一种自动补偿音频通路传递函数的发声系统及方法
专利汇可以提供一种自动补偿音频通路传递函数的发声系统及方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开一种自动补偿音频通路传递函数的发声系统及方法，该系统包括M个带前置 放大器 的监测麦克 风 、M个无源发声单元、M路输入输出的功率放大 电路 以及M路输入输出的补偿 控制器 。本发明弥补了音频系统市场上的空缺，能够减少由于声场环境、发声单元特性、模拟特性等因素造成的音频通路失真从而改善声音品质。本发明使用、操作简单，能够通过简单的校准，生成补偿 滤波器 并进行数字滤波，以减少因为声场环境、模拟电路特性、发声器特性等因素造成的声 信号 失真，给使用者带来高保真的声学体验的同时省去了繁杂的声学调试、均衡的步骤，节省大量时间和精 力 。，下面是一种自动补偿音频通路传递函数的发声系统及方法专利的具体信息内容。
1.一种自动补偿音频通路传递函数的发声系统，其特征在于，该系统包括M个带前置放大器的监测麦克风、M个无源发声单元、M路输入输出的功率放大电路以及M路输入输出的补偿控制器；其中，所述M个带前置放大器的监测麦克风与M路输入输出的补偿控制器连接，用于在校准阶段采集声信号，并将其输出给补偿控制器；所述M路输入输出的功率放大电路的输入与M路输入输出的补偿控制器模拟输出相连，所述M路输入输出的功率放大电路的输出与M个无源发声单元相连，用于放大控制器模拟输出信号功率并驱动无源发声单元；所述M个无源发声单元的输入连接M路输入输出的功率放大电路的输出，用于发声；所述M路输入输出的补偿控制器在校准阶段用于发出激励信号并采集激励和回馈信号并根据预设参数计算传递函数和补偿滤波器；在补偿阶段对数字信号输入或经过音频芯片的模拟信号输入使用校准阶段计算出的补偿滤波器进行数字滤波，滤波后的信号输出给音频芯片后再经过功率放大电路通过无源发声单元发声。
2.根据权利要求1所述的自动补偿音频通路传递函数的发声系统，其特征在于，所述补偿控制器包括DSP芯片、蓝牙芯片、M路输入输出的音频芯片及存储芯片；所述蓝牙芯片通过蓝牙无线连接将用户在智能终端上设定的参数刷入DSP芯片，当用户在智能终端播放音频时，音频可通过蓝牙连接无线传输至DSP芯片；所述存储芯片用于存储供DSP芯片调用的传递函数建模模块、补偿滤波器计算模块、滤波算法模块、用户设定参数数据、已建音频通路传递函数系数及补偿滤波器传递函数系数；其中，所述传递函数建模模块用于根据发声单元和麦克风的数量进行传递函数建模；所述补偿滤波器计算模块用于在传递函数建模完成后，根据用户所设的参数和建好的传递函数模型进行补偿滤波器计算，并确定最优的补偿滤波器系数；所述滤波算法模块用于基于计算好的补偿滤波器对数字或模拟音频输入进行实时的数字滤波并输出给音频芯片，进行补偿滤波工作。
3.根据权利要求2所述的自动补偿音频通路传递函数的发声系统，其特征在于，所述传递函数建模模块具体用于：根据无源发声单元和监测麦克风的数量进行传递函数建模，并根据评价算法对所建的传递函数进行评估，判断其是否满足补偿要求，具体包括：
一、DSP芯片实时生成白噪声信号Xwn，并实时输出给音频芯片的所有共M路通道，DSP同时实时采集Xwn并存储至DSP片内存储。在这一步骤的同时，DSP实时采集共M路来自音频芯片的麦克风输入信号Ywn,m＝1,2,...,M并存储至DSP片内存储。根据用户设定或默认设定，当Xwn和Ywn,m＝1,2,...,M长度等于NS时，实时输出和实时采集停止；
二、将DSP芯片输出给音频芯片的信号Xwn与麦克风采集信号Ywn，m＝1，2，...，M进行相干性分析，公式如下所示：
三、取CXY(f)中代表对应频率的相干性值Cn，计算其均方根误差，公式如下：
若均方根误差Crms≥0.9，则所建传递函数满足需求，否则传递函数建模模块重复步骤一的操作；
四、若步骤三中的均方根条件被满足，根据如下公式计算信号第m路激励信号Xwn和回馈信号Ywn，m＝1，2，...，M的音频通路传递函数Sm＝1，2，…，M。该传递函数长度为Is,由用户设定或默认设定而决定；
其中 是信号Xwn的自相关矩阵，bmx是信号Ywn，m＝1，2，...，M与Xwn的互相关向量。
4.根据权利要求3所述的自动补偿音频通路传递函数的发声系统，其特征在于，所述补偿滤波器计算模块具体用于在传递函数建模完成后，根据用户所设的参数和建好的传递函数Sm＝1,2,…,M进行补偿滤波器计算，确定最优的补偿滤波器系数，具体过程如下：
一、通过DSP生成数据个数为N的白噪声信号WN，N为系统默认设置或者用户设定；
二、根据系统默认设置或用户设定，生成特定频带、长度为I的带通滤波器WBP，若设置全频段补偿，WBP为全通滤波器；
三、对步骤一中生成的白噪声WN进行数字滤波，滤波器为步骤二生成的带通滤波器WBP，滤波后生成信号XBP,滤波公式如下：
四、计算共M个音频通路中第m个补偿滤波器Wm，其中的子步骤如下：
a.对步骤三中得到的带通信号XBP进一步进行数字滤波，数字滤波器为对应第m路音频通路的传递函数Sm，滤波后得到信号YBP,m，公式如下：
b.根据用户设定或默认设定，对步骤三中得到的带通信号XBP进行增加D个延时操作并得到信号XBPD，具体公式如下：
c.根据用户默认设定，计算长度为C的补偿滤波器Wm，公式如下：
其中 是信号YBP，m的自相关矩阵，bdy是信号XBPD(n)与YBP，m的互相关向量。
特别地，所述滤波算法模块具体用于在补偿滤波器计算完成后，对数字音频输入或者经过音频芯片模拟转数字后的音频输入IN进行实时数字滤波操作，滤波后输出OUTm给第m路的音频芯片输入；该数字滤波器为补偿滤波器计算模块计算得到的补偿滤波器Wm，具体公式如下：
5.根据权利要求4所述的自动补偿音频通路传递函数的发声系统，其特征在于，所述补偿控制器中蓝牙芯片用于实现补偿控制器与智能终端的无线连接；用户通过智能终端上安装的APP应用程序设置补偿控制器包括但不限于校准阶段数据长度NS，传递函数长度IS，补偿阶段白噪声数据长度N，带通滤波器WBP频段，延时参数D，补偿滤波器长度C；在补偿阶段，用户可通过智能终端的蓝牙音频与补偿控制器无线连接，使发声单元播放高保真的蓝牙音频。
6.一种基于权利要求1所述自动补偿音频通路传递函数的发声系统的自动补偿音频通路传递函数的发声方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
S101、布置并连接自动补偿音频通路传递函数的发声系统的各个部件，包括M个带前置放大器的监测麦克风、M个无源发声单元、M路输入输出的功率放大电路以及M路输入输出的补偿控制器；所述M个带前置放大器的监测麦克风与M路输入输出的补偿控制器连接，M路输入输出的功率放大电路与补偿控制器相连，M个无源发声单元与M路输入输出的功率放大电路相连；其中，M个带前置放大器的监测麦克风与M个无源发声单元一一对应；
S102、给补偿控制器上电，如果要用户要更改控制器参数，则开智能终端上的APP应用程序，通过蓝牙连接补偿控制器并修改参数；
S103、补偿控制器在参数修改完成后进入校准阶段，调用传递函数建模模块，通过信号相干性要求后，计算并保存M路音频通路的传递函数，否则重建传递函数；
S104、补偿控制器在音频通路传递函数建立完成后，调用补偿滤波器计算模块，计算并保存M路音频通路的补偿滤波器；
S105、用户根据自己的需求，通过模拟电路连接音频设备至补偿控制器或者通过智能终端的蓝牙音频传输连接补偿控制器，补偿控制器调用实时滤波算法模块进行实时的音频通路补偿。
S106、用户完成对自动补偿音频通路传递函数的发声系统的使用后，关闭自动补偿音频通路传递函数的发声系统并断电。
一种自动补偿音频通路传递函数的发声系统及方法
技术领域
背景技术
发明内容
具体实施方式
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