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WO2019243068A1 - Thermoacoustic sound transducer device, audio signal processing apparatus for a thermoacoustic sound transducer, and method for controlling a sound transducer - Google Patents

Thermoacoustic sound transducer device, audio signal processing apparatus for a thermoacoustic sound transducer, and method for controlling a sound transducer Download PDF

Info

Publication number
WO2019243068A1
WO2019243068A1 PCT/EP2019/064771 EP2019064771W WO2019243068A1 WO 2019243068 A1 WO2019243068 A1 WO 2019243068A1 EP 2019064771 W EP2019064771 W EP 2019064771W WO 2019243068 A1 WO2019243068 A1 WO 2019243068A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
audio signal
processing device
signal processing
offset
time
Prior art date
Application number
PCT/EP2019/064771
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Lukas WEBER
Alexander Buschle
Hans-Martin Dudenhausen
Original Assignee
Sonic Technology Ug (Hb)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sonic Technology Ug (Hb) filed Critical Sonic Technology Ug (Hb)
Publication of WO2019243068A1 publication Critical patent/WO2019243068A1/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R23/00Transducers other than those covered by groups H04R9/00 - H04R21/00
    • H04R23/002Transducers other than those covered by groups H04R9/00 - H04R21/00 using electrothermic-effect transducer
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2217/00Details of magnetostrictive, piezoelectric, or electrostrictive transducers covered by H04R15/00 or H04R17/00 but not provided for in any of their subgroups
    • H04R2217/03Parametric transducers where sound is generated or captured by the acoustic demodulation of amplitude modulated ultrasonic waves

Definitions

  • Audio signal processing device for a thermoacoustic sound converter, a method for controlling a thermoacoustic sound converter, and a corresponding computer program.
  • thermoacoustic sound transducer is in US 8,019,099B2
  • thermoacoustic sound transducer an audio signal processing device for a thermoacoustic sound transducer, the audio signal processing device being designed for:
  • thermoacoustic sound transducer Generating a control signal for the thermoacoustic sound transducer based on the audio signal, the control signal also having an offset
  • the offset being a time-variable offset which is determined at least in sections based on an amplitude profile of the audio signal.
  • a membrane is set in motion by a voice coil in an oscillating up and down or back and forth movement. Without power, the voice coil is in a neutral position.
  • a positive amplitude of the control signal causes a positive deflection of the loudspeaker diaphragm in a first direction, for example a forward movement.
  • a negative amplitude of the control signal causes a negative deflection of the loudspeaker diaphragm in a second direction, for example a backward movement.
  • a mean value-free control signal which oscillates around the zero point, thus produces an oscillating forward and backward movement of the loudspeaker diaphragm around the neutral position and thus a sound signal which is directly proportional to the control signal.
  • thermoacoustic sound transducer can be regarded as a resistance element.
  • the thermoacoustic sound transducer heats up (active) and leads to an expansion of the surrounding medium and thus to a positive sound wave component. If no current flows through the thermoacoustic transducer, the thermoacoustic transducer cools down (passively).
  • a maximum positive amplitude and a maximum negative amplitude thus result from the difference between a maximum heating and a minimum heating. In this case, the minimum heating can be achieved without current supply or a control signal of zero.
  • the inventors have also recognized that a maximum offset does not have to be permanently provided, however. Instead, it is proposed that the offset is a time-variable offset, which is determined at least in sections based on an amplitude profile of the audio signal.
  • the audio signal processing device can be set up to control the thermoacoustic sound transducer in such a way that the offset for the control signal is determined and adapted in sections based on the amplitude profile, in particular based on the amplitude maxima or minima, of the audio signal to be reproduced , For example, for sections of the Audio signal with (in terms of amount) smaller positive or negative amplitudes
  • the offset can be a time-variable offset, which is adjusted based on the maximum amplitude of the audio signal in order to ensure increased efficiency.
  • An audio signal can be understood to mean a sound signal or information about a sound signal to be generated or a (complex) sound wave to be generated.
  • an audio signal within the scope of the present disclosure can also include infrared and / or ultrasound, in particular a frequency range from 10 Hz to 800 MHz, in particular audible sound in the range between 20 Hz and 20 kHz.
  • An audio signal can thus relate to both an infrasound band, an audible sound band and / or an ultrasound band.
  • Control signal can be understood, on the basis of which the thermoacoustic sound converter generates a sound signal. It goes without saying that the control signal can be fed directly to a thermoacoustic sound transducer or that further signal processing elements, for example an amplifier stage, can be interposed. It can be an analog or digital audio signal and / or control signal.
  • the audio signal processing device can be set up to adapt the time-variable offset based on local maxima and / or minima of the audio signal. In other words, the determination of the offset can be based on local maxima and / or minima of the sections.
  • An advantage of this embodiment can be that the determination and adjustment of the offset can be carried out in a simple manner and requires only a small amount of calculation.
  • the audio signal processing device can be set up to generate the control signal based on a root from (a sum of) the audio signal and the time-variable offset. Distortion of the sound signal during the reproduction of the audio signal can thus be reduced or avoided. In particular, the occurrence of higher harmonics or harmonics can be reduced. Particularly in the case of complex audio signals, the approach known from the prior art of driving a thermoacoustic sound transducer with half the frequency of a desired sound signal to be generated no longer leads to a distortion-free sound signal.
  • the audio signal processing device can be set up in such a way that the
  • thermoacoustic sound transducer can be regarded as a resistance element in a first approximation, both positive and negative values of the drive signal can lead to a positive power output, i.e. Warming and thus lead to a positive sound amplitude. This can result in a frequency doubling, for example. Such a frequency doubling can be avoided by the control signal assuming - in sections in each case - only positive values or only negative values. A value of zero can be contained in the positive or negative values.
  • the audio signal processing device can be set up in such a way that the
  • time-variable offset is determined at least in sections based on an envelope of the audio signal.
  • An envelope can be determined based on the amplitude maxima or amplitude minima of the audio signal.
  • time-variable offset is determined such that an adaptation speed of the time-variable offset is below a first cut-off frequency (or lower useful frequency), in particular below a frequency range of the audio signal.
  • the adaptation speed can thus preferably be selected such that a desired application area or a desired (useful) frequency spectrum is not adversely affected. If, for example, an adaptation with a frequency of less than 20 Hz or with a corresponding time constant is selected for hearing sound, the hearing experience is not adversely affected. Nevertheless, the offset can be reduced on average and thus the average power consumption and power loss.
  • the offset can be adapted, in particular, with or based on a time constant, the reciprocal of which lies below a (useful) frequency range of the audio signal.
  • the audio signal processing device can be set up in such a way that the
  • time-variable offset is adjusted at least in sections such that the amount of the offset is smaller than a difference between an average value of the audio signal and a global maximum or minimum of the audio signal.
  • a global maximum or minimum can be known for stored or known audio signals.
  • the offset can be selected for each section such that it is not greater, preferably for a plurality of sections, smaller than the difference between the mean value of the audio signal and the global maximum or minimum of the audio signal. As a result, an average power loss can be reduced.
  • the audio signal processing device can be set up so that the
  • Control signal is mapped by 1-bit digital signals.
  • the audio signal processing device can have a first-order or higher-order delta-sigma modulator.
  • the audio signal processing device can be a converter device for generating a PWM (pulse width modulation) control signal or PDM (pulse density modulation) control signal, optionally based on the original control signal. nal have.
  • the converter device can be a pulse width modulator or pulse density modulator.
  • the audio signal processing device can have a filter, in particular a filter
  • Low-pass filter to provide a filtered drive signal. If a 1-bit converter is used, a subsequent low-pass filter can be used.
  • the audio signal can be an audio signal free of mean values.
  • Audio signal processing can thus be set up to process an average-free audio signal.
  • an average value of the audio signal can preferably be zero.
  • it can thus be an audio signal which is used to control a conventional loudspeaker or a non-thermoacoustic sound transducer.
  • the audio signal processing device is set up to first generate an average-free audio signal based on a received audio signal. The audio signal processing device can then be set up to generate the control signal based on the averaged audio signal.
  • the audio signal processing device can be set up so that the
  • Determining the offset comprises the following steps:
  • Determining a peak value for example determining a local maximum or minimum, of the audio signal in a first time interval i;
  • the audio signal processing device can be set up to process an audio signal in the audible frequency range, in particular between 20 Hz and 20 kHz, and / or in the ultrasound range.
  • the audio signal processing device can be set up so that the adaptation or determination of the offset can be set as a function of an operating mode.
  • the adaptation can take place based on an energy-saving mode, a dynamic maintenance mode and a reaction speed mode.
  • a lower offset can be provided in an energy-saving mode than in at least one other operating mode.
  • the offset In an energy-saving mode, the offset can be increased more slowly than in at least one other operating mode. As a result, the energy consumption can be reduced or minimized. It can be accepted that fast and individual amplitudes are not reproduced or not reproduced correctly.
  • the offset In a dynamic mode or dynamic maintenance mode, for example, the offset can permanently be half a maximum amplitude. This enables fast and individual amplitudes or peaks to be reproduced. However, this increases the average power consumption.
  • a response speed mode can lie between the energy-saving mode and the dynamic maintenance mode.
  • the audio signal processing device can also be set up so that a
  • Time constant for adapting the time-variable offset is adjustable.
  • An advantage of this embodiment is that the speed of adjustment of the offset can be set depending on the desired operating mode.
  • a first (adjustable) time constant can be provided for increasing the offset between two time intervals and a second (adjustable) time constant can be provided for reducing the offset between two time intervals.
  • the audio signal processing device can be set up to increase the offset based on a first time constant and to reduce it based on a second time constant.
  • the first time constant can be shorter than the second time constant. This ensures a quick reaction to increasing amplitudes of the audio signal.
  • the first time constant can be longer than the second time constant. The energy saving can thus be further improved.
  • the audio signal processing device can furthermore have a buffer memory for the
  • the offset can thus already be adapted in advance to a section of the audio signal to be reproduced.
  • An advantage of this embodiment is that the offset can be better adapted to a section of the audio signal to be reproduced.
  • the audio signal processing device can also be set up to adapt the
  • thermoacoustic sound transducer can have a thermal capacity, which can already be taken into account as a non-linearity during the control.
  • the method further includes the step of controlling the thermoacoustic
  • Sound transducer can have based on the control signal.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of an audio system with an audio signal source, an audio signal processing device and a thermoacoustic loudspeaker;
  • thermoacoustic sound transducer 2 shows an exemplary flowchart of a method for controlling a thermoacoustic sound transducer
  • FIG. 3 shows a voice coil loudspeaker with associated signals
  • thermoacoustic sound transducer 4 shows a representation of a thermoacoustic sound transducer with associated signals
  • 9A-C show various diagrams of an audio signal to be generated with constant offset, a power of a drive signal and a voltage of the drive signal;
  • 10A-C show various diagrams of an audio signal to be generated with time-variable offset, a power of a control signal and a voltage of the control signal
  • 11 AC shows various diagrams of an audio signal to be generated with time-variable offset, a power of a control signal and a voltage of the control signal
  • FIG. 12 shows a simplified block diagram of an audio signal processing device in connection with a pulse width modulator
  • FIG. 14 shows a simplified block diagram of an audio signal processing device in connection with a pulse density modulator
  • 16 shows a further exemplary diagram with various associated signal profiles for a complex audio signal.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of an audio system 1 with a
  • Audio signal source 2 an audio signal processing device 10 and a thermoacoustic loudspeaker 20.
  • the audio signal processing device 10 and the thermoacoustic loudspeaker 20 can together form a thermoacoustic sound transducer device 30.
  • the audio signal processing device 10 and the thermoacoustic loudspeaker 20 can be integrated in a common housing, for example.
  • thermoacoustic loudspeaker 20 and the signal processing device 10 can be implemented (in whole or in part) as an ASIC (Application Specific Integrated Circuit).
  • the sound converter device 30 can thus be designed as an ASIC.
  • the surge converter device 30 and / or the audio signal processing device 10 can have an amplifier.
  • the thermoacoustic loudspeaker 20 can optionally be embodied on a silicon basis.
  • both the thermoacoustic loudspeakers 20, as well as the signal processing device 10 are based on silicon and are combined in particular on a (standard) silicon wafer. An advantage can be an efficient, inexpensive production.
  • the audio signal source 2 provides an audio signal.
  • the audio signal 2 can be used as an analog
  • Signal or data signal wireless or wired are provided.
  • the audio signal processing device 10 is designed to: receive one
  • Audio signal 1 1 and generating a drive signal 12 for the thermoacoustic sound converter 20 based on the audio signal, the drive signal furthermore having an offset, the offset being a time-variable offset, and the audio signal processing device 1 being designed to base the time-variable offset based at least in sections on one To determine or adapt the amplitude profile of the audio signal.
  • the audio signal processing device 10 is further configured to control the thermoacoustic sound converter based on the control signal 12. Based on the control signal 12, the thermoacoustic sound converter 20 generates a sound wave or a sound signal 21.
  • the audio signal processing device 10 can have an audio signal input 13 for
  • the audio signal processing device 10 can furthermore have a drive signal output 14 for outputting the drive signal 12.
  • a driver circuit or amplifier circuit can be provided, which can be designed as part of the audio signal processing device, for example as part of the control signal output 14, or can be designed as a separate element which can be arranged between the audio signal processing device 10 and the thermoacoustic sound transducer.
  • the audio signal processing device 10 can have a processor 15, in particular one
  • the audio signal processing device 10 can furthermore have a storage device 16.
  • the storage device 16 can contain program code or commands, which, when the program code is executed, cause the processor to carry out the above-mentioned signal processing.
  • the memory device 16 can serve as a buffer memory (buffer) for the audio signal and / or the control signal.
  • buffer buffer memory
  • An advantage of this embodiment can be, in particular, that parts of the audio signal to be reproduced in the future can already be buffered and the offset of the control signal can be adjusted at a current time based on parts of the audio signal to be reproduced in the future. An improved adaptation of the offset to the audio signal curve can thus be provided.
  • the audio signal processing device 10 can furthermore have an input 17.
  • control commands can be provided via the input 17 in order to select a desired operating mode of the audio signal processing device 10 or to modify the type of offset adjustment.
  • FIG. 2 shows an exemplary flow diagram of a method 100 for controlling a thermoacoustic sound transducer.
  • a first step S101 an audio signal is received, for example from an audio signal source, as shown in FIG. 1.
  • a control signal for the thermoacoustic sound converter is generated based on the audio signal, the control signal furthermore having an offset, and the offset being a time-variable offset which is determined at least in sections based on an amplitude profile of the audio signal
  • a thermoacoustic sound transducer is activated based on the generated activation signal.
  • the generation of the control signal and the actual control of the thermoacoustic sound transducer based on the control signal can differ in time or can take place at different locations. Therefore, step S103 can be an optional method step.
  • FIG. 3 shows a moving coil loudspeaker 40 (also known as a voice coil speaker)
  • the voice coil loudspeaker 40 has a voice coil 41 which oscillates or oscillates in the magnetic field of a magnet 42.
  • the voice coil 41 is coupled to a membrane 43 such that movement of the voice coil 41 in the magnetic field causes the membrane 43 to move. This mechanical movement is passed on to the surrounding medium, in particular air, and thus generates the desired sound pressure or a sound signal.
  • Sound transducer B) the corresponding control signal for the sound transducer and C) the sound signal generated.
  • the audio signal 11 is a mean-free sine wave with frequency f.
  • 3B shows a voltage profile 51 and a current profile 52 of a corresponding control signal.
  • the positive or negative control causes the voice coil 41 to oscillate back and forth in the field of the magnet 42 in accordance with the control signal.
  • the generated sound signal 21 (the generated sound pressure) is also directly proportional to the control signal 51, 52. Positive and negative amplitudes of the sound pressure are generated, as shown in FIG. 3C.
  • thermoacoustic sound transducer 20 shows a simplified illustration of a thermoacoustic sound transducer 20.
  • Thermoacoustic sound converters convert electrical control signals or current signals into sound pressure. Precise energization allows the transducer and its surroundings to be specifically heated or cooled. Since the environment, usually a gas or air, changes its volume when the temperature changes, pressure fluctuations and thus sound waves can be generated.
  • Analog sound signals of the hearing and ultrasound band [up to and including the GHz range] are generally transmitted as electrical alternating voltage and can be described by the function U Siänal (x).
  • the amplitude can fluctuate between a positive and a negative value.
  • the origin of this signal form lies with classic loudspeakers or microphones, as shown in FIG. 4, which function according to the voice coil principle. Since thermoacoustic sound converters simply behave like purely ohmic loads, it cannot be differentiated between positive and negative current directions. Both a negative and a positive direction of current result in the loudspeaker and its surroundings heating up and causing the surrounding medium to expand (positive sound wave).
  • thermoacoustic sound transducer 20 In contrast to a moving coil loudspeaker, the sound signal 21 generated in a thermoacoustic sound transducer 20 is thus proportional to the heating and thus proportional to the thermal or electrical power consumed:
  • thermoacoustic sound transducer can be regarded in a first approximation as a resistance element with resistance R, both cause positive as well as negative current flow a warming.
  • FIG. 4B in contrast to FIG. 3B the amount of current and voltage is relevant, which is shown in broken lines in FIG. 4B.
  • f SC haii 2 * f electrical with a simultaneous phase shift of! 4 l.
  • Positive voltages result in a positive current flow, or negative voltages result in a negative current flow.
  • the power generated in it is relevant for heating the thermoacoustic loudspeaker.
  • a negative voltage and thus a negative current flow in turn result in a positive performance.
  • thermoacoustic loudspeaker At half the frequency of the actual target frequency.
  • Another advantage of this type of control is that existing components such as conventional (audio) amplifiers can be used.
  • FIG. 5 shows a representation of a sound signal 21, which experiences a distortion with respect to the voltage curve 51 and current curve 52 of the control signal.
  • the control signal corresponds to a reproduction of the audio signal shifted into the purely positive range.
  • the sound signal 21 generated is not proportional to the control signal but rather proportional to its square.
  • the drive signal can also be as a
  • PDM signal pulse density modulation signal (English Pulse Density Modulation), or a PWM signal, pulse width modulation signal (Engl. Pulse Width Modulation; German) are generated.
  • the audio signal or the control signal generated based on the audio signal can be shifted by an offset value “C” into the purely positive (or alternatively purely negative) area including zero.
  • the loudspeaker can generate a maximum negative and a maximum positive sound amplitude without delay (high dynamic range).
  • the middle position would also have to be assumed in the absence of positive or negative signal amplitudes. This can be achieved in that the input power of the thermoacoustic loudspeaker corresponds to half the maximum power when it is silent, ie
  • thermoacoustic loudspeaker could advantageously be used due to the lack of moving parts and its low overall height.
  • Control signal 55 is shown over time. To the in a second section T2 To be able to provide full dynamic range uses the generated signal in the first
  • Partial area T1 in the present example only 2/3 of the power spectrum of the thermoacoustic loudspeaker.
  • the loudspeaker constantly develops a heat loss in the area T1, which is represented by area 56.
  • An exemplary audio signal processing device 10 was explained above with reference to FIG. 1. Exemplary steps for signal processing which can be carried out by the audio signal processing device in one exemplary embodiment are explained in detail below. On the one hand, this can improve the quality of the sound signal to be generated and / or energy efficiency.
  • An audio signal U signal (x) U SilSnai ⁇ x) to be reproduced can be described by means of sine functions, where x describes a sample of the audio signal at a time t.
  • U signal (x) can have one or more overlapping frequencies and thus reproduce simple or complex sound signals, particularly in the hearing or ultrasound range.
  • Usi gHBi (x) can be increased by a correction value C C.
  • C C correction value
  • An audio signal can be applied with an offset C such that the raised signal has no zero crossings. In this way, undesirable frequency doubling caused by zero crossings can be avoided. In particular, the raised signal has no negative values.
  • a control signal U ctrl (x) U An3i: euerun3 (x) e ec net can be:
  • the audio signal processing device receives the corresponding audio signal U signai ( x ) 1 1 as an input signal.
  • the audio signal 11 can be an audio signal free of mean values, as shown in the upper graph in FIG. 7. Due to the approximately purely ohmic properties of the thermoacoustic sound transducer, the audio signal 1 1 is initially subjected to an offset and thus raised to a purely positive range or alternatively lowered to a purely negative range, so that the power of the control signal P ctrl ⁇ U signal ( x) + C is. For this purpose, the audio signal processing device can be set up to generate a control signal
  • FIG. 8 shows an exemplary signal profile of an audio signal 11 to be reproduced, which can be received at an input 13 of the audio signal processing device 10 (as shown in FIG. 1).
  • the audio signal could be subjected to a constant offset 61, the absolute value of which is greater than a global maximum of the audio signal to be generated.
  • this would lead to a not insignificant power loss, as already described with reference to FIG. 6 above.
  • the proposed audio signal processing device 10 is advantageously set up to receive an audio signal 1 1 and generate a control signal 12 for the thermoacoustic sound transducer based on the audio signal, the control signal also having an offset, the offset being a time-variable offset, and wherein the Audio signal processing device is designed to determine the time-variable offset at least in sections based on an amplitude profile of the audio signal.
  • the audio signal processing device can be set up to adapt the time-variable offset based on local maxima and / or minima of the audio signal.
  • local minima are exemplified by diamond symbols 63.
  • the offset can be determined and adapted dynamically in a time-variable manner, C (t).
  • the audio signal processing device can have, for example, a peak value interrogation unit in order to determine the local maxima and / or minima 63.
  • a peak value interrogation unit in order to determine the local maxima and / or minima 63.
  • an envelope of the audio signal nals can be determined and the time-variable offset can be adjusted based on the envelope.
  • the audio signal processing device can optionally adjust the offset taking into account a parameter, in particular taking into account a settling time T r (English rise time or attack time) and / or a decay time T f (English fall time). These parameters can be advantageously selected in the field of tension between reaction speed (dynamics retention) and energy efficiency.
  • the audio signal processing device can be set up so that the (parameter for) adapting the time-variable offset can be set as a function of an operating mode. For example, a selection can be entered via the interface 17 shown in FIG. 1.
  • the rate of adaptation of the settling time and decay time can advantageously be chosen such that there are no relevant impairments of the sound pressure level for the respective application.
  • the adaptation speed could be, for example, a maximum of 20 Hz, and thus below the frequency spectrum relevant for humans.
  • Offset curves 62a, 62b, 62c on the basis of the negative amplitude excursions 63 of the audio signal 11 in various forms, the curve 62a being slow T r and slow T f ; curve 62b mean T r and slow T f ; and curve 63c has fast T r and fast T f .
  • Audio signal 11 related since this is to be generated by the sound transducer as a negative sound amplitude.
  • a phase shift of 180 ° is also possible if the sound signal were lowered by the offset or correction value, based on a positive amplitude deflection, into the purely negative range.
  • 9A, 10A and 1 1A show exemplary diagrams of curves for a received audio signal 11, here U signal (x). The same audio signal is shown in each case. However, the diagrams differ in the choice of offset 62.
  • 9B, 10B and 11B show exemplary diagrams of control signals for a thermoacoustic sound transducer, in each case the power of the control signal
  • FIGS. 9C, 10C and 11 C each show the associated voltage profile of the control signal 12 U signal (t) + C (t) over time. It goes without saying that the power of the control signal for a given control voltage depends on the resistance of the thermoacoustic sound transducer.
  • a constant offset 61 is selected, which corresponds to a global minimum 63 of the
  • Audio signal 1 1 corresponds.
  • the constant offset can be selected as half of the maximum possible power for the thermoacoustic sound transducer, as already shown in FIG. 6.
  • One advantage of this configuration is that the maximum dynamic range is always maintained. By adapting the offset to the global minimum 63, however, energy savings can be achieved for signals which do not exhaust the full dynamic range of the thermoacoustic sound transducer.
  • the audio signal processing device is designed to determine the time-variable offset 62 based at least in sections on an amplitude profile of the audio signal 11.
  • the time-variable offset is adjusted based on the local minima 63 of the audio signal 11.
  • a start value 64 of the offset can be used as a predefined offset value, in particular a large offset, in particular corresponding to half the maximum possible power for the thermoacoustic transducers can be selected.
  • the offset is not constant at this value, but is continuously adjusted or tracked based on the audio signal 11, as shown in FIG. 10A.
  • thermoacoustic sound transducer can be significantly reduced.
  • the saving depends on the actual signal curve of the audio signal 1 1.
  • the saving depends on the deflection of the sound signal in relation to the working range of the sound converter. In the event of silence, the adjustment can save up to 100% of the energy (the output can be completely reduced to 0). If the sound signal is 20% of the working range (amplitude +/- 0.2 with a max. Working range of +/- 1, 0), up to 80% can be saved. If the sound signal is 50% of the working area, up to 50% can be saved. If the sound signal is 70% of the work area, the maximum is 30%.
  • the savings that can be achieved thus depend on the distance from the lower vertex to the lower limit of the work area (or the upper vertex to the upper limit).
  • the calculated offset value can correspond to this distance.
  • the audio signal processing device can be set up to accommodate the time variable
  • a peak value (e.g. local minimum 63) in a first time interval i;
  • the audio signal processing device can be set up to adjust the offset
  • the first and second time constants can describe a rise time T r and a fall time T f .
  • a short rise or decay time means that the time-variable offset 62 can quickly follow the audio signal 11.
  • linear increases and decay times were used to reduce the necessary computing power.
  • the type of adaptation can be linear, in the form of an e-function or another mathematically describable function.
  • the time constants serve as parameters and influence the speed / dynamics of the function for offset adjustment.
  • the advantage of a high adaptation speed is that you can react quickly to higher dynamics of the input signal.
  • short time constants of 0.001 rise time and 0.001 decay time were chosen.
  • the values regarding the rise time can be a (maximum permissible) change in amplitude per sample.
  • the advantage of short time constants is that you can react quickly to signal changes.
  • an adaptation speed of the time-variable offset is preferably selected such that it lies below a first cut-off frequency, in particular below a frequency range of the audio signal, in particular below 20 Hz.
  • a first cut-off frequency in particular below a frequency range of the audio signal, in particular below 20 Hz.
  • disruptive artifacts in the audible range which could be caused by the adjustment of the time-variable offset, can be avoided.
  • signal peaks or peaks in the audio signal require a higher amplitude than can be reproduced with the reduced offset, as shown in FIG. 10A. In this case the offset is increased again.
  • Such signal peaks are shown in FIG. 10B for illustration as powers less than zero.
  • these signal peaks can be cut off, so-called signal clipping, for example to avoid frequency doubling, as shown in FIG. 10C.
  • the audio signal processing device 10 (see FIG. 1) also having a buffer memory 16 for the audio signal 11 and the audio signal processing device is set up to determine the time-variable offset based on an amplitude profile of a buffered section of the audio signal to be reproduced in the future.
  • the time-variable offset can be adjusted even before such signal peaks are reproduced, so that signal distortions by clipping can be avoided or reduced.
  • the audio signal processing device can also be set up to always provide a minimum offset.
  • the offset value can be set lower (or higher) by a predetermined value, for example 0.15 lower, as shown in FIG. 11A.
  • This minimum offset can be understood as a safety margin in order to achieve improved dynamics.
  • the buffer value can be dynamically determined and adjusted based on the past values and / or the pre-analyzed future values. In this way, the dynamics can be further improved.
  • a control signal provided by the audio signal processing device can now be fed to a thermoacoustic sound converter for control.
  • the audio signal processing device can have a converter device for generating a PWM (pulse width modulation) control signal or PDM (pulse density modulation) control signal based on the control signal.
  • the control signal can thus be output as a 1-bit digital signal such as PDM or PWM.
  • FIGS. 12A and B show an illustration of simplified block diagrams of a first and a second exemplary embodiment of an audio signal processing device 10 with a pulse width modulator 1200 (see FIGS. 12A and B).
  • the audio signal processing device 10 can be an audio signal processing device, as described above and shown by way of example in FIG. 1.
  • the audio signal processing device is designed for receiving an audio signal 11 and for generating and outputting a control signal 12.
  • the control signal 12 is fed to and from a converter device 1200 in the form of a pulse width modulator converted to a PWM signal 1212. It goes without saying that the converter device 1200 can be part of the audio signal processing device or can be designed as a separate component.
  • the corresponding signals are shown in Fig. 13.
  • the converter device 1200 is set up to generate a PWM signal based on the control signal 12.
  • the pulse width is determined based on the amplitude of the control signal 12.
  • the converter device 1200 can have a comparator 1201 and a sawtooth generator 1202.
  • the pulse mode results from a comparison of the amplitude of the control signal 12 with an amplitude of the sawtooth signal 1203 output by the sawtooth generator 1202.
  • a working range of the sawtooth signal 1203 of the sawtooth generator 1202 (as well as the control signal 12) can be in a purely positive or negative Range.
  • the control signal 12 can thus be converted into a PWM signal 1212 in a simple manner on the basis of the sawtooth signal 1203.
  • an amplitude range of the sawtooth signal 1203 or a dynamic range of the PWM signal can advantageously be greater than or equal to that as a maximum value of the control signal, as shown by way of example in FIG. 13.
  • An advantage of this embodiment can be a dynamic maintenance while ensuring energy efficiency.
  • diagram B shows a further possibility of a PWM modulation unit 1200.
  • a working range or amplitude maximum 1204 in FIG. 13 (for example provided via 1205 in FIG. 12B) of the sawtooth signal 1203 can be set based on a dynamic range, in particular based on an amplitude maximum or minimum of the calculated control signal.
  • the sawtooth generator 1202 can have a signal input for receiving the control signal 12 and / or information from which the required dynamic range can be derived.
  • the sawtooth signal can thus fluctuate between 0 and an amplitude maximum or minimum of the calculated control signal 12.
  • FIGS. 14 A and B show an illustration of simplified block diagrams of a first and a second exemplary embodiment of an audio signal processing device 10 with a delta-sigma modulator 1400 (see FIGS. 14 A and B).
  • thermoacoustic signal As an alternative to control with a PWM signal, a thermoacoustic signal, a thermoacoustic signal
  • the audio signal processing device 10 can be an audio signal processing device, as described above and shown by way of example in FIG. 1.
  • the audio signal processing device is designed to receive an audio signal 1 1 and to generate and output a control signal 12.
  • the control signal 12 is fed to a converter device 1400, here in the form of a pulse density modulator, and is converted by the latter into a PDM signal 1412.
  • the converter device 1400 can be part of the audio signal processing device or can be designed as a separate component.
  • the corresponding signals are shown in FIGS. 15 and 16.
  • the control signal 12 can be represented by a 1-bit digital signal 1412, the audio signal processing device having a converter device in the form of a delta-sigma modulator 1400 of first or higher order.
  • the converter device can be set up so that the generation of the PDM signal 1412, analogously to the determination of the time-variable offset C, can also take place taking into account a further correction value K.
  • the correction value K can be determined as a constant or, preferably, as a dynamic value, taking into account the speed of reaction and energy efficiency.
  • the audio signal processing device 10 can thus be used to determine the control signal on the basis of a time-variable offset in the form of a correction value K.
  • K can be the difference between an amplitude be the maximum or minimum of the control signal and an amplitude maximum or minimum of a working range of the PDM unit, ie: thus a drive signal for the pulse density modulator can be determined as
  • An advantage of this embodiment according to FIG. 14A can consist in maintaining the dynamics while at the same time ensuring energy efficiency. All energization signals can preferably contribute to the desired sound generation.
  • an input signal U c tri can be adjusted based on a working range of the delta-sigma modulator 1400.
  • FIG. 1 Another embodiment of a first order delta sigma modulator 1400 is shown in FIG.
  • half of the amplitude maximum or minimum of the control signal 12 can be defined as the working range of the delta-sigma modulator 1400,
  • Figures 15 and 16 show exemplary waveforms for that shown in Figure 14A
  • 11 denotes the audio signal to be generated
  • 12 the control signal provided by the audio signal processing device 10, 1412 the PDM signal provided by the converter device in the form of a delta-sigma modulator 1400, and 19 the (smoothed) power supplied to the thermoacoustic sound converter.
  • the audio signal 1 1 was shown with an offset of 0.25. It goes without saying that the audio signal can preferably be an average-free audio signal.
  • the curve 11 in Fig. 16 is shown accordingly. 15 and 16, the power 19 supplied to the sound transducer, apart from an offset, corresponds to the audio signal 11 to be generated.
  • FIG. 15 shows an audio signal 11 of a frequency of the hearing or ultrasound band 16 represents a superimposed sound signal of the hearing or ultrasound band.
  • the amplification unit of the energization signals can be kept simple by digital 1-bit signals, such as adapted PDM signals 1212 or PWM signals 1412. Compared to conventional Class D amplifiers, only a simple amplification circuit is required in this case.
  • the amplified digital signal can be smoothed by a low-pass filter, so that overtones and distortions can be avoided or reduced.
  • the audio signals and / or control signals can be analog or digital (e.g. PDM, PWM).
  • Digital processing such as in pulse code format (eg wave format) can also be carried out.
  • PDM or PWM signals can be fed to the thermoacoustic transducer with or without smoothing. It is also possible to consider a frequency-dependent power adjustment in the signal generation, for example to compensate for fluctuations in the frequency response (for example, through fluctuations in the manufacturing process or in the material structure). It is also possible to carry out the sound generation advantageously by specifically adapting the duty factor and sampling rate of the 1-bit control.
  • Root from the audio signal and the offset can be an optional feature if only an improvement in energy efficiency is desired. Accordingly, the determination of a time-variable offset can be an optional feature if, instead, only an improvement in the sound quality is desired, the control signal for the thermoacoustic sound transducer being generated based on a root from the audio signal and a (constant) offset.
  • thermoacoustic sound transducers can be further improved with the solutions proposed here.
  • the energy efficiency of a system for thermoacoustic sound conversion, in particular with complex audio signals can be further improved. This is of great benefit in particular in the case of battery-powered mobile end devices, in which a thermoacoustic loudspeaker could advantageously be used due to the lack of moving parts and its low overall height.

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Abstract

The invention relates to an audio signal processing apparatus (10) for a thermoacoustic sound transducer (20), the audio signal processing apparatus being designed to receive an audio signal (11) and to generate a control signal (12) for the thermoacoustic sound transducer (20) on the basis of the audio signal, wherein: the control signal also has an offset (62); the offset is a time-variable offset (62); and the audio signal processing apparatus (10) is designed to determine the time-variable offset, at least in parts, on the basis of the amplitude curve of the audio signal. The invention further relates to a thermoacoustic sound transducer device (30), comprising an audio signal processing apparatus (10) of this type and a thermoacoustic sound transducer (20), and to a method (100) for controlling a thermoacoustic sound transducer (20).

Description

THERMOAKUSTISCHE SCHALLWANDLERVORRICHTUNG,  THERMOACOUSTIC SOUND TRANSDUCER DEVICE,
AUDIOSIGNALVERARBEITUNGSEINRICHTUNG FÜR EINEH THERMOAKUSTISCHEN SCHALLWANDLER UND VERFAHREN ZUM ANSTEURN EINES SCHALLWANDLERS  AUDIO SIGNAL PROCESSING DEVICE FOR A THERMOACOUSTIC SOUND TRANSDUCER AND METHOD FOR STARTING A SOUND TRANSDUCER
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine thermoakustische Schallwandlervorrichtung, eine The present invention relates to a thermoacoustic transducer device, a
Audiosignalverarbeitungseinrichtung für einen thermoakustischen Schallwandler, ein Verfahren zum Ansteuern eines thermoakustischen Schallwandlers, sowie ein entspre- chendes Computerprogramm.  Audio signal processing device for a thermoacoustic sound converter, a method for controlling a thermoacoustic sound converter, and a corresponding computer program.
[0002] Thermoakustische Schallwandler sind bekannt. Die physikalischen Grundlagen der [0002] Thermoacoustic sound transducers are known. The physical basics of
thermoakustischen Schallwandlung sind beispielsweise in Daschewski et al.„Physics of thermo-acoustic sound generation“, Journal of Applied Physics, 1 14, 1 14903 Seiten 1-12, 2013 beschrieben.  Thermoacoustic sound conversion is described, for example, in Daschewski et al. “Physics of thermo-acoustic sound generation”, Journal of Applied Physics, 1 14, 1 14903 pages 1-12, 2013.
[0003] Bei einem konventionellen Lautsprecher wird eine Membran in Schwingung versetzt. Die am weitesten verbreitete Bauform ist der sogenannte Tauchspulenlautsprecher, bei welchem die Membran durch eine mittig angebrachte Schwingspule in eine oszillierende auf und ab bzw. vor und zurück Bewegung versetzt wird. Die Spule wird elektrisch ange- steuert und schwingt im Feld eines umgebenden Magneten. Die Schwingungen werden mechanisch an das umgebende Medium, typischerweise Luft, übertragen. In a conventional loudspeaker, a membrane is set in vibration. The most widespread design is the so-called moving coil loudspeaker, in which the membrane is oscillated through a centrally positioned voice coil movement is moved up and down or back and forth. The coil is controlled electrically and vibrates in the field of a surrounding magnet. The vibrations are mechanically transmitted to the surrounding medium, typically air.
[0004] Im Gegensatz hierzu nutzt eine thermoakustische Schallwandlervorrichtung den In contrast, a thermoacoustic transducer device uses the
thermoakustischen Effekt. Thermische Energie wird in Schwingungsenergie eines Medi- ums, typischerweise Luft, umgewandelt wird. Es kann sich jedoch auch um ein anderes gasförmiges, flüssiges, gelförmiges oder festes Medium handeln.  thermoacoustic effect. Thermal energy is converted into the vibrational energy of a medium, typically air. However, it can also be another gaseous, liquid, gel or solid medium.
[0005] Vorteile von thermoakustischen Schallwandlern können darin bestehen, dass keine Advantages of thermoacoustic sound transducers can be that none
beweglichen Teile erforderlich sind und dass eine sehr flache Bauform erreicht werden kann.  moving parts are required and that a very flat design can be achieved.
[0006] Ein beispielhafter thermoakustischer Schallwandler ist in der US 8,019,099B2 An exemplary thermoacoustic sound transducer is in US 8,019,099B2
beschrieben. Der darin offenbarte thermoakustische Schallwandler weist eine Mehrzahl an Schichten aus Kohlenstoffnanoröhrchen (carbon nanotubes) auf.  described. The thermoacoustic sound transducer disclosed therein has a plurality of layers made of carbon nanotubes.
[0007] Ein weiterer thermoakustischer Schallwandler auf Basis von porösem Silizium ist aus Another thermoacoustic sound transducer based on porous silicon is made
Koshida,„Porous Silicon Acoustic Devices“, Handbook of Porous Silicon, Springer International Publishing AG, 2017 bekannt. Die geringe thermischen Leitfähigkeit und geringe volumetrischen Wärmekapazität von porösem Siliziums ermöglichen es, thermo- akustische Schallwandler mit vorteilhafter Energieeffizienz bereitzustellen.  Koshida, "Porous Silicon Acoustic Devices", Handbook of Porous Silicon, Springer International Publishing AG, 2017. The low thermal conductivity and low volumetric heat capacity of porous silicon make it possible to provide thermoacoustic sound transducers with advantageous energy efficiency.
[0008] Vor diesem Hintergrund kann eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung darin bestehen, die Schallerzeugung mit thermoakustischen Schallwandlern weiter zu verbessern. Insbe- sondere wünschenswert die Energieeffizienz eines Systems zur thermoakustischen Schallwandlung, insbesondere bei komplexen Audiosignalen, weiter zu verbessern. Against this background, an object of the present disclosure may be to further improve sound generation with thermoacoustic sound transducers. In particular, it is desirable to further improve the energy efficiency of a system for thermoacoustic sound conversion, in particular in the case of complex audio signals.
[0009] Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird eine Audiosignalverar- beitungseinrichtung für einen thermoakustischen Schallwandler vorgeschlagen, wobei die Audiosignalverarbeitungseinrichtung ausgebildet ist zum: According to a first aspect of the present disclosure, an audio signal processing device for a thermoacoustic sound transducer is proposed, the audio signal processing device being designed for:
Empfangen eines Audiosignals; Erzeugen eines Ansteuersignals für den thermoakustischen Schallwandler basie- rend auf dem Audiosignal, wobei das Ansteuersignal ferner einen Offset aufweist, Receiving an audio signal; Generating a control signal for the thermoacoustic sound transducer based on the audio signal, the control signal also having an offset,
wobei der Offset ein zeitvariabler Offset ist, und wobei die Audiosignalverarbei- tungseinrichtung dazu ausgebildet ist, den zeitvariablen Offset zumindest abschnittsweise basierend auf einem Amplitudenverlauf (insbesondere basierend auf Amplitudenmaxima) des Audiosignals zu bestimmen bzw. anzupassen.  wherein the offset is a time-variable offset, and wherein the audio signal processing device is designed to determine or adapt the time-variable offset at least in sections based on an amplitude profile (in particular based on amplitude maxima) of the audio signal.
[0010] Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird eine thermoakustische [0010] According to a second aspect of the present disclosure, a thermoacoustic
Schallwandlervorrichtung mit der vorstehend genannten Audiosignalverarbeitungseinrich- tung und einem thermoakustischen Schallwandler vorgeschlagen.  Sound transducer device with the above-mentioned audio signal processing device and a thermoacoustic sound transducer proposed.
[0011] Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein (computerimplemen- tiertes) Verfahren zum Ansteuern eines thermoakustischen Schallwandlers vorgeschla- gen, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: [0011] According to a third aspect of the present disclosure, a (computer-implemented) method for controlling a thermoacoustic sound transducer is proposed, the method comprising the following steps:
Empfangen eines Audiosignals;  Receiving an audio signal;
Erzeugen eines Ansteuersignals für den thermoakustischen Schallwandler basie- rend auf dem Audiosignal, wobei das Ansteuersignal ferner einen Offset aufweist,  Generating a control signal for the thermoacoustic sound transducer based on the audio signal, the control signal also having an offset,
wobei der Offset ein zeitvariabler Offset ist, welcher zumindest abschnittsweise basierend auf einem Amplitudenverlauf des Audiosignals bestimmt wird.  the offset being a time-variable offset which is determined at least in sections based on an amplitude profile of the audio signal.
[0012] Gemäß weiteren Aspekten der vorliegenden Offenbarung werden ein entsprechendes [0012] According to further aspects of the present disclosure, a corresponding
Computerprogramm, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, das vorstehend genannte Verfahren auszuführen; und ein entsprechendes Speichermedium bzw. ein Datenträger mit einem solchen Com- puterprogramm vorgeschlagen. Es versteht sich, dass die vorgeschlagene Schallwandler- vorrichtung, das Verfahren, Computerprogramm und Speichermedium entsprechend der Audiosignalverarbeitungseinrichtung gemäß dem ersten Aspekt weitergebildet sein können.  A computer program comprising instructions that, when a computer executes the program, cause the computer to perform the above method; and a corresponding storage medium or a data carrier with such a computer program is proposed. It goes without saying that the proposed sound converter device, the method, computer program and storage medium can be further developed in accordance with the audio signal processing device according to the first aspect.
[0013] Das Wirkungsprinzip von thermoakustischen Schallwandlern unterscheidet sich [0013] The principle of operation of thermoacoustic sound transducers differs
grundlegend von herkömmlichen Tauchspulenlautsprechern. [0014] Bei Tauchspulenlautsprechern wird, wie eingangs beschrieben, eine Membran durch eine Schwingspule in eine oszillierende auf und ab bzw. vor und zurück Bewegung versetzt. Ohne Bestromung befindet sich die Schwingspule in einer Neutralposition. Eine positive Amplitude des Ansteuersignals bewirkt eine positive Auslenkung der Lautsprechermemb- ran in eine erste Richtung, beispielsweise eine Vorwärtsbewegung. Eine negative Amplitude des Ansteuersignals bewirkt eine negative Auslenkung der Lautsprechermemb- ran in eine zweite Richtung, beispielsweise eine Rückwärtsbewegung. Ein mittelwertfreies Ansteuersignal, welches um den Nullpunkt oszilliert erzeugt somit eine oszillierende Vorwärts- und Rückwärtsbewegung der Lautsprechermembran um die Neutralposition und damit ein zum Ansteuersignal direkt proportionales Schallsignal. fundamentally from conventional voice coil speakers. In moving coil speakers, as described at the beginning, a membrane is set in motion by a voice coil in an oscillating up and down or back and forth movement. Without power, the voice coil is in a neutral position. A positive amplitude of the control signal causes a positive deflection of the loudspeaker diaphragm in a first direction, for example a forward movement. A negative amplitude of the control signal causes a negative deflection of the loudspeaker diaphragm in a second direction, for example a backward movement. A mean value-free control signal, which oscillates around the zero point, thus produces an oscillating forward and backward movement of the loudspeaker diaphragm around the neutral position and thus a sound signal which is directly proportional to the control signal.
[0015] Das Wirkprinzip eines thermoakustischen Schallwandlers beruht hingegen darauf, dass das umgebende bzw. angrenzende Medium wechselnd erwärmt bzw. abgekühlt wird. Bei Erwärmung dehnt sich das angrenzende Medium aus und erzeugt somit einen positiven Schalldruck bzw. einen positive Schallwellenanteil. Bei Abkühlung zieht sich das Medium zusammen und erzeugt einen negativen Schallwellenanteil. Grundsätzlich kann das Medium aktiv (mittels eines Heizelements) erwärmt und auch wieder aktiv (mittels eines Kühlelements) abgekühlt werden. Da eine aktive Kühlung jedoch mit hohem Aufwand verbunden wäre, ist es einfacher das Medium lediglich aktiv zu erwärmen und passiv abkühlen zu lassen. Eine maximale negative Amplitude wird in diesem Fall dann erreicht, wenn keine aktive Erwärmung erfolgt also beispielsweise wenn kein Ansteuersignal bzw. Strom durch den thermoakustischen Schallwandler fließt. Beispielsweise kann ein aus Koshida et al. bekannter Schallwandler mit porösem Silizium eingesetzt werden. The principle of action of a thermoacoustic sound transducer, however, is based on the fact that the surrounding or adjacent medium is alternately heated or cooled. When heated, the adjacent medium expands and thus generates a positive sound pressure or a positive proportion of sound waves. When it cools down, the medium contracts and generates a negative proportion of sound waves. In principle, the medium can be actively heated (using a heating element) and actively cooled again (using a cooling element). However, since active cooling would involve a great deal of effort, it is easier to simply actively heat the medium and allow it to cool passively. In this case, a maximum negative amplitude is reached when there is no active heating, for example when no control signal or current flows through the thermoacoustic sound transducer. For example, one from Koshida et al. known sound transducer with porous silicon can be used.
[0016] In erster Näherung kann ein thermoakustischer Schallwandler als ein Widerstandselement angesehen werden. Wenn Strom durch den thermoakustischen Schallwandler fließt, erwärmt sich der thermoakustische Schallwandler (aktiv) und führt zu einer Ausdehnung des umgebenden Mediums und damit zu einem positiven Schallwellenanteil. Wenn kein Strom durch den thermoakustischen Schallwandler fließt, kühlt sich der thermoakustische Schallwandler (passiv) ab. Eine maximale positive Amplitude und eine maximale negative Amplitude ergeben sich somit aus der Differenz zwischen einer maximalen Erwärmung und einer minimalen Erwärmung. Die minimale Erwärmung kann in diesem Fall ohne Bestromung bzw. ein Ansteuersignal von Null erreicht werden. Indem der thermoakusti- sehe Schallwandler durch ein Ansteuersignal mit einem Offset angesteuert wird, können sowohl positive als auch negative Amplituden des Schallsignals erreicht werden. Bei einem sinusförmigen Audiosignal kann das zu erzeugende Schallsignal zwischen einer maximalen positiven Amplitude und einer maximalen negativen Amplitude oszillieren. [0016] In a first approximation, a thermoacoustic sound transducer can be regarded as a resistance element. When current flows through the thermoacoustic sound transducer, the thermoacoustic sound transducer heats up (active) and leads to an expansion of the surrounding medium and thus to a positive sound wave component. If no current flows through the thermoacoustic transducer, the thermoacoustic transducer cools down (passively). A maximum positive amplitude and a maximum negative amplitude thus result from the difference between a maximum heating and a minimum heating. In this case, the minimum heating can be achieved without current supply or a control signal of zero. By the thermoacoustic see sound transducer is driven by a control signal with an offset, both positive and negative amplitudes of the sound signal can be achieved. In the case of a sinusoidal audio signal, the sound signal to be generated can oscillate between a maximum positive amplitude and a maximum negative amplitude.
[0017] Die Erfinder haben erkannt, dass eine (betragsmäßig) maximale positive bzw. negative The inventors have recognized that a (in terms of amount) maximum positive or negative
Amplitude bei komplexen Audiosignalen jedoch nur in begrenzten Zeitfenstern vorkommt. Insbesondere bei Musikwiedergabe mit einem hohen Dynamikbereich kann ein erforderli- cher zu erzeugender Schalldruck variieren. Um den gesamten Dynamikbereich abdecken zu können, muss der Offset allerdings derart gewählt werden, dass die zu erzeugenden maximalen positiven bzw. negativen Amplituden erreicht werden können.  However, the amplitude of complex audio signals only occurs in limited time windows. In particular in the case of music reproduction with a high dynamic range, the sound pressure required to be generated can vary. In order to be able to cover the entire dynamic range, the offset must, however, be selected such that the maximum positive or negative amplitudes to be generated can be achieved.
[0018] Die Erfinder haben ferner erkannt, dass der hierfür erforderliche Offset bei einem The inventors have also recognized that the offset required for this at
thermoakustischen Schallwandler - im Gegensatz zu einem Tauchspulenlautsprecher - zu einer erheblichen Verlustleistung führen würde. Es versteht sich, dass dieses Problem bei herkömmlichen Tauchspulenlautsprechern nicht besteht, da sich die Lautsprecher- membran im Mittel in einer Neutralposition befindet und von dort eine maximale positive bzw. negative Auslenkung erfährt. Insbesondere bei batteriebetriebenen mobilen Endge- räten, bei welchen ein thermoakustischer Lautsprecher aufgrund fehlender beweglicher Teile und seiner geringen Bauhöhe vorteilhaft eingesetzt werden könnte, ist eine hohe Verlustleistung jedoch nachteilhaft.  thermoacoustic sound transducers - in contrast to a moving coil loudspeaker - would lead to considerable power loss. It goes without saying that this problem does not exist with conventional moving coil loudspeakers, since the loudspeaker membrane is in the middle in a neutral position and experiences a maximum positive or negative deflection from there. However, a high power loss is disadvantageous, in particular in battery-operated mobile terminal devices, in which a thermoacoustic loudspeaker could advantageously be used due to the lack of moving parts and its low overall height.
[0019] Die Erfinder haben jedoch ferner erkannt, dass ein maximaler Offset jedoch keineswegs dauerhaft bereitgestellt werden muss. Stattdessen wird vorgeschlagen, dass der Offset ein zeitvariabler Offset ist, welcher zumindest abschnittsweise basierend auf einem Amplitudenverlauf des Audiosignals bestimmt wird. However, the inventors have also recognized that a maximum offset does not have to be permanently provided, however. Instead, it is proposed that the offset is a time-variable offset, which is determined at least in sections based on an amplitude profile of the audio signal.
[0020] Mit anderen Worten kann die Audiosignalverarbeitungseinrichtung dazu eingerichtet sein, dass die Ansteuerung des thermoakustischen Schallwandlers derart erfolgt, dass der Offset für das Ansteuersignal abschnittsweise basierend auf dem Amplitudenverlauf, insbesondere basieren auf den Amplitudenmaxima bzw. Minima, des wiederzugebenden Audiosignals bestimmt und angepasst wird. Beispielsweise kann für Abschnitte des Audiosignals mit (betragsmäßig) kleineren positiven bzw. negativen Amplituden ein In other words, the audio signal processing device can be set up to control the thermoacoustic sound transducer in such a way that the offset for the control signal is determined and adapted in sections based on the amplitude profile, in particular based on the amplitude maxima or minima, of the audio signal to be reproduced , For example, for sections of the Audio signal with (in terms of amount) smaller positive or negative amplitudes
geringerer Offset gewählt werden. Entsprechend kann für Abschnitte des Audiosignals mit größeren positiven bzw. negativen Amplituden ein größerer Offset gewählt werden.  lower offset can be selected. Accordingly, a larger offset can be selected for sections of the audio signal with larger positive or negative amplitudes.
Vorzugsweise kann ein mittlerer Offset bei der Wiedergabe eines komplexen Audiosignals damit reduziert werden. Da die Verlustleistung proportional zum Offset ist, kann die Verlustleistung damit reduziert werden. Insbesondere bei batteriebetriebenen Geräten mit einem thermoakustischen Lautsprecher können damit die Laufzeit verlängert und die Energieeffizient verbessert werden.  A mean offset in the reproduction of a complex audio signal can thus preferably be reduced. Since the power loss is proportional to the offset, the power loss can be reduced. Particularly in the case of battery-operated devices with a thermoacoustic loudspeaker, the runtime can be extended and the energy efficiency improved.
[0021] Dies gilt insbesondere bei der Wiedergabe von komplexen Audiosignalen mit hohem [0021] This is particularly true when playing complex audio signals with high
Dynamikbereich. Der Offset kann ein zeitvariabler Offset sein, welcher basierend auf der maximalen Amplitude des Audiosignals angepasst wird um eine erhöhte Effizienz zu gewährleisten.  Dynamic range. The offset can be a time-variable offset, which is adjusted based on the maximum amplitude of the audio signal in order to ensure increased efficiency.
[0022] Unter einer Audiosignalverarbeitungseinrichtung kann im Rahmen der vorliegenden Under an audio signal processing device within the scope of the present
Offenbarung eine Schallsignalverarbeitungseinrichtung verstanden werden. Unter einem Audiosignal kann ein Schallsignal bzw. Information über ein zu erzeugendes Schallsignal bzw. eine zu erzeugende (komplexe) Schallwelle verstanden werden. Insbesondere kann ein Audiosignal im Rahmen der vorliegenden Offenbarung auch Infra- und/oder Ultra schall umfassen, insbesondere ein Frequenzbereich von 10 Hz bis 800 MHz, insbesonde- re Hörschall im Bereich zwischen 20 Hz und 20 kHz. Ein Audiosignal kann somit sowohl ein Infraschallband, Hörschallband und/oder ein Ultraschallband betreffen.  Disclosure a sound signal processing device can be understood. An audio signal can be understood to mean a sound signal or information about a sound signal to be generated or a (complex) sound wave to be generated. In particular, an audio signal within the scope of the present disclosure can also include infrared and / or ultrasound, in particular a frequency range from 10 Hz to 800 MHz, in particular audible sound in the range between 20 Hz and 20 kHz. An audio signal can thus relate to both an infrasound band, an audible sound band and / or an ultrasound band.
[0023] Unter einem Ansteuersignal kann im Rahmen der vorliegenden Offenbarung ein Under a control signal can within the scope of the present disclosure
Ansteuersignal verstanden werden, auf dessen Basis der thermoakustische Schallwandler ein Schallsignal erzeugt. Es versteht sich, dass das Ansteuersignal einem thermoakusti- schen Schallwandler unmittelbar zugeführt werden kann oder dass noch weitere Signal- verarbeitungselemente, beispielsweise eine Verstärkerstufe, zwischengeschaltet sein können. Es kann sich um ein analoges oder digitales Audiosignal und/oder Ansteuersignal handeln. [0024] Die Audiosignalverarbeitungseinrichtung kann dazu eingerichtet sein, den zeitvariablen Offset basierend auf lokalen Maxima und/oder Minima des Audiosignals anzupassen. Mit anderen Worten kann das Bestimmen des Offsets auf lokalen Maxima und/oder Minima der Abschnitte beruhen. Ein Vorteil dieser Ausgestaltung kann darin bestehen, dass die Bestimmung und Anpassung des Offsets auf einfache Art und Weise erfolgen kann und nur einen geringen Berechnungsaufwand erfordert. Control signal can be understood, on the basis of which the thermoacoustic sound converter generates a sound signal. It goes without saying that the control signal can be fed directly to a thermoacoustic sound transducer or that further signal processing elements, for example an amplifier stage, can be interposed. It can be an analog or digital audio signal and / or control signal. [0024] The audio signal processing device can be set up to adapt the time-variable offset based on local maxima and / or minima of the audio signal. In other words, the determination of the offset can be based on local maxima and / or minima of the sections. An advantage of this embodiment can be that the determination and adjustment of the offset can be carried out in a simple manner and requires only a small amount of calculation.
[0025] Die Audiosignalverarbeitungseinrichtung kann dazu eingerichtet sein, das Ansteuersignal basierend auf einer Wurzel aus (einer Summe aus) dem Audiosignal und dem zeitvariab- len Offset zu erzeugen. Damit kann eine Verzerrung des Schallsignals bei der Wiederga- be des Audiosignals reduziert bzw. vermieden werden. Insbesondere kann das Auftreten von höheren Harmonischen bzw. Oberschwingungen reduziert werden. Insbesondere bei komplexen Audiosignalen führt der aus dem Stand der Technik bekannte Ansatz, einen thermoakustischen Schallwandler mit der halben Frequenz eines gewünschten zu erzeu- genden Schallsignals anzusteuern, nicht mehr zu einem verzerrungsfreien Schallsignal. [0025] The audio signal processing device can be set up to generate the control signal based on a root from (a sum of) the audio signal and the time-variable offset. Distortion of the sound signal during the reproduction of the audio signal can thus be reduced or avoided. In particular, the occurrence of higher harmonics or harmonics can be reduced. Particularly in the case of complex audio signals, the approach known from the prior art of driving a thermoacoustic sound transducer with half the frequency of a desired sound signal to be generated no longer leads to a distortion-free sound signal.
[0026] Die Audiosignalverarbeitungseinrichtung kann derart eingerichtet sein, dass der [0026] The audio signal processing device can be set up in such a way that the
zeitvariable Offset derart gewählt wird, dass das Ansteuersignal nur positive Werte oder nur negative Werte annimmt. Da ein thermoakustischer Schallwandler in erster Näherung als Widerstandselement angesehen werden kann, können sowohl positive, als auch negative Werte des Ansteuersignals zu einer positiven Leistungsabgabe, d.h. Erwärmung und somit zu einer positiven Schallamplitude führen. Hierbei kann es beispielsweise zu einer Frequenzverdoppelung kommen. Indem das Ansteuersignal - jeweils abschnittswei- se - nur positive Werte oder nur negative Werte annimmt, kann eine solche Frequenzver- dopplung vermieden werden. Ein Wert von Null kann jeweils in den positiven bzw. negati- ven Werten enthalten sein.  time-variable offset is selected such that the control signal only accepts positive values or only negative values. Since a thermoacoustic sound transducer can be regarded as a resistance element in a first approximation, both positive and negative values of the drive signal can lead to a positive power output, i.e. Warming and thus lead to a positive sound amplitude. This can result in a frequency doubling, for example. Such a frequency doubling can be avoided by the control signal assuming - in sections in each case - only positive values or only negative values. A value of zero can be contained in the positive or negative values.
[0027] Die Audiosignalverarbeitungseinrichtung kann derart eingerichtet sein, dass der [0027] The audio signal processing device can be set up in such a way that the
zeitvariable Offset zumindest abschnittsweise basierend auf einer Einhüllenden des Audiosignals bestimmt wird. Eine Einhüllende kann basierend auf den Amplitudenmaxima bzw. Amplitudenminima des Audiosignals bestimmt werden. [0028] Die Audiosignalverarbeitungseinrichtung kann derart eingerichtet sein, dass der time-variable offset is determined at least in sections based on an envelope of the audio signal. An envelope can be determined based on the amplitude maxima or amplitude minima of the audio signal. [0028] The audio signal processing device can be set up in such a way that the
zeitvariable Offset derart bestimmt wird, dass eine Anpassungsgeschwindigkeit des zeitvariablen Offsets unterhalb einer ersten Grenzfrequenz (bzw. unteren Nutzfrequenz), insbesondere unterhalb eines Frequenzbereichs des Audiosignals liegt. Die Anpassungs- geschwindigkeit kann somit vorzugsweise derart gewählt werden, dass ein gewünschter Anwendungsbereich bzw. ein gewünschtes (Nutz-) Frequenzspektrum nicht negativ beeinträchtigt wird. Wenn beispielsweise für Hörschall eine Anpassung mit einer Fre- quenz von unter 20 Hz, bzw. mit einer entsprechenden Zeitkonstante gewählt wird, so wird das Hörerlebnis nicht negativ beeinträchtigt. Nichtsdestotrotz kann der Offset im Mittel reduziert werden und somit auch die mittlere Leistungsaufnahme und die Verlust- leistung. Mit anderen Worten kann eine Anpassung des Offsets insbesondere mit bzw. basierend auf einer Zeitkonstante erfolgen, deren Kehrwert unterhalb eines (Nutz-) Frequenzbereichs des Audiosignals liegt.  time-variable offset is determined such that an adaptation speed of the time-variable offset is below a first cut-off frequency (or lower useful frequency), in particular below a frequency range of the audio signal. The adaptation speed can thus preferably be selected such that a desired application area or a desired (useful) frequency spectrum is not adversely affected. If, for example, an adaptation with a frequency of less than 20 Hz or with a corresponding time constant is selected for hearing sound, the hearing experience is not adversely affected. Nevertheless, the offset can be reduced on average and thus the average power consumption and power loss. In other words, the offset can be adapted, in particular, with or based on a time constant, the reciprocal of which lies below a (useful) frequency range of the audio signal.
[0029] Die Audiosignalverarbeitungseinrichtung kann derart eingerichtet sein, dass der [0029] The audio signal processing device can be set up in such a way that the
zeitvariable Offset zumindest abschnittsweise derart angepasst wird, dass der Betrag des Offsets kleiner ist als eine Differenz zwischen einem Mittelwert des Audiosignals und einem globalen Maximum oder Minimum des Audiosignals. Bei gespeicherten oder bekannten Audiosignalen kann ein globales Maximum bzw. Minimum bekannt sein. Der Offset kann für jeden Abschnitt derart gewählt werden, dass er nicht größer, vorzugweise für eine Vielzahl von Abschnitten kleiner als die Differenz zwischen dem Mittelwert des Audiosignals und dem globalen Maximum bzw. Minimum des Audiosignals ist. Hierdurch kann eine mittlere Verlustleistung verringert werden.  time-variable offset is adjusted at least in sections such that the amount of the offset is smaller than a difference between an average value of the audio signal and a global maximum or minimum of the audio signal. A global maximum or minimum can be known for stored or known audio signals. The offset can be selected for each section such that it is not greater, preferably for a plurality of sections, smaller than the difference between the mean value of the audio signal and the global maximum or minimum of the audio signal. As a result, an average power loss can be reduced.
[0030] Die Audiosignalverarbeitungseinrichtung kann dazu eingerichtet sein, dass das [0030] The audio signal processing device can be set up so that the
Ansteuersignal durch 1 -Bit-Digitalsignale abgebildet wird. Insbesondere kann die Audio- signalverarbeitungseinrichtung einen Delta-Sigma-Modulator erster oder höherer Ordnung aufweisen.  Control signal is mapped by 1-bit digital signals. In particular, the audio signal processing device can have a first-order or higher-order delta-sigma modulator.
[0031] Die Audiosignalverarbeitungseinrichtung kann eine Wandlereinrichtung zum Erzeugen eines PWM (Puls-Weiten-Modulations) -Ansteuersignals oder PDM (Pulse-Dichte- Modulations) -Ansteuersignals, optional basierend auf dem ursprünglichen Ansteuersig- nal aufweisen. Insbesondere kann es sich bei der Wandlereinrichtung um einen Pulswei- tenmodulator oder Pulsdichtemodulator handeln. [0031] The audio signal processing device can be a converter device for generating a PWM (pulse width modulation) control signal or PDM (pulse density modulation) control signal, optionally based on the original control signal. nal have. In particular, the converter device can be a pulse width modulator or pulse density modulator.
[0032] Die Audiosignalverarbeitungseinrichtung kann einen Filter, insbesondere einem [0032] The audio signal processing device can have a filter, in particular a filter
Tiefpassfilter, aufweisen, um ein gefiltertes Ansteuersignal bereitzustellen. Insbesondere bei Einsatz eines 1 -Bit-Wandlers kann ein nachfolgender Tiefpassfilter zum Einsatz kommen.  Low-pass filter, to provide a filtered drive signal. If a 1-bit converter is used, a subsequent low-pass filter can be used.
[0033] Bei dem Audiosignal kann es sich um ein mittelwertfreies Audiosignal handeln. Die [0033] The audio signal can be an audio signal free of mean values. The
Audiosignalverarbeitung kann somit zur Verarbeitung eines mittelwertfreien Audiosignals eingerichtet sein. Mit anderen Worten kann ein Mittelwert des Audiosignals vorzugsweise Null sein. Insbesondere kann es sich somit um ein Audiosignal handeln, welches zur Ansteuerung eines herkömmlichen Lautsprechers, bzw. eines nicht-thermoakustischen Schallwandlers eingesetzt wird. Optional ist die Audiosignalverarbeitungseinrichtung dazu eingerichtet, basierend auf einem empfangenen Audiosignal zunächst ein mittelwertfreies Audiosignal zu erzeugen. Die Audiosignalverarbeitungseinrichtung kann dann dazu eingerichtet sein, dass Ansteuersignals basierend auf dem mittelwertfreien Audiosignal zu erzeugen.  Audio signal processing can thus be set up to process an average-free audio signal. In other words, an average value of the audio signal can preferably be zero. In particular, it can thus be an audio signal which is used to control a conventional loudspeaker or a non-thermoacoustic sound transducer. Optionally, the audio signal processing device is set up to first generate an average-free audio signal based on a received audio signal. The audio signal processing device can then be set up to generate the control signal based on the averaged audio signal.
[0034] Die Audiosignalverarbeitungseinrichtung kann dazu eingerichtet sein, dass das [0034] The audio signal processing device can be set up so that the
Bestimmen des Offsets folgende Schritte aufweist:  Determining the offset comprises the following steps:
Bestimmen eines Spitzenwertes, beispielsweise Bestimmen eines lokalen Maxi- mums oder Minimums, des Audiosignals in einem ersten Zeitintervall i;  Determining a peak value, for example determining a local maximum or minimum, of the audio signal in a first time interval i;
Vergleichen des Spitzenwertes mit einem Spitzenwert des Audiosignals in einem vorhergehenden Zeitintervall i-1 , beispielsweise Vergleichen von lokalen Maxima oder Minima,; und  Comparing the peak value with a peak value of the audio signal in a previous time interval i-1, for example comparing local maxima or minima; and
wenn der Spitzenwert im ersten Zeitintervall kleiner ist, als der Spitzenwert im vorhergehenden Zeitintervall, verkleinern des Offsets; oder  if the peak value in the first time interval is smaller than the peak value in the previous time interval, decrease the offset; or
wenn der Spitzenwert im ersten Zeitintervall größer ist, als der Spitzenwert im vorhergehenden Zeitintervall, vergrößern des Offsets. Somit kann ein adaptiver Offset bereitgestellt werden. Insbesondere kann die Energieeffizienz verbessert werden. Das Verfahren kann mit geringer Rechenkomplexität implementiert werden. [0035] Die Audiosignalverarbeitungseinrichtung kann eingerichtet sein zum Verarbeiten eines Audiosignals im hörbaren Frequenzbereich, insbesondere zwischen 20 Hz und 20 kHz, und/oder im Ultraschallbereich. if the peak value in the first time interval is greater than the peak value in the previous time interval, increase the offset. An adaptive offset can thus be provided. In particular, energy efficiency can be improved. The method can be implemented with little computational complexity. The audio signal processing device can be set up to process an audio signal in the audible frequency range, in particular between 20 Hz and 20 kHz, and / or in the ultrasound range.
[0036] Die Audiosignalverarbeitungseinrichtung kann dazu eingerichtet sein, dass die Anpassung bzw. Bestimmung des Offsets in Abhängigkeit von einem Betriebsmodus einstellbar ist. Beispielsweise kann die die Anpassung basierend auf einem Energiesparmodus, einem Dynamikerhaltemodus und einem Reaktionsgeschwindigkeitsmodus erfolgen. In einem Energiesparmodus kann ein geringerer Offset als in wenigstens einem anderen Betriebs- modus vorgesehen sein. In einem Energiesparmodus kann der Offset langsamer erhöht werden als in wenigstens einem anderen Betriebsmodus. Hierdurch kann der Energiever- brauch reduziert bzw. minimiert werden. Es kann dabei in Kauf genommen werden, dass schnelle und einzelne Amplituden nicht bzw. nicht korrekt wiedergegeben werden. In einem Dynamikmodus bzw. Dynamikerhaltemodus kann der Offset beispielsweise dauer- haft eine halben Maximalamplitude betragen. Hierdurch können schnelle und einzelne Amplituden oder Peaks wiedergegeben werden. Allerdings erhöht sich dadurch die mittlere Leistungsaufnahme. Ein Reaktionsgeschwindigkeitmodus kann zwischen dem Energiesparmodus und dem Dynamikerhaltemodus liegen. [0036] The audio signal processing device can be set up so that the adaptation or determination of the offset can be set as a function of an operating mode. For example, the adaptation can take place based on an energy-saving mode, a dynamic maintenance mode and a reaction speed mode. A lower offset can be provided in an energy-saving mode than in at least one other operating mode. In an energy-saving mode, the offset can be increased more slowly than in at least one other operating mode. As a result, the energy consumption can be reduced or minimized. It can be accepted that fast and individual amplitudes are not reproduced or not reproduced correctly. In a dynamic mode or dynamic maintenance mode, for example, the offset can permanently be half a maximum amplitude. This enables fast and individual amplitudes or peaks to be reproduced. However, this increases the average power consumption. A response speed mode can lie between the energy-saving mode and the dynamic maintenance mode.
[0037] Die Audiosignalverarbeitungseinrichtung kann ferner dazu eingerichtet sein, dass eine [0037] The audio signal processing device can also be set up so that a
Zeitkonstante zur Anpassung des zeitvariablen Offsets einstellbar ist. Ein Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass die Anpassgeschwindigkeit des Offsets je nach ge- wünschtem Betriebsmodus einstellbar ist. Insbesondere kann eine erste (einstellbare) Zeitkonstante für eine Erhöhung des Offsets zwischen zwei Zeitintervallen vorgesehen sein und eine zweite (einstellbare) Zeitkonstante für eine Reduzierung des Offsets zwi- schen zwei Zeitintervallen vorgesehen sein. Insbesondere kann die Audiosignalverarbei- tungseinrichtung dazu eingerichtet sein, den Offset basierend auf einer ersten Zeitkon- stante zu erhöhen und basierend auf einer zweiten Zeitkonstante zu reduzieren. Die erste Zeitkonstante kann kürzer als die zweite Zeitkonstante sein. Somit ist kann eine schnelle Reaktion bei steigenden Amplituden des Audiosignals gewährleistet werden. Alternativ kann die erste Zeitkonstante länger als die zweite Zeitkonstante sein. Somit kann die Energieersparnis weiter verbessert werden. [0038] Die Audiosignalverarbeitungseinrichtung kann ferner einen Pufferspeicher für das Time constant for adapting the time-variable offset is adjustable. An advantage of this embodiment is that the speed of adjustment of the offset can be set depending on the desired operating mode. In particular, a first (adjustable) time constant can be provided for increasing the offset between two time intervals and a second (adjustable) time constant can be provided for reducing the offset between two time intervals. In particular, the audio signal processing device can be set up to increase the offset based on a first time constant and to reduce it based on a second time constant. The first time constant can be shorter than the second time constant. This ensures a quick reaction to increasing amplitudes of the audio signal. Alternatively, the first time constant can be longer than the second time constant. The energy saving can thus be further improved. [0038] The audio signal processing device can furthermore have a buffer memory for the
Audiosignal aufweisen und eingerichtet sein zur Bestimmung bzw. Anpassung des zeitvariablen Offsets basierend auf einem Amplitudenverlauf eines gepufferten, zukünftig wiederzugebenden Abschnitts des Audiosignals. Mit anderen Worten kann der Offset somit bereits im Vorfeld auf einen wiederzugebenden Abschnitt des Audiosignals ange- passt werden. Ein Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass eine bessere Anpas- sung des Offsets an einen wiederzugebenden Abschnitt des Audiosignals erfolgen kann.  Have an audio signal and be set up to determine or adapt the time-variable offset based on an amplitude profile of a buffered section of the audio signal to be reproduced in the future. In other words, the offset can thus already be adapted in advance to a section of the audio signal to be reproduced. An advantage of this embodiment is that the offset can be better adapted to a section of the audio signal to be reproduced.
[0039] Die Audiosignalverarbeitungseinrichtung kann ferner eingerichtet sein zur Anpassung des [0039] The audio signal processing device can also be set up to adapt the
Ansteuersignals zur Kompensation einer Nichtlinearität des thermoakustischen Schall- wandlers. Hierdurch kann beispielsweise eine Kompensation von thermischen und/oder elektrischen Eigenschaften eines Schichtaufbaus eines thermoakustischen Schallwand- lers erfolgen. Beispielsweise kann ein thermoakustischer Schallwandler eine thermische Kapazität aufweisen, welche als Nichtlinearität bereits bei der Ansteuerung berücksichtigt werden kann.  Control signal to compensate for a non-linearity of the thermoacoustic sound transducer. In this way, for example, thermal and / or electrical properties of a layer structure of a thermoacoustic sound transducer can be compensated. For example, a thermoacoustic sound transducer can have a thermal capacity, which can already be taken into account as a non-linearity during the control.
[0040] Es versteht sich, dass das Verfahren ferner den Schritt Ansteuern des thermoakustischen It is understood that the method further includes the step of controlling the thermoacoustic
Schallwandlers basierend auf dem Ansteuersignal aufweisen kann.  Sound transducer can have based on the control signal.
[0041] Es versteht sich, dass die vorstehend für den ersten Aspekt der Erfindung ausführlich beschriebenen Weiterbildungen und Vorteile für die weiteren Aspekte der Erfindung entsprechend gelten können. It goes without saying that the developments and advantages described in detail above for the first aspect of the invention can apply correspondingly to the further aspects of the invention.
[0042] Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen. Further advantages result from the description and the attached drawings.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläutern- den Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.  It goes without saying that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own without departing from the scope of the present invention.
[0043] Ausführungsbeispiele der Offenbarung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine beispielhafte Ausführungsform eines Audiosystems mit einer Audiosignalquel- le, einer Audiosignalverarbeitungseinrichtung und einem thermoakustischen Laut- sprecher; Exemplary embodiments of the disclosure are illustrated in the drawings and are explained in more detail in the description below. Show it: 1 shows an exemplary embodiment of an audio system with an audio signal source, an audio signal processing device and a thermoacoustic loudspeaker;
Fig. 2 ein beispielhaftes Flussdiagramm eines Verfahrens zum Ansteuern eines thermo- akustischen Schallwandlers; 2 shows an exemplary flowchart of a method for controlling a thermoacoustic sound transducer;
Fig. 3 eine Darstellung eines Tauchspulenlautsprechers mit zugehörigen Signalen; FIG. 3 shows a voice coil loudspeaker with associated signals; FIG.
Fig. 4 eine Darstellung eines thermoakustischen Schallwandlers mit zugehörigen Signa- len; 4 shows a representation of a thermoacoustic sound transducer with associated signals;
Fig. 5 eine beispielhafte Darstellung von Ansteuersignalen und erzeugtem Schallsignal; 5 shows an exemplary representation of control signals and generated sound signal;
Fig. 6 ein Diagramm eines Ansteuersignals; 6 shows a diagram of a control signal;
Fig. 7 weitere beispielhafte Darstellungen von Ansteuersignalen und erzeugtem Schall- signal; 7 shows further exemplary representations of control signals and generated sound signal;
Fig. 8 ein beispielhaftes Diagramm mit unterschiedlichen zeitvariablen Offsets; 8 shows an exemplary diagram with different time-variable offsets;
Fig. 9A-C verschiedene Diagramme eines zu erzeugenden Audiosignals mit konstan- tem Offset, einer Leistung eines Ansteuersignals und einer Spannung des Ansteu- ersignals; 9A-C show various diagrams of an audio signal to be generated with constant offset, a power of a drive signal and a voltage of the drive signal;
Fig. 10A-C verschiedene Diagramme eines zu erzeugenden Audiosignals mit zeitvari- ablem Offset, einer Leistung eines Ansteuersignals und einer Spannung des An- steuersignals; Fig. 11 A-C verschiedene Diagramme eines zu erzeugenden Audiosignals mit zeitvari- ablen Offset, einer Leistung eines Ansteuersignals und einer Spannung des An- steuersignals; 10A-C show various diagrams of an audio signal to be generated with time-variable offset, a power of a control signal and a voltage of the control signal; 11 AC shows various diagrams of an audio signal to be generated with time-variable offset, a power of a control signal and a voltage of the control signal;
Fig. 12 ein vereinfachtes Blockschaltbild einer Audiosignalverarbeitungseinrichtung in Verbindung mit einem Pulsweitenmodulator; 12 shows a simplified block diagram of an audio signal processing device in connection with a pulse width modulator;
Fig. 13 ein beispielhaftes Diagramm mit verschiedenen zugehörigen Signalverläufen; 13 shows an exemplary diagram with various associated signal profiles;
Fig. 14 ein vereinfachtes Blockschaltbild einer Audiosignalverarbeitungseinrichtung in Verbindung mit einem Pulsdichtemodulator; 14 shows a simplified block diagram of an audio signal processing device in connection with a pulse density modulator;
Fig. 15 ein beispielhaftes Diagramm mit verschiedenen zugehörigen Signalverläufen; und 15 shows an exemplary diagram with various associated signal profiles; and
Fig. 16 ein weiteres beispielhaftes Diagramm mit verschiedenen zugehörigen Signalver- läufen für ein komplexes Audiosignal. 16 shows a further exemplary diagram with various associated signal profiles for a complex audio signal.
[0044] Fig. 1 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines Audiosystems 1 mit einer 1 shows an exemplary embodiment of an audio system 1 with a
Audiosignalquelle 2, einer Audiosignalverarbeitungseinrichtung 10 und einem thermo- akustischen Lautsprecher 20. Optional können die Audiosignalverarbeitungseinrichtung 10 und der thermoakustische Lautsprecher 20 zusammen eine thermoakustische Schall- wandlervorrichtung 30 bilden. Hierfür können die Audiosignalverarbeitungseinrichtung 10 und der thermoakustische Lautsprecher 20 beispielsweise in einem gemeinsamen Gehäuse integriert sein.  Audio signal source 2, an audio signal processing device 10 and a thermoacoustic loudspeaker 20. Optionally, the audio signal processing device 10 and the thermoacoustic loudspeaker 20 can together form a thermoacoustic sound transducer device 30. For this purpose, the audio signal processing device 10 and the thermoacoustic loudspeaker 20 can be integrated in a common housing, for example.
[0045] Optional können der thermoakustische Lautsprecher 20 und die Signalverarbeitungsein- richtung 10 (ganz oder teilweise) als ASIC (Application Specific Integrated Circuit bzw. anwendungsspezifische integrierte Schaltung) implementiert werden. Die Schallwandler- vorrichtung 30 kann somit als ASIC ausgeführt sein. Optional können die Schwallwandler- vorrichtung 30 und/oder die Audiosignalverarbeitungseinrichtung 10 einen Verstärker aufweisen. Optional kann der thermoakustischen Lautsprecher 20 auf Siliziumbasis ausgeführt sein. Insbesondere können sowohl die thermoakustischen Lautsprecher 20, als auch die die Signalverarbeitungseinrichtung 10 auf Siliziumbasis ausgeführt werden und insbesondere auf einem (Standard-) Siliziumwafer kombiniert werden. Ein Vorteil kann in einer effizienten, kostengünstigen Herstellung bestehen. Optionally, the thermoacoustic loudspeaker 20 and the signal processing device 10 can be implemented (in whole or in part) as an ASIC (Application Specific Integrated Circuit). The sound converter device 30 can thus be designed as an ASIC. Optionally, the surge converter device 30 and / or the audio signal processing device 10 can have an amplifier. The thermoacoustic loudspeaker 20 can optionally be embodied on a silicon basis. In particular, both the thermoacoustic loudspeakers 20, as well as the signal processing device 10 are based on silicon and are combined in particular on a (standard) silicon wafer. An advantage can be an efficient, inexpensive production.
[0046] Die Audiosignalquelle 2 stellt ein Audiosignal bereit. Das Audiosignal 2 kann als analoges [0046] The audio signal source 2 provides an audio signal. The audio signal 2 can be used as an analog
Signal oder Datensignal, drahtlos oder kabelgebunden bereitgestellt werden.  Signal or data signal, wireless or wired are provided.
[0047] Die Audiosignalverarbeitungseinrichtung 10 ist ausgebildet zum: Empfangen eines [0047] The audio signal processing device 10 is designed to: receive one
Audiosignals 1 1 ; und Erzeugen eines Ansteuersignals 12 für den thermoakustischen Schallwandler 20 basierend auf dem Audiosignal, wobei das Ansteuersignal ferner einen Offset aufweist, wobei der Offset ein zeitvariabler Offset ist, und wobei die Audiosignal- verarbeitungseinrichtung 1 dazu ausgebildet ist, den zeitvariablen Offset zumindest abschnittsweise basierend auf einem Amplitudenverlauf des Audiosignals zu bestimmen bzw. anzupassen. Die Audiosignalverarbeitungseinrichtung 10 ist ferner eingerichtet zum Ansteuern des thermoakustischen Schallwandlers basierend auf dem Ansteuersignal 12. Basierend auf dem Ansteuersignal 12 erzeugt der thermoakustische Schallwandler 20 eine Schallwelle bzw. ein Schallsignal 21.  Audio signal 1 1; and generating a drive signal 12 for the thermoacoustic sound converter 20 based on the audio signal, the drive signal furthermore having an offset, the offset being a time-variable offset, and the audio signal processing device 1 being designed to base the time-variable offset based at least in sections on one To determine or adapt the amplitude profile of the audio signal. The audio signal processing device 10 is further configured to control the thermoacoustic sound converter based on the control signal 12. Based on the control signal 12, the thermoacoustic sound converter 20 generates a sound wave or a sound signal 21.
[0048] Die Audiosignalverarbeitungseinrichtung 10 kann einen Audiosignaleingang 13 zum The audio signal processing device 10 can have an audio signal input 13 for
Empfangen des Audiosignals 1 1 aufweisen. Die Audiosignalverarbeitungseinrichtung 10 kann ferner einen Ansteuersignalausgang 14 zum Ausgeben des Ansteuersignals 12 aufweisen. Optional kann eine Treiberschaltung oder Verstärkerschaltung vorgesehen sein, welche als Teil der Audiosignalverarbeitungseinrichtung, beispielsweise als Teil des Ansteuersignalausgangs 14 ausgebildet sein kann, oder als separates Element ausge- führt sein kann, welches zwischen der Audiosignalverarbeitungseinrichtung 10 und dem thermoakustischen Schallwandler angeordnet sein kann.  Receiving the audio signal 1 1 have. The audio signal processing device 10 can furthermore have a drive signal output 14 for outputting the drive signal 12. Optionally, a driver circuit or amplifier circuit can be provided, which can be designed as part of the audio signal processing device, for example as part of the control signal output 14, or can be designed as a separate element which can be arranged between the audio signal processing device 10 and the thermoacoustic sound transducer.
[0049] Die Audiosignalverarbeitungseinrichtung 10 kann einen Prozessor 15, insbesondere einen [0049] The audio signal processing device 10 can have a processor 15, in particular one
Digitalen-Signal-Prozessor (DSP) und/oder einen Mikrokontroller (pC) aufweisen, welcher dazu eingerichtet die vorstehend genannte Signalverarbeitung durchzuführen. Optional kann die Audiosignalverarbeitungseinrichtung 10 ferner eine Speichereinrichtung 16 aufweisen. Die Speichereinrichtung 16 kann Programmcode bzw. Befehle enthalten, welche bei der Ausführung des Programmcodes den Prozessor veranlassen, die vorste- hend genannte Signalverarbeitung durchzuführen. Have a digital signal processor (DSP) and / or a microcontroller (pC), which is set up to carry out the aforementioned signal processing. Optionally, the audio signal processing device 10 can furthermore have a storage device 16. The storage device 16 can contain program code or commands, which, when the program code is executed, cause the processor to carry out the above-mentioned signal processing.
[0050] Alternativ oder zusätzlich kann die Speichereinrichtung 16 als Pufferspeicher (Buffer) für das Audiosignal und/oder das Ansteuersignal dienen. Ein Vorteil dieser Ausführungsform kann insbesondere darin liegen, dass zukünftig wiederzugebende Teile des Audiosignals bereits gepuffert werden können und die Anpassung des Offsets des Ansteuersignals zu einem aktuellen Zeitpunkt bereits basierend auf zukünftig wiederzugebenden Teilen des Audiosignals erfolgen kann. Somit kann eine verbesserte Anpassung des Offsets an den Audiosignalverlauf bereitgestellt werden. As an alternative or in addition, the memory device 16 can serve as a buffer memory (buffer) for the audio signal and / or the control signal. An advantage of this embodiment can be, in particular, that parts of the audio signal to be reproduced in the future can already be buffered and the offset of the control signal can be adjusted at a current time based on parts of the audio signal to be reproduced in the future. An improved adaptation of the offset to the audio signal curve can thus be provided.
[0051] Die Audiosignalverarbeitungseinrichtung 10 kann ferner einen Eingang 17 aufweisen. [0051] The audio signal processing device 10 can furthermore have an input 17.
Beispielsweise können über den Eingang 17 Steuerbefehle bereitgestellt werden, um einen gewünschten Betriebsmodus der Audiosignalverarbeitungseinrichtung 10 auszu- wählen oder die Art und Weise der Offsetanpassung zu modifizieren.  For example, control commands can be provided via the input 17 in order to select a desired operating mode of the audio signal processing device 10 or to modify the type of offset adjustment.
[0052] Fig. 2 zeigt ein beispielhaftes Flussdiagramm eines Verfahrens 100 zum Ansteuern eines thermoakustischen Schallwandlers. In einem ersten Schritt S101 wird ein Audiosignal empfangen, beispielsweise von einer Audiosignalquelle, wie in Fig.1 gezeigt. In einem zweiten Schritt S102 wird ein Ansteuersignal für den thermoakustischen Schallwandler basierend auf dem Audiosignal erzeugt, wobei das Ansteuersignal ferner einen Offset auf- weist, und wobei der Offset ein zeitvariabler Offset ist, welcher zumindest abschnitts- weise basierend auf einem Amplitudenverlauf des Audiosignals bestimmt wird. In einem dritten Schritt S103 wird ein thermoakustischer Schallwandler basierend auf dem erzeug- ten Ansteuersignal angesteuert. Die Erzeugung des Ansteuersignals und die tatsächliche Ansteuerung des thermoakustischen Schallwandlers basierend auf dem Ansteuersignal können zeitlich auseinanderfallen oder an unterschiedlichen Orten erfolgen. Daher kann es sich bei Schritt S103 um einen optionalen Verfahrensschritt handeln. FIG. 2 shows an exemplary flow diagram of a method 100 for controlling a thermoacoustic sound transducer. In a first step S101, an audio signal is received, for example from an audio signal source, as shown in FIG. 1. In a second step S102, a control signal for the thermoacoustic sound converter is generated based on the audio signal, the control signal furthermore having an offset, and the offset being a time-variable offset which is determined at least in sections based on an amplitude profile of the audio signal , In a third step S103, a thermoacoustic sound transducer is activated based on the generated activation signal. The generation of the control signal and the actual control of the thermoacoustic sound transducer based on the control signal can differ in time or can take place at different locations. Therefore, step S103 can be an optional method step.
[0053] Bezugnehmend auf Fig. 3 und Fig. 4 werden die unterschiedlichen Wirkungsweisen eines herkömmlichen Tauchspulenlautsprechers (Fig. 3) und eines thermoakustischen Schall- wandlers (Fig. 4) erläutert. [0054] In Fig.3 ist ein Tauchspulenlautsprecher 40 (auch als Voice-Coil-Speaker bekannt) The different modes of operation of a conventional moving coil loudspeaker (FIG. 3) and a thermoacoustic sound transducer (FIG. 4) are explained with reference to FIGS. 3 and 4. 3 shows a moving coil loudspeaker 40 (also known as a voice coil speaker)
gezeigt. Der Tauchspulenlautsprecher 40 weist eine Schwingspule 41 auf, welche im Magnetfeld eines Magneten 42 schwingt bzw. oszilliert. Die Schwingspule 41 ist mit einer Membran 43 derart gekoppelt, dass eine Bewegung der Schwingspule 41 im Magnetfeld eine Bewegung der Membran 43 bewirkt. Diese mechanische Bewegung wird an das umgebende Medium, insbesondere Luft, weitergegeben und erzeugt so den gewünschten Schalldruck bzw. ein Schallsignal.  shown. The voice coil loudspeaker 40 has a voice coil 41 which oscillates or oscillates in the magnetic field of a magnet 42. The voice coil 41 is coupled to a membrane 43 such that movement of the voice coil 41 in the magnetic field causes the membrane 43 to move. This mechanical movement is passed on to the surrounding medium, in particular air, and thus generates the desired sound pressure or a sound signal.
[0055] In Fig. 3 zeigen die Signaldiagramme A) das Audiosignal zur Wiedergabe durch den In Fig. 3, the signal diagrams A) show the audio signal for playback by the
Schallwandler, B) das entsprechende Ansteuersignal für den Schallwandler und C) das erzeugte Schallsignal. In der vereinfachten Darstellung in Fig. 3 A ist das Audiosignal 11 eine mittelwertfreie Sinusschwingung mit Frequenz f. Fig. 3 B zeigt einen Spannungsver- lauf 51 und einen Stromverlauf 52 eines entsprechenden Ansteuersignals. Durch die positive bzw. negative Ansteuerung versetzt die Schwingspule 41 im Feld des Magneten 42 in eine oszillierende Vor- und Zurückbewegung gemäß dem Ansteuersignal. Wie in Fig. 3C gezeigt ist auch das erzeugte Schallsignal 21 (der erzeugte Schalldruck) direkt proportional zum Ansteuersignal 51 , 52. Es werden positive und negative Amplituden des Schalldrucks erzeugt, wie in Fig. 3C gezeigt.  Sound transducer, B) the corresponding control signal for the sound transducer and C) the sound signal generated. In the simplified illustration in FIG. 3 A, the audio signal 11 is a mean-free sine wave with frequency f. 3B shows a voltage profile 51 and a current profile 52 of a corresponding control signal. The positive or negative control causes the voice coil 41 to oscillate back and forth in the field of the magnet 42 in accordance with the control signal. As shown in FIG. 3C, the generated sound signal 21 (the generated sound pressure) is also directly proportional to the control signal 51, 52. Positive and negative amplitudes of the sound pressure are generated, as shown in FIG. 3C.
[0056] Fig. 4 zeigt eine vereinfachte Darstellung eines thermoakustischen Schallwandlers 20. 4 shows a simplified illustration of a thermoacoustic sound transducer 20.
Thermoakustische Schallwandler wandeln elektrische Ansteuersignale bzw. Bestro- mungssignale in Schalldruck um. Durch präzise Bestromung kann der Schallwandler und seine Umgebung gezielt erwärmt oder abgekühlt werden. Da die Umgebung, in der Regel ein Gas bzw. Luft, bei Temperaturänderung ihr Volumen ändert, können Druckschwan- kungen und damit Schallwellen generiert werden.  Thermoacoustic sound converters convert electrical control signals or current signals into sound pressure. Precise energization allows the transducer and its surroundings to be specifically heated or cooled. Since the environment, usually a gas or air, changes its volume when the temperature changes, pressure fluctuations and thus sound waves can be generated.
[0057] Die zugeführte, elektrische Leistung verändert die Temperatur und als Resultat das [0057] The electrical power supplied changes the temperature and, as a result, that
Volumen des den Schallwandler umgebenen Mediums. Für eine positive Schallamplitude wird dem umliegenden Medium Energie in Form von Wärme zugeführt, was zu dessen Ausdehnung führt. Bei einer negativen Schallamplitude hingegen wird wenig oder gege- benenfalls gar keine Energie zugeführt, was zur Kontraktion des umliegenden Mediums führt. Bei einem thermoelektrischen Schallwandler ist die zugeführte elektrische Leistung Pei somit proportional zur Schallleistung bzw. dem erzeugen Schalldruck Pa. [0058] Zur Ansteuerung können sowohl digitale als auch analoge Ansteuerungs- bzw. Volume of the medium surrounding the transducer. For a positive sound amplitude, energy is supplied to the surrounding medium in the form of heat, which leads to its expansion. With a negative sound amplitude, on the other hand, little or no energy is supplied, which leads to contraction of the surrounding medium. In the case of a thermoelectric sound transducer, the electrical power P ei supplied is therefore proportional to the sound power or the sound pressure P a generated. Both digital and analog control or
Bestromungssignale zum Einsatz kommen. Die analoge Ansteuerung ist beispielsweise in dem vorstehend bereits genannten Dokument von Daschewski et al. beschrieben. Wei- terhin wurde in dem vorstehend bereits genannten Dokument Koshida et al. festgestellt, dass auch PDM-Signale (Puls-Dichte-Modulation) zur Bestromung verwendet werden können. Es versteht sich, dass die nachfolgenden Ausführungen entsprechend für analo- ge sowie digitale Ansteuersignale gelten können.  Current signals are used. The analog control is described, for example, in the document by Daschewski et al. described. Furthermore, in the document Koshida et al. found that PDM signals (pulse density modulation) can also be used for energization. It goes without saying that the following explanations can apply correspondingly to analog and digital control signals.
[0059] Analoge Schallsignale des Hör- und Ultraschallbands [bis einschließlich den GHz-Bereich] werden i.d.R. als elektrische Wechselspannung übertragen und können durch die Funkti- on USiänal (x) beschrieben werden. Die Amplitude kann hierbei zwischen einem positiven und negativen Wert schwanken. Der Ursprung für diese Signalform liegt bei klassischen Lautsprechern bzw. Mikrofonen, wie in Fig. 4 gezeigt, welche nach dem Voice-Coil-Prinzip funktionieren. Da sich thermoakustische Schallwandler vereinfacht wie rein ohm’sche Lasten verhalten, kann nicht zwischen positiver und negativer Stromrichtung unterschie- den werden. Sowohl eine negative als auch positive Stromrichtung haben ein Aufheizen des Lautsprechers und seiner Umgebung zur Folge und verursachen eine Ausdehnung des umliegenden Mediums (positive Schallwelle). Analog sound signals of the hearing and ultrasound band [up to and including the GHz range] are generally transmitted as electrical alternating voltage and can be described by the function U Siänal (x). The amplitude can fluctuate between a positive and a negative value. The origin of this signal form lies with classic loudspeakers or microphones, as shown in FIG. 4, which function according to the voice coil principle. Since thermoacoustic sound converters simply behave like purely ohmic loads, it cannot be differentiated between positive and negative current directions. Both a negative and a positive direction of current result in the loudspeaker and its surroundings heating up and causing the surrounding medium to expand (positive sound wave).
[0060] I m Gegensatz zu einem Tauchspulenlautsprecher ist das erzeugte Schallsignal 21 bei einem thermoakustischen Schallwandler 20 somit proportional zur Erwärmung und damit proportional zur aufgenommenen thermischen bzw. elektrischen Leistung: In contrast to a moving coil loudspeaker, the sound signal 21 generated in a thermoacoustic sound transducer 20 is thus proportional to the heating and thus proportional to the thermal or electrical power consumed:
Pei = Uei x Iei wobei Uel die Spannung und Iel der Strom entsprechend des Ansteuersignals sind. P ei = U ei x I ei where U el is the voltage and I el is the current according to the control signal.
[0061] In Fig. 4 zeigen die Signaldiagramme erneut A) das Audiosignal zur Wiedergabe durch den Schallwandler, B) das entsprechende Ansteuersignal für den Schallwandler und C) das erzeugte Schallsignal. Da der thermoakustische Schallwandler in erster Näherung als Widerstandselement mit Widerstand R angesehen werden kann, bewirken sowohl ein positiver als auch ein negativer Stromfluss eine Erwärmung. Somit ist in Fig. 4 B jeweils (im Gegensatz zu Fig. 3B) der Betrag von Strom und Spannung relevant, welcher in Fig. 4B gestrichelt dargestellt ist. 4, the signal diagrams again show A) the audio signal for reproduction by the sound transducer, B) the corresponding control signal for the sound transducer and C) the sound signal generated. Since the thermoacoustic sound transducer can be regarded in a first approximation as a resistance element with resistance R, both cause positive as well as negative current flow a warming. Thus, in FIG. 4B (in contrast to FIG. 3B) the amount of current and voltage is relevant, which is shown in broken lines in FIG. 4B.
[0062] Wird ein sinusförmiges, analoges Ansteuerungssignal mit einer einzelnen Frequenz f an einen thermoakustischen Schallwandler angelegt, erzeugt dieser somit eine Schallfre- quenz mit doppelter Frequenz fSChaii = 2 * f elektrisch bei gleichzeitiger Phasenverschiebung um !4 l. Der Zusammenhang ist ein Fig. 4 A, B und Fig. 4 C beschrieben If a sinusoidal, analog control signal with a single frequency f is applied to a thermoacoustic sound transducer, this thus generates a sound frequency with double frequency f SC haii = 2 * f electrical with a simultaneous phase shift of! 4 l. The relationship is described in FIGS. 4 A, B and 4 C
[0063] Das herkömmliche, analoge Schallsignal 11 , wie in Fig. 4 A gezeigt, hat bei einer rein ohm'schen Last einen äquivalenten Spannungsverlauf 51 und Stromverlauf 52 zur Folge, wie in Fig. 4 B gezeigt, The conventional, analog sound signal 11, as shown in FIG. 4 A, results in an equivalent voltage curve 51 and current curve 52 with a purely ohmic load, as shown in FIG. 4 B,
1 = (wobei R=konst.) 1 = (where R = const.)
Positive Spannungen haben einen positiven Stromfluss zur Folge, bzw. negative Span- nungen einen negativen Stromfluss. Für die Erwärmung des thermoakustischen Laut- sprechers ist jedoch, wie oben beschrieben, die in ihm anfallende Leistung relevant. Eine negative Spannung und somit auch negativer Stromfluss ergeben wiederum eine positive Leistung. Positive voltages result in a positive current flow, or negative voltages result in a negative current flow. However, as described above, the power generated in it is relevant for heating the thermoacoustic loudspeaker. A negative voltage and thus a negative current flow in turn result in a positive performance.
[0064] In Fig. 4 B sind die negativen Anteile zur besseren Übersicht deshalb an der X-Achse in den positiven Bereich gespiegelt als gestrichelte Linien wiedergegeben. Das Produkt aus Spannung und Stromfluss ergibt eine rein positive, sinusförmige Leistung mit doppelter Frequenz des elektrischen Eingangssignals: 4B, the negative components are therefore mirrored on the X-axis in the positive region for better clarity as dashed lines. The product of voltage and current flow results in a purely positive, sinusoidal power with twice the frequency of the electrical input signal:
Figure imgf000020_0001
wobei w = 2P c / die Kreisfrequenz angibt. Zwischen elektrischer Eingangsspannung und Ausgangsleistung ergibt sich außerdem eine Phasenverschiebung von 14 * l der Ausgangsfrequenz.
Figure imgf000020_0001
where w = 2P c / indicates the angular frequency. There is also a phase shift of 14 * l of the output frequency between the electrical input voltage and the output power.
[0065] Um ein sinusförmiges Schallsignal mit einer Frequenz f zu erzeugen wird in der eingangs genannten Druckschrift Daschewski et al.„Physics of thermo-acoustic sound generation“, Journal of Applied Physics, 1 14, 1 14903 Seiten 1-12, 2013 daher vorgeschlagen, einen thermoakustischen Schallwandler mit einem sinusförmigen Ansteuersignal mit der halben gewünschten Frequenz f/2 ohne Offset anzusteuern. In der Druckschrift von Daschweski ist zwar grundsätzlich auch die Ansteuerung mit Offset angedeutet, wird jedoch aufgrund der damit einhergehenden Verzerrungen als nachteilhaft beschrieben. Als Lösung für ein verzerrungsfreies Schallsignal wird in dieser Druckschrift daher die Ansteuerung ohne Offset mit der halben gewünschten Frequenz vorgeschlagen. In order to generate a sinusoidal sound signal with a frequency f is therefore in the publication Daschewski et al. "Physics of thermo-acoustic sound generation", Journal of Applied Physics, 1 14, 1 14903 pages 1-12, 2013 proposed to control a thermoacoustic sound transducer with a sinusoidal control signal with half the desired frequency f / 2 without offset. In Daschweski's publication, control with offset is also indicated in principle, but is described as disadvantageous because of the associated distortions. As a solution for a distortion-free sound signal, the control without offset is therefore proposed with half the desired frequency.
[0066] Mit der aus Daschewski et al. bekannten Lösung ist es also möglich, einzelne Frequenzen verzerrungsfrei wiederzugeben, indem der thermoakustische Lautsprecher mit der halben Frequenz der eigentlichen Zielfrequenz angesteuert wird. Ein weiterer Vorteil dieser Art der Ansteuerung besteht darin, dass auf bereits existierende Komponenten wie herkömm- liche (Audio-)Verstärker zurückgegriffen werden kann. With the Daschewski et al. known solution, it is therefore possible to reproduce individual frequencies without distortion by driving the thermoacoustic loudspeaker at half the frequency of the actual target frequency. Another advantage of this type of control is that existing components such as conventional (audio) amplifiers can be used.
[0067] Die Erfinder haben jedoch erkannt, dass die in Daschewski et al. beschriebenen However, the inventors have recognized that the Daschewski et al. described
Lösungen insbesondere für die Wiedergabe komplexer Audiosignale mit mehreren Frequenzen zu unerwünschten Verzerrungen führen können. Dies ist beispielhaft in Fig. 5 veranschaulicht. Der untere Graph in Fig. 5 zeigt eine Darstellung eines Schallsignals 21 , welches gegenüber dem Spannungsverlauf 51 und Stromverlauf 52 des Ansteuersignals eine Verzerrung erfährt. Das Ansteuersignal entspricht in diesem Fall einer in den rein positiven Bereich verschobenen Wiedergabe des Audiosignals. Das erzeugte Schallsignal 21 ist nicht proportional zum Ansteuersignal sondern vielmehr proportional zu dessen Quadrat.  Solutions especially for the reproduction of complex audio signals with multiple frequencies can lead to undesirable distortions. This is illustrated by way of example in FIG. 5. The lower graph in FIG. 5 shows a representation of a sound signal 21, which experiences a distortion with respect to the voltage curve 51 and current curve 52 of the control signal. In this case, the control signal corresponds to a reproduction of the audio signal shifted into the purely positive range. The sound signal 21 generated is not proportional to the control signal but rather proportional to its square.
[0068] Wie in Fig. 5 durch Bezugszeichen 53 gezeigt, kann das Ansteuersignal auch als ein As shown in Fig. 5 by reference numeral 53, the drive signal can also be as a
PDM-Signal, Pulsdichte-Modulations-Signal (engl. Pulse Density Modulation), oder ein PWM-Signal, Pulsweiten-Modulations-Signal (engl. Pulse Width Modulation; dt.) erzeugt werden. PDM signal, pulse density modulation signal (English Pulse Density Modulation), or a PWM signal, pulse width modulation signal (Engl. Pulse Width Modulation; German) are generated.
[0069] Um die vorstehend mit Bezug auf Fig. 4 B und C beschriebene Frequenzverdopplung bei To the frequency doubling described above with reference to Fig. 4 B and C.
Nulldurchgängen zu vermeiden, kann das Audiosignal bzw. das basierend auf dem Audiosignal erzeugte Ansteuersignal um einen Offset-Wert„C“ in den rein positiven (oder alternativ rein negativen) Bereich einschließlich Null geschoben werden. Im Gegensatz zu thermoakustischen Schallwandlern befinden sich konventionelle Tauchspulenlautsprecher ohne Eingangsleistung (Uin = 0) in einer Mittellage oder Neutralposition. Von dieser Lage aus kann der Lautsprecher ohne Verzögerung sowohl eine maximal negative sowie eine maximal positive Schallamplitude generieren (hohe Dynamik). Um eine solche maximale Dynamik auch bei einem thermoakustischen Lautsprechers sicherzustellen, müsste, in Abwesenheit von positiven oder negativen Signalamplituden, ebenfalls von der Mittellage ausgegangen werden. Dies kann dadurch erreicht werden, dass die Eingangsleistung des thermoakustischen Lautsprechers bei Stille der halben Maximalleistung entspricht, d.h. To avoid zero crossings, the audio signal or the control signal generated based on the audio signal can be shifted by an offset value “C” into the purely positive (or alternatively purely negative) area including zero. In contrast to thermoacoustic sound transducers, conventional voice coil loudspeakers without input power (U in = 0) are in a middle position or neutral position. From this position, the loudspeaker can generate a maximum negative and a maximum positive sound amplitude without delay (high dynamic range). In order to ensure such maximum dynamics even with a thermoacoustic loudspeaker, the middle position would also have to be assumed in the absence of positive or negative signal amplitudes. This can be achieved in that the input power of the thermoacoustic loudspeaker corresponds to half the maximum power when it is silent, ie
P& (ijßiiwrLmLiiffrmax P & (ijßiiwrLmLiiffrmax
Wenn
Figure imgf000022_0001
dann ^A-nsteueri g
If
Figure imgf000022_0001
then ^ A-nsteueri g
Von diesem Punkt aus kann dann sowohl eine maximal negative als auch eine maximal positive Schallwelle (bzw. Halbwelle) erzeugt werden: From this point, both a maximum negative and a maximum positive sound wave (or half wave) can be generated:
Maximal negative Schallwelle.
Figure imgf000022_0002
^AwstBuerung 0
Maximum negative sound wave.
Figure imgf000022_0002
^ Awst B uring 0
Maximal positive Schallwelle.
Figure imgf000022_0003
Maximum positive sound wave.
Figure imgf000022_0003
[0070] Im Gegensatz zu herkömmlichen Tauchspulenlautsprechern, wird somit auch bei Stille In contrast to conventional moving coil loudspeakers, it is also in silence
Energie verbraucht. Insbesondere bei batteriebetriebenen mobilen Endgeräten, bei welchen ein thermoakustischer Lautsprecher aufgrund fehlender beweglicher Teile und seiner geringen Bauhöhe vorteilhaft eingesetzt werden könnte, ist eine hohe Verlustleis- tung jedoch nachteilhaft.  Consumes energy. However, a high power dissipation is disadvantageous, in particular in battery-powered mobile end devices, in which a thermoacoustic loudspeaker could advantageously be used due to the lack of moving parts and its low overall height.
[0071] In Fig. 6 ist ein beispielhaftes Ansteuersignal gezeigt, wobei die Leistung P des An exemplary control signal is shown in FIG. 6, the power P of the
Ansteuersignals 55 über der Zeit dargestellt ist. Um in einem zweiten Teilbereich T2 den vollen Dynamikumfang bereitstellen zu können, nutzt das erzeugte Signal im ersten Control signal 55 is shown over time. To the in a second section T2 To be able to provide full dynamic range uses the generated signal in the first
Teilbereich T1 im vorliegenden Beispiel nur 2/3 des Leistungsspektrums des thermoakus- tischen Lautsprechers. Als Resultat entwickelt der Lautsprecher im Bereich T1 konstant eine Verlustwärme, welche durch Fläche 56 dargestellt ist. Vor diesem Hintergrund wäre es wünschenswert, eine effiziente Möglichkeit der Ansteuerung von thermoakustischen Lautsprechern, insbesondere zur Erzeugung komplexer oder überlagerter Schallwellen bereitzustellen. Ferner wäre es wünschenswert, sowohl für einfache als auch überlagerte Schallwellen eine effiziente Möglichkeit bereitzustellen, diese verzerrungsfrei durch digitale 1-Bit-Signalansteuerung (wie PDM oder PWM) zu erzeugen.  Partial area T1 in the present example only 2/3 of the power spectrum of the thermoacoustic loudspeaker. As a result, the loudspeaker constantly develops a heat loss in the area T1, which is represented by area 56. Against this background, it would be desirable to provide an efficient way of controlling thermoacoustic loudspeakers, in particular for generating complex or superimposed sound waves. Furthermore, it would be desirable to provide an efficient possibility for both simple and superimposed sound waves to generate them without distortion by digital 1-bit signal control (such as PDM or PWM).
[0072] Eine beispielhafte Audiosignalverarbeitungseinrichtung 10 wurde vorstehend mit Bezug auf Fig. 1 erläutert. Nachfolgend sollen beispielhafte Schritte zur Signalverarbeitung, welche in einem Ausführungsbeispiel von der Audiosignalverarbeitungseinrichtung ausgeführt werden können, im Detail erläutert. Damit können einerseits eine Qualität des zu erzeugenden Schallsignals und/oder eine Energieeffizienz verbessert werden. An exemplary audio signal processing device 10 was explained above with reference to FIG. 1. Exemplary steps for signal processing which can be carried out by the audio signal processing device in one exemplary embodiment are explained in detail below. On the one hand, this can improve the quality of the sound signal to be generated and / or energy efficiency.
[0073] Ein wiederzugebendes Audiosignal Usignal(x) USilSnai{x) kann mittels Sinusfunktionen beschrieben werden, wobei x ein Sample des Audiosignals zu einem Zeitpunkt t be- schreibt. Dabei kann Usignal(x) eine oder mehrere, sich überlagernden Frequenzen aufweisen und somit einfache oder komplexe Schallsignale insbesondere im Hör- oder Ultraschallbereich abbilden.
Figure imgf000023_0001
An audio signal U signal (x) U SilSnai {x) to be reproduced can be described by means of sine functions, where x describes a sample of the audio signal at a time t. In this case, U signal (x) can have one or more overlapping frequencies and thus reproduce simple or complex sound signals, particularly in the hearing or ultrasound range.
Figure imgf000023_0001
Zur Bestimmung der zuzuführenden elektrischen Leistung Pctrl Pjinatauanmg kann To determine the electrical power to be supplied P ctrl Pjina t auanm g can
UsigHBi(x) um einen Korrekturwert C Cangehoben werden. Insbesondere kann das Usi gHBi (x) can be increased by a correction value C C. In particular, it can
Audiosignal derart mit einem Offset C beaufschlagt werden, dass das angehobene Signal keine Nulldurchgänge aufweist. Dadurch können unerwünschte, durch Nulldurchgänge verursachte Frequenzverdoppelungen vermieden werden. Insbesondere weist das angehobene Signal keine negativen Werte auf.
Figure imgf000024_0005
An audio signal can be applied with an offset C such that the raised signal has no zero crossings. In this way, undesirable frequency doubling caused by zero crossings can be avoided. In particular, the raised signal has no negative values.
Figure imgf000024_0005
Auf Basis der Funktion
Figure imgf000024_0001
die das zu erzeugende Schallsignal beschreibt, kann ein Ansteuerungssignal Uctrl(x) UAn3i:euerun3 (x)e ec net werden:
Based on the function
Figure imgf000024_0001
which describes the sound signal to be generated, a control signal U ctrl (x) U An3i: euerun3 (x) e ec net can be:
Uctri(x ) = ]Pctrl(x)x R und damit proportional zu ^{Usignal(x)+ C)x R , wobei R nä- herungweise den Widerstand des thermoelektrischen Schallwandlers angibt und konstant ist. Vereinfacht gilt somit
Figure imgf000024_0002
U ctri (x) =] P ctrl (x) x R and thus proportional to ^ {U signal (x) + C) x R, where R approximates the resistance of the thermoelectric transducer and is constant. So in a simplified way
Figure imgf000024_0002
und wenn Usignal(x) als Überlagerung von Sinusfrequenzen geschrieben wird
Figure imgf000024_0003
and if U signal (x) is written as a superposition of sine frequencies
Figure imgf000024_0003
[0074] Fig. 7 zeigt im oberen Graph ein Beispiel eines zu erzeugenden Audiosignals 1 1 über der  7 shows in the upper graph an example of an audio signal 1 1 to be generated above the
Zeit t. Die Audiosignalverarbeitungseinrichtung erhält das entsprechende Audiosignal U signai (x ) 1 1 als Eingangssignal. Optional kann es sich bei dem Audiosignal 11 um ein mittelwertfreies Audiosignal handeln, wie im oberen Graph in Fig. 7 gezeigt. Aufgrund der näherungsweise rein ohm’schen Eigenschaften des thermoakustischen Schallwandlers wird das Audiosignal 1 1 zunächst mit einem Offset beaufschlagt und somit in einen rein positiven Bereich angehoben oder alternativ in einen rein negativen Bereich abgesenkt, so dass die Leistung des Ansteuersignals Pctrl ~ Usignal(x) + C ist. Die Audiosignalverar- beitungseinrichtung kann dazu eingerichtet sein hieraus ein AnsteuersignalTime t. The audio signal processing device receives the corresponding audio signal U signai ( x ) 1 1 as an input signal. Optionally, the audio signal 11 can be an audio signal free of mean values, as shown in the upper graph in FIG. 7. Due to the approximately purely ohmic properties of the thermoacoustic sound transducer, the audio signal 1 1 is initially subjected to an offset and thus raised to a purely positive range or alternatively lowered to a purely negative range, so that the power of the control signal P ctrl ~ U signal ( x) + C is. For this purpose, the audio signal processing device can be set up to generate a control signal
y]PctrI 51 zu berechnen, derart, dass die abgegebene Leistung und damit das erzeugte Schallschallsignal 21 des thermoakustischen Schallwandlers dem gewünschten Audiosignal entspricht. Der entsprechende Stromverlauf
Figure imgf000024_0004
des Ansteuersig- nals ist im unteren Graph in Fig. 7 mit Bezugszeichen 52 bezeichnet. Die vertikale Achse im unteren Graph in Fig. 7 gibt jeweils die Amplituden der Spannung 51 , des Stroms 52, der Leistung 21 , bzw. des Schalldrucks 21 an. [0075] Mit anderen Worten kann die Audiosignalverarbeitungseinrichtung dazu eingerichtet sein, das Ansteuersignal basierend auf einer Wurzel aus dem Audiosignal und dem Offset zu erzeugen. Dadurch können störende Oberwellen reduziert werden und die Audioqualität verbessert werden.
y] P ctrI 51 to be calculated such that the power output and thus the sound signal 21 generated by the thermoacoustic sound transducer corresponds to the desired audio signal. The corresponding current flow
Figure imgf000024_0004
of the control signal is designated in the lower graph in FIG. 7 with reference symbol 52. The vertical axis in the lower graph in FIG. 7 indicates the amplitudes of the voltage 51, the current 52, the power 21 and the sound pressure 21, respectively. In other words, the audio signal processing device can be set up to generate the drive signal based on a root of the audio signal and the offset. This can reduce disturbing harmonics and improve the audio quality.
[0076] Bezugnehmend auf Fig. 8 bis Fig. 1 1 C soll nachfolgend die Bestimmung des Offsets C, insbesondere eine zeitvariable Bestimmung und Anpassung des Offsets basierend auf einem Amplitudenverlauf des Audiosignals anhand von Beispielen erläutert werden. With reference to FIGS. 8 to 11 C, the determination of the offset C, in particular a time-variable determination and adaptation of the offset based on an amplitude profile of the audio signal, will be explained below using examples.
[0077] Fig. 8 zeigt einen beispielhaften Signalverlauf eines wiederzugebenden Audiosignals 1 1 , welches an einem Eingang 13 der Audiosignalverarbeitungseinrichtung 10 (wie in Fig. 1 gezeigt) empfangen werden kann. Um negative Amplituden (bzw. einen Vorzeichenwech- sel) zu vermeiden, könnte das Audiosignal mit einem konstanten Offset 61 beaufschlagt werden, dessen Absolutbetrag größer als ein globales Maximum des zu erzeugenden Audiosignals ist. Allerdings würde dies zu einer nicht zu vernachlässigenden Verlustleis- tung führen, wie bereits mit Bezug auf Fig. 6 oben beschrieben. 8 shows an exemplary signal profile of an audio signal 11 to be reproduced, which can be received at an input 13 of the audio signal processing device 10 (as shown in FIG. 1). In order to avoid negative amplitudes (or a change of sign), the audio signal could be subjected to a constant offset 61, the absolute value of which is greater than a global maximum of the audio signal to be generated. However, this would lead to a not insignificant power loss, as already described with reference to FIG. 6 above.
[0078] Stattdessen ist die vorgeschlagene Audiosignalverarbeitungseinrichtung 10 vorteilhaft eingerichtet zum Empfangen eines Audiosignals 1 1 und Erzeugen eines Ansteuersignals 12 für den thermoakustischen Schallwandler basierend auf dem Audiosignal, wobei das Ansteuersignal ferner einen Offset aufweist, wobei der Offset ein zeitvariabler Offset ist, und wobei die Audiosignalverarbeitungseinrichtung dazu ausgebildet ist, den zeitvariablen Offset zumindest abschnittsweise basierend auf einem Amplitudenverlauf des Audiosig- nals zu bestimmen. Insbesondere kann die Audiosignalverarbeitungseinrichtung dazu eingerichtet sein, den zeitvariablen Offset basierend auf lokalen Maxima und/oder Minima des Audiosignals anzupassen. In Fig. 8 sind lokale Minima beispielhaft durch Rautensym- bole 63 gekennzeichnet. Statt also einen konstanten Offset 61 vorzusehen, kann der Offset dynamisch zeitvariabel bestimmt und angepasst werden, C(t). Instead, the proposed audio signal processing device 10 is advantageously set up to receive an audio signal 1 1 and generate a control signal 12 for the thermoacoustic sound transducer based on the audio signal, the control signal also having an offset, the offset being a time-variable offset, and wherein the Audio signal processing device is designed to determine the time-variable offset at least in sections based on an amplitude profile of the audio signal. In particular, the audio signal processing device can be set up to adapt the time-variable offset based on local maxima and / or minima of the audio signal. In FIG. 8, local minima are exemplified by diamond symbols 63. Instead of providing a constant offset 61, the offset can be determined and adapted dynamically in a time-variable manner, C (t).
[0079] In dem in Fig. 8 gezeigten Ausführungsbeispiel kann die Audiosignalverarbeitungseinrich- tung beispielsweise eine Spitzenwertabfrageeinheit aufweisen, um die lokalen Maxima und/oder Minima 63 zu bestimmen. Optional kann auch eine Einhüllende des Audiosig- nals bestimmt werden und der zeitvariable Offset auf Basierend auf der Einhüllenden angepasst werden. In the exemplary embodiment shown in FIG. 8, the audio signal processing device can have, for example, a peak value interrogation unit in order to determine the local maxima and / or minima 63. Optionally, an envelope of the audio signal nals can be determined and the time-variable offset can be adjusted based on the envelope.
[0080] Die Audiosignalverarbeitungseinrichtung kann den Offset optional unter Berücksichtigung eines Parameters anpassen, insbesondere unter Berücksichtigung einer Einschwingzeit Tr (engl rise time oder attack time) und/oder einer Abklingzeit Tf (engl fall time). Diese Parameter können im Spannungsfeld zwischen Reaktionsgeschwindigkeit (Dynamiker- halt) und Energieeffizienz vorteilhaft gewählt werden. Optional kann die Audiosignalverar- beitungseinrichtung dazu eingerichtet sein, dass die (Parameter zur) Anpassung des zeitvariablen Offsets in Abhängigkeit von einem Betriebsmodus einstellbar ist. Beispiels- weise kann über die in Fig. 1 gezeigte Schnittstelle 17 eine Auswahl-Eingabe erfolgen. The audio signal processing device can optionally adjust the offset taking into account a parameter, in particular taking into account a settling time T r (English rise time or attack time) and / or a decay time T f (English fall time). These parameters can be advantageously selected in the field of tension between reaction speed (dynamics retention) and energy efficiency. Optionally, the audio signal processing device can be set up so that the (parameter for) adapting the time-variable offset can be set as a function of an operating mode. For example, a selection can be entered via the interface 17 shown in FIG. 1.
[0081] Die Anpassungsgeschwindigkeit der Einschwingzeit und Abklingzeit kann vorteilhaft derart gewählt werden, dass für den jeweiligen Anwendungsfall keine relevanten Beein- trächtigungen des Schalldruckpegels entstehen. Für Hörschallanwendungen könnte die Anpassungsgeschwindigkeit bei beispielsweise maximal 20 Hz, und damit unterhalb des für den Menschen relevanten Frequenzspektrums, liegen. The rate of adaptation of the settling time and decay time can advantageously be chosen such that there are no relevant impairments of the sound pressure level for the respective application. For hearing aid applications, the adaptation speed could be, for example, a maximum of 20 Hz, and thus below the frequency spectrum relevant for humans.
[0082] Fig. 8 zeigt beispielhaft die Bestimmung von drei verschiedenen zeitvariablen 8 shows an example of the determination of three different time variables
Offsetkurven 62a, 62b, 62c auf Basis der negativen Amplitudenausschläge 63 des Audiosignals 11 in verschiedenen Ausprägungen, wobei die Kurve 62a langsame Tr, sowie langsame Tf; die Kurve 62b mittlere Tr sowie langsame Tf; und die Kurve 63c schnelle Tr und schnelle Tf aufweist. Offset curves 62a, 62b, 62c on the basis of the negative amplitude excursions 63 of the audio signal 11 in various forms, the curve 62a being slow T r and slow T f ; curve 62b mean T r and slow T f ; and curve 63c has fast T r and fast T f .
[0083] In dem in Fig. 8 beschriebenen Beispiel ist der Offset auf die negative Amplitude des In the example described in FIG. 8, the offset to the negative amplitude of the
Audiosignals 11 bezogen, da diese vom Schallwandler als negative Schallamplitude erzeugt werden soll. Eine Phasenverschiebung um 180° ist ebenso möglich, wenn das Schallsignal um den Offset bzw. Korrekturwert, bezogen auf einen positiven Amplituden- ausschlag, in den rein negativen Bereich abgesenkt würde. [0084] Fig. 9A, Fig. 10A und Fig. 1 1A zeigen beispielhafte Diagramme von Kurven verlaufe für ein empfangenes Audiosignal 11 , hier Usignal(x) . Dabei ist jeweils das gleiche Audiosignal dargestellt. Die Diagramme unterscheiden sich jedoch in der Wahl des Offsets 62. Audio signal 11 related, since this is to be generated by the sound transducer as a negative sound amplitude. A phase shift of 180 ° is also possible if the sound signal were lowered by the offset or correction value, based on a positive amplitude deflection, into the purely negative range. 9A, 10A and 1 1A show exemplary diagrams of curves for a received audio signal 11, here U signal (x). The same audio signal is shown in each case. However, the diagrams differ in the choice of offset 62.
[0085] Fig. 9B, Fig. 10B und Fig. 1 1 B zeigen beispielhafte Diagramme von Ansteuersignalen für einen thermoakustischen Schallwandler, wobei jeweils die Leistung des Ansteuersignals9B, 10B and 11B show exemplary diagrams of control signals for a thermoacoustic sound transducer, in each case the power of the control signal
12 Pctrl (t) = -jUsignal ( t ) + C(t) dargestellt ist. In Fig. 9C, Fig. 10C und Fig. 1 1 C ist jeweils der zugehörige Spannungsverlauf des Ansteuersignals 12 Usignal(t) + C(t) über der Zeit dargestellt. Es versteht sich, dass die Leistung des Ansteuersignals bei gegebener Ansteuerspannung vom Widerstand des thermoakustischen Schallwandlers abhängt. 12 P ctrl (t) = -jU signal (t) + C (t) is shown. FIGS. 9C, 10C and 11 C each show the associated voltage profile of the control signal 12 U signal (t) + C (t) over time. It goes without saying that the power of the control signal for a given control voltage depends on the resistance of the thermoacoustic sound transducer.
[0086] In Fig. 9A wird ein konstanter Offset 61 gewählt, welcher einem globalen Minimum 63 des In FIG. 9A, a constant offset 61 is selected, which corresponds to a global minimum 63 of the
Audiosignals 1 1 entspricht. Sofern das globale Minimum nicht bekannt ist, kann der konstante Offset als Hälfte der maximalen möglichen Leistung für den thermoakustischen Schallwandler gewählt werden, wie bereits in Fig. 6 gezeigt. Ein Vorteil dieser Ausgestal- tung gesteht darin, dass stets der maximale Dynamikbereich erhalten bleibt. Indem der Offset an das globale Minimum 63 angepasst wird, kann jedoch bei Signalen, welche den vollen Dynamikumfang des thermoakustischen Schallwandlers nicht ausschöpfen, eine Energieeinsparung erreicht werden.  Audio signal 1 1 corresponds. If the global minimum is not known, the constant offset can be selected as half of the maximum possible power for the thermoacoustic sound transducer, as already shown in FIG. 6. One advantage of this configuration is that the maximum dynamic range is always maintained. By adapting the offset to the global minimum 63, however, energy savings can be achieved for signals which do not exhaust the full dynamic range of the thermoacoustic sound transducer.
[0087] I m Gegensatz zu Fig. 9A wird in Fig. 10A kein konstanter, sondern ein zeitvariabler Offset In contrast to FIG. 9A, in FIG. 10A there is no constant, but a time-variable offset
62 gewählt. Die Audiosignalverarbeitungseinrichtung dazu ausgebildet ist, den zeitvariab- len Offset 62 zumindest abschnittsweise basierend auf einem Amplitudenverlauf des Audiosignals 1 1 zu bestimmen. In dem in Fig. 10A gezeigten Beispiel wird der zeitvariable Offset basierend auf den lokalen Minima 63 des Audiosignals 1 1 angepasst. Um sicher- zustellen, dass auch zu Beginn der Wiedergabe vorliegende hohe Amplituden des Audio- signals 1 1 korrekt wiedergegeben werden, kann ein Startwert 64 des Offsets als ein vorgegebener Offsetwert, insbesondere ein großer Offset, insbesondere entsprechend der Hälfte der maximalen möglichen Leistung für den thermoakustischen Schallwandler gewählt werden. Im Gegensatz zu dem in Fig. 6 oder Fig. 9A gezeigten Beispielen bleibt der Offset jedoch nicht konstant bei dieser Wert, sondern wird kontinuierlich auf Basis des Audiosignals 11 angepasst bzw. nachgeführt, wie in Fig. 10A gezeigt. 62 chosen. The audio signal processing device is designed to determine the time-variable offset 62 based at least in sections on an amplitude profile of the audio signal 11. In the example shown in FIG. 10A, the time-variable offset is adjusted based on the local minima 63 of the audio signal 11. In order to ensure that the high amplitudes of the audio signal 11 present at the beginning of the reproduction are correctly reproduced, a start value 64 of the offset can be used as a predefined offset value, in particular a large offset, in particular corresponding to half the maximum possible power for the thermoacoustic transducers can be selected. In contrast to the examples shown in FIG. 6 or FIG. 9A, remains however, the offset is not constant at this value, but is continuously adjusted or tracked based on the audio signal 11, as shown in FIG. 10A.
[0088] Aus dem Vergleich von Fig. 10B mit Fig. 9B (bzw. entsprechend von Fig. 10C mit Fig. 9C) ist klar ersichtlich, dass die durchschnittliche Leistungsaufnahme des thermoakustischen Schallwandlers deutlich reduziert werden kann. Es versteht sich, dass die Einsparung von dem tatsächlichen Signalverlauf des Audiosignals 1 1 abhängt. Mit anderen Worten hängt die Einsparung vom Ausschlag des Schallsignals im Verhältnis zum Arbeitsbereich des Schallwandlers ab. Bei Stille kann durch die Anpassung bis zu 100% der Energie einge- spart werden (die Leistung kann komplett auf 0 abgesenkt werden). Beträgt das Schall- signal 20% des Arbeitsbereichs (Amplitude +/- 0,2 bei max. Arbeitsbereich von +/- 1 ,0) können bis zu 80% eingespart werden. Beträgt das Schallsignal 50% des Arbeitsbereichs können bis zu 50% eingespart werden. Beträgt das Schallsignal 70% des Arbeitsbereichs sind es maximal 30%. From the comparison of FIG. 10B with FIG. 9B (or correspondingly from FIG. 10C with FIG. 9C) it is clearly evident that the average power consumption of the thermoacoustic sound transducer can be significantly reduced. It goes without saying that the saving depends on the actual signal curve of the audio signal 1 1. In other words, the saving depends on the deflection of the sound signal in relation to the working range of the sound converter. In the event of silence, the adjustment can save up to 100% of the energy (the output can be completely reduced to 0). If the sound signal is 20% of the working range (amplitude +/- 0.2 with a max. Working range of +/- 1, 0), up to 80% can be saved. If the sound signal is 50% of the working area, up to 50% can be saved. If the sound signal is 70% of the work area, the maximum is 30%.
[0089] I m vorliegenden Beispiel hängen die erzielbaren Einsparungen somit vom Abstand des unteren Scheitelpunkts zur unteren Grenze des Arbeitsbereichs ab (bzw. des oberen Scheitelwerts zur oberen Grenze). Der berechnete Offsetwert kann diesem Abstand entsprechen. In the present example, the savings that can be achieved thus depend on the distance from the lower vertex to the lower limit of the work area (or the upper vertex to the upper limit). The calculated offset value can correspond to this distance.
[0090] Die Audiosignalverarbeitungseinrichtung kann dazu eingerichtet sein, den zeitvariablen [0090] The audio signal processing device can be set up to accommodate the time variable
Offset iterativ zu bestimmen, beispielsweise mit den Schritten  Determine offset iteratively, for example with the steps
Bestimmen eines Spitzenwertes (z.B. lokalen Minimums 63) in einem ersten Zeitintervall i;  Determining a peak value (e.g. local minimum 63) in a first time interval i;
Vergleichen des Spitzenwertes mit einem Spitzenwert in einem vorhergehenden Zeitintervall i-1 ; und  Comparing the peak value with a peak value in a previous time interval i-1; and
wenn der Spitzenwert im ersten Zeitintervall kleiner ist, als der Spitzenwert im vorhergehenden Zeitintervall, verkleinern des Offsets; oder  if the peak value in the first time interval is smaller than the peak value in the previous time interval, decrease the offset; or
wenn der Spitzenwert im ersten Zeitintervall größer ist, als der Spitzenwert im vorhergehenden Zeitintervall, vergrößern des Offsets. Hierbei kann auf die Beträge von Spitzenwerden und/oder Offset abgestellt werden. [0091] Die Audiosignalverarbeitungseinrichtung kann dazu eingerichtet sein, den Offset if the peak value in the first time interval is greater than the peak value in the previous time interval, increase the offset. Here, the amounts of peaks and / or offset can be used. [0091] The audio signal processing device can be set up to adjust the offset
basierend auf einer ersten Zeitkonstante zu erhöhen und basierend auf einer zweiten Zeitkonstante zu reduzieren, insbesondere wobei die erste Zeitkonstante kürzer als die zweite Zeitkonstante ist. Die erste und zweite Zeitkonstante können eine Anstiegszeit (rise time Tr) und eine Abklingzeit (fall time Tf) beschreiben. Eine kurze Anstiegs- bzw. Abkling- zeit führen dazu, dass der zeitvariable Offset 62 dem Audiosignal 11 schnell folgen kann. Im vorliegenden Beispiel wurden lineare Anstieg und Abklingzeiten, genutzt, um die notwendige Rechenleistung zu verringern. Es versteht sich, dass auch andere Arten der Anpassung bzw. Nachführung des Offsets vorgenommen werden können. Die Art der Anpassung kann sowohl linear, in Form einer e-Funktion oder einer sonstigen mathema- tisch beschreibbaren Funktion erfolgen. Die Zeitkonstanten dienen als Parameter und beeinflussen die Funktion in ihrer Geschwindigkeit/Dynamik zur Offsetanpassung. Der Vorteil einer hohen Anpassungsgeschwindigkeit besteht darin, dass schnell auf eine höhere Dynamik des Eingangssignals reagiert werden kann. Im vorliegenden Beispiel wurden kurze Zeitkonstanten von 0.001 Anstiegszeit und 0.001 Abklingzeit gewählt. Bei den Werten bezüglich der Anstiegszeit kann es sich um eine (maximal zulässige) Amplitudenänderung pro Sample handeln. Der Vorteil von kurzen Zeitkostanten besteht darin, dass schnell auf Signaländerungen reagiert werden kann. increase based on a first time constant and decrease based on a second time constant, in particular wherein the first time constant is shorter than the second time constant. The first and second time constants can describe a rise time T r and a fall time T f . A short rise or decay time means that the time-variable offset 62 can quickly follow the audio signal 11. In the present example, linear increases and decay times were used to reduce the necessary computing power. It goes without saying that other types of adaptation or tracking of the offset can also be carried out. The type of adaptation can be linear, in the form of an e-function or another mathematically describable function. The time constants serve as parameters and influence the speed / dynamics of the function for offset adjustment. The advantage of a high adaptation speed is that you can react quickly to higher dynamics of the input signal. In the present example, short time constants of 0.001 rise time and 0.001 decay time were chosen. The values regarding the rise time can be a (maximum permissible) change in amplitude per sample. The advantage of short time constants is that you can react quickly to signal changes.
[0092] Vorzugsweise wird eine Anpassungsgeschwindigkeit des zeitvariablen Offsets jedoch derart gewählt, dass diese unterhalb einer ersten Grenzfrequenz, insbesondere unterhalb eines Frequenzbereichs des Audiosignals liegt, insbesondere unter 20Hz liegt. Dadurch können störende Artefakte im hörbaren Bereich, welche durch die Anpassung des zeitva- riablen Offsets hervorgerufen werden könnten, vermieden werden. Allerdings kann es Vorkommen, dass Signalspitzen bzw. Peaks im Audiosignal eine höhere Amplitude erfordern, als diese mit dem verminderten Offset, wie in Fig. 10A gezeigt, wiedergegeben werden kann. In diesem Fall wird der Offset wieder erhöht. Derartige Signalspitzen sind in Fig. 10B zur Veranschaulichung als Leistungen kleiner Null abgebildet. Diese Signalspit zen können jedoch abgeschnitten werden, sog. Signal-Clipping, um beispielsweise eine Frequenzverdoppelung zu vermeiden, wie in Fig. 10C gezeigt. However, an adaptation speed of the time-variable offset is preferably selected such that it lies below a first cut-off frequency, in particular below a frequency range of the audio signal, in particular below 20 Hz. In this way, disruptive artifacts in the audible range, which could be caused by the adjustment of the time-variable offset, can be avoided. However, it may happen that signal peaks or peaks in the audio signal require a higher amplitude than can be reproduced with the reduced offset, as shown in FIG. 10A. In this case the offset is increased again. Such signal peaks are shown in FIG. 10B for illustration as powers less than zero. However, these signal peaks can be cut off, so-called signal clipping, for example to avoid frequency doubling, as shown in FIG. 10C.
[0093] Fig. 1 1 A-C beziehen sich auf eine optional Weiterbildung, wobei die Audiosignalverarbei- tungseinrichtung 10 (siehe Fig. 1 ) ferner einen Pufferspeicher 16 für das Audiosignal 11 aufweist und wobei die Audiosignalverarbeitungseinrichtung eingerichtet ist zur Bestim- mung des zeitvariablen Offsets basierend auf einem Amplitudenverlauf eines gepufferten, zukünftig wiederzugebenden Abschnitts des Audiosignals. In diesem Fall kann der zeitvariable Offset bereits vor der Wiedergabe derartiger Signalspitzen angepasst werden, so dass Signalverzerrungen durch Clipping vermieden bzw. reduziert werden können. 11 AC relate to an optional further development, the audio signal processing device 10 (see FIG. 1) also having a buffer memory 16 for the audio signal 11 and the audio signal processing device is set up to determine the time-variable offset based on an amplitude profile of a buffered section of the audio signal to be reproduced in the future. In this case, the time-variable offset can be adjusted even before such signal peaks are reproduced, so that signal distortions by clipping can be avoided or reduced.
[0094] Optional kann die Audiosignalverarbeitungseinrichtung, alternativ oder zusätzlich, auch dazu eingerichtet sein, stets einen Mindestoffset bereitzustellen. Beispielsweise kann der Offsetwert jeweils um einen vorgegebenen Wert niedriger (bzw. höher) angesetzt werden, beispielsweise, wie in Fig. 11A gezeigt 0.15 niedriger. Dieser Mindestoffset kann als Sicherheitsabstand verstanden werden, um eine verbesserte Dynamik zu erreichen. Optionally, alternatively or additionally, the audio signal processing device can also be set up to always provide a minimum offset. For example, the offset value can be set lower (or higher) by a predetermined value, for example 0.15 lower, as shown in FIG. 11A. This minimum offset can be understood as a safety margin in order to achieve improved dynamics.
Grundsätzlich kann, wie auch der Offset, der Bufferwert auf Basis der vergangenen Werte und/oder den voranalysierten zukünftigen Werten dynamisch bestimmt und angepasst werden. So kann der Dynamikerhalt weiter verbessert werden.  Basically, like the offset, the buffer value can be dynamically determined and adjusted based on the past values and / or the pre-analyzed future values. In this way, the dynamics can be further improved.
[0095] Ein von der Audiosignalverarbeitungseinrichtung bereitgestelltes Ansteuersignal, wie oben ausgeführt, kann nunmehr einem thermoakustischen Schallwandler zur Ansteuerung zugeführt werden. Optional kann die Audiosignalverarbeitungseinrichtung einer Wandler- einrichtung zum Erzeugen eines PWM (Puls-Weiten-Modulations) -Ansteuersignals oder PDM (Pulse-Dichte-Modulations) -Ansteuersignals basierend auf dem Ansteuersignal aufweisen. Das Ansteuersignal kann somit als 1 -Bit-Digitalsignal wie beispielsweise PDM oder PWM ausgegeben werden. A control signal provided by the audio signal processing device, as stated above, can now be fed to a thermoacoustic sound converter for control. Optionally, the audio signal processing device can have a converter device for generating a PWM (pulse width modulation) control signal or PDM (pulse density modulation) control signal based on the control signal. The control signal can thus be output as a 1-bit digital signal such as PDM or PWM.
[0096] Fig. 12 zeigt eine Darstellung von vereinfachten Blockschaltbildern eines ersten und eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Audiosignalverarbeitungseinrichtung 10 mit einem Pulsweitenmodulator 1200 (siehe Fig. 12A und B). 12 shows an illustration of simplified block diagrams of a first and a second exemplary embodiment of an audio signal processing device 10 with a pulse width modulator 1200 (see FIGS. 12A and B).
[0097] Die Audiosignalverarbeitungseinrichtung 10, kann eine Audiosignalverarbeitungseinrich- tung sein, wie vorstehend beschreiben und beispielhaft in Fig. 1 gezeigt. Die Audiosignal- verarbeitungseinrichtung ist ausgebildet zum Empfangen eines Audiosignals 1 1 und zum Erzeugen und Ausgeben eines Ansteuersignals 12. Das Ansteuersignal 12 wird einer Wandlereinrichtung 1200 in Form eines Pulsweitenmodulators zugeführt und von diesem in ein PWM-Signal 1212 umgewandelt. Es versteht sich, dass die Wandlereinrichtung 1200 Teil der Audiosignalverarbeitungseinrichtung sein kann oder als separates Bauele- ment ausgeführt sein kann. Die entsprechenden Signale sind in Fig. 13 dargestellt. [0097] The audio signal processing device 10 can be an audio signal processing device, as described above and shown by way of example in FIG. 1. The audio signal processing device is designed for receiving an audio signal 11 and for generating and outputting a control signal 12. The control signal 12 is fed to and from a converter device 1200 in the form of a pulse width modulator converted to a PWM signal 1212. It goes without saying that the converter device 1200 can be part of the audio signal processing device or can be designed as a separate component. The corresponding signals are shown in Fig. 13.
[0098] I m vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Wandlereinrichtung 1200 dazu eingerichtet ein PWM Signal basierend auf dem Ansteuersignal 12 zu erzeugen. Die Pulsweite wird basierend auf der Amplitude des Ansteuersignals 12 bestimmt. Die Wandlereinrichtung 1200 kann einen Komparator 1201 und einen Sägezahngenerator 1202 aufweisen. Die Pulsweise ergibt sich aus einem Vergleich der Amplitude des Ansteuersignals 12 mit einer Amplitude des von dem Sägezahngenerator 1202 ausgegebenen Sägezahnsignals 1203. In einer einfachen Ausführungsform kann ein Arbeitsbereich des Sägezahnsignals 1203 des Sägezahngenerators 1202 (wie auch das Ansteuersignal 12) in einem rein positiven oder negativen Bereich liegen. Damit kann anhand des Sägezahnsignals 1203 das Ansteuersignal 12 auf einfache Art und Weise in ein PWM-Signal 1212 gewandelt wer- den. Um eine Übersteuerung zu vermeiden, kann ein Amplitudenbereich des Sägezahn- signals 1203 bzw. ein Dynamikumfang des PWM-Signals vorteilhafter Weise größer oder gleich der als einem Maximalwert des Ansteuersignals sein, wie beispielhaft in Fig. 13 gezeigt. Ein Vorteil dieser Ausführungsform kann in einem Dynamikerhalt bei gleichzeiti ger Sicherstellung der Energieeffizienz bestehen. [0098] In the present exemplary embodiment, the converter device 1200 is set up to generate a PWM signal based on the control signal 12. The pulse width is determined based on the amplitude of the control signal 12. The converter device 1200 can have a comparator 1201 and a sawtooth generator 1202. The pulse mode results from a comparison of the amplitude of the control signal 12 with an amplitude of the sawtooth signal 1203 output by the sawtooth generator 1202. In a simple embodiment, a working range of the sawtooth signal 1203 of the sawtooth generator 1202 (as well as the control signal 12) can be in a purely positive or negative Range. The control signal 12 can thus be converted into a PWM signal 1212 in a simple manner on the basis of the sawtooth signal 1203. In order to avoid overdriving, an amplitude range of the sawtooth signal 1203 or a dynamic range of the PWM signal can advantageously be greater than or equal to that as a maximum value of the control signal, as shown by way of example in FIG. 13. An advantage of this embodiment can be a dynamic maintenance while ensuring energy efficiency.
[0099] Fig. 12, Diagramm B, zeigt eine weitere Möglichkeit einer PWM-Modulationseinheit 1200. 12, diagram B, shows a further possibility of a PWM modulation unit 1200.
Hierbei kann ein Arbeitsbereich bzw. Amplitudenmaximum 1204 in Fig. 13 (beispielsweise bereitgestellt via 1205 in Fig. 12B) des Sägezahnsignals 1203 basierend auf einem Dynamikbereich, insbesondere basierend auf einem Amplitudenmaximum bzw. -minimum des berechneten Ansteuersignals eingestellt werden. Hierfür kann der Sägezahngenera- tor 1202 einen Signaleingang aufweisen zum Empfangen des Ansteuersignals 12 und/oder Information aus welcher sich der erforderliche Dynamikbereich ableiten lässt. Somit kann das Sägezahnsignal zwischen 0 und einem Amplitudenmaximum bzw. - minimum des berechneten Ansteuersignals 12 schwanken. Ein Vorteil dieser Lösung kann in einer weitergehenden, insbesondere in einer vollständigen Kompression des zu erzeugenden Schallsignals bestehen. Es versteht sich, dass dieser Ansatz nicht nur in den in Fig. 12 gezeigten vereinfacht dargestellten Blockschaltbildern zu Einsatz kommen kann sondern auch bei komplexeren PWM-Modulationseinheiten, beispielsweise PWM- Modulationseinheiten deren Arbeitsbereich sich nicht auf den rein positiven oder negati- ven Bereich beschränkt, vorteilhaft eingesetzt werden kann. Here, a working range or amplitude maximum 1204 in FIG. 13 (for example provided via 1205 in FIG. 12B) of the sawtooth signal 1203 can be set based on a dynamic range, in particular based on an amplitude maximum or minimum of the calculated control signal. For this purpose, the sawtooth generator 1202 can have a signal input for receiving the control signal 12 and / or information from which the required dynamic range can be derived. The sawtooth signal can thus fluctuate between 0 and an amplitude maximum or minimum of the calculated control signal 12. An advantage of this solution can be a more extensive, in particular a complete compression of the sound signal to be generated. It goes without saying that this approach can be used not only in the simplified block diagrams shown in FIG. 12 but also in more complex PWM modulation units, for example PWM Modulation units whose working range is not limited to the purely positive or negative range can advantageously be used.
[00100] Fig. 14 zeigt eine Darstellung von vereinfachten Blockschaltbildern eines ersten und eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Audiosignalverarbeitungseinrichtung 10 mit einem Delta-Sigma-Modulator 1400 (siehe Fig. 14 A und B). 14 shows an illustration of simplified block diagrams of a first and a second exemplary embodiment of an audio signal processing device 10 with a delta-sigma modulator 1400 (see FIGS. 14 A and B).
[00101] Alternativ zur Ansteuerung mit einem PWM-Signal kann ein thermoakustischer [00101] As an alternative to control with a PWM signal, a thermoacoustic
Schallwandler auch mit einem PDM-Signal (Puls-Dichte-Modulations-Signal) angesteuert werden. Die Audiosignalverarbeitungseinrichtung 10, kann eine Audiosignalverarbei- tungseinrichtung sein, wie vorstehend beschreiben und beispielhaft in Fig. 1 gezeigt. Die Audiosignalverarbeitungseinrichtung ist ausgebildet zum Empfangen eines Audiosignals 1 1 und zum Erzeugen und Ausgeben eines Ansteuersignals 12. Das Ansteuersignal 12 wird einer Wandlereinrichtung 1400, hier in Form eines Pulsdichtemodulators, zugeführt und von diesem in ein PDM-Signal 1412 umgewandelt. Es versteht sich, dass die Wand- lereinrichtung 1400 Teil der Audiosignalverarbeitungseinrichtung sein kann oder als separates Bauelement ausgeführt sein kann. Die entsprechenden Signale sind in Fig. 15 und 16 dargestellt.  Sound transducers can also be controlled with a PDM signal (pulse density modulation signal). The audio signal processing device 10 can be an audio signal processing device, as described above and shown by way of example in FIG. 1. The audio signal processing device is designed to receive an audio signal 1 1 and to generate and output a control signal 12. The control signal 12 is fed to a converter device 1400, here in the form of a pulse density modulator, and is converted by the latter into a PDM signal 1412. It goes without saying that the converter device 1400 can be part of the audio signal processing device or can be designed as a separate component. The corresponding signals are shown in FIGS. 15 and 16.
[00102] Gemäß den in Fig. 14 gezeigten Ausführungsbeispielen kann das Ansteuersignal 12 durch ein 1 -Bit-Digitalsignal 1412 abgebildet werden, wobei die Audiosignalverarbei- tungseinrichtung eine Wandlereinrichtung in Form eines Delta-Sigma-Modulator 1400 erster oder höherer Ordnung aufweist. Die Wandlereinrichtung kann dazu eingerichtet sein, dass die Erzeugung des PDM-Signals 1412, analog zur Bestimmung des zeitvariab- len Offsets C, ferner unter Berücksichtigung eines weiteren Korrekturwerts K erfolgen kann. Analog zur Bestimmung des zeitvariablen Offsets C kann der Korrekturwert K unter Berücksichtigung von Reaktionsschnelligkeit und Energieeffizienz als konstanter oder vorzugsweise als dynamischer Wert ermittelt werden. According to the exemplary embodiments shown in FIG. 14, the control signal 12 can be represented by a 1-bit digital signal 1412, the audio signal processing device having a converter device in the form of a delta-sigma modulator 1400 of first or higher order. The converter device can be set up so that the generation of the PDM signal 1412, analogously to the determination of the time-variable offset C, can also take place taking into account a further correction value K. Analogously to the determination of the time-variable offset C, the correction value K can be determined as a constant or, preferably, as a dynamic value, taking into account the speed of reaction and energy efficiency.
[00103] Im vorliegenden Ausführungsbeispiel kann die Audiosignalverarbeitungseinrichtung 10 somit zu Bestimmung des Ansteuersignals auf Basis eines zeitvariablen Offsets in Form eines Korrekturwerts K erfolgen. Hierbei kann K die Differenz zwischen einem Amplitu- denmaximum bzw. -minimum des Ansteuersignals und einem Amplitudenmaximum bzw. - minimum eines Arbeitsbereichs der PDM-Einheit sein, d.h.:
Figure imgf000033_0001
somit kann ein Ansteuersignal für die den Pulsdichtemodulator bestimmt werden als
Figure imgf000033_0002
In the present exemplary embodiment, the audio signal processing device 10 can thus be used to determine the control signal on the basis of a time-variable offset in the form of a correction value K. Here K can be the difference between an amplitude be the maximum or minimum of the control signal and an amplitude maximum or minimum of a working range of the PDM unit, ie:
Figure imgf000033_0001
thus a drive signal for the pulse density modulator can be determined as
Figure imgf000033_0002
[00104] Ein Vorteil dieser Ausführungsform gemäß Fig. 14A kann in einem Erhalt der Dynamik bei gleichzeitiger Sicherstellung der Energieeffizienz bestehen. Vorzugsweise können alle Bestromungssignale zur gewünschten Schallerzeugung beitragen. In dem in Fig. 14A gezeigten Beispiel kann ein Eingangssignal Uctri basierend auf einem Arbeitsbereich des Delta-Sigma-Modulators 1400 angepasst werden. An advantage of this embodiment according to FIG. 14A can consist in maintaining the dynamics while at the same time ensuring energy efficiency. All energization signals can preferably contribute to the desired sound generation. In the example shown in FIG. 14A, an input signal U c tri can be adjusted based on a working range of the delta-sigma modulator 1400.
[00105] Eine weitere Ausführungsform eines Delta-Sigma-Modulators 1400 erster Ordnung ist in Another embodiment of a first order delta sigma modulator 1400 is shown in FIG
Fig. 14B beschrieben. Hierbei kann die Hälfte des Amplitudenmaximums bzw. -miniums des Ansteuersignals 12 als Arbeitsbereich des Delta-Sigma-Modulators 1400 definiert werden,
Figure imgf000033_0003
14B. Here, half of the amplitude maximum or minimum of the control signal 12 can be defined as the working range of the delta-sigma modulator 1400,
Figure imgf000033_0003
[00106] Ein Vorteil dieser Ausführungsform gemäß Fig. 14B kann in einer vollständigen An advantage of this embodiment according to FIG. 14B can be seen in a complete
Kompression des auszugebenden PDM-Signals 1412 bei gleichzeitiger Energieeffizienz bestehen. Die Anpassungsgeschwindigkeit des Arbeitsbereichs  Compression of the PDM signal 1412 to be output with simultaneous energy efficiency. The adjustment speed of the work area
^Arb eitsbereichPDM Abführung B kann dabei unter den Gesichtspunkten Dynamikerhalt und ^ Arb eitsbereichPDM A b management B may in this case from the point of receipt and dynamics
Energieeffizienz vorteilhaft ausgeführt werden. Bei dem in Fig. 14B gezeigten Beispiels kann ein Arbeitsbereich des Delta-Sigma-Modulators vorgegeben werden, wie durch den von Element 10 ausgehenden Pfeil angedeutet. Ein Vorteil dieser Ausführungsform kann in einer verbesserten, insbesondere vollständigen Kompression bestehen. [00107] Es versteht sich, dass die vorgeschlagene Lösung neben den in Fig. 14 dargestellten Blockschaltbildern der Ausführungsformen A und B auch in Delta-Sigma- Modulationseinheiten höherer Ordnung oder in abgewandelter Form eingesetzt werden kann. Energy efficiency can be carried out advantageously. In the example shown in FIG. 14B, a working range of the delta-sigma modulator can be specified, as indicated by the arrow originating from element 10. An advantage of this embodiment can be an improved, in particular complete compression. It goes without saying that the proposed solution can be used in addition to the block diagrams of the embodiments A and B shown in FIG. 14, also in higher-order delta-sigma modulation units or in a modified form.
[00108] Fig. 15 und Fig. 16 zeigen beispielhafte Signalverläufe für das in Fig. 14A gezeigte Figures 15 and 16 show exemplary waveforms for that shown in Figure 14A
Ausführungsbeispiel. Hierbei bezeichnet 11 das zu erzeugende Audiosignal, 12 das von der Audiosignalverarbeitungseinrichtung 10 bereitgestellte Ansteuersignal, 1412 das von der Wandlereinrichtung in Form eines Delta-Sigma-Modulators 1400 bereitgestellte PDM- Signal, und 19 die (geglättete) dem thermoakustischen Schallwandler zugeführte Leis- tung. Zur besseren Übersichtlichkeit und um die Signalverläufe unterscheiden zu können, wurde das Audiosignal 1 1 mit einem Offset von 0,25 dargestellt. Es versteht sich, dass es sich jedoch vorzugsweise um ein Mittelwertfreies Audiosignal handeln kann. Die Kurve 11 in Fig. 16 ist entsprechend dargestellt. Wie aus Fig. 15 und 16 ersichtlich, entspricht die dem Schallwandler zugeführte Leistung 19, abgesehen von einem Offset, dem zu erzeu- genden Audiosignal 11. 1m vorliegenden Beispiel stellt Fig. 15 ein Audiosignal 11 einer Frequenz des Hör- oder Ultraschallbands dar. Fig. 16 stellt ein überlagertes Schallsignal des Hör- oder Ultraschallbands dar.  Embodiment. Here, 11 denotes the audio signal to be generated, 12 the control signal provided by the audio signal processing device 10, 1412 the PDM signal provided by the converter device in the form of a delta-sigma modulator 1400, and 19 the (smoothed) power supplied to the thermoacoustic sound converter. For better clarity and to be able to distinguish the signal profiles, the audio signal 1 1 was shown with an offset of 0.25. It goes without saying that the audio signal can preferably be an average-free audio signal. The curve 11 in Fig. 16 is shown accordingly. 15 and 16, the power 19 supplied to the sound transducer, apart from an offset, corresponds to the audio signal 11 to be generated. In the present example, FIG. 15 shows an audio signal 11 of a frequency of the hearing or ultrasound band 16 represents a superimposed sound signal of the hearing or ultrasound band.
[00109] Wie aus Fig. 14, 15 und 16 ersichtlich, kann die vorgeschlagene Lösung sowohl für As can be seen from FIGS. 14, 15 and 16, the proposed solution can be used both for
einzelne, als auch für überlagerte und komplexe Frequenzen des Hör- und Ultraschallbe- reichs eingesetzt werden. Ein weiterer Vorteil der vorgeschlagenen Lösung kann darin bestehen, dass durch digitale 1 -Bit-Signale, wie beispielsweise angepasste PDM-Signale 1212 oder PWM-Signale 1412, die Verstärkungseinheit der Bestromungssignale einfach gehalten werden kann. Im Vergleich zu konventionellen Class-D-Endstufen wird in diesem Fall lediglich ein einfacher Verstärkungsschaltkreis benötigt. Darüber hinaus kann das verstärkte Digitalsignal durch einen Tiefpassfilter geglättet werden, so dass Obertöne sowie Verzerrungen vermieden bzw. reduziert werden können.  single, as well as for superimposed and complex frequencies of the hearing and ultrasound range. Another advantage of the proposed solution can be that the amplification unit of the energization signals can be kept simple by digital 1-bit signals, such as adapted PDM signals 1212 or PWM signals 1412. Compared to conventional Class D amplifiers, only a simple amplification circuit is required in this case. In addition, the amplified digital signal can be smoothed by a low-pass filter, so that overtones and distortions can be avoided or reduced.
[00110] Grundsätzlich sind die hier beschriebenen Konzepte nicht auf einen bestimmten Basically, the concepts described here are not specific
Frequenzbereich beschränkt sondern können für den gesamten Infra-, Hör- und/oder Ultraschallbereich eingesetzt werden, beispielsweise von 10 Hz bis in den Gigaherzbe- reich. Die Audiosignale und/oder Ansteuersignale können analog oder digital (bspw. PDM, PWM) abgebildet werden. Auch kann eine digitale Verarbeitung wie beispielsweise im Pulse-Code-Format (z.B. Wave-Format) erfolgen. PDM oder PWM-Signale können dem thermoakustischen Schallwandler mit oder ohne Glättung zugeführt werden. Weiterhin es möglich, eine frequenzabhängige Leistungsanpassung in der Signalgenerierung zu berücksichtigen, um beispielsweise Schwankungen im Frequenzverlauf auszugleichen (z.B. durch Schwankungen im Herstellungsprozess oder in der Materialstruktur). Ebenso ist es möglich, durch gezielte Anpassungen des Tastgrads (duty factor) und Abtastrate der 1-Bit-Ansteuerung die Schallerzeugung vorteilhaft auszuführen. Frequency range limited but can be used for the entire infrared, hearing and / or ultrasound range, for example from 10 Hz to the gigahertz range. The audio signals and / or control signals can be analog or digital (e.g. PDM, PWM). Digital processing such as in pulse code format (eg wave format) can also be carried out. PDM or PWM signals can be fed to the thermoacoustic transducer with or without smoothing. It is also possible to consider a frequency-dependent power adjustment in the signal generation, for example to compensate for fluctuations in the frequency response (for example, through fluctuations in the manufacturing process or in the material structure). It is also possible to carry out the sound generation advantageously by specifically adapting the duty factor and sampling rate of the 1-bit control.
[00111] Es versteht sich, dass es sich bei der Erzeugung des Ansteuersignals basierend auf einer It goes without saying that it is in the generation of the drive signal based on a
Wurzel aus dem Audiosignal und dem Offset um ein optionales Merkmal handeln kann, wenn lediglich eine Verbesserung der Energieeffizienz gewünscht ist. Entsprechend kann es sich bei der Bestimmung eines zeitvariablen Offsets um ein optionales Merkmal handeln, wenn stattdessen lediglich eine Verbesserung der Tonqualität gewünscht ist, wobei das Ansteuersignal für den thermoakustischen Schallwandler basierend auf einer Wurzel aus dem Audiosignal und einem (konstanten) Offset erzeugt wird.  Root from the audio signal and the offset can be an optional feature if only an improvement in energy efficiency is desired. Accordingly, the determination of a time-variable offset can be an optional feature if, instead, only an improvement in the sound quality is desired, the control signal for the thermoacoustic sound transducer being generated based on a root from the audio signal and a (constant) offset.
[00112] Zusammenfassend kann die Schallerzeugung mit thermoakustischen Schallwandlern mit den hierin vorgeschlagenen Lösungen weiter verbessert werden. Insbesondere kann die Energieeffizienz eines Systems zur thermoakustischen Schallwandlung, insbesondere bei komplexen Audiosignalen, weiter verbessert werden. Dies ist insbesondere bei batteriebe- triebenen mobilen Endgeräten, bei welchen ein thermoakustischer Lautsprecher aufgrund fehlender beweglicher Teile und seiner geringen Bauhöhe vorteilhaft eingesetzt werden könnte, von großem Nutzen. In summary, the sound generation with thermoacoustic sound transducers can be further improved with the solutions proposed here. In particular, the energy efficiency of a system for thermoacoustic sound conversion, in particular with complex audio signals, can be further improved. This is of great benefit in particular in the case of battery-powered mobile end devices, in which a thermoacoustic loudspeaker could advantageously be used due to the lack of moving parts and its low overall height.

Claims

Patentansprüche claims
1. Audiosignalverarbeitungseinrichtung (10) für einen thermoakustischen Schall- wandler (20), wobei die Audiosignalverarbeitungseinrichtung ausgebildet ist zum: 1. Audio signal processing device (10) for a thermoacoustic sound transducer (20), the audio signal processing device being designed for:
Empfangen eines Audiosignals (1 1 );  Receiving an audio signal (1 1);
Erzeugen eines Ansteuersignals (12) für den thermoakustischen Schall- wandler (20) basierend auf dem Audiosignal, wobei das Ansteuersignal ferner ei- nen Offset (62) aufweist,  Generating a control signal (12) for the thermoacoustic sound transducer (20) based on the audio signal, the control signal also having an offset (62),
wobei der Offset ein zeitvariabler Offset (62) ist, und wobei die Audiosig- nalverarbeitungseinrichtung (10) dazu ausgebildet ist, den zeitvariablen Offset zu- mindest abschnittsweise basierend auf einem Amplitudenverlauf des Audiosignals zu bestimmen.  wherein the offset is a time-variable offset (62), and wherein the audio signal processing device (10) is designed to determine the time-variable offset at least in sections based on an amplitude profile of the audio signal.
2. Audiosignalverarbeitungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Audiosignalverarbeitungseinrichtung (10) dazu eingerichtet ist, den zeit- variablen Offset basierend auf lokalen Maxima und/oder Minima (63) des Audio- signals (1 1 ) anzupassen. 2. Audio signal processing device according to one of the preceding claims, wherein the audio signal processing device (10) is set up to adapt the time-variable offset based on local maxima and / or minima (63) of the audio signal (1 1).
3. Audiosignalverarbeitungseinrichtung nach Anspruch 1 , wobei die Audiosignalver- arbeitungseinrichtung (10) dazu eingerichtet ist, das Ansteuersignal (12) basierend auf einer Wurzel aus dem Audiosignal (11 ) und dem zeitvariablen Offset (62) zu erzeugen. 3. Audio signal processing device according to claim 1, wherein the audio signal processing device (10) is set up to generate the control signal (12) based on a root of the audio signal (11) and the time-variable offset (62).
4. Audiosignalverarbeitungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zeitvariable Offset (62) derart gewählt wird, dass das Ansteuersignal (12) nur positive Werte oder nur negative Werte annimmt. 4. Audio signal processing device according to one of the preceding claims, wherein the time-variable offset (62) is selected such that the control signal (12) only accepts positive values or only negative values.
5. Audiosignalverarbeitungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zeitvariable Offset (62) zumindest abschnittsweise basierend auf einer Einhüllenden des Audiosignals (11 ) bestimmt wird. 5. Audio signal processing device according to one of the preceding claims, wherein the time-variable offset (62) is determined at least in sections based on an envelope of the audio signal (11).
6. Audiosignalverarbeitungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zeitvariable Offset (62) derart bestimmt wird, dass eine Anpassungsge- schwindigkeit des zeitvariablen Offsets unterhalb einer ersten Grenzfrequenz, ins- besondere unterhalb eines Frequenzbereichs des Audiosignals (11 ) liegt. 6. Audio signal processing device according to one of the preceding claims, wherein the time-variable offset (62) is determined such that an adaptation speed of the time-variable offset is below a first cut-off frequency, in particular below a frequency range of the audio signal (11).
7. Audiosignalverarbeitungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zeitvariable Offset (62) zumindest abschnittsweise derart angepasst wird, dass der Betrag des Offsets kleiner ist als eine Differenz zwischen einem Mit telwert des Audiosignals (11 ) und einem globalen Maximum oder Minimum des Audiosignals (1 1 ). 7. Audio signal processing device according to one of the preceding claims, wherein the time-variable offset (62) is adjusted at least in sections such that the amount of the offset is smaller than a difference between a mean value of the audio signal (11) and a global maximum or minimum of the audio signal ( 1 1).
8. Audiosignalverarbeitungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Ansteuersignal (12) durch 1 -Bit-Digitalsignale abgebildet wird, insbe- sondere wobei die Audiosignalverarbeitungseinrichtung einen Delta-Sigma- Modulator (1400) erster oder höherer Ordnung aufweist. 8. Audio signal processing device according to one of the preceding claims, wherein the drive signal (12) is represented by 1-bit digital signals, in particular wherein the audio signal processing device has a delta-sigma modulator (1400) of the first or higher order.
9. Audiosignalverarbeitungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Wandlereinrichtung (1200, 1400) zum Erzeugen eines PWM (Puls- Weiten-Modulations) -Ansteuersignals oder PDM (Pulse-Dichte-Modulations) - Ansteuersignals basierend auf dem Ansteuersignal (1 1 ). 9. Audio signal processing device according to one of the preceding claims, with a converter device (1200, 1400) for generating a PWM (pulse width modulation) control signal or PDM (pulse density modulation) control signal based on the control signal (1 1).
10. Audiosignalverarbeitungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit einem Filter, insbesondere einem Tiefpassfilter, um ein gefiltertes An- steuersignal bereitzustellen. 10. Audio signal processing device according to one of the preceding claims, further comprising a filter, in particular a low-pass filter, in order to provide a filtered control signal.
1 1. Audiosignalverarbeitungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Audiosignal (11 ) ein mittelwertfreies Audiosignal ist. 1 1. Audio signal processing device according to one of the preceding claims, wherein the audio signal (11) is an average-free audio signal.
12. Audiosignalverarbeitungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bestimmen des zeitvariablen Offsets (62) folgende Schritte aufweist: 12. Audio signal processing device according to one of the preceding claims, wherein the determination of the time-variable offset (62) comprises the following steps:
Bestimmen eines Spitzenwertes (63) in einem ersten Zeitintervall i;  Determining a peak value (63) in a first time interval i;
Vergleichen des Spitzenwertes mit einem Spitzenwert in einem vorherge- henden Zeitintervall i-1 ; und Comparing the peak value with a peak value in a previous current time interval i-1; and
wenn der Spitzenwert im ersten Zeitintervall kleiner ist, als der Spitzenwert im vorhergehenden Zeitintervall, verkleinern des Offsets; oder  if the peak value in the first time interval is smaller than the peak value in the previous time interval, decrease the offset; or
wenn der Spitzenwert im ersten Zeitintervall größer ist, als der Spitzenwert im vorhergehenden Zeitintervall, vergrößern des Offsets.  if the peak value in the first time interval is greater than the peak value in the previous time interval, increase the offset.
13. Audiosignalverarbeitungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner ausgebildet zum Verarbeiten eines Audiosignals (1 1 ) im hörbaren Fre- quenzbereich, insbesondere zwischen 20 Hz und 20 kHz, oder im Ultraschallbe- reich, insbesondere zwischen 20 kHz und 1 GHz. 13. Audio signal processing device according to one of the preceding claims, further configured to process an audio signal (1 1) in the audible frequency range, in particular between 20 Hz and 20 kHz, or in the ultrasound range, in particular between 20 kHz and 1 GHz.
14. Audiosignalverarbeitungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Anpassung des zeitvariablen Offsets (62) in Abhängigkeit von einem Be- triebsmodus einstellbar ist, insbesondere basierend auf einem Energiesparmodus, einem Dynamikerhaltemodus und einem Reaktionsgeschwindigkeitsmodus. 14. Audio signal processing device according to one of the preceding claims, wherein the adaptation of the time-variable offset (62) can be set as a function of an operating mode, in particular based on an energy-saving mode, a dynamic maintenance mode and a reaction speed mode.
15. Audiosignalverarbeitungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Zeitkonstante zur Anpassung des zeitvariablen Offsets (62) einstellbar ist. 15. Audio signal processing device according to one of the preceding claims, wherein a time constant for adapting the time-variable offset (62) is adjustable.
16. Audiosignalverarbeitungseinrichtung nach Anspruch 15, wobei die Audiosignalver- arbeitungseinrichtung (10) dazu eingerichtet den Offset (62) basierend auf einer ersten Zeitkonstante (Tr) zu erhöhen und basierend auf einer zweiten Zeitkonstan- te (Tf) zu reduzieren, insbesondere wobei die erste Zeitkonstante kürzer als die zweite Zeitkonstante ist. 16. Audio signal processing device according to claim 15, wherein the audio signal processing device (10) is set up to increase the offset (62) based on a first time constant (T r ) and to reduce it based on a second time constant (T f ), in particular wherein the first time constant is shorter than the second time constant.
17. Audiosignalverarbeitungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Audiosignalverarbeitungseinrichtung (10) ferner einen Pufferspeicher17. Audio signal processing device according to one of the preceding claims, wherein the audio signal processing device (10) further comprises a buffer memory
(16) für das Audiosignal (11 ) aufweist und wobei die Audiosignalverarbeitungsein- richtung eingerichtet ist zur Bestimmung des zeitvariablen Offsets basierend auf einem Amplitudenverlauf eines gepufferten, zukünftig wiederzugebenden Ab- schnitts des Audiosignals. (16) for the audio signal (11) and the audio signal processing device is set up to determine the time-variable offset based on an amplitude profile of a buffered section of the audio signal to be reproduced in the future.
18. Audiosignalverarbeitungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner eingerichtet zur Anpassung des Ansteuersignals (12) zur Kompensation von einer Nichtlinearität des thermoakustischen Schallwandlers (20). 18. Audio signal processing device according to one of the preceding claims, further configured to adapt the control signal (12) to compensate for a non-linearity of the thermoacoustic sound transducer (20).
19. Thermoakustische Schallwandlervorrichtung (30) mit 19. Thermoacoustic transducer device (30) with
einer Audiosignalverarbeitungseinrichtung (10) nach einem der vorherge- henden Ansprüche; und  an audio signal processing device (10) according to one of the preceding claims; and
einem thermoakustischen Schallwandler (20).  a thermoacoustic sound transducer (20).
20. Verfahren (100) zum Ansteuern eines thermoakustischen Schallwandlers (20), wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: 20. A method (100) for controlling a thermoacoustic sound transducer (20), the method comprising the following steps:
Empfangen eines Audiosignals (S101 );  Receiving an audio signal (S101);
Erzeugen eines Ansteuersignals (S102) für den thermoakustischen Schall- wandler basierend auf dem Audiosignal, wobei das Ansteuersignal ferner einen Offset aufweist,  Generating a control signal (S102) for the thermoacoustic sound transducer based on the audio signal, the control signal also having an offset,
wobei der Offset ein zeitvariabler Offset ist, welcher zumindest abschnitts- weise basierend auf einem Amplitudenverlauf des Audiosignals bestimmt wird.  the offset being a time-variable offset which is determined at least in sections based on an amplitude profile of the audio signal.
21. Computerprogramm, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, das Verfahren nach Anspruch 20 aus- zuführen. 21. A computer program comprising commands which, when the program is executed by a computer, cause the computer to carry out the method according to claim 20.
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