CN111984220A - 一种屏幕发声设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种屏幕发声设备及方法，解决了目前的屏幕发声设备低音发声效果差的问题，包括显示面板，还包括位于显示面板背部的如下部分：第一滤波通道，用于获取频率在第一阈值范围内的第一频段信号；第二滤波通道，用于获取频率在第二阈值范围内的第二频段信号，所述第二频段信号的频率最小值高于所述第一频段信号的最大值；虚拟第一频段信号生成器，用于将所述第一频段信号进行谐波增强后，与所述第二频段信号混合生成虚拟第一频段信号；屏幕发声驱动器，用于利用所述虚拟第一频段信号和第二频段信号驱动所述显示面板振动发声。

Description

一种屏幕发声设备及方法

技术领域

本发明涉及显示装置技术领域，尤其涉及一种屏幕发声设备及方法。

背景技术

随着诸如移动通信终端、笔记本电脑和平板电视等各种电子设备的发展，随着这些电子设备的厚度和边框越来越窄，用户对这些电子设备的外观、尺寸、性能要求也越来越高，对于适用于它们的显示装置的需求正在增长。

现有技术中的显示装置的扬声器布置在显示面板的后部或下部。在这种结构中，由扬声器生成的声音不会直接朝向从显示装置正面观看图像的观看者前进，而是朝着显示面板的后部或下部前进，导致发声缺乏方向性，只从电视底部发出，从而使观看者很难有声临其境的感觉，降低了使用感受。此外，当从扬声器生成的声音朝向显示面板的后部或下部前进时，由于与由在显示面板后方或下方的墙壁、地板或其他表面反射的声音的干扰，音质可能降低。

因此，现有技术提出了一种屏幕发声显示装置，屏幕发声一般采用振动激励器振动显示面板或者固定在显示面板上的膜片来产生声波。其原理是通过控制器输入与音频信号对应的驱动能量至振动激励器，振动激励器内部有置于磁场中的线圈，从而产生受音频信号控制的磁场，来驱动与线圈相连的工作台，带动显示面板振动实现屏幕发声。由于其没有传统的扬声器等传统的声音输出设备，一般采用两个振动激励器实现立体声效，同时，由于低音发声需要振动激励器振动幅度较大，而较大的振动幅度会影响屏幕显示的画质，因此导致低音发声屏幕显示效果不好，目前的屏幕发声显示装置多采用外接低音炮的形式实现低音发声。

发明内容

本发明提供一种屏幕发声设备及方法，解决了目前的屏幕发声设备低音发声效果差的问题。

为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种屏幕发声设备及方法，具体包括：

依照本发明第一方面，提供一种屏幕发声设备，包括显示面板，还包括位于显示面板背部的如下部分：

第一滤波通道，用于获取频率在第一阈值范围内的第一频段信号；

第二滤波通道，用于获取频率在第二阈值范围内的第二频段信号，所述第二频段信号的频率最小值高于所述第一频段信号的最大值；

虚拟第一频段信号生成器，用于将所述第一频段信号进行谐波增强后，与所述第二频段信号混合生成虚拟第一频段信号；

屏幕发声驱动装置，用于利用所述虚拟第一频段信号和第二频段信号驱动所述显示面板振动发声。

在一种可能的实现方式中，所述虚拟第一频段信号生成器包括谐波生成器和混合器；

所述谐波生成器，用于对所述第一频段信号，在生成谐波信号的过程中进行谐波增强；

所述混合器，用于将生成的谐波信号与所述第二频段信号混合生成虚拟第一频段信号。

在一种可能的实现方式中，所述谐波生成器具体用于：

对所述第一频段信号进行快速傅里叶变换，得到频域信号；

对所述频域信号进行谐波增强得到所述谐波信号。

在一种可能的实现方式中，所述混合器具体用于：

对所述谐波信号进行傅里叶反变换得到时域信号；

将所述时域信号与所述第二频段信号混合生成所述虚拟第一频段信号。

在一种可能的实现方式中，所述对所述频域信号进行谐波增强得到所述谐波信号，具体包括：

对频域信号进行多个不同阶的谐波增强；

将不同阶的谐波增强后的信号进行加权求和得到所述谐波信号。

在一种可能的实现方式中，所述屏幕发声驱动器包括第一频段发声驱动器和第二频段发声驱动器；

所述第一频段发声驱动器，用于利用所述虚拟第一频段信号驱动所述显示面板振动发声；

所述第二频段发声驱动器，用于利用所述第二频段信号驱动所述显示面板振动发声。

在一种可能的实现方式中，所述第一频段发声驱动器包括一个第一频段发声驱动器，所述第二频段发声驱动器包括两个第二频段发声驱动器；

所述第一频段发声驱动器，在显示面板的竖向中线上且更靠近显示面板底部，并接触于所述显示面板背部；

两个所述第二频段发声驱动器，分别位于所述显示面板的竖向中线的两侧且均更靠近显示面板顶部，并均接触于所述显示面板背部。

在一种可能的实现方式中，所述设备还包括：

吸震装置，位于所述显示面板四周，用于吸收传动到所述显示面板边界的震动，限制震动区域。

在一种可能的实现方式中，所述设备还包括支架，位于所述显示面板的背部，与所述显示面板之间留有预设大小的空隙；

所述屏幕发声驱动的一端固定在所述显示面板上，另一端固定在所述支架上。

依照本发明第二方面，提供一种屏幕发声的方法，该方法包括：

获取频率在第一阈值范围内的第一频段信号，和频率在第二阈值范围内的第二频段信号，所述第二频段信号的频率最小值高于所述第一频段信号的最大值；

将所述第一频段信号进行谐波增强后，与所述第二频段信号混合生成虚拟第一频段信号；

根据所述虚拟第一频段信号和第二频段信号驱动显示面板振动发声。

在一种可能的实现方式中，将所述第一频段信号进行谐波增强后，与所述第二频段信号混合生成虚拟第一频段信号，包括：

对所述第一频段信号，在生成谐波信号的过程中进行谐波增强；

将生成的谐波信号与所述第二频段信号混合生成虚拟第一频段信号。

在一种可能的实现方式中，对所述第一频段信号，在生成谐波信号的过程中进行谐波增强，包括：

对所述第一频段信号进行快速傅里叶变换，得到频域信号；

对所述频域信号进行谐波增强得到谐波信号。

在一种可能的实现方式中，将生成的谐波信号与所述第二频段信号混合生成虚拟第一频段信号，包括：

对生成的谐波信号进行傅里叶反变换得到时域信号；

将所述时域信号与所述第二频段信号混合生成虚拟第一频段信号。

在一种可能的实现方式中，对所述频域信号进行谐波增强得到谐波信号，包括：

对频域信号进行多个不同阶的谐波增强；

将不同阶的谐波增强后的信号进行加权求和得到谐波信号。

依照本发明第三方面，提供一种屏幕发声设备，该设备包括存储器和处理，所述存储器存储所述处理器可执行程序，所述处理器，用于读取所述存储器中的程序并执行下列过程：

获取频率在第一阈值范围内的第一频段信号，和频率在第二阈值范围内的第二频段信号，所述第二频段信号的频率最小值高于所述第一频段信号的最大值；

将所述第一频段信号进行谐波增强后，与所述第二频段信号混合生成虚拟第一频段信号；

根据所述虚拟第一频段信号和第二频段信号驱动显示面板振动发声。

在一种可能的实现方式中，所述处理器具体用于：

将所述第一频段信号进行谐波增强后，与所述第二频段信号混合生成虚拟第一频段信号，包括：

对所述第一频段信号，在生成谐波信号的过程中进行谐波增强；

将生成的谐波信号与所述第二频段信号混合生成虚拟第一频段信号。

在一种可能的实现方式中，所述处理器具体用于：

对所述第一频段信号，在生成谐波信号的过程中进行谐波增强，包括：

对所述第一频段信号进行快速傅里叶变换，得到频域信号；

对所述频域信号进行谐波增强得到谐波信号。

在一种可能的实现方式中，所述处理器具体用于：

将生成的谐波信号与所述第二频段信号混合生成虚拟第一频段信号，包括：

对生成的谐波信号进行傅里叶反变换得到时域信号；

将所述时域信号与所述第二频段信号混合生成虚拟第一频段信号。

在一种可能的实现方式中，所述处理器具体用于：

对所述频域信号进行谐波增强得到谐波信号，包括：

对频域信号进行多个不同阶的谐波增强；

将不同阶的谐波增强后的信号进行加权求和得到谐波信号。

依照本发明第四方面，提供一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机程序，该计算机程序被执行时实现上述的方法。

本发明提供的一种屏幕发声设备及方法与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

本发明通过第一滤波通道和第二滤波通道分别提取出第一频段信号和第二频段频信号，通过虚拟第一频段信号生成器将第一频段信号进行谐波增强并与第二频段信号混合生成虚拟第一频段信号，利用所述虚拟第一频段信号和第二频段信号驱动屏幕发声，屏幕振幅不会很大，不存在现有技术中因直接采用第一频段信号驱动屏幕发声导致振幅大影响画质的问题，且不需要采用外接低音炮，能够实现屏幕的全频段发声，保证了屏幕发声有较好的音效。

附图说明

图1为实施例一提供的一种屏幕发声电视示意图；

图2为实施例一提供的一种屏幕发声设备的示意图；

图3为实施例一提供的一种屏幕发声设备的结构示意图；

图4为实施例一提供的一种虚拟低音算法信号处理流程图；

图5A为实施例一提供的一种屏幕发声设备的结构示意图；

图5B为实施例一提供的一种屏幕发声设备的结构示意图；

图6为实施例一提供的一种屏幕发声设备的结构示意图；

图7为实施例一提供的一种屏幕发声位移示意图；

图8为实施例一提供的一种屏幕发声频响曲线示意图；

图9为实施例一提供的一种屏幕发声的方法示意图；

图10为实施例一提供的一种屏幕发声的显示设备的示意图。

具体实施方式

下面对文中出现的一些词语进行解释：

本发明实施例中术语“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

本发明实施例中术语“显示装置”，其不仅涵盖狭义上的显示面板，例如包括显示面板和用于驱动显示面板的驱动单元的液晶模块或有机发光二极管模块，还涵盖成套电子设备或成套设备，例如笔记本电脑、电视机、计算机监视器、设备显示器(例如汽车显示器或其他类型的车载显示器中的显示设备)，或，作为包括液晶模块、有机发光二极管模块等的完整产品或最终产品的移动电子设备(例如，智能电话或电子平板等)。

本发明实施例描述的应用场景是为了更加清楚的说明本发明实施例的技术方案，并不构成对于本发明实施例提供的技术方案的限定，本领域普通技术人员可知，随着新应用场景的出现，本发明实施例提供的技术方案对于类似的技术问题，同样适用。其中，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

随着电视机、手机等设计趋向薄型化、窄边框，对于电视机，采用传统扬声器设计方法很难做到10毫米以下的超薄设计方案。传统扬声器向下向后出声，极受薄型化外观设计的影响，低音效果越来越差，中高音效果严重受损，使音质下降。但是，薄型化不能以牺牲音质为代价。大屏电视机由于屏幕本身就是一个平板形式，可以很好的与平板扬声器技术结合，实现电视机的轻薄并保证音频播放的效果。采用屏幕发声技术，可以实现音画完美融合，让音、视频效果浑然一体，实现音画一致的效果，提升视觉的真实性，拥有更具临场感的体验。目前的屏幕发声电视，存在实现低音发声时屏幕振动幅度大，影响屏幕画质的问题，为了避免影响画质，如图1所示，目前的屏幕发声电视都需要连接低音炮，实现低音发声。

因此本申请提供了一种屏幕发声设备及方法，以解决上述问题。

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

针对上述场景，下面结合说明书附图对本发明实施例做进一步详细描述。

实施例一

在本实施例中，屏幕发声设备可以包括被配置为显示图像的显示面板，和被配置为与显示面板背面接触并使显示面板振动从而产生声音的屏幕发声驱动部分。

在本实施例中使用的显示面板可以是任何类型的显示面板，例如液晶面板、有机发光二极管显示面板等，而不限于特定的显示面板技术，只要显示面板能够由于屏幕发声驱动器产生的振动而生成声波或可以听见的输出。

例如，如果显示面板是液晶面板，则显示面板可以包括阵列基板，该阵列基板包括多条栅极线、多条数据线、在栅极线与数据线的交叉区域处或附近的多个像素，以及用作被配置为调整在各像素的透光率的开关元件的薄膜晶体管；上基板，包括滤色器层和/或黑矩阵等；以及形成在阵列基板和上基板之间的液晶材料层。

此外，如果显示面板是有机发光二极管显示面板，则显示面板可以包括阵列基板，该阵列基板包括多条栅极线、多条数据线、在栅极线与数据线的交叉区域处或附近的多个像素、及被配置为选择性地对每个像素施加电压或电流的薄膜晶体管；阵列基板上的有机发光二极管层；以及设置在阵列基板上以覆盖有机发光二极管层的密封基板或封装基板。密封基板保护薄膜晶体管、有机发光二极管层等免受外部冲击，并防止水分/氧渗入有机发光二极管层。阵列基板上的层可以包括可以提高输出图像质量的无机发光层，例如量子点层、纳米尺寸的材料层等。

对于任何显示类型，显示面板还可以包括背衬，例如附接到其上的金属板。也可以包括其他结构。

具有说明书中的屏幕发声设备的显示面板可以在车辆中的用户接口模块(例如在汽车的中央控制面板区域)处实施。例如，这样的显示面板可以配置在两个前排座椅乘员之间，使得由于显示面板的振动引起的声音向车辆的内部传播。因此，与仅在车辆的内侧具有扬声器相比，可以提高车辆内的音频体验。

根据所说明的实施例的显示装置中使用的显示面板的形状、尺寸、类型等不受限制。液晶面板包括多个层压层，并且包括单独的光源，即背光。

另一方面，有机发光二极管显示面板的有机发光二极管对应于自发光器件，因此不需要单独的光源，并且作为单一面板层叠了多种层，例如偏振层、玻璃层和封装层。

基于此，本实施例提供一种屏幕发声设备，包括显示面板200，如图2所示，还包括位于显示面板背部的如下部分：

第一滤波通道201，用于获取频率在第一阈值范围内的第一频段信号；

第二滤波通道202，用于获取频率在第二阈值范围内的第二频段信号，所述第二频段信号的频率最小值高于所述第一频段信号的最大值。

虚拟第一频段信号生成器203，用于将所述第一频段信号进行谐波增强后，与所述第二频段信号混合生成虚拟第一频段信号；

屏幕发声驱动器204，用于利用所述虚拟第一频段信号和第二频段信号驱动显示面板振动发声。

作为一种可选的实施方式，上述第一滤波通道201和第二滤波通道202与音频采集装置205连接，接收音频采集装置205输出的音频信号，通过第一滤波通道201中的低通滤波器对音频信号进行低通滤波，得到频率在第一阈值范围内的第一频段信号，通过第二滤波通道202中的高通滤波器对音频信号进行高通滤波，得到频率在第二阈值范围内的第二频段信号；可选的，所述第一滤波通道和所述第二滤波通道中还包括其他能保证获得稳定第一频段信号和第二频段信号的相应器件。

在实施中，如图3所示，音频采集装置205采集音频信号输出后，还需要经数字信号处理器304处理得到数字信号，并将所述数字信号经编解码器305解码得到解码信号，然后经第一滤波通道201和第二滤波通道202滤波处理，得到第一频段信号和第二频段信号。其中，数字信号处理器是进行数字信号处理的专用芯片，可以将连续的模拟音频信号转换为数字信号，编解码器是一个能够对一个信号或者一个数据流进行变换的设备或者程序。

本实施例中可以设定一个分频点，将低于分频点的频率范围作为第一阈值范围，将高于分频点的频率范围作为第二阈值范围。

作为参考，音频频率一般可以分为四个频段：低频段(30～150Hz)、中低频段(150～500Hz)、中高频段(500～5000Hz)、高频段(5000～20000Hz)。在实施中，可以取200Hz作为第一频段信号和第二频段信号的分频点，此处不对第一阈值范围和第二阈值范围做限定，本领域技术人员可根据实际情况进行设置。

作为一种可选的实施方式，将所述第一频段信号进行谐波增强后，在所述第二滤波通道中与所述第二频段信号混合生成虚拟第一频段信号。

本发明实施例中，第二滤波通道与第一滤波通道中都有额定最大输出电压，第二滤波通道与第一滤波通道的最大声功率对应最大的输出电压。在实际使用过程中，考虑声音是动态变化的，在这种情况下，第二滤波通道与第一滤波通道的实际输出电压比额定最大输出电压小，因此，第二滤波通道中存在额外的功率储备，因此可以将第一频段信号迁移到第二滤波通道中。

虚拟低音来源于一种被称为“虚拟音调”的现象。对于一段包含谐波的音频信号，其基频部分决定了该音频信号的音调的高低。然而，通过某些手段将基频部分除去后，余下的各谐波的叠加依旧能使人感受到相同的音调的高低，即，人耳能在音频信号中的基频部分缺失的情况下，利用谐波组合重建音频信号的音调的高低。例如，当存在f，2f，3f，和4f四个频率的音频信号，其音调是f。将f去掉后的音频信号，但其音调仍会被认为是f。虚拟低音就是利用了这个现象来实现低音发声。

作为一种可选的实施方式，所述虚拟第一频段信号生成器203包括谐波生成器和混合器；

所述谐波生成器，用于对所述第一频段信号，在生成谐波信号的过程中进行谐波增强；

作为一种可选的实施方式，所述谐波生成器具体用于：

对所述第一频段信号进行快速傅里叶变换，得到频域信号；

对所述频域信号进行谐波增强得到所述谐波信号。

要得到理想的虚拟低音效果，还需要保持生成的虚拟第一频段信号的音色与原基频信号一致，因此可以采用时频分析方法中的快速傅里叶变换方法，可实现音调变换。该方法利用短时窗函数与所述第一频段信号相乘，截成小段的信号，然后进行傅里叶变换得到所述第一频段信号的频域信号，从而获得频谱信息。根据频谱信息得到所述第一频段信号的幅度和频率信息后，利用这些参数生成一组正弦信号以完成谐波信号的合成。

作为一种可选的实施方式，对频域信号进行多个不同阶的谐波增强；

将不同阶的谐波增强后的信号进行加权求和得到所述谐波信号。

不同阶次谐波的各种组合，虽然可以将音调与原始的第一频段信号的基频部分保持一致，但其音色会发生变化。对于音色的鉴别有影响的只涉及到最初的7阶谐波，更高次的谐波对音色的贡献并不显著。根据基音缺失理论，至少需要三个谐波组合成的复音才能虚拟出对应的音频音调，且2、3、4阶谐波对虚拟低音的贡献最重要，缺一不可。因此在保证可以虚拟出基频音调，减少计算量，提高谐波生成的运行效率的前提下，本领域相关技术人员可以选择合适的方式进行谐波增强。

根据上述傅里叶变换得到所述第一频段信号的频域信号，从而获得频谱信息幅度和频率信息，根据频谱信息得到所述第一频段信号的幅度和频率信息后，产生2、3、4阶的一组正弦信号，然后对产生的正弦信号进行加权求和得到谐波信号。

所述混合器，用于将生成的谐波信号与所述第二频段信号混合生成虚拟第一频段信号。

作为一种可选的实施方式，所述混合器具体用于：

对所述谐波信号进行傅里叶反变换得到时域信号；

将所述时域信号与所述第二频段信号混合生成所述虚拟第一频段信号。

下面对生成虚拟第一频段信号的方法进行具体说明，如图4所示：

首先，对音频采集装置输出的原始的音频信号通过第一滤波通道进行低通滤波保存在第一阈值范围的第一频段信号部分；同时，对音频采集装置输出的原始的音频信号通过第二滤波通道进行高通滤波保存在第二阈值范围的第二频段信号部分。从所述第一滤波通道中采集第一频段信号，将采集的第一频段信号通过谐波生成器产生谐波信号，用于虚拟低音的作用。同时，对于谐波生成的过高的高次谐波等噪声通过带通滤波进行滤除。最后，将所述第二滤波通道中的第二频段信号和处理过的谐波信号混合生成虚拟第一频段信号。

此处不对生成虚拟第一频段信号的方法做限定，本领域相关技术人员可以选择合适的虚拟第一频段信号生成算法生成虚拟第一频段信号。

作为一种可选的实施方式，所述屏幕发声驱动器204包括第一频段发声驱动器和第二频段发声驱动器；

所述第一频段发声驱动器，用于利用所述虚拟第一频段信号驱动所述显示面板振动发声；

所述第二频段发声驱动器，用于利用所述第二频段信号驱动所述显示面板振动发声。

所述屏幕发声驱动器在输出信号的驱动下发生形变，进而带动显示面板振动发声。

作为一种可选的实施方式，如图5A所示，所述第一频段发声驱动器包括一个第一频段发声驱动器301，所述第二频段发声驱动器包括两个第二频段发声驱动器302；

所述一个第一频段发声驱动器301，位于显示面板的竖向中线上且更靠近显示面板底部，并接触于所述显示面板背部；

所述两个第二频段发声驱动器302，分别位于所述显示面板的竖向中线的两侧且均更靠近显示面板顶部，并均接触于所述显示面板背部。

所述两个第二频段发声驱动器302以所述显示面板的竖向中线为对称轴呈对称设计。

可选的，如图3所示，所述两个第二频段发声驱动器可为两个高频激励器302，所述第二滤波通道202中可包括两个第二滤波器，分别输出两路第二频段信号到两个高频激励器302，使所述两个高频激励器302分别利用所述两路第二频段信号驱动显示面板200振动实现屏幕高频发声，或者第二滤波通道202中也可包括一个第二滤波器，将输出的第二频段信号分成两路分别输出到两个高频激励器302；所述第一频段发声驱动器可为低频激励器301，所述低频激励器利用所述虚拟第一频段信号生成器输出的虚拟第一频段信号驱动显示面板200振动实现屏幕低频发声。

作为另一种可选的实施方式，如图5B所示，所述一个第一频段发声驱动器301，位于显示面板的竖向中线上且更靠近显示面板顶部，并接触于所述显示面板背部；

所述两个第二频段发声驱动器302，分别位于所述显示面板的竖向中线的两侧且均更靠近显示面板底部，并均接触于所述显示面板背部。

所述两个第二频段发声驱动器302以所述显示面板的竖向中线为对称轴呈对称设计。

所述中线并不只限于显示面板正中间的竖向的一条线，在该线左右两侧距离该线较短预设距离内也视为在所述中线上。

为了防止整机共振，第一频段发声驱动器一般不能放在屏幕正中心，应采用偏心设计；

第一频段发声驱动器驱动面积应尽可能大，可以采用大音圈设计，保证激励面积和激励力，也可以采用两个音圈或者多个音圈驱动，音圈可以在水平和垂直方向上彼此间隔特定距离；

第一频段发声驱动器与第二频段发声驱动器距离显示面板边框的最小边距的距离，至少要大于屏幕发声驱动器直径的2.5倍，以保证屏幕整个振膜的振动状态能达到要求，具体的，本领域技术人员可根据实际情况进行设计。

作为一种可选的实施方式，如图6所示，所述设备还包括：

吸震模块601，位于所述显示面板200四周，用于吸收传动到所述显示面板200边界的震动，限制震动区域。

要实现屏幕发声，在结构设计上要实现局部振动控制，需要在背部进行分界和隔振处理。另外，因为屏幕发声是大屏平板振动，振动能量有自然边界衰减，结合上述两点，屏幕结构上设计如图6所示：

四周隔振处理，用泡沫吸收传动到边界的振动，限制振动区域。

作为一种可选的实施方式，如图6所示，所述设备还包括支架602，位于所述显示面板200的背部，与所述显示面板200之间留有预设大小的空隙；

所述屏幕发声驱动器204的一端固定在所述显示面板200上，另一端固定在所述支架602上。

所述支架被构造成覆盖和支撑所述显示面板的至少后表面，其中，所述屏幕发声驱动器一端插入并固定到所述支架的支撑孔内。

所述屏幕发声驱动器可包括：插入在所述支撑孔中的板，设置在所述板上的磁铁，在所述板的中心处设置的中心极，设置成围绕所述中心极并与所述显示面板接触的线轴，以及缠绕在所述线轴周围的线圈。

所述屏幕发声驱动器还包括向外延伸的延伸部件，所述延伸部件可通过螺栓、螺母或粘贴等凡是固定到所述支架的下表面。

第一频段发声驱动器与第二频段发声驱动器的一端固定在显示面板上，另一端固定在支架上，所述支架与显示面板之间留有一定空隙，所述空隙的大小，由第一频段发声驱动器、第二频段发声驱动器共同决定，取位移的最大值，考虑安全系数，可为0.5毫米以上。

通过上述设备，结合虚拟低音技术增强，实现屏幕发声技术，实现屏幕发声多通道立体声，不需要再外设低音炮等音箱，可以实现音画完美融合，让音、视频效果浑然一体，实现音画一致的效果，提升视觉的真实性，拥有更具有临场感的体验。同时，声音向前出声，音效更清晰明亮。

上述设备可以应用到电视进行电视屏幕发声，以电视屏幕为例本发明实施例提供上述屏幕发声设备的具体实施方式。

上述设备应用到电视时：

上述电视采用2.1声道设计，如图3所示，2是指左右L+R的第二滤波通道202，1是单独的第一滤波通道201，低频发声驱动模块和高频发声驱动模块选用品质因数Q值<0.707的激励器，因为Q值〈0.7时低频位移随频率降低，扬声器振幅会升高，振幅最低点在频率最低点。所述激励器可以选用压电单元也可以选用电动激励器，本实施例选择电动激励器。

本实施例以最大声功率为10W、屏幕尺寸为65寸的电视屏幕为例，因为屏幕发声振幅很小，当音频信号的频率为200Hz时，屏幕大约振幅为0.3mm，设0.36mm为屏幕发声最大振幅，如图7所示，对于2/3声功率时，各通道声功率对应为L+R的第二滤波通道是10W，第一滤波通道是10*2/3＝6W，音频信号频率为50Hz对应的振动位移也是0.36mm，低音通道声压级与L(或者R)第二滤波通道声压级理论至少下降：10*log(2/3)＝1.76分贝。

取200Hz作为分频点，将低于80-200Hz的频率范围作为第一阈值范围，将高于200-5000Hz的频率范围作为第二阈值范围。

对L+R第二滤波通道通过高频滤波器进行高通滤波，得到频率范围在200-5000Hz的第二频段信号，对所述第二频段信号，以6分贝/倍频程进行一阶平缓的衰减，L+R第二滤波通道的声功率为10W时，对应声压级为80分贝；

对第一滤波通道通过低频录波器进行低通滤波，得到频率范围在80-200Hz的第一频段信号，第一滤波通道的声功率6W时，理论计算对应声压级为80-2.5＝77.5分贝，为了保守计算，防止机振等情况，取77.5*0.9＝70分贝，(实际调试时可以根据具体值进行调节)，此时L+R第二滤波通道和第一滤波通道合成的频响声压级为：SPL＝20*log[10^(spl_L/20)+10^(spl_R/20)+10^(spl_低音/20)]，对第一滤波通道的频率大于80Hz的第一频段信号，以12分贝/倍频程进行二阶衰减，如图8所示，根据心理声学及等响度曲线设计可知，低频声压级仍然不足，因此需要再借助算法虚拟低音增强技术，进行低音增强，具体增强方法如下：

直接采集第一滤波通道上的第一频段信号，通过虚拟第一频段信号生成模块进行谐波增强后分别在L和R两个第二滤波通道上通过混合器与所述L和R第二滤波通道中的第二频段信号进行叠加；

在本实施例中，主要对80-200Hz的第一频段信号进行增强，虚拟低频下限设置在80Hz；

提取80-200Hz的第一频段信号的基频部分，在谐波生成器上，对所述基频部分进行快速傅里叶变换，获得频域信号(信号频谱)，然后以2阶、3阶、4阶三个谐波对所述频域信号进行谐波增强，如表1所示，每个第一频段信号的基频部分按照以下方式计算，得到谐波信号F：

F＝A1*2*X1+A2*3*X1+A3*4*X；

其中A1、A2、A3为谐波能量权重；X1为第一频段信号的基频部分；

然后在进行倒谱分析，换算到时域信号，将所述时域信号分别在L和R第二滤波通道上通过混合器与所述L和R第二滤波通道中的第二频段信号进行叠加。

频率	2阶	3阶	4阶
				80	160	240	320
100	200	300	400
				150	300	450	600

表1谐波增强控制

其中，谐波权重的获得可以采用下述方法：

对于响度20-80分贝，频率20-700Hz范围内的音频信号，谐波权重近似计算如下：

A(f)＝1/[0.241*ln(f)-0.579]+K；

其中A(f为声压级-响度扩展比率，K—修正值，f—谐波对应频率。

通过低频发声驱动模块，利用虚拟第一频段信号驱动屏幕低音发声，通过高频发声驱动模块，利用第二频段信号驱动屏幕高音发声，最终完成电视屏幕发声。

本实施例提供一种屏幕发声的方法，如图9所示，具体包括：

步骤901，获取频率在第一阈值范围内的第一频段信号，和频率在第二阈值范围内的第二频段信号，所述第二频段信号的频率最小值高于所述第一频段信号的最大值；

步骤902，将所述第一频段信号进行谐波增强后，与所述第二频段信号混合生成虚拟第一频段信号；

步骤903，根据所述虚拟第一频段信号和第二频段信号驱动显示面板振动发声。

作为一种可选的实施方式，针对上述步骤902，所述第一频段信号进行谐波增强后，与所述第二频段信号混合生成虚拟第一频段信号，包括：

对所述第一频段信号，在生成谐波信号的过程中进行谐波增强；

将生成的谐波信号与所述第二频段信号混合生成虚拟第一频段信号。

作为一种可选的实施方式，对所述第一频段信号，在生成谐波信号的过程中进行谐波增强，包括：

对所述第一频段信号进行快速傅里叶变换，得到频域信号；

对所述频域信号进行谐波增强得到谐波信号。

作为一种可选的实施方式，将生成的谐波信号与所述第二频段信号混合生成虚拟第一频段信号，包括：

对生成的谐波信号进行傅里叶反变换得到时域信号；

将所述时域信号与所述第二频段信号混合生成虚拟第一频段信号。

作为一种可选的实施方式，对所述频域信号进行谐波增强得到谐波信号，包括：

对频域信号进行多个不同阶的谐波增强；

将不同阶的谐波增强后的信号进行加权求和得到谐波信号。

实施例二

本实施例还提供一种屏幕发声设备，如图10所示，包括存储器1001和处理器1002，其中，所述存储器1001用于存储所述处理器1002可执行的程序，所述处理器1002，用于读取所述存储器1001中的程序并执行下列过程：

获取频率在第一阈值范围内的第一频段信号，和频率在第二阈值范围内的第二频段信号，所述第二频段信号的频率最小值高于所述第一频段信号的最大值；

将所述第一频段信号进行谐波增强后，与所述第二频段信号混合生成虚拟第一频段信号；

根据所述虚拟第一频段信号和第二频段信号驱动显示面板振动发声。

作为一种可选的实施方式，所述处理器1002具体用于：

将所述第一频段信号进行谐波增强后，与所述第二频段信号混合生成虚拟第一频段信号，包括：

对所述第一频段信号，在生成谐波信号的过程中进行谐波增强；

将生成的谐波信号与所述第二频段信号混合生成虚拟第一频段信号。

作为一种可选的实施方式，所述处理器1002具体用于：

对所述第一频段信号，在生成谐波信号的过程中进行谐波增强，包括：

对所述第一频段信号进行快速傅里叶变换，得到频域信号；

对所述频域信号进行谐波增强得到谐波信号。

作为一种可选的实施方式，所述处理器1002具体用于：

将生成的谐波信号与所述第二频段信号混合生成虚拟第一频段信号，包括：

对生成的谐波信号进行傅里叶反变换得到时域信号；

将所述时域信号与所述第二频段信号混合生成虚拟第一频段信号。

作为一种可选的实施方式，所述处理器1002具体用于：

对所述频域信号进行谐波增强得到谐波信号，包括：

对频域信号进行多个不同阶的谐波增强；

将不同阶的谐波增强后的信号进行加权求和得到谐波信号。

实施例三

本实施例为一种计算机存储介质，上述计算机存储介质存储有计算机程序，该计算机程序被执行时实现上述实施例一的内容。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种屏幕发声设备，包括显示面板，其特征在于，还包括位于显示面板背部的如下部分：

第一滤波通道，用于获取频率在第一阈值范围内的第一频段信号；

第二滤波通道，用于获取频率在第二阈值范围内的第二频段信号，所述第二频段信号的频率最小值高于所述第一频段信号的最大值；

虚拟第一频段信号生成器，用于将所述第一频段信号进行谐波增强后，与所述第二频段信号混合生成虚拟第一频段信号；

屏幕发声驱动器，用于利用所述虚拟第一频段信号和第二频段信号驱动所述显示面板振动发声。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述虚拟第一频段信号生成器包括谐波生成器和混合器；

所述谐波生成器，用于对所述第一频段信号，在生成谐波信号的过程中进行谐波增强；

所述混合器，用于将所述谐波信号与所述第二频段信号混合生成虚拟第一频段信号。

3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述谐波生成器具体用于：

对所述第一频段信号进行快速傅里叶变换，得到频域信号；

对所述频域信号进行谐波增强得到所述谐波信号。

4.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述混合器具体用于：

对所述谐波信号进行傅里叶反变换得到时域信号；

将所述时域信号与所述第二频段信号混合生成所述虚拟第一频段信号。

5.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述对所述频域信号进行谐波增强得到所述谐波信号，具体包括：

对频域信号进行多个不同阶的谐波增强；

将不同阶的谐波增强后的信号进行加权求和得到所述谐波信号。

6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述屏幕发声驱动器包括第一频段发声驱动器和第二频段发声驱动器；

所述第一频段发声驱动器，用于利用所述虚拟第一频段信号驱动所述显示面板振动发声；

所述第二频段发声驱动器，用于利用所述第二频段信号驱动所述显示面板振动发声。

7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述第一频段发声驱动器包括一个第一频段发声驱动器，所述第二频段发声驱动器包括两个第二频段发声驱动器；

所述一个第一频段发声驱动器，在显示面板的竖向中线上且更靠近显示面板底部，并接触于所述显示面板背部；

所述两个第二频段发声驱动器，分别位于所述显示面板的竖向中线的两侧且均更靠近显示面板顶部，并均接触于所述显示面板背部。

8.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备还包括：

吸震装置，位于所述显示面板四周，用于吸收传动到所述显示面板边界的震动。

9.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备还包括支架，位于所述显示面板的背部，与所述显示面板之间留有预设大小的空隙；

所述屏幕发声驱动器的一端固定在所述显示面板上，另一端固定在所述支架上。

10.一种屏幕发声的方法，其特征在于，包括：

获取频率在第一阈值范围内的第一频段信号，和频率在第二阈值范围内的第二频段信号，所述第二频段信号的频率最小值高于所述第一频段信号的最大值；

将所述第一频段信号进行谐波增强后，与所述第二频段信号混合生成虚拟第一频段信号；

根据所述虚拟第一频段信号和第二频段信号驱动显示面板振动发声。

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