专利汇可以提供数字化扬声器阵列系统的通道均衡与波束控制方法和装置专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种数字化扬声器阵列系统的通道均衡与波束控制方法和装置。该方法包括:1)数字格式转换;2)通道均衡处理;3)波束形成控制;4)多比特∑-Δ调制;5) 温度 计编码转换;6)动态失配整形处理;7)通道信息 抽取 ,送至数字功放驱动阵列发声。该装置包括:一音源、一数字转换器、一通道均衡器、一波束形成器、一∑-Δ 调制器 、一 温度计 编码器 、一动态失配整形器、一抽取选择器、一多通道数字功放、一扬声器阵列;各单元依次顺序连接。本发明实现了系统的全数字化,缩减了其体积、功耗、成本,提高了其电声转换效率和抗干扰能 力 ,改善了系统可听声频带内频响平坦程度,实现了数字阵列的波束指向控制,为特殊声效的生成提供了有效的实现途径。,下面是数字化扬声器阵列系统的通道均衡与波束控制方法和装置专利的具体信息内容。
1.一种数字化扬声器阵列系统的通道均衡与波束控制方法,包括如下步骤:
1)数字格式转换,将信号转换为基于PCM编码的数字信号;
2)通道均衡处理,其均衡器的参数按照测量和计算获取,假定阵元数量为N,期望位置区域的测量点数量为M,阵元发射白噪声信号 ,通过在测量点获取接收信号 ,计算出阵元通道到期望测量位置点的冲激响应 ,其中i为对第i个阵元的索引号,j为期望区域内第j 个测量点位置的索引号;假定第i 个阵元到所有测量点的冲激响应都已经计算出来,根据加权拟合的方法获得第i 个阵元到期望区域的平均冲激响应,其中 为第i 个阵元到第j个测量点的频响加权矢量;然后再根据逆滤波器的估计算法,计算出平均冲激响应 的逆滤波器响应 ;最后选取第一个阵元到期望位置区域的平均冲激响应 与其逆滤波器响应 的卷积结果作为参考矢量
,那么通过设置补偿因子 ,使其他剩余阵元通道的逆滤波器响应 在经过补偿后,其补偿结果 与平均冲激响应 的卷积结果 与参考矢量 完全相
同,其中 ,从而获得均衡器的响应矢量为:
;
3)控制波束形成,其波束形成器的通道权系数按照常规波束形成的设计方法进行计算,计算公式为式(Ⅰ):
. 式(Ⅰ)
其中,a(θ)为空域的导向矢量, ,N表示阵列
的阵元数量,D(θ)为期望的空域波束形状,
,
其中,θ1和θ2分别为所取波束方向的下限和上限;
4)多比特∑-Δ调制;
5)温度计编码转换,将位宽为M的低比特PCM编码信号转换为对应于 个通道的数字功放和换能器负载的一元码矢量;
6)动态失配整形处理,对温度计编码矢量进行重新排序;
7)抽取通道信息,送至数字功放驱动负载发声, 抽取通道信息为对各通道执行编码信息分配操作,其信号处理过程如下:首先,各通道的动态失配器进行动态失配整形处理,经整形处理后,获得了位序更新的整形矢量;然后按照特定的抽取选择准则,从每个通道的整M
形矢量的2 个数位中,选取一个指定的数位编码作为该通道的输出编码,为保证信息的完M
整还原,各通道选取的数位位次不能存在重复,且所有的2 个通道选取的数位位次完全包M
含了1到2 个数位位次。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:当步骤1)中所述的数字格式转换针对模拟信号时,首先经过模数转换操作,转换为基于PCM编码的数字信号,然后按照指定位宽和采样率的参数要求进行变换,转换为满足参数要求的PCM编码信号。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:当步骤1)中所述的数字格式转换针对数字信号时,按照指定位宽和采样率的参数要求进行变换,转换为满足参数要求的PCM编码信号。
4. 根据权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤4)中所述的多比特∑-Δ调制,其处理过程如下:首先,通过插值滤波器,将均衡处理后的高比特PCM编码按照指定的过采样因数进行插值滤波处理,获得过采样的PCM编码信号;然后,进行∑-Δ调制处理,将音频带宽范围内的噪声能量推挤到音频带之外,原高比特PCM码变换为低比特PCM码。
5. 根据权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤4)中所述的多比特∑-Δ调制采用高阶单级串行调制方法或者多级并行调制方法,对插值滤波器输出的过采样信号进行噪声整形处理,将噪声能量推挤到音频带之外。
6. 根据权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤5)中所述的一元码矢量的每个数位上的编码会送到相应的数字通道上,其各数位上的编码,在任意时刻仅有“0”和“1”两种电平状态,在“0”状态时,换能器负载被关断,在“1”状态时,换能器负载被开通。
7. 根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤6)中所述的动态失配整形处理,采用包括DWA(Data-Weighted Averaging)、VFMS(Vector-Feedback mismatch-shaping ) 和/或TSMS(Tree-Structure mismatch shaping)整形算法,将由阵元之间频响差异引入的非线性谐波失真频谱进行整形操作,压低带内谐波失真成份的强度,将其功率推挤到带外高频段。
8. 根据权利要求1所述的方法,其特征在于:在通道信息抽取选择过程中,按照第i个通道从其整形矢量中选取第i 个数位编码信息的简单准则进行数位选取操作。
9. 根据权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤7)中所述的负载为多个扬声器单元组成的数字化扬声器阵列,或者为具有多个音圈绕组的扬声器单元,或者为多个多音圈扬声器单元组成的数字化扬声器阵列。
10. 一种具有通道均衡和波束控制功能的数字化扬声器阵列系统装置,其特征在于包括:
一音源(1),是系统待播放的信息;
一数字转换器(2),其与所述的音源(1)的输出端相连接,用于将输入信号转换为位宽为N、采样率为fs的高比特PCM编码信号;
一通道均衡器(3),其与所述的数字转换器(2)的输出端相连接,用于对各通道频响进行逆滤波均衡操作,消除通道频响的带内起伏;
一波束形成器(4),其与所述的通道均衡器(3)的输出端相连接,用于控制扬声器阵列波束的空域辐射形状,产生3D立体声场或虚拟环绕声场或指向性声场的声场分布特性,以达到特殊声效播放的目的;
一∑-Δ调制器(5),其与所述的波束形成器(4)的输出端相连接,用于完成过采样插值滤波和多比特∑-Δ编码调制处理,获得位宽缩减的低比特PCM编码信号;
一温度计编码器(6),其与所述的∑-Δ调制器(5)的输出端相连接,用于将低比特PCM编码信号转换为与系统数字通道数相等的一元码矢量,以将其用作数字化通道开关的控制矢量;
一动态失配整形器(7),其与所述的温度计编码器(6)的输出端相连接,用于消除由阵元之间频响差异引入的空域合成信号的非线性谐波失真分量,压低音频带内谐波失真成份的强度,将这些谐频成份的功率推挤到带外高频段;
一抽取选择器(8),其与所述的动态失配整形器(7)的输出端相连接,用于从各通道的整形矢量中抽取特定的数位编码信息,以用作控制该通道进行开通/关断动作的控制信息;
一多通道数字功放(9),其与所述的抽取选择器(8)的输出端相连接,用于将各通道的控制编码信号进行功率放大,用于驱动后级数字化负载进行开通/关断;
一数字化阵列负载(10),其与所述的多通道数字功放(9)的输出端相连接,用于完成电声转换,将数字化的开关电信号转换为模拟格式的空气振动信号。
11. 根据权利要求10所述的装置,其特征在于:所述的音源(1)为模拟信号或者数字编码信号。
12. 根据权利要求10所述的装置,其特征在于:所述的数字转换器(2)包含模数转换器、USB、LAN、COM等数字接口电路和接口协议程序。
13. 根据权利要求10所述的装置,其特征在于:所述通道均衡器(3)在时域或者频域内按照逆滤波的响应参数进行均衡操作,消除各通道音频带内的频响起伏,并校正各通道的频响差异。
14. 根据权利要求10所述的装置,其特征在于:所述的波束形成器(4)利用所设计的加权矢量,对各通道传输信号进行加权处理,调整其幅度和相位信息。
15. 根据权利要求10所述的装置,其特征在于:所述的∑-Δ调制器(5),其信号处理过程如下:首先,将原来位宽为N、采样率为fs的PCM编码按过采样因子 进行过采样的插值滤波处理,获得位宽为N、采样率为 的PCM编码信号;然后按照多比特∑-Δ调制方式,将位宽为N 的过采样PCM编码信号转换成位宽为M(M
17. 根据权利要求15所述的装置,其特征在于:所述的温度计编码器(6)将位宽为M的低比特PCM编码信号转换为对应于 个通道的数字功放和换能器负载的一元码信号矢量,该一元码矢量的每个数位编码信息分配到一个对应的数字化通道上,以将换能器负载纳入到信号编码流程中,对换能器负载的数字化编码和数字式开关进行控制。
18. 根据权利要求10所述的装置,其特征在于:所述的动态失配整形器(7)采用DWA(Data-Weighted Averaging)、VFMS(Vector-Feedback mismatch-shaping ) 和/或TSMS(Tree-Structure mismatch shaping) 整形算法,将由阵元之间频响差异引入的非线性谐波失真频谱进行整形操作,压低带内谐波失真成份的强度,将其功率推挤到带外高频段,降低带内的谐波失真强度。
19.根据权利要求15所述的装置,其特征在于:所述的抽取选择器(8)按照特定的抽取准则,将从 个数字通道的每个通道整形矢量中,抽取一个数位信息,作为该通道的输出编码信息,用于控制后级的换能器负载进行开通/关断动作。
20.根据权利要求10所述的装置,其特征在于,所述的多通道数字功放(9)将抽取选择器(8)输出的开关信号送至全桥式功放电路的MOSFET管栅极端,通过控制MOSFET管的导通与关断来控制功率电源到负载供电的开通与关断。
21.根据权利要求10所述的装置,其特征在于:所述的数字化阵列负载(10),为多个扬声器单元组成的数字化扬声器阵列,其每个数字通道由单个或者多个扬声器单元组成;或者为多个音圈的扬声器单元,其每个数字通道由单个或者多个音圈组成;或者为多音圈扬声器组成的阵列,其每个数字通道由多个音圈和多个扬声器单元组合而成。
标题 | 发布/更新时间 | 阅读量 |
---|---|---|
平面指向性天线 | 2020-05-12 | 113 |
指向性显示器 | 2020-05-12 | 73 |
指向性显示器 | 2020-05-13 | 963 |
指向性控制装置、指向性控制方法、存储介质及指向性控制系统 | 2020-05-13 | 707 |
超指向性音响装置 | 2020-05-13 | 41 |
一种指向性号筒 | 2020-05-11 | 942 |
直下式指向性背光源 | 2020-05-14 | 509 |
指向性MEMS MIC | 2020-05-12 | 987 |
组合式单指向性传声器 | 2020-05-14 | 675 |
指向性控制方法及装置 | 2020-05-15 | 367 |
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。
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。