CN1294478A - 真三维立体音效 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种真三维立体音效(R3D),特征是在现有的二维音效基础上增加第三维,即在伴音系统或电脑音效中增加上下声道,从而改变现有音效系统只在一个平面上的不足,实现真正的三维立体音效。本发明对多种使用场合有相应的实施方案,且能兼容原有的各种音效系统,应用广泛,效果显著。

Description

真三维立体音效

本发明涉及一种真三维立体音效(R3D)，属立体音频技术领域。

当今立体音频技术有PC音频的D3D、A3D、EAX等，可接四音箱，均称3D音效，主要是为游戏而设；影片的环绕声伴音也达到了杜比数码及dts等的5+1或7+1声道，从而使前后左右各方的声音能正确解析，得到的声场较自然。但所有的声卡及环绕解码器的评测都有一个结论：上下声场效果不佳。原因很简单，现有的各音效均是在一个平面上进行重放，见图1，本质上只是二维重放，音箱只是摆在人的四周，而上下方位只靠四周的音箱来合成，自然得不到好的效果。

本发明的目的是提供一个真三维立体音效(R3D)，使上下方的声音由真实的音箱发出，而非由前后音箱模拟，从而改进上下声场效果，进一步增强声音回放的真实感、临场感。

本发明的技术方案是在录制合成音频时，除在四周设置录音点外，(由于杜比、dts等系统的中置声道作对白及填补中间声场用，于四声道重放本身无实质改变，所以本发明中均以四个发声点来阐述。)在声场中心即听者的上方、下方各增加一个采集点，距离与其他四个采集点到中心距离相同。在合成时，现有的DVD标准中杜比数字(DOLBY DIGITAL)对六个模拟声道感性编码而成数据流仅384Kbps，(标准CD数据流为1411．2 Kbps)，增加两个声道数据流量仅增加33％，对于庞大的视讯数据流(10Mbps)来说更是微不足道。而PC音频则只需在合成上增加两个点而已，现有声卡多带四声道、五声道输出，对六声道及更多声道输出并无技术难题。重放时，系统相应增加了上下声道，对上下声场解析力与前后左右相同，从而达到真正重放第三维的目的。

由于真三维立体音效(R3D)具备上下声道，使前后左右上下都有各自的声道还原原音，得到的音效真正实现完全的四面八方，上下声场效果与其他方向相同，弥补了当今PC音频及电影伴音等无法真正重现上下声场的缺陷，使音效达到了理想的效果，给游戏、影片及其他娱乐带来真正三维立体音效，还原力加大，空间感增强，更容易制造出一种身临其境的临场效果，甚至夸张的临场效果。也为科研、探险、考察等提供了更为准确的声场，成为音效的理想系统。且能兼容原有的双声道、四声道等技术，保护现有的设备，使升级过渡易于实现。

下面对实施例及相应的附图加以说明：A前右音箱 B前左音箱 C后左音箱 D后右音箱 E上音箱 F下音箱O中心    x立体坐标X轴    y立体坐标Y轴    z立体坐标Z轴E＇天花板    F＇座下音箱    F1′前排音箱    F2′后排音箱E1耳机左上单元 E2耳机右上单元 F1耳机左下单元 F1耳机右下单元(其中各部件的代号同时是其所在的位置的点的代号)

本发明的基本原理图见图2，A、B、C、D为现有的四声道，O为中心，即听者。而E和F是本发明所增加的声道，它们与中心O的距离EO、FO和其他四点的距离AO、BO、CO、DO相同。换个角度，以立体坐标系显示，见图3，可以清楚地看到，O点被A、B、C、D、E、F均匀立体包围，使第三维Z轴向与原X、Y轴所在的平面自然发展，达到真正三维立体音效。

实施例1，大型声场，适用于影院、展示厅等场合，由于空间宽大，上方音箱可挂于屋顶，与常见的吸顶式音箱类似。但若屋顶较低，见图4，屋顶天花板E′低于应有的上音箱E的高度，那末，上方声音就先于四周声音到达听众O，破坏了声场深度，这里我们为上方声道增加一个延时装置，以音速340m／s计，将EE′除以340即得延时量，从而使E＇的发声点位于E处。这里还有一个问题，下方声道不易架设，听众头部与地距离OF＇一般在1米左右，与其他声道距离相比，反差过大，所以还是采用延时的方法，具体延时量可参照上声道。为使每个听众下方都有声道，必需增多下方音箱，这样也带来一个好处，众多的音箱可避免音箱被座板挡住，见图4，坐于F＇处的观众可听到前排音箱F1′和后排音箱F2′的声音，得到的效果与被挡住的座下音箱F′发声的效果无异，且距离近，用廉价喇叭也能达到效果。更远处的下方音箱由于被前后排座椅及观众挡住，且音量已很小，对声场影响很小。对于屋顶较底的场合，上方声道也可增加音箱数量，均匀分布于场内，使各个座位上方声强都相等且定位准确。

实施例2，家庭影院型，较之影院要求低，可不用延时，以降低成本。上方声道置于天花板上，而下方可采用反射式，见图5，音箱声音经地面反射到听者头部O，不仅增加了行进距离，达到声场深度，也可避免被座椅挡住。使用单只反射式音箱就可满足一般要求，当然使用两只以上的音箱可使定位更准确，见图5。反射音箱见图6，即在普通音箱上下加一块如实线的支撑板，或制音箱时直接将上下板加工成如图6的粗实线立面，防下声道声音向两侧扩散而破坏声场。音箱置于人的四周，使反射的声波正对人的头部。可兼用于搁脚，或藏于茶几下。

实施例3，真三维立体耳机，耳机为头戴式，耳罩包住耳廓，见图7，内部有四个发声单元B、C、E1、F1(左耳)，或A、D、E2、F2(右耳)，可用现有的耳塞式耳机单元。水平的四个单元对应各自声道，将上方声道信号加于E1、E2，将下方声道信号加于F1、F2，见图8，使左右耳机上方发声单元E1、E2合成得E，左右耳机下方发声单元F1、F2合成得F，从而实现了六个声道重放。减少输入的信道，即为现有的四声道及二声道，可兼容大多数标准。由于耳机功率小，易于声卡集成功放，所以在电脑上应用尤其方便，且成本低廉。

Claims (5)

1．一种真三维立体音效(R3D)，现有的音效仅在一个平面上制作和重放，本发明特征是在此平面中心的上下方各增加一个声道，与中心距离等同其他声道到中心的距离，使上下声音以真实的声道来完成。

2．根据权利要求1，其特征是上下声道信号使用延时处理，使较近的音箱将发声点定位于相应的距离。

3．根据权利要求1，其特征是上下声道使用众多的音箱作发声单元，均匀分布于听众上下。

4．根据权利要求1，其特征是下方音箱上下面各加一块支撑板，横卧后，发声面向下，侧斜对听者，使其声波经地面反射到人的头部。

5．根据权利要求1，其特征是所有发声单元微型化，安装在一付头戴式耳机内，每个耳罩内含四个发声单元，呈十字形分布，其中水平四个单元对应现有的四声道，两耳上方的两个单元重放上声道，两耳下方的两个单元重放下声道。

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