CN108605194A - 沉浸式音频多声道放大器的分布式放大和控制系统 - Google Patents

Abstract

实施例包括输出功率以驱动场地中的扬声器和灯的功率源；耦接到功率源并且将多声道数字音频数据输出到扬声器和将灯控制数据输出到灯的控制单元；以及将功率源的输出耦接到扬声器和灯并且将功率、数字音频数据和灯控制数据传输到扬声器和灯的统一传输总线。照明控制数据包括叠加在数字音频数据和功率上的元数据。也可以使用除了灯之外的其他致动器，诸如，例如，蒸汽/水生成器、气味/芳香生成器、支撑物移动、LCD显示器、全息图生成器等。

Description

沉浸式音频多声道放大器的分布式放大和控制系统

技术领域

一种或多种实现方式总体上涉及在电影院和其他应用中使用的音频功率放大器的分布式放大控制和信号/功率传输系统。

背景技术

随着数字音频、数字电影院和新的沉浸式音频格式(诸如Dolby )的出现，电影院声音经历了显著的改变。在许多大型电影院环境中，许多声道的音频现在可用于通过大量扬声器阵列进行回放。Dolby Atmos格式包括音频对象和床(基于声道的音频)，其中音频对象可以认为是能被感知从收听环境中的一个或多个特定物理位置发出的声音元素的分组。这种对象可以是静态的(静止的)或者动态的(移动的)。音频对象由定义声音在给定时间点的位置以及其他功能的元数据控制。当对象被回放时，它们是使用存在的扬声器根据位置元数据渲染的，而不是必定被输出到预定义的声道。在沉积式音频解码器中，声道被直接发送到它们相关联的扬声器或者下混(downmix)到现有的扬声器集合，并且音频对象由解码器以灵活的方式渲染。与每个对象相关联的参数化源描述，诸如3D空间中的位置轨迹，连同与解码器连接的扬声器的数量和位置一起作为输入。渲染器利用某些算法来跨附接的扬声器集合分布与每个对象相关联的音频。每个对象的创作空间意图因此在收听环境中存在的具体扬声器配置上得到最佳呈现。

Dolby Atoms设施典型地需要特定于格式的渲染器或者声音处理器，诸如Dolby电影院处理器850(CP850)或者类似的组件，以及高位安装的扬声器或者能够再现高度提示的扬声器，诸如向上投射声音以从天花板反射离开的反射式扬声器。现代的声音处理器支持高达128个离散音频轨道和高达64个独特的扬声器馈送，并且能够用于商业电影院以及家庭电影院这两者。除了使用被分组成阵列的扩音器来回放标准的5.1或者7.1环绕声混合之外，沉浸式音频系统也可以基于它的确切位置给予每个扩音器它自己独特的馈送，由此使得许多新的正面、环绕和天花板安装(高度提示)的声道成为可能。

图1例示了当前已知的具有环绕声扬声器阵列的示例性电影院环境。如图1中所示，电影院或者类似音频/视频(A/V)收听环境110具有屏幕112以及按照任何适当的环绕声布置(诸如5.1、7.1、9.1等)围绕收听环境110的外围放置的扬声器的集合或阵列。对于图1的示例，扬声器114可以是左(L)、中央(C)、右(R)扬声器连同低频效果(LFE)扬声器，并且扬声器108可以是按照任何适当配置的环绕扬声器。对于沉浸式音频回放，扬声器108也可以包括安装在头顶的高度扬声器。在典型的电影院或者A/V应用中，音频内容由放映机102通过声音处理器104提供并且然后到功率放大器106以通过各个扬声器馈送来驱动扬声器。如图1中所示，大量的2声道功率放大器206典型地用来向电影院供电(取决于场地大小)并且在经常较小的控制室中造成功耗、硬件复杂度和加热问题。

诸如图1中所示的传统剧院典型地能够在各种环绕声扬声器之间再现环绕声的最大八个单独的轨道。7.1环绕系统提供最前方的三个前声道(左、右、中央)、两个侧环绕声道(左和右)、两个后声道(左和右)以及一个超低音声道。Dolby Atoms能够处理可以路由至高达64个单独的扬声器的128个声音声道。安装在天花板的扬声器或高度提示扬声器与所有其他扬声器一起工作，使得音频对象可以放置在收听环境内的几乎任何地方。以此方式，声音可以放置在一个扬声器中并且围绕房间内的任何其他扬声器平移，而不是通过环绕扬声器的一个集合播放。

当前，全面启用的沉浸式音频剧院仍然不常见。绝大多数剧院和电影院场地使用标准环绕声回放系统并且安装有相应的渲染、放大、扩音器和缆线布线组件。升级到诸如Atoms之类的沉浸式音频格式可以提出时间和金钱的重大投资，因为这些组件需要升级或修改并且然后安装，诸如必须安装另外的高度扬声器以及所需要的缆线布线。随着新的内容使用沉浸式音频发布以及观众需求增加，升级到这种新的格式是期望的。然而，沉浸式音频系统的完全实现可以代表老旧电影院和场地的实质性升级项目。因此，所需要的是使在商业场地中升级到沉浸式音频回放系统的成本和工作量最小化的系统。

关于诸如CP850之类的沉浸式音频声音处理器，已经有显著的发展。为了提高这些渲染器的性能和效率，正在开发新的放大器来优化这种新格式的功率管理和扬声器控制。新的发展也已经允许通过渲染器/放大器级进行电影院照明的供电和控制，使得可以通过与音频信号相同的功率电路和缆线布线来同步和控制场地内的场灯、情境/环境灯与音频。在目前的设施中，必须使用UL额定灯并且这种灯经常需要两个或多个固定装置与电影院回放控制一起工作，并且与AV内容分开被控制。由沉浸式音频系统提供的数据处理的量使得灯能够与扬声器以相同的方式并且使用相同的硬件安装和功率总线控制。因此，进一步需要的是在具有沉浸式音频内容和照明控制的综合回放系统上传输功率和数据的高效方式。

在WO2007112423(A2)中，描述了使用功率线路通信元件提供家庭、企业、公寓大楼和其他建筑物内的音频分布的智能音频扬声器。多个智能音频扬声器可以利用共同的控制被联网在一起。智能音频扬声器可以包含增强的环境背光效果。

US2004184619(A1)描述了一种声音控制系统，包括与通信网络连接的多个电子设备以及声音控制设备，每个电子设备能够独立地产生来自所连接的扬声器的声音，声音控制设备将音频信号和用于控制电子设备的控制信号经由通信网络发送到电子设备。每个电子设备包括经由通信网络接收控制信号和音频信号的接收装置以及响应于控制信号从其他外部信号切换到音频信号以便仅由输出到扬声器的音频信号驱动扬声器的选择装置。

US2007138660(A1)描述了用于生成与电影中的视觉和听觉效果组合的嗅觉和触觉效果的方法和系统。当正在放映影片时，嗅觉信号由影片放映机中的多声道设备检测并且传输到气味控制电磁阀门，气味控制电磁阀门将加压的气味经由卸压阀门发送到多功能发射箱，直到气味与影片情节的发展同步地释放到电影院的内部。在影片放映期间，触觉信号由影片放映机的多声道设备检测并且传输到水控制电磁阀门，水控制电磁阀门将水发送到洒水器或者喷雾头，以与影片情节的发展同步地模拟下雨、打喷嚏的效果以及其他效果。触觉信号也可以用来致动安装在观众座位中的振动器来产生摇动和碰撞的效果。

在US3683100(A)中，提出了能够传输功率和信号能量的壁板。来自常规外部源的A.C.功率被供应到将它逐步降低到某个较低级别的功率变换器。信号能量可以从诸如录像带记录器、视频盘记录器或者任何视频源装备之类的视频调制器、数据或者计算机调制器、音频源中导出。这种信号能量通过信号组合器和方向滤波器供应并且耦接到信号功率接口组件。

在背景技术章节中讨论的主题不应当仅仅由于它出现在背景技术章节中而被认为是现有技术。类似地，在背景技术章节中提及的或者与背景技术章节的主题相关联的问题不应当被认为是之前在现有技术中已经认识到的。背景技术章节中的主题仅代表不同的方法，它们自身也可能是发明。

发明内容

实施例针对一种系统，具有输出功率以驱动场地中的扬声器和灯的功率源，耦接到功率源并且将多声道数字音频数据输出到扬声器和将灯控制数据输出到灯的控制单元，以及将功率源的输出耦接到扬声器和灯并且将功率、数字音频数据和灯控制数据经由总线的共同导体传输到扬声器和灯的统一传输总线。系统还具有与每个扬声器相关联的扬声器单元，扬声器单元被配置为接收或者恢复功率以驱动相关联的扬声器并且将多声道数字数据的适当声道传输到相关联的扬声器；以及与每个灯相关联的灯单元，灯单元被配置为对灯控制数据进行解码以点亮相关联的灯。换言之，灯单元被配置为根据灯控制数据控制相关联的灯。系统还包括到包括沉浸式音频声音处理器的渲染器的接口，沉浸式音频声音处理器使对灯控制数据和数字音频的参数化轨迹信息进行编码的元数据与多声道数字音频的扬声器馈送相关联。统一传输总线可以包括具有10至20规格扬声器电线的两个或三个导体的单个多导体缆线，并且其中在多导体缆线包括三个导体的情况下第三导体包括接地。灯可以是主场地灯和情境灯，并且可以以多色发光二极管体现。

在实施例中，使用因特网协议(IP)传输或者其他通信协议发送数字音频数据和灯控制数据，并且其中音频数据至少部分包括具有基于声道的音频和基于对象的音频的沉浸式音频内容。更具体地，控制单元可以被配置为输出至少部分包括具有基于声道的音频和基于对象的音频的沉浸式音频内容的数字音频数据。统一传输总线可以被配置为使用因特网协议(IP)传输来发送数字音频数据和灯控制数据。

系统还具有到包括沉浸式音频声音处理器的渲染器的接口，沉浸式音频声音处理器使对灯控制数据和基于对象的音频的参数化轨迹信息进行编码的元数据与多声道数字音频数据的扬声器馈送相关联。灯控制数据与多声道数字音频数据同步，使得场地灯和情境灯的照亮可以直接与音频数据相关地控制。灯和扬声器可以封装在单个柜子内的包含至少一个扬声器和至少一个灯的固定装置中。

在实施例中，控制单元包括音频放大器的部分，音频放大器具有：功率供应(powersupply)级，耦接到干线功率供应并且提供功率以驱动与到扬声器的扬声器馈送对应的声道；监控组件，耦接到功率供应级并且监控放大器的环境和操作特性；以及功率控制器，耦接到监控组件并且基于干线功率供应以及放大器的环境和操作特性调整每个声道增益(per-channel gain)值。

实施例还针对一种方法，包括：对在第一传输带内发送的多声道数字音频数据和在第二传输带内发送的功率进行编码以驱动扬声器在场地内回放音频数据，对在第三传输带内发送的照明控制数据进行编码以向场地内的灯供电，将数字音频数据、功率和照明控制数据经由单个传输总线传输到扬声器和灯，以及在每个扬声器处，恢复功率以驱动扬声器并且解码数据以通过扬声器回放多声道数字数据的具体声道，使得有所述多个扬声器中的每个扬声器回放不同的源内容，以及在每个灯处，对照明控制数据进行解码以将灯照亮至适当的强度和颜色。方法还可以包括：从耦接到干线功率供应的功率供应级生成扬声器馈送并且提供功率以驱动与到扬声器的扬声器馈送对应的声道，监控功率供应级的环境和操作特性，以及基于干线功率供应以及放大器的环境和操作特性调整每个声道增益值。它还可以包括监控扬声器的操作状况，并且调整每个声道增益以对于任何扬声器中的任何故障进行补偿。环境和操作特性可以包括下面的至少一项：干线功率供应的电压、干线断路器额定值、功率供应级的温度以及扬声器馈送的负载。功率供应级在正常操作状况下根据干线功率的电流和电压可用性在扬声器馈送的每个声道上提供最大的电压和电流，并且方法还包括在负面的环境或操作状况的情况下减小到至少一个声道的增益。在实施例中，照明控制数据包括叠加在数字音频数据和功率上的元数据。

实施例还针对制造和使用或部署放大器、扬声器和渲染器设计的方法，提供数字音频、照明控制和功率的分布以在沉浸式音频回放系统中经由单个总线驱动扬声器和灯。

合并引用

在本说明书中提及的每个公开、专利和/或专利申请通过引用将其全部内容合并至此，达到好像各个公开和/或专利申请被具体地和分别地被指示为通过引用合并的相同程度。

附图说明

在下面的附图中，类似的标号用来指类似的元素。虽然下面的图描绘各种示例，但是一种或多种实现方式不局限于图中描绘的示例。

图1例示了目前已知的具有环绕声扬声器阵列的示例电影院环境。

图2A例示了在一些实施例下具有由多声道功率放大器供电的环绕声扬声器阵列的电影院环境。

图2B示出了在一些实施例下连接在一起以形成主/从配置的两个或更多个放大器。

图3是例示了在一些实施例下多声道放大器的主要功能组件的框图。

图4A例示了在一些实施例下基于某些放大器操作特性的每个声道增益级别的生成。

图4B例示了在一些实施例下每个声道增益值和全局增益值的计算以确定扬声器馈送的音频输出级别。

图5例示了在一些实施例下在具有照明控制的渲染环境中操作的多声道放大器。

图6例示了在一些实施例下用于控制情境照明和数据驱动照明的分布式放大系统。

图7例示了在一些实施例下图6的分布式放大系统的控制单元和扬声器单元的组件。

图8例示了在一些实施例下组合扬声器/灯固定装置。

图9例示了在一些实施例下音频/灯控制和功率到扬声器/灯固定装置的分布。

具体实施方式

描述了用于集成式电影院放大器和渲染器系统的系统和方法，其具有将功率分布在多个声道上用于在环绕声收听环境中渲染沉浸式音频内容的功率供应级。放大器通过解码音频元数据而基于音频内容动态地检测最大和净功率可用性和需求，并且基于内容和操作/环境状况动态地调整到每个声道或者声道集合的增益。传输格式沿着与功率和音频内容相同的总线传输照明数据以使照明控制与音频内容同步。多声道放大器包括向电影院灯和集成扬声器灯供电的功率级，以经由与功率和音频线路相同的功率子系统和连接器提供照明功率和控制信号。放大器可以包括冗余的功率供应或者多相功率子系统以及监控器，该监控器监控功率供应的健康，并且如果检测到错误状况则关闭一个功率供应并且利用剩余的功率供应向单元供电。放大器电路定期地采样剧院的音频性能，并且检测和预测扬声器问题，诸如性能的降低或者烧断/功能失常的扬声器。

本文中描述的一个或多个实施例的方面可以在音频或者音频-视频(AV)系统中实现，其在包括执行软件指令的一个或多个计算机或者处理设备的混合、渲染和回放系统中处理源音频信息。所描述的任何实施例可以独自使用或者与彼此在任何组合中一起使用。虽然各种实施例可能受到在说明书中一个或多个位置讨论或者略为提及的现有技术的各种缺陷启发，但是实施例不一定解决这些缺陷中的任何缺陷。换言之，不同的实施例可以解决可能在说明书中讨论的不同缺陷。一些实施例可以仅部分地解决可能在说明书中讨论的一些缺陷或者仅一个缺陷，并且一些实施例可能不解决这些缺陷中的任何缺陷。

为了本描述的目的，下面的术语具有相关联的意义：术语“声道”是指音频信号加上元数据，其中位置被编码为声道标识符，例如，左前或者右顶环绕；“基于声道的音频”是为了通过具有相关联的标称位置的一组预定义的扬声器区域回放而格式化的音频，例如5.1、7.1等(即，如刚才定义的声道的集合)；术语“对象”是指具有参数化源描述，诸如视在源位置(例如，3D坐标)、视在源宽度等的一个或多个音频声道；“基于对象的音频”是指如刚才定义的对象的集合；以及“沉浸式音频”(作为替代，“空间音频”或者“自适应音频”)是指基于声道以及对象或者基于对象的音频信号加上元数据，其使用音频流加上位置被编码为空间中的3D位置的元数据基于回放环境来渲染音频信号；以及“收听环境”是指任何开放、部分封闭或者完全封闭的区域，诸如可以用于单独或者与视频或其他内容一起回放音频内容的房间，并且可以在家庭、电影院、剧院、礼堂、演播室、游戏控制台等中实施。

实施例针对被配置为与可以称作沉浸式音频系统的声音格式和处理系统一起工作的声音处理和放大系统，沉浸式音频系统基于允许增强的观众沉浸、更大的艺术控制以及系统灵活性和扩展性的音频格式和渲染技术。这种系统通常包括被配置为生成包含常规的基于声道的音频和基于对象的音频这两者的一个或多个位流的音频编码、分布和解码系统。可以连同本实施例一起使用的自适应音频系统的示例在于2012年4月20日提交并且标题为“System and Method for Adaptive Audio Signal Generation,Coding andRendering”的美国临时专利申请61/636429中描述。

示例性沉浸式音频系统和相关联的音频格式是Dolby Atoms平台。这种系统包含可被实现为5.1、7.1、9.1环绕系统或者类似环绕声配置(例如11.1、13.1、19.4等)的高度(上/下)维度。9.1环绕系统可以包括组合的地板平面中的五个扬声器和高度平面中的四个扬声器。通常，这些扬声器可以用来产生被设计为在收听环境内或多或少准确地从任何位置发出的声音。虽然沉浸式音频(诸如Atoms)可能是最初为了在电影院环境中播放的电影节目而开发，但是它已经很好地适用于家庭音频或者更小场地的应用。实施例通常参考电影院或者大型剧院应用来描述，但是应当理解为也同样好地适用于家庭或者较小规模应用。

图2A例示了在一些实施例下具有由多声道功率放大器供电的环绕声扬声器阵列的电影院环境。如图2A中所示，电影院或者类似音频/视频(A/V)收听环境210具有按照任何适当环绕声布置(例如5.1、7.1、9.1等)围绕屏幕212和收听环境放置的扬声器阵列208和214。音频内容由放映机202通过声音处理器204提供并且然后到多声道放大器206。多声道放大器206通过各个扬声器馈送驱动扬声器208和214，并且与图1中所示的多个单独的放大器106相比，它是单个统一放大器单元。在实施例中，当被安装在电影院的A/V室中时，它作为占据仅一半高度机架(19”机架安装)的单个组件而提供。

在实施例中，放大器206也包括向主剧院灯216以及可能遍布剧院放置的可选情境或者环境灯供电的电路系统。该功率可以经由扬声器电线传输，并且灯可以是标准的剧院照明模块或者专门设计的模块，诸如放置在收听区域210的适当位置的多色LED阵列。在作为替代的实施例中，灯可以集成在至少一些扬声器柜子中。

对于图2A的实施例，放大器206可以是单个统一放大器。图2B示出了作为替代的实施例，其中两个或更多个放大器可以按照串联或者菊花链的方式连接在一起，使得形成具有主/从配置的放大器系统。图2B例示了图2A的系统，其中放大器系统258包括串联耦接在一起以形成主/从放大器系统的两个放大器252和254，其中两个放大器一起工作向收听环境210的不同扬声器和或灯供电，或者其中它们为整体系统提供增加的功率容量(例如，一起600w，代替单个放大器300w)，或者在失效或者故障状况的情况下的冗余功能。放大器252和254可以经由AES67接口或者类似的放大器接口连接。对于图2B的实施例，主/从放大器被配置为使得一个放大器252驱动位于电影院210的一侧的灯和扬声器，而另一个放大器254驱动位于电影院的另一侧的灯和扬声器。许多其他配置也是可能的，诸如让一个放大器仅驱动灯或者仅驱动扬声器，或者让一个放大器驱动无源扬声器(例如，环绕扬声器208)并且另一个放大器驱动供电的扬声器(例如，屏幕后面的扬声器214)，或者让不同的放大器驱动交错扬声器的不同集合等。在实施例中，声道的数量由每个单独的放大器而增加，诸如对于放大器系统258中的两个放大器，2x24个声道，总共48个声道。作为替代，主/从放大器可以被配置为使得声道的数量保持相同，但是每个声道的功率开销通过另外的放大器而增加，或者声道和/或功率开销增加的任何其他类似组合。

虽然图2B的实施例所示具有两个放大器252和254，应当注意，可以提供任何实际数量的放大器，其中单个主放大器或放大器阵列驱动一个或多个从放大器。

对于模拟放大器可用于向扬声器供电的实施例，诸如老旧的电影院设施，放大器系统可以通过数字音频转换器(DAC)耦接到模拟放大器，从而将来自于渲染器或声音处理器204的数字信号转换成模拟放大器所必需的模拟信号。

图3是例示了在一些实施例下多声道放大器的主要功能组件的框图。对于图3的系统，来自渲染器302的音频信号在放大器304中被放大并且被发送到扬声器阵列312。

在实施例中，图3的扬声器312被配置和放置为回放沉浸式音频内容，其中呈现给听众的音频信号起源于水平平面(主扬声器)和头顶平面(高度扬声器)中的收听位置的前方和周围。完整的扩音器系统布局可以包括：前方扩音器(例如，左、中央、右，以及可选地中央偏左、中央偏右、屏幕左边、屏幕右边、远远偏左和远远偏右)、环绕扩音器(例如，左环绕、右环绕，以及可选地左环绕1、右环绕1、左环绕2、右环绕2)、环绕背后扩音器(例如，左后环绕、右后环绕、中央环绕，以及可选地左后环绕1、右后环绕1、左后环绕2、右后环绕2、中央偏左环绕、中央偏右环绕)、高度扩音器(例如，左前高度、右前高度、左顶前方、右顶前方、左顶中间、右顶中间、左顶后面、右顶后面、左后高度、右后高度)以及超低音扬声器。这代表扬声器配置的一个示例，并且其他配置也是可能的。

组件302通常代表通常称作“渲染器”的音频组件。这种渲染器可以包括或者耦接到编码解码器，编码解码器从源接收音频信号，对信号进行解码并且将它们发送到输出级，输出级生成要发送到房间中的各个扬声器的扬声器馈送。在沉浸式音频系统中，声道被直接发送到它们相关联的扬声器或者下混到现有的扬声器集合，并且音频对象由解码器以灵活的方式渲染。如此，渲染功能可以包括音频解码的方面，并且除非另外陈述，术语“渲染器”和“解码器”都可以用来指诸如图3中所示的沉浸式音频渲染器302，并且通常，术语“渲染器”指将在上游可能已经解码或可能尚未解码的扬声器馈送发送至扬声器的组件。在实施例中，图3的AVR或者渲染器/解码器305包括用于在家庭娱乐环境(家庭剧院、家庭电视等)中使用的音频/视频接收器。AVR通常执行多个功能。首先，它为多个源设备提供连接点，并且AVR负责在输入之间切换，并且其次，它执行音频解码和处理(例如，环绕声处理、DolbyPro Logic^TM处理、Dolby Digital^TM处理、Dolby TrueHD^TM处理等)。它也可以为扬声器提供放大或预放大。对于图3的实施例，驱动扬声器312的放大由功率放大器304提供。

在实施例中，放大器302是包括功率共享控制器306、功率子系统308和故障检测器310的主要功能组件的多声道D类放大器。环境/操作监控器314可以作为放大器的部分或者作为单独的组件而被提供，其将某些操作和环境状况数据提供到放大器。关于提供许多单独声道(例如，24个声道)用于沉浸式音频内容的回放，放大器314优选地被封装在单个壳体中以提供与兼容的渲染器或者声音处理一起工作的统一组件。

在实施例中，放大器304跨越多声道扬声器输出级的所有声道提供共用功率子系统308的功率共享或者功率转向。在示例配置中，可以支持多达24个声道，但是其他可能的实施例没有如此限制。功率子系统308可以利用两个冗余的功率供应(例如，串联或者并联连接)，虽然其他单个或者多个功率供应配置也是可能的。功率供应是冗余的，因为一个供应的失效将使得另一个供应开始生效并且提供功率到放大器。故障检测器310监控功率子系统308的状态并且检查功率供应的健康。它被配置为如果检测到错误则关闭失效的供应并且利用剩余的功率供应向单元供电。在实施例中，功率供应可以被配置为并行地运行，使得任一供应可以提供全功率，或者它们可以并行地运行，每个供应提供一半功率。在这种情况下，一个供应的失效可以使得音频以可用功率的一半播放(例如，41V代替完全的82V)，但是这防止在功率失效的情况下没有音频可用的状况。

在实施例中，功率供应级可以包括以多相架构配置的多个单独的功率供应，其中不同的功率供应被设计为使用不同的相位角操作并且总和成统一输出。该实施例使用处于不同相位角的多个功率供应，然后在输出处总和以形成单一输出。该技术提高了功率转换效率，均匀地分布热耗散，并且允许功率供应级内的冗余。

在实施例中，内部或者外部环境/操作监控器314定期地周期性采样剧院或者电影院210的音频性能，并且检测和预测扬声器问题，诸如性能的降低、烧断的扬声器或者已经引入摩擦/嗡嗡声的扬声器。放大器被配置为关闭那个声道并且通知渲染器302重新渲染内容，将那个故障的扬声器映射出去并且使用其他扬声器对于故障或者丢失的扬声器进行补偿。它也可以检测剧院中的固定装置或者瓷砖中的非扬声器性能问题，诸如摩擦和嗡嗡声。这个信息可以通过重新渲染而被调解，或者它可以被报告给系统管理员或者人员。

在实施例中，功率供应被设计为允许系统从正常120VAC 20Amp服务操作，而不会烧断AC干线断路器。为此，应可从功率供应获得来自功率供应的反馈，以发信号通知系统正在到达最大输出，以便允许放大器按比例缩减处理从而消除干线供应上的过电流状况。放大器还被配置为基于使用国家或者本地的功率供应变化而操作大范围的可能供应电压。例如，干线功率可以从日本的低至100V到澳大利亚的高达240V而变化。240V 20Amp的设置因此代表放大器可以递送而不会使得设施中的任何断路器跳闸的最大功率，并且这个最大功率输出对于每个不同的设施而被定制。监控器314和控制器306组件基于可用的输入功率提供所递送的最大功率。

如图3中所示，监控器组件314耦接到干线功率320，其代表到电影院或者建筑物功率供应的断路器和功率接头。通过这个组件，放大器被配置为检测由干线功率提供的功率供应级别，并且因此调整递送至扬声器312的功率。干线功率的范围可以取决于国家或者设施配置(诸如在具有可选电压的建筑物中)而变化，并且放大器可以被配置为容纳大范围的AC电压，诸如处于任何适当相位和电流的85-265VAC之间。最大功率级别可以使用已知的供应额定值和断路器额定值通过用户输入编程到放大器中，诸如可以在配置或者安装操作期间提供。作为替代，这些值可以通过使用测试信号和测试电压，诸如以便故意地重置/设置断路器以确定最大电压级别，或者通过从启用的智能功率供应设备读取相关参数而动态地确定。

功率供应被设计为允许系统从正常(例如，120VAC 20Amp)服务操作而不烧断AC干线断路器。可以从功率供应获得来自功率供应的反馈，以发信号通知系统正在达到最大输出，以便不允许放大器按比例缩减处理从而消除干线供应上的过电流状况。为了这个目的，某些控制信号变得对系统控制器306可用，诸如达到95％功率级别、功率故障指示、功率良好。

在实施例中，放大器304基于如由故障检测器310和环境/操作监控器314监控的某些环境和操作状况管理各个声道的增益。图4A例示了在一些实施例下基于某些放大器操作特性生成每个声道的增益级别。如图4A中所示，从由放大器在声道1-n的每个上提供的输出功率410中得出每个声道增益412，其中n是诸如由渲染器302提供的任何适当的声道数量。在渲染器对应于Dolby Atoms电影院处理器(CP850)或者类似渲染器的示例实施例中，24个音频声道从渲染器被输出并且由放大器304单独地放大。输出功率402是包括输入功率402、音频内容404和环境/操作状况406的几个输入的函数。如上所述，输入功率402包括AC干线功率电压320以及电流递送和断路器阈值。这些值可以由放大器感测和/或作为放大器安装和设置处理的一部分由技术人员输入到放大器中。输入功率402规定可以提供的输出功率410的最大量，并且因此规定单独地和集体地可用于每个声道的最大每个声道增益值412。同样如上所述，也可以取决于由故障检测器310检测的任何扬声器故障状况来设置或者修改每个声道增益。在任何正在出现故障或者已经故障的扬声器、扬声器缆线、输出级或者任何其他具体的声道组件的情况下，到那个声道的功率可以减弱或者切断，并且因此增强其他声道进行补偿。放大器电路可以因此被配置为定期地周期性采样剧院的音频性能，并且检测和预测扬声器问题，诸如性能的降低或者烧断/功能失常的扬声器。

在实施例中，输出功率410同样由放大器304的功率子系统308中的两个(或者可能更多个)冗余功率供应的状态来确定。控制器306或者其他监控器组件监控功率供应的健康并且如果检测到错误状况则关闭或者缓降活跃的功率供应。它然后切换剩余的功率供应以向单元供电。在第二放大器同样功能失常的某些情况下，到放大器的总体功率可能来自全部两个放大器或者次优放大器之一，在这种情况下，总体输出功率410可以从最佳级别减小。在这种情况下，可以更改每个声道增益412以补偿故障的功率供应。

对于图4A的实施例，音频内容404也可以用来确定每个声道的输出功率410。在这个实施例中，渲染器诸如通过由放大器使用的沉浸式音频元数据将适当的数据提供到放大器，相应地调整每个声道增益412。例如，如果音频主要是对话而不是音乐，那么某些中央或者前方声道可以被放大为大于环绕声道。这种内容相关的增益控制在某些次优状况下可能是有用的，诸如当输入功率402低时，使得可以以音乐为代价增强对话，使得对话相对更加易懂，而不是与音乐或者背景音频处于相同级别以同等低的级别播放对话。放大器和渲染器可以被配置为根据定义的时移来传送和生成扬声器馈送，使得放大器可以充分地处理音频内容数据并且相应地设置增益级别。例如，渲染器可以比信号的实际回放提前几毫秒将内容数据发送到放大器，使得放大器在发送扬声器馈送到扬声器之前有时间设置增益级别。

在实施例中，(图3的)监控器组件314监控干线功率以提供到放大器的输入功率402的任何改变的指示。任何显著的改变可以使得每个声道增益的改变成为必要，诸如需要某些声道减弱的功率降低，以及允许增加跨所有声道的增益的功率增加。监控器314也可以监控其他外部状况，诸如控制室或者放大器外壳中的周围环境温度，使得在潜在的过热情况或者危险的环境状况中，可以减小或者切断输出功率410以防止系统故障。操作状况406代表某些内部放大器状况，诸如到扬声器的电流流动、基于每个声道的温度、功率供应健康、功率供应的温度(热量或者热状况)、扬声器馈送上的负载消耗以及某些D类控制回路(调制监控)状况。放大器通常被配置为取决于输入功率402以及诸如内容404和扬声器健康408之类的其他可选特性而在每个声道上提供全电压和电流。在任何异常内部操作状况的情况下，可以调整输出功率以补偿任何问题或者潜在故障。例如，如果功率供应热温度太高或者如果扬声器负载太高，可以切断功率。

在实施例中，控制器可以被配置或编程为取决于由故障检测器310、监控器314的任一者检测到的折衷或者负面状况，或者基于来自渲染器302的已改变的音频内容，按某些定义的量减小增益值。例如，任何特定的一个或多个声道的每个声道增益可以相继地削减-3dB，直到故障或者问题状况缓和。响应于已改变的每个声道增益，放大器内的内部反馈回路针对已改变的操作状况而更新控制器。例如，在功率供应过热情况下，控制器可以切断跨所有声道的增益，直到监控器314检测到热状况中的稳定。类似地，如果检测到干线功率显著降低的烧断状况，可以削减增益直到恢复全功率，此时，控制器可以将增益重新升高到它们原始的级别。

放大器可以被编程为在严重问题的情况下，诸如扬声器故障或者输入功率劣化(例如，烧断或者断电状况)，实现特定的声道关闭或者转接过程。在这种情况下，例如，可以关闭负载重的声道，并且所有可用的声音被发送到一个或几个低功率扬声器。

输出增益412可以对于所有声道同等地设置，或者单独地设置，使得每个声道或者声道的某些集合具有不同的增益值。这样，可以调整每个声道增益以形成增益的分层或者优先集合。这允许基于相关特性，诸如与输入功率有关的内容、扬声器或功率供应组件的潜在故障状况、扬声器负载、电流牵引等，增大或者减小增益。优先级次序规定对于每个优先级级别逐个声道地分配的增益的相对量。例如，参考图2A或者2B，扬声器214可以被分配优先级1，后排环绕扬声器208可以被分配优先级2，L/R排的环绕扬声器208可以被分配优先级3，并且LFE可以被分配优先级4。在这种情况下，优先级1扬声器可以是在不利的环境或操作状况的情况下最后减弱的扬声器，而LFE和侧面环绕扬声器将是首先减弱或切断的扬声器。应当注意，声道的任何分组以及期望的优先级级别可以取决于回放系统的能力和约束而分配。

在实施例中，被施加于输出音频的声道的每个声道增益值包括每个声道增益和全局(系统)增益。图4B例示了在一些实施例下每个声道和全局增益值的计算以确定扬声器馈送的音频输出级别。如图4B中所示，输入音频声道(例如，24个声道，虽然其他数量的声道也是可能的)被输入到n个声道的每个声道增益计算器422和n个声道的全局增益计算器426。每个声道增益计算器从放大器和收听环境内的一个或多个传感器或者组件(诸如故障检测器310和监控器314)接收输入参数424。对于所示的实施例，这些输入参数424包括：Tx，每个声道放大级温度；Vx，每个声道电压，Ix，每个声道电流；以及Dx，PWM占空比。所计算的每个声道增益Gx然后连同音频输入信号一起被输入到全局增益计算器426。全局增益计算器426从适当的传感器和组件接收输入参数428。对于所示的实施例，这些输入参数424包括：Tp，功率级温度；Ta，周围环境温度；Vg，总电压；以及Ig，总电流。输入参数424和426代表示例性的一组特性，并且取决于应用、内容和环境状况，可以使用其他类似且适当的参数。

如图4B中所示，每个声道增益值Gx与音频输入信号的每个相应声道组合并且被施加于音频输入信号的每个相应声道。然后在施加每个声道增益之后向音频信号施加来自计算器426的全局增益值G，以产生扬声器输出声道馈送430。

在实施例中，根据下面的算法进行增益调整(其中Pr是推荐的功率)：

增益调整：

如果(Ig*Vg>Pr)，那么可以减小全局增益(G)直到Ig*Vg<＝Pr

-这也可以通过分析内容并且对于具有高峰值的声道降低

Gx来完成。

-同样可以完成二者——将高峰值声道上的每个声道增益

降低预定义的可接受的量，并且然后降低总体增益直到Pr。

Ta与G反相关。存在测量并且在此上动作的更长时间常数。Tp与Pr反相关，即，温度越高，对于系统将推荐越低的功率使用。

Ix*Vx(声道功率)不能够超过每个声道推荐功率(Prx)并且增益(Gx)将减小直到它如此。

Tx与每个声道推荐功率(Prx)反相关。

Dx可以是声道的开/关切换。

全局增益G代表系统的功率分布并且考虑环境和放大器温度以及总电压和电流值。每个声道增益考虑各个声道电压、电流和温度，以及PWM(脉冲宽度调制)占空比。在实施例中，功率控制器基于每个声道的特性、功率分布特性、扬声器健康特性和干线功率供应特性来调整每个声道增益值。

关于扬声器健康监控，可以使用Vx和Ix参数来提供扬声器的频率响应(使用傅里叶变换)并且可以帮助计量各个驱动器的健康。这通过测量阻抗(Z＝V/I)并且验证它与扬声器的预期曲线匹配来完成。系统可以将扬声器标记为“破损”，用于重新渲染或者发送用户警告，和/或关闭那个扬声器。任何警告或标记然后可以被发送给系统管理员、剧院工作人员或者NOC(网络操作中心)用于进一步的动作。也可以对于剧院中的固定装置或者瓷砖中的非扬声器性能问题，诸如摩擦和嗡嗡声，生成这个信号。

在实施例中，放大器包括热管理系统，热管理系统包括主风扇和辅助风扇的阵列，以及跨所有声道、功率供应和底架的温度传感器。传感器输出被收集、分析并且反馈到热控制器，热控制器控制跨系统的风扇速度。在该系统中包括预测式温度控制装置，设计为基于已知或者已建立的环境行为来调整未来热曲线(thermal profile)。例如，当所预测的温度曲线看上去延伸超出设置的限制时，可以进行调整。

照明控制

图5例示了在一些实施例下在具有照明控制的渲染环境中操作的多声道放大器。如上所述，在实施例中，放大器504被配置为连同兼容的渲染器502一起工作，渲染器502在由放大器输出的相同数量的声道(扬声器馈送)上提供音频信号。

对于图5的实施例，渲染器502包括沉浸式音频渲染模块和声道增益控制以将适当的数字音频信号发送到放大器504。元数据处理器处理音频对象的相应参数化位置/位置/轨迹数据，以生成到放大器504的n声道扬声器馈送。放大器504包括将功率提供到扬声器阵列508的所有声道并且基于音频内容以及来自监控功率、环境和操作状况的监控器组件的输入来设置每个声道增益值的共用功率子系统。放大器504也可以包括闭环同步电路，以确保声道被同时计时和切换从而减轻噪声、节拍和其他失真。

在实施例中，放大器还包括或耦接到照明控制单元510，照明控制单元510使用放大器功率子系统向收听环境(例如，电影院或者剧院)的灯512供电。灯阵列512可以是电影院内的任何适当的灯或者灯集合，并且可以包括直接(天花板/墙壁)灯、环境灯、地板路径灯、座位灯等。灯也可以集成到扬声器中。灯也可以集成到扬声器中。灯512可以通过有线或者无线传输手段耦接到控制器510。

来自渲染器502的元数据由放大器504接收并且用来基于由渲染器生成的内容改变灯。元数据可以包括规定灯级别(颜色/强度)的定义，或者它可以是由照明控制单元510解释以生成到灯阵列512的适当照明信号的标准沉浸式音频元数据。照明控制单元使用元数据来自动化和增强收听环境的周围环境。在实施例中，灯阵列包括环境灯，而主电影院灯诸如由电影院操作员单独地控制。环境灯可以是通过与音频同步地提供照明提示，基于来自放映商的元数据改变颜色以增强内容销售、环境的情境或者增大音频的RGB LED。照明强度和颜色可以基于放映的事件而改变，诸如放映前、幕间休息和放映后。例如，环境颜色可以在没有播放电影的这些时间段期间改变成电影院品牌或者赞助商的颜色。照明同样可以与在背景中播放的任何音乐或者消息同步。通过使用放大器的共用功率子系统，在扬声器和灯之间分割功率，使得在灯控制时间段期间，可以减小到扬声器的功率以包容向灯供电。因此，当环境或者主灯打开时，所递送的大多数功率可以到灯，并且随着灯逐渐消失准备放映前预告片，功率在放大器/扬声器中共享和/或从灯切换到音频。可以使用相同的两个扬声器电线提供灯和音频功率，这帮助极大地减少安装的成本，因为不需要运行到灯的单独的功率线路。这也极大地增强自动化，因为音频内容的元数据也可以用来控制灯，从而确保灯与声音之间的同步，以及灯与扬声器馈送之间平衡的功率分布。

除了灯之外，通过使用由渲染器生成或者在内容中传送的元数据，放大器可以与音频内容同步地控制其他致动器。这些包括蒸汽生成器、洒水器、风扇、气味/芳香生成器、支撑物移动、LCD显示器、全息图生成器等。当放大器部署在诸如主题乐园、模拟器和工业/军事设施之类的应用中时，可以使用这样的致动器。

数据/功率分布系统

在实施例中，沉浸式音频渲染器和放大器系统包括经由利用简单的双导体(例如，扬声器电线)线路的双向总线将音频、照明控制和功率发送到扬声器和灯的分布式系统。双导体总线发送音频和照明控制数据以将输出和功率提供给剧院的扬声器、剧院灯和情境灯。在与每个扬声器和灯固定装置相关联的一个或多个控制单元中，音频数据包被接收、解码并且扬声器馈送被生成；类似的灯控制信号被接收并且连同到灯的功率一起被发送到灯。如参考沉浸式音频数据格式所描述的，使用元数据控制灯。在这种元数据驱动的照明控制系统中，数字数据被叠加在发送到灯的功率线路上，并且相同的功率线路提供携带基于声道的音频信号的扬声器馈送。在实施例中，多声道放大器(例如，放大器206)使用单个双导体总线控制电影院210中的音频、主灯和情境灯并且向它们供电。放大器从渲染器接收音频和灯控制数据，并且将功率和扬声器馈送分布至扬声器以及将灯控制数据和功率分布至灯。在实施例中，放大器可以是诸如图3和5中所示的单个统一扬声器系统，或者它可以是分布式放大系统。

图6例示了在一些实施例下的分布式放大系统。系统600是具有任何数量N的扬声器208的多声道扬声器系统。代替每个扬声器声道具有一个放大器以及标称地一个功率供应和单独的专用缆线布线，系统600特征在于一个主放大器和相关联的控制单元602，一个电缆线路(“总线”)206和一个功率供应(或者冗余的功率供应阵列)604用于全部N个扬声器声道610。为了在功率和信号分布基础设施中达到这种简单化，每个扬声器声道具有与它相关联的专用扬声器单元608，扬声器单元608接收并且恢复由控制单元602生成的功率和音频信号。数量N的声道可以是由系统需求规定的任何特定数量的声道。对于标准环绕声设置，N可以是7或者9，而对于具有高度扬声器的完全Atmos类型系统，N可以是大约16或者24个声道或者更多的量级。

系统600的架构允许音频功率和信号被分布到多个扩音器，而不使用高声道计数放大器和多个点到点缆线，因此减少音频功率放大器声道的数量和独立扩音器缆线的数量，同时仍然允许每个扩音器具有独立的驱动(即，每个扩音器处存在单独的音频信号)。放大器604是可被实现为优化或者标准音频放大器以经由总线606传输功率信号的功率供应，并且控制单元602包括N声道数字音频收发器和将数字音频信号添加到相同的总线缆线上的音频信号生成器。对于现有的安装，通过使用到各个扬声器布线连接的放大的声道输出，在现有布线上运行功率和照明可以符合成本效益。

应当注意，在实施例中，放大器组件604可以代表通用放大器，或者它可以代表图3的放大器304的一个或多个部分，使得功率共享功能306、功率子系统308以及检测器监控器组件310和314基于上述环境和操作特性提供功率的智能分布。

单元602的数字音频收发器在存在由音频放大器604生成的功率信号的情况下传输多个数字音频流。这两个信号流(功率和数据)通过总线606同时传输，由构建在(或者紧密地耦接到)每个扩音器610中的小型电子扬声器单元608接收。扬声器单元接收(或者恢复)功率，接收数字音频流，并且使用选定的信号驱动扩音器。在一个实施例中，总线缆线606是标准规格(例如，10-20规格)的单个标准双导体扬声器缆线并且能够用来将多个声道的数字音频和适当的功率发送到与相同的双导体缆线连接的独立扩音器。即，许多扬声器可以按照菊花链或者并联方式布线，同时仍然允许在每个扬声器处播放独立的音频声道(即，不同的信号和音量)。总线缆线可以被实现为简单的双导体扬声器缆线或者三导体缆线，诸如一个导体是接地的AC功率缆线，或者任何其他类似的简单导体缆线。作为传统扬声器缆线(即，股绞电线缆线)的替代，可以使用实心Romex(典型的AC布线缆线)缆线。

在作为替代的实施例中，功率源604的部分可以被实现为标准功率放大器。作为替代，它可以被实现为高度优化的基带AC或DC功率源，与音频放大器相类似但是具有高得多的功率效率和功率吞吐量。对于该实施例，系统将对于最大功率传输、最小功率损耗以及最低成本而被高度优化。在实施例中，功率供应提供大约5kW的功率以向电影院内的扬声器610和灯614供电，但是其他适当的功率级别也是可能的。

扩音器610可以代表单个外壳(柜子)内的单个驱动器或换能器，或者具有处理不同音频分量(例如，低音、中音、高音)的不同换能器的多驱动器扩音器，或者扬声器的阵列。在实施例中，扬声器单元608也可以在双放大系统中包括另外的电路系统来独立地驱动每个扬声器分量(例如，低音、高音等)。控制单元和每个扬声器单元都包括允许在控制单元的数字音频收发器与位于总线上的多个扬声器之间双向数据流动的收发器级。因此，其他的信息可以传播到扩音器和从扩音器传播。例如，扩音器可以报告遥测(例如，下视角、温度等)和/或设置信息可以发送到各个扬声器(例如，音量控制、LED照明效果控制、机动的平移倾斜的角度调整等)。在扬声器内利用双放大的系统中，两个(或者更多个)音频信号的导出可以通过向扬声器单元608发送单个音频流来进行，其中扬声器单元采用信号处理从单个输入流中导出两个(或者更多个)音频信号。作为替代，控制单元602可以将多个流直接发送到扬声器单元608内的各个放大器级。

对于图6的实施例，放大器602和功率供应604也经由单个总线606提供控制信号和功率以向剧院内的灯614供电。灯可以包括用于照明电影院的主头顶灯和壁灯以及放置在电影院中的指定位置的情境或者环境灯。灯614包括围绕电影院分布的适当固定装置中的单色或多色LED。灯的数量和功率额定值取决于场地的大小和需求，并且在典型设施中，在示例5kW的总功率供应中，可以从功率供应604提供高达3kW的功率以向灯供电，虽然实施例没有如此限制。

总的可用功率在灯614和扬声器610之间的平衡考虑到完全音频功率和完全照明功率通常不会同时需要。即，当没有使用电影时，典型地使用完全灯，并且相反地，当电影正在播放时，主灯关闭。在高扬声器输出期间可能需要典型地不是高强度照明的某些环境或者情境照明，并且控制单元被配置为在同时需要用于声音和灯输出的功率时提供声音/灯功率的最佳平衡。

图7例示了在一些实施例下用于图6的分布式放大系统的控制和扬声器单元的组件。在实施例中，功率源704包括用于为其他分布式音频输出级提供功率的标准音频放大器。通过消除任何音频放大器设计中的最大成本驱动器之一，即，功率供应，这有助于实现组件重用的效率目标。音频功率放大器典型地被设计为AC-DC功率供应，馈送到一个或多个低阻抗、晶体管化的输出级。大多数音频放大器被设计为两声道或者四声道设备，其中存在扇形分散以向输出级供电的单一功率供应(AC/DC离线供应)。系统700的架构使音频放大处理细分，使得功率供应与各个输出级物理地分离，并且选择功率供应使得它高效地供应AC激励以向多个输出级供电。因此，功率供应可以被实现为形成受控的音频带AC波形并且符合规定(例如，NRTL、CE、FCC、安全隔离等)的标准音频放大器。

对于图7的实施例，被施加于功率源音频放大器的调制输入波形由控制单元702中的音频信号生成器生成。因为功率源放大器的输出仅用于将功率分布至各种输出级，没有显著的保真或频谱纯度需求强加在该功率放大器上。与在典型AC干线(120Vrms，60Hz)上存在的信号相类似，功率源音频放大器将生成为了向下游的分布式音频输出级供电而优化的AC波形。这允许现有的音频放大器充当输出级的分布式阵列的功率源，并且单个缆线706可以向多个输出级710供电。与任何并行功率分布系统一样，必须充分地确定和管理总体功率消耗，使得功率源放大器和缆线布线可以按照连接到线路的所有分布式输出级的总和的需要被充分地递送功率。在需要更多功率，或者更大数量的并行输出级附接到线路的情况下，功率源放大器可以与类似的放大器桥接或者并联。示例性的功率供应可以是将每个声道800W递送至4ohm或者将每个声道1000W递送至2ohm的电影院级放大器(例如，CrownDSi2000)，或者任何类似额定值的放大器。

对于图7的实施例，控制单元702生成包括具有基于声道和基于对象的音频分量的沉浸式音频的数字音频信号和灯控制信号。对于图7的示例，例如，CP850接口将控制单元702耦接到CP850渲染器。这个接口和处理器将信号提供给激励功率源704的音频信号生成器。控制单元702的数字音频发送器703将数字音频信号直接输出到功率源的输出，使得功率和数字音频信号都在总线缆线706上运送。控制单元还包括调节功率和数据以确保它们根据时序、振幅和相位在总线上恰当地运输的适当的电路系统。虽然关于自适应音频应用例示了实施例，但是应当注意，可以使用任何适当的音频格式，并且取决于在控制单元702中提供的接口的类型，输入音频可以是直接数字音频、混合音频、纯粹基于声道的音频、纯粹基于对象的音频等。在提供模拟音频的情况下，系统可以包括集成的或者单独的模拟数字转换器以提供激励功率供应704所必需的数字音频信号并且提供数字音频输入到总线缆线706。在实施例中，控制单元702输出将被主要耦合到功率源的输出中的数字数据，并且功率源的输入被用模拟音频带调制信号(即，正弦波、粉红噪声、总计音频信号等)激励。因此，数字数据主要路由/耦合到功率源的输出，而功率源的输入可以经由数字或者模拟技术控制。

在功率源704包括标准的或者其他类型的放大器的实施例中，系统700可以被配置为创建到放大器中的功率激励信号，以及让线路连接到放大器的输出以将数字数据流注入到扬声器电线或总线缆线706上。数字数据流电线也可以通过A/D(模拟/数字)电路用作控制器的感测线路。控制器702然后可以比较来自各自放大器声道的输入和输出信号。这允许在软件(或者等效电路系统)中实现额外的特征，诸如增益修改调整(例如，如果用户改变放大器增益，系统可以调整输入信号进行补偿)、对于失真的故障监控、对于信号存在的故障监控、优化增益结构的自动化系统配置以及其他类似的功能。对于故障监控应用，如果发现故障，系统可以被配置为日志记录故障、经由连接的网络(例如，因特网)发送故障通知、和/或发送可听或可视警告，诸如通过发送功率信号的脉冲到相应声道而发出警告音调或者闪烁故障放大器声道上的放大器信号灯。

在实施例中，将控制单元702链接到每个扬声器单元708的总线缆线706是单个双导体扬声器缆线(或者三导体功率缆线或者类似物)。使用因特网协议(IP)约定在总线上传输数据，虽然其他协议也是可能的。利用标准功率线路通信格式提供充足的带宽和声道分离，以允许由控制单元产生的声道化音频信息被递送至输出级。标准功率线路通信协议的示例包括IEEE 1901(HomePlug AV 1.1)和G.hn协议。应当注意，实施例不受如此限制，并且用于经由功率源缆线布线传输数字音频信号以将独立的音频流递送至分布式输出级的其他标准化协议或者专利技术也是可能的。

功率信号、数字音频信号和用于音频对象控制和照明控制的元数据在相同的导体上传输并且被编码在频谱的不同带中。功率和音频信号可以由频带分离。例如，作为示例，功率分量可以降级至0(DC)与20kHz之间的相对低的频带，而音频和照明控制的数字数据分量可以在1MHz至100MHz之间的延伸的带中运送，但是实施例不受如此限制。

如图7中所示，总线706传输的功率和音频/照明信号由数量为N的扬声器单元710接收。每个扬声器单元708包括数字音频收发器(通常设置为接收模式)707、功率接收电路709以及驱动相关联的扬声器的输出级711。数字音频接收器对音频信号进行解码并且将适当的声道(或者对象)音频发送到输出级，用于驱动连接的扬声器710。数字音频接收器可以更一般地被称作数字音频收发器，因为它可以被配置为将信息发送回到控制单元702。在实施例中，数字音频收发器707可以被配置为将状态信息(例如，热、电压、电流、阻抗、下视角等)发送回到控制单元。传输协议(例如，1901和G.hn)和PLC组件典型地支持扬声器单元708与控制单元702之间的数据链路中的双向通信。对于双向数据链路的情况，控制单元702中的数据发送器703也更一般地表示为收发器，而不仅仅为发送器。取决于数据链路配置和通信方向，组件703和707均可以被配置为以发送/接收模式的二者或任一者操作。因此，系统可以被配置为全双工模式(双向通信)或者它可以设置为半双工操作(单向通信)，因此收发器的切换操作可以是离散操作(半双工情况)或者它可以是自动操作(全双工情况)。

一个或多个传感器也可以被提供并且与扬声器单元相关联以收集状态信息，诸如上面列示的操作状况和特性(热、电压、电流、阻抗、下视角等)以及其他有关特性。数字音频收发器包括解码器电路，解码器电路对多声道数字数据中提供的声道分配进行解码并且基于解码后的声道分配来调制到相关联扬声器的数字数据，使得可以通过N个扬声器中的每个扬声器回放不同的源内容。

每个扬声器单元在每个扩音器处构成一件“智能”电子产品，并且控制单元与每个扬声器单元之间的收发器接口建立双向数字通信声道，使得每个柜子可以数字地报告对于系统调试、维护和监控有用的各种遥测项。操作参数包括诸如下视角、定位、偏移等方面。而且，作为具有到所有扬声器的板载功率供应和稳定功率源的结果，扩音器可以按照需要采用I/O设备，诸如LED、效果照明以及用于平移倾斜自动化的伺服电动机控制。扩音机遥测意识(例如，下视角、定位等)和每个扬声器的性能/故障监控也是可能的特征。因为输出级的特征在于本地电容式海量存储，每个声道与相邻声道的隔离级别增加。这对于减少放大器串扰和相互间的动态干扰是有益的，并且通过允许大于功率源信号中存在的电压的更高电压摆动的短持续时间，补充了让电容式海量存储提供能量收集特征的优点。

对于图7的实施例，除了音频信号之外，总线706运送灯控制信号和功率以向剧院和情境灯供电。耦接到剧院的一个或多个主灯和/或情境灯718的灯单元712接收从控制单元702传输的照明控制数据。输出级716可以用来驱动灯718。灯单元712可以卸下叠加在数字音频/功率信号上的元数据以接通每个活跃的灯到适当的颜色和亮度。指导剧院灯的灯提示可以由内容创作者编程作为演出的部分并且被编码在影片或者声轨中以提供放映前、放映后或者甚至放映中的灯效果。这消除典型地目前由剧院操作员提供的对于单独灯控制的需求。

扬声器和灯功能可以被提供在统一或者单独的固定装置中。在传统设施中，将扬声器提供在它们自己的柜子和外壳中并且安装在剧院的适当位置，而将灯沿着剧院的天花板、墙壁和地板提供在它们自己的固定装置中。在该实施例中，每个扬声器或扬声器阵列以及灯或灯阵列可以具有它自己的单元708或者712，并且控制单元702经由总线706将数据/功率信号发送到每个单元。在作为替代的实施例中，扬声器和灯(情境和/或主)可以作为同一固定装置的部分提供。

图8例示了在一些实施例下组合扬声器/灯固定装置。如图8中所示，柜子802包括一个或多个驱动器804以及一个或多个LED灯806。每个灯可以是单色或者多色LED并且它们可以具有不同的配置(大小/颜色)以提供不同的功能。例如，LED 806可以是用于情境或者指示器功能的较小的多色单元，而LED 808可以是用于主灯的较大的白色LED。

图9例示了在一些实施例下音频/灯控制和功率到扬声器/灯固定装置的分布。音频和灯信号由渲染器902提供到放大器/控制器904。沉浸式音频对象和灯控制数据被提供作为元数据，其连同音频数据一起被发送到放大器904。放大器904将如上所述必要的每个声道增益以及功率、扬声器馈送和照明控制(主/情境)数据提供到固定装置906。固定装置906可以包括一个或多个扬声器(驱动器)910和灯912，或者它可以紧密地耦接到扬声器和灯。照明控制数据被提供作为元数据，其叠加在由放大器904经由双导体总线905发送到固定装置906的音频和功率信号上。信号在数据接收器904中接收，数据接收器904将扬声器馈送发送到扬声器910并且将照明控制数据和功率发送到同样可以由输出级916驱动的灯912。

虽然关于某些指定的组件(诸如Dolby CP850)描述了示例实现方式，但是应当注意，实施例不受如此限制并且可以使用任何类似或者其他适当的组件。

在本文中描述的音频放大器的实施例可以在任何适当的场地或应用中使用，诸如电影院、家庭电影院、现场场地、礼堂、工业设施、军事设施、主题乐园等。

除非上下文另外清晰地需要，否则在整个说明书和权利要求书中，“包括”、“包含”等词语在包容性的意义而非排他性或穷举性的意义上解释，也就是说，在“包括但不局限于”的意义上。使用单数或复数的词语也分别包括复数或者单数。另外，词语“在本文中”和“在下文中”以及类似含义的词语将本申请作为整体引用，而不是引用本申请的任何特定部分。当参考两个或多个项目的列表使用词语“或者”时，该词语覆盖下面的词语解释的全部：列表中的任何项目、列表中的全部项目以及列表中的项目的任何组合。

虽然已经以示例的方式并且根据具体的实施例描述了一种或多种实现方式，但是应当理解，一种或多种实现方式不局限于所公开的实施例。相反，它打算覆盖本领域那些技术人员将明白的各种修改和类似布置。因此，所附权利要求书的范围应被赋予最广泛的解释，以便涵盖所有这种修改和类似布置。

可以从下面枚举的示例性实施例(EEE)中领会本发明的各种方面：

EEE 1.一种系统，包括：

功率源，输出功率以驱动场地中的扬声器和灯；

控制单元，耦接到功率源并且将多声道数字音频数据输出到扬声器和将灯控制数据输出到灯；以及

统一传输总线，将功率源的输出耦接到扬声器和灯，并且经由总线的共用导体将功率、数字音频数据和灯控制数据发送到扬声器和灯。

EEE 2.如EEE 1所述的系统，还包括与每个扬声器相关联的扬声器单元，该扬声器单元被配置为恢复功率以驱动相关联的扬声器并且将多声道数字数据的适当声道发送到相关联的扬声器。

EEE 3.如EEE 2所述的系统，还包括灯单元，该灯单元与每个灯相关联并且被配置为对灯控制数据进行解码以点亮相关联的灯。

EEE 4.如EEE 1至3中任一项所述的系统，还包括到包含沉浸式音频声音处理器的渲染器的接口，该沉浸式音频声音处理器使对灯控制数据和数字音频的参数化轨迹信息进行编码的元数据与多声道数字音频的扬声器馈送相关联。

EEE 5.如EEE 1至4中任一项所述的系统，其中扬声器单元包括：

功率恢复电路，包括耦接到电容式存储元件的低阻抗扬声器驱动器；以及

专用数字数据收发器，被配置为以发送或接收模式进行操作，并且被配置为对在多声道数字数据中提供的声道分配进行解码以及基于解码后的声道分配来调制到相关联的扬声器的适当的多声道数字数据，使得能够通过相应的扬声器回放不同的源内容。

EEE 6.如EEE 1至5中任一项所述的系统，其中灯包括主场地灯和情境灯之一，并且其中灯包括多色发光二极管。

EEE 7.如EEE 1至6中任一项所述的系统，还包括由放大器使用在音频内容中传送的元数据与音频内容同步地控制的一个或多个附加的致动器，致动器选自包含以下项的组：蒸汽生成器、洒水器、风扇、气味/芳香生成器、支撑物移动、LCD显示器、全息图生成器。

EEE 8.如EEE 1至7中任一项所述的系统，其中使用因特网协议(IP)传输或者其他通信方法来发送数字音频数据和灯控制数据，并且其中音频数据至少部分包括具有基于声道的音频和基于对象的音频的沉浸式音频内容。

EEE 9.如EEE 8所述的系统，还包括到包含沉浸式音频声音处理器的渲染器的接口，该沉浸式音频声音处理器使对灯控制数据和基于对象的音频的参数化轨迹信息进行编码的元数据与多声道数字音频数据的扬声器馈送相关联。

EEE 10.如EEE 9所述的系统，其中灯控制数据与多声道数字音频数据同步，使得场地灯和情境灯的点亮直接与音频数据相关地受控制。

EEE 11.如EEE 1至10中任一项所述的系统，其中灯和扬声器被封装在单个柜子内的包含至少一个扬声器和一个灯的固定装置中。

EEE 12.如EEE 1至11中任一项所述的系统，其中控制单元包括音频放大器的一部分，该音频放大器具有：

功率供应级，耦接到干线功率供应并且提供功率以驱动与到扬声器的扬声器馈送对应的声道；

监控组件，耦接到功率供应级并且监控放大器的环境和操作特性；以及

功率控制器，耦接到监控组件并且基于每个声道特性、功率分布特性、扬声器健康特性和干线功率供应特性来调整每个声道增益值。

EEE 13.如EEE 12所述的系统，其中每个声道特性和功率分布特性包括以下中的至少一项：干线功率供应的电压和电流、断路器额定值、热测量和扬声器负载，以及进一步地，其中热测量包括以下中的至少一项：每个声道温度、功率供应温度、周围环境温度、总体内部放大器温度，所述系统还包括热控制器，如果放大器的温度曲线被检测或预测为超过定义的温度限制，则该热控制器调整一个或多个风扇的速度以降低放大器的温度曲线。

EEE 14.一种方法，包括：

对要在第一传输带内发送的多声道数字音频数据和要在第二传输频带内发送的功率进行编码以驱动用于在场地内回放音频数据的扬声器；

对要在第三传输频带内发送的照明控制数据进行编码以向场地内的灯供电；

经由单个传输总线将数字音频数据、功率和照明控制数据发送到扬声器和灯；

在每个扬声器处，恢复功率以驱动扬声器，并且对数据进行解码以通过扬声器回放多声道数字数据的特定声道，使得通过多个扬声器中的每个扬声器回放不同的源内容；以及

在每个灯处，对照明控制数据进行解码以将灯点亮至适当的强度和颜色。

EEE 15.如EEE 14所述的方法，其中灯包括主场地灯和情境灯之一。

EEE 16.如EEE 15所述的方法，其中灯包括多色发光二极管，或者类似的节能的、电子控制的、多色的照明设备。

EEE 17.如EEE 14至16中任一项所述的方法，其中使用因特网协议(IP)传输或者其他通信方法发送数字音频数据和灯控制数据，并且其中音频数据至少部分包括具有基于声道的音频和基于对象的音频的沉浸式音频内容。

EEE 18.如EEE 17所述的方法，还包括提供到包含沉浸式音频声音处理器的渲染器的接口，该沉浸式音频声音处理器使对灯控制数据和基于对象的音频的参数化轨迹信息进行编码的元数据与多声道数字音频数据的扬声器馈送相关联。

EEE 19.如EEE 18所述的方法，其中灯控制数据与多声道数字音频数据同步，使得场地灯和情境灯的点亮直接与音频数据相关地受控制。

EEE 20.如EEE 14至19中任一项所述的方法，还包括：

从耦接到干线功率供应的功率供应级生成扬声器馈送并且提供功率以驱动与到扬声器的扬声器馈送对应的声道；

监控功率供应级的环境和操作特性；以及

基于干线功率供应以及放大器的特性调整每个声道增益值。

EEE 21.如EEE 20所述的方法，还包括：

监控扬声器的操作状况；以及

调整每个声道增益以针对任何扬声器中的任何故障进行补偿。

EEE 22.如EEE 20或21中任一项所述的方法，其中放大器的环境和操作特性包括以下中的至少一项：干线功率供应的电压、断路器额定值、每个声道温度、周围环境温度、放大器的功率供应级的温度以及扬声器馈送的负载。

EEE 23.如22所述的方法，其中功率供应级在正常操作状况下根据干线功率的电流和电压可用性来在扬声器馈送的每个声道上提供最大的电压和电流。

EEE 24.如EEE 23所述的方法，还包括在负面的环境或操作状况的情况下减小到至少一个声道的增益。

EEE 25.如EEE 14所述的方法，其中照明控制数据包括叠加在数字音频数据和功率上的元数据。

EEE 26.如EEE 14所述的方法，还包括控制以主/从布置配置的多个放大器，以用于增益控制、自动化、环境意识和扬声器/照明补偿。

Claims (26)

1.一种系统，包括：

功率源，输出功率以驱动场地中的扬声器和灯；

控制单元，耦接到功率源并且将多声道数字音频数据输出到扬声器和将灯控制数据输出到灯；以及

统一传输总线，将功率源的输出耦接到扬声器和灯，并且经由总线的共用导体将功率、数字音频数据和灯控制数据发送到扬声器和灯。

2.根据权利要求1所述的系统，还包括与每个扬声器相关联的扬声器单元，该扬声器单元被配置为恢复功率以驱动相关联的扬声器并且将多声道数字数据的适当声道发送到相关联的扬声器。

3.根据权利要求2所述的系统，还包括灯单元，该灯单元与每个灯相关联并且被配置为对灯控制数据进行解码以点亮相关联的灯。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，还包括到包含沉浸式音频声音处理器的渲染器的接口，该沉浸式音频声音处理器使对灯控制数据和数字音频的参数化轨迹信息进行编码的元数据与多声道数字音频的扬声器馈送相关联。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的系统，其中扬声器单元包括：

功率恢复电路，包括耦接到电容式存储元件的低阻抗扬声器驱动器；以及

专用数字数据收发器，被配置为以发送或接收模式进行操作，并且被配置为对在多声道数字数据中提供的声道分配进行解码以及基于解码后的声道分配来调制到相关联的扬声器的适当的多声道数字数据，使得能够通过相应的扬声器回放不同的源内容。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的系统，其中灯包括主场地灯和情境灯之一，并且其中灯包括多色发光二极管。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的系统，还包括与音频内容同步地由放大器使用在音频内容中传送的元数据控制的一个或多个附加的致动器，致动器选自包含以下项的组：蒸汽生成器、洒水器、风扇、气味/芳香生成器、支撑物移动、LCD显示器和全息图生成器。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的系统，其中使用因特网协议(IP)传输或者其他通信方法来发送数字音频数据和灯控制数据，并且其中音频数据至少部分包括具有基于声道的音频和基于对象的音频的沉浸式音频内容。

9.根据权利要求8所述的系统，还包括到包含沉浸式音频声音处理器的渲染器的接口，该沉浸式音频声音处理器使对灯控制数据和基于对象的音频的参数化轨迹信息进行编码的元数据与多声道数字音频数据的扬声器馈送相关联。

10.根据权利要求9所述的系统，其中灯控制数据与多声道数字音频数据同步，使得场地灯和情境灯的点亮直接与音频数据相关地受控制。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的系统，其中灯和扬声器被封装在单个柜子内的包含至少一个扬声器和一个灯的固定装置中。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的系统，其中控制单元包括音频放大器的一部分，该音频放大器具有：

功率供应级，耦接到干线功率供应并且提供功率以驱动与到扬声器的扬声器馈送对应的声道；

监控组件，耦接到功率供应级并且监控放大器的环境和操作特性；以及

控制器，耦接到监控组件并且基于环境和操作特性调整每个声道增益控制。

13.根据权利要求12所述的系统，其中环境和操作特性包括以下中的至少一项：干线功率供应的电压和电流、断路器额定值、热测量和扬声器负载，以及进一步地，其中热测量包括以下中的至少一项：每个声道温度、功率供应温度、周围环境温度、总体内部放大器温度，所述系统还包括热控制器，该热控制器如果检测到或预测到超过定义的温度限制则调整一个或多个风扇的速度以减小放大器的温度曲线。

14.一种方法，包括：

对要在第一传输带内发送的多声道数字音频数据和要在第二传输频带内发送的功率进行编码以驱动用于在场地内回放音频数据的扬声器；

对要在第三传输频带内发送的照明控制数据进行编码以向场地内的灯供电；

经由单个传输总线将数字音频数据、功率和照明控制数据发送到扬声器和灯；

在每个扬声器处，恢复功率以驱动扬声器，并且对数据进行解码以通过扬声器回放多声道数字数据的特定声道，使得通过多个扬声器中的每个扬声器回放不同的源内容；以及

在每个灯处，对照明控制数据进行解码以将灯照亮至适当的强度和颜色。

15.根据权利要求14所述的方法，其中灯包括主场地灯和情境灯之一。

16.根据权利要求15所述的方法，其中灯包括多色发光二极管，或者类似的节能的、电子控制的、多色的照明设备。

17.根据权利要求14至16中任一项所述的方法，其中使用因特网协议(IP)传输或者其他通信方法发送数字音频数据和灯控制数据，并且其中音频数据至少部分包括具有基于声道的音频和基于对象的音频的沉浸式音频内容。

18.根据权利要求17所述的方法，还包括提供到包含沉浸式音频声音处理器的渲染器的接口，该沉浸式音频声音处理器使对灯控制数据和基于对象的音频的参数化轨迹信息进行编码的元数据与多声道数字音频数据的扬声器馈送相关联。

19.根据权利要求18所述的方法，其中灯控制数据与多声道数字音频数据同步，使得场地灯和情境灯的点亮直接与音频数据相关地受控制。

20.根据权利要求14至19中任一项所述的方法，还包括：

从耦接到干线功率供应的功率供应级生成扬声器馈送并且提供功率以驱动与到扬声器的扬声器馈送对应的声道；

监控放大器的特性；以及

基于干线功率供应以及放大器的特性调整每个声道增益值。

21.根据权利要求20所述的方法，还包括：

监控扬声器的操作状况；以及

调整每个声道增益以针对任何扬声器中的任何故障进行补偿。

22.根据权利要求20或21中任一项所述的方法，其中放大器的特性包括以下中的至少一项：干线功率供应的电压、断路器额定值、每个声道温度、周围环境温度、放大器的功率供应级的温度以及扬声器馈送的负载。

23.根据权利要求22所述的方法，其中功率供应级在正常操作状况下根据干线功率的电流和电压可用性来在扬声器馈送的每个声道上提供最大的电压和电流。

24.根据权利要求23所述的方法，还包括在负面的环境或操作状况的情况下减小到至少一个声道的增益。

25.根据权利要求14所述的方法，其中照明控制数据包括叠加在数字音频数据和功率上的元数据。

26.根据权利要求14所述的方法，还包括控制以主/从布置配置的多个放大器，以用于增益控制、自动化、环境意识和扬声器/照明补偿。