通路时间差与立体声声像定位

通过对双耳声压进行相关分析,探讨了立体声重发时通路时间差对声像定位的影响,并进行了声像定位实验。结果表明,在低频ｆ≤０．６ｋＨｚ时,通路时间差不能有效地产生声像移动。只有ｆ＞０．７ｋＨｚ时,通路时间差的影响才逐渐明显。并且通路时间差所产生的声像位置明显与频率有关,声像的明晰度、自然度都较差,因而在实际应用中应尽量避免单独利用通路时间差产生立体声声像。     

频率对环绕声声像定位的影响

本文考虑双耳相位差的高级近似，导出了中频情况下适用的具有更普遍意义的平面环绕声声像定位公式。在低频时该式将化为通常的环绕声声像定位公式，而随着声音频率的增加，声像位置将与频率有关。将新的公式用到方型排列和棱型排列的４－４－４环绕声系统，得到了同实验相一致的结果。文中着重指出，声像随频率而变化是导致环绕声重发中侧向声像不稳定的重要在而为今后改进环绕声系统提供了理论基础。     

半三维空间立体声系统中声像位置畸变的矫正

从过去的研究结果可知:在半三维空间立体声重发系统中,由于其摈弃了上、下方向的方向信息并取消了下方的扬声器,这就使重发声像在竖直方向上产生了位置畸变。本文就在原有的左、右方向信号S,前、后方向信号D以及“和”信号M导出一个与上、下方向信息有关的辅助信号C_H,并与原来的M、S及D三个信号共同组成一组三维空间立体声的重发信号,在重发中可以产一个无声像位置畸变的重发声场。但是,辅助信号C_H并不是一个完全的方向信号,所以重发声场中的声像位置分布也只限于排列在重发声场的上(或下)方;而不是遍布于整个空间。 这种重发方式如果用于半三维空间立体声系统中时,就可用以矫正声像位置畸变现象。     

平面环绕声场的研究

本文应用了环绕声场重发中的声像定位公式,普遍地探讨了(包括左、右对称和不对称)二个传输通路的矩阵型立体声系统。证明了它们重发时都不可能获得一个无声像位置畸变的平面环绕声场,因而肯定了一切4-2-4矩阵型立体声系统都不是完美的平面环绕声系统。 文中也指出采用三个传输通路的立体声系统能够在重发时产生无声像位置畸变的平面环绕声场,着重指出,三个独立传输信号的形式不是唯一的,给出了任意两组独立传输信号和所对应的两个不同的译码矩阵的变换关系。文中最后指出了选择独立传输信号形式时所应注意的问题。     

半三维空间立体声重发系统

文中应用三维(立体)声场中,声像位置φ_I、θ_I与各扬声器位置φ_n~ψ、θ_n~ψ及其发出声音振幅An之间的关系,分析计算了一种六输出通路、一种四输出通路和普遍的多输出通路半三维空间立体声系统。从其分析的结果得知,声像在水平平面内没有位置畸变现象发生,而在竖直方向上却有位置不定或模糊的感觉。但是,各种声场的畸变情况却是等效的,并不因为系统不同而有本质上的区别。 文中也确定了,任何一个无声像位置畸变的立体声系统所须的独立信号m等于其声音的重发维数k加1,即 m=k+1     

对5通路3/2环绕声系统缺陷的分析

本文利用环绕声重发的声像定位理论，对一种受到重视、很可能将被国际上广泛应用的通用环绕声系统—5通路3／2系统的声像特性进行了分析，并对系统进行了声像定位实验．理论和实验结果表明，按目前的信号馈给方式，系统可在倾听者前方产生稳定而明晰的声像；但在侧向和后方只能产生模糊和不稳定的声像（扬声器方向除外）；将别是在侧向，存在着一个声像的死区，并且对侧向和后方声像来说，听音区域片不宽阔，因而作为一种通用的系统，虽然将其用作伴随图像的重发时，可获得较好的效果；但用作不伴随图像的重发时，系统并不能很好地再观原声场的空间感。由于系统存在这种不容忽视的缺陷，文中着重强调应设法在这方面对系统加以改进     

非中心倾听位置的立体声像分析

对非中心倾听位置的立体声像进行了理论和实验分析。结果表明,非中心倾听位置的声像定位结果和信号的频率有关。当倾听者偏离中心位置超过一定距离Xmax或信号频率超过某一上限fmax时,就有可能出现声像位置超出扬声器布置之外,从而破坏立体声的空间信息的情况。而Xmax和fmax是互成反比关系。缩小左右扬声器之间的张角或增加中置扬声器(如5.1通路系统)可扩大听音区域,提高声像的稳定性。     

改进的5.1通路环绕声三扬声器虚拟重发系统

提出一种改进的5．1通路环绕声的三扬声器虚拟重发系统。本文首先指出,现有的两扬声器虚拟重发存在听音区域窄、声像稳定性差等缺陷。通过理论分析和心理声实验证明,采用一对布置在前方±30°的全频带扬声器和一个前方0°的高频中置扬声器组成5．1通路环绕声虚拟重发系统,不但可提高重发声像的稳定性,且扬声器布置实际可行,信号处理相对简单。因此所提出的虚拟系统及其扬声器布置是适合于电视和多媒体计算机的应用。     

立体声技术近年来的进展

本文总结和评论了立体声技术近年来的进展，包括声像定位理论和实验，传统的双通路立体声系统的改进，环绕产系统，高清晰度电视声系统，假头型立体声系统，数字声频技术在立体声的应用等．文中最后还叙述了对立体声今后发展的展望．     

头部尺寸对虚拟声像定位的影响

本利用立体声像的相关理论分析方法，分析了用扬声器重发虚拟声时，倾听的头部尺寸对声像定位的影响。结果表明,当实际倾听的头部尺寸与虚拟声信号处理所用头部模型的尺寸有差别时，前方范围内的声像位置畸变较小，但侧向的声像位置畸变较大，因而本特别指出，倾听头部尺寸的不同是虚拟声重发时侧向的声像位置畸变的重要原因，声像定位实验证实了理论分析。     

三维(立体)声场的数学分析

人们的听觉器官结构近似地具有以左、右两耳联线为轴的旋转对称性出发,推证了在重发声场中,当倾听者的头部固定不动和沿水平平面或竖直平面内作微小摆动时的声像定位公式。这组公式可用以计算一个重发立体声场的声像位置畸变;也可用以导出具有最少独立信号而无声像位置畸变的许多不同的三维(立体)声系统和全景(立体)声系统。文中导出了正方排列和正三角梭锥(正四面体)排列两种型式的三维(立体)声系统作为这组公式应用之例。     

5.1通路(3/2)环绕声系统的改进

本文利用环绕声重发的声像定位理论,探讨了对５．１通路（３／２０环绕声系统的改进方法。理论和实验结果表明,通过改变系统现有的分立－对信号馈给方法,而采用文中所提出的新的信号馈给方法,就可以在一定的程度上克服现有方法的缺陷,使系统不但可重发稳定、明晰的前方声像,而且可重发稳定的侧向声像,并且听音区域有所扩大,因而改进后的系统既可用于伴随图像的声音重发,又可作为通用系统（兼容地）用于不伴随图像伯声音重发     

6.1通路通用平面环绕声系统的研究

提出了一种新的６．１通路环绕声系统及系统的两种不同的信号馈给法。通过理论和实验证明了系统可重发水平面内３６０°的声像,特别是侧向和后方的声像效果较现有的５．１通路系统有明显的改善,因而适合作为通用的环绕声系统。文中同时证明了新系统与５．１通路系统完全兼容,利用现有的方法即可实现信号的兼容记录与重发。     

人工头制式录声用扬声器重发

人工头制式录声技术的概念是众所周知的。但技术上必须用耳机重放。如果用扬声器重发,由于串扰使立体声效果损坏。串扰是指右耳听右扬声器的声音时也听到左扬声器的声音,反之左耳也如此。数字信号处理技术提供了可以加入人工串扰以抵消自然串扰的前景,从而保存用耳机重放所具有的立体声效果,如图1所示,其中X_l和X_r表示在两耳鼓膜处重发声压的两通路信号,下标l和r分别相应于左、右耳;Y_l和Y_4是输入扬声器的信号;Z_l和Z_r为用扬声器重发时耳膜处声压。H表示由Z到Z的转移函数。因此     

高保真立体声(Ⅲ)

双通路立体声 高保真双通路立体声的节目源有三类:调谐器、唱片和磁带.立体声调谐器接收调频广播的立体声节目.立体声唱片则把两路信息以机械能形式储存在槽纹中,声压的变化相应于唱片槽纹中线的位移,通过立体声电唱盘来重     

基于校正多相位快速傅里叶变换算法的叠栅条纹相位差测量

叠栅条纹相位差测量是光栅位移测量中的关键技术,在两块光栅相对运动过程中,叠栅条纹信号的频率会因光栅夹角误差的存在而发生偏移,采用传统多相位快速傅里叶变换(MPFFT)算法计算任意时刻叠栅条纹相位值会产生测量误差,导致相位差测量不准确。为了减少频偏所产生的相位测量误差,提出了一种校正MPFFT相位测量算法,推导出了基于相位差校正法的MPFFT谱校正模型。仿真结果表明,在无噪声情况下,当光栅夹角误差为0.1°时,信号的最大频率偏移量约为4.19kHz,传统MPFFT相位测量误差大于100°,经相位校正后,相位测量误差小于0.2°,相位差测量误差小于0.004°;在高斯噪声和谐波干扰情况下,相位差测量误差小于0.2°,当取栅距为20μm时,相位差测量误差所产生的位移测量误差小于0.0111μm,为光栅位移纳米级测量提供了参考。     

5.1通路环绕声的虚拟重放系统

提出了一种改进的5.1通路环绕声虚拟重放系统及其信号处理方法。首先对5.1通路环绕声的虚拟重放声场进行了分析,指出现有的系统存在听音区域窄、声像位置畸变、重放音色改变等缺陷。在此基础上,通过理论分析提出将一对前方重放扬声器布置缩窄到士±15°、音色均衡的信号处理等措施,可较好地克服现有系统的缺陷,且信号处理也相对简单。心理声学实验验证了理论分析,证明系统可重放出整个前半平面(约±90°)的立体声像。因此所提出的系统及其扬声器布置是适合于电视和多媒体计算机的应用。     

超短脉冲通过拼接光栅的远场分析

 从惠更斯-菲涅耳原理出发，得到了含有色差项的1/4圆光束在焦平面上的光场积分表达式（对于光束口径），以及具有不同相位延迟的4束1/4圆光束相干叠加后的光场表达式，并建立了该相干叠加场的远场的数学模型，并对光束口径为10 cm，焦距为200 cm，脉宽1 ps的实例进行了模拟，得到了单光束、4个子光束间无相差和存在相位差三种情况下的远场强度分布图。结果表明，单束1/4圆光束的远场不再中心对称，而是轴对称；当子光束间存在π相位差时远场将出现明显的焦斑分裂，因此光栅拼接应将束间相差控制在远小于π的水平上。     

环绕声重放中通路信号相关性与听觉空间印象

通过心理声学实验研究了5.1通路环绕声重放中前方左、右,以及左环绕、右环绕四个扬声器通路信号相关性与听觉空间印象之间的关系。结果表明,对前方左、右扬声器重放或左环绕、右环绕扬声器重放,都可以通过控制通路信号的相关系数在一定程度上改变前方或后方声像的宽度。对不同频率范围的信号,声像宽度与通路信号的相关系数之间的定量关系有所不同。但对一对侧向扬声器重放,基本上不能通过控制通路信号相关系数来改变声像的宽度,并且声像宽度很窄。对于前方和环绕两对扬声器同时重放,对粉红噪声和中心频率不大于1 kHz的倍频程信号,适当控制各扬声器对通路信号的相关系数可以获得较强的包围感;但是对中心频率为2 kHz和4 kHz的倍频程信号则无法获得包围感。进一步的理论计算和实验测量结果表明,重放声像宽度和双耳听觉互相关系数(IACC)并没有唯一对应的关系,这可能和IACC的计算方法有关。对于IACC的计算方法和适用性还需要进一步的实验验证。本文的结果将有助于实际的环绕声节目制作和评价。      

扬声器的特性不匹配对虚拟声像的影响

本文从理论和实验上探讨了扬声器的特性不匹配对重放虚拟声像的影响。结果表明,用两扬声器进行虚拟听觉重放时,在某些频率段和虚拟声像角度,两扬声器间很小的幅频特性差异或相频特性差异都足以对虚拟声像方向产生明显的影响。扬声器特性的差异对前方范围的声像影响较小,但对侧向范围的声像影响较大,因而两扬声器的特性不匹配也是导致虚拟听觉重放时侧向声像位置畸变的重要原因之一。而在实际应用中要特别注意两扬声器的特性匹配,或者要用信号处理的方法对两扬声器的特性进行校正。