用于改进的音频再现、功率降低和扬声器保护的心理声学制造技术

技术编号:26429571 阅读:9 留言:0更新日期:2020-11-20 14:28
一种用于处理输出到换能器的音频数据的方法可以包括:接收音频信号,用具有固定滤波器系数的固定滤波器对音频信号进行滤波以产生滤波后的音频信号,并将滤波后的音频信号输出到换能器。固定滤波器的固定滤波器系数可以通过以下进行调谐:使用换能器的心理声学模型来确定多个频率子带的可听掩蔽阈值,将补偿系数分配给多个频率子带,并且用分配给多个子带的补偿系数对所述固定滤波器系数进行拟合。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于改进的音频再现、功率降低和扬声器保护的心理声学
本公开涉及音频处理。更具体地说,本公开的部分涉及改进扬声器的音频再现。
技术介绍
音频扬声器或扩音器在个人使用的许多设备上无处不在,包括电视、立体音响系统、电脑、智能手机和许多其他消费设备。一般来说,音频扬声器是电声换能器,其响应于电音频信号输入而产生声音。鉴于音频扬声器作为机械设备的性质,它可能会由于扬声器的运行而受到损坏,包括过热和/或过偏移,其中扬声器的物理部件距离静止位置太远。为了防止这样的损坏发生,扬声器系统通常包括控制系统,其能够控制音频增益、音频带宽,和/或传送到音频扬声器的音频信号的其他分量。扬声器保护技术可以减少输入信号能量,从而保护扬声器免受过偏移和/或过热损坏,同时将对输出信号的不需要的可听效果降至最低。传统的技术使用电压和电流感测反馈信息以自适应地对扬声器状态进行建模,从而估计扬声器位移和温度。然后对输入信号进行各种滤波、均衡和幅度缩放以使其能量最小化。不幸的是,大多数这些技术没有考虑到人类的音频感知方面,结果,所得到的处理后的信号以不可控制的方式被可听到地降级。这里所提到的缺点只是代表性的,只是为了强调对改进的电子元件存在需求,特别是对在消费者级别的设备(诸如移动电话)中使用的音频组件存在需求。这里描述的实施例解决了一些缺点,但不一定每一个都在这里描述或在本技术中是已知的。
技术实现思路
根据本公开的教导,与通过换能器再现音频信号的现有方法相关联的一个或多个缺点和问题可以被减少或消除。根据本公开的实施例,一种用于处理输出到换能器的音频数据的方法可以包括:接收音频信号;用具有固定滤波器系数的固定滤波器对音频信号进行滤波以产生滤波后的音频信号;以及将滤波后的音频信号输出到换能器。固定滤波器的固定滤波器系数可以通过以下进行调谐:使用换能器的心理声学模型以确定多个频率子带的可听掩蔽阈值,向多个频率子带分配补偿系数,并用分配给多个子带的补偿系数对固定滤波器系数进行拟合。根据本公开的这些实施例和其他实施例,一种用于处理输出到换能器的音频数据的方法可以包括:接收音频信号;将多个滤波器组应用于音频信号,多个滤波器组中的每个滤波器组对应于多个频率子带,以确定多个频率子带中的每个频率子带内的音频信号的功率;基于针对每个子带的所述子带内的音频信号的功率和与所述子带相关联的阈值的比较,选择多个频率子带中的哪一个应用补偿滤波;使用被配置为在选择用于补偿的频率子带中应用补偿滤波的补偿滤波器对音频信号进行滤波;以及将滤波后的音频信号输出到换能器。根据本公开的这些实施例和其他实施例,一种用于处理输出到换能器的音频数据的系统可以包括固定滤波器,该固定滤波器被配置为:接收音频信号;使用具有固定滤波器系数的固定滤波器对音频信号进行滤波,以产生滤波后的音频信号;并且将滤波后的音频信号输出到换能器。该系统还可以包括换能器的心理声学模型,其被配置为通过以下来调谐固定滤波器的固定滤波器系数:确定多个频率子带的可听掩蔽阈值;向多个频率子带分配补偿系数;并且用分配给多个频率子带的补偿系数对固定滤波器系数进行拟合。根据本公开的这些实施例和其他实施例,一种用于处理输出到换能器的音频数据的系统可以包括:用于接收音频信号的输入端,应用到音频信号的多个滤波器组,该多个滤波器组中的每个滤波器组对应于多个频率子带;一个或多个功率计算块,其被配置为确定多个频率子带中的每个频率子带内的音频信号的功率;决策逻辑,其被配置为:基于针对每个子带的所述子带内的音频信号的功率和与所述子带相关联的阈值的比较,选择多个频率子带中的哪一个应用补偿滤波;以及补偿滤波器,其被配置为在用于滤波后的音频信号到所述换能器的补偿输出而选择的频率子带中应用补偿滤波。根据本文包括的附图、说明书和权利要求书,本公开的技术优势对于本领域的技术人员来说是显而易见的。实施例的对象和优点将至少通过权利要求书中特别指出的元件、特征和组合来实现和完成。要理解的是,上述一般性描述和以下详细描述均为示例和解释性的,并且不限制本公开中提出的权利要求。附图说明对于本实施例及其优点的更全面的了解可以通过参考以下结合附图的描述获得,在附图中相同的附图标记表示相同的特征,并且其中:图1示出了根据本公开实施例的采用控制器来控制音频扬声器操作的示例系统的框图;图2示出了根据本公开实施例的用于处理音频数据的示例方法的流程图;图3A示出了根据本公开实施例的使用心理声学模型从音频信号中去除能量的示例处理的框图;图3B示出了根据本公开实施例的使用心理声学模型处理音频的示例音频控制器的框图;图4示出了根据本公开实施例的用于处理音频的示例算法的流程图;图5示出了显示根据本公开实施例的可以用于将音频数据转换为子带域的示示例带集合的表;图6示出了根据本公开实施例的来自一个示例音频信号的音频数据的子带域表示;图7示出了根据本公开实施例的来自另一个示例音频信号的音频数据的另一个子带域表示;图8示出了根据本公开实施例的分配补偿系数的示例方法的流程图;图9示出了根据本公开实施例的使用听力阈值分配补偿系数的示例方法的流程图;图10A示出了根据本公开实施例的基于听力阈值的补偿系数示例分配的曲线图;图10B示出了根据本公开实施例的基于听力阈值的补偿系数示例分配的曲线图;图11A示出了根据本公开实施例的用于产生有限脉冲响应滤波器系数的集合的音频控制器的示例离线调谐模块的框图;图11B示出了说明根据本公开实施例的用于产生由扬声器再现的输出音频信号的音频控制器的示例实时分析模块的框图;图12示出了根据本公开实施例的示例音频系统的框图,该音频系统具有将固定FIR滤波器与声音音频增强滤波器的功能相结合的等效滤波器;图13是示出了根据本公开实施例的示出了示例音频系统的框图,该音频系统具有心理声学模型和用于改进音频再现和扬声器保护的心理声学动态调谐的动态滤波器;图14示出了根据本公开实施例的在远离移动设备的位置处理音频的框图。具体实施方式图1示出了根据本公开实施例的使用控制器108来控制音频扬声器102的操作的示例系统100的框图。音频扬声器102可以是任何合适的电声换能器,其响应于电音频信号输入(例如,电压或电流信号)而产生声音。音频扬声器102可以与移动设备集成在一起,诸如移动设备中的微型扬声器,或者音频扬声器102可以集成在连接到移动设备的耳机中。如图1所示,控制器108可以生成用于扬声器102的电音频信号输入,其可以被放大器110放大以驱动扬声器102。在一些实施例中,可以将系统100的一个或多个组件集成到单个集成电路(IC)中。例如,控制器108、放大器110和ADC104及106可以集成到单个IC中,诸如音频编码器/解码器(CODEC)。控制器108可以包括被配置为解释和/或执行程序指令和/或处理数据的任何系统、设备或装置,并且可以包括但不限于微处理器、微控制器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于处理输出到换能器的音频数据的方法,包括:/n接收音频信号;/n使用具有固定滤波器系数的固定滤波器对所述音频信号进行滤波,以产生滤波后的音频信号;以及/n将所述滤波后的音频信号输出到所述换能器;/n其中所述固定滤波器的固定滤波器系数通过以下进行调谐:/n使用所述换能器的心理声学模型来确定多个频率子带的可听掩蔽阈值;/n向所述多个频率子带分配补偿系数;并且/n用分配给多个子带的补偿系数对所述固定滤波器系数进行拟合。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180125 US 62/621,631;20180223 US 62/634,336;20191.一种用于处理输出到换能器的音频数据的方法,包括:
接收音频信号;
使用具有固定滤波器系数的固定滤波器对所述音频信号进行滤波,以产生滤波后的音频信号;以及
将所述滤波后的音频信号输出到所述换能器;
其中所述固定滤波器的固定滤波器系数通过以下进行调谐:
使用所述换能器的心理声学模型来确定多个频率子带的可听掩蔽阈值;
向所述多个频率子带分配补偿系数;并且
用分配给多个子带的补偿系数对所述固定滤波器系数进行拟合。


2.根据权利要求1所述的方法,其中,所述固定滤波器的固定滤波器系数还通过对使用、分配和拟合步骤进行重复而被调谐,以实现所述滤波后的音频信号的期望响应。


3.根据权利要求2所述的方法,其中,所述期望响应是所述音频信号的期望音频增强、期望功率降低、期望扬声器保护和所述滤波后的音频信号的期望脉冲响应中的一个或多个。


4.根据权利要求1所述的方法,其中,所述固定滤波器的固定滤波器系数还通过使用多个调谐信号来调谐所述心理声学模型而进行调谐。


5.根据权利要求4所述的方法,其中,对所述固定滤波器的滤波器系数的调谐是离线的。


6.根据权利要求1所述的方法,还包括通过使用信号处理、统计分析、机器学习和概率分析中的一个来计算所述补偿系数。


7.根据权利要求1所述的方法,其中,所述固定滤波器被组合成单个滤波器,该单个滤波器应用所述固定滤波器的响应和声音音频增强滤波器的响应的组合。


8.一种用于处理输出到换能器的音频数据的方法,包括:
接收音频信号;
将多个滤波器组应用于所述音频信号,所述多个滤波器组中的每个滤波器组对应于多个频率子带,以确定所述多个频率子带中的每个频率子带内的音频信号的功率;
基于针对每个子带的所述子带内的音频信号的功率和与所述子带相关联的阈值的比较,选择所述多个频率子带中的哪一个应用补偿滤波;
使用被配置为在选择用于补偿的频率子带中应用补偿滤波的补偿滤波器对所述音频信号进行滤波;以及
将滤波后的音频信号输出到所述换能器。


9.根据权利要求8所述的方法,其中,所述多个频率子带是与由所述换能器产生时所述频率子带中的声音的可听性相关联的心理声学子带。


10.根据权利要求8所述的方法,其中,选择还包括对仅用于补偿所述音频信号的频率子带中的一个的选择。


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【专利技术属性】
技术研发人员:齐亚德·哈塔布苏洁刘继周
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

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