一种提升音频系统语言清晰度的方法技术方案

本发明专利技术提供一种提升音频系统语言清晰度的方法，该方法针对现有技术方案采用的功率放大器与音箱之间的匹配方式不完整，以及频率特性没有体现出语言特点，从而影响语言清晰度的问题，本发明专利技术将通过增加功率放大器与音箱之间的频响曲线匹配，使得音箱只重放其有效频带范围内的信号，减小音箱对声音信号的重放失真和噪声。同时根据整个系统的频响特性，调整语言清晰度关联度大的频带信号大小或成分，最终达到提升会议系统语言清晰度的效果。到提升会议系统语言清晰度的效果。到提升会议系统语言清晰度的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种提升音频系统语言清晰度的方法


[0001]本专利技术涉及音频处理方法领域，更具体地，涉及一种提升音频系统语言清晰度的方法。

技术介绍

[0002]会议系统应用广泛，系统的音频部分包括话筒、音频处理设备、功率放大器和音箱，主要用于播放人声，希望能有较高的语言清晰度。音频信号涉及的环节较多，各个环节对语言清晰度都可能会有影响。为使会议系统有较高的语言清晰度，常采用的方法有处理好功率放大器与音箱之间的匹配、将系统的频响曲线调平坦、选配高品质的设备。
[0003]然而有时虽然有高品质的功率放大器和音箱，但有时音量感觉偏小，或者烧坏功率放大器或音箱。其实就是功率放大器和音箱匹配是否恰当的问题。匹配功率放大器和扬声器可分为两种类型，一种是阻抗匹配，第二个是功率的匹配。
[0004]功率放大器与音箱的功率匹配一般分为三种形式：功率放大器功率大于音箱功率；功率放大器功率与音箱功率基本相同；功率放大器功率小于音箱功率。第一种形式是比较常见的，由于功率放大器的功率大，听音时会感到较多的低频；第二种方法在听音时，音箱的声音将被准确地反映出来。
[0005]功率放大器的输出阻抗和音箱的总阻抗必须相匹配，音箱的阻抗根据串联欧姆定律串联或并联或混联实现，总的串联阻抗等于每个扬声器的阻抗之和，并联扬声器的总阻抗等于每个扬声器倒数之和；功率放大器的输出阻抗等于音箱的总阻抗时得到最大输出功率，这个原则在理论上已被证明，也通过实验证实。如果音箱的输入阻抗小于功率放大器的输出阻抗时，将导致失真显著增加，严重的情况下会损坏功率放大器。
[0006]上述功率匹配和阻抗匹配确实重要，也已引起人们的重视，在购买设备时就会考虑到。但功率放大器与音箱的的频响曲线匹配则较少考虑，其实这也很重要。音箱频响曲线截止频率以外的信号是扬声器重放能力较差的部分，会引起一些失真，并且消耗掉功率放大器的功率，尤其在扬声器重放带有很多低频信号的时候尤为明显，在一定程度上影响重放的音质，甚至带来噪声。
[0007]此外即使能将会议系统音频部分的频响曲线调平坦，其语音清晰度也不一定很好。主要有几个原因：频带范围没有足够宽，主要频率成分不够突出，高频谐波成分不足。

技术实现思路

[0008]本专利技术提供一种提升音频系统语言清晰度的方法，该方法整个系统的频响特性，调整语言清晰度关联度大的频带信号大小或成分，最终达到提升会议系统语言清晰度的效果。
[0009]为了达到上述技术效果，本专利技术的技术方案如下：
[0010]一种提升音频系统语言清晰度的方法，包括以下步骤：
[0011]S1：找出音箱频响曲线的上下限截止频率，根据上下限截止频率设计低通和高通
滤波器，将信号频率限制在上下限截止频率之间，实现音箱与功率放大器之间的频响曲线匹配；
[0012]S2：将会议系统声学频响曲线调平坦，对900
‑
1100Hz频带提升1.414倍，对200Hz以下的频带每倍频程衰减6dB,实现对声音信号的音色均衡；
[0013]S3：对信号增加高频谐波成分，提升声音亮度。
[0014]进一步地，所述步骤S1的具体过程是：
[0015]S11：在消声室中测量得到音箱的频响曲线图；
[0016]S12：在频响曲线500Hz
‑
4000Hz之间找出声压级最大的频率点，以该点为中心频率fc，计算一个倍频程带宽内的平均声压级，将该平均声压级为基准值，下降10dB画一条与频率轴平行的线；
[0017]S13：以fc为中心，找出步骤S12中所画线与频响曲线的高频和低频的第一个交点，这两个交点对应的频率为上限频率fh和下限频率fl；
[0018]S14：通过上限频率fh和下限频率fl判断音箱是否满足带宽要求：判断音箱是否满足带宽要求的判据是：若fh<10kHz，fl>200Hz，更换音箱；
[0019]S15：以fh为边界频率，设计4阶IIR低通滤波器h
L
：以fl为边界频率，设计4阶IIR高通滤波器h
H
；
[0020]S16：在会议系统中实现h
L
、h
H
滤波：
[0021]设计原始信号为x0(t)，滤波后的信号为x1(t)，x1(t)＝x0(t)*h
L
*h
H
，“*”表示卷积运算。
[0022]进一步地，所述步骤S2的具体过程是：
[0023]S21：会议系统所在房间的主席位上测量声学频率响应曲线；
[0024]S22：用1/3倍频程均衡器将声学频率响应曲线调平直；
[0025]S23：设计一个4阶的巴特沃斯IIR带通滤波器h
B
：带通滤波器h
B
的上、下限边界频率分别为1100Hz、900Hz；
[0026]S24：在会议系统中实现h
B
滤波，滤波后的信号为x2(t)，x2(t)＝x1(t)*h
B
，输出信号x3(t)＝x1(t)+0.414*x2(t)；
[0027]S25：以200Hz作为边界频率，设计一个一阶巴特沃斯IIR高通滤波器h
H200
；
[0028]S26:在会议系统中实现h
H200
滤波，滤波后的信号为x4(t)：x4(t)＝x3(t)*h
H200
。
[0029]进一步地，所述步骤S3具体过程是：
[0030]S31：设计边界频率为1000Hz的线性相位FIR高通滤波器h
H1000
：高通滤波器h
H1000
的滤波器阶数为100至128之间；
[0031]S32：在会议系统中实现h
H1000
滤波，滤波后的信号为x5(t)，x5(t)＝x4(t)*h
H1000
；
[0032]S33：对x5(t)进行压缩限幅处理得到x6(t)：对x5(t)进行压缩限幅处理的过程是：
[0033]设定压缩比是6:1，阈值电平为0.6，每0.1ms计算一次信号x5(t)的均方根值，启动时间设为2ms，释放时间设为100ms；
[0034]S34：对x6(t)进行适当增幅，x＝x6(t)
×
0.95；
[0035]S35：生成谐波信号f(x)：
[0036][0037]S36：得到输出信号y(t)：y(t)＝x4(t)+f(x)/0.95。
[0038]与现有技术相比，本专利技术技术方案的有益效果是：
[0039]本专利技术方法针对现有技术方案采用的功率放大器与音箱之间的匹配方式不完整，以及频率特性没有体现出语言特点，从而影响语言清晰度的问题，本专利技术将通过增加功率放大器与音箱之间的频响曲线匹配，使得音箱只重放其有效频带范围内的信号，减小音箱对声音信号的重放失真和噪声。同时根据整个系统的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提升音频系统语言清晰度的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：找出音箱频响曲线的上下限截止频率，根据上下限截止频率设计低通和高通滤波器，将信号频率限制在上下限截止频率之间，实现音箱与功率放大器之间的频响曲线匹配；S2：将会议系统声学频响曲线调平坦，对900
‑
1100Hz频带提升1.414倍，对200Hz以下的频带每倍频程衰减6dB,实现对声音信号的音色均衡；S3：对信号增加高频谐波成分，提升声音亮度。2.根据权利要求1所述的提升音频系统语言清晰度的方法，其特征在于，所述步骤S1的具体过程是：S11：在消声室中测量得到音箱的频响曲线图；S12：在频响曲线500Hz
‑
4000Hz之间找出声压级最大的频率点，以该点为中心频率fc，计算一个倍频程带宽内的平均声压级，将该平均声压级为基准值，下降10dB画一条与频率轴平行的线；S13：以fc为中心，找出步骤S12中所画线与频响曲线的高频和低频的第一个交点，这两个交点对应的频率为上限频率fh和下限频率fl；S14：通过上限频率fh和下限频率fl判断音箱是否满足带宽要求；S15：以fh为边界频率，设计4阶IIR低通滤波器h
L
；以fl为边界频率，设计4阶IIR高通滤波器h
H
。S16：在会议系统中实现h
L
、h
H
滤波。3.根据权利要求2所述的提升音频系统语言清晰度的方法，其特征在于，步骤S16中，设计原始信号为x0(t)，滤波后的信号为x1(t)，x1(t)＝x0(t)*h
L
*h
H
，“*”表示卷积运算。4.根据权利要求3所述的提升音频系统语言清晰度的方法，其特征在于，所述步骤S2的具体过程是：S21：会议系统所在房间的主席位上测量声学频率响应曲线；S22：用1/3倍频程均衡器将声学频率响应曲线调平直；S23：设计一个4阶的巴特沃斯IIR带通滤波器h
B
；S24：在会议系统中实现h
B<...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐永键，谭洪舟，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：