【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，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)的獨立編碼信號，重放中將獨立編碼信號譯碼(線性組合)成揚聲器信號，從而在一定的空間區(qū)域和頻率范圍內(nèi)實現(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)不同的獨立編碼(傳輸)信號的數(shù)目，且重放時，可有多種不同的、靈活的揚聲器布置方案。 有關(guān)Ambisonics系統(tǒng)的分析、設(shè)計、實現(xiàn)，以及感知特性的分析是有意義的課題。本學(xué)位論文針對遠場Ambisonics及其重放音色進行了研究，包括了以下幾個方面的工作。 論文的第一項工作是研究了揚聲器布置對Ambisonics聲重放系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。以揚聲器傳輸矩陣的條件數(shù)作為判據(jù)，分析和對比不同揚聲器的布置下，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個揚聲器、三層分布的方式來搭建Ambisoncs聲重放系統(tǒng)。 論文的第二項工作是分析和對比了不同多通路聲信號饋給方式(包括分立—對和聲場信號(Ambisonics))的穩(wěn)定性。證明了采用Ambisonics的信號饋給方式，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揚聲器作3或5階Ambisonics重放時合成的雙耳聲壓對頭部微小運動的穩(wěn)定性要較分立—對信號饋給為佳。 論文的第三項工作是在理論分析的基礎(chǔ)上，搭建起了28+1個揚聲器構(gòu)成的Ambisonics聲重放系統(tǒng)。揚聲器的支架結(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。 論文的第四項工作是對所搭建的Ambisonics重放系統(tǒng)進行了虛擬源定位實驗驗證。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。 論文的第五項工作是采用改進的Moore響度模型對理想獨立編碼信號的水平面和空間Ambisoncs聲重放系統(tǒng)的音色進行了評價，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，就會在重放中產(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)計了實際測量與心理聲學(xué)實驗結(jié)合的方法對重放音色進行主觀評價，進一步證實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立編碼信號的水平面或者空間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)計方法。 文中最后對今后的工作進行了展望，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)信號處理得到雙耳聲信號，并用耳機重放。該方法所需要的硬件結(jié)的雙耳聲信號已包含了聲場的主要時間和空間信息，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。本文中虛擬聽覺實驗，并不做進一步的研究。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)的三維級指向如圖 1-2 所示，第 m 階實數(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)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TN643;TN912.2

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前8條

1 謝興甫;全景(立體)聲的4-3-4變換與N(≥3)通路重發(fā)[J];華南工學(xué)院學(xué)報;1978年02期

2 ;Head rotation and sound image localization in the median plane[J];Chinese Science Bulletin;2005年05期

3 謝興甫;三維(立體)聲場的數(shù)學(xué)分析[J];聲學(xué)學(xué)報;1988年05期

4 謝菠蓀;6.1通路通用平面環(huán)繞聲系統(tǒng)的研究[J];聲學(xué)學(xué)報;2001年06期

5 謝菠蓀;;頭相關(guān)傳輸函數(shù)空間采樣、插值與環(huán)繞聲重放[J];聲學(xué)學(xué)報(中文版);2007年01期

6 謝菠蓀，謝興甫;多通路平面環(huán)繞聲系統(tǒng)的分析及聲像定位實驗研究[J];聲學(xué)學(xué)報;1996年S1期

7 謝菠蓀;立體聲技術(shù)近年來的進展[J];應(yīng)用聲學(xué);1995年04期

8 管善群;立體聲縱論[J];應(yīng)用聲學(xué);1995年06期

本文編號：2535659