本發(fā)明涉及揚聲器，尤其涉及一種音頻信號的調(diào)制方法、音頻信號調(diào)制系統(tǒng)以及音響系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、傳統(tǒng)d類音頻功放脈沖寬度調(diào)制技術(shù)中，脈沖寬度調(diào)制器采用bd調(diào)制模式將音頻信號調(diào)制到pwm脈沖波形，脈沖寬度調(diào)制的共模固定為三角波發(fā)生器滿擺幅的1/2，這樣輸出共模的占空比為50％，d類音頻功放的輸出級耦接一lc濾波器，以在d類音頻功放在輸出中大功率的音頻時濾除開關(guān)信號，減小emi。

2、然而，在輸出中大功率的音頻時，lc濾波器產(chǎn)生的電感紋波電流損耗是靜態(tài)功耗的主要組成部分，在bd調(diào)制模式下，當(dāng)pwm脈沖波形的共模占空比接近或等于50％時，lc濾波器產(chǎn)生的電感紋波電流損耗最大。這就存在以下問題：

3、(1)在功放當(dāng)前無音樂播放時，電路中的電感紋波電流依舊很大，存在靜態(tài)功耗高的問題；

4、(2)在功放輸出中小音量的音頻信號時，信號輸出擺幅有限，高共模電壓留給輸出信號擺動的余量過大，功耗浪費較多。

5、因而，如何保證功放輸出的音頻質(zhì)量，兼顧保證功放的輸出效率較高，已成為業(yè)界目前亟需解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種音頻信號的調(diào)制方法、音頻信號調(diào)制系統(tǒng)以及音響系統(tǒng)，以解決如何保證功放輸出的音頻質(zhì)量，兼顧保證功放的輸出效率較高的問題。

2、根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種音頻信號的調(diào)制方法，包括：

3、接收待播放音頻信號；

4、對所述待播放音頻信號進(jìn)行包絡(luò)檢測，獲取所述待播放音頻信號的包絡(luò)值；

5、基于所述待播放音頻信號的包絡(luò)值，確定所述待播放音頻信號的調(diào)制類型，所述調(diào)制類型包括小音量類型、中音量類型以及大音量類型；

6、在所述調(diào)制類型為小音量類型時，確定所述待播放音頻信號的預(yù)計調(diào)試模式為所述功率優(yōu)先模式；

7、在所述調(diào)制類型為中音量類型時，確定所述待播放音頻信號的預(yù)計調(diào)試模式為所述音質(zhì)優(yōu)先模式；

8、在所述調(diào)制類型為大音量類型時，確定所述待播放音頻信號的預(yù)計調(diào)試模式為所述功率優(yōu)先模式或所述音質(zhì)優(yōu)先模式；

9、基于所述預(yù)計調(diào)試模式對所述待播放音頻信號進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制。

10、可選的，基于所述音質(zhì)優(yōu)先模式對所述待播放音頻信號進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制，包括：

11、基于第一共模電壓對所述待播放音頻信號進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制，所述第一共模電壓為三角電壓信號的共模電壓。

12、可選的，基于所述功率優(yōu)先模式對所述待播放音頻信號進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制，包括：

13、基于第二共模電壓對所述待播放音頻信號進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制，所述第二共模電壓的電壓值小于所述第一共模電壓的電壓值。

14、可選的，獲取所述待播放音頻信號的包絡(luò)值的方法包括：通過一階低通濾波器或二階低通濾波器獲得所述待播放音頻信號的包絡(luò)值。

15、可選的，通過一階低通濾波器獲得所述待播放音頻信號的包絡(luò)值的方法包括：根據(jù)所述一階低通濾波器的響應(yīng)速度alpha以及所述待播放音頻信號的值input獲取所述待播放音頻信號的信號包絡(luò)值：

16、env＝env·(1-alpha)+abs(input)·alpha

17、其中，env是所述待播放音頻信號的信號包絡(luò)值，且0＜alpha＜1。

18、可選的，通過二階低通濾波器獲得所述待播放音頻信號的包絡(luò)值的方法包括：根據(jù)所述待播放音頻信號在時間序列n-2時的信號input[n-2]、時間序列n-1時的信號input[n-1]和時間序列n時的信號input[n]獲取所述待播放音頻信號在時間序列n時的信號包絡(luò)值：

19、env[n]＝input[n]·b[1]+input[n-1]·b[2]+input[n-2]·b[3]-env[n-1]·a[2]-env[n-2]·a[3]

20、其中，b[1]是所述二階低通濾波器的第一前向系數(shù)，b[2]是所述二階低通濾波器的第二前向系數(shù)，b[3]是所述二階低通濾波器的第三前向系數(shù)，a[1]是所述二階低通濾波器的第一反向系數(shù)，a[2]是所述二階低通濾波器的第二反向系數(shù)，a[3]是所述二階低通濾波器的第三反向系數(shù)。

21、可選的，對所述待播放音頻信號進(jìn)行包絡(luò)檢測，獲取所述待播放音頻信號的包絡(luò)值的方法還包括：

22、提供第一預(yù)設(shè)幅值以及第二預(yù)設(shè)幅值，所述第一預(yù)設(shè)幅值對應(yīng)大音量類型，所述第二預(yù)設(shè)幅值對應(yīng)小音量類型；

23、在一預(yù)設(shè)的觀測時間窗內(nèi)提取所述待播放音頻信號，并進(jìn)行比較處理，分別獲得所述待播放音頻信號高于第一預(yù)設(shè)幅值的比例，以及所述待播放音頻信號高于第二預(yù)設(shè)幅值的比例；

24、基于所述待播放音頻信號高于第一預(yù)設(shè)幅值的比例，以及所述待播放音頻信號高于第二預(yù)設(shè)幅值的比例，確定所述待播放音頻信號的包絡(luò)等級；

25、獲取不同包絡(luò)等級對應(yīng)的包絡(luò)值范圍，且每個包絡(luò)等級對應(yīng)的包絡(luò)值范圍不同；

26、基于所述待播放音頻信號的包絡(luò)等級以及不同包絡(luò)等級對應(yīng)的包絡(luò)值范圍，確定所述待播放音頻信號的包絡(luò)值范圍。

27、可選的，基于所述預(yù)計調(diào)試模式對所述待播放音頻信號進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制，包括：

28、獲得當(dāng)前調(diào)試模式以及所述預(yù)計調(diào)試模式；

29、在所述當(dāng)前調(diào)試模式與所述預(yù)計調(diào)試模式相同時，基于所述當(dāng)前調(diào)試模式對所述待播放音頻信號進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制；

30、在所述當(dāng)前調(diào)試模式與所述預(yù)計調(diào)試模式不相同時，對所述待播放音頻信號處于所述預(yù)計調(diào)試模式的時間進(jìn)行計時；

31、在所述預(yù)計調(diào)試模式的持續(xù)時間到達(dá)預(yù)設(shè)持續(xù)時間時，基于所述預(yù)計調(diào)試模式對所述待播放音頻信號進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制；

32、在所述預(yù)計調(diào)試模式的持續(xù)時間未到達(dá)預(yù)設(shè)持續(xù)時間時，基于所述當(dāng)前調(diào)試模式對所述待播放音頻信號進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制。

33、根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種音頻信號調(diào)制系統(tǒng)，包括：

34、待播放音頻信號接收模塊，用于接收待播放音頻信號；

35、包絡(luò)檢測模塊，用于對所述待播放音頻信號進(jìn)行包絡(luò)檢測，獲取所述待播放音頻信號的包絡(luò)值；

36、調(diào)制模式確定模塊，用于基于所述待播放音頻信號的包絡(luò)值，確定所述待播放音頻信號的調(diào)制類型，所述調(diào)制類型包括小音量類型、中音量類型以及大音量類型；在所述調(diào)制類型為小音量類型時，確定所述待播放音頻信號的預(yù)計調(diào)試模式為所述功率優(yōu)先模式；在所述調(diào)制類型為中音量類型時，確定所述待播放音頻信號的預(yù)計調(diào)試模式為所述音質(zhì)優(yōu)先模式；在所述調(diào)制類型為大音量類型時，確定所述待播放音頻信號的預(yù)計調(diào)試模式為所述音質(zhì)優(yōu)先模式或所述功率優(yōu)先模式；

37、脈沖寬度調(diào)制模塊，用于基于所述預(yù)計調(diào)試模式對所述待播放音頻信號進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制。

38、根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種音響系統(tǒng)，包括：

39、數(shù)字io接口，用于根據(jù)傳輸協(xié)議解碼得到所述待播放音頻信號；

40、調(diào)制模式切換模塊，包括本發(fā)明的第二方面中所述音頻信號調(diào)制系統(tǒng)，用于依據(jù)所述待播放音頻信號輸出脈沖寬度調(diào)制信號，所述脈沖寬度調(diào)制信號包括共模電壓調(diào)整信息；

41、音量控制模塊，用于接收所述待播放音頻信號，并調(diào)節(jié)所述待播放音頻信號的數(shù)字增益；

42、數(shù)模轉(zhuǎn)換器，用于接收調(diào)節(jié)數(shù)字增益后的所述待播放音頻信號，并將所述待播放音頻信號轉(zhuǎn)換為音頻模擬信號；

43、放大器，用于接受所述音頻模擬信號，并對所述音頻模擬信號進(jìn)行模擬增益；

44、脈沖寬度調(diào)制器，用于基于所述脈沖寬度調(diào)制信號對模擬增益后的所述音頻模擬信號進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制，輸出對應(yīng)的音頻脈沖寬度信號；

45、揚聲器，用于將所述音頻脈沖寬度信號轉(zhuǎn)換為聲波信號。

46、本發(fā)明的技術(shù)方案提供的音頻信號的調(diào)制方法以及音頻信號調(diào)制系統(tǒng)中，通過對待播放音頻信號進(jìn)行包絡(luò)檢測，獲取待播放音頻信號的包絡(luò)值；基于待播放音頻信號的包絡(luò)值，確定待播放音頻信號的類型及其對應(yīng)的調(diào)制模式；在待播放音頻信號為小音量信號時，確定調(diào)制模式為功率優(yōu)先模式；在待播放音頻信號為中音量信號時，確定調(diào)制模式為音質(zhì)優(yōu)先模式，在待播放音頻信號為大音量信號時，依據(jù)需要確定調(diào)制模式；基于上述調(diào)試模式對待播放音頻信號進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制，從而本發(fā)明在音質(zhì)優(yōu)先模式時優(yōu)先保證功放輸出的音頻質(zhì)量，在功率優(yōu)先模式時允許功放在一定范圍內(nèi)降低功耗，從而兼顧保證功放的輸出效率較高。

47、進(jìn)一步的，在切換調(diào)試模式時，本發(fā)明提供的技術(shù)方案通過比較并判斷當(dāng)前調(diào)試模式與調(diào)試模式是否相同，在當(dāng)前調(diào)試模式與調(diào)試模式相同時，基于當(dāng)前調(diào)試模式對待播放音頻信號進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制；在當(dāng)前調(diào)試模式與調(diào)試模式不相同時，對待播放音頻信號處于調(diào)試模式的時間進(jìn)行計時，僅在調(diào)試模式的持續(xù)時間到達(dá)預(yù)設(shè)持續(xù)時間時，基于調(diào)試模式對待播放音頻信號進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制；否則，基于當(dāng)前調(diào)試模式對待播放音頻信號進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制。從而本發(fā)明可以降低共模電壓的切換頻次，降低因為切換共模電壓導(dǎo)致的音質(zhì)下降的次數(shù)，保證了后續(xù)功放輸出的音頻質(zhì)量。

48、此外，本發(fā)明的技術(shù)方案提供的音響系統(tǒng)中，通過數(shù)字io接口解析傳輸協(xié)議，解碼得到待播放音頻信號；調(diào)制模式切換模塊，包括上述的音頻信號調(diào)制系統(tǒng)，用于依據(jù)待播放音頻信號輸出脈沖寬度調(diào)制信號，脈沖寬度調(diào)制信號包括調(diào)試模式信息；音量控制模塊接收待播放音頻信號，并調(diào)節(jié)待播放音頻信號的數(shù)字增益；數(shù)模轉(zhuǎn)換器接收調(diào)節(jié)數(shù)字增益后的待播放音頻信號，并將待播放音頻信號轉(zhuǎn)換為音頻模擬信號；放大器接受音頻模擬信號，并對音頻模擬信號進(jìn)行模擬增益；脈沖寬度調(diào)制器基于脈沖寬度調(diào)制信號對模擬增益后的音頻模擬信號進(jìn)行調(diào)制，輸出對應(yīng)的pwm信號；揚聲器將pwm信號轉(zhuǎn)換為聲波信號，從而利用待播放音頻信號確定對應(yīng)的調(diào)試模式，脈沖寬度調(diào)制器基于調(diào)試模式確定調(diào)制時的共模電壓，從而調(diào)整揚聲器輸出占空比，避免小音量信號時，揚聲器輸出占空比較大導(dǎo)致的電感紋波電流大、揚聲器效率低的問題，并且利用大音量信號的音質(zhì)降低的特性，在大音量信號時優(yōu)先保證揚聲器的功率以其效率，在適合的中音量信號或?qū)σ糍|(zhì)有需要的大音量信號時保證了揚聲器的音質(zhì)還原度。