CN103916796A - 用于多通道音频系统的动态扬声器管理 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于多通道音频系统的动态扬声器管理。具有选择性的边带链接的多频带限制器包括第一和第二频带分离器、第一和第二多个限制器、第一和第二加法器以及多个可选的链接，所述链接将第一多个限制器耦合到第二多个限制器。所述第一多个限制器中的每一个限制器都具有耦合到所述第一多个频带输出中的一个的频带输入、链接端口以及限制器输出，并且所述第一加法器能够接收所述第一多个限制器的限制器输出并且具有第一通道输出。所述第二多个限制器中的每一个限制器都具有耦合到所述第二多个频带输出中的一个的频带输入、链接端口以及限制器输出，并且所述第二加法器能够接收所述第二多个限制器的限制器输出并且具有第二通道输出。

Description

用于多通道音频系统的动态扬声器管理
相关申请的交叉引用
本申请要求美国临时专利申请USSN61/721010、61/721015以及61/721021的优先权，其申请日均为2012年10月31日，其全部通过引用结合于此。
背景技术
基于节目素材的内容，动态扬声器管理(“DSM”)利用以修改重放素材的频率响应为代价而动态最大化扬声器纸盆(cone)的漂移的原理。DSM使得动态增强频谱的部分来最大化声压级或者“SPL”。最后，这被纸盆漂移和/或放大器驱动能力约束。图1示出了DSM系统的示例性功能。
典型地，使用多频带限制器实现DSM系统的增益衰减或增强，其中频谱被划分成定义的段，其中的每一个的振幅被最大化，然后被重组构成输出信号。图2是示出典型的实施方式的简化信号处理路径的框图。输入信号被划分成各种频带，从1到n。每一个频带随后通过其自己的限制器函数，以在设置的限制内最大化信号内容。所述DSM系统随后通过所述输出信号的电流和电压感测实时提取扬声器参数，来将各种阈值施加到限制器。每一个限制器做出独立的决定，其中，每一个的增益被限制到已知的水平。
所述频率的动态的、依赖节目的变更在利用一个(“单”)扬声器时正常工作。然而，在立体实施方式中，如果DSM被独立地施加到每一个通道，会对所述音频立体图像(audio stereo image)造成不利影响。对于每一个通道，取决于内容，瞬间的频率响应可能是完全不同的，对于多通道实施方式来说影响更加恶化。所述影响被称为“图像偏移”或者“图像畸变”。
现有技术中已经利用被称为“侧链链接(sidechain linking)”的技术解决了图像偏移问题，其中，每一个立体通道的相应限制器永久性地链接到一起，从而每一个通道中的每一个频带的增益衰减总是一样的。这解决了图像偏移，但是造成整个SPL的向下趋势显著下降。也就是说，如果一个通道的内容不需要衰减，但是被其链接通道中的内容盖过，那么就没有为不需要衰减的通道充分利用所述SPL最大化。
通过阅读下述说明书以及研究附图中的几个图，对于本领域技术人员来说，现有技术中的这些或者其它局限性将会是显而易见的。
发明内容
在实施例中，通过示例而不是限制的方式阐明了一个具有选择性的边带链接的多频带限制器，所述限制器包括第一频带分离器(splitter)和第二频带分离器，第一多个限制器和第二多个限制器，第一加法器和第二加法器，以及多个可选的链接，所述链接将第一多个限制器耦合到第二多个限制器。所述第一频带分离器具有第一通道输入和第一多个频带输出。所述第一多个限制器中的每一个限制器都具有耦合到所述第一多个频带输出中的一个的频带输入、链接端口以及限制器输出，并且所述第一加法器能够接收所述第一多个限制器的限制器输出并且具有第一通道输出。所述第二频带分离器具有第二通道输入和第二多个频带输出。所述第二多个限制器中的每一个限制器都具有耦合到所述第二多个频带输出中的一个的频带输入、链接端口以及限制器输出，并且所述第二加法器能够接收所述第二多个限制器的限制器输出并且具有第二通道输出。
在另一个实施例中，通过示例而不是限制的方式阐明了一种用于控制多频带限制器的方法，所述方法包括：确定与第一通道相关联的第一多个限制器中的哪些要被链接到相应的与第二通道相关联的第二多个限制器，以及选择性地链接所述第一多个限制器和所述第二多个限制器。
在进一步的实施例中，一种控制多频带限制器的方法包括：在数字控制器处为多频带限制器接收控制输入数据，所述多频带限制器包括多个频带限制器；在所述数字控制器上确定是否应该改变频带限制器的参数，如果是，则调整一个或多个所述频带限制器；以及在所述数字控制器上确定是否应该改变频带限制器之间的侧链链接，如果是，则调整一个或多个侧链链接。
特定示例的优点是多个通道的相应频带限制器可被选择性地链接，从而降低了图像畸变，同时允许剩余的频带限制器独立地操作以最大化整个SPL。
通过阅读下述说明书以及研究附图中的几个图，对于本领域技术人员来说，这些以及其它实施例、特征以及优点将会是显而易见的。
附图说明
现在将参照附图描述多个示例性的实施例，其中，相同的部件被提供相同的附图标记。示例性的实施例用于例示而不是限制本发明。所述附图包括下述图：
图1是示出DSM系统的功能的曲线图；
图2是常规的用于DSM系统的多频带限制器的框图；
图3是用于具有选择性的边带链接的DSM系统的立体多频带限制器的框图；
图4是图3所示的立体多频带限制器的限制器设计的框图；
图5是控制图3所示的立体多频带限制器的示例过程的流程图。
具体实施方式
已参照现有技术讨论了图1和图2。图3是通过示例而不是限制的方式阐述用于动态扬声器管理(“DSM”)系统10的立体多频带限制器的框图，所述DSM系统包括多频带限制器11和数字控制器13。所述多频带限制器11具有频带限制器的选择性链接的侧链，以在选中的频带上限制图像偏移效应，同时最大化其它频带上的SPL。
在图3中，示例性的多频带限制器11包括第一(例如，左)通道输入12，第二(例如，右)通道输入14和多个选择性的侧链链接16。在左通道12中，多频输入信号L被第一频带分离器18分割成不同的频带(1，2……n)。随后，所述第一频带分离器18的n个输出被输入到左通道限制器20，并且所述左通道限制器的输出在加法器22中相加以生成左通道输出L。
在右通道输入14中，多频输入信号R被频带分离器24分割成不同的频带(1，2……n)。随后，频带分离器24的n个输出被输入到右通道限制器26，并且所述右通道限制器26的输出在加法器28中相加以生成右通道输出R。选择性的侧链链接16被用于选择性地将左通道限制器20耦合到对应的右通道限制器26。“对应的”意味着被链接的限制器具有大致相同的频带。
图3的示例性实施例将被称为“立体实施方式”，因为其具有两个通道(在该非限制性的实例中为左和右)。没有上面所指的选择性的侧链链接，这两个通道可能会相互不一致地改变增益，这会由于图像偏移(“畸变”)而导致不期望的音频效果或“伪像”。通过选择性地链接这对相应的通道，通道中的一个的频带的增益限制将被施加到另一个通道的对应频带，从而使得这对通道的增益是彼此一致的。并没有链接到一起来的对应的频带继续独立地操作，从而确保了每个频带的最优SPL。
应该注意到，在某些非限制性的示例性实施例中，所述DSM系统10适用于使用多个DSM使能的放大器，并且可以以多种设计来实施。在更进一步的非限制性的实例中，可以使用多个“单”DSM使能的放大器装置(例如，仅仅具有单个放大器的装置)，所述DSM系统10可以被全部或者部分单片集成为集成电路(“IC”)，并且所述DSM系统10可以由分散的部件构成。
应该意识到，参考图3所描述的所述示例性DSM系统10利用了如下事实：在移动装置中，扬声器的位置因形状因子而被分离地限制。例如，在手机上的电话扬声器的间距(d)通常小于100毫米(mm)，而平板电脑上的则小于200mm。在这样的间距下，并且在用户的耳朵距离设备有一定的距离的假设下，立体图像偏移效应将仅仅在更高的频带上是可察觉的(其中，λ＜＝d)。因此，通过基于其所覆盖的感兴趣的频带来选择性地链接相应限制器之间的侧链，立体或多通道系统中的SPL能够被最大化。同样地，在某些示例性的实施例中，为了获得高SPL和低立体图像偏移之间的期望的平衡，相应限制器的选择性的链接会是在0(零)到n个侧链的范围内，其中，n是每一个通道中的相应频带的个数。
在一个示例性实施例中，低频带具有独立运行在L和R上的限制器，但是对于更高的频带，所述限制器被链接来保持稳定的立体图像。在非限制性的示例中，实际实施方式可以根据如下进行改变：1)扬声器源的间距；2)DSM实施方式中所使用的频带的数量；以及3)主观允许的立体图像劣化。
数字控制器13可被用于控制多频带限制器11的各种功能。在非限制性的实例中，所述数字控制器可以使用信号S来为左通道限制器20和/或右通道限制器26设施阈值。在进一步的非限制性的实例中，数字控制器可以控制侧链链接16。在其它实施例中，所述侧链链接是厂家设定的。数字控制器13可由多种技术实现，包括离散逻辑、状态机、微控制器等。在非限制性的实施例中，数字控制器13可以是DSM处理器。
图4是通过示例而不是限制的方式阐述的图3的限制器20/26的框图。所述限制器20/26具有频带输入30、链接端口32以及限制器输出34。所述链接端口32耦合到侧链链接16，所述侧链链接16可以包括电气可控的开关36。电气可调的衰减器38将频带输入30耦合到所述限制器输出34。比较器40具有经由整流器44耦合到所述频带输入30的第一(+)输入42，经由整流器48耦合到所述链接端口32的第二(+)输入46，以及耦合到阈值或参考电压的第三(一)输入50。在该非限制性的示例中，输出52经由接入&释放(attack&release)控制器54而耦合到衰减器38的控制输入，所述控制器54控制所述限制器的输出34的上升(“接入”)沿以及下降(释放)沿的形状和定时。
图5是通过示例而不是限制的方式阐述的图3所示的控制立体多频带限制器11的示例性过程56的流程图。在该示例中，过程56在58开始，在操作60中，在例如数字控制器13中接收控制输入。在非限制性的示例中，这些控制输入可以包括程序控制、芯片外的信号、施加到扬声器线圈的电压(V)和流过线圈的电流(I)的测量结果等等。接着，在操作62中，确定是否应该基于在操作60中接收到的控制输入来改变限制器20/26的参数。如果是，操作64调整一个或多个限制器参数(例如，限制器阈值)并且控制操作60的返回。如果不是，操作66确定是否应该改变侧链链接16。在非限制性的示例中，可以使用寄存器来存储每一个侧链链接16的开关36的状态，其中0(零)表示打开的开关，1(一)表示闭合的开关。为了这种音量控制的目的，所述侧链链接可随时间改变。如果是，在操作68中调节所述侧链链接16并且控制返回到操作60。如果不是，控制返回到操作60却不调节所述侧链链接。注意到，可由数字控制器13(例如，DSM处理器)利用电子控制信号S来实施这些控制操作。
尽管利用具体的术语和装置描述了各种实施例，然而这些描述仅仅是为了例示的目的。所使用的词语用于描述而不是用于限制。应该知道的是，本领域技术人员可进行变形或变化，而不会脱离这里所撰写的公开内容和附图所支持的各种发明的精神和范围。此外，应该知道的是，各种其它实施例的方案可以全部或者部分地相互交换。因此，应该根据本发明的真实的精神或者范围来解释权利要求而无需限制或者禁止反言。

Claims (18)

1.一种具有选择性的边带链接的多频带限制器，包括：
第一频带分离器，其具有第一通道输入和第一多个频带输出；
第一多个限制器，其中的每一个限制器都具有耦合到所述第一多个频带输出之一的频带输入、链接端口以及限制器输出；
第一加法器，其能够接收所述第一多个限制器的限制器输出，并且具有第一通道输出；
第二频带分离器，其具有第二通道输入和第二多个频带输出；
第二多个限制器，其中的每一个限制器都具有耦合到所述第二多个频带输出之一的频带输入、链接端口以及限制器输出；
第二加法器，其能够接收所述第二多个限制器的限制器输出，并且具有第二通道输出；以及
多个可选的链接，所述多个可选的链接将所述第一多个限制器的链接端口耦合到所述第二多个限制器的链接端口。
2.如权利要求1所述的具有选择性的边带链接的多频带限制器，其中所述多个可选的链接包括多个开关。
3.如权利要求2所述的具有选择性的边带链接的多频带限制器，其中所述多个开关是电气可控的。
4.如权利要求3所述的具有选择性的边带链接的多频带限制器，其中所述多个开关由数字控制器控制。
5.如权利要求4所述的具有选择性的边带链接的多频带限制器，其中所述数字控制器是动态扬声器管理(DSM)处理器。
6.如权利要求1所述的具有选择性的边带链接的多频带限制器，其中，所述第一多个限制器和所述第二多个限制器中的每一个都包括衰减器，所述衰减器耦合在所述频带输入和所述通道输出之间。
7.如权利要求6所述的具有选择性的边带链接的多频带限制器，其中，所述第一多个限制器和所述第二多个限制器中的每一个都包括比较器，所述比较器具有耦合到所述频带输入的第一输入、耦合到所述链接端口的第二输入、耦合到阈值的第三输入、以及耦合到所述衰减器的控制输入的输出。
8.如权利要求7所述的具有选择性的边带链接的多频带限制器，其中，对于每一个比较器，所述第一输入经由第一整流器耦合到所述频带输入，所述第二输入经由第二整流器耦合到所述链接端口。
9.如权利要求8所述的具有选择性的边带链接的多频带限制器，其中，对于每一个比较器，所述输出经由接入&释放控制器耦合到所述衰减器的控制输入。
10.一种控制多频带限制器的方法，包括：
确定与第一通道相关联的第一多个限制器中的哪些限制器要被链接到与第二通道相关联的对应的第二多个限制器；以及
选择性地链接所述第一多个限制器与所述第二多个限制器。
11.如权利要求10所述的控制多频带限制器的方法，其中，所述选择性地链接的限制器具有对应的频带。
12.如权利要求11所述的控制多频带限制器的方法，其中，每一个所述选择性的链接的限制器均由开关链接。
13.如权利要求12所述的控制多频带限制器的方法，其中，所述开关由数字控制器电气地控制。
14.一种控制多频带限制器的方法，包括：
在数字控制器处为多频带限制器接收控制输入数据，所述多频带限制器包括多个频带限制器；
在所述数字控制器上确定是否应该改变频带限制器的参数，如果是，则调整一个或多个所述频带限制器；以及
在所述数字控制器上确定是否应该改变频带限制器之间的侧链链接，如果是，则调整一个或多个侧链链接。
15.如权利要求14所述的控制多频带限制器的方法，其中，调整一个或多个侧链链接包括打开或关闭一对所述频带限制器之间的开关。
16.如权利要求15所述的控制多频带限制器的方法，其中，所述一对频带限制器具有对应的频带。
17.如权利要求16所述的控制多频带限制器的方法，其中，所述数字控制器包括动态扬声器管理(DSM)处理器。
18.如权利要求17所述的控制多频带限制器的方法，其中，所述频带限制器的参数包括频带限制器的阈值。
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