WO2013174165A1 - 一种音频信号播放系统及电子设备 - Google Patents

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power
frequency
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程乔乔
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华为技术有限公司
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    • H04R3/00—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R3/12—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones for distributing signals to two or more loudspeakers

Definitions

  • Audio signal playing system and electronic device The application is submitted to the Chinese Patent Office on May 25, 2012, and the application number is
  • the invention belongs to the technical field of signal processing, and in particular relates to an audio signal playing system and an electronic device. Background technique
  • the frequency range of an audio signal that can be heard by the human ear is 20 Hz to 20 kHz, and is particularly sensitive to low frequency portions of the audio signal.
  • the traditional way is to increase the speaker size. For example, a 52mm diameter, 26mm high speaker has a good performance in the low frequency part of about 160Hz.
  • the space occupied by speakers in electronic devices is getting smaller and smaller, and large-sized speakers are difficult to adapt to most electronic devices.
  • the audio signal playback system includes two or more speakers having different frequency response ranges, and the two or more speakers cooperate to enable playback of audio signals over a wide frequency range.
  • the audio signal playback system can include two speakerphones
  • the frequency response range of one speaker is 50Hz-3000Hz, and the frequency response range of another speaker is 1000Hz-12KHz.
  • the audio signals to be played are directly input into the two speakers for playback.
  • An object of the present invention is to provide an audio signal playing system, which aims to solve the problem that the audio signal playing system provided by the prior art includes two or more speakers with different frequency responses, and the loudness is inconsistent between the speakers.
  • the problem is that it causes poor playback.
  • the embodiment of the present invention is implemented as an audio signal playing system, where the system includes: two or more speakers for respectively playing audio signals of different frequency segments; and a filtering unit for inputting the audio signal After performing filtering processing, amplifying and outputting to the corresponding speaker;
  • a feedback control unit configured to collect the audio signal played by the two or more speakers, and identify a power level of the audio signal collected in different frequency segments, and then adjust the filtering according to the recognition result The amplification factor of the corresponding frequency segment of the audio signal after the unit is filtered.
  • Another object of embodiments of the present invention is to provide an electronic device including an audio signal playback system as described above.
  • the audio signal playing system provided by the embodiment of the invention is based on two or more speakers
  • a frequency feedback analysis is performed on the audio signals from a pair of speakers, and the feedback control unit of the audio intensity of the corresponding speaker is adjusted according to the analysis result, so that the feedback control of the audio playback intensity of each speaker is realized, so that the loudness between the speakers is consistent.
  • Optimize the audio playback effect of the system which can enable the listener to get a good listening experience, which is conducive to the promotion and application of the product.
  • FIG. 1 is a structural diagram of an audio signal playing system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a structural view of the filtering unit of Figure 1;
  • FIG. 3 is a structural diagram of the feedback control unit of Figure 2;
  • FIG 4 is a structural diagram of the digital signal processing module of Figure 3;
  • FIG. 5 is an external schematic diagram of an electronic device according to an embodiment of the present invention when the electronic device is a mobile communication terminal;
  • FIG. 6 is an external schematic view of the electronic device provided by the embodiment of the present invention. detailed description
  • the audio signal playing system provided by the embodiment of the present invention further comprises an audio signal sent by a pair of speakers for frequency analysis based on two or more speakers having different frequency response ranges. And adjust the feedback control unit of the corresponding speaker audio playback intensity according to the analysis result.
  • FIG. 1 shows the structure of an audio signal playing system according to an embodiment of the present invention. For the convenience of description, only parts related to the embodiment of the present invention are shown.
  • the audio signal playing system provided by the embodiment of the present invention includes: two or more speakers 11 , and two or more speakers 11 have different frequency response ranges for respectively playing audio signals of different frequency segments; the filtering unit 12 For filtering the input audio signal and then outputting the amplified signal to the corresponding speaker 11 to avoid the problem that the plurality of speakers 11 are prone to reverberation when playing the audio signal.
  • the audio signal playing system provided by the embodiment of the present invention further includes: a feedback control unit 13 for collecting audio signals played by two or more speakers 11 and identifying the set to The power level of the audio signal in different frequency segments, and then adjusting the amplification factor of the corresponding frequency segment of the filtered audio signal by the filtering unit 12 according to the recognition result.
  • the audio signal playing system provided by the embodiment of the present invention further includes frequency analysis of an audio signal sent by a pair of speakers on the basis of two or more speakers, and adjusts audio playback of the corresponding speaker according to the analysis result.
  • the intensity feedback control unit realizes the feedback control of the audio playback intensity of each speaker, so that the loudness between the speakers is consistent, and the audio playback effect of the system is optimized, so that the listener can obtain a good listening experience, which is beneficial to the promotion of the product and application.
  • the filtering unit 12 may include: two or more filters for respectively filtering and processing the input audio signal; two or more power amplifiers, the two or more The power amplifiers are respectively connected between the filter and the speaker, and are used for amplifying the audio signals output by the corresponding filters and outputting them to the corresponding speakers.
  • the filtering unit 12 at this time may include: a low pass filter 121 for inputting an audio signal. Performing low-pass filtering processing to output an audio signal of the first frequency segment to filter out the input The high frequency component of the audio signal allows the low frequency component to pass; the first power amplifier 123 is configured to amplify the audio signal output by the low pass filter 121 and output it to a speaker 11 for a first frequency by a speaker 11 The audio signal of the segment is played; the high-pass filter 122 is configured to perform high-pass filtering processing on the input audio signal, and then output the audio signal of the second frequency segment to filter out low-frequency components in the input audio signal to allow high-frequency components to be obtained.
  • the second power amplifier 124 is configured to amplify the audio signal output by the high-pass filter 122 and output it to another speaker 11 to play the audio signal of the second frequency segment by the other speaker 11.
  • the low pass filter 121 and/or the high pass filter 122 may be an Infinite Impulse Response (IRR).
  • IRR Infinite Impulse Response
  • the frequency response range of the first frequency segment is (0, f0)
  • the frequency response range of the second frequency segment is [fl, + ⁇ ]
  • f0 is the upper cutoff frequency of the first frequency segment
  • fl is the second frequency segment. The next cutoff frequency.
  • the feedback control unit 13 may include: a microphone 131 for collecting audio signals from two speakers 11; and a digital signal processing module 132 for identifying the audio signals collected by the microphones 131, respectively.
  • the power level in the second frequency segment and the first frequency segment is then adjusted according to the recognition result by the amplification factor of the first power amplifier 123 and/or the second power amplifier 124.
  • the digital signal processing module 132 may further include: an analog-to-digital conversion module 1321, configured to perform analog-to-digital conversion on the audio signal collected by the microphone 131, and output a digital audio signal; time domain-frequency The domain transform module 1322 is configured to convert the digital audio signal output by the analog-to-digital conversion module 1321 from the time domain to the frequency domain by using a fast Fourier transform algorithm, and the digital audio signal is converted from the time-varying signal to the frequency-dependent signal;
  • the identification module 1323 is configured to identify the power level of the digital audio signal converted by the time domain-frequency domain transform module 1322 in the second frequency segment and the first frequency segment, and the power amplifier control module 1324 is configured to identify according to the power identification module 1323.
  • the amplification factor of the second power amplifier 124 when the power of the digital audio signal recognized by the power recognition module 1323 is lower than the power of the digital audio signal in the first frequency segment by a preset value, the power amplifier control module 1324 improves The amplification factor of the second power amplifier 124, and when the power of the digital audio signal recognized by the power recognition module 1323 is lower than the power of the digital audio signal in the second frequency segment by a preset value, the power amplifier control module 1324 Then, the amplification factor of the second power amplifier 124 is lowered.
  • Embodiments of the present invention also provide an electronic device including an audio signal playing system as described above.
  • the electronic device is a telephone or a mobile communication terminal
  • FIG. 5 is an external schematic diagram of the telephone
  • FIG. 6 is an external schematic diagram of the mobile communication terminal, and the speaker 11 or the microphone 131 may be disposed on Any surface position of the electronic device is not limited to the position shown in FIG. 5 or FIG. 6.
  • the audio signal playing system provided by the embodiment of the present invention further comprises a frequency feedback analysis of an audio signal sent by a pair of speakers on the basis of two or more speakers, and a feedback control unit for adjusting the audio playing strength of the corresponding speaker according to the analysis result,
  • the feedback control of the audio playback intensity of each speaker is realized, so that the loudness between the speakers is consistent, and the audio playing effect of the system is optimized, so that the listener can obtain a good listening experience, which is beneficial to the promotion and application of the product.

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Abstract

本发明于信号处理技术领域，提供了一种音频信号播放系统及电子设备。其中的系统包括：两个或两个以上扬声器，用于分别播放不同频率段的音频信号；滤波单元，用于对输入的音频信号进行滤波处理后，放大输出给相应的扬声器；反馈控制单元，用于采集两个或两个以上扬声器播放的音频信号，并识别音频信号在不同频率段的功率大小，之后根据识别结果调整滤波单元对滤波处理后的音频信号相应频率段的放大倍数，从而实现了对各扬声器音频播放强度的反馈控制，以使得各扬声器之间响度一致，优化系统的音频播放效果，可使得听众获得跟好的收听体验，有利于产品的推广及应用。

Description

一种音频信号播放系统及电子设备 本申请要求于 2012年 5月 25日提交中国专利局、 申请号为
201210165488.4、 发明名称为 "一种音频信号播放系统及电子设备" 的中国专 利申请的优先权， 其全部内容通过引用结合在本申请中。 技术领域
本发明属于信号处理技术领域，尤其涉及一种音频信号播放系统及电子设 备。 背景技术
公知地， 人耳所能听见的音频信号频率范围是 20Hz-20KHz, 特别是对音 频信号中的低频部分较为敏感。 为了使得扬声器具有更好的低音效果， 并同时 具有不错的高音效果，传统方式是通过增加扬声器尺寸来实现的，例如， 52mm 直径、 26mm高的扬声器在 160Hz左右的低频部分有较好的表现。但随着电子 设备的小型化， 电子设备中扬声器的可占用空间越来越小， 大尺寸的扬声器难 以适用于多数的电子设备。
为了在不增加扬声器占用空间的前提下优化音频信号播放效果，现有技术 提出了一种音频信号播放系统。该音频信号播放系统包括两个或两个以上具有 不同频率响应范围的扬声器， 该两个或两个以上的扬声器相互配合， 实现对较 宽频率范围的音频信号的播放。 例如， 该音频信号播放系统可以包括两个扬声 器， 一个扬声器的频率响应范围是 50Hz-3000Hz, 另一个扬声器的频率响应范 围是 1000Hz-12KHz, 待播放的音频信号直接输入该两个扬声器实现播放。
然而， 由于频率响应范围不一致， 该音频信号播放系统中的各扬声器之间 容易产生响度不一致的问题：当频率响应范围处于相对较高频段的扬声器较响 时，人耳就基本听不到频率响应范围处于相对较低频段的扬声器播放的音频信 号， 反之亦然， 从而使得音频信号的播放效果较差， 听众的体验性不佳， 不利 于产品的推广及应用。 发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种音频信号播放系统，旨在解决现有技术 提供的音频信号播放系统包括两个或两个以上具有不同频率响应的扬声器，各 扬声器之间容易产生响度不一致的问题， 导致播放效果差的问题。
本发明实施例是这样实现的， 一种音频信号播放系统， 所述系统包括： 两个或两个以上扬声器， 用于分别播放不同频率段的音频信号； 滤波单元， 用于对输入的音频信号进行滤波处理后，放大输出给相应的所 述扬声器；
反馈控制单元， 用于釆集所述两个或两个以上扬声器播放的所述音频信 号， 并识别釆集到的所述音频信号在不同频率段的功率大小，之后根据识别结 果调整所述滤波单元对滤波处理后的所述音频信号相应频率段的放大倍数。
本发明实施例的另一目的在于提供一种电子设备，所述电子设备包括一如 上所述的音频信号播放系统。
本发明实施例提供的音频信号播放系统在两个或两个以上扬声器的基础 上，还包括一对扬声器发出的音频信号进行频率分析， 并根据分析结果调节相 应扬声器音频播放强度的反馈控制单元，实现了对各扬声器音频播放强度的反 馈控制， 以使得各扬声器之间响度一致， 优化系统的音频播放效果， 可使得听 众获得跟好的收听体验， 有利于产品的推广及应用。 附图说明
图 1是本发明实施例提供的音频信号播放系统的结构图；
图 2是图 1中滤波单元的一种结构图；
图 3是图 2中反馈控制单元的结构图；
图 4是图 3中数字信号处理模块的结构图；
图 5是当本发明实施例提供的电子设备为电话机时的一种外部示意图； 图 6 是当本发明实施例提供的电子设备为移动通信终端时的一种外部示 意图。 具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白， 以下结合附图及实 施例， 对本发明进行进一步详细说明。 应当理解， 此处所描述的具体实施例仅 仅用以解释本发明， 并不用于限定本发明。
针对现有技术存在的问题，本发明实施例提供的音频信号播放系统在现有 两个或两个以上具有不同频率响应范围的扬声器的基础上，还包括一对扬声器 发出的音频信号进行频率分析，并根据分析结果调节相应扬声器音频播放强度 的反馈控制单元。 图 1 示出了本发明实施例提供的音频信号播放系统的结构， 为了便于说 明， 仅示出了与本发明实施例相关的部分。
本发明实施例提供的音频信号播放系统包括： 两个或两个以上扬声器 11 , 两个或两个以上扬声器 11具有不同的频率响应范围， 用于分别播放不同频率 段的音频信号； 滤波单元 12, 用于对输入的音频信号进行滤波处理后放大输 出给相应的扬声器 11 , 以避免多个扬声器 11在播放音频信号时容易发生混响 的问题。 与现有的音频信号播放系统不同， 本发明实施例提供的音频信号播放 系统还包括： 反馈控制单元 13 , 用于釆集两个或两个以上扬声器 11播放的音 频信号， 并识别釆集到的音频信号在不同频率段的功率大小，之后根据识别结 果调整滤波单元 12对滤波处理后的音频信号相应频率段的放大倍数。
与现有技术不同，本发明实施例提供的音频信号播放系统在两个或两个以 上扬声器的基础上，还包括一对扬声器发出的音频信号进行频率分析， 并根据 分析结果调节相应扬声器音频播放强度的反馈控制单元，实现了对各扬声器音 频播放强度的反馈控制， 以使得各扬声器之间响度一致，优化系统的音频播放 效果， 可使得听众获得跟好的收听体验， 有利于产品的推广及应用。
其中， 滤波单元 12可以包括： 两个或两个以上的滤波器， 用于分别对输 入的音频信号进行滤波处理后输出； 两个或两个以上的功率放大器， 该两个或 两个以上的功率放大器分别——对应连接在滤波器和扬声器之间，用于对相应 滤波器输出的音频信号进行放大后输出给相应扬声器。
举例来说， 当本发明实施例提供的音频信号播放系统包括两个扬声器 11 时， 如图 2所示， 此时的滤波单元 12可以包括： 低通滤波器 121 , 用于对输 入的音频信号进行低通滤波处理后输出第一频率段的音频信号，以滤除输入的 音频信号中的高频分量而让低频分量得以通过； 第一功率放大器 123 , 用于将 低通滤波器 121输出的音频信号进行放大后， 输出给一扬声器 11 , 由一扬声 器 11对第一频率段的音频信号进行播放； 高通滤波器 122 , 用于对输入的音 频信号进行高通滤波处理后输出第二频率段的音频信号，以滤除输入的音频信 号中的低频分量而让高频分量得以通过； 第二功率放大器 124, 用于将高通滤 波器 122输出的音频信号进行放大后， 输出给另一扬声器 11 , 由另一扬声器 11对第二频率段的音频信号进行播放。 其中的低通滤波器 121和 /或高通滤波 器 122可以是无限脉冲响应数字滤波器（Infinite Impulse Response, IIR )。 其 中，第一频率段的频率响应范围为（0 , f0] ,第二频率段的频率响应范围为 [fl,+ ∞] , f0为第一频率段的上截频， fl为第二频率段的下截频。
进一步地， 如图 3所示， 反馈控制单元 13可以包括： 麦克风 131 , 用于 釆集两个扬声器 11发出的音频信号；数字信号处理模块 132, 用于识别麦克风 131釆集到的音频信号分别在第二频率段和第一频率段的功率大小， 之后根据 识别结果调整第一功率放大器 123和 /或第二功率放大器 124的放大倍数。
更进一步地， 如图 4所示， 数字信号处理模块 132又可以包括： 模数转换 模块 1321 , 用于对麦克风 131釆集到的音频信号进行模数转换， 输出数字音 频信号； 时域-频域变换模块 1322 , 用于釆用快速傅里叶变换算法将模数转换 模块 1321输出的数字音频信号从时域变换到频域， 数字音频信号由随时间变 化信号转换到随频率变化信号； 功率识别模块 1323 , 用于识别出时域-频域变 换模块 1322变换后的数字音频信号分别在第二频率段和第一频率段的功率大 小； 功放控制模块 1324, 用于根据功率识别模块 1323识别出的数字音频信号 分别在第二频率段和第一频率段的功率大小， 调整第一功率放大器 123和 /或 第二功率放大器 124的放大倍数： 当功率识别模块 1323识别出的数字音频信 号在第二频率段的功率低于数字音频信号在第一频率段的功率一预设值时，功 放控制模块 1324 提高第二功率放大器 124 的放大倍数， 而当功率识别模块 1323 识别出的数字音频信号在第一频率段的功率低于数字音频信号在第二频 率段的功率一预设值时， 功放控制模块 1324则降低第二功率放大器 124的放 大倍数。
本发明实施例还提供了一种电子设备，包括一如上所述的音频信号播放系 统。 优选地， 该电子设备是电话机或移动通信终端， 如图 5为该电话机的一种 外部示意图， 如图 6为该移动通信终端的一种外部示意图， 而扬声器 11或麦 克风 131可以布置于电子设备的任一表面位置，而不仅限于如图 5或图 6所示 的位置。
本发明实施例提供的音频信号播放系统在两个或两个以上扬声器的基础 上，还包括一对扬声器发出的音频信号进行频率分析， 并根据分析结果调节相 应扬声器音频播放强度的反馈控制单元，实现了对各扬声器音频播放强度的反 馈控制， 以使得各扬声器之间响度一致， 优化系统的音频播放效果， 可使得听 众获得跟好的收听体验， 有利于产品的推广及应用。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤 是可以通过程序来控制相关的硬件完成，所述的程序可以在存储于一计算机可 读取存储介质中， 所述的存储介质， 如 ROM/RAM、 磁盘、 光盘等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已， 并不用以限制本发明， 凡在本 发明的精神和原则之内所作的任何修改、 等同替换和改进等， 均应包含在本 发明的保护范围之内。

Claims

权 利 要 求
1、 一种音频信号播放系统， 其特征在于， 所述系统包括：
两个或两个以上扬声器， 用于分别播放不同频率段的音频信号； 滤波单元， 用于对输入的音频信号进行滤波处理后，放大输出给相应的所 述扬声器；
反馈控制单元， 用于釆集所述两个或两个以上扬声器播放的所述音频信 号， 并识别釆集到的所述音频信号在不同频率段的功率大小，之后根据识别结 果调整所述滤波单元对滤波处理后的所述音频信号相应频率段的放大倍数。
2、 如权利要求 1所述的音频信号播放系统， 其特征在于， 所述滤波单元 包括：
两个或两个以上的滤波器，用于分别对所述输入的音频信号进行滤波处理 后输出；
两个或两个以上的功率放大器，所述两个或两个以上的功率放大器分别一 一对应连接在所述滤波器和所述扬声器之间 ,用于对相应滤波器输出的音频信 号进行放大后输出给相应扬声器。
3、 如权利要求 2所述的音频信号播放系统， 其特征在于， 所述系统包括 两个扬声器， 所述滤波单元包括：
低通滤波器，用于对所述输入的音频信号进行低通滤波处理后输出第一频 率段的音频信号；
第一功率放大器 ,用于将所述低通滤波器输出的所述第一频率段的音频信 号进行放大后， 输出给一扬声器；
高通滤波器，用于对所述输入的音频信号进行高通滤波处理后输出第二频 率段的音频信号；
第二功率放大器，用于将所述高通滤波器输出的所述第二频率段的音频信 号进行放大后， 输出给另一扬声器；
所述第一频率段的频率响应范围为 （0, f0] , 所述第二频率段的频率响应 范围为 [fl,+ ∞] , 且 f0为所述第一频率段的上截频， fl为所述第二频率段的 下截频。
4、 如权利要求 3所述的音频信号播放系统， 其特征在于， 所述低通滤波 器和 /或所述高通滤波器是无限脉冲响应数字滤波器。
5、 如权利要求 3所述的音频信号播放系统， 其特征在于， 所述反馈控制 单元包括：
麦克风， 用于釆集所述两个扬声器发出的音频信号；
数字信号处理模块， 用于识别所述麦克风釆集到的所述音频信号分别在 第二频率段和第一频率段的功率大小，之后根据识别结果调整所述第一功率放 大器和 /或第所述二功率放大器的放大倍数。
6、 如权利要求 5所述的音频信号播放系统， 其特征在于， 所述数字信号 处理模块包括：
模数转换模块， 用于对所述麦克风釆集到的所述音频信号进行模数转换， 输出数字音频信号；
时域-频域变换模块， 用于釆用快速傅里叶变换算法将所述模数转换模块 输出的所述数字音频信号从时域变换到频域；
功率识别模块， 用于识别出所述时域-频域变换模块变换后的所述数字音 频信号分别在第二频率段和第一频率段的功率大小； 功放控制模块，用于根据所述功率识别模块识别出的所述数字音频信号分 别在第二频率段和第一频率段的功率大小， 调整所述第一功率放大器和 /或所 述第二功率放大器的放大倍数。
7、 如权利要求 6所述的音频信号播放系统， 其特征在于， 当所述功率识 别模块识别出的所述数字音频信号在所述第二频率段的功率低于所述数字音 频信号在所述第一频率段的功率一预设值时，所述功放控制模块提高所述第二 功率放大器的放大倍数；
当所述功率识别模块识别出的所述数字音频信号在所述第一频率段的功 率低于所述数字音频信号在所述第二频率段的功率一预设值时，所述功放控制 模块则降低所述第二功率放大器的放大倍数。
8、 一种电子设备， 其特征在于， 所述电子设备包括一如权利要求 1至 7 任一项所述的音频信号播放系统。
9、 如权利要求 8所述的电子设备， 其特征在于， 所述电子设备是电话机 或移动通信终端。
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