声场分区方法、音频设备及可读存储介质与流程

本申请涉及声场分区，尤其涉及一种声场分区方法、音频设备及可读存储介质。

背景技术：

1、声场分区(又称多声区重放)，作为个性化音频的关键技术，已经成为一个研究热点并逐步走向实际应用。例如，在起居室、展览馆、汽车等多个场所中，往往存在多个听众和非听众群体，多声区重放可以增强特定听众区域的声音，同时衰减所有非听众区域的声音，尽可能减少不同声音区域的相互干扰，从而创造个性化且舒适的听音体验。

2、声场分区通常需要设置用于激励输出信号的驱动函数，通过驱动函数控制和塑造声场，影响发音单元线阵列的输出，从而在特定的空间区域内产生所需的声音效果或声压级分布，实现多个特定区域的声场重现。

3、然而，现有的声场分区方式，如波场合成(wave field synthesis，wfs)算法和谱分割(spectral division method，sdm)算法，在设置驱动函数时，都是在假设发音单元等距分布的条件下，基于发音单元之间的间隔对空间波数进行均匀采样，以基于采样到的空间波数确定驱动函数，这就导致现有的声场分区方式只能适用于等距发音单元线阵列，而对非等距发音单元线阵列不适用。

技术实现思路

1、本申请的主要目的在于提供一种声场分区方法、音频设备及可读存储介质，旨在解决现有的声场分区方式无法适用于非等距发音单元线阵列的技术问题。

2、为实现上述目的，本申请提供一种声场分区方法，所述音频设备包括发音单元线阵列，所述声场分区方法包括以下步骤：

3、获取明区位置与待输出的原始信号，基于所述明区位置设置波数域驱动函数；

4、获取所述原始信号的信号频率，基于所述信号频率确定空间波数采样间隔，基于所述空间波数采样间隔进行空间波数采样得到目标空间波数，其中，所述空间波数采样间隔与所述信号频率负相关；

5、基于所述目标空间波数对所述波数域驱动函数进行逆空间傅里叶变换，得到目标驱动函数，基于所述目标驱动函数激励输出所述原始信号。

6、在一实施例中，所述基于所述空间波数采样间隔进行空间波数采样得到目标空间波数的步骤，包括：

7、获取所述发音单元线阵列的阵列长度，基于所述阵列长度确定采样数量，其中，采样长度大于所述阵列长度，所述采样长度为所述采样数量乘所述空间波数采样间隔；

8、基于所述空间波数采样间隔与所述采样数量进行空间波数采样得到目标空间波数，其中，所述目标空间波数的个数为所述采样数量。

9、在一实施例中，所述基于所述阵列长度确定采样数量的步骤，包括：

10、基于所述阵列长度与所述信号频率确定采样数量，其中，所述采样数量与所述信号频率正相关。

11、在一实施例中，所述基于所述空间波数采样间隔与所述采样数量进行空间波数采样得到目标空间波数的步骤，包括：

12、确定以零为区间中点的采样区间，获取所述采样区间的起始采样值；

13、基于所述空间波数采样间隔与所述采样数量从所述起始采样值开始进行空间波数采样，得到目标空间波数。

14、在一实施例中，所述发音单元线阵列包括多个发音单元，所述基于所述目标空间波数对所述波数域驱动函数进行逆空间傅里叶变换，得到目标驱动函数的步骤，包括：

15、对于每一所述发音单元，获取所述发音单元的单元位置，基于所述目标空间波数与所述单元位置对所述波数域驱动函数进行逆空间傅里叶变换，得到所述发音单元对应的目标驱动函数。

16、在一实施例中，所述基于所述目标空间波数对所述波数域驱动函数进行逆空间傅里叶变换，得到目标驱动函数的步骤之后，所述方法还包括：

17、基于预设的明区期望声压响应规范化所述目标驱动函数，基于规范化后的所述目标驱动函数执行所述基于所述目标驱动函数激励输出所述原始信号，以在所述明区位置产生的声压响应为所述明区期望声压响应。

18、在一实施例中，基于所述明区位置设置波数域驱动函数的步骤，包括：

19、基于所述明区位置设置声压函数，其中，所述声压函数在所述明区位置的函数值为一，且所述声压函数在非明区位置的函数值为零；

20、对所述声压函数进行空间傅里叶变换，得到波数域声压函数；

21、对预设的声学传递函数进行空间傅里叶变换，得到波数域声学传递函数；

22、确定所述波数域声压函数与所述波数域声学传递函数之间的比值为波数域驱动函数。

23、在一实施例中，所述基于所述信号频率确定空间波数采样间隔的步骤，包括；

24、计算所述信号频率对应的半波长，确定所述半波长为空间波数采样间隔。

25、此外，为实现上述目的，本申请还提供一种音频设备，所述音频设备包括发音单元线阵列与处理器，所述发音单元线阵列与所述处理器连接，所述处理器用于执行如上述的声场分区方法的步骤。

26、此外，为实现上述目的，本申请还提供一种可读存储介质，所述可读存储介质为计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有实现声场分区方法的程序，所述实现声场分区方法的程序被处理器执行以实现如上所述声场分区方法的步骤。

27、本申请还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述的声场分区方法的步骤。

28、本申请中获取明区位置与待输出的原始信号，基于所述明区位置设置波数域驱动函数；获取所述原始信号的信号频率，基于所述信号频率确定空间波数采样间隔，基于所述空间波数采样间隔进行空间波数采样得到目标空间波数，其中，所述空间波数采样间隔与所述信号频率负相关；基于所述目标空间波数对所述波数域驱动函数进行逆空间傅里叶变换，得到目标驱动函数，基于所述目标驱动函数激励输出所述原始信号。如此，本申请实施例基于明区位置设置波数域驱动函数，以使得设置的波数域驱动函数可有效实现增强明区位置的声场，而衰减非明区位置的声场的效果，基于原始信号的信号频率确定空间波数采样间隔，而不是依赖于发音单元之间的间隔确定空间波数的采样间隔，使得空间波数的采样无需在发音单元等距分布的条件下进行，从而可以适用于非等距线阵列的声场分区，以采样到的目标空间波数对波数域驱动函数进行逆空间傅里叶变换，得到目标驱动函数，通过逆空间傅里叶变换将波数域驱动函数变换到频域，频域的目标驱动函数可用于激励原始信号，在基于目标驱动函数激励输出原始信号，以使得发音单元线阵列激励输出原始信号后在明区位置产生声场明显强于非明区位置的声场，从而实现声场的有效分区。

技术特征：

1.一种声场分区方法，其特征在于，应用于音频设备，所述音频设备包括发音单元线阵列，所述声场分区方法包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述空间波数采样间隔进行空间波数采样得到目标空间波数的步骤，包括：

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述阵列长度确定采样数量的步骤，包括：

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述空间波数采样间隔与所述采样数量进行空间波数采样得到目标空间波数的步骤，包括：

5.如权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，所述发音单元线阵列包括多个发音单元，所述基于所述目标空间波数对所述波数域驱动函数进行逆空间傅里叶变换，得到目标驱动函数的步骤，包括：

6.如权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，所述基于所述目标空间波数对所述波数域驱动函数进行逆空间傅里叶变换，得到目标驱动函数的步骤之后，所述方法还包括：

7.如权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，基于所述明区位置设置波数域驱动函数的步骤，包括：

8.如权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，所述基于所述信号频率确定空间波数采样间隔的步骤，包括；

9.一种音频设备，其特征在于，所述音频设备包括发音单元线阵列与处理器，所述发音单元线阵列与所述处理器连接，所述处理器用于执行如权利要求1至8中任一项所述的声场分区方法的步骤。

10.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质为计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有实现声场分区方法的程序，所述实现声场分区方法的程序被处理器执行以实现如权利要求1至8中任一项所述声场分区方法的步骤。

技术总结
本申请公开了一种声场分区方法、音频设备及可读存储介质，本申请涉及声场分区技术领域，应用于音频设备，包括：获取明区位置与待输出的原始信号，基于所述明区位置设置波数域驱动函数；获取所述原始信号的信号频率，基于所述信号频率确定空间波数采样间隔，基于所述空间波数采样间隔进行空间波数采样得到目标空间波数，其中，所述空间波数采样间隔与所述信号频率负相关；基于所述目标空间波数对所述波数域驱动函数进行逆空间傅里叶变换，得到目标驱动函数，基于所述目标驱动函数激励输出所述原始信号。本申请实现了对非等距发音单元线阵列也具有较好的声场分区效果。

技术研发人员：田兴,从宁
受保护的技术使用者：潍坊歌尔丹拿电子科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/9