CN111316666A - 使用超材料层的声全息记录和再现系统 - Google Patents

使用超材料层的声全息记录和再现系统 Download PDF

Info

Publication number
CN111316666A
CN111316666A CN201880071395.0A CN201880071395A CN111316666A CN 111316666 A CN111316666 A CN 111316666A CN 201880071395 A CN201880071395 A CN 201880071395A CN 111316666 A CN111316666 A CN 111316666A
Authority
CN
China
Prior art keywords
sound
resonators
microphone
piezoelectric drivers
piezoelectric
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201880071395.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111316666B (zh
Inventor
G·P·马瑟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Virtual Reality Acoustics Co Ltd
Original Assignee
Virtual Reality Acoustics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Virtual Reality Acoustics Co Ltd filed Critical Virtual Reality Acoustics Co Ltd
Publication of CN111316666A publication Critical patent/CN111316666A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111316666B publication Critical patent/CN111316666B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B20/00—Signal processing not specific to the method of recording or reproducing; Circuits therefor
    • G11B20/00992—Circuits for stereophonic or quadraphonic recording or reproducing
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B20/00—Signal processing not specific to the method of recording or reproducing; Circuits therefor
    • G11B20/10—Digital recording or reproducing
    • G11B20/10527—Audio or video recording; Data buffering arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R1/20—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics
    • H04R1/22—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired frequency characteristic only 
    • H04R1/28—Transducer mountings or enclosures modified by provision of mechanical or acoustic impedances, e.g. resonator, damping means
    • H04R1/2807—Enclosures comprising vibrating or resonating arrangements
    • H04R1/2838—Enclosures comprising vibrating or resonating arrangements of the bandpass type
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R17/00—Piezoelectric transducers; Electrostrictive transducers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R5/00—Stereophonic arrangements
    • H04R5/02—Spatial or constructional arrangements of loudspeakers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R5/00—Stereophonic arrangements
    • H04R5/027—Spatial or constructional arrangements of microphones, e.g. in dummy heads
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R5/00—Stereophonic arrangements
    • H04R5/04—Circuit arrangements, e.g. for selective connection of amplifier inputs/outputs to loudspeakers, for loudspeaker detection, or for adaptation of settings to personal preferences or hearing impairments
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04S—STEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S5/00—Pseudo-stereo systems, e.g. in which additional channel signals are derived from monophonic signals by means of phase shifting, time delay or reverberation 
    • H04S5/005—Pseudo-stereo systems, e.g. in which additional channel signals are derived from monophonic signals by means of phase shifting, time delay or reverberation  of the pseudo five- or more-channel type, e.g. virtual surround
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04S—STEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S7/00—Indicating arrangements; Control arrangements, e.g. balance control
    • H04S7/30—Control circuits for electronic adaptation of the sound field
    • H04S7/307—Frequency adjustment, e.g. tone control
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B20/00—Signal processing not specific to the method of recording or reproducing; Circuits therefor
    • G11B20/10—Digital recording or reproducing
    • G11B20/10527—Audio or video recording; Data buffering arrangements
    • G11B2020/10537—Audio or video recording
    • G11B2020/10546—Audio or video recording specifically adapted for audio data
    • G11B2020/10555—Audio or video recording specifically adapted for audio data wherein the frequency, the amplitude, or other characteristics of the audio signal is taken into account
    • G11B2020/10564—Audio or video recording specifically adapted for audio data wherein the frequency, the amplitude, or other characteristics of the audio signal is taken into account frequency
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B20/00—Signal processing not specific to the method of recording or reproducing; Circuits therefor
    • G11B20/10—Digital recording or reproducing
    • G11B20/10527—Audio or video recording; Data buffering arrangements
    • G11B2020/10537—Audio or video recording
    • G11B2020/10592—Audio or video recording specifically adapted for recording or reproducing multichannel signals
    • G11B2020/10601—Audio or video recording specifically adapted for recording or reproducing multichannel signals surround sound signal
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2201/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones covered by H04R1/00 but not provided for in any of its subgroups
    • H04R2201/34—Directing or guiding sound by means of a phase plug
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04S—STEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S2400/00—Details of stereophonic systems covered by H04S but not provided for in its groups
    • H04S2400/15—Aspects of sound capture and related signal processing for recording or reproduction

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Otolaryngology (AREA)
  • Obtaining Desirable Characteristics In Audible-Bandwidth Transducers (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Stereophonic Arrangements (AREA)
  • Electrostatic, Electromagnetic, Magneto- Strictive, And Variable-Resistance Transducers (AREA)

Abstract

通过记录每只左耳和右耳的单声道记录来记录和再现全息声音。这是通过在具有共振器的记录设备中将声音划分为离散频率后，确定记录的频率的相移来实现的，每个圆形布置的共振器以不同的频率共振，圆形布置并通过非共振材料划分为离散通道。共振器以伪随机的方式放置在记录设备中，共振器的圆位于可单声道记录声音的麦克风的前面。然后，通过将扬声器或换能器布置在放大声音的微孔片材中来播放声音，其中扬声器/换能器围绕中心点的布置。然后，根据最初记录声音的位置和围绕中心点的特定换能器位置，定向播放声音。

Description

使用超材料层的声全息记录和再现系统
技术领域
本公开总体上涉及声音的记录和再现，并且更具体地，涉及全息地记录和再现声音。
背景技术
基本的音频记录和再现技术无处不在，并已成为我们日常生活的组成部分。这些区域涵盖了从录音到再现(例如在录音室、音乐厅等中进行音乐录音和再现)以及随后在家庭娱乐系统、电话/办公室通信、公共广播系统等中进行再现的整个过程。最终目的是再现时听起来与声音首次创建时完全一样。换句话说，我们希望例如振幅、频率含量和深度感知、空间位置等各种因素处于与最初录制时相同的声场中。
最近，已经采取了在该区域中进行虚拟视频/声音记录和再现的步骤。虚拟声学记录和再现是指在混响空间中录制真实世界的音乐会/表演，以及随后以原始表演空间的虚拟版本(称为虚拟听觉环境Virtual Auditory Environment，VAE)可接受地再现。可以使用两种主要机制创建听觉场景：记录或听觉化。在第一种方法中，用于场景综合的记录通常是在演播室环境中实现的。例如，在流行音乐制作中，采取了多轨方法，从而使乐器在时间、频谱和空间上分层。另一个例子是在电影院中，拟音师通过添加与演员的动作同步的日常声音来创建听觉场景。在第二种方法中，通过听觉化来创建听觉场景涉及对记录的音频(最好是无回声)进行处理，并在真实房间中进行声学响应或使用听觉化软件进行计算。与将我们带入新现实的虚拟现实不同，全息图和全息声音是在我们“自己的现实”中创建一些3D图像的图像。因此，全息术和全息声音被定义为一种能够创建使大脑进行的三维声音处理(全息图)的技术，从而使大脑能够检测到声音的方向性源，并可以确定声音发出的不同方向(尽管在所公开技术的实施例中，两个声音从空间中的相同位置发出)。因此，虚拟现实是已经通过计算机创建的现实。增强现实是虚拟现实，但添加了一些信息。全息术是一种显示可以在其中走动的“图片”(包括音频场景或“图片”)的方式。尽管虚拟全息视频设备现已广泛使用，但在撰写本文时，虚拟声全息记录和再现设备仍是原始的。
关于全息图的进一步描述，这是一种记录和重构波场的完整信息的技术。“全息图(holo-graph)”一词源自希腊语，意为整体绘图(还描述了全息图中包含的大量信息)。全息术的基础是所需波前的相位和/或幅度分布的空间存储方式，这种方式允许在用合适的相干光源照射全息图时通过干涉重建波前。光学全息图已广泛应用于虚拟现实显示、数据存储、传感和安全打印中。
另一方面，就本申请而言，与它们的电磁对应物相比，声全息图的先进性相对较低。一个主要的限制因素是天然或传统材料可以提供的声学性能有限。声全息图是将声波记录到有形介质上并使用处理器以三维方式排列或再现的过程。可以对声场建模，以使用三维(3D)图像重建其结构。声全息图可以产生比其他技术产生的声场精细约100倍的3D声场。迄今为止，大多数声全息重建技术都依赖于具有大量有源元件的相控阵，需要复杂的移相电路，大功率消耗以及仔细的校准和调谐。包括在声全息中的测量技术在各个领域变得越来越流行。最著名的技术是基于近场声全息图(Near-field Acoustic Holography，NAH)。近场声全息图是一种通过压力和/或粒子速度传感器阵列测量远离声源的声学参数来估计声源附近的声场的方法。近场声全息图使重建在声源和测量平面之间的三维声场成为可能。
全息技术对于诸如体积显示、高密度数据存储和光镊的应用是基本的，这些应用需要在三维空间内对复杂的光场或声场进行空间控制。已经提出了多种声场再现方法，例如高保真度立体声像复制(Ambisonics)、波场合成、基于反问题的解的方法以及其他技术。最近，NAH(近场声全息图)也被考虑用于全息系统。NAH的主要优势在于，它不仅可以在测量位置，而且可以在3D空间和源表面上通过测量在目标源表面的近场中的声压来重建所有声量(例如声压、粒子速度和声强)。NAH系统包括：多个麦克风的球形阵列、用于数字化每个麦克风的压力数据的模数转换器，以及用于确定每个位置处的声强的处理器，该处理器具有适用于将正则滤波器应用于压力和速度的球形波动方程的计算机软件。总体而言，NAH需要大量的记录和再现传感器(多达51个麦克风和51个扬声器)。对多个换能器的需求和系统复杂性是NAH方法的主要缺点。此外，声全息术仍然受到奈奎斯特采样定理的限制。为了避免空间混叠问题，阵列麦克风的间距必须略小于声波波长的一半，这对上限频率设置了严格的限制。而且，所得的奈奎斯特速率很高，以致必须使用大量的样本。大量硬件(扬声器、麦克风)和大量处理的结合使得这种系统的成本过高且难以实施。
其他更简单的方法限于双声道。声音是一种振动，它以压力和位移的可听机械波形式通过诸如空气和水等介质传播。用人类的听觉术语来说，声音就是大脑对这种波的接收和感知。许多理论家早先认为，正确的听力只需要一只耳朵，但是从那以后，已经证明了两只耳朵对于双声道听力是必不可少的，因此，我们对周围世界的理解也是如此。实际上，“双声道(binaural)”一词的字面意思是“使用两只耳朵”。大脑的听觉系统是双声道的，这些方法包括低频声音的相对相移、语音范围内声音的相对强度，以及具有快速上升时间和高频成分的声音的相对到达时间。双声道录音是一种使用两个麦克风录制声音的方法，这些麦克风布置成旨在为倾听者创建演奏者或乐器实际“在房间里”的3-D立体声感觉。通常用两个隔开的麦克风方式记录双声道声音，就好像它们在您的耳朵位置一样，实际上有时是放置在“假人头”(Kunstkopf)中，即如同将麦克风放置在您的耳道中。当使用优质的耳机进行播放时，结果是产生对录制所在空间的真实感，并且常常使人对乐器或声音在该空间周围的移动产生异常的感觉，甚至有时似乎来自您的上方或身后。但是，通过耳机进行声音再现通常会导致“头内定位”(in-head localization)，从而无法对空间线索进行良好的评估。
另一方面，通常用于扬声器再现的混合和平移的多麦克风录音室录音一般在每个乐器上使用单个麦克风，并在混音控制台上将该麦克风从左到右平移到某个带有位于死角(dead center)的人声和鼓声的位置，且其他乐器在人造图像中左右移动。当使用耳机收听此类录音时，图像通常看起来在您的头部中部，而不是在原始录音空间中。多年来，已经做出了各种耳机和音频处理器设计来补偿这种“头内”感觉。已经观察到，尽管双声道录音在耳机上听起来是最好的，但从录音室扬声器上的多个音轨混合而来的录音通常在扬声器上表现出最好的再现效果。
人类的听力是三维的。我们可以区分声源的方向，和在某些程度上识别声源的距离。实际上，到达我们的耳朵的声音带有大量信息，而我们的大脑会对这些信息进行非常复杂的处理。耳蜗(实际上是整个耳朵)旨在将声音转换为神经信号，并将声音信息传递到大脑。内耳的耳蜗是听觉通路中最关键的结构，因为声音的压力波所产生的能量在那里被转化为神经冲动。耳蜗不仅放大声波并将其转换为神经信号，而且还充当机械频率分析仪，将复杂的声波波形分解为更简单的元素。人耳蜗能够在频率和强度方面进行出色的声音分析。耳蜗可以感知20Hz至20000Hz(近10个八度)之间的声音，分辨率为1/230八度(从3Hz到1000Hz)。在1000Hz时，耳蜗编码的声压在0dB SPL(2×10-5Pa)和120dB SPL(20Pa)之间。
耳蜗是位于内耳中的液压机械频率分析仪。它的主要作用是在生成空间频率图时对声信号进行实时频谱分解。耳蜗使用频率到空间的转换来执行音频频谱分析。在将声学信号撞击到充满液体的耳蜗上后，基底膜以声音的频率经历振荡运动，从而导致波向其远端传播。波动在空间上沿基底膜的长度方向上受限制，其最大振幅的位置与声音的频率有关。频率越高，对近端的干扰就越受限制。对内耳频率分析的理解经历了三个主要阶段。第一个由Helmholtz的建议主导，该建议是对耳蜗中的轻度阻尼、空间序列的机械共振元件进行谱分析。第二阶段从1940年代末到1970年代初，主要由von Bekesy对行波的描述所主导。第三个时代出现了根本不同的范例。根据这种范例，von Bekesy的行波是通过局部机电放大过程来增强的，在该过程中，耳朵的感觉细胞群之一(即外毛细胞)既充当传感器又充当机械反馈元件。这一发现有助于解释耳蜗的频率选择性。Bekesy和Johnston的观察结果之间的差异是由于活跃的生物机制作用于活体中的基底膜的振动。
在耳蜗中，基底膜与流体相互作用，受到通道形状的限制，从而形成支撑机械行波的传输线。沿着这条传输线的位置对应于大量的、具有不同频率响应的行进的输出，类似于耳蜗功能的旧Helmholtz共振视图。
对于纯音，激励机构(active mechanics)在Corti器官的非常狭窄的部分将基底膜振动放大了大约+50dB，这有助于增加该部位耳蜗的灵敏度。因此，两个相似的频率可以激活两个不同的耳蜗区域，从而使它们区分开(称为频率选择性的特性)。该频率调谐与外毛细胞(OHCs)的电动力紧密相关，并由听神经纤维和产生神经信号的内毛细胞(IHCs)限定。
耳蜗最重要的非线性行为之一是高声级压缩(high sound-level compression)。低强度的声音信号会在某些耳蜗位置以频率选择的方式放大，在此耳蜗显示较大的增益；而高平声音信号(high-level sound signal)几乎没有被放大，在此耳蜗显示较小的增益。听觉系统利用独特的实时频谱分解方法以及位置理论，在保持实时处理能力的同时，获得了令人印象深刻的听觉范围。通过充当液压机械频率分析仪以及使用压缩技术来有效地传输数据，就可以实现这一目标。基底膜的启发性功能是其执行实时光谱分解的能力。基底膜各部分的激活导致幅度和相位变化的正弦振动，具体取决于输入信号的内容。因此，在内耳中发生了将频率映射到位置的变换。该机制对于耳朵的频率区分至关重要。基底膜上最大振幅的位置可以通过以下方式描述：
Figure BDA0002476118110000041
Figure BDA0002476118110000042
其中：
f：频率，单位为[Hz]
x：基底膜最大偏移的位置，单位为[mm]。
因此，人耳蜗系统的频率相关滤波机制将我们带到使用分散声学超材料(acoustic meta material，AMM)系统的空间频率相关设计。这样，经常将基底膜与一堆带通滤波器(band-pass filter，BPF)进行比较，这些滤波器同时将卷积信号分解成其频率分量。如今，许多声学家认为，最逼真的基底膜功能模型是共振器系统，或者更好的是可以由中枢神经系统调节的频率调共振荡器系统(称为传出反馈)。
由于产生音乐的过程，音乐音频信号包含大量的底层结构。人的听力通常非常擅长分析音频信号的结构，这一过程称为听觉场景分析。对于音乐，不足为奇的是，音乐音频信号会在任何一次激活时都由少量可能的音符生成，因此可以稀疏表示。压缩感测(compressed sensing，CS)试图使用许多线性非自适应测量来表示信号。通常，如果以奈奎斯特速率对信号进行采样，则测量次数远远少于所需的采样次数。CS要求信号在某种程度上是稀疏的(从某种意义上来说，它是少量基本函数的线性组合)，以便正确地重建原始信号。显然，音频信号的正弦建模部分是稀疏信号，因此使用CS编码此类信号是很自然的。由于其通用性以及传感器方面的复杂性，CS是一种适用于多传感器系统的有吸引力的压缩方案。最近，已经开发了音频信号的稀疏性，以实现比多媒体编码标准中使用的当前压缩技术更高的压缩率。
已知阻抗匹配的表面具有入射波不产生反射的特性。理想的深亚波长尺度(deep-subwavelength scale)的吸声器具有重大的科学和工程意义。它可以充当点源的精确时间反向对应物，这对时间反向波技术具有重要意义。传统的吸声方法是利用多孔和纤维材料以及梯度指数材料，或者采用穿孔或微穿孔的面板(面板后面的腔体深度可调)。它们通常导致与入射波不完美匹配的阻抗，或者与波长相比较的尺寸非常庞大的结构。另一方面，有源“吸收器”需要昂贵且复杂的电气设计。最近，研究表明，对于电磁波，在两种不同材料之间构造的界面会导致具有不同功能(例如相位不连续，反常折射/反射和极化操作)的超颖表面(meta surface)。基于声学超材料的系统不仅可以使用更少的传感器进行录制，而且可以使用更少的扬声器来再现声音。利用声学超材料和压缩感测，通过具有较少传感器(该传感器将来自不同源的同时重叠的声音分离出来)的全息记录设备和可以再现全息声音的扬声器阵列，能够设计并组成完整的虚拟声全息系统。各向异性声学超材料可以设计成具有强大的波压缩效果，从而直接放大超材料中的压力场。
因此，需要一种准确再现全息声音的方法，该方法比本领域当前已知的方法便宜且质量更好。
发明内容
本文公开了一种全息地或三维地记录和再现声音的方法以及执行该方法的设备。三维声音记录和回放或全息声音被定义为一种声音，一个健康的人脑可以检测出该声音的发出方向，并且可以与围绕360度平面的任何方向上发出另一种声音的方向区分开。在所公开技术的实施例中，这是通过在声音已经被布置在离散通道中的多个共振器反射和/或折射之后，将声音接收到麦克风中来实现的。所公开技术的实施例中的共振器是振动和放大特定频率的声共振器。取决于实施例，“特定频率”可以在1赫兹(Hz)、5Hz、10Hz或20Hz之内。与其他频率相比，在特定的共振频率下，特定的共振器将振动产生最强烈的共振。
在将数字压缩方案应用于声音之后，记录由麦克风输出的声音(即，由共振器的振动产生的、由麦克风接收的声波)。在下面的详细描述中描述了数字压缩方案。
至少部分地基于每个离散通道到麦克风之间的距离和声音中至少某些频率的确定相移(由于从(已知的)相应共振器到麦克风的距离)之后，多个压电驱动器振动。压电驱动器是将电脉冲转换为机械脉冲或振动的设备。这些压电驱动器以至少部分地重建从多个共振器反射或折射的声音的方向性的方式，通过声学超材料发送振动。压电驱动器和相关的超材料放置在与中心点等距的位置，从而可以通过在中心点周围沿正确的方向产生声音来再现声音的方向，尽管可以在上面布置超材料的设备的形状可以是六边形、八边形等(例如10边、12边、14边、16边)。
用于记录声音的麦克风可以是单声道的和全向的，并且被校准为从每个离散通道基本相等地接收声音。每个共振器以不同于彼此的共振器的频率共振，并且以伪随机方式以圆形排列布置在麦克风的声音输入端的前面。换句话说，麦克风指向第一方向，并且共振器的圆形布置在以麦克风为中心，在麦克风指向方向的前方，在一些实施例中，该假想线从麦克风的尖端向外延伸超过麦克风的前部。伪随机布置的共振器以圆形方式布置在离散通道中，离散通道通过在离散通道的每两个通道之间的非共振材料彼此分开。换句话说，每层非共振材料之间的共振器组成一个通道。围绕圆形或规则的多边形横截面形状，在共振器和非共振材料之间交替，在每个非共振材料层之间具有多个共振器，每个共振器被设计为以不同的频率共振。
在公开技术的实施例中，基于每个离散通道与麦克风之间的距离以及所确定的相移，确定从其发出声音的方向。然后使用该确定来使多个压电驱动器使声学超材料振动。结果，正确的压电驱动器会基于其在输出/播放设备周围的位置而振动，从而可以在三维空间中以正确的方向输出声音。应该理解的是，这也可能发生在从多个压电驱动器发出声音的情况下，虽然每个的音量(由于压电驱动器的振动幅度的结果)将对应于声音发出的每个方向的音量。同样，当声音从两个用于输出的超材料片材的两个位置之间的三维空间中的某个位置发出时，则每个振动都可以产生较小的振动量，从而从诸如此类的方向再现声音。
在一些实施例中，多个压电驱动器以与多个共振器的放置不对应的方式围绕声音再现设备上的中心点等距分布。即，例如，在记录设备中可以使用32个离散通道，但是只有12侧有回放设备，或15侧有回放设备等。在一些实施例中，这些多个压电驱动器均附接到单个声音再现设备，该单个声音再现设备放大从所述多个压电驱动器发出的声波。
以上参考使用单个麦克风在单个位置的单个单声道录音进行了描述。如上所述，这也可以使用两组设备来执行。这类似于为每个耳朵使用一个记录设备和一个回放设备，或者在本领域中称为立体声的记录和回放。因此，在这样的实施例中，将使用两个麦克风，声音从多个共振器反射或折射，该多个共振器中的每个对应于两个麦克风之一(并且以圆形布置放置在相应麦克风的前面)。如以上实施例中所述，对于两个麦克风中的每一个，在将数字压缩方案(例如本领域已知的TwIST算法)应用于其输出之后，存储数据并进行回放(在检索存储的数据的同时或以后的时间)。现在，可以将每个回放设备放置在更靠近形成左音频和右音频的人的相应耳朵的位置，每个人为每个左音频和右音频产生全息声。
在以上实施例中，每个麦克风可以是单声道的并且是全向的，并且被校准为从对应于两个麦克风中的各个麦克风的特定的多个共振器中的每个共振器基本相等地接收声音。同样，在一些这样的实施例中，在回放设备中，在声音再现设备上存在与中心点等距间隔的第一组压电驱动器和与第二中心点等距间隔的第二组压电驱动器。每个第一组和第二组输出都从两个麦克风中的另一个麦克风重建声音。
以另一种方式，将多个共振器布置成基本上圆形的布置，每个共振器以不同的频率共振。麦克风在三维平面的至少一个平面上位于多个共振器之间。有形存储介质存储来自麦克风的输出的数字和压缩版本。与声音再现设备上的中心点等距布置的多个压电驱动器，基于所确定的声音(或声音、录制的声音等的输入)输出中至少某些频率的相移，回放来自麦克风的输出的未压缩版本，并输出到多个压电驱动器中的特定压电驱动器。
由所述麦克风记录的声音的方向性由压电驱动器再现，所述压电驱动器通过附接到声音再现设备的声学超材料层引起振动。多个共振器、麦克风和多个压电驱动器的附加且基本相同的集合可以与第一集合一起用于产生声音，以产生双声道和/或立体声。多个压电驱动器和附加的多个压电驱动器的回放，允许检测在相对于多个压电驱动器和附加压电驱动器的三维空间中在听觉上确定由麦克风和附加麦克风拾取的声音的位置。
在所公开的技术的实施例中，多个压电驱动器均附接到单个声音再现设备，该单个声音再现设备放大压电驱动器的声音。在所公开的技术的实施例中，压电驱动器的间隔(相对于彼此)与多个共振器/离散通道的间隔(相对于彼此)不对应。在所公开的技术的实施例中，多个共振器以基本上圆形的布置被伪随机地布置。在所公开技术的实施例中，多个共振器由布置在圆形布置内的多个等间隔的非共振材料分叉。在所公开技术的实施例中，所使用的每个麦克风或单个麦克风是单声道的，并且存储介质将从其接收的声音存储在压缩的单个数据通道中。
为了本说明书的目的，“基本上”和“基本上示出”被定义为“至少90％”或另外指示。如权利要求书所限制，任何设备都可以“包括”或“组成”其中提到的设备。
应该理解，“和/或”的使用被包括在内，以使术语“a和/或b”应理解为包括以下集合：“a和b”、“a或b”、“a”、“b”。
附图说明
图1示出了在所公开技术的实施例中使用的单声道记录设备的透视图。
图2示出了在所公开的技术的实施例中使用的单声道记录设备的平面图。
图3示出了在所公开的技术的实施例中使用的声音采集或记录设备的上位示意图。
图4示出了图3的声音采集或记录设备相对于图3旋转90度的横截面。
图5示出了用于播放使用所公开技术的实施例所记录的全息声音的回放设备。
图6示出了所公开技术的实施例的记录设备的第一示意图。
图7示出了所公开技术的实施例的记录设备的第二示意图。
图8示出了用于执行所公开技术的方法的步骤的上位流程图；
图9示出了测量和重构全息波的上位框图；
图10是上位框图，所示出的设备可以在其上执行所公开技术的实施例。
具体实施方式
全息声音通过记录的每只左耳和右耳的单声道记录来记录和再现。这是通过在具有共振器的记录设备中将声音划分为离散频率后，确定所记录频率的相移来实现的，该共振器中的每个共振器以不同的频率共振，圆形布置并通过非共振材料划分为离散通道。共振器以伪随机的方式放置在记录设备中，共振器的圆位于麦克风的前面，该麦克风可单声记录声音。为了实现立体声记录，使用了两个这样的共振器的圆形布置，每个共振器与一个单声道麦克风相关联。然后，通过将扬声器或换能器布置成放大声音的微孔板来播放，即扬声器/换能器围绕中心点的布置。然后，根据最初记录声音的位置和围绕中心点的特定换能器位置，定向播放声音。
为了理解所公开技术的实施例，有必要解释发明人已经做出的关于人耳和录音的发现。
人耳的耳蜗可以被看作是全局强制耦合振荡器的链，并且该模型结合了共振理论和行波理论的基本方面。生物耳蜗使用的频谱分析架构效率极高：分析时间、功耗和硬件使用率均与输出频点数量呈线性比例关系，与之相对的是快速傅里叶变换为Nlog(N)。具有耳蜗状频率和品质因数的不耦合谐波振荡器的梯度库被同时激发，并且共振产生了类似的频率响应、群时延和行波速度，如通过实验观察到的那样。音调会在耦合共振器的梯度库中产生全局的、几乎同时的强迫，这会引起明显的行波。在本专利中，通过一组随机的亥姆霍兹共振器或亚波长共振器来模拟带通滤波器机制。
声学超材料(acoustic meta material，AMM)(定义为“用于吸收声音并降低声音强度的设备，该设备由厚度小于或等于2mm的薄平板组成或构成，该薄平板具有至少一个孔或一系列间隔开的孔。”)结合了几何放置的间隔和共振效果。例如，对常规的基础材料进行了修改，使其具有包含孔、通道、共振器或散射位点的规则结构，从而导致材料显示出负的有效密度(ρeff)和体积模量(Keff)(通常它们都是正的)，从而导致负声折射指数((ηeff<0)。简单的AMM共振器是广泛用于各种应用中的亥姆霍兹共振器。亥姆霍兹共振器是一种众所周知的声共振器，它与波长相比较小，但由于粘滞阻尼而导致的损耗相对较低。后者由嵌入体积V的刚性容器组成，该刚性容器由长度为l且横截面为S的开口颈部终止。可以将声反射表面设计为获取混合共振，使其在可调频率下与空气传播的声音阻抗匹配，从而不产生反射。此处显示的亥姆霍兹共振器用作基线常规元件，以解释AMM概念。与单个共振器相比，具有几个相同共振器的管道表现出由结构周期性引起的独特衰减特性，并且如果精心设计，可以提供更宽的噪声衰减频带。多个共振器的这种行为暗示了Bloch(即布拉格)波现象，这也被称为声子晶体行为。可以提到，声子晶体是声学超材料的子类。可以将用作声共振器或散射器的亥姆霍兹共振器调谐到单个设计频率，并具有由于Bloch波而引入的边带隙。
由于单元的共振频率仅取决于其惯性(例如，质量)和恢复力(例如，弹簧的共振力)，在共振频率处的相关波长可以比共振单元的物理尺寸大几个数量级。因此，这种亚波长特性是所有类型的超材料的共同特征，其中还包括具有自然界中未发现的功能的亚波长结构。超材料的特性与所使用的材料无关，并且仅取决于结构的几何形状和填充结构的介质。因此，这些结构是实现可调负体积模量的理想选择。对声波的亚波长控制的研究还不如电磁学中的丰富，但为实现基于渠化或超透镜的超分辨率成像的尝试很少。
压缩感测(也称为压缩感测、压缩采样或稀疏采样)是一种信号处理技术，用于通过找到欠定线性系统的解来有效地采集和重建信号。这是基于以下原理：通过优化，可以利用信号的稀疏性从比香农-奈奎斯特采样定理所需的样本少得多的样本中恢复信号。在两种情况下可以进行恢复。第一个是稀疏性，它要求信号在某些域中是稀疏的。第二个是不相干性，它是通过等距特性施加的，这对于稀疏信号是足够的。每当信号在已知基础上稀疏时，压缩感测都是有利的；测量(或传感器端的计算)很昂贵；但是接收端的计算很便宜。能够从不完整的数据中恢复图像非常重要：减少在成像或其他传感技术上花费的时间，减轻存储需求，因为只需要不完整的数据即可恢复我们所需的所有信息并节省能源。通过获取信号的少量线性随机投影来采样感兴趣的信号，其中包含有关该信号的大多数重要信息。它基本上依赖于有关信号的两个主要假设，即稀疏性和不相干性。稀疏度取决于感兴趣的信号，并且不相干性取决于感测方式。稀疏性意味着信号中存在的信息量远小于信号所获取的总带宽。大多数自然信号在本质上都是稀疏的。另一方面，不相干意味着可以稀疏表示的信号应在获取它们的域中扩展。有趣的是，稀疏性存在于音频信号、雷达、统计模型、PDE求解等等中。
声学超材料是设计用于控制、引导和操纵声波的人造材料。由于声学超材料是超材料的分支之一，所以声学超材料的基本原理类似于超材料的原理。这些超材料通常通过包含小的不均匀性来制定有效的宏观行为，而从结构而不是组成中获得其特性。对声波的各种形式的控制主要是通过体积模量Keff、质量密度ρeff和手性来完成的。声学超材料通常可分为两个主要领域。共振材料通常由基质材料组成，在基质材料中嵌入了不均匀性的周期性排列，例如共振器、刚性球体或圆柱体，其间距小于波长。嵌入式结构会引起波散射和共振行为，从而产生阻带和折射效应。非共振声学超材料设计成控制声波在流体和材料中的传播。在本专利中使用了共振和非共振超材料设计。声音反射的表面可以获取混合共振，并且在可调频率下与空气传播的声音阻抗匹配，从而不会产生反射。超颖表面的每个共振单元在其所有空间尺寸上均为深亚波长，其厚度比峰值吸收波长小两个数量级。由于没有传输，因此阻抗匹配的声波在一个或多个频率上被完全吸收，或者被转换成其他一种(或多种)形式的能量，例如电流。
诸如语音、音乐等的声音信号是信息丰富的信号，其已成为人类之间进行通信的主要手段。数字化现实世界的信号有助于获得更紧凑的表示形式，并更好地利用可用资源。同样，反问题在信号/图像处理的许多应用领域中也存在：遥感、雷达成像、层析成像、显微成像、天文成像、数字摄影等。图像恢复是成像中最早、最经典的线性反问题之一，可以追溯到1960年代。信号处理理论指出，为了捕获该信号的所有信息而对信号进行采样的速率必须等于该信号的傅立叶带宽的两倍(奈奎斯特速率)。这种采样方法会产生大量带有大量冗余信息的数据。传统上，要恢复信号，需要采取足够的采样以避免混叠和高精度重建。奈奎斯特—香农采样定理指出，要准确唯一地恢复信号，您需要对信号进行至少两倍于其频率的采样。当然，该定理仍然有效。如果您在信号或白噪声图像中跳过一个字节，则无法还原原状。但是，最有趣的信号和图像不是白噪声。当用诸如三角函数或小波之类的适当基函数表示时，许多信号具有相对较少的非零系数。用已压缩(或压缩)感测术语来说，它们是稀疏的。然后，香农定理(也称为香农-奈奎斯特采样定理)说，图像的分辨率与测量次数成正比。如果要使分辨率加倍，则像素数需要加倍。
利用压缩感测，只要可以使用诸如信号稀疏性和不相干性之类的某些条件来补偿有限的测量，就可以违反奈奎斯特准则，并且因此仍然准确地恢复信号。已经观察到，许多重要信号具有稀疏性，因此可以减少捕获所有信号信息所需的样本数量。如果信号仅具有几个有效(幅度较大)分量和大量无效(接近零)分量，则该信号本质上称为稀疏信号。
在压缩感测或采样(CS)中，信号稀疏性允许对信号进行欠采样而不会丢失信息。CS被定义为通过找到欠定线性系统的解来有效获取和重建信号的信号处理技术。这是基于以下原理：通过优化，可以利用信号的稀疏性从比香农-奈奎斯特采样定理所需的样本少得多的样本中恢复信号。在两种情况下可以进行恢复。第一个是稀疏性，它要求信号在某些域中是稀疏的。第二个是不相干性，它是通过等距特性施加的，这对于稀疏信号是足够的。在世界的压缩感知视图中，可实现的分辨率主要由图像的信息内容控制。如果信号本质上是稀疏的，则被认为是可压缩的。信息量少的图像可以通过少量的测量完美地重建。完成必要数量的测量后，添加更多内容就无济于事。
压缩感测是信号处理中的一种技术，该技术允许在给定的有限数量的测量和欠定线性系统的情况下精确重建稀疏信号。但是，压缩感测表明，如果我们知道信号稀疏，则无需遵循此规则，且系统不相干(这意味着系统应能够在测量中扩展稀疏信号)。当系统是相干的，或无法适当地扩展原始信号时，此技术将失败。由于稀疏性是CS背后的主要原理，因此有效的信号稀疏表示在基于CS的应用的成功中起着重要作用。例如，压缩传感(CS)技术最近表明，与香农-奈奎斯特标准相比，可以从少得多的样本数据中很好地恢复断层图像。
“标记数据”(Ground Truth)涉及关于类型、大小、条件以及被认为对于所感测的声源和频率内容具有重要意义的任何其他物理或频谱特性的测量和观察的集合。CS包括基于有限数量的测量来表示信号，然后从这些测量中恢复信号的方法的集合。
要获取的信号可以表示如下：
s＝ψx，
其中，s是要获取的信号，ψ是稀疏矩阵，x是实值列向量。
y＝Φs＝ψΦx，
＝Ax＝Ak·xk
其中y是压缩样本，Φ是传感矩阵。
上式的解是：
Figure BDA0002476118110000111
上面是欠定的问题，即，将n维向量投影到M维空间中，即，方程数<未知数。
为了解决这类问题，使用了范数的概念。范数向向量空间中的向量分配严格正长度。范数具有以下类型：
a.L0范数：它仅简单地计算向量中非零分量的数量
b.L1范数：由以下公式给出：
Figure BDA0002476118110000112
L2范数：由以下公式给出：
Figure BDA0002476118110000113
亥姆霍兹共振器的共振行为归因于位于颈部的气柱的质量的振荡，而空腔充当谐波振荡器的恢复力。亥姆霍兹共振器的共振频率因此可以简单地写为：
Figure BDA0002476118110000114
共振频率可以出现在低频范围内，在该低频范围内工作波长远大于共振器尺寸。通过适当选择共振频率，可以在有限的频率范围内同时实现负密度和负压缩性。独立的共振器系统可以产生在行进方向上能量的传递为零的行波。
在亥姆霍兹共振器中，有效的体积模量而不是有效的质量密度变得取决于频率。共振引起的异常有效体积模量Keff可以通过由亥姆霍兹共振器链分流的波导来实现。亥姆霍兹共振的特征在于，在空腔中流体的压缩和膨胀所提供的恢复力作用下，颈部中流体的振荡。样本的尺寸为亚波长。获得了由局部共振的频率分散引起的负体积模量。基于亥姆霍兹共振器的超材料的隐藏来源是从共振器腔注入的额外空气量。通过耦合不同的共振器并生成混合共振模式，可以实现具有亚波长标度单位单元的AMM超颖表面，其与以可调频率在空气中传播的声音阻抗匹配。
设计感测矩阵：在设计感测矩阵时，需要严格满足以下条件，以便忠实地恢复信号：
通用不相干条件：感测矩阵的两个通道或列向量之间的互相关系数必须最小。
数据独立性：随机矩阵的构造不依赖于数据的任何先验知识。
鲁棒性：随机投影系数的变换对于网络中的分组丢失是鲁棒的。
不相干条件：感测矩阵应该与稀疏矩阵不一样。时间和频率基础是最大不相干的。以下方程式表示不相干条件：
μ<1/(2K-1)
结合附图的以下描述，所公开技术的实施例将变得更加清楚。
首先参考图1-3，这些图显示了声音采集系统，该系统使用形成共振器的声学超材料层和将共振器组分成离散通道的非声学分离屏障来实现。声音采集设备的外部形状可以是球形、圆锥形或由在三维空间中延伸的规则多边形形成。图1和2中给出的距离(非粗体数字)以毫米为单位，显示了特定实施例中声音记录或采集系统的大小。应当理解，尺寸可以变化，并且给出的尺寸仅用于示例性目的。
首先参考图3和图4，图3示出了在所公开技术的实施例中使用的声音采集或记录设备的上位示意图。图4示出了相对于图3旋转90度的、图3的声音采集或记录设备的横截面。两个这样的设备300各自形成一个单声道记录设备，例如用于左侧和右侧。每个包括多个声共振器310，每个共振器以特定的离散频率共振并围绕(在一些实施例中为单声道和全向)麦克风390。系统的左半部分录制左声道的声音/代表左耳的声音，而右半部分录制右声道的声音/代表左耳的声音。两个记录设备300的中心之间的距离d1可以设置为双声道或立体声记录要求。双声道的距离d1可以是预期聆听的耳朵之间的距离(约21.5cm)。例如，用于经由两个回放设备进行立体声记录和回放的距离d1可以在大约1米至25米之间。每个AMM记录系统具有由放置在非共振材料315的每一层之间由共振器210限定的几个通道。每个通道包括具有随机共振的共振器和在系统中心的记录麦克风。在一些实施例中，在麦克风390接收到声音之后，将其发送到预放大设备410(该设备将声音放大)，然后发送到数据获取系统520(该系统处理数据并将数据存储到有形存储介质中)。
结合以下对附图的讨论，所公开技术的实施例将变得更加清楚。
图1示出了在所公开技术的实施例中使用的单声道记录设备的透视图。如上所述，在实施例中，使用了两个这样的单声道记录设备300。每个设备300具有多种体积(相对于彼此的大小)的多个亥姆霍兹/声学亚波长共振器。有些较大，有些较小，以便每个在不同的频率下变化。共振器310围绕设备300的中心点随机或伪随机地放置，以提供最大的共振分散(resonant dispersion)。共振器上方的面板具有特定的开孔百分比(POA)、厚度和孔径，其覆盖每个声音采集设备300中的共振器，以为输入的声信号提供声学阻抗匹配。通过改变孔径并保持共振器的体积(尺寸)恒定，也可以在共振器通道中实现类似的随机分散，如图2所示。
图2示出了在所公开技术的实施例中使用的单声道记录设备的平面图。每个通道的共振分散(非共振层315之间的共振器将一组共振器310彼此声学分离成离散通道)具有多个亥姆霍兹(声学)共振器，这些亥姆霍兹(声学)共振器分布在由层315隔开的通道中。如上所述，共振是随机的或伪随机的，并且有助于支持压缩感测的测量矩阵。来自所有通道的随机调制“扰乱”单个传感器的原始全向测量模式，在所公开技术的实施例中，全向麦克风390被放置在共振器310和通道的环的中央。结果，测量模式在空间和谱维度上都是复杂的。
现在跳至图9，图9显示了测量和重建全息波的上位框图。假设每个通道(每个非共振部分315之间的共振器310组)中的共振稀疏地分布在感兴趣的频率范围内，并且只有一阶滤波响应占主导，则波导的整体频率调制可以通过以下方式近似，即共振器的各个响应的乘积：
Ti(ω)＝ΠjTij(ω)
对于位于频率响应rk`的源，可以通过将波导响应从每个波导孔径ri`传播到源位置rk`来得出：
Figure BDA0002476118110000131
Figure BDA0002476118110000132
其中，S0{ω}是来自源的音频信号的频谱，
Figure BDA0002476118110000133
是AMM通道辐射方向图，该方向图主要由通道的形状、孔径决定，而
Figure BDA0002476118110000134
是从第i个通道的孔径位置ri`得到位置rk`的格林函数。该系数a{ω}包括所有其他因素，例如传感器和扬声器的响应，这些信号对于不同的源位置和音频信号都是统一的。
测量矩阵的每一列：
Figure BDA0002476118110000135
表示在记录台上从扬声器之一发出音乐信号的信号源的离散傅立叶分量。矩阵的列数为N＝K×P，其中K是舞台上扬声器的可能位置，P是音频片段的大小。
测量矩阵(即H)的每一行Hmn代表对象矢量在一个频率上的测试函数，因为测量数据矢量中的测量值是按照测试函数gm＝f,Hm>定义的方式进行采样的，其中尖括号表示内积。精心设计的AMM通道响应Ti(ω)有助于AMM声学传感系统测量矩阵的随机化。
测量矩阵中的元素可以表示为：
Figure BDA0002476118110000141
Figure BDA0002476118110000142
因此，
Figure BDA0002476118110000143
表示为源的频谱(振幅和频率含量)，每个频谱都在不同的位置(
Figure BDA0002476118110000144
并且可以通过hmn确定。
现在出现了如何从压缩数据有效地恢复原始信号的问题，其通过本技术解决了。基追踪(basis pursuit，BP)是基于约束l1范数最小化的流行数学优化问题，而分裂布雷格曼方法(split Bregman method)是解决各种L1-正规化优化问题的有效技术。还提出了几种基于约束Lp范数(其中p<1)最小化的重构算法。此外，研究了一种基于平滑近似L0范数(smoothed approximate L0 norm，SL0)优化的信号重构算法，其中将仿真结果与从几种现有算法获得的相应结果进行比较。结果有利于近似L0范数的使用。
两步迭代收缩阈值(Two-Step Iterative Shrinkage Thresholding，TwIST)是提供反线性问题的解的算法。TwIST算法在撰写本文时是本领域已知的，例如，在http://www.lx.it.pt/～bioucas/TwIST/TwIST.htm，其完整引用至本文：
许多解决线性反问题的方法(例如，恢复的图像)将解定义为目标函数的最小化，其中y是观测数据，K是(线性)直接算子，F(x)是正则化算子。f的直观含义是简单的：将其最小化对应于寻找候选估计值x对所观察到的数据(由||y-Kx||2度量)的不适合性与由F(x)给出的其不适合程度之间的折衷。所谓的正则化参数l控制这两项的相对权重。
最新的正则化算子是非二次且非平滑的；总变化量和lp范数是此类正则化算子的两个众所周知的示例，它们在许多统计推断和信号/图像处理问题中都有应用，事实上在反卷积、MRI重建、基于小波的反卷积、基追踪、最小绝对收缩和选择算子(Least AbsoluteShrinkage and Selection Operator，LASSO)和压缩传感。
最近已经提出了迭代收缩/阈值(Iterative shrinkage/thresholding，IST)算法来使f最小化，其中F(x)是非二次的，可能是非平稳的正则化算子。碰巧IST算法的收敛速度在很大程度上取决于线性观测算子，当它处于病态或不适定状态时会变得非常慢。两步迭代收缩/阈值TwIST算法通过实现IST的非线性两步(也称为“第二阶”)迭代版本来克服此缺点。对于病态和不适定问题，所得算法的收敛速度比IST快得多。科学中的逆问题是从一组观察结果中计算产生它们的因果关系的过程。TwIST已用于解决许多图像恢复和压缩感测问题。恢复图像的最新方法是在两步过程中使用小波，即TwIST。TwIST中的两个步骤是迭代收缩和阈值。与传统的IST算法相比，TwIST算法即使在病态问题上也能产生更快的收敛速度。基于二阶方法的两步迭代收缩阈值(TwIST)算法用于提高收敛性能。在基于傅立叶空间的迭代优化过程中，TwIST算法的收敛速度优于其他一阶方法。与其他迭代收缩/阈值(IST)算法相比，TwIST更为有效，因为其收敛是基于过去和现在的迭代。迭代收缩阈值(IST)算法是基于对近端梯度法的L1范数的考虑而得出的，现在已成为图像恢复的常用工具，该工具基于CS原理。使用离散差分变换的伪逆的软阈值滤波算法证明了良好的图像恢复能力。
在步骤210中，可以使用TwIST算法来处理病态严重的降噪问题。在反问题中，目标是从(可能有噪声的)观测值y估计未知的原始信号/图像x，该观测值y是由算子K应用于x所产生的。对于病态线性系统
y＝Kx
其中，对于x的不同值，观察到图像。
在TwIST中，该方法是解决最小化问题：
Figure BDA0002476118110000151
其中，λ是恒定权重因子，N是噪声矢量，y是测量值，A是系统矩阵，φ是正则化函数，并且1/2是能量匹配系数。
许多解决线性逆问题的方法将解(例如，恢复的图像)定义为最小化目标函数
Figure BDA0002476118110000152
其中y是观测数据，K是(线性)直接算子，而F(x)是正则化算子。f的直观含义是简单的：将其最小化对应于寻找候选估计值x对所观察到的数据(由||y-Kx||2度量)的不适合性与由F(x)给出的其不适合程度之间的折衷。所谓的正则化参数l控制这两项的相对权重。两步迭代收缩/阈值TwIST算法通过实现IST的非线性两步(也称为“第二阶”)迭代版本。对于病态和不适定问题，所得算法的收敛速度比IST快得多。
TwIST方法旨在保持IST方案的良好的去噪性能，同时仍然能够像IST算法一样有效地处理不适定的问题。在这种方法中，使用了一种称为TwIST的新型迭代方法，其形式为两步迭代收缩/阈值(TwIST)算法。更新的方程式取决于先前的两个估计(因此，术语为两步)，而不是仅取决于先前的一个。此类包含并扩展了迭代收缩/阈值(IST)方法。
本技术的感测系统具有亥姆霍兹共振器的随机放置(或伪随机放置)，其一般采样模型为g＝Hf，其中g是测量数据的矢量形式(测量矢量)；f是要估计的目标向量。测量矩阵H代表传感系统的前向模型，是通过按顺序索引的频率堆叠线性采样矢量[也称为测试函数]的行形成的。该矩阵通过超材料的物理特性随机化，从而为来自不同方位和范围的声波生成高度不相关的信息通道。矩阵的随机级别决定了支持的分辨率和传感系统的复用能力。
现在参考多扬声器系统，其提供通过舞台上的多个扬声器播放的声音信号。所收集信号的傅立叶分量可以表示为在该频率下所有波导的响应的叠加：
Figure BDA0002476118110000161
是来自第i个AMM通道的响应。
用于重构的测量数据向量为
Figure BDA0002476118110000162
目标向量f为包含N＝K×P个元素的标量向量(K为可能位置的数量，以及P是有限音频库的大小)。由于f的稀疏性(只有几个元素为非零，对应于激活的源)，因此传感过程非常适合压缩传感的框架。使用两步迭代收缩/阈值(TwIST)算法执行L1-范数正则化，以解决不适定的反问题。
在反问题中，目标是从可能嘈杂的观测值y中估计未知的原始信号/图像x，其中算子K应用于x而得到y。对于病态问题的线性系统
y＝Kx
在此，对于x的不同值，观察到图像。
现在，在步骤210(仍参考图9)中，对于线性系统，根据TwlsT方法，考虑线性函数Ax＝B，其中矩阵A被分解为下面给出的C和R(在步骤230中)：
A＝C-R，
在上述等式中取C＝I+λDt和R＝I-KTK(步骤240)
A＝λDt+KTK，
线性系统Ax＝B的两步迭代变为(步骤250)
Xt+1＝(1-α)xt-1+(α-β)xt-1+(1-Y)xt+βΓλ(xt)A＝λDt+KTK，
执行TwlST的处理(步骤260)：
X1＝Γλ(x0)
Xt+1＝(1-α)xt-1+(α-β)xt+βΓλ(xt))
α和β的不同值设置如下(步骤270)：
α＝ρ2+1，
β＝2α/(ξm+ξ1)
其中，他的值p为(步骤280)：
Figure BDA0002476118110000163
如果证明收敛(步骤290)，则停止迭代(步骤295)，否则该过程将重复进行，并再次执行步骤260-290。
在所公开技术的分层设备的实施例中，使用周期性地布置在多孔层和气隙内的微穿孔板(micro-perforated panel，MPP)的非共振声学超材料(AMM)阻抗系统除了用于吸声之外，还针对声阻抗进行了优化。正如对亥姆霍兹共振器所做的那样，传统的微穿孔被调谐到某些频率，而在本技术中，AMM设备在20-20000Hz的频率范围内被调谐。在所公开技术的实施例中，使用了利用超材料MPP片材和声音吸收层以及气隙的周期性布置的非共振声学超材料层。吸收层的厚度和材料特性以及微孔片材的设计参数(例如孔直径、孔间距等)，使用超材料方法进行了优化[Ref]。AMM阻抗匹配基本上与频率无关，并且可以通过声学超材料扬声器系统的几何形状进行定制。
现在讨论图5，图5示出了回放设备，用于播放使用所公开技术的实施例记录的全息声音。相对大小以非粗体数字显示，例如以毫米表示。在多面体扬声器500(如图所示，为十面)的压电致动器510(示出为单个，但是在所公开的技术的实施例中，多面体的每个部分/侧面具有相同的元件)的上位图中再现了声全息图。多个压电致动器可以结合到多面体扬声器的表面。在另一个实施例中，可以使用多个常规扬声器来再现声全息图。扬声器必须围绕中心点以三维布置，该中心点等同用于记录全息声音的麦克风390的位置。再现通过在从发出声音的中心点的方向(相对于记录点的空间中的三维矢量)处播放声音来发挥作用。以这种方式，在多面体扬声器500的示例中，声音在与从共振器板510传播的声音的方向成横向的方向1和方向2上被再现并发出。共振器510可以是通过压电换能器振动并放大来自压电换能器的声音的声学超材料。一个这样的声音回放设备500或一组扬声器可以用于每个记录的全息声音，例如一个用于左耳，一个用于右耳。
图8示出了用于执行所公开技术的方法步骤的上位流程图。在步骤110中，将声共振器以伪随机圆形布置配置到离散(单独和分开)的通道中。麦克风(例如单声道全向麦克风)放置在记录设备的声共振器的前面或末端，并居中于每个、多个、部分或大部分记录设备的声共振器的圆形横截面之间。在步骤120中，创建来自三维空间(意味着，在X、Y和Z坐标平面上与麦克风的距离至少在一个、两个或三个距离上不同)中两个或多个源或点的输出声音。来自记录设备周围环境的输出声音会导致共振器发生共振。每个都调谐到一个特定的频率，例如与另一个频率相差1Hz、2Hz、5Hz或20Hz，但以伪随机方式排列在圆形排列内和/或离散通道内。在一些实施例中，除了在没有反射的情况下直接被麦克风拾取之外，该声音然后在被共振器反射之后被麦克风拾取。根据声音在特定频率上直接击中麦克风和从共振器反射出来之间的时间差，并知道共振器与麦克风的距离，可以如上所述(至少部分地)计算出声音源的方向。通过将此与大量其他频率、时延和特定声音的共振器的位置相结合，然后，在步骤340中，人们计算声波的相移到足够的程度以确定每种声音相对于麦克风的位置。
然后，在步骤160中，将麦克风中接收到的声音压缩并存储在从圆形布置(记录设备)输出的单个通道中(单声道录音)。可以使用两个记录设备来创建立体声录音，例如，从每个记录设备创建一个单声道通道。然后，在该实施例中，记录设备是重叠的，使得两个圆形布置具有离散通道和它们自己的单声道麦克风，其输出均被记录为单个单声道记录(步骤160)。一起形成立体声录音。
步骤170和180是回放所采取的步骤。回放可以是实时的(在记录设备与回放设备之间的处理器、联网设备和传输设备允许的情况下)，也可以是记录之后的时间。为此，在步骤170中，将压电驱动器或扬声器布置成相对于每个声道与中心点等距或基本等距。然后，在步骤180中，基于预先确定的、存储在每个或唯一的单声道通道内的相移，通过特定的压电驱动器来回放声音。
返回参考图6和7，示出了所公开技术的实施例的记录设备的示意图。图6示出了所公开技术的实施例的记录设备的第一示意图。图7示出了所公开技术的实施例的记录设备的第二示意图。页面顶部的频率较低，而页面底部的频率较高。由于这是圆的截面/楔形(请参见图1)，因此请查看圆的横截面，其中较低的频率需要较大的共振器，而较高的频率则需要较小的共振器，并且通常更靠近圆的外部。在所公开技术的实施例中，外侧上的每个绝缘层315和面板319具有多个孔317，声音通过该多个孔317进入记录设备内侧上的亚波长共振器。翻转90度，可以在横截面的右边和下面的较小图中看到共振器310的深度。
图10示出了可用于执行所公开技术的设备的上位框图。设备600包括处理器650，该处理器650通过执行定义这种操作的设备程序指令来控制计算机的整体操作。当需要执行控制台的程序指令时，该设备程序指令可以存储在存储设备620(例如磁盘、数据库)中并加载到存储器630中。因此，设备操作将由存储在存储器630和/或存储设备620中的设备程序指令限定，并且控制台将由执行控制台程序指令的处理器650来控制。设备600还包括一个或多个输入网络接口，用于经由网络(例如，互联网)与其他设备通信。设备600还包括电输入接口。设备600还包括一个或多个用于与其他设备通信的输出网络接口610。设备600还包括输入/输出640，其表示允许用户与计算机交互的设备(例如，显示器、键盘、鼠标、扬声器、按钮等)。本领域技术人员将认识到，实际设备的实现方式还将包含其他组件，并且出于说明性目的，图4是该设备中某些组件的上位表示。本领域技术人员还应该理解，图1至图9所示的方法和设备可以在诸如图10所示的设备上实现。
此外，应当理解，本文所公开的所有主题应被理解为仅针对法定的非抽象主题。应该将所有术语理解为仅包括可以要求保护的定义部分。例如，“计算机可读存储介质”被理解为仅被定义为非暂时性存储介质。
虽然已经具体参考上述实施例来教导所公开的技术，但是本领域普通技术人员将认识到，可以在形式和细节上进行改变而不背离所公开技术的精神和范围。所描述的实施例在所有方面仅被认为是说明性的而非限制性的。落入权利要求的等同含义和范围之内的所有改变均应包含在其范围之内。上文中描述的任何方法和设备的组合也被考虑并且在本发明的范围内。

Claims (18)

1.一种记录和再现三维声音的方法，包括以下步骤：
在被布置成离散通道的多个共振器反射或折射之后，将声音接收到麦克风中；
在对所述声音应用数字压缩技术之后，存储从所述麦克风输出的所述声音；
至少部分地基于每个所述离散通道到所述麦克风之间的距离，以及所确定的所述声音内至少一些频率的相移，振动多个压电驱动器，所述压电驱动器以至少部分地重建从所述多个共振器反射或折射的所述声音的方向性的方式，通过声学超常材料发送振动。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述麦克风是单声道和全向的，并且被校准为从每个所述离散通道基本相等地接收声音。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，每个共振器以不同于彼此的共振器的频率共振，并且在所述麦克风的声音输入端的前面以圆形布置伪随机地布置在单独的通道中。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述伪随机布置以圆形方式布置在所述离散通道中的所述共振器，所述离散通道通过在所述离散通道的每两个通道之间的非共振材料彼此分离。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，还基于每个所述离散通道与所述麦克风之间的所述距离和所述确定的相移，确定在使所述多个压电驱动器振动所述声学超材料之前，所述声音发出的方向。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述多个压电驱动器以与所述多个共振器的以不对应放置的方式，在声音再现设备上的中心点周围等距分布。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述多个压电驱动器各自附接到单个声音再现设备，所述单个声音再现设备放大从所述多个压电驱动器发出的声波。
8.一种记录和产生全息声音的方法，包括以下步骤：
在两个麦克风中接收从多个共振器反射或折射的声音；每个所述多个对应于所述两个麦克风之一；
对于所述两个麦克风中的每一个，在对所述输出应用数字压缩技术以获得与所述声音相关联的声全息数据之后，存储所述输出；
至少部分地基于所述多个共振器中的每个共振器到对应的所述麦克风中的一个之间的距离和所述对应的所述麦克风在所述输出内的至少一些频率的确定相移，以至少部分地重建从所述多个共振器反射的所述声音的方向性的方式，振动安装在声音再现装置上的多个压电驱动器，所述多个共振器以被重建的声音的位置和方向可检测的方式反射的所述声音。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，每个所述麦克风是单声道的并且是全向的，并被校准为从所述多个共振器中的每个共振器基本上相等地接收声音，所述多个共振器对应于所述两个麦克风中的相应的所述麦克风。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述多个压电驱动器包括在所述声音再现设备上与中心点等距间隔的第一组压电驱动器和与第二中心点等距间隔的第二组压电驱动器，并且每个所述第一组和所述第二组从所述两个麦克风中的不同麦克风输出重建的声音。
11.一种用于接收和再现三维声音的设备，包括：
多个共振器，每个共振器以不同的频率共振，并以大致圆形的方式排列；
麦克风，位于在三维平面的至少一个平面上的所述多个共振器之间；
有形存储介质，在将压缩感测应用于从所述麦克风的输出之后，存储所述声音的数字版本；
多个压电驱动器，与在声音再现设备上的中心点等距布置，基于所确定的在所述输出内的至少一些频率的相移，回放来自所述麦克风的所述输出的未压缩版本，并输出到所述多个压电驱动器中的特定压电驱动器。
12.根据权利要求11所述的设备，其中，由所述压电驱动器再现由所述麦克风记录的声音的方向性，所述压电驱动器通过附接到所述声音再现设备的声学超材料层引起振动。
13.根据权利要求11所述的设备，包括：所述多个共振器所述麦克风和所述多个压电驱动器的附加且基本相同的集，使得从所述麦克风和附加的所述麦克风输出以双声道或立体声记录声音，并通过所述多个压电驱动器和附加的所述多个压电驱动器回放声音，从而检测由所述麦克风和所述附加的所述麦克风拾取的声音的位置，所述麦克风和所述附加的所述麦克风相对于所述多个压电驱动器和所述附加的压电驱动器在三维空间中听觉上确定。
14.根据权利要求11所述的设备，其中，所述多个压电驱动器各自附接到单个所述声音再现设备，所述声音再现设备放大所述压电驱动器的声音。
15.根据权利要求14所述的设备，其中，所述压电驱动器的间隔与所述多个共振器的间隔不对应。
16.根据权利要求11所述的设备，其中，所述多个共振器以所述基本圆形的布置被伪随机地布置。
17.根据权利要求16所述的设备，其中，所述多个共振器被布置在所述圆形布置内的多个等间隔的非共振材料分叉。
18.根据权利要求11所述的设备，其中，所述麦克风是单声道的，并且所述存储介质存储从其单个通道中所接收声音的数据在所述压缩版本中。
CN201880071395.0A 2017-11-02 2018-11-01 使用超材料层的声全息记录和再现系统 Active CN111316666B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/801,942 US10304490B2 (en) 2017-11-02 2017-11-02 Acoustic holographic recording and reproduction system using meta material layers
US15/801,942 2017-11-02
PCT/US2018/058616 WO2019089873A2 (en) 2017-11-02 2018-11-01 Acoustic holographic recording and reproduction system using meta material layers

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111316666A true CN111316666A (zh) 2020-06-19
CN111316666B CN111316666B (zh) 2021-11-09

Family

ID=62064855

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880071395.0A Active CN111316666B (zh) 2017-11-02 2018-11-01 使用超材料层的声全息记录和再现系统

Country Status (9)

Country Link
US (2) US10304490B2 (zh)
EP (1) EP3685595A2 (zh)
JP (1) JP7319689B2 (zh)
KR (1) KR102370896B1 (zh)
CN (1) CN111316666B (zh)
AU (1) AU2018359547B2 (zh)
CA (1) CA3080748A1 (zh)
IL (1) IL274389B2 (zh)
WO (1) WO2019089873A2 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113806975A (zh) * 2021-08-12 2021-12-17 上海工程技术大学 一种手性声学超材料板的结构设计方法
CN114237000A (zh) * 2021-12-15 2022-03-25 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 一种离轴数字全息优化重建方法及系统

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9458450B2 (en) 2012-03-15 2016-10-04 Flodesign Sonics, Inc. Acoustophoretic separation technology using multi-dimensional standing waves
US10967298B2 (en) 2012-03-15 2021-04-06 Flodesign Sonics, Inc. Driver and control for variable impedence load
US10704021B2 (en) 2012-03-15 2020-07-07 Flodesign Sonics, Inc. Acoustic perfusion devices
US9950282B2 (en) 2012-03-15 2018-04-24 Flodesign Sonics, Inc. Electronic configuration and control for acoustic standing wave generation
WO2015105955A1 (en) 2014-01-08 2015-07-16 Flodesign Sonics, Inc. Acoustophoresis device with dual acoustophoretic chamber
US11377651B2 (en) 2016-10-19 2022-07-05 Flodesign Sonics, Inc. Cell therapy processes utilizing acoustophoresis
US11021699B2 (en) 2015-04-29 2021-06-01 FioDesign Sonics, Inc. Separation using angled acoustic waves
US11708572B2 (en) 2015-04-29 2023-07-25 Flodesign Sonics, Inc. Acoustic cell separation techniques and processes
US11459540B2 (en) 2015-07-28 2022-10-04 Flodesign Sonics, Inc. Expanded bed affinity selection
US11474085B2 (en) 2015-07-28 2022-10-18 Flodesign Sonics, Inc. Expanded bed affinity selection
US11085035B2 (en) 2016-05-03 2021-08-10 Flodesign Sonics, Inc. Therapeutic cell washing, concentration, and separation utilizing acoustophoresis
US11214789B2 (en) 2016-05-03 2022-01-04 Flodesign Sonics, Inc. Concentration and washing of particles with acoustics
JP2020513248A (ja) 2016-10-19 2020-05-14 フロデザイン ソニックス， インク．Ｆｌｏｄｅｓｉｇｎ Ｓｏｎｉｃｓ， Ｉｎｃ． 音響による親和性細胞抽出
CA3085784A1 (en) 2017-12-14 2019-06-20 Flodesign Sonics, Inc. Acoustic transducer driver and controller
US11269098B2 (en) * 2018-08-31 2022-03-08 Halliburton Energy Services, Inc. Sparse deconvolution and inversion for formation properties
CN110012397B (zh) * 2019-05-10 2020-12-29 美特科技(苏州)有限公司 一种扬声器
US11428933B2 (en) * 2019-05-13 2022-08-30 Light Field Lab, Inc. Light field display system for performance events
US11202144B2 (en) * 2020-01-13 2021-12-14 Brian Michael Coyle Sound directing framework
WO2022040693A2 (en) * 2020-08-19 2022-02-24 Smd Corporation Acoustic meta material panel system for attenuating sound
RU2751440C1 (ru) * 2020-10-19 2021-07-13 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова» (МГУ) Система для голографической записи и воспроизведения звуковой информации
CN113948085B (zh) * 2021-12-22 2022-03-25 中国科学院自动化研究所 语音识别方法、系统、电子设备和存储介质
CN114913842B (zh) * 2022-04-29 2023-03-24 浙江大学 一种双功能声学平面超透镜
KR102560541B1 (ko) * 2022-05-10 2023-07-27 부산대학교 산학협력단 음파 스캐닝이 가능한 홀로그래픽 기반 지향성 음향 장치

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080226109A1 (en) * 2007-02-28 2008-09-18 Yoko Yamakata Acoustic vibration reproducing apparatus
CN102118670A (zh) * 2011-03-17 2011-07-06 杭州赛利科技有限公司 可产生三维立体声效果的耳机
US20120032876A1 (en) * 2010-08-07 2012-02-09 Joseph Akwo Tabe Mega communication and media apparatus configured to provide faster data transmission speed and to generate electrical energy
CN105264680A (zh) * 2011-03-30 2016-01-20 阿姆巴托雷股份有限公司 由极低电阻材料形成的电气、机械、计算和/或其他设备
US20160044417A1 (en) * 2014-08-05 2016-02-11 The Boeing Company Apparatus and method for an active and programmable acoustic metamaterial
CN105745786A (zh) * 2013-09-18 2016-07-06 国家科学研究中心 一种波整形设备、电子设备以及系统

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL8900571A (nl) * 1989-03-09 1990-10-01 Prinssen En Bus Holding Bv Electro-akoestisch systeem.
KR100511205B1 (ko) * 2003-01-14 2005-08-31 한국과학기술원 음향 홀로그래피를 이용한 개별 음원의 음장 분리 방법
JP4415986B2 (ja) * 2006-12-07 2010-02-17 Ｔｄｋ株式会社 積層型電子部品
JP5354295B2 (ja) * 2010-04-09 2013-11-27 和男 村上 捕音器
US20120162732A1 (en) * 2010-12-22 2012-06-28 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Device and method for a holographic display with electromechanical actuated mirror display
KR101282673B1 (ko) * 2011-12-09 2013-07-05 현대자동차주식회사 음원 위치 추정 방법
KR101537513B1 (ko) * 2014-02-28 2015-07-17 한국기계연구원 메타물질 음파 증폭기
US9786986B2 (en) * 2014-04-07 2017-10-10 Kymeta Coproration Beam shaping for reconfigurable holographic antennas
EP3197182B1 (en) * 2014-08-13 2020-09-30 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and device for generating and playing back audio signal
CN104198748B (zh) * 2014-09-03 2015-11-18 中国科学院植物研究所 一种气体自动进样器
US9596544B1 (en) * 2015-12-30 2017-03-14 Gregory Douglas Brotherton Head mounted phased focused speakers
US9762994B2 (en) * 2016-12-02 2017-09-12 AcoustiX VR Inc. Active acoustic meta material loudspeaker system and the process to make the same
US10764703B2 (en) * 2018-03-28 2020-09-01 Sony Corporation Acoustic metamaterial device, method and computer program

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080226109A1 (en) * 2007-02-28 2008-09-18 Yoko Yamakata Acoustic vibration reproducing apparatus
US20120032876A1 (en) * 2010-08-07 2012-02-09 Joseph Akwo Tabe Mega communication and media apparatus configured to provide faster data transmission speed and to generate electrical energy
CN102118670A (zh) * 2011-03-17 2011-07-06 杭州赛利科技有限公司 可产生三维立体声效果的耳机
CN105264680A (zh) * 2011-03-30 2016-01-20 阿姆巴托雷股份有限公司 由极低电阻材料形成的电气、机械、计算和/或其他设备
CN105745786A (zh) * 2013-09-18 2016-07-06 国家科学研究中心 一种波整形设备、电子设备以及系统
US20160044417A1 (en) * 2014-08-05 2016-02-11 The Boeing Company Apparatus and method for an active and programmable acoustic metamaterial

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HUI WANG: "3D Micro- and nano sensing devices creation on the facets of optical fibers via two-photon lithography", 《PIERS》 *
SAHAB BABAEE: "Reconfigurable origami-inspired acoustic waveguides", 《APPLIED SCENCES AND ENGINEERING》 *
YANGBO XIE: "Acoustic Holographic Rendering with Two-dimensional Metamaterial-based Passive Phased Array", 《SCIENTIFIC REPORTS》 *
YANGBO XIE: "Single-sensor multispeaker listening with acoustic metamaterials", 《PNAS》 *
YONG LI: "Metascreen-Based Acoustic Passive Phased Array", 《PHYSICAL REVIEW APPLIED》 *
陆文佳: "一种基于超常材料的声学反射器模型", 《声学技术》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113806975A (zh) * 2021-08-12 2021-12-17 上海工程技术大学 一种手性声学超材料板的结构设计方法
CN114237000A (zh) * 2021-12-15 2022-03-25 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 一种离轴数字全息优化重建方法及系统
CN114237000B (zh) * 2021-12-15 2023-05-23 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 一种离轴数字全息优化重建方法及系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN111316666B (zh) 2021-11-09
AU2018359547A1 (en) 2020-04-30
JP7319689B2 (ja) 2023-08-02
AU2018359547B2 (en) 2021-11-18
KR102370896B1 (ko) 2022-03-04
KR20200083490A (ko) 2020-07-08
CA3080748A1 (en) 2019-05-09
US10304490B2 (en) 2019-05-28
IL274389A (en) 2020-06-30
JP2021502015A (ja) 2021-01-21
EP3685595A2 (en) 2020-07-29
WO2019089873A2 (en) 2019-05-09
US20190295592A1 (en) 2019-09-26
IL274389B1 (en) 2024-01-01
US20180130491A1 (en) 2018-05-10
IL274389B2 (en) 2024-05-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111316666B (zh) 使用超材料层的声全息记录和再现系统
Beranek et al. Acoustics: sound fields, transducers and vibration
Swanson Signal processing for intelligent sensor systems with MATLAB
US6239348B1 (en) Sound system and method for creating a sound event based on a modeled sound field
Pompei Sound from ultrasound: The parametric array as an audible sound source
Kleiner Electroacoustics
Hulusic et al. Acoustic rendering and auditory–visual cross‐modal perception and interaction
US9906870B2 (en) Apparatuses and methods for sound recording, manipulation, distribution and pressure wave creation through energy transfer between photons and media particles
Saarelma et al. Audibility of dispersion error in room acoustic finite-difference time-domain simulation as a function of simulation distance
Bédard et al. Development of a directivity-controlled piezoelectric transducer for sound reproduction
WO2014064493A1 (en) System for visual expression of acoustic information
Pinto et al. Digital acoustics: processing wave fields in space and time using DSP tools
Maestre et al. State-space modeling of sound source directivity: An experimental study of the violin and the clarinet
US20150243066A1 (en) System for visualizing acoustic information
Pueo et al. Analysis of multiactuator panels in the space-time wavenumber domain
Heilemann Spatial audio rendering with flat-panel loudspeakers
Pezzoli Space-time Parametric approach to Extended Audio Reality (SP-EAR)
Yadav et al. Disruptive Metrology for Acoustical Innovations: Unleashing the Potential of Sound Measurement
Simionato Numerical Simulation of a Tube-Delay Audio Effect
Zea et al. A continuous boostlet transform for acoustic waves in space-time
JP2023060993A (ja) 自己ひびき音響をその物理的本態に則して再生する三次元自己ひびき音響正準化複素空間オーディオ装置
Frey The Derivation of the Acoustical Impulse Response Function of
Broersma Nonnative listeners prefer perceptual cues they know from their L1: Dutch listeners use vowel duration less than English listeners for English final" v"-"

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant