【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及声学领域，具体为一种基于概率最大化的宽带声场再现扬声器布放方法。
技术介绍
1、声场再现(sound field reproduction，sfr)是一种从物理实现的角度，使用扬声器阵列在特定环境中再现出真实声场分布的方法，在需要再现声场的模拟空间环境中，通过合理布放的次级声源(一般为扬声器，后文都用扬声器代替)还原出真实的噪声场。其应用包括剧院、多功能报告厅、家庭影院中的3d听觉体验；会议室、汽车驾驶室、个人音频设备的私人音频设计；驾驶室、座舱的声环境评价；减振降噪方法有效性验证等。
2、声压匹配(pressure matching,pm)是一种常用的声场再现方法，对于给定的扬声器布局以及监测传声器位置，建立线性方程组在最小二乘意义下求解扬声器权值向量，使得再现声场与期望声场能够很好地吻合，此外pm方法对扬声器以及监测传声器的布放限制小，在监测传声器位置处再现精度较高。
3、在频域中使用pm进行声场再现时，当监测传声器阵列的位置确定后，由于扬声器的成本较高，数目往往有限，因此如何将有限数目的扬声器尽可能合理布放，从而得到更低的再现误差颇具意义。从大量侯选位置的扬声器中选择出指定数量位置的扬声器进行声场再现，是解决该问题的常用手段，许多现有的布放迭代算法都采用了这一手段，例如模拟退火(simulated annealing,sa)、约束追踪匹配(complementary matching pursuit，cmp)等等已被提出和证明是有效的扬声器布放迭代算法(baek k h,elliott
4、对于实际场景中广泛出现的宽频带声场再现要求，由于在频域声场再现中，宽频带范围内的不同频率使用同一算法选择出的扬声器位置可能不同，因而得到的扬声器布放方式可能不同，难以在较宽频段上得到统一的布放结果。解决该问题的传统方法是进行算法修正，即将迭代算法中每次迭代选择的标准从单个频率调整为所有频率的平均值。例如：cmp算法是将每次迭代选取扬声器的方式从“单个频率下传递函数最逼近误差函数”的扬声器，改为“全频段上传递函数平均最逼近误差函数”的扬声器；而sa算法是将“单个频率的监测传声器归一化再现误差”改为“全频段上监测传声器归一化再现误差的平均值”，作为每次迭代的metropolis准则函数，等等。然而，传统方法的问题在于：使用修改后的算法会影响原算法本身的作用原理与特点，且无法体现所选择出的扬声器对于每个频率声场再现的重要性，因而得到的扬声器布放方式在全频段上并不一定是最优的。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的缺点，本专利技术公开一种基于概率最大化的宽带声场再现扬声器布放方法。该方法的基本原理是：在所研究的宽频带范围内，采用等间隔等方式取n个频率；然后对这n个频率中的每个频率都使用同一种扬声器布放迭代算法，如上述的sa算法，cmp算法等，对于每个频率，都从n个候选位置的扬声器中选择出l个位置的扬声器，并记录下这l个扬声器的编号，因而共可以获得n×l个编号；最后统计这n×l个编号中出现概率最高的前l个编号，将l个编号对应的扬声器位置作为最终的布放方法。
2、上述在每个频率下使用迭代算法得到的l个位置的扬声器，都是该算法在每个频率计算得到的最优布放方法，而所谓概率最大化，也即n个频率中出现概率最大的前l个位置的扬声器，代表在该算法下这l个位置的扬声器在整个频段使用最频繁，也即对整个频段的贡献最大，相比传统布放方法，该方法在宽频内可以得到更低的传声器平均归一化再现误差。
3、本专利技术的技术方案为：
4、所述一种基于概率最大化的宽带声场再现扬声器布放方法，包括以下步骤：
5、步骤1：对于设定的宽频频段，获取其中的n个频率，以及目标声场在传声器处的声压向量其中传声器的个数为m，的维度为m×1；并获取n个侯选位置的扬声器到所有传声器的传递函数矩阵g1,g2,...,gn，gx＝[g1x g2x … gnx]的维度为m×n，其中gix为第x个频率下，编号i的扬声器到所有传声器的传递函数向量，维度为m×1；
6、步骤2：对于第x个频率，x＝1,2,...n，利用和gx，通过布放迭代算法，从n个候选位置的扬声器中选择出l个位置的扬声器，并记录它们的编号；
7、步骤3：重复步骤2，直至对于n个频率都完成扬声器位置选择并记录编号，此时得到n×l个编号；统计每个扬声器位置编号出现的次数，得到每个扬声器位置被使用的概率β1,β2,...,βn；从β1,β2,...,βn中选择值最大的前l个编号，记为k1,k2,...,kl，选择对应位置布置扬声器作为最终的布放方式。
8、进一步的，根据传声器的间距δx，该方法适用的频率范围在fmax以下，其中fmax＝c/2δx，c为介质中的声速。
9、进一步的，所述布放迭代算法采用约束追踪匹配算法、模拟退火算法、再现误差准则算法或源强幅值准则算法。
10、此外，本专利技术基于上述方法，还提出一种计算机可读存储介质以及系统。
11、其中，一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，所述指令在被执行时用于实现上述方法。
12、一种计算机系统，包括：一个或多个处理器，计算机可读存储介质，用于存储一个或者多个程序，其中，当所述一个或者多个程序被所述一个或者多个处理器执行时，使得所述一个或者多个处理器实现上述方法。
13、基于上述得到的布放方式进行声场再现的过程为：将编号为k1,k2,...,kl的扬声器到所有传声器的传递函数向量组成新的传递函数矩阵g′x；对n个频率中的每个频率使用最小二乘法计算得到对应频率的扬声器权值向量s1,s2,...,sn，其中依次将si向量中的权值输入到对应编号k1,k2,...kl的扬声器中，进行声场再现，得到第i个频率下的再现声场在传声器处的声压向量遍历i＝1,2,...n，得到每个频率下的再现声场在传声器处的声压向量
14、本专利技术使用声压匹配法进行宽带声场再现中的扬声器布放方法，可指导在不同场景下实现宽带声场再现时从侯选位置扬声器中选择指定数量位置的扬声器，使得研究频段上观测点处的平均归一化再现误差最小。
15、有益本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于概率最大化的宽带声场再现扬声器布放方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述一种基于概率最大化的宽带声场再现扬声器布放方法，其特征在于：根据传声器的间距Δx，本方法适用的频率范围在fmax以下，其中fmax＝c/2Δx，c为介质中的声速。
3.根据权利要求1所述一种基于概率最大化的宽带声场再现扬声器布放方法，其特征在于：所述布放迭代算法采用约束追踪匹配算法、模拟退火算法、再现误差准则算法或源强幅值准则算法。
4.一种计算机可读存储介质，其特征在于：存储有计算机可执行指令，所述指令在被执行时用于实现权利要求1所述方法。
5.一种计算机系统，其特征在于：包括一个或多个处理器，计算机可读存储介质，用于存储一个或者多个程序，其中，当所述一个或者多个程序被所述一个或者多个处理器执行时，使得所述一个或者多个处理器实现权利要求1所述方法。
6.基于权利要求1所述布放方法进行声场再现，其特征在于：将编号为K1,K2,...,KL的扬声器到所有传声器的传递函数向量组成新的传递函数矩阵G′x；对n个频率中的每个频率
...【技术特征摘要】
1.一种基于概率最大化的宽带声场再现扬声器布放方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述一种基于概率最大化的宽带声场再现扬声器布放方法，其特征在于：根据传声器的间距δx，本方法适用的频率范围在fmax以下，其中fmax＝c/2δx，c为介质中的声速。
3.根据权利要求1所述一种基于概率最大化的宽带声场再现扬声器布放方法，其特征在于：所述布放迭代算法采用约束追踪匹配算法、模拟退火算法、再现误差准则算法或源强幅值准则算法。
4.一种计算机可读存储介质，其特征在于：存储有计算机可执行指令，所述指令在被执行时用于实现权利要求1所述方法。
5.一种计算机系统，其特征在于：包括...
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