[发明专利]数字化扬声器系统通道均衡与声场控制方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种通道均衡与声场控制方法和装置，特别涉及一种基于单一广义编码器的数字化扬声器系统通道均衡与声场控制方法和装置。

 

背景技术

随着大规模集成电路和数字化产业的快速发展，电声产业的数字化趋势也日益明显，目前，扬声器系统的数字化进程已经推进到数字功放环节，但是扬声器单元的数字化仍旧是一个瓶颈问题。为了突破扬声器单元本身的数字化，近年来，许多学者开始研究基于∑-Δ调制技术的数字化扬声器系统。这种数字化扬声器系统，其各通道所传输信号为基于二元状态编码格式的数字信号，数字化系统所采用的这种新的编码格式，使得传统的基于PCM编码格式的通道均衡和声场控制算法并不能直接应用于数字化扬声器系统的均衡和声场控制。另外，目前基于二元状态编码格式的数字信号处理算法，仅局限于对二元状态编码信号的幅度滤波处理，对于二元状态编码信号进行幅度和相位联合处理的均衡和声场控制算法还没有出现。现有的数字化扬声器系统，都是采用失配整形技术和延时控制技术进行较为简单的通道均衡和声场控制处理，在复杂环境下，这些简单处理方法将无法达到期望效果。

目前，基于多比特∑-Δ调制的数字化扬声器系统，都是依赖于失配整形技术所采用的随机化选择输出通道的策略来消除多个数字传输通道之间的频响差异性，但是这种基于失配整形器的多通道频响差异校正方法，仅适用于微小量级的幅度响应偏差校正，对相位响应偏差的校正能力非常弱。这种基于失配整形技术的多通道频响校正方法仅消除通道间的少量频响差异而对各通道自身音频带内的频响起伏不能起到有效的均衡作用。这些数字传输通道本身的频响起伏性会带来还原声场的音色成份发生改变，难于保证声场的真实还原，因此需要考虑对多个数字通道进行频响均衡处理。中国专利CN 101803401A公开了一种基于失配整形的数字化扬声器系统通道偏差校正方法，但是该专利并没有考虑对各通道音频带内的频响起伏进行有效的均衡处理，从而造成系统还原信号频谱与音源信号真实频谱存在着较大偏差，使得数字系统重放声场不能真实的再现原来音源的真实声场效果。数字化扬声器系统所采用的电声转换装置为数字化扬声器阵列或者多音圈扬声器，但是由于受当前加工制作水平所限制，这些电声转换装置所涉及的多个扬声器单元之间或者多个音圈之间存在着非常大的频响差异性，单纯依赖于失配整形技术并不能很好的解决较大频响差异的校正问题，因此需要寻找适合于数字化扬声器系统的性能更好的多通道频响一致性及平坦性校正方法。

目前，数字化扬声器系统所采用的声场控制方法是较为简单的通道延时控制方法，这种方法仅适用于理想自由声场环境下的数字系统单一波束的指向性控制，在某些应用场合，当需要数字系统产生多个指向性波束时，这种基于延时控制的方法将无法完成多个波束的导向控制。在通常应用场合，数字系统所处的声场环境会存在一些反射或散射效应，从而产生出较为丰富的多径干扰分量，在这种情况下基于时延控制的方法将不能取得正确的声场控制效果。针对复杂的声场控制需求，单纯依赖于时延控制并不能取得较好的控制效果，需要对多个通道的幅度和相位响应进行联合控制，以达到期望的声效要求。中国专利CN 101803401A所公开的基于通道延时调整的数字化系统波束导向方法，仅调整了各通道传输信号的相位信息，并没有考虑各通道传输信号的幅度调整，属于一种较为简单声场控制方法，其所产生的波束控制能力较弱，仅在接近自由场的环境中具有一定的波束导向能力。针对实际应用环境下数字化扬声器系统的复杂声场控制问题，需要寻找适合于数字扬声器系统的声场控制方法。

针对现有的基于多比特∑-Δ调制的数字化扬声器系统在通道均衡和声场控制方面存在的缺陷性，需要寻找更为有效的通道均衡与声场控制方法，以满足基于多比特∑-Δ调制的数字化扬声器系统在频带平坦性和波束指向性方面的应用需求，并制作具有通道均衡与声场控制功能的数字化扬声器系统装置。

发明内容

本发明的目的是克服现有数字化扬声器系统在通道均衡和声场控制方面的缺陷，提出了一种基于单一广义编码器的数字化扬声器系统通道均衡与声场控制方法以及具有通道均衡和声场控制功能的数字化扬声器系统装置。

为了达到上述目的，本发明一方面提供一种数字化扬声器系统通道均衡与声场控制方法，包括如下步骤：    

1）数字格式转换，将音源信号转换为位宽为N和采样率为f_s的PCM编码信号；

2）对转换后的信号进行多通道均衡处理, 对各通道的频响曲线进行平坦性校正；