專利名稱：用于環(huán)繞聲環(huán)境的音頻增強(qiáng)系統(tǒng)的制作方法
背景技術(shù)：
一般來(lái)說(shuō)本發(fā)明涉及用于提高利用立體聲再現(xiàn)獲得的真實(shí)感和戲劇效果的音頻增強(qiáng)系統(tǒng)和方法。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及用于增強(qiáng)在具有獨(dú)立的前聲道和后聲道的環(huán)繞聲環(huán)境中產(chǎn)生的聲音的裝置和方法。
環(huán)繞立體聲系統(tǒng)，即前后揚(yáng)聲器具有獨(dú)立聲道的音頻系統(tǒng)的產(chǎn)生給聽(tīng)者帶來(lái)更為真實(shí)和自然的聲音感覺(jué)。這種系統(tǒng)，例如杜比實(shí)驗(yàn)室的定向邏輯(Pro-Logic)系統(tǒng)，可以使用一種矩陣方案在僅兩條音頻記錄磁道中存儲(chǔ)四個(gè)或更多個(gè)獨(dú)立聲道。在解矩陣時(shí)，Pro-Logic音頻系統(tǒng)將各個(gè)音頻信號(hào)分別傳送到左前揚(yáng)聲器、右后揚(yáng)聲器、中央揚(yáng)聲器、和設(shè)置在聽(tīng)者后面的環(huán)繞聲揚(yáng)聲器。
最近，環(huán)繞聲系統(tǒng)已經(jīng)能夠傳送完全獨(dú)立的前后聲道。名稱為“AC-3”的杜比實(shí)驗(yàn)室的五聲道數(shù)字系統(tǒng)就是一種這樣的系統(tǒng)。具有杜比AC-3性能的音頻器件能夠?qū)⑽鍌€(gè)分立的聲道傳送到設(shè)置在聽(tīng)者周圍的多個(gè)揚(yáng)聲器(左前、中央、右前、左環(huán)繞、和右環(huán)繞)。與以往的環(huán)繞聲系統(tǒng)不同，杜比AC-3系統(tǒng)的全部五個(gè)分立聲道都具有全帶寬特性。這使得后聲道，或“環(huán)繞”聲道更寬的動(dòng)態(tài)和音量范圍。
杜比AC-3系統(tǒng)的分立全帶寬聲道已經(jīng)用于提高一個(gè)聲場(chǎng)中立體聲效果的定位性。這種定位性是由傳送到環(huán)繞聲環(huán)境中的一個(gè)獨(dú)立揚(yáng)聲器而產(chǎn)生的。結(jié)果，聲音信息可以傳送到系統(tǒng)中的任何一個(gè)揚(yáng)聲器。此外，因?yàn)锳C-3聲道并不限制音頻帶寬，所以所有聲道都能夠用于產(chǎn)生環(huán)繞聲效果和直接聲效果。
盡管聲音的定位性在某種程度上說(shuō)是有利的，當(dāng)聲音重放時(shí)可以大大提高真實(shí)性，但是使諸如杜比AC-3和Pro-Logic一類系統(tǒng)的性能受到限制。例如，通過(guò)將聲音傳送到設(shè)置在聽(tīng)者周圍的五個(gè)分立的揚(yáng)聲器可以建立環(huán)繞一個(gè)聽(tīng)者的聲場(chǎng)。但是，聽(tīng)者可能感覺(jué)這個(gè)環(huán)繞聲場(chǎng)是由五個(gè)分立的點(diǎn)聲源發(fā)出的聲音構(gòu)成的。在某些環(huán)繞聲音頻系統(tǒng)中，從聽(tīng)者的感覺(jué)來(lái)說(shuō)，旨在從一個(gè)后揚(yáng)聲器轉(zhuǎn)移到另一個(gè)后揚(yáng)聲器的聲音似乎跳躍式跨過(guò)后面的聲舞臺(tái)。類似地，旨在從左前揚(yáng)聲器轉(zhuǎn)移到左后揚(yáng)聲器的聲音仿佛是跳躍式跨過(guò)左邊的聲舞臺(tái)。
雖然聲音再現(xiàn)系統(tǒng)，特別是具有環(huán)繞聲性能的系統(tǒng)已經(jīng)取得了進(jìn)步，但是仍然需要有一種音頻增強(qiáng)系統(tǒng)，這種系統(tǒng)能夠提高這些聲音再現(xiàn)系統(tǒng)的真實(shí)性。本申請(qǐng)中提出的音頻增強(qiáng)系統(tǒng)就滿足這種需要。
發(fā)明概要本申請(qǐng)公開(kāi)了一種音頻增強(qiáng)系統(tǒng)和方法，該系統(tǒng)和方法主要用于環(huán)繞聲音頻系統(tǒng)，如杜比AC-3五聲道音頻系統(tǒng)，杜比Pro-Logic系統(tǒng)，或類似的多聲道環(huán)繞聲系統(tǒng)。在一個(gè)典型的多聲道音頻增強(qiáng)系統(tǒng)中，用于前揚(yáng)聲器和后揚(yáng)聲器的四個(gè)獨(dú)立的音頻信號(hào)有選擇地組成兩對(duì)。每一對(duì)音頻信號(hào)用于產(chǎn)生相對(duì)于初始音頻信號(hào)對(duì)改善的一對(duì)合成音頻信號(hào)。
對(duì)于合成音頻信號(hào)改善的聲級(jí)和形式可以變化以強(qiáng)化初始音頻信號(hào)的某些聲學(xué)特征。然后有選擇地將由不同對(duì)初始音頻信號(hào)產(chǎn)生的各個(gè)合成音頻信號(hào)進(jìn)行組合以生成復(fù)合音頻輸出信號(hào)。然后直接將復(fù)合音頻輸出信號(hào)傳送到一個(gè)揚(yáng)聲器以實(shí)現(xiàn)聲音再現(xiàn)。通過(guò)結(jié)合所選擇的合成音頻信號(hào)以類似的方式產(chǎn)生其余的音頻輸出信號(hào)。這樣生成一組四個(gè)音頻輸出信號(hào)，它們至少作為某些初始音頻信號(hào)的函數(shù)得以增強(qiáng)。
附圖簡(jiǎn)介通過(guò)以下結(jié)合附圖所作的詳細(xì)介紹可以更加清楚地了解本發(fā)明的這些和其它方面、特征和優(yōu)點(diǎn)，在所說(shuō)附圖中

圖1為用于環(huán)繞聲環(huán)境中的一種音頻增強(qiáng)系統(tǒng)的示意性方塊圖。
圖2為用于環(huán)繞聲環(huán)境中的一種音頻增強(qiáng)系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)施例的示意性方塊圖。
圖3為優(yōu)選的音頻增強(qiáng)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)方塊示意圖。
圖4A為使用圖1所示發(fā)明的一個(gè)加法電路的示意簡(jiǎn)圖。
圖4B為使用圖2所示發(fā)明的一個(gè)加法電路的示意簡(jiǎn)圖。
圖5為一種音頻增強(qiáng)系統(tǒng)的示意性方塊圖，該系統(tǒng)可以如圖1和圖2所示方式使用以產(chǎn)生展寬的立體聲象。
圖6為應(yīng)用于環(huán)繞空間立體聲信號(hào)信息的均衡曲線頻率響應(yīng)圖表，該圖表從圖4所示音頻增強(qiáng)系統(tǒng)獲得。
圖7為圖4所示音頻增強(qiáng)系統(tǒng)的第一實(shí)施例的示意圖。
圖8為圖4所示音頻增強(qiáng)系統(tǒng)的第二實(shí)施例的示意圖。
優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述圖1為用于環(huán)繞聲環(huán)境中的多聲道音頻增強(qiáng)系統(tǒng)10的一個(gè)方塊示意圖。音頻增強(qiáng)系統(tǒng)10與具有多聲道音頻源信號(hào)的一個(gè)立體聲信號(hào)解碼器12協(xié)同工作。圖1所示的解碼器12是一個(gè)六聲道音頻解碼器，其輸出最終驅(qū)動(dòng)六揚(yáng)聲器組的音頻信號(hào)。六個(gè)聲道中的每一個(gè)用于六個(gè)揚(yáng)聲器中不同的一個(gè)。特別是，表示中心信息(例如對(duì)話)的音頻源信號(hào)14最終被傳送到一個(gè)中央揚(yáng)聲器16。包含低頻聲音的音頻源信號(hào)18最終被傳送到一個(gè)亞低音揚(yáng)聲器20。
立體聲解碼器12的其余四個(gè)音頻源信號(hào)20、22、24和26分別表示最初準(zhǔn)備傳輸(經(jīng)過(guò)放大)到一個(gè)左后揚(yáng)聲器28、一個(gè)左前揚(yáng)聲器30、一個(gè)右前揚(yáng)聲器32、和一個(gè)右后揚(yáng)聲器34的信號(hào)。但是，如圖1所示，音頻源信號(hào)20、22、24和26卻有選擇地傳送到一組音頻增強(qiáng)裝置40、42、44和46。這樣，所有的源信號(hào)都分成對(duì)，使得沒(méi)有兩對(duì)是相同的，但是兩個(gè)獨(dú)立的信號(hào)對(duì)可以包含相同的源信號(hào)。
具體地說(shuō)，一個(gè)第一音頻增強(qiáng)裝置40接收左前源信號(hào)22(Lf)和右前源信號(hào)24(Rf)。音頻增強(qiáng)裝置40輸出一個(gè)第一增強(qiáng)合成信號(hào)50(Lf1)和一個(gè)第二增強(qiáng)合成信號(hào)52(Rf1)。按照相同的方式，但是輸入信號(hào)不同，一個(gè)第二音頻增強(qiáng)裝置42接收左后源信號(hào)20(Lr)和源信號(hào)22(Lf)。然后，裝置42輸出第一和第二合成信號(hào)54(Lf2)和56(Lr1)。
同樣，一個(gè)第三音頻增強(qiáng)裝置44接收源信號(hào)24(Rf)和右后源信號(hào)26(Rr)。裝置44輸出第一和第二合成信號(hào)58(Rf2)和60(Rr1)。最后，一個(gè)第四音頻增強(qiáng)裝置46接收源信號(hào)Lr和源信號(hào)26(Rr)。裝置46輸出第一和第二合成信號(hào)62(Lr2)和64(Rr2)。為了便于解釋和清楚起見(jiàn)，將增強(qiáng)系統(tǒng)10表示為具有四個(gè)獨(dú)立的音頻增強(qiáng)裝置40、42、44和046。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，最后的合成信號(hào)可以由一個(gè)音頻增強(qiáng)裝置接收全部四個(gè)源信號(hào)并對(duì)它們進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖儞Q而生成。
將所選擇的合成信號(hào)對(duì)(從不同的信號(hào)對(duì)獲得)在四個(gè)加法結(jié)點(diǎn)70、74、78、或82中的一個(gè)進(jìn)行復(fù)合。具體地說(shuō)，就是在加法結(jié)點(diǎn)70將合成信號(hào)Lf1和Lf2結(jié)合生成用于驅(qū)動(dòng)左前揚(yáng)聲器30的一個(gè)復(fù)合增強(qiáng)輸出信號(hào)72(Lf(enhanced))。在加法結(jié)點(diǎn)74，將合成信號(hào)52(Rf1)和58(Rf2)結(jié)合以生成用于驅(qū)動(dòng)右前揚(yáng)聲器32的一個(gè)復(fù)合增強(qiáng)輸出信號(hào)76(Rf(enhanced))。復(fù)合增強(qiáng)輸出信號(hào)80(Lr(enhanced))驅(qū)動(dòng)左后揚(yáng)聲器28。信號(hào)Lr(enhanced)是在加法結(jié)點(diǎn)78由合成信號(hào)Lr1和Lr2產(chǎn)生的。最后，合成信號(hào)60(Rr1)和64(Rr2)在加法結(jié)點(diǎn)82結(jié)合生成一個(gè)復(fù)合增強(qiáng)輸出信號(hào)84(Rr(enhanced))。總而言之，Lf(enhanced)=K1(Lf1+Lf2)；Rf(enhanced)=K2(Rf1+Rf2)；Lr(enhanced)=K3(Lr1+Lr2)；和Rr(enhanced)=K4(Rr1+Rr2)，其中每個(gè)合成信號(hào)是作為兩個(gè)音頻源信號(hào)的函數(shù)產(chǎn)生的。獨(dú)立變量K1-K4是由加法結(jié)點(diǎn)70、74、78和82的增益(如果有的話)確定的。
在工作中，音頻增強(qiáng)系統(tǒng)10生成一組四個(gè)音頻輸出信號(hào)72、76、80和84。將這四個(gè)增強(qiáng)音頻信號(hào)中的每一個(gè)作為一組初始源信號(hào)20、22、24和26的函數(shù)進(jìn)行變換。增強(qiáng)系統(tǒng)10根據(jù)解碼的經(jīng)過(guò)前置放大的音頻源信號(hào)工作，這些音頻源信號(hào)是用于設(shè)置在一個(gè)聽(tīng)環(huán)境中的多個(gè)獨(dú)立揚(yáng)聲器的。所以，所得的增強(qiáng)輸出信號(hào)72、76、80和84在由揚(yáng)聲器28、30、32和34再現(xiàn)之前必須經(jīng)過(guò)放大。如圖1所示聲音信號(hào)放大器不是獨(dú)立的，但是也可以包含在揚(yáng)聲器28、30、32和34中。
增強(qiáng)輸出信號(hào)Lf(enhanced)是由信號(hào)Lf1和Lf2復(fù)合產(chǎn)生的。信號(hào)Lf1是由音頻增強(qiáng)裝置40作為兩個(gè)音頻源信號(hào)Lf和Rf的函數(shù)產(chǎn)生的。各種音頻增強(qiáng)裝置和方法都可以應(yīng)用于裝置40。但是，在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，裝置40產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)Lf1，該信號(hào)與信號(hào)Rf1結(jié)合，當(dāng)分別通過(guò)揚(yáng)聲器30和32播放這些信號(hào)時(shí)，它們展寬了所感覺(jué)到的空間聲象。這樣在揚(yáng)聲器30和32之間生成一個(gè)更加擴(kuò)散的聲場(chǎng)，并且消除了能夠降低真實(shí)性的過(guò)度的定向性。
除了合成信號(hào)Lf1，音頻增強(qiáng)裝置42還產(chǎn)生一個(gè)第二合成信號(hào)Lf2，信號(hào)Lf2s是作為音頻源信號(hào)20,Lr，和22,Lf的函數(shù)產(chǎn)生的。信號(hào)Lf2表示一對(duì)聲信號(hào)之一(另一個(gè)為L(zhǎng)r1)，根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，當(dāng)經(jīng)過(guò)放大并在揚(yáng)聲器28和30播放時(shí)，這一對(duì)信號(hào)產(chǎn)生一個(gè)增強(qiáng)的空間聲象。
所以，復(fù)合增強(qiáng)左輸出信號(hào)，Lf(enhanced)包含信號(hào)Lf1和信號(hào)Lf2的一部分。于是，從揚(yáng)聲器30產(chǎn)生的聲音依賴于音頻源信號(hào)Lr和Rf，如果沒(méi)有增強(qiáng)系統(tǒng)10，這兩個(gè)音頻源信號(hào)將直接分別傳送到揚(yáng)聲器28和32。因此，信號(hào)Lf(enhanced)產(chǎn)生改善的空間聲象，其依賴于前音頻源信號(hào)，Lf和Rf，和左側(cè)音頻源信號(hào)，Lr和Lf。
按照同樣的方式，由從增強(qiáng)裝置40、42、44、和46輸出的合成信號(hào)產(chǎn)生復(fù)合增強(qiáng)輸出信號(hào)Rf(enhanced)、Lr(enhanced)、Rr(enhanced)。具體地說(shuō)，信號(hào)Rf(enhanced)是前源信號(hào)Lf和Rf，以及右側(cè)源信號(hào)Rf和Rr的函數(shù)；信號(hào)Lr(enhanced)是左側(cè)源信號(hào)Lf和Lr以及后側(cè)源信號(hào)Lr和Rr的函數(shù)；信號(hào)Rr(enhanced)是右側(cè)源信號(hào)Rf和Rr以及后側(cè)源信號(hào)Lr和Rr的函數(shù)。
根據(jù)圖1所示的實(shí)施例，分別傳輸(經(jīng)過(guò)放大)到各個(gè)揚(yáng)聲器28、30、32和34的每個(gè)音頻輸出信號(hào)是音頻源信號(hào)20、22、24和26中至少三個(gè)的函數(shù)。因此，通過(guò)一個(gè)揚(yáng)聲器播放的給定音頻輸出信號(hào)變?yōu)橐蕾囉谟糜?在增強(qiáng)之前)其它附近或鄰近揚(yáng)聲器的初始源信號(hào)。通過(guò)以這種方式將輸出信號(hào)混合，可以實(shí)現(xiàn)改善的聲音感覺(jué)。根據(jù)所使用的音頻增強(qiáng)裝置的聲級(jí)和類型，可以消除揚(yáng)聲器點(diǎn)源的感覺(jué)，而是形成可以感覺(jué)到的揚(yáng)聲器陣列。于是，原來(lái)只是“環(huán)繞”聲環(huán)境的聲音再現(xiàn)環(huán)境可以變?yōu)槭孤?tīng)者覺(jué)得自然或身臨其境的環(huán)境。
除了對(duì)源信號(hào)20、22、24和26的增強(qiáng)，信號(hào)14和16可能需要進(jìn)行聲級(jí)調(diào)整以使這些信號(hào)的聲級(jí)與增強(qiáng)源信號(hào)20、22、24和26的聲級(jí)均衡。這種聲級(jí)調(diào)整可以是預(yù)設(shè)的和固定的，或者是由系統(tǒng)10使用者手動(dòng)調(diào)整的。聲級(jí)控制裝置對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是公知的，可以設(shè)置在解碼器12與用于驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的揚(yáng)聲器的信號(hào)放大器(未示出)之間。
在某些環(huán)繞聲系統(tǒng)中，例如在杜比Pro-Logic系統(tǒng)中，使用一個(gè)單獨(dú)的音頻信號(hào)來(lái)模擬環(huán)繞效果。這個(gè)單獨(dú)的信號(hào)傳輸?shù)絻蓚€(gè)后側(cè)揚(yáng)聲器。在這樣的系統(tǒng)中，圖1所示的信號(hào)Lr和Rr是相同的，不需要后側(cè)音頻增強(qiáng)單元46。
圖2表示一個(gè)多聲道音頻增強(qiáng)系統(tǒng)100，該系統(tǒng)使用了上面結(jié)合圖1所述的技術(shù)。此外，該增強(qiáng)系統(tǒng)100具有兩個(gè)輔助音頻增強(qiáng)裝置102和104。與其它裝置40、42、44和46一樣，增強(qiáng)裝置102和104產(chǎn)生對(duì)最后的音頻輸出信號(hào)72、76、80和84有貢獻(xiàn)的合成信號(hào)。這些合成信號(hào)是作為它們各自的源信號(hào)的函數(shù)確定的。
與其它四個(gè)增強(qiáng)裝置40、42、44和46不同，裝置102和104產(chǎn)生交迭音頻增強(qiáng)。交迭音頻增強(qiáng)將聲音作為由彼此對(duì)角放置的揚(yáng)聲器播放的那些源信號(hào)的函數(shù)進(jìn)行變換。具體地說(shuō)，源信號(hào)Lr和Rf輸入增強(qiáng)裝置102中。所得的合成信號(hào)Rf3和Lr3由裝置102產(chǎn)生。信號(hào)Rf3在加法結(jié)點(diǎn)110與另外兩個(gè)合成信號(hào)Rf1和Rf2結(jié)合。這樣產(chǎn)生了一個(gè)復(fù)合輸出信號(hào)112(Rf(enhanced))，該信號(hào)作為全部四個(gè)源信號(hào)20、22、24和26的函數(shù)加以變換。類似地，信號(hào)Lr3在結(jié)點(diǎn)114結(jié)合以產(chǎn)生復(fù)合信號(hào)116(Lr(enhanced))，該信號(hào)驅(qū)動(dòng)(在經(jīng)過(guò)放大之后)左后揚(yáng)聲器28。
第二交迭增強(qiáng)裝置104的工作與裝置102相似。具體地說(shuō)，裝置104接收用于對(duì)角設(shè)置在揚(yáng)聲器30和34的源信號(hào)Lf和Rr。裝置104產(chǎn)生一個(gè)第一合成信號(hào)120(Rr3)，該信號(hào)在加法結(jié)點(diǎn)122與Rr1和Rr2結(jié)合以產(chǎn)生最終的輸出信號(hào)124(Rr(enhanced))。同樣，第二復(fù)合信號(hào)126在加法結(jié)點(diǎn)128與Lf1和Lf2結(jié)合以產(chǎn)生最終的輸出信號(hào)130(Lf(enhanced))。
圖3表示與主系統(tǒng)132和存儲(chǔ)媒體裝置134連接的多聲道音頻增強(qiáng)系統(tǒng)10。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，主系統(tǒng)132是一個(gè)音頻接收器，其與環(huán)繞聲系統(tǒng)例如杜比實(shí)驗(yàn)室五聲道數(shù)字系統(tǒng)(名稱為AC-3)兼容。在另一個(gè)實(shí)施例中，主系統(tǒng)132是一個(gè)音頻接收器，其與杜比實(shí)驗(yàn)室的Pro-Logic系統(tǒng)兼容。此外，雖然多聲道環(huán)繞系統(tǒng)如AC-3是優(yōu)選的，但是本發(fā)明并不局限于環(huán)繞聲系統(tǒng)，而可以用于增強(qiáng)各種多聲道系統(tǒng)。在其它實(shí)施例中，例如主系統(tǒng)132還可以包括一個(gè)激光盤系統(tǒng)、一個(gè)錄像帶系統(tǒng)、一個(gè)立體聲接收器、一個(gè)電視接收器、一個(gè)計(jì)算機(jī)聲音系統(tǒng)、一個(gè)數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)、一個(gè)Lucasfilm-THX娛樂(lè)系統(tǒng)或諸如此類的系統(tǒng)。
雖然優(yōu)選實(shí)施例中的存儲(chǔ)媒體裝置134產(chǎn)生AC-3兼容位流，其它實(shí)施例可以使用各類存儲(chǔ)媒體和格式。AC-3位流的格式由杜比實(shí)驗(yàn)室定義，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是眾所周知的。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠認(rèn)識(shí)到存儲(chǔ)媒體裝置134可以包括各種光存儲(chǔ)媒體、磁性存儲(chǔ)媒體、計(jì)算機(jī)可存取系統(tǒng)或諸如此類的系統(tǒng)。例如，存儲(chǔ)媒體裝置134可以包括激光盤播放器、數(shù)字視頻裝置、壓縮光盤、像帶、音帶、磁性記錄磁道、軟盤、硬盤，等。此外，存儲(chǔ)媒體裝置134的其它實(shí)施例支持各種數(shù)據(jù)格式如模擬頻率調(diào)制、脈沖編碼調(diào)制和諸如此類的格式。另外，存儲(chǔ)媒體裝置134可以是有線廣播系統(tǒng)、互交式視頻裝置、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、因特網(wǎng)、電視廣播系統(tǒng)、高清晰度電視廣播系統(tǒng)或類似系統(tǒng)的一部分。
在優(yōu)選實(shí)施例中，多聲道信號(hào)解碼器12經(jīng)由通信總線136從主系統(tǒng)132或存儲(chǔ)媒體裝置134接收聲音數(shù)據(jù)。例如包含AC-3位流的復(fù)合無(wú)線電頻率信號(hào)從存儲(chǔ)媒體裝置經(jīng)由通信總線136傳送到多聲道音頻信號(hào)解碼器12。但是，一個(gè)本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到通信總線136可以用于載送各種音頻信號(hào)格式。
在其它實(shí)施例中，主系統(tǒng)132、存儲(chǔ)媒體裝置134、和通信總線136可以集成在一個(gè)裝置中。例如，一個(gè)數(shù)字視頻裝置可以將主系統(tǒng)132、存儲(chǔ)媒體裝置134和通信總線136集成為一體。此外，如在下文中詳細(xì)討論的，其它實(shí)施例可以將主系統(tǒng)132、存儲(chǔ)媒體134和系統(tǒng)10或100與分立的模擬元件、一個(gè)半導(dǎo)體基片，借助于軟件，集成在一個(gè)數(shù)字信號(hào)處理(DSP)芯片中，即，固件，或其它數(shù)字格式。例如，一個(gè)音頻接收器可以包括一個(gè)數(shù)字信號(hào)處理器，該處理器通過(guò)通信總線136存取存儲(chǔ)媒體134、執(zhí)行主系統(tǒng)134功能和執(zhí)行系統(tǒng)10或100的功能以產(chǎn)生增強(qiáng)信號(hào)。
圖4A和圖4B表示圖1和圖2中所示的結(jié)點(diǎn)。圖1中的兩信號(hào)加法結(jié)點(diǎn)70由圖4A所示的電路表示。其余的結(jié)點(diǎn)74、78、和82除了所接收的具體輸入信號(hào)以外，其它方面與結(jié)點(diǎn)70相同。加法結(jié)點(diǎn)70用作具有一個(gè)運(yùn)算放大器142的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)反相放大器。放大器142接收信號(hào)Lf1和Lf2。然后將Lf1和Lf2在放大器142的一個(gè)反相端144結(jié)合，或相加。電路70的相對(duì)增益由電阻146、148和150確定。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，各個(gè)信號(hào)Lf1和Lf2的增益是一致的。但是，根據(jù)具體的聲音環(huán)境和聽(tīng)者的個(gè)人喜好需要對(duì)增益進(jìn)行微量調(diào)節(jié)。
圖4B表示圖2所示加法結(jié)點(diǎn)128。結(jié)點(diǎn)128和結(jié)點(diǎn)70同樣由加法、反相放大器電路構(gòu)成。但是，結(jié)點(diǎn)128具有一個(gè)運(yùn)算放大器152，其將三個(gè)輸入信號(hào)Lf1、Lf2、和Lf3，而不是兩個(gè)輸入信號(hào)結(jié)合在一起。
圖1和圖2所示的音頻增強(qiáng)技術(shù)改善了環(huán)繞聲系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)效果。圖1和圖2所示的系統(tǒng)10和100表示具有設(shè)置在聲舞臺(tái)的前后區(qū)域的四個(gè)主揚(yáng)聲器的一種典型的家庭聲音再現(xiàn)環(huán)境。但是，本發(fā)明的構(gòu)思可以應(yīng)用于具有可以放置在聲舞臺(tái)任意位置的輔助揚(yáng)聲器的聲環(huán)境。例如，揚(yáng)聲器可以放置在側(cè)壁或者甚至設(shè)置在彼此不同或與聽(tīng)者不同的高度。此外，本發(fā)明的構(gòu)思還可以應(yīng)用于可能被選擇增強(qiáng)的任何一對(duì)音頻源信號(hào)。然后將所得的合成信號(hào)與由第二對(duì)音頻源信號(hào)生成的其它合成信號(hào)結(jié)合。相同的過(guò)程可以對(duì)由立體聲信號(hào)解碼器或類似裝置產(chǎn)生的每一對(duì)可能的音頻源信號(hào)持續(xù)不斷地進(jìn)行。
系統(tǒng)10和100可以以模擬分立形式、半導(dǎo)體基片，通過(guò)軟件，集成在一個(gè)數(shù)字信號(hào)處理(DSP)芯片中，即，固件，或者以某種其它數(shù)字格式實(shí)施。
圖1所示的多聲道增強(qiáng)系統(tǒng)10、或圖2所示的增強(qiáng)系統(tǒng)100，可以采用各種用于產(chǎn)生合成音頻信號(hào)的音頻增強(qiáng)裝置。例如，裝置40、42、44、46、102和104可以使用時(shí)間延遲技術(shù)，相移技術(shù)、信號(hào)均衡、或所有這些技術(shù)的結(jié)合以實(shí)現(xiàn)所需的聲音效果。另外，各個(gè)增強(qiáng)裝置40、42、44、46、102、和104所應(yīng)用的音頻增強(qiáng)技術(shù)不必相同。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，圖1所示的增強(qiáng)裝置40、42、44、和46使一對(duì)立體聲信號(hào)中存在的環(huán)繞空間信號(hào)分量得以均衡。結(jié)果，許多從給定揚(yáng)聲器發(fā)出的聲音將不會(huì)定位在該揚(yáng)聲器。此外，跨越聲舞臺(tái)從一個(gè)揚(yáng)聲器到另一個(gè)揚(yáng)聲器的聲音將逐漸變化，就好象存在附加的揚(yáng)聲器一樣。環(huán)繞空間信號(hào)分量表示一對(duì)音頻信號(hào)之間的差值。所以由一對(duì)音頻信號(hào)獲得的環(huán)繞空間信號(hào)分量常常被稱為“差值”信號(hào)分量。
下面結(jié)合圖5-8討論適合使用本發(fā)明的一種音頻增強(qiáng)裝置(和實(shí)現(xiàn)方法)的一個(gè)實(shí)例。這種裝置通過(guò)增強(qiáng)環(huán)繞空間聲音信息擴(kuò)展和混合了由一對(duì)立體聲信號(hào)產(chǎn)生的感覺(jué)的聲舞臺(tái)。圖5-8所示的音頻增強(qiáng)裝置與1995年4月27日提出的待審查申請(qǐng)(申請(qǐng)?zhí)枮?8/430751)中公開(kāi)的裝置類似，該專利申請(qǐng)如同完全重述一樣結(jié)合在本申請(qǐng)中。在授予Arnold l.Klayman的美國(guó)專利US-4738669和US-4866744中公開(kāi)的相關(guān)音頻增強(qiáng)裝置也如同完全重述一樣結(jié)合在本申請(qǐng)中。
首先參見(jiàn)圖5，其中所示為表示一種音頻增強(qiáng)裝置160的一個(gè)功能模塊圖。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，裝置160代表各個(gè)裝置40、42、44、46、102和104。增強(qiáng)系統(tǒng)160首先在輸入端162和164分別接收第一和第二立體音頻源信號(hào)(S1和S2)。這些立體音頻源信號(hào)傳送到一個(gè)第一加法裝置166，例如一個(gè)電子加法器中。加法裝置166在其輸出端68產(chǎn)生表示在輸入端162和164接收的立體音頻源信號(hào)之和的一個(gè)和信號(hào)。
信號(hào)S1還傳送到一個(gè)音頻濾波器170，而信號(hào)S2傳送到另一個(gè)獨(dú)立的音頻濾波器172。濾波器170和172的輸出傳送到一個(gè)第二加法裝置174中。加法裝置174在一個(gè)輸出端176產(chǎn)生一個(gè)差信號(hào)。該差信號(hào)表示在經(jīng)過(guò)濾波的信號(hào)S1和S2中存在的環(huán)繞空間信息。濾波器170和172為預(yù)處理高通濾波器，它們用于避免對(duì)立體聲信號(hào)對(duì)的環(huán)繞空間分量中存在的低音部分進(jìn)行過(guò)度放大。
加法裝置168和加法裝置174構(gòu)成一個(gè)加法網(wǎng)路，其輸出信號(hào)分別傳送到獨(dú)立的聲級(jí)調(diào)節(jié)裝置180和182。裝置180和182實(shí)際上是電位計(jì)或類似的可變阻抗裝置。裝置180和182的調(diào)節(jié)通常是由使用者手動(dòng)進(jìn)行的以控制輸出信號(hào)中和信號(hào)與差信號(hào)的基本聲級(jí)。這使得使用者可以根據(jù)所產(chǎn)生聲音的類型按照使用者個(gè)人的喜好定制立體聲增強(qiáng)的聲級(jí)和信號(hào)方式。和信號(hào)聲級(jí)的增加強(qiáng)化在位于一對(duì)揚(yáng)聲器之間的中央舞臺(tái)產(chǎn)生的聲音信號(hào)。相反，差信號(hào)聲級(jí)的增加強(qiáng)化形成更寬廣的聲舞臺(tái)感覺(jué)的環(huán)繞空間聲音信息。在某些音樂(lè)類型和系統(tǒng)配置參數(shù)已知的音頻裝置中，或者在無(wú)法進(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié)的情況下，調(diào)節(jié)裝置180和182可以去掉，和信號(hào)與差信號(hào)聲級(jí)固定在一個(gè)預(yù)定值。
裝置182的輸出從一個(gè)輸入端186傳送到一個(gè)均衡器184中。均衡器184將在輸入端186輸入的差信號(hào)進(jìn)行譜整形。這是通過(guò)對(duì)所示的差信號(hào)分別應(yīng)用一個(gè)低通音頻濾波器188、一個(gè)高通音頻濾波器190、和一個(gè)衰減電路192實(shí)現(xiàn)的。濾波器188、190和電路192的輸出信號(hào)分別通過(guò)路徑194、196、和198輸出。
通過(guò)路徑194、196和198傳送的經(jīng)過(guò)變換的差信號(hào)構(gòu)成經(jīng)過(guò)處理的差信號(hào)(S1-S2)p的分量。將這些分量傳送到由加法裝置200和202構(gòu)成的一個(gè)加法網(wǎng)路中。加法裝置200還接收從裝置180輸出的和信號(hào)，以及初始立體音頻源信號(hào)S1。這五個(gè)信號(hào)全部輸入加法裝置200中以產(chǎn)生一個(gè)增強(qiáng)的音頻輸出信號(hào)204。
類似地，從均衡器184輸出的經(jīng)過(guò)變換的差信號(hào)、和信號(hào)、以及信號(hào)S2在加法裝置202中結(jié)合以產(chǎn)生一個(gè)增強(qiáng)的音頻輸出信號(hào)206。沿路徑194、196和198輸入的差信號(hào)的各個(gè)分量在加法裝置202中反相以產(chǎn)生用于一個(gè)揚(yáng)聲器的經(jīng)過(guò)處理的差信號(hào)(S2-S1)p，該信號(hào)與其它揚(yáng)聲器的信號(hào)相差為180度。
當(dāng)加法裝置200和202結(jié)合經(jīng)過(guò)濾波和衰減的差信號(hào)分量以產(chǎn)生音頻輸出信號(hào)204和206時(shí)，環(huán)繞空間信號(hào)信息實(shí)現(xiàn)全頻譜整形，即正則化。因此，音頻輸出信號(hào)204和206產(chǎn)生大大改善的音頻效果，因?yàn)榄h(huán)繞空間聲音被有選擇地強(qiáng)化以將聽(tīng)者完全置于一個(gè)再現(xiàn)的聲舞臺(tái)中。音頻輸出信號(hào)204和206由下列數(shù)學(xué)公式表示AUDI0 0UT(1)=S1+K1(S1+S2)+K2(S1·S2)p(1)AUDI0 0UT(2)=S2+K1(S1+S2)·K2(S1·S2)p(2)應(yīng)當(dāng)指出，上述公式中的輸入信號(hào)S1和S2一般為立體音頻源信號(hào)，但是，也可以是由一個(gè)單聲道源合成的。在也是授予ArnoldKlayman的美國(guó)專利US-4841572中公開(kāi)了可以與本發(fā)明結(jié)合使用的這樣一種立體聲合成方法，該專利以引用方式結(jié)合在本申請(qǐng)中。此外，如在美國(guó)專利US-4748669中所討論的，上式表示的增強(qiáng)輸出信號(hào)可以利用磁學(xué)或電學(xué)方法存儲(chǔ)在各種記錄媒體，例如聚乙烯唱片、壓縮光盤、數(shù)字或模擬音帶、或計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)媒體中。然后可以利用一種常規(guī)的立體聲再現(xiàn)系統(tǒng)再現(xiàn)存儲(chǔ)的增強(qiáng)音頻輸出信號(hào)以實(shí)現(xiàn)同樣的立體聲聲象增強(qiáng)效果。
上述公式中的信號(hào)(S2-S1)p表示已經(jīng)根據(jù)本發(fā)明頻譜整形的經(jīng)過(guò)處理的差信號(hào)。根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，差信號(hào)的變換由圖6所示的頻率響應(yīng)表示，其標(biāo)記為增強(qiáng)關(guān)系曲線或歸一化曲線210。
該關(guān)系曲線210表示為按分貝測(cè)量的增益相對(duì)于以對(duì)數(shù)格式表示的可聽(tīng)頻率的函數(shù)。根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，該關(guān)系曲線210在位于大約125Hz的一個(gè)點(diǎn)A處具有大約7dB的峰值增益。關(guān)系曲線210在125Hz上下以大約每倍頻程6dB的速率下降。關(guān)系曲線210在大約2.1Khz的點(diǎn)B處對(duì)差信號(hào)施加-2dB的最小增益。增益在2.1Khz以上以每倍頻程6dB的速率增大直到大約7Khz的點(diǎn)C為止，然后繼續(xù)增大直到大約20Khz，即接近人耳可以聽(tīng)到的最高頻率處。雖然關(guān)系曲線210的整體均衡是利用高通和低通濾波器實(shí)現(xiàn)的，但是還可以將在點(diǎn)B具有最小增益的一種帶阻濾波器與一個(gè)高通濾波器結(jié)合使用以獲得相似的關(guān)系曲線。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，關(guān)系曲線210的點(diǎn)A與點(diǎn)B之間的增益差理論上設(shè)計(jì)為9dB，點(diǎn)B與點(diǎn)C之間的增益差應(yīng)當(dāng)為大約6dB。這些數(shù)字是設(shè)計(jì)約束條件，實(shí)際的數(shù)字可以根據(jù)所使用的器件的不同而對(duì)于各個(gè)電路不同。如果信號(hào)聲級(jí)裝置180和182是固定的，則關(guān)系曲線210將保持恒定。但是，裝置182的調(diào)節(jié)會(huì)使點(diǎn)A和點(diǎn)B，點(diǎn)B和點(diǎn)C之間的增益差略微變化。在一個(gè)環(huán)繞聲環(huán)境中，比9dB大得多的增益差可能會(huì)降低聽(tīng)者對(duì)中頻段清晰度的感覺(jué)。
利用一個(gè)數(shù)字信號(hào)處理器實(shí)現(xiàn)關(guān)系曲線在多數(shù)情況下更加準(zhǔn)確地反映了上述的設(shè)計(jì)約束條件。對(duì)于采用模擬手段實(shí)現(xiàn)的情況，如果對(duì)應(yīng)于點(diǎn)A、B和C的頻率、和對(duì)于增益差的限制，變化±20％，是可以接受的。與理想性能的這種偏差仍然能夠產(chǎn)生所需的立體聲增強(qiáng)效果，盡管不如最佳效果。
如從圖6可以看出的頻率，低于125Hz的差信號(hào)在關(guān)系曲線210上表現(xiàn)為急劇下降。這種下降是為了避免非常低頻，即低音頻率的過(guò)度放大。對(duì)于許多種聲音再現(xiàn)系統(tǒng)，特別是環(huán)繞聲系統(tǒng)，對(duì)于這種低頻范圍的音頻差信號(hào)的放大會(huì)產(chǎn)生具有太多低音頻響應(yīng)的令人不快和不真實(shí)的聲象。
由本發(fā)明產(chǎn)生的立體聲增強(qiáng)特別適合于利用高質(zhì)量立體聲唱片。特別是，與以往的模擬音帶或聚乙烯套唱片不同，現(xiàn)在的數(shù)字存儲(chǔ)的錄音包含更寬頻譜包括低音頻段的差信號(hào)，即立體聲信息。所以不需要對(duì)這些頻段內(nèi)的差信號(hào)進(jìn)行過(guò)度放大以獲得足夠的低音頻響應(yīng)。
圖7表示用于生成擴(kuò)展的立體聲聲象的一個(gè)電路220。音頻增強(qiáng)電路220對(duì)應(yīng)于圖5所示的裝置160。在圖7中，源信號(hào)S1通過(guò)一個(gè)電阻222、一個(gè)電阻224、和一個(gè)電容226。源信號(hào)S2通過(guò)一個(gè)電容228和電阻230和232。
電阻222與放大器236的一個(gè)非反相端234相連。同一個(gè)非反相端234還與電阻232和電阻238相連。放大器236由一個(gè)加法放大器構(gòu)成，其具有通過(guò)一個(gè)電阻242與地連接的一個(gè)反相端240。放大器236的一個(gè)輸出端244通過(guò)一個(gè)反饋電阻246與反相端240相連。在輸出端244產(chǎn)生表示第一和第二源信號(hào)之和的一個(gè)和信號(hào)(S1+S2)，并傳送至一個(gè)可變電阻250的一端，該電阻的另一端接地。為了利用放大器236將源信號(hào)S1和S2進(jìn)行適合的相加，在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中電阻222、232、238和246的值都是33.2千歐姆，而電阻238可取的是16.5千歐姆。
第二放大器252由一個(gè)“差分”放大器構(gòu)成。該放大器252的反相端254與一個(gè)電阻256相連，該電阻256又與電容226串聯(lián)連接。類似地，放大器252的一個(gè)正端258通過(guò)與電阻260和電容228串聯(lián)連接接收信號(hào)S2。正端258還通過(guò)一個(gè)電阻262接地。放大器252的一個(gè)輸出端264通過(guò)一個(gè)反饋電阻266與反相端相連。輸出端264還與一個(gè)可變電阻268相連，該電阻另一端接地。雖然放大器252由一個(gè)“差分”放大器構(gòu)成，它的功能可以表征為將右輸入信號(hào)與負(fù)的左輸入信號(hào)相加。因此，放大器236和252構(gòu)成用于分別產(chǎn)生一個(gè)和信號(hào)和一個(gè)差信號(hào)的加法網(wǎng)路。
分別由元件226/256和228/260構(gòu)成的兩個(gè)串聯(lián)的RC網(wǎng)路作為高通濾波器工作，它們將左右輸入信號(hào)中的非常低頻率，或低音頻率衰減。為了獲得圖6所示關(guān)系曲線210中適合的頻率響應(yīng)，高通濾波器的截止頻率Wc或-3dB頻率應(yīng)當(dāng)為大約100Hz。所以，在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，電容226和228的電容值應(yīng)當(dāng)約為0.1微法拉，電阻256和260的阻抗值約為33.2千歐姆。然后，通過(guò)選擇反饋電阻266和衰減電阻262的值使得R120R128=R116R124------------(3)]]>輸出264表示放大兩倍的一個(gè)差信號(hào)(S2-S1)。作為對(duì)輸入信號(hào)的高通濾波的結(jié)果，輸出端264的差信號(hào)具有衰減的低于125Hz的低頻分量，其降低速率為每倍頻程6dB。除了使用濾波器170和172(圖5所示)以外，在均衡器184內(nèi)(圖5所示)可以對(duì)差信號(hào)的低頻分量濾波，以分別對(duì)輸入的源信號(hào)進(jìn)行濾波。但是，因?yàn)樵诘皖l下使用的電容必須非常大，可取的是在輸入級(jí)進(jìn)行這種濾波以避免加載前面電路。
可變電阻250和268，它們可以是簡(jiǎn)單的電位計(jì)，通過(guò)設(shè)置滑動(dòng)觸片270和272分別進(jìn)行調(diào)節(jié)。在增強(qiáng)輸出信號(hào)中存在的環(huán)繞空間信號(hào)分量，即，差信號(hào)的電平可以通過(guò)對(duì)滑動(dòng)觸片272的手動(dòng)、遙控、或自動(dòng)調(diào)節(jié)來(lái)控制。類似地，在增強(qiáng)輸出信號(hào)中存在的單聲道信號(hào)分量，即和信號(hào)的電平可以由滑動(dòng)觸片270的位置部分確定。
在滑動(dòng)觸片270輸出的和信號(hào)通過(guò)一個(gè)串聯(lián)電阻278傳送到一個(gè)第三放大器276的反相輸入端274。在滑動(dòng)觸片270輸出的同一和信號(hào)還通過(guò)另一個(gè)串聯(lián)電阻284傳送到一個(gè)第四放大器282的一個(gè)反相輸入端280。放大器276由一個(gè)差分放大器構(gòu)成，其反相端274通過(guò)一個(gè)電阻286接地。放大器276的輸出端288也通過(guò)一個(gè)反饋電阻290與反相端274相連。
放大器276的正端292提供了一個(gè)公共節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)與一組加法電阻294相連，還通過(guò)一個(gè)電阻296接地。從滑動(dòng)觸片272輸出的電平調(diào)節(jié)差信號(hào)通過(guò)路徑300、302和304傳送到這組加法電阻294。這樣在點(diǎn)A、B和C分別產(chǎn)生三個(gè)獨(dú)立調(diào)節(jié)的差信號(hào)。然后如圖所示將這些經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)的差信號(hào)通過(guò)電阻306、308和310輸入正端292。
在路徑300中的A點(diǎn)，從滑動(dòng)觸片272輸出的經(jīng)過(guò)電平調(diào)節(jié)的差信號(hào)不經(jīng)任何頻率響應(yīng)變換傳送到電阻306。因此，A點(diǎn)的信號(hào)僅僅由于電阻206與電阻296之間的分壓而衰減。理論上，在節(jié)點(diǎn)A的衰減電平相對(duì)于在節(jié)點(diǎn)B的0dB基準(zhǔn)為-9dB。衰減量由阻抗為100千歐姆的電阻306和阻抗為21千歐姆的電阻296確定。在節(jié)點(diǎn)B的信號(hào)表示在接地的電容312兩端的經(jīng)過(guò)電平調(diào)節(jié)的差信號(hào)的濾波信號(hào)。電容312和電阻314構(gòu)成的RC網(wǎng)絡(luò)象一個(gè)低通濾波器一樣工作，其截止頻率由網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間常數(shù)確定。根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，這個(gè)低通濾波器的截止頻率，或-3dB頻率約為200Hz。因此，可取的是電阻314為1.5千歐姆，電容為.47微法拉，驅(qū)動(dòng)電阻308為33.2千歐姆，反饋電阻290為121千歐姆。
在環(huán)繞聲系統(tǒng)中，常常從亞低音揚(yáng)聲器和附加揚(yáng)聲器中產(chǎn)生豐富的低音或低頻信息。所以，可能需要獨(dú)立控制在節(jié)點(diǎn)B產(chǎn)生的低頻差信號(hào)的電平。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)清楚，這可以通過(guò)將放大器252的輸出與一個(gè)第二可變?cè)鲆骐娮柘噙B而實(shí)現(xiàn)，該可變?cè)鲆骐娮璐婊瑒?dòng)觸片272，用于直接驅(qū)動(dòng)電阻314。這樣，就可以保持低通濾波器的時(shí)間常數(shù)，并且能夠更加精確地和直接地控制差信號(hào)的較低頻率。
在節(jié)點(diǎn)C，經(jīng)過(guò)高通濾波的差信號(hào)經(jīng)由驅(qū)動(dòng)電阻310傳送到放大器276的非反相端292。該高通濾波器的截止頻率大約為7Khz，相對(duì)于節(jié)點(diǎn)B的增益為-6dB。具體地說(shuō)，連接在節(jié)點(diǎn)C與滑動(dòng)觸片272之間的電容316的值為4700皮法，連接在節(jié)點(diǎn)C與地之間的電阻318的值為3.74千歐姆。
在電路節(jié)點(diǎn)A、B和C產(chǎn)生的經(jīng)過(guò)變換的差信號(hào)還分別通過(guò)電阻320、322和324傳送到放大器282的反相端280。放大器282為一個(gè)反相放大器，其正端332接地，一個(gè)反饋電阻334連接在端子280與輸出端336之間。為了由反相放大器282實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的適當(dāng)相加，電阻320的阻抗為100千歐姆，電阻322的阻抗為33.2千歐姆，電阻324的阻抗為44.2千歐姆。音頻增強(qiáng)系統(tǒng)220中電阻和電容的精確值可以變換，只要能夠保持適合的比值以實(shí)現(xiàn)正確的增強(qiáng)量即可?？赡苡绊憻o(wú)源器件的所需值的其它因素包括增強(qiáng)系統(tǒng)220的功率要求和放大器236、252、276和282的性能。
在工作中，經(jīng)過(guò)變換的差信號(hào)重新結(jié)合以產(chǎn)生由經(jīng)過(guò)處理的差信號(hào)構(gòu)成的輸出信號(hào)。具體地說(shuō)，在節(jié)點(diǎn)A、B和C產(chǎn)生的差信號(hào)分量在差分放大器276的端子292，和在放大器282的端子280重新結(jié)合以形成經(jīng)過(guò)處理的差信號(hào)(S1-S2)p。信號(hào)(S1-S2)p表示已經(jīng)通過(guò)應(yīng)用圖6所示的關(guān)系曲線210得到均衡的差信號(hào)。理論上，關(guān)系曲線表征為在7Khz增益為4dB，在125Hz增益為7dB，在2100Hz增益為-2dB。
放大器276和282為混頻放大器，它們將經(jīng)過(guò)處理的差信號(hào)與和信號(hào)以及左輸入信號(hào)或右輸入信號(hào)結(jié)合。從放大器276輸出端288輸出的信號(hào)通過(guò)一個(gè)驅(qū)動(dòng)電阻340傳送以產(chǎn)生一個(gè)增強(qiáng)的音頻輸出信號(hào)342。類似地，放大器282輸出端336輸出的信號(hào)通過(guò)一個(gè)驅(qū)動(dòng)電阻344傳輸以產(chǎn)生一個(gè)增強(qiáng)的音頻輸出信號(hào)346。驅(qū)動(dòng)電阻的阻抗通常為200歐姆的量級(jí)。增強(qiáng)的輸出信號(hào)342和346可以用上述數(shù)學(xué)公式(1)和(2)表示。公式(1)和(2)中的K1值由滑動(dòng)觸片270的位置控制，K2值由滑動(dòng)觸片272的位置控制。
圖7中所示的所有分立器件都可以利用在微處理器中運(yùn)行的軟件，或一個(gè)數(shù)字信號(hào)處理器以數(shù)字形式實(shí)現(xiàn)。因此，分立的放大器、均衡器、或其它器件都可以用軟件或固件的相應(yīng)部分實(shí)現(xiàn)。
圖8中表示了音頻增強(qiáng)裝置220的一個(gè)變型實(shí)施例。圖8所示裝置350與圖7所示相似，表示用于將關(guān)系曲線210(圖6所示)應(yīng)用于一對(duì)立體聲音頻信號(hào)的另一種方法。音頻增強(qiáng)系統(tǒng)350采用了用于產(chǎn)生和信號(hào)和差信號(hào)的另一種加法網(wǎng)絡(luò)。
在變型實(shí)施例350中，音頻源信號(hào)S1和S2最終輸入到混頻放大器352和354的負(fù)輸入端中。但是，為了產(chǎn)生和信號(hào)和差信號(hào)，信號(hào)S1和S2首先分別通過(guò)電阻356和358傳輸?shù)揭粋€(gè)第一放大器362的一個(gè)反相端360中。放大器362為一個(gè)反相放大器，其具有一個(gè)接地輸入端364和一個(gè)反饋電阻366。在輸出端368產(chǎn)生和信號(hào)，或在這種情況下產(chǎn)生反相和信號(hào)-(L+R)。然后在用可變電阻370進(jìn)行電平調(diào)節(jié)之后將和信號(hào)分量傳送到其余電路中。因?yàn)樵谧冃蛯?shí)施例中和信號(hào)是反相的，所以它傳送到放大器354的非反相端372。因此，放大器354需要設(shè)置在非反相輸入端272與地電位之間的一個(gè)電流平衡電阻376。類似地，在反相輸入端378和地電位之間設(shè)置一個(gè)電流平衡電阻376。在變型實(shí)施例中對(duì)于放大器354的這些微小的變換對(duì)于實(shí)現(xiàn)正確的加和以產(chǎn)生增強(qiáng)的音頻輸出信號(hào)380是必須的。
為了產(chǎn)生一個(gè)差信號(hào)，一個(gè)反相加法放大器383在反相輸入端384接收信號(hào)S1與和信號(hào)。更具體地說(shuō)，源信號(hào)S1在到達(dá)輸入端384之前通過(guò)一個(gè)電容386和一個(gè)電阻388。類似地，輸出端368的反相和信號(hào)通過(guò)一個(gè)電容390和一個(gè)電阻392。由器件386/388和390/392構(gòu)成的RC網(wǎng)絡(luò)如結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例所述一樣對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行低頻濾波。
放大器382具有一個(gè)接地的非反相端394和一個(gè)反饋電阻396。在輸出端398產(chǎn)生一個(gè)差信號(hào)S2-S1，其中電阻356、358、366和388的阻抗值為100千歐姆，電阻392和396的阻抗值為200千歐姆，電容390的電容值為0.15微法拉，電容386的電容值為0.33微法拉。然后用可變電阻400調(diào)節(jié)差信號(hào)并傳送到其余電路。除了上述內(nèi)容之外，圖8中所示其余電路與圖7所示優(yōu)選實(shí)施例相同。
圖7所示的整個(gè)音頻增強(qiáng)系統(tǒng)220使用最少的器件。系統(tǒng)220可以只用四個(gè)有源器件構(gòu)成，通常包括對(duì)應(yīng)于放大器236、252、276和282的運(yùn)算放大器。這些放大器很容易用單個(gè)半導(dǎo)體芯片的四方形封裝制成。構(gòu)成音頻增強(qiáng)系統(tǒng)220所需的附加器件只包括29個(gè)電阻和4個(gè)電容。圖8所示系統(tǒng)350也可以用一個(gè)四邊形(quad)放大器、4個(gè)電容、和僅僅29個(gè)電阻，包括電位計(jì)和輸出電阻制成。因?yàn)槠洫?dú)特的設(shè)計(jì)，音頻增強(qiáng)系統(tǒng)220和350可以占用最小的器件空間以最小的成本制造，并且能夠?qū)ΜF(xiàn)有立體聲聲象產(chǎn)生令人難以置信的擴(kuò)展。事實(shí)上，整個(gè)系統(tǒng)220可以由一個(gè)半導(dǎo)體基片，或集成電路構(gòu)成。
除了圖7和圖8所示的實(shí)施例，還有一些令人信服的其它方法可以連接相同的器件和獲得如本申請(qǐng)所述對(duì)立體聲信號(hào)的深度增強(qiáng)效果。例如，由差分放大器構(gòu)成的一對(duì)放大器可以分別接收一對(duì)源信號(hào)，還可以分別接收和信號(hào)。這樣，該放大器可以分別產(chǎn)生一個(gè)第一差信號(hào)L-R、和一個(gè)第二差信號(hào)R-L。
此外，音頻增強(qiáng)裝置的另外一些實(shí)施例可以完全不獨(dú)立地產(chǎn)生差信號(hào)。重要的是將由差信號(hào)表示的環(huán)繞空間信息進(jìn)行適當(dāng)?shù)木?。這可以用許多方法實(shí)現(xiàn)，而不必產(chǎn)生差信號(hào)。例如，差信號(hào)信息的分離以及其后的均衡可以數(shù)字化處理，或者在放大器電路的輸入級(jí)同時(shí)進(jìn)行。
利用增強(qiáng)系統(tǒng)220和350對(duì)于差信號(hào)的深度變換已經(jīng)經(jīng)過(guò)仔細(xì)地設(shè)計(jì)以對(duì)于各種應(yīng)用和輸入音頻信號(hào)達(dá)到最佳結(jié)果。使用者的調(diào)節(jié)目前只包括對(duì)輸入調(diào)節(jié)電路中的和信號(hào)和差信號(hào)電平的調(diào)節(jié)。但是，可以使用電位計(jì)代替電阻314和318以使得能夠?qū)Σ钚盘?hào)進(jìn)行自適應(yīng)均衡。
可以用作裝置40、42、44、46、102、和104的其它音頻增強(qiáng)裝置和方法包括如在美國(guó)專利US-4355203(以引用方式全文結(jié)合在本申請(qǐng)中)公開(kāi)的時(shí)間延遲技術(shù)，和在美國(guó)專利US-5105462(以引用方式全文結(jié)合在本申請(qǐng)中)中公開(kāi)的相移技術(shù)。
通過(guò)以上描述和附圖介紹，已經(jīng)表明本發(fā)明與現(xiàn)有的立體聲再現(xiàn)和增強(qiáng)系統(tǒng)相比具有很大的優(yōu)點(diǎn)。雖然以上詳細(xì)描述已經(jīng)表明、闡述、和指出了本發(fā)明的基本的新穎特征，但是應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下對(duì)于圖示裝置的結(jié)構(gòu)和細(xì)節(jié)可以作出各種省略、替代和變換。所以，本發(fā)明的范圍應(yīng)當(dāng)僅由以下的權(quán)利要求書(shū)限定。
權(quán)利要求
1.一種音頻增強(qiáng)裝置，該裝置用于擴(kuò)展在一個(gè)環(huán)繞聲環(huán)境中感覺(jué)的聲信號(hào)聲象，所說(shuō)音頻增強(qiáng)系統(tǒng)包括一個(gè)左前音頻信號(hào)；一個(gè)右前音頻信號(hào)；一個(gè)左后音頻信號(hào)；一個(gè)右后音頻信號(hào)；與所說(shuō)左前音頻信號(hào)和所說(shuō)右前音頻信號(hào)耦合的一個(gè)前增強(qiáng)器，所說(shuō)前增強(qiáng)器通過(guò)產(chǎn)生一組前合成信號(hào)變換所說(shuō)左前音頻信號(hào)和所說(shuō)右前音頻信號(hào)中的環(huán)繞空間信息；與所說(shuō)左前音頻信號(hào)和所說(shuō)左后音頻信號(hào)耦合的一個(gè)左增強(qiáng)器，所說(shuō)左增強(qiáng)器通過(guò)產(chǎn)生一組左合成信號(hào)變換所說(shuō)左前音頻信號(hào)和所說(shuō)左后音頻信號(hào)中的環(huán)繞空間信息；與所說(shuō)左后音頻信號(hào)和所說(shuō)右后音頻信號(hào)耦合的一個(gè)后增強(qiáng)器，所說(shuō)后增強(qiáng)器通過(guò)產(chǎn)生一組后合成信號(hào)變換所說(shuō)左后音頻信號(hào)和所說(shuō)右后音頻信號(hào)中的環(huán)繞空間信息；與所說(shuō)右后音頻信號(hào)和所說(shuō)右前音頻信號(hào)耦合的一個(gè)右增強(qiáng)器，所說(shuō)右增強(qiáng)器通過(guò)產(chǎn)生一組右合成信號(hào)變換所說(shuō)右后音頻信號(hào)和所說(shuō)右前音頻信號(hào)中的環(huán)繞空間信息；一個(gè)左前結(jié)點(diǎn)，用于將所說(shuō)左合成信號(hào)之一與所說(shuō)前合成信號(hào)之一結(jié)合以產(chǎn)生一個(gè)左前輸出信號(hào)；一個(gè)左后結(jié)點(diǎn)，用于將所說(shuō)左合成信號(hào)之一與所說(shuō)后合成信號(hào)之一結(jié)合以產(chǎn)生一個(gè)左后輸出信號(hào)；一個(gè)右后結(jié)點(diǎn)，用于將所說(shuō)右合成信號(hào)之一與所說(shuō)后合成信號(hào)之一結(jié)合以產(chǎn)生一個(gè)右后輸出信號(hào)；一個(gè)右前結(jié)點(diǎn)，用于將所說(shuō)右合成信號(hào)之一與所說(shuō)前合成信號(hào)之一結(jié)合以產(chǎn)生一個(gè)右前輸出信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的音頻增強(qiáng)裝置，其特征在于它還包括一個(gè)第一交迭增強(qiáng)器，所說(shuō)第一交迭增強(qiáng)器與所說(shuō)右前音頻信號(hào)和所說(shuō)左后音頻信號(hào)耦合，所說(shuō)第一交迭增強(qiáng)器通過(guò)產(chǎn)生一個(gè)第一交迭合成信號(hào)和一個(gè)第二交迭合成信號(hào)變換所說(shuō)右前音頻信號(hào)和所說(shuō)左后音頻信號(hào)中的環(huán)繞空間信息。
3.如權(quán)利要求2所述的音頻增強(qiáng)裝置，其特征在于所說(shuō)右前結(jié)點(diǎn)還結(jié)合所說(shuō)第一交迭合成信號(hào)、所說(shuō)右合成信號(hào)之一和所說(shuō)前合成信號(hào)之一以產(chǎn)生所說(shuō)右前輸出信號(hào)。
4.如權(quán)利要求2所述的音頻增強(qiáng)裝置，其特征在于所說(shuō)左后結(jié)點(diǎn)還結(jié)合所說(shuō)第二交迭合成信號(hào)、所說(shuō)左合成信號(hào)之一和所說(shuō)后合成信號(hào)之一以產(chǎn)生所說(shuō)左后輸出信號(hào)。
5.如權(quán)利要求2所述的音頻增強(qiáng)裝置，其特征在于它還包括一個(gè)第二交迭增強(qiáng)器，所說(shuō)第二交迭增強(qiáng)器與所說(shuō)左前音頻信號(hào)和所說(shuō)右后音頻信號(hào)耦合，所說(shuō)第二交迭增強(qiáng)器通過(guò)產(chǎn)生一個(gè)第三交迭合成信號(hào)和一個(gè)第四交迭合成信號(hào)變換所說(shuō)左前音頻信號(hào)和所說(shuō)右后音頻信號(hào)中的環(huán)繞空間信息。
6.如權(quán)利要求5所述的音頻增強(qiáng)裝置，其特征在于所說(shuō)左前結(jié)點(diǎn)還結(jié)合所說(shuō)第三交迭合成信號(hào)、所說(shuō)左合成信號(hào)之一和所說(shuō)前合成信號(hào)之一以產(chǎn)生所說(shuō)左前輸出信號(hào)。
7.如權(quán)利要求5所述的音頻增強(qiáng)裝置，其特征在于所說(shuō)右后結(jié)點(diǎn)還結(jié)合所說(shuō)第四交迭合成信號(hào)、所說(shuō)右合成信號(hào)之一和后合成信號(hào)之一以產(chǎn)生所說(shuō)右后輸出信號(hào)。
8.一種音頻增強(qiáng)裝置，該裝置用于擴(kuò)展的聲音信號(hào)的感知空間聲象，所說(shuō)音頻增強(qiáng)裝置包括至少三個(gè)音頻源信號(hào)；一組音頻增強(qiáng)器，每個(gè)所說(shuō)的音頻增強(qiáng)器與至少兩個(gè)所說(shuō)的音頻源信號(hào)耦合，每個(gè)所說(shuō)的音頻增強(qiáng)器通過(guò)產(chǎn)生一組合成信號(hào)變換所說(shuō)音頻源信號(hào)中的環(huán)繞空間信息；和一組結(jié)合結(jié)點(diǎn)，每個(gè)所說(shuō)的結(jié)合結(jié)點(diǎn)與至少兩個(gè)所說(shuō)合成信號(hào)耦合，所說(shuō)結(jié)合結(jié)點(diǎn)結(jié)合所說(shuō)合成信號(hào)以產(chǎn)生一組輸出音頻信號(hào)使得當(dāng)所說(shuō)輸出音頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)一組揚(yáng)聲器時(shí)所說(shuō)的一組輸出音頻信號(hào)能夠擴(kuò)展感知空間聲象。
9.如權(quán)利要求8所述的音頻增強(qiáng)裝置，其特征在于至少一個(gè)所說(shuō)的音頻增強(qiáng)器通過(guò)在所說(shuō)環(huán)繞空間信息中插入一個(gè)時(shí)間延遲變換所說(shuō)音頻信號(hào)中的所說(shuō)環(huán)繞空間信息。
10.如權(quán)利要求8所述的音頻增強(qiáng)裝置，其特征在于至少一個(gè)所說(shuō)音頻增強(qiáng)器通過(guò)使所說(shuō)環(huán)繞空間信息相移變換所說(shuō)音頻信號(hào)中的所說(shuō)環(huán)繞空間信息。
11.如權(quán)利要求8所述的音頻增強(qiáng)裝置，其特征在于至少一個(gè)所說(shuō)音頻增強(qiáng)器通過(guò)有選擇地強(qiáng)化所說(shuō)環(huán)繞空間信息中的相對(duì)幅值變換所說(shuō)音頻信號(hào)中的所說(shuō)環(huán)繞空間信息。
12.如權(quán)利要求8所述的音頻增強(qiáng)裝置，其特征在于至少一個(gè)所說(shuō)結(jié)合結(jié)點(diǎn)將所說(shuō)合成信號(hào)相加以產(chǎn)生所說(shuō)的一組輸出信號(hào)。
13.如權(quán)利要求8所述的音頻增強(qiáng)裝置，其特征在于至少一個(gè)所說(shuō)結(jié)合結(jié)點(diǎn)包括一個(gè)反相放大器。
14.如權(quán)利要求8所述的音頻增強(qiáng)裝置，其特征在于至少一個(gè)所說(shuō)結(jié)合結(jié)點(diǎn)包括一個(gè)運(yùn)算放大器。
15.一種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，該系統(tǒng)用于擴(kuò)展聲音信號(hào)的感知空間聲象，所說(shuō)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包括一個(gè)計(jì)算機(jī)處理器，其用于存取存儲(chǔ)在一個(gè)計(jì)算機(jī)可存取存儲(chǔ)媒體中的音頻數(shù)據(jù)，所說(shuō)計(jì)算機(jī)處理器還用于將所說(shuō)音頻數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)總線；與所說(shuō)數(shù)據(jù)總線連接的一個(gè)音頻解碼器，所說(shuō)音頻解碼器用于產(chǎn)生至少四個(gè)音頻源信號(hào)；與所說(shuō)音頻源信號(hào)耦合的一組音頻增強(qiáng)器，每個(gè)所說(shuō)的音頻增強(qiáng)器與至少兩個(gè)所說(shuō)音頻源信號(hào)耦合，每個(gè)所說(shuō)的音頻增強(qiáng)器通過(guò)產(chǎn)生一組合成信號(hào)變換所說(shuō)音頻源信號(hào)中的環(huán)繞空間信息；和一組結(jié)合結(jié)點(diǎn)，每個(gè)所說(shuō)的結(jié)合結(jié)點(diǎn)與至少兩個(gè)所說(shuō)合成信號(hào)耦合，所說(shuō)結(jié)合結(jié)點(diǎn)用于結(jié)合所說(shuō)合成信號(hào)以產(chǎn)生一組輸出音頻信號(hào)。
16.如權(quán)利要求15所述的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其特征在于所說(shuō)音頻解碼器是一個(gè)數(shù)字信號(hào)處理器。
17.如權(quán)利要求15所述的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其特征在于所說(shuō)音頻信號(hào)為AC-3兼容音頻信號(hào)。
18.如權(quán)利要求15所述的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其特征在于所說(shuō)四個(gè)音頻信號(hào)中的每一個(gè)對(duì)應(yīng)一個(gè)分立的、全帶寬音頻聲道。
19.如權(quán)利要求15所述的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其特征在于所說(shuō)計(jì)算機(jī)可存取存儲(chǔ)媒體為一個(gè)硬盤。
20.如權(quán)利要求15所述的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其特征在于所說(shuō)計(jì)算機(jī)可存取存儲(chǔ)媒體為壓縮光盤。
21.如權(quán)利要求15所述的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其特征在于所說(shuō)計(jì)算機(jī)可存取存儲(chǔ)媒體為激光盤。
22.一種音頻增強(qiáng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)用于擴(kuò)展聲音信號(hào)的感知空間聲象，所說(shuō)音頻增強(qiáng)系統(tǒng)包括一個(gè)音頻接收器，所說(shuō)音頻接收器用于存取存儲(chǔ)在一個(gè)記錄媒體上的音頻數(shù)據(jù)，所說(shuō)音頻接收器還用于將信息從所說(shuō)記錄媒體傳送到一條通信總線；一個(gè)音頻解碼器，所說(shuō)音頻解碼器與所說(shuō)通信總線相連，所說(shuō)音頻解碼器用于產(chǎn)生至少四個(gè)音頻源信號(hào)；與所說(shuō)音頻源信號(hào)耦合的一組音頻增強(qiáng)器，每個(gè)所說(shuō)的音頻增強(qiáng)器與至少兩個(gè)所說(shuō)音頻源信號(hào)耦合，每個(gè)所說(shuō)音頻增強(qiáng)器通過(guò)產(chǎn)生一組合成信號(hào)變換所說(shuō)音頻源信號(hào)中的環(huán)繞空間信息；和一組結(jié)合結(jié)點(diǎn)，每個(gè)所說(shuō)結(jié)合結(jié)點(diǎn)與至少兩個(gè)所說(shuō)合成信號(hào)耦合，所說(shuō)結(jié)合結(jié)點(diǎn)結(jié)合所說(shuō)合成信號(hào)以產(chǎn)生一組輸出音頻信號(hào)。
23.如權(quán)利要求22所述的音頻增強(qiáng)系統(tǒng)，其特征在于所說(shuō)音頻接收器將音頻位流傳送到所說(shuō)通信總線。
24.如權(quán)利要求22所述的音頻增強(qiáng)系統(tǒng)，其特征在于所說(shuō)音頻接收器將AC-3兼容位流傳送到所說(shuō)通信總線。
25.如權(quán)利要求22所述的音頻增強(qiáng)系統(tǒng)，其特征在于所說(shuō)音頻解碼器通過(guò)將所說(shuō)通信總線上的所說(shuō)信息變換到至少四個(gè)分立的、全帶寬聲道中產(chǎn)生所說(shuō)音頻源信號(hào)。
26.如權(quán)利要求22所述的音頻增強(qiáng)系統(tǒng)，其特征在于所說(shuō)記錄媒體為壓縮光盤。
27.如權(quán)利要求22所述的音頻增強(qiáng)系統(tǒng)，其特征在于所說(shuō)記錄媒體為激光盤。
28.如權(quán)利要求22所述的音頻增強(qiáng)系統(tǒng)，其特征在于所說(shuō)記錄媒體為磁性存儲(chǔ)媒體。
29.如權(quán)利要求22所述的音頻增強(qiáng)系統(tǒng)，其特征在于它還包括與所說(shuō)音頻解碼器相連的錄象磁帶裝置。
30.如權(quán)利要求22所述的音頻增強(qiáng)系統(tǒng)，其特征在于所說(shuō)音頻接收器還處理電視信號(hào)。
31.用于環(huán)繞聲再現(xiàn)環(huán)境中的一種音頻增強(qiáng)系統(tǒng)，其特征在于該環(huán)繞聲環(huán)境具有至少四個(gè)獨(dú)立的音頻源信號(hào)，這些信號(hào)用于驅(qū)動(dòng)位于所說(shuō)再現(xiàn)環(huán)境中并設(shè)置在聽(tīng)者周圍的揚(yáng)聲器，所說(shuō)音頻增強(qiáng)系統(tǒng)變換所說(shuō)音頻源信號(hào)以產(chǎn)生至少四個(gè)增強(qiáng)輸出信號(hào)，當(dāng)將這些增強(qiáng)輸出信號(hào)放大并從揚(yáng)聲器播放時(shí)可使聽(tīng)者產(chǎn)生身臨其境的聲音感覺(jué)，所說(shuō)音頻增強(qiáng)系統(tǒng)包括用于接收第一對(duì)所說(shuō)音頻源信號(hào)的一個(gè)第一增強(qiáng)裝置，所說(shuō)第一增強(qiáng)裝置變換所說(shuō)第一對(duì)源信號(hào)以產(chǎn)生代表所說(shuō)第一對(duì)源信號(hào)的第一和第二合成信號(hào)；用于接收第二對(duì)所說(shuō)音頻源信號(hào)的一個(gè)第二增強(qiáng)裝置，所說(shuō)第二增強(qiáng)裝置變換所說(shuō)第二對(duì)源信號(hào)以產(chǎn)生代表所說(shuō)第二對(duì)源信號(hào)的第三和第四合成信號(hào)；用于接收第三對(duì)所說(shuō)音頻源信號(hào)的一個(gè)第三增強(qiáng)裝置，所說(shuō)第三增強(qiáng)裝置變換所說(shuō)第三對(duì)源信號(hào)以產(chǎn)生代表所說(shuō)第三對(duì)源信號(hào)的第五和第六合成信號(hào)；用于接收第四對(duì)所說(shuō)音頻源信號(hào)的一個(gè)第四增強(qiáng)裝置，所說(shuō)第四增強(qiáng)裝置變換所說(shuō)第四對(duì)源信號(hào)以產(chǎn)生代表所說(shuō)第四對(duì)源信號(hào)的第七和第八合成信號(hào)；用于結(jié)合所說(shuō)合成信號(hào)以產(chǎn)生所說(shuō)至少四個(gè)增強(qiáng)輸出信號(hào)的裝置，所說(shuō)增強(qiáng)輸出信號(hào)產(chǎn)生使聽(tīng)者有身臨其境和真實(shí)感覺(jué)的聲場(chǎng)，所說(shuō)至少四個(gè)增強(qiáng)輸出信號(hào)包括一個(gè)第一輸出信號(hào)，表示所說(shuō)第一合成信號(hào)與所說(shuō)第三合成信號(hào)的復(fù)合信號(hào)；一個(gè)第二輸出信號(hào)，表示所說(shuō)第二合成信號(hào)與所說(shuō)第五合成信號(hào)的復(fù)合信號(hào)；一個(gè)第三輸出信號(hào)，表示所說(shuō)第四合成信號(hào)與所說(shuō)第七合成信號(hào)的復(fù)合信號(hào)；一個(gè)第四輸出信號(hào)，表示所說(shuō)第六合成信號(hào)與所說(shuō)第八合成信號(hào)的復(fù)合信號(hào)。
32.如權(quán)利要求31所述的音頻增強(qiáng)系統(tǒng)，其特征在于所說(shuō)至少四個(gè)音頻源信號(hào)包括用于驅(qū)動(dòng)一個(gè)左前揚(yáng)聲器的一個(gè)信號(hào)Lf；用于驅(qū)動(dòng)一個(gè)右前揚(yáng)聲器的一個(gè)信號(hào)Rf；用于驅(qū)動(dòng)一個(gè)左后揚(yáng)聲器的一個(gè)信號(hào)Lr；和用于驅(qū)動(dòng)一個(gè)右后揚(yáng)聲器的一個(gè)信號(hào)Rr。
33.如權(quán)利要求32所述的音頻增強(qiáng)系統(tǒng)，其特征在于所說(shuō)第一對(duì)源信號(hào)包括信號(hào)Lf和Rf；所說(shuō)第二對(duì)源信號(hào)包括信號(hào)Lf和Lr；所說(shuō)第三對(duì)源信號(hào)包括信號(hào)Rf和Rr；所說(shuō)第四對(duì)源信號(hào)包括信號(hào)Lr和Rr。
34.如權(quán)利要求31所述的音頻增強(qiáng)系統(tǒng)，其特征在于所說(shuō)用于結(jié)合所說(shuō)合成信號(hào)的裝置是一個(gè)電子加法器。
35.如權(quán)利要求31所述的音頻增強(qiáng)系統(tǒng)，其特征在于它還包括用于接收第五對(duì)所說(shuō)音頻源信號(hào)的一個(gè)第五增強(qiáng)裝置，所說(shuō)第五增強(qiáng)裝置變換所說(shuō)第五對(duì)源信號(hào)以產(chǎn)生代表示所說(shuō)第五對(duì)源信號(hào)的第九和第十合成信號(hào)；用于接收第六對(duì)所說(shuō)音頻源信號(hào)的一個(gè)第六增強(qiáng)裝置，所說(shuō)第六增強(qiáng)裝置變換所說(shuō)第六對(duì)源信號(hào)以產(chǎn)生代表示所說(shuō)第六對(duì)源信號(hào)的第十一和第十二合成信號(hào)；所說(shuō)第一輸出信號(hào)為所說(shuō)第一合成信號(hào)、所說(shuō)第三合成信號(hào)和所說(shuō)第十一合成信號(hào)的復(fù)合信號(hào)；所說(shuō)第二輸出信號(hào)為所說(shuō)第二合成信號(hào)、所說(shuō)第五合成信號(hào)和所說(shuō)第十合成信號(hào)的復(fù)合信號(hào)；所說(shuō)第三輸出信號(hào)為所說(shuō)第四合成信號(hào)、所說(shuō)第七合成信號(hào)和所說(shuō)第九合成信號(hào)的復(fù)合信號(hào)；所說(shuō)第四輸出信號(hào)為所說(shuō)第六合成信號(hào)、所說(shuō)第八合成信號(hào)和所說(shuō)第十二合成信號(hào)的復(fù)合信號(hào)。
36.如權(quán)利要求31所述的音頻增強(qiáng)系統(tǒng)，其特征在于所說(shuō)第一、第二、第三和第四增強(qiáng)裝置通過(guò)有選擇地強(qiáng)化在所說(shuō)相應(yīng)對(duì)的源信號(hào)中的環(huán)繞空間信息而變換所說(shuō)的相應(yīng)對(duì)的源信號(hào)。
37.如權(quán)利要求31所述的音頻增強(qiáng)系統(tǒng)，其特征在于所說(shuō)音頻增強(qiáng)系統(tǒng)形成在一塊半導(dǎo)體基片上。
38.如權(quán)利要求31所述的音頻增強(qiáng)系統(tǒng)，其特征在于所說(shuō)音頻增強(qiáng)系統(tǒng)用一個(gè)數(shù)字信號(hào)處理器實(shí)現(xiàn)。
39.如權(quán)利要求31所述的音頻增強(qiáng)系統(tǒng)，其特征在于每個(gè)所說(shuō)的輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)放大并傳送到設(shè)置在環(huán)繞聲環(huán)境中的聽(tīng)者周圍的一組揚(yáng)聲器中。
40.供立體聲信號(hào)解碼器使用的一種音頻增強(qiáng)系統(tǒng)，所說(shuō)解碼器產(chǎn)生利用設(shè)置在一個(gè)環(huán)繞聲環(huán)境中的一組揚(yáng)聲器播放的多聲道音頻信號(hào)，所說(shuō)音頻增強(qiáng)系統(tǒng)包括一個(gè)增強(qiáng)裝置，用于將從信號(hào)解碼器輸出的一組多聲道音頻信號(hào)分組成若干獨(dú)立的音頻信號(hào)對(duì)，所說(shuō)增強(qiáng)裝置變換每個(gè)所說(shuō)的獨(dú)立的信號(hào)對(duì)以產(chǎn)生獨(dú)立的合成信號(hào)對(duì)；用于結(jié)合所說(shuō)合成信號(hào)以產(chǎn)生增強(qiáng)的音頻輸出信號(hào)的一個(gè)電路，每個(gè)所說(shuō)增強(qiáng)音頻輸出信號(hào)包括出自第一對(duì)合成信號(hào)的一個(gè)第一合成信號(hào)和出自第二對(duì)合成信號(hào)的一個(gè)第二合成信號(hào)。
41.如權(quán)利要求40所述的音頻增強(qiáng)系統(tǒng)，其特征在于所說(shuō)增強(qiáng)裝置包括四個(gè)獨(dú)立的增強(qiáng)裝置，每個(gè)所說(shuō)的增強(qiáng)裝置接收所說(shuō)獨(dú)立音頻信號(hào)對(duì)中的一對(duì)。
42.如權(quán)利要求41所述的音頻增強(qiáng)系統(tǒng)，其特征在于所說(shuō)的一組多聲道音頻信號(hào)包括一個(gè)左前信號(hào)Lf；一個(gè)右前信號(hào)Rf；一個(gè)左后信號(hào)Lr；和一個(gè)右后信號(hào)Rr，其中第一對(duì)所說(shuō)音頻信號(hào)包括Lf和Rf；第二對(duì)所說(shuō)音頻信號(hào)包括Lf和Lr；第三對(duì)所說(shuō)音頻信號(hào)包括Rf和Rr；第四對(duì)所說(shuō)音頻信號(hào)包括Lr和Rr。
43.如權(quán)利要求40所述的音頻增強(qiáng)系統(tǒng)，其特征在于所說(shuō)的一組多聲道音頻信號(hào)包括四個(gè)獨(dú)立的信號(hào)，所說(shuō)增強(qiáng)裝置包括六個(gè)獨(dú)立的增強(qiáng)裝置，每個(gè)所說(shuō)增強(qiáng)裝置接收所說(shuō)獨(dú)立的音頻信號(hào)對(duì)中的一對(duì)。
44.如權(quán)利要求40所述的音頻增強(qiáng)系統(tǒng)，其特征在于所說(shuō)增強(qiáng)裝置分離所說(shuō)獨(dú)立的音頻信號(hào)對(duì)中的環(huán)繞空間信息，并在所說(shuō)環(huán)繞空間信息中插入時(shí)間延遲。
45.如權(quán)利要求40所述的音頻增強(qiáng)系統(tǒng)，其特征在于所說(shuō)增強(qiáng)裝置分離所說(shuō)獨(dú)立的音頻信號(hào)對(duì)中的環(huán)繞空間信息，并使所說(shuō)環(huán)繞空間信息相移。
46.如權(quán)利要求40所述的音頻增強(qiáng)系統(tǒng)，其特征在于所說(shuō)增強(qiáng)裝置分離所說(shuō)獨(dú)立的音頻信號(hào)對(duì)中的環(huán)繞空間信息，并有選擇地強(qiáng)調(diào)所說(shuō)環(huán)繞空間信息的相對(duì)幅值。
47.供立體聲信號(hào)解碼器使用的一種音頻增強(qiáng)系統(tǒng)，所說(shuō)解碼器具有從設(shè)置在一個(gè)環(huán)繞聲環(huán)境中的一組揚(yáng)聲器播放的多聲道信號(hào)，所說(shuō)音頻增強(qiáng)系統(tǒng)包括用于將由信號(hào)解碼器產(chǎn)生的多聲道音頻信號(hào)中的至少一部分分組成若干獨(dú)立的音頻信號(hào)對(duì)的裝置，所說(shuō)用于分組的裝置還包括用于變換每對(duì)所說(shuō)獨(dú)立信號(hào)以產(chǎn)生若干對(duì)獨(dú)立的合成信號(hào)的裝置；和用于結(jié)合所說(shuō)合成信號(hào)以產(chǎn)生增強(qiáng)的音頻輸出信號(hào)的裝置，每個(gè)所說(shuō)的增強(qiáng)音頻輸出信號(hào)包括出自第一對(duì)合成信號(hào)的一個(gè)第一合成信號(hào)和出自第二對(duì)合成信號(hào)的一個(gè)第二合成信號(hào)。
48.用于立體聲信號(hào)解碼器的一種音頻增強(qiáng)裝置，所說(shuō)解碼器產(chǎn)生四個(gè)不同的音頻源信號(hào)，這些信號(hào)由設(shè)置在一個(gè)收聽(tīng)環(huán)境中的一組揚(yáng)聲器播放，所說(shuō)音頻增強(qiáng)裝置包括用于輸入所說(shuō)音頻源信號(hào)并變換所說(shuō)音頻源信號(hào)以產(chǎn)生一組合成音頻信號(hào)的一個(gè)電子裝置，每個(gè)音頻源信號(hào)作為至少一個(gè)其它音頻源信號(hào)的函數(shù)加以變換；用于接收所說(shuō)合成音頻信號(hào)和有選擇地結(jié)合所說(shuō)合成音頻信號(hào)以產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于所說(shuō)音頻源信號(hào)的增強(qiáng)音頻輸出信號(hào)的一個(gè)電子加法電路，每個(gè)增強(qiáng)音頻輸出信號(hào)包括已經(jīng)作為一個(gè)對(duì)應(yīng)的音頻源信號(hào)函數(shù)加以變換的合成信號(hào)。
49.用于在一個(gè)環(huán)繞聲再現(xiàn)環(huán)境中增強(qiáng)聲音的一種方法，其中所說(shuō)環(huán)繞聲環(huán)境具有至少四個(gè)獨(dú)立音頻源信號(hào)，這些信號(hào)用于驅(qū)動(dòng)位于所說(shuō)再現(xiàn)環(huán)境中并設(shè)置在聽(tīng)者周圍的若干揚(yáng)聲器，所說(shuō)增強(qiáng)方法包括以下步驟提供在播放所記錄的音頻信號(hào)過(guò)程中從一個(gè)立體聲信號(hào)解碼器產(chǎn)生的四個(gè)音頻源信號(hào)；和變換所說(shuō)四個(gè)音頻源信號(hào)以產(chǎn)生四個(gè)對(duì)應(yīng)的增強(qiáng)音頻信號(hào)，其中將四個(gè)增強(qiáng)音頻信號(hào)中的每一個(gè)作為它的對(duì)應(yīng)音頻源信號(hào)和至少兩個(gè)附加音頻源信號(hào)的函數(shù)加以變換，當(dāng)將增強(qiáng)音頻信號(hào)放大并從再現(xiàn)環(huán)境的揚(yáng)聲器播放時(shí)所說(shuō)增強(qiáng)音頻信號(hào)產(chǎn)生令聽(tīng)者如身臨其境的聲音感覺(jué)。
50.如權(quán)利要求49所述的方法，其特征在于還包括將所說(shuō)增強(qiáng)音頻信號(hào)放大以便能夠由環(huán)繞聲再現(xiàn)環(huán)境中的揚(yáng)聲器再現(xiàn)的附加步驟。
51.如權(quán)利要求49所述的方法，其特征在于將每一個(gè)所說(shuō)音頻源信號(hào)作為所說(shuō)至少兩個(gè)附加源信號(hào)的函數(shù)加以變換以產(chǎn)生兩個(gè)合成信號(hào)，并且將對(duì)應(yīng)于一個(gè)共用音頻源信號(hào)的所說(shuō)合成信號(hào)結(jié)合以形成所說(shuō)的增強(qiáng)音頻信號(hào)。
52.用于增強(qiáng)為在環(huán)繞聲環(huán)境中播放而產(chǎn)生的一組音頻源信號(hào)的一種方法，其中所說(shuō)音頻源信號(hào)用于驅(qū)動(dòng)設(shè)置在一個(gè)聽(tīng)者周圍的若干揚(yáng)聲器，所說(shuō)音頻源信號(hào)包括一個(gè)左前信號(hào)(Lf)，一個(gè)右前信號(hào)(Rf)，一個(gè)左后信號(hào)(Lr)，和一個(gè)右后信號(hào)(Rr)，所說(shuō)增強(qiáng)方法包括以下步驟從所說(shuō)源信號(hào)Lf和Rf產(chǎn)生第一和第二合成信號(hào)，其中將所說(shuō)第一和第二合成信號(hào)作為源信號(hào)Lf和Rf的函數(shù)加以變換，所說(shuō)第一合成信號(hào)對(duì)應(yīng)于信號(hào)Lf，所說(shuō)第二合成信號(hào)對(duì)應(yīng)于信號(hào)Rf；從所說(shuō)源信號(hào)Lf和Lr產(chǎn)生第三和第四合成信號(hào)，其中將所說(shuō)第三和第四合成信號(hào)作為源信號(hào)Lf和Lr的函數(shù)加以變換，所說(shuō)第三合成信號(hào)對(duì)應(yīng)于信號(hào)Lf，所說(shuō)第四合成信號(hào)對(duì)應(yīng)于信號(hào)Lr；從所說(shuō)源信號(hào)Rf和Rr產(chǎn)生第五和第六合成信號(hào)，其中將所說(shuō)第五和第六合成信號(hào)作為源信號(hào)Rf和Rr的函數(shù)加以變換，所說(shuō)第五合成信號(hào)對(duì)應(yīng)于信號(hào)Rf，所說(shuō)第六合成信號(hào)對(duì)應(yīng)于信號(hào)Rr；從所說(shuō)源信號(hào)Lr和Rr產(chǎn)生第七和第八合成信號(hào)，其中將所說(shuō)第七和第八合成信號(hào)作為源信號(hào)Lr和Rr的函數(shù)加以變換，所說(shuō)第七合成信號(hào)對(duì)應(yīng)于信號(hào)Lr，所說(shuō)第八合成信號(hào)對(duì)應(yīng)于信號(hào)Rr；將所說(shuō)第一和第三合成信號(hào)結(jié)合以產(chǎn)生復(fù)合和增強(qiáng)的左前輸出信號(hào)Lf(enhanced)，用于在所說(shuō)環(huán)繞聲環(huán)境中再現(xiàn)；將所說(shuō)第二和第五合成信號(hào)結(jié)合以產(chǎn)生復(fù)合和增強(qiáng)的右前輸出信號(hào)Rf(enhanced)，用于在所說(shuō)環(huán)繞聲環(huán)境中再現(xiàn)；將所說(shuō)第四和第七合成信號(hào)結(jié)合以產(chǎn)生復(fù)合和增強(qiáng)的左后輸出信號(hào)Lr(enhanced)，用于在所說(shuō)環(huán)繞聲環(huán)境中再現(xiàn)；和將所說(shuō)第六和第八合成信號(hào)結(jié)合以產(chǎn)生復(fù)合和增強(qiáng)的右后輸出信號(hào)Rr(enhanced)，用于在所說(shuō)環(huán)繞聲環(huán)境中再現(xiàn)。
53.如權(quán)利要求52所述的用于增強(qiáng)一組音頻源信號(hào)的方法，其特征在于所說(shuō)八個(gè)合成信號(hào)中的每一個(gè)都包含環(huán)繞空間信息，這些信息已經(jīng)相對(duì)于在所說(shuō)對(duì)應(yīng)源信號(hào)中的環(huán)繞空間信息均衡化，以獲得相對(duì)于任何兩個(gè)所說(shuō)增強(qiáng)的輸出信號(hào)擴(kuò)展的感覺(jué)聲舞臺(tái)。
54.用于增強(qiáng)為在環(huán)繞聲環(huán)境中播放而產(chǎn)生的一組音頻源信號(hào)的一種方法，其中所說(shuō)音頻源信號(hào)用于驅(qū)動(dòng)設(shè)置在一個(gè)聽(tīng)者周圍的若干揚(yáng)聲器，所說(shuō)音頻源信號(hào)包括一個(gè)左前信號(hào)(Lf)，一個(gè)右前信號(hào)(Rf)，一個(gè)左后信號(hào)(Lr)，和一個(gè)右后信號(hào)(Rr)，所說(shuō)增強(qiáng)方法包括變換所說(shuō)音頻源信號(hào)以產(chǎn)生四個(gè)對(duì)應(yīng)的增強(qiáng)音頻信號(hào)，其中四個(gè)增強(qiáng)音頻信號(hào)中的每一個(gè)都根據(jù)下列公式作為其對(duì)應(yīng)的音頻源信號(hào)和至少兩個(gè)附加音頻源信號(hào)的函數(shù)加以變換Lf(enhanced)=K1(M1(Lf,Rf)+M2(Lf,Lr))Rf(enhanced)=K2(M3(Lf,Rf)+M4(Rf,Rr))，Lr(enhanced)=K3(M5(Lf,Lr)+M6(Lf,Rr))，以及Rr(enhanced)=K4(M7(Rf,Rr)+M8(Lf,Rf))，其中M1-M8是表示對(duì)于音頻源信號(hào)變換量和類型的獨(dú)立變量，K1-K4為確定增強(qiáng)音頻信號(hào)增益的獨(dú)立變量。
55.如權(quán)利要求54所述用于增強(qiáng)一組音頻源信號(hào)的方法，其特征在于這些獨(dú)立變量M1-M8表示在相應(yīng)的音頻源信號(hào)中存在的環(huán)繞空間信息的均衡。
全文摘要
用于一個(gè)環(huán)繞聲環(huán)境中的一種音頻增強(qiáng)系統(tǒng)利用多聲道、多揚(yáng)聲器再現(xiàn)環(huán)境產(chǎn)生更加自然和連續(xù)的聲場(chǎng)。將在錄音時(shí)產(chǎn)生的用于驅(qū)動(dòng)設(shè)置一個(gè)聽(tīng)者前后的多個(gè)揚(yáng)聲器的多聲道音頻源信號(hào)分離成對(duì),并且進(jìn)行處理以產(chǎn)生相應(yīng)的合成音頻信號(hào)對(duì)。每一對(duì)合成音頻信號(hào)至少部分地是從在兩個(gè)相應(yīng)的音頻源信號(hào)中存在的信息中產(chǎn)生的。然后將各個(gè)合成音頻信號(hào)有選擇地結(jié)合以形成增強(qiáng)的輸出信號(hào),從而將每個(gè)增強(qiáng)輸出信號(hào)作為一組音頻源信號(hào)的函數(shù)加以變換。
文檔編號(hào)H04S5/00GK1223064SQ97195716
公開(kāi)日1999年7月14日 申請(qǐng)日期1997年4月28日 優(yōu)先權(quán)日1996年4月30日
發(fā)明者A·I·克萊曼 申請(qǐng)人:Srs實(shí)驗(yàn)室公司