音頻信號(hào)處理設(shè)備和音頻信號(hào)處理方法
【專利說明】音頻信號(hào)處理設(shè)備和音頻信號(hào)處理方法
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的引用
[0002]本申請(qǐng)要求2014年3月11日提交的日本專利申請(qǐng)JP 2014-047715的優(yōu)先權(quán)，在此通過引用納入該申請(qǐng)的整個(gè)內(nèi)容。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本公開涉及音頻信號(hào)處理設(shè)備和音頻信號(hào)處理方法。
【背景技術(shù)】
[0004]近年來，為了揚(yáng)聲器單元的結(jié)構(gòu)的高效率，或者利用揚(yáng)聲器單元再現(xiàn)的聲音的音質(zhì)的改善，提出了具有無阻尼器結(jié)構(gòu)的揚(yáng)聲器單元，所述無阻尼器結(jié)構(gòu)沒有任何機(jī)械阻尼器。作為具有無阻尼器結(jié)構(gòu)的揚(yáng)聲器單元的例子，在未經(jīng)審查的日本專利申請(qǐng)公開N0.6-014394和未經(jīng)審查的日本專利申請(qǐng)公開N0.2013-046112中，提出了在音圈周邊形成的磁極間隙中充滿具有粘性的磁流體的揚(yáng)聲器單元。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]同時(shí)，在具有上述無阻尼器結(jié)構(gòu)的揚(yáng)聲器單元中，也必須利用高聲壓再現(xiàn)音頻信號(hào)。如果振動(dòng)板被振動(dòng)，從而產(chǎn)生聲壓，那么振動(dòng)板的振幅超過設(shè)計(jì)極限，從而出現(xiàn)振動(dòng)板會(huì)達(dá)到過振幅的問題。
[0006]理想的是提供一種盡可能地維持再現(xiàn)的聲音的聲壓，從而防止揚(yáng)聲器單元的振動(dòng)板達(dá)到過振幅的音頻信號(hào)處理設(shè)備和音頻信號(hào)處理方法。
[0007]按照本公開的實(shí)施例，提供一種音頻信號(hào)處理設(shè)備，包括:音量設(shè)定單元，所述音量設(shè)定單元按照改變音量的控制，改變音頻信號(hào)的音量；和電平控制單元，所述電平控制單元按照所述控制，控制音頻信號(hào)的預(yù)定頻帶的電平。
[0008]按照本公開的另一個(gè)實(shí)施例，提供一種音頻信號(hào)處理設(shè)備的音頻信號(hào)處理方法，包括:按照改變音量的控制，改變音頻信號(hào)的音量；和按照所述控制，控制音頻信號(hào)的預(yù)定頻帶的電平。
[0009]按照至少一個(gè)實(shí)施例，能夠盡可能地維持再現(xiàn)的聲音的聲壓，從而防止揚(yáng)聲器單元的振動(dòng)板達(dá)到過振幅。另外，這里說明的效果不一定受限，可以是在本公開中說明的效果之一。另外，本公開的內(nèi)容并不打算被解釋成局限于例示的效果。
【附圖說明】
[0010]圖1是圖解說明磁流體揚(yáng)聲器單元的特性的例子的示圖；
[0011]圖2是圖解說明按照本公開的第一實(shí)施例的音頻信號(hào)再現(xiàn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的例子的方框圖；
[0012]圖3是圖解說明二維IIR濾波器的結(jié)構(gòu)的例子的示圖；
[0013]圖4是圖解說明在二維IIR濾波器中設(shè)定的參數(shù)的例子的示圖；
[0014]圖5是圖解說明二維IIR濾波器的特性的例子的示圖；
[0015]圖6是圖解說明按照第一實(shí)施例的音頻信號(hào)處理設(shè)備的操作的例子的流程圖；
[0016]圖7A和7B是圖解說明按照本公開的第一實(shí)施例的效果的例子的示圖；
[0017]圖8是圖解說明按照本公開的第二實(shí)施例的音頻信號(hào)處理設(shè)備的結(jié)構(gòu)的例子的方框圖；
[0018]圖9是圖解說明增益確定單元的結(jié)構(gòu)的例子的方框圖；
[0019]圖10是圖解說明按照第二實(shí)施例的音頻信號(hào)處理設(shè)備的操作的例子的流程圖；
[0020]圖1lA圖解說明增益變化的例子，圖1lB是圖解說明音頻信號(hào)的例子的示圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面參考附圖，說明按照本公開的多個(gè)實(shí)施例。另外，將按照以下順序進(jìn)行說明。
[0022]1.第一實(shí)施例
[0023]2.第二實(shí)施例
[0024]3.變形例
[0025]以下的實(shí)施例是按照本公開的合適的具體例子，本公開的內(nèi)容并不局限于實(shí)施例等。
[0026]此外，下面說明的“聲音”可以指的是各種聲音，比如人的聲音和樂音。
[0027]1.第一實(shí)施例
[0028]揚(yáng)聲器單元的例子
[0029]首先，說明按照本公開的揚(yáng)聲器單元的例子。普通的揚(yáng)聲器單元利用阻尼器來機(jī)械地防止振動(dòng)板達(dá)到過振幅。這里，例如，過振幅意味振動(dòng)板振動(dòng)超過振幅的設(shè)計(jì)極限的現(xiàn)象。然而，盡管利用阻尼器的揚(yáng)聲器單元能夠防止過振幅，不過由于振動(dòng)板的振幅受到物理抑制，因此存在再現(xiàn)的聲音發(fā)生失真的情況，或者揚(yáng)聲器單元的效率被降低的情況。
[0030]于是，如上所述，提出了具有其中不使用阻尼器的結(jié)構(gòu)(無阻尼器結(jié)構(gòu))的揚(yáng)聲器單元，作為其例子，提出了其中在音圈周邊充填磁流體的揚(yáng)聲器單元(如果適當(dāng)?shù)脑?，也可稱為磁流體揚(yáng)聲器單元)。例如，通過利用表面活性劑，在水或油中分散作為磁性材料的微粒，來形成磁流體，所述磁流體具有30毫特斯拉(mT)?40mT的飽和磁通量，并且具有等于或小于300厘泊(cP) ( = 3帕斯卡.秒(Pa.s))的粘度。
[0031]要求能夠輸出具有高聲壓的聲音的磁流體揚(yáng)聲器單元。如果通過增大音量以便產(chǎn)生聲壓，來使振動(dòng)板振動(dòng)，那么存在振動(dòng)板的振幅超過設(shè)計(jì)極限，從而振動(dòng)板達(dá)到過振幅的可能性。在振動(dòng)板達(dá)到過振幅的情況下，磁流體被驅(qū)散，從而存在揚(yáng)聲器單元被破壞的可能性。
[0032]圖1是圖解說明利用磁流體揚(yáng)聲器單元的低音反射式揚(yáng)聲器設(shè)備的頻率特性的例子的示圖。圖1中，水平軸表示頻率，垂直軸表示振動(dòng)板的振幅的大小(當(dāng)振動(dòng)板從中立位置，沿正方向或負(fù)方向振動(dòng)時(shí)獲得的振幅(單位為毫米(mm))。圖1中的多條曲線A0，Al，A3…A6分別對(duì)應(yīng)于音量的大小，并且音量從AO增大到A6。另外，圖1的例子是其中使用磁流體揚(yáng)聲器單元作為中頻(mid-range)揚(yáng)聲器單元的例子，利用高通濾波器(HPF)電切除低頻帶。另外，10Hz附近變成低音反射式揚(yáng)聲器設(shè)備的反射孔諧振頻率。
[0033]如圖1中圖解所示，當(dāng)音量被增大時(shí)，振動(dòng)板的振幅變得更大。于是，如果音量超過預(yù)定音量(在圖1的例子中，用A5表示的音量的大小)，那么振動(dòng)板的振幅超過在200Hz附近的頻帶中的設(shè)計(jì)極限值。即，振動(dòng)板達(dá)到過振幅，從而磁流體會(huì)被驅(qū)散。作為一種假定的技術(shù)(非現(xiàn)有技術(shù))，考慮按在最大音量下振動(dòng)板的振幅不超過設(shè)計(jì)極限值的方式，降低增益。然而，在這種技術(shù)中，由于除其中振動(dòng)板達(dá)到過振幅的頻帶外的聲壓也被降低，因此存在用戶期待的音量感受損的可能性。下面將說明解決這種問題的本公開。
[0034]另外，利用以下操作，可以獲得揚(yáng)聲器單元的振動(dòng)板的振幅的設(shè)計(jì)極限值。首先，提供使用的放大器和揚(yáng)聲器單元的組合，把測(cè)試信號(hào)(音調(diào)突發(fā)信號(hào))輸入放大器。隨后，通過利用激光位移計(jì)，預(yù)先測(cè)量揚(yáng)聲器單元的振動(dòng)板的振幅，放大器的音量，振幅值的增益曲線等，能夠獲得振動(dòng)板的振幅的設(shè)計(jì)極限值。后面將進(jìn)行詳細(xì)說明，不過，按照振動(dòng)板的振幅不超過設(shè)計(jì)極限值的方式，確定抑制過振幅的濾波器的中心頻率、帶寬和增益。
[0035]音頻信號(hào)再現(xiàn)系統(tǒng)的例子
[0036]圖2是圖解說明按照第一實(shí)施例的音頻信號(hào)再現(xiàn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的例子的示圖。例如，音頻信號(hào)再現(xiàn)系統(tǒng)I包括音頻信號(hào)處理設(shè)備10、源聲源150、功率放大器部件160、揚(yáng)聲器單元170和用戶接口單元180。
[0037]音頻信號(hào)處理設(shè)備10包括數(shù)字信號(hào)處理器(DSP) 100，和由例如微計(jì)算機(jī)構(gòu)成的系統(tǒng)控制單元110。DSP 100包括二維無限脈沖響應(yīng)(IIR)濾波器101和音量設(shè)定單元102。系統(tǒng)控制單元110包括由隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)或只讀存儲(chǔ)器(ROM)等構(gòu)成的存儲(chǔ)器111。存儲(chǔ)器111由單個(gè)存儲(chǔ)器或多個(gè)存儲(chǔ)器構(gòu)成。
[0038]源聲源150連接到音頻信號(hào)處理設(shè)備10，數(shù)字音頻信號(hào)從源聲源150被提供給音頻信號(hào)處理設(shè)備10。音頻信號(hào)處理設(shè)備10對(duì)從源聲源150供給的數(shù)字音頻信號(hào)進(jìn)行預(yù)定信號(hào)處理，從音頻信號(hào)處理設(shè)備10輸出其中進(jìn)行信號(hào)處理的數(shù)字音頻信號(hào)。另外，從源聲源150供給音頻信號(hào)處理設(shè)備10的數(shù)字音頻信號(hào)被酌情稱為音頻信號(hào)。
[0039]功率放大器部件160連接到音頻信號(hào)處理設(shè)備10，揚(yáng)聲器單元170連接到功率放大器部件160。其中音頻信號(hào)處理設(shè)備10進(jìn)行信號(hào)處理的音頻信號(hào)被提供給功率放大器部件160。功率放大器部件160利用預(yù)定的放大率，進(jìn)行放大處理，利用從功率放大器部件160輸出的模擬音頻信號(hào)操作揚(yáng)聲器單元170，從而再現(xiàn)聲音。例如，上述磁流體揚(yáng)聲器單元被用作揚(yáng)聲器單元170。
[0040]用戶接口單元180連接到音頻信號(hào)處理設(shè)備10。產(chǎn)生與相對(duì)于用戶接口單元180的操作相應(yīng)的操作信號(hào)，該操作信號(hào)被提供給音頻信號(hào)處理設(shè)備10的系統(tǒng)控制單元110。
[0041]下面詳細(xì)說明各個(gè)單元。音頻信號(hào)處理設(shè)備10的系統(tǒng)控制單元110通過執(zhí)行保存在例如存儲(chǔ)器111中的程序，控制音頻信號(hào)處理設(shè)備10的各個(gè)單元。除此之外，存儲(chǔ)器111被用作當(dāng)執(zhí)行程序時(shí)的工作存儲(chǔ)器等。以用戶接口單元180的操作為基礎(chǔ)的操作信號(hào)被提供給系統(tǒng)控制單元110。系統(tǒng)控制單元110根據(jù)所述操作信號(hào)，進(jìn)行控制。
[0042]例如，在系統(tǒng)控制單元110和DSP 100之間，進(jìn)行串行通信。系統(tǒng)控制單元110利用串行通信，把用于操作DSP 100的各種設(shè)定值，或者二維IIR濾波器101的濾波器系數(shù)傳送給DSP 100。濾波器系數(shù)等在開啟電源的適當(dāng)定時(shí)，在切換模式之際，在對(duì)用戶接口單元180進(jìn)行操作之際