專利名稱：參量揚聲器的驅(qū)動的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及參量揚聲器的驅(qū)動。更具體而非排他地說，本發(fā)明涉及參量揚聲器單邊帶(sideband)調(diào)制的預補償。
背景技術(shù)：
近些年，著重于空間感知的聲音供給(provision)越來越受到關(guān)注。具體而言，這種聲音供給在許多應用當中都是產(chǎn)生高指向性窄音頻束(beam)的理想之選。例如，在從置于用戶前方的物理聲換能器產(chǎn)生虛擬的背面或側(cè)面聲源的虛擬環(huán)繞聲音系統(tǒng)中，高指向性音頻束通過墻壁反射到用戶側(cè)面或背面，從而可在這些反射點上感知虛擬聲源。 但是，這種高指向性窄束很難由傳統(tǒng)的音頻帶揚聲器產(chǎn)生。因此，有人根據(jù)來自超聲換能器的超聲福射提出替代方法。這種揚聲器被稱為參量揚聲器。就本質(zhì)而言，參量揚聲器是通過對音頻信號調(diào)制的高強度超聲載波進行非線性解調(diào)來產(chǎn)生可聽音的設備。參量揚聲器的引人之處在于聲音再現(xiàn)，因為它們在音頻頻率上擁有極高的指向性。因此，參量揚聲器使用可提供高指向聲束的超聲換能器。一般而言，揚聲器的指向性(窄度)取決于與波長相比的揚聲器大小?？陕犚舻牟ㄩL范圍從幾英寸到數(shù)英尺，由于這些波長可與多數(shù)揚聲器的大小進行比較，因此聲音一般全向傳播。但對于超聲換能器而言，波長要小得多，因此可創(chuàng)建遠大于輻射波長的聲源，從而形成高指向性極窄束。此高指向性束例如可被更好地控制，并且例如可以精確地指向所需反射點。驅(qū)動超聲換能器的超聲信號通過使用所呈現(xiàn)音頻信號的派生音頻信號對超聲載波信號進行幅度調(diào)制來生成。此調(diào)制信號從聲換能器輻射出來。超聲信號不直接由人類聽眾感知，但音頻信號可以自動聽到，無需任何特定的功能、接收裝置或助聽裝置。具體而言，從換能器到聽眾的音頻通道中的任何非線性均可充當解調(diào)器，從而再現(xiàn)音頻信號。這種非線性可以在傳輸路徑中自動發(fā)生。具體而言，作為傳輸介質(zhì)的空氣本質(zhì)上呈現(xiàn)出可使超聲變得可聽的非線性特性。因此，空氣本身的非線性屬性可對高強度超聲信號進行音頻解調(diào)。通過這種方式，超聲信號可以被自動進行解調(diào)來為聽眾提供音頻聲音。使用參量揚聲器進行音頻輻射的實例和進一步說明例如可以在麻省理工學院的F. Joseph .Pompei 于 2002年發(fā)表的博士論文“Sound from Ultrasound: The ParametricArray as an Audible Sound Source，，中找至Ij0已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，參量揚聲器用來發(fā)聲的非線性解調(diào)過程不幸地會造成嚴重的音頻信號非線性失真。已經(jīng)提出多種參量揚聲器失真減少預處理方案，但是這些方案的效率與效率、帶寬和處理復雜度之間的平衡相關(guān)。Berktay 于 1965 年發(fā)表于 J Sound Vib., 2(4),第 435-461 頁的文章“Possible exploitation of non-linear acoustic in underwater transmittingapplications”提供了指示空氣中參量效應所創(chuàng)建的解調(diào)音頻信號與調(diào)制包絡m平方的二階導數(shù)成比例的解析性遠場近似，即
權(quán)利要求
1.一種生成參量揚聲器驅(qū)動信號的裝置，所述驅(qū)動器包括 接收器(303)，用于接收輸入音頻信號； 預補償器(305 )，用于通過對所述輸入音頻信號應用預補償來生成預補償包絡信號，所述預補償至少部分地補償調(diào)制超聲信號空中解調(diào)的包絡失真； 第一電路(307)，用于生成復基帶信號，所述第一電路被配置為 -響應于根據(jù)振幅信號判定相位信號的預判定函數(shù)，根據(jù)所述預補償包絡信號生成相位信號，所述預判定函數(shù)生成對應于所述復信號的相位信號，其中由對應于正頻率的第一范圍和對應于負頻率的第二范圍構(gòu)成的第一組的第一頻率范圍相對于所述第一組的其他頻率范圍受到抑制；以及 -生成振幅對應于所述預補償包絡信號并且相位對應于所述相位信號的復基帶信號; 調(diào)制器(309)，用于在超聲正交載波上對所述復基帶信號進行正交調(diào)制以生成調(diào)制信號；以及 輸出電路(311)，用于根據(jù)所述調(diào)制信號驅(qū)動超聲換能器(301)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中所述第一電路(307)包括希爾伯特濾波器(403)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的裝置，其中所述第一電路(307)包括用于在希爾伯特濾波器(403)之前將對數(shù)函數(shù)應用于所述預補償包絡信號的電路(401)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的裝置，其中所述第一電路(307)被配置為基本將所述相位信號判定為
5.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中所述第一頻率范圍是對應于所述負頻率的第一范圍。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中所述第一頻率范圍是對應于所述正頻率的第二范圍。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中所述復基帶不少于90%的能量位于所述其他頻率范圍內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中所述預補償器(305)包括用于補償所述輸入音頻信號的二重積分器(319)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的裝置，其中所述二重積分器(319)對應于具有從200Hz至2kHz的頻率區(qū)間內(nèi)的3dB截止頻率的低通濾波器。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的裝置，其中所述預補償器(305)進一步包括 偏移發(fā)生器，用于對所述二重積分器的輸出應用偏移以生成偏移信號；以及 調(diào)節(jié)器，用于通過對所述偏移信號應用平方根函數(shù)生成所述預補償包絡信號。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的裝置，其中所述偏移發(fā)生器被配置為響應于所述輸入音頻信號的信號等級，動態(tài)地判定偏移。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中所述預補償器(305)被配置為將所述預補償包絡信號限制為具有大于最小值的信號值。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中所述預補償器(305)、第一電路(307)和調(diào)制器(309)被實現(xiàn)為數(shù)字信號處理，并且所述輸出電路(311)包括數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器。
14.一種參量揚聲器系統(tǒng),包括 接收器(303)，用于接收輸入音頻信號； 預補償器(305 )，用于通過對所述輸入音頻信號應用預補償來生成預補償包絡信號，所述預補償至少部分地補償調(diào)制超聲信號空中解調(diào)的包絡失真； 第一電路(307)，用于生成復基帶信號，所述第一電路被配置為 -響應于根據(jù)振幅信號判定相位信號的預判定函數(shù)，根據(jù)所述預補償包絡信號生成相位信號，所述預判定函數(shù)生成對應于所述復信號的相位信號，其中由對應于正頻率的第一范圍和對應于負頻率的第二范圍構(gòu)成的第一組的第一頻率范圍相對于所述第一組的其他頻率范圍受到抑制；以及 -生成振幅對應于所述預補償包絡信號并且相位對應于所述相位信號的復基帶信號; 調(diào)制器(309)，用于在超聲正交載波上對所述復基帶信號進行正交調(diào)制以生成調(diào)制信號；以及 輸出電路(311)，用于根據(jù)所述調(diào)制信號驅(qū)動超聲換能器(301);以及 超聲換能器(301)。
15.—種驅(qū)動參量揚聲器的方法,所述方法包括 接收輸入音頻信號； 通過對所述輸入音頻信號應用預補償來生成預補償包絡信號，所述預補償至少部分地補償調(diào)制超聲信號空中解調(diào)的包絡失真； 通過以下方式生成復基帶信號 -響應于根據(jù)振幅信號判定相位信號的預判定函數(shù)，根據(jù)所述預補償包絡信號生成相位信號，所述預判定函數(shù)生成對應于所述復信號的相位信號，其中由對應于正頻率的第一范圍和對應于負頻率的第二范圍構(gòu)成的第一組的第一頻率范圍相對于所述第一組的其他頻率范圍受到抑制；以及 -生成振幅對應于所述預補償包絡信號并且相位對應于所述相位信號的復基帶信號; 在超聲正交載波上對所述復基帶信號進行正交調(diào)制以生成調(diào)制信號；以及 根據(jù)所述調(diào)制信號驅(qū)動超聲換能器。
全文摘要
一種參量揚聲器系統(tǒng)包括用于通過對輸入音頻信號應用預補償來生成預補償包絡信號的預補償器(305)，其中所述預補償補償調(diào)制超聲信號空中解調(diào)的失真。預調(diào)制器(307)生成復基帶信號，從而使用用于根據(jù)振幅信號判定相位信號的預判定函數(shù)，根據(jù)預補償包絡信號生成相位信號，以便對應的復信號抑制負頻率或正頻率。然后生成振幅對應于預補償包絡信號并且相位對應于相位信號的復基帶信號。調(diào)制器(309)在超聲正交載波上對復基帶信號進行正交調(diào)制以及輸出電路(311)根據(jù)調(diào)制信號驅(qū)動超聲換能器(301)。本發(fā)明可允許對受抑制的或單邊帶調(diào)制的調(diào)制超聲信號執(zhí)行有效的低資源預補償。
文檔編號H04R3/04GK103004234SQ201180035880
公開日2013年3月27日 申請日期2011年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月22日
發(fā)明者W.J.拉姆, R.M.亞爾特斯 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司