扩音器系统的校准技术方案

技术编号：41193399 阅读：2 留言：0更新日期：2024-05-07 22:22

本发明专利技术涉及用于在声学环境中校准扩音器系统的方法。所述方法包括基于记录测试信号提供局部频率响应和提供目标频率响应的步骤。基于所述局部频率响应与所述目标频率响应之间的差，建立差频响应。产生与所述局部频率响应的最小值相关联的排斥频率范围的列表，且识别与所述排斥频率范围不重叠的一个或多个滤波频率范围。从所述识别的滤波频率范围选择目标滤波频率，且在所述扩音器系统的均衡器中实施与所述目标滤波频率相关的校准滤波。本发明专利技术还涉及被布置成实行上述用于校准扩音器系统的方法的扩音器系统。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及校准扩音器系统的方法。本专利技术还涉及扩音器系统。

技术介绍

1、扩音器系统用于多种不同声学环境中，范围从例如起居室中的立体声音响等小型扩音器系统到在例如音乐会等大场所中使用的较大系统。

2、房间内的扩音器的频率响应通常受若干不合需要的干扰效应影响，例如受相长和相消干涉效应影响。可以通过使用滤波器来均衡频率响应而执行对此类干扰的补偿，然而对于一些类型的干扰，用滤波器可能不是特别合适，且在最差情况下可能导致扩音器系统中的扩音器过度驱动。

技术实现思路

1、本专利技术的专利技术人已认识到上文所提到的与干扰效应的补偿相关的挑战，且在下文提供校准扩音器系统以获得所需频率响应而无过驱动扩音器系统的任何扩音器的风险的方法。

2、本专利技术的一方面涉及一种用于在声学环境中校准扩音器系统的方法；

3、其中所述扩音器系统包括至少一个扩音器、音频放大器、均衡器和音频信号处理器；

4、其中所述方法包括以下步骤：

5、将音频测试信号施加到所述扩音器系统以产生所述声学环境中的音频测试声音，在所述声学环境中的收听位置处记录所述音频测试声音，以获得记录测试信号，且基于所述记录测试信号提供局部频率响应；

6、提供所述声学环境中的所述至少一个扩音器的目标频率响应；

7、基于所述目标频率响应与所述局部频率响应之间的差，建立差频响应；

8、基于排斥准则产生与所述局部频率响应的最小值相关联的排斥频率范围的列表；</p>

9、识别与所述差频响应的最小值和/或最大值相关联的一个或多个滤波频率范围，其中所述滤波频率范围与所述排斥频率范围不重叠；

10、选择目标滤波频率，其选自所述识别的滤波频率范围；以及

11、在所述均衡器中实施与所述目标滤波频率相关的校准滤波以提供经滤波频率响应，其中所述校准滤波被布置成减少所述经滤波频率响应与所述目标频率响应之间的差。

12、扩音器是被布置成将音频信号转换为呈声波形式的声音(即声音波)的装置。通常，扩音器包括扩音器隔膜，其根据音频信号往复运动以产生空气的压力波，即声波。

13、声波的强度可以通过声压级量化。可以相对于参考水平以分贝为单位来测量和表达声压级。

14、作为实例，声波的声压级lp(以db为单位)可以使用以下等式计算，其中p是声波的声压且p0是参考声压：

15、

16、经常使用的用于声音的参考水平是常人的感知阈值，即人类可能听到的最低声压。作为实例，参考声压可具有20微帕斯卡的量级。

17、当比较两个不同声波的两个声压级时，所述两个声压级之间的差也可被称作声压级。

18、扩音器系统应理解为包括一个或多个扩音器的系统，例如包括作为单独装置工作的单个扩音器或例如关联地工作以实现音频信号的立体声再生的两个扩音器。所述扩音器系统还可以包括一个或多个扩音器驱动单元，例如将经放大音频信号提供到所述一个或多个扩音器的放大器。从外部驱动单元接收经放大音频信号的扩音器也可被称作无源扩音器。

19、在本专利技术的一个实施例中，扩音器系统包括至少一个扩音器驱动单元，例如至少一个放大器，其为与扩音器系统的所述一个或多个扩音器分开的装置。在本专利技术的替代实施例中，扩音器系统的所述一个或多个扩音器包括一个或多个扩音器驱动单元，例如一个或多个放大器。包括其自身的驱动单元的扩音器也可被称作有源扩音器。

20、音频放大器也可以理解为音频功率放大器。音频放大器被布置成放大电子音频信号。通常，供应到扩音器的音频信号是已由音频放大器放大的音频信号。因此，扩音器系统通常包括音频放大器。

21、扩音器系统可以包括均衡器。均衡器可以理解为被布置成调整电子信号的频率分量之间的平衡的装置。均衡器因此可以用以放大和/或衰减单独的频带或频率范围。一些类型的均衡器通过在单独滤波频率处实施频率滤波，例如校准滤波来工作。均衡器可以是扩音器系统的单独装置或其可以作为扩音器系统的其它组件中的模块来实施，例如用软件实施。均衡器可以是参数均衡器，即多频带可变均衡器。

22、扩音器系统可以包括音频信号处理器。音频信号处理器可以理解为被布置成以数字或模拟格式处理音频信号的装置，且处理可以在任何域中，例如在时域或频域中发生。音频信号处理器因此可以能够产生，例如音频信号的频率复合的表示。音频信号处理器还可以包括所述均衡器，举例来说，均衡器可以是音频信号处理器的音频处理模块，例如软件实施的音频处理模块。

23、声学环境可以理解为影响声学声音从扩音器系统的传播的任何环境，例如，房间、大厅或甚至舞台前方的开放式音乐会区域。具体来说，房间可以展现对所述房间中的人将听到的声学声音的强影响。声波可以由例如房间中的墙壁和障碍物反射，且进而产生房间内的声波干涉。波的干涉可以理解为多个波叠加而产生相长干涉和/或相消干涉的波的现象。在相长干涉的区中，波相加，使得组合振幅大于单个波的振幅。举例来说，如果一个声波的波峰在同一点处会合同一频率的另一声波的波峰，那么振幅是个别振幅的总和。相反，在相消干涉中，声波的波峰可以会合同一频率的另一声波的波谷，则振幅等于个别振幅的差。此外，当多个扬声器产生并发声波时，干涉也可能由于来自不同扩音器的干涉声波而发生。影响房间中的声学声音再生的波的干涉还可以包含所谓的房间模式，即驻波可能由于房间中的物理尺寸(例如，硬墙壁之间的距离)而发生且产生空间上固定的节点和波腹的频率，在所述节点和波腹处声音被视为被特别衰减或加强。

24、来自扬声器系统的干涉图案通常取决于所发射声波的频率。因此，一个频率可以具有一个干涉图案，而另一频率具有另一频率图案。在房间内的给定位置，来自扩音器系统的声音的给定频率因此可以相长地干涉，且声音的另一频率可以相消地干涉。

25、在例如房间的声学环境中的干涉效应通常在对应于与声学环境的特性尺寸大小相当的波长的频率处最突出，所述特性尺寸例如房间的大小，例如墙壁之间的间距。此类突出的频率可以在从20hz到150hz的范围内，但原则上，干涉效应不限于任何特定频率范围。

26、扩音器系统的目标是再生音频信号，以使得产生的声学声音由收听者按希望那样感知，即产生的声学声音尽可能地类似音频信号。然而，在声学环境内的特定位置处，例如在声学环境内的特定收听位置，干涉效应可以使由扩音器系统发射的声音失真。干涉效应对音频信号的再生的影响可以通过频率响应来描述。频率响应因此可以描述，例如由于声学环境带来的跨越频率范围的声压级的改变，即增益。理想频率响应的实例可以是由跨越整个频率范围的0db增益表征的频率响应，即平坦频率响应，然而，大多数声学环境容易存在如上文所提及的干涉效应，并且因此声学环境的频率响应可能从此理想频率响应偏离。举例来说，在房间中，可以将音频测试信号施加于扩音器系统以产生音频测试声音。在房间内的位置，例如收听位置，可以执行音频测试声音的记录以提供记录测试信号。记录测试信号的频率复合将很本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种用于在声学环境(50)中校准扩音器系统的方法；

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述在所述声学环境(50)中的收听位置(52)处记录所述音频测试声音的步骤包括：使用包括麦克风(12)的电子处理装置(18)记录所述音频测试声音。

3.根据前述权利要求1所述的方法，其中所述目标频率响应(22)是基于预定频率响应。

4.根据前述权利要求1所述的方法，其中所述目标频率响应(22)由所述扩音器系统的用户界定。

5.根据前述权利要求1所述的方法，其中所述目标频率响应(22)是基于辅助音频测试声音的记录。

6.根据权利要求5所述的方法，其中辅助音频测试声音的所述记录是接近测量值。

7.根据权利要求5所述的方法，其中所述目标频率响应(22)是基于所述辅助音频测试声音的多个记录。

8.根据权利要求5所述的方法，其中所述辅助音频测试声音是所述音频测试声音。

9.根据前述权利要求1所述的方法，其中所述排斥准则包括声压级阈值(32)。

10.根据权利要求9所述的方法，其中当所述差频响应(

11.根据权利要求10所述的方法，其中所述声压级阈值(32)是在从2dB到20dB的范围内的阈值。

12.根据前述权利要求1所述的方法，其中当与所述局部频率响应(21)的最小值相关联的频宽超过频宽阈值时，将与所述最小值相关联的频率范围(31)指派到所述排斥频率范围的列表中。

13.根据前述权利要求1所述的方法，其中当与所述局部频率响应(21)的最小值相关联的集成声压级超过集成声压级阈值时，将与所述最小值相关联的频率范围(31)指派到所述排斥频率范围的列表中。

14.根据前述权利要求1所述的方法，其中所述排斥准则包括频率区间。

15.根据权利要求14所述的方法，其中所述频率区间包括在从10Hz到500Hz的范围内。

16.根据前述权利要求1所述的方法，其中所述排斥频率范围(31)的端点是基于所述差频响应(21)的过零点。

17.根据前述权利要求1所述的方法，其中所述滤波频率范围(30)的端点是基于所述差频响应(21)的过零点。

18.根据前述权利要求1所述的方法，其中所述目标滤波频率(22)在所述一个或多个滤波频率范围(30)中选出的滤波频率范围(30)内，且是所述选择的滤波频率范围(30)内的所述差频响应(21)的最大值或最小值的中心频率。

19.根据前述权利要求1所述的方法，其中所述校准滤波(40)是无限脉冲响应滤波器。

20.根据前述权利要求1所述的方法，其中所述校准滤波(40)是利用双二阶滤波器。

21.根据前述权利要求1所述的方法，其中所述校准滤波(40)包括滤波增益。

22.根据权利要求21所述的方法，其中所述滤波增益是基于在所述目标滤波频率(41)处的所述差频响应(21)的声压级。

23.根据前述权利要求1所述的方法，其中所述校准滤波(40)包括滤波质量因子。

24.根据前述权利要求1所述的方法，其中所述滤波质量因子是基于所述目标频率响应(22)与所述经滤波频率响应(28)之间的差的最小化来选择的。

25.根据权利要求24所述的方法，其中所述最小化是在包括所述目标滤波频率(41)的滤波频率范围(30)内执行的。

26.根据权利要求25所述的方法，其中所述最小化是通过搜索算法实行的。

27.根据前述权利要求1所述的方法，其中所述方法还包括在选择的排斥频率范围(31)内选择辅助目标滤波频率的步骤，且其中所述辅助目标滤波频率是所述选择的排斥频率范围(31)内的所述局部频率响应(21)的最小值的中心频率，且其中所述方法还包括在所述均衡器(14)中实施与所述辅助目标滤波频率相关的辅助校准滤波的步骤。

28.根据前述权利要求1所述的方法，其中所述方法还包括提供输入音频信号(60)，且使用所述校准滤波(40)对是所述输入音频信号(60)进行滤波，以提供将由所述扩音器系统再生的经滤波音频信号的步骤。

29.根据前述权利要求1所述的方法，其中多次执行选自以下步骤的一个或多个步骤：施加音频测试信号，记录所述音频测试声音，提供局部频率响应(21)，提供目标频率响应(22)，建立差频响应(23)，产生排斥频率范围(31)的列表，识别一个或多个滤波频率范围(30)，选择...

【技术特征摘要】

1.一种用于在声学环境(50)中校准扩音器系统的方法；

3.根据前述权利要求1所述的方法，其中所述目标频率响应(22)是基于预定频率响应。

4.根据前述权利要求1所述的方法，其中所述目标频率响应(22)由所述扩音器系统的用户界定。

5.根据前述权利要求1所述的方法，其中所述目标频率响应(22)是基于辅助音频测试声音的记录。

6.根据权利要求5所述的方法，其中辅助音频测试声音的所述记录是接近测量值。

7.根据权利要求5所述的方法，其中所述目标频率响应(22)是基于所述辅助音频测试声音的多个记录。

8.根据权利要求5所述的方法，其中所述辅助音频测试声音是所述音频测试声音。

9.根据前述权利要求1所述的方法，其中所述排斥准则包括声压级阈值(32)。

10.根据权利要求9所述的方法，其中当所述差频响应(21)的声压级的绝对值超过与所述局部频率响应(21)的最小值相关联的频率范围(31)内的所述声压级阈值(32)时，将所述频率范围(31)指派到所述排斥频率范围的列表中。

11.根据权利要求10所述的方法，其中所述声压级阈值(32)是在从2db到20db的范围内的阈值。

14.根据前述权利要求1所述的方法，其中所述排斥准则包括频率区间。

15.根据权利要求14所述的方法，其中所述频率区间包括在从10hz到500hz的范围内。

16.根据前述权利要求1所述的方法，其中所述排斥频率范围(31)的端点是基于所述差频响应(21)的过零点。

17.根据前述权利要求1所述的方法，其中所述滤波频率范围(30)的...

【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，
申请(专利权)人：英属开曼群岛商迪芬尼环球股份有限公司，
类型：发明
国别省市：

全部详细技术资料下载我是这个专利的主人