CN102415105A - 多声道扬声器的驱动 - Google Patents

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Abstract

一种驱动系统，包括分离器（107），其从输入信号生成低频信号和高频信号。第一驱动电路（111，115）耦合到分离器（117），并且从所述低频信号生成用于音频驱动器（105）的驱动信号。第二驱动电路（117，119）耦合到分离器（117），并且从所述高频信号生成用于第二音频驱动器（101）的驱动信号。第二驱动电路（117，119）通过将低频提升应用于所述低频信号来提供用于第二音频驱动器（101）的低音频率扩展。处理器（125）确定用于第二音频驱动器（101）的驱动器漂移指示，且控制器（127）基于所述驱动器漂移指示执行用于高频信号和低频信号的交叉频率和所述低频提升的特性的组合调整。本发明可以提供例如次低音喇叭与卫星扬声器之间的改进的交互工作。

Description

多声道扬声器的驱动
技术领域
本发明涉及多声道扬声器的驱动，具体地说，但并非排除性地，涉及家庭影院声音系统中扬声器的驱动。
背景技术
使用用于提供增强的空间体验的多于两个的声道的声音再现已经变得十分流行。例如，采用五个或七个不同空间声道的家庭影院声音系统已经变得十分流行。然而，为了减少必须提供如此大量声音源的影响，多数家庭影院声音系统使用与用于低频再现的次低音喇叭（subwoofer）组合的用于中频再现和高频再现的相对小的卫星扩音器。这种布置利用这样的事实：人类感知主要取得从中频到高频的空间方向线索（cue），而来自低频音频的空间线索一般相对不明显。
指示次低音喇叭的频率范围与卫星扬声器的频率范围之间的差异的频率典型地被称为交叉（cross-over）频率。卫星驱动器的大小和质量是声音质量、设计与成本之间的折衷。具体地说，对于减少卫星扩音器的大小的期望导致交叉频率一般被选择为相对高，并且实际上可能一般在例如100-250Hz的范围中（多数典型地大约在150-200Hz）。
然而，在这些频率，辐射的声音将被感知为具有一些方向线索，并且高交叉频率可能因此降低感知的质量，并且可能实际上导致降级的空间感知。实际上，典型地，声舞台（sound stage）趋向于变得模糊，并且衰减的语音可能被感知为部分地源自次低音喇叭而不是期望的空间位置。
因此，改进的系统将是有利的，并且具体地说，允许增加的灵活性、改进的空间感知、改进的质量、减小尺寸的扬声器、便利的实现和/或改进的性能的系统将是有利的。
发明内容
因此，本发明致力于优选地单独或以任何组合减轻、缓和或消除以上提及的缺点中的一个或多个。
根据本发明一方面，提供用于生成用于音频驱动器的驱动信号的驱动系统，所述驱动系统包括：分离器，用于从输入信号生成第一信号和第二信号，其中，所述第一信号包括所述输入信号的第一频率间隔的信号分量，且所述第二信号包括所述输入信号的第二频率间隔的信号分量，所述第一和第二频率间隔具有交叉频率，且所述第一频率间隔与除了所述第二频率间隔之外的较低频率对应；第一驱动电路，耦合到所述分离器，并且被布置为从所述第一信号生成用于第一音频驱动器的第一驱动信号；第二驱动电路，耦合到所述分离器，并且被布置为从所述第二信号生成用于第二音频驱动器的第二驱动信号；用于确定第二音频驱动器的驱动器漂移（excursion）指示的装置；用于通过将低频提升应用于所述第二信号而提供第二音频驱动器的低音频率扩展的装置；以及调整装置，用于响应于所述驱动器漂移指示执行交叉频率和低频提升（boost）的特性的组合的调整。
本发明可以在很多实施例中提供改进的性能。具体地说，本发明可以提供用于使用一个或多个较小扬声器的系统的改进的性能。具体地说，所述第二音频驱动器可以是相对小的尺寸。本发明可以允许更高效地操作第二音频驱动器，并且在一些情况下可以具体地允许第二驱动器用于较低频率。发明人已经具体地发现，低频扩展和交叉的动态自适应可以实现改进的性能并且提供更好的折衷。具体地说，对于最坏的情况情形，无需确定用于所述第一和第二音频驱动器的频率间隔之间的低音频率扩展和分离的尺度。具体地说，本发明可以允许在很多低音量情况下在较低频率使用第二驱动器，而不增加在高音量情况期间失真或损坏第二音频驱动器的风险。对于典型的使用，本发明可以例如提供改进的空间感知和更良好定义的声舞台。
所述第二音频驱动器和/或所述第一音频驱动器可以是扩音器。具体地说，第一音频驱动器可以是次低音喇叭，而第二音频驱动器可以是环绕声音系统（例如比如家庭影院声音系统）的卫星扬声器。
驱动器漂移指示可以是驱动器漂移的直接或间接度量。例如，声级或音量指示可以用作驱动漂移指示。
可以通过调整用于第二驱动信号的频率响应具体地控制交叉频率和/或低频提升。频率响应可以表示对于从输入信号到第二驱动信号的信号路径经历的有效传递函数。例如，可以通过调整例如所述分离器和/或所述第二驱动电路的频率响应来修改交叉频率和/或低频提升。
根据本发明的可选特征，所述低频提升相对于第一频带之上的所述第二频带的频率提供用于第二频率间隔的第一频带内所述第二信号的频率的增加的增益。
这可以提供用于所述第二音频驱动器的高效低音频率扩展，并且可以具体地允许朝向较低频率扩展用于所述第二音频驱动器的可用频率范围。
根据本发明的可选特征，所述增加的增益比用于所述第二频率间隔内并且在所述第一频带之上的所述第二信号的频率的平均增益高至少3dB。
这可以提供用于所述第二音频驱动器的高效低音频率扩展，并且可以具体地允许所述第二音频驱动器使用降至发生所述第二音频驱动器的灵敏度或效率有很大降低时的频率。
根据本发明的可选特征，所述调整装置被布置为调整一频率范围内的交叉频率，并且提供用于所述交叉频率的当前值之上但在所述频率范围内的至少一些频率的增加的增益。
在很多情况下，这可以提供特别有利的性能。具体地说，所述低音频率扩展可以对于一些驱动器漂移指示是在其它时间将被衰减的频率下活动的，以提供较高交叉频率。
根据本发明的可选特征，所述调整装置被布置为响应于所述驱动器漂移指示修改所述低频提升的频率特性。
在很多实施例中，这可以提供特别有利的性能。例如，可以动态地改变应用了低频低音提升的频率。在一些实施例中，可以根据所述驱动器漂移指示调整其中应用了低频提升的频带的较低频率。
根据本发明的可选特征，所述调整装置被布置为朝向用于减少的驱动器漂移的较低频率偏置用于所述低频提升的较低频率和所述交叉频率。
这可以提供别有利的性能。具体地说，本发明可以允许低音频率扩展被扩展到较低声级的较低频率，由此允许所述第二音频驱动器再现较大部分的声音图像，产生例如改进的空间感知和更多定义的声舞台。然而，在较高声级，可以减少所述低音频率扩展，由此减少由过度驱动器漂移导致的失真或损坏的风险。
根据本发明的可选特征，所述调整装置被布置为响应于所述驱动器漂移指示修改所述低频低音提升的增益特性。
在很多实施例中，这可以提供特别有利的性能。例如，可以调整在给定频率应用的增益，以在确保这将不产生过度漂移的同时提供对第二音频驱动器的效率降低的适当补偿。
根据本发明的可选特征，所述调整装置被布置为改变用于所述第二驱动信号的频率响应，使得在至少第一频带中的增益高于在所述第一频带之上、但在用于所述交叉频率的至少一个值的所述第二频率间隔之内的频率响应的平均增益，以及低于用于所述交叉频率的至少第二值的平均增益。
在很多实施例中，这可以提供特别有利的性能。例如，对于第一频带，可以根据所述频带是在所述交叉频率之上还是之下将所述增益调整到所述平均增益之上或所述平均增益之下。因此，对于一些频率，用于所述第二驱动信号的频率响应可以根据当前驱动器漂移指示提供放大或衰减。
在一些实施例中，所述调整装置被布置为将所述交叉频率设置为用于具有第一值的所述驱动器漂移指示的第一频率和用于具有第二值的所述驱动器漂移指示的第二频率，所述第一频率小于所述第二频率，且所述第一值指示比所述第二值更低的驱动器漂移。在这些实施例中，所述调整装置可以进一步被布置为设置用于所述第一频率与所述第二频率之间频率的第二信号的增益比用于第一值的第二频率的第二驱动信号的增益高、而比用于第二值的第二频率的第二驱动信号的增益低。
根据本发明的可选特征，所述提升装置被布置为提供低频提升以补偿所述第二音频驱动器的灵敏度降低。
这可以允许第二音频驱动器用在较低频率，并且可以具体地允许所述第二音频驱动器用在对于其所述第二音频驱动器的频率响应提供大量衰减的频率处。因此，可以补偿由第二音频驱动器的特性（以及具体是频率响应）产生的频率响应失真，由此允许在较大的频率范围上使用第二音频驱动器。这可以产生针对用户的改进的空间感知和音频质量。具体地说，其可以允许家庭影院声音系统的卫星扬声器提供声音生成的较大部分，由此改进感知的音频质量。
根据本发明的可选特征，所述驱动系统还包括用于响应于驱动系统的音量设置来确定驱动器漂移指示的装置。
这可以在很多实施例中提供特别有利的性能，并且可以具体地允许低复杂度和低成本实现。
根据本发明的可选特征，所述驱动系统还包括用于在由第二驱动电路提供的第二信号的信号路径的点处测量第二信号的信号电平的装置；以及用于响应于所述信号电平确定所述驱动器漂移指示的装置。
这可以在很多实施例中提供特别有利的性能，并且可以具体地允许系统操作的动态、灵活和/或精确自适应。
根据本发明的可选特征，所述驱动系统还包括：用于从第二音频驱动器附近的驱动器漂移测量设备接收测量信号的装置；以及用于响应于所述测量信号确定驱动器漂移指示的装置。
这可以在很多实施例中提供特别有利的性能，并且可以具体地允许系统操作的动态、灵活和/或精确自适应。所述方法可以允许所述驱动器漂移的更直接并且因此精确的确定，并且因此可以提供操作的改进的自适应。
所述测量装置可以具体地包括加速器或麦克风，其具体地可以安装在所述第二音频驱动器上或其附近。
根据本发明的可选特征，所述驱动系统还包括：另一分离器，用于从另一输入信号生成第三信号和第四信号，其中，所述第三信号包括所述另一输入信号的第一频率间隔的信号分量，且所述第四信号包括所述另一输入信号的第二频率间隔的信号分量；第三驱动电路，耦合到所述另一分离器，并且被布置为从所述第四信号生成用于第三音频驱动器的第三驱动信号；并且其中，第一驱动电路被布置为从第一信号和第三信号的组合生成第一驱动信号。
这可以在例如针对多声道环绕系统的很多实施例中提供特别有利的性能。
根据本发明一方面，提供一种环绕声音扬声器系统，包括：如上所述的驱动器系统；作为次低音喇叭的第一音频驱动器；以及包括第二音频驱动器的多个扬声器。
根据本发明一方面，提供一种用于驱动系统的操作的方法，所述方法包括：从输入信号生成第一信号和第二信号，其中，所述第一信号包括输入信号的第一频率间隔的信号分量，且所述第二信号包括输入信号的第二频率间隔的信号分量，第一和第二频率间隔具有交叉频率，且所述第一频率间隔与除了所述第二频率间隔之外的较低频率对应；从所述第一信号生成用于第一音频驱动器的第一驱动信号；从所述第二信号生成用于第二音频驱动器的第二驱动信号；确定用于第二音频驱动器的驱动器漂移指示；通过将低频提升应用于所述第二信号提供用于所述第二音频驱动器的低音频率扩展；以及响应于所述驱动器漂移指示执行低频提升的特性和交叉频率的组合调整。
本发明的这些和其它方面、特征和优点将从下文中描述的（多个）实施例变得清楚，并且参照其而被阐述。
附图说明
参照附图，仅通过示例的方式将描述本发明的实施例，其中：
图1示出根据本发明一些实施例的音频系统的示例；
图2示出根据本发明一些实施例的用于音频系统的元件的频率响应的示例；
图3示出根据本发明一些实施例的用于音频系统的元件的频率响应的示例；
图4示出根据本发明一些实施例的用于音频系统的元件的频率响应的示例；
图5示出根据本发明一些实施例的用于音频系统的元件的频率响应的示例；以及
图6示出根据本发明一些实施例的音频系统的示例。
具体实施方式
以下描述关注可应用于多声道环绕声音音频系统的本发明实施例。然而，应理解，本发明不限于该应用，而是可以应用于很多其它声音系统。
图1示出根据本发明一些实施例的音频系统的示例。音频系统包括用于驱动多个音频驱动器（例如扩音器）的驱动系统。驱动系统可以具体地是多声道音频放大器。
在示例中，音频系统是通过使用用于每一空间声道的分离式卫星扩音器以及对于多个空间声道共同的次低音喇叭来提供环绕声音的家庭影院系统。
因此，图1示出均辐射用于一个空间声道的声音的多个音频驱动器101、103。音频驱动器101、103具体地是相对小并且因此具有相对有限的频率范围的卫星扩音器。具体地说，卫星扬声器101、103的灵敏度或效率对于较低频率下降。典型地，实际卫星扬声器可以具有100Hz-300Hz之间的3dB截止频率。效率可以被确定为对于驱动信号的给定恒定信号电平生成的声压水平，并且效率可以被确定为驱动信号（例如按给定距离）为提供给定声压水平所需的信号电平。
此外，图1示出用于低频声音再现的第二音频驱动器105。第二音频驱动器105是对于较低频率的再现而优化的次低音喇叭，并且具体地，次低音喇叭105提供典型高达100Hz-200Hz的低音频率的高效产生。在系统中，次低音喇叭105用于产生来自所有空间声道的声音，因此仅单个扬声器用于产生低音频率。
为了简化，图1仅示出两个空间声道，并且因此仅示出两个卫星扬声器101、103。然而，应理解，典型地，可以采用更大数量的空间声道以及因此导致的卫星扬声器。实际上，很多家庭影院环绕系统支持五个或七个空间声道。还应理解，除了空间声道之外，还可以提供专用低频效果（LFE）声道。可以由次低音喇叭105再现该LFE声道。因此，次低音喇叭可以产生与LFE声道以及空间声道的较低频率二者对应的声音。
在系统中，空间声道信号被分离，使得较低频率被馈送到次低音喇叭105，而较高频率被馈送到各个卫星扬声器101、103。此外，由均衡器处理用于卫星扬声器101、103的信号，该均衡器通过提供用于信号的低频提升/放大来提供用于卫星扬声器101、103的频率扩展。因此，对于卫星扬声器信号，增益朝向较低频率增加，以补偿在这些频率处的小卫星扬声器101、103的降低的灵敏度/效率。因此，均衡器将朝向低频扩展卫星扬声器101、103的频率范围。
此外，在系统中，响应于卫星扬声器101、103经历的漂移的指示，动态地控制交叉频率和低音频率扩展的量。
具体地说，在较低声级，可以应用非常大量的低音频率扩展，以在较低频率操作卫星扬声器101、103，无论在这些频率的扬声器的降低的效率如何。此外，交叉频率被降低，由此导致卫星扬声器101、103而不是次低音喇叭105产生较大比例的空间信号。此外，这减少了来自次低音喇叭105再现的空间声道的信号分量的可注意性和量，无论是否在足够高以提供一些空间线索的频率（例如从100Hz-300Hz）处。因此，向用户提供了改进的音频质量以及特别是空间感知。具体地说，实现了更佳定义的声舞台。
然而，这种低音频率扩展产生针对给定期望声级的卫星扬声器101、103的振膜的增加的漂移。然而，在较高声级，卫星扬声器101、103不能支持这种附加的漂移，并且因此可能发生卫星扬声器的失真或甚至损坏。在图1的系统中，根据漂移指示修改交叉频率和低音频率扩展二者，并且具体地，增加交叉频率并且降低低音频率扩展的量，由此限制相对附加漂移并且确保失真和损坏不发生。
因此，系统将性能动态地自适应于当前条件，由此在确保在安全操作范围内操作卫星扬声器的同时提供针对所经历的特定条件的优化的音频质量。
更详细地，作为第一空间声道的信号的第一信号被馈送到第一分离器107。第一分离器107被布置为将第一信号分离为第一次低音喇叭信号和第一卫星信号。在特定示例中，第一分离器107生成第一次低音喇叭信号以包括第一频率间隔（或范围）内的第一信号的频率分量，并且生成第一卫星信号以包括第二频率间隔中第一信号的信号分量。频率间隔是这样的：第一卫星信号对应于比第一次低音喇叭信号高的频带。因此，第二频率间隔对应于比第二频率间隔低的频率。
应理解，可以使用频率间隔的任何合适的准则或定义。例如，间隔的频率上限和频率下限可以被定义为输入信号在此处的增益相对于该信号的最大或平均增益已经减少预定值（例如，3db或6db）的频率（可能分别在第一或第二频率间隔内）。
可以由两个滤波器具体地实现第一分离器107。例如，低通滤波器可以应用于第一信号以生成第一次低音喇叭信号，而高通滤波器可以应用于第一信号以生成第一卫星信号。作为另一示例，分离器107可以将两个带通滤波器应用于第一信号，其中，生成第一卫星信号的滤波器覆盖比生成第一次低音喇叭信号的滤波器更高的频率范围。
图2示出滤波器可以应用的滤波的示例。在示例中，第一频率响应201用于生成第一次低音喇叭信号，而第二频率响应203用于生成第一卫星信号。
第一和第二频率间隔还具有交叉频率。交叉频率在特定示例中是在该处两个频率间隔具有相同增益的频率。在一些实施例中，交叉频率可以被定义为如下频率：对于该频率，从输入信号的分离到驱动系统的输出的信号路径的增益是相同的。
在一些实施例中，交叉频率可以被定义为卫星扬声器101、103和次低音喇叭的声压水平曲线相交所处的频率。因此，交叉频率可以是卫星扬声器103和次低音喇叭105生成的声压水平相同时所处的频率。在一些实施例中，交叉频率范围可以表示交叉频率。例如，交叉频率范围可以被看作其中卫星扬声器101和次低音喇叭103的声压水平在彼此的给定阈值内（例如彼此的1dB内）的范围。因此，交叉频率范围可以是其中声压水平曲线基本上彼此相交的范围。这种情况可以例如发生在次低音喇叭105的截止频率保持恒定而仅卫星101、103的截止频率改变的情况下。例如，在此情况下，次低音喇叭105输出可以是恒定的并且与频率范围中的卫星输出对应。对于交叉频率范围，单个交叉频率可以进一步被看作交叉频率间隔内的任何特定频率（例如比如交叉频率范围的最低频率）。
在图2的示例中，交叉频率205是在第一卫星信号和第一次低音喇叭信号中等同地表示信号所针对的频率。
相似地，作为第二空间声道的信号的第二信号被馈送到被布置为将第二信号分离为第二次低音喇叭信号和第二卫星信号的第二分离器109。在特定示例中，第二分离器109与第一分离器107相同，并且使用相同滤波。然而，应理解，在一些实施例中，分离器对于不同空间声道可以不同。
第一和第二分离器107、109耦合到将第一次低音喇叭信号和第二次低音喇叭信号组合为单个组合的次低音喇叭信号的组合器111。虽然在其它实施例中可以使用更复杂的组合，但组合器111可以具体地实现为单个加法器。
组合器111耦合到次低音喇叭驱动单元115，其进一步耦合到次低音喇叭105。次低音喇叭驱动单元115放大组合的次低音喇叭信号以生成馈送到次低音喇叭105的次低音喇叭输出信号。
在特定示例中，分别通过第一和第二分离器107、109的滤波主要地确定分别来自第一和第二输入信号的次低音喇叭信号的信号路径的频率响应。因此，组合器111和次低音喇叭驱动单元115的频率响应可以被看作在次低音喇叭频率间隔内平坦（恒定增益）。
因此，次低音喇叭105从空间声道接收包括较低（低音）频率的信号。组合来自不同空间声道的信号。对于人类感知对空间线索不敏感的极低频率，这种组合的和非本地化的声音产生不被感知为降低质量。然而，对于空间感知开始变得活跃（典型地对于大约100Hz至300Hz的频率）的稍微较高频率，这可以导致降低的空间感知，并且具体地导致更弥散和模糊的声舞台。因此，期望次低音喇叭主要支持的频率范围被保持为尽可能低的频率。
为了将第一卫星扬声器101的使用扩展到较低频率，第一分离器107耦合到第一低音提升单元117，该第一低音提升单元117被布置为通过将低频提升应用于第二信号来提供用于第二音频驱动器的低音频率扩展。因此，对于卫星扬声器频率间隔203的较低频率，第一低音提升单元117可以增加增益，以便在这些频率处补偿降低的灵敏度和效率。
作为特定示例，图3示出了用于卫星扬声器301的频率灵敏度响应301和来自第一分离器107的频率响应。该频率响应指示作为产生的声级与提供给卫星扬声器的驱动信号的对应功率之间的关系而测量的卫星扬声器的灵敏度或效率。如图所示，卫星扬声器的小尺寸产生在卫星扬声器覆盖的频率间隔的较低频率处减少的给定驱动信号的声压水平。在示例中，灵敏度开始从频率fs减少，频率fs在很多实际系统中可以在从150Hz-300Hz的间隔中。
在系统中，相对于较高频率在较低频率提供增加的增益的第一低音提升单元117朝向较低频率扩展卫星扬声器101可使用的频率范围。该低频提升可以例如产生如图4所示的第一分离器107和第一低音提升单元117的组合频率响应401。因此，有效频率范围被提供有提升，或增益朝向较低频率增加，由此补偿扬声器的降低的灵敏度。
第一低音提升单元117进一步耦合到第一卫星驱动单元119，该第一卫星驱动单元119耦合到第一卫星扬声器101。第一卫星驱动单元119接收低音频率扩展的卫星信号，并且生成用于卫星扬声器101的对应输出驱动信号。第一卫星驱动单元119可以具体地包括合适的音频功率放大器。
第二分离器109相似地耦合到第二低音提升单元123，第二低音提升单元123进一步耦合到生成用于第二卫星扬声器103的输出驱动信号的第二卫星驱动单元123。第二低音提升单元123和第二卫星驱动单元123具体地与第一低音提升单元117和第一卫星驱动单元119相同，并且提供针对第二分离器109生成的卫星信号的相同处理。
因此，在系统中，每一空间声道被分离为用于来自卫星扬声器101、103的声音产生的卫星信号和用于来自次低音喇叭105的声音预测的次低音喇叭信号。次低音喇叭信号被组合为单个组合的次低音喇叭信号，而每个卫星信号通过单独驱动电路来处理，该单独驱动电路不仅包括功率放大器、可变增益等，而且包括用于提供用于卫星扬声器101、103的低音频率扩展的功能。
该低音频率扩展允许在较低频率使用给定尺寸的卫星扬声器，由此允许系统更少依靠次低音喇叭。然而，对于这种低音扩展的问题在于，在较低频率增加的信号电平产生并且需要振膜的较高漂移，以产生所需声压水平。由于在卫星扬声器的物理约束内不能实现附加的所需漂移，因此这种较高相对漂移在（与较低声级对应的）较低标称漂移处可以是可接受的但在（与较高声级对应的）较高标称漂移处可能产生失真或甚至损坏。
在图1的系统中，应用交叉频率和低音频率扩展的特性的动态和可变调整，以确保对于特定条件优化性能。具体地说，控制交叉频率和低音频率扩展，使得确保卫星扬声器101、103的振膜漂移保持在在安全操作范围中的同时增加卫星扬声器101、103支持的频谱比例。
为此目的，图1的系统包括漂移处理器125，其被布置为生成用于第一卫星扬声器101的驱动器漂移指示。驱动器漂移指示可以是直接或间接指示，并且可以基于测量的参数或可以例如从驱动系统的设置被计算/估计。由于较高声级将产生较高漂移，因此驱动器漂移指示可以具体地是声级指示。
漂移处理器125耦合到控制器127，控制器127接收驱动器漂移指示并且响应于驱动器漂移指示执行交叉频率和低频提升的特性的组合调整。因此，控制器127耦合到第一分离器107和第一低音提升单元117。
为了简化和清楚，将仅参照第一空间声道/卫星扬声器101描述动态调整。然而，应理解，在很多实施例中，相似的功能可以应用于多个空间声道，并且典型地应用于所有空间声道。例如，控制器127可以按照其控制第一卫星扬声器101和第一低音提升单元117的完全相同的方式来控制第二分离器109和第二低音提升单元121。
控制器127被具体地布置为朝向用于减少的驱动器漂移的较低频率偏置用于低频低音提升的较低频率和交叉频率。具体地说，在低驱动器漂移，控制器127可以控制第一低音提升单元117朝向较低频率扩展其中提供低音提升的频率范围。同时，控制器127控制第一分离器107朝向较低频率减少交叉频率。然而，当驱动器漂移指示指示较高驱动器漂移时，控制器127可以控制第一低音提升单元117在控制第一分离器107增加交叉频率的同时增加其中提供附加增益的频率范围的较低频率。
图5示出对分别针对驱动器漂移指示的不同值的、用于空间输入声道到第一驱动单元119和第二驱动单元115的输出的信号路径的有效频率响应的示例。
具体地说，图5示出在比平均声级更高的第一空间信号的次低音喇叭频率响应501和卫星频率响应503。在示例中，两个频率响应定义可以例如在大约200Hz的交叉频率fc1。因此，200Hz之下的频率主要被馈送到次低音喇叭105，而200Hz之上的频率主要被馈送到第一卫星扬声器101。此外，第一低音提升单元117提供用于第一卫星扬声器101支持的频率间隔的较低频率的低音提升。具体地说，fb1与fs之间的频率的增益比fs之上的频率的平均增益高。该较低频率提升补偿第一卫星扬声器101的降低的效率。
图5还示出在比平均声级低的第一空间信号的次低音喇叭频率响应505和卫星频率响应507。在该较低声级，驱动器漂移指示将指示较低振膜漂移。这将允许系统增加第一卫星扬声器101处理的频率范围，并且减小次低音喇叭105处理的频率范围。因此，控制器117控制第一分离器107将交叉频率从fc1减少到fc2。同时，其控制第一低音提升单元117增加提供的低音提升的水平。这种增加通过减少其中从fb1到fb2应用低音提升的频率范围的较低频率来实现。此外，对于一些频率（具体是fb1与fb2之间的频率）增加低音提升的增益，以反映在这些频率处第一卫星扬声器101的降低的灵敏度。因此，响应于降低的漂移的检测，控制器117改变交叉和低音频率扩展，使得第一卫星扬声器101处理更多的低频率。例如，交叉频率可以减小到100Hz。
驱动系统的操作因此自动地并且动态地调整次低音喇叭105与卫星扬声器101、103之间如何比例化输入信号。具体地说，在低声级，卫星扬声器101、105支持增加频率范围，由此提供改进的空间感知。然而，在较高声级，次低音喇叭105支持频率范围的增加比例，由此防止由过度漂移产生的对于卫星扬声器101、103的失真或损坏。
因此，系统可以具体地允许（包括扬声器101-105和驱动系统二者的特性的）家庭影院声音系统被设计为其可以支持高声级，通过在高声级应用约束条件而不会损伤在较低声级的操作。
在示例中，低频提升示出为针对较低频率的简单线性地增加增益。然而，应理解，可以实现任何合适的低频提升，并且不同特性可以适合于不同实施例。具体地说，低频提升可以被设计为匹配用于卫星扬声器的灵敏度频率响应，并且可以寻求为对给定频率间隔内该情况的补充。因此，低频提升可以被布置为补偿卫星扬声器的频率响应的变化。
低频提升相对于第一频带之上的频率提供第一频带内第二信号的频率的增加的增益。因此，在用于第一卫星扬声器101的第一空间信号的信号路径的整个频率响应中，存在相对于卫星扬声器覆盖的并且在频率范围之上的频率间隔的增益具有增加增益的频率范围。
作为特定示例，对于卫星信号路径可以确定通带。该通带可以例如被定义为这样的频带：该频带内的增益高于平均增益或例如最大增益之下X dB（其中X可以例如是3dB或6dB）。例如，通带可以被确定为3或6dB截止频率之间的频率。
在该通带内，提供低频提升。因此，在通带内存在这样的频率范围：该频率范围内的增益相对于高于该频率范围的频率的增益被增加。例如，在图5中，频率范围fb1至fs（以及fb2至fs）具有比fs之上的频率更高的增益。增益的增加可以具体地相对于在该频率范围之上（例如在fs之上）的频率的通带的平均增益。
具体地说，可以存在这样的频率范围：对于该频率范围，所有频率的增益比该频率范围（在图5的示例中，该频率范围将小于fb1至fs（或fb2至fs））之上的频率的平均增益至少高3dB。
应理解，低频提升通常应用在靠近交叉频率但不直接邻近该交叉频率的频率间隔中（以提供合适的频率范围，从而提供所需的陷落（drop-off））。然而，典型地，比从截止频率少50Hz（或在很多情况下25Hz）应用增加的增益。
在很多情况下，交叉频率在给定范围内可调整，即作为驱动器漂移指示的函数，可以从最低可能频率到最高可能频率调整交叉频率。例如，在图5的示例中，最高可能的交叉频率可以是fc1，最低可能的频率可以是fc2。
还可见，对于一些交叉频率，第一低音提升单元117可以将低频提升扩展到其中可以改变交叉频率的频率范围。例如，对于低驱动器漂移指示，频率响应507包括在用于较高驱动器漂移指示的交叉频率fc1处的很大增益增加（相对于较高频率处的增益）。
具体地说，频率响应可以改变，使得存在这样的频带：其增益比用于交叉频率的至少一个值的标称增益高，并且在用于交叉频率的至少另一值的标称增益之下。该频带可以具体地存在于其中可以改变交叉频率的频率范围内。标称增益可以例如被确定为针对该频带之上的频率的平均增益。
因此，频率响应包括（例如相对于标称或平均增益）从提供在驱动器漂移指示的一些值处的放大到提供在驱动器漂移指示的另外值处的衰减改变的频带。例如，在图5的示例中，fc1周围的频带提供针对频率响应503的衰减和针对频率响应507的增加的增益。
可以从不同实施例中的不同参数或设置推导驱动器漂移指示。
例如，在一些实施例中，漂移处理器125可以响应于驱动系统的音量设置来确定驱动器漂移指示。因此，驱动系统可以根据音量设置简单地调整交叉频率和低音频率扩展。因此，对于较低音量设置，交叉频率和低频提升的频率和/或增益可以被设置为一个值；对于较高音量设置，交叉频率和用于低频提升的频率可以增加并且增益可以降低。
该方法可以提供低复杂度并且易于实现驱动系统。具体地说，振膜漂移的间接指示可以用于提供相对精确的自适应。
在一些实施例中，驱动器漂移指示可以基于在卫星信号的信号路径中的某点处该卫星信号的信号特性的测量。例如，合适的幅度或功率检测器可以测量第一低音提升单元117之后的信号电平。测量的值可以被馈送到漂移处理器125，该漂移处理器125可以然后响应于其继续确定驱动器漂移指示。具体地说，幅度测量可以直接用作驱动器漂移指示。
在其测量信号电平的点在不同实施例中可以改变。例如，在一些实施例中，可以在对最后的音频功率放大器的输入处测量信号电平。在其它实施例中，可以在最后的音频功率放大器的输出处测量信号电平。因此，可以确定驱动器漂移指示以反映馈送到卫星扬声器的实际驱动信号的幅度。
在很多实施例中，这种基于测量的驱动器漂移指示可以提供改进的性能。具体地说，其可以提供卫星扬声器的振膜的实际漂移的更精确的指示。具体地说，在功率放大器的输出处的测量可以提供高度精确的指示，因为该测量考虑了功率放大器的效果。
图6示出了提供甚至更精确的驱动器漂移指示的示例。在示例中，测量设备接近卫星扬声器并且测量指示驱动器漂移的信号。该测量设备在一些实施例中可以是靠近振膜设置的麦克风以测量辐射的声压水平。在其它实施例中，测量设备可以是位于卫星扬声器的振膜上的加速器。这种基于测量的方法可以提供振膜的漂移的高度精确的指示，并且可以因此产生整个系统的改进的性能。
还应理解，图1仅仅示出了用于卫星扬声器和次低音喇叭的信号路径的示例。例如，应理解，不同功能的次序无需如图1所示。例如，在信号的分离之前可以应用低音频率扩展。还应理解，不同块中的功能的特定分组仅仅是示例性的，并且其它选择是可能的。例如，可以在单个滤波器中实现输入信号的滤波以生成卫星信号。因此，单个滤波器可以生成图4和图5的卫星频率响应401、503、507。此外，应理解，可以在不同块中（并且可能在信号路径的不同部分或以不同顺序）实现图1的单个块中表示的功能。例如，无论分别在卫星或次低音喇叭信号路径中何处，第一分离器107的功能可以实现为两个分离的滤波器。
实际上，图6示出其中第一输入信号首先被馈送到低音提升单元601的示例，其中低音提升单元601提供用于卫星扬声器的低频扩展并且形成卫星扬声器信号路径的第一元件。低音提升单元601耦合到移除了将由次低音喇叭处理的极低频率的高通滤波器603。高通滤波器603耦合到卫星功率放大器605，卫星功率放大器605将卫星信号放大到适合于提供给卫星扬声器607的信号电平。
输入信号被并行地馈送到滤出较高频率以留下次低音喇叭待处理的低频率的低通滤波器609。高通滤波器603和低通滤波器609因此提供将输入信号分离为覆盖一个频率间隔的卫星信号和覆盖另一较低频率间隔的次低音喇叭信号的功能。两个滤波器603、609还提供两个路径之间的交叉频率。低通滤波器609耦合到次低音喇叭功率放大器613，次低音喇叭功率放大器613将次低音喇叭信号放大到适合于提供给次低音喇叭613的信号电平。
此外，系统包括位于卫星扬声器607的振膜上的加速器615。加速器615测量振膜的运动，并且将所得测量信号馈送到控制器617。控制器617然后继续根据加速器信号设置低音频率扩展的特性。此外，其继续修改高通滤波器603和低通滤波器609的滤波器特性以修改交叉频率。
例如，控制器617可以包含用于不同加速器信号的范围的适当设置的查找表。适当的设置可以例如已通过用于系统的校正过程确定。
应理解，为了清楚，以上描述已经参照不同功能单元和处理器描述了本发明实施例。然而，应理解，在不背离本发明的情况下，可以使用不同功能单元或处理器之间的功能的任何合适的分布。例如，相同处理器或控制器可以执行示出由分离的处理器或控制器执行的功能。因此，对特定功能单元的引用仅被看作对用于提供描述的功能的合适的装置的引用，而不是指示严格逻辑或物理结构或组织。
本发明可以通过包括硬件、软件、固件或它们的任何组合的任何合适的形式实现。本发明可以可选地至少部分地实现为在一个或多个数据处理器和/或数字信号处理器上运行的计算机软件。本发明实施例的元件和组件可以通过任何合适的方式物理地、功能地以及逻辑地实现。实际上，可以在单个单元、多个单元中或作为其它功能单元的部分来实现功能。同样地，本发明可以通过单个单元实现，或可以在不同单元与处理器之间物理地和功能地分布。
虽然已经结合一些实施例描述了本发明，但不期望受限于在此阐述的特定形式。此外，本发明的范围仅由所附权利要求限制。此外，虽然特征可以显现为结合特定实施例被描述，但本领域技术人员应认识到，根据本发明可以组合描述的实施例的各种特征。在权利要求中，术语包括不排除其它元件或步骤的存在。
此外，虽然单独地列出，但可以由例如单个单元或处理器实现多个装置、元件或方法步骤。此外，虽然单独特征可以被包括在不同权利要求中，但它们可以可能地有利地被组合，并且该包括在不同权利要求中不暗指特征的组合不可行和/或不有利。此外，在权利要求的一个类别中特征的包括不暗指限制于该类别，而是指示特征适当时等同地可应用于其它权利要求类别。此外，权利要求中的特征的顺序不暗指必须按其运作特征的任何特定顺序，并且具体地说，方法权利要求中的单独步骤的顺序不暗指必须以该顺序执行步骤。而是可以通过任何合适的顺序执行步骤。此外，单数引用不排除复数。因此，对“一个”、“第一”、“第二”等的引用不排除多个。此外，术语频率间隔、频率范围和频带已经被互换地使用。权利要求中的参考标号仅仅被提供为阐明示例不应理解为以任何方式限制权利要求的范围。

Claims (15)

1. 一种用于生成用于音频驱动器的驱动信号的驱动系统，所述驱动系统包括：
分离器（107），用于从输入信号生成第一信号和第二信号，其中，所述第一信号包括所述输入信号的第一频率间隔的信号分量，且所述第二信号包括所述输入信号的第二频率间隔的信号分量，第一和第二频率间隔具有交叉频率，且所述第一频率间隔与除了所述第二频率间隔之外的较低频率对应；
第一驱动电路（111，115），耦合到所述分离器（107），并且被布置为从所述第一信号生成用于第一音频驱动器（105）的第一驱动信号；
第二驱动电路（117，119），耦合到所述分离器（107），并且被布置为从所述第二信号生成用于第二音频驱动器（101）的第二驱动信号；
用于确定用于第二音频驱动器（101）的驱动器漂移指示的装置（125）；
用于通过将低频提升应用于所述第二信号来提供用于所述第二音频驱动器（101）的低音频率扩展的装置（117）；以及
调整装置（127），用于响应于所述驱动器漂移指示执行所述交叉频率和所述低频提升的特性的组合调整。
2. 如权利要求1所述的驱动系统，其中，所述低频提升相对于第一频带之上的所述第二频带的频率提供所述第二频率间隔的第一频带内所述第二信号的频率的增加的增益。
3. 如权利要求2所述的驱动系统，其中，所述增加的增益比所述第二频率间隔内并且在所述第一频带之上的所述第二信号的频率的平均增益高至少3dB。
4. 如权利要求2所述的驱动系统，其中，所述调整装置（127）被布置为调整频率范围内的交叉频率，并且提供在所述交叉频率的当前值之上但在所述频率范围内的至少一些频率的增加的增益。
5. 如权利要求1所述的驱动系统，其中，所述调整装置（127）被布置为响应于所述驱动器漂移指示修改所述低频提升的频率特性。
6. 如权利要求5所述的驱动系统，其中，所述调整装置（127）被布置为朝向用于减少的驱动器漂移的较低频率偏置所述交叉频率和用于所述低频提升的较低频率。
7. 如权利要求1所述的驱动系统，其中，所述调整装置（127）被布置为响应于所述驱动器漂移指示修改低频低音提升的增益特性。
8. 如权利要求1所述的驱动系统，其中，所述调整装置（127）被布置为改变用于所述第二驱动信号的频率响应，使得在至少第一频带中的增益高于在所述第一频带之上但在用于所述交叉频率的至少一个值的所述第二频率间隔之内的频率响应的平均增益，并且在用于所述交叉频率的至少第二值的平均增益之下。
9. 如权利要求1所述的驱动系统，其中，提升装置（117）被布置为提供所述低频提升以补偿所述第二音频驱动器的灵敏度减少。
10. 如权利要求1所述的驱动系统，还包括：用于响应于所述驱动系统的音量设置来确定所述驱动器漂移指示的装置（125）。
11. 如权利要求1所述的驱动系统，还包括：
用于在由所述第二驱动电路提供的第二信号的信号路径的点处测量所述第二信号的信号电平的装置；以及
用于响应于所述信号电平确定所述驱动器漂移指示的装置。
12. 如权利要求1所述的驱动系统，还包括：
用于从所述第二音频驱动器（101）附近的驱动器漂移测量设备接收测量信号的装置；以及
用于响应于所述测量信号确定所述驱动器漂移指示的装置。
13. 如权利要求1所述的驱动系统，还包括：
另一分离器（109），用于从另一输入信号生成第三信号和第四信号，其中，所述第三信号包括所述另一输入信号的所述第一频率间隔的信号分量，而所述第四信号包括所述另一输入信号的所述第二频率间隔的信号分量；
第三驱动电路（121，123），耦合到所述另一分离器（109），并且被布置为从所述第四信号生成用于第三音频驱动器（103）的第三驱动信号；以及
其中，所述第一驱动电路（111，115）被布置为从所述第一信号和所述第三信号的组合生成所述第一驱动信号。
14. 一种环绕声音扬声器系统，包括：
如权利要求1所述的驱动器系统；
作为次低音喇叭的第一音频驱动器（105）；以及
包括所述第二音频驱动器（101）的多个扬声器。
15. 一种用于驱动系统的操作的方法，所述方法包括：
从输入信号生成第一信号和第二信号，其中，所述第一信号包括输入信号的第一频率间隔的信号分量，而所述第二信号包括所述输入信号的第二频率间隔的信号分量，第一和第二频率间隔具有交叉频率，所述第一频率间隔与除了所述第二频率间隔之外的较低频率对应；
从所述第一信号生成用于第一音频驱动器（105）的第一驱动信号；
从所述第二信号生成用于第二音频驱动器（101）的第二驱动信号；
确定用于第二音频驱动器（101）的驱动器漂移指示；
通过将低频提升应用于所述第二信号提供用于所述第二音频驱动器（101）的低音频率扩展；以及
响应于所述驱动器漂移指示执行所述交叉频率和所述低频提升的特性的组合调整。
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