[发明专利]驱动扬声器阵列的装置和方法

说明书

一种使用驱动信号驱动扬声器阵列以在一个或多个音频区产生一个或多个本地波场的本地波场合成装置(200)，所述装置包括：确定模块(40、210)，用于确定多个控制点处的所需声压和所需粒子速度向量；计算模块(60、212)，用于基于一组滤波参数计算所述多个控制点处的声压和粒子速度向量；优化模块(220)，用于通过以下方式计算一组最佳滤波参数：将计算出的声压向所述所需声压以及将计算出的粒子速度向量向所述所需粒子速度向量联合优化；以及生成器模块(224)，用于基于所述一组最佳滤波参数产生所述驱动信号，其中所述多个控制点位于所述一个或多个音频区周围的一个或多个等值线上。

技术领域

本发明涉及一种使用驱动信号驱动扬声器阵列以在一个或多个音频区产生一个或多个本地波场的装置和方法。本发明还涉及一种存储程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括用于执行这种方法的指令。

背景技术

多区声音再现的目的是同时为多个听众提供个性化的空间声音。在文献中，存在不同的多区声音再现方法，这些方法可以划分为两大类：一类是基于以下事实：任意声场都可以用空间基函数，即平面波或柱谐/球谐函数来表示。其它专业基函数也是可能的，但是它们还需要近似为声波方程式的基本解以便允许它们经由扬声器进行物理再现。基于柱谐/球谐函数的声音再现的一个突出示例称为(高阶)立体声。在其它应用中，使用术语模态处理或波域处理，其本质上是利用通过基函数描述声场的同一概念。这些技术的基本缺点是，通常需要换能器的规则几何形排列，例如均匀间隔的圆形阵列。此外，真实3D波场的分析描述通常使用无限长线源，当使用仅在2D平面上排列的真实扬声器实施物理设置时，这需要附加校正。

第二类包括多点方法，在多点方法中，通常在最小二乘意义下，在听音区域内的众多所谓的控制点处优化声场。在大多数情况下，声场随后以扬声器与所用控制点之间的脉冲响应或传递函数来表示。这提高了关于换能器设置的灵活性，并且利用测量的房间脉冲响应(Room Impulse Response，RIR)支持两个真实扬声器的声学特性与再现环境的简单合并。这些概念旨在仅最大化声能或两个区域之间的差(声学对比度)。该方法的缺点是无法控制声音强度的方向。该问题可以使用压力匹配来避免，在压力匹配中，优化声压而不是其量级平方(能量)。已提出压力匹配与能量优化的组合，其中对声能施加约束以便获得各个听音区域之间的所需声学对比度。所有这些方法的共同点是，在本地听音区域的整个内部分布控制点。这对于实际设置似乎不切实际，在实际设置中，自由场假设不适用且物理麦克风用作控制点。此外，已提出用于合成静区的分析方法，但是多区发声问题尚未得到满意解决。

发明内容

本发明的目的是提供一种使用驱动信号驱动扬声器阵列以在一个或多个音频区产生一个或多个本地波场的装置和方法，其中所述装置和所述方法解决了现有技术的一个或多个上述问题。

本发明的第一方面提供了一种使用驱动信号驱动扬声器阵列以在一个或多个音频区产生一个或多个本地波场的本地波场合成装置，所述装置包括：

-确定模块，用于确定多个控制点处的所需声压和所需粒子速度向量，

-计算模块，用于基于一组滤波参数计算所述多个控制点处的声压和粒子速度向量，

-优化模块，用于通过以下方式计算一组最佳滤波参数：将计算出的声压向所述所需声压以及将计算出的粒子速度向量向所述所需粒子速度向量联合优化，以及

-生成器模块，用于基于所述一组最佳滤波参数产生所述驱动信号，

其中所述多个控制点位于所述一个或多个音频区周围的一个或多个等值线上。

第一方面的装置继续采用压力匹配的概念，旨在联合优化位于音频区周围的等值线上，而不是音频区内，的控制点处的声压和粒子速度向量，音频区可以视为本地听音区域。该方法可以理解为是基于Kirchhoff-Helmholtz积分，Kirchhoff-Helmholtz积分声明音量中的声场完全由周围表面上的声场决定。