基于IIR频谱拟合的频谱优化方法、系统、终端及介质与流程

本发明涉及声音信号处理领域，更具体地说，它涉及基于iir频谱拟合的频谱优化方法、系统、终端及介质。

背景技术：

1、在设计会议室、剧院或音乐厅等场所时，需要确保声音能够均匀、清晰地传播，避免产生明显的共鸣或反射。在房间中，驻波可能导致某些区域的声压增强，而其他区域的声压减弱，从而影响音频分布的均匀性和清晰度。由于房间声场很复杂，所以声音传递路径问题会导致声学环境很差，需要进行较正处理，而通过房间响应校正，可以优化房间的声学设计，满足特定的声学需求。

2、目前，基于有限脉冲响应滤波器（fir）的频率响应处理无法对低频响应进行很好的拟合，而且阶数较大，且会对系统引入太大的群延时；此外，基于无限冲激响应滤波器（iir）的设计往往是非线性约束和非凸优化问题，从而会造成系统的不稳定；另外，iir原始的最小二乘法存在收敛性问题，结果很难达到最优。

3、因此，如何研究设计一种能够克服上述缺陷的基于iir频谱拟合的频谱优化方法、系统、终端及介质是我们目前急需解决的问题。

技术实现思路

1、为解决现有技术中的不足，本发明的目的是提供基于iir频谱拟合的频谱优化方法、系统、终端及介质，通过测量房间频率响应，插值处理，频率响应倒谱计算，最小相位合成，最小二乘计算iir滤波参数，从而生成和房间频率响应相抵的频谱，可以更好的拟合频谱和保证系统的稳定性，实现对房间声学路径的较正。

2、本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

3、第一方面，提供了基于iir频谱拟合的频谱优化方法，包括以下步骤：

4、采集目标场所的频率响应，得到频谱响应信号；

5、对频谱响应信号进行插值处理，得到插值频谱；

6、对插值频谱进行倒谱计算，以在倒谱域合成最小相位后得到最小相位频谱；

7、基于最小二乘法建立目标函数和对应的约束条件，并依据iir的设计阶数求解出iir的校正系数；

8、将iir的校正系数输入dsp音频处理器中进行房间路径较正处理，输出校正频谱。

9、进一步的，所述对频谱响应信号进行插值处理的过程具体为：

10、对频谱响应信号进行两点三次hermite插值处理，得到分辨力比频谱响应信号小的插值频谱。

11、进一步的，所述目标函数的表达式具体为：

12、；

13、其中，表示计算得到的iir频率响应；表示iir的分子项频率响应；表示iir的分母项频率响应；表示分子项的阶数；表示分母项的阶数；表示分子项中的第个系数，的取值为；表示分母项中第个系数，的取值为；表示角频率；表示自然常；表示虚数；表示帧基于需要求解的最小二乘方程；表示用目标响应、中的常数计算得到的向量；表示目标频率响应；表示iir的分母频率响应；表示对向量进行转置处理；表示由分子项的向量和分母项的向量所组成的新的向量；表示测量得到帧序号；表示分子项的常数项所构成的向量；表示分母项的常数项所构成的向量；表示第帧的；表示第帧的。

14、进一步的，所述分子项的向量和分母项的向量组成新的向量的过程具体为：

15、的分子项的系数表示为向量,分子项的常数项表示成向量；

16、的分母项的系数表示为，分母项的常数项可表示成向量；

17、以和表示新的向量：

18、；

19、其中，需要进行求解计算出的校正系数为系数和系数。

20、进一步的，所述约束条件的表达式具体为：

21、；

22、其中，表示的变换；为iir的分母项频率响应；表示iir中分母项中的系数；表示域变换；表示角频率；表示分母项的阶数；表示iir分母项系数所对应的向量；表示基于约束条件求解的的集合；表示小于1常量；表示iir分母项在含向量的变换表达式。

23、进一步的，所述iir的校正系数的求解表达式具体为：

24、；

25、其中，表示的实部；表示常量，取0.01；表示iir分母常量项。

26、进一步的，所述对插值频谱进行倒谱计算的表达式具体为：

27、；

28、其中，表示求得的倒谱；表示插值处理后的频谱；表示测量得到帧序号；表示角频率。

29、第二方面，提供了基于iir频谱拟合的频谱优化系统，该系统用于实现如第一方面中任意一项所述的基于iir频谱拟合的频谱优化方法，包括：

30、信号采集模块，用于采集目标场所的频率响应，得到频谱响应信号；

31、插值处理模块，用于对频谱响应信号进行插值处理，得到插值频谱；

32、倒谱计算模块，用于对插值频谱进行倒谱计算，以在倒谱域合成最小相位后得到最小相位频谱；

33、优化求解模块，用于基于最小二乘法建立目标函数和对应的约束条件，并依据iir的设计阶数求解出iir的校正系数；

34、频谱优化模块，用于将iir的校正系数输入dsp音频处理器中进行房间路径较正处理，输出校正频谱。

35、第三方面，提供了一种计算机终端，包含存储器、处理器及存储在存储器并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如第一方面中任意一项所述的基于iir频谱拟合的频谱优化方法。

36、第四方面，提供了一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行可实现如第一方面中任意一项所述的基于iir频谱拟合的频谱优化方法。

37、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

38、本发明提供的基于iir频谱拟合的频谱优化方法，通过测量房间频率响应，插值处理，频率响应倒谱计算，最小相位合成，最小二乘计算iir滤波参数，从而生成和房间频率响应相抵的频谱，可以更好的拟合频谱和保证系统的稳定性，实现对房间声学路径的较正。

技术特征：

1.基于iir频谱拟合的频谱优化方法，其特征是，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于iir频谱拟合的频谱优化方法，其特征是，所述对频谱响应信号进行插值处理的过程具体为：

3.根据权利要求1所述的基于iir频谱拟合的频谱优化方法，其特征是，所述目标函数的表达式具体为：

4.根据权利要求3所述的基于iir频谱拟合的频谱优化方法，其特征是，所述分子项的向量和分母项的向量组成新的向量的过程具体为：

5.根据权利要求1所述的基于iir频谱拟合的频谱优化方法，其特征是，所述约束条件的表达式具体为：

6.根据权利要求4所述的基于iir频谱拟合的频谱优化方法，其特征是，所述iir的校正系数的求解表达式具体为：

7.根据权利要求1所述的基于iir频谱拟合的频谱优化方法，其特征是，所述对插值频谱进行倒谱计算的表达式具体为：

8.基于iir频谱拟合的频谱优化系统，其特征是，该系统用于实现如权利要求1-7任意一项所述的基于iir频谱拟合的频谱优化方法，包括：

9.一种计算机终端，包含存储器、处理器及存储在存储器并可在处理器上运行的计算机程序，其特征是，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-7中任意一项所述的基于iir频谱拟合的频谱优化方法。

10.一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，其特征是，所述计算机程序被处理器执行可实现如权利要求1-7中任意一项所述的基于iir频谱拟合的频谱优化方法。

技术总结本发明公开了基于IIR频谱拟合的频谱优化方法、系统、终端及介质，涉及声音信号处理领域，其技术方案要点是：采集目标场所的频率响应，得到频谱响应信号；对频谱响应信号进行插值处理，得到插值频谱；对插值频谱进行倒谱计算，以在倒谱域合成最小相位后得到最小相位频谱；基于最小二乘法建立目标函数和对应的约束条件，并依据IIR的设计阶数求解出IIR的校正系数；将IIR的校正系数输入DSP音频处理器中进行房间路径较正处理，输出校正频谱。本发明生成和房间频率响应相抵的频谱，可以更好的拟合频谱和保证系统的稳定性，实现对房间声学路径的较正。技术研发人员：肖景,钱兵,贾鸿鹏,张海受保护的技术使用者：四川湖山电器股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/5