音頻系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及音頻系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]典型地，音頻系統(tǒng)可能產(chǎn)生由例如揚聲器或放大器導致的非線性引起的失真。這種失真可能影響用戶體驗的音頻質(zhì)量。具體地，車輛和移動設備(例如移動電話、平板和筆記本電腦)中使用的音頻系統(tǒng)使用較小的揚聲器，失真可能更嚴重。在對非線性進行補償?shù)囊环N方法中，使用揚聲器模型來對輸入信號預失真以有效地使系統(tǒng)響應線性化，從而減小失真量。這要求在合適位移工作范圍內(nèi)獲得的足夠精確的揚聲器非線性模型。雖然非線性揚聲器模型和測量數(shù)據(jù)很好地匹配并且可以預測適度振膜位移時的揚聲器性能，但卻難以預測較大位移時的性能。I
[0003]在另一種方法中，音頻系統(tǒng)可以限制輸入電壓，使得其頻率幅度分量低于引起恰好可接受的失真的最大電壓。優(yōu)選地，通過對揚聲器施加給定頻率的正弦波、并且測量在達到該頻率的恰好可接受的失真前的那一刻施加的電壓的最大幅度來測量該最大電壓。根據(jù)該曲線，可以得到與揚聲器的電壓-位移傳輸函數(shù)相似的傳輸函數(shù)。該方法將正確地預測單正弦波產(chǎn)生的失真，但卻無法準確預測一般情形的失真，因為疊加原理不適用于非線性系統(tǒng):當施加兩個正弦波時，通過在分別施加正弦波時不存在的非線性系統(tǒng)產(chǎn)生和頻和差頻。因此，該系統(tǒng)不限制一般情形中的失真。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]所附權利要求中定義了本發(fā)明的各個方面。在第一方面中，定義了一種音頻系統(tǒng)，包括:音頻處理器，用于接收音頻輸入信號并且輸出音頻輸出信號；耦接至音頻處理器的放大器；耦接至放大器的揚聲器；失真估計器，配置為確定放大器和/或揚聲器對音頻輸入信號和音頻輸出信號中至少一個的期望響應；耦接至失真估計器和音頻處理器的控制器；其中失真估計器操作為根據(jù)揚聲器和/或放大器的期望非線性響應與揚聲器和/或放大器的期望線性響應之間的差來生成失真預測信號；并且控制器配置為根據(jù)所生成的失真預測信號來改變音頻處理器的操作參數(shù)。
[0005]通過限制在揚聲器輸出中生成的、來自揚聲器自身還可能來自放大器的失真，該音頻系統(tǒng)可以提高所感知的音頻質(zhì)量。基于對輸出中失真而不是與揚聲器的瞬時負載有關的信號(例如振膜位移)的測量或估計，控制對輸入信號施加的處理。揚聲器可以是將電能轉(zhuǎn)換為聲能的換能器。
[0006]與預失真方法不同的是，由于該音頻系統(tǒng)對揚聲器模型的精確性較不敏感，該音頻系統(tǒng)可以允許使用更為簡單的模型來估計揚聲器的響應。預失真方法針對給定輸入信號確定生成所需輸出信號的合適預失真的輸入信號，也就是來自非線性揚聲器系統(tǒng)的原始輸入的線性版本。預失真方法要求很精確的非線性模型，并且這種方法的成效很大程度上依賴于模型的精確度。該音頻系統(tǒng)要求對所期望失真級別的估計，并且例如不要求對非線性失真的預測達到相位精確。
[0007]在實施例中，操作參數(shù)可以包括增益、壓縮閾值和壓縮率中的至少一個。
[0008]音頻系統(tǒng)的一個或多個操作參數(shù)可以根據(jù)估計的失真而改變。例如，如果失真級別估計為高，則可以減小增益，可以減小壓縮閾值以及可以增加壓縮率。
[0009]在實施例中，控制器可以包括感知模型，并且控制器可以操作為向具有較低感知相關性的失真預測信號的頻率分量分配較低加權因子。
[0010]在實施例中，感知加權模型可以包括A-加權模型。
[0011]控制器可以包括A-加權模型或者函數(shù)，從而甚高頻(如1kHz以上)失真是不相關的，并且甚低頻(如30Hz以下)失真是不相關。這是因為人耳對這些頻率不敏感，因此這些頻率上的失真不會導致感知的音頻質(zhì)量下降。
[0012]控制器可以包括遮蔽模型，從而如果特定頻率上的失真被非失真頻率分量所掩蓋，則如果不存在感知的音頻質(zhì)量損失則可以忽略。例如，可能發(fā)生在以下情形中，在非?？拷^小失真頻率分量的頻率處存在較大非失真頻率分量，例如針對1000Hz非失真頻率分量在10Hz以內(nèi)。在這種情形中，不需要對輸入信號進行移除失真分量的處理。
[0013]在實施例中，失真估計器可以包括線性揚聲器響應估計器、非線性揚聲器響應估計器以及耦接至線性揚聲器響應估計器和非線性揚聲器響應估計器的比較器，并且比較器操作為輸出估計的線性揚聲器響應和估計的非線性揚聲器響應之間的差。
[0014]在實施例中，音頻處理器配置為對音頻信號施加時變增益，并且控制器可操作為確定時間平均的失真預測信號值并根據(jù)所述時間平均的失真預測信號值來改變時變增益。
[0015]在實施例中，音頻處理器可以包括多頻帶處理器，并且控制器可操作為對不同頻帶施加不同增益。
[0016]在實施例中，音頻處理器可以包括動態(tài)范圍控制器。
[0017]在實施例中，音頻處理器可以包括耦接至音頻失真估計器的麥克風，其中音頻失真估計器可操作為響應于聲學輸入來改變揚聲器和放大器中至少一個的期望響應。
[0018]在實施例中，音頻系統(tǒng)可以包括耦接至揚聲器和失真估計器的電流傳感器，其中失真估計器可操作為根據(jù)流過揚聲器線圈的電流來改變揚聲器的期望線性和非線性響應。
[0019]在實施例中，失真估計器可以配置為根據(jù)揚聲器和放大器的期望非線性響應與揚聲器和放大器的期望線性響應之間的差，生成失真預測信號；并且控制器配置為根據(jù)所生成的失真預測信號來改變音頻處理器的操作參數(shù)。
[0020]在實施例中，失真估計器可以配置為根據(jù)揚聲器對音頻輸入信號的預測線性響應和揚聲器對音頻輸出信號的預測線性響應之間的差，生成另一個失真預測信號；并且控制器配置為根據(jù)所生成的失真預測信號和所述另一個失真預測信號來改變音頻處理器的操作參數(shù)。
[0021]所述另一個失真信號與當放大器和揚聲器在沒有來自放大器和揚聲器的附加非線性時所再現(xiàn)的、由音頻處理器中執(zhí)行的處理引起的失真。控制器可以調(diào)整處理參數(shù)，使得音頻處理器對失真的預測貢獻與放大器和/或揚聲器對失真的貢獻相同。備選地，控制器可以調(diào)整處理參數(shù)，以實現(xiàn)音頻處理器所貢獻的預測失真和放大器和/或揚聲器所貢獻的失真之間的預定固定比率。
[0022]在實施例中，控制器進一步可操作為確定所述失真預測信號級別和所述另一個失真預測信號級別的時間平均，并根據(jù)所述失真預測信號級別的時間平均和另一個失真預測信號級別的時間平均來改變音頻處理器的操作參數(shù)。
[0023]控制器可以配置為比較所述失真預測信號級別和所述另一個失真預測信號級別的時間平均，并根據(jù)所述比較來改變音頻處理器的操作參數(shù)。
[0024]在實施例中，控制器可以配置為當所述另一個失真信號的時間平均大于所述失真信號的時間平均時，減小音頻處理器的動態(tài)范圍閾值。
[0025]在實施例中，音頻處理器可以配置為在處理信號前對音頻輸入信號施加域變換，并且在輸出音頻信號前施加相反的域變換。
[0026]音頻處理器可以將輸入信號變換到另一個域進行處理，例如使用快速傅里葉變換變換到頻域。
[0027]該音頻系統(tǒng)的實施例可以包括在移動設備中，例如移動電話、平板PC或筆記本PCo該音頻系統(tǒng)的實施例可以包括在汽車中。
【附圖說明】
[0028]在說明書和附圖中，相似的附圖標記指代相似的特征?，F(xiàn)在僅通過示例方式，詳細描述附圖示出的本發(fā)明的實施例，其中:
[0029]圖1示出了根據(jù)實施例的具有前饋控制回路的音頻系統(tǒng)。
[0030]圖2示出了根據(jù)示例性控制方法的需求增益相對于失真級測量的圖。
[0031]圖3示出了根據(jù)實施例的具有反饋控制回路的音頻系統(tǒng)。
[0032]圖4示出了根據(jù)實施例的具有前饋和反饋控制回路的音頻系統(tǒng)。
[0033]圖5示出了根據(jù)實施例的具有自適應控制的音頻系統(tǒng)。
[0034]圖6示出了根據(jù)實施例的控制音頻處理器的方法。
【具體實施方式】
[0035]圖1示出了音頻系統(tǒng)1000。失真估計器100可以具有非線性響應估計器102和線性響應估計器104。非線性響應估計器102可以連接到音頻輸入118。線性響應估計器104的輸入可以連接到音頻輸入118。非線性響應估計器102的輸出可以連接到差分模塊106。線性響應估計器104的輸出可以連接到差分模塊106。差分模塊106的輸出120可以連接到控制器108的輸入?？刂破鬏敵?