專利名稱：家庭影院環(huán)繞聲揚(yáng)聲器系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及立體聲的重放，尤其涉及與視頻圖像有關(guān)的立體聲重放，由此將對話定位到視頻圖像和背景并且以使收聽者沉浸于逼真的，三維聲場的方式重放音響效果。
過去，為獲得高保真聲音重放已開發(fā)多種單聲道和立體聲系統(tǒng)。最初的結(jié)果是將高保真的概念限制在重放單聲道音頻信號。這些早期的努力集中于制造滿足如頻率響應(yīng)，失真和動態(tài)范圍這樣的可測量聲學(xué)特性定義的性能指標(biāo)的揚(yáng)聲器音箱。包括一個具有一個或多個聲換能器和交叉網(wǎng)絡(luò)的揚(yáng)聲器用于重放可聽度的全頻范圍。作為這樣的多路換能器和交叉配置的一個實(shí)例，一個三路揚(yáng)聲器設(shè)計(jì)包括重放低頻的低音揚(yáng)聲器換能器，重放中頻的中頻段換能器，和重放高頻的高頻揚(yáng)聲器換能器。
上述一般的交叉網(wǎng)絡(luò)混合揚(yáng)聲器換能器的聲音輸出以獲得從一個換能器的聲音輸出到另一個換能器的平滑過渡為特征的良好的音調(diào)平衡。實(shí)現(xiàn)這一要求的一個方法是對稱交叉網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)路起一個濾波器的作用，當(dāng)通過過渡區(qū)頻率增加時其保證一換能器的向應(yīng)下降為重放聲音的相鄰高頻帶的伴隨換能器的響應(yīng)增加的鏡像。這種設(shè)計(jì)方法的適當(dāng)實(shí)施要求換能器和交叉網(wǎng)絡(luò)的組合不引入在一個揚(yáng)聲器音箱內(nèi)容納多重?fù)Q能器而可能產(chǎn)生的頻率響應(yīng)不規(guī)則性或相位消除效果導(dǎo)致的音響人為現(xiàn)象(不自然的音質(zhì))。
在單聲道音頻信號和三路交叉網(wǎng)絡(luò)的高保真的早期努力最終轉(zhuǎn)向立體聲重放。早期的立體聲系統(tǒng)使用一對相同的，立體分布高保真度的揚(yáng)聲器重放兩聲道音頻信號。這種兩個揚(yáng)聲器音箱的立體分布是立體聲重放概念的基礎(chǔ)。當(dāng)從這對揚(yáng)聲器輸出的聲音融入感覺為聲音的水平全景的立體聲象時產(chǎn)生立體聲象。這種聲音的全景為收聽者創(chuàng)造一個覆蓋兩個揚(yáng)聲器位置之間的空間的立體聲象。為位于兩個揚(yáng)聲器之間的軸線上并垂直于揚(yáng)聲器的平面的收聽者產(chǎn)生適當(dāng)?shù)牧Ⅲw聲配置。
在立體聲系統(tǒng)使用的多數(shù)揚(yáng)聲器沿從揚(yáng)聲器到接收者的直接路徑發(fā)射聲音，將其稱為直接輻射。為展寬立體聲象，設(shè)計(jì)者使用了輻射直接和反射聲組合的揚(yáng)聲器對。這樣的配置在兩個揚(yáng)聲器之間的空間之外擴(kuò)展了立體聲象。
一些同時期的立體聲系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用三件副輔助揚(yáng)聲器系統(tǒng)，其中一個副-低音揚(yáng)聲器低音單元和一對輔助揚(yáng)聲器的組合取代上述的一對常規(guī)的全頻揚(yáng)聲器。在這樣的三件揚(yáng)聲器系統(tǒng)中，輔助揚(yáng)聲器重放中和高頻聲音的寬頻譜，而低音單元僅重放極低頻率的聲音。與傳統(tǒng)的大立體聲揚(yáng)聲器的箱體相比，將低音重放限制到副低音揚(yáng)聲器單元允許輔助揚(yáng)聲器具有相對較小的尺寸，傳統(tǒng)的大立體聲揚(yáng)聲器箱體的大尺寸由獲得良好低音響應(yīng)所必須的大換能器和音箱所限定。與較傳統(tǒng)的全頻揚(yáng)聲器音箱對相比，許多消費(fèi)者喜歡這種較小的輔助揚(yáng)聲器配置。低音單元可設(shè)置在視覺之外，并且輔助揚(yáng)聲器更易于與室內(nèi)裝飾協(xié)調(diào)。然而，其他的消費(fèi)者仍將這種有點(diǎn)較小的輔助揚(yáng)聲器箱體視為難看的并且以不引人注目方式難于并入室內(nèi)設(shè)置。
盡管甚至通過最復(fù)雜的系統(tǒng)提供在整個音質(zhì)上的改進(jìn)，然而無論是一對立體聲揚(yáng)聲器還是三件副輔助系統(tǒng)，許多消費(fèi)者認(rèn)為同時代的聲音系統(tǒng)缺乏與現(xiàn)場聲音有關(guān)的聲波真實(shí)性的感覺。在滿足與頻率響應(yīng)，失真，和動態(tài)范圍有關(guān)的定量聲學(xué)性能指標(biāo)時，從定性角度看，每個聲音重放系統(tǒng)能夠從主觀上喚起收聽者在寬范圍內(nèi)的聲波真實(shí)性的感覺。也已經(jīng)發(fā)現(xiàn)一些確定為使聲音較真實(shí)的系統(tǒng)，這些系統(tǒng)在重放聲音時產(chǎn)生寬敞的感覺。這種確定提供了在聲學(xué)領(lǐng)域延伸發(fā)展的基礎(chǔ)，以此獲得重放聲音的增強(qiáng)空間質(zhì)量，同時避免可能有損于全部聲音感受的聲音人工現(xiàn)象的引入。
上述的三件副輔助揚(yáng)聲器系統(tǒng)擴(kuò)展了空間分布如一對立體聲揚(yáng)聲器這樣的揚(yáng)聲器部件的概念。通過在收聽環(huán)境內(nèi)空間分布用于重放聲音的具體數(shù)目的點(diǎn)源來進(jìn)一步增加可感覺的寬敞度仍能進(jìn)一步擴(kuò)展該概念。盡管增加空間分布的聲音的點(diǎn)源的重?cái)?shù)能提高寬敞度的感覺，它也能產(chǎn)生缺乏真實(shí)性的夸張的，過分的空間顯示。這樣不自然的聲音重放常常使收聽者經(jīng)歷聲疲勞。這樣，增強(qiáng)的寬敞度必須與所得到聲場的可感覺的聲真實(shí)性平衡來完全滿足收聽者。
該平衡對于家庭影院聲音系統(tǒng)尤其重要，該應(yīng)用的聲要求與立體聲音樂的聲音重放的聲要求不同。家庭影院聲音系統(tǒng)的主要目標(biāo)是(1)根據(jù)在聲跡中捕獲的背景和音響效果音頻信號建立可令人信服的環(huán)繞聲聲環(huán)境；(2)在觀看者前方保持聲音的立體聲象全景；和(3)重放對于室內(nèi)的全部觀看者保持定位到視頻屏幕的對話。本質(zhì)上，當(dāng)收聽者沉浸于具有感覺為與視頻屏幕上的視覺顯示有關(guān)的真實(shí)性的三維空間質(zhì)量的聲場時產(chǎn)生滿意的聲性能。
重放家庭影院聲音的初始努力包括將一對傳統(tǒng)的揚(yáng)庭聲器放置在位于中央的視頻顯示的兩側(cè)。這樣的系統(tǒng)改進(jìn)包括在一般電視機(jī)內(nèi)的揚(yáng)聲器的聲音。然而，至少有兩個原因使這樣系統(tǒng)的性能在市場是令人不能接受的。首先，位于離開兩個揚(yáng)聲器之間的中心線的收聽者將不能把對話定位到屏幕(即，感覺對話完全來自屏幕)。對話一般在左和右聲道信號內(nèi)被平等地記錄。對于位于揚(yáng)聲器之間的中心線的一個收聽者對話的定位是兩個揚(yáng)聲器之間的等距離點(diǎn)。作為離開中心線的一個收聽者，他將靠近一個揚(yáng)聲器而遠(yuǎn)離另一個揚(yáng)聲器。對話的定位將移向第一到達(dá)信號產(chǎn)生的方向。這將是最接近的揚(yáng)聲器。當(dāng)收聽者離開軸線時對話在附近的揚(yáng)聲器消失。對于離開軸線的收聽者對話的定位將從視頻圖像的位置被替換，對于離開軸線的收聽者將破壞實(shí)際說出在屏幕上字符的幻覺。第二，位于視覺顯示兩側(cè)的一對立體聲揚(yáng)聲器將聲場限制到收聽者前面的空間，揚(yáng)聲器的平面之內(nèi)。這樣，不存在沉浸其中的感覺-在收聽者的側(cè)面或后面以及前面發(fā)生聲現(xiàn)象的感覺。
為補(bǔ)救這些缺陷已設(shè)計(jì)了很多系統(tǒng)。例如，由Hafler提出的美國專利No.3,697,692討論使用背景-復(fù)原技術(shù)。Hafler利用這樣的事實(shí)，即環(huán)繞聲信息實(shí)際存在于全部的立體聲音頻信號，無論是音樂錄音還是視頻節(jié)目的聲跡材料，都能被復(fù)原。從獲得的實(shí)質(zhì)上僅剩下信號的背景部分的左和右聲道之間的差信號(L-R)產(chǎn)生復(fù)原。由設(shè)置在聽音室后部的揚(yáng)聲器重放的左減右(L-R)差信號提供復(fù)原的環(huán)繞聲信息。
早期家庭影院聲音系統(tǒng)的另一個改進(jìn)是增加一個附加的中央聲道來重放左加右(L+R)相加信號以提高對話聲音重放的質(zhì)量。與上述的背景復(fù)原揚(yáng)聲器類似，中央聲道與重放左減右(L-R)差信號的后環(huán)繞聲揚(yáng)聲器組合。由Dolby實(shí)驗(yàn)室以DOLBY SURROUND的名稱已開發(fā)了這樣系統(tǒng)的一個實(shí)例。
如DOLBY SURROUND系統(tǒng)所體現(xiàn)的，對于離開軸線的收聽者重放(L+R)信號的中央揚(yáng)聲器改進(jìn)了所期望的對話的定位效果。然而，對于離開軸線的收聽者(L+R)中央聲道重放不能完全解決聽覺和視覺圖像之間移位的問題。因?yàn)橄驞OLBY SURROUND這樣的無源解碼方案僅能夠獲得3dB的最大相鄰聲道分離(在這里相鄰聲道定義為中央和右，中央和左，左和環(huán)繞聲，右和環(huán)繞聲)，這些系統(tǒng)仍會發(fā)生對話的定位誤差(和在相加信號中編碼的其他信息)。對于遍布一個一般的聽音室的全部收聽位置，在中央聲道的對話和在左及右聲道的對話之間電平的3dB差值不足以將定位限制到中央聲道揚(yáng)聲器的位置。對于離開軸線的收聽者定位仍將移向附近的揚(yáng)聲器。對話消失到附近的揚(yáng)聲器對于全部已有技術(shù)的無源解碼系統(tǒng)是共同的。
在DOLBY SURROUND系統(tǒng)的另一個替換方案中，由Holbrook提出的美國專利No.4,612,663提出的T-結(jié)構(gòu)排列提供無源解碼立體聲信號的環(huán)繞聲。T-結(jié)構(gòu)包括重放相應(yīng)左和右信號的左和右揚(yáng)聲器，重放位于中間的及左和右揚(yáng)聲器的平面內(nèi)的差(L-R)信號的第三揚(yáng)聲器，和重放位于收聽者后面的差信號的第四揚(yáng)聲器。然而，這種方法在立體聲信號暫時具有突出的左或右聲道能量的情況下不能保持合理的聲象并且也不能防止對話從附近的左或附近的右揚(yáng)聲器發(fā)散出的感覺。
在由Short等人提出的美國專利No.5,027,403可以發(fā)現(xiàn)使用(L-R)和(R-L)差信號的另一系統(tǒng)。Short討論了使用前向左和右聲道來沿收聽者的方向提供聲音輸出。Short也討論從視頻觀看區(qū)的一般平面向后引導(dǎo)(L+R)低音信號。Short還討論了從視頻圖像的一般鄰近區(qū)向后或向側(cè)面引導(dǎo)(L-R)和(R-L)信號。然而，Short帶來從揚(yáng)聲器發(fā)散出的聲音逸出視頻圖像的缺陷。這樣實(shí)質(zhì)上平面聲音輻射不能充分提供背景和環(huán)繞聲效果。
在Polk提出的/美國專利No.4,497,064能夠發(fā)現(xiàn)具有基本以平面結(jié)構(gòu)而設(shè)置的揚(yáng)聲器的系統(tǒng)的另一實(shí)例。Polk也討論了設(shè)置主左和右揚(yáng)聲器及設(shè)置在主揚(yáng)聲器附近的附加副-揚(yáng)聲器，以便在立體聲和期間提供給收聽者一個擴(kuò)展的聲象。然而，Polk堅(jiān)持特定的，限制系統(tǒng)的要求，包括揚(yáng)聲器應(yīng)與收聽者等距離以保證聲音在預(yù)定的時間間隔到達(dá)收聽者。Polk還討論高通濾波主揚(yáng)聲器信號的相反型式以便從對側(cè)的副-揚(yáng)聲器輸出。高通濾波取消對側(cè)主揚(yáng)聲器分量，否則其可能在濾波的一側(cè)到達(dá)收聽者的耳邊。然而，高通濾波器不是以取消低頻分量來將語音信息的定位保持到視頻圖像為目的。Polk還特別要求全部的系統(tǒng)揚(yáng)聲器保持在位于實(shí)質(zhì)上相同的平面內(nèi)并沿收聽者的方向輻射。對于離開軸線的收聽者，Polk的系統(tǒng)也不能將平等地記錄在左和右聲道的節(jié)目材料的定位保持在兩個揚(yáng)聲器之間的中心區(qū)。對于離開軸線的收聽者這些信號的定位將移向附近的揚(yáng)聲器。
非平面揚(yáng)聲器結(jié)構(gòu)的實(shí)例包括由Norgaard提出的美國專利No.4,443,889。Norgaard討論使用左前揚(yáng)聲器和右前揚(yáng)聲器來重放相應(yīng)左和右聲道立體聲信號。Norgaard還討論使用(L-R)差信號通過后揚(yáng)聲器來產(chǎn)生一背景信號。然而，在其他情況下，Norgaard未考慮組合(L+R)相加信號通過中央揚(yáng)聲器來較好地將對話定位在視頻圖像。
由Holl提出的美國專利No.5,181,247討論關(guān)于使用(L-R)和(R-L)差信號的類似概念。然而，Holl未說明如何使用一個單獨(dú)的揚(yáng)聲器輸出(L+R)相加信號。Holl也未說明頻帶限制輸入到背景揚(yáng)聲器的信號。
由Klayman提出的美國專利No.4,819,269討論根據(jù)相加信號以限制擴(kuò)散模式輻射聲音而根據(jù)差信號以加大擴(kuò)散模式輻射聲音。輻射的信號/進(jìn)行聲組合以改進(jìn)收聽區(qū)域內(nèi)的立體聲。然而，Klayman特別要求特定的，加大擴(kuò)散的號角形揚(yáng)聲器或多個換能器陣列來獲得所述期望的效果。更進(jìn)一步，Klayman未討論從任何一個揚(yáng)聲器的輸出除去聲能量的主頻范圍以便較好地將對話定位到中央揚(yáng)聲器。
其他的環(huán)繞聲類型的系統(tǒng)為改進(jìn)左，中央，右和環(huán)繞聲道的每一個之間的明顯分離使用復(fù)雜的信號處理?，F(xiàn)在使用的最常見的這種類型系統(tǒng)是DOLBY PRO-LOGIC解碼系統(tǒng)。該系統(tǒng)改進(jìn)了前述的許多已有技術(shù)無源解碼系統(tǒng)的基本問題的解決方法。有源電子電路用于解碼矩陣編碼的音頻信號，引入時間延遲，并通過自動增益控制電路建立聲道之間的控制。然而，因?yàn)镈OLBY PRO-LOGIC要求最小量的四個分離放大聲道，改進(jìn)的性能事實(shí)上需要較大的花費(fèi)。
另外，通過它們實(shí)質(zhì)特點(diǎn)看，有源電子信號處理系統(tǒng)在其響應(yīng)中可能引入聲音人工現(xiàn)象(一種能夠損壞真實(shí)性感覺的不自然的音質(zhì))。從改變從一信號除去的相鄰聲道信號量的有源控制電路產(chǎn)生DOLBY PRO-LOGIC系統(tǒng)中的這種形式的人工現(xiàn)象。例如，當(dāng)出現(xiàn)對話并希望其定位到中央時，從左和右聲道信號除去中央聲道信號以便從這些聲道移去對話能量。這種可變減去正動態(tài)改變聲道分離以便沿特定方向保持主要定位。收聽者常常可以聽見象對話進(jìn)入或離開屏幕一樣的背景(其在音頻-視頻顯示中創(chuàng)造環(huán)境)產(chǎn)生和消失。伴隨對話的引入和中止的背景的消失和產(chǎn)生會分散收聽者的注意力并證明是這種特定的有源電子方法用于家庭影院聲重放的一個明顯的缺陷。
DOLBY PRO-LOGIC的另一個缺陷是其僅能使用編碼節(jié)目材料正常工作。當(dāng)解碼器以未確定的方式控制定位時，未編碼材料，或在某種程度上已降低品質(zhì)的材料能夠干擾邏輯電路并發(fā)生奇怪的，極端的空間效果。有源DOLBY PRO-LOGIC解碼系統(tǒng)的另一主要缺陷包括其對于消費(fèi)者而言的高費(fèi)用和使消費(fèi)者不易安裝及正確使用該系統(tǒng)的其固有的復(fù)雜性。
近來，已轉(zhuǎn)向?qū)で蠛唵?，價廉，無源環(huán)繞聲系統(tǒng)。Harrison提出的美國專利No.5,386,473描述了這樣系統(tǒng)的一個實(shí)例。Harrison提出使用變壓器，無源解碼要求進(jìn)一步放大的線路電平立體聲電視輸出信號以產(chǎn)生驅(qū)動氣揚(yáng)聲器所必須的高電平信號。變壓器接收輸入的左和右聲道信號并提供左前，右前，左后(L-R)，右后(R-L)，中央(L+R)，和副-低音揚(yáng)聲器聲道。Harrison籍助變換低電平信號特別解決由使用連接到高電平放大器輸出端的揚(yáng)聲器而產(chǎn)生的感覺問題以獲得環(huán)繞聲效果。然而，Harrison提出在高電平信號令人滿意地操作無源環(huán)繞聲系統(tǒng)的不足。本發(fā)明特別涉及使用高電平信號來提供環(huán)繞聲，同時減輕Harrison討論的關(guān)于高電平系統(tǒng)的上述問題，例如，大功率部件的費(fèi)用，平衡問題，和類似問題。
其他關(guān)于無源解碼最近的努力包括由Dynaco制造的QD-1系列II解碼器。QD-1系列II解碼器接收來自立體聲放大器的信號。然后解碼器產(chǎn)生四(或五)個信號-兩個前揚(yáng)聲器，兩個后揚(yáng)聲器，和一個可選的中央聲道揚(yáng)聲器。第二個，類似的解碼器是由Chose Technologies制造的HTS-1解碼器。與QD-1類似，Chase解碼器接收來自放大器的信號，然后產(chǎn)生用于一對前和后揚(yáng)聲器的信號。Chase解碼器也產(chǎn)生用于可選的，放大中央聲道揚(yáng)聲器的信號。
后兩個無源解碼器具有兩個主要的缺陷。首先，用于為中央聲道產(chǎn)生(L+R)信號的電阻網(wǎng)絡(luò)消耗能量，這樣需要一立體聲放大器或足夠大的功率的接收機(jī)來克服這種能量損失。最好提供一系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)的全部揚(yáng)聲器由相對較小功率的放大器驅(qū)動，例如在電視或便攜式話筒吊桿箱所發(fā)現(xiàn)的，其中在信號相加電阻網(wǎng)絡(luò)未浪費(fèi)功率。在其中一個前述系統(tǒng)中，為產(chǎn)生要求的將對話定位保持在中央揚(yáng)聲器的物理位置必須驅(qū)動中央聲道揚(yáng)聲器。第二，因?yàn)榇_定量的(L+R)信號反饋到后環(huán)繞聲揚(yáng)聲器，由于對話從后環(huán)繞聲揚(yáng)聲器逸出會發(fā)生人工現(xiàn)象，這樣就影響要求的背景效果的真實(shí)性。
于是，存在對于這樣的家庭影院環(huán)繞聲揚(yáng)聲器系統(tǒng)的要求，即使用相對簡單，無源電子器件進(jìn)行操作以限制其費(fèi)用，這樣就提供了以合理的費(fèi)用而具有廣大市場前景的系統(tǒng)。這些系統(tǒng)尤其重要的是它們展現(xiàn)一個一致的背景聲場的需要性同時對于收聽和觀看區(qū)內(nèi)的全部位置保持將對話定位到視頻圖像。對話和視覺圖像也最好在視頻圖像一致并且它們最好沿特定揚(yáng)聲器的方向不互相移位。
另外，音頻設(shè)計(jì)者將基本的和特定的注意力轉(zhuǎn)向設(shè)計(jì)能夠重放立體聲信號的左和右聲道音頻信號以產(chǎn)生三維環(huán)繞聲音響效果的揚(yáng)聲器系統(tǒng)。然而，音頻設(shè)計(jì)者大大忽略了單聲道音響市場。許多消費(fèi)者仍然，擁有僅輸出單一的單音聲道，而不是立體聲信號的左和右聲道分量的單聲道電視機(jī)。這使得目前擁有單聲道電視的消費(fèi)者收聽僅從電視機(jī)位置逸出的聲音。此外，盡管繼續(xù)討論AM立體聲并且AM立體聲可能被幾個受限制的臺使用，大多數(shù)的AM廣播繼續(xù)為單聲道。最后，許多在電視，UCR，電纜，衛(wèi)星，和其他立體聲音頻/視頻信號傳輸系統(tǒng)可能的節(jié)目具有單聲道聲跡。
一些立體聲和家庭影院音頻/視頻接收機(jī)將信號處理技術(shù)應(yīng)用到單聲道聲音信號以產(chǎn)生模擬立體聲或增強(qiáng)的空間音響效果。這樣的信號處理一般包含附加的和復(fù)雜的相移，濾波，和數(shù)字信號處理電路。這樣消費(fèi)者必須負(fù)擔(dān)購買這樣的接收機(jī)，環(huán)繞聲解碼器，或其他聲音處理電子設(shè)備和適當(dāng)?shù)膿P(yáng)聲器網(wǎng)絡(luò)的費(fèi)用以便從單聲道音頻信號獲得模擬立體聲或三維空間效果。因此，存在提供低費(fèi)用，以產(chǎn)生令人信服的三維音響效果的方式有效重放單聲道音頻信號的系統(tǒng)的需要。除對于提供上述全部優(yōu)點(diǎn)的家庭影院環(huán)繞聲系統(tǒng)的明顯需求性之外，一個較實(shí)際的邏輯問題存在于家庭影院系統(tǒng)。即，當(dāng)家庭影院系統(tǒng)繼續(xù)發(fā)展時，它們一般需要不斷增加數(shù)目的附加部件。這些部件常常包括有源電子控制器，多個揚(yáng)聲器連接，輔助控制模塊，和分離音頻系統(tǒng)連接。大量的部件在安裝時常常迷惑一般的消費(fèi)者。盡管制造商作出許多努力使安裝較方便用戶并簡化安裝程序，許多用戶在正確安裝系統(tǒng)時經(jīng)歷了困難。最近在簡化安裝過程方面的努力除標(biāo)號用戶觀看的連接插孔之外還包括顏色編碼揚(yáng)聲器簡頻信號源的連接，并還提供詳細(xì)的和徹底的安裝指令。由于許多原因，這些措施不能提供消費(fèi)者一足夠容易的方式來正確安裝家庭影院聲音系統(tǒng)，并且許多消費(fèi)者要面對技術(shù)安裝的費(fèi)用。
這樣，還期望提供大大簡化安裝的家庭影院環(huán)繞聲系統(tǒng)，以使消費(fèi)者可以相當(dāng)快地，容易地，和正確地安裝及操作該系統(tǒng)，這樣增加擴(kuò)大市場的希望。
本發(fā)明根據(jù)各種聲設(shè)計(jì)原則的新穎應(yīng)用并通過相鄰聲道分離和各個聲道操作帶寬的新穎組合實(shí)現(xiàn)了多個目的。
本發(fā)明的一個目的是對于遍布觀看區(qū)的全部收聽者產(chǎn)生將對話定位到視頻屏幕的伴隨視頻顯示的逼真聲場同時保持一致的，空間三維聲場。
本發(fā)明的還有目的是提供產(chǎn)生真實(shí)電影-影院環(huán)繞聲的低費(fèi)用聲音重放揚(yáng)聲器系統(tǒng)，該環(huán)繞聲優(yōu)于復(fù)雜和昂貴的有源電子多-聲道環(huán)繞聲矩陣解碼系統(tǒng)提供的環(huán)繞聲或與其可比。
本發(fā)明還有的目的是無源去耦對話和背景音頻信號的重放以避免與有源電子信號處理有關(guān)的背景-不穩(wěn)定人工現(xiàn)象并保證視覺和聲象的令人信服的集成的顯示。
本發(fā)明還有的目的是提供諸如兩聲道立體聲或矩陣-編碼立體聲信號這樣的常規(guī)音頻信號源的空間聲音重放，而不需要輔助矩陣解碼電子器件。
本發(fā)明還有的目的是提供對于單聲道音頻信號產(chǎn)生空間增強(qiáng)環(huán)繞聲音響效果的聲音重放揚(yáng)聲器系統(tǒng)。
本發(fā)明還有的目的是提供易于一般消費(fèi)安裝和操作的相對簡單和易懂的揚(yáng)聲器系統(tǒng)，包括使消費(fèi)者在一相對短的時間內(nèi)無錯誤連接的措施。
本發(fā)明還有的目的是提供易于并直接連接到立體聲電視機(jī)而不需要附加的音頻-視頻接收機(jī)或放大器的揚(yáng)聲器系統(tǒng)。
本發(fā)明還有的目的是通過使用在商業(yè)立體聲TV上可得到的低瓦數(shù)功率放大器，或等價形式在一般家庭收聽水平上提供電影-影院環(huán)繞聲。
本發(fā)明還有的目的是提供具有極其小尺寸以及并入能夠不引人注意地設(shè)置在家庭環(huán)境而不影響音響性能的小型輔助揚(yáng)聲器的操作原則的揚(yáng)聲器系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明的原則，家庭影院環(huán)繞聲揚(yáng)聲器系統(tǒng)以新穎的方式重放音頻/視頻顯示的立體聲音頻部分以使對話定位到視頻圖像并且使觀看者沉浸于與視覺圖像有關(guān)的感覺為真實(shí)的聲場中。
在本發(fā)明的第一優(yōu)選實(shí)施例中，無源的，手動揚(yáng)聲器系統(tǒng)包括前揚(yáng)聲器，左揚(yáng)聲器，右揚(yáng)聲器，和后揚(yáng)聲器，每個揚(yáng)聲器根據(jù)電子輸入信號接收電子輸入信號并提供聲輸出。前揚(yáng)聲器位于視頻圖像附近并根據(jù)立體聲信號的左和右聲道的左加右(L+R)相加提供聲輸出，以便將對話定位到視頻圖像并與其一致。右和左揚(yáng)聲器可以與前揚(yáng)聲器位于一個平面，但最好分別位于觀看者和前揚(yáng)聲器之間，以及觀看區(qū)的左和右側(cè)。揚(yáng)聲器根據(jù)相應(yīng)的左和右立體聲聲道提供聲輸出。后揚(yáng)聲器位于觀看區(qū)的后面并根據(jù)立體聲聲道信號之間的左減右(L-R)或右減左(R-L)差提供聲輸出。差信號實(shí)質(zhì)上濾波出對話并提供背景和環(huán)繞聲音頻信號。限帶到相應(yīng)左和右揚(yáng)聲器的左和右聲道電子信號輸入來充分除去低于預(yù)定閾值頻率的全部頻率分量。限帶保證將對話定位到前揚(yáng)聲器，因?yàn)闉V波充分除去來自被聲重放的左和右聲道信號的談話信號范圍內(nèi)的信號能量。
在本發(fā)明的第二優(yōu)選實(shí)施例中，無源，手動揚(yáng)聲器系統(tǒng)包括前揚(yáng)聲器，左揚(yáng)聲器，右揚(yáng)聲器，和后揚(yáng)聲器，每個揚(yáng)聲器接收電子輸入信號并根據(jù)電子輸入信號提供聲輸出。前揚(yáng)聲器位于視頻圖像的附近并根據(jù)立體聲信號的左和右聲道的左加右(L+R)相加提供聲輸出，以使對話定位到視頻圖像并與其一致。左揚(yáng)聲器可以與前揚(yáng)聲器位于一個平面，但最好位于觀看者和前揚(yáng)聲器之間，以及觀看區(qū)的左側(cè)。左揚(yáng)聲器根據(jù)電子差值輸入信號，例如，(L-βR)，這里β為在零和單位之間變化的增益因數(shù)或者可以是在零和單位之間的固定值，提供聲輸出。類似地，右揚(yáng)聲器最好位于觀看者和前揚(yáng)聲器之間，以及觀看區(qū)的右側(cè)。右揚(yáng)聲器根據(jù)差信號，例如，(R-βL)，這里β為零和單位之間變化的增益因數(shù)或者可以是在零和單位之間的固定值，提供聲輸出。后揚(yáng)聲器位于觀看區(qū)的后面并根據(jù)立體聲聲道信號之間的至少一個左減右(L-R)或右減左(R-L)差提供聲輸出。使用差信號充分除去音頻信號的對話部分，從而將背景聲音留在差信號。在第二優(yōu)選實(shí)施例，也可以選擇地限帶到相應(yīng)左和右揚(yáng)聲器的差信號輸入來充分除去低于預(yù)定閾值頻率的全部頻率分量。限帶差信號充分除去差信號中的低頻分量，以便使用極其小的，致密的揚(yáng)聲器就可以重放差信號。
在第三優(yōu)選實(shí)施例中，動力揚(yáng)聲器系統(tǒng)包括前揚(yáng)聲器，左揚(yáng)聲器，右揚(yáng)聲器，和后揚(yáng)聲器，每個揚(yáng)聲器接收電子輸入信號并根據(jù)電子輸入信號提供聲輸出。有源電子器件預(yù)處理并放大立體聲信號的左和右聲道來提供例如左加右(L+R)相加信號和差信號(L-R)。產(chǎn)生的相加和差信號驅(qū)動揚(yáng)聲器系統(tǒng)的各個揚(yáng)聲器。前揚(yáng)聲器位于視頻圖像的附近并根據(jù)相加信號提供聲輸出，以使對話定位到視頻圖像并與其一致。左揚(yáng)聲器位于觀看區(qū)的左側(cè)并根據(jù)差信號，例如，(L-R)提供聲輸出。右揚(yáng)聲器位于觀看區(qū)的右側(cè)，并根據(jù)差信號，例如，(R-L)提供聲輸出。后揚(yáng)聲器位于觀看區(qū)的后面并根據(jù)差信號提供聲輸出。在第三優(yōu)選實(shí)施例，通過反向應(yīng)用到特定揚(yáng)聲器的極性可以使差信號反向。此外，在第三優(yōu)選實(shí)施例，可以有選擇地限帶到相應(yīng)左和右揚(yáng)聲器的差信號輸入以充分除去低于預(yù)定閾值的全部頻率分量并能夠使用極其小，致密揚(yáng)聲器重放差信號。
在第四優(yōu)選實(shí)施例中，系統(tǒng)包括前揚(yáng)聲器，左揚(yáng)聲器，右揚(yáng)聲器，和后揚(yáng)聲器，每個揚(yáng)聲器接收電子輸入信號并根據(jù)單聲道電子輸入信號提供單聲道聲輸出。前揚(yáng)聲器位于視頻圖像附近并根據(jù)單聲道信號提供聲輸出。左揚(yáng)聲器可以與前聲聲器處于一個平面，但最好位于觀看者和前揚(yáng)聲器之間，以及觀看區(qū)的左邊。左揚(yáng)聲器根據(jù)單聲道電子輸入信號提供單聲道聲輸出。類似地，右揚(yáng)聲器最好位于觀看者和前揚(yáng)聲器之間，以及觀看區(qū)的右側(cè)。右揚(yáng)聲器根據(jù)單聲道電子輸入信號提供單聲道聲輸出。后揚(yáng)聲器位于觀看區(qū)的后面并根據(jù)單聲道輸入信號提供單聲道聲輸出。使用單聲道信號使用戶僅具有單聲道音頻輸出源以獲得基于單聲道信號的增強(qiáng)空間聲象或音響效果。如上所述；限帶到相應(yīng)的左和右揚(yáng)聲器的單聲道信號以充分除去低于預(yù)定閾值頻率的全部頻率分量。限帶單聲道信號充分除去單聲道信號中的低頻分量以便使用相當(dāng)小的，致密輔助揚(yáng)聲器就可以重放信號。限帶也限制了到中央揚(yáng)聲器的主要聲能的重放。
本發(fā)明也包括用于接收左和右輸入信號并放大左和右輸入信號將其輸出到相應(yīng)的揚(yáng)聲器的功率放大器。具有積分放大器的有功型式使系統(tǒng)設(shè)計(jì)者可以產(chǎn)生適合該系統(tǒng)設(shè)計(jì)者選擇的特定揚(yáng)聲器的放大輸出信號。這種集成設(shè)計(jì)方法便于系統(tǒng)聲輸出的最優(yōu)化。
本發(fā)明還可以容納一附加低音揚(yáng)聲器來重放立體聲信號的低頻分量。低音揚(yáng)聲器一般必須位于觀看區(qū)內(nèi)并根據(jù)(R+L)相加信號的低頻分量提供聲輸出。
本發(fā)明還包括便于用戶安裝和操作的連接模塊。該連接模塊包括具有預(yù)定數(shù)目端子的輸入和輸出插孔。預(yù)定數(shù)目的端子表示由插孔輸入和輸出的信號。例如，三端輸出插孔分別輸出左，右和公共地電子信號。因?yàn)橛脩魞H需以一特定的配置安裝揚(yáng)聲器系統(tǒng)，所以輸入和輸出插孔的這種配置保證系統(tǒng)的正確安裝。揚(yáng)聲器系統(tǒng)設(shè)計(jì)可以包括連接模塊作為該系統(tǒng)的附加的，單獨(dú)存在的部件或者可以將連接模塊與現(xiàn)存的一個部件合并，例如低音揚(yáng)聲器或前揚(yáng)聲器。
本發(fā)明還包括無線電設(shè)備，在無線電設(shè)備，電子音頻信號連接從音頻信號源向連接模塊提供音頻信號。連接模塊包括產(chǎn)生差和相加信號的有源電子器件。一無線電發(fā)射機(jī)接收差信號并發(fā)射該信號。左，右，和后揚(yáng)聲器每一個都包括一個調(diào)諧到該接收機(jī)的頻率的無線電接收機(jī)。然后接收機(jī)提供適于產(chǎn)生相關(guān)揚(yáng)聲器的聲輸出的放大電子信號。
結(jié)合附圖和附加的權(quán)利要求書，通過下面的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其他目的和優(yōu)點(diǎn)對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員將變得顯而易見。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的原則設(shè)置的家庭影院環(huán)繞聲揚(yáng)聲器系統(tǒng)的方框圖；圖2是圖1的家庭影院環(huán)繞聲揚(yáng)聲器系統(tǒng)的第一優(yōu)選實(shí)施例的擴(kuò)展方框圖；圖3是圖1的家庭影院環(huán)繞聲揚(yáng)聲器系統(tǒng)的第二優(yōu)選實(shí)施例的擴(kuò)展方框圖，其中差信號輸出到左和右輔助揚(yáng)聲器；圖3b是圖1的家庭影院環(huán)繞聲揚(yáng)聲器系統(tǒng)的第二優(yōu)選實(shí)施例的變化的擴(kuò)展方框圖，其中產(chǎn)生差信號的減去的信號在減法之前被衰減；圖4a和4b分別是限制到左和右輔助揚(yáng)聲器的輸入信號的帶寬的第一和第二級高通濾波器的電路圖；圖5a和5b分別是使用單獨(dú)的換能器和雙換能器配置將左加右(L+R)相加信號應(yīng)用到中央揚(yáng)聲器的電路圖；圖6a和6b分別是使用單獨(dú)的和雙音圈將左減右(L-R)差信號應(yīng)用到家庭影院環(huán)繞聲揚(yáng)聲器系統(tǒng)的后揚(yáng)聲器的電路圖；圖7是家庭影院環(huán)繞聲揚(yáng)聲器系統(tǒng)的第三優(yōu)選實(shí)施例的擴(kuò)展方框圖，其中在輸出到揚(yáng)聲器之前有源產(chǎn)生左和右聲道差和相加信號；圖8是家庭影院環(huán)繞聲揚(yáng)聲器系統(tǒng)的第四優(yōu)選實(shí)施例的擴(kuò)展方框圖，其中單聲道信號輸出到每一個揚(yáng)聲器；圖9是用于方便該系統(tǒng)的無錯誤安裝和操作的家庭影院環(huán)繞聲揚(yáng)聲器系統(tǒng)的連接模塊的接收圖；圖10是圖1所示的家庭影院環(huán)繞聲揚(yáng)聲器系統(tǒng)的可替換配置的方框圖；圖11是集成的副-低音揚(yáng)聲器低音單元和連接模塊的透視圖；圖12是用于方便該系統(tǒng)的無錯誤安裝和操作的圖11的家庭影院環(huán)繞聲揚(yáng)聲器系統(tǒng)的副-低音揚(yáng)聲器低音單元和集成的連接模塊的接線圖；和圖13是家庭影院環(huán)繞聲揚(yáng)聲器系統(tǒng)的無線電設(shè)備的方框圖。
下面對于優(yōu)選實(shí)施例的描述僅是在特點(diǎn)上的示范并不用于限制本發(fā)明或其操作或應(yīng)用。在說明書中，作出/這樣的注解，即具有類似結(jié)構(gòu)或功能的元件認(rèn)為是使用相同的標(biāo)記數(shù)字。
本文描述的實(shí)施例較已有技術(shù)提供了幾方面改進(jìn)，在開始先對其進(jìn)行簡單討論。首先，本發(fā)明提出幾個揚(yáng)聲器關(guān)于聽音室的空間分布以增加收聽者的空間感覺?？臻g分布包括左和右側(cè)揚(yáng)聲器，后揚(yáng)聲器，前(或中央)揚(yáng)聲器，和副-低音揚(yáng)聲器。第二，本發(fā)明提出將聲音輻射模式定位到前或中央揚(yáng)聲器以使收聽者產(chǎn)生確定的聲音從那個說話者發(fā)出的幻覺。本發(fā)明也提出特定聲音的重放以產(chǎn)生遍布室內(nèi)的背景環(huán)繞聲。這樣的聲音最好從除前或中央揚(yáng)聲器之外的揚(yáng)聲器發(fā)出。第三，本發(fā)明提出頻帶限制以消除由左和右輔助揚(yáng)聲器產(chǎn)生的特定聲頻率。根據(jù)消除從輔助揚(yáng)聲器輸出的聲能的要求選擇帶限制頻率。第四，本發(fā)明提出揚(yáng)聲器分量的頻率范圍的不規(guī)則重疊。每一個前，后，和側(cè)面揚(yáng)聲器具有相當(dāng)寬的，重疊的頻率范圍。第五，本發(fā)明使用無源產(chǎn)生信號的幾個不同的裝置無源輸出左聲道，右聲道，左加右聲道，和左減右聲道聲信號。
圖1表示根據(jù)本發(fā)明的原則設(shè)置家庭影院環(huán)繞聲揚(yáng)聲器系統(tǒng)(環(huán)繞聲系統(tǒng))10的示意圖。環(huán)繞聲系統(tǒng)10包括優(yōu)先放大立體聲信號的源，圖1所示為電視機(jī)12。立體聲音頻源可以是任何數(shù)目的音頻信號源。這樣，應(yīng)該注意到立體音頻信號在本文表示為電視機(jī)12，但是音頻信號源也可以是立體聲接收機(jī)，汽車音響，便攜式小型盤或磁帶播放機(jī)，便攜式伸臂箱型立體聲，或任何其他的立體聲信號源。
電視機(jī)12經(jīng)多心電纜16向連接模塊14輸出放大的音頻信號。多心電纜16一般包括向連接模塊14傳導(dǎo)電視機(jī)12輸出的立體聲信號的左和右聲道的兩個導(dǎo)線對。連接模塊14接收來自電視機(jī)12的音頻信號并組合分量左和右聲道信號用于到環(huán)繞聲系統(tǒng)10的特定分量揚(yáng)聲器的可選擇分布。
分量揚(yáng)聲器一般包括接收全范圍的左和右信號，但僅重放音頻信號的低頻分量的副-低音揚(yáng)聲器18。連接模塊14也向前中央揚(yáng)聲器20輸出音頻信號。前中央揚(yáng)聲器20接收立體聲信號的左和右分量信號并重放(L+R)相加信號。前中央揚(yáng)聲器最好位于電視機(jī)12附近并將(L+R)相加信號的聲輸出發(fā)射到收聽者28。
連接模塊14也向左輔助揚(yáng)聲器22輸出左聲道信號以及向右輔助揚(yáng)聲器24輸出右聲道信號。左輔助揚(yáng)聲器22和右輔助揚(yáng)聲器24可以為相對較小的揚(yáng)聲器并且不必重放中頻和/或高頻信號。左和右輔助揚(yáng)聲器最好互相面對以便揚(yáng)聲器的輻射主軸沿垂直軸朝向上面；然而，輔助揚(yáng)聲器的其他方向也可以提供滿意的性能。連接模塊14也向的揚(yáng)聲器26輸出音頻信號。后背景揚(yáng)聲器26一般以左聲道減右聲道(L-R)或右聲道減左聲道的差信號的形式接收音頻信號。通過這樣的詳細(xì)描述可以清楚知道，本文所述的本發(fā)明的幾個實(shí)施例使連接模塊14產(chǎn)生輸入左輔助揚(yáng)聲器22，右輔助揚(yáng)聲器24，和/或后背景揚(yáng)聲器26的多個信號。在開始時應(yīng)該注意到術(shù)語揚(yáng)聲器涉及將電輸入信號轉(zhuǎn)換為聲輸出信號的系統(tǒng)，在這里該系統(tǒng)可以包括一個或多個交叉網(wǎng)絡(luò)和/或換能器。
圖1所述的部件一般設(shè)置為優(yōu)化環(huán)繞聲效果以增強(qiáng)觀看者28的收聽感受。觀看者一般面向電視機(jī)12，電視機(jī)12具有設(shè)置在其附近的前中央揚(yáng)聲器20，以使中央揚(yáng)聲器20和電視機(jī)12沿觀看者28的通常方向輻射它們各自的音頻和視頻輸出。左輔助揚(yáng)聲器22一般設(shè)置在觀看者28的左側(cè)而右輔助揚(yáng)聲器24設(shè)置在觀看者28的右側(cè)，兩個輔助揚(yáng)聲器一般名義上設(shè)置在觀看者28和電視機(jī)12之間的中間。用于產(chǎn)生空間音響效果的后背景揚(yáng)聲器一般位于觀看者28的后面。后背景揚(yáng)聲器一般描述為一個單獨(dú)的揚(yáng)聲器，但多個后揚(yáng)聲器26可以包括在該系統(tǒng)。
圖2表示本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的擴(kuò)展方圖。本文描述的擴(kuò)展方框圖一般包括部分電路和接線圖，并且在本說明書中可替代地認(rèn)為是模塊，電路和接線圖。家庭影院環(huán)繞聲揚(yáng)聲器系統(tǒng)100(環(huán)繞聲系統(tǒng))包括左側(cè)輔助揚(yáng)聲器102(左側(cè)或輔助揚(yáng)聲器)，右側(cè)輔助揚(yáng)聲器104(右側(cè)或輔助揚(yáng)聲器)，中央揚(yáng)聲器106，環(huán)繞或后揚(yáng)聲器108，和副-低音揚(yáng)聲器110。左聲道放大器112輸出輸入到中央揚(yáng)聲器106的音圈114a的正極端子的放大左聲道信號。中央揚(yáng)聲器106的音圈114a的負(fù)極端子連接到左聲道放大器112的負(fù)極端子。類似地，右聲道放大器116輸出輸入到中央揚(yáng)聲器106的音圈114b的正極端子的放大右聲道信號。中央揚(yáng)聲器106的音圈的負(fù)極端子連接到右聲道放大器116的負(fù)極端子。這樣左和右聲道信號同相連接到中央揚(yáng)聲器106的兩個音圈114a和114b以使中央揚(yáng)聲器106的輸出為左和右聲道信號的相加(這里認(rèn)為是L+R)。
左聲道放大器112的正極端子通過濾波器118也向左側(cè)揚(yáng)聲器102的正極端子輸出放大左聲道信號。在聲道放大器112的負(fù)極端子連接到左側(cè)揚(yáng)聲器102的負(fù)極端子。類似地，右聲道放大器116的正極端子通過濾波器120也向右側(cè)揚(yáng)聲器104的正極端子輸出放大右聲道信號。右聲道放大器116的負(fù)極端子連接到右側(cè)揚(yáng)聲器104的負(fù)極端子。這樣，在圖2的實(shí)施例，放大的左和右聲道信號輸出到相應(yīng)的左和右側(cè)揚(yáng)聲器。
最好限帶左側(cè)揚(yáng)聲器102和右側(cè)揚(yáng)聲器104來僅重放較高頻，如使用左高通濾波器118和右高通濾波器120/所示的。對于相應(yīng)的左和右側(cè)揚(yáng)聲器102和104使用高通濾波器118和120將左和右側(cè)揚(yáng)聲器102和104的聲輸出限制到高頻。根據(jù)圖4a和4b將較詳細(xì)地描述，輔助揚(yáng)聲器102和104的這種限帶除去聲能的主要頻率范圍。這樣，收聽者感覺到對話聲音僅來自位于視頻圖像附近的前揚(yáng)聲器20。根據(jù)圖4a和4b將較詳細(xì)地描述這種高通濾波器的實(shí)例。
環(huán)繞聲系統(tǒng)100也包括后揚(yáng)聲器108。到后揚(yáng)聲器108的輸入提供合成的左減右(L-R)差信號。為產(chǎn)生該差信號，左聲道放大器112的正極端子向后揚(yáng)聲器108的正極端子輸出放大的左聲道信號，而右聲道放大器116的正極端子向后揚(yáng)聲器108的負(fù)極端子輸出放大的右聲道信號。到后揚(yáng)聲器108的上述連接提供要求的(L-R)差信號。后揚(yáng)聲器108也包括電位器109。電位器109能夠相對于系統(tǒng)中其他揚(yáng)聲器的輸出調(diào)整后揚(yáng)聲器的聲輸出。一般根據(jù)后揚(yáng)聲器到收聽者的距離調(diào)整該輸出。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以認(rèn)識到后揚(yáng)聲器108的反向極性連接提供(R-L)差信號，而不是(L-R)差信號。由后揚(yáng)聲器發(fā)射的差信號極性不顯著影響環(huán)繞聲系統(tǒng)100的性能，并且也可以選擇其他的替代。
環(huán)繞聲系統(tǒng)100還包括副-低音揚(yáng)聲器110。左聲道放大器112的正極端子向左副-低音揚(yáng)聲器122的正極端子輸出放大的左聲道信號。左聲道放大器112的負(fù)極端子連接到左副-低音揚(yáng)聲器122的負(fù)極端子。類似地，右聲道放大器116的正極端子向右副-低音揚(yáng)聲器124的正極端子輸出放大的右聲道信號。右聲道放大器116的負(fù)極端子連接到右副-低音揚(yáng)聲器124的負(fù)極端子。這樣，在圖2的實(shí)施例，左聲道信號驅(qū)動左副-低音揚(yáng)聲器122而右聲道信號驅(qū)動右副-低音揚(yáng)聲器124。這樣左和右副-低音揚(yáng)聲器的合成輸出進(jìn)行聲相加。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚了解到中央聲道揚(yáng)聲器108在全頻范圍內(nèi)能夠可替換地進(jìn)行操作，包括低音范圍，從而消除副-低音揚(yáng)聲器。
在上述優(yōu)選實(shí)施例的一個可替換的實(shí)施例中，左和右放大器112和116可以集成到該系統(tǒng)。例如，盡管在該說明書一般將左和右聲道放大器112和116假定為在上述音頻信號源通常發(fā)現(xiàn)和包含的輸出放大器，可以特定選擇左和右聲道放大器112和116作為構(gòu)成環(huán)繞聲系統(tǒng)100的一部分的放大器。在該替換實(shí)施例中的放大器112和116可以從音頻信號源接收低電平輸入信號。放大器112和116進(jìn)一步放大輸入信號并輸出到環(huán)繞聲系統(tǒng)揚(yáng)聲器。為產(chǎn)生這樣的配置，輸出放大器112和116可以并入連接模塊14(如圖1所示)。最好獨(dú)立地驅(qū)動連接模塊14以驅(qū)動放大器112和116。該替換配置的突出優(yōu)點(diǎn)是能夠設(shè)計(jì)輸出放大器112和116使其特定與揚(yáng)聲器的電動特性結(jié)合。
環(huán)繞聲系統(tǒng)100的一個優(yōu)選實(shí)施例包括中央揚(yáng)聲器106，該揚(yáng)聲器包括一個容納商用可能的3英寸直徑兩個8歐姆音圈電動換能器的大約50立方英寸的密封箱體。一對與相應(yīng)的左和右聲道信號的正極輸出串聯(lián)的100微法電容器執(zhí)行交叉功能。中央揚(yáng)聲器106具有一個大約150赫茲以上的操作帶寬。后揚(yáng)聲器108使用類似的配置，但使用一個單獨(dú)的音圈，而中是兩個音圈換能器。后揚(yáng)聲器108包括一個大約50立方英寸的密封箱體并容納一個商用可能的3英寸直徑單獨(dú)的8歐姆音圈電動換能器。電位計(jì)109為8歐姆，15瓦L-墊片或25歐姆，3瓦線繞電位計(jì)。電位計(jì)109允許后揚(yáng)聲器108的輸出電平變化。與到音圈的正極端子的輸入串聯(lián)的68微法電容器執(zhí)行交叉功能。后揚(yáng)聲器108的標(biāo)稱頻帶為150赫茲到8赫茲。如參考圖2所示，后揚(yáng)聲器108重放(L-R)差信號。側(cè)面揚(yáng)聲器102和104每一個都包括一個大約2立方英寸的密封箱體并容納商用可能的標(biāo)稱值為4歐姆阻抗1.5英寸直徑的塑料圓錐高頻揚(yáng)聲器。與側(cè)面揚(yáng)聲器102和104的正極輸入串聯(lián)的一對4.7微法電容器為左高通濾波器118和右高通濾波器120提供高通濾波。高通濾波器118和120提供從側(cè)面揚(yáng)聲器102和104輸出的大約4千赫茲到15千赫茲的標(biāo)稱頻帶。副-低音揚(yáng)聲器110為常規(guī)的雙容積箱體設(shè)計(jì)，由標(biāo)稱580立方英寸密封容積和標(biāo)稱450立方英寸的活門關(guān)閉容積構(gòu)成，與一對5.25英寸直徑4歐姆音圈電動換能器一起操作，與每個換能器的正極輸入串聯(lián)的一對0.8毫亨的電感器執(zhí)行交叉功能。副-低音揚(yáng)聲器低音單元110在50赫茲到200赫茲的頻帶上進(jìn)行名義上地操作。應(yīng)該注意到在每個上述的揚(yáng)聲器，交叉網(wǎng)絡(luò)集成到相關(guān)揚(yáng)聲器的箱體內(nèi)。更進(jìn)一步，應(yīng)該注意到限帶濾波器118和120可以分別地集成包含在揚(yáng)聲器102和104。以這種方式，限制設(shè)備和相關(guān)的輔助揚(yáng)聲器形成一完整的單元。其提供附加益處，即圖1的連接模塊14可以簡單地包括有線輸入和輸出插孔。
圖3a描述本發(fā)明的第二優(yōu)選實(shí)施例。圖3a的家誕影院環(huán)繞聲揚(yáng)聲器(環(huán)繞聲系統(tǒng))200使用與圖2的環(huán)繞聲系統(tǒng)100所采用的類似的部件。除去分別配置左側(cè)揚(yáng)聲器202和右側(cè)揚(yáng)聲器204來重放差信號(L-R)和(R-L)之外，圖3a匠環(huán)繞聲系統(tǒng)200與圖2所述的相同。左聲道放大器212的正極端子經(jīng)濾波器218向左側(cè)揚(yáng)聲器202的正極端子輸出放大的左聲道信號。右聲道放大器216的正極端子輸出連接到左側(cè)揚(yáng)聲器202的負(fù)極端子的放大右聲道信號。類似地，右聲道放大器216的正極端子經(jīng)濾波器200向右側(cè)揚(yáng)聲器204的正極端子輸出放大的右聲道信號。左聲道放大器212的正極端子輸出連接到右側(cè)揚(yáng)聲器204的負(fù)極端子的放大左聲道信號。這些連接產(chǎn)生輸入到左側(cè)揚(yáng)聲器202的(L-R)差信號和輸入到右側(cè)揚(yáng)聲器204的(R-L)差信號。
如參考圖1所述，左高通濾波器218和右高通濾波器220濾出分別應(yīng)用到左側(cè)揚(yáng)聲器202和右側(cè)揚(yáng)聲器204的輸入信號的低頻分量。在輔助揚(yáng)聲器接收差信號作為輸入的應(yīng)用中，如圖2所述的差信號的高通濾波成為可選擇的。然而，對于高通濾波(L-R)差信號存在兩個另外的優(yōu)點(diǎn)。首先，側(cè)面揚(yáng)聲器的物理尺寸能夠保持較小。其次，左和右聲道信號產(chǎn)益的不一致使對話泄放到差信號。甚至當(dāng)左和右聲道不完全一致并且對話泄入差信號時，限帶差信號有助于通過濾出主聲音頻率范圍內(nèi)的泄入信號保證對話的定位保持在中央揚(yáng)聲器的位置。
在第二優(yōu)選實(shí)施例的替換結(jié)構(gòu)中，反向卷信號的極性產(chǎn)生應(yīng)用到右側(cè)揚(yáng)聲器204的(L-R)差信號和應(yīng)用到左側(cè)揚(yáng)聲器202的(R-L)差信號。在另一替換實(shí)施例中，(L-R)差信號可以應(yīng)用到側(cè)面揚(yáng)聲器202和204，或者(R-L)差信號可以應(yīng)用到側(cè)面揚(yáng)聲器202和204。當(dāng)差信號被限帶時應(yīng)用到側(cè)面揚(yáng)聲器的差信號的特定極性不實(shí)質(zhì)影響該系統(tǒng)的性能，因?yàn)閭?cè)面揚(yáng)聲器在聲差值為非音頻的情況下名義上在1千赫茲之上操作。更進(jìn)一步，在該頻率范圍內(nèi)的聲音信號波長相對較短，在側(cè)面揚(yáng)聲器202和204的有關(guān)放置方面的小變動與應(yīng)用到側(cè)面揚(yáng)聲器的信號的有關(guān)極性相比對于信號在聽音室的組合方式有較大的影響。
使用差信號((L-R)或(R-L))驅(qū)動左側(cè)揚(yáng)聲器202和右側(cè)揚(yáng)聲器204的特定優(yōu)點(diǎn)是差信號除去平等記錄在左和右聲道的聲音分量，有效地去耦對話和背景環(huán)繞聲的重放?？紤]到左和右聲道信號輸出到相應(yīng)的左和右側(cè)面輔助揚(yáng)聲器的系統(tǒng)，剩余聲能諧波可能仍存在于較高頻的左和右信號，例如諧波泛音，聽起來象咝咝聲。當(dāng)這種咝咝聲由輔助揚(yáng)聲器重放時，輔助揚(yáng)聲器產(chǎn)生導(dǎo)致地話不自然，起伏并抹平聲象的方向線索。然而，差信號通過從背景環(huán)繞聲中除去對話能量的全部剩余解決了這個問題。通過限帶實(shí)質(zhì)僅包含背景環(huán)繞聲信息的差信號可以獲得另外的好處。限帶差信號使得能夠使用相當(dāng)小的輔助揚(yáng)聲器，因?yàn)檩o助揚(yáng)聲器僅需要重放高頻聲輸出。這樣，限帶和使用差信號的組合使解耦對話和背景聲的重放獲得成功，保證了將對話定位到視頻圖像同時保持一致的背景聲場。解耦引入了本發(fā)明的無源系統(tǒng)和有源環(huán)繞聲解碼系統(tǒng)之間的基本差別。在對話來自或消失在聲跡所記錄的背景聲場時所述的無源系統(tǒng)不引入任何聲音的人工現(xiàn)象。這樣，當(dāng)對話保持定位到視頻屏幕時產(chǎn)生一致的背景聲場。圖3a所示的中央揚(yáng)聲器，副低音揚(yáng)聲器，和后揚(yáng)聲器的接線與按照圖2所述的相同。左聲道放大器212輸出輸入到中央揚(yáng)聲器206的音圈214a的正極端子的放大左聲道信號。中央揚(yáng)聲器206的音圈214a的負(fù)極端子連接到左聲道放大器212的負(fù)極端子。類似地，右聲道放大器216輸出輸入到中央揚(yáng)聲器206的音圈214b的正極端子的放大右聲道信號。中央揚(yáng)聲器206的音圈214b的負(fù)極端子連接到右聲道放大器216的負(fù)極端子。這樣左和右聲道信號同相連接到中央揚(yáng)聲器206的兩個音圈214a和214b以使中央揚(yáng)聲器206的輸出為左和右總和信號。
再參考圖2(和3)，左側(cè)揚(yáng)聲器102(202)和右側(cè)揚(yáng)聲器104(204)分別接收由左和右聲道放大器112(212)和116(216)輸出的放大信號。然而，限定側(cè)面揚(yáng)聲器102(202)和104(204)的操作帶寬。本發(fā)明的側(cè)面揚(yáng)聲器102(202)和1024(204)的帶寬限制到實(shí)質(zhì)上大于中央揚(yáng)聲器106(206)輸出的聲音信號或?qū)υ挼闹黝l范圍的頻率范圍。尤其是，談話信號中的主能量包含在大約150赫茲到1千赫茲的頻率范圍。分別由高通濾波器118(218)和120(220)限制側(cè)面揚(yáng)聲器102(202)和104(202)，使其在至少大于大約1千赫茲的頻率范圍內(nèi)工作。
圖3b描述本發(fā)明的第二優(yōu)選實(shí)施例的變化。圖3b的家庭影院環(huán)繞聲揚(yáng)聲器系統(tǒng)(環(huán)繞聲揚(yáng)聲器系統(tǒng))200′采用與圖2和3a的環(huán)繞聲系統(tǒng)100和200所采用的類似的部件。并且與圖2和3a類似的部件認(rèn)為是使用相同的標(biāo)記數(shù)字。除去配置左側(cè)揚(yáng)聲器202和右側(cè)揚(yáng)聲器204來分別產(chǎn)生差信號(L-βR)和(R-βL)之外圖3b的環(huán)繞聲系統(tǒng)200′與圖3a所述的相同。與圖3a相同，左聲道放大器212的正極端子經(jīng)濾波器218向左側(cè)揚(yáng)聲器202的正極端子輸出放大的左聲道信號。右聲道放大器206的正極端子經(jīng)衰減器270輸出連接到左側(cè)揚(yáng)聲器202的負(fù)極端子的放大右聲道信號。類似地，右聲道放大器216的正極端子經(jīng)濾波器220向右側(cè)揚(yáng)聲器204的正極端子輸出放大的右聲道信號。左聲道放大器212的正極端子經(jīng)衰減器272輸出連接到右側(cè)揚(yáng)聲器204的負(fù)極端子的放大的左聲道信號。
衰減器270和272在將其輸入到相應(yīng)的側(cè)面揚(yáng)聲器202和204的負(fù)極端子之前減小被減去的信號。從左側(cè)揚(yáng)聲器202產(chǎn)生輸出(L-βR)而從右側(cè)揚(yáng)聲器204產(chǎn)生(R-βL)，這里β分別定義為衰減器270和272的增益。衰減器270和272的增益β最好為零和單位之間的值。更進(jìn)一步，正如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所了解的，根據(jù)特定的設(shè)計(jì)規(guī)格，衰減器270和272的增益β可以為固定的或者可變的。此外，每個衰減器270和272可以可選地提供不同的增益以使衰減器270提供增益β1而衰減器272提供增益β2。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以容易地認(rèn)識到衰減器270和272的各種構(gòu)成來提供β。例如，衰減器270和272可以以相對簡單的器件實(shí)現(xiàn)為電阻器或電位器。以較復(fù)雜的實(shí)現(xiàn)，可以以本領(lǐng)域技術(shù)人員所了解的任何數(shù)目的放大器配置實(shí)現(xiàn)衰減器270和272。
圖4a表示在輸入到圖2和3的左側(cè)揚(yáng)聲器102(202)和右側(cè)揚(yáng)聲器104(204)的信號實(shí)現(xiàn)高通濾波的一對第一級高通濾波網(wǎng)絡(luò)。左高通濾波器118(128)和右高通濾波器120(220)分別包括串聯(lián)到側(cè)面揚(yáng)聲器102(202)和104(204)的電容器150和152。這種濾波配置認(rèn)為是第一級高通濾波器。圖4b表示實(shí)現(xiàn)為第二級高通網(wǎng)絡(luò)的左高通濾波器118(218)和右高通濾波器120(220)。電容器154和156分別與側(cè)面揚(yáng)聲器102(202)和104(204)的正極端子串聯(lián)，而電感器158和160并聯(lián)通過側(cè)面揚(yáng)聲器102(202)和104(202)的正極和負(fù)極端子。本領(lǐng)域的技術(shù)人員很熟悉圖4a和4b所述的高通網(wǎng)絡(luò)的操作，這里對其不進(jìn)行描述。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員還可以認(rèn)識到可以以該領(lǐng)域所熟悉的任何數(shù)目的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)高通濾波器118(218)和120(220)。使用無源高通濾波器很容易被認(rèn)為是限帶信號的一個方法。本領(lǐng)域的技術(shù)人員還可以認(rèn)識到根據(jù)要求的特定實(shí)現(xiàn)可以改變截止頻率。
帶寬限制輸入到側(cè)揚(yáng)聲器102(202)和104(204)的信號的頻率范圍充分除去來自側(cè)揚(yáng)聲器102(202)和104(204)的對話定位線索以便僅由位于視頻圖像附近的中央揚(yáng)聲器106(206)重放主要對話定位線索。帶寬限制側(cè)揚(yáng)聲器102(202)和104(204)使對話定位到中央揚(yáng)聲器106的位置，因?yàn)橹醒肼暤莱蔀橄到y(tǒng)中實(shí)質(zhì)上重放對話定位線索的唯一揚(yáng)聲器。左側(cè)揚(yáng)聲器102(202)和右側(cè)揚(yáng)聲器104(204)分別重放一般大于主要談話的頻率范圍的左和右聲道較高頻信息。這樣側(cè)面揚(yáng)聲器102(202)和104(204)有助于產(chǎn)生寬敞度的增強(qiáng)感覺而不改變談話聲的定位。通過對于音樂廳聲學(xué)特性的多方研究得出寬敞度的感覺與橫向反射的出現(xiàn)有關(guān)。即，寬敞度與從收聽空間的側(cè)面到達(dá)收聽位置的能量有關(guān)。使側(cè)面揚(yáng)聲器102(202)和104(204)位于聽音室的側(cè)面并且垂直向上朝向輻射的主軸能夠使側(cè)面揚(yáng)聲器102(202)和104(204)在收聽位置產(chǎn)生很大的橫向能量，這樣增強(qiáng)寬敞度。另外，因?yàn)橄迬П景l(fā)明的側(cè)面揚(yáng)聲器102(202)和104(204)來大大減小對話定位線索，與傳統(tǒng)的揚(yáng)聲器相比它們還能移向收聽者的側(cè)面。更進(jìn)一步，因?yàn)橄迬?cè)面揚(yáng)聲器102(202)和104(204)，增加的移位不會使聲象分散到收聽者的側(cè)面，如果全頻范圍的側(cè)面揚(yáng)聲器位于這些位置，可能會發(fā)生這種情況。這使得可以設(shè)置側(cè)面揚(yáng)聲器用于最大的寬敞度而不產(chǎn)生分散聲象。
限帶側(cè)面揚(yáng)聲器的一個另外的優(yōu)點(diǎn)是它們的實(shí)際尺寸可以相當(dāng)小。將側(cè)揚(yáng)聲器限帶到上面的大約1千赫茲較一般的輔助/副-低音揚(yáng)聲器系統(tǒng)表現(xiàn)了很不同的構(gòu)形。在多數(shù)的輔助/副-低音揚(yáng)聲器系統(tǒng)，輔助揚(yáng)聲器在相當(dāng)大的頻率范圍內(nèi)操作，一般低至150赫茲。因此，為在這些低頻產(chǎn)生足夠的能量，與本發(fā)明的側(cè)面揚(yáng)聲器相比，要求這樣的揚(yáng)聲器相當(dāng)大。在本發(fā)明，側(cè)面揚(yáng)聲器重放嚴(yán)格限制的頻率范圍。
圖5a表示由圖2和3所示的對偶音圈114a和114b(214a和214b)和單獨(dú)的換能器115(215)構(gòu)成的中央揚(yáng)聲器106(206)。放大的左聲道信號應(yīng)用到音圈114a(214a)而放大的右聲道信號應(yīng)用到音圈114b(214b)。在這種結(jié)構(gòu)中，左和右聲道信號在換能器115(215)內(nèi)被電磁相加。
通過特別根據(jù)圖5a可以說明本發(fā)明的另一特定優(yōu)點(diǎn)。在圖5a，由相應(yīng)的放大器112和116輸出的左和右聲道信號分別應(yīng)用到換能器115的音圈114a和114b來電磁產(chǎn)生(L+R)相加信號。圖5a的中央揚(yáng)聲器就這樣無源產(chǎn)生相加信號，而不需要可能耗能并增加費(fèi)用及系統(tǒng)復(fù)雜性的電阻網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)本文所述的本發(fā)明包含來自相對小功率放大器源，例如一般的立體聲電視機(jī)或伸臂箱型便攜式立體聲的左和右聲道信號時這種功率節(jié)省是恰當(dāng)?shù)?。揚(yáng)聲器本身內(nèi)的左加右相加不需要額外的部件及其相關(guān)的費(fèi)用。
在圖5b所示的可替換中央聲道結(jié)構(gòu)中，左和右聲道信號分別驅(qū)動左和右換能器117和119。左聲道放大信號驅(qū)動依次驅(qū)動左換能器117的音圈114a(214a)。右聲道放大信號驅(qū)動依次驅(qū)動換能器119的音圈114b(214b)。
應(yīng)該注意到在圖5b的結(jié)構(gòu)中，換能器117和119應(yīng)位于相對較近的距離以便從換能器117和119的輸出在最大可能的頻率范圍內(nèi)聲相加。有效的聲相加要求兩個換能器應(yīng)相互位于大約1/4波長。在較高頻，在組合從兩個換能器輸出的組合聲輸出時將發(fā)生一些梳形濾波。在單聲道信號的情況下，因?yàn)閮蓚€換能器輻射相同的信號并在空間移位，在聽音位置和每個換能器之間的合成路徑長度差值成為較高頻的一個波長，或多個波長的可估計(jì)的部分。這樣，減小兩個元件之間的空間減小發(fā)生梳形濾波的量。
圖6表示從圖2和3的后揚(yáng)聲器108(208)獲得的(L-R)差信號的可替換實(shí)施例。差信號一般包括背景和環(huán)繞聲信息。圖6a表示在無源系統(tǒng)獲得(L-R)信號的優(yōu)選實(shí)施例的電路圖。左聲道放大器112(212)輸出輸入到后揚(yáng)聲器108(208)的音圈130的正極端子的放大左聲道信號，而右聲道放大器116(216)向音圈130的負(fù)極端子輸出放大的右聲道信號。這樣后揚(yáng)聲器108(208)通過換能器134輸出響應(yīng)左和右聲道信號的差(L-R)的聲音。圖6b描述獲得(L-R)差信號的可替換配置。后揚(yáng)聲器108包括兩個音圈132a和132b。音圈132a從左聲道放大器112(212)在其正極端子接收放大的左聲道信號。音圈132a的負(fù)極端子連接到左聲道放大器112(212)的負(fù)極端子。音圈132b在其負(fù)極端子從右聲道放大器116(216)接收放大的右聲道信號，并且音圈132b的正極端子連接到右聲道放大器116(216)的負(fù)極端子。這樣，該配置反向連接的極性以使換能器輸出合成的(L-R)信號。
圖7表示本發(fā)明的第三優(yōu)選實(shí)施例，其中家庭影院環(huán)繞聲揚(yáng)聲器系統(tǒng)300在放大器302和304的放大之前進(jìn)行低電平信號處理。左聲道正極信號306和右聲道正極信號308反饋到加法放大器310，本領(lǐng)域所的電相加信號的所述加法放大器的任何數(shù)目。加法放大器310的輸出提供依次輸入功率放大器302的(L+R)相加信號。放大器302的正極輸出向中央揚(yáng)聲器312的正極端子提供相加(L+R)信號。中央放大器312的負(fù)極端子連接到放大器302的負(fù)極端子。
功率放大器302的正極端子也向副-低音揚(yáng)聲器314的正極端子輸出驅(qū)動信號。副-低音揚(yáng)聲器314包括一單獨(dú)的換能器和音圈。與中央揚(yáng)聲器類似，因?yàn)?L+R)信號驅(qū)動副一低音揚(yáng)聲器314，副-低音揚(yáng)聲器314僅需要一單獨(dú)的音圈和換能器來輸出左和右信號的低頻部分。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以認(rèn)識到本發(fā)明可以使用特定副-低音揚(yáng)聲器的可替換配置，而對系統(tǒng)的功能具有最小的影響。
環(huán)繞聲系統(tǒng)300也可以有源提供差信號。在放大器304放大之前，左聲道正信號308和右聲道正信號306反饋到差分放大器316。差分放大器316的輸出輸出左減右(L-R)差信號。該(L-R)差信號輸入功率放大器304。功率放大器304的正極輸出依次驅(qū)動后揚(yáng)聲器318的正極端子。后揚(yáng)聲器318的負(fù)極端子連接到功率放大器304的負(fù)極端子。這樣，放大器304輸出的(L-R)信號驅(qū)動后揚(yáng)聲器318。
放大器304的正極端子通過高通濾波器324也向左側(cè)揚(yáng)聲器320的正極端子輸出一驅(qū)動信號。左側(cè)揚(yáng)聲器320的負(fù)極端子連接到功率放大器304的負(fù)極端子。類似地，功率放大器304的正極端子通過高通濾波器326向右側(cè)揚(yáng)聲器322的負(fù)極端子輸出驅(qū)動信號。右側(cè)揚(yáng)聲器322的正極端子連接到功率放大器304的負(fù)極端子。左側(cè)揚(yáng)聲器320的連接向該揚(yáng)聲器提供合成(L-R)信號。右側(cè)揚(yáng)聲器322的連接向該揚(yáng)聲器提供合成(R-L)信號?？梢苑聪驊?yīng)用到左側(cè)揚(yáng)聲器320，右側(cè)揚(yáng)聲器322，和后揚(yáng)聲器318的信號的極性而該系統(tǒng)將提供相同的效果。到兩個側(cè)面揚(yáng)聲器和后揚(yáng)聲器的差信號的有關(guān)極性連接的所有可能的置換都是可接受的并提供滿意的效果。如上所述根據(jù)圖2和3操作高通濾波器。
該結(jié)構(gòu)本身特別導(dǎo)致了功率變化，其中連接模塊可以包括一內(nèi)部放大器來放大電輸入信號并輸出放大的電信號來驅(qū)動相應(yīng)的揚(yáng)聲器。內(nèi)部驅(qū)動連接模塊的特別的優(yōu)點(diǎn)是存在非對稱放大輸出信號的選項(xiàng)，以使需要較大能量的揚(yáng)聲器可以令人滿意地進(jìn)行操作來接收較大功率的輸入信號。例如，與輸出到輔助和后背景揚(yáng)聲器的差信號相比，輸入到中央和低音揚(yáng)聲器的相加信號能夠在較大功率標(biāo)稱值輸出。該方法提供大功率用于驅(qū)動低音和前揚(yáng)聲器而剩下較小，但足夠的功率來驅(qū)動側(cè)面和后揚(yáng)聲器。例如，除10瓦加10瓦立體聲放大器的配置之外，18瓦加2瓦放大器配置能夠更有效地提供可能的功率。
圖8表示本發(fā)明的第四優(yōu)選實(shí)施例。圖8的家庭影院環(huán)繞聲揚(yáng)聲器系統(tǒng)(環(huán)繞聲系統(tǒng))400采用與圖2的環(huán)繞聲系統(tǒng)100所采用的類似的部件，從400而不是100開始類似部件被認(rèn)為使用相同的標(biāo)記數(shù)字。圖8的環(huán)繞系統(tǒng)400除去接收和輸出單聲道信號而不是立體聲信號的左和右聲道分量信號之外，其結(jié)構(gòu)與圖2類似。環(huán)繞聲系統(tǒng)400包括左側(cè)輔助揚(yáng)聲器402(左側(cè)或輔助)，右側(cè)輔助揚(yáng)聲器404(右側(cè)或輔助揚(yáng)聲器)，中央揚(yáng)聲器406，環(huán)繞或后揚(yáng)聲器408，和副-低音揚(yáng)聲器410。放大器412接收單聲道信號并輸出輸入到中央揚(yáng)聲器406的音圈414的正極端子的放大的單聲道信號。中央揚(yáng)聲器406的音圈414的負(fù)極端子連接到放大器414的負(fù)極端子。中央揚(yáng)聲器406的音圈414驅(qū)動換能器來輸出來自中央揚(yáng)聲器406的聲音。放大器412的正極端子通過濾波器418向左側(cè)揚(yáng)聲器402的正極端子，以及通過濾波器420向右側(cè)揚(yáng)聲器404的正極端子輸出放大的信號。限帶左側(cè)揚(yáng)聲器402和右側(cè)揚(yáng)聲器404來僅重放較高頻，如使用左高通濾波器418和右高通濾波器420所示，濾波器象本文前述那樣操作。
環(huán)繞聲系統(tǒng)400也包括接收來自放大器412的放大輸出的后揚(yáng)聲器408。后揚(yáng)聲器408也包括為輸入到后揚(yáng)聲器408的放大信號提供接地通路的電位計(jì)。電位計(jì)409能夠調(diào)整后揚(yáng)聲器關(guān)于系統(tǒng)中其他揚(yáng)聲器的輸出的聲輸出。最好調(diào)整后揚(yáng)聲器408以使其在收聽者的位置產(chǎn)生的聲壓級低于前揚(yáng)聲器415在該位置產(chǎn)生的聲壓級。這使得收聽者根據(jù)聲音重放的優(yōu)先效果感覺來自前面屏幕的對話。即，因?yàn)樵趦蓚€類似聲音之間，人聽覺處理將首先到達(dá)的聲音的來自方向認(rèn)為是兩個聲音正傳來的方向。因?yàn)楸娝苤臅r間強(qiáng)度交換的非同步現(xiàn)象，因?yàn)榈竭_(dá)較早由收聽者感受較高級聲音。因此，通過將后揚(yáng)聲器408的輸出變化到完全低于前揚(yáng)聲器406的水平，感受聲象為向前，但來自后揚(yáng)聲器408的聲能提供附加的聲信息。聽覺處理將該附加的信息認(rèn)為是背景或環(huán)繞聲?？梢哉J(rèn)識到級調(diào)整可以通過本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的許多方法實(shí)現(xiàn)。另外，與立體聲配置的兩個聲道相比，圖8的實(shí)施例僅利用一個聲道放大，收聽者一般增加整個系統(tǒng)的音量來獲得要求的聲壓級。
作為圖8所示的第四實(shí)施例的擴(kuò)展，通過將單聲道信號應(yīng)用到圖3a的放大器212，沒有輸入信號應(yīng)用到放大器216的正極輸入可獲得類似的結(jié)果。這種設(shè)置根據(jù)單聲道輸入信號類似地提供環(huán)繞聲效果并為使用立體聲和單聲道信號的按圖3a配置的環(huán)繞聲系統(tǒng)提供靈活性。
多數(shù)環(huán)繞聲系統(tǒng)的特別要求的特點(diǎn)是易于安裝和操作來避免妨礙非技術(shù)的消費(fèi)得們使用。本發(fā)明通過提供具有連接插孔家庭影院連接模塊14特別解決了安裝困難，在(L-R)差信號輸出到側(cè)面揚(yáng)聲器的情況下連接插孔將該系統(tǒng)限定到一種并且僅一種可能的特定實(shí)施例的揚(yáng)聲器連接。圖9是表示圖1的連接模塊14內(nèi)的連接插孔的接線圖，參考圖1所討論的部件對其進(jìn)行描述。
連接模塊14包括從電視機(jī)12接收輸入到連接模塊14的分量左和右聲道信號的四端子輸入插孔30。經(jīng)在基本與四端子輸入插孔30匹配的四端子連接器端接的四導(dǎo)線接收左和右聲道信號。左和右聲道的負(fù)極輸入在連接模塊14內(nèi)連接在一起來為每個輸入和輸出連接提供公共接地信號。經(jīng)三端子輸出插孔32提供到中央揚(yáng)聲器20(圖1的)的輸出。輸出插孔32的三端子提供包括左聲道信號，右聲道信號，和公共接地信號的輸出。第二個三端副-低音揚(yáng)聲器輸出插孔34提供與副-低音揚(yáng)聲器18類似的輸出信號。副-低音揚(yáng)聲器輸出插孔34在各個端子類似地提供左聲道信號，右聲道信號，和一公共接地信號。
三個兩端輸出插孔36a，36b和36c在一端子提供左聲道信號而在另一端子提供右聲道信號。每一個這些插孔連接到依次連接到后揚(yáng)聲器26，左輔助揚(yáng)聲器22，和右輔助揚(yáng)聲器24的電纜。提供到這些揚(yáng)聲器的合成信號為左減右差信號。連接模塊14的配置尤其適合圖3a的優(yōu)選實(shí)施例，在這種情況下，左輔助揚(yáng)聲器22，右輔助揚(yáng)聲器24，和后揚(yáng)聲器26具有差信號作為輸入。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以認(rèn)識到輸出插孔36a，36b和36c為可互換的，因?yàn)槊總€插孔基本輸出相同的信號。
連接模塊14的特定優(yōu)點(diǎn)之一是中央揚(yáng)聲器輸出插孔32和副-低音揚(yáng)聲器34可以為在每個端子輸出相同信號的相同的插孔。這樣，在安裝期間，操作者可以以唯一的一種配置安裝該系統(tǒng)。操作者不能將中央揚(yáng)聲器20或后揚(yáng)聲器26的電纜連接器(未示出)連接到輸出插孔36a，36b，或36c的每一個插孔。類似地，輸出插孔36a，36b，和36c在每個端子產(chǎn)生相同的信號。即，全部類似形狀的輸出(和輸入)插孔提供(接收)相同的信號。類似地，操作者不能將輔助或后揚(yáng)聲器的電纜連接器連接到中央揚(yáng)聲器輸出插孔32或副-低音揚(yáng)聲器輸出插孔34。操作者僅能將電纜連接器連接到向特定揚(yáng)聲器輸出適當(dāng)信號的一個插孔。另外，本發(fā)明的特定操作便于配置連接模塊14以易于安裝。本發(fā)明的另一個特別的優(yōu)點(diǎn)是連接模塊14尤其適合于由于使用易得到的部件而便于低費(fèi)用制造的標(biāo)準(zhǔn)2，3和4連接器電纜。
通過減少部件的數(shù)目而產(chǎn)生對于任何家庭影院環(huán)繞聲系統(tǒng)的增強(qiáng)。減小部件的一種方法是合并可能的部件。例如，參考圖1，連接模塊14和副-低音揚(yáng)聲器18可以邏輯地合并到一個單獨(dú)的部件。圖10表示圖1的家庭影院環(huán)繞聲揚(yáng)聲器系統(tǒng)10的可替換結(jié)構(gòu)。圖10的家庭影院環(huán)繞聲揚(yáng)聲器系統(tǒng)10′(環(huán)繞聲系統(tǒng))與圖1的配置類似，并且圖10的標(biāo)記數(shù)字關(guān)于圖1的類似部件。從圖10可以看出，電視機(jī)12向集成的副-低親揚(yáng)聲器和連接模塊40(集成的低音單元)輸出一音頻信號。集成的低音單元40執(zhí)行圖1的連接模塊14和副-低音揚(yáng)聲器18的組合功能。為減小部件的數(shù)目和電纜布設(shè)要求及進(jìn)一步方便安裝，連接模塊14已被并入副-低音揚(yáng)聲外殼內(nèi)。集成的低音單元40包括將適當(dāng)信號分配到前中央揚(yáng)聲器20，左輔助揚(yáng)聲器22，右輔助揚(yáng)聲器24，和后背景揚(yáng)聲器26中的每一個。集成低音單元40也包括直接連線到容納于集成低音單元40的連接電路的副-低音揚(yáng)聲器。以這種方式，系統(tǒng)要求較少的電纜(在連接模塊和副-低音揚(yáng)聲器之間)并且也要求共同的或可獨(dú)立應(yīng)用的部件(連接模塊)。
圖11表示集成低音單元40的示范透視圖。集成低音單元40包括其上設(shè)置用于接收輸入音頻信號并向適當(dāng)?shù)膿P(yáng)聲器分配左，右，和差信號的輸入和輸出插孔的連接模塊42。連接模塊42包括經(jīng)四導(dǎo)線接收左和右聲道信號的四端輸入插孔44。連接模塊42也包括三端中央揚(yáng)聲器輸出插孔46和三組兩端輸出插孔48a，48b，和48c。與圖9的連接模塊14類似地設(shè)置連接模塊42并且關(guān)于圖9討論的原則一樣適用圖11。
圖12的連接模塊42和圖9的連接模塊14之間的特定的差別是連接模塊42不需要一副-低音揚(yáng)聲器輸出插孔(象圖9的連接模塊14一樣)，這是因?yàn)檫B接模塊42與副-低音揚(yáng)聲器集成在一起。左聲道信號，右聲道信號，和公共接地信號直接反饋到集成的副-低音揚(yáng)聲器單元40的交叉網(wǎng)絡(luò)。
本發(fā)明的另外的可替換實(shí)施例的特定優(yōu)點(diǎn)是解決了許多一般的觀看地方不能自己容易地將連接模塊電纜連接到相應(yīng)的輔助和后背景揚(yáng)聲器。一般地，接線家庭影院環(huán)繞聲系統(tǒng)要求電纜沿墻壁繞房間的側(cè)面和后面走線或者在地板鉆孔并在揚(yáng)聲器的各個位置將電纜引入觀看室下面以及重新進(jìn)入觀看室。
本發(fā)明本身導(dǎo)致一無線家庭影院環(huán)繞聲揚(yáng)聲器通信系統(tǒng)50，如圖13所示。電視機(jī)51向連接模塊52提供立體聲信號的左和右聲道信號。為獲得期望的系統(tǒng)連接模塊52將左和右聲道信號分配到適當(dāng)?shù)膿P(yáng)聲器。在圖13所示的實(shí)施例，連接模塊52直接接線到電視機(jī)51，前中央揚(yáng)聲器54，和副-低音揚(yáng)聲器70。為將音頻信號發(fā)射到適當(dāng)?shù)膿P(yáng)聲器，連接模塊52也包括將音頻信號發(fā)射到左輔助揚(yáng)聲器64，右輔助揚(yáng)聲器66，和后背景揚(yáng)聲器68的發(fā)射機(jī)56。揚(yáng)聲器64，66，和68的每一個都包括接收由連接模塊52的發(fā)射機(jī)廣播的輸出信號的接收機(jī)56′。接收機(jī)56′接收發(fā)射的信號并將該信號置換到適合其相應(yīng)的揚(yáng)聲器的音頻信號。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以認(rèn)識到可以設(shè)置接收機(jī)56′以便在將置換信號應(yīng)用到揚(yáng)聲器之前將其輸出到放大器。
發(fā)射機(jī)56和接收機(jī)56′最好在一單獨(dú)的信道工作。為使用一單獨(dú)信道發(fā)射機(jī)/接收機(jī)設(shè)置，連接模塊52向每個揚(yáng)聲器最好僅輸出一音頻信號。為獲得這種要求的設(shè)置，圖7的家庭影院環(huán)繞聲揚(yáng)聲器系統(tǒng)300為實(shí)現(xiàn)圖13的無線環(huán)繞聲系統(tǒng)50的優(yōu)選實(shí)施例。在這樣的實(shí)施例中，連接模塊52執(zhí)行有源信號加法和減法(如圖7所述)在將其發(fā)射到相應(yīng)的揚(yáng)聲器之前產(chǎn)生差和相加信號。該配置將該無線系統(tǒng)限定到一單獨(dú)的信道通信，而不是多個信道通信。另外，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以看出連接模塊52能夠使用一個發(fā)射機(jī)(例如，56)來向每一個揚(yáng)聲器發(fā)射驅(qū)動音頻信號，這樣就節(jié)省基本費(fèi)用，這是因?yàn)橛梢粚?shí)質(zhì)上相同的差信號驅(qū)動左輔助揚(yáng)聲器320，右輔助揚(yáng)聲器322，和后揚(yáng)聲器318。本領(lǐng)域的技術(shù)人員還可以認(rèn)識到能夠使用類似配置的接收機(jī)和發(fā)射機(jī)來無線連接本文已描述為有線連接的部分揚(yáng)聲器。
從上面可以看出本發(fā)明解決了已有技術(shù)中出現(xiàn)的幾個問題并實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明的幾個目的。這樣本發(fā)明提供一個有效，低費(fèi)用，易于安裝的家庭曩院環(huán)繞聲系統(tǒng)。前，后，左，右，和低音揚(yáng)聲器根據(jù)由組合立體聲信號的左和右聲道信號而產(chǎn)生的適當(dāng)?shù)南嗉雍筒钚盘柕膽?yīng)用提供要求的聲音輸出。相加和差信號是在適當(dāng)?shù)膿P(yáng)聲器提供要求的對話和背景音。
盡管特別參考確定的優(yōu)選實(shí)施例已描述了本發(fā)明，在后面的權(quán)利要求書的精神和范圍內(nèi)可產(chǎn)生變化和修改。
權(quán)利要求
1.一種重放音頻信號源產(chǎn)生的立體聲音頻信號的揚(yáng)聲器系統(tǒng)，包括前揚(yáng)聲器，用于根據(jù)(L+R)輸入信號提供聲輸出，這里L(fēng)為立體聲信號的左聲道信號而R為立體聲音頻信號的右聲道信號；后揚(yáng)聲器，用于根據(jù)定義為左和右聲道之間的差的輸入信號變化提供聲輸出；左輔助揚(yáng)聲器，用于根據(jù)左輸入信號提供聲輸出；右輔助揚(yáng)聲器，用于根據(jù)右輸入信號提供聲輸出；低音揚(yáng)聲器，用于根據(jù)(L+R)輸入信號提供低頻聲輸出；一裝置，用于濾波到左輔助揚(yáng)聲器的輸入信號以充分除去一般小于預(yù)定閾值頻率的聲頻；和一裝置，用于濾波到右輔助揚(yáng)聲器的輸入信號以充分除去一般小于預(yù)定閾值頻率的聲頻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征是，還包括連接模塊，用于從音頻信號源接收左和右聲道信號并以預(yù)定的方式將左和右聲道信號分配到揚(yáng)聲器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征是連接模塊還包括輸入連接器，用于接通提供來自音頻信號源的立體聲音頻信號的輸入電纜的相應(yīng)連接器；多個第一輸出連接器，用于接通向每個低音和中央揚(yáng)聲器提供音頻信號的多個輸出電纜的相應(yīng)的多個連接器；和多個第二輸出連接器，用于接通向每個左，右，和中央揚(yáng)聲器提供音頻信號的多個輸出電纜的相應(yīng)的多個連接器，輸入連接器和第一及第二輸出連接器不同以保證由操作者完成的到連接模塊的輸入和輸出電纜的適當(dāng)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征是連接模塊和低音揚(yáng)聲器集成為一個容納低音揚(yáng)聲器和連接模塊的部件。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征是還包括在將其應(yīng)用到相應(yīng)的揚(yáng)聲器之前接收并放大左和右聲道立體聲音頻信號的放大器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，用于濾波到左和右輔助揚(yáng)聲器的輸入的裝置實(shí)質(zhì)上是相同的并且還包括第一級濾波器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征是，用于濾波到左和右輔助揚(yáng)聲器的輸入的裝置實(shí)質(zhì)上是相同的并且還包括第二級濾波器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征是，中央揚(yáng)聲器還包括換能器，用于提供來自中央揚(yáng)聲器的聲輸出，換能器具有第一和第二音圈，第一音圈響應(yīng)左聲道信號，而第二音圈響應(yīng)右聲道信號；其中換能器的聲輸出提供合成的(L+R)音頻信號。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征是，中央揚(yáng)聲器還包括第一換能器，用于提供來自中央揚(yáng)聲器的聲輸出，第一換能器具有響應(yīng)左聲道信號的第一音圈；和第二換能器，用于提供來自中央揚(yáng)聲器的聲輸出，第二換能器具有響應(yīng)右聲道信號的第二音圈；其中基本組合第一和第二換能器的聲輸出來提供合成的(L+R)音頻信號。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中后揚(yáng)聲器還包括換能器，用于提供來自后揚(yáng)聲器的聲輸出，換能器具有輸入左聲道信號的第一，正極端子和輸入右聲道信號的第二，負(fù)極端子的音圈；其中換能器的聲輸出提供合成的(L-R)音頻輸出。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征是后揚(yáng)聲器還包括換能器，用于提供來自后揚(yáng)聲器的聲輸出，換能器具有響應(yīng)第一聲道信號的第一音圈和響應(yīng)第二揚(yáng)道信號的第二音圈，第二音圈具有以與輸入第一音圈的第一聲道信號的相反極性輸入其中的第二聲道信號；其中換能器提供根據(jù)第一和第二信號之間的差變化的聲輸出信號
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征是左輔助揚(yáng)聲器響應(yīng)根據(jù)左和右聲道信號之間的差限定的第一差信號提供聲輸出而右輔助揚(yáng)聲器響應(yīng)根據(jù)左和右聲道信號之間的差限定的第二差信號所限定的差信號提供聲輸出。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其中第一和第二差信號實(shí)質(zhì)上是相同的并且差信號限定為(L-R)和(R-L)信號的其中之一
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其特征是一個差信號定義為(L-R)信號而另一個差信號定義為(R-L)信號。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，還包括左高通濾波器，用于通過一般大于預(yù)定閾值頻率的第一差信號的左輔助揚(yáng)聲器音頻頻率；和右高通濾波器，用于通過一般大于預(yù)定閾值頻率的第二差信號的右輔助揚(yáng)聲器音頻頻率。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其中左和右高通濾波器實(shí)質(zhì)上是相同的并且還包括與應(yīng)用到輔助揚(yáng)聲器的音頻信號的正極輸入端子串聯(lián)的電容器。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于左和右高通濾波器實(shí)質(zhì)上是相同的并且還包括電容器，與每個輔助揚(yáng)聲器的正極端子串聯(lián)；和電感器，與每個輔助揚(yáng)聲器的正極和負(fù)極端子并聯(lián)。
18.一種重放由音頻信號源產(chǎn)生的立體聲音頻信號的揚(yáng)聲器系統(tǒng)，包括左輔助揚(yáng)聲器，用于響應(yīng)左輸入信號提供聲輸出；右輔助揚(yáng)聲器，用于響應(yīng)右輸入信號提供聲輸出；和一裝置，用于濾波到左輔助揚(yáng)聲器的輸入信號以充分除去一般小于預(yù)定閾值頻率的聲頻率；和一裝置，用于濾波到右輔助揚(yáng)聲器的輸入信號以充分除去一般小于預(yù)定閾值頻率的聲頻率。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，還包括前揚(yáng)聲器，用于響應(yīng)(L+R)輸入信號提供聲輸出，這里L(fēng)是立體聲信號的左聲道信號而R是立體聲音頻信號的右聲道信號；和后揚(yáng)聲器，用于響應(yīng)定義為左和右信道之間差的輸入信號變化提供聲輸出。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，還包括一個放大器，用于在將其應(yīng)用到相應(yīng)的揚(yáng)聲器之前接收和放大左和右聲道立體聲音頻信號。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的裝置，其特征是還包括低音揚(yáng)聲器，用于根據(jù)(L+R)輸入信號提供低頻聲輸出。
22.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其特征是用于濾波到左和右輔助揚(yáng)聲器的輸入的裝置實(shí)質(zhì)是相同的并且還包括第一級濾波器。
23.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其特征是用于濾波到左和右輔助揚(yáng)聲器的輸入的裝置實(shí)質(zhì)是相同的并且還包括第二級濾波器。
24.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其特征是中央揚(yáng)聲器還包括換能器，用于提供來自中央揚(yáng)聲器的聲輸出，換能器具有第一和第二音圈，第一音圈響應(yīng)左聲道信號，而第二音圈響應(yīng)右聲道信號；其中換能器的聲輸出提供合成的(L+R)音頻信號。
25.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其特征是中央揚(yáng)聲器還包括第一換能器，用于提供來自中央揚(yáng)聲器的聲輸出，第一換能器具有響應(yīng)左聲道信號的第一音圈；和第二換能器，用于提供來自中央揚(yáng)聲器的聲輸出，第二換能器具有響應(yīng)右聲道信號的第二音圈；其中實(shí)質(zhì)組合第一和第二換能器的聲輸出來提供合成的(L+R)音頻信號。
26.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其中后揚(yáng)聲器還包括換能器，用于提供來自后揚(yáng)聲器的聲輸出，換能器具有包括輸入左聲道信號的第一，正極端子和輸入右聲道信號的第二，負(fù)極端子的音圈；其中換能器的聲輸出提供合成的(L-R)音頻輸出。
27.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其特征是后揚(yáng)聲器還包括換能器，用于提供來自后揚(yáng)聲器的聲輸出，換能器具有響應(yīng)第一聲道信號的第一音圈和響應(yīng)第二聲道信號的第二音圈，第二音圈具有以與輸入第一音圈的第一聲道信號極性相反的極性輸入其中的第二聲道信號；其中換能器提供根據(jù)第一和第二信號之間差變化的聲輸出信號。
28.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其中左輔助揚(yáng)聲器響應(yīng)根據(jù)左和右聲道信號之間的差定義的第一差信號提供聲輸出而右輔助揚(yáng)聲器響應(yīng)根據(jù)按照左和右聲道信號之間的差定義的第二差信號定義的差信號提供聲輸出。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的裝置，其特征是第一和第二差信號實(shí)質(zhì)上相同并且差信號定義為(L-R)和(R-L)信號的其中之一。
30.根據(jù)權(quán)利要求28所述的裝置，其特征是一個差信號定義為(L-R)信號而另一差信號定義為(R-L)信號。
31.根據(jù)權(quán)利要求28所述的裝置，還包括左高通濾波器，用于通過一般大于預(yù)定閾值頻率的第一差信號的左輔助揚(yáng)聲器音頻頻率；和右高通濾波器，用于通過一般大于預(yù)定閾值頻率的第二差信號的右輔助揚(yáng)聲器音頻頻率。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的裝置，其特征是左和右高通濾波器實(shí)質(zhì)上相同并且還包括一個與輸入輔助揚(yáng)聲器的音頻信號的正極輸入端子串聯(lián)的電容器。
33.根據(jù)權(quán)利要求31所述的裝置，其特征是左和右高通濾波器實(shí)質(zhì)上相同并且還包括電容器，與每個輔助揚(yáng)聲器的正極端子串聯(lián)；和電感器，與每個輔助揚(yáng)聲器的正極和負(fù)極端子并聯(lián)。
34.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，還包括連接模塊，用于接收來自音頻信號源的左和右聲道信號并以預(yù)定方式將左和右聲道信號分配到揚(yáng)聲器。
35.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，還包括前揚(yáng)聲器，用于根據(jù)(L+R)輸入信號提供聲輸出，這里L(fēng)為立體聲信號的左聲道信號而R為立體聲音頻信號的右聲道信號；后揚(yáng)聲器，用于根據(jù)定義為左和右聲道信號之間差的輸入信號變化提供聲輸出；和低音揚(yáng)聲器，用于根據(jù)(L+R)輸入信號提供低頻聲輸出。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的裝置，其特征是，集成低音揚(yáng)聲音和連接器來定義容納低音揚(yáng)聲器和連接模塊的一個部件。
37.根據(jù)權(quán)利要求35所述的裝置，其特征是連接模塊還包括輸入連接器，用于接通提供來自音頻信號源的立體聲音頻信號的輸入電纜的相應(yīng)連接器；多個第一輸出連接器，用于接通向每個低音和中央揚(yáng)聲器提供音頻信號的多個輸出電纜的相應(yīng)多個連接器；和多個第二輸出連接器，用于接通向每個左，右，和中央揚(yáng)聲器提供音頻信號的多個輸出電纜的相應(yīng)多個連接器，輸入連接器和第一及第二輸出連接器不同以保證由操作者進(jìn)行的輸入和輸出電纜到連接模塊的適當(dāng)連接。
38.一種用于接收多個輸入信號并將輸入信號的不同組合形成的輸出信號分配到多個揚(yáng)聲器的揚(yáng)聲器系統(tǒng)的揚(yáng)聲器連接模塊，包括一輸入連接器，用于接通向連接模塊提供輸入信號的輸入電纜的相應(yīng)連接器；至少一個第一輸出連接器，用于接通向至少一個第一揚(yáng)聲器提供音頻信號的至少一個第一輸出電纜的相應(yīng)連接器；和至少一個第二輸出連接器，用于接通向至少一個第二揚(yáng)聲器提供音頻信號的至少一個第二輸出電纜的相應(yīng)連接器，輸入連接器，第一輸出連接器，和第二輸出連接器每一個都互不相同以保證由操作者進(jìn)行的輸入和輸出電纜到連接模塊的適當(dāng)連接。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的裝置，其特征是連接模塊為與第一和第二揚(yáng)聲器分離的模塊。
40.根據(jù)權(quán)利要求38所述的裝置，其特征是連接模塊與第一和第二揚(yáng)聲器的其中之一集成地合并以形成容納連接模塊和一個揚(yáng)聲器的一部件。
41.根據(jù)權(quán)利要求38所述的裝置，還包括至少一個第三輸出連接器，用于接通向至少一個第三揚(yáng)聲器提供音頻信號的至少一個第三輸出電纜的相應(yīng)的連接器。
42.根據(jù)權(quán)利要求38所述的裝置，還包括至少一個第四輸出連接器，用于接通向至少一個第四揚(yáng)聲器提供音頻信號的至少一個第四輸出電纜的相應(yīng)連接器。
43.一種用于重放由音頻信號源產(chǎn)生并與伴隨視頻信號有關(guān)的立體聲音頻信號的揚(yáng)聲器系統(tǒng)，包括信號處理器，用于根據(jù)L和R輸入信號產(chǎn)生相加和差((R-L)或(L-R))輸出信號，這里L(fēng)為立體聲信號的左聲道信號而R為立體聲音頻信號的右聲道信號；第一揚(yáng)聲器，用于根據(jù)相加輸出信號提供聲輸出；第二揚(yáng)聲器，用于根據(jù)差輸出信號提供聲輸出；第三揚(yáng)聲器，用于根據(jù)差輸出信號提供聲輸出；和第四揚(yáng)聲器，用于根據(jù)差輸出信號提供聲輸出；第一裝置，用于濾波到第二揚(yáng)聲器的輸出信號以充分除去一般小于預(yù)定閾值頻率的聲頻率；以及第二裝置，用于濾波到第三揚(yáng)聲器的輸出信號以充分除去一般小于預(yù)定閾值頻率的聲頻率。
44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的裝置，還包括第五揚(yáng)聲器，用于根據(jù)相加輸出信號提供低頻聲輸出。
45.根據(jù)權(quán)利要求43所述的裝置，還包括一放大器，用于在將其應(yīng)用到相應(yīng)的揚(yáng)聲器之前接收并放大左和右聲道輸入信號。
46.根據(jù)權(quán)利要求43所述的裝置，其特征是用于濾波的第一和第二裝置實(shí)值上相同并且包括第一級濾波器。
47.根據(jù)權(quán)利要求43所述的裝置，其特征是用于濾波的第一和第二裝置實(shí)質(zhì)上相同并且還包括第二級濾波器。
48.根據(jù)權(quán)利要求43所述的裝置，其特征是處理器輸出輸入到第二，第三，和第四揚(yáng)聲器的(L-R)差信號。
49.根據(jù)權(quán)利要求43所述的裝置，其特征是處理器輸出輸入到第二和第三揚(yáng)聲器其中之一和第四揚(yáng)聲器的(L-R)差信號，而該差信號以相反的極性輸入第二和第三揚(yáng)聲器中的另一個。
50.根據(jù)權(quán)利要求43所述的裝置，其特征是處理器輸出輸入到第二和第三揚(yáng)聲器其中之一和第四揚(yáng)聲器的(R-L)差信號，而該差信號以相反的極性輸入第二和第三揚(yáng)聲器中的另一個。
51.根據(jù)權(quán)利要求43所述的裝置，其特征是處理器輸出輸入到第一揚(yáng)聲器的(L+R)相加信號。
52.一種用于重放具有分量左和右聲道輸入信號的立體聲音頻信號的揚(yáng)聲器系統(tǒng)，包括前揚(yáng)聲器，用于根據(jù)(L+R)相加信號提供聲輸出，這里L(fēng)是立體聲信號的左聲道信號而R是立體聲信號的右聲道信號；一對側(cè)面揚(yáng)聲器，用于根據(jù)分量輸入信號提供聲輸出，這里分量輸入信號的帶寬限定到大于預(yù)定閾值頻率的頻率；和后揚(yáng)聲器，用于根據(jù)分量輸入信號的(L-R)差信號提供聲輸出；無線連接模塊，用于接收左和右聲道信號并將左和右信號的選擇組合無線地分配到特定的揚(yáng)聲器，無線連接模塊包括向相應(yīng)的揚(yáng)聲器發(fā)射輸出信號的選擇組合的至少一個發(fā)射機(jī)；和一接收機(jī)，與從至少一個發(fā)射機(jī)接收發(fā)射信號的特定揚(yáng)聲器有關(guān)，接收機(jī)接收發(fā)射的信號并輸出輸入到該揚(yáng)聲器的電信號。
53.根據(jù)權(quán)利要求52所述的裝置，還包括第五揚(yáng)聲器，用于根據(jù)分量輸入信號的相加信號提供低頻聲輸出。
54.根據(jù)權(quán)利要求53所述的裝置，其特征是第五揚(yáng)聲器響應(yīng)相加(L+R)輸入信號，這里L(fēng)是立體聲信號的左聲道信號而R為立體聲音頻信號的右聲道信號。
55.根據(jù)權(quán)利要求52所述的裝置，其特征是一對側(cè)面揚(yáng)聲器響應(yīng)(L-R)差信號((R-L)或(L-R))，這里L(fēng)是立體聲信號的左聲道信號而R是立體聲音頻信號的右聲道信號。
56.根據(jù)權(quán)利要求55所述的裝置，其特征是后揚(yáng)聲器響應(yīng)差信號。
57.根據(jù)權(quán)利要求52所述的裝置，其特征是前揚(yáng)聲器響應(yīng)相加(L+R)輸入信號，這里L(fēng)是立體聲信號的左聲道信號而R為立體聲音頻信號的右聲道信號。
58.一種用于重放由音頻信號源產(chǎn)生的單聲道音頻信號的揚(yáng)聲器系統(tǒng)，包括前揚(yáng)聲器，用于根據(jù)單聲道音頻信號提供聲輸出；后揚(yáng)聲器，用于根據(jù)單聲道音頻信號提供聲輸出；左輔助揚(yáng)聲器，用于根據(jù)單聲道音頻信號提供聲輸出；右輔助揚(yáng)聲器，用于根據(jù)單聲道音頻信號提供聲輸出；和低音揚(yáng)聲器，用于根據(jù)單聲道音頻信號提供低頻聲輸出；一裝置，用于濾波到左輔助揚(yáng)聲器的單聲道音頻信號輸入以充分除去一般小于預(yù)定閾值頻率的聲頻率；和一裝置，用于濾波到右輔助揚(yáng)聲器的單聲道音頻輸入以充分除去一般小于預(yù)定閾值頻率的聲頻率。
59.根據(jù)權(quán)利要求58所述的裝置，還包括一放大器，用于在將其應(yīng)用到相應(yīng)的揚(yáng)聲器之前接收和放大單聲道音頻信號。
60.根據(jù)權(quán)利要求58所述的裝置，其特征是用于濾波到左和右輔助揚(yáng)聲器的輸入的裝置實(shí)質(zhì)是相同的并且還包括第一級濾波器。
61.根據(jù)權(quán)利要求58所述的裝置，其特征是用于濾波到左和右輔助揚(yáng)聲器的輸入的裝置實(shí)質(zhì)上是相同的并還包括第二級濾波器。
62.根據(jù)權(quán)利要求58所述的裝置，還包括左高通濾波器，用于通過一般大于預(yù)定閾值頻率的單聲道音頻信號的左輔助揚(yáng)聲器音頻頻率；和右高通濾波器，用于通過一般大于預(yù)定閾值頻率的單聲道音頻信號的右輔助揚(yáng)聲器音頻頻率。
63.根據(jù)權(quán)利要求62所述的裝置，其特征是左和右高通濾波器實(shí)質(zhì)上是相同的并且還包括與應(yīng)用到輔助揚(yáng)聲器的音頻信號的正極輸入端串聯(lián)的電容器。
64.根據(jù)權(quán)利要求62所述的裝置，其特征是左和右高通濾波器實(shí)質(zhì)上是相同的并且還包括一電容器，與每個輔助揚(yáng)聲器的正極端子串聯(lián)；和一電感器，與每個輔助揚(yáng)聲器的正極和負(fù)極端子并聯(lián)。
65.一種用于重放由音頻信號源產(chǎn)生的立體聲音頻信號的揚(yáng)聲器系統(tǒng)，包括前揚(yáng)聲器，用于根據(jù)(L+R)輸入信號提供聲輸出，這里L(fēng)是立體聲信號的左聲道信號而R是立體聲音頻信號的右聲道信號；后揚(yáng)聲器，用于根據(jù)定義為左和右聲道這間差的輸入信號變化提供聲輸出；左輔助揚(yáng)聲器，用于根據(jù)定義為左和右信號之間差的差信號((L-βR)或(R-βL))提供聲輸出，這里β定義為被減去信號的增益因數(shù)；右輔助揚(yáng)聲器，用于根據(jù)差信號提供聲輸出；低音揚(yáng)聲器，用于根據(jù)(L+R)輸入信號提供低頻聲輸出；一裝置，用于濾波輸入到左輔助揚(yáng)聲器的差信號以充分除去一般小于預(yù)定閾值頻率的聲頻率；和一裝置，用于濾波輸入到右輔助揚(yáng)聲器的差信號以充分除去一般小于預(yù)定閾值頻率的聲頻率。
66.根據(jù)權(quán)利要求65所述的裝置，還包括至少一個放大器，用于接收和衰減差信號的被減去的左和右聲道立體聲音頻信號，放大器增益β為從零到單位變化的一個值并且為零和單位之間的連續(xù)可變值。
67.根據(jù)權(quán)利要求65所述的裝置，其特征是左輔助揚(yáng)聲器接收定義為(L-βR)或(R-βL)的第一差信號而右輔助揚(yáng)聲器接收(L-βR)或(R-βL)的另一差信號。
68.根據(jù)權(quán)利要求65所述的裝置，其特征是用于濾波到左和右輔助揚(yáng)聲器的輸入的裝置實(shí)質(zhì)上是相同的并且還包括第一級濾波器。
69.根據(jù)權(quán)利要求65所述的裝置，其特征是用于濾波到左和右輔助揚(yáng)聲器的輸入的裝置實(shí)質(zhì)上是相同的并且還包括第二級濾波器。
70.根據(jù)權(quán)利要求65的裝置，還包括左高通濾波器，用于通過一般大于預(yù)定閾值頻率的第一差信號的左輔助揚(yáng)聲器音頻頻率；和右高通濾波器，用于通過一般大于預(yù)定閾值頻率的第二差信號的右輔助揚(yáng)聲器音頻頻率。
71.一種用于重放由音頻信號源產(chǎn)生并與伴隨視頻信號有關(guān)的立體聲音頻信號的揚(yáng)聲器系統(tǒng)，包括信號處理器，用于根據(jù)L和R輸入信號產(chǎn)生相加和差((R-β1L)或(L-β2R))輸出信號，這里L(fēng)是立體聲信號的左聲道信號而R為立體聲音頻信號的右聲道信號，β1和β2定義為相應(yīng)的被減去信號的增益；第一揚(yáng)聲器，用于根據(jù)相加輸出信號提供聲輸出；第二揚(yáng)聲器，用于根據(jù)差輸出信號提供聲輸出；第三揚(yáng)聲器，用于根據(jù)差輸出信號提供聲輸出；和第四揚(yáng)聲器，用于根據(jù)差輸出信號提供聲輸出；第一裝置，用于濾波到第二揚(yáng)聲器的輸出信號以充分除去一般小于預(yù)定閾值頻率的聲頻率；以及第二裝置，用于濾波到第三揚(yáng)聲器的輸出信號以充分除去一般小于預(yù)定閾值頻率的聲頻率。
72.根據(jù)權(quán)利要求71所述的裝置，還包括第五揚(yáng)聲器，用于根據(jù)相加輸出信號提供低頻聲輸出。
73.根據(jù)權(quán)利要求71所述的裝置，還包括分別具有增益β1和β2的一對放大器，用于在形成差信號的減法之前分別接收和放大左和右聲道輸入信號以產(chǎn)生β1L和β2R信號。
74.根據(jù)權(quán)利要求71所述的裝置，其特征是β1和β2相等。
75.根據(jù)權(quán)利要求74所述的裝置，其特征是β1和β2可以在零和單位之間變化。
76.根據(jù)權(quán)利要求71所述的裝置，其特征是β1和β2可以獨(dú)立地變化。
77.根據(jù)權(quán)利要求71所述的裝置，其特征是用于濾波的第一和第二裝置實(shí)質(zhì)上是相同的并且還包括第一級濾波器。
78.根據(jù)權(quán)利要求71所述的裝置，其特征是用于濾波的第一和第二裝置實(shí)質(zhì)上是相同的并且還包括第二級濾波器。
全文摘要
一種用于逼真地重放聲音,特別是基于具有對話和效果并與伴隨視頻圖像有關(guān)的立體聲信號的聲音的裝置(10)。該裝置包括位于視頻圖像附近的前揚(yáng)聲器(20),用于根據(jù)音頻信號的分量左和右聲道信號(L+R)的相加信號提供聲輸出。后揚(yáng)聲器(26)位于觀看區(qū)的后面并根據(jù)左和右聲道之間的差信號,(L－R)或(R－L)提供聲輸出。左和右揚(yáng)聲器(22和24)位于相應(yīng)的觀看區(qū)的左側(cè)和右側(cè)。左和右聲道揚(yáng)聲器(22和24)在一實(shí)施例重放相應(yīng)的音頻信號的左和右聲道而在第二實(shí)施例重放差信號,(L－βR)或(R－βL),這里β為可以在零和單位之間變化或固定的值的增益。限帶到左和右揚(yáng)聲器(22和24)的輸出來充分濾出小于預(yù)定閾值的頻率分量。也可以提供低音揚(yáng)聲器(18)來輸出(L+R)相加信號的低頻分量。輸入到前揚(yáng)聲器的(L+R)相加信號有助于將對話定位到視頻圖像。(L－βR)或(R－βL)差信號充分移取對話聲以使側(cè)面和后揚(yáng)聲器輸出主要包括背景聲和環(huán)繞聲效果。限帶左和右揚(yáng)聲器還有助于將對話定位到視頻圖像?？商鎿Q地,在另一實(shí)施例,可以將單聲道信號應(yīng)用到該系統(tǒng)的至少一個實(shí)施例以產(chǎn)生空間增強(qiáng)的環(huán)繞聲效果。
文檔編號H04S3/00GK1177433SQ96191354
公開日1998年3月25日 申請日期1996年9月6日 優(yōu)先權(quán)日1995年9月7日
發(fā)明者哈爾·P·格林伯格, 威廉·F·克拉克, 杰羅姆·E·魯齊卡 申請人:Rep投資有限責(zé)任公司