[go: up one dir, main page]

CN112887878A - 避免削波失真或增加有源扬声器最大声级的压限系统和方法 - Google Patents

避免削波失真或增加有源扬声器最大声级的压限系统和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112887878A
CN112887878A CN201911201943.XA CN201911201943A CN112887878A CN 112887878 A CN112887878 A CN 112887878A CN 201911201943 A CN201911201943 A CN 201911201943A CN 112887878 A CN112887878 A CN 112887878A
Authority
CN
China
Prior art keywords
equalization filter
signal
frequency
voltage
filter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201911201943.XA
Other languages
English (en)
Inventor
黄梦蕊
周洪飞
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Harman International Industries Inc
Original Assignee
Harman International Industries Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Harman International Industries Inc filed Critical Harman International Industries Inc
Priority to CN201911201943.XA priority Critical patent/CN112887878A/zh
Priority to JP2020168921A priority patent/JP2021087217A/ja
Priority to KR1020200131806A priority patent/KR20210067871A/ko
Priority to EP20204841.9A priority patent/EP3829192B1/en
Priority to US16/950,475 priority patent/US11622193B2/en
Publication of CN112887878A publication Critical patent/CN112887878A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R3/00Circuits for transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R3/02Circuits for transducers, loudspeakers or microphones for preventing acoustic reaction, i.e. acoustic oscillatory feedback
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R3/00Circuits for transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R3/04Circuits for transducers, loudspeakers or microphones for correcting frequency response
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R3/00Circuits for transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R3/002Damping circuit arrangements for transducers, e.g. motional feedback circuits
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03GCONTROL OF AMPLIFICATION
    • H03G11/00Limiting amplitude; Limiting rate of change of amplitude ; Clipping in general
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03GCONTROL OF AMPLIFICATION
    • H03G11/00Limiting amplitude; Limiting rate of change of amplitude ; Clipping in general
    • H03G11/008Limiting amplitude; Limiting rate of change of amplitude ; Clipping in general of digital or coded signals
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03GCONTROL OF AMPLIFICATION
    • H03G5/00Tone control or bandwidth control in amplifiers
    • H03G5/16Automatic control
    • H03G5/165Equalizers; Volume or gain control in limited frequency bands
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03GCONTROL OF AMPLIFICATION
    • H03G9/00Combinations of two or more types of control, e.g. gain control and tone control
    • H03G9/02Combinations of two or more types of control, e.g. gain control and tone control in untuned amplifiers
    • H03G9/025Combinations of two or more types of control, e.g. gain control and tone control in untuned amplifiers frequency-dependent volume compression or expansion, e.g. multiple-band systems
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B1/00Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/06Receivers
    • H04B1/10Means associated with receiver for limiting or suppressing noise or interference
    • H04B1/1027Means associated with receiver for limiting or suppressing noise or interference assessing signal quality or detecting noise/interference for the received signal
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R3/00Circuits for transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R3/007Protection circuits for transducers
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R3/00Circuits for transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R3/12Circuits for transducers, loudspeakers or microphones for distributing signals to two or more loudspeakers
    • H04R3/14Cross-over networks
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2201/00Details of transducers, loudspeakers or microphones covered by H04R1/00 but not provided for in any of its subgroups
    • H04R2201/02Details casings, cabinets or mounting therein for transducers covered by H04R1/02 but not provided for in any of its subgroups
    • H04R2201/028Structural combinations of loudspeakers with built-in power amplifiers, e.g. in the same acoustic enclosure
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2430/00Signal processing covered by H04R, not provided for in its groups
    • H04R2430/01Aspects of volume control, not necessarily automatic, in sound systems
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2430/00Signal processing covered by H04R, not provided for in its groups
    • H04R2430/03Synergistic effects of band splitting and sub-band processing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Otolaryngology (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Tone Control, Compression And Expansion, Limiting Amplitude (AREA)
  • Circuit For Audible Band Transducer (AREA)

Abstract

本发明提供了一种压限系统,该压限系统包括第一均衡滤波器、低通滤波器和第一压限器、高通滤波器和第二压限器,以及混频器,本发明所提供的压限系统还包括第二均衡滤波器。来自信号源的音频信号首先通过第一均衡滤波器,经过第一次均衡的信号被分成两路,一路信号经过低通滤波器和第一压限器处理,另一路信号经过高通滤波器和第二压限器处理,然后这两路经过处理的信号进入混频器进行混频输出。经混频输出的信号通过第二均衡滤波器进行第二次均衡滤波,以避免削波失真或获得较高的最大声级。

Description

避免削波失真或增加有源扬声器最大声级的压限系统和方法
技术领域
本发明一般地涉及有源扬声器的压限系统及方法。更具体地,本发明涉及一种用于避免削波失真并增加有源扬声器的最大声级的压限系统及方法。
背景技术
音频信号是一种有规律的声波的频率、幅度变化信息的载体。规则音频信号可以由声波或正弦波来表示。正弦波包括三个重要参数:频率、幅度和相位,这也决定了音频信号的特征。以音乐为例,人对声音频率的感觉表现为音调,频率越高则音调越高。而幅度体现信号能量大小,高振幅波形的信号音量较大,低振幅波形则声音较安静。
在有源扬声器系统中,当输入信号幅度过大,经功率放大器放大后,超过功率放大器可输出的最大电压时,输出信号波形的波峰和波底将被削去,从而导致可听见的削波失真。由于扬声器的低音性能很大程度上取决于扬声器的尺寸,在有限的扬声器尺寸下,为了获得良好的低音性能,需要将低频信号尽可能地放大,因而低频信号更容易达到放大器的最大电压限制。在扬声器的设计中通常会采用压限器来将输出电压的最大值限定在特定的输出水平。
因此,在扬声器系统中通常采用压限器,也称为限幅器,来限制信号使其不超过系统的最大电压限制。一种常规的压限器将所有频率的信号限制在压限门限值以下。然而,由于音乐通常是动态的宽带信号,这种配置的效果并不是很理想。例如,在加入重低音时,音乐中可能会突然出现幅度达到或超过最大电压限制的低频信号而冲击压限器,从而导致所有频率上的信号都被同等地压缩。这意味着当这样的低频信号出现时,具有较高频率的人声的音量也会突然下降。而随着这个低频信号消失,人声的音量又会突然增强,这种情况显然是不希望出现的。
另一种常规的压限器可在不同的频带上施加不同的压限门限值。以两个频段的压限器为例,频率接近分频频率的信号将同时被低通滤波器和高通滤波器滤波,当输入信号的振幅足够大时,通过混频器混频之后的信号幅度将超出限定值,从而导致可听见的削波失真。因此为了避免这种削波噪声,必须将压限器设定成较低的增益以降低扬声器系统的最大声级。
发明内容
为了解决以上技术问题,本发明提供了一种压限系统,该压限系统包括第一均衡滤波器、低通滤波器和第一压限器、高通滤波器和第二压限器,以及混频器。本发明所提供的压限系统还包括第二均衡滤波器。
来自信号源的音频信号首先通过第一均衡滤波器,经第一次均衡滤波器滤波的信号被分成两路,一路经过低通滤波器和第一压限器,另一路经过高通滤波器和第二压限器,其中低通滤波器和高通滤波器的截止频率相等且等于分频频率。低通滤波器输出的低于分频频率的信号在通过第一压限器后不超过第一压限门限值,高通滤波器输出的高于分频频率的高通信号在通过第二压限器后不超过第二压限门限值。然后这两路经过滤波和压限的信号分别进入混频器进行混频。
在本发明中提供的压限系统中,经过混频器混频后的信号再进入第二均衡滤波器均衡滤波。
优选地,第一均衡滤波器和第二均衡滤波器具有相同的中心频率、品质因子和增益。第一均衡滤波器为峰形(peak)均衡滤波器,第二均衡滤波器为谷形(dip)均衡滤波器。
当输入信号比较小,第一压限器和第二压限器都没有触发压限处理时,第一均衡滤波器和第二均衡滤波器相互抵消。
本发明还提供了一种压限方法,该压限方法的步骤包括:首先通过第一均衡滤波器均衡滤波来自信号源的音频输入信号,在这里经均衡滤波的信号分成两路,使其中一路信号通过低通滤波器从而获得低于分频频率的信号。该低于分频频率的信号被输入第一压限器限压;使其中另一路信号通过高通滤波器从而获得高于分频频率的信号,该高于分频频率的信号被输入第二压限器限压。然后将这两路经过滤波和限压的信号分别送入混频器进行混频。本发明所提供的压限方法还包括通过第二均衡滤波器均衡滤波混频器输出的经混频的信号。
如果输入信号比较小,既没有达到第一压限器的第一压限门限值,也没有达到第二压限器的第二压限门限值,则第一均衡滤波器和第二均衡滤波器的作用相互抵消,而不会影响输入信号的音效。
如本发明所提供的压限系统和方法的至少一个优点在于使得有源扬声器能够避免削波失真,还能够增加有源扬声器的最大声级。
附图说明
在参考附图阅读以下的详细说明后将更好地理解本发明的这些和/或其它特征、方面和优点,附图中的部件不一定按比例绘制,而是强调示出本发明的原理。此外,贯穿这些附图,其中相同的字符代表相同的部件,其中:
图1示出了依据本发明的实施例的压限系统的结构;
图2示出了图1的压限系统中第一压限器、第二压限器以及混频器的输出信号电频响应曲线;
图3示出了图1的压限系统在加入第二均衡滤波器之后的输出信号电频响应曲线;
图4示出了图3的局部放大图;
图5示出了图1所示压限系统在加入第二均衡滤波器前后输出信号的电频响应曲线的对比图。
具体实施方式
按照需要,本文公开了本发明的详细实施方案;然而,应理解,所公开的实施方案仅仅是可以体现为各种形式和替代形式的本发明的示例。附图不一定按比例绘制;一些特征可以被放大或最小化以示出特定部件的细节。因此,本文中公开的具体结构细节和功能细节不应被解释为是限制性的,而是仅仅作为教导本领域技术人员以不同方式采用本发明的代表性基础。
本发明的目的是提供一种压限系统,可在不同的频带上施加不同的压限门限值,以使得系统的最大声级不超过扬声器系统的最大电压限制,从而避免削波失真或增加有源扬声器系统的最大声级。下面将以例如两个频段的压限器为例,来说明将来自信号源的音频信号分成低频频段和高频频段分别处理的本发明的压限系统。
如图1所示,图1中示出了在本发明中提供的压限系统100,其包括第一均衡滤波器110、低通滤波器120和第一压限器130、高通滤波器140和第二压限器150,以及混频器160。另外,本发明所提供的压限系统还包括第二均衡滤波器170。
由图1可见,图1所示的压限系统100中,来自信号源(未示出)的音频信号(例如音乐)首先进入第一均衡滤波器110进行均衡滤波调谐。对于均衡滤波器的使用来说,所调谐的参数主要包括中心频率fc、品质因子Q以及增益G。在本发明的压限系统100中,第一均衡滤波器110使具有中心频率fc_EQ1的信号峰形提升,即此时增益G_EQ1为正数,而其它频率的信号不作处理。这种调整可以使得信号在第一均衡滤波器110的中心频率fc_EQ1获得增益因而可得到很高的电平,而其它频率电平不变,从而导致中心频率fc_EQ1处的声音响度大于其它频率的声音。我们所关心的第一均衡滤波器110的中心频率fc_EQ1的选定与将音频信号划分成高低两个频段的分频频率有关。
为了使扬声器能够在不同的频带上分别地施加压限门限值,需要音频信号相应地划分成不同的频带。在本发明中以将输入音频信号划分成例如低频频段和高频频段两个频带进行说明。
对于扬声器来说,信号源所产生的信号为具有例如音频频率的音频信号,如本领域技术人员已知的,全音频频率的范围大致在20Hz到20kHz之间。本发明提供的压限系统可应用于输入信号为在全音频频率范围内的音频信号。对于这样的音频输入信号,可通过使用低通滤波器和高通滤波器进行分频形成低于分频频率的信号和高于分频频率的信号两个部分。
以一种情况为例,为了不影响音频信号中例如包含的人声的部分,考虑到人声的频率范围大概是从300Hz到3400kHz,该音频信号可将高于例如300Hz的部分划分为在高频频段上,而低于例如300Hz的部分为处于低频频段。因此,参考在图1所示的压限系统100中,可将低通滤波器120的截止频率f_cutoff_Lp设定为例如300Hz,且高通滤波器140的截止频率f_cutoff_Hp也设定为例如300Hz。在这种情况下,低通滤波器120和高通滤波器140基于相同的截止频率,该截止频率被称为分频频率f_crossover,例如在图1所示的压限系统100中分频频率被设定在例如f_crossover=300Hz。
接下来再次参考图1,经过低通滤波器120滤除高于分频频率的信号后,被保留下来的低于分频频率的信号进入第一压限器130。第一压限器130具有第一压限门限值Th_limiter_1,即最大幅度值,如果此时该低于分频频率的信号超过了第一压限门限值Th_limiter_1,则该低于分频频率的信号将被整体压缩至不超过该第一压限门限值。由此可见,当输入的这个低于分频频率的信号足够大时,在此第一压限器中该低于分频频率的信号有可能被整体压缩,而输入的这个低于分频频率的信号较小时,第一压限器可以不起作用。
相应地在高频频段部分,如图1所示,经过高通滤波器140滤除低于分频频率的信号后,被保留的高频信号进入第二压限器150。第二压限器150具有第二压限门限值(限幅值)Th_limiter_2,如果此时该高于分频频率的信号超过了第二压限门限值Th_limiter_2,该高于分频频率的信号将被整体压缩至不超过该第二压限门限值。也就是说,当输入的这个高于分频频率的信号足够大时,在第二压限器中该高于分频频率的信号有可能被整体压缩,而当输入的这个高于分频频率的信号较小时,第二压限器可以不起作用。
分别经过第一压限器和第二压限器进行压限之后的信号分别进入混频器。混频器输出经过在不同频带上分别压限处理的音频信号,因此并不是在所有频率上均等地设置最大压限门限值。对于音乐这样的动态的宽带信号,避免了例如在增强重低音的情况下,在音乐中可能会突然出现幅度超过最大电压限定的低频信号而导致所有频率上的信号都被同等地压缩的状况发生。
本发明所提供的压限系统100还包括第二均衡滤波器170。第二均衡滤波器170连接在混频器下游,为谷形均衡滤波器。在第二均衡滤波器170中,第二均衡滤波器170的中心频率fC_EQ2处的音频信号由于获得衰减而波形出现下降,即此处第二均衡滤波器170的增益G_EQ2被设置为负数,因此也可以看作是下降增益,而其它频率信号不作处理。
第二均衡滤波器170在本发明的压限系统100中的作用可以结合图2进行说明。
参考图2,第一压限器130处理后的输出信号电频响应曲线如图2中2B所示。如图2所示,例如,将第一压限器130的压限门限值Th_limiter_1设定为0dB时,可以看出,经低通滤波器120和第一压限器130处理后,低于该低通滤波器120的截止频率f_cutoff_Lp,即分频频率f_crossover的信号得以通过,而高于该分频频率f_crossover的频率信号被抑制,第一压限器130压限后输出的信号的电频响应曲线2B不大于0dB。
同样参考图2,第二压限器150处理后的输出信号电频响应曲线如图2中2C所示。例如,将第二压限器150的压限门限值Th_limiter_2也设定为0dB时,可以看出,经过高通滤波器140和第二压限器150处理后,高于该高通滤波器140的截止频率f_cutoff_Hp,即分频频率f_crossover的信号得以通过,而低于分频频率f_crossover的频率信号被抑制,第二压限器150压限后输出的信号的电频响应曲线2C不大于0dB。
图2中还示出了经低通滤波器120和第一压限器130处理输出的一路音频信号和经高通滤波器140和第二压限器150处理输出的另一路音频信号在混频器160中混频之后的电频响应曲线2A。由图2可以看出,在上述示例中,在混频器160中混频之后输出的信号电频响应曲线在100Hz-1kHz的频率范围内具有较高波峰的形状,超出了压限系统100中第一压限器和130第二压限器150的门限值0dB。
之所以混频后信号出现超出压限门限值是因为,经过第一均衡滤波器110调谐之后的音频信号在分频频率f_crossover处同时被低通滤波器120和高通滤波器140滤波。然而,实际中的低通滤波器和高通滤波器对于信号的滤波并不能使其在各自滤波器的截止频率处戛然而止,而是在截止频率处信号衰减到一定程度。例如,在本发明压限系统100中分别经过低通滤波器120和第一压限器130以及经过高通滤波器140和第二压限器150之后,两路输出信号的电频响应曲线2B和2C在分频频率处以一定的斜率相交,在本示例中此时两路信号都衰减到-6dB,如图2所示。因此,在混频器160中将两路信号进行混频后叠加的信号幅度刚好为0dB。因此当输入信号继续增大,超过-6dB时,在混频器160中将两路信号进行混频后叠加的信号幅度更高,高于压限器的压限门限值0dB。
本发明的压限系统100中还包括第二均衡滤波器170,将该第二均衡滤波器170的中心频率f_EQ2设置成与第一均衡滤波器110的中心频率f_EQ1相同并与分频频率f_crossover相等或接近,同时理想情况下使第二均衡滤波器170设置成与第一均衡滤波器110的品质因子相同,增益相反。也就是说,在第一均衡滤波器110中,音频信号在中心频率f_EQ1处提升多少,则相应地在第二均衡滤波器170中就在中心频率f_EQ2处下降多少。
图3示出了经第二均衡滤波器170处理后输出信号的电频响应曲线。在输入的低于分频频率f_crossover的信号和高于分频频率f_crossover的信号都比较小时,并不会触发第一压限器130和第二压限器150进行压限处理,即输入信号没有达到足以触发压限器的时候音质不受影响。在这种情况下第二均衡滤波器170中的均衡滤波完全抵消了第一均衡滤波器110的调谐,则第二均衡滤波器170输出的音频信号的电频响应曲线应该是一条平直的横线。但是,本领域技术人员可以想到的是,当输入音频信号逐渐增大,信号的幅度足够大时将会触发限压器,而如果第一压限器和第二压限器并未同时被触发,则通过混频器之后的信号在分频频率附近并非形成标准的“波峰”形状,从而在通过第二均衡滤波器170衰减后可出现如图3所示的不平坦。
图4将图3中纵坐标放大观察可以看出,采用第二均衡滤波器170之后输出的信号电频响应曲线出现了“峰-谷-峰”的形状。当第一压限器和第二压限器的压限门限值被设定成不同时,即Th_limiter_1≠Th_limiter_2,情况可能更加复杂。
在图5中示出了本发明的压限系统100中第二均衡滤波器170输入的信号和输出的信号的电频响应曲线的对比图。如图5所示,图中点划线表示输入第二均衡滤波器170前具有最大输入的信号电频响应曲线,如果系统放大后的最大输出压限门限值为0dB,则可以预计这样的输出信号电频响应曲线在50Hz-2kHz的频率范围内将会出现明显的削波而导致产生较大的失真。
图5中虚线表示的是通过第二均衡滤波器170均衡滤波后具有最大输入的输出信号电频响应曲线,相比之下通过第二均衡滤波器170之后,信号的电频响应曲线在100Hz到1kHz之间形成了峰-谷-峰的形状,因此即使压限门限值被设置为0dB,其削波失真也大大减小。
由此可见在本发明中,如果输入信号电压较高,第二均衡滤波器170能够降低经过混频器160混频后输出的信号在分频频率f_crossover附近的电压。因此能够在大范围内避免削波失真,或者提高扬声器系统内的最大声压级。如果输出信号没有达到压限系统的压限值,则第一均衡滤波器110和第二均衡滤波器170能够彼此相互抵消,从而对来自信号源的音乐的音色没有任何影响。总的来说,本发明的系统可以避免常规压限器的一些缺点,例如人声音量不稳定以及削波失真。另一方面,本发明的压限系统及方法能够增加电压利用率以保证获得最大声级而不出现失真。
因此,综上所述,在本发明中提供的压限系统中所涉及的各种参数可以总结出具有以下关系:在本发明中提供的压限系统中,低通滤波器和高通滤波器基于相同的截止频率f_cutoff_Lp=f_cutoff_Hp,该截止频率被称为分频频率f_crossover。第一压限器用于限制频率低于分频频率f_crossover的信号的幅度,第二压限器用于限制频率高于该分频频率f_crossover的信号的幅度。
第一均衡滤波器为峰形均衡滤波器,第二均衡滤波器为谷形均衡滤波器。第一均衡滤波器和第二均衡滤波器的中心频率相等fC_EQ1=fC_EQ2并且分别与分频频率f_crossover相等或近似。而且,第一均衡滤波器和第二均衡滤波器具有相同的品质因子Q_EQ1=Q_EQ2,并且第一均衡滤波器的提升增益G_EQ1和第二均衡滤波器的下降增益G_EQ2的绝对值相等,即:
f_Lp_cutoff=f_Hp_cutoff=f_crossover
f_EQ1=f_EQ2
Q_EQ1=Q_EQ2
|G_EQ1|=|G_EQ2|
其中:
f_cutoff_Lp为低通滤波器的截止频率,且f_cutoff_Hp为高通滤波器的截止频率;
f_crossover为分频频率;
f_EQ1为第一均衡滤波器中心频率,且f_EQ2为第二均衡滤波器中心频率;
Q_EQ1为第一均衡滤波器品质因子,且Q_EQ2为第二均衡滤波器品质因子;
G_EQ1为第一均衡滤波器增益,且G_EQ2为第二均衡滤波器增益。
然而,本领域技术人员可以理解的是以上参数的设定关系是在一种理想的状态下实施的。实际上在扬声器的使用中,使用者常常会将来自信号源的音频信号选择为自己所偏爱的音效,例如流行、摇滚、舞曲、古典、爵士、金属或重低音等,而这其实都是通过均衡滤波器的不同设置而进行调谐所产生的,以期望能够达到更为理想的效果。而另一方面,用户也可以自己手动调谐均衡滤波器各个频率的增益和品质因子,通过运用均衡器对不用频率的输入信号进行处理,可以对扬声器进行补偿和修饰。在这种情况下,很可能在需要调谐其它频率的音频信号时,由于品质因子和增益的各种改变以及对临近频率的调谐而对于本发明中的分频频率产生影响,这也是在前面对于本发明进行说明时,所加入的第二均衡滤波器均衡后的信号的电频响应曲线出现不平坦性的另一个原因。因此,本领域技术人员可以想到的是,对于在实际中运用第一均衡滤波器和第二均衡滤波器时,二者的中心频率、品质因子和增益并不一定设置成相等,而是为了获得完美的音响效果,对均衡滤波器的各种调谐应根据实际需要进行设定。
综上所述,本发明所提供的压限系统和方法能够在当输入信号电压较高时,通过加入第二均衡滤波器降低经过混频器之后分频频率附近的电压,这样可以在很大程度上避免削波失真,或者增加扬声器系统的最大声压级。而且,如果输入信号没有达到压限器的压限门限值,则第一均衡滤波器和第二均衡滤波器的调谐可以相互抵消,并且对音色没有任何影响。总体来说,本发明的压限系统和方法克服了传统压限器的缺陷,例如人声音量不稳定、可听见的削波失真等。此外,通过使用本发明提供的压限系统和方法能够增加电压利用率以保证扬声器以最大的声音电平播放而不会失真。
出于说明目的,本公开已经提供了对实施方案的描述,但是所描述的实施方案并不是详尽的或仅限于这里公开的实施方案。在不背离所描述实施方案的范围和精神的情况下,本领域的一般技术人员将明白还存在许多修改和变化。
当前实施方案的多个方面可以体现为系统、方法或计算机程序产品。因此,本公开的多个方面可以采取以下形式:完全硬件实施方案、完全软件实施方案(包括固件、常驻软件、微码等)或组合软件和硬件方面的实施方案,所述实施方案在本文中通常可以全部被作为“模块”或“系统”。另外,本公开中所描述的任何硬件和/或软件技术、过程、功能、部件、引擎、模块或系统可以实现为一电路或一组电路。此外,本公开的多个方面可以采用体现在一个或多个计算机可读媒体中的计算机程序产品的形式,所述计算机可读媒体在其上体现了计算机可读程序代码。
可以利用一个或多个计算机可读媒体的任何组合。计算机可读媒体可以是计算机可读信号媒体或计算机可读存储媒体。计算机可读存储媒体可以是例如但不限于电子、磁性、光学、电磁、红外线或半导体系统、设备或装置,或前述各者的任何合适组合。计算机可读存储媒体的更特定实例(非详尽列表)可包括以下各者:具有一个或多个电线的电连接、便携式计算机软盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦可编程只读存储器(EPROM或闪速存储器)、光纤、便携式只读碟(CD-ROM)、光学存储装置、磁性存储装置,或前述各物的任何合适组合。在本文件的上下文中,计算机可读存储媒体可以是能够含有或存储供指令执行系统、设备或装置使用或结合指令执行系统、设备或装置的程序的任何有形媒体。
在上文参考根据本公开的实施方案的方法、设备(系统)以及计算机程序产品的流程图图解和/或框图描述了本公开的方面。将理解,流程图图解和/或框图的每个块和流程图图解和/或框图中的块的组合能够由计算机程序指令来实现。这些计算机程序指令可以提供到通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生机器。所述指令在经由计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行时能够实现流程图和/或框图块或多个块中所规定的功能/动作。这些处理器可以是,但不限于,通用处理器、专用处理器、特殊应用处理器或现场可编程门阵列。
图式中的流程图和框图图示根据本公开的各种实施方案的系统、方法以及计算机程序产品的可能实现方式的架构、功能性以及操作。在这方面,流程图或框图中的每个块可以表示代码的模块、区段或部分,代码包括用于实现规定的逻辑功能的一个或多个可执行指令。还应当注意,在一些替代性实现方式中,块中所说明的功能性可以不按图式中所说明的次序发生。举例来说,连续地示出的两个块实际上可以基本上同时执行,或所述块有时候可以视所涉及的功能性而以相反次序执行。还应当注意,框图和/或流程图图解的每个块和框图和/或流程图图解中的块的组合能够由执行规定的功能或动作的专用的硬件为基础的系统或专用硬件与计算机指令的组合来实现。
尽管前面的内容是针对本公开的实施方案,但是在不背离本公开的基本范围的情况下,可以想出本公开的其他和另外实施方案,并且本公开的范围由随附的权利要求来确定。

Claims (20)

1.一种用于有源扬声器的压限系统,其包括:
第一均衡滤波器;
低通滤波器,其与所述第一均衡滤波器连接,并输出低于分频频率的信号;
高通滤波器,其与所述第一均衡滤波器连接,并输出高于分频频率的信号;
第一压限器,其被配置成接收并限压所述低于分频频率的信号;
第二压限器,其被配置成接收并限压所述高于分频频率的信号;
混频器,其被配置成将来自所述第一压限器限压的所述低于分频频率的信号和来自所述第二压限器限压的所述高于分频频率的信号混频,
其中,所述压限系统还包括第二均衡滤波器,其被配置成接收并均衡滤波来自所述混频器输出的信号。
2.如权利要求1所述的压限系统,其中所述第一均衡滤波器的中心频率与所述第二均衡滤波器的中心频率相同。
3.如权利要求1所述的压限系统,其中所述第一均衡滤波器使所述第一均衡滤波器的中心频率处的信号提升,所述第二均衡滤波器使所述第二均衡滤波器的中心频率处的信号下降。
4.如权利要求3所述的压限系统,其中所述第一均衡滤波器的提升增益与所述第二均衡滤波器的下降增益的绝对值相等。
5.如权利要求1所述的压限系统,其中所述第一均衡滤波器与所述第二均衡滤波器具有相同的品质因子。
6.如权利要求1所述的压限系统,其中所述第一均衡滤波器为峰形均衡滤波器,所述第二均衡滤波器为谷形均衡滤波器。
7.如权利要求1所述的压限系统,所述第一压限器被配置成使所述低于分频频率的信号不超过第一压限门限值,所述第二压限器被配置成使所述高于分频频率的信号不超过第二压限门限值。
8.如权利要求7所述的压限系统,其中所述第一压限门限值和所述第二压限门限值相同。
9.如权利要求7所述的压限系统,其中所述第一压限门限值和所述第二压限门限值不同。
10.如权利要求7所述的压限系统,其中当所述低通信号未到达所述第一压限门限值且所述高通信号未到达所述第二压限门限值时,所述第一均衡滤波器和所述第二均衡滤波器相互抵消。
11.一种用于有源扬声器的压限方法,所述方法包括以下步骤:
通过第一均衡滤波器均衡滤波输入信号;
通过低通滤波器低通滤波使低于分频频率的信号输出;
通过高通滤波器使高于分频频率的信号输出;
通过第一压限器压限所述低于分频频率的信号;
通过第二压限器压限所述高于分频频率的信号;
通过混频器将压限的低于分频频率的信号和压限的高于分频频率的信号进行混频,
其中,所述压限方法还包括通过第二均衡滤波器均衡滤波来自混频器混频的信号。
12.如权利要求11所述的压限方法,其中还包括将所述第二均衡滤波器的中心频率设置成与所述第一均衡滤波器的中心频率相同。
13.如权利要求11所述的压限方法,其中还包括通过所述第一均衡滤波器使所述第一均衡滤波器的中心频率处的信号提升,通过所述第二均衡滤波器使所述第二均衡滤波器的中心频率处的信号下降。
14.如权利要求13所述的压限方法,其中还包括将所述第一均衡滤波器的提升增益设置成与所述第二均衡滤波器的下降增益具有相等的绝对值。
15.如权利要求11所述的压限方法,其中还包括将所述第二均衡滤波器设置成与所述第一均衡滤波器具有相同的品质因子。
16.如权利要求11所述的压限方法,其中所述第一均衡滤波器为峰形均衡滤波器,所述第二均衡滤波器为谷形均衡滤波器。
17.如权利要求11所述的压限方法,其中还包括通过所述第一压限器使所述低于分频频率的信号不超过第一压限门限值,通过所述第二压限器使所述高于分频频率的信号不超过第二压限门限值。
18.如权利要求17所述的压限方法,其中还包括将所述第一压限门限值和所述第二压限门限值设置为相同。
19.如权利要求17所述的压限方法,其中还包括将所述第一压限门限值和所述第二压限门限值设置为不同。
20.如权利要求11所述的压限方法,其中还包括当所述第一压限器和所述第二压限器没有压限处理时,所述第一均衡滤波器和所述第二均衡滤波器相互抵消。
CN201911201943.XA 2019-11-29 2019-11-29 避免削波失真或增加有源扬声器最大声级的压限系统和方法 Pending CN112887878A (zh)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911201943.XA CN112887878A (zh) 2019-11-29 2019-11-29 避免削波失真或增加有源扬声器最大声级的压限系统和方法
JP2020168921A JP2021087217A (ja) 2019-11-29 2020-10-06 アクティブスピーカのクリッピング歪み回避または最大音響レベル増大のためのリミッタシステム及び方法
KR1020200131806A KR20210067871A (ko) 2019-11-29 2020-10-13 클리핑 일그러짐을 방지하거나 액티브 스피커의 최대 사운드 레벨을 높이기 위한 제한기 시스템 및 방법
EP20204841.9A EP3829192B1 (en) 2019-11-29 2020-10-30 Limiter system and method for avoiding clipping distortion or increasing maximum sound level of active speaker
US16/950,475 US11622193B2 (en) 2019-11-29 2020-11-17 Limiter system and method for avoiding clipping distortion or increasing maximum sound level of active speaker

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911201943.XA CN112887878A (zh) 2019-11-29 2019-11-29 避免削波失真或增加有源扬声器最大声级的压限系统和方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112887878A true CN112887878A (zh) 2021-06-01

Family

ID=73039978

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911201943.XA Pending CN112887878A (zh) 2019-11-29 2019-11-29 避免削波失真或增加有源扬声器最大声级的压限系统和方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11622193B2 (zh)
EP (1) EP3829192B1 (zh)
JP (1) JP2021087217A (zh)
KR (1) KR20210067871A (zh)
CN (1) CN112887878A (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11646709B1 (en) * 2021-11-29 2023-05-09 Harman International Industries, Incorporated Multi-band limiter system and method for avoiding clipping distortion of active speaker

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050074133A1 (en) * 2003-10-06 2005-04-07 Takashige Miyashita Equalizing circuit amplifying bass range signal
US20150372653A1 (en) * 2014-06-23 2015-12-24 Rohm Co., Ltd. Level adjusting circuit, digital sound processor, audio amp integrated circuit, electronic apparatus and method of automatically adjusting level of audio signal
CN105811910A (zh) * 2007-03-20 2016-07-27 联想创新有限公司(香港) 电子设备用声音处理系统、方法以及便携电话终端
US20170111020A1 (en) * 2015-10-20 2017-04-20 Bose Corporation System and Method for Distortion Limiting

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050074133A1 (en) * 2003-10-06 2005-04-07 Takashige Miyashita Equalizing circuit amplifying bass range signal
CN105811910A (zh) * 2007-03-20 2016-07-27 联想创新有限公司(香港) 电子设备用声音处理系统、方法以及便携电话终端
US20150372653A1 (en) * 2014-06-23 2015-12-24 Rohm Co., Ltd. Level adjusting circuit, digital sound processor, audio amp integrated circuit, electronic apparatus and method of automatically adjusting level of audio signal
US20170111020A1 (en) * 2015-10-20 2017-04-20 Bose Corporation System and Method for Distortion Limiting

Also Published As

Publication number Publication date
US11622193B2 (en) 2023-04-04
US20210168502A1 (en) 2021-06-03
JP2021087217A (ja) 2021-06-03
EP3829192A1 (en) 2021-06-02
EP3829192B1 (en) 2023-08-09
KR20210067871A (ko) 2021-06-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11418881B2 (en) System and method for digital signal processing
JP6426730B2 (ja) デジタル信号処理のためのシステムおよび方法
US11425499B2 (en) System and method for digital signal processing
JP4787255B2 (ja) 高雑音環境における提示のためのオーディオ信号処理システム及び方法
US10069471B2 (en) System and method for digital signal processing
US10742187B2 (en) System and method for distortion limiting
US20140363010A1 (en) Controlling Stability in ANR Devices
US9060223B2 (en) Method and circuitry for processing audio signals
AU2014340178A1 (en) System and method for digital signal processing
JP5083208B2 (ja) オーディオ回路
US20080152168A1 (en) Audio signal frequency range boost circuits
KR20070050930A (ko) 고 잡음 환경에서의 음향 표현을 위한 오디오 신호 처리시스템 및 방법
JP2018531557A6 (ja) 歪みを制限するためのシステムおよび方法
JP2021528909A (ja) 圧縮フィードバックに応答するオーディオ増強
CN112887878A (zh) 避免削波失真或增加有源扬声器最大声级的压限系统和方法
US20180278224A1 (en) Audio device, speaker device, and audio signal processing method
US11646709B1 (en) Multi-band limiter system and method for avoiding clipping distortion of active speaker
JP2019080290A (ja) 信号処理装置、信号処理方法、及び、スピーカー装置
CN114026881A (zh) 基于心理声学掩蔽的扬声器失真的动态降低

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination