[发明专利]一种用于产生声场的装置和方法

说明书

本发明涉及一种基于输入音频信号产生声场的装置(100)。所述装置(100)包括：多个换能器(107A至107L)，其中，每个换能器用于被所述换能器的换能器驱动信号q_l驱动，l∈{1，…，L}，l表示第l个换能器；多个滤波器(105A至105L)，用于为每个换能器产生其换能器驱动信号q_l，其中，每个所述滤波器由滤波器传递函数所定义，所述换能器的换能器驱动信号q_l基于所述换能器的所述滤波器传递函数以及所述输入音频信号；控制单元(101)，用于提供或接收维度为L的第一换能器驱动信号矢量q₀，使得J(q；ψ)关于q的梯度在(q₀；ψ₀)中为0，其中，J(q；ψ)是以维度为L的换能器驱动信号矢量q和维度为M×M的权重矩阵ψ为变量的代价函数，ψ₀是维度为M×M的第一权重矩阵；其中，所述控制单元(101)还用于提供维度为L的第二换能器驱动信号矢量使得所述代价函数J(q；ψ)关于q的梯度在中为0或接近于0，是维度为M×M的第二权重矩阵，所述控制单元(101)用于基于以下参数提供所述第二驱动信号矢量所述第一换能器驱动信号矢量q₀、所述第一权重矩阵ψ₀和所述第二权重矩阵

技术领域

本发明涉及音频信号处理和再生领域。更具体地，本发明涉及一种用于产生声场的装置和方法。

背景技术

扩展空间区域上的空间多区域声场再现，近来因其在同步车载娱乐系统、展览中心的环绕声系统、公共办公空间中的个人扬声器系统以及嘈杂环境中的安静区域等各方面的应用而备受关注。其旨在不使用隔音墙或耳机的前提下，为听众提供个人声音环境。相应的系统也称为个人音频或私人声音区域(private sound zone，PSZ)系统。

通常情况下，声场可以用来将局地气压与环境压力的偏差，即压力变化，描述为空间和时间的函数。这种变化，例如，是由于多个扬声器发出的声音信号所引起的。多区域声场通常可以包括一个或多个声学亮区，还可能包括几个声学暗区和灰区。

已知的个人音频系统通常基于方向性、扬声器阵列定向声音辐射所需的输入能量以及听音区中期望声场的再现准确度，以下简称为质量，之间的性能权衡。例如，正如Mincheol Shin、Filippo M Fazi、Philip A Nelson和Fabio C Hirono(下称Shin等人)于2014年8月发表在声音与振动杂志(J.Sound Vib.)333(16):3794–3817上的文章《采用双层扬声器阵列的受控声场》(Controlled sound field with a dual layer loudspeakerarray)中描述的那样，个人音频系统会以听音区中的质量为代价来实现高方向性。

广泛用于扬声器阵列的输入信号设计的一种信号处理方法是压力匹配(pressurematching，PM)方法。所述PM方法的一种更常见形式是加权压力匹配(weighted pressurematching，WPM)方法，该方法已广泛用于已知的个人音频系统的多种实现中。所述WPM 方法可以通过适当的可调参数来设计输入信号，实现预期的性能权衡。