分布式扬声阵列布置点选择与优化方法及系统与流程

1.本发明涉及声场控制技术领域，尤其涉及一种分布式扬声阵列布置点选择与优化方法。


背景技术：

2.分布式扬声阵列作为一种全新的声音设置方式，在越来越多的场景中得到了应用。然而，由于实际声音场地的不同，会导致在不同的声音场地上需要进行不同形式的声音方案匹配，特别是对于存在噪音和建筑物反射等影响的场地，会存在混响等现象产生。
3.对于音质要求较高的场地，通常需要扬声器阵列来控制声场，扬声器阵列在安装时需要进行大量的计算和调试，为此，需要针对分布式扬声阵列布置点进行快速优化，满足用户的需要。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明实施例提供一种分布式扬声阵列布置点选择与优化方法，至少部分解决现有技术中存在的问题。
5.第一方面，本发明实施例提供了一种分布式扬声阵列布置点选择与优化方法，包括：获取分布式扬声阵列的初始位置分布，以便于基于所述初始位置分布，确定分布式扬声阵列所面向的声场区域；对所述分布式扬声阵列中所包含的n个扬声器进行电声函数构造，形成n个电声向量，所述电声向量包含扬声器的位置信息以及功率信息；按照n个扬声器在所述声场区域内的分布，构建包含n个电声向量的电声矩阵，所述电声矩阵用于描述分布式扬声阵列在声场区域形成的声场能量；基于所述声场能量，确定所述分布式扬声阵列在所述声场区域内形成的声场能量等值线，以便于基于所述等值线的曲率变抓值，对分布式扬声阵列布置点进行优化。
6.根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述获取分布式扬声阵列的初始位置分布，包括：构建平面直角坐标系，基于平面直角坐标系确定多个分布式扬声阵列的平面坐标。
7.根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述获取分布式扬声阵列的初始位置分布，还包括：获取分布式扬声阵列的垂直声音朝向，将所述垂直声音朝向作为初始位置分布的特征值之一。
8.根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述对所述分布式扬声阵列中所包含的n个扬声器进行电声函数构造，包括：获取分布式扬声阵列中扬声器的发射功率、位置坐标以及垂直声音朝向；
基于扬声器的发射功率、位置坐标以及垂直声音朝向，确定扬声器在声场区域内的声音分布。
9.根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述对所述分布式扬声阵列中所包含的n个扬声器进行电声函数构造之后，所述方法还包括：基于扬声器的位置信息以及功率信息，形成电声向量。
10.根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述按照n个扬声器在所述声场区域内的分布，构建包含n个电声向量的电声矩阵，包括：按照扬声器在声场区域的排列顺序，对电声向量进行排序，形成所述电声矩阵。
11.根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述按照n个扬声器在所述声场区域内的分布，构建包含n个电声向量的电声矩阵，还包括：对所述电声矩阵进行特征值计算，以便于基于特征值获取分布式扬声阵列的特性。
12.根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述基于所述声场能量，确定所述分布式扬声阵列在所述声场区域内形成的声场能量等值线，包括：对分布式扬声阵列在声场区域内的声场能量进行聚类计算，形成聚类边缘线；将所述聚类边缘线进行等值连接，形成声场能量等值线。
13.根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述基于所述等值线的曲率变抓值，对分布式扬声阵列布置点进行优化，包括：获取等值线的曲率变化点，以便于计算曲率变化点的曲率值；判断所述曲率值是否大于预设值；若是，则对于大于预设值的曲率点所对应的扬声阵列进行位置和方位调整。
14.第二方面，本发明实施例还提供了一种分布式扬声阵列布置点选择与优化系统，包括：获取模块，用于获取分布式扬声阵列的初始位置分布，以便于基于所述初始位置分布，确定分布式扬声阵列所面向的声场区域；构造模块，用于对所述分布式扬声阵列中所包含的n个扬声器进行电声函数构造，形成n个电声向量，所述电声向量包含扬声器的位置信息以及功率信息；构建模块，用于按照n个扬声器在所述声场区域内的分布，构建包含n个电声向量的电声矩阵，所述电声矩阵用于描述分布式扬声阵列在声场区域形成的声场能量；确定模块，用于基于所述声场能量，确定所述分布式扬声阵列在所述声场区域内形成的声场能量等值线，以便于基于所述等值线的曲率变抓值，对分布式扬声阵列布置点进行优化。
15.第三方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，该电子设备包括：至少一个处理器；以及，与该至少一个处理器通信连接的存储器；其中，该存储器存储有可被该至少一个处理器执行的指令，该指令被该至少一个处理器执行，以使该至少一个处理器能够执行前述任第一方面或第一方面的任一实现方式中的分布式扬声阵列布置点选择与优化方法。
16.第四方面，本发明实施例还提供了一种非暂态计算机可读存储介质，该非暂态计
算机可读存储介质存储计算机指令，该计算机指令用于使该计算机执行前述第一方面或第一方面的任一实现方式中的分布式扬声阵列布置点选择与优化方法。
17.第五方面，本发明实施例还提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算程序，该计算机程序包括程序指令，当该程序指令被计算机执行时，使该计算机执行前述第一方面或第一方面的任一实现方式中的分布式扬声阵列布置点选择与优化方法。
18.本发明实施例中提供的一种分布式扬声阵列布置点选择与优化方法，包括：获取分布式扬声阵列的初始位置分布，以便于基于所述初始位置分布，确定分布式扬声阵列所面向的声场区域；对所述分布式扬声阵列中所包含的n个扬声器进行电声函数构造，形成n个电声向量，所述电声向量包含扬声器的位置信息以及功率信息；按照n个扬声器在所述声场区域内的分布，构建包含n个电声向量的电声矩阵，所述电声矩阵用于描述分布式扬声阵列在声场区域形成的声场能量；基于所述声场能量，确定所述分布式扬声阵列在所述声场区域内形成的声场能量等值线，以便于基于所述等值线的曲率变抓值，对分布式扬声阵列布置点进行优化。 通过本技术的方案，能够对分布式扬声阵列的声场效果进行动态调整，提高了分布式扬声阵列的声场效果。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
20.图1为本发明实施例提供的一种分布式扬声阵列布置点选择与优化方法示意图；图2为本发明实施例提供的另一种分布式扬声阵列布置点选择与优化方法示意图；图3为本发明实施例提供的另一种分布式扬声阵列布置点选择与优化方法示意图；；图4为本发明实施例提供的一种分布式扬声阵列布置点选择与优化系统结构示意图。
实施方式
21.下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
22.参见图1、图2及图3，本发明实施例提供了一种分布式扬声阵列布置点选择与优化方法，包括：s101，获取分布式扬声阵列的初始位置分布，以便于基于所述初始位置分布，确定分布式扬声阵列所面向的声场区域。
23.分布式扬声阵列可以采用多种方式在播放声音的场地进行设置，为此，可以在播放场地建立直角坐标系，通过平面直角坐标系确定多个分布式扬声阵列的平面坐标。
24.除了摆放位置之外，阵列中扬声器的朝向也是影响声音分布的一个重要因素，为此，可以进一步的获取分布式扬声阵列的垂直声音朝向，将所述垂直声音朝向作为初始位置分布的特征值之一。
25.通过获取上述信息之后，便可以计算分布式扬声阵列所面向的声场区域，声场区域是用户听取声音信号的主要区域。
26.s102，对所述分布式扬声阵列中所包含的n个扬声器进行电声函数构造，形成n个电声向量，所述电声向量包含扬声器的位置信息以及功率信息。
27.不同的扬声器具有不同的声音播放功率，进而影响扬声器的播放效果，为此，可以获取分布式扬声阵列中扬声器的发射功率、位置坐标以及垂直声音朝向，基于扬声器的发射功率、位置坐标以及垂直声音朝向，确定扬声器在声场区域内的声音分布。
28.基于扬声器的位置信息以及功率信息，形成电声向量。
29.作为一个例子，电声向量pt可以通过如下公式计算：
30.其中，rm为扬声器阵列中心点到第m个目标区域控制点的距离，所述扬声器阵列中心点为所述l个扬声器单元的坐标的平均值；k为波数，，c0为空气中的声速。
31.s103，按照n个扬声器在所述声场区域内的分布，构建包含n个电声向量的电声矩阵，所述电声矩阵用于描述分布式扬声阵列在声场区域形成的声场能量。
32.可以按照扬声器在声场区域的排列顺序，对电声向量进行排序，形成所述电声矩阵。
33.除此之外，还可以对所述电声矩阵进行特征值计算，以便于基于特征值获取分布式扬声阵列的特性。
34.s104，基于所述声场能量，确定所述分布式扬声阵列在所述声场区域内形成的声场能量等值线，以便于基于所述等值线的曲率变抓值，对分布式扬声阵列布置点进行优化。
35.可以通过预先设置的声音仿真模型，对构建的分布式扬声阵列进行声音能量计算，进而得到扬声阵列在声场区域内的声音能量分布。
36.对分布式扬声阵列在声场区域内的声场能量进行聚类计算，形成聚类边缘线；将所述聚类边缘线进行等值连接，形成声场能量等值线。
37.聚类算法的过程中，对于包含n个扬声向量的数据集x，选取欧式距离作为相似度指标，通过欧式距离来计算n个扬声向量之间的相似度值。聚类目标是使得各类的聚类平方和最小，即最小化j：
38.欧氏距离计算公式：
39.其中，ui，uk为扬声向量的数据集x中的任意2个向量，xd表示向量x的第d个元素值，zd表示向量z的第d个元素值。
40.在获得等值线之后，可以进一步的计算等值线的曲率变化点，以便于计算曲率变化点的曲率值；判断所述曲率值是否大于预设值；若是，则对于大于预设值的曲率点所对应的扬声阵列进行位置和方位调整。通过这种方式，可以选择曲率值较大的点，通过对曲率值较大的点进行曲率值调整，避免曲率值较大的点导致的声场内声音过于刺耳的现象出现。
从而使得整个声场内的声音能量分布都比较均匀。
41.根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述获取分布式扬声阵列的初始位置分布，包括：构建平面直角坐标系，基于平面直角坐标系确定多个分布式扬声阵列的平面坐标。
42.根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述获取分布式扬声阵列的初始位置分布，还包括：获取分布式扬声阵列的垂直声音朝向，将所述垂直声音朝向作为初始位置分布的特征值之一。
43.根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述对所述分布式扬声阵列中所包含的n个扬声器进行电声函数构造，包括：获取分布式扬声阵列中扬声器的发射功率、位置坐标以及垂直声音朝向；基于扬声器的发射功率、位置坐标以及垂直声音朝向，确定扬声器在声场区域内的声音分布。
44.根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述对所述分布式扬声阵列中所包含的n个扬声器进行电声函数构造之后，所述方法还包括：基于扬声器的位置信息以及功率信息，形成电声向量。
45.根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述按照n个扬声器在所述声场区域内的分布，构建包含n个电声向量的电声矩阵，包括：按照扬声器在声场区域的排列顺序，对电声向量进行排序，形成所述电声矩阵。
46.根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述按照n个扬声器在所述声场区域内的分布，构建包含n个电声向量的电声矩阵，还包括：对所述电声矩阵进行特征值计算，以便于基于特征值获取分布式扬声阵列的特性。
47.根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述基于所述声场能量，确定所述分布式扬声阵列在所述声场区域内形成的声场能量等值线，包括：对分布式扬声阵列在声场区域内的声场能量进行聚类计算，形成聚类边缘线；将所述聚类边缘线进行等值连接，形成声场能量等值线。
48.根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述基于所述等值线的曲率变抓值，对分布式扬声阵列布置点进行优化，包括：获取等值线的曲率变化点，以便于计算曲率变化点的曲率值；判断所述曲率值是否大于预设值；若是，则对于大于预设值的曲率点所对应的扬声阵列进行位置和方位调整。
49.参见图4，本发明实施例提供了一种分布式扬声阵列布置点选择与优化系统40，包括：获取模块401，用于获取分布式扬声阵列的初始位置分布，以便于基于所述初始位置分布，确定分布式扬声阵列所面向的声场区域；构造模块402，用于对所述分布式扬声阵列中所包含的n个扬声器进行电声函数构造，形成n个电声向量，所述电声向量包含扬声器的位置信息以及功率信息；
构建模块403，用于按照n个扬声器在所述声场区域内的分布，构建包含n个电声向量的电声矩阵，所述电声矩阵用于描述分布式扬声阵列在声场区域形成的声场能量；确定模块404，用于基于所述声场能量，确定所述分布式扬声阵列在所述声场区域内形成的声场能量等值线，以便于基于所述等值线的曲率变抓值，对分布式扬声阵列布置点进行优化。
50.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种分布式扬声阵列布置点选择与优化方法，其特征在于，包括：获取分布式扬声阵列的初始位置分布，以便于基于所述初始位置分布，确定分布式扬声阵列所面向的声场区域；对所述分布式扬声阵列中所包含的n个扬声器进行电声函数构造，形成n个电声向量，所述电声向量包含扬声器的位置信息以及功率信息；按照n个扬声器在所述声场区域内的分布，构建包含n个电声向量的电声矩阵，所述电声矩阵用于描述分布式扬声阵列在声场区域形成的声场能量；基于所述声场能量，确定所述分布式扬声阵列在所述声场区域内形成的声场能量等值线，以便于基于所述等值线的曲率变抓值，对分布式扬声阵列布置点进行优化。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取分布式扬声阵列的初始位置分布，包括：构建平面直角坐标系，基于平面直角坐标系确定多个分布式扬声阵列的平面坐标。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取分布式扬声阵列的初始位置分布，还包括：获取分布式扬声阵列的垂直声音朝向，将所述垂直声音朝向作为初始位置分布的特征值之一。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述对所述分布式扬声阵列中所包含的n个扬声器进行电声函数构造，包括：获取分布式扬声阵列中扬声器的发射功率、位置坐标以及垂直声音朝向；基于扬声器的发射功率、位置坐标以及垂直声音朝向，确定扬声器在声场区域内的声音分布。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述对所述分布式扬声阵列中所包含的n个扬声器进行电声函数构造之后，所述方法还包括：基于扬声器的位置信息以及功率信息，形成电声向量。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述按照n个扬声器在所述声场区域内的分布，构建包含n个电声向量的电声矩阵，包括：按照扬声器在声场区域的排列顺序，对电声向量进行排序，形成所述电声矩阵。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述按照n个扬声器在所述声场区域内的分布，构建包含n个电声向量的电声矩阵，还包括：对所述电声矩阵进行特征值计算，以便于基于特征值获取分布式扬声阵列的特性。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述基于所述声场能量，确定所述分布式扬声阵列在所述声场区域内形成的声场能量等值线，包括：对分布式扬声阵列在声场区域内的声场能量进行聚类计算，形成聚类边缘线；将所述聚类边缘线进行等值连接，形成声场能量等值线。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述基于所述等值线的曲率变抓值，对分布式扬声阵列布置点进行优化，包括：获取等值线的曲率变化点，以便于计算曲率变化点的曲率值；判断所述曲率值是否大于预设值；若是，则对于大于预设值的曲率点所对应的扬声阵列进行位置和方位调整。
10.一种分布式扬声阵列布置点选择与优化系统，其特征在于，包括：获取模块，用于获取分布式扬声阵列的初始位置分布，以便于基于所述初始位置分布，确定分布式扬声阵列所面向的声场区域；构造模块，用于对所述分布式扬声阵列中所包含的n个扬声器进行电声函数构造，形成n个电声向量，所述电声向量包含扬声器的位置信息以及功率信息；构建模块，用于按照n个扬声器在所述声场区域内的分布，构建包含n个电声向量的电声矩阵，所述电声矩阵用于描述分布式扬声阵列在声场区域形成的声场能量；确定模块，用于基于所述声场能量，确定所述分布式扬声阵列在所述声场区域内形成的声场能量等值线，以便于基于所述等值线的曲率变抓值，对分布式扬声阵列布置点进行优化。

技术总结
本发明实施例中提供了一种分布式扬声阵列布置点选择与优化方法及系统，属于声场控制技术领域，该方法包括：获取分布式扬声阵列的初始位置分布；对所述分布式扬声阵列中所包含的N个扬声器进行电声函数构造，形成N个电声向量，所述电声向量包含扬声器的位置信息以及功率信息；按照N个扬声器在所述声场区域内的分布，构建包含N个电声向量的电声矩阵；基于所述声场能量，确定所述分布式扬声阵列在所述声场区域内形成的声场能量等值线，以便于基于所述等值线的曲率变抓值，对分布式扬声阵列布置点进行优化。采用本方案，能够对分布式扬声阵列的声场效果进行动态调整，提高了分布式扬声阵列的声场效果。列的声场效果。列的声场效果。


技术研发人员：王明用 王理想 黄瑞华 王文星
受保护的技术使用者：广州市声讯电子科技股份有限公司
技术研发日：2023.05.22
技术公布日：2023/8/1