本發(fā)明涉及線性揚(yáng)聲器陣列應(yīng)用領(lǐng)域，特別涉及一種用于抑制嘯叫的揚(yáng)聲器陣列擴(kuò)聲系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
：在當(dāng)前的擴(kuò)聲系統(tǒng)中，常使用弧形揚(yáng)聲器陣列來獲取具有指向性且均勻分布的聲場(chǎng)，目前針對(duì)揚(yáng)聲器陣列的聲場(chǎng)優(yōu)化方法，主要有波陣面修正技術(shù)、數(shù)字幾何輻射控制(DigitalandGeometricRadiationControl，簡稱DGRC)技術(shù)、SINC函數(shù)理論、二次剩余序列(簡稱QR)以及遺傳算法等方法。其中波陣面修正技術(shù)是利用光學(xué)中的菲涅耳原理對(duì)揚(yáng)聲器陣列輻射的波陣面進(jìn)行優(yōu)化，而類似的DGRC技術(shù)可以在直線陣列中產(chǎn)生類似弧形陣列的聲場(chǎng)，方便實(shí)際應(yīng)用中陣列的安裝和調(diào)試。此外，還有基于SINC函數(shù)理論、二次剩余序列以及遺傳算法等優(yōu)化方法，可以獲得更為均勻的全指向性揚(yáng)聲器陣列輻射聲場(chǎng)以及更大的輻射功率。但是以上的這些方法都是針對(duì)揚(yáng)聲器陣列本身的輻射特性進(jìn)行優(yōu)化，無法根據(jù)實(shí)際的擴(kuò)聲環(huán)境對(duì)擴(kuò)聲聲場(chǎng)進(jìn)行調(diào)整。同時(shí)它們都僅考慮了擴(kuò)聲區(qū)域聲場(chǎng)的優(yōu)化，對(duì)非擴(kuò)聲區(qū)域的聲場(chǎng)沒有加以約束，因此在使用時(shí)容易產(chǎn)生聲反饋，反饋嚴(yán)重時(shí)就會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定，進(jìn)而產(chǎn)生嘯叫，影響擴(kuò)聲質(zhì)量的同時(shí)也極大的限制了系統(tǒng)的可用增益。目前擴(kuò)聲系統(tǒng)中主流的嘯叫抑制技術(shù)都是使用陷波器，在嘯叫發(fā)生后對(duì)嘯叫信號(hào)所在頻點(diǎn)進(jìn)行濾波，未曾預(yù)先對(duì)聲反饋路徑中的幅度響應(yīng)進(jìn)行抑制。針對(duì)現(xiàn)有擴(kuò)聲系統(tǒng)無法根據(jù)擴(kuò)聲區(qū)域具體環(huán)境對(duì)非擴(kuò)聲區(qū)域聲場(chǎng)進(jìn)行控制，無法預(yù)防嘯叫發(fā)生的缺點(diǎn)，需要尋找更為有效的方法預(yù)防和抑制擴(kuò)聲系統(tǒng)中的嘯叫現(xiàn)象，增加系統(tǒng)的最大可用增益。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有揚(yáng)聲器陣列擴(kuò)聲系統(tǒng)中存在的無法約束非擴(kuò)聲區(qū)域聲場(chǎng)從而無法有效抑制嘯叫的缺陷，提供了一種可以根據(jù)擴(kuò)聲環(huán)境對(duì)聲場(chǎng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，并從根本上抑制嘯叫發(fā)生的揚(yáng)聲器陣列擴(kuò)聲系統(tǒng)和方法。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種用于抑制嘯叫的揚(yáng)聲器陣列擴(kuò)聲系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：輸入信號(hào)處理模塊1、濾波模塊2、多通道功率放大器3和揚(yáng)聲器陣 列4；所述輸入信號(hào)處理模塊1，用于通過模/數(shù)轉(zhuǎn)換將麥克風(fēng)采集的聲信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字音頻信號(hào)；所述濾波模塊2包括：參數(shù)設(shè)定單元201、濾波器組生成單元202和濾波器組處理單元203；所述參數(shù)設(shè)定單元201，用于設(shè)定所述揚(yáng)聲器陣列4、擴(kuò)聲目標(biāo)區(qū)域和擴(kuò)聲麥克風(fēng)區(qū)域的相對(duì)位置，設(shè)定所述揚(yáng)聲器陣列4的單元個(gè)數(shù)L、擴(kuò)聲目標(biāo)區(qū)域控制點(diǎn)的個(gè)數(shù)M和擴(kuò)聲麥克風(fēng)區(qū)域控制點(diǎn)的個(gè)數(shù)N；所述M個(gè)擴(kuò)聲目標(biāo)區(qū)域控制點(diǎn)均勻分布在擴(kuò)聲目標(biāo)區(qū)域內(nèi)；所述N個(gè)擴(kuò)聲麥克風(fēng)區(qū)域控制點(diǎn)均勻分布在擴(kuò)聲麥克風(fēng)區(qū)域內(nèi)；所述濾波器組生成單元202，用于根據(jù)所述參數(shù)設(shè)定單元201設(shè)定的參數(shù)，計(jì)算每個(gè)揚(yáng)聲器單元和每個(gè)控制點(diǎn)的坐標(biāo)；計(jì)算所述揚(yáng)聲器陣列4在每個(gè)擴(kuò)聲目標(biāo)區(qū)域控制點(diǎn)和每個(gè)擴(kuò)聲麥克風(fēng)區(qū)域控制點(diǎn)的時(shí)域沖激響應(yīng)組成的卷積矩陣Hm和Hn；根據(jù)擴(kuò)聲目標(biāo)區(qū)域和擴(kuò)聲麥克風(fēng)區(qū)域的平均聲能量表達(dá)式，計(jì)算矩陣Rb和Rd；在擴(kuò)聲系統(tǒng)的擴(kuò)聲頻率范圍內(nèi)均勻選取J個(gè)頻率點(diǎn)，根據(jù)擴(kuò)聲目標(biāo)區(qū)域中均衡控制點(diǎn)的平均幅度響應(yīng)波動(dòng)參數(shù)表達(dá)式，計(jì)算矩陣Q；根據(jù)矩陣Rb、Rd和Q，求解向量w，使單點(diǎn)均衡的時(shí)域聲能量對(duì)比控制達(dá)到最大值；將向量w轉(zhuǎn)換為濾波器的形式；得到所述濾波器組處理單元203的濾波器系數(shù)；所述濾波器組處理單元203包含L個(gè)濾波器，用于對(duì)所述輸入信號(hào)處理模塊1輸出的數(shù)字音頻信號(hào)進(jìn)行濾波處理；所述多通道功率放大器3包含L個(gè)功放，分別對(duì)所述濾波器組處理單元203輸出的音頻信號(hào)進(jìn)行放大；所述揚(yáng)聲器陣列4，用于將所述L個(gè)功放輸出的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為聲波，實(shí)現(xiàn)擴(kuò)聲?；谏鲜鲇糜谝种茋[叫的揚(yáng)聲器陣列擴(kuò)聲系統(tǒng)，本發(fā)明還提供了一種用于抑制嘯叫的揚(yáng)聲器陣列擴(kuò)聲方法，所述方法包括：步驟1)啟動(dòng)參數(shù)設(shè)定單元201；設(shè)定所述揚(yáng)聲器陣列4、擴(kuò)聲目標(biāo)區(qū)域和擴(kuò)聲麥克風(fēng)區(qū)域的相對(duì)位置，設(shè)定所述揚(yáng)聲器陣列4的單元個(gè)數(shù)L、擴(kuò)聲目標(biāo)區(qū)域控制點(diǎn)的個(gè)數(shù)M和擴(kuò)聲麥克風(fēng)區(qū)域控制點(diǎn)的個(gè)數(shù)N；所述M個(gè)擴(kuò)聲目標(biāo)區(qū)域控制點(diǎn)均勻分布在擴(kuò)聲目標(biāo)區(qū)域內(nèi)；所述N個(gè)擴(kuò)聲麥克風(fēng)區(qū)域控制點(diǎn)均勻分布在擴(kuò)聲麥克風(fēng)區(qū)域內(nèi)；步驟2)啟動(dòng)濾波器組生成單元202，根據(jù)所述參數(shù)設(shè)定單元201設(shè)定的參數(shù)，計(jì)算每個(gè)揚(yáng)聲器單元和每個(gè)控制點(diǎn)的坐標(biāo)；計(jì)算所述揚(yáng)聲器陣列4在每個(gè)擴(kuò)聲目標(biāo)區(qū)域控制點(diǎn)和每個(gè)擴(kuò)聲麥克風(fēng)區(qū)域控制點(diǎn)的時(shí)域沖激響應(yīng)組成的卷積矩陣Hm和 Hn；根據(jù)擴(kuò)聲目標(biāo)區(qū)域和擴(kuò)聲麥克風(fēng)區(qū)域的平均聲能量表達(dá)式，計(jì)算矩陣Rb和Rd；在擴(kuò)聲系統(tǒng)的擴(kuò)聲頻率范圍內(nèi)均勻選取J個(gè)頻率點(diǎn)，根據(jù)擴(kuò)聲目標(biāo)區(qū)域中均衡控制點(diǎn)的平均幅度響應(yīng)波動(dòng)參數(shù)表達(dá)式，計(jì)算矩陣Q；根據(jù)矩陣Rb、Rd和Q，求解向量w，使單點(diǎn)均衡的時(shí)域聲能量對(duì)比控制達(dá)到最大值；將向量w轉(zhuǎn)換為濾波器的形式；得到所述濾波器組處理單元203的濾波器系數(shù)；步驟3)所述輸入信號(hào)處理模塊1啟動(dòng)，通過模/數(shù)轉(zhuǎn)換將麥克風(fēng)采集的聲信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字音頻信號(hào)；步驟4)所述濾波器組處理單元203啟動(dòng)，對(duì)所述輸入信號(hào)處理模塊1輸出的數(shù)字音頻信號(hào)進(jìn)行濾波處理；步驟5)所述多通道功率放大器3的L個(gè)功放分別對(duì)所述步驟3)輸出的音頻信號(hào)進(jìn)行放大；步驟6)所述揚(yáng)聲器陣列4將所述步驟4)輸出的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為聲波，實(shí)現(xiàn)擴(kuò)聲，產(chǎn)生均勻聲場(chǎng)。上述技術(shù)方案中，所述步驟2)具體包括：步驟2-1)根據(jù)所述揚(yáng)聲器陣列4、擴(kuò)聲目標(biāo)區(qū)域和擴(kuò)聲麥克風(fēng)區(qū)域的相對(duì)位置設(shè)定坐標(biāo)系，根據(jù)所述揚(yáng)聲器陣列4的形狀和單元個(gè)數(shù)確定L個(gè)揚(yáng)聲器單元的坐標(biāo)，根據(jù)擴(kuò)聲目標(biāo)區(qū)域的相對(duì)位置確定M個(gè)擴(kuò)聲目標(biāo)區(qū)域控制點(diǎn)的坐標(biāo)；根據(jù)擴(kuò)聲麥克風(fēng)區(qū)域的相對(duì)位置確定N個(gè)擴(kuò)聲麥克風(fēng)區(qū)域控制點(diǎn)的坐標(biāo)；步驟2-2)根據(jù)L個(gè)揚(yáng)聲器單元的坐標(biāo)、M個(gè)擴(kuò)聲目標(biāo)區(qū)域控制點(diǎn)的坐標(biāo)和N個(gè)擴(kuò)聲麥克風(fēng)區(qū)域控制點(diǎn)的坐標(biāo)；計(jì)算所述揚(yáng)聲器陣列4在每個(gè)擴(kuò)聲目標(biāo)區(qū)域控制點(diǎn)和每個(gè)擴(kuò)聲麥克風(fēng)區(qū)域控制點(diǎn)的時(shí)域沖激響應(yīng)組成的卷積矩陣Hm和Hn；步驟2-3)根據(jù)擴(kuò)聲目標(biāo)區(qū)域和擴(kuò)聲麥克風(fēng)區(qū)域的平均聲能量表達(dá)式，計(jì)算出擴(kuò)聲目標(biāo)區(qū)域和擴(kuò)聲麥克風(fēng)區(qū)域?qū)?yīng)的Rb和Rd矩陣；步驟2-4)在擴(kuò)聲系統(tǒng)的擴(kuò)聲頻率范圍內(nèi)均勻選取J個(gè)頻率點(diǎn)，列出擴(kuò)聲目標(biāo)區(qū)域中均衡控制點(diǎn)的平均幅度響應(yīng)波動(dòng)參數(shù)表達(dá)式，計(jì)算出對(duì)應(yīng)的矩陣Q；所述均衡控制點(diǎn)為擴(kuò)聲目標(biāo)區(qū)域中心位置的控制點(diǎn)；步驟2-5)根據(jù)矩陣Rb、Rd和Q，求解向量w，使單點(diǎn)均衡的時(shí)域聲能量對(duì)比控制達(dá)到最大值；單點(diǎn)均衡的時(shí)域聲能量對(duì)比控制達(dá)到最大值的表達(dá)式為：maxwwTRbwwT(βRd+(1-β)Q+δI)w]]>其中，β為聲能量對(duì)比度和幅度響應(yīng)均衡參數(shù)之間的比例調(diào)節(jié)參數(shù)，δ為魯棒性調(diào)節(jié)參數(shù)，該方程的解w為矩陣Rb的最大特征值所對(duì)應(yīng)的特征向量；步驟2-6)將向量w轉(zhuǎn)換為濾波器的形式；得到所述濾波器組處理單元203的L個(gè)濾波器的系數(shù)。上述技術(shù)方案中，所述步驟2-3)具體為：設(shè)揚(yáng)聲器陣列4各通道的時(shí)域?yàn)V波器系數(shù)為：wl(i),l＝1,2,…,L,i＝1,2,…,I，其中I為時(shí)域?yàn)V波器長度，則所述揚(yáng)聲器陣列4在第m個(gè)擴(kuò)聲目標(biāo)區(qū)域控制點(diǎn)上的時(shí)域沖激響應(yīng)pm(n)為：pm(n)=Σl=1L(hlm⊗wl)=Σl=1L[Σi=0I-1wl(i)hlm(n-i)],n=0,2,...,I+K-2]]>其矩陣形式為：pm＝Hmw其中，pm＝[pm(1),…,pm(I+K-1)]T，大小為(I+K-1)×1；w是大小為IL×1的濾波器系數(shù)向量，其表達(dá)式為：w＝[w1(0),…,w1(I-1),…,wL(0),…,wL(I-1)]T擴(kuò)聲目標(biāo)區(qū)域控制點(diǎn)上的平均聲能量eb的表達(dá)式為：eb=1MΣm=1MpmTpm=wTRbw]]>其中Rb為：Rb=1MΣm=1MHmTHm]]>用同樣的方法列出擴(kuò)聲麥克風(fēng)區(qū)域的平均聲能量ed的表達(dá)式為：ed=1NΣn=1NpnTpn=wTRdw]]>Rd=1NΣn=1NHnTHn]]>其中，pn為所述揚(yáng)聲器陣列4在第n個(gè)擴(kuò)聲麥克風(fēng)區(qū)域控制點(diǎn)上的時(shí)域沖激響應(yīng)向量。上述技術(shù)方案中，所述步驟2-4)具體為：所述均衡控制點(diǎn)在數(shù)字頻率ω上的頻域響應(yīng)表達(dá)式為：p(re,ω)=Σn=0I+K-2pe(n)e-jωn]]>其中e為均衡控制點(diǎn)在所述M個(gè)擴(kuò)聲目標(biāo)區(qū)域控制點(diǎn)對(duì)應(yīng)的數(shù)字序號(hào)；矩陣形式為：p(re,ω)＝wTse(ω)其中se(ω)為：se(ω)=HeT[1,e-jω,...e-jω(I+M-2)]T]]>在擴(kuò)聲系統(tǒng)的擴(kuò)聲頻率范圍內(nèi)均勻選取J個(gè)頻率點(diǎn)，設(shè)置擴(kuò)聲系統(tǒng)的擴(kuò)聲頻率范圍的中心頻率點(diǎn)為參考頻率點(diǎn)，列出所述均衡控制點(diǎn)的平均幅度響應(yīng)波動(dòng)參數(shù)的表達(dá)式：RV=1JΣJ=1J|p(re,ωj)-p(re,ωref)|2=wT1JΣj=1J|se(ωj)-se(ωref)|2w=wTQw]]>其中ωj(j＝1…J)表示第j個(gè)頻率點(diǎn)歸一化到數(shù)字頻率后的值，ωref表示參考頻率點(diǎn)歸一化到數(shù)字頻率后的值，矩陣Q的表達(dá)式如下：Q=1JΣj=1J|se(ωj)-se(ωref)|2.]]>本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：1、本發(fā)明通過設(shè)計(jì)特定的濾波器，使揚(yáng)聲器陣列擴(kuò)聲系統(tǒng)在非擴(kuò)聲目標(biāo)區(qū)域的聲場(chǎng)得到有效約束，減少由于聲波泄漏導(dǎo)致的回聲和混響，從根本上抑制嘯叫的發(fā)生；2、本發(fā)明對(duì)揚(yáng)聲器陣列擴(kuò)聲系統(tǒng)在擴(kuò)聲目標(biāo)區(qū)域上幅度響應(yīng)進(jìn)行了調(diào)節(jié)，可以獲得平滑的目標(biāo)區(qū)域幅度響應(yīng)；3、本發(fā)明的系統(tǒng)可以廣泛應(yīng)用于各種戶外及大型室內(nèi)空間揚(yáng)聲器陣列擴(kuò)聲系統(tǒng)中，當(dāng)需要擴(kuò)聲的目標(biāo)區(qū)域大小發(fā)生變化時(shí)，可以實(shí)時(shí)計(jì)算濾波器組的濾波器系數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)嘯叫抑制效果的靈活和有效的調(diào)節(jié)。附圖說明圖1為本發(fā)明的用于抑制嘯叫的揚(yáng)聲器陣列擴(kuò)聲系統(tǒng)的組成圖；圖2為本發(fā)明的用于抑制嘯叫的揚(yáng)聲器陣列擴(kuò)聲方法的步驟2)的流程圖；圖3為本發(fā)明的實(shí)施例中揚(yáng)聲器陣列、擴(kuò)聲目標(biāo)區(qū)域和擴(kuò)聲麥克風(fēng)區(qū)域的位置示意圖。附圖標(biāo)識(shí)：1、輸入信號(hào)處理模塊2、濾波模塊3、多通道功率放大器4、揚(yáng)聲器陣列201、參數(shù)設(shè)定單元202、濾波器組生成單元203、濾波器組處理單元具體實(shí)施方式下面將結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)闡述。如圖1所示，一種用于抑制嘯叫的揚(yáng)聲器陣列擴(kuò)聲系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：輸入信號(hào)處理模塊1、濾波模塊2、多通道功率放大器3和揚(yáng)聲器陣列4；所述輸入信號(hào)處理模塊1，用于通過模/數(shù)轉(zhuǎn)換將麥克風(fēng)采集的聲信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字音頻信號(hào)；所述濾波模塊2包括：參數(shù)設(shè)定單元201、濾波器組生成單元202和濾波器組處理單元203；所述參數(shù)設(shè)定單元201，用于設(shè)定所述揚(yáng)聲器陣列4、擴(kuò)聲目標(biāo)區(qū)域和擴(kuò)聲麥克風(fēng)區(qū)域的相對(duì)位置，設(shè)定所述揚(yáng)聲器陣列4的單元個(gè)數(shù)L、擴(kuò)聲目標(biāo)區(qū)域控制點(diǎn)的個(gè)數(shù)M和擴(kuò)聲麥克風(fēng)區(qū)域控制點(diǎn)的個(gè)數(shù)N；所述M個(gè)擴(kuò)聲目標(biāo)區(qū)域控制點(diǎn)均勻分布在擴(kuò)聲目標(biāo)區(qū)域內(nèi)；所述N個(gè)擴(kuò)聲麥克風(fēng)區(qū)域控制點(diǎn)均勻分布在擴(kuò)聲麥克風(fēng)區(qū)域內(nèi)；所述濾波器組生成單元202，用于根據(jù)所述參數(shù)設(shè)定單元201設(shè)定的參數(shù)，計(jì)算每個(gè)揚(yáng)聲器單元和每個(gè)控制點(diǎn)的坐標(biāo)；計(jì)算所述揚(yáng)聲器陣列4在每個(gè)擴(kuò)聲目標(biāo)區(qū)域控制點(diǎn)和每個(gè)擴(kuò)聲麥克風(fēng)區(qū)域控制點(diǎn)的時(shí)域沖激響應(yīng)組成的卷積矩陣Hm和Hn；根據(jù)擴(kuò)聲目標(biāo)區(qū)域和擴(kuò)聲麥克風(fēng)區(qū)域的平均聲能量表達(dá)式，計(jì)算矩陣Rb和Rd；在擴(kuò)聲系統(tǒng)的擴(kuò)聲頻率范圍內(nèi)均勻選取J個(gè)頻率點(diǎn)，根據(jù)擴(kuò)聲目標(biāo)區(qū)域中均衡控制點(diǎn)的平均幅度響應(yīng)波動(dòng)參數(shù)表達(dá)式，計(jì)算矩陣Q；根據(jù)矩陣Rb、Rd和Q，求解向量w，使單點(diǎn)均衡的時(shí)域聲能量對(duì)比控制達(dá)到最大值；將向量w轉(zhuǎn)換為濾波器的形式；得到所述濾波器組處理單元203的濾波器系數(shù)；所述濾波器組處理單元203包含L個(gè)濾波器，用于對(duì)所述輸入信號(hào)處理模塊1輸出的數(shù)字音頻信號(hào)進(jìn)行濾波處理；所述多通道功率放大器3包含L個(gè)功放，分別對(duì)所述濾波器組處理單元203輸 出的音頻信號(hào)進(jìn)行放大；所述揚(yáng)聲器陣列4，用于將所述L個(gè)功放輸出的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為聲波，實(shí)現(xiàn)擴(kuò)聲?；谏鲜鲇糜谝种茋[叫的揚(yáng)聲器陣列擴(kuò)聲系統(tǒng)，本發(fā)明還提供了一種用于抑制嘯叫的揚(yáng)聲器陣列擴(kuò)聲方法，所述方法包括：步驟1)啟動(dòng)參數(shù)設(shè)定單元201；設(shè)定所述揚(yáng)聲器陣列4、擴(kuò)聲目標(biāo)區(qū)域和擴(kuò)聲麥克風(fēng)區(qū)域的相對(duì)位置，設(shè)定所述揚(yáng)聲器陣列4的單元個(gè)數(shù)L、擴(kuò)聲目標(biāo)區(qū)域控制點(diǎn)的個(gè)數(shù)M和擴(kuò)聲麥克風(fēng)區(qū)域控制點(diǎn)的個(gè)數(shù)N；所述M個(gè)擴(kuò)聲目標(biāo)區(qū)域控制點(diǎn)均勻分布在擴(kuò)聲目標(biāo)區(qū)域內(nèi)；所述N個(gè)擴(kuò)聲麥克風(fēng)區(qū)域控制點(diǎn)均勻分布在擴(kuò)聲麥克風(fēng)區(qū)域內(nèi)；步驟2)啟動(dòng)濾波器組生成單元202，根據(jù)所述參數(shù)設(shè)定單元201設(shè)定的參數(shù)，計(jì)算每個(gè)揚(yáng)聲器單元和每個(gè)控制點(diǎn)的坐標(biāo)；計(jì)算所述揚(yáng)聲器陣列4在每個(gè)擴(kuò)聲目標(biāo)區(qū)域控制點(diǎn)和每個(gè)擴(kuò)聲麥克風(fēng)區(qū)域控制點(diǎn)的時(shí)域沖激響應(yīng)組成的卷積矩陣Hm和Hn；根據(jù)擴(kuò)聲目標(biāo)區(qū)域和擴(kuò)聲麥克風(fēng)區(qū)域的平均聲能量表達(dá)式，計(jì)算矩陣Rb和Rd；在擴(kuò)聲系統(tǒng)的擴(kuò)聲頻率范圍內(nèi)均勻選取J個(gè)頻率點(diǎn)，根據(jù)擴(kuò)聲目標(biāo)區(qū)域中均衡控制點(diǎn)的平均幅度響應(yīng)波動(dòng)參數(shù)表達(dá)式，計(jì)算矩陣Q；根據(jù)矩陣Rb、Rd和Q，求解向量w，使單點(diǎn)均衡的時(shí)域聲能量對(duì)比控制達(dá)到最大值；將向量w轉(zhuǎn)換為濾波器的形式；得到所述濾波器組處理單元203的濾波器系數(shù)；如圖2所示，所述步驟2)具體包括：步驟2-1)根據(jù)所述揚(yáng)聲器陣列4、擴(kuò)聲目標(biāo)區(qū)域和擴(kuò)聲麥克風(fēng)區(qū)域的相對(duì)位置設(shè)定坐標(biāo)系，根據(jù)所述揚(yáng)聲器陣列4的形狀和單元個(gè)數(shù)確定L個(gè)揚(yáng)聲器單元的坐標(biāo)，根據(jù)擴(kuò)聲目標(biāo)區(qū)域的相對(duì)位置確定M個(gè)擴(kuò)聲目標(biāo)區(qū)域控制點(diǎn)的坐標(biāo)；根據(jù)擴(kuò)聲麥克風(fēng)區(qū)域的相對(duì)位置確定N個(gè)擴(kuò)聲麥克風(fēng)區(qū)域控制點(diǎn)的坐標(biāo)；步驟2-2)根據(jù)L個(gè)揚(yáng)聲器單元的坐標(biāo)、M個(gè)擴(kuò)聲目標(biāo)區(qū)域控制點(diǎn)的坐標(biāo)和N個(gè)擴(kuò)聲麥克風(fēng)區(qū)域控制點(diǎn)的坐標(biāo)；計(jì)算所述揚(yáng)聲器陣列4在每個(gè)擴(kuò)聲目標(biāo)區(qū)域控制點(diǎn)和每個(gè)擴(kuò)聲麥克風(fēng)區(qū)域控制點(diǎn)的時(shí)域沖激響應(yīng)組成的卷積矩陣Hm和Hn；通過音頻測(cè)量儀器測(cè)量或使用揚(yáng)聲器陣列各單元的響應(yīng)模型；獲取所述L個(gè)揚(yáng)聲器單元到M個(gè)擴(kuò)聲目標(biāo)區(qū)域控制點(diǎn)的時(shí)域沖激響應(yīng)；獲取所述L個(gè)揚(yáng)聲器單元到N個(gè)擴(kuò)聲麥克風(fēng)區(qū)域控制點(diǎn)的時(shí)域沖激響應(yīng)；設(shè)第l(l＝1…L)個(gè)揚(yáng)聲器單元到第m(m＝1…M)個(gè)擴(kuò)聲目標(biāo)區(qū)域控制點(diǎn)的時(shí)域沖激響應(yīng)表達(dá)式為hlm(k),k＝1,2,…,K，其中K為時(shí)域沖激響應(yīng)長度；是第l個(gè)揚(yáng)聲器單元到第m個(gè)擴(kuò)聲目標(biāo)區(qū)域控制點(diǎn)的時(shí)域沖激響應(yīng)組成的卷積矩陣，大小 為(I+K-1)×I，其表達(dá)式為：Hm是所述揚(yáng)聲器陣列4在第m個(gè)擴(kuò)聲目標(biāo)區(qū)域控制點(diǎn)上的時(shí)域沖激響應(yīng)組成的卷積矩陣，大小為(I+K-1)×IL，其表達(dá)式為：Hm=[H1mconv,...,Hlmconv,...,HLmconv]]]>同樣得到所述揚(yáng)聲器陣列4在第n個(gè)擴(kuò)聲麥克風(fēng)區(qū)域控制點(diǎn)上的時(shí)域沖激響應(yīng)組成的卷積矩陣Hn。步驟2-3)根據(jù)擴(kuò)聲目標(biāo)區(qū)域和擴(kuò)聲麥克風(fēng)區(qū)域的平均聲能量表達(dá)式，計(jì)算出擴(kuò)聲目標(biāo)區(qū)域和擴(kuò)聲麥克風(fēng)區(qū)域?qū)?yīng)的Rb和Rd矩陣；設(shè)揚(yáng)聲器陣列4各通道的時(shí)域?yàn)V波器系數(shù)為：wl(i),l＝1,2,…,L,i＝1,2,…,I，其中I為時(shí)域?yàn)V波器長度，則所述揚(yáng)聲器陣列4在第m個(gè)擴(kuò)聲目標(biāo)區(qū)域控制點(diǎn)上的時(shí)域沖激響應(yīng)pm(n)為：pm(n)=Σl=1L(hlm⊗wl)=Σl=1L[Σi=0I-1wl(i)hlm(n-i)],n=0,2,...,I+K-2]]>其矩陣形式為：pm＝Hmw其中，pm＝[pm(1),…,pm(I+K-1)]T，大小為(I+K-1)×1；w是大小為IL×1的濾波器系數(shù)向量，其表達(dá)式為：w＝[w1(0),…,w1(I-1),…,wL(0),…,wL(I-1)]T擴(kuò)聲目標(biāo)區(qū)域控制點(diǎn)上的平均聲能量eb的表達(dá)式為：eb=1MΣm=1MpmTpm=wTRbw]]>其中Rb為：Rb=1MΣm=1MHmTHm]]>用同樣的方法列出擴(kuò)聲麥克風(fēng)區(qū)域的平均聲能量ed的表達(dá)式為：ed=1NΣn=1NpnTpn=wTRdw]]>Rd=1NΣn=1NHnTHn]]>其中，pn為所述揚(yáng)聲器陣列4在第n個(gè)擴(kuò)聲麥克風(fēng)區(qū)域控制點(diǎn)上的時(shí)域沖激響應(yīng)向量；以上是計(jì)算擴(kuò)聲目標(biāo)區(qū)域和擴(kuò)聲麥克風(fēng)區(qū)域的平均聲能量；另外，由于計(jì)算各個(gè)控制點(diǎn)上平均聲能量時(shí)使用的是時(shí)域沖激響應(yīng)，因此還需要對(duì)這一響應(yīng)的平坦度進(jìn)行約束。步驟2-4)在擴(kuò)聲系統(tǒng)的擴(kuò)聲頻率范圍內(nèi)均勻選取J個(gè)頻率點(diǎn)，列出擴(kuò)聲目標(biāo)區(qū)域中均衡控制點(diǎn)的平均幅度響應(yīng)波動(dòng)參數(shù)表達(dá)式，計(jì)算出對(duì)應(yīng)的矩陣Q；所述均衡控制點(diǎn)為擴(kuò)聲目標(biāo)區(qū)域中心位置的控制點(diǎn)；所述均衡控制點(diǎn)在數(shù)字頻率ω上的頻域響應(yīng)表達(dá)式為：p(re,ω)=Σn=0I+K-2pe(n)e-jωn]]>其中e為均衡控制點(diǎn)在所述M個(gè)擴(kuò)聲目標(biāo)區(qū)域控制點(diǎn)對(duì)應(yīng)的數(shù)字序號(hào)；矩陣形式為：p(re,ω)＝wTse(ω)其中se(ω)為：se(ω)=HeT[1,e-jω,...e-jω(I+M-2)]T]]>在擴(kuò)聲系統(tǒng)的擴(kuò)聲頻率范圍內(nèi)均勻選取J個(gè)頻率點(diǎn)，設(shè)置擴(kuò)聲系統(tǒng)的擴(kuò)聲頻率范圍的中心頻率點(diǎn)為參考頻率點(diǎn)，列出所述均衡控制點(diǎn)的平均幅度響應(yīng)波動(dòng)參數(shù)的表達(dá)式：RV=1JΣJ=1J|p(re,ωj)-p(re,ωref)|2=wT1JΣj=1J|se(ωj)-se(ωref)|2w=wTQw]]>其中ωj(j＝1…J)表示第j個(gè)頻率點(diǎn)歸一化到數(shù)字頻率后的值，ωref表示參考頻率點(diǎn)歸一化到數(shù)字頻率后的值，矩陣Q的表達(dá)式如下：Q=1JΣj=1J|se(ωj)-se(ωref)|2]]>步驟2-5)根據(jù)矩陣Rb、Rd和Q，求解向量w，使單點(diǎn)均衡的時(shí)域聲能量對(duì)比控制達(dá)到最大值；單點(diǎn)均衡的時(shí)域聲能量對(duì)比控制達(dá)到最大值的表達(dá)式為：maxwwTRbwwT(βRd+(1-β)Q+δI)w]]>其中，β為聲能量對(duì)比度和幅度響應(yīng)均衡參數(shù)之間的比例調(diào)節(jié)參數(shù)，δ為魯棒性調(diào)節(jié)參數(shù)，β和δ根據(jù)擴(kuò)聲應(yīng)用的實(shí)際情況通過仿真計(jì)算確定。該方程的解w為矩陣[βRd+(1-β)Q+δI]-1Rb的最大特征值所對(duì)應(yīng)的特征向量。步驟2-6)將向量w轉(zhuǎn)換為濾波器的形式；得到所述濾波器組處理單元203的L個(gè)濾波器的系數(shù)；步驟3)所述輸入信號(hào)處理模塊1啟動(dòng)，通過模/數(shù)轉(zhuǎn)換將麥克風(fēng)采集的聲信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字音頻信號(hào)；步驟4)所述濾波器組處理單元203啟動(dòng)，對(duì)所述輸入信號(hào)處理模塊1輸出的數(shù)字音頻信號(hào)進(jìn)行濾波處理；步驟5)所述多通道功率放大器3的L個(gè)功放分別對(duì)所述步驟3)輸出的音頻信號(hào)進(jìn)行放大；步驟6)所述揚(yáng)聲器陣列4將所述步驟4)輸出的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為聲波，實(shí)現(xiàn)擴(kuò)聲，產(chǎn)生均勻聲場(chǎng)。為了更好的對(duì)本發(fā)明進(jìn)行闡述，下面將結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的方法做進(jìn)一步的描述。本實(shí)施例中，如圖3所示，擴(kuò)聲系統(tǒng)使用的揚(yáng)聲器陣列為線陣列，由8個(gè)動(dòng)圈式揚(yáng)聲器單元組成，單元間距為13cm，位于y軸垂直于地面放置，中心點(diǎn)距離地面高度為3m。擴(kuò)聲目標(biāo)區(qū)域?yàn)榈孛嫔?～12m的這段區(qū)域，擴(kuò)聲麥克風(fēng)區(qū)域?yàn)樵c(diǎn)為 O，半徑為2m的圓內(nèi)。這兩個(gè)區(qū)域中的控制點(diǎn)均勻分布，間距為0.1m。此外，本實(shí)施例中，系統(tǒng)采樣率為4kHz，頻帶寬度為0～2kHz，揚(yáng)聲器陣列各單元輸入濾波器的階數(shù)為800階。步驟101)按照設(shè)定的參數(shù)計(jì)算每個(gè)揚(yáng)聲器單元和每個(gè)控制點(diǎn)的坐標(biāo)；步驟102)按照點(diǎn)聲源模型，計(jì)算每個(gè)揚(yáng)聲器單元到每個(gè)控制點(diǎn)的時(shí)域沖擊響應(yīng)，由此獲得矩陣Hm和Hn，并進(jìn)一步計(jì)算出擴(kuò)聲目標(biāo)區(qū)域和擴(kuò)聲麥克風(fēng)區(qū)域?qū)?yīng)的Rb和Rd矩陣；步驟103)設(shè)擴(kuò)聲頻帶中參考頻率點(diǎn)的數(shù)量J為800，根據(jù)擴(kuò)聲目標(biāo)區(qū)域控制點(diǎn)對(duì)應(yīng)的矩陣Hm，計(jì)算出擴(kuò)聲目標(biāo)區(qū)域中均衡控制點(diǎn)的平均幅度響應(yīng)波動(dòng)參數(shù)表達(dá)式中的矩陣se(ω)，并進(jìn)一步計(jì)算出對(duì)應(yīng)的矩陣Q；步驟104)根據(jù)以上步驟得到的參數(shù)，計(jì)算矩陣[βRd+(1-β)Q+δI]-1Rb的最大特征值所對(duì)應(yīng)的特征向量，該特征向量為濾波器組向量w，其中參數(shù)β的初始值設(shè)為0.5，δ的初始值設(shè)為0.001，并根據(jù)計(jì)算得到的濾波器組的實(shí)際效果反復(fù)試驗(yàn)進(jìn)行調(diào)整。為了說明本發(fā)明的方法在抑制嘯叫性能的優(yōu)越性，本發(fā)明的方法與一般指向性可調(diào)線陣列的擴(kuò)聲方法的抑制嘯叫效果如表1所示，其中抑制嘯叫的效果的指標(biāo)為嘯叫抑制后系統(tǒng)最大穩(wěn)定增益的值。表1方法一般指向性可調(diào)線陣列本發(fā)明方法輸入信號(hào)放大倍數(shù)(dB)29.8250.88嘯叫頻點(diǎn)(Hz)241474可以看到，使用本發(fā)明的方法，系統(tǒng)在嘯叫剛好發(fā)生前的增益為50dB，而一般指向性可調(diào)線陣列的增益最大值為30dB，因此本發(fā)明的方法將擴(kuò)聲系統(tǒng)的最大可用增益提升了20dB，充分說明了本發(fā)明的方法的有效性。本實(shí)施例中雖然設(shè)定采樣頻率為4kHz，并選定擴(kuò)聲目標(biāo)區(qū)域?yàn)橹本€，揚(yáng)聲器陣列為直線陣列，但這些僅是對(duì)本發(fā)明所提供方法的舉例說明，并不限定本發(fā)明所提供方法的適用頻帶，目標(biāo)區(qū)域形狀和揚(yáng)聲器陣列形狀。以上實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明的技術(shù)應(yīng)用方案，而非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。任何對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行的等效替換或者修改，均不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的保 護(hù)范圍。當(dāng)前第1頁1 2 3