[发明专利]基于均方误差最小准则的声能量对比控制方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及声学领域，特别涉及一种基于均方误差最小准则的声能量对比控制方法及系统。

背景技术

声能量对比控制方法被广泛应用于电视机、电脑和手机等个人音频系统领域。声能量对比控制方法能够在不打扰其它用户(暗区)的情况下将大部分声能量聚集在用户周围(明区)，从而为用户打造个性化聆听空间，提高生活品质。

现有技术中的声能量对比控制方法的具体实现步骤如下：

(1)确定扬声器阵列，明区和暗区控制点的位置；

(2)确定频率点f,采用B&K PULSE等音频测试仪器或者通过建模仿真获得扬声器阵列分别到明区和暗区的控制点在频率f处的传递函数矩阵G_B,f和G_D,f，其大小分别为M_B×L和M_D×L，其中M_B和M_D分别是明区和暗区的控制点个数，L为扬声器个数；

(3)计算出扬声器阵列在频率f处的大小为L×1的输入复权系数向量w_M,f，其表达式为：

其中P_max{·}是指取矩阵对应最大特征值的单位特征向量，I为单位矩阵，δ_f为鲁棒性参数。

(4)分别将每个扬声器通道上的各个频率点的复权系数组成频率响应，并进行逆傅里叶变换，得到各个通道的时域冲激响应信号。

从对现有技术的声能量对比控制方法的上述描述可以看出，在现有方法中，由于时域冲激响应信号是通过直接对频域信号进行逆傅里叶变换得到的，因此时域冲激响应信号的因果性无法得到保证。这使得现有的声能量对比控制方法在非选定频率点上的对比聚焦效果下降，并且在不同的频率点上有不同的响应，从而无法在明区得到较好的音质。在图1和图2中，给出了全消声室内8元阵列的常规声能量对比控制方法在明区中心处控制点上的冲激响应信号和的对比聚焦的结果，其系统采样频率f_s为8kHz，冲激响应信号长度为100。从图1中可以看出，冲激响应信号有较大程度的边缘拖尾现象，这会导致听到的声音有明显的混响效果，从而降低在明区的音质；从图2中可以看出，在选定的频率点上，现有技术中的声能量对比控制方法具有较好的对比聚焦效果，但在非选定频率上，对比聚焦效果下降很快，最差的点上可下降40dB，几乎不存在对比聚焦效果。现有技术中的声能量对比控制方法所存在的这些问题造成了在个人音频系统中并不适合处理宽带信号输入，降低了用户区域的音质，在暗区中泄露更多的声能量，无法为用户营造个性化的私人聆听空间。

针对现有技术中的声能量对比控制方法中存在的音质和宽带对比聚焦能力下降的问题，需要寻找更为简便有效的方法来改善其音质和宽带对比聚焦能力。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的声能量对比控制方法所存在的音质和宽带对比聚焦能力下降的问题，从而提供一种能够有效改善音质和宽带对比聚焦能力的方法。

为了实现上述目的，本发明提供了一种基于均方误差最小准则的声能量对比控制方法，包括：

步骤1)、布放扬声器阵列，设定明区和暗区的控制点；其中，所述明区为具有高声能量的区域，所述暗区为具有低声能量的区域；

步骤2)、在一系列频率点上分别计算扬声器阵列的输入复权系数向量；

步骤3)、在所述一系列频率点上设定各个频率点的目标向量，按照均方误差最小准则，分别调整步骤2)所得到的各个频率点上的输入复权系数向量的幅度与相位；

步骤4)、分别将每个扬声器通道在步骤3)得到的所述一系列频率点上的复权系数组成频率响应，对所述频率响应加窗并进行逆傅里叶变换，得到各个扬声器通道的时域冲激响应信号。

上述技术方案中，所述的步骤3)包括：

步骤3-1)、从一系列频率中选择频率点f,设定其目标向量d_f大小为L×1,L为扬声器个数；

步骤3-2)、在步骤2)得到的输入复权系数向量w_M,f的基础上，求取在频率点f处基于均方误差最小准则的输入最优复权系数向量w_O,f；

步骤3-3)、从选定的一系列频率点中选择其它未经处理的频率点，重复步骤3-1)-步骤3-2)，直至计算出所有频率点的输入复权系数向量w_O,f。