Способ и устройство для форматирования цифрового аудиосигнала, используемого для воспроизведения звука

 

Изобретение относится к способу и устройству для форматирования цифрового аудиосигнала, используемого для воспроизведения звука в электроакустических преобразователях. Предложенный способ заключается в использовании цифрового кодирования из записи звука или с носителя звука, который копируют с последующим форматированием и обеспечением многократного воспроизведения исходной выборки. Устройство, форматирующее цифровой сигнал, получает опорную выборку из цифрового декодера, а затем размножает эти данные с помощью регулируемых независимых сэмплеров, управляемых общим синхрогенератором. В результате появляется возможность контролировать эффект механического неконтролируемого перемещения мембраны электроакустического преобразователя. 2 с. и 10 з.п.ф-лы, 5 ил.

Принцип питания электроакустических преобразователей с помощью усилителей аналогового типа является наиболее широко применяемым. Фактически, аналоговое перемещение мембраны следует синусоидальным волнам, которые представляют собой кривые, выбранные при записи. Условие использования электрического аудиосигнала заключается в том, что сигнал, считанный с помощью микрокомпьютера (микрокомпьютеров) или полученный непосредственно от цифровых сэмплеров, сглаживают для аналогового применения. Используемый исходный цифровой звуковой сигнал имеет некоторую интенсивность и частоту 44100 значений в секунду в соответствии с хорошо известной моделью (фиг.1). Способ заключается в том, что исходный сигнал копируют и воспроизводят для получения нового цифрового сигнала в целях электрического управления электроакустическими преобразователями.

Фактически, импульсная характеристика электроакустических преобразователей не совпадает с сигналами, излучаемыми по цифровому принципу. Можно наблюдать "хвостовой" эффект на импульсах мембран, который не прекращается с окончанием импульса. Механический импульс продлевается за счет влияния массы мембраны при сильных импульсах. Следовательно, при этом конкретном условии слабые импульсы маскируются. Возникает необходимость устранения этого недостатка за счет использования предлагаемого способа путем наложения, по меньшей мере, одного дополнительного элемента информации для управления эффектом механического неконтролируемого перемещения мембраны.

Данный способ относится к программному обеспечению, включающему в себя программируемое специальное компенсирующее управление для электроакустического преобразователя.

Для подавления эффекта механического неконтролируемого перемещения мембраны имеются две возможности - перемножение цифрового аудиосигнала с меньшими синфазными импульсами, либо фазоинвертированными импульсами. Для достижения этого, способ предусматривает использование исходных опорных цифровых звуковых сигналов, которые копируются и воспроизводятся в нескольких копиях с получением нового расположения без изменения времени оригинала. Управление является точным для преодоления механической инерции мембран. Временной параметр является постоянным даже тогда, когда информация удваивает или утраивает частоту сигналов, делая ее вдвое или втрое большей, пропорционально увеличению воспроизведенных копий. Эти копии сигналов могут иметь разные интенсивности относительно оригинала и друг относительно друга. Например (фиг.2), в течение показанного на горизонтальной линии периода времени, на котором присутствуют значения (ЕС), сигналы копируются и период времени не изменяется. Первая воспроизведенная копия имеет масштабный коэффициент 1/3 от оригинала, а вторая копия имеет коэффициент 1/1. Ясно, что многократное воспроизведение сигналов нового звукового сигнала соответствует коррекции частот удвоенных, утроенных или учетверенных сигналов в зависимости от того, во сколько раз умножается сигнал. Не эхо, которое продлевает тональный сигнал, а именно способ, компенсирующий инерцию мембран, адаптированных для динамических напряжений, обеспечивает распределение мгновенных параметров вольт-амперной характеристики по массе. Для получения аналогового сигнала обеспечивается сглаживание вновь отформатированного сигнала.

Этот цифровой или аналоговый аудиосигнал можно подавать непосредственно на клеммы, по меньшей мере, одного электроакустического преобразователя.

Это многократное воспроизведение исходного записанного сигнала может иметь, во-первых, другое значение его интенсивности, а во-вторых, фазовый сдвиг, т. е. скольжение вплоть до его полностью фазоитвертированного значения, относительно исходного сигнала. Этот способ отличается многократным воспроизведением оригиналов (фиг.3), известных под названием "исходный сигнал", в течение заданного времени (ТР) с получением нового отформатированного сигнала, частота которого в 4 раза больше исходной частоты, а две копии которого подвергнуты инвертированию (сдвинуты по фазе на 180^o) и имеют половинное значение интенсивности. Эти фазоинвертированные сигналы сглаживают колебания мембраны, инерция которой могла бы увести ее слишком далеко, так что она запаздывала бы со следующим импульсом, что вызывает разложение вольт-амперной характеристики.

Способ может обеспечить копирование исходного сообщения и его воспроизведение в соответствии со всеми вариантами комбинаций, описываемых одинаково для каждого исходного сигнала, приходящегося на порядковую циклическую последовательность, воспроизводимую с масштабным коэффициентом интенсивности и фазы Т1, Т2, Т3, Т4 (фиг.4).

Способ предусматривает устройство для форматирования аудиосигнала для электромагнитного преобразователя, отличающееся тем, что исходный цифровой сигнал, записанный в качестве опорного на носителе или непосредственно скопированный путем воспроизведения оригинала в соответствии со способом, определяющим программное обеспечение между исходным цифровым сигналом и вновь отформатированным цифровым сигналом для электрического управления механическими перемещениями, адаптированными наилучшим возможным образом. Новые сигналы представляют собой, по меньшей мере, две копии исходного сигнала. Копии сигналов могут быть синфазными или полностью синфазноинвертированными сигналами относительно оригинала. Интенсивности каждого сигнала могут представлять собой некоторую дробную часть интенсивности оригинала.

Устройство может быть воплощено экспертом в данной области техники, например (фиг. 4), в цепи воспроизведения звука, имеющей радиоприемник, устройство (CD) для считывания лазерных дисков (проигрыватель компакт-дисков) и форматирующую систему, соответствующую предлагаемому способу и встроенную в цифровой усилитель (AN) для запитывания акустических систем (Е). Усилитель принимает цифровое сообщение посредством оптического луча (FO) и декодирует цифровой аудиосигнал посредством декодера (D), который устанавливает исходный сигнал. Этот сигнал передается на четыре сэмплера (Т1, Т2, Т3, Т4), управляемые общим синхрогенератором. Микрокомпьютер (НС), оснащенный реле для регулярного и циклического сканирования, программирует действия четырех сэмплеров, выполненных с возможностью регулирования относительно значений декодера (D). Вследствие копирования воспроизведенного исходного сигнала, в каждом сэмплере используются два программирующих потенциометра, а именно, один - для установки масштабного коэффициента интенсивностей, а другой - для установки фазы интенсивностей в диапазоне между синхрофазой и инверсной фазой при смещении относительно оригинала. В этом случае сэмплер (Т1) регулируется идентично сэмплеру декодера исходного сигнала.

Сэмплер (Т2) регулируется до достижения фазоинвертированного значения относительно (Т1) при одинаковом значении интенсивности. Сэмплер (Т3) регулируется до достижения 1/3 интенсивности Т1 и 1/2 интенсивности (Т1). Сэмплер (Т4) синфазен с (Т1) и имеет интенсивность, составляющую 1/2 от интенсивности (Т1). Отформатированный сигнал (F) усиливается усилителем (А), мощность которого регулируется потенциометром (V), определяющим чувствительность декодера.

Устройствам форматирования цифрового аудиосигнала в соответствии с предлагаемым способом нужна частота в 4 раза больше для средних и высоких тонов и в 3 раза больше для низких тонов. Система воспроизведения звука (фиг. 5), состоящая из микрокомпьютера, цифрового устройства для записи и считывания аудиокассет (цифрового кассетного магнитофона) и устройства для считывания лазерных дисков (проигрывателя компакт-дисков), а возможно и другие устройства, соединены с цифровым усилителем мощности с четырьмя независимыми выходами, имеющими две колонки низкого тона (В) и две вспомогательные колонки (S). Усилителю нужны декодеры (RA), которые устанавливают исходный сигнал. Электронный синхрогенератор в электронной микросхеме (НЕ) координирует регулярный и циклический программируемый порядок действия четырех сэмплеров, которые определяют профиль нового звукового сообщения. Каналы соответственно принимают сигналы трех сэмплеров (EGD, EGG), подключенных для получения низких тонов, которые все отрегулированы на уменьшение фазы с коэффициентом 1/3 для первой относительно второй и 1/3 для второй относительно третьей. Сигнал, вновь форматируемый компьютером (X), усиливается усилителем (АХ) для запитывания приставок низкого тона. Сэмплеры (ESG, ESD) с четырьмя уровнями запитывают вспомогательные колонки посредством усилителей (АХ). Частоты (ESG, ESD) имеют четырехкратную скорость (RA), тогда как частоты (EGD, EGG) имеют трехкратную скорость (RA). Для аналогового считывания предусмотрен сглаживающий модем, это устройство не является ограничительным признаком, а упоминается просто в качестве примера. Все электронные средства с полупроводниками, являющимися активным или пассивным элементом, или все формы микрокомпьютеров и интегральных схем или будущих изделий в области соединений или активной электроники можно использовать для воплощения этих устройств.

Данные способ и устройство адаптируют цифровой звуковой сигнал, превращая его в цифровой сигнал для управления всеми электродинамическими преобразователями. Этот принцип коррекции можно использовать в аудио- или аудиовизуальных приложениях.

Формула изобретения

1. Способ форматирования цифрового аудиосигнала для управления по меньшей мере одним электроакустическим преобразователем на основании исходного цифрового сигнала, представляющего электрический звуковой сигнал, содержащий преобразование исходного цифрового сигнала в цифровой звуковой сигнал путем сэмплирования исходного сигнала на более высокой частоте, с получением копий исходного сигнала на более высокой частоте, при этом более высокая частота пропорциональна количеству копий, и изменение значений интенсивности и/или фазы по меньшей мере одной из копий, таким образом, что значения интенсивности и/или фазы по меньшей мере одной из копий отличаются от исходного сигнала.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на этапе изменения значений фазы осуществляют инверсию значения фазы.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что получают по меньшей мере две копии.

4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что дополнительно подают цифровой звуковой сигнал непосредственно на по меньшей мере один электроакустический преобразователь.

5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что дополнительно преобразуют цифровой звуковой сигнал в аналоговый сигнал и подают аналоговый сигнал на по меньшей мере один электроакустический преобразователь.

6. Устройство форматирования цифрового звукового сигнала для управления по меньшей мере одним электроакустическим преобразователем на основании исходного цифрового сигнала, представляющего электрический звуковой сигнал, содержащее по меньшей мере два сэмплера, предназначенных для сэмплирования исходного цифрового сигнала, при этом каждый сэмплер производит копию исходного цифрового сигнала, при этом значения интенсивности и/или фазы являются регулируемыми, и синхрогенератор для комбинирования копий исходного цифрового сигнала в цифровой аудиосигнал, частота которого выше, чем частота исходного цифрового сигнала.

7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что каждый сэмплер производит копию исходного цифрового сигнала, с регулируемыми значениями интенсивности и фазы.

8. Устройство по п.6 или 7, отличающееся тем, что частота цифрового аудиосигнала в n раз больше частоты исходного цифрового сигнала, при этом n равно количеству сэмплеров.

9. Устройство по любому из пп.6-8, отличающееся тем, что дополнительно содержит усилитель цифрового аудиосигнала.

10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что усилитель выполнен с возможностью регулирования мощности усиления.

11. Устройство по любому из пп.6-10, отличающееся тем, что дополнительно содержит цифроаналоговый преобразователь для преобразования цифрового аудиосигнала.

12. Устройство по любому из пп.6-11, отличающееся тем, что ифровой аудиосигнал подается непосредственно на клеммы электроакустического преобразователя.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5