專利名稱：揚(yáng)聲器輸出的控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及揚(yáng)聲器輸出的控制。
背景技術(shù)：
揚(yáng)聲器是一種將電信號轉(zhuǎn)換成聲信號的設(shè)備。對于小的電信號，即振動膜位移小，可以在所述輸入電壓信號與所述聲壓之間定義精確的線性傳遞函數(shù)(transferfunction)。然而，對于導(dǎo)致較大位移的輸入信號，由于所述揚(yáng)聲器的非線性行為所述線性模型是無效的，并且使得所述聲輸出失真。存在許多針對揚(yáng)聲器失真起源和建模的研究。當(dāng)將揚(yáng)聲器驅(qū)動至其非線性行為時(shí)，發(fā)生聽得見的失真，并且對于嚴(yán)重的非線性，揚(yáng)聲器的預(yù)期使用壽命會縮短。揚(yáng)聲器故障的一個(gè)重要原因是當(dāng)揚(yáng)聲器振動膜位移超過某個(gè)極限時(shí)出現(xiàn)的機(jī)械缺陷，所述極限通常由制造商提供。超過這個(gè)位移極限或者會立即損壞揚(yáng)聲器或者會大大降低其預(yù)期使用壽命。此外，小揚(yáng)聲器的使用和 對高的聲輸出需求的組合表明需要響度最大化方法，但是這些增加了超過所述振動膜位移極限的風(fēng)險(xiǎn)，也稱作“圓錐偏移”(cone excursion)極限。在一種揚(yáng)聲器響度最大化方法中，當(dāng)沒有達(dá)到所述位移極限時(shí)，可以通過增強(qiáng)聲輸出同時(shí)保持在所述揚(yáng)聲器的位移極限之內(nèi)的方式處理輸入信號來獲得揚(yáng)聲器響度最大化。這種基于揚(yáng)聲器的處理過程可以由濾波操作或者動態(tài)范圍壓縮算法組成，其中可以通過必要時(shí)減小由過度的揚(yáng)聲器偏移引起的失真的方式來調(diào)整所述動態(tài)范圍壓縮器的參數(shù)。存在幾種方法來限制/最大化所述揚(yáng)聲器振動膜的位移，并且它們可被分成三類。(I)第一類包括利用(高通或者其他的)可變截止濾波器處理所述輸入信號的方法，經(jīng)由反饋回路控制其特性。所述測量的控制信號稱作位移預(yù)測器(predictor)。(2)第二類包括同樣使用位移預(yù)測器的方法，但是將其反饋個(gè)所述輸入信號。(3)第三類包括利用一組具有可調(diào)節(jié)增益的帶通濾波器通過防止過度偏移(通過只衰減造成最大偏移的頻帶)的方式處理所述信號的方法。第三類方法使用前饋策略。傾斜型濾波器(shelving filter)的使用也已經(jīng)在這種前饋方法(US 7372966)中提出，經(jīng)由所述位移預(yù)測器以前饋方式控制所述方法，使用在將信號發(fā)送至所述放大器/揚(yáng)聲器之前預(yù)處理所述信號的揚(yáng)聲器模型。這些方法通常需要附加傳感器來監(jiān)測揚(yáng)聲器的行為或者它們使用揚(yáng)聲器的固定模型。如果使用附加傳感器，傳統(tǒng)上是沒有包括在所述設(shè)備中的，諸如用于測量所述振動膜位移信號的移動傳感器(motion sensor)或者用于測量流入所述揚(yáng)聲器音圈電流的電流傳感器。當(dāng)使用揚(yáng)聲器的固定模型來執(zhí)行揚(yáng)聲器保護(hù)時(shí)，需要估計(jì)所述模型，通常對設(shè)備的某種類型或者模型估計(jì)一次。因此，這些方法既沒有考慮設(shè)備樣本上的可變性，也不考慮揚(yáng)聲器加熱和老化的影響。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種揚(yáng)聲器驅(qū)動電路，包括揚(yáng)聲器驅(qū)動器；輸入，用于從麥克風(fēng)接收信號，所述麥克風(fēng)檢測所述揚(yáng)聲器的聲音輸出；用于檢測所述揚(yáng)聲器的驅(qū)動信號與麥克風(fēng)信號之間非線性的裝置；以及處理器，用于在將輸入信號施加至所述揚(yáng)聲器驅(qū)動器之前處理輸入信號，其中所述處理器適用于依賴于已檢測的非線性來控制所述處理器，諸如控制將揚(yáng)聲器驅(qū)動進(jìn)入非線性工作區(qū)域的程度。本發(fā)明是基于使用麥克風(fēng)來間接地監(jiān)測所述振動膜位移，即經(jīng)由(在揚(yáng)聲器與麥克風(fēng)之間的)回波路徑中非線性的存在。這調(diào)節(jié)了所述輸入信號的處理，使得減小所述非線性。這樣，本發(fā)明可以提供所述聲輸出的最大化，同時(shí)保證所述揚(yáng)聲器不被驅(qū)動超過其位移極限。麥克風(fēng)是一種在許多設(shè)備中均可用的傳感器，諸如移動電話、筆記本電腦和PDA?？梢栽谶@些設(shè)備中實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，并且因此能夠在不需要附加傳感器的情況下執(zhí)行機(jī)械揚(yáng)聲器保護(hù)?？梢允褂寐暬夭ㄏ到y(tǒng)，其中用于檢測所述揚(yáng)聲器的驅(qū)動信號與所述麥克風(fēng)信號之間非線性的裝置包括用于確定所述回波消除系統(tǒng)的性能的裝置。這樣，本發(fā)明 可被實(shí)現(xiàn)為一種自適應(yīng)方法，所述方法基于當(dāng)前的回波消除性能連續(xù)地更新，并且因此考慮所述可變性以及加熱和老化的影響。所述處理器可以包括以下裝置中的一個(gè)或者多個(gè)用于利用可變閾值實(shí)現(xiàn)動態(tài)范圍壓縮的裝置，所述動態(tài)范圍壓縮函數(shù)中在所述閾值處存在拐點(diǎn)(knee)；用于實(shí)現(xiàn)可變增益的裝置；以及用于利用可變截止頻率實(shí)現(xiàn)濾波功能的裝置。當(dāng)需要防止對于所述揚(yáng)聲器的損壞時(shí)，這些措施使得能夠處理所述輸入信號，以便降低所述振動膜位移。所述聲回波消除系統(tǒng)可以包括延遲元件，用于延遲所述揚(yáng)聲器的驅(qū)動信號；濾波器，用于實(shí)現(xiàn)可變的傳遞函數(shù)；以及比較器，用于將所述麥克風(fēng)信號與已延遲和已濾波的驅(qū)動信號進(jìn)行比較，并且響應(yīng)于比較結(jié)果控制所述可變傳遞函數(shù)。這是一種已知的用于提供回波消除的系統(tǒng)，其中所述濾波器產(chǎn)生已估計(jì)回波信號，從所述已記錄回波信號中減去所述已估計(jì)回波信號。所述減法結(jié)果可以用作所述回波消除性能的度量并且因此可以用作所述處理器的輸入。所述聲回波消除系統(tǒng)的回波損耗增強(qiáng)(ERLE)性能可以用作所述處理器的輸入。在一個(gè)示例中，不允許所述回波損耗增強(qiáng)降至閾值水平以下。當(dāng)需要時(shí)，這限制了所述振動膜位移。在另一個(gè)示例中，將所述回波損耗增強(qiáng)維持在閾值水平。這可以用于提供響度最大化。
揚(yáng)聲器電路包括本發(fā)明的驅(qū)動電路以及通過所述驅(qū)動電路驅(qū)動的揚(yáng)聲器。本發(fā)明還提供了一種控制揚(yáng)聲器的方法，包括使用麥克風(fēng)檢測所述揚(yáng)聲器的聲音輸出；檢測所述揚(yáng)聲器的驅(qū)動信號與所述麥克風(fēng)信號之間的非線性；以及在施加至所述揚(yáng)聲器驅(qū)動器之前處理輸入信號，以依賴于已檢測的非線性來控制所述處理器，諸如控制將所述揚(yáng)聲器驅(qū)動進(jìn)入非線性工作區(qū)域的程度。


現(xiàn)在將參考附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明的示例，其中圖1以示意的形式示出了本發(fā)明的揚(yáng)聲器系統(tǒng)；圖2示出了傳統(tǒng)的聲回波消除器(AEC)；圖3示出了本發(fā)明的揚(yáng)聲器系統(tǒng)；圖4用于示出增益對最大位移(圖4A)和ERLE(圖4B)的影響；圖5用于示出動態(tài)范圍壓縮器的影響；圖6用于示出DRC壓縮閾值對最大揚(yáng)聲器位移(圖6A)和ERLE (圖6B)的影響；圖7用于示出高通濾波器的截止頻率對最大揚(yáng)聲器位移(圖7A)和ERLE (圖7B)的影響；圖8用于示出所述AEC性能與所述振動膜位移之間的關(guān)系是所述增益(圖8A)、所述DRC壓縮閾值(圖SB)和所述高通濾波器的截止頻率(圖SC)的函數(shù)；圖9示出了所述ERLE是時(shí)間的函數(shù)；以及圖10示出了移動電話包括本發(fā)明的揚(yáng)聲器系統(tǒng)在內(nèi)的移動電話。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供了一種具有麥克風(fēng)的揚(yáng)聲器驅(qū)動電路，所述麥克風(fēng)形成了聲回波消除系統(tǒng)的一部分。在施加至揚(yáng)聲器驅(qū)動器之前處理輸入信號，并且依賴于所述回波消除系統(tǒng)設(shè)置來控制所述處理過程，諸如控制將揚(yáng)聲器驅(qū)動進(jìn)入非線性工作區(qū)域的程度。這樣，在不需要揚(yáng)聲器模型或者附加的專用傳感器的情況下，可以控制所述線性度以便提供偏移極限。本發(fā)明的驅(qū)動電路使得能夠以在所述設(shè)備的聲輸出上可觀察到的失真叫小的方式處理輸入信號。它可以在設(shè)備中實(shí)現(xiàn)，所述設(shè)備具有一個(gè)或者多個(gè)用于再現(xiàn)音頻的揚(yáng)聲器、用于捕捉聲音的傳感器(諸如一個(gè)或者多個(gè)麥克風(fēng))以及DSP或者微控制器，其產(chǎn)生所述數(shù)字輸出信號并且接收所述數(shù)字輸入傳感器信號。圖1以示意的形式示出了本發(fā)明系統(tǒng)的部件。數(shù)字信號處理器(DSP) 10執(zhí)行所述系統(tǒng)的處理過程。來自DSP的所述輸出信號x[k]經(jīng)由數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器(DAC) 14和放大器16發(fā)送至一個(gè)或者多個(gè)揚(yáng)聲器12。所述數(shù)字源信號可以從存儲器獲得或者從不同的模塊接收(諸如語音通信系統(tǒng)的已接收信號)。所述DSP的輸入信號z [k]經(jīng)由放大器20和模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC) 22從一個(gè)或者多個(gè)傳感器獲得，所述傳感器以至少一個(gè)麥克風(fēng)18的形式。這些信號典型地包含由所述揚(yáng)聲器12再現(xiàn)的所述聲信號的“聲回波”、環(huán)境噪聲和其他外部信號(例如說話)。
所述“聲回波路徑”濾波器h(t)的特征在于從所述揚(yáng)聲器的聲輸出至所述麥克風(fēng)輸入的轉(zhuǎn)移。圖2示出了一種已知的聲回波消除器(AEC)。所述數(shù)字輸入信號XMt[k](可選地)被固定處理模塊24( “fixed proc”)處理，產(chǎn)生x[k]。這個(gè)處理過程可以包括增益、固定的動態(tài)范圍壓縮操作、濾波操作，甚至例如提高語音可識度的自適應(yīng)處理過程(在當(dāng)前的語境下，它仍然被稱作“固定的”，因?yàn)樗换貙?shí)現(xiàn)下文所述本發(fā)明的自適應(yīng)控制)。將所述輸出信號x[k]發(fā)送至所述揚(yáng)聲器，并且也可以經(jīng)由延遲線26(A)發(fā)送至自適應(yīng)濾波器28w[k]，產(chǎn)生所述濾波器輸出y[k]。從所述麥克風(fēng)信號z[k]中減去所述濾波器輸出7[幻，產(chǎn)生所述剩余信號1~[10。當(dāng)然可以將所述減法功能可以視為是比較功能。所述信號y[k]包括回波估計(jì)。例如按照在最小二乘法的意義下使所述剩余信號中的信號功率最小的方式調(diào)整所述自適應(yīng)濾波器28的系數(shù)。所述濾波器輸出y[k]代表x[k]與z[k]之間的線性相關(guān)部分。因此，在z[k]中與x[k]不線性相關(guān)的源(諸如說話和環(huán)境噪聲)仍然出現(xiàn)在回波消除之后的信號r[k]中。這個(gè)系統(tǒng)是公知公用的，并且已經(jīng)示出了當(dāng)從x[k]至z[k]的信號路徑是線性的，即當(dāng)所述聲回波路徑h(t)是線性的并且所述輸出放大器和揚(yáng)聲器按照線性方式運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，能夠產(chǎn)生良好的性能?？梢杂盟龌夭〒p耗增強(qiáng)(ERLE)測量性能，所述ERLE是當(dāng)通過回波消除器的發(fā)送路徑時(shí)所述回波信號的衰減。另一種措施可以從所述濾波器系數(shù)的“穩(wěn)定性”中獲得非線性引起所述系數(shù)的抖動(jitter)。在圖3中示出了本發(fā)明的系統(tǒng) 。圖2的模塊24已經(jīng)被自適應(yīng)處理模塊30“adaptproc”代替并且控制模塊32控制所施加 的處理過程。這個(gè)模塊30可能包括增益、動態(tài)范圍壓縮操作、濾波操作或者它們的組合(這種列舉不是詳盡的，其他類型的處理過程也是可能的)。這些操作的參數(shù)由所述控制模塊調(diào)整。所述控制模塊以不會驅(qū)動所述揚(yáng)聲器進(jìn)入其非線性行為太多的方式調(diào)節(jié)所述處理模塊30的參數(shù)。如下所述，所述揚(yáng)聲器非線性工作的評估基于所述回波消除系統(tǒng)的性能。如圖1所示設(shè)備中的非線性可以具有許多原因，其中所述放大器的飽和、所述ADC的飽和以及所述揚(yáng)聲器的非線性行為。由所述ADC和所述傳感器放大器造成的非線性與當(dāng)前語境是不相關(guān)的，因?yàn)樗鼈兛梢酝ㄟ^仔細(xì)的設(shè)計(jì)規(guī)避。剩余非線性(所述輸出放大器的飽和以及所述揚(yáng)聲器的非線性行為)中的每一個(gè)均以非線性方式影響x[k]與z[k]之間的信號路徑。揚(yáng)聲器非線性行為的主要原因與所述振動膜位移有關(guān)。對于所述位移較小的小信號，所述揚(yáng)聲器線性地表現(xiàn)，并且隨著所述位移增加非線性變得更加突出。因此，可以通過限制非線性的存在來限制所述振動膜位移。在一個(gè)示例中，本發(fā)明基于麥克風(fēng)信號使用所述聲回波消除系統(tǒng)作為測量非線性程度的手段?？梢允褂靡阎穆暬夭ㄏ?諸如圖2所示的)估計(jì)從x[k]至z[k]的所述信號路徑的非線性。更具體地，所述回波消除器的性能和/或穩(wěn)定性響應(yīng)于非線性信號路徑變化，使得所述性能和/或穩(wěn)定性可以用作非線性的度量。盡管本發(fā)明也應(yīng)用于多通道，圖2只示出了單個(gè)輸入通道和單個(gè)輸出通道。所述回波消除的線性自適應(yīng)濾波器方法假定在x[k]與z[k]之間的信號路徑是線性的。在這個(gè)信號路徑中的任何非線性將導(dǎo)致降低的性能(例如降低的ERLE)，所述路徑包括所述聲回波路徑h(t)、所述放大器、所述傳感器和所述揚(yáng)聲器。因此，所述AEC的低性能表明在所述信號路徑中存在非線性，所述非線性可以歸因于所述輸出放大器或者所述揚(yáng)聲器，但是也可以歸因于所述設(shè)備外殼的振動?，F(xiàn)在討論所述處理模塊30對所述非線性存在的影響。對于可以應(yīng)用于所述處理模塊30 (增益、DRC和高通濾波器)的三種類型的處理過程，改變控制所述處理過程的參數(shù)，并且對于兩個(gè)不同的音樂片段評估了所述效果(圖中的實(shí)線和虛線)。對于在具有揚(yáng)聲器和麥克風(fēng)的設(shè)備上的10秒音樂重放片段,對于不同的參數(shù)數(shù)值，已經(jīng)使用激光位移計(jì)測量出所述最大振動膜位移。這給出了所述揚(yáng)聲器的非線性行為的指示(在這些實(shí)驗(yàn)中所述放大器沒有表示出任何非線性行為)，因?yàn)樗鰮P(yáng)聲器非線性與所述振動膜位移緊密相關(guān)。對于較大的位移，所述揚(yáng)聲器非線性是更加突出的。對于每一個(gè)10秒片段，所述ERLE均已經(jīng)計(jì)算為所述麥克風(fēng)信號與所述剩余信號之間的信號功率比。這是一種用于評估所述非線性從而間接地評估所述振動膜位移的可能手段(正如本發(fā)明所認(rèn)識到的)。對于兩個(gè)音樂片段，增益的影響如圖4所示。圖4A示出了當(dāng)所述增益增加時(shí)所述最大位移增加。由制造商提供的最大允許位移由水平虛線40表示。圖4B示出了所述ERLE作為所述增益的函數(shù)而減小，表明了隨著所述增益增加所述揚(yáng)聲器的非線性行為變得更加突出。在圖5中闡釋了動態(tài)范圍壓縮器的影響。動態(tài)范圍壓縮模塊旨在減小音頻信號的動態(tài)范圍，即它使高的與低的幅 度水平或者音量之間差異減小。動態(tài)范圍壓縮類型部分地以所述壓縮曲線為特征，所述壓縮曲線的一個(gè)示例如圖5所示。如果所述信號水平(功率或者振幅)超過壓縮閾值，所述增益減小一定數(shù)量，定義了所述輸入-輸出函數(shù)中的拐點(diǎn)。將所述信號水平計(jì)算為所述信號功率或者幅度的不對稱平滑版本，具有“上升”(attack)時(shí)間常數(shù)(當(dāng)所述信號水平增加時(shí)使用)和“釋放”(release)時(shí)間常數(shù)(當(dāng)所述信號水平降低時(shí)使用)。所述增益減小從所述壓縮曲線中計(jì)算并且通常被表示為壓縮比。例如，3 I的壓縮比意味著如果所述輸入信號水平超過所述壓縮閾值3dB，那么所述輸出信號水平將超過ldB。圖6示出了對于兩個(gè)音樂片段DRC壓縮閾值對所述最大揚(yáng)聲器位移(圖6A)和所述ERLE (圖6B)的影響。圖6A示出了當(dāng)所述DRC壓縮閾值的數(shù)值增加時(shí)所述最大位移增加。由制造商提供的最大允許位移再次由水平虛線40表示。當(dāng)所述DRC壓縮閾值超過某個(gè)極限時(shí)所述振動膜位移超過這個(gè)數(shù)值，并且這將對所述揚(yáng)聲器的使用壽命具有負(fù)面影響。圖6B示出了所述ERLE作為DRC壓縮閾值的函數(shù)而減小，表明了當(dāng)所述DRC壓縮閾值增加時(shí)所述揚(yáng)聲器的非線性行為變得更加突出。圖7示出了對于兩個(gè)音樂片段高通濾波器的截止頻率對所述最大揚(yáng)聲器位移(圖7A)和所述ERLE (圖7B)的影響。圖7A示出了當(dāng)所述截止頻率增加時(shí)所述最大位移減小。由制造商提供的最大允許位移再次由水平虛線40表示。
圖7B示出了所述ERLE作為所述截止頻率的函數(shù)而增加，表明了當(dāng)所述高通濾波器的截止頻率降低時(shí)所述揚(yáng)聲器的非線性行為變得更加突出?？傊?dāng)所述增益和所述DRC壓縮閾值增加時(shí)以及當(dāng)所述高通濾波器的截止頻率降低時(shí)，所述揚(yáng)聲器的非線性行為變得更加突出。由于大多數(shù)的揚(yáng)聲器非線性與所述振動膜位移緊密相關(guān)，這意味著可以利用所述處理過程參數(shù)(DRC壓縮閾值、截止頻率、增益)(間接地)控制所述振動膜位移。在沒有附加傳感器的情況下不能測量所述振動膜位移，但是可以測量所述AEC性能，并且所述AEC性能可用作控制變量，因?yàn)樗撬鑫灰频拈g接度量。為了闡釋所述AEC性能與所述振動膜位移之間的關(guān)系，示出了對于兩個(gè)音樂片段(實(shí)線和虛線曲線)的最大振動膜位移和ERLE的散點(diǎn)圖，兩者都是所述增益的函數(shù)(圖8A)、所述DRC壓縮閾值的函數(shù)(圖SB)和所述高通濾波器的截止頻率的函數(shù)(圖SC)?？梢钥闯?，所述ERLE作為所述最大振動膜位移的函數(shù)而減小(由于當(dāng)所述振動膜位移增加時(shí)所述揚(yáng)聲器增加的非線性行為)。所述最大允許位移由垂直虛線50表示。此夕卜，對于不同的音跡測量的所述ERLE與振動膜位移曲線是類似的，即使對于兩個(gè)音跡所述處理過程參數(shù)(增益、DRC壓縮閾值和截止頻率)對所述ERLE和振動膜位移的影響是不同的。對于所述DRC壓縮閾值固定數(shù)值的一個(gè)10秒的片段，所述ERLE在圖9中標(biāo)繪為時(shí)間的函數(shù)(先前的圖表使用10秒片段上的平均值)。所述最大允許位移可被轉(zhuǎn)變?yōu)樗鯡RLE的下限，所述ERLE使用如散點(diǎn)圖(圖8A-C)所示的關(guān)系。在圖9中這個(gè)下限由水平虛線60表不。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)為一種控制方案，以平均來說所述ERLE與所述ERLE下限60重合的方式控制所述處理過程的參數(shù)。這樣，將以所述聲輸出最大而所述非線性在界限之內(nèi)(由于所述振動膜位移是有限的)的方式調(diào)節(jié)所述參數(shù)。例如，當(dāng)所述ERLE高于所述下限時(shí)，可以通過增加所述增益和/或DRC壓縮閾值和/或降低所述高通濾波器的截止頻率來實(shí)現(xiàn)，而當(dāng)所述ERLE低于所述下限時(shí)，可以通過降低所述增益和/或DRC壓縮閾值和/或增加所述高通濾波器的截止頻率來實(shí)現(xiàn)?？梢詫?shí)現(xiàn)一種替代的控制方案，如果所述ERLE在所述下限以下，那么所述方案只改變所述處理過程的參數(shù)。這樣，在沒有使所述聲輸出最大化的情況下，機(jī)械地保護(hù)了所述揚(yáng)聲器。由于本發(fā)明監(jiān)測線性AEC的性能，預(yù)期改進(jìn)所述回波消除和/或抑制，所述回波消除和/或抑制對于諸如語音通信的應(yīng)用是必須的。實(shí)際上，如果所述回波路徑是近似線性的，那么用于回波消除和抑制的算法會更好地執(zhí)行。此外，本發(fā)明可以集成到回波抑制系統(tǒng)中，所述系統(tǒng)可以包括線性AEC，隨后是光譜后處理。為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，可以使用如圖3所示的以下部件-與一個(gè)或者多個(gè)揚(yáng)聲器相連的一個(gè)或者多個(gè)輸出放大器；-與一個(gè)或者多個(gè)麥克風(fēng)相連的一個(gè)或者多個(gè)麥克風(fēng)放大器；-數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器和模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器；-實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所述方法的DSP或者微控制器。在優(yōu)選的實(shí)施方法中，在所述DSP或者微控制器上執(zhí)行的軟件包括以下部件
-聲回波消除(AEC)算法，諸如自適應(yīng)濾波器；-自適應(yīng)處理模塊；-控制模塊，評估所述AEC并且控制所述自適應(yīng)處理模塊。本發(fā)明可被用于(機(jī)械的)揚(yáng)聲器保護(hù)的應(yīng)用，來提高音頻設(shè)備中揚(yáng)聲器的預(yù)期使用壽命，其中麥克風(fēng)是可獲得的，例如在移動電話中。本發(fā)明還可以用于使所述響度最大化，同時(shí)仍然保護(hù)所述揚(yáng)聲器。這再次是移動電話感興趣的，其中通常采用較低質(zhì)量的揚(yáng)聲器，但是需要高的聲輸出。在輸入處的源信號可以從存儲器中找到，或者可以經(jīng)由模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)輸入至所述DSP或者微控制。圖10示出了一個(gè)移動電話70，所述移動電話包括本發(fā)明所述的揚(yáng)聲器系統(tǒng)72，所述揚(yáng)聲器系統(tǒng)包括麥克風(fēng)74。上面只給出了回波消除方法的一個(gè)示例。可以采用其他回波消除系統(tǒng)，并且所述性能可以再次用作所 述輸出中非線性程度的度量。同樣，還可以使用其他方法取代回波消除系統(tǒng)，所述方法對兩個(gè)(組)信號之間的非線性程度進(jìn)行量化。例如，可以將非線性函數(shù)映射至從待比較信號得出的信號，并且非線性項(xiàng)的系數(shù)可以看作是非線性的度量。當(dāng)然，當(dāng)存在所述回波消除系統(tǒng)時(shí)使用所述系統(tǒng)的優(yōu)勢是存在現(xiàn)有硬件/軟件的再利用。所述麥克風(fēng)可以是用于所述設(shè)備其他功能的相同的麥克風(fēng)，并且不一定是用于所述系統(tǒng)的專用麥克風(fēng)。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將會理解各種修改。
權(quán)利要求
1.一種揚(yáng)聲器驅(qū)動電路,包括 揚(yáng)聲器驅(qū)動器(16)； 輸入，用于從麥克風(fēng)(18)接收信號，所述麥克風(fēng)檢測所述揚(yáng)聲器(12)的聲音輸出； 用于檢測所述揚(yáng)聲器的驅(qū)動信號與麥克風(fēng)信號之間非線性的裝置；以及 用于在將輸入信號施加至所述揚(yáng)聲器驅(qū)動器之前處理輸入信號的處理器(30)，其中所述處理器適用于依賴于已檢測的非線性來控制所述處理器，諸如控制將揚(yáng)聲器驅(qū)動進(jìn)入非線性工作區(qū)域的程度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，包括聲回波消除系統(tǒng)(26、28)，其中用于檢測所述揚(yáng)聲器的驅(qū)動信號與所述麥克風(fēng)信號之間非線性的裝置包括用于確定所述回波消除系統(tǒng)的性能的裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電路，其中所述聲回波消除系統(tǒng)包括延遲元件(26)，用于延遲所述揚(yáng)聲器(12)的驅(qū)動信號(x[k]);濾波器(28)，用于實(shí)現(xiàn)可變的傳遞函數(shù)；以及比較器，用于將所述麥克風(fēng)信號(z[k])與已延遲和已濾波驅(qū)動信號(y[k])進(jìn)行比較，并且響應(yīng)于比較結(jié)果控制所述可變傳遞函數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電路，其中所述比較結(jié)果(r[k])用作所述處理器的輸入。
5.根據(jù)權(quán)利要求2、3或4所述的電路，其中所述聲回波消除系統(tǒng)(26、28)的回波損耗增強(qiáng)性能用作所述處理器的輸入。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電路，其中所述處理器適用于處理所述輸入信號，使得不允許所述回波損耗增強(qiáng)下降至閾值水平以下或者使得將所述回波損耗增強(qiáng)維持在閾值水平。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電路，其中所述處理器(30)包括用于利用可變閾值實(shí)現(xiàn)動態(tài)范圍壓縮的裝置，所述動態(tài)范圍壓縮函數(shù)在所述閾值處存在拐點(diǎn)。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電路，其中所述處理器(30)包括用于實(shí)現(xiàn)可變增益的裝置。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電路，其中所述處理器(30)包括用于利用可變截止頻率實(shí)現(xiàn)濾波功能的裝置。
10.一種揚(yáng)聲器電路，包括根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的驅(qū)動電路、麥克風(fēng)(18)和由所述驅(qū)動電路驅(qū)動的揚(yáng)聲器(12)。
11.一種控制揚(yáng)聲器的方法,包括 使用麥克風(fēng)(18)檢測所述揚(yáng)聲器的聲音輸出； 檢測所述揚(yáng)聲器(12)的驅(qū)動信號與麥克風(fēng)信號之間的非線性；以及 在將輸入信號(xref [k])施加至所述揚(yáng)聲器驅(qū)動器(16)之前處理輸入信號(xref[k])，以依賴于已檢測的非線性來控制所述處理器，諸如控制將揚(yáng)聲器(12)驅(qū)動進(jìn)入非線性工作區(qū)域的程度。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述處理包括利用可變閾值實(shí)現(xiàn)動態(tài)范圍壓縮，和/或?qū)崿F(xiàn)可變增益功能和/或利用可變截止頻率實(shí)現(xiàn)濾波功能，其中動態(tài)范圍壓縮函數(shù)在所述閾值處存在拐點(diǎn)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的方法，其中檢測非線性包括通過延遲所述揚(yáng)聲器的驅(qū)動信號來實(shí)現(xiàn)聲回波消除；實(shí)現(xiàn)可變?yōu)V波器傳遞函數(shù)；將所述麥克風(fēng)信號與已延遲和已濾波的驅(qū)動信號進(jìn)行比較；并且響應(yīng)于比較結(jié)果控制所述可變傳遞函數(shù)，其中所述比較結(jié)果用于檢測所述非線性。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中在所述處理中使用所述聲回波消除的回波損耗增強(qiáng)性能。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，包括處理所述輸入信號，使得不允許所述回波損耗增強(qiáng)下降至閾值以下或者將所述回波損耗增強(qiáng)維持在閾值水平。
全文摘要
一種揚(yáng)聲器驅(qū)動電路具有麥克風(fēng)，所述麥克風(fēng)形成了聲回波消除系統(tǒng)的一部分。在施加至揚(yáng)聲器驅(qū)動器之前處理輸入信號，并且依賴于所述回波消除系統(tǒng)性能來控制所述處理過程，諸如控制將揚(yáng)聲器驅(qū)動進(jìn)入非線性工作區(qū)域的程度。這樣，在不需要揚(yáng)聲器模型或者附加的專用傳感器的情況下，可以控制所述線性度以提供偏移極限。
文檔編號H04R3/04GK103037289SQ20121036398
公開日2013年4月10日 申請日期2012年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月28日
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