怎样建设营销型网站,潍坊网站制作江门公司,简易网站建设,商业网站基于IMAGE法的房间回响模型创建、C代码实现、matlab仿真1.模型简介 \qquad在处理声音信号时#xff0c;我们要对信号先进行采集。那么我们就必须要有#xff0c;一个发出声音的声源#xff0c;一个进行声音采集的传感器。并且这两者一般都位于房间之中#xff0c;处于房间内…基于IMAGE法的房间回响模型创建、C代码实现、matlab仿真
1.模型简介
\qquad在处理声音信号时我们要对信号先进行采集。那么我们就必须要有一个发出声音的声源一个进行声音采集的传感器。并且这两者一般都位于房间之中处于房间内就不可避免的会有声音的回响那么声源发出的信号和传感器实际接受的信号就会有一定差别。我们就利用计算机建立这么一个房间模型来模拟传感器在一个会有声音回响的房间中接收声源信号的情景。 \qquad基于IMAGE法的房间回响模型的建立有两个假设条件一是我们假设房间是具有规则的几何特征二是声音在墙面的反射符合镜面反射原理。 \qquad这里我们不对IMAGE法的原理做介绍有需要的小伙伴可以参考梁瑞宇老师的《语音信号处理 C版》的273面。
2.C代码实现
运行环境windows10Visual Studio 2019 函数功能返回房间回响模型的单位脉冲信号响应 参数说明fs为采样率mic为传感器位置n为虚拟声源个数r为反射系数rm为房间大小src为声源位置
\qquad下面代码是源文件内容我们设计一个长6米宽3米高3米的房间房间长为x轴宽为y轴高为z轴整个房间处于三维坐标系的第一卦限则房间大小rm{6,3,3}声源位置src{ 4,1,1.5 }传感器位置mic { 1,1.5,1 }墙壁的发射系数为r0.4传感器的采样频率fs44100虚拟源个数为n5。以上的数据都是可在源文件的主函数中改动。主函数如下
#includeiostream
#includevector
#include stdio.h
#includefstream
#includef1.h
using namespace std;int main()
{int i;//fs为采样率mic为传感器位置n为虚拟声源个数r为反射系数rm为房间大小src为声源位置int fs 44100;vectordoublemic { 1,1.5,1 };int n 5;double r 0.4;vectordoublerm { 6,3,3 };vectordoublesrc { 4,1,1.5 };//函数返回回响模型的模拟传感器的脉冲信号vectordoubleh;h rir(fs, mic, n, r, rm, src);ofstream file;file.open(demo.csv);for (i 0; i h.size(); i){file h[i] endl;}file.close();return 0;
}
头文件中f1.h的代码如下
#includeiostream
#includevector
using namespace std;//函数返回回响模型的模拟传感器的脉冲信号
//fs为采样率mic为传感器位置n为虚拟声源个数r为反射系数rm为房间大小src为声源位置
vectordoublerir(int fs, vectordoublemic, int n, double r,vectordoublerm, vectordoublesrc);头文件中“f1.cpp”的代码如下
#includeiostream
#includevector
#includecmath
#includealgorithm
#includestring
using namespace std;vectordoublerir(int fs, vectordoublemic, int n, double r, vectordoublerm, vectordoublesrc)
{vectorintnn;int i;for (i -n; i n; i){nn.push_back(i);}vectordoublerms, srcs, xi, yj, zk;for (i 0; i nn.size(); i){rms.push_back(nn[i] 0.5 - 0.5 * pow(-1, nn[i]));srcs.push_back(pow(-1, nn[i]));}for (i 0; i nn.size(); i){xi.push_back(srcs[i] * src[0] rms[i] * rm[0] - mic[0]);yj.push_back(srcs[i] * src[1] rms[i] * rm[1] - mic[1]);zk.push_back(srcs[i] * src[2] rms[i] * rm[2] - mic[2]);}typedef vectorvectorvectordouble vector3;vector3 d(nn.size(), vectorvectordouble(nn.size(), vectordouble(nn.size(), 0)));vector3 li(nn.size(), vectorvectordouble(nn.size(), vectordouble(nn.size(), 0)));vector3 lj(nn.size(), vectorvectordouble(nn.size(), vectordouble(nn.size(), 0)));vector3 lk(nn.size(), vectorvectordouble(nn.size(), vectordouble(nn.size(), 0)));vector3 time(nn.size(), vectorvectordouble(nn.size(), vectordouble(nn.size(), 0)));vector3 c(nn.size(), vectorvectordouble(nn.size(), vectordouble(nn.size(), 0)));vector3 e(nn.size(), vectorvectordouble(nn.size(), vectordouble(nn.size(), 0)));int j, k;for(i0;inn.size();i)for (j 0; j nn.size(); j)for (k 0; k nn.size(); k){li[i][j][k] xi[i];lj[i][j][k] yj[j];lk[i][j][k] zk[k];}for (i 0; i nn.size(); i)for (j 0; j nn.size(); j)for (k 0; k nn.size(); k){d[i][j][k] sqrt(li[i][j][k]* li[i][j][k] lj[i][j][k]* lj[i][j][k] lk[i][j][k]* lk[i][j][k]);double tem fs * d[i][j][k] / 343;int temi;if (tem - int(tem) 0.5)temi int(tem) 1;else temi int(tem);time[i][j][k] temi 1;c[i][j][k] pow(r, abs(i) abs(j) abs(k));e[i][j][k] c[i][j][k] / d[i][j][k];}vectorint tempT;for (i 0; i nn.size(); i)for (j 0; j nn.size(); j)for (k 0; k nn.size(); k){tempT.push_back(time[i][j][k]);}int maxLength *max_element(tempT.begin(), tempT.end());vectordoubleh(maxLength, 0);for (i 0; i nn.size(); i)for (j 0; j nn.size(); j)for (k 0; k nn.size(); k){h[time[i][j][k] - 1] e[i][j][k];}return h;
}\qquad在设定好参数运行之后我们会得到一个“demo.csv”的文件这就是传感器在混响的房间中接收到的信号也就是房间回响模型的单位脉冲响应。全部的代码和运行得到的文件可以参考我的GitHub链接Room-Impulse-Response
3.matlab仿真
\qquad在得到房间的脉冲响应之后假设声源出播放的是另外的声音那么我们仅仅是对上一步的脉冲响应和这段声音信号进行卷积注意它们两者的采样率要相同我们利用matlab进行实现。 运行环境windows10matlab2020a
[y,fs] audioread(song.wav);%脉冲响应波形图
subplot(321);
x1 ((0:1:length(h)-1)/fs);
y1 h;
plot(x1,y1);
xlabel(时间/s);
ylabel(幅值);
title(脉冲响应波形图);
grid on;%脉冲响应幅频图
subplot(322);
x2 ((0:1:length(h)-1)*fs/length(h));
y2 fft(h);
y2_m abs(y2);
plot(x2,y2_m);
xlabel(频率/HZ);
ylabel(幅值);
title(脉冲响应幅频图);
grid on;%原始信号波形图
subplot(323);
x3 ((0:1:length(y)-1)/fs);
y3 y;
plot(x3,y3);
xlabel(时间/s);
ylabel(幅值);
title(原始信号波形图);
grid on;%原始信号幅频图
subplot(324);
x4 ((0:1:length(y)-1)*fs/length(y));
y4 fft(y);
y4_m abs(y4);
plot(x4,y4_m);
xlabel(频率/HZ);
ylabel(幅值);
title(原始信号幅频图);
grid on;%卷积信号波形图
subplot(325);
y5 conv(y,h);
x5 ((0:1:length(y5)-1)/fs);
plot(x5,y5);
xlabel(时间/s);
ylabel(幅值);
title(卷积信号波形图);
grid on;%卷积信号幅频图
subplot(326);
x6 ((0:1:length(y5)-1)*fs/length(y5));
y6 fft(y5);
y6_m abs(y6);
plot(x6,y6_m);
xlabel(频率/HZ);
ylabel(幅值);
title(卷积信号幅频图);
grid on;%播放原始信号声音
sound(y,fs);pause(10);%播放在房间中采集到的信号
sound(y5,fs);运行程序我们可以得到 全部的matlab仿真文件可以查看我的GitHub链接Room-Impulse-Response-matlab
