扬声器保护
阅读：33发布：2020-10-04
专利汇可以提供扬声器保护专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 申请 描述了扬声器保护的方法和装置。描述了一种扬声器保护系统(1100)，具有将输入音频 信号 (Vin)分离成不同的相应频带(ω1，ω2...，ωη)中的多个 音频信号 (v1，v2...，vn)的第一频带分离器(102)。第一增益 块 (103)被配置为向位于不同的相应频带中的每个音频信号施加相应的频带增益(gt1，gt2，...，gt3)，且设置用于控制相应的频带增益的增益 控制器 (109；1101)。针对多个不同的相应频带中的每个，热控制器(1101)确定扬声器在此频带中的功率耗散，且基于所确定的此频带的功率耗散来确定相应的热增益设置。增益控制器被配置为基于热增益设置来控制相应的频带增益。，下面是扬声器保护专利的具体信息内容。
1.一种扬声器保护系统，包括：
第一频带分离器，被配置为接收一个输入音频信号且将所述输入音频信号分离成位于不同的相应频带内的多个音频信号；
第一增益块，被配置为向所述不同的相应频带内的所述多个音频信号中的每个音频信号施加一个相应的频带增益；
一个增益控制器，用于控制所述相应的频带增益；以及
一个热控制器，被配置为针对多个所述不同的相应频带中的每个频带，确定扬声器在此频带中的功率耗散，且基于所确定的对于此频带的功率耗散来确定相应的热增益设置；
其中所述增益控制器被配置为基于所述热增益设置来控制所述频带增益。
2.根据权利要求1所述的扬声器保护系统，其中所述热控制器包括一个功率耗散计算块，用于确定扬声器在所述多个频带的每个频带中的功率耗散。
3.根据权利要求2所述的扬声器保护系统，其中所述功率耗散计算块被配置为接收一个指示扬声器的音圈电流的信号，且基于所述多个频带中的每个频带的音圈电流分量和对音圈电阻的估计来确定对每个热频带中的功率耗散的估计。
4.根据权利要求3所述的扬声器保护系统，其中所述功率耗散计算块包括第二频带分离器，用于将指示扬声器的音圈电流的信号分离成位于所述多个频带的每个频带中的音圈电流分量。
5.根据权利要求3或4所述的扬声器保护系统，其中所述功率耗散计算块还被配置为基于所述频带中的至少两个频带的音圈电流分量来确定至少一个交叉频带功率耗散。
6.根据权利要求3至5中的任一项所述的扬声器保护系统，其中所述热控制器被配置为基于指示扬声器的音圈电流的信号来确定对音圈电阻的估计。
7.根据权利要求6所述的扬声器保护系统，其中所述热控制器被配置为基于一个或多个热阻抗参数以及指示扬声器的音圈电流的信号来确定对音圈电阻的估计。
8.根据权利要求6所述的扬声器保护系统，其中所述热控制器被配置为基于供应至扬声器的输出驱动信号以及指示扬声器的音圈电流的信号来确定对所述音圈电阻的估计。
9.根据权利要求3至8中的任一项所述的扬声器保护系统，其中指示扬声器的音圈电流的信号是所测量的电流信号。
10.根据权利要求3至8中的任一项所述的扬声器保护系统，其中指示扬声器的音圈电流的信号是一个建模电流信号，所述建模电流信号是基于扬声器的模型以及供应至扬声器的输出驱动信号来建模的。
11.根据权利要求10所述的扬声器保护系统，其中所述热控制器被配置为确定对音圈温度的估计，并且对音圈温度的估计是扬声器的模型的输入。
12.根据权利要求2所述的扬声器保护系统，其中所述功率耗散计算块包括一个乘法器块，所述乘法器块被配置为将自所述第一频带分离器输出的所述多个音频信号中的每个音频信号乘以所述相应频带的相应阻抗值，以提供对所述频带中的每个频带的功率耗散的所述指示。
13.根据权利要求12所述的扬声器保护系统，其中所述阻抗值是基于此频带的预定的平均线圈阻抗。
14.根据任一项前述权利要求所述的扬声器保护系统，其中所述热控制器被配置为基于所述确定的、所述扬声器针对所述频带中的每个频带的功率耗散来确定是否超过或是否将超过一个或多个温度阈值，且如果超过或将超过一个或多个温度阈值，则对热增益设置进行控制，以减小所述热频带的功率耗散。
15.根据任一项前述权利要求所述的扬声器保护系统，其中所述热控制器被配置为基于所估计的温度来确定对音圈温度的估计以及设置至少一个允许的功率极限，其中基于所确定的此频带的功率耗散和所述至少一个允许的功率极限来控制热频带的热增益设置。
16.根据任一项前述权利要求所述的扬声器保护系统，还包括一个偏移控制器，所述偏移控制器被配置为确定扬声器在多个偏移频带的每个偏移频带中的建模音盆偏移，且对于每个偏移频带，基于此频带的建模音盆偏移来确定一个相应的偏移增益设置。
17.根据权利要求16所述的扬声器保护系统，其中偏移频带中的至少一些对应于自所述第一频带分离器输出的多个音频信号的频带。
18.根据权利要求17所述的扬声器保护系统，其中所述增益控制器被配置为基于所述偏移增益设置来进一步控制所述频带增益。
19.根据权利要求18所述的扬声器保护系统，其中所述增益控制器包括：
一个最小功能块，该最小功能块被配置为针对每个频带来接收所述偏移增益设置和所述热增益设置作为增益设置输入，且基于此频带的最小增益设置输入来确定相关的频带增益。
20.根据权利要求19所述的扬声器保护系统，其中所述最小功能块还被配置为针对每个频带来接收至少一个附加的控制增益设置作为一个增益设置输入。
21.根据权利要求16至20中的任一项所述的扬声器保护系统，其中自所述第一频带分离器输出的所述多个音频信号中的至少一个频带对应于一个未经偏移限制频带，其中所述偏移控制器被配置为并不确定扬声器在所述至少一个未经偏移限制频带中的建模音盆偏移。
22.根据权利要求21所述的扬声器保护系统，其中所述至少一个未经偏移限制频带对应于自所述第一频带分离器输出的一个或多个最高频带。
23.根据权利要求16至22中的任一项所述的扬声器保护系统，其中所述偏移控制器包括一个位移建模器，所述位移建模器被配置为基于所述输入音频信号和一个位移模型来确定多个位移信号，每个位移信号对应于扬声器针对所述不同的相应偏移频带中的一个偏移频带的建模音盆位移。
24.根据权利要求23所述的扬声器保护系统，其中所述位移建模器包括一个位移建模块，所述位移建模块被配置为接收一个音频波形信号，且基于所述音频波形信号和所述位移模型来确定扬声器的预测位移。
25.根据权利要求24所述的扬声器保护系统，其中所述音频波形信号是所述输入音频信号的一种型式。
26.根据权利要求24或25所述的扬声器保护系统，其中所述位移建模器包括第三频带分离器，所述第三频带分离器被配置为接收所述位移建模块的输出，且将所述输出分离成位于不同的偏移频带中的多个位移信号。
27.根据权利要求26所述的扬声器保护系统，其中所述第三频带分离器被配置为处理位于每个频带中的位移信号，以便提供以下中的至少一个：启动时间常数；衰退时间常数；
或对一个帧周期中的最大位移的指示。
28.根据权利要求26所述的扬声器保护系统，其中所述位移建模块被配置为接收自所述第一频带分离器输出的所述多个音频信号，且确定自所述第一频带分离器输出的所述音频信号中的每个音频信号的建模音盆位移，以提供位于不同偏移频带中的多个位移信号。
29.根据权利要求23至28中的任一项所述的扬声器保护系统，包括第二增益块，所述第二增益块被配置为向不同频带中的所述多个位移信号中的每个位移信号施加相应的增益。
30.根据权利要求29所述的扬声器保护系统，其中通过所述第二增益块向所述多个位移信号中的每个位移信号所施加的相应增益是基于由所述增益控制器所确定的对应于此频带的当前频带增益。
31.根据权利要求29或权利要求30所述的扬声器保护系统，还包括一个多频带动态范围控制块，其中通过所述第二增益块向所述多个位移信号中的每个位移信号所施加的相应增益是基于一个由所述多频带动态范围控制块所确定的用于相关频带的动态范围控制增益。
32.根据权利要求31所述的扬声器保护系统，其中所述多频带动态范围控制块从所述第一频带分离器接收所述多个音频信号的一种型式，以确定所述动态范围控制增益。
33.根据权利要求32所述的扬声器保护系统，其中对于来自所述第一频带分离器的多个音频信号中的至少一些音频信号，所述多频带动态范围控制块被配置为将位于一个频带中的音频信号与一个相邻频带的至少一个音频信号组合，且处理所组合的音频信号，从而确定一个用于相应频带的动态范围控制增益。
34.根据权利要求32或33所述的扬声器保护系统，包括一个延时块，所述延时块在一个用于所述多个音频信号的信号路径中，其中所述延时块在所述第一频率分离器的下游且在所述第一增益块的上游，且其中所述多频带动态范围控制块接收所述多个音频信号的、从所述延时块的上游所导出的一种型式。
35.根据权利要求31所述的扬声器保护系统，其中所述多频带动态范围控制块接收所述多个位移信号的一种型式，且从所述位移信号确定所述动态范围控制增益。
36.根据权利要求35所述的扬声器保护系统，其中对于所述多个位移信号中的至少一些位移信号，所述多频带动态范围控制块被配置为将位于一个频带中的位移信号与一个相邻频带的至少一个位移信号组合，且处理所组合的位移信号，从而确定用于相应频带的动态范围控制增益。
37.根据权利要求16至36中的任一项所述的扬声器保护系统，其中所述增益控制器被配置为控制所述频带增益，以使频带增益的总和最大化且受到保持在一个可接受的偏移极限内的限制。
38.根据权利要求37所述的扬声器保护系统，其中所述增益控制器被配置为应用迭代误差最小化技术来控制所述频带增益。
39.根据权利要求23至36中的任一项所述的扬声器保护系统，其中所述增益控制器被配置为基于所述多个位移信号来识别音盆位移的一个阈值且控制所述频带增益，以使得针对其中所述位移信号对应于大于所述阈值的预测音盆位移的任何频带，控制所述频带的增益，以将所述预测音盆位移减小到大体上等于所述阈值。
40.根据任一项前述权利要求所述的扬声器保护系统，其中所述增益控制器被配置为向来自一个或多个频带的贡献施加一个权重。
41.根据任一项前述权利要求所述的扬声器保护系统，其中所述增益控制器被配置为根据以下中的至少一项来施加频带增益的任何改变：用于减小增益的时间常数；用于增加增益的时间常数；在增加增益之前用于维持增益的保持时间；以及，在减小增益之前用于维持增益的保持时间。
42.根据任一项前述权利要求所述的扬声器保护系统，其中所述第一频带分离器包括一个滤波器组，所述滤波器组包括多个带通滤波器。
43.根据任一项前述权利要求所述的扬声器保护系统，其中所述输入音频信号是数字音频信号。
44.根据任一项前述权利要求所述的扬声器保护系统，所述扬声器保护系统被实施作为集成电路。
45.一种电子装置，包括根据任一项前述权利要求所述的扬声器保护系统。
46.根据权利要求45所述的电子装置，还包括一个扬声器的驱动放大器，所述驱动放大器被配置为接收一个自扬声器保护系统输出的音频信号。
47.根据权利要求45至56中的任一项所述的电子装置，包括一个扬声器，所述扬声器被配置为通过一个自扬声器保护系统输出的音频信号驱动。
48.根据权利要求45至47中的任一项所述的电子装置，其中所述装置是以下中的至少一个：便携式设备；电池供电设备；计算设备；通信设备；游戏设备；移动电话；个人媒体播放器；膝上型计算机、平板计算机或笔记本计算设备。
49.一种扬声器保护方法，包括：
接收一个输入音频信号；
将所述输入音频信号分离成位于不同频带中的多个音频信号；以及
向不同频带中的所述多个音频信号中的每个音频信号施加相应的频带增益；
其中所述方法包括确定扬声器针对所述多个频带中的每个频带的功率消耗，且基于所确定的此频带的功率耗散来确定相应的热增益设置；以及
基于所述热增益设置来控制所述频带增益。
50.软件代码，所述软件代码存储在非临时性存储介质上，当所述软件代码在一个合适的处理器上运行时，执行权利要求49所述的方法或提供根据权利要求1至44中的任一项所述的扬声器保护系统。
51.一种扬声器保护系统，包括：
第一频带分离器，被配置为接收一个输入音频信号，且将所述输入音频信号分离成位于不同频带中的多个音频信号；
第一增益块，被配置为向不同频带中的所述多个音频信号中的每个音频信号施加一个相应的频带增益；以及
一个增益控制器，用于控制所述相应的增益；
其中所述增益控制器被配置为基于扬声器针对所述频带的建模音盆位移或建模功率耗散中的至少一个来控制所述频带增益。
扬声器保护
[0001] 此公开内容的代表性实施方案的领域涉及与保护扬声器相关或有关的方法、装置和/或实施方式，尤其涉及与控制供应至扬声器的驱动信号以便避免过多的隔膜偏移和/或避免音圈(voice coil)过热相关或有关的方法、装置和/或实施方式。
[0002] 许多不同的产品包括音频电路系统(诸如，音频放大器)连同一个或多个扬声器和/或用于驱动集成装置的一个或多个扬声器的连接件，所述集成装置诸如是移动电话(即，手机)和/或外围装置(诸如，头戴式受话器(headset)(例如，耳塞(earbud)、耳机(headphone)、头戴式受话器、助听器和蓝牙TM设备)。在一些情况下，所选择的扬声器将是足够鲁棒的，且将被定尺寸以足以处理放大器将信号连续地驱动到扬声器内时的最大功率电平，即使在最坏情况的环境条件下，例如，最大电源电压、最大周围温度等。然而，具有足够鲁棒的扬声器并不总是经济的，且对于便携式设备(诸如，移动电话或平板计算机和头戴式受话器等)，通常期望使扬声器尽可能小且轻。这会潜在地导致使扬声器过载的音频驱动电路系统。一个具体问题是由于由过多的和/或持续很久的驱动信号所导致的扬声器机构的过多的位移(即，偏移)造成的机械损坏。
[0003] 已知的是，提供电路系统以使用工厂模型(即，扬声器如何反应的模型)、从施加到扬声器的电压来估计扬声器机构随时间的位移，该工厂模型的参数可以在使用中被适配，且提供电路系统，以在预测到过偏移时，减小所施加的驱动信号。此信号减小可以使驱动扬声器的输入信号横跨其整个带宽衰减，或它可以更改高通滤波器的截止频率，以减小通常具有较大量级的较低频率或低音分量。然而，这些全频带衰减技术或可变截止滤波技术可能不必要地使输入信号在对偏移调制没有显著贡献的频带中的一些分量衰减，从而导致来自扬声器的音频信号的不必要的退化。
[0004] 此外，过偏移预测和信号减小必需足够迅速，以在任何过偏移发生之前使信号可靠地减小，而不产生由于信号调制中的频率改变所造成的音频信号中的显著的伪像。优选地，在从信号输入到扬声器驱动信号(即，信号输出)的信号路径中不应当存在不必要的信号处理，以便保留主观音频质量，并且以在所需的硬件资源方面是经济的以及在功率消耗方面是经济的。此外，在一些应用(诸如，电话学)中，信号处理不应在输入信号和输出信号之间引入过多的延时。
[0005] 另一个问题是，扬声器可能由于过高的温度而被损坏。即使信号幅度被限制以使扬声器不会机械地过载，但是扬声器的线圈中的欧姆功率耗散可能足以在扬声器内部产生过高的温度，尤其是如果此信号功率持续相对长的时间周期，或者如果外部环境温度或装置温度已经被提高。因此，在一些情况下，使驱动信号衰减以减小线圈功率耗散可能是必须的。此衰减可以通过分立的信号衰减或增益块(即，专用于热限制的模块)来提供。这样的用于热限制的信号衰减块可以在信号路径中、在偏移限制块之前或之后操作，但是存在的风险是，这些块以不希望的方式相互作用，例如提供偏移或温度的错误估计，和/或使用冲突增益调整启动时间或释放时间操作，导致过于活跃的调整或音频伪像。
[0006] 在一些应用中，也可以通过动态范围压缩(DRC)块在信号链(即，信号路径)中的某个点处调整音频信号，以提升低电平信号和/或使高幅度信号衰减，从而适配在信号链中的电路元件(例如，信号链的信号处理块)的动态范围内。此动态范围调整也可以是信号相关的，且纳入一些启动(attack)时间常数和延时时间常数。也可以存在某个调整以使频谱均衡，从而根据心理声学参数来扩大低音信号和/或以增加主观响度。
[0007] 信号路径中的这些级联块中的每个可能将滤波器组延时和处理延时引入到信号，且增益和/或频率响应的适应性调整的链可能经由它们的个体调整时间常数而相互作用。
[0008] 本发明的实施方案提供了用于扬声器保护的方法和装置，所述方法和装置至少减轻了上文提及的缺点中的至少一些。
[0009] 下面的描述阐明了根据此公开内容的示例实施方案。本领域普通技术人员将明了另一些示例实施方案和实施方式。此外，本领域普通技术人员将认识到，可以应用多种等同技术来替代下文讨论的实施方案或可以结合下文讨论的实施方案采用多种等同技术，且所有这样的等同物应被认为被本公开内容包含。
[0010] 因此，根据本发明的一个方面，提供了一种扬声器保护系统，包括：
[0011] 第一频带分离器，被配置为接收一个输入音频信号且将所述输入音频信号分离成位于不同的相应频带内的多个音频信号；
[0012] 第一增益块，被配置为向位于不同频带内的所述多个音频信号中的每个音频信号施加相应的频带增益；
[0013] 一个增益控制器，用于控制所述相应的频带增益；以及
[0014] 一个热控制器，被配置为针对多个所述不同的相应频带中的每个频带来确定扬声器在此频带中的功率耗散，且基于所确定的此频带的功率耗散来确定一个相应的热增益设置；
[0015] 其中所述增益控制器被配置为基于所述热增益设置来控制所述频带增益。
[0016] 所述增益控制器可以被配置为控制所述频带增益，以便将扬声器维持在限定的温度极限内。
[0017] 在一些实施方案中，所述热控制器从而包括一个功率耗散计算块，用于确定扬声器在所述多个频带的每个频带中的功率耗散。
[0019] 在一些实施方案中，所述功率耗散计算块可以包括第二频带分离器，用于将指示扬声器的音圈电流的信号分离成位于所述多个频带的每个频带中的音圈电流分量。
[0020] 所述功率耗散计算块还可以被配置为基于所述频带中的至少两个频带的音圈电流分量来确定至少一个交叉频带功率耗散。
[0021] 所述热控制器可以被配置为基于指示扬声器的音圈电流的信号来确定对音圈电阻的估计。在一些实施方案中，所述热控制器可以被配置为基于指示扬声器的音圈电流的信号和一个或多个热阻抗参数来确定对音圈电阻的估计。在一些实施方案中，所述热控制器可以被配置为基于指示扬声器的音圈电流的信号和供应至扬声器的输出驱动信号来确定对所述音圈电阻的估计。
[0022] 指示扬声器的音圈电流的信号可以是所测量的电流信号。
[0023] 在一些实施方案中，指示扬声器的音圈电流的信号可以是一个建模电流信号，所述建模电流信号是基于供应至扬声器的输出驱动信号和扬声器的模型来建模的。在这样的实施方案中，所述热控制器可以被配置以确定对音圈温度的估计，且对音圈温度的估计可以是扬声器的模型的一个输入。
[0024] 在一些系统中，所述功率耗散计算块可以包括一个乘法器块，所述乘法器块被配置为将自所述第一频带分离器输出的所述多个音频信号中的每个音频信号乘以相应频带的相应阻抗值，以提供对所述频带中的每个频带的功率耗散的指示。所述阻抗值可以是基于此频带的预定(例如，预存储的)平均线圈阻抗。
[0025] 在一些实施方案中，所述热控制器可以被配置为基于所确定的所述扬声器针对所述频带的每个频带的功率耗散来确定是否超过或是否将超过一个或多个温度阈值，且如果是超过或将超过一个或多个温度阈值，则对热增益设置进行控制，以减小所述热频带的功率耗散。
[0026] 所述热控制器可以被配置为基于所估计的温度来确定对音圈温度的估计并且设置至少一个允许的功率极限，其中基于对于所确定的此频带的功率耗散和所述至少一个允许的功率极限来控制热频带的热增益设置。
[0027] 一些扬声器保护系统还可以包括一个偏移控制器，所述偏移控制器被配置为确定扬声器在多个偏移频带中的每个偏移频带中的建模音盆(cone)偏移，且针对每个偏移频带，基于此频带的建模音盆偏移来确定相应的偏移增益设置。
[0028] 偏移频带中的至少一些可以对应于自所述第一频带分离器输出的多个音频信号的频带。偏移频带中的至少一些从而可以对应于用于热保护的频带。
[0029] 因此，所述增益控制器可以被配置为基于所述热增益设置且还基于所述偏移增益设置来控制所述频带增益。
[0030] 在一些实施方案中，所述增益控制器可以包括最小功能块，所述最小功能块被配置为针对每个频带来接收所述偏移增益设置和所述热增益设置作为增益设置输入，且基于此频带的最小增益设置输入来确定相关频带增益。所述最小功能块还可以被配置为针对每个频带来接收至少一个附加的控制增益设置作为增益设置输入。
[0031] 在一些实施方案中，自所述第一频带分离器输出的所述多个音频信号的至少一个频带对应于一个未经偏移限制频带，其中所述偏移控制器被配置为并不确定扬声器在所述至少一个未经偏移限制频带中的建模音盆偏移。因此，可以在未施加偏移限制的至少一个频带中施加热保护。
[0032] 所述至少一个未经偏移限制频带可以对应于自所述第一频带分离器输出的一个或多个最高频带。
[0033] 所述偏移控制器可以包括一个位移建模器，所述位移建模器被配置为基于所述输入音频信号和一个位移模型来确定多个位移信号，每个位移信号对应于扬声器针对所述不同的相应偏移频带的一个偏移频带的建模音盆位移。
[0034] 所述位移建模器可以包括一个位移建模块，所述位移建模块被配置为接收一个音频波形信号，且基于所述音频波形信号和所述位移模型来确定扬声器的预测位移。所述音频波形信号可以是所述输入音频信号的一种型式。因此，所述位移建模块可以被配置为接收所述输入音频信号的一种型式。
[0035] 所述位移建模器可以包括第三频带分离器，所述第三频带分离器被配置为接收所述位移建模块的输出，且将所述输出分离成位于不同的偏移频带中的多个位移信号。所述第三频带分离器可以被配置为处理位于每个频带中的位移信号，从而提供以下中的至少一个：启动时间常数；衰退时间常数；或对一个帧周期中的最大位移的指示。
[0036] 所述位移建模块可以被配置为接收自所述第一频带分离器输出的所述多个音频信号，且确定自所述第一频带分离器输出的所述音频信号中的每个音频信号的建模音盆位移，以提供位于不同的偏移频带中的多个位移信号。
[0037] 所述扬声器保护系统可以包括第二增益块，所述第二增益块被配置为向不同频带中的所述多个位移信号的每个位移信号施加相应的增益。通过所述第二增益块向所述多个位移信号的每个位移信号所施加的相应增益是基于如通过所述增益控制器所确定的对应于此频带的当前频带增益。
[0038] 在一些实施方案中，所述系统还可以包括一个多频带动态范围控制块，其中通过所述第二增益块向所述多个位移信号中的每个位移信号所施加的相应增益是基于一个由所述多频带动态范围控制块所确定的相关频带的动态范围控制增益。所述多频带动态范围控制块可以从所述第一频带分离器接收所述多个音频信号的一种形式，以确定所述动态范围控制增益。在此情况下，一个延时块可以被定位在所述多个音频信号的信号路径中，其中所述延时块在所述第一频率分离器的下游且在所述第一增益块的上游，且其中所述多频带动态范围控制块接收所述多个音频信号的、从所述延时块的上游导出的一种型式。对于来自所述第一频带分离器的多个音频信号中的至少一些，所述多频带动态范围控制块可以被配置为将一个频带中的音频信号与一个相邻频带中的至少一个音频信号组合，且处理所组合的音频信号，从而确定相应频带的动态范围控制增益。
[0039] 所述多频带动态范围控制块可以替代地接收所述多个位移信号的一种形式，且由所述位移信号来确定所述动态范围控制增益。在一些实施方案中，对于所述多个位移信号中的至少一些位移信号，所述多频带动态范围控制块被配置为将一个频带中的位移信号与一个相邻频带中的至少一个位移信号组合，且处理所组合的位移信号，从而确定相应频带的动态范围控制增益。
[0040] 在频带增益也是基于偏移增益设置的情况下，所述增益控制器和/或所述偏移控制器可以被配置为控制所述频带增益，以使频带增益的总和最大化且受到保持在一个可接受的偏移极限内的限制。所述增益控制器/所述偏移控制器可以被配置为应用迭代误差最小化技术来控制所述频带增益。所述增益控制器和/或所述偏移控制器被配置为基于所述多个位移信号来识别音盆位移的一个阈值且控制所述频带增益，以使得针对其中所述位移信号对应于大于所述阈值的预测音盆位移的任何频带，控制所述频带的增益，以将所述预测音盆位移减小到大体上等于所述阈值。
[0041] 在一些实施方案中，所述增益控制器被配置为向来自一个或多个频带的贡献施加一个权重。
[0042] 在一些实施方案中，所述增益控制器被配置为根据以下中的至少一个来施加频带增益的任何改变：用于减小增益的时间常数；用于增加增益的时间常数；在增加增益之前用于维持增益的保持时间；以及，在减小增益之前用于维持增益的保持时间。
[0043] 所述第一频带分离器可以包括一个滤波器组，该滤波器组包括多个带通滤波器。
[0044] 因此，所述扬声器保护系统既可以提供偏移限制又可以提供热保护，且在这样的情况下，所述增益控制器可以被配置为基于所述扬声器针对所述频带的每个频带的建模音盆位移以及在每个频带中所确定的功率耗散来生成用于频带的相应的频带增益。
[0045] 所述输入音频信号可以是模拟音频信号或数字音频信号。
[0046] 多个实施方案涉及的如上文所描述的扬声器保护系统被实施作为集成电路。
[0047] 本发明的多个方面还涉及一种电子装置，所述电子装置包括一个如上文的任何一个变体中所描述的扬声器保护系统，或涉及包括所述扬声器保护系统的音频电路。所述电子装置还可以包括一个用于扬声器的驱动放大器，所述驱动放大器被配置为接收一个自扬声器保护系统输出的音频信号；和/或，一个被配置为通过自扬声器保护系统输出的音频信号驱动的扬声器。
[0048] 所述装置可以是以下中的至少一个：便携式设备；电池供电设备；计算设备；通信设备；游戏设备；移动电话；个人媒体播放器；膝上型计算机、平板计算机或笔记本计算设备。
[0049] 在又一方面，提供了一种扬声器保护方法，包括：
[0050] 接收一个输入音频信号；
[0051] 将所述输入音频信号分离成位于不同频带中的多个音频信号；以及
[0052] 向位于不同频带中的所述多个音频信号中的每个音频信号施加一个相应的频带增益；
[0053] 其中所述方法包括确定扬声器针对所述多个频带的每个频带的功率消耗，且基于此频带所确定的功率耗散来确定相应的热增益设置；以及
[0054] 基于所述热增益设置来控制所述频带增益。
[0056] 在又一方面，提供了一种扬声器保护系统，包括：
[0057] 第一频带分离器，被配置为接收一个输入音频信号，且将所述输入音频信号分离成位于不同的频带中的多个音频信号；
[0058] 第一增益块，被配置为向不同频带中的所述多个音频信号中的每个音频信号施加相应的频带增益；以及
[0059] 一个增益控制器，用于控制所述相应的增益；
[0060] 其中所述增益控制器被配置为基于扬声器针对所述频带的建模音盆位移或建模功率耗散中的至少一个来控制所述频带增益。
[0061] 还提供了一种扬声器保护方法，包括：
[0062] 接收一个输入音频信号；
[0063] 将所述音频信号分离成位于不同频带中的多个音频信号；以及
[0064] 向不同频带中的所述多个音频信号的每个音频信号施加相应的频带增益；
[0065] 其中所述方法包括基于扬声器针对所述频带的建模音盆位移或建模功率耗散中的至少一个来控制所述频带增益。
[0067] 图1例示了提供偏移限制的扬声器保护块；
[0068] 图2例示了可以被应用于动态范围压缩的转移函数；
[0069] 图3例示了具有与多频带压缩组合的扬声器保护的一个实施方案；
[0070] 图4例示了具有与多频带压缩组合的扬声器保护的一个替代实施方案；
[0071] 图5例示了诸如图4中示出的、可以在系统中用于动态范围压缩的转移函数；
[0072] 图6例示了用于偏移限制的扬声器保护块的另一实施例；
[0073] 图7例示了用于偏移限制和用于多频带压缩的频带的一个实施例；
[0074] 图8例示了对频带组合的多频带压缩块；
[0075] 图9例示了在一个实施例中可以如何施加频带衰减的实施例；
[0076] 图10例示了扬声器保护块被布置成仅向一些频率分量施加偏移限制一个实施方案；
[0077] 图11例示了根据一个实施方案的提供热保护的扬声器保护块；
[0078] 图12例示了根据一个实施方案的提供组合的偏移限制和热保护的扬声器保护块；
[0079] 图13例示了与图10中例示的实施方案类似的、具有组合的热扬声器保护的一个实施方案；
[0080] 图14例示了用于由扬声器线圈电流来确定可接受的增益设置的电路系统；
[0081] 图15a和图15b例示了热保护块的实施例；
[0082] 图16例示了根据一个实施方案的音频系统；
[0083] 图17例示了具有扬声器保护系统的装置的一个实施例。
具体实施方式
[0084] 如所提及的，期望的是提供用于保护扬声器免受过偏移(即，过多的音盆位移)和/或热过载(即，过高温度)的系统。
[0085] 图1例示了扬声器保护系统或扬声器保护块的一个实施例。图1例示了为扬声器提供偏移限制保护的扬声器保护块100。注意，如本文所使用的，术语“块”应被用来指这样的功能单元或功能模块，所述功能单元或功能模块可以至少部分地由专用硬件部件(诸如，自定义电路系统)和/或可以至少部分地由一个或多个软件处理器实施或由在合适的通用处理器等上运行的适当代码实施。块本身可以包括其他块或功能单元。此外，注意，如本文所使用的，术语“偏移”还应包括术语诸如“位移”、“移动”、“行程”、“偏差”、“偏离”、“偏转”等且与这些术语同义。
[0087] 在主信号路径中，输入音频信号Vin传递通过延时块101，从此处传递通过频带分离器(frequency band-splitter)102，该频带分离器102可以例如是一组带通滤波器1021至102n(或某个某个其他功能等同块)，该组带通滤波器将信号分离成位于多个不同的频带fb1-fbn中的相应的波形。换句话说，频带分离器102(例如，滤波器组)将输入音频信号分离成一组并行信号，每个并行信号表示输入信号的、落入一个相应的频带内的频率分量。一组n个滤波器中的每个滤波器1021至102n的输出传递到具有多个增益元件1031-103n的第一增益块103，其中对于每个频带施加一个相应的频带增益g1、g2...gn，即，对于那个特定频带施加的一个相应的增益。增益信号即已经施加了相应的增益之后的信号vg1、vg2...vgn之后被组合，以提供信号Vout。
[0088] 在此实施例中，每个频带的频带增益(即，增益g1、g2...gn)是从独立于输入信号Vin的主信号路径的处理而被导出的。输入信号Vin被施加到位移建模块104，该位移建模块104根据待被驱动的扬声器的机电数学模型104a(即，工厂模型)而输出表示扬声器音盆的、经估计的或经预测的物理位移的波形x。该波形x将基于输入信号Vin和该模型而随时间变化。因此，该位移建模块用所预测的位移来提供电压-位移(即，V-x)转换。
[0089] 位移信号x之后被传递通过次级频带分离器105，该次级频带分离器105类似于从Vin到Vout的主信号路径中的频带分离器，例如，类似的一组n个滤波器1051-105n，因此提供一组相应的波形x1、...xn，该组相应的波形x1、...xn表示位移信号的、落入一组n个频带内的每个频带内的分量。因此，可以看到，位移建模块104和次级频带分离器105一起提供一个用于频带的位移建模器，该位移建模器基于输入音频信号和位移模型来为多个所述频带中的每个确定一个扬声器的建模音盆位移。
[0090] 在此实施例中，经滤波的位移信号x1、...xn中的每个之后传递到次级增益块106的一个相应的增益元件1061-106n，在所述次级增益块106中，施加一个相应的增益gc1、gc2...gcn，以提供一个相应的经滤波且经增益的位移信号xg1、...xgn。如下文将描述的，施加到每个频带中的偏移信号的增益gc1-gcn在此实施例中与主信号路径中施加到对应的频带的相应的增益g1-gn(即，频带增益)相同。
[0091] 之后，过偏移检测器块107可以基于个体经增益的偏移信号xg1、...xgn来检测扬声器的预测总偏移是否超过或可能超过一个阈值。预测总偏移xt可以通过组合个体经增益的偏移信号xg1、...xgn来确定。在一些实施方案中，所述信号可以被组合以确定总偏移，之后被传递到过偏移检测器块107，或过偏移检测器块107本身可以将所述信号组合并且确定总偏移。在任何情况下，如果确定偏移确实超过或可能超过一个阈值，则过偏移检测器块107可以激活增益计算块108，以计算将使预测总偏移xt减小到一个安全值的一组经修正的增益值gc1、gc2...gcn。然而，如果预测总偏移xt在一个可接受的极限内，则可以维持现有的增益设置。
[0092] 由增益计算块所计算的增益gc1、gc2...gcn可以被直接施加到滤波器组的滤波器的相应的输出，在此情况下，个体增益中的任何改变可以被基本上立刻施加。然而，在一些实施方案中，所计算的增益可以优选地在增益更新块109中经受启动调节和释放调节。例如，可以施加任何增益减小的快速启动时间常数，以确保使信号电平中的任何突然增加能够迅速衰减，但是可以施加长释放(即，衰退)时间常数，以提供所施加的增益的较慢增加，从而避免增益改变得太频繁。替代释放时间和/或结合释放时间，由增益更新块109所施加的调节可以在任何增益增加之前包括时间延时。在一些实施方案中，在增益减小之前可以不使用时间延时，但在一些情况下，在增益减小之前的时间延时可以被用于同步。
[0093] 由于施加到主信号路径的滤波器组102的滤波器1021至102n的输出的增益g1、g2...gn与施加到次级滤波器组或频带分离器105的对应的滤波器1051至105n的输出的增益相同，所以音频信号分量的相对权重将与施加到预测位移的相应分量的相对权重相同。因此，当这些音频信号分量被施加到扬声器时，它们将提供音盆偏移的、与预测位移的相应分量所对应的相应分量，因此还会给出与预测位移一致的总位移。
[0094] 应理解，可能存在由于信号被施加到两个滤波器组时这两个滤波器组之间的时间滞后造成的略微不精确性，然而相比于与扬声器相关联的机械时间常数，任何这样的不精确性将是相对小的。
[0095] 因此，扬声器的实际偏移(即，音盆偏移)将根据预测偏移而被限制。通过确定多个频带中的每个频带的偏移分量以及相应地施加任何必需的增益减小，所施加的增益减小可以主要位于提供最大位移分量的那些频带中，因此在其他频带中需要相对小的信号衰减，同时，相比于涉及先前方案中所涉及的通过某个高通滤波器进行所有低频分量的地毯式增益减小或任意减小，有利地保留了更多音频信息和响度。
[0096] 尽管上文关于图1所提到的信号被称为波形，但是这些信号可以是以某个合适的采样速率(例如，48ks/s)进行采样的数字采样流。根据需要，数字采样可以具有某个合适的分辨率，以在最大范围和量化噪声方面提供合适的动态范围。可以在帧中处理信号采样，例如，每帧16个采样。
[0097] 虽然每个经滤波的信号波形仅在相应的频带中含有能量，但是这些波形仍然是时域波形，而不是频域谱测度。
[0098] 对于频带分离器102和105(例如，过滤器组)，存在几种可能的实施技术。例如，可以采用Linkwitz-Riley滤波器。替代地，可以实施频域方法进行滤波，所述频域方法可以包括基于重叠相加(overlap-and-add)的方法、多相FIR滤波器与如本领域技术人员所熟知的逆FFT、FFT/IFFT等组合。
[0099] 在一些实施例中，次级滤波器组(例如，频带分离器105)可以包括不同于常规线性滤波的处理，以提供指示音盆的预测位移的频带分离分量的信号。例如，在带通滤波之后，信号可以被整流。在这样的实施方案中，这些经整流的值的总和将提供对总偏移的明显保守估计，而忽略不同极性的分量的任何对消。然而，对于大多数类型的源音频材料，不同频带中的分量可能是不相关的，所以即使分量在一个时间点处对消，它们可能在不久之后的时间点处加强，因此，此保守估计会减少增益调制，且如果分量彼此“差拍(beat)”，甚至主观上更好。
[0100] 类似地，可以在多个频带中将具有一些启动特性和释放特性的峰值检测施加到预测偏移信号，以减小所报告的偏移估计x1-xn中的逐点或逐帧变化。如果在帧中处理信号，则每个帧的最大值可以被用作指示性信号x1-xn。有利地，对于每个频带，每帧仅一个采样，这需要乘以增益元件。
[0101] 然而，在一些情况下，指示性偏移信号包括这样的采样流，该采样流将每个频带中的预测偏移分量简单地表示为相应的时域波形，通过在增益计算块108中进一步处理。
[0102] 如上文所提及的，频带-特定偏移估计xg1、...xgn可以被供应到过偏移检测器107，且被组合以提供对总偏移xt的估计。该组合可以涉及简单求和，或它可以包括与上文所公开的诸如峰值检测整流和最大检测类似的其他操作。如果估计的总偏移xt超过某个阈值，则增益计算块108被激活以提供更新的增益。因此，在此实施例中，应理解，总体偏移估计xt是基于已经将待被施加到音频信号的增益考虑在内的偏移估计。因此，为了使增益由于总体减小的音频信号电平而增加，增益计算可能是必须的。换句话说，如果对于给定的频带先前已经减小了特定增益以防止过偏移，但在那个频带中的音频信号随后已经减小，则可能不再需要先前施加的增益校正。因此，该计算可能需要确定是否需要维先前对增益所施加的减小。
[0103] 在下文所公开的其他实施例中，施加到偏移信号的增益可能不会引起施加到主信号路径中的音频信号的实际增益。在这样的实施方案中，过偏移检测器107可以检测到如下情形：即使没有施加音频信号衰减，预测偏移仍然将低于预定阈值，从而允许所施加的增益缓慢地削弱回到标称值，而无需详细计算。
[0104] 如上文所提及的，在一些实施例中，在偏移数据的每帧中例如通过过偏移检测器107或以类似方式所计算的最高组合偏移被推断出，且对应于那个相同时间点的一组采样xg1、...xgn被用于增益控制计算。这比针对每一个时间点来单独地计算更经济。
[0105] 可以使用几种不同的方法来设置每个频带的增益，以将偏移减小到阈值以下。
[0106] 在一些实施例中，可以使用迭代误差最小化技术来迭代地调整该组增益值{gi}，以使得加权和∑gi.xgi收敛到一个偏移阈值xmax。例如，简单的归一化最小均方(NLMS)优化可以与某个固定收敛因子μ一起使用，以使得对于每个迭代，gi被计算为：
[0107] gi+μ(xmax-∑gi.xgi)xgi＝gi+μe xgi。
[0108] 替代地，例如基于帧中的xgi的均方根值相对于这些均方根值的总和，收敛因子可以对于每个频带都不同，以加速最强贡献者的收敛。然而，这些迭代方法虽然为增益提供了满足最大偏移限制的解决方案，但是未必提供使复合信号的响度最大化的一组增益值。
[0109] 在一些实施例中，可以使用线性编程技术(例如，SIMPLEX算法)。例如，主要约束可以是使受∑gi.xgi限制的、增益∑gi的总和最大化，且保持小于xmax。在一些实施方案中，目标可以是使增益的加权和最大化，即，使受∑gi.xgi限制的∑wi.gi最大化，且保持小于xmax，其中{wi}是每个频带的一组权重，例如，以允许强调低音或强调对心理声学感知的响度贡献更大的频带。
[0110] 为了避免施加到音频信号的增益的过频调制，通过以上方法或以其他方式在块108中所计算的增益可以经受某种时域控制，诸如，启动时间常数和衰退时间常数或超时或通过每个帧强加一个最大增益步长，如通过分立的块109例示的，但是在一些实施方案中，为了计算工作量的效率，可以组合计算的某些方面。
[0111] 所产生的增益值g1、...gn之后通过增益块103而被施加到相应的音频信号频带分离分量音频信号，且经增益的分量被求和，以提供经由某个驱动放大器施加到扬声器的信号Vout。因此，实际扬声器音盆的所产生的偏移被限制到一个对应于增益控制块中所设置的阈值xmax的值。
[0112] 延时块101允许基于对每个频带的当前增益设置来处理预测偏移的时间，且允许音频输入信号的相关部分到达主信号路径的增益块103之前计算任何所需的增益改变。因此，延时块101为音频信号的相关部分经受增益之前实施任何必需的增益改变提供时间。
[0113] 然而，在一些实施例中，可以省略延时块101。在这样的情况下，施加到输入信号的采样或帧的增益将不再与为了提供偏移估计所施加的增益时间对准，但在一些应用中，所产生的可能的过偏移可能足够小且是允许的，如果不是太频繁。
[0114] 在一些应用中，扬声器保护可以被施加到音频信号，其中可以施加某个动态范围控制。
[0115] 对于许多应用，可能期望的是，增加节目材料的安静部分的响度，然而不在响亮部分上过载，且不引入令人反感的音频伪像。因此，例如具有大于例如12dB且小于某个参考最大信号电平的峰值或均方根声级的音频信号可以提升例如6dB，而对于在此电平以上的信号，此增益提升被平滑地减小，以在0dB信号电平时给出0dB提升，如图2中所例示的。图2例示了输入电平与输出电平的可能的转移函数的一个实施例。可以基于输入信号来调整出于此目的而施加到音频信号的增益，其中输入信号电平通过某个峰值检测器用启动时间常数和衰退时间常数或时间延时来估计，且其中增益调整也经受启动时间常数和释放时间常数或时间延时。
[0116] 可以在一组频带中的每个频带上单独地执行此函数，这提供了称为多频带压缩(MBC)的函数。这避免了在那时不包含大量能量的那些频带中不必要的信号衰减，同时允许在正耗尽可用的信号摆幅的那些频带中足够的衰减。
[0117] 在一些实施例中，MBC可以在扬声器保护块之前被施加到信号。换句话说，上文所讨论的信号Vin可以是已经施加了某种动态范围压缩(例如，MBC)的信号。然而，将MBC和扬声器保护保持作为两个独立的块会产生潜在的问题。例如，用于MBC的增益调整时间常数可以提供与扬声器保护块中的增益调整相互作用的信号电平调制。也比方说，低频增益可以在MBC中被提升，但之后必须被衰减以在扬声器保护块中使此增益提升逆转。此外，所需的滤波和增益施加会涉及显著的处理延时和物理功率消耗。
[0118] 因此，在一些实施例中，MBC函数和扬声器保护函数可以被组合。这样的组合可以节省信号处理和计算费用。
[0119] 图3例示了用于偏移限制的扬声器保护块的另一实施例。
[0120] 此扬声器保护块包括许多与图1中的相应的块相同或类似且使用相同的附图标记标识的块。
[0121] 在图3的实施例中，输入音频信号被再次接收，且在主信号路径中，通过频带分离器102(即，滤波器组)将输入音频信号分离成多个频带，其中在个体信号被重新组合以提供输出信号Vout之前，每个频带都具有通过增益块103施加的相应的增益。
[0122] 然而，在图3的实施例中，在主(即，初级)信号路径中，在使输入信号延时之前，该输入信号被耦合到滤波器组102。在到达增益块103之前，该主路径信号仍然被延时，但是在此实施例中，该信号在已经被分离成多个不同的频带信号之后被延时。由于存在多个经滤波的信号v1...vn，所以在施加相应的增益之前，每个经滤波的信号必须通过一个分立的延时3011-301n块延时。
[0123] 动态范围控制块302(在此实施例中，动态范围控制块302是多频带动态范围控制块，诸如，多频带压缩块)在滤波器组102所产生的个体频带信号v1-vn被延时之前分接所述个体频带信号v1-vn，且操作以提供一个期望的压缩函数。
[0124] 例如，多频带压缩块MBC 302可以与上文所讨论的方式类似的方式，在每个经频带限制的输入信号分量v1...vn上操作，以在每个频带中为低信号电平提供增益提升并且不为较高信号电平提供增益提升。
[0125] 输入信号Vin还被输入到位移模型104，之后通过滤波器组105分离成对应的频带位移信号，如上文所讨论的。然而，在此实施方案中，作用在这些经频带限制的位移信号的增益块1061-106n具有通过多频带压缩块302限定的增益gc1–gcn。
[0126] 因此，这些增益被施加到次级路径中对应的位移信号x1...xn，且提供表示位移的分量的相应的估计，如果该输入信号根据gc1...gcn被加权且被施加到扬声器，则将提供所述相应的估计。如上文所讨论的，所产生的增益信号xg1...xgn可以被组合以提供总预测位移的指示，且过偏移检测器107可以确定此总偏移是否超过或可能超过一个指定的最大位移。
[0127] 如果总预测位移小于指定的最大位移，则可以允许MBC块302中所限定的增益经由增益计算块108未改变地传播，且被施加到主信号路径中相应的增益块1031-103n。因此，主信号路径中的信号将以类似的方式被调制(忽略该信号路径和增益导出路径中的延时)，如同多频带压缩已经被直接施加到该信号。
[0128] 如果总预测位移大于指定的最大位移，则可以与先前所描述的方式类似的方式，通过增益计算块108(且还可能地通过由增益更新块109设置的启动动态和衰减动态)修改增益gc1...gcn，除了必须对基于未经受扬声器保护增益调制的信号xg1...xgn所预测的总偏移留出余量(allowance)(即，前馈增益调整算法而非反馈增益调整算法)。
[0129] 图4例示了用于偏移限制的扬声器保护块的另一实施例。这再次类似于图1，其中类似的元件被给予相同的数字标注，且类似的信号被赋予相同的名称。
[0130] 如图3中示出的，在位移域中所施加的增益(即，施加到多个频带中的预测位移的信号的增益)与在主信号路径中所施加的增益不同，但在图4中例示的实施方案中，关于位移域经滤波的信号x1...xn而非音频信号经滤波的信号v1...vn执行多频带压缩。因此，在图4的实施例中，以与上文所讨论的方式类似的方式，输入信号Vin被输入到位移模型104，且合成的位移信号x(t)被输入到滤波器组105。然而，在此实施方案中，提供多频带压缩模块401，以在经频带限制的位移x1...xn上操作。
[0131] 图4中所例示的系统避免了在主信号路径中需要多个并行延时线。然而，由于动态多频带压缩是基于物理偏移的，压缩参数的限定必须考虑标称物理扬声器模型，且可能与扬声器保护之前具有压缩的传统实施方式不同，实际上根据所附接的扬声器的型号而不同。
[0132] 然而，图4中例示的系统可以在偏移利用方面更有效率。在此方案中，针对n个频带中的每个频带，可以以“偏移_内”和“偏移_外”表示压缩曲线。较低的频带(可能对偏移贡献更多)可以具有较少的补充增益和一个具有较高压缩因子的较早拐点(knee)，以减小过偏移。较高的频带可以具有有损压缩曲线，以使响度最大化，因为较高的频带对总体偏移没有显著贡献。
[0133] 如在此实施例中，压缩被施加到偏移信号，压缩响应曲线(即，由MBC模块401所施加的转移函数)按照输入偏移与输出偏移来限定。图5示出了压缩响应曲线，该压缩响应曲线具有与图2中例示的总体响应相同的总体响应，但是以偏移值表示。因此，图5示出了具有这样一个特性的可能合适的响应曲线的一个实施例，其中多达最大物理偏移(其在此实施例中是0.6mm)的一半的信号被提升2倍(即，6dB)，其中此增益提升在最大(例如，0.6mm)物理偏移处有效地下降到单位增益。这示出了，如果设计者使用与在“电压域”中所限定的压缩曲线相同的压缩曲线，则可能存在偏移问题，因为他可以在低频时指定提升而不考虑对偏移的影响。如果压缩曲线是在“位移域”中直接限定的，则压缩对偏移的影响变得显而易见，且有利地便于优化该系统的压缩调节。
[0134] 在上文所讨论的实施例中，输入信号被输入到位移模型，之后进行频带分离，以使得可以确定多个不同频带中的每个频带中的偏移。如上文所讨论的，这允许将对偏移限制的任何必要的增益调整仅被施加到必要的频带。因此，主信号路径中的音频信号也相应地进行频带分离，以允许施加频带特定的增益。然而，在一些系统中，如图6中例示的，替代用于偏移和音频信号处理的分立的滤波器组，单个滤波器组102可以被设置在输入处，以将输入信号滤波成多个频带中的音频信号，例如，电压信号。因此，在此实施例中，位移计算或建模块104针对n个频带中的每个接收分立信号，之后针对每个频率范围分立地计算偏移分量。这可以提供计算节省且提供足够性能，尽管在位移模型104a中存在任何大体非线性时是不准确的。因此，以与图3中例示的实施例类似的方式，在频带分离之后施加主信号路径中的延时。
[0135] 在一些实施例中，扬声器保护块的至少一些参数可以根据用户的使用情况而可有区别地配置。例如，在音乐回放用途中，较长的信号延时会是可准许的，通过潜在高质量的源材料，允许增益调制的不太有侵害性的启动时间且允许原始信号的较少的后续操纵。另一方面，对于电话语音呼叫，例如延时优选地可以被减小，以满足较低的延迟预算。所述参数从而会是可配置的。在一些实施方案中，所述参数会是在使用中可配置的，例如用户可以根据他们的偏好来选择某些参数，和/或可以基于用途来选择所限定的多组参数，例如，应用处理器等可以确定是否正在播放媒体文件或是否正在转播语音呼叫数据。
[0136] 位移模型(例如，Thiele-Small模型)的系数可以被固定，可能是通过基于来自试用造型(pilot build)的一些初始特性描述的初始设计，或是通过制造期间中的一次校准。所述系数可以在使用期间基于来自负载中的电压波形和电流波形的参数估计而被适配，可能地在使用中基于对音圈温度或扬声器或主机设备的某个其他部分的温度或周围温度的检测来修改。
[0137] 每个滤波器组中的n个滤波器中的至少一些滤波器的中心频率或带通宽度或拐角频率可以相对于彼此线性地间隔。这可以在较低八度音阶的频率中提供更好的控制，在较低八度音阶的频率处，幅度倾向于是高的且偏移问题更可能发生。附加地或替代地，频带中的至少一些可以相对于彼此对数地(即，非线性地)间隔开，即，以八度音阶或三分之一八度音阶等，以经济地提供对整个频谱的覆盖。n个滤波器中的每个的带宽可以在很大程度上由相邻中心频率之间的间隔来限定，因为整个频带应优选地被没有间隙地覆盖或大体重叠，以使得可以通过信号的简单相加来恢复复合信号。
[0138] 中心频率或带通宽度或拐角频率可以通过初始设计来固定或可以在使用中可调整。它们可以在使用中基于例如通过位移模型的参数的适配所检测到的改变来适配。
[0139] 图7例示了在一个实施方案中频带分布的一个实施例。下部迹线例示用于偏移限制(例如，如通过图6的滤波器组102实施的)的频带。在此实施例中，频带对于较低的频率是等间隔的，但截止频率变成在八度音节处为1.5kHz以上。
[0140] 图7的上部迹线例示的是相比于偏移限制，多频带压缩块302可以处理更少频带中的信号，因此减小对信号处理工作量或硬件的要求。
[0141] 代替实施一组分立的滤波器用于偏移和MBC处理，用于MBC处理的频带可以通过仅组合公共滤波器组102中的两个最低频率滤波器的输出来有效地实现。
[0142] 图8例示了多频带压缩器302，其中出于此目的组合了至少某个输入信号对，例如v1和v2，即，以便提供更大频率范围的组合频带。从v1和v2导出的组合信号v12之后被输入到动态范围控制器80112，该动态范围控制器80112输出增加或减小信号所必需的增益gc12raw，以提供所需的信号相关的增益提升或衰减。此增益g12raw可以经受进一步的动态处理，以控制例如增益信号{gci}的动态、启动时间tatt、衰减时间tdec或维持时间thold，之后增益gc1被输出以用于在图6的乘法器组106中使用。相同的增益可以被输出，以供应增益分量gc2。当然将理解，用于偏移限制的两个以上的频带可以被组合，以产生用于MBC处理的组合频带。还将理解，可以针对对应于多个偏移频带的一些组合频带和对应于单个偏移频带的一些频带的混合执行MBC处理。还应理解，可以针对作用于位移信号的多频带压缩器采用类似的方法，诸如图4例示的，即，输入v1至vn可以是位移信号(x1至xn)。
[0143] 在一些实施例中，来自图6的增益更新块109的增益值{gi}，或从块109中的处理所导出的控制信息也可以由多频带压缩器302接收，且被用来重写或更改增益信号{gci}的动态控制，以防止将以其他方式强加在多频带压缩器内的动态和通过增益更新块109内的动态处理强加在增益上的动态之间的任何不期望的相互作用。
[0144] 在一些实施例中，在多频带压缩器302中或在偏移控制增益计算块108中的增益计算不是对于每个频带完全独立，而是可以在多个频带中的调制之间纳入一些交联或限定关系，以避免由于抑制一个频带中的所有能量而非更平衡的增益减小所导致的任何人为效应。增益调制可以考虑心理声学效应，和/或可以试图纳入一些低音提升，如果在偏移方面可能并且如果需要。在图8中通过交联块802例示了这样的交联，该交联块802将增益值{gc12raw...gcnraw}映射到经修改的增益值{gc12tgt...gcntgt}。
[0145] 图9例示了一种用于将频带中的增益调整互连的简单方法，以减小例如在图6的偏移控制增益计算块108的情况下横跨频带所施加的最大衰减。图9(a)示出了在增益调整之前的每频带音盆位移分量。总预测偏移是位移分量的总和，且可以按照示出的矩形内的总面积表示。(在此情况下，频带被示出为相等，但是该方法可以适于不相等频带的情况。)一种简单的算法将试图通过识别具有最大位移分量的频带且使恰在此频带(在此例示中是频带3)中的信号衰减来减小总偏移，如图9(b)中例示的。然而，这将使此个频带中的输出音频信号分量大大衰减，同时使其他输出音频信号分量衰减，从而在系统的回放频率响应中提供了一个“孔”。
[0146] 因此，一个替代方案是有效地逐渐地确定横跨所有频带的衰减。例如，一旦频带3的偏移分量已经被衰减为等于或低于下一最大频带(在此实施例中是频带4)的偏移分量，频带4中的信号也被衰减，且一旦这两个频带中的相等偏移已经被衰减为等于或低于下一最高偏移(在此实施例中是频带5)的偏移，则所有三个频带都被衰减，如图9(c)中例示的。以此方式，频带3中的总体衰减被减小，以其他频带中的一些衰减作为代价。
[0147] 在实践中，可以使用这种仅使最显著的频带衰减的技术，直到涉及限定数目或比例的频带(例如，4个频带)为止。另一偏移减小则可以被施加到所有频带，如图9(d)中例示的。可以在确定多频带压缩器块302中的增益时采用类似的技术。
[0148] 因此，总体而言，控制频带增益的此实施例有效地识别了个体频带的预测音盆偏移分量的阈值，且控制频带增益减小到该阈值，否则那些频带的音盆偏移分量将超过该阈值。
[0149] 在一些系统中，可能在输入信号的某些频带上不执行偏移限制。例如，图6中的最高频率滤波器102n的输出可以被直接路由至提供Vout的输出加法器。由于预期扬声器负载的机械惯性，可以判断，与其他分量相比，音盆位移的贡献会是可忽略的。
[0150] 然而，仍然期望将动态范围压缩施加到此最高频带中的信号。图10例示了输入信号Vin传递通过包括频带分离器1001的路径分离器的一个实施例，其中在ωm的拐角频率下对Vin进行低通滤波和高通滤波。通过扬声器保护块100以大体上类似于先前的实施方案的方式处理频率ωm以下的信号分量。频率ωm以上的信号分量经受类似于先前描述的通过DRC块1002所进行的处理的动态范围控制，其中所计算的期望增益之后被施加到这些高频信号分量，然后合成的增益信号分量与较低频率分量重新组合。
[0151] 在一些实施例中，频率大于ωm的信号在单个频带中被处理。在其他实施方案中，这些高频率信号可以通过滤波器组1003被分离成子频带，且在与较低频率的信号重新组合之前，至少在一定程度上被单独地处理以用于动态范围压缩。
[0152] 在一些实施例中，在ωm以下的信号分量可以通过降采样器1004进行降采样，之后进行偏移限制处理。例如，ωm可以是6kHz，且Vin采样速率可以是48ks/s。之后，可以对信号分量进行降采样到例如12ks/s或16ks/s的采样速率。对于这些低频信号，较高的采样速率是不必要的，这节省了计算工作量和功率或硬件。经偏移限制的信号随后可以通过升采样器1005进行升采样，之后与高频分量组合。
[0153] 如所提及的，还期望的是，保护扬声器免受过高温度影响，但是期望减小施加到实际音频信号的处理步骤的数目或程度。
[0154] 图11例示了根据一个实施方案的热保护块1100的一个实施例。该热保护块接收输入音频信号Vin且提供输出信号Vout。以与上文讨论的偏移限制类似的方式，此实施方案使用频带分离器来将输入信号分离成多个频带，以允许将增益校正恰好施加到需要校正的那些频带。因此，该热保护块包括至少一些部件，所述部件与先前描述的实施例的部件类似且将由类似的附图标记识别。
[0155] 在主信号路径中，输入到热保护块的信号Vin被第一频带分离器102(例如，滤波器组)分离成n个频带，该滤波器组可以是诸如先前所描述的滤波器组。该主信号路径中的多个经频带限制的信号v1-vn被输入到增益块103，在所述信号被重新组合以提供输出Vout之前，该增益块103将相应的增益gt1-gtn施加到所述多个频带限制信号。
[0156] 为了提供热限制，针对n个信号频带中的每个信号频带，分立地计算对由每个信号频带中的信号所引起的功率耗散的相应贡献。每个信号频带的所分立计算的功率耗散之后被用作热增益控制块1101的输入，该热增益控制块1101可以提供一组n个信号增益，该组n个信号增益待被施加到音频信号的对应的n个频带。
[0157] 应注意，由于热时间常数显著大于所述计算的帧速率，与热保护相关联的时序约束并不会像如上文关于偏移限制所讨论的时序约束那样大。因此，由该主信号路径中的滤波器组102所产生的经滤波的信号可以被用来确定待被用于进行热限制的增益设置，而不需要使音频信号延时，以允许对经修正的增益的不间断的计算。这去除了对于进行热保护计算的分立滤波器组的需要，且还意味着该热保护块不添加任何显著的信号延时。
[0158] 对相应的耗散功率的计算可以使用每个频带中的平均线圈阻抗的值。因此，如图11中所例示的，基于每个频带中的阻抗，每个频带的电压信号可以乘以值r1-rn，以导出指示每个频带中的功率耗散的信号。例如，r1可以被设置为1/√(Re1)，其中Re1是频带1的适
2
当的等效电阻。这将提供等于v1/√(Re1)的值，该值当对其求平方值时提供v1/Re，这是对由于频带1中的信号所直接导致的热功率耗散的估计。可以类似地计算其他频带的热功率耗散。
2
当的等效电阻。这将提供等于v1/√(Re1)的值，该值当对其求平方值时提供v1/Re，这是对由于频带1中的信号所直接导致的热功率耗散的估计。可以类似地计算其他频带的热功率耗散。
[0159] 在一些实施方案中，对于n个频带中的至少一些频带的计算可以使用每个频带中的平均线圈阻抗的预定值或预表征值或预校准值，例如，预定的存储值。在其他实施方案中，待使用的阻抗值可以从机电模型生成，所述机电模型的参数可以在使用时基于负载电压、电流、线圈温度或周围温度中的至少一个而随时间进行适配。
[0160] 注意到，在一些实施方案中，代替从多个频带的输入信号导出扬声器中所耗散的功率，可替代地基于所测量的电流和/或电压或均方根电流电平和/或所测量的扬声器电压来确定相关频带的功率估计。
[0161] 热增益控制块1101使用每个频带中的功率连同热阻抗模型来预测相较于周围温度或某些其他热“接地”(例如，主机设备的局部机架或主体)的实际温度上升。此热模型可以是基于试用造型或初始预生产样品的特性描述而被预限定的，或者可以是在制造期间校准的，或者可以在使用中被部分地或完全地修改为从对机电模型不断的适配中所提取的参数。
[0162] 由于热时间常数是相对长的，所以对于所有频带可以使用公共热阻模型，且可以从总体功率耗散和相对于热参考点或热“接地”的热阻抗来提取公共线圈温度估计，连同对热阻抗所参考的热“接地”的温度(例如，周围环境的温度或主机设备的机架或主体上的特定位置的温度)的估计。
[0163] 基于该模型和预测的温度上升，热增益控制块1101可以确定温度是否超过或将超过一个或多个阈值。如果并非如此，则可以维持现有的增益水平，和/或可能使任何先前施加的增益减小削减。然而，如果预测的温度上升是不可接受的，则可以调整增益gt1-gtn。正如上文所讨论的偏移限制，从而任何增益改变可以仅被施加到最受关注的频带。
[0164] 可以针对每个频带独立地计算这些增益，或者增益改变可以被关联，以避免音频频谱的太严重的失真。因此，热增益控制块1101可以充当用以确定热增益设置的热控制器，且可以充当基于所确定的热增益设置来控制频带增益的增益控制器。
[0165] 先前描述的偏移限制的原理(在上文讨论的任何实施例中)可以与热保护组合。
[0166] 图12示出了将用以偏移限制的多频带方法和用以热限制的多频带方法组合的一个实施方案。
[0167] 在图12的实施例中，主信号路径中的频带分离器102(即，滤波器组)被用来将音频信号分离成多个频带，既用以允许频带特定增益控制的目的，又用以为热模型提供输入的目的，从而避免了用于偏移限制和热保护的分立的主信号滤波器。然而，应注意，热保护所需的频带数目可能小于偏移保护所需的频带数目，因此滤波器输出中的一些在被热增益控制块1101使用之前可以被组合或相加。
[0168] 在此实施方案中，由于热限制器所造成的任何增益调制可以与由于偏移限制所造成的增益限制组合，所以使得仅单个增益被施加到音频信号的每个频带。此组合有利地使主音频信号路径中的信号的操纵最小化，因此保留音频信号的质量。
[0169] 因此，图12例示的是，在信号被重新组合以提供输出信号Vout之前，该主信号路径可以包括频带分离器102、用于每个频带的个体延时元件301和增益块103。因此，主信号路径部件类似于上文参考图3所讨论的主信号路径部件。图12还例示的是，输入信号Vin也可以被输入到位移模型块104，频带信号被输入到次级频带分离器或滤波器组105，如上文所描述的。图12还例示的是，MBC块302可以作用于经频带限制的音频信号，以提供一组增益gc1-gcn，该组增益gc1-gcn通过增益块106被施加到偏移信号x1-xn。如先前讨论的，过偏移检测器107可以检测总偏移是否是可接受的，且可以向偏移增益计算块108发送信号，该偏移增益计算块108计算经由增益更新块109所施加的增益g1-gn。
[0170] 通过增益块103将增益g1-gn施加在信号路径中。在此实施方案中，已经施加了增益g1-gn之后的经频带限制的音频信号被分接，且被用来导出对每个频带中的音频功率耗散的估计，该对每个频带中的音频功率耗散的估计被输入到热增益控制块1101。
[0171] 在此实施方案中，热限制被配置为使得它仅可以减小由增益计算块108所计算的增益(即，出于MBC目的或偏移限制目的所计算的增益)，从而仍确保扬声器偏移不被超过。如所提及的，热限制电路系统的输入是被组合且用于扬声器驱动器的实际信号分量，所以这是反馈增益控制回路而不是前馈增益控制回路。热时间常数可能很长，以足以提供用以稳态此回路的主导极点，即使增益更新块中有任何释放时间常数或延时。因此，如果需要，热增益控制块1101可以控制一组限制器12011-1201n，用于限制或减小由增益计算块108所计算的增益。
[0172] 如上文关于图10所讨论的，在实践中，仅使用输入音频信号的较低频率分量(例如，通过将输入信号分离成在某个截止角频率ωm以上和以下的分量)来执行偏移限制可能是足够的。这会提供计算工作量或硬件的节省，特别是如果以较低采样速率来执行对较低频率信号的处理。
[0173] 图13例示了与图10中所例示的实施方案类似的一个实施方案，其中偏移限制仅被施加到一些分量频率。在图13中，与关于图10所描述的部件类似的部件用相同的附图标记识别。如上文讨论的，频带分离器1001可以相对于截止频率ωm将输入信号分离成高频率路径和低频率路径，且可以在低频率路径中施加扬声器保护块100，以用于偏移限制。在图13的实施方案中，热控制块1301确定是否需要施加任何增益控制，从而以与参考图11描述的方式类似的方式进行热保护。然而，在图13的实施方案中，热控制块1301基于电流指示来确定多个频带的热功率耗散。因此，热控制块1301接受通过机电模型1302从数字输出电压信号Vout所导出的对扬声器电流的估计，对由所估计的扬声器电流在截止角频率ωm以上或以下的分量所造成的功率以及温度上升的贡献进行估计，从而生成相应的增益控制因子gtH和gtL(即，热增益设置)，所述增益控制因子gtH和gtL被应用到增益元件1303和1304，所述增益元件1303和1304被插入到偏移限制器和多频带压缩器电路系统的高频率信号路径和低频率信号路径中。
[0174] 通过这些附加的增益元件1303和1304来调整信号路径增益确实将附加信号处理插入到信号路径中，但是在正常工作条件下，这些增益元件可以简单地施加单位增益，从而不使音频信号质量失真或不以其他方式使音频信号质量退化。仅在过高温度的近故障条件下，才需要任何信号修改，且任何增益调整的改变速率将是缓慢的，以补偿具有长时间常数(通常为秒数量级)的热效应，因此任何伪像会是较小的。热保护增益调整与偏移限制和多频带压缩调整的分离简化了系统的设计，因为现在在分立的块中分立地处理增益更新动态。所涉及的时间常数的差异可能意味着，在调整之间相互作用的机会很小。
[0175] 图14例示了热限制块1301的一个实施方案，该热限制块在图14中被例示为1301a。
[0176] 输入电流信号isig通过频带分离器1401被分别分离成高频分量iH和低频分量iL，该频带分离器1401例如可以包括具有公共截止频率ωm的高通滤波器和低通滤波器，且可以纳入其他滤波操作，以去除非常低的频率分量或非常高的频率分量。
[0177] 由扬声器线圈所耗散的总瞬时功率等于：
[0178] (iL+iH)2.Re；
[0179] 其中Re是音圈的等效串联电阻。这可以被分解为三个分量：低频带的功率耗散PLinst、高频带的功率耗散PHinst和基于两个频带的语音电流分量的交叉频带功率耗散PHLinst：
[0180] PLinst＝iL2.Re；
[0181] PHinst＝iH2.Re；和
[0182] PHLinst＝2.iL.iH.Re。
[0183] 如图14中例示的，可以计算这三个功率分量中的每个。每个确定的功率分量之后可以被传递通过相应的平滑滤波器1402。应注意，由于热时间常数是相对长的，所以功率的长期平均值是感兴趣的热保护。为了下游信号处理的经济性，平滑滤波器1402还可以纳入将信号降采样到较低的数据速率。
[0184] 经平滑的功率分量之后被输入到增益控制块1403，该增益控制块1403将总功率与最大可允许功率耗散Pall进行比较，且导出适当的增益控制因子gtH和gtL，以用于施加在相应的上游信号路径中，如图13中例示的。
[0185] 由于平方运算，低频增益因子gtL将对PLsm分量具有最大影响，且高频增益因子gtL将对PHsm分量具有最大影响，而第三分量PHLsm可以对两个增益因子同样敏感。增益控制块1403可以采用如关于偏移控制块所讨论的增益计算方法类似的增益计算方法。
[0186] 在一些应用中，例如在预期低频信号和高频信号在很大程度上不相关的情况下，iL.iH的长期平均值可能接近零，且此导出信号的计算和随后的功率耗散计算可以被省略，以节省计算工作量或硬件。
[0187] 在一些实施方案中，可能存在两个以上的主要频带和所产生的经平滑的功率耗散估计信号。
[0188] 最大允许功率耗散信号Pall可以基于系统设计或特性描述或制造校准而被限定为某个预定值。然而，在一些实施方案中，它可以在使用期间根据所检测到的温度(例如，所估计的音圈温度)而变化，如图15a和图15b中例示的。图15a和图15b例示了热控制块1301，该热控制块1301包括参考图14所描述的电路系统1301a，但是该热控制块1301也操作以导出线圈电阻Re和允许的功率耗散极限Pall的合适值。
[0189] 在图15a的实施例中，音圈电流信号isig在频带分离滤波之前获得，且被求平方值且被乘以线圈电阻Re，以提供对总瞬时线圈功率耗散Pinst的估计。这可能是在平滑和降采样之后结合所供应的热阻抗参数{Zth}使用，以提供所估计的线圈温度Test。如果Test在某个规定的最高温度Tmax处或以上，则允许的功率耗散Pall被设置为零。对于正常无故障运行(其中所估计的温度Test低于最大值Tmax)，则允许的功率Pall被允许大于零，且Test距Tmax越远，则Pall越高。因此，如果历史信号活动(与周围条件结合)未导致扬声器的线圈的大量加热，则允许高输出功率。因为线圈由于较长期的高幅度音频信号而加热，所以允许的最大功率逐渐减小。与针对所有操作条件而设计使用固定可允许的功率限制的情况相比，这允许更高的峰值功率，同时避免了在温度经过Tmax时信号的突然减小。
[0190] 从热模型所估计的线圈温度Test也可以用来调整在计算时所使用的Re的值，因为这可能具有显著的温度系数，例如，5000ppm/degC。如图13中例示的，此所估计的线圈温度Test也可以被反馈，用于调整机电扬声器模型1302的参数。
[0191] 在其他实施方案中，例如如图15b中例示的，用于计算Pall的估计温度Test可以是通过监视对Re的估计而导出的，所述对Re的估计是通过监视音圈电流和电压并且可能地与计算或适配扬声器的其他机电模型参数结合而导出的。
[0192] 在一些实施方案中，热控制扬声器电流isig可以是基于扬声器线圈电流的实际测量而非基于从扬声器电压信号Vout所导出的估计来导出的。
[0193] 返回参考图12，应注意，在那个实施方案中，针对多频带动态范围压缩和/或扬声器音盆偏移限制所确定的增益可以被减小，以提供抵抗扬声器热过载的保护。通过增益计算块108所计算的增益传递通过一组最小功能块12011至1201n，该组最小功能块12011至1201n所接收的输入也包括来自热控制块1101的热控制增益值。最小功能块12011至1201n的输出提供一组目标增益，该组目标增益由增益更新块109处理，以提供对增益值g1至gn的动态的控制，所述增益值g1至gn被实际施加在主信号路径中以提供输出信号Vout。
[0194] 因此，在主信号路径中所施加的增益在使用时被调整，以提供抵抗音盆过偏移和/或音圈过高温的保护。然而，限制增益可能有其他原因。例如，在手持设备(例如，蜂窝电话或移动电话)中，可能期望的是，当用户正试图提供语音输入控制时，以受控的方式减小音频信号电平，或者可能期望的是适应其他类似的“闯入”使用场景。用户还可能希望由于其他原因而可控制地临时减小声音水平。此外，在设备上运行的一些应用也可能希望减小声音水平。
[0195] 这样的音量减小可以被施加在扬声器保护系统的上游。然而，如果是此情况，则可能的是，由于其他原因所施加的任何上游增益衰减导致了被施加用于扬声器保护的任何增益减小被削减，特别是如果扬声器保护系统已经使输出信号大体上衰减。因此，净效应可以是将输出信号维持在类似电平，不管上游衰减如何，或者至少未如期望的那样多地提供输出信号的减小。也以类似的方式，输入信号的故意上游减小可以与随后所施加的多频带压缩相互作用，且同样可能不提供输出信号的预期减小量，例如如果压缩器可以停止压缩且实际上可以随着其输入信号减小而提升增益。
[0196] 图16例示了一个实施方案，其中在主信号路径中所施加的增益从而可以被控制，以提供扬声器保护和/或多频带压缩，但是也可以响应于附加的控制信号而被可控制地限制。图16例示了包括扬声器保护块1600的音频电路，该扬声器保护块1600包括增益计算块108、热控制块1301和一组增益元件103，该增益计算块108、该热控制块1301和该组增益元件103具有与上文描述的相同编号的块类似的结构和操作。然而，在图16中例示的实施方案中，增益更新块109也响应于来自控制器1601的控制信号，如下文将描述的。注意，为了清楚起见，图16将增益更新块109和控制器1601例示为与扬声器保护块1600分立，但是在实践中，这些功能中的任一个或两个可以被纳入扬声器保护块中。图16还分别例示了用于左音频通道和右音频通道的两个扬声器保护块1600-L和1600-R。
[0197] 参考用于左音频通道的扬声器保护块1600-L，此块接收输入信号VinL、施加一组增益{gi}＝g1...gn且输出信号VoutL。通过增益计算块108计算用于偏移限制的一组增益geL＝{geL1...geLn}，且通过热控制块1301计算用于热限制的一组增益gtL＝{gtL1...gtLn}。每对相应的的偏移增益geL1...geLn和热量增益gtL1...gtLn被施加到相应的最小块12011...1201n的输入(以与关于图12描述的方式类似的方式操作)，从而输出一组相应的目标增益gtgt1...gtgtn以由增益更新块109处理，该增益更新块109提供在主信号路径中施加的一组增益{gi}。
[0198] 在此实施方案中，该组最小功能块12011-1201n还具有另一些相应的输入以用于接收来自控制器1601的增益设置，该控制器1601转而可以接收以下项中的一个或多个：来自键盘、触摸屏或其他用户界面的用户输入；指示疑似收到语音触发短语的控制输入；指示激活语音输入控制功能的其他激励；以及，来自在用户设备上运行的某个软件应用的控制信号。
[0199] 因此，该组最小功能块12011-1201n中的每个最小功能块将输出它所接收的一组增益值中的最低增益值。因此，输入中的任何一个可以迫使一个或多个信号频带中的增益下降，重写在其他输入处所建议的增益。
[0200] 在一些情况下，来自控制器1601的输入增益信号可以针对相应的频带来请求不同的增益值，在其他情况下，所请求的增益针对所有频带可以是相同的。同样如上文讨论的，通过例如热控制块所提供的不同增益值的数目可以小于主信号路径中被施加有独立增益的独立频带的数目，在此情况下，相同的热控制增益信号可以被施加到一个以上的最小块。
[0201] 如上所述，在一些实施方案中，如图15中例示的，通过并联扬声器保护块1600-R，可能存在一个以上的音频信号通道，例如，对于立体声应用。以与来自另一通道的等同增益信号类似的方式，由此并联的扬声器保护块1600-R所生成的增益控制信号被应用到最小功能块12011...1201n(注意，图16仅例示了针对右音频通道，偏移增益由此扬声器保护块1600-R生成，但是在实践中还可能存在针对热保护的热增益)。在一些实施方案中，公共增益信号[gi]可以被施加到这两个信道，此增益是每个个体信道中所需的相应增益中的较小者。以此方式提供保护，而不更改两个通道之间的平衡。
[0202] 因此，本发明的实施方案提供了用于扬声器保护的方法和装置，可以提供偏移限制和/或热保护。实施方案使用多频带方法来确定来自多个频带中的每个频带的贡献，例如，确定所述频带中的每个频带的偏移和/或功率耗散。总体偏移或温度可以被确定，且可以与一个或多个可接受的极限或阈值进行比较。如果超过或将超过相关阈值，则可以向最受关注的频带施加增益减小。这意味着，仅仅那些可能导致问题的频带需要被衰减，所以尽可能多地保留原始信号且保留例如响度。在一些情况下，增益减小可以协调的方式被施加至频带，以保留一些信号关系，例如，对于心理声学属性。扬声器保护还可以将偏移限制和/或热保护与动态范围压缩(诸如，多频带压缩)结合，而没有扬声器保护和/或压缩之间的、导致与功率损耗相关联的计算资源的过度使用或低效使用的竞争，且没有引入音频伪像。
[0203] 应注意，上文描述的实施方案已经描述了多频带压缩的应用，其中可以基于每个频带中的信号分量将不同的增益施加到不同的频带，以用于对多个频带进行动态范围控制。然而，在一些情况下，偏移保护和/或热保护可以在多个频带上执行，但是动态范围处理可以实际上是单频带的，即，常规动态范围控制。还将理解，术语多频带压缩并不意味着任何频带中的信号也被衰减，且至少一些频带中的信号可以被放大作为多频带压缩的一部分。
[0204] 在一些实施方案中，增益计算电路系统可以被临时禁用，例如，如果检测到线圈中消耗的功率或预测偏移远低于某个阈值，则可以从一些或全部相关电路系统中移除时钟。这样的禁用可以在不需要时减小计算开销，且减小功率消耗。
[0205] 虽然关于扬声器音盆的偏移方面进行描述，但是本发明可适用于许多类型的音频输出换能器。适用的换能器可以包括多种类型的多种几何结构的机械构件，所述机械构件的移动需要被约束以防止随时间的损坏或退化，且可以包括不同于电磁线圈的马达元件，例如，压电驱动器。
[0206] 上文所描述的保护电路系统可以被纳入便携式电池供电设备(诸如，移动电话、平板计算机或膝上型计算机等)的音频放大器电路系统中。它还可以用在汽车和其他运输装置中的喇叭扬声器、主供电音乐放大器或PA放大器、音频放大器中。
[0207] 图17例示了纳入根据本发明的扬声器保护系统的装置1700的一个实施方案。
[0208] 该装置(例如，移动电话或平板计算机)包括扬声器保护系统1701，该扬声器保护系统1701可以是如上文的任一实施方案中所描述的系统。扬声器保护系统1701被布置成从内部信号源1702或外部源接收音频信号。
[0209] 内部信号源1702可以包括存储器(例如，固态存储器)，所述存储器被布置成存储具有音频成分(例如，音乐或视频)的媒体，以用于经由扬声器保护系统1701和驱动放大器1703以及最终经由至少一个扬声器1704回放，所述至少一个扬声器1704可以是设备的内部扬声器，或可以是在使用时连接到设备的外围设备的一部分。
[0210] 外部源可以包括通信网络，诸如用于移动通信和无线通信的通信网络，其中该装置具有接收器1705以接收语音呼叫或媒体文件，以用于经由扬声器保护系统1701和驱动放大器1703且最终经由至少一个扬声器1704回放。
[0211] 本领域技术人员将理解，在语音呼叫期间，存在超出该装置的控制之外的时序要求和延迟要求。因此，如先前提及的，接收器1705和扬声器1704之间的信号路径中的任何信号处理不应引入任何显著延时。如先前提及的，上文描述的实施方案提供了扬声器保护，该扬声器保护仅引入相对低的延时，该相对低的延时通常将在任何可允许的延迟极限内。
[0212] 扬声器保护系统1701可以从扬声器接收一个或多个反馈信号，用于直接确定扬声器本身的位移，且被用来设置扬声器保护系统内的位移模型的参数。这样的反馈信号可以例如包括电流信号和/或电压信号。
[0213] 在一些实施方案中，该扬声器保护系统可以接收与该扬声器保护系统的操作有关的一个或多个预编程信号。这样的信号可以是基于例如存储器1706中所内部存储的数据、设置或代码。这样的设置或数据可以在制造期间或在使用时在校准例程中被存储，例如，如定期地或在加电或复位时执行。这样的信号可以被用来设置扬声器保护的至少一些参数，诸如将被施加到增益改变等的启动常数或衰退常数，或者关于扬声器保护系统内的位移模型的数据。
[0214] 当然应理解，所公开的扬声器保护块或其多个块或多个部分的多个实施方案可以与其其他块或部分共同集成，或可以与集成电路(诸如，智能编解码器)上的主机设备的其他功能共同集成。
[0215] 因此，本领域技术人员将认识到，上文描述的装置和方法的一些方面(例如，通过处理器执行的计算)可以体现为处理器控制代码，所述处理器控制代码例如在非易失性载体介质(诸如、磁盘、CD-ROM或DVD-ROM)、编程存储器(诸如，只读存储器(固件))上，或在数据载体(诸如，光学信号载体或电信号载体)上。对于许多应用，本发明的实施方案将被实施在DSP(数字信号处理器)、ASIC(专用集成电路)或FPGA(现场可编程门阵列)上。因此，代码可以包括常规程序代码或微代码，或者例如用于建立或控制ASIC或FPGA的代码。代码还可以包括用于动态地配置可重构装置(诸如，可重新编程的逻辑门阵列)的代码。类似地，代码可以包括用于硬件描述语言(诸如，VerilogTM或VHDL(超高速集成电路硬件描述语言))的代码。如技术人员将理解的，代码可以被分布在彼此通信的多个耦合部件之间。在适当的情况下，实施方案还可以使用在现场可(重新)编程的模拟阵列或类似设备上运行的代码来实施，以配置模拟硬件。
[0216] 本发明的实施方案可以被布置成音频处理电路(例如，可以被设置在主机设备中的音频电路)的一部分。根据本发明的一个实施方案的电路可以被实施为集成电路。一个或多个扬声器可以在使用时被连接到该集成电路。
[0217] 实施方案可以在主机设备中实施，所述主机设备尤其是便携式和/或电池供电的主机设备，诸如移动电话、音频播放器、视频播放器、PDA、移动计算平台例如膝上型计算机或平板计算机和/或游戏设备。本发明的实施方案还可以在配件中被整体地或部分地实施，所述配件可附接到主机设备，例如位于有源扬声器或头戴式受话器等中。
[0218] 应注意，上文所提及的实施方案是例示而非限制本发明，在不偏离随附权利要求的范围的前提下，本领域技术人员将能够设计许多替代实施方案。词语“包括”不排除除了在权利要求中列出的那些元件或步骤之外的元件或步骤的存在，“一”或“一个”不排除多个，且单个特征或其他单元可以实现权利要求中所列举的若干个单元的功能。权利要求中的任何附图标记或参考标注不应被解释为限制所述权利要求的范围。术语诸如“放大”或“增益”包括可能将小于1的缩放因子施加到信号。
| 标题 | 发布/更新时间 | 阅读量 |
|---|---|---|
| 功率半导体器件损耗及温度实时在线仿真系统及方法 | 2020-05-25 | 967 |
| 功率半导体器件的热阻抗测量系统及方法 | 2020-05-13 | 253 |
| 导热膏及其制备方法 | 2020-05-24 | 103 |
| 一种导热基板及其制造方法 | 2020-05-24 | 75 |
| 信息处理设备和信息处理方法 | 2020-05-24 | 696 |
| 树脂的热阻抗测定方法及使用该方法的测定装置 | 2020-05-16 | 580 |
| 一种用于大功率IGBT的结壳瞬态热阻抗的测量方法 | 2020-05-15 | 439 |
| 用于功率转换模块的结温预测方法及装置 | 2020-05-20 | 439 |
| 压接式功率半导体器件结壳热阻的测量方法 | 2020-05-22 | 634 |
| 照明设备组件和LED组件 | 2020-05-22 | 570 |
高效检索全球专利专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台，是提供专利分析，专利查询，专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。
我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据，免费查、免费专利分析。
分析报告
专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析，涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度，系统通过AI智能系统对图表进行解读，只需1分钟，一键生成行业专利分析报告。
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈