任意形聲音全像之空間轉換模式

Abstract

聲音全像能作聲場特性分析及聲源特性辨識, 在科學研究及工業應用上已是日趨重要 之聲音影像處理技術。然而傳統之聲音全像, 僅能處理簡單幾何形狀之聲源結構, 例 如平面、球形或圓筒形等。本文即嘗試發展一種全像之掃描表面與任意形聲源表面相 似之任意形聲音全像技術, 來突破此項限制。以聲音全像之基本理論與邊界元素法為 基礎, 本研究提出四種精確度高, 計算效率佳之空間轉換模式, 並配合奇異值分解法 , 來改善聲音全像在由遠場至近場之反向重建過程中, 常遇到之數值不良性, 期能提 昇任意形聲音全像之實用性。研究之理念如下述: 1.有系統地發展多樣且具有彈性之 空間轉換模式, 來處理任意形聲音全像。2.使用較完備, 較有效率且精確度高之數值 方法。3.解決聲音全像由遠場至近場之反向重建過程中, 所伴隨產生之數值不良性。 4.選擇較複雜之聲源結構, 例如潛艇形聲源, 作為數值模擬之測試例。5.提出一有效 而明確之數值模擬解析流程, 可作為任意形聲音全像在實際應用上之參考。文中分別 以球形聲源入潛艇形聲源為數值模擬之測試對象, 空間轉換之結果將與解析理論之聲 場分佈比較, 並予以討論。以驗證本研究所發展之四種空間轉換模式, 在處理任意形 聲音全像上之實用性。由本研究所做的數值模擬之結果可看出, 無論聲源表面元素綱 架分割之粗細, 聲音頻率之高低, 全像面在遠場或近場, 反向重建或前向傳播, 均可 由此四種空間轉換模式, 依數值模擬之解析流程, 得到相當滿意之結果。