[发明专利]一种利用高频脉冲声源获得理想δ脉冲激励的方法

说明书

本发明公开了一种利用高频脉冲声源获得理想δ脉冲激励的方法，包括步骤：对高频电火花脉冲声源在全消声室进行录音，将信号记录为Wav文件；将所述Wav文件进行求逆滤波，得到的逆滤波保存为Wav文件；在缩尺模型中利用高频电火花脉冲声源和缩尺人工头进行双耳脉冲响应测试，将缩尺双耳脉冲响应文件保存为Wav文件；生成n个近似于由理想δ脉冲信号为声源得到的双耳脉冲响应；进行缩尺比转换，得到对应足尺厅堂的双耳脉冲响应；进行锁相平均，得到可用于主观听音实验的双耳脉冲响应。本发明可获得近似于由理想δ脉冲信号为声源得到的双耳脉冲响应，进一步提高频宽及精度，同时可提高信噪比，得到的信号更适用于可听化实验。

技术领域

本发明涉及建筑声学缩尺模型可听化技术和基于建筑声学缩尺模型技术视听一体化技术领域，尤其涉及一种在声学缩尺模型测试中利用高频电火花脉冲声源获得理想δ脉冲激励的方法。

背景技术

缩尺模型实验是建筑声学主要预测手段之一。建筑声学缩尺模型实验是将真实厅堂按照一定的比例缩小，采用高频声源发声，通过记录模型中的脉冲响应，来计算厅堂的声学参数、分析厅堂声缺陷的方法。根据缩尺模型实验结果，建筑设计师可以在设计初期对厅堂体形方案进行调整，消除声缺陷，因此建筑声学缩尺模型实验是厅堂音质设计的重要辅助手段。目前缩尺模型实验通常已成熟应用于单通道脉冲响应的测量，可预测厅堂单通道声学参数，通过同比例的缩尺人工头可获得双耳脉冲响应，用于厅堂空间感参数IACC计算及可听化实验。孙海涛等在中国发明授权专利CN103895086B中公开了“种建筑声学1∶10缩尺人工头的制作方法”详细描述了1∶10缩尺人工头的设计与制作。采用该方法可制作出1∶10缩尺人工头并用于厅堂空间感参数双耳互相关系数IACC的测量及录制缩尺双耳脉冲响应。

国际上常用的高频声源为电火花脉冲声源和小型12面球形声源。高频电火花脉冲声源发声原理是通过电容存储电量，通过触发开关将电容器放电，此时在电极上产生一个高电压，电极间的空气在短时间被电离，原本绝缘的空气变成了导体，电容储存的电量迅速放电，在电极之间瞬间通过大量电流，高压电极周围的空气温度迅速升高，由于放电的时间很短，电极上高压放电的电能转变成热能的能量无法通过空气传递出来，因此电极周边的空气会急剧膨胀，从而产生一个高强度声脉冲，高频电火花脉冲声源具有脉冲宽度短、声压级高、无指向性好、重复性好的特点。小型12面球形声源是参考实际厅堂稳态测试时使用的传统12面体声源的设计制作的，声源上的每一个小喇叭都可发出稳态的高频超声信号，通常采用聚偏二氟乙烯(PVDF)薄膜作为发声材料。由于小型的12面体声源的声压级不够高，测量频带较窄。2020年韩国著名学者Jin Yong Jeon在《Building and Environment》杂志上发表了论文《Objective and subjective assessment of sound diffuseness inmusical venues via computer simulations and a scale model》，文章通过计算机仿真和1∶10缩尺模型对音乐空间的散射进行了主客观评价，在缩尺模型实验中，作者采用了小型12面球形声源作为点声源(频响范围1-50kHz)，通过扫频测量法得到了缩尺双耳脉冲响应，实验过程中填充了氮气来维持空气湿度的恒定，最终用于听音实验的信号的频率范围在100Hz～4000Hz，对于音乐的评价来说该频率范围还不够宽。

获取缩尺厅堂脉冲响应测量的方法主要有以下几种：最大长度序列MLS伪随机噪声测量法、扫频测量法和电火花脉冲法。前两种方法是基于数字信号声源δ脉冲的测量方法，由小型的12面体声源发声，在接收点位置用缩尺人工头录音，通过解卷积得到双耳脉冲响应。由于小型的12面体声源的声压级和频响不高，测量频率范围有限，不能满足可听化对频宽的要求，实际测试时选用电火花脉冲声源可得到频谱更宽的双耳脉冲响应。电火花脉冲法是采用高频电火花声源发声，在接收点位置用缩尺人工头录音，得到双耳脉冲响应，电火花声源具有声压级高，频率响应宽，重复性好特点，测量得到的双耳脉冲响应信噪比高，频率响应宽，更适合可听化实验，但电火花声源时域谱与理想的δ脉冲信号存在着一定的误差，有一定的局限性。

发明内容