CN101185368A - 用于声换能器的组件、系统以及方法 - Google Patents

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CN101185368A CNA2006800185232A CN200680018523A CN101185368A CN 101185368 A CN101185368 A CN 101185368A CN A2006800185232 A CNA2006800185232 A CN A2006800185232A CN 200680018523 A CN200680018523 A CN 200680018523A CN 101185368 A CN101185368 A CN 101185368A
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Abstract

本发明涉及声换能器的组件、用于接收并再现声音的系统和方法。所述组件包括：第一声换能器，该第一声换能器具有沿XYZ坐标系的X轴方向的8字形定向模式；和第二声换能器，该第二声换能器被设置成垂直于第一碳精盒，并且提供沿XYZ坐标系的Y轴方向的8字形定向模式。所述组件的特征在于，该组件还包括第三声换能器，该第三声换能器被设置成垂直于第一声换能器和第二声换能器，使得能够利用根据XYZ坐标系的多个轴中的一个轴设置的这些声换能器而在XY平面和在XYZ平面中实现空间声音。本发明还提供用于处理利用所述组件接收到的信号的系统和方法。

Description

用于声换能器的组件、系统以及方法
技术领域
本发明涉及记录和再现空间声音的技术。
背景技术
随着家庭影院变得越来越普通，大部分消费者都拥有家庭影院。家庭影院旨在再现可靠的空间声音，如在录音情形下的空间声音。目前，这种设备最通常为5.1类型，包括两个前置扬声器、一个中置扬声器、两个后置扬声器以及一个由用于低频音效的LFE通道控制的亚低音扬声器。其它这种环绕系统还包括7.1、8.1以及10.2系统，例如，其中部分仅被设计成供剧院使用，而不是供普通消费者使用。然而，这种5.1设备需要六个通道并且不包括仰角(elevation)信息。在这种系统中，扬声器要设置在收听者周围的设计位置处。
然而，实际上不能再现符合原始记录情形的声音，从而，必须采用用于生成听起来尽可能真实的声场的技术。例如，在利用耳机再现时，已经利用HRTF(头部相关传递函数)进行了模仿耳朵行为的尝试。然而，利用HRTF修改的信号常规上已被作为人为声道均衡(panned)单声道源。
在二十世纪七十年代，开发出了用于记录和再现空间声音的称为多声道模拟立体声(Ambisonics)(其被设计为用于空间声音的记录技术)的技术。然而，在记录声音时，多声道模拟立体声技术是昂贵的。在记录时，必须采用趋于采用以四面体形式设置的四个相邻的心形线碳精盒(capsules)接收整个360°声场的声场麦克风。专利公报EP 0869967 B1公开了一种用于记录空间声音的麦克风。其中，该麦克风具有全向模式。在这种情况下，必须将该麦克风设置在硬球的表面上。在设置在球的表面上的几个麦克风之间是球的直径的长度距离。这个距离导致了不利的时间差。
发明内容
因而，本发明的目的是，提供一种声换能器的简单结构组件和接收并再现声信号的方法。声换能器的组件和用于接收并再现取向方向和2D或3D空间声音的方法是按虽然结构简单，但能够实现空间声音的高质量接收或再现的方式来实现的。本发明的目的是利用在独立权利要求中陈述了其特征的组件和方法来实现的。在从属权利要求中对优选实施方式进行了说明。
本发明的一个方面是，提供一种使得能够利用两个或三个双振膜声换能器以三个音频信号接收XY平面中的不同方向的信号的声换能器的组件和方法。从由所述组件生成的且对应于真实2D空间声音的三个音频信号中，可以分离出不同的n个方向信号，其中，n例如为8。为了传递或再现，可以逆向实现所述方法，由此，可以将对应信号(在这种情况下，8个不同方向的信号)变换成三个信号。根据本发明一个方面的三个声换能器的组件使得还能够接收XYZ平面中的信号。在XYZ平面中，Z平面对应于仰角信息，而X和Y对应于水平平面中的音频信号信息。
本发明的第二方面是，提供一种使得能够利用两个或另选三个声换能器再现XY平面中的不同方向的信号的声换能器的组件。声换能器的另一另选组件使得还能够再现XYZ平面中的信号。根据本发明的一个方面，可以利用两个不同部件来再现仰角平面(Z平面)信号。
在本发明的另一方面中，提供一种声换能器的组件，其中，将滤波部添加至该组件的两个换能器。这个滤波部的一个用途是，提供针对声换能器的碳精盒的声修正。另一用途是尝试防止信号命中一个以上声换能器的表面。第三用途是例如降低大约45度和90度的预定方向的高频衰减。
在本发明的又一方面中，提供一种用于使得能够同时从一个包括一双振膜的声换能器提供全向模式和8字形模式的排布结构和方法的组件。对于传递和再现来说，该方法还可按逆向方式实现。从而，本发明的一方面是，提供一种用于使得能够利用一个声换能器接收并再现全向模式和8字形定向模式的不同半定向模式组合的排布结构和方法的组件。
本发明的又一方面是，提供一种用于根据双振膜声换能器的组件接收到的信号生成针对平面2D空间声音的信号X、Y以及具有全向模式的信号W的排布结构和方法。
本发明的又一方面是，提供一种用于根据三个双振膜声换能器的组件接收到的信号生成针对3D空间声音的信号X、Y以及信号W的排布结构和方法。
本发明的又一方面是，提供一种用于根据针对沿X、Y平面观察时的平面空间声音的信号X、Y以及信号W再现空间声音的排布结构和方法。
本发明的又一方面是，提供一种用于根据针对空间声音的信号X、Y、Z以及W再现3D空间声音的排布结构和方法的组件。
本发明的又一方面是，提供一种与根据本发明的组件的用于再现的排布结构和方法相关联的辅助装置，其中，当从头戴式耳机传送用于再现的信号时考虑了收听者头部的移动。
本发明的又一方面是，提供一种与根据本发明的组件关联的辅助装置，用于按装置本身朝向信号源取向和根据预定选择标准跟随信号源的方式跟随利用声换能器的组件接收到的信号。
本发明的又一方面是，提供一种与根据本发明的组件关联的辅助装置，用于使利用声换能器的组件接收到的信号的定向模式变窄，以分离针对取向的指定部分。
根据本发明的一个方面，诸如麦克风的具有8字形定向模式的两个声换能器被相互垂直地设置，使得能够以三个音频信号接收来自XY平面中的不同方向的信号。通过根据接收到的具有8字形定向模式的信号生成具有全向模式的一个W信号来获得第三个信号。可以将通过所述组建生成的3个音频信号分离成几个(例如，8个)方向的信号。根据本发明的一个方面，还可以逆向实现这种操作，由此，可以将对应的不同方向的8个信号变换成3个信号。
根据本发明的另一方面，将诸如麦克风或水听器的具有8字形定向模式的三个声换能器相互垂直地设置，使得能够以3个音频信号X、Y、W接收XY平面中的不同方向的信号，或者以4个信号X、Y、Z以及W接收XYZ平面中的不同方向的信号。在XYZ平面中，Z平面对应于仰角信息，而X和Y对应于水平平面中的音频信号信息。
而且，根据本发明的一方面，提供一种声换能器的组件，其使得能够利用两个或另选三个诸如扬声器的声换能器再现XY平面中的不同方向的信号。根据另一方面，所述声换能器的组件还使得能够再现XYZ平面中的信号。在这种情况下，根据一方面，可以利用两个不同部件来再现仰角平面(Z平面)的信号。
本发明的另一方面是，提供一种声换能器的组件，其中，将一滤波部添加至所述组件的两个换能器。这个滤波部的用途是，提供沿Z平面对声换能器的碳精盒的声修正。使用这种滤波部旨在防止大约45度和90度方向上的高频衰减。如果本发明采用其中一个碳精盒来生成全向模式信号，则所述滤波部是有利的。
本发明的又一方面是，提供一种用于同时从一个双振膜声换能器生成全向模式和8字形模式的排布结构和方法。对于传递或再现来说，该方法还可按逆向方式实现。由此，本发明的一个方面是，提供一种用于利用一个声换能器再现全向模式和8字形定向模式的半定向模式的组合的排布结构和方法。
本发明的又一方面是，提供一种用于根据利用双振膜声换能器接收到的信号生成针对平面空间声音的信号X、Y以及全向信号W的排布结构和方法。
本发明的又一方面是，提供一种用于根据利用三个双振膜声换能器接收到的信号生成针对空间声音的信号X、Y、Z以及全向信号W的排布结构和方法。
本发明的又一方面是，提供一种用于根据针对沿XY平面观察时的平面空间声音的信号X、Y以及全向信号W再现空间声音的排布结构和方法。
本发明的又一方面是，提供一种用于根据针对平面空间声音的信号X、Y、Z以及全向信号W再现空间声音的排布结构和方法。
本发明的又一方面是，提供一种用于再现的与根据本发明的排布结构和方法关联的辅助装置，利用该辅助装置，当发送用于再现的信号时考虑了收听者头部的移动。
本发明的又一方面是，提供一种与根据本发明的排布结构和方法的信号关联的辅助装置，该辅助装置用于使接收到的信号的定向模式变窄，以改进分辨能力。
此后，可以例如通过单声道混合、立体声混合、5.1混合或其它混合，根据利用本发明的组件生成的录音生成希望的声音素材，因为声换能器的组件接收并传递来自所有方向的声信号以进行再现，所以对于该声音素材，可以无级地包括选定数量的信号。根据本发明一方面的实施方式提供一种实现所述方法的声换能器，如用于接收声音、使得能够存储来自不同方向的信号以再现空间声音的麦克风。声换能器还可以是用于再现声音的扬声器。根据本发明的麦克风或扬声器包括声换能器部分和音频信号处理部分。
音频信号处理单元包括分离/组合部，该分离/组合部可以包括组合和/或分离装置。声换能器的单元，如麦克风碳精盒，被设置在相互的直接邻域中，由此，声音尽可能同时抵达所有碳精盒。麦克风的这种布局，即，所谓的单点排布结构，使得能够传递准确的方向信息。利用这种单点技术，使得信号能够经受求和以及相减。
本发明的又一方面是，提供一种例如会议室中的麦克风，由此，麦克风利用本发明的方法和按根据所述方法分离不同方向的信号的方式实现所述方法的设备。可以分离、比较以及衰减从不同方向接收到的信号，如果需要，则允许会议麦克风每次分离/突出一个方向的声源/讲话者，由此使得洽谈的接收方更容易发现它，以识别语音和讲话者。
本发明的又一方面是，提供一种诸如扬声器的声换能器，使得能够通过采用三个换能器单元来提供空间声音。通过根据本发明的方法组合信号来提供空间声音。
本发明的又一方面是，提供一种诸如头戴式耳机的声换能器，用于再现利用本发明的组件提供的真实空间声音。通过对根据按照本发明的方法的信号进行组合而将空间声音提供给头戴式耳机中的扬声器。该头戴式耳机可以设置有用于监测收听者头部移动的装置。一辅助装置使得能够实时提供双耳效应(binaural)录音，以将头部移动馈送到信号处理器中，该信号处理器按HRFT(头部相关传递函数)计算该移动引起的变化。
根据本发明一方面的麦克风的布局使得能够例如在会议室中设置麦克风，由此，麦克风利用本发明的方法和实现所述方法的设备，以使根据本发明分离不同方向的信号。在这种情况下，可以分离、比较以及衰减从不同方向接收到的信号，如果需要，则允许会议麦克风每次分离/突出一个方向的声源/讲话者，由此，会议的接收方更容易发现它，以识别语音和讲话者。麦克风可以是本身已知的双振膜麦克风碳精盒，其小碳精盒结构允许将排布结构设置得紧凑。新种类的碳精盒排布结构使得能够从所有方向进行类似再现。可以以电方式或以声方式修正麦克风的再现。本发明的耦合排布结构使得能够同时使用作为包含具有两个半定向模式的定向模式的8字形和圆形的双振膜麦克风部件，这使得能够根据本发明确定声源的精确位置。
本发明的一个实施方式提供一种在水下声场中采用的并且具有简单结构的声换能器，即，水听器。该水听器可以包括根据静磁原理、静电原理或压电原理采用的振膜。根据本发明所述实施方式的组件适于作为发送器和作为接收器，例如，回声测深仪。
根据本发明一方面的实施方式，提供一种诸如扬声器的声换能器，用于利用三个单元提供空间声音。将信号组合到根据本方法的扬声器中。这使得可以用三个扬声器单元来替换五个或八个扬声器。在这种情况下，扬声器例如可以是正圆锥状部件或平面偶极子扬声器。扬声器在背面按和向前相同的方式但是按相反相位向后辐射。在这种情况下，XY平面中的音频信号经由壁反射至收听者。为了突出仰角方向，可以利用两个不同部件来重复Z仰角平面中的信号。扬声器部件还可以是双振膜，在该情况下，应当将振膜之间的压力传导到一隔离空间(例如，外壳)中。所述麦克风组件能够生成可以按不同比率和极性根据先前已知(MS、Blumlein以及多声道模拟立体声)的方法进行组合的四个信号。利用通过所述组件实现的所述排布结构和方法而生成的信号与所述格式兼容，并且特别与多声道模拟立体声B格式兼容。
因此，所述声换能器的组件实现了紧凑型麦克风。例如，少至两个小型的8字形碳精盒实现了8.1环绕麦克风。因为一个碳精盒的结构是已知的，所以新的声换能器的组件是有利的并且容易加工。因为碳精盒的时间和传递函数差别最小，所以利用新方式的结构使得能够实现声学上工作良好的环绕麦克风。因为碳精盒的双振膜可以足够大而不损害所述优点，所以2D或3D环绕麦克风具有良好的动态特性。对于其操作来说，新的系统不需要频率、相位或其它电补偿，由此，声音质量尽可能保持真实。
附图说明
下面，参照附图，以优选实施方式对本发明进行更详细的说明，其中，
图1A示出了声换能器的结构和布局的一个实施方式；
图1B示出了声换能器的结构和布局的另一实施方式；
图2A示出了其中图1A的声换能器中设置用于滤波的附加部件的实施方式；
图2B示出了图2A所示声换能器的附加部件的滤波原理的截面图；
图3示出了用于根据具有一个双振膜的碳精盒获得全向模式和8字形模式的耦合图；
图4A示出了用于根据具有三个双振膜的碳精盒获得四个信号的实施方式的耦合图；
图4B示出了用于根据两个具有两个双振膜的碳精盒获得三个信号的实施方式的耦合图；
图4C示出了用于根据三个具有一个双振膜的碳精盒获得三个信号的实施方式的耦合图；
图5示出了沿左右方向的Y单元的定向模式；
图6示出了沿前后方向的X单元的定向模式；
图7示出了根据图4A的实施方式的耦合方式计算出的全向定向模式；
图8示出了沿45度方向的根据图4B的实施方式的耦合方式计算出的信号的定向模式；
图9示出了沿270度方向的根据图4B的实施方式的耦合方式计算出的信号的定向模式；
图10示出了用于使信号沿方向XYZ取向的实施方式的图；
图11到13是沿方向XYZ的根据按照图10的实施方式的图取向的定向模式的实施例；
图14A示出了用于接收声音的会议麦克风的实施方式，其中，三个人同时在讲话；
图14B示出了其中根据本发明一实施方式的装置从图14A的情形中分离并突出仅一个人的声音的情形；
图15示出了根据本发明的声换能器的扬声器的一个实施方式；
图16示出了图15的扬声器放置在房间中的一个实施方式；
图17示出了声换能器的头戴式耳机的一个实施方式；
图18A示出了用于对信号接收或再现进行取向的本发明的一个实施方式；
图18B示出了其中针对两个信号对实现图18A的步骤以进一步对接收和再现进行取向的一个实施方式。
具体实施方式
图1A示出了声换能器的组件的结构和布局的实施方式。该组件包括三个叠置的用于接收并再现声信号的声换能器10、20、30，第一声换能器10具有沿水平前/后方向(在此，沿X坐标轴方向)的8字形定向模式，并且包括半定向模式XA、XB。第二声换能器20具有沿水平右左方向(沿Y坐标轴方向)的8字形定向模式，包括半定向模式YA、YB。第三声换能器30具有沿Z坐标轴方向的上/下定向模式，当沿XY平面观察时具有圆形形状，并且包括半定向模式(ZA、ZB)。在该组件中，中心点尽可能相互靠近，然而，它们尽可能少地相互覆盖。声换能器之间的角度为90度。优选的是，声换能器10、20、30可以是双振膜麦克风碳精盒，在该情况下，半定向模式XA、XB、YA、YB、ZA以及ZB设置有单独的振膜。用于接收声信号的本发明的组件还可以被用于实现水听器。在信号再现时，声换能器可以是扬声器部件。
图1B示出了声换能器10、20、30构成的组件的结构和布局的另一实施方式。在这种情况下，按每个声换能器的外周表面处于另外两个碳精盒的外表面的直接邻域中的方式来相邻地设置声换能器。这种组件允许声换能器(如麦克风或扬声器)的回转轴之间的距离被设置得较小，同时允许它们之间的距离相等。
在先前的实施方式中，按在麦克风的情况下使声音尽可能同时抵达所有单元而在扬声器的情况下使声音尽可能同时远离单元传递的方式，来相邻地装配三个声换能器单元。在利用这种单点技术时，可以提交信号以进行求和与相减。
图2A和2B示出了其中图1A的声换能器中设置有用于滤波的滤波部21、22的实施方式。在该图中，将滤波部设置在最上声换能器和最下声换能器中。滤波部21、22具有弯曲形状，该弯曲形状至少部分在声换能器的顶部上。在此，滤波部21、22具有半球形状，但可以改变其仰角和曲率，以实现希望的滤波或衰减特性。弯曲滤波部的外表面r被设置成向中间的声换能器反射信号，而其内表面被设置成对命中它的信号的反射进行衰减。衰减材料p可以是将声能变换成热能的材料。滤波部21、22的壁设置有可透过信号的开口部23，该可透过信号的开口部23刻绘在图2A的上声换能器中。滤波部的用途是改进信号到正确声换能器中的命中，根据本发明尽可能靠近地设置声换能器。
图2B示出了局部截面图，其示出了图2A所示声换能器的滤波部的操作原理。信号e、f以及g被反射到中间声换能器的碳精盒k3中。信号a命中最上部碳精盒k2。信号b通过图2A所示的开口部23命中碳精盒k2。从上方倾斜地抵达的信号d从碳精盒k2反射，接着命中滤波部21的衰减材料p。在碳精盒k1的滤波部22中标示了衰减材料p和反射外表面r。
图3示出了用于根据具有一个双振膜的一个声换能器的一个麦克风碳精盒同时实现全向模式和8字形模式的耦合图。利用外部电源在碳精盒k处生成极化电压输入。碳精盒k具有两个振膜A和B，它们的信号被分别馈送到分立的放大器(放大器/阻抗转换器)(33、34)中。接着，利用组合装置31对所述信号进行求和，由此获得第一信号A-B。针对该相减，抵消了在该具有8字形定向模式的信号中的任何外部电干扰。图3的耦合方式使得能够利用组合装置32同时对信号进行求和，以便获得第二信号A+B，该信号具有全向模式。在该对信号A、B的求和中，也把信号中的干扰加在了一起，但是，另一方面，如果将多个麦克风碳精盒的全向信号加在一起，则这种干扰被降低。在2D和3D实施方式中，可以使用1到3个碳精盒的信号，来生成全向信号。根据这种排布结构，利用仅两个碳精盒就实现了2D空间声音。对于3D空间声音来说，需要提供仰角信息的第三麦克风碳精盒。
图4A示出了用于根据三个具有一个双振膜的碳精盒获得四个信号的实施方式的耦合图。根据由三个碳精盒提供的信号，求得所有信号差并利用放大器42、43以及44将它们放大成信号X、Y以及Z。利用求和装置41求得所有信号的总和，接着利用放大器45将该总和缩放成对应于其它输出。在此，因为求和装置41从所有碳精盒和所有方向取得信号，所以利用求和装置41获得的信号W3是具有全向模式的最佳信号。应当对放大器42、43、44进行均衡。另选的是，还可以仅通过对仅一个碳精盒或两个碳精盒的信号进行求和并缩放，例如，XA+XB+ZA+ZB，来计算信号W3。
图4B示出了用于根据两个具有一个双振膜的碳精盒实现三个信号X、Y以及W2的2D实施方式的耦合图。在这个实施方式中，省略了垂直方向。这个2D实施方式例如可用于摄像机或用于记录空间声音的其它对应装置中。
图4C示出了用于根据三个具有一个双振膜的碳精盒实现三个信号X、Y以及W1的实施方式的耦合图。在此，存在仰角方向碳精盒，但是它仅在提供全向模式信号时被采用。在这个实施例中，仅将信号ZA和ZB加在一起，但是另外，可以同样将信号对XA、XB和信号对YA、YB中的一对或全部两对加在一起。
图5示出了沿左右方向的单元Y的定向模式。在该定向模式中，正半定向模式YA在右，而负半定向模式YB在左。
图6示出了沿前后方向的单元X的定向模式。在该定向模式中，正半定向模式XA在上，而负半定向模式XB在下。
图7示出了根据按照图4A的实施方式的耦合方式计算出的全向信号的定向模式，其中，三个声换能器的信号被加在一起。
图8示出了沿45度方向的根据按照图4B的实施方式的耦合方式计算出的取向信号的定向模式。从该图可以看出，计算出的信号具有心形线模式，其是所谓的取向模式。这种具有心形线模式的麦克风有效地拾取在指定方向上和在所述方向两侧的声音，但使来自后面的声音保持无声。图9示出了沿270度方向的根据按照图4B的实施方式的耦合方式计算出的信号的定向模式。
图10示出了用于使信号沿XYZ方向取向的实施方式的图。根据该图，可以使用带通滤波器来选择要接收的声音的频率。可以利用频率控制器按例如可以消除旁经的汽车生成的声音的方式来限制该频率。利用带宽控制器，例如可以将所述装置设置成允许通过语音频率范围的宽度。
接着，利用全波整流器对该信号进行整流，并且利用积分器对其进行积分。可以使用响应控制器来来控制麦克风针对变化的反应。响应控制器可以调节由针对新声音的侵袭(attack)速度和放弃当前方向的延迟组成的时间常数。可以利用该时间常数来调节例如所述装置针对突然声音(例如，针对突然的咳嗽声)的反应。
接着，利用求和装置101将这些信号加在一起。如果信号来自前方，则该信号为正。与此相反，如果信号来自后方，则该信号为负。在仰角方向上按相同方式计算信号。如果信号来自上方，则相加的结果为正，而如果信号来自下方，则相加的结果为负。另外，所述装置包括饱和器，利用该饱和器获得-1到+1之间的值以进行计算。
在此，模块Y类似，但代替求和装置和饱和器的是，模块Y包括比较器，该比较器用于判断信号是在左侧还是在右侧。在此，进行突变判断，以简化角度计算，然而，这没有显著削弱结果的准确度。在这种情况下，该比较器在预定点处将信号传递至另一侧。这种X和Y方向组件使得能够实现0到360度之间的方向确定。应当注意，还可以逆向实现模块X和Y的结构，由此，使所述比较器处于信号X的模块中。
在计算单元105中实现方向计算。通过公式：角度＝ABS(SIN-1)PX+90+(py*180)来计算角度。通过公式：仰角＝(SIN-1)ZX来计算仰角。另外，计算单元105可以包括方向XY窗口限制控制单元和Z窗口限制控制单元。XY窗口限制控制单元例如可以用于去除所有来自后方的信号，而Z窗口限制控制单元可以用于限制来自指定仰角方向(例如，大于45度)的方向的信号。
这种组件使得能够以足够的准确度简单实现模仿人耳活动的声音跟随麦克风。所述装置例如可用于摄像机、会议麦克风等。在访谈情形和会议情形下，所述装置能够跟随正在讲话的人。这还被按仰角方向实现，仰角方向是在讲话者具有不同高度或处于不同高度时的问题。所述装置的操作还可针对再现而逆向实现。
所述装置收听所有方向并且确定声音来自哪个方向以及指示该方向。利用合适的设置，所述装置还可用于监视。在这种情况下，所述装置跟随声源并且可以生成也可供另一装置使用的声源方向信息。在这种情况下，该方向信息例如可以用于控制监视摄像机的方向，使得一个摄像机可被用于准确地监视较大的空间。
所述装置可以用于处理利用根据本发明的声换能器记录的声音。所述装置优选地还可以用于进一步处理音轨，如电影的音轨。通过进一步的处理，可以将不同人的话音分离成不同声道。从所述装置生成的信号中，可以分离出希望方向的目标，并且可以通过去除与所述方向关联的额外声音来突出该目标。因此，例如，可以将由指定人或目标生成的声音分离到单独的声道。在进一步的处理中，所述装置还可以用于进行叠加(override)动作，例如用于在麦克风开始跟随另一声源(例如，旁经的汽车)的情形下的记录。根据强度进行识别，但还可以利用一些其它选择标准来进行识别。
图11到13是沿XYZ方向的根据图10的实施方式的装置的定向模式的示例。
图14A示出了例如在三个人同时讲话时的会议中的声音接收的情形。图14B示出了当根据图10的实施方式的本发明的装置140已从图14A的情形中分离并突出仅一个人的声音时的情形。这种麦克风例如可用于电话会议或视频会议。装置140包括用于接收三个信号的两个或三个麦克风。利用组合装置将三个信号例如分离成不同方向的八个信号，例如基于预定规则、音量对它们进行比较。由此，识别最多信号或最强信号所来自的方向。信号处理对较弱的信号进行衰减，并突出选定的信号。这样，可以将信号相互分离，并且可以改进该分离而不需要所有参与者都必须具有单独的麦克风。
图15示出了根据本发明的声换能器的扬声器的2D实施方式。X和Y方向的扬声器部件151、152被相互垂直地叠置在一起。在此，将部件W(全向)分成上部件153和下部件154。部件W还可以用于再现低频。因此，当声换能器是扬声器时，可以逆向执行信号处理。在这种情况下，可以利用具有根据本发明的扬声器的两个、三个或四个扬声器组件来实现针对五个或八个扬声器的信号。
图16示出了图15的扬声器放置在房间中的实施方式。利用多通道无线发送器将要再现的信号发送至扬声器组件160，并发送至用于再现低频的亚低音扬声器161。和扬声器关联地设置的接收器接收该信号并再现它们。该图例示了怎样将信号经由壁反射至收听者，由此，生成空间声音的印象。利用被设置成分离具有低频的信号(X.1)的滤波装置(LFE)从根据所述实施方式接收到的信号中分离具有低频的信号(X.1)。可以利用用于再现低频的分立的亚低音扬声器161来再现低频信号。扬声器还可以包括光源(未示出)，由此，可以利用供照明器使用的电力。这特别是在通过三个信道无线传送信号时是有利的。在这种情况下，扬声器单元包括还用于接收遥控器的控制的接收器单元。这样，遥控器(未示出)可以用于控制音频信号的灯彩(illumination)和强度。同一遥控器还可以用于控制光。
图17示出了在头戴式耳机170中提供根据本发明的方法的信号的实施方式。在信号处理单元173(例如，解码器)中处理根据本发明生成的信号X、Y、Z以及W。信号处理单元173被设置成接收通过头戴式耳机中的陀螺传感器171接收到的空间信息172。该空间信息172可以包括相对于指定基准点的位置和倾斜信息。多通道均衡和方位解码器173接收两组信息，并且生成用于HRFT单元175的不同方向的n个通道(例如，26个通道)174信号。基于测量的HRFT处理的目的是生成用于头戴式耳机的与耳朵的行为对应的声音。在这些表现真实空间声音的信号中，HTRF单元生成针对收听者的右和左头戴式耳机的右侧信号和左侧信号，该信号经由头戴式耳机170向收听者提供空间声音。这种设置不仅向收听者提供了卓越的空间声音，而且向收听者提供了虚拟的声音场景，该声音场景本身根据收听者头部的移动而调整。例如，即使收听者位于房间的边缘处或者即使收听者的头部转向另一方向，也始终从图像源所处于的方向听到从电视听到的独唱歌手的歌曲。当使用宽屏、几个屏幕或护眼屏时，这种声音场景特别有利于例如计算机中的模拟目的，有利于例如计算机游戏中的模拟目的。
图18A示出了用于对信号接收或再现进行取向的本发明的实施方式。这里，利用根据本发明的声换能器接收信号A和B，从所述声换能器将信号馈送至取向辅助装置。将两个通道A和B馈送至取向装置180，其中一个通道包含A和CB，CB是和B公共的。第二通道包含B和CA，CA是和A公共的。
在第一求和装置181中通过从(A+CB)减去(B+CA)来组合信号。由此抵消公共信号部分C，并且获得信号(A-B)，作为组合的结果。
接着，在FFT(快速傅立叶变换)单元中执行频率变换，其中，变换系数表示频率维度中的信号。在信号处理时，例如，可以利用快速傅立叶变换(FFT)算法来实现这种频率变换。
同时，在第二求和装置182中组合信号(A+CB)和(B+CA)。结果，获得信号(A+B+2C)。接着，将信号(A+B+2C)输入到具有和FFT单元中的频带一样的等窄频带的数字SS(频谱相减)滤波器中。根据从FFT单元获得的信息对这些频带进行衰减，由此根据A和B获得公共的C部分(CA、CB)。接着，可以在进行取向时利用C部分。结果，获得变窄的定向模式，由此，即使从具有宽定向模式的声换能器接收到信号，也可以将根据本发明的声换能器提供的两个信号用于这种解决方案，以提供经取向的点状指向。图18A示出了一个实施方式，其中，针对通过两个声换能器接收到的信号，实现了根据图18A的方法。针对两个方向(例如，方向XY)的信号，根据图18A实现该方法。作为结果获得的C部分再一次经受图18A的方法步骤，由此，所得结果是进一步取向的C部分。
本领域技术人员显见的是，随着技术进步，可以按多种方式实现本发明的基本思想。因而，本发明及其实施方式不限于上述实施例，而是可以在权利要求的范围内进行改变。

Claims (13)

1.一种用于接收或再现声音的声换能器的组件，该组件包括：
第一声换能器(10)，该第一声换能器提供沿XYZ坐标系的X轴方向的8字形定向模式，和
第二声换能器(10)，该第二声换能器被设置成垂直于第一碳精盒，并且提供沿XYZ坐标系的Y轴方向的8字形定向模式，
所述组件的特征在于，该组件还包括第三声换能器(30)，该第三声换能器被设置成垂直于所述第一声换能器和所述第二声换能器，使得能够利用根据XYZ坐标系的多个轴中的一个轴设置的这些声换能器而在XY平面和在XYZ平面中接收或再现声音。
2.根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述第三声换能器(30)提供8字形定向模式。
3.根据权利要求1到2所述的组件，其特征在于，所述声换能器(10、20、30)被叠置。
4.根据权利要求1到2所述的组件，其特征在于，所述声换能器(10、20、30)被按每一个声换能器的外周的表面处于其它两个碳精盒的外表面的直接邻域中的方式而相邻地设置。
5.根据权利要求1到4所述的组件，其特征在于，所述第一声换能器(10)和所述第二声换能器(20)包括至少部分设置在所述声换能器(10、20)上方的滤波部(21、22)。
6.根据权利要求5所述的组件，其特征在于，所述滤波部(21、22)具有弯曲形状，以使该滤波部的外表面(r)被设置成将信号反射到中间声换能器中，并且该滤波部的内表面(p)被设置成对命中该内表面的信号进行衰减。
7.根据权利要求5或6所述的组件，其特征在于，在所述滤波部(21、22)的壁中设置有可透过信号的开口部(23)。
8.根据权利要求1或2所述的组件，其特征在于，所述声换能器(10、20、30)是双振膜麦克风碳精盒。
9.根据前述权利要求1到7中的任一项所述的组件，其特征在于，所述声换能器(10、20、30)是水听器。
10.根据前述权利要求1到7中的任一项所述的组件，其特征在于，所述声换能器(10、20、30)是扬声器。
11.一种接收声信号以再现声音的方法，所述方法包括以下步骤：
利用双振膜声换能器(k)来接收声信号，该双振膜声换能器具有沿平面观察时为8字形的维度模式，包括半定向模式(A、B)，和
根据所述声换能器(k)接收到的声信号，利用第一组合装置(3 1)来生成第一信号(A1)，A1＝A-B，
其特征在于，所述方法包括以下步骤：
按还同时从具有8字形定向模式的声换能器(k)接收具有全向模式的定向模式的方式，利用第二组合装置(32)来同时生成第二信号(A2)，A2＝A+B。
12.根据权利要求11所述的方法，该方法用于接收声信号以再现空间声音，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
将半定向模式(A、B)馈送至辅助取向装置(180)，半信号A包含A以及和B公共的CB，而半信号B包含B以及和A公共的CA，
通过从(A+CB)减去(B+CA)而在第一求和装置(181)中组合信号，由此抵消公共信号部分C，并且作为组合的结果获得信号(A-B)，
在快速傅立叶变换单元中执行频率变换，其中，变换系数表示频率维度中的信号，
同时在第二求和装置(182)中组合信号(A+CB)和信号(B+CA)，由此，作为组合的结果获得信号(A+B+2C)，
将信号(A+B+2C)馈送到具有和所述快速傅立叶变换单元中的频带一样的等窄频带的数字频谱相减滤波器中，
根据从所述快速傅立叶变换单元获得的信息对频带进行衰减，由此根据A和B获得公共的C部分(CA、CB)，所得C部分提供变窄的定向模式。
13.一种用于接收声信号以再现声音的系统，其特征在于，所述系统包括：
取向辅助装置(180)，该取向辅助装置用于接收半定向模式(A、B)，半信号A包含A以及和B公共的CB，而半信号B包含B以及和A公共的CA，
第一求和装置(181)，该第一求和装置用于通过从(A+CB)减去(B+CA)来组合信号，由此抵消公共信号部分C，并且作为组合的结果获得信号(A-B)，
快速傅立叶变换单元，该快速傅立叶变换单元用于执行频率变换，其中，变换系数表示频率维度中的信号，
第二求和装置(182)，该第二求和装置用于同时组合信号(A+CB)和信号(B+CA)，由此，作为组合的结果获得信号(A+B+2C)，
数字频谱相减滤波器，该数字频谱相减滤波器用于接收具有和所述快速傅立叶变换单元中的频带一样的等窄频带的信号(A+B+2C)，
衰减装置，该衰减装置根据从所述快速傅立叶变换单元获得的信息对频带进行衰减，由此根据A和B获得公共C部分(CA、CB)，所得C部分提供变窄的定向模式。
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