CN102461212B - 环绕声系统及用于其的方法 - Google Patents

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Abstract

一种环绕声系统，包括用于接收包括至少一个环绕声道的多声道空间信号的接收机（301）。定向超声换能器（305）被使用来向表面发射超声以经由该表面的反射来到达收听位置（111）。超声信号可以特别地从名义上的收听者的侧面、上面或后面到达收听位置。第一驱动单元（303）从环绕声道生成用于定向超声换能器（301）的驱动信号。用于提供环绕声信号的超声换能器的使用提供了改进的空间体验，而同时允许扬声器被置于例如用户的前面。特别地，超声波束比常规的音频波束要窄得多且是定义明确的，且因此可以更好地被引导来提供想要的反射。在一些情景中，超声换能器（305）可以由音频范围扩音器（309）来补充。

Description

环绕声系统及用于其的方法
技术领域
本发明涉及环绕声系统，特别地，但不排他地，涉及家庭影院环绕声系统。
背景技术
近年来，来自两个以上的声道的空间声音供应变得日益流行，比如，举例而言通过各种各样的环绕声系统的广泛普及来证明的。例如，家庭影院系统的增加的普及性已导致环绕声系统在许多私人家庭中很常见。然而，常规的环绕声系统的问题在于，它们需要很大数量的置于适当位置的分开的扬声器。
例如，常规的杜比(Dolby)5.1环绕声系统需要右后和左后扬声器、以及前中、前右和前左扬声器。另外，可以使用低频亚低音扬声器。
很大数量的扬声器不仅仅增加成本，而且也导致对于用户而言的降低的实用性和增加的不便性。特别地，以下情况通常被认为是缺点，即：需要有在收听者前面以及后面的多个不同位置处的扩音器。后扩音器由于所需要的布线和它们对房间内部施加的物理影响而特别成问题。
为了缓和这个问题，已进行了研究，以便生成适合于重现或模拟环绕声系统、但使用减小数目的扬声器位置的扬声器装置。这样的扬声器装置使用定向声音辐射，以向各方向引导声音，其将导致声音经由来自声音环境中的物体的反射而到达用户。例如，音频信号可被引导，以使得它们经由侧壁的反射到达收听者，由此向用户提供印象：声音发源于收听者的侧面（或甚至在后面）。
然而，这样的提供虚拟声源的方法往往不及安置在收听者后面的真实源鲁棒，且往往提供降低的音频质量和降低的空间体验。实际上，经常难以精确地引导音频信号来提供达到想要的虚拟声源位置的想要的反射。而且，打算从用户背后被接收的音频信号也往往经由直接路径或替换的非计划中的路径到达用户，由此使空间体验降级。
因此，改进的环绕声系统将是有利的，且特别地，允许方便的实施、方便的设置、减小数目的扬声器、改进的空间体验、改进的音频质量和/或改进的性能的系统将是有利的。
发明内容
因此，本发明寻求优选地单个地或按任何组合地减轻、缓和或消除上面提到的缺点中的一个或多个。
按照本发明的一个方面，提供了环绕声系统，包括：用于接收包括至少一个环绕声道(surround channel)的多声道空间信号的电路；定向超声换能器（directional ultrasound transducer），用于向表面发射超声以经由该表面的反射到达收听位置；以及第一驱动电路，用于从环绕声道的环绕信号生成用于定向超声换能器的第一驱动信号。
本发明可以提供改进的环绕声系统。特别地，该系统可以提供虚拟环绕声源，而不需要把扬声器置于收听者的后面或侧面，并且可以减小系统中的扬声器或扬声器位置的数目。可以提供改进的虚拟环绕声源，因为使用的是高度定向的超声信号，而不是不能相同程度地被控制的常规的声频带信号。所述方法可以允许减小由于从定向超声换能器到收听者的非计划的信号路径而导致的空间降级。例如，定向超声换能器可被置于收听者的前面，但转动一个角度离开收听者而朝向壁以便反射。在这样的情景中，被减小很多且经常是微小的声音量将被感知为源自于定向超声换能器的实际位置。特别地，可以获得用于生成虚拟环绕声的、非常窄的和定义明确（well defined）的音频束，由此允许生成改进的控制和改进的空间体验。
本发明在许多实施例中可以允许容易的操作和实施。在许多情景中可以获得低成本的环绕声系统。
环绕声道可以是除了前声道以外的任何空间声道。特别地，它可以是除了前左声道、前右声道或前中声道以外的任何声道。环绕声道特别地可以是用于由收听者侧面或后面的声源再现给的声道，特别是打算以相对于到前中方向的方向（例如，对应于从收听位置到前中声道扬声器位置的方向）成大于450的角度再现的声道。
定向超声换能器可以置于收听者的前面。特别地，定向超声换能器可以以相对于到前中方向的方向（例如，对应于从收听位置到前中声道扬声器位置的方向）成小于450的角度放置。定向超声换能器例如可以被放置成：与左前扬声器位置和右前扬声器位置分别相比，不会更向侧面。
该环绕声系统还包括：音频范围扩音器（audio range loudspeaker）；和用于从环绕信号生成用于音频范围扩音器的第二驱动信号的第二驱动电路。
这可以在许多实施例中提供改进的性能，且特别是可以在许多情景中提供改进的声音质量。定向超声换能器和音频范围扩音器可以合作来提供例如更好质量的声音和/或增加的声级（sound level）。音频范围扩音器可以在许多应用中特别地提供改进的较低频率的音频质量。定向超声换能器和音频范围扩音器可以合作来提供对于环绕声声道的改进的组合的方向性和音频质量。
来自定向超声换能器的声音信号可以把主要的空间线索（spatial cue）提供给用户，而音频范围扩音器可以通过提供比典型地从定向超声换能器可得到的质量更高的声音，来提供改进的音频质量，尤其是在低频。
定向超声换能器和音频范围扩音器可以特别地被置于一处。例如，定向超声换能器和音频范围扩音器的中心可以在互相1米内，或例如50厘米内。定向超声换能器和音频范围扩音器可以被组合在单个扩音器箱中。在一些实施例中，对于定向超声换能器和音频范围扩音器的同轴（on-axis）方向可以是互相成一个角度（比如说，大于100）。这可以允许超声信号朝向表面的改进的方向，以便例如从侧面或后面方向到达收听者，而同时对于来自音频范围扩音器的信号提供更直接的路径。
音频范围扩音器特别地可以是常规的音频扬声器，诸如电-动态（典型地前射式（front firing））扩音器。音频范围扩音器特别地可以具有低于10 kHz的工作频率范围。对于其中音频范围扩音器仅仅当呈现环绕信号时才被使用于补充定向超声换能器的情景特别地可能是这种情况。然而，在诸如当音频范围扩音器也被使用于其它用途时（比如，举例而言呈现前侧声道）的情景中，工作频率范围可以扩展到更高的频率。
该环绕声系统还包括延迟电路，用于引入源自环绕信号的第二驱动信号的第二信号分量相对于源自环绕信号的第一驱动信号的第一信号分量的延迟。
这可以提供改进的性能，且特别是通过以下方式来允许有改进的空间感知，即：达到使环绕信号被更明显地感知为是源自超声信号的方向，即来自典型地可以是收听者的侧面、背面或上面的反射方向。延迟特别地可以是使得来自定向超声换能器的信号在来自音频范围扩音器的信号之前被接收，由此提供更多的空间线索。
该方法可以使用领先（precedence）或哈斯（Haas）效应来提供改进的空间体验和改进的环绕声定向感知，而同时维持高的音频质量。延迟特别地可以是在从1毫秒到100毫秒的间隔内。
所述延迟比从定向超声换能器到收听位置的传输路径与从音频范围扩音器到收听位置的直接路径之间的传输路径延迟差高出不多于40毫秒。
这可以提供改进的性能，且特别是可以提供被感知为是在所接收的超声信号的方向上的单个源的环绕信号。因此，它可以允许定向超声换能器和音频范围扩音器表现为被安置于超声信号被接收的方向上的单个扩音器。在一些实施例中，对于小于16毫秒或甚至小于5毫秒的对应的相对延迟，可以获得改进的性能。
按照本发明的可选的特征，延迟电路被安排成响应于传输路径延迟值而改变延迟，传输路径延迟值指示从定向超声换能器到收听位置的传输路径的延迟。
这可以提供改进的性能，且特别是可以提供被感知为是在所接收的超声信号的方向上的单个源的环绕信号。因此，它可以允许定向超声换能器和音频范围扩音器表现为被安置于超声信号被接收的方向上的单个扩音器。通过改变延迟以便特别地匹配于传输路径延迟值，可以获得改进的空间和单个源感知。
传输路径延迟值例如可以通过测量（例如，使用在收听位置处的话筒）确定，或例如可以被人工地校准，例如通过由用户指示从音频范围扩音器到收听位置的距离。
按照本发明的可选的特征，延迟电路被安排成响应于声源位置值而改变延迟。
延迟可被改变，以调节要由来自音频范围扩音器和定向超声换能器的信号确定的空间感知。特别地，由两个信号提供的空间线索可被组合来提供介于音频范围扩音器的方向与反射的超声信号的到达方向中间的声源方向的空间感知。
按照本发明的可选的特征，用于从环绕信号生成第一驱动信号的第一通带频率间隔不同于用于从环绕信号生成第二驱动信号的第二通带频率间隔。
这在许多情景中可以提供改进的音频质量，且特别是可以被使用来向收听者提供改进的和更同源（homogenous）的组合信号。
按照本发明的可选的特征，对于第一通带频率间隔的上截止频率高于对于第二通带频率间隔的上截止频率。
这在许多情景中可以改进音频质量。
按照本发明的可选的特征，第二驱动电路包括低通滤波器。
这在许多情景中可以改进音频质量。在许多情景中，低通滤波器可以有利地具有在从600Hz到1 kHz的间隔中，或特别是在从750Hz到850Hz的间隔中的上（例如，6dB）截止频率。
按照本发明的可选的特征，第二驱动电路还被安排成从多声道空间信号的前声道生成第二驱动信号。
这在许多实施例中可以提供改进的和/或减小复杂性的环绕声系统。特别地，它可以允许使用减小数目的扬声器，因为相同的扬声器可被使用于前声道和当提供环绕声道时补充定向超声换能器。前声道特别地可以是前左、前右或前中声道。
按照本发明的可选的特征，该环绕声系统还包括用于相对于音频范围扩音器的同轴方向而改变定向超声换能器的同轴方向的装置。
这在许多情景中可以提供改进的性能，且特别是可以通过以下方式而允许改进的空间体验，即：允许超声信号的方向最佳化以提供最好的反射路径而同时允许音频范围扩音器例如通过直接路径到达收听者。用于改变同轴方向的装置可以是用于改变同轴方向的电路。
按照本发明的可选的特征，该环绕声系统还包括：用于接收来自话筒的测量信号的电路；和用于响应于测量信号，相对于源自环绕信号的第一驱动信号的第一信号分量，来适配源自环绕信号的第二驱动信号的第二信号分量的电平的电路。
这在许多情景中可以提供改进的性能，且特别是可以允许改进的音频质量。特别地，它可以允许在由音频范围扩音器占优势地支持的频率范围与由定向超声换能器占优势地支持的频率范围之间的更平滑的交叠（cross-over）。
按照本发明的可选的特征，源自环绕信号的第二驱动信号的第二信号分量与源自环绕信号的第一驱动信号的第一音频信号分量的归一化延迟补偿的相关性不小于0.50。
这在许多实施例中可以提供改进的性能和/或减小的复杂性。在一些情景中，第一和第二信号分量可以基本上是相同的。延迟补偿特别地可以补偿第二信号分量相对于第一信号分量的故意的延迟。延迟补偿可以对应于找出最高延迟补偿的相关性（当改变延迟时）。相关性可以相对于第一和/或第二信号分量的振幅、功率和/或能量被归一化。
按照本发明的可选的特征，该环绕声系统还包括：用于接收来自话筒的测量信号的电路；和用于响应于测量信号而适配定向超声换能器的同轴方向的电路。
这在许多情景中可以提供改进的性能，且特别是可以通过允许超声信号的方向最佳化以提供到收听者的最佳反射路径，而允许改进的空间体验。
按照本发明的一个方面，提供了对于环绕声系统的操作的方法，所述环绕声系统包括用于向表面发射超声以经由该表面的反射到达收听位置的定向超声换能器，所述方法包括：接收包括至少一个环绕声道的多声道空间信号；从环绕声道的环绕信号生成用于定向超声换能器的第一驱动信号；从环绕信号生成用于音频范围扩音器的第二驱动信号；引入源自环绕信号的第二驱动信号的第二信号分量相对于源自环绕信号的第一驱动信号的第一信号分量的延迟；其中所述延迟比从定向超声换能器到收听位置的传输路径与从音频范围扩音器到收听位置的直接路径之间的传输路径延迟差高出不少于1毫秒和不多于40毫秒。
本发明的这些和其它方面、特征与优点将从下文描述的实施例中明白，并将参照这些实施例来阐明。
附图说明
本发明的实施例将参照附图，仅仅作为例子来描述，其中：
图1是用于常规的环绕声系统的扬声器系统设置的图解说明；
图2是用于按照本发明的环绕声系统的扬声器系统设置的例子的图解说明；
图3是按照本发明的环绕声系统的单元的例子的图解说明；
图4是按照本发明的环绕声系统的驱动电路的单元的例子的图解说明；
图5是按照本发明的环绕声系统的驱动电路的单元的例子的图解说明；
图6是用于按照本发明的环绕声系统的扬声器系统设置的例子的图解说明；
图7A是动态增益函数的频域图的例子的图解说明，对于该动态增益函数在低振幅处交叠频率被选择为尽可能低；
图7B是动态增益函数的频域图的例子的图解说明，对于该动态增益函数交叠频率被增加以允许更高的输出SPL；
图8A是创建对于低振幅设置的心理声学最佳动态增益的示例性方法的频域表示的图；以及
图8B是创建对于高振幅设置的心理声学最佳动态增益的示例性方法的频域表示的图解说明；以及
图9是按照本发明的、具有动态增益函数的环绕声系统的单元的例子的图解说明。
具体实施方式
以下的说明集中在可应用于五个空间声道环绕声系统的本发明的实施例。然而，将会意识到，本发明不限于这个应用，而是可以应用于许多其它的环绕声系统，包括例如具有七个或甚至更多的空间声道的系统。
图1图示在常规的五声道环绕声系统——诸如家庭影院系统——中的扬声器系统设置。该系统包括提供中央前声道的中央扬声器101、提供左前声道的左前扬声器103，提供右前声道的右前扬声器105，提供左后声道的左后扬声器107以及提供右后声道的右后扬声器109。五个扬声器101-109一起提供在收听位置111处的空间声音体验，并且允许在这个位置处的收听者体验环绕的和沉浸的声音体验。在许多家庭影院系统中，该系统还可以包括用于低频效果（LFE）声道的亚低音扬声器（subwoofer）。
对于要把扩音器置于收听位置侧面或后面的要求典型地被认为是非常不利的，因为它不仅需要在不方便的位置处放置额外的扩音器，而且还需要把这些连接到驱动源，这典型地是家庭影院功率放大器。在典型的系统设置中，需要把线从环绕扩音器位置107、109延伸到放大器单元，放大器单元典型地放置为靠近前扬声器101、103、105。这对于类似家庭影院系统那样的产品是特别不利的，它们是打算在没有对于声音体验进行最佳化或未被专用于声音体验的环境中具有广泛的吸引力和应用的。
图2图示按照本发明的一些实施例的扬声器系统设置的例子。在该例子中，前扩音器，即左前扩音器103、中央扩音器101和右前扩音器105，在收听位置111的前面提供声像（sound image）。然而，在图2的系统中，环绕声信号不是由安置于用户后面的单独的扩音器提供的，而是由被安置于收听位置111前面的扩音器201、203提供的。在特定的例子中，左环绕扬声器201被放置为靠近左前扬声器103，而右环绕扬声器203被放置为靠近右前扬声器105。
在该例子中，环绕扬声器201、203被安排来辐射声音信号205、207，所述声音信号被侧壁209、211和后壁213反射，以从收听者后面的方向到达收听位置111。因此，后环绕扬声器201、203提供环绕信号205、207，这两个环绕信号对于收听者表现为是源自背后的。这个效果是通过辐射后声音信号205、207，使得它们被壁209、211、13反射而达到的。在具体的例子中，环绕声信号205、207主要经由两个壁反射，即侧壁209、211的反射和后壁213的反射，而到达收听位置。然而，将会意识到，其它实施例和情景可包括更多或更少的反射。例如，环绕信号205、207可被辐射成通过侧壁209、211的单次反射来到达收听位置111，由此在用户的侧面提供感知的虚拟声源。
然而，在图2的系统中，环绕声信号205、207不是常规的音频声信号，而是作为超声信号被辐射的。因此，该系统利用了辐射超声环绕声信号205、207的超声扩音器。
这样的超声换能器具有高方向性声波束。通常，扩音器的方向性（窄度）取决于扩音器相比于波长的尺寸。可听见的声音具有范围从几英寸到几英尺的波长，因为这些波长是与大多数扩音器的尺寸可比的，所以声音通常全向地传播。然而，对于超声换能器，波长小得多，因此，有可能创建比所辐射的波长大得多的声源，由此，导致非常窄的和高度定向的波束的形成。
这样的高度定向的波束可以更加好地被控制，且在图2的系统中，它可以经由房间壁209-213的定义明确的反射而被引导到收听位置111。反射的声音将到达耳朵，给收听者以声源被置于房间的后面的感知。同样地，通过把超声波束引导到侧壁或天花板，有可能生成分别在收听者的侧面和上面的感知的声源。
因此，图2的系统使用有很具方向性的声波束的超声换能器作为置于收听位置111的前面的环绕扬声器201、203或作为它们的一部分。这个超声波束可以容易地被引导到房间的侧壁或后壁209-213，以使得反射的声音将到达收听者的耳朵，以便提供将声源放在房间的后面的感知。
超声信号205、207特别地通过用环绕声道的音频信号来对超声载波信号调幅而被生成。这个被调制的信号然后从环绕扬声器201、203辐射。超声信号不直接被人类收听者感知，但调制的音频信号可以自动变为可听见的，而不需要任何特定的功能性、接收机或听觉设备。特别地，从换能器到收听者的音频路径的任何非线性可以充当解调器，由此重新创建被使用来调制超声载波信号的原始音频信号。这样的非线性可以在传输路径中自动地出现。特别地，空气作为传输介质固有地展现非线性特性，其导致超声变为可听见的。因此，在所述例子中，空气本身的非线性属性造成从高强度超声信号的音频解调。因此，超声信号可以自动地被解调，以将音频声音提供给收听者。替换地或另外地，非线性可以通过附加的手段来提供。例如，音调超声信号也可以被辐射到收听位置（例如，从上面，以提供相对限制的收听区域）。两个超声信号的混合然后可以导致音频信号的解调和重新创建。
用于音频辐射的超声换能器的使用的例子和进一步的说明例如可以在2002年麻省理工学院的F. Joseph Pompei的博士论文“Sound from Ultrasound: The Parametric Array as an Audible Sound Source”中找到。
环绕声道的超声辐射的使用提供非常窄的波束。这允许反射被更好地定义和控制，且特别是可以提供在收听位置处到达角的更精确的控制。因此，该方法可以允许更加好地定义和控制环绕声源的虚拟感知的位置。而且，超声信号的使用可以允许将这样的位置感知为是更接近于点源的，即，是不那么模糊的（smeared）。另外，超声换能器的窄波束减小了沿其它路径的声音的辐射，且特别地减小了任何声音通过直接路径达到收听位置的声级。
因此，所描述的方法提供由用户感知的显著更好地定义的虚拟环绕声位置。特别地，被提供给收听者的空间方向线索是显著地更精确的和更同源的，并且是与后面（或收听者的侧面）的声源位置一致的。
在特定的例子中，环绕扩音器201、203不仅仅包含超声换能器或只是辐射超声信号。而是，每个环绕扩音器201、203包括扬声器装置，其包括用于向壁发射超声205、207的定向超声换能器，以及辐射在音频范围（比如说在5-10 kHz以下）中的声音的音频范围扩音器。
特别地，在一些实施例和情景中，从这样的超声方法的使用得到的音频声音质量不是最佳的，因为通过其解调超声载波以使调制的音频信号可听见的过程往往是低效的以及是固有地非线性的。所以，超声扩音器往往产生典型地次最佳的声音质量，也往往具有低功率操控容量，由此使得难以产生高的声级。
在图2的系统中，这个效应通过超声换能器被补充以电动态前射式扩音器而被减轻，该电动态前射式扩音器还辐射来自环绕声道的该声音的某一些。这个声频带信号辐射可以经由直接路径到达收听位置111。因此，除了反射的超声信号205、207以外，环绕扩音器201、203还可以生成声频带信号215、217，它们可以特别地通过直接路径到达收听者。
因此，在该系统中，在收听位置111处由收听者感知的左环绕声道的声音是解调的超声信号205和直接的声频带信号215的组合。同样地，在收听位置处由收听者感知的右环绕声道的声音是解调的超声信号207和直接的声频带信号217的组合。
在许多实施例中，使用音频范围扩音器补充定向超声换能器提供了改进的声音质量。特别地，它可以在较低的频率上提供改进的声音质量。这样的较低频率可能典型地不提供像较高频率那样多的空间线索，所以，收听者仍旧可以感知从后面到达的环绕声，即，仍旧可以感知：后面有虚拟声源。
然而，在图2的特定的实施例中，从音频范围扩音器辐射的环绕声信号相对于从定向超声换能器辐射的环绕声信号被进一步延迟。因此，在所述例子中，引入了音频范围扩音器的声音相对于超声信号的延迟，以便保证可以维持声音仅仅是从反射的超声波束的方向到达的感知。
这个方法是基于被称为所谓的“领先效应”(也被称为“哈斯效应”或“第一波前定律（law of the first wavefront）”)的心理声学现象。这个现象指示：当同样的声音信号从处于不同位置的两个源以足够小的延迟被接收时，声音被感知为仅仅来自于在前的声源的方向，即，来自于首先到达的信号。因此，该心理声学现象是指：人脑从首先接收的信号分量得到大部分空间线索。
因此，通过协同操作的音频范围扩音器补充定向超声换能器的结果是获得声源在反射的位置处的使人信服的、鲁棒的感知，而同时提供如典型地与常规的扩音器相关联的高质量声音。
在一些实施例中，定向超声换能器和经典扩音器可以重现被辐射信号的相同的音频分量，即，未处理的环绕声输入信号（除了对于音频范围扩音器施加的延迟外）可以从两个源被辐射。在其它实施例中，定向超声换能器和音频范围扩音器例如可以重现输入信号的频率范围的不同的可能重叠的部分，以便进一步改进空间错觉的鲁棒性。
图3图示按照本发明的一些实施例的环绕扬声器装置和相关联的驱动功能性的例子。为了清晰和概略起见，例子将参照图3的例子的左环绕声道描述的。然而，将会意识到，所述例子和原理同样可应用于右环绕声道，或者实际上可应用于任何环绕声道。
图3图示接收诸如5.1环绕信号那样的多声道空间信号的接收机301。多声道空间信号例如可以是模拟信号的汇集，对每个声道有一个音频信号，或可以是数字编码的多声道空间信号。在后者的情形下，多声道空间信号可被编码，以及接收机301可被安排来译码所述信号。
将会意识到，多声道空间信号可以从任何适当的源被接收，诸如外部源或内部源。
多声道空间信号包括至少一个环绕声道。特别地，多声道空间信号包括一个或多个前声道（在这个具体的例子中是三个前声道），其打算从正向被呈现给收听者。另外，包括有至少一个环绕声道，其与在收听者的侧面或后面的声源位置相关联。因此，该环绕声道与不是前面位置的声源位置相关联，特别地，它是在由（最）左和（最）右前扬声器提供的角度之外的。在这个具体的例子中，多声道空间信号包括两个环绕声道，即，左后声道和右后声道。
图3还图示环绕声道之一的处理。特别地，图3图示与左后扬声器位置相关联的功能性的单元。
接收机301被耦合到第一驱动单元303，该第一驱动单元被耦合到定向超声换能器305且该第一驱动单元能够为其生成驱动信号。另外，接收机301被耦合到第二驱动单元307，该第二驱动单元被耦合到音频范围扩音器309且该第二驱动单元能够为其生成驱动信号。因此，在所述的例子中，所接收的左后环绕声道信号被馈送到第一驱动电路303和第二驱动电路307。驱动电路303、307分别驱动定向超声换能器305和音频范围扩音器309，以使得左后环绕声道被从定向超声换能器305和音频范围扩音器309两者辐射，即，既作为超声信号又作为音频信号。
在一些实施例中，第一驱动电路303可以简单地包括超声调制器，它把左后音频信号调制到超声载频上，后面跟随功率放大器，该功率放大器将信号放大到用于定向超声换能器305的适当的电平，以生成适当的声音输出级别。在典型的应用中，超声载频高于20kHz（例如，约为40kHz），以及声压级高于110dB（经常约为130-140dB）。
第二驱动电路307可以简单地包括适当的功率放大器，其直接驱动音频范围扩音器309。
因此，实质上可将相同的音频信号馈送到定向超声换能器305和音频范围扩音器309。特别地，在第一驱动电路303与音频范围扩音器309的输出信号的音频信号分量之间的相关性可以是相当高的，且特别地是能量归一化的相关性可以大于0.5。在其中来自两个驱动电路303、307的音频信号被彼此相对延迟的情景中，相关性可以在对于这样的延迟进行补偿之后被确定。相关性特别地可被确定为在来自两个驱动电路303、307的驱动信号的音频信号之间的最大相关性。
然而，在其它实施例中，第一驱动电路303和/或第二驱动电路307可包括导致音频信号分量在两条路径上被不同地处理的处理。特别地，如前面提到的，用于音频范围扩音器309的音频信号可以被延迟和/或滤波。
图4特别地图示既包括延迟又包括滤波操作的第二驱动电路307的例子。在所述例子中，环绕信号首先在延迟器401中被延迟，然后在低通滤波器403中被滤波。延迟的和低通滤波的音频信号然后被馈送到功率放大器405，该功率放大器把信号放大到对于音频范围扩音器309的适当的电平。
因此，在所述例子中，延迟被加到用于音频范围扩音器309的信号，以便保证收听者感知所有的或大多数的声音是源自于反射的声波束205的方向、而不是源自于来自音频范围扩音器309的音频信号215的方向。结果是声源处于从后壁213反射的位置处的使人信服的、鲁棒的感知，但具有音频范围扩音器309的改进的声音质量。
在两个扩音器辐射相同的信号、但一个信号以相对于另一个信号的短的延迟被接收时，出现这种领先（或哈斯）效应。所述效应通常对于范围在约1毫秒到典型的5-40毫秒上限中的相对延迟出现。在这样的情景中，声音被感知为从未被延迟的扩音器的方向到达。该上限强烈地依赖于信号的类型。约5毫秒的最低值对于非常短的、像滴答声或像脉冲的声音是有效的，而对于语音则出现高达40毫秒的高值。如果延迟增加到高于上限，则不再出现声源处于未被延迟的源的位置处的感知融合，因此两个源被分开地感知（回声）。另一方面，如果延迟小于领先效应的下限（约1毫秒），则发生“求和定位（summing localization）”，以及单个声源被感知为处于两个源之间的一个位置。
在所述例子中，延迟被设置成使得来自定向超声换能器305的信号稍微地在来自音频范围扩音器309的信号之前被接收。
为了达到最佳领先效应，必须非常仔细地设置延迟，且特别地是必须在第二驱动电路307中施加延迟τ，该延迟包括两个分量。第一延迟分量τt1补偿由于分别源自定向超声换能器305和音频范围扩音器309的声波到收听者耳朵的不同路径长度而造成的传播时间差。正如从图2很清楚的，传输路径延迟对应于从定向超声换能器305到侧壁209上的反射点的距离（DU1）加上从后壁213上的反射点到侧壁209上的反射点的距离（DU2）加上从后壁213上的反射点到收听位置111的距离（DU3）。然后可以通过减去从音频范围扩音器309到收听位置111的路径长度（DC），而找出距离差。这个距离差因此是DU1+DU2+DU3-DC，所以为了补偿这个，需要τt1 =(DU1+DU2+DU3-DC)/c秒的延迟（c是声音速度）。
施加这个延迟导致了来自定向超声换能器305的反射的声音与来自音频范围扩音器309的直接声音同时到达收听者的耳朵。除了这个补偿延迟以外，为了达到领先效应，需要附加的延迟分量τt2。施加到音频范围扩音器309的信号的总延迟因此是τ=τt1+τt2。
正如前面提到的，τt2的值不是非常苛刻（critical）的，只要它在1毫秒与领先效应的上限之间即可，该上限依赖于信号类型。
对于大多数关键类型的信号，短的滴答声，τt2 的上限是5毫秒，所以在一些情景中，在1-5毫秒的范围中选择延迟τt2可以是有利的。这样的延迟例如可以以下情景中使用，即：在其中有可能仔细建立配置，其中传输路径延迟是熟知的和静态的。
然而，对于补偿延迟τt1（传输路径延迟）所需要的值则非常依赖于房间、扩音器布置和收听位置的几何布局，且在典型的配置中是在几毫秒到几十毫秒的范围内（比如说，3-30 ms）。这意味着，对于在1-5ms之间的τt2的小的值，总的需要的延迟τ很大程度上是由τt1的精确值确定的，必须仔细地设置τt1的值，以便对应于实际的几何配置。
在一些实施例中，延迟401因此可以是这样的延迟，即：其可以响应于对于从定向超声换能器305到收听位置111的传输路径的传输路径延迟值而变化。可以使用于定向超声换能器305的传输路径延迟值减少用于从音频范围扩音器309到收听位置111的传输路径的传输路径延迟值，由此生成传输路径延迟差值，这个差值被使用来抵消路径变化。
传输路径延迟补偿可以由用户人工地执行，例如，人工设置相对传输路径延迟τt1。这个设置例如可以是基于用户对两个物理路径长度的测量，或是通过让用户人工地调节延迟控制，直至感知到想要的效果为止。
作为另一个例子，话筒可被放在收听位置111处，并被耦合到驱动功能性。来自话筒的测量信号然后可被使用来适配延迟401，以使得它既补偿传输路径延迟差，又提供想要的领先效应。例如，测程测量过程可以通过从定向超声换能器305和音频范围扩音器309辐射校准信号而被执行。
因此，在描述的例子中，系统被安排成引入延迟，该延迟比从定向超声换能器305到收听位置111的传输路径与从音频范围扩音器309到收听位置111的路径之间的传输路径延迟差高出不多于40毫秒。实际上，在许多实施例中，延迟有利地是比这个传输路径延迟差高出不多于15毫秒，或甚至5毫秒。实际上，这可以通过根据传输路径延迟差的确定，对于系统进行校准和适配而达到，和/或可以通过对于特定房间特性来控制扬声器的位置而达到。
为了使系统对于实际的几何配置不太敏感和保证在大范围的使用情形下在定向超声换能器305的被反射声音的方向上鲁棒的定位，在一些实施例中，可以优选地把τt2的值设置得相对高。在许多情景中，这个方法的优点在于，在大多数情形下，将因而不需要按照特定的配置来设置延迟τt1，即，相同的延迟将适用于传输路径延迟差的相对较高的变化。然而，由于τt2可被设置为高于5毫秒，所以对于非常短的信号，诸如在打击乐中的瞬变，领先效应不再完美地起作用。
然而，在所述例子中，第二驱动电路307还包括低通滤波器403，其在声频带信号被馈送到音频范围扩音器309之前对于该声频带信号进行低通滤波。因此，在所述例子中，音频范围扩音器309主要地被使用来重现环绕信号的频谱的较低部分，而包括瞬变的频谱的高频部分主要由定向超声换能器306重现。
因此，在所述例子中，对于第一驱动电路303和第二驱动电路305的通带是不同的。
低通滤波器403的截止频率可被设置为足够低，以便有效的滤除来自从音频范围扩音器309辐射的声音的瞬变，由此，放宽对于领先效应的延迟要求。然而，它也可以被设置得足够高，以便保证在由音频范围扩音器309有效地重现的最高频率与由定向超声换能器305有效地重现的最低频率之间没有间隙。实际上，因为超声换能器的低频响应经常很差，所以截止频率可被有效地设置成保证平滑的交叠。
实际的实验表明：在典型的起居室配置中以及让各种类型的音乐作为输入信号，利用10ms的τt2的值和800Hz的低通截止频率可以得到非常令人满意的结果。
在一些实施例中，在定向超声换能器305与音频范围扩音器309之间的交叠可以通过根据定向超声换能器305与音频范围扩音器309的已知特性对低通滤波器进行适当设计而被控制，即，可以设计静态的交叠性能。
然而，因为在收听位置处感知的交叠可能依赖于这些特性中的变化以及特定环境的特性，所以在一些实施例中，交叠可以基于反馈机制被调整。
例如，来自置于收听位置111处的话筒的测量信号可被使用来适配该交叠。特别地，对于定向超声换能器305相对于音频范围扩音器309的信号电平可以根据话筒信号被调节。替换地或另外地，可以调节低通滤波器403的截止频率。
作为例子，第二驱动单元307可以接收话筒信号。它可以分析这个来确定在低于截止频率的频率间隔（例如，500Hz - 700Hz）中的信号电平和在高于截止频率的频率间隔（例如，900Hz - 1100Hz）中的信号电平。如果在较低频率间隔处的信号电平低于在较高频率间隔处的信号电平，则可以增加功率放大器405的放大和/或低通滤波器403的截止，导致来自音频范围扩音器309的增加的信号电平。相反，如果在较低频率间隔处的信号电平高于在较高频率间隔处的频率间隔，则可以减小功率放大器405的放大和/或低通滤波器403的截止，导致来自音频范围扩音器309的减小的信号电平。
在一些实施例中，由延迟器401提供的延迟可被设置成导致感知的空间声源位置不对应于反射信号到达的方向，而是对应于介于这个位置与音频范围扩音器309的位置中间的一个位置。特别地，可以提供指示在这些点之间的期望位置的声源位置数值，且第二驱动单元307因此可以着手设置延迟。
这特别地可以通过把延迟τt2设置为在0与1ms之间的值而达到。在这种情形下，将得到“求和定位”感知，而不是领先效应。这导致源被感知为在反射的超声波束与音频范围扩音器309的方向之间。所以，通过控制延迟，感知的虚拟源的位置可以以类似于常规的立体声重现的方式被控制。这样的实施例优选地牵涉到传输路径延迟差的精确估计或确定，以便确保延迟的正确的设置。
应当指出，根据当前的知识并非显而易见的是：领先效应将在延迟的和未延迟的扩音器重现信号频谱的一些部分的情形下起作用。而是，领先效应的心理声学教导被限于其中同一个信号被从两个源辐射的情形。然而，已执行实际的实验，令由定向超声换能器305和音频范围扩音器309重现的频率间隔之间几乎没有重叠。这些实验表明，如果两个源重现具有不同的频率内容、但共享相同的包络调制或类似的总体时间信号特性的信号，则领先效应也起作用。
在所述例子中，音频范围扩音器309和定向超声换能器305被安排成互相有一个角度，即，它们的同轴方向或主射（firing）方向互相成一个角度。这在许多情景中可以提供改进的性能，且特别是可以允许定向超声换能器305把信号直接发射到侧壁，而同时允许音频范围扩音器309直接对准收听位置111。因此，环绕扬声器201可以被校准，以便达到在不同的声学环境中的最佳声音重现，由此提供改进的音频质量和/或改进的空间体验。
在一些实施例中，定向超声换能器305的同轴方向可以相对于音频范围扩音器309的同轴方向变化。在一些实施例中，这样的变化可以人工地提供。例如，收听者可以配备有用于引导定向超声换能器305的角度的装置，以使得超声波束可被引向侧壁反射点，该侧壁反射点提供对于到达收听位置的最佳反射。
在一些实施例中，定向超声换能器305和音频范围扩音器309的至少之一的方向可以由反馈校准环设置。例如，驱动单元可被耦合到在收听位置111处的话筒，并且可以从其接收测量的信号。这可被使用来调节定向超声换能器305的角度，从而调节在壁209、213上的反射点。校准信号然后可被馈送到定向超声换能器305（让所有其它的扬声器都是静默的），且超声波束的方向可被调节，直至它提供由话筒测量到的最高信号电平为止。
超声波束的方向可以用电子学方法来更改（例如，使用波束成形技术），或例如通过把定向超声换能器305安装在铰链机构上，该铰链机构可被人工地调节或由伺服电动机驱动。
在图2的例子中，每个空间声道通过它自己的单独的扬声器被辐射。然而，如图2所示，所描述的方法虑及有效的环绕体验，而同时允许环绕扬声器201、203被置于用户的前面，且特别地是它们与前扬声器101、103、105之一共置一处或邻近。然而，这还允许相同的扬声器被使用来再现一个以上的空间声道。因此，在许多实施例中，环绕扬声器201、203也可以被使用来再现前声道之一。
在特定的例子中，左环绕扬声器201也可以再现左前声道，以及右环绕扬声器203也可以再现右前声道。然而，因为左和右前声道应当被直接提供到收听位置（经由直接路径），以使得它们表现为是来自前面，即直接来自扬声器位置，所以前声道仅仅从音频范围扩音器309被再现，而不从定向超声换能器305再现。
这特别地可以通过让用于音频范围扩音器309的驱动信号不仅仅从左环绕声道的信号生成而且也从左前声道生成而达到。图5特别地图示图4的第二驱动单元307可以如何被修改成包括组合器501，该组合器组合延迟的和低通滤波的左环绕信号与左前信号。在所述例子中，组合器501被插入在低通滤波器403与功率放大器405 之间。
因此，相应地可以去除左前扬声器103和右前扬声器105，而替代地可以使用左环绕扬声器201的音频范围扩音器309和右环绕扬声器203的音频范围扩音器309，导致图6的系统。
因此，所描述的方法的非常重大的优点在于，它不仅允许由前向安置的扬声器产生环绕声，而且它也虑及了所需要的扬声器总数的减小。
替换地或另外地，环绕扬声器203、205也可以被使用于中央声道。例如，代替（或在某些情景中是附加于）左前声道被馈送到组合器501，中央声道可被馈送给它。因此，左环绕扬声器203的音频范围扩音器309也可以被使用来辐射中央声道。对于右环绕扬声器205，中央声道同样地可被馈送到组合器501，以便对于由左和右环绕扬声器203、205辐射的中央声道信号提供中央感知的声源位置。
实际上，在一些实施例中，系统可以通过使用仅仅环绕扬声器203、205而提供空间环绕声，且特别地是环绕扬声器203、205可被使用来重新创建左和右环绕声道、左和右前声道以及中央声道。
在一些实施例中，第一驱动单元301可被安排成响应于多声道空间信号中除了由定向超声换能器305再现的所述至少一个环绕声道以外的至少一个其它声道的信号的特性而生成驱动信号。特别地，驱动信号可以响应于这些其它声道中一个或多个的信号电平而被生成。
实际上，在许多情景中，不可能或不希望通过使用超声扩音器来产生非常高的声级。这例如可能被对于超声暴露的规则或被实际实现的约束来限制。另外，超声的主观效果可能依赖于总的暴露时间，其因此可以有利地被限制。所以，在一些实施例中，第一驱动信号可以通过考虑由多声道空间信号的其它音频声道产生的声压级而被生成。因此，由定向超声换能器生成的超声可被限于其中其它声道中一个或多个的信号电平满足准则的时间。特别地，定向超声换能器只能当总的音频电平是低的，由此保证定向超声换能器被限制为提供安全的暴露水平给收听者时才被使用。特别地，具有低的总的声压级和不同的环绕音频效果的序列在用于电影的音频中是很常见的，所描述的方法例如对于家庭影院系统是特别适合的。
定向超声换能器305具有固有地低的效率和差的低频响应。用以生成声音的控制（governing）非线性过程可以用Berktay的远场近似法进行近似（Berktay, H.O.(1965). Possible exploitation of non-linear acoustics in underwater transmitting applications, J. Sound Vib.,(2),435-461)，该远场近似法规定可听见的声音与调制包络的平方的二阶导数成比例：
其中y(t)是音频信号以及E(t)是调制包络。E(t)是要重现的音频信号的函数。二阶微分项引入与f2成比例的频率相关的增益函数，其中f是频率。这个增益函数意味着，对于每次频率加倍，超声扩音器的效率增加12dB。
为了提供来自定向超声换能器305的高质量音频，必须应用均衡函数来提供平衡的频率响应。为了均衡固有的f2相关性，可以把具有1/f2的关系的滤波器施加到输入信号。这个滤波器等同于具有12dB斜率的低通滤波器。
对于这个低通均衡滤波器的-3dB点（截止频率）的选择确定了对于定向超声换能器的最大可达到的音频输出声压级（SPL）。在所有事情都相同的情形下，截止频率在2000Hz 的定向超声换能器的播放可以比截止频率在1000Hz的定向超声换能器的响12dB。
正如在本发明中描述的，音频范围扩音器309被使用来提供低于这个截止频率的中/低频率。理想地，低频截止点将被选择为在尽可能低的频率。这意味着，定向超声换能器提供了更多的音频线索来用于定位目的，以及由音频范围扩音器产生的定位线索被最小化。另一方面，在低频处，定向超声换能器的音频输出是低的，这限制了系统的最大输出SPL。
典型的定向超声换能器可能能够在1000Hz有大约70 dB的最大音频输出。对于家庭影院声音重现，70 dB可能不足以创建沉浸的和包围的效果。为了对于家庭影院声音重现是有用的，可能需要增加最大振幅。
不可能简单地增加定向超声换能器的SPL，因为这会快速超过换能器和电子装置的工作极限，导致严重的失真，以及可能的危险的超声级别的传输。为了达到更高的主观的振幅，可以使用动态增益函数。动态增益函数根据瞬时音频SPL要求，自动改变定向超声换能器均衡滤波器的低频截止和被施加到音频范围扩音器的低通滤波器403的截止频率。因此，根据进入的音频信号，两个滤波器的-3dB点被自动调节，以使得达到必要的SPL。在大多数基本实现中，定向超声换能器的低频截止和用于音频范围扩音器的低通滤波器403的-3dB频率是相同的，且可以被称为交叠频率。
例如，当要被再现的信号具有低的振幅时，交叠频率可被选择为尽可能低，见图7A。这个选择使得来自定向超声换能器反射点的音频线索最大化，提供很强的听觉幻觉。如果要被再现的信号的振幅在给定的交叠频率处超过定向超声换能器的最大SPL容量，则可以增加交叠频率，以便利用在更高频率处的定向超声换能器的改进的效率，见图7B。这个选择使得能有较高的音频SPL和较低的失真，但稍微减小了听觉幻觉的强度。动态增益函数因此用音频幻觉的强度与最大系统SPL进行交换。
应当指出，在图7A和7B的图例中使用的“超声扬声器”和“常规的扬声器”分别是定向超声换能器和音频范围扩音器。对于图8A和图8B，是同样适用的。
定义瞬时交叠频率与系统SPL的关系可以从Berktay的公式中的f2相关性被构建。如果P1000是最大不失真的音频SPL(以帕斯卡计)，则超声扩音器可以达到1000Hz，以及Psig是所需要的瞬时SPL(以帕斯卡计)，交叠点fc是：
。
在以上描述的实施例中，随着交叠频率增加，从定向超声换能器投射出的定向音频线索的相对强度减小，而来自音频范围扩音器的不想要的定向线索增加。结果是更弱的音频幻觉。为了使得性能最大化，定向超声换能器均衡滤波器的低频截止和用于音频范围扩音器的低通滤波器的截止频率可以根据心理声学最佳化系统被独立地控制。这个环绕声系统将限制由低频扩音器在临界频率范围上，比如说从800Hz到2000Hz的范围上发射的能量。这样，由定向超声换能器投射出的定向音频线索的相对强度以平坦的频率响应为代价在这个临界频段上被维持，见图8A和图8B。现在，动态增益函数可以用最大振幅与平坦频率响应振幅进行交换，以及听觉幻觉的强度几乎不受影响。动态增益函数的确切性质然后由心理声学加权函数确定，该心理声学加权函数被最佳化成使得在所有的音频输出电平上幻觉强度最大化。
动态增益函数的选择可以是与应用相关的。例如，对于HiFi应用，平坦的频率响应可被认为是最重要的因素，以及可以利用基本动态增益方案。对于家庭影院应用，达到来自后面的强的定位线索可被认为是最重要的因素。在这种情形下，在心理声学上最佳化的动态增益函数将是最适合的。
图9显示按照本发明的、带有该动态增益函数的环绕声系统的示例性体系结构。这个体系结构是额外地包括了动态增益控制单元900的图2的体系结构。所述单元900根据如以上讨论的最大SPL来调节交叠频率。交叠频率被传送到第一驱动电路303和第二驱动电路307。
将会意识到，以上的说明是为了清晰起见而参照不同的功能电路、单元和处理器来描述本发明的实施例。然而，显然可以使用在不同的功能电路、单元或处理器之间的功能性的任何适当分布，而不会有损于本发明。例如，被图示为由分开的处理器或控制器执行的功能性可以由同一个处理器或控制器执行。因此，对特定的功能单元或电路的引用仅仅被看作为是对用于提供所描述的功能性的适当装置的引用，而不表明严格的逻辑或物理结构或组织。
本发明可以以任何适当的形式来实施，包括硬件、软件、固件、或这些的任何组合。本发明可以可选地至少部分地被实施为在一个或多个数据处理器和/或数字信号处理器上运行的计算机软件。本发明的实施例的单元和部件可以以任何适当的方式被物理地、功能地和逻辑地实施。实际上，所述功能性可以在单个单元中、多个单元中、或作为其它功能单元的一部分被实施。照这样，本发明可以在单个单元中被实施，或可以在物理和功能上被分布在不同的单元、电路与处理器之间。
虽然本发明是结合一些实施例被描述的，但不打算将本发明限于这里阐述的具体的形式。而是，本发明的范围仅仅由所附权利要求来限制。另外，虽然特征可能表现为是结合特定的实施例被描述的，但本领域技术人员将认识到，所描述的实施例的各种特征可以按照本发明进行组合。在权利要求中，术语包括并不排除其它单元或步骤的存在。
而且，虽然是一个个地列出的，但多个装置、单元、电路、或方法步骤可以由例如单个电路、单元或处理器来实施。另外，虽然一个个特征可被包括在不同的权利要求中，但这些特征有可能被有利地组合，以及被包括在不同的权利要求中并不意味着特征的组合是不可行的和/或不是有利的。另外，特征被包括在一个类别的权利要求中并不意味着限制于这个类别，而是表示如果适当的话，所述特征同样地可应用于其它权利要求类别。而且，特征在权利要求中的次序并不意味着这些特征必须按其工作的任何特定的次序，且特别地是方法权利要求中一个个步骤的次序并不意味着这些步骤必须按这个次序被执行。而是，这些步骤可以以任何适当的次序被执行。另外，单数引用并不排除复数。因此，对“一”、“一个”、“第一”、“第二”等等的引用并不排除复数。在权利要求中的参考符号仅仅被提供来作为澄清性的例子，无论如何不应当被解释为限制权利要求的范围。

Claims (12)

1. 一种环绕声系统，包括：
用于接收包括至少一个环绕声道的多声道空间信号的电路（301）；
定向超声换能器（305），用于向表面发射超声以经由该表面的反射而到达收听位置（111）；
第一驱动电路（303），用于从环绕声道的环绕信号生成用于该定向超声换能器（305）的第一驱动信号；
音频范围扩音器（309）；
第二驱动电路（307），用于从该环绕信号生成用于该音频范围扩音器（309）的第二驱动信号；以及
延迟电路（401），用于引入源自该环绕信号的第二驱动信号的第二信号分量相对于源自该环绕信号的第一驱动信号的第一信号分量的延迟；
其中所述延迟比从该定向超声换能器（305）到收听位置（111）的传输路径与从该音频范围扩音器（309）到收听位置（111）的直接路径之间的传输路径延迟差高出不少于1毫秒且不多于40毫秒。
2. 权利要求1的环绕声系统，其中延迟电路（401）被安排成响应于传输路径延迟值而改变所述延迟，该传输路径延迟值指示从定向超声换能器（309）到收听位置（111）的传输路径的延迟。
3. 权利要求1的环绕声系统，其中延迟电路（401）被安排成响应于声源位置值而改变所述延迟。
4. 权利要求1的环绕声系统，其中用于从环绕信号生成第一驱动信号的第一通带频率间隔不同于用于从环绕信号生成第二驱动信号的第二通带频率间隔。
5. 权利要求4的环绕声系统，其中对于第一通带频率间隔的上截止频率高于对于第二通带频率间隔的上截止频率。
6. 权利要求1的环绕声系统，其中第二驱动电路（307）包括低通滤波器（403）。
7. 权利要求1的环绕声系统，其中第二驱动电路（307）还被安排成从多声道空间信号的前声道生成第二驱动信号。
8. 权利要求1的环绕声系统，还包括用于相对于音频范围扩音器（305）的同轴方向来改变定向超声换能器（309）的同轴方向的电路。
9. 权利要求1的环绕声系统，还包括：用于接收来自话筒的测量信号的电路；和用于响应于测量信号，相对于源自该环绕信号的第一驱动信号的第一信号分量来适配源自该环绕信号的第二驱动信号的第二信号分量的电平的电路。
10. 权利要求1的环绕声系统，其中源自环绕信号的第二驱动信号的第二信号分量与源自环绕信号的第一驱动信号的第一音频信号分量的归一化延迟补偿的相关性不小于0.50。
11. 权利要求1的环绕声系统，还包括：用于接收来自话筒的测量信号的电路；和用于响应于测量信号而适配定向超声换能器（309）的同轴方向的电路。
12. 一种用于环绕声系统的操作的方法，所述环绕声系统包括用于向表面发射超声以经由该表面的反射来到达收听位置（111）的定向超声换能器（305），所述方法包括：
接收包括至少一个环绕声道的多声道空间信号；以及
从环绕声道的环绕信号生成用于定向超声换能器（305）的第一驱动信号；
从该环绕信号生成用于音频范围扩音器（309）的第二驱动信号；
引入源自该环绕信号的第二驱动信号的第二信号分量相对于源自该环绕信号的第一驱动信号的第一信号分量的延迟；
其中所述延迟比从该定向超声换能器（305）到收听位置（111）的传输路径与从音频范围扩音器（309）到收听位置（111）的直接路径之间的传输路径延迟差高出不少于1毫秒且不多于40毫秒。
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