ЭЛЕКТРОАКУСТИЧЕСКИМ ИЗЛУЧАТЕЛЕМ (ВАРИАНТЫ)

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

Предшествующий уровень техники

Известна система и способ для компенсации безинерционного нелинейного искажения в аудиопреобразователе (Патент RU 2440692 С2, МПК H04R3/00, H04R29/00, 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 без инерционного 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 равньм 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 без инерционного нелинейного искажения в аудиопреобразователе и является недорогим.

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

Известен 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 счёт уменьшения уровня любых искажений, возникающих в громкоговорителе при его работе. (Патент RU JN° 2161379, МПК 7 H04R9/00, G10K1 1/00 от 01.06.2000).

Описанный выше аналог некоторьм 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 при воспроизведении акустического сигнала электроакустическим излучателем, связанных с недостаточным учётом его физических параметров, выражающихся в существенной непохожести формы воспроизводимого акустического сигнала относительно формы того сигнала, который требуется воспроизвести.

Раскрытие изобретения

Задача решается с помощью двух вариантов 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, включающий эксплуатацию излучателя в тестовом режиме и рабочем режиме и подачу напряжения на излучатель.

По первому варианту на излучатель подают сигнал напряжения i/(t), который включает традиционный сигнал U _tr (t) и два дополнительных сигнала напряжения l/ _d (t) и l/ _nd (t):

U t) = i/ _tr (t)+ t/ _d (t) + t/ _nd (t)= к * (p(t) + α ₀ * p'( + а _г * p"(t) + α ₂ * χ' + α ₃ * χ),

(In)

где i/ _tr (t) - традиционный сигнал напряжения, пропорциональный значению желаемого акустического давления, получаемый, согласно формуле:

i/ _tr (t) = /c * p(t); (2) U _d (t) - дополнительный сигнал напряжения, получаемый, согласно формуле:

t/ _d (t)= к * (а ₀ * р'( + _г * р"( ); (3) i/ _nd (t) - дополнительный сигнал напряжения, получаемый согласно формуле:

U _nd (t) = fc * (α ₂ * ж' + α ₃ * χ) ; (4π)

/с - коэффициент, определяющий уровень громкости;

t - текущее время;

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

p'(t) - производная давления по времени;

p"(t) - вторая производная давления по времени;

х - величина смещения излучающего элемента электроакустического излучателя из положения равновесия;

х' - скорость движения излучающего элемента электроакустического излучателя; а ₀ , - 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;

а ₂ , а ₃ - константы в формуле, имеют значения, при которых форма сигнала акустического давления при воспроизведении электроакустическим излучателем тестовых сигналов, находящихся в границах рабочего диапазона частот

излучателя, максимально приближена к форме тестовых сигналов.

Предпочтительно дополнительные сигналы напряжения подают на вход индивидуального электроакустического излучателя.

Предпочтительно дополнительные сигналы 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 а ₀ , а ₁ , а ₂ , ₃ выбираются такими, чтобы воспроизведение акустического давления p(t) наиболее полно отвечало чьему-либо вкусу или желанию.

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

Также поставленная задача решается с помощью второго варианта 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, включающий эксплуатацию излучателя в тестовом режиме и рабочем режиме и подачу напряжения на излучатель.

По второму варианту на излучатель подают сигнал напряжения U t), который включает традиционный сигнал U _tT ( ) и два дополнительных сигнала напряжения t/ _d (t) и t/ _nC j(t):

i/(t) = i/ _tr (t)+ i/ _d (t) + i/ _nd (t)=

= к * (p(t) + α ₀ * p'(t) + a _\ * p"(t) +

+a ₂ * * dt ₂ ) (1в) где U _tr (t) - традиционный сигнал напряжения пропорциональный

желаемого акустического давления, получаемый, согласно формуле (2):

{/ _tr (t) = /c * p(t); U _d (t) - дополнительный сигнал напряжения, получаемый, согласно формуле (3): t/ _d (t)= /с * (α ₀ * р'( + * p"(t));

^n _d (t) " дополнительный сигнал напряжения, получаемый согласно формуле: * (a ₂ * J ₀ p(t _x ) * e ч> * + a ₃ * J _Q p ) * e ^« *> * J * e ^f o * dt ₂ ),

(4B)

где /с - коэффициент, определяющий уровень громкости;

t - текущее время;

t _l5 1 ₂ - переменные интегрирования по времени;

t ₀ - константа в формуле, характеризующая скорость затухания колебательной системы электроакустического излучателя;

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

p'(t) - производная давления по времени;

p"(t) - вторая производная давления по времени;

а ₀ , а _г - 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;

а ₂ , ₃ - константы в формуле, имеют значения, при которых форма сигнала акустического давления при воспроизведении электроакустическим излучателем тестовых сигналов, находящихся в границах рабочего диапазона частот излучателя, максимально приближена к форме тестовых сигналов.

Предпочтительно дополнительные сигналы напряжения подают на вход индивидуального электроакустического излучателя.

Предпочтительно дополнительные сигналы 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 t ₀ , α ₀ , a , a ₂ , α ₃ выбираются такими, чтобы воспроизведение акустического давления p(t) наиболее полно отвечало чьему-либо вкусу или желанию.

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

Константы а ₀ , _х стоят перед функциями, отвечающими за правильность воспроизведения быстрых изменений сигнала акустического давления, находящихся в границах рабочего диапазона частот излучателя от f _max до f _m i _n .

Константы а ₂ , а ₃ стоят перед функциями, отвечающими за правильность воспроизведения более медленных, чем для констант а ₀ , изменений сигнала акустического давления, находящихся, в границах рабочего диапазона частот излучателя от f _max до f _min .

Изобретение позволяет существенно достовернее воспроизводить акустическим излучателем, например динамической звуковой головкой (ДЗГ), форму любого акустического сигнала, чем это было до применения данного изобретения. Так как величина подаваемого на акустический излучатель сигнала рассчитывается по формуле, то предлагаемые варианты способов, в отличие от известных решений, решают задачу сокращения искажений излучаемого акустического сигнала, связанных с недостаточным учётом физических параметров акустического излучателя при формировании подаваемого на излучатель сигнала, что позволяет существенно улучшить качество воспроизводимого акустического сигнала.

Пусть на динамическую звуковую головку (ДЗГ) подаётся электрический сигнал напряжения

U(t) = к * p(t),

где к - коэффициент, определяющий уровень громкости;

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

Звуковое давление p _a (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, идёт не только на излучение, т.к. непрерывно имеют место перетекания энергии. В итоге лишь формы огибающих амплитуд величин p _a (t, R) и p(t) имеют некоторую похожесть. На пути к решению вопроса достоверного воспроизведения акустического сигнала производители по максимуму уменьшают массу подвижной системы электроакустических излучателей. Массу подвижной системы, если она состоит из каких-то деталей, сделать с нулевым весом невозможно. 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.

Подвижная система электроакустического излучателя, как правило, обладает определённой жесткостью. Чем больше жесткость, тем больше потенциальной энергии она запасает или отдаёт при смещении из положения равновесия. Чем больше энергии она получает либо отдаёт при смещении подвижной системы, тем труднее её 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 электроакустических преобразователей с подвесом, обладающим ненулевой жесткостью. Также подвижная система электроакустического излучателя обладает трением и другими источниками диссипации энергии при её движении.

Для создания желаемого акустического давления р(г) на электроакустический излучатель традиционно подают напряжение

tftr(t) = fc * p(t);

где к - 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 величина, которой пропорциональна величине подаваемого напряжения, тогда в среде создавалась бы плоская волна с акустическим давлением пропорциональным p(t).

Реально существующие излучатели, например динамическая звуковая головка, имеет: конечные размеры; подвижную систему, имеющую массу и жесткость; её движитель имеет: трение, активное сопротивление и другие источники диссипации энергии, имеется индуктивность, поэтому сила протекающего через излучатель тока отличается по форме от изменений напряжения поданного на его вход.

Вместо подачи напряжения

Utr t) = k * p(t)

на электроакустический излучатель, по первому варианту, подадим сигнал вида U(t) = U _tr (t)+ U _d ( ) + l/ _nd (t)= к * (p(t) + α ₀ * p'( + а _г * p"(t) + ₂ * χ' + α ₃ * χ), где fc - коэффициент, определяющий уровень громкости;

t - текущее время;

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

p'(t) - производная давления по времени;

p"(t) - вторая производная давления по времени;

х - величина смещения излучающего элемента электроакустического излучателя из положения равновесия;

х'- скорость движения излучательного элемента электроакустического излучателя; а ₀ , _х - 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;

а ₂ , ₃ - константы в формуле, имеют значения, при которых форма сигнала акустического давления при воспроизведении электроакустическим излучателем тестовых сигналов, находящихся в границах рабочего диапазона частот

излучателя, максимально приближена к форме тестовых сигналов.

Сигналы U _d (t)= к * (а ₀ * р'( + а _г * р"( )

и U _nd (t)= к * (а ₂ * х' + а ₃ * х)

являются дополнительными сигналами напряжения, которые подаются дополнительно к традиционно подаваемому сигналу U _tr ( ) = к * p(t).

По второму варианту вместо подачи напряжения

t _T ) = k * p(t) на электроакустический излучатель подадим сигнал вида

U( ) = i _t r(t = к * {p{ ) + а ₀ * p'(t) + а _х * p"(t) +

+α ₂ * * * dt ₂ )

где к - коэффициент, определяющий уровень громкости;

t - текущее время;

Ь t ₂ - переменные интегрирования по времени;

t ₀ - константа в формуле, характеризующая скорость затухания колебательной системы электроакустического излучателя;

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

p'(t) - производная давления по времени;

p"(t) - вторая производная давления по времени;

а ₀ , а _г - 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;

а ₂ , а ₃ - константы в формуле, имеют значения, при которых форма сигнала акустического давления при воспроизведении электроакустическим излучателем тестовых сигналов, находящихся в границах рабочего диапазона частот излучателя, максимально приближена к форме тестовых сигналов.

Сигналы t/ _d (t) = к * (α ₀ * p'(t) + * р"( ) и * dt ₂ )

являются дополнительными сигналами напряжения, которые подаются дополнительно к традиционно подаваемому сигналу i/ _tr (t) = к * p(t).

Подача дополнительных сигналов i/j(t) и U _nd (t) по первому и по второму варианту позволяют улучшить форму воспроизводимого акустического сигнала при воспроизведении акустического давления p(t), в границах рабочего диапазона амплитуды и частот электроакустического излучателя. Величины констант: а ₀ , а _х , а ₂ , а ₃ или t ₀ , а ₀ , а а ₂ , а ₃ для конкретного электроакустического излучателя, например ДЗГ, можно определить, если варьировать величины значений констант 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, если подавать на ДЗГ сигналы простого вида - типа последовательности прямоугольных импульсов или последовательности одиночных синусов.

Лучший вариант осуществления изобретения

Предлагаемый способ по первому варианту осуществляют следующим образом:

Ниже приведен пример проведения тестовых испытаний для определения значения констант а ₀ , а а ₂ , а ₃ для акустического излучателя, работающего в полосе частот от f _max до f _m i _n .

В соответствии с уже вышесказанным, для этого используем тестовый сигнал последовательности прямоугольных импульсов p _pr (t), который предварительно пропускаем через фильтр высоких и фильтр низких частот для того, чтобы спектр отфильтрованного сигнала /p _pr (t) попадал в область от f _max до f _min , т.е. был в границах рабочего диапазона частот акустического излучателя. Функция /p _pr (t) имеет форму сигнала, близкую к той, которую в идеальном случае должен воспроизвести электроакустический излучатель в границах своего рабочего диапазона частот при воспроизведении сигнала p _pr (t).

А. Определение константы ₀ .

Сначала предварительно определим значение константы а ₀ в формуле (1п), приняв значение констант а = 0, а ₂ = 0, а ₃ = 0. Для этого, в соответствии с формулой (1п), подаём на акустический излучатель сигнал напряжения

l/(t)= к * < p _pr (t) + а ₀ * fp _pr '(t) + а _х * fp _pr "{t) + α ₂ * χ' + α ₃ * *)=

= k * (f _Ppr (t) + a ₀ * fp _pr '(t))

где к - коэффициент, определяющий уровень громкости;

t - текущее время;

/Р Л - отфильтрованный, в границах от f _max до f _min , сигнал последовательности прямоугольных импульсов p _pr (.t);

/ ргЧ - производная сигнала fp _pr (t) по времени;

/Ррг"( - вторая производная сигнала /р _рг (0 по времени; х - величина смещения излучающего элемента электроакустического излучателя из положения равновесия;

х' - скорость движения излучающего элемента электроакустического излучателя; а ₀ = 2006 - произвольно выбранное нами значение константы;

αι ^{= а} г ^{= а} з— 0 " принятые нами значения констант.

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

U(t) = k * fp _pr (t).

Назовём его Pa t, 0, 0, 0,0).

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

1/(0 = к * (/р _рг (0 + 2006 * /р _рг '(0).

Назовём его Pa(t, 2006,0,0,0).

Если сигнал Pa(t, 2006,0,0,0) очень похож на Pa(t, 0, 0,0,0), значит значение величины а ₀ = 2006 слишком мало, и мы должны увеличивать значение величины а ₀ до того значения а ₀₁ , когда мы зримо увидим небольшое отличие формы сигналов Pa(t, а ₀₁ , 0,0,0, ) и P (t, 0, 0,0,0).

Если сигнал Pa(t, 2006,0,0,0) сильно отличается Pa(t, 0, 0,0,0), значит значение величины а ₀ = 2006 слишком велико, и мы должны уменьшать значение величины α ₀ до того значения α ₀₁ , когда мы зримо увидим небольшое отличие формы сигналов

Pa(t, a _Q1 , 0,0,0) и Pa(t, 0,0, 0,0).

Запоминаем воспроизводимые акустические сигналы, полученные при подаче на акустический излучатель сигналов напряжения с выбранной константой ^α ο ^=α οι

1/(0 = к * (fVpri ) + a ₀₁ * fVpr'it)),

U(t) = к * (fp _pr (t) - a ₀₁ * fVpr'it)).

Назовём их соответственно Pa(t, a ₀₁ , 0,0,0) и Pa(t, - ₀₁ , 0,0,0).

Сравниваем форму сигналов Pa t, a _o 0,0,0) и P (t, -a ₀₁ , 0,0,0).

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

Если более крутой фронт нарастания воспроизводимого акустического сигнала при положительном значении величины а ₀ , то её значение положительно.

Если более крутой фронт нарастания воспроизводимого акустического сигнала при отрицательном значении величины а ₀ , то её значение отрицательно.

3.

Определив знак + или - величины а ₀ проводим более точное определение её значения.

Начинаем увеличивать абсолютную величину константы а ₀ . Первоначально у воспроизводимого акустического сигнала увеличивается крутизна фронта сигнала. Затем в районе фронтов сигнала начинают появляться искажения в виде дополнительного пика. Т.е. сначала форма сигнала Pa(t, a ₀ , 0,0,0), при увеличении а ₀ по абсолютной величине от а ₀ = 0 до а ₀ = ₀ , приближается по форме к форме сигнала /p _pr (t) затем, при дальнейшем увеличении абсолютной величины константы а ₀ , фронты сигнала P (t, a ₀ , 0,0,0) приобретают несвойственную сигналу fp _pr (t) крутизну фронтов и искажения вплоть до добавочных пиков на фронтах сигналов.

Запоминаем значение а ₀ = А ₀ .

Определение константы . Определяем значение константы α _χ в формуле (1п), приняв значение констант а ₀ = А ₀ , а ₂ = 0, а ₃ = 0.

Для этого, в соответствии с формулой (1п), подаём на акустический излучатель сигнал напряжения

U(t = k * ( Ppr(t) + α ₀ * fPpr t) + a _x * fp _pr "(t) + a ₂ * x' + a ₃ * x) =

= к * (fp _vr (t) + A ₀ * fp _pr '(t) + a _x * fp _pr "(t))

и производим поиск константы а _г аналогично поиску константы а ₀ .

Таким образом, мы находим и запоминаем значение а _г = _г . Б. Определение константы а ₂ .

На этапе Б. мы определяем величину константы а ₂ при найденных выше, с некоторой точностью, значениях а ₀ = ₀ и а _х = _х и коэффициенте а ₃ = 0.

Для этого, в соответствии с формулой (1п), подаём на акустический излучатель сигнал напряжения

ί/(ί)= к * (Jpprit) + а ₀ * fp _P r'{t) + а _г * /p _pr "(t) + α ₂ * χ' + α ₃ * χ) =

= к * ifPprit) + Α ₀ * fppr'it) + Ai * fppr' t + a ₂ * x') где к - коэффициент, определяющий уровень громкости;

г - текущее время;

/р _рг (t) - отфильтрованный, в границах от f _max до / _т £ _П , сигнал последовательности прямоугольных импульсов p _pr (t);

fPpr'it) - производная сигнала /p _pr (i) по времени;

fp _V r"(t) - производная сигнала fp _pr '{t) по времени;

х - величина смещения излучающего элемента электроакустического излучателя из положения равновесия;

х' - скорость движения излучающего элемента электроакустического излучателя; ^а о ⁼ ^о >

х = А _х ;

а ₂ = 2004 - произвольно выбранное нами значение константы; Запоминаем воспроизводимый акустический сигнал, получаемый при подаче на акустический излучатель сигнала напряжения

U (t) = к * (fp _pr (t) + А ₀ * рр ( + А _г * fp _pr "(t) + 0 * *'). Назовём его Pa t, AQ, A _b 0,0).

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

U(t) = к * fVprit) + А ₀ * /р _рг '( + Аг * fp _pr "(t) + 2004 * χ'). Назовём его Pa(t, А ₀ , А _Ь 2004,0).

Если сигнал Pa(t, A ₀ , А 2004,0) очень похож на Pa(t, A _0l A 0,0), значит значение величины а ₂ = 2004 слишком мало, и мы должны увеличивать значение величины а ₂ до того значения а ₂₁ , когда мы зримо увидим небольшое отличие формы сигналов Ра(\., А ₀ ,А а ₂₁ , 0) и Pa(t, A ₀ , A 0,0 .

Если сигнал Pa(t, А ₀ , А 2004,0) сильно отличается Pa(t,i4 ₀ ,i i, 0,0), значит значение величины а ₂ = 2004 слишком велико, и мы должны уменьшать значение величины а ₂ до того значения а ₂₁ , когда мы зримо увидим небольшое отличие формы сигналов Pa(t, ₀ ,^ ₁ , а ₂₁ , 0) и Pa(t,A ₀ , А 0,0).

Запоминаем воспроизводимые акустические сигналы, полученные при подаче на акустический излучатель сигналов напряжения с выбранной константой а ₂ = а ₂₁

1/(0 = к * (/p _pr (t) + А ₀ * /р _рг '( + А _г * /р _рг "( + а ₂₁ * *'), U t) = к * (fiv(t) + А ₀ * /р _рг '( + А _г * /р _рг "( - а ₂₁ * дс'). Назовём их соответственноРа(1:, ₀ , ₁₍ α ₂ ι, 0) и Pa(t, ₀ , J ₁₍ — α ₂ ι, 0).

Сравниваем формы сигналов. Если похожесть сигналов нарастает в последовательностиРа :, А ₀ , А — а ₂₁ , 0), Pa(t, ₀ , ₁₍ 0,0), а ₂₁ , 0), fPpr(t), то значение величины а ₂ положительно.

Если похожесть сигналов нарастает в последовательности

Ρα(ΐ, Α ₀ , Α _1ι α _21ι ΰ ^' ),

Pa(t, A ₀ , A _lt 0,0), Pa(t,.4 ₀ , А -a ₂₁ , 0), fp _pr (t), то значение величины a ₂

отрицательно.

Определив знак + или - величины а ₂ проводим более точное определение её значения. Начинаем увеличивать абсолютную величину константы а _г . Первоначально у воспроизводимого акустического сигнала Р (^Л ₀ , ₁ , а ₂ , 0) увеличивается похожесть на сигнал fp _pr (t). Затем форма сигнала начинает ухудшаться. Т.е. сначала, форма сигнала Pa(t,A ₀ ,A a ₂ , 0) при увеличении а ₂ по абсолютной величине от а ₂ -0 до а ₂ = А ₂ приближается по форме к форме сигнала fp _pr (t), затем, при дальнейшем увеличении абсолютной величины константы а ₂ форма сигнала Pa(t, Л ₀ , А , а ₂ , 0) приобретает несвойственную сигналу /p _pr (t) форму. Запоминаем значение а ₂ = А ₂ .

Определение константы а ₃ .

На этапе Б. мы определяем величину константы а ₃ при найденных выше, с некоторой точностью, значениях а ₀ = А ₀ , а = А а ₂ = А ₂ .

Для этого, в соответствии с формулой (1п), подаём на акустический излучатель сигнал напряжения

1/(0= к * (fP _p rit) + а ₀ * /p _pr '(t) + _х * /p _pr "(t) + α ₂ * ^χ ' + а ₃ * х)=

= к * ( p _pr (t) + А ₀ * fV _p r'it) + А _г * fp _P r"(t) + А ₂ * х' + а ₃ * х) и производим поиск константы а ₃ аналогично поиску константы а _г .

Таким образом, мы находим и запоминаем значение а ₃ = А _ъ .

В. Уточнение значения констант а ₀ , _г , а ₂ , а ₃ .

Когда мы определили в первом приближении величины констант а ₀ , а , а ₂ , а ₃ , мы можем уточнить их значение, варьируя их величины вблизи величин А ₀ , А _г , А ₂ , А ₃ и добиваясь наибольшей похожести воспроизводимого акустического сигнала на сигнал /p _pr (t)- Таким способом, мы находим уточнённые значения констант а ₀ , а _1з а ₂ , а ₃ для наиболее точного воспроизведения звукового сигнала акустическим излучателем. Назовём эти значения Л ₀ , А А ₂ , А ₃ соответственно для о-о, а α ₂ , з-

Последовательность нахождения коэффициентов при их подборе не имеет существенного значения. Предлагаемый способ по второму варианту осуществляют следующим образом:

Ниже приведен пример проведения тестовых испытаний для определения значения констант t ₀ , а ₀ , а а ₂ , а ₃ для акустического излучателя, работающего в полосе частот от f _max до f _min .

В соответствии с уже вышесказанным, для этого используем тестовый сигнал последовательности прямоугольных импульсов p _pr (.t), который предварительно пропускаем через фильтр высоких и фильтр низких частот для того, чтобы спектр отфильтрованного сигнала fp _pr ( ) попадал в область от f _max до f _min , т.е. был в границах рабочего диапазона частот акустического излучателя. Функция fp _pr {t) имеет форму сигнала, близкую к той, которую в идеальном случае должен воспроизвести электроакустический излучатель в границах своего рабочего диапазона частот при воспроизведении сигнала p _pr t). А. Определение констант t ₀ , Я ₂ .

Сначала предварительно определим значение констант t ₀ , α ₂ в формуле (1в), приняв значение констант а ₀ = 0 , а _г = 0 , а ₃ = 0.

Для этого, в соответствии с формулой (1в), подаём на акустический излучатель сигнал напряжения

U(t) = к * ( p _pr (t) + α ₀ * /p _pr '(t) + di * fp _pr "{t) +

+0-2 * fp _pr . ) * ^c ° * dt ₁ ) * e ^t o * dt ₂ ) =

t

= ^k * (fPpri + 0-2 * ] /P _pr (ti) * to * dt

0 где к - коэффициент, определяющий уровень громкости;

t - текущее время;

t-L , t ₂ - переменные интегрирования по времени;

fp _pr (t) - отфильтрованный, в границах от f _max до / _т ; _п , сигнал последовательности прямоугольных импульсов p _pr t); /Ррг'С - производная сигнала fp _pr (t) по времени;

/Ррг"( - производная сигнала fp _pr '(i) по времени;

t ₀ - константа в формуле;

а ₀ = 0, а _х = 0, а ₃ = 0 - принятые нами значения констант;

а ₂ =2006 - произвольно выбранное нами значение константы.

Запоминаем воспроизводимый акустический сигнал, получаемый при подаче на акустический излучатель сигнала напряжения U(t)= к * fp _pr (t).

Назовём его Pa t, 0, 0,0, 0).

Константа t ₀ , характеризующая скорость затухания колебательной системы, больше или равна \/f _max и меньше или равна \lf _min . Для упрощения описания алгоритма нахождения величины l/t ₀ делаем перебор, например, для 5 её значений ^от fmin Д° fmax _> разделив интервал значений частот на 4 отрезка. В этом случае мы проверим значения:

fmin> (fmin

При некотором значении t ₀₁ будет наиболее качественное воспроизведение акустического сигнала.

Делаем новый отрезок допустимых значений. Понятно, что если значение t ₀₁ будет на одном из краёв, то длина нового отрезка допустимых значений будет равна Ул от длины предыдущего отрезка допустимых значений. Если значение t ₀₁ будет не на краю, то длина нового отрезка допустимых значений будет равна Уг от длины предыдущего отрезка допустимых значений.

Делим отрезок допустимых значений на 4 отрезка и из 5 значений вновь находим наилучшее для воспроизведения звукового сигнала значение t ₀₁ .

Когда мы уже перестаём видеть улучшение воспроизводимого сигнала при небольших изменениях t ₀₁ , мы запоминаем t ₀ = Т ₀ .

При каждом из проверяемых значений t ₀ проводим поиск а ₂ . Алгоритм поиска а ₂ прописан ниже.

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

U(t) = к * (fp _P r(t) + 2006 * fp _pr (h) * A ^" * dtj). Назовём его Pa(t, 0, 0,2006,0).

1 - Если сигнал Pa(t, 0, 0, 2006,0, ) очень похож на Pa(t, 0, ОД 0) значит значение величины а ₂ = 2006 слишком мало, и мы должны увеличивать значение величины а ₂ до того значения а ₂₁ , когда мы зримо увидим небольшое отличие формы сигналов P (t, 0, 0, α ₂ ι, 0) и Pa(t, 0, 0,0, 0).

Если сигнал Pa(t, 0,0, 2006,0) сильно отличается Pa(t, 0, 0,0, 0), значит значение величины а _г = 2006 слишком велико, и мы должны уменьшать значение величины а ₂ до того значения α ₂ χ, когда мы зримо увидим небольшое отличие формы сигналов Pa(t, 0,0, a ₂₁ , 0) и Pa(t, 0, 0,0, 0).

Запоминаем воспроизводимые акустические сигналы, полученные при подаче на акустический излучатель сигналов напряжения с выбранной константой α ₂ =α ₂ ι

Назовём их соответственноРа^, 0,0, а ₂₁ , 0) и Pa(t, 0,0,— ₂₁ , 0).

2. Сравниваем формы сигналов.

Если похожесть сигналов нарастает в последовательности Pa(t, 0,0,— α ₂ ι Pa(t, 0, 0), Pa(t, 0,0, a ₂₁ , 0), p _pr (t), то значение величины a ₂ положительно.

Если похожесть сигналов нарастает в последовательности Pa(t, 0,0, a ₂ i, 0),

Pa(t, 0, 0), Pa(t, 0,0,— а ₂₁ , 0), fp _pr (t), то значение величины а ₂ отрицательно.

3. Определив знак + или - величины а ₂ проводим более точное определение её значения.

Начинаем увеличивать абсолютную величину константы а ₂ . Первоначально у воспроизводимого акустического сигнала Pa(t, 0,0, a ₂ , 0) увеличивается похожесть на сигнал /р _рг ( - Затем форма сигнала начинает ухудшаться. Т.е. сначала, форма сигнала Pa(t, 0,0, a ₂ , 0) при увеличении а ₂ по абсолютной величине от а ₂ =0 до ₂ = А ₂ приближается по форме к форме сигнала fp _pr (t), затем, при дальнейшем увеличении абсолютной величины константы а ₂ форма сигнала Pa(t, 0,0, a ₂ , 0) приобретает несвойственную сигналу /р _рг (с) форму. Запоминаем значение t„ = Т ₀ , а ₂ = А ₂ .

Определение константы а ₃ .

Определяем величину константы а ₃ при найденных выше, с некоторой точностью, значениях t ₀ = Т ₀ , а ₂ = А ₂ и значениях а ₀ = 0, а - 0.

Для этого, в соответствии с формулой (1в), подаём на акустический излучатель сигнал напряжения

i/(t) = к * (/р _рг (г) + а ₀ * /p _pr '(t) + а _! * fp _pr "(t) +

+а ₂ * /о fVpr ih) * е ^т ° * dt _t + а ₃ * /

dt ₂ )=

+ ₂ * * e ^T o * dt ₂ )

и производим поиск константы a ₃ аналогично поиску константы а ₂ .

Таким образом, мы находим и запоминаем значение а ₃ = А ₃ .

Б. Определение констант a ₀ , CL\ .

Определяем величину константы а ₀ при найденных выше, с некоторой точностью, значениях t ₀ = Т ₀ , а ₂ = А ₂ , а ₃ = ₃ и а _х = 0.

Определяем величину константы а при найденных выше, с некоторой точностью, значениях t ₀ = Т ₀ , а ₂ = ₂ , а ₃ = ₃ и а ₀ = Л ₀ .

Алгоритм поиска констант а ₀ , а _х аналогичен вьпнеописанному для первого варианта формулы. В. Уточнение значения констант t ₀ , ₀ , а>2 , L^.

Когда мы определили в первом приближении величины констант t ₀ , a ₀ , a _l5 a ₂ , a ₃ мы можем уточнить их значения, варьируя их величины вблизи величин Т ₀ , А ₀ , А _1} А ₂ , А ₃ и добиваясь наибольшей похожести воспроизводимого акустического сигнала на /р _рг ( - Таким способом мы находим уточнённые значения констант t ₀ , α ₀ , α _ΐ5 α ₂ , ο ₃ для наиболее точного воспроизведения звукового сигнала акустическим излучателем. Назовём эти значения Т ₀ , А ₀ , А А ₂ , А ₃ соответственно для t ₀ , α ₀ , а а ₂ , а ₃ .

Г. В обоих вариантах для лучшего воспроизведения акустического сигнала требуется, чтобы электрический сигнал, подаваемый на акустический излучатель попадал в область от f _max до f _min , т.е. был в границах рабочего диапазона частот акустического излучателя.

Каждому акустическому излучателю с его акустическим оформлением соответствует свои коэффициенты в формуле А ₀ , А , А ₂ , А ₃ для первого варианта и Т ₀ , А ₀ , А А ₂ , А ₃ для второго варианта. При этом коэффициенты А ₂ , А ₃ для первого и второго вариантов имеет разную величину. Если повторяемость физических параметров электроакустического излучателя и его акустического оформления достаточно высока, то можно находить значения коэффициентов а ₀ , а _г , а ₂ , а ₃ и t ₀ , а ₀ , _{1? 2} , а ₃ по обоим вариантам способов один раз для всех подобных электроакустических излучателей. Формулу зависимости

U(t) = F ₁ (A ₀ , A ₁ , A ₂ , A ₃ , p(t))

или U(t) = F ₂ (T ₀ ,A ₀ , А _г , А ₂ , А ₃ , р(г))

для конкретного электроакустического излучателя, например ДЗГ, с его

акустическим оформлением мы закладываем в счётное устройство, которое будет работать с этим излучателем.

Слуховые вкусы у людей различны и достаточно субъективны, поэтому источник сигнала с регулировками по значению величин коэффициентов а ₀ , а а ₂ , а ₃ или

t ₀ , а ₀ , Л , а ₂ , а ₃ может быть востребован.

Имеется возможность широкой области регулировок:

по первому варианту - а ₀ , а а ₂ , а ₃ ;

по второму варианту - t ₀ , α ₀ , а а ₂ , а ₃ . Варианты регулировок простираются от наиболее достоверного варианта, когда:

а ₀ = ₀ , а = А , а ₂ = А ₂ , а ₃ = А ₃ для первого варианта или

t ₀ = T _Q , α ₀ = A _Q , а _г = А _г , а ₂ = А ₂ , а ₃ = А ₃ для второго варианта до любого более недостоверного воспроизведения вплоть до традиционного способа подачи сигнала на акустический излучатель, когда величины коэффициентов _έ равны нулю. Действительно, подставив α ₀ = 0, α _χ = 0, α ₂ = 0, α ₃ = 0 в выражения (In), (1в) получим

U(t) = k * p(t).

Это и есть традиционный способ подачи сигнала на акустический излучатель.

Пусть нам требуется воспроизвести динамической звуковой головкой акустическое давление пропорциональное сигналу p(t), в границах рабочего диапазона амплитуды и частот. Для динамической звуковой головки с её акустическим оформлением, известны коэффициенты а ₀ , а _г , а ₂ , а ₃ или t ₀ , a _Q , a ₁ , a ₂ , a ₃ .

Для осуществления процесса воспроизведения:

1. Считываем сигнал с диска.

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

3. Подаём сигнал fp(t) на счётное устройство, где по формуле преобразования сигнала (Зп или Зв) рассчитываем величину напряжения i/(t), которое следует подать на вход электроакустического излучателя.

4. Преобразуем значение величины напряжения U(t) рассчитанное, как было показано выше в соответствии с предлагаемым изобретением в электрический сигнал.

5. Подаём электрический сигнал на электроакустический излучатель, который создаёт акустический сигнал.

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 излучаемого акустического сигнала, связанных с недостаточным учётом физических параметров акустического излучателя при формировании подаваемого на излучатель сигнала, что позволяет существенно улучшить качество воспроизводимого акустического сигнала. В качестве примера рассмотрим на фиг.1, фиг.2 реальные сигналы, воспроизводимые ДЗГ в не заглушённой комнате без использования предлагаемого изобретения и с ним. Краткое писание фигур чертежей

На фиг.1а показан сигнал, который требуется воспроизвести - последовательность одиночных синусов.

На фиг. lb акустический сигнал, который воспроизводит ДЗГ при подаче на её вход сигнала с фиг.1а 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.1с.

На фиг.1с акустический сигнал, который воспроизводит ДЗГ при подаче на вход сигнала, рассчитанного на счётном 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.1а и фиг.1с существенно более похожи по форме, чем сигналы фиг.1а и фиг. lb.

На фиг.2а показан сигнал, который требуется воспроизвести.

На фиг.2Ь акустический сигнал, который воспроизводит ДЗГ при подаче на её вход сигнала с фиг.2а предварительно пропущенного через фильтр разрешенных частот. Видны существенные отличия формы воспроизводимого сигнала.

На фиг. 2с акустический сигнал с использованием изобретения. Его воспроизводит ДЗГ при подаче на вход сигнала рассчитанного на счётном устройстве, где по формуле преобразования сигнала рассчитывается величина напряжения U(t), которое следует подать на вход электроакустического излучателя. Видно существенное улучшение качества воспроизведения сигнала при использовании изобретения. Искажения незначительны. Техническим результатом предлагаемого изобретения является устранение искажений при воспроизведении акустического сигнала электроакустическим излучателем, связанных с недостаточным учётом его физических параметров, выражающееся в существенной непохожести формы воспроизводимого акустического сигнала относительно формы того сигнала, который требуется воспроизвести. Использование изобретения позволяет воссоздавать акустический сигнал любой формы с большей похожестью на сигнал звукового образа в границах рабочего диапазона амплитуды и частот акустического излучателя.