發(fā)布時(shí)間：2019-09-13 12:39

【摘要】：Ambisonics是一類基于物理聲場重構(gòu)的空間聲撿拾與重放系統(tǒng)，是有關(guān)空間聲領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，且在科學(xué)研究、工程技術(shù)、家用和多媒體領(lǐng)域有潛在的應(yīng)用價(jià)值。Ambisonics將聲場的方向信息用各階空間諧波表示，并以此作為系統(tǒng)的獨(dú)立編碼信號(hào)，重放中將獨(dú)立編碼信號(hào)譯碼(線性組合)成揚(yáng)聲器信號(hào)，從而在一定的空間區(qū)域和頻率范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)聲場準(zhǔn)確重放。重構(gòu)聲場的精度可以通過選擇空間諧波的階數(shù)來調(diào)節(jié)，不同的近似階數(shù)對應(yīng)不同的獨(dú)立編碼(傳輸)信號(hào)的數(shù)目，且重放時(shí)，可有多種不同的、靈活的揚(yáng)聲器布置方案。 有關(guān)Ambisonics系統(tǒng)的分析、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)，以及感知特性的分析是有意義的課題。本學(xué)位論文針對遠(yuǎn)場Ambisonics及其重放音色進(jìn)行了研究，包括了以下幾個(gè)方面的工作。 論文的第一項(xiàng)工作是研究了揚(yáng)聲器布置對Ambisonics聲重放系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。以揚(yáng)聲器傳輸矩陣的條件數(shù)作為判據(jù)，分析和對比不同揚(yáng)聲器的布置下，Ambisonics聲重放系統(tǒng)對于誤差的敏感程度。研究表明：通過補(bǔ)充仰角信息可以提高重放精度并改善重放穩(wěn)定性。綜合重放效果的優(yōu)劣和系統(tǒng)構(gòu)建難度考慮，推薦采用28+1個(gè)揚(yáng)聲器、三層分布的方式來搭建Ambisoncs聲重放系統(tǒng)。 論文的第二項(xiàng)工作是分析和對比了不同多通路聲信號(hào)饋給方式(包括分立—對和聲場信號(hào)(Ambisonics))的穩(wěn)定性。證明了采用Ambisonics的信號(hào)饋給方式，可以在多通路聲重放中得到較為穩(wěn)定的虛擬源。并且，在1.5kHz以下的頻率范圍，水平面8或12揚(yáng)聲器作3或5階Ambisonics重放時(shí)合成的雙耳聲壓對頭部微小運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性要較分立—對信號(hào)饋給為佳。 論文的第三項(xiàng)工作是在理論分析的基礎(chǔ)上，搭建起了28+1個(gè)揚(yáng)聲器構(gòu)成的Ambisonics聲重放系統(tǒng)。揚(yáng)聲器的支架結(jié)構(gòu)簡易、靈活性高；系統(tǒng)硬件各組成部分(聲卡、功率放大器和揚(yáng)聲器)的性能較好，系統(tǒng)可用于重放1至5階的水平Ambisonics和1至3階的空間Ambisonics。 論文的第四項(xiàng)工作是對所搭建的Ambisonics重放系統(tǒng)進(jìn)行了虛擬源定位實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。結(jié)果表明：所搭建的系統(tǒng)適用于1至5階的水平Ambisonics和1至3階的空間Ambisonics聲重放，定位效果較為理想；并且高階的Ambisonics聲重放可產(chǎn)生更加明確的穩(wěn)定的虛擬源；而頻率1.5kHz以上的重構(gòu)聲場誤差對虛擬源定位的影響很小。 論文的第五項(xiàng)工作是采用改進(jìn)的Moore響度模型對理想獨(dú)立編碼信號(hào)的水平面和空間Ambisoncs聲重放系統(tǒng)的音色進(jìn)行了評價(jià)，結(jié)果表明：當(dāng)傾聽者偏離中心傾聽位置或者重放聲音的頻率超過一定的上限時(shí)，就會(huì)在重放中產(chǎn)生可感知的音色的改變。增加Ambisonics的近似階數(shù)可增加感知無音色改變的的上限頻率和聽音區(qū)域，，改善重放效果。另外，還設(shè)計(jì)了實(shí)際測量與心理聲學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)合的方法對重放音色進(jìn)行主觀評價(jià)，進(jìn)一步證實(shí)雙耳聽覺模型分析空間聲重放音色特性的有效性。該方法在音色的分析中具有普遍的適用性。 論文的第六項(xiàng)工作是分析了用剛性的環(huán)形和球形的傳聲器陣列撿拾得到獨(dú)立編碼信號(hào)的水平面或者空間Ambisonics重放的音色；結(jié)果表明：如果傳聲器陣列提供的高頻上限超過了重放聲場的高頻上限，陣列撿拾對雙耳響度級(jí)譜和重放的音色幾乎沒有影響。并在音色分析的基礎(chǔ)上，提出了一種綜合考慮撿拾與重放性能的Ambisonics系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。 文中最后對今后的工作進(jìn)行了展望，并指出本文的思路和方法可推廣至5.1通路、WFS或者更近場或混合階Ambisonics等多通路聲重放系統(tǒng)的研究。
【圖文】：

TF)信號(hào)處理得到雙耳聲信號(hào)，并用耳機(jī)重放。該方法所需要的硬件結(jié)的雙耳聲信號(hào)已包含了聲場的主要時(shí)間和空間信息，可應(yīng)用于室內(nèi)聲學(xué)研究以及多媒體等場合。然而，由于電聲重放雙耳聲信號(hào)及其信息耳重放存在著重放虛擬源方向畸變、頭中定位、音色改變等若干問題有顯著的個(gè)性化特征。該方法不適合大范圍聲場的物理重放。本文中虛擬聽覺實(shí)驗(yàn)，并不做進(jìn)一步的研究。bisonics 聲重放的基本原理bisonics 是 1970 年代開始發(fā)展的空間聲系統(tǒng)和信號(hào)饋給法[13-15]，y。四十多年來，不同的作者從不同的方面不斷地對其進(jìn)行了研究和發(fā)是國際上空間聲領(lǐng)域研究的的熱門課題。Ambisonics 的物理本質(zhì)是聲、展開與逐級(jí)逼近，包括水平面 Ambisonics 聲重放和三維空間 Amb情況。

第一章 緒論諧函數(shù)，可作為聲場分解的正交空間基函數(shù)，其中 0 至 3 階球諧函數(shù)的三維級(jí)指向如圖 1-2 所示，第 m 階實(shí)數(shù)形式的歸一化球諧函數(shù)可由下式得到：21[cos(90)]sin()[cos(90)]cos()()()()== ° ° =σσφθφθσσσNPmNPmYmlmlmlmllm(1-[cos(9 0° φ)]ml 是關(guān)聯(lián)勒讓德函數(shù)，歸一化因子為： ≠= =+ +=1020()!2()!(21)()mmlmlmlNmmlmπσ(1-
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TN643;TN912.2

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前8條

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本文編號(hào)：2535659