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擴(kuò)音設(shè)備和擴(kuò)音方法

文檔序號(hào):7597282閱讀:427來(lái)源:國(guó)知局
專利名稱:擴(kuò)音設(shè)備和擴(kuò)音方法
背景技術(shù)
1.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及用于擴(kuò)音聲音之類的音頻信號(hào)的擴(kuò)音設(shè)備和擴(kuò)音方法。
2.相關(guān)技術(shù)的描述迄今為止,在采用多揚(yáng)聲器的擴(kuò)音系統(tǒng)中使用在合適的收聽(tīng)位置上取得目標(biāo)聲音定位的各種音響效果技術(shù)。
如,人們知曉的雙通道強(qiáng)度控制的立體聲擴(kuò)音系統(tǒng)或多通道環(huán)繞聲立體聲擴(kuò)音系統(tǒng)。
在以前的立體聲音放系統(tǒng)中,在某一收聽(tīng)位置上取得目標(biāo)聲音定位。即,在收聽(tīng)位置上形成了與左側(cè)和右側(cè)揚(yáng)聲器一起構(gòu)成的正規(guī)三角形。
就上述的立體聲擴(kuò)音系統(tǒng)而言,到達(dá)不是合適收聽(tīng)位置的位置上聽(tīng)眾的耳朵的擴(kuò)音聲音與到達(dá)在合適位置上聽(tīng)眾的耳朵的擴(kuò)音聲音是明顯不同,即,在不是合適收聽(tīng)位置的位置上不能取得目標(biāo)聲音定位。
現(xiàn)參照?qǐng)D5A至5C,描述上述問(wèn)題。
圖5A至圖5C圖示說(shuō)明揚(yáng)聲器排列和在收聽(tīng)位置上聽(tīng)眾兩耳響應(yīng)特性之間的關(guān)系。
參照?qǐng)D5A,二個(gè)揚(yáng)聲器(左側(cè)揚(yáng)聲器SL,右側(cè)揚(yáng)聲器SR)排列在聽(tīng)眾前面的右側(cè)和左側(cè)。
圖5B示出了到達(dá)在離開(kāi)兩個(gè)揚(yáng)聲器SL和SR相同距離的收聽(tīng)位置上的聽(tīng)眾耳朵的聲音。確切地說(shuō),來(lái)自左側(cè)揚(yáng)聲器SL的左側(cè)聲音L1到達(dá)在收聽(tīng)位置A上的聽(tīng)眾的左耳和來(lái)自右側(cè)揚(yáng)聲器SR的右側(cè)聲音R1到達(dá)在收聽(tīng)位置A上的聽(tīng)眾的右耳。在此情況下,來(lái)自左側(cè)揚(yáng)聲器S1的左側(cè)聲音L1與來(lái)自右側(cè)揚(yáng)聲器SR的右側(cè)聲音R1基本上是同時(shí)到達(dá)聽(tīng)眾的耳朵的。這樣,在收聽(tīng)位置A上的聽(tīng)眾社會(huì)感覺(jué)此聲像,只要是在接近二個(gè)揚(yáng)聲器SL和SR中央的聲像位置上。
此時(shí),來(lái)自右側(cè)揚(yáng)聲器SR的右側(cè)聲音R2迂回到在收聽(tīng)位置A上的聽(tīng)眾的左耳,和來(lái)自左側(cè)揚(yáng)聲器SL的左側(cè)聲音迂回到此聽(tīng)眾的右耳。因此,右側(cè)聲音在左側(cè)聲音之后到達(dá)聽(tīng)眾的左耳,而左側(cè)聲音在右側(cè)聲音之后到達(dá)聽(tīng)眾的右耳。
相比一下,到達(dá)圖5A所示收聽(tīng)位置A右側(cè)的收聽(tīng)位置B上的聽(tīng)眾耳朵的聲音示于圖5C。確切地說(shuō),來(lái)自左側(cè)揚(yáng)聲器SL的左側(cè)聲音L1到達(dá)在收聽(tīng)位置B上聽(tīng)眾的左耳,而來(lái)自右側(cè)揚(yáng)聲器SR的右側(cè)聲音R1到達(dá)在收聽(tīng)位置B上聽(tīng)眾的右耳。
與此同時(shí),來(lái)自右側(cè)揚(yáng)聲器SR的右側(cè)聲音R2到達(dá)在收聽(tīng)位置B上的聽(tīng)眾的左耳,而來(lái)自左側(cè)揚(yáng)聲器SL的左側(cè)聲音L2到達(dá)聽(tīng)眾的右耳。
因?yàn)閬?lái)自右側(cè)揚(yáng)聲器SR的右側(cè)聲音R2迂回到在收聽(tīng)位置上聽(tīng)眾的左耳,而來(lái)自左側(cè)揚(yáng)聲器SL的左側(cè)聲音L2迂回到此聽(tīng)眾的右耳,所以右側(cè)聲音R2在左側(cè)聲音L1之后到達(dá)聽(tīng)眾的左耳,而左側(cè)聲音L2在右側(cè)聲音R1之后到達(dá)此聽(tīng)眾的右耳。然而,聲音R2到達(dá)此聽(tīng)眾的左耳的時(shí)間是與聲音L2到達(dá)此聽(tīng)眾的右耳的時(shí)間是不同的,因?yàn)閺淖髠?cè)揚(yáng)聲器SL到收聽(tīng)位置B上的聽(tīng)眾的距離與從右側(cè)揚(yáng)聲器SR到收聽(tīng)位置B上的聽(tīng)眾的距離是不同的。
因?yàn)槭章?tīng)位置B比收聽(tīng)位置A更接于右側(cè)揚(yáng)聲器,如圖5A所示,所以右側(cè)聲音R1到達(dá)在收聽(tīng)位置B上的聽(tīng)眾的右耳要比左側(cè)聲音L1到達(dá)在收聽(tīng)位置B上的聽(tīng)眾的左耳為早。
在此情況下,對(duì)在收聽(tīng)位置B上的聽(tīng)眾來(lái)說(shuō),由于先入效應(yīng)此聲像定位在右側(cè)揚(yáng)聲器SR,這是因?yàn)樗〉玫穆曄穸ㄎ桓厛D于首先到達(dá)在收聽(tīng)位置B上的聽(tīng)眾右耳的右側(cè)聲音。即,在收聽(tīng)位置B的聽(tīng)眾所獲得的在聲像不同于在收聽(tīng)位置A的聽(tīng)眾所獲得的聲像。然而,因?yàn)閬?lái)自左側(cè)揚(yáng)聲器SL的左側(cè)聲音在聲級(jí)等方面都不同于來(lái)自右側(cè)揚(yáng)聲器SR的右側(cè)聲音,所以在收聽(tīng)位置B上的聽(tīng)眾感覺(jué)此聲像位置似乎它的位置更接近于右側(cè)揚(yáng)聲器SR。
如上所述,在圖5A所示的排列中,在離2個(gè)揚(yáng)聲器SL和SR距離相等的在收聽(tīng)位置A上的聽(tīng)眾會(huì)感覺(jué)到聲像定位在目標(biāo)位置a,而在不同于收聽(tīng)位置A的收聽(tīng)位置B上的聽(tīng)眾會(huì)感覺(jué)到此聲像似乎定位在聲像位置b上,它不同于收聽(tīng)位置A的聲像位置a。換言之,采用眾所周知的立體聲擴(kuò)音系統(tǒng),在不同于收聽(tīng)位置A的位置上的聽(tīng)眾就不能感覺(jué)到定位在目標(biāo)聲像位置a上的聲像。
圖6A至圖6C圖示說(shuō)明揚(yáng)聲器另種排列和在收聽(tīng)位置上聽(tīng)眾的雙耳響應(yīng)特征之間的關(guān)系,與圖5A至5C所示的揚(yáng)聲器排列相比較。
參照?qǐng)D6A,1個(gè)揚(yáng)聲器SC排列在聽(tīng)眾前面的中央。到達(dá)在基本上定位在揚(yáng)聲器SC前面的收聽(tīng)位置A上的聲音示于圖6B。參照?qǐng)D6B,來(lái)自揚(yáng)聲器SC的聲音基本上同時(shí)到達(dá)在收聽(tīng)位置A上的聽(tīng)眾的右耳和左耳。在此情況下,聲像位置C是與揚(yáng)聲器SC的位置是一致的。
相比之下,到達(dá)在圖6A中收聽(tīng)位置A右側(cè)的收聽(tīng)位置B上的聽(tīng)眾的耳朵的來(lái)自揚(yáng)聲器6C的聲音示于圖6C。參照?qǐng)D6C,來(lái)自揚(yáng)聲器SC的聲音C1首先到達(dá)在收聽(tīng)位置B上的聽(tīng)眾的左耳,和聲音C1在其到達(dá)聽(tīng)眾的左耳后再到達(dá)此聽(tīng)眾的右耳。然而,在收聽(tīng)位置A上的聽(tīng)眾如同在收聽(tīng)位置B上的聽(tīng)眾得到同樣的聲像位置C。換言之,即使聽(tīng)眾的收聽(tīng)位置變化了,但聲像位置是不變的。
如圖5A至圖6C所示,輸出具有不同波前形狀聲音的揚(yáng)聲器是不同的。即,揚(yáng)聲器可根據(jù)揚(yáng)聲器的排列和收聽(tīng)位置而不同的。這是因?yàn)楫?dāng)聽(tīng)眾用其聽(tīng)覺(jué)器管如,頭部或外耳聽(tīng)到來(lái)自揚(yáng)聲器的聲音時(shí),不同的聲壓波形傳輸?shù)铰?tīng)眾的耳鼓(膜)所致。
一種由揚(yáng)聲器輸出聲音來(lái)擴(kuò)音目標(biāo)揚(yáng)聲器的方法披露于日本未審查的專利申請(qǐng)公告NO.2-114799。此公報(bào)披露一種技術(shù)即,揚(yáng)聲器排列間隔不大于聲波的最大空間頻率的波長(zhǎng)一半和擴(kuò)音聲音引起所擴(kuò)音的聲音進(jìn)一步擴(kuò)散并相互干擾以便形成接近原聲場(chǎng)的波前。
此公報(bào)還披露一種技術(shù)即,當(dāng)揚(yáng)聲器排列間隔不大于聲波的最大空間頻率的波長(zhǎng)的一半和擴(kuò)音聲音時(shí)拾取聲音用于擴(kuò)音接近于原聲場(chǎng)的波前。
有關(guān)本發(fā)明,用于添加延遲信號(hào)來(lái)補(bǔ)償音量而不用改變由聽(tīng)眾所感覺(jué)的聲像位置的技術(shù)揭示于日本未審查的專利申請(qǐng)公告NO.9-149500和No.10-243500。然而,這二份公報(bào)中未談到波前擴(kuò)音。
在日本未審查的專利申請(qǐng)公告NO.2-114799所披露的擴(kuò)音裝置中,必須將揚(yáng)聲器之間的間隔值設(shè)定為不大于待擴(kuò)音聲場(chǎng)的最大擴(kuò)音頻率(最大空間頻率)的波長(zhǎng)的一半。
因此,多個(gè)揚(yáng)聲器必須以較短的間隔排列,以便于擴(kuò)音在從數(shù)十赫至數(shù)十千赫,寬帶范圍內(nèi)的聲場(chǎng)。
如,為了用揚(yáng)聲器擴(kuò)音具有頻率為17千赫的聲音并且為了擴(kuò)音聲場(chǎng),揚(yáng)聲器以1cm的間隔來(lái)排列須,因此,以這種間隔來(lái)排列揚(yáng)聲器實(shí)際上是不可能的。
因而,采用日本未審查的專利申請(qǐng)公告NO.2-114799所揭示的擴(kuò)音設(shè)備難以使用一個(gè)波前輸出在從較低頻率至較高頻率的寬帶范圍內(nèi)的聲波?,F(xiàn)有一個(gè)問(wèn)題即,不能擴(kuò)音在包括較高頻率寬帶范圍內(nèi)的聲場(chǎng)。
發(fā)明簡(jiǎn)述為了解決上述問(wèn)題,本發(fā)明目的是提供一種能在寬帶范圍內(nèi)擴(kuò)音目標(biāo)聲場(chǎng)的擴(kuò)音設(shè)備和一種擴(kuò)音方法。
本發(fā)明的第一方面是提供一種擴(kuò)音設(shè)備,它包括低頻音放單元,用于擴(kuò)音和輸出具有預(yù)定的頻率或更低些頻率的低頻聲音;高頻擴(kuò)音單元,用于擴(kuò)音和輸出包括具有頻率高于預(yù)定頻率的頻率分量的高頻聲音;和擴(kuò)音和輸出定時(shí)控制單元,用于按照預(yù)定的時(shí)間周期在由低頻擴(kuò)音單元所擴(kuò)音的和輸出的低頻聲音的以后擴(kuò)音和輸出由高頻擴(kuò)音單元所擴(kuò)音的和輸出的音頻聲音。
本發(fā)明第二方面是提供一種擴(kuò)音方法,它包括擴(kuò)音和輸出具有預(yù)定的頻率或更低些頻率的低頻聲音擴(kuò)音步驟;擴(kuò)音和輸出包括具有比預(yù)定的頻率更高的頻率的頻率分量的高頻聲音;和一種按預(yù)定的時(shí)間周期在低擴(kuò)音步驟中所擴(kuò)音和輸出的低頻聲音之后擴(kuò)音和輸出在高頻擴(kuò)音步驟中所擴(kuò)音和輸出的高頻聲音的擴(kuò)音和輸出定時(shí)控制步驟。
采用上述結(jié)構(gòu),擴(kuò)音具有不大于預(yù)定頻率的頻率的低頻,以致形成用于擴(kuò)音所需聲場(chǎng)的波前,可使所需的聲場(chǎng)在較寬的低頻聲音收聽(tīng)范圍內(nèi)予以擴(kuò)音。使用延遲單元,擴(kuò)音在低頻聲音之后具有如低頻聲音的同一聲源的高頻聲音,這樣可使聽(tīng)眾在能聽(tīng)到低頻聲音的范圍內(nèi)感覺(jué)在由低頻聲音所擴(kuò)音的聲場(chǎng)的聲像位置上的高頻聲音的聲像。
按照本發(fā)明,所需的聲場(chǎng)可在較寬的低頻聲音收聽(tīng)范圍內(nèi)予以擴(kuò)音。擴(kuò)音在低頻聲音之后具有如低頻聲音的同一聲源的高頻聲音可使聽(tīng)眾在聽(tīng)眾能聽(tīng)到低頻聲音范圍內(nèi)感覺(jué)由低頻聲音所擴(kuò)音聲場(chǎng)的聲像位置上的高頻聲音的聲像。因此,有可能擴(kuò)音從較低頻率至較高頻率的寬帶的聲場(chǎng)。
附圖簡(jiǎn)述

圖1是顯示按照本發(fā)明實(shí)施例的AV(音視)系統(tǒng)1中揚(yáng)聲器排列示例的俯視圖;圖2是顯示一個(gè)聲源中多路復(fù)用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的示意圖;圖3是顯示按照本發(fā)明實(shí)施例的AV系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的方框圖;圖4是顯示按照本發(fā)明實(shí)施例的AV系統(tǒng)又一結(jié)構(gòu)的方框圖;圖5A至5C圖示說(shuō)明在揚(yáng)聲器排列和在收聽(tīng)位置上聽(tīng)眾的雙耳響應(yīng)特性之間的關(guān)系;和圖6A至6C圖示說(shuō)明在揚(yáng)聲器另一種排列和在收聽(tīng)位置上聽(tīng)眾的雙耳響應(yīng)特性之間的關(guān)系。
較佳實(shí)施例的描述本發(fā)明實(shí)施例參照附圖敘述如下。
作為本發(fā)明擴(kuò)音設(shè)備的音視(AV)系統(tǒng)功能在實(shí)施例中予以舉例說(shuō)明。
圖1是顯示按照本發(fā)明一實(shí)施例的AV系統(tǒng)1中揚(yáng)聲器排列實(shí)例的俯視圖。
參照?qǐng)D1,此AV系統(tǒng)具有屏幕2和用于在屏幕2上顯示圖像的前投影器3。低頻揚(yáng)聲器系統(tǒng)5和高頻揚(yáng)聲器6設(shè)在屏幕2的后面,并且在這些設(shè)備的前面,在屏幕2后面的中央設(shè)有超低頻揚(yáng)聲器(輔助低音揚(yáng)聲器)8。
AV系統(tǒng)1中的寬帶揚(yáng)聲器系統(tǒng)7設(shè)在聽(tīng)眾U(U1,U2和U3)后面。
組成低頻聲音擴(kuò)音部件的低頻揚(yáng)聲器5是揚(yáng)聲器陣列,包括多個(gè)低頻揚(yáng)聲器5-1,5-2,……能擴(kuò)音低頻至中頻的聲音,如,從幾十赫至3千赫范圍。
多個(gè)低頻揚(yáng)聲器5-1,5-2,…按L間隔排列(L定義為距離(長(zhǎng)度))。
間隔L應(yīng)該設(shè)定為長(zhǎng)度不大于波長(zhǎng) 的一半,這是根據(jù)低頻揚(yáng)聲器5-1,5-2,…所擴(kuò)音的聲音頻率中間的最大擴(kuò)音頻率(最大空間頻率)所決定的。低頻揚(yáng)聲器5-1,5-2,…可按不同的間隔來(lái)排列。
如,當(dāng)?shù)皖l揚(yáng)聲器5-1,5-2,…的最大擴(kuò)音頻率設(shè)定為3千赫來(lái)擴(kuò)音具有低頻至中頻的聲音,此低頻揚(yáng)聲器5-1,5-2,…可按間隔為5.6cm或更短些來(lái)排列。
低頻揚(yáng)聲器5-1,5-2,…之間的間隔即,揚(yáng)聲器最大擴(kuò)音頻率實(shí)際上考慮了各低頻揚(yáng)聲器5-1,5-2,…尺寸等等而決定的。
雖然在低頻揚(yáng)聲器系統(tǒng)5中的多個(gè)低頻揚(yáng)聲器5-1,5-2,…是按預(yù)定的間隔L平行于屏幕2而排列的,于圖1,但是低頻揚(yáng)聲器5-1,5-2,…也可以間隔L或更短些,垂直于屏幕2而排列。
組成高頻聲音擴(kuò)音部件的高頻揚(yáng)聲器系統(tǒng)6具有3個(gè)高頻揚(yáng)聲器6-1,6-2和6-3,能擴(kuò)音頻率為3千赫或更高的高頻聲音。高頻揚(yáng)聲器6-1,6-2,6-3分別設(shè)在屏幕2后面的左側(cè),中央和右側(cè)。雖然在圖1中,高頻揚(yáng)聲器系統(tǒng)6包括3個(gè)高頻揚(yáng)聲器6-1,6-2和6-3,但這結(jié)構(gòu)僅僅是例子而已,高頻揚(yáng)聲器系統(tǒng)6最好包括4個(gè)或更多高頻揚(yáng)聲器。
寬帶揚(yáng)聲器系統(tǒng)7包括2個(gè)寬帶揚(yáng)聲器7-1,7-2,能擴(kuò)音諸如,從數(shù)十赫至數(shù)十千赫頻率范圍的頻率的寬帶聲音。
在AV系統(tǒng)中,寬帶揚(yáng)聲器系統(tǒng)7中的寬帶揚(yáng)聲器7-1和7-2分別設(shè)在聽(tīng)眾U后面的左右兩側(cè),如圖1所示,以實(shí)現(xiàn)環(huán)繞聲擴(kuò)音。后面的環(huán)繞聲來(lái)自寬帶揚(yáng)聲器系統(tǒng)7。
超低頻揚(yáng)聲器8是能擴(kuò)音具有諸如200赫或更低頻率的超低頻聲音的揚(yáng)聲器。在AV系統(tǒng)1中超低揚(yáng)聲器8設(shè)在聽(tīng)眾U前面,如圖1所示,的實(shí)現(xiàn)環(huán)繞聲擴(kuò)音。
在本實(shí)例的AV系統(tǒng)1中,設(shè)在聽(tīng)眾U前面的低頻揚(yáng)聲器5-1,5-2,…之間的間隔設(shè)定為長(zhǎng)度不大于波長(zhǎng) 的一半,這是由如上所述的由低頻揚(yáng)聲器5-1,5-2,…所擴(kuò)音的最大擴(kuò)音頻率(最大空間頻率)所決定的。每個(gè)低頻揚(yáng)聲器5-1,5-2…都能輸出對(duì)應(yīng)于擴(kuò)音聲場(chǎng)的低頻聲音。
在此情況下,來(lái)自在低頻揚(yáng)聲器系統(tǒng)5中的低頻揚(yáng)聲器5-1,5-2,…所輸出的低頻聲音可環(huán)繞著低頻揚(yáng)聲器5-1,5-2,…形成相互干擾,并合成為一個(gè)波前。一個(gè)波前的形成就可產(chǎn)生目標(biāo)聲音場(chǎng)。此以此方式產(chǎn)生聲場(chǎng)時(shí),具有同樣聲像位置的收聽(tīng)范圍就可予以擴(kuò)展。
由低頻揚(yáng)聲器系統(tǒng)5中的低頻揚(yáng)聲器5-1,5-2,…所輸出的低頻聲音應(yīng)該是低頻聲音,以致當(dāng)它們合成時(shí),能夠產(chǎn)生目標(biāo)聲音場(chǎng)。
如,采用日本未審查的專利申請(qǐng)公告No.2-114799所披露的技術(shù)來(lái)拾取聲音即,可使用麥克風(fēng)來(lái)拾取低頻聲音,并且麥克風(fēng)的排列如同低頻揚(yáng)聲器系統(tǒng)5中低頻揚(yáng)聲器5-1,5-2,…的相同間隔L所進(jìn)行的排列。另外,可通過(guò)使用低頻聲音信號(hào)來(lái)產(chǎn)生低頻聲音,此低頻聲音信號(hào)是使用一種在“Taked等著的論文中“通過(guò)多通道揚(yáng)聲器擴(kuò)音的波前合成的研究”,日本音響學(xué)會(huì),Koen Ronbun-shu,407-408,2000年9月”所提及的方法來(lái)產(chǎn)生的。
相比之下,高頻揚(yáng)聲器系統(tǒng)6通過(guò)如調(diào)節(jié)高頻揚(yáng)聲器6-1,6-2和6-3的輸出電平與輸出高頻聲音的比率來(lái)控制聲像位置。不同于低頻揚(yáng)聲器那樣,高頻揚(yáng)聲器6-1,6-2和6-3按照根據(jù)最大擴(kuò)音頻率所決定的等于或小于波長(zhǎng)一半的間隔來(lái)排列的,因此,就不可能對(duì)擴(kuò)音用于高頻聲音的目標(biāo)聲場(chǎng)形成一個(gè)波前,它不同于上述的低頻聲音那樣。
然而,在本實(shí)施例的AV系統(tǒng)1中,由高頻揚(yáng)聲器系統(tǒng)6所擴(kuò)音的高頻聲音的擴(kuò)音定時(shí)是設(shè)定在由低頻揚(yáng)聲器系統(tǒng)5所擴(kuò)音的低頻聲音的擴(kuò)音定時(shí)之后,約數(shù)毫秒至數(shù)十毫秒。這種情況的延遲時(shí)間設(shè)定在一個(gè)時(shí)間周期,在此時(shí)間周期中,后面擴(kuò)音的高頻聲音不會(huì)像低頻聲音的音響回聲(回聲)那樣到達(dá)聽(tīng)眾U的耳朵。
如上所述,按照本發(fā)明的AV系統(tǒng)1中,此目標(biāo)低頻聲音是由低頻揚(yáng)聲器5-1,5-2,…所擴(kuò)音的,在低頻揚(yáng)聲器系統(tǒng)5中的低頻揚(yáng)聲器5-1,5-2,…之間的間隔L可設(shè)定為其長(zhǎng)度不大于波長(zhǎng) 的一半,這是根據(jù)由低頻揚(yáng)聲器5-1,5-2,…所擴(kuò)音的最大空間頻率來(lái)決定的,所以可在較寬收聽(tīng)范圍用于低頻聲音的目標(biāo)聲場(chǎng)。
此外,按預(yù)定的延遲時(shí)間由高頻揚(yáng)聲器系統(tǒng)6所擴(kuò)音的高頻聲音的擴(kuò)音定時(shí)是設(shè)定在由低頻揚(yáng)聲器系統(tǒng)5所擴(kuò)音的低頻聲音的擴(kuò)音定時(shí)之后面。
結(jié)果是,由于此原因,故有可能在AV系統(tǒng)1中產(chǎn)生從較低頻率至較高頻率的寬帶范圍內(nèi)的目標(biāo)聲場(chǎng)。
發(fā)明者與他人進(jìn)行的研究表明,把來(lái)自同一的聲源的原始聲音頻段分成為數(shù)個(gè)子頻段,在分割的子頻段中的聲音在不同定時(shí)從不同位置上輸出時(shí),聽(tīng)眾聽(tīng)到的聲音2如聲源定位在此位置上即,具有到達(dá)聽(tīng)眾耳朵的帶寬分量的聲音首先從此位置輸出。也就是說(shuō),研究表明,聽(tīng)眾聽(tīng)到來(lái)自不同位置所輸出的聲音和隨后到達(dá)聽(tīng)眾的耳朵,又是這些聲音定位在此位置上,從此位置上已到達(dá)聽(tīng)眾耳朵的具有帶寬分量的聲音是首先輸出的。
換言之,當(dāng)來(lái)自同一聲源的原始聲音分為低頻分量和高頻分量時(shí),輸出的低頻分量根據(jù)對(duì)應(yīng)于低頻分量的聲音首先決定聲源定位的聲場(chǎng)。
參照?qǐng)D1,波前是這樣形成的即,根據(jù)低頻分量產(chǎn)生目標(biāo)聲源,并且所輸出的高頻分量在低頻分量后面,高頻分量在低頻分量之后到達(dá)聽(tīng)眾的耳朵。因而聽(tīng)眾聽(tīng)到高頻分量如同低頻分量定位在同一位置上。即,聽(tīng)眾聽(tīng)到由高頻揚(yáng)聲器的高頻分量所輸出的聲場(chǎng)是采用由低頻揚(yáng)聲器所輸出的低頻分量相同方式來(lái)產(chǎn)生的。
結(jié)果,聽(tīng)眾聽(tīng)到的聲音又似波前已形成,以致可在從較低頻率至較高頻率的寬的帶寬范圍內(nèi)產(chǎn)生目標(biāo)聲場(chǎng)。
因?yàn)橛锌赡芡ㄟ^(guò)根據(jù)由低頻揚(yáng)聲器系統(tǒng)5所擴(kuò)音的低頻聲音而產(chǎn)生的聲場(chǎng)和至少在高頻聲音并不作為低頻聲音的回聲而到達(dá)聽(tīng)眾U的耳朵一個(gè)周期內(nèi)在低頻聲音之后輸出高頻聲音,即使沒(méi)有根據(jù)由高頻揚(yáng)聲器系統(tǒng)6所擴(kuò)音的高頻聲音來(lái)產(chǎn)生目標(biāo)聲場(chǎng)。
現(xiàn)將敘述用于實(shí)現(xiàn)上述AV系統(tǒng)1的結(jié)構(gòu)的示例。
首先將描述上述AV系統(tǒng)1中用作為聲源的記錄媒體的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的示例。
視頻數(shù)據(jù),標(biāo)題數(shù)據(jù)和音頻數(shù)據(jù)經(jīng)多路復(fù)用而記錄于記錄媒體中。
在此情況下,由波前擴(kuò)音的音頻數(shù)據(jù),它對(duì)應(yīng)于低頻揚(yáng)聲器系統(tǒng)5中低頻揚(yáng)聲器5-1,5-2,…和高頻揚(yáng)聲器系統(tǒng)6中高頻揚(yáng)聲器6-1,6-2和6-3)和由環(huán)繞聲擴(kuò)音所擴(kuò)音的音頻數(shù)據(jù)(它對(duì)應(yīng)于寬帶揚(yáng)聲器系統(tǒng)7中寬帶揚(yáng)聲器7-1和7-2)經(jīng)多路復(fù)用并記錄于記錄媒體中。
圖2示意地示出聲源中多路復(fù)用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
參照?qǐng)D2,記錄媒體有一數(shù)據(jù)包,包括如,視頻分組,標(biāo)題分組和多個(gè)音頻分組1,2,…和n。記錄媒體具有數(shù)據(jù)包部附在其頭部。此包頭包含如,用作參考的附加信息,用于同步擴(kuò)音中。
每一個(gè)音頻分組包括多個(gè)音頻通道1,2,…n,如圖2所示。音頻分組有一個(gè)分組包頭附加其頭部。
分組標(biāo)題在其中已記錄用于如音頻控制的各種控制數(shù)據(jù)。
如,在分組標(biāo)題中記錄有采樣頻率,多路復(fù)用通道,交織頻率,表示數(shù)據(jù)編碼系統(tǒng)的數(shù)據(jù)編碼系統(tǒng)碼和表示音頻信號(hào)擴(kuò)音系統(tǒng)的規(guī)格(格式)的音頻信號(hào)規(guī)格碼。
音頻數(shù)據(jù)的格式如,有關(guān)擴(kuò)音方法的信息(波前擴(kuò)音或強(qiáng)度控制),揚(yáng)聲器之間的間隔或揚(yáng)聲器排列等均記錄在音頻信號(hào)規(guī)格碼中。
每個(gè)音頻通道有通道包頭附在其頭部,如圖2所示。
通道包頭具有表示如,通道數(shù)量,頻段,增益的數(shù)據(jù),或者作為附加信息記錄于其中的相移量。
圖3是示出上述AV系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的方框圖。
參照?qǐng)D3,由光盤驅(qū)動(dòng)器10讀出光盤中所記錄的多路復(fù)用數(shù)據(jù)。
解復(fù)用器11從讀出多路復(fù)用的數(shù)據(jù)中檢測(cè)和分離多個(gè)通道中包頭,視頻數(shù)據(jù),標(biāo)題數(shù)據(jù)和音頻數(shù)據(jù)。
音頻數(shù)據(jù)解碼器12對(duì)從多路復(fù)用器1傳輸來(lái)的音頻數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼。
音頻數(shù)據(jù)解碼器12也調(diào)整解碼音頻數(shù)據(jù)的相位或幅度電平和將調(diào)整過(guò)的數(shù)據(jù)輸出至擴(kuò)音單元20。
擴(kuò)音單元20將解碼音頻數(shù)據(jù)中的寬帶數(shù)據(jù)輸出至寬帶擴(kuò)音器21并將超低頻率數(shù)據(jù)輸出超低頻率擴(kuò)音器23。擴(kuò)音單元20將低頻數(shù)據(jù)輸出至低頻擴(kuò)音器25高頻數(shù)據(jù)輸出至高頻擴(kuò)音器27。
標(biāo)題數(shù)據(jù)解碼器13根據(jù)由解復(fù)用傳輸來(lái)的包頭信息中所包括的定時(shí)信息對(duì)來(lái)自標(biāo)題分組的標(biāo)題信息進(jìn)行解碼并輸出解碼的標(biāo)題數(shù)據(jù)。視頻數(shù)據(jù)解碼器14根據(jù)由解復(fù)用器11傳輸來(lái)的標(biāo)題信息中包括的幀速率對(duì)視頻數(shù)據(jù)解碼并輸出解碼的視頻數(shù)據(jù)。
標(biāo)題發(fā)生器15對(duì)在標(biāo)題數(shù)據(jù)解碼器13中解碼的標(biāo)題數(shù)據(jù)進(jìn)行所需的發(fā)生處理以輸出作為標(biāo)題信號(hào)的處理過(guò)的標(biāo)題數(shù)據(jù)。
視頻發(fā)生器16對(duì)在視頻數(shù)據(jù)解碼器14中解碼的視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行所需的發(fā)生處理以輸出作為視頻信號(hào)處理過(guò)的視頻數(shù)據(jù)。
標(biāo)題疊加器17進(jìn)行疊加處理,在此過(guò)程中,標(biāo)題信號(hào)根據(jù)定時(shí)信息如,作為包頭信息記錄于附加在標(biāo)題分組的分組包頭的標(biāo)題控制信息而疊加在視頻信號(hào)上,并將處理過(guò)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)于視頻顯示器件18的視頻信號(hào)格式并將轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)輸出至視頻顯示器件18。
視頻顯示器18根據(jù)由標(biāo)題疊加器17提供的視頻信號(hào)顯示視頻。
寬帶擴(kuò)音器21在控制器31控制下進(jìn)行信號(hào)處理如,對(duì)來(lái)自音頻數(shù)據(jù)解碼器12所提供的多份寬帶數(shù)據(jù)的增益調(diào)整和將處理過(guò)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào),并將該模擬信號(hào)作為寬帶信號(hào)輸出至寬帶放大器22。
寬帶放大器22將寬帶擴(kuò)音器21所提供的寬帶信號(hào)放大至預(yù)定電平并將該放大的信號(hào)輸出至寬帶揚(yáng)聲器系統(tǒng)7,以便從寬帶揚(yáng)聲器系統(tǒng)7中帶寬揚(yáng)聲器7-1和7-2輸出信號(hào)。
超低頻擴(kuò)音器23在控制器31的控制下進(jìn)行信號(hào)處理如對(duì)由音頻數(shù)據(jù)解碼器12所提供的超低頻數(shù)據(jù)的增益調(diào)整并將處理過(guò)的數(shù)據(jù)作為超低頻信號(hào)輸出至超低頻放大器24。超低頻放大器24將超低頻擴(kuò)音器23所提供的超低頻信號(hào)放大至預(yù)定電平并將放大的信號(hào)輸出至超低頻揚(yáng)聲器8。超低頻揚(yáng)聲器8輸出此信號(hào)。
低頻擴(kuò)音器25在控制器31的控制下進(jìn)行信號(hào)處理,如對(duì)由音頻數(shù)據(jù)解碼器12所提供的多份低頻數(shù)據(jù)的增益調(diào)整并將處理過(guò)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)以將此模擬信號(hào)作為低頻信號(hào)輸出至低頻放大器26。低頻放大器26將低頻擴(kuò)音器25所提供的低頻信號(hào)放大至預(yù)定電平,并將放大的信號(hào)輸出至低頻揚(yáng)聲器系統(tǒng)5,以便于從低頻揚(yáng)聲器系統(tǒng)5中低頻揚(yáng)聲器5-1,5-2,…輸出信號(hào)。
高頻擴(kuò)音器27在控制器31的控制下進(jìn)行信號(hào)處理如對(duì)由音頻數(shù)據(jù)解碼器12所提供的的多份高頻數(shù)據(jù)的增益調(diào)整并將處理過(guò)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成模擬高頻以將模擬高頻信號(hào)輸出至定時(shí)控制部件的延遲電路28。
延遲電路28在預(yù)定的延遲時(shí)間后將由高頻擴(kuò)音器27所提供的高頻信號(hào)輸出至高頻放大器27。
高頻放大器29將高頻信號(hào)放大至預(yù)定電平,此高頻信號(hào)由高頻擴(kuò)音器27所提供,并在延遲電路28中按預(yù)定的延遲時(shí)間進(jìn)行延遲,隨后將放大的高頻信號(hào)輸出至高頻揚(yáng)聲器系統(tǒng)6以便于從高頻揚(yáng)聲器系統(tǒng)6中的高頻揚(yáng)聲器6-1,6-2和6-3輸出信號(hào)。
控制器31控制整個(gè)AV系統(tǒng)1和通過(guò)使用在解復(fù)用器11中從復(fù)用數(shù)據(jù)中分離出的包頭信息進(jìn)行多種控制。
如,控制器31根據(jù)采樣頻率或附加在數(shù)據(jù)分組包頭的數(shù)據(jù)編碼系統(tǒng)碼來(lái)切換音頻數(shù)據(jù)解碼器12的工作?;?,控制器31只從附加在數(shù)據(jù)分組包頭的音頻信號(hào)規(guī)格(格式)碼來(lái)選擇滿足擴(kuò)音單元20規(guī)格的音頻數(shù)據(jù)分組。
當(dāng)音頻數(shù)據(jù)分組1是通過(guò)波前擴(kuò)音的音頻數(shù)據(jù)分組時(shí),該數(shù)據(jù)分組2是通過(guò)強(qiáng)度控制所產(chǎn)生的音頻數(shù)據(jù)分組,并且音頻數(shù)據(jù)分組是通過(guò)環(huán)繞聲擴(kuò)音所產(chǎn)生的音頻數(shù)據(jù)分組的,控制器31可選擇合適的音頻數(shù)據(jù)分組1和3。
此外,當(dāng)音頻數(shù)據(jù)分組中音頻通道數(shù)由于屏幕2或收聽(tīng)室大小的原因而與排列的揚(yáng)聲器數(shù)量不一致時(shí),控制器31可根據(jù)實(shí)際排列的揚(yáng)聲器數(shù)量來(lái)選擇必要的音頻通道,即根據(jù)擴(kuò)音所需環(huán)境,從數(shù)據(jù)分組首包頭或通道包頭中的包頭信息來(lái)選擇。
控制器31根據(jù)通道包頭的通道數(shù)量對(duì)傳輸音頻通道中音頻數(shù)據(jù)至相應(yīng)的擴(kuò)音器進(jìn)行控制即,寬帶擴(kuò)音器21,超低頻擴(kuò)音器23,低頻擴(kuò)音器25或高頻擴(kuò)音器27。
又,控制器31根據(jù)在通道包頭中所記錄數(shù)據(jù)中間所指明的增益和相移量數(shù)據(jù)在音頻數(shù)據(jù)解碼器12中進(jìn)行相移控制,并在帶寬擴(kuò)音器21,超低頻擴(kuò)音器23,低頻擴(kuò)音器25和高頻擴(kuò)音器27中進(jìn)行增益調(diào)整。還有各個(gè)擴(kuò)音器中進(jìn)行相移控制。
在具有上述結(jié)構(gòu)的AV系統(tǒng)1中,來(lái)自高頻揚(yáng)聲器6的高頻聲音輸出可根據(jù)記錄于包括光盤的記錄媒體中的音頻數(shù)據(jù)是在來(lái)自低頻揚(yáng)聲器系統(tǒng)5的低頻聲音輸出之后而輸出,所以有可能產(chǎn)生在從較低頻率至較高頻率的寬范圍內(nèi)的目標(biāo)寬帶聲場(chǎng)。
雖然使用延遲線路28作為定時(shí)控制部件以延遲本實(shí)例中AV系統(tǒng)的高頻信號(hào),如圖3所示,但此結(jié)構(gòu)僅僅是一個(gè)例子而已。如,通過(guò)使用附加在分組數(shù)據(jù)包頭的高頻數(shù)據(jù)的解碼時(shí)標(biāo),來(lái)自高頻揚(yáng)聲器系統(tǒng)6的高頻聲音輸出可在來(lái)自低頻揚(yáng)聲器系統(tǒng)5的低頻聲音輸出之后輸出。
另一種方法是,通過(guò)如根據(jù)低頻擴(kuò)音器25和高頻擴(kuò)音器27中低頻揚(yáng)聲器系統(tǒng)5和高頻揚(yáng)聲器6之間的位置關(guān)系來(lái)調(diào)整低頻信號(hào)和高頻信號(hào)的擴(kuò)音定時(shí),從而高頻聲音延遲于低頻聲音之后。
雖然至少在包括光盤之類記錄媒體中復(fù)用了對(duì)應(yīng)于低頻揚(yáng)聲器系統(tǒng)5的低頻數(shù)據(jù)和對(duì)應(yīng)于揚(yáng)聲器系統(tǒng)6的高頻數(shù)據(jù),作為由AV系統(tǒng)1中波前產(chǎn)生所擴(kuò)音的音頻數(shù)據(jù),示于圖3。但此結(jié)構(gòu)僅是一個(gè)例子而已。如,未經(jīng)帶寬劃分的音頻數(shù)據(jù)也可記錄于記錄媒體中。
圖4是示出一種AV系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的方框圖,在此系統(tǒng)中,未經(jīng)帶寬劃分的音頻數(shù)據(jù)也記錄下來(lái)。
圖4中使用同樣的標(biāo)號(hào)以識(shí)別圖3中的同樣元件。故本文省略了此類元件的描述。
圖4中AV系統(tǒng)與圖3中AV系統(tǒng)1不同之處在于頻帶分離器41設(shè)在音頻數(shù)據(jù)解碼器12和超低頻擴(kuò)音器23,低頻擴(kuò)音器25,和高頻擴(kuò)音器27之間。頻帶分離器41分離從光盤中讀出的寬帶數(shù)據(jù)并由音頻解碼器12予以解碼為高頻數(shù)據(jù)和低頻數(shù)據(jù)。
由頻帶分離器41將所分離的高頻數(shù)據(jù)和低頻數(shù)據(jù)供給超低擴(kuò)音器23,低頻擴(kuò)音器25,和高頻擴(kuò)音器27。
低頻擴(kuò)音器25可控制由寬帶數(shù)據(jù)中分離出來(lái)的低頻數(shù)據(jù)的相移或電平,并通過(guò)處理來(lái)產(chǎn)生低頻數(shù)據(jù),該數(shù)據(jù)能輸出可用于產(chǎn)生低頻揚(yáng)聲器系統(tǒng)5的目標(biāo)聲場(chǎng)的低頻聲音。
雖然在上述實(shí)例的AV系統(tǒng)中,多種數(shù)據(jù)可予以播放即,視頻數(shù)據(jù),標(biāo)題數(shù)據(jù)和在多路音頻通道中音頻數(shù)據(jù)可進(jìn)行復(fù)用,并記錄于如光盤的記錄媒體中,但AV系統(tǒng)也可以如此結(jié)構(gòu)以致在網(wǎng)絡(luò)上接收待擴(kuò)音的數(shù)據(jù)包括視頻數(shù)據(jù),標(biāo)題數(shù)據(jù)和多路音頻通路中音頻數(shù)據(jù)。
如,記錄媒體可以是“Blu-ray”盤。記錄媒體并不限于光盤。
具有按照本發(fā)明的擴(kuò)音設(shè)備的AV系統(tǒng)現(xiàn)已在上述實(shí)例中予以示例說(shuō)明。按照本發(fā)明,此擴(kuò)音設(shè)備包括至少低頻聲音擴(kuò)音部件,用于擴(kuò)音低頻信號(hào)以輸出低頻聲音,高頻擴(kuò)音部件,用于擴(kuò)音高頻信號(hào)以輸出高頻聲音,和延遲部件能在低頻聲音之后輸出高頻聲音,這樣就足夠了。
雖然在上述實(shí)例中,低頻揚(yáng)聲器系統(tǒng)是包括多個(gè)低頻揚(yáng)聲器的揚(yáng)聲器陣列,但此結(jié)構(gòu)僅僅是一個(gè)例子而已。只要低頻揚(yáng)聲器系統(tǒng)能綜合聲波的波前,取得絕對(duì)的音像定位,則低頻揚(yáng)聲器可具有任選的結(jié)構(gòu)。如,低頻揚(yáng)聲器系統(tǒng)可包括非指向性球面揚(yáng)聲器或它也可以是1個(gè)簡(jiǎn)單的揚(yáng)聲器。
權(quán)利要求
1.一種擴(kuò)音設(shè)備包含一個(gè)低頻聲音擴(kuò)音單元,用于擴(kuò)音和輸出具有預(yù)先的頻率或更低頻率的低頻聲音;一個(gè)高頻聲音擴(kuò)音單元,用于擴(kuò)音和輸出包括具有頻率高于預(yù)定的頻率的頻率分量的高頻聲音;和一個(gè)擴(kuò)音和輸出定時(shí)控制單元,用于通過(guò)一個(gè)預(yù)定的時(shí)間周期擴(kuò)音和輸出由高頻聲音擴(kuò)音單元所擴(kuò)音和輸出的高頻聲音在由低頻聲音擴(kuò)音單元所擴(kuò)音和輸出的低頻聲音之后。
2.如權(quán)利要求1所述的擴(kuò)音設(shè)備,其特征在于,所述低頻聲音擴(kuò)音單元的結(jié)構(gòu)是包括多個(gè)揚(yáng)聲器,按不大于由預(yù)定的頻率所決定的聲波波長(zhǎng)一半的間隔予以排列。
3.一種擴(kuò)音方法包括一個(gè)擴(kuò)音和輸出具有預(yù)定的頻率或更低頻率的低頻聲音的低頻聲音擴(kuò)音步驟;一個(gè)擴(kuò)音和輸出包括具有頻率高于預(yù)定的頻率的頻率分量的高頻聲音的高頻聲音擴(kuò)音步驟;和一個(gè)以一個(gè)預(yù)先的時(shí)間周期擴(kuò)音和輸出在高頻聲音擴(kuò)音步驟中所擴(kuò)音和輸出的高頻聲音在由低頻聲音擴(kuò)音步驟中所擴(kuò)音和輸出的低頻聲音之后。
4.如權(quán)利要求3所述的擴(kuò)音方法,其特征在于,所述擴(kuò)音和輸出定時(shí)控制步驟包括排列用于擴(kuò)音和輸出高頻聲音的高頻揚(yáng)聲器比用于擴(kuò)音和輸出低頻聲音的低頻揚(yáng)聲器更接近于聽(tīng)眾的步驟。
全文摘要
一種擴(kuò)音設(shè)備包括低頻聲音擴(kuò)音單元用于擴(kuò)音和輸出具有預(yù)先頻率或更低頻率的低頻聲音;高頻聲音擴(kuò)音單元用于擴(kuò)音和輸出包括具有比預(yù)定頻率更高的頻率分量的高頻聲音;和擴(kuò)音和輸出定時(shí)控制單元用以預(yù)定的時(shí)間周期擴(kuò)音和輸出由高頻聲音擴(kuò)音單元所擴(kuò)音和輸出的高頻聲音在由低頻聲音擴(kuò)音單元所擴(kuò)音和輸出的低頻聲音之后。
文檔編號(hào)H04S7/00GK1620196SQ20041007691
公開(kāi)日2005年5月25日 申請(qǐng)日期2004年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月2日
發(fā)明者三浦雅美, 矢部進(jìn) 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社
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