一种多声道系统声场重建方法及装置

摘要

本发明提供一种多声道系统声场重建方法及装置，获取原始多声道系统中扬声器组位置信息和信号信息、重建多声道系统中扬声器组位置信息、听音区域采样点位置信息，构建中心听音区域与非中心听音区域，并在这些区域上选取采样点，计算得到原始多声道系统中每个扬声器分配给重建多声道系统中所有扬声器的分配系数矩阵，计算得到重建多声道系统中所有扬声器的最终分配信号。传统方法仅能在中心听音点或中心听音区域再现高品质三维声场，不能满足人们在非中心点听音的实际需求。基于声场的物理特性，本发明提出的技术方案可以使得听音者在中心听音区域或者非中心听音区域等重建声场中任意位置获得最佳的听音感受。

主权项

一种多声道系统精简方法，其特征在于：支持实现在非中心区域声场重建，包括以下步骤，步骤1，提取信息，实现如下，设原始多声道系统中包括m个扬声器Ldo1、Ldo2、…、Ldom，重建多声道系统中包括n个扬声器Ldr1、Ldr2、…、Ldrn，设待替换扬声器组Ldo1、Ldo2、…、Ldom的扬声器原始信号分别为替换扬声器组扬声器Ldr1、Ldr2、…、Ldrn的信号为要求解的信号，记为获取原始多声道系统中扬声器组位置信息和信号信息重建多声道系统中扬声器组位置信息听音区域采样点位置信息；所述听音区域采样点位置信息包括中心听音区域采样点的位置信息d＝1,2,…s和非中心听音区域采样点的位置信息d＝1,2,…s，s为预设的采样点数目；步骤2，计算得到原始多声道系统中每个扬声器分配给重建多声道系统中n个扬声器Ldr1、Ldr2、…、Ldrn的分配系数矩阵D，计算公式如下，D＝(V_r1^HV_r1+γI)^‑1V_r1^HV_r0其中，H表示厄密共轭转置；γ表示规则化因子；I表示单位矩阵；‑1表示矩阵求逆运算；$V_{r0}=\left[\begin{array}{cccc}{v}_{rc}(\overrightarrow{{\eta }_1},\overrightarrow{{\alpha }_1})& v_{rc}(\overrightarrow{{\eta }_1},\overrightarrow{{\alpha }_2})& \mathrm{...}& v_{rc}(\overrightarrow{{\eta }_1},\overrightarrow{{\alpha }_m})\\ v_{rc}(\overrightarrow{{\eta }_2},\overrightarrow{{\alpha }_1})& v_{rc}(\overrightarrow{{\eta }_2},\overrightarrow{{\alpha }_2})& \mathrm{...}& v_{rc}(\overrightarrow{{\eta }_2},\overrightarrow{{\alpha }_m})\\ \mathrm{...}& \mathrm{...}& \mathrm{...}& \mathrm{...}\\ v_{rc}(\overrightarrow{{\eta }_s},\overrightarrow{{\alpha }_1})& v_{rc}(\overrightarrow{{\eta }_s},\overrightarrow{{\alpha }_2})& \mathrm{...}& v_{rc}(\overrightarrow{{\eta }_s},\overrightarrow{{\alpha }_m})\end{array}\right];$$V_{r1}=\left[\begin{array}{cccc}{v}_{rc}(\overrightarrow{{\chi }_1},\overrightarrow{{\beta }_1})& v_{rc}(\overrightarrow{{\chi }_1},\overrightarrow{{\beta }_2})& \mathrm{...}& v_{rc}(\overrightarrow{{\chi }_1},\overrightarrow{{\beta }_n})\\ v_{rc}(\overrightarrow{{\chi }_2},\overrightarrow{{\beta }_1})& v_{rc}(\overrightarrow{{\chi }_2},\overrightarrow{{\beta }_2})& \mathrm{...}& v_{rc}(\overrightarrow{{\chi }_2},\overrightarrow{{\beta }_n})\\ \mathrm{...}& \mathrm{...}& \mathrm{...}& \mathrm{...}\\ v_{rc}(\overrightarrow{{\chi }_s},\overrightarrow{{\beta }_1})& v_{rc}(\overrightarrow{{\chi }_s},\overrightarrow{{\beta }_2})& \mathrm{...}& v_{rc}(\overrightarrow{{\chi }_s},\overrightarrow{{\beta }_n})\end{array}\right];$$D=\left[\begin{array}{cccc}{d}_{11}& d_{12}& ...& d_{1m}\\ d_{21}& d_{22}& ...& d_{2m}\\ ...& ...& ...& ...\\ d_{n1}& d_{n2}& ...& d_{nm}\end{array}\right];$其中，表示扬声器Ldoh在采样点上相应径向质子速度成分中间变量，h＝1，2，…，m；表示扬声器Ldoq在采样点上相应径向质子速度成分中间变量，q＝1，2，…，n；d_qh表示扬声器Ldoh信号分配给扬声器Ldrq的信号分配系数；V_r0、V_r1表示原始多声道系统和重建多声道系统分别的径向质子速度成分中间变量构成的矩阵；步骤3，求解得到重建多声道系统中n个扬声器Ldr1、Ldr2、…、Ldrn最终分配的信号，分别为fs₁、fs₂、…、fs_n，计算公式如下，$\left[\begin{array}{c}{\mathrm{fs}}_1\\ {\mathrm{fs}}_2\\ .\\ .\\ .\\ {\mathrm{fs}}_n\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cccc}{d}_{11}& d_{12}& ...& d_{1m}\\ d_{21}& d_{22}& ...& d_{2m}\\ ...& ...& ...& ...\\ d_{n1}& d_{n2}& ...& d_{nm}\end{array}\right]{\left[\begin{array}{c}b\left(\overrightarrow{{\alpha }_1}\right)\\ b\left(\overrightarrow{{\alpha }_2}\right)\\ .\\ .\\ .\\ b\left(\overrightarrow{{\alpha }_m}\right)\end{array}\right]}_{22\times 1}.$