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

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202010544933.2
• 申請日: 2020-06-15
• 公開（公告）號: 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（專利權(quán)）人: 杭州艾力特?cái)?shù)字科技有限公司
• 主分類號: H04R27/00
• 分類號: 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

本發(fā)明公開了一種具有混響時(shí)間測量功能的擴(kuò)聲系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括擴(kuò)聲音箱、麥克風(fēng)、音頻主機(jī)；所述音頻主機(jī)采用指數(shù)掃頻信號作為激勵(lì)聲源的脈沖響應(yīng)積分法測量混響時(shí)間；麥克風(fēng)用于將采集到的音頻信號傳輸?shù)揭纛l主機(jī)；音頻主機(jī)將采集到的音頻信號與反向掃頻信號進(jìn)行線性卷積，得到脈沖響應(yīng)信號；然后將脈沖響應(yīng)信號分別經(jīng)過不同中心頻率的倍頻程濾波器，得到不同中心頻率下對應(yīng)的脈沖響應(yīng)信號；最后對所有脈沖響應(yīng)信號進(jìn)行反向積分得到能量衰減曲線，選取能量衰減曲線中的樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行線性擬合，并根據(jù)線性擬合直線的斜率計(jì)算混響時(shí)間。本發(fā)明具有實(shí)用性強(qiáng)、精度高、誤差小、測量時(shí)間短、可同時(shí)測量多個(gè)不同位置、可遠(yuǎn)程測量等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及擴(kuò)聲系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種具有混響時(shí)間測量功能的擴(kuò)聲系統(tǒng)。

背景技術(shù)

擴(kuò)聲系統(tǒng)通常是指把講話者的聲音對聽話者進(jìn)行實(shí)時(shí)放大的系統(tǒng)，使得講話者和聽話者處在同一個(gè)聲學(xué)環(huán)境中，擴(kuò)聲系統(tǒng)包括擴(kuò)聲系統(tǒng)和聲場。成功的擴(kuò)聲系統(tǒng)必須要具有足夠的響度和足夠的清晰度，并且能使聲音均勻地覆蓋聽眾區(qū)域。擴(kuò)聲系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于教室、會(huì)議室、體育館、電影院等場所。

研究表明，混響時(shí)間是影響室內(nèi)聲場和清晰度的聲學(xué)參數(shù)之一。合適的混響時(shí)間有助于聲場的均勻和清晰度的提升，反之如果混響時(shí)間過大則會(huì)使清晰度下降，帶來糟糕的聽覺體驗(yàn)。擴(kuò)聲系統(tǒng)在實(shí)際使用時(shí)，往往由于混響時(shí)間過大造成現(xiàn)場擴(kuò)聲清晰度的下降，但由于目前對室內(nèi)混響時(shí)間的測量需要專業(yè)的系統(tǒng)與專業(yè)的人員才能進(jìn)行，大部分應(yīng)用場合無法對室內(nèi)混響時(shí)間對音質(zhì)的影響做出準(zhǔn)確的判斷。

我國國家標(biāo)準(zhǔn)GB50118-2010中規(guī)定不同類型的建筑在設(shè)計(jì)時(shí)需要滿足不同的混響時(shí)間要求，比如在學(xué)校建筑設(shè)計(jì)中，容積為200m³以下的普通教室，空場混響時(shí)間(500Hz～1kHz)應(yīng)不大于0.8s。又比如辦公建筑設(shè)計(jì)中，容積為200m³以下的電視會(huì)議室，空場混響時(shí)間(500Hz～1kHz)應(yīng)不大于0.6s。

混響時(shí)間測量通常有兩種方法，分別是中斷聲源法和脈沖響應(yīng)積分法。測量的頻率范圍取決于測量的目的，簡易級測量的頻率范圍至少為250Hz～2000Hz，工程級和精密級測量的頻率范圍為125Hz～4000Hz。中斷聲源法是聲源發(fā)聲達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后，突然切斷聲源停止發(fā)聲，直接記錄聲壓級衰減曲線的方法。該方法的最大缺點(diǎn)是聲衰變受到無規(guī)過程中不可避免的瞬時(shí)起伏的影響。而脈沖響應(yīng)積分法則可以很好的解決無規(guī)過程中的瞬時(shí)起伏問題，獲得的衰減曲線光滑、波動(dòng)小，并且測量結(jié)果更加準(zhǔn)確。因此，與中斷聲源法相比，采用脈沖響應(yīng)積分法測量混響時(shí)間更加實(shí)用且方便。

在脈沖響應(yīng)積分法中，從聲源位置到接收器位置之間的脈沖響應(yīng)通常有兩種方法獲得，一種是直接法，比如使用發(fā)令槍、脈沖電火花、扎氣球等直接獲得脈沖響應(yīng)。另一種是間接法，通過掃頻信號或MLS信號間接得到脈沖響應(yīng)。掃頻信號作為混響時(shí)間測量的激勵(lì)信號有眾多優(yōu)勢，比如，可以減少對系統(tǒng)時(shí)變性的靈敏程度(溫度變化和空氣流動(dòng))，也可以避免因諧波失真而減小有效信噪比。因?yàn)樗械闹C波失真都可以從結(jié)果中濾除掉，所以正弦掃頻激勵(lì)信號的饋給功率實(shí)際上比MLS信號要大。在安靜環(huán)境下，掃頻測量可以提供大于100dB的信噪比。因此，采用指數(shù)掃頻信號作為激勵(lì)聲源的脈沖響應(yīng)積分法測量混響時(shí)間具有誤差小、重復(fù)性高、信噪比高等優(yōu)點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種具有混響時(shí)間測量功能的擴(kuò)聲系統(tǒng)。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：一種具有混響時(shí)間測量功能的擴(kuò)聲系統(tǒng)，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)掃頻信號作為激勵(lì)聲源的脈沖響應(yīng)積分法測量混響時(shí)間。

所述擴(kuò)聲音箱用于指數(shù)掃頻信號的播放；

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