[发明专利]用于声音换能器的驱动信号的生成

说明书

技术领域

本发明涉及产生用于声音换能器的驱动信号的方法和设备，特别地但非排他性地，涉及产生用于低频扩音器的驱动信号的方法和设备。

背景技术

对于诸如扩音器之类的声音换能器，存在以越来越小的尺寸提供高效率、高质量和增加的声级的普遍愿望。然而，这些偏好倾向于成为有冲突的要求，导致不同偏好之间要仔细地折衷。

例如，音频响度涉及扩音器移位空气的量，该移位依赖于频率，使得如果声压水平保持恒定，则频率越低就要求的移位越大。对于这些低频而言，扩音器的机械功率处理而不是电功率处理通常是限制因素，并且为了提供要求的声级，倾向于需要相对较大的物理尺寸。具体而言，在低频处利用小的换能器以合理的效率和声级进行声音再现是非常困难的，这是因为效率与运动质量成反比并且与产品锥面积和力因数的平方成比例。

为了从小的且典型地更廉价的装置获得高的声级和效率，可以使用具有高谐振峰(高Q值)的换能器。然而，这倾向于导致质量降低，具体而言倾向于提供低频(低音)声音，该声音通常被感知为具有相对较高的低音持续或振铃的声震。

欧洲专利申请EP 04769892.3公开了一种系统，其中可以由具有减小的物理尺寸的声音换能器实现给定声压级。依照该提出的系统，信号的低频带由频率接近扩音器的谐振频率的固定信号频率载波信号代替。载波的幅度遵从落入低频带内的信号分量的幅度。因此，实际上，低频信号分量被具有与该信号分量相等的幅度的单音调载波代替。因此，通过将低频信号集中到接近扩音器的谐振频率的单载波频率中，可以实现扩音器的高得多的效率。此外，由于扩音器的机械功率处理和空气移位能力在谐振频率附近最高，因而通过该方法可以实现较小尺寸的声音换能器。

然而，尽管该方法在许多场合下可以提供巨大的优势，它也具有一些相关联的缺点。特别地，该方法倾向于使低频声音信号失真并且在一些场合下可能导致次优的声音质量。

特别地，在某些场合和环境下，一些听众表示所产生的声音有时可被感知为比偏好的声音更加低沉有回响或更多音调。特别地，在一些场合下，换能器的非常高的Q因子可能导致产生的信号被感知为比原始信号更长时间地持续振铃。

因此，改进的音频系统将是有利的，特别是允许灵活性增加、实现便利、音频质量改善、效率提高、声音换能器的物理尺寸减小和/或性能提高的系统将是有利的。

发明内容

因此，本发明寻求单独地或者以任意组合地优选地缓解、减轻或者消除上述缺点中的一个或多个。

依照本发明的一个方面，提供了一种产生用于声音换能器的驱动信号的设备，该设备包括：用于提供输入音频信号的源；用于将输入音频信号划分成至少低频信号和高频信号的分频器；用于通过将动态范围扩展应用到低频信号来产生扩展信号的扩展器；以及用于通过对扩展信号和较高频率信号进行组合来产生驱动信号的组合器。

在许多实施例中，本发明可以提供改进的音频性能和/或便利的和/或改进的实现。例如，在许多实施例中，可以实现提高的声音质量和/或减小的声音换能器尺寸。特别地，在许多实施例中，可以实现来自具有高谐振效应(高Q)的声音换能器的提高的声音质量。本发明可以例如允许高Q换能器被用于声音再现，同时维持必需的音频质量水平，从而允许尺寸减小和/或效率提高和/或声级增大。

特别地，在许多实施例中，动态范围扩展可以降低所产生的低音的持续或振铃，从而缓解使用高Q换能器的感知的影响。特别地，在一些场合下以及对于一些声音系统，可以感知到声震降低的或音调降低的低频声音，从而导致体验到更强劲的低音。

动态范围扩展是增大低频信号的动态幅度范围的扩展。特别地，可以使低幅度值降低。动态范围扩展特别地可以是幅度水平扩展。

低频信号可以包括具有比高频信号频带的中心频率更低的中心频率的频带内的信号分量。特别地可以通过输入音频信号的低通滤波或者低频带通滤波来产生低频信号。高频信号可以被产生为从输入音频信号中减去低频信号而获得的残留信号。作为另一个实例，可以通过使用高通滤波器或带通滤波器对音频输入信号滤波而产生高频信号，所述高通滤波器或带通滤波器具有比产生低频信号的滤波器更高的中心频率。

声音换能器可以是用于将电驱动信号转换成声学信号的装置。声音换能器特别地可以是扩音器。应当理解的是，可以使用任何适当的限定或确定第一和/或第二频率间隔的装置。例如，可以将频率间隔的边缘确定为其中信号的衰减下降至低于给定阈值的频率。