專利名稱：頻率均衡自動調(diào)節(jié)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及多媒體應(yīng)用電子技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及音響設(shè)備中的均衡裝置。
頻響控制，即通常所說的“頻率均衡”，在現(xiàn)代電聲技術(shù)中起著舉足輕重的作用。均衡器是一種用來對頻響曲線進(jìn)行調(diào)節(jié)的頻率均衡控制器，又稱多頻率補(bǔ)償器。它能對不同頻率的聲音信號進(jìn)行不同的提升和衰減，既能補(bǔ)償由于各種原因造成的信號中欠缺的頻率成分，也能抑制過多的頻率成分。在文獻(xiàn)“《高保真立體聲放聲技術(shù)》/沈壕、沈瑞芳編著/國防工業(yè)出版社/1988”第334至343頁，對頻率均衡器的工作原理有詳盡的描述。頻率均衡器的種類很多，但基本工作原理都一樣。它們都是將全頻帶音頻信號(20HZ—20KHZ)或全頻帶中某一部分按照一定的規(guī)律，分為幾個或十幾個甚至幾十個頻段，利用LC串聯(lián)諧振的選頻特性，分別對其進(jìn)行提升或衰減處理，從而獲得較平坦的頻響校正曲線?，F(xiàn)有的各種頻率均衡器從控制方式來劃分，有機(jī)械調(diào)控式和數(shù)控輕觸式兩種。無論哪種均衡器，都需要手動操作。均衡器的使用方法一般先將均衡量提升到最大，并不斷改變均衡頻率，直至找出理想的均衡頻率范圍，隨即減少提升量，直到獲得滿意的音質(zhì)和聆聽效果，當(dāng)取得滿意的聲音效果時，應(yīng)將多段均衡曲線記錄下來，以備以后播放此類聲樂時參考。正確使用均衡器，首先需要掌握均衡器的性能特點(diǎn)和使用技術(shù)，要求熟悉各種聲源的頻率特性、聲壓大小和動態(tài)范圍，對均衡器應(yīng)用于不同的聲源，文獻(xiàn)“《家庭音響設(shè)備》/周世標(biāo)、馮筱林編著/上?？茖W(xué)技術(shù)出版社/1997”中第87至89頁給出一些常用的調(diào)節(jié)準(zhǔn)則和經(jīng)驗(yàn)值。對于非專業(yè)音響工程師的普通使用者來說，往往對頻率均衡沒有清楚的概念，面對十幾個旋鈕、按鍵或滑動控制鍵，也就無法正確地使用它們來還原失真的聲音信號。即使是專業(yè)音響工程師，每次播放節(jié)目也都要花費(fèi)一定的時間、精力去調(diào)節(jié)各個按鈕，十分煩瑣。
本實(shí)用新型的目的就是提出一種智能化的自動均衡調(diào)節(jié)裝置，使用者不再需要音響知識、無須手動控制，就可以很逼真地還原音樂節(jié)目的本來面貌。
為實(shí)現(xiàn)上述目的本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案一種自動均衡調(diào)節(jié)裝置，包括聲源、均衡器、揚(yáng)聲器，聲源信號通過均衡器再由揚(yáng)聲器輸出，其特征在于，還包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器、均衡模塊，聲源信號通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器中進(jìn)入均衡模塊，均衡模塊驅(qū)動均衡器。
其特征還在于，本實(shí)用新型裝置還包括聽音環(huán)境模塊、音箱模塊、用戶模塊，這三個模塊分別控制均衡模塊。
由于采用模數(shù)轉(zhuǎn)換器自動對聲源進(jìn)行采樣，并由均衡模塊分析處理，對采樣頻率點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)的提升或衰減，使輸出信號的頻率特性變得平坦，無須任何人為的操作，機(jī)器就能自動進(jìn)行頻率補(bǔ)償，提高擴(kuò)聲質(zhì)量。本裝置具有自適應(yīng)學(xué)習(xí)過程，對于任何頻率成分的聲源信號，都能快速校正其頻率特性，使頻率響應(yīng)特性更為平坦、均勻，以達(dá)到最佳的現(xiàn)場聆聽效果。
以下結(jié)合附圖并通過具體的實(shí)施例對本實(shí)用新型做更進(jìn)一步詳細(xì)的說明。


圖1為均衡處理前的聲源信號頻率特性示意圖；圖2是本實(shí)用新型自動均衡調(diào)節(jié)裝置的結(jié)構(gòu)框圖；圖3是均衡處理后的效果示意圖；圖4是均衡程序的流程圖。
來自不同設(shè)備的聲源，或由于錄制的原因，輸出信號的頻率特性通常不是很平坦，如圖1，該聲源信號低音豐富，而中、高音部分欠缺。為了校正頻率特性，需要對圖1的聲源信號進(jìn)行頻率補(bǔ)償，降低低音部分的增益，提升中、高音部分的增益。參見圖1和圖2，首先由模數(shù)轉(zhuǎn)換器2對聲源信號1的九個頻率點(diǎn)63HZ，125HZ，250HZ，500HZ，1KHZ，2KHZ，4KHZ，8KHZ，16KHZ進(jìn)行采樣，每個采樣電平用二進(jìn)制碼轉(zhuǎn)換為一組電脈沖，即量化后編碼成數(shù)字編碼電平信號。該數(shù)字編碼信號進(jìn)入均衡模塊3，由均衡模塊3進(jìn)行運(yùn)算分析處理，詳細(xì)分析該音源的頻譜、各個頻率分量的比例，提取特征頻譜曲線，用所得計算結(jié)果驅(qū)動均衡器4來調(diào)節(jié)各頻點(diǎn)的增益，控制均衡器4對音頻范圍內(nèi)九個頻率分別進(jìn)行提升和衰減。這樣，聲源信號1通過均衡器4的頻率補(bǔ)償，再經(jīng)放大由揚(yáng)聲器10放出，可以獲得較好的聲音質(zhì)量。整個過程在十秒內(nèi)完成，不影響人們欣常音樂。如圖3，實(shí)線1表示均衡處理前的頻率特性，畸變比較嚴(yán)重；點(diǎn)劃線5為頻率均衡器4的校正特性，完全由均衡模塊3根據(jù)采樣處理獲得，它與均衡前互相補(bǔ)償之后，得到均衡處理后的特性就變得非常均勻了，如虛線6所示。
本實(shí)用新型裝置還包括聽音環(huán)境模塊7、音箱模塊8和用戶模塊9。聽音環(huán)境模塊7是用來在一定程度上彌補(bǔ)建筑聲學(xué)的結(jié)構(gòu)缺陷的，音箱模塊8則根據(jù)揚(yáng)聲器的頻率特性來調(diào)節(jié)聲源信號的頻率分量輸出，用戶模塊9則用來調(diào)節(jié)個人愛好。例如聽音環(huán)境的房間過小或吸聲材料的吸聲系數(shù)過小對低音有可能產(chǎn)生駐波；而紙盆小的揚(yáng)聲器的低頻響應(yīng)不夠好；這些因素導(dǎo)致的頻率畸變可以通過聽音環(huán)境模塊7和音箱模塊8來校正。而針對個人愛好不同，例如有些人喜愛聽偏重低音的音樂，有些人喜愛聽偏重高音的音樂，用戶模塊9則可以調(diào)節(jié)輸出的頻率分量。
在安裝音響設(shè)備時，在模塊7中預(yù)先設(shè)定聽音環(huán)境的面積、容積、吸音系數(shù)；在模塊8中預(yù)先設(shè)定音箱個數(shù)、喇叭尺寸、放置高度、角度等聲學(xué)參數(shù)；在模塊9中設(shè)定個人偏愛數(shù)據(jù)；這些數(shù)據(jù)都作為變量在均衡模塊3中進(jìn)行頻譜補(bǔ)償運(yùn)算。均衡模塊3將自動控制均衡器4校正由于房間共振特性或吸聲特性不均勻或揚(yáng)聲器頻率特性不平坦而產(chǎn)生的傳聲增益的頻率失真和抑制聲反饋。一旦設(shè)定好這些參數(shù)，便無須更改。如果音響設(shè)備的安裝環(huán)境改變，也可以在各個模塊中重新設(shè)定這些參數(shù)。
針對個人愛好，本實(shí)施例提供了一組參數(shù)選擇，例如有些人喜愛聽偏重低音的音樂，可以在用戶模塊9中將個人愛好數(shù)據(jù)設(shè)置為低音40％、中音30％、高音30％，根據(jù)個人愛好不同，以上數(shù)據(jù)也是可以更改的。
整個程序流程圖如圖4所示。對于不同的聲源信號、聽音環(huán)境、音箱尺寸、個人愛好，均衡模塊均能通過程序運(yùn)算得出頻率校正結(jié)果，驅(qū)動均衡芯片控制各頻點(diǎn)的增益。
權(quán)利要求1.一種頻率均衡自動調(diào)節(jié)裝置，包括均衡器(4)，聲源信號(1)進(jìn)入均衡器(4)，經(jīng)均衡調(diào)節(jié)后進(jìn)入揚(yáng)聲器(10)輸出；其特征是還包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器(2)，用于對聲源信號(1)中多點(diǎn)頻率進(jìn)行同步采樣、量化和編碼，采樣信號輸入微處理器(3)；微處理器(3)，用于處理所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器(2)傳來的多點(diǎn)頻率的數(shù)字信號，降低或提升各頻點(diǎn)的增益，并驅(qū)動均衡器(4)來調(diào)節(jié)各頻點(diǎn)的增益；均衡器(4)還與微處理器(3)連接，用于接受所述微處理器(4)的控制。
2.如權(quán)利要求1所述的頻率均衡自動調(diào)節(jié)裝置，其特征是還包括存儲器(11)，用于存儲聽音環(huán)境的面積、容積、吸音系數(shù)(7)、音箱個數(shù)、喇叭尺寸、放置高度、角度(8)聲學(xué)參數(shù)以及個人偏愛曲線(9)，所述微處理器(3)將以上數(shù)據(jù)作為變量進(jìn)行頻譜補(bǔ)償運(yùn)算。
3.如權(quán)利要求1或2所述的頻率均衡自動調(diào)節(jié)裝置，其特征是所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器(2)對聲源信號(1)的九個頻率點(diǎn)63HZ，125HZ，250HZ，500HZ，1KHZ，2KHZ，4KHZ，8KHZ，16KHZ進(jìn)行采樣。
4.如權(quán)利要求1或2所述的自動均衡調(diào)節(jié)裝置，其特征是從采樣到調(diào)節(jié)增益整個過程在十秒內(nèi)完成。
5.如權(quán)利要求3所述的頻率均衡自動調(diào)節(jié)裝置，其特征是從采樣到調(diào)節(jié)增益整個過程在十秒內(nèi)完成。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種用于音響的頻率均衡自動調(diào)節(jié)裝置,包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器、均衡模塊、均衡器,還包括聽音環(huán)境模塊、音箱模塊、用戶模塊;模數(shù)轉(zhuǎn)換器對聲源輸入信號中多點(diǎn)頻率進(jìn)行采樣,由均衡模塊對信號的頻率點(diǎn)采樣結(jié)果進(jìn)行運(yùn)算,并根據(jù)預(yù)先存儲的聽音環(huán)境的容積、吸音系數(shù)、喇叭尺寸、放置高度、角度以及個人偏愛數(shù)據(jù),進(jìn)行補(bǔ)償運(yùn)算,將所得計算結(jié)果驅(qū)動均衡器來調(diào)節(jié)各頻點(diǎn)的增益,使頻率特性更為均勻。整個過程無須任何人為操作。
文檔編號H04S7/00GK2465434SQ9921899
公開日2001年12月12日 申請日期1999年8月2日 優(yōu)先權(quán)日1999年8月2日
發(fā)明者楊煉, 劉勇 申請人:廣東愛浪數(shù)字技術(shù)有限公司