CN111641899A - 虚拟环绕声发声电路、平面音源装置及平面显示设备 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例公开一种虚拟环绕声发声电路、平面音源装置及平面显示设备。该电路包括：分别用于接收第一和第二声源的音频信号的第一和第二缓冲单元；用于对第一和第二信号做减法运算的减法器单元；用于对第一和第二信号做加法运的第一加法器单元；用于对减法运算得到的信号进行频率补偿以得到环绕声信号的频率补偿单元；分别用于对环绕声信号和中置声道信号进行调节的环绕声调节和中置补偿单元；对第一信号和调节后的环绕声信号及中置声道信号做加法运算的第二加法器单元；用于将调节后环绕声信号反向的反相器单元；用对第二信号和反相环绕声信号及调节后的中置声道信号做加法运算的第三加法器单元。

Description

虚拟环绕声发声电路、平面音源装置及平面显示设备
技术领域
本申请涉及音频信号处理技术领域。更具体地，涉及一种虚拟环绕声发声电路、平面音源装置及平面显示设备。
背景技术
近年来随着高密度记录媒体技术、处理器技术和显示技术的发展，环绕声技术得到了较大的发展。在这个过程中，逐渐形成了两个平行的发展方向，分别为多通路环绕声技术和虚拟环绕声技术。这两者各自基于不同的声学原理，特点分别是：多通路环绕声技术一般为多个扬声器，3～7个在空间上环绕分布，在空间和布线上较复杂，但是可以通过不同位置的扬声器单独响应来建立环绕立体声声场；虚拟环绕声技术实现较为简单，只需要两个独立的扬声器，分布于声源的左右两边，通过头部相关传输函数(HRTF，Head RelatedTransfer Function)来实现声场空间的信息建立。
对于要实现显示屏发声的显示设备，由于声源设置于平面显示器中，所以无法利用多通路环绕声技术实现。如果扬声器设置在平面显示设备中，则扬声器中产生的声波朝向显示面板的后部或显示面板的下部出射，而不是朝向显示面板的显示图像的前部出射，因此声波不会沿着朝向在平面显示器的前方观看显示内容的观看者的方向行进，由于扬声器中产生的声波朝向显示面板的后部或显示面板的下部出射，声波在墙壁或地板上反射的干扰而导致音质下降，所以会减少观看者的沉浸感体验。如果在诸如电视机以及大尺寸拼接屏等大型显示方案的成套装置中设置扬声器，则扬声器会额外占据空间，从而限制成套装置的设计和空间布置。
申请内容
本申请的目的在于提供一种虚拟环绕声发声电路、平面音源装置及平面显示设备，以解决现有技术存在的问题中的至少一个。
为达到上述目的，本申请采用下述技术方案：
本申请第一方面提供了一种平面音源装置的虚拟环绕声发声电路，所述平面音源装置包括第一声源和第二声源，所述虚拟环绕声发声电路包括：
第一缓冲单元，用于接收所述第一声源的音频信号并输出第一信号；
第二缓冲单元，用于接收所述第二声源的音频信号并输出第二信号；
减法器单元，用于对所述第一信号和第二信号做减法运算，输出第三信号；
第一加法器单元，用于对所述第一信号和第二信号做加法运算，输出中置声道信号；
频率补偿单元，用于对所述第三信号进行频率补偿，输出环绕声信号；
环绕声调节单元，用于对所述环绕声信号进行调节，输出第四信号；
中置补偿单元，用于对所述中置声道信号进行调节，输出第五信号；
第二加法器单元，用于对所述第一信号、第四信号和第五信号做加法运算，输出第一输出信号；
反相器单元，用于将所述第四信号进行反相，生成反相信号；
第三加法器单元，用于对所述第二信号、第五信号和反相信号做加法运算，输出第二输出信号。
在一种可能的实现方式中，
所述第一输出信号为
Figure BDA0002530848220000021
所述第二输出信号为
Figure BDA0002530848220000022
其中，K为常数；T＝TLL＝TRR，TLL为第一声源对声音接收者的两只耳朵中的一只耳朵的头部相关传输函数信号，TRR为第二声源对另一只耳朵的头部相关传输函数信号；T`＝TRL＝TLR，TRL为第二声源对所述一只耳朵的头部相关传输函数信号，TLR为第一声源对所述另一只耳朵的头部相关传输函数信号；H＝L1＝R2，L1为第一声源作用于所述一只耳朵的声像信号，R2为第二声源作用于所述另一只耳朵的声像信号；H`＝L2＝R1，L2为第一声源作用于所述另一只耳朵的声像信号，R1为第二声源作用于所述一只耳朵的声像信号；S为原始声源信号。
在一种可能的实现方式中，还包括：
第一滤波输出单元，用于对所述第一输出信号进行滤波，输出滤波后的第一输出信号；
第二滤波输出单元，用于对所述第二输出信号进行滤波，输出滤波后的第二输出信号。
在一种可能的实现方式中，
所述第一缓冲单元包括：第一电解电容器、第一电阻器和第一运算放大器，其中所述第一电解电容器的负极端接收所述第一声源的音频信号，所述第一电解电容器的正极端连接所述第一电阻器的第一端和所述第一运算放大器的正极输入端，所述第一电阻器的第二端接地，所述第一运算放大器的负极输入端连接所述第一运算放大器的输出端，所述第一运算放大器的输出端输出所述第一信号；
所述第二缓冲单元包括：第二电解电容器、第二电阻器和第二运算放大器，其中所述第二电解电容器的负极端接收所述第二声源的音频信号，所述第二电解电容器的正极端连接所述第二电阻器的第一端和所述第二运算放大器的正极输入端，所述第二电阻器的第二端接地，所述第二运算放大器的负极输入端连接所述第二运算放大器的输出端，所述第二运算放大器的输出端输出所述第二信号。
在一种可能的实现方式中，所述减法器单元包括：
第三电阻器、第四电阻器、第五电阻器、第六电阻器和第三运算放大器，
其中，所述第三电阻器的第一端接收所述第一信号，第三电阻器的第二端连接第三运算放大器的负极输入端和第四电阻器的第一端，第四电阻器的第二端连接所述第三运算放大器的输出端；
所述第五电阻器的第一端接收所述第二信号，所述第五电阻器的第二端连接所述第六电阻器的第一端和所述第三运算放大器的正极输入端，所述第六电阻器的第二端接地；
所述第三运算放大器的输出端输出所述第三信号。
在一种可能的实现方式中，所述频率补偿单元包括：
第七电阻器、第四运算放大器、第八电阻器、第九电阻器、第十电阻器、第十一电阻器、第十二电阻器、第一电容器和第二电容器，
其中，第七电阻器的第一端接收所述第三信号，第七电阻器的第二端连接所述第四运算放大器的负极输入端、第八电阻器的第一端、第九电阻器的第一端以及第十电阻器的第一端；
所述第四运算放大器的正极输入端接地，所述第四运算放大器的输出端连接所述第八电阻器的第二端、第十一电阻器的第一端以及所述第二电容器的第一端，所述第四运算放大器的输出端输出所述环绕声信号；
所述第九电阻器的第二端、第十一电阻器的第二端以及第一电容器的第一端连接，第一电容器的第二端接地；
所述第十电阻器的第二端、第二电容器的第二端以及第十二电阻器的第一端连接，第十二电阻器的第二端接地。
在一种可能的实现方式中，所述环绕声调节单元为第一电位器，其中第一电位器的第一端接收所述环绕声信号，第二端接地，调节端输出所述第四信号。
在一种可能的实现方式中，所述第一加法器单元包括：第十三电阻器、第十四电阻器、第十五电阻器、第十六电阻器、第十七电阻器和第五运算放大器，
其中，所述第十三电阻器的第一端接收所述第二信号，第十四电阻器的第一端接收所述第一信号，所述第十三电阻器的第二端连接第十四电阻器的第二端、第十五电阻器的第一端以及所述第五运算放大器的正极输入端，所述第十五电阻器的第二端接地；
所述第十六电阻器的第一端连接第五运算放大器的负性输入端以及第十七电阻器的第一端，所述第十六电阻器的第二端接地，所述第十七电阻器的第二端连接第五运算放大器的输出端，第五运算放大器的输出端输出所述中置声道信号。
在一种可能的实现方式中，所述中置补偿单元为第二电位器，其中第二电位器的第一端接收所述中置声道信号，第二端接地，调节端输出所述第五信号。
在一种可能的实现方式中，所述第二加法器单元包括：第十八电阻器、第十九电阻器、第二十电阻器、第二十一电阻器以及第六运算放大器，
其中，所述第十八电阻器的第一端接收所述第一信号，第十九电阻器的第一端接收所述第五信号，第二十电阻器的第一端接收所述第四信号；
所述第十八电阻器的第二端连接第十九电阻器的第二端、第二十电阻器的第二端、第六运算放大器的负性输入端以及第二十一电阻器的第一端；
第六运算放大器的正性输入端接地；
第六运算放大器的输出端与第二十一电阻器的第二端连接，输出所述第一输出信号。
在一种可能的实现方式中，所述反相器单元包括：第二十二电阻器、第二十三电阻器以及第七运算放大器，
其中，第二十二电阻器的第一端接收所述第四信号，第二端连接第七运算放大器的负性输入端以及第二十三电阻器的第一端；
第七运算放大器的正性输入端接地；
第七运算放大器的输出端与第二十三电阻器的第二端连接，输出所述反相信号。
在一种可能的实现方式中，第三加法器单元包括第二十四电阻器、第二十五电阻器、第二十六电阻器、第二十七电阻器以及第八运算放大器，
其中，所述第二十四电阻器的第一端接收所述反相信号，第二十五电阻器的第一端接收所述第五信号，第二十六电阻器的第一端接收所述第二信号；
所述第二十四电阻器的第二端连接第二十五电阻器的第二端、第二十六电阻器的第二端、第八运算放大器的负性输入端以及第二十七电阻器的第一端；
第八运算放大器的正性输入端接地；
第八运算放大器的输出端与第二十七电阻器的第二端连接，输出所述第二输出信号。
在一种可能的实现方式中，
所述第一滤波输出单元包括：第二十八电阻器、第二十九电阻器、第三电容器以及第三电解电容器，其中，第二十八电阻器的第一端接收所述第一输出信号，第二十八电阻器的第二端连接所述第三电容器的第一端以及第三电解电容器的正极端，第三电容器的第二端接地，第三电解电容器的负极端连接第二十九电阻器的第一端，输出所述第三输出信号，第二十九电阻器的第二端接地；
所述第二滤波输出单元包括：第三十电阻器、第三十一电阻器、第四电容器以及第四电解电容器，其中，第三十电阻器的第一端接收所述第二输出信号，第三十电阻器的第二端连接所述第四电容器的第一端以及第四电解电容器的正极端，第四电容器的第二端接地，第四电解电容器的负极端连接第三十一电阻器的第一端，输出所述第四输出信号，第三十一电阻器的第二端接地。
本申请第二方面提供了一种平面音源装置，包括本申请第一方面提供的虚拟环绕声发声电路。
本申请第三方面提供了一种平面显示设备，包括本申请第二方面提供的平面音源装置。
本申请的有益效果如下：
本申请所述技术方案基于头部相关传输函数理论，结合时间差异和强度差异的声源定位模型，从物理声学的角度解决了人体结构特性决定的声源位置的函数，基于相应传输路径的技术原理设计了一种虚拟环绕声发声电路，实现了两通道环绕声系统的设计方案，可实现双声源平面显示设备的平面发声的环绕效果。进一步，集成了音调控制电路，可进行负反馈式音调控制，从而降低了频率失真、补偿了中频率的衰减。
附图说明
下面结合附图对本申请的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1示出虚拟环绕声源模型示意图。
图2示出本申请实施例提供的虚拟环绕声发声电路的结构示意图一。
图3示出本申请实施例提供的虚拟环绕声发声电路的结构示意图二。
具体实施方式
为了更清楚地说明本申请，下面结合优选实施例和附图对本申请做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本申请的保护范围。
本申请的一个实施例提供了一种虚拟环绕声发声电路，下面，先介绍本实施例为设计该虚拟环绕声发声电路所建立的基于耳间时间差理论的数学模型。
在虚拟空间听觉中，在某一方面增大耳间时间差能够使人脑感知声像的位置上向相应的方向发生偏移。对某一声道信号甲乙不同的延迟，将会在人脑中产生相应的声像位置变化。当耳间时间差(ITD，Interaural Time Difference)从0到0.6毫秒之间变化时，声像位置从大脑中心沿两耳间的轴向右移动，与真实空间听音中ITD的作用是一致的；当ITD在0.7毫秒到35毫秒之间时，声像位置不再继续向右移动，而是其形状会发生变化。
利用空间听觉模型和头部相关传输函数(HRTF)理论可以建立声源S的“像”信息：
HL＝K*TL，HR＝K*TR
其中，HL为左声道对声源信号S的响应，HR为右声道对声源信号S的响应，声源信号S也可称为原始声源信号；TL为声源对左耳的HRTF信号，TR为声源对右耳的HRTF信号；K为常数。
上述声源S的“像”信息的矩阵表示为：
Figure BDA0002530848220000071
其中，DL是最终到达左耳的信号，DR是最终到达右耳的信号。
依据上述模型，可通过两个扬声器建立虚拟环绕声源，如图1所示。
则，声像信息的公式如下：
Figure BDA0002530848220000072
其中，TLL为左声源对左耳的HRTF信号，TRL为右声源对左耳的HRTF信号，TLR为左声源对右耳的HRTF信号，TRR为右声源对右耳的HRTF信号，P为信号处理网络的传输矩阵，SV为虚拟声源信号。
进行公式变换可以得到如下关系式：
Figure BDA0002530848220000073
其中，[]-1的“-1”表示逆矩阵。
则，可以得到左虚拟环绕音信号SL为：
Figure BDA0002530848220000074
右虚拟环绕音信号SR为：
Figure BDA0002530848220000075
其中，SLL为左耳的左相关声道信号，SLR为左耳的右相关声道信号，SRL为右耳的左相关声道信号，SRR为右耳的右相关声道信号；L1为左声源作用于左耳的声像信号，L2为左声源作用于右耳的声像信号，R1为右声源作用于左耳的声像信号，R2为右声源作用于右耳的声像信号；LS为左声源声像信号，LR为右声源声像信号。
传输媒质在整个听音空间内均匀一致的情况下，在由左声源和右声源构成的双声源的中线位置上，对声波的响应具各向同性，即，满足TLL＝TRR，TRL＝TLR，因此，可以设TLL＝TRR＝T，TRL＝TLR＝T`。在左、右环绕音箱(或者说扬声器)相对于前方的两个音箱的中线对称，而且双耳具有同样的HRTF特性，则，满足L1＝R2，L2＝R1，因此，可以设L1＝R2＝H；L2＝R1＝H`。另外可知的是，LS＝L-R＝S，RS＝R-L＝-S，其中，L为左声源信号，R为右声源信号。所以，在前方两个音箱上得到的虚拟的左、右环绕音信号之和如下：
Figure BDA0002530848220000081
其中，
Figure BDA0002530848220000082
为2×2矩阵；
Figure BDA0002530848220000083
为由(H-H`)和(H`-H)组成的2×1矩阵。
推导可得：
Figure BDA0002530848220000084
Figure BDA0002530848220000085
由此，虚拟环绕声发声网络需要符合
Figure BDA0002530848220000086
或者说，虚拟环绕声发声电路的电路特征为
Figure BDA0002530848220000087
基于上述设计，如图2所示，本实施例提供的虚拟环绕声发声电路10包括：第一缓冲单元101、第二缓冲单元102、减法器103、第一加法器单元104、频率补偿单元105、中置补偿单元106、环绕声调节单元107、反相器单元108、第二加法器单元109和第三加法器单元110；
第一缓冲单元101，用于接收左声源的音频信号L，进行缓冲后输出左声源信号L；第二缓冲单元102，用于接收右声源的音频信号R，进行缓冲后输出右声源信号R；其中，左声源信号L和右声源信号R，分别为平面音源装置的左声源和右声源的普通双声道立体声音频信号：
减法器单元103，用于对右声源信号R和左声源信号L做减法运算，输出(R-L)信号；
第一加法器单元104，用于对右声源信号R和左声源信号L做加法运算，输出中置声道信号—(R+L)信号；
频率补偿单元105，用于对(R-L)信号进行频率补偿或者说频谱修正，输出环绕声信号—频率补偿后的(R-L)信号；
环绕声调节单元107，用于对环绕声信号进行调节，即，调节环绕声的分量，从而调节三维音场的空间感强度，输出调节后的环绕声信号—调节后的(R-L)信号；
中置补偿单元106，用于对(R+L)信号进行调节或者说中置补偿，即，即，调节中置声的强度，输出调节后的(R+L)信号；
反相器单元108，用于将调节后的环绕声信号进行反相或者说倒相，生成反相信号—调节后的(L-R)信号；
第二加法器单元109，用于对左声源信号L、调节后的(R-L)信号和调节后的(R+L)信号做加法运算，以进行混音，生成并输出左虚拟环绕音信号SL；
第三加法器单元110，用于对右声源信号R、调节后的(L-R)信号和调节后的(R+L)信号进行加法运算，以进行混音，生成并输出右虚拟环绕音信号SR。
在一些实施例中，如图2所示，虚拟环绕声发声电路10还包括：
第一滤波输出单元111，用于对左虚拟环绕音信号SL进行滤波，输出滤波后的左虚拟环绕音信号SL；
第二滤波输出单元112，用于对右虚拟环绕音信号SR进行滤波，输出滤波后的右虚拟环绕音信号SR。
如图2所示，本实施例提供的虚拟环绕声发声电路10中，各电路单元的连接关系如下：
第一缓冲单元101的输入端接入左声源信号L，第一缓冲单元101的输出端分别连接减法器单元103的第一输入端、第一加法器单元104的输入端和第二加法器单元109的输入端，以将左声源信号L缓冲后分别输出至减法器单元103、第一加法器单元104和第二加法器单元109，例如，将左声源信号L缓冲后均分成3路，分别输出至减法器单元103、第一加法器单元104和第二加法器单元109；
第二缓冲单元102的输入端接入右声源信号R，第二缓冲单元102的输出端分别连接减法器单元103的第二输入端、第一加法器单元104的输入端和第三加法器单元110的输入端，以将右声源信号R缓冲后分别输出至减法器单元103、第一加法器单元104和第三加法器单元110，例如，将左声源信号L缓冲后均分成3路，分别输出至减法器单元103、第一加法器单元104和第三加法器单元110；
减法器单元101的输出端连接频率补偿单元105的输入端；频率补偿单元105的输出端连接环绕声调节单元107的输入端；环绕声调节单元107的输出端分别连接第二加法器单元109的输入端和反相器单元108的输入端；反相器单元108的输出端连接第三加法器单元110的输入端；
第一加法器单元104的输出端连接中置补偿单元106的输入端；中置补偿单元106的输出端分别连接第二加法器单元109的输入端和第三加法器单元110的输入端。
第二加法器109的输出端的输出端连接第一滤波输出单元111的输入端，第一滤波输出单元111的输出端作为左虚拟环绕音信号SL的输出端；
第三加法器110的输出端连接第二滤波输出单元112的输入端，第二滤波输出单元112的输出端作为右虚拟环绕音信号SR的输出端。
由此，本实施例提供的虚拟环绕声发声电路10，可根据普通双声道立体声音频信号，生成并输出包含环绕声信息和中置声信息的左虚拟环绕音信号SL和右虚拟环绕音信号SR。
可理解的是，在第一缓冲单元101的输入端接入右声源信号R，第二缓冲单元102的输入端接入左声源信号L时，本实施例提供的虚拟环绕声发声电路10也可生成并输出包含环绕声信息和中置声信息的左虚拟环绕音信号SL和右虚拟环绕音信号SR。
如图3所示，在一些实施例中，第一缓冲单元101包括：第一电解电容器C1、第一电阻器R1和第一运算放大器IC1-1，其中第一电解电容器C1的负极端接收左声源的音频信号L，第一电解电容器C1的正极端连接第一电阻器R1的第一端和第一运算放大器IC1-1的正极输入端，第一电阻器R1的第二端接地，第一运算放大器IC1-1的负极输入端连接第一运算放大器IC1-1的输出端，第一运算放大器IC1-1的输出端输出左声源信号L；
第二缓冲单元102包括：第二电解电容器C2、第二电阻器R2和第二运算放大器IC1-2，其中第二电解电容器C2的负极端接收右声源的音频信号R，第二电解电容器C2的正极端连接第二电阻器R2的第一端和第二运算放大器IC1-2的正极输入端，第二电阻器R2的第二端接地，第二运算放大器IC1-2的负极输入端连接第二运算放大器IC1-2的输出端，第二运算放大器IC1-2的输出端输出右声源信号R。
其中，第一运算放大器IC1-1和第二运算放大器IC1-2分别构成电压跟随器。
如图3所示，在一些实施例中，减法器单元103包括：
第三电阻器R3、第四电阻器R4、第五电阻器R5、第六电阻器R6和第三运算放大器IC2-1，
其中，第三电阻器R3的第一端接收左声源信号L，第三电阻器R3的第二端连接第三运算放大器IC2-1的负极输入端和第四电阻器R4的第一端，第四电阻器R4的第二端连接第三运算放大器IC2-1的输出端；
第五电阻器R5的第一端接收右声源信号R，第五电阻器R5的第二端连接第六电阻器R6的第一端和第三运算放大器IC2-1的正极输入端，第六电阻器R6的第二端接地；
第三运算放大器IC2-1的输出端输出(R-L)信号。
如图3所示，在一些实施例中，频率补偿单元105包括：
第七电阻器R7、第四运算放大器IC3-1、第八电阻器R8、第九电阻器R9、第十电阻器R10、第十一电阻器R11、第十二电阻器R12、第一电容器C3和第二电容器C4，
其中，第七电阻器R7的第一端接收(R-L)信号，第七电阻器R7的第二端连接第四运算放大器IC3-1的负极输入端、第八电阻器R8的第一端、第九电阻器R9的第一端以及第十电阻器R10的第一端；
第四运算放大器IC3-1的正极输入端接地，第四运算放大器IC3-1的输出端连接第八电阻器R8的第二端、第十一电阻器R11的第一端以及第二电容器C4的第一端，第四运算放大器IC3-1的输出端输出环绕声信号—频率补偿后的(R-L)信号；
第九电阻器R9的第二端、第十一电阻器R11的第二端以及第一电容器C3的第一端连接，第一电容器C3的第二端接地；
第十电阻器R10的第二端、第二电容器C4的第二端以及第十二电阻器R12的第一端连接，第十二电阻器R12的第二端接地。
由此，频率补偿单元105为由低通滤波与高通滤波构成的有源频率补偿电路。
如图3所示，在一些实施例中，环绕声调节单元107为第一电位器RP1，其中第一电位器RP1的第一端接收环绕声信号，第二端接地，调节端输出调节后的环绕声信号—调节后的(R-L)信号。
如图3所示，在一些实施例中，第一加法器单元104包括：第十三电阻器R13、第十四电阻器R14、第十五电阻器R15、第十六电阻器R16、第十七电阻器R17和第五运算放大器IC2-2，
其中，第十三电阻器R13的第一端接收右声源信号R，第十四电阻器R14的第一端接收左声源信号L，第十三电阻器R13的第二端连接第十四电阻器R14的第二端、第十五电阻器R15的第一端以及第五运算放大器IC2-2的正极输入端，第十五电阻器R15的第二端接地；
第十六电阻器R16的第一端连接第五运算放大器IC2-2的负性输入端以及第十七电阻器R17的第一端，第十六电阻器R16的第二端接地，第十七电阻器R17的第二端连接第五运算放大器IC2-2的输出端，第五运算放大器IC2-2的输出端输出中置声道信号—(R+L)信号。
如图3所示，在一些实施例中，中置补偿单元106为第二电位器RP2，其中第二电位器RP2的第一端接收中置声道信号，第二端接地，调节端输出调节后的(R+L)信号。
如图3所示，在一些实施例中，第二加法器单元109包括：第十八电阻器R18、第十九电阻器R19、第二十电阻器R20、第二十一电阻器R21以及第六运算放大器IC4-1，
其中，第十八电阻器R18的第一端接收左声源信号L，第十九电阻器R19的第一端接收调节后的(R+L)信号，第二十电阻器R20的第一端接收调节后的(R-L)信号；
第十八电阻器R18的第二端连接第十九电阻器R19的第二端、第二十电阻器R20的第二端、第六运算放大器IC4-1的负性输入端以及第二十一电阻器R21的第一端；
第六运算放大器IC4-1的正性输入端接地；
第六运算放大器IC4-1的输出端与第二十一电阻器R21的第二端连接，输出左虚拟环绕音信号SL。
如图3所示，在一些实施例中，反相器单元108包括：第二十二电阻器R22、第二十三电阻器R23以及第七运算放大器IC3-2，
其中，第二十二电阻器R22的第一端接收调节后的(R-L)信号，第二端连接第七运算放大器IC3-2的负性输入端以及第二十三电阻器R23的第一端；
第七运算放大器IC3-2的正性输入端接地；
第七运算放大器IC3-2的输出端与第二十三电阻器R23的第二端连接，输出反相信号—调节后的(L-R)信号。
如图3所示，在一些实施例中，第三加法器单元110包括第二十四电阻器R24、第二十五电阻器R25、第二十六电阻器R26、第二十七电阻器R27以及第八运算放大器IC4-2，
其中，第二十四电阻器R24的第一端接收调节后的(L-R)信号，第二十五电阻器R25的第一端接收调节后的(R+L)信号，第二十六电阻器R26的第一端接收右声源信号R；
第二十四电阻器R24的第二端连接第二十五电阻器R25的第二端、第二十六电阻器R26的第二端、第八运算放大器IC4-2的负性输入端以及第二十七电阻器R27的第一端；
第八运算放大器IC4-2的正性输入端接地；
第八运算放大器IC4-2的输出端与第二十七电阻器R27的第二端连接，输出右虚拟环绕音信号SR。
如图3所示，在一些实施例中，
第一滤波输出单元111包括：第二十八电阻器R28、第二十九电阻器R29、第三电容器C5以及第三电解电容器C6，其中，第二十八电阻器R28的第一端接收左虚拟环绕音信号SL，第二十八电阻器R28的第二端连接第三电容器C5的第一端以及第三电解电容器C6的正极端，第三电容器C5的第二端接地，第三电解电容器C6的负极端连接第二十九电阻器R29的第一端，输出滤波后的左虚拟环绕音信号SL，第二十九电阻器R29的第二端接地；
第二滤波输出单元112包括：第三十电阻器R30、第三十一电阻器R31、第四电容器C7以及第四电解电容器C8，其中，第三十电阻器R30的第一端接收右虚拟环绕音信号SR，第三十电阻器R30的第二端连接第四电容器C7的第一端以及第四电解电容器C8的正极端，第四电容器C7的第二端接地，第四电解电容器C8的负极端连接第三十一电阻器R31的第一端，输出滤波后的右虚拟环绕音信号SR，第三十一电阻器R31的第二端接地。
本实施例提供的虚拟环绕声发声电路，基于头部相关传输函数(HRTF，HeadRelated Transfer Function)理论，结合时间差异和强度差异的声源定位模型，从物理声学的角度解决了人体结构特性决定的声源位置的函数，基于相应传输路径的技术原理设计了一种虚拟环绕声发声电路，实现了两通道环绕声系统的设计方案，可实现双声源平面显示设备的平面发声的环绕效果。进一步，本实施例提供的虚拟环绕声发声电路集成了音调控制电路，可进行负反馈式音调控制，从而降低了频率失真、补偿了中频率的衰减。并且，本实施例提供的虚拟环绕声发声电路，利用混响(Reverberant to direct)能够对距离信息提供丰富的信号，可克服单纯的头部相关传输函数无法对声源距离进行定位的问题。可实现环绕声并且可确定音源位置的音场。
本申请的另一个实施例提供了一种平面音源装置，包括上述虚拟环绕声发声电路，还包括左声源和右声源，例如在水平方向上对称设置的左扬声器和右扬声器，左扬声器用于输出左虚拟环绕音信号SL，右扬声器用于输出右虚拟环绕音信号SR。
本申请的另一个实施例提供了一种平面显示设备，包括上述平面音源装置。基于平面音源装置中的虚拟环绕声发声电路，本实施例提供的平面显示设备可实现一种显示屏发声系统，可利用面音源或线音源实现环绕立体声并且具有位置信号的声场。
本实施例中，平面显示设备可以为电视机、大尺寸拼接屏、显示器、手机、平板电脑、笔记本电脑、导航仪等任何具有显示及音频播放功能的产品或部件，本实施例对此不做限定。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
还需要说明的是，在本申请的描述中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
显然，本申请的上述实施例仅仅是为清楚地说明本申请所作的举例，而并非是对本申请的实施方式的限定，对于本领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本申请的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本申请的保护范围之列。

Claims (15)

1.一种平面音源装置的虚拟环绕声发声电路，所述平面音源装置包括第一声源和第二声源，其特征在于，所述虚拟环绕声发声电路包括：
第一缓冲单元，用于接收所述第一声源的音频信号并输出第一信号；
第二缓冲单元，用于接收所述第二声源的音频信号并输出第二信号；
减法器单元，用于对所述第一信号和第二信号做减法运算，输出第三信号；
第一加法器单元，用于对所述第一信号和第二信号做加法运算，输出中置声道信号；
频率补偿单元，用于对所述第三信号进行频率补偿，输出环绕声信号；
环绕声调节单元，用于对所述环绕声信号进行调节，输出第四信号；
中置补偿单元，用于对所述中置声道信号进行调节，输出第五信号；
第二加法器单元，用于对所述第一信号、第四信号和第五信号做加法运算，输出第一输出信号；
反相器单元，用于将所述第四信号进行反相，生成反相信号；
第三加法器单元，用于对所述第二信号、第五信号和反相信号做加法运算，输出第二输出信号。
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，
所述第一输出信号为
Figure FDA0002530848210000011
所述第二输出信号为
Figure FDA0002530848210000012
其中，K为常数；T＝TLL＝TRR，TLL为第一声源对声音接收者的两只耳朵中的一只耳朵的头部相关传输函数信号，TRR为第二声源对另一只耳朵的头部相关传输函数信号；T`＝TRL＝TLR，TRL为第二声源对所述一只耳朵的头部相关传输函数信号，TLR为第一声源对所述另一只耳朵的头部相关传输函数信号；H＝L1＝R2，L1为第一声源作用于所述一只耳朵的声像信号，R2为第二声源作用于所述另一只耳朵的声像信号；H`＝L2＝R1，L2为第一声源作用于所述另一只耳朵的声像信号，R1为第二声源作用于所述一只耳朵的声像信号；S为原始声源信号。
3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，还包括：
第一滤波输出单元，用于对所述第一输出信号进行滤波，输出滤波后的第一输出信号；
第二滤波输出单元，用于对所述第二输出信号进行滤波，输出滤波后的第二输出信号。
4.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，
所述第一缓冲单元包括：第一电解电容器、第一电阻器和第一运算放大器，其中所述第一电解电容器的负极端接收所述第一声源的音频信号，所述第一电解电容器的正极端连接所述第一电阻器的第一端和所述第一运算放大器的正极输入端，所述第一电阻器的第二端接地，所述第一运算放大器的负极输入端连接所述第一运算放大器的输出端，所述第一运算放大器的输出端输出所述第一信号；
所述第二缓冲单元包括：第二电解电容器、第二电阻器和第二运算放大器，其中所述第二电解电容器的负极端接收所述第二声源的音频信号，所述第二电解电容器的正极端连接所述第二电阻器的第一端和所述第二运算放大器的正极输入端，所述第二电阻器的第二端接地，所述第二运算放大器的负极输入端连接所述第二运算放大器的输出端，所述第二运算放大器的输出端输出所述第二信号。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的电路，其特征在于，所述减法器单元包括：
第三电阻器、第四电阻器、第五电阻器、第六电阻器和第三运算放大器，
其中，所述第三电阻器的第一端接收所述第一信号，第三电阻器的第二端连接第三运算放大器的负极输入端和第四电阻器的第一端，第四电阻器的第二端连接所述第三运算放大器的输出端；
所述第五电阻器的第一端接收所述第二信号，所述第五电阻器的第二端连接所述第六电阻器的第一端和所述第三运算放大器的正极输入端，所述第六电阻器的第二端接地；
所述第三运算放大器的输出端输出所述第三信号。
6.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述频率补偿单元包括：
第七电阻器、第四运算放大器、第八电阻器、第九电阻器、第十电阻器、第十一电阻器、第十二电阻器、第一电容器和第二电容器，
其中，第七电阻器的第一端接收所述第三信号，第七电阻器的第二端连接所述第四运算放大器的负极输入端、第八电阻器的第一端、第九电阻器的第一端以及第十电阻器的第一端；
所述第四运算放大器的正极输入端接地，所述第四运算放大器的输出端连接所述第八电阻器的第二端、第十一电阻器的第一端以及所述第二电容器的第一端，所述第四运算放大器的输出端输出所述环绕声信号；
所述第九电阻器的第二端、第十一电阻器的第二端以及第一电容器的第一端连接，第一电容器的第二端接地；
所述第十电阻器的第二端、第二电容器的第二端以及第十二电阻器的第一端连接，第十二电阻器的第二端接地。
7.根据权利要求1或6所述的电路，其特征在于，所述环绕声调节单元为第一电位器，其中第一电位器的第一端接收所述环绕声信号，第二端接地，调节端输出所述第四信号。
8.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述第一加法器单元包括：第十三电阻器、第十四电阻器、第十五电阻器、第十六电阻器、第十七电阻器和第五运算放大器，
其中，所述第十三电阻器的第一端接收所述第二信号，第十四电阻器的第一端接收所述第一信号，所述第十三电阻器的第二端连接第十四电阻器的第二端、第十五电阻器的第一端以及所述第五运算放大器的正极输入端，所述第十五电阻器的第二端接地；
所述第十六电阻器的第一端连接第五运算放大器的负性输入端以及第十七电阻器的第一端，所述第十六电阻器的第二端接地，所述第十七电阻器的第二端连接第五运算放大器的输出端，第五运算放大器的输出端输出所述中置声道信号。
9.根据权利要求1或8所述的电路，其特征在于，所述中置补偿单元为第二电位器，其中第二电位器的第一端接收所述中置声道信号，第二端接地，调节端输出所述第五信号。
10.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述第二加法器单元包括：第十八电阻器、第十九电阻器、第二十电阻器、第二十一电阻器以及第六运算放大器，
其中，所述第十八电阻器的第一端接收所述第一信号，第十九电阻器的第一端接收所述第五信号，第二十电阻器的第一端接收所述第四信号；
所述第十八电阻器的第二端连接第十九电阻器的第二端、第二十电阻器的第二端、第六运算放大器的负性输入端以及第二十一电阻器的第一端；
第六运算放大器的正性输入端接地；
第六运算放大器的输出端与第二十一电阻器的第二端连接，输出所述第一输出信号。
11.根据权利要求1或10所述的电路，所述反相器单元包括：第二十二电阻器、第二十三电阻器以及第七运算放大器，
其中，第二十二电阻器的第一端接收所述第四信号，第二端连接第七运算放大器的负性输入端以及第二十三电阻器的第一端；
第七运算放大器的正性输入端接地；
第七运算放大器的输出端与第二十三电阻器的第二端连接，输出所述反相信号。
12.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，第三加法器单元包括第二十四电阻器、第二十五电阻器、第二十六电阻器、第二十七电阻器以及第八运算放大器，
其中，所述第二十四电阻器的第一端接收所述反相信号，第二十五电阻器的第一端接收所述第五信号，第二十六电阻器的第一端接收所述第二信号；
所述第二十四电阻器的第二端连接第二十五电阻器的第二端、第二十六电阻器的第二端、第八运算放大器的负性输入端以及第二十七电阻器的第一端；
第八运算放大器的正性输入端接地；
第八运算放大器的输出端与第二十七电阻器的第二端连接，输出所述第二输出信号。
13.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，
所述第一滤波输出单元包括：第二十八电阻器、第二十九电阻器、第三电容器以及第三电解电容器，其中，第二十八电阻器的第一端接收所述第一输出信号，第二十八电阻器的第二端连接所述第三电容器的第一端以及第三电解电容器的正极端，第三电容器的第二端接地，第三电解电容器的负极端连接第二十九电阻器的第一端，输出所述第三输出信号，第二十九电阻器的第二端接地；
所述第二滤波输出单元包括：第三十电阻器、第三十一电阻器、第四电容器以及第四电解电容器，其中，第三十电阻器的第一端接收所述第二输出信号，第三十电阻器的第二端连接所述第四电容器的第一端以及第四电解电容器的正极端，第四电容器的第二端接地，第四电解电容器的负极端连接第三十一电阻器的第一端，输出所述第四输出信号，第三十一电阻器的第二端接地。
14.一种平面音源装置，其特征在于，包括权利要求1-13中任一项所述的电路。
15.一种平面显示设备，其特征在于，包括权利要求14所述的平面音源装置。
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