扬声器保护制造技术

本申请描述了用于扬声器保护的方法和装置。描述了一种扬声器保护系统(100)，具有用于将输入音频信号(Vin)分离成位于不同的相应频带(ω1，ω2...，ωn)中的多个音频信号(v1，v2...，vn)的第一频带分离器(102)。第一增益块(103)被配置为向不同的相应频带中的每个音频信号施加相应的频带增益(g1，g2，...，g3)，且设置用于控制相应的频带增益的增益控制器(107，108，109)。位移建模器(104，105)基于输入音频信号(Vin)和位移模型(104a)来确定多个位移信号(x1，x2...，xn)，其中每个位移信号对应于扬声器针对所述不同的相应频带中的一个频带的建模音盆位移。增益控制器(107，108，109)被配置为基于多个位移信号来控制相应的频带增益。

Loudspeaker protection

This application describes a method and device for loudspeaker protection. A loudspeaker protection system (100) is described, which has a first band separator (102) for separating input audio signals (Vin) into multiple audio signals (V1, V2..., VN) in different corresponding frequency bands (omega 1, Omega 2, n). The first gain block (103) is configured to apply corresponding band gain (G1, G2,..., G3) to each audio signal in different corresponding frequency bands, and set up gain controller (107108109) for controlling the corresponding frequency band gain. The displacement modeler (104105) determines multiple displacement signals (x1, X2..., xn) based on input audio signal (Vin) and displacement model (104a), where each displacement signal corresponds to the modeling sound displacement of speakers for one frequency band of the different corresponding frequency bands. The gain controller (107108109) is configured to control the corresponding frequency band gain based on a plurality of displacement signals.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】扬声器保护此公开内容的代表性实施方案的领域涉及与保护扬声器相关或有关的方法、装置和/或实施方式，尤其涉及与控制供应至扬声器的驱动信号以便避免过多的隔膜偏移和/或避免音圈(voicecoil)过热相关或有关的方法、装置和/或实施方式。许多不同的产品包括音频电路系统(诸如，音频放大器)连同一个或多个扬声器和/或用于驱动集成装置的一个或多个扬声器的连接件，所述集成装置诸如是移动电话(即，手机)和/或外围装置(诸如，头戴式受话器(headset)(例如，耳塞(earbud)、耳机(headphone)、头戴式受话器、助听器和蓝牙TM设备)。在一些情况下，所选择的扬声器将是足够鲁棒的，且将被定尺寸以足以处理放大器将信号连续地驱动到扬声器内时的最大功率电平，即使在最坏情况的环境条件下，例如，最大电源电压、最大周围温度等。然而，具有足够鲁棒的扬声器并不总是经济的，且对于便携式设备(诸如，移动电话或平板计算机和头戴式受话器等)，通常期望使扬声器尽可能小且轻。这会潜在地导致使扬声器过载的音频驱动电路系统。一个具体问题是由于由过多的和/或持续很久的驱动信号所导致的扬声器机构的过多的位移(即，偏移)造成的机械损坏。已知的是，提供电路系统以使用工厂模型(即，扬声器如何反应的模型)、从施加到扬声器的电压来估计扬声器机构随时间的位移，该工厂模型的参数可以在使用中被适配，且提供电路系统，以在预测到过偏移时，减小所施加的驱动信号。此信号减小可以使驱动扬声器的输入信号横跨其整个带宽衰减，或它可以更改高通滤波器的截止频率，以减小通常具有较大量级的较低频率或低音分量。然而，这些全频带衰减技术或可变截止滤波技术可能不必要地使输入信号在对偏移调制没有显著贡献的频带中的一些分量衰减，从而导致来自扬声器的音频信号的不必要的退化。此外，过偏移预测和信号减小必需足够迅速，以在任何过偏移发生之前使信号可靠地减小，而不产生由于信号调制中的频率改变所造成的音频信号中的显著的伪像。优选地，在从信号输入到扬声器驱动信号(即，信号输出)的信号路径中不应当存在不必要的信号处理，以便保留主观音频质量，并且以在所需的硬件资源方面是经济的以及在功率消耗方面是经济的。此外，在一些应用(诸如，电话学)中，信号处理不应在输入信号和输出信号之间引入过多的延时。另一个问题是，扬声器可能由于过高的温度而被损坏。即使信号幅度被限制以使扬声器不会机械地过载，但是扬声器的线圈中的欧姆功率耗散可能足以在扬声器内部产生过高的温度，尤其是如果此信号功率持续相对长的时间周期，或者如果外部环境温度或装置温度已经被提高。因此，在一些情况下，使驱动信号衰减以减小线圈功率耗散可能是必须的。此衰减可以通过分立的信号衰减或增益块(即，专用于热限制的模块)来提供。这样的用于热限制的信号衰减块可以在信号路径中、在偏移限制块之前或之后操作，但是存在的风险是，这些块以不希望的方式相互作用，例如提供偏移或温度的错误估计，和/或使用冲突增益调整启动时间或释放时间操作，导致过于活跃的调整或音频伪像。在一些应用中，也可以通过动态范围压缩(DRC)块在信号链(即，信号路径)中的某个点处调整音频信号，以提升低电平信号和/或使高幅度信号衰减，从而适配在信号链中的电路元件(例如，信号链的信号处理块)的动态范围内。此动态范围调整也可以是信号相关的，且纳入一些启动(attack)时间常数和延时时间常数。也可以存在某个调整以使频谱均衡，从而根据心理声学参数来扩大低音信号和/或以增加主观响度。信号路径中的这些级联块中的每个可能将滤波器组延时和处理延时引入到信号，且增益和/或频率响应的适应性调整的链可能经由它们的个体调整时间常数而相互作用。本专利技术的实施方案提供了用于扬声器保护的方法和装置，所述方法和装置至少减轻了上文提及的缺点中的至少一些。下面的描述阐明了根据此公开内容的示例实施方案。本领域普通技术人员将明了另一些示例实施方案和实施方式。此外，本领域普通技术人员将认识到，可以应用多种等同技术来替代下文讨论的实施方案或可以结合下文讨论的实施方案采用多种等同技术，且所有这样的等同物应被认为被本公开内容包含。因此，根据本专利技术的一个方面，提供了一种扬声器保护系统，包括：第一频带分离器，被配置为接收一个输入音频信号且将所述输入音频信号分离成位于不同的相应频带内的多个音频信号；第一增益块，被配置为向不同频带中的所述多个音频信号中的每个音频信号施加一个相应的频带增益；一个增益控制器，用于控制所述相应的频带增益；以及一个位移建模器，被配置为基于所述输入音频信号和一个位移模型来确定多个位移信号，每个位移信号对应于扬声器针对所述不同的相应频带中的一个频带的建模音盆位移；其中所述增益控制器被配置为基于所述多个位移信号来控制所述相应的频带增益。所述增益控制器可以被配置为控制所述频带增益，从而将扬声器维持在限定的偏移极限内。换言之，所述扬声器包括系统提供偏移限制。所述位移建模器可以包括一个位移建模块，所述位移建模块被配置为接收一个音频波形信号，且基于所述音频波形信号和所述位移模型来确定扬声器的预测位移。在一些实施方案中，所述音频波形是所述输入音频信号的一种型式。因此，所述位移建模块可以被配置为接收所述输入音频信号的一种型式。所述系统可以包括第二频带分离器，所述第二频带分离器被配置为接收所述位移建模块的输出并且将所述输出分离成位于不同频带中的多个位移信号，其中所述第二频带分离器的所述频带对应于所述第一频带分离器的频带。所述第二频带分离器可以包括带通滤波器的一个滤波器组。在一些实施方案中，所述第二频带分离器可以包括一个整流器，以在每个频带中施加整流，即，以对每个频带中的信号进行整流，从而提供所述多个位移信号。所述第二频带分离器可以附加地或替代地被配置为处理每个频带中的位移信号，以便提供以下中的至少一个：启动时间常数；衰退时间常数；或对一个帧周期中的最大位移的指示。在一些实施方案中，所述位移建模块被配置为接收自所述第一频带分离器输出的所述多个音频信号，且确定自所述第一频带分离器输出的所述音频信号中的每个音频信号的建模音盆位移，从而提供不同的偏移频带中的多个位移信号。所述扬声器保护系统可以包括第二增益块，所述第二增益块被配置为向不同频带中的所述多个位移信号中的每个位移信号施加一个相应的增益。在一些实施方案中，(通过所述第二增益块)向所述多个位移信号中的每个位移信号所施加的相应增益是基于如由所述增益控制器所确定的对应于此频带的当前频带增益。然而，在一些实施方案中，所述系统还可以包括一个多频带动态范围控制块，且向所述多个位移信号中的每个位移信号所施加的相应增益是基于一个由所述多频带动态范围控制块所确定的用于相关频带的动态范围控制增益。所述多频带动态范围控制块可以从所述第一频带分离器接收所述多个音频信号的一种型式，以确定所述动态范围控制增益。在此情况下，一个延时块可以被定位在所述多个音频信号的信号路径中，其中所述延时块在所述第一频带分离器的下游且在所述第一增益块的上游，且其中所述多频带动态范围控制块接收所述多个音频信号的、从所述延时块的上游所导出的一种型式。对于来自所述第一频带分离器的多个音频信号中的至少一些，所述多频带动态范围控制块可以被配置为将位于一个频带中的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种扬声器保护系统，包括：第一频带分离器，被配置为接收一个输入音频信号，且将所述输入音频信号分离成位于不同的相应频带内的多个音频信号；第一增益块，被配置为向所述不同的相应频带中的所述多个音频信号中的每个音频信号施加相应的频带增益；一个增益控制器，用于控制所述相应的频带增益；以及一个位移建模器，被配置为基于所述输入音频信号和一个位移模型来确定多个位移信号，每个位移信号对应于扬声器针对所述不同的相应频带中的一个频带的建模音盆位移；其中所述增益控制器被配置为基于所述多个位移信号来控制所述相应的频带增益。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.06.09 GB 1510030.8;2015.02.02 US 62/110,8651.一种扬声器保护系统，包括：第一频带分离器，被配置为接收一个输入音频信号，且将所述输入音频信号分离成位于不同的相应频带内的多个音频信号；第一增益块，被配置为向所述不同的相应频带中的所述多个音频信号中的每个音频信号施加相应的频带增益；一个增益控制器，用于控制所述相应的频带增益；以及一个位移建模器，被配置为基于所述输入音频信号和一个位移模型来确定多个位移信号，每个位移信号对应于扬声器针对所述不同的相应频带中的一个频带的建模音盆位移；其中所述增益控制器被配置为基于所述多个位移信号来控制所述相应的频带增益。2.根据权利要求1所述的扬声器保护系统，其中所述位移建模器包括一个位移建模块，所述位移建模块被配置为接收一个音频波形信号，且基于所述音频波形信号和所述位移模型来确定扬声器的预测位移。3.根据权利要求2所述的扬声器保护系统，其中所述音频波形信号是所述输入音频信号的一种型式。4.根据权利要求2或3所述的扬声器保护系统，其中所述位移建模器包括第二频带分离器，所述第二频带分离器被配置为接收所述位移建模块的输出并且将所述输出分离成位于不同频带中的多个位移信号，其中所述第二频带分离器的所述频带对应于所述第一频带分离器的频带。5.根据权利要求4所述的扬声器保护系统，其中所述第二频带分离器包括带通滤波器的一个滤波器组。6.根据权利要求4或5所述的扬声器保护系统，其中所述第二频带分离器包括一个整流器，以在每个频带中施加整流，从而提供所述多个位移信号。7.根据权利要求4至6中的任一项所述的扬声器保护系统，其中所述第二频带分离器被配置为处理位于每个频带中的位移信号，以便提供以下中的至少一个：启动时间常数；衰退时间常数；或，对一个帧周期中的最大位移的指示。8.根据权利要求2所述的扬声器保护系统，其中所述位移建模块被配置为接收自所述第一频带分离器输出的所述多个音频信号，且确定自所述第一频带分离器输出的所述音频信号中的每个音频信号的建模音盆位移，以提供不同频带中的多个位移信号。9.根据任一项前述权利要求所述的扬声器保护系统，包括第二增益块，所述第二增益块被配置为向位于不同频带中的所述多个位移信号中的每个位移信号施加相应的增益。10.根据权利要求10所述的扬声器保护系统，其中通过所述第二增益块向所述多个位移信号中的每个位移信号所施加的相应增益是基于由所述增益控制器所确定的对应于此频带的当前频带增益。11.根据权利要求9或10所述的扬声器保护系统，还包括一个多频带动态范围控制块，其中通过所述第二增益块向所述多个位移信号中的每个位移信号所施加的相应增益是基于由所述多频带动态范围控制块所确定的用于相关频带的动态范围控制增益。12.根据权利要求11所述的扬声器保护系统，其中所述多频带动态范围控制块从所述第一频带分离器接收所述多个音频信号的一种型式，以确定所述动态范围控制增益。13.根据权利要求12所述的扬声器保护系统，其中对于来自所述第一频带分离器的多个音频信号中的至少一些，所述多频带动态范围控制块被配置为将位于一个频带中的音频信号与一个相邻频带的至少一个音频信号组合，且处理所组合的音频信号，以确定用于相应频带的动态范围控制增益。14.根据权利要求12或13所述的扬声器保护系统，包括一个延时块，所述延时块在用于所述多个音频信号的信号路径中，其中所述延时块在所述第一频率分离器的下游且在所述第一增益块的上游，且其中所述多频带动态范围控制块接收所述多个音频信号的、从所述延时块的上游所导出的一种型式。15.根据权利要求11所述的扬声器保护系统，其中所述多频带动态范围控制块接收所述多个位移信号的一种型式，且从所述位移信号确定所述动态范围控制增益。16.根据权利要求15所述的扬声器保护系统，其中对于所述多个位移信号中的至少一些，所述多频带动态范围控制块被配置为将位于一个频带中的位移信号与一个相邻频带的至少一个位移信号组合，且处理所组合的位移信号，以确定用于相应频带的动态范围控制增益。17.根据权利要求1至11或15至16中的任一项所述的扬声器保护系统，包括一个延时块，所述延时块在主音频信号路径中且在用于输入音频信号的输入和用于输出音频信号的输出之间，其中所述延时块在所述第一增益块的上游。18.根据权利要求17所述的扬声器保护系统，其中所述延时块在所述第一频带分离器的上游。19.根据权利要求9至18中的任一项所述的扬声器保护系统，包括一个过偏移检测器，所述过偏移检测器被配置为基于已经通过所述第二增益块施加了相应增益之后的所述多个位移信号，来确定所述扬声器的预测总音盆偏移是否超过或是否将超过至少一个阈值。20.根据权利要求19所述的扬声器保护系统，其中所述过偏移检测器被配置为接收并且组合已经通过所述第二增益块施加了相应增益之后的所述多个位移信号，从而确定所述扬声器的预测总音盆偏移。21.根据任一项前述权利要求所述的扬声器保护系统，其中所述增益控制器被配置为基于每个频带的位移信号来控制用于此频带的频带增益。22.根据权利要求21所述的扬声器保护系统，其中所述增益控制器被配置为控制所述频带增益，以使频带增益的总和最大化且受到保持在一个可接受的偏移极限内的限制。23.根据权利要求22所述的扬声器保护系统，其中所述增益控制器被配置为应用迭代误差最小化技术来控制所述频带增益。24.根据权利要求21至23中的任一项所述的扬声器保护系统，其中所述增益控制器被配置为基于所述多个位移信号来识别音盆位移的一个阈值，且控制所述频带增益，以使得针对其中所述位移信号对应于大于所述阈值的预测音盆位移的任何频带，对所述频带的增益进行控制，以将所述预测音盆位移减少到大体上等于所述阈值。25.根据权利要求19至23中的任一项所述的扬声器保护系统，其中所述增益控制器被配置为向一个或多个频带的贡献施加一个权重。26.根据任一项前述权利要求所述的扬声器保护系统，其中所述增益控制器被配置为根据以下中的至少一个来施加频带增益的任何改变：用于减小增益的时间常数；用于增加增益的时间常数；在增加增益之前用于维持增益的保持时间；以及，在减小增益之前用于维持增益的保持时间。27.根据任一项前述权利要求所述的扬声器保护系统，其中所述第一频带分离器包括一个滤波器组，所述滤波器组包括多个带通滤波器。28.根据任一项前述权利要求所述的扬声器保护系统，其中自所述第一频带分离器输出的所述多个音频信号的至少一个频带对应于一个未经偏移限制频带，其中相应的频带增益并非基于所述多个位移信号。29.根据权利要求28所述的扬声器保护系统，其中所述至少一个未经偏移限制频带对应于自所述第一频带分离器输出的一个或多个最高频带。30.根据权利要求28或29所述的扬声器保护系统，其中基于由多频带动态范围控制器所生成的动态范围增益设置来控制用于所述至少一个未经偏移限制频带的频带增益。31.根据任一项前述权利要求所述的扬声器保护系统，还包括一个热控制器，所述热控制器被配置为确定扬声器在多个热频带的每个热频带中的功率耗散，且针对每个热频带，基于所确定的此频带的功率耗散...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·W·劳伦斯，R·那波利，R·施韦尔，J·苏，S·威廉姆斯，R·胡，F·阿兹莱，
申请(专利权)人：思睿逻辑国际半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB