专利名称：校正声音质量的声音输出设备及其校正声音质量的方法
技术领域：
本总发明构思涉及校正声音质量的声音输出设备及其校正声音质量的方法，并更 具体地，涉及使用反馈电路缓冲(damps)剩余振动来校正声音质量的声音输出设备及其校 正声音质量的方法。
背景技术：
—般低音音箱(wooer)通过控制音频信号具有用户期望的音量的音量调音器 (variator)、仅使得低频带通过的低通滤波器、和放大驱动扬声器所需要的功率的功率放 大器，来将输入音频信号输出到扬声器。 更具体地，输入到低音音箱的音频信号由音量调音器控制以具有期望音量，并然 后通过低通滤波器。低通滤波器起到仅使得语音频带的200Hz或更小频率通过扬声器发声 的作用，并还起到根据扬声器箱的音量来强烈放大适于谐振频率的频率的作用。低通滤波 器所滤波的低频带信号通过功率放大器以变换为使得扬声器发声的功率，并驱动扬声器。
然而，功率放大器由于其惯性(inertia)而生成例如第2级(order)或第3级振 动的高频振动，由此使得音频信号与原始音频信号相比发生衰减。因此，由于例如第2级或 第3级振动的高频振动影响下一信号(使得信号衰减或增加信号)，所以存在使得原始音频 信号失真的问题。 为了防止原始音频信号的失真，可使用机械阻尼器。然而，如果阻尼器的高度增 加，则阻尼器需要高功率放大器正常工作。所以，用于增加阻尼器的高度的方法不是符合成 本效益的，并被限于高级扬声器单元。
发明内容
本总发明构思提供了能够使用除了机械阻尼器之外的反馈电路来防止扬声器中 由剩余振动引起的声音质量的失真的一种校正声音质量的声音输出设备、及其校正声音质 量的方法。 本总发明构思的其他特征和用途将部分地在接下来的描述中阐明，并且部分地将 根据该描述而显而易见，或可通过本总发明构思的实践而得知。 本总发明构思的示范实施例可通过提供一种用于校正声音质量的声音输出设备 来实现，该声音输出设备包括扬声器，用于输出声音信号；剩余振动检测器，用于检测该 扬声器的剩余振动；信号处理器，用于生成所检测的剩余振动的偏移信号，并输出其中输入 的声音信号与生成的偏移信号混合的校正信号；和功率放大器，用于放大该校正信号，并将 放大的校正信号传送到该扬声器。
该声音输出设备还可包括剩余振动功率放大器，用于放大所检测的剩余振动的功率。 该声音输出设备还可包括电平调节器，用于调节该声音信号的电平以符合所检测 的剩余振动的电平。 该声音输出设备还可包括高通滤波器，用于仅使得从该电平调节器输出的信号的 高频带信号通过，并将该高频带信号传送到该信号处理器。 该扬声器还可包括输出检测线圈，用于检测由通过扬声器输出的信号所引起的振 动。 该偏移信号可以是所检测的剩余振动的反信号。 本总发明构思的示范实施例还可通过提供一种用于校正具有扬声器的声音输出 设备的声音质量的方法来实现，该方法包括通过扬声器输出声音信号；检测该扬声器的 剩余振动；生成所检测的剩余振动的偏移信号，并输出其中输入的声音信号与生成的偏移 信号混合的校正信号；和放大该校正信号，并将该校正信号传送到该扬声器。
该方法还可包括放大所检测的剩余振动的功率。 该方法还可包括调节所输入的声音信号的电平以符合所检测的剩余振动的电平。
该方法还可包括仅使得包括经过电平调节的信号和所检测的剩余振动的高频带 信号通过。 该扬声器还可包括输出检测线圈，用于检测由通过扬声器输出的信号所引起的振 动。 该偏移信号可以是所检测的剩余振动的反信号。 本总发明构思的示范实施例还可通过提供一种通过扬声器校正声音质量的声音 输出设备来实现，该声音输出设备包括剩余振动检测器，用于当该扬声器由声音信号驱动 时，检测该扬声器的剩余振动；和信号处理器，用于使用所检测的剩余振动来生成校正信 号，并将该校正信号输出到该扬声器以校正该扬声器的剩余振动。 该设备还可包括剩余振动功率放大器，用于在该信号处理器接收所检测的剩余振 动之前，放大所检测的剩余振动的功率。 该设备还可包括电平调节器，用于接收该声音信号和所放大的剩余振动，并调节 该声音信号的电平以符合所放大的剩余振动的电平，并输出包括经过电平调节的声音信号 和所放大的剩余振动的变平的(leveled)信号。 该设备还可包括高通滤波器，用于对变平的信号进行滤波，并将高通滤波后的信 号输出到信号处理器以生成偏移信号。 本总发明构思的示范实施例还可通过提供一种校正具有扬声器的声音输出设备 中的声音质量的方法来实现，该方法包括当该扬声器由声音信号驱动时，检测该扬声器的 剩余振动，使用所检测的剩余振动来生成校正信号，并将该校正信号输出到该扬声器以校 正该扬声器的剩余振动。 所述检测该扬声器的剩余振动的步骤还可包括将所检测的振动传送到剩余振动 检测器。 该方法还可包括放大所检测的剩余振动的功率。 该方法还可包括调节该声音信号的电平以符合所放大的剩余振动的电平，并输出包括经过电平调节的声音信号和所放大的剩余振动的变平的信号。 该方法还可包括对变平的信号进行高通滤波，并输出高通滤波后的信号以生成偏 移信号。 本总发明构思的示范实施例还可通过提供一种其上存储有可运行代码的计算机 可读介质来实现，该代码执行校正具有扬声器的声音输出设备中的声音质量的方法，该方 法包括当该扬声器由声音信号驱动时，检测该扬声器的剩余振动，使用所检测的剩余振动 来生成校正信号，并将该校正信号输出到该扬声器以校正该扬声器的剩余振动。
通过结合附图对实施例进行的以下描述，本总发明构思的这些和/或其他特征和 用途将变得清楚和更易于理解，其中 图1是图示了根据本总发明构思的示范实施例的校正声音质量的声音输出设备 的框图； 图2A到2F是图示了图1的声音输出设备中包括的每一块的输入和输出信号的 图；和 图3是图示了根据本总发明构思的示范实施例的校正声音质量的方法的流程图。
具体实施例方式
现在将对在附图中图示了其示例的本总发明构思的示范实施例进行详细参考，其 中相同的附图标记始终表示相同的元件。下面描述这些示范实施例，以便通过参考图来解 释本总发明构思。 图1是示出了根据本总发明构思的示范实施例的校正声音质量的声音输出设备 的框图。 参考图l，根据本总发明构思的示范实施例的校正声音质量的声音输出设备100 包括低通滤波器110、信号处理器120、功率放大器130、扬声器140、剩余振动检测器150、剩 余振动功率放大器160、电平调节器170、和高通滤波器180。 低通滤波器110可接收输入信号105并可仅使得输入信号105的低频带信号通 过。例如，低通滤波器110可被设置为仅使得输入信号105的从20到200Hz的频率通过。 输入信号105可以是音频信号。低通滤波器IIO可将低频带信号115传送到信号处理器 120和电平调节器170。 信号处理器120可向功率放大器130传送从低通滤波器IIO输出的低频带信号 115。然后，如果信号处理器120接收到高通滤波器180已滤波的滤波后的剩余振动185，则 信号处理器120可生成用于剩余振动的偏移信号C(下面进一步描述)并可组合该偏移信 号和从低通滤波器IIO输入的低频带信号115，由此生成校正信号D(下面进一步描述)，并 可将生成的校正信号D传送到功率放大器130。 功率放大器130可放大从信号处理器120输出的低频带信号115或校正信号D的 功率，以驱动扬声器140。功率放大器130可将放大的低频带信号115a和放大的校正信号 Da传送到扬声器140。 扬声器140由功率放大器130驱动以输出声音信号。扬声器140可由于阻尼效应而生成复信号。扬声器140生成的复信号包括与输入到低通滤波器110的输入信号105相同的基波和在扬声器140中生成的剩余振动。该剩余振动是使得原始声音信号失真的噪
声° 由于当初始操作声音输出设备100时通过扬声器140输出的信号包括基波和剩余振动，所以使得原始声音信号失真并输出原始声音信号。然而，如果将校正信号D输入到扬声器140中，则剩余振动被偏移该校正信号D。通过使得剩余振动偏移，扬声器140可输出没有失真的声音信号。 —般来说，扬声器140输出从音圈单元(未图示)和膜片(未图示)的振动生成的声音信号。音圈单元进一步与输出检测线圈142相连，以检测由于通过扬声器140输出的信号而导致的振动。输出检测线圈142检测膜片的振动，并可将检测的振动145传送到剩余振动检测器150。 如果扬声器140的输出检测线圈142检测到膜片的振动，则剩余振动检测器150可从通过扬声器140输出的信号中去除基波，以检测剩余振动，并可将剩余振动输出到剩余振动功率放大器160。 剩余振动功率放大器160可放大从剩余振动检测器150输出的剩余振动155的功率，并可将放大的剩余振动165传送到电平调节器170。 电平调节器170可接收来自低通滤波器110的低频带信号115和来自剩余振动功率放大器160的剩余振动信号165。电平调节器170可调节低频带信号115的电平以符合放大的剩余振动信号165的电平。 高通滤波器180可接收包括已由电平调节器170调节的电平的信号175，即，其中
放大的剩余振动信号165与经过电平调节的基波(即，低频带信号115)混合的信号，并可
仅使得信号的高频带部分通过，并可将通过的信号185传送到信号处理器120。 图2A到2F是图示了图1中图示的声音输出设备中包括的每一块的输入和输出信
号的图。 图2A图示了输入到低通滤波器110的例如输入信号105的信号。在该示例中，输入到低通滤波器110的输入信号被称为基波A。基波A是单信号，而不是包括另一信号的复信号。 如果图2A中图示的基波A通过信号处理器120和功率放大器130从扬声器140输出，则生成图2B中图示的复信号。因为扬声器140由于其惯性而生成例如第2级或第3级振动的高频振动，使得该信号与从功率放大器130接收的原始信号相比逐步衰减，所以例如第2级或第3级振动的振动影响下一信号，这引起信号失真使得原始信号衰减并增加原始信号。 由此，通过扬声器140输出的信号不仅生成与输入到低通滤波器110的原始信号对应的基波A，而且生成图2B中图示的剩余振动B。尽管扬声器140可生成第2、第3、第4或更高级振动，但是为了简明，在图2B中图示了第2和第4级振动。 在图2B中，如果例如基波A是200Hz的信号，则第2级振动Bl是400Hz并且第4级振动B2是800Hz。在图2B中可以看出在生成基波A、第2级振动Bl和第4级振动B2的时间之间存在差别。即，在生成基波A和第2级振动Bl之间经过了时间差tl，而在生成第2级振动Bl和第4级振动B2之间经过了时间差t2。由于通过扬声器140的物理振动生成
6了第2级振动Bl和第4级振动B2，所以发生这些时间差。 如果在扬声器140中生成包括基波A和剩余振动B的复信号，则剩余振动检测器150从图2B中图示的复信号中去除基波A，以检测剩余振动B。剩余振动检测器150所检测的剩余振动B在图2C中图示，这与去除了基波A的图2B对应。 剩余振动检测器150所检测的剩余振动通过剩余振动功率放大器160而输入到电平调节器170。电平调节器170接收图2C的剩余振动B和通过低通滤波器110的低频带信号115，并调节低频带信号115的电平以符合剩余振动B的电平。如图2D中图示，电平调节器170调节从低通滤波器110新输入的低频带信号(在图2D中指示为新基波A')的电平以符合剩余振动B的电平。 将其中新基波A'的电平被调节的信号通过高通滤波器180传送到信号处理器120。如果信号处理器120从高通滤波器180接收到其中新基波A'的电平被调节的信号185，则信号处理器120可生成偏移信号C，如图2E中图示，该偏移信号C是从高通滤波器180输入的信号185的反信号。此后，如图2F中图示，信号处理器120可混合从低通滤波器IIO输入的新基波A 115和偏移信号C，以生成校正信号D。信号处理器120生成的校正信号D可通过功率放大器130从扬声器140输出作为放大的校正信号Da。在扬声器140中，剩余振动B被偏移该校正信号Da中包括的偏移信号C。 图3是图示了根据本总发明构思的示范实施例的校正声音质量的方法的流程图。
参考图1到3，下面将描述校正声音质量的方法。 如果在操作S200中将输入信号105输入到声音输出设备IOO，则将输入信号输入到低通滤波器IIO。输入信号105是图2A中图示的基波A。尽管输入信号105可在输入到低通滤波器110之前通过音量调音器以调节音量，但是这样的音量调音器的使用是公知的，并由此省略其详细描述。基波A通过低通滤波器110，使得在操作S210中仅输出低频带信号115。 从低通滤波器110输出的低频带信号115通过信号处理器120和功率放大器130被输出到扬声器140。功率放大器130在操作S220中对低频带信号的功率进行放大，以驱动扬声器140。 扬声器140由功率放大器130利用放大的基波A(115a)来驱动。这时，在扬声器140中生成剩余振动。如果扬声器140的输出检测线圈42检测到剩余振动B，则剩余振动检测器150在操作S230中通过从扬声器140输出的信号145中去除基波A而检测剩余振动B。 如果剩余振动检测器150检测到剩余振动B，则剩余振动功率放大器160在操作S240中放大所检测的剩余振动B的功率并输出放大的剩余振动165。将从剩余振动功率放大器160输出的信号165传送到电平调节器170。 电平调节器170从低通滤波器110接收新基波A，并在操作S250中调节新基波A的电平，以形成具有与从剩余振动功率放大器160输入的剩余振动B的电平符合的电平的波A，。 从电平调节器170输出的信号175是其中剩余振动B与经过电平调节的新基波A'
混合的信号，并通过高通滤波器180，使得在操作S260中仅输出高频带信号185。 信号处理器120接收来自低通滤波器110的新基波A，并接收其中剩余振动B与经
7过电平调节的新基波A'混合的来自高通滤波器180的高频带信号185。此后，信号处理器120生成作为其中剩余振动B与经过电平调节的基波A'混合的高通滤波后的信号185的反信号的偏移信号C，并生成其中新输入的基波A与偏移信号C混合的校正信号D。信号处理器120生成的校正信号D在操作S270中通过功率放大器130和扬声器140输出。
重复操作S210到S270，直到完成了声音信号向低通滤波器110的输入为止，并且当在操作S280-是中完成声音信号的输入时结束。 扬声器140当输出声音信号时生成剩余振动B，这导致原始信号的失真。然而，根据本总发明构思的示范实施例，当从扬声器140输出的信号是包括用于剩余振动B的偏移信号C的校正信号D时，可在剩余振动B偏移的情况下输出声音信号。
所以，声音输出设备100可能防止由于弱阻尼效应而可由第2、第3或更高级振动引起的信号失真。而且，机械阻尼装置可影响原始信号，而作为剩余振动B的反信号的偏移信号C校正扬声器140的输出，由此使得对于原始信号的影响最小化并去除剩余振动。
本总发明构思也可实施为计算机可读介质上的计算机可读代码。计算机可读介质可包括计算机可读记录介质和计算机可读传输介质。计算机可读记录介质是可存储其后可由计算机系统读取的数据的任何数据存储装置。计算机可读记录介质的示例包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘、和光学数据存储装置。计算机可读记录介质也可通过与网络耦接的计算机系统来分发，使得按照分布方式存储和运行计算机可读代码。计算机可读传输介质可传输载波和信号(例如，通过因特网的有线或无线数据传输)。而且，实现本总发明构思的功能性程序、代码和代码段可由本总发明构思所属技术领域的程序员容易地解释。 尽管已示出和描述了本总发明构思的某些示范实施例，但是本领域技术人员将理解的是，可在这些示范实施例中进行改变，而不脱离由所附权利要求及其等效物限定其范围的本总发明构思的原理和精神。
权利要求
一种用于校正声音质量的声音输出设备，包括扬声器，用于输出声音信号；剩余振动检测器，用于检测该扬声器的剩余振动；信号处理器，用于生成所检测的剩余振动的偏移信号，并输出其中输入的声音信号与生成的偏移信号混合的校正信号；和功率放大器，用于放大该校正信号，并将放大的校正信号传送到该扬声器。
2. 根据权利要求l的声音输出设备，还包括剩余振动功率放大器，用于放大所检测的 剩余振动的功率。
3. 根据权利要求1或2的声音输出设备，还包括电平调节器，用于调节该声音信号的电 平以符合所检测的剩余振动的电平。
4. 根据权利要求3的声音输出设备，还包括高通滤波器，用于仅使得从该电平调节器 输出的信号的高频带信号通过，并将该高频带信号传送到该信号处理器。
5. 根据权利要求1到4中的任一个的声音输出设备，其中该扬声器还包括输出检测线 圈，用于检测由通过扬声器输出的信号所引起的振动。
6. 根据权利要求1到5中的任一个的声音输出设备，其中该偏移信号是所检测的剩余 振动的反信号。
7. —种用于校正具有扬声器的声音输出设备的声音质量的方法，该方法包括 通过扬声器输出声音信号；检测该扬声器的剩余振动；生成所检测的剩余振动的偏移信号，并输出其中输入的声音信号与生成的偏移信号混 合的校正信号；禾口放大该校正信号，并将该校正信号传送到该扬声器。
8. 根据权利要求7的方法，还包括放大所检测的剩余振动的功率。
9. 根据权利要求7或8的方法，还包括调节所输入的声音信号的电平以符合所检测的 剩余振动的电平。
10. 根据权利要求9的方法，还包括仅使得包括经过电平调节的信号和所检测的剩余 振动的高频带信号通过。
11. 根据权利要求7到10中的任一个的方法，其中该扬声器还包括输出检测线圈，用于 检测由通过扬声器输出的信号所引起的振动。
12. 根据权利要求7到11中的任一个的方法，其中该偏移信号是所检测的剩余振动的 反信号。
全文摘要
一种用于校正声音质量的声音输出设备及其校正声音质量的方法包括扬声器，用于输出声音信号；剩余振动检测器，用于检测该扬声器的剩余振动；信号处理器，用于生成所检测的剩余振动的偏移信号，并输出其中输入的声音信号与生成的偏移信号混合的校正信号；和功率放大器，用于放大该校正信号，并将该校正信号传送到该扬声器。因此，可在没有机械阻尼装置的情况下校正声音质量。
文档编号H04R29/00GK101754083SQ20091025379
公开日2010年6月23日 申请日期2009年12月17日 优先权日2008年12月17日
发明者尹钟宅 申请人:三星电子株式会社