一種用于揚聲器陣列的環(huán)繞聲增強方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種用于揚聲器陣列的環(huán)繞聲增強方法，該方法首先要獲取揚聲器陣列的規(guī)格然后獲得角度θ對應的M個FIR濾波器系數(shù)，由此得到各組FIR濾波器系數(shù)；音頻信號分別經過上述各組FIR濾波器進行處理，處理后用于揚聲器陣列的重放，并對重放信號進行測量、處理；最后根據信號輸入模式確定用于揚聲器陣列重放的FIR濾波器系數(shù)。該方法能使揚聲器陣列根據需要產生多個聲束，并由此通過聲束的角度得出每組FIR濾波器系數(shù)，該FIR濾波器系數(shù)用于揚聲器陣列的重放，由此增強前方布置的揚聲器陣列的環(huán)繞聲。
【專利說明】一種用于揚聲器陣列的環(huán)繞聲增強方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及聲學領域，尤其是一種用于揚聲器陣列的環(huán)繞聲增強方法。

【背景技術】
[0002] 盡管多通路環(huán)繞聲節(jié)目源已經非常普遍，但由于播放設備復雜以及使用空間的限 制，多通路環(huán)繞聲并沒有在家庭中普遍使用。消費者傾向于使用一種緊湊的重放設備，布置 于聽音前方即可感受環(huán)繞聲效果。橫向排列的揚聲器陣列與廣為流行的平板電視有很好的 適配性，盡管揚聲器陣列在形狀和功率上具有優(yōu)勢，但與單個揚聲器相比，揚聲器陣列具有 更強的聲音指向性，即指向性單一，一般用于專業(yè)用途，還不適合用于重放環(huán)繞聲。
[0003] 專利申請97195716. 9公開了一種用于環(huán)繞聲環(huán)境的音頻增強系統(tǒng)和方法，該方 法用于一個環(huán)繞聲環(huán)境中的一種音頻增強系統(tǒng)利用多聲道、多揚聲器再現(xiàn)環(huán)境產生更加自 然和連續(xù)的聲場。將在錄音時產生的用于驅動設置一個聽者前后的多個揚聲器的多聲道音 頻源信號分離成對，并且進行處理以產生相應的合成音頻信號對。每一對合成音頻信號至 少部分地是從在兩個相應的音頻源信號中存在的信息中產生的。然后將各個合成音頻信號 有選擇地結合以形成增強的輸出信號，從而將每個增強輸出信號作為一組音頻源信號的函 數(shù)加以變換。
[0004] 然而，上述的音頻增強方法首先需要設置多聲道、多揚聲器，這對于普通的家庭來 說，是難以實現(xiàn)的，其次，對于音頻的處理，該方法還需要結合錄音進行配置，然后將音頻信 號分離成對，再有選擇地結合，涉及的過程不僅是后續(xù)播放，還有前期錄音，而在實際的電 視音頻制作過程中，音頻的制作時不可能按照上述方式進行分離成對的，因此上述的音頻 處理方式難以實現(xiàn)。


【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種用于揚聲器陣列的環(huán)繞聲增強方法，該方法可以增強 前方布置的揚聲器陣列的環(huán)繞聲，廣泛適用于各種規(guī)格的揚聲器陣列。
[0006] 本發(fā)明的另一個目地在于提供一種用于揚聲器陣列的環(huán)繞聲增強方法，該方法能 使揚聲器陣列根據需要產生多個聲束，并根據環(huán)繞強度的測量確定所產生聲束的角度，從 而進行環(huán)繞聲的增強。
[0007] 為達到上述目的，本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的。
[0008] -種用于揚聲器陣列的環(huán)繞聲增強方法，該方法包括如下步驟：
[0009] 101、獲取揚聲器陣列的規(guī)格；
[0010] 所述揚聲器陣列的規(guī)格包括揚聲器的單元數(shù)和間距。
[0011] 102、獲得角度Θ對應的Μ個FIR濾波器系數(shù)，由此得到各組FIR濾波器系數(shù)；
[0012] 其中，Μ是中高頻單元的數(shù)量，角度Θ是聲束的角度，Θ的取值范圍在〇 - 180° 之間；
[0013] 所述Μ個FIR濾波器系數(shù)由最小范數(shù)方程決定：

【權利要求】
1. 一種用于揚聲器陣列的環(huán)繞聲增強方法，其特征在于該方法包括如下步驟： 101、 獲取揚聲器陣列的規(guī)格； 所述揚聲器陣列的規(guī)格包括揚聲器的單元數(shù)和間距； 102、 獲得角度0對應的M個FIR濾波器系數(shù)，由此得到各組FIR濾波器系數(shù)； 其中，M是中高頻單元的數(shù)量，角度0是聲束的角度，0的取值范圍在0 - 180°之 間； 所述M個FIR濾波器系數(shù)由最小范數(shù)方程決定：min||WH-B|l其中，W為FIR系數(shù)矩 陣，H為揚聲器陣列在各個方向上的傳輸函數(shù)矩陣，B為陣列的目標指向性矩陣； 103、 音頻信號分別經過上述各組FIR濾波器進行處理，處理后用于揚聲器陣列的重 放，并對重放信號進行測量； 104、 對測量的重放信號進行相減或反相疊加，然后對得到的信號進行平方求和運算， 運算結果作為判斷環(huán)繞聲強度的依據； 105、 判斷信號輸入模式，并根據該模式確定用于揚聲器陣列重放的FIR濾波器系數(shù)。
2. 如權利要求1所述的用于揚聲器陣列的環(huán)繞聲增強方法，其特征在于，所述方法中， 在揚聲器的構成中，揚聲器陣列由兩個低頻單元和M個中高頻單元構成，且低頻單元和M個 中高頻單元都是橫向排列的揚聲器；其中，低頻單元位于M個中高頻單元的兩側，M個中高 頻單元位于中間，每個中高頻單元之間具有間距d。
3. 如權利要求2所述的用于揚聲器陣列的環(huán)繞聲增強方法，其特征在于低通IIR濾波 器對饋給兩個低頻單元的信號進行濾波處理，所述IIR低通濾波器的高頻截止頻率與FIR 濾波器的低頻截止頻率相同。
4. 如權利要求1所述的用于揚聲器陣列的環(huán)繞聲增強方法，其特征在于所述步驟103 中，測量時使用兩個相鄰布置的傳聲器，兩個傳聲器的中心連接線指向正前方；這樣的傳聲 器共有兩組，分別放置于左、右耳的耳廓后面。
5. 如權利要求1所述的用于揚聲器陣列的環(huán)繞聲增強方法，其特征在于步驟102中， 目標指向性矩陣B共有12個，與陣列的目標輻射角度對應，目標的角度0有 ：0 i = 20°， Q 2 = 30。，Q 3 = 40。，Q 4 = 50。，Q 5 = 60。，Q 6 = 70。，Q 7 = 110。，Q 8 = 120°， Q9= 130°，Qici= 140°，Q11 = 150°，Q12 = 160°，因此對應有 12組 FIR 系數(shù)，每組 包含M個FIR濾波器，12組FIR系數(shù)可用于環(huán)繞強度判斷的測量。
6. 如權利要求5所述的用于揚聲器陣列的環(huán)繞聲增強方法，其特征在于為了重放5通 路環(huán)繞聲中的U R信號，設計了兩組增益系數(shù)gt: gu、......gm，和&: Sm、&?......gRM，信號 L、R分別用&和gK處理后各得到M個信號，這些信號用于饋給M個中高頻單元，增益系數(shù) 的函數(shù)表達式為：
將設計好的增益系數(shù)預置于DSP平臺中。
7. 如權利要求5所述的用于揚聲器陣列的環(huán)繞聲增強方法，其特征在于將白噪聲信號 分別用各組FIR濾波器進行濾波處理，獲得各組M個通路的測試信號，并將測試信號預置于 DSP平臺中的存儲器。
8. 如權利要求7所述的用于揚聲器陣列的環(huán)繞聲增強方法，其特征在于傳聲器包括右 耳的傳聲器和左耳的傳聲器，右耳的傳聲器組拾取前一半的測試信號，左耳的傳聲器組拾 取后一半的測試信號，其中右耳的傳聲器和左耳的傳聲器分別設置前后兩個拾取點MIC1、 MIC2,對上述前測量信號進行處理，將MIC2的信號反相與MICl的信號進行疊加，最后通過 數(shù)模轉換器變?yōu)閿?shù)字信號y K;對左耳傳聲器組采用相同的方法，得到數(shù)字信號5^。
9. 如權利要求8所述的用于揚聲器陣列的環(huán)繞聲增強方法，其特征在于為確定左、右 兩個方向的環(huán)繞強度最大值所對應的角度，對時間長度的3^和3^信號進行每間隔一段的時 間就進行平方求和運算，左、右各獲得多個積分值：
這多個中的最大值所對應的角度0 i即為右方向環(huán)繞強度最大的角度，并選定與此 角度對應的一組濾波器系數(shù)FIRks用于重發(fā)或構造右環(huán)繞信號； 這多個3?中的最大值所對應的角度0 i即為左方向環(huán)繞強度最大的角度，并選定與此 角度對應的一組濾波器系數(shù)FIRu用于重發(fā)或構造左環(huán)繞信號。
10. 如權利要求9所述的用于揚聲器陣列的環(huán)繞聲增強方法，其特征在于然后，根據音 源信號的通路模式確定信號處理方式，主要有雙通路立體聲模式和5通路環(huán)繞聲模式； 當輸入信號為雙通路立體聲模式時，相減信號R-L用測量確定的濾波器系數(shù)組？11^進 行處理，處理后的M個信號饋給M個中高頻單元； 相減信號L-R用測量確定的濾波器系數(shù)組FIRu進行處理，處理后的M個信號饋給M個 中高頻單元； 相加信號L+R經增益g處理后規(guī)格M個中高頻單元； L、R信號分別經低通IIR濾波處理后饋給兩個低頻單元； 當輸入信號為5通路環(huán)繞聲模式時，輸入信號L、R與增益系數(shù)gK相乘，處理后的信 號饋給M個中高頻單元； 輸入信號LS、RS分別用測量確定的濾波器系數(shù)組FIR^ FIRks進行處理， 處理后的M個信號饋給M個中高頻單元； 中置信號C經過增益g后饋給M個中高頻單元； UR信號和LS、RS信號經過IIR低通濾波器LF后饋給低頻單元，即圖中的OutL和OutR 端口； 低音效果信號LFE和中置信號C經過濾波器LF后也饋給低頻單元。
【文檔編號】H04R1/20GK104284271SQ201410479796
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年9月18日 優(yōu)先權日:2014年9月18日
【發(fā)明者】黃坤朋, 陳瑞祥 申請人:國光電器股份有限公司, 廣州市國光電子科技有限公司, 廣東美加音響發(fā)展有限公司