CN1034846C - 一种立体声系统及立体声电路 - Google Patents

Abstract

一种可作两类立体声放音的综合立体声系统及其电路，它的前置放大处理部分相对独立，合用一套功放和音箱，信号在功率放大器入口处汇集(或在功率放大器前用一信号汇集器)，信号在汇集前按各自的扩声技术特性规范处理设置好，音箱放置在两类放音可兼用的位置上，该系统可在各种既放映立体声或单声道电影又用于各种演出或会议扩声的厅堂及剧场使用。

Description

一种立体声系统及立体声电路

本发明涉及一种立体声系统及立体声电路，尤其是涉及到两个以上的放音系统的立体声装置。

目前在既作各种文艺演出或开会又放映电影的各种厅堂中，都有用于演出或开会的现场扩声系统和放映还音扩声系统。由于这两类系统的技术特性不同、音箱布置不同、摄取声源信号的地点不同，两套系统是各自独立的，各套系统中都有其主要设备——数台功率放大器和数对音箱，造成设备的浪费和设备布置的混乱。经检索：中国专利90104000.2号(1990.6.5)公布了一种全封闭式立体声耳机语音播放系统；中国专利91224763.0号(1991.9.7)公布了一种双声道减法式三分频电路和与之相配的六通道音频功率放大电路及专用连接线路板；中国专利92104735.5号(1992.6.27)公布了一种多声道音频功率放大集成电路；美国专利5199075号(1993.3.30)公布了一种七声道环绕声处理器和音箱布置；欧洲专利94200087.8号(1994.1.14)公布了一种数字式三声道(左、中、右路)立体声播放系统。以上五份文献均未涉及提供一种新的立体声系统，以满足立体声电影还音扩声和演出或会议现场扩声的需要。

本发明的目的是提供一种立体声系统及立体声电路。特别是为各种厅堂提供一种将立体声或单声道电影还音的扩音系统与各种演出或会议的现场扩声系统融为一体的多功能立体声系统及该系统的电路。以提高设备的利用率，简化设备布置，减少浪费。

本发明的内容是：

两类扩声系统合用一套功率放大器和音箱，将两类信号在各个功率放大器的输入口汇集。但两类信号在汇集点不能互为负载，即不由于信号的汇集而降低信号的幅值。这此目的有两种方法：一是采用有两个相互独立(非直接并联)的输入接口的功率放大器；二是使用一专用的信号汇集器，将两路信号在专用信号汇集器汇集，将汇集器输出信号送至功率放大器。为了适应电影还音扩声和演出或会议现场扩声的不同技术特性要求，将信号在汇集前作不同的处理：进行立体声电影还音扩声时，将立体声解码器后面的放映用房间均衡器按国际标准ISO 2969-1987(E)的B环特性调整好；当进行演出或会议现场扩声时，将调音台及其后面的房间均衡器按现场扩声的技术特性要求调整好。这样，该系统在进行不同类型的扩声时，都能符合其技术特性。

常规立体声电影还音时音箱布置的技术要求是：左路、中路、右路和次低音音箱都安置在放映银幕后贴近银幕处，中路音箱放置在正中间，左、右路音箱放置在靠近宽银幕两侧边缘处，次低音音箱放置在中路音箱和左、右路音箱之间。左、中、右三路音箱要求技术特性一致，位于音箱内上部的高音扬声器声轴(可视为音箱声轴)的高度设置在银幕高度的三分之二处，次低音音箱则可放置在舞台地板上，环绕声音箱安置在观众厅两侧墙中后部和后侧墙上。

各类演出或会议现场扩声音箱的布置，一般是将主扩声音箱放置在舞台台口外的两侧，声轴与人站在舞台上的头部同高，次低音音箱安置在台口上方，舞台上安置一对返送音箱。现场扩声一般没有环绕音箱，只有那些很高档的现场扩声系统在播放一些特殊音响效果时才使用环绕音箱。

综合扩声系统需对上述音箱布置作必要的调整。其调整的原则是在符合各自技术特性的基础上对各类放音兼容。具体是：1.将放映银幕尽量置于舞台台口且尽量与舞台台口同宽，将左、右两路音箱移至银幕外安装在台口两侧，中路音箱改用两个与左、右路音箱技术参数相同(功率可比左右路音箱小三分之一)的音箱合并使用，左、中、右三路音箱的声轴降至银幕二分之一处；2.次低音音箱可视安装条件和演出扩声时的传声增益，或安装在舞台台口下方(无乐池舞台)和上方，或都安装在舞台上方，或安装在舞台两侧左、右路音箱的上方和下方；3.环绕声音箱的布设位置不变；4.若是大型厅堂(如100座以上)，则在舞台台口两侧左右主扩声音箱正下方的台面上再安装一对现场扩声专用辅助音箱。

放映电影时，声音信号在厅堂后部的放映室中摄取，现场扩声时的声音信号则在厅堂前部的舞台上摄取，新系统音频信号的走向及路程按“小远大近”的原则处理。即小信号走远路，功率放大后的大信号走近路，连接功放和音箱的音箱线越短越好，以减少在该线上的音频功率损失。具体是：将功率放大器安装在靠近台口的扩音室里，这样音箱线最短；将立体声放映还音信号经解码均衡后用电缆送至扩声室功率放大器接口(或信号汇集器)；现场扩声系统的前置设备亦安装在该扩音室内。

这样，就构成一个多功能立体声系统。

该系统与现有技术相比，具有简单、经济、实用的特点，并可用现有设备重新组合构建。从事电声工作的普通技术人员都能实现该系统。采用该系统与使用两套独立的系统相比，可节省经费几万元到十几万元(视采用设备的档次与数量而定)。现在绝大多数机关、部队、院校和企事业单位的厅(如多功能厅、放映厅、会议厅、报告厅等)堂(礼堂、俱乐部和一般剧场)绝大多数均为这种既放映电影又进行演出、开会的场所，只要其建筑声学能基本满足(或经改造后能基本满足)兼容型立体声电影放映的要求，均可使用这种方法。因此，该系统具有一定的社会效益。

由于实现此系统的方法比较简单，在单位新建厅堂，或对原有厅堂进行更新改造，或更换、添置设备(如更换、添置扩声设备或放映机等)时一并考虑采用该系统，都是实现此系统的好时机。

下面结合附图和实例对本方法进一步说明。

图1是本系统的电路原理方框图。

图2是音频信号汇集器原理方框图。

图3是厅堂音箱布置俯视示意图。

图4是舞台台口音箱布置示意图(图3A-A剖面图)。

图5是现场扩声时舞台俯视及返送音箱布置示意图。

图6是图5的C-C剖面图。

图1中：1.放映光学还音专用前置放大器、2.道尔贝(DOLBY)降噪器、3.道尔贝(4-2-4方式)立体声解码器、4.放映用房间均衡器、5.话筒等声源设备、6.调音台、7.信号延迟、电子分频和其它周边设备、8.现场扩声用房间均衡器、9.音频信号汇集器、10.左路功率放大器、11.右路功率放大器、12.中路功率放大器、13.环绕声功率放大器、14.次低音功率放大器、L左路音箱、M.中路音箱、R.右路音箱、S.环绕声音箱、B.次低音音箱、10′和11′、L′和R′为现场扩声用辅助功率放大器、音箱。

图1中，放映时，立体声影片声带上的两路编码光学声音信号经激励光刃照射和光电转换，转换后的两路编码电信号送至光学还音用前置放大器1，经前置放大后的信号送至道尔贝降噪器2降噪，降噪输出至立体声解码器3，由2路编码信号解码成4路(左、中、右路和环绕声信号)信号，并从各路信号中分离出第五路的次低音信号，这时，五路信号分别送至相应的房间均衡器4(注)，这五路房间均衡器均按立体声放映的国际标准ISO 2969-1987(E)B环特性调试设置好，均衡后的信号送至信号汇集器9(信号汇集器的原理图见图2及其说明)，信号汇集器输出的信号分别送至五路功率放大器10--14，若使用的功率放大器有两个以上相对独立的输入口(各输入口非直接并联)，则不需用信号汇集器，将均衡后的信号直接送至功放，五路功放分别推动相对应的音箱L、R、M、S、B发音扩声。放映时，设备5至8，10′和11′、L′和R′不工作。

现场扩声时，设备1至4不工作。话筒5在舞台上摄取的现场声频信号(需要时，还有录音座、CD机等声源的信号)送至调音台6进行混合处理。调音台两路主输出经压缩限幅器(设备7之一)送至左、右路主扩声，使用调音台编组输出(或辅助输出)功能，编组输出一送至舞台返送(给舞台演员放送演出伴音、给会议主席台人员放送会议扩声)，编组输出二经延时器(设备7之一)送至环绕声，编组输出三经电子分频器(设备7之一)取出200Hz以下的信号送至次低音。压缩限幅器输出的两路主信号、调音台输出的返送信号、延时器输出的环绕声信号和电子分频器输出的次低音信号(共五路)分别送至相应的房间均衡器8，均衡器8按厅堂建筑声学特性和现场扩声技术要求调整设置。均衡后的信号送至信号汇集器9，此后的工作过程与放映扩声相同。若是大型厅堂的现场扩声，则功率放大器10′和11′、音箱L′和R′与功率放大器10和11、音箱L和R同相工作。

图2是图1中信号汇集器的原理图，A1至A5为五个技术特性参数一致但又是相对独立的具有双端成对独立输入(IN1和IN2至IN9和IN10)单端输出(OUT1至OUT5)闭环增益约为1的放大器。放映时，信号从IN1、3、5、7、9输入；现场扩声时，信号从IN2、4、6、8、10输入。OUT1至OUT5输出到功率放大器。放大器内部的各种噪声和各种失真、五个放大器之间的信号隔离度等技术指标不能低于调音台的水平。

图4是图3的A-A剖视图。图3、图4中，L是左路音箱、M是中路音箱、R是右路音箱、S是环绕声音箱、N是银幕、B是次低音音箱、L′和R′是现场扩声用辅助音箱。由于次低音音箱灵敏度低，人耳对次低音的听觉灵敏度也低，因此次低音需增加功率和音箱数量(本例为4个音箱，1200瓦功率)。放映立体声电影时，左右路音箱从常规位置(银幕后左右两测的虚线位置)向外移至台口两侧(各向外移动二米左右)，这不仅不会影响立体声效果，还可使立体声效果增强。因为道尔贝(DOLBY)4-2-4立体声的还音方式为声级差方式，主音箱之间的距离增大，扩大了声强平衡区，使观众的声源分辨度增大，立体声效果感觉更佳。中路音箱用两个音箱合并使用，首先是可以分开，在现场扩声时做一对舞台返送音箱用，第二是由于放映立体声中70％左右的信号都集中在中路，使用两个箱能降低中路音箱的功率负荷，提高中路音箱的可靠性和使用寿命，第三是扩大了银幕后紧靠银幕的声源的有效幅射面积，降低了该银幕透射区的声能密度，有利于声波尤其是中高频声波的透射，这能减少中路信号的高频损失，便于左、中、右三路信号的一致均衡。由于人耳对垂方向和纵深方向的定位能力要比水平方向的定位能力差得多，因此，左中右三路音箱的声轴高度从银幕三分之二处降至二分之一处(一般下降一米左右)以及中路音箱和左右路音箱不在同一垂直面上(约相差二米左右，也可视为同银幕一样构成一弧形)，这对立体声效果的影响是可以忽略的。由于人耳对200Hz以下频率声音的定位能力很弱，因而次低音音箱安装在台口的上下左右的任一位置，对立体声听觉效果无明显影响。

图6是图5的C-C剖面图，图5、图6中，进行演出或会议现场扩声时，将银幕升至舞台上方，或将银幕做成可移动式的推至台后用于投放幻灯布景(本例为该方式)；将两个中路音箱M分置于舞台内的两侧作返送音箱使用；左路音箱L、右路音箱R做主扩声用；次低音音箱B在会议扩声时可不用，在演出时适当使用可增强效果气氛；环绕声系统在会议扩声时将信号适当延时后使用，可使扩声声场更加均匀，提高语音清淅度，演出时可用于放送一些特殊效果音响。大型厅堂舞台口两侧台面上的一对现场扩声专用辅助音箱L′和R′有两个作用：一是增强扩声功率，以适应文艺演出现场扩声时的大动态范围的需要；二是和左右路主扩声音箱同相工作，可将合成声轴的高度下降至约与人头部同高，使现场扩声效果更加逼真。厅堂较小时，台口音箱L′和R′可以不用。

注：房间均衡器：一种音频信号处理设备。人类听音的听觉感受是放音设备所放声音与听音环境(室内)的建筑声学条件相结合的综合效果，放音设备的技术特性可以做到一致，但各种室内听音环境(房间)的建筑声学条件很难做得理想与一致，为弥补各种室内听音环境对声音的各种频率吸收与反射的量不一致的缺陷，使用该设备可以对此缺陷进行一定的均衡补偿；并对各种小信号声频处理设备的频率失真进行一定的补偿和对声音中的各种频率成分进行均衡。

Claims (7)

1、一种可作两类立体声放音的立体声系统，其电路由放映时光学还音专用前置放大器1、道尔贝降噪器2、4-2-4立体声解码器3、放映用房间均衡器4、话筒声源设备5、调音台6、压缩限幅、信号延迟、电子分频音响周边设备7、现场扩声用房间均衡器8、音频信号汇集器9、左路功率放大器10、右路功率放大器11、中路功率放大器12、环绕声功率放大器13、次低音功率放大器14、左路音箱L、中路音M、右路音箱R、环绕声音箱S、次低音音箱B、现场扩声用辅助功率放大器10′和11′、现场扩声用辅助音箱L′和R′组成；各设备间的连接关系就是其间的音频信号传递关系，其特征在于：系统只用一套(五路)功率放大器和对应配套连接的音箱，音频信号在功率放大器之前汇集，当各路功率放大器只有一个输入接口时，或有多个输入接口但各个输入接口是直接并联的，则应使用音频信号汇集器9，音频信号汇集器输入端分别连接于放映用房间均衡器4和现场扩声用房间均衡器8，其输出端连接到各功率放大器；若各路功率放大器具有多个相对独立的输入接口，则可不使用音频信号汇集器9，将放映用房间均衡器4和现场扩声用房间均衡器8的各路输出直接与各路功率放大器10、11、12、13、14的各个对应输入接口同时连接。

2、根据权利要求1所述的立体声系统，其特征在于：放映立体声电影时，前置放大器1、道尔贝降噪器2、4-2-4立体声解码器3、放映用房间均衡器4、信号汇集器9相连接，信号汇集器与功率放大器10、11、12、13、14同时连接，10与音箱L、11与音箱R、12与音箱M、13与音箱S、14与音箱B相连接。

3、根据权利要求1所述的立体声系统，其特征在于：进行现场扩声时，话筒声源设备5、调音台6、音响周边设备7、现场扩声用房间均衡器8、信号汇集器9相连接，9与功率放大器10、11、12、13、14同时相连接，功率放大器10′与10、功率放大器11′与11并联，设备10′与音箱L′、11′与音箱R′连接。

4、根据权利要求1所述的立体声系统，其特征在于：信号汇集器由A1至A5五个相对独立的具有双端成对独立输入(IN1和IN2至IN9和IN10)单端输出(OUT1至OUT5)的闭环增益约为1的放大模块组成。

5、根据权利要求1所述的立体声系统，由左路、右路、中路、次低音、环绕声共五路音箱组成，其特征在于：左、右路音箱分别安置于舞台台口两侧，放映时，两个中路音箱安置于银幕后紧靠银幕的中轴两侧，左、中、右路音箱声轴高度位于银幕高度的二分之一处，次低音音箱安置于舞台台口四周任一位置，环绕声音箱安置于观众厅两侧墙的中后部和后侧墙上；现场扩声时，两个中路音箱分别安置于舞台台口内两侧作舞台返送扩声用，两个现场扩声专用辅助音箱分别安置于舞台台口外两侧左、右路音箱正下方的舞台台面上。

6、一种可作两类立体声放音的立体声系统的方法，其特征是，进行立体声电影还音扩音时，其工作步骤是：两路信号从光电转换器件输出至光学还音用前置放大器，该信号经道尔贝降噪器输入到立体声解码器，立体声解码器将两路信号解出左、中、右、环绕声四路音频信号和一路次低音音频信号，这五路信号均送至按立体声放映还音特性调试设置好的五路放映用房间均衡器，经房间均衡器均衡后的信号至信号汇集器，汇集后送至功率放大器放大后推动相应的音箱发声；进行现场扩声时，将调音台和其后的现场扩声用房间均衡器按现场扩声的技术特性要求调整好，其工作步骤是：信号从话筒经调音台、信号延迟、电子分频及其它扩声周边设备、现场扩声用房间均衡器、信号汇集器至功率放大器放大后推动相应音箱发声。

7、根据权利要求6所述的一种立体声系统的方法，其特征在于：放映立体声电影还音扩音时，银幕尽量置于舞台台口并尽量与舞台台口同宽。

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