用于改善声音播放效果的装置及应用其的音响系统的制作方法

1.本发明属于电声技术领域，具体涉及一种用于改善声音播放效果的装置及应用其的音响系统。


背景技术：

2.音响中的谐波失真是指在音频信号经过放大或处理过程中产生的非线性失真，会引入原始信号中不存在的频率分量。谐波失真可分为偶次谐波失真和奇次谐波失真，它们对听感的影响存在一定的差异。偶次谐波是指失真产生的频率分量为原始信号基频的偶数倍。例如，若基频为f，则偶次谐波包括2f、4f、6f等。
3.音响中的偶次谐波失真是否让人听起来觉得更愉悦因个人听觉偏好和声音特性而异。一些人可能认为适度的偶次谐波失真使声音听起来更温暖、自然，从而更加愉悦。主要是因为偶次谐波与基频之间存在简单的倍数关系，使得它们在音乐中较容易融合。音响中的偶次谐波失真是否让人听起来觉得更愉悦取决于个人听觉偏好和声音特性。但在实际应用中，普通的音响系统并没有单独提取偶次谐波进行播放。


技术实现要素：

4.鉴于以上存在的问题，本发明要解决的技术问题是提供一种用于改善声音播放效果的装置，解决现有技术中没法根据个人喜好调整声音播放效果的问题。
5.同时本发明提供一种音响系统，用于利用以上用于改善声音播放效果的装置调节音响系统的音效输出。
6.为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：
7.本发明第一方面提供一种用于改善声音播放效果的装置，包括隔离电路、偶次谐波检出电路、隔直流电路和偶次谐波叠加电路，
8.所述隔离电路用于将原始声音信号生成一个相位和原始声音信号相同或相反，幅度为原始声音信号的0.001-10000倍，且与原始声音信号在电气上隔离的新声音信号；
9.所述偶次谐波检出电路用于利用半导体器件单向导电性原理，生成一个输出为新声音信号的绝对值的信号；
10.所述隔直流电路用于去除新的声音信号的绝对值的信号中的直流成份；
11.所述偶次谐波叠加电路用于将去除直流成分的新的声音信号的绝对值的信号进行处理，并将处理完成后的信号和原始信号相叠加。
12.一种可能的实现方式中，所述隔离电路包括变压器。
13.一种可能的实现方式中，偶次谐波检出电路包括四个二极管，第一二极管的负极和第二二极管的正极连接在一起并与隔离电路一输出端连接，第三二极管的负极和第四二极管的正极连接在一起并与隔离电路的又一输出端连接，第一二极管和第三二极管的正极连接在一起并与隔直流电路输入端连接，第二二极管和第四二极管的负极连接在一起并与参考端连接。
14.一种可能的实现中，偶次谐波检出电路包括四个二极管，第一二极管的负极和第二二极管的正极连接在一起，第三二极管的负极和第四二极管的正极连接在一起，第一二极管和第三二极管的正极连接在一起，第二二极管和第四二极管的负极连接在一起。
15.一种可能的实现方式中，偶次谐波检出电路包括两个二极管，第一二极管的负极和第二二极管的负极连接在一起并与隔直流电路输入端连接，第一二极管的正极与隔离电路的一输出端连接，第二二极管的正极和隔离电路的又一输出端连接，隔离电路的中心抽头和参考端连接。
16.一种可能的实现方式中，偶次谐波检出电路包括两个二极管，第一二极管的正极和第二二极管的正极连接在一起并与隔直流电路输入端连接，第一二极管的负极与隔离电路的一输出端连接，第二二极管的负极和隔离电路的又一输出端连接，隔离电路的中心抽头和参考端连接。
17.一种可能的实现方式中，所述隔直流电路包括隔直电容。
18.一种可能的实现方式中，所述隔直电容的容量取值范围为10pf-100f。
19.一种可能的实现方式中，所述偶次谐波叠加电路包括两个电阻，第三电阻连接隔直电容的输出端，第三电阻的另一端与第四电阻的一端连接后连接负载的一端，第四电阻的另一端连接负载的另一端。
20.一种可能的实现方式中，所述第三电阻的取值范围为0-100mω，第四电阻的取值范围为0-+∞ω。
21.本发明第二方面提供一种音响系统，其特征在于，包括如上任一所述的用于改善声音播放效果的装置以及负载，所述用于改善声音播放效果的装置和负载之间通过非理想传输线连接。
22.采用本发明具有如下的有益效果：可以有效的增加声音信号中的偶次谐波分量，从而起到改善音乐的听觉效果的作用。
附图说明
23.图1为本发明实施例的一种用于改善声音播放效果的装置的结构示意图；
24.图2为一具体应用实例中各模块的电路原理图；
25.图3为又一具体应用实例中各模块的电路原理图；
26.图4为又一具体应用实例中各模块的电路原理图；
27.图5为又一具体应用实例中各模块的电路原理图；
28.图6为本发明一实施例的一种音响系统的结构示意图。
具体实施方式
29.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
30.参见图1，所示为本发明一实施例的用于改善声音播放效果的装置的结构示意图，包括隔离电路1031、偶次谐波检出电路1032、隔直流电路1033和偶次谐波叠加电路1034，隔
离电路1031用于将原始声音信号生成一个相位和原始声音信号相同或相反，幅度为原始声音信号的0.001-10000倍，且与原始声音信号在电气上隔离的新声音信号；偶次谐波检出电路1032用于利用半导体器件单向导电性原理，生成一个输出为新声音信号的绝对值的信号；隔直流电路1033用于去除新的声音信号的绝对值的信号中的直流成份；偶次谐波叠加电路1034用于将去除直流成分的新的声音信号的绝对值的信号进行处理，并将处理完成后的信号和原始信号相叠加。
31.参见图2，所示为本发明一实施例的用于改善声音播放效果的装置中各模块的电路原理图。vg1为音频信号的输入。r1为原系统音频信号输入端到负载端的非理想传输线的一个等效电阻，为展示电路工作原理而画，不包含在本装置中。由于本装置的输入部分更加靠近非理想传输线的源端，而本装置的输出部分更靠近非理想传输线的末端。由于非理想传输线上的分布电阻等分布参数的存在，r1它等效为从本装置输入端到本装置输出端的、和非理想传输线相连接的这一段非理想传输线的电阻。
32.继续参见图2，隔离电路包括变压器tr1。tr1为音频隔离电路的核心元器件，利用变压器，生成一个相位和原始声音信号相同或相反，且与原始信号在电气上隔离的新的声音信号。新声音信号的幅度为原始声音信号的0.001-10000倍。值得指出的是，tr1变压器是隔离电路的核心元器件，隔离电路中只要包含了变压器，且利用变压器，生成了一个相位和原始声音信号相同或相反，且与原始信号在电气上隔离的新的声音信号，且新声音信号的幅度为原始声音信号的0.001-10000倍。就符合了本隔离电路的描述，属于基于上述原理的合理变形，并落入本专利保护范围中。
33.继续参见图2，偶次谐波检出电路包括四个二极管d1-d4，第一二极管d1的负极和第二二极管d2的正极连接在一起并与隔离电路(即变压器tr1)的一输出端连接，第三二极管d3的负极和第四二极管d4的正极连接在一起并与隔离电路(即变压器tr1)的又一输出端连接，第一二极管d1和第三二极管d3的正极连接在一起并与参考端连接，第二二极管d2和第四二极管d4的负极连接在一起作为输出端与隔直流电路输入端连接。d1-d4组成的偶次谐波检出电路，利用半导体器件单向导电性的原理，生成一个输出为新的声音信号的绝对值的信号。实际应用中偶次谐波检出电路只要包含了d1-d4且按照第一二极管d1的负极和第二二极管d2的正极连接、第三二极管d3的负极和第四二极管d4的正极连接、第一二极管d1和第三二极管d3的正极连接、第二二极管d2和第四二极管d4的负极连接这样的连接关系的偶次谐波检出电路，就符合本偶次谐波检出电路的描述，属于基于上述原理的合理变形，并落入本专利保护范围中。
34.继续参见图2，隔直流电路包括隔直电容c1，利用电容隔直流通交流的原理，用于去除上述新的声音信号的绝对值的信号中的直流成份。电路中只要包含了c1这样的隔直电容，该电容容量取值范围为10pf-100f之间，且出现在上述偶次谐波检出电路之后，就符合了本隔直流电路的描述，属于基于上述原理的合理变形，并落入本专利保护范围中。
35.继续参见图2，偶次谐波叠加电路包括两个电阻r3和r4，第三电阻r3一端连接隔直电容的输出端，第三电阻r3的另一端与第四电阻r4的一端连接后连接负载的一端，第四电阻r4的另一端连接负载的另一端。r3、r4共同构成偶次谐波叠加电路，对上述去除直流成分的新的声音信号的绝对值的信号进行幅度方面的衰减调整，并将处理完成后的信号和原始信号相叠加。最后，在信号输出端，得到一个偶次谐波分量得到加强的声音信号。r3和r4实
现的功能是分压及阻抗匹配。其中r3的取值范围为0-100mω，r4的取值范围为0-+∞ω。r3、r4也可以用电位器等器件替代，实现相同的功能，r3和r4中的每一个电阻也可以由多颗电阻组合而成。只要该电路符合以上特征和连接方式，且连接在隔直流电路之后，就符合本偶次谐波叠加电路的描述，且落入本专利的保护范围。
36.参见图3，一实施例中，偶次谐波检出电路也包括四个二极管d1-d4，但其连接方式与图2中略有区别。第一二极管d1的负极和第二二极管d2的正极连接在一起并与隔离电路的一输出端连接，第三二极管d3的负极和第四二极管d4的正极连接在一起并与隔离电路的又一输出端连接，第一二极管d1和第三二极管d3的正极连接作为输出端连接隔直流电路的输入端，第二二极管d2和第四二极管d4的负极连接在一起并与参考端连接。d1-d4组成的偶次谐波检出电路，利用半导体器件单向导电性的原理，生成一个输出为新的声音信号的绝对值的信号。实际应用中偶次谐波检出电路只要包含了d1-d4这样的偶次谐波检出电路，且按照第一二极管d1的负极和第二二极管d2的正极连接、第三二极管d3的负极和第四二极管d4的正极连接、第一二极管d1和第三二极管d3的正极连接、第二二极管d2和第四二极管d4的负极连接，符合这样的连接关系的就符合本偶次谐波检出电路的描述，属于基于上述原理的合理变形，并落入本专利保护范围中。
37.参见图4，一实施例中，偶次谐波检出电路包括两个二极管d1-d2，第一二极管d1的负极和第二二极管d2的负极连接在一起作为输出端连接隔直电容的输入端，第一二极管d1的正极与隔离电路的一输出端连接，第二二极管d2的正极和隔离电路的又一输出端连接，隔离电路的中心抽头和参考端连接。d1-d2组成的偶次谐波检出电路，利用半导体器件单向导电性的原理，生成一个输出为新的声音信号的绝对值的信号。
38.参见图5，一实施例中，偶次谐波检出电路包括两个二极管d1-d2，第一二极管d1的正极和第二二极管d2的正极连接作为输出端连接隔直电容的输入端，第一二极管d1的负极与隔离电路的一输出端连接，第二二极管d2的负极和隔离电路的又一输出端连接，隔离电路的中心抽头和参考端连接。d1-d2组成的偶次谐波检出电路，利用半导体器件单向导电性的原理，生成一个输出为新的声音信号的绝对值的信号。
39.一具体应用实例中，以上设置的用于改善声音播放效果的装置本装置的工作过程如下：
40.隔离电路利用变压器，生成一个相位和原始声音信号相同或相反，且与原始信号在电气上隔离的新的声音信号，在变压器隔离电路的输出端，得到新声音信号。
41.设新声音信号某基波或谐波的电压有效值为u，新声音信号的瞬时值表达式为：
[0042][0043]
在公式(1)中，假设新声音信号为某基波为频率为f的正弦波，且将时间轴的参考点放在了波形的起始位置。u1为新声音信号电压的瞬时值；u为该新声音信号的电压有效值；ω为角频率，数值为2πf；t为时间。
[0044]
偶次谐波检出电路利用半导体器件单向导电性的原理，生成的新的声音信号的绝对值的信号为:
[0045][0046]
公式(2)，u2为新声音信号的绝对值信号瞬时表达式，在其展开式中，前面的系数为将以上绝对值运算按照频率展开后的近似值。
[0047]
隔直流电路去除上述新的声音信号的绝对值的信号中的直流成份得到如下包含偶次谐波分量的信号为：
[0048]
u3＝-0.6u cos2ωt-0.12ucos4ωt-0.05ucos6ωt-...(3)
[0049]
公式(3)中，u3为经过隔直流电路后，去除直流成分的信号的瞬时表达式。
[0050]
偶次谐波叠加电路将上述去除直流成分的新的声音信号的绝对值的信号进行处理，例如进行简单的幅度方面的衰减调整，并将处理完成后的信号和原始信号相叠加。
[0051]
在以上设置的用于改善声音播放效果的装置的基础上，参见图6，所示为本发明实施例的一种音响系统，包括如上的用于改善声音播放效果的装置103以及负载102，用于改善声音播放效果的装置和负载之间通过非理想传输线101连接。由于101为非理想传输线，因此其具有一定的等效电阻、等效电感和分布电容。用于改善声音播放效果的装置的信号输入部分和信号输出部分分别位于非理想传输线的不同位置，且用于改善声音播放效果的装置的输入部分更加靠近非理想传输线的源端，而用于改善声音播放效果的装置的输出部分更靠近非理想传输线的末端。由于非理想传输线上的分布电阻等分布参数的存在，使得偶次谐波叠加电路产生的偶次谐波得以和原始信号相混合，混合后的信号被送往负载电路，负载电路可以是扬声器、也可以是音箱或者分频器、也可以是放大器或者其它音频设备。经过用于改善声音播放效果的装置的处理后，负载上的信号相比于原始声音信号，偶次谐波的分量增加了，起到改善音乐的听觉效果的作用。
[0052]
应当理解，本文所述的示例性实施例是说明性的而非限制性的。尽管结合附图描述了本发明的一个或多个实施例，本领域普通技术人员应当理解，在不脱离通过所附权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以做出各种形式和细节的改变。

技术特征：
1.一种用于改善声音播放效果的装置，其特征在于，包括隔离电路、偶次谐波检出电路、隔直流电路和偶次谐波叠加电路，所述隔离电路用于将原始声音信号生成一个相位和原始声音信号相同或相反，幅度为原始声音信号的0.001-10000倍，且与原始声音信号在电气上隔离的新声音信号；所述偶次谐波检出电路用于利用半导体器件单向导电性原理，生成一个输出为新声音信号的绝对值的信号；所述隔直流电路用于去除新的声音信号的绝对值的信号中的直流成份；所述偶次谐波叠加电路用于将去除直流成分的新的声音信号的绝对值的信号进行处理，并将处理完成后的信号和原始信号相叠加。2.如权利要求1所述的用于改善声音播放效果的装置，其特征在于，所述隔离电路包括变压器。3.如权利要求1所述的用于改善声音播放效果的装置，其特征在于，偶次谐波检出电路包括四个二极管，第一二极管的负极和第二二极管的正极连接在一起并与隔离电路一输出端连接，第三二极管的负极和第四二极管的正极连接在一起并与隔离电路的又一输出端连接，第一二极管和第三二极管的正极连接在一起并与隔直流电路输入端连接，第二二极管和第四二极管的负极连接在一起并与参考端连接。4.如权利要求1所述的用于改善声音播放效果的装置，其特征在于，偶次谐波检出电路包括四个二极管，第一二极管的负极和第二二极管的正极连接在一起，第三二极管的负极和第四二极管的正极连接在一起，第一二极管和第三二极管的正极连接在一起，第二二极管和第四二极管的负极连接在一起。5.如权利要求1所述的用于改善声音播放效果的装置，其特征在于，偶次谐波检出电路包括两个二极管，第一二极管的负极和第二二极管的负极连接在一起并与隔直流电路输入端连接，第一二极管的正极与隔离电路的一输出端连接，第二二极管的正极和隔离电路的又一输出端连接，隔离电路的中心抽头和参考端连接。6.如权利要求1所述的用于改善声音播放效果的装置，其特征在于，偶次谐波检出电路包括两个二极管，第一二极管的正极和第二二极管的正极连接在一起并与隔直流电路输入端连接，第一二极管的负极与隔离电路的一输出端连接，第二二极管的负极和隔离电路的又一输出端连接，隔离电路的中心抽头和参考端连接。7.如权利要求1所述的用于改善声音播放效果的装置，其特征在于，所述隔直流电路包括隔直电容。8.如权利要求7所述的用于改善声音播放效果的装置，其特征在于，所述隔直电容的容量取值范围为10pf-100f。9.如权利要求1所述的用于改善声音播放效果的装置，其特征在于，所述偶次谐波叠加电路包括两个电阻，第三电阻连接隔直电容的输出端，第三电阻的另一端与第四电阻的一端连接后连接负载的一端，第四电阻的另一端连接负载的另一端。10.如权利要求9所述的用于改善声音播放效果的装置，其特征在于，所述第三电阻的取值范围为0-100mω，第四电阻的取值范围为0-+∞ω。11.一种音响系统，其特征在于，包括如权利要求1至10任一所述的用于改善声音播放效果的装置以及负载，所述用于改善声音播放效果的装置和负载之间通过非理想传输线连接。

技术总结
本发明公开了一种用于改善声音播放效果的装置及应用其的音响系统，其中装置包括隔离电路、偶次谐波检出电路、隔直流电路和偶次谐波叠加电路，隔离电路用于将原始声音信号生成一个相位和原始声音信号相同或相反，幅度为原始声音信号的0.001-10000倍，且与原始声音信号在电气上隔离的新声音信号；偶次谐波检出电路用于利用半导体器件单向导电性原理，生成一个输出为新声音信号的绝对值的信号；隔直流电路用于去除新的声音信号的绝对值的信号中的直流成份；偶次谐波叠加电路用于将去除直流成分的新的声音信号的绝对值的信号进行处理，并将处理完成后的信号和原始信号相叠加。将处理完成后的信号和原始信号相叠加。将处理完成后的信号和原始信号相叠加。


技术研发人员：葛虎 于娟
受保护的技术使用者：上海易和声学科技有限公司
技术研发日：2023.06.01
技术公布日：2023/8/13