BRPI1101098B1 - sistema de gerenciamento de potência para um sistema de áudio e método de gerenciamento de potência para um sistema de áudio - Google Patents

Abstract

SISTEMA DE GERENCIAMENTO DE POTÊNCIA DE ÁUDIO. A invenção refere-se a um sistema de gerenciamento de potência de áudio que gerencia a operação dos dispositivos de áudio em um sistema de áudio. O sistema de gerenciamento de potência de áudio inclui um computador de parâmetro, um comparador de limiar e um limitador. Sinais de áudio gerados com o sistema de áudio podem ser fornecidos ao sistema de gerenciamento de potência de áudio. Com base em um parâmetro atual medido do sinal de áudio, tal como uma voltagem atual de tempo real e/ou uma corrente atual de tempo real, o computador de parâmetro pode derivar as características operacionais estimadas dos dispositivos de áudio, tais como um alto- falante incluído no sistema de áudio. O comparador de limiar pode usar as características operacionais estimadas para desenvolver um limiar e gerenciar a operação de um de mais dispositivos no sistema de áudio monitorando o parâmetro atual medido, e seletivamente direcionando o limitador para ajustar o sinal de áudio, ou outro dispositivo no sistema de áudio para proteger ou otimizar o desempenho.

Description

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO CAMPO TÉCNICO.

[001] Esta invenção refere-se aos sistemas de áudio, e mais particularmente a um sistema de gerenciamento de potência de áudio para o uso em um sistema de áudio.

TÉCNICA RELACIONADA.

[002] Sistemas de áudio tipicamente incluem uma fonte de áudio que fornece conteúdo de áudio na forma de um sinal de áudio, um amplificador para amplificar o sinal de áudio, e um ou mais alto- falantes para converter o sinal de áudio amplificado em ondas sonoras. Alto-falantes são tipicamente indicados por um fabricante de alto-falante como tendo um valor de impedância nominal, tal como 4 ohms ou 8 ohms. Na realidade, a impedância de um alto-falante varia com a frequência. Variações na impedância do alto-falante com respeito à frequência podem ser mostradas com uma curva de impedância do alto-falante que é tipicamente fornecida pelo fabricante com um modelo fabricado de um alto-falante.

[003] Porém, um alto-falante é um dispositivo eletromecânico que é sensível às variações na voltagem e corrente, como também condições ambientais, tais como temperatura e umidade. Além disso, durante a operação uma bobina de voz do alto-falante pode estar sujeita ao aquecimento e esfriamento dependente do nível de amplificação do conteúdo de áudio. Além disso, variações na fabricação e materiais entre um projeto de alto-falante particular podem também causar desvio significativo nos parâmetros pré- especificados de um alto-falante.

[004] Desse modo, parâmetros de alto-falante tais como a resistência de CC, massa móvel, frequência de ressonância e indutância podem variar significativamente entre o mesmo modelo fabricado de um alto-falante, e também podem alterar significativamente uma vez que as condições operacionais e ambientais alteram. Como tal, uma curva de impedância é criada com um número grande de variáveis relativamente incontroláveis representadas como se todas estas variáveis incontroláveis fossem fixas e não-variadas. Consequentemente, a curva de impedância de um fabricante para um modelo particular de um alto-falante pode ser significativamente diferente da impedância operacional atual do alto- falante. Além disso, uma faixa aceitável de variações no sinal de áudio acionando o alto-falante pode também variar com base nos parâmetros de alto-falante de um alto-falante particular e nas condições operacionais.

SUMÁRIO

[005] Um sistema de gerenciamento de potência de áudio pode ser implementado em um sistema de áudio para gerenciar operação de dispositivos tais como alto-falantes, amplificadores e fontes de áudio. Gerenciamento dos dispositivos no sistema de áudio pode ser com base em padronização de tempo real dos parâmetros operacionais de um ou mais dos dispositivos de acordo com parâmetros medidos atuais de tempo real, e parâmetros estimados de tempo real.

[006] Gerenciamento da operação contínua de um ou mais dispositivos no sistema de áudio pode ser executado para realizar tanto proteção do hardware como otimização de desempenho do sistema. Com base nas capacidades operacionais estimadas e atuais de tempo real do hardware específico no sistema, os parâmetros de limiar protetores e operacionais que são desenvolvidos em tempo real especificamente para o hardware do sistema podem estar sujeitos a ajuste contínuo enquanto o sistema opera. Devido ao ajuste contínuo dos parâmetros operacionais e protetores, os dispositivos podem ser operados em, acima, ou abaixo das avaliações especificadas pelo fabricante ao mesmo tempo minimizando ou eliminando possível comprometimento da integridade do hardware, ou desempenho operacional do sistema de áudio devido aos limiares sendo desenvolvidos em tempo real.

[007] Outros sistemas, métodos, características e vantagens da invenção serão, ou tornar-se-ão, evidentes a alguém com habilidade na técnica sob exame das figuras e descrição detalhada seguintes. É intencionado que todos tais sistemas, métodos, características e vantagens adicionais estejam incluídos dentro desta descrição, estejam dentro do escopo da invenção, e estejam protegidos pelas reivindicações a seguir.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[008] A invenção pode ser melhor entendida com referência aos seguintes desenhos e descrição. Os componentes nas figuras não necessariamente estão em escala, ao contrário ênfase sendo dada em ilustrar os princípios da invenção. Além disso, tais numerais referenciados designam partes correspondentes ao longo das vistas diferentes nas figuras.

[009] A figura 1 é um diagrama de blocos exemplar de um sistema de gerenciamento de potência incluído em um sistema de áudio.

[0010] A figura 2 é um exemplo de modelagem de alto-falante.

[0011] A figura 3 é um diagrama de blocos exemplar de um computador de parâmetro incluído no sistema de gerenciamento de potência da figura 1.

[0012] A figura 4 é outro diagrama de blocos exemplar do computador de parâmetro incluído no sistema de gerenciamento de potência da figura 1.

[0013] A figura 5 é outro diagrama de blocos exemplar do computador de parâmetro incluído no sistema de gerenciamento de potência da figura 1.

[0014] A figura 6 é um diagrama de blocos exemplar de um comparador de limiar de voltagem incluído no sistema de gerenciamento de potência da figura 1.

[0015] A figura 7 é um diagrama de blocos exemplar de um comparador de limiar de corrente incluído no sistema de gerenciamento de potência da figura 1.

[0016] A figura 8 é um diagrama de blocos exemplar de um comparador de potência de carga incluído no sistema de gerenciamento de potência da figura 1.

[0017] A figura 9 é outro diagrama de blocos exemplar de um comparador de potência de carga incluído no sistema de gerenciamento de potência da figura 1.

[0018] A figura 10 é ainda outro diagrama de blocos exemplar de um comparador de potência de carga incluído no sistema de gerenciamento de potência da figura 1.

[0019] A figura 11 é um diagrama de blocos exemplar de um comparador de excursão linear de alto-falante incluído no sistema de gerenciamento de potência da figura 1.

[0020] A figura 12 é um diagrama de fluxo operacional do sistema de gerenciamento de potência da figura 1.

[0021] A figura 13 é uma segunda parte do diagrama de fluxo operacional da figura 12.

[0022] A figura 14 é uma terceira parte do diagrama de fluxo operacional da figura 12.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES PREFERIDAS

[0023] A figura 1 é um diagrama de blocos exemplar de um sistema de gerenciamento de potência de áudio 100. O sistema de gerenciamento de potência de áudio 100 pode ser incluído em sistema de áudio tendo uma fonte de áudio 102, um amplificador de áudio 104, e pelo menos um alto-falante 106. Um sistema de áudio que inclui o sistema de gerenciamento de potência 100 pode ser operado em qualquer espaço de escuta tal como um quarto, um veículo, ou em qualquer outro espaço onde um sistema de áudio possa ser operado. O sistema de áudio pode ser qualquer forma de sistema de multimídia capaz de fornecer conteúdo de áudio.

[0024] A fonte de áudio 102 pode ser uma fonte de som ao vivo, tal como um cantor ou um comentarista, um reprodutor de mídia, tal como um disco a laser, reprodutor de disco de vídeo, um sistema de vídeo, um rádio, um reprodutor de fita cassete, um dispositivo de armazenamento de áudio, um dispositivo de comunicação sem ou com fios, um sistema de navegação, um computador pessoal, ou qualquer outra funcionalidade ou dispositivo que possa estar presente em qualquer forma de sistema de multimídia. O amplificador 104 pode ser um amplificador de voltagem, um amplificador de corrente ou qualquer outro mecanismo ou dispositivo capaz de receber um sinal de entrada de áudio, aumentar uma magnitude do sinal de entrada de áudio, e fornecer um sinal de saída de áudio amplificado para acionar o alto- falante 106. O amplificador 104 pode também executar qualquer outro processamento do sinal de áudio, tal como equalização, atraso de fase e/ou filtração. O alto-falante 106 pode ser qualquer número de dispositivos eletromecânicos operáveis para converter os sinais de áudio em ondas sonoras. Os alto-falantes podem ser de qualquer tamanho contendo qualquer número de superfícies ou dispositivos de emissão de som diferentes, e operam em qualquer faixa ou faixas de frequência. Em outros exemplos, a configuração do sistema de áudio pode incluir componentes adicionais, tais como capacidade de pré ou pós-equalização, uma unidade de cabeça, uma unidade de navegação, um computador integrado, uma unidade de comunicação sem fios, e/ou qualquer outra funcionalidade relacionada ao sistema de áudio. Além disso, em outros exemplos o sistema de gerenciamento de potência pode ser dispersado e/ou localizado em partes diferentes do sistema de áudio, tais como seguindo ou dentro do amplificador, no ou dentro do alto-falante, ou na ou dentro da fonte de áudio.

[0025] O sistema de gerenciamento de potência exemplar 100 inclui um módulo de calibração 110, um computador de parâmetro 112, um ou mais comparadores de limiar 114, e um limitador 116. O sistema de gerenciamento de potência 100 pode também incluir um bloco de compensação 118 e um conversor de digital para analógico (DAC) 120. O sistema de gerenciamento de potência 100 pode ser hardware na forma de circuitos eletrônicos e componentes relacionados, software armazenado como instruções em um meio legível por computador tangível que é executável por um processador, tal como processador de sinal digital, ou uma combinação de hardware e software. O meio legível por computador tangível pode ser qualquer forma de dispositivo ou mecanismo de armazenamento de dados tal como memória não-volátil ou volátil, ROM, RAM, um disco rígido, um disco óptico, meios de armazenamento magnéticos e outros. Os meios legíveis por computador tangíveis não são um sinal de comunicação capaz de transmissão eletrônica.

[0026] Em um exemplo, o sistema de gerenciamento de potência 100 pode ser implementado com um processador de sinal digital e memória associada, e um conversor de sinal, tal como um conversor de sinal digital para analógico. Em outros exemplos, maiores ou menores números de blocos podem ser descritos para fornecer a funcionalidade descrita.

[0027] Um sinal digital pode ser provido ao sistema de gerenciamento de potência 100 em uma linha de sinal de áudio 124 durante a operação. O sinal digital pode ser representativo de um sinal mono, um sinal estéreo, ou um sinal de multicanais tal como um sinal de áudio de 5, 6, ou 7 canais surround. Alternativamente, o sinal de áudio pode ser provido como um sinal analógico ao sistema de gerenciamento de potência 100. O sinal de áudio pode variar em corrente e/ou voltagem visto que o conteúdo de áudio varia em uma gama extensiva de frequências que inclui 0Hz a 20kHz ou alguma faixa dentro de 0Hz a 20kHz.

[0028] O sistema de gerenciamento de potência 100 pode operar no domínio de tempo de modo que as amostras ou tomadas instantâneas com base em tempo do sinal de áudio são fornecidas ao módulo de calibração 110. O módulo de calibração 110 pode incluir um módulo de calibração de voltagem 128 e um módulo de calibração de corrente 130. O módulo de calibração de voltagem 128 pode receber um sinal de voltagem indicativo de uma voltagem atual de tempo real V(t) do sinal de áudio representativo da voltagem de tempo real recebida no alto-falante 106. O sinal de voltagem pode ser proporcional à voltagem do sinal de áudio. Devido às variações nas condições operacionais e hardware, tais como comprimento e medida dos fios que transportam o sinal de áudio, a voltagem atual de tempo real V(t) é uma estimativa da voltagem no alto-falante 106. Neste respeito, embora o recebimento da voltagem atual de tempo real V(t) do sinal de áudio pelo sistema de gerenciamento de potência 100 seja ilustrado como ocorrendo entre o limitador 116 e o amplificador 104, a voltagem estimada do alto-falante 106 pode ser medida no alto-falante 106, no amplificador 104 ou em qualquer outro lugar onde uma representação repetível da voltagem atual de tempo real V(t) do sinal de áudio que é capaz de ser calibrada para ser representativa de uma estimativa da voltagem no alto-falante 106 possa ser obtida.

[0029] Na figura 1, o sinal de áudio é recebido pelo DAC 120, convertido em tempo real de um sinal digital para um sinal analógico, e provido em uma linha de voltagem atual de tempo real 134. O DAC 120 pode ser qualquer algoritmo e/ou circuito capaz de converter os dados digitais em dados analógicos. Em outros exemplos, o sinal de áudio pode ser um sinal analógico, e o DAC 120 pode ser omitido. O sinal de áudio pode ser amostrado a uma taxa predeterminada tal como 44,1 KHz, 48 KHz ou 96 KHz. Como aqui usado, o termo "tempo real" refere-se ao processamento e outras operações que ocorrem substancialmente de imediato sob recebimento de uma ou mais amostras ou tomadas instantâneas do sinal de áudio pelo sistema de gerenciamento de potência 100 de modo que o sistema de gerenciamento de potência 100 é reativo ao processamento do fluxo contínuo de conteúdo de áudio sendo recebido no sinal de áudio e gerando saídas correspondentes responsivas ao fluxo contínuo.

[0030] O módulo de calibração de corrente 130 pode similarmente receber um indicativo de sinal de corrente da corrente atual de tempo real I(t) do sinal de áudio recebido no alto-falante 106. Um sensor de corrente, tal como uma resistência ao longo dos terminais de entrada do alto-falante 106, um sensor de efeito Hall instalado dentro, sobre ou na imediação perto ao alto-falante 106, ou qualquer outra forma de sensor capaz de fornecer um sinal representativo de corrente de um sinal de áudio sendo provido ao alto-falante 106 pode ser usado para obter uma voltagem variável proporcional à corrente de tempo real que é representativa de uma estimativa da corrente recebida pelo alto- falante 106. A corrente atual de tempo real I(t) pode ser provida ao módulo de calibração 110 em uma linha de alimentação de corrente de tempo real 136.

[0031] O módulo de calibração 110 pode executar condicionamento do(s) parâmetro(s) atual(is) medido(s). Condicionamento pode incluir banda limitando o parâmetro atual medido recebido, adicionando latência e/ou desfasamento de fase para o parâmetro atual medido, executando compensação de ruído, ajustando a resposta de frequência, compensando a distorção, e/ou escalonando o(s) parâmetro(s) atual(is) medido(s). O sinal condicionado representativo da corrente e o sinal condicionado representativo da voltagem podem ser fornecidos ao computador de parâmetro 112 e um ou mais dos comparadores de limiar 114 como sinais de tempo real em uma linha de voltagem atual de tempo real condicionada 138, e uma linha de corrente atual de tempo real 140, respectivamente.

[0032] O computador de parâmetro 112 pode estabelecer características operacionais estimadas para o hardware contido no sistema de áudio. Características operacionais estimadas podem ser desenvolvidas pelo computador de parâmetro 112 usando parâmetros atuais medidos, modelos, simulações, bases de dados, ou qualquer outra informação ou método para recriar funcionalidade operacional e parâmetros dos dispositivos no sistema de áudio.

[0033] Por exemplo, o computador de parâmetro 112 pode desenvolver um modelo de alto-falante estimado em tempo real para o alto-falante 106 com base nas condições operacionais do sistema de áudio, tais como um ou mais parâmetros atuais medidos condicionados ou um ou mais parâmetros atuais medidos. Em um exemplo, o computador de parâmetro 112 pode estabelecer uma curva de impedância em tempo real para o alto-falante 106 em intervalos predeterminados, tais como cada vez que um número predeterminado de amostras do um ou mais parâmetros atuais medidos é recebido. A curva de impedância desenvolvida pode ser uma estimativa das características operacionais do alto-falante 106. Em outro exemplo, o computador de parâmetro 112 pode gerar características operacionais estimadas, tais como resistência de CC, massa móvel, frequência ressonante, indutância ou qualquer outro parâmetro de alto-falante associado a um alto-falante. Em ainda outros exemplos, outras formas de características operacionais podem ser implementadas com o computador de parâmetro 112, tais como ajustar aos modelos de alto- falante inclusos, modelos de adaptação de passagem, ou qualquer outra forma de modelo representativo de comportamento de alto- falante.

[0034] A figura 2 é um modelo de circuito equivalente exemplar representativo dos parâmetros de alto-falante do alto-falante 106. Uma voltagem de entrada (Vin) 202 pode ser provida como a voltagem motriz do alto-falante 106 que é equivalente à voltagem atual de tempo real V(t). Uma impedância de entrada elétrica do alto-falante 106 pode ser representada com uma resistência da bobina de voz (Re) 204 e uma indutância da bobina de voz (Le) 206. A resistência da bobina de voz Re 204 também pode ser representativa das variações na temperatura da bobina de voz. A figura 2 inclui uma curva exemplar que ilustra a correlação entre a temperatura da bobina de voz e a resistência da bobina de voz Re 204. Uma densidade de fluxo do motor (Bl) 208 pode ser representativa da força eletromotiva movente do alto-falante 106. Uma corrente de entrada Iin 210, que pode ser equivalente à corrente atual de tempo real I(t), pode fluir como indicado através do transformador representando o motor do alto- falante 106.

[0035] Uma impedância mecânica do alto-falante 106 que inclui a massa, resistência, e dureza de um sistema de suspensão de alto- falante incluído no alto-falante 106 pode ser representada com uma indutância mecânica Mm 214, uma resistência mecânica Rm 216 e uma complacência mecânica Cm 218. A complacência mecânica Cm 218 pode ser representativa da dureza ou complacência do alto-falante 106. Desse modo, a complacência mecânica Cm 218 também pode ser representativa das alterações em temperatura ambiente que circunda o alto-falante 106, e/ou a temperatura do sistema de suspensão de alto-falante. A figura 2 inclui uma curva exemplar que ilustra a correlação entre a temperatura ambiente e a complacência mecânica Cm 218. Em outros exemplos, outros modelos podem ser usados para modelar os parâmetros de alto-falante de um alto-falante. Além disso, outros modelos podem ser usados para modelar outros dispositivos dentro do sistema de áudio.

[0036] O computador de parâmetro 112 não só pode determinar os parâmetros estimados de tempo real, tais como parâmetros de alto- falante, mas também pode variar os parâmetros estimados de tempo real determinados com o passar do tempo como o dispositivo, tal como o alto-falante 106 opera e o um ou mais parâmetros atuais medidos variam. Como previamente debatido, o computador de parâmetro 112 pode receber o um ou mais parâmetros atuais medidos no domínio de tempo, porém, as soluções representativas dos parâmetros estimados do alto-falante podem ser geradas no domínio de frequência. Por exemplo, o computador de parâmetro 112 pode usar uma Transformada Rápida de Fourier (FFT) para obter a impedância estimada do alto-falante 106 no domínio de frequência e solucionar os vários parâmetros de alto-falante usando blocos do sinal de áudio divididos em um tamanho predeterminado. Em outro exemplo, no domínio de tempo, a impedância estimada do alto-falante pode ser calculada a cada número predeterminado de amostras tal como até uma base de amostra-por-amostra. Consequentemente, como o um ou mais parâmetros atuais medidos variam, os parâmetros estimados do alto-falante podem variar correspondentemente.

[0037] A figura 3 é um diagrama de blocos exemplar do computador de parâmetro 112 que inclui um estimador de parâmetro de tempo real 302 e um somador 304. Um sinal de áudio é fornecido de uma fonte de áudio na linha de fonte de áudio 124 que é usada para acionar o alto-falante 106. Neste exemplo, o computador de parâmetro 112 recebe as amostras da voltagem atual de tempo real V(t) do sinal de áudio (condicionado ou não condicionado) em uma linha de voltagem atual de tempo real 306. Se a voltagem for recebida por meio de um conversor de digital para analógico (DAC), a voltagem pode não ser uma voltagem atual. Do contrário, a voltagem "atual" pode ser uma voltagem estimada com base na voltagem de DAC. Além disso, o computador de parâmetro 112 recebe as amostras da corrente atual de tempo real I(t) representativa da corrente recebida no alto-falante 106 (condicionada ou não condicionada) em uma linha de corrente de tempo real 308.

[0038] O estimador de parâmetro de tempo real 302 pode ser usado na construção de um modelo digital de um dispositivo, tal como o alto-falante 106 para comparação da corrente atual de tempo real I(t) a uma corrente estimada de tempo real usando o somador 304. A comparação pode ocorrer cada vez que várias amostras são recebidas, em uma base de amostra-por-amostra, ou qualquer outro período de tempo que fornecerá valores de tempo real como saídas. A corrente estimada de tempo real pode ser calculada pelo estimador de parâmetro de tempo real 302 com base na voltagem atual de tempo real V(t). Na figura 3, a corrente estimada de tempo real calculada pelo estimador de parâmetro de tempo real 302 pode ser subtraída da corrente atual de tempo real I(t) para produzir um sinal de erro em uma linha de sinal de erro 312. Alternativamente, uma voltagem de tempo real estimada pode ser calculada pelo estimador de parâmetro de tempo real 302 com base na corrente atual de tempo real I(t), e comparada à voltagem de tempo real atual para gerar o sinal de erro na linha de sinal de erro 312. O estimador de parâmetro de tempo real 302 pode executar os cálculos usando filtros que modelam os parâmetros do dispositivo, tais como parâmetros de alto-falante, para chegar a uma voltagem ou corrente estimada de tempo real.

[0039] Em um exemplo, a modelagem executada com o estimador de parâmetro de tempo real 302 pode ser modelagem com base em impedância de carga usando um algoritmo de filtro adaptável que analisa o sinal de erro e iterativamente ajusta os parâmetros estimados do alto-falante conforme necessitado para minimizar o erro em tempo real. Neste exemplo, o estimador de parâmetro de tempo real 302 pode incluir um módulo de detecção de conteúdo 314, um módulo de filtro adaptável 316, um primeiro filtro paramétrico 318, um segundo filtro paramétrico 320, e um módulo de atenuação 322. A voltagem atual de tempo real V(t) do sinal de áudio pode ser recebida pelo primeiro filtro paramétrico 318 em uma base de amostra-por- amostra. A corrente atual de tempo real I(t) pode ser recebida similarmente pelo somador 304 em uma base de amostra-por-amostra.

[0040] Consequentemente, o módulo de filtro adaptável 316 pode usar o algoritmo de filtro adaptável para analisar o sinal de erro e iterativa e seletivamente ajustar os parâmetros de filtro em cada um dos primeiro e segundo filtros paramétricos 318 e 320 para minimizar o erro. O algoritmo executado pelo módulo de filtro adaptável 316 pode ser qualquer forma de técnica de filtração adaptável, tal como um algoritmo de mínimos quadrados (LMS), ou uma variante de um algoritmo de LMS.

[0041] O módulo de detecção de conteúdo 314 pode permitir operação do módulo de filtro adaptável 316 de modo que o módulo de filtro adaptável 316 não opera quando o conteúdo incluso no sinal de áudio não estiver dentro dos limites predeterminados. Por exemplo, o módulo de filtro adaptável 316 pode ser incapacitado pelo módulo de detecção de conteúdo 314 quando apenas ruído for detectado no sinal de áudio de modo que a estabilidade do módulo de filtro adaptável 316 não é comprometida.

[0042] O módulo de detecção de conteúdo 314 pode detectar um nível de energia de conteúdo incluído no sinal de áudio dentro de uma faixa de frequência ou largura de banda predeterminada. A faixa de frequência pré-determinada pode ser com base nas características operacionais estimadas e/ou atuais no alto-falante 106. Em um exemplo, a faixa de frequência pré-determinada pode ser de cerca de zero hertz a uma determinada frequência máxima, tal como uma frequência de ressonância de tempo real estimada máxima possível do alto-falante 106. Em outros exemplos, a faixa de frequência pode ser de zero hertz à frequência de ressonância anunciada do fabricante do alto-falante 106. Em ainda outros exemplos, qualquer outra faixa de frequência pode ser aplicada como a faixa de frequência predeterminada. Detecção do nível de energia pode ser com base em um limite de nível de energia predeterminado, tal como um nível de energia mínimo capaz de ser processado pelo módulo de filtro adaptável 316. Em um exemplo, o nível de energia mínimo pode ser um nível mínimo de voltagem de RMS presente no sinal de áudio.

[0043] Uma vez permitido pelo módulo de detecção de conteúdo 314 com base no sinal de áudio estando dentro dos limites predeterminados, a operação do módulo de filtro adaptável 316 pode continuamente solucionar para impedir mínimos locais a fim de ser relativamente rápida e robusta para convergir qualquer erro entre o parâmetro de tempo real estimado e o parâmetro atual medido para um nível predeterminado de erro. O filtro adaptável pode continuamente solucionar durante a operação do sistema de áudio para minimizar erro ou fazer parte de um sistema multiplexado onde o algoritmo adapta-se ao ciclo de rotina. Operação do módulo de filtro adaptável 316 pode ser semeada com valores iniciais tais como os parâmetros de projeto do alto-falante, os últimos valores conhecidos do algoritmo, ou uma estimativa computada dos parâmetros com base na informação provida de uma ou mais fontes externas, tais como uma leitura de um sensor de temperatura ambiente por exemplo.

[0044] Os valores de filtro iniciais incluídos no primeiro filtro paramétrico 318, no segundo filtro paramétrico 320, e no módulo de atenuação 304 podem ser valores predeterminados previamente selecionados para criar um modelo do alto-falante 106 que se aproxima às características operacionais de tempo real atuais do alto- falante 106. Os valores predeterminados podem ser armazenados nos respectivos filtros e módulo, no módulo de filtro adaptável 316, no computador de parâmetro 112 ou qualquer outra posição da memória de dados associada ao computador de parâmetro 112. Os valores predeterminados podem ser com base na testagem de um alto-falante representativo 106, testagem do alto-falante atual 106 sob condições de laboratório, últimos valores operacionais conhecidos do primeiro filtro paramétrico 318, o segundo filtro paramétrico 320, e o módulo de atenuação 322 da operação anterior do estimador de parâmetro de tempo real 302, um cálculo com base em uma leitura da temperatura ambiente, ou qualquer outro mecanismo ou procedimento para obter valores que permitirão o erro (ou diferenças) entre as características operacionais atuais do alto-falante 106 e as características operacionais estimadas do alto-falante 106 para convergir rapidamente para cerca de zero ou um nível aceitável predeterminado. Porém, o estimador de parâmetro de tempo real 302 pode incluir parâmetros para controlar como rapidamente as características operacionais estimadas são ajustadas ou evoluídas à medida que os valores atuais de tempo real alteram. Em um exemplo, os parâmetros estimados do alto-falante podem evoluir significativamente mais lento que as alterações do sinal de áudio, por exemplo, cem microssegundos para dois segundos mais lento que as alterações no sinal de áudio com base na amostragem do sinal de áudio em uma taxa predeterminada.

[0045] Os primeiro e segundo filtros paramétricos 318 e 320 podem ser qualquer forma de filtro que possa ser usado para representar ou modelar todos ou alguma porção dos parâmetros operacionais de um alto-falante. Em outros exemplos, um filtro só pode ser usado para representar ou modelar todos ou alguma porção de parâmetros operacionais de um alto-falante. Em um exemplo, o primeiro filtro paramétrico 318 pode ser um filtro de entalhe paramétrico, e o segundo filtro paramétrico 320 pode ser um filtro paramétrico passa-baixos. O filtro de entalhe paramétrico pode ser enchido com valores de parâmetros de filtro mutáveis, tais como um Q, uma frequência e um ganho, para modelar a admitância do alto-falante próximo de uma frequência de ressonância do alto-falante em tempo real. O filtro paramétrico passa-baixos pode ser enchido com valores de parâmetros de filtro mutáveis, tais como um Q, uma frequência e um ganho, para modelar a admitância do alto-falante em uma faixa de frequência alta do alto-falante. Em um exemplo alternativo, o segundo filtro paramétrico 320 pode ser omitido. Omissão do segundo filtro paramétrico 320 pode ser devido à faixa de frequência do alto-falante sendo modelada que não precisa de tais características modeladas, devido ao uso de valores de filtro constantes predeterminados para modelar a admitância do alto-falante em uma faixa de frequência alta do alto-falante, uso de uma constante para modelar a admitância do alto-falante em uma faixa de frequência alta do alto-falante, ou qualquer outra razão que elimine a necessidade do segundo filtro paramétrico 318.

[0046] O módulo de atenuação 322 pode ser enchido com um valor de ganho para modelar a admitância de CC do alto-falante 106. O valor de ganho pode ser variado para responder pela compensação de CC em um valor da indutância do alto-falante. Por exemplo, em um alto-falante nominalmente de quatro Ohm, o valor de ganho pode ser cerca de 0,25. Desse modo, visto que a impedância atual de tempo real do alto-falante 106 varia durante a operação, o valor de ganho do módulo de atenuação 322 pode ser correspondentemente variado em tempo real para manter uma estimativa precisa das características operacionais do alto-falante 106. Em um exemplo, o modelo de atenuação 322 pode fornecer modelagem de uma compensação de CC na admitância modelada pelo segundo filtro paramétrico. Por exemplo, como o sinal de erro começa a enfraquecer (convergir) devido aos ajustes de tempo real iterativos para os valores mutáveis do primeiro filtro paramétrico 318 e do segundo filtro paramétrico 320, o valor de ganho do módulo de atenuação 322 pode ser ajustado pelo módulo de filtro adaptável 316 para convergir o erro para zero.

[0047] Os parâmetros estimados de tempo real, tais como parâmetros estimados do alto-falante de tempo real, podem ser fornecidos na linha de características operacionais estimadas 144. Uma vez que o estimador de parâmetro de tempo real 302 está diretamente desenvolvendo os parâmetros de alto-falante em tempo real usando os filtros paramétricos, o ajuste da curva dos parâmetros de filtro para obter os parâmetros de alto-falante é desnecessário. Além disso, devido à solução ininterrupta para convergir o sinal de erro para substancialmente zero, se, por exemplo, as características atuais do alto-falante variarem durante a operação para o ponto onde a frequência de ressonância alterou o ajuste iterativo dos valores mutáveis no primeiro filtro entalhe paramétrico 318 pode ocorrer para mover a frequência central estimada incluída nas características operacionais estimadas para substancialmente emparelhar com a frequência de ressonância atual do alto-falante 106.

[0048] A figura 4 é outro diagrama de blocos exemplar do computador de parâmetro 112 contendo o estimador de parâmetro de tempo real 302 e o somador 304. Um sinal de áudio pode ser fornecido de uma fonte de áudio na linha de fonte de áudio 124 que é usada para acionar o alto-falante 106. Similar à figura 3, o computador de parâmetro 112 pode receber as amostras da voltagem atual de tempo real V(t) do sinal de áudio (condicionado ou não condicionado) em uma linha de voltagem atual de tempo real 406. Além disso, o computador de parâmetro 112 pode receber as amostras da corrente atual de tempo real I(t) representativa da corrente recebida no alto- falante 106 (condicionado ou não condicionado) em uma linha de tempo real atual 408. Também, o somador 304 pode produzir um sinal de erro de tempo real em uma linha de sinal de erro 412 representativa das diferenças entre a corrente atual de tempo real I(t) e uma corrente estimada de tempo real. Em outros exemplos, o sinal de erro de tempo real pode representar a diferença entre a voltagem atual de tempo real V(t) e uma voltagem estimada de tempo real. Devido às muitas similaridades com o computador de parâmetro exemplar 112 da figura 3, para propósitos de brevidade, e para evitar repetição, o debate seguinte focalizará principalmente nas diferenças entre estes dois exemplos.

[0049] Na figura 4, o estimador de parâmetro de tempo real 302 pode incluir um controlador de frequência 410, um banco de filtro 414, e um módulo de ajuste de curva 416. O controlador de frequência 410 pode receber parâmetros estimados do alto-falante do computador de parâmetro 112, tal como uma frequência de ressonância estimada de tempo real do alto-falante 106. Com base nos parâmetros estimados do alto-falante, o controlador de frequência 410 pode fornecer parâmetros de filtro atualizados no banco de filtro 414. O banco de filtro 414 pode incluir uma pluralidade de filtros de modo que dois filtros cooperativamente operam em uma frequência. Os dois filtros incluem um primeiro filtro para a voltagem naquela frequência, e um segundo filtro para a corrente naquela frequência. Para adquirir um valor de impedância na frequência onde um respectivo par de filtros está posicionado, os resultados dos dois filtros são divididos. Consequentemente, cada um dos pares de filtros pode prover um valor de impedância para uma frequência, e é uma pluralidade de valores de impedância da pluralidade de filtros que pode ser enchida com parâmetros de filtro atualizados em tempo real para refletir um modelo de impedância estimado para o alto-falante 106. Em um exemplo, cada um dos filtros pode ser uma transformada de Fourier distinta. Em outro exemplo, cada um dos filtros pode ser um filtro de Goertzel operando em uma frequência predeterminada.

[0050] Uma vez que cada um dos filtros no banco de filtro 414 converge para uma frequência diferente que varia de cerca de 20Hz a 20kHz, uma característica operacional do alto-falante na forma de um valor de impedância para uma frequência simples pode ser derivada minimizando o erro na linha de erro 412 naquela frequência só. Minimizando o erro em cada um de uma pluralidade dos filtros no banco de filtro 414, uma curva de impedância do alto-falante estimada pode ser gerada em tempo real. Especificamente, o sinal de erro pode ser convergido iterativamente adaptando os parâmetros de filtro dos filtros para obter uma curva de resposta de frequência com uma forma substancialmente similar a uma admitância do alto-falante. Seguindo a convergência, o módulo de ajuste de curva 416 pode ser executado para converter os parâmetros de filtro, que representa um conjunto de pontos de dados de admitância ou impedância cada estando em frequências diferentes, para características operacionais estimadas do alto-falante 106 na forma de parâmetros estimados do alto-falante. Os parâmetros estimados do alto-falante podem ser fornecidos em um ou mais comparadores de limiar 114 na linha de características operacionais estimadas 144. Além disso, qualquer outra característica operacional estimada pode ser provida pelo computador de parâmetros do alto-falante 112 aos comparadores de limiar 114 na linha de características operacionais estimadas 144.

[0051] Uma vez que cada um dos filtros é operado em frequência simples, não há nenhuma necessidade por filtração adaptável como debatido com respeito à figura 3. Além disso, o nível de poder de computação necessário para convergir o sinal de erro é significativamente menor que o poder de computação necessário com uma solução de Transformada Rápida de Fourier (FFT). Por exemplo, conteúdo de áudio na forma de uma canção pode ser fornecido na linha de sinal de áudio 406, e um dos filtros pode averiguar a magnitude de energia no sinal de áudio em uma frequência selecionada, tal como 80Hz.

[0052] Em um exemplo, o banco de filtros incluso no banco de filtro 414 pode ser distribuído em uma faixa de frequências de cerca de 20Hz a cerca de 20kHz em um terço de oitavas para fornecer uma amostra dos dados de frequência com precisão. Em outro exemplo, os filtros dentro do banco de filtro podem ser distribuídos em localizações predeterminadas, tal como onde a maior parte dos filtros pode ser estrategicamente posicionada em uma localização desejada, tal como na redondeza da frequência de ressonância estimada do alto-falante 106, enquanto menos filtros podem ser distribuídos ao longo da faixa de frequência para capturar a faixa de frequências. Uma vez que as frequências nas quais os filtros no banco de filtro operam podem ser alteradas alterando o parâmetro de frequência dos filtros individuais no banco de filtros 414, os filtros podem ser dispostos dentro da faixa de frequência para serem colocados em localizações estratégicas úteis na construção de uma estimativa precisa das características operacionais do alto-falante 106.

[0053] Os parâmetros de frequência dos filtros individuais podem ser alterados manualmente por um usuário, automaticamente pelo sistema, ou um pouco da combinação de manual e automática para obter localizações desejadas dos filtros ao longo de um espectro de frequência. Por exemplo, um usuário pode agrupar os filtros e fazer alterações manuais na frequência de todos dos filtros no grupo. Alternativamente, o computador de parâmetros 112 pode detectar uma ressonância estimada do alto-falante, como debatido depois, e ajustar as frequências do filtro consequentemente para otimizar a resolução de frequência ao redor da ressonância estimada. Em um exemplo, as frequências dos filtros podem ser valores predeterminados armazenados. As frequências podem ser atualizadas dinamicamente em tempo real pelo computador de parâmetro 112 uma vez que as características operacionais estimadas e atuais, tal como a frequência de ressonância, em outro exemplo, do alto-falante 106 variam durante a operação. Em ainda outra alternativa, o computador de parâmetro 112 pode fornecer as frequências em um programa de tempo predeterminado, e/ou em resposta a uma alteração de porcentagem predeterminada nas características operacionais estimadas de tempo real do alto-falante 106.

[0054] A figura 5 é outro diagrama de blocos exemplar do computador de parâmetro 112 que inclui o estimador de parâmetro de tempo real 302 e o somador 304. Similar aos exemplos anteriores, um sinal de áudio é fornecido de uma fonte de áudio na linha de fonte de áudio 124 que é usado para acionar o alto-falante 106. Além disso, uma voltagem atual de tempo real V(t) (condicionada ou não condicionada) é fornecida ao estimador de parâmetro de tempo real 302 do sinal de áudio provido em uma linha de voltagem atual de tempo real 506. Além disso, o somador 304 pode similarmente receber uma corrente atual de tempo real I(t) (condicionada ou não condicionada) provida em uma linha de corrente de tempo real 508. O somador 304 pode produzir um sinal de erro representativo de uma diferença em um parâmetro atual medido e um parâmetro de tempo real estimado para ajustar um modelo de alto-falante estimado indicativo das características operacionais estimadas de tempo real do alto-falante 106. O sinal de erro pode ser produzido pelo somador 304 em uma linha de sinal de erro 512 para o estimador de parâmetro de tempo real 302. Uma vez que este exemplo é em muitos aspectos similar aos exemplos previamente debatidos do sistema de gerenciamento de potência 100 e sistema de áudio das figuras 3 e 4, para propósitos de brevidade não será repetida tal informação, do contrário o debate focalizará nas diferenças dos exemplos previamente debatidos.

[0055] Na figura 5, o estimador de parâmetro de tempo real 302 inclui um módulo de filtro adaptável 514, um filtro não-paramétrico 516, e um módulo de ajuste de curva 518. Neste exemplo, o módulo de filtro adaptável 514 pode analisar o sinal de erro e pode ajustar os parâmetros de filtro no filtro não-paramétrico 516 em tempo real. O filtro não-paramétrico 516 pode ser um filtro de resposta de impulso finito (FIR), ou qualquer outra forma de filtro tendo um número finito de coeficientes que são capazes de modelar as características operacionais estimadas do alto-falante 106 de outro dispositivo no sistema de áudio. Por repetição adaptável dos coeficientes no filtro não-paramétrico 516, o sinal de erro pode ser minimizado em tempo real. A taxa de adaptação do filtro não-paramétrico 516 pode ser controlada pelo módulo de filtro adaptável 514 de modo que evolução dos coeficientes de filtro ocorre relativamente lenta com respeito ao número de amostras recebidas. Por exemplo, adaptação iterativa dos coeficientes de filtro pode ocorrer em uma faixa de 100 milissegundos a 2 segundos quando comparado à taxa de alteração do sinal de áudio.

[0056] Os coeficientes de filtro podem ser representativos de uma estimativa de tempo real de uma admitância do alto-falante 106 em uma faixa de frequências, tal como de 20Hz a 20kHz. Da admitância estimada, os parâmetros estimados do alto-falante tal como resistência de CC, massa móvel, frequência de ressonância, e indutância do alto- falante podem ser derivados em tempo real. Considerando que os coeficientes desenvolvidos para o filtro não-paramétrico 516 para estimar as características operacionais do alto-falante 106 não estão em uma forma legível humana, o módulo de ajuste de curva 518 pode ser aplicado para ajustar os coeficientes a uma curva para obter os parâmetros estimados do alto-falante. Conversão dos coeficientes de filtro para parâmetros estimados do alto-falante permite o uso dos parâmetros de alto-falante dentro do sistema de gerenciamento de potência de áudio 100. Os parâmetros de alto-falante podem ser fornecidos a um ou mais comparadores de limiar 114 na linha de características operacionais estimadas 144. Além disso, qualquer outra característica operacional estimada pode ser provida pelo computador dos parâmetros de alto-falante 112 para os comparadores de limiar 114 na linha de características operacionais estimadas 144.

[0057] Na figura 1, os comparadores de limiar 114 podem ser seletivamente incluídos no sistema de gerenciamento de potência 100 para fornecer alguma forma de gerenciamento de operação do alto- falante 106, do amplificador 104, da fonte de áudio 102, ou qualquer outro componente no sistema de áudio. Gerenciamento de operação pode requerer alguma forma de proteção do alto-falante 106, do amplificador 104 e/ou da fonte de áudio 102 de dano ou outra operação prejudicial à estabilidade física do respectivo dispositivo, ou outros dispositivos dentro do sistema de áudio. Alternativamente, ou além disso, gerenciamento de operação pode requerer alguma forma de controle operacional para minimizar operação indesejável do alto- falante 106, do amplificador 104 e/ou da fonte de áudio 102 tal como minimizar distorção ou corte desnecessário. Além disso, consumo de potência geral pelo sistema de áudio, ou componentes/dispositivos individuais dentro do sistema de áudio, pode ser minimizado aderindo aos alvos ou limites de consumo de potência.

[0058] Os comparadores de limiar 114 podem usar parâmetros estimados, tais como parâmetros de alto-falante desenvolvidos pelo computador de parâmetro 112 junto com voltagens atuais de tempo real V(t) (condicionadas ou não condicionadas) e/ou correntes atuais de tempo real I(t) (condicionadas ou não condicionadas) para fornecer gerenciamento de operação do alto-falante 106 e/ou outros dispositivos no sistema de áudio. Gerenciamento dos dispositivos pode ser com base em desenvolvimento e aplicação de um ou mais limiares. Os limiares desenvolvidos e aplicados pelos comparadores de limiar 114 podem ser com base em qualquer combinação dos valores medidos atuais de tempo real, parâmetros estimados, valores de limite, e/ou limites. Em outras palavras, os limiares podem ser desenvolvidos como resultado das características operacionais de tempo real variáveis e cálculo de tempo real variável dos limites ou delimitações de um ou mais dos dispositivos incluídos no sistema de áudio.

[0059] O computador de parâmetro 112 pode fornecer os parâmetros estimados do alto-falante em tempo real na linha de características operacionais estimadas 144. Além disso, a voltagem atual de tempo real V(t), e/ou a corrente atual de tempo real I(t) podem ser fornecidas aos comparadores de limiar 114 na linha de voltagem atual de tempo real 140 e na linha de corrente atual de tempo real. Os parâmetros estimados do alto-falante, e os parâmetros atuais medidos podem ser fornecidos aos comparadores de limiar 114 em uma programação predeterminada, tal como em uma base de amostra-por- amostra, iterativamente após um número predeterminado de amostras, ou qualquer outro período de tempo que permita a aplicação do cálculo de tempo real e/ou dos valores de limite a fim de estabelecer e implementar um ou mais limiares. Desenvolvimento dos limiares pode incluir consideração dos limites do parâmetro operacional do sistema e/ou limites do parâmetro de proteção do sistema de áudio. Consequentemente, o sistema de gerenciamento de potência de áudio 100 pode fornecer uma função de proteção do equipamento, uma função de conservação de potência, e uma função de controle de saída de som de áudio.

[0060] Neste respeito, seguindo determinação dos parâmetros operacionais do sistema de áudio de limiar em tempo real, os comparadores de limiar 114 podem monitorar em uma base de tempo real os parâmetros medidos para passarem ou alcançarem os respectivos limiares determinados. Ao detectar em tempo real que um respectivo limiar foi passado, o respectivo comparador de limiar 114 pode independentemente fornecer um respectivo sinal limitativo ao limitador 116 em uma respectiva linha de sinal de limitador 154.

[0061] O limitador 116 pode ser qualquer forma do dispositivo de controle capaz de ajustar o sinal de áudio que é fornecido na linha de sinal de áudio 124. O limitador 116 pode ser desencadeado para ajustar o sinal de áudio em resposta ao recebimento de um ou mais sinais limitativos. Como descrito depois, os ajustes para o sinal de áudio podem ser com base no detector de limiar particular que fornece o sinal limitativo e/ou a natureza do sinal limitativo sendo fornecida. O limitador 116 pode operar como um dispositivo digital, tal como dentro de um processador de sinal digital. Alternativamente ou além disso, o limitador 116 pode ser um dispositivo analógico e/ou composto de circuitos e circuição eletrônicos. Também, alternativamente, ou além disso, o limitador 116 pode controlar um ganho ou algum outro parâmetro ajustável do amplificador de potência 104, da fonte de áudio 102, ou qualquer outro componente no sistema de áudio em resposta ao recebimento de um ou mais sinais limitativos.

[0062] O limitador 116 pode também incluir parâmetros armazenados para o uso com um ou mais dos sinais limitativos para ajustar os sinais de áudio. Parâmetros exemplares incluem um tempo de ataque, um tempo de liberação, um limiar, uma razão, um nível de sinal de saída, um ganho, ou qualquer outro parâmetro relacionado ao ajuste do sinal de áudio. Em um exemplo, os parâmetros armazenados diferentes podem ser usados pelo limitador 116 limitando o sinal de áudio dependendo do sinal limitativo, e/ou do comparador de limiar 114 que fornece o sinal limitativo. Consequentemente, cada um dos comparadores de limiar 114 pode fornecer sinais limitativos que incluem informação que identifica o tipo de sinal limitativo e/ou o um dos comparadores de limiar 114 do qual o sinal limitativo foi produzido. Por exemplo, o limitador 116 pode incluir mapeamento de entrada que corresponde aos comparadores de limiar 114 de modo que sinais limitativos recebidos em uma entrada particular são conhecidos pelo limitador 116 para ser de um particular dos comparadores de limiar 114 com base no mapeamento de entrada. Em outro exemplo, os sinais limitativos podem incluir um identificador do respectivo comparador de limiar 114 que transmite o respectivo sinal limitativo. Além disso, ou alternativamente, cada um dos sinais limitativos diferentes pode incluir um identificador de ação indicando que ação o limitador 116 deveria tomar ao receber um tipo particular de sinal limitativo. O identificador de ação pode também incluir parâmetros, tais como valores de ganho ou outros parâmetros para usar na limitação ou do contrário ajuste do sinal de áudio ou um dispositivo no sistema de áudio.

[0063] Operação pelo limitador 116 para ajustar o sinal de áudio pode ser executada em tempo real com base nos sinais limitativos fornecidos dos comparadores de limiar 114. O limitador 116 pode também operar para ajustar o sinal de áudio em tempo real em resposta aos sinais limitativos de dois ou mais comparadores de limiar diferentes 114. Em um exemplo, tais ajustes responsivos aos sinais limitativos diferentes dos comparadores de limiar diferentes 114 podem ser executados substancialmente ao mesmo tempo para ajustar o sinal de áudio.

[0064] O bloco de compensação 118 pode também ser opcionalmente incluído no sistema de gerenciamento de potência de áudio 100. O bloco de compensação 118 pode ser qualquer circuito ou algoritmo que forneça atraso de fase, atraso de tempo, e/ou desfasamento de tempo para permitir operação de tempo real do limitador 116 sem distorção do sinal de áudio. Como descrito depois, o bloco de compensação 118 pode também cooperativamente operar com os comparadores de limiar individuais 114 para executar tipos diferentes de compensação do sinal de áudio dependente da natureza do sinal limitativo que é fornecido por um comparador de limiar particular 114. Além disso ou alternativamente, o bloco de compensação 118 pode ser seletivamente ativado e desativado com base no sinal limitativo que é fornecido por um respectivo comparador de limiar 114. O bloco de compensação 118 pode também ser seletivamente ajustado com base nas características operacionais estimadas do alto-falante 106 fornecidas pelo computador de parâmetro 112.

[0065] Na figura 1, os comparadores de limiar 114 podem incluir qualquer um ou mais de um comparador de limiar de voltagem 146, um comparador de limiar de corrente 148, um comparador de potência de carga 150 e um comparador de excursão linear do alto-falante 152. Em outros exemplos apenas um, ou qualquer subcombinação, dos comparadores de limiar 114 acima identificados podem ser incluídos no sistema de gerenciamento de potência de áudio 100. Em ainda outros exemplos, comparadores de limiar adicionais ou alternativos, tais como um comparador do nível de pressão de som, ou qualquer outra forma de comparador capaz de estabelecer um limiar para gerenciar operação de um ou mais componentes do sistema de áudio podem ser incluídos no sistema de gerenciamento de potência de áudio 100.

[0066] A figura 6 é um exemplo de diagrama de blocos de um comparador de limiar de voltagem 146, o limitador 116, e o bloco de compensação 118. O comparador de limiar de voltagem 146 pode incluir um módulo de equalização 602 e um detector de limiar de voltagem 604. O sinal de áudio pode ser provido ao bloco de compensação 118 na linha de sinal de áudio 124. Além disso, a voltagem atual de tempo real V(t) (condicionada ou não condicionada) do sinal de áudio pode ser provida ao módulo de equalização 602 em uma linha de voltagem atual de tempo real 606. Neste exemplo, o bloco de compensação 118 pode operar como um equalizador de fase para manter a fase consistentemente entre o sinal de voltagem sentido e o sinal de áudio durante a operação do comparador de limiar de voltagem 146 para impedir exceder no sinal de áudio devido ao atraso de fase nos sinais que atravessam 146.

[0067] Na figura 6, o módulo de equalização 602 pode operar com base não só na voltagem atual de tempo real V(t), mas também nas características operacionais fornecidas do computador de parâmetro 112 na linha de parâmetros de alto-falante 144 com base no tempo real estimado. Em um exemplo, as características operacionais estimadas de tempo real podem ser um valor armazenado predeterminado. Em outro exemplo, as características operacionais estimadas de tempo real podem ser dinamicamente atualizadas em tempo real pelo computador de parâmetro 112 como as características operacionais estimadas e atuais do alto-falante 106 variam durante a operação. Em ainda outra alternativa, o computador de parâmetro 112 pode fornecer as características operacionais estimadas de tempo real em uma programação de tempo predeterminada, e/ou em resposta a uma alteração de porcentagem predeterminada nas características operacionais estimadas de tempo real.

[0068] O módulo de equalização 602 pode incluir um filtro, tal como filtro de toda passagem de banda estreita, um filtro de entalhe de pico, ou qualquer outro filtro capaz de modelar a ressonância de um alto-falante. O filtro pode incluir parâmetros de filtro ajustáveis, tais como um Q, um ganho, e uma frequência. Os parâmetros de filtro do filtro podem ser variados pelo módulo de equalização 602 uma vez que as características operacionais estimadas de tempo real, tais como uma frequência de ressonância estimada de tempo real, do alto- falante 106 variam. Variações no filtro podem ajustar uma magnitude de energia de sinal em certas frequências de modo que em algumas frequências a voltagem atual de tempo real V(t) do sinal de áudio é atenuada, enquanto em outras frequências a voltagem atual de tempo real V(t) é acentuada. As variações no filtro podem ocorrer em uma base de amostra-por-amostra, cada número predeterminado de amostras, ou em qualquer outro período de tempo.

[0069] A saída resultante do módulo de equalização 602 é um sinal de voltagem de tempo real filtrado ou equalizado no domínio de frequência que foi compensado com base na frequência de ressonância estimada de tempo real do alto-falante 106. A voltagem atual filtrada de tempo real V(t) pode ser fornecida como um sinal de voltagem de tempo real compensado em uma linha de voltagem compensada 606 para o detector de limiar de voltagem 604.

[0070] O detector de limiar de voltagem 604 pode determinar se os limiares são excedidos em qualquer de um número predeterminado de frequências com base no sinal de voltagem de tempo real compensado. Um alto-falante é capaz de lidar com magnitudes relativamente grandes de voltagem em um sinal de áudio próximo da frequência de ressonância do alto-falante, e tem capacidade de execução em magnitude de voltagem relativamente inferior mais distante da frequência de ressonância. A compensação pelo módulo de equalização 602 reflete a capacidade de execução em capacidade de execução em voltagem variada do alto-falante 106 dentro das frequências uma vez que a frequência de ressonância estimada do alto-falante 106 altera durante a operação.

[0071] O computador de parâmetro de alto-falante 112 pode fornecer uma curva de limite com base na frequência contínua que é provida como um limite para o detector de limiar de voltagem 604 para usar no desenvolvimento do limiar. A curva de limite pode ser inicialmente uma curva armazenada que pode ser ajustada em tempo real pelo computador de parâmetro 112 com base nos valores medidos atuais de tempo real e/ou nas características operacionais estimadas de tempo real. O computador de parâmetro 112 pode fornecer a curva de limite ajustada ao detector de limiar de voltagem 604 em uma programação de tempo predeterminada, e/ou em resposta a uma alteração de porcentagem predeterminada na curva de limite. Alternativamente, a curva de limite armazenada pode ser provida ao detector de limiar de voltagem 604 para uso pelo detector de limiar de voltagem. Além disso, ou alternativamente, o detector de limiar de voltagem 604 pode ajustar a curva de limite recebida em tempo real com base na voltagem atual recebida de tempo real V(t), e nas características operacionais estimadas de tempo real. Quando o detector de limiar de voltagem 604 identificar um nível de sinal da voltagem atual filtrada de tempo real V(t) que excede a curva de limite, o limiar determinado pelo detector de limiar de voltagem 604 é excedido. Em resposta, um sinal limitativo correspondente pode ser gerado pelo detector de limiar de voltagem 604 e pode ser fornecido ao limitador 116. Com base no sinal limitativo particular fornecido, o limitador pode tomar uma ação pré-especificada. Por exemplo, dependente do sinal limitativo particular, o limitador 116 pode executar redução de ganho ou corte do sinal de áudio. Como tal, usando a frequência de ressonância estimada de tempo real do alto-falante 106, distorção e/ou dano físico do alto-falante podem ser minimizados. Além disso, operação eficiente pode ser otimizada, que otimiza a eficiência de energia devido à consideração com base na frequência da voltagem atual de tempo real V(t) com base em uma frequência de ressonância de tempo real estimada do alto-falante 106. Usando esta abordagem, o módulo de equalização 602 pode estabelecer e fornecer um sinal de voltagem filtrado sensível à frequência, variado para o detector de limiar de voltagem 604.

[0072] A figura 7 é um diagrama de blocos exemplar do comparador de limiar de corrente 148 e do limitador 116. A corrente atual de tempo real I(t) (condicionada ou não condicionada) pode ser provida ao comparador de limiar de corrente 148 em uma linha de corrente atual de tempo real 708. O comparador de limiar de corrente 148 pode estabelecer um limiar por comparação da corrente atual de tempo real I(t) para um parâmetro de limite do sistema de áudio, tal como um parâmetro de proteção do sistema de áudio. O parâmetro de limite do sistema de áudio pode ser um valor armazenado da corrente, que não é alterada dinamicamente durante a operação do sistema de gerenciamento de potência de áudio 100. Alternativamente, o parâmetro de limite do sistema de áudio pode ser um valor de limite mutável. Em um exemplo, o parâmetro de limite do sistema de áudio pode ser um parâmetro de tempo real estimado derivado, tal como uma corrente estimada de tempo real derivada pelo computador de parâmetro 112 com base em um parâmetro atual medido, tal como a voltagem atual de tempo real V(t) e uma impedância de tempo real estimada do alto-falante 106. A corrente estimada de tempo real pode ser usada pelo comparador de limiar de corrente 148 desenvolvendo e aplicando o limiar. Em outros exemplos, o valor de limite estimado pode ser derivado pelo comparador de limiar de corrente 148 de todos os valores estimados, tabelas, e/ou quaisquer outros meios para estabelecer o limiar.

[0073] O parâmetro de tempo real estimado derivado pode ser fornecido na linha das características operacionais estimadas 144 para o comparador de limiar de corrente 148. Em outros exemplos, o parâmetro do sistema de áudio de limiar pode ser qualquer outro parâmetro de tempo real estimado fornecido do computador de parâmetro 112 que pode ser usado pelo comparador de limiar de corrente 148 para derivar um limiar. Por exemplo, uma voltagem de tempo real estimada e uma impedância de tempo real estimada podem ser fornecidas ao comparador de limiar de corrente 148 pelo computador de parâmetro 112 para permitir o comparador de limiar de corrente 148 derivar uma corrente estimada de tempo real. Em um exemplo, o(s) parâmetro(s) de tempo real estimado(s) pode(m) ser um valor predeterminado armazenado. Em outro exemplo, o(s) parâmetro(s) estimado(s) de tempo real pode(m) ser atualizado(s) dinamicamente em tempo real pelo computador de parâmetro 112 visto que as características operacionais estimadas e atuais do alto- falante 106 variam durante a operação. Em ainda outra alternativa, o computador de parâmetro 112 pode fornecer o(s) parâmetro(s) estimado(s) de tempo real em uma programação de tempo predeterminada, e/ou em resposta a uma porcentagem predeterminada ou grau de alteração no(s) parâmetro(s) estimado(s) de tempo real.

[0074] Durante a operação, quando o limiar for excedido com base na corrente atual de tempo real I(t) (condicionada ou não condicionada) do sinal de áudio, o comparador de limiar de corrente 148 pode produzir um sinal limitativo para o limitador 116. O limitador 116, com base no sinal limitativo específico fornecido, pode agir para ajustar o sinal de áudio. Por exemplo, o limitador pode agir como um limitador de voltagem para manter a corrente no sinal de áudio abaixo do limiar. Uma vez que a corrente atual de tempo real I(t) é representativa da corrente fluindo no alto-falante 106, a operação da alça de realimentação representada pelo comparador de limiar de corrente 148 e pelo limitador 116 pode ser bastante rápida para "capturar" uma corrente de subida relativamente rápida no sinal de áudio antes de causar operação indesejável do alto-falante 106. Nesta consideração, o comparador de limiar de corrente 148 pode também usar amostras de corrente atual de tempo real previamente recebidas I(t) para interpolar com as amostras futuras. Desse modo, o comparador de limiar de corrente 148 pode executar uma função predicativa e pode fornecer sinais limitativos ao limitador 116 para "afastar"níveis indesejáveis de corrente no sinal de áudio quando o limiar for excedido. Desse modo, o comparador de limiar de corrente 148 pode operar para proteger a operação do alto-falante, tal como um alto-falante woofer que poderia ser passagem baixa filtrada em uma frequência predeterminada, tal como cerca de 200Hz por exemplo. Além disso, proteção do amplificador 104 de condições de sobrecorrente pode ser realizada mantendo baixa a corrente no sinal de áudio.

[0075] A figura 8 é um diagrama de blocos exemplar do comparador de potência de carga 150 que inclui um exemplo do módulo de calibração 110 e um exemplo do limitador 116. O comparador de potência de carga 150 pode incluir um multiplicador 802 e um módulo de ponderação de tempo 804 que inclui um módulo de média curta 806 e um módulo de média longa 808. O módulo de calibração 110 pode incluir o módulo de calibração de voltagem 128 e o módulo de calibração de corrente 130. Um sinal de áudio fornecido na linha de sinal de áudio 124 pode ser fornecido ao limitador 116. Na figura 8, o limitador 116 inclui um limitador de potência instantânea 810, um limitador de potência de período longo 812 e um limitador de potência de período curto 814.

[0076] A voltagem atual de tempo real V(t) do sinal de áudio pode ser provida ao módulo de calibração de voltagem 128 em uma linha de voltagem atual de tempo real 818. O módulo de calibração de voltagem 128 pode incluir um módulo de ganho de voltagem (Gv) 824, um módulo de atraso de tempo de voltagem (T) 826 e um condicionador de sinal de voltagem Hv(x) 828. Cada um do módulo de ganho de voltagem 824, do módulo de atraso de tempo de voltagem 826 e do condicionador de sinal de voltagem 828 pode incluir ajustes predeterminados pré-armazenados para calibrar o sinal de voltagem atual de tempo real V(t). O sinal de voltagem atual de tempo real V(t) pode ser calibrado com o módulo de calibração de voltagem 128 aplicando um ganho predeterminado com o módulo de ganho de voltagem 824 para escalonar a voltagem, um atraso com o módulo de atraso de tempo de voltagem 826 aplicando um atraso de tempo ou desfasamento de tempo, e corrigindo para variações de resposta com o condicionador de sinal de voltagem 828. Em outros exemplos, os parâmetros no módulo de ganho de voltagem 824, no módulo de atraso de tempo de voltagem 826 e no condicionador de sinal de voltagem 828 podem ser desenvolvidos e ajustados em tempo real pelo computador de parâmetro 112.

[0077] A corrente atual de tempo real I(t) pode ser provida ao módulo de calibração de corrente 130 em uma linha de corrente atual de tempo real 820. Na figura 8, o módulo de calibração de corrente 130 inclui um módulo de ganho de corrente 832 e um condicionador de sinal atual (Hi(z)) 834. O sinal de corrente atual de tempo real I(t) pode ser calibrado com o módulo de calibração de corrente 130 aplicando um ganho predeterminado com o módulo de ganho de corrente 832 para escalonar a corrente e corrigir as variações de resposta com o condicionador de sinal de corrente 834. Em outros exemplos, os parâmetros no módulo de ganho de corrente 832 e no condicionador de sinal de corrente 834 podem ser desenvolvidos e ajustados em tempo real pelo computador de parâmetro 112. Em ainda outros exemplos, um ou ambos do módulo de calibração de voltagem 128 e do módulo de calibração de corrente 130 podem ser omitidos. Além disso, o módulo de calibração de voltagem 128 e o módulo de calibração de corrente 130 da figura 8 podem ser aplicados à condição da voltagem atual de tempo real V(t) e corrente atual de tempo real I(t) para o computador de parâmetro 112 ou qualquer outro dos comparadores de limiar 114.

[0078] Na figura 8, durante a operação, a voltagem atual de tempo real de condicionado V(t) e a corrente atual condicionada de tempo real podem ser providas em tempo real ao multiplicador 802. A saída do multiplicador 802 pode ser um valor de potência instantânea (P(t)=V(t)*I(t)) representativo da potência produzida (P(t)) para o alto- falante 106 em tempo real. Em outros exemplos, uma ou nenhuma da voltagem atual condicionada de tempo real V(t) e da corrente atual condicionada de tempo real pode ser provida ao multiplicador 802 junto com um ou mais características operacionais estimadas.

[0079] A figura 9 é um diagrama de blocos de outro exemplo do comparador de potência de carga 150 que inclui o limitador 116. O limitador 116 recebe o sinal de áudio na linha de sinal de áudio 124. Além disso, o comparador de potência de carga 150 pode receber a corrente atual de tempo real I(t) (condicionada ou não condicionada) em uma linha de tempo real 908 atual, e características operacionais estimadas na linha do computador de parâmetro 144. Neste exemplo, as características operacionais estimadas podem incluir um parâmetro de alto-falante estimado na forma de uma porção resistiva estimada R(t) ou real(Z) de uma impedância do alto-falante Z(t). Em um exemplo, a porção resistiva estimada R(t) pode ser um valor predeterminado armazenado. Em outro exemplo, a porção resistiva estimada R(t) pode ser dinamicamente atualizada em tempo real pelo computador de parâmetro 112 visto que as características operacionais estimadas e atuais do alto-falante 106 variam durante a operação. Em ainda outra alternativa, o computador de parâmetro 112 pode fornecer a porção resistiva estimada R(t) em uma programação de tempo predeterminada, e/ou em resposta a uma alteração de porcentagem predeterminada na porção resistiva estimada R(t).

[0080] Alterações na porção resistiva R(t) do alto-falante são indicativas de aquecimento e esfriamento da bobina de voz no alto- falante 106. Aumentos na resistência de tempo real estimada R(t) indicam temperatura crescente da bobina de voz, e resistência estimada de tempo real R(t) decrescente indica temperatura decrescente da bobina de voz.

[0081] Na figura 9, o comparador de potência de carga 150 inclui uma função quadrada 902, o multiplicador 802, e o módulo de ponderação de tempo 804. A função quadrada 902 pode receber e elevar ao quadrado a corrente atual de tempo real I(t), e provê o resultado ao multiplicador 802 para multiplicação com a impedância de tempo real estimada R(t) do alto-falante 106. O resultado desta operação (P(t)=I(t)2*R(t)) pode ser fornecido ao módulo de ponderação de tempo 802 para derivar um valor de potência instantâneo estimado, um valor de potência de período curto estimado, e um valor de potência de período longo. É para ser observado que uso da impedância de tempo real estimada R(t) e a corrente atual de tempo real I(t) pode fornecer precisão aumentada quando comparado ao uso da voltagem de tempo real atual ou estimada V(t) e da corrente atual de tempo real I(t) para derivar a potência estimada uma vez que considerações de queda de voltagem são desnecessárias quando impedância de tempo real estimada R(t) for usada para determinar a potência. A diferença na precisão pode ser significativa se a distância entre a localização de amostragem da voltagem atual de tempo real V(t) e a localização do alto-falante cria queda de voltagem devido a perdas de linha.

[0082] Nas figuras 8 e 9, o comparador de potência de carga 150 pode usar a potência de saída instantânea (estimada ou atual) do multiplicador 802 para estabelecer um valor de potência de período longo médio e um valor de potência médio de período curto como parte do desenvolvimento e aplicação de limiares relacionados à potência de saída. Desenvolvimento dos valores de potência média de período longo e curto pode ser com base em um número predeterminado de amostras da potência de saída instantânea que é ponderada com o passar do tempo. O número de amostras, ou o período de tempo no qual as amostras são ponderadas pode ser de 1 milis-segundo a cerca de 2 segundos para os valores de potência média de período curto, e pode ser de cerca de 2 segundos a cerca de 180 segundos para os valores de potência média de período longo.

[0083] A potência instantânea pode ser comparada contra um valor de limite de potência instantânea predeterminado pelo comparador de potência de carga 150 para determinar se o limiar instantâneo derivado foi eclipsado. Além disso, os valores de potência média de período curto e os valores de potência média de período longo podem ser comparados a um valor de limite de período curto determinado e um valor de limite de período longo determinado para determinar se o limiar de período curto derivado e o limiar de período longo derivado foram ultrapassados. Quando um respectivo limiar desenvolvido é excedido com base em um respectivo valor de potência, um respectivo sinal limitativo pode ser gerado pelo comparador de potência de carga 150 e fornecido ao limitador 116. Os sinais limitativos podem incluir um identificador que indica o limitador de potência instantânea 810, o limitador de potência de período curto 814 ou o limitador de potência de período longo 812. Alternativamente, os sinais limitativos podem ser fornecidos como entradas diferentes ao limitador 116 para identificar os sinais como sendo designados para o limitador de potência instantânea 810, o limitador de potência de período curto 814 ou o limitador de potência de período longo 812. Em outros exemplos, qualquer outro método pode ser usado para identificar os sinais limitativos diferentes, como previamente debatido.

[0084] Os valores de limite para comparação à potência instantânea de período curto e de período longo podem ser valores predeterminados armazenados. Alternativamente, os valores de limite podem ser atualizados dinamicamente em tempo real com base nas características operacionais estimadas fornecidas ao comparador de potência de carga 150 do computador de parâmetro 112 na linha de características operacionais estimadas 144. Por exemplo, os parâmetros de alto-falante de tempo real do alto-falante 106 podem ser usados pelo comparador de potência de carga 150 para derivar os valores de limite como valores variados de tempo real. Alternativamente, os valores de limite podem ser valores armazenados, ou derivados em tempo real pelo computador de parâmetro 112 e fornecidos ao computador de potência de carga 150. Em ainda outra alternativa, o computador de parâmetro 112 pode fornecer os valores de limite em uma programação de tempo predeterminada, e/ou em resposta a uma alteração de porcentagem predeterminada nos valores de limite.

[0085] Alto-falantes inerentemente têm constantes temporais térmicas com relação ao nível de aquecimento e esfriamento, como uma função da entrada de potência por meio de um sinal de áudio. Considerando que entrada de potência de tempo real para o alto- falante pode ser estimada, a proteção de limiar do alto-falante de aquecimento indesejável pode ser evitada. Além disso, proteção de limiar de tal aquecimento indesejável pode ser alcançada, ainda permitindo flexibilidade operacional máxima devido aos valores de limite de tempo real ou estáticos refletindo as variações de entrada de potência de período curto e período longo, instantânea, aceitável, atual para um alto-falante específico. Uso dos parâmetros atuais e estimados de tempo real para calcular a potência e os valores de limite e determinar se os limiares foram excedidos pode responder por flutuações na temperatura ambiente, variações na fabricação, e qualquer outro fator que afete os limiares de potência máxima desejáveis para um alto-falante específico.

[0086] A figura 10 é outro diagrama de blocos exemplar do comparador de potência de carga 150 que inclui o limitador 116. O limitador 116 recebe o sinal de áudio na linha de sinal de áudio 124. Além disso, o comparador de potência de carga 150 pode receber as características operacionais estimadas na linha do computador de parâmetro 144. Neste exemplo, a característica operacional estimada inclui um parâmetro de alto-falante estimado na forma de uma porção resistiva estimada R(t) ou real (Z) de uma impedância do alto-falante Z(t). Em um exemplo, a porção resistiva estimada R(t) pode ser um valor predeterminado armazenado. Em outro exemplo, a porção resistiva estimada R(t) pode ser dinamicamente atualizada em tempo real pelo computador de parâmetro 112 uma vez que as características operacionais estimadas e atuais do alto-falante 106 variam durante a operação. Em ainda outra alternativa, o computador de parâmetro 112 pode fornecer a porção resistiva estimada R(t) em uma programação de tempo predeterminada, e/ou em resposta a uma alteração da porcentagem predeterminada na porção resistiva estimada R(t). Uma vez que o comparador de potência de carga 150 pode operar para estabelecer e aplicar os limiares a uma taxa relativamente lenta devido ao cálculo de uma média móvel, a porção resistiva estimada R(t) pode ser amostrada a uma taxa relativamente lenta.

[0087] O comparador de potência de carga 150 inclui um módulo de média móvel 1002. No caso onde a porção resistiva estimada R(t) for fornecida na linha do computador de parâmetro 144 como um parâmetro dinamicamente atualizado, o módulo de média móvel 1002 pode receber e ponderar a porção resistiva estimada R(t) em um período de tempo determinado. Uma vez que a porção resistiva estimada R(t) é indicativa das alterações na temperatura da bobina de voz, derivação de uma média móvel da porção resistiva estimada R(t) com o módulo de média móvel 1002 pode ser usada para monitorar o aquecimento de período longo da bobina de voz do alto-falante 106.

[0088] A média móvel da porção resistiva estimada R(t) pode ser comparada a um ou mais valores de limite indicativos de uma porção resistiva desejada R(t) do alto-falante 106 pelo comparador de potência de carga 150 para determinar se um limiar foi eclipsado. Quando a média móvel da porção resistiva estimada R(t) exceder um dos limites indicando que o limiar foi cruzado, um sinal limitativo pode ser gerado pelo comparador de potência de carga 150 e fornecido ao limitador 116 que é indicativo do limiar que é excedido. Sob recebimento do sinal limitativo, o limitador 116 pode tomar a ação de minimizar as temperaturas indesejavelmente altas e/ou temperaturas indesejáveis baixas da bobina de voz. O valor de limite para comparação à porção resistiva estimada R(t) pode ser um valor predeterminado armazenado. Alternativamente, o valor de limite pode ser atualizado dinamicamente em tempo real com base nas características operacionais estimadas fornecidas ao comparador de potência de carga 150 do computador de parâmetro 112 na linha de características operacionais estimadas 144. Por exemplo, os parâmetros de alto-falante de tempo real do alto-falante 106 podem ser usados pelo comparador de potência de carga 150 para derivar o limite como um valor variado de tempo real. Alternativamente, os limites podem ser um valor armazenado, ou derivado em tempo real pelo computador de parâmetro 112 e fornecido ao computador de potência de carga 150 para uso no monitoramento dos limiares. Em ainda outra alternativa, o computador de parâmetro 112 pode fornecer os limites em uma programação de tempo predeterminada, e/ou em resposta a uma alteração de porcentagem predeterminada nos valores de limite.

[0089] O limitador 116 pode aplicar atenuação ao sinal de áudio para reduzir a magnitude do sinal de áudio e evitar sobreaquecimento da bobina de voz do alto-falante 106. Alternativamente, ou além disso, o limitador 116 pode aplicar ganho ao sinal de áudio para compensar a compressão do conteúdo de áudio no sinal de áudio. Em outra alternativa, uma combinação de compensação para compressão para seletivamente aplicar ganho ao sinal de áudio, e seletivamente aplicar atenuação pode ser usada. Por exemplo, quando um primeiro limiar for excedido com base no recebimento de um primeiro sinal limitativo correspondente, o limitador 116 pode aplicar ganho ao sinal de áudio para compensar para compressão. Quando um segundo limiar for excedido e um segundo sinal limitativo correspondente for fornecido indicando que a temperatura da bobina de voz está continuando a aumentar, o limitador 116 pode aplicar atenuação ao sinal de áudio para evitar níveis indesejáveis de temperatura na bobina de voz do alto-falante 106.

[0090] A figura 11 é um diagrama de blocos exemplar do comparador de excursão linear do alto-falante 152 que inclui o limitador 116 e o bloco de compensação 118 para estabelecer limiares usados no gerenciamento das excursões da bobina de voz do alto- falante. O bloco de compensação 118 inclui um atraso de tempo 1102 e um equalizador de fase 1104. O atraso de tempo 1102 pode fornecer atraso ou desfasamento de tempo do sinal de áudio para prover tempo adicional para o sistema de gerenciamento de potência de áudio 100 para gerenciar excursões indesejáveis pela bobina de voz do alto- falante. O equalizador de fase 1104 pode fornecer compensação de fase conforme necessário para manter a relação de fase entre o sinal de áudio e a voltagem atual de tempo real V(t) dentro do sistema de gerenciamento de potência de áudio 10. A voltagem atual de tempo real V(t) (condicionada ou não condicionada) do sinal de áudio pode ser provida ao comparador de excursão linear do alto-falante 152 em uma linha de voltagem atual de tempo real 1106. O comparador de excursão linear do alto-falante 152 inclui um modelo de excursão de alto-falante 1110 e um detector de limiar de excursão 1112.

[0091] O modelo de excursão de alto-falante 1110 recebe a voltagem atual de tempo real V(t) e características operacionais estimadas do computador de parâmetro 112 na linha de características operacionais 144. Na figura 11, as características operacionais recebidas pela excursão do modelo de alto-falante 1110 incluem uma complacência mecânica estimada Cm(t) e uma resistência da bobina de voz estimada Re(t). A complacência mecânica estimada Cm(t) e a resistência da bobina de voz estimada Re(t) podem ser usadas pela excursão de modelo de alto-falante 1110 para derivar um modelo de alto-falante eletromecânico de tempo real representativo do alto- falante 106. Em outros exemplos, características operacionais adicionais, tais como um ou mais dos parâmetros estimados do alto- falante incluído na figura 2 podem também ser fornecidas pelo computador de parâmetro 112 para a excursão de modelo de alto- falante 1110. Com base na aplicação da voltagem atual de tempo real V(t) ao modelo de alto-falante eletromecânico de tempo real, a excursão de modelo de alto-falante 1110 pode derivar uma excursão preditiva da bobina de voz do alto-falante 106 em resposta ao sinal de áudio.

[0092] A excursão da bobina de voz pode ser prognosticada com o passar do tempo com base na integração da velocidade mecânica estimada da bobina de voz em resposta à voltagem atual de tempo real V(t). Além disso, ou alternativamente, a excursão do modelo de alto-falante 1110 pode usar uma função de transferência dependente da frequência, tal como um filtro, para executar computação de tempo real da excursão de bobina de voz preditiva por volt da voltagem atual de tempo real V(t). Usando a complacência mecânica estimada Cm(t) e a resistência da bobina de voz estimada Re(t), a excursão preditiva pode responder pelas características operacionais específicas do alto- falante devido às variações na produção, idade, temperatura, e outros parâmetros que afetam a excursão da bobina de voz durante a operação de tempo real do alto-falante 106. A excursão preditiva pode ser fornecida ao detector de limiar de excursão 1112.

[0093] O detector de limiar de excursão 1112 pode comparar a excursão preditiva a um limite representativo da excursão desejável máxima da bobina de voz para determinar se o limiar desenvolvido foi excedido. O limite pode ser um valor predeterminado armazenado no detector de limiar de excursão 1112. Alternativamente, o limite pode ser armazenado no computador de parâmetro 112 e fornecido ao detector de limiar de excursão 1112 na linha de características operacionais 144, ou armazenado em qualquer outro lugar no sistema de áudio. Além disso ou alternativamente, o limite pode ser dinamicamente atualizado em tempo real pelo computador de parâmetro 112 uma vez que as características operacionais estimadas e atuais do alto-falante 106 variam durante a operação. Em ainda outra alternativa, o computador de parâmetro 112 pode fornecer o limite em uma programação de tempo predeterminada, e/ou em resposta a uma alteração de porcentagem predeterminada no limite.

[0094] Com base no limiar desenvolvido, quando a excursão preditiva exceder o limite, um sinal limitativo é fornecido ao limitador 116. O limitador 116 pode aplicar corte ao sinal de áudio no domínio de tempo em resposta ao recebimento do sinal limitativo. Além disso, ou alternativamente, o limitador pode aplicar corte macio ao sinal de áudio no domínio de tempo em resposta ao recebimento do sinal limitativo. Corte macio pode ser usado para alisar os cantos afiados de um sinal cortado, e reduzir conteúdo harmônico de ordem alta em um esforço para minimizar os efeitos audíveis indesejáveis associados ao corte de um sinal de áudio. Além disso, ou alternativamente, o limitador pode reduzir o ganho do sinal de áudio, tal como no amplificador de áudio em resposta ao recebimento do sinal limitativo.

[0095] Para que o comparador de excursão linear do alto-falante 152 e o limitador 116 "fiquem à frente" das excursões atuais indesejáveis da bobina de voz no alto-falante 106, a latência de modelagem do modelo de excursão de alto-falante pode ser minimizada. Além disso, um bloco de atraso de tempo 1102 pode ser usado para fornecer uma capacidade de antever que pode envolver interpolação predicativa da voltagem atual de tempo real futura V(t) do sinal de áudio.

[0096] A figura 12 é um diagrama de fluxo operacional exemplar para o sistema de gerenciamento de potência de áudio 100 com referência às figuras 1-11. No bloco 1202, o sistema de gerenciamento de potência de áudio 100 é provido de potência, e o um ou mais dos comparadores de limiar 114 são enchidos com ajustes armazenados. Os ajustes armazenados podem ser os últimos valores conhecidos da operação anterior ou valores armazenados predeterminados. Um sinal de áudio é fornecido ao sistema de gerenciamento de potência 100 na linha de sinal de áudio 144 no bloco 1204. No bloco 1206, o sinal de áudio é amostrado para obter o sinal de voltagem de tempo real V(t) e o sinal de corrente de tempo real I(t). No bloco 1208, o sinal de voltagem de tempo real V(t) e o sinal de corrente de tempo real I(t) podem ser calibrados com o módulo de calibração 110 e a operação prossegue para o bloco 1210.

[0097] Alternativamente, a calibração do sinal de voltagem de tempo real V(t) e o sinal de corrente de tempo real I(t) pode ser omitida e a operação prossegue diretamente para o bloco 1210. No bloco 1210, o computador de parâmetro 112 recebe e usa o sinal de voltagem de tempo real V(t) para derivar uma corrente estimada de tempo real. A corrente estimada de tempo real é derivada com base nas características operacionais estimadas, tais como as características operacionais estimadas do alto-falante 106. A corrente estimada de tempo real é comparada ao sinal de corrente de tempo real I(t) no bloco 1212. No bloco 1214, é determinado se uma diferença maior que a predeterminada (erro) existe entre a corrente estimada de tempo real e a corrente atual de tempo real I(t). Se sim, a operação ajusta as características operacionais estimadas e retorna para o bloco 1210 para recalcular a corrente estimada de tempo real com base nas características operacionais ajustadas.

[0098] Referindo à figura 13, se no bloco 1214, a diferença na corrente estimada de tempo real e a corrente atual de tempo real I(t) estiver dentro de uma faixa predeterminada aceitável (convergir), no bloco 1216 as características operacionais estimadas, tais como os parâmetros de alto-falante estimados, são tornadas disponíveis para o uso como parâmetros estimados de tempo real pelos comparadores de limiar 114 executando o desenvolvimento e monitoramento do limiar. Em outros exemplos, tais como quando um amplificador de corrente é usado, a corrente atual de tempo real I(t) pode ser usada para derivar uma voltagem estimada de tempo real, que é comparada à voltagem atual de tempo real V(t).

[0099] No bloco 1218 é determinado quais dos comparadores de limiar 114 são operáveis no sistema de gerenciamento de potência de áudio 100. Se o comparador de limiar de voltagem 146 for operável no sistema de gerenciamento de potência de áudio 100, no bloco 1222, os parâmetros estimados de tempo real são seletivamente fornecidos ao comparador de limiar de voltagem 146. Os parâmetros de filtro do comparador de limiar de voltagem 146 são ajustados com base nos parâmetros estimados de tempo real no bloco 1224. No bloco 1226, a voltagem atual de tempo real V(t) é filtrada pelo comparador de limiar de voltagem para alinhar a voltagem atual de tempo real V(t) na faixa de frequência com a frequência de ressonância estimada do alto- falante 106. Consequentemente, a voltagem atual filtrada de tempo real V(t) pode ser ajustada de acordo com a frequência ressonante estimada de tempo real do alto-falante para representar a capacidade operacional disponível do alto-falante com base na frequência de ressonância estimada.

[00100] No bloco 1228, um valor de limite mutável ou estático representativo de um nível de voltagem desejada dependente da frequência pode ser recebido do computador de parâmetro 112, derivado pelo comparador de limiar de voltagem 146, e/ou recuperado de alguma outra localização. A voltagem atual filtrada de tempo real V(t) pode ser comparada ao valor de limite, tal como ajuste de curva, no bloco 1230. É determinado se a voltagem atual filtrada de tempo real V(t) excede o limiar no bloco 1232. Se não, a operação retorna para o bloco 1222. Se no bloco 1232 a voltagem atual filtrada de tempo real V(t) exceder o limiar, um sinal limitativo é fornecido ao limitador 116 no bloco 1234. No bloco 1236 o limitador ajusta o sinal de áudio, e a operação retorna para o bloco 1222.

[00101] Retornando para o bloco 1220, se o comparador de limiar de corrente 148 for operável no sistema de gerenciamento de potência de áudio 100, no bloco 1240, o comparador de limiar de corrente 148 recebe a corrente atual de tempo real I(t). Além disso, o comparador de limiar de corrente 148 pode seletivamente receber o valor de limite mutável ou estático representativo de uma corrente desejada máxima em um intervalo predeterminado do computador de parâmetro 112, seletivamente para derivar a corrente desejada máxima, e/ou recuperar a corrente desejada máxima de alguma outra posição de memória. No bloco 1242, o comparador de limiar de corrente 148 pode comparar a corrente atual de tempo real I(t) ao valor de limite. É determinado no bloco 1244 se a corrente atual de tempo real I(t) excede o valor de limite do bloco 1244. Se não, a operação retorna para o bloco 1240. Se no bloco 1244, a corrente atual de tempo real I(t) exceder o limiar, um sinal limitativo é gerado e fornecido ao limitador 116 no bloco 1246. No bloco 1248 o limitador ajusta o sinal de áudio, e a operação retorna para o bloco 1240.

[00102] Retornando novamente para o bloco 1220, se o comparador de potência de carga 150 for operável no sistema de gerenciamento de potência de áudio 100, no bloco 1252, o comparador de potência de carga 150 recebe pelo menos uma dentre a corrente atual de tempo real I(t) e voltagem atual de tempo real V(t) (condicionada ou não condicionada). Além disso ou alternativamente, o comparador de potência de carga 150 pode seletivamente receber os parâmetros estimados de tempo real tais como parâmetros estimados do alto-falante de tempo real do computador de parâmetro 112. Ainda, o comparador de potência de carga 150 pode receber os limites mutáveis ou estáticos representativos dos níveis desejados de potência em um intervalo predeterminado do computador de parâmetro 112 ou alguma outra posição de memória ou deriva os limites mutáveis ou estáticos. No bloco 1254, o comparador de potência de carga 150 pode calcular a potência instantânea com base na corrente ou voltagem estimada e/ou atual de tempo real.

[00103] A potência instantânea calculada pode ser usada para atualizar a potência de média curta e os valores de potência média longa no bloco 1256. No bloco 1258, a potência instantânea calculada de período curto e de período longo pode ser comparada aos respectivos limites. É determinado se a potência instantânea, a potência de período curto, ou a potência de período longo excede os respectivos limiares no bloco 1262. Se não, a operação retorna para o bloco 1252. Se no bloco 1262 qualquer ou toda a potência instantânea, a potência de período curto, ou a potência de período longo exceder os respectivos limiares, o comparador de potência de carga 150 gera sinal(is) limitativo(s) correspondente(s) e fornece o(s) sinal(is) limitativo(s) correspondente(s) para o limitador 116 no bloco 1264. No bloco 1266, o limitador 116 ajusta o sinal de áudio consequentemente com base no(s) sinal(is) limitativo(s) recebido(s).

[00104] Retornando novamente para o bloco 1220, se o comparador de excursão linear do alto-falante 152 for operável no sistema de gerenciamento de potência de áudio 100, no bloco 1270, o comparador de excursão linear do alto-falante 152 recebe a voltagem atual de tempo real V(t) (condicionada ou não condicionada) e parâmetros estimados de tempo real tais como parâmetros estimados do alto-falante de tempo real do computador de parâmetro 112. Ainda, o comparador de potência de carga 150 pode receber um ou mais dos limites mutáveis ou estáticos representativos dos níveis de excursão desejados da bobina de voz do alto-falante 106 do computador de parâmetro 112 ou alguma outra posição de memória, ou deriva os limites mutáveis ou estáticos. A excursão estimada é derivada mediante aplicação da voltagem atual de tempo real V(t), no bloco 1272, e parâmetros estimados de tempo real ao modelo de alto-falante eletromecânico de tempo real. A excursão estimada é comparada aos limites no bloco 1274. No bloco 1276 é determinado se quaisquer dos limiares foram excedidos. Se não, a operação retorna para o bloco 1270. Se qualquer dos limiares foi excedido no bloco 1276, então no bloco 1278, o(s) sinal(is) limitativo(s) correspondente(s) são gerados e fornecidos ao limitador 116. No bloco 1280, o limitador 116 ajusta o sinal de áudio de acordo com os respectivos sinais limitativos recebidos.

[00105] Como previamente descrito, o sistema de gerenciamento de potência de áudio 100 fornece gerenciamento de alto-falantes, amplificadores, fontes de áudio e qualquer outro componente em um sistema de áudio. Usando parâmetros atuais medidos de tempo real, o sistema de gerenciamento de potência de áudio 100 pode personalizar o gerenciamento dos vários componentes no sistema de áudio. No caso de gerenciamento protetor, o sistema de gerenciamento de potência de áudio 100 pode estabelecer e ajustar vários limiares protetores para dispositivos individuais em tempo real para permitir capacidade operacional máxima dos respectivos dispositivos ao mesmo tempo ainda mantendo os parâmetros operacionais, tais como o sinal de áudio dentro dos limites que do contrário teriam efeitos prejudiciais indesejáveis no hardware do sistema de áudio. No caso de gerenciamento operacional, o sistema de gerenciamento de potência de áudio pode otimizar consumo de potência, desempenho, e funcionalidade ajustando os limiares operacionais para dispositivos individuais em tempo real para minimizar distorção, corte e outras anomalias indesejáveis que podem do contrário ocorrer.

[00106] Embora várias modalidades da invenção tenham sido descritas, será evidente àqueles de habilidade usual na técnica que muitas mais modalidades e implementações são possíveis dentro do escopo da invenção. Consequentemente, a invenção não é para ser restringida exceto levando em conta as reivindicações em anexo e seus equivalentes.

Claims (15)

1. Sistema de gerenciamento de potência para um sistema de áudio (100) caracterizado por compreender: um computador de parâmetro configurado para realizar o cálculo de uma característica operacional estimada de um alto-falante (106) em tempo real com base em um parâmetro real medido do sinal de áudio acionando o alto-falante (106); um comparador de limiar (114) em comunicação com o computador de parâmetro, o comparador de limiar configurado para estabelecer e monitorar um limiar em tempo real com base no parâmetro real medido e a característica operacional estimada; e um limitador (116) em comunicação com o comparador de limiar (114), o limitador (116) posicionado entre uma fonte de áudio fornecendo o sinal de áudio e o alto-falante (106) no recebimento do sinal de áudio, o limitador (116) configurado para seletivamente ajustar o sinal de áudio em tempo real com base no limiar.

2. Sistema de gerenciamento de potência de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o comparador de limiar (114) compreende um detector de limiar de voltagem, o detector de limiar de voltagem configurado para gerar uma frequência com base no limiar de alta voltagem em tempo real com base no parâmetro real medido e na característica operacional estimada calculada.

3. Sistema de gerenciamento de potência de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o computador de parâmetro é configurado para convergir um filtro adaptável para calcular a característica operacional estimada do alto-falante (106).

4. Sistema de gerenciamento de potência de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o parâmetro real medido do sinal de áudio compreende uma voltagem real de tempo real e uma corrente real de tempo real.

5. Sistema de gerenciamento de potência de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o computador de parâmetro é configurado para gerar um modelo de alto-falante para calcular uma corrente estimada de tempo real do sinal de áudio recebido pelo alto-falante com base na voltagem atual de tempo real, o computador de parâmetro ainda configurado para comparar a corrente estimada de tempo real à corrente real de tempo real e otimizar o modelo de alto-falante para ser representativo das características operacionais atuais de tempo real do alto-falante.

6. Sistema de gerenciamento de potência de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um módulo de calibração configurado para receber, condicionar o parâmetro real medido e fornecer o parâmetro real medido condicionado para o computador de parâmetro.

7. Método de gerenciamento de potência para um sistema de áudio caracterizado por compreender: monitorar em tempo real um parâmetro real medido com um computador de parâmetro, o parâmetro real medido a partir de um sinal de áudio acionando um alto-falante; estabelecer um parâmetro de alto-falante estimado representativo de características operacionais do alto-falante com base no parâmetro real medido; gerar um parâmetro de tempo real estimado do sinal de áudio acionando o alto-falante; comparar o parâmetro de tempo real estimado com o parâmetro real medido em tempo real; ajustar em tempo real o parâmetro de alto-falante estimado para minimizar diferenças entre o parâmetro em tempo real estimado e o parâmetro real medido; gerar um limiar em tempo real com base no parâmetro de alto-falante (106) estimado e o parâmetro real medido; e ajustar seletivamente o sinal de áudio que aciona o alto- falante (106) em tempo real com o processador com base no limiar gerado.

8. Método de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o parâmetro real medido compreende uma voltagem real em tempo real e uma corrente real em tempo real e o parâmetro em tempo real estimado compreende uma corrente estimada em tempo real, a voltagem real em tempo real usada em conjunto com um modelo de alto-falante (106) estimado para gerar corrente estimada em tempo real, e a corrente real em tempo real comparada com a corrente estimada em tempo real para ajustar o modelo de alto-falante (106) estimado.

9. Método de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o parâmetro real medido compreende uma voltagem real em tempo real e uma corrente real em tempo real e o parâmetro de alto-falante (106) estimado compreende uma voltagem estimada, a corrente real em tempo real usada em conjunto com um modelo de alto-falante (106) estimado para gerar a voltagem estimada em tempo real, e a voltagem real em tempo real comparada com a voltagem estimada em tempo real para ajustar o modelo de alto-falante estimado.

10. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 9, caracterizado pelo fato de que ajustar o modelo de alto-falante em tempo real compreende convergir um filtro para estimar um valor de admitância ou impedância do alto-falante.

11. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o ajuste em tempo real do modelo de alto-falante compreende identificar uma frequência e gerar um filtro para representar um valor de impedância em tempo real do alto-falante na frequência.

12. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 11, caracterizado pelo fato de que o limiar é representativo de uma excursão de bobina de voz máxima.

13. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 11, caracterizado pelo fato de que o limiar é um parâmetro de proteção de alto-falante.

14. Sistema de gerenciamento de potência para um sistema de áudio (100) caracterizado por compreender uma memória legível por computador, memória esta configurada para armazenar instruções para execução das seguintes etapas do método: receber em tempo real um primeiro parâmetro real medido e um segundo parâmetro real medido de um sinal de áudio acionando um alto-falante; estabelecer de modo iterativo um parâmetro estimado em tempo real para um alto-falante com base no primeiro parâmetro real medido; comparar o parâmetro em tempo real estimado para o segundo parâmetro real medido; ajustar de modo iterativo um filtro para minimizar um erro entre o parâmetro em tempo real estimado e o segundo parâmetro real medido; derivar parâmetros de alto-falante estimados do filtro em tempo real em resposta à minimização do erro; e gerenciar a operação do alto-falante com base nos parâmetros de alto-falante estimados.

15. Sistema de gerenciamento de potência para um sistema de áudio (100), de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o filtro é uma pluralidade de filtros, e ajustar de modo iterativo o filtro para minimizar o erro compreende adicionalmente ajustar os filtros em cada uma dentre uma pluralidade de frequências, e estabelecer de modo iterativo um parâmetro em tempo real estimado compreende estabelecer um modelo de impedância para o alto-falante dos filtros ajustados.

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