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(yīng)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(jīng)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(jù)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(jù)需要產(chǎn)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(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及聲學(xué)領(lǐng)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(shù)】
[0002] 盡管多通路環(huán)繞聲節(jié)目源已經(jīng)非常普遍，但由于播放設(shè)備復(fù)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(shè)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(chǎn)生更加自 然和連續(xù)的聲場。將在錄音時產(chǎn)生的用于驅(qū)動設(shè)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(chǎn)生相應(yīng)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(yīng)的音頻源信號中存在的信息中產(chǎn)生的。然后將各個合成音頻信號 有選擇地結(jié)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(shè)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(jié)合錄音進行配置，然后將音頻信 號分離成對，再有選擇地結(jié)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(nèi)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(jù)需要產(chǎn)生多個聲束，并根據(jù)環(huán)繞強度的測量確定所產(chǎn)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(shù)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(yīng)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(quán)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(yīng)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(jīng)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(jié)果作為判斷環(huán)繞聲強度的依據(jù)； 105、 判斷信號輸入模式，并根據(jù)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(quán)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(gòu)成中，揚聲器陣列由兩個低頻單元和M個中高頻單元構(gòu)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(cè)，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(quán)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(quán)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(quán)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(yīng)，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(yīng)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(quán)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(shè)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(shè)計好的增益系數(shù)預(yù)置于DSP平臺中。
7. 如權(quán)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(yù)置于 DSP平臺中的存儲器。
8. 如權(quán)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(shè)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(zhuǎn)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(quán)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(yīng)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(yīng)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(yīng)的一組濾波器系數(shù)FIRks用于重發(fā)或構(gòu)造右環(huán)繞信號； 這多個3?中的最大值所對應(yīng)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(yīng)的一組濾波器系數(shù)FIRu用于重發(fā)或構(gòu)造左環(huán)繞信號。
10. 如權(quán)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(jù)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(dāng)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(jīng)增益g處理后規(guī)格M個中高頻單元； L、R信號分別經(jīng)低通IIR濾波處理后饋給兩個低頻單元； 當(dāng)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(jīng)過增益g后饋給M個中高頻單元； UR信號和LS、RS信號經(jīng)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(jīng)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(quán)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