[发明专利]微声阵列扬声器实现数字声音重构的方法

说明书

本发明涉及微声阵列扬声器实现数字声音重构的方法，包括以下步骤，步骤一，在Comsol中设置点声源个数及阵列方式，输入点声源的单极幅值；步骤二，确定采样一次所经历的时间；步骤三，在Matlab中搭建与Comsol的数据交换接口以实现两者之间的信息交互；步骤四，记录下所求得的声压曲线；步骤五，循环步骤四及步骤五，直至表达式的一个周期结束；步骤六，则更新表达式中的最大值，直至误差小于规定误差；本发明中微声阵列扬声器通过Matlab和Comsol联合实现了数字声音转化为模拟声音，可实现微声阵列扬声器通过数字信号控制驱动微声阵列单元振幅和数量来达到所需声压的目的，有效扩大了声压，降低了噪声以及失真。

技术领域

本发明涉及一种微声阵列扬声器实现数字声音重构的方法。

背景技术

目前市场上的扬声器通常是通过音频信号驱动，这种音频信号其实是一种连续变化的模拟信号，而且信号微弱，模拟信号在传输中，由于噪声的干扰和能量的损失会发生一些畸变和衰减，所以扬声器在驱动中需要通过功放来驱动，放大的同时，噪音产生的信号失真也越大，而微声阵列扬声器就没有这种问题，但是微声阵列扬声器因为单体体积小，固有频率高无法正常发出人耳能听到的声音。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够有效扩大声压、减少扬声器噪声干扰与能量损失、失真小、音质好的微声阵列扬声器实现数字声音重构的方法。

实现本发明目的的技术方案如下：

微声阵列扬声器实现数字声音重构的方法，包括以下步骤，

步骤一，在Comsol中设置点声源个数及阵列方式，输入点声源的单极幅值，研究瞬态状况下所有点声源均有发声时的声压分布及其最大值，确定所求结果中的正弦或余弦表达式；

步骤二，根据采样定理，从输入信号的方波频率及所需转换的正弦或余弦频率中判断得出采样个数，确定采样一次所经历的时间；

步骤三，在Matlab中搭建与Comsol的数据交换接口以实现两者之间的信息交互，输入上述正弦或余弦表达式，并确定点声源在研究过程中的开关顺序，设置采样周期；

步骤四，计算在一个采样周期内多少个点声源打开时所求得的最大声压更接近于此最大声压所发生时间下正弦或余弦表达式的值，从而确定在此采样周期内的点声源打开或关闭个数，记录下此时所求得的声压曲线；

步骤五，将上次采样周期结束的时间及结果作为下次采样周期的初始时间及初始场，循环步骤四及步骤五，直至表达式的一个周期结束；

步骤六，确定此时点声源全开时的声压最大值与步骤一的最大值进行对比，观察两者的差值，若大于一定误差，则更新表达式中的最大值，且返回至步骤二重新计算，直至误差小于规定误差；

采用上述步骤后，微声阵列扬声器通过Matlab和Comsol联合实现了数字声音转化为模拟声音，可实现微声阵列扬声器通过数字信号控制驱动微声阵列单元振幅和数量来达到所需声压的目的，实现声音的重构，有效扩大了声压，降低了噪声以及失真，提高了音质效果。

优选的，为了方便控制点声源的打开，步骤一中点声源开与关的顺序，是先从最内方形左下角点声源开始，顺时针打开，当运行完一个方形后，从下个方形的左下角点声源开始，直至所有点声源打开；关闭的顺序正好相反。

优选的，为了求得深渊的单极幅值，步骤一在Comsol中设置点声源的单极幅值时，首先设置点声源从源流出的体积流率Q_S，而后根据公式其中S为点声源单极振幅；ρ为密度，下标c表示当结构存在有声损耗介质如多孔介质时可将密度改为复数形式；t为时间，计算得出点S，这就相当于在计算所求的波动方程右端加一源项，方程式如下，