[發明專利]一種揚聲器自動均衡方法

有效

• 申請號: 201310674495.1
• 申請日: 2013-12-11
• 公開（公告）號: CN103634726B
• 公開（公告）日: 2017-03-08
• 發明（設計）人: 葉超
• 申請（專利權）人: 蘇州上聲電子有限公司
• 主分類號: H04R3/00
• 分類號: H04R3/00
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司32103
• 代理人: 孫仿衛,李艷

技術領域

本發明涉及音頻信號處理技術領域，具體涉及一種揚聲器自動均衡系統，目的在于校正房間中收聽位置的頻率特征，提高揚聲器系統的聲重放能力，改善音質。更具體地，這種均衡方法包含虛擬低音增強技術，通過非線性產生低頻成分的諧波分量，以提高低頻成分的感知能力。

背景技術

理想的聲重放系統，在全頻段應具有較平直的頻率響應，但是在生產過程中由于制造工藝的限制，導致揚聲器系統并不能有理想的頻率響應，而存在有一定的失真。另外一方面，由于房間模態的影響以及揚聲器系統與房間之間的相互作用，在聆聽位置處不能完整的實現真實聲重放。因此，需采用聲場修正技術對揚聲器系統進行均衡，使得在一個或多個位置點處的頻率響應接近理想的平直曲線，以保證原始信號的真實重放。

目前，現有的均衡技術有圖示均衡器和參量均衡器，主要是一組級聯的峰值或坡型濾波器，各個濾波器的中心頻率對應于倍頻程或1/3倍頻程，通過調整各個濾波器的增益對該頻段進行控制，從而實現對整個頻段的修正。這種方法比較直觀，實現簡單，操作方便，但是需要對各個頻段的聲音特性有所熟悉，才能更為精確的調試，而且各個濾波器的級聯迭加，易導致某些頻率的幅度出現不可控情況。在更加實用的情況下，首先通過傳聲器測量揚聲器系統在一個或多個位置點的頻率響應，然后根據測得的曲線進行均衡器設計，均衡器的形式為FIR（有限沖激響應）或者IIR（無限沖激響應）濾波器，對輸入信號進行濾波，使得在各個位置點得到近似平直的頻率響應。但是，由于低頻段的頻率分辨率較低，因此為了提高低頻分辨率需要增加濾波器的階數，增加了計算復雜度。另外，對于小口徑揚聲器單元，如果采用直接均衡的方法增大低頻信號的能量，會導致重放信號畸變，甚至會損壞揚聲器系統。基于心理聲學基頻缺失原理的虛擬低音增強技術可以很好的解決這一問題，利用人耳獲取聲音的非線性作用，可以從主觀上改善低頻聲的感知，提高小口徑揚聲器的低頻重放能力。

?發明內容

本發明的目的是提供一種揚聲器自動均衡方法，以補償揚聲器自身缺陷和房間的影響，控制音頻信號響度特征，以提高各位置點處的聲重放性能。

為了達到上述目的，本發明提供一種揚聲器自動均衡方法，依次包括如下步驟：

1）利用傳聲器測量揚聲器系統電輸入信號到房間中多個位置點的傳遞函數；

2）根據多個位置點的加權關系確定多個傳遞函數的原型函數；

3）設計原型函數的均衡濾波器；

4）由原型函數確定揚聲器系統的低頻下限頻率，并對原始輸入信號進行低通濾波，得到低于下限頻率的低頻基頻信號；

5）利用非線性算法產生低頻基頻信號的高次諧波信號；

6）高次諧波信號經動態范圍控制后，與經過延時的原始輸入信號迭加后饋給均衡濾波器；

7）均衡濾波器輸出信號經功率放大器后驅動揚聲器單元。

進一步地，步驟1）中所述測量揚聲器系統傳遞函數的方法可以采用掃頻信號或最大長度序列（MLS），或其它脈沖響應測量方法。所選取的測量位置點應該是房間中優選的收聽位置，或者覆蓋優選的收聽區域，例如家庭影院或者汽車內部各個座位位置。

進一步地，步驟2）中所述確定多個傳遞函數的原型函數計算過程如下。

假設在????????????????????????????????????????????????個位置點測得個傳遞函數，，原型函數是表征個傳遞函數共同趨勢的特性函數，可由以下兩種方式計算得到。

a)??????????利用個傳遞函數的加權均方根值作為原型函數

????????????????????(1)

其中，為加權系數，可以根據實際情況對不同位置點進行加權，例如在家庭影院中，更加強調正對屏幕的位置的音質，而次要考慮其它位置。又如在汽車內部中，可以根據實際需求對前排或后排座位進行不同加權。當，，原型函數為個傳遞函數的均方根值。

b)??利用個傳遞函數的加權算術均值作為原型函數

??????????????????????(2)

其中，為加權系數，可以根據實際情況對不同位置點進行加權。當，，原型函數為個傳遞函數的算術均值。

原型函數描述了多個位置點傳遞函數的共同特征，在房間聲場中，原型函數從直達聲、早期反射聲和混響聲等方面提取了各個位置點的共同特性，通過對原型函數的均衡可以實現對多個位置點的聲場修正。