[发明专利]一种扬声器阵列的声场控制方法

说明书

本发明涉及一种扬声器阵列声场控制方法，通过本发明的声场控制方法，在不需要调节扬声器单元角度的情况下，可以根据扬声器阵列覆盖角的需要，结合空间重采样法和CBT阵列理论改变预设扬声器阵列的加权系数，实现高于截止频率F和低于截止频率F的在一个扬声器阵列上实现恒定束宽的分配控制，有效的抑制声场的旁瓣，适用于各种建声环境，同时还能达到改变其声波传送方向目标的效果。

技术领域

本发明涉及声音方向调整的技术领域，尤其是涉及一种扬声器阵列的声场控制方法。

背景技术

扬声器阵列是将扬声器或者换能器作为阵元按照一定的几何结构排列组成的阵列式扬声系统。结合不同的几何阵型，对扬声器阵列施加的电信号进行信号处理，包括振幅、相位、频率等电器特性量进行处理，即可得到不同的空间声场分布。

目前使用的扬声器阵列多为扬声器线阵，在声场形态控制能力方面存在诸多不足。尤其是目前的扬声器线阵智能在指定方向上进行指向性控制和恒定束宽控制，并且无法在整个工作频带产生具有恒定束宽的声场，并且扬声器阵列的旁瓣不能得到有效抑制。例如当信号的频率不同时，对应的波束图也不相同，因此，使用发射信号带宽时就会产生波形畸变(即旁瓣)，且信号带宽越大，波形畸变越严重。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种扬声器阵列的声场控制方法，用于抑制声场旁瓣同时还能够控制扬声器阵列的指向性。

本发明所采用的技术方案是，一种扬声器阵列的声场控制方法，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.根据扬声器阵列和覆盖角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

本发明的有益效果是：通过本发明的声场控制方法，在不需要调节扬声器单元角度的情况下，可以根据扬声器阵列覆盖角的需要，结合空间重采样法和CBT阵列理论改变预设扬声器阵列的加权系数，实现高于截止频率F和低于截止频率F的在一个扬声器阵列上实现恒定束宽的分配控制，有效的抑制声场的旁瓣，适用于各种建声环境，同时还能达到改变其声波传送方向目标的效果。

作为优选，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。

作为优选，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：

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；