Page 17 - 《应用声学》2020年第2期

第 39 卷 第 2 期 朱宏艺等： 紧凑型双单元声系统的波束形成研究 175

(2) 对于中央虚拟声道， 在频段 I、II， 图 高频9∼10 kHz附近，其指向性幅度均大于−10 dB。
5(g)∼(h) 的波束形成结果基本为全指向，该结果 因此相较于图 3(i)，图 5(i) 的波束宽度更符合虚拟
与 1.3 节的分析一致。由于频段 I、II 的声波波长较 中央声道的设计要求。
长，因而该结果不会影响聆听者对虚拟中央声道的 综上所述，有限长障板虽然会造成单个扬声器
感知。在频段III，由于单元指向性变窄，图5(i)的波 单元的指向性整体变宽，但该结果更有利于左/右
束形成结果依然会出现主瓣不光滑的情况，但在较 声道和中央虚拟声道的波束形成。

-150O 180O 0 dB 150O -150O 180O 0 dB 150O -150O 180O 0 dB 150O
ᮠ඀ *
-10 dB
-10 dB
-10 dB
-120O 120O -120O 120O -120O 120O f=200 Hz
f=400 Hz
-20 dB
-20 dB
-20 dB
-90O 90O -90O 90O -90O 90O f=600 Hz
f=800 Hz
f=1000 Hz
-60O 60O -60O 60O -60O 60O
-30O 30O -30O 30O -30O 30O
0O 0O 0O
(a) ੴܦ٨ӭЋ200~1000 Hz (d) ࢻܦ᥋200~1000 Hz (g) ˗ܽᘿલܦ᥋200~1000 Hz
180O 0 dB
180O0 dB 180O 0 dB
-150O 150O -150O 150O -150O 150O
ᮠ඀ **
-10 dB
-10 dB
-10 dB
-120O 120O -120O 120O -120O 120O
f=2 kHz
-20 dB
-20 dB
-20 dB
-90O 90O -90O 90O -90O 90O f=3 kHz
f=4 kHz
-60O 60O -60O 60O -60O 60O
-30O 30O -30O 30O -30O 30O
0O 0O 0O
(b) ੴܦ٨ӭЋ2~4 kHz (e) ࢻܦ᥋2~4 kHz (h) ˗ܽᘿલܦ᥋2~4 kHz
180O0 dB ᮠ඀ ***
180O 0 dB
180O 0 dB
-150O 150O -150O 150O -150O 150O
f=5 kHz
-10 dB
-10 dB
-10 dB
-120O 120O -120O 120O -120O 120O f=6 kHz
f=7 kHz
-20 dB
-20 dB
-20 dB
-90O 90O -90O 90O -90O 90O f=8 kHz
f=9 kHz
-60O 60O -60O 60O -60O 60O f=10 kHz
-30O 30O -30O 30O -30O 30O
0O 0O 0O
(c) ੴܦ٨ӭЋ5~10 kHz (f) ࢻܦ᥋5~10 kHz (i) ˗ܽᘿલܦ᥋5~10 kHz
图 5 有限长圆柱形障板上 (H = 20 cm) 扬声器单元的指向性和左声道/虚拟中央声道波束形成结果
Fig. 5 Directivity of a loudspeaker mounted on a finite cylindrical baffle (H = 20 cm) and beam-
forming results of left/phantom center channel
声道和虚拟中央声道的波束形成结果，测量结果如
5 实验
图7所示。
为验证算法的实际性能，本文基于第 4 节的模 对比图 7(a)∼(c) 和图 5(a)∼(c)，由于实际使用
拟条件，设计并加工了一个半径 R = 4 cm、高度 的扬声器单元并非理想的矩形活塞振动，且实际采
H = 20 cm 的圆柱形障板，两只相同型号且半径为 用的障板不是标准的圆柱形，因而实测的指向性与
2.54 cm 的扬声器单元以角度间隔 120 安装于该障 有限元仿真结果有差异。主要表现为在频段 II，实
◦
板上，构成如图 6(a) 所示的紧凑型双单元声系统。 测的指向性较窄于仿真结果。
利用如图 6(b) 所示的实验装置分别测量了安装于 由图7(d)∼(f)可见，对于左声道，算法实现了波
有限长圆柱形障板上单个扬声器单元的指向性、左 束形成滤波器从低频平滑过渡到高频。在频段 I，两