一种个人音区系统中扬声器布放的时域宽带优化算法技术方案

本发明专利技术涉及声场重放技术领域，具体地说，是一种个人音区系统中扬声器布放的时域宽带优化算法，包括以下步骤：假设L0个扬声器分别位于L0个候选位置，将第l个扬声器静音，计算剩下L0‑

【技术实现步骤摘要】
一种个人音区系统中扬声器布放的时域宽带优化算法


[0001]本专利技术涉及声场重放
，具体地说，是一种个人音区系统中扬声器布放的时域宽带优化算法。

技术介绍

[0002]个人音区系统是指通过扬声器阵列产生两个或多个互不干扰的独立音区，使得同一个物理空间中不同位置的用户只听到自己设备播放的音乐而不受其他用户设备的干扰。个人音区系统系统避免了用户长时间佩戴耳机引起的不舒适感，并且克服了传统扬声器打扰周围用户的缺陷，在个人音频系统、车载音频和公共场馆等具有广阔的应用前景。
[0003]目前，实现个人音区系统的主要方法包括声对比度控制(Joung
‑
Woo Choi,Yang
‑
Hann Kim.Generation of an acoustically bright zone with an illuminated region using multiple sources.[J].J.Acoust.Soc.Am.,2002,111(4):1695
‑
1700.)和声压匹配(Kirkeby,O.,and Nelson,P.A.(1993).Reproduction of plane wave sound fields.[J].J.Acoust.Soc.Am.94,2992
–
3000.)以及二者的结合(Chang,J.
‑
H.,and Jacobsen,F..Sound field control with a circular double
‑
layer array ofloudspeakers.[J].J.Acoust.Soc.Am.,2012,131,4518
–
4525.)。以上方法通常基于经验而采用特定的扬声器阵列布放形式，如线形阵列(Sipei Zhao,Xiaojun Qiu,Ian Burnett.Acoustic contrast control in an arc
‑
shaped area using a linear loudspeaker array.[J].J.Acoust.Soc.Am.,2015,137(2):1036
‑
1039.)、圆形阵列(Mincheol Shin,Sung Q.Lee,Filippo M.Fazi,Philip A.Nelson,Daesung Kim,Semyung Wang,Kang Ho Park,Jeongil Seo.Maximization of acoustic energy difference between two spaces.[J].J.Acoust.Soc.Am.,2010,128(1):121
‑
131.)和弧形阵列(Qiaoxi Zhu,Philip Coleman,Ming Wu,Jun Yang.Robust acoustic contrast control with reduced in
‑
situ measurement by acoustic modelling.J.Audio Eng.Soc.,2017,65:460
‑
473)等。
[0004]专利技术专利ZL202011391492.3公开了一种基于声对比度控制方法的多区域声场重放系统中扬声器布放优化的迭代方法，该方法可以在频域优化扬声器的布放，导致不同频率点优化后的扬声器布放不同，实际应用困难。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的缺点，本专利技术公开一种时域宽带优化个人音区系统中扬声器布放的算法，与前述专利技术专利ZL202011391492.3公开方法的不同在于：(1)提出方法在时域操作，一次性对所有频率进行优化，得到统一的扬声器布放优化结果，克服了前述方法每个频率得到不同优化结果的缺点；(2)提出采用下述公式(2)定义的宽带声对比度(BAC)作为优化算法的性能指标，取代前述专利公开方法中的单频声对比度指标。
[0006]本专利技术公开的算法从L0个候选位置中优化筛选出L个位置(L<L0)布放扬声器阵列，用于个人音区系统。
[0007]具体算法流程如下：
[0008]步骤一：假设L0个扬声器分别位于L0个候选位置，将第l个扬声器静音(1≤l≤L0)，计算剩下L0‑
1个扬声器的时域滤波器系数，计算方法为：
[0009]w
o
＝Φ[(γR
D
+αC
RTE
+βC
SUC
+λI)
‑1R
B
]ꢀꢀ
(1)
[0010]其中，w
o
表示L0‑
1个扬声器的最优滤波器系数，R
B
＝H
BT
H
B
/M
B
,R
D
＝H
DT
H
D
/M
D
,，H
B
和H
D
分别为扬声器阵列到亮区和暗区的房间冲击响应矩阵，M
B
和M
D
分别为亮区和暗区中传声器个数，I为单位矩阵，λ为正则化系数，α、β和γ为权重系数，Φ[*]表示取对应相应矩阵最大特征值的特征向量。
[0011]步骤二：根据步骤一得到的扬声器最优滤波器系数，计算第l个扬声器被静音时，剩下L0‑
1个扬声器取得的性能指标：宽带声对比度BAC(l)，计算方法为：
[0012][0013]步骤三：重复步骤一和步骤二，计算l依次取1，2，
…
，L0时对应的性能指标BAC(l)，并找出其中最小性能指标所对应的扬声器位置，记为l0，即l0＝arg min[BAC(l)]。将第l0个扬声器从候选位置中去掉，取剩下L0‑
1个扬声器位置作为新的候选位置。
[0014]步骤四：针对新的L0‑
1个扬声器候选位置，重复步骤一至步骤三进行迭代优化，直到优化选择出预先设定的L个扬声器位置(L<L0)。
[0015]本专利技术的有益效果：本专利技术是在时域对扬声器布放进行宽带优化，通过所提出的迭代算法优化后的个人音区系统，在相同扬声器数量的情况下，具有比现有阵列更高的声对比度和更低的阵列输出功率。
附图说明
[0016]图1a是圆形阵列示意图
[0017]图1b是弧形阵列示意图。
[0018]图2是扬声器数量相同时，本专利技术所提出的迭代算法优化的阵列和未经优化的弧形阵列的宽带声对比度性能比较。
[0019]图3是从60个扬声器侯选位置中优化筛选出10个位置布放扬声器时，本专利技术所提出的迭代算法优化的阵列和未经优化的弧形阵列的性能比较，其中，(a)图为声对比度，(b)图为阵列功率。
具体实施方式
[0020]为了加深对本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种时域宽带优化个人音区系统中扬声器布放的算法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：假设L0个扬声器分别位于L0个候选位置，将第l个扬声器静音，计算剩下L0‑
1个扬声器的时域滤波器系数；步骤二：根据步骤一得到的扬声器最优滤波器系数，计算第l个扬声器被静音时，剩下L0‑
1个扬声器取得的性能指标；步骤三：重复步骤一和步骤二，计算l依次取1，2，
…
，L0时对应的性能指标，并找出其中最小性能指标所对应的扬声器位置，记为l0，将第l0个扬声器从候选位置中去掉，取剩下L0‑
1个扬声器位置作为新的候选位置；步骤四：针对新的L0‑
1个扬声器候选位置，重复步骤一至步骤三进行迭代优化，直到优化选择出预先设定的L个扬声器位置。2.根据权利要求1所述的时域宽带优化个人音区系统中扬声器布放的算法，其特征在于，在所述步骤一中，1≤l≤L0。3.根据权利要求2所述的时域宽带优化个人音区系统中扬声器布放的算法，其特征在于，在所述步骤一中，计算剩下L0‑
1个扬声器的时域滤波器系数，计算方法为：w
o
＝Φ[(γR
D
+αC
...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱敏，朱小康，
申请(专利权)人：南京邮电大学通达学院，
类型：发明
国别省市：