用于调整扬声器的方法、扬声器和电子设备技术

本发明专利技术公开了一种用于调整扬声器的方法、扬声器和电子设备。该方法包括：在扬声器的扬声器驱动器的声音回放期间，从安装在扬声器驱动器的外壳内部和/或外部的一个或多个麦克风获得瞬时声压；通过瞬时声压计算扬声器驱动器的振膜的位移和/或加速度；通过使用计算出的位移和/或加速度来估计扬声器驱动器的至少一个参数；以及使用估计的参数调整要输出到扬声器驱动器的音频信号。器驱动器的音频信号。器驱动器的音频信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于调整扬声器的方法、扬声器和电子设备


[0001]本专利技术涉及扬声器
，更具体地，涉及一种用于调整扬声器的方法、扬声器和电子设备。

技术介绍

[0002]扬声器中使用的电动声学换能器(称为扬声器驱动器)对于小信号而言从输入电压到输出声压具有接近线性的传递函数，其中，功率和位移低。在较高水平和大信号域中，驱动器具有非线性行为，并且由于音圈变热会遭受功率压缩。此外，一些扬声器参数(例如，悬架刚度)会随着驱动器年龄的增长而变化。这些情况会导致线性失真，频率响应随时间变化，还会导致非线性失真。
[0003]此外，如果超过驱动器机械最大位移或热能力，可能会导致永久性损坏。
[0004]在数字信号处理中，峰值限制器常常用于位移限制，RMS限制器用于热保护。为了让这些限制器提供足够的保护，必须使用保守的阈值，从而造成不必要的限制。
[0005]在现有技术中，使用电压和电流或者仅应用到驱动器的电流感测来更新用于位移、热保护等的限制器。

技术实现思路

[0006]实施例的一个目的是提供一种用于调整扬声器的新的技术方案。
[0007]根据第一方面，提供了一种用于调整扬声器的方法，该方法包括：在扬声器驱动器的声音回放期间，从安装在扬声器的扬声器驱动器的外壳内部和/或外部的一个或多个麦克风获得瞬时声压；通过瞬时声压计算扬声器驱动器的振膜的位移和/或加速度；通过使用计算出的位移和/或加速度来估计扬声器驱动器的至少一个参数；以及通过使用估计的参数来调整要输出到扬声器驱动器的音频信号。r/>[0008]根据第二方面，提供了一种扬声器，该扬声器包括用于调整扬声器的方法，该扬声器包括：安装在扬声器驱动器的外壳内部和/或外部的一个或多个麦克风；和处理设备，其接收来自一个或多个麦克风的瞬时声压，并执行根据本公开的任一实施例的方法的步骤的处理。
[0009]根据第三方面，提供了一种电子设备，其包括根据本公开的任一实施例所述的扬声器。
[0010]根据实施例，可以提高扬声器的性能。
[0011]通过以下参照附图对根据本专利技术的示例性实施例的详细描述，本专利技术的进一步的特征及其优点将变得显而易见。
附图说明
[0012]包含在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本专利技术的实施例，并且与对其的描述一起用于解释本专利技术的原理。
[0013]图1是根据实施例的用于调整扬声器的方法的流程图。
[0014]图2是根据实施例的扬声器的振膜的示意性块。
[0015]图3是示出示例性电子设备的示意图。
具体实施方式
[0016]现在将参照附图详细描述本专利技术的各种示例性实施例。应当注意，除非另有特别说明，否则这些实施例中所描述的组件和步骤的相对布置、数值表达和数值并不限制本专利技术的范围。
[0017]以下对至少一个示例性实施例的描述在本质上仅是说明性的，并且决不旨在限制本专利技术、其应用或用途。
[0018]相关领域的普通技术人员已知的技术、方法和装置可能不会详细讨论，但在适当的时候旨在成为说明书的一部分。
[0019]在本文说明和讨论的所有示例中，任何特定值都应当解释为仅是说明性的而非限制性的。因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。
[0020]注意，在以下附图中，相似的附图标记和字母指代相似项目，因此一旦在一幅图中定义了项目，则可能不需要对后续附图进一步讨论。
[0021]扬声器可以用于各种场景。例如，它可以用于TV、智能音箱等。扬声器中采用了许多技术来提高其性能，例如声学失真和均衡。
[0022]图1示出了根据实施例的用于调整扬声器的方法的流程图。
[0023]如图1所示，在步骤S11，在扬声器的扬声器驱动器的声音回放期间，从安装在扬声器驱动器的外壳内部和/或外部的一个或多个麦克风获得瞬时声压。
[0024]在步骤S12，通过瞬时声压计算扬声器驱动器的振膜的位移和/或加速度。
[0025]在步骤S13，通过使用计算出的位移和/或加速度来估计扬声器驱动器的至少一个参数。
[0026]在步骤S14，通过使用估计的参数来调整要输出到扬声器驱动器的音频信号。
[0027]安装在外壳内部或外部的麦克风可以是常用的MEMS麦克风。
[0028]在该实施例中，通过使用在扬声器驱动器的外壳外部或内部的一个或多个麦克风，可以将该解决方案嵌入到新的和现有的设计中，而无需实现电压和电流(VI)感测。麦克风技术也可以与无源分频器一起使用。
[0029]在该实施例中，调整参数是基于麦克风的数据感测，而不是电路中的电子信号。因此，它能够反映空间中的真实声音特性。
[0030]另外，参数是在扬声器驱动器的声音回放期间估计的。因此，参数的估计与声音的回放处理是分开的，并且更新后的参数可以直接用于音频信号的调整。
[0031]麦克风感测的瞬时声压是在扬声器驱动器的回放期间获得的，并且可以反映扬声器驱动器的实时状态。例如，随着扬声器驱动器的声音回放，扬声器驱动器的温度、张力状态等可能发生变化，因此预设的模型可能无法准确地反映扬声器驱动器的当前状态，从而导致不正确的位移和温度估计。此外，麦克风测量的声压将包含电压和电流信号中可能不可见的失真，例如由振膜弯曲、外壳谐振和悬架引入的噪声引起的失真。这为分析这种不需要的失真并做出反应提供了机会，例如通过降低有问题的频率范围的输出水平。
[0032]在该实施例中，可以连续地计算位移和/或加速度。因此，也可以连续地估计参数。这里可以使用估计的参数来实时预测驱动器的行为。例如，它可以用来避免损坏和减少失真。
[0033]这里，以扬声器驱动器的封闭箱体设计为例来解释实施例。
[0034]例如，可以基于扬声器驱动器的箱体容积、振膜的面积以及封闭箱体内的大气压力与瞬时声压的比值，通过第一预定关系来计算位移。具体地，可以使用以下公式来设置第一预定关系：
[0035]x＝((P0/P)
1/b
‑
1)
·
M0/S
[0036]其中，P0是大气压力，P是箱体内的瞬时声压，M0是扬声器驱动器静止时的箱体体积，b是环境气体常数，并且S是驱动器振膜的面积。
[0037]推导过程可以如下。
[0038]一般来说，封闭式箱体设计在低频时内部加压。如果麦克风被放置在封闭式箱体设计内，并假设绝热过程，即当内部压力波动时，没有热传入或传出箱体。理想气体的绝热气体定律可以用于估计振膜的位移。瞬时声压P和容积M[m3]的关系如下：
[0039]PV
y
＝常数
[0040][0041]其中，对于双原子气体(适用于空气)，b＝7/5，M0是扬声器驱动器静止时的箱体容积，并且P0是大气压力，约为101325Pa。箱体内的瞬时容积可以写为：
[0042]M＝M0+S
·
x
[0043]其中，S是振膜的面积[m2]，并且x是作为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于调整扬声器的方法，包括：在所述扬声器的扬声器驱动器的声音回放期间，从安装在所述扬声器驱动器的外壳内部和/或外部的一个或多个麦克风获得瞬时声压；通过所述瞬时声压计算所述扬声器驱动器的振膜的位移和/或加速度；通过使用计算出的位移和/或加速度，估计所述扬声器驱动器的至少一个参数；以及通过使用估计的参数，调整要输出到所述扬声器驱动器的音频信号。2.根据权利要求1所述的方法，其中，通过所述瞬时声压计算所述扬声器驱动器的振膜的位移和/或加速度包括：基于所述扬声器驱动器的箱体容积、所述振膜的面积以及大气压与所述瞬时声压的比，通过第一预定关系计算所述位移。3.根据权利要求2所述的方法，其中，使用以下公式设置所述第一预定关系：x＝((P0/P)
1/b
‑
1)
·
M0/S其中，P0是大气压，P是所述瞬时声压，M0是扬声器驱动器静止时的箱体容积，b是环境气体常数，并且S是所述振膜的面积。4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，通过所述瞬时声压计算所述扬声器驱动器的位移和/或加速度包括：对所述位移随时间求导，以获得所述加速度。5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，通过使用计算出的位移和/或加速度来估计所述扬声器驱动器的至少一个参数包括：选择由所述扬声器驱动器的整个系统的品质因数Qts、截止频率w0和增益G定义的二阶模型作为第二预定关系；在给定Mms的情况下，使用计算出的位移和/或加速度以及第二预定关系来估计参数Qts、w0和G，或者底层物理参数Re、Rms、Kms和Bl。6.根据权利要求5所述的方法，其中，使用计算出的位移和/或加速度和所述第二预定关系来估计参数Qts、w0和G包括：通过以下公式使用计算出的加速度估计Qts、w0和G：当选择二阶模型时，将所述第二预定关系设置为以下传递函数：A(s)/V(s)＝G
·
s2/(s2+s
·
w0/Qts+w
02
)其中，A(s)/V(s)是所述扬声器驱动器的电压到加速度传递函数，s是拉普拉斯变量，s＝σ+i
·
ω，σ和ω是实数，并且ω是频率。7.根据权利要求5所述的方法，其中，使用计算出的位移和/或加速度和所述第二预定关系来估计参数Qts、w0和G包括：通过以下公式使用计算出的位移估计Qts、w0和G：当选择二阶模型时，将所述第二预定关系设置为以下传递函数：X
d
(s)/V(s)＝G
·
1/(s2+s
·
w0/Qts+w
02
)其中，X
d
(s)/V(s)是所述扬声器驱动器的电压信号到位移传递函数，s是拉普拉斯变量，s＝σ+i
·
ω，σ和ω是实数，并且ω是频率。8.根据权利要求1所述的方法，其中，通过使用估计的参数调整要输出到所述扬声器驱动器的音频信号包括：执行以下过程中的至少两个：
限制所述音频信号，使得使用估计的参数预测的振膜位移小于或等于第一位移阈值；执行热保护，使得使用估计的参数预测的音圈温度低于或等于第一热阈值；通过使用估计的参数对所述音频信号执行线性补偿；以及通过使用估计的参数对所述音频信号执行非线性补偿。9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述扬声器驱动器为封闭箱式扬声器，并且其中，限制所述音频信号使得使用估计的参数预测的振膜位移小于或等于第一位移阈值包括：基于以下传递函数，使用估计的参数和所述扬声器驱动器要输出的音频信号来预测振膜的位移，X
d
(s)/V(s)＝G
·
1/(s2+s
·
w0/Qts+w
02
)其中，X
d
(s)/V(s)是所述扬声器驱动器的电压信号到位移传递函数，s是拉普拉斯变量，s＝σ+i
·
ω，σ和ω是实数，并且ω是频率；以及通过限制要输出的音频信号，将预测...

【专利技术属性】
技术研发人员：K，
申请(专利权)人：GN听力公司，
类型：发明
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