[发明专利]用于管理信号路径中的失真的设备和方法

说明书

公开了一种用于管理和/或减少沿与音频信号或音频系统相关的信号路径产生的谐波失真分量的设备。所述设备包括用于产生至少一个相位差信号的相位产生器或由所述相位产生器产生的参考音频信号，其中所述或每个恒定的相位差适于消除沿所述信号路径产生的谐波失真分量；对应的放大器通道，用于接收和分别放大用作参考音频信号的所述音频信号；和对应的扬声器通道，用于接收和分别产生与放大的音频相对应的声音，其中每个扬声器通道具有基本相等的性能参数并且适于相对于其他扬声器通道辐射所述声音，以产生对应于所述音频信号的组合声音，其中谐波失真分量与沿所述信号路径产生的所述谐波失真分量相比减小。

技术领域

本发明涉及一种用于高保真地再现声音的系统，尤其涉及用于管理和/或减少与音频信号或例如声音再现系统等系统相关的信号路径中的谐波失真的设备和方法。

定义

音频信号

音频信号表示可以出现在任何固体、液体或气体介质中的声波或音波的表示。它可以包括可能出现在包括电学域、机械域和声学域在内的任何物理域中的波形。波形可以包括连续(模拟)的、采样的或数字化的时间函数，并且可以包括任何频率的分量，包括次声频、声频和超声频。

相位产生器

相位产生器表示产生音频信号的一个或多个变体的装置，其中每个变体的所有频率分量(在工作频带内)的相位与参考音频信号中的相应频率分量的相位的相差恒定的相位角。在数学中，信号波形的相位变换的变体——其中信号的所有分量的相位角偏移90度——被称为希尔伯特变换(Hilbert Transform)。实部等于原始信号波形且虚部等于原始信号波形的希尔伯特变换的复值时间函数称为解析信号。

本发明的相位产生器可以包括多相位产生器，其中音频信号的每个变体之间的恒定相位角度差可以是选择的角度，该角度不必等于90度。通过使用下述三角恒等式

sin(α+β)＝sinα·cosβ+cosα·sinβ

或其复杂变形

exp(j(α+β))＝exp(jα)·cosβ+jexp(jα)·sinβ

可以仅从信号波形的两个变体——即，原始信号波形及其希尔伯特变换(也称为正交信号波形))——的合适线性组合生成具有0度至360度(模数360度)之间的恒定相位角度差的信号波形的相位变换的变体。

参考音频信号/通道/相位

参考音频信号表示通过表现出约定或参考相位响应的信号路径的音频信号。它可以包括输入音频信号或输入音频信号的变体，其中其频率分量的相位角在工作频带上偏移到参考相位。音频信号的相位表示其每个频率分量相对于约定的时间原点的集体(collective)相位角。

信号路径和参考音频信号所通过的后续路径可以被称为参考通道，并且参考通道可以被标记为具有0度的参考相位。参考音频信号还可以包括频率分量在工作频带上没有相位偏移的音频信号。

相位响应

信号路径的相位响应表示当正弦信号通过信号路径时正弦信号经历的相位偏移。相位响应包括将输出与输入进行比较的传递函数并包括正弦波频率的函数。

工作频带

工作频带表示相位产生器可以工作和/或相位产生器可以生成参考音频信号的频带，并且工作频带可以包括子频带，例如低音和/或高音子频带。在音频环境中，工作频带可以包括至少20Hz至20kHz之间的频率。

背景技术

音频系统中的失真可以以各种形式发生，包括放大器和信号处理器中的模拟和/或数字失真。模拟失真可包括放大器和扬声器中的谐波失真、放大器和扬声器中的互调失真，以及推挽放大器(push-pull amplifier)中的交叉失真。