pyroomacoustics能夠在2D/3D房間中快速構(gòu)建單/多個(gè)聲源以及麥克風(fēng)的模擬場景，借助image方法能夠有效生成房間脈沖響應(yīng)并模擬聲源和麥克風(fēng)之間的傳播途徑。接下來系列博文將主要介紹pyroomacoustics的使用。今天主要介紹利用pyroomacoustics生成房間脈沖相應(yīng)(Room Impluse Response, RIR)。

在使用pyroomacoustics之前，首先確保已經(jīng)正確安裝，安裝命令如下

pip install pyroomacoustics

安裝成功后，打印版本信息可知所安裝的pyroomacoustics的版本.我使用的版本是0.4.2

import pyroomacoustics as pra
print(pra.__version__)
'''
0.4.2
'''

使用pyroomacoustics生成RIR的一般流程如下：

創(chuàng)建room
添加microphone到room
添加source到room
調(diào)用image_source_model()以及simulate()方法

創(chuàng)建room

pyroomacoustics可以創(chuàng)建2D房間尺寸和3D房間尺寸。創(chuàng)建3D房間尺寸也很簡單，就是在2D房間上再增加一個(gè)高而已。接下來創(chuàng)建一個(gè)尺寸為(7,5)的矩陣房間，以矩陣左下角為坐標(biāo)原點(diǎn)。那么使用如下代碼可以創(chuàng)建2D房間

import numpy as np
import pyroomacoustics as pra
corner = np.array([[0, 0], [7, 0], [7, 5], [0, 5]]).T
room = pra.Room.from_corners(corner)
'''
corner: 房間的四個(gè)角。`pra.Room.from_corners()`的函數(shù)文檔中表示四個(gè)角的聲明順序必須逆時(shí)針。
'''
fig, ax = room.plot()
ax.set_xlim([-1, 10])
ax.set_ylim([-1, 10])
fig.show()

而下面的代碼創(chuàng)建三維房間

import numpy as np
import pyroomacoustics as pra
corner = np.array([[0, 0], [7, 0], [7, 5], [0, 5]]).T
room = pra.Room.from_corners(corner)
room.extrude(3.)
fig, ax = room.plot()
ax.set_xlim([-1, 10])
ax.set_ylim([-1, 10])
ax.set_zlim([-1, 4])
fig.show()

添加microphone/source到room

下面以創(chuàng)建的2D房間為例(與2D的差別在于，3D房間中麥克風(fēng)位置只是多了一個(gè)坐標(biāo))，pyroomacoustics中提供了聲明麥克風(fēng)陣列的函數(shù)，本例中以環(huán)陣為例，并完善上面創(chuàng)建房間的腳本(增加墻壁的反射系數(shù))

import soundfile as sf
audio, sr = sf.read('1A3A29D5.wav')
corner = np.array([[0, 0], [7, 0], [7, 5], [0, 5]]).T

room = pra.Room.from_corners(corners, fs=sr,
                              max_order=3,
                              materials=pra.Material(0.2, 0.15),
                              ray_tracing=True, air_absorption=True)
room.add_source([1, 1], signal=audio)
'add microphone'
R = pra.circular_2D_array(center=[2.,2.], M=3, phi0=0, radius=0.3)
room.add_microphone_array(pra.MicrophoneArray(R, room.fs))
fig, ax = room1.plot()
ax.set_xlim([-1, 10])
ax.set_ylim([-1, 10])
fig.show()

上圖中圓點(diǎn)表示設(shè)置的聲源位置，叉叉表示麥克風(fēng)的位置。這里設(shè)置了三個(gè)麥克風(fēng)。

調(diào)用image_source_model()以及simulate()方法

相應(yīng)的參數(shù)設(shè)置完之后，接下來就是調(diào)用image方法了。

room.image_source_model()
fig, ax = room.plot(img_order=3)
# fig.set_size_inches(18.5, 10.5)
fig.show()

通過以下代碼查看經(jīng)過RIR后的語音

room.plot_rir()
fig = plt.gcf()
fig.set_size_inches(20, 10)

最后通過simulate()方法可以查看經(jīng)過RIR后的語音以及保存語音

room.simulate()
sf.write('modi_wav.wav', room.mic_array.signals.T, samplerate=sr)

從聽感來看，經(jīng)過RIR后的語音有了明顯的空間感。另外設(shè)置聲源位置的時(shí)候，可以在極坐標(biāo)系中設(shè)置聲源角度和聲源相對于麥克風(fēng)陣列的距離，然后通過坐標(biāo)變換到直角坐標(biāo)系中。這樣的好處就是可以任意設(shè)置角度。不對需要注意的是聲源相對于麥克風(fēng)的位置和聲源在整個(gè)坐標(biāo)系中的位置不是同一個(gè)坐標(biāo)系，需要標(biāo)定一下。

生成RIR只是pyroomacoustics中比較簡單的一個(gè)功能，其它功能待摸索后再整理成博客。

文中有任何錯(cuò)誤的地方，請隨時(shí)聯(lián)系我。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的pyroomacoustics--生成房间脉冲响应的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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