一種用于揚(yáng)聲器陣列的環(huán)繞聲增強(qiáng)方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種用于揚(yáng)聲器陣列的環(huán)繞聲增強(qiáng)方法，該方法首先要獲取揚(yáng)聲器陣列的規(guī)格然后獲得角度θ對(duì)應(yīng)的M個(gè)FIR濾波器系數(shù)，由此得到各組FIR濾波器系數(shù)；音頻信號(hào)分別經(jīng)過上述各組FIR濾波器進(jìn)行處理，處理后用于揚(yáng)聲器陣列的重放，并對(duì)重放信號(hào)進(jìn)行測(cè)量、處理；最后根據(jù)信號(hào)輸入模式確定用于揚(yáng)聲器陣列重放的FIR濾波器系數(shù)。該方法能使揚(yáng)聲器陣列根據(jù)需要產(chǎn)生多個(gè)聲束，并由此通過聲束的角度得出每組FIR濾波器系數(shù)，該FIR濾波器系數(shù)用于揚(yáng)聲器陣列的重放，由此增強(qiáng)前方布置的揚(yáng)聲器陣列的環(huán)繞聲。
【專利說明】一種用于揚(yáng)聲器陣列的環(huán)繞聲增強(qiáng)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及聲學(xué)領(lǐng)域，尤其是一種用于揚(yáng)聲器陣列的環(huán)繞聲增強(qiáng)方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 盡管多通路環(huán)繞聲節(jié)目源已經(jīng)非常普遍，但由于播放設(shè)備復(fù)雜以及使用空間的限 制，多通路環(huán)繞聲并沒有在家庭中普遍使用。消費(fèi)者傾向于使用一種緊湊的重放設(shè)備，布置 于聽音前方即可感受環(huán)繞聲效果。橫向排列的揚(yáng)聲器陣列與廣為流行的平板電視有很好的 適配性，盡管揚(yáng)聲器陣列在形狀和功率上具有優(yōu)勢(shì)，但與單個(gè)揚(yáng)聲器相比，揚(yáng)聲器陣列具有 更強(qiáng)的聲音指向性，即指向性單一，一般用于專業(yè)用途，還不適合用于重放環(huán)繞聲。
[0003] 專利申請(qǐng)97195716. 9公開了一種用于環(huán)繞聲環(huán)境的音頻增強(qiáng)系統(tǒng)和方法，該方 法用于一個(gè)環(huán)繞聲環(huán)境中的一種音頻增強(qiáng)系統(tǒng)利用多聲道、多揚(yáng)聲器再現(xiàn)環(huán)境產(chǎn)生更加自 然和連續(xù)的聲場(chǎng)。將在錄音時(shí)產(chǎn)生的用于驅(qū)動(dòng)設(shè)置一個(gè)聽者前后的多個(gè)揚(yáng)聲器的多聲道音 頻源信號(hào)分離成對(duì)，并且進(jìn)行處理以產(chǎn)生相應(yīng)的合成音頻信號(hào)對(duì)。每一對(duì)合成音頻信號(hào)至 少部分地是從在兩個(gè)相應(yīng)的音頻源信號(hào)中存在的信息中產(chǎn)生的。然后將各個(gè)合成音頻信號(hào) 有選擇地結(jié)合以形成增強(qiáng)的輸出信號(hào)，從而將每個(gè)增強(qiáng)輸出信號(hào)作為一組音頻源信號(hào)的函 數(shù)加以變換。
[0004] 然而，上述的音頻增強(qiáng)方法首先需要設(shè)置多聲道、多揚(yáng)聲器，這對(duì)于普通的家庭來 說，是難以實(shí)現(xiàn)的，其次，對(duì)于音頻的處理，該方法還需要結(jié)合錄音進(jìn)行配置，然后將音頻信 號(hào)分離成對(duì)，再有選擇地結(jié)合，涉及的過程不僅是后續(xù)播放，還有前期錄音，而在實(shí)際的電 視音頻制作過程中，音頻的制作時(shí)不可能按照上述方式進(jìn)行分離成對(duì)的，因此上述的音頻 處理方式難以實(shí)現(xiàn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種用于揚(yáng)聲器陣列的環(huán)繞聲增強(qiáng)方法，該方法可以增強(qiáng) 前方布置的揚(yáng)聲器陣列的環(huán)繞聲，廣泛適用于各種規(guī)格的揚(yáng)聲器陣列。
[0006] 本發(fā)明的另一個(gè)目地在于提供一種用于揚(yáng)聲器陣列的環(huán)繞聲增強(qiáng)方法，該方法能 使揚(yáng)聲器陣列根據(jù)需要產(chǎn)生多個(gè)聲束，并根據(jù)環(huán)繞強(qiáng)度的測(cè)量確定所產(chǎn)生聲束的角度，從 而進(jìn)行環(huán)繞聲的增強(qiáng)。
[0007] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
[0008] -種用于揚(yáng)聲器陣列的環(huán)繞聲增強(qiáng)方法，該方法包括如下步驟：
[0009] 101、獲取揚(yáng)聲器陣列的規(guī)格；
[0010] 所述揚(yáng)聲器陣列的規(guī)格包括揚(yáng)聲器的單元數(shù)和間距。
[0011] 102、獲得角度Θ對(duì)應(yīng)的Μ個(gè)FIR濾波器系數(shù)，由此得到各組FIR濾波器系數(shù)；
[0012] 其中，Μ是中高頻單元的數(shù)量，角度Θ是聲束的角度，Θ的取值范圍在〇 - 180° 之間；
[0013] 所述Μ個(gè)FIR濾波器系數(shù)由最小范數(shù)方程決定：

【權(quán)利要求】
1. 一種用于揚(yáng)聲器陣列的環(huán)繞聲增強(qiáng)方法，其特征在于該方法包括如下步驟： 101、 獲取揚(yáng)聲器陣列的規(guī)格； 所述揚(yáng)聲器陣列的規(guī)格包括揚(yáng)聲器的單元數(shù)和間距； 102、 獲得角度0對(duì)應(yīng)的M個(gè)FIR濾波器系數(shù)，由此得到各組FIR濾波器系數(shù)； 其中，M是中高頻單元的數(shù)量，角度0是聲束的角度，0的取值范圍在0 - 180°之 間； 所述M個(gè)FIR濾波器系數(shù)由最小范數(shù)方程決定：min||WH-B|l其中，W為FIR系數(shù)矩 陣，H為揚(yáng)聲器陣列在各個(gè)方向上的傳輸函數(shù)矩陣，B為陣列的目標(biāo)指向性矩陣； 103、 音頻信號(hào)分別經(jīng)過上述各組FIR濾波器進(jìn)行處理，處理后用于揚(yáng)聲器陣列的重 放，并對(duì)重放信號(hào)進(jìn)行測(cè)量； 104、 對(duì)測(cè)量的重放信號(hào)進(jìn)行相減或反相疊加，然后對(duì)得到的信號(hào)進(jìn)行平方求和運(yùn)算， 運(yùn)算結(jié)果作為判斷環(huán)繞聲強(qiáng)度的依據(jù)； 105、 判斷信號(hào)輸入模式，并根據(jù)該模式確定用于揚(yáng)聲器陣列重放的FIR濾波器系數(shù)。
2. 如權(quán)利要求1所述的用于揚(yáng)聲器陣列的環(huán)繞聲增強(qiáng)方法，其特征在于，所述方法中， 在揚(yáng)聲器的構(gòu)成中，揚(yáng)聲器陣列由兩個(gè)低頻單元和M個(gè)中高頻單元構(gòu)成，且低頻單元和M個(gè) 中高頻單元都是橫向排列的揚(yáng)聲器；其中，低頻單元位于M個(gè)中高頻單元的兩側(cè)，M個(gè)中高 頻單元位于中間，每個(gè)中高頻單元之間具有間距d。
3. 如權(quán)利要求2所述的用于揚(yáng)聲器陣列的環(huán)繞聲增強(qiáng)方法，其特征在于低通IIR濾波 器對(duì)饋給兩個(gè)低頻單元的信號(hào)進(jìn)行濾波處理，所述IIR低通濾波器的高頻截止頻率與FIR 濾波器的低頻截止頻率相同。
4. 如權(quán)利要求1所述的用于揚(yáng)聲器陣列的環(huán)繞聲增強(qiáng)方法，其特征在于所述步驟103 中，測(cè)量時(shí)使用兩個(gè)相鄰布置的傳聲器，兩個(gè)傳聲器的中心連接線指向正前方；這樣的傳聲 器共有兩組，分別放置于左、右耳的耳廓后面。
5. 如權(quán)利要求1所述的用于揚(yáng)聲器陣列的環(huán)繞聲增強(qiáng)方法，其特征在于步驟102中， 目標(biāo)指向性矩陣B共有12個(gè)，與陣列的目標(biāo)輻射角度對(duì)應(yīng)，目標(biāo)的角度0有 ：0 i = 20°， Q 2 = 30。，Q 3 = 40。，Q 4 = 50。，Q 5 = 60。，Q 6 = 70。，Q 7 = 110。，Q 8 = 120°， Q9= 130°，Qici= 140°，Q11 = 150°，Q12 = 160°，因此對(duì)應(yīng)有 12組 FIR 系數(shù)，每組 包含M個(gè)FIR濾波器，12組FIR系數(shù)可用于環(huán)繞強(qiáng)度判斷的測(cè)量。
6. 如權(quán)利要求5所述的用于揚(yáng)聲器陣列的環(huán)繞聲增強(qiáng)方法，其特征在于為了重放5通 路環(huán)繞聲中的U R信號(hào)，設(shè)計(jì)了兩組增益系數(shù)gt: gu、......gm，和&: Sm、&?......gRM，信號(hào) L、R分別用&和gK處理后各得到M個(gè)信號(hào)，這些信號(hào)用于饋給M個(gè)中高頻單元，增益系數(shù) 的函數(shù)表達(dá)式為：
將設(shè)計(jì)好的增益系數(shù)預(yù)置于DSP平臺(tái)中。
7. 如權(quán)利要求5所述的用于揚(yáng)聲器陣列的環(huán)繞聲增強(qiáng)方法，其特征在于將白噪聲信號(hào) 分別用各組FIR濾波器進(jìn)行濾波處理，獲得各組M個(gè)通路的測(cè)試信號(hào)，并將測(cè)試信號(hào)預(yù)置于 DSP平臺(tái)中的存儲(chǔ)器。
8. 如權(quán)利要求7所述的用于揚(yáng)聲器陣列的環(huán)繞聲增強(qiáng)方法，其特征在于傳聲器包括右 耳的傳聲器和左耳的傳聲器，右耳的傳聲器組拾取前一半的測(cè)試信號(hào)，左耳的傳聲器組拾 取后一半的測(cè)試信號(hào)，其中右耳的傳聲器和左耳的傳聲器分別設(shè)置前后兩個(gè)拾取點(diǎn)MIC1、 MIC2,對(duì)上述前測(cè)量信號(hào)進(jìn)行處理，將MIC2的信號(hào)反相與MICl的信號(hào)進(jìn)行疊加，最后通過 數(shù)模轉(zhuǎn)換器變?yōu)閿?shù)字信號(hào)y K;對(duì)左耳傳聲器組采用相同的方法，得到數(shù)字信號(hào)5^。
9. 如權(quán)利要求8所述的用于揚(yáng)聲器陣列的環(huán)繞聲增強(qiáng)方法，其特征在于為確定左、右 兩個(gè)方向的環(huán)繞強(qiáng)度最大值所對(duì)應(yīng)的角度，對(duì)時(shí)間長度的3^和3^信號(hào)進(jìn)行每間隔一段的時(shí) 間就進(jìn)行平方求和運(yùn)算，左、右各獲得多個(gè)積分值：
這多個(gè)中的最大值所對(duì)應(yīng)的角度0 i即為右方向環(huán)繞強(qiáng)度最大的角度，并選定與此 角度對(duì)應(yīng)的一組濾波器系數(shù)FIRks用于重發(fā)或構(gòu)造右環(huán)繞信號(hào)； 這多個(gè)3?中的最大值所對(duì)應(yīng)的角度0 i即為左方向環(huán)繞強(qiáng)度最大的角度，并選定與此 角度對(duì)應(yīng)的一組濾波器系數(shù)FIRu用于重發(fā)或構(gòu)造左環(huán)繞信號(hào)。
10. 如權(quán)利要求9所述的用于揚(yáng)聲器陣列的環(huán)繞聲增強(qiáng)方法，其特征在于然后，根據(jù)音 源信號(hào)的通路模式確定信號(hào)處理方式，主要有雙通路立體聲模式和5通路環(huán)繞聲模式； 當(dāng)輸入信號(hào)為雙通路立體聲模式時(shí)，相減信號(hào)R-L用測(cè)量確定的濾波器系數(shù)組？11^進(jìn) 行處理，處理后的M個(gè)信號(hào)饋給M個(gè)中高頻單元； 相減信號(hào)L-R用測(cè)量確定的濾波器系數(shù)組FIRu進(jìn)行處理，處理后的M個(gè)信號(hào)饋給M個(gè) 中高頻單元； 相加信號(hào)L+R經(jīng)增益g處理后規(guī)格M個(gè)中高頻單元； L、R信號(hào)分別經(jīng)低通IIR濾波處理后饋給兩個(gè)低頻單元； 當(dāng)輸入信號(hào)為5通路環(huán)繞聲模式時(shí)，輸入信號(hào)L、R與增益系數(shù)gK相乘，處理后的信 號(hào)饋給M個(gè)中高頻單元； 輸入信號(hào)LS、RS分別用測(cè)量確定的濾波器系數(shù)組FIR^ FIRks進(jìn)行處理， 處理后的M個(gè)信號(hào)饋給M個(gè)中高頻單元； 中置信號(hào)C經(jīng)過增益g后饋給M個(gè)中高頻單元； UR信號(hào)和LS、RS信號(hào)經(jīng)過IIR低通濾波器LF后饋給低頻單元，即圖中的OutL和OutR 端口； 低音效果信號(hào)LFE和中置信號(hào)C經(jīng)過濾波器LF后也饋給低頻單元。
【文檔編號(hào)】H04R1/20GK104284271SQ201410479796
【公開日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2014年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月18日
【發(fā)明者】黃坤朋, 陳瑞祥 申請(qǐng)人:國光電器股份有限公司, 廣州市國光電子科技有限公司, 廣東美加音響發(fā)展有限公司