单元状 态参量、各点实测脉冲响应和回放音乐数字信号传给音质模式存储模块；如果判定音质优 化方案不满意，则将各点脉冲响应测试的信号发给音质预测与优化模块，指令其改进误差 预测单元，继续进行音质优化与调控。
[0082] 所述的音质模式存储模块16将把满意的控调控结果存储在计算机内数据硬盘 上，包括声学单元的状态参量、各点实测脉冲响应和回放音乐数字信号，作为音乐厅演出的 模式之一。存储在该模块的数据可以被音质预测与优化模块、声学单元控制与动作模块调 用，用于误差修正模型的进化，以及在以后的演出中再现本次音质调试的效果。
[0083] 针对一个音质待调整的1:10比例模型音乐厅，墙面上共有11块反射板。其中在 观众厅左右墙面对称布置的8块反射板，为第一组声学单元，后墙的2块反射板为第二组声 学单元，舞台后面的1块反射板为第三组声学单元，现以调控三组反射板的垂直倾角优化 厅内音质为例，本发明的音质调控步骤为：
[0084] 1)根据演出节目的要求，选择一个空间形态类似、音质很好的音乐厅内的实测脉 冲响应作为目标，按照1:10的比例压缩时间轴后，将其输入到调控系统的音质目标模块 中，然后计算混响时间和明晰度因子等客观音质参量。目标脉冲响应和客观音质参量被发 送给音质预测与优化模块，目标脉冲响应图像详见图2,目标客观音质参量见表1 ;
[0085] 表1音乐厅目标客观音质参量
[0086]
[0087] 2)将用几何声学软件ODEON建立的音质预测模型、用RBF神经网络建立的预测误 差修正模型导入音质预测与优化模块中的音质预测子模块中。在音质预测模型中给墙面、 顶面、地面、观众坐席和声学单元表面赋上吸声系数和散射系数等声学状态参量，设定一个 声源位置和8个音质接收点位置，预测模型详见图3。利用180组声学单元垂直角度参量条 件下，脉冲响应的实测与预测误差数据训练神经网络，得到预测误差修正模型，即关于边界 条件与脉冲响应预测误差的映射模型，该模型预测误差精度在1 %以内。模型预测精度检验 详见图4。
[0088] 建立音质优化模型输入到音质优化子模块中。整个观众席用1/3/6/8等4个测点 代表全场音质，优化模型中的目标函数和约束条件如下：
[0089]
[0090]
[0091]
[0092] 因为连续的脉冲响应被分成了 s段，因此（7)式把预测和目标脉冲响应的距离用 s维向量之间的归一化欧式距离来表示，s表示脉冲响应向量的维度。Iik_gM(X)、I ik_CTroJX) 和1^分别是第i个点对应的在状态向量X条件下几何声学模拟的脉冲响应第k段能量、 神经网络预测的脉冲响应第k段的能量误差，以及目标脉冲响应第k段的能量值。a k表示 第k个反射分量距离的加权值。早期脉冲响应对音质的影响较大，可以适当增大其权重，以 保证早期的脉冲响应更接近目标脉冲响应。本案例选择的加权值见表2。
[0093] 表2各段脉冲反射分量距离加权系数
[0095] (2)式表示每组声学单元垂直倾角的变化范围，观众厅侧墙和后墙的反射板倾角 变化范围是0°~25°，舞台后墙的反射板倾角变化范围是5°~25°。
[0096] 上述优化模型采用多目标遗传算法对全局音质进行寻优，优化结果详见图5,当观 众厅侧墙、后墙、舞台后墙上的声学单元的垂直角度分别为20°、15°、10°时，四个测点的 预测脉冲响应最接近预设的目标脉冲响应，也就是说在音质上最接近目标厅堂的音质。该 优化结果将被传给声学单元控制与动作模块。
[0097] 3)声学单元控制与动作模块接收到声学单元状态参量后，控制声学单元动作，将 观众厅侧墙、后墙、舞台后墙上的声学单元的垂直角度分别调控为20°、15°、10°，并将动 作结束信号发送给音质测量模块；
[0098] 4)音质测量模块将测量实体模型中1/3/6/8等4个点的脉冲响应及客观音质参 量，并将其传送给音质评价模块。按照模型比例还原后的客观音质参量测量结果详见表3 ;
[0099] 表3优化后各测点的客观音质参量
[0101] 5)音质评价模型得到4个点的脉冲响应及客观音质参量后对音质进行综合评价。 厅内各点的脉冲响应与目标脉冲响应的偏离都很小，非常好地符合目标函数的要求。混响 时间和明晰度因子都十分接近目标，比较结果详见表4,客观音质参量评价子模块给出的 评价分值为92分。音质评价专家系统子模块是通过回放调控后音乐厅和目标音乐厅的预 演音乐，由9名专业听众欣赏、评价得到的，给出的评价分值为86分。综合音质评价子模块 给出的综合分值为88分，大于阈值80分，表明本次音质调试是成功的。声学单元的状态参 量、4个点的实测脉冲响应和回放音乐的数字信号被传给音质模式存储模块。
[0102] 表4优化后音乐厅客观音质参量平均值与目标值的比较
[0103]
[0104] 6)音质模式存储模块将本次音质调控的结果储存下来，包括声学单元的状态参 量、4个点的实测脉冲响应和回放音乐的数字信号。储存结果可被音质预测与优化模块、声 学单元控制与动作模块调用，用于音质预测与优化模块中误差修正单元的进化，以及音质 的再现。
[0105] 7)表5是世界顶级音乐厅关于混响时间和明晰度因子的统计值。比较表4和本表 的数值，可以确认优化后音乐厅的音质在客观音质参量上具有顶级音乐厅的特征，证明本 例音质优化的结果是可信的。
[0106] 表5各等级音乐厅中频混响时间RT、明晰度因子统计值
[0107]
【主权项】
1. 一种智能音乐厅调控方法，其特征在于，该方法基于声场预测、优化、测量和音质评 价原理，所述的调控方法包括以下步骤： 1) 音质目标模块首先根据演出需求输入目标音乐厅的音质特征，即双耳脉冲响应，并 根据双耳脉冲响应按照定义计算各种客观音质参量，然后将目标音质双耳脉冲响应及各种 客观音质参量分别发送给音质预测与优化模块和音质评价模块； 2) 音质预测与优化模块在接收到目标音质的双耳脉冲响应和客观音质参量后，对一组 代表点的双耳脉冲响应和客观音质参量进行预测和优化，根据优化结果得出最接近目标音 质的边界条件，即可变声学单元的空间状态参量和声学状态参量，并将各状态参量发送给 声学单元控制与动作模块； 3) 声学单元控制与动作模块接收到声学单元的状态参量后对优化方案进行动作指令 编码，向各组可变声学单元发出动作指令，控制各组声学单元动作，使其状态参量符合优化 结果，并将优化方案调控动作结束信号发送给音质测量模块； 4) 音质测量模块在接收到调控动作结束信号后，测量音乐厅内一组代表点的音质特 征，即双耳脉冲响应和各种客观音质参量，并将测量结果发送给音质评价模块； 5) 音质评价模块在接收到音质测量模块的测量结果后，将其与目标音乐厅的双耳脉冲 响应及客观音质参量进行对比，给出优化方案音质的客观评价结果；将各点实测脉冲响应 和目标音乐厅的脉冲响应与即将演出的音乐节目干信号进行卷积，将卷积结果馈入音乐回 放系统，播放带有音乐厅音质特征的音乐，并根据音质评价专家系统输出的分值给出优化 方案音质的专家评价结果；根据客观评价和专家评价的综合结果，若优化方案不达标，则返 回步骤2)，向音质预测与优化模块发出继续调控的指令；若优化方案达标，则将满意的音 质调控结果传给音质模式储存模块； 6) 音质模式储存模块对满意的音质调控结果进行存储，包括声学单元的状态参量、各 代表点实测的双耳脉冲响应和回放音乐数字信号；储存结果可被音质预测与优化模块、声 学单元控制与动作模块调用，用于音质预测与优化模块的进化，以及音质的再现。2. 根据权利要求1所述的一种智能音乐厅调控方法，其特征在于，所述的各种客观音 质参量包括但不限于混响时间、响度因子、明晰度因子、侧向反射分量、双耳相关系数和舞 台支持度因子；空间状态参量和声学状态参量包括但不限于声学单元的中心空间坐标、水 平角度、垂直角度和频带吸声系数、散射系数；所述的音质测量模块测量的代表点的空间位 置和音质预测与优化模块中的代表点相同。3. 根据权利要求1所述的一种智能音乐厅调控方法，其特征在于，所述的音质预测与 优化模块包括音质预测子模块和音质优化子模块，其具体工作步骤如下：