用于实现多区域音量差异的声重放方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种用于实现多区域音量差异的声重放方法及装置。
【背景技术】
[0002] 随着生活水平的提高，电视机已经成为家庭娱乐生活的中屯、。结合图1所示，在多 位家庭成员通过同一电视机同时观看节目时，音量不能够满足所有用户的需求，时常遇到 某些用户感受到的音量过大或过小的问题。该是由于人耳的听力阔值会随着年纪增大而增 加，因此不同年纪的人对音量的需求不一样，即使是相同年龄的人，也会因为对声音敏感程 度不一样，也存在对音量感知的不同。一般电视机自带的音响是双声道，无法满足处于不同 区域的用户对音量的不同需求。目前的soumlbar音响虽然采用了阵列形式，但其主要目的 为音质优化，并不具备在不同区域产生不同音量W同时满足多个使用者音量需求的功能。 专利CN103379406A虽然提到了多个窄边框电视机的音响组成阵列，利用波束形成将声音 聚集在用户区域，但其并未实现不同区域不同音量，另一方面扬声器阵列总会存在各式各 样的误差，此误差的存在会极大的降低系统的性能。
[0003] 针对现有的音响并没有提供多区域音量差异的功能，同时也没有提供策略去克服 系统误差的缺陷，需要寻找简便有效的方法来提供多区域不同音量的功能，同时提供有效 方法来克服由于系统的随机误差干扰引入的性能下降问题。
【发明内容】
[0004] 针对上述问题，本发明的目的是提供一种用于实现多区域音量差异的声重放方法 及系统。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
[0006] -种用于实现多区域音量差异的声重放方法，其特征在于，依次包括如下步骤：
[0007] S1、设定声重放区域Zi、Z2. . .、Zw的控制点，其中N> 2 ;
[000引 S2、W区域Zi的目标音量等级11为参考，设定区域Z2. . .、Zw的目标音量等级分别 为I2.. .、1m，并设定区域Zi、Z2.. .、Zw内控制点处的目标响应向量分别为d1、dg...、屯；
[0009] S3、获取扬声器阵列到区域Zi、Z2. . .、Zw控制点的传递函数矩阵G1、G2. . .、Gw;
[0010] S4、对传递函数矩阵Gi、G2. . .、Gw加入预设的随机误差干扰获得带有随机误差干扰 的传递函数矩阵G|、G:…、G、；
[0011] S5、进行最优化处理计算出扬声器阵列的权重向量W。
[0012] 优选地，步骤S1中，布放扬声器阵列后，设定声重放区域的控制点。
[001引优选地，步骤S2中，目标响应向量满足如下条件：
[0014]dfd,' = 10'ii'dfdi，z' =l…W，
[001引其中化)％取向量di的共辆，（di)%取向量di的共辆。
[0016] 优选地，步骤S3中，传递函数矩阵通过声学仪器诸如B&K、AP等或通过数值建模软 件诸如comsol等获得。
[0017] 优选地，所述随机误差干扰包括乘性随机误差干扰、加性随机误差干扰中的一种 或两种。
[0018] 更优选地，步骤S4中，带有随机误差干扰的传递函数矩阵满足如下条件：
[0019]6,二G,' 0G節.+色3。，i = \...N，
[0020] 其中@表示矩阵点乘，G胃和G。。分别为乘性随机误差干扰和加性随机误差干扰。
[0021] 进一步地，乘性随机误差干扰G,。。的表达式为；
[0022]
[0023] 加性随机误差干扰色。。的表达式为：
[0024]
[00幼其中，S为扬声器的个数，Pi为Zi区域的控制点个数，巧和您，.分别是第S个扬 声器到Zi区域中第Pi个控制点处的带有随机误差干扰的传递函数的预设乘性随机误差干 扰的幅值和相位，6：；1,和6品，分别是第S个扬声器到Zi区域中第Pi个控制点处的带有随机 误差干扰的传递函数的预设加性随机误差干扰的幅值和相位。
[0026] 更进一步地，所述乘性随机误差干扰的幅值互相独立，相位巧互相独立，且 幅值6：:,与相位巧Tj互相独立；所有幅值巧?的概率分布相同，所有相位6,品的概率分布分 布相同。
[0027] 更进一步地，所述加性随机误差干扰的幅值巧,,互相独立，相位巧；：.,互相独立，且 幅值6:.,.与相位巧I,互相独立；所有幅值的概率分布相同，所有相位巧：,,的概率分布相 同。
[0028] 优选地，步骤S5中，最优化处理的问题为：
[0029]
[0030] 其中
的期 望值，|色邸-(1|^为^^? _d的二范数的平方，所述权重向量w为该问题的最优解。
[0031] 更优选地，所述权重向量W通过如下步骤获得：
[0032]S501、计算矩阵Qi，Qi的表达式为；
[0033]
为乘性随机误差干扰幅值的概率密度函 数，/gm。为乘性随机误差干扰相位巧:,的概率密度函数；
[00巧]S502、计算矩阵Q2, 的表达式为：
[0036]
为加性随机误差干扰幅值％;，的概率密度函数，/e。。为加性随机误差干扰相位巧I,-的概率密 度函数；
[0038] S503、计算矩阵Qs，Qs的表达式为；
[0039]
[0040] 其中Re{：}表示取复数的实部
Gp,,是矩 阵G的第p行第s列元素，
[0041] S504、计算矩阵〇4, 〇4的表达式为；
[004引04= y me'bWme'eG;
[0043]S405、根据矩阵Qi、Q2、Q3和Q4获得权重向量w，W的表达式为；
[0044] W = (Q| +化+ Q,) 'Q八。
[0045] -种用于实现所述的声重放方法的声重放系统，包括：
[0046] 布放模块，指定扬声器阵列的各扬声器位置W及声重放区域Zi、Z2. . .、Zw控制点的 位置；
[0047] 目标音量设定模块，W区域Zi的目标音量等级1 1为参考，设定区域Z 2. . .、Zw的目 标音量等级分别为I2.. .、1m，并设定区域Zi、Z2.. .、Zw内控制点处的目标响应向量分别为 dl、屯...、屯5
[004引传递函数矩阵获取模块，获取扬声器阵列到区域Zi、Z2.. .、Zw控制点的传递函数矩 阵Gi、G2.. .、Gn;
[0049] 预设随机误差干扰模块，对传递函数矩阵Gi、G2.. .、Gw加入预设的随机误差干扰获 得带有随机误差干扰的传递函数矩阵G|、G,...、G、；
[0050] 权重向量计算模块，进行最优化处理计算出扬声器阵列的权重向量W。
[0051] 本发明采用W上结构，相比现有技术具有如下优点：
[0052] A、本发明提供的用于实现多区域音量差异的声重放方法及装置，可W同时为不同 区域用户在收听同一音源时提供不同的音量大小，克服了同一音源时，由于耳朵灵敏度差 异导致不同用户感知音量大小不同的问题，提高了多位用户收听同一音源时的舒适性。
[0053]B、本发明提供的用于实现多区域音量差异的声重放方法及装置，可W动态调节各 区域之间的音量差异，从而在不改变硬件配置的情况下，满足了不同受众对音量大小的需 求，进一步增强了灵活性，改善了用户体验。
[0054]C、本发明提供的用于实现多区域音量差异的声重放方法及装置，采用对传递函数 矩阵加入预设的随机误差干扰的策略，通过最优化在所有随机误差干扰下均方误差的平 均值，达到在任意误差条件下，都具有较小的均方误差，降低了对系统误差的灵敏度，提高 了对系统误差的抗干扰性。
【附图说明】
[0055] 图1为本发明的一种应用场景，即多人同时使用同一电视机的示意图；
[0056] 图2为本发明的声重放方法的信号流程图；
[0057] 图3为本发明的仿真配置示意图；
[0058] 图4为本发明实施例一的声重放结果示意图；
[0059] 图5为非鲁椿性方法与本发明实施例二所采用的鲁椿性方法的声重放结果对比 不意图。
【具体实施方式】
[0060] 下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，W使本发明的优点和特征能 更易于被本领域的技术人员理解。
[00川 实施例1
[0062] 图2所示为本发明的声重放方法，图3所示为本实施例的应用场景。结合图2和 图3所示，步骤S1;布放扬声器阵列，本实施例中采用包括8个呈直线排列的扬声器单元， 即线性阵列；在其它的实施中，扬声器阵列还可采用圆形阵列、随机阵列等。相邻两个扬声 器单元的间距为4畑1，两末端的扬声器单元的间距为28畑1，W与1200化声波在空气中的波 长相近。根据用户个数，本实施例划分了两个待声重放的区域，即区域Zi和Z2,两个区域的 中屯、位置分别位于扬声器阵列中垂线的左右各20°的方位，且与扬声器阵列的中屯、位置的 间距均为1. 5m，且与扬声