[发明专利]调节使用电声换能器的音频系统的方法

说明书

提供一种校正使用电声换能器形成的音频信号(AS)的方法。该方法包括：根据公式I，基于音频信号(AS)产生经校正的音频信号(CAS)，其中，系数B的值为从‑10到0，并且系数C的值为从0到0.04。

技术领域

本发明涉及为了提高使用电声换能器基于音频信号再现的声信号的声保真度而进行的该音频信号的校正。本发明具体涉及以音频信号的形式记录声信号并借助电磁和磁电动态电声换能器从音频信号再现声信号。

背景技术

在由大公司以及小的一人企业在实验室中进行的研究和开发活动的结果中，仍然在开发声音记录和再现的系统。许多技术人员进行持续的研究以开发逐渐改进的音频系统的解决方案，这些解决方案为了越来越忠实而使得能够首先将原始声信号(例如，例如，诸如人的嗓音和古典乐器的声音等的源于自然声源的声音)记录成音频信号，然后从这种音频信号再现能够准确地反映原始声信号(特别是还反应原始声信号的自然性质，例如，诸如人的嗓音或古典乐器等的特性)的声信号。

为了将声压(声音)转换成(例如在麦克风和电吉他拾音器等中生成的)电信号且为了将电信号转换成(例如在扬声器、头戴式耳机、水听器(hydrophone)等中生成的)声信号，使用电声换能器。

大部分目前使用的电声换能器的操作基于电导体(实质上为线圈的形式)与导体周围的磁场之间的交互。

关于构造，这种电声换能器可以被分成电磁换能器和磁电动态换能器。

电声换能器的幅频特性取决于大量参数，例如，诸如机械构造、用于生产振膜(membrane)的材料、整个换能器结构的几何结构、另外引入的共振或衰减等。电声换能器的制造商有目的地使用所有这些参数，并且这些参数对再现的声信号的声音具有关键影响。

通常认为，音频系统的最弱(即，引入最大失真)元件是扬声器(头戴式耳机)。因此，音频系统的一个主要开发方向与开发所记录声信号的形状的这种修改的尝试有关，所记录的声信号补偿电声换能器(扬声器)的负面但不可避免的特征，例如，诸如非线性、内部共振、它们自己的频率、时间上的参数变化等。

这种解决方案中的一个是在专利申请US2014064502中公开的算法。

在将音频信号发送到之前驱动扬声器的放大器之前修改音频信号的形状可以通过改变源记录内容在数字域中实现或通过借助模拟滤波器改变音频信号形状在模拟域中实现。

发明内容

本发明涉及一种在将源原始音频信号发送到驱动电声换能器(例如，扬声器)的放大器之前修改音频信号的算法，该算法可以在数字域及模拟域这两者中实现。

不管构造解决方案和内部所用材料如何，所有磁电换能器和电磁换能器都基于相同基本物理原理来工作。

电信号(流过换能器线圈的电流)到换能器振膜的移动(即，到声压)的换能器(诸如扬声器和头戴式耳机)按照以下这种方式来工作：具有以表示声信号的方式可变的电流密度的电流I(因此电流构成音频信号)流过其导线的总长L的线圈，其中，线圈与换能器膜固定联接，并且位于磁感应B的强磁场中。电流I的流动引起作用在线圈(且由此作用在振膜上)并具有由以下公式定义的值的力F：F＝I×L×B。在极端条件下，如果电流I具有恒定值，那么力F也是恒定的，因此换能器振膜位移x因此也是恒定的。

如果从在图1所呈现的音频系统1a中具有恒定振幅A和范围1Hz-30kHz的可变频率f的电流I(t)＝A sin(2πft)的发电机G向电声换能器供电，那么由以下公式定义振膜位移x的振幅：其中，系数随着频率f的变化而变化。

图2呈现了示例性市售电声换能器BEYERDYNAMIC DT880的幅频特性x(t,f)(实线)。

在低声频率的范围内，特性x(t,f)与被表示为L1的线(短划线)平行，即，振膜位移x反映流过换能器线圈的电流I的形状。线L1表示整个频率范围内的恒定振幅的特性。