扬声器振幅直流偏移补偿方法、装置、设备及存储介质与流程

1.本技术涉及扬声器技术领域，尤其涉及一种扬声器振幅直流偏移补偿方法、装置、设备及存储介质。


背景技术：

2.扬声器又称“喇叭”，是一种十分常用的电声换能器件，常用的扬声器为动圈式扬声器，动圈式扬声器通常由振膜、音圈和磁铁构成，具体工作时，当音圈通过交流信号后产生交变磁场，磁铁同时产生大小和方向不变的恒定磁场，这两个磁场的相互作用使得音圈作垂直于音圈中电流方向的运动，由于音圈和振膜相连，从而带动振膜振动，由振膜振动引起空气的振动而发出声音。
3.在理想情况下，扬声器振膜的上下振幅相对于中心点是对称的，然而，由于扬声器结构及工作温度的影响，使得扬声器振膜的振幅(简称扬声器振幅)通常会出现一定的直流偏移现象，在发生直流偏移现象后，扬声器的上下振幅会整体向上或向下偏移，导致扬声器的上下振幅相对于原中心点不再对称，例如，扬声器振膜原来做 3mm/-3mm的振动，在发生直流偏移现象后，扬声器振膜变成做 5mm/-1mm的振动，此时，扬声器的单侧振幅很可能超过最大限制振幅，具有超安全裕度风险。如何对扬声器的振幅直流偏移进行补偿，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

4.为解决上述技术问题，本技术实施例提供了一种扬声器振幅直流偏移补偿方法、装置、设备及存储介质，以对扬声器的振幅直流偏移进行补偿。
5.为实现上述目的，本技术实施例提供了如下技术方案：
6.一种扬声器振幅直流偏移补偿方法，包括：
7.基于扬声器的音频输入信号，预测所述扬声器的振幅直流偏移量，所述扬声器的振幅直流偏移量为所述扬声器的上下振幅偏移造成的中心点偏移量；
8.基于预测的所述扬声器的振幅直流偏移量，得到补偿直流信号；
9.将所述补偿直流信号叠加到所述音频输入信号中，输入音频放大器，经所述音频放大器放大后驱动所述扬声器工作，使得所述扬声器的上下振幅发生与预测的所述扬声器的振幅直流偏移量大小相等、方向相反的偏移。
10.可选的，基于扬声器的音频输入信号，预测所述扬声器的振幅直流偏移量包括：
11.基于所述音频输入信号，预测所述扬声器的振幅峰值；
12.基于预测的所述扬声器的振幅峰值，预测所述扬声器的振幅直流偏移量。
13.可选的，基于扬声器的音频输入信号，预测所述扬声器的振幅直流偏移量包括：
14.监测所述扬声器在所述音频输入信号经所述音频放大器放大后形成的驱动信号下的实时工作状态，得到反映所述扬声器的实时工作状态的反馈数据；
15.基于所述反馈数据，确定所述扬声器的音圈温度；
16.基于确定的所述扬声器的音圈温度，预测所述扬声器的振幅直流偏移量。
17.可选的，基于扬声器的音频输入信号，预测所述扬声器的振幅直流偏移量包括：
18.基于所述音频输入信号，预测所述扬声器的振幅峰值，并监测所述扬声器在所述音频输入信号经所述音频放大器放大后形成的驱动信号下的实时工作状态，得到反映所述扬声器的实时工作状态的反馈数据，进一步基于所述反馈数据，确定所述扬声器的音圈温度；
19.基于预测的所述扬声器的振幅峰值和确定的所述扬声器的音圈温度，预测所述扬声器的振幅直流偏移量。
20.可选的，基于所述音频输入信号，预测所述扬声器的振幅峰值包括：
21.将所述音频输入信号输入扬声器振幅模型中，利用所述扬声器振幅模型预测所述扬声器的振幅信号；
22.对预测的所述扬声器的振幅信号进行峰值检测，得到预测的所述扬声器的振幅峰值。
23.可选的，所述反馈数据包括所述扬声器在实时工作状态下的电压数据和音圈电流数据，基于所述反馈数据，确定所述扬声器的音圈温度包括：
24.基于所述扬声器在实时工作状态下的电压数据和音圈电流数据，确定所述扬声器的音圈温度。
25.可选的，基于预测的所述扬声器的振幅峰值，预测所述扬声器的振幅直流偏移量包括：
26.基于预测的所述扬声器的振幅峰值，利用第一扬声器振幅直流偏移量模型，预测所述扬声器的振幅直流偏移量；
27.其中，所述第一扬声器振幅直流偏移量模型训练时的训练样本包括基于第一样本音频输入信号预测得到的所述扬声器的振幅峰值，样本标签包括所述扬声器在所述第一样本音频输入信号下实际测量的振幅直流偏移量。
28.可选的，基于确定的所述扬声器的音圈温度，预测所述扬声器的振幅直流偏移量包括：
29.基于确定的所述扬声器的音圈温度，利用第二扬声器振幅直流偏移量模型，预测所述扬声器的振幅直流偏移量；
30.其中，所述第二扬声器振幅直流偏移量模型训练时的训练样本包括通过监测所述扬声器在第二样本音频输入信号经所述音频放大器放大后形成的驱动信号下的实时工作状态，得到反映所述扬声器的实时工作状态的反馈数据，进一步基于所述反馈数据确定得到的所述扬声器的音圈温度，样本标签包括所述扬声器在所述第二样本音频输入信号下实际测量的振幅直流偏移量。
31.可选的，基于预测的所述扬声器的振幅峰值和确定的所述扬声器的音圈温度，预测所述扬声器的振幅直流偏移量包括：
32.基于预测的所述扬声器的振幅峰值和确定的所述扬声器的音圈温度，利用第三扬声器振幅直流偏移量模型，预测所述扬声器的振幅直流偏移量；
33.其中，所述第三扬声器振幅直流偏移量模型训练时的训练样本包括基于第三样本音频输入信号预测得到的所述扬声器的振幅峰值，以及通过监测所述扬声器在所述第三样
本音频输入信号经所述音频放大器放大后形成的驱动信号下的实时工作状态，得到反映所述扬声器的实时工作状态的反馈数据，进一步基于所述反馈数据确定得到的所述扬声器的音圈温度，样本标签包括所述扬声器在所述第三样本音频输入信号下实际测量的振幅直流偏移量。
34.可选的，所述扬声器实际测量的振幅直流偏移量的获取过程包括：
35.利用激光测距仪实时采集所述扬声器的振幅信号；
36.对采集到的所述扬声器的振幅信号进行均值滤波，得到所述扬声器实际测量的振幅直流偏移量。
37.可选的，基于预测的所述扬声器的振幅直流偏移量，得到补偿直流信号包括：
38.将预测的所述扬声器的振幅直流偏移量与预设系数相乘，得到所述补偿直流信号；
39.其中，所述预设系数是由所述扬声器的振幅直流偏移量和所述补偿直流信号之间的线性关系拟合得到。
40.一种补偿装置，包括：
41.预测单元，所述预测单元用于基于扬声器的音频输入信号，预测所述扬声器的振幅直流偏移量，所述扬声器的振幅直流偏移量为所述扬声器的上下振幅偏移造成的中心点偏移量；
42.处理单元，所述处理单元用于基于预测的所述扬声器的振幅直流偏移量，得到补偿直流信号；
43.补偿单元，所述补偿单元用于将所述补偿直流信号叠加到所述音频输入信号中，以输入音频放大器，经所述音频放大器放大后驱动所述扬声器工作，使得所述扬声器的上下振幅发生与预测的所述扬声器的振幅直流偏移量大小相等、方向相反的偏移。
44.一种补偿设备，包括：
45.存储器，用于存储计算机指令集；
46.处理器，用于执行所述计算机指令集，实现上述任一项所述的扬声器振幅直流偏移补偿方法的各个步骤。
47.一种存储介质，所述存储介质上存储有计算机指令集，其特征在于，所述计算机指令集被处理器执行时，实现上述任一项所述的扬声器振幅直流偏移补偿方法的各个步骤。
48.与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：
49.本技术实施例所提供的扬声器振幅直流偏移补偿方法，包括：基于扬声器的音频输入信号，预测所述扬声器的振幅直流偏移量，所述扬声器的振幅直流偏移量为所述扬声器的上下振幅偏移造成的中心点偏移量；基于预测的所述扬声器的振幅直流偏移量，得到补偿直流信号；将所述补偿直流信号叠加到所述音频输入信号中，输入音频放大器，经所述音频放大器放大后驱动所述扬声器工作，使得所述扬声器的上下振幅发生与预测的所述扬声器的振幅直流偏移量大小相等、方向相反的偏移。由此可见，该方法通过在所述扬声器的音频输入信号中叠加所述补偿直流信号，来对所述扬声器的振幅直流偏移量进行补偿，使得所述扬声器的上下振幅相对于中心点对称，因此，与现有将扬声器发生直流偏移后的上下振幅以相同比例限制在最大限制振幅以内而造成扬声器的响度损失的方法相比，该方法可以提高所述扬声器整体的工作响度，并且，该方法基于所述扬声器的音频输入信号，可以
实时连续地预测所述扬声器的振幅直流偏移量，并将所述补偿直流信号实时连续地叠加到所述扬声器的音频输入信号中，因此，该方法可以实现对所述扬声器的振幅直流偏移量进行实时连续地补偿，从而还可以扩大所述扬声器的工作范围，提高所述扬声器对音频输入信号的响应能力。
附图说明
50.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
51.图1为扬声器在理想情况下和发生直流偏移的情况下的上下振幅对比示意图；
52.图2为扬声器在理想情况下和将扬声器发生直流偏移后的上下振幅以相同比例限制在最大限制振幅以内后的上下振幅对比示意图；
53.图3为本技术一个实施例所提供的扬声器振幅直流偏移补偿方法的流程示意图；
54.图4为本技术另一个实施例所提供的扬声器振幅直流偏移补偿方法的流程示意图；
55.图5为利用图4所示方法流程对扬声器的振幅直流偏移量进行补偿的工作过程示意图；
56.图6为第一扬声器振幅直流偏移量模型的建立过程示意图；
57.图7为本技术又一个实施例所提供的扬声器振幅直流偏移补偿方法的流程示意图；
58.图8为利用图7所示方法流程对扬声器的振幅直流偏移量进行补偿的工作过程示意图；
59.图9为第二扬声器振幅直流偏移量模型的建立过程示意图；
60.图10为本技术再一个实施例所提供的扬声器振幅直流偏移补偿方法的流程示意图；
61.图11为利用图10所示方法流程对扬声器的振幅直流偏移量进行补偿的工作过程示意图；
62.图12为第三扬声器振幅直流偏移量模型的建立过程示意图；
63.图13为扬声器在理想情况下和在叠加了补偿直流信号的音频输入信号下的上下振幅对比示意图；
64.图14为本技术一个实施例所提供的补偿装置的结构示意图。
具体实施方式
65.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
66.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本技术，但是本技术还可以
采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本技术内涵的情况下做类似推广，因此本技术不受下面公开的具体实施例的限制。
67.其次，本技术结合示意图进行详细描述，在详述本技术实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本技术保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
68.正如背景技术部分所述，如何对扬声器的振幅直流偏移进行补偿，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
69.具体的，图1给出了扬声器在理想情况下和发生直流偏移的情况下的上下振幅对比示意图，如图1所示，在理想情况下，扬声器振膜做 x_max/-x_max的振动，扬声器的上下振幅均为x_max，相对于中心点o是对称的，在发生直流偏移现象后，扬声器振膜变为做 x1/-x2的振动，虽然x1 x2＝2x_max，即扬声器的总振幅不变，但扬声器的 x1或-x2单侧振幅会超过最大限制振幅x_max，具有超安全裕度风险，此时，扬声器的上下振幅相对于原中心点o不再对称，而是相对于一个新的中心点o1对称，通常利用新中心点相对于原中心点的偏移量x
dc
来反映扬声器的振幅直流偏移量。
70.在实际应用中，如果扬声器长时间处于超过最大限制振幅的状态工作，会对扬声器造成不可逆的损伤，缩减扬声器的使用寿命，因此，为了保证扬声器的安全使用，通常会对扬声器振膜的最大位移加以限制，即扬声器的上下振幅不能超过最大限制振幅x_max，但又考虑到扬声器的响度，因此，扬声器的振幅要尽可能地接近最大限制振幅x_max。
71.发明人研究发现，目前主要通过对扬声器的音频输入信号施加增益，使得扬声器发生直流偏移后的上下振幅 x1/-x2以相同的比例限制在最大限制振幅x_max以内，然而，结合图1和图2可以看出，图2给出了扬声器在理想情况下和将扬声器发生直流偏移后的上下振幅以相同比例限制在最大限制振幅x_max以内后的上下振幅对比示意图，由于扬声器发生直流偏移后的上下振幅 x1和-x2不再相等，因此，将扬声器发生直流偏移后的上下振幅 x1和-x2以相同的比例限制在最大限制振幅x_max以内后，会造成扬声器的一侧振幅接近最大限制振幅x_max，而另一侧振幅小于最大限制振幅x_max。例如，扬声器的最大限制振幅为 3mm/-3mm，总振幅为6mm，发生直流偏移后，扬声器的上下振幅变为 5mm/-1mm，要想使得扬声器的上下振幅都限制在最大限制振幅 3mm/-3mm以内，可以将扬声器的上下振幅同时缩小0.6倍，那么，扬声器的上下振幅变为 3mm/0.6mm，此时，扬声器的总振幅仅为3.6mm，可见，这种方法会导致扬声器的总振幅减小，从而引起扬声器的响度损失。
72.有鉴于此，本技术实施例提供了一种扬声器振幅直流偏移补偿方法，如图3所示，该方法包括以下步骤：
73.s100：基于扬声器的音频输入信号，预测所述扬声器的振幅直流偏移量x
dc
，所述扬声器的振幅直流偏移量为所述扬声器的上下振幅偏移造成的中心点偏移量。
74.具体的，参考图1所示，所述扬声器的上下振幅偏移造成的中心点偏移量x
dc
即为所述扬声器的振幅直流偏移量，包括所述扬声器发生直流偏移的方向和偏移量大小，它能够准确地反映所述扬声器的振幅偏移情况。例如，所述扬声器的振幅直流偏移量x
dc
为 1mm，则说明所述扬声器的上下振幅发生了向上的偏移量大小为1mm的偏移。
75.需要说明的是，由于所述扬声器的音频输入信号不同，所述扬声器的振幅大小以及工作状态也不同，那么，所述扬声器的振幅直流偏移量x
dc
也不同，因此，在本实施例中，首
先基于所述扬声器的音频输入信号，预测所述扬声器的振幅直流偏移量，以便于后续基于预测的所述扬声器的振幅直流偏移量，得到补偿直流信号，对所述扬声器的振幅直流偏移量进行补偿。
76.进一步地，发明人通过对扬声器的物理特性进行分析，发现扬声器的振幅直流偏移量受扬声器的振幅峰值的影响，扬声器的振幅峰值即扬声器振膜振动的最大位移，扬声器的振幅峰值越大，扬声器的振幅直流偏移量也越大，因此，在上述实施例的基础上，可选的，在本技术的一个实施例中，如图4所示，基于扬声器的音频输入信号，预测所述扬声器的振幅直流偏移量包括：
77.s110：基于所述音频输入信号，预测所述扬声器的振幅峰值x
peak
。
78.具体的，在本技术的一个实施例中，如图5所示，基于所述音频输入信号，预测所述扬声器的振幅峰值包括：
79.s111：将所述音频输入信号输入扬声器振幅模型中，利用所述扬声器振幅模型预测所述扬声器的振幅信号；
80.s112：对预测的所述扬声器的振幅信号进行峰值检测，得到预测的所述扬声器的振幅峰值x
peak
。
81.需要说明的是，所述扬声器振幅模型可以是以样本音频信号为训练样本，以所述扬声器在样本音频信号下的实际振幅为样本标签训练得到，也可以是基于所述音频输入信号，利用所述扬声器的振幅信号与所述音频输入信号之间的关系直接计算得到所述扬声器的振幅信号，本技术对此并不做限定，具体视情况而定。
82.还需要说明的是，所述扬声器的振幅信号是交流信号，在不同时刻，所述扬声器的振幅(即所述扬声器振膜的位移)大小不同，因此，在步骤s111中，将所述音频输入信号输入所述扬声器振幅模型中，利用所述扬声器振幅模型预测得到所述扬声器的振幅信号后，还需在步骤s112中，对预测得到的所述扬声器的振幅信号进行峰值检测，从而得到预测的所述扬声器的振幅峰值。
83.s120：基于预测的所述扬声器的振幅峰值x
peak
，预测所述扬声器的振幅直流偏移量x
dc
。
84.具体的，在本技术的一个实施例中，如图5所示，基于预测的所述扬声器的振幅峰值，预测所述扬声器的振幅直流偏移量包括：
85.基于预测的所述扬声器的振幅峰值x
peak
，利用第一扬声器振幅直流偏移量模型，预测所述扬声器的振幅直流偏移量x
dc
；
86.其中，所述第一扬声器振幅直流偏移量模型训练时的训练样本包括基于第一样本音频输入信号预测得到的所述扬声器的振幅峰值，样本标签包括所述扬声器在所述第一样本音频输入信号下实际测量的振幅直流偏移量。
87.图6给出了所述第一扬声器振幅直流偏移量模型的建立过程示意图，如图6所示，所述第一扬声器振幅直流偏移量模型在训练时，一方面，可以将所述第一样本音频输入信号输入扬声器振幅模型中，利用所述扬声器振幅模型预测所述扬声器的振幅信号，再对预测得到的所述扬声器的振幅信号进行峰值检测，得到预测的所述扬声器的振幅峰值x
peak
，作为所述第一扬声器振幅直流偏移量模型的训练样本；另一方面，可以利用激光测距仪实时采集所述扬声器在所述第一样本音频输入信号下的振幅信号，再对采集到的所述扬声器
的振幅信号进行均值滤波，得到所述扬声器在所述第一样本音频输入信号下实际测量的振幅直流偏移量x
dc
，作为所述第一扬声器振幅直流偏移量模型的样本标签，从而对所述第一扬声器振幅直流偏移量模型进行训练。
88.需要说明的是，所述第一扬声器振幅直流偏移量模型建立的过程，是所述扬声器的振幅直流偏移量x
dc
与所述扬声器的振幅峰值x
peak
之间映射关系的建立过程，所述扬声器的振幅直流偏移量x
dc
与所述扬声器的振幅峰值x
peak
之间的映射关系可以表示为：
89.x
dc
＝f(x
peak
)
ꢀꢀꢀ
(1)
90.例如，采用线性多项式拟合的方式表示所述扬声器的振幅直流偏移量x
dc
与所述扬声器的振幅峰值x
peak
之间的映射关系，则公式(1)变为：
[0091][0092]
通过对所述第一扬声器振幅直流偏移量模型的训练，可以确定公式(2)中所述扬声器的振幅直流偏移量x
dc
和所述扬声器的振幅峰值x
peak
之间映射关系中的参数a0，a1，a2…
[0093]
具体应用时，如图5所示，在步骤s110，可以将所述音频输入信号输入扬声器振幅模型中，利用所述扬声器振幅模型预测所述扬声器的振幅信号，再对预测的所述扬声器的振幅信号进行峰值检测，得到预测的所述扬声器的振幅峰值x
peak
；在步骤s120中，可以将预测得到的所述扬声器的振幅峰值x
peak
输入所述第一扬声器振幅直流偏移量模型中，即可根据公式(1)中所述扬声器的振幅直流偏移量x
dc
与所述扬声器的振幅峰值x
peak
之间的映射关系，预测得到所述扬声器的振幅直流偏移量x
dc
。
[0094]
需要说明的是，基于扬声器的音频输入信号，预测扬声器的振幅峰值可以是实时的，即基于当前时刻的音频输入信号，即可预测得到所述扬声器在当前时刻的音频输入信号下的振幅峰值x
peak
，从而可以基于预测的所述扬声器的振幅峰值x
peak
，实时预测得到所述扬声器的振幅直流偏移量x
dc
，进而基于预测的所述扬声器的振幅直流偏移量x
dc
，得到补偿直流信号，实时对所述扬声器在当前时刻的音频输入信号下的振幅直流偏移量进行补偿。
[0095]
发明人通过对扬声器的物理特性进行分析，发现扬声器的振幅直流偏移量还受扬声器的音圈温度的影响，扬声器的音圈温度越高，扬声器的振幅直流偏移量也越大，而扬声器的音圈温度和扬声器的工作状态息息相关。在实际应用中，通常会使用音频放大器对音频输入信号进行放大，形成驱动信号驱动扬声器工作，并且，音频放大器可以监测扬声器的实时工作状态，并反馈扬声器的实时工作状态信息，例如，智能功率放大器(smart power amplifier)具有反馈扬声器实时工作状态信息的功能，因此，可以基于反馈的扬声器的实时工作状态信息，确定扬声器的音圈温度，进一步基于得到的扬声器的音圈温度，预测扬声器的振幅直流偏移量。因此，在上述实施例的基础上，可选的，在本技术的另一个实施例中，如图7所示，基于扬声器的音频输入信号，预测所述扬声器的振幅直流偏移量包括：
[0096]
s130：监测所述扬声器在所述音频输入信号经所述音频放大器放大后形成的驱动信号下的实时工作状态，得到反映所述扬声器的实时工作状态的反馈数据；
[0097]
s140：基于所述反馈数据，确定所述扬声器的音圈温度t。
[0098]
可选的，在本技术的一个实施例中，如图8所示，利用所述音频放大器监测所述扬声器在所述音频输入信号经所述音频放大器放大后形成的驱动信号下的实时工作状态，得到反映所述扬声器的实时工作状态的反馈数据，但本技术对此并不做限定，在本技术的其
他实施例中，也可以利用其他电子设备监测所述扬声器在所述音频输入信号经所述音频放大器放大后形成的驱动信号下的实时工作状态，得到反映所述扬声器的实时工作状态的反馈数据。
[0099]
可选的，在本技术的一个实施例中，所述反馈数据包括所述扬声器在实时工作状态下的电压数据和音圈电流数据，例如，利用所述音频放大器监测所述扬声器的实时工作状态时，由于所述音频输入信号经所述音频放大器放大后形成的驱动信号即为所述扬声器两端的电压信号，因此，可以得到所述扬声器在实时工作状态下的电压数据，同时，还可以通过所述音频放大器监测与所述扬声器串联设备的电流大小，得到所述扬声器在实时工作状态下的音圈电流数据，从而可以根据所述扬声器在实时工作状态下的电压数据和音圈电流数据，确定所述扬声器线圈的实时阻抗，进而利用扬声器的音圈温度和音圈阻抗之间天然的线性关系，确定所述扬声器的音圈温度。因此，在本实施例中，基于所述反馈数据，确定所述扬声器的音圈温度t包括：
[0100]
基于所述扬声器在实时工作状态下的电压数据和音圈电流数据，确定所述扬声器的音圈温度。
[0101]
具体的，基于所述扬声器在实时工作状态下的电压数据和音圈电流数据，确定所述扬声器的音圈温度包括：
[0102]
基于所述扬声器在实时工作状态下的电压数据和音圈电流数据，确定所述扬声器音圈的实时阻抗值；
[0103]
基于确定的所述扬声器音圈的实时阻抗值，确定所述扬声器的音圈温度。
[0104]
s150：基于确定的所述扬声器的音圈温度t，预测所述扬声器的振幅直流偏移量x
dc
。
[0105]
具体的，在本技术的一个实施例中，如图8所示，基于确定的所述扬声器的音圈温度，预测所述扬声器的振幅直流偏移量包括：
[0106]
基于确定的所述扬声器的音圈温度t，利用第二扬声器振幅直流偏移量模型，预测所述扬声器的振幅直流偏移量x
dc
；
[0107]
其中，所述第二扬声器振幅直流偏移量模型训练时的训练样本包括通过监测所述扬声器在第二样本音频输入信号经所述音频放大器放大后形成的驱动信号下的实时工作状态，得到反映所述扬声器的实时工作状态的反馈数据，进一步基于所述反馈数据确定得到的所述扬声器的音圈温度，样本标签包括所述扬声器在所述第二样本音频输入信号下实际测量的振幅直流偏移量。
[0108]
图9给出了所述第二扬声器振幅直流偏移量模型的建立过程示意图，如图9所示，所述第二扬声器振幅直流偏移量模型在训练时，一方面，可以通过所述音频放大器监测所述扬声器在所述第二样本音频输入信号经所述音频放大器放大后形成的驱动信号下的实时工作状态，得到反映所述扬声器的实时工作状态的反馈数据，进一步基于所述反馈数据确定得到所述扬声器的音圈温度t，作为所述第二扬声器振幅直流偏移量模型的训练样本；另一方面，可以利用激光测距仪实时采集所述扬声器在所述第二样本音频输入信号下的振幅信号，再对采集到的所述扬声器的振幅信号进行均值滤波，得到所述扬声器在所述第二样本音频输入信号下实际测量的振幅直流偏移量x
dc
，作为所述第二扬声器振幅直流偏移量模型的样本标签，从而对所述第二扬声器振幅直流偏移量模型进行训练。
[0109]
需要说明的是，所述第二扬声器振幅直流偏移量模型建立的过程，是所述扬声器的振幅直流偏移量x
dc
与所述扬声器的音圈温度t之间映射关系的建立过程，所述扬声器的振幅直流偏移量x
dc
与所述扬声器的音圈温度t之间的映射关系可以表示为：
[0110]
x
dc
＝f(t)
ꢀꢀꢀ
(3)
[0111]
例如，采用线性多项式拟合的方式表示所述扬声器的振幅直流偏移量x
dc
与所述扬声器的音圈温度t之间的映射关系，则公式(3)变为：
[0112]
x
dc
＝b0 b1t b2t2 ...
ꢀꢀꢀ
(4)
[0113]
通过对所述第二扬声器振幅直流偏移量模型的训练，可以确定公式(4)中所述扬声器的振幅直流偏移量x
dc
和所述扬声器的音圈温度t之间映射关系中的参数b0，b1，b2…
[0114]
具体应用时，如图8所示，在步骤s130中，可以利用所述音频放大器监测所述扬声器在所述音频输入信号经所述音频放大器放大后形成的驱动信号下的实时工作状态，得到反映所述扬声器的实时工作状态的反馈数据；在步骤s140中，可以基于所述反馈数据，确定所述扬声器的音圈温度t；在步骤s150中，可以将确定得到的所述扬声器的音圈温度t输入所述第二扬声器振幅直流偏移量模型中，即可根据公式(3)中所述扬声器的振幅直流偏移量x
dc
和所述扬声器的音圈温度t之间的映射关系，预测得到所述扬声器的振幅直流偏移量x
dc
。
[0115]
需要说明的是，如图8所示，要想确定所述扬声器的音圈温度t，需要从所述音频放大器端获取反映所述扬声器的实时工作状态的反馈数据，此时所述反馈数据反映的是所述扬声器在上一时刻的音频输入信号经所述音频放大器放大后形成的驱动信号下的工作状态，由于扬声器的音频输入信号为数字信号，时间间隔仅为毫秒量级，因此，所述扬声器在相邻两个时刻的音频输入信号下的音圈温度差异可以忽略，从而可以基于反映所述扬声器在上一时刻的工作状态的反馈数据，确定所述扬声器当前的音圈温度t，进而基于确定的所述扬声器当前的音圈温度t，预测得到所述扬声器的振幅直流偏移量x
dc
，以便于基于预测的所述扬声器的振幅直流偏移量x
dc
，得到补偿直流信号，从而实时对所述扬声器在当前时刻的音频输入信号下的振幅直流偏移量进行补偿。
[0116]
由前述已知，扬声器的振幅直流偏移量既受扬声器的振幅峰值x
peak
的影响，还受扬声器的音圈温度t的影响，因此，为了提高基于扬声器的音频输入信号，预测扬声器的振幅直流偏移量的精度，在上述实施例的基础上，在本技术的一个实施例中，如图10所示，基于扬声器的音频输入信号，预测所述扬声器的振幅直流偏移量包括：
[0117]
s160：基于所述音频输入信号，预测所述扬声器的振幅峰值x
peak
，并监测所述扬声器在所述音频输入信号经所述音频放大器放大后形成的驱动信号下的实时工作状态，得到反映所述扬声器的实时工作状态的反馈数据，进一步基于所述反馈数据，确定所述扬声器的音圈温度t。
[0118]
由此可见，步骤s160结合了前述实施例中的步骤s110、步骤s130和步骤s140，具体应用时，如图11所示，在步骤s160，可以将所述音频输入信号输入扬声器振幅模型中，利用所述扬声器振幅模型预测所述扬声器的振幅信号，再对预测的所述扬声器的振幅信号进行峰值检测，得到预测的所述扬声器的振幅峰值x
peak
；同时，可以利用所述音频放大器监测所述扬声器在所述音频输入信号经所述音频放大器放大后形成的驱动信号下的实时工作状态，得到反映所述扬声器的实时工作状态的反馈数据，进一步基于所述反馈数据，确定所述
扬声器的音圈温度t。
[0119]
s170：基于预测的所述扬声器的振幅峰值x
peak
和确定的所述扬声器的音圈温度t，预测所述扬声器的振幅直流偏移量x
dc
。
[0120]
具体的，在本技术的一个实施例中，如图11所示，基于预测的所述扬声器的振幅峰值和确定的所述扬声器的音圈温度，预测所述扬声器的振幅直流偏移量包括：
[0121]
基于预测的所述扬声器的振幅峰值x
peak
和确定的所述扬声器的音圈温度t，利用第三扬声器振幅直流偏移量模型，预测所述扬声器的振幅直流偏移量x
dc
；
[0122]
其中，所述第三扬声器振幅直流偏移量模型训练时的训练样本包括基于第三样本音频输入信号预测得到的所述扬声器的振幅峰值，以及通过监测所述扬声器在所述第三样本音频输入信号经所述音频放大器放大后形成的驱动信号下的实时工作状态，得到反映所述扬声器的实时工作状态的反馈数据，进一步基于所述反馈数据确定得到的所述扬声器的音圈温度，样本标签包括所述扬声器在所述第三样本音频输入信号下实际测量的振幅直流偏移量。
[0123]
图12给出了所述第三扬声器振幅直流偏移量模型的建立过程示意图，如图12所示，所述第三扬声器振幅直流偏移量模型在训练时，一方面，可以将所述第一样本音频输入信号输入扬声器振幅模型中，利用所述扬声器振幅模型预测所述扬声器的振幅信号，再对预测得到的所述扬声器的振幅信号进行峰值检测，得到预测的所述扬声器的振幅峰值x
peak
，同时，可以利用所述音频放大器监测所述扬声器在所述第三样本音频输入信号经所述音频放大器放大后形成的驱动信号下的实时工作状态，得到反映所述扬声器的实时工作状态的反馈数据，进一步基于所述反馈数据确定得到所述扬声器的音圈温度t，从而将预测得到的所述扬声器的振幅峰值x
peak
和确定得到的所述扬声器的音圈温度t同时作为所述第三扬声器振幅直流偏移量模型的训练样本；另一方面，可以利用激光测距仪实时采集所述扬声器在所述第三样本音频输入信号下的振幅信号，再对采集到的所述扬声器的振幅信号进行均值滤波，得到所述扬声器在所述第三样本音频输入信号下实际测量的振幅直流偏移量x
dc
，作为所述第三扬声器振幅直流偏移量模型的样本标签，从而对所述第三扬声器振幅直流偏移量模型进行训练。
[0124]
需要说明的是，所述第三扬声器振幅直流偏移量模型建立的过程，是所述扬声器的振幅直流偏移量x
dc
与所述扬声器的振幅峰值x
peak
以及所述扬声器的音圈温度t之间映射关系的建立过程，所述扬声器的振幅直流偏移量x
dc
与所述扬声器的振幅峰值x
peak
以及所述扬声器的音圈温度t之间的映射关系可以表示为：
[0125]
x
dc
＝f(x
peak
,t)
ꢀꢀꢀ
(5)
[0126]
例如，采用线性多项式拟合的方式表示所述扬声器的振幅直流偏移量x
dc
与所述扬声器的振幅峰值x
peak
以及所述扬声器的音圈温度t之间的映射关系，则公式(6)变为：
[0127][0128]
通过对所述第三扬声器振幅直流偏移量模型的训练，可以确定公式(6)中所述扬声器的振幅直流偏移量x
dc
和所述扬声器的振幅峰值x
peak
以及所述扬声器的音圈温度t之间映射关系中的参数a0，a1，a2…
，b0，b1，b2…
[0129]
需要说明的是，所述第一样本音频输入信号、所述第二样本音频输入信号和所述第三样本音频输入信号可以为用一样本音频输入信号，也可以为不同的样本音频输入信
号，本技术对此并不做限定，具体视情况而定。
[0130]
具体应用时，如图11所示，在步骤s160，可以将所述音频输入信号输入扬声器振幅模型中，利用所述扬声器振幅模型预测所述扬声器的振幅信号，再对预测的所述扬声器的振幅信号进行峰值检测，得到预测的所述扬声器的振幅峰值x
peak
，并在步骤s160中，可以利用所述音频放大器所述扬声器在所述音频输入信号经所述音频放大器放大后形成的驱动信号下的实时工作状态，得到反映所述扬声器的实时工作状态的反馈数据，进一步基于所述反馈数据，确定得到所述扬声器的音圈温度t；在步骤s170中，可以将预测得到的所述扬声器的振幅峰值x
peak
和确定得到的所述扬声器的音圈温度t输入所述第三扬声器振幅直流偏移量模型中，既可根据公式(5)中所述扬声器的振幅直流偏移量x
dc
与所述扬声器的振幅峰值x
peak
以及所述扬声器的音圈温度t之间的映射关系，预测得到所述扬声器的振幅直流偏移量x
dc
。
[0131]
需要说明的是，如图11所示，要想确定所述扬声器的音圈温度t，需要从所述音频放大器端获取反映所述扬声器的实时工作状态的反馈数据，此时所述反馈数据反映的是所述扬声器在上一时刻的音频输入信号经所述音频放大器放大后形成的驱动信号下的工作状态，由于扬声器的音频输入信号为数字信号，时间间隔仅为毫秒量级，因此，所述扬声器在相邻两个时刻的音频输入信号下的音圈温度差异可以忽略，从而可以基于反映所述扬声器在上一时刻的工作状态的反馈数据，确定得到所述扬声器当前的音圈温度t，而基于扬声器的音频输入信号，预测扬声器的振幅峰值可以是实时的，即基于当前时刻的音频输入信号，即可预测得到所述扬声器在当前时刻的音频输入信号下的振幅峰值x
peak
，从而可以基于确定的所述扬声器的音圈温度t和预测的所述扬声器的振幅峰值x
peak
，预测得到所述扬声器的振幅直流偏移量x
dc
，进而基于预测的所述扬声器的振幅直流偏移量，得到补偿直流信号，进而实时对所述扬声器在当前时刻的音频输入信号下的振幅直流偏移量进行补偿。
[0132]
s200：基于预测的所述扬声器的振幅直流偏移量，得到补偿直流信号。
[0133]
发明人研究发现，所述扬声器的振幅直流偏移量x
dc
通常较小，因此，需要对所述扬声器的振幅直流偏移量x
dc
进行补偿的直流信号u也较小，对于小位移下的扬声器模型，需要对扬声器的振幅直流偏移量x
dc
进行补偿的直流信号u与扬声器的振幅直流偏移量x
dc
之间符合线性规律，所述补偿直流信号u与所述扬声器的振幅直流偏移量之间的线性关系可以表示为：
[0134]
u＝kx
dc
ꢀꢀꢀ
(7)
[0135]
由公式(7)可知，在上述实施例的基础上，在本技术的一个实施例中，结合图5、图8和图11所示，基于预测的所述扬声器的振幅直流偏移量，得到补偿直流信号包括：
[0136]
将预测的所述扬声器的振幅直流偏移量x
dc
与预设系数k相乘，得到所述补偿直流信号u；
[0137]
其中，所述预设系数k是由所述扬声器的振幅直流偏移量x
dc
和所述补偿直流信号u之间的线性关系拟合得到，具体的，所述预设系数k可利用数据拟合算法得到。
[0138]
由此可见，在本实施例中，通过所述预设系数k，使得预测的所述扬声器的振幅直流偏移量x
dc
与所述补偿直流信号u建立映射关系，从而利用所述补偿直流信号u对所述扬声器的实际振幅直流偏移量x
dc
连续进行补偿。
[0139]
s300：将所述补偿直流信号叠加到所述音频输入信号中，输入音频放大器，经所述
音频放大器放大后驱动所述扬声器工作，使得所述扬声器的上下振幅发生与预测的所述扬声器的振幅直流偏移量大小相等、方向相反的偏移。。
[0140]
需要说明的是，所述扬声器的音频输入信号为交流信号，当在所述音频输入信号中增加一个直流信号u1后，所述扬声器的振幅也会发生直流偏移，假设将所述扬声器因其音频输入信号中增加了直流信号u1而造成的振幅直流偏移量记作x
dc
，在步骤s100中，基于所述扬声器的音频输入信号，已预测到所述扬声器的振幅直流偏移量为x
dc
，此时所述扬声器的振幅直流偏移量x
dc
可能是由所述扬声器自身结构和/或其工作温度的影响导致的，那么，在步骤s200中，基于预测的所述扬声器的振幅直流偏移量x
dc
，得到的补偿直流信号u2＝-u1，即所述补偿直流信号u2与能够使得所述扬声器的振幅直流偏移量为x
dc
的直流信号u1大小相等，方向相反，以便于后续在步骤s300中，将所述补偿直流信号u2叠加到所述音频输入信号中，使得所述扬声器的上下振幅发生-x
dc
的偏移量，从而补偿所述扬声器因其自身结构和/或工作温度的影响导致的上下振幅发生的x
dc
的偏移量，使得所述扬声器的上下振幅 x_max/-x_max相对于中心点o对称。
[0141]
具体的，如图13所示，图13给出了所述扬声器在叠加了补偿直流信号的音频输入信号下的上下振幅示意图，可以看到，所述扬声器的上下振幅又重新回到相对于中心点o上下对称的位置，且所述扬声器的总振幅2x_max保持不变。
[0142]
由此可见，本技术实施例所提供的扬声器振幅直流补偿方法，通过在所述扬声器的音频输入信号中叠加所述补偿直流信号，来对所述扬声器的振幅直流偏移量进行补偿，使得所述扬声器的上下振幅相对于中心点对称，因此，与现有将扬声器发生直流偏移后的上下振幅以相同比例限制在最大限制振幅以内而造成扬声器的响度损失的方法相比，该方法可以提高所述扬声器整体的工作响度，并且，该方法基于所述扬声器的音频输入信号，可以实时连续地预测所述扬声器的振幅直流偏移量，并将所述补偿直流信号实时连续地叠加到所述扬声器的音频输入信号中，因此，该方法可以实现对所述扬声器的振幅直流偏移量进行实时连续地补偿，从而还可以扩大所述扬声器的工作范围，提高所述扬声器对音频输入信号的响应能力。
[0143]
本技术实施例还提供了一种补偿装置，如图14所示，所述补偿装置包括：
[0144]
预测单元100，所述预测单元100用于基于扬声器的音频输入信号，预测所述扬声器的振幅直流偏移量，所述扬声器的振幅直流偏移量为所述扬声器的上下振幅偏移造成的中心点偏移量；
[0145]
处理单元200，所述处理单元200用于基于预测的所述扬声器的振幅直流偏移量，得到补偿直流信号；
[0146]
补偿单元300，所述补偿单元300用于将所述补偿直流信号叠加到所述音频输入信号中，输入音频放大器，经所述音频放大器放大后驱动所述扬声器工作，使得所述扬声器的上下振幅发生与预测的所述扬声器的振幅直流偏移量大小相等、方向相反的偏移。。
[0147]
由于如何对所述扬声器的振幅直流偏移量进行补偿已在前述各实施例中进行了详细地阐述，此处不再赘述。
[0148]
一种补偿设备，包括：
[0149]
存储器，用于存储计算机指令集；
[0150]
处理器，用于执行所述计算机指令集，实现上述任一项实施例所述的扬声器振幅
直流偏移补偿方法的各个步骤。
[0151]
由于如何对所述扬声器的振幅直流偏移量进行补偿已在前述各实施例中进行了详细地阐述，此处不再赘述。
[0152]
一种存储介质，所述存储介质上存储有计算机指令集，其特征在于，所述计算机指令集被处理器执行时，实现上述任一项所述的扬声器振幅直流偏移补偿方法的各个步骤。
[0153]
由于如何对所述扬声器的振幅直流偏移量进行补偿已在前述各实施例中进行了详细地阐述，此处不再赘述。
[0154]
综上，本技术实施例提供了一种扬声器振幅直流偏移补偿方法、装置、设备及存储介质，首先基于扬声器的音频输入信号，预测扬声器的振幅直流偏移量；然后基于预测的扬声器的振幅直流偏移量，得到补偿直流信号；最后将补偿直流信号叠加到音频输入信号中，经音频放大器放大后驱动扬声器工作，使得扬声器的上下振幅发生与预测的扬声器的振幅直流偏移量大小相等、方向相反的偏移，即通过在扬声器的音频输入信号中叠加补偿直流信号对扬声器的振幅直流偏移量进行实时地、连续地补偿，从而使得扬声器的上下振幅相对于中心点对称，与现有技术相比，该方法不仅可以提高扬声器整体的工作响度，还可以扩大扬声器的工作范围，提高扬声器对音频输入信号的响应能力。
[0155]
本说明书中各个部分采用并列和递进相结合的方式描述，每个部分重点说明的都是与其他部分的不同之处，各个部分之间相同相似部分互相参见即可。
[0156]
对所公开的实施例的上述说明，本说明书中各实施例中记载的特征可以相互替换或组合，使本领域专业技术人员能够实现或使用本技术。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。