自动调节扬声器频响曲线的系统及方法与流程

本发明涉及电子领域，尤其涉及数字功放领域，具体是指一种自动调节扬声器频响曲线的系统及方法。

背景技术：

数字功放系统一般由音源输入模块、音效调节模块以及扬声器三部分组成。其中，扬声器的调节对于数字功放系统最终呈现的音效效果有着决定性作用，由于不同的扬声器具有不同的频率响应，所以针对某一款扬声器调节好的音效参数并不具有通用型，如果需要使得数字功放系统最终输出满意的音效就必须对该系统中的扬声器进行调节。只有将系统中的扬声器的频率响应曲线调节成一条直线，才能使得扬声器的最终输出满足要求的效果。

现有技术中对于扬声器的调节，一般采用手动调节的方式进行调节，费时费力，且由于采用人工操作，因此，调节过程中时常会出现偏差，使得扬声器的频响曲线的调节往往会达不到理想的效果。

技术实现要素：

本发明的目的是克服至少一个上述现有技术的缺点，提供了一种操作方便，调节速度快、性能好的自动调节扬声器频响曲线的系统及方法。

为了实现上述目的，本发明的自动调节扬声器频响曲线的系统及方法如下：

该自动调节扬声器频响曲线的系统，其主要特点是，所述的系统包括：

拾音模块，用于接收扬声器发出的声音，并将所述的声音转换为对应的频率响应数据；

自动调节模块，用于对所述的拾音模块输出的所述的频率响应数据进行校准计算，获取对所述的频率响应数据的调节幅度值；

音效调节模块，用于对音频输入信号进行调节；

所述的音效调节模块同时与所述的自动调节模块及扬声器相连接；

所述的音频输入信号包括分布于整个音域的数个标准信号源。

较佳地，所述的拾音模块包括麦克风和音频分析仪，所述的麦克风用于接收所述的扬声器发出的声音，所述的音频分析仪用于将所述的麦克风接收的所述的声音转换为所述的频率响应数据。

较佳地，所述的音效调节模块包括：

音源输入单元，用于向音效调节单元输送所述的音频输入信号；

所述的音效调节单元同时与所述的自动调节模块及扬声器相连接。

该基于上述系统实现自动调节扬声器频响曲线的方法，其主要特点是，所述的方法包括：

所述的自动调节模块根据所述的拾音模块输出的频率响应数据计算出对应的调节幅度值，所述的音效调节模块根据所述的调节幅度值对所述的音频输入信号进行调节，将调节后的音频输入信号传送给所述的扬声器，由所述的扬声器播放与所述的调节后的音频输入信号对应的声音。

较佳地，所述的自动调节模块根据所述的拾音模块输出的频率响应数据计算出对应的调节幅度值，所述的音效调节模块根据所述的调节幅度值对所述的音频输入信号进行调节，将调节后的音频输入信号传送给所述的扬声器，由所述的扬声器播放与所述的调节后的音频输入信号对应的声音包括以下步骤：

(1)所述的拾音模块接收所述的扬声器播放的声音，并将所述的扬声器播放的声音转换为对应的频率响应数据；

(2)所述的自动调节模块判断所述的频率响应数据是否与系统预设的频率响应数据阈值相匹配；

(3)若所述的频率响应数据与系统预设的频率响应数据阈值不匹配则继续后续步骤(4)，否则完成扬声器频响曲线的调节；

(4)所述的自动调节模块计算出与所述的频率响应数据对应的调节幅度值；

(5)所述的音效调节模块根据所述的调节幅度值对所述的音频输入信号进行调节，并将调节后的音频输入信号输送给所述的扬声器；

(6)所述的扬声器播放对应的声音，并继续上述步骤(1)。

更佳地，所述的步骤(2)包括以下步骤：

(2.1)所述的自动调节模块计算出在当前频率响应数据下，数个所述的标准信号源分别对应的增益；

(2.2)计算数个所述的标准信号源所对应的增益的平均值，获取当前频率响应数据下，所述的音频输入信号的平均增益；

(2.3)分别计算每一所述的标准信号源所对应的增益与所述的平均增益的差值，求得每一所述的标准信号源所对应的增益的偏差值；

(2.4)选取所有所述的偏差值中的最大值，将所述的最大值与所述的自动调节模块中预设的偏差阈值进行比较，若所述的偏差值中的最大值小于所述的偏差阈值则确定所述的频率响应数据与所述的系统预设的频率响应数据阈值相匹配，否则确定所述的频率响应数据与所述的系统预设的频率响应数据阈值不匹配。

进一步地，所述的自动调节模块计算出与所述的频率响应数据对应的调节幅度值为：

所述的自动调节模块将每一所述的标准信号源所对应的增益的偏差值作为所述的调节幅度值。

更进一步地，所述的步骤(4)与步骤(5)之间包括以下步骤：

(4.1)所述的自动调节模块将每一所述的标准信号源所对应的增益的偏差值输入至所述的音效调节模块。

更进一步地，所述的音效调节模块根据所述的调节幅度值对所述的音频输入信号进行调节为：

所述的音效调节模块根据所述的调节幅度值逐一对数个所述的标准信号源进行调节。

较佳地，所述的步骤(1)之前还包括以下步骤：

(0.1)所述的音效调节模块将音频输入信号传送给所述的扬声器；

(0.2)所述的扬声器播放与所述的音频输入信号对应的声音。

采用本发明的自动调节扬声器频响曲线的系统及方法，通过拾音模块、自动调节模块以及音效调节模块的闭环设计，实现对扬声器频响曲线的自动调节。通过本发明的自动调节扬声器频响曲线的系统及方法，可自动判断调节是否到位。本发明的自动调节扬声器频响曲线的系统及方法具备调节速度快、效率高、精度准、成本低，且无需人工参与的优点，实现扬声器频响曲线的自动调节，具备良好的适应性。

附图说明

图1为本发明一实施例中的自动调节扬声器频响曲线的系统的结构示意图。

图2为本发明一实施例中的实现自动调节扬声器频响曲线的方法的流程图。

附图标记

1麦克风

2扬声器

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

该实施例中的自动调节扬声器频响曲线的系统的结构可参阅图1所示，该自动调节扬声器频响曲线的系统包括：

拾音模块，用于接收扬声器2发出的声音，并将所述的声音转换为对应的频率响应数据；

自动调节模块，用于对所述的拾音模块输出的所述的频率响应数据进行校准计算，获取对所述的频率响应数据的调节幅度值；

音效调节模块，用于对音频输入信号进行调节；

所述的音效调节模块同时与所述的自动调节模块及扬声器2相连接；

所述的音频输入信号包括分布于整个音域的数个标准信号源，在该实施例中，音频输入信号可包括125hz、250hz、500hz、1000hz、2000hz、4000hz、8000hz、16000hz这8个频点下的8个标准信号源。

在该实施例中，拾音模块、自动调节模块、音效调节模块以及扬声器2构成了一个闭环的回路，自动调节模块读取拾音模块中输出的频率响应数据，并进行相应的计算，将计算后的调节幅度值传输给音效调节模块，音效调节模块根据调节幅度值对数个标准信号源进行逐一调节，然后将调节后的结果输送给扬声器2，驱动扬声器2发声，再由拾音模块接收扬声器2发出的声音，经过多次迭代，最终使得拾音模块输出的频率响应数据与系统预设的频率响应数据阈值相匹配，完成整个校准过程。

在上述实施例中，所述的拾音模块包括麦克风1和音频分析仪，所述的麦克风1用于接收所述的扬声器2发出的声音，所述的音频分析仪用于将所述的麦克风1接收的所述的声音转换为所述的频率响应数据。

在上述实施例中，所述的音效调节模块包括：

音源输入单元，用于向音效调节单元输送所述的音频输入信号；

所述的音效调节单元同时与所述的自动调节模块及扬声器2相连接。

在该实施例中，采用的麦克风1、音频分析仪、音源输入单元及音效调节单元等模块的功能均由常规的硬件来实现，其中，音源输入单元和音效调节单元的功能由数字功放芯片来实现，本发明中的自动调节模块由数字功放芯片结合对应的软件程序实现对所述的拾音模块输出的所述的频率响应数据进行校准计算，获取对所述的频率响应数据的调节幅度值的功能。麦克风1和音频分析仪起到的作用是将接收到的声音转换为电信号(即频率响应数据)。即本技术方案中的自动调节扬声器频响曲线的系统是一种基于数字功放芯片并结合麦克风1、扬声器等硬件结构组成的系统。

在一种基于上述实施例中的系统实现自动调节扬声器频响曲线的方法中，所述的方法包括：

所述的自动调节模块根据所述的拾音模块输出的频率响应数据计算出对应的调节幅度值，所述的音效调节模块根据所述的调节幅度值对所述的音频输入信号进行调节，将调节后的音频输入信号传送给所述的扬声器，由所述的扬声器播放与所述的调节后的音频输入信号对应的声音。

如图2所示，所述的方法具体包括以下步骤：

(0.1)所述的音效调节模块将音频输入信号传送给所述的扬声器，即校准初始状态时，由音源输入单元输出音频输入信号给音效调节单元，即将包括125hz、250hz、500hz、1000hz、2000hz、4000hz、8000hz、16000hz这8个频点下的8个标准信号源的音频输入信号给音效调节单元，音效调节单元将未经处理的这8个标准信号源传送给所述的扬声器；

(0.2)所述的扬声器播放与所述的音频输入信号对应的声音；

(1)所述的拾音模块接收所述的扬声器播放的声音，并将所述的扬声器播放的声音转换为对应的频率响应数据；

(2)所述的自动调节模块判断所述的频率响应数据是否与系统预设的频率响应数据阈值相匹配，具体包括以下步骤：

(2.1)所述的自动调节模块计算出在当前频率响应数据下，数个所述的标准信号源分别对应的增益，此时，可将125hz、250hz、500hz、1000hz、2000hz、4000hz、8000hz、16000hz这8个频点下的8个标准信号源的增益分别对应记为gain1、gain2、gain3、gain4、gain5、gain6、gain7及gain8；

(2.2)计算数个所述的标准信号源所对应的增益的平均值，获取当前频率响应数据下，所述的音频输入信号的平均增益，其中，平均增益gain可由以下公式计算得到：

(2.3)分别计算每一所述的标准信号源所对应的增益与所述的平均增益的差值，求得每一所述的标准信号源所对应的增益的偏差值，本实施例中8个频点下的8个标准信号源的增益所对应的增益的偏差值可分别通过以下公式计算求出：

delta_gain1＝gain-gain1；

delta_gain2＝gain-gain2；

delta_gain3＝gain-gain3；

delta_gain4＝gain-gain4；

delta_gain5＝gain-gain5；

delta_gain6＝gain-gain6；

delta_gain7＝gain-gain7；

delta_gain8＝gain-gain8；

其中，delta_gain1、delta_gain2、delta_gain3、delta_gain4、delta_gain5、delta_gain6、delta_gain7及delta_gain8分别为125hz、250hz、500hz、1000hz、2000hz、4000hz、8000hz、16000hz这8个频点下的8个标准信号源的增益所对应的增益的偏差值；

(2.4)选取所有所述的偏差值中的最大值max_delta_gain，将所述的最大值max_delta_gain与所述的自动调节模块中预设的偏差阈值进行比较，若所述的偏差值中的最大值max_delta_gain小于所述的偏差阈值则确定所述的频率响应数据与所述的系统预设的频率响应数据阈值相匹配，否则确定所述的频率响应数据与所述的系统预设的频率响应数据阈值不匹配；

(3)若所述的频率响应数据与系统预设的频率响应数据阈值不匹配则继续后续步骤(4)，否则完成扬声器频响曲线的调节；

(4)所述的自动调节模块计算出与所述的频率响应数据对应的调节幅度值，在该实施例中所述的自动调节模块将每一所述的标准信号源所对应的增益的偏差值作为所述的调节幅度，即在该实施例中，将所述的delta_gain1、delta_gain2、delta_gain3、delta_gain4、delta_gain5、delta_gain6、delta_gain7及delta_gain8作为与所述的频率响应数据对应的调节幅度值；

(4.1)将每一所述的标准信号源所对应的增益的偏差值输入至所述的音效调节模块，即将125hz、250hz、500hz、1000hz、2000hz、4000hz、8000hz、16000hz这8个频点下的8个标准信号源的增益所对应的增益的偏差值delta_gain1、delta_gain2、delta_gain3、delta_gain4、delta_gain5、delta_gain6、delta_gain7及delta_gain8输入至所述的音效调节模块；

(5)所述的音效调节模块根据所述的调节幅度值对所述的音频输入信号进行调节，即所述的音效调节模块根据所述的调节幅度值逐一对数个所述的标准信号源进行调节，并将调节后的音频输入信号输送给所述的扬声器，其中，根据所述的调节幅度值逐一对数个所述的标准信号源进行调节为：通过将系统中8个标准信号源的增益值分别变为新的增益，以实现对标准信号源进行调节的目的，具体如下所示：

gain1*＝gain1+delta_gain1；

gain2*＝gain2+delta_gain2；

gain3*＝gain3+delta_gain3；

gain4*＝gain4+delta_gain4；

gain5*＝gain5+delta_gain5；

gain6*＝gain6+delta_gain6；

gain7*＝gain7+delta_gain7；

gain8*＝gain8+delta_gain8；

其中，gain1*、gain2*、gain4*、gain5*、gain6*、gain7*及gain8*分别为8个标准信号源的新的增益。(6)所述的扬声器播放对应的声音，并继续上述步骤(1)。

在该方法中，由于扬声器对从所述的音效调节模块接收的信号进行的放大并不是线性的放大，因此，一般无法直接根据一次计算得到的调节幅度值就实现对扬声器频响曲线的调整，而是要通过一次次的迭代计算，逐步对扬声器的频响曲线进行调整，最终达到理想状态。

如图2所示，在调试初始状态时，还需初始化自动调节模块，令自动调节模块中记录的各个标准信号源所对应的增益及增益的偏差值为零，即令自动调节模块内置的gain1、gain2、gain3、gain4、gain5、gain6、gain7及gain8为零，并令delta_gain1、delta_gain2、delta_gain3、delta_gain4、delta_gain5、delta_gain6、delta_gain7及delta_gain8也为零；然后开启音效调节模块及拾音模块，再进行上述的迭代调试步骤。

在上述实施中，整个校准过程中，音源输入单元持续不断的循环输出分布于整个音域的数个标准信号源(即音频输入信号)。音源输入单元所输出的音频输入信号包括分布于整个音域的数个标准信号源，数个标准信号源作为待校准的信号，在校准时对音源输入单元不做调整和控制，当音效调节模块中的音效调节单元在接收到自动调节模块发出的调节幅度值后，才对接收到音效调节模块中的音频输入信号进行调节。上述实施例中选用了125hz、250hz、500hz、1000hz、2000hz、4000hz、8000hz、16000hz这8个频点下的8个标准信号源作为音频输入信号，在其他实施例中，也可以选择包括其它频点下的标准信号源作为音频输入信号。

通过上述实施例中的自动调节扬声器频响曲线的系统结合实现自动调节扬声器频响曲线的方法通过调节音效调节部分的参数，对各个频段的频率响应数据进行调节，无需人工参与就可将扬声器的频率响应曲线调节成一条直线，使得扬声器的频响曲线的最终达到用户需要的状态，为后续的音效调节提供方便，使扬声器最终发出的理想的音效。调节过程迅速、精准度高，且无需人力成本，易于操作。

采用本发明的自动调节扬声器频响曲线的系统及方法，通过拾音模块、自动调节模块以及音效调节模块的闭环设计，实现对扬声器频响曲线的自动调节。通过本发明的自动调节扬声器频响曲线的系统及方法，可自动判断调节是否到位。本发明的自动调节扬声器频响曲线的系统及方法具备调节速度快、效率高、精度准、成本低，且无需人工参与的优点，实现扬声器频响曲线的自动调节，具备良好的适应性。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。