专利名称：一种应用于声线追踪的室内空间剖分方法
技术领域：
本发明涉及空间几何处理领域，特别的涉及一种应用于声线追踪的室内空间剖分方法。
背景技术：
声线追踪方法作为一种几何声学模拟方法，原理是借鉴几何光学理论，假设声音沿直线传播，并忽略其波动特性，通过计算声音传播中能量的变化及反射到达的区域进行声场模拟。该方法从声源向各方向发射“声粒子”，追踪它们的传播路径。“声粒子”因反射不断地失去能量，并按入射角等于反射角确定新的传播方向。可应用于三维空间中室内外声源对室内声场分布的计算。在跟踪某一根声线时，确定声线与墙面的唯一碰撞点是关键，方法通常是先求出该声线与所有墙面的交点，然后找出离声线出发点距离最近的交点，再对该交点进行有效性判断(即判断该交点是否在实际墙面范围内)。如果是有效点，则该交点就是唯一碰撞点， 如果不是，则找出离出发点距离第二近的交点，再进行有效性判断，如此循环，直至找出唯一碰撞点。常用的判断方法有夹角和检验法、叉积检验法和交点计数判别法3种，在三维空间内这3种方法都需要记录墙面的顶点集以及将三维空间中的交点和墙面做适当的投影， 转化为判断二维空间中的点与多边形的位置关系，整个过程较为繁琐，计算量较大，效率不高。如果声线跟踪在一个封闭的凸多面体空间内进行，那么离声线出发点距离最近的交点必然落在实际墙面范围内，这时可以省略有效性判断的步骤。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种计算效率高、处理方法简单的应用于声线追踪的室内空间剖分方法。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是提供一种应用于声线追踪的室内空间剖分方法，包含以下步骤
(a)将室内空间的墙面要素存储成相应的数据结构；
(b)根据室内空间布局，将室内空间剖分成I个以上的“房间”；
(c)存储各“房间”的墙面要素；
(d)存储各“房间”的门窗要素，以及各“房间”之间的连通关系；
(e)在“房间”中加入声场接收点。所述“房间”是指将室内空间(尤其针对凹多面体室内空间)按原有布局划分成的多个区域，其中每个区域为凸多面体空间。进一步地，所述墙面要素由平面数学方程式中的参数表示。进一步地，所述步骤(b)中，通过添加虚拟门，将室内空间剖分成I个以上的“房间”。
进一步地，门窗要素包括门窗所在“房间”编号以及所连通“房间”编号。每个墙面上的门窗属于且仅属于I个“房间”，连通且仅连通I个“房间”。
与现有技术相比，有益效果是一是在跟踪时，剖分前的声线追踪需要遍历室内所有墙面进行求交点处理，而剖分后声线仅需对其所在的“房间”的墙面进行求交点处理，由全局搜索变为局部搜索，大大减少了声线所需要求交点的平面个数；二是室内空间进行“房间” 剖分前，由于声线所在空间不一定是一个封闭的凸多面体空间，需要进行有效性判断，而剖分后每个“房间”均为凸多面体封闭空间，声线在“房间”内追踪，离声线出发点距离最近的交点必然落在实际墙面，这样就可以省去繁琐的有效性判断过程，大大提高了效率；三是将接收点按照所在“房间”进行归类，仅遍历搜索声线所在“房间”的所有接收点，对接收到声线的接收点进行计算，省去了剖分前对每根声线进行接收点的全局搜索判断过程。
图I是除去顶面的室内空间不意图2是进行以“房间”为单元的室内空间剖分后的示意图3是若干个接收点在室内空间的位置示意图。
具体实施例方式为了表达方便，在下面的陈述中，图中所示的墙面用P加数字符号以及方向箭头表示，图中所示的“房间”用R加数字符号表示，图中所示的门用D加数字符号表示，图中所示的窗用W加数字符号表示，图中所示的虚拟门窗用V加数字符号表示。在引入实施实例之前，先介绍门窗、墙面、“房间”的数据结构表
表I :门窗要素的数据结构“Polygon”
权利要求
1.一种应用于声线追踪的室内空间剖分方法，其特征在于，包含以下步骤(a)将室内空间的墙面要素存储成相应的数据结构；(b)根据室内空间布局，将室内空间剖分成I个以上的“房间”；(c)存储各“房间”的墙面要素；(d)存储各“房间”的门窗要素，以及各“房间”之间的连通关系；(e)在“房间”中加入声场接收点。
2.根据权利要求I所述的室内空间剖分方法，其特征在于，所述墙面要素由平面数学方程式中的参数表示。
3.根据权利要求I所述的室内空间剖分方法，其特征在于所述步骤(b)中，通过添加虚拟门，将室内空间剖分成I个以上的“房间”。
4.根据权利要求I所述的室内空间剖分方法，其特征在于所述步骤(d)中，门窗要素包括门窗所在“房间”编号以及所连通“房间”编号。
全文摘要
本发明提出一种应用于声线追踪的室内空间剖分方法，该方法引入“房间”的概念，首先将室内空间的墙面要素存储到相应的数据结构中；然后根据空间的布局，将其剖分成若干个“房间”，并将墙面要素存储至对应的“房间”中；接着设置门窗、各“房间”之间的连通关系；最后将声场接收点放入在相应的“房间”里。本发明应用于声线跟踪在三维室内空间的声场计算，有效提高算法的效率。
文档编号G01H17/00GK102589676SQ201110435498
公开日2012年7月18日 申请日期2011年12月21日 优先权日2011年12月21日
发明者余志 , 李峰, 蔡铭, 陈志斌 申请人:中山大学