扬声器保护偏移监督制造技术

扬声器保护可以基于具有监督逻辑的多个扬声器模型，该监督逻辑控制基于多个扬声器模型的扬声器保护。扬声器模型中的至少一个可以基于根据来自扬声器的反馈信息(例如，在扬声器处测量的电流或电压)确定的扬声器偏移。基于扬声器反馈的偏移可以用于确定根据音频信号进行的偏移预测中的误差。然后可以针对该误差补偿偏移预测。在一些实施例中，根据扬声器监测信号生成的对偏移的直接位移估计用于校正应用于输入音频信号的固定偏移模型。

Speaker protection offset monitoring

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】扬声器保护偏移监督相关专利申请的交叉引用本申请要求享有于2016年12月6日提交的、题为“SpeakerProtectionExcursionOversight”的JasonLawrence等人的美国临时专利申请第62/430,750号的优先权的权益，其通过引用方式合并于此。
本公开涉及音频处理。更具体地，本公开的部分涉及移动设备中的扬声器保护。
技术介绍
响亮的、高保真的声音对于扬声器是期望的。使用大型扬声器可以轻松地实现这一点。然而，移动设备的尺寸正在缩小，并且特别是厚度正在缩小。随着移动设备缩小，扬声器也必须缩小以适应移动形状因子。用于移动设备的常见扬声器是微型扬声器。无论扬声器选择如何，尺寸减小都可能导致来自移动设备的声音质量下降。响亮的声音要求微型扬声器的锥体进一步延伸。然而，有限的大小可能导致锥体接触到移动设备的固体表面。即使很小的过度偏移也会引入非常令人不快的音频伪像。如果在延长的时间内发生过度偏移或过度偏移幅度较大，则膜片可能受到机械损坏。用于减少这种损坏的常规解决方案是使用扬声器保护算法。扬声器保护算法的目标是保护扬声器免受损坏，同时使响度最大化并且使音频质量的损失最小化。一种常规的扬声器保护技术如图1所示。图1是示出根据现有技术的常规扬声器保护系统的框图。音频信号可以输入到自适应偏移模型110，该自适应偏移模型110生成偏移预测。该预测被提供给偏移限制器104，该偏移限制器104监测对过度偏移事件的预测。当检测到过度偏移事件时，音量与所预测的过度偏移的量成比例地迅速减小。偏移限制器104使来自延迟块102的延迟音频流衰减，以在过度偏移事件发生之前识别过度偏移事件。然后，将已衰减的延迟音频信号流送到音频放大器106，该音频放大器106生成用于驱动扬声器112的电压信号。由自适应偏移模型110建模的扬声器的偏移传递函数可以受制于变化源，该变化源包括来自制造的部件到部件变化、热变化、老化、磨损等。自适应偏移模型110适应这些变化以估计扬声器的当前的偏移传递函数。模型适配块108使用所监测的扬声器的电流和电压来更新自适应偏移模型110。为了使自适应建模方案起作用，该模型必须足够复杂从而能够捕获所有可行类型的模型变化。用于改进自适应偏移模型的常规解决方案是使用更高阶的模型。缺点是这些更高阶的模型具有增加的计算复杂度，从而导致更高的功率使用。移动设备中的功耗导致更短的电池寿命。此外，存在过度参数化模型的危险，这可能导致更多误差和更慢的收敛速度，进一步增加功耗并且缩短电池寿命。这里提到的缺点仅是代表性的，并且这些缺点被包括仅仅是为了强调存在对改进的电子部件的需求，特别是针对诸如移动电话之类的消费者级别设备中采用的音频系统。本文所描述的实施例解决了某些缺点，但不一定是这里所描述的或本领域已知的每一个缺点。此外，本文所描述的实施例可以呈现除了上面所描述的缺点之外的其他益处，并且可以用于除了上面所描述的缺点之外的其他应用。
技术实现思路
扬声器保护可以基于具有监督逻辑的多个扬声器模型，该监督逻辑控制基于多个扬声器模型的扬声器保护。扬声器模型中的至少一个可以基于根据来自扬声器的反馈信息(例如，在扬声器处测量的电流或电压)确定的扬声器偏移。基于扬声器反馈的偏移可以用于确定根据音频信号进行的偏移预测中的误差。然后可以针对该误差补偿偏移预测。在一些实施例中，根据该监督的误差校正可以允许扬声器模型具有低复杂度，这降低了扬声器保护的功耗，同时仍然维持对扬声器的充分保护。根据扬声器反馈信息确定的扬声器偏移模型的输出可以用于确定用于调整由偏移限制器使用的非自适应(例如，固定)偏移模型的校正因子。在一个实施例中，将第一扬声器保护算法应用于输入音频信号以生成偏移估计。将该偏移估计应用于偏移限制器，该偏移限制器修改输入音频信号(例如，通过使响亮的声音衰减)以输出到微型扬声器。偏移监督逻辑可以基于来自微型扬声器的反馈(例如，基于从扬声器测量的电流和/或电压)来生成第二偏移模型。根据第二偏移模型，监督逻辑可以确定误差信号，该误差信号可以改进第一扬声器保护算法并且减少微型扬声器过度偏移的可能性。一种用于监督扬声器的扬声器模型的偏移表征的方法可以包括使用第一扬声器模型来确定扬声器的偏移估计。基于音频输入信号以及扬声器模型对其建模的扬声器，可以确定另一偏移估计。将偏移估计与另一偏移估计进行比较。在基于偏移估计与另一偏移估计的比较而检测到误差时，确定用于为扬声器提供校正后的偏移估计的校正因子。该校正因子可以是两个估计的比例。校正后的偏移估计(而不是基于扬声器模型的扬声器自身的偏移估计)用于估计扬声器的偏移特性，同时扬声器模型的特征仍然被一般性地且静态地维持。在一些实施例中，非自适应偏移模型可以在扬声器保护中用作两个或更多个扬声器模型中的一个以降低功耗和/或系统复杂度。在这些实施例中，如在其他扬声器保护算法中常见的，监督方案不适应扬声器模型并且具有优于这些技术的若干优点。因为实施例不仅仅依赖于适应模型，所以监督机制可以以非常一般性的方式检测偏移建模误差并对偏移建模误差作出反应。此外，监督技术假设没有对于建模误差的动态的先验知识。而是，监督技术可以使用通过扬声器的反EMF(BEMF)可检测的建模误差，该建模误差可以根据扬声器反馈来确定。监督技术相对简单、具有低计算成本、数值鲁棒、没有收敛问题并且不太可能变得不稳定。具有偏移监督的扬声器保护系统的实施例对于不同的刺激也是鲁棒的。与通常要求宽带刺激的自适应技术相比，监督对宽带、窄带或音调刺激同样地有效。因为不试图识别模型，而是搜索、找到建模误差并且基于建模误差确定校正因子，所以可以提供这种技术的鲁棒性。含有上面所描述的音频处理的电子设备可以受益于改进的声音质量和/或改进的动态范围。电子设备的集成电路可以包括具有所描述的功能的音频控制器。IC还可以包括模数转换器(ADC)。ADC可以用于将模拟信号(例如，PWM编码的音频信号)转换为模拟信号的数字表示。IC可以替代地或另外地包括数模转换器(DAC)。音频控制器可以用于具有音频输出的电子设备，例如，音乐播放器、CD播放器、DVD播放器、蓝光播放器、耳机、便携式扬声器、头戴式受话器、移动电话、平板电脑、个人电脑、机顶盒、数字视频录像机(DVR)盒、家庭影院接收机、信息娱乐系统、汽车音频系统等。根据一个实施例，一种方法可以包括：由偏移限制器基于第一偏移预测修改输入音频信号，以获得用于在换能器处再现的偏移受限的音频信号；基于至少一个扬声器监测信号确定第二偏移预测；以及基于第二偏移预测调整由偏移限制器对输入音频信号的修改。在一些实施例中，第一偏移预测是固定模型偏移预测；可以基于至少一个扬声器监测信号根据直接位移估计来确定第二偏移预测；直接位移估计可以基于扬声器电压监测信号；直接位移估计可以基于扬声器电流监测信号以及从偏移限制器输出的偏移受限的音频信号；可以基于来自偏移限制器的偏移受限的音频信号根据第三偏移预测来确定校正因子；和/或校正因子可以基于预定的偏移限制值。本文公开的这种方法和其他方法和操作可以由模拟电子电路和/或数字电子电路执行。在一些实施例中，所描述的操作和算法可以由诸如数字信号处理器(DSP)之类的处理器执行。根据另一实施例，一种用于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方法，包括：由偏移限制器基于第一偏移预测修改输入音频信号，以获得用于在换能器处再现的偏移受限的音频信号；基于至少一个扬声器监测信号确定第二偏移预测；以及基于所述第二偏移预测调整由所述偏移限制器对所述输入音频信号的所述修改。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.06 US 62/430,750;2017.10.24 US 15/792,1891.一种方法，包括：由偏移限制器基于第一偏移预测修改输入音频信号，以获得用于在换能器处再现的偏移受限的音频信号；基于至少一个扬声器监测信号确定第二偏移预测；以及基于所述第二偏移预测调整由所述偏移限制器对所述输入音频信号的所述修改。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一偏移预测是固定模型偏移预测，所述固定模型偏移预测不适应所述换能器的变化特性。3.根据权利要求1所述的方法，其中调整所述修改的步骤包括将校正因子应用于所述第一偏移预测以校正所述第一偏移预测。4.根据权利要求1所述的方法，还包括将校正因子应用于所述偏移限制器以调整应用于所述输入音频信号的偏移限制。5.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述第二偏移预测的步骤包括基于至少一个扬声器监测信号确定直接位移估计。6.根据权利要求5所述的方法，其中确定所述第二偏移预测的步骤包括基于扬声器电流监测信号以及基于扬声器电压监测信号确定直接位移估计。7.根据权利要求5所述的方法，其中确定所述第二偏移预测的步骤包括基于扬声器电流监测信号以及基于所述偏移受限的音频信号确定直接位移估计。8.根据权利要求1所述的方法，其中确定校正因子的步骤包括：基于所述偏移受限的音频信号确定第三偏移预测，其中调整对所述输入音频信号的所述修改的步骤包括将所述第二偏移预测与所述第三偏移预测进行比较。9.根据权利要求1所述的方法，其中调整对所述输入音频信号的所述修改的步骤包括将所述第二偏移预测与预定的偏移限制值进行比较。10.根据权利要求1所述的方法，其中调整对所述输入音频信号的所述修改的步骤包括确定校正因子以减少扬声器过度偏移。11.根据权利要求1所述的方法，其中调整对所述输入音频信号的所述修改的步骤包括确定校正因子以放大所述输入音频信号。12.一种装置，包括：音频控制器，其被配置为执行包括以...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·劳伦斯，R·纳波利，胡荣，
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