扬声器阵列的优化方法及装置

摘要

一种应用优化算法设计扬声器阵列的方法，采用分配不同声源强度的方法实现扬声器阵列的指向性和声功率级的优化。分配不同声源强度优化方法根据以下三种使用模式之一：模式1：给定指向性不均匀度ΔSPL允许的最大值，求使得平均声功率级取最大值的解；模式2：给定平均声功率级允许的最小值，求使得指向性不均匀度ΔSPL取最小值的解；模式3：同时给定指向性不均匀度ΔSPL允许的最大值和平均声功率级允许的最小值；根据设定的这两个指标的权重，求得ΔSPL小，大的解；给定阵列的优化频段、组成阵列的单元个数、单元之间间距等参数，然后选择三种模式中的一种，得到扬声器阵列不同声源强度的最优解应用优化算法优化阵列的源强分布。

主权项

1.扬声器阵列的优化方法，采用分配不同声源强度的方法实现扬声器指向性和声功率级的优化，其特征在于，使用以下三种模式之一种：模式1：给定指向性不均匀度ΔSPL允许的最大值，求使得平均声功率级取最大值的解；模式2：给定平均声功率级允许的最小值，求使得指向性不均匀度ΔSPL取最小值的解；模式3：同时给定指向性不均匀度ΔSPL允许的最大值和平均声功率级允许的最小值；根据设定的这两个指标的权重，求得使扬声器阵列指向性不均匀度ΔSPL小，平均声功率级大的解；给定阵列的优化频段、组成阵列的单元个数、单元之间间距参数，然后选择三种模式中的一种，结合优化算法进行优化，寻找出满足设计指标的分配扬声器阵列不同声源强度的最优解即源强分布，从而得到满足设计指标的扬声器阵列的最佳源强分布；各个扬声器单元馈给不同大小的信号；各个扬声器单元的馈给信号正比于算法优化得到的源强分布，从而达到同时优化扬声器阵列的指向性和声功率级的目的：其中，指向性不均匀度ΔSPL和平均声功率级分别定义为：：$\mathrm{\Delta SPL}=20\lg \left(\frac{{\left|R(f_i,\theta )\right|}_{\max }}{{\left|R(f_i,\theta )\right|}_{\min }}\right);$$\overline{L_W}=10\lg \frac{\underset{i=1}{\overset{K}{\Sigma }}W\left(f_i\right)}{K};$其中，平均声功率级是声功率响应曲线的平均值、平均值取对数形式；$R(f,\theta )=\underset{n=-N}{\overset{N}{\Sigma }}{V}_n{e}^{{\mathrm{jkl}}_n\sin \theta }$为阵列的指向性；为阵列的辐射声功率；N为阵列的单元个数；每个扬声器看成一个独立声源，V_n为第n个声源的源强；l_n＝nd为第n个声源和参考点之间的距离，参考点一般为阵列辐射面的几何中心；k为波数，f_i为阵列优化频段内的频率，W(f_i)为在频率f_i处的声功率，K为f_i的个数；优化算法优化扬声器阵列的步骤如下：①给定阵列的各项优化条件，包括：优化频段、组成阵列的单元个数、单元之间间距参数；②选择上面三种模式中的一种；③根据步骤②所选模式，给定相应阵列的设计指标；选择模式1，则需要给出指向性不均匀度指标；选择模式2，则需要给出平均声功率级指标；选择模式3，则需要同时给出指向性不均匀度指标和平均声功率级指标；④根据步骤②选定的模式和步骤3给定的设计指标，结合优化算法进行优化，从而寻找出满足设计指标的分配扬声器阵列不同声源强度的最优解即源强分布，从而获得满足设计指标的扬声器阵列的最佳源强分布，各个扬声器单元馈给不同大小的信号；各个扬声器单元的馈给信号正比于算法优化得到的源强分布。