專利名稱：用于聲音換能器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的生成的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及產(chǎn)生用于聲音換能器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的方法和設(shè)備，特別地但非排他性 地，涉及產(chǎn)生用于低頻擴(kuò)音器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
對(duì)于諸如擴(kuò)音器之類的聲音換能器，存在以越來(lái)越小的尺寸提供高效率、高質(zhì)量 和增加的聲級(jí)的普遍愿望。然而，這些偏好傾向于成為有沖突的要求，導(dǎo)致不同偏好之間要 仔細(xì)地折衷。例如，音頻響度涉及擴(kuò)音器移位空氣的量，該移位依賴于頻率，使得如果聲壓水平 保持恒定，則頻率越低就要求的移位越大。對(duì)于這些低頻而言，擴(kuò)音器的機(jī)械功率處理而不 是電功率處理通常是限制因素，并且為了提供要求的聲級(jí)，傾向于需要相對(duì)較大的物理尺 寸。具體而言，在低頻處利用小的換能器以合理的效率和聲級(jí)進(jìn)行聲音再現(xiàn)是非常困難的， 這是因?yàn)樾逝c運(yùn)動(dòng)質(zhì)量成反比并且與產(chǎn)品錐面積和力因數(shù)的平方成比例。為了從小的且典型地更廉價(jià)的裝置獲得高的聲級(jí)和效率，可以使用具有高諧振峰 (高Q值)的換能器。然而，這傾向于導(dǎo)致質(zhì)量降低，具體而言傾向于提供低頻(低音)聲 音，該聲音通常被感知為具有相對(duì)較高的低音持續(xù)或振鈴的聲震。歐洲專利申請(qǐng)EP 04769892. 3公開(kāi)了一種系統(tǒng)，其中可以由具有減小的物理尺寸 的聲音換能器實(shí)現(xiàn)給定聲壓級(jí)。依照該提出的系統(tǒng)，信號(hào)的低頻帶由頻率接近擴(kuò)音器的諧 振頻率的固定信號(hào)頻率載波信號(hào)代替。載波的幅度遵從落入低頻帶內(nèi)的信號(hào)分量的幅度。 因此，實(shí)際上，低頻信號(hào)分量被具有與該信號(hào)分量相等的幅度的單音調(diào)載波代替。因此，通 過(guò)將低頻信號(hào)集中到接近擴(kuò)音器的諧振頻率的單載波頻率中，可以實(shí)現(xiàn)擴(kuò)音器的高得多的 效率。此外，由于擴(kuò)音器的機(jī)械功率處理和空氣移位能力在諧振頻率附近最高，因而通過(guò)該 方法可以實(shí)現(xiàn)較小尺寸的聲音換能器。然而，盡管該方法在許多場(chǎng)合下可以提供巨大的優(yōu)勢(shì)，它也具有一些相關(guān)聯(lián)的缺 點(diǎn)。特別地，該方法傾向于使低頻聲音信號(hào)失真并且在一些場(chǎng)合下可能導(dǎo)致次優(yōu)的聲音質(zhì)量。特別地，在某些場(chǎng)合和環(huán)境下，一些聽(tīng)眾表示所產(chǎn)生的聲音有時(shí)可被感知為比偏好的聲音更加低沉有回響或更多音調(diào)。特別地，在一些場(chǎng)合下，換能器的非常高的Q因子可 能導(dǎo)致產(chǎn)生的信號(hào)被感知為比原始信號(hào)更長(zhǎng)時(shí)間地持續(xù)振鈴。因此，改進(jìn)的音頻系統(tǒng)將是有利的，特別是允許靈活性增加、實(shí)現(xiàn)便利、音頻質(zhì)量改善、效率提高、聲音換能器的物理尺寸減小和/或性能提高的系統(tǒng)將是有利的。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明尋求單獨(dú)地或者以任意組合地優(yōu)選地緩解、減輕或者消除上述缺點(diǎn) 中的一個(gè)或多個(gè)。依照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種產(chǎn)生用于聲音換能器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的設(shè)備，該設(shè)備包括用于提供輸入音頻信號(hào)的源；用于將輸入音頻信號(hào)劃分成至少低頻信號(hào)和高頻 信號(hào)的分頻器；用于通過(guò)將動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展應(yīng)用到低頻信號(hào)來(lái)產(chǎn)生擴(kuò)展信號(hào)的擴(kuò)展器；以及 用于通過(guò)對(duì)擴(kuò)展信號(hào)和較高頻率信號(hào)進(jìn)行組合來(lái)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)的組合器。在許多實(shí)施例中，本發(fā)明可以提供改進(jìn)的音頻性能和/或便利的和/或改進(jìn)的實(shí) 現(xiàn)。例如，在許多實(shí)施例中，可以實(shí)現(xiàn)提高的聲音質(zhì)量和/或減小的聲音換能器尺寸。特別 地，在許多實(shí)施例中，可以實(shí)現(xiàn)來(lái)自具有高諧振效應(yīng)(高Q)的聲音換能器的提高的聲音質(zhì) 量。本發(fā)明可以例如允許高Q換能器被用于聲音再現(xiàn)，同時(shí)維持必需的音頻質(zhì)量水平，從而 允許尺寸減小和/或效率提高和/或聲級(jí)增大。特別地，在許多實(shí)施例中，動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展可以降低所產(chǎn)生的低音的持續(xù)或振鈴，從 而緩解使用高Q換能器的感知的影響。特別地，在一些場(chǎng)合下以及對(duì)于一些聲音系統(tǒng)，可以 感知到聲震降低的或音調(diào)降低的低頻聲音，從而導(dǎo)致體驗(yàn)到更強(qiáng)勁的低音。動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展是增大低頻信號(hào)的動(dòng)態(tài)幅度范圍的擴(kuò)展。特別地，可以使低幅度值 降低。動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展特別地可以是幅度水平擴(kuò)展。低頻信號(hào)可以包括具有比高頻信號(hào)頻帶的中心頻率更低的中心頻率的頻帶內(nèi)的 信號(hào)分量。特別地可以通過(guò)輸入音頻信號(hào)的低通濾波或者低頻帶通濾波來(lái)產(chǎn)生低頻信號(hào)。 高頻信號(hào)可以被產(chǎn)生為從輸入音頻信號(hào)中減去低頻信號(hào)而獲得的殘留信號(hào)。作為另一個(gè)實(shí) 例，可以通過(guò)使用高通濾波器或帶通濾波器對(duì)音頻輸入信號(hào)濾波而產(chǎn)生高頻信號(hào)，所述高 通濾波器或帶通濾波器具有比產(chǎn)生低頻信號(hào)的濾波器更高的中心頻率。聲音換能器可以是用于將電驅(qū)動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成聲學(xué)信號(hào)的裝置。聲音換能器特別地 可以是擴(kuò)音器。應(yīng)當(dāng)理解的是，可以使用任何適當(dāng)?shù)南薅ɑ虼_定第一和/或第二頻率間隔 的裝置。例如，可以將頻率間隔的邊緣確定為其中信號(hào)的衰減下降至低于給定閾值的頻率。所述源可以是能夠提供音頻信號(hào)的任何裝置或功能性。源可以從內(nèi)部或外部存儲(chǔ) 器獲取輸入音頻信號(hào)或者可以從別處接收該信號(hào)。特別地，源可以是用于從另一功能或物 理實(shí)體接收音頻輸入信號(hào)的接收器。依照本發(fā)明的一個(gè)可選的特征，將擴(kuò)展器設(shè)置為在輸入音頻信號(hào)滿足第一準(zhǔn)則的 情況下衰減低頻信號(hào)。這可以允許改進(jìn)的和/或便利的實(shí)現(xiàn)和/或提高的性能。所述準(zhǔn)則特別地可以是 對(duì)于低頻信號(hào)的要求?？梢酝ㄟ^(guò)固定的信號(hào)無(wú)關(guān)函數(shù)確定所述衰減。依照本發(fā)明的一個(gè)可選的特征，第一準(zhǔn)則包括低頻信號(hào)的幅度水平低于閾值的要 求。這可以允許改進(jìn)的和/或便利的實(shí)現(xiàn)和/或提高的性能。特別地，可以允許通過(guò) 衰減低幅度水平而將擴(kuò)展應(yīng)用到低頻信號(hào)，從而降低低音的聲震或振鈴，導(dǎo)致體驗(yàn)到更強(qiáng) 勁的低音。所述閾值可以是可變的閾值并且可以例如響應(yīng)于低頻信號(hào)的特性進(jìn)行確定。依照本發(fā)明的一個(gè)可選的特征，所述擴(kuò)展器被設(shè)置成在檢測(cè)到第一準(zhǔn)則被滿足之 后延遲低頻信號(hào)全衰減的應(yīng)用。這可以允許性能的提高，并且特別地可以允許感知音頻質(zhì)量的提高。特別地，可以 降低或衰減通過(guò)打開(kāi)動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展而引入的不希望的音頻人工噪聲，從而導(dǎo)致得到的信號(hào) 的音頻質(zhì)量提高。
該特征可以引入用于控制動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展開(kāi)始的延遲的上升時(shí)間參數(shù)。延遲可以例 如是其后應(yīng)用衰減的延遲，或者可以是其中衰減逐漸地從零增加到全衰減的時(shí)間間隔。全 衰減可以取決于低頻信號(hào)(例如其幅度)并且特別地可以由諸如擴(kuò)展器增益定律函數(shù)之類 的時(shí)變函數(shù)給出。對(duì)于大約5-15毫秒的延遲或上升時(shí)間，可以實(shí)現(xiàn)特別有利的性能，對(duì)于基本上10 毫秒的延遲或上升時(shí)間，可以實(shí)現(xiàn)典型地非常高的性能。依照本發(fā)明的一個(gè)可選的特征，所述擴(kuò)展器被設(shè)置成響應(yīng)于檢測(cè)到輸入音頻信號(hào) 滿足第二準(zhǔn)則而終止向低頻信號(hào)應(yīng)用衰減；并且在檢測(cè)到第二準(zhǔn)則被滿足之后延遲終止向 低頻信號(hào)應(yīng)用衰減。這可以允許性能的提高，并且特別地可以允許感知音頻質(zhì)量的提高。特別地，可以 降低或衰減通過(guò)關(guān)閉動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展而引入的不希望的音頻人工噪聲，從而導(dǎo)致得到的信號(hào) 的音頻質(zhì)量提高。該特征可以引入用于控制動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展關(guān)閉的延遲的釋放時(shí)間參數(shù)。延遲可以例 如是其后移除衰減的延遲，或者可以是其中衰減逐漸地從全衰減降低到零的時(shí)間間隔。全 衰減可以取決于低頻信號(hào)(例如幅度)并且特別地可以由諸如擴(kuò)展器增益定律函數(shù)之類的 時(shí)變函數(shù)給出。第二準(zhǔn)則特別地可以與第一準(zhǔn)則相反。因此，在一些實(shí)施例中，當(dāng)?shù)谝粶?zhǔn)則不再滿 足時(shí)，可以關(guān)閉衰減。對(duì)于大約15-25毫秒的延遲或釋放時(shí)間，可以實(shí)現(xiàn)特別有利的性能，對(duì)于基本上 20毫秒的延遲或釋放時(shí)間，可以實(shí)現(xiàn)典型地非常高的性能。依照本發(fā)明的一個(gè)可選的特征，所述設(shè)備還包括確定用于低頻信號(hào)的平均幅度水 平指示的裝置；以及用于響應(yīng)于平均幅度水平指示而設(shè)置動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展的特性的設(shè)置裝置。這可以允許改進(jìn)的和/或便利的實(shí)現(xiàn)和/或提高的性能。該特征可以允許動(dòng)態(tài)范 圍擴(kuò)展應(yīng)用的更高級(jí)的適應(yīng)，并且特別地可以允許動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展的應(yīng)用適應(yīng)低頻信號(hào)。特 別地，該特征可以允許動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展不僅取決于當(dāng)前的幅度水平，而且取決于平均幅度水 平。這可以例如允許在動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展中考慮時(shí)間特性、信號(hào)變化、導(dǎo)數(shù)值(例如幅度變化的 斜率)。平均幅度水平可以例如確定為RMS(均方根)值、低頻信號(hào)的低通濾波值、平均峰 值檢測(cè)輸出、低頻信號(hào)的移動(dòng)平均等等。依照本發(fā)明的一個(gè)可選的特征，所述特性是用于向低頻信號(hào)應(yīng)用衰減的準(zhǔn)則。這可以允許改進(jìn)的和/或便利的實(shí)現(xiàn)和/或提高的性能。該特征可以允許動(dòng)態(tài)范 圍擴(kuò)展應(yīng)用的更高級(jí)的適應(yīng)，并且特別地可以允許動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展的應(yīng)用適應(yīng)低頻信號(hào)幅度 的變化。依照本發(fā)明的一個(gè)可選的特征，所述準(zhǔn)則包括當(dāng)前幅度低于幅度閾值的要求，并 且所述設(shè)置裝置被設(shè)置成響應(yīng)于平均幅度水平指示而確定幅度閾值。這可以允許改進(jìn)的和/或便利的實(shí)現(xiàn)和/或提高的性能。該特征可以允許動(dòng)態(tài)范 圍擴(kuò)展應(yīng)用的更高級(jí)的適應(yīng)，并且特別地可以允許動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展取決于短期幅度特性以及 更長(zhǎng)期的幅度特性。特別地，動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展可以取決于短期幅度水平如何與更長(zhǎng)期的幅度水平有關(guān)。特別地，這可以例如用來(lái)主要地將動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展應(yīng)用到下降幅度斜坡，而不是上 升幅度斜坡。針對(duì)低頻信號(hào)的比平均幅度水平指示更短的時(shí)間間隔來(lái)確定當(dāng)前幅度水平。當(dāng)前 幅度水平和平均幅度水平的區(qū)別可能僅在于確定它們所在的時(shí)間間隔，或者可以例如使用 不同的幅度測(cè)量方法來(lái)對(duì)其進(jìn)行確定。例如，一個(gè)措施可能基于峰值檢測(cè)，而另一個(gè)措施可 能基于RMS測(cè)量。依照本發(fā)明的一個(gè)可選的特征，所述設(shè)置裝置被設(shè)置成將幅度閾值基本上確定 為T = c · Aa其中T為幅度閾值，c為常數(shù)并且Aa為由平均幅度水平指示表示的低頻信號(hào)的平 均幅度水平。這可以允許改進(jìn)的和/或便利的實(shí)現(xiàn)和/或提高的性能。依照本發(fā)明的一個(gè)可選的特征，用于確定平均幅度水平指示的時(shí)間常數(shù)介于75 與200毫秒之間。這可以允許改進(jìn)的和/或便利的實(shí)現(xiàn)和/或提高的性能。特別地，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，對(duì)于 針對(duì)具有75與200毫秒之間的持續(xù)時(shí)間的時(shí)間間隔確定的平均幅度水平指示，實(shí)現(xiàn)了有利 的性能。特別地，130與170毫秒之間的時(shí)間常數(shù)在許多場(chǎng)合下可以提供有利的性能。依照本發(fā)明的一個(gè)可選的特征，所述設(shè)備還包括頻率壓縮裝置，其被設(shè)置成執(zhí)行 擴(kuò)展信號(hào)和低頻信號(hào)中的至少一個(gè)信號(hào)的頻率壓縮，該頻率壓縮為從第一頻率間隔到與聲 音換能器的諧振頻率相對(duì)應(yīng)的更小的第二頻率間隔的頻率壓縮。該特征可以允許改進(jìn)地產(chǎn)生用于聲音換能器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。特別地，該特征可以允 許產(chǎn)生的聲級(jí)、效率、音頻質(zhì)量和換能器尺寸之間的改進(jìn)的折衷。本發(fā)明可以允許聲音換能 器的尺寸減小，并且特別地可以允許來(lái)自更小的聲音換能器的聲級(jí)增大。在一些實(shí)施例中，頻率壓縮裝置可以被設(shè)置成從低頻信號(hào)產(chǎn)生具有限于第二頻率 間隔的頻率帶寬的第二信號(hào)，其中第二信號(hào)可以被產(chǎn)生為具有與低頻信號(hào)相應(yīng)的幅度、功 率和/或能量度量。特別地，幅度檢測(cè)器可以產(chǎn)生用于低頻信號(hào)的幅度度量，并且可以相應(yīng) 地設(shè)置第二信號(hào)的幅度。依照本發(fā)明的一個(gè)可選的特征，頻率壓縮裝置被設(shè)置成在動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展之前執(zhí)行 低頻信號(hào)的頻率壓縮；并且所述設(shè)備還包括在頻率壓縮之前確定用于低頻信號(hào)分量的平 均幅度水平指示的裝置；以及用于響應(yīng)于平均幅度水平指示而設(shè)置動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展的特性的 設(shè)置裝置。這可以允許改進(jìn)的和/或便利的實(shí)現(xiàn)和/或提高的性能。依照本發(fā)明的一個(gè)可選的特征，頻率壓縮裝置包括產(chǎn)生用于低頻信號(hào)和擴(kuò)展信 號(hào)中的所述至少一個(gè)信號(hào)的幅度信號(hào)的幅度檢測(cè)器；用于產(chǎn)生第二頻率間隔內(nèi)的載波信號(hào) 的頻率發(fā)生器；用于通過(guò)用幅度信號(hào)對(duì)載波信號(hào)進(jìn)行調(diào)制來(lái)產(chǎn)生低頻信號(hào)和擴(kuò)展信號(hào)中的 所述至少一個(gè)信號(hào)的頻率壓縮版本的調(diào)制器。這可以允許實(shí)現(xiàn)特別有利的性能和/或便利的操作。該方法可以允許非常接近諧 振頻率地驅(qū)動(dòng)聲音換能器，從而增大了對(duì)于給定機(jī)械和/或物理特性的聲級(jí)輸出。可替換 地或者附加地，該特征可以允許低復(fù)雜度頻率壓縮，其特別地可以導(dǎo)致具有與第一信號(hào)的特性相應(yīng)的功率和/或幅度特性的高度集中的頻譜?？梢援a(chǎn)生所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使得它基本上對(duì)應(yīng)于第一頻率間隔內(nèi)的頻率壓縮信號(hào)。 所述幅度信號(hào)特別地可以基本上限于5Hz以下的頻率。低頻信號(hào)的頻率間隔特別地可以具 有IOHz以上的下限和250Hz以下的上限。在一些實(shí)施例中，載波信號(hào)具有特別地可以對(duì)應(yīng)于諧振頻率的固定頻率?？商鎿Q 地，載波信號(hào)可以具有例如取決于輸入信號(hào)和/或第一信號(hào)而動(dòng)態(tài)變化的頻率。依照本發(fā)明的一個(gè)可選的特征，所述設(shè)備還包括用于響應(yīng)于幅度信號(hào)而確定是否 應(yīng)用動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展的裝置。這可以允許改進(jìn)的和/或便利的實(shí)現(xiàn)和/或提高的性能。例如，可以將幅度信號(hào) 與閾值比較并且可以僅在幅度信號(hào)低于閾值的情況下，應(yīng)用動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展。依照本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種產(chǎn)生用于聲音換能器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的方法， 該方法包括提供輸入音頻信號(hào)；將輸入音頻信號(hào)劃分成至少低頻信號(hào)和高頻信號(hào)；通過(guò) 將動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展應(yīng)用到低頻信號(hào)產(chǎn)生擴(kuò)展信號(hào)；以及通過(guò)對(duì)擴(kuò)展信號(hào)和較高頻率信號(hào)進(jìn)行 組合產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)。依照本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種產(chǎn)生用于聲音換能器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的設(shè)備， 該設(shè)備包括用于提供輸入音頻信號(hào)的裝置；用于將輸入音頻信號(hào)劃分成至少低頻信號(hào)和 高頻信號(hào)的分頻器；用于通過(guò)將動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展應(yīng)用到低頻信號(hào)產(chǎn)生擴(kuò)展信號(hào)的擴(kuò)展器；被 設(shè)置成執(zhí)行擴(kuò)展信號(hào)和低頻信號(hào)中的至少一個(gè)信號(hào)的從第一頻率間隔到更小的第二頻率 間隔的頻率壓縮的頻率壓縮裝置，所述第二頻率間隔對(duì)應(yīng)于聲音換能器的諧振頻率；以及 用于響應(yīng)于擴(kuò)展信號(hào)而產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)器。應(yīng)當(dāng)理解的是，上述的特征、優(yōu)點(diǎn)、評(píng)論等等同樣適用于本發(fā)明的這個(gè)方面。依照本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種產(chǎn)生用于聲音換能器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的方法， 該方法包括提供輸入音頻信號(hào)；將輸入音頻信號(hào)劃分成至少低頻信號(hào)和高頻信號(hào)；通過(guò) 將動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展應(yīng)用到低頻信號(hào)產(chǎn)生擴(kuò)展信號(hào)；執(zhí)行擴(kuò)展信號(hào)和低頻信號(hào)中的至少一個(gè)信 號(hào)的頻率壓縮，該頻率壓縮為從第一頻率間隔到與聲音換能器的諧振頻率相對(duì)應(yīng)的更小的 第二頻率間隔的頻率壓縮；以及響應(yīng)于擴(kuò)展信號(hào)而產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)。本發(fā)明的這些和其他方面、特征和優(yōu)點(diǎn)通過(guò)下文描述的實(shí)施例將是清楚的，并且 將參照這些實(shí)施例進(jìn)行闡述。


下面將僅以示例的方式，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，在附圖中圖1為依照本發(fā)明一些實(shí)施例的聲音系統(tǒng)的實(shí)例的圖示；圖2為依照本發(fā)明一些實(shí)施例的聲音系統(tǒng)的實(shí)例的圖示；圖3為從不同聲音系統(tǒng)所產(chǎn)生的低音輸出的圖示；圖4為依照本發(fā)明一些實(shí)施例的聲音系統(tǒng)的實(shí)例的圖示；圖5為依照本發(fā)明一些實(shí)施例的聲音系統(tǒng)的實(shí)例的圖示；以及圖6為依照本發(fā)明一些實(shí)施例的產(chǎn)生用于聲音換能器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的方法的實(shí)例 的圖示。
具體實(shí)施例方式圖1示出依照本發(fā)明一些實(shí)施例的聲音系統(tǒng)的實(shí)例。在該實(shí)例中，音頻源101提供輸入音頻信號(hào)。該音頻信號(hào)可以例如從內(nèi)部源(例 如本地音頻信號(hào)存儲(chǔ)器)提供或者可以取自遠(yuǎn)程源，例如來(lái)自遠(yuǎn)程聲音發(fā)生裝置。因此，音 頻源101特別地可以是經(jīng)由任何適當(dāng)裝置從任何適當(dāng)遠(yuǎn)程或本地聲音發(fā)生器或存儲(chǔ)器接 收音頻信號(hào)的接收器。音頻源101耦合到分頻器103，該分頻器103將輸入音頻信號(hào)劃分成低頻信號(hào)和高 頻信號(hào)。應(yīng)當(dāng)理解的是，在一些實(shí)施例中，分頻器103可以將信號(hào)劃分成比僅為低頻信號(hào)和 高頻信號(hào)更多的信號(hào)。例如，分頻器可以產(chǎn)生例如覆蓋不同頻帶的多個(gè)高頻信號(hào)。等效地， 可以將高頻信號(hào)看作包含多個(gè)單獨(dú)的高頻子信號(hào)的復(fù)合信號(hào)。例如，一個(gè)子信號(hào)可以對(duì)應(yīng) 于中間音調(diào)范圍，而另一個(gè)子信號(hào)可以對(duì)應(yīng)于高音范圍。分頻器103還耦合到被饋送低頻信號(hào)的擴(kuò)展器105。擴(kuò)展器105被設(shè)置成將動(dòng)態(tài) 范圍擴(kuò)展應(yīng)用到低頻信號(hào)，從而產(chǎn)生低頻擴(kuò)展信號(hào)。擴(kuò)展器105和分頻器103耦合到組合器107，該組合器對(duì)擴(kuò)展信號(hào)和高頻信號(hào)進(jìn)行 組合以產(chǎn)生聲音換能器聲音信號(hào)。組合器107耦合到聲音換能器109。應(yīng)當(dāng)理解的是，為了 簡(jiǎn)潔和清楚起見(jiàn)，圖1中只包括了用于描述操作的特定方面所需的聲音系統(tǒng)的特征，并且 該音頻系統(tǒng)可以包括單獨(dú)的應(yīng)用所需或所希望的附加元件。例如，應(yīng)當(dāng)理解的是，該音頻系 統(tǒng)可以包括例如耦合在組合器107與聲音換能器109之間的音量控制或音頻放大器。在該實(shí)例中，聲音換能器109是基本諧振頻率在較低頻率(例如300Hz以下)處 的高諧振擴(kuò)音器(高Q揚(yáng)聲器)。高Q揚(yáng)聲器的使用可以允許來(lái)自相對(duì)較小的聲音換能器 的對(duì)于較低頻率的高聲級(jí)和高效率。然而，高Q聲音換能器的使用在一些場(chǎng)合下可能導(dǎo)致 感知到較低的音頻質(zhì)量。特別地，在一些場(chǎng)合下，一些聽(tīng)眾傾向于感知到低音信號(hào)的增加的 持續(xù)或振鈴。例如，低音鼓可能被感知為聲震和振鈴。在圖1的實(shí)例中，擴(kuò)展器105的應(yīng)用設(shè)法對(duì)該效應(yīng)進(jìn)行緩解。特別地，在該實(shí)例中 擴(kuò)展器105被設(shè)置成在輸入音頻信號(hào)滿足第一準(zhǔn)則的情況下衰減低頻信號(hào)，在該特定實(shí)例 中該第一準(zhǔn)則為低頻信號(hào)的幅度水平低于閾值的要求。擴(kuò)展器通常用來(lái)擴(kuò)大信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍屬性。在該實(shí)例中，無(wú)論何時(shí)信號(hào)幅度下降 到閾值以下，則擴(kuò)展器105按給定值降低信號(hào)的幅度。擴(kuò)大信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍有效地增大了 信號(hào)的較安靜部分和較高聲部分之間的幅度差。擴(kuò)展器典型地與若干特性相關(guān)聯(lián)。一種特性是上升時(shí)間，上升時(shí)間是擴(kuò)展器在閾 值被跨過(guò)之后開(kāi)始衰減所花費(fèi)的時(shí)間。擴(kuò)展器的釋放時(shí)間是擴(kuò)展器在信號(hào)幅度超過(guò)閾值之 后返回到正常(無(wú)衰減)操作所花費(fèi)的時(shí)間。在許多情況下，擴(kuò)展器的衰減由增益因子函 數(shù)表征，該增益因子函數(shù)將輸入幅度水平和輸出幅度水平關(guān)聯(lián)起來(lái)。在該特定實(shí)例中，當(dāng)幅度水平低于閾值時(shí)，增益因子函數(shù)由下式給出Ge = 10(_D/20)
I-Rr,D = (ThE-ThRMS)·—-^
KE其中Thffls是以dB為單位的輸入信號(hào)水平，ThE是以dB為單位的閾值水平并且Re 為擴(kuò)展率。
當(dāng)幅度水平高于閾值時(shí)，增益因子函數(shù)等于1(GE= 1)。擴(kuò)展率表示衰減的程度，特別地，其確定應(yīng)用到信號(hào)幅度的傳遞函數(shù)的斜率。因 此，1 4的比率意味著當(dāng)輸入信號(hào)低于閾值IdB時(shí)，輸出信號(hào)水平降低4dB。擴(kuò)展率介于 0與1之間。因此，當(dāng)其低于閾值時(shí)，擴(kuò)展器105進(jìn)一步降低低頻信號(hào)的幅度。對(duì)于具有高聲上 升部分和響度降低衰減部分的低音來(lái)說(shuō)，這甚至將更加降低衰減部分的幅度，從而導(dǎo)致感
知的聲音質(zhì)量提高。因此，在該實(shí)例中，擴(kuò)展器105可以在低頻信號(hào)的幅度水平低時(shí)進(jìn)一步降低其幅 度水平，從而增大低頻信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍。在許多場(chǎng)合下，動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展可以提高感知的音頻 質(zhì)量。例如，如果輸入音頻信號(hào)包含低音鼓敲擊，那么得到的信號(hào)的主要部分的幅度音量將 具有相對(duì)較高的音量，并且相應(yīng)地低頻信號(hào)的幅度將超過(guò)閾值。結(jié)果，低頻信號(hào)不受擴(kuò)展器 105的影響，并且聲音換能器109將處置相同的信號(hào)，仿佛擴(kuò)展器105沒(méi)有包括在聲音系統(tǒng) 中。然而，隨著低音鼓敲擊的聲音開(kāi)始消退，低頻信號(hào)的音量將下降至低于閾值。在這點(diǎn)上， 擴(kuò)展器105將進(jìn)一步衰減低頻信號(hào)的幅度水平，從而導(dǎo)致產(chǎn)生的輸出信號(hào)中的低音鼓的聲 級(jí)被進(jìn)一步降低。相應(yīng)地，感知到低音鼓敲擊的振鈴或持續(xù)被降低，從而導(dǎo)致感知到具有減 少的聲震和振鈴的更強(qiáng)勁的低音。在圖1的特定實(shí)例中，擴(kuò)展器103被設(shè)置成在檢測(cè)到所述準(zhǔn)則被滿足之后，延遲應(yīng) 用低頻信號(hào)的全衰減。特別地，不立即應(yīng)用增益因子函數(shù)給定的衰減，而是在給定時(shí)間間隔 之后才完全應(yīng)用。在該特定實(shí)例中，在該時(shí)間間隔上逐漸引入衰減，從而提供動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展 的平滑引入。作為簡(jiǎn)單的實(shí)例，所應(yīng)用的增益可以由下式給出
權(quán)利要求
1.一種產(chǎn)生用于聲音換能器(109)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的設(shè)備，該設(shè)備包括 源(101)，其用于提供輸入音頻信號(hào)；分頻器(103)，其用于將輸入音頻信號(hào)劃分成至少低頻信號(hào)和高頻信號(hào)； 擴(kuò)展器(105)，其用于通過(guò)將動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展應(yīng)用到低頻信號(hào)來(lái)產(chǎn)生擴(kuò)展信號(hào)；以及 組合器(107)，其用于通過(guò)對(duì)擴(kuò)展信號(hào)和較高頻率信號(hào)進(jìn)行組合來(lái)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
2.權(quán)利要求1的設(shè)備，其中擴(kuò)展器(105)被設(shè)置成在輸入音頻信號(hào)滿足第一準(zhǔn)則的情 況下使低頻信號(hào)衰減。
3.權(quán)利要求2的設(shè)備，其中第一準(zhǔn)則包括低頻信號(hào)的幅度水平低于閾值的要求。
4.權(quán)利要求2的設(shè)備，其中擴(kuò)展器(105)被設(shè)置成在檢測(cè)到第一準(zhǔn)則被滿足之后延遲 低頻信號(hào)全衰減的應(yīng)用。
5.權(quán)利要求2的設(shè)備，其中擴(kuò)展器(105)被設(shè)置成響應(yīng)于檢測(cè)到輸入音頻信號(hào)滿足第 二準(zhǔn)則而終止向低頻信號(hào)應(yīng)用衰減；并且在檢測(cè)到第二準(zhǔn)則被滿足之后延遲終止向低頻信 號(hào)應(yīng)用衰減。
6.權(quán)利要求1的設(shè)備，還包括裝置(205)，其確定用于低頻信號(hào)的平均幅度水平指示；以及 設(shè)置裝置(207，105)，其用于響應(yīng)于平均幅度水平指示而設(shè)置動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展的特性。
7.權(quán)利要求6的設(shè)備，其中所述特性是用于向低頻信號(hào)應(yīng)用衰減的準(zhǔn)則。
8.權(quán)利要求6的設(shè)備，其中所述準(zhǔn)則包括當(dāng)前幅度低于幅度閾值的要求，并且所述設(shè) 置裝置(207，105)被設(shè)置成響應(yīng)于平均幅度水平指示而確定幅度閾值。
9.權(quán)利要求8的設(shè)備，其中設(shè)置裝置(207，105)被設(shè)置成將幅度閾值基本上確定為 T = c · Aa其中T為幅度閾值、c為常數(shù)并且Aa為由平均幅度水平指示表示的低頻信號(hào)的平均幅 度水平。
10.權(quán)利要求6的設(shè)備，其中用于確定平均幅度水平指示的時(shí)間常數(shù)介于75與200毫 秒之間。
11.權(quán)利要求1的設(shè)備，還包括頻率壓縮裝置(401)，其被設(shè)置成執(zhí)行擴(kuò)展信號(hào)和低頻信號(hào)中的至少一個(gè)信號(hào)的頻率 壓縮，所述頻率壓縮為從第一頻率間隔到與聲音換能器(109)的諧振頻率相對(duì)應(yīng)的更小的 第二頻率間隔的頻率壓縮。
12.權(quán)利要求11的設(shè)備，其中頻率壓縮裝置(401)被設(shè)置成在動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展之前執(zhí)行 低頻信號(hào)的頻率壓縮；并且所述設(shè)備還包括裝置(205)，在頻率壓縮之前，該裝置(205)確定用于低頻信號(hào)分量的平均幅度水平指 示；以及設(shè)置裝置(207，105)，其用于響應(yīng)于平均幅度水平指示而設(shè)置動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展的特性。
13.權(quán)利要求11的設(shè)備，其中頻率壓縮裝置(401)包括幅度檢測(cè)器(403)，其產(chǎn)生用于低頻信號(hào)和擴(kuò)展信號(hào)中的所述至少一個(gè)信號(hào)的幅度信號(hào)；頻率發(fā)生器(405)，其用于產(chǎn)生第二頻率間隔內(nèi)的載波信號(hào)；調(diào)制器(407)，其用于通過(guò)用幅度信號(hào)對(duì)載波信號(hào)進(jìn)行調(diào)制來(lái)產(chǎn)生低頻信號(hào)和擴(kuò)展信號(hào)中的所述至少一個(gè)信號(hào)的頻率壓縮版本。
14.權(quán)利要求13的設(shè)備，還包括用于響應(yīng)于幅度信號(hào)而確定是否應(yīng)用動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展的 裝置(105)。
15.一種產(chǎn)生用于聲音換能器(109)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的方法，該方法包括以下步驟 提供輸入音頻信號(hào)(601)；將輸入音頻信號(hào)劃分成至少低頻信號(hào)和高頻信號(hào)(603)； 通過(guò)將動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展應(yīng)用到低頻信號(hào)產(chǎn)生擴(kuò)展信號(hào)(605)；以及 通過(guò)對(duì)擴(kuò)展信號(hào)和較高頻率信號(hào)進(jìn)行組合產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)(607)。
全文摘要
一種產(chǎn)生用于聲音換能器(109)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的設(shè)備，其包括提供輸入音頻信號(hào)的聲音發(fā)生器(101)。分頻器(101)將輸入音頻信號(hào)劃分成至少低頻信號(hào)和高頻信號(hào)，并且擴(kuò)展器(105)通過(guò)將動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)展應(yīng)用到低頻信號(hào)來(lái)產(chǎn)生擴(kuò)展信號(hào)。然后，組合器(107)通過(guò)將擴(kuò)展信號(hào)和較高頻率信號(hào)進(jìn)行組合來(lái)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)。可以根據(jù)低頻信號(hào)的幅度來(lái)調(diào)節(jié)用于應(yīng)用動(dòng)態(tài)范圍伸展的閾值。此外，將低頻信號(hào)壓縮到諧振頻率周圍的窄頻帶內(nèi)。該方法可以通過(guò)使低音信號(hào)的衰減部分衰減從而降低低音符的持續(xù)或振鈴而允許尤其是來(lái)自高Q低頻聲音換能器的改進(jìn)的音頻質(zhì)量。
文檔編號(hào)H04R3/04GK102007777SQ200980112640
公開(kāi)日2011年4月6日 申請(qǐng)日期2009年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月9日
發(fā)明者R·M·阿爾茨, T·P·J·皮特斯 申請(qǐng)人:Nxp有限公司, 皇家飛利浦電子股份有限公司