用于實現多區域音量差異的聲重放方法及系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及一種用于實現多區域音量差異的聲重放方法及裝置。
【背景技術】
[0002] 隨著生活水平的提高，電視機已經成為家庭娛樂生活的中屯、。結合圖1所示，在多 位家庭成員通過同一電視機同時觀看節目時，音量不能夠滿足所有用戶的需求，時常遇到 某些用戶感受到的音量過大或過小的問題。該是由于人耳的聽力闊值會隨著年紀增大而增 加，因此不同年紀的人對音量的需求不一樣，即使是相同年齡的人，也會因為對聲音敏感程 度不一樣，也存在對音量感知的不同。一般電視機自帶的音響是雙聲道，無法滿足處于不同 區域的用戶對音量的不同需求。目前的soumlbar音響雖然采用了陣列形式，但其主要目的 為音質優化，并不具備在不同區域產生不同音量W同時滿足多個使用者音量需求的功能。 專利CN103379406A雖然提到了多個窄邊框電視機的音響組成陣列，利用波束形成將聲音 聚集在用戶區域，但其并未實現不同區域不同音量，另一方面揚聲器陣列總會存在各式各 樣的誤差，此誤差的存在會極大的降低系統的性能。
[0003] 針對現有的音響并沒有提供多區域音量差異的功能，同時也沒有提供策略去克服 系統誤差的缺陷，需要尋找簡便有效的方法來提供多區域不同音量的功能，同時提供有效 方法來克服由于系統的隨機誤差干擾引入的性能下降問題。
【發明內容】
[0004] 針對上述問題，本發明的目的是提供一種用于實現多區域音量差異的聲重放方法 及系統。
[0005] 為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：
[0006] -種用于實現多區域音量差異的聲重放方法，其特征在于，依次包括如下步驟：
[0007] S1、設定聲重放區域Zi、Z2. . .、Zw的控制點，其中N> 2 ;
[000引 S2、W區域Zi的目標音量等級11為參考，設定區域Z2. . .、Zw的目標音量等級分別 為I2.. .、1m，并設定區域Zi、Z2.. .、Zw內控制點處的目標響應向量分別為d1、dg...、屯；
[0009] S3、獲取揚聲器陣列到區域Zi、Z2. . .、Zw控制點的傳遞函數矩陣G1、G2. . .、Gw;
[0010] S4、對傳遞函數矩陣Gi、G2. . .、Gw加入預設的隨機誤差干擾獲得帶有隨機誤差干擾 的傳遞函數矩陣G|、G:…、G、；
[0011] S5、進行最優化處理計算出揚聲器陣列的權重向量W。
[0012] 優選地，步驟S1中，布放揚聲器陣列后，設定聲重放區域的控制點。
[001引優選地，步驟S2中，目標響應向量滿足如下條件：
[0014]dfd,' = 10'ii'dfdi，z' =l…W，
[001引其中化)％取向量di的共輛，（di)%取向量di的共輛。
[0016] 優選地，步驟S3中，傳遞函數矩陣通過聲學儀器諸如B&K、AP等或通過數值建模軟 件諸如comsol等獲得。
[0017] 優選地，所述隨機誤差干擾包括乘性隨機誤差干擾、加性隨機誤差干擾中的一種 或兩種。
[0018] 更優選地，步驟S4中，帶有隨機誤差干擾的傳遞函數矩陣滿足如下條件：
[0019]6,二G,' 0G節.+色3。，i = \...N，
[0020] 其中@表示矩陣點乘，G胃和G。。分別為乘性隨機誤差干擾和加性隨機誤差干擾。
[0021] 進一步地，乘性隨機誤差干擾G,。。的表達式為；
[0022]
[0023] 加性隨機誤差干擾色。。的表達式為：
[0024]
[00幼其中，S為揚聲器的個數，Pi為Zi區域的控制點個數，巧和您，.分別是第S個揚 聲器到Zi區域中第Pi個控制點處的帶有隨機誤差干擾的傳遞函數的預設乘性隨機誤差干 擾的幅值和相位，6：；1,和6品，分別是第S個揚聲器到Zi區域中第Pi個控制點處的帶有隨機 誤差干擾的傳遞函數的預設加性隨機誤差干擾的幅值和相位。
[0026] 更進一步地，所述乘性隨機誤差干擾的幅值互相獨立，相位巧互相獨立，且 幅值6：:,與相位巧Tj互相獨立；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] 更進一步地，所述加性隨機誤差干擾的幅值巧,,互相獨立，相位巧；：.,互相獨立，且 幅值6:.,.與相位巧I,互相獨立；所有幅值的概率分布相同，所有相位巧：,,的概率分布相 同。
[0028] 優選地，步驟S5中，最優化處理的問題為：
[0029]
[0030] 其中
的期 望值，|色邸-(1|^為^^? _d的二范數的平方，所述權重向量w為該問題的最優解。
[0031] 更優選地，所述權重向量W通過如下步驟獲得：
[0032]S501、計算矩陣Qi，Qi的表達式為；
[0033]
為乘性隨機誤差干擾幅值的概率密度函 數，/gm。為乘性隨機誤差干擾相位巧:,的概率密度函數；
[00巧]S502、計算矩陣Q2, 的表達式為：
[0036]
為加性隨機誤差干擾幅值％;，的概率密度函數，/e。。為加性隨機誤差干擾相位巧I,-的概率密 度函數；
[0038] S503、計算矩陣Qs，Qs的表達式為；
[0039]
[0040] 其中Re{：}表示取復數的實部
Gp,,是矩 陣G的第p行第s列元素，
[0041] S504、計算矩陣〇4, 〇4的表達式為；
[004引04= y me'bWme'eG;
[0043]S405、根據矩陣Qi、Q2、Q3和Q4獲得權重向量w，W的表達式為；
[0044] W = (Q| +化+ Q,) 'Q八。
[0045] -種用于實現所述的聲重放方法的聲重放系統，包括：
[0046] 布放模塊，指定揚聲器陣列的各揚聲器位置W及聲重放區域Zi、Z2. . .、Zw控制點的 位置；
[0047] 目標音量設定模塊，W區域Zi的目標音量等級1 1為參考，設定區域Z 2. . .、Zw的目 標音量等級分別為I2.. .、1m，并設定區域Zi、Z2.. .、Zw內控制點處的目標響應向量分別為 dl、屯...、屯5
[004引傳遞函數矩陣獲取模塊，獲取揚聲器陣列到區域Zi、Z2.. .、Zw控制點的傳遞函數矩 陣Gi、G2.. .、Gn;
[0049] 預設隨機誤差干擾模塊，對傳遞函數矩陣Gi、G2.. .、Gw加入預設的隨機誤差干擾獲 得帶有隨機誤差干擾的傳遞函數矩陣G|、G,...、G、；
[0050] 權重向量計算模塊，進行最優化處理計算出揚聲器陣列的權重向量W。
[0051] 本發明采用W上結構，相比現有技術具有如下優點：
[0052] A、本發明提供的用于實現多區域音量差異的聲重放方法及裝置，可W同時為不同 區域用戶在收聽同一音源時提供不同的音量大小，克服了同一音源時，由于耳朵靈敏度差 異導致不同用戶感知音量大小不同的問題，提高了多位用戶收聽同一音源時的舒適性。
[0053]B、本發明提供的用于實現多區域音量差異的聲重放方法及裝置，可W動態調節各 區域之間的音量差異，從而在不改變硬件配置的情況下，滿足了不同受眾對音量大小的需 求，進一步增強了靈活性，改善了用戶體驗。
[0054]C、本發明提供的用于實現多區域音量差異的聲重放方法及裝置，采用對傳遞函數 矩陣加入預設的隨機誤差干擾的策略，通過最優化在所有隨機誤差干擾下均方誤差的平 均值，達到在任意誤差條件下，都具有較小的均方誤差，降低了對系統誤差的靈敏度，提高 了對系統誤差的抗干擾性。
【附圖說明】
[0055] 圖1為本發明的一種應用場景，即多人同時使用同一電視機的示意圖；
[0056] 圖2為本發明的聲重放方法的信號流程圖；
[0057] 圖3為本發明的仿真配置示意圖；
[0058] 圖4為本發明實施例一的聲重放結果示意圖；
[0059] 圖5為非魯椿性方法與本發明實施例二所采用的魯椿性方法的聲重放結果對比 不意圖。
【具體實施方式】
[0060] 下面結合附圖對本發明的較佳實施例進行詳細闡述，W使本發明的優點和特征能 更易于被本領域的技術人員理解。
[00川 實施例1
[0062] 圖2所示為本發明的聲重放方法，圖3所示為本實施例的應用場景。結合圖2和 圖3所示，步驟S1;布放揚聲器陣列，本實施例中采用包括8個呈直線排列的揚聲器單元， 即線性陣列；在其它的實施中，揚聲器陣列還可采用圓形陣列、隨機陣列等。相鄰兩個揚聲 器單元的間距為4畑1，兩末端的揚聲器單元的間距為28畑1，W與1200化聲波在空氣中的波 長相近。根據用戶個數，本實施例劃分了兩個待聲重放的區域，即區域Zi和Z2,兩個區域的 中屯、位置分別位于揚聲器陣列中垂線的左右各20°的方位，且與揚聲器陣列的中屯、位置的 間距均為1. 5m，且與揚聲