[发明专利]基于二次剩余序列组合的扬声器阵列声场控制方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种扬声器阵列声场控制方法和装置，特别涉及一种基于二次剩余序列组合的扬声器阵列声场控制方法和装置。

背景技术

在大型厅堂、体育场馆、露天广场、火车站和飞机场等大空间视听场所，传统的基于多个扬声器分离放置的声重放系统，由于多个扬声器所辐射空间声场存在着较为严重的干涉效应，会造成多扬声器所叠加声场在空间上出现较多的峰谷点，特别随着辐射信号频率的增加，这种叠加声场空间分布的不均匀特征将更为严重。为了解决大空间场所的声场均匀覆盖问题，基于多个扬声器单元的阵列系统设计已成为大型场所扩声系统的研发热点。

近年来，许多学者及音响工程师都致力于扬声器阵列系统的设计研发，期望通过对阵列的形状、通道延时、通道幅度及相位等物理参数的调整，以改善阵列空间辐射声场的分布特性——扩大阵列辐射声场的覆盖范围并提高阵列辐射声场分布的均匀化程度。为了改善扬声器阵列在宽频带大空间范围内的声场分布特性，许多设计方法和实现装置已经出现在文献中，这些研究成果如下：

文献1——Klepper David L., Steele Douglas W., “Constant Direction Characteristics from a Line Source Array,” J.A.E.S, Vol. 11, No. 3, pp. 198- 202, July 1963. ——提出了通过使用电学或声学滤波器装置，滤除掉部分扬声器单元的高频成份，以改善扬声器阵列整体的空间辐射声场特性。

文献2——van der Wal Menno, Start Evert W., de Vries Diemer, “Design of Logarithmically Spaced Constant-Directivity Transducer Arrays,” J. Audio Eng. Soc., Vol. 44, pp. 497-507, June 1996.——提出按照对数间距布放扬声器阵列的方法，以提高阵列空间辐射声场的均匀程度。

文献3——Keele Jr. D. B., “Effective Performance of Bessel Arrays,” J.A.E.S., Vol. 38, No. 10, pp. 723-748, October 1990.——提出了按照Bessel函数的数值大小来设置阵列各扬声器单元的声压辐射强度，从而改善阵列辐射声场的均匀特性。

 文献4——Jiang Chao, Shen Yong, “ An Omni-directivity Sound Source Array,” Mo. P2. 11, The 18^th International Congress On Acoustics, Kyoto, Japan, April 2004.——提出按照sinc函数的特性调整阵列各扬声器单元的声压辐射强度，从而在提高声场均匀程度的同时也改善了其相位特性。

文献5——沈勇，江超，徐小兵，张素珍，利用二次剩余序列设置扬声器阵列的方法和装置，专利申请号200410044849.5，授权公告号 CN 100521817C。——提出利用二次剩余序列的特性来优化扬声器阵列的空间辐射声场，按照二次剩余序列的比例关系调整各扬声器阵元通道的信号延时大小，以提高声场均匀程度。

文献6——沈勇，安康，欧达毅，利用二次剩余序列相位延迟设置扬声器阵列的方法和装置，专利申请号200610096523.6，授权公告号CN 1929696 B。——提出按照二次剩余序列的比例关系来调整各扬声器阵元通道的相位大小，以改善声场均匀特性。

文献1-4所提出的基于改变阵列形状或调整阵元通道幅度的这些方法，虽然都能够改善声场的均匀程度，但是这些方法的物理实现都较为复杂，声重放系统的辐射效率较低，实用性差。文献5所提出的基于二次剩余序列的通道延时控制方法，对阵列宽带范围的声场有一定的改善作用，但是随频率变化时阵列的空间方向图存在较为明显的改变，在某些频率点处辐射声场存在着较严重的不均匀特性。文献6所提出的基于二次剩余序列的通道相位延迟控制方法，较文献5所述方法有一定的改进，减小了阵列随频率变化所引起的空间声场变化程度，阵列在宽频带、大空间范围内的声场均匀性得到了进一步提高。