用球谐函数可以对目标声场进行分解和重构是Ambisonic声重发系统的理论基础。使用球谐函数对目标声场进行空间采样的过程是Ambisonic系统的编码过程。解码过程则是根据重发扬声器的位置,求取经由编码过程得到的各原始Ambisonic信号的恰当混合比例,然后将混合得到的信号输送给对应扬声器重发的过程。解码过程与编码过程是相互独立的,因而使Ambisonic系统具有可灵活构建、易于实现的优点。Ambisonic系统求取混合比例系数的解码方法有两种,一种是基于矩阵求逆的理论计算方法。这种方法在扬声器不对称布置时不一定得到最理想的解码结果。另一种是Gerzon以人类听觉系统对多声源合成虚拟声像的心理声学研究为基础提出的“矢量合成法”的优化计算解码方法,在低频域以Velocity矢量和高频域以Energy矢量分别合成进行,得到低频域和高频域的声像合成质量评判方向矢量rV和rE ,同时与目标声源相比较,建立并依据一系列的目标优化函数,评定不同的混合比例系数组的适应度值,最终获取最优化的解码结果。在此基础上,本文提出一种新的对虚拟传声器指向性进行控制的优化改进方法,即在应用“矢量合成法”求取原始Ambisonic信号的混合比例系数组的优化过程中,控制由球谐函数虚拟传声器阵列合成得到的虚拟传声器的指向性,可以有效解决因计算高频域的方向矢量rE所导致的非线性优化难以得到全局最优解等问题,并引导优化程序自动得到音色最好、听闻区域最大的“in-phase”的解码。本文将这个改进算法应用到扬声器非对称布置的ITU格式4阶Ambisonic系统等的优化计算实例中,效果明显。本文还对使用虚拟传声器指向性控制优化改进方法,优化得到的正十二面体扬声器布置方式的3阶Ambisonic三维声重发系统,在对虚拟厅堂进行声音重发方面进行了客观和主观评价试验。在以混响时间等声学特性指标为检验对象的客观评价实验中,得到了除LF和IACC指标不太理想外,其他与空间方向关系不大的指标如混响时间等则与原始对象几乎完全相同的结论。在主观评价试验方面,声像定位试验得到虚拟声像定位稳定且基本不受人头部转动影响,2000Hz及以下频段定位良好,2000Hz以上频段定位开始变差的结论。另外,在不同位置听感对比试验,受试者可以明确区分同一厅堂不同位置的听感。在与真实厅堂听感作对比的试验中则得到听感与目标对象近似的结论。