[發明專利]調節使用電聲換能器的音頻系統的方法

有效

• 申請號: 201680052692.1
• 申請日: 2016-09-02
• 公開（公告）號: CN108028984B
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: J·普羅克紹;J·波納;M·斯克日普恰克
• 申請（專利權）人: 雅玉瑪音頻公司
• 主分類號: H04R3/04
• 分類號: H04R3/04;G05B11/42
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 呂俊剛;師瑋

提供一種校正使用電聲換能器形成的音頻信號(AS)的方法。該方法包括：根據公式I，基于音頻信號(AS)產生經校正的音頻信號(CAS)，其中，系數B的值為從?10到0，并且系數C的值為從0到0.04。

技術領域

本發明涉及為了提高使用電聲換能器基于音頻信號再現的聲信號的聲保真度而進行的該音頻信號的校正。本發明具體涉及以音頻信號的形式記錄聲信號并借助電磁和磁電動態電聲換能器從音頻信號再現聲信號。

背景技術

在由大公司以及小的一人企業在實驗室中進行的研究和開發活動的結果中，仍然在開發聲音記錄和再現的系統。許多技術人員進行持續的研究以開發逐漸改進的音頻系統的解決方案，這些解決方案為了越來越忠實而使得能夠首先將原始聲信號(例如，例如，諸如人的嗓音和古典樂器的聲音等的源于自然聲源的聲音)記錄成音頻信號，然后從這種音頻信號再現能夠準確地反映原始聲信號(特別是還反應原始聲信號的自然性質，例如，諸如人的嗓音或古典樂器等的特性)的聲信號。

為了將聲壓(聲音)轉換成(例如在麥克風和電吉他拾音器等中生成的)電信號且為了將電信號轉換成(例如在揚聲器、頭戴式耳機、水聽器(hydrophone)等中生成的)聲信號，使用電聲換能器。

大部分目前使用的電聲換能器的操作基于電導體(實質上為線圈的形式)與導體周圍的磁場之間的交互。

關于構造，這種電聲換能器可以被分成電磁換能器和磁電動態換能器。

電聲換能器的幅頻特性取決于大量參數，例如，諸如機械構造、用于生產振膜(membrane)的材料、整個換能器結構的幾何結構、另外引入的共振或衰減等。電聲換能器的制造商有目的地使用所有這些參數，并且這些參數對再現的聲信號的聲音具有關鍵影響。

通常認為，音頻系統的最弱(即，引入最大失真)元件是揚聲器(頭戴式耳機)。因此，音頻系統的一個主要開發方向與開發所記錄聲信號的形狀的這種修改的嘗試有關，所記錄的聲信號補償電聲換能器(揚聲器)的負面但不可避免的特征，例如，諸如非線性、內部共振、它們自己的頻率、時間上的參數變化等。

這種解決方案中的一個是在專利申請US2014064502中公開的算法。

在將音頻信號發送到之前驅動揚聲器的放大器之前修改音頻信號的形狀可以通過改變源記錄內容在數字域中實現或通過借助模擬濾波器改變音頻信號形狀在模擬域中實現。

發明內容

本發明涉及一種在將源原始音頻信號發送到驅動電聲換能器(例如，揚聲器)的放大器之前修改音頻信號的算法，該算法可以在數字域及模擬域這兩者中實現。

不管構造解決方案和內部所用材料如何，所有磁電換能器和電磁換能器都基于相同基本物理原理來工作。

電信號(流過換能器線圈的電流)到換能器振膜的移動(即，到聲壓)的換能器(諸如揚聲器和頭戴式耳機)按照以下這種方式來工作：具有以表示聲信號的方式可變的電流密度的電流I(因此電流構成音頻信號)流過其導線的總長L的線圈，其中，線圈與換能器膜固定聯接，并且位于磁感應B的強磁場中。電流I的流動引起作用在線圈(且由此作用在振膜上)并具有由以下公式定義的值的力F：F＝I×L×B。在極端條件下，如果電流I具有恒定值，那么力F也是恒定的，因此換能器振膜位移x因此也是恒定的。

如果從在圖1所呈現的音頻系統1a中具有恒定振幅A和范圍1Hz-30kHz的可變頻率f的電流I(t)＝A sin(2πft)的發電機G向電聲換能器供電，那么由以下公式定義振膜位移x的振幅：其中，系數隨著頻率f的變化而變化。

圖2呈現了示例性市售電聲換能器BEYERDYNAMIC DT880的幅頻特性x(t,f)(實線)。

在低聲頻率的范圍內，特性x(t,f)與被表示為L1的線(短劃線)平行，即，振膜位移x反映流過換能器線圈的電流I的形狀。線L1表示整個頻率范圍內的恒定振幅的特性。