CN116455710A - 一种Combo系统及其驱动方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种Combo系统及其驱动方法，其中，Combo系统包括扬声器、电机、模拟分频器、功率放大器、信号融合器、非线性补偿器及分频预测器，非线性补偿器预失真处理扬声器数字信号得到扬声器预失真数字信号，信号融合器融合扬声器预失真数字信号与电机数字信号得到融合数字信号，分频预测器预测融合数字信号经模拟分频器分频后加载在扬声器两端的电压数据，非线性补偿器根据电压数据对扬声器预失真数字信号进行修正，此修正使得融合数字信号经功率放大器、模拟分频器后所得的扬声器模拟信号与扬声器预失真数字信号之间保持一致。本申请可以保证非线性补偿器对扬声器数字信号的预失真处理有效。

Description

一种Combo系统及其驱动方法

【技术领域】

本申请涉及信号处理的技术领域，尤其涉及一种Combo系统及其驱动方法。

【背景技术】

相关技术中，Combo器件(即声音与触觉一体化器件)通常使用一个功率放大器来驱动，且包括扬声器、与扬声器串联的电机、分别连接于扬声器与电机的模拟分频器；在实际的应用中，功率放大器接收融合有扬声器数字信号与电机数字信号的融合数字信号，并在将所接收的融合数字信号转换为融合模拟信号之后，再对融合模拟信号进行功率放大以传输至Combo器件的模拟分频器，而模拟分频器会对自身接收的融合模拟信号进行分频并得到相应的扬声器模拟信号与电机模拟信号，所得到的扬声器模拟信号与电机模拟信号将被分别加载在扬声器与电机的两端，从而实现对扬声器与电机的驱动；此过程中，融合扬声器数字信号与电机数字信号之前，需要对扬声器数字信号进行预失真处理，目的则是消除扬声器输出声压中的失真。但是，模拟分频器的使用会带来频响幅度与相位的失真，这就导致实际加载在扬声器两端的扬声器模拟信号与实际加载在电机两端的电机模拟信号易发生畸变，从而使得实际的扬声器模拟信号与预期的扬声器数字信号之间以及实际的电机模拟信号与预期的电机数字信号之间相差较大，进而导致扬声器与电机无法按照预期进行工作，这不仅严重影响了Combo器件的工作效果，降低了用户的使用体验，还使得对扬声器数字信号的预失真处理失效，扬声器输出声压中的失真反而更加严重。

因此，有必要对上述Combo器件的驱动方案进行改进。

【发明内容】

本申请的目的在于提供一种Combo系统及其驱动方法，旨在解决相关技术中Combo器件使用模拟分频器时对扬声器数字信号的预失真处理失效的问题。

为了解决相关技术中所存在的上述技术问题，本申请实施例第一方面提供了一种Combo系统，该Combo系统包括扬声器、与扬声器串联的电机、分别连接于扬声器与电机的模拟分频器、连接于模拟分频器的功率放大器、连接于功率放大器的信号融合器及连接于信号融合器的非线性补偿器，非线性补偿器用于对扬声器数字信号进行预失真处理得到相应的扬声器预失真数字信号，信号融合器用于对扬声器预失真数字信号以及电机数字信号进行融合得到相应的融合数字信号，功率放大器用于对融合数字信号进行模数转换得到相应的融合模拟信号、及对融合模拟信号进行功率放大，模拟分频器用于对功率放大后的融合模拟信号进行分频得到扬声器模拟信号以驱动扬声器、及得到电机模拟信号以驱动电机。进一步地，该Combo系统还包括连接于非线性补偿器的分频预测器，分频预测器用于预测融合数字信号经模拟分频器分频后加载在扬声器两端的电压数据，非线性补偿器还用于根据电压数据对扬声器预失真数字信号进行修正，以使扬声器模拟信号与扬声器预失真数字信号之间保持一致。

本申请实施例第二方面提供了一种Combo系统的驱动方法，该驱动方法包括：非线性补偿器对扬声器数字信号进行预失真处理得到相应的扬声器预失真数字信号；信号融合器融合扬声器预失真数字信号与电机数字信号得到相应的融合数字信号；功率放大器对融合数字信号进行模数转换得到相应的融合模拟信号，以及对融合模拟信号进行功率放大；模拟分频器对功率放大后的融合模拟信号进行分频得到扬声器模拟信号以驱动扬声器、及得到电机模拟信号以驱动电机。进一步地，该驱动方法还包括：分频预测器预测融合数字信号经模拟分频器分频后加载在扬声器两端的电压数据；非线性补偿器根据电压数据对扬声器预失真数字信号进行修正，以使扬声器模拟信号与扬声器预失真数字信号之间保持一致。

从上述描述可知，与相关技术相比，本申请的有益效果在于：非线性补偿器对扬声器数字信号进行预失真处理得到相应的扬声器预失真数字信号，信号融合器对扬声器预失真数字信号与电机数字信号进行融合得到相应的融合数字信号，功率放大器对融合数字信号进行模数转换从而得到相应的融合模拟信号、及对融合模拟信号进行功率放大，模拟分频器对功率放大后的融合模拟信号进行分频得到扬声器模拟信号以驱动扬声器、及得到电机模拟信号以驱动电机；此过程中，本申请通过连接于非线性补偿器的分频预测器预测融合数字信号经模拟分频器分频后加载在扬声器两端的电压数据，以及通过非线性补偿器根据电压数据对扬声器预失真数字信号进行修正，从而可以基于这种修正使得实际加载在扬声器两端的扬声器模拟信号与预期的扬声器预失真数字信号之间保持一致，进而可以保证非线性补偿器对扬声器数字信号的预失真处理有效，使得Combo器件的扬声器可以按照预期进行工作，并降低了扬声器输出声压中的失真。

【附图说明】

为了更清楚地说明相关技术或本申请实施例中的技术方案，下面将对相关技术或本申请实施例的描述中所需使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，而并非是全部实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为传统Combo系统的模块框图；

图2为传统Combo系统的信号流示意图；

图3为传统Combo系统中分别加载在扬声器与电机两端的扬声器模拟信号与电机模拟信号在频域上幅度的畸变；

图4为传统Combo系统中分别加载在扬声器与电机两端的扬声器模拟信号与电机模拟信号在频域上相位的畸变；

图5为传统Combo系统非线性补偿前后的THD对比图；

图6为本申请实施例提供的Combo系统的模块框图；

图7为本申请实施例提供的Combo系统的信号流示意图；

图8为本申请实施例提供的Combo系统非线性补偿前后的THD对比图；

图9为本申请实施例提供的Combo系统的驱动方法的流程示意图。

【具体实施方式】

为了使本申请的目的、技术方案以及优点更加的明显、易懂，下面将结合本申请实施例以及相应的附图，对本申请进行清楚、完整地描述，其中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。应当理解的是，下面所描述的本申请的各个实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请，即基于本申请的各个实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例都属于本申请保护的范围。此外，下面所描述的本申请的各个实施例中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1为传统Combo系统的模块框图，传统Combo系统包括Combo器件110、连接于Combo器件110的功率放大器120、连接于功率放大器120的信号融合器130及连接于信号融合器130的非线性补偿器140，Combo器件110包括扬声器111、电机112及模拟分频器113，其中，电机112与扬声器111串联，模拟分频器113分别连接于扬声器111与电机112，功率放大器120连接于模拟分频器113。具体地，图2为传统Combo系统的信号流示意图，在实际的应用中，非线性补偿器140可以对扬声器数字信号进行预失真处理得到相应的扬声器预失真数字信号，信号融合器130可以对扬声器预失真数字信号与电机数字信号进行融合得到相应的融合数字信号，功率放大器120可以对融合数字信号进行模数转换得到相应的融合模拟信号、及对融合模拟信号进行功率放大，模拟分频器113可以对功率放大后的融合模拟信号进行分频得到扬声器模拟信号以驱动扬声器、及得到电机模拟信号以驱动电机。在传统Combo系统中，非线性补偿器140对扬声器数字信号进行预失真处理的目的是对扬声器111输出声压中的失真进行非线性补偿以达到消除的效果；模拟分频器113可以采用单独的电容器件，也可以采用由电容、电感及电阻组合而成的分频电路，而模拟分频器113对融合模拟信号的分频实际上就是电容对融合模拟信号的分压。

但是，对于传统Combo系统而言，模拟分频器113的使用会带来频响幅度与相位的失真，这就导致实际加载在扬声器111两端的扬声器模拟信号与实际加载在电机112两端的电机模拟信号易发生畸变(如图3以及图4所示，图3、4中第(1)幅图均对应于扬声器111，第(2)幅图均对应于电机112)，从而使得实际的扬声器模拟信号与预期的扬声器预失真数字信号之间及实际的电机模拟信号与预期的电机数字信号之间相差较大，进而导致扬声器111与电机112无法按照预期进行工作，这不仅严重影响了Combo器件110的工作效果，降低了用户的使用体验，还使得非线性补偿器140对扬声器数字信号的预失真处理失效，则扬声器111输出声压中的失真反而更加严重(可以参见图5，其中的THD表示总谐波失真)。为此，本申请实施例对传统Combo系统做出了改进，下面将对本申请实施例提供的Combo系统100进行详尽地说明。

图6展示了本申请实施例提供的Combo系统的模块框图，在一些实施例中，该Combo系统100包括Combo器件110、电性连接于Combo器件110的功率放大器120、电性连接于功率放大器120的信号融合器130、电性连接于信号融合器130的非线性补偿器140及电性连接于非线性补偿器140的分频预测器150，并且Combo器件110包括扬声器111、电机112以及模拟分频器113，其中，电机112与扬声器111串联，模拟分频器113分别电性连接于扬声器111与电机112，功率放大器120电性连接于模拟分频器113。具体地，图7为本申请实施例提供的Combo系统的信号流示意图，在实际的应用中，非线性补偿器140可以对扬声器数字信号进行预失真处理得到相应的扬声器预失真数字信号，信号融合器130可以对扬声器预失真数字信号与电机数字信号进行融合得到相应的融合数字信号，功率放大器120可以对融合数字信号进行模数转换得到相应的融合模拟信号、及对融合模拟信号进行功率放大，模拟分频器113可以对功率放大后的融合模拟信号进行分频得到扬声器模拟信号以驱动扬声器、及得到电机模拟信号以驱动电机；但是，与传统Combo系统不同的是，本申请实施例的信号融合器130在融合扬声器预失真数字信号与电极数字信号时，分频预测器150可以预测融合数字信号经模拟分频器113分频后加载在扬声器111两端的电压数据，非线性补偿器140既而可以根据电压数据对扬声器预失真数字信号进行修正，之后再将修正后的扬声器预失真数字信号与电机数字信号通过信号融合器130进行融合以传输至功率放大器120，这种修正使得实际加载在扬声器111两端的扬声器模拟信号与预期的扬声器预失真数字信号之间能够保持一致，进而可以保证非线性补偿器140对扬声器数字信号的预失真处理有效，使得Combo器件110的扬声器111可以按照预期进行工作，并且降低了扬声器111输出声压中的失真(可以参见图8)。当然，本申请实施例中的分频预测器150还可以预测融合数字信号经模拟分频器113分频后加载在电机112两端的电压数据，从而据此修正电机数字信号，使得实际加载在电机112两端的电机模拟信号与预期的电机数字信号之间能够保持一致。

作为其中的一种实施例，在预测融合数字信号经模拟分频器113分频后加载在扬声器111两端的电压数据时，分频预测器150可以先获取模拟分频器113、扬声器111以及电机112的电路参数(线性参数和/或非线性参数)，然后再根据所获取的这些电路参数去预测融合数字信号经模拟分频器113分频后加载在扬声器111两端的电压数据；在对扬声器预失真数字信号进行修正时，非线性补偿器140可以对扬声器预失真数字信号在频域上的相位和/或幅度进行修正。此外，需要说明的是，修正电机数字信号的过程请类比于本段对扬声器预失真数字信号的修正，此处不再赘述。

作为其中的一种实施例，信号传输过程中可能存在偏差、及各电路本身也可能存在细微的缺陷，也就是说，仅对扬声器预失真数字信号进行一次修正可能不能达到预期效果，因此，在对扬声器预失真数字信号进行首次修正之后，分频预测器150还可以判断扬声器模拟信号与扬声器预失真数字信号之间是否相同，并根据判断结果选择是否对扬声器预失真数字信号进行再次修正。在本实施例的一些实现方式中，分频预测器150在根据判断结果选择是否对扬声器预失真数字信号进行再次修正时，如果扬声器模拟信号与扬声器预失真数字信号之间的相似性阈值大于或等于预设阈值，那么便选择不对扬声器预失真数字信号进行再次修正，否则就选择对扬声器预失真数字信号进行再次修正。

作为其中的一种实施例，如果对扬声器预失真数字信号进行了多次修正，且当前时刻下扬声器模拟信号与扬声器预失真数字信号之间的相似性阈值仍然小于预设阈值，那么就表示Comno系统100内各器件本身可能存在一定的问题，此种情况下，需要对Comno系统100进行停机以便于进行缺陷排查。具体地，本申请实施例提供的Comno系统100除了包括前述实施例所给出的器件以外，还包括用于控制Combo系统100启停的总控器(图中未示出)，此种情况下，非线性补偿器140还可以在对扬声器预失真数字信号的修正次数达到预设次数，且当前时刻下扬声器模拟信号与扬声器预失真数字信号之间的相似性阈值小于预设阈值时，向总控器发送对Combo系统100进行停机的指令，使得总控器控制Comno系统100停机。

以上实施例仅作为本申请的优选实现，它们并非是对Combo系统100的唯一限定；对此，本领域技术人员可以在以上实施例的基础上，根据实际应用场景进行灵活地设定。

图9为本申请实施例提供的Combo系统的驱动方法的流程示意图，本申请实施例还提供了一种Combo系统的驱动方法，该驱动方法基于本申请实施例提供的前述Combo系统100实现，在一些实施例中，这个驱动方法包括：步骤901、非线性补偿器140对扬声器数字信号进行预失真处理得到相应的扬声器预失真数字信号；步骤902、信号融合器130对扬声器预失真数字信号以及电机数字信号进行融合得到相应的融合数字信号；步骤903、分频预测器150预测融合数字信号经模拟分频器分频后加载在扬声器111两端的电压数据；步骤904、非线性补偿器140根据电压数据对扬声器预失真数字信号进行修正，并且信号融合器重新进行信号融合工作；步骤905、功率放大器120对融合数字信号进行模数转换得到相应的融合模拟信号、及对融合模拟信号进行功率放大；步骤906、模拟分频器113对功率放大后的融合模拟信号进行分频从而得到扬声器模拟信号以驱动扬声器111、及得到电机模拟信号以驱动电机112。

作为其中的一种实施例，步骤904中的“根据电压数据对扬声器预失真数字信号进行修正”具体可以包括：根据电压数据对扬声器预失真数字信号在频域上的相位和/或幅度进行修正。

作为其中的一种实施例，本申请实施例提供的上述驱动方法还可以包括：对扬声器预失真数字信号进行首次修正之后，分频预测器150判断扬声器模拟信号与扬声器预失真数字信号之间是否相同，并根据判断结果选择是否对扬声器预失真数字信号进行再次修正。在本实施例的一些实现方式中，“根据判断结果选择是否对扬声器预失真数字信号进行再次修正”具体可以包括：如果扬声器模拟信号与扬声器预失真数字信号之间的相似性阈值大于或等于预设阈值，那么便选择不对扬声器预失真数字信号进行再次修正，否则就选择对扬声器预失真数字信号进行再次修正。

作为其中的一种实施例，本申请实施例所提供的上述驱动方法还可以包括：在对扬声器预失真数字信号的修正次数达到预设次数，并且当前时刻下扬声器模拟信号与扬声器预失真数字信号之间的相似性阈值小于预设阈值时，非线性补偿器140向总控器发送对Combo系统100进行停机的指令，使得总控器控制Comno系统100停机。

以上实施例仅作为本申请的优选实现，其并非是对Combo系统的驱动方法的唯一限定；对此，本领域技术人员可以在以上实施例的基础上，根据实际应用场景进行灵活地设定。

结合本文中所公开的实施例所描述的方法或算法的步骤，其可以直接用硬件、处理器执行的软件模块、或二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请所述的流程或功能。计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(如同轴电缆、光纤、数字用户线)或无线(如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。可用介质可以是磁性介质(如软盘、硬盘、磁带)、光介质(如DVD)、或者半导体介质(如固态硬盘Solid State Disk)等。

需要说明的是，本申请内容中的各个实施例均采用递进的方式进行描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于产品类实施例而言，由于其与方法类实施例相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法类实施例的部分说明即可。

还需要说明的是，本申请内容中诸如第一和第二等之类的关系术语仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请内容。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本申请内容中所定义的一般原理可以在不脱离本申请内容的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请内容将不会被限制于本申请内容所示的这些实施例，而是要符合与本申请内容所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种Combo系统，包括扬声器、与所述扬声器串联的电机、分别连接于所述扬声器与所述电机的模拟分频器、连接于所述模拟分频器的功率放大器、连接于所述功率放大器的信号融合器及连接于所述信号融合器的非线性补偿器，所述非线性补偿器用于对扬声器数字信号进行预失真处理得到相应的扬声器预失真数字信号，所述信号融合器用于对所述扬声器预失真数字信号与电机数字信号进行融合得到相应的融合数字信号，所述功率放大器用于对所述融合数字信号进行模数转换得到相应的融合模拟信号、及对所述融合模拟信号进行功率放大，所述模拟分频器用于对功率放大后的所述融合模拟信号进行分频得到扬声器模拟信号以驱动所述扬声器、及得到电机模拟信号以驱动所述电机；

其特征在于，所述Combo系统还包括连接于所述非线性补偿器的分频预测器，所述分频预测器用于预测所述融合数字信号经所述模拟分频器分频后加载在所述扬声器两端的电压数据，所述非线性补偿器还用于根据所述电压数据对所述扬声器预失真数字信号进行修正，以使所述扬声器模拟信号与所述扬声器预失真数字信号之间保持一致。

2.根据权利要求1所述的Combo系统，其特征在于，所述非线性补偿器具体用于在对所述扬声器预失真数字信号进行修正时，对所述扬声器预失真数字信号在频域上的相位和/或幅度进行修正。

3.根据权利要求1所述的Combo系统，其特征在于，在对所述扬声器预失真数字信号进行首次修正之后，所述分频预测器还用于判断所述扬声器模拟信号与所述扬声器预失真数字信号之间是否相同，并根据判断结果选择是否对所述扬声器预失真数字信号进行再次修正。

4.根据权利要求3所述的Combo系统，其特征在于，所述分频预测器具体用于在根据判断结果选择是否对所述扬声器预失真数字信号进行再次修正时，若所述扬声器模拟信号与所述扬声器预失真数字信号之间的相似性阈值大于或等于预设阈值，则选择不对所述扬声器预失真数字信号进行再次修正，否则选择对所述扬声器预失真数字信号进行再次修正。

5.根据权利要求4所述的Combo系统，其特征在于，还包括用于控制所述Combo系统启停的总控器，所述非线性补偿器还用于在对所述扬声器预失真数字信号的修正次数达到预设次数，且当前时刻下所述扬声器模拟信号与所述扬声器预失真数字信号间的相似性阈值小于预设阈值时，向所述总控器发送对所述Combo系统进行停机的指令。

6.一种Combo系统的驱动方法，包括：非线性补偿器对扬声器数字信号进行预失真处理得到相应的扬声器预失真数字信号；信号融合器融合扬声器预失真数字信号与电机数字信号得到相应的融合数字信号；功率放大器对所述融合数字信号进行模数转换得到相应的融合模拟信号、及对所述融合模拟信号进行功率放大；模拟分频器对功率放大后的所述融合模拟信号进行分频得到扬声器模拟信号以驱动扬声器、及得到电机模拟信号以驱动电机；其特征在于，所述驱动方法还包括：

分频预测器预测所述融合数字信号经所述模拟分频器分频后加载在所述扬声器两端的电压数据；所述非线性补偿器根据所述电压数据对所述扬声器预失真数字信号进行修正，以使所述扬声器模拟信号与所述扬声器预失真数字信号之间保持一致。

7.根据权利要求6所述的驱动方法，其特征在于，所述根据所述电压数据对所述扬声器预失真数字信号进行修正，包括：

根据所述电压数据对所述扬声器预失真数字信号在频域上的相位和/或幅度进行修正。

8.根据权利要求6所述的驱动方法，其特征在于，还包括：

对所述扬声器预失真数字信号进行首次修正之后，所述分频预测器判断所述扬声器模拟信号与所述扬声器预失真数字信号之间是否相同，并根据判断结果选择是否对所述扬声器预失真数字信号进行再次修正。

9.根据权利要求8所述的驱动方法，其特征在于，所述根据判断结果选择是否对所述扬声器预失真数字信号进行再次修正，包括：

若所述扬声器模拟信号与所述扬声器预失真数字信号之间的相似性阈值大于或等于预设阈值，则选择不对所述扬声器预失真数字信号进行再次修正，否则选择对所述扬声器预失真数字信号进行再次修正。

10.根据权利要求9所述的驱动方法，其特征在于，还包括：

在对所述扬声器预失真数字信号的修正次数达到预设次数，且当前时刻下所述扬声器模拟信号与所述扬声器预失真数字信号之间的相似性阈值小于预设阈值时，所述非线性补偿器向总控器发送对所述Combo系统进行停机的指令。