扬声器低频管理方法以及实现所述方法的装置与流程

本发明涉及一种用于管理扬声器低频的方法。更具体地，本发明涉及管理车载扬声器的低频。本发明还涉及一种用于实施所述方法的设备。

背景技术：

1、现有技术中存在用于音频系统中管理低频的系统。

2、在国际申请wo 2020/256612 a1中公开了一种对多个扬声器广播的信号进行处理的方法，以利用扬声器之间的干涉现象来获得相对均匀的扬声器系统频率响应，特别是在以低通滤波器和高通滤波器的截止频率为中心的过渡频带中，并且在低频下具有有限的空间可变性。

3、在美国专利申请us2020/0351585 a1中公开了一种音频系统，包括用于再现低频的低音扬声器和用于再现高频的扬声器。分别通过低通滤波器和高通滤波器对用于低音扬声器和扬声器的信号进行预滤波。这些预滤波的组合在以滤波器的截止频率为中心的过渡频带中产生具有波动特性的频率响应。用于再现高频的扬声器具有可参数化的集成滤波器，用于使过渡区域中的频率响应特性平坦化。

4、在美国专利us 8842845 b2中公开了一种用于均衡低频声压级的自动方法，通常用于0至约150hz之间的频率，特别是用于均衡低频声压级，例如在车辆中，其中可能出现驻波并扭曲可听见的感知。为此，基于声学测量和声压级目标曲线差异最小化，对其中一个信号施加最佳相位分离。

技术实现思路

1、本发明提出了一种用于管理扬声器呈现的低频的系统替代解决方案。

2、根据本发明的低频管理方法的主要目的是：

3、通过均衡化扬声器的频率响应来扩展扬声器的带宽，以确保其尽可能平坦；

4、在增加低频电平的同时减少失真现象；

5、保护扬声器免受不良现象的影响，如：失真、寄生振动(在英语术语中称为“rattle”)等。

6、本发明涉及一种用于管理车载扬声器低频的方法，该扬声器属于具有可调节音量级别的所述车辆的音频链。根据本发明，该方法包括：

7、校准车辆音频链的步骤，在该步骤中调整音频链的参数以达到一组规格；

8、测量扬声器声学指标的步骤，在该步骤中测量一组包括失真指标的声学指标，该测量步骤包括通过测量系统表征扬声器的步骤、确定每个音量级别下音频链频率响应的步骤、确定每个音量级别的失真指标和不需要的振动指标的步骤；

9、管理低频的步骤，利用所述声学指标、频率响应和寄生振动指标，在该步骤中优化扬声器对低频的呈现。

10、在一个实施例中，校准步骤包括：

11、确定车辆客舱声学特征的步骤，

12、将所述测量的声学特征与目标声学信号进行比较的步骤；

13、确定滤波器以减小所述测量的声学特征与所述目标声学特征之间差异的步骤。

14、在一个实施例中，校准步骤包括对音频链关键组件的可调参数进行预先调整。

15、在一个实施例中，表征扬声器的步骤包括测量链的校准和扬声器建模参数的测量。

16、在一个实施例中，测量链包括激光器和麦克风。

17、在一个实施例中，确定每个音量级别下音频链频率响应的步骤包括以下步骤：

18、调节车辆音频系统的音量档位，初始设为最小值；

19、生成允许频率扫描的激励信号；

20、通过麦克风测量频率响应；

21、通过激光器测量扬声器振膜的位移；

22、增加音量档位；

23、重复上述步骤直至包括最大音量档位。

24、在一个实施例中，通过放置在驾驶员头部估计位置的麦克风测量频率响应来确定失真和寄生振动指标，包括以下步骤：

25、测量背景噪音；

26、调节音量档位，初始设为最小值；

27、生成正弦扫频信号类型的激励信号；

28、通过麦克风测量频率响应；

29、通过激光器测量振膜的位移；

30、增加音量档位；

31、重复上述步骤直至包括最大音量档位。

32、在一个实施例中，在测量扬声器声学指标的步骤中进行的测量是在开环下进行的，激励信号和测量信号在后处理之前进行时间重新对齐。

33、在一个实施例中，信号通过特别是短时傅里叶变换进行后处理。

34、在一个实施例中，管理低频的步骤包括：

35、带宽扩展步骤，以使扬声器的频率响应更接近目标频率响应；

36、扬声器保护步骤。

37、在一个实施例中，在带宽扩展步骤中，确定声学潜力，所述声学潜力对应于对于给定频率和音频链的给定操作点，信号的最大允许幅度，超过该幅度时失真指标高于所述操作点的规格，所述声学潜力通过将在测量步骤中进行的失真指标测量与相关音量的规格进行比较，为每个音量级别计算。

38、在一个实施例中，在带宽扩展步骤中，对每个音量级别，对扬声器应用均衡化，其中在给定频率下的增益由声学潜力与在测量步骤中测量的频率响应之间的差异给出。

39、在一个实施例中，均衡化通过四个滤波器实现，包括主要用于校正扬声器截止频率以下频带的高通滤波器和低架滤波器，以及主要用于校正以扬声器截止频率为中心的频带的两个峰值型滤波器，所述滤波器的一组参数被初始化，然后根据目标频率响应进行优化。

40、在一个实施例中，滤波器参数的优化以迭代方式实现。

41、在一个实施例中，在扬声器保护步骤中，使用包括至少一个带阻型滤波器的动态均衡器，每个带阻型滤波器具有预定的中心频率和品质因数以及动态增益，每个所述中心频率根据需要控制的声学现象来定义，并且所述动态增益在信号超过阈值时触发。

42、在一个实施例中，该方法还包括线性化扬声器的步骤。

43、本发明还涉及一种用于管理扬声器低频的设备。根据本发明，该设备包括：

44、用于校准车辆音频链的装置；

45、用于测量扬声器声学指标的装置；

46、用于扩展扬声器带宽的装置；

47、用于限制引起不良声学现象的频率幅度的装置。

48、在一个实施例中，该设备还包括用于补偿扬声器非线性的装置。

49、在一个实施例中，用于测量扬声器声学指标的装置包括麦克风和激光器。

技术特征：

1.一种车载扬声器低频管理方法，该扬声器属于具有可调节音量级别的车辆的音频链(1)，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法(1)，其特征在于，所述校准步骤(10)包括：

3.根据权利要求1或2所述的方法(1)，其特征在于，所述校准步骤(10)包括对所述音频链的关键组件的可调节参数进行预先调整。

4.根据权利要求1所述的方法(1)，其特征在于，表征所述扬声器的步骤(110)包括测量链的校准和所述扬声器的建模参数的测量。

5.根据权利要求1或4所述的方法(1)，其特征在于，所述测量链包括激光器和麦克风。

6.根据权利要求5所述的方法(1)，其特征在于，确定每个音量级别下所述音频链的频率响应的步骤(111)包括以下步骤：

7.根据权利要求5或6所述的方法(1)，其特征在于，通过放置在驾驶员头部估计位置的麦克风测量频率响应来确定失真和寄生振动指标，包括以下步骤：

8.根据前述任一项权利要求所述的方法(1)，其特征在于，在测量所述扬声器的声学指标的步骤(11)中进行的测量是在开环下进行的，激励信号(se)和测量信号(s)在后处理之前进行时间重新对齐。

9.根据前述任一项权利要求所述的方法(1)，其特征在于，所述信号通过特别是短时傅里叶变换进行后处理。

10.根据前述任一项权利要求所述的方法(1)，其特征在于，管理低频的步骤(12)包括：

11.根据权利要求10所述的方法(1)，其特征在于，在所述带宽扩展步骤(120)中，确定声学潜力，所述声学潜力对应于对于给定频率和所述音频链的给定操作点，信号的最大允许幅度，超过该幅度时失真指标高于所述操作点的规格，所述声学潜力通过将在测量步骤(11)中进行的失真指标测量与相关音量的规格进行比较，为每个音量级别计算。

12.根据权利要求11所述的方法(1)，其特征在于，在所述带宽扩展步骤(120)中，对每个音量级别，对所述扬声器应用均衡化，其中在给定频率下的增益由所述声学潜力与在测量步骤(11)中测量的频率响应之间的差异给出。

13.根据权利要求12所述的方法(1)，其特征在于，所述均衡化通过四个滤波器实现，包括主要用于校正所述扬声器截止频率以下频带的高通滤波器和低架滤波器，以及主要用于校正以所述扬声器截止频率为中心的频带的两个峰值型滤波器，所述滤波器的一组参数被初始化，然后根据目标频率响应进行优化。

14.根据权利要求13所述的方法(1)，其特征在于，所述滤波器参数的优化以迭代方式实现。

15.根据权利要求10至14中任一项所述的方法(1)，其特征在于，在所述扬声器保护步骤(121)中，使用包括至少一个带阻型滤波器的动态均衡器，每个带阻型滤波器具有预定的中心频率和品质因数以及动态增益，每个所述中心频率根据需要控制的声学现象来定义，并且所述动态增益在信号超过阈值时触发。

16.根据权利要求10至15中任一项所述的方法，其特征在于，还包括线性化所述扬声器的步骤(122)。

技术总结本发明涉及一种用于管理车载扬声器低频的方法(1)。根据本发明，该方法包括：校准包含所述扬声器的车辆音频系统的步骤(10)，以达到一组规格；测量扬声器声学指标的步骤(11)，包括失真指标，所述测量步骤(11)包括通过测量系统表征所述扬声器的步骤(110)，确定每个音量级别下所述音频系统的频率响应的步骤(111)，确定每个音量级别的失真指标和寄生振动指标的步骤(112)；管理低频的步骤(12)，利用所述声学指标、每个音量级别的频率响应和寄生振动指标，在该步骤中优化所述扬声器对低频的呈现。本发明还涉及一种用于实施本发明方法的装置。技术研发人员：达米恩·雅凯,梅尔·普吉受保护的技术使用者：阿嘉米斯技术研发日：技术公布日：2024/9/26