CN101138276A - 环绕声系统 - Google Patents

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Abstract

一种环绕声系统，其中扬声器阵列中的每个声道的声束的输出方向能够在不要求用户进行任何复杂操作的情况下被优化。参数设置控制部分(6)进行控制以从扬声器阵列(1)输出声束并旋转这些声束的输出方向。此外，参数设置控制部分(6)在声束的输出方向被旋转时根据麦克风(7)感测到的声压的变化，来确定扬声器阵列(1)中的多个声道中的至少一部分的声束的输出方向。参数设置控制部分(6)根据由声压的改变所确定的声道的输出方向来确定其它声道的声束的输出方向。

Description

环绕声系统
技术领域
本发明涉及一种环绕声系统，其使用扬声器阵列来形成声场使收听者仿佛被声场环绕。
背景技术
环绕声系统能够从布置在收听者的前面和后面的多个扬声器中发出声音以在现场给收听者提供洪亮的声音。但是，在环绕声系统中，扬声器必须被布置在收听者的前面和后面。由于这个原因，环绕声系统不适合用在小房间中。此外，存在一个问题，因为信号线必须在房间中环绕布置，则用于把音频放大器每个声道的输出信号给至布置在收听者前面和后面的扬声器的信号线是个障碍。作为解决上述问题的技术，专利文档1和2说明了以把高方向性的扬声器阵列布置在收听者的前面以使从上述的扬声器阵列输出的和声音空间的墙壁反射的声束都到达收听者的方式来省略后面的扬声器的技术。
专利文档1：JP-A-6-205496
专利文档2：JP-A-2004-179711
发明内容
在扬声器阵列中，从普通的音频信号中获得的延迟音频信号给至安装在阵列中的多个扬声器单元。调整延迟音频信号的相位以产生具有预期方向性的声束。在背景技术的环绕声系统中，此调整依赖于收听者的耳朵手动完成。因此，对于普通用户来说，难以正确地控制每个声道的声束的输出方向以使声束到达收听位置。特别是对于环绕声道，由墙壁反射的声束应该被传送到收听位置。因此，有一个问题是，更难以设置来自扬声器阵列的每个环绕声道的声束的输出方向。
本发明是在考虑了上述情况而开发的。本发明的目标是提供一个环绕声系统，其中扬声器阵列中的每个声道的声束的输出方向能够在不要求用户做出复杂操作的情况下被优化。
根据本发明的一种环绕声系统包括：扬声器阵列，其具有多个扬声器单元并输出多个声道的声束以使声束被直接传送到收听位置或由墙壁反射的声束被传送到收听位置；信号处理单元，其从多个声道的音频信号中产生驱动信号，该驱动信号驱动多个扬声器单元以使与多个声道的音频信号相对应的声束从扬声器阵列以预定的输出方向输出；拾音单元，其用来感测在扬声器阵列前面的收听位置的声压；控制单元，其用来进行控制以旋转从扬声器阵列输出的声束的输出方向；及输出方向确定单元，其在声束的输出方向被旋转时根据拾音单元感测到的声压的改变来确定扬声器阵列的多个声道中至少一部分的声束的输出方向；如果有些声道，其声束的输出方向不能根据感测到的声压的改变来确定，则输出方向确定单元根据被确定的声道的声束的输出方向来计算不能被确定的声道的声束的输出方向。
更理想的是，多个声道包括一个中央声道、一个前声道和一个环绕声道；输出方向确定单元在声束的输出方向被旋转时根据拾音单元感测到的声压的改变来确定上述的中央声道和前声道的声束的输出方向；并且输出方向确定单元在上述的环绕声道的声束的输出方向不能被确定时把上述的环绕声道的声束的输出方向确定为把中央声道的声束的输出方向和前声道的声束的输出方向间的夹角一分为二的方向。
更理想的是，多个声道包括一个中央声道、一个右前声道、一个左前声道、一个右环绕声道和一个左环绕声道；输出方向确定单元在声束的输出方向被旋转时根据拾音单元感测到的声压的改变来确定上述的中央声道、右前声道和左前声道的声束的输出方向；并且当上述的右环绕声道和左环绕声道的声束的输出方向不能被确定并且上述的中央声道的声束的输出方向相对于扬声器阵列的正面方向倾向于左或右时，输出方向确定单元把中央声道的声束的输出方向所倾向的右和左环绕声道中的一个的声束的输出方向确定为把中央声道的声束的输出方向所倾向的前声道的声束的输出方向和中央声道的声束的输出方向间的夹角一分为二的方向，并把与中央声道的声束输出方向所倾向的环绕声道相对的另一个环绕声道的声束的输出方向确定为把与中央声道的声束输出方向所倾向的前声道相对的另一个前声道的声束输出方向和扬声器阵列的正面方向间的夹角一分为二的方向。
更理想的是，在中央声道的声束输出方向所倾向的环绕声道的声束输出方向已经被确定为把中央声道的声束输出方向所倾向的前声道的声束输出方向和中央声道的声束输出方向之间的夹角一分为二的方向的情况下，当中央声道的声束输出方向所倾向的前声道的声束输出方向和中央声道的声束输出方向之间的夹角小于阈值时，输出方向确定单元不使用中央声道的声束的被确定的输出方向所倾向的环绕声道的声束，而是把中央声道的声束输出方向所倾向的环绕声道的声束输出方向确定为与中央声道的声束的输出方向所倾向的前声道的声束输出方向相同的方向。
更理想的是，多个声道包括一个中央声道、一个右前声道、一个左前声道、一个右环绕声道和一个左环绕声道；输出方向确定单元在声束的输出方向被旋转时根据拾音单元感测到的声压的改变来确定上述的中央声道的声束输出方向及上述的右前声道和左前声道中的一个的声束输出方向；并且当另一个前声道、右环绕声道和左环绕声道的声束的输出方向不能被确定时，输出方向确定单元把另一个前声道的声束的输出方向确定为相对于扬声器阵列的正面方向与一个前声道的声束的输出方向对称的方向，及把上述的右环绕声道和左环绕声道的每一个的声束的输出方向确定为把与环绕声道的声束输出方向在同一侧的前声道的声束输出方向和扬声器阵列的正面方向之间的夹角一分为二的方向。
更理想的是，多个声道包括一个中央声道、一个右前声道、一个左前声道、一个右环绕声道和一个左环绕声道；输出方向确定单元在声束的输出方向被旋转时根据拾音单元感测到的声压的改变来确定上述的中央声道、右前声道和左前声道的声束的输出方向；并且在上述的右环绕声道和左环绕声道的声束的输出方向不能被确定但中央声道的声束的输出方向沿着扬声器阵列的正面方向时，根据对从扬声器阵列向扬声器阵列的正面方向输出的并由拾音单元感测到的声束的脉冲的响应以及右前声道和左前声道的声束的输出方向，输出方向确定单元获得带有围绕扬声器阵列的墙壁的空间的大小以及在该空间中的收听位置和该收听位置的相关位置，并根据空间大小和收听位置的相关位置的结果计算上述的右环绕声道和左环绕声道的声束的输出方向。
根据这样配置的环绕声系统，在声束的输出方向被旋转时根据拾音单元感测到的声压的改变来确定扬声器阵列中至少一部分声道的声束的输出方向。当有些声道，其输出方向不能根据声束的声压的改变来确定，则这些未被确定的声道的输出方向通过其它被确定的声道的输出方向计算得到。因此，能够在不要求用户进行复杂的操作的情况下优化扬声器阵列中每个声道的声束的输出方向，这样，可以提供给用户一个舒适的环绕声再现环境。
附图说明
图1是示出根据本发明第一实施例的环绕声系统的构造的框图；
图2是用于说明在相同的系统中由参数设置控制部分处理的内容的视图。
图3是用于说明在相同的系统中由参数设置控制部分处理的内容的图表。
图4是用于说明根据本发明第二实施例的环绕声系统的操作的图表。
图5是示出在相同实施例中测量的脉冲响应的波形图。
图6是用于说明在相同的实施例中由参数设置控制部分处理的内容的视图。
标号说明
1扬声器阵列
2-1到2-5信号处理部分
4测量声束产生控制部分
5声束方向控制部分
6参数设置控制部分
7麦克风
具体实施方式
下面将参照附图说明本发明的实施例。
<第一实施例>
图1是示出根据本发明的第一实施例的环绕声系统的构造的框图。这个环绕声系统具有扬声器阵列1、五个信号处理部分2-k(k＝1到5)和加法器组3。上述的扬声器阵列1是由n(n是复数)个布置成直线或阵列的不定向扬声器单元组成的。信号处理部分2-k处理扬声器中央声道C、左前声道FL、右前声道FR、左环绕声道SL和右环绕声道SR的音频信号。
这里，每个信号处理部分2-k(k＝1到5)，比如，是DSP(数字信号处理器)，来执行滤波处理21、时间校准处理22和方向性控制处理23，作为对应于信号处理部分2-k(k＝1到5)的处理。
在这个实施例中，对应于一个声道的声束从扬声器阵列1中输出，并直接到达收听位置。对应于另一个声道的声束被墙壁反射一次或多次形成收听空间，并到达收听位置。以这样的方式，从声束由扬声器阵列1中输出的位置到声束到达收听位置这一路径中损耗的频率特性及声束的传输时间通常各个声道的情况都不相同。滤波处理21是补偿相应声道的声束的传输路径中的损耗的手段。时间校准处理22是补偿一个声道的声束和另一个声道的声束间传输时间的差的手段。
方向性控制处理23从受到滤波处理21和时间校准处理22处理的音频信号中产生多个延迟音频信号。延迟音频信号用于驱动扬声器阵列1中的多个扬声器单元。这里，在对应于一个声道的信号处理部分2-k的方向性控制处理23中，每个延迟音频信号和它的原音频信号间的延迟时间是根据扬声器阵列1中声道针对声道提前确定其方向的声束的输出方向来确定的。将在后面说明确定声束的输出方向的手段。加法器组3是这样一种设备，其用来把信号处理部分2-k(k＝1到5)的方向性控制处理23输出的延迟音频信号中对应于同一扬声器单元的那些相互相加并把其作为驱动每个扬声器单元的驱动信号来输出。
这个实施例的特征在于在环绕声系统中提供输出方向确定部分10以及上述的设备。输出方向确定部分10具有作为拾音单元的麦克风7、测量声束产生控制部分4、声束方向控制部分5和参数设置控制部分6。
这里，麦克风7是拾音单元，用来安装在扬声器阵列1所处的收听空间的收听位置。测量声束产生控制部分4是这样一个电路，用于在参数设置控制部分6控制下产生音频信号以从扬声器阵列1输出测量声束。为了输出测量声束，参数设置控制部分6打开在信号处理部分2-1的输入部分中的开关SW1。这样，测量声束产生控制部分4输出的音频信号给至信号处理部分2-1。声束方向控制部分5是这样一个设备，用于根据来自参数设置控制部分6的命令进行控制以产生用于从扬声器阵列1在预定的方向上输出的每个声道的声束的延迟音频信号。在为每个声道确定声束的输出方向的处理中，声束方向控制部分5用来根据参数设置控制部分6的命令控制在信号处理部分2-1中产生延迟音频信号的延迟时间，以便扬声器阵列1中的测量声束的输出方向以恒角速度旋转。
当执行优化声束输出方向的处理的命令给至参数设置控制部分6时，参数设置控制部分6控制提供音频信号作为从测量声束产生控制部分4到信号处理部分2-1的测量声束的基础，并向声束方向控制部分5发送命令来产生以恒角速度旋转的声束。之后，参数设置控制部分6掌握从扬声器阵列1输出的测量声束的输出方向的旋转角度的变化，并基于旋转角的变化与由麦克风感测到的在收听位置处的声压的变化之间的关系，根据5声道音频信号确定从扬声器阵列1中输出的声束的多个声道中至少一部分的输出方向。如果有一个声道的输出方向没有通过上述的关系确定下来，则参数设置控制部分6根据麦克风7感测到的声压变化所确定的声道的声束输出方向来决定上述声道的声束的输出方向。然后参数设置控制部分6执行由信号处理部分2-k(k＝1到5)的各个方向性控制处理23输出的多个延迟音频信号的延迟量的设置，这样具有确定的输出方向的每个声道的声束将从扬声器阵列1输出。
在下面将说明该实施例的操作。在这个实施例中，每个声道的音频信号从扬声器阵列1中输出以作为具有由输出方向确定部分10事先为每个声道确定的输出方向的方向性的声束。这里，为每个声道确定声束的输出方向的方式根据扬声器阵列1安装的房间的形状和大小及房间、扬声器阵列1在房间中的位置和收听位置的关系而不同。下面将参照附图2(a)到(d)和图3(a)到(d)来说明不同的示例。
在第一个示例中，如图2(a)所示的环境，执行优化声束输出方向的处理的命令通过操作部分(未示出)的操作给至环绕声系统的参数设置控制部分6。以恒角速度旋转的测量声束从扬声器阵列1中输出来响应这个命令。同时，放置在收听位置P的麦克风7的输出信号给至参数设置控制部分6。结果，如图3(a)所示，由参数设置控制部分6得到显示声束的旋转角和麦克风7感测到的收听位置处的声压之间关系的特征曲线。
在之后说明的图3(a)和图3(b)到(d)中，横坐标表示水平面中基准轴和声束的输出方向之间的夹角ф，纵坐标表示麦克风7感测到的声压。在这个实施例中，当从收听位置观看，基准轴位于扬声器阵列1的左侧。与基准轴同方向的角ф为0°，扬声器阵列1的正面方向的角ф是90°，扬声器阵列1的右边方向是180°。
参数设置控制部分6在上述得到的特性曲线中获得比阈值高的声压的峰值。上述的中央声道C、左前声道L、右前声道R、左环绕声道SL和右环绕声道SR中的至少一部分的声束输出方向是根据这个获得的声压峰值的幅度和上述峰值所在的声束的角ф来确定的。在如图3(a)所示的示例中，上述的特征曲线有三个比阈值高的声压峰值。这些峰值中，最高的一个是在接近90°的角фc处获得的。可以认为，在这个角фc输出的声束直接到达位于扬声器阵列1前面的收听位置P。因此，参数设置控制部分6把对应于角фc处的方向确定为中央声道C的声束的输出方向。
在特性曲线中，在输出方向上有与最高峰值两侧的角фl(фl<фc)和角фr(фr>фc)相对应的两个峰值。上述两个峰值在声压上比最高峰值稍低。这里，可以认为，在对应于角фl(фr)的方向上从扬声器阵列1输出的和由扬声器阵列1的左(右)侧的墙壁反射的声束都到达收听位置P时，角фl(фr)的峰值出现。因此，参数设置控制部分6把对应于角фl和角фr的方向分别确定为前声道L和R的声束的输出方向。
对于环绕声道SL(SR)，理想情况是确定每个声道的声束的输出方向，以便从扬声器阵列1输出的和由收听位置左(右)侧的墙壁和其后面的墙壁反射的声束都将到达收听位置P。但是，在这样的输出方向上输出的声束在声束被反射两次后才到达收听位置。因此，在收听位置P感测到的声束的声压是低的。因此，即使在角ф处从扬声器阵列1输出的和两次反射的声束都到达收听位置P，声压的任一个峰值也很难出现在特征曲线的角ф处。即使声压的峰值出现了，峰值也是相当低的，以致于很难发现上述的峰值。因而，很可能环绕声道的声束的输出方向不能根据对应于角ф变化的声压变化来确定。在这种情况下，参数设置控制部分6以下面的方式确定环绕声道的声束的输出方向。
即对于环绕声道SL，角фsl＝(фc+фl)/2是计算中央声道C的输出方向的被确定的角фc和前声道L的输出方向的被确定的角фl的平均值。对应于这个角фs l的方向被确定为环绕声道SL的声束的输出方向。在这种情况下，如图2(a)和图3(a)所示，环绕声道SL和前声道L的输出方向之间的夹角фl等于环绕声道SL和中央声道C的输出方向之间的夹角ф2。环绕声道SL的输出方向是把中央声道C的输出方向和前声道L的输出方向之间的夹角一分为二的方向。环绕声道SR以同样的方式确定。计算出角фsr＝(фc+фr)/2，它是中央声道C的输出方向的角фc和前声道R的输出方向的角фr的平均值。对应于这个角фsr的方向被确定为环绕声道SR的声束的输出方向。
在上述的方式中，这个示例中的环绕声道SL和SR的输出方向不是通过设置声束的几何路径获得的，而是对这些声道的声束的方向给出一定程度的扩展使上述的声束被多方向地漫射出去。这样可以获得合适的声场。
在第二个示例中，如图3(b)所示的特征曲线由参数设置控制部分6获得。在这个特征曲线中，高于阈值的音量的峰值以同第一个示例中相同的方式出现在三个位置处。与在这些峰值出现处的角фc、фl和фr相对应的方向被分别确定为中央声道C和前声道L和R的声束的输出方向。
但是，在第二个示例中，角фc不在90°周围允许的范围内。如图2(b)所示，当收听位置P所在位置处的方向例如极大地倾向相对于扬声器阵列1的正面方向的右边时，上述的情况可能会出现。在这样的情况下，不适合以第一个示例中相同的方法来确定环绕声道SL和SR的输出方向。下面说明原因。如，在图2(b)所示的情况中，假设环绕声道SL的声束的输出方向以第一个示例中相同的方法来确定。在这样的情况下，很有可能，从扬声器阵列1输出的环绕声道SL的声束不会到达收听位置P左边的墙壁，而是到达收听位置P后边的墙壁并被该墙壁反射。以这种方式，合适的声场效果不能预期地由环绕声道SL实现。
因此，在这个实施例中，环绕声道SL和SR的声束的输出方向遵循对应于第二个示例的情况来确定。首先，两个左和右环绕声道中，中央声道C的输出方向所倾向的环绕声道被选择，并且被选择的环绕声道的输出方向被设置为把与被选择的环绕声道在相同侧的前声道的输出方向和中央声道的输出方向间的夹角一分为二的方向。在如图2(b)和3(b)所示的示例中，相对于扬声器阵列1的正面方向，中央声道C的输出方向倾向于右边。因此，在这个处理中，环绕声道SR被选择，并且环绕声道SR的输出方向被设置为把与环绕声道SR在相同侧的前声道R的输出方向和中央声道C的输出方向间的夹角一分为二的方向。接下来，两个左和右环绕声道中，中央声道C的输出方向所倾向的环绕声道的相对侧的环绕声道被选择，并且被选择的环绕声道的输出方向被设置为把与被选择的环绕声道在相同侧的前声道的输出方向和扬声器阵列1的正面方向间的夹角一分为二的方向。如图2(b)和3(b)所示的示例，在这个处理中，环绕声道SL被选择，并且上述的环绕声道SL的输出方向被设置为把与环绕声道SL在相同侧的前声道L的输出方向和扬声器阵列1的正面方向间的夹角一分为二的方向。
作为上述处理的结果，可以增强这样的期望：在两个左和右环绕声道中中央声道C的输出方向没有倾向的环绕声道(本示例中是环绕声道SL)将被安装，以使上述的环绕声道的声束能够从其斜后面到达收听位置P。第二个示例显示了收听位置P位于相对于扬声器阵列1的正面方向向右倾的方向的情况。但是，当收听位置P位于相对于扬声器阵列1的正面方向向左倾的方向时，环绕声道SL和SR的输出方向能够以类似的方法确定。
在第三个示例中，如图3(c)所示的特征曲线由参数设置控制部分6获得。高于阈值的音量的峰值出现处的角фc、фl和фr所对应的方向被分别确定为中央声道C和前声道L和R的声束的输出方向。在第三个示例中，角фc超过了90°，并且中央声道C的输出方向类似于第二个示例极大地倾向于右边。倾向的程度比第二个示例中的要大。因此，如果环绕声道SR的输出方向以同第二个示例相同的方法确定，则环绕声道SR的输出方向和中央声道C的输出方向间的夹角θ将比事先设置在一个角度的阈值更小。当在这种方式中环绕声道SR的输出方向太接近中央声道C的输出方向时，两个声道的声束在收听位置P处将容易彼此干扰。
因此，在这个实施例中，环绕声道SL和SR的输出方向遵循对应于第三个示例的情况来确定。即，两个左和右环绕声道SL和SR中，中央声道C的输出方向所倾向的环绕声道(本示例中是环绕声道SR)被选择，并且被选择的环绕声道的输出方向被设置为和被选择的环绕声道在相同侧的前声道(本示例中是前声道FR)的输出方向一致。在另一方面，另一个环绕声道的输出方向以和上述的第二个示例的相同的方法来确定。在这种方式中，可能减轻中央声道和环绕声道的声束在收听位置P处的彼此干扰。
在第四个示例中，如图3(d)所示的特征曲线由参数设置控制部分6获得。这个特征曲线只有两个音量超过阈值的峰值。在这种情况下，参数设置控制部分6把中央声道C的输出方向设置为对应于特征曲线上出现音量高一些的峰值的90°附近的角фc的方向，并且把前声道L的输出方向设置为对应于在特征曲线上小于角фc且出现音量的另一个峰值的角фl的位置的方向。因此当仅能获得两个音量峰值时，前声道中的一个的输出方向不能确定。这样不能通过使用上述示例中的方法中的任意一个确定所有的环绕声道的输出方向。如图2(d)所示，这样的情况可能出现：扬声器阵列1和收听位置P周围的空间不是正方形或者长方形，并且在扬声器阵列1的左边或右边传播的声束不能通过一次反射就到达收听位置P。
这样在这个实施例中对应于第四个示例的情况将按如下处理。首先，如图2(d)所示，两个左和右前声道中，输出方向没有被确定的前声道(本示例中是前声道R)被选择，并且被选择的前声道的输出方向被设置为相对于扬声器阵列1的正面方向与输出方向被确定的前声道(本示例中是前声道L)的输出方向对称的方向。然后，如图2(d)所示，两个左和右环绕声道的每个的输出方向被设置为把与上述的环绕声道在相同侧的前声道的输出方向和扬声器阵列1的正面方向间的夹角一分为二的方向。在这种方式下，某种程度上提高了各个声道的声束能够到达收听位置P的期望。
<第二实施例>
图4到图6示出根据本发明的第二实施例的环绕声系统的操作。在根据这个实施例的环绕声系统中，以与上述的第一实施例的相同的方式，多个声道中的至少一部分的声束的输出方向是在扬声器阵列1中的声束的输出方向被旋转时根据在收听位置P处感测到的声压的改变而确定的。结果是中央声道C和前声道L及R的输出方向被确定，并且被确定的中央声道C的输出方向与扬声器阵列1的正面方向以某种程度的准确性一致。在根据这个实施例的环绕声系统中，对应于这样一种特殊状况时更准确地计算环绕声道SL和SR的最优的输出方向的功能被添加到上述的第一实施例的参数设置控制部分6中。
在这个实施例中，当上述的特殊状况被识别出时，参数设置控制部分6控制声束方向控制部分5和测量声束产生控制部分4，以允许扬声器阵列1在时间t＝0时以正面方向(对应于фc＝90°)输出声束脉冲。参数设置控制部分6获得当声束脉冲被输出时的时间与当麦克风7第一次感测到高于阈值的脉冲时的时间之间的经过时间Tu和当脉冲被输出时的时间与当麦克风7第二感测到高于阈值的脉冲时的时间之间的经过时间Tr。这里，如图5所示，时间Tu对应于当声束的脉冲从扬声器阵列1被输出时的时间与当声束的脉冲到达收听位置P时的时间之间的经过时间。如图5所示，时间Tr对应于当声束的脉冲从扬声器阵列1被输出时的时间与当由收听位置P后面的墙壁反射的声束的脉冲到达的收听位置时的时间之间的经过时间。在脉冲输出定时后，如果收听位置P后面的墙壁与扬声器阵列1中多个扬声器单元的输出平面共同属于的平面(下文参照为“声束输出平面”)平行，则高于阈值的第二脉冲可以被麦克风7感测到。当高于阈值的第二脉冲没有被麦克风7感测到时，参数设置控制部分6认为收听位置P后面的墙壁与扬声器阵列1的声束输出平面不平行。这样，参数设置控制部分6以上述的第一实施例中说明的方法来确定环绕声道的声束的输出方向。
当经过时间Tu和Tr被获得时，根据这些经过时间和两个左和右前声道L和R的被确定的输出方向，参数设置控制部分6获得环绕声道SL和SR的输出方向。图6(a)和(b)显示了环绕声道SL和SR的输出方向的计算原则。在图6(a)和(b)中，矩形ABCD表示布置扬声器阵列1和收听位置P的房间，并且矩形的边表示房间的墙壁。扬声器阵列1被布置在其中心被放置在对应于边DA(墙壁将通过符号“墙壁DA”来代表以避免混乱。同样的规律也应用于其它墙壁)的墙壁附近的原点O的方向，并且扬声器阵列1的声束输出平面与墙壁BC平行。收听位置P被放置在扬声器阵列1的正面方向(从原点O观看对应于ф＝90°的方向)上。在这个示例中，中央声道C和前声道L及R的输出方向的角фc(＝90°)、фl和фr通过上述的第一实施例中说明的处理来获得。在这种情况下，参数设置控制部分6按如下方式计算环绕声道SL和SR的输出方向的角度。
首先，参数设置控制部分6使用经过时间Tu和已知的音速Vs根据下面的表达式(1)来计算扬声器阵列1的中心所在的原点O和收听位置P间的距离Dusr。
Dusr＝Tu·Vs                   ...(1)
接下来，参数设置控制部分6以从表达式(1)获得的距离Dusr和经过时间Tr为基础，根据如下表达式(2)计算如图6所示的在原点O和收听位置P后面的墙壁BC之间的距离Dlen。
Dlen＝Dusr+((Tr·Vs-Dusr)/2)          ...(2)
接下来，参数设置控制部分6根据下列的表达式(3)、(4)和(5)，使用距离Dusr和左和右前声道的声束的输出方向的角фl和фr，计算收听位置P和其左侧的墙壁AB之间的距离Dl、收听位置P和其右侧的墙壁CD之间的距离Dr、和房间的宽度Dw。
Dl＝Dusr·tan(90°-фl)/2        …(3)
Dr＝Dusr·tan(фr-90°)/2                …(4)
Dw＝D1+Dr                           …(5)
然后，参数设置控制部分6按如下方式获得对应于两个左和右环绕声道SL和SR的输出方向的角фsl和фsr。首先，从扬声器阵列1输出的环绕声道SL的声束必须设置成被墙壁AB和BC反射然后到达收听位置P。因此，想象点Q和点S在沿着墙壁AB的直线上。点Q是在墙壁AB上从顶点B向顶点A的方向移动了Dusr/2的点。点S是向与顶点A相反的方向移动了Dusr/2的点。环绕声道SL的声束的输出方向被确定为点Q的方向。在这种方式下，从原点O输出的环绕声道SL的声束在墙壁AB的点Q上被反射然后在到达收听位置P之前在平行四边形OQSP与墙壁BC的交点U处被反射。
从原点O观看的点Q的角фsl按如下计算。
фsl
＝tan-1(AQ/Dl)
＝tan-1((Dlen-(Dusr/2))/Dl)
＝tan-1((2·Dlen-Dusr)/(2·D1))                …(6)
对于环绕声道SR，其输出方向的角фsr能够以类似的方法计算。根据下面的表达式得到这个角фsr。
фsr
＝180°-tan-1((2·Dlen-Dusr)/(2·(Dw-Dl)))…(7)
在这个实施例中的参数设置控制部分6为信号处理部分2-1到2-5中的方向性控制处理23设置参数，这样中央声道C、前声道L和R及环绕声道SL和SR的声束能够分别在上述获得的角фc、фl、фr、фsl和фsr的方向输出。
根据这个实施例，其声束能够分别以理想的路径到达收听位置P的环绕声道SL和SR的输出方向以上述的几何学的方式准确地计算。这样，可以获得更合适的音效。此外，根据这个实施例，房间的大小可以被获得，这样每个声道的声束的路径长度可以使用房间大小的获得结果来得到。因此，在优选的模式中，参数设置控制部分6根据以声束的路径长度为基础的每个声道的声束从原点O到收听位置P所需要的时间来获得时间校准量以补偿在各个声道间的差值。获得的时间校准量被设置为信号处理部分2-1到2-5中的时间校准处理22的参数。在这种方式中，时间校准量被自动设置，这样环绕声系统更容易使用。
<其它实施例>
上述说明了本发明的实施例。但是除了上述的实施例外其它各种实施例也能够在本发明内构建。如，上述的第一实施例可以被布置来以便定义环绕声道输出方向的角фc的范围可以如第一示例所示的由操作部分等的用户操作来设置。类似地，上述的第二实施例可以被布置来以便角фc的范围可以由操作部分的操作来设置。
参照具体实施例详细地说明了本发明。但是，对于本领域技术人员而言显然的是，可以在不脱离本发明的精神、领域或预期的范围的情况下做出各种修改或改进。
本发明基于2005年3月10日提交的日本专利申请(申请号为2005-067908)，并且其内容已经通过引用合并入本申请中。

Claims (6)

1.一种环绕声系统，其包含：
扬声器阵列，其具有多个扬声器单元并输出多个声道的声束，这样，声束被直接传输到收听位置或者由墙壁反射的声束被传输到收听位置；
信号处理单元，其从多个声道的音频信号中产生驱动信号，驱动信号驱动多个扬声器单元以使对应于多个声道的音频信号的声束以预定的输出方向从所述扬声器阵列中输出；
拾音单元，其用来感测在所述扬声器阵列前面的收听位置处的声压；
控制单元，其用来进行控制以旋转从所述扬声器阵列输出的声束的输出方向；以及
输出方向确定单元，其在声束的输出方向被旋转时根据所述拾音单元感测到的声压的改变来确定所述扬声器阵列中多个声道中的至少一部分的声束的输出方向；
其中当有些声道的声束的输出方向不能根据感测到的声压的改变来确定时，所述输出方向确定单元根据被确定的声道声束输出方向来计算不能被确定的声道声束输出方向。
2.根据权利要求1的环绕声系统，其中所述多个声道包括一个中央声道、一个前声道和一个环绕声道；
其中所述输出方向确定单元在声束的输出方向被旋转时根据所述拾音单元感测到的声压的改变来确定所述中央声道和前声道的声束的输出方向；以及
其中所述输出方向确定单元在所述环绕声道的声束的输出方向不能被确定时把所述环绕声道的声束的输出方向确定为把中央声道的声束的输出方向和前声道的声束的输出方向之间的夹角一分为二的方向。
3.根据权利要求1的环绕声系统，其中所述多个声道包括一个中央声道、一个右前声道、一个左前声道、一个右环绕声道和一个左环绕声道；
其中所述输出方向确定单元在声束的输出方向被旋转时根据所述拾音单元感测到的声压的改变来确定所述中央声道、右前声道和左前声道的声束的输出方向；以及
其中当所述右环绕声道和左环绕声道的声束的输出方向不能被确定并且所述中央声道的声束的输出方向相对于扬声器阵列的正面方向倾向于右或左时，所述输出方向确定单元把所述中央声道的声束输出方向所倾向的右和左环绕声道中的一个的声束输出方向确定为把所述中央声道的声束输出方向所倾向的前声道的声束输出方向和所述中央声道的声束输出方向之间的夹角一分为二的方向，并把与所述中央声道的声束输出方向所倾向的环绕声道相对的另一个环绕声道的声束输出方向确定为把与所述中央声道的声束的输出方向所倾向的前声道相对的另一个前声道的声束输出方向和扬声器阵列的正面方向之间的夹角一分为二的方向。
4.根据权利要求3的环绕声系统，其中，在所述中央声道的声束输出方向所倾向的环绕声道的声束输出方向已经被确定为把所述中央声道的声束输出方向所倾向的前声道的声束输出方向和所述中央声道的声束输出方向之间的夹角一分为二的方向的情况下，当所述中央声道的声束输出方向所倾向的前声道的声束输出方向和所述中央声道的声束输出方向之间的夹角小于阈值时，所述输出方向确定单元把所述中央声道的声束输出方向所倾向的环绕声道的声束输出方向确定为与所述中央声道的声束输出方向所倾向的前声道的声束输出方向相同的方向，而不是中央声道的声束被确定的输出方向所倾向的环绕声道的声束的输出方向。
5.根据权利要求1的环绕声系统，其中：所述多个声道包括一个中央声道、一个右前声道、一个左前声道、一个右环绕声道和一个左环绕声道；
其中所述输出方向确定单元在声束的输出方向被旋转时根据所述拾音单元感测到的声压的改变来确定所述中央声道的声束输出方向及所述右前声道和左前声道中的一个的声束输出方向；以及
其中当另一个前声道、右环绕声道和左环绕声道的声束的输出方向不能被确定时，所述输出方向确定单元把所述另一个前声道的声束输出方向确定为相对于扬声器阵列的正面方向与所述一个前声道的声束输出方向对称的方向，并且将所述右环绕声道和左环绕声道的每一个的声束输出方向确定为与所述环绕声道的声束输出方向在同一侧的前声道的声束输出方向和扬声器阵列的正面方向之间的夹角一分为二的方向。
6.根据权利要求1的环绕声系统，其中所述多个声道包括一个中央声道、一个右前声道、一个左前声道、一个右环绕声道和一个左环绕声道；
其中所述输出方向确定单元在声束的输出方向被旋转时根据所述拾音单元感测到的声压的改变来确定所述中央声道、右前声道和左前声道的声束输出方向；以及
其中在所述右环绕声道和左环绕声道的声束输出方向不能被确定但所述中央声道的声束输出方向沿着所述扬声器阵列的正面方向时，根据对从所述扬声器阵列向所述扬声器阵列的正面方向输出的并由所述拾音单元感测到的声束的脉冲的响应以及右前声道和左前声道的声束的输出方向，所述输出方向确定单元获得带有围绕所述扬声器阵列的墙壁的空间的大小、以及在该空间中的收听位置和该收听位置的相关位置，并根据该空间大小和收听位置的相关位置的结果来计算所述右环绕声道和左环绕声道的声束的输出方向。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102572651A (zh) * 2012-01-13 2012-07-11 中山声雅科技有限公司 环绕声多媒体音响及制作环绕立体声的方法
CN102984621A (zh) * 2009-02-20 2013-03-20 日东纺音响工程株式会社 声响调整方法、声场调整系统、扬声器基座、家具

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4449998B2 (ja) * 2007-03-12 2010-04-14 ヤマハ株式会社 アレイスピーカ装置
JP4488036B2 (ja) * 2007-07-23 2010-06-23 ヤマハ株式会社 スピーカアレイ装置
JP4609502B2 (ja) * 2008-02-27 2011-01-12 ヤマハ株式会社 サラウンド出力装置およびプログラム
WO2009138936A1 (en) * 2008-05-15 2009-11-19 Koninklijke Philips Electronics N.V. A surround sound reproduction system
JP5577597B2 (ja) * 2009-01-28 2014-08-27 ヤマハ株式会社 スピーカアレイ装置、信号処理方法およびプログラム
JP5489537B2 (ja) * 2009-06-01 2014-05-14 キヤノン株式会社 音響再生システム、音響再生装置、及びそれらの制御方法
JP6414459B2 (ja) * 2014-12-18 2018-10-31 ヤマハ株式会社 スピーカアレイ装置
JP6620675B2 (ja) * 2016-05-27 2019-12-18 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 音声処理システム、音声処理装置及び音声処理方法
EP3340648B1 (en) * 2016-12-23 2019-11-27 Nxp B.V. Processing audio signals

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3205625B2 (ja) 1993-01-07 2001-09-04 パイオニア株式会社 スピーカ装置
KR100922910B1 (ko) * 2001-03-27 2009-10-22 캠브리지 메카트로닉스 리미티드 사운드 필드를 생성하는 방법 및 장치
JP2003013082A (ja) * 2001-07-02 2003-01-15 Hoshizaki Electric Co Ltd 潤滑用グリースの改質剤
JP3982394B2 (ja) 2002-11-25 2007-09-26 ソニー株式会社 スピーカ装置および音響再生方法
GB0301093D0 (en) 2003-01-17 2003-02-19 1 Ltd Set-up method for array-type sound systems
JP2005012765A (ja) * 2003-05-26 2005-01-13 Yamaha Corp スピーカ装置
JP2005051660A (ja) 2003-07-31 2005-02-24 Onkyo Corp 映像信号および音声信号の再生システム
JP4127156B2 (ja) * 2003-08-08 2008-07-30 ヤマハ株式会社 オーディオ再生装置、ラインアレイスピーカユニットおよびオーディオ再生方法
JP4765289B2 (ja) * 2003-12-10 2011-09-07 ソニー株式会社 音響システムにおけるスピーカ装置の配置関係検出方法、音響システム、サーバ装置およびスピーカ装置
JP4127248B2 (ja) * 2004-06-23 2008-07-30 ヤマハ株式会社 スピーカアレイ装置及びスピーカアレイ装置の音声ビーム設定方法
DE102005033238A1 (de) * 2005-07-15 2007-01-25 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Vorrichtung und Verfahren zum Ansteuern einer Mehrzahl von Lautsprechern mittels eines DSP
DE102005033239A1 (de) * 2005-07-15 2007-01-25 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Vorrichtung und Verfahren zum Steuern einer Mehrzahl von Lautsprechern mittels einer graphischen Benutzerschnittstelle
US7606377B2 (en) * 2006-05-12 2009-10-20 Cirrus Logic, Inc. Method and system for surround sound beam-forming using vertically displaced drivers
US7606380B2 (en) * 2006-04-28 2009-10-20 Cirrus Logic, Inc. Method and system for sound beam-forming using internal device speakers in conjunction with external speakers
US7804972B2 (en) * 2006-05-12 2010-09-28 Cirrus Logic, Inc. Method and apparatus for calibrating a sound beam-forming system
JP4609502B2 (ja) * 2008-02-27 2011-01-12 ヤマハ株式会社 サラウンド出力装置およびプログラム
JP5293291B2 (ja) * 2009-03-11 2013-09-18 ヤマハ株式会社 スピーカアレイ装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102984621A (zh) * 2009-02-20 2013-03-20 日东纺音响工程株式会社 声响调整方法、声场调整系统、扬声器基座、家具
CN102572651A (zh) * 2012-01-13 2012-07-11 中山声雅科技有限公司 环绕声多媒体音响及制作环绕立体声的方法

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