同轴和偏置扬声器的多普勒补偿制造技术

本公开涉及同轴和偏置扬声器的多普勒补偿。在一个例子中公开音频处理器，包括：音频分频器，将第一频带与第二频带分离，所述第一频带具有比所述第二频带低的频带；偏移估计器，从所述第一频带的信息估计低频驱动器的预测偏移；内插器，对所述第二频带的调整值进行内插以补偿估计的偏移；和电路，将调整后的第二频率驱动到接收器。

【技术实现步骤摘要】
同轴和偏置扬声器的多普勒补偿
本申请涉及音频信号处理领域，尤其涉及提供同轴和偏置扬声器的多普勒补偿。
技术介绍
音频产品的消费者期望音频处理应用程序提供高质量的音频和线性响应。
技术实现思路
在例子中，公开音频处理器，包括:音频分频器，将第一频带与第二频带分离，所述第一频带具有比所述第二频带低的频带；偏移估计器，从所述第一频带的信息估计低频驱动器的预测偏移；内插器，对所述第二频带的调整值进行内插以补偿估计的偏移；和电路，将调整后的第二频率驱动到接收器。附图说明当结合附图阅读时，根据以下详细描述可以最好地理解本公开。要强调的是，根据行业中的标准实践，各种特征未按比例绘制，仅用于说明目的。实际上，为了清楚起见，各种特征的尺寸可以任意增加或减小。图1A是可以配置有同轴或同心驱动器的扩音器的外部透视图。图1B是扩音器的另一外部透视图。图2A是同轴扩音器系统，特别是具有同心压缩高音扬声器的低音扬声器的透视图。图2B是同心扬声器系统的框图，特别是具有同心常规高音扬声器的低音扬声器。图2C是示出了单独的低音扬声器的框图，其可以在低音扬声器和高音扬声器彼此偏移的配置中使用。图3包括扬声器系统的电气模型的示意图。图4是线性化子系统的一种可能的实现方式的框图。图5是声波调制的图示。图6是控制电路的框图。图7是高级音频处理器的框图。图8是说明音频处理器的选定元件的框图。具体实施方式以下公开提供了用于实现本公开的不同特征的许多不同的实施例或示例。以下描述组件和布置的特定示例以简化本公开。当然，这些仅仅是示例，而无意于进行限制。此外，本公开可以在各个示例中重复参考数字和/或字母。该重复是出于简单和清楚的目的，并且其本身并不指示所讨论的各种实施例和/或配置之间的关系。不同的实施例可以具有不同的优点，并且任何实施例都不需要特定的优点。广义而言，扬声器是一种再现声音的机电系统。扬声器具有锥体或膜片，其具有可以以克为单位测量的特征运动质量和可以以例如牛顿/毫米为单位测量的特征悬架刚度。驱动器电动机以给定的频率引起膜片或锥体的振动，这导致锥体在空气或其他传输介质中生成机械波，这些机械波可以被感知为声音。驱动器马达可以包括强磁体和音圈，其可以通过电输入来激励。音圈的电输入产生变化的磁场，该磁场吸引或排斥以所需频率移动膜片的磁体的磁场，从而产生选定频率的声音。扬声器设计的一个基本困难是，不同大小的音盆更适合于产生不同的频率。例如，在再现人类可感知的音乐时，可能需要再现大约101赫兹(Hz)到大约104Hz之间的频率。较低的频率(例如，在20到500Hz范围内)可通过较大的音锥代替较大的声音质量而更好地产生。另一方面，通过在较高频率下运行的较小的圆锥体，可以更好地生成高于500Hz的频率，尤其是2至20kHz范围内的频率。扬声器设计的“圣杯”是完整的线性响应。换句话说，一个完美的扬声器可以产生整个音频范围，而不会失真。迄今为止，还没有已知的扬声器驱动器设计能够完美地产生如此宽的频率范围。可以针对某些频率范围优化某些驱动器，但通常，在一个范围内优化得越积极，在其他范围内失真就越大。为了弥补这一现实，许多高端扬声器都包括专门针对低频至中频范围进行了优化的单独的“低音扬声器”，以及针对高频范围进行了优化的单独的“高频扬声器”。一些扬声器系统还包括单独的中音扬声器，在一般情况下，人类可感知的音频频谱(或“人类听觉范围”，从大约20Hz到大约20,000Hz)可以分为任意数量的子范围，每个子范围都有专门的驱动程序。当扬声器提供独立的驱动器(例如独立的低音扬声器和高频扬声器)时，可以实现更大范围的声音再现。具体而言，输入音频信号可以分为单独的分量，高频信号直接指向高频扬声器，低频到中频信号直接指向低音扬声器。具有独立音频范围的扬声器的常见配置是偏移配置。例如，橱柜扬声器可能具有大低音扬声器，并带有轴向偏移的高频扬声器。尽管这会在整个人的听觉范围内产生更线性的频率响应，但也会带来不利条件。从人类用户的角度来看，理想情况下，声音似乎是从单个点源发出的。当扬声器偏移时，不会感觉到声音是从单点源发出的，因此，尽管响应范围更广，但人类用户仍然会在再现的声音中遇到一些失真。有几种解决方案。一种解决方案是同心或同轴扬声器配置。在此配置中，单独的高频扬声器位于较大的低音扬声器的中央。尽管低音扬声器和高频扬声器仍然独立地产生它们自己的音频频率范围，但是由于它们是同心的，所以音频看起来更紧密地从单个点发出。另一个解决方案是仅使用一个驱动程序。与偏移扬声器配置相比，这再次更正确地实现了单点源目标，但是以产生整个频率范围为代价。上述所有配置(偏移扬声器，同心扬声器和单驱动器扬声器)都容易受到所谓的多普勒失真的影响。多普勒效应在机械波和电磁波理论中都是众所周知的。简而言之，当波源向观察者移动时，从观察者的角度看，这些波似乎是被压缩的(较短的波，较高的频率)，压缩的大小直接随波源接近的速度而变化。当波源远离观察者移动时，从观察者的角度看，波形似乎是扩展的(较长的波，较低的频率)，扩展的大小直接随波源远离观察者移动的速度而变化。在电磁波理论中，对于朝观察者移动的电磁波源，这称为“蓝移”；对于远离观察者移动的电磁波源，这称为“红移”。在诸如声音之类的机械波的情况下，效果很容易且通常用救护车来解释。当救护车接近观察者时，机械波被救护车的进入速度压缩，并且救护车警笛在静止的观察者看来似乎具有较高的音高，直到救护车到达观察者为止。在救护车到达观察者的确切时刻，救护车警报器没有频移，并且在那一瞬间，观察者以“真实”频率听到警报器的频率。然后，随着救护车远离观察者，频率波形与救护车的速度成正比扩展，并且由于机械波的频率与救护车的速度成比例，因此警报声的音调似乎变低了。用最简单的术语来说，多普勒效应假定，当波形源相对于观察者移动时，波形将相对于该观察者发生一定的频率失真。该效果在本说明书中公开的所有扬声器类型中都起作用。在旨在在整个人类听觉范围内再现音频的单驱动扬声器的简单示例中，膜片产生的声波对于人类用户来说是可感知的。但是，膜片通过来回移动而产生这些声波。由于声源在移动，因此自然会产生多普勒效应。在单频低音扬声器的情况下，与低音频率的波长相比，驱动器的运动范围相对较小，从而减轻了这种影响。因此，低音波形中的人为失真最小。在单频高频扬声器的情况下，人的感知失真也最小。在这种情况下，尽管驱动器以很高的频率来回移动，但是驱动器经历的位移很小，实际上与低音扬声器的位移相比可以忽略不计。因此，由于驾驶员很少移动，所以频率失真很小。但是，在全范围驱动器的情况下，该驱动器同时产生需要大位移的低频和叠加的高频，因此对高频的调制可能很重要。例如，考虑一个正在以20Hz再现低音波形，同时又以20kHz(kHz)再现高音波形的驱动器。换句话说，对于锥体的每一次振动，如果要重现20Hz信号，则对于20kHz波形，锥体都会振动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.音频处理器，包括:/n音频分频器，将第一频带与第二频带分离，所述第一频带具有比所述第二频带低的频带；/n偏移估计器，从所述第一频带的信息估计低频驱动器的预测偏移；/n内插器，对所述第二频带的调整值进行内插以补偿估计的偏移；和/n电路，将调整后的第二频率驱动到接收器。/n

【技术特征摘要】
20190621 US 16/448,9941.音频处理器，包括:
音频分频器，将第一频带与第二频带分离，所述第一频带具有比所述第二频带低的频带；
偏移估计器，从所述第一频带的信息估计低频驱动器的预测偏移；
内插器，对所述第二频带的调整值进行内插以补偿估计的偏移；和
电路，将调整后的第二频率驱动到接收器。


2.权利要求1所述的音频处理器，其中所述接收器是高频驱动器。


3.权利要求2所述的音频处理器，还包括将所述第一频率驱动到低频驱动器的电路。


4.权利要求3所述的音频处理器，其中所述内插器包括计算多普勒补偿用于将音频波形从所述高频驱动器反射到所述低频驱动器之外的逻辑。


5.权利要求1所述的音频处理器，其中所述内插器包括包含所述音频处理器的扬声器系统的数学模型。


6.权利要求5所述的音频处理器，其中所述扬声器系统的模型包括同心扬声器系统，其中高频驱动器与低频驱动器同心。


7.权利要求6所述的音频处理器，其中所述内插器计算音频波形以抵消从移动的低频驱动器反射出的高频波形。


8.权利要求5所述的音频处理器，其中所述扬声器系统的模型包括偏置扬声器系统，其中高频驱动器从低频驱动器偏移。


9.权利要求8所述的音频处理器，其中所述内插器计算音频波形以抵消从移动的低频驱动器反射出的高频波形。


10.权利要求1所述的音频处理器，还包括线性化子系统。


11.权利要求10所述的音频处理器，其中所述线性化子系统包括带有非线性补偿...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·马尔斯基，金荣汉，M·A·查维茨，
申请(专利权)人：美国亚德诺半导体公司，
类型：发明
国别省市：美国;US