数字化扬声器阵列系统的通道均衡与波束控制方法和装置

摘要

本发明公开了一种数字化扬声器阵列系统的通道均衡与波束控制方法和装置。该方法包括：1）数字格式转换；2）通道均衡处理；3）波束形成控制；4）多比特∑-Δ调制；5）温度计编码转换；6）动态失配整形处理；7）通道信息抽取，送至数字功放驱动阵列发声。该装置包括：一音源、一数字转换器、一通道均衡器、一波束形成器、一∑-Δ调制器、一温度计编码器、一动态失配整形器、一抽取选择器、一多通道数字功放、一扬声器阵列；各单元依次顺序连接。本发明实现了系统的全数字化，缩减了其体积、功耗、成本，提高了其电声转换效率和抗干扰能力，改善了系统可听声频带内频响平坦程度，实现了数字阵列的波束指向控制，为特殊声效的生成提供了有效的实现途径。

主权项

1.一种数字化扬声器阵列系统的通道均衡与波束控制方法，包括如下步骤：   1）数字格式转换,将信号转换为基于PCM编码的数字信号；2）通道均衡处理，其均衡器的参数按照测量和计算获取，假定阵元数量为N，期望位置区域的测量点数量为M，阵元发射白噪声信号，通过在测量点获取接收信号，计算出阵元通道到期望测量位置点的冲激响应，其中i为对第i个阵元的索引号，j为期望区域内第j个测量点位置的索引号；假定第i个阵元到所有测量点的冲激响应都已经计算出来，根据加权拟合的方法获得第i个阵元到期望区域的平均冲激响应，其中为第i个阵元到第j个测量点的频响加权矢量；然后再根据逆滤波器的估计算法，计算出平均冲激响应的逆滤波器响应；最后选取第一个阵元到期望位置区域的平均冲激响应与其逆滤波器响应的卷积结果作为参考矢量，那么通过设置补偿因子，使其他剩余阵元通道的逆滤波器响应在经过补偿后，其补偿结果与平均冲激响应的卷积结果与参考矢量完全相同，其中，从而获得均衡器的响应矢量为：；3）控制波束形成，其波束形成器的通道权系数按照常规波束形成的设计方法进行计算，计算公式为式（Ⅰ）：.          式（Ⅰ）其中，a(θ)为空域的导向矢量，，N表示阵列的阵元数量，D(θ)为期望的空域波束形状，,其中，θ₁和θ₂分别为所取波束方向的下限和上限；4）多比特∑-Δ调制；5）温度计编码转换，将位宽为M的低比特PCM编码信号转换为对应于个通道的数字功放和换能器负载的一元码矢量；6）动态失配整形处理，对温度计编码矢量进行重新排序；7）抽取通道信息，送至数字功放驱动负载发声, 抽取通道信息为对各通道执行编码信息分配操作，其信号处理过程如下：首先，各通道的动态失配器进行动态失配整形处理，经整形处理后，获得了位序更新的整形矢量；然后按照特定的抽取选择准则，从每个通道的整形矢量的2^M个数位中，选取一个指定的数位编码作为该通道的输出编码，为保证信息的完整还原，各通道选取的数位位次不能存在重复，且所有的2^M个通道选取的数位位次完全包含了1到2^M个数位位次。