基于波场合成的声重放关键技术研究

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1、中国科学院大学UniversityofChineseAcademyofSciences博士学位论文作者姓名：奎姐指导教师：潘接挂巫究虽位堡巫宜垦生国科：堂院蚤直直堂皇内窒蓼缍E重：点塞塑皇学位类别：王堂簋±．学科专业：篮曼皇筐盅处翌研究所：生国整堂瞳岂当篁鞋究匮2013年5月ByJuanLiADissertationSubmittedtoTheUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofDoctorofSignalandInformationProce

2、ssingInstituteofAcoustics，ChineseAcademyofSciencesMay,2013中国科学院声学研究所学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。学位论文使用授权说明论文作者签名．／≥确日期：。卅乡年r月动日本人完全了解中国科学院大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：·按照中国科学院

3、大学要求提交学位论文的印刷本和电子版本；◆中国科学院大学与中国科学院声学研究所有权保存学位论文的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；·中国科学院大学与中国科学院声学研究所可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；导师签名：虎日期：D押弓年r月花徊摘要波场合成是一种能够控制整个听音区域内波场的空间声重放技术，利用上百个独立通道所组成的扬声器阵列，在给定的听音房间中重建出录音房间的空间感。声重放系统假设听音环境为自由空间条件，然而，实际的听音环境中由墙面引入的反射会影响到声重放系统的性能，因此需要采取必要的补偿措施。本文主要是基于WFS声重放系统提出了一种新颖的主动房

4、间补偿方法。首先，利用独立于听音房间特性但接近声波物理特性的波域变换对MIMO自适应系统近似的解耦合，将MIMO自适应滤波问题转化为若干SISO自适应滤波问题，对于具有大量通道数的系统计算房间补偿滤波器的复杂度明显降低。其次，选择了基于延迟补偿修正filtered-X滤波器结构的FAP．RLS算法(MFxFAP．RLS算法)，即提出基于WFA／WFS和MFXFAP．RLS算法的自适应主动听音房间补偿方法。最后，利用圆形传声器阵列测量环绕听音区域的闭合曲线上声压和声压梯度就来充分描述整个区域内的波场；同时籍于WFS系统对听音区域内波场的控制能力，利用控制设备、放大器和扬声器来产生

5、抵消听房间反射的声波，实现了对整个区域内波场的补偿，而不是仅仅局限于菜几个测量点。因此，具有大量通道数的空间声重放系统的主动听音房间补偿问题是可以解决的，对于WFS声重放系统，波域自适应滤波提供了一种计算量少和近似最优的解决方案。此外，本论文还研究了WFS声重放系统重建波场中的距离感知特性。本论文研究工作的创新点可以总结如下：1)完善了基于波域自适应滤波的主动房间补偿的理论框架。该方法具有数据独立的特性，对WFS重放系统的主动补偿问题来讲，是一种更适用的方法。2)搭建了基于波场合成的声重放系统以及用于波场分析的等效圆形传声器阵列测量系统。该系统减少了传统补偿方法中传声器的数量，

6、利用环绕听音区域的闭合曲线上声压和声压梯度来充分表征整个区域内的波场。此套房间补偿系统可以对听音区域内波场实现充分的分析和控制。基于波场合成的声重放关键技术研究3)提出了将镜像法引入波场合成技术中，通过模拟反射声来控制感知声像距离的算法。受试者更明显地感受到声像距离的变化，并且变化规律与人耳对距离的感知机理相符合。关键词：波场合成，波场分析，波域变换，波域自适应滤波IIAbstractWavefieldsynthesisisanauralizationtechniquewhichallowstocontroltheentirewavefieldwithintheentireli

7、steningarea．Itemploysarraysofloudspeakerswithsometentoseveralhundredindependentchannels．WFSiscapabletogeneratevirtualspatialimpressionofalargerecordingroominsideagivenlisteningloom．Theacoustictheoryforsoundreproductionsystemsusuallyassumesflee．fiel