用于控制扬声器的设备制造技术

本发明专利技术涉及一种用于控制扬声器壳体中的扬声器(14)的设备，包括:用于待重现的音频信号(Saudio_ref)的输入端；用于提供来自扬声器的激励信号的输出端；用于基于音频信号(Saudio_ref)在每一时刻计算扬声器(14)的激励信号的装置(26，36，38，70，80，90)。在用于计算激励信号的装置(26，36，38，70，80，90)，该设备包括用于基于待重现的所述音频信号(Saudio_ref)和壳体的结构计算扬声器膜片的期望动态值(Aref)的装置(24，25)，该用于计算期望动态值(Aref)的装置(25)适于应用相同体的不同的修正，并将与仅采用的与扬声器膜片有关的动态值不同的壳体的结构动态值(xo，vo)考虑在内，以及，用于计算激励信号的装置(26，36，38，70，80，90)适于基于扬声器膜片的期望动态值(Aref)计算激励信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于控制壳体中的扬声器的设备，该设备包括:-用于待重现的音频信号的输入端；-用于提供来自扬声器的激励信号的输出端；-用于基于音频信号在每一时刻计算扬声器的激励信号的装置。
技术介绍
扬声器是将电信号转换成声信号的电磁设备。扬声器引进了非线性失真，该非线性失真可以大大影响所获得的声信号。已经提出了许多方案来对扬声器进行控制，以便于能够通过适当的命令消除扬声器的行为中的失真。为了实现能够使扬声器的操作线性化的束缚(enslavement)，第一类型的方案使用了机械传感器、通常为麦克风，从而实现使得扬声器的操作能够线性化的约束。这种技术的主要缺陷在于：设备的机械体积大且并未标准化，以及成本高。例如在文献EP1351543、US6684204、US2010/0172516和US5694476中描述了这种方案的示例。为了避免使用不需要的机械传感器，已经考虑了开环类型的控制。开环类型的控制不需要高成本的传感器。开环类型的控制可选择地仅使用了对施加在扬声器的端子之间的电压和/或电流的测量。例如在文献US6058195和US8023668中描述了这种方案。然而这些方案存在以下缺陷：没有将在扬声器的一组非线性考虑在内，并且这些系统的安装比较复杂且不提供对于从等效的扬声器中获得的修正后的行为的选择的完全的自由。文献US6058195使用了所谓的电流控制的“镜像滤波器”技术。该技术能够消除非线性，从而获得预定模型。所实现的估算器E产生测量电压和通过模型预测的电压之间的误差信号。通过具有参数U的更新电路来使用该误差信号。考虑到所估算的参数的数量，在正常工作条件下，参数向真值收敛是非常不可能的。US8023668提出了一种开环控制模型，该开环控制模型抵消与期望行为有关的不希望的扬声器的行为。为此，施加到扬声器上的电压由额外电压修正，该额外电压取消与期望行为有关的不希望的扬声器的行为。通过将扬声器的模型进行离散时间离散化来完成控制算法。这使得能够预测膜片在随后的时间中的位置，并将该位置与期望位置进行比较。该算法因此在扬声器的期望模型和扬声器的模型之间执行了一种无限增益约束，以使扬声器遵循期望行为。正如在之前的文献中，命令实现了在每一时刻所计算的并被添加到输入信号中的修正，尽管在文献US8023668中该修正并没有实现封闭反馈环。当壳体不是封闭的壳体时，用于计算添加到输入信号中的修正的机制没有将壳体的结构考虑在内。
技术实现思路
本专利技术旨在提出在非封闭的壳体中布置的扬声器的符合要求的操纵装置，该操纵装置将壳体的结构考虑在内。为此，本专利技术涉及一种用于控制上述类型的扬声器的设备，其特征在于：包括在用于计算激励信号的装置上游，该设备包括用于基于待重现的音频信号和壳体的结构计算扬声器膜片的期望动态值的装置、用于计算扬声器的膜片的期望动态值的装置适于应用相同体的不同的修正，并将与仅采用的与扬声器的膜片有关的动态值不同的壳体的结构动态值考虑在内，并且，用于计算扬声器的激励信号的装置能够基于扬声器的膜片的期望动态值对计算激励信号的扬声器的激励信号。根据具体的实施例，控制设备包括一个或多个以下特征：-壳体包括通风孔，并且壳体的结构动态值包括被壳体移位的空气的位置的预定阶数的至少一个导数；-壳体的结构动态值包括被壳体移位的空气的位置；-壳体的结构动态值包括被壳体移位的空气的速度；-壳体是通风壳体，并且壳体的结构动态值取决于以下参数中的至少一个：-壳体的声学漏泄系数；-与通风孔中的全部空气等效的电感；-壳体中的空气的顺度；-壳体是无源辐射器壳体，并且壳体的结构动态值取决于以下参数中的至少一个：-壳体的声学漏泄系数；-与无源辐射器的整个膜片等效的电感；-壳体中的空气的顺度；-无源辐射器的机械损耗；-膜片的机械顺度。附图说明阅读以下仅作为示例提供并参照附图进行的描述将更好地理解本专利技术，在附图中：-图1为声音重建设备的方框图；-图2为示出用于该设备的期望的声音重建模型的曲线图；-图3为扬声器控制单元的方框图；-图4为结构适配单元的方框图；-图5为用于计算动态参考值的单元的详细方框图；-图6为表示对扬声器进行机械建模以使得可以在设置有通风孔的壳体中对扬声器进行控制的电路的图示；-图7为表示对扬声器进行电气建模以使可以对扬声器进行控制的电路的图示；-图8为用于扬声器的电阻的开环估算单元的第一实施例的方框图；-图9为扬声器的热模型的电路的图示；-图10为与图8等同的用于扬声器的电阻的闭环估算单元的可替换的实施例的方框图；-图11为与图6等同的用于设置有无源辐射器的壳体的另一实施例的方框图。具体实施方式正如其本身所已知的，图1中所示的声音重建设备10包括：诸如数字光盘读取器之类的用于产生的音频信号的模块12，模块12经过电压放大器16连接到通风壳体的扬声器14上。在音频源12和放大器16之间，依次串联设置有与壳体的期望行为模型对应的期望模型20以及控制设备22。期望模型是线性的或者非线性的。根据一个具体的实施例，在扬声器14和控制设备22之间提供用于测量诸如扬声器的磁路的温度和扬声器的线圈中环流的强度之类物理值的环23。期望模型20独立于在设备及其模型中使用的扬声器。如图2所示，期望模型20基于频率的期望信号的幅度(记为Saudio_ref)与来自模型12的输入信号的幅度Saudio(S音频)之比率的函数。有利地，对于在频率fmin之下的频率，当频率趋向于0时，该比率为收敛于0的函数，从而限制连续低频的重现，并借此避免扬声器的膜片移动至制造商推荐的范围之外。这同样适用于高频，在高频中，当信号的频率趋向于无穷大时，超过频率fmax的比率趋向于0。根据另一实施例，期望模型没有被规定，并且期望模型被认为是独立的。控制设备22被布置在放大器16的输入端，图3中示出了控制设备22的详细结构。控制设备22能够接收在期望模型20的输出端定义的待重现的音频信号Saudio_ref(S音频_ref)作为输入，并且提供信号Uref作为输出，输出信号Uref形成可供放大器16进行放大的扬声器的激励信号。该信号Uref适用于将扬声器14的非线性考虑在内。控制设备22包括用于基于在同一时刻定义的其它量的导数值或积分值计算不同的量的装置。出于计算需要，认为在时刻n的未知的量的值等于在时刻n-1的对应值。优选地通过这些量的值的1阶或2阶预测使用更高阶导数来修正时刻n-1的值。根据本专利技术，控制设备22在一定程度上使用微分平滑原理实现控制，微分平滑原理使得能够根据足够光滑的参考轨迹来定义微分平坦系统的参考控制信号。如图3所示，控制设备22从期望模型20中接收待重现的音频信号作为输入。用于根据放大器16的峰值电压并根据用户控制的在0和1之间的衰减变量以应用单位转换增益的单元24确保了参考音频信号Saudio_ref转换到待重现的物理值的图像的信号γ0。信号γ0例如为与扬声器相对的空气的加速度或者被扬声器移动的空气的速度。在下文中，可以假定信号γ0为由壳体导致运动的空气的加速度。在放大单元24的输出端处，控制设备包括用于基于使用扬声器的壳体的结构对待重现的信号的进行结构适配的单元25。该单元能够在每一时刻根据对应的值(在此为信号γ0)为扬声器的膜片提供期望参考值Aref，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于控制壳体中的扬声器(14)的设备，包括：‑用于待重现的音频信号(Saudio_ref)的输入端；‑用于提供来自所述扬声器的激励信号的输出端；‑用于基于所述音频信号(Saudio_ref)在每一时刻计算所述扬声器(14)的激励信号的装置(26，36，38，70，80，90)；其特征在于，在所述用于计算所述激励信号的装置(26，36，38，70，80，90)上游，所述设备包括用于基于所述待重现的音频信号(Saudio_ref)和所述壳体的结构计算所述扬声器的膜片的期望动态值(Aref)的装置(24，25)，所述用于计算所述扬声器的所述膜片的所述期望动态值(Aref)的装置(25)适于应用相同体的不同的修正，并将与仅采用的与所述扬声器的所述膜片有关的动态值不同的所述壳体的结构动态值(xo，vo)考虑在内，并且在于，所述用于计算所述扬声器的所述激励信号的装置(26，36，38，70，80，90)能够基于所述扬声器的所述膜片的所述期望动态值(Aref)计算所述激励信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.26 FR 14515631.一种用于控制壳体中的扬声器(14)的设备，包括：-用于待重现的音频信号(Saudio_ref)的输入端；-用于提供来自所述扬声器的激励信号的输出端；-用于基于所述音频信号(Saudio_ref)在每一时刻计算所述扬声器(14)的激励信号的装置(26，36，38，70，80，90)；其特征在于，在所述用于计算所述激励信号的装置(26，36，38，70，80，90)上游，所述设备包括用于基于所述待重现的音频信号(Saudio_ref)和所述壳体的结构计算所述扬声器的膜片的期望动态值(Aref)的装置(24，25)，所述用于计算所述扬声器的所述膜片的所述期望动态值(Aref)的装置(25)适于应用相同体的不同的修正，并将与仅采用的与所述扬声器的所述膜片有关的动态值不同的所述壳体的结构动态值(xo，vo)考虑在内，并且在于，所述用于计算所述扬声器的所述激励信号的装置(26，36，38，70，80，90)能够基于所述扬声器的所述膜片的所述期望动态值(Aref)计算所述激励信号。2.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：埃杜拉多·曼德斯，皮埃尔埃马纽埃尔·卡莫，安托万·佩罗夫，让鲁普·阿弗雷内，
申请(专利权)人：帝瓦雷公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR