CN110401901A - 一种参量阵发声系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种参量阵发声系统，包括用于发出低频声音的第一发声单元、用于从音频源信号中拾取需补偿的低音分频点的拾取单元、用于将拾取单元拾取的低音分频点以上的频率进行过滤和/或衰减的分频器，拾取单元与分频器连接，分频器与第一发声单元连接；拾取单元接收到音频源信号时，拾取单元对音频源信号各个频点的频响进行识别并拾取低音分频点，拾取后的音频源信号转换为音频信号，分频器将音频信号中高于低音分频点的频率进行过滤和/或衰减，第一发声单元将得到低音分频点以下的频率还原成声音进行播放。本发明通过将音频源信号中的中高频与低频信号分离，将低音频信号单独进行处理，对低音频信号进行补偿，提升人耳听感音质。
Description
技术领域
本发明涉及参量阵技术领域，尤其是涉及一种参量阵发声系统。
背景技术
传统音频特效主要通过音效处理电路或数字信号处理手段实现音频特效。采用音效处理电路主要是通过硬件手段实现音频特效，如通过两声道立体声处理电路可实现电脑、电视及听音空间狭小环境等对音频特效要求不高的场合的立体声三维环绕效果，采用多声道音效处理电路则可实现更自然、保真度更高、音质更好、环绕效果更强的环绕立体声效果。随着数字信号处理技术的发展，音频特效处理技术得到了快速发展，使得一些采用硬件电路很难实现的音频特效通过数字信号处理手段能够被轻易地实现，如音量调整(如淡入淡出、左右声道音量均衡、包络线调整等)、频率均衡处理、混响/回声/延迟处理、合唱处理、动态处理(如压缩、限制、门等)、失真处理、噪声处理、3D音效、升降调及时间拉伸等。
尽管传统音频特效实现手段可以产生多种音频特效，但从本质上讲，不管是通过硬件电路，还是数字信号处理手段产生的音频信号最终还是须经传统扬声器向空间中发射。由于采用传统扬声器产生的声波一般是全向性的，没有强的指向性，更不能产生高指向性音频声波束，因此传统音频特效实现手段无法营造出三维空间中多波束动态交织的音频特效。
空气中的声参量阵技术是近年来出现的音频声波定向技术。利用声参量阵可以产生高指向性音频声波束。声参量阵产生的音频声波束具有独有的特性，主要体现在两个方面：一、局部传播特性：即声波束只在局部空间中传播，在此传播空间内听众可以听到声音，而在此传播空间区域外听众则听不到或只能听到很微弱的声音；二、独特的反射特性：音频声波束遇到障碍物后，具有类似于光遇到镜面的反射特性，听众听到反射后的声音后，在心理上会产生声波是来自于最后一次反射面的特别感受。声参量阵产生的音频声波束的局部传播特性与独特的声反射特性为实现三维空间内多波束动态交织音频特效创造了条件。
目前的参量阵发声装置，在申请号为CN201210576384.2，专利名称为基于声参量阵声束反射的音频特效器，申请号为CN201010538214.6，专利名称为参量阵音频播放系统，均公开了采用参量阵技术对音频进行播放。虽然由于参量阵的技术特性，具有方向性好，中高频的响应曲线好的特点，但是在500Hz以下低频的响应曲线就很差，有些甚至没有。低音的缺失，导致参量阵发声音装置的音效差，声音人耳听感单薄，影响该技术产品的应用推广。
发明内容
本发明的目的在于提供一种参量阵发声系统，用于解决现有参量阵在低频响应曲线差的问题。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：一种参量阵发声系统，包括用于发出低频声音的第一发声单元、用于从音频源信号中拾取需补偿的低音分频点的拾取单元、用于将拾取单元拾取的低音分频点以上的频率进行过滤和/或衰减的分频器，拾取单元与分频器连接，分频器与第一发声单元连接；
拾取单元接收到音频源信号时，拾取单元对音频源信号各个频点的频响进行识别并拾取低音分频点，拾取后的音频源信号转换为音频信号，分频器将音频信号中高于低音分频点的频率进行过滤和/或衰减，第一发声单元将得到低音分频点以下的频率还原成声音进行播放。当拾取单元检测到在某个频率开始响应明显下降的频率时，该频率即为低音分频点。
作为优选，第一发声单元包括用于发声的低音单元、用于将低音频率放大的音频功率放大器，音频功率放大器分别与分频器、低音单元连接。
作为优选，还包括用于接收音频信号并将接收到的音频信号形成超声波信号发射到空气中还原发声的第二发声单元，第二发声单元与拾取单元连接。
作为优选，第二发声单元包括用于接收音频信号并将音频信号和超声波信号调制成超声波调制信号的发声主机、用于发射超声波调制信号到空气中还原发声的第三发声单元，发声主机分别与拾取单元、第三发声单元连接。发声主机产生超声波信号，将超声波信号与音频信号调制成超声波调制信号。发声主机为参量阵发声主机。
作为优选，还包括用于将高于低音分频点的频率发声的第二发声单元，第二发声单元与分频器连接。
作为优选，第二发声单元包括用于接收音频信号并将音频信号和超声波信号调制成超声波调制信号的发声主机、用于发射超声波调制信号到空气中还原发声的第三发声单元，发声主机分别与分频器、第三发声单元连接。
作为优选，还包括用于接收音频源信号并发射超声波调制信号的第二发声单元，第二发声单元包括用于接收音频源信号并将音频源信号、超声波信号调制成超声波调制信号的发声主机、用于发射超声波调制信号到空气中还原发声的第三发声单元，发声主机与第三发声单元连接。
作为优选，低音单元为普通喇叭或由若干普通喇叭组成的阵列。
作为优选，分频器为定频分频器或调频分频器。
作为优选，拾取单元为声压计。
本发明具有的有益效果是：
1、通过将音频源信号中的中高频与低频信号分离，将低音频信号单独进行处理，对低音频信号进行补偿。利用人耳对低音敏感性差，以及低音传播的特点，减少低音补偿单元带来的噪音污染。
2、将参量阵在中高频信号中响应曲线好的优势与低频信号单独补偿相结合，使得听感单薄的参量阵声音，在音效上和普通音响一样声音饱满，提高用户音质体验。
附图说明
图1是本发明的第一种系统结构示意图。
图2是本发明的第二种系统结构示意图。
图3是本发明的第三种系统结构示意图。
图中：1、音频源信号，2、拾取单元，3、分频器，4、第一发声单元，41、音频功率放大器，42、低音单元，5、第二发声单元，51、发声主机，52、第三发声单元
具体实施方式
以下结合附图和实施方式对本发明作进一步的说明。
实施例1
如图1所示，本发明一种参量阵发声系统，包括用于发出低频声音的第一发声单元4、用于从音频源信号1中拾取需补偿的低音分频点的拾取单元2、用于将拾取单元2拾取的低音分频点以上的频率进行过滤和/或衰减的分频器3，拾取单元2与分频器3连接，分频器3与第一发声单元4连接。
还包括用于接收音频信号并将接收到的音频信号形成超声波信号发射到空气中还原发声的第二发声单元5，第二发声单元5与拾取单元2连接。第二发声单元5包括用于接收音频信号并将音频信号和超声波信号调制成超声波调制信号的发声主机51、用于发射超声波调制信号到空气中还原发声的第三发声单元52，发声主机51分别与拾取单元2、第三发声单元52连接。发声主机51为参量阵主机，参量阵主机可以产生超声波信号，将产生超声波信号和音频信号调制成超声波调制信号。
低音单元42为普通喇叭或由若干普通喇叭组成的阵列。分频器3为定频分频器3或调频分频器3。拾取单元2为声压计。拾取单元3还可以通过软件系统拾取分频点代替声压计。发声主机51为参量阵发声主机。
一种参量阵发声方法，包括以下内容：拾取单元2接收到音频源信号1时，拾取单元2对音频源信号1各个频点的频响进行识别并拾取低音分频点，拾取后的音频源信号1转换为音频信号，分频器3将音频信号中高于低音分频点的频率进行过滤和/或衰减，第一发声单元4将得到低音分频点以下的频率还原成声音进行播放。当拾取单元2检测到在某个频率开始响应明显下降的频率时，该频率即为低音分频点。
参量阵发声方法还包括以下内容：拾取单元2对音频源信号1的低音分频点拾取后，音频源信号变为音频信号，拾取单元2将音频信号发送给发声主机51，发声主机51将产生的超声波信号与接收到的音频信号调制成超声波调制信号并发送给第三发声单元52，第三发声单元将超声波调制信号还原成声音发声。
发声主机51将产生的超声波信号与接收到的音频信号调制成超声波调制信号并发送给第三发声单元52，第三发声单元将超声波调制信号还原成声音发声，所述的第三发声单元将超声波调制信号还原成声音发声的过程为第三发声单元发射带调制的超声波，然后利用空气的非线性作用将带调制的超声波通过空气自还原成声音。第一发声单元和第二发声单元的正面设在一起，避免声音分层。
实施例2
如图2所示，本发明一种参量阵发声系统，包括用于发出低频声音的第一发声单元4、用于从音频源信号1中拾取需补偿的低音分频点的拾取单元2、用于将拾取单元2拾取的低音分频点以上的频率进行过滤和/或衰减的分频器3，拾取单元2与分频器3连接，分频器3与第一发声单元4连接。
还包括用于将高于低音分频点的频率发声的第二发声单元5，第二发声单元5与分频器3连接。第二发声单元5包括用于接收音频信号并将音频信号和超声波信号调制成超声波调制信号的发声主机51、用于发射超声波调制信号到空气中还原发声的第三发声单元52，发声主机51分别与分频器3、第三发声单元52连接。发声主机51为参量阵主机，参量阵主机可以产生超声波信号，将产生超声波信号和音频信号调制成超声波调制信号。
低音单元42为普通喇叭或由若干普通喇叭组成的阵列。分频器3为定频分频器3或调频分频器3。拾取单元2为声压计。拾取单元3还可以通过软件系统拾取分频点代替声压计。发声主机51为参量阵发声主机。
一种参量阵发声方法，包括以下内容：拾取单元2接收到音频源信号1时，拾取单元2对音频源信号1各个频点的频响进行识别并拾取低音分频点，拾取后的音频源信号1转换为音频信号，分频器3将音频信号中高于低音分频点的频率进行过滤和/或衰减，第一发声单元4将得到低音分频点以下的频率还原成声音进行播放。当拾取单元2检测到在某个频率开始响应明显下降的频率时，该频率即为低音分频点。
参量阵发声方法还包括以下内容：拾取单元2对音频源信号1的低音分频点拾取后，分频器3将音频源信号1中低音分频点以下的频率进行过滤和/或衰减，得到高于低音分频点的音频信号，分频器3将音频信号发送给发声主机51，发声主机51将产生的超声波信号与接收到的音频信号调制成超声波调制信号并发送给第三发声单元52，第三发声单元52将超声波调制信号还原成声音发声。
发声主机51将产生的超声波信号与接收到的音频信号调制成超声波调制信号并发送给第三发声单元52，第三发声单元将超声波调制信号还原成声音发声，所述的第三发声单元将超声波调制信号还原成声音发声的过程为第三发声单元发射带调制的超声波，然后利用空气的非线性作用将带调制的超声波通过空气自还原成声音。第一发声单元和第二发声单元的正面设在一起，避免声音分层。
实施例3
如图3所示，本发明一种参量阵发声系统，包括用于发出低频声音的第一发声单元4、用于从音频源信号1中拾取需补偿的低音分频点的拾取单元2、用于将拾取单元2拾取的低音分频点以上的频率进行过滤和/或衰减的分频器3，拾取单元2与分频器3连接，分频器3与第一发声单元4连接。
还包括用于接收音频源信号1并将音频源信号1还原发声的第二发声单元5，第二发声单元5包括用于接收音频源信号1并将音频源信号1、超声波信号调制成超声波调制信号的发声主机51、用于发射超声波调制信号到空气中还原发声的第三发声单元52，发声主机51与第三发声单元52连接。发声主机51为参量阵主机，参量阵主机可以产生超声波信号，将产生超声波信号和音频信号调制成超声波调制信号。
低音单元42为普通喇叭或由若干普通喇叭组成的阵列。分频器3为定频分频器3或调频分频器3。拾取单元2为声压计。拾取单元3还可以通过软件系统拾取分频点代替声压计。发声主机51为参量阵发声主机。
一种参量阵发声方法，包括以下内容：拾取单元2接收到音频源信号1时，拾取单元2对音频源信号1各个频点的频响进行识别并拾取低音分频点，拾取后的音频源信号1转换为音频信号，分频器3将音频信号中高于低音分频点的频率进行过滤和/或衰减，第一发声单元4将得到低音分频点以下的频率还原成声音进行播放。当拾取单元2检测到在某个频率开始响应明显下降的频率时，该频率即为低音分频点。
参量阵发声方法还包括以下内容：将音频源信号1发送给发声主机51，发声主机51将产生的超声波信号与接收到的音频源信号1调制成超声波调制信号并发送给第三发声单元52，第三发声单元将超声波调制信号还原成声音发声。
发声主机51将产生的超声波信号与接收到的音频信号调制成超声波调制信号并发送给第三发声单元52，第三发声单元将超声波调制信号还原成声音发声，所述的第三发声单元将超声波调制信号还原成声音发声的过程为第三发声单元发射带调制的超声波，然后利用空气的非线性作用将带调制的超声波通过空气自还原成声音。第一发声单元和第二发声单元的正面设在一起，避免声音分层。
说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种参量阵发声系统，其特征在于：包括用于发出低频声音的第一发声单元(4)、用于从音频源信号(1)中拾取需补偿的低音分频点的拾取单元(2)、用于将拾取单元(2)拾取的低音分频点以上的频率进行过滤和/或衰减的分频器(3)，拾取单元(2)与分频器(3)连接，分频器(3)与第一发声单元(4)连接；
拾取单元(2)接收到音频源信号(1)时，拾取单元(2)对音频源信号(1)各个频点的频响进行识别并拾取低音分频点，拾取后的音频源信号(1)转换为音频信号，分频器(3)将音频信号中高于低音分频点的频率进行过滤和/或衰减，第一发声单元(4)将得到低音分频点以下的频率还原成声音进行播放。
2.根据权利要求1所述的参量阵发声系统，其特征在于：还包括用于接收音频信号并将接收到的音频信号形成超声波信号发射到空气中还原发声的第二发声单元(5)，第二发声单元(5)与拾取单元(2)连接。
3.根据权利要求2所述的参量阵发声系统，其特征在于：第二发声单元(5)包括用于接收音频信号并将音频信号和超声波信号调制成超声波调制信号的发声主机(51)、用于发射超声波调制信号到空气中还原发声的第三发声单元(52)，发声主机(51)分别与拾取单元(2)、第三发声单元(52)连接。
4.根据权利要求1所述的参量阵发声系统，其特征在于：还包括用于将高于低音分频点的频率发声的第二发声单元(5)，第二发声单元(5)与分频器(3)连接。
5.根据权利要求4所述的参量阵发声系统，其特征在于：第二发声单元(5)包括用于接收音频信号并将音频信号和超声波信号调制成超声波调制信号的发声主机(51)、用于发射超声波调制信号到空气中还原发声的第三发声单元(52)，发声主机(51)分别与分频器(3)、第三发声单元(52)连接。
6.根据权利要求1所述的参量阵发声系统，其特征在于：还包括用于接收音频源信号(1)并将音频源信号(1)还原发声的第二发声单元(5)，第二发声单元(5)包括用于接收音频源信号(1)并将音频源信号(1)、超声波信号调制成超声波调制信号的发声主机(51)、用于发射超声波调制信号到空气中还原发声的第三发声单元(52)，发声主机(51)与第三发声单元(52)连接。
7.根据权利要求1或2或3或4或5或6所述的参量阵发声系统，其特征在于：第一发声单元(4)包括用于发声的低音单元(42)、用于将低音频率放大的音频功率放大器(41)，音频功率放大器(41)分别与分频器(3)、低音单元(42)连接。
8.根据权利要求7所述的参量阵发声系统，其特征在于：低音单元(42)为普通喇叭或由若干普通喇叭组成的阵列。
9.根据权利要求1或2或3或4或5或6或8所述的参量阵发声系统，其特征在于：分频器(3)为定频分频器(3)或调频分频器(3)。
10.根据权利要求9所述的参量阵发声系统，其特征在于：拾取单元(2)为声压计。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| CB02 | Change of applicant information | ||
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