[发明专利]避免削波失真或增加有源扬声器最大声级的压限系统和方法

说明书

本发明提供了一种压限系统，该压限系统包括第一均衡滤波器、低通滤波器和第一压限器、高通滤波器和第二压限器，以及混频器，本发明所提供的压限系统还包括第二均衡滤波器。来自信号源的音频信号首先通过第一均衡滤波器，经过第一次均衡的信号被分成两路，一路信号经过低通滤波器和第一压限器处理，另一路信号经过高通滤波器和第二压限器处理，然后这两路经过处理的信号进入混频器进行混频输出。经混频输出的信号通过第二均衡滤波器进行第二次均衡滤波，以避免削波失真或获得较高的最大声级。

技术领域

本发明一般地涉及有源扬声器的压限系统及方法。更具体地，本发明涉及一种用于避免削波失真并增加有源扬声器的最大声级的压限系统及方法。

背景技术

音频信号是一种有规律的声波的频率、幅度变化信息的载体。规则音频信号可以由声波或正弦波来表示。正弦波包括三个重要参数：频率、幅度和相位，这也决定了音频信号的特征。以音乐为例，人对声音频率的感觉表现为音调，频率越高则音调越高。而幅度体现信号能量大小，高振幅波形的信号音量较大，低振幅波形则声音较安静。

在有源扬声器系统中，当输入信号幅度过大，经功率放大器放大后，超过功率放大器可输出的最大电压时，输出信号波形的波峰和波底将被削去，从而导致可听见的削波失真。由于扬声器的低音性能很大程度上取决于扬声器的尺寸，在有限的扬声器尺寸下，为了获得良好的低音性能，需要将低频信号尽可能地放大，因而低频信号更容易达到放大器的最大电压限制。在扬声器的设计中通常会采用压限器来将输出电压的最大值限定在特定的输出水平。

因此，在扬声器系统中通常采用压限器，也称为限幅器，来限制信号使其不超过系统的最大电压限制。一种常规的压限器将所有频率的信号限制在压限门限值以下。然而，由于音乐通常是动态的宽带信号，这种配置的效果并不是很理想。例如，在加入重低音时，音乐中可能会突然出现幅度达到或超过最大电压限制的低频信号而冲击压限器，从而导致所有频率上的信号都被同等地压缩。这意味着当这样的低频信号出现时，具有较高频率的人声的音量也会突然下降。而随着这个低频信号消失，人声的音量又会突然增强，这种情况显然是不希望出现的。

另一种常规的压限器可在不同的频带上施加不同的压限门限值。以两个频段的压限器为例，频率接近分频频率的信号将同时被低通滤波器和高通滤波器滤波，当输入信号的振幅足够大时，通过混频器混频之后的信号幅度将超出限定值，从而导致可听见的削波失真。因此为了避免这种削波噪声，必须将压限器设定成较低的增益以降低扬声器系统的最大声级。

发明内容

为了解决以上技术问题，本发明提供了一种压限系统，该压限系统包括第一均衡滤波器、低通滤波器和第一压限器、高通滤波器和第二压限器，以及混频器。本发明所提供的压限系统还包括第二均衡滤波器。

来自信号源的音频信号首先通过第一均衡滤波器，经第一次均衡滤波器滤波的信号被分成两路，一路经过低通滤波器和第一压限器，另一路经过高通滤波器和第二压限器，其中低通滤波器和高通滤波器的截止频率相等且等于分频频率。低通滤波器输出的低于分频频率的信号在通过第一压限器后不超过第一压限门限值，高通滤波器输出的高于分频频率的高通信号在通过第二压限器后不超过第二压限门限值。然后这两路经过滤波和压限的信号分别进入混频器进行混频。

在本发明中提供的压限系统中，经过混频器混频后的信号再进入第二均衡滤波器均衡滤波。

优选地，第一均衡滤波器和第二均衡滤波器具有相同的中心频率、品质因子和增益。第一均衡滤波器为峰形(peak)均衡滤波器，第二均衡滤波器为谷形(dip)均衡滤波器。

当输入信号比较小，第一压限器和第二压限器都没有触发压限处理时，第一均衡滤波器和第二均衡滤波器相互抵消。