[發明專利]一種基于等效源法的室內聲場揚聲器重放方法

有效

• 申請號: 202110573110.7
• 申請日: 2021-05-25
• 公開（公告）號: CN113395638B
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發明（設計）人: 曾向陽;洪汐;杜博凱;路東東
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: H04R5/02
• 分類號: H04R5/02;H04S7/00
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

本發明涉及一種基于等效源法的室內聲場揚聲器重放方法，是一種測量目標重放區域邊界處的房間脈沖響應，利用FFT得到頻域內聲傳遞函數，利用等效源法插值重放區域內部揚聲器到預測點的聲傳遞函數，利用聲場逆運算，求得揚聲器陣列的驅動函數。聲場逆運算通常為病態的，具有不適定性，使用正則化方法確保求解的穩定性。正則化方法選擇Tikhonov正則化。本發明使用等效源法插值揚聲器陣列聲傳遞函數進行聲場重放，較目前使用的聲壓匹配方法，增加了揚聲器陣列與傳聲器陣列排布的自由度，更為經濟實用，可操作度高，計算速度快，重放效果精度高。在封閉空間聲場重放中，可以取得良好的效果。

技術領域

本發明屬于空間聲場重放技術領域，涉及一種基于等效源法的室內聲場揚聲器重放方法。

背景技術

聲場重放(Sound Field Reproduction，SFR)旨在重現一個完整的聲學環境或者合成一個期望的聲學場景。空間聲場重放技術是一種通過耳機或者多個揚聲器為聽者提供空間立體聲體驗的方法。使用耳機重放聲場是比較便捷的方法，但是如果長期佩戴耳機會引起耳朵的不適，耳機重放在空間定位方面也存在不足。因此，對于多個聽者，實現空間聲的重放，需要借助揚聲器重放的方式。為了避免揚聲器陣列重放過程中復雜的計算，“一種多區域聲場重放系統中揚聲器布放優化的迭代方法”，其發明專利公開號為CN1l2565972A，為中國專利，提出了一種基于聲壓匹配的揚聲器聲場重放方法。但是此方法的控制點只限于傳聲器的測量點，重放誤差大。因此，本設計采用等效源法對揚聲器傳遞函數進行插值計算，降低重放誤差。

發明內容

要解決的技術問題

為了避免現有技術的不足之處，本發明提出一種基于等效源法的室內聲場揚聲器重放方法。

技術方案

一種基于等效源法的室內聲場揚聲器重放方法，其特征在于步驟如下：

步驟1、確定揚聲器陣列的位置：將揚聲器個數為L的揚聲器陣列布置在所需的期望聲場邊界或在房間中貼墻擺放；

步驟2、設置目標聲場區域：將個數為M的傳聲器置于目標聲場區域邊界，測量每個揚聲器到每個傳聲器的房間脈沖響應，利用傅里葉變換，得到傳聲器個點處揚聲器陣列的傳遞函數G⁺；在測量頻率范圍內，傳聲器位置上脈沖聲源產生的峰值聲壓級至少高于相應頻段內背景噪聲45dB；

所述目標聲場區域為房間中聽眾期望的空間聲場位置；

步驟3：設置目標區域內的重放聲壓p_des，為已錄制的聲場環境聲壓或為合成的期望聲場場景聲壓；

步驟4：將目標區域內按照個數為K網格化分布，設置等效聲源的位置，個數記為N；第n個等效源r_n到第m個傳聲器r_m間的自由空間傳遞函數為：

其中為波數，f為頻率，c為空氣中的聲速為340m/s；

傳聲器r_m點處的期望聲壓p_des為N個等效源輻射聲壓之和：

其中w_n為等效聲源的權值系數，矩陣形式為：

p_des＝G_n，mW_n；

步驟5：使用Tikhonov正則化方法求解p_des＝G_n，mW_n，得到等效源權值系數W_n；

步驟6：預測點k處的聲壓為：