[发明专利]一种基于高低分频多扬声器阵列的波束投射方法

说明书

本发明公开了一种基于高低分频多扬声器阵列的波束投射方法。所述方法包括以下步骤：构建多排扬声器阵列；根据波束投射的反射直达比设置多排扬声器阵列参数；根据阵列重放的频带范围对输入的音源信号进行分频处理，并得到各阵列对应的频带信号；根据阵列灵敏度计算不同频带信号之间的衔接增益；将得到的不同频带信号馈给对应的多排扬声器阵列；设置波束投射的角度以及波束投射所需的单元延时和增益；根据各通路的声程，对各通路做相应的增益和延时的调节，使得各通路的声音同时到达双耳并消除声程差带来的幅度变化，最后得到环绕听觉的效果。本发明改进了波束投射的性能，使得在更宽的频带能形成波束投射，实现更好的环绕声听觉效果。

技术领域

本发明涉及电声技术领域，具体涉及一种基于高低分频多扬声器阵列的波束投射方法。

背景技术

目前多通路环绕声技术已经得到了广泛的应用，不只限于电影院，在家用声重放中也受到欢迎。比较常见的多通路环绕声是水平环绕声，即在水平面布置扬声器。例如国际电信联盟推荐的家用5.1通路环绕声是采用水平面前方左L、中C、右R、侧后方左环绕LS、侧后方右环绕RS共五个全频带扬声器布置，加上可选择的次低频扬声器。

在实际应用中，对于家用电视等应用，以及由于室内条件的限制，有时并不一定适合布置空间环绕声的多个扬声器。因而可以采用波束投射的方法，只需将扬声器阵列布置在前方。其基本原理是，调整阵列扬声器信号的幅度和相位形成波束，再利用房间的墙面反射形成期望方向的虚拟声像，从而得到类似于多通路环绕声的效果,达到简化多通路环绕声扬声器布置的目的。

现已发展了采用前方扬声器阵列波束投射重放环绕声的技术，但都是采用单阵列进行重放的。对于不能形成波束的低频部分和会发生混叠的高频部分，由于反射直达比不满足前向掩蔽条件，导致不能形成目标方向的虚拟源，因此普通存在一定的缺陷。当所使用的线性扬声器的长度太短时，低频的截止频率会较高，导致低频较多的成分都不能形成波束；当所使用的扬声器阵列较长时，常常伴随着扬声器间距变大，这使得高频混叠频率下降，导致更多的高频成分会出现副瓣。或者是使用更多的单元体积较小的扬声器，这一方面会增加硬件资源，较小的扬声器单元还会导致扬声器单元的低频幅频响应下降。因而需要对单阵列波束投射技术进行改进以改善重放效果。在发明专利授权(US10306358)中公开了一种用立体声偶极子重放低频成分，用单阵列波束投射技术重放高频成分的方法。该方法可在一定程度上减少低频的直达声，但是反射声是不可控的。在发明专利授权(US8477951)中公开了一种用串声消除技术重放低频成分，用单阵列波束投射技术重放高频成分的方法。该方法可在一定程度改善甜点的重放效果，但是串声消除技术的听音区很窄。在发明专利授权(US8150068)中公开了一种用单独的低音扬声器重放低频，用单阵列波束投射重放高频。该方法的低频空间感会下降。总之，这些发明专利授权所涉及的改进单阵列波束投射重放环绕声的方法，低频带仍然存在不足的问题。

发明内容

本发明为了克服现有单阵列波束投射技术无法同时兼顾高低频段的问题，提出了一种基于高低分频的多扬声器阵列的波束投射方法。该方法采用多个线性扬声器阵列进行重放，根据需要波束投射的频率范围以及各阵列在不同频率带的工作性能，设计不同尺寸和不同间隔的多排扬声器阵列，然后根据前向掩蔽效应设计分频点，将不同的频带馈给不同的单扬声器阵列，在更宽的频率范围形成有效波束，从而提升整体的空间环绕感。

本发明的目的至少通过如下技术方案之一实现。

一种基于高低分频多扬声器阵列的波束投射方法，包括以下步骤：

S1、构建多排扬声器阵列；

S2、根据波束投射的反射直达比设置多排扬声器阵列参数；

S3、根据阵列重放的频带范围对输入的音源信号进行分频处理，并得到各阵列对应的频带信号；

S4、根据阵列灵敏度计算步骤S3中得到的不同频带信号之间的衔接增益；