聲波場生成制造技術

一種系統和方法，其被配置來在目標揚聲器?房間?麥克風系統中的聆聽位置周圍生成聲波場，其中，K≥1組揚聲器的揚聲器陣列，其中每一組揚聲器具有至少一個揚聲器，被安置在所述聆聽位置周圍，且M≥1組麥克風的麥克風陣列，其中每一組麥克風具有至少一個麥克風，被安置在所述聆聽位置處。所述系統和方法包括在所述K組揚聲器的信號路徑上游和輸入信號路徑的下游中利用可控制傳遞函數進行均衡濾波。所述系統和方法還包括基于來自所述K組麥克風的誤差信號和所述輸入信號路徑上的輸入信號根據自適應控制算法來利用所述可控制傳遞函數的均衡控制信號進行控制用于均衡濾波。所述麥克風陣列包括至少兩個第一組麥克風，其環(huán)狀安置在聽者的頭部周圍、人工頭部周圍或其中或剛球周圍或其中。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】聲波場生成
本公開涉及用于生成聲波場的系統和方法。
技術介紹
空間聲場再生技術利用多個揚聲器而在大型聆聽區(qū)域內創(chuàng)建虛擬聽覺場景。若干聲場再生技術例如波場合成(WFS)或環(huán)境立體學聲(Ambisonics)，利用配備有多個揚聲器的揚聲器陣列來提供聲學場景的高度詳細的空間再生。詳細而言，波場合成用來通過使用(例如)數十至數百個揚聲器組成的陣列而實現聲學場景的高度詳細的空間再生，從而克服限制因素。空間聲場再生技術克服立體聲再生技術的一些限制因素。然而，技術約束會阻止使用較大數量的揚聲器進行聲音再生。波場合成(WFS)和環(huán)境立體學聲是兩種類似的聲場再生。盡管它們是基于聲場的不同表現形式(WFS采用基爾霍夫-亥姆霍茲(Kirchhoff-Helmholtz)積分，而環(huán)境立體學聲采用球諧展開)，但是其目標是一致的，并且其屬性是相似的。對用于揚聲器陣列圓形設置的這兩種原理的現有人為現象進行分析所得出的結論是高階環(huán)境立體學聲(HOA)或更準確而言近場校正HOA以及WFS滿足類似的限制因素。就感知的過程和品質而言，WFS和HOA及其不可避免的缺陷會造成一些差異。在HOA中，在再生的階數降低的情況下，聲場的受損重建將會導致定位焦點的模糊以及聆聽區(qū)域尺寸某種程度的減小。對于音頻再生技術(諸如波場合成(WFS)或環(huán)境立體學聲)而言，揚聲器信號通常根據基礎理論來確定，使得揚聲器在其已知位置上發(fā)出的聲場的疊加描述某個期望聲場。通常，揚聲器信號是在假定自由場條件的情況下加以確定。因此，聆聽房間不應展現明顯的壁反射，因為反射波場的反射部分會使再生的波場失真。在許多案例中(諸如汽車內部)，實現此類房間屬性的必要聲學處理可能過于昂貴或者不切實際。
技術實現思路
一種系統，其被配置來在目標揚聲器-房間-麥克風系統中的聆聽位置周圍生成聲波場，其中，具有K≥1組揚聲器的揚聲器陣列，其中每一組揚聲器具有至少一個揚聲器，被安置在所述聆聽位置周圍，而M≥1組麥克風的麥克風陣列，其中每一組麥克風具有至少一個麥克風，被安置在所述聆聽位置處。所述系統包括K個均衡濾波器模塊，其布置在所述揚聲器的組的信號路徑上游和輸入信號路徑的下游中，并且具有可控制傳遞函數。所述系統還包括K個濾波器控制模塊，其被布置在所述麥克風的組的信號路徑下游和所述輸入信號路徑的下游中，并且基于來自所述K組麥克風的誤差信號和所述輸入信號路徑上的輸入信號根據自適應控制算法來控制所述K個均衡濾波器模塊的所述傳遞函數。所述麥克風陣列包括至少兩個第一組麥克風，其環(huán)狀安置在聽者的頭部周圍、人工頭部周圍或其中或剛球周圍或其中。一種方法，其被配置來在目標揚聲器-房間-麥克風系統中的聆聽位置周圍生成聲波場，其中，K≥1組揚聲器的揚聲器陣列，其中每一組揚聲器具有至少一個揚聲器，被安置在所述聆聽位置周圍，而M≥1組麥克風的麥克風陣列，其中每一組麥克風具有至少一個麥克風，被安置在所述聆聽位置處。所述方法包括在所述K組揚聲器的信號路徑上游和輸入信號路徑的下游中利用可控制傳遞函數進行均衡濾波。所述方法還包括基于來自所述K組麥克風的誤差信號和所述輸入信號路徑上的輸入信號根據自適應控制算法來利用所述可控制傳遞函數的均衡控制信號進行控制用于均衡濾波。所述麥克風陣列包括至少兩個第一組麥克風，其環(huán)狀安置在聽者的頭部周圍、人工頭部周圍或其中或剛球周圍或其中。本領域技術人員將在查閱以下圖式和詳述之后了解或更加明白其它系統、方法、特征和優(yōu)點。意圖使所有此類額外系統、方法、特征和優(yōu)點都包括在本說明書內，包括在本專利技術的范圍內，并且由隨附的權利要求書加以保護。附圖說明參閱以下附圖和描述可更好地理解所述系統和方法。圖中的組件無需按比例繪制，而是著重說明本專利技術的原理。此外，圖中的相同參考數字指定不同視圖中各處的對應部件。圖1是流程圖，其說明具有M個記錄通道(麥克風)和K個輸出通道(揚聲器)的簡單聲學多輸入多輸出(MIMO)系統，包括多誤差最小均方(MELMS)系統或方法。圖2是流程圖，其說明適用于圖1所示的MIMO系統中的1×2×2MELMS系統或方法。圖3是說明呈限制群延遲函數(群延遲差異與頻率)形式的預振鈴約束曲線的圖。圖4是說明從圖3所示曲線導出的限制相位函數(相位差異曲線余頻率)的曲線的圖。圖5是振幅時間圖，其說明根據圖4所示曲線而設計的全通濾波器的脈沖響應。圖6是波特(Bode)圖，其說明圖5所示的全通濾波器的幅度和相位行為。圖7是說明用于在車輛中生成個別聲音區(qū)的設置。圖8是幅度頻率圖，其說明使用僅僅基于較遙遠揚聲器的MIMO系統的圖7所示設置中的四個區(qū)(位置)中的每一個處的幅度頻率響應。圖9是振幅時間圖(樣本中時間)，其說明MIMO系統的均衡器濾波器的形成圖8所示的圖的基礎的對應脈沖響應。圖10是具有適用于圖7所示設置中的整合式近距離揚聲器的頭枕的示意圖。圖11是圖7所示設置中的近距離揚聲器的可替代布置的示意圖。圖12是更詳細說明圖11所示的可替代布置的示意圖。圖13是幅度頻率圖，其說明當使用濾波器長度一半的建模延遲和僅僅近距離揚聲器時圖7所示設置中的四個位置處的頻率特性。圖14是振幅時間圖，其說明對應于MIMO系統的均衡濾波器的脈沖響應，所述脈沖響應導致圖13所示的四個期望位置處的頻率特性。圖15是幅度頻率圖，其說明當使用長度減小的建模延遲和僅僅近距離揚聲器時圖7所示設置中的四個位置處的頻率特性。圖16是振幅時間圖，其說明對應于MIMO系統的均衡濾波器的脈沖響應，所述脈沖響應導致圖15所示的四個期望位置處的頻率特性。圖17是幅度頻率圖，其說明當使用長度減小的建模延遲和僅僅系統揚聲器(即遠距離揚聲器)時圖7所示設置中的四個位置處的頻率特性。圖18是振幅時間圖，其說明對應于MIMO系統的均衡濾波器的脈沖響應，所述脈沖響應導致圖17所示的四個期望位置處的頻率特性。圖19是幅度頻率圖，其說明當使用實施預振鈴約束而非建模延遲和僅僅近距離揚聲器的全通濾波器時，圖7所示設置中的四個位置處的頻率特性。圖20是振幅時間圖，其說明對應于MIMO系統的均衡濾波器的脈沖響應，所述脈沖響應導致圖19所示的四個期望位置處的頻率特性。圖21為振幅頻率圖，其說明對數域中的示例性幅度約束的上限閾值和下限閾值。圖22是具有基于上文結合圖2所描述的系統和方法的幅度約束的MELMS系統或方法的流程圖。圖23是如圖22所示使用幅度約束的系統或方法的波特圖(幅度頻率響應、相位頻率響應)。圖24是不使用幅度約束的系統或方法的波特圖(幅度頻率響應、相位頻率響應)。圖25是幅度頻率圖，其說明當使用僅僅八個更遙遠揚聲器組合幅度和預振鈴約束的組合時圖7所示設置中的四個位置處的頻率特性。圖26是振幅時間圖，其說明對應于MIMO系統的均衡濾波器的脈沖響應，所述脈沖響應導致圖25所示的四個期望位置處的頻率特性。圖27是幅度頻率圖，其說明當使用僅僅更遙遠揚聲器組合基于利用高斯窗的開窗的預振鈴約束和幅度約束時圖7所示設置中的四個位置處的頻率特性。圖28是振幅時間圖，其說明對應于MIMO系統的均衡濾波器的脈沖響應，所述脈沖響應導致圖27所示的四個期望位置處的頻率特性。圖29是說明示例性高斯窗的振幅時間圖。圖30是利用基于上文結合圖2所描述的系統和方法的開窗幅度約束的MELMS系統本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種被配置來在目標揚聲器?房間?麥克風系統中的聆聽位置周圍生成聲波場的系統，其中，K≥1組揚聲器的揚聲器陣列被安置在所述聆聽位置周圍，其中每一組揚聲器具有至少一個揚聲器，而M≥1組麥克風的麥克風陣列被安置在所述聆聽位置處，其中每一組麥克風具有至少一個麥克風，所述系統包括：K個均衡濾波器模塊，其被布置在所述揚聲器的組的信號路徑上游和輸入信號路徑的下游中，并且具有可控制傳遞函數，以及K個濾波器控制模塊，其被布置在所述麥克風的組的信號路徑下游和所述輸入信號路徑的下游中，并且基于來自所述K組麥克風的誤差信號和所述輸入信號路徑上的輸入信號根據自適應控制算法來控制所述K個均衡濾波器模塊的所述傳遞函數，其中所述麥克風陣列包括至少兩個第一組麥克風，其環(huán)狀安置在聽者的頭部周圍，人工頭部周圍或人工頭部中，或者剛球周圍或剛球中。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2014.04.07 EP 14163718.11.一種被配置來在目標揚聲器-房間-麥克風系統中的聆聽位置周圍生成聲波場的系統，其中，K≥1組揚聲器的揚聲器陣列被安置在所述聆聽位置周圍，其中每一組揚聲器具有至少一個揚聲器，而M≥1組麥克風的麥克風陣列被安置在所述聆聽位置處，其中每一組麥克風具有至少一個麥克風，所述系統包括：K個均衡濾波器模塊，其被布置在所述揚聲器的組的信號路徑上游和輸入信號路徑的下游中，并且具有可控制傳遞函數，以及K個濾波器控制模塊，其被布置在所述麥克風的組的信號路徑下游和所述輸入信號路徑的下游中，并且基于來自所述K組麥克風的誤差信號和所述輸入信號路徑上的輸入信號根據自適應控制算法來控制所述K個均衡濾波器模塊的所述傳遞函數，其中所述麥克風陣列包括至少兩個第一組麥克風，其環(huán)狀安置在聽者的頭部周圍，人工頭部周圍或人工頭部中，或者剛球周圍或剛球中。2.根據權利要求1所述的系統，其還包括至少一個第二組麥克風，其環(huán)狀安置在聽者的頭部、人工頭部或剛球周圍。3.根據權利要求1所述的系統，其還包括至少兩個第三組麥克風，其中所述至少兩個第三組麥克風和所述第一組麥克風一起球狀安置在聽者的頭部周圍，人工頭部周圍或人工頭部中，或者剛球周圍或剛球中。4.根據權利要求3所述的系統，其中所述球狀安置的麥克風的組以規(guī)則型式安置。5.根據權利要求1所述的系統，其還包括至少三個第四組麥克風，其被安置在所述第一組麥克風的每一個麥克風周圍。6.根據權利要求1-5所述的系統，其中所述至少兩個第一組麥克風中的兩組被布置在其中聽者的耳朵在所述目標揚聲器-房間-麥克風系統中或將在所述目標揚聲器-房間-麥克風系統中的位置中或接近所述位置。7.如權利要求1-6所述的系統，其中：M個主要路徑建模模塊被布置在麥克風的所述組的信號路徑上游和所述輸入路徑的下游中，所述主要路徑建模模塊被配置來對呈現在期望源揚聲器-房間-麥克風系統中的所述主要路徑進...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：M克里斯托夫，L肖爾茨，
申請(專利權)人：哈曼貝克自動系統股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：德國,DE