Способ формирования сигнала для управления электроакустическим излучателем



Способ формирования сигнала для управления электроакустическим излучателем
Способ формирования сигнала для управления электроакустическим излучателем

 

G10K11/00 - Способы и устройства для передачи, проведения или направления звука вообще; способы или устройства для защиты от воздействия шума или других акустических колебаний вообще или для их подавления (звукоизоляция для транспортных средств B60R 13/08; звукоизоляция для самолетов B64C 1/40; звукоизоляционные материалы см. в соответствующих подклассах, например C04B 26/00- C04B 38/00; уменьшение шума на верхнем строении путей E01B 19/00; поглощение передаваемого по воздуху шума с дорог или железнодорожных путей E01F 8/00; звукоизоляция, поглощение или отражение шума в строительных сооружениях E04B 1/74; акустика помещений E04B 1/99; звукоизоляция полов E04F 15/20; глушители шума и выхлопные устройства

Владельцы патента RU 2542637:

Потёмкин Владимир Георгиевич (RU)
Обыскалов Александр Николаевич (RU)

Изобретение относится к области радиотехники. Способ предполагает подачу на излучатель сигнала напряжения, представляющего собой сумму традиционного сигнала напряжения, пропорционального значению желаемого акустического давления, и дополнительного сигнала напряжения, получаемого согласно формуле Ud(t)=k·(a0·p(t)'+a1·p(t)''), где p(t) - акустическое давление, которое хочется воспроизвести, p(t)', p(t)'' первая и вторая производная давления по времени, k - коэффициент, определяющий уровень громкости, a0, a1 - константы в формуле, имеют значения, при которых скорость нарастания и спада сигналов акустического давления при воспроизведении электроакустическим излучателем тестовых сигналов максимально приближена к скорости нарастания и спада тестовых сигналов, а форма сигналов акустического давления имеет наименьшие искажения.

Технический результат - уменьшение величины искажений сигнала. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к способам уменьшения искажения формы акустического сигнала громкоговорителя относительно формы сигнала, который требуется воспроизвести.

Известна система и способ для компенсации безинерционного нелинейного искажения в аудиопреобразователе (Патент RU 2440692 C2, МПК H04R 3/00, H04R 29/00, опубликовано: 20.01.2012).

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.

Недостатком этого изобретения является то, что система не позволяет компенсировать все помехи.

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, МПК7 H04R 9/00, G10K 11/00 от 01.06.2000).

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.

Задачей предлагаемого решения является устранение искажений акустического сигнала электроакустического излучателя, связанных с его не идеальностью, выражающейся в недостаточной скорости нарастания и затухания и получение акустического сигнала любой формы с большей похожестью на сигнал звукового образа (акустического сигнала, который мы желаем воспроизвести) в границах рабочего диапазона амплитуды и частот акустического излучателя.

Поставленная 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, включающего эксплуатацию излучателя в тестовом режиме и рабочем режиме и подачу напряжения на излучатель.

На излучатель подают сигнал напряжения

U(t)=Utr(t)+Ud(t)=k·(p(t)+а0·p(t)'+a1·p(t)''), 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)''),

где p(t) - акустическое давление, которое хочется воспроизвести,

p(t)', p(t)'' первая и вторая производная давления по времени,

k - коэффициент, определяющий уровень громкости,

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, будет максимально приближена к скорости нарастания и спада тестовых сигналов, а форма сигналов акустического давления будет иметь наименьшие искажения.

Предпочтительно дополнительный сигнал напряжения подают на вход индивидуального электроакустического излучателя.

Предпочтительно дополнительный сигнал напряжения подают на вход серийного электроакустического излучателя.

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.

Предпочтительно величины констант a0, a1 выбираются такими, что воспроизведение акустического давления p(t) наиболее полно отвечает чьему-либо вкусу или желанию.

Предпочтительно подают последовательность прямоугольных импульсов или одиночных синусов в качестве тестовых сигналов.

На пути к решению этого вопроса производители электроакустических излучателей по максимуму уменьшают массу подвижной системы. 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. Изобретение дает возможность более достоверно и качественно воспроизводить музыку, звуки и любые другие акустические сигналы.

При записи, передаче и воспроизведении музыкальных и речевых сигналов через аудиоаппаратуру возникают искажения временной структуры сигнала, которые могут быть разделены на линейные и нелинейные.

Линейные искажения изменяют амплитудные и фазовые соотношения между имеющимися спектральными компонентами входного сигнала и за счет этого искажают его временную структуру. Такого рода искажения субъективно воспринимаются как искажения тембра сигнала, и поэтому проблемам их снижения и субъективным оценкам их уровня уделяется много внимания со стороны специалистов на протяжении всего периода развития звукотехники.

Требование к отсутствию линейных искажений сигнала в аудиоаппаратуре может быть записано в форме:

y ( t ) = k x ( t T ) ,                                          (1)

где x(t) - входной сигнал, y(t) - выходной сигнал.

Это условие допускает только изменение сигнала в масштабе с коэффициентом k и его сдвиг во времени на величину T. Оно определяет линейную связь между входным и выходным сигналами.

Рассмотрим примеры с электроакустическим излучателем, обладающим массой подвижной системы и индуктивностью. Таким излучателем является, например, динамическая звуковая головка - ДЗГ.

Пусть до момента времени t0 акустический сигнал равен нулю. С момента t0 на динамическую звуковую головку - ДЗГ подается электрический сигнал напряжения

U ( t ) = k p ( t ) ,                                             (2)

где p(t)- акустическое давление, которое хочется создать,

k - коэффициент, определяющий уровень громкости.

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.

Подвижная система электроакустического излучателя, как правило, обладает определенной массой. Чем больше масса, тем больше кинетической энергии она запасает и 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 для инерционных электроакустических преобразователей.

Если мы подадим на излучатель ДЗГ сигнал (фиг.1) в виде цуга из 10 периодов синуса, мы увидим, что акустическая система выдаст акустический сигнал, отличный от поданного на вход напряжения фиг.1а и похожий на сигнал, изображенный на фиг.1b.

На начальном участке - а) амплитуда излучаемого сигнала будет нарастать. Для того, чтобы излучать акустический сигнал с установившейся амплитудой A0, подвижная система излучателя должна обладать определенной величиной энергии. Первоначально, до поступления сигнала, ее полная энергия была равна нулю. При подаче сигнала на излучатель энергия, поступающая на излучатель, идет на запасание энергии в подвижной системе и ее поглощении (идет на акустическое излучение и тепло). Величина поглощаемой энергии увеличивается с увеличением амплитуды колебаний подвижной системы акустического излучателя и, в конце концов, при амплитуде излучаемого акустического сигнала, близкой к A0, практически сравнивается с энергией, поступающей к излучателю, а энергия подвижной системы практически перестает увеличиваться.

На среднем участке - b) амплитуда излучаемого сигнала будет практически постоянна (на самом деле тут имеется близкая к экспотенциальной зависимость приближения амплитуды к значению A0). С достаточной точностью, амплитуда излучаемого акустического сигнала постоянна и равна A0. Энергия подвижной системы постоянна. Поток энергии поступающей к излучателю практически равен потоку поглощаемой энергии.

На конечном участке - c) после окончания подачи синусоидального сигнала у акустического сигнала появляется продолжение, характер которого определяется свойствами колебательной системы головки и практически не зависит от возбуждающего сигнала. Продолжительность процесса установления зависит от энергии, запасенной в подвижной системе, и от скорости ее поглощения.

Т.е. когда акустические сигналы не являются стационарными, то акустические излучатели, способные запасать и отдавать энергию, будут всегда иметь отличия формы излучаемого ими акустического сигнала (величина звукового давления) от формы входного сигнала (напряжение, подаваемое непосредственно на излучатель).

Для создания желаемого акустического давления p(t) на электроакустический излучатель традиционно подают напряжение

Utr(t)=k·p(t),

где k - коэффициент, определяющий уровень громкости.

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 величины, котороя пропорциональна величине подаваемого напряжения, тогда в среде создавалась бы плоская волна с акустическим давлением пропорциональным p(t).

Реальный излучатель, например ДЗГ, имеет конечные размеры, подвижную систему, имеющую массу, его движитель имеет активное сопротивление, индуктивность, сила протекающего через него тока отличается по форме от изменений напряжения, поданного на его вход.

Вместо подачи напряжения Utr(t)=k·p(t), на электроакустический излучатель подадим сигнал вида

U ( t ) = k ( p ( t ) + a 0 p ( t ) ' + a 1 p ( t ) ' ' ) ,                    (3)

где p(t) - акустическое давление, которое хочется создать,

p(t)', p(t)'' - первая и вторая производная давления по времени,

k - коэффициент, определяющий уровень громкости,

а0, a1 - константы, зависящие от физических параметров электроакустического излучателя, а именно: массы, индуктивности и коэффициента электромеханической связи подвижной системы и некоторых других физических параметров электроакустического излучателя.

Сигнал

U d ( t ) = k ( a 0 p ( t ) ' + a 1 p ( t ) ' ' ) ,                              (4)

и есть дополнительный сигнал напряжения, который подается дополнительно к традиционно подаваемому сигналу

Utr(t)=k·p(t).

Подача дополнительного сигнала Ud(t) позволяет увеличить скорость нарастания, спада и затухания акустического сигнала при воспроизведении акустического давления p(t) для лучшего воссоздания его формы, в границах рабочего диапазона амплитуды и частот электроакустического излучателя.

Величины констант a0, a1 для конкретного электроакустического излучателя, например ДЗГ, можно определить, если варьировать величины значений констант a0, a1 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 a0, a1, если подавать на ДЗГ сигналы простого вида - типа последовательности прямоугольных импульсов или последовательности одиночных синусов.

Ниже приведен пример проведения тестовых испытаний для определения значения констант a0, a1 для конкретного акустического излучателя, работающего в полосе частот от fmax до fmin.

В соответствии с уже вышесказанным, для этого используем тестовый сигнал прямоугольной формы 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, который в идеальном случае должен воспроизвести электроакустический излучатель в границах своего рабочего диапазона частот при воспроизведении сигнала pr(t).

Подаем на акустический излучатель сигнал напряжения

U(t)=k·fpr(t), где

k - коэффициент, определяющий уровень громкости,

fpr(t) - отфильтрованный в границах от fmax до fmin сигнал последовательности прямоугольных импульсов pr(t).

Запоминаем воспроизводимый акустический сигнал, получаемый при подаче на акустический излучатель сигнала напряжения

U(t)=k·fpr(t).

Назовем его Pa(t, 0, 0).

А.

Определение константы a0.

Сначала предварительно определим значение константы a0 в формуле (3), приняв значение константы a1=0.

Для этого, в соответствии с формулой (3), подаем на акустический излучатель сигнал напряжения

U(t)=k·(fpr(t)+a0·fpr(t)')+0·fpr(t)'')=k·(fpr(t)+a0fpr(t)'),

где

k - коэффициент, определяющий уровень громкости,

fpr(t) - отфильтрованный в границах от fmax до fmin сигнал последовательности прямоугольных импульсов pr(t),

fpr(t)' - первая производная сигнала fpr(t) по времени,

a0=2004 - произвольно выбранное нами значение константы

a1=0 - произвольно выбранное нами значение константы.

Запоминаем воспроизводимый акустический сигнал, получаемый при подаче на акустический излучатель сигнала напряжения

U(t)=k·(fpr(t)+2004·fpr(t)').

Назовем его Pa(t, 2004,0).

1. Если сигнал Pa(t, 2004, 0) очень похож на Pa(t, 0, 0), значит значение величины a0=2004 слишком мало, и мы должны увеличивать значение величины a0 до того значения a01, когда мы зримо увидим небольшое отличие фазы, формы и амплитуды сигналов

Pa(t, a01, 0) и Pa(t, 0, 0).

Запоминаем воспроизводимый акустический сигнал, получаемый при подаче на акустический излучатель сигнала напряжения с выбранной константой a0= a01

U(t)=k·(fpr(t)+ a01·fpr(t)').

Назовем его Pa(t, a01, 0).

Если сигнал Pa(t, 2004, 0) сильно отличается Pa(t, 0, 0), значит значение величины a0=2004 слишком велико, и мы должны уменьшать значение величины a0 до того значения a01, когда мы зримо увидим небольшое отличие фазы, формы и амплитуды сигналов

Pa(t, a01, 0) и Pa(t, 0, 0).

Запоминаем воспроизводимый акустический сигнал, получаемый при подаче на акустический излучатель сигнала напряжения

U(t)=k·(fpr(t)+a01·fpr(t)').

Назовем его Pa(t, a01, 0).

Запоминаем воспроизводимый акустический сигнал, получаемый при подаче на акустический излучатель сигнала напряжения

U(t)=k·(fpr(t)-a01·fpr(t)').

Назовем его Pa(t, -a01, 0).

2. Сравниваем форму трех сигналов: Pa(t, a01, 0), Pa(t, -a01, 0) и Pa(t, 0, 0).

Относительно сигнала Pa(t, 0, 0) один из них будет иметь более пологие фронты сигнала, другой более крутые.

Если более крутой фронт нарастания воспроизводимого акустического сигнала при положительном значении величины a0, то ее значение положительно.

Если более крутой фронт нарастания воспроизводимого акустического сигнала при отрицательном значении величины a0, то ее значение отрицательно.

3. Определив знак + или - величины a0, проводим более точное определение ее абсолютной величины (по модулю) - |a0|.

Начинаем увеличивать |a0|. Первоначально у воспроизводимого акустического сигнала Pa(t, a0, 0) увеличивается крутизна фронта сигнала. Затем в районе фронтов сигнала начинают появляться искажения в виде дополнительного пика. Т.е. сначала форма сигнала Pa(t, a0, 0), при увеличении a0 по абсолютной величине от |a0|=0 до a0=A0, приближается по форме к форме сигнала fpr(t), затем, при дальнейшем увеличении |a0| фронты сигнала Pa(t, a0, 0) приобретают несвойственную сигналу fpr(t) крутизну фронтов и искажения вплоть до добавочных пиков на фронтах сигналов. Запоминаем значение a0=A0.

На первом этапе мы определили с некоторой точностью величину a0: a0=A0.

Б.

Определение константы a1.

На этапе Б мы определяем величину константы a1 при найденным выше, с некоторой точностью, значении a0=A0.

Для этого, в соответствии с формулой (3), подаем на акустический излучатель сигнал напряжения

U(t)=k·(fpr(t)+А0·fpr(t)'+a1·fpr(t)''),

где

k - коэффициент, определяющий уровень громкости,

fpr(t) - отфильтрованный в границах от fmax до fmin сигнал последовательности прямоугольных импульсов pr(t),

fpr(t)' - первая производная сигнала fpr(t) по времени,

fpr(t)'' вторая производная сигнала fpr(t) по времени,

a0=A0,

a1=2006 - произвольно выбранное нами значение константы.

Запоминаем воспроизводимый акустический сигнал, получаемый при подаче на акустический излучатель сигнала напряжения

U(t)=k·(fpr(t)+A0·fpr(t)'+2006·fpr(t)'').

Назовем его Pa(t, A0, 2006).

1. Если сигнал Pa(t, A0, 2006) очень похож на Pa(t, A0, 0), значит значение величины a1=2006 слишком мало, увеличиваем значение величины a1 до того значения a11, когда увидим небольшое отличие фазы, формы и амплитуды сигналов Pa(t, A0, a11) и Pa(t, A0, 0).

Запоминаем воспроизводимый акустический сигнал, получаемый при подаче на АИ сигнала напряжения

U(t)=k·(fpr(t)+А0·fpr(t)'+a11·fpr(t)'').

Назовем его Pa(t, A0, a11).

Если сигнал Pa(t, A0, 2006) сильно отличается от Pa(t, A0, 0), значит значение величины a1=2006 слишком велико, уменьшаем значение величины a1 до того значения a11, когда увидим небольшое отличие фазы, формы и амплитуды сигналов Pa(t, A0, a11) и Pa(t, A0, 0).

Запоминаем воспроизводимый акустический сигнал, получаемый при подаче на акустический излучатель сигнала напряжения

U(t)=k·(fpr(t)+A0·fpr(t)'+a11·fpr(t)'').

Назовем его Pa(t, A0, a11).

Запоминаем воспроизводимый акустический сигнал, получаемый при подаче на акустический излучатель сигнала напряжения

U(t)=k·(fpr(t)+A0·fpr(t)'-a11·fpr(t)'').

Назовем его Pa(t, A0, -a11).

2. Сравниваем форму трех сигналов: Pa(t, A0, a11), Pa(t, A0, -a11) и Pa(t, A0, 0).

Относительно сигнала Pa(t, A0, 0) один из них будет иметь более пологие фронты сигнала, другой более крутые.

Если более крутой фронт нарастания воспроизводимого акустического сигнала при положительном значении величины a1, то ее значение положительно.

Если более крутой фронт нарастания воспроизводимого акустического сигнала при отрицательном значении величины a1, то ее значение отрицательно.

3. Определив знак + или - величины a1 проводим более точное определение ее абсолютной величины (по модулю) - |a1|.

Начинаем увеличивать |a1|. Первоначально у воспроизводимого акустического сигнала Pa(t, A0, a1) увеличивается крутизна фронта сигнала. Затем в районе фронтов сигнала начинают появляться искажения. Т.е. сначала форма сигнала Pa(t, A0, a1), при увеличении a1 по абсолютной величине от |a1|=0 до a1=A1, приближается по форме к форме сигнала fpr(t), затем, при дальнейшем увеличении |a1|, фронты сигнала Pa(t, A0, a1) приобретают несвойственную сигналу fpr(t) форму вблизи фронтов и искажения вплоть до появления добавочных пиков на фронтах сигналов. Запоминаем значение константы a1=A1.

С.

Уточнение значения величин констант a0, a1.

На этапах А и Б мы в первом приближении определили величины констант a0, a1. Теперь, мы можем уточнить их значение, варьируя их значение вблизи величин A0, A1, добиваясь большей похожести воспроизводимого акустического сигнала Pa(t, a0, a1) на fpr(t). Таким образом, мы находим уточненные значения констант a0, a1 для наиболее точного воспроизведения звукового сигнала акустическим излучателем. Назовем эти значения A0, A1 соответственно для a0, a1.

Последовательность нахождения коэффициентов при их подборе, в вышеизложенном в пунктах А, Б, С способе, не имеет значения. Можно сначала находить значение a0 при a1=0 и затем находить значение константы a1, как и сделано выше, а можно сначала находить значение a1 при a0=0 и затем уже находить значение константы a0.

Д.

Для лучшего воспроизведения акустического сигнала требуется, чтобы сигнал, подаваемый на акустический излучатель

U(t)=k·(fpr(t)+A0·fpr(t)'+A1·fpr(t)''),

попадал в область от fmax до fmin, т.е. был в границах рабочего диапазона частот акустического излучателя.

Каждому акустическому излучателю с его акустическим оформлением соответствуют свои коэффициенты в формуле (4) зависимости Ud(t) от p(t). Если повторяемость физических параметров электроакустического излучателя и его акустического оформления достаточно высока, то можно находить значения коэффициентов a0, a1 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.

Слуховые вкусы у людей различны и достаточно субъективны, поэтому источник сигнала с регулировками по значению величин a0, a1 вполне реально будет востребован. Имеется возможность широкой области регулировок (регулировками по a0, a1) от наиболее достоверного, когда a0=A0, a1=A1, до любого более недостоверного воспроизведения вплоть до традиционного способа подачи сигнала на акустический излучатель, когда величины a0, a1 равны нулю. Действительно, подставив в выражение (3) a0=0, a1=0

U(t)=k·(p(t)+a0·p(t)'+a1·p(t)'')=k·(p(t)+0·p(t)'+0·p(t)''),

получим

U(t)=k·p(t).

Это и есть традиционный способ подачи сигнала на акустический излучатель.

Пусть нам требуется воспроизвести электроакустическим излучателем с известными константами a0, a1, 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.

1. Считываем сигнал с диска.

2. Пропускаем сигнал через фильтр разрешенных частот и получаем fp(t).

3. Подаем сигнал на счетное устройство, где по формуле преобразования сигнала (3) рассчитываем величину напряжения U(fp(t)), которое следует подать на вход электроакустического излучателя.

4. Преобразуем значение величины напряжения U(fp(t)) в электрический сигнал.

5. Подаем электрический сигнал на электроакустический излучатель, который создает акустическое давление.

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, связанных с недостаточной скоростью нарастания, спада и затухания акустических сигналов, при подаче на акустические излучатели любых сигналов в границах рабочего диапазона амплитуды и частот.

В качестве примера рассмотрим на фиг.2 реальные сигналы, воспроизводимые ДЗГ в не заглушенной комнате без использования предлагаемого изобретения и с ним.

На фиг.2a показан сигнал, который требуется воспроизвести - последовательность одиночных синусов.

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 в амплитуде и фазе воспроизводимого сигнала, затухание акустического сигнала после прекращения подачи электрического сигнала происходит медленнее, чем в случае фиг.2c.

На фиг.2c 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.2a и фиг.2c существенно более похожи по форме, чем сигналы фиг.2a и фиг.2b.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является уменьшение искажений акустического сигнала излучателя, связанных с его не идеальностью, выражающиеся в недостаточной скорости нарастания, спада и затухания воспроизводимого акустического сигнала. Использование изобретения позволяет воссоздавать акустический сигнал любой формы с большей похожестью на сигнал звукового образа в границах рабочего диапазона амплитуды и частот акустического излучателя.

1. Способ 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, отличающийся тем, что на излучатель подают сигнал напряжения
U(t)=Utr(t)+Ud(t)=k·(p(t)+a0·p(t)'+a1·p(t)''),
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)''),
p(t) - акустическое давление, которое хочется воспроизвести,
p(t)', p(t)'' - первая и вторая производная давления по времени,
k - коэффициент, определяющий уровень громкости,
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.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительный сигнал напряжения подают на вход индивидуального электроакустического излучателя.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительный сигнал напряжения подают на вход серийного электроакустического излучателя.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что 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.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что величины констант a0, a1 выбираются такими, что воспроизведение акустического давления p(t) наиболее полно отвечает чьему-либо вкусу или желанию.

6. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что подают последовательность прямоугольных импульсов или одиночных синусов в качестве тестовых сигналов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области воспроизводства звука, используется в аудиосистемах, аудиовидеосистемах, в средствах коммуникации, таких как телефоны, радио и т.д. .

Изобретение относится к области звукотехники, использующей прямое и обратное электромеханическое преобразование, в частности, к определению ошибки преобразования индукционного преобразователя, и может быть применено в звуковоспроизведении при помощи динамического громкоговорителя, а также при записи на магнитный носитель.

Изобретение относится к области техники ультразвуковых неразрушающих испытаний материалов и изделий и может быть использовано, в частности, для контроля качества продукции металлургической промышленности.

Изобретение относится к плоским акустическим преобразователям. .

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к способам уменьшения искажения звукового сигнала громкоговорителя. .

Изобретение относится к области электроакустики, в частности к формированию акустического излучения и конструкциям магнитных систем электроакустических преобразователей.

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для работы в составе тренажеров слуха. .

Изобретение относится к технике глушения шума. Глушитель содержит цилиндрический корпус, жестко соединенный с торцевым впускным и выпускным патрубками, с центральной перегородкой, корпус изнутри облицован звукопоглощающей конструкцией, а центральная перегородка выполнена в виде звукопоглощающего элемента, имеющего остов, который с двух сторон облицован звукопоглощающим материалом, причем остов звукопоглощающего элемента имеет возможность поворота в плоскости, перпендикулярной направлению движения аэродинамического потока, а звукопоглощающая конструкция выполнена из трех слоев звукопоглощающего материала, при этом первый слой, более жесткий, выполнен сплошным и профилированным и закреплен на гладкой поверхности, а второй слой, более мягкий, чем первый, выполнен прерывистым и расположен в фокусе звукоотражающих поверхностей первого слоя, а третий слой звукопоглощающего элемента выполнен из вспененного звукопоглощающего материала, например строительной герметизирующей пены, и расположен между первым, более жестким слоем, и перфорированной поверхностью звукопоглощающего элемента.

Использование: в акустике, в частности в устройствах акустических локаторов - содаров и в направленных акустических устройствах дальнего действия. Сущность: в способе формирования направленного акустического излучения многоэлементными антенными решетками перед началом работы поочередно подают на каждый элемент антенной решетки сигнал, регистрируют полученное излучение с помощью микрофона, сравнивают полученный результат с заданным уровнем звукового давления, а после проверки всех элементов антенной решетки производят замену тех элементов решетки, уровень звукового давления которых равен нулю или меньше требуемого уровня.

Изобретение относится к гидроакустике и может быть использовано в просветных приемоизлучающих системах контроля протяженных морских акваторий и комплексного мониторинга гидрофизических полей среды различной физической природы.

Изобретение относится к гидроакустике и может быть использовано в просветных приемоизлучающих системах контроля протяженных морских акваторий и комплексного мониторинга гидрофизических полей среды различной физической природы.

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано в гидроакустических системах гидролокации или передачи информации в виде сигналов различной физической природы, в широкой полосе частот, а также измерительных приемоизлучающих комплексах.

Изобретение относится к гидроакустике и предназначено для использования в активно-пассивных и параметрических системах контроля протяженных морских акваторий, измерения характеристик гидрофизических полей, формируемых естественными и искусственными источниками, инженерными сооружениями, а также стихийными морскими явлениями, например, внутренними волнами, землетрясениями или цунами.

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано в гидроакустических системах дальнего мониторинга. .

Изобретение относится к гидроакустике и может быть использовано в просветных приемоизлучающих системах контроля дальнего действия. .

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано в гидроакустических системах дальнего мониторинга. .

Устройство на интегральных схемах (IC) включает в себя подложку, имеющую расположенные напротив первую и вторую главные стороны и один или более краев, задающих внешнюю периферию подложки. Подложка может быть полупроводниковым материалом. IC-устройство дополнительно может включать в себя один или более преобразователей, расположенных на первой главной стороне подложки; и шаблон ослабления, сформированный в по меньшей мере одной из второй главной стороны и одного или более краев подложки. 8 н. и 7 з.п. ф-лы, 9 ил.
Наверх