專利名稱：用于補(bǔ)償音頻換能器的無記憶非線性失真的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及音頻換能器補(bǔ)償，更確切地說，涉及補(bǔ)償諸如揚(yáng)聲器、 耳機(jī)或傳聲器的音頻換能器的非線性失真的方法。
背景技術(shù)：
優(yōu)選地，音頻換能器呈現(xiàn)出均勻和可預(yù)測的輸入/輸出(I/O)響
應(yīng)特征。在揚(yáng)聲器中，耦合到揚(yáng)聲器輸入的模擬音頻信號是理想地在 收聽者耳邊提供的信號。事實(shí)上，到達(dá)收聽者耳朵的音頻信號是原始 的音頻信號再加上由揚(yáng)聲器本身(例如，其構(gòu)造和其內(nèi)部的組件的相 互作用)和由音頻信號必須在其中穿行以到達(dá)收聽者耳朵的收聽環(huán)境 (例如，收聽者的位置、房間的聲學(xué)特征等)造成的某種失真。在制 造揚(yáng)聲器的過程中，采用了許多技術(shù)以便使揚(yáng)聲器本身造成的失真最 小化，從而提供所需的揚(yáng)聲器響應(yīng)。此外，還存在用于機(jī)械地手工調(diào) 諧揚(yáng)聲器以便進(jìn)一 步減小失真的技術(shù)。
失真既包括線性分量，也包括非線性分量。非線性失真(例如"削
波，，)是輸入音頻信號振幅的函數(shù)，而線性失真則不是。Klippel等人 在'Loudspeaker Nonlinearities — Causes, Parameters, Symptoms' AES Oct 7-10 2005中描述了非線性失真度量與非線性之間的關(guān)系，所 述非線性是揚(yáng)聲器和其他換能器中信號失真的物理原因。
存在用于解決該問題的線性部分的許多方法。最筒單的方法是一 種均衡器，其提供帶有獨(dú)立增益控制的一組帶通濾波器。用于補(bǔ)償非 線性失真的技術(shù)被開發(fā)得較少。
Bard 等人在'Compensation of nonlinearities of horn loudspeakers', AES Oct 7-10 2005中使用基于頻域Volterra核的逆變換來估計揚(yáng)聲器的非線性。通過從正向頻域核分析計算出反演的
Volterra核來獲得該反演。這種方法對于平穩(wěn)信號(如一組正弦波) 較好，但是在音頻信號的瞬態(tài)非平穩(wěn)區(qū)可能出現(xiàn)顯著的非線性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為補(bǔ)償音頻換能器中的無記憶非線性失真提供了低成本 的實(shí)時解決方案。
利用這樣的音頻系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)這個目標(biāo)估計音頻信號的信號振幅 和速度，從所定義的(振幅-速度)對的查找表(LUT)中查找比例因 子，并且對所述信號振幅應(yīng)用所述比例因子。所述比例因子是對所述 換能器在其由(振幅-速度)給出的相平面中的點(diǎn)處的非線性失真的估 計。通過對所述換能器施加具有已知信號振幅和速度的測試信號，測 量記錄信號振幅并將所述比例因子設(shè)置為等于測試信號振幅與記錄信 號振幅之比，來找到所述相平面之上的換能器非線性失真。所述測試 信號應(yīng)當(dāng)具有跨越所述相平面的振幅和速度。這種方法假設(shè)非線性失 真的源是"無記憶的，，，對于大多數(shù)的換能器來說，這是合理準(zhǔn)確的假 設(shè)?？梢允褂帽壤{(diào)整來預(yù)補(bǔ)償或者后補(bǔ)償所述音頻信號，其取決于 所述音頻換能器。所述補(bǔ)償后的音頻信號將呈現(xiàn)出較低的諧波失真 (HD)和互調(diào)失真(IMD)，諧波失真和互調(diào)失真是揚(yáng)聲器非線性失 真的典型規(guī)格。
結(jié)合附圖，閱讀下面的優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說明之后，本發(fā)明的這 些和其他的特點(diǎn)、優(yōu)點(diǎn)對于本領(lǐng)域技術(shù)人員將變得顯而易見，其中


圖l是音頻換能器的示意圖2a和圖2b是用于計算相平面LUT以便預(yù)補(bǔ)償音頻信號從而 在音頻換能器上回放的框圖和流程圖3a、圖3b、圖3c和圖3d是例證的測試信號及其相平面的繪
圖；圖4是包括揚(yáng)聲器的HD和IMD的記錄信號的繪圖； 圖5是映射到LUT的相平面的圖6a和圖6b是被配置為使用相平面LUT來補(bǔ)償揚(yáng)聲器的非線 性失真的音頻系統(tǒng)的框圖7是補(bǔ)償后的記錄信號的圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明描述了一種用于補(bǔ)償諸如揚(yáng)聲器、耳機(jī)或傳聲器的音頻換 能器中的非線性失真的低成本實(shí)時解決方案。如本文所使用的，術(shù)語 "音頻換能器，，是指被來自 一個系統(tǒng)的能量激勵并且以另 一種形式向另 一個系統(tǒng)供應(yīng)能量的任何設(shè)備，其中，所述能量的一種形式是電能， 而另一種形式是聲能或電能，并且其再現(xiàn)音頻信號。所述換能器可以 是諸如揚(yáng)聲器或耳機(jī)的輸出換能器，也可以是諸如傳聲器的輸入換能 器?，F(xiàn)在將針對擴(kuò)音揚(yáng)聲器介紹本發(fā)明的例證實(shí)施例，所述擴(kuò)音揚(yáng)聲 器將電輸入音頻信號變換成可聽見的聲信號。
閱讀Klippel的論文使我們了解到，造成HD和IMD的主要非線 性失真是"無記憶的"。音頻換能器的勢能和動能的l階近似可以完全 地描述這種失真的物理原因。為了良好的近似，可以由信號振幅和信 號速度分別唯一地描述勢能和動能，從而唯一地描述無記憶非線性失 真。
如圖1中所示，音頻揚(yáng)聲器100包括振動膜102,振動膜102推 動空氣以產(chǎn)生聲波。振動膜懸掛在支承圏104和邊緣106上，支承圈 104和邊緣106連接至揚(yáng)聲器框架(未示出)。音圏108與振動膜相 連接并接收電流(輸入信號)。通過永久磁體110的磁場與線圏108 的磁場的相互作用112,發(fā)生振動膜移動。典型地，永久磁體與揚(yáng)聲 器中的金屬構(gòu)架114相連接，以提供恰當(dāng)?shù)拇艌鼋Y(jié)構(gòu)以及音圏在其中 移動的間隙116的幾何形狀。
揚(yáng)聲器的總能量由下式給出其中
b:2t /2 =——+丄一 2 2國勢能
2-動能
A:-懸架(邊緣+支承l(wèi)蜀)的剛度
-振動膜的位移
-線圈的電感
-通過線圏的電流，與信號振幅成正比
附-振動膜的質(zhì)量
V-振動膜的速度
似，而其沒有考慮揚(yáng)聲器由許多部件構(gòu)成或者將需要更高階非線性項(xiàng)
以完全地描述該系統(tǒng)的參數(shù)(A:、 /、 Z...)的相互依賴性。
了解到非線性失真在很大程度上是"無記憶"的并且音頻換能器
能量可以由信號振幅和速度良好近似地表示，使得能夠?qū)崿F(xiàn)用于補(bǔ)償 音頻換能器中的非線性失真的低成本、實(shí)時的解決方案。音頻回;^丈系 統(tǒng)估計信號振幅和速度，從查找表(LUT)中查找用于所測量的(振 幅-速度)對的最接近比例因子，優(yōu)選地內(nèi)插到所測對的比例因子，并 且對信號振幅應(yīng)用所述比例因子。所述比例因子是對換能器在由振幅、 速度給出的其相平面中的點(diǎn)處的非線性失真的估計。通過對所述換能 器施加具有已知信號振幅和速度的測試信號，測量記錄信號振幅并且 將所述比例因子設(shè)置為等于測試信號振幅與記錄信號振幅之比，來找 到所述換能器在所述相平面上的非線性失真。所述補(bǔ)償后的音頻信號 將呈現(xiàn)出較低的諧波失真(HD)和互調(diào)失真(IMD)，諧波失真和互 調(diào)失真是揚(yáng)聲器非線性失真的典型規(guī)格。
相平面特征化
圖2至圖5示出了用于特征化揚(yáng)聲器的無記憶非線性失真特性的 測試裝置和產(chǎn)生LUT的方法。測試裝置適當(dāng)?shù)匕ㄓ嬎銠C(jī)10、聲卡 12、受測試揚(yáng)聲器14和傳聲器16。計算機(jī)產(chǎn)生數(shù)字音頻測試信號18并向聲卡12傳送，聲卡12再驅(qū)動揚(yáng)聲器。傳聲器16拾取可聽見的信 號并將其變換回電信號。聲卡將記錄的數(shù)字音頻信號20傳送回計算機(jī) 進(jìn)行分析。適當(dāng)?shù)厥褂昧巳p工聲卡，以便參考共享的時鐘信號來回 放和記錄測試信號，從而使得數(shù)字信號被時間對準(zhǔn)為在單個采樣周期 內(nèi)，因此數(shù)字信號是完全同步的。
本發(fā)明的技術(shù)將特征化和補(bǔ)償從回放至記錄的信號路徑中的非 線性失真的任何無記憶源。所以，使用了高質(zhì)量的傳聲器，以便可以 忽略由傳聲器引入的任何失真。注意，如果受測試換能器是傳聲器，
則將使用高質(zhì)量的揚(yáng)聲器以排除不希望的失真源。為了僅對揚(yáng)聲器進(jìn) 行特征化，"收聽環(huán)境"應(yīng)當(dāng)配置為使得任何反射或其他失真源最小化。 作為替代，這些相同的技術(shù)可以用于對例如客戶家庭影院中的揚(yáng)聲器 進(jìn)行特征化。在這種情況下，客戶的接收機(jī)或揚(yáng)聲器系統(tǒng)將不得不配 置為針對回放進(jìn)行測試，分析數(shù)據(jù)并且配置揚(yáng)聲器。
如圖2b中所述，為了產(chǎn)生LUT，計算機(jī)產(chǎn)生測試信號，其譜內(nèi) 容應(yīng)當(dāng)覆蓋相平面，即揚(yáng)聲器的信號振幅和速度的整個范圍(步驟 30)。圖3a和圖3b中分別示出了包括兩個同時正弦波42 (0-6kHz， 振幅為-6db)和44 (0-5kHz，振幅為-3db)的例證測試4言號41以及 對應(yīng)的相位46。如所示，具有變化的頻率和振幅的兩個正弦波提供對 相平面的良好覆蓋。圖3c是具有漸增頻率的單個正弦波的相平面47， 其沒有提供中心處的覆蓋。圖3d是具有變化的振幅和頻率的單個正弦 波的相平面48，其提供了較好的覆蓋，但仍未提供完全的覆蓋。
然后，計算機(jī)執(zhí)行測試信號的同步回放和記錄(步驟32)。對 于 每個采樣n,計算機(jī)計算作為測試信號s(n)的振幅與記錄信號r(n)的 振幅之比的比例因子，例如SF = s(n)/r(n)(步驟34)。作為替代，SF(n) =1og(s(n)/r(n))，在這種情況下，LUT為對數(shù)?？梢詫Ψ帜竢(n)添加"偏 置，，常數(shù)，以便防止當(dāng)r(n)=0時除以0或者以便降低噪聲的影響。無 論在哪種情況下，在比例因子計算中計算的僅有的獨(dú)立變量是s(n)和 r(n)。然后，計算機(jī)計算測試信號s(n)的速度v(n)(步驟36 )。這可 以根據(jù)用于產(chǎn)生測試信號的等式分析來完成或者根據(jù)測試信號采樣以經(jīng)驗(yàn)為主地完成。經(jīng)驗(yàn)計算可以簡單到從前一個采樣到當(dāng)前采樣的振 幅變化除以采樣間隔、從前一個釆樣到后一個采樣的振幅變化除以兩
倍釆樣間隔或者通過計算通過5點(diǎn)或7點(diǎn)FIR濾波器的梯度。對于每 個采樣，以(s(n)， v(n))為索引將比例因子存儲在表中(步驟38)。比 例因子表示當(dāng)以給定的信號振幅和速度驅(qū)動揚(yáng)聲器時，與揚(yáng)聲器相關(guān) 聯(lián)的無記憶非線性失真的量。
計算機(jī)對測試信號中的每個釆樣執(zhí)行步驟34、 36和38，并使用 該數(shù)據(jù)來構(gòu)建以(s(n)，v(n))為索引的比例因子查找表(LUT)(步驟 39)。如果對于給定的索引(s(n)，v(n))計算出多個比例因子，那么對所 述比例因子取平均或?yàn)V波以便將單個數(shù)值分配給該索引。所述比例因 子可以被內(nèi)插和重新釆樣，以產(chǎn)生具有所需索引(例如沿著振幅和速 度軸的均勻間隔)和每一個索引的數(shù)值的表。如果測試信號沒有完全 地跨越振幅和速度的范圍，則可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行外插以便分配這些數(shù)值。 作為替代，可以將數(shù)值l分配給這些點(diǎn)。振幅和速度范圍越大和/或索 引的分辨率越精細(xì)，LUT的尺寸越大。這些參數(shù)的選擇將取決于具體 的應(yīng)用。
在某些實(shí)施方案中，可期望以其中僅有的獨(dú)立變量為振幅和速度 的多項(xiàng)式方程來近似LUT，例如SF-f(振幅，速度)(步驟40)。 在回放期間，在對存儲器覆蓋區(qū)具有非常嚴(yán)格要求的系統(tǒng)中多項(xiàng)式估 值可能是優(yōu)選的，例如，多項(xiàng)式比LUT小得多。回放時的多項(xiàng)式估值 可能慢于也可能快于LUT,這取決于諸如下述因素的因素多項(xiàng)式中 的項(xiàng)數(shù)和結(jié)合LUT使用的內(nèi)插算法。雙線性內(nèi)插相當(dāng)快，而雙三次內(nèi) 插有些慢?？梢允褂脴?biāo)準(zhǔn)的2D多項(xiàng)式擬合算法來找到多項(xiàng)式的恰當(dāng) 階數(shù)和系數(shù)。
對于例證的揚(yáng)聲器，圖3a中所示的測試信號的記錄信號的語內(nèi) 容50除了復(fù)制的測試信號41以外，既包括IMD52，還包括HD54， 如圖4中所示。IMD和HD是針對揚(yáng)聲器或其他音頻換能器所規(guī)定的 主要失真值。所以，降低HMD和HD尤為重要。
對于例證的揚(yáng)聲器和測試信號，圖5示出了相平面60，即用于構(gòu)成LUT的數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)可以被內(nèi)插和/或外插以及重新采樣以產(chǎn)生具 有規(guī)定索引和分辨率的LUT。對于這種具體的揚(yáng)聲器，失真在振幅和 速度的中間范圍附近達(dá)到頂峰，并在所有方向上滾降。其他揚(yáng)聲器或 音頻換能器將具有不同的特性，并且將呈現(xiàn)不同的失真。
所述的方法具體地可應(yīng)用于耳機(jī)，其中耳機(jī)的整個尺寸小于(或 可比于)波長(從而該系統(tǒng)可以由瞬時值來更好地近似)。假設(shè)平均 耳機(jī)尺寸是lcm,而最高音頻頻率是16 kHz。 16kHz的聲波在空氣 中的波長是330m/sec/16kHz-2cm。在耳機(jī)內(nèi)部，聲波將傳播得比 在空氣中快，但是最高頻率的波長仍然可比于耳機(jī)尺寸。從系統(tǒng)的一 端到另 一端的波傳播時間可能近似為零。所以將可以忽略記憶效應(yīng)。
失真補(bǔ)償和再現(xiàn)
為了補(bǔ)償揚(yáng)聲器的無記憶非線性失真特征，具有振幅a(n)的音頻 數(shù)據(jù)采樣d(n)必須在其通過揚(yáng)聲器回放之前調(diào)整比例。可以以多種不 同的硬件配置來完成這一點(diǎn)，圖6a-6b中示出了其中兩種。
如圖6a中所示，具有用于低音、中間范圍和高頻的三個放大器 152和換能器154組件的揚(yáng)聲器150也配備了處理能力156和存儲器 158，以便預(yù)補(bǔ)償輸入音頻信號來抵償或至少降低無記憶非線性揚(yáng)聲器 失真。在標(biāo)準(zhǔn)揚(yáng)聲器中，將音頻信號施加給跨接網(wǎng)絡(luò)，其將音頻信號 映射到用于低音、中間范圍和高頻輸出換能器。在這個例證實(shí)施例中， 將揚(yáng)聲器的低音、中間范圍和高頻部件中的每一個分別針對其無記憶 非線性失真特性進(jìn)行特征化。針對每個揚(yáng)聲器部件，在存儲器158中 存儲LUT160。 LUT可以在制造時被存儲在存儲器中，作為特征化特 定揚(yáng)聲器所執(zhí)行的服務(wù)，也可以由終端用戶通過從網(wǎng)站下栽它們并將 它們送入存儲器中而被存儲在存儲器中。處理器156執(zhí)行濾波器164， 濾波器164測量信號振幅a(n)，計算速度v(n)并提取最接近于索引 a(n)、 v(n)的比例因子。濾波器164 ^f吏用例如雙線性或雙三次算法，對 所提取的比例因子適當(dāng)?shù)貎?nèi)插以獲得比例因子。雙線性內(nèi)插需要四個 最接近的比例因子，而雙三次內(nèi)插需要十六個。濾波器將數(shù)據(jù)采樣d(n)乘以該比例因子。將比例調(diào)整后的數(shù)據(jù)采樣d(n)轉(zhuǎn)發(fā)到處理器的D/A 然后到放大器152。
如圖6b中所示，音頻接收機(jī)180可以配置為對具有跨接網(wǎng)絡(luò)184 和用于低音、中間范圍和高頻放大器/換能器組件186的常規(guī)揚(yáng)聲器 182執(zhí)行預(yù)補(bǔ)償。盡管將用于存儲LUT 190的存儲器188以及用于實(shí) 現(xiàn)濾波器196的處理器194示為音頻解碼器200的分離的或附加的組 件，但是將該功能性設(shè)計成在音頻解碼器中也是相當(dāng)可行的。音頻解 碼器從TV廣播或DVD接收編碼的音頻信號、將其解碼并分離到立體 聲(L、 R)或多通道的(L、 R、 C、 Ls、 Rs、 LFE)通道，這些通道 通往各自的揚(yáng)聲器。如所示，對于每個通道，處理器對音頻信號應(yīng)用 濾波器并將預(yù)補(bǔ)償后的信號引向各自的揚(yáng)聲器182。濾波器按照和如 上所述相同的方式執(zhí)行。
在替代實(shí)施例中，揚(yáng)聲器或應(yīng)用僅需要對低頻波段進(jìn)行補(bǔ)償。在 這種情況下，音頻采樣d(n)可被向下采樣到該低頻波段，將濾波器應(yīng) 用于每個采樣，然后向上釆樣到全頻波段。這就以每個采樣較低的 CPU負(fù)載實(shí)現(xiàn)了所需補(bǔ)償。
使用LUT的預(yù)補(bǔ)償將可用于任何輸出音頻換能器，例如所述的 揚(yáng)聲器或頭戴受話器。不過，在諸如傳聲器的任何輸入換能器的情況 下，必須在例如從可聽見的信號轉(zhuǎn)換成電信號"之后"進(jìn)行任何補(bǔ)償。 用于構(gòu)建LUT的分析略有改變。相對于記錄信號而不是測試信號的 (振幅，速度)來索引比例因子。再現(xiàn)或回放的合成非常相似，除了 其發(fā)生在變換之后之外。
測試與結(jié)果
為典型揚(yáng)聲器測量的輸出音頻信號的語響應(yīng)210驗(yàn)證了所闡述的 用于特征化和補(bǔ)償無記憶非線性失真分量的一般方法，如圖7中所示。 如所示，分別包括高、低頻正弦波42和44的輸入信號得到真實(shí)地再 現(xiàn)，IMD 52和HD 54受到顯著衰減。失真補(bǔ)償并不完美，因?yàn)橄到y(tǒng) 的能量方程僅是近似的，并且因?yàn)楸壤蜃又械膬?nèi)插誤差以及存在具有記憶的非線性失真。但是，用于補(bǔ)償音頻換能器中的無記憶非線性 失真的所述解決方案是快速、低成本并且高度有效的。
盡管已經(jīng)示出和介紹了本發(fā)明的幾個示例性實(shí)施例，但是本領(lǐng)域 的技術(shù)人員將會想到大量的變形和替代實(shí)施例。這樣的變形和替代實(shí) 施例是能夠想到的，并且能夠在不脫離所附權(quán)利要求中限定的本發(fā)明 的精神和范圍的情況下作出。
權(quán)利要求
1.一種用于補(bǔ)償音頻換能器的數(shù)字音頻信號d(n)的方法，包括測量數(shù)字音頻信號d(n)的振幅a(n)；估計數(shù)字音頻信號的速度v(n)；使用振幅、速度對(a(n)，v(n))從音頻換能器的相平面表示中提取比例因子，所述相平面表示將相平面上的換能器無記憶非線性失真的比例因子具體表達(dá)為振幅和速度的函數(shù)；以及按照比例因子對數(shù)字音頻信號的振幅a(n)進(jìn)行比例調(diào)整。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其中，所述相平面表示是通過振幅、 速度對進(jìn)行索引的比例因子查找表(LUT)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2的方法，進(jìn)一步包括提取最接近于(a(n)，v(n)) 的多個比例因子，并且對所述多個比例因子進(jìn)行內(nèi)插以產(chǎn)生用于所測 量的(a(n)， v(n))對的比例因子。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中，由施加給音頻換能器的測試 信號s(n)的振幅與由音頻換能器再現(xiàn)的記錄信號r(n)的振幅之比來確 定每個比例因子。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中，所述LUT通過測試信號的振 幅、速度對進(jìn)行索引，按照比例因子對所述數(shù)字音頻信號進(jìn)行比例調(diào) 整以便預(yù)補(bǔ)償數(shù)字音頻信號。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中，音頻換能器是耳機(jī)，進(jìn)一步包括在所述耳機(jī)上回放預(yù)補(bǔ)償后的數(shù)字音頻信號。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中，所述LUT通過記錄信號的振 幅、速度對進(jìn)行索引，按照比例因子對所述數(shù)字音頻信號進(jìn)行比例調(diào) 整以便后補(bǔ)償所述音頻信號。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，相平面表示是多項(xiàng)式方程， 所述多項(xiàng)式方程僅有的獨(dú)立變量是所測量的信號振幅和信號速度。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，數(shù)字音頻信號d(n)向下釆樣到提取比例因子并對所述采樣進(jìn)行比例調(diào)整的低頻波段，然后向上采 樣到所述全頻波段。
10. —種用于補(bǔ)償音頻換能器的數(shù)字音頻信號d(n)的系統(tǒng)，包括 存儲器，用于存儲音頻換能器的相平面表示，所述相平面表示將相平面上的換能器無記憶非線性失真的比例因子具體表達(dá)為振幅和速 度的函數(shù)；處理器，其測量數(shù)字音頻信號d(n)的振幅a(n)，估計速度v(n)， 使用測量的(a(n)， v(n))對從相平面表示中提取比例因子，并且按照比 例因子對數(shù)字音頻信號的振幅a(n)進(jìn)行比例調(diào)整。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10的系統(tǒng)，其中，相平面表示是通過振幅、 速度對進(jìn)行索引的比例因子查找表(LUT)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11的系統(tǒng)，其中，處理器提取最接近于所測 量的(a(n)， v(n))對的多個比例因子，并對所述多個比例因子進(jìn)行內(nèi)插 以產(chǎn)生用于所測量的(a(n)， v(n))對的比例因子。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11的系統(tǒng)，其中，由施加給音頻換能器的測 試信號s(n)的振幅與由音頻換能器再現(xiàn)的記錄信號r(n)的振幅之比來 確定每個比例因子。
14. 根據(jù)權(quán)利要求ll的系統(tǒng)，其中，所述LUT通過測試信號的 振幅、速度對進(jìn)行索引，按照比例因子對所述數(shù)字音頻信號進(jìn)行比例 調(diào)整以便預(yù)補(bǔ)償音頻信號。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14的系統(tǒng)，其中，音頻換能器是耳機(jī)，所述 處理器引導(dǎo)預(yù)補(bǔ)償后的數(shù)字音頻信號以便在耳機(jī)上回放。
16. 根據(jù)權(quán)利要求ll的系統(tǒng)，其中，所述LUT通過記錄信號的 振幅、速度對進(jìn)行索引，按照比例因子對所述數(shù)字音頻信號進(jìn)行比例 調(diào)整以便后補(bǔ)償音頻信號。
17. 根據(jù)權(quán)利要求10的系統(tǒng)，其中，相平面表示是多項(xiàng)式方程， 所述多項(xiàng)式方程僅有的獨(dú)立變量是所測量的信號振幅和信號速度。
18. 根據(jù)權(quán)利要求10的系統(tǒng)，其中，處理器向下采樣數(shù)字音頻 信號d(n)到提取比例因子并對采樣進(jìn)行比例調(diào)整的低頻波段，然后向上采樣比例調(diào)整后的采樣到所述全頻波段。
19. 一種確定比例因子的相平面表示以便補(bǔ)償音頻換能器的無 記憶非線性失真的方法，包括通過音頻換能器同步回放和記錄非線性測試信號；以及 在通過信號振幅、信號速度對進(jìn)行索引的查找表(LUT)中存儲 測試信號振幅s(n)與記錄信號振幅r(n)之比作為比例因子。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中，測試信號的振幅和速度至 少跨越相平面的所需范圍。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20的方法，其中，測試信號包括具有改變的 頻率和振幅的第一和第二正弦波。
22. 根據(jù)權(quán)利要求19的方法，進(jìn)一步包括外插LUT中的比例因子以覆蓋整個相平面。
23. 根據(jù)權(quán)利要求19的方法，進(jìn)一步包括內(nèi)插和重新采樣LUT中的比例因子至所需的振幅、速度索引。
24. 根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中，由測試信號振幅s(n)與記錄 信號振幅r(n)之比來確定每個比例因子。
25. 根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中，LUT通過測試信號的振幅、 速度對進(jìn)行索引，以便用于預(yù)補(bǔ)償音頻信號，從而在音頻換能器上回 放。
26. 根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中，LUT通過記錄信號的振幅、 速度對進(jìn)行索引，以便用于后補(bǔ)償從音頻換能器重構(gòu)的音頻信號。
27. 根據(jù)權(quán)利要求19的方法，進(jìn)一步包括 以多項(xiàng)式方程來近似LUT，所述多項(xiàng)式方程僅有的獨(dú)立變量是信號振幅和信號速度。
全文摘要
為了補(bǔ)償音頻換能器(154)中的無記憶非線性失真，本發(fā)明提供了低成本的實(shí)時解決方案。回放音頻系統(tǒng)估計信號振幅和速度，從所定義的(振幅，速度)對的查找表(LUT)(158)中查找比例因子(或者對LUT的多項(xiàng)式近似計算比例因子)，并且對所述信號振幅應(yīng)用所述比例因子。所述比例因子是對所述換能器在由(振幅，速度)給出的其相平面中某點(diǎn)處的無記憶非線性失真的估計，其通過對所述換能器施加具有已知信號振幅和速度的測試信號，測量記錄信號振幅并且將所述比例因子設(shè)置為等于測試信號振幅與記錄信號振幅之比來找到。可以使用比例調(diào)整來根據(jù)所述音頻換能器預(yù)補(bǔ)償或后補(bǔ)償所述音頻信號。
文檔編號H04R3/00GK101529926SQ200780038676
公開日2009年9月9日 申請日期2007年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月18日
發(fā)明者D·V·施芒克 申請人:Dts(英屬維爾京群島)有限公司