CN1300518A - 家庭影院环绕声扬声器系统 - Google Patents

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Abstract

一种高保真重放音响的设备包括一个位于电视图像附近的前置扬声器(20),用来提供基于音频信号的左、右声道分量的(L+R)和信号的音响输出。一个设置在收看者后面的后置扬声器(26)提供基于左、右声道之差的(L－R或者R－L)差信号的音响输出。左、右侧扬声器(22,24)设置在观看区域的相应左、右侧。左侧扬声器(22)提供符合频带受限的左声道信号和频带受限的差信号的两路音响输出。右侧扬声器(24)提供符合频带受限的右声通信号和频带受限的差信号的两路音响输出。频带限制充分地滤除了低于预定频率门限的频率分量。

Description

家庭影院环绕声扬声器系统
本申请为1996年9月3日归档的美国专利申请No.08/707,101的部分继续，而该申请为1995年9月7日归档的美国专利申请No.08/525,364，专利No.5,708,719的部分继续。
发明背景
技术领域
本发明涉及立体声重放技术，具体地说，涉及重放与电视图像配合的立体声，使得对话局限于电视图像处而使得环境和音响效果以使听众沉浸在逼真的三维声场内的方式重放。
讨论
过去已经开发了各种单声道和立体声系统以图实现高保真放声。起初，各种尝试都局限于高保真重放单声道音频信号的设想。这些早先的尝试集中在形成一个满足由诸如频率响应、失真和动态范围之类的可测声学特征表明的性能准则的扬声器箱。扬声器包括一个音箱，其中含有一个或若干个电声换能器和分频网络，以图重放全部能听得到的频带。作为这样的多个换能器和分频器配置的一个例子，一种三路扬声器结构包括一个重放低音的低频换能器，一个重放中音的中频换能器，以及一个重放高音的高频换能器。
典型的上述分频网络使从一个换能器到另一个换能器的音响输出平稳过渡，混合成具有良好的音调平衡的特性。达到这个目的的一种方法是用一个起着滤波器作用的对称分频网络，保证在过渡区随频率增大一个换能器的响应曲线的下降是一个重放这个相邻较高声音频带的配对换能器的响应曲线的上升的镜像。正确实现这种设计方法要求换能器和分频网络的组合不会引入由于多个换能器安装在一个音箱内可能导致频率响应不正常或相位抵消效应而产生听得见的人为现象(不自然的音质)。
这些早先的通过单声道音频信号和三路分频网络高保真重放的试验最终为立体声重放所代替。早先的立体声系统利用一对相同的、分开配置的高保真扬声器重放双声道音频信号。两个音箱分开配置对于立体声重放的设想来说是一个基本的设想。在从这对扬声器输出的音响融合成一幅令人感觉到象一幅水平的音响全景的立体声声像时，就产生了一幅立体声声像。这种音响全景为听众产生一幅复盖这两个扬声器位置之间的空间的立体声声像。一个听众如果处在两个扬声器之间垂直于扬声器平面的轴上，就可以得到合适的立体声景象的感觉。
立体声系统中所用的大多数扬声器都在从扬声器到听众的直接波束内放送音响，这称为直接辐射。在试图加宽立体声声像的努力中，一些设计人员利用了几对扬声器产生直接辐射和反射音响，加以组合。这样的配置将立体声声像扩展到超过两个扬声器之间的空间。
某些较现代的立体声系统设计采用三件一套的次低音扬声器-卫星扬声器系统，用一个次低音扬声器单元和一对卫星扬声器的组合代替以上所述的一对传统的全范围音箱。在这样的三件一套的扬声器系统中，卫星扬声器重放频谱宽广的中、高频音响，而次低音扬声器单元只重放极低频音响。将低音限制成由次低音扬声器单元重放使卫星扬声器可以具有比传统的大立体声扬声器箱小的尺寸，立体声扬声器箱尺寸大是因为需要大的换能器和音箱来获得良好的低音响应。许多用户较喜欢用小型卫星扬声器方案，而不大喜欢较传统的全范围音箱对。低音单元可以放置在看不见的地方，而卫星扬声器较容易与室内装饰调和。然而，其他一些用户仍有些看不惯这些小型的卫星扬声器箱，难于将它们以不引人注目的方式与家庭环境合成一体。
尽管通过即使是最复杂的系统，无论是一对立体声扬声器或者是三件一套的次低音-卫星扬声器系统，改进了总的音质，但是许多用户认为现代音响系统还缺乏使人联想起实况音响的真实声音感觉。各种放声系统虽然满足有关频率响应、失真和动态范围的定量声学性能标准，但从质量上来看可能引起听众对声音真实性的各式各样主观感觉。也已发现某些确定为音响较逼真的系统在重放的音响中产生一种宽敞的空间感。这个发现提供了广泛的在音响效果方面的研究，以便获得增强的重放音响的空间质量而避免引进会有损于总的音响感受的人为声音现象。
上述三件一套的次低音-卫星扬声器系统扩展了分开分布诸如一对立体声扬声器之类的扬声器组件的设想。这种构思还可以进一步扩展成将更多的点源分开分布在一个收听环境内重放音响，进一步增强可感觉的空间感。虽然增加多个分开分布的音响点源可以增强空间感，但是也可能产生缺乏真实性的过分渲染的夸张空间感。这种不自然的放声通常使听众会感到音响疲劳。因此，增强空间感必须与使所得到的声场令听众感到音响真实相平衡，以便使听众完全满意。
这种平衡对家庭影院音响系统特别重要，因为这种应用不同于重放立体声音乐音响。家庭剧院音响系统的主要目的是：(1)根据录在音轨中的环境和音响效果音频信号形成令人信服的环绕声音响气氛；(2)使音响的立体声声像全景保持在收看者前方；以及(3)使所有在室内的收看者都感到重放的对话局限在电视屏幕处。实质上，在使听众沉浸在一个相对于电视屏幕上的视觉显示具有感到可信的三维空间音质的声场内时可以产生令人满意的声学效果。
起初的一些企图产生家庭影院音响的努力包括将一对传统的扬声器放置在位于中央的图像显示器的两边。这种系统改进了典型的扬声器包括在电视机内的音响。然而，这种系统的性能确定为在市场中是无法接受的，至少是由于两个原因。第一，位于两个扬声器之间的中心线外的听众不会将对话定位在屏幕处(即不会感到对话完全来自屏幕)。对话通常相等地记录在左、右声道两个信号中。对于一个处在两个扬声器之间的中心线上的听众来说对话的位置将在两个扬声器之间的等距离点上。如果一个听众离开中心线，他将靠近一个扬声器而更离开另一个扬声器。对话的位置将转移到首先到达的信号的声源。这将是最接近的那个扬声器。对话当听众离开轴时会跌落到离得较近的扬声器。对于轴外的听众来说对话的位置将不在电视图像处，这就破坏了轴外的听众对是屏幕上的人物实际正在说话的感觉。第二，一对位于显示器两边的立体声扬声器将声场限制在扬声器平面内听众前面的空间。因此，没有音响事件发生在听众侧面或后面以及在听众前方的这种沉浸感觉。
已经设计了许多系统以图改善这些不足。例如，签发给Hafler的美国专利No.3,697,692讨论了环境恢复技术的利用。Hafler利用了存在于几乎所有立体声音频信号(无论是音乐录音或图像节目内容音轨)的环绕声信息都可以重新恢复的事实。可以通过获得左、右声道之间的基本上只留下信号中的环境部分的差信号(L-R)来进行恢复。这个左减右(L-R)差信号通过放置在收听室后面的扬声器重放，提供恢复的环绕声信息。
另一种较早的家庭影院音响系统增加了一个附加的中央声道来重放左加右(L+R)和信号，改善对话声音重放的质量。这个中央声道与类似于上述环境恢复扬声器的重放左减右(L-R)差信号的后置环绕扬声器组合。这种系统的一个例子是杜比实验室开发的杜比环绕(DOLBY SURROUND)系统。
如DOLBY SURROUND系统中所体现的那样，重放(L+R)信号的中央扬声器改进了轴外听众所希望的对话限位效果。然而，(L+R)中央声道重放并没有完全解决对于轴外听众的听觉与视觉图像之间的错位问题。那些系统仍有着对话(及其他编入和信号内的信号)限位差错的问题，因为诸如DOLBY SURROUND之类的无源译码方案只能获得最大3dB的相邻声道的隔离度(其中相邻声道定义为中央与右声道，中央与左声道，左与环绕声道，右与环绕声道)。在中央声道中的对话与在左、右声道中的对话之间电平上相差3dB是不足以对于典型的收听室内所有收听位置都能保证将对话限制在中央声道扬声器的位置。位置仍然移动到接近轴外听众的扬声器。对话跌落到接近的扬声器对于所有现有技术的无源译码器系统是共同的。
在DOLBY SURROUND系统的另一个方法中，签发给Holbrook的美国专利No.4,612,663提出了一种T型配置结构，通过对立体声信号无源解码提供环绕声。这种T型配置包括重放相应左、右信号的左、右扬声器，一个安置在左、右扬声器平面内左、右扬声器中间重放差(L-R)信号的第三扬声器，以及一个安置在听众后面重放差(L-R)信号的第四扬声器。然而，这种方法不能在立体声信号暂时能量主要在左或右声道的情况下维持合理的声像，也不能防止对话来自接近的左或右扬声器的感觉。
在签发给Short等人的美国专利No 5,027,403中可以看到另一种利用(L-R)和(R-L)差信号的系统。Short论述了利用前向的左、右声道提供朝听众方向的音响输出。Short还论述了将(L+R)低音信号从大体图像收看区域平面朝后放送的情况。Short进一步论述了将(L-R)和(R-L)信号从电视图像附近朝后或侧向放送的情况。然而Short有着所有音响从扬声器发出，也就从电视图像处发出的缺点。这种基本上是平面的声音辐射不能充分提供环境和环绕声效果。
可以在签发给Polk的美国专利No.4,497,064中看到大体平面配置扬声器的系统的另一个例子。Polk还论述了将辅助的副扬声器配置在作为主体的左、右扬声器附近的情况，这样在重放立体声期间可以为听众提供扩展的声像。然而，Polk保持了特别的限制系统的要求，包括扬声器应离听众等距以保证声音到达听众的时间差别在预定范围之内。Polk进一步论述了对一个主体扬声器信号的反相信号进行高通滤波后用于对侧副扬声器输出的情况。高通滤波消除了对侧主体扬声器的否则会到达处在受滤波那侧的听众的耳朵的分量。然而，这些高通滤波器并不会消除低频分量，保持将语音信息的位置局限在电视图像处。Polk还特别要求所有的系统扬声器都保持处在大体同一个平面上朝听众辐射。Polk的系统还不能为轴外听众保证使相等录制在左、右声道内的节目内容的重放位置局限在两个扬声器之间的中央区域。这种信号的重放位置将朝接近轴外听众的扬声器移动。
扬声器非平面配置的例子包括签发给Norgaard的美国专利No.4,443,889。Norgaard论述了利用一个左前扬声器和一个右前扬声器来重放相应的左、右声道立体声信号。Norgaard还论述了利用一个(L-R)差信号通过一个后置扬声器产生一个环境信号的情况。然而，其中Norgaard没有考虑通过一个中央扬声器组合出(L+R)和信号更好地将对话局限在电视图像处。
签发给Holl的美国专利No.5,181,247论述了有关利用(L-R)和(R-L)差信号的类似构思。然而，Holl没有讲述利用单个扬声器输出(L+R)和信号的情况。Holl也没有提出对输入环境扬声器的信号进行频带限制。
签发给Klayman.的美国专利No.4,819,269论述了以有限弥散模式辐射基于和信号的音响和以广泛弥散模式辐射基于差信号的音响。意图通过这些辐射信号在听觉上的组合，改善收听区域内的立体声音响。然而，Klayman特殊地需要一些专业的广泛弥散号角喇叭或具有多个换能器的阵列，以便获得所述预期效果。此外，Klayman没有论述从任何扬声器的输出中除去主要的嗓音频率范围内的能量，以便更好地将对话局限在中央扬声器处。
其他环绕声型系统利用了复信号处理，以图明显改善左、中、右和环绕各声道之间的隔离度。现在使用的这种最通用的系统是杜比前逻辑(DOLBY PRO-LOGIC)解码系统。这种系统改进了上述许多现有技术无源解码系统对这些基本问题的解决方法。一些有源电子电路用来对矩阵编码的音频信号进行解码，引入时间延迟，以及通过自动增益控制电路实现在一些声道之间导向。然而，这样改善性能需要相当大的费用，因为DOLBY PRO-LOGIC需要最少四个独立的放大声道。
此外，很自然，有源电子信号处理系统可能在它们的响应曲线中引入人为声音现象(可以破坏感觉真实性的不自然的音质)。DOLBYPRO-LOGIC系统中人为现象的一种情况是由于有源导向电路改变从一个信号中减去的相邻声道信号的量而产生的。例如，在有对话而要将对话局限在中央时，就要从左、右声道信号中减去中央声道信号，以便从这些声道中除去对话能量。这种可变的减操作动态地改变了声道隔离度，以便保持主要的位置局限在一个特定的方向上。随着对话进入或离开场景，听众经常可以听到环境声(产生视听环境气氛的)忽大忽小。这种伴随对话有无环境声忽小忽大将使听众感觉混乱，无疑是采用这种特别的有源电子设备进行家庭影院放声的缺点。
DOLBY PRO-LOGIC的另一个缺点是它只是与编码的节目内容配合时才能恰当工作。非编码内容或在某些方面降低的内容可以使逻辑电路混乱，导致解码器以意外方式控制限位，出现不可思议的过度空间效果。这种有源DOLBY PRO-LOGIC解码系统的另一个主要缺点是对于消费者来说成本高，而且它本身复杂，使消费者很难正确安装和使用这种系统。
近年来，已有回到提供简单、便宜的无源环绕声系统的趋势。这样的系统的一个例子可参见签发给Harrison的美国专利No.5,386,473。Harrison利用一个变压器对线路电平的立体声电视机输出信号进行无源解码，这些信号还需要放大，以便产生驱动扬声器必需的高电平信号。变压器接收输入的左、右声道信号，提供左前、右前、左后(L-R)、右后(R-L)、中央(L+R)和次低音扬声器声道。Harrison采取变换低电平信号具体解决所察觉到的由于利用接至高电平放大器输出端的扬声器而产生的问题。然而，Harrison提到在使一个无源环绕声系统令人满意地在高电平信号工作中的一些问题。本发明是具体针对利用高电平信号提供环绕声的，但减轻了所提到的有关在Harrison论述的高电平系统的问题，例如高功率组件的高费用问题、平衡问题等等。
最近的其他在无源解码方面的有Dynaco生产的QD-1系列Ⅱ。QD-1系列Ⅱ解码器接收来自立体声放大器的信号。然后，解码器产生四个(或五个)信号：两个前置扬声器信号，两个后置扬声器信号，以及一个任选的中央声道扬声器信号。第二种类似的解码器是用Chase技术生产的HTS-1解码器。与QD-1类似，Chase解码器接收来自放大器的信号，产生各用于一对前置和一对后置扬声器的信号。Chase解码器还产生一个信号，用于一个任选的、放大了的中央声道的扬声器。
这后两种无源解码器有着两个主要的缺点。第一，用来产生用于中央声道的(L+R)信号的电阻网络要损耗能量，因此需要一个功率足够高的立体声放大器或接收机，以便补偿能量损失。最好有这样一种系统，这种系统的所有扬声器由一个功率比较低的放大器(例如在电视机或便携式扩音盒中所看到的)驱动而没有功率浪费在相加信号的电阻网络上。在一种上述系统中，中央声道扬声器必须是带功放的，以便保证所需的保持对话局限在中央扬声器的物理位置处的功能。第二，因为一部分(L+R)信号送到后置环绕扬声器，而来自后置环绕扬声器的对话能引起人为现象，因此扰乱了有意营造的环境效果。
因此，还有一个对家庭影院环绕声扬声器系统的要求，这种系统应利用比较简单的无源电子设备进行工作，以便限制它的成本，提供成本合理的具有销售市场吸引力的系统。这些系统中特别重要的是希望它们能带来一致的环境声场而对于在收听和收看区域内的所有位置都能将对话局限在电视图像处。对话和视觉图像也最好在电视图像处相合，而且最好在一个特定扬声器的方向上不相互移动。
此外，音响设计人员已经相当和特别注意设计重放立体声信号的左、右声道音频信号的扬声器系统，以便产生三维环绕声音响效果。然而，音响设计人员很大程度上忽视了单声道音响市场。许多用户仍然还用着只输出一个单声道而不是立体声信号的左、右声道的单声道电视机。目前，这驱使拥有单声道电视机的消费者只能使音响完全从电视机位置发出。此外，虽然调幅(AM)立体声一直在讨论，而且有少数电台采用，但是大多数调幅广播一直是单声道的。最后，在电视、VCR、电缆、卫星及其他立体声音像信号输送系统上可收到的许多节目都具有单声道音轨。
某些立体声和家庭影院音/像接收机可以将信号处理技术应用到单声道音响信号上，产生模拟的立体声或增强的三维声效果。这种信号处理通常涉及附加的和复杂的相移、滤波和数字信号处理电路。因此，消费者必须承担费用购买这种接收机、环绕声解码器或其他音响处理电子器件和合适的扬声器网络，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，有必要提供一种价格便宜的系统，能以产生令人信服的三维音响效果的方式有效地重放单声道音频信号。
除了显然想望一个家庭影院环绕声系统能有上述所有好处以外，在家庭影院系统中还存在一个较为实际的后勤问题。即，随着家庭影院系统继续发展，通常需要的附加组件也不断增加。这样的组件通常包括有源电子控制器、众多的扬声器连接件、附属控制模块和各个音频系统互连件。在安装期间这一堆组件通常使一般消费者感到困惑。尽管制造厂家作了众多努力，使安装较为便于使用者操作和使安装程序简便，许多用户仍在安装这种系统时碰到一些困难。最近在使安装过程简便方面的一些努力包括对在扬声器和在音频信号源上的连接件除了加标记之外还加了颜色标志供用户查看，以及提供详细和完整的安装说明。由于种种原因，这些措施没能为消费者提供一种足够便利的方式正确安装家庭影院音响系统，许多用户面临要请专业人员安装的开销。
因此，还希望家庭影院环绕声系统能很便于安装，使消费者可以比较迅速、容易和正确地安装和操作系统，从而增强销售市场的吸引力。
发明目的
本发明根据各种声学设计原则的新颖应用通过将相邻声道隔离度与各个声道工作带宽新颖地结合起来达到许多目的。
本发明的一个目的是产生一个配合电视显示的逼真声场，对于整个收看区域的所有听众保证使对话局限在电视屏幕处，同时保持一个一致的立体三维声场。
本发明的另一个目的是提供一种价格便宜的放声扬声器系统，可以产生相当甚至优于复杂和昂贵的有源电子多声道环绕声矩阵解码系统所提供的可信的影院环绕声。
本发明的再一个目的是对对话和环境音响信号的重放进行无源解耦，避免了与有源电子信号处理关联的环境不稳定的人为现象，确保表现令人信服的一体化的图像和声像。
本发明的又一个目的是提供诸如双声道立体声或矩阵编码立体声信号之类的传统音频信号源的立体放声，而不需要辅助矩阵解码电子设备。
本发明的又一个目的是提供一种具有一些卫星扬声器的放声扬声器系统，这些卫星扬声器同时提供传统音频信号源的限位提示和立体放声。
本发明的又一个目的是提供一种可以为单声道音频信号产生空间感增强的环绕声音响效果的放声扬声器系统。
本发明的又一个目的是提供一种扬声器系统，这种扬声器系统比较简单的，一般消费者可以直接安装和操作，在比较短的时间内完成无错连接。
本发明的又一个目的是提供一种扬声器系统，这种扬声器系统可以方便和直接连接到一个立体声电视机上，而不需要附加的视听接收机或放大器。
本发明的又一个目的是利用市售立体声电视机内的低瓦数功率放大器或等效装置提供普通家庭收听等级的影院环绕声。
本发明的又一个目的是提供一种扬声器系统，这种扬声器系统具有非常小的尺寸，所采用的那些卫星扬声器可以不触目地放置在家庭环境内而不影响放音性能。
发明概述
按照本发明的原则，家庭影院环绕声扬声器系统以一种新颖的方式重放音像表现的立体声音响部分，使得对话局限在电视图像处和使得观众沉浸在一个相对这个视觉图像感觉可信的声场内。
在本发明的第一优选实施例中，无源、不加功放的扬声器系统包括一个前置扬声器、一个左置扬声器、一个右置扬声器和一个后置扬声器，每个扬声器接收一个电输入信号，提供一个符合这个电输入信号的音响输出。前置扬声器位于电视图像附近，提供一个符合立体声信号左、右声道的左加右(L+R)之和的音响输出，使对话局限在电视图像处，与电视图像相合。右置和左置扬声器可以与前置扬声器共平面，但是最好位于观众和前置扬声器之间收看区域的左侧和右侧。这两个扬声器提供分别符合左、右立体声声道的音响输出。后置扬声器位于收看区域后方，提供符合立体声声道信号之间的左减右(L-R)或右减左(R-L)之差的音响输出。差信号基本上滤除了对话，提供环境和环绕声音响信息。分别输入左、右扬声器的左、右声道电信号是频带受限的，基本上消除了低于预定频率门限的所有频率分量。频带限制由于通过滤波基本上从要重放的左、右声道信号中消除了处在语音信号范围内的信号能量从而确保使对话局限在前置扬声器处。
在本发明的第二优选实施例中，无源、不加功放的扬声器系统包括一个前置扬声器、一个左置扬声器、一个右置扬声器和一个后置扬声器，每个扬声器接收一个电输入信号，提供一个符合这个电输入信号的音响输出。前置扬声器位于电视图像附近，提供一个符合立体声信号左、右声道的左加右(L+R)之和的音响输出，使对话局限在电视图像处，与电视图像相合。左置扬声器可以与前置扬声器共平面，但是最好位于观众和前置扬声器之间收看区域的左侧。左置扬声器提供符合一个例如为(L-βR)的电的差输入信号的音响输出，其中β是一个增益系数，可以在0到1之间改变，也可以是一个固定在0到1之间的值。类似，右置扬声器最好位于观众和前置扬声器之间收看区域的右侧。右置扬声器提供符合一个例如为(R-βL)的差信号的音响输出，其中β是一个增益系数，可以在0到1之间改变，也可以是一个固定在0到1之间的值。后置扬声器位于收看区域后方，提供符合立体声声道信号之间的左减右(L-R)或右减左(R-L)之差至少之一的音响输出。利用差信号基本上消除了音频信号中的对话部分，从而留下差信号中的环境声。在第二优选实施例中，分别输入左、右扬声器的差信号也可以是频带受限的，以便基本上消除低于预定频率门限的所有频率分量。对差信号进行频带限制基本上消除了差信号中的低频分量，因此这个差信号可以利用很小的小型扬声器重放。
在本发明的另一个作为第一和第二实施例的新颖变型的优选实施例中，无源、不加功放的扬声器系统包括一个前置扬声器、一个左置扬声器、一个右置扬声器和一个后置扬声器，每个扬声器接收一个电输入信号，提供一个符合这个电输入信号的音响输出。前置扬声器位于电视图像附近，提供一个符合立体声信号左、右声道的左加右(L+R)之和的音响输出，使对话局限在电视图像处，与电视图像相合。右置和左置扬声器可以与前置扬声器共平面，但是最好位于观众和前置扬声器之间收看区域的左侧和右侧。这两个扬声器各提供两个分别符合左、右立体声声道和一个电的差输入信号(L-R)或(R-L)的音响输出。左置扬声器提供符合左声道信号和(L-R)电的差信号的音响输出。类似，右置扬声器提供符合右声道信号和(R-L)电的差信号的音响输出。后置扬声器位于收看区域后方，提供符合立体声声道信号之间的左减右(L-R)或右减左(R-L)之差的音响输出。差信号基本上滤除了对话，提供环境和环绕声音响信息。分别输入左、右扬声器的左、右声道电信号是频带受限的，基本上消除了低于预定频率门限的所有频率分量。对分别输入左、右卫星扬声器的信号进行频带限制使左、右扬声器输出的音响空间感和限位提示之间得到折中。
在本发明的第三优选实施例中，加功放的扬声器系统包括一个前置扬声器、一个左置扬声器、一个右置扬声器和一个后置扬声器，每个扬声器接收一个电输入信号，提供一个符合这个电输入信号的音响输出。有源电子设备对立体声信号的左、右声道进行预处理和放大，提供一个左加右(L+R)和信号和一个例如为(L-R)的差信号。合成的和信号和差信号驱动扬声器系统的各个扬声器。前置扬声器位于电视图像附近，提供一个符合和信号的音响输出，使得对话局限在电视图像处，与电视图像相合。左置扬声器位于收看区域左侧，提供符合例如为(L-R)的差信号的音响输出。右置扬声器位于收看区域右侧，提供符合例如为(R-L)的差信号的音响输出。后置扬声器位于收看区域后方，提供符合差信号的音响输出。在第三优选实施例中，差信号可以通过倒置加到一个特定的扬声器上的极性加以反相。此外，在第三优选实施例中，分别输入左、右扬声器的差信号也可以是频带受限的，以便基本上消除低于预定频率门限的所有频率分量，使得重放差信号可以利用很小的小型扬声器。
在本发明的第四优选实施例中，系统包括一个前置扬声器、一个左置扬声器、一个右置扬声器和一个后置扬声器，每个扬声器接收一个电输入信号，提供一个符合一个单声道电输入信号的单声道音响输出。前置扬声器位于电视图像附近，提供一个符合单声道信号的音响输出。左置扬声器可以与前置扬声器共平面，但是最好位于观众和前置扬声器之间收看区域左侧。左置扬声器提供符合单声道电输入信号的单声道音响输出。类似，右置扬声器最好位于观众和前置扬声器之间收看区域的右侧。右置扬声器提供符合单声道电输入信号的单声道音响输出。后置扬声器位于收看区域后方，提供一个符合一个单声道输入信号的单声道音响输出。由于利用的是单声道信号，这使具有只有单声道音频输出源的用户可以获得基于单声道信号的增强的空间声像或音响效果。分别输入左、右扬声器的单声道信号是频带受限的，基本上消除了低于预定频率门限的所有频率分量。对单声道信号进行频带限制基本上消除了单声道信号中的低频分量，因此这个单声道信号可以利用比较小的小型卫星扬声器重放。频带限制还将主要嗓音能量限制在中央扬声器重放。
本发明还可以包括一个功率放大器，用来接收左、右输入信号，进行放大后输出给相应的扬声器。一种具有一些合成一体的放大器的带功放的方案使系统设计人员可以产生适合由系统设计人员选择的专用扬声器的放大的输出信号。这种综合设计方法有利于使系统的音响输出最佳化。
本发明还可以容纳一个附加的低音扬声器来重放立体声信号的低频分量。这个低音扬声器只需要大体位于收看区域，提供一个符合(R+L)和信号的低频分量的音响输出。
本发明还包括一种有利于用户安装和操作的互连模块。这种互连模块包括一些具有预定个接线端的输入和输出插座。接线端的数目表示这个插座输入或输出的是什么信号。例如，一个3接线端输出插座分别输出左、右和公共接地三个电信号。输入和输出插座这样配置确保了系统的正确安装，因为用户只能按照一种特定的配置来安装这个扬声器系统。这种扬声器系统设计可以将这个互连模块设计成系统的一个附加的独立组件，也可以将这个互连模块电路与一个诸如低音扬声器或前置扬声器那样已有的组件合并成一个组件。
本发明还包括无线实现方式。在无线实现方式中，一个电的音频信号连接将音频信号从音频信号源加到互连模块上。互连模块包括一些有源电路。对于熟悉该技术的人员来说，从下面结合附图进行的详细说明和所附权利要求书可以清楚地看出本发明的其他目的和优点。
附图简要说明
图1是按照本发明的原则配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展开方框图；
图3a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展开方框图，其中差信号输出给左、右卫星扬声器；
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型的展开方框图，其中产生差信号的减去信号在减去前先衷减；
图3c是家庭影院环绕声扬声器系统的第一和第二实施例的变型的另一个实施例的展开方框图，其中左、右卫星扬声器分别提供左、右音响输出以及(L-R)和(R-L)音响输出；
图3d是图3c的实施例中的作为示范的右声道卫星扬声器的部分示意图；
图4a和4b分别是对左、右卫星扬声器的输入信号进行带宽限制的一阶和二阶高通滤波器的电路图；
图5a和5b分别是示出将左加右(L+R)和信号加到采用单换能器和双换能器配置的中央扬声器上的情况的电路图；
图6a和6b分别是示出将左减右(L-R)差信号加到家庭影院环绕声扬声器系统的采用单音圈和双音圈配置的后置扬声器上的情况的电路图；
图7是家庭影院环绕声扬声器系统的第三优选实施例的展开方框图，其中左、右声道差信号和和信号以有源方式产生再输出给这些扬声器；
图8是家庭影院环绕声扬声器系统的第四优选实施例的展开方框图，其中输出给每个扬声器的都是单声道信号；
图9是家庭影院环绕声扬声器系统的便于无错安装和操作系统的互连模块的接线图；
图10是图1所示家庭影院环绕声扬声器系统的另一个配置的方框图；
图11是合成一体的次低音扬声器单元和互连模块的透视图；
图12是家庭影院环绕声扬声器系统的便于无错安装和操作系统的合成一体的次低音扬声器单元和互连模块的接线图；以及
图13是家庭影院环绕声扬声器系统的无线实现方式的方框图。
优选实施例的详细说明
以下对优选实施例的说明实际上只是示范性的，并不是要限制本发明或它的应用。应该注意的是，在这个详细说明中，结构或功能类似的器件将用类似的参考数字标示。
在这里说明的这些实施例对现有技术都作了一些改进，首先将就此简要地加以说明。第一，本发明涉及若干扬声器在收听室周围的空间分布，以使听众有空间感。空间分布的包括一个左侧扬声器、一个右侧扬声器、一个后置扬声器、一个前置(或中央)扬声器和一个次低音扬声器。第二，本发明涉及将一些声波辐射模式局限到一个前置或中央扬声器，使听众产生某些声音来自这个扬声器的感觉。本发明还涉及重放一些特定的声音，产生贯穿整个房间的环境环绕声。这样的声音最好从前置或中央扬声器之外的其它扬声器发出。第三个，本发明涉及频带限制，不使左、右卫星扬声器产生一些频率的音响。频带限制频率按照不希望卫星扬声器输出嗓音能量的观点选择。第四，本发明涉及非典型地交叠这些扬声器组件的频带，使前置、后置和两侧扬声器各有相当宽的交叠频段。第五，本发明通过若干不同的无源装置输出左声道、右声道、左加右声道、和左减右声道各路音响信号。
图1示出了按照本发明这些原则配置的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包括一个提供最好是放大的立体声信号的信号源，在图1中示为电视机12。立体声音频源可以是许多音频信号源中的任何一个音频信号源。因此，应该注意的是，虽然立体声音频信号源在这里示为电视12，但是也可以是一个立体声收音机、汽车用立体声收音机、便携式激光唱片或磁带放音机、便携式扩音盒(boom-box)型立体声或任何其他立体声信号源。
电视机12输出放大的音频信号，通过多芯电缆16送至互连模块14。多芯电缆16通常包括两对芯线，用来将电视机12输出的立体声信号的左、右声道传导给互连模块14。互连模块14接收来自电视机12的音频信号，将左、右声道信号组合后，有选择地分配给环绕声系统10的相应扬声器组件。
扬声器组件通常包括一个次低音扬声器18，它接收全范围的左、右信号，可是只重放音频信号的低频分量。互连模块14还输出一个音频信号给前置中央扬声器20。前置中央扬声器20接收立体声信号的左、右信号分量，重放(L+R)和信号。最好，前置中央扬声器20设置在接近电视机12处，朝听众28放送(L+R)和信号的音响输出。
互连模块14还输出左声道信号给左卫星扬声器22和输出右声道信号给右卫星扬声器24。左卫星扬声器22和右卫星扬声器24可以是比较小的扬声器，只需要重放中间范围和/或高音频率的信号。左、右卫星扬声器最好是定成使扬声器的辐射主轴沿着垂面轴朝上指向；然而，也可以将这两个卫星扬声器指向其他方向，提供令人满意的性能。互连模块14还输出一个音频信号给后置环境扬声器26。后置环境扬声器26通常接收呈现为左声道减右声道(L-R)或右声道减左声道(R-L)的差信号形式的音频信号。如从这个详细说明所要看到的那样，在这里说明的一些本发明的实施例使互连模块14可以产生各种信号输出给左卫星扬声器22、右卫星扬声器24和/或后置环境扬声器26。首先应当指出，这里所谓的扬声器是指一种将电输入信号转换成音响输出信号的系统，这种系统可以包括一个或若干个分频网络和/或换能器。
图1所示的这些组件通常配置成使环绕声效果最佳，以增强收看者28的收听感受。收看者28通常面对邻近配置有前置中央扬声器20的电视机12，因此中央扬声器20和电视机12在大体在收看者28的方向上辐射它们的相应音频与视频输出。左卫星扬声器22通常配置在收看者28的左侧，而右卫星扬声器24配置在收看者28的右侧，两个卫星扬声器通常名义上位于收看者28和电视机12中间。有助于产生空间音响效果的后置环境扬声器26通常设置在收看者28后面。后置环境扬声器26这里示为单个扬声器，但是在这个系统中可以包括多个后置扬声器26。
图2示出了本发明的一个优选实施例的展开方框图。在这里所示的这些展开方框图通常包括一个部分电路和一些接线图，因此在整个说明中可以交替地参看这些方框图、电路图或接线图。家庭影院环绕声扬声器系统100(环绕声系统)包括左侧卫星扬声器102(左侧或卫星扬声器)、右侧卫星扬声器104(右侧或卫星扬声器)，中央扬声器106、环绕或后置扬声器108和次低音扬声器扬声器110。左声道放大器112输出一个放大的左声道信号送至中央扬声器106的音圈114a的正接线端。中央扬声器106的音圈114a的负接线端与左声道放大器112的负接线端连接。类似，右声道放大器116输出一个放大的右声道信号送至中央扬声器106的音圈114b的正接线端。中央扬声器106的音圈114a的负接线端与右声道放大器116的负接线端连接。因此，左、右声道信号同相地接到中央扬声器106的这两个音圈114a和114b，从而中央扬声器106的输出是左、右声道信号的和(在这里标为L+R)。
左声道放大器112的正接线端还输出放大的左声道信号，通过滤波器118给左侧扬声器102的正接线端。左声道放大器112的负接线端与左侧扬声器102的负接线端连接。类似，右声道放大器的正接线端还输出放大的右声道信号，通过滤波器120给右侧扬声器104的正接线端。右声道放大器116的负接线端与右侧扬声器104的负接线端连接。因此，在图2这个实施例中，放大的左、右声道信号分别输出给左、右侧扬声器。
左侧扬声器102和右侧扬声器104最好是频带受限制的，如图所示利用左高通滤波器118和右高通滤波器120，只重放较高频率的高音。通过利用分别与左、右侧扬声器102和104配合的高通滤波器118和120将左、右侧扬声器102和104限制在高频率。如将结合图4a和4b要详细说明的那样，对卫星扬声器102和104的这种频带限制除去了嗓音能量的主要频率范围。因此，使听众感到对话声音只来自位于电视图像附近的前置扬声器20。这种高通滤波器的例子将结合图4a和4b详细说明。
环绕声系统100还包括一个后置扬声器108。送至后置扬声器108的输入提供合成的左减右(L-R)差信号。为了得到这个差信号，左声道放大器112的正接线端输出放大的左声道信号给后置扬声器108的正接线端，而右声道放大器116的正接线端输出放大的右声道信号给后置扬声器108的负接线端。上述与后置扬声器108的连接提供了所需的(L-R)差信号。后置扬声器108还包括一个电位器109。电位器109使后置扬声器音响输出可以相对系统内其他扬声器的输出调整。这个输出通常是按照后置扬声器到听众的远近调整的。熟悉该技术的人们可以理解，通过反相连接后置扬声器108将提供(R-L)差信号，而不是(L-R)差信号。后置扬声器辐射的差信号的极性对环绕声系统100的性能没有多少影响，因此可以选择任何一种极性连接。
环绕声系统100还包括一个次低音扬声器110。左声道放大器112的正接线端输出放大的左声道信号给左次低音扬声器122的正接线端。左声道放大器112的负接线端与次低音扬声器122的负接线端连接。类似，右声道放大器116的正接线端输出放大的右声道信号给右次低音扬声器124的正接线端。右声道放大器116的负接线端与右次低音扬声器124的负接线端连接。因此，在图2这个实施例中，左声道信号驱动左次低音扬声器122，而右声道信号驱动右次低音扬声器124。左、右次低音扬声器的合成输出因此就是声学上相加。熟悉该技术的人们可以理解，中央声道扬声器108也可以在包括低音的全频率范围内工作，从而可以省去次低音扬声器。
在上述优选实施例的另一个供选择的实施例中，可以将左、右放大器112和116并入这个系统。例如，虽然在整个说明中通常都假设输出放大器一般包括在上述音频信号源内，但左、右声道放大器112和116也可以是特别选择的放大器，形成环绕声系统100的一部分。放大器112和116在这个实施例中将接收来自音频信号源的低电平输入信号。放大器112和116将这个输入信号进一步放大后输出给环绕声系统的扬声器。为了实现这种配置，可以将输出放大器112和116并入互连模块14(如图1所示)。互连模块14最好是独立地为驱动放大器112和116供电。这种配置的一个特别的优点是输出放大器112和116可以设计成能具体与扬声器电动力学的特性相结合。
环绕声系统100的一个优选实施例包括一个中央扬声器106，它包括一个大约50立方英寸的封闭式扬声器箱，其中装有一个市售的3英寸直径的双8欧姆音国电动换能器。一对100微法的电容器分别与左、右声道信号的正输出端串联，执行分频器功能。中央扬声器106有一个大约150赫兹以上的工作带宽。后置扬声器108采用类似的配置，但是用的是单音圈而不是双音圈换能器。后置扬声器108包括一个大约50立方英寸的封闭式扬声器箱，其中装有一个市售的3英寸直径的单个8欧姆音圈电动换能器。电位器109是一个8欧姆、15瓦L型衰减器或者是一个25欧姆、3瓦线绕电位器。电位器109用来改变后置扬声器108的输出电平。一个68微法的电容器与接至音圈正接线端的输入端串联，执行分频器功能。后置扬声器108的标称频带是150赫兹至5千赫。后置扬声器108重放(L-R)差信号，如结合图2所述。侧置扬声器102和104各包括一个大约2立方英寸的封闭式扬声器箱，其中装有一个市售的标称4欧姆阻抗的1.5英寸直径的塑料锥形高音喇叭。一对4.7微法的电容器分别与侧置扬声器102和104的正输入端串联，提供了左高通滤波器118和右高通滤波器120的高通滤波。高通滤波器118和120使侧置扬声器102和104的输出限制在大约4千赫至15千赫的标称频带内。次低音扬声器110是一个普通的双箱结构的音箱，包括一个标称580立方英寸的密封箱和一个标称450立方英寸的开口箱，与一对5.25英寸直径的4欧姆音圈电动换能器配合工作。一对0.8毫亨的电感线圈分别与接至相应换能器的正输入端串联，执行分频器功能。次低音扬声器单元110标称工作在50赫兹至200赫兹的频带。应指出的是，在上述各扬声器中，分频网络并入配合扬声器的音箱内。此外，应注意的是，带限滤波器118和120分别整体地合在扬声器102和104内。这样，这个频带限制装置就和所配合的卫星扬声器形成一个整体部件。这种做法的好处是使图1中的互连模块14可以只包括一些适当接线的输入、输出插座。
图3a示出了本发明的第二优选实施例。图3a的家庭影院环绕声扬声器系统(环绕声系统)200采用了与在图2的环绕声系统100中所用的类似的组件，这些类似的组件将用从200而不是100开始的参考数字标示。图3a的环绕声系统200与图2所示类似，只是左侧扬声器202和右侧扬声器204配置成分别重放差信号(L-R)和(R-L)。左声道放大器212的正接线端输出放大的左声道信号，通过滤波器218加到左侧扬声器202的正接线端上。右声道放大器216的正接线端输出放大的右声道信号，加到左侧扬声器202的负接线端上。类似，右声道放大器216的正接线端输出放大的右声道信号，通过滤波器220加到右侧扬声器204的正接线端上。左声道放大器212的正接线端输出放大的左声道信号，加到右侧扬声器204的负接线端上。这样连接实现了将(L-R)差信号输入左侧扬声器202而将(R-L)差信号输入右侧扬声器204。
如结合图1所述，左高通滤波器218和右高通滤波器220分别滤除加到左侧扬声器202和右侧扬声器204的输入信号的低频分量。在卫星扬声器接收差信号作为输入的应用中，如图2中所示，差信号的高通滤波器成为任选的。然而，对(L-R)差信号进行高通滤波有两个额外的好处。第一，侧置扬声器的外形尺寸可以比较小。第二，由于左、右声道信号增益的不匹配会使对话漏入差信号，因此对差信号进行频带限制有助于即使在左、右声道信号不完全相等、对话泄漏入差信号时，通过滤除主要语音频率范围内的漏泄信号可以保证将对话局限在中央扬声器位置处。
在第二优选实施例的另一个供选择的配置中，通过将差信号的极性反向使(L-R)差信号加到右侧扬声器204上，而使(R-L)差信号加到左侧扬声器202上。在又一个供选择的实施例中，可以将(L-R)差信号加到左、右两侧扬声器202和204上，或者将(R-L)差信号加到左、右两侧扬声器202和204上。加到侧置扬声器上的差信号的具体极性在差信号频带受限制时对系统的性能实质上没有多少影响，因为侧置扬声器是在音响差别听不出的高于1千赫的标称频率上工作。此外，因为在这个频率范围内的音响信号波长比较短，侧置扬声器202和204的相对位置的少量改变将对信号在收听位置的组合比加到侧置扬声器上的信号的相对极性有更大的影响。
用差信号(无论是(L-R)还是(R-L))驱动左侧扬声器202和右侧扬声器204的优点是差信号除去了相等地记录在左、右声道内的声音分量，有效地使对话与环境环绕声重放解耦。考虑一个将左、右声道信号分别输出给左、右侧置卫星扬声器的系统，较高频率的左、右信号中可能仍存在残余的嗓音能量的谐波，诸如谐频泛音，咝咝作声。在卫星扬声器重放出这种咝咝作声的声音时，卫星扬声器提供了一个方向性提示，可以导致给对话加上了一个不自然的呼吸声，使声像模糊不清。然而，差信号由于从环境环绕声中消除了对话能量的所有残余，也就消除这些问题。对差信号进行频带限制可以获得的另一个好处是使差信号基本上只含有环境环绕声信息。对差信号进行频带限制后就可以采用小得多的卫星扬声器，因为卫星扬声器只需要重放出高频率的音响。因此，通过频带限制和利用差信号可以成功地将对话与环境声的重放解耦，保证在维护一个一致的环境声场的同时将对话局限在电视图像处。在这里引入的这种解耦使得本发明的无源系统与有源环绕声解码系统有根本差别。所说明的无源系统在对话在记录在音轨内的环境声场中出现和消失时并不引入任何人为声音现象。因此，在将对话保持局限在电视屏幕处的同时得到一个一致的环境声场。图3a中所示出的对中央扬声器、次低音扬声器和后置扬声器的连接与结合图2所说明的相同。左声道放大器212输出放大的左声道信号，送至中央扬声器206的音圈214a的正接线端。中央扬声器205的音圈214a的负接线端与左声道放大器212的负接线端连接。类似，右声道放大器216输出一个放大的右声道信号，送至中央扬声器206的音圈214b的正接线端。中央扬声器206的音圈214b的负接线端与右声道放大器216的负接线端连接。因此，左、右声道信号同相地接到中央扬声器206的两个音圈214a和214b上，使得中央扬声器206的输出是左加右的和信号。
再来看图2(和3)，左侧扬声器102(202)和右侧扬声器104(204)分别接收左、右信道放大器112(212)和116(216)输出的放大了的信号。然而，侧置扬声器102(202)和104(204)的工作带宽是受限制的。在本发明中侧置扬声器102(202)和104(204)的带宽被限制在基本上高于中央扬声器106(206)输出的语音信号或者说对话的主要频率范围的频率范围。具体地说，语音信号中的主要能量包含在大约150赫兹到1千赫的频率范围内。侧置扬声器102(202)和104(204)分别受到高通滤波器118(218)和120(220)的带宽限制，在至少大约高于1千赫的这个频率范围内工作。
图3b示出了本发明的第二优选实施例的一个变型。图3b的家庭影院环绕声扬声器系统(环绕声扬声器系统)200采用了与在图2和3a的环绕声扬声器系统100和200中所用的类似的组件，这些与图2和3a中的类似的组件将用相同的参考数字标示。图3b的环绕声系统200′如同图3a所示，只是左侧扬声器202和右侧扬声器204配置成分别产生差信号(L-R)和(R-L)。如图3a所示，左声道放大器的正接线端输出一个放大的左声道信号，通过滤波器218加到左侧扬声器202的正接线端上。右声道放大器216的正接线端输出放大的右声道信号，通过衰减器270加到左侧扬声器2021的负接线端上。类似，右声道放大器216的正接线端输出放大的右声道信号，通过滤波器220加到右侧扬声器204的正接线端上。左声道放大器212的正接线端输出放大的左声道信号，通过衰减器272加到右侧扬声器204的负接线端上。
衰减器270和272使要减去的信号减小后再分别加到侧置扬声器202和204的负接线端。这样就得到左侧扬声器202的输出(L-βR)和右侧扬声器204的输出(R-βL)，其中β为衰减器270和272各自的增益。衰减器270和272的增益β最好是一个在0到1之间的值。此外，如熟悉该技术的人们将可以理解的那样，衰减器270和272的增益β按照具体设计要求可以是固定的，也可以是可变的。此外，衰减器270和272也可以选择成提供不同的增益，使衰减器270提供增益β1而使衰减器272提供增益β2。熟悉该技术的人们很容易理解，可以用许多不同的方式来实现提供增益β的衰减器270和272。例如，在一个比较简单的实现方式中，放大器270和272可以用电阻或电位器来实现。在较复杂的实现方式中，衰减器270和272可以用为熟悉该技术的人员所知的任何放大器配置来实现。
图3c示出了本发明的第一和第二优选实施例的一个新的变型。图3c的家庭影院环绕声扬声器系统(环绕声扬声器系统)500采用了与在图2、3a和3b的环绕声扬声器系统100、200和300中所用的类似的组件，这些类似的组件将用从500开始的类似的参考数字标示。图3c的环绕声系统500基本上如图3a和3b所示那样工作。但是，这个实施例的一个新的特点是左侧扬声器502和右侧扬声器504配置成各自产生一个纯左或右音响信号和一个(L-R)和(R-L)音响输出。具体地说，左声道扬声器502输出一个频带受限左声道音响信号和一个频带受限(L-R)音响差信号。类似右声道扬声器504输出一个频带受限右声道音响信号和一个频带受限(R-L)音响差信号。
如图3a和3b，左声道放大器512的正接线端输出一个放大的左声道信号，送至通常如结合图2、3a和3b所述那样工作的左声道滤波器518和580。在这个实施例中，左侧扬声器502包括一对可以用换能器实现的音响输出源572和574。滤波器518和580分别输出经滤波的左声道信号。滤波器515输出的经滤波的左声道信号送至换能器572的正接线端。换能器572的负接线端接至公共端或地线。因此，换能器572提供符合经滤波的左声道信号的音响输出。滤波器580输出的经滤波的左声道信号送至换能器574的正接线端。换能器574的负接线端接至放大器516的右声道信号输出端。因此，换能器574提供符合频带受限的差信号(L-R)的音响输出。这样，左侧扬声器502将提供与经滤波的左声道信号和经滤波的差信号相应的组合音响输出。
类似，右声道放大器516输出一个放大的右声道信号，送至通常也如以上结合图2、3a和3b所述那样工作的滤波器520和582。右侧扬声器502包括一对可以用换能器实现的音响输出源576和578以及分别输出经滤波的右声道信号的滤波器520和582。滤波器520输出的经滤波的右声道信号送至换能器576的正接线端。换能器576的负接线端接至公共端或地线。因此，换能器576提供符合经滤波的右声道信号的音响输出。滤波器582输出的经滤波的右声道信号送至换能器578的正接线端。换能器578的负接线端接至放大器512的右声道信号输出端。因此，换能器578提供符合频带受限的差信号(R-L)的音响输出。这样，右侧扬声器504将提供与经滤波的左声道信号和经滤波的差信号相应的组合音响输出。
由双换能器的左侧扬声器502和右侧扬声器504提供的音响输出提供了比以上说明的这些实施例更为优越的性能。具体地说，左侧扬声器502和右侧扬声器504提供更大的产品功能范围。分别由换能器572和576输出的频带受限的左、右音响信号提供了一些有助于明确一个传统的左、右立体声声像的位置提示。频带受限的左、右信号将比相应的差信号更好地达到这个目的。分别由换能器574和578输出的(L-R)和(R-L)差信号使相应的左侧扬声器502和右侧扬声器504可以提供声音的空间感，增加环绕声扬声器系统500提供的环境气氛。
图3c的配置同样适用于诸如影院音乐环绕声应用之类的普通音响系统和诸如计算机的应用之类的多媒体环绕声应用两者。在传统的音频收听应用中，诸如扬声器之类的声音输出源通常理想上设置在远离听众所在的房间中央附近。这一般提供了足够的空间使位置提示和环境音响输出融合成一个逼真的综合声场。相反，在多媒体应用中，用户通常非常接近于计算机的图像监视器，而扬声器一般设置在非常接近显示器处。这只提供了有限的使位置提示和环境音响输出融合成一个逼真的综合声场的空间。虽然图3c的总体配置同样适用于传统的和多媒体环绕声应用两者，但为了提供最佳结果，系统平衡稍有不同。这种平衡可以通过合理选择滤波器518、520、580和582的带通性能，合理选择换能器572、574、576、和578以及调整信号电平来实现。
对于传统的应用来说，滤波器518、520、580、和582各都可以用一个电容器来实现。在一个优选实施例中，这个电容器可以是一个4.7微法的电容器。换能器572、574、576和578各可以是一个1-1/2英寸的换能器。这种配置使侧置扬声器502和504的换能器的输出有大约4千赫到15千赫的标称频带。在多媒体应用中，所希望的是对于输出相应差信号的换能器574和578的输出能保持同样的标称频带。为了达到这个目的，滤波器580和582用一个4.7微法的电容器来实现，而换能器574和578最好是1.5英寸的换能器。在多媒体应用中，还希望输出相应左、右声信号的换能器572和576能提供附加的方向性。为了提供这加大的方向性，滤波器518和520各用一个100微法的电容器来实现，换能器572和576最好都是2.5英寸的驱动器。这样就能提供多媒体应用所需的音响平衡。此外，熟悉该技术的人们可以理解，如果用一个单声道信号作为左L和右R的输入，图3c的配置将提供比传统系统好的音响效果。
图3d示出的是图3c中的右侧扬声器504的典型结构。如结合图3c所述，右侧扬声器504包括一对换能器576和578。换能器576提供符合经滤波的右声道信号的音响输出。电容器520用作一个对右声道信号输出进行频带限制的滤波器。类似，换能器578提供符合频带由滤波器582限制的(R-L)信号的音响输出。滤波器582也示为一个电容器。换能器576和578配置成使它们的特定音响输出提供的预期效果可以取得最大效益。具体地说，换能器576配置成在基本上水平方向辐射频带受限的右声道信号。最好，右侧扬声器504配置成基本上使换能器576朝听众28方向辐射。这为听众28提供了位置提示。另外，右侧扬声器504还配置成使换能器578在垂直方向向上辐射频带受限的(R-L)音响输出。这在收听区域提供了改善的音响空间感。
图4a示出了对输入图2和3中的左侧扬声器102(202)和右侧扬声器104(204)的信号进行高通滤波的一对一阶高通网络。左高通滤波器118(218)和右高通滤波器120(220)分别包括电容器150和152，分别与侧置扬声器102(202)和104(204)串联。这种滤波器配置称为一阶高通滤波器。图4b示出了用二阶高通网络实现的左高通滤波器118(218)和右高通滤波器120(220)。电容器154和156分别与侧置扬声器102(202)和104(204)的正接线端串联，而电感线圈158和160分别并联在侧置扬声器102(202)和104(204)的正、负接线端。图4a和4b所示的高通网络的工作情况是熟悉该技术的人员众所周知的，在这里不再说明。
此外，熟悉该技术的人们也可以理解，高通滤波器118(218)和120(220)可以用该领域内已知的许多配置来实现。容易理解，可以用无源高通滤波器对信号进行频带限制。熟悉该技术的人们还可以理解，截止频率可以按照特定的所需实现情况加以改变。
对输入侧置扬声器102(202)和104(204)的信号的频率范围进行带宽限制基本上从侧置扬声器102(202)和104(204)中除去了对话位置提示，使得主要对话位置提示只由处于电视图像附近的中央扬声器106(206)重放。对侧置扬声器102(202)和104(204)进行带宽限制迫使对话局限在中央扬声器106的位置，因为中央扬声器在这个系统内成为重放对话位置提示的唯一扬声器。左侧扬声器102(202)和右侧扬声器104(204)分别重放通常比主要语音的频率范围高的左、右声道的高频信息。因此，侧置扬声器102(202)和104(204)有助于加大空间感而不改变语音的局限位置。通过对音乐厅音响效果的大量的研究证明，空间感与存在侧向反射的情况有关。也就是说，空间感与从收听空间的侧面到达收听位置的能量有关。将侧置扬声器102(202)和104(204)设置在收听室侧面垂直向上辐射使侧置扬声器102(202)和104(204)可以在听音位置产生值得注意的侧向能量，从而增强了空间感。另外，因为本发明的侧置扬声器102(202)和104(204)是频带受限的，显著地降低了对话位置提示，所以它们可以移动到比传统扬声器离听众更远的侧面。而且，因为侧置扬声器102(202)和104(204)是频带受限的，所以位移量加大并不会象全频率范围的侧置扬声器置于这些位置时那样使声像转移到听众的侧面。这使侧置扬声器可以按照最大空间感放置而不会导致声像转移。
对侧置扬声器进行频带限制的另一个好处是它们的外形尺寸可以比较小。将侧置扬声器频带限制到高于1千赫左右，配置就比典型的立体声/次低音扬声器系统不同得多。在大多数立体声/次低音扬声器系统中，那些卫星扬声器在一个大得多的频率范围上工作，通常一直要低到150赫兹。因此，这样的扬声器要比本发明的侧置扬声器大许多，以便在这些较低的频率产生足够的能量。在本发明中，这些侧置扬声器重放受好大限制的频率范围。
图5a示出了一个中央扬声器106(206)，它包括一对音圈114a和114b(214a和214b)以及单个换能器115(215)，如图2和3中所示。放大的左声道信号加到音圈114a(214a)上，而放大的右声道信号加到音圈114b(214b)上。在这种配置中，左、右声道信号在换能器115(215)内以电磁方式相加。
本发明的另一个特别优点可以结合图5a具体说明。在图5a中，放大器112和116输出的左、右声道分别加到换能器115的音圈114a和114b上，以电磁方式产生(L+R)和信号。因此，图5a的中央扬声器以无源方式产生和信号，而不需要电阻分压网络，那将消耗功率和增加系统的费用和复杂性。这样节约功率特别适合在这里所说明的本发明从一个诸如典型的立体声电视机或便携式扩音盒立体声系统之类的比较小的功率放大器源获得左、右声道信号。在扬声器本身内得到左加右之和避免了需要额外的部件和相关的费用。
在图5b所示的另一个供选择的中央声道配置中，左、右声道信号分别驱动左、右换能器117和119。放大的左声道信号驱动音圈114a(214a)，而音圈114a(214a)再驱动左换能器117。放大的右声道信号驱动音圈114b(214b)，而音圈114b 214b)再驱动换能器119。
应指出的是，在图5b的配置中，换能器117和119应该比较接近，使得换能器117和119的输出在最大可能频率范围上在声学上相加。有效的声学相加要求两个换能器相互设置在大约波长的1/4以内。这样接近在整个可听频率范围上几乎是不能实现的。在较高的频率，在两个换能器的组合音响输出中将出现某些梳状滤波。在单声道信号的情况下，因为两个换能器在空间分开，辐射同样的信号，因此从各换能器到收听位置的路程差成为可感觉得出的不到一个波长或者在较高的频率有多个波长。因此，将两个器件之间的间隔减到最小就可以使出现的梳状滤波的量减到最小。
图6示出了从图2和3中的后置扬声器108(208)获得(L-R)差信号的两个供选择的实施例。这个差信号通常包含环境和环绕声信息。图6a示出了一个在无源系统中获得(L-R)信号的优选实施例的电路图。左声道放大器112(212)输出一个放大的左声道信号，送至后置扬声器108(208)的音圈130的正接线端，而右声道放大器116(216)输出一个放大的右声道信号，送至音圈130的负接线端。因此，后置扬声器108(208)通过换能器134输出响应左、右声道信号差的音响。图6b示出了另一个获得(L-R)差信号的配置的电路图。后置扬声器108包括双音圈132a和132b。音圈132a在它的正接线端从左声道放大器112(212)接收放大的左声道信号。音圈132a的负接线端接至左声道放大器112(212)的负接线端。音圈132b在它的负接线端从右声道放大器116(216)接收放大的右声道信号，而音圈132b的正接线端接至右声道放大器116(216)的负接线端。因此，这种配置使连接的极性反相，从而换能器134输出合成的(L-R)信号。
图7示出了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采用先进行低电平信号处理再由放大器302和放大器304放大。左声道正信号306和右声道正信号308输入求和放大器310，它可以是在这个技术领域内已知的任何以电子方式相加信号的求和放大器。求和放大器310的输出提供一个(L+R)和信号，输入功率放大器302。放大器302的正输出端提供一个放大的(L+R)信号给中央扬声器312的正接线端。中央扬声器312的负接线端接至放大器302的负接线端。
功率放大器302的正接线端还输出一个驱动信号给次低音扬声器314的正接线端。次低音扬声器314包括单个换能器和音圈。与中央扬声器312类似，因为(L+R)信号驱动次低音扬声器314，所以次低音扬声器314只需要单个音圈和换能器来输出左、右信号的低频部分。熟悉该技术的人们可以理解，本发明可以采用对系统功能影响最小的特定次低音扬声器的其它配置方案。
环绕声系统300还以有源方式提供一个差信号。在由放大器304放大前，左声道正信号308和右声道正信号306输入差分放大器316。差分放大器316的输出端输出一个左减右(L-R)差信号。这个(L-R)差信号送至功率放大器304。功率放大器304的正输出端再驱动后置扬声器318的正接线端。后置扬声器318的负接线端接至功率放大器304的负接线端。因此，放大器304输出的(L-R)信号驱动后置扬声器318。
放大器304的正接线端还输出一个驱动信号，通过高通滤波器324加到左侧扬声器320的正接线端上。左侧扬声器320的负接线端接至功率放大器304的负接线端。类似，功率放大器304的正接线端输出一个驱动信号，通过高通滤波器326加到右侧扬声器322的负接线端上。右侧扬声器322的正接线端接至功率放大器304的负接线端。这样连接左侧扬声器320为扬声器提供了一个合成的(L-R)驱动信号。这样连接右侧扬声器322为扬声器提供了一个合成的(R-L)信号。加到左侧扬声器320、右侧扬声器322和后置扬声器318上的各信号的极性都可以反相，而系统将提供同样的效果。所有将差信号连接到两侧扬声器和后置扬声器的相对极性的可能变更都是可接受的，仍能提供令人满意的结果。高通滤波器324和326的工作情况如上面结合图2和3所述。
这种配置特别适合互连模块可以包括一个内置放大器的带功放的变型，对电输入信号进行放大，输出放大的电信号驱动相应扬声器。内置功放的互连模块的特别优点是可以不对称地放大输出信号，使得需要更大能量进行工作的扬声器能令人满意地接收到大功率的输入信号。例如，输出给中央和低音扬声器的和信号在额定功率上可以比输出给卫星和后置环境扬声器的差信号高得多。这种方法提供高功率驱动低音和前置扬声器，而用较小的但又足够的功率驱动侧置和后置扬声器。例如，不是用10瓦加10瓦的立体声放大器配置，而是用18瓦加2瓦的放大器配置，这样就可以更有效地利用可得到的功率。
图8示出了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采用了与在图2的环绕声系统100中所用的类似的组件，这些类似的组件将用从400而不是100开始的参考数字标示。图8的环绕系统400的配置类似于图2，只是它接收和输出的是单声道信号而不是立体声信号的左、右声道信号分量。环绕声系统400包括左侧卫星扬声器402(左侧或卫星扬声器)、右侧卫星扬声器404(右侧或卫星扬声器)、中央扬声器406、环绕或后置扬声器408和次低音扬声器410。放大器412接收一个单声道信号，输出一个放大的单声道信号送至中央扬声器406的音圈414的正接线端。中央扬声器406的音圈414的负接线端与右声道放大器414的负接线端连接。中央扬声器406的音圈414驱动换能器415，从中央扬声器406输出声音。放大器412的正接线端还输出一个放大的信号，通过滤波器418给左侧扬声器402的正接线端和通过滤波器420给右侧扬声器404的正接线端。左侧扬声器402和右侧扬声器404是频带受限的，只重放较高的频率，如图所示，使用了如本说明中先前所述那样工作的左高通滤波器418和右高通滤波器420。
环绕声系统400还包括一个后置扬声器408，它接收放大器412输出的放大的信号。后置扬声器408还包括一个电位器，为输入给后置扬声器408的放大的信号提供接地通路。电位器409使后置扬声器音响输出可以相对系统内其他扬声器的输出加以调整。后置扬声器408最好调整成使它在听众位置产生的声压小于前置扬声器415在这个位置产生的。根据放声优先效应，这使听众感到对话来自前面屏幕。也就是说，在两个类似的声音之间，人类听觉过程会将首先到达的声音的方向认为是两个声音都是来自的方向。由于被称为时间-强度代偿(time-intensity trading)的听觉心理现象，听众会将较强的声音感觉为较早到达的。因此，通过将后置扬声器408的输出改变到充分低于前置扬声器406的输出，声像将会被感觉成前向的，但是来自后置扬声器408的声能量提供了辅助的音响的信息。听觉过程将这辅助信息理解为环境或环绕声。也可以理解，电平调整可以用许多为熟悉该技术的人员所知的方法来实现。此外，因为图8的实施例只用了一个声道放大，所以与立体声配置的两个声道相比，通常要加大整个系统音量，以便达到所需的响度。
作为图8所示的第四实施例的一个扩展，通过将一个单声道信号加到图3a的放大器212上而在放大器216的正输入端上不加输入信号可以得到类似的结果。由于象这样的方案可以根据一个单声道输入信号同样保证得到环绕声的效果，从而使如图3a配置的环绕声系统具有既可以用于立体声信号又可以用于单声道信号的灵活性。
为了鼓励非专业的用户使用，特别希望大多数环绕声系统安装和操作方便。本发明通过提供一个带有一些连接插座的家庭影院互连模块14来解决大多数安装困难，这些连接插座将系统限制成对于左-右差信号输出给侧置扬声器的特定实施例只有一种可能的扬声器连接方式。图9为示出在图1的互连模块内相互连接这些插座的接线图，下面将结合在图1中所讨论那些组件加以说明。
互连模块14包括一个4端输入插座30，用来接收从电视机12输入互连模块14的左、右声道信号分量。左、右声道信号是通过一条终端有一个与4端输入插座30正好配对的4端插头的4芯连接线接收的。左、右声道的负输入端在互连模块14内结在一起，为各输入、输出提供一个公共的接地线。给中央扬声器20(图1)的输出通过一个3端输出插座32提供。输出插座32的三个接线端提供左声道信号、右声道信号和公共接地信号这些输出。第二个3端输出插座34用于次低音扬声器，为次低音扬声器18提供同样的输出信号。次低音扬声器输出插座34在相应的接线端同样提供左声道信号、右声道信号和公共接地信号。
一个三联的2端输出插座36a、36b和36c在一个接线端上提供左声道信号，而在另一个接线端上提供右声道信号。这些插座分别与接至后置扬声器26、左卫星扬声器22和右卫星扬声器24的电缆互连。提供给那些扬声器的合成信号是左减右的差信号。因此，这样配置互连模块14特别适合图3a所示的左卫星扬声器22、右卫星扬声器24和后置扬声器26都以这差信号作为输入的优选实施例。熟悉该技术的人们可以理解，输出插座36a、36b和36c是可互换的，因为输出的是完全相同的信号。
互连模块14的一个特别有益的特点是中央扬声器输出插座32和次低音扬声器输出插座34可以是相同的插座，在相应接线端输出相同的信号。因此，在安装期间，操作者安装系统只有一种线路接法。操作者无法将中央扬声器20或后置扬声器26的电缆插头(未示出)插入输出插座36a、36b或36c。同样，输出插座36a、36b和36c在各接线端产生相同的信号。也就是说，所有同样形状的输出(和输入)插座提供(接收)同样的信号。同样，操作者也无法将卫星或后置扬声器的电缆插头插入中央扬声器输出插座32或次低音扬声器输出插座34。操作者只要将电缆插头插入为具体扬声器输出相应信号的插座中的一个插座。此外，本发明的特定操作有利于将互连模块14配置成可以方便安装。本发明的另一个特别有益的特点是互连模块14特别适合于标准的2、3和4芯电缆，由于用的是容易得到的现有部件，因此有利于进行低成本生产。
减少组件数可以改进任何家庭影院环绕声系统。减少组件的一种方法是使一些组件尽可能合并。例如，参看图1，互连模块14和次低音扬声器18可以逻辑上合并成单个组件。图10示出了图1的家庭影院环绕声扬声器系统10的另一种配置。图10这个家庭影院环绕声扬声器系统(环绕声系统)10的配置与图1所示类似，因此图10中的参考数字标示与图1中的类似的组件。如图10所示，电视机12输出一个音频信号给合成一体的次低音扬声器和互连模块40(整体低音单元)。整体低音单元40执行图1中的互连模块14和次低音扬声器18的组合功能。互连模块14并入次低音扬声器箱，以便减少部件数，更有利于安装。整体低音单元40包括一个将适当信号分配给前置中央扬声器20、左卫星扬声器22、右卫星扬声器24和后置环境扬声器26的互连部分。整合低音单元40还包括一个直接接到装在整体低音单元40内的互连电路上的次低音扬声器。这样，这个系统就少了一根电缆(在互连模块与次低音扬声器之间的电缆)和一个独立组件(互连模块)。
图11示出了一个整体低音单元40的示范透视图。整体低音单元40包括一个互连模块42，在那上面配置有一些接收输入的音频信号和将左、右、差信号分配给相应扬声器的输入和输出插座。互连模块42包括一个4端输入插座44，用来接收通过一个4芯线输入的左、右声道信号。互连模块42还包括一个3端中央扬声器输出插座46和一个三联的2端输出插座48a、48b和48c。互连模块42配置类似于图9的互连模块14，结合图9所述的那些原则可同样适用于图11。
图12的互连模块42与图9的互连模块之间的具体差别是互连模块42不需要次低音扬声器输出插座(而图9的互连模块需要)，因为互连模块42是与次低音扬声器整体地安装在一起的。左声道信号、右声道信号和公共接地信号直接馈给整合在次低音扬声器单元40内的分频网络。
本发明的又一个实施例的特别的优点是解决了许多典型的用户观看室不能方便地用电缆将互连模块与相应的卫星和后置环境扬声器连接起来这个共同的问题。通常，家庭影院环绕声系统的接线需要沿着房间的侧面和后面布电缆，或者钻过地板在观看室下面将电缆拉到相应的扬声器位置再进入观看室。
本发明特别适合如图13所示的无线家庭影院环绕声扬声器通信系统50。电视机51提供左、右声道的立体声音频信号给互连模块52。互连模块52将左、右声道信号分配给相应扬声器，以便实现这个所需的系统。在图13所示的实施例中，互连模块52与电视机51、前置中央扬声器54和次低音扬声器70用线直接连接。为了将各音频信号发送给相应扬声器，互连模块52还包括一个发射机56，用来将音频信号发送给左卫星扬声器64、右卫星扬声器66和后置环境扬声器68。扬声器64、66和68各包括一个接收互连模块52的发射机广播的输出信号的接收机56′。接收机56′接收到发送的信号后就将它变换成适合各自扬声器的音频信号。熟悉该技术的人们可以理解，接收机56′可以配置成将经变换的信号输出给一个放大器再加到扬声器上。
发射机56和接收机56′最好在单一频道上工作。为了利用单个频道的发射机/接收机配置，互连模块52最好只输出一个音频信号给各扬声器。为了实现这种所希望的配置，图7的家庭影院环绕声扬声器系统300可能是实现图13的无线环绕声系统50的优选实施例。在这样的实施例中，互连模块52以有源方式执行信号加、减处理(如结合图7所述)，产生的差信号和和信号再传输给相应的扬声器。这种配置将这个无线系统限制为单信道通信而不是多信道通信。此外，熟悉该技术的人们可以理解，因为左卫星扬声器320、右卫星扬声器322和后置扬声器318是用实质上是相同的差信号驱动的，因此互连模块52可以用一个发射机(例如，发射机56)向各扬声器发送一个驱动音频信号，从而大大地节约了成本。熟悉该技术的人们还可以理解，类似配置的接收机和发射机可用于无线连接如前面所述的有线连接的那些扬声器组件。
由上可见，本发明解决了在现有技术中发现的一些问题，达到了本发明的目的。因此，本发明提供了一种有效的、价格便宜的而且安装容易的家庭影院环绕声系统。前置、后置、左侧、右侧和低音扬声器响应组合立体声信号的左、右声道信号产生的相应和信号和差信号，提供所需的音响输出。和信号和差信号提供了所需的在相应扬声器发出对话和环境音响。
虽然本发明是具体参照本发明的某些优选实施例进行说明的，但是可以按照本发明的精神加以变更和修改，而这些都应属于以下权利要求所给出的本发明的专利保护范围。

Claims (19)

1．一种重放由一个音频信号源产生的具有一个左声道信号L和一个右声道信号R的立体声音频信号的扬声器系统，所述扬声器系统包括：
一个对左声道信号L进行滤波、基本消除低于预定频率门限的音响频率的第一装置；
一个对为左声道信号L与右声道信号R之差的左差信号进行滤波、基本消除低、中音频的第二装置；
一个提供一个音响输出的左卫星扬声器，所述左卫星扬声器具有第一和第二声音输出源，其中第一声音输出源提供一个响应经滤波的左声道信号的音响输出，而第二声音输出源提供一个响应经滤波的左差信号的音响输出；
一个对右声道信号R进行滤波、基本消除低于预定频率门限的音频的第一装置；和
一个对为右声道信号R与左声道信号L之差的右差信号进行滤波、基本消除低、中音频的第二装置；以及
一个提供一个音响输出的右卫星扬声器，所述右卫星扬声器具有第一和第二声音输出源，其中第一声音输出源提供一个响应经滤波的右声道信号的音响输出，而第二声音输出源提供一个响应经滤波的右差信号的音响输出；
2．如在权利要求1中所明确的设备，其中：
所述左差信号还规定为左声道信号L减去右声道信号R；以及
所述右差信号还规定为右声道信号R减去左声道信号L。
3．如在权利要求1中所明确的设备，其中：
所述左差信号还规定为右声道信号R减去左声道信号L；以及
所述右差信号还规定为左声道信号L减去右声道信号R。
4．如在权利要求1中所明确的设备，还包括：
一个提供一个响应(L+R)输入信号的音响输出的前置扬声器；
一个提供一个响应规定为左、右声道之差的输入信号的音响输出的后置扬声器；以及
一个提供响应(L+R)输入信号的低频音响输出的低音扬声器。
5．如在权利要求1中所明确的设备，还包括一个接收左、右声道立体声音频信号加以放大后加到相应扬声器的放大器。
6．如在要求1中所明确的设备，其中所述对左、右卫星扬声器的输入进行滤波的第二装置是充分相同的，都包括一阶滤波器。
7．如在权利要求1中所明确的设备，其中所述对左声道信号L滤波的第一装置还基本消除低、中频，而所述对右声道信号R滤波的第一装置还基本消除低、中音频。
8．如在权利要求7中所明确的设备，其中所述对左声道信号滤波的第一和第二装置以及所述对右声道信号滤波的第一和第二装置是基本相同的。
9：如在权利要求1中所明确的设备，其中所述第一左、右滤波装置都包括一阶滤波器，是基本相同的，以及第二左、右滤波装置都包括一阶滤波器，也是基本相同的。
10．如在权利要求1中所明确的设备，其中所述第一左、右滤波装置都具有一个第一带宽，而所述第二左、右滤波装置都具有一个第二带宽。
11．如在权利要求10中所明确的设备，其中所述第二带宽大于第一带宽。
12．如在权利要求11中所明确的设备，其中所述第一左、右滤波装置是基本相同的，都包括一阶滤波器，以及所述第二左、右滤波装置也是基本相同的，都包括二阶滤波器。
13．一种重放由一个音频信号源产生的具有一个左声道信号L和一个右声道信号R的立体声音频信号的扬声器系统，所述扬声器系统包括：
一个对左声道信号L进行滤波、基本消除低于预定频率门限的音频的第一装置，
一个对为左声道信号L与右声道信号R之差的左差信号进行滤波、基本消除低、中音频的第二装置；
一个提供一个音响输出的左卫星扬声器，所述左卫星扬声器具有第一和第二声音输出源，其中第一声音输出源提供一个响应经第一滤波的左声道信号的音响输出，而第二声音输出源提供一个响应经滤波的左差信号的音响输出；
一个对右声道信号R进行滤波、基本消除低于预定频率门限的音频的第一装置；
一个对为右声道信号R与左声道信号L之差的右差信号进行滤波、基本消除低、中音频的第二装置；
一个提供一个音响输出的右卫星扬声器，所述右卫星扬声器具有第一和第二声音输出源，其中第一声音输出源提供一个响应经第一滤波的右声道信号的音响输出，而第二声音输出源提供一个响应经滤波的右差信号的音响输出；
一个提供一个响应(L+R)输入信号的音响输出的前置扬声器；
一个提供一个响应规定为左、右声道之差的输入信号的音响输出的后置扬声器；以及
一个提供响应(L+R)输入信号的低频音响输出的低音扬声器。
14．如在权利要求13中所明确的设备，其中：
所述左差信号还规定为左声道信号L减去右声道信号R；以及
所述右差信号还规定为右声道信号R减去左声道信号L。
15．如在权利要求14中所明确的设备，其中所述第一左、右滤波装置都包括一阶滤波器，是基本相同的，以及第二左、右滤波装置都包括一阶滤波器，也是基本相同的。
16．如在权利要求13中所明确的设备，其中所述对左声道信号L滤波的第一装置还基本消除低、中频，而所述对右声道信号R滤波的第一装置还基本消除低、中音频。
17．如在权利要求16中所明确的设备，其中所述第一左、右滤波装置都具有一个第一带宽，而所述第二左、右滤波装置都具有一个第二带宽。
18．如在权利要求13中所明确的设备，其中所述第一左、右滤波装置都具有一个第一带宽，而所述第二左、右滤波装置都具有一个第二带宽。
19．如在权利要求18中所明确的设备，其中所述第一带宽大于第二带宽。
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