專利名稱：定向聲音的方法和設(shè)備的制作方法
定向聲音的方法和設(shè)備本發(fā)明涉及可控聲學(xué)天線，具體地說(shuō)，涉及用數(shù)字電子可控聲 學(xué)天線。定相陣列天線在電磁和超聲聲學(xué)領(lǐng)域中是眾所周知的。它們?cè)?聲(可聽(tīng))聲學(xué)領(lǐng)域中不那么知名，但以簡(jiǎn)單形式存在。后者相對(duì) 粗略，而本發(fā)明試圖提供有關(guān)能夠被操縱的較好音頻聲學(xué)陣列的改 進(jìn)，使得隨意或多或少地定向其輸出。WO 96/31086描述了 一種系統(tǒng)，它使用 一元編碼信號(hào)驅(qū)動(dòng)輸出變 換器陣列。各變換器能夠建立聲壓脈沖，但不能夠再現(xiàn)要輸出的整 個(gè)信號(hào)。本發(fā)明的第 一方面針對(duì)最好能夠整形聲場(chǎng)的問(wèn)題。根據(jù)所述第 一 方面，提供了 一種利用輸出變換器陣列來(lái)定向從 信號(hào)得到的聲波的方法，所述方法包括以下步驟關(guān)于各個(gè)輸出變換器，獲得所述信號(hào)的延遲復(fù)制信號(hào)，所述延 遲復(fù)制信號(hào)被延遲相應(yīng)延時(shí)，所述相應(yīng)延時(shí)是根據(jù)相應(yīng)變換器在所 述陣列中的位置以及給定方向來(lái)選擇的，以便按所述方向來(lái)定向從 所述信號(hào)得到的聲波；將所述延遲復(fù)制信號(hào)路由選擇到相應(yīng)輸出變換器。也根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種利用輸出變換器陣列建立 具有沖莫擬原點(diǎn)的聲場(chǎng)的方法，所述方法包括以下步驟關(guān)于各個(gè)輸出變換器，獲得輸入信號(hào)的延遲復(fù)制信號(hào)，所述延 遲復(fù)制信號(hào)被延遲相應(yīng)延時(shí)，所述相應(yīng)延時(shí)是根據(jù)相應(yīng)變換器在所 述陣列中的位置以及所述一莫擬原點(diǎn)的位置來(lái)選擇的，以便建立看上 去基本上象是發(fā)自所述才莫擬原點(diǎn)的聲場(chǎng)；以及將所述延遲復(fù)制信號(hào)路由選擇到相應(yīng)輸出變換器。
此外，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種用于定向聲波的設(shè)備，所述設(shè)備包括輸出變換器陣列；復(fù)制和延遲裝置，所述復(fù)制和延遲裝置^t安排成關(guān)于各個(gè)輸出 變換器來(lái)獲得所述信號(hào)的延遲復(fù)制信號(hào)，所述延遲復(fù)制信號(hào)被延遲 相應(yīng)延時(shí)，所述相應(yīng)延時(shí)是根據(jù)相應(yīng)變換器在所述陣列中的位置以 及給定方向來(lái)選擇的，以便基本上按所述方向來(lái)定向從要定向的所 述信號(hào)得到的聲波；以及路由選擇裝置，用于把所述延遲復(fù)制信號(hào)路由選擇到相應(yīng)輸出 變換器。此外，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種建立具有模擬原點(diǎn)的 聲場(chǎng)的設(shè)備，所述設(shè)備包括 輸出變換器陣列；復(fù)制和延遲裝置，所述復(fù)制和延遲裝置^f皮安排成關(guān)于各個(gè)輸出 變換器來(lái)獲得輸入信號(hào)的延遲復(fù)制信號(hào)，所述延遲復(fù)制信號(hào)被延遲 相應(yīng)延時(shí)，所述相應(yīng)延時(shí)是根據(jù)相應(yīng)變換器在所述陣列中的位置以 及所述模擬原點(diǎn)的位置來(lái)選擇的，以便建立看上去基本上象是發(fā)自 所述才莫擬原點(diǎn)的聲場(chǎng)；以及路由選擇裝置，用于把所述延遲復(fù)制信號(hào)路由選擇到相應(yīng)輸出 變換器。因此，提供一種用于以有效的方式整形聲場(chǎng)的方法和設(shè)備。本發(fā)明的第二方面針對(duì)通常希望能夠消除某個(gè)特定方向的聲波 的問(wèn)題。這個(gè)方面針對(duì)的是利用變換器陣列消除特定位置的聲波。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種利用輸出變換器陣列來(lái)消除 從零位置的信號(hào)得到的聲波的方法，所述方法包括以下步驟關(guān)于各個(gè)輸出變換器，獲得要消除的信號(hào)的延遲復(fù)制信號(hào)，所 述延遲復(fù)制信號(hào)被延遲相應(yīng)延時(shí)，所述相應(yīng)延時(shí)是根據(jù)相應(yīng)變換器 在所述陣列中的位置以及零位置來(lái)選擇的；
換算并反相各個(gè)所述延遲復(fù)制信號(hào)；以及將所述換算和反相的延遲復(fù)制信號(hào)路由選擇到相應(yīng)輸出變換 器，使得至少部分消除所述零位置的聲場(chǎng)。此外，根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種用于消除零位置上的 聲波的設(shè)備，所述設(shè)備包括輸出變換器陣列；復(fù)制和延遲裝置，所述復(fù)制和延遲裝置^1安排成關(guān)于各個(gè)輸出 變換器來(lái)獲得要消除的信號(hào)的延遲復(fù)制信號(hào)，所述延遲復(fù)制信號(hào)被 延遲相應(yīng)延時(shí)，所述相應(yīng)延時(shí)是根據(jù)相應(yīng)變換器在所述陣列中的位 置以及所述零位置來(lái)選擇的；換算器裝置和反相器裝置，用于換算并反相各個(gè)所迷延遲復(fù)制 信號(hào)；路由選擇裝置，它將所述換算和反相的延遲復(fù)制信號(hào)路由選擇 到相應(yīng)輸出變換器，使得至少部分消除在所述零位置的聲場(chǎng)。本發(fā)明的這個(gè)方面使聲波有效地被消除。本發(fā)明的第三方面針對(duì)傳統(tǒng)立體聲或環(huán)繞聲裝置具有許多接線 和擴(kuò)音器單元以及相應(yīng)設(shè)置次數(shù)的問(wèn)題。因此，這個(gè)方面涉及在沒(méi) 有傳統(tǒng)上與立體和環(huán)繞聲系統(tǒng)有關(guān)的配線和分開(kāi)的擴(kuò)音器的情況下 建立真立體或環(huán)繞聲場(chǎng)。因此，本發(fā)明的第三方面提供一種使表示相應(yīng)聲道的多個(gè)輸入 信號(hào)看上去象是空間中相應(yīng)不同位置發(fā)出的方法，所述方法包括以下步驟在空間中各個(gè)所述位置提供聲反射或諧振曲面； 提供距空間中所述位置遠(yuǎn)端的輸出變換器陣列；以及 利用所述輸出變換器陣列，將各個(gè)聲道的聲波定向到空間中相 應(yīng)位置，使所述聲波由所述反射或諧振曲面重發(fā)； 所述定向步驟包括關(guān)于各個(gè)變換器，獲得各個(gè)輸入信號(hào)的延遲復(fù)制信號(hào)，所述延
遲復(fù)制信號(hào)被延遲相應(yīng)延時(shí)，所述相應(yīng)延時(shí)是根據(jù)相應(yīng)輸出變換器 在所述陣列中的位置以及空間中所述相應(yīng)位置來(lái)選擇的，使得聲道的聲波#:定向到關(guān)于所述聲道的空間中的位置；關(guān)于各個(gè)變換器，對(duì)各個(gè)輸入信號(hào)的相應(yīng)延遲復(fù)制信號(hào)進(jìn)行求和，以產(chǎn)生輸出信號(hào)；以及將所述輸出信號(hào)路由選擇到相應(yīng)變換器。此外，根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種用于使表示相應(yīng)聲道的多個(gè)輸入信號(hào)看上去象是從空間中相應(yīng)不同位置發(fā)出的設(shè)備，所述設(shè)備包括在空間中各個(gè)所述位置的聲反射或諧振曲面；距空間中的所述位置遠(yuǎn)端的輸出變換器陣列；以及控制器，用于利用所述輸出變換器陣列，將各個(gè)聲道的聲波定向到空間中那個(gè)聲道的相應(yīng)位置，使得所述聲波由所述反射或諧振曲面重發(fā)；所述控制器包括復(fù)制和延遲裝置，所述復(fù)制和延遲裝置^L安排成關(guān)于各個(gè)變換 器來(lái)獲得各個(gè)輸入信號(hào)的延遲復(fù)制信號(hào)，所述延遲復(fù)制信號(hào)被延遲 相應(yīng)延時(shí)，所述相應(yīng)延時(shí)是根據(jù)相應(yīng)輸出變換器在所述陣列中的位 置以及空間中所述相應(yīng)位置來(lái)選擇的，使得聲道的聲波被定向到關(guān) 于所述聲道的空間中的位置；加法器裝置，所述加法器裝置被安排成關(guān)于各個(gè)變換器來(lái)對(duì)各 個(gè)輸入信號(hào)的相應(yīng)延遲復(fù)制信號(hào)進(jìn)行求和，以產(chǎn)生輸出信號(hào)；以及路由選擇裝置，它將所述輸出信號(hào)路由選擇到相應(yīng)變換器，使 得所述聲道聲波;波定向到關(guān)于那個(gè)輸入信號(hào)的空間中位置。本發(fā)明的第四方面針對(duì)準(zhǔn)確知道變換器的位置以便取得某些特 殊效果是有用的問(wèn)題。根據(jù)本發(fā)明的笫四方面，提供一種檢測(cè)在輸出變換器陣列附近 的輸入變換器的位置的方法，所述方法包括以下步驟 從所述陣列的至少三個(gè)輸出變換器輸出相應(yīng)可識(shí)別聲測(cè)試信，,在所述輸入變換器接收各個(gè)所述測(cè)試信號(hào)； 檢測(cè)輸出各個(gè)測(cè)試信號(hào)和在輸入變換器接收所述測(cè)試信號(hào)之間 的時(shí)間；以及利用所述檢測(cè)的時(shí)間，通過(guò)三角測(cè)量來(lái)計(jì)算所述輸入變換器的 視在位置。還是根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供一種檢測(cè)位于輸入變換器陣 列附近的輸出變換器的位置的方法，所述方法包括以下步驟從所述輸出變4灸器輸出聲測(cè)試信號(hào)；在所述陣列中的至少三個(gè)輸入變換器接收所述測(cè)試信號(hào)；檢測(cè)輸出所述測(cè)試信號(hào)和在各個(gè)輸入變換器接收所迷測(cè)試信號(hào) 之間的時(shí)間；以及利用所述檢測(cè)的時(shí)間，通過(guò)三角測(cè)量來(lái)計(jì)算所述輸出變換器的 視在位置。也是根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供一種操作用來(lái)檢測(cè)位于輸出 變換器陣列附近的輸入變換器的位置的設(shè)備，所述設(shè)備包括 輸出變換器陣列； 輸入變換器；控制器，它被連接到所述輸出變換器陣列和所述輸入變換器， 所述控制器^^支安排成把相應(yīng)可識(shí)別聲測(cè)試信號(hào)路由選擇到至少三個(gè) 所述輸出變換器并檢測(cè)輸出各個(gè)測(cè)試信號(hào)和在所述輸入變換器接收 所述測(cè)試信號(hào)之間的時(shí)間，以便通過(guò)三角測(cè)量來(lái)計(jì)算所述輸入變換 器的視在位置。還是根據(jù)本發(fā)明的笫四方面，提供一種操作用來(lái)檢測(cè)位于輸入 變換器陣列附近的輸出變換器的位置的設(shè)備，所述設(shè)備包括 輸入變換器陣列； 輸出變換器；
控制器，它被連接到所述輸入變換器陣列和所述輸出變換器， 所述控制器被安排成把聲測(cè)試信號(hào)路由選擇到所述輸出變換器并檢 測(cè)輸出所述測(cè)試信號(hào)和在至少三個(gè)所述輸入變換器接收所述測(cè)試信 號(hào)之間的時(shí)間，使得通過(guò)三角測(cè)量來(lái)計(jì)算所述輸入變換器的視在位 置。因此，這個(gè)方面允許定位擴(kuò)音器陣列附近麥克風(fēng)的位置或麥克 風(fēng)陣列附近擴(kuò)音器的位置。這個(gè)定位功能可能與聲音方向和零定位 功能有利地組合。本發(fā)明的第五方面涉及僅關(guān)于輸入信號(hào)的單個(gè)頻帶來(lái)整形聲場(chǎng)。根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供一種利用輸出變換器陣列發(fā)送聲波的方法，所述方法包括以下步驟 頻率劃分輸入信號(hào)為至少兩個(gè)頻帶；關(guān)于所述輸出變換器陣列的各個(gè)輸出變換器，獲得所述輸入信 號(hào)的第 一頻帶的延遲復(fù)制信號(hào)，所述延遲復(fù)制信號(hào)被延遲相應(yīng)延時(shí)， 所述相應(yīng)延時(shí)是根據(jù)相應(yīng)輸出變換器在所述陣列中的位置來(lái)選擇的，使得從所述輸入信號(hào)的第一頻帶得到的聲場(chǎng)以所需方式^fc整形； 關(guān)于各個(gè)輸出變換器，獲得所述輸入信號(hào)的第二頻帶的復(fù)制信對(duì)所述第 一和第二頻帶的相應(yīng)復(fù)制信號(hào)進(jìn)行求和，以建立關(guān)于 各個(gè)變換器的相應(yīng)輸出信號(hào)；以及將所述輸出信號(hào)路由選擇到相應(yīng)變換器。還是根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供 一 種利用輸出變換器陣列發(fā) 送聲波的方法，所述方法包括以下步驟頻率劃分輸入信號(hào)為至少兩個(gè)頻帶；關(guān)于所述輸出變換器陣列的各個(gè)輸出變換器，獲得所述輸入信 號(hào)的第一頻帶的延遲復(fù)制信號(hào)，所述延遲復(fù)制信號(hào)被延遲相應(yīng)延時(shí)， 所述相應(yīng)延時(shí)是根據(jù)相應(yīng)輸出變換器在所述陣列中的位置以及第一43 選定方向來(lái)選擇的；換算并反相所述輸入信號(hào)的所述第 一 頻帶的所述延遲復(fù)制信— 關(guān)于各個(gè)輸出變換器，獲得所述輸入信號(hào)的第二頻帶的復(fù)制信對(duì)所述第一和第二頻帶的相應(yīng)復(fù)制信號(hào)進(jìn)行求和，以建立關(guān)于 各個(gè)變換器的相應(yīng)輸出信號(hào)；以及將所述輸出信號(hào)路由選擇到相應(yīng)變換器，使得在特定方向至少 部分消除從所述輸入信號(hào)的第一頻帶得到的聲波。也是根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供一種發(fā)送聲波的設(shè)備，它包括輸出變換器陣列；頻率劃分裝置，用于把輸入信號(hào)分為至少兩個(gè)頻帶；復(fù)制和延遲裝置，用于關(guān)于所述輸出變換器陣列的各個(gè)輸出變換器來(lái)獲得所述輸入信號(hào)的第一頻帶的延遲復(fù)制信號(hào)，所述延遲復(fù)制信號(hào)被延遲相應(yīng)延時(shí)，所述相應(yīng)延時(shí)是根據(jù)相應(yīng)輸出變換器在所述陣列中的位置來(lái)選擇的；所述復(fù)制器和延遲裝置還被安排成關(guān)于各個(gè)輸出變換器來(lái)獲得所述輸入信號(hào)的第二頻帶的復(fù)制信號(hào)；加法器裝置，用于對(duì)所述第一和第二頻帶的相應(yīng)復(fù)制信號(hào)進(jìn)行求和，以建立關(guān)于各個(gè)變換器的相應(yīng)輸出信號(hào)；以及路由選擇裝置，用于把所述輸出信號(hào)路由選擇到相應(yīng)變換器。 還是根據(jù)本發(fā)明的笫五方面，提供一種發(fā)送聲波的設(shè)備，它包括輸出變換器陣列；頻率劃分裝置，用于頻率劃分輸入信號(hào)為至少兩個(gè)頻帶； 復(fù)制和延遲裝置，用于關(guān)于所述輸出變換器陣列的各個(gè)輸出變 換器來(lái)獲得所述輸入信號(hào)的第一頻帶的延遲復(fù)制信號(hào)，所述延遲復(fù)
制信號(hào)被延遲相應(yīng)延時(shí)，所述相應(yīng)延時(shí)是根據(jù)相應(yīng)輸出變換器在所 述陣列中的位置和第 一選定方向來(lái)選擇的；換算器裝置和反相器裝置，用于換算并反相所述輸入信號(hào)的所述第一頻帶的所述延遲復(fù)制信號(hào)；所述復(fù)制器和延遲裝置還被安排成關(guān)于各個(gè)輸出變換器來(lái)獲得 所述輸入信號(hào)的第二頻帶的復(fù)制信號(hào)；加法器裝置，用于對(duì)所述第一和第二頻帶的相應(yīng)復(fù)制信號(hào)進(jìn)行 求和，以建立關(guān)于各個(gè)變換器的相應(yīng)輸出信號(hào)；以及路由選擇裝置，用于把所述輸出信號(hào)路由選擇到相應(yīng)變換器， 使得在特定方向至少部分地消除從所述輸入信號(hào)的第 一頻帶得到的 聲波。上述頻率分離在成零時(shí)特別有用，因?yàn)橄Ｍ话l(fā)射關(guān)于低頻率 的反射束，因?yàn)樗軐?dǎo)致在過(guò)大面積上的消除。本發(fā)明的第六方面針對(duì)操作員可能對(duì)定位聲波在何處聚焦有困 難，并因此對(duì)設(shè)置系統(tǒng)有困難的問(wèn)題。根據(jù)本發(fā)明的第六方面，提供一種指示聲音的焦點(diǎn)位置的方法， 所述方法包括以下步驟從分開(kāi)的源發(fā)出第一方向的笫一光射束和第二方向的第二光射 束，使得光射束相交于空間中第一位置；以及使從第 一輸入信號(hào)得到的第 一聲波聚焦在空間中所述第 一位置。還是根據(jù)本發(fā)明的第六方面，提供一種用于允許用戶選擇聲波聚焦位置的設(shè)備，所述設(shè)備包括至少一個(gè)輸出變換器，它被安排成接收第一輸入信號(hào)并輸出從所述第 一輸入信號(hào)得到的聲波；第一光源，用于發(fā)出可選擇的第一方向的第一光射束； 第二光源，用于發(fā)出可選擇的第二方向的第二光射束；以及 控制器，它被連接到所述輸出變換器和所述第一和第二光源，所述控制器響應(yīng)于用戶選擇來(lái)控制所述第 一和第二方向，并控制所 述至少 一個(gè)輸出變換器，使從所述第 一輸入信號(hào)得到的聲波被聚焦 在所述光射束相交的空間中第 一位置。本發(fā)明的第六方面允許使用可見(jiàn)光射束指示信號(hào)被聚焦在何 處。這在設(shè)置系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)所需效果時(shí)特別有用。本發(fā)明的第七方面針對(duì)當(dāng) 一 個(gè)以上輸入信號(hào)被路由選擇到輸出 變換器時(shí)，信號(hào)會(huì)被削波或失真的問(wèn)題。根據(jù)本發(fā)明的第七方面，提供一種限制至少 一個(gè)從第 一和第二 信號(hào)產(chǎn)生的輸出信號(hào)的方法，所述方法包括以下步驟對(duì)所述第 一信號(hào)開(kāi)窗，以建立包括所述第 一信號(hào)的連續(xù)抽樣的第一窗部分；確定所迷第一信號(hào)的所述窗部分中最大抽樣的大小；對(duì)所述第二信號(hào)開(kāi)窗，以建立包括所述第二信號(hào)的連續(xù)抽樣的第二窗部分；確定所述第二信號(hào)的所述窗部分中最大抽樣的大小； 將來(lái)自所述第一和第二窗部分的所述最大抽樣加到一起，以得 到第一控制信號(hào)；根據(jù)所述控制信號(hào)的大小衰減所述第一和第二信號(hào)的大?。灰约皬乃龅?一和第二信號(hào)產(chǎn)生所述至少 一個(gè)輸出信號(hào)。 還是根據(jù)本發(fā)明的第七方面，提供一種信號(hào)限制裝置，它包括 第一緩沖器，用于儲(chǔ)存第一信號(hào)的一系列連續(xù)抽樣； 第二緩沖器，用于儲(chǔ)存第二信號(hào)的一系列連續(xù)抽樣；分析裝置，用于在各個(gè)抽樣時(shí)鐘周期各個(gè)緩沖器中儲(chǔ)存的最大 值的確定；加法器，用于對(duì)所述最大值求和，以得到控制信號(hào)； 衰減器，用于根據(jù)所述控制信號(hào)將所述第一和第二信號(hào)中的每 一個(gè)衰減一個(gè)量；以及
用于從所述第一和第二信號(hào)生成輸出信號(hào)的裝置。因此，第七方面使輸入信號(hào)被適當(dāng)?shù)豝奐算，從而以筒單而有效 的方式避免任何削波和失真。本發(fā)明的第八方面針對(duì)陣列的輸出變換器可能出現(xiàn)故障，引起 不希望有的射束操縱效應(yīng)的問(wèn)題。因此，這個(gè)方面涉及對(duì)陣列中有 故障的輸出變換器的檢測(cè)以及其效應(yīng)的緩和。根據(jù)本發(fā)明的第八方面，提供一種檢測(cè)輸出變換器陣列中故障 變換器的方法，所述方法包括以下步驟將測(cè)試信號(hào)路由選擇到所述陣列的各個(gè)輸出變換器；以及分析在所述輸出變換器陣列附近的輸入變換器得到的信號(hào)，以 確定各個(gè)輸出變換器是否已經(jīng)出故障。本發(fā)明的第九方面針對(duì)操作員需要選擇射束被操縱到何處或聲 音看上去象是來(lái)自何處的問(wèn)題。根據(jù)本發(fā)明的第九方面，提供一種再現(xiàn)音頻信號(hào)的方法，所述 方法包括以下步驟對(duì)與所述音頻信號(hào)有關(guān)的信息信號(hào)進(jìn)行解碼；根據(jù)在所述解碼步驟中解碼的信息信號(hào)來(lái)處理所述音頻信號(hào)；再現(xiàn)所述處理的音頻信號(hào)。也是根據(jù)本發(fā)明的第九方面，提供一種方法，它包括 決定包括音頻信號(hào)的聲場(chǎng)在再現(xiàn)期間應(yīng)該如何;波整形；以及 根據(jù)所述決定的結(jié)果對(duì)所述信息信號(hào)進(jìn)行編碼。 還是根據(jù)本發(fā)明的第九方面，提供一種用于再現(xiàn)音頻信號(hào)的設(shè) 備，它包括用于輸入音頻信號(hào)的輸入端； 用于輸入信息信號(hào)的輸入端； 對(duì)所述信息信號(hào)進(jìn)行解碼的裝置；復(fù)制器和延遲裝置，所述復(fù)制器和延遲裝置被安排成關(guān)于輸出 變換器陣列的各個(gè)輸出變換器來(lái)獲得所述輸入信號(hào)的延遲復(fù)制信 號(hào)，所述延遲復(fù)制信號(hào)被延遲相應(yīng)延時(shí)，所述相應(yīng)延時(shí)是根據(jù)相應(yīng) 輸出變換器在所述陣列中的位置并根據(jù)所述解碼的信息信號(hào)來(lái)選擇的；路由選擇裝置，用于把各個(gè)所述延遲復(fù)制音頻信號(hào)路由選擇到 相應(yīng)輸出變換器，以便根據(jù)所述信息信號(hào)獲得聲場(chǎng)。此外，根據(jù)本發(fā)明的第九方面，提供一種解碼器，它包括用于與傳統(tǒng)輸出變換器驅(qū)動(dòng)器連接的裝置；用于接收多個(gè)音頻信號(hào)和多個(gè)有關(guān)信息信號(hào)的裝置；用于對(duì)所述信息信號(hào)進(jìn)行解碼并利用所述解碼的結(jié)果把所述音頻信號(hào)路由選擇到所述輸出變換器驅(qū)動(dòng)器以便用傳統(tǒng)輸出變換器取得所需效果的裝置。因此，這個(gè)方面涉及儲(chǔ)存要通過(guò)輸出變換器陣列再現(xiàn)的音頻信號(hào)的有利方式，它允許記錄聲場(chǎng)整形信息并允許與傳統(tǒng)再現(xiàn)設(shè)備的向后兼容。因此，操作員不需要每次再現(xiàn)信號(hào)時(shí)整形聲場(chǎng)(例如在電影院)。本發(fā)明的第十方面針對(duì)在給定了許多可能沖突的約束的情況下 設(shè)計(jì)聲場(chǎng)可能會(huì)困難的問(wèn)題。所以，這個(gè)方面涉及要由變換器陣列 輸出的聲場(chǎng)的設(shè)計(jì)。具體地說(shuō)，它涉及根據(jù)給定優(yōu)先級(jí)選擇適當(dāng)?shù)?延遲量和濾波器系數(shù)，以實(shí)現(xiàn)所需音響效果。根據(jù)本發(fā)明的第十方面，提供一種設(shè)計(jì)想要由輸出變換器陣列 建立的聲場(chǎng)的方法，所述方法包括以下步驟識(shí)別想要基本均勻覆蓋的區(qū)域；識(shí)別想要特定頻帶中的最小覆蓋的區(qū)域；將上述標(biāo)識(shí)按重要次序區(qū)分優(yōu)先次序；識(shí)別第二優(yōu)先權(quán)的嘗試實(shí)施可能對(duì)第 一優(yōu)先權(quán)的實(shí)施的損害 量；以及關(guān)于所述輸出變換器陣列的各個(gè)輸出變換器，選擇用于濾波被 路由選擇到相應(yīng)輸出變換器的輸入信號(hào)的系數(shù)，以獲得定向聲場(chǎng)，
所述聲場(chǎng)使第一優(yōu)先權(quán)在實(shí)際約束內(nèi)實(shí)施，并且所述第二優(yōu)先權(quán)的 實(shí)際實(shí)施對(duì)所述第 一優(yōu)先權(quán)的實(shí)施僅損害所述識(shí)別的量。
一般，本發(fā)明適用于最好完全數(shù)字可控聲相控陣列天線(數(shù)字
相控陣列天線，或DPAA)系統(tǒng)，其中包括排列在二維陣列中的多 個(gè)空間分布的聲電聲變換器(SET)，并且每一個(gè)SET都通過(guò)輸入 信號(hào)分配器連接到相同的數(shù)字信號(hào)輸入，所述分配器在將所述輸入 信號(hào)提供給各個(gè)SET之前對(duì)所述輸入信號(hào)進(jìn)行修改，以實(shí)現(xiàn)所需的 定向效果。
其中所固有的各種可能性以及實(shí)際更喜歡的型式，將從下文進(jìn) 行了解-
各個(gè)SET最好凈皮安排在面或彎曲曲面(曲面)，而不是隨機(jī)在 空間。但是，它們也可以是兩個(gè)或多個(gè)相鄰子陣的二維層疊的形式 一兩個(gè)或多個(gè)一個(gè)挨一個(gè)的距離很近的平行面或彎曲曲面。
在一個(gè)曲面中，構(gòu)成陣列的SET最好距離很近并且理想地完全 填充整個(gè)天線孔徑。這對(duì)實(shí)際圓截面的SET是不實(shí)際的，但這可以 通過(guò)三角形、正方形或六邊形截面的SET、或者一般通過(guò)具有鋪蓋 所述面的任何截面來(lái)實(shí)現(xiàn)。在SET截面沒(méi)有鋪蓋所述面時(shí)，對(duì)填充 孔徑接近的近似可以通過(guò)以層疊或一些陣列的形式來(lái)構(gòu)成陣列一即 三維的一其中至少一個(gè)附加SET曲面凈皮安裝在至少另一個(gè)這樣的曲 面之后，并且所述陣列中或各個(gè)后面陣列中的SET在前面陣列中的 間隙之間輻射。
SET最好是相似的，理想情況下它們相同。它們當(dāng)然是聲裝置， 即音頻裝置，并且最好它們能夠均勻地覆蓋整個(gè)聲頻帶或許從低 到(或低于)20Hz至高到20KHz或更高(音頻帶)。另一方面，可 以使用不同聲能力的若干SET,但它們一起覆蓋所期望的整個(gè)范圍。 所以，多個(gè)不同的SET可以在物理上組合在一起形成復(fù)合SET (CSET)，其中即使單個(gè)的SET不能覆蓋音頻帶，但不同SET的 組一起可以覆蓋音頻帶。作為其它變形，可以不對(duì)每個(gè)只能部分覆
蓋音頻帶的一些SET進(jìn)行分組，而是將它們分散在整個(gè)陣列，其中
SET中具有足夠的變化，使得陣列作為一個(gè)整體完全或近乎完全覆 蓋音頻帶。
CSET的另一種形式包含幾個(gè)(一般是兩個(gè))相同的變換器，其 中每一個(gè)變換器由相同信號(hào)驅(qū)動(dòng)。這減少了所需信號(hào)處理和驅(qū)動(dòng)電 子線路的復(fù)雜性，同時(shí)保留了大型DPAA的許多優(yōu)點(diǎn)。下文提及CSET 的位置時(shí)，需要理解這個(gè)位置是作為整體的CSET的質(zhì)心，即形成 CSET的所有單個(gè)SET的重心。
在曲面中，SET或CSET (在下文中這兩個(gè)都被稱為SET)的間 隔一即陣列的總體布置和結(jié)構(gòu)以及其中各個(gè)變換器被布置的方式—
最好是規(guī)則的，并且它們?cè)谒銮娴姆植甲詈檬菍?duì)稱的。因此，SET 最好以三角形、正方形或六角格子的形式被間隔。格子的類型和方 向可以被選擇，以控制旁瓣的間隔和方向。
盡管不是必需的，但各個(gè)SET最好在至少一個(gè)半球?qū)λ軌蛴?效輻射(或接收)的所有聲音波長(zhǎng)具有全向的輸入/輸出特性。
各個(gè)輸出SET可以采取任何方便或所需形式的聲輻射設(shè)備(例 如傳統(tǒng)擴(kuò)音器)，并且盡管它們最好都一樣，但它們也可以不一樣。 擴(kuò)音器可以是^^支稱為活塞聲輻射器的類型(其中變換器振膜通過(guò)活 塞移動(dòng))，并且在這樣一種情況下，各個(gè)SET的活塞輻射器的最大 輻射范圍(例如圓形SET的有效活塞直徑)最好盡可能小，并且理 想情況是等于或小于音頻帶中最大頻率的聲波長(zhǎng)(例如在空氣中， 20KHz聲波的波長(zhǎng)大約為17mm，因此，對(duì)于圓形活塞變換器，最大 直徑最好約為17mm。)
陣列面中的所述或各個(gè)SET陣列的總尺寸最好^1選擇為等于或 大于要嚴(yán)重影響陣列的極輻射圖的最低頻率在空氣中的聲波長(zhǎng)。因 此，如果期望能夠發(fā)出射束或操縱低到300Hz的頻率，則在與要求 操縱或發(fā)出射束的各個(gè)面成直角的方向，陣列大小最好應(yīng)該是至少 cs/300=U米(其中Cs是聲速)。
本發(fā)明適用于完全數(shù)字可控聲/可聽(tīng)聲定相陣列天線系統(tǒng)，并且 盡管實(shí)際變換器能由模擬信號(hào)驅(qū)動(dòng)，但它們最好由數(shù)字功率放大器
驅(qū)動(dòng)。典型的這樣一種數(shù)字功率放大器包括PCM信號(hào)輸入；時(shí)鐘 輸入(或從輸入PCM信號(hào)導(dǎo)出時(shí)鐘的裝置)；輸出時(shí)鐘，它可以在 內(nèi)部產(chǎn)生，也可以從輸入時(shí)鐘或從附加輸出時(shí)鐘輸入得到)；以及 任選的輸出電平輸入，它可以是數(shù)字(PCM)信號(hào)或模擬信號(hào)(在 后一種情況下，這個(gè)模擬信號(hào)也可以為放大器輸出提供功率)。數(shù) 字功率放大器的一種特性是，在任何任選的模擬輸出濾波之前，它 的輸出是離散值的并且逐步連續(xù)的，并且只能在與輸出時(shí)鐘周期匹 配的時(shí)間間隔改變電平。在提供了任選輸出電平輸入的情況下，離 散輸出值由任選輸出電平輸入控制。對(duì)于基于PWM的數(shù)字放大器， 輸出信號(hào)在任何整數(shù)倍的輸入抽樣周期的平均值表示輸入信號(hào)。對(duì) 于其它數(shù)字放大器，輸出信號(hào)的平均值趨向于在大于輸入抽樣周期 的周期的輸入信號(hào)的平均值。數(shù)字功率放大器的優(yōu)選形式包括雙極 性脈沖寬度調(diào)制器、以及1比特二進(jìn)制調(diào)制器(one-bit binary modulator)。
數(shù)字功率放大器的應(yīng)用避免了更普遍的需^""存在于大多數(shù)所 謂的"數(shù)字"系統(tǒng)中的一為各個(gè)變換器驅(qū)動(dòng)聲道提供數(shù)/模轉(zhuǎn)換器 (DAC)和線性功率放大器，因此功率驅(qū)動(dòng)效率可以非常高。此外， 由于大多數(shù)動(dòng)圈式聲變換器天生就是電感性的，并且在機(jī)械上就作 為非常有效的低通濾波器，因此可以不需要在數(shù)字驅(qū)動(dòng)電路和SET 之間增加復(fù)雜的電子低通濾波。換句話說(shuō)，SET可以直接由數(shù)字信 號(hào)驅(qū)動(dòng)。
DPAA具有一個(gè)或多個(gè)數(shù)字輸入端(輸入)。當(dāng)出現(xiàn)一個(gè)以上輸 入端時(shí)，有必要提供用于將各輸入信號(hào)路由選擇到各SET的裝置。
這可以通過(guò)將各輸入經(jīng)一個(gè)或多個(gè)輸入信號(hào)分配器連接到各SET 來(lái)完成。作為最基本的，輸入信號(hào)被饋送到單個(gè)分配器，且該單個(gè) 分配器具有到各個(gè)SET的獨(dú)立輸出(并且它輸出的信號(hào)適合于被修改，如下所述，以實(shí)現(xiàn)期望的目標(biāo))。另一方面，可有許多相似的 分配器，其中每一個(gè)取得所述輸入信號(hào)或所迷輸入信號(hào)的一部分，
或者各自的輸入信號(hào)，并且，每個(gè)分配器接著向各個(gè)SET提供各自
的輸出(在各種情況下，它輸出的信號(hào)適合于通過(guò)分配器進(jìn)行修改， 如下所述，以實(shí)現(xiàn)期望的目標(biāo))。在后一種情況下一多個(gè)分配器每
一個(gè)都饋送所有的SET —從各個(gè)分配器到任何一個(gè)SET的輸出必須 被組合，并且這由加法器電路在結(jié)果的饋送可能經(jīng)歷的任何其它修 改之前方便地完成。
輸入端最好接收一個(gè)或多個(gè)表示要由DPAA處理的聲音的數(shù)字 信號(hào)(輸入信號(hào))。當(dāng)然，定義要輻射的聲音的原始電信號(hào)可為模 擬形式，因此，本發(fā)明的系統(tǒng)可包括一個(gè)或多個(gè)才莫/數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)， 其中每一個(gè)被連接在輔助模擬輸入端(模擬輸入)和一個(gè)所述輸入 端之間，因而允許這些外部的模擬電信號(hào)到內(nèi)部數(shù)字電信號(hào)的轉(zhuǎn)換， 其中各個(gè)具有特定(和適合)的抽樣率Fsp因此，在DPAA中，除 了所述輸入，處理的信號(hào)是表示要由DPAA再現(xiàn)的聲波的時(shí)間抽樣 量化數(shù)字信號(hào)。
如果出現(xiàn)在某個(gè)輸入的信號(hào)與PDAA的其它組成部分和輸入信 號(hào)不同步，則在輸入和DPAA的其余內(nèi)部電子處理系統(tǒng)之間需要提 供數(shù)字抽樣率轉(zhuǎn)換器(DSRC) d各個(gè)DSRC的輸出與所有其它DSRC 同相并且速率相同地被計(jì)時(shí)，這樣來(lái)自具有不同時(shí)鐘頻率和/或相位 的輸入的根本不同的外部信號(hào)可以在DPAA中同步到一起，并有意 義地組合到一個(gè)或多個(gè)復(fù)合內(nèi)部數(shù)據(jù)通道。如果那個(gè)輸入信號(hào)的時(shí) 鐘接著^皮用作所有其它DSRC輸出的主時(shí)鐘，則在"主"通道上可 以省略DSRC。在幾個(gè)外部輸入信號(hào)已經(jīng)共享公共外部或內(nèi)部數(shù)據(jù)定 時(shí)時(shí)鐘的情況下，則實(shí)際上可有幾個(gè)這才羊的"主"通道。
任何才莫擬輸入通道都不需要DSRC，因?yàn)樗牟拍獢?shù)轉(zhuǎn)換處理可以 由用于直接同步(direct synchronisation)的內(nèi)部主時(shí)鐘控制。
本發(fā)明的DPAA包括分配器，用于在將輸入信號(hào)饋送到各個(gè)SET
之前對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行修改，以便實(shí)現(xiàn)期望的定向效果。分配器是具
有一個(gè)輸入和多個(gè)輸出的數(shù)字設(shè)備或軟件。DPAA的輸入信號(hào)之一 被饋送給它的輸入。它最好對(duì)每個(gè)SET具有一個(gè)輸出；另一方面， 一個(gè)輸出可以由多個(gè)SET或CSET單元共享。分配器一般向它的每 個(gè)輸出發(fā)送所述輸入信號(hào)的不同修改型式。修改可以是固定的，或 是利用控制系統(tǒng)可調(diào)的。由分配器執(zhí)行的修改可以包括應(yīng)用信號(hào)延 遲，應(yīng)用幅值控制和/或可調(diào)數(shù)字濾波。這些修改可以由信號(hào)延遲裝 置(SDM)、幅值控制裝置(ACM)和可調(diào)數(shù)字濾波器(ADF)完 成，它們分別各自位于分配器中。要注意的是，ADF可以被安排成 通過(guò)濾波器系數(shù)的適當(dāng)選擇對(duì)信號(hào)應(yīng)用延遲。此外，所述延遲可以 隨頻率而定，使得輸入信號(hào)的不同頻率被延遲不同的量，并且濾波 器可以產(chǎn)生所述信號(hào)的任何數(shù)量的這樣延遲型式的效果。在文中所 用的術(shù)語(yǔ)"延遲"或"延遲的"應(yīng)^皮解釋為包括由ADF和SDM應(yīng) 用的延遲的類型。延時(shí)可以是包括0的任何有用的持續(xù)時(shí)間，但一 般至少有一個(gè)復(fù)制輸入信號(hào)被延遲一個(gè)非0值。
信號(hào)延遲裝置(SDM)是可變數(shù)字信號(hào)時(shí)延單元。這里，因?yàn)?它們不是單個(gè)頻率或窄頻帶相移單元，而是真時(shí)延，因此DPAA將 在寬的頻帶(如音頻帶)上工作。可能有調(diào)整給定輸入端和各個(gè)SET 之間延遲的設(shè)備，有利的是，對(duì)每個(gè)輸入/SET組合有單獨(dú)的可調(diào)延 遲裝置。
對(duì)給定數(shù)字信號(hào)可能的最小延遲最好等于或小于Ts,即信號(hào)的 抽樣周期；對(duì)給定數(shù)字信號(hào)可能的最大延遲最好應(yīng)該被選擇得等于 或大于Te,即聲音穿過(guò)變換器陣列、穿過(guò)變換器陣列最大橫向范圍 D皿所用的時(shí)間，其中T。=Dmax/Cs， Cs是聲音在空氣中的速度。最好， 對(duì)給定數(shù)字信號(hào)可能的最小延遲遞增量應(yīng)該不大于Ts,即信號(hào)的抽 樣周期。否則需要信號(hào)的內(nèi)插。
幅值控制裝置(ACM)可以被方便地實(shí)現(xiàn)為用于總射束形狀修 改的數(shù)字幅值控制裝置。它可包括放大器或交流發(fā)電機(jī)(alternator)，
以便增加或減少輸出信號(hào)的幅值。就像SDM —樣，對(duì)每個(gè)輸yV/SET 組合最好有可調(diào)ACM。幅值控制裝置最好纟皮安排成對(duì)每個(gè)來(lái)自分配 器的信號(hào)輸出應(yīng)用不同的幅值控制，以中和DPAA是有限尺寸的事 實(shí)。這可以通過(guò)根據(jù)諸如高斯曲線或升余弦曲線的預(yù)定曲線規(guī)一化 各個(gè)輸出信號(hào)的幅值。因此， 一般到靠近陣列中心的SET的輸出信 號(hào)將不會(huì)受到嚴(yán)重影響，但那些靠近陣列周邊的輸出信號(hào)將根據(jù)它 們靠近陣列邊沿的程度纟皮衰減。
修改信號(hào)的另一種方式采用數(shù)字濾波器(ADF)，它的群延遲 和幅值響應(yīng)以特定的方式作為頻率的函數(shù)變化(而不僅僅是簡(jiǎn)單時(shí) 間延遲或電平改變)一簡(jiǎn)單延遲單元可用于實(shí)現(xiàn)這些濾波器，以減 少必須的計(jì)算。這個(gè)方法允許將DPAA輻射圖控制為頻率的函數(shù)， 它允許DPAA輻射圖的控制可以在不同頻帶單獨(dú)調(diào)整(這是有用的， 因?yàn)榉駝tDPAA輻射區(qū)域的波長(zhǎng)的尺寸、進(jìn)而其方向性將是頻率的 強(qiáng)函數(shù)(strong fiinction))。例如，對(duì)于比方說(shuō)2米范圍的DPAA, 它的低頻截止(對(duì)方向性)大約是150Hz區(qū)域，并且由于人耳對(duì)確 定這樣一種低頻率聲音的方向性有困難，因此，在這樣的低頻率下 不提供"射束操縱"延遲和幅值加權(quán)，而是設(shè)法取得優(yōu)化輸出電平， 這會(huì)更加有用。另外，濾波器的應(yīng)用也允許對(duì)每個(gè)SET的輻射圖中 的不均勻性的某種補(bǔ)償。
SDM延遲，ACM增益以及ADF系數(shù)可以是固定的或是響應(yīng)于 用戶輸入或在自動(dòng)控制下變化的。最好，聲道在使用時(shí)所需的任何 變化都以許多小增量完成，使得聽(tīng)不到不連續(xù)性。可以選擇這些增 量以定義預(yù)定的描述參數(shù)能怎樣塊地變化的"滾降(roll-off)"和"沖 擊"率。
如果陣列中不同的SET具有不同的固有靈敏度，則可能最好利 用直接與SET本身和/或其功率驅(qū)動(dòng)電路有關(guān)的才莫擬方法來(lái)校準(zhǔn)這樣 的不同，以便最小化分辨率的任何損失，所述損失因在信號(hào)處理通 路中利用數(shù)字校準(zhǔn)而引起。這個(gè)求精在以下情況下特別有用在系
統(tǒng)中多個(gè)輸入聲道信號(hào)被組合(加)到一起以用于各個(gè)SET的那些 點(diǎn)之前采用低比特?cái)?shù)高過(guò)抽樣率的數(shù)字編碼。
在提供一個(gè)以上輸入的情況下一即有編號(hào)為1到I的I個(gè)輸入， 并且在有編號(hào)為1到N的N個(gè)SET的情況下，最好對(duì)各個(gè)組合提供 單獨(dú)并且單獨(dú)可調(diào)的延遲、幅值控制和/或?yàn)V波器裝置Dm,(其中1=1 到I， n = 1到N,在I個(gè)輸入中的每一個(gè)和N個(gè)SET中的每一個(gè)之 間)。對(duì)于各個(gè)SET，因此具有I個(gè)延遲或?yàn)V波的數(shù)字信號(hào)，通過(guò)單 獨(dú)的分配器來(lái)自各個(gè)輸入的一個(gè)在應(yīng)用到SET之前^支組合。 一般在 各個(gè)分配器中有N個(gè)單獨(dú)的SDM、 ACM和/或ADF,每一個(gè)對(duì)應(yīng)一 個(gè)SET。如上所述，數(shù)字信號(hào)的這種組合由I個(gè)單獨(dú)的延遲信號(hào)的數(shù) 字代數(shù)相加來(lái)方便地完成一即，到各個(gè)SET的信號(hào)是來(lái)自I個(gè)輸入 中的每一個(gè)的單獨(dú)修改信號(hào)的線性組合。正是因?yàn)閷?duì)源于DSRC (見(jiàn) 上文)所希望的一個(gè)以上輸入的信號(hào)進(jìn)行數(shù)字相加的這個(gè)要求，同 步這些外部信號(hào)，因?yàn)橐话銓?duì)具有不同時(shí)鐘率和/或相位的兩個(gè)或兩 個(gè)以上的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行數(shù)字相加是沒(méi)有意義的。
輸入數(shù)字信號(hào)最好通過(guò)過(guò)抽樣噪聲整形量化器(ONSQ)，它減 少它們的比特寬度并增加它們的抽樣率，同時(shí)保持它們?cè)诼晭е械?信噪比(SNR)基本不變。這樣做的主要理由是允許數(shù)字變換器驅(qū)動(dòng) 電路("數(shù)字放大器")以合理的時(shí)鐘頻率工作。例如，如果驅(qū)動(dòng) 電路被實(shí)現(xiàn)為數(shù)字PWM，則如果到PWM電路的信號(hào)比特寬度是b 比特，且它的抽樣率為每秒s個(gè)抽樣，則PWM時(shí)鐘率p需要是p二2bs Hz—例如，對(duì)于b-16, s = 44KHz,則p = 2.88GHz,這個(gè)頻率在目 前的技術(shù)水平下非常不現(xiàn)實(shí)。但是，如果輸入信號(hào)被過(guò)抽樣4倍， 并且比特寬度減少到8比特，則p=28 x 4 x 44KHz=45MHz,這是易 于用標(biāo)準(zhǔn)邏輯或FPGA電路實(shí)現(xiàn)的。 一般，ONSQ的使用增加了信 號(hào)比特率。在示例中，假定原比特率R。= 16 x 44000 = 704Kb/s，同 時(shí)過(guò)抽樣比特率為Rq = 8 x 44000 x 4 = 1.408Mb/s (是前面的兩倍)。 如杲ONSQ連接在輸入和到數(shù)字延遲發(fā)生器(DDG)的輸入之間，
則DDG—般要求更多的儲(chǔ)存容量以適應(yīng)更高的比特率；但是，如果 DDG在輸入比特寬度和抽樣率下工作(這樣在DDG中需要最小的 儲(chǔ)存容量)，而如果ONSQ連接到各個(gè)DDG輸出和SET數(shù)字驅(qū)動(dòng) 器之間，則每個(gè)SET需要一個(gè)ONSQ,在SET數(shù)量很大的情況下， 它增加了 DPAA的復(fù)雜性。在后一種情況中有兩個(gè)另外的折衷
1. 在需要足夠精密控制信號(hào)延遲的情況下，DDG電路能以 較低時(shí)鐘率工作；以及
2. 在具有不同ONSQ的陣列的情況下，來(lái)自其中每個(gè)ONSQ 的量化噪聲可以纟皮設(shè)計(jì)為與來(lái)自所有其它ONSQ的噪聲不 相關(guān)，使得在DPAA的輸出中，量化噪聲成分將以不相關(guān) 的方式相加，因此SET數(shù)量的每一個(gè)加倍將導(dǎo)致總量化 噪聲功率增加3dB而不是6dB。
并且這些考慮會(huì)使后DDG ONSQ (或兩級(jí)OSNQ"—個(gè)前DDG和 一個(gè)后DDG)成為更吸引人的實(shí)現(xiàn)策略。
輸入數(shù)字信號(hào)最好通過(guò)一個(gè)或多個(gè)數(shù)字預(yù)補(bǔ)償器，以校正SET 的線性和/或非線性響應(yīng)特性。在具有多個(gè)輸入/分配器的DPAA的情 況下，基本上是如果要執(zhí)行非線性補(bǔ)償，則在出現(xiàn)在DDG之后的 數(shù)字加法器中組合了各個(gè)聲道之后對(duì)數(shù)字信號(hào)執(zhí)行非線性補(bǔ)償；這 導(dǎo)致對(duì)每個(gè)SET需要單獨(dú)的非線性補(bǔ)償器(NLC)。但是，在線性 補(bǔ)償?shù)那闆r下，或者在僅只有一個(gè)輸入/分配器的情況下，補(bǔ)償器可 以直接位于輸入之后的數(shù)字信號(hào)流中，并且每輸入需要最多一個(gè)補(bǔ) 償器。這樣的線性補(bǔ)償器被有用地實(shí)現(xiàn)為濾波器，可以在寬頻范圍 上對(duì)SET進(jìn)行幅值和相位響應(yīng)校正；這樣的非線性補(bǔ)償器一般校正 SET馬達(dá)和懸掛部件的不完善(非線性)性能，其中在要求SET移 動(dòng)部件相當(dāng)大偏移情況下，SET馬達(dá)和懸掛部件高度非線性。
DPAA系統(tǒng)可與遙控手持機(jī)(手持機(jī)) 一起使用，所逸手持機(jī)在 某一距離(理想的是從DPAA的收聽(tīng)區(qū)域中的任何地方)與DPAA 電子線路進(jìn)行通信(通過(guò)有線、或無(wú)線電、或紅外、或其它某種無(wú)
線技術(shù))，并對(duì)DPAA的所有主要功能提供手動(dòng)控制。這樣一種控 制系統(tǒng)對(duì)提供以下功能非常有用1) 選擇哪個(gè)輸入要^^連接到哪一分配器，也可稱作"聲道；2) 控制各個(gè)聲道的焦點(diǎn)位置和/或射束形狀；3) 控制各個(gè)聲道的各自音量級(jí)設(shè)置；以及4) 利用具有內(nèi)置麥克風(fēng)(見(jiàn)后面)的手持機(jī)進(jìn)行初始參數(shù)設(shè)置。 也可有互連兩個(gè)或多個(gè)這樣的DPAA以協(xié)調(diào)它們的輻射圖、它們的聚 焦及它們的優(yōu)化過(guò)程的裝置；儲(chǔ)存并再調(diào)用延遲組(對(duì)DDG)和濾波器系數(shù)(對(duì)ADF)的裝置；參考附圖，通過(guò)僅為非限制性的示例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述，附圖中

圖1示出簡(jiǎn)單的單輸入設(shè)備的表示； 圖2A和2B示出變換器的多個(gè)表面陣列的正視和透視圖； 圖3A和3B示出可能的CSET配置的正面圖以及包括多種類型 的SET的陣列的正—見(jiàn)圖；圖4A和4B示出SET的矩形和六邊形陣列的正視圖；圖5是多輸入設(shè)備的方框圖；圖6是具有自己的主時(shí)鐘的輸入級(jí)的方框圖；圖7是恢復(fù)外部時(shí)鐘的輸入級(jí)的方框圖；圖8是通用分配器的方框圖；圖9示出后面敞開(kāi)的輸出變換器陣列，它^皮操作用來(lái)以對(duì)稱方 式把聲音定向到聽(tīng)眾；圖10是用于本發(fā)明最佳實(shí)施例的線性》文大器和數(shù)字放大器的方 框圖；圖11的方框圖示出ONSQ級(jí)能被結(jié)合到與圖5所示相似的設(shè)備 中的點(diǎn)；
圖12的方框圖示出線性和非線性補(bǔ)償能^皮結(jié)合到與圖1所示相似的設(shè)備中的位置；圖13的方框圖示出線性和非線性補(bǔ)償能^皮結(jié)合到多輸入設(shè)備中 的位置；圖14示出幾個(gè)陣列與公共控制和輸入級(jí)的互連； 圖15示出根據(jù)本發(fā)明第一方面的分配器；圖16A到16D示出能利用本發(fā)明第一方面的設(shè)備實(shí)現(xiàn)的聲場(chǎng)的 四種類型；圖17示出用于選擇性地使由擴(kuò)音器輸出的信號(hào)為零的設(shè)備； 圖18示出用于選擇性地使由輸出變換器陣列輸出的信號(hào)為零的 設(shè)備；圖19是實(shí)現(xiàn)選擇性成零的設(shè)備的方框圖； 圖20示出為減少哺叫而在麥克風(fēng)上的零的聚焦，； 圖21的平面圖說(shuō)明為實(shí)現(xiàn)環(huán)繞聲效果的輸出變換器陣列和反射/ 諧振屏；圖22說(shuō)明利用三角測(cè)量來(lái)定位輸入變換器位置的設(shè)備； 圖23的平面圖示出風(fēng)對(duì)聲場(chǎng)的影響以及減少這種影響的設(shè)備； 圖24的平面圖示出具有位于0點(diǎn)的輸入零的三個(gè)輸入變換器的 陣列；圖25A到F的時(shí)線圖解釋如何給從0點(diǎn)發(fā)出的信號(hào)較小加權(quán)； 圖26A到F的時(shí)線圖解釋從X點(diǎn)發(fā)出的信號(hào)如何很小地受輸入 成零影響；圖27的方框圖示出測(cè)試信號(hào)生成和分析如何能被結(jié)合到與圖5 所示相似的設(shè)備中；圖28的方框圖示出將測(cè)試信號(hào)插入到輸出信號(hào)中的兩種方式； 圖29的方框圖示出能夠以不同方式整形不同頻率的設(shè)備； 圖30是允許焦點(diǎn)顯像的設(shè)備的平面圖；圖31是限制兩個(gè)輸入信號(hào)以避免削波或失真的設(shè)備的方框圖；58
以及圖32是能夠提取與音頻信號(hào)有關(guān)的聲場(chǎng)整形信息的再現(xiàn)設(shè)備的 方框圖。在下面提供的描述和圖利用方框圖必要地描述了本發(fā)明，其中 各框表示硬件部件或信號(hào)處理步驟。在原則上，通過(guò)建立單獨(dú)的物 理部件以執(zhí)行各個(gè)步驟、并如所示的那樣對(duì)它們進(jìn)行互連，可以實(shí) 現(xiàn)本發(fā)明?？梢岳脤Ｓ没蚩删幊碳呻娐穼?shí)現(xiàn)幾個(gè)步驟，可能在 一個(gè)電路中組合幾個(gè)步驟。將會(huì)理解，實(shí)際上可能最方便的是利用 數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)或通用微處理器以軟件執(zhí)行幾個(gè)信號(hào)處理步 驟。步驟序列可以由單獨(dú)的處理器或由共享一個(gè)微處理器的單獨(dú)的 軟件例行程序來(lái)執(zhí)行、或^皮組合成單個(gè)例行程序以提高效率。圖中一般只給出了音頻信號(hào)通路；為了清晰，時(shí)鐘和控制連接 從略，除非對(duì)表達(dá)觀點(diǎn)有必要。此外，只示出少量的SET、信道、 及其有關(guān)電路，因?yàn)槿绻▽?shí)際大量的單元，圖形變得雜亂并且 難以解釋。在描述本發(fā)明的各個(gè)方面之前，描述適合于按照所述各個(gè)方面 中任何一個(gè)方面使用的設(shè)備的實(shí)施例將是有用的。圖1的方框圖描繪一個(gè)簡(jiǎn)單DPAA。輸入信號(hào)(101)饋送到分 配器(102),分配器(102)許多輸出(圖中是6個(gè))中的每一個(gè) 通過(guò)任選的放大器(103)連接到物理上被安排成二維陣列(105) 的輸出SET (104)。分配器修改發(fā)送到各個(gè)SET的信號(hào)，以產(chǎn)生所 需輻射圖。在分配器之前和之后可以有其它處理步驟，稍后將依次 說(shuō)明。圖10示出了;^欠大器部分的詳細(xì)情況。圖2示出了^f皮安排成構(gòu)成前曲面(201 )和笫二曲面(202)的SET (104 ),使得后曲面的SET通過(guò)前曲面中SET之間的間隙輻射。圖3示出了被安排成構(gòu)成陣列(302)的CSET (301)，以及被 組合成構(gòu)成陣列(305 )的兩種不同類型的SET ( 303、 304)。在圖 3a的情況下，CSET的"位置"可以被認(rèn)為是在SET組的重心。
圖4示出了構(gòu)成矩形陣列(401)和六邊形陣列(402)的SET (104)的兩種可能配置。圖5示出了具有兩個(gè)輸入信號(hào)(501、 502 )和三個(gè)分配器(503、 504、 505 )的DPAA。分配器503處理信號(hào)501，而504和505都處 理輸入信號(hào)502。從用于各個(gè)SET的各分配器的輸出由加法器(506) 相加，并經(jīng)過(guò)》丈大器103到SET 104。輸入部分的細(xì)節(jié)在圖6和7中 被示出。為了說(shuō)明，圖6示出了具有三個(gè)數(shù)字輸入(601)和一個(gè)模擬輸 入(602)的輸入電路的可能配置。為了清晰，省略了數(shù)字接收機(jī)和 模擬緩沖電路。有一個(gè)內(nèi)部主時(shí)鐘源(603 ),它被施加到各個(gè)數(shù)字 輸入上的DSRC (604)和才莫擬輸入上的ADC (605 )。大多數(shù)現(xiàn)行 的數(shù)字音頻傳輸格式(如S/PDIF、 AES/EBU) 、 DSRC和ADC—起 處理聲道的對(duì)(立體聲)。所以，最方便的是成對(duì)處理輸入聲道。圖7示出了其中具有兩個(gè)數(shù)字輸入(701)的一種配置，已知這 兩個(gè)數(shù)字輸入是同步的，并且利用PLL或其它時(shí)鐘恢復(fù)設(shè)備(702) 從所述數(shù)字輸入導(dǎo)出主時(shí)鐘。這種情況將在例如從外部環(huán)繞聲解碼 器提供幾個(gè)聲道時(shí)發(fā)生。所述時(shí)鐘接著被施加到剩余輸入(601 )的 DSRC ( 604 )。圖8示出了分配器的部件。它有來(lái)自輸入電路的單個(gè)輸入信號(hào) U01)和多個(gè)輸出(802)，每一個(gè)輸出對(duì)應(yīng)一個(gè)SET和SET組。 從輸入到各個(gè)輸出的通路包含SDM ( 803 )和/或ADF (804 )和/或 ACM(805 )。如果在各個(gè)信號(hào)通路中進(jìn)行的^f務(wù)改是相似的，則分配 器可以通過(guò)在分解信號(hào)之前包括全局SDM、 ADF和/或ACM級(jí) (806-808 )而更有效地實(shí)現(xiàn)。各個(gè)分配器的各個(gè)部分的參數(shù)可以在 用戶控制或自動(dòng)控制下變化。沒(méi)有示出為此所需的控制連接。在某些情況下，特別是音樂(lè)廳和舞臺(tái)設(shè)置中，也可能利用下列 事實(shí)在變換器陣列后面敞開(kāi)(即變換器的后方周圍沒(méi)有放置不透 聲(sound-opaque)箱體)的情形下，當(dāng)形成具有實(shí)焦點(diǎn)的射束時(shí)， DPAA在它的輻射圖中前后對(duì)稱。例如，在上述示例中，聲反射或 散射曲面位于DPAA前面靠近這樣的實(shí)焦點(diǎn)，附加的這種反射或散 射面可以有利地-波置于DPAA后面的鏡象實(shí)焦點(diǎn)，以進(jìn)一步以所需 方式定向聲音。具體地說(shuō)，如果DPAA ^皮設(shè)置為它的側(cè)面對(duì)著目標(biāo) 聽(tīng)眾區(qū)，并且來(lái)自陣列前面的軸外射束被轉(zhuǎn)向聽(tīng)眾的特定部分，比 如說(shuō)聽(tīng)眾席的左邊，則它的來(lái)自DPAA后面的鏡像聚焦射束(反相) 將被定向到聽(tīng)眾席的右邊同一聽(tīng)眾的適當(dāng)分開(kāi)的部分。在這種方式 中，可以從變換器的前后輻射場(chǎng)得到有用的聲功率。圖9說(shuō)明使用 后面敞開(kāi)的DPAA (901)將信號(hào)傳送到聽(tīng)眾(902、 903 )的左和右 部分，利用后輻射。聽(tīng)眾的不同部分接收具有相反極性的信號(hào)。這 個(gè)系統(tǒng)可被用于檢測(cè)麥克風(fēng)位置(見(jiàn)后)，其中通過(guò)檢查麥克風(fēng)技 術(shù)的信號(hào)的極性，任何;漠糊都能^l解決。圖10示出可能的功率放大器配置。在一種選項(xiàng)中，可能來(lái)自分 配器或加法器的輸入數(shù)字信號(hào)(1001 )通過(guò)DAC ( 1002)以及具有 可選增益/音量控制輸入(1004 )的線性功率放大器(1003 )。輸出 饋送給SET或SET組(1005 )。在最佳配置中，這次示出兩個(gè)SET 饋送。輸入(1006 )直接饋送具有任選全局音量控制輸入(1008 ) 的數(shù)字放大器(1007 )。全局音量控制輸入也可以方便地用作輸出 驅(qū)動(dòng)電路的電源。離散值數(shù)字放大器輸出在到達(dá)SET ( 1005 )之前 任選地通過(guò)模擬低通濾波器(1009)。圖11示出ONSQ級(jí)可以或者如(1101)那樣在分配器之前結(jié)合 到DPAA，或者如(1102)那樣在加法器之后結(jié)合到DPAA,或者在 兩個(gè)位置結(jié)合到DPAA。就像其它方框圖那樣，這只示出一種DPAA。 如果同時(shí)使用幾種，則能以任何順序插入另外的處理步驟。圖12示出將線性補(bǔ)償(1201)和/或非線性補(bǔ)償(1202)結(jié)合到 單個(gè)分配器DPAA中。如果分配器僅使用純延遲而沒(méi)有濾波或幅值 改變，則非線性補(bǔ)償只能用于這個(gè)位置。圖13示出多分配器DPAA中線性和/或非線性補(bǔ)償?shù)呐渲?。線
性補(bǔ)償1301也可以在分配器之前一皮用在輸入級(jí)，但現(xiàn)在各個(gè)輸出必須分別被非線性補(bǔ)償1302。該配置在分配器濾波或改變信號(hào)的幅值 時(shí)也允許非線性補(bǔ)償。補(bǔ)償器的使用允許使用相對(duì)便宜的變換器來(lái) 得到良好結(jié)果，因?yàn)槿魏稳毕荻伎梢杂蓴?shù)字補(bǔ)償來(lái)考慮。如果在復(fù) 制之前進(jìn)行補(bǔ)償，這將具有每個(gè)輸入信號(hào)只需要一個(gè)補(bǔ)償器的附加 優(yōu)點(diǎn)。圖14說(shuō)明了三個(gè)DPAA (1401)的互連。在這種情況中，輸入 (1402)、輸入電路(1403 )和控制系統(tǒng)(l404)由所有三個(gè)DPAA 共享。輸出電路和控制系統(tǒng)可以分別裝在或結(jié)合到一個(gè)DPAA中、 其它的作為從DPAA。另一方面，三個(gè)DPAA可以相同，而使從DPAA 中的冗余電路無(wú)效。該設(shè)置允許增加的功率，并且如果陣列被并排 -改置，則在低頻率有更好的方向性。 本發(fā)明的第一方面現(xiàn)將參考圖15和圖16A-D概括地描述本發(fā)明的第一方面。第一 方面的設(shè)備具有圖1所示的一般結(jié)構(gòu)。圖15更詳細(xì)地示出本實(shí)施例 的分配器(102)。從圖5可以看到，輸入信號(hào)(101)通過(guò)輸入端(1514)被路由 選擇到復(fù)制器(1504 )。復(fù)制器(1504 )具有將輸入信號(hào)復(fù)制預(yù)定 數(shù)量并在所述預(yù)定數(shù)量的輸出端(1518)提供相同信號(hào)的功能。輸 入信號(hào)的各個(gè)復(fù)制信號(hào)接著被提供給用于修改所述復(fù)制信號(hào)的裝置(1506 )。 一般，用于修改復(fù)制信號(hào)的裝置(1506 )包括信號(hào)延遲 裝置(1508 )、幅值控制裝置(1510 )以及可調(diào)數(shù)字濾波裝置(1512 )。 但是，應(yīng)該指出，幅值控制裝置(1510)完全是任選的。此外，也 可以省略信號(hào)延遲裝置(1508 )和可調(diào)數(shù)字濾波器(1512)中的不 管哪一個(gè)。裝置(1506 )修改復(fù)制信號(hào)最基本的功能是提供不同 復(fù)制信號(hào)在某種意義上被延遲通常不同的量。正是選擇延遲確定輸 出變換器(104)輸出各種延遲型式的輸入信號(hào)(101)時(shí)所實(shí)現(xiàn)的 聲場(chǎng)。延遲的、以及最好是修改的復(fù)制信號(hào)經(jīng)輸出端(1516)從分
配器(102)輸出。已經(jīng)提到，由各個(gè)信號(hào)延遲裝置(1508 )和/或各個(gè)可調(diào)數(shù)字濾 波器(1512)執(zhí)行的相應(yīng)延遲的選擇決定性地影響實(shí)現(xiàn)聲場(chǎng)的類型。 本發(fā)明的第 一方面涉及四個(gè)特別有利的聲場(chǎng)及其線性組合。第一實(shí)施例圖16A示出根據(jù)本發(fā)明的第 一方面的第 一 實(shí)施例的聲場(chǎng)。 平面圖中示出包括各種輸出變換器(104)的陣列(105)。輸出變換器的其它行可能位于例如圖4A或4B所示被說(shuō)明行之上或之下。在這個(gè)實(shí)施例中，由各個(gè)信號(hào)延遲裝置(508 )應(yīng)用到各個(gè)復(fù)制 信號(hào)的延遲^皮設(shè)為相同值，例如0 (在所說(shuō)明的平面陣列的情況下)， 或設(shè)成作為曲面形狀函數(shù)的值(在彎曲曲面的情況下)。這產(chǎn)生表 示輸入信號(hào)(101 )的大致平行的聲"射束"，它具有平行于陣列(105 ) 的波陣面F。盡管通常也將有"旁瓣"，但射束方向的輻射(垂直于 波陣面)會(huì)比其它方向強(qiáng)烈得多。^f叚i殳陣列(105)的物理范圍是一 個(gè)或幾個(gè)感興趣的聲音頻率上的波長(zhǎng)。這個(gè)事實(shí)表示旁瓣一般在需 要時(shí)可以通過(guò)ACM或ADF的調(diào)整纟皮衰減或去除。這個(gè)第 一 實(shí)施例中的工作模式 一 般可以被看作是其中陣列 (105)模仿一個(gè)非常大的傳統(tǒng)擴(kuò)音器的情形。陣列(105)的所有 各個(gè)變換器(104)都被同相地操作，以產(chǎn)生主方向垂直于陣列平面 的對(duì)稱射束。得到的聲場(chǎng)將與使用直徑為D的單個(gè)大擴(kuò)音器時(shí)得到 的聲場(chǎng)非常相似。第二實(shí)施例第 一 實(shí)施例可以被看作是更一般的第二實(shí)施例的特例。 在這個(gè)實(shí)施例中，由信號(hào)延遲裝置(1508 )或可調(diào)數(shù)字濾波器 (1512)應(yīng)用到各個(gè)復(fù)制信號(hào)的延遲是變化的，使得延遲在變換器 (104)中以穿過(guò)陣列表面的某選定方向系統(tǒng)化地增加。這在圖15B 中被示出。在各個(gè)信號(hào)被路由選擇到它們各自的輸出變換器(104)
之前應(yīng)用到這些信號(hào)延遲可由圖15B中變換器后面延伸的虛線來(lái)形象化。較長(zhǎng)的虛線表示較長(zhǎng)的延遲時(shí)間。通常，虛線和實(shí)際延遲時(shí)間之間的關(guān)系將是^=^^，其中d表示虛線長(zhǎng)度，t表示對(duì)各個(gè)信號(hào) 應(yīng)用的延遲量，以及c表示聲音在空氣中的速度。可以從圖15B看出，在圖15B中，隨著你從左邊向右邊移動(dòng)， 應(yīng)用到輸出變換器的延遲線性增加。因此，路由選擇到變換器(104a) 的信號(hào)基本上沒(méi)有延遲并因此是第 一個(gè)離開(kāi)陣列的信號(hào)。路由選擇 到變換器U04b)上的信號(hào)應(yīng)用了小延遲，因此這個(gè)信號(hào)是第二個(gè) 離開(kāi)陣列的信號(hào)。應(yīng)用到變換器(104c、 104d、 104e等)的延遲逐 步增加，使得相鄰變換器的輸出之間存在固定延遲。這樣一 系列延遲產(chǎn)生與第 一 實(shí)施例中產(chǎn)生的相似的大致平行的 聲"射束"，只是現(xiàn)在射束偏轉(zhuǎn)了角度，大小取決于所用的系統(tǒng)延 遲增量。對(duì)于非常小的延遲(tn Te， n),射束方向?qū)⒎浅＝咏?與陣列(105)正交；對(duì)于較大的延遲(最大tn) ~Te,射束可以被 操縱為與所述曲面幾乎正切。已經(jīng)描述，聲波可以通過(guò)選擇延遲被定向，而沒(méi)有聚焦，使來(lái) 自各個(gè)變換器的聲波的相同時(shí)間部分(表示相同信息的聲波的那些 部分)一起構(gòu)成以特定方向傳播的前面。通過(guò)減少由分配器提供到距離陣列邊緣更近的SET的信號(hào)幅值 (相對(duì)于4是供到距離陣列中部更近的SET的幅值)，輻射圖中旁瓣 (由于有限的陣列尺寸)的水平可以-故降低。例如，高斯或升余弦 曲線可被用于確定來(lái)自各個(gè)SET的信號(hào)的幅值。在調(diào)整有限的陣列 尺寸的效果和由外部SET中減少的幅值引起的功率減小之間達(dá)到折 衷。第三實(shí)施例如果由信號(hào)延遲裝置(1508 )和/或自適應(yīng)數(shù)字濾波器(1502) 應(yīng)用的信號(hào)延遲被選擇，使得延遲加上從SET (104 )到DPAA前面 空間中的選定點(diǎn)的聲波傳播時(shí)間的和對(duì)所有SET為相同值一即使得 來(lái)自各個(gè)輸出變換器的聲波作為同相聲音到達(dá)選定點(diǎn)一于是可能使DPAA把聲音聚焦在那個(gè)點(diǎn)P。這在圖16C中被說(shuō)明。從圖16C可以看到，盡管這次不是線性，但應(yīng)用在各個(gè)輸出變 換器U04a到104h)的延遲也增加。這樣導(dǎo)致彎曲的波陣面F，它 收斂于焦點(diǎn)，使得焦點(diǎn)處和焦點(diǎn)周圍(在尺寸大致等于聲音的各個(gè) 譜分量的波長(zhǎng)的范圍中)的聲強(qiáng)顯著地高于附近的其它點(diǎn)。 獲得聲波聚焦所需的計(jì)算可^皮歸納如下焦點(diǎn)4立置矢量，f =X第n個(gè)傳感器位置，Pn =尸, 尸 第n個(gè)傳感器的發(fā)送時(shí)間，t,丄V(/-尸"f(/-尸")各個(gè)傳感器所需延遲,d —其中k是確保所有的延遲為正從而可實(shí)現(xiàn)的恒定偏移量。通過(guò)如前所述適當(dāng)?shù)倪x擇延遲組，焦點(diǎn)的位置幾乎可以在DPAA前面的任何位置廣泛地變化。 第四實(shí)施例圖16D示出第一方面的第四實(shí)施例，其中使用了另一個(gè)基本原 理來(lái)確定對(duì)路由選擇到各個(gè)輸出變換器的信號(hào)所應(yīng)用的延遲。在這 個(gè)實(shí)施例中，調(diào)用惠更斯小波理i侖(Huygens wavelet theorem)才莫擬 具有視在原點(diǎn)O的聲場(chǎng)。這是通過(guò)將信號(hào)延遲裝置(1508)或自適
應(yīng)數(shù)字濾波器(1512)建立的信號(hào)延遲設(shè)置為等于從陣列后面空間 上的 一 點(diǎn)到各個(gè)輸出變換器的聲音傳播時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這些延遲在圖16D中用虛線示意。從圖16D將會(huì)看到，那些位置最靠近才莫擬原點(diǎn)位置的輸出變換二 器在那些位置距原點(diǎn)位置較遠(yuǎn)的變換器之前輸出信號(hào)。由各個(gè)變換 器發(fā)出的波所建立的干涉圖建立聲場(chǎng)，它對(duì)陣列前面近場(chǎng)中的聽(tīng)眾 來(lái)說(shuō)好像是從沖莫擬原點(diǎn)發(fā)出的。圖16D示出半球形波陣面。這些波陣面合起來(lái)建立波陣面F， 波陣面F具有的曲率和移動(dòng)方向與從;溪擬原點(diǎn)發(fā)出的波陣面的一樣。 因此，獲得實(shí)際聲場(chǎng)。計(jì)算延遲的公式現(xiàn)在為其中、的定義同第三實(shí)施例，而j是任一偏移量。因此，可以看到，根據(jù)本發(fā)明的第一方面的方法涉及利用復(fù)制器(1504)獲得N個(gè)復(fù)制信號(hào)，其中每一個(gè)對(duì)應(yīng)N個(gè)輸出變換器中 的一個(gè)。這些復(fù)制信號(hào)中的每一個(gè)接著^皮延遲(也許被濾波)相應(yīng) 的延時(shí)，其中所述相應(yīng)的延時(shí)是根據(jù)陣列中相應(yīng)輸出變換器的位置 和要達(dá)到的效果來(lái)選擇的。延遲信號(hào)接著被路由選擇到各個(gè)輸出變 換器，以建立適當(dāng)?shù)穆晥?chǎng)。分配器(102)最好包括獨(dú)立的復(fù)制和延遲裝置，使得信號(hào)可被 復(fù)制并且延遲可被應(yīng)用到各個(gè)復(fù)制信號(hào)。但是，本發(fā)明中也包括其 它配置，例如，可使用具有N個(gè)抽頭的輸入緩沖器，抽頭的位置確 定延遲量。所述系統(tǒng)是線性的，因此它可能通過(guò)將一個(gè)特定的輸出變換器 所需的延遲信號(hào)簡(jiǎn)單地加在一起來(lái)任意組合上面的四種效果中的任 何一個(gè)。相似地，系統(tǒng)的線性特性表示幾個(gè)輸入每一個(gè)都可以分別 不同地以上述方式^:聚焦或^皮定向，引起可控制并可大大區(qū)別的區(qū) 域，其中不同的聲場(chǎng)(表示在不同輸入處的信號(hào))可以遠(yuǎn)離DPAA 被適當(dāng)?shù)慕?。例如，可以使第一信?hào)看上去是從DPAA后面的某
一距離發(fā)出的，而第二信號(hào)可以被聚焦在DPAA前面的某一距離的 位置上。本發(fā)明的第二方面本發(fā)明的第二方面涉及使用DPAA不是用于定向或模擬聲音原 點(diǎn)、而是定向"反聲"，使得可在聲場(chǎng)中建立寧?kù)o點(diǎn)。根據(jù)第二方面的這樣一種方法在擴(kuò)音(PA)系統(tǒng)中特別有用， 因?yàn)槊慨?dāng)擴(kuò)音器系統(tǒng)由物理上靠近擴(kuò)音器的麥克風(fēng)發(fā)出的放大信號(hào) 驅(qū)動(dòng)時(shí)，擴(kuò)音系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)"哺聲"或正的電聲反饋。在這個(gè)情況下，擴(kuò)音器的輸出到達(dá)麥克風(fēng)(常常以相當(dāng)窄的頻 帶)，并且被麥克風(fēng)拾取，接著被放大并饋送給擴(kuò)音器，它又從擴(kuò) 音器到達(dá)麥克風(fēng)…并且在接收信號(hào)的相位和頻率與本麥克風(fēng)信號(hào)的 輸出匹配時(shí)，組合的信號(hào)迅速地建立，直到系統(tǒng)飽和。并且發(fā)出響 亮又討厭的嘯聲、或"嘯聲"噪聲。已知反反饋或反聲反饋裝置用于減少或抑制聲反饋。它們能以 許多不同方式工作。例如。它們可以減少在聲反饋發(fā)生的特定頻率 上的增益^放大量，使所述頻率上的環(huán)路增益小于1。另一方面，它們可以修改所述頻率上的相位，使擴(kuò)音器的輸出趨向于消除而不是 加上麥克風(fēng)信號(hào)。另一種可能性是在從麥克風(fēng)到擴(kuò)音器的信號(hào)通路中包括頻移裝 置(常產(chǎn)生僅幾赫茲的頻移)，使得反饋信號(hào)不再匹配麥克風(fēng)信號(hào)。這些方法中沒(méi)有一個(gè)完全讓人滿意，并且本發(fā)明的第二方面建 議一種新方法，適合于麥克風(fēng)/擴(kuò)音器系統(tǒng)采用安排成陣列的多個(gè)單 獨(dú)變換器單元的任何情況，具體地說(shuō)，適合于擴(kuò)音器系統(tǒng)利用多個(gè) 如在比如說(shuō)國(guó)際專利公布WO 96/31086的說(shuō)明書(shū)中公開(kāi)的變換器單 元的情況。更具體地說(shuō)，本發(fā)明的第二部分建議饋送到各個(gè)變換器 單元的信號(hào)的相位和幅值被安排成使得陣列上的效果是在 一 個(gè)或多 個(gè)選定方向上(沿著所述方向可能實(shí)際有麥克風(fēng))或在一個(gè)或多個(gè) 選定點(diǎn)上產(chǎn)生大大減少的靈敏度。換句話說(shuō)，本發(fā)明的第二方面在
一個(gè)實(shí)施例中建議擴(kuò)音器單元陣列產(chǎn)生輸出零，所述輸出零被定向到存在能拾取聲音并產(chǎn)生哺聲的麥克風(fēng)位置、或者定向到因?yàn)槟?種原因不希望定向高聲級(jí)的位置。通過(guò)將要消除的信號(hào)的反相型式聚焦或定向到特定位置，可以 消除聲波(即可以形成零)。要消除的信號(hào)可以通過(guò)計(jì)算或測(cè)量得 到。因此，本發(fā)明的第二方面的方法一般利用圖1的設(shè)備來(lái)提供通過(guò)適當(dāng)選擇延遲所提供的定向聲場(chǎng)。由各種變換器(104)輸出的信 號(hào)是聲場(chǎng)信號(hào)的反相和換算型式，使得它們趨向于消除從未反相輸 出信號(hào)得到的聲場(chǎng)中的信號(hào)。圖17示出這種機(jī)制的一個(gè)示例。這里， 輸入信號(hào)(101)被輸入到控制器(1704 )?？赡茉趯⒀舆t應(yīng)用到所 述輸入信號(hào)之后，控制器將所述輸入信號(hào)路由選擇到傳統(tǒng)擴(kuò)音器 (1702 )。擴(kuò)音器(1702 )輸出從所述輸入信號(hào)得到的聲波，以建 立聲場(chǎng)(1706) 。 DPAA (104)被安排成在這個(gè)聲場(chǎng)內(nèi)所謂的"零" 位置P產(chǎn)生基本上寧?kù)o的點(diǎn)。這是通過(guò)計(jì)算通過(guò)擴(kuò)音器(1702 )由 所述信號(hào)在點(diǎn)P引起的聲壓值來(lái)實(shí)現(xiàn)的。所述信號(hào)接著利用與根據(jù) 本發(fā)明第一方面描述的聚焦正常聲信號(hào)相似的方法被反相并聚焦在 點(diǎn)P (見(jiàn)圖17)。通過(guò)計(jì)算或測(cè)量位置P處聲場(chǎng)的準(zhǔn)確級(jí)別并換算 所述反相信號(hào)，可以實(shí)現(xiàn)幾乎完全的消除，使得實(shí)現(xiàn)更精確的消除。聲場(chǎng)中要消除的信號(hào)幾乎與提供給擴(kuò)音器(1702 )的信號(hào)完全 一樣，除了它將受到在成零點(diǎn)測(cè)量的擴(kuò)音器的脈沖響應(yīng)的影響(它 也由房間聲學(xué)影響，但為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)將忽略這一點(diǎn))。因此，擴(kuò)音 器脈沖響應(yīng)模型對(duì)確保正確實(shí)現(xiàn)成零是有用的。如果沒(méi)有使用考慮 了脈沖響應(yīng)的校正，可能事實(shí)上是增強(qiáng)該信號(hào)而不是消除它(例如， 如果是180°不同相)。脈沖響應(yīng)(擴(kuò)音器對(duì)無(wú)窮大幅度和無(wú)窮小持 續(xù)時(shí)間、但仍具有有限面積的尖銳脈沖的響應(yīng)) 一般包括由在施加 了脈沖后的連續(xù)時(shí)間的抽樣表示的 一 系列值。這些值可以被換算以 得到FIR濾波器的系數(shù)，所述系數(shù)可以被應(yīng)用于輸入到擴(kuò)音器(1702 ) 的信號(hào)以獲得考慮了脈沖響應(yīng)的校正信號(hào)。這個(gè)校正信號(hào)可以接著 被用于計(jì)算成零點(diǎn)的聲場(chǎng)，從而可以發(fā)出適當(dāng)?shù)姆绰暽涫?。成零點(diǎn) 的聲場(chǎng)被稱作"要消除的信號(hào)"。由于上面提及的FIR濾波器引起信號(hào)流中的延遲，它對(duì)延遲其 它一切以獲得適當(dāng)?shù)耐绞怯杏玫摹Q句話說(shuō)，到擴(kuò)音器(1702 ) 的輸入信號(hào)被延遲，使得存在FIR濾波器利用擴(kuò)音器(1702 )的脈 沖響應(yīng)計(jì)算聲場(chǎng)的時(shí)間。脈沖響應(yīng)的測(cè)量可以通過(guò)將測(cè)試信號(hào)加到發(fā)送到擴(kuò)音器(1702 ) 的信號(hào)中并利用成零點(diǎn)的輸入變換器對(duì)它們進(jìn)行測(cè)量。另 一方面， 可以利用系統(tǒng)的模型進(jìn)行計(jì)算。圖18示出本發(fā)明這個(gè)方面的另一個(gè)實(shí)施例。這里，沒(méi)有使用單 獨(dú)的擴(kuò)音器(1702)建立初始聲場(chǎng)，而是將DPAA用于此目的。在 這種情況下，輸入信號(hào)被復(fù)制并被路由選擇到各個(gè)輸出變換器。位 置P處聲音信號(hào)的大小的計(jì)算非常簡(jiǎn)單，因?yàn)樵谶@個(gè)位置的聲音僅 僅歸于DPAA的輸出。這通過(guò)首先計(jì)算從各個(gè)輸出變換器到成零點(diǎn) 的發(fā)送時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)。在成零點(diǎn)的脈沖響應(yīng)包括各輸出變換器的各脈 沖響應(yīng)之和，在輸入信號(hào)將建立初始聲場(chǎng)時(shí)被延遲并被濾波，然后 :故再一皮延遲發(fā)送時(shí)間到成零點(diǎn)并由于1/r2距離效應(yīng)而被衰減。嚴(yán)格的說(shuō)，這種脈沖響應(yīng)應(yīng)該與各個(gè)陣列變換器的脈沖響應(yīng)進(jìn) 行巻積(即，濾波)。但是，成零信號(hào)通過(guò)那些相同的變換器被再 現(xiàn)，因此它在那一級(jí)經(jīng)相同的濾波。如果我們對(duì)成零使用測(cè)量的(見(jiàn) 下文)而不晃基于才莫型的脈沖響應(yīng)，則通常有必要對(duì)測(cè)量的響應(yīng)與 輸出變換器的脈沖響應(yīng)進(jìn)行去巻積。利用上述考慮得到的要消除的信號(hào)在重新被復(fù)制之前被反相并 ^L換算。接著對(duì)這些復(fù)制信號(hào)應(yīng)用延遲，使得反相信號(hào)聚焦在位置P。 通常有必要進(jìn)一步延遲原始(未反相)輸入信號(hào)，使得反相(成零) 信號(hào)可以在和預(yù)定為零的聲場(chǎng)相同的時(shí)間到達(dá)成零點(diǎn)。對(duì)于各個(gè)輸 出變換器，輸入信號(hào)的復(fù)制信號(hào)和各個(gè)延遲反相輸入信號(hào)的復(fù)制信 號(hào)^皮加在一起，以建立那個(gè)變換器的輸出信號(hào)。
實(shí)現(xiàn)這種效應(yīng)的設(shè)備示于圖19。輸入信號(hào)(101)被路由選擇到第一分配器(1906 )和處理器(1910)。它從處理器(1910)被路 由選擇到反相器(1902 )，并且反相的輸入信號(hào)被路由選擇到第二 分配器(1908 )。在第一分配器(1906)中，輸入信號(hào)沒(méi)經(jīng)延遲地 或經(jīng)恒定延遲地被傳送到各個(gè)加法器(1904 )。另一方面，應(yīng)用一 組延遲以獲得定向輸入信號(hào)。處理器(1910)處理輸入信號(hào)以獲得 表示由于輸入信號(hào)(考慮了輸入信號(hào)的所有定向)而將建立的聲場(chǎng) 的信號(hào)。已經(jīng)提到，這種處理一般將包括利用各種變換器的已知脈 沖響應(yīng)、應(yīng)用到各個(gè)輸入信號(hào)復(fù)制信號(hào)的已知延遲時(shí)間以及從各個(gè) 變換器到成零點(diǎn)的已知發(fā)送時(shí)間來(lái)確定在成零點(diǎn)的聲場(chǎng)。第二分配 器(1908 )復(fù)制并延遲反相的聲場(chǎng)信號(hào)，并且延遲的復(fù)制信號(hào)被路 由選擇到各個(gè)加法器(1904 )，以便加到第一分配器的輸出中。單 個(gè)輸出信號(hào)接著被路由選擇到各個(gè)輸出變換器(104)。如所提及的那樣，第一分配器(1906 )可以提供定向的或模擬的原聲場(chǎng)。這在 需要以特定方向定向多個(gè)聲波但需要結(jié)果場(chǎng)的某部分非常寧?kù)o時(shí)有 用。由于系統(tǒng)是線性的，可以對(duì)各個(gè)離開(kāi)第二分配器的復(fù)制信號(hào)執(zhí) 行反相器(1902)中執(zhí)行的反相。顯然，在復(fù)制之前執(zhí)行反相步驟 是有利的，因?yàn)槟菢泳椭恍枰粋€(gè)反相器(1902)。反相步驟也可 以結(jié)合到濾波器中，此外，如果分配器(1906)結(jié)合了 ADF，則初 始聲場(chǎng)和成零射束都可以由它通過(guò)對(duì)涉及初始聲場(chǎng)和成零射束的濾 波器系數(shù)求和產(chǎn)生。如果輸入變換器(例如麥克風(fēng))被用于測(cè)量感興趣位置的聲音， 則成零點(diǎn)可以在還沒(méi)有由已知設(shè)備建立的聲場(chǎng)內(nèi)形成。圖20示出這 樣一種系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。麥克風(fēng)(2004)被連接到控制器(2002 )并被 安排成測(cè)量空間中特定位置的聲級(jí)?？刂破?2002)對(duì)所測(cè)量的信 號(hào)進(jìn)行反相并建立這個(gè)反相信號(hào)的延遲復(fù)制信號(hào)，使得將反相信號(hào) 聚焦在麥克風(fēng)位置。這建立了關(guān)于麥克風(fēng)位置的聲場(chǎng)的負(fù)反饋回路，70
這趨于確保麥克風(fēng)位置的寧?kù)o。當(dāng)然，在麥克風(fēng)(2004)檢測(cè)的實(shí) 際聲音(例如由于嘈雜的房間)以及表示到達(dá)麥克風(fēng)位置的反相檢 測(cè)信號(hào)的聲波之間將有延遲。但是，對(duì)于低頻率，所述延遲是容許 的。為了計(jì)及這個(gè)效應(yīng)，DPAA的輸出變換器(104)的信號(hào)輸出可 以被濾波，使得僅包括低頻分量。上面的實(shí)施例利用聚焦在一個(gè)點(diǎn)的反相(還可能換算了的)聲場(chǎng)信號(hào)描述了 "成零"概念。但是，更常見(jiàn)的是，成零可以包括利 用與根據(jù)第一方面的第一和第二實(shí)施例描述的方法相似的方法定向平行射束。陣列或本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是多方面的。 一個(gè)這樣的優(yōu)點(diǎn)是聲能可以 選擇性地"不"被定向，從而可產(chǎn)生"寧?kù)o點(diǎn)"，同時(shí)使定向到環(huán) 繞區(qū)其它部分的能量基本上不變(盡管，已經(jīng)提及，它可以另外被 整形以形成正射束)。這在饋送給擴(kuò)音器的信號(hào)全部或部分是從擴(kuò) 音器陣列附近的麥克風(fēng)得到的情況下特別有用如果"反射束"是 從揚(yáng)聲器陣列定向到這樣一 個(gè)麥克風(fēng)，則在這個(gè)方向或就在這個(gè)點(diǎn) 的系統(tǒng)環(huán)路增益被減小，并且聲反饋的可能性被減少；即零或部分 零位于麥克風(fēng)或麥克風(fēng)附近。在有多個(gè)麥克風(fēng)處，如在舞臺(tái)或會(huì)議 中，多個(gè)反射束可以這樣;故形成并^f皮定向在各個(gè)麥克風(fēng)。也可以看到第三個(gè)好處，當(dāng)收聽(tīng)區(qū)的一個(gè)或多個(gè)區(qū)域不利地受 反射墻(reflections off walls )或其它邊界影響時(shí)，反射束可以被定 向在那些邊界，以減少其中任何反射的不利影響，從而提高收聽(tīng)區(qū) 中聲音的質(zhì)量。本發(fā)明的揚(yáng)聲器系統(tǒng)在采用的聲音波長(zhǎng)為比得上陣列的物理尺寸的極端情況下會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。因此，在變換器陣列的主要2D尺寸的一個(gè)或兩個(gè)中的陣列范圍小于低于系統(tǒng)使用的有用范圍中給定頻率(Fc)的一個(gè)或幾個(gè)聲音波長(zhǎng)的情況下，則它在這些尺寸的一個(gè)或 兩個(gè)中產(chǎn)生有效定向性的能力將某種程度或甚至大大^L降低。此外，在波長(zhǎng)與相關(guān)尺寸的一個(gè)或兩者比較非常大時(shí)，定向性將基本上為
0。因此，在低于頻率Fc時(shí)，陣列的定向性目的在任何情況下無(wú)效。 但是，更糟糕的是，被用于產(chǎn)生反射束的變換器陣列所不希望有的 副作用，在頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于Fc時(shí)，所有方向的輸出能量可以-故無(wú)意識(shí) 地大大減少，因?yàn)楸豢醋魇禽椛淦鞯淖儞Q器陣列現(xiàn)在具有多個(gè)正相 和負(fù)相的單元，這些單元在空間上的間距遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于一個(gè)波長(zhǎng)，產(chǎn)生 破壞性干擾，其效果主要是消除遠(yuǎn)聲場(chǎng)中如果不是所有方向、那也 是許多方向上的輻射一這是在反射束的產(chǎn)生中所不希望的。應(yīng)該指 出，正常的低頻信號(hào)可以在對(duì)輸出功率沒(méi)有太大影響的情況下被操 縱。它只是在成零時(shí)出現(xiàn)上述功率問(wèn)題。為了處理這種特殊情況，到變換器陣列的驅(qū)動(dòng)信號(hào)應(yīng)該首先被分成低于頻率Fs的頻率(低頻段)和高于頻率Fs的頻率(高頻段)， 其中Fs大約在Fc的區(qū)域中(即，由于陣列與低于頻率Fs的頻率的 信號(hào)波長(zhǎng)相比尺寸小，它在遠(yuǎn)聲場(chǎng)中開(kāi)始破壞性干擾的地方)。接 著，高頻段信號(hào)通過(guò)延遲單元以標(biāo)準(zhǔn)方式被饋送到變換器陣列單元， 同時(shí)低頻段信號(hào)繞過(guò)延遲單元被單獨(dú)定向并直接被饋送到陣列中所 有的輸出變換器(在各個(gè)變換器與它的相應(yīng)的高頻段信號(hào)的輸出相 加)。在這種方式中，低于Fs的較低頻率同相地被饋送通過(guò)整個(gè)陣 列到各個(gè)單元，并且不會(huì)在遠(yuǎn)聲場(chǎng)進(jìn)行破壞性千擾，同時(shí)一組或多組SDM發(fā)出高于Fs的較高頻率射束和反射束，以在遠(yuǎn)聲場(chǎng)產(chǎn)生有 用的射束和反射束，同時(shí)較低頻率的聲場(chǎng)現(xiàn)在保持不受影響。稍后 將參考本發(fā)明第五方面來(lái)描述利用這種頻率劃分的本發(fā)明實(shí)施例。圖20和圖18的設(shè)備可以-波組合，使得在麥克風(fēng)(2004)檢測(cè) 的輸入信號(hào)一般由DPAA的變換器(104)輸出，但在麥克風(fēng)本身位 置消除了這個(gè)輸出信號(hào)。如所討論的，聲反饋(正的電聲反饋)的 可能性一般在系統(tǒng)增益^皮設(shè)為高于某一級(jí)時(shí)出現(xiàn)。這個(gè)限制級(jí)常常 足夠低，使麥克風(fēng)的用戶不得不非?？拷?，以得到足夠的敏感度， 這可能是成問(wèn)題的。但是，利用DPAA在麥克風(fēng)的方向被設(shè)置為產(chǎn) 生零或反射束，可以大大減少這種不希望的效應(yīng)，并且系統(tǒng)增將益
增加到更高級(jí)提供更有益的敏感度。 本發(fā)明的第三方面本發(fā)明的第三方面涉及利用DPAA系統(tǒng)建立環(huán)繞聲或立體效果，其中只利用單個(gè)聲音發(fā)送設(shè)備，這種設(shè)備與根據(jù)本發(fā)明的第 一和第 二方面已描述的設(shè)備相似。具體的說(shuō)，本發(fā)明的第三方面涉及以不 同方向定向不同聲道，使聲波撞到反射或諧振面并由此被重發(fā)。本發(fā)明的第三方面針對(duì)DPAA在室外(或基本無(wú)回聲情況的其 它任何地方)工作的問(wèn)題，觀察者需要移動(dòng)到那些聲音已經(jīng)被聚焦 的區(qū)域附近，以便容易感覺(jué)獨(dú)立的聲場(chǎng)。否則觀察者定位已經(jīng)建立 了的獨(dú)立聲場(chǎng)會(huì)有困難。如果聲反射面，或者再輻射所吸收的入射聲能的聲諧振體被放 置于這樣的聚焦區(qū)，它再輻射聚焦的聲音，并因此有效地成為遠(yuǎn)離 DPAA并位于聚焦區(qū)的新聲源。如果使用平面反射器，則反射的聲 音主要被定向到特定的方向；如果使用漫反射器，則聲音被或多或 少地再輻射到所述反射器的同 一邊遠(yuǎn)離聚焦區(qū)的所有方向。因此， 如果表示不同輸入信號(hào)的許多不同聲音信號(hào)被DPAA以所述方式聚 焦到不同聚焦區(qū)，并且在各個(gè)聚焦區(qū)內(nèi)放置了這樣的反射器或諧振 器使得重新定向來(lái)自各個(gè)聚焦區(qū)的聲音，則利用本文所迷設(shè)計(jì)的單 個(gè)DPAA可能建立真的多獨(dú)立源聲輻射器系統(tǒng)。它實(shí)際不是聚焦聲 音，而是聲音能以本發(fā)明第一方面的第二實(shí)施例的方式被定向。在非無(wú)回聲條件下(諸如正常的室內(nèi)環(huán)境)用多個(gè)獨(dú)立聚焦射 束一即用表示聚焦在不同和獨(dú)立區(qū)域的不同輸入信號(hào)的聲音信號(hào)一 以之前所述方式操作DPAA的情況下，其中具有多個(gè)硬和/或主要聲 反射邊界曲面，具體地說(shuō)，在那些聚焦區(qū)域被定向到一個(gè)或多個(gè)反 射邊界曲面的情況下，由于反射的聲音(來(lái)自邊界)從那些區(qū)域到 達(dá)所述觀察者， 一個(gè)觀察者僅僅利用他的正常定向聲音感覺(jué)就能夠 容易地感覺(jué)獨(dú)立的聲場(chǎng)，同時(shí)在它們相應(yīng)的獨(dú)立聚焦區(qū)在空間上定 位它們中的每一個(gè)。
值得強(qiáng)調(diào)的是，在這樣一種情況下，觀察者感覺(jué)決不依賴于將 人工心理聲學(xué)要素引入聲音信號(hào)的DPAA的實(shí)際獨(dú)立聲場(chǎng)。因此，只要觀察者離DPAA的近聲場(chǎng)輻射足夠遠(yuǎn)，則對(duì)于真聲音位置，觀 察者的位置相對(duì)不太重要。以這樣的方式，利用在大多數(shù)實(shí)際環(huán)境 中具有的天然邊界，只用一個(gè)物理擴(kuò)音器(DPAA)可以實(shí)現(xiàn)多聲道 "環(huán)繞聲"。在缺乏適當(dāng)自然反射邊界的環(huán)境中要產(chǎn)生相似的效果的情況 下，可以通過(guò)適當(dāng)放置人工反射或諧振曲面獲得相似的獨(dú)立多源聲 場(chǎng)，其中聲源最好應(yīng)該看上去從那些曲面發(fā)出并接著在那些表面定 向射束。例如，在大型音樂(lè)廳或室外環(huán)境，光學(xué)透明塑料或玻璃板 可以被放置并用作幾乎沒(méi)有視覺(jué)影響的聲音反射器。在需要廣泛傳 播來(lái)自那些區(qū)域的聲音時(shí)，可以改為引入聲音散射反射器或?qū)拵еC 振器(這將使光學(xué)透明更困難但不是不可能)。圖21說(shuō)明利用單個(gè)DPAA和多個(gè)反射或諧振曲面(2102)為聽(tīng) 眾(2103)提供多個(gè)源。由于它不依賴于心理聲學(xué)提示，因此可以 在整個(gè)收聽(tīng)區(qū)聽(tīng)到環(huán)繞聲效果。在使用聚焦而不僅僅是定向的情況下，直徑大致等于焦點(diǎn)尺寸 的球面形狀反射器可被用于在廣角上實(shí)現(xiàn)漫反射。為了進(jìn)一 步增強(qiáng) 漫反射效果，曲面應(yīng)該按需要漫反射的聲頻波長(zhǎng)的比例有一個(gè)粗糙 度。本發(fā)明的第三方面可以與本發(fā)明的第二方面結(jié)合使用，以提供 其它聲道的反射束可被定向到與給定聲道有關(guān)的反射器。因此，用 立體聲(2聲道系統(tǒng))作例子，聲道1可以被聚焦在反射器1，聲道 2可以被聚焦在反射器2,并且將包括適當(dāng)?shù)某闪悖允孤暤?在反 射器2處為零，并使聲道2在反射器1處為零。這樣將確保只有正 確的聲道在相應(yīng)反射面具有有效能量。本發(fā)明的這個(gè)方面的重要優(yōu)勢(shì)在于可以用單個(gè)DPAA設(shè)備來(lái)實(shí) 現(xiàn)所有上面所述情況，通過(guò)輸入信號(hào)的延遲復(fù)制信號(hào)(可能被校正并被反相)的求和來(lái)建立各個(gè)變換器的輸出信號(hào)。因此，傳統(tǒng)上與 環(huán)繞聲系統(tǒng)有關(guān)的許多布線和設(shè)備被省去了 。 本發(fā)明的第四方面本發(fā)明的第四方面涉及利用麥克風(fēng)(輸入變換器)和測(cè)試信號(hào) 來(lái)定位輸出變換器陣列附近麥克風(fēng)的位置或麥克風(fēng)陣列附近擴(kuò)音器 的位置。根據(jù)這個(gè)方面，提供一個(gè)或多個(gè)能夠檢測(cè)來(lái)自DPAA的聲發(fā)射 的麥克風(fēng)，它們通過(guò)有線或無(wú)線裝置被連接到DPAA控制電路。DPAA 結(jié)合子系統(tǒng)，所述子系統(tǒng)被安排成能夠通過(guò)測(cè)量從三個(gè)或更多(一 般從所有的)SET到麥克風(fēng)的信號(hào)傳播時(shí)間以及三角測(cè)量來(lái)計(jì)算麥 克風(fēng)相對(duì)于一個(gè)或多個(gè)DPAA SET的位置，從而提供在不干擾聽(tīng)眾 對(duì)節(jié)目素材聲音的感覺(jué)的情況下使用DPAA期間跟蹤麥克風(fēng)的移動(dòng) 可能性。在DPAA SET陣列后面敞開(kāi)的情況下一即它從變換器的兩 邊以偶極子似的方式輻射一可以通過(guò)檢查接收信號(hào)的相位(特別是 在低頻率的情況)來(lái)解決可能不明確的麥克風(fēng)位置，即在DPAA前 面還是后面。聲速在一場(chǎng)演出期間隨氣溫而變化，它影響地點(diǎn)的聲學(xué)位置以 及揚(yáng)聲器系統(tǒng)的性能，它可以通過(guò)利用附加三角測(cè)量點(diǎn)以相同的處 理^皮確定。利用特定測(cè)試圖(如依次到各個(gè)SET的偽隨機(jī)噪聲序列 或短脈沖序列，其中在tp《r,/Cs的意義上，脈沖長(zhǎng)度Tp等于或短于所 需的空間分辨率rs)或通過(guò)由DPAA廣播的節(jié)目素材中引進(jìn)低級(jí)測(cè) 試信號(hào)(可能被設(shè)計(jì)為聽(tīng)不到的)、然后通過(guò)交叉相關(guān)性對(duì)它們進(jìn) 行;險(xiǎn)測(cè)，可以進(jìn)行麥克風(fēng)定位。控制系統(tǒng)可以^皮增加到DPAA中，用于通過(guò)改變由SDM應(yīng)用的 延遲和/或ADF的濾波器系數(shù)來(lái)優(yōu)化(在某種需要的意義上) 一個(gè)或 多個(gè)指定位置的聲場(chǎng)。如果上述麥克風(fēng)可用，那么這個(gè)優(yōu)化可發(fā)生 在建立時(shí)間一例如在DPAA的預(yù)才丸行使用(pre-performance use)期 間一或者在實(shí)際使用中。在后一種情況下， 一個(gè)或多個(gè)麥克風(fēng)可以被嵌入用于控制DPAA的手持機(jī)，而在這種情況下，控制系統(tǒng)可以 被主動(dòng)地設(shè)計(jì)為實(shí)時(shí)跟蹤麥克風(fēng)，從而連續(xù)優(yōu)化手持機(jī)位置的、進(jìn)而至少一個(gè)聽(tīng)眾的假定位置的聲音。通過(guò)在控制系統(tǒng)中建立DPAA 的模型(很可能軟件模型)及其聲學(xué)特性，任選地加上它目前所處 的環(huán)境的it型(即它在哪里用，例如試聽(tīng)室)，控制系統(tǒng)可利用這 種才莫型自動(dòng)估計(jì)對(duì)DPAA參數(shù)所需的調(diào)整，以便優(yōu)化任何用戶指定 的位置的聲音，以減少任何討厭的旁瓣。也可以使剛剛描述的控制系統(tǒng)調(diào)整 一 個(gè)或多個(gè)指定位置的聲級(jí) ~^例如實(shí)況演出中:^皮連接到DPAA的麥克風(fēng)所處的位置，或者已知 不想要的反射曲面的位置一使其最小化，建立"死區(qū)"。以這種方 式，可以避免不想要的麥克風(fēng)/DPAA反饋，以及不想要的室內(nèi)混響。 這種可能性已經(jīng)在涉及本發(fā)明的第二方面的部分進(jìn)行了討論。通過(guò)利用隱蔽測(cè)試信號(hào)一也就是，DPAA電子電路中產(chǎn)生的附加 信號(hào)，所述測(cè)試信號(hào)被設(shè)計(jì)為聽(tīng)眾基本上感覺(jué)不到，并且以低級(jí)偽 隨機(jī)噪聲序列為代表，它們被疊加在節(jié)目信號(hào)上一可以從空間上跟 蹤一個(gè)或多個(gè)實(shí)況演出麥克風(fēng)(通過(guò)所述麥克風(fēng)和DPAA變換器之 間延遲圖的適當(dāng)處理)。這個(gè)麥克風(fēng)空間信息又可被用于諸如定位 麥克風(fēng)^l移動(dòng)到的"死去"(注意隱蔽測(cè)試信號(hào)在麥克風(fēng)位置需要 具有非0幅值)的目的。圖22說(shuō)明了利用麥克風(fēng)指定收聽(tīng)區(qū)中位置的可能配置。麥克風(fēng) (2201 )通過(guò)無(wú)線電發(fā)射機(jī)(2202)和接收機(jī)(2203 )連接DPAA (105)的才莫擬或數(shù)字輸入(2204)。如果更方便的話，可以使用有 線或其它無(wú)線連接。大多數(shù)SET (104)被用于正常操作或處于無(wú)聲 狀態(tài)。少量的SET (2205 )發(fā)送測(cè)試信號(hào)，它們或者被添加到正常 節(jié)目信號(hào)中，或者代替正常節(jié)目信號(hào)。測(cè)試SET和麥克風(fēng)之間的通 路長(zhǎng)度(2206 )通過(guò)比較測(cè)試信號(hào)和麥克風(fēng)信號(hào)進(jìn)行推斷，并被用 于通過(guò)三角測(cè)量推斷麥克風(fēng)的位置。在接收測(cè)試信號(hào)的信噪比差的 情況下，可以在幾秒種對(duì)響應(yīng)求積分。 在室外演出中，風(fēng)對(duì)擴(kuò)音器系統(tǒng)的性能具有重大影響。聲音的 傳播方向受到風(fēng)的影響。具體的說(shuō)，刮過(guò)聽(tīng)眾的垂直于所需聲音傳 播方向的風(fēng)，可以引起大量聲能被傳送到演出場(chǎng)外，造成演出場(chǎng)覆蓋不足。圖23說(shuō)明了這個(gè)問(wèn)題。由虛線圍繞的區(qū)2302表示沒(méi)有風(fēng) 時(shí)DPAA的聲場(chǎng)形狀。風(fēng)W從右邊刮，得到聲場(chǎng)2304,它是場(chǎng)2302 的歪斜型式。DPAA系統(tǒng)中，麥克風(fēng)位置定位信號(hào)的傳播以同樣的方式受到側(cè) 風(fēng)的影響。因此，如果麥克風(fēng)M被定位在聽(tīng)眾區(qū)的中間，但是側(cè)風(fēng) 從西邊刮，對(duì)位置定位系統(tǒng)來(lái)說(shuō)麥克風(fēng)好像是聽(tīng)眾區(qū)的西部。采用 圖23的示例，風(fēng)W使測(cè)試信號(hào)采取從DPAA到麥克風(fēng)的彎曲通路。 這樣將導(dǎo)致系統(tǒng)錯(cuò)誤地將麥克風(fēng)定位在位置P、實(shí)際位置M的西面。 考慮到這一點(diǎn)，調(diào)整陣列方式的輻射圖，以優(yōu)化視在麥克風(fēng)位置P 周圍的覆蓋范圍，以對(duì)風(fēng)進(jìn)行補(bǔ)償，并給出實(shí)際聽(tīng)眾區(qū)中的最佳覆 蓋范圍。DPAA控制系統(tǒng)可以在整場(chǎng)演出中自動(dòng)進(jìn)行這些調(diào)整。為 了確?？刂葡到y(tǒng)的穩(wěn)定性，只能進(jìn)行緩慢的改變。系統(tǒng)的健壯性可 以利用整個(gè)聽(tīng)眾區(qū)中已知位置的多個(gè)麥克風(fēng)進(jìn)行改進(jìn)。即使當(dāng)風(fēng)發(fā) 生了變化，聲場(chǎng)能以所需方式基本恒定保持定向。在需要定位遠(yuǎn)離DPAA的視在聲源的情況下，如前面關(guān)于本發(fā) 明第三方面所述(通過(guò)將聲能射束聚焦到適當(dāng)?shù)姆瓷涿?，利用之 前描述的麥克風(fēng)提供設(shè)置這種情況的筒單方法。麥克風(fēng)之一臨時(shí)放 置于成為遠(yuǎn)距離聲源的曲面附近，并且麥克風(fēng)的位置由已經(jīng)描述了 的DPAA子系統(tǒng)準(zhǔn)確地確定?？刂葡到y(tǒng)接著計(jì)算最佳陣列參數(shù)，以 定位麥克風(fēng)位置上的聚焦或定向射束(連接到一個(gè)或多個(gè)用戶選擇 的輸入)。之后可以拿走所述麥克風(fēng)。獨(dú)立的遠(yuǎn)距離聲源將接著從 所選位置的曲面發(fā)出。將一定的冗余度建立到系統(tǒng)中，以提供更準(zhǔn)確的結(jié)果將是有利 的。例如，對(duì)于陣列中所有輸出變換器， 一般可以計(jì)算測(cè)試信號(hào)從 各個(gè)輸出變換器到輸入變換器傳播的時(shí)間，導(dǎo)致聯(lián)立方程大大多于
要求解的變量(三個(gè)空間變量和聲速)。產(chǎn)生最小總誤差的變量值 可以通過(guò)適當(dāng)求解方程式得到。測(cè)試信號(hào)可能包括偽隨機(jī)噪聲信號(hào)或聽(tīng)不見(jiàn)的信號(hào)，它們被加到由DPAA SET輸出的延遲輸入信號(hào)的復(fù)制信號(hào)中或經(jīng)不輸出任何 輸入信號(hào)分量的變換器輸出。根據(jù)本發(fā)明的第四方面的系統(tǒng)也適用于由輸入變換器陣列組成 的DPAA設(shè)備，在所述陣列附近有輸出變換器。輸出變換器只能輸 出單個(gè)測(cè)試信號(hào)，該信號(hào)被陣列中各個(gè)輸入變換器接收。測(cè)試信號(hào) 的輸出及其接收之間的時(shí)間接著可以被用于三角測(cè)量輸出變換器的 位置和/或計(jì)算聲速。利用這個(gè)系統(tǒng)，可以建立"輸入零，，。這些"輸入零"是輸入 變換器陣列將具有減少的敏感度的區(qū)域。圖24到26說(shuō)明了如何建 立這樣的輸入零。首先選擇輸入零要處的位置O。在這個(gè)位置，總 體上，應(yīng)該可能產(chǎn)生將不被輸入變換器陣列(2404 )拾取的噪聲。 建立這個(gè)輸入零的方法將參考只有三個(gè)輸入變換器(2404a、 2404b 和2404c)的陣列進(jìn)行描述，盡管在實(shí)際中可以使用更多的數(shù)量。首先考慮聲音從位于位置0的點(diǎn)源發(fā)送的情形。如果聲音脈沖 在時(shí)間0被發(fā)送，則由于不同的通路長(zhǎng)度，它將首先到達(dá)變換器 (2404c)，接著是變換器(2404b)再然后是變換器(2404a)。為 了便于解釋，我們將假定脈沖在1秒后到達(dá)變換器(2404c) ， 1.5秒 后到達(dá)變換器(2404b),并且2秒后到達(dá)變換器(2404a)(這些是 不實(shí)際的大數(shù)字，僅僅為了便于說(shuō)明而選擇)。這在圖25A中被示 出。這些接收輸入信號(hào)接著延遲不同的量，以便實(shí)際將陣列的輸入 敏感度聚焦在位置O。在這種情況下，這涉及將變換器(2404b)接 收的輸入信號(hào)延遲0.5秒，并且將變換器(2404c)接收的輸入信號(hào) 延遲1秒。從圖25B可以看到，這導(dǎo)致將所有的輸入信號(hào)(通過(guò)應(yīng) 用延遲)修改為按時(shí)間對(duì)齊。這三個(gè)輸入信號(hào)接著^支相加，以得到 如圖25C所示的輸出信號(hào)。這個(gè)輸出信號(hào)的幅度接著通過(guò)將輸出信
號(hào)除以陣列中的輸入變換器數(shù)量而被減小。在這種情況下，這涉及到將輸出信號(hào)除以3,以得到圖25D中所示的信號(hào)。應(yīng)用到各個(gè)輸 入信號(hào)以得到圖25B所示信號(hào)的延遲接著從輸出信號(hào)的復(fù)制信號(hào)中 去掉。這樣，輸出信號(hào)被復(fù)制并超前不同量，所述不同量與應(yīng)用到 各個(gè)輸入信號(hào)的延遲量相同。因此，圖25D中的輸出信號(hào)完全沒(méi)有 超前，得到第一成零信號(hào)Na。輸出信號(hào)的另一個(gè)復(fù)制信號(hào)超前0.5 秒，建立成零信號(hào)Nb,以及輸出信號(hào)的第三復(fù)制信號(hào)超前1秒，建 立成零信號(hào)Nc。圖25E中示出成零信號(hào)。作為最后的步驟，從各個(gè)輸入信號(hào)中減去這些成零信號(hào)，以得 到一系列修改的輸入信號(hào)。你可能希望從點(diǎn)O發(fā)出聲音的情況，本 示例中的成零信號(hào)與輸入信號(hào)完全一樣，并因此得到三個(gè)基本具有0 幅值的修改的信號(hào)。這樣，可以看到本發(fā)明第四方面的輸入成零方 法用來(lái)使DPAA忽略從輸入零所在的位置O發(fā)出的信號(hào)。從聲場(chǎng)中除了 O以外的位置發(fā)送的信號(hào)將不會(huì)被減少到0,這將 通過(guò)考慮本發(fā)明的方法是如何處理在輸入變換器得到的、歸因于圖24 中位置X處的聲源的信號(hào)進(jìn)行示意。從位置X發(fā)出的聲音首先到達(dá) 變換器(2404a)、接著是變換器(2404b)最后到達(dá)變換器(2404c)。 這被圖26A所示的聲脈沖理想化。根據(jù)輸入成零方法，這些接收信 號(hào)被延遲，延遲量使敏感度聚焦在位置0。這樣，變換器(2404a) 處的信號(hào)不被延遲，變換器(2404b)處的信號(hào)被延遲0.5秒并且變 換器(2404b)處的信號(hào)被延遲1秒。由此得到的信號(hào)被示意于圖25B。這三個(gè)信號(hào)接著^L相加以得到如圖26C所示的輸出信號(hào)。這個(gè) 輸出信號(hào)接著被除以輸入變換器數(shù)量，使其幅值減小。結(jié)果信號(hào)示 意于圖26D。這個(gè)結(jié)果信號(hào)接著被復(fù)制，并且各個(gè)復(fù)制信號(hào)超前輸 入信號(hào)被延遲的量，以實(shí)現(xiàn)圖26B中所示的信號(hào)。圖26E示出三個(gè) 結(jié)果信號(hào)。接著從原來(lái)的輸入信號(hào)中減去這些成零信號(hào)Na、 Nb和Nc, 以得到修改的輸入信號(hào)Ma、 Mb和Mc。從圖26F中示意的結(jié)果信號(hào) 可以看到，修正對(duì)輸入脈沖的改變是可忽略的。輸入脈沖本身被減
少到它們?cè)瓉?lái)電平的三分之二，而原來(lái)脈沖電平三分之一的其它負(fù) 脈沖已經(jīng)被作為噪聲加上了。對(duì)于利用許多輸入變換器的系統(tǒng)，脈沖電平一般被減少到脈沖的(N-1)/(N),而噪聲 一般具有脈沖的(1/N) 的幅度。因此，比如說(shuō)一百個(gè)變換器，當(dāng)聲音來(lái)自距成零位置O遠(yuǎn) 側(cè)的點(diǎn)時(shí)，修正的效果可忽略不計(jì)。26F的信號(hào)可以接著被用于常規(guī) 的波束形成，以從X恢復(fù)信號(hào)。用于本發(fā)明的第四方面的各種測(cè)試信號(hào)可通過(guò)對(duì)各種輸入信號(hào) 應(yīng)用相關(guān)函數(shù)進(jìn)行區(qū)別。要檢測(cè)的測(cè)試信號(hào)與所有輸入信號(hào)進(jìn)行交 叉相關(guān)，同時(shí)分析這樣交叉相關(guān)的結(jié)果，以指示輸入信號(hào)中是否出 現(xiàn)了測(cè)試信號(hào)。偽隨機(jī)噪聲信號(hào)各自獨(dú)立，使組中沒(méi)有一個(gè)信號(hào)是 任何數(shù)量的其它信號(hào)的線性組合。這確保交叉相關(guān)處理識(shí)別所討論 的測(cè)試信號(hào)。測(cè)試信號(hào)最好明確地表達(dá)為具有非平頻譜(non-flat spectrum),以便使它們最大程度聽(tīng)不見(jiàn)。這可以通過(guò)對(duì)偽隨機(jī)噪聲 信號(hào)進(jìn)行濾波來(lái)完成。首先，它們可將功率設(shè)置在耳朵相對(duì)不敏感 的聲頻帶區(qū)域。例如，耳朵在3.5KHz附近最敏感，所以測(cè)試信號(hào)最 好在這個(gè)頻率附近具有最小功率的頻譜。其次，通過(guò)根據(jù)節(jié)目信號(hào) 自適應(yīng)改變測(cè)試信號(hào)、即通過(guò)將大量測(cè)試信號(hào)功率放在被掩蔽的頻 譜部分，可以利用纟備蔽效應(yīng)。圖27示出將測(cè)試信號(hào)的發(fā)生和分析結(jié)合到DPAA中的方框圖。 測(cè)試信號(hào)在框(2701 )中被產(chǎn)生并被分析。它具有作為輸入的正常 輸入聲道101和麥克風(fēng)輸入2204，所述正常輸入聲道101是為了設(shè) 計(jì)通過(guò)所需音頻信號(hào)的掩蔽而聽(tīng)不到的測(cè)試信號(hào)。為了清楚，省略 了諸如DSRC和/或ADC的普通輸入電路。測(cè)試信號(hào)由專用SET (2703 )或共享SET 2205發(fā)射。在后一種情況下，測(cè)試信號(hào)在測(cè)試 信號(hào)插入步驟中被結(jié)合到饋送給各個(gè)SET的信號(hào)中。圖28示出兩種可能的測(cè)試信號(hào)插入步驟。節(jié)目輸入信號(hào)(2801 ) 來(lái)自于分配器或加法器。測(cè)試信號(hào)(2802)來(lái)自于圖27的框2701。
輸出信號(hào)(2803 )到ONSQ、非線性補(bǔ)償器或直接到放大器級(jí)。在 插入步驟(2804 )中，測(cè)試信號(hào)^皮加到節(jié)目信號(hào)中。在插入步驟(2805 ) 中，測(cè)試信號(hào)代替了節(jié)目信號(hào)?？刂菩盘?hào)纟皮省略。 本發(fā)明的第五方面如已經(jīng)關(guān)于第二方面討論的那樣，有時(shí)將輸入信號(hào)分成兩個(gè)或 多個(gè)頻帶并根據(jù)利用DPAA設(shè)備實(shí)現(xiàn)的方向性分別處理這些頻帶可 能是有利的。這樣的技術(shù)不僅在射束定向上有用，而且在特定位置 消除聲音以建立零的時(shí)候也是有用的。圖29說(shuō)明用于選擇性發(fā)出不同頻帶射束的一般設(shè)備。 輸入信號(hào)101被連接到信號(hào)分解器/合并器(2903 )并進(jìn)而連接 到平行聲道中的低通濾波器(2901 )和高通濾波器(2902)。低通 濾波器(2901 )被連接到分配器(2904 )，其中分配器(2904 )連 接到所有加法器(2905 )，而這些加法器(2905)又被連接到DPAA (105)的N個(gè)變換器(104)。高通濾波器(2902)連接到與圖2中的裝置(102)相同的裝置 (102)(并且其中一般包含N個(gè)可變幅值和可變時(shí)延單元)，裝置 (102)又連接到加法器(2905 )的其它端口。較小而導(dǎo)致的低頻的遠(yuǎn)聲場(chǎng)消除效應(yīng)。因此，系統(tǒng)允許根據(jù)整形聲 場(chǎng)對(duì)不同頻率進(jìn)行不同處理。在源/檢測(cè)器和變換器(2904)之間經(jīng) 過(guò)的所有較低頻率都具有相同的時(shí)間延遲(標(biāo)稱0)和幅值，而較高 頻率對(duì)N個(gè)變換器中的每一個(gè)都是獨(dú)立進(jìn)行適當(dāng)時(shí)延和幅值控制。 這允許在不需要低頻的全局遠(yuǎn)聲場(chǎng)成零的情況下對(duì)較高頻率的反射 束發(fā)射和成零。要指出，根據(jù)本發(fā)明的第五方面的方法可以利用可調(diào)數(shù)字濾波器(512)來(lái)執(zhí)行。這樣的濾波器通過(guò)簡(jiǎn)單地為濾波器系數(shù)選擇適當(dāng)?shù)闹刀试S對(duì)不同頻率給予不同延遲。在這樣的情況下，不必單獨(dú) 分解頻帶并對(duì)從各個(gè)頻帶導(dǎo)出的復(fù)制信號(hào)應(yīng)用不同延遲。簡(jiǎn)單通過(guò)81 對(duì)單個(gè)輸入信號(hào)的各個(gè)復(fù)制信號(hào)進(jìn)行濾波可以實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)男Ч?本發(fā)明的第六方面本發(fā)明的第六方面針對(duì)DPAA系統(tǒng)的用戶不是總能容易地在任 何特定時(shí)間定位特定聲道的聲音被聚焦在哪里的問(wèn)題。這個(gè)問(wèn)題通 過(guò)提供兩個(gè)可控光射束來(lái)減輕，所述可控光射束能被控制在空間上 交叉在聲音被聚焦的點(diǎn)。有利的是，光射束是在操作員的控制之下， 并且DPAA控制器被安排成使聲道聚焦發(fā)生在操作員使光射束交叉 的任何地方。這使系統(tǒng)的建立非常簡(jiǎn)單，它不依賴于建立房間的數(shù) 學(xué)才莫型或其它復(fù)雜的計(jì)算。如果提供兩個(gè)光射束，則它們可以由DPAA電子電路自動(dòng)操縱， 使其在空間上交叉在聲道的聚焦區(qū)的中心或附近，并向操作員提供 大量有用的建立反饋信息。使兩個(gè)射束的顏色不同是有用的，不同原色最好，如紅和綠， 使得在重疊區(qū)可以感覺(jué)到第三種顏色。也應(yīng)該提供選擇哪些聲道設(shè)置控制光射束的位置的裝置，同時(shí) 這些都可以由手持機(jī)控制。當(dāng)提供兩個(gè)以上光射束時(shí)，多個(gè)聲道的聚焦區(qū)可以由可控光射 束對(duì)在空間的交叉位置同時(shí)加亮。小型激光射束、特別是固態(tài)二極管激光，提供有用的平行光源。通過(guò)由電流(galvos )或馬達(dá)、或者由英國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)朜o.0003136.9 的說(shuō)明書(shū)中描述的WHERM機(jī)制驅(qū)動(dòng)的小型可控反射鏡，方便地實(shí) 現(xiàn)操縱。圖30說(shuō)明了使用DPAA上的投射器(3001, 3002)發(fā)送的可控 光射束(3003, 3004 )來(lái)示意焦點(diǎn)(3005 )。如果投射器(3001 ) 發(fā)送紅光而(3002)發(fā)送綠光，那么在焦點(diǎn)將看到黃光。本發(fā)明的第七方面如果在DPAA中同時(shí)使用多個(gè)源以避免削波或失真，那么確保 提供給SET的合計(jì)信號(hào)中沒(méi)有一個(gè)超過(guò)SET活塞的最大偏移或求和
單元、數(shù)字力t大器、ONSQ或線性或非線性補(bǔ)償器的滿度數(shù)字電平 (FSDL)將是重要的。這可以直接通過(guò)對(duì)I個(gè)輸入信號(hào)中的每一個(gè) 進(jìn)行按比例縮小或峰值限制以使沒(méi)有峰值可以超過(guò)滿刻度電平的1/1 而實(shí)現(xiàn)。這種方法迎合了最糟的情況，其中輸入信號(hào)同時(shí)在FSDL達(dá) 到最高，但嚴(yán)重限制了單個(gè)輸入可用的輸出功率。在大多數(shù)應(yīng)用中， 除了偶然的短暫瞬間現(xiàn)象(諸如電影配樂(lè)中的爆炸)這種情況不太 可能發(fā)生。所以，如果使用更高的電平并只在這樣的同時(shí)出現(xiàn)的峰 值期間通過(guò)峰值限制避免超負(fù)荷，那么可以更好的利用數(shù)字系統(tǒng)的 動(dòng)態(tài)范圍。數(shù)字峰值限制器是在必要時(shí)按比例縮小輸入數(shù)字音頻信號(hào)以防 止輸出信號(hào)超過(guò)指定最大電平的系統(tǒng)。它從輸入信號(hào)得到控制信號(hào)， 所述輸入信號(hào)可能被二次抽樣以減少所需的計(jì)算。對(duì)控制信號(hào)進(jìn)行 平滑處理以防止輸出信號(hào)中的不連續(xù)。在峰值之前增益被減小(啟 動(dòng)時(shí)間(attack time)常數(shù))以及之后恢復(fù)到正常(釋放時(shí)間常數(shù)) 的比率被選擇得使限制器的音響效應(yīng)最小。它們可以在工廠預(yù)設(shè)、 由用戶控制、或根據(jù)輸入信號(hào)的特性自動(dòng)調(diào)整。如果可以容許短的 等待時(shí)間，則控制信號(hào)可以"預(yù)見(jiàn)，，(通過(guò)只對(duì)輸入信號(hào)而不對(duì)控 制信號(hào)進(jìn)行延遲)，使得限制動(dòng)作的啟動(dòng)階段可以預(yù)料突然的峰值。由于各個(gè)SET接收具有不同相對(duì)延遲的輸入信號(hào)的和，因此僅 僅是從輸入信號(hào)的某個(gè)和來(lái)為峰值限制器導(dǎo)出控制信號(hào)是不夠的， 因?yàn)椴辉谝粋€(gè)和中出現(xiàn)的峰值可能在提供給一個(gè)或多個(gè)SET的延遲 之和中同時(shí)出現(xiàn)。如果獨(dú)立的峰值限制器被用于各個(gè)求和信號(hào)，則 在有些SET被限制而另外一些沒(méi)有時(shí)，將影響陣列的輻射圖。通過(guò)鏈接限制器而使它們都應(yīng)用同量的增益減少，可以避免這 種影響。但是，這在N值大時(shí)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，并且不能防止求和點(diǎn)處的 超負(fù)荷，N值一般都大。根據(jù)本發(fā)明的第七方面的另 一種方法是多聲道多相限制器 (MML)，圖31示出其方框圖。這種設(shè)備作用于輸入信號(hào)。它在跨
越當(dāng)前由SDM執(zhí)行的延遲的范圍的時(shí)窗中找到各個(gè)輸入信號(hào)的峰值 電平，接著對(duì)這I個(gè)峰值電平求和，以產(chǎn)生它的控制信號(hào)。如果控制 信號(hào)沒(méi)有超過(guò)FSDL，則提供給各個(gè)SET的延遲和中沒(méi)有一個(gè)能超 過(guò)，因此，不需要限制行為。如果它超過(guò)，則輸入信號(hào)應(yīng)該被限制， 以使電平降低到FSDL。啟動(dòng)時(shí)間常數(shù)和釋》丈時(shí)間常數(shù)以及預(yù)見(jiàn)量可 以由用戶控制或根據(jù)應(yīng)用在工廠預(yù)設(shè)。如果與ONSQ級(jí)結(jié)合使用，則MML可以在過(guò)抽樣器 (oversampler)之前或之后工作。通過(guò)在過(guò)抽樣之前從輸入信號(hào)導(dǎo)出控制信號(hào)，接著對(duì)過(guò)抽樣信 號(hào)進(jìn)行限制動(dòng)作，可以實(shí)現(xiàn)較短的等待時(shí)間；較低級(jí)(lowerorder)、 ^^低組延遲反成像濾波器(anti-imaging filter)可用于控制信號(hào)，因 為它具有有限的帶寬。圖31說(shuō)明MML的兩聲道的實(shí)現(xiàn)，盡管它可以外推到任何數(shù)量 的聲道(輸入信號(hào))。輸入信號(hào)(3101)來(lái)自輸入電路或線性補(bǔ)償 器。輸出信號(hào)(3111)到分配器。各個(gè)延遲單元(3102)包括緩沖 器，并儲(chǔ)存它的輸入信號(hào)的大量抽樣，以及輸出如(3103)的緩存 器中包含的最大絕對(duì)值。緩沖器的長(zhǎng)度可以被改變，以跟蹤分配器 中未示出的控制信號(hào)執(zhí)行的延遲范圍。加法器(3104)對(duì)這些來(lái)自 各個(gè)聲道的最大值進(jìn)行求和。它的輸出由響應(yīng)整形器(3105)轉(zhuǎn)換 為具有特定啟動(dòng)和釋放率的、更平滑變化增益控制信號(hào)。在被發(fā)送 到如(3111)的分配器之前，在級(jí)(3110)中，輸入信號(hào)每個(gè)根據(jù) 增益控制信號(hào)被衰減。最好，信號(hào)與增益控制信號(hào)成比例地衰減。延遲(3109)可以被結(jié)合到聲道信號(hào)通路中，以便允許增益改 變以預(yù)期峰值。如果要結(jié)合過(guò)抽樣，它可以祐J故在MML中，具有向上抽樣 (upsampling)級(jí)(3106),其后跟著反成像濾波器(3107-3108 )。 高質(zhì)量反成像濾波器在通頻帶中可以具有相當(dāng)大的組延遲。對(duì)3108 使用具有較小組延遲的濾波器設(shè)計(jì)可以允許延遲3109 ^皮減少或被消除。如果分配器結(jié)合全局ADF( 807 ),則在其之后最有用地結(jié)合MML 于信號(hào)通路中。將分配器分成單獨(dú)的全局級(jí)和總SET級(jí)(per-SET stages )。因此，本發(fā)明的第七方面提供一種結(jié)構(gòu)上簡(jiǎn)單的限制裝置，它 有效的防止削波和失真，并保持所需的輻射整形。 本發(fā)明的第八方面本發(fā)明的第八方面涉及用于檢測(cè)以及緩和陣列中故障變換器的 影響的方法。根據(jù)第八方面的方法要求測(cè)試信號(hào)被路由選擇到陣列的各個(gè)輸 出變換器，它被位于附近的輸入變換器所接收(或未接收)，以便 確定變換器是否有故障。假如測(cè)試信號(hào)彼此區(qū)分，則測(cè)試信號(hào)可以 依次或同時(shí)由各個(gè)變換器輸出。測(cè)試信號(hào)一般與所述的關(guān)于本發(fā)明 的第四方面所用的那些相似。故障檢測(cè)步驟可以在一開(kāi)始設(shè)置系統(tǒng)之前被執(zhí)行，例如在"聲 音檢查"期間，或有利地是，通過(guò)確保測(cè)試信號(hào)聽(tīng)不見(jiàn)或不會(huì)引人 注意，它可以在系統(tǒng)使用的所有時(shí)間內(nèi)執(zhí)行。這是通過(guò)假設(shè)測(cè)試信 號(hào)包括低幅值的偽隨機(jī)噪聲信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。它們可以同時(shí)由變換器 組發(fā)送，這些組進(jìn)行變化使最終所有變換器發(fā)送一個(gè)測(cè)試信號(hào)，或 者它們可以在基本上所有時(shí)間中由所有變換器被發(fā)送，被加到需要 從DPAA輸出的信號(hào)中。如果檢測(cè)到變換器故障，通常需要對(duì)該變換器靜噪，以避免不 可預(yù)知的輸出，接著還需減少與被靜噪的變換器相鄰的變換器的輸 出的幅值，以便提供對(duì)故障變換器影響的某種緩和。這個(gè)校正可以 延伸至控制位于被靜噪的變換器附近的工作變換器組的幅值。本發(fā)明的第九方面笫九方面涉及用于再現(xiàn)在諸如DPAA的再現(xiàn)裝置中接收的音頻 信號(hào)的方法，所述DPAA操縱音頻輸出信號(hào)，使它們主要以一個(gè)或
多個(gè)單獨(dú)的方向被發(fā)送。對(duì)于DPAA, —般來(lái)說(shuō)，在各個(gè)變換器觀測(cè)到的延遲量確定音頻 信號(hào)被定向的方向。因此，它需要這樣一種系統(tǒng)的操作員對(duì)所述裝 置進(jìn)行編程，以便以特定方向定向信號(hào)。如果所需方向變化，則有 必要重新對(duì)所述設(shè)備進(jìn)行編程。本發(fā)明的第九方面通過(guò)提供一種能夠自動(dòng)定向輸出音頻信號(hào)的 方法和設(shè)備來(lái)設(shè)法緩和上述問(wèn)題。這是通過(guò)提供與音頻信號(hào)有關(guān)的信息信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，所述信息 信號(hào)包括關(guān)于在任何特定時(shí)間如何整形聲場(chǎng)的信息。這樣，音頻信 號(hào)每次回放時(shí)，有關(guān)信息信號(hào)被解碼并被用于整形聲場(chǎng)。這樣免除 了操作員在音頻信號(hào)必須被定向的情況下編程的需要，同時(shí)也允許 音頻信號(hào)的方向在音頻信號(hào)的再現(xiàn)期間按需要操縱改變。本發(fā)明的第九方面是一種能夠再現(xiàn)一個(gè)或幾個(gè)音頻聲道的聲音 回放系統(tǒng)，這些聲道中的 一些或全部具有一種時(shí)間變化操縱信息的 有關(guān)流，以及大量擴(kuò)音器饋送。各個(gè)操縱信息流由解碼系統(tǒng)使用， 以控制來(lái)自有關(guān)音頻聲道的信號(hào)如何在擴(kuò)音器饋送中被分配。擴(kuò)音 器饋送的數(shù)量一般大大高于錄制音頻聲道的數(shù)量，并且所用音頻聲 道的數(shù)量可以在一場(chǎng)節(jié)目中變化。第九方面主要用于能夠以多個(gè)方向中的一個(gè)方向來(lái)定向聲音的 再現(xiàn)系統(tǒng)。這能以多種方式進(jìn)行 許多獨(dú)立的擴(kuò)音器可以被分散在音樂(lè)廳中，并且可以通過(guò)簡(jiǎn)單地 將音頻信號(hào)路由選擇到距所需位置最近的擴(kuò)音器、或通過(guò)幾個(gè)最 近的擴(kuò)音器得到定向性，其中各個(gè)信號(hào)的電平和時(shí)間延遲^皮設(shè)置 為在揚(yáng)聲器之間的所需點(diǎn)提供更準(zhǔn)確的定位。 可以使用一種機(jī)械可控?cái)U(kuò)音器。這種方法可以涉及傳統(tǒng)變換器周 圍拋物面反射器或投射聲束的超聲波載波的應(yīng)用。定向性可以通 過(guò)機(jī)械地旋轉(zhuǎn)或定向聲束來(lái)實(shí)現(xiàn)；并且 最好地是，將大量擴(kuò)音器安排在(最好是2D)相控陣列。如關(guān)
于其它方面所描述的那樣，為各個(gè)擴(kuò)音器提供獨(dú)立的饋送，并且 各個(gè)饋送可以具有自己受控增益、延遲和濾波，使得聲束從陣列 投射。該系統(tǒng)可以向特定點(diǎn)投射射束或使聲音看起來(lái)來(lái)自陣列后 面的點(diǎn)。通過(guò)將射束聚焦在音樂(lè)廳的墻上，可以使聲音射束看起 來(lái)是來(lái)自所述墻。 根據(jù)所述實(shí)施例，大多數(shù)擴(kuò)音器饋送對(duì)構(gòu)成相控陣列的大型二 維擴(kuò)音器陣列進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。在音樂(lè)廳中，也可以有獨(dú)立離散的擴(kuò)音器 以及另外的相控陣列。第九方面包括將聲場(chǎng)整形信息與實(shí)際音頻信號(hào)本身相關(guān)聯(lián)，所 述整形信息對(duì)指示音頻信號(hào)將如何被定向是有用的。整形信息可以 包括一個(gè)或多個(gè)需要聚焦射束或需要模擬聲音原點(diǎn)的物理位置。操縱信息可以由要提供給音頻信號(hào)的各個(gè)復(fù)制信號(hào)的實(shí)際延遲 組成。但是，這種方法導(dǎo)致控制信號(hào)包括許多信息。操縱信息最好作為音頻聲道被多路復(fù)用到同 一個(gè)數(shù)據(jù)流。通過(guò)現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的簡(jiǎn)單擴(kuò)展，它們可以^皮組合成MPEG流，并由DVD、 DVB、 DAB或任何未來(lái)的傳輸層傳送。此外，已經(jīng)出現(xiàn)在電影院的傳統(tǒng)數(shù) 字聲音系統(tǒng)可以^皮擴(kuò)展，以使用本發(fā)明的復(fù)合信號(hào)。與其使用由各個(gè)擴(kuò)音器饋送的增益、延遲和濾波器系數(shù)組成的 操縱信息，還不如改為筒單地描述聲音將被聚焦在哪里或看上去來(lái) 自于哪里。在音樂(lè)廳的安裝期間，關(guān)于各個(gè)擴(kuò)音器饋送驅(qū)動(dòng)的擴(kuò)音 器的位置以及收聽(tīng)區(qū)的形狀，對(duì)解碼系統(tǒng)進(jìn)行編程、或由其自己確 定。它利用這種信息得到使各個(gè)聲道來(lái)自操縱信息描述的位置所需 的增益、延遲和濾波器系數(shù)。這種儲(chǔ)存操縱信息的方法允許相同的 記錄用于不同揚(yáng)聲器和陣列配置以及不同的尺寸空間。它也大大減 少了要儲(chǔ)存或發(fā)送的操縱信息的數(shù)量。在視聽(tīng)和電影院應(yīng)用中，陣列一般在屏幕(由聲學(xué)透明材料做成)的后面，并且是屏幕尺寸的相當(dāng)大的部分。這樣的大陣列的應(yīng) 用允許聲道看上去是從對(duì)應(yīng)于投射圖像中對(duì)象位置的屏幕后的任一
點(diǎn)發(fā)出的，并且跟蹤那些對(duì)象的移動(dòng)。利用平面高度和寬度單位編 碼操縱信息，并且告知解碼系統(tǒng)屏幕的位置，將允許相同的操縱信 息用于具有不同尺寸的屏幕電影院中，同時(shí)視在音頻源保持在圖像 中的相同位置。系統(tǒng)可以用離散(非陣列)擴(kuò)音器或附加的陣列擴(kuò) 充。將陣列放在天花板上可能特別方便。圖32示出一種執(zhí)行本發(fā)明的裝置。與信息信號(hào)復(fù)用的音頻信號(hào)#皮輸入到分用器3207的端子3201。分用器3207分別輸出音頻信號(hào) 和信息信號(hào)。音頻信號(hào)被路由選擇到解碼裝置3208的輸入端3202, 同時(shí)信息信號(hào)被路由選擇到解碼裝置3208的端子3203。復(fù)制裝置 3204將在輸入端3202輸入的音頻信號(hào)復(fù)制成許多相同的復(fù)制信號(hào)(這 里使用了 4個(gè)復(fù)制信號(hào)，但任何數(shù)量都是可能的)。因此，復(fù)制裝 置3204輸出四個(gè)信號(hào)，每一個(gè)都與輸入端3202出現(xiàn)的信號(hào)相同。 信息信號(hào)從端子3203被路由選擇到控制器3209，控制器3209能控 制在各個(gè)延遲單元3210應(yīng)用到各個(gè)復(fù)制信號(hào)上的延遲量。各個(gè)延遲 的復(fù)制音頻信號(hào)接著通過(guò)輸出端3205 一支發(fā)送到單獨(dú)的變換器3206, 以提供定向的聲音輸出。包含端子3203處輸入的信息信號(hào)的信息可以隨時(shí)間不斷變化， 使得輸出音頻信號(hào)能夠根據(jù)信息信號(hào)在音樂(lè)廳中被定向。這避免了 操作員不斷監(jiān)視音頻信號(hào)輸出方向以提供必要調(diào)整的需要。顯然，輸入到端子3203的信息信號(hào)可以包括應(yīng)該^皮應(yīng)用到輸入 到各個(gè)變換器3206的信號(hào)上的延遲值。但是，儲(chǔ)存在信息信號(hào)中的 信息可以改為包括物理位置信息，它在解碼器3209中^皮解碼為適當(dāng) 的延遲組。這可以利用查找表來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述查找表將音樂(lè)廳中的物 理位置映射為 一組延遲以實(shí)現(xiàn)對(duì)該位置的定向。最好使用諸如在本 發(fā)明的第一方面的描述中提供數(shù)學(xué)算法，它將物理位置轉(zhuǎn)化為一組 延遲值。本發(fā)明的第九方面也包括能用于常規(guī)音頻回放裝置的解碼器， 使得操縱信息能被用于提供傳統(tǒng)的立體聲或環(huán)繞聲。對(duì)于耳機(jī)形式，88
操縱信息可被用于合成記錄的雙耳表示，其中利用與頭有關(guān)的傳遞 函數(shù)，以定位聽(tīng)眾周圍的視在聲源。利用這個(gè)解碼器，比如說(shuō)因?yàn)?沒(méi)有可用的相控陣列，如果需要，包括音頻聲道和有關(guān)操縱信息的 記錄信號(hào)可以常規(guī)方式凈皮回放。在本說(shuō)明書(shū)中，提及了 "音樂(lè)廳"。但是所描述的技術(shù)可適用 于包括家庭電影和音樂(lè)回放以及在大的公共場(chǎng)所的大量應(yīng)用。上面的描述涉及利用通過(guò)陣列中所有變換器回放的單個(gè)音頻輸 入的系統(tǒng)。但是，通過(guò)單獨(dú)處理各個(gè)輸入并因此計(jì)算各個(gè)輸入的一 組延遲系數(shù)(根據(jù)與所述輸入有關(guān)的信息信號(hào))以及對(duì)為各個(gè)變換 器得到的延遲音頻輸入求和，所述系統(tǒng)可以被擴(kuò)展以重放多個(gè)音頻 輸入(還是利用所有變換器)。由于系統(tǒng)的線性特性，這是可能的。 這允許利用相同的變換器以不同方式分開(kāi)要定向的音頻輸入。因此， 許多音頻輸入可以被控制，具有特定方向的定向性，所述特定方向 在整個(gè)演出期間自動(dòng)變化。本發(fā)明的第十方面本發(fā)明的笫十方面涉及設(shè)計(jì)由DPAA裝置輸出的聲場(chǎng)的方法。 當(dāng)用戶希望指定輻射圖時(shí)，ADF的使用為約束優(yōu)化過(guò)程提供了 許多自由度。用戶將指定目標(biāo) 一般是演出場(chǎng)的區(qū)域，其中覆蓋應(yīng) 該盡可能均勻、或應(yīng)該隨距離系統(tǒng)性變化；其它區(qū)域，其中可能在 特定頻率處覆蓋應(yīng)該最?。换蛄硗獾膮^(qū)域，其中覆蓋無(wú)關(guān)緊要。通 過(guò)利用麥克風(fēng)或其它定位系統(tǒng)、通過(guò)用戶人工輸入、或通過(guò)使用來(lái) 自結(jié)構(gòu)或聲模型系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集，可以指定區(qū)域。目標(biāo)可以按優(yōu)先級(jí) 分級(jí)。優(yōu)化過(guò)程可以在DPAA自身內(nèi)執(zhí)行，在此情況下，如上所述， 它可以自適應(yīng)地響應(yīng)風(fēng)的變化，或者作為獨(dú)立的步驟，利用外部計(jì) 算機(jī)執(zhí)行， 一般來(lái)說(shuō)，優(yōu)化包括為ADF選擇適當(dāng)?shù)南禂?shù)，以實(shí)現(xiàn)所 需的效果。這可以例如通過(guò)以下方式來(lái)完成以對(duì)應(yīng)于如本發(fā)明第 一方面描述的單組延遲的濾波器系數(shù)開(kāi)始，并通過(guò)模擬來(lái)計(jì)算結(jié)果 的輻射圖。其它正和負(fù)射束(具有不同的適當(dāng)延遲)可以筒單地通
過(guò)將它們相應(yīng)的濾波器系數(shù)加到現(xiàn)有組而凈支反復(fù)地相加，以改進(jìn)所 述輻射圖。其它可取的特性可提供對(duì)輻射圖和與各個(gè)輸入有關(guān)的信號(hào)的焦點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整的裝 置，以響應(yīng)在那些輸入的節(jié)目數(shù)字信號(hào)的值一當(dāng)只有要從那個(gè)輸入 再現(xiàn)的大聲時(shí)，通過(guò)將那些信號(hào)的焦點(diǎn)馬上向外移動(dòng)，這樣一種方 法可被用于增大立體聲信號(hào)和環(huán)繞聲效果。因此，控制可以根據(jù)實(shí) 際輸入信號(hào)本身被實(shí)現(xiàn)。通常，當(dāng)焦點(diǎn)被移動(dòng)時(shí)，需要改變應(yīng)用到各個(gè)復(fù)制信號(hào)的延遲， 所述各個(gè)復(fù)制信號(hào)涉及適當(dāng)復(fù)制或省略的抽樣。這最好逐步完成， 以避免任何聽(tīng)得到的"喀嚦"聲，例如在大量抽樣被同時(shí)省略時(shí)可能發(fā) 生聽(tīng)得到的"喀嚦"聲。本發(fā)明技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用包括如下用于家庭娛樂(lè)，在試聽(tīng)室中向不同位置投射多個(gè)實(shí)聲源的能力 使得在沒(méi)有多個(gè)獨(dú)立接線的擴(kuò)音器的混亂、復(fù)雜和布線問(wèn)題的情況 下能再現(xiàn)多聲道環(huán)繞聲；用于播音和音樂(lè)會(huì)音響系統(tǒng)，在三個(gè)方向修整DPAA輻射圖以及具有多個(gè)同時(shí)射束的能力，它允許非?？斓脑O(shè)置，因?yàn)镈PAA的物理定向不是太關(guān)鍵，并且不需 -故重復(fù)地調(diào)整；更少的擴(kuò)音器總量，因?yàn)橐环N類型的揚(yáng)聲器(DPAA)能夠?qū)崿F(xiàn) 多種輻射圖， 一般每種輻射圖都需要具有適當(dāng)喇叭的專用揚(yáng)聲器；更好的可懂度，因?yàn)樗?jiǎn)單地通過(guò)調(diào)整濾波器和延遲系數(shù)，可 能減少到達(dá)反射曲面的聲能，從而減少主要的回聲；以及更好控制不希望的聲反饋，因?yàn)镈PAA輻射圖可以被設(shè)計(jì)成減 少到達(dá)連4妄到DPAA輸入的現(xiàn)場(chǎng)麥克風(fēng)的能量；用于擁擠控制和軍事活動(dòng)，在遠(yuǎn)距離區(qū)域產(chǎn)生非常強(qiáng)的聲場(chǎng)的 能力，所述場(chǎng)通過(guò)DPAA射束的聚焦和控制能方便并快速地重新定
位(不需要在物理上移動(dòng)笨重的擴(kuò)音器和/或喇P八)，同時(shí)它通過(guò)跟 蹤光源能方便地定位到目標(biāo)，并提供仍然是非侵害性的強(qiáng)大的聲學(xué)武器；如果使用大陣列、或一組可能大間隔的協(xié)同獨(dú)立DPAA板， 則聲場(chǎng)可以做到在聚焦區(qū)比DPAA SET附近強(qiáng)得多(如果整個(gè)陣列 尺寸足夠大，即使在聲頻帶的較低端也是如此)。
權(quán)利要求
1.一種定向聲波的方法，此方法利用輸出變換器陣列將從多個(gè)音頻輸入得到的聲波定向于相應(yīng)的特定方向上，對(duì)各個(gè)音頻輸入而言，所述方法包括以下步驟獲得與各個(gè)輸出變換器有關(guān)的所述音頻輸入信號(hào)的延遲復(fù)制信號(hào)，所述復(fù)制信號(hào)被延遲一個(gè)延時(shí)，所述延時(shí)是根據(jù)相應(yīng)變換器在所述陣列中的位置以及所述的用于該音頻輸入信號(hào)的特定方向來(lái)選擇的，以便按所述的特定方向來(lái)定向從所述音頻輸入信號(hào)得到的聲波；將送到相同的輸出變換器的延遲復(fù)制信號(hào)加在一起；以及將所述相加的延遲復(fù)制信號(hào)路由選擇到相應(yīng)的輸出變換器，使得單獨(dú)的音頻輸入定向于不同的方向上。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于還包括以下步驟 在所述延遲步驟之前，為各個(gè)音頻輸入信號(hào)計(jì)算相對(duì)于各個(gè)復(fù)制信號(hào)的相應(yīng)延時(shí)，該延時(shí)是通過(guò)以下方式來(lái)計(jì)算的導(dǎo)出路由選擇到各個(gè)變換器的復(fù)制信號(hào)的相應(yīng)延時(shí)，使得來(lái)自各 個(gè)變換器的聲波的相同時(shí)間部分一起構(gòu)成以所述方向傳播的波陣面。
3. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于還包括以下步驟 在所述延遲步驟之前，為各個(gè)音頻輸入信號(hào)通過(guò)以下方式計(jì)算關(guān)于各個(gè)復(fù)制信號(hào)的相應(yīng)延時(shí)確定各個(gè)輸出變換器和位于所述方向的空間中的第 一位置之間 的距離;導(dǎo)出相應(yīng)延時(shí)，使得從所述音頻輸入信號(hào)得到的、來(lái)自各個(gè)變換 器的聲波的相同時(shí)間部分基本上同時(shí)到達(dá)空間中的所述位置。
4. 如上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，所述方法還 包括解碼與所述多個(gè)音頻信號(hào)的各個(gè)信號(hào)相關(guān)的相應(yīng)信息信號(hào)； 根據(jù)在所述解碼步驟中^支解碼的相關(guān)的信息信號(hào)，獲得所述延遲 的復(fù)制信號(hào)。
5. 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述解碼的信息信號(hào)是 表示聲場(chǎng)應(yīng)如何被整形的聲場(chǎng)整形信號(hào)。
6. 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述解碼的信息信號(hào)是表示所述音頻信號(hào)應(yīng)該被定向在何處的聲音射束操縱信號(hào)。
7. 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述解碼的信息信號(hào)是 表示原點(diǎn)的信號(hào)，其中所述音頻信號(hào)應(yīng)該看上去象是從所述原點(diǎn)發(fā)出 的。
8. 如權(quán)利要求4至7中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于 各個(gè)所述延遲量都是從所述信息信號(hào)得到的。
9. 如權(quán)利要求4至7中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于 各個(gè)所述延遲量都是利用 一種算法來(lái)計(jì)算的，并且所述信息信號(hào)包括 3D或2D坐標(biāo)。
10. 如權(quán)利要求4至7中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于 各個(gè)所述延遲量都利用查找表來(lái)計(jì)算的，并且所述信息信號(hào)包括所述 查找表中的地址。
11. 如權(quán)利要求IO所述的方法，其特征在于所述查找表包括將某 個(gè)物理位置與一組延遲值相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)庫(kù)，所述信息信號(hào)包括指示某 個(gè)物理位置的信息，并且所述獲得延遲復(fù)制信號(hào)步驟包括延遲所述復(fù) 制音頻信號(hào)，延時(shí)量由查找表中與所述信息信號(hào)中指示的所述某個(gè)物 理位置相關(guān)聯(lián)的項(xiàng)確定。
12. 如權(quán)利要求IO或權(quán)利要求ll所述的方法，其特征在于還包 括通過(guò)為各個(gè)物理位置建立某些物理位置和一組n個(gè)延遲量之間的關(guān) 聯(lián)來(lái)計(jì)算所述查找表的步驟，所述計(jì)算所述查找表的步驟是在所述對(duì) 信息信號(hào)進(jìn)行解碼的步驟之前被執(zhí)行。
13. 如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于所述信息信號(hào)表示焦 點(diǎn)位置或才莫擬原點(diǎn)位置，并且所述方法還包括所述對(duì)所述信息信號(hào)進(jìn) 行編碼的步驟，所進(jìn)行的編碼是通過(guò)以下方式來(lái)進(jìn)行的將相應(yīng)位置 映射到n個(gè)延遲系數(shù)的組并將n個(gè)延遲系數(shù)編碼在所述信息信號(hào)中。
14. 如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于所述信息信號(hào)表示焦點(diǎn)位置或模擬原點(diǎn)位置，并且所述方法還包括所述對(duì)所述信息信號(hào)進(jìn)行編碼的步驟，所進(jìn)行的編碼是通過(guò)以下方式來(lái)進(jìn)行的將位置代碼 與相應(yīng)位置相關(guān)聯(lián)并將這個(gè)位置代碼編碼到所述信息信號(hào)中。
15. 如權(quán)利要求 11至14中的任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于 相對(duì)于在再現(xiàn)所述音頻信號(hào)期間使用的輸出變換器確定所述相應(yīng)位 置。
16. 如前述權(quán)利要求中的任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于相對(duì) 于設(shè)在房間中的屏幕確定所述特定方向或物理位置，所述房間包括在 再現(xiàn)所述信號(hào)期間使用的所述輸出變換器。
17. 如前述權(quán)利要求中的任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述 輸出變換器陣列包括二維面中輸出變換器的規(guī)則圖案。
18. 如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于各個(gè)所述輸出變換器 具有垂直于所述二維面的主要輸出方向。
19. 如前述權(quán)利要求中的任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于各個(gè) 所述輸出變換器由數(shù)字功率放大器驅(qū)動(dòng)。
20. 如前述權(quán)利要求中的^f壬何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于由所 述輸出變換器陣列的變換器輸出的信號(hào)的幅值4皮控制，以便更準(zhǔn)確整 形所述聲場(chǎng)。
21. 如前述權(quán)利要求中的任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述 信號(hào)在被延遲之前被過(guò)抽樣。
22. 如前述權(quán)利要求中的任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述 信號(hào)在^皮復(fù)制之前被噪聲整形。
23. 如前述權(quán)利要求中的任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述 信號(hào)在被路由選擇到所述陣列的相應(yīng)輸出變換器之前被轉(zhuǎn)換為PWM 信號(hào)。
24. 如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于還包括 減少饋送到所述陣列外圍周圍的變換器的輸出信號(hào)的幅值。
25. 如權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于所述輸出信號(hào)的幅值 被控制，以使根據(jù)諸如高斯曲線或升余弦曲線的預(yù)定函數(shù)來(lái)減少饋送 到變換器的輸出信號(hào)的幅值。
26. 如前述權(quán)利要求中的任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于各個(gè) 所述輸出變換器包括一組單獨(dú)的變換器。
27. 如前述權(quán)利要求中的任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于提供 線性或非線性補(bǔ)償器，以便調(diào)整路由選擇到各個(gè)輸出變換器的信號(hào)， 以解決所述輸出變換器中的不足。
28. 如權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于所述補(bǔ)償器是用于在 輸入信號(hào)纟皮復(fù)制之前補(bǔ)償輸入信號(hào)的線性補(bǔ)償器。
29. 如權(quán)利要求27或28所述的方法，其特征在于所述補(bǔ)償器是 根據(jù)所述聲場(chǎng)形狀能改變的，以便根據(jù)高頻分量將被定向的角度來(lái)增 強(qiáng)高頻分量。
30. 如前述權(quán)利要求中的任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于各個(gè) 音頻輸入包括一個(gè)或多個(gè)音頻信道。
31. 如權(quán)利要求30所迷的方法，其特征在于各個(gè)音頻輸入表示多 信道立體聲或環(huán)繞聲信號(hào)。
32. —種設(shè)備，用于將從多個(gè)音頻輸入得到的聲波定向于特定方 向上，所述設(shè)備包括輸出變換器陣列；復(fù)制和延遲裝置，所述復(fù)制和延遲裝置纟皮安排成關(guān)于各個(gè)輸出變 換器來(lái)獲得各個(gè)音頻輸入信號(hào)的延遲復(fù)制信號(hào)，所述延遲復(fù)制信號(hào)被 延遲相應(yīng)延時(shí)，所述相應(yīng)延時(shí)是根據(jù)相應(yīng)變換器在所述陣列中的位置 以及所述特定方向來(lái)選擇的，以便將從要被定向的各個(gè)音頻輸入信號(hào) 得到的聲波基本上定向于相應(yīng)的方向上；加法裝置，用于把送到相同的輸出變換器的延遲復(fù)制信號(hào)加起 來(lái)；以及路由選擇裝置，用于把所述相加的延遲復(fù)制信號(hào)路由選擇到相應(yīng) 的輸出變換器，以便獨(dú)立的音頻輸入^皮定向于不同的方向上。
33. 如權(quán)利要求32所述的設(shè)備，其特征在于所述復(fù)制和延遲裝置 包括復(fù)制裝置，用于把各個(gè)音頻輸入信號(hào)復(fù)制預(yù)定次數(shù)，以得到關(guān)于 各個(gè)輸出變換器的復(fù)制信號(hào)；延遲裝置，用于把要被定向的各個(gè)信號(hào)的各個(gè)復(fù)制信號(hào)延遲所述 相應(yīng)延時(shí)，所述相應(yīng)延時(shí)是根據(jù)相應(yīng)輸出變換器在所述陣列中的位置 以及所述特定方向來(lái)選擇的。
34. 如權(quán)利要求32所述的設(shè)備，其特征在于還包括計(jì)算裝置，用 于為各個(gè)音頻輸入信號(hào)以及在所述延遲步驟之前，通過(guò)以下方式計(jì)算 關(guān)于各個(gè)復(fù)制信號(hào)的相應(yīng)延時(shí)導(dǎo)出路由選擇到各個(gè)變換器的復(fù)制信號(hào)的相應(yīng)延時(shí)，使得來(lái)自各 個(gè)變換器的聲波的相同時(shí)間部分一起構(gòu)成以所述方向傳播的波陣面。
35. 如權(quán)利要求32所述的設(shè)備，其特征在于還包括計(jì)算裝置，用 于為各個(gè)音頻輸入信號(hào)以及在所述延遲步驟之前，通過(guò)以下方式計(jì)算 關(guān)于各個(gè)復(fù)制信號(hào)的相應(yīng)延時(shí)確定各個(gè)輸出變換器和位于所述方向的空間中的第 一位置之間 的距離;導(dǎo)出相應(yīng)延時(shí)，使得從所述音頻輸入信號(hào)得到的、來(lái)自各個(gè)變換 器的聲波的相同時(shí)間部分基本上同時(shí)到達(dá)空間中的所述位置。
36. 如權(quán)利要求32至35中的任何一項(xiàng)所述的設(shè)備，還包括 用于輸入所述的多個(gè)音頻信號(hào)的輸入端；用于輸入信息信號(hào)的輸入端； 對(duì)所述信息信號(hào)進(jìn)行解碼的裝置； 所述設(shè)備被安排，以便根據(jù)所述信息信號(hào)獲得聲場(chǎng)。
37. 如權(quán)利要求32至36中的任何一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于 所述輸出變換器陣列包括二維面中輸出變換器的規(guī)則圖案。
38. 如權(quán)利要求37所述的設(shè)備，其特征在于各個(gè)所述輸出變換器 具有垂直于所述二維面的主要輸出方向。
39. 如權(quán)利要求32至38中的任何一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于 各個(gè)所述輸出變換器由數(shù)字功率放大器驅(qū)動(dòng)。
40. 如權(quán)利要求32至39中的任何一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于 由所述輸出變換器陣列的變換器輸出的信號(hào)的幅值被控制，以便更準(zhǔn) 確整形所述聲場(chǎng)。
41. 如權(quán)利要求32至40中的任何一項(xiàng)所述的i殳備，還包括用于 在^C延遲之前對(duì)所述信號(hào)進(jìn)行過(guò)抽樣的裝置。
42. 如權(quán)利要求32至41中的任何一項(xiàng)所述的設(shè)備，還包括用于 在所述信號(hào)被復(fù)制之前對(duì)其進(jìn)行噪聲整形的裝置。
43. 如權(quán)利要求32至42中的任何一項(xiàng)所述的設(shè)備，還包括用于 在所述信號(hào)被路由選擇到所述陣列的相應(yīng)輸出變換器之前將其轉(zhuǎn)換為 PWM信號(hào)的裝置。
44. 如權(quán)利要求40所述的設(shè)備，其特征在于還包括這樣的裝置 用于減少饋送到所述陣列外圍周圍的變換器的輸出信號(hào)的幅值。
45. 如權(quán)利要求44所述的設(shè)備，其特征在于，根據(jù)諸如高斯曲線 或升余弦曲線的預(yù)定函數(shù)來(lái)減少饋送到變換器的輸出信號(hào)的幅值。
46. 如權(quán)利要求32至45中的任何一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于 各個(gè)所述輸出變換器包括一組單獨(dú)的變換器。
47. 如權(quán)利要求32至46中的任何一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于， 在各個(gè)輸出變換器之前提供線性或非線性補(bǔ)償器，以便調(diào)整路由選擇 到各個(gè)輸出變換器的信號(hào)，以解決所述輸出變換器中的不足。
48. 如權(quán)利要求47所述的設(shè)備，其特征在于所述補(bǔ)償器是用于在 輸入信號(hào)被復(fù)制之前補(bǔ)償輸入信號(hào)的線性補(bǔ)償器。
49. 如權(quán)利要求47或48所述的設(shè)備，其特征在于所述補(bǔ)償器是 根據(jù)所述聲場(chǎng)形狀能改變的，以便根據(jù)高頻分量將^L定向的角度來(lái)增 強(qiáng)高頻分量。
50. 如權(quán)利要求32至49中的任何一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于 各個(gè)音頻輸入包括一個(gè)或多個(gè)音頻信道。
51. 如權(quán)利要求50所述的設(shè)備，其特征在于各個(gè)音頻輸入表示多信道立體聲或環(huán)繞聲信號(hào)。
52. —種利用輸出變換器陣列來(lái)定向從信號(hào)得到的聲波的方法， 所述方法包括以下步驟關(guān)于各個(gè)輸出變換器，獲得所述信號(hào)的延遲復(fù)制信號(hào)，所述延遲 復(fù)制信號(hào)被延遲相應(yīng)延時(shí)，所述相應(yīng)延時(shí)是根據(jù)相應(yīng)變換器在所述陣 列中的位置以及給定方向來(lái)選擇的，以便按所述方向來(lái)定向從所述信 號(hào)得到的聲波；將所迷延遲復(fù)制信號(hào)路由選擇到相應(yīng)輸出變換器。
53. 如權(quán)利要求52所述的方法，其特征在于所述關(guān)于各個(gè)輸出變 換器來(lái)獲得要定向的所述信號(hào)的延遲復(fù)制信號(hào)的步驟包括將所述信號(hào)復(fù)制所述預(yù)定次數(shù)，以得到關(guān)于各個(gè)輸出變換器的復(fù) 制信號(hào)；把要定向的所述信號(hào)的各個(gè)復(fù)制信號(hào)延遲所述相應(yīng)延時(shí)，所述相 應(yīng)延時(shí)是根據(jù)相應(yīng)輸出變換器在所述陣列中的位置以及所述方向來(lái)選 擇的。
54. 如權(quán)利要求53所述的方法，其特征在于還包括以下步驟 在所述延遲步驟之前，通過(guò)導(dǎo)出路由選擇到各個(gè)變換器的復(fù)制信號(hào)的相應(yīng)延時(shí)，來(lái)計(jì)算關(guān)于各個(gè)復(fù)制信號(hào)的相應(yīng)延時(shí)，使得來(lái)自各個(gè) 變換器的聲波的相同時(shí)間部分一起構(gòu)成以所述方向傳播的波陣面。
55. 如權(quán)利要求53所述的方法，其特征在于還包括以下步驟 在所述延遲步驟之前，通過(guò)以下方式計(jì)算關(guān)于各個(gè)復(fù)制信號(hào)的相應(yīng)延時(shí)確定各個(gè)輸出變換器和位于所述方向的空間中的第 一位置之間 的距離;導(dǎo)出相應(yīng)延時(shí)，使得從要定向的所述信號(hào)得到的各個(gè)變換器的聲 波基本上同時(shí)到達(dá)空間中的所述位置。
56. —種利用輸出變換器陣列建立具有才莫擬原點(diǎn)的聲場(chǎng)的方法，所述方法包括以下步驟關(guān)于各個(gè)輸出變換器，獲得輸入信號(hào)的延遲復(fù)制信號(hào)，所述延遲 復(fù)制信號(hào)被延遲相應(yīng)延時(shí)，所述相應(yīng)延時(shí)是根據(jù)相應(yīng)變換器在所述陣 列中的位置以及所述才莫擬原點(diǎn)的位置來(lái)選擇的，以便建立看上去基本上象H自所述模擬原點(diǎn)的聲場(chǎng)；以及將所述延遲復(fù)制信號(hào)路由選擇到相應(yīng)輸出變換器。
57. 如權(quán)利要求56所述的方法，其特征在于所述關(guān)于各個(gè)輸出變 換器來(lái)獲得所述輸入信號(hào)的延遲復(fù)制信號(hào)的步驟包括將所述輸入信號(hào)復(fù)制所述預(yù)定次數(shù)，以得到關(guān)于各個(gè)輸出變換器 的復(fù)制信號(hào)；把所述輸入信號(hào)的各個(gè)復(fù)制信號(hào)延遲所述相應(yīng)延時(shí)，所述相應(yīng)延 時(shí)是根據(jù)相應(yīng)輸出變換器在所述陣列中的位置以及所述^f莫擬原點(diǎn)來(lái)選 擇的。
58. 如權(quán)利要求57所述的方法，其特征在于還包括以下步驟 在所述延遲步驟之前，通過(guò)導(dǎo)出相應(yīng)延時(shí)，計(jì)算關(guān)于各個(gè)復(fù)制信號(hào)的相應(yīng)延時(shí)，使得來(lái)自各個(gè)變換器的聲波-波延遲，延遲的時(shí)間為所 述信號(hào)/人所述才莫擬原點(diǎn)到達(dá)所述各個(gè)變換器所花的時(shí)間。
59. —種用于定向聲波的設(shè)備，所述設(shè)備包括 輸出變換器陣列；復(fù)制和延遲裝置，所迷復(fù)制和延遲裝置>^皮安排成關(guān)于各個(gè)輸出變 換器來(lái)獲得所述信號(hào)的延遲復(fù)制信號(hào)，所述延遲復(fù)制信號(hào)被延遲相應(yīng) 延時(shí)，所述相應(yīng)延時(shí)是根據(jù)相應(yīng)變換器在所述陣列中的位置以及給定 方向來(lái)選^^的，以便基本上按所述方向來(lái)定向從要定向的所述信號(hào)得 到的聲波；以及路由選擇裝置，用于把所述延遲復(fù)制信號(hào)路由選擇到相應(yīng)輸出變 換器。
60. 如權(quán)利要求59所述的設(shè)備，其特征在于所述復(fù)制和延遲裝置 包括復(fù)制裝置，用于把所述信號(hào)復(fù)制所述預(yù)定次數(shù)，以得到關(guān)于各個(gè)輸出變換器的復(fù)制信號(hào)；以及延遲裝置，用于把要定向的所述信號(hào)的各個(gè)復(fù)制信號(hào)延遲所述相 應(yīng)延時(shí)，所述相應(yīng)延時(shí)是根據(jù)相應(yīng)輸出變換器在所述陣列中的位置以 及所述方向來(lái)選擇的。
61. 如權(quán)利要求60所述的設(shè)備，其特征在于還包括計(jì)算裝置，用 于在所述延遲步驟之前，通過(guò)導(dǎo)出路由選擇到各個(gè)變換器的復(fù)制信號(hào) 相應(yīng)延時(shí)，計(jì)算關(guān)于各個(gè)復(fù)制信號(hào)的相應(yīng)延時(shí)，使得來(lái)自各個(gè)變換器 的聲波的相同時(shí)間部分一起構(gòu)成以所述方向傳播的波陣面。
62. 如權(quán)利要求60所述的設(shè)備，其特征在于還包括計(jì)算裝置，用 于在所述延遲步驟之前，通過(guò)以下方式計(jì)算關(guān)于各個(gè)復(fù)制信號(hào)的相應(yīng) 延時(shí)確定各個(gè)輸出變換器和位于所述方向的空間中的第 一位置之間導(dǎo)出相應(yīng)延時(shí)，使得從要定向的所述信號(hào)得到的各個(gè)變換器的聲 波基本上同時(shí)到達(dá)空間中的所述位置。
63. —種建立具有模擬原點(diǎn)的聲場(chǎng)的設(shè)備，所述設(shè)備包括 輸出變換器陣列；復(fù)制和延遲裝置，所述復(fù)制和延遲裝置纟皮安排成關(guān)于各個(gè)輸出變 換器來(lái)獲得輸入信號(hào)的延遲復(fù)制信號(hào)，所述延遲復(fù)制信號(hào)被延遲相應(yīng) 延時(shí)，所述相應(yīng)延時(shí)是根據(jù)相應(yīng)變換器在所述陣列中的位置以及所述 才莫擬原點(diǎn)的位置來(lái)選擇的，以便建立看上去基本上象是發(fā)自所述;f莫擬 原點(diǎn)的聲場(chǎng)；以及路由選擇裝置，用于把所述延遲復(fù)制信號(hào)路由選擇到相應(yīng)輸出變 換器。
64. 如權(quán)利要求63所述的設(shè)備，其特征在于所述復(fù)制和延遲裝置 包括 復(fù)制裝置，用于把所述輸入信號(hào)復(fù)制所述預(yù)定次數(shù)，以得到關(guān)于 各個(gè)輸出變換器的復(fù)制信號(hào)；延遲裝置，用于把所述輸入信號(hào)的各個(gè)復(fù)制信號(hào)延遲所述相應(yīng)延 時(shí)，所述相應(yīng)延時(shí)是根據(jù)相應(yīng)輸出變換器在所述陣列中的位置以及所 述模擬原點(diǎn)來(lái)選擇的。
65. 如權(quán)利要求64所述的設(shè)備，其特征在于還包括計(jì)算裝置，用 于在所述延遲步驟之前，通過(guò)導(dǎo)出相應(yīng)延時(shí)，計(jì)算關(guān)于各個(gè)復(fù)制信號(hào) 的相應(yīng)延時(shí)，使得來(lái)自各個(gè)變換器的聲波被延遲，延遲的時(shí)間為所述 信號(hào)從所述才莫擬原點(diǎn)到達(dá)所述各個(gè)變換器所花的時(shí)間。
66. —種利用輸出變換器陣列來(lái)消除從零位置的信號(hào)得到的聲波 的方法，所述方法包括以下步驟關(guān)于各個(gè)輸出變換器，獲得要消除的信號(hào)的延遲復(fù)制信號(hào)，所述 延遲復(fù)制信號(hào)纟皮延遲相應(yīng)延時(shí)，所述相應(yīng)延時(shí)是根據(jù)相應(yīng)變換器在所 述陣列中的位置以及零位置來(lái)選擇的；換算并反相各個(gè)所述延遲復(fù)制信號(hào)；以及將所述換算和反相的延遲復(fù)制信號(hào)路由選擇到相應(yīng)輸出變換器， 使得至少部分消除所述零位置的聲場(chǎng)。
67. 如權(quán)利要求66所述的方法，其特征在于所述關(guān)于各個(gè)輸出變 換器來(lái)獲得要消除的所述信號(hào)的延遲復(fù)制信號(hào)的步驟包括將要消除的所述信號(hào)復(fù)制所述預(yù)定次數(shù)，以得到關(guān)于各個(gè)輸出變 換器的復(fù)制信號(hào)；把要消除的所述信號(hào)的各個(gè)復(fù)制信號(hào)延遲所述相應(yīng)延時(shí)，所述相 應(yīng)延時(shí)是根據(jù)相應(yīng)輸出變換器在所述陣列中的位置以及所述零位置來(lái) 選擇的。
68. 如權(quán)利要求66或權(quán)利要求67所述的方法，其特征在于在 從要消除的信號(hào)獲得任何延遲復(fù)制信號(hào)之前對(duì)要消除的信號(hào)執(zhí)行所述 換算和/或所述反相。
69. 如權(quán)利要求66到68中的任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于 要消除的所述信號(hào)也^皮提供給所述陣列的輸出變換器。
70. 如權(quán)利要求69所述的方法，其特征在于還包括以下步驟 關(guān)于各個(gè)變換器，獲得所述要消除的信號(hào)的延遲復(fù)制信號(hào)，所述延遲復(fù)制信號(hào)被延遲相應(yīng)延時(shí)，所述相應(yīng)延時(shí)是根據(jù)相應(yīng)變換器在所 述陣列中的位置來(lái)選擇的；關(guān)于各個(gè)變換器，對(duì)所述相應(yīng)反相和換算的延遲復(fù)制信號(hào)與所述 相應(yīng)延遲復(fù)制信號(hào)進(jìn)行求和，以得到輸出信號(hào)；將各個(gè)輸出信號(hào)路由選擇到其相應(yīng)變換器。
71. 如權(quán)利要求70所述的方法，其特征在于所述關(guān)于各個(gè)輸出變 換器來(lái)獲得要消除的所述信號(hào)的延遲復(fù)制信號(hào)的步驟包括將要消除的所述信號(hào)復(fù)制所述預(yù)定次數(shù)，以得到關(guān)于各個(gè)輸出變 換器的復(fù)制信號(hào)；把要消除的所述信號(hào)的各個(gè)復(fù)制信號(hào)延遲相應(yīng)預(yù)定延時(shí)，所述相 應(yīng)預(yù)定延時(shí)是才艮據(jù)相應(yīng)輸出變換器在所述陣列中的位置以及所述零位 置來(lái)選擇的。
72. 如權(quán)利要求66到68中的任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于 要消除的所述信號(hào)^L提供給不是所述輸出變換器陣列的 一部分的 一 個(gè) 或多個(gè)輸出變換器。
73. 如權(quán)利要求66到72中的任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在 于選擇所述換算，使得來(lái)自所述輸出變換器陣列的、從所述反相和 換算的要消除的信號(hào)得到的聲波在所述零位置具有基本上與從要消除 的所述信號(hào)得到的聲波相同的大小。
74. 如權(quán)利要求66到73中的任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于 要消除的所述信號(hào)由位于所述零位置的輸入變換器來(lái)檢測(cè)。
75. 如權(quán)利要求74所述的方法，其特征在于所述輸入變換器可移 動(dòng)，并且所述零位置被選擇為跟蹤所述輸入變換器的位置，以便建立 關(guān)于在所述零位置的聲場(chǎng)的負(fù)反饋回路。
76. —種用于消除零位置上的聲波的設(shè)備，所述設(shè)備包括輸出變換器陣列；復(fù)制和延遲裝置，所述復(fù)制和延遲裝置^^安排成關(guān)于各個(gè)輸出變 換器來(lái)獲得要消除的信號(hào)的延遲復(fù)制信號(hào)，所述延遲復(fù)制信號(hào)纟支延遲 相應(yīng)延時(shí)，所述相應(yīng)延時(shí)是根據(jù)相應(yīng)變換器在所述陣列中的位置以及所述零位置來(lái)選擇的；換算器裝置和反相器裝置，用于換算并反相各個(gè)所述延遲復(fù)制信號(hào)；路由選擇裝置，它將所述換算和反相的延遲復(fù)制信號(hào)路由選擇到 相應(yīng)輸出變換器，使得至少部分消除在所述零位置的聲場(chǎng)。
77. 如權(quán)利要求76所述的設(shè)備，其特征在于所述換算器裝置和/ 或所述反相器裝置被安排在所述復(fù)制和延遲裝置之前。
78. 如權(quán)利要求76或權(quán)利要求77所述的設(shè)備，其特征在于還包 括路由選擇裝置，用于將要消除的所述信號(hào)路由選擇到所迷陣列的輸 出變4灸器。
79. 如權(quán)利要求78所迷的設(shè)備，其特征在于還包括 第二復(fù)制和延遲裝置，它被安排成關(guān)于各個(gè)變換器來(lái)獲得所述要消除的信號(hào)的延遲復(fù)制信號(hào)，所述延遲復(fù)制信號(hào)被延遲相應(yīng)延時(shí)，所 述相應(yīng)延時(shí)是根據(jù)相應(yīng)變換器在所述陣列中的位置來(lái)選擇的；加法器裝置，用于關(guān)于各個(gè)變換器來(lái)對(duì)所述相應(yīng)反相和換算的延 遲復(fù)制信號(hào)與所述相應(yīng)延遲復(fù)制信號(hào)進(jìn)行求和，以得到輸出信號(hào)；路由選擇裝置，它將各個(gè)輸出信號(hào)路由選擇到其相應(yīng)變換器。
80. 如權(quán)利要求76或權(quán)利要求77所述的設(shè)備，其特征在于還包 括不是所述輸出變換器陣列的一部分的、用于輸出要消除的所述信號(hào) 的一個(gè)或多個(gè)輸出變換器。
81. 如權(quán)利要求76到80中的任何一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于 所述換算器被安排成應(yīng)用換算因子，使得來(lái)自所述輸出變換器陣列 的、表示所述反相和換算的要消除的所述信號(hào)的聲波在所述零位置具 有基本上與表示要消除的所述信號(hào)的聲波相同的大小。
82. 如權(quán)利要求76到81中的任何一項(xiàng)所迷的設(shè)備，其特征在于 還包括位于所述零位置的輸入變換器，以便檢測(cè)要消除的所述信號(hào)。
83. 如權(quán)利要求82所述的設(shè)備，其特征在于所述輸入變換器可移 動(dòng)，并且所述延遲裝置選擇相應(yīng)延遲，使得所述零位置跟蹤所述輸入 變換器的位置，以便建立關(guān)于在所述零位置的聲場(chǎng)的負(fù)反饋回路。
84. —種檢測(cè)在輸出變換器陣列附近的輸入變換器的位置的方 法，所述方法包括以下步驟從所述陣列的至少三個(gè)輸出變換器輸出相應(yīng)可識(shí)別聲測(cè)試信號(hào)； 在所述輸入變換器接收各個(gè)所迷測(cè)試信號(hào)； 檢測(cè)輸出各個(gè)測(cè)試信號(hào)和在輸入變換器接收所述測(cè)試信號(hào)之間的 時(shí)間；以及利用所述檢測(cè)的時(shí)間，通過(guò)三角測(cè)量來(lái)計(jì)算所述輸入變換器的視 在位置。
85. 如權(quán)利要求84所述的方法，其特征在于 所述相應(yīng)可識(shí)別聲測(cè)試信號(hào)從至少四個(gè)輸出變換器輸出；以及 檢測(cè)的時(shí)間;故用于計(jì)算聲音的平均速度的值，以及所述輸入變換器的視在位置。
86. 如權(quán)利要求84或權(quán)利要求85所述的方法，其特征在于所述 計(jì)算包括形成多于所具有的變量的聯(lián)立方程；解這些聯(lián)立方程，以找到給出總的最小誤差的變量的值。
87. 如權(quán)利要求84到86中任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于還 包括以下步驟利用與輸出聲測(cè)試信號(hào)的變換器不同的一組輸出變換器輸出輸 入信號(hào)。
88. 如權(quán)利要求84到87中任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于還 包括以下步驟通過(guò)將所述輸入信號(hào)加到所述相應(yīng)聲測(cè)試信號(hào)，從所述至少三個(gè) 輸出變換器輸出輸入信號(hào)。
89. 如權(quán)利要求87或權(quán)利要求88所述的方法，其特征在于所述 輸入信號(hào)是由所述輸入變換器檢測(cè)的信號(hào)。
90. 如權(quán)利要求89所述的方法，其特征在于還包括以下步驟 關(guān)于所述陣列的各個(gè)輸出變換器，獲得所述輸入信號(hào)的延遲復(fù)制信號(hào)，所述延遲復(fù)制信號(hào)纟皮延遲相應(yīng)延時(shí)，所述相應(yīng)延時(shí)是根據(jù)相應(yīng) 輸出變換器在所述陣列中的位置以及所述輸入變換器的檢測(cè)的位置來(lái) 選擇的；換算并反相所述輸入信號(hào)的所述延遲復(fù)制信號(hào)；將所述輸入信號(hào)的所述換算反相的延遲復(fù)制信號(hào)路由選擇到相應(yīng) 輸出變換器，使得從所述輸入信號(hào)得到聲波在所述輸入變換器的位置 基本上被消除。
91. 如權(quán)利要求90所述的方法，其特征在于所述關(guān)于所述陣列的 各個(gè)輸出變換器來(lái)獲得所述輸入信號(hào)的延遲復(fù)制信號(hào)的步驟包括將所述輸入信號(hào)復(fù)制所述預(yù)定次數(shù)，以得到關(guān)于各個(gè)輸出變換器 的復(fù)制信號(hào)；把所述輸入信號(hào)的各個(gè)復(fù)制信號(hào)延遲所述相應(yīng)延時(shí)，所述相應(yīng)延 時(shí)是根據(jù)相應(yīng)輸出變換器在所述陣列中的位置以及所述輸入變換器的 檢測(cè)的位置來(lái)選擇的。
92. 如權(quán)利要求90或權(quán)利要求91所述的方法，其特征在于從所 述測(cè)試信號(hào)得到聲波在所述輸入變換器的位置不被消除。
93. 如權(quán)利要求90到92中任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于在 所述延遲復(fù)制信號(hào)被建立之前對(duì)所述輸入信號(hào)執(zhí)行所述換算和反相。
94. 如權(quán)利要求87到89中任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于還 包括以下步驟關(guān)于所述陣列的各個(gè)輸出變換器，獲得所述輸入信號(hào)的延遲復(fù)制 信號(hào)，所述延遲復(fù)制信號(hào)^皮延遲相應(yīng)延時(shí)，所述相應(yīng)延時(shí)是根據(jù)相應(yīng) 輸出變換器在所述陣列中的位置以及所述輸入變換器的檢測(cè)的位置來(lái) 選擇的，使得將從所述輸入信號(hào)得到的聲波定向到所述輸入變換器的 才企測(cè)的位置；以及將所述輸入信號(hào)的延遲復(fù)制信號(hào)路由選擇到相應(yīng)輸出變換器。
95. 如權(quán)利要求94所述的方法，其特征在于所述關(guān)于所述陣列的 各個(gè)輸出變換器來(lái)獲得所述輸入信號(hào)的延遲復(fù)制信號(hào)的步驟包括將所述輸入信號(hào)復(fù)制所述預(yù)定次數(shù)，以得到關(guān)于各個(gè)輸出變換器 的復(fù)制信號(hào)；把所述輸入信號(hào)的各個(gè)復(fù)制信號(hào)延遲所述相應(yīng)延時(shí)，所述相應(yīng)延 時(shí)是根據(jù)相應(yīng)輸出變換器在所述陣列中的位置以及所述輸入變換器的 檢測(cè)的位置來(lái)選擇的。
96. 如權(quán)利要求94或權(quán)利要求95所述的方法，其特征在于選 擇所述相應(yīng)延遲，使得即使在有風(fēng)或其它不可預(yù)測(cè)擾動(dòng)的情況下仍可 將聲波定向到所述輸入變換器。
97. 如權(quán)利要求84到96中任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于還 包括以下步驟從所述輸入變換器的所述檢測(cè)的視在位置和所述輸入變換器的 已知位置來(lái)計(jì)算風(fēng)矢量。
98. 如權(quán)利要求97所述的方法，其特征在于所述計(jì)算的風(fēng)矢量被 用于調(diào)整輸入信號(hào)復(fù)制信號(hào)的延遲，以便盡管有風(fēng)也確保所需操作。
99. 如權(quán)利要求84到98中任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于各 個(gè)輸出變換器依次輸出測(cè)試信號(hào)。
100. 如權(quán)利要求84到98中任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于 各個(gè)輸出變換器同時(shí)發(fā)射可識(shí)別測(cè)試信號(hào)。
101. 如權(quán)利要求99或權(quán)利要求100所述的方法，其特征在于所 述測(cè)試信號(hào)包括一組獨(dú)立的偽隨機(jī)噪聲信號(hào)，它們是利用相關(guān)函數(shù)可 識(shí)別的。
102. 如權(quán)利要求99到101中任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于 所述測(cè)試信號(hào)具有整形的頻鐠。
103. 如權(quán)利要求102所述的方法，其特征在于所述頻譜;故整形， 使功率在音頻帶中較少聽(tīng)得到的頻率。
104. 如權(quán)利要求102或權(quán)利要求103所述的方法，其特征在于 所述頻譜被整形，使得所述測(cè)試信號(hào)由^皮路由選擇到所述輸出變換器 的信號(hào)掩蔽。
105. 如權(quán)利要求84到104中任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于 所述輸入變換器位于操縱用來(lái)遠(yuǎn)程控制所述輸出變換器的操作的手持 遙控器中。
106. —種檢測(cè)位于輸入變換器陣列附近的輸出變換器的位置的 方法，所述方法包括以下步驟從所述輸出變換器輸出聲測(cè)試信號(hào)； 在所述陣列中的至少三個(gè)輸入變換器接收所述測(cè)試信號(hào)； ;險(xiǎn)測(cè)輸出所述測(cè)試信號(hào)和在各個(gè)輸入變換器接收所述測(cè)試信號(hào)之 間的時(shí)間；以及利用所述檢測(cè)的時(shí)間，通過(guò)三角測(cè)量來(lái)計(jì)算所迷輸出變換器的視 在位置。
107. 如權(quán)利要求106所述的方法，其特征在于 所述測(cè)試信號(hào)在所述陣列中的第四輸入變換器^皮接收；以及所述檢測(cè)的時(shí)間被用于計(jì)算聲音的平均速度的值，以及通過(guò)三角 測(cè)量來(lái)計(jì)算所述輸出變換器的視在位置。
108. 如權(quán)利要求106或權(quán)利要求107所述的方法，其特征在于 所述計(jì)算包括形成多于所具有的變量的^^立方程；解這些聯(lián)立方程，以找到給出總的最小誤差的變量的值。
109. 如權(quán)利要求106到108中任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在 于還包括以下步驟在所述陣列的各個(gè)輸入變換器接收輸入信號(hào)； 關(guān)于所述陣列的各個(gè)輸入變換器，獲得延遲輸入信號(hào)，所述延遲輸入信號(hào)被延遲相應(yīng)延時(shí)，所述相應(yīng)延時(shí)是根據(jù)相應(yīng)輸入變換器在所 述陣列中的位置以及所述輸出變換器的檢測(cè)的位置來(lái)選擇的； 對(duì)各個(gè)所述延遲輸入信號(hào)進(jìn)行求和，以得到輸出信號(hào)。
110. 如權(quán)利要求109所述的方法，其特征在于還包括以下步驟 將所述輸出信號(hào)的大小近似除以所述陣列中適當(dāng)?shù)妮斎胱儞Q器的數(shù)量，以便換算所述輸出信號(hào)并優(yōu)化成零；關(guān)于所述陣列的各個(gè)輸入變換器，獲得超前的換算輸出信號(hào)， 所述超前的換算輸出信號(hào)被超前相應(yīng)超前，所述相應(yīng)超前被選擇成與 應(yīng)用到相應(yīng)4t入信號(hào)的相應(yīng)延遲的時(shí)間量相同。關(guān)于各個(gè)輸入變換器，^v所述相應(yīng)輸入信號(hào)減去所述相應(yīng)超前的 換算輸出信號(hào)，以得到一組調(diào)整的輸入信號(hào)，以便給所述輸出變換器 的位置發(fā)出的聲波較少的加權(quán)。
111. 如權(quán)利要求109或權(quán)利要求IIO所述的方法，其特征在于 在得到所述延遲輸入信號(hào)之前從所述接收輸入信號(hào)減去所述測(cè)試信 號(hào)。
112. 如權(quán)利要求106到111中任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在 于各個(gè)所述測(cè)試信號(hào)包括偽隨機(jī)噪聲信號(hào)。
113. —種操作用來(lái)檢測(cè)位于輸出變換器陣列附近的輸入變換器 的位置的設(shè)備，所述設(shè)備包括輸出變換器陣列； 輸入變換器；控制器，它被連接到所述輸出變換器陣列和所述輸入變換器，所 述控制器被安排成把相應(yīng)可識(shí)別聲測(cè)試信號(hào)路由選擇到至少三個(gè)所述 輸出變換器并檢測(cè)輸出各個(gè)測(cè)試信號(hào)和在所述輸入變換器接收所述測(cè) 試信號(hào)之間的時(shí)間，以便通過(guò)三角測(cè)量來(lái)計(jì)算所述輸入變換器的視在 位置。
114. 如權(quán)利要求113所述的設(shè)備，其特征在于所述控制器被安排成把相應(yīng)可識(shí)別聲測(cè)試信號(hào)路由選擇到至少四個(gè)輸出變換器；以及所述檢測(cè)的時(shí)間被用于計(jì)算聲音的平均速度的值，以及通過(guò)三角 測(cè)量來(lái)計(jì)算所述輸入變換器的視在位置。
115. 如權(quán)利要求113或權(quán)利要求114所述的設(shè)備，其特征在于 所述控制器還^皮安排成從與輸出聲測(cè)試信號(hào)的變換器不同的 一組輸出 變換器來(lái)輸出輸入信號(hào)。
116. 如權(quán)利要求113到115中任何一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在 于所述控制器還被安排成通過(guò)把輸入信號(hào)加到所述相應(yīng)聲測(cè)試信號(hào)來(lái) 從所述至少三個(gè)輸出變換器輸出輸入信號(hào)。
117. 如權(quán)利要求115或權(quán)利要求116所述的設(shè)備，其特征在于 還包括復(fù)制和延遲裝置，用于關(guān)于所述陣列的各個(gè)輸出變換器來(lái)獲得所 述輸入信號(hào)的延遲復(fù)制信號(hào)，所述延遲復(fù)制信號(hào)^L延遲相應(yīng)延時(shí)，所 述相應(yīng)延時(shí)是根據(jù)相應(yīng)變換器在所述陣列中的位置以及所述輸入變換 器的檢測(cè)的位置來(lái)選擇的；換算器裝置和反相器裝置，用于換算并反相所述輸入信號(hào)的所述 延遲復(fù)制信號(hào)；路由選擇裝置，用于把所述輸入信號(hào)的所述換算反相的延遲復(fù)制 信號(hào)路由選擇到相應(yīng)輸出變換器，使得從所述輸入信號(hào)得到的聲波在 所述輸入變換器的位置至少部分被消除。
118. 如權(quán)利要求117所述的設(shè)備，其特征在于從在所迷輸入變換 器檢測(cè)的信號(hào)得到所述輸入信號(hào)，并且所述控制器還被安排成從所述 相應(yīng)輸入信號(hào)減去所述聲測(cè)試信號(hào)，使得從所述測(cè)試信號(hào)得到聲波在 所述輸入變換器的位置不被消除。
119. 如權(quán)利要求117或權(quán)利要求118所述的設(shè)備，其特征在于 所述換算器裝置和所述反相器裝置被安排在所述復(fù)制和延遲裝置之 前，使得在所述輸入信號(hào)^皮復(fù)制和延遲之前對(duì)對(duì)所述輸入信號(hào)進(jìn)行換 算和反相。
120. 如權(quán)利要求115或權(quán)利要求117所述的設(shè)備，其特征在于 還包括第二復(fù)制和延遲裝置，用于關(guān)于所述陣列的各個(gè)輸出變^:器來(lái)獲得所述輸入信號(hào)的延遲復(fù)制信號(hào)，所述延遲復(fù)制信號(hào)^L延遲相應(yīng)延 時(shí)，所述相應(yīng)延時(shí)是根據(jù)相應(yīng)輸出變換器在所述陣列中的位置以及所 述輸入變換器的所述檢測(cè)的位置來(lái)選擇的，使得把從所述輸入信號(hào)得到的聲波定向到所述輸入變換器的檢測(cè)的位置；路由選擇裝置，把所述輸入信號(hào)的延遲復(fù)制信號(hào)路由選擇到相應(yīng) 輸出變換器。
121. 如權(quán)利要求113到120中任何一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在 于所述輸入變換器位于操作用來(lái)遠(yuǎn)程控制所述輸出變換器的操作的手 持遙控器中。
122. 如權(quán)利要求113到121中的任何一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征 在于所述輸入變換器在所述輸出變換器陣列附近內(nèi)可移動(dòng)，并且所述 控制器操作用來(lái)在輸入變換器移動(dòng)時(shí)跟蹤所述輸入變換器的位置。
123. 如權(quán)利要求113到122中的任何一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征 在于所述輸入變換器通過(guò)紅外鏈路連接到所述控制器。
124. 如權(quán)利要求113到123中的任何一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征 在于還包括計(jì)算裝置，用于從所述輸入變換器的所述檢測(cè)的視在位置和所述 輸入變換器的已知位置來(lái)計(jì)算風(fēng)矢量。
125. 如權(quán)利要求124所述的設(shè)備，其特征在于所述計(jì)算的風(fēng)矢量 被用于調(diào)整輸入信號(hào)復(fù)制信號(hào)的延遲，以便盡管有風(fēng)也確保所需操 作。
126. 如權(quán)利要求113到125中任何一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在 于還包括用于使各個(gè)輸出變換器依次輸出測(cè)試信號(hào)的裝置。
127. 如權(quán)利要求113到125中任何一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在 于還包括用于使各個(gè)輸出變換器同時(shí)發(fā)送可識(shí)別測(cè)試信號(hào)的裝置。
128. 如權(quán)利要求126或權(quán)利要求127所述的設(shè)備，其特征在于 所述測(cè)試信號(hào)包括一組獨(dú)立的偽隨機(jī)噪聲信號(hào)，它們是利用相關(guān)函數(shù) 可識(shí)別的。
129. 如權(quán)利要求126到128中任何一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在 于所述測(cè)試信號(hào)具有整形的頻"^。
130. 如權(quán)利要求129所述的設(shè)備，其特征在于所述頻譜被整形， 使功率在音頻帶中較少聽(tīng)得到的頻率。
131. 如權(quán)利要求129或權(quán)利要求130所述的設(shè)備，其特征在于 所述頻譜^皮整形，使得所述測(cè)試信號(hào)由被路由選擇到所述輸出變換器 的信號(hào)掩蔽。
132. —種操作用來(lái)檢測(cè)位于輸入變換器陣列附近的輸出變換器 的位置的設(shè)備，所述設(shè)備包括輸入變換器陣列； 輸出變換器；控制器，它被連接到所述輸入變換器陣列和所述輸出變換器，所 述控制器被安排成把聲測(cè)試信號(hào)路由選擇到所述輸出變換器并檢測(cè)輸 出所述測(cè)試信號(hào)和在至少三個(gè)所述輸入變換器接收所述測(cè)試信號(hào)之間 的時(shí)間，使得通過(guò)三角測(cè)量來(lái)計(jì)算所述輸入變換器的視在位置。
133. 如權(quán)利要求132所述的方法，其特征在于 所述測(cè)試信號(hào)在所述陣列中的第四輸入變換器^皮接收；以及所述檢測(cè)的時(shí)間被用于計(jì)算聲音的平均速度的值，以及通過(guò)三角 測(cè)量來(lái)計(jì)算所述輸出變換器的視在位置。
134. 如權(quán)利要求132或權(quán)利要求133所述的設(shè)備，其特征在于 所述輸入變換器陣列的各個(gè)輸入變換器接收相應(yīng)輸入信號(hào)，所述設(shè)備 還包括復(fù)制和延遲裝置，用于關(guān)于所述陣列的各個(gè)輸入變換器來(lái)獲得延 遲輸入信號(hào)，所述延遲輸入信號(hào)^^皮延遲相應(yīng)延時(shí)，所述相應(yīng)延時(shí)是根 據(jù)相應(yīng)輸入變換器在所述陣列中的位置以及所述輸出變換器的檢測(cè)的位置來(lái)選擇的；加法器，用于對(duì)各個(gè)所述延遲輸入信號(hào)進(jìn)行求和，以得到輸出信號(hào)。
135. 如權(quán)利要求134所述的設(shè)備，其特征在于還包括 除法器裝置，用于將所述輸出信號(hào)的大小除以所述陣列中輸入變換器的數(shù)量，以便換算所述輸出信號(hào)；復(fù)制和超前裝置，用于關(guān)于所述陣列的各個(gè)輸入變換器來(lái)獲得超 前的換算輸出信號(hào)，所述超前的換算輸出信號(hào)^皮超前相應(yīng)超前，所述 相應(yīng)超前^皮選擇成與應(yīng)用到相應(yīng)輸入信號(hào)的相應(yīng)延遲的時(shí)間量相同。加法器裝置，用于關(guān)于各個(gè)輸入變換器從所述相應(yīng)輸入信號(hào)減去 所述相應(yīng)超前的換算輸出信號(hào)，以得到一組調(diào)整的輸入信號(hào)，以便給 所述輸出變換器的位置發(fā)出的聲波較少的加權(quán)。
136. 如權(quán)利要求134或權(quán)利要求135所述的設(shè)備，其特征在于 還包括第二減法器，用于在得到所述延遲輸入信號(hào)之前從所述接收輸 入信號(hào)減去所述測(cè)試信號(hào)。
137. —種利用輸出變換器陣列發(fā)送聲波的方法，所述方法包括以 下步驟頻率劃分輸入信號(hào)為至少兩個(gè)頻帶；關(guān)于所述輸出變換器陣列的各個(gè)輸出變換器，獲得所迷輸入信號(hào) 的第一頻帶的延遲復(fù)制信號(hào)，所述延遲復(fù)制信號(hào)被延遲相應(yīng)延時(shí)，所 述相應(yīng)延時(shí)是根據(jù)相應(yīng)輸出變換器在所述陣列中的位置來(lái)選擇的，使 得從所述輸入信號(hào)的第 一頻帶得到的聲場(chǎng)以所需方式^f皮整形；關(guān)于各個(gè)輸出變換器，獲得所述輸入信號(hào)的笫二頻帶的復(fù)制信號(hào)；對(duì)所述第一和第二頻帶的相應(yīng)復(fù)制信號(hào)進(jìn)行求和，以建立關(guān)于各 個(gè)變換器的相應(yīng)輸出信號(hào)；以及將所述輸出信號(hào)路由選擇到相應(yīng)變換器。
138. 如權(quán)利要求137所述的方法，其特征在于所述關(guān)于所述陣列的各個(gè)輸出變換器來(lái)獲得所述輸入信號(hào)的第 一頻帶的延遲復(fù)制信號(hào)的 步驟包括將所述輸入信號(hào)的所述第 一頻帶復(fù)制所述預(yù)定次數(shù)，以得到關(guān)于各個(gè)輸出變換器的復(fù)制信號(hào)；把所述輸入信號(hào)的所述第一頻帶的各個(gè)復(fù)制信號(hào)延遲相應(yīng)預(yù)定延時(shí)，所述相應(yīng)預(yù)定延時(shí)是根據(jù)相應(yīng)輸出變^:器在所述陣列中的位置以 及所述第 一選定方向來(lái)選擇的。
139. 如權(quán)利要求137或權(quán)利要求138所述的方法，其特征在于 根據(jù)第 一選定方向得到所述延遲，使得從所述輸入信號(hào)的第 一頻帶得 到的聲波以所述第 一方向^C定向。
140. 如權(quán)利要求137或權(quán)利要求138所述的方法，其特征在于 根據(jù)模擬原點(diǎn)得到所述延遲，使得所述聲波看上去象是從那個(gè)模擬原 點(diǎn)發(fā)出的。
141. 如權(quán)利要求137到140中任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在 于還包括以下步驟關(guān)于各個(gè)輸出變換器，獲得所述輸入信號(hào)的所述第二頻帶的延遲 復(fù)制信號(hào)，所迷延遲復(fù)制信號(hào)^皮延遲相應(yīng)延時(shí)，所述相應(yīng)延時(shí)是根據(jù) 相應(yīng)輸出變換器在所述陣列中的位置以及第二選定方向來(lái)選擇的，使 得從所述輸入信號(hào)的所述第二頻帶得到的聲波以不同于所述第 一方向 的所述第二方向纟皮定向。
142. 如權(quán)利要求141所述的方法，其特征在于所述關(guān)于所述陣列 的各個(gè)輸出變換器來(lái)獲得所述輸入信號(hào)的第二頻帶的延遲復(fù)制信號(hào)的 步驟包括將所述輸入信號(hào)的所述第二頻帶復(fù)制所述預(yù)定次數(shù)，以得到關(guān)于 各個(gè)輸出變換器的復(fù)制信號(hào)；把所迷輸入信號(hào)的所迷第二頻帶的各個(gè)復(fù)制信號(hào)延遲相應(yīng)預(yù)定延 時(shí)，所述相應(yīng)預(yù)定延時(shí)是根據(jù)相應(yīng)輸出變換器在所述陣列中的位置以 及所述第二選定方向來(lái)選擇的。
143. 如權(quán)利要求137所述的方法，其特征在于對(duì)所述輸入信號(hào)的所述第二頻帶的各個(gè)復(fù)制信號(hào)沒(méi)有應(yīng)用延遲或應(yīng)用恒定延遲。
144. 一種利用輸出變換器陣列發(fā)送聲波的方法，所述方法包括以 下步驟頻率劃分輸入信號(hào)為至少兩個(gè)頻帶；關(guān)于所述輸出變換器陣列的各個(gè)輸出變換器，獲得所述輸入信號(hào) 的第一頻帶的延遲復(fù)制信號(hào)，所述延遲復(fù)制信號(hào)^皮延遲相應(yīng)延時(shí)，所 述相應(yīng)延時(shí)是根據(jù)相應(yīng)輸出變換器在所述陣列中的位置以及第一選定 方向來(lái)選擇的；換算并反相所述輸入信號(hào)的所述第 一頻帶的所述延遲復(fù)制信號(hào)； 關(guān)于各個(gè)輸出變換器，獲得所述輸入信號(hào)的第二頻帶的復(fù)制信號(hào)；對(duì)所述第一和第二頻帶的相應(yīng)復(fù)制信號(hào)進(jìn)行求和，以建立關(guān)于各 個(gè)變換器的相應(yīng)輸出信號(hào)；以及將所述輸出信號(hào)路由選擇到相應(yīng)變換器，使得在特定方向至少部 分消除從所述輸入信號(hào)的第 一頻帶得到的聲波。
145. 如權(quán)利要求144所述的方法，其特征在于所述關(guān)于所述陣列 的各個(gè)輸出變換器來(lái)獲得所述輸入信號(hào)的第 一頻帶的延遲復(fù)制信號(hào)的 步驟包括將所述輸入信號(hào)的所述第一頻帶復(fù)制所述預(yù)定次數(shù)，以得到關(guān)于 各個(gè)輸出變換器的復(fù)制信號(hào)； ，把所述輸入信號(hào)的所述第 一頻帶的各個(gè)復(fù)制信號(hào)延遲相應(yīng)預(yù)定延 時(shí)，所述相應(yīng)預(yù)定延時(shí)是根據(jù)相應(yīng)輸出變換器在所述陣列中的位置以 及所述第二選定方向來(lái)選擇的。
146. 如權(quán)利要求144或權(quán)利要求145所述的方法，其特征在于 在從要消除的信號(hào)獲得任何延遲復(fù)制信號(hào)之前對(duì)要消除的信號(hào)執(zhí)行所 述換算和/或所述反相。
147. 如權(quán)利要求144到146中的任何一項(xiàng)所述的方法，其特征 在于所述頻率分解步驟和所述獲得步驟由具有帶通特性的濾波器同時(shí) 執(zhí)行，使得僅延遲通過(guò)所述第一頻帶。
148. 如權(quán)利要求137到147中的任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所迷第一頻帶表示比所述第二頻帶高的所述輸入信號(hào)的頻帶。
149. 一種發(fā)送聲波的設(shè)備，它包括 輸出變換器陣列；頻率劃分裝置，用于把輸入信號(hào)分為至少兩個(gè)頻帶；復(fù)制和延遲裝置，用于關(guān)于所述輸出變換器陣列的各個(gè)輸出變換 器來(lái)獲得所述輸入信號(hào)的第一頻帶的延遲復(fù)制信號(hào)，所述延遲復(fù)制信 號(hào)被延遲相應(yīng)延時(shí)，所述相應(yīng)延時(shí)是根據(jù)相應(yīng)輸出變換器在所述陣列 中的位置來(lái)選擇的；所述復(fù)制器和延遲裝置還被安排成關(guān)于各個(gè)輸出變換器來(lái)獲得所 述輸入信號(hào)的第二頻帶的復(fù)制信號(hào)；加法器裝置，用于對(duì)所述第一和第二頻帶的相應(yīng)復(fù)制信號(hào)進(jìn)行求 和，以建立關(guān)于各個(gè)變換器的相應(yīng)輸出信號(hào)；以及路由選擇裝置，用于把所述輸出信號(hào)路由選擇到相應(yīng)變換器。
150. 如權(quán)利要求 149所述的設(shè)備，其特征在于根據(jù)第一選定方 向得到所述延遲復(fù)制信號(hào)，使得從所述輸入信號(hào)的第一頻帶得到的聲 波以所述第 一方向纟皮定向。
151. 如權(quán)利要求149所述的設(shè)備，其特征在于根據(jù)模擬原點(diǎn)得 到所述延遲復(fù)制信號(hào)，使得所述聲場(chǎng)看上去象是從那個(gè)才莫擬原點(diǎn)發(fā)出 的。
152. 如權(quán)利要求149到151中的任何一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征 在于所述復(fù)制和延遲裝置纟皮安排成關(guān)于各個(gè)輸出變換器來(lái)獲得所述輸 入信號(hào)的所述第二頻帶的延遲復(fù)制信號(hào)，所述延遲復(fù)制信號(hào)被延遲相 應(yīng)延時(shí)，所述相應(yīng)延時(shí)是根據(jù)相應(yīng)輸出變換器在所述陣列中的位置以 及第二選定方向來(lái)選擇的，使得從所述輸入信號(hào)的所述第二頻帶得到 的聲波以不同于所述第 一方向的所述第二方向^皮定向。
153. 如權(quán)利要求149所述的設(shè)備，其特征在于所述復(fù)制器和延遲裝置被被安排成對(duì)所述輸入信號(hào)的所述第二頻帶的各個(gè)復(fù)制信號(hào)不 應(yīng)用延遲或應(yīng)用恒定延遲。
154. —種發(fā)送聲波的設(shè)備，它包括 輸出變換器陣列；頻率劃分裝置，用于頻率劃分輸入信號(hào)為至少兩個(gè)頻帶；復(fù)制和延遲裝置，用于關(guān)于所述輸出變換器陣列的各個(gè)輸出變換 器來(lái)獲得所述輸入信號(hào)的第一頻帶的延遲復(fù)制信號(hào)，所述延遲復(fù)制信 號(hào)被延遲相應(yīng)延時(shí)，所述相應(yīng)延時(shí)是根據(jù)相應(yīng)輸出變換器在所述陣列 中的位置和第一選定方向來(lái)選擇的；換算器裝置和反相器裝置，用于換算并反相所述輸入信號(hào)的所述 第 一頻帶的所述延遲復(fù)制信號(hào)；所述復(fù)制器和延遲裝置還被安排成關(guān)于各個(gè)輸出變換器來(lái)獲得所 述輸入信號(hào)的第二頻帶的復(fù)制信號(hào)；加法器裝置，用于對(duì)所述第一和第二頻帶的相應(yīng)復(fù)制信號(hào)進(jìn)行求 和，以建立關(guān)于各個(gè)變換器的相應(yīng)輸出信號(hào)；以及路由選擇裝置，用于把所述輸出信號(hào)路由選擇到相應(yīng)變換器，使 得在特定方向至少部分地消除從所述輸入信號(hào)的第 一 頻帶得到的聲 波。
155. 如權(quán)利要求154所述的設(shè)備，其特征在于所述換算器裝置和 /或所述反相器裝置纟皮安排在所述復(fù)制和延遲裝置之前。
156. 如權(quán)利要求154或權(quán)利要求155所述的設(shè)備，其特征在于 所述頻率劃分器裝置和所述延遲裝置包括僅僅延遲通過(guò)所述第一頻帶 的濾波器。
157. 如權(quán)利要求149到156中的任何一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征 在于所述笫一頻帶表示比所述第二頻帶高的所述輸入信號(hào)的頻帶。
158. —種限制至少一個(gè)從第一和第二信號(hào)產(chǎn)生的輸出信號(hào)的方 法，所述方法包括以下步驟對(duì)所述第 一信號(hào)開(kāi)窗，以建立包括所述第 一信號(hào)的連續(xù)抽樣的第 一窗部分；確定所述第 一信號(hào)的所述窗部分中最大抽樣的大??；對(duì)所述第二信號(hào)開(kāi)窗，以建立包括所述第二信號(hào)的連續(xù)抽樣的第二窗部分；確定所述第二信號(hào)的所述窗部分中最大抽樣的大小； 將來(lái)自所述第一和第二窗部分的所述最大抽樣加到一起，以得到 第一控制信號(hào)；根據(jù)所述控制信號(hào)的大小衰減所述第一和第二信號(hào)的大??；以及 從所述第 一和第二信號(hào)產(chǎn)生所述至少 一個(gè)輸出信號(hào)。
159. 如權(quán)利要求158所述的方法，其特征在于為陣列中預(yù)定數(shù)量 的輸出變換器產(chǎn)生多個(gè)輸出信號(hào)；所述方法還包括關(guān)于所述陣列的各個(gè)輸出變換器，獲得所述第 一信號(hào)的延遲復(fù)制 信號(hào)，所述延遲復(fù)制信號(hào)被延遲相應(yīng)延時(shí)，所述相應(yīng)延時(shí)是根據(jù)相應(yīng) 輸出變換器在所述陣列中的位置來(lái)選擇的；關(guān)于所述陣列的各個(gè)輸出變換器，獲得所述第二信號(hào)的延遲復(fù)制 信號(hào)，所述延遲復(fù)制信號(hào)^皮延遲相應(yīng)延時(shí)，所述相應(yīng)延時(shí)是根據(jù)相應(yīng) 輸出變換器在所述陣列中的位置來(lái)選擇的；對(duì)所述第一信號(hào)的各個(gè)延遲復(fù)制信號(hào)與所述第二信號(hào)的各個(gè)延遲 復(fù)制信號(hào)進(jìn)行求和，以獲得關(guān)于各個(gè)變換器的輸出信號(hào)；以及把各個(gè)輸出信號(hào)路由選擇到變換器陣列中各自的聲輸出變換器， 選擇所述預(yù)定延遲以定向從所述變換器陣列輸出的聲波。
160. 如權(quán)利要求159所述的方法，其特征在于所述關(guān)于所述陣列 的各個(gè)輸出變換器來(lái)獲得所述第 一信號(hào)的延遲復(fù)制信號(hào)的步驟包括將所述第一信號(hào)復(fù)制所述預(yù)定次數(shù)，以得到關(guān)于各個(gè)輸出變換器 的復(fù)制信號(hào)；把所述第一輸入信號(hào)的各個(gè)復(fù)制信號(hào)延遲相應(yīng)預(yù)定延時(shí)，所述相 應(yīng)預(yù)定延時(shí)是根據(jù)相應(yīng)輸出變換器在所述陣列中的位置來(lái)選擇的；并 且所述關(guān)于所述陣列的各個(gè)輸出變換器來(lái)獲得所述第二信號(hào)的延遲復(fù) 制信號(hào)的步驟包括將所述第二信號(hào)復(fù)制所述預(yù)定次數(shù)，以得到關(guān)于各個(gè)輸出變換器 的復(fù)制信號(hào)；把所述第二信號(hào)的各個(gè)復(fù)制信號(hào)延遲相應(yīng)預(yù)定延時(shí)，所述相應(yīng)預(yù) 定延時(shí)是根據(jù)相應(yīng)輸出變換器在所述陣列中的位置來(lái)選擇的。
161. 如權(quán)利要求159或權(quán)利要求160所述的方法，其特征在于 所述第一開(kāi)窗步驟建立至少(dmaXl) *&個(gè)抽樣的第一窗部分，其中 dmaXl是單位為秒的最大預(yù)定延時(shí)，它被應(yīng)用到所述第一信號(hào)的任何 復(fù)制信號(hào)，F(xiàn)s是單位為Hz的所述第一信號(hào)的抽樣頻率，而所述第二開(kāi) 窗步驟建立至少(dmax2) *&個(gè)抽樣的第二窗部分，其中dmax2是單 位為秒的最大預(yù)定延時(shí)，它纟皮應(yīng)用到所述第二信號(hào)的任何復(fù)制信號(hào)， R是單位為Hz的所述第二信號(hào)的抽樣頻率。
162. 如權(quán)利要求158到161中的任何一項(xiàng)所述的方法，其特征 在于還包括在所述衰減所述第 一和第二信號(hào)的大小的步驟之前對(duì)所述第 一信號(hào)進(jìn)行過(guò)抽樣和反成像濾波(anti-image filtering);對(duì)所述第二信號(hào)進(jìn)行過(guò)抽樣和反成像濾波；以及對(duì)所述控制信號(hào)進(jìn)行過(guò)抽樣和反成像濾波；其中所述反成像濾波步驟把組延遲引入相應(yīng)濾波信號(hào)，并且所述 控制信號(hào)^^皮延遲，延遲的時(shí)間量少于所述第一和第二信號(hào)延遲的時(shí)間 量。
163. 如權(quán)利要求158到162中的任何一項(xiàng)所述的方法，其特征 在于還包括以下步驟在所述衰減步驟之前，相對(duì)于所述控制信號(hào)延遲所述第一和第二 信號(hào)。
164. 如權(quán)利要求158到163中的任何一項(xiàng)所述的方法，其特征 在于還包括以下步驟平滑所述控制信號(hào)。
165. 如權(quán)利要求158到164中的任何一項(xiàng)所述的方法，其特征 在于所述第一和第二信號(hào)所^皮衰減，衰減量與所述控制信號(hào)的大小成 比例。
166. —種信號(hào)限制裝置，它包括 第一緩沖器，用于儲(chǔ)存第一信號(hào)的一系列連續(xù)抽樣； 第二緩沖器，用于儲(chǔ)存第二信號(hào)的一系列連續(xù)抽樣；分析裝置，用于在各個(gè)抽樣時(shí)鐘周期各個(gè)緩沖器中儲(chǔ)存的最大值 的確定；加法器，用于對(duì)所述最大值求和，以得到控制信號(hào)； 衰減器，用于根據(jù)所述控制信號(hào)將所述第一和第二信號(hào)中的每一 個(gè)衰減一個(gè)量；以及用于從所述第 一和第二信號(hào)生成輸出信號(hào)的裝置。
167. 如權(quán)利要求166所述的信號(hào)限制裝置，其特征在于還包括 用于為陣列中預(yù)定數(shù)量的輸出變換器生成多個(gè)輸出信號(hào)的裝置；將所述第一信號(hào)復(fù)制所述預(yù)定次數(shù)以得到關(guān)于各個(gè)輸出變換器 的復(fù)制信號(hào)的復(fù)制器；將所述第二信號(hào)復(fù)制所述預(yù)定次數(shù)以得到關(guān)于各個(gè)輸出變換器的復(fù)制信號(hào)的復(fù)制器；把所述第一信號(hào)的各個(gè)復(fù)制信號(hào)延遲相應(yīng)預(yù)定延時(shí)的延遲裝置， 所述相應(yīng)預(yù)定延時(shí)是根據(jù)相應(yīng)輸出變換器在所述陣列中的位置來(lái)選擇 的；把所述第二信號(hào)的各個(gè)復(fù)制信號(hào)延遲相應(yīng)預(yù)定延時(shí)的延遲裝置， 所述相應(yīng)預(yù)定延時(shí)是根據(jù)相應(yīng)輸出變換器在所述陣列中的位置來(lái)選擇 的；加法器，用于對(duì)所述第 一信號(hào)的各個(gè)延遲復(fù)制信號(hào)與所述第二信 號(hào)的相應(yīng)延遲復(fù)制信號(hào)進(jìn)行求和，以得到關(guān)于各個(gè)變換器的輸出信 號(hào)；以及 聲輸出變換器陣列，其中每一個(gè)^皮安排成接收來(lái)自所述加法器的 相應(yīng)信號(hào)，選擇所述預(yù)定延遲以定向從所述變換器陣列輸出的聲波。
168. 如權(quán)利要求167所述的信號(hào)限制裝置，其特征在于所述第一緩沖器儲(chǔ)存至少(dmaxj承Fs個(gè)抽樣，其中dmaXl是單位為秒的最大 預(yù)定延時(shí)，它通過(guò)所述第一延遲裝置^皮應(yīng)用到所述第一信號(hào)的任何復(fù) 制信號(hào)，F(xiàn)s是單位為Hz的所述第一信號(hào)的抽樣頻率，而所述第二緩沖 器儲(chǔ)存至少(dmax2) *&個(gè)抽樣，其中dmax2是單位為秒的最大預(yù)定 延時(shí)，它通過(guò)所述第二延遲裝置纟皮應(yīng)用到所述第二信號(hào)的任何復(fù)制信 號(hào)，F(xiàn)s是單位為Hz的所述第二信號(hào)的抽樣頻率。
169. 如權(quán)利要求166到168中的任何一項(xiàng)所述的信號(hào)限制裝 置，其特征在于還包括過(guò)抽樣裝置，用于對(duì)所述第一信號(hào)、所述第二信號(hào)和所述控制信 號(hào)進(jìn)行過(guò)抽樣；以及反成像濾波裝置，用于對(duì)所述過(guò)抽樣第一信號(hào)、所述過(guò)抽樣第二 信號(hào)和所述過(guò)抽樣控制信號(hào)進(jìn)行反成像濾波；其中所述反成像濾波裝置延遲所述第一和第二信號(hào)，延遲量大于 它延遲所述控制信號(hào)的延遲量。
170. 如權(quán)利要求166到169中的任何一項(xiàng)所述的信號(hào)限制裝 置，其特征在于還包括^皮安排在所述衰減器之前延遲所述第一信號(hào)的裝置； 被安排在所述衰減器之前延遲所述第二信號(hào)的裝置。
171. 如權(quán)利要求166或170中的任何一項(xiàng)所述的信號(hào)限制裝 置，其特征在于還包括用于整形所述控制信號(hào)以使其平滑改變的信號(hào)整形器。
172. 如權(quán)利要求166到171中的任何一項(xiàng)所述的信號(hào)限制裝 置，其特征在于所述衰減器衰減所述笫一和第二信號(hào)，衰減量與所述 控制信號(hào)的大小成比例。
173. —種再現(xiàn)音頻信號(hào)的方法，所述方法包括以下步驟 對(duì)與所述音頻信號(hào)有關(guān)的信息信號(hào)進(jìn)行解碼；根據(jù)在所述解碼步驟中解碼的信息信號(hào)來(lái)處理所述音頻信號(hào)；再現(xiàn)所述處理的音頻信號(hào)。
174. 如權(quán)利要求173所述的方法，其特征在于所述解碼的信息信 號(hào)是表示聲場(chǎng)應(yīng)如何被整形的聲場(chǎng)整形信號(hào)。
175. 如權(quán)利要求174所述的方法，其特征在于所述解碼的信息信 號(hào)是表示所述音頻信號(hào)應(yīng)該:故定向在何處的聲音射束纟喿縱信號(hào)。
176. 如權(quán)利要求174所述的方法，其特征在于所述解碼的信息信 號(hào)是表示原點(diǎn)的信號(hào)，其中所述音頻信號(hào)應(yīng)該看上去象是從所述原點(diǎn) 發(fā)出的。
177. 如權(quán)利要求173到176中的任何一項(xiàng)所述的方法，其特征 在于所述處理包括關(guān)于輸出變換器陣列的各個(gè)輸出變換器，獲得所 述音頻信號(hào)的延遲復(fù)制信號(hào)，所述延遲復(fù)制信號(hào)被延遲相應(yīng)延時(shí)，所 述相應(yīng)延時(shí)是根據(jù)相應(yīng)輸出變換器在所述陣列中的位置來(lái)選擇的。
178. 如權(quán)利要求173到175中的任何一項(xiàng)所述的方法，其特征 在于所述再現(xiàn)所述處理的音頻信號(hào)步驟包括把所述各個(gè)所述延遲復(fù)制 信號(hào)路由選擇到輸出變換器陣列的相應(yīng)輸出變換器，以便根據(jù)所述信 息信號(hào)取得定向的聲音。
179. 如權(quán)利要求173到175中的任何一項(xiàng)所述的方法，其特征 在于所述再現(xiàn)所述處理的音頻信號(hào)步驟包括將所述音頻信號(hào)饋送到變 換器，并使那個(gè)變換器指向特定位置，以便根據(jù)所述信息信號(hào)取得定 向的聲音。
180. 如權(quán)利要求177或權(quán)利要求178所述的方法，其特征在于 各個(gè)所述一定延遲量都是從所述信息信號(hào)得到的。
181. 如權(quán)利要求177或權(quán)利要求178所述的方法，其特征在于 各個(gè)所述一定延遲量都是利用某種算法來(lái)計(jì)算的，并且所述信息信號(hào) 包括3D或2D坐標(biāo)。
182. 如權(quán)利要求177或權(quán)利要求178所述的方法，其特征在于 各個(gè)所述一定延遲量都利用查找表來(lái)計(jì)算的，并且所述信息信號(hào)包括 所述查找表中的地址。
183. 如權(quán)利要求182所述的方法，其特征在于所述查找表包括將某個(gè)物理位置與一組延遲值相關(guān):f關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù)，所述信息信號(hào)包括指示某個(gè)物理位置的信息，并且所述處理步驟包括延遲所述n個(gè)復(fù)制音頻 信號(hào)，延時(shí)量由查找表中與所述信息信號(hào)中指示的所述某個(gè)物理位置 相關(guān)聯(lián)的項(xiàng)確定。
184. 如權(quán)利要求182或權(quán)利要求183所述的方法，其特征在于 還包括通過(guò)為各個(gè)物理位置建立某些物理位置和一組n個(gè)延遲量之間 的關(guān)聯(lián)來(lái)計(jì)算所述查找表的步驟，所述計(jì)算所述查找表的步驟是在所 述對(duì)信息信號(hào)進(jìn)行解碼的步驟之前纟支執(zhí)行。
185. 如權(quán)利要求173到184中的任何一項(xiàng)所述的方法，其特征 在于所述信息信號(hào)與所述音頻信號(hào)復(fù)用。
186. 如權(quán)利要求185所迷的方法，其特征在于所述信息信號(hào)和所 述音頻信號(hào)都是數(shù)字信號(hào)并且^t時(shí)分復(fù)用。
187. —種方法，它包括決定包括音頻信號(hào)的聲場(chǎng)在再現(xiàn)期間應(yīng)該如何^皮整形；以及 根據(jù)所述決定的結(jié)果對(duì)所述信息信號(hào)進(jìn)行編碼。
188. 如權(quán)利要求187所述的方法，其特征在于所述編碼的信息信 號(hào)是表示所述聲場(chǎng)應(yīng)該如何^支整形的聲場(chǎng)整形信號(hào)。
189. 如權(quán)利要求188所述的方法，其特征在于所述編碼的信息信 號(hào)是表示所述音頻信號(hào)應(yīng)該被定向在何處的聲音射束操縱信號(hào)。
190. 如權(quán)利要求188所述的方法，其特征在于所述編碼的信息信 號(hào)是表示原點(diǎn)的信號(hào)，其中所述音頻信號(hào)應(yīng)該看上去象^^人所述原點(diǎn) 發(fā)出的。
191. 如權(quán)利要求187到190中的任何一項(xiàng)所述的方法，其特征 在于還包括以下步驟將所述信息信號(hào)與所述音頻信號(hào)相關(guān)聯(lián)。
192. 如權(quán)利要求187到191中的任何一項(xiàng)所述的方法，其特征 在于所述編碼的信息信號(hào)表示焦點(diǎn)位置或纟莫擬原點(diǎn)位置，并且所述對(duì) 所述信息信號(hào)進(jìn)行編碼的步驟包括將相應(yīng)位置映射到n個(gè)延遲系數(shù)的 組并將n個(gè)延遲系數(shù)編碼在所述信息信號(hào)中。
193. 如權(quán)利要求187到191中的任何一項(xiàng)所述的方法，其特征 在于所述編碼的信息信號(hào)表示焦點(diǎn)位置或才莫擬原點(diǎn)位置，并且所述^j" 所述信息信號(hào)進(jìn)行編碼的步驟包括將位置代碼與相應(yīng)位置相關(guān)聯(lián)并將 這個(gè)位置代碼編碼到所述信息信號(hào)中。
194. 如權(quán)利要求182、 192或193中的任何一項(xiàng)所述的方法，其 特征在于相對(duì)于在再現(xiàn)所述音頻信號(hào)期間使用的輸出變換器確定所述 相應(yīng)位置。
195. 如*1利要求182、 192或193中的^f壬何一項(xiàng)所述的方法，其 特征在于相對(duì)于房間中的屏幕確定所述物理位置，其中在再現(xiàn)所述信 號(hào)期間使用的所述輸出變換器位于所述房間。
196. —種用于再現(xiàn)音頻信號(hào)的設(shè)備，它包括 用于輸入音頻信號(hào)的輸入端；用于輸入信息信號(hào)的輸入端； 對(duì)所述信息信號(hào)進(jìn)行解碼的裝置；復(fù)制器和延遲裝置，所述復(fù)制器和延遲裝置^^安排成關(guān)于輸出變 換器陣列的各個(gè)輸出變換器來(lái)獲得所述輸入信號(hào)的延遲復(fù)制信號(hào)，所 述延遲復(fù)制信號(hào)^^皮延遲相應(yīng)延時(shí)，所述相應(yīng)延時(shí)是根據(jù)相應(yīng)輸出變換 器在所述陣列中的位置并根據(jù)所述解碼的信息信號(hào)來(lái)選擇的；路由選擇裝置，用于把各個(gè)所述延遲復(fù)制音頻信號(hào)路由選擇到相 應(yīng)輸出變換器，以便根據(jù)所述信息信號(hào)獲得聲場(chǎng)。
197. 如權(quán)利要求196所述的設(shè)備，其特征在于還包括連接到所述音頻信號(hào)輸入端和所述信息信號(hào)輸入端的分用器，以便通過(guò)復(fù)用音頻 信號(hào)和信息信號(hào)得到信號(hào)可^支輸入到所述設(shè)備。
198. —種解碼器，它包括 用于與傳統(tǒng)輸出變換器驅(qū)動(dòng)器連接的裝置；用于接收多個(gè)音頻信號(hào)和多個(gè)有關(guān)信息信號(hào)的裝置；用于對(duì)所述信息信號(hào)進(jìn)行解碼并利用所述解碼的結(jié)果把所述音頻 信號(hào)路由選擇到所述輸出變換器驅(qū)動(dòng)器以便用傳統(tǒng)輸出變換器取得所 需效果的裝置。
199. 如權(quán)利要求72所述的解碼器，其特征在于它適合用于所述 輸出變換器包括裝在頭部的擴(kuò)音器時(shí)。
200. —種設(shè)計(jì)想要由輸出變換器陣列建立的聲場(chǎng)的方法，所述方 法包括以下步驟識(shí)別想要基本均勻覆蓋的區(qū)域；識(shí)別想要特定頻帶中的最小覆蓋的區(qū)域；將上述標(biāo)識(shí)按重要次序區(qū)分優(yōu)先次序；識(shí)別第二優(yōu)先權(quán)的嘗試實(shí)施可能對(duì)第一優(yōu)先權(quán)的實(shí)施的損害量；以及關(guān)于所述輸出變換器陣列的各個(gè)輸出變換器，選擇用于濾波被路 由選擇到相應(yīng)輸出變換器的輸入信號(hào)的系數(shù)，以獲得定向聲場(chǎng)，所述 聲場(chǎng)使第一優(yōu)先權(quán)在實(shí)際約束內(nèi)實(shí)施，并且所述第二優(yōu)先權(quán)的實(shí)際實(shí) 施對(duì)所述笫 一優(yōu)先權(quán)的實(shí)施僅損害所述識(shí)別的量。
201. —種建立聲場(chǎng)的方法，所述方法包括以下步驟 關(guān)于各個(gè)輸出變換器，獲得輸入信號(hào)的延遲復(fù)制信號(hào)，所述延遲復(fù)制信號(hào)被延遲相應(yīng)延時(shí)，所述相應(yīng)延時(shí)是根據(jù)如權(quán)利要求194所迷 的方法來(lái)選擇的；將所述輸入信號(hào)的延遲復(fù)制信號(hào)路由選擇到相應(yīng)輸出變換器。
202. 如權(quán)利要求201所述的方法，其特征在于所述獲得步驟包括將所述輸入信號(hào)復(fù)制預(yù)定次數(shù)，以得到關(guān)于各個(gè)輸出變換器的所 述輸入信號(hào)的復(fù)制信號(hào)；把所述輸入信號(hào)的各個(gè)復(fù)制信號(hào)延遲所述相應(yīng)延時(shí)。
203. 如權(quán)利要求200到202的任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在 于所述區(qū)域是通過(guò)將輸入變換器放置在那個(gè)區(qū)域并利用如權(quán)利要求 84到105中任何一項(xiàng)所述的方法來(lái)檢測(cè)所述輸入變換器的位置進(jìn)行識(shí) 別的。
204. 如權(quán)利要求200到203的任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在 于所述選定的延遲是通過(guò)選擇濾波器系數(shù)進(jìn)行選擇的，以便建立一般 對(duì)所述輸入信號(hào)的各個(gè)頻率分量不同的延時(shí)。
205. 如權(quán)利要求52到105、 113到131、 137到157、 159到 161、 167、 168、 177、 178、 180到184或200到204的任何一項(xiàng)所 述的方法或設(shè)備，其特征在于所述輸出變換器陣列包括二維面中輸出 變換器的規(guī)則圖案。
206. 如權(quán)利要求205所述的方法或設(shè)備，其特征在于備個(gè)所述輸 出變換器具有垂直于所述二維面的主要輸出方向。
207. 如權(quán)利要求205或權(quán)利要求206所述的方法或設(shè)備，其特 征在于所述二維面是彎曲面。
208. 如權(quán)利要求52到105、 113到131、 137到157、 159到 161、 167、 168、 177、 178、 180到184或200到207的任何一項(xiàng)所 述的方法或設(shè)備，其特征在于各個(gè)所述輸出變換器由數(shù)字功率放大器 驅(qū)動(dòng)。
209. 如權(quán)利要求52到105、 113到131、 137到157、 159到 161、 167、 168、 177、 178、 180到184或200到208的任何一項(xiàng)所 述的方法或設(shè)備，其特征在于由所述輸出變換器陣列的變換器輸出的 信號(hào)的幅值^l控制，以便更準(zhǔn)確整形所述聲場(chǎng)。
210. 如權(quán)利要求52到105、 113到131、 137到157、 159到 161、 167、 168、 177、 178、 180到184或200到209的任何一項(xiàng)所 述的方法或設(shè)備，其特征在于所迷信號(hào)在^皮延遲之前^C過(guò)抽樣。
211. 如權(quán)利要求52到105、 113到131、 137到157、 159到 161、 167、 168、 177、 178、 180到184或200到210的任何一項(xiàng)所述的方法或設(shè)備，其特征在于所述信號(hào)在被復(fù)制之前被噪聲整形。
212. 如權(quán)利要求52到105、 113到131、 137到157、 159到 161、 167、 168、 177、 178、 180到184或200到211的任何一項(xiàng)所 述的方法或設(shè)備，其特征在于所述信號(hào)在被路由選擇到所迷陣列的相 應(yīng)輸出變換器之前被轉(zhuǎn)換為PWM信號(hào)。
213. 如權(quán)利要求209所述的方法或設(shè)備，其特征在于所述控制是 為了減少饋送到所述陣列外圍周圍的變換器的輸出信號(hào)的幅值。
214. 如權(quán)利要求214所述的方法或設(shè)備，其特征在于所述控制是 為了根據(jù)諸如高斯曲線或升余弦曲線的預(yù)定函數(shù)來(lái)減少饋送到變換器 的輸出信號(hào)的幅值。
215. 如權(quán)利要求52到157、 159到161、 167、 168、 177、 178、 180到184或200到214的任何一項(xiàng)所述的方法或設(shè)備，其特征在于 各個(gè)所述變換器包括一組單獨(dú)的變換器。
216. 如權(quán)利要求52到157、 159到161、 167、 168、 177、 178、 180到184或200到215的任何一項(xiàng)所述的方法或設(shè)備，其特征在于 在各個(gè)輸出變換器之前提供線性或非線性補(bǔ)償器，以便調(diào)整路由選擇 到所述輸出變換器的信號(hào)，以解決所述輸出變換器中的不足。
217. 如權(quán)利要求216所述的方法或設(shè)備，其特征在于所述補(bǔ)償器 是用于在輸入信號(hào)被復(fù)制之前補(bǔ)償輸入信號(hào)的線性補(bǔ)償器。
218. 如權(quán)利要求215或216所述的方法或設(shè)備，其特征在于所 述補(bǔ)償器是根據(jù)所述聲場(chǎng)形狀能改變的，以便才艮據(jù)高頻分量將^L定向 的角度來(lái)增強(qiáng)高頻分量。
219. 如權(quán)利要求84到105中任何一項(xiàng)所述的方法或設(shè)備，其特 征在于所述輸出變換器陣列在其兩側(cè)建立聲場(chǎng)，并且所述麥克風(fēng)的位 置部分是通過(guò)分析在所述輸入變換器接收的信號(hào)的極性而被建立的。
220. 如權(quán)利要求52到157、 159到161、 167、 168、 177、 178、 180到184或200到219的^f壬何一項(xiàng)所述的方法或i殳備，其特征在于 提供逐步控制所述聲場(chǎng)中的變化的裝置。
221. 如權(quán)利要求220所述的方法或設(shè)備，其特征在于所述裝置工作使得信號(hào)延遲通過(guò)復(fù)制抽樣逐步被增加，或通過(guò)忽略抽樣被逐步減 少。
222. 如權(quán)利要求52到157、 159到161、 167、 168、 177、 178、 180到184或200到221的任何一項(xiàng)所述的方法或設(shè)備，其特征在于 所述聲場(chǎng)方向性是根據(jù)輸入到系統(tǒng)并由輸出變換器陣列輸出的信號(hào)進(jìn) 4亍變4匕的。
223. 如權(quán)利要求52到157、 159到161、 167、 168、 177、 178、 180到184或200到222的任何一項(xiàng)所述的方法或設(shè)備，其特征在于 提供由共享控制器控制的多個(gè)輸出變換器陣列。
224. 如權(quán)利要求66到83中任何一項(xiàng)所述的用于獲得要消除的 信號(hào)的方法，其特征在于包括獲得所述輸出變換器或整個(gè)陣列的脈沖 響應(yīng)，并利用這個(gè)脈沖響應(yīng)對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行濾波，以產(chǎn)生要消除的信 號(hào)。
225. 如權(quán)利要求224所述的方法，其特征在于利用測(cè)試信號(hào)確定 所述脈沖響應(yīng)。
226. 如權(quán)利要求224或225所述的方法，其特征在于利用對(duì)所 述變換器脈沖響應(yīng)的去巻積來(lái)補(bǔ)償將輸出所述成零信號(hào)的變換器的脈
227. 如權(quán)利要求224所述的方法，其特征在于根據(jù)應(yīng)用到所述輸 入信號(hào)的延遲和/或?yàn)V波以及從各個(gè)變換器到所述成零點(diǎn)的傳送時(shí)間 來(lái)確定所述脈沖響應(yīng)。
228. 如權(quán)利要求227所述的方法，其特征在于在計(jì)算所述總脈沖 響應(yīng)時(shí)考慮所述陣列變纟灸器的A^沖響應(yīng)。
229. 如權(quán)利要求228所述的方法，其特征在于所述陣列的變換器的 脈沖響應(yīng)是根據(jù)所述變換器和所述成零點(diǎn)之間的角度來(lái)計(jì)算的。
全文摘要
本發(fā)明涉及聲可控天線以及其實(shí)現(xiàn)各種效果的應(yīng)用。本發(fā)明包括一種方法和設(shè)備，用于取得輸入信號(hào)、將其復(fù)制多次并在將復(fù)制信號(hào)路由選擇到相應(yīng)的輸出變換器之前對(duì)各個(gè)復(fù)制信號(hào)進(jìn)行修改，以便建立所需聲場(chǎng)。該聲場(chǎng)可能包括定向射束、聚焦射束或模擬原點(diǎn)。此外，“反聲”可被定向，使得在已經(jīng)存在的聲場(chǎng)中建立零(寧?kù)o點(diǎn))。輸入信號(hào)的復(fù)制信號(hào)也能以改變它們的幅值的方式被修改，或者，它們可被濾波，以提供所需延遲。反射或諧振面可被用于實(shí)現(xiàn)環(huán)繞聲效果，麥克風(fēng)可位于擴(kuò)音器陣列前面，光射束可被用于識(shí)別當(dāng)前的焦點(diǎn)位置，當(dāng)相同裝置輸出一個(gè)以上輸入信號(hào)時(shí)、限制裝置可被用于確保減少削波或失真，并且射束定向性的概念可被用于在由輸入變換器陣列構(gòu)成的麥克風(fēng)中實(shí)現(xiàn)輸入零或射束。此外，聲場(chǎng)整形信息可與要廣播的音頻信號(hào)相關(guān)聯(lián)。
文檔編號(hào)G10K15/04GK101165775SQ20071016694
公開(kāi)日2008年4月23日 申請(qǐng)日期2000年9月29日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月29日
發(fā)明者A·G·古迪, A·霍利, I·A·比尼克, P·R·溫德勒, P·T·特羅頓 申請(qǐng)人:1...有限公司