一种音乐厅声场关键参数测量及提取方法技术

本发明专利技术公开了一种音乐厅声场关键参数测量及提取方法，其包括：声场关键参数测量、声场关键参数提取等步骤，从典型音乐厅的关键声场参数出发，从参数提取等方面开展工作，为解决车载声重放中营造大型声学空间声场效果提供理论和实践依据，确定影响空间声场的关键参数，再通过测量得到经典音乐厅内脉冲响应并提取音乐厅声场关键参数，最后在通过调节车载音响系统对应参数达到音乐厅声场效果的还原，在车内重构音乐厅级别的声场，实现音乐厅级别的空间听感成为了车载音响系统需要解决的问题。空间听感成为了车载音响系统需要解决的问题。空间听感成为了车载音响系统需要解决的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种音乐厅声场关键参数测量及提取方法


[0001]本专利技术涉及声学领域，特别是涉及一种音乐厅声场关键参数测量及提取方法。

技术介绍

[0002]随着社会的快速发展，人们生活节奏也随之提速，人们在家亦或是去音乐厅享受音乐的频次或许会越来越少，相对的，每天花费在通勤上的时间变得越来越多，每天上下班所独处的车厢，或许就成为了聆听音乐频率最高的地方。汽车内部声学空间可以是一个封闭或半封闭的声学空间，是典型的小型声学空间，与传统的大型声学空间，如音乐厅、各种演出场所等相比，存在低频共振模式、反射声延时短、声能衰减时间短、声场不均匀等特殊的声场特性，以及汽车内饰对声波的吸声效果显著，不可能在物理声场条件上达到音乐厅的效果，声能衰减迅速，甚至都不能达到混响声场的条件，即车内声场不存在混响时间的概念。因此，在车内要实现音乐厅的效果，可采用典型的音乐厅声场条件下的关键参数，具有混响效果，用于车载声重放系统，通过信号处理对车载声重放的音源加以修饰，从而使得乘坐者产生良好的听感效果，即所谓的“人工混响”处理方案，其中音乐厅的典型声学参数如何测试及提取，是目前还没有解决的问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术针对现有技术中存在的问题，构思了一种音乐厅声场关键参数测量及提取方法，筛选出适合的声学参数，拟定为典型音乐厅的关键声学参数，测量获得的脉冲响应，经过参数分析和参数条件筛选后，用于车载系统的空间声场效果处理。
[0004]实现本专利技术采用的技术方案是：一种音乐厅声场关键参数测量及提取方法，其特征是，包括以下步骤：
[0005]1)声场关键参数测量：
[0006]在声源激励信号发生端，由电脑产生对数扫频信号，经由声卡数模变换，再经功率放大器后馈给扬声器；在传声器捡拾声音信号的接受端，对称布置4个接收点，测量获得的房间脉冲响应，经过参数分析和参数条件筛选后，用于车载系统的空间声场效果处理；
[0007]房间脉冲响应的测量过程为线性时不变系统的测量过程，系统的输入和输出存在以下关系：
[0008][0009]式中：“*”代表卷积运算，h(t)为房间脉冲响应；
[0010]2)声场关键参数提取：
[0011]在所述步骤1)中，获得测量脉冲响应后，需补充得到施罗德能量衰减曲线，设房间的脉冲响应为h(t)，利用上升沿法对音乐厅的房间脉冲响应进行时域上的截取，该脉冲响应的能量从时刻t到衰变为0期间的脉冲总能量为：
[0012][0013]写成反向积分的形式：
[0014][0015]在编程过程中，将上式改写为离散求和的形式：
[0016][0017]脉冲的总能量为：
[0018][0019]对其能量进行归一化处理，则在0时刻的能量就为1，
[0020][0021]经过t
k
时刻的能量衰变后，其能量为：
[0022][0023]接下来将其写成对数形式：
[0024][0025]式(7)和式(8)即为声能衰变公式，其中t
k
、n和L均为正整数，所述的E
L
(t
k
)即为能量衰变函数，绘制可得到施罗德能量衰减曲线，所述施罗德能量衰减曲线的数值，由初始0时刻的0dB随着时间序列逐渐衰减，代表着稳态声压级在时间上的衰变过程，由所述施罗德能量衰减曲线可分别得到EDT，T
10
，T
30
，T
60
的数值。
[0026]本专利技术一种音乐厅声场关键参数测量及提取方法的有益效果体现在：
[0027]一种音乐厅声场关键参数测量及提取方法，从典型音乐厅的关键声场参数出发，从参数提取等方面开展工作，为解决车载声重放中营造大型声学空间声场效果提供理论和实践依据，确定影响空间声场的关键参数，再通过测量得到经典音乐厅内脉冲响应并提取音乐厅声场关键参数，最后在通过调节车载音响系统对应参数达到音乐厅声场效果的还原，在车内重构音乐厅级别的声场，实现音乐厅级别的空间听感成为了车载音响系统需要解决的问题。
附图说明
[0028]图1是对数扫频信号测量房间脉冲响应过程示意图；
[0029]图2是对数扫频信号测量房间脉冲响应的方块图。
具体实施方式
[0030]以下结合附图1～2和具体实施方式，对本专利技术作进一步详细说明，为使实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，将结合本专利技术实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，此处所描述的具体实方式仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术的范围。
[0031]一种音乐厅声场关键参数测量及提取方法，包括以下步骤：
[0032]一、声场关键参数说明：
[0033]首先从声场参数的定义和物理属性入手，初步筛选出适合于本项目的声学参数，并拟定为典型音乐厅的关键声学参数；理论上讲，描述室内声场的声学参数非常多，例如混响时间T60或T30、早期衰减时间EDT、温暖感BF、语言明晰度C50或语言清晰度D50、音乐明晰度C80等；这些参数可以通过基于测量得到的房间脉冲响应(RIR)进行Schroeder能量积分变换得到。
[0034](1)与能量衰减时间相关的参数
[0035]·
混响时间T
60
、T
30
和T
20
[0036]所谓“混响”，是指声源停止发声后在声场中还存在着来自于各个界面的迟到的反射声形成的声音“残留”的现象。这种残留现象的长短以混响时间来表示。
[0037]混响时间概念以及它与房间的容积的关系首先是由物理学家赛宾在1900年提出来的，他提出了下面著名的混响时间计算公式(赛宾公式)：
[0038][0039]式中：T
60
为闭室的混响时间(s)；V为闭室的容积(m3)；A为室内的总吸声量。K为与声音在空气中传播速度有关的一个常量。当海拔高度为0米，温度为15摄氏度时声速为340m/s，此时k≈0.163；当温度为20摄氏度时，声速为343m/s，此时K≈0.161。
[0040]自赛宾之后，又有很多人相继发表了他们对于赛宾公式的修正公式，使计算精度更加符合实际。其中艾润公式应用较为广泛：
[0041][0042]式中：T
60
为表示当声源停止发声后，室内声压级降低60分贝所需要时间(s)；V为闭室的容积(m3)；S为室内总表面积(m2)；为室内平均吸声系数；m为空气中声衰减系数(m
‑1)，其的计算公式为：其中Ψ为相对湿度(％)；f为频率(kHz)。
[0043]当房间平均吸声系数较小时，无论采用赛宾混响时间公式，还是采用艾润混响时间公式，两者的计算结果相近。但当平均吸声系数较大
[0044]时，只能用艾润公式计算混响时间。
[0045]当声源的功率不够大的时候，可能无法得到足够大的声压级，所以一般会使用T
30
和T
20
，其分别表示：由室内本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种音乐厅声场关键参数测量及提取方法，其特征是，包括以下步骤：1)声场关键参数测量：在声源激励信号发生端，由电脑产生对数扫频信号，经由声卡数模变换，再经功率放大器后馈给扬声器；在传声器捡拾声音信号的接受端，对称布置4个接收点，测量获得的房间脉冲响应，经过参数分析和参数条件筛选后，用于车载系统的空间声场效果处理；房间脉冲响应的测量过程为线性时不变系统的测量过程，系统的输入和输出存在以下关系：式中：“*”代表卷积运算，h(t)为房间脉冲响应；2)声场关键参数提取：在所述步骤1)中，获得测量脉冲响应后，需补充得到施罗德能量衰减曲线，设房间的脉冲响应为h(t)，利用上升沿法对音乐厅的房间脉冲响应进行时域上的截取，该脉冲响应的能量从时刻t到衰变为0期间的脉冲总能量为：写成反向积分的形式：在编程过程中，将上式改写为离散求和的形式：脉冲的总能量为：对其能量进行归一化处理，则在0时刻的能量就为1，经过t
k
时刻的能量衰变后，其能量为：接下来将其写成对数形式：式(7)和式(8)即为声能衰变公式，其中t

【专利技术属性】
技术研发人员：李浩，李允，张程鹏，王石，武国光，
申请(专利权)人：中国第一汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：