發(fā)布時間：2017-11-26 12:05

  本文關(guān)鍵詞：小尺度揚聲器陣列的聲聚焦魯棒性研究

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【摘要】：隨著便攜式通訊設(shè)備的快速發(fā)展,其音頻系統(tǒng)的聲聚焦特性受到了廣泛的關(guān)注�；趽P聲器陣列的聲聚焦系統(tǒng)得到了國內(nèi)外眾多研究者的關(guān)注,而受到尺寸的限制,便攜式通訊設(shè)備上的聲回放系統(tǒng)只能采用小尺度揚聲器陣列來實現(xiàn),因此,在有限的尺寸條件下實現(xiàn)揚聲器陣列的聲聚焦具有重要的現(xiàn)實意義。聲對比度控制法通過最大化亮區(qū)與暗區(qū)的聲能量密度比值將聲能量集中在亮區(qū),這種算法在小尺度揚聲器陣列聲聚焦系統(tǒng)的實現(xiàn)上有著較好的應(yīng)用前景。在小尺度揚聲器陣列的實際應(yīng)用中,系統(tǒng)的魯棒性是十分值得關(guān)注的問題,已有研究者對揚聲器傳遞函數(shù)隨機擾動以及揚聲器不一致性等因素進行分析�？紤]到小陣列的使用者一般距離陣列較近,聽音者的散射對系統(tǒng)實際聲聚焦性能的影響不可忽略,本文重點針對這一問題開展工作,建立了小尺度線性揚聲器陣列模型,將聲能量聚焦于陣列端射方向的亮區(qū),利用理想的自由場點源模型對延時求和算法、聲對比度控制法和魯棒型聲對比度控制法三種算法下的聲聚焦進行了仿真分析與實驗驗證,并重點對聲聚焦系統(tǒng)對聽音者人頭散射的魯棒性進行了分析。本文首先建立了一個5單元緊湊揚聲器陣列模型,通過仿真驗證了小尺度揚聲器陣列的聲聚焦特性,分析了揚聲器傳遞函數(shù)隨機擾動對陣列聲聚焦性能的影響,并重點分析了聽音者散射對陣列聲聚焦性能的影響。散射分析建立在單剛性球散射模型(一個聽音者的影響)和雙剛性球散射模型(兩個聽音者的影響)的基礎(chǔ)上。結(jié)果表明,采用延時求和算法,陣列對于隨機擾動、單剛性球和雙剛性球散射具備較強的魯棒性,能夠得到一定的高頻和寬帶指向性,但是低頻指向性較差；采用聲對比度控制法能夠獲得更好的指向性,對于單剛性球和雙剛性球散射具備較強的魯棒性,但是低頻和寬帶性能容易受到隨機擾動的影響,難以在實際系統(tǒng)中得到應(yīng)用；而采用魯棒型聲對比度控制法,不但能夠得到較好的聲聚焦效果,而且對于隨機擾動、單剛性球和雙剛性球散射均具備較強的魯棒性,這意味著陣列能夠在聽音者周圍實現(xiàn)較好的聲聚焦效果,具備更強的實用性。進一步,本文通過實驗對系統(tǒng)性能進行了驗證。實驗結(jié)果表明,采用延時求和算法,能夠得到一定的高頻和寬帶指向性,但是低頻指向性較差；采用聲對比度控制法,由于此時陣列的魯棒性較差,得到的單頻和寬帶實驗聲聚焦結(jié)果均不理想；采用魯棒型聲對比度控制法,能夠得到較好的單頻和寬帶聲聚焦結(jié)果,具有較好的魯棒性,在實際系統(tǒng)中更容易得到應(yīng)用。實驗結(jié)果與仿真結(jié)果具有較好的一致性。
【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN643

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本文編號：1229715