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技术方案

本发明专利技术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，本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
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
本专利技术一般地涉及有源扬声器的压限系统及方法。更具体地，本专利技术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。
技术介绍
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。
技术实现思路
为了解决以上技术问题，本专利技术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。本专利技术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。在本专利技术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。本专利技术还提供了一种压限方法，该压限方法的步骤包括：首先通过第一均衡滤波器均衡滤波来自信号源的音频输入信号，在这里经均衡滤波的信号分成两路，使其中一路信号通过低通滤波器从而获得低于分频频率的信号。该低于分频频率的信号被输入第一压限器限压；使其中另一路信号通过高通滤波器从而获得高于分频频率的信号，该高于分频频率的信号被输入第二压限器限压。然后将这两路经过滤波和限压的信号分别送入混频器进行混频。本专利技术所提供的压限方法还包括通过第二均衡滤波器均衡滤波混频器输出的经混频的信号。如果输入信号比较小，既没有达到第一压限器的第一压限门限值，也没有达到第二压限器的第二压限门限值，则第一均衡滤波器和第二均衡滤波器的作用相互抵消，而不会影响输入信号的音效。如本专利技术所提供的压限系统和方法的至少一个优点在于使得有源扬声器能够避免削波失真，还能够增加有源扬声器的最大声级。附图说明在参考附图阅读以下的详细说明后将更好地理解本专利技术的这些和/或其它特征、方面和优点，附图中的部件不一定按比例绘制，而是强调示出本专利技术的原理。此外，贯穿这些附图，其中相同的字符代表相同的部件，其中：图1示出了依据本专利技术的实施例的压限系统的结构；图2示出了图1的压限系统中第一压限器、第二压限器以及混频器的输出信号电频响应曲线；图3示出了图1的压限系统在加入第二均衡滤波器之后的输出信号电频响应曲线；图4示出了图3的局部放大图；图5示出了图1所示压限系统在加入第二均衡滤波器前后输出信号的电频响应曲线的对比图。具体实施方式按照需要，本文公开了本专利技术的详细实施方案；然而，应理解，所公开的实施方案仅仅是可以体现为各种形式和替代形式的本专利技术的示例。附图不一定按比例绘制；一些特征可以被放大或最小化以示出特定部件的细节。因此，本文中公开的具体结构细节和功能细节不应被解释为是限制性的，而是仅仅作为教导本领域技术人员以不同方式采用本专利技术的代表性基础。本专利技术的目的是提供一种压限系统，可在不同的频带上施加不同的压限门限值，以使得系统的最大声级不超过扬声器系统的最大电压限制，从而避免削波失真或增加有源扬声器系统的最大声级。下面将以例如两个频段的压限器为例，来说明将来自信号源的音频信号分成低频频段和高频频段分别处理的本专利技术的压限系统。如图1所示，图1中示出了在本专利技术中提供的压限系统100，其包括第一均衡滤波器110、低通滤波器120和第一压限器130、高通滤波器140和第二压限器150，以及混频器160。另外，本专利技术所提供的压限系统还包括第二均衡滤波器170。由图1可见，图1所示的压限系统100中，来自信号源(未示出)的音频信号(例如音乐)首先进入第一均衡滤波器110进行均衡滤波调谐。对于均衡滤波器的使用来说，所调谐的参数主要包括中心频率fc、品质因子Q以及增益G。在本专利技术的压限系统100中，第一均衡滤波器110使具有中心频率fc_EQ1的信号峰形提升，即此时增益G_EQ1为正数，而其它频率的信号不作处理。这种调整可以使得信号在第一均衡滤波器110的中心频率fc_EQ1获得增益因而可得到很高的电平，而其它频率电平不变，从而导致中心频率fc_EQ1处的声音响度大于其它频率的声音。我们所关心的第一均衡滤波器110的中心频率fc_EQ1的选定与将音频信号划分成高低两个频段的分频频率有关。为了使扬声器能够在不同的频带上分别地施加压限门限值，需要音频信号相应地划分成不同的频带。在本专利技术中以将输入音频信号划分成例如低频频段和高频频段两个频带进行说明。对于扬声器来说，信号源所产生的信号为具有例如音频频率的音频信号，如本领域技术人员已知的，全音频频率的范围大致在20Hz到20kHz之间。本专利技术提供的压限系统可应用于输入信号为在全音频频率范围本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于有源扬声器的压限系统，其包括：/n第一均衡滤波器；/n低通滤波器，其与所述第一均衡滤波器连接，并输出低于分频频率的信号；/n高通滤波器，其与所述第一均衡滤波器连接，并输出高于分频频率的信号；/n第一压限器，其被配置成接收并限压所述低于分频频率的信号；/n第二压限器，其被配置成接收并限压所述高于分频频率的信号；/n混频器，其被配置成将来自所述第一压限器限压的所述低于分频频率的信号和来自所述第二压限器限压的所述高于分频频率的信号混频，/n其中，所述压限系统还包括第二均衡滤波器，其被配置成接收并均衡滤波来自所述混频器输出的信号。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于有源扬声器的压限系统，其包括：
第一均衡滤波器；
低通滤波器，其与所述第一均衡滤波器连接，并输出低于分频频率的信号；
高通滤波器，其与所述第一均衡滤波器连接，并输出高于分频频率的信号；
第一压限器，其被配置成接收并限压所述低于分频频率的信号；
第二压限器，其被配置成接收并限压所述高于分频频率的信号；
混频器，其被配置成将来自所述第一压限器限压的所述低于分频频率的信号和来自所述第二压限器限压的所述高于分频频率的信号混频，
其中，所述压限系统还包括第二均衡滤波器，其被配置成接收并均衡滤波来自所述混频器输出的信号。


2.如权利要求1所述的压限系统，其中所述第一均衡滤波器的中心频率与所述第二均衡滤波器的中心频率相同。


3.如权利要求1所述的压限系统，其中所述第一均衡滤波器使所述第一均衡滤波器的中心频率处的信号提升，所述第二均衡滤波器使所述第二均衡滤波器的中心频率处的信号下降。


4.如权利要求3所述的压限系统，其中所述第一均衡滤波器的提升增益与所述第二均衡滤波器的下降增益的绝对值相等。


5.如权利要求1所述的压限系统，其中所述第一均衡滤波器与所述第二均衡滤波器具有相同的品质因子。


6.如权利要求1所述的压限系统，其中所述第一均衡滤波器为峰形均衡滤波器，所述第二均衡滤波器为谷形均衡滤波器。


7.如权利要求1所述的压限系统，所述第一压限器被配置成使所述低于分频频率的信号不超过第一压限门限值，所述第二压限器被配置成使所述高于分频频率的信号不超过第二压限门限值。


8.如权利要求7所述的压限系统，其中所述第一压限门限值和所述第二压限门限值相同。


9.如权利要求7所述的压限系统，其中所述第一压限门限值和所述第二压限门限值不同。


10.如权利要求7所述的压限系统，其中当所述低通信号未到达所述第一压限门限值且所述高通信号未到达所述第二压限门限值时，所述第一均衡滤波器和所述第二均衡滤波器相互抵消。
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【专利技术属性】
技术研发人员：黄梦蕊，周洪飞，
申请(专利权)人：哈曼国际工业有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US