专利名称：参量扬声器的驱动的制作方法
技术领域：
本发明涉及参量扬声器的驱动。更具体而非排他地说，本发明涉及参量扬声器单边带(sideband)调制的预补偿。
背景技术：
近些年，着重于空间感知的声音供给(provision)越来越受到关注。具体而言，这种声音供给在许多应用当中都是产生高指向性窄音频束(beam)的理想之选。例如，在从置于用户前方的物理声换能器产生虚拟的背面或侧面声源的虚拟环绕声音系统中，高指向性音频束通过墙壁反射到用户侧面或背面，从而可在这些反射点上感知虚拟声源。 但是，这种高指向性窄束很难由传统的音频带扬声器产生。因此，有人根据来自超声换能器的超声福射提出替代方法。这种扬声器被称为参量扬声器。就本质而言，参量扬声器是通过对音频信号调制的高强度超声载波进行非线性解调来产生可听音的设备。参量扬声器的引人之处在于声音再现，因为它们在音频频率上拥有极高的指向性。因此，参量扬声器使用可提供高指向声束的超声换能器。一般而言，扬声器的指向性(窄度)取决于与波长相比的扬声器大小。可听音的波长范围从几英寸到数英尺，由于这些波长可与多数扬声器的大小进行比较，因此声音一般全向传播。但对于超声换能器而言，波长要小得多，因此可创建远大于辐射波长的声源，从而形成高指向性极窄束。此高指向性束例如可被更好地控制，并且例如可以精确地指向所需反射点。驱动超声换能器的超声信号通过使用所呈现音频信号的派生音频信号对超声载波信号进行幅度调制来生成。此调制信号从声换能器辐射出来。超声信号不直接由人类听众感知，但音频信号可以自动听到，无需任何特定的功能、接收装置或助听装置。具体而言，从换能器到听众的音频通道中的任何非线性均可充当解调器，从而再现音频信号。这种非线性可以在传输路径中自动发生。具体而言，作为传输介质的空气本质上呈现出可使超声变得可听的非线性特性。因此，空气本身的非线性属性可对高强度超声信号进行音频解调。通过这种方式，超声信号可以被自动进行解调来为听众提供音频声音。使用参量扬声器进行音频辐射的实例和进一步说明例如可以在麻省理工学院的F. Joseph .Pompei 于 2002年发表的博士论文“Sound from Ultrasound: The ParametricArray as an Audible Sound Source，，中找至Ij0已经发现，参量扬声器用来发声的非线性解调过程不幸地会造成严重的音频信号非线性失真。已经提出多种参量扬声器失真减少预处理方案，但是这些方案的效率与效率、带宽和处理复杂度之间的平衡相关。Berktay 于 1965 年发表于 J Sound Vib., 2(4),第 435-461 页的文章“Possible exploitation of non-linear acoustic in underwater transmittingapplications”提供了指示空气中参量效应所创建的解调音频信号与调制包络m平方的二阶导数成比例的解析性远场近似，即
权利要求
1.一种生成参量扬声器驱动信号的装置，所述驱动器包括 接收器(303)，用于接收输入音频信号； 预补偿器(305 )，用于通过对所述输入音频信号应用预补偿来生成预补偿包络信号，所述预补偿至少部分地补偿调制超声信号空中解调的包络失真； 第一电路(307)，用于生成复基带信号，所述第一电路被配置为 -响应于根据振幅信号判定相位信号的预判定函数，根据所述预补偿包络信号生成相位信号，所述预判定函数生成对应于所述复信号的相位信号，其中由对应于正频率的第一范围和对应于负频率的第二范围构成的第一组的第一频率范围相对于所述第一组的其他频率范围受到抑制；以及 -生成振幅对应于所述预补偿包络信号并且相位对应于所述相位信号的复基带信号; 调制器(309)，用于在超声正交载波上对所述复基带信号进行正交调制以生成调制信号；以及 输出电路(311)，用于根据所述调制信号驱动超声换能器(301)。
2.根据权利要求1的装置，其中所述第一电路(307)包括希尔伯特滤波器(403)。
3.根据权利要求2的装置，其中所述第一电路(307)包括用于在希尔伯特滤波器(403)之前将对数函数应用于所述预补偿包络信号的电路(401)。
4.根据权利要求3的装置，其中所述第一电路(307)被配置为基本将所述相位信号判定为
5.根据权利要求1的装置，其中所述第一频率范围是对应于所述负频率的第一范围。
6.根据权利要求1的装置，其中所述第一频率范围是对应于所述正频率的第二范围。
7.根据权利要求1的装置，其中所述复基带不少于90%的能量位于所述其他频率范围内。
8.根据权利要求1的装置，其中所述预补偿器(305)包括用于补偿所述输入音频信号的二重积分器(319)。
9.根据权利要求8的装置，其中所述二重积分器(319)对应于具有从200Hz至2kHz的频率区间内的3dB截止频率的低通滤波器。
10.根据权利要求8的装置，其中所述预补偿器(305)进一步包括 偏移发生器，用于对所述二重积分器的输出应用偏移以生成偏移信号；以及 调节器，用于通过对所述偏移信号应用平方根函数生成所述预补偿包络信号。
11.根据权利要求10的装置，其中所述偏移发生器被配置为响应于所述输入音频信号的信号等级，动态地判定偏移。
12.根据权利要求1的装置，其中所述预补偿器(305)被配置为将所述预补偿包络信号限制为具有大于最小值的信号值。
13.根据权利要求1的装置，其中所述预补偿器(305)、第一电路(307)和调制器(309)被实现为数字信号处理，并且所述输出电路(311)包括数字模拟转换器。
14.一种参量扬声器系统,包括 接收器(303)，用于接收输入音频信号； 预补偿器(305 )，用于通过对所述输入音频信号应用预补偿来生成预补偿包络信号，所述预补偿至少部分地补偿调制超声信号空中解调的包络失真； 第一电路(307)，用于生成复基带信号，所述第一电路被配置为 -响应于根据振幅信号判定相位信号的预判定函数，根据所述预补偿包络信号生成相位信号，所述预判定函数生成对应于所述复信号的相位信号，其中由对应于正频率的第一范围和对应于负频率的第二范围构成的第一组的第一频率范围相对于所述第一组的其他频率范围受到抑制；以及 -生成振幅对应于所述预补偿包络信号并且相位对应于所述相位信号的复基带信号; 调制器(309)，用于在超声正交载波上对所述复基带信号进行正交调制以生成调制信号；以及 输出电路(311)，用于根据所述调制信号驱动超声换能器(301);以及 超声换能器(301)。
15.—种驱动参量扬声器的方法,所述方法包括 接收输入音频信号； 通过对所述输入音频信号应用预补偿来生成预补偿包络信号，所述预补偿至少部分地补偿调制超声信号空中解调的包络失真； 通过以下方式生成复基带信号 -响应于根据振幅信号判定相位信号的预判定函数，根据所述预补偿包络信号生成相位信号，所述预判定函数生成对应于所述复信号的相位信号，其中由对应于正频率的第一范围和对应于负频率的第二范围构成的第一组的第一频率范围相对于所述第一组的其他频率范围受到抑制；以及 -生成振幅对应于所述预补偿包络信号并且相位对应于所述相位信号的复基带信号; 在超声正交载波上对所述复基带信号进行正交调制以生成调制信号；以及 根据所述调制信号驱动超声换能器。
全文摘要
一种参量扬声器系统包括用于通过对输入音频信号应用预补偿来生成预补偿包络信号的预补偿器(305)，其中所述预补偿补偿调制超声信号空中解调的失真。预调制器(307)生成复基带信号，从而使用用于根据振幅信号判定相位信号的预判定函数，根据预补偿包络信号生成相位信号，以便对应的复信号抑制负频率或正频率。然后生成振幅对应于预补偿包络信号并且相位对应于相位信号的复基带信号。调制器(309)在超声正交载波上对复基带信号进行正交调制以及输出电路(311)根据调制信号驱动超声换能器(301)。本发明可允许对受抑制的或单边带调制的调制超声信号执行有效的低资源预补偿。
文档编号H04R3/04GK103004234SQ201180035880
公开日2013年3月27日 申请日期2011年7月18日 优先权日2010年7月22日
发明者W.J.拉姆, R.M.亚尔特斯 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司