[發(fā)明專利]一種具有混響時(shí)間測(cè)量功能的擴(kuò)聲系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010544933.2
• 申請(qǐng)日: 2020-06-15
• 公開（公告）號(hào): CN111711914A
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 任軍軍;孫旭光;羅浩;孫云云
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杭州艾力特?cái)?shù)字科技有限公司
• 主分類號(hào): H04R27/00
• 分類號(hào): H04R27/00;G01H7/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 劉靜

1.一種具有混響時(shí)間測(cè)量功能的擴(kuò)聲系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括擴(kuò)聲音箱、麥克風(fēng)、音頻主機(jī)等；所述音頻主機(jī)采用指數(shù)掃頻信號(hào)作為激勵(lì)聲源的脈沖響應(yīng)積分法測(cè)量混響時(shí)間。

所述擴(kuò)聲音箱用于指數(shù)掃頻信號(hào)的播放；

所述麥克風(fēng)用于音頻信號(hào)的接收，將接收到的音頻信號(hào)傳輸?shù)揭纛l主機(jī)；

所述音頻主機(jī)包括模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊(A/D)、數(shù)字處理單元(DSP)和數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊(D/A)；模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊(A/D)將接收到的音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字處理單元(DSP)可直接處理的數(shù)字信號(hào)；所述數(shù)字處理單元(DSP)對(duì)傳入的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，具體處理步驟如下：

(1)生成指數(shù)掃頻信號(hào)，生成公式為：

其中，x(t)表示指數(shù)掃頻信號(hào)，f₁表示起始頻率，f₂表示截止頻率，T表示信號(hào)持續(xù)的時(shí)間，ln(·)表示自然對(duì)數(shù)，exp(·)表示自然指數(shù)，t表示采樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻。

(2)生成反向掃頻信號(hào)，生成公式為：

e(t)＝fliplr(x(t))

其中，e(t)表示反向掃頻信號(hào)，fliplr(·)表示翻轉(zhuǎn)操作，即將x(t)的第一個(gè)采樣點(diǎn)與最后一個(gè)采樣點(diǎn)調(diào)換位置，第二個(gè)采樣點(diǎn)與倒數(shù)第二個(gè)采樣點(diǎn)調(diào)換位置，以此類推。

(3)使用音箱播放指數(shù)掃頻信號(hào)x(t)，將若干支麥克風(fēng)接收到的音頻信號(hào)分別與反向掃頻信號(hào)e(t)進(jìn)行線性卷積，得到脈沖響應(yīng)信號(hào)，計(jì)算公式如下：

其中，h_i(t)表示第i支麥克風(fēng)的脈沖響應(yīng)信號(hào)，y_i(t)表示第i支麥克風(fēng)接收到的音頻信號(hào)，i為麥克風(fēng)的序號(hào)，表示線性卷積操作。

(4)將脈沖響應(yīng)信號(hào)分別經(jīng)過(guò)不同中心頻率的倍頻程濾波器，得到不同中心頻率下對(duì)應(yīng)的脈沖響應(yīng)信號(hào)。

(5)對(duì)不同中心頻率對(duì)應(yīng)的脈沖響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行反向積分，得到能量衰減曲線，計(jì)算公式為：

其中，h_i,f(τ)表示第i支麥克風(fēng)的中心頻率f對(duì)應(yīng)的脈沖響應(yīng)信號(hào)，E_i,f(t)表示第i支麥克風(fēng)的中心頻率f對(duì)應(yīng)的脈沖響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行反向積分的能量，表示積分操作。

(6)將E_i,f(t)轉(zhuǎn)化為dB，計(jì)算公式為：

E_i,f_dB＝10*log₁₀(E_i,f(t))

(7)選取E_i,f_dB中的-5dB到-25dB之間的樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行線性擬合，則線性擬合后的直線方程表達(dá)式為：

yy_f＝k_f*x_f+b_f

其中，yy_f表示直線方程的因變量，x_f表示直線方程的自變量，k_f表示直線方程的斜率，b_f表示直線方程的截距。

(8)計(jì)算中心頻率f對(duì)應(yīng)的混響時(shí)間，計(jì)算公式為：

其中，T_i,f表示第i支麥克風(fēng)的中心頻率f對(duì)應(yīng)的混響時(shí)間，k_i,f表示第i支麥克風(fēng)的中心頻率f對(duì)應(yīng)擬合直線的斜率。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有混響時(shí)間測(cè)量功能的擴(kuò)聲系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)的測(cè)量信號(hào)為指數(shù)掃頻信號(hào)，頻率范圍為20Hz～16kHz，持續(xù)時(shí)間為8s。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有混響時(shí)間測(cè)量功能的擴(kuò)聲系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)測(cè)量的中心頻率為125Hz、250Hz、500Hz、1000Hz、2000Hz、4000Hz。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有混響時(shí)間測(cè)量功能的擴(kuò)聲系統(tǒng)，其特征在于，所述倍頻程濾波器的中心頻率為125Hz、250Hz、500Hz、1000Hz、2000Hz、4000Hz。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有混響時(shí)間測(cè)量功能的擴(kuò)聲系統(tǒng)，其特征在于，擴(kuò)聲系統(tǒng)還包括電腦，用于測(cè)試指令的下發(fā)，并顯示混響時(shí)間的測(cè)量結(jié)果。