[发明专利]一种基于等效源法的室内声场扬声器重放方法

说明书

本发明涉及一种基于等效源法的室内声场扬声器重放方法，是一种测量目标重放区域边界处的房间脉冲响应，利用FFT得到频域内声传递函数，利用等效源法插值重放区域内部扬声器到预测点的声传递函数，利用声场逆运算，求得扬声器阵列的驱动函数。声场逆运算通常为病态的，具有不适定性，使用正则化方法确保求解的稳定性。正则化方法选择Tikhonov正则化。本发明使用等效源法插值扬声器阵列声传递函数进行声场重放，较目前使用的声压匹配方法，增加了扬声器阵列与传声器阵列排布的自由度，更为经济实用，可操作度高，计算速度快，重放效果精度高。在封闭空间声场重放中，可以取得良好的效果。

技术领域

本发明属于空间声场重放技术领域，涉及一种基于等效源法的室内声场扬声器重放方法。

背景技术

声场重放(Sound Field Reproduction，SFR)旨在重现一个完整的声学环境或者合成一个期望的声学场景。空间声场重放技术是一种通过耳机或者多个扬声器为听者提供空间立体声体验的方法。使用耳机重放声场是比较便捷的方法，但是如果长期佩戴耳机会引起耳朵的不适，耳机重放在空间定位方面也存在不足。因此，对于多个听者，实现空间声的重放，需要借助扬声器重放的方式。为了避免扬声器阵列重放过程中复杂的计算，“一种多区域声场重放系统中扬声器布放优化的迭代方法”，其发明专利公开号为CN1l2565972A，为中国专利，提出了一种基于声压匹配的扬声器声场重放方法。但是此方法的控制点只限于传声器的测量点，重放误差大。因此，本设计采用等效源法对扬声器传递函数进行插值计算，降低重放误差。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种基于等效源法的室内声场扬声器重放方法。

技术方案

一种基于等效源法的室内声场扬声器重放方法，其特征在于步骤如下：

步骤1、确定扬声器阵列的位置：将扬声器个数为L的扬声器阵列布置在所需的期望声场边界或在房间中贴墙摆放；

步骤2、设置目标声场区域：将个数为M的传声器置于目标声场区域边界，测量每个扬声器到每个传声器的房间脉冲响应，利用傅里叶变换，得到传声器个点处扬声器阵列的传递函数G⁺；在测量频率范围内，传声器位置上脉冲声源产生的峰值声压级至少高于相应频段内背景噪声45dB；

所述目标声场区域为房间中听众期望的空间声场位置；

步骤3：设置目标区域内的重放声压p_des，为已录制的声场环境声压或为合成的期望声场场景声压；

步骤4：将目标区域内按照个数为K网格化分布，设置等效声源的位置，个数记为N；第n个等效源r_n到第m个传声器r_m间的自由空间传递函数为：

其中为波数，f为频率，c为空气中的声速为340m/s；

传声器r_m点处的期望声压p_des为N个等效源辐射声压之和：

其中w_n为等效声源的权值系数，矩阵形式为：

p_des＝G_n，mW_n；

步骤5：使用Tikhonov正则化方法求解p_des＝G_n，mW_n，得到等效源权值系数W_n；

步骤6：预测点k处的声压为：