一种适应环境的声场重放空间解码方法与流程

本发明属于3d音频与空间声场重放
技术领域：
，具体涉及一种基于高阶ambisonics理论的适应环境的声场重放空间解码方法。
背景技术：
：随着3d多媒体时代的到来，3d音视频系统正迅速走向电影院、家庭影院及手持终端设备。声重放技术在3d音视频系统占有重要的地位，声重放技术的发展如表1所示。目前主流的声重放技术包括vbap(vectorbaseamplitudepanning)、ambisonics和wfs(wavefieldsynthetize)。其中ambisonics方法是1973年由牛津大学的michaelgerzon提出的，并于2003年由法国电信研究所拓展到了高阶ambisonics(higherorderambisonics，hoa)。表1声重放技术的发展hoa技术的主体分为编码和空间解码两个部分，两部分可以分开进行，从而可以实现声场的编码与传输。在编码阶段，需要将声场信息转换为hoa系数。声场信息的获取方式可以是录音或者模拟计算。在空间解码阶段，需要根据实际的扬声器摆放确定各个扬声器的增益，从而在重放区域(一般在扬声器阵列的中心)重构出原始声场。尽管hoa技术空间编空间解码分离的方案给3d声音录音和重放带来了很大的优势，但在走向市场的道路中却遇到困难，原因之一就是hoa是基于声场重构方法通过复杂的数学计算得到的，它假设重放环境为自由声场，播放设备各通道幅频特性一致，扬声器大致均匀分布在一个以听者为中心的球面上。而这些条件在影院尤其是家庭影院等实际应用中很难满足，导致基于hoa重建的声场出现较大重构误差，无法满足听音需求。扬声器的摆放不规则通常会引起空间解码过程中矩阵求逆出现病态问题，使得扬声器增益过大而导致重构声场不稳定。对于这一问题，已有的解决方案一般是在矩阵求逆的过程中加一个正则化项来避免病态矩阵的求逆。但是一方面正则化项的引入会给空间解码带来额外的误差，另一方面正则化系数的选取一般要靠试错的方式经验地选取。其他解决扬声器摆放不规则条件下声场重放的方法主要有2012年zotter等人提出的allrad算法和epad算法，以及2018年北京大学曲天书等人提出的匹配投影解码算法等，这些方法均能较好地解决不规则扬声器摆放条件下的病态矩阵求逆问题。但是，这些方法在扬声器十分稀疏或稠密的位置仍会存在较大的能量和方向重构误差。且对于混响明显的重放环境，这些方法难以实现对目标声场的重放。由于上述原因及现有方法的不足，需要一种可以适应不同重放环境与扬声器布局的声场重放方法。技术实现要素：本发明所要解决的技术问题是非自由声场所引起的hoa空间解码技术不适用和匹配投影解码方法中扬声器非均匀布局下重放声场的能量和角度误差的增大以及近场声源重放的问题。针对此问题，本发明的目的提供一种适应环境的声场重放空间解码方法。本发明所采用的技术方案是：一种适应环境的声场重放空间解码方法，其步骤包括：1)在目标环境中设置多个声源(扬声器)和一听音区域，测量各声源在该目标环境预设听音区域产生的声场；2)根据所测声场计算对应声源(扬声器)到该听音区域的声场传递函数，并用一组hoa系数进行表达，得到各声场传递函数对应的声源(扬声器)hoa域系数；3)利用声场传递函数对应的声源(扬声器)hoa域系数取代声场重放的空间解码过程中基于自由声场假设下的声源(扬声器)hoa域系数，将取代后的声源(扬声器)hoa域系数输入部分匹配投影解码算法计算得到空间解码矩阵d；4)将需要进行重放的目标声场编码为一组hoa系数作为目标hoa信号；将所述空间解码矩阵d与所述目标hoa信号相乘，得到解码结果。进一步的，利用声场传递函数对应的声源(扬声器)hoa域系数取代声场重放的空间解码过程中基于自由声场假设下的声源(扬声器)hoa域系数的方法为：设需要进行重放的目标声场编码为一组hoa系数作为所述目标hoa信号；设重放系统包含l个声源(扬声器)，各声源(扬声器)的增益设定为ρ(k)＝[ρ1(k),ρ2(k),…,ρl(k)]t；利用β(k)＝a(k)ρ(k)作为从声源(扬声器)增益ρ(k)到目标声场的hoa系数β(k)的转换方程；其中，矩阵a(k)的第l列对应声源(扬声器)l的声场传递函数的hoa系数，它通过测量声源(扬声器)l到听音区域q个位置的传递函数hl(k)＝[hl(1,k),hl(2,k),…,hl(q,k)]t后由式计算得到；将矩阵a(k)作为声场传递函数对应的声源(扬声器)hoa域系数，取代声场重放的空间解码过程中基于自由声场假设下的声源(扬声器)hoa域系数；其中，ρl(k)是第l个声源(扬声器)在波数k对应频率上的增益值，为目标声场在波数k对应频率上的第n阶、第n级hoa系数，为扬声器l的声场传递函数在波数k对应频率上的第n阶、第n级hoa系数，hl(q,k)是扬声器l到听音区域中第q个麦克风位置的传递函数；矩阵y,wn(kr)定义为(θq,φq)是第q个麦克风坐标的仰角和水平角，pinv(y)是矩阵y的伪逆，为第q个麦克风所在仰角和水平角对应的n阶、n级球谐函数系数，injn(kr)为n阶径向函数。进一步的，将取代后的声源hoa域系数输入部分匹配投影解码算法计算得到空间解码矩阵d的方法为：31)根据给定虚拟扬声器个数v，生成一组虚拟扬声器位置以及对应的hoa域表示系数c＝[c1,c2,…,cv]t；然后根据计算得到空间解码矩阵d1；其中pinv(ct)为系数矩阵c的转置的伪逆；32)对于第v个虚拟扬声器的hoa域表示系数cv，利用部分匹配投影解码得到一真实扬声器对应的一组增益系数gv＝[gv,1,gv,2,…,gv,l]t，且满足cv＝agv；其中，v＝1～v，a代表a(k)，gv,l]为虚拟扬声器v解码到真实扬声器l上的增益系数；33)对于步骤32)所得每一虚拟扬声器对应的真实扬声器的增益系数，得到真实扬声器的空间解码矩阵d2＝[g1,g2,…,gv]；然后将空间解码矩阵d1、d2合并得到最终的空间解码矩阵d＝d2d1。进一步的，利用部分匹配投影解码方法得到增益系数gv的方法为：41)将矩阵a看作由一组基向量[d1,d2,…,dl]构成，其中dl是矩阵a的第l列；则gv的具体求解过程描述如下：42)计算hoa域表示系数cv在所述基向量上的投影值其中，l＝1～l，<·>表示向量的内积；43)找出最大的绝对投影值以及相应的基向量然后计算残差44)对于扬声器在其分配增益中加上得到新的增益，同时对于第t轮迭代，记录最大绝对投影值为45)对于当前迭代计算比值如果ratio(t)小于设定阈值，则终止迭代，否则将残差cres赋值给cv并返回步骤42)进行迭代计算；46)迭代终止后，对各扬声器最终的增益分配[g1,g2,…,gl]进行能量归一化修正，得到修正后的扬声器增益gv＝[gv,1,gv,2,…,gv,l]t。进一步的，步骤41)中，采用max-re权重对cv和dl进行加权。进一步的，步骤43)中引入一个部分投影系数cp，通过公式计算残差cres。进一步的，对各扬声器最终的增益分配[g1,g2,…,gl]进行能量归一化修正的方法为：给每一增益[g1,g2,…,gl]乘以一个修正系数ce，修正系数其中，y00(θv,φv)为cv向量的第一个分量，是第l个扬声器的声场传递函数的第0阶、第0级hoa系数。进一步的，利用所述空间解码矩阵d将需要重放的目标声场对应的hoa信号转换为声源增益信号。进一步的，通过将目标hoa信号β和空间解码矩阵d相乘，得到扬声器增益ρ＝dβ。进一步的，采用扫频信号作为激励信号，声源播放所述激励信号并在所述听音区域设置球形麦克风阵列进行声场采集，根据采集的声场测量听音环境内各声源到听音区域的声场传递函数。本发明首先通过测量目标环境中设置的各扬声器在该目标环境预设听音区域产生的声场，计算各扬声器到听音区域的声场传递函数，并用一组hoa系数进行表达。然后使用声场传递函数对应的扬声器hoa域系数对声场重放的空间解码过程中基于自由声场假设下的扬声器hoa域系数进行取代，将取代后的扬声器hoa域系数输入部分匹配投影解码算法进行空间解码矩阵的计算，解码算法输出的空间解码矩阵可以将需要重放的目标声场对应的hoa信号转换为扬声器增益信号。本发明的核心创新技术是提出了分阶段的部分匹配投影解码算法用于进行hoa信号到扬声器信号的空间解码。本发明方法是在曲天书等人2018年提出的匹配投影方法的基础上进一步改进得到分阶段的部分匹配投影解码方法，使得算法可以用于在混响环境等多种复杂条件下进行声场空间解码。为了解决扬声器分布十分稀疏和稠密的位置角度误差增大的问题，在匹配投影方法中引入部分投影机制。对计算空间解码矩阵过程中的扬声器增益进行能量均衡，使得重放声场和目标声场的能量保持一致。采用分阶段空间解码策略使得算法可以预先计算空间解码矩阵。为了描述近场声源，对hoa系数进行近场修正，使得本发明方法可以应用于近场点声源声场的重放。本发明的有益效果是：通过测量并计算声场传递函数解决了匹配投影解码方法在非自由声场情况下无法应用的问题；通过部分投影机制的引入，解决了匹配投影解码方法在扬声器分布十分稀疏和稠密的位置角度误差增大的问题；通过分阶段空间解码策略，解决了匹配投影解码方法无法根据扬声器布局预先计算空间解码矩阵的问题；通过在计算解码矩阵时引入能量均衡系数达到了重放声场和目标声场能量一致的目的；通过对hoa表示系数进行近场修正系数，实现了近场声源的声场更加准确的还原；通过将声场传递函数测量和改进的匹配投影解码方法的结合实现了适应不同复杂重放环境的声场空间解码，并在整体性能上优于前人的方法。附图说明图1是空间球坐标系图；图2是本发明方法的流程图；图3是基于扫频信号测量扬声器声场传递函数的流程图；图4是两阶段部分匹配投影解码方法的流程图；图5是本发明方法评测实验；(a)扬声器的布局，(b)播放环境示意图；图6是客观评测中混响环境下点声源声场重放的目标声场和重放声场对比；(a)为目标声场，(b)为本发明方法(pmpd)解码的重放声场，(c)为allrad方法解码的重放声场，(d)为矩阵求逆方法(mmd)解码的重放声场，(e)为三种方法对应重放声场与目标声场的误差比较；图7是主观评测实验中不同方法得到的重放信号与目标信号的主观听感相似度比较；(a)为重放信号的声源位置相似度比较，(b)为重放信号的音质相似度比较。具体实施方式下面结合附图和实施例对本发明提供的一种基于高阶ambisonics理论的适应环境的声场重放空间解码方法进行介绍：在如图1所示的空间球坐标系下，根据ambisonics理论，无源空间区域中的任意声压分布可进行如下分解：其中，(r,θ,φ)为球坐标系下任意一点的坐标；k＝2πf/c，f为频率，c为声速；jn(kr)是第一类球贝塞尔函数，n为球贝塞尔函数的阶数；是球谐函数，n为阶数，m为级数；称为第n阶、第m级hoa系数。从而可以使用一组hoa系数来描述特定的声场，在实际问题中，通常对这一组hoa系数进行截断，即取其前n阶系数来描述声场。对于声场重放问题，给定以某种手段(使用麦克风阵列录音并进行hoa变换或者使用理论公式计算)获得待重放声场的hoa系数，希望使用一组扬声器阵列在特定区域内产生的声场的叠加合成出与待重放的目标声场具有一致声压分布的声场，声场重放问题主要研究如何求解扬声器的增益。在ambisonics理论中，一致的声压分布对应着一致的hoa系数。因此可以通过hoa域的方程求解实现目标声场hoa系数到扬声器增益的空间解码。本发明的流程图如图2所示。步骤1：各通道扬声器到听音区域声场传递函数的测量：声波从声源(比如扬声器)到达一空间位置的传输过程在声源音量不是很大时可近似满足线性时不变的条件，可以将这个过程看成是一个线性时不变系统，因而可以用传递函数描述其传输特性。声场传递函数则更进一步，描述的是声波从一个点到一个区域的传输特性，本发明中，以听音区域中心为坐标原点建立球坐标系，对于第l个扬声器到原点附近区域任意空间位置(r,θ,φ)处的传递函数，将其记为hl(r,θ,φ；k)。则hl即为第l个扬声器的到听音区域的声场传递函数。根据(1)式可对声场传递函数进行分解，得到第l个扬声器的声场传递函数hl的hoa展开式：其中，为扬声器l的声场传递函数的hoa系数，它是扬声器l的声场传递函数的hoa域表示。为了得到式(2)中的hoa系数，要求对空间进行连续测量，在实际的测量中一般通过一些离散的麦克风组成阵列来近似获得的值，即扬声器到听音区域的声场传递函数。在本发明方法中，对于第l个扬声器到预设听音区域对应的线性时不变系统，扬声器输入激励信号用x(t)表示，t是时间，扬声器l到听音区域中第q个麦克风位置的传递函数hl(q,k)对应的时域冲激响应用hl(q,t)表示，输出信号用yl(q,t)表示，则可以通过给定x(t)和测量相应的yl(q,t)，来求解二者之间的关系hl(q,t)，如图3所示，其中,yl(q,t)为等于hl(q,t)与x(t)的卷积结果。在(2)式中限制最大阶数n＝n，m最大值由n限定；根据麦克风阵列中麦克风位置对(2)式进行离散化，设麦克风总数为q，则有：hl(k)＝ywn(kr)γ(l,k)(3)其中，hl(k)＝[hl(1,k),hl(2,k),…,hl(q,k)]t；hl(k)由第l个扬声器到听音区域内q个位置的传递函数组合得到。矩阵y,wn(kr)定义如下：(θq,φq)是第q个麦克风坐标的仰角和水平角。基于(3)式可得：其中，pinv(y)是矩阵y的伪逆。由(4)式即可求得声场传递函数在hoa系数域的表达。本发明中采用球形麦克风阵列进行声场传递函数的测量，采用扫频信号作为激励信号，测量听音环境内各扬声器到听音区域的声场传递函数。具体方法为：1)生成频率范围为20～20000hz的扫频信号x(t)；2)第l个扬声器播放信号x(t)，在听音区域放置q个麦克风，记录第q个麦克风信号为yl(q,t)；3)计算yl(q,t)与x(t)在频域的比值，得到一个通道的传递函数hl(q,k)；4)利用(4)式计算声场传递函数的hoa域表达；5)多次测量取平均值。步骤2：利用声场传递函数对扬声器的hoa系数矩阵进行取代在步骤1中测量的声场传递函数包含了播放系统及扬声器的幅频特性，声场中扬声器位置到听音区域的混响特性，本发明采用声场传递函数对扬声器进行hoa域表示，用来取代基于平面波假设下扬声器的hoa域表示，达到均衡非自由声场的效果。具体方法描述为：假设需要进行重放的目标声场编码为一组hoa系数以下简称目标hoa信号，其中为目标声场在k对应频率点上的第n阶、第n级hoa系数，则其对应的目标声场可以表示为：重放系统包含l个扬声器，每个扬声器到听音区的声场传递函数通过步骤1测量计算得到。在进行声场重放时，假定扬声器的增益为ρ(k)＝[ρ1(k),ρ2(k),…,ρl(k)]t，ρl(k)是第l个扬声器在波数k对应频率上的增益值。则听音区的声场为：将(2)式代入(6)式并与(5)式比较使得两式hoa系数相等可得：β(k)＝a(k)ρ(k)(7)其中，hoa系数截断到n阶；矩阵a(k)即是对扬声器原hoa域系数矩阵的修正。根据式(7)，可以得到利用矩阵求逆方法对目标hoa信号进行空间解码得到的扬声器增益信号为：ρ＝pinv(a)β(9)其中，pinv(a)为矩阵a的伪逆，这里省略了波数k，即利用a代表a(k)。在下文的描述中，为了表达式的简明，对公式中频率相关的变量k进行省略。步骤3：根据修正的系数矩阵a，利用部分匹配投影方法计算得到空间解码矩阵对于非均匀分布的扬声器阵列，其扬声器系数矩阵往往具有较大的条件数，使得直接用求逆的方法求解(9)式中的扬声器增益时出现增益过大并导致重构声场不稳定的问题。为了解决这一问题，本发明以北京大学曲天书等人提出了匹配投影解码方法为基础，对这一方法进行改进，得到部分匹配投影解码方法，并用于本发明中非均匀扬声器布局下的空间解码。下面结合步骤2中的(7)、(8)两式，对这一改进后的空间解码方法进行具体描述。首先，将空间解码过程分解为两个阶段，第一阶段实现从目标hoa信号到虚拟扬声器的空间解码，第二阶段实现从虚拟扬声器到实际扬声器的空间解码。其中虚拟扬声器的布局可以不受环境限制而任意定义，本方法中以空间近似均匀的分布作为虚拟扬声器的分布方案，给定虚拟扬声器个数v，生成一组虚拟扬声器位置以及对应的hoa域表示系数c＝[c1,c2,…,cv]t。矩阵y是q×(n 1)2维矩阵，矩阵c是v×(n 1)2，矩阵c在形式上和矩阵y相同，计算上由虚拟扬声器的空间方位角得到。由hoa信号到虚拟扬声器的一阶段空间解码过程可以直接利用矩阵求逆的方法得到，即第一阶段空间解码矩阵由下式给出：其中，pinv(ct)为矩阵c的转置的伪逆。第二阶段从虚拟扬声器到真实扬声器的空间解码由部分匹配投影解码方法完成，在此阶段中，对第v个虚拟扬声器的hoa表示系数cv，利用部分匹配投影解码得到真实扬声器对应的一组增益系数gv＝[gv,1,gv,2,…,gv,l]t，其中gv,l是虚拟扬声器v解码到真实扬声器l上的增益系数，满足：cv＝agv(11)利用部分匹配投影解码方法求解满足上述方程的gv的具体过程如下，将矩阵a看作由一组列向量[d1,d2,…,dl]构成，dl是矩阵a的第l列，则(11)式可以写为：将[d1,d2,…,dl]看成是空间中的一组基向量，那么gv表示的意义是hoa系数cv在这组基向量下的坐标，为了使空间解码后重放声场的能量更集中，本发明方法采用max-re权重对cv和dl进行加权。gv的具体求解过程描述如下：对以下步骤进行迭代计算，第一步，计算hoa系数cv在这组基向量上的投影值，其中，<·>表示向量的内积；第二步，找出最大的绝对投影值以及相应的基向量计算hoa系数cv减去当前投影后的残差这里为了减小算法的贪婪性，引入一个部分投影系数cp，对于二维情况，cp为0.5，对于三维情况，cp为1/3。最终可得残差cres为，对于扬声器在其分配增益中加上得到新的增益，同时对于第t轮迭代，记录最大绝对投影值为第三步，对于当前迭代计算如下比值，如果它小于一定阈值，则终止迭代，否则将残差cres赋值给cv并返回第一步进行迭代计算。迭代终止后，根据所有扬声器最终的增益分配[g1,g2,…,gl]，进行能量归一化修正，修正方法为给所有增益[g1,g2,…,gl]乘以一个修正系数ce，修正系数根据扬声器的分配增益和目标hoa信号cv由下式计算，其中，为cv向量的第一个分量，是第l个扬声器的声场传递函数的第0阶、第0级hoa系数。修正后的扬声器增益记为gv＝[gv,1,gv,2,…,gv,l]t(18)对于所有虚拟扬声器，分别进行上述空间解码过程，最终得到第二阶段对应的从虚拟扬声器到真实扬声器的空间解码矩阵如下，d2＝[g1,g2,…,gv](19)合并两个阶段，得到最终的空间解码矩阵为，d＝d2d1(20)此时，求出了任意播放环境下对应的hoa空间解码矩阵d，通过将目标hoa信号β和空间解码矩阵相乘，即可得到扬声器增益ρ，即ρ＝dβ(21)本发明方法对于声源和扬声器均假定为平面波。实际中，声场也可能由一些距离较近的点声源产生，且扬声器发出的声波在距离较近时也不能用平面波代替，而是球面波。因此，在进行声场的hoa编码和扬声器的声场传递函数表示中，本发明方法进一步引入近场修正，来实现对近场点声源声场的描述。根据声源在进行hoa表示时与坐标原点的距离r，本发明方法对平面波假设下的hoa系数进行修正，设定参考距离为r，则修正后的hoa系数如下式所示其中，ω是角频率。对修正后的声场hoa编码系数和扬声器hoa表示进行上述空间解码，即可实现对近场声源的重放。方法评测实验对于本发明方法的评测分为客观实验评测和主观实验评测两部分，考虑到本发明方法所针对的声场重放在复杂环境中的空间解码问题，本发明采用非均匀分布扬声器在房间混响条件下对声场进行重放作为实验条件。扬声器阵列的布局和其在房间中的位置如图4所示。客观评测部分，本发明采用阵列中心位置附近重放声场与目标声场的误差大小来评价方法的优劣。主观评测部分，本发明方法采用重放声场与目标声场的声源位置和音质对比来评价方法的优劣。1.混响环境下声场重放空间解码方法的客观评测为了评测本发明方法中引入的声场传递函数和近场修正等对复杂播放环境下hoa空间解码的有效性，本发明进行了混响环境下点声源声场的重构实验。扬声器布局和虚拟房间环境如图4所示，其中虚拟房间的混响时间t60约为0.45s。本方法使用镜像模型模拟矩形鞋盒房间中的声场并得到各个扬声器在虚拟房间中到阵列中心点附近的声场传递函数用于空间解码算法；同时，扬声器阵列输入信号对应在虚拟房间中产生的声场分布也使用镜像模型计算得到。具体实验设置中，点声源被放置在距离阵列中心1米远处，来自30°方向，信号频率为500hz，点声源产生的目标声场如图5(a)所示为了体现引入扬声器声场传递函数的效果，本方法将对比方法之一定为allrad(all-roundambisonicdecoding)方法；这一方法是不规则扬声器分布条件下的主流方法之一，同时这一方法未引入扬声器的声场传递函数。另一个作为对比的方法是引入了声场传递函数后的直接求逆法，即式(9)对应的方法，以下简写为mmd(modematchingdecoding)方法。本发明方法在以下实验中简写为pmpd(partiallymatchingprojectiondecoding)方法。图5(b)所示为使用pmpd方法空间解码得到的重放声场，(c)所示为使用allrad方法得到的重放声场，(d)所示为使用mmd方法得到的重放声场。为了定量比较几种方法的误差大小，使用下式对误差进行计算，其中，p为目标声场的声压分布，为重放声场的声压。几种重放方法得到的重放声场误差如图5(e)所示。可以看到，allrad方法由于为引入声场传递函数，在阵列中心附近的重放声场与目标声场之间的误差显著大于另外两种方法。而mmd方法由于空间解码过程中存在矩阵求逆的操作，因而易受到扬声器布局和混响环境的影响，产生不稳定声场，其主要特征是扬声器分配的增益过大，在离中心听音区较远处重放声场能量过大。综合来看，本发明的pmpd方法既可以在中心听音区得到误差较小的重放声场，同时不会出现扬声器增益过大的不稳定问题。2.混响环境下声场重放空间解码方法的主观评测为了评测本发明方法用于声场重放空间解码时，在听感上的主观表现，通过主观评测实验，比较了上述客观实验中的三种空间解码方法的主观评价打分。使用ism模型来模拟图4所示的混响播放环境。目标声场为假定在自由场中的声源，设置在30度，60度，90度，120度和150度的方向上，与扬声器阵列中心点的距离为1m。模拟了从扬声器到阵列中心点的brir(binauralroomimpulseresponse)，以使用耳机/耳机进行双耳重放。在三种方法的空间解码过程中，使用了5阶n3d格式的nfc-hoa信号来计算扬声器增益。声源信号为低通滤波(fc＝3000hz)的白噪声，以4096个采样点周期重复，采样率为16000hz。可以通过将噪声信号与声源位置的hrir卷积来获取声源的双耳信号。然后，通过将扬声器增益信号与其brir卷积，获得扬声器的双耳信号。对于比较的三种方法，通过对比目标声源的双耳信号和重放声场的双耳信号进行主观评测，评测方法为mushra测试。评测分为两个阶段。每个阶段包含五个声源方向条件。将五个条件随机呈现给受试者。在每个实验试次中，随机呈现五个信号，包括目标双耳信号(参考)，单通道低通滤波(fc＝1800hz)信号(锚点)以及用三种方法(pmpd，allrad，mmd)空间解码后重放得到的双耳信号。在第一阶段，要求受试者就声音的位置(即方向和距离)判断每个信号与参考的相似性。在第二阶段，要求受试者就音质(即音色和混响)判断每个信号与参考的相似性。听力正常的9名受试者参加了该测试。实验结果如图6所示，其中(a)为声源位置相似度打分，(b)为声源音质相似度打分。三种空间解码方法的相似度平均得分如表1所示。对三种空间解码方法的三组数据进行配对t检验，得到本发明方法的位置和音质相似度显著高于allrad方法(p<0.001；p<0.001)，和mmd方法(p<0.001；p<0.001)。mmd方法的位置和音质相似度显著高于allrad方法(p<0.001；p<0.001)。表1不同空间解码方法的相似度分数空间解码方法位置相似度分数均值音质相似度分数均值pmpd76.0276.09allrad50.8154.91mmd65.2167.09综上，本发明方法采用客观评测和主观评测几种评价指标的对比，说明了本发明方法的有效。本发明通过测量各通道扬声器在听音位置处产生的声场，计算各通道扬声器到听音位置的声场传递函数。然后根据计算得到的声场传递函数对hoa空间解码过程中基于自由声场假设的空间解码矩阵进行修正，得到新的空间解码矩阵。使用匹配投影方法在修正后的空间解码矩阵上进行空间解码，为了解决扬声器分布十分稀疏和稠密的位置角度误差增大的问题，在匹配投影方法中引入部分投影机制。两阶段空间解码策略使得空间解码矩阵的计算不依赖于目标重放信号而可以提前计算。根据hoa编码系数对空间解码得到的扬声器增益进行能量均衡，使得重放声场和目标声场的能量保持一致。近场修正系数的引入实现了近场点声源声场的更加准确的重放。客观实验和主观实验结果均证明了本发明方法的有效性。尽管为说明目的公开了本发明的具体实施例和附图，其目的在于帮助理解本发明的内容并据以实施，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附的权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的。因此，本发明不应局限于最佳实施例和附图所公开的内容。当前第1页12