Page 22 - 《应用声学》2020年第2期

180 2020 年 3 月

 
域，在方向辨别准确的区域内，测试分析近场虚拟声
H 0L 0
像的距离辨别效果。实验结果表明，在方向角判断 其中，H 0 =   ，H 0L 和 H 0R 分别表示左
0 H 0R
准确的区域，受试者能够较准确地分辨声源的不同
右扬声器系统的频率响应。
距离，同时声源在侧方时受试者的距离判定结果更
扬声器重放信号 Y 经空间传播后到达受试者
准确。
双耳，形成双耳信号E。则数学形式可表示为
1 虚拟声源的重放模型 E = HY , (3)

 
1.1 模型建立 H LL H RL
其中，H =   ，表示扬声器到受试者双
基于串声消除的双扬声器重放系统，其实质是
H LR H RR
改变扬声器的信号输入，使得扬声器重放时的双耳 耳的系统传递矩阵，H LL 、H LR 、H RR 和H RL 分别表
声压等于单声源的情况，也称这种方法为听觉传输 示从左右扬声器位置到受试者左右耳的传递函数。
方法 [26] 。因此，双扬声器系统近场声源的重放是通 另一方面，假设空间中某一单声源位于图中虚
过调节两路扬声器信号的馈给，使得扬声器重放的 拟声源 V 的位置，产生信号 S 经空间传播后到达受
双耳声压等于距离受试者 1 m 范围以内的单声源 试者双耳，形成双耳信号E 。则数学形式可表示为
′
的情况。图 1 给出了双扬声器系统的近场声源重放
′
的示意图，声源信号 S 经过两个单输入单输出的系 E = H V S, (4)
统，将幅度和相位调节后的信号输入到左右两扬声  
H VL
器播放，最后信号到达受试者双耳产生与声源信号 其中，H V =   ，表示虚拟声源 V到受试者双
H VR
S 在近场情况下相同的效果。假设声源信号 S 经过
耳的系统传递矩阵，H VL 、H VR 分别表示虚拟声源
预滤波器H pre 处理后形成两扬声器的输入信号X，
位置到受试者左右耳的传递函数。
可表示为
要使得扬声器系统重放的声像与单声源产生
jω
jω
jω
X( e ) = H pre ( e )S( e ), (1) 相同的听觉效果，则需满足条件 E = E。根据上
′
 
jω
H L ( e ) 述条件，将式 (1)、式 (2) 代入式 (3)，并结合式 (4) 可
jω
jω
其 中， H pre ( e ) =   ， H L ( e ) 和 以得到
jω
H R ( e )
jω
H R ( e ) 分别表示左右预滤波器。为了公式简洁， HH 0 H pre S = H V S. (5)
后面的推导省略式中( e )。
jω
在实际应用中，扬声器系统的频率响应通常会
S S 做均衡处理，从而实现两扬声器系统的理想匹配。
H L H R
因此，在本文的研究中扬声器系统的频率响应 H 0
L R
可以忽略，则式(5)可简化为
H RL
H LR
V
H LL H RR
HH pre S = H V S. (6)
H VL
H VR
此时，预滤波器H pre 可以表示为
ੴܦ٨ ᘿલܦູ
H pre = H −1 H V , (7)
图 1 双扬声器系统近场声源重放示意图 −1
其中，H 表示扬声器到受试者双耳的系统传递矩
Fig. 1 Diagram of near field source reproduction
阵的逆矩阵。
with dual speaker system
实际中布放的扬声器离受试者的距离一般在
信号 X 经过扬声器系统 (系统包括声卡、音箱)
1.5 m以上(满足远场条件)，因此需要选择远场的传
形成重放信号 Y ，假设扬声器系统的频率响应为
递函数H LL 、H LR 、H RR 和H RL 。根据重放虚拟声源
H 0 ，则此过程可以表示为
的位置信息，选择近场的传递函数 H VL 和H VR 。根
Y = H 0 X, (2) 据式(7)可以得到预滤波器H pre 。