CN112019971A - 声场构建方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质 - Google Patents

声场构建方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质 Download PDF

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Abstract

本申请提供了一种声场构建方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质。该方法包括：获取声场中的多个空间点的声压值；基于每一个空间点对应的声场基及声压值，确定该空间点的基系数；以及根据每一个空间点对应的声场基及基系数，确定多个空间点的复声压。本申请所提供的声场构建方法，通过获取麦克风在三维声场内采集的多个空间点上的声压值，并根据该声压值对每个空间点对应的复声压进行计算，进而实现了三维声场的构建；同时，由于采用实时的计算方式，无需实施傅里叶变换等基于统计量的操作，从而确保了声场构建的实时性。

Description

声场构建方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质
技术领域
本申请涉及声学技术领域，具体涉及一种声场构建方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质。
背景技术
随着降噪技术的快速发展，主动降噪技术已经在市场中逐渐普及，被应用于具有降噪需求的众多场景之中。主动降噪技术的基本原理是：获取噪声信号的信息，实时地计算出与噪声信号幅值相等、相位相反的降噪信号，并输出降噪声波与噪声叠加，进而实现将噪声抵消。由此可知，为了实现良好的主动降噪效果，我们首先需要快速、准确地获取到噪声信号的具体信息。
然而，由于噪声信息在现实空间内的分布情况极其复杂，因此难以对完整的噪声场进行构建。因此，与对于单点或近似为单点的噪声(例如主动降噪耳机场景)进行主动降噪相比，对三维声场进行主动降噪存在巨大的技术瓶颈。此外，现阶段虽然可以通过傅里叶变换，在一定程度上对空间声场中的噪声信息进行粗糙估计，但傅里叶变换本质上是对一段时序信号进行统计分析的过程，因此必定引入时间延迟，与主动降噪的实时性要求存在天然的矛盾。
发明内容
有鉴于此，本申请的实施例提供了一种声场构建方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质，以解决现阶段难以实时还原三维声场的技术问题。
本申请的第一方面提供了一种声场构建方法，包括：获取声场中的多个空间点的声压值；基于每一个空间点对应的声场基及声压值，确定该空间点的基系数；以及根据每一个空间点对应的声场基及基系数，确定多个空间点的复声压。
在一实施例中，基于每一个空间点对应的声场基及声压值，确定该空间点的基系数，包括：基于每一个空间点对应的声场基、声压值及初始基系数，得到该空间点的基系数估计残差；根据多个空间点对应的基系数估计残差向量，对每一个空间点的当前基系数进行更新以得到新的基系数估计残差向量；及当基系数估计残差向量满足预设最优条件时，确定每一个空间点的基系数为该空间点更新后的基系数。
在一实施例中，基于每一个空间点对应的声场基、声压值及初始基系数，得到该空间点的基系数估计残差，包括：基于每一个空间点的声压值及初始估计复声压，得到该空间点的第一估计残差；根据多个空间点对应的第一估计残差向量，对每一个空间点的当前估计复声压进行更新以得到新的第一估计残差向量；当第一估计残差向量满足第一预设最优条件时，确定每一个空间点的估计复声压为该空间点更新后的估计复声压；及基于每一个空间点对应的声场基、更新后的估计复声压及初始基系数，得到该空间点的第二估计残差；根据多个空间点对应的基系数估计残差向量，对每一个空间点的当前基系数进行更新以得到新的基系数估计残差向量，包括：根据多个空间点对应的第二估计残差向量，对每一个空间点的当前基系数进行更新以得到新的第二估计残差向量；当基系数估计残差向量满足预设最优条件时，确定每一个空间点的基系数为该空间点更新后的基系数，包括：当第二估计残差向量满足第二预设最优条件时，确定每一个空间点的基系数为该空间点更新后的基系数。
在一实施例中，获取声场中的多个空间点的声压值包括：通过麦克风阵列采集声场中的多个空间点的声压值；其中，麦克风阵列包括多个麦克风，多个麦克风与多个空间点一一对应。
在一实施例中，获取声场中的多个空间点的声压值包括：通过至少一个麦克风对多个空间点进行扫描，以采集多个空间点的声压值。
在一实施例中，至少一个麦克风为单麦克风；根据多个空间点对应的基系数估计残差向量，对每一个空间点的当前基系数进行更新以得到新的基系数估计残差向量，包括：根据单麦克风当前扫描过的i个空间点对应的第1基系数估计残差至第i基系数估计残差，对此前经(i-1)次更新后的第1空间点的基系数、经(i-2)次更新后的第2空间点的基系数、…、经1次更新后的第(i-1)空间点的基系数以及第i空间点的初始基系数进行更新，并计算得到新的第1基系数估计残差至第i基系数估计残差；其中，i≥1；当基系数估计残差向量满足预设最优条件时，确定每一个空间点的基系数为该空间点更新后的基系数，包括：当由新的第1基系数估计残差至第i基系数估计残差组成的基系数估计残差向量满足预设最优条件时，得到经i次更新后的第1空间点的基系数、经(i-1)次更新后的第2空间点的基系数、…、经1次更新后的第i空间点的基系数，并且当经i次更新后的第1空间点的基系数、经(i-1)次更新后的第2空间点的基系数、…、经2次更新后的第(i-1)空间点的基系数分别与此前经(i-1)次更新后的第1空间点的基系数、经(i-2)次更新后的第2空间点的基系数、…、经1次更新后的第(i-1)空间点的基系数对应的偏差小于预设阈值时，确定每一个空间点的基系数为该空间点当前更新后的基系数。
在一实施例中，至少一个麦克风为单麦克风；基于每一个空间点对应的声场基、声压值及初始基系数，得到该空间点的基系数估计残差，包括：基于单麦克风当前扫描的第i空间点的声压值及初始估计复声压，得到第i空间点的第三估计残差，其中i≥1；根据第三估计残差，对第i空间点的当前估计复声压进行更新以得到新的第三估计残差；当第三估计残差满足第三预设最优条件时，确定第i空间点的估计复声压为第i空间点更新后的估计复声压；及基于单麦克风当前扫描过的第1空间点至第i空间点对应的声场基、更新后的估计复声压及初始基系数，得到每一个空间点的第四估计残差；根据多个空间点对应的基系数估计残差向量，对每一个空间点的当前基系数进行更新以得到新的基系数估计残差向量，包括：根据第1空间点至第i空间点对应的第四估计残差向量，对每一个空间点的当前基系数进行更新以得到新的第四估计残差向量；当基系数估计残差向量满足预设最优条件时，确定每一个空间点的基系数为该空间点更新后的基系数，包括：当第四估计残差向量满足第四预设最优条件时，得到经i次更新后的第1空间点的基系数、经(i-1)次更新后的第2空间点的基系数、…、经1次更新后的第i空间点的基系数，并且当经i次更新后的第1空间点的基系数、经(i-1)次更新后的第2空间点的基系数、…、经2次更新后的第(i-1)空间点的基系数分别与此前经(i-1)次更新后的第1空间点的基系数、经(i-2)次更新后的第2空间点的基系数、…、经1次更新后的第(i-1)空间点的基系数对应的偏差小于预设阈值时，确定每一个空间点的基系数为该空间点当前更新后的基系数。
本申请的第二方面提供了一种声场构建装置，包括：信息获取模块，用于获取声场中的多个空间点的声压值；第一确定模块，用于基于每一个空间点对应的声场基及声压值，确定该空间点的基系数；第二确定模块，用于根据每一个空间点对应的声场基及基系数，确定多个空间点的复声压。
本申请的第三方面提供了一种电子设备，包括：处理器；存储器，存储器包括存储在其上的计算机指令，计算机指令在被处理器执行时，使得处理器执行上述第一方面所提供的声场构建方法。
本申请的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，包括存储在其上的计算机指令，所述计算机指令在被处理器执行时，使得所述处理器执行上述第一方面所提供的声场构建方法。
基于本申请所提供的声场构建方法，通过获取麦克风在三维声场内采集的多个空间点上的声压值，并根据该声压值对每个空间点对应的复声压进行计算，进而实现了三维声场的构建；同时，由于采用实时的计算方式，无需实施傅里叶变换等基于统计量的操作，从而确保了声场构建的实时性。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能构成对本申请的限定。
附图说明
为了使本申请实施例的目的、技术方案及优点更加明确，以下将结合附图进一步详细介绍本申请的实施例。应当理解，附图构成说明书的一部分，与本申请的实施例共同用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。除另有说明的情况外，在附图中，相同的符号和编号通常代表相同的步骤或部件。
图1所示为本申请一实施例所提供的一种示例性的声场构建系统的示意图。
图2所示为本申请一实施例所提供的声场构建方法的流程示意图。
图3所示为本申请另一实施例所提供的声场构建方法的流程示意图。
图4所示为本申请另一实施例所提供的声场构建方法的流程示意图。
图5所示为本申请另一实施例所提供的声场构建方法的流程示意图。
图6所示为本申请另一实施例所提供的声场构建方法的流程示意图。
图7所示为本申请一实施例所提供的声场构建装置的结构示意图。
图8所示为本申请一实施例所提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
应用场景概述
对于三维声场的构建过程可以理解为包含确定三维声场中多个空间点的复声压的过程。其中，复声压由实部和虚部组成，实部和虚部共同决定了每个空间点上的声信号的幅值与相位信息。
对于每一时刻，由于麦克风采集到的声压值为实值，仅通过单一的该值无法确定复声压的实部和虚部，也即无法确定声信号的幅值与相位信息。在现有技术中，通常采用基于傅里叶变换的频谱估计算法来计算复声压，这种频谱估计算法需要通过麦克风在窗长度内进行一系列采样。然而，采样的过程必然需要耗费时间，从而导致了这一方法必然会存在延时问题，无法满足主动降噪技术对于实时性的需求。
同时，在这种方法中，为了获得高质量的频谱估计结果，需要尽量加长傅里叶变换的窗长度。然而，选取的傅里叶变换的窗长度越长，算法的时延就会越大，导致其在实时性方面的劣势愈发明显。
为了解决上述现有技术中的声场构建技术所面临的问题，本申请的实施例旨在提供一种声场构建系统，基于一种新的声场构建方法，能够实时、精确地还原整个三维声场。
应当理解，本申请实施例所提供的声场构建方法可以应用于主动降噪技术，也可以应用于需要进行声场还原的其他相关技术中，本申请的实施例对于声场构建方法的具体应用场景不进行限定。
示例性系统
图1所示为本申请一实施例所提供的一种示例性的声场构建系统的示意图。该系统包括：麦克风110以及电子设备120。
麦克风110可以是任意类型的收音装置，用于收集声场中各个空间点上实际的声压值。
麦克风110可以包括静态设置在声场中的多个麦克风。当声场中有多个空间点时，多个麦克风可以与多个空间点一一对应，以便分别采集每个空间点上的声压值。例如，多个麦克风可以呈方阵分布、环阵分布、非均匀分布等，本申请的实施例对于多个麦克风的分布方式不进行限定。
此外，麦克风110也可以包括动态设置在声场中的至少一个麦克风。当声场中有多个空间点时，动态设置的每个麦克风可以以扫描的方式对多个空间点上的声压值进行采集。例如，当麦克风110是单麦克风时，可以从第1空间点开始，对声场内的所有空间点逐个进行扫描并采集每个空间点上的声压值。
电子设备120用于接收麦克风110所采集的每个空间点上的实际的声压值，并基于本申请实施例所提供的声场构建方法计算得到对应于每个空间点的复声压，以实现三维声场的实时构建。
示例性方法
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请的实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本领域普通技术人员基于本申请中的实施例获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
实施例1
图2所示为本申请一实施例提供的声场构建方法的流程示意图。该方法例如可以由声场构建系统中的电子设备120执行。如图2所示，该方法包括：
S210：获取声场中的多个空间点的声压值。
本申请实施例所提供的声场构建系统在声场中工作时，麦克风110可以对声场中多个空间点中的每个空间点上的声压进行采集，并将采集到的声压信息传输至电子设备120。在这里，麦克风110所采集的声压是各空间点的实际声压，因此电子设备120所获取到的声压值为实数。
S220：基于每一个空间点对应的声场基及声压值，确定该空间点的基系数。
进行声场构建时，可以通过确定三维声场中各空间点的复声压，得到由三维声场中所有空间点的复声压所构成的复声压向量，进而实现还原三维声场的全貌。
具体地，每个空间点的复声压可以由以下式(1)计算得出。
Figure BDA0002644846700000071
其中，
k＝1,2,3...，是三维声场中各空间点的序号；
p(k)是第k个空间点的复声压；
ψi(k)是第k个空间点的第i个声场基，声场基为复数，当空间点的声场基个数为N时，
Figure BDA0002644846700000072
即为第k个空间点的声场基复向量；
ci(k)是第k个空间点的第i个声场基所对应的基系数，基系数为复数，当空间点的声场基个数为N时，
Figure BDA0002644846700000073
即为第k个空间点的基系数复向量。
在一实施例中，三维声场中可以设有M个空间点，根据式(1)可以得出，由M个空间点所构成的三维声场的复声压向量为
Figure BDA0002644846700000074
可以理解，在三维声场中设置的空间点越多，则还原出的三维声场的准确度越高。
在这里，M个空间点的声场基复向量所构成的声场基复矩阵
Figure BDA0002644846700000075
可以是预先确定好的。其中，声场基可以通过声音辐射模态、空腔模态、多级子等多种不同的基函数进行确定，本领域技术人员可以根据使用场景对应选择具体的类型和维数。
在这种情况下，本申请的实施例所提供的声场构建方法中，声场构建的过程可以理解为：基于预先确定的声场基复矩阵以及通过麦克风实时采集的M个空间点的实声压值，对由M个空间点的基系数复向量所构成的基系数复矩阵
Figure BDA0002644846700000076
进行估计，并使用声场基复矩阵和估计得到的基系数复矩阵计算得到M个空间点的复声压向量。
具体地，在一实施例中，麦克风110可以包括静态设置在声场中的多个麦克风。例如，当声场中有M个空间点时，麦克风110是由M个麦克风所构成的麦克风阵列，其中M个麦克风与M个空间点一一对应，分别对每个空间点上的声压值进行采集。因此，在本实施例中，S210可以包括：通过麦克风阵列采集声场中的多个空间点的声压值。同时，如图3所示，对基系数复矩阵进行估计的过程(即S220)可以包括以下步骤：
S3210：基于每一个空间点对应的声场基、声压值及初始基系数，得到该空间点的基系数估计残差。
具体地，可以为三维声场预先设置一个初始基系数复矩阵，矩阵中包括对应于每一个空间点的初始基系数，其中每个基系数均可表达为向量形式。在一实施例中，可以将各空间点的初始基系数设为一个零向量。
对于第k个空间点，基于该空间点所对应的初始基系数向量和声场基，根据式(1)即可计算得到该空间点的间接估计复声压。进一步地，将间接估计复声压转换为相应的实数形式，并与麦克风在第k个空间点上采集到的实声压值进行对比，即可得到间接估计复声压对应实数与实声压值之间的残差，也就是对应于该空间点的基系数估计残差。
具体地，在一实施例中，可以采用如下的式(2)对基系数估计残差进行计算：
Figure BDA0002644846700000081
其中，
pr(k)是第k个空间点处麦克风实时采集的实声压值；
Figure BDA0002644846700000082
是第k个空间点的基系数的估计值(向量)的实部，
Figure BDA0002644846700000083
是第k个空间点的基系数的估计值(向量)的虚部，
Figure BDA0002644846700000084
与
Figure BDA0002644846700000085
共同构成第k个空间点的估计基系数
Figure BDA0002644846700000086
SYS(T)是实复转换系统；
SYS(Ψ)是预先确定好的声场基复矩阵系统；
e(k)是第k个空间点的基系数估计残差。
S3220：根据多个空间点对应的基系数估计残差向量，对每一个空间点的当前基系数进行更新以得到新的基系数估计残差向量。
对于第k个空间点，在基于初始基系数得到基系数估计残差之后，可以以该估计残差为反馈量，对初始基系数进行调整，并使用调整后的基系数再次计算基系数估计残差。其中，M个空间点的基系数估计残差共同构成了三维声场的基系数估计残差向量。
S3230：当基系数估计残差向量满足预设最优条件时，确定每一个空间点的基系数为该空间点更新后的基系数。
为了最终能够得到准确的基系数矩阵，可以对每个空间点的基系数反复进行调整并在每次调整后重新计算基系数估计残差以得到新的基系数估计残差向量。当基系数估计残差向量满足预设的最优条件(例如，基系数估计残差向量
Figure BDA0002644846700000091
的范数达到最小值)时即可停止调整，并将当前基系数(即最后一次调整后的基系数)中对应于第k个空间点的基系数确定为第k个空间点最终的基系数。
在这里，反复调整基系数并重新计算估计残差的过程可以基于自适应算法，例如LMS(Least Mean Square，最小均方)算法来实现，每次更新
Figure BDA0002644846700000092
Figure BDA0002644846700000093
直至基系数估计残差向量达到最优化。应当理解，本申请的实施例对于实际采用的算法不进行限定。
S230：根据每一个空间点对应的声场基及基系数，确定多个空间点的复声压。
在得到三维声场内每个空间点的更新后的基系数后，如前所述，通过式(1)即可计算得到每个空间点的复声压，进而得到所有空间点的复声压所构成的复声压向量，也就是实现了对三维声场的还原。
基于本申请实施例所提供的声场构建方法，通过获取麦克风在三维声场内采集的多个空间点上的声压值，并根据该声压值对每个空间点对应的复声压进行计算，进而实现了三维声场的构建；同时，由于采用实时的计算方式，无需实施傅里叶变换等基于统计量的操作，从而确保了声场构建的实时性。
实施例2
图4所示为本申请另一实施例提供的声场构建方法的流程示意图。该方法例如可以由声场构建系统中的电子设备120执行。在本实施例中，麦克风110可以采用与实施例1相同的设置方式。如图4所示，该方法与图3所示实施例的区别在于，S3210具体包括如下步骤：
S4211：基于每一个空间点的声压值及初始估计复声压，得到该空间点的第一估计残差。
具体地，可以为三维声场预先设置一个初始估计复声压向量，向量中包括对应于每一个空间点的初始估计复声压。对于第k个空间点，可以将对应于该空间点的初始估计复声压转换为相应的实数形式后，与麦克风在第k个空间点上采集到的实声压值进行对比，从而得到估计复声压对应实数与实声压值之间的残差，即对应于该空间点的第一估计残差。其中，所有空间点的第一估计残差构成三维声场的第一估计残差向量。
具体地，第k个空间点的第一估计残差可以通过以下式(3)计算得出：
Figure BDA0002644846700000101
其中，
e1(k)是第k个空间点的第一估计残差；
Figure BDA0002644846700000102
是对应于第k个空间点的估计复声压的实部，
Figure BDA0002644846700000103
是对应于第k个空间点的估计复声压的虚部，
Figure BDA0002644846700000104
与
Figure BDA0002644846700000105
共同构成第k个空间点的估计复声压
Figure BDA0002644846700000106
S4212：根据多个空间点对应的第一估计残差向量，对每一个空间点的当前估计复声压进行更新以得到新的第一估计残差向量。
对于第k个空间点，在基于初始估计复声压得到第一估计残差之后，可以以该第一估计残差为反馈量，对初始估计复声压进行调整，并使用调整后的估计复声压再次计算第一估计残差。
S4213：当第一估计残差向量满足第一预设最优条件时，确定每一个空间点的估计复声压为该空间点更新后的估计复声压。
为了最终能够得到准确的估计复声压，可以对每个空间点的估计复声压反复进行调整并在每次调整后重新计算第一估计残差以得到新的第一估计残差向量。当第一估计残差向量满足预设的最优条件(例如，第一估计残差向量
Figure BDA0002644846700000107
的范数达到最小值)时即可停止调整，并将当前估计复声压向量(即最后一次调整后的估计复声压向量)中对应于第k个空间点的估计复声压确定为第k个空间点最终的估计复声压。
S4214：基于每一个空间点对应的声场基、更新后的估计复声压及初始基系数，得到该空间点的第二估计残差。
对于第k个空间点，可以基于对应于该空间点的初始基系数和声场基计算得到该空间点的间接估计复声压，并进一步将该空间点的间接估计复声压与更新后的估计复声压进行对比，得到第二估计残差。
具体地，第二估计残差可以通过以下式(4)计算得到：
Figure BDA0002644846700000111
其中，e2(k)是第k个空间点的第二估计残差。
同时，S3220具体包括：
S4220：根据多个空间点对应的第二估计残差向量，对每一个空间点的当前基系数进行更新以得到新的第二估计残差向量。
对于第k个空间点，在基于初始基系数得到第二估计残差之后，可以以该第二估计残差为反馈量，对初始基系数进行调整，并使用调整后的基系数再次计算第二估计残差。其中，M个空间点的第二估计残差共同构成了三维声场的第二估计残差向量。
同时，S3230具体包括：
S4230：当第二估计残差向量满足第二预设最优条件时，确定每一个空间点的基系数为该空间点更新后的基系数。
为了最终能够得到准确的基系数矩阵，可以对每个空间点的基系数反复进行调整并在每次调整后重新计算第二估计残差以得到新的第二估计残差向量。当第二估计残差向量满足预设的最优条件(例如，第二估计残差向量
Figure BDA0002644846700000112
的范数达到最小值)时即可停止调整，并将当前基系数(即最后一次调整后的基系数)中对应于第k个空间点的基系数确定为第k个空间点最终的基系数。
在这里，反复调整基系数并重新计算估计残差的过程可以基于自适应算法，例如LMS(Least Mean Square，最小均方)算法来实现，应当理解，本申请的实施例对于实际采用的算法不进行限定。
基于本申请实施例所提供的声场构建方法，可以将基于声压值计算复声压的过程分为两个线程，首先根据声压值对复声压进行初步估计，其后再根据估计复声压对基系数进行估计，从而可以在实时构建三维声场的同时显著提高精准度。
实施例3
图5所示为本申请另一实施例所提供的声场构建方法的流程示意图。该方法例如可以由声场构建系统中的电子设备120执行。
在本实施例中，麦克风110可以包括动态设置在声场中的至少一个麦克风。当声场中有M个空间点时，动态设置的每个麦克风可以以扫描的方式对多个空间点上的声压值进行采集。例如，当麦克风110是单麦克风时，可以从第1空间点开始，对声场内的所有空间点逐个进行扫描并采集每个空间点上的声压值。再例如，当麦克风110包括两个麦克风时，两个麦克风可以分别对所有空间点两两进行扫描，从而实现采集所有空间点上的声压值。应当理解，在实际应用过程中，本领域技术人员可以根据需求决定动态设置的麦克风的数量，本申请的实施例对此不进行限定。
因此，在本实施例中，S210具体可以包括：通过至少一个麦克风对多个空间点进行扫描，以采集多个空间点的声压值。
如图5所示，以麦克风110为单麦克风的情况为例，该方法与图3所示实施例的区别在于，S3220可以包括如下步骤：
S5220：根据单麦克风当前扫描过的i个空间点对应的第1基系数估计残差至第i基系数估计残差，对此前经(i-1)次更新后的第1空间点的基系数、经(i-2)次更新后的第2空间点的基系数、…、经1次更新后的第(i-1)空间点的基系数以及第i空间点的初始基系数进行更新，并计算得到新的第1基系数估计残差至第i基系数估计残差。其中，i≥1。
同时，S3230可以包括：
S5230：当由新的第1基系数估计残差至第i基系数估计残差组成的基系数估计残差向量满足预设最优条件时，得到经i次更新后的第1空间点的基系数、经(i-1)次更新后的第2空间点的基系数、…、经1次更新后的第i空间点的基系数，并且当经i次更新后的第1空间点的基系数、经(i-1)次更新后的第2空间点的基系数、…、经2次更新后的第(i-1)空间点的基系数分别与此前经(i-1)次更新后的第1空间点的基系数、经(i-2)次更新后的第2空间点的基系数、…、经1次更新后的第(i-1)空间点的基系数对应的偏差小于预设阈值时，确定每一个空间点的基系数为该空间点当前更新后的基系数。
为方便表述，下文中将第i空间点的基系数简称为第i基系数。
例如，当i＝10时，即单麦克风对第10个空间点进行扫描时，电子设备120可以获取第10空间点上的声压值。基于对应于第10空间点的声场基、初始基系数以及该声压值，可以计算得到对应于第10空间点的第10基系数估计残差。
此时，单麦克风已经扫描过第1至第10空间点，电子设备120中可以存储有经9次更新后的第1基系数估计残差、经8次更新后的第2基系数估计残差、…、经1次更新后的第9基系数估计残差，同时还获得了未经过更新的第10基系数估计残差。
为了得到更优的第10基系数，电子设备120可以对经9次更新后的第1基系数、经8次更新后的第2基系数、…、经1次更新后的第9基系数以及未经过更新的对应于第10空间点的初始基系数进行更新，以使得由新的第1基系数估计残差至第10基系数估计残差所构成的基系数估计残差向量满足预设的最优条件。当该基系数估计残差向量满足了预设的最优条件时，得到经10次更新后的第1基系数、经9次更新后的第2基系数、…、经2次更新后的第9基系数以及经1次更新后的第10基系数。
进一步地，为了确认声场是否已经实现了整体构建，电子设备120可以将经10次更新后的第1基系数、经9次更新后的第2基系数、…、经2次更新后的第9基系数，分别与此前(在麦克风扫描第9空间点时电子设备所得到的)经9次更新后的第1基系数、经8次更新后的第2基系数、…、经1次更新后的第9基系数进行对比，得到当前的基系数偏差。如果当前的基系数偏差大于预设的阈值，则可以判定声场构建还没有完成，需要继续对第11空间点进行扫描，并重复上述计算过程。
假设在i＝20时，电子设备120得到的经20次更新后的第1基系数、经19次更新后的第2基系数、…、经2次更新后的第19基系数与此前(在麦克风扫描第19空间点时电子设备所得到的)经19次更新后的第1基系数、经18次更新后的第2基系数、…、经1次更新后的第19基系数之间的基系数偏差小于预设的阈值，则可以判定声场构建已经完成，可停止继续对第21空间点进行扫描。
基于本申请实施例所提供的声场构建方法，通过使用较少的麦克风以动态的方式采集声场内多个空间点的声压值，能够在精准还原三维声场的基础上，减少麦克风的布置成本；同时，通过实时确认声场构建的进度，能够在达到预期的声场构建精度后及时停止运算操作，大幅节省了运算资源。
实施例4
图6所示为本申请另一实施例所提供的声场构建方法的流程示意图。该方法例如可以由声场构建系统中的电子设备120执行。在本实施例中，麦克风110可以采用与实施例3相同的设置方式。
如图6所示，仍以麦克风110为单麦克风的情况为例，该方法与图3所示实施例的区别在于，S3210可以包括如下步骤：
S6211：基于单麦克风当前扫描的第i空间点的声压值及初始估计复声压，得到第i空间点的第三估计残差。其中，i≥1。
S6212：根据第三估计残差，对第i空间点的当前估计复声压进行更新以得到新的第三估计残差。
S6213：当第三估计残差满足第三预设最优条件时，确定第i空间点的估计复声压为第i空间点更新后的估计复声压。
S6214：基于单麦克风当前扫描过的第1空间点至第i空间点对应的声场基、估计复声压及初始基系数，得到每一个空间点的第四估计残差。
具体地，本实施例中S6211～S6214所述的计算第三估计残差和第四估计残差的方法与实施例2中S4211～S4214所述的计算第一估计残差和第二估计残差的方法类似，在此不再赘述。
同时，S3220可以包括：
S6220：根据第1空间点至第i空间点对应的第四估计残差向量，对每一个空间点的当前基系数进行更新以得到新的第四估计残差向量。
并且S3230可以包括：
S6230：当第四估计残差向量满足第四预设最优条件时，得到经i次更新后的第1空间点的基系数、经(i-1)次更新后的第2空间点的基系数、…、经1次更新后的第i空间点的基系数，并且当经i次更新后的第1空间点的基系数、经(i-1)次更新后的第2空间点的基系数、…、经2次更新后的第(i-1)空间点的基系数分别与此前经(i-1)次更新后的第1空间点的基系数、经(i-2)次更新后的第2空间点的基系数、…、经1次更新后的第(i-1)空间点的基系数对应的偏差小于预设阈值时，确定每一个空间点的基系数为该空间点当前更新后的基系数。
具体地，本实施例中S6220～S6230所述的对第1至第i空间点的基系数进行更新并进一步确认声场构建是否完成的过程，与实施例3中S5220～S5230所述的对第1至第i空间点的基系数进行更新并进一步确认声场构建是否完成的过程类似，在此不再赘述。
基于本申请实施例所提供的声场构建方法，在节省了麦克风布置成本以及运算成本的基础上，实现了在实时构建三维声场的同时显著提高精准度。
示例性装置
图7所示为本申请一实施例所提供的声场构建装置700的结构示意图。声场构建装置700可以是例如前述示例性声场构建系统中的电子设备120。
如图7所示，声场构建装置700包括：信息获取模块710，用于获取声场中的多个空间点的声压值；第一确定模块720，用于基于每一个空间点对应的声场基及声压值，确定该空间点的基系数；第二确定模块730，用于根据每一个空间点对应的声场基及基系数，确定多个空间点的复声压。
在一实施例中，第一确定模块720具体可以包括：残差计算单元，用于基于每一个空间点对应的声场基、声压值及初始基系数，得到该空间点的基系数估计残差；基系数更新单元，用于根据多个空间点对应的基系数估计残差向量，对每一个空间点的当前基系数进行更新以得到新的基系数估计残差向量；确定单元，用于当基系数估计残差向量满足预设最优条件时，确定每一个空间点的基系数为该空间点更新后的基系数。
在另一实施例中，残差计算单元可以用于：基于每一个空间点的声压值及初始估计复声压，得到该空间点的第一估计残差；根据多个空间点对应的第一估计残差向量，对每一个空间点的当前估计复声压进行更新以得到新的第一估计残差向量；当第一估计残差向量满足第一预设最优条件时，确定每一个空间点的估计复声压为该空间点更新后的估计复声压；基于每一个空间点对应的声场基、更新后的估计复声压及初始基系数，得到该空间点的第二估计残差。
在这里，基系数更新单元可以用于根据多个空间点对应的第二估计残差向量，对每一个空间点的当前基系数进行更新以得到新的第二估计残差向量；确定单元可以用于当第二估计残差向量满足第二预设最优条件时，确定每一个空间点的基系数为该空间点更新后的基系数。
在另一实施例中，信息获取模块710可以用于通过至少一个麦克风对多个空间点进行扫描，以采集多个空间点的声压值。
在这里，基系数更新单元可以用于：根据单麦克风当前扫描过的i个空间点对应的第1基系数估计残差至第i基系数估计残差，对此前经(i-1)次更新后的第1空间点的基系数、经(i-2)次更新后的第2空间点的基系数、…、经1次更新后的第(i-1)空间点的基系数以及第i空间点的初始基系数进行更新，并计算得到新的第1基系数估计残差至第i基系数估计残差。其中，i≥1。
同时，确定单元可以用于当由新的第1基系数估计残差至第i基系数估计残差组成的基系数估计残差向量满足预设最优条件时，得到经i次更新后的第1空间点的基系数、经(i-1)次更新后的第2空间点的基系数、…、经1次更新后的第i空间点的基系数，并且当经i次更新后的第1空间点的基系数、经(i-1)次更新后的第2空间点的基系数、…、经2次更新后的第(i-1)空间点的基系数分别与此前经(i-1)次更新后的第1空间点的基系数、经(i-2)次更新后的第2空间点的基系数、…、经1次更新后的第(i-1)空间点的基系数对应的偏差小于预设阈值时，确定每一个空间点的基系数为该空间点当前更新后的基系数。
在另一实施例中，残差计算单元可以用于：基于单麦克风当前扫描的第i空间点的声压值及初始估计复声压，得到第i空间点的第三估计残差；根据第三估计残差，对第i空间点的当前估计复声压进行更新以得到新的第三估计残差；当第三估计残差满足第三预设最优条件时，确定第i空间点的估计复声压为第i空间点更新后的估计复声压；基于单麦克风当前扫描过的第1空间点至第i空间点对应的声场基、更新后的估计复声压及初始基系数，得到每一个空间点的第四估计残差。其中，i≥1。
同时，基系数更新单元可以用于根据第1空间点至第i空间点对应的第四估计残差向量，对每一个空间点的当前基系数进行更新以得到新的第四估计残差向量。确定单元可以用于当第四估计残差向量满足第四预设最优条件时，得到经i次更新后的第1空间点的基系数、经(i-1)次更新后的第2空间点的基系数、…、经1次更新后的第i空间点的基系数，并且当经i次更新后的第1空间点的基系数、经(i-1)次更新后的第2空间点的基系数、…、经2次更新后的第(i-1)空间点的基系数分别与此前经(i-1)次更新后的第1空间点的基系数、经(i-2)次更新后的第2空间点的基系数、…、经1次更新后的第(i-1)空间点的基系数对应的偏差小于预设阈值时，确定每一个空间点的基系数为该空间点当前更新后的基系数。
基于本申请所提供的声场构建装置，通过获取麦克风在三维声场内采集的多个空间点上的声压值，并根据该声压值对每个空间点对应的复声压进行计算，进而实现了三维声场的构建；同时，由于采用实时的计算方式，无需实施傅里叶变换等基于统计量的操作，从而确保了声场构建的实时性。
应当理解，上述实施例所提供的声场构建装置700中各模块的功能及技术效果可以参考示例性方法中的相应内容，在此不再一一赘述。
示例性设备
图8为本申请一实施例所提供的电子设备的结构示意图。如图8所示，该电子设备包括：处理器810；存储器820，存储器820包括存储在其上的计算机指令，计算机指令在被处理器810执行时，使得处理器810执行如上述任一实施例所提供的声场构建方法。
示例性计算机可读存储介质
本申请的其他实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一实施例所述的声场构建方法。可以理解，该计算机存储介质可以为任何有形媒介，例如：软盘、CD-ROM、DVD、硬盘驱动器或网络介质等。
本申请中涉及的装置、设备、系统的方框图仅作为示例性的例子并且不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配制。本领域技术人员可以理解，这些装置、设备、系统可以按任意方式进行连接、布置、配制。诸如“包含”、“包括”、“具有”等等的词语是开放性词汇，至“包括但不限于”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。这里使用的词汇“诸如”指词组“诸如但不限于”，且可与其互换使用。
还需要指出的是，在本申请的装置、设备和方法中，各模块或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本申请的等效方案。
提供所公开的方面的以上描述以使本领域的任何技术人员能够做出或者使用本申请。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是非常显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面而不脱离本申请的范围。因此，本申请并不意图被限制到上述方面，而是按照与在此公开的原理及新颖的特征一致的最宽范围。
以上说明是为了对本申请的技术方案进行例示和描述。此外，此描述并不意图将本申请的实施例限制在上述公开的形式范围之内。尽管上述内容中已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员可以基于上述内容轻易得到其他变型、修改、改变、添加和子组合。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种声场构建方法，其特征在于，包括：
获取声场中的多个空间点的声压值；
基于每一个空间点对应的声场基及所述声压值，确定所述空间点的基系数；以及
根据每一个空间点对应的所述声场基及所述基系数，确定所述多个空间点的复声压。
2.根据权利要求1所述的声场构建方法，其特征在于，基于每一个空间点对应的声场基及所述声压值，确定所述空间点的基系数，包括：
基于每一个空间点对应的声场基、所述声压值及初始基系数，得到所述空间点的基系数估计残差；
根据所述多个空间点对应的基系数估计残差向量，对每一个空间点的当前基系数进行更新以得到新的基系数估计残差向量；及
当所述基系数估计残差向量满足预设最优条件时，确定每一个空间点的所述基系数为所述空间点更新后的基系数。
3.根据权利要求2所述的声场构建方法，其特征在于，基于每一个空间点对应的声场基、所述声压值及初始基系数，得到所述空间点的基系数估计残差，包括：
基于每一个空间点的所述声压值及初始估计复声压，得到所述空间点的第一估计残差；
根据所述多个空间点对应的第一估计残差向量，对每一个空间点的当前估计复声压进行更新以得到新的第一估计残差向量；
当所述第一估计残差向量满足第一预设最优条件时，确定每一个空间点的估计复声压为所述空间点更新后的估计复声压；及
基于每一个空间点对应的声场基、所述更新后的估计复声压及初始基系数，得到所述空间点的第二估计残差；
根据所述多个空间点对应的基系数估计残差向量，对每一个空间点的当前基系数进行更新以得到新的基系数估计残差向量，包括：
根据所述多个空间点对应的第二估计残差向量，对每一个空间点的当前基系数进行更新以得到新的第二估计残差向量；
当所述基系数估计残差向量满足预设最优条件时，确定每一个空间点的基系数为所述空间点更新后的基系数，包括：
当所述第二估计残差向量满足第二预设最优条件时，确定每一个空间点的所述基系数为所述空间点更新后的基系数。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的声场构建方法，其特征在于，获取声场中的多个空间点的声压值包括：
通过麦克风阵列采集声场中的多个空间点的声压值；其中，所述麦克风阵列包括多个麦克风，所述多个麦克风与所述多个空间点一一对应。
5.根据权利要求2所述的声场构建方法，其特征在于，获取声场中的多个空间点的声压值包括：
通过至少一个麦克风对所述多个空间点进行扫描，以采集所述多个空间点的声压值。
6.根据权利要求5所述的声场构建方法，其特征在于，所述至少一个麦克风为单麦克风；
根据所述多个空间点对应的基系数估计残差向量，对每一个空间点的当前基系数进行更新以得到新的基系数估计残差向量，包括：
根据所述单麦克风当前扫描过的i个空间点对应的第1基系数估计残差至第i基系数估计残差，对此前经(i-1)次更新后的第1空间点的基系数、经(i-2)次更新后的第2空间点的基系数、…、经1次更新后的第(i-1)空间点的基系数以及第i空间点的初始基系数进行更新，并计算得到新的第1基系数估计残差至第i基系数估计残差；其中，i≥1；
当所述基系数估计残差向量满足预设最优条件时，确定每一个空间点的基系数为所述空间点更新后的基系数，包括：
当由所述新的第1基系数估计残差至第i基系数估计残差组成的基系数估计残差向量满足预设最优条件时，得到经i次更新后的第1空间点的基系数、经(i-1)次更新后的第2空间点的基系数、…、经1次更新后的第i空间点的基系数，并且当经i次更新后的第1空间点的基系数、经(i-1)次更新后的第2空间点的基系数、…、经2次更新后的第(i-1)空间点的基系数分别与此前经(i-1)次更新后的第1空间点的基系数、经(i-2)次更新后的第2空间点的基系数、…、经1次更新后的第(i-1)空间点的基系数对应的偏差小于预设阈值时，确定每一个空间点的所述基系数为所述空间点当前更新后的基系数。
7.根据权利要求5所述的声场构建方法，其特征在于，所述至少一个麦克风为单麦克风；
基于每一个空间点对应的声场基、所述声压值及初始基系数，得到所述空间点的基系数估计残差，包括：
基于所述单麦克风当前扫描的第i空间点的所述声压值及初始估计复声压，得到所述第i空间点的第三估计残差；其中，i≥1；
根据所述第三估计残差，对所述第i空间点的当前估计复声压进行更新以得到新的第三估计残差；
当所述第三估计残差满足第三预设最优条件时，确定所述第i空间点的估计复声压为所述第i空间点更新后的估计复声压；及
基于所述单麦克风当前扫描过的第1空间点至所述第i空间点对应的声场基、所述更新后的估计复声压及初始基系数，得到每一个空间点的第四估计残差；
根据所述多个空间点对应的基系数估计残差向量，对每一个空间点的当前基系数进行更新以得到新的基系数估计残差向量，包括：
根据所述第1空间点至所述第i空间点对应的第四估计残差向量，对每一个空间点的当前基系数进行更新以得到新的第四估计残差向量；
当所述基系数估计残差向量满足预设最优条件时，确定每一个空间点的基系数为所述空间点更新后的基系数，包括：
当所述第四估计残差向量满足第四预设最优条件时，得到经i次更新后的第1空间点的基系数、经(i-1)次更新后的第2空间点的基系数、…、经1次更新后的第i空间点的基系数，并且当经i次更新后的第1空间点的基系数、经(i-1)次更新后的第2空间点的基系数、…、经2次更新后的第(i-1)空间点的基系数分别与此前经(i-1)次更新后的第1空间点的基系数、经(i-2)次更新后的第2空间点的基系数、…、经1次更新后的第(i-1)空间点的基系数对应的偏差小于预设阈值时，确定每一个空间点的所述基系数为所述空间点当前更新后的基系数。
8.一种声场构建装置，其特征在于，包括：
信息获取模块，用于获取声场中的多个空间点的声压值；
第一确定模块，用于基于每一个空间点对应的声场基及所述声压值，确定所述空间点的基系数；
第二确定模块，用于根据每一个空间点对应的所述声场基及所述基系数，确定所述多个空间点的复声压。
9.一种电子设备，包括：
处理器；
存储器，所述存储器包括存储在其上的计算机指令，所述计算机指令在被所述处理器执行时，使得所述处理器执行权利要求1-7中任一项所述的声场构建方法。
10.一种计算机可读存储介质，包括存储在其上的计算机指令，所述计算机指令在被处理器执行时，使得所述处理器执行权利要求1-7中任一项所述的声场构建方法。
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