[发明专利]一种扬声器阵列的声场控制方法

权利要求书

1.一种扬声器阵列的声场控制方法，其特征在于，包括上位机以及由M个扬声器阵元组成的扬声器阵列，所述每个扬声器阵元上均设有延时器，声场控制方法包括：

步骤1.设置扬声器阵列，预先设置扬声器阵列的覆盖角θ_-6db；

步骤2.根据扬声器阵列的覆盖角θ_-6db得到截止频率F；

步骤3.将音频信号小于截止频率F的频率段采用空间重采样法进行恒定束宽控制；将音频信号大于或等于截止频率F的频率段采用CBT阵列理论进行恒定束宽控制；

步骤4.对输入扬声器阵列的音频信号进行分频处理，分别将高频信号、低频信号输送至扬声器阵元的高频单元、低频单元进行输出播放。

2.根据权利要求1所述的一种扬声器阵列的声场控制方法，其特征在于，所述步骤2中的截止频率为：

其中，H为基于CBT理论的扬声器阵列的等效总长。

3.根据权利要求1所述的一种扬声器阵列的声场控制方法，其特征在于，所述步骤3中对小于截止频率F的频率段采用空间重采样法进行恒定束宽控制具体包括：

S31A.将频率段划均匀划分为j个频带，并采用Chebyshev加权法确定参考频率f₀的m个扬声器阵元的加权系数为w₀(m)；

S32A.通过空间重采样法计算其他频带f_j的第m个扬声器阵元的加权系数w_j(m)公式如下：

m＝1,2,...,M；

S33A.根据加权系数w_j(m)，采用频率响应公式计算各扬声器阵元滤波器的期望响应；

式中，w(f_j)为滤波器的设计指标；

S34A.根据滤波器的期望响应，利用最小二乘法LS算法求取各扬声器阵元对应的滤波器系数；

S35A.各扬声器阵元根据对应的滤波器系数输出恒定束宽的波束；

所述步骤3中对于大于或等于截止频率F的频率段采用CBT阵列理论进行恒定束宽控制具体包括：

S31B.在各扬声器阵元上添加延时器的延时因子，促使扬声器阵列的相位形成半径为r的圆弧阵列，延时因子τ满足：

Φ＝(1-cos(θ_i))r

τ＝Φ/c

式中，c为声音在空气中的声速；

S32B.根据CBT理论，圆弧阵列中大于或等于截止频率F的频率段在远、近场的声压的径向声压分布满足：

式中，ρ(θ)为径向声压分布，P_v(cosθ)为Legendre函数，v为Legendre函数的阶数；θ为扬声器阵元所在位置对应坐标的仰角；θ₀为P_v(cosθ)最小的零点；

S33B.简化Legendre函数的计算，推导出三阶多项式对各扬声器阵元的加权系数进行近似表示为：

式中，

S34B.各扬声器阵元根据加权系数输出恒定束宽的波束。