[发明专利]一种基于波场合成和波场分析的声重放方法及系统

权利要求书

1.一种基于波场合成和分析的声重放方法，所述方法包含：

步骤101）分别利用波场分析记录录音房间的第一声场和听音房间的第二声场；

步骤102）采用波域变换公式对测量到的第一声场和第二声场进行空域分解，得到第一波域分解后的信号和第二波域分解后的信号；

步骤103）将第一波域分解后的信号传递至声场重建一端，采用波场合成初步重建录音房间所录制的声场；

步骤104）依据第二波域分解后的信号采用单通道逆滤波补偿听音房间反射信号对初步重建的录音房间所录制的声场的影响，得到最终重建的录音房间所录制的声场；

其中，所述波域变换公式为：

其中，表示P(α,R,ω)关于方位角α的傅里叶分解系数；表示V_r(α,R,ω)关于方位角α的傅里叶分解系数；表示入射波场圆谐函数展开系数；表示出射波场圆谐函数展开系数；和分别为v阶第一类、第二类汉克尔函数；为v阶第一类、第二类汉克尔函数的导数；c表示空气中声速。

2.根据权利要求1所述的基于波场合成和分析的声重放方法，其特征在于，所述步骤101）进一步包含：

步骤101-1）采用录音房间录音区域的圆环阵列测量环绕听音区域的闭合曲线上声压和声压梯度得到第一声场；

步骤101-2）采用听音房间重建区域的圆环阵列测量环绕听音区域的闭合曲线上声压和声压梯度得到第二声场。

3.根据权利要求1所述的基于波场合成和分析的声重放方法，其特征在于，步骤103）所述波场合成进一步包含：

步骤201）用于将第一波域分解后的信号转化为平面波域信号，具体为依据圆环阵列采集的声压和振速计算圆谐分解系数，再依据圆谐分解系数获得平面波分解系数获得平面波域信号；

步骤202）将平面波域信号转化为激励信号；

步骤203）将激励信号作用于扬声器阵列进行播放。

4.根据权利要求1所述的基于波场合成和分析的声重放方法，其特征在于，所述步骤104）进一步包含：

步骤104-1）利用单通道自适应逆滤波对第一声场重建的初步录音所录制的声场进行单通道逆滤波，从而抵消听音房间对依据第一声场初步重建的声场的影响，得到优化的重建波域信号；

步骤104-2）将优化重建的波域信号转化为扬声器的激励信号利用扬声器阵列进行重新播放。

5.根据权利要求4所述的基于波场合成和分析的声重放方法，其特征在于，采用延迟补偿filtered-X滤波器结构对波域变换所得到的单通道信号进行逆滤波。

6.一种基于波场合成和分析的声重放系统，该系统包含位于录音房间录音区域的第一传声器阵列，及位于听音房间重建区域的扬声器阵列，其特征在于，所述系统包含：

位于所述重建区域扬声器阵列内部的第二传声器阵列，该传声器阵列用于测量听音房间的声场得到第二声场信息；

第二波场分析模块，用于分析听音房间的整个声场情况；

第二波域分解模块，用于将第二波场分析模块得到的整个声场进行波域分解，得到第二波域分解信号，将传声器阵列测量得到的声场进行解耦合；

主动补偿模块，用于采用延迟补偿filtered-X滤波器对第二波域变换后所得到的单通道信号进行逆滤波，并将逆滤波结果输入波场合成模块；

所述第一传声器阵列用于测量录音房间的声场得到第一声场信息；

第一波场分析模块，用于分析录音房间中声场的变化；

第一波域分解模块，用于将录音房间所测量到的波场信号分解为波域信号之后传输到听音房间来重放；

和

波场合成模块，用于基于第一波域分解信号分解后的信号采用波场合成方法重建录音房间所录制的声场，并用主动补偿模块输出的逆滤波信号调整重建声场信号，得到最终准确重建的录音房间所录制的声场。

7.根据权利要求6所述的基于波场合成和分析的声重放系统，其特征在于，所述第一传声器阵列和第二传声器阵列为圆形传声器阵列。

8.根据权利要求7所述的基于波场合成和分析的声重放系统，其特征在于，所述第一传声器阵列和第二传声器阵均进一步包含：声压传声器和声压梯度传声器，且所述声压传声器与声压梯度传声器放置于圆环的等角位置，同时声压梯度传声器的主轴应与圆环径向方向的法向量相重合。