CN1209718A - 声场校正电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于环绕声回放装置的声场校正电路,包括一解码电路,用于恢复形成多声道环绕声效果而经编码的二声道立体声信号,以便得到多声道环绕声信号。该解码电路包括:加法器,用于将经编码的二声道立体声信号彼此相加;减法器,用于将经编码的二声道立体声信号中之一个与另一个相减;电平调节电位器,用于调节加法器的输出电平;以及另一电平调节电位器,用于调节减法器的输出电平。一电平调节电位器的输出用作中央声道信号,而另一电平调节电位器的输出用作环绕效果声道信号。

Description

声场校正电路
本发明涉及一种声场校正电路，其用于环绕声音响系统，更具体地说，涉及一种解码电路的简化，该解码电路用于从为具有多声道环绕声效果而编码的双声道立体声信号获得多声道环绕信号。
众所周知，人对声源方向是有感觉的，在低音调音区是根据到达两个耳朵的声音的时间差和/或相位差，而在高音调音区是根据送入两个耳朵的声音强度差。
此外，还公知，人将来自多个声源的声音混合在一起，形成人的听觉上的单一的声像。
在这种情况下，在各声源的信号其间具有相关性以及这些信号的出现时间限于某一范围时，这些声音易于发生交混。在涉及两个相关声源的情况下复合的声像的取向取决于两声源信号之间的强度差或时间差，并且基本上在两声源之间出现。同时，在二声源具有相反相位的情况下，在头内或在头的后部产生声像。
同时，在这样一种情况下，即其中除了直接来自声源的声音以外，还有大量的后续的声音例如由墙壁、地板等反射的声音传输到两耳内，使声音的延展或声源的距离增加。特别是如由侧向反射的声音与直接传输的声音相比变大时，则声像的延展增加。
为了通过利用如上所述的自然特性来改善回放声的效果，其中利用后扬声器等来加重动感的各种系统中可采用的一种是一种环绕声系统。
该环绕声系统通常是这样一种声音系统，其中除了用于提供原有的立体声效果的左右扬声器的声音之外，还回放在一不同位置设置的辅助扬声器的声音。
虽然该环绕声系统与该除了左右扬声器之外还使用一个扬声器的4声道立体声系统相似，但明显的差别在于，记录在一原始磁带例如录音带或录像带上的声音信号的信息并不是像在4声道立体声系统中那样是特殊的信息，而可能是按在立体声系统中十分普通记录的那样的信号。
换句话说，环绕声系统在采用这种详细的方法或措施方面是自由的，不需要这样一种规定或共识，即该方法或措施必须是如此这般的，而是只要能达到满足试图欣赏该音响的人的要求的目的就行。
因此，要弄清一个试图欣赏该音响的人的要求是很重要的，粗略地说，这些可能的要求分为如下两种：
1)意在主要重现录像带上的声音信号，并且其目的是得到剧场效果，其中使响应于一图像的回放音响要形成与该图像相一致的真实的音响；以及
2)与图像画面的关系并不作为主要考虑，其目的是认真重现在一个录制音乐的场所例如大厅的声场。
顺便指出，问题在于应使产生的音响能够满足上述的这些目的。
在上述1)中所述的情况下，在回放一图像的场景时，能按照声源的位置重现或具有动感的重放是比较有效的。
同时，在2)中所述的情况下，声源是不移动的，必须认真地重现录制声音的地点的音响状态，即混响的长度和幅度和包含在混响中的频率分量。
在目的为上述1)的情况下，如果假设，一个图像包含雷击的场景，若从上方来雷声则更真实，以及这里需要更加(虽然取决于场景)着重体现到声源的位置或距离或动感。
根据如上所述的这样一种观点，对利用普通方法记录的立体声信号，上面刚说的重现基本上是不可能的，并且在记录时其声音被收集的声源多少采用一些适当的分立形式是更有利的。
作为如上所述的这些环绕声系统中有代表性的一种，Dolby(杜比)前设逻辑式(pro-logic)环绕声系统是可用的。
杜比前设逻辑式环绕声系统是对杜比环绕声系统的一种改进，该系统原来是用于电影院的音响系统，其中采用前面三个声道(L：左，C：中间，R：右)以及后面一个声道(S：环绕声)，以便形成一用于家庭用欣赏电影的音响系统。
在这样一种如上所述的多声道环绕声系统中，多声道信号通常已经被编码并按2声道录制在记录媒体上，然后，在回放设备侧，来自记录媒体的2声道信号被解码成多声道以便产生多声道环绕声信号。
此外，当试图重放这样解码的多声道环绕声信号为用于普通立体声设备的前2声道环绕声信号时，这些多声道环绕声信号利用一被称为虚拟器(virtualizer)的电路进一步变换为2声道信号以便重现之。
一种一般具有如图1中所示结构的声场校正电路首先将二声道音频信号变换为多声道环绕声信号，然后再变换成前二声道的环绕声信号。
为产生多声道环绕声效果而经编码的立体声信号Lt,Rt首先输送到解码器1。
然后，该立体声信号Lt,Rt在解码器1中由二声道信号变回多声道信号(例如，L：左声道信号，C：中间声道信号，R：右声道信号，S：环绕效果声道信号)。形成的多声道信号输送到一虚拟器电路2。
该虚拟器电路2是这样一种电路，其处理一种音频信号，使得在其进行前2声道回放时，由听者的耳部周围或后侧发出声音，好像实际上出现环绕声信号部分S。
顺便指出，在这种通常的如上所述的声场校正电路中，将二声道声源的信号解码为多声道信号是利用一称之为环绕声处理器的解码电路通过进行复杂的矩阵处理来实现的。
该解码电路是一种多个延迟电路或移相器的组合，并产生在一个原始信号与对该原始信号进行延迟处理或移相处理所得的一个信号之间的和信号，与/或差信号，以丰富声音的扩展性、声缘的距离感、声像位置的动感等。
由于解码电路进行这种复杂的处理，在采用一般的解码电路的情况下，其规模变得非常大，用于整个装置的成本变高了。
在用于回放上述音响信号的回放装置使用的普通声场校正电路中，由于要利用解码电路进行复杂的矩阵处理，存在的缺点是电路规模变得很大，因而设备费用变高。
本发明的目的是提供一种环绕声回放装置的声场校正电路，其中的解码电路结构采用比较简单的电路，可以低成本实现等效于如上所述的普通声场校正电路的效果。
为了达到上述目的，根据本发明提供一种声场校正电路，其接收为产生多声道环绕声效果而经编码的至少二声道的信号作为输入信号，并输出多声道的环绕声信号，其包括：输入装置，用于接收为产生多声道环绕声效果而经编码的至少第一信号和第二信号作为输入信号；以及解码装置，用于对第一信号和第二信号进行解码以产生多声道环绕声信号；该解码装置包含：加法装置，用于将第一信号和第二信号相加，以产生一和信号；以及减法装置，用于从第一信号中减去第二信号，以产生一差信号。
解码装置还可包含：和信号电平调节装置，用于接收该和信号，调节和信号的电平以及输出该经调节电平的和信号；以及差信号电平调节装置，用于接收该差信号，调节各差信号的电平以及输出该经调节电平的差信号。
在该声场校正电路中，该用于将为产生多声道环绕声效果而经编码的第一和第二信号例如二声道立体声信号复原以得到多声道环绕声信号的解码电路包括：加法装置和减法装置，第一信号和第二信号输入到其中；以及和信号电平调节装置及差信号电平调节装置，用于调节加法装置和减法装置的输出电平。
因而，利用该声场校正电路，可以很低的成本实现立体声效果，这种效果达到这样一种程度即实用上几乎没有问题。此外，该声场校正电路可以有益地应用到例如电视和录相机，便携式音响设备以及低价格型号的设备等这样的领域，这些低廉的型号不同于音响设备不需要很高的音质。
此外，在对于来自减法装置的第一和第二信号之间的差信号进行按杜比变形的B型降噪的情况下，在回放级中的噪声可以明显降低，可得到一种收听舒适和富于临场感的环绕声回放信号。
根据结合附图的如下详细介绍和所附权利要求使本发明的上述和其它目的、特征和优点变得更明显，在各附图中相同的部分和元件用相同的标号来标注。
图1是一声场校正电路的方块图，其中将二声道信号变换为多声道信号，然后变换为前二声道的环绕声信号；
图2是采用本发明的声场校正电路的电路方块图；
图3是一种相似的图，不过表示的是图2中所示声场校正电路的一种改型；
图4是一相似的图，不过表示的是采用本发明的另一种声场校正电路；
图5是一曲线图，表示通过利用杜比B型降噪的噪声抑制效果。
首先参阅图2，其示有采用本发明的声场校正电路的电路方块图。所示声场校正电路包含：虚拟器电路2、加法器3、减法器5以及一对电平调节电位器(level adjusting volume)4和6。
在该声场校正电路中，输入的立体声信号Lt、Rt作为L(左声道)和R(右声道)信号首先直接输入到虚拟器电路2。
该输入的立体声信号Lt、Rt还输入到加法器3和减法器5。然后，加法器3将立体声信号Lt和Rt相加(=Lt+Rt)，以产生C(中间声道)信号，同时，减法器5计算立体声信号Lt和Rt之间的差(即Lt-Rt)，以产生一S(环绕声道)信号。加法器3和减法器5都可以容易地由一放大电路构成，其例如可以采用一运算放大器。
按照这种方式得到的L(左声道)，R(右声道)，C(中央声道)和S(环绕声道)信号输送到虚拟器电路2，使得经过虚拟器电路2的处理可得到前二声道环绕声信号。
然而，如果直接按这种方式提供C(中央声道)和S(环绕声道)信号，则由于这些信号对虚拟器电路2的输入增益是固定的，其缺点在于，产生不够均衡的音响。为了调节信号以便得到收听舒适的音响，在加法器3和减法器5的输出端分别装设电平调节电位器4和6，它们的音量可彼此相对调节，使得可得到良好均衡收听舒适的音响。
参照图2如上介绍的声场校正电路可以按照图3所示的这样一种方式进行改变。具体是参照图3，该改变的声场校正电路包括：取代连接到加法器3和减法器5的输出侧的电平调节装置电位器4和6的电位器(volume)7和8，以及电位器(volume)9和10，它们分别连接到加法器3和减法器5的输入侧。更具体地说，输入的立体声信号Lt、Pt首先分别利用电位器7和8进行音量调节，然后输入到加法器3。同时，该输入的立体声信号Lt、Rt还分别利用电位器9和10进行音量调节，然后输入到减法器5。加法器3和减法器5的输出直接输入到虚拟器电路2。
顺便指出，在图1所示的这样一个解码器1中，包含一个由多个延迟电路和移相电路、矩阵电路等构成的方向性加重电路，以便可以得到充分的动感和现场感。
然而，还由于原有的立体声信号是按原来方式记录的，使得可以形成动感，即使如在本发明中一样解码电路被简化，可以得到接近预期效果的效果。
下面参阅图4，该图示有适用于本发明的另一种声场校正电路的电路方框图。
在各种环绕声系统中，杜比环绕声系统目前是流行的。
在杜比环绕声系统中，为了改善环绕效果声道S的S/N(信噪)比，对于环绕效果声道进行杜比变形B型降噪处理。按这种方法，利用使记录时的电平和回放时的电平彼此不同的一种方法，实现回放噪声的降低。
在本实施例中实施一种与此等效的方法，利用杜比变形B型降噪电路7。
在按照这种方式加入降噪电路7时，可以重现具有很高信噪比的自然声音。
这里，简单介绍用于杜比B型降噪的降噪电路。
该降噪电路用于盒带记录系统。利用降噪电路抑制的那种噪声限于在回放阶段中的噪声，其主要是由磁带或磁头产生的，而不是在记录时出现的噪声。
消除噪声的方法按如下的方式进行。具体是，在记录之前，只将低电平的信号自动变换为较高电平的信号，使得可以记录该较高电平的信号。然后，在回放时，降低回放的放大倍数，使得按照更高电平记录的信号的电平自动地返回到原来的电平，以便与记录时相反进行回放。按照该方法，在播放的低电平的信号中包含的噪声也被降低。
用于杜比B型降噪的降噪电路是各降噪电路中先进的一种，目前在市场上供应的大多数盒带都是用杜比B型降噪系统编码的。
在该系统中，并未对整个频带进行用于提升低电平信号的电平的编码处理。在杜比B型系统中，仅对高于约500赫的频率进行编码，对于约该以集中的方式出现磁带噪声的1到3千赫进行记录前用于提升电平的编码处理和在回放时间于降低电平的解码处理。采用一种专门的方法，其中构成处理对象的频带也随信号电平变化。
利用杜比B型降噪的噪声抑制能力由图5可以看出最大为10分贝。
杜比B型降噪的另一种特征在于，该目的的实现并不是通过改变整个放大器的放大倍数，来进行提升或降低电平的操作，而是通过从原来的信号中提取包含在要进行处理的频带中的一些信号部分，同时，当电平相对于由一称之为杜比电平的电平提供的边界下降时，连续地增加这些信号成分，将这些信号成分加到原有信号上，以便增强原有信号，并在回放时从回放信号中提取彼此混在一起的这样提取的信号成分与回放时的噪声这两者。
由于采用如上所述的这种方法，由于信号电平接近杜比电平，在增加或降低强度时的电平变化量降低，并且噪声抑制量也降低。
然而，在信号电平高时，由于这并不会因掩蔽效应有真正的损失，由于掩蔽效应噪声不会形成障碍，并且整个处理量小，在声音消失之后，形成这样一种喘息(breathing)降低，即噪声余留并且然后消失，这是由于放大器的增益变化不能跟上很快上升和持续很短的打击声音。
为了从原有信号中提取处在要处理的频带中的一些信号成分，同时增大该信号成分，采用一种独特的方法，而没有单独为记录和回放两者都提供一用于确定这样一些提取的信号成分的电路，而是使用一个电路。因而，由于各要提取的信号成分即要加减的各信号成分是准确相同的，回放信号相对于原有信号的重现程度是很高的。
顺便指出，如上所述，在对上面相关技术的介绍中所述的声场校正电路中，当试图由多声道环绕声信号得到前二声道环绕声信号时，为了产生足够的效果，采用的是一种利用昂贵的矩阵电路例如杜比前设逻辑式(pro-logic)电路。
虽然是利用一些特定的实例对本发明的各实施例进行介绍，但这种介绍仅是说明性的，应理解，在不脱离所附权利要求的构思和范围的情况下可以进行各种修改和变型。

Claims (10)

1．一种声场校正电路，其接收为了形成多声道环绕声效果而经编码的至少2声道的信号作为输入信号，并输出多声道环绕声信号，包括：
输入装置，用于接收为了形成多声道环绕声效果而经编码的第一和第二信号作为输入信号；以及
解码装置，用于对第一和第二信号进行解码以便产生多声道环绕声信号；
所述解码装置包括：加法装置，用于将第一和第一信号相加以便产生一和信号；以及减法装置，用于由第一信号减去第二信号以便产生一差信号。
2．根据权利要求1所述的声场校正电路，其中所述的解码装置还包括：和信号电平调节装置，用于接收和信号，调节和信号的电平以及输出经调节电平的和信号；以及差信号电平调节装置，用于接收差信号，调节差信号的电平以及输出经调节电平的差信号。
3．根据权利要求1所述的声场校正电路，其中所述解码装置包括：第一电平调节装置，用于调节第一信号和向所述加法装置输出经调节电平的第一信号；第二电平调节装置，用于调节第二信号和向所述加法装置输出经调节电平的第二信号；第三电平调节装置，用于调节第一信号和向所述减法装置输出经调节电平的第一信号；第四电平调节装置，用于调节第二信号和向所述减法装置输出经调节电平的第二信号。
4．根据权利要求2所述的声场校正电路，其中还包括一虚拟器，用于接收至少所述第一和第二信号、所述和信号电平调节装置的输出以及所述差信号电平调节装置的输出，并输出所需数量声道的环绕声信号。
5根据权利要求1所述的声场校正电路，其中所述的解码装置包括连接到所述减法装置的降噪装置。
6．根据权利要求5所述的声场校正电路，其中所述的解码装置中的所述降噪装置进行杜比B型变形降噪处理。
7一种声场校正方法，其中接收为形成多声道环绕声效果而经编码的至少二声道的信号作为输入信号，以及输出多声道环绕声信号，其包括的步骤有：
输入步骤，接收为形成多声道环绕声效果而经编码的至少第一和第二信号作为输入信号；以及
解码步骤，对所述第一和第二信号进行解码，以便产生多声道环绕声信号；
该解码步骤包括：加法步骤，将所述第一和第二信号相加以便产生一和信号；以及减法步骤，由第一信号减去第二信号，以便产生一差信号。
8．根据权利要求7所述的声场校正方法，其中所说解码步骤包括：和信号电平调节步骤，接收所述和信号，调节该和信号的电平及输出经调节电平的和信号；以及差信号电平调节步骤，接收所述差信号，调节该差信号的电平以及输出经调节电平的差信号。
9．根据权利要求7所述的声场校正方法，其中所说解码步骤包括：第一电平调节步骤，调节所述第一信号，并给加法步骤输出经电平调节的第一信号；第二电平调节步骤，调节所述第二信号，并给所述加法步骤输出经调节电平的第二信号；第三电平调节步骤，调节所述第一信号，并给所述减法步骤输出经调节电平的第一信号；第四电平调节步骤，调节所述第二信号，并给所述减法步骤输出经调节电平的第二信号。
10．根据权利要求8所述的声场校正方法，其中还包括以下步骤：接收至少所述第一和第二信号、所述电平和信号调节步骤的输出和所述差信号电平调节的步骤的输出，以及输出所需声道数目的环绕声信号的步骤。
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