[发明专利]基于平面波分解的WFS系统主动房间补偿方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及声场重放领域，特别涉及一种主动房间补偿方法。

背景技术

波场合成(Wave Field Synthesis-WFS)是一种能够控制整个听音区域内波场的空间声重放技术，它利用上百个独立通道所组成的扬声器阵列，在给定的听音房间中重建出录音房间的空间感。然而，系统没有将听音房间中的反射考虑进去，由听音房间引入的额外反射会破坏原始的空间感，影响WFS系统空间重建的效果。因此，为了消除或消减这种不利影响，需要对整个听音区域内的房间反射进行补偿^[1-6]。

现有的房间补偿主要分为被动和主动两种，被动补偿的方法是利用吸声材料来吸收听音房间的反射，这种方法会受到经济成本和房间设计的限制，尤其是不能有效地吸收低频声波。因此，对于空间声重放系统而言，被动房间补偿本身并不能完全抑制听音房间的反射。另一方面，主动房间补偿方法则需在听音区域内布置大量的传声器来测量波场，并利用控制设备、放大器和扬声器来产生能够抵消听音房间反射的声波。这些硬件要求与WFS声重放系统基本一致，即现有的WFS系统的硬件设备也可用于主动房间补偿系统。因此，WFS声重放系统选择主动听音房间补偿方法较为适合。

传统的主动房间补偿方法的主要缺陷为：只能在测量传声器的位置实现对房间反射的补偿，其他区域较与未补偿时相比反而更糟[7]。这一缺陷的主要原因是现有的回放系统，如5通道环绕声系统，对听音区域内波场的控制能力有限；另一方面，现有的补偿系统所用的测量点数目较少，对听音区域内波场的分析能力也有限。

换言之，为了克服已有方法的诸多缺陷，理想的主动房间补偿系统应具备对听音区域内波场充分的分析和控制能力，以获得所有有关听音房间声学特性的信息进而消除任何不期望的房间反射。

发明内容

本发明的目的在于提出能够进一步解决上述问题的方法和系统。

在第一方面，本发明提供一种基于波场合成WFS系统进行房间补偿的方法。该方法包括：利用圆形传声器阵列测量圆环上的各点的声压和振速；利用圆环上各点的声压和振速，计算入射波场在角度方向上的平面波分解系数；将平面波分解的入射部分作为房间的反射波场，构建房间脉冲响应矩阵；基于房间脉冲响应矩阵计算补偿滤波器矩阵，以便在由多个扬声器播放之前经由补偿滤波器矩阵预滤波。

在第二方面，本发明提供一种基于WFS系统进行房间补偿的系统，包括WPS系统，补偿滤波器，和M个扬声器，其中N个声源信号经WFS系统进行空间声重放技术处理后，经由补偿滤波器矩阵C(z)预滤波，然后由M个扬声器进行声重放。

在第二方面中，优选地，利用圆形传声器阵列测量圆环上的各点的声压和振速；利用圆环上各点的声压和振速，计算入射波场的平面波分解系数；将平面波分解的入射部分作为房间的反射波场，构建房间脉冲响应矩阵；基于房间脉冲响应矩阵计算补偿滤波器矩阵。

与传统的多通道补偿算法相比，本发明实施例的补偿效果并不局限于某几个测量点，而是在整个听音区域内都是有效的。

附图说明

图1是基于WFS技术的声重放系统示意图；

图2是根据本发明实施例的WFS系统房间补偿框图；

图3是基于圆形传声器阵列计算平面波分解的框图；

图4是时域多通道解卷积的框图；

图5是虚拟传声器阵列装置(AKG CK92和AKG CK94)；

图6房间脉冲响应测量系统；

图7是750Hz简谐平面波的重建波场。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施例做进一步详细的说明。

本发明在波场合成和波场分析的理论基础上为解决听音房间补偿问题提出了新方案。本发明提出了一种基于平面波分解和多通道逆滤波的主动房间补偿算法，利用多通道回放系统在整个听音区域内消减了听音房间反射的影响。