CN1177433A - 家庭影院环绕声扬声器系统 - Google Patents

家庭影院环绕声扬声器系统 Download PDF

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威廉·F·克拉克
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Abstract

一种用于逼真地重放声音,特别是基于具有对话和效果并与伴随视频图像有关的立体声信号的声音的装置(10)。该装置包括位于视频图像附近的前扬声器(20),用于根据音频信号的分量左和右声道信号(L+R)的相加信号提供声输出。后扬声器(26)位于观看区的后面并根据左和右声道之间的差信号,(L－R)或(R－L)提供声输出。左和右扬声器(22和24)位于相应的观看区的左侧和右侧。左和右声道扬声器(22和24)在一实施例重放相应的音频信号的左和右声道而在第二实施例重放差信号,(L－βR)或(R－βL),这里β为可以在零和单位之间变化或固定的值的增益。限带到左和右扬声器(22和24)的输出来充分滤出小于预定阈值的频率分量。也可以提供低音扬声器(18)来输出(L+R)相加信号的低频分量。输入到前扬声器的(L+R)相加信号有助于将对话定位到视频图像。(L－βR)或(R－βL)差信号充分移取对话声以使侧面和后扬声器输出主要包括背景声和环绕声效果。限带左和右扬声器还有助于将对话定位到视频图像。可替换地,在另一实施例,可以将单声道信号应用到该系统的至少一个实施例以产生空间增强的环绕声效果。

Description

家庭影院环绕声扬声器系统
本发明一般涉及立体声的重放，尤其涉及与视频图像有关的立体声重放，由此将对话定位到视频图像和背景并且以使收听者沉浸于逼真的，三维声场的方式重放音响效果。
过去，为获得高保真声音重放已开发多种单声道和立体声系统。最初的结果是将高保真的概念限制在重放单声道音频信号。这些早期的努力集中于制造满足如频率响应，失真和动态范围这样的可测量声学特性定义的性能指标的扬声器音箱。包括一个具有一个或多个声换能器和交叉网络的扬声器用于重放可听度的全频范围。作为这样的多路换能器和交叉配置的一个实例，一个三路扬声器设计包括重放低频的低音扬声器换能器，重放中频的中频段换能器，和重放高频的高频扬声器换能器。
上述一般的交叉网络混合扬声器换能器的声音输出以获得从一个换能器的声音输出到另一个换能器的平滑过渡为特征的良好的音调平衡。实现这一要求的一个方法是对称交叉网络，该网路起一个滤波器的作用，当通过过渡区频率增加时其保证一换能器的向应下降为重放声音的相邻高频带的伴随换能器的响应增加的镜像。这种设计方法的适当实施要求换能器和交叉网络的组合不引入在一个扬声器音箱内容纳多重换能器而可能产生的频率响应不规则性或相位消除效果导致的音响人为现象(不自然的音质)。
在单声道音频信号和三路交叉网络的高保真的早期努力最终转向立体声重放。早期的立体声系统使用一对相同的，立体分布高保真度的扬声器重放两声道音频信号。这种两个扬声器音箱的立体分布是立体声重放概念的基础。当从这对扬声器输出的声音融入感觉为声音的水平全景的立体声象时产生立体声象。这种声音的全景为收听者创造一个覆盖两个扬声器位置之间的空间的立体声象。为位于两个扬声器之间的轴线上并垂直于扬声器的平面的收听者产生适当的立体声配置。
在立体声系统使用的多数扬声器沿从扬声器到接收者的直接路径发射声音，将其称为直接辐射。为展宽立体声象，设计者使用了辐射直接和反射声组合的扬声器对。这样的配置在两个扬声器之间的空间之外扩展了立体声象。
一些同时期的立体声系统设计采用三件副辅助扬声器系统，其中一个副-低音扬声器低音单元和一对辅助扬声器的组合取代上述的一对常规的全频扬声器。在这样的三件扬声器系统中，辅助扬声器重放中和高频声音的宽频谱，而低音单元仅重放极低频率的声音。与传统的大立体声扬声器的箱体相比，将低音重放限制到副低音扬声器单元允许辅助扬声器具有相对较小的尺寸，传统的大立体声扬声器箱体的大尺寸由获得良好低音响应所必须的大换能器和音箱所限定。与较传统的全频扬声器音箱对相比，许多消费者喜欢这种较小的辅助扬声器配置。低音单元可设置在视觉之外，并且辅助扬声器更易于与室内装饰协调。然而，其他的消费者仍将这种有点较小的辅助扬声器箱体视为难看的并且以不引人注目方式难于并入室内设置。
尽管甚至通过最复杂的系统提供在整个音质上的改进，然而无论是一对立体声扬声器还是三件副辅助系统，许多消费者认为同时代的声音系统缺乏与现场声音有关的声波真实性的感觉。在满足与频率响应，失真，和动态范围有关的定量声学性能指标时，从定性角度看，每个声音重放系统能够从主观上唤起收听者在宽范围内的声波真实性的感觉。也已经发现一些确定为使声音较真实的系统，这些系统在重放声音时产生宽敞的感觉。这种确定提供了在声学领域延伸发展的基础，以此获得重放声音的增强空间质量，同时避免可能有损于全部声音感受的声音人工现象的引入。
上述的三件副辅助扬声器系统扩展了空间分布如一对立体声扬声器这样的扬声器部件的概念。通过在收听环境内空间分布用于重放声音的具体数目的点源来进一步增加可感觉的宽敞度仍能进一步扩展该概念。尽管增加空间分布的声音的点源的重数能提高宽敞度的感觉，它也能产生缺乏真实性的夸张的，过分的空间显示。这样不自然的声音重放常常使收听者经历声疲劳。这样，增强的宽敞度必须与所得到声场的可感觉的声真实性平衡来完全满足收听者。
该平衡对于家庭影院声音系统尤其重要，该应用的声要求与立体声音乐的声音重放的声要求不同。家庭影院声音系统的主要目标是(1)根据在声迹中捕获的背景和音响效果音频信号建立可令人信服的环绕声声环境；(2)在观看者前方保持声音的立体声象全景；和(3)重放对于室内的全部观看者保持定位到视频屏幕的对话。本质上，当收听者沉浸于具有感觉为与视频屏幕上的视觉显示有关的真实性的三维空间质量的声场时产生满意的声性能。
重放家庭影院声音的初始努力包括将一对传统的扬庭声器放置在位于中央的视频显示的两侧。这样的系统改进包括在一般电视机内的扬声器的声音。然而，至少有两个原因使这样系统的性能在市场是令人不能接受的。首先，位于离开两个扬声器之间的中心线的收听者将不能把对话定位到屏幕(即，感觉对话完全来自屏幕)。对话一般在左和右声道信号内被平等地记录。对于位于扬声器之间的中心线的一个收听者对话的定位是两个扬声器之间的等距离点。作为离开中心线的一个收听者，他将靠近一个扬声器而远离另一个扬声器。对话的定位将移向第一到达信号产生的方向。这将是最接近的扬声器。当收听者离开轴线时对话在附近的扬声器消失。对于离开轴线的收听者对话的定位将从视频图像的位置被替换，对于离开轴线的收听者将破坏实际说出在屏幕上字符的幻觉。第二，位于视觉显示两侧的一对立体声扬声器将声场限制到收听者前面的空间，扬声器的平面之内。这样，不存在沉浸其中的感觉-在收听者的侧面或后面以及前面发生声现象的感觉。
为补救这些缺陷已设计了很多系统。例如，由Hafler提出的美国专利No.3,697,692讨论使用背景-复原技术。Hafler利用这样的事实，即环绕声信息实际存在于全部的立体声音频信号，无论是音乐录音还是视频节目的声迹材料，都能被复原。从获得的实质上仅剩下信号的背景部分的左和右声道之间的差信号(L-R)产生复原。由设置在听音室后部的扬声器重放的左减右(L-R)差信号提供复原的环绕声信息。
早期家庭影院声音系统的另一个改进是增加一个附加的中央声道来重放左加右(L+R)相加信号以提高对话声音重放的质量。与上述的背景复原扬声器类似，中央声道与重放左减右(L-R)差信号的后环绕声扬声器组合。由Dolby实验室以DOLBY SURROUND的名称已开发了这样系统的一个实例。
如DOLBY SURROUND系统所体现的，对于离开轴线的收听者重放(L+R)信号的中央扬声器改进了所期望的对话的定位效果。然而，对于离开轴线的收听者(L+R)中央声道重放不能完全解决听觉和视觉图像之间移位的问题。因为象DOLBY SURROUND这样的无源解码方案仅能够获得3dB的最大相邻声道分离(在这里相邻声道定义为中央和右，中央和左，左和环绕声，右和环绕声)，这些系统仍会发生对话的定位误差(和在相加信号中编码的其他信息)。对于遍布一个一般的听音室的全部收听位置，在中央声道的对话和在左及右声道的对话之间电平的3dB差值不足以将定位限制到中央声道扬声器的位置。对于离开轴线的收听者定位仍将移向附近的扬声器。对话消失到附近的扬声器对于全部已有技术的无源解码系统是共同的。
在DOLBY SURROUND系统的另一个替换方案中，由Holbrook提出的美国专利No.4,612,663提出的T-结构排列提供无源解码立体声信号的环绕声。T-结构包括重放相应左和右信号的左和右扬声器，重放位于中间的及左和右扬声器的平面内的差(L-R)信号的第三扬声器，和重放位于收听者后面的差信号的第四扬声器。然而，这种方法在立体声信号暂时具有突出的左或右声道能量的情况下不能保持合理的声象并且也不能防止对话从附近的左或附近的右扬声器发散出的感觉。
在由Short等人提出的美国专利No.5,027,403可以发现使用(L-R)和(R-L)差信号的另一系统。Short讨论了使用前向左和右声道来沿收听者的方向提供声音输出。Short也讨论从视频观看区的一般平面向后引导(L+R)低音信号。Short还讨论了从视频图像的一般邻近区向后或向侧面引导(L-R)和(R-L)信号。然而，Short带来从扬声器发散出的声音逸出视频图像的缺陷。这样实质上平面声音辐射不能充分提供背景和环绕声效果。
在Polk提出的/美国专利No.4,497,064能够发现具有基本以平面结构而设置的扬声器的系统的另一实例。Polk也讨论了设置主左和右扬声器及设置在主扬声器附近的附加副-扬声器，以便在立体声和期间提供给收听者一个扩展的声象。然而，Polk坚持特定的，限制系统的要求，包括扬声器应与收听者等距离以保证声音在预定的时间间隔到达收听者。Polk还讨论高通滤波主扬声器信号的相反型式以便从对侧的副-扬声器输出。高通滤波取消对侧主扬声器分量，否则其可能在滤波的一侧到达收听者的耳边。然而，高通滤波器不是以取消低频分量来将语音信息的定位保持到视频图像为目的。Polk还特别要求全部的系统扬声器保持在位于实质上相同的平面内并沿收听者的方向辐射。对于离开轴线的收听者，Polk的系统也不能将平等地记录在左和右声道的节目材料的定位保持在两个扬声器之间的中心区。对于离开轴线的收听者这些信号的定位将移向附近的扬声器。
非平面扬声器结构的实例包括由Norgaard提出的美国专利No.4,443,889。Norgaard讨论使用左前扬声器和右前扬声器来重放相应左和右声道立体声信号。Norgaard还讨论使用(L-R)差信号通过后扬声器来产生一背景信号。然而，在其他情况下，Norgaard未考虑组合(L+R)相加信号通过中央扬声器来较好地将对话定位在视频图像。
由Holl提出的美国专利No.5,181,247讨论关于使用(L-R)和(R-L)差信号的类似概念。然而，Holl未说明如何使用一个单独的扬声器输出(L+R)相加信号。Holl也未说明频带限制输入到背景扬声器的信号。
由Klayman提出的美国专利No.4,819,269讨论根据相加信号以限制扩散模式辐射声音而根据差信号以加大扩散模式辐射声音。辐射的信号/进行声组合以改进收听区域内的立体声。然而，Klayman特别要求特定的，加大扩散的号角形扬声器或多个换能器阵列来获得所述期望的效果。更进一步，Klayman未讨论从任何一个扬声器的输出除去声能量的主频范围以便较好地将对话定位到中央扬声器。
其他的环绕声类型的系统为改进左，中央，右和环绕声道的每一个之间的明显分离使用复杂的信号处理。现在使用的最常见的这种类型系统是DOLBY PRO-LOGIC解码系统。该系统改进了前述的许多已有技术无源解码系统的基本问题的解决方法。有源电子电路用于解码矩阵编码的音频信号，引入时间延迟，并通过自动增益控制电路建立声道之间的控制。然而，因为DOLBY PRO-LOGIC要求最小量的四个分离放大声道，改进的性能事实上需要较大的花费。
另外，通过它们实质特点看，有源电子信号处理系统在其响应中可能引入声音人工现象(一种能够损坏真实性感觉的不自然的音质)。从改变从一信号除去的相邻声道信号量的有源控制电路产生DOLBY PRO-LOGIC系统中的这种形式的人工现象。例如，当出现对话并希望其定位到中央时，从左和右声道信号除去中央声道信号以便从这些声道移去对话能量。这种可变减去正动态改变声道分离以便沿特定方向保持主要定位。收听者常常可以听见象对话进入或离开屏幕一样的背景(其在音频-视频显示中创造环境)产生和消失。伴随对话的引入和中止的背景的消失和产生会分散收听者的注意力并证明是这种特定的有源电子方法用于家庭影院声重放的一个明显的缺陷。
DOLBY PRO-LOGIC的另一个缺陷是其仅能使用编码节目材料正常工作。当解码器以未确定的方式控制定位时，未编码材料，或在某种程度上已降低品质的材料能够干扰逻辑电路并发生奇怪的，极端的空间效果。有源DOLBY PRO-LOGIC解码系统的另一主要缺陷包括其对于消费者而言的高费用和使消费者不易安装及正确使用该系统的其固有的复杂性。
近来，已转向寻求简单，价廉，无源环绕声系统。Harrison提出的美国专利No.5,386,473描述了这样系统的一个实例。Harrison提出使用变压器，无源解码要求进一步放大的线路电平立体声电视输出信号以产生驱动气扬声器所必须的高电平信号。变压器接收输入的左和右声道信号并提供左前，右前，左后(L-R)，右后(R-L)，中央(L+R)，和副-低音扬声器声道。Harrison籍助变换低电平信号特别解决由使用连接到高电平放大器输出端的扬声器而产生的感觉问题以获得环绕声效果。然而，Harrison提出在高电平信号令人满意地操作无源环绕声系统的不足。本发明特别涉及使用高电平信号来提供环绕声，同时减轻Harrison讨论的关于高电平系统的上述问题，例如，大功率部件的费用，平衡问题，和类似问题。
其他关于无源解码最近的努力包括由Dynaco制造的QD-1系列II解码器。QD-1系列II解码器接收来自立体声放大器的信号。然后解码器产生四(或五)个信号-两个前扬声器，两个后扬声器，和一个可选的中央声道扬声器。第二个，类似的解码器是由Chose Technologies制造的HTS-1解码器。与QD-1类似，Chase解码器接收来自放大器的信号，然后产生用于一对前和后扬声器的信号。Chase解码器也产生用于可选的，放大中央声道扬声器的信号。
后两个无源解码器具有两个主要的缺陷。首先，用于为中央声道产生(L+R)信号的电阻网络消耗能量，这样需要一立体声放大器或足够大的功率的接收机来克服这种能量损失。最好提供一系统，其中该系统的全部扬声器由相对较小功率的放大器驱动，例如在电视或便携式话筒吊杆箱所发现的，其中在信号相加电阻网络未浪费功率。在其中一个前述系统中，为产生要求的将对话定位保持在中央扬声器的物理位置必须驱动中央声道扬声器。第二，因为确定量的(L+R)信号反馈到后环绕声扬声器，由于对话从后环绕声扬声器逸出会发生人工现象，这样就影响要求的背景效果的真实性。
于是，存在对于这样的家庭影院环绕声扬声器系统的要求，即使用相对简单，无源电子器件进行操作以限制其费用，这样就提供了以合理的费用而具有广大市场前景的系统。这些系统尤其重要的是它们展现一个一致的背景声场的需要性同时对于收听和观看区内的全部位置保持将对话定位到视频图像。对话和视觉图像也最好在视频图像一致并且它们最好沿特定扬声器的方向不互相移位。
另外，音频设计者将基本的和特定的注意力转向设计能够重放立体声信号的左和右声道音频信号以产生三维环绕声音响效果的扬声器系统。然而，音频设计者大大忽略了单声道音响市场。许多消费者仍然，拥有仅输出单一的单音声道，而不是立体声信号的左和右声道分量的单声道电视机。这使得目前拥有单声道电视的消费者收听仅从电视机位置逸出的声音。此外，尽管继续讨论AM立体声并且AM立体声可能被几个受限制的台使用，大多数的AM广播继续为单声道。最后，许多在电视，UCR，电缆，卫星，和其他立体声音频/视频信号传输系统可能的节目具有单声道声迹。
一些立体声和家庭影院音频/视频接收机将信号处理技术应用到单声道声音信号以产生模拟立体声或增强的空间音响效果。这样的信号处理一般包含附加的和复杂的相移，滤波，和数字信号处理电路。这样消费者必须负担购买这样的接收机，环绕声解码器，或其他声音处理电子设备和适当的扬声器网络的费用以便从单声道音频信号获得模拟立体声或三维空间效果。因此，存在提供低费用，以产生令人信服的三维音响效果的方式有效重放单声道音频信号的系统的需要。除对于提供上述全部优点的家庭影院环绕声系统的明显需求性之外，一个较实际的逻辑问题存在于家庭影院系统。即，当家庭影院系统继续发展时，它们一般需要不断增加数目的附加部件。这些部件常常包括有源电子控制器，多个扬声器连接，辅助控制模块，和分离音频系统连接。大量的部件在安装时常常迷惑一般的消费者。尽管制造商作出许多努力使安装较方便用户并简化安装程序，许多用户在正确安装系统时经历了困难。最近在简化安装过程方面的努力除标号用户观看的连接插孔之外还包括颜色编码扬声器简频信号源的连接，并还提供详细的和彻底的安装指令。由于许多原因，这些措施不能提供消费者一足够容易的方式来正确安装家庭影院声音系统，并且许多消费者要面对技术安装的费用。
这样，还期望提供大大简化安装的家庭影院环绕声系统，以使消费者可以相当快地，容易地，和正确地安装及操作该系统，这样增加扩大市场的希望。
本发明根据各种声设计原则的新颖应用并通过相邻声道分离和各个声道操作带宽的新颖组合实现了多个目的。
本发明的一个目的是对于遍布观看区的全部收听者产生将对话定位到视频屏幕的伴随视频显示的逼真声场同时保持一致的，空间三维声场。
本发明的还有目的是提供产生真实电影-影院环绕声的低费用声音重放扬声器系统，该环绕声优于复杂和昂贵的有源电子多-声道环绕声矩阵解码系统提供的环绕声或与其可比。
本发明还有的目的是无源去耦对话和背景音频信号的重放以避免与有源电子信号处理有关的背景-不稳定人工现象并保证视觉和声象的令人信服的集成的显示。
本发明还有的目的是提供诸如两声道立体声或矩阵-编码立体声信号这样的常规音频信号源的空间声音重放，而不需要辅助矩阵解码电子器件。
本发明还有的目的是提供对于单声道音频信号产生空间增强环绕声音响效果的声音重放扬声器系统。
本发明还有的目的是提供易于一般消费安装和操作的相对简单和易懂的扬声器系统，包括使消费者在一相对短的时间内无错误连接的措施。
本发明还有的目的是提供易于并直接连接到立体声电视机而不需要附加的音频-视频接收机或放大器的扬声器系统。
本发明还有的目的是通过使用在商业立体声TV上可得到的低瓦数功率放大器，或等价形式在一般家庭收听水平上提供电影-影院环绕声。
本发明还有的目的是提供具有极其小尺寸以及并入能够不引人注意地设置在家庭环境而不影响音响性能的小型辅助扬声器的操作原则的扬声器系统。
根据本发明的原则，家庭影院环绕声扬声器系统以新颖的方式重放音频/视频显示的立体声音频部分以使对话定位到视频图像并且使观看者沉浸于与视觉图像有关的感觉为真实的声场中。
在本发明的第一优选实施例中，无源的，手动扬声器系统包括前扬声器，左扬声器，右扬声器，和后扬声器，每个扬声器根据电子输入信号接收电子输入信号并提供声输出。前扬声器位于视频图像附近并根据立体声信号的左和右声道的左加右(L+R)相加提供声输出，以便将对话定位到视频图像并与其一致。右和左扬声器可以与前扬声器位于一个平面，但最好分别位于观看者和前扬声器之间，以及观看区的左和右侧。扬声器根据相应的左和右立体声声道提供声输出。后扬声器位于观看区的后面并根据立体声声道信号之间的左减右(L-R)或右减左(R-L)差提供声输出。差信号实质上滤波出对话并提供背景和环绕声音频信号。限带到相应左和右扬声器的左和右声道电子信号输入来充分除去低于预定阈值频率的全部频率分量。限带保证将对话定位到前扬声器，因为滤波充分除去来自被声重放的左和右声道信号的谈话信号范围内的信号能量。
在本发明的第二优选实施例中，无源，手动扬声器系统包括前扬声器，左扬声器，右扬声器，和后扬声器，每个扬声器接收电子输入信号并根据电子输入信号提供声输出。前扬声器位于视频图像的附近并根据立体声信号的左和右声道的左加右(L+R)相加提供声输出，以使对话定位到视频图像并与其一致。左扬声器可以与前扬声器位于一个平面，但最好位于观看者和前扬声器之间，以及观看区的左侧。左扬声器根据电子差值输入信号，例如，(L-βR)，这里β为在零和单位之间变化的增益因数或者可以是在零和单位之间的固定值，提供声输出。类似地，右扬声器最好位于观看者和前扬声器之间，以及观看区的右侧。右扬声器根据差信号，例如，(R-βL)，这里β为零和单位之间变化的增益因数或者可以是在零和单位之间的固定值，提供声输出。后扬声器位于观看区的后面并根据立体声声道信号之间的至少一个左减右(L-R)或右减左(R-L)差提供声输出。使用差信号充分除去音频信号的对话部分，从而将背景声音留在差信号。在第二优选实施例，也可以选择地限带到相应左和右扬声器的差信号输入来充分除去低于预定阈值频率的全部频率分量。限带差信号充分除去差信号中的低频分量，以便使用极其小的，致密的扬声器就可以重放差信号。
在第三优选实施例中，动力扬声器系统包括前扬声器，左扬声器，右扬声器，和后扬声器，每个扬声器接收电子输入信号并根据电子输入信号提供声输出。有源电子器件预处理并放大立体声信号的左和右声道来提供例如左加右(L+R)相加信号和差信号(L-R)。产生的相加和差信号驱动扬声器系统的各个扬声器。前扬声器位于视频图像的附近并根据相加信号提供声输出，以使对话定位到视频图像并与其一致。左扬声器位于观看区的左侧并根据差信号，例如，(L-R)提供声输出。右扬声器位于观看区的右侧，并根据差信号，例如，(R-L)提供声输出。后扬声器位于观看区的后面并根据差信号提供声输出。在第三优选实施例，通过反向应用到特定扬声器的极性可以使差信号反向。此外，在第三优选实施例，可以有选择地限带到相应左和右扬声器的差信号输入以充分除去低于预定阈值的全部频率分量并能够使用极其小，致密扬声器重放差信号。
在第四优选实施例中，系统包括前扬声器，左扬声器，右扬声器，和后扬声器，每个扬声器接收电子输入信号并根据单声道电子输入信号提供单声道声输出。前扬声器位于视频图像附近并根据单声道信号提供声输出。左扬声器可以与前声声器处于一个平面，但最好位于观看者和前扬声器之间，以及观看区的左边。左扬声器根据单声道电子输入信号提供单声道声输出。类似地，右扬声器最好位于观看者和前扬声器之间，以及观看区的右侧。右扬声器根据单声道电子输入信号提供单声道声输出。后扬声器位于观看区的后面并根据单声道输入信号提供单声道声输出。使用单声道信号使用户仅具有单声道音频输出源以获得基于单声道信号的增强空间声象或音响效果。如上所述；限带到相应的左和右扬声器的单声道信号以充分除去低于预定阈值频率的全部频率分量。限带单声道信号充分除去单声道信号中的低频分量以便使用相当小的，致密辅助扬声器就可以重放信号。限带也限制了到中央扬声器的主要声能的重放。
本发明也包括用于接收左和右输入信号并放大左和右输入信号将其输出到相应的扬声器的功率放大器。具有积分放大器的有功型式使系统设计者可以产生适合该系统设计者选择的特定扬声器的放大输出信号。这种集成设计方法便于系统声输出的最优化。
本发明还可以容纳一附加低音扬声器来重放立体声信号的低频分量。低音扬声器一般必须位于观看区内并根据(R+L)相加信号的低频分量提供声输出。
本发明还包括便于用户安装和操作的连接模块。该连接模块包括具有预定数目端子的输入和输出插孔。预定数目的端子表示由插孔输入和输出的信号。例如，三端输出插孔分别输出左，右和公共地电子信号。因为用户仅需以一特定的配置安装扬声器系统，所以输入和输出插孔的这种配置保证系统的正确安装。扬声器系统设计可以包括连接模块作为该系统的附加的，单独存在的部件或者可以将连接模块与现存的一个部件合并，例如低音扬声器或前扬声器。
本发明还包括无线电设备，在无线电设备，电子音频信号连接从音频信号源向连接模块提供音频信号。连接模块包括产生差和相加信号的有源电子器件。一无线电发射机接收差信号并发射该信号。左，右，和后扬声器每一个都包括一个调谐到该接收机的频率的无线电接收机。然后接收机提供适于产生相关扬声器的声输出的放大电子信号。
结合附图和附加的权利要求书，通过下面的详细描述，本发明的其他目的和优点对于本领域的技术人员将变得显而易见。
图1是根据本发明的原则设置的家庭影院环绕声扬声器系统的方框图；
图2是图1的家庭影院环绕声扬声器系统的第一优选实施例的扩展方框图；
图3是图1的家庭影院环绕声扬声器系统的第二优选实施例的扩展方框图，其中差信号输出到左和右辅助扬声器；
图3b是图1的家庭影院环绕声扬声器系统的第二优选实施例的变化的扩展方框图，其中产生差信号的减去的信号在减法之前被衰减；
图4a和4b分别是限制到左和右辅助扬声器的输入信号的带宽的第一和第二级高通滤波器的电路图；
图5a和5b分别是使用单独的换能器和双换能器配置将左加右(L+R)相加信号应用到中央扬声器的电路图；
图6a和6b分别是使用单独的和双音圈将左减右(L-R)差信号应用到家庭影院环绕声扬声器系统的后扬声器的电路图；
图7是家庭影院环绕声扬声器系统的第三优选实施例的扩展方框图，其中在输出到扬声器之前有源产生左和右声道差和相加信号；
图8是家庭影院环绕声扬声器系统的第四优选实施例的扩展方框图，其中单声道信号输出到每一个扬声器；
图9是用于方便该系统的无错误安装和操作的家庭影院环绕声扬声器系统的连接模块的接收图；
图10是图1所示的家庭影院环绕声扬声器系统的可替换配置的方框图；
图11是集成的副-低音扬声器低音单元和连接模块的透视图；
图12是用于方便该系统的无错误安装和操作的图11的家庭影院环绕声扬声器系统的副-低音扬声器低音单元和集成的连接模块的接线图；和
图13是家庭影院环绕声扬声器系统的无线电设备的方框图。
下面对于优选实施例的描述仅是在特点上的示范并不用于限制本发明或其操作或应用。在说明书中，作出/这样的注解，即具有类似结构或功能的元件认为是使用相同的标记数字。
本文描述的实施例较已有技术提供了几方面改进，在开始先对其进行简单讨论。首先，本发明提出几个扬声器关于听音室的空间分布以增加收听者的空间感觉。空间分布包括左和右侧扬声器，后扬声器，前(或中央)扬声器，和副-低音扬声器。第二，本发明提出将声音辐射模式定位到前或中央扬声器以使收听者产生确定的声音从那个说话者发出的幻觉。本发明也提出特定声音的重放以产生遍布室内的背景环绕声。这样的声音最好从除前或中央扬声器之外的扬声器发出。第三，本发明提出频带限制以消除由左和右辅助扬声器产生的特定声频率。根据消除从辅助扬声器输出的声能的要求选择带限制频率。第四，本发明提出扬声器分量的频率范围的不规则重叠。每一个前，后，和侧面扬声器具有相当宽的，重叠的频率范围。第五，本发明使用无源产生信号的几个不同的装置无源输出左声道，右声道，左加右声道，和左减右声道声信号。
图1表示根据本发明的原则设置家庭影院环绕声扬声器系统(环绕声系统)10的示意图。环绕声系统10包括优先放大立体声信号的源，图1所示为电视机12。立体声音频源可以是任何数目的音频信号源。这样，应该注意到立体音频信号在本文表示为电视机12，但是音频信号源也可以是立体声接收机，汽车音响，便携式小型盘或磁带播放机，便携式伸臂箱型立体声，或任何其他的立体声信号源。
电视机12经多心电缆16向连接模块14输出放大的音频信号。多心电缆16一般包括向连接模块14传导电视机12输出的立体声信号的左和右声道的两个导线对。连接模块14接收来自电视机12的音频信号并组合分量左和右声道信号用于到环绕声系统10的特定分量扬声器的可选择分布。
分量扬声器一般包括接收全范围的左和右信号，但仅重放音频信号的低频分量的副-低音扬声器18。连接模块14也向前中央扬声器20输出音频信号。前中央扬声器20接收立体声信号的左和右分量信号并重放(L+R)相加信号。前中央扬声器最好位于电视机12附近并将(L+R)相加信号的声输出发射到收听者28。
连接模块14也向左辅助扬声器22输出左声道信号以及向右辅助扬声器24输出右声道信号。左辅助扬声器22和右辅助扬声器24可以为相对较小的扬声器并且不必重放中频和/或高频信号。左和右辅助扬声器最好互相面对以便扬声器的辐射主轴沿垂直轴朝向上面；然而，辅助扬声器的其他方向也可以提供满意的性能。连接模块14也向的扬声器26输出音频信号。后背景扬声器26一般以左声道减右声道(L-R)或右声道减左声道的差信号的形式接收音频信号。通过这样的详细描述可以清楚知道，本文所述的本发明的几个实施例使连接模块14产生输入左辅助扬声器22，右辅助扬声器24，和/或后背景扬声器26的多个信号。在开始时应该注意到术语扬声器涉及将电输入信号转换为声输出信号的系统，在这里该系统可以包括一个或多个交叉网络和/或换能器。
图1所述的部件一般设置为优化环绕声效果以增强观看者28的收听感受。观看者一般面向电视机12，电视机12具有设置在其附近的前中央扬声器20，以使中央扬声器20和电视机12沿观看者28的通常方向辐射它们各自的音频和视频输出。左辅助扬声器22一般设置在观看者28的左侧而右辅助扬声器24设置在观看者28的右侧，两个辅助扬声器一般名义上设置在观看者28和电视机12之间的中间。用于产生空间音响效果的后背景扬声器一般位于观看者28的后面。后背景扬声器一般描述为一个单独的扬声器，但多个后扬声器26可以包括在该系统。
图2表示本发明优选实施例的扩展方图。本文描述的扩展方框图一般包括部分电路和接线图，并且在本说明书中可替代地认为是模块，电路和接线图。家庭影院环绕声扬声器系统100(环绕声系统)包括左侧辅助扬声器102(左侧或辅助扬声器)，右侧辅助扬声器104(右侧或辅助扬声器)，中央扬声器106，环绕或后扬声器108，和副-低音扬声器110。左声道放大器112输出输入到中央扬声器106的音圈114a的正极端子的放大左声道信号。中央扬声器106的音圈114a的负极端子连接到左声道放大器112的负极端子。类似地，右声道放大器116输出输入到中央扬声器106的音圈114b的正极端子的放大右声道信号。中央扬声器106的音圈的负极端子连接到右声道放大器116的负极端子。这样左和右声道信号同相连接到中央扬声器106的两个音圈114a和114b以使中央扬声器106的输出为左和右声道信号的相加(这里认为是L+R)。
左声道放大器112的正极端子通过滤波器118也向左侧扬声器102的正极端子输出放大左声道信号。在声道放大器112的负极端子连接到左侧扬声器102的负极端子。类似地，右声道放大器116的正极端子通过滤波器120也向右侧扬声器104的正极端子输出放大右声道信号。右声道放大器116的负极端子连接到右侧扬声器104的负极端子。这样，在图2的实施例，放大的左和右声道信号输出到相应的左和右侧扬声器。
最好限带左侧扬声器102和右侧扬声器104来仅重放较高频，如使用左高通滤波器118和右高通滤波器120/所示的。对于相应的左和右侧扬声器102和104使用高通滤波器118和120将左和右侧扬声器102和104的声输出限制到高频。根据图4a和4b将较详细地描述，辅助扬声器102和104的这种限带除去声能的主要频率范围。这样，收听者感觉到对话声音仅来自位于视频图像附近的前扬声器20。根据图4a和4b将较详细地描述这种高通滤波器的实例。
环绕声系统100也包括后扬声器108。到后扬声器108的输入提供合成的左减右(L-R)差信号。为产生该差信号，左声道放大器112的正极端子向后扬声器108的正极端子输出放大的左声道信号，而右声道放大器116的正极端子向后扬声器108的负极端子输出放大的右声道信号。到后扬声器108的上述连接提供要求的(L-R)差信号。后扬声器108也包括电位器109。电位器109能够相对于系统中其他扬声器的输出调整后扬声器的声输出。一般根据后扬声器到收听者的距离调整该输出。本领域的技术人员可以认识到后扬声器108的反向极性连接提供(R-L)差信号，而不是(L-R)差信号。由后扬声器发射的差信号极性不显著影响环绕声系统100的性能，并且也可以选择其他的替代。
环绕声系统100还包括副-低音扬声器110。左声道放大器112的正极端子向左副-低音扬声器122的正极端子输出放大的左声道信号。左声道放大器112的负极端子连接到左副-低音扬声器122的负极端子。类似地，右声道放大器116的正极端子向右副-低音扬声器124的正极端子输出放大的右声道信号。右声道放大器116的负极端子连接到右副-低音扬声器124的负极端子。这样，在图2的实施例，左声道信号驱动左副-低音扬声器122而右声道信号驱动右副-低音扬声器124。这样左和右副-低音扬声器的合成输出进行声相加。本领域的技术人员可以清楚了解到中央声道扬声器108在全频范围内能够可替换地进行操作，包括低音范围，从而消除副-低音扬声器。
在上述优选实施例的一个可替换的实施例中，左和右放大器112和116可以集成到该系统。例如，尽管在该说明书一般将左和右声道放大器112和116假定为在上述音频信号源通常发现和包含的输出放大器，可以特定选择左和右声道放大器112和116作为构成环绕声系统100的一部分的放大器。在该替换实施例中的放大器112和116可以从音频信号源接收低电平输入信号。放大器112和116进一步放大输入信号并输出到环绕声系统扬声器。为产生这样的配置，输出放大器112和116可以并入连接模块14(如图1所示)。最好独立地驱动连接模块14以驱动放大器112和116。该替换配置的突出优点是能够设计输出放大器112和116使其特定与扬声器的电动特性结合。
环绕声系统100的一个优选实施例包括中央扬声器106，该扬声器包括一个容纳商用可能的3英寸直径两个8欧姆音圈电动换能器的大约50立方英寸的密封箱体。一对与相应的左和右声道信号的正极输出串联的100微法电容器执行交叉功能。中央扬声器106具有一个大约150赫兹以上的操作带宽。后扬声器108使用类似的配置，但使用一个单独的音圈，而中是两个音圈换能器。后扬声器108包括一个大约50立方英寸的密封箱体并容纳一个商用可能的3英寸直径单独的8欧姆音圈电动换能器。电位计109为8欧姆，15瓦L-垫片或25欧姆，3瓦线绕电位计。电位计109允许后扬声器108的输出电平变化。与到音圈的正极端子的输入串联的68微法电容器执行交叉功能。后扬声器108的标称频带为150赫兹到8赫兹。如参考图2所示，后扬声器108重放(L-R)差信号。侧面扬声器102和104每一个都包括一个大约2立方英寸的密封箱体并容纳商用可能的标称值为4欧姆阻抗1.5英寸直径的塑料圆锥高频扬声器。与侧面扬声器102和104的正极输入串联的一对4.7微法电容器为左高通滤波器118和右高通滤波器120提供高通滤波。高通滤波器118和120提供从侧面扬声器102和104输出的大约4千赫兹到15千赫兹的标称频带。副-低音扬声器110为常规的双容积箱体设计，由标称580立方英寸密封容积和标称450立方英寸的活门关闭容积构成，与一对5.25英寸直径4欧姆音圈电动换能器一起操作，与每个换能器的正极输入串联的一对0.8毫亨的电感器执行交叉功能。副-低音扬声器低音单元110在50赫兹到200赫兹的频带上进行名义上地操作。应该注意到在每个上述的扬声器，交叉网络集成到相关扬声器的箱体内。更进一步，应该注意到限带滤波器118和120可以分别地集成包含在扬声器102和104。以这种方式，限制设备和相关的辅助扬声器形成一完整的单元。其提供附加益处，即图1的连接模块14可以简单地包括有线输入和输出插孔。
图3a描述本发明的第二优选实施例。图3a的家诞影院环绕声扬声器(环绕声系统)200使用与图2的环绕声系统100所采用的类似的部件。除去分别配置左侧扬声器202和右侧扬声器204来重放差信号(L-R)和(R-L)之外，图3a匠环绕声系统200与图2所述的相同。左声道放大器212的正极端子经滤波器218向左侧扬声器202的正极端子输出放大的左声道信号。右声道放大器216的正极端子输出连接到左侧扬声器202的负极端子的放大右声道信号。类似地，右声道放大器216的正极端子经滤波器200向右侧扬声器204的正极端子输出放大的右声道信号。左声道放大器212的正极端子输出连接到右侧扬声器204的负极端子的放大左声道信号。这些连接产生输入到左侧扬声器202的(L-R)差信号和输入到右侧扬声器204的(R-L)差信号。
如参考图1所述，左高通滤波器218和右高通滤波器220滤出分别应用到左侧扬声器202和右侧扬声器204的输入信号的低频分量。在辅助扬声器接收差信号作为输入的应用中，如图2所述的差信号的高通滤波成为可选择的。然而，对于高通滤波(L-R)差信号存在两个另外的优点。首先，侧面扬声器的物理尺寸能够保持较小。其次，左和右声道信号产益的不一致使对话泄放到差信号。甚至当左和右声道不完全一致并且对话泄入差信号时，限带差信号有助于通过滤出主声音频率范围内的泄入信号保证对话的定位保持在中央扬声器的位置。
在第二优选实施例的替换结构中，反向卷信号的极性产生应用到右侧扬声器204的(L-R)差信号和应用到左侧扬声器202的(R-L)差信号。在另一替换实施例中，(L-R)差信号可以应用到侧面扬声器202和204，或者(R-L)差信号可以应用到侧面扬声器202和204。当差信号被限带时应用到侧面扬声器的差信号的特定极性不实质影响该系统的性能，因为侧面扬声器在声差值为非音频的情况下名义上在1千赫兹之上操作。更进一步，在该频率范围内的声音信号波长相对较短，在侧面扬声器202和204的有关放置方面的小变动与应用到侧面扬声器的信号的有关极性相比对于信号在听音室的组合方式有较大的影响。
使用差信号((L-R)或(R-L))驱动左侧扬声器202和右侧扬声器204的特定优点是差信号除去平等记录在左和右声道的声音分量，有效地去耦对话和背景环绕声的重放。考虑到左和右声道信号输出到相应的左和右侧面辅助扬声器的系统，剩余声能谐波可能仍存在于较高频的左和右信号，例如谐波泛音，听起来象咝咝声。当这种咝咝声由辅助扬声器重放时，辅助扬声器产生导致地话不自然，起伏并抹平声象的方向线索。然而，差信号通过从背景环绕声中除去对话能量的全部剩余解决了这个问题。通过限带实质仅包含背景环绕声信息的差信号可以获得另外的好处。限带差信号使得能够使用相当小的辅助扬声器，因为辅助扬声器仅需要重放高频声输出。这样，限带和使用差信号的组合使解耦对话和背景声的重放获得成功，保证了将对话定位到视频图像同时保持一致的背景声场。解耦引入了本发明的无源系统和有源环绕声解码系统之间的基本差别。在对话来自或消失在声迹所记录的背景声场时所述的无源系统不引入任何声音的人工现象。这样，当对话保持定位到视频屏幕时产生一致的背景声场。图3a所示的中央扬声器，副低音扬声器，和后扬声器的接线与按照图2所述的相同。左声道放大器212输出输入到中央扬声器206的音圈214a的正极端子的放大左声道信号。中央扬声器206的音圈214a的负极端子连接到左声道放大器212的负极端子。类似地，右声道放大器216输出输入到中央扬声器206的音圈214b的正极端子的放大右声道信号。中央扬声器206的音圈214b的负极端子连接到右声道放大器216的负极端子。这样左和右声道信号同相连接到中央扬声器206的两个音圈214a和214b以使中央扬声器206的输出为左和右总和信号。
再参考图2(和3)，左侧扬声器102(202)和右侧扬声器104(204)分别接收由左和右声道放大器112(212)和116(216)输出的放大信号。然而，限定侧面扬声器102(202)和104(204)的操作带宽。本发明的侧面扬声器102(202)和1024(204)的带宽限制到实质上大于中央扬声器106(206)输出的声音信号或对话的主频范围的频率范围。尤其是，谈话信号中的主能量包含在大约150赫兹到1千赫兹的频率范围。分别由高通滤波器118(218)和120(220)限制侧面扬声器102(202)和104(202)，使其在至少大于大约1千赫兹的频率范围内工作。
图3b描述本发明的第二优选实施例的变化。图3b的家庭影院环绕声扬声器系统(环绕声扬声器系统)200′采用与图2和3a的环绕声系统100和200所采用的类似的部件。并且与图2和3a类似的部件认为是使用相同的标记数字。除去配置左侧扬声器202和右侧扬声器204来分别产生差信号(L-βR)和(R-βL)之外图3b的环绕声系统200′与图3a所述的相同。与图3a相同，左声道放大器212的正极端子经滤波器218向左侧扬声器202的正极端子输出放大的左声道信号。右声道放大器206的正极端子经衰减器270输出连接到左侧扬声器202的负极端子的放大右声道信号。类似地，右声道放大器216的正极端子经滤波器220向右侧扬声器204的正极端子输出放大的右声道信号。左声道放大器212的正极端子经衰减器272输出连接到右侧扬声器204的负极端子的放大的左声道信号。
衰减器270和272在将其输入到相应的侧面扬声器202和204的负极端子之前减小被减去的信号。从左侧扬声器202产生输出(L-βR)而从右侧扬声器204产生(R-βL)，这里β分别定义为衰减器270和272的增益。衰减器270和272的增益β最好为零和单位之间的值。更进一步，正如本领域的技术人员所了解的，根据特定的设计规格，衰减器270和272的增益β可以为固定的或者可变的。此外，每个衰减器270和272可以可选地提供不同的增益以使衰减器270提供增益β1而衰减器272提供增益β2。本领域的技术人员可以容易地认识到衰减器270和272的各种构成来提供β。例如，衰减器270和272可以以相对简单的器件实现为电阻器或电位器。以较复杂的实现，可以以本领域技术人员所了解的任何数目的放大器配置实现衰减器270和272。
图4a表示在输入到图2和3的左侧扬声器102(202)和右侧扬声器104(204)的信号实现高通滤波的一对第一级高通滤波网络。左高通滤波器118(128)和右高通滤波器120(220)分别包括串联到侧面扬声器102(202)和104(204)的电容器150和152。这种滤波配置认为是第一级高通滤波器。图4b表示实现为第二级高通网络的左高通滤波器118(218)和右高通滤波器120(220)。电容器154和156分别与侧面扬声器102(202)和104(204)的正极端子串联，而电感器158和160并联通过侧面扬声器102(202)和104(202)的正极和负极端子。本领域的技术人员很熟悉图4a和4b所述的高通网络的操作，这里对其不进行描述。
本领域的技术人员还可以认识到可以以该领域所熟悉的任何数目的结构实现高通滤波器118(218)和120(220)。使用无源高通滤波器很容易被认为是限带信号的一个方法。本领域的技术人员还可以认识到根据要求的特定实现可以改变截止频率。
带宽限制输入到侧扬声器102(202)和104(204)的信号的频率范围充分除去来自侧扬声器102(202)和104(204)的对话定位线索以便仅由位于视频图像附近的中央扬声器106(206)重放主要对话定位线索。带宽限制侧扬声器102(202)和104(204)使对话定位到中央扬声器106的位置，因为中央声道成为系统中实质上重放对话定位线索的唯一扬声器。左侧扬声器102(202)和右侧扬声器104(204)分别重放一般大于主要谈话的频率范围的左和右声道较高频信息。这样侧面扬声器102(202)和104(204)有助于产生宽敞度的增强感觉而不改变谈话声的定位。通过对于音乐厅声学特性的多方研究得出宽敞度的感觉与横向反射的出现有关。即，宽敞度与从收听空间的侧面到达收听位置的能量有关。使侧面扬声器102(202)和104(204)位于听音室的侧面并且垂直向上朝向辐射的主轴能够使侧面扬声器102(202)和104(204)在收听位置产生很大的横向能量，这样增强宽敞度。另外，因为限带本发明的侧面扬声器102(202)和104(204)来大大减小对话定位线索，与传统的扬声器相比它们还能移向收听者的侧面。更进一步，因为限带侧面扬声器102(202)和104(204)，增加的移位不会使声象分散到收听者的侧面，如果全频范围的侧面扬声器位于这些位置，可能会发生这种情况。这使得可以设置侧面扬声器用于最大的宽敞度而不产生分散声象。
限带侧面扬声器的一个另外的优点是它们的实际尺寸可以相当小。将侧扬声器限带到上面的大约1千赫兹较一般的辅助/副-低音扬声器系统表现了很不同的构形。在多数的辅助/副-低音扬声器系统，辅助扬声器在相当大的频率范围内操作，一般低至150赫兹。因此，为在这些低频产生足够的能量，与本发明的侧面扬声器相比，要求这样的扬声器相当大。在本发明，侧面扬声器重放严格限制的频率范围。
图5a表示由图2和3所示的对偶音圈114a和114b(214a和214b)和单独的换能器115(215)构成的中央扬声器106(206)。放大的左声道信号应用到音圈114a(214a)而放大的右声道信号应用到音圈114b(214b)。在这种结构中，左和右声道信号在换能器115(215)内被电磁相加。
通过特别根据图5a可以说明本发明的另一特定优点。在图5a，由相应的放大器112和116输出的左和右声道信号分别应用到换能器115的音圈114a和114b来电磁产生(L+R)相加信号。图5a的中央扬声器就这样无源产生相加信号，而不需要可能耗能并增加费用及系统复杂性的电阻网络。当本文所述的本发明包含来自相对小功率放大器源，例如一般的立体声电视机或伸臂箱型便携式立体声的左和右声道信号时这种功率节省是恰当的。扬声器本身内的左加右相加不需要额外的部件及其相关的费用。
在图5b所示的可替换中央声道结构中，左和右声道信号分别驱动左和右换能器117和119。左声道放大信号驱动依次驱动左换能器117的音圈114a(214a)。右声道放大信号驱动依次驱动换能器119的音圈114b(214b)。
应该注意到在图5b的结构中，换能器117和119应位于相对较近的距离以便从换能器117和119的输出在最大可能的频率范围内声相加。有效的声相加要求两个换能器应相互位于大约1/4波长。在较高频，在组合从两个换能器输出的组合声输出时将发生一些梳形滤波。在单声道信号的情况下，因为两个换能器辐射相同的信号并在空间移位，在听音位置和每个换能器之间的合成路径长度差值成为较高频的一个波长，或多个波长的可估计的部分。这样，减小两个元件之间的空间减小发生梳形滤波的量。
图6表示从图2和3的后扬声器108(208)获得的(L-R)差信号的可替换实施例。差信号一般包括背景和环绕声信息。图6a表示在无源系统获得(L-R)信号的优选实施例的电路图。左声道放大器112(212)输出输入到后扬声器108(208)的音圈130的正极端子的放大左声道信号，而右声道放大器116(216)向音圈130的负极端子输出放大的右声道信号。这样后扬声器108(208)通过换能器134输出响应左和右声道信号的差(L-R)的声音。图6b描述获得(L-R)差信号的可替换配置。后扬声器108包括两个音圈132a和132b。音圈132a从左声道放大器112(212)在其正极端子接收放大的左声道信号。音圈132a的负极端子连接到左声道放大器112(212)的负极端子。音圈132b在其负极端子从右声道放大器116(216)接收放大的右声道信号，并且音圈132b的正极端子连接到右声道放大器116(216)的负极端子。这样，该配置反向连接的极性以使换能器输出合成的(L-R)信号。
图7表示本发明的第三优选实施例，其中家庭影院环绕声扬声器系统300在放大器302和304的放大之前进行低电平信号处理。左声道正极信号306和右声道正极信号308反馈到加法放大器310，本领域所的电相加信号的所述加法放大器的任何数目。加法放大器310的输出提供依次输入功率放大器302的(L+R)相加信号。放大器302的正极输出向中央扬声器312的正极端子提供相加(L+R)信号。中央放大器312的负极端子连接到放大器302的负极端子。
功率放大器302的正极端子也向副-低音扬声器314的正极端子输出驱动信号。副-低音扬声器314包括一单独的换能器和音圈。与中央扬声器类似，因为(L+R)信号驱动副一低音扬声器314，副-低音扬声器314仅需要一单独的音圈和换能器来输出左和右信号的低频部分。本领域的技术人员可以认识到本发明可以使用特定副-低音扬声器的可替换配置，而对系统的功能具有最小的影响。
环绕声系统300也可以有源提供差信号。在放大器304放大之前，左声道正信号308和右声道正信号306反馈到差分放大器316。差分放大器316的输出输出左减右(L-R)差信号。该(L-R)差信号输入功率放大器304。功率放大器304的正极输出依次驱动后扬声器318的正极端子。后扬声器318的负极端子连接到功率放大器304的负极端子。这样，放大器304输出的(L-R)信号驱动后扬声器318。
放大器304的正极端子通过高通滤波器324也向左侧扬声器320的正极端子输出一驱动信号。左侧扬声器320的负极端子连接到功率放大器304的负极端子。类似地，功率放大器304的正极端子通过高通滤波器326向右侧扬声器322的负极端子输出驱动信号。右侧扬声器322的正极端子连接到功率放大器304的负极端子。左侧扬声器320的连接向该扬声器提供合成(L-R)信号。右侧扬声器322的连接向该扬声器提供合成(R-L)信号。可以反向应用到左侧扬声器320，右侧扬声器322，和后扬声器318的信号的极性而该系统将提供相同的效果。到两个侧面扬声器和后扬声器的差信号的有关极性连接的所有可能的置换都是可接受的并提供满意的效果。如上所述根据图2和3操作高通滤波器。
该结构本身特别导致了功率变化，其中连接模块可以包括一内部放大器来放大电输入信号并输出放大的电信号来驱动相应的扬声器。内部驱动连接模块的特别的优点是存在非对称放大输出信号的选项，以使需要较大能量的扬声器可以令人满意地进行操作来接收较大功率的输入信号。例如，与输出到辅助和后背景扬声器的差信号相比，输入到中央和低音扬声器的相加信号能够在较大功率标称值输出。该方法提供大功率用于驱动低音和前扬声器而剩下较小，但足够的功率来驱动侧面和后扬声器。例如，除10瓦加10瓦立体声放大器的配置之外，18瓦加2瓦放大器配置能够更有效地提供可能的功率。
图8表示本发明的第四优选实施例。图8的家庭影院环绕声扬声器系统(环绕声系统)400采用与图2的环绕声系统100所采用的类似的部件，从400而不是100开始类似部件被认为使用相同的标记数字。图8的环绕系统400除去接收和输出单声道信号而不是立体声信号的左和右声道分量信号之外，其结构与图2类似。环绕声系统400包括左侧辅助扬声器402(左侧或辅助)，右侧辅助扬声器404(右侧或辅助扬声器)，中央扬声器406，环绕或后扬声器408，和副-低音扬声器410。放大器412接收单声道信号并输出输入到中央扬声器406的音圈414的正极端子的放大的单声道信号。中央扬声器406的音圈414的负极端子连接到放大器414的负极端子。中央扬声器406的音圈414驱动换能器来输出来自中央扬声器406的声音。放大器412的正极端子通过滤波器418向左侧扬声器402的正极端子，以及通过滤波器420向右侧扬声器404的正极端子输出放大的信号。限带左侧扬声器402和右侧扬声器404来仅重放较高频，如使用左高通滤波器418和右高通滤波器420所示，滤波器象本文前述那样操作。
环绕声系统400也包括接收来自放大器412的放大输出的后扬声器408。后扬声器408也包括为输入到后扬声器408的放大信号提供接地通路的电位计。电位计409能够调整后扬声器关于系统中其他扬声器的输出的声输出。最好调整后扬声器408以使其在收听者的位置产生的声压级低于前扬声器415在该位置产生的声压级。这使得收听者根据声音重放的优先效果感觉来自前面屏幕的对话。即，因为在两个类似声音之间，人听觉处理将首先到达的声音的来自方向认为是两个声音正传来的方向。因为众所周知的时间强度交换的非同步现象，因为到达较早由收听者感受较高级声音。因此，通过将后扬声器408的输出变化到完全低于前扬声器406的水平，感受声象为向前，但来自后扬声器408的声能提供附加的声信息。听觉处理将该附加的信息认为是背景或环绕声。可以认识到级调整可以通过本领域技术人员所熟知的许多方法实现。另外，与立体声配置的两个声道相比，图8的实施例仅利用一个声道放大，收听者一般增加整个系统的音量来获得要求的声压级。
作为图8所示的第四实施例的扩展，通过将单声道信号应用到图3a的放大器212，没有输入信号应用到放大器216的正极输入可获得类似的结果。这种设置根据单声道输入信号类似地提供环绕声效果并为使用立体声和单声道信号的按图3a配置的环绕声系统提供灵活性。
多数环绕声系统的特别要求的特点是易于安装和操作来避免妨碍非技术的消费得们使用。本发明通过提供具有连接插孔家庭影院连接模块14特别解决了安装困难，在(L-R)差信号输出到侧面扬声器的情况下连接插孔将该系统限定到一种并且仅一种可能的特定实施例的扬声器连接。图9是表示图1的连接模块14内的连接插孔的接线图，参考图1所讨论的部件对其进行描述。
连接模块14包括从电视机12接收输入到连接模块14的分量左和右声道信号的四端子输入插孔30。经在基本与四端子输入插孔30匹配的四端子连接器端接的四导线接收左和右声道信号。左和右声道的负极输入在连接模块14内连接在一起来为每个输入和输出连接提供公共接地信号。经三端子输出插孔32提供到中央扬声器20(图1的)的输出。输出插孔32的三端子提供包括左声道信号，右声道信号，和公共接地信号的输出。第二个三端副-低音扬声器输出插孔34提供与副-低音扬声器18类似的输出信号。副-低音扬声器输出插孔34在各个端子类似地提供左声道信号，右声道信号，和一公共接地信号。
三个两端输出插孔36a，36b和36c在一端子提供左声道信号而在另一端子提供右声道信号。每一个这些插孔连接到依次连接到后扬声器26，左辅助扬声器22，和右辅助扬声器24的电缆。提供到这些扬声器的合成信号为左减右差信号。连接模块14的配置尤其适合图3a的优选实施例，在这种情况下，左辅助扬声器22，右辅助扬声器24，和后扬声器26具有差信号作为输入。本领域的技术人员可以认识到输出插孔36a，36b和36c为可互换的，因为每个插孔基本输出相同的信号。
连接模块14的特定优点之一是中央扬声器输出插孔32和副-低音扬声器34可以为在每个端子输出相同信号的相同的插孔。这样，在安装期间，操作者可以以唯一的一种配置安装该系统。操作者不能将中央扬声器20或后扬声器26的电缆连接器(未示出)连接到输出插孔36a，36b，或36c的每一个插孔。类似地，输出插孔36a，36b，和36c在每个端子产生相同的信号。即，全部类似形状的输出(和输入)插孔提供(接收)相同的信号。类似地，操作者不能将辅助或后扬声器的电缆连接器连接到中央扬声器输出插孔32或副-低音扬声器输出插孔34。操作者仅能将电缆连接器连接到向特定扬声器输出适当信号的一个插孔。另外，本发明的特定操作便于配置连接模块14以易于安装。本发明的另一个特别的优点是连接模块14尤其适合于由于使用易得到的部件而便于低费用制造的标准2，3和4连接器电缆。
通过减少部件的数目而产生对于任何家庭影院环绕声系统的增强。减小部件的一种方法是合并可能的部件。例如，参考图1，连接模块14和副-低音扬声器18可以逻辑地合并到一个单独的部件。图10表示图1的家庭影院环绕声扬声器系统10的可替换结构。图10的家庭影院环绕声扬声器系统10′(环绕声系统)与图1的配置类似，并且图10的标记数字关于图1的类似部件。从图10可以看出，电视机12向集成的副-低亲扬声器和连接模块40(集成的低音单元)输出一音频信号。集成的低音单元40执行图1的连接模块14和副-低音扬声器18的组合功能。为减小部件的数目和电缆布设要求及进一步方便安装，连接模块14已被并入副-低音扬声外壳内。集成的低音单元40包括将适当信号分配到前中央扬声器20，左辅助扬声器22，右辅助扬声器24，和后背景扬声器26中的每一个。集成低音单元40也包括直接连线到容纳于集成低音单元40的连接电路的副-低音扬声器。以这种方式，系统要求较少的电缆(在连接模块和副-低音扬声器之间)并且也要求共同的或可独立应用的部件(连接模块)。
图11表示集成低音单元40的示范透视图。集成低音单元40包括其上设置用于接收输入音频信号并向适当的扬声器分配左，右，和差信号的输入和输出插孔的连接模块42。连接模块42包括经四导线接收左和右声道信号的四端输入插孔44。连接模块42也包括三端中央扬声器输出插孔46和三组两端输出插孔48a，48b，和48c。与图9的连接模块14类似地设置连接模块42并且关于图9讨论的原则一样适用图11。
图12的连接模块42和图9的连接模块14之间的特定的差别是连接模块42不需要一副-低音扬声器输出插孔(象图9的连接模块14一样)，这是因为连接模块42与副-低音扬声器集成在一起。左声道信号，右声道信号，和公共接地信号直接反馈到集成的副-低音扬声器单元40的交叉网络。
本发明的另外的可替换实施例的特定优点是解决了许多一般的观看地方不能自己容易地将连接模块电缆连接到相应的辅助和后背景扬声器。一般地，接线家庭影院环绕声系统要求电缆沿墙壁绕房间的侧面和后面走线或者在地板钻孔并在扬声器的各个位置将电缆引入观看室下面以及重新进入观看室。
本发明本身导致一无线家庭影院环绕声扬声器通信系统50，如图13所示。电视机51向连接模块52提供立体声信号的左和右声道信号。为获得期望的系统连接模块52将左和右声道信号分配到适当的扬声器。在图13所示的实施例，连接模块52直接接线到电视机51，前中央扬声器54，和副-低音扬声器70。为将音频信号发射到适当的扬声器，连接模块52也包括将音频信号发射到左辅助扬声器64，右辅助扬声器66，和后背景扬声器68的发射机56。扬声器64，66，和68的每一个都包括接收由连接模块52的发射机广播的输出信号的接收机56′。接收机56′接收发射的信号并将该信号置换到适合其相应的扬声器的音频信号。本领域的技术人员可以认识到可以设置接收机56′以便在将置换信号应用到扬声器之前将其输出到放大器。
发射机56和接收机56′最好在一单独的信道工作。为使用一单独信道发射机/接收机设置，连接模块52向每个扬声器最好仅输出一音频信号。为获得这种要求的设置，图7的家庭影院环绕声扬声器系统300为实现图13的无线环绕声系统50的优选实施例。在这样的实施例中，连接模块52执行有源信号加法和减法(如图7所述)在将其发射到相应的扬声器之前产生差和相加信号。该配置将该无线系统限定到一单独的信道通信，而不是多个信道通信。另外，本领域的技术人员可以看出连接模块52能够使用一个发射机(例如，56)来向每一个扬声器发射驱动音频信号，这样就节省基本费用，这是因为由一实质上相同的差信号驱动左辅助扬声器320，右辅助扬声器322，和后扬声器318。本领域的技术人员还可以认识到能够使用类似配置的接收机和发射机来无线连接本文已描述为有线连接的部分扬声器。
从上面可以看出本发明解决了已有技术中出现的几个问题并实现了本发明的几个目的。这样本发明提供一个有效，低费用，易于安装的家庭曩院环绕声系统。前，后，左，右，和低音扬声器根据由组合立体声信号的左和右声道信号而产生的适当的相加和差信号的应用提供要求的声音输出。相加和差信号是在适当的扬声器提供要求的对话和背景音。
尽管特别参考确定的优选实施例已描述了本发明，在后面的权利要求书的精神和范围内可产生变化和修改。

Claims (78)

1.一种重放音频信号源产生的立体声音频信号的扬声器系统，包括：
前扬声器，用于根据(L+R)输入信号提供声输出，这里L为立体声信号的左声道信号而R为立体声音频信号的右声道信号；
后扬声器，用于根据定义为左和右声道之间的差的输入信号变化提供声输出；
左辅助扬声器，用于根据左输入信号提供声输出；
右辅助扬声器，用于根据右输入信号提供声输出；
低音扬声器，用于根据(L+R)输入信号提供低频声输出；
一装置，用于滤波到左辅助扬声器的输入信号以充分除去一般小于预定阈值频率的声频；和
一装置，用于滤波到右辅助扬声器的输入信号以充分除去一般小于预定阈值频率的声频。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征是，还包括连接模块，用于从音频信号源接收左和右声道信号并以预定的方式将左和右声道信号分配到扬声器。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征是连接模块还包括：
输入连接器，用于接通提供来自音频信号源的立体声音频信号的输入电缆的相应连接器；
多个第一输出连接器，用于接通向每个低音和中央扬声器提供音频信号的多个输出电缆的相应的多个连接器；和
多个第二输出连接器，用于接通向每个左，右，和中央扬声器提供音频信号的多个输出电缆的相应的多个连接器，输入连接器和第一及第二输出连接器不同以保证由操作者完成的到连接模块的输入和输出电缆的适当连接。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征是连接模块和低音扬声器集成为一个容纳低音扬声器和连接模块的部件。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征是还包括在将其应用到相应的扬声器之前接收并放大左和右声道立体声音频信号的放大器。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，用于滤波到左和右辅助扬声器的输入的装置实质上是相同的并且还包括第一级滤波器。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征是，用于滤波到左和右辅助扬声器的输入的装置实质上是相同的并且还包括第二级滤波器。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征是，中央扬声器还包括：
换能器，用于提供来自中央扬声器的声输出，换能器具有第一和第二音圈，第一音圈响应左声道信号，而第二音圈响应右声道信号；
其中换能器的声输出提供合成的(L+R)音频信号。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征是，中央扬声器还包括：
第一换能器，用于提供来自中央扬声器的声输出，第一换能器具有响应左声道信号的第一音圈；和
第二换能器，用于提供来自中央扬声器的声输出，第二换能器具有响应右声道信号的第二音圈；
其中基本组合第一和第二换能器的声输出来提供合成的(L+R)音频信号。
10.根据权利要求1所述的装置，其中后扬声器还包括：
换能器，用于提供来自后扬声器的声输出，换能器具有输入左声道信号的第一，正极端子和输入右声道信号的第二，负极端子的音圈；
其中换能器的声输出提供合成的(L-R)音频输出。
11.根据权利要求1所述的装置，其特征是后扬声器还包括：
换能器，用于提供来自后扬声器的声输出，换能器具有响应第一声道信号的第一音圈和响应第二扬道信号的第二音圈，第二音圈具有以与输入第一音圈的第一声道信号的相反极性输入其中的第二声道信号；
其中换能器提供根据第一和第二信号之间的差变化的声输出信号
12.根据权利要求1所述的装置，其特征是左辅助扬声器响应根据左和右声道信号之间的差限定的第一差信号提供声输出而右辅助扬声器响应根据左和右声道信号之间的差限定的第二差信号所限定的差信号提供声输出。
13.根据权利要求12所述的装置，其中第一和第二差信号实质上是相同的并且差信号限定为(L-R)和(R-L)信号的其中之一
14.根据权利要求12所述的装置，其特征是一个差信号定义为(L-R)信号而另一个差信号定义为(R-L)信号。
15.根据权利要求12所述的装置，还包括：
左高通滤波器，用于通过一般大于预定阈值频率的第一差信号的左辅助扬声器音频频率；和
右高通滤波器，用于通过一般大于预定阈值频率的第二差信号的右辅助扬声器音频频率。
16.根据权利要求12所述的装置，其中左和右高通滤波器实质上是相同的并且还包括与应用到辅助扬声器的音频信号的正极输入端子串联的电容器。
17.根据权利要求12所述的装置，其特征在于左和右高通滤波器实质上是相同的并且还包括：
电容器，与每个辅助扬声器的正极端子串联；和
电感器，与每个辅助扬声器的正极和负极端子并联。
18.一种重放由音频信号源产生的立体声音频信号的扬声器系统，包括：
左辅助扬声器，用于响应左输入信号提供声输出；
右辅助扬声器，用于响应右输入信号提供声输出；和
一装置，用于滤波到左辅助扬声器的输入信号以充分除去一般小于预定阈值频率的声频率；和
一装置，用于滤波到右辅助扬声器的输入信号以充分除去一般小于预定阈值频率的声频率。
19.根据权利要求1所述的装置，还包括：前扬声器，用于响应(L+R)输入信号提供声输出，这里L是立体声信号的左声道信号而R是立体声音频信号的右声道信号；和
后扬声器，用于响应定义为左和右信道之间差的输入信号变化提供声输出。
20.根据权利要求18所述的装置，还包括一个放大器，用于在将其应用到相应的扬声器之前接收和放大左和右声道立体声音频信号。
21.根据权利要求19所述的装置，其特征是还包括低音扬声器，用于根据(L+R)输入信号提供低频声输出。
22.根据权利要求18所述的装置，其特征是用于滤波到左和右辅助扬声器的输入的装置实质是相同的并且还包括第一级滤波器。
23.根据权利要求18所述的装置，其特征是用于滤波到左和右辅助扬声器的输入的装置实质是相同的并且还包括第二级滤波器。
24.根据权利要求18所述的装置，其特征是中央扬声器还包括：
换能器，用于提供来自中央扬声器的声输出，换能器具有第一和第二音圈，第一音圈响应左声道信号，而第二音圈响应右声道信号；
其中换能器的声输出提供合成的(L+R)音频信号。
25.根据权利要求18所述的装置，其特征是中央扬声器还包括：
第一换能器，用于提供来自中央扬声器的声输出，第一换能器具有响应左声道信号的第一音圈；和
第二换能器，用于提供来自中央扬声器的声输出，第二换能器具有响应右声道信号的第二音圈；
其中实质组合第一和第二换能器的声输出来提供合成的(L+R)音频信号。
26.根据权利要求18所述的装置，其中后扬声器还包括：
换能器，用于提供来自后扬声器的声输出，换能器具有包括输入左声道信号的第一，正极端子和输入右声道信号的第二，负极端子的音圈；
其中换能器的声输出提供合成的(L-R)音频输出。
27.根据权利要求18所述的装置，其特征是后扬声器还包括：
换能器，用于提供来自后扬声器的声输出，换能器具有响应第一声道信号的第一音圈和响应第二声道信号的第二音圈，第二音圈具有以与输入第一音圈的第一声道信号极性相反的极性输入其中的第二声道信号；
其中换能器提供根据第一和第二信号之间差变化的声输出信号。
28.根据权利要求18所述的装置，其中左辅助扬声器响应根据左和右声道信号之间的差定义的第一差信号提供声输出而右辅助扬声器响应根据按照左和右声道信号之间的差定义的第二差信号定义的差信号提供声输出。
29.根据权利要求28所述的装置，其特征是第一和第二差信号实质上相同并且差信号定义为(L-R)和(R-L)信号的其中之一。
30.根据权利要求28所述的装置，其特征是一个差信号定义为(L-R)信号而另一差信号定义为(R-L)信号。
31.根据权利要求28所述的装置，还包括：
左高通滤波器，用于通过一般大于预定阈值频率的第一差信号的左辅助扬声器音频频率；和
右高通滤波器，用于通过一般大于预定阈值频率的第二差信号的右辅助扬声器音频频率。
32.根据权利要求31所述的装置，其特征是左和右高通滤波器实质上相同并且还包括一个与输入辅助扬声器的音频信号的正极输入端子串联的电容器。
33.根据权利要求31所述的装置，其特征是左和右高通滤波器实质上相同并且还包括：
电容器，与每个辅助扬声器的正极端子串联；和
电感器，与每个辅助扬声器的正极和负极端子并联。
34.根据权利要求18所述的装置，还包括连接模块，用于接收来自音频信号源的左和右声道信号并以预定方式将左和右声道信号分配到扬声器。
35.根据权利要求18所述的装置，还包括：
前扬声器，用于根据(L+R)输入信号提供声输出，这里L为立体声信号的左声道信号而R为立体声音频信号的右声道信号；
后扬声器，用于根据定义为左和右声道信号之间差的输入信号变化提供声输出；和
低音扬声器，用于根据(L+R)输入信号提供低频声输出。
36.根据权利要求35所述的装置，其特征是，集成低音扬声音和连接器来定义容纳低音扬声器和连接模块的一个部件。
37.根据权利要求35所述的装置，其特征是连接模块还包括：
输入连接器，用于接通提供来自音频信号源的立体声音频信号的输入电缆的相应连接器；
多个第一输出连接器，用于接通向每个低音和中央扬声器提供音频信号的多个输出电缆的相应多个连接器；和
多个第二输出连接器，用于接通向每个左，右，和中央扬声器提供音频信号的多个输出电缆的相应多个连接器，输入连接器和第一及第二输出连接器不同以保证由操作者进行的输入和输出电缆到连接模块的适当连接。
38.一种用于接收多个输入信号并将输入信号的不同组合形成的输出信号分配到多个扬声器的扬声器系统的扬声器连接模块，包括：
一输入连接器，用于接通向连接模块提供输入信号的输入电缆的相应连接器；
至少一个第一输出连接器，用于接通向至少一个第一扬声器提供音频信号的至少一个第一输出电缆的相应连接器；和
至少一个第二输出连接器，用于接通向至少一个第二扬声器提供音频信号的至少一个第二输出电缆的相应连接器，输入连接器，第一输出连接器，和第二输出连接器每一个都互不相同以保证由操作者进行的输入和输出电缆到连接模块的适当连接。
39.根据权利要求38所述的装置，其特征是连接模块为与第一和第二扬声器分离的模块。
40.根据权利要求38所述的装置，其特征是连接模块与第一和第二扬声器的其中之一集成地合并以形成容纳连接模块和一个扬声器的一部件。
41.根据权利要求38所述的装置，还包括至少一个第三输出连接器，用于接通向至少一个第三扬声器提供音频信号的至少一个第三输出电缆的相应的连接器。
42.根据权利要求38所述的装置，还包括至少一个第四输出连接器，用于接通向至少一个第四扬声器提供音频信号的至少一个第四输出电缆的相应连接器。
43.一种用于重放由音频信号源产生并与伴随视频信号有关的立体声音频信号的扬声器系统，包括：
信号处理器，用于根据L和R输入信号产生相加和差((R-L)或(L-R))输出信号，这里L为立体声信号的左声道信号而R为立体声音频信号的右声道信号；
第一扬声器，用于根据相加输出信号提供声输出；
第二扬声器，用于根据差输出信号提供声输出；
第三扬声器，用于根据差输出信号提供声输出；和
第四扬声器，用于根据差输出信号提供声输出；
第一装置，用于滤波到第二扬声器的输出信号以充分除去一般小于预定阈值频率的声频率；以及
第二装置，用于滤波到第三扬声器的输出信号以充分除去一般小于预定阈值频率的声频率。
44.根据权利要求43所述的装置，还包括第五扬声器，用于根据相加输出信号提供低频声输出。
45.根据权利要求43所述的装置，还包括一放大器，用于在将其应用到相应的扬声器之前接收并放大左和右声道输入信号。
46.根据权利要求43所述的装置，其特征是用于滤波的第一和第二装置实值上相同并且包括第一级滤波器。
47.根据权利要求43所述的装置，其特征是用于滤波的第一和第二装置实质上相同并且还包括第二级滤波器。
48.根据权利要求43所述的装置，其特征是处理器输出输入到第二，第三，和第四扬声器的(L-R)差信号。
49.根据权利要求43所述的装置，其特征是处理器输出输入到第二和第三扬声器其中之一和第四扬声器的(L-R)差信号，而该差信号以相反的极性输入第二和第三扬声器中的另一个。
50.根据权利要求43所述的装置，其特征是处理器输出输入到第二和第三扬声器其中之一和第四扬声器的(R-L)差信号，而该差信号以相反的极性输入第二和第三扬声器中的另一个。
51.根据权利要求43所述的装置，其特征是处理器输出输入到第一扬声器的(L+R)相加信号。
52.一种用于重放具有分量左和右声道输入信号的立体声音频信号的扬声器系统，包括：
前扬声器，用于根据(L+R)相加信号提供声输出，这里L是立体声信号的左声道信号而R是立体声信号的右声道信号；
一对侧面扬声器，用于根据分量输入信号提供声输出，这里分量输入信号的带宽限定到大于预定阈值频率的频率；和
后扬声器，用于根据分量输入信号的(L-R)差信号提供声输出；
无线连接模块，用于接收左和右声道信号并将左和右信号的选择组合无线地分配到特定的扬声器，无线连接模块包括向相应的扬声器发射输出信号的选择组合的至少一个发射机；和
一接收机，与从至少一个发射机接收发射信号的特定扬声器有关，接收机接收发射的信号并输出输入到该扬声器的电信号。
53.根据权利要求52所述的装置，还包括第五扬声器，用于根据分量输入信号的相加信号提供低频声输出。
54.根据权利要求53所述的装置，其特征是第五扬声器响应相加(L+R)输入信号，这里L是立体声信号的左声道信号而R为立体声音频信号的右声道信号。
55.根据权利要求52所述的装置，其特征是一对侧面扬声器响应(L-R)差信号((R-L)或(L-R))，这里L是立体声信号的左声道信号而R是立体声音频信号的右声道信号。
56.根据权利要求55所述的装置，其特征是后扬声器响应差信号。
57.根据权利要求52所述的装置，其特征是前扬声器响应相加(L+R)输入信号，这里L是立体声信号的左声道信号而R为立体声音频信号的右声道信号。
58.一种用于重放由音频信号源产生的单声道音频信号的扬声器系统，包括：
前扬声器，用于根据单声道音频信号提供声输出；
后扬声器，用于根据单声道音频信号提供声输出；
左辅助扬声器，用于根据单声道音频信号提供声输出；
右辅助扬声器，用于根据单声道音频信号提供声输出；和
低音扬声器，用于根据单声道音频信号提供低频声输出；
一装置，用于滤波到左辅助扬声器的单声道音频信号输入以充分除去一般小于预定阈值频率的声频率；和
一装置，用于滤波到右辅助扬声器的单声道音频输入以充分除去一般小于预定阈值频率的声频率。
59.根据权利要求58所述的装置，还包括一放大器，用于在将其应用到相应的扬声器之前接收和放大单声道音频信号。
60.根据权利要求58所述的装置，其特征是用于滤波到左和右辅助扬声器的输入的装置实质是相同的并且还包括第一级滤波器。
61.根据权利要求58所述的装置，其特征是用于滤波到左和右辅助扬声器的输入的装置实质上是相同的并还包括第二级滤波器。
62.根据权利要求58所述的装置，还包括：
左高通滤波器，用于通过一般大于预定阈值频率的单声道音频信号的左辅助扬声器音频频率；和
右高通滤波器，用于通过一般大于预定阈值频率的单声道音频信号的右辅助扬声器音频频率。
63.根据权利要求62所述的装置，其特征是左和右高通滤波器实质上是相同的并且还包括与应用到辅助扬声器的音频信号的正极输入端串联的电容器。
64.根据权利要求62所述的装置，其特征是左和右高通滤波器实质上是相同的并且还包括：
一电容器，与每个辅助扬声器的正极端子串联；和
一电感器，与每个辅助扬声器的正极和负极端子并联。
65.一种用于重放由音频信号源产生的立体声音频信号的扬声器系统，包括：
前扬声器，用于根据(L+R)输入信号提供声输出，这里L是立体声信号的左声道信号而R是立体声音频信号的右声道信号；
后扬声器，用于根据定义为左和右声道这间差的输入信号变化提供声输出；
左辅助扬声器，用于根据定义为左和右信号之间差的差信号((L-βR)或(R-βL))提供声输出，这里β定义为被减去信号的增益因数；
右辅助扬声器，用于根据差信号提供声输出；
低音扬声器，用于根据(L+R)输入信号提供低频声输出；
一装置，用于滤波输入到左辅助扬声器的差信号以充分除去一般小于预定阈值频率的声频率；和
一装置，用于滤波输入到右辅助扬声器的差信号以充分除去一般小于预定阈值频率的声频率。
66.根据权利要求65所述的装置，还包括至少一个放大器，用于接收和衰减差信号的被减去的左和右声道立体声音频信号，放大器增益β为从零到单位变化的一个值并且为零和单位之间的连续可变值。
67.根据权利要求65所述的装置，其特征是左辅助扬声器接收定义为(L-βR)或(R-βL)的第一差信号而右辅助扬声器接收(L-βR)或(R-βL)的另一差信号。
68.根据权利要求65所述的装置，其特征是用于滤波到左和右辅助扬声器的输入的装置实质上是相同的并且还包括第一级滤波器。
69.根据权利要求65所述的装置，其特征是用于滤波到左和右辅助扬声器的输入的装置实质上是相同的并且还包括第二级滤波器。
70.根据权利要求65的装置，还包括：
左高通滤波器，用于通过一般大于预定阈值频率的第一差信号的左辅助扬声器音频频率；和
右高通滤波器，用于通过一般大于预定阈值频率的第二差信号的右辅助扬声器音频频率。
71.一种用于重放由音频信号源产生并与伴随视频信号有关的立体声音频信号的扬声器系统，包括：
信号处理器，用于根据L和R输入信号产生相加和差((R-β1L)或(L-β2R))输出信号，这里L是立体声信号的左声道信号而R为立体声音频信号的右声道信号，β1和β2定义为相应的被减去信号的增益；
第一扬声器，用于根据相加输出信号提供声输出；
第二扬声器，用于根据差输出信号提供声输出；
第三扬声器，用于根据差输出信号提供声输出；和
第四扬声器，用于根据差输出信号提供声输出；
第一装置，用于滤波到第二扬声器的输出信号以充分除去一般小于预定阈值频率的声频率；以及
第二装置，用于滤波到第三扬声器的输出信号以充分除去一般小于预定阈值频率的声频率。
72.根据权利要求71所述的装置，还包括第五扬声器，用于根据相加输出信号提供低频声输出。
73.根据权利要求71所述的装置，还包括分别具有增益β1和β2的一对放大器，用于在形成差信号的减法之前分别接收和放大左和右声道输入信号以产生β1L和β2R信号。
74.根据权利要求71所述的装置，其特征是β1和β2相等。
75.根据权利要求74所述的装置，其特征是β1和β2可以在零和单位之间变化。
76.根据权利要求71所述的装置，其特征是β1和β2可以独立地变化。
77.根据权利要求71所述的装置，其特征是用于滤波的第一和第二装置实质上是相同的并且还包括第一级滤波器。
78.根据权利要求71所述的装置，其特征是用于滤波的第一和第二装置实质上是相同的并且还包括第二级滤波器。
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