CN101778321A - 一种全指向性声源扬声器系统的频率响应均衡处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种全指向性声源扬声器系统的频率响应均衡处理方法，(1)设计一个带通滤波器，上、下截止频率为扬声器系统的工作频率范围上下限；(2)通过对需频率响应均衡的扬声器系统进行电声测试，得到扬声器系统的幅度频率响应，分析其幅度频率响应的峰谷，得出“峰”、“谷”分别对应的中心频率、Q值和增益或衰减；(3)设计相应的峰谷相逆的均衡器并根据步骤(2)的分析结果确定频率响应均衡所需的参数，最终确定均衡器所需参数，并由均衡器对步骤(1)处理后的信号进行“削峰补谷”；(4)得到由滤波器和均衡器串接组成的均衡系统，并接在信号源与功率放大器之间。从而达到频率响应较为平滑，相邻频段的幅度变化较为平缓均衡。
Description
技术领域
本发明涉及电声学和建筑声学技术领域。尤其是一种涉及全指向声源扬声器系统(亦称无指向性声源、全指向性声源)的频率响应均衡处理方法。
背景技术
在建筑声学和噪声测试中，全指向性声源扬声器系统作为测试声源，要求其向空间各个方向辐射声音的能力一致(全指向性)，并且要在测试关注的频率范围内有相对平直的频率响应。
在使用全指向声源扬声器系统的过程中，发现现有技术全指向性声源扬声器系统不能满足ISO 3382-1997、ISO 140-3和GB19889.3、GB 19889.5等标准对全指向声源扬声器系统的产生的声场频率响应要求：同一个倍频程中的各个1/3倍频程声功率级差在125Hz倍频程中不得大于6dB，在250Hz倍频程中不得大于5dB，在其它中心频率更高的倍频程中不得大于4dB。因此可以预先通过对全指向性声源扬声器系统的频率响应进行改进，让其满足上述要求。通过改善箱体结构和更换更高品质的扬声器单元，可以减少全指向扬声器声源系统在其有效频率范围内频率响应曲线的峰谷幅度，改善其频率响应缺陷，但若从这两方面入手，由于全指向性声源扬声器系统一般为正12面体的特殊的箱体，其理论计算和计算机仿真都较为复杂，而且到一定程度时，要继续改善频率响应，较难实现且性价比低。
在国内，尚无全指向性声源扬声器系统均衡处理方法的公开文献，虽然有全指向性(无指向性)扬声器系统的专利，但公开的指向性扬声器系统大部分是在水平面全指向性(无指向性)，而不是在三维空间实现全指向性，而且也不是用于建筑声学和噪声测试。而在同样是涉及三维空间的全指向性扬声器系统的2003 10120729.4发明专利中，该专利是提出一个系统，并无提出均衡处理方法，因此本发明弥补了现有技术的不足。
发明内容
本发明的目的为了解决现有方法所存在的缺陷，提供一种全指向性声源扬声器系统的频率响应均衡处理方法，该方法使得全指向声源扬声器系统的频率响应较为平滑，相邻频段的幅度变化较为平缓均衡，以满足相关测试标准的要求。
为实现本发明的目的，所采用的技术方案包括以下步骤：
(1)根据全指向性声源扬声器系统的工作频率范围设计一个带通滤波器，该带通滤波器的上、下截止频率为全指向性声源扬声器系统的工作频率范围上下限；
(2)通过对需频率响应均衡的全指向性声源扬声器系统进行电声测试，得到扬声器系统的幅度频率响应，分析其幅度频率响应的峰谷，得出这些“峰”、“谷”分别对应的中心频率、Q值和增益或衰减；
(3)根据分析结果，设计相应的峰谷相逆的均衡器：根据步骤(2)的分析结果确定频率响应均衡所需的参数包括中心频率、Q值和增益值，该均衡器的各中心频率和Q值是对应分析测试结果的“峰”、“谷”的中心频率和Q值，而需衰减或增益的值则是对应的“峰”和“谷”的增益和衰减，最终确定均衡器所需参数，并由该均衡器对步骤(1)处理后的信号进行“削峰补谷”；
(4)最后得到由滤波器和均衡器串接组成完整的均衡系统，将均衡系统接在信号源与功率放大器之间，从而达到扬声器系统的发出的声信号的幅度频率较为平直，相邻频段幅度变化较小的均衡。
上述步骤(1)所述的带通滤波器上、下限截止频率分别为50Hz和9000Hz，滤波器是接在信号源的下一级。
上述步骤(2)所述的对扬声器系统的幅度频率响应做测试，得出幅度频率响应曲线，并分析曲线上的“峰”、“谷”的中心频率、Q值和增益或衰减等三个参数，为步骤(3)均衡器参数设计的依据。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
(1)本发明确保全指向性声源扬声器系统仅工作在相关标准要求的测试频率范围内；
(2)本发明通过对全指向性声源扬声器系统的系统响应进行测试，设计一个电子系统，使得该电子系统的频率响应在峰谷上与全指向性声源扬声器系统的频率响应互逆，达到扬声器系统的幅度频率响应较为平直，相邻频段幅度变化较小的目的；可用于建筑声学和噪声测试。
附图说明
图1本发明的流程示意图；
图2为本发明的频率响应示意图；
图3为本发明中未经均衡的的频率响应图；
图4为本发明中设计均衡器的频率响应图；
图5为本发明利用电路均衡后的频率响应图。
具体实施方式
下面结合附图进行进一步介绍。
本发明的发明思想为：首先，通过带通滤波器设计让全指向性声源扬声器系统工作在建筑声学和噪声测试等相关标准要求的测试频率范围内；其次，将全指向性声源扬声器系统看做是一个信号系统，该系统的频率响应可以看成一个数学表达式A(f)，数学表达式可以用曲线表示，如图(2)。由图(2)可以看出，该曲线有峰有谷。通过电子电路或者信号处理做一个电子系统，并使得该系统的频率响应在与全指向性声源扬声器系统的频率响应曲线在峰谷上相逆，将两个系统串联得到一个经频率响应均衡后的系统。以下是针对一款12面体全指向声源扬声器实施例，采用本发明设计的均衡处理过程：
(1)设计一个上下限截止频率分别为50和9000Hz的带通滤波器；
(2)对12面体全指向声源扬声器系统进行电声测试，得出其幅度频率响应如图3。可以确定该全指向声源扬声器系统在幅度频率响应有些峰谷，比如在100Hz与125Hz这两个相邻的1/3倍频程相差6.6dB，相邻的1/3倍频程幅度相差较大就会出现这些峰谷，分析得出在125Hz的这个峰的中心频率、Q值和增益分别为：125Hz、4.3和6.6dB(注：在本实例中全部用1/3倍频程带宽进行分析处理，在实际中也可以用上下频率分别为125Hz和315Hz的带阻滤波器表示)；
(3)设计一个均衡器，其幅度频率响应如图4，均衡器的具体参数设计：因为在本实例中160Hz也是一个峰，同样的也需要对160Hz进行衰减，因此如果在125Hz这个峰进行过多的衰减，同时也要对160Hz这个峰进行大的衰减，如此的话则会对信号源传过来的信号做过多的衰减而降低整体系统的功率，所以不必对125Hz这个峰进行太多的衰减，因此在本实例中对125Hz处的峰的“削”处理参数设为：中心频率125Hz，Q值4.3，而衰减设为4.1dB而6.6dB(在实际中也可以用上下频率分别为125Hz和315Hz的陷波器实现)。对幅度频率响应上其他的峰和谷也做类似处理；
(4)最后由将步骤(1)设计的滤波器和步骤(3)设计的均衡器串接在信号源与功率放大器之间，最终得到由滤波器、均衡器、功率放大器和全指向性声源扬声器系统组成的系统的幅度频率响应如图5所示。
以上是本发明所提供的一种全指向性声源扬声器系统频率响应均衡处理方法，本发明应用了各种图对具体实施方式进行了阐述；同时对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对发明的限制。
Claims (3)
1.一种全指向性声源扬声器系统的频率响应均衡处理方法，其特征主要在于包括如下步骤：
(1)根据全指向性声源扬声器系统的工作频率范围设计一个带通滤波器，该带通滤波器的上、下截止频率为全指向性声源扬声器系统的工作频率范围上下限；
(2)通过对需频率响应均衡的全指向性声源扬声器系统进行电声测试，得到扬声器系统的幅度频率响应，分析其幅度频率响应的峰谷，得出这些“峰”、“谷”分别对应的中心频率、Q值和增益或衰减；
(3)根据分析结果，设计相应的峰谷相逆的均衡器：根据步骤(2)的分析结果确定频率响应均衡所需的参数包括中心频率、Q值和增益值，该均衡器的各中心频率和Q值是对应分析测试结果的“峰”、“谷”的中心频率和Q值，而需衰减或增益的值则是对应的“峰”和“谷”的增益和衰减，最终确定均衡器所需参数，并由该均衡器对步骤(1)处理后的信号进行“削峰补谷”；
(4)最后得到由滤波器和均衡器串接组成完整的均衡系统，将均衡系统接在信号源与功率放大器之间，从而达到扬声器系统的发出的声信号的幅度频率较为平直，相邻频段幅度变化较小的均衡。
2.根据权利要求1所述的全指向性声源扬声器系统频率响应均衡处理方法，其特征在于步骤(1)所述的带通滤波器上、下限截止频率分别为50Hz和9000Hz，滤波器是接在信号源的下一级。
3.根据权利要求1所述的全指向性声源扬声器系统频率响应均衡处理方法，其特征在于步骤(2)所述的对扬声器系统的幅度频率响应做测试，得出幅度频率响应曲线，并分析曲线上的“峰”、“谷”的中心频率、Q值和增益或衰减等三个参数，为步骤(3)均衡器参数设计的依据。
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