电子学报 ›› 2017, Vol. 45 ›› Issue (3): 520-526.DOI: 10.3969/j.issn.0372-2112.2017.03.002

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基于高阶Ambisonics的2.5维近场声源合成

周岭松, 鲍长春, 贾懋珅, 步兵   

  1. 北京工业大学电子信息与控制工程学院, 北京 100124
  • 收稿日期:2015-07-07 修回日期:2016-03-31 出版日期:2017-03-25 发布日期:2017-03-25
  • 作者简介:周岭松 男,1990年生于江西九江.现为北京工业大学硕士研究生.主要研究方向为空间音频信号处理.E-mail:zhoulingsong2008@126.com;鲍长春 男,1965年生于内蒙古赤峰.现为北京工业大学教授、博士生导师.主要研究方向为语音与音频信号处理.E-mail:chchbao@bjut.edu.cn;贾懋珅 男,1982年生于河北张家口.现为北京工业大学讲师.主要研究方向为空间音频信号处理.E-mail:jiamaoshen@bjut.edu.cn;步兵 男,1989年生于河北衡水.现为北京工业大学博士研究生.主要研究方向为空间音频信号处理.E-mail:bubing@emails.bjut.edu.cn
  • 基金资助:

    国家自然科学基金(No.61231015,No.61201197);教育部博士点新教师基金(No.20121103120017);北京市教委科技计划(No.KM201310005008)

2.5D Near-Field Sound Source Synthesis Using Higher Order Ambisonics

ZHOU Ling-song, BAO Chang-chun, JIA Mao-shen, BU Bing   

  1. School of Electronic Information and Control Engineering, Beijing University of Technology, Beijing 100124, China
  • Received:2015-07-07 Revised:2016-03-31 Online:2017-03-25 Published:2017-03-25

摘要:

针对空间声信号处理中二维声场合成与实际声源维数失配问题及近场声源合成中的近场失真问题,本文提出了一种2.5维声场合成方法和一种改进的维纳滤波的近场补偿方法.2.5维声场合成基于高阶Ambisonics的球谐函数展开.改进的维纳滤波方法用于补偿高阶Ambisonics合成2.5维近场声源时引入的近场失真.基于连续扬声器阵列假设理论,推导出了扬声器激励信号的一般表达形式.声场合成实验结果表明:与余弦正则化方法产生的相对误差0.23相比,所提方法合成2.5维近场声源的相对误差减少到了0.031;与高通滤波法相比,所提方法可以提供更大范围的有效听音区.

关键词: 声信号处理, 声场合成, 扬声器阵列, 球谐函数

Abstract:

In the spatial acoustic signal processing,for the issue of dimensionality mismatch between 2-dimensional (2D) sound field synthesis and practical sound source,and the issue of near-field distortion in the near-field sound source synthesis,this paper presents a 2.5-dimensional (2.5D) sound field synthesis method and a modified Wiener filter method for near-field compensation.The 2.5D sound field synthesis is achieved using the spherical harmonics expansion of higher order ambisonics (HOA).The modified Wiener filter is used to compensate the near-field distortion which arises when HOA is utilized to reproduce a 2.5D near-field sound source.Based on the concept of continuous loudspeaker array hypothesis,a general expression of the loudspeaker driving signal is derived.The experiments show that the proposed method reduced the relative error of the synthesized 2.5D near-field from 0.23 to 0.031 in comparison with the cosine regularization method.Meanwhile,the proposed method provides a larger effective listening area compared with the high-pass filter method.

Key words: acoustic signal processing, sound field synthesis, loudspeaker array, spherical harmonics

中图分类号: