RU2582304C1 - Method of generating electroacoustic radiator control signal - Google Patents
Method of generating electroacoustic radiator control signal Download PDFInfo
- Publication number
- RU2582304C1 RU2582304C1 RU2014139784/28A RU2014139784A RU2582304C1 RU 2582304 C1 RU2582304 C1 RU 2582304C1 RU 2014139784/28 A RU2014139784/28 A RU 2014139784/28A RU 2014139784 A RU2014139784 A RU 2014139784A RU 2582304 C1 RU2582304 C1 RU 2582304C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- emitter
- signal
- acoustic
- signals
- value
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R9/00—Transducers of moving-coil, moving-strip, or moving-wire type
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Telephone Function (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области радиотехники, а именно к способам уменьшения искажения формы акустического сигнала громкоговорителя, относительно формы сигнала, который требуется воспроизвести.The invention relates to the field of radio engineering, and in particular to methods for reducing distortion in the shape of the acoustic signal of a loudspeaker, relative to the shape of the signal to be reproduced.
Известна система и способ для компенсации безинерционного нелинейного искажения в аудиопреобразователе (Патент RU 2440692 С2, МПК H04R 3/00, H04R 29/00, опубликовано: 20.01.2012).A known system and method for compensating for inertialess nonlinear distortion in an audio converter (Patent RU 2440692 C2, IPC H04R 3/00, H04R 29/00, published: 01/20/2012).
Система воспроизведения аудио оценивает амплитуду и скорость сигнала, находит масштабный коэффициент из таблицы поиска (LUT) для заданной пары амплитуда, скорость (или вычисляет масштабный коэффициент для полиномиального приближения к LUT) и применяет масштабный коэффициент к амплитуде сигнала. Масштабный коэффициент - это оценка безынерционного нелинейного искажения преобразователя в точке фазовой плоскости, заданной посредством амплитуды, скорости, которое находится посредством применения испытательного сигнала, имеющего известную амплитуду и скорость сигнала, к преобразователю, измерения амплитуды записанного сигнала и задания масштабного коэффициента равным отношению амплитуды испытательного сигнала к амплитуде записанного сигнала. Масштабирование может быть использовано для того, чтобы пред- или посткомпенсировать звуковой сигнал в зависимости от аудиопреобразователя. Предложенное решение обеспечивает компенсацию в режиме реального времени безынерционного нелинейного искажения в аудиопреобразователе и является недорогим.The audio playback system estimates the amplitude and speed of the signal, finds the scale factor from the lookup table (LUT) for a given pair of amplitude, speed (or calculates the scale factor for polynomial approximation to the LUT) and applies the scale factor to the signal amplitude. The scale factor is an estimate of the inertialess nonlinear distortion of the transducer at a point on the phase plane specified by amplitude, velocity, which is found by applying a test signal having a known amplitude and velocity of the signal to the transducer, measuring the amplitude of the recorded signal and setting the scale factor equal to the ratio of the amplitude of the test signal to the amplitude of the recorded signal. Scaling can be used to pre- or post-compensate for an audio signal depending on the audio converter. The proposed solution provides real-time compensation of inertialess nonlinear distortion in the audio transducer and is inexpensive.
Недостатком предлагаемого изобретения является то, что система не позволяет компенсировать все помехи.The disadvantage of the invention is that the system does not compensate for all interference.
Наиболее близким аналогом, принятым за прототип предлагаемого изобретения, является способ уменьшения искажений звукового сигнала громкоговорителя, заключающийся в подаче поступающего электрического сигнала на вход громкоговорителя и его преобразовании в акустический сигнал, отличающийся тем, что громкоговоритель эксплуатируют в режиме наладки и в рабочем режиме, причем громкоговоритель в режиме наладки тестируют на ограниченное количество искажений путем преобразования искажений звукового сигнала на выходе громкоговорителя в электрический сигнал и записывают результаты тестирований, причем в рабочем режиме к громкоговорителю подключают компьютер, в который предварительно вводят записанные результаты тестирований, изменяя эти результаты на противоположные, и суммируют их с поступающим электрическим сигналом, преобразуя в корректирующий сигнал, а затем подают полученный, в зависимости от параметров поступающего электрического сигнала, корректирующий сигнал на громкоговоритель. Описанный способ позволяет повысить качество воспроизведения звукового сигнала за счет уменьшения уровня любых искажений, возникающих в громкоговорителе при его работе (Патент RU №2161379, МПК 7 H04R 9/00, G10K 11/00 от 01.06.2000).The closest analogue adopted for the prototype of the present invention is a method of reducing distortion of the sound signal of the speaker, which consists in supplying an incoming electrical signal to the input of the speaker and converting it into an acoustic signal, characterized in that the speaker is operated in setup mode and in operating mode, the speaker being in setup mode they test for a limited amount of distortion by converting the distortion of the audio signal at the output of the speaker into an electric signal and record the test results, and in the operating mode, a computer is connected to the loudspeaker, into which the recorded test results are preliminarily entered, changing these results to the opposite, and they are summed with the incoming electrical signal, converting into a correction signal, and then the received signal, depending from the parameters of the incoming electrical signal, the correction signal to the loudspeaker. The described method allows to improve the quality of reproduction of the audio signal by reducing the level of any distortion arising in the loudspeaker during its operation (Patent RU No. 2161379, IPC 7 H04R 9/00, G10K 11/00 from 06/01/2000).
Описанный выше аналог некоторым образом решает задачу сокращения искажений звуковоспроизводящих устройств лишь от ограниченного количества возникающих в громкоговорителе искажений. На практике невозможно записать все возникающие на громкоговорителе искажения, поэтому громкоговорители могут тестироваться на ограниченное количество характерных искажений, оказывающих наибольшее влияние на качество воспроизводимого звука. Как написано в описании, что чем больше введено в память компьютера результатов тестов, записанных в виде электрических сигналов, тем будет выше качество звучания громкоговорителя.The analogue described above in some way solves the problem of reducing distortion of sound reproducing devices only from a limited number of distortions arising in the loudspeaker. In practice, it is not possible to record all distortions that occur on the speaker, so the speakers can be tested for a limited number of characteristic distortions that have the greatest impact on the quality of the reproduced sound. As it is written in the description, that the more the test results recorded in the form of electrical signals are entered into the computer's memory, the higher the sound quality of the loudspeaker.
Задачей предлагаемого решения является устранение искажений при воспроизведении акустического сигнала электроакустическим излучателем, связанных с недостаточным учетом его физических параметров, выражающейся в существенной непохожести формы воспроизводимого акустического сигнала относительно формы того сигнала, который требуется воспроизвести.The objective of the proposed solution is to eliminate distortions in the reproduction of an acoustic signal by an electro-acoustic emitter associated with insufficient consideration of its physical parameters, which is expressed in the significant difference in the shape of the reproduced acoustic signal relative to the shape of the signal to be reproduced.
Задача решается с помощью способа формирования сигнала управления электроакустическим излучателем, с его акустическим оформлением, для лучшего воссоздания формы акустического сигнала, в границах рабочего диапазона амплитуды и частот электроакустического излучателя, на заданном расстоянии по оси излучателя, включающий эксплуатацию излучателя в тестовом режиме и рабочем режиме и подачу напряжения на излучатель.The problem is solved by using a method for generating a control signal for an electro-acoustic emitter, with its acoustic design, for better recreation of the shape of the acoustic signal, within the boundaries of the working range of the amplitude and frequencies of the electro-acoustic emitter, at a given distance along the axis of the emitter, including the operation of the emitter in test mode and operating mode and supply voltage to the emitter.
На излучатель подают сигнал напряжения U(t), который включает традиционный сигнал Utr(t) и два дополнительных сигнала напряжения Ud(t) и Und(t):A voltage signal U (t) is supplied to the emitter, which includes the traditional signal Utr (t) and two additional voltage signals Ud (t) and Und (t):
где Utr(t) - традиционный сигнал напряжения, пропорциональный значению желаемого акустического давленияwhere Utr (t) is a traditional voltage signal proportional to the value of the desired acoustic pressure
Utr(t)=k·p(t);Utr (t) = k · p (t);
Ud(t) - дополнительный сигнал напряжения, получаемый согласно формуле 
Und(t) - дополнительный сигнал напряжения, получаемый согласно формулеUnd (t) is an additional voltage signal obtained according to the formula
k - коэффициент, определяющий уровень громкости;k is a coefficient that determines the volume level;
t - текущее время;t is the current time;
t′ - переменная интегрирования по времени;t ′ is the time integration variable;
t″ - переменная интегрирования по времени;t ″ - time integration variable;
p(t) - акустическое давление, которое хочется воспроизвести;p (t) is the acoustic pressure that you want to reproduce;
p(t)′, P(t)″ - первая и вторая производная давления по времени;p (t) ′, P (t) ″ is the first and second time derivative of pressure;
at - константа в формуле, характеризующая скорость затухания колебательной системы электроакустического излучателя; a t is a constant in the formula characterizing the attenuation rate of the oscillatory system of the electro-acoustic emitter;
а0, a1 - константы в формуле, имеют значения, при которых скорость нарастания и спада сигналов акустического давления при воспроизведении электроакустическим излучателем тестовых сигналов, которые находятся в границах рабочего диапазона частот излучателя, максимально приближена к скорости нарастания и спада тестовых сигналов, а форма сигналов акустического давления имеет наименьшие искажения; and 0, a 1 are constants in the formula, they have values at which the rise and fall rates of the acoustic pressure signals when the electroacoustic emitter plays test signals that are within the operating frequency range of the emitter are as close as possible to the rise and fall rates of the test signals, and the form acoustic pressure signals have the least distortion;
а2, а3 - константы в формуле, имеют значения, при которых форма сигнала акустического давления при воспроизведении электроакустическим излучателем тестовых сигналов, находящихся в границах рабочего диапазона частот излучателя, максимально приближена к форме тестовых сигналов. a 2, a 3 are constants in the formula, they have values at which the acoustic pressure waveform when the test signals are reproduced by the electro-acoustic emitter within the operating frequency range of the emitter is as close as possible to the test signal form.
Предпочтительно дополнительные сигналы напряжения подают на вход индивидуального электроакустического излучателя.Preferably, additional voltage signals are fed to the input of an individual electro-acoustic emitter.
Предпочтительно дополнительные сигналы напряжения подают на вход серийного электроакустического излучателя.Preferably, additional voltage signals are supplied to the input of a serial electro-acoustic emitter.
Предпочтительно исходный и преобразованный сигналы проходят фильтрацию на фильтрах верхних и нижних частот для того, чтобы подаваемый на излучатель сигнал был в границах рабочего диапазона частот излучателя.Preferably, the source and converted signals are filtered on high and low pass filters so that the signal supplied to the emitter is within the operating frequency range of the emitter.
Предпочтительно величины констант at, а0, a1, а2, а3 выбираются такими, что воспроизведение акустического давления p(t) наиболее полно отвечает чьему-либо вкусу или желанию.Preferably, the values of the constants a t, a 0, a 1, a 2, and 3 are chosen such that the reproduction of acoustic pressure p (t) most fully meets one's taste or desire.
Предпочтительно подают последовательность прямоугольных импульсов или одиночных синусов в качестве тестовых сигналов.Preferably, a sequence of rectangular pulses or single sines is supplied as test signals.
Константы а0, a1 стоят перед функциями, отвечающими за правильность воспроизведения быстрых изменений сигнала акустического давления, находящихся в границах рабочего диапазона частот излучателя от fmax до fmin.The constants a 0, a 1 stand before the functions responsible for the correct reproduction of rapid changes in the acoustic pressure signal that are within the limits of the operating frequency range of the emitter from fmax to fmin.
Константы а2, а3 стоят перед функциями, отвечающими за правильность воспроизведения более медленных, чем для констант а0, а1, изменений сигнала акустического давления, находящихся в границах рабочего диапазона частот излучателя от fmax до fmin.The constants a 2, a 3 stand before the functions responsible for the correct reproduction of slower than for the constants a 0, a 1, changes in the acoustic pressure signal, which are within the limits of the operating frequency range of the emitter from fmax to fmin.
Изобретение позволяет существенно достовернее воспроизводить акустическим излучателем, например ДЗГ, форму любого акустического сигнала, чем это было до применения данного изобретения. Так как величина подаваемого на акустический излучатель сигнала рассчитывается по формуле, то предлагаемый способ в отличие от прототипа решает задачу сокращения искажений излучаемого акустического сигнала, связанных с недостаточным учетом физических параметров акустического излучателя при формировании подаваемого на излучатель сигнала, что позволяет существенно улучшить качество воспроизводимого акустического сигнала.The invention allows for significantly more reliable reproduction by an acoustic emitter, for example, DZG, of the shape of any acoustic signal than it was before the application of this invention. Since the value of the signal supplied to the acoustic emitter is calculated by the formula, the proposed method, in contrast to the prototype, solves the problem of reducing the distortion of the emitted acoustic signal associated with insufficient consideration of the physical parameters of the acoustic emitter when generating the signal supplied to the emitter, which can significantly improve the quality of the reproduced acoustic signal .
Пусть до момента времени t0 акустический сигнал равен нулю. С момента t0 на динамическую звуковую головку (ДЗГ) подается электрический сигнал напряженияLet the acoustic signal be equal to zero until time t0. From time t0, an electrical voltage signal is supplied to the dynamic sound head (DZG)
где p(t) - акустическое давление, которое хочется создать;where p (t) is the acoustic pressure that you want to create;
k - коэффициент, определяющий уровень громкости.k is a coefficient that determines the volume level.
Звуковое давление pa(t,R), которое при этом излучается ДЗГ на заданном расстоянии R от излучателя по его оси не пропорционально p(t). Это происходит потому, что в каждый момент времени энергия, подводимая к ДЗГ, идет не только на излучение, т.к. непрерывно имеют место перетекания энергии. В итоге лишь форма огибающих амплитуд величин pa(t,R) и p(t) имеют некоторую похожесть.The sound pressure pa (t, R), which is then emitted by the DGG at a given distance R from the emitter along its axis, is not proportional to p (t). This is because at every moment of time the energy supplied to the DGG goes not only to radiation, because there is a continuous flow of energy. As a result, only the shape of the envelope amplitudes of the quantities pa (t, R) and p (t) have some similarities.
На пути к решению вопроса достоверного воспроизведения акустического сигнала производители по максимуму уменьшают массу подвижной системы электроакустических излучателей. Массу подвижной системы, если она состоит из каких-то деталей, сделать с нулевым весом нереально. Многие электроакустические излучатели являются индуктивной нагрузкой для усилителя, но величина индуктивности, которая тоже существенно влияет на скорость нарастания и спада акустического сигнала, не может быть уменьшена до нуля или близко к нему, т.к. это не позволит двигаться излучателю - сила будет нулевая.On the way to solving the problem of reliable reproduction of the acoustic signal, the manufacturers reduce the mass of the mobile system of electro-acoustic emitters to the maximum. The mass of the mobile system, if it consists of some parts, to make with zero weight is unrealistic. Many electro-acoustic emitters are an inductive load for an amplifier, but the magnitude of the inductance, which also significantly affects the rate of rise and fall of an acoustic signal, cannot be reduced to zero or close to it, because this will not allow the emitter to move - the force will be zero.
Подвижная система электроакустического излучателя, как правило, обладает определенной жесткостью. Чем больше жесткость, тем больше потенциальной энергии она запасает или отдает при смещении из положения равновесия. Чем больше энергии она получает либо отдает при смещении подвижной системы, тем труднее ее разогнать или притормозить для создания соответствующего звукового давления и это приводит к существенному отличию формы воспроизводимого акустического сигнала от формы сигнала подаваемого на ДЗГ, что является типичным электроакустических преобразователей с подвесом, обладающим ненулевой жесткостью. Также подвижная система электроакустического излучателя обладает трением и другими источниками диссипации энергии при ее движении.The mobile system of an electro-acoustic emitter, as a rule, has a certain rigidity. The greater the rigidity, the more potential energy it stores or gives away when shifted from the equilibrium position. The more energy it receives or gives away when the mobile system is displaced, the more difficult it is to accelerate or slow it down to create the corresponding sound pressure and this leads to a significant difference in the shape of the reproduced acoustic signal from the waveform supplied to the DZG, which is typical of electroacoustic transducers with a suspension having non-zero stiffness. Also, the mobile system of the electro-acoustic emitter has friction and other sources of energy dissipation during its movement.
Для создания желаемого акустического давления p(t) на электроакустический излучатель традиционно подают напряжениеTo create the desired acoustic pressure p (t), voltage is traditionally applied to the electro-acoustic emitter
Utr(t)=k·p(t),Utr (t) = kp (t),
где k - коэффициент, определяющий уровень громкости.where k is a coefficient that determines the volume level.
Если бы излучатель представлял бесконечную плоскость, не имеющую массы, совершающую движения как единое целое по своей нормали, а его движитель, по направлению к нормали, создавал движущую силу, величина которой пропорциональна величине подаваемого напряжения, тогда в среде создавалась бы плоская волна с акустическим давлением пропорциональным p(t).If the emitter represented an infinite plane without mass, performing motions as a unit along its normal, and its mover, in the direction of the normal, created a motive force, the magnitude of which is proportional to the magnitude of the applied voltage, then a plane wave with acoustic pressure would be created in the medium proportional to p (t).
Реально существующие излучатели, например ДЗГ, имеют: конечные размеры, подвижную систему, имеющую массу и жесткость, а движитель имеет трение, активное сопротивление и другие источники диссипации энергии, имеется индуктивность, и сила протекающего через излучатель тока отличается по форме от изменений напряжения, поданного на его вход.Actually existing emitters, for example, DZG, have: finite dimensions, a movable system having mass and rigidity, and the propulsion device has friction, active resistance and other sources of energy dissipation, there is inductance, and the strength of the current flowing through the emitter differs in form from changes in voltage applied at his entrance.
Вместо подачи напряженияInstead of applying voltage
Utr(t)=k·p(t),Utr (t) = kp (t),
на электроакустический излучатель подадим сигнал видаon the electro-acoustic emitter we give a signal of the form
где k - коэффициент, определяющий уровень громкости;where k is a coefficient that determines the volume level;
t - текущее время;t is the current time;
t′ - переменная интегрирования по времени;t ′ is the time integration variable;
p(t) - акустическое давление, которое хочется воспроизвести;p (t) is the acoustic pressure that you want to reproduce;
p(t)′, p(t)″ - первая и вторая производная давления по времени;p (t) ′, p (t) ″ is the first and second time derivative of pressure;
at - константа в формуле, характеризующая скорость затухания колебательной системы электроакустического излучателя; a t is a constant in the formula characterizing the attenuation rate of the oscillatory system of the electro-acoustic emitter;
а0, a1 - константы в формуле, имеют значения, при которых скорость нарастания и спада сигналов акустического давления при воспроизведении электроакустическим излучателем тестовых сигналов, которые находятся в границах рабочего диапазона частот излучателя, максимально приближена к скорости нарастания и спада тестовых сигналов, а форма сигналов акустического давления имеет наименьшие искажения; and 0, a 1 are constants in the formula, they have values at which the rise and fall rates of the acoustic pressure signals when the electroacoustic emitter plays test signals that are within the operating frequency range of the emitter are as close as possible to the rise and fall rates of the test signals, and the form acoustic pressure signals have the least distortion;
а2, а3 - константы в формуле, имеют значения, при которых форма сигнала акустического давления, при воспроизведении электроакустическим излучателем тестовых сигналов, находящихся в границах рабочего диапазона частот излучателя, максимально приближена к форме тестовых сигналов. a 2, a 3 are constants in the formula, they have values at which the acoustic pressure waveform, when the electroacoustic emitter reproduces test signals that are within the operating frequency range of the emitter, is as close as possible to the form of test signals.
Сигналы 
являются дополнительными сигналами напряжения, которые подаются дополнительно к традиционно подаваемому сигналуare additional voltage signals that are supplied in addition to the traditionally applied signal
Utr(t)=k·p(t).Utr (t) = kp (t).
Подача дополнительных сигналов Ud(t) и Und(t) позволяет улучшить форму воспроизводимого акустического сигнала при воспроизведении акустического давления p(t), в границах рабочего диапазона амплитуды и частот электроакустического излучателя.The supply of additional signals Ud (t) and Und (t) makes it possible to improve the shape of the reproduced acoustic signal when reproducing the acoustic pressure p (t), within the boundaries of the working range of the amplitude and frequencies of the electro-acoustic emitter.
Величины констант at, а0, а1, а2, а3 для конкретного электроакустического излучателя, например ДЗГ, можно определить, если варьировать величины значений констант at, а0, а1, а2, а3 и подавать тестовые сигналы в границах рабочего диапазона амплитуды и частот излучателя, зафиксировав те значения констант, при которых форма воспроизведения тестовых сигналов, которые излучается ДЗГ на заданном расстоянии R от излучателя по его оси, будет наилучшей (критерий наибольшей достоверности) или наиболее соответствует вкусу конкретного пользователя (критерий комфортности звучания). При использовании критерия наибольшей достоверности для воспроизведения акустических сигналов легче находить величины констант at, а0, а1, а2, а3, если подавать на ДЗГ сигналы простого вида - типа последовательности прямоугольных импульсов или последовательности одиночных синусов.The values of the constants a t, a 0, a 1, a 2, and 3 for a particular electro-acoustic emitter, for example, DZG, can be determined by varying the values of the constants a t, a 0, a 1, a 2, a 3 and submit test signals within the limits of the working range of the emitter’s amplitude and frequency, fixing those constant values at which the form of reproducing test signals that are emitted by the DZG at a given distance R from the emitter along its axis will be the best (the criterion of the highest reliability) or the most suitable for the taste of a particular user (cr Theurillat sound comfort). When using the criterion of the highest reliability for reproducing acoustic signals, it is easier to find the values of the constants a t, and 0, a 1, a 2, and 3, if simple signals are applied to the DGS - such as a sequence of rectangular pulses or a sequence of single sines.
Предлагаемый способ осуществляют следующим образом:The proposed method is as follows:
Ниже приведен пример проведения тестовых испытаний для определения значения констант at, а0, а1, а2, а3 для акустического излучателя, работающего в полосе частот от fmax до fmin.Below is an example of conducting test tests to determine the values of the constants a t, and 0, a 1, a 2, and 3 for an acoustic emitter operating in the frequency band from fmax to fmin.
В соответствии с уже вышесказанным для этого используем тестовый сигнал последовательности прямоугольных импульсов pr(t), который предварительно пропускаем через фильтр высоких и фильтр низких частот для того, чтобы спектр отфильтрованного сигнала fpr(t) попадал в область от fmax до fmin, т.е. был в границах рабочего диапазона частот акустического излучателя. Функция fpr(t) имеет форму сигнала, близкую к той, которую в идеальном случае должен воспроизвести электроакустический излучатель в границах своего рабочего диапазона частот при воспроизведении сигнала pr(t). In accordance with the foregoing, for this we use the test signal of a sequence of rectangular pulses pr (t), which is preliminarily passed through a high-pass filter and a low-pass filter so that the spectrum of the filtered signal fpr (t) falls in the region from fmax to fmin, i.e. . was within the operating frequency range of the acoustic emitter. The function fpr (t) has a waveform close to that which in the ideal case should be reproduced by an electro-acoustic emitter within its operating frequency range when reproducing the signal pr (t).
А. Определение констант at и а2.A. Definition of the constants a t and a 2.
Сначала предварительно определим значение констант at, а2 в формуле (3), приняв значение констант: а0=0, а1=0, а3=0.First, pre-define the value of the constants a t, a 2 in formula (3), taking the value of constants: a 0 = 0 and 1 = 0, a 3 = 0.
Для этого в соответствии с формулой (3) подаем на акустический излучатель сигнал напряженияTo do this, in accordance with formula (3), we supply a voltage signal to the acoustic emitter
где k - коэффициент, определяющий уровень громкости;where k is a coefficient that determines the volume level;
t - текущее время;t is the current time;
t′ - переменная интегрирования по времени;t ′ is the time integration variable;
t″ - переменная интегрирования по времени;t ″ - time integration variable;
fpr(t) - отфильтрованный в границах от fmax до fmin сигнал последовательности прямоугольных импульсов pr(t);fpr (t) - filtered signal in the range from fmax to fmin a sequence of rectangular pulses pr (t);
fpr(t)′, fpr(t)″ - первая и вторая производные сигнала fpr(t) по времени;fpr (t) ′, fpr (t) ″ - the first and second derivatives of the signal fpr (t) with respect to time;
at - константа в формуле; a t is a constant in the formula;
а0=0 - принятое нами значение константы; and 0 = 0 is the constant value we have adopted;
а1=0 - принятое нами значение константы; and 1 = 0 - the constant value we have adopted;
а2=2006 - произвольно выбранное нами значение константы; and 2 = 2006 - the value of a constant arbitrarily chosen by us;
а3=0 - принятое нами значение константы. and 3 = 0 is the constant value that we have adopted.
Запоминаем воспроизводимый акустический сигнал, получаемый при подаче на акустический излучатель сигнала напряженияWe remember the reproduced acoustic signal received when a voltage signal is applied to the acoustic emitter
U(t)=k·fpr(t).U (t) = kfpr (t).
Назовем его Pa(t, 0, 0, 0, 0).We call it Pa (t, 0, 0, 0, 0).
Константа at, характеризующая скорость затухания колебательной системы, больше или равна 1/fmax и меньше или равна 1/fmin. Для упрощения описания алгоритма нахождения величины 1/at делаем перебор, например, для 5 ее значений от fmin до fmax разделив интервал значений частот на 4 отрезка. В этом случае мы проверим значения: fmin, (fmin+(fmin+fmax)/2)/2, (fmin+fmax)/2, ((fmin+fmax)/2+fmax)/2, fmax.The constant a t characterizing the attenuation rate of the oscillatory system is greater than or equal to 1 / fmax and less than or equal to 1 / fmin. To simplify the description of the algorithm for finding the value 1 / a t, we search, for example, for 5 of its values from fmin to fmax dividing the frequency range into 4 segments. In this case, we check the values: fmin, (fmin + (fmin + fmax) / 2) / 2, (fmin + fmax) / 2, ((fmin + fmax) / 2 + fmax) / 2, fmax.
При некотором значении at1 будет наиболее качественное воспроизведение акустического сигнала.At some value a t1 there will be the most high-quality reproduction of the acoustic signal.
Делаем новый отрезок допустимых значений. Понятно, что если значение at1 будет на одном из краев, то длина нового отрезка допустимых значений будет равна 1/4 от длины предыдущего отрезка допустимых значений. Если значение at1 будет не на краю, то длина нового отрезка допустимых значений будет равна 1/2 от длины предыдущего отрезка допустимых значений.We make a new segment of admissible values. Clearly, if a t1 value will be on one of the edges, the length of the new segment will be allowable values equal to 1/4 of the length of the previous interval of acceptable values. If at1 value will not be on the edge, the length of the new segment will be allowable values equal to 1/2 of the length of the previous interval of acceptable values.
Делим отрезок допустимых значений на 4 отрезка и из 5 значений. Вновь находим наилучшее для воспроизведения звукового сигнала значение at1.Divide the interval of permissible values into 4 segments and out of 5 values. Once again, we find the best value for a sound signal a t1.
Когда мы уже перестаем видеть улучшение воспроизводимого сигнала при небольших изменениях at, мы запоминаем at=At.When we already stop seeing an improvement in the reproduced signal with small changes in a t, we remember a t = At.
При каждом из проверяемых значений at проводим поиск а2. Алгоритм поиска а2 прописан ниже.For each of the checked values of a t, we conduct a search for a 2. The search algorithm a 2 is described below.
Запоминаем воспроизводимый акустический сигнал, получаемый при подаче на акустический излучатель сигнала напряженияWe remember the reproduced acoustic signal received when a voltage signal is applied to the acoustic emitter
Назовем его Pa(t, 0, 0, 2006, 0).We call it Pa (t, 0, 0, 2006, 0).
1. Если сигнал Pa(t, 0, 0, 2006, 0) очень похож на Pa(t, 0, 0, 0, 0), значит, значение величины а2=2006 слишком мало и мы должны увеличивать значение величины а2 до того значения а21, когда мы зримо увидим небольшое отличие формы сигналов Pa(t, 0, 0, а21, 0) и Pa(t, 0, 0, 0, 0).1. If the signal Pa (t, 0, 0, 2006, 0) is very similar to Pa (t, 0, 0, 0, 0), then the value of a 2 = 2006 is too small and we must increase the value of a 2 to the value of a 21, when we visibly see a slight difference in the waveforms Pa (t, 0, 0, a 21, 0) and Pa (t, 0, 0, 0, 0).
Если сигнал Pa(t, 0, 0, 2006, 0) сильно отличается Pa(t, 0, 0, 0, 0), значит, значение величины а2=2006 слишком велико и мы должны уменьшать значение величины а2 до того значения а21, когда мы зримо увидим небольшое отличие формы сигналов Pa(t, 0, 0, а21, 0) и Pa(t, 0, 0, 0, 0).If the signal Pa (t, 0, 0, 2006, 0) is very different from Pa (t, 0, 0, 0, 0, 0), then the value of a 2 = 2006 is too large and we must reduce the value of a 2 to that and 21, when we visually see a slight difference in the waveform Pa (t, 0, 0, and 21, 0) and Pa (t, 0, 0, 0, 0).
Запоминаем воспроизводимые акустические сигналы, полученные при подаче на акустический излучатель сигналов напряжения с выбранной константой а2=а21We remember the reproduced acoustic signals obtained when voltage signals with the selected constant a 2 = a 21 are applied to the acoustic emitter
Назовем их соответственно Pa(t, 0, 0, а21, 0) и Pa(t, 0, 0, -а21, 0).We call them respectively Pa (t, 0, 0, and 21 0) and Pa (t, 0, 0, - and 21, 0).
2. Сравниваем формы сигналов.2. Compare waveforms.
Если похожесть сигналов нарастает в последовательности Pa(t, 0, 0, -а21, 0), Pa(t, 0, 0, 0, 0), Pa(t, 0, 0, а21, 0), fpr(t), то значение величины а2 положительно.If the similarity of the signals increases in the sequence Pa (t, 0, 0, - a 21, 0), Pa (t, 0, 0, 0, 0), Pa (t, 0, 0, and 21, 0), fpr ( t), then the value of a 2 is positive.
Если похожесть сигналов нарастает в последовательности Pa(t, 0, 0, а21, 0), Pa(t, 0, 0, 0, 0), Pa(t, 0, 0, -а21, 0), fpr(t), то значение величины а2 отрицательно.If the similarity of the signals increases in the sequence Pa (t, 0, 0, and 21, 0), Pa (t, 0, 0, 0, 0), Pa (t, 0, 0, - and 21, 0), fpr ( t), then the value of a 2 is negative.
3. Определив знак + или - величины а2, проводим более точное определение ее значения.3. Having determined the sign + or - of the value of a 2, we carry out a more accurate determination of its value.
Начинаем увеличивать абсолютную величину константы а2. Первоначально у воспроизводимого акустического сигнала Pa(t, 0, 0, а2, 0) увеличивается похожесть на сигнал fpr(t). Затем форма сигнала начинает ухудшаться. Т.е. сначала форма сигнала Pa(t, 0, 0, а2, 0) при увеличении а2 по абсолютной величине от а2=0 до а2=А2 приближается по форме к форме сигнала fpr(t), затем при дальнейшем увеличении абсолютной величины константы а2 форма сигнала Pa(t, 0, 0, а2, 0) приобретает несвойственную сигналу fpr(t) форму. Запоминаем значение at=At, а2=А2.We begin to increase the absolute value of the constant a 2. Initially, the reproduced acoustic signal Pa (t, 0, 0, and 2, 0) increases the similarity to the signal fpr (t). Then the waveform begins to deteriorate. Those. first shape Pa of the signal (t, 0, 0, a 2, 0) for increasing and 2 in absolute value from a 2 = 0 and a 2 = A2 closer in shape to form fpr signal (t), then with a further increase of the absolute value constants a 2 waveform Pa (t, 0, 0, and 2, 0) acquires an unusual waveform fpr (t). We remember the value a t = At, and 2 = A2.
B. Определение константы a3.B. Definition of the constant a 3.
На этапе B. мы определяем величину константы a3 при а0=0, а1=0 и найденном выше, с некоторой точностью, значении at=At, а2=А2.At stage B. we determine the value of the constant a 3 at a 0 = 0, and 1 = 0 and found above, with some accuracy, the value a t = At, and 2 = A2.
Для этого в соответствии с формулой (3) подаем на акустический излучатель сигнал напряженияTo do this, in accordance with formula (3), we supply a voltage signal to the acoustic emitter
где k - коэффициент, определяющий уровень громкости;where k is a coefficient that determines the volume level;
t - текущее время;t is the current time;
t′ - переменная интегрирования по времени;t ′ is the time integration variable;
t″ - переменная интегрирования по времени;t ″ - time integration variable;
fpr(t) - отфильтрованный в границах от fmax до fmin сигнал последовательности прямоугольных импульсов pr(t);fpr (t) - filtered signal in the range from fmax to fmin a sequence of rectangular pulses pr (t);
fpr(t)′, fpr(t)″ - первая и вторая производные сигнала fpr(t) по времени;fpr (t) ′, fpr (t) ″ - the first and second derivatives of the signal fpr (t) with respect to time;
at=At; a t = At;
а0=0 - принятое нами значение константы; and 0 = 0 is the constant value we have adopted;
a1=0 - принятое нами значение константы; a 1 = 0 - the constant value accepted by us;
а2=А2; a 2 = A2;
а3=2004 - произвольно выбранное нами значение константы. and 3 = 2004 is the value of a constant arbitrarily chosen by us.
Запоминаем воспроизводимый акустический сигнал, получаемый при подаче на акустический излучатель сигнала напряженияWe remember the reproduced acoustic signal received when a voltage signal is applied to the acoustic emitter
Назовем его Pa(t, 0, 0, А2, 0).We call it Pa (t, 0, 0, A2, 0).
Запоминаем воспроизводимый акустический сигнал, получаемый при подаче на акустический излучатель сигнала напряженияWe remember the reproduced acoustic signal received when a voltage signal is applied to the acoustic emitter
Назовем его Pa(t, 0, 0, А2, 2004).We call it Pa (t, 0, 0, A2, 2004).
1. Если сигнал Pa(t, 0, 0, А2, 2004) очень похож на Pa(t, 0, 0, А2, 0), значит, значение величины а3=2004 слишком мало и мы увеличиваем значение величины a3 до того значения а31, когда увидим небольшое отличие формы сигналов Pa(t, 0, 0, А2, а31) и Pa(t, 0, 0, A2, 0).1. If the signal Pa (t, 0, 0, A2, 2004) is very similar to Pa (t, 0, 0, A2, 0), then the value of a 3 = 2004 is too small and we increase the value of a 3 to the value of a 31 when we see a slight difference in the waveform Pa (t, 0, 0, A2, a 31) and Pa (t, 0, 0, A2, 0).
Если сигнал Pa(t, 0, 0, А2, 2004) сильно отличается от Pa(t, 0, 0, А2, 0), значит, значение величины a3=2004 слишком велико, то мы уменьшаем значение величины a3 до того значения а31, когда увидим небольшое отличие формы сигналов Pa(t, 0, 0, А2, а31) и Pa(t, 0, 0, A2, 0).If the signal Pa (t, 0, 0, A2, 2004) is very different from Pa (t, 0, 0, A2, 0), then the value of a 3 = 2004 is too large, then we reduce the value of a 3 to values of a 31, when we see a slight difference in the waveform Pa (t, 0, 0, A2, a 31) and Pa (t, 0, 0, A2, 0).
Запоминаем воспроизводимые акустические сигналы, полученные при подаче на акустический излучатель сигналов напряжения с выбранной константой а3=а31We remember the reproduced acoustic signals obtained when voltage signals with the selected constant a 3 = a 31 are applied to the acoustic emitter
Назовем их соответственно Pa(t, 0, 0, А2, а31) и Pa(t, 0, 0, А2, -а31).We call them Pa (t, 0, 0, A2, and 31) and Pa (t, 0, 0, 0, A2, - and 31), respectively.
2. Сравниваем формы сигналов.2. Compare waveforms.
Если похожесть сигналов нарастает в последовательности Pa(t, 0, 0, А2, -а31), Pa(t, 0, 0, А2, 0), Pa(t, 0, 0, А2, а31), fpr(t), то значение величины а3 положительно.If the similarity of the signals increases in the sequence Pa (t, 0, 0, A2, - a 31), Pa (t, 0, 0, A2, 0), Pa (t, 0, 0, A2, a 31), fpr ( t), then the value of a 3 is positive.
Если похожесть сигналов нарастает в последовательности Pa(t, 0, 0, А2, а31), Pa(t, 0, 0, А2, 0), Pa(t, 0, 0, А2, -а31), fpr(t), то значение величины а3 отрицательно.If the similarity of the signals increases in the sequence Pa (t, 0, 0, A2, and 31), Pa (t, 0, 0, A2, 0), Pa (t, 0, 0, A2, - a 31), fpr ( t), then the value of a 3 is negative.
3. Определив знак + или - величины а3, проводим более точное определение ее значения. Начинаем увеличивать абсолютную величину константы а3. Первоначально у воспроизводимого акустического сигнала Pa(t, 0, 0, А2, а3) увеличивается похожесть на сигнал fpr(t). Затем форма сигнала начинает ухудшаться. Т.е. сначала форма сигнала Pa(t, 0, 0, А2, а3) при увеличении а3 по абсолютной величине от а3=0 до а3=A3 приближается по форме к форме сигнала fpr(t), затем при дальнейшем увеличении абсолютной величины константы а3 форма сигнала Pa(t, 0, 0, А2, а3) приобретает несвойственную сигналу fpr(t) форму. Запоминаем значение а3=A3.3. Having determined the sign + or - of a 3, we carry out a more accurate determination of its value. We begin to increase the absolute value of the constant a 3. Initially, the reproducible acoustic signal Pa (t, 0, 0, A2, and 3) increases the similarity to the signal fpr (t). Then the waveform begins to deteriorate. Those. first, the waveform Pa (t, 0, 0, A2, a 3) with increasing a 3 in absolute value from a 3 = 0 to a 3 = A3 approaches in waveform fpr (t), then with a further increase in absolute value constants a 3 waveform Pa (t, 0, 0, A2, a 3) acquires an unusual waveform fpr (t). We remember the value a 3 = A3.
С. Определение константы а0.C. Definition of the constant a 0.
На этапе С. мы определяем величину константы а0 при a1=0 и найденных выше, с некоторой точностью, значениях at=At, a2=А2, а3=A3.At step C., we determine the value of the constant a 0 for a 1 = 0 and found above, with some accuracy, the values of a t = At, a 2 = A2, and 3 = A3.
Для этого в соответствии с формулой (3) подаем на акустический излучатель сигнал напряженияTo do this, in accordance with formula (3), we supply a voltage signal to the acoustic emitter
где k - коэффициент, определяющий уровень громкости;where k is a coefficient that determines the volume level;
t - текущее время;t is the current time;
t′ - переменная интегрирования по времени;t ′ is the time integration variable;
t″ - переменная интегрирования по времени;t ″ - time integration variable;
fpr(t) - отфильтрованный в границах от fmax до fmin сигнал последовательности прямоугольных импульсов pr(t);fpr (t) - filtered signal in the range from fmax to fmin a sequence of rectangular pulses pr (t);
fpr(t)′, fpr(t)″ - первая и вторая производные сигнала fpr(t) по времени;fpr (t) ′, fpr (t) ″ - the first and second derivatives of the signal fpr (t) with respect to time;
at=At; a t = At;
а0=1984 - произвольно выбранное нами значение константы; and 0 = 1984 - the value of a constant arbitrarily chosen by us;
а1=0 - принятое нами значение константы and 1 = 0 - the constant value accepted by us
а2=А2; a 2 = A2;
а3=А3. and 3 = A3.
Запоминаем воспроизводимый акустический сигнал, получаемый при подаче на акустический излучатель сигнала напряженияWe remember the reproduced acoustic signal received when a voltage signal is applied to the acoustic emitter
Назовем его Pa(t, 0, 0, А2, A3).We call it Pa (t, 0, 0, A2, A3).
Запоминаем воспроизводимый акустический сигнал, получаемый при подаче на акустический излучатель сигнала напряженияWe remember the reproduced acoustic signal received when a voltage signal is applied to the acoustic emitter
Назовем его Pa(t, 1984, 0, А2, A3).We call it Pa (t, 1984, 0, A2, A3).
1. Если сигнал Pa(t, 1984, 0, А2, A3) очень похож на Pa(t, 0, 0, А2, A3), значит, значение величины а0=1984 слишком мало и мы должны увеличивать значение величины а0 до того значения а01, когда мы зримо увидим небольшое отличие формы сигналов Pa(t, а01, 0, А2, A3) и Pa(t, 0, 0, A2, A3).1. If the signal Pa (t, 1984, 0, A2, A3) is very similar to Pa (t, 0, 0, A2, A3), then the value of a 0 = 1984 is too small and we must increase the value of a 0 to the value of a 01, when we visibly see a slight difference in the waveform Pa (t, a 01, 0, A2, A3) and Pa (t, 0, 0, 0, A2, A3).
Если сигнал Pa(t, 1984, 0, А2, A3) сильно отличается Pa(t, 0, 0, А2, A3), значит, значение величины а0=1984 слишком велико и мы должны уменьшать значение величины а0 до того значения а01, когда мы зримо увидим небольшое отличие формы сигналов Pa(t, а01, 0, A2, A3) и Pa(t, 0, 0, А2, A3).If the signal Pa (t, 1984, 0, A2, A3) is very different from Pa (t, 0, 0, A2, A3), then the value of a 0 = 1984 is too large and we must reduce the value of a 0 to that and 01, when we visibly see a slight difference in the waveform Pa (t, a 01, 0, A2, A3) and Pa (t, 0, 0, A2, A3).
Запоминаем воспроизводимые акустические сигналы, полученные при подаче на акустический излучатель сигналов напряжения с выбранной константой а0= а01We remember the reproduced acoustic signals obtained when voltage signals with the selected constant a 0 = a 01 are applied to the acoustic emitter
Назовем их соответственно Pa(t, а01, 0, A2, A3) и Pa(t, -а01, 0, A2, A3).We call them Pa (t, а, 01, 0, A2, A3) and Pa (t, - а 01, 0, A2, A3), respectively.
2. Сравниваем форму сигналов Pa(t, а01, 0, A2, A3) и Pa(t, -а01, 0, A2, A3). Относительно сигнала Pa(t, 0, 0, A2, A3) один из них будет иметь более пологие фронты сигнала, другой более крутые.2. Compare the waveform of Pa (t, a 01, 0, A2, A3) and Pa (t, - a 01, 0, A2, A3). Regarding the signal Pa (t, 0, 0, A2, A3), one of them will have more gentle edges of the signal, the other will be steeper.
Если более крутой фронт нарастания воспроизводимого акустического сигнала при положительном значении величины а0, то ее значение положительно.If the steeper rise front of the reproduced acoustic signal with a positive value of a 0, then its value is positive.
Если более крутой фронт нарастания воспроизводимого акустического сигнала при отрицательном значении величины а0, то ее значение отрицательно.If the steeper rise front of the reproduced acoustic signal with a negative value of a 0, then its value is negative.
3. Определив знак + или - величины а0, проводим более точное определение ее значения.3. Having determined the sign + or - of the value а 0, we carry out a more accurate determination of its value.
Начинаем увеличивать абсолютную величину константы а0. Первоначально у воспроизводимого акустического сигнала увеличивается крутизна фронта сигнала. Затем в районе фронтов сигнала начинают появляться искажения в виде дополнительного пика. Т.е. сначала форма сигнала Pa(t, а0, 0, A2, A3) при увеличении а0 по абсолютной величине от а0=0 до а0=А0 приближается по форме к форме сигнала fpr(t), затем при дальнейшем увеличении абсолютной величины константы а0 фронты сигнала Pa(t, а0, 0, A2, A3) приобретают несвойственную сигналу fpr(t) крутизну фронтов и искажения вплоть до добавочных пиков на фронтах сигналов. Запоминаем значение а0=А0.We begin to increase the absolute value of the constant a 0. Initially, the steepness of the signal front increases in the reproduced acoustic signal. Then, in the region of the signal fronts, distortions begin to appear in the form of an additional peak. Those. first, the waveform Pa (t, a 0, 0, A2, A3) with increasing a 0 in absolute value from a 0 = 0 to a 0 = A0 approaches the waveform fpr (t), then with a further increase in absolute value constants a 0 signal fronts Pa (t, and 0, 0, A2, A3) acquire uncharacteristic signal fpr (t) slope fronts and distortion up to the additional peaks in the signal fronts. We remember the value a 0 = A0.
D. Определение константы а1.D. Definition of the constant a 1.
На этапе D. мы определяем величину константы а1 при найденных выше, с некоторой точностью, значениях at=At, а0=А0, а2=A2, а3=A3.In Step D., we define the constant value 1 and when found above, with some accuracy, values of a t = At, and A0 = 0 and 2 = A2, and 3 = A3.
Для этого в соответствии с формулой (3) подаем на акустический излучатель сигнал напряженияTo do this, in accordance with formula (3), we supply a voltage signal to the acoustic emitter
где k - коэффициент, определяющий уровень громкости;where k is a coefficient that determines the volume level;
t - текущее время;t is the current time;
t′ - переменная интегрирования по времени;t ′ is the time integration variable;
t″ - переменная интегрирования по времени;t ″ - time integration variable;
fpr(t) - отфильтрованный в границах от fmax до fmin сигнал последовательности прямоугольных импульсов pr(t);fpr (t) - filtered signal in the range from fmax to fmin a sequence of rectangular pulses pr (t);
fpr(t)′, fpr(t)″ - первая и вторая производные сигнала fpr(t) по времени;fpr (t) ′, fpr (t) ″ - the first and second derivatives of the signal fpr (t) with respect to time;
at=At; a t = At;
а0=А0; a 0 = A0;
а1=1957 - произвольно выбранное нами значение константы; and 1 = 1957 - the value of a constant arbitrarily chosen by us;
а2=А2; a 2 = A2;
а3=А3. and 3 = A3.
Запоминаем воспроизводимый акустический сигнал, получаемый при подаче на акустический излучатель сигнала напряженияWe remember the reproduced acoustic signal received when a voltage signal is applied to the acoustic emitter
Назовем его Pa(t, А0, 0, А2, A3).We call it Pa (t, A0, 0, A2, A3).
Запоминаем воспроизводимый акустический сигнал, получаемый при подаче на акустический излучатель сигнала напряженияWe remember the reproduced acoustic signal received when a voltage signal is applied to the acoustic emitter
Назовем его Pa(t, А0, 1957, А2, A3).We call it Pa (t, A0, 1957, A2, A3).
1. Если сигнал Pa(t, А0, 1957, А2, A3) очень похож на Pa(t, А0, 0, А2, A3), значит, значение величины а1=1957 слишком мало и мы увеличиваем значение величины а1 до того значения а11, когда увидим небольшое отличие формы сигналов Pa(t, А0, а11, A2, A3) и Pa(t, А0, 0, А2, A3).1. If the signal Pa (t, A0, 1957, A2, A3) is very similar to Pa (t, A0, 0, A2, A3), then the value of a 1 = 1957 is too small and we increase the value of a 1 to of the value of a 11 when we see a slight difference in the waveform Pa (t, A0, a 11, A2, A3) and Pa (t, A0, 0, A2, A3).
Если сигнал Pa(t, А0, 1957, А2, A3) сильно отличается от Pa(t, А0, 0, А2, A3), значит, значение величины а1=1957 слишком велико и мы уменьшаем значение величины а1 до того значения а11, когда увидим небольшое отличие формы сигналов Pa(t, А0, а11, А2, A3) и Pa(t, А0, 0, А2, A3).If the signal Pa (t, A0, 1957, A2, A3) is very different from Pa (t, A0, 0, A2, A3), then the value of a 1 = 1957 is too large and we reduce the value of a 1 to that and 11, when we see a slight difference in the waveforms of Pa (t, A0, a 11, A2, A3) and Pa (t, A0, 0, A2, A3).
Запоминаем воспроизводимые акустические сигналы, полученные при подаче на акустический излучатель сигналов напряжения с выбранной константой а1= а11We remember the reproduced acoustic signals obtained when a voltage signal with the selected constant a 1 = a 11 is applied to the acoustic emitter
Назовем их соответственно Pa(t, А0, а11, A2, A3) и Pa(t, А0, -а11, A2, A3).We call them respectively Pa (t, A0, and 11, A2, A3) and Pa (t, A0 - and 11, A2, A3).
2. Сравниваем формы сигналов Pa(t, А0, а11, A2, A3) и Pa(t, А0, -а11, A2, A3). Относительно сигнала Pa(t, А0, 0, A2, A3) один из них будет иметь более пологие фронты сигнала, другой более крутые.2. Compare the waveforms Pa (t, A0, a 11, A2, A3) and Pa (t, A0, a 11, A2, A3). Regarding the signal Pa (t, A0, 0, A2, A3), one of them will have more gentle edges of the signal, the other will be steeper.
Если более крутой фронт нарастания воспроизводимого акустического сигнала при положительном значении величины а1, то ее значение положительно.If the steeper rise front of the reproduced acoustic signal with a positive value of a 1, then its value is positive.
Если более крутой фронт нарастания воспроизводимого акустического сигнала при отрицательном значении величины а1, то ее значение отрицательно.If the steeper rise front of the reproduced acoustic signal with a negative value of a 1, then its value is negative.
3. Определив знак + или - величины а1, проводим более точное определение ее значения.3. Having determined the sign + or - of a 1, we carry out a more accurate determination of its value.
Начинаем увеличивать абсолютную величину константы а1. Первоначально у воспроизводимого акустического сигнала увеличивается крутизна фронта сигнала. Затем в районе фронтов сигнала начинают появляться искажения в виде дополнительного пика. Т.е. сначала форма сигнала Pa(t, А0, а1, A2, A3) при увеличении а1 по абсолютной величине от а1=0 до а1=А1 приближается по форме к форме сигнала fpr(t), затем при дальнейшем увеличении абсолютной величины константы а1 фронты сигнала Pa(t, А0, а1, A2, A3) приобретают несвойственную сигналу fpr(t) крутизну фронтов и искажения вплоть до добавочных пиков на фронтах сигналов. Запоминаем значение а1=А1.We begin to increase the absolute value of the constant a 1. Initially, the steepness of the signal front increases in the reproduced acoustic signal. Then, in the region of the signal fronts, distortions begin to appear in the form of an additional peak. Those. first, the waveform Pa (t, A0, a 1, A2, A3) with increasing a 1 in absolute value from a 1 = 0 to a 1 = A1 approaches the waveform fpr (t), then with a further increase in absolute value the constants a 1 the edges of the signal Pa (t, A0, and 1, A2, A3) acquire the steepness of the edges and distortions up to additional peaks at the edges of the signals, which are unusual for the signal fpr (t). Remember the value of a 1 = A1.
Е. Уточнение значения констант at, а0, а1, а2, а3.E. Refining the value of the constants a t, a 0, a 1, a 2, and 3.
Когда мы определили в первом приближении величины констант at, а0, а1, а2, а3, мы можем уточнить их значение, варьируя их величину вблизи величин At, А0, А1, A2, A3, добиваясь большей похожести воспроизводимого акустического сигнала на fpr(t). Таким образом, мы находим уточненные значения констант at, а0, а1, а2, а3 для наиболее точного воспроизведения звукового сигнала акустическим излучателем. Назовем эти значения At, А0, А1, A2, A3 соответственно для at, а0, а1, а2, а3.When we determined, as a first approximation, the values of the constants a t, a 0, a 1, a 2, a 3, we can refine their value by varying their value near the values At, A0, A1, A2, A3, achieving greater similarity of the reproduced acoustic signal on fpr (t). Thus, we find the updated values of the constants a t, and 0, a 1, a 2, and 3 for the most accurate reproduction of the sound signal by an acoustic emitter. We call these values At, A0, A1, A2, A3, respectively, for a t, and 0, and 1, and 2, and 3.
Последовательность нахождения коэффициентов при их подборе не имеет существенного значения.The sequence of finding the coefficients in their selection is not significant.
F. Для лучшего воспроизведения акустического сигнала требуется, чтобы сигнал, подаваемый на акустический излучатель 
попадал в область от fmax до fmin, т.е. был в границах рабочего диапазона частот акустического излучателя.fell into the region from fmax to fmin, i.e. was within the operating frequency range of the acoustic emitter.
Каждому акустическому излучателю с его акустическим оформлением соответствует свои коэффициенты в формуле (3) зависимости Ud(t) от p(t). Если повторяемость физических параметров электроакустического излучателя и его акустического оформления достаточно высока, то можно находить значения коэффициентов at, а0, а1, а2, а3 один раз для всех подобных электроакустических излучателей. Формулу зависимости Ud(t) от p(t) для конкретного электроакустического излучателя, например ДЗГ, с его акустическим оформлением мы закладываем в счетное устройство, которое будет работать с этим излучателем.Each acoustic emitter with its acoustic design has its own coefficients in the formula (3) of the dependence of Ud (t) on p (t). If the repeatability of the physical parameters of the electroacoustic transducer and acoustic design is high enough, it is possible to find the values of the coefficients a t, a 0, a 1, a 2, a 3 once for all such electroacoustic emitters. The formula for the dependence of Ud (t) on p (t) for a particular electro-acoustic emitter, for example, DZG, with its acoustic design, we put in a counting device that will work with this emitter.
Слуховые вкусы у людей различны и достаточно субъективны, поэтому источник сигнала с регулировками по значению величин at, а0, а1, а2, а3 может быть востребован. Имеется возможность широкой области регулировок (регулировками по at, а0, а1, а2, а3) от наиболее достоверного, когда at=At, a0=А0, a1=А1, a2=А2, a3=A3, до любого более недостоверного воспроизведения вплоть до традиционного способа подачи сигнала на акустический излучатель, когда величины at, а0, а1, а2, а3 равны нулю. Действительно, подставив at=0, a0=0, a1=0, a2=0, a3=0 в выражение (3), получим U(t)=k·p(t).Auditory tastes in people are different and quite subjective, therefore, a signal source with adjustments to the values of a t, and 0, a 1, a 2, and 3 can be claimed. There is the possibility of a wide range of adjustments (adjustments in a t, a 0, a 1, a 2, a 3) from the most reliable, when a t = At, a 0 = A0, a 1 = A1, a 2 = A2, a 3 = A3, up to any more unreliable reproduction up to the traditional method of applying a signal to an acoustic emitter, when the values of a t, and 0, a 1, a 2, and 3 are equal to zero. Indeed, substituting a t = 0, a 0 = 0, a 1 = 0, a 2 = 0, a 3 = 0 into expression (3), we obtain U (t) = k · p (t).
Это и есть традиционный способ подачи сигнала на акустический излучатель.This is the traditional way of applying a signal to an acoustic emitter.
Пусть нам требуется воспроизвести электроакустическим излучателем с известными константами at, а0, а1, а2, а3, например ДЗГ, с ее акустическим оформлением, акустическое давление пропорциональное сигналу p(t) в границах рабочего диапазона амплитуды и частот излучателя и записанному, например, на компакт диске.Let us need to reproduce with an electro-acoustic emitter with the known constants a t, and 0, a 1, a 2, and 3, for example, DZG, with its acoustic design, the acoustic pressure is proportional to the signal p (t) within the limits of the working range of the emitter’s amplitude and frequencies and the recorded , for example, on a CD.
1. Считываем сигнал с диска.1. Read the signal from the disk.
2. Пропускаем сигнал через фильтр разрешенных частот и получаем fp(t).2. We pass the signal through the filter of allowed frequencies and get fp (t).
3. Подаем сигнал fp(t) на счетное устройство, где по формуле преобразования сигнала (3) рассчитываем величину напряжения U(t), которое следует подать на вход электроакустического излучателя.3. We send the signal fp (t) to the counter, where according to the signal conversion formula (3) we calculate the voltage U (t), which should be fed to the input of the electro-acoustic emitter.
4. Преобразуем значение величины напряжения U(t), рассчитанное, как было показано выше в соответствии с предлагаемым изобретением, в электрический сигнал.4. Convert the value of the voltage U (t), calculated, as shown above in accordance with the invention, into an electrical signal.
5. Подаем электрический сигнал на электроакустический излучатель, который создает акустический сигнал.5. We apply an electric signal to the electro-acoustic emitter, which creates an acoustic signal.
Изобретение позволяет существенно достовернее воспроизводить акустическим излучателем, например ДЗГ, форму любого акустического сигнала, чем это было до применения данного изобретения. Так как величина подаваемого на акустический излучатель сигнала рассчитывается по формуле, то предлагаемый способ в отличие от прототипа решает задачу сокращения искажений излучаемого акустического сигнала, связанных с недостаточным учетом физических параметров акустического излучателя при формировании подаваемого на излучатель сигнала, что позволяет существенно улучшить качество воспроизводимого акустического сигнала.The invention allows for significantly more reliable reproduction by an acoustic emitter, for example, DZG, of the shape of any acoustic signal than it was before the application of this invention. Since the value of the signal supplied to the acoustic emitter is calculated by the formula, the proposed method, in contrast to the prototype, solves the problem of reducing the distortion of the emitted acoustic signal associated with insufficient consideration of the physical parameters of the acoustic emitter when generating the signal supplied to the emitter, which can significantly improve the quality of the reproduced acoustic signal .
В качестве примера рассмотрим на фиг. 1, фиг. 2 реальные сигналы, воспроизводимые ДЗГ в не заглушенной комнате без использования предлагаемого изобретения и с ним.As an example, consider FIG. 1, FIG. 2 real signals reproduced by DZG in a non-damped room without using the proposed invention and with it.
На фиг. 1а показан сигнал, который требуется воспроизвести - последовательность одиночных синусов.In FIG. 1a shows the signal to be reproduced - a sequence of single sines.
На фиг. 1b акустический сигнал, который воспроизводит ДЗГ при подаче на ее вход сигнала с фиг. 1а предварительно пропущенного через фильтр разрешенных частот. Видны существенные отличия в амплитуде и фазе воспроизводимого сигнала, затухание акустического сигнала после прекращения подачи электрического сигнала происходит медленнее, чем в случае фиг. 1с.In FIG. 1b, an acoustic signal that produces a DGG when a signal from FIG. 1a previously passed through a filter of allowed frequencies. Significant differences in the amplitude and phase of the reproduced signal are visible, the attenuation of the acoustic signal after the cessation of the electric signal is slower than in the case of FIG. 1s
На фиг. 1с акустический сигнал, который воспроизводит ДЗГ при подаче на вход сигнала, рассчитанного на счетном устройстве, где по формуле преобразования сигнала рассчитывается величина напряжения U(t), которое следует подать на вход электроакустического излучателя согласно изобретению. Видно существенное улучшение качества воспроизведения сигнала при использовании изобретения, в частности более быстрое нарастание сигнала и более быстрое затухание сигнала, видно, что сигналы фиг. 1а и фиг. 1с существенно более похожи по форме, чем сигналы фиг. 1а и фиг. 1b.In FIG. 1c, an acoustic signal that produces a DZG when a signal calculated on a counting device is applied to the input, where the voltage U (t) is calculated by the signal conversion formula, which should be applied to the input of an electro-acoustic emitter according to the invention. Significant improvement in signal reproduction quality is seen when using the invention, in particular, faster signal growth and faster signal attenuation; it can be seen that the signals of FIG. 1a and FIG. 1c are substantially more similar in shape than the signals of FIG. 1a and FIG. 1b.
На фиг. 2а показан сигнал, который требуется воспроизвести.In FIG. 2a shows the signal to be reproduced.
На фиг. 2b акустический сигнал, который воспроизводит ДЗГ при подаче на ее вход сигнала с фиг. 2а, предварительно пропущенного через фильтр разрешенных частот. Видны существенные отличия формы воспроизводимого сигнала.In FIG. 2b, an acoustic signal that produces a DGG when a signal from FIG. 2a previously passed through a filter of allowed frequencies. Significant differences in the shape of the reproduced signal are visible.
На фиг. 2с акустический сигнал, который воспроизводит ДЗГ при подаче на вход сигнала, рассчитанного на счетном устройстве, где по формуле преобразования сигнала рассчитывается величина напряжения U(t), которое следует подать на вход электроакустического излучателя согласно изобретению. Видно существенное улучшение качества воспроизведения сигнала при использовании изобретения. Искажения незначительны.In FIG. 2c, an acoustic signal that produces a DZG when a signal calculated on a counting device is applied to the input, where, according to the signal conversion formula, the voltage U (t) is calculated, which should be applied to the input of the electro-acoustic emitter according to the invention. You can see a significant improvement in signal reproduction quality when using the invention. Distortion is negligible.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является устранение искажений при воспроизведении акустического сигнала электроакустическим излучателем, связанных с недостаточным учетом его физических параметров, выражающееся в существенной непохожести формы воспроизводимого акустического сигнала относительно формы того сигнала, который требуется воспроизвести. Использование изобретения позволяет воссоздавать акустический сигнал любой формы с большей похожестью на сигнал звукового образа в границах рабочего диапазона амплитуды и частот акустического излучателя.The technical result of the invention is the elimination of distortions in the reproduction of an acoustic signal by an electro-acoustic emitter associated with insufficient consideration of its physical parameters, which is expressed in the significant dissimilarity of the shape of the reproduced acoustic signal relative to the shape of the signal to be reproduced. The use of the invention allows you to recreate an acoustic signal of any shape with greater similarity to the signal of the sound image within the working range of the amplitude and frequency of the acoustic emitter.
Claims (6)
где Utr(t) - традиционный сигнал напряжения, пропорциональный значению желаемого акустического давления
Utr(t)=k·p(t);
Ud(t) - дополнительный сигнал напряжения, получаемый согласно формуле
Ud(t)=k·(a0·p(t)′+a1·p(t)″);
Und(t) - дополнительный сигнал напряжения, получаемый согласно формуле
k - коэффициент, определяющий уровень громкости;
t - текущее время;
t′ - переменная интегрирования по времени;
t″ - переменная интегрирования по времени;
p(t) - акустическое давление, которое хочется воспроизвести;
p(t)′, p(t)″ - первая и вторая производные давления по времени;
at - константа в формуле, характеризующая скорость затухания колебательной системы электроакустического излучателя;
a0, a1 - константы в формуле, имеют значения, при которых скорость нарастания и спада сигналов акустического давления при воспроизведении электроакустическим излучателем тестовых сигналов, которые находятся в границах рабочего диапазона частот излучателя, максимально приближена к скорости нарастания и спада тестовых сигналов, а форма сигналов акустического давления имеет наименьшие искажения;
a2, a3 - константы в формуле, имеют значения, при которых форма сигнала акустического давления при воспроизведении электроакустическим излучателем тестовых сигналов, находящихся в границах рабочего диапазона частот излучателя, максимально приближена к форме сигнала тестовых сигналов.1. A method of generating a control signal for an electro-acoustic emitter, with its acoustic design, to better recreate the shape of the acoustic signal, within the boundaries of the working range of the amplitude and frequencies of the electro-acoustic emitter, at a given distance along the axis of the emitter, including the operation of the emitter in test mode and operating mode and applying voltage to the emitter, characterized in that the emitter is supplied with a voltage signal U (t), which includes the traditional signal Utr (t) and two additional voltage signals Ud (t) and Und (t):
where Utr (t) is a traditional voltage signal proportional to the value of the desired acoustic pressure
Utr (t) = k · p (t);
Ud (t) is an additional voltage signal obtained according to the formula
Ud (t) = k · ( a 0 · p (t) ′ + a 1 · p (t) ″);
Und (t) is an additional voltage signal obtained according to the formula
k is a coefficient that determines the volume level;
t is the current time;
t ′ is the time integration variable;
t ″ - time integration variable;
p (t) is the acoustic pressure that you want to reproduce;
p (t) ′, p (t) ″ - the first and second derivatives of pressure with respect to time;
a t is a constant in the formula characterizing the attenuation rate of the oscillatory system of the electro-acoustic emitter;
a 0, a 1 - constants in the formula, have values at which the rate of rise and fall of the acoustic pressure signals when the electroacoustic emitter reproduces test signals that are within the operating frequency range of the emitter is as close as possible to the rise and fall rate of the test signals, and the form acoustic pressure signals have the least distortion;
a 2, a 3 - constants in the formula, have values at which the waveform of the acoustic pressure when the electroacoustic emitter reproduces test signals that are within the operating frequency range of the emitter is as close as possible to the waveform of the test signals.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014139784/28A RU2582304C1 (en) | 2014-09-30 | 2014-09-30 | Method of generating electroacoustic radiator control signal |
| PCT/RU2015/000005 WO2016053132A1 (en) | 2014-09-30 | 2015-01-14 | Method of generating a signal for controlling an electro-acoustic emitter (variants) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014139784/28A RU2582304C1 (en) | 2014-09-30 | 2014-09-30 | Method of generating electroacoustic radiator control signal |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2014139784A RU2014139784A (en) | 2016-04-20 |
| RU2582304C1 true RU2582304C1 (en) | 2016-04-20 |
Family
ID=55631033
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014139784/28A RU2582304C1 (en) | 2014-09-30 | 2014-09-30 | Method of generating electroacoustic radiator control signal |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2582304C1 (en) |
| WO (1) | WO2016053132A1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2161379C1 (en) * | 2000-06-01 | 2000-12-27 | Винокуров Николай Павлович | Method for reducing loudspeaker audio signal distortions |
| WO2001026422A2 (en) * | 1999-10-04 | 2001-04-12 | Srs Labs, Inc. | Acoustic correction apparatus |
| US6408078B1 (en) * | 1997-10-30 | 2002-06-18 | Maximilian Hobelsberger | Active reactive acoustical elements |
| US20050031132A1 (en) * | 2003-08-07 | 2005-02-10 | Tymphany Corporation | Control system |
-
2014
- 2014-09-30 RU RU2014139784/28A patent/RU2582304C1/en not_active IP Right Cessation
-
2015
- 2015-01-14 WO PCT/RU2015/000005 patent/WO2016053132A1/en active Application Filing
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6408078B1 (en) * | 1997-10-30 | 2002-06-18 | Maximilian Hobelsberger | Active reactive acoustical elements |
| WO2001026422A2 (en) * | 1999-10-04 | 2001-04-12 | Srs Labs, Inc. | Acoustic correction apparatus |
| RU2161379C1 (en) * | 2000-06-01 | 2000-12-27 | Винокуров Николай Павлович | Method for reducing loudspeaker audio signal distortions |
| US20050031132A1 (en) * | 2003-08-07 | 2005-02-10 | Tymphany Corporation | Control system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2014139784A (en) | 2016-04-20 |
| WO2016053132A1 (en) | 2016-04-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7188082B2 (en) | SOUND PROCESSING APPARATUS AND METHOD, AND PROGRAM | |
| CN103634726B (en) | A kind of Automatic loudspeaker equalization method | |
| JP6182869B2 (en) | Audio playback device | |
| JP2009531901A (en) | Method and apparatus in an acoustic system | |
| JP2008507934A (en) | Speech enhancement | |
| JP6430626B2 (en) | Apparatus and method for manipulating input audio signals | |
| US10666217B2 (en) | Dynamically extending loudspeaker capabilities | |
| RU2582304C1 (en) | Method of generating electroacoustic radiator control signal | |
| CN111010651B (en) | Speaker control apparatus and associated sound reproduction device | |
| RU2716846C2 (en) | Audio signal correction method | |
| RU2558653C2 (en) | Method for shaping control signal for electroacoustic projector | |
| RU2558642C2 (en) | Method of generating electroacoustic radiator control signal | |
| RU2542637C1 (en) | Method of forming signal for controlling electroacoustic emitter | |
| US11763828B2 (en) | Frequency band expansion device, frequency band expansion method, and storage medium storing frequency band expansion program | |
| JP6213701B1 (en) | Acoustic signal processing device | |
| US20240045505A1 (en) | Audio and haptic signal processing | |
| WO2018135564A1 (en) | Acoustic effect giving device, acoustic effect giving method and acoustic effect giving program | |
| CN116320899B (en) | Sounding method, device and equipment | |
| WO2019016881A1 (en) | Signal generating device for generating signal of change in force for driving speaker, speaker, filter for speaker | |
| KR20160136341A (en) | Equaliser, audio system with such an equaliser and method for equalising a sound mix | |
| JP2014099733A (en) | Signal processing device, signal processing method, and acoustic reproduction system, and program | |
| JP2014077970A (en) | Harmonic distortion rate measuring method and apparatus | |
| JP2013207704A (en) | Audio signal reproduction device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20161001 |