【摘要】 本发明公开了一种利用二次剩余序列的扬声器阵列宽带声场控制方法和装置。该方法包括：多通道FFT变换；多通道多子带均衡处理；多通道多子带相位延迟处理；多通道IFFT变换；将多通道时域序列送至多通道功率放大器，以驱动扬声器阵列产生均匀声场。该装置包括：声源、多通道FFT变换器、多通道多子带均衡器、多通道均衡的参数估计器、多通道多子带相位延迟器、最优相位延迟估计器、多通道IFFT变换器、多通道功率放大器、扬声器阵列；各单元依次顺序连接。本发明能够有效扩展宽带阵列空间辐射声场的覆盖范围，提高宽带阵列空间辐射声场的均匀程度，满足了宽带阵列扩声系统对声场空间分布品质的要求。 【专利类型】发明授权 【申请人】苏州上声电子有限公司 【申请人类型】企业 【申请人地址】215133 江苏省苏州市相城区元和科技园中创路333号 【申请人地区】中国 【申请人城市】苏州市 【申请人区县】相城区 【申请号】CN201210169789.4 【申请日】2012-05-29 【申请年份】2012 【公开公告号】CN102711010B 【公开公告日】2014-10-15 【公开公告年份】2014 【授权公告号】CN102711010B 【授权公告日】2014-10-15 【授权公告年份】2014.0 【IPC分类号】H04R1/20 【发明人】马登永 【主权项内容】1.一种利用二次剩余序列的扬声器阵列宽带声场控制方法，包括如下步骤： (1)多通道FFT变换； (2)多通道多子带均衡处理； (3)多通道多子带相位延迟处理； (4)多通道IFFT变换； (5)将多通道时域序列送至多通道功率放大器，以驱动扬声器阵列产生均匀声场； 步骤3中所述的多通道多子带相位延迟处理，其阵列各子带最优相位延迟矢量的估计过程如下： 假设指定二次剩余序列的长度N要远大于阵元数L，定义序列长度N的最小取值 Nmin＞10×L，该序列由如下公式产生： cn＝n2modN， 其中cn为指定二次剩余序列的第n个元素，N为序列长度，通常取为奇数，mod表示取模； 将指定二次剩余序列按照阵元数L进行切块，产生多个二次剩余子序列，其具体实现如下： 假设指定二次剩余序列的表达式为 : cN＝[c1?C2...cN]2， 按照阵元数L对二次剩余序列cN进行切块，生成M个子序列，其中N＞M×L，经序列分割后，序列cN可以由二次剩余子序列表示为： 其中 为序列分割后产生的第i个二次剩余子序列， 可以表示为： 利用这些子序列的组合特性设计出最优的阵列相位延迟矢量，其具体实现流程如下： 由第i个长度为L的二次剩余子序列 构造用于阵元数为L的阵列相位延迟控制矢量 为： 其中φi(i)为对应于第l个阵元的相位延迟量，其表达式为： 其中φ0为相位延迟常量，其表达式为： φ0＝2π/N; 将由多个二次剩余子序列构造的阵列相位延迟矢量进行组合，假设按照二次剩余子序列的序号i由 组合形成的二次剩余序列的组合序列为 其表达式为： 其中1≤K≤M，由二次剩余序列的组合序列 构造的阵列相位延迟矢量为 其表达式： 其中 假设在自由空间中，对L元扬声器阵列在半径为r的半圆形空间内的辐射声场进行S点离散采样，将扬声器阵列的中心位置定义为坐标原点O，则其中第s个观察点Qs与坐标原点O的连线与阵列法线的夹角为θs，第s个观察点Qs的坐标表示为： qs＝(xs，ys)， 第l个阵元的位置坐标表示为： ul＝(xl，yl)； 假设第l个阵元与第s个观察点之间的距离为rl(s)，其表达式如下： 在声源信号频率为f时，第l个扬声器阵元在第s个观察点Qs处的辐射声压表示为： 其中A为声源信号的幅度，k＝2πf/c为波数，c为声波的传播速度，忽略掉声源信号幅度A和声源信号相位exp(j2πft)的影响，则第l个扬声器阵元在第s个观察点Qs处的辐射声压表达式可以简化为： 整个扬声器阵列在第s个观察点Qs处的辐射声压可以表示为 : 将由二次剩余序列的组合序列 构造的阵列相位延迟矢量 引入到扬声器阵列中，按照 矢量对各阵元进行相位延迟控制，则经相位延迟后整个阵列在第s个观察点Qs处的辐射声压可以表示为： 引入方差函数测量扬声器阵列在整个观察区域内的辐射声压幅度的均匀程度，将经相位延迟调整后扬声器阵列在所有观察点上的辐射声压排成一个列矢量，其表达式为： 对应于所有这些观察点的声压幅度矢量表示为： 扬声器阵列在所有观察点声压幅度矢量的方差估计值可以表示为： 其中 为声压幅度矢量的均值； 按照声压幅度矢量的方差估计值分析二次剩余序列的组合序列 在改善阵列辐射声压均匀程度方面的性能，当阵列在分别施加由二次剩余序列的各组合序列 所生成的各相位延迟矢量 时，分别计算出各延迟矢量控制情况下所有观察点声压幅度矢量的方差估计值序列为： 将上述各方差估计值排成一个列矢量，其表达式为： 通过分析比较方差估计矢量的各元素数值大小，找出最小方差估计值所对应的相位延迟矢量作为最优的相位延迟矢量，利用该最优相位延迟矢量对阵列进行相位延迟调整，获得最优的阵列辐射声场，使阵列辐射声场的均匀程度达到最高水平； 假设声压幅度矢量的方差估计值矢量中具有最小值的方差估计值索引号为Kopt，其所对应的最小方差估计值表达式为： 这一最小方差估计值所对应的施加于阵列的最优相位延迟矢量为： 其中 在设计扬声器阵列在宽带声源信号输入情况下最优相位延迟矢量时，将整个宽频带按照指定的频率间隔进行离散化形成多个子带；在每个子带上，按照最小方差的原则，找出对应于最优相位延迟矢量的最优二次剩余组合序列，并由这一最优组合序列生成对应于各子带的最优相位延迟矢量；按照各子带所对应的阵列最优相位延迟矢量对阵列的各子带频谱数据进行相位延迟处理； 假设将扬声器阵列的工作频带离散化为W个子带，那么由这一离散化频点序列所组成的离散化频率矢量为： f＝[f1?f2…fW]T; 在第w个频率样本点处，当阵列在分别施加由二次剩余序列的各组合序列 所生成的各相位延迟矢量 时，分别计算出各延迟矢量控制情况下所有观察点声压幅度矢量的方差估计值序列为： 将上述各方差估计值排成一个列矢量，其表达式为： 【当前权利人】苏州上声电子股份有限公司 【当前专利权人地址】江苏省苏州市相城区元和街道科技园中创路333号 【专利权人类型】有限责任公司 【统一社会信用代码】91320500608285358M 【引证次数】7.0 【自引次数】1.0 【他引次数】6.0 【家族引证次数】7.0 【家族被引证次数】15

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