一種能夠改善音質(zhì)的聲場聚焦方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種能夠改善音質(zhì)的聲場聚焦方法，包括：布放揚聲器陣列，設(shè)定明區(qū)和暗區(qū)的控制點；其中，所述明區(qū)為具有高聲能量的區(qū)域，所述暗區(qū)為具有低聲能量的區(qū)域；設(shè)定各個頻率點上的最差對比聚焦性能參數(shù)和在明區(qū)中的目標向量；根據(jù)各個頻率點上的最差對比聚焦性能參數(shù)和在明區(qū)中的目標向量，結(jié)合聲能量對比控制和最小二乘法準則，分別調(diào)整各個頻率點上的揚聲器陣列輸入復(fù)權(quán)系數(shù)向量的幅度與相位；將每個揚聲器通道上的各個頻率點上的復(fù)權(quán)系數(shù)向量組成頻率響應(yīng)，對頻率響應(yīng)加窗，并進行逆傅里葉變換，得到各個通道的時域沖激響應(yīng)信號。
【專利說明】一種能夠改善音質(zhì)的聲場聚焦方法及系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及聲學(xué)領(lǐng)域，特別涉及一種能夠改善音質(zhì)的聲場聚焦方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著生活水平的提高，諸如手機，筆記本，多媒體播放器等個人消費電子產(chǎn)品在生活中應(yīng)用越來越廣泛。用戶通常通過耳機或者揚聲器收聽此類產(chǎn)品的聲音，但是這會存在一些問題，長時間佩戴耳機不僅會使用戶感覺不舒服，也會損傷用戶聽力，而采用揚聲器則會打擾周圍用戶。采用揚聲器陣列的個人音頻系統(tǒng)可以有效解決此類問題。個人音頻系統(tǒng)可以將大部分聲能量聚集包含用戶的區(qū)域，從而為用戶營造出個性化的私人聆聽空間。個人音頻系統(tǒng)中最常用的控制機制是聲能量對比控制方法。通過調(diào)整揚聲器陣列各通道的輸入信號相位和幅度，聲場對比控制方法可以使得包含用戶區(qū)域(稱為明區(qū))的聲能量與其它非相關(guān)用戶所在區(qū)域(稱為暗區(qū))的聲能量之比最大，從而達到聚焦聲場的效果。
[0003]但是現(xiàn)有技術(shù)中的聲能量對比控制方法只關(guān)注對比聚焦性能，并不關(guān)注在明區(qū)的音質(zhì)問題，這可能會使用戶聽音感受下降，另一方面，在某些情況下，對比聚焦性能大于一定閾值以后，對人的主觀聚焦感受影響不大，而此時更應(yīng)該關(guān)注音質(zhì)問題，以進一步提升用戶的聆聽感受。
[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)中的聲能量對比控制方法中只關(guān)注聚焦性能而不關(guān)注音質(zhì)性能的問題，需要尋找更為簡便有效的方法來取得音質(zhì)和對比聚焦性能的較好平衡。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有的現(xiàn)有技術(shù)中的聲能量對比控制方法中只關(guān)注聚焦性能而不關(guān)注音質(zhì)性能的問題，從而提供一種能夠改善音質(zhì)的聲場聚焦方法。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種能夠改善音質(zhì)的聲場聚焦方法，包括:
[0007]步驟I)、布放揚聲器陣列，設(shè)定明區(qū)和暗區(qū)的控制點；其中，所述明區(qū)為具有高聲能量的區(qū)域，所述暗區(qū)為具有低聲能量的區(qū)域；
[0008]步驟2)、設(shè)定各個頻率點上的最差對比聚焦性能參數(shù)和在明區(qū)中的目標向量；
[0009]步驟3)、根據(jù)步驟2)得到的各個頻率點上的最差對比聚焦性能參數(shù)和在明區(qū)中的目標向量，結(jié)合聲能量對比控制和最小二乘法準則，分別調(diào)整各個頻率點上的揚聲器陣列輸入復(fù)權(quán)系數(shù)向量的幅度與相位；
[0010]步驟4)、將步驟3)得到的每個揚聲器通道上的各個頻率點上的復(fù)權(quán)系數(shù)向量組成頻率響應(yīng)，對頻率響應(yīng)加窗，并進行逆傅里葉變換，得到各個通道的時域沖激響應(yīng)信號。
[0011]上述技術(shù)方案中，在步驟I)中，所布放的揚聲器陣列為線性陣列或圓形陣列或隨機陣列。
[0012]上述技術(shù)方案中，在步驟I)中，所述明區(qū)或暗區(qū)的區(qū)域形狀是方形或圓形或線型。
[0013]上述技術(shù)方案中，在所述的步驟2)中，設(shè)定各個頻率點上的最差對比聚焦性能參數(shù)包括以下步驟:
[0014]步驟2-1)、確定一頻率點f，獲得揚聲器陣列分別到明區(qū)和暗區(qū)的控制點在頻率f處的傳遞函數(shù)矩陣Gb，f和Gd，f，其大小分別為Mb X L和Md X L，其中Mb和Md分別是明區(qū)和暗區(qū)的控制點個數(shù)，L為揚聲器個數(shù)；
[0015]步驟2-2)、根據(jù)步驟2-1)得到的揚聲器陣列分別到明區(qū)和暗區(qū)的控制點在頻率f處的傳遞函數(shù)矩陣GB，f和GD，f，計算明區(qū)和暗區(qū)聲能量之比的最大值Fmax，f ;其中，
【權(quán)利要求】
1.一種能夠改善音質(zhì)的聲場聚焦方法，包括: 步驟I)、布放揚聲器陣列，設(shè)定明區(qū)和暗區(qū)的控制點；其中，所述明區(qū)為具有高聲能量的區(qū)域，所述暗區(qū)為具有低聲能量的區(qū)域； 步驟2)、設(shè)定各個頻率點上的最差對比聚焦性能參數(shù)和在明區(qū)中的目標向量； 步驟3)、根據(jù)步驟2)得到的各個頻率點上的最差對比聚焦性能參數(shù)和在明區(qū)中的目標向量，結(jié)合聲能量對比控制和最小二乘法準則，分別調(diào)整各個頻率點上的揚聲器陣列輸入復(fù)權(quán)系數(shù)向量的幅度與相位； 步驟4)、將步驟3)得到的每個揚聲器通道上的各個頻率點上的復(fù)權(quán)系數(shù)向量組成頻率響應(yīng)，對頻率響應(yīng)加窗，并進行逆傅里葉變換，得到各個通道的時域沖激響應(yīng)信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能夠改善音質(zhì)的聲場聚焦方法，其特征在于，在步驟I)中，所布放的揚聲器陣列為線性陣列或圓形陣列或隨機陣列。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能夠改善音質(zhì)的聲場聚焦方法，其特征在于，在步驟I)中，所述明區(qū)或暗區(qū)的區(qū)域形狀是方形或圓形或線型。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能夠改善音質(zhì)的聲場聚焦方法，其特征在于，在所述的步驟2)中，設(shè)定各個頻率 點上的最差對比聚焦性能參數(shù)包括以下步驟: 步驟2-1)、確定一頻率點f，獲得揚聲器陣列分別到明區(qū)和暗區(qū)的控制點在頻率f處的傳遞函數(shù)矩陣GB，f和GD，f，其大小分別為MbXL和MdX L，其中Mb和Md分別是明區(qū)和暗區(qū)的控制點個數(shù)，L為揚聲器個數(shù)； 步驟2-2)、根據(jù)步驟2-1)得到的揚聲器陣列分別到明區(qū)和暗區(qū)的控制點在頻率f處的傳遞函數(shù)矩陣GB，f和GD，f，計算明區(qū)和暗區(qū)聲能量之比的最大值Fmax，f ;其中，
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的能夠改善音質(zhì)的聲場聚焦方法，其特征在于，在所述的步驟2-1)中，采用B&K PULSE等音頻測試儀器或者通過建模仿真獲得揚聲器陣列分別到明區(qū)和暗區(qū)的控制點在頻率f處的傳遞函數(shù)矩陣GB，f和GD，f。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的能夠改善音質(zhì)的聲場聚焦方法，其特征在于，在所述的步驟2)中，在頻率點f上的明區(qū)中的目標向量用df表示,其大小為LXl,向量中的每個元素都相等且其值為任意值。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的能夠改善音質(zhì)的聲場聚焦方法，其特征在于，所述的步驟3)包括以下步驟: 步驟3-1)、利用步驟2)中設(shè)定的參數(shù)Fmax，f和df，結(jié)合聲能量對比控制和最小二乘法準貝U，列出如下最優(yōu)問題:
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的能夠改善音質(zhì)的聲場聚焦方法，其特征在于，在所述的步驟3-6)中，采用凸優(yōu)化技術(shù)求出解X。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能夠改善音質(zhì)的聲場聚焦方法，其特征在于，在步驟4)中，所述窗函數(shù)為矩形窗或漢寧窗或者海明窗。
10.一種能夠改善音質(zhì)的聲場聚焦系統(tǒng)，其特征在于，包括: 揚聲器陣列布放模塊，用于布放揚聲器陣列，設(shè)定明區(qū)和暗區(qū)的控制點；其中，所述明區(qū)為具有高聲能量的區(qū)域，所述暗區(qū)為具有低聲能量的區(qū)域； 參數(shù)初設(shè)定模塊，用于設(shè)定各個頻率點上的最差對比聚焦性能參數(shù)和在明區(qū)中的目標向量; 輸入復(fù)權(quán)系數(shù)向量調(diào)整模塊，用于根據(jù)參數(shù)初設(shè)定模塊得到的各個頻率點上的最差對比聚焦性能參數(shù)和在明區(qū)中的目標向量，結(jié)合聲能量對比控制和最小二乘法準則，分別調(diào)整各個頻率點上的揚聲器陣列輸入復(fù)權(quán)系數(shù)向量的幅度與相位； 時域沖激響應(yīng)信號計算模塊 ，用于將所述輸入復(fù)權(quán)系數(shù)向量調(diào)整模塊得到的每個揚聲器通道上的各個頻率點上的復(fù)權(quán)系數(shù)向量組成頻率響應(yīng)，對頻率響應(yīng)加窗，并進行逆傅里葉變換，得到各個通道的時域沖激響應(yīng)信號。
【文檔編號】H04R1/20GK103916730SQ201310000625
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2013年1月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月5日
【發(fā)明者】蔡野鋒, 吳鳴, 楊軍 申請人:中國科學(xué)院聲學(xué)研究所