專利名稱：一種應(yīng)用于聲線追蹤的室內(nèi)空間剖分方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及空間幾何處理領(lǐng)域，特別的涉及一種應(yīng)用于聲線追蹤的室內(nèi)空間剖分方法。
背景技術(shù)：
聲線追蹤方法作為一種幾何聲學(xué)模擬方法，原理是借鑒幾何光學(xué)理論，假設(shè)聲音沿直線傳播，并忽略其波動(dòng)特性，通過(guò)計(jì)算聲音傳播中能量的變化及反射到達(dá)的區(qū)域進(jìn)行聲場(chǎng)模擬。該方法從聲源向各方向發(fā)射“聲粒子”，追蹤它們的傳播路徑?！奥暳Ｗ印币蚍瓷洳粩嗟厥ツ芰?，并按入射角等于反射角確定新的傳播方向?？蓱?yīng)用于三維空間中室內(nèi)外聲源對(duì)室內(nèi)聲場(chǎng)分布的計(jì)算。在跟蹤某一根聲線時(shí)，確定聲線與墻面的唯一碰撞點(diǎn)是關(guān)鍵，方法通常是先求出該聲線與所有墻面的交點(diǎn)，然后找出離聲線出發(fā)點(diǎn)距離最近的交點(diǎn)，再對(duì)該交點(diǎn)進(jìn)行有效性判斷(即判斷該交點(diǎn)是否在實(shí)際墻面范圍內(nèi))。如果是有效點(diǎn)，則該交點(diǎn)就是唯一碰撞點(diǎn)， 如果不是，則找出離出發(fā)點(diǎn)距離第二近的交點(diǎn)，再進(jìn)行有效性判斷，如此循環(huán)，直至找出唯一碰撞點(diǎn)。常用的判斷方法有夾角和檢驗(yàn)法、叉積檢驗(yàn)法和交點(diǎn)計(jì)數(shù)判別法3種，在三維空間內(nèi)這3種方法都需要記錄墻面的頂點(diǎn)集以及將三維空間中的交點(diǎn)和墻面做適當(dāng)?shù)耐队埃?轉(zhuǎn)化為判斷二維空間中的點(diǎn)與多邊形的位置關(guān)系，整個(gè)過(guò)程較為繁瑣，計(jì)算量較大，效率不高。如果聲線跟蹤在一個(gè)封閉的凸多面體空間內(nèi)進(jìn)行，那么離聲線出發(fā)點(diǎn)距離最近的交點(diǎn)必然落在實(shí)際墻面范圍內(nèi)，這時(shí)可以省略有效性判斷的步驟。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種計(jì)算效率高、處理方法簡(jiǎn)單的應(yīng)用于聲線追蹤的室內(nèi)空間剖分方法。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是提供一種應(yīng)用于聲線追蹤的室內(nèi)空間剖分方法，包含以下步驟
(a)將室內(nèi)空間的墻面要素存儲(chǔ)成相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；
(b)根據(jù)室內(nèi)空間布局，將室內(nèi)空間剖分成I個(gè)以上的“房間”；
(c)存儲(chǔ)各“房間”的墻面要素；
(d)存儲(chǔ)各“房間”的門窗要素，以及各“房間”之間的連通關(guān)系；
(e)在“房間”中加入聲場(chǎng)接收點(diǎn)。所述“房間”是指將室內(nèi)空間(尤其針對(duì)凹多面體室內(nèi)空間)按原有布局劃分成的多個(gè)區(qū)域，其中每個(gè)區(qū)域?yàn)橥苟嗝骟w空間。進(jìn)一步地，所述墻面要素由平面數(shù)學(xué)方程式中的參數(shù)表示。進(jìn)一步地，所述步驟(b)中，通過(guò)添加虛擬門，將室內(nèi)空間剖分成I個(gè)以上的“房間”。
進(jìn)一步地，門窗要素包括門窗所在“房間”編號(hào)以及所連通“房間”編號(hào)。每個(gè)墻面上的門窗屬于且僅屬于I個(gè)“房間”，連通且僅連通I個(gè)“房間”。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，有益效果是一是在跟蹤時(shí)，剖分前的聲線追蹤需要遍歷室內(nèi)所有墻面進(jìn)行求交點(diǎn)處理，而剖分后聲線僅需對(duì)其所在的“房間”的墻面進(jìn)行求交點(diǎn)處理，由全局搜索變?yōu)榫植克阉鳎蟠鬁p少了聲線所需要求交點(diǎn)的平面?zhèn)€數(shù)；二是室內(nèi)空間進(jìn)行“房間” 剖分前，由于聲線所在空間不一定是一個(gè)封閉的凸多面體空間，需要進(jìn)行有效性判斷，而剖分后每個(gè)“房間”均為凸多面體封閉空間，聲線在“房間”內(nèi)追蹤，離聲線出發(fā)點(diǎn)距離最近的交點(diǎn)必然落在實(shí)際墻面，這樣就可以省去繁瑣的有效性判斷過(guò)程，大大提高了效率；三是將接收點(diǎn)按照所在“房間”進(jìn)行歸類，僅遍歷搜索聲線所在“房間”的所有接收點(diǎn)，對(duì)接收到聲線的接收點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算，省去了剖分前對(duì)每根聲線進(jìn)行接收點(diǎn)的全局搜索判斷過(guò)程。


圖I是除去頂面的室內(nèi)空間不意圖2是進(jìn)行以“房間”為單元的室內(nèi)空間剖分后的示意圖3是若干個(gè)接收點(diǎn)在室內(nèi)空間的位置示意圖。
具體實(shí)施例方式為了表達(dá)方便，在下面的陳述中，圖中所示的墻面用P加數(shù)字符號(hào)以及方向箭頭表示，圖中所示的“房間”用R加數(shù)字符號(hào)表示，圖中所示的門用D加數(shù)字符號(hào)表示，圖中所示的窗用W加數(shù)字符號(hào)表示，圖中所示的虛擬門窗用V加數(shù)字符號(hào)表示。在引入實(shí)施實(shí)例之前，先介紹門窗、墻面、“房間”的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表
表I :門窗要素的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)“Polygon”
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)用于聲線追蹤的室內(nèi)空間剖分方法，其特征在于，包含以下步驟(a)將室內(nèi)空間的墻面要素存儲(chǔ)成相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；(b)根據(jù)室內(nèi)空間布局，將室內(nèi)空間剖分成I個(gè)以上的“房間”；(c)存儲(chǔ)各“房間”的墻面要素；(d)存儲(chǔ)各“房間”的門窗要素，以及各“房間”之間的連通關(guān)系；(e)在“房間”中加入聲場(chǎng)接收點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的室內(nèi)空間剖分方法，其特征在于，所述墻面要素由平面數(shù)學(xué)方程式中的參數(shù)表示。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的室內(nèi)空間剖分方法，其特征在于所述步驟(b)中，通過(guò)添加虛擬門，將室內(nèi)空間剖分成I個(gè)以上的“房間”。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的室內(nèi)空間剖分方法，其特征在于所述步驟(d)中，門窗要素包括門窗所在“房間”編號(hào)以及所連通“房間”編號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明提出一種應(yīng)用于聲線追蹤的室內(nèi)空間剖分方法，該方法引入“房間”的概念，首先將室內(nèi)空間的墻面要素存儲(chǔ)到相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中；然后根據(jù)空間的布局，將其剖分成若干個(gè)“房間”，并將墻面要素存儲(chǔ)至對(duì)應(yīng)的“房間”中；接著設(shè)置門窗、各“房間”之間的連通關(guān)系；最后將聲場(chǎng)接收點(diǎn)放入在相應(yīng)的“房間”里。本發(fā)明應(yīng)用于聲線跟蹤在三維室內(nèi)空間的聲場(chǎng)計(jì)算，有效提高算法的效率。
文檔編號(hào)G01H17/00GK102589676SQ201110435498
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2011年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月21日
發(fā)明者余志 , 李峰, 蔡銘, 陳志斌 申請(qǐng)人:中山大學(xué)