[发明专利]声波场产生

说明书

技术领域

本公开涉及一种用于产生声波场的系统和方法。

背景技术

空间声场再现技术利用多个扬声器来在大听音区域上创建虚拟听觉场景。几种声场再现技术例如波场合成(WFS)或Ambisonics利用配备有多个扬声器的扬声器阵列来提供声场景的高度详细的空间再现。特别是，波场合成用于实现声场景的高度详细的空间再现以通过使用例如几十个到数百个扬声器的阵列来克服限制。

空间声场再现技术克服了立体声再现技术的一些限制。然而，技术约束对声再现禁止大量扬声器的使用。波场合成(WFS)和Ambisonics是两种类似类型的声场再现。虽然它们基于声场(WFS的Kirchhoff-Helmholtz积分和Ambisonics的球谐函数展开)的不同表示，但是它们的目的是一致的，且它们的特性是相似的。扬声器阵列的圆形设置的两个原理的现有假象的分析得出这个结论：HOA(较高阶Ambisonics)或更确切地近场校正HOA和WFS满足类似的限制。WFS和HOA及其不可避免的缺陷从感知的过程和质量方面引起一些差异。在HOA中，在再现的阶数降低的情况下，声场的受损重建将可能导致局部化焦点的模糊和在听音区域的尺寸上的某个减小。

对于音频再现技术例如波场合成(WFS)或Ambisonics，一般根据基本理论来确定扬声器信号，使得由扬声器在其已知的位置处发射的声场的叠加描述某个期望声场。一般，确定假设自由场条件的扬声器信号。因此，听音室不应展示相当大的墙壁反射，因为反射波场的反射部分将使再现的波场变形。在很多情形例如汽车的内部中，实现这样的室特性的必要的声处理可能太昂贵或不实际。

发明内容

一种被配置成在房间中的听音位置周围产生声波场的系统，在所述房间中，K≥1组扬声器的扬声器阵列安置在所述听音位置周围，其中每一组扬声器具有至少一个扬声器，且M≥1组麦克风的麦克风阵列安置在所述听音位置处，其中每一组麦克风具有至少一个麦克风。所述系统包括K个均衡滤波器模块，其布置在所述扬声器组上游和输入信号路径下游的信号路径中，并且具有可控传递函数。所述系统还包括K个滤波器控制模块，其布置在所述麦克风组下游和所述输入信号路径下游的信号路径中，并且基于来自所述K组麦克风的误差信号和所述输入信号路径上的输入信号根据自适应控制算法而控制所述K个均衡滤波器模块的所述传递函数。所述K组扬声器中的至少一者安置在距所述听音位置小于0.5米的距离处。

一种被配置成在房间中的听音位置周围产生声波场的方法，在所述房间中，K≥1组扬声器的扬声器阵列安置在听音位置周围，其中每一组扬声器具有至少一个扬声器，且M≥1组麦克风的麦克风阵列安置在所述听音位置处，其中每一组麦克风具有至少一个麦克风。所述方法包括：利用在所述K组扬声器上游和输入信号路径下游的信号路径中的可控传递函数进行均衡滤波；以及基于来自所述K组麦克风的误差信号和所述输入信号路径上的输入信号根据自适应控制算法而利用所述可控传递函数的均衡控制信号进行控制以用于均衡滤波。所述K组扬声器中的至少一者在距所述听音位置小于0.5米的距离处操作。

当检查下面的附图和详细描述时，其它系统、方法、特征和优点将或将变得对本领域中的技术人员明显。意图是所有这样的额外系统、方法、特征和优点包括在这个描述中、在本发明的范围内且被下面的权利要求保护。

附图说明

参考下面的附图和描述可更好地理解系统和方法。附图中的部件不一定按比例绘制，相反强调说明本发明的原理。而且在附图中，相似的参考数字在不同的视图中始终表示相应的部件。

图1是示出包括多个误差最小均方(MELMS)系统或方法的具有M个记录信道(麦克风)和K个输出信道(扬声器)的简单声多输入多输出(MIMO)系统的流程图。

图2是示出在图1所示的MIMO系统中可应用的1×2×2MELMS系统或方法的流程图。

图3是示出以限制群延迟函数(关于频率的群延迟差)的形式的预振铃约束曲线的图。

图4是示出从图3所示的曲线得到的限制相位函数的曲线(关于频率的相位差曲线)的图。

图5是示出根据图4所示的曲线而设计的全通滤波器的脉冲响应的振幅时间图。

图6是示出图5所示的全通滤波器的幅值和相位行为的伯德图。

图7是示出用于在车辆中产生单独声区的设置的方框图。

图8是示出在使用只基于更远的扬声器的MIMO系统的图7所示的设置中的四个区(位置)中的每个处的幅值频率响应的幅值频率图。