[发明专利]一种用于提升紧凑型声重放系统空间感的波束形成方法

权利要求书

1.一种用于提升紧凑型声重放系统空间感的波束形成方法，其特征在于，

设N个扬声器单元所在方位角ψ_L＝[ψ₁,ψ₂,…,ψ_N]，在半径为R_C的圆周上选取M个空间声场控制点，设M个控制点所在方位角选取K个频率ω＝[ω₁,…,ω_k]作为控制频率；ψ_N为第N个扬声器单元所在方位角，为第M个控制点所在方位角，ω_k为第K个控制频率；

设G_k∈C^M×N为声重放系统在频率为ω_k处至各控制点的传输矩阵，该传输矩阵元素g_mn(ω_k)表示当频率为ω_k时第n个扬声器单元到第m个控制点的声压传递函数，n∈N，m∈M；C^M×N表示M×N的复数列向量；

设各控制点处的声压集合为p_k∈C^M×1，其中p_k＝[p₁(ω_k),…,p_M(ω_k)]^T，p_m(ω_k)表示第m个控制点处的声压，T为转置符号；C^M×1表示M×1的复数列向量；

设波束形成器给各扬声器单元加载的复权重为h_k∈C^N×1，其中h_k＝[h₁(ω_k),…,h_N(ω_k)]^T，h_n(ω_k)表示当频率为ω_k时，加载到第n个扬声器单元上的复权重，C^N×1表示N×1的复数列向量；

设波束形成器需要在各控制点实现的目标声压向量d_k∈C^M×1，其中d_k＝[d₁(ω_k),…,d_M(ω_k)]^T，d_m(ω_k)表示第m个空间控制点处的目标声压；定义波束形成方向为目标方向；

通过下式所示的方法求解波束形成器给扬声器单元加载的复权重h_k：

subject to||d′_k-G′_kh_k||₂≤ε

||h_k||₂≤γ

其中，N_t表示位于目标方向上的控制点的序号；表示目标方向的声压；d′_k是向量d_k去除第N_t行元素后的声压向量；G′_k是矩阵G_k去除第N_t行后的传输矩阵；参数ε用于控制目标方向之外的旁瓣强度；参数t用于控制目标方向的频率响应与目标响应的偏离程度；参数γ用于控制复权重h_k的幅度；是传输矩阵G_k的第N_t行，表示扬声器单元在目标方向上的频率响应。

2.如权利要求1所述的用于提升紧凑型声重放系统空间感的波束形成方法，其特征在于，

设置如下式所示的优化目标d_k：

其中，s_ref∈C^M×1表示选取的高频段参考频率ω_ref处目标方向上的扬声器单元在各控制点的声压幅度。

3.使用权利要求1或者2所述的任意一波束形成方法设置声重放系统的方法，其特征在于，

确定障板类型和扬声器单元数量N，并将扬声器单元安装于该障板上，得到声重放系统；

确定空间声场控制点的数量M以及与声重放系统中心的距离R_C，测量声重放系统中各扬声器单元到各控制点的声压传递函数g_mn(ω_k)；

根据重放系统的使用环境确定目标声压向量d_k，并基于测量获得的声压传递函数g_mn(ω_k)，求解获得各扬声器单元的复权重h_k，把获得的复权重h_k加载到各扬声器单元上。