用于为音频信号提供频率响应的设备和方法
【专利说明】用于为音频信号提供频率响应的设备和方法
[0001]优先权要求
[0002]本申请案主张2013年7月5日提交的名称为“用于为音频信号提供频率响应的方法和装置(APPARATUS AND METHOD FOR PROVIDING A FREQUENCY RESPONSE FOR AUD1SIGNALS)”的美国临时申请案第61/843，276号，以及2013年12月18日申请的名为“用于为音频信号提供频率响应的方法和装置(APPARATUS AND METHOD FOR PROVIDING AFREQUENCY RESPONSE FOR AUD1 SIGNALS) ” 的美国非临时申请案第 14/132，928 号的优先权，所述申请案的全文内容以引用的方式并入。
技术领域
[0003]本发明大体上涉及为音频信号提供频率响应。
【背景技术】
[0004]技术进步已经产生较小并且较强大的计算装置。举例来说，当前存在多种便携式个人计算装置，包含无线计算装置，例如便携式无线电话、个人数字助理(PDA)和寻呼装置，其体积小，重量轻并且易于由用户携带。更具体来说，例如蜂窝电话和因特网协议(IP)电话等便携式无线电话可以经由无线网路传达语音和数据包。此外，许多此类无线电话包含并入其中的其它类型的装置。举例来说，无线电话还可以包含数字静态相机、数码摄像机、数字记录器和音频文件播放器。而且，此类无线电话可以处理可执行指令，包含软件应用程序，例如可用以接入因特网的网络浏览器应用程序。由此，这些无线电话可以包含大量计算能力。
[0005]可以限制便携式计算装置的声音再现能力。举例来说，无线电话可以支持用于窄声频范围内的音频信号的音频信号再现。然而，对支持用于更宽范围的声频的音频信号再现的需求逐渐增加。为进行说明，存在对无线电话支持超宽带频率范围(例如，从约50赫兹(Hz)到约14千赫兹(kHz))内的音频信号和/或超声波信号(例如，范围为约20kHz到60kHz以上的信号)的需求。常规的无线电话耳机不能够为超宽带频率范围内的每一音频信号或为超声波信号提供高保真度频率响应。举例来说，设计为用于低频响应的换能器可能需要较大的辐射表面(例如，隔膜)以在低频下提供空气栗送能力。然而，高频信号可以引起隔膜振动，从而导致不规则的频率响应。此外，常规换能器中的元件的响应可以因环境因素而变化，环境因素可以使用更高频信号(例如，超声波信号)限制应用程序的侦测范围。举例来说，温度的变化可以引起传统换能器的隔膜变硬，从而限制换能器对高频信号的响应。
【发明内容】
[0006]本发明揭示一种方法和一种装置，所述方法和所述装置用于为超宽带频率范围内的音频信号提供频率响应，为超声波信号提供频率响应，或都提供。音频信号可以包含超宽带频率范围的上频带内的高频分量和超宽带频率范围的下频带内的低频分量。滤波器(例如，高通滤波器和低通滤波器)可以分离高频分量与低频分量。可以放大低频分量并且将其提供到移动块换能器(moving mass transducer)的线圈，而且可以放大音频信号的高频分量并且将其提供到移动块换能器的表面(例如，压电元件)。举例来说，音频信号的高频分量可以分开驱动压电元件。响应于线圈磁场与磁体磁场的相互作用，表面可以第一方式移动(例如，包含压电元件的移动块可以平移或移位)以为低频信号提供频率响应。此外，通过音频信号的放大的高频分量分开驱动压电元件可以使压电元件以第二方式移动(例如，在形状上振动或波动)以为高频信号提供频率响应。
[0007]在特定实施例中，设备包含移动块换能器。移动块换能器通过由压电元件限定的表面的移位而产生声音。压电元件响应于第一信号与磁场的相互作用而移位。压电元件被配置成通过第二信号分开驱动。
[0008]在另一特定实施例中，方法包含通过第一信号驱动移动块换能器的线圈。移动块换能器通过由压电元件限定的表面的移位而产生声音。压电元件响应于第一信号与磁场的相互作用而移位。所述方法进一步包含通过第二信号驱动压电元件。
[0009]在另一特定实施例中，设备包含用于通过第一信号驱动移动块换能器的线圈的装置。移动块换能器通过由压电元件限定的表面的移位而产生声音。压电元件响应于第一信号与磁场的相互作用而移位。所述设备进一步包含用于通过第二信号驱动压电元件的装置。
[0010]在另一特定实施例中，非暂时性计算机可读媒体包含以下指令:在由处理器执行时使所述处理器产生驱动移动块换能器线圈的第一信号的指令。移动块换能器通过由压电元件限定的表面的移位而产生声音。压电元件响应于第一信号与磁场的相互作用而移位。指令还可执行以使处理器产生驱动压电元件的第二信号。
[0011]所揭示实施例中的至少一个提供的一个特定优点是使用相对较小的音频再现系统为超宽带频率范围(例如，从约50赫兹(Hz)到约14千赫兹(kHz))内的音频信号提供频率响应的能力。在审阅全部申请案后，本发明的其它方面、优点和特征将变得显而易见，所述全部申请案包含以下章节:【附图说明】、【具体实施方式】和权利要求书。
【附图说明】
[0012]图1是可操作以为特定频率范围内的音频信号提供频率响应的系统的特定说明性实施例的框图；
[0013]图2是图1的系统的移动块换能器的具体实施例的图；
[0014]图3是为特定频率范围内的音频信号提供频率响应的方法的具体实施例的流程图；以及
[0015]图4是包含可操作以为特定频率范围内的音频信号提供频率响应的分量的无线装置的框图。
【具体实施方式】
[0016]参考图1，展示可操作以为特定频率范围内的音频信号提供频率响应的系统100的特定说明性实施例。举例来说，系统100可以被配置成为超宽带频率范围(例如，从约50赫兹(Hz)到约14千赫兹(kHz))和/或超音波频率范围(例如，20kHz以上)内的音频信号提供频率响应。系统100可以包含音频编码器/解码器(CODEC) 102、低通滤波器104、高通滤波器106、第一放大器108、第二放大器110和移动块换能器112。移动块换能器112可以包含线圈114和作为移动块换能器112的移动块耦合到线圈114的压电元件116。
[0017]音频CODEC 102可以被配置成输出音频信号120。举例来说，音频CODEC 102可以包含数模转换器，并且可以解码数字音频信号以产生音频信号120 (例如，模拟音频信号)。在特定实施例中，音频信号120可以具有超宽带频率范围内的频率分量。举例来说，音频信号120可以具有大致范围为从1kHz到14kHz的高频分量，并且音频信号120可以具有大致范围为从50Hz到1kHz的低频分量。音频信号120可以提供到低通滤波器104并且提供到高通滤波器106。
[0018]低通滤波器104可以被配置成接收音频信号120及通过移除音频信号120的高频分量而产生第一驱动信号122 (例如，低频驱动信号)。举例来说，低通滤波器104可以将音频信号120的低频分量(例如，具有低于1kHz的频率的分量)提供到第一放大器108，并且低通滤波器104可以阻挡音频信号120的高频分量(例如，减少提供到第一放大器108的音频信号120的高频分量的量)。高通滤波器106还可以被配置成接收音频信号120。高通滤波器106可以被配置成通过移除音频信号120的低频分量而产生第二驱动信号124(例如，高频驱动信号)。举例来说，高通滤波器106可以将音频信号120的高频分量(例如，具有高于1kHz的频率的分量)提供到第二放大器110，并且高通滤波器106可以阻挡音频信号120的低频分量(例如，减少提供到第二放大器110的音频信号120的低频分量的量)。尽管相对于约1kHz的频率而描述低通滤波器104和高通滤波器106的“截止”频率，但不同的频率可以用于改良系统100的性能。在特定实施例中，低通滤波器104和高通滤波器106可以具有不同的“截止”频率。作为非限制性实例，低通滤波器104可以阻挡具有高于
1.3kHz的频率的音频信号120的分量，且高通滤波器106可以阻挡具有低于1.4kHz的频率的音频信号120的分量。
[0019]第一放大器108可以被配置成接收第一驱动信号122 (例如，音频信号120的低频分量)并且放大第一驱动信号122以产生第一信号132 (例如，放大的第一驱动信号)。第一放大器108可以将第一信号132提供到移动块换能器112的线圈114。在特定实施例中，第一信号132可以具有第一频带内的频率。第一频带可以在约50Hz到1kHz范围内。
[0020]第二放大器110可以被配置成接收第二驱动信号124 (例如，音频信号120的高频分量)并且放大第二驱动信号124以产生第二信号134 (例如，放大的第二驱动信号)。第二放大器110可以将第二信号134提供到移动块换能器112的压电元件116。在特定实施例中，第二信号134可以具有第二频带内的频率。在特定实施例中，第二频带可以在约1kHz到15kHz范围内。在另一特定实施例中，第二频带可以在约1kHz到60kHz范围内以覆盖超声波信号。