[发明专利]一种自由声场的声线立体角仿真模拟方法及系统

权利要求书

1.一种声线立体角仿真模拟方法，其特征在于，所述方法包括：

将声源位置设定为坐标原点O，建立三维坐标系；

以坐标原点O为圆心，建立半径为R的球面；

沿三维坐标系的z轴在-R到+R之间做个平行于XOY的平面；其中，表示不超过的最大正整数，N为声线总数；

将每一所述平面与所述球面相交产生一簇同轴圆周线视为纬度圈；

再在XOY平面内，以O为圆心，做等分的圆周角，将所述圆周角视为经度圈；

利用所述纬度圈和所述经度圈将球面划分成网格，每一网格为一网格面元；

计算每一网格面元对球心所张的立体角；

设定任一条声线经过的网格面元中点(x_o，y_o，z_o)，则有：

式中，m＝0,1,2,…,z-1；n＝0,1,2,…,z-1；则声线簇方程为：

根据所述立体角和所述声线簇方程通过图形编程和运行软件进行自由声场声线仿真模拟。

2.根据权利要求1所述的声线立体角仿真模拟方法，其特征在于，相邻两所述平面的间距相等，且平面间距为：

3.根据权利要求1所述的声线立体角仿真模拟方法，其特征在于，所述相邻两所述圆周角的间距相等，且圆周角间距为：

4.根据权利要求1所述的声线立体角仿真模拟方法，其特征在于，所述纬度圈共个。

5.根据权利要求1所述的声线立体角仿真模拟方法，其特征在于，所述经度圈共个。

6.根据权利要求1所述的声线立体角仿真模拟方法，其特征在于，所述立体角的计算公式为：

其中，Δs为网格面元的面积，θ为对应纬度圈的球半径与Z轴的夹角，Δr为相邻两纬度圈的球面弧长。

7.根据权利要求1所述的声线立体角仿真模拟方法，其特征在于，在所述计算每一网格面元对球心所张的立体角之后还包括：

将一经度圈与球面上半部相交部分展开，确定平面间距Δd、对应纬度圈的球半径与Z轴的夹角θ以及相邻两纬度圈的球面弧长Δr之间的关系：

Δd＝(Δr)×cosα＝(Δr)×sinθ；

将Δd与Δr、θ的关系式代入立体角计算公式得到Δω＝(Δd)(Δφ)/R；

设定声线簇的每根声线从坐标原点O出发，并穿过各网格面元中心，则声线的立体角密度为：

将平面间距、圆周角间距和立体角代入立体角密度的公式，得到：

确定立体角密度等于全部声线数目的全空间立体角分布密度。

8.一种声线立体角仿真模拟系统，其特征在于，所述系统包括：

坐标建立单元，用于将声源位置设定为坐标原点O，建立三维坐标系；

球面获取单元，用于以坐标原点O为圆心，建立半径为R的球面；

平面单元，用于沿三维坐标系的z轴在-R到+R之间做个平行于XOY的平面；其中，表示不超过的最大正整数，N为声线总数；

纬度确定单元，用于将每一所述平面与所述球面相交产生一簇同轴圆周线视为纬度圈；

经度确定单元，用于再在XOY平面内，以O为圆心，做等分的圆周角，将所述圆周角视为经度圈；

网格划分单元，用于利用所述纬度圈和所述经度圈将球面划分成网格，每一网格为一网格面元；

立体角计算单元，用于计算每一网格面元对球心所张的立体角；

声线簇方程确定单元，用于设定任一条声线经过的网格面元中点(x_o，y_o，z_o)，则有：

式中，m＝0,1,2,…,z-1；n＝0,1,2,…,z-1；则声线簇方程为：

仿真单元，用于根据所述立体角和所述声线簇方程通过图形编程和运行软件进行自由声场声线仿真模拟。