[发明专利]扬声器输出控制

说明书

技术领域

本发明涉及扬声器输出控制。

背景技术

众所周知的是应该按照不是通过输入信号简单驱动的方式来控制扬声器的输出。例如，扬声器故障的一种重要原因是当扬声器隔膜位移超出一定限制时出现的机械缺陷，该限制通常是由制造商来提供的。超出这种位移限制或者会立即损坏扬声器，或者可能会显著缩短扬声器的预期使用寿命。

存在几种方法来限制扬声器隔膜的位移，例如通过利用可变截止滤波器(高通滤波器或其他滤波器)、增益级或者动态范围压缩模块来处理输入信号，经由反馈环来控制它们的特性。将所测量的控制信号称作位移预测器，并且所测量的控制信号传递了与扬声器被输入信号驱动到多接近位移限制有关的信息。控制方法要求对扬声器特性进行建模，使得可以响应于给定的输入信号来预测所述位移。该模型预测也称作锥形漂移(cone excursion)的隔膜位移，并且所述隔膜位移可以是线性或非线性的。

控制系统可以用于上述扬声器保护，或者用于扬声器输出的线性化。

当允许小的信号失真时(例如针对移动电话中的微型扬声器)，典型地使用扬声器保护。即使因为信号失真是可接受的，而可以将扬声器驱动到扬声器的非线性行为区，也仍然应该(机械地)保护扬声器，例如预处理输入信号，使得扬声器隔膜位移保持在通常由制造者提供的限制值以下。

扬声器预补偿用于扬声器输出的线性化。预处理(“预失真”)输入信号，使得所得到的扬声器隔膜位移与在不存在扬声器非线性的情况下根据原始输入信号来预期的隔膜位移相匹配。这可以增加在没有可听到的信号失真的情况下(即使失真是物理地产生的)所获得的扬声器声学输出。

扬声器的预补偿要求估计非线性扬声器模型，这可能在计算上要求苛刻。

(用于预补偿或保护的)扬声器模型通常要求知晓扬声器的至少一个(固定的)机械参数(大多数情况下是机械质量(mechanical mass)或力因子(force factor))、以及(固定的)隔膜位移限制。位移限制的预期值必须由扬声器制造者提供或者必须测量得到。因此，典型地基于附加传感器所记录的信号来确定模型参数。

由于样品的变化、生产工艺变化以及扬声器老化效应，机械参数的实际值可能偏离预期值。

因此，需要用于扬声器的机械保护的控制信号，不要求知晓扬声器的机械参数，也不需要知晓位移限制。

发明内容

根据本发明，提出了一种控制扬声器输出的方法，包括：

测量电压和电流信号；

基于电压和电流测量来执行非线性度分析；以及

使用所述非线性度分析的结果来控制用于扬声器的音频处理，从而实现扬声器保护和/或声学信号处理。

从非线性度分析中导出的信息用于导出扬声器的控制方案，而无须任何制造商提供的数据或者任何直接的机械特性测量。因此，音频处理不考虑扬声器的力因子或者扬声器的运动质量。

在一个示例中，针对多个测量频率测量电压和电流信号，所述测量频率表征了(characterise)扬声器的频率依赖阻抗函数；

所述电压和电流测量用于导出任意缩放的频率依赖输入电压-漂移传递函数，所述传递函数也用于控制音频处理；以及

其中执行非线性度分析包括：

确定漂移达到最大值时的输入电平；以及

基于相同的任意缩放来确定对于所确定电平的最大位移限制，以及其中所述非线性度分析的结果包括最大位移限制。

这样，从电流和电压测量中导出任意缩放的频率依赖输入电压-漂移传递函数(input-voltage-to-excursion transfer function)以及非线性参数。

这一示例使用任意缩放的频率依赖输入电压至漂移传递函数和通过相同的任意因子缩放的位移限制。本发明的该示例基于如下：通过使用“归一化的”扬声器模型(基于电流和电压测量，而无需有关扬声器的附加机械信息)与“归一化的”位移限制(基于非线性度分析)的组合，来导出控制信号。

音频处理可以在扬声器保护模块或其他扬声器驱动系统中执行。可以使用任意的保护模块。

可以将本发明第一示例的基本概念性步骤总结如下：

计算“归一化的”扬声器模型，这不需要机械参数，所述模型可以用于预测“归一化的”隔膜位移；

执行非线性度分析，以确定实际(物理)隔膜位移达到其最大允许值时的点；