一種面向目標的聲輻射生成方法
2023-06-24 01:07:36 1
專利名稱：一種面向目標的聲輻射生成方法
技術領域：
本發明涉及聲場控制方法，特別涉及一種面向目標的聲輻射生成方法。
背景技術：
在21世紀，科技的發展正朝著以人為本的人性化科技(Human-centeredTechnology，簡稱HT)邁進。隨著人們生活質量的不斷提高，許多方面都需要聲學技術的服務。而聲場控制的研究因其廣泛的應用背景和知識創新的潛能，成為現代聲學最為活躍的熱點之一。
聲場控制的研究，主要是針對兩種情形，即如何控制噪聲以改善人居聲環境和如何製造出個性化的聲學空間提供給人們所需要的聽覺享受。對於前者，從傳統的噪聲控制技術—無源方法到現代的有源消噪法，進展迅速。尤其是近30年，有源噪聲控制成為聲學，特別是噪聲控制中發展最快的一個分支，取得不少成果，如文獻1《現代聲學理論基礎》，馬大猷，北京科學出版社，2004年3月。從噪聲控制的物理機制、控制方式的選取和控制系統(包括算法、硬體、次級源和傳感器)的實現，科研工作者進行了大量的工作，並在20世紀80年代中期到90年代中期達到高潮。儘管如此，相比無源噪聲控制方法，有源控制技術應用在實際場合的例子，並不多見。影響它在工程中推廣的因素之一，就是控制系統中次級源和傳感器布放的個數和位置等缺乏靈活性，做不到「因地制宜」。更為關鍵的是，過於對最優控制(最大降噪量下的理論優化)效果的注重，往往帶來算法結構的複雜性和較大的控制代價，系統的魯棒性較差。它意味著要綜合考慮聲波的產生、傳播和接收等環節的物理機制，提出相應的控制策略。從理論走向實用的過程，就必須兼顧控制效果、實現成本和人的感受等。
如果說，有源噪聲控制的目的是實現「無」(噪)聲境界，聆聽聲場控制的目的就是製造「有」聲環境。相對來說，後者則是更多地受到電聲行業、音頻工程和多媒體業者及其研發機構的關注。如何通過聲源重放系統，聽起來有聲有色，且「聲」臨其境。對於涉及到聲質量、主觀評價等心理聲學的內容在此將不做討論。本發明涉及的是在特定區域產生聲場的問題。目前，5.1通路系統作為環繞聲的國際標準，已得到廣泛應用。另一方面，考慮到實際空間的限制，特別是滿足處於較小視聽空間的聆聽者的需要，僅僅利用兩個聲源(音箱)就能「虛擬」出環繞聲的研發也已經開展。在產生「虛擬」聲場的過程中，通過兩隻揚聲器來虛擬多重聲源，不僅需要為聆聽者的每隻耳朵重建聲音信息，而且同時需要確保每隻耳朵都無法接收到準備傳遞給另一隻耳朵的信息。也就是說，左、右耳只分別聽到來自左、右聲道揚聲器的信息。為了達到上述目的，關鍵的是對播放信號進行預處理以去除串音幹擾(crosstalk)，即採用串音消除(crosstalk cancellation)的技術手段。這類似於有源噪聲控制中逆濾波器的設計，在特定區域/點消除不需要的聲，但實現起來卻要比有源噪聲控制技術困難得多。由於逆濾波器的設計是以獲得最佳聆聽位置(sweetspot)串音抵消為目標的，對控制精度的要求使得串音消除器(crosstalk canceller)即控制器的魯棒性較差。聆聽者的頭部移動或控制器參數的稍有變化，都可能會破壞虛擬的聲場和完整的聲場信息。現有的技術或解決方案還是局限在狹小的聽音範圍，虛擬聲重放的可靠性仍有待提高。分析消除串音幹擾的過程，左、右耳只分別聽到來自左、右聲道揚聲器的信息，其效果等同於兩束具有指向性的聲波傳播。我們知道，在管道噪聲有源控制的的偶極系統中，兩隻揚聲器被用來組合成一個單指向性次級聲源，既消除了次級聲反饋的影響，又取得管道下遊聲場的控制。那麼，如果能建立統一的聲場分析的模型，就使得不同目標下的聲輻射模式(radiationmode)有助於兩種控制技術的交叉、融合和實際的應用。
由現有的聲場控制方法，可以看出有源噪聲控制的目的是防止噪聲幹擾，產生聲學上的「暗區」(acoustically dark zone)，即儘可能減少目標區域的噪聲能量；聆聽聲場控制的目的是傳送聲波到特定的區域或方向，產生聲學上的「亮區」(acoustically bright zone)，即在目標區域或方向集聚聲能。從「無」到「有」，對應著多源系統基於「相反」目的下在目標區域實現的聲場狀態，是聲場控制結果的「正、反」兩面。它們的共同點是產生實現控制目的所需要的聲波，不同點僅在於輻射模式的不同。長期以來，這兩種情形的聲場控制研究卻是在各自的科研領域裡得到發展。有鑑於此，本發明擬建立統一的聲場模型，通過對聲輻射模式分析，提出「面向目標」的聲輻射生成方法(Target-oriented Acoustic RadiationGEneration Technique，簡稱TARGET)並應用於聲場控制中。
發明內容
本發明的目的是在統一的理論框架下，建立面向目標的聲輻射模式(，Target-oriented Acoustic Radiation Mode，簡稱TARM)，在面向目標的控制方法下，給出「亮區」或「暗區」的相應解決方案。
為了實現上述目的，本發明採取下列技術方案一種面向目標的聲輻射生成方法，步驟如下1)建立面向目標的由聲輻射模式(TRAM)構成的分析模型，包括如下步驟(1)將N個聲源布放形成多輸入多輸出系統的輸入端多聲源；(2)對目標區域進行M個網格劃分，在每個網格中放置「虛擬聲傳感器」對目標區域/方向離散採樣，M個「虛擬聲傳感器」就形成多輸入多輸出系統的輸出端多傳感器；(3)由聲源和虛擬傳感器的位置、聲輻射的頻率和應用場合，確定聲傳遞矩陣，即聲輻射阻抗矩陣G和Hermitian矩陣R＝GHG，其中GH表示G的共軛轉置；所述應用場合包括自由空間或封閉空間；在自由空間，G(rij)=-j04rije-jkrij,]]>其中rij是從第j個聲源到第i個虛擬傳聲器的距離，k＝ω/c為波數，ρ0、c為介質(空氣)的密度和聲速；在封閉空間如矩形房間內，則有 其中，Kn＝LxLyLz/8，Lx，Ly和Lz分別是房間的長、寬、高，rl=(xl,yl,zl)]]>和r0=(x0,y0,z0)]]>分別是虛擬傳感器和聲源的位置，kn=(nx/Lx)2+(ny/Ly)2+(nz/Lz)2,]]>n＝(nx，ny，nz)為非負整數，δn為阻尼常數， 表示在 處的本徵函數；在其它形式的封閉空間內，如球形空間、柱形空間或錐形空間等，可以採用已知的現有技術如有限元法或實際測量聲輻射下的傳遞函數等方法建立相應的聲輻射阻矩陣G；2)通過分析聲輻射模式(TRAM)，搜尋最大、最小增益模式假設要求的多聲源強度和多傳感器的聲壓分別是q＝[q1，q2，...，qN]T和P＝[p1，p2，...，PM]T，T表示向量的轉置，定義系統的控制增益為傳感器輸出的功率和聲源的輸入功率之比
g(q)=EoutEin=qHRqqHq]]>其中，H表示共軛轉置，R＝GHG是由聲輻射阻抗G組成N×N的Hermitian矩陣；g(q)的極值代表系統對目標區域的聲場控制能力，推導出對應極值的方程如下gq＝RqHermitian矩陣R的特徵值就是函數g(q)的極值，而其特徵向量就是對應的聲源強度；根據上式，得到按降階次序排列的N個特徵向量q1，q2，...，qN和N個實的特徵值g1，g2，...，gN；將N個實的特徵值按照大小順序排列，對應於最大的特徵值g1＝gmax，q1為最大增益模式，對應產生聲場「亮區」；對應於最小的特徵值gN＝gmin，qN為最小增益模式，對應產生聲場「暗區」；3)基於上述步驟2)，計算出相應於最大(或最小)增益模式的向量q1(或qN)，並用之於輸入端聲源陣列的各個單元的輸入信號，得到聲場控制系統的解。
在上述技術方案中，步驟1)到步驟3)中所述的聲源陣列是由具有相同頻率響應的換能器組成，考慮到不同的聲波輻射頻段或應用背景，聲源陣列或由普通的音頻揚聲器組成，或由超聲換能器如壓電陶瓷(PZT)或壓電薄膜(PVDF)換能器等組成。
與現有技術相比，本發明的優點在於1)從控制策略著手，將製造個性化聆聽聲場和控制噪聲的研究統一在聲場控制的框架內，看作在特定區域/方向產生聲場分布的「亮、暗」面。量「聲」定做，強調系統的魯棒性，公開面向目標的聲輻射模式分析，突出了TARGET的效用可調性，即從按需所取的理念出發，控制什麼，取決於需要什麼樣的目標實現，它的應用範圍可由用戶定義和開發，實現開放式的設計方案。
2)注重結構與控制系統兩者之間的整體有機性，可通過各種參數對聲場控制效果的影響分析，並系統地研究控制系統的可測性、可控性和穩定性，從而給出多聲源陣列系統的兼顧不同目標的優化設計。
3)向目標的聲輻射生成技術中的「面向目標」有別於軟體開發中「面向對象」的概念，它是面向+目標的組合，有兩層含義一是側重於目標。為了滿足要求，即在指定的區域達到某種效果(如產生亮區或暗區)甚至於特定聲場的分布，發展出不同模式的多聲源輻射技術；二是強調面向。形成從聲源到目標的波束(beamforming)傳播方式，即具有指向性的發聲系統，並發展一套波束控制(beamsteering)技術。它揭示聲輻射場與波束生成和控制的系統行為，推動聲場控制的向智能化、實用化等更深層次發展。
圖1表示多輸入多輸出系統模型示意圖；圖2表示多輸入多輸出噪聲控制系統模型示意圖；圖3表示聲源陣列和產生的特定形狀的聲場分布示意圖；圖4表示圖3的歸一化的聲場分布俯視圖，圖中灰度單位為dB；圖5表示應用於聲場控制的TARGET流程圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細描述本發明是基於對統一的聲場模型進行聲輻射模式分析而提出的聲輻射生成方法。考慮圖1所示的由N個聲源和M個傳感器構成的多輸入多輸出系統的模型，其中在特定區域中的傳感器可以看作是空間聲場的離散化「虛擬聲傳感器」。虛擬傳感器的個數M取值主要是看控制精度，和目標區域的尺寸和控制頻率等有關。通常的M取值大於100，得到的效果較好。但如果劃分網格太密的話，即M值非常大，計算量顯著增加，而系統的性能並沒有多大改善。N值的選取，取決於陣元(如揚聲器等聲源的尺寸)和實際所允許的陣元布放空間。一般來說，考慮到信號的通道數對系統設計複雜度的影響，N取值在100以下。
根據聲源和虛擬傳感器的位置，聲輻射的頻率和應用的場合(如自由空間)，可以得出系統的聲傳遞矩陣G。在自由空間，G(rij)=-j04rije-jkrij,]]>其中rij是從第j個聲源到第i個虛擬傳聲器的距離，k＝ω/c為波數，ρ0、c為介質(如空氣)的密度和聲速；需要說明的是，在封閉空間如矩形房間內，聲傳遞矩陣G則由 確定，其中，Kn＝LxLyLz/8，Lx，Ly和Lz分別是房間的長、寬、高，rl=(xl,yl,zl)]]>和r0=(x0,y0,z0)]]>分別是虛擬傳感器和聲源的位置，kn=(nx/Lx)2+(ny/Ly)2+(nz/Lz)2,]]>n＝(nx，ny，nz)為非負整數，δn為阻尼常數， 表示在 處的本徵函數；在其它形式的封閉空間內，如球形空間、柱形空間或錐形空間等，可以採用已知的現有技術如有限元法或實際測量聲輻射下的傳遞函數等建立相應的聲輻射阻矩陣G。
假設要求的多聲源強度和多傳感器的聲壓分別是q＝[q1，q2，...，qN]T和P＝[p1，p2，...，pM]T，T表示向量的轉置。定義系統的控制增益為傳感器輸出的功率和聲源的輸入功率之比g(q)=EoutEin=qHRqqHq---(1)]]>這裡，H表示共軛轉置，R＝GHG是由聲輻射阻抗G組成N×N的Hermitian矩陣，它和自由或房間聲場中的格林函數有關。可以分析得出，g(q)的極值在某種程度上代表了系統對目標區域的聲場控制能力，可以推導出對應極值的方程(2)gq＝Rq (2)它說明，Hermitian矩陣R的特徵值就是函數g(q)的極值，而其特徵向量就是對應的聲源強度。由此，由式(2)可以得到N個特徵向量q1，q2，...，qN和N個實的特徵值g1，g2，...，gN。特徵向量可以當作完備正交基表達任意的聲源強度，如q＝w1q1+w2q2+...+wNqN＝QW (3)
這裡Q＝[q1，q2，...，qN]是特徵向量矩陣，W＝[w1，w2，...，wN]T為加權向量。由於特徵向量的作用如同振動的模子輻射，且受約束於不同目標和特定區域的定義，所以本發明命名為面向目標的聲輻射模式(TARM，target-oriented acoustic radiationmode)。基於TARM分析得到聲源強度的方法，稱之為面向目標的聲輻射生成方法(Target-oriented Acoustic Radiation GEneration Technique，簡稱TARGET)。
特徵向量矩陣Q的另一個特性是它可以使矩陣R對角線化R＝QΛQH(4)這裡Λ＝diag[g1，g2，...，gN]是對角特徵向量矩陣。應用方程(4)和(3)可得到輸出功率的表達式Eout=(QW)H(QQH)QW=WHW=i=1N|wi|2gi---(5)]]>考慮到q1，q2，...，qN彼此正交，Q是酉矩陣，TARM系列也就是標準正交基。它意味著，特定區域的聲能量由一系列TARMs獨立貢獻。如果對於由式(2)得到的特徵值按從大到小的次序排列，那麼q1可稱作最大增益模式(gmax＝g1)，對應產生聲場「亮」區的問題，可用于波束生成(beamforming)和波束控制(beamsteering)。而qN為最小增益模式(gmin＝gN)，對應產生聲場「暗」區的問題，可用於抑制噪聲。
計算出相應於最大(或最小)增益模式的向量q1(或qN)，並用之於輸入端聲源陣列的各個單元的輸入信號，得到聲場控制系統的解。這一過程可看作陣列的預信號處理(pre-processing)，通過逆濾波器(inverse filter)的設計得到陣列的聲源強度。
考慮到聲源陣列的各單元(如揚聲器)之間的互阻抗影響，以及單元的聲學相應不一致性等造成的問題，使用信道補償(compensation)、校正(equalization)等修正手段，改善控制效果以得到最優的聲場控制設計。這一過程可看作聲場控制系統的預處理信號微調或調整。
在計及實際的物理或系統參數變化帶來的影響時，還可以利用傳感器等拾取目標區域/方向的聲壓等聲學參量，反饋到聲場控制系統，並採取自適應算法得到最優解。
本發明的聲輻射生成方法應用於在特定方向上產生特定聲場或聲場分布時，可以利用傳感器等拾取目標區域/方向的聲壓等聲學參量，反饋到聲場控制系統，實現自適應多波束生成和控制。這一過程可看作聲場控制系統的後信號處理。
本發明的聲輻射生成方法意味著，這種對控制策略的注重，將聲場控制的兩個領域——製造個性化聆聽聲場和控制噪聲——有機地聯結起來。
下面通過兩個具體聲場控制問題的解決，來進一步闡述本發明。
例1以本發明在噪聲控制中的應用為例，考慮如圖2所示的多輸入多輸出的噪聲控制模型，輸入端共有5×5+1＝26個聲源，包括N＝5×5個次級源處於xyz直角坐標系的xoy平面內，中心位於原點o處，圖中Ls表示次級源在x方向上的長度(它也等於次級源在y方向上的長度)，即陣長；1個初級聲源處在N個次級源的正後方距離為Dps，N個次級聲源陣列組成「聲屏障」，控制初級聲源的聲輻射，在特定區域產生「暗區」；目標區域內的M＝12×12(圖2中僅畫出其中的6×6個作為示意圖)個虛擬誤差傳聲器分布在處在N個次級源的正前方距離Dse處，圖中Le表示目標區域在x方向上的長度(它也等於目標區域在y方向上的長度)。首先可以根據有源噪聲控制技術，求出次級聲源的強度應為qs0＝-(ZseHZse)-1ZseHZpeqp，當M≠N時 (6)或qs0＝-Zse-1Zpeqp，當M＝N時(7)這裡qp為初級聲源的強度，qs0是N×1的向量，表示次級聲源強度，Zpe是M×1的向量，表示從初級源到誤差傳感器處的傳遞矩陣，Zse是從次級源到誤差傳感器處M×N的傳遞矩陣，顯然，式(6)中的ZseHZse必須可逆，當聲源陣列和布放的傳感器構成了病態矩陣，將得不到有效的控制。常用的方法是減小輸出功率，即如下的罰函數JJ＝PHP＝(Zpeqp+Zseqs)H(Zpeqp+Zseqs) (8)現在通過分析TARM來提出解決方案。假設由1個初級源和N個次級源構成整體的聲輻射模子，問題就變成發現N+1個源強度向量減小面向目標的控制增益，即最小增益的TARMs就是產生「暗」區的解。基於此思路，我們可以通過q*=argminqg(q),]]>受限條件是q*0＝qp， (9)得出次級聲源的強度。上式中，q*0是向量q*＝[q*0q*1q*2...q*N]T的第一項，而次級源強度是qs＝[q*1，q*2...q*N]T。控制增益g(q)參見式(1)的定義，其中的矩陣R可修改成R＝[ZpeZse]H[ZpeZse] (10)可見，通過N+1個TARMs的分析，最小增益的TARM是qN+1。接下來，利用線性變換來滿足條件q*0＝qpq*=qpqN+1,0qN+1---(11)]]>這裡，qN+1，0表示向量qN+1的第一項。
當方程(11)中的qN+1，0較小時，可以通過遞次搜索的方法找到下一個較小增益的聲輻射模式向量qk，k＝N，N-1，...，1。最後，次級聲源強度為
qs=[q*1,q*2...q*N]T=qpqk,0[qk,1,qk.2...qk,N]T---(12)]]>在聲輻射模式的分析過程中，可以看到，它的優勢還在於，不需要對ZseHZse直接求逆，將提高系統的魯棒性。
例2以TARGET在特定區域產生某種聲場分布即個性化聆聽聲場的應用為例，如圖3所示，假定用一環狀聲源陣列，N＝6*8+1＝49個聲源排列成環狀星形(圖3中一個黑色圓點表示一個聲源，共有49個)，工作頻率在對應語言聲的2KHz，其它相關參數如圖3所示，在xyz直角坐標系中，目標區域是長L＝6m，寬度W＝0.4m，曲率半徑D＝6m的十字形區域；圓形聲源陣列處在xoy片面內，中心位於坐標原點o，其半徑R＝1m。圖3中的圓形陣列表示聲源揚聲器陣列。在目標區域取M＝196個虛擬傳感器，利用本發明提出的面向目標聲輻射生成方法，計算出最大增益模式對應的向量q1，給出聲源陣列的輸入強度，在自由場中產生十字形的聲學「亮」區，見圖3所示。歸一化的聲場分布俯視圖如圖4所示，灰度表示了目標區域及周圍的「亮」和「暗」的情況。由此可見，可以將TARGET應用於產生特定形狀的聲學空間。
正如圖4所示十字架聲場的產生，TARGET還可以應用於多波束形成和控制。具體聲場控制的信號處理流程圖見圖5，系統初始化之後，通過建模、聲輻射模式分析得到的初步解，經過相關的參數修正，例如針對聲源陣列各單元間的互阻抗以及輻射單元聲學相應不一致性等影響，進行信道校正和補償而獲得聲場控制系統的最優設計。可以參考在智能天線陣列設計中，人們考慮到幅度和相位的失配以及陣元間的互耦合影響等所採取的措施。它一般有兩種方法一是對要校正的天線陣列使用已知傳遞方向的信號，分析陣列的輸出來得到調整的參數；二是對於天線陣列的各個信道加入等相位信號的方式來解決問題。近來還有通過分析收集信號的波達方向(DOA，Direction of Arrival)來校正天線陣列系統的方法，具體參見文獻如「Smart antenna array calibration procedure including amplitude and phasemismatch and mutual coupling effects」(Dandekar，K.R.；Hao Ling；GuanghanXu，2000 IEEE International Conference on Personal Wireless Communications，pp293-297)。而且，在考慮實際的物理或系統參數變化對控制效果的影響時，TAGET的設計過程中可以利用自適應控制算法，如採用LMS(Least-Mean-Square)或RLS(Recursive Least-Squares)等自適應濾波法，詳見文獻「Adaptive Filter Theory」(S.Haykin，Prentice Hall，Englewood Cliffs，NJ，4th edition，2001)。例如，配合誤差估計及聲輻射目標的要求即通過目標聲場的反饋，按照圖5中虛線所示的信號處理流程，實現以自適應算法為核心的波束形成和控制。另外，在圖5的控制信號饋送給多聲源陣列之前，還可以通過加入切比雪夫窗(Chebyshev window)等方法來實現常寬帶波束的生成和控制等，參見圖5中的虛框所示。
基於面向目標的聲輻射生成技術所設計出的聲源系統用途廣泛，它體現在●提供個性化的聲學空間。在家庭和辦公地點以及娛樂場所，人們既可用之於特定區域的噪聲控制，又能朝特定方位播放可聽聲，人們享有各自的聲學環境；●產生虛擬聲場。在多媒體家庭影院和需要特殊聲效的場所，人們可以利用波束的可反射性虛擬出聲源，得到環繞聲的效果；●定向傳聲。在嘈雜的人群或環境中，發送信號給特定的接收者。如在體育場館，教練對隊員的現場指導以及工業場所的通話；●保密用途。在軍事和準軍事的通訊方面，電話會議和涉及私人的通話方面等等。
權利要求
1.一種面向目標的聲輻射生成方法，步驟如下1)建立面向目標的由聲輻射模式構成的分析模型，包括如下子步驟(1)將N個聲源布放形成多輸入多輸出系統的輸入端多聲源；(2)對目標區域進行M個網格劃分，在每個網格中放置「虛擬聲傳感器」對目標區域/方向離散採樣，M個「虛擬聲傳感器」就形成多輸入多輸出系統的輸出端多傳感器；(3)由聲源和虛擬傳感器的位置、聲輻射的頻率和應用場合，確定聲傳遞矩陣，即聲輻射阻抗矩陣G和Hermitian矩陣R＝GHG，其中GH表示G的共軛轉置；2)通過分析聲輻射模式，搜尋最大、最小增益模式；過程如下假設要求的多聲源強度和多傳感器的聲壓分別是q＝[q1，q2，...，qN]T和P＝[p1，p2，...，pM]T，T表示向量的轉置，系統的控制增益為g(q)=EoutEin=qHRqqHq]]>其中，H表示共軛轉置，R＝GHG是由聲輻射阻抗G組成N×N的Hermitian矩陣；g(q)的極值代表系統對目標區域的聲場控制能力，對應極值的方程如下gq＝RqHermitian矩陣R的特徵值就是函數g(q)的極值，而其特徵向量就是對應的聲源強度；根據上式，得到N個特徵向量q1，q2，...，qN和N個實的特徵值g1，g2，...，gN；對N個實的特徵值按照大小順序排列後，最大的特徵值g1＝gmax，q1為最大增益模式，對應產生聲場「亮區」；對應於最小的特徵值gN＝gmin，qN為最小增益模式，對應產生聲場「暗區」；3)基於上述步驟2)，計算出相應於最大增益模式的向量q1或計算出相應於最最小增益模式的向量qN，並用之於輸入端聲源陣列的各個單元的輸入信號，得到聲場控制系統的解。
2.根據權利要求1所述的面向目標的聲輻射生成方法，其特徵是，在步驟1)的子步驟(3)中，所述應用場合包括自由空間或封閉空間。
3.根據權利要求1所述的面向目標的聲輻射生成方法，其特徵是，所述步驟1)到步驟3)中所述聲源陣列是由具有相同頻率響應的換能器組成，所述聲源陣列或由普通的音頻揚聲器組成，或由超聲換能器如壓電陶瓷或壓電薄膜換能器組成。
4.根據權利要求2所述的面向目標的聲輻射生成方法，其特徵是，在自由空間中，G(rij)=-j04rije-jkrij,]]>其中rij是從第j個聲源到第i個虛擬傳聲器的距離，k＝ω/c為波數，ρ0、c為介質的密度和聲速。
5.根據權利要求2所述的面向目標的聲輻射生成方法，其特徵是，在封閉空間如矩形房間內，有 其中，Kn＝LxLyLz/8，Lx，Ly和Lz分別是房間的長、寬、高，rl=(xl,yl,zl)]]>和r0=(x0,y0,z0)]]>分別是虛擬傳感器和聲源的位置，kn=(nx/Lx)2+(ny/Ly)2+(nz/Lz)2,]]>n＝(nx，ny，nz)為非負整數，δn為阻尼常數， 表示在 處的本徵函數；所述封閉空間還可以是其它形式的空間，如球形空間、柱形空間或錐形空間。
6.根據權利要求1所述的面向目標的聲輻射生成方法，其特徵是，還包括利用傳感器拾取目標區域/方向的聲學參量如聲壓，反饋到聲場控制系統，並採取自適應算法得到最優解。
7.根據權利要求1所述的面向目標的聲輻射生成方法，其特徵是，在所述步驟3)中，還包括對輸入端聲源陣列的各個單元的輸入信號使用信道補償、校正的修正手段。
全文摘要
本發明公開了一種面向目標的聲輻射生成方法，是基於對統一的聲場模型進行聲輻射模式分析而提出的聲輻射生成方法，包括步驟1)建立面向目標的由聲輻射模式構成的分析模型；2)通過分析聲輻射模式，搜尋最大、最小增益模式；3)計算出相應於最大(或最小)增益模式的向量，並用之於輸入端聲源陣列的各個單元的輸入信號，得到聲場控制系統的解。本發明將製造個性化聆聽聲場和控制噪聲的研究統一在聲場控制的框架內、注重結構與控制系統兩者之間的整體有機性、能夠面向目標的生成聲輻射。
文檔編號G10K11/178GK1941075SQ200510107830
公開日2007年4月4日 申請日期2005年9月30日 優先權日2005年9月30日
發明者楊軍, 溫源 申請人:中國科學院聲學研究所