CN1518395A - 用低频放大器件进行电声换能 - Google Patents

Abstract

一种用于处理多声道音频信号的方法。所述方法包括在低频放大器件中安装电声换能器(transducer)。电声换能器辐射不同的高频声能和公共低频声能。换能器可以是定向阵列部分。所述方法应用于多媒体娱乐设备。

Description

用低频放大器件进行电声换能

本申请要求在35 USC §119(e)下，于2002年12月3日提交的美国专利申请第10/309395号的优先权，在此全文引用其内容作为参考。

技术领域

本发明涉及利用低频放大器件进行电声换能(transducing)，更具体地涉及具有低频器件的定向阵列的使用，并且还具体涉及应用到多媒体娱乐设备的具有低频器件的定向阵列的使用。

本发明的一个重要方面是提供一种改进的方法，用于利用具有低频放大器件的定向阵列，并用于将定向阵列集成在诸如赌博机和视频游戏的多媒体娱乐设备中。

发明内容

根据本发明，一种用于处理音频信号的方法包括步骤：接收第一声道音频信号；将所述第一音频声道信号分离成第一声道第一频谱部分和第一声道第二频谱部分。所述方法还包括根据第一处理的所述第一声道信号第一频谱部分的处理，以便提供第一声道第一处理的信号，所述第一处理由第一非整数非零转换函数来表示；根据第二处理的所述第一声道第一频谱部分，以便提供第一声道第二处理的信号，所述第二处理由不同于所述第一转换函数的第二转换函数来表示；将所述第一声道第一处理的信号与所述第一声道第二频谱部分进行组合，以便提供第一声道第一组合的信号。所述方法还包括通过第一电声换能器来换能所述第一组合的信号；将所述第一声道第二处理的信号与所述第一声道第二频谱部分进行组合，以便提供第一声道第二组合的信号；以及通过第二电声换能器来转换所述第二组合的信号。

在本发明的另一方面，用于处理多声道音频信号的方法包括：将第一音频声道信号流分离成第一声道第一频谱部分和第一声道第二频谱部分；将第二音频声道信号流分离成第二声道第一频谱部分和第二声道第二频谱部分；根据第一处理来处理所述第一声道信号第一频谱部分，以便提供第一处理的信号，所述第一处理由第一非整数非零转换函数来表示；根据第二处理来处理所述第一音频声道信号第一频谱部分，以便提供第二处理的信号，所述第二处理由不同于所述第一转换函数的第二转换函数来表示；根据第三处理来处理所述第二声道第一频谱部分，以便提供第三处理的信号，所述第三处理由第三非整数非零转换函数来表示；通过第四处理来处理所述第二声道信号第一频谱部分，以便提供第四处理的信号，所述第四处理由不同于第三转换函数的第四转换函数来表示。所述方法还包括将所述第一声道第二频谱部分与所述第二声道第二频谱部分进行组合，以便提供组合的第一声道第二频谱部分；通过第一电声换能器，换能所述第一声道组合的第二频谱部分以及所述第一声道第一处理的信号、所述第一声道第二处理的信号、所述第一声道第三处理的信号和所述第一声道第四处理的信号中的一个。

在本发明的另一个方面，一种电声设备包括第一定向阵列。所述第一定向阵列包括第一电声换能器和第二电声换能器。所述第一和第二电声换能器的每个包括第一辐射面和第二辐射面。所述装置还包括具有外部和内部的低频放大结构，其中构造和安排所述电声设备，从而所述第一电声换能器第一辐射面和所述第二电声换能器第一辐射面面对周围环境，并且从而所述第一电声换能器第二辐射面和所述第二电声换能器第二辐射面面对内部的所述低频放大结构。

在本发明的另一方面，一种用于操作多声道音响系统的方法，所述多声道音响系统包括第一和第二电声换能器以及声波导，所述方法包括步骤：在所述波导中的分离的点上定位所述第一换能器和所述第二换能器，从而所述第一换能器的第一辐射面和所述第二换能器的第一辐射面将声波辐射到声波导；将第一声道信号分离成第一声道高频音频信号和第一声道低频音频信号；将第二声道信号分离成第二声道高频音频信号和第二声道低频音频信号；以及将所述第一声道低频音频信号与所述第二声道低频音频信号进行组合，以便形成公共低频音频信号。所述方法还包括步骤：将所述公共低频音频信号发送到所述第一换能器和所述第二换能器；将所述第一声道高频音频信号发送到所述第一换能器；将所述第二声道高频音频信号发送到所述第二换能器；通过所述第一换能器，将对应于所述第一声道高频信号和所述公共低频音频信号的声波辐射到所述波导；通过所述第二换能器，将对应于所述第二声道高频信号和所述公共低频音频信号的声波辐射到所述波导。

在本发明的另一方面，一种用于操作多媒体娱乐设备的方法，所述多媒体娱乐设备具有包括第一和第二扬声器阵列以及第一和第二音频声道的音响系统，所述第一和第二音频声道的每一个具有高频部分和低频部分，所述多媒体娱乐设备包括相连的收听空间，所述方法包括步骤：通过所述第一扬声器阵列，向所述收听空间定向辐射对应于所述第一音频声道高频部分的声波；通过所述第二扬声器阵列，向所述收听空间定向辐射对应于所述第二音频声道高频部分的声波；通过所述第一扬声器阵列和所述第二扬声器阵列，非定向的辐射所述第一声道低频部分和所述第二声道低频部分。

在本发明的另一方面，一种娱乐区包括包含有音响系统的第一多媒体娱乐设备。所述音响系统包括第一音频声道和第二音频声道。第一音频声道和第二音频声道的每个包括高频部分和低频部分，第一多媒体娱乐设备包括第一扬声器阵列和第二扬声器阵列。娱乐区包括与所述第一多媒体娱乐设备相连的收听空间。所述区域还包括音响系统的第二多媒体娱乐设备。音响系统包括第一音频声道和第二音频声道。第一音频声道和第二音频声道的每个包括高频部分和低频部分。第二多媒体娱乐设备包括第一扬声器阵列和第二扬声器阵列。娱乐区包括与所述第二多媒体娱乐设备相连的收听空间；第一多媒体娱乐设备和所述第二多媒体练习设备在公共的视听区中。第一多媒体娱乐设备被构造和安排用来定向辐射对应于所述第一设备第一声道高频部分的声波，和定向辐射对应于所述第一设备第二声道高频部分的声波，从而所述对应于所述第一设备第一声道高频部分的声波和所述对应于所述第一设备第二声道高频部分的声波，在与所述第一设备相连的所述收听空间中比在与所述第二设备相连的所述收听空间中更明显地听得见。第二多媒体娱乐设备被构造和安排用来定向辐射对应于所述第二设备第一声道高频部分的声波，和定向辐射对应于所述第二设备第二声道高频部分的声波，从而所述对应于所述第二设备第一声道高频部分的声波和所述对应于所述第二设备第二声道高频部分的声波，在与所述第二设备相连的所述收听空间中比在与所述第一设备相连的所述收听空间中更明显地听得见。

在本发明的另一方面，一种用于辐射对应于第一音频信号和第二音频信号的声波的音响系统，所述音响系统包括用于指示定向辐射模式选择的指示器。指示器具有至少两种状态。所述音响系统包括检测器，用于检测所述指示器；和定向阵列，用于以多个定向辐射模式来辐射声波。定向阵列被构造和安排用来根据第一定向辐射模式在第一指示器状态的检测上辐射声能，和根据所述第二定向辐射模式在第二指示器状态的检测上辐射声能。

一种用于辐射对应于第一音频信号和第二音频信号的声波的音响系统包括用于指示定向辐射模式选择的指示器。所述指示器具有至少两种状态。所述音响系统包括：检测器，用于检测所述指示器；和定向阵列，用于以多个定向辐射模式来辐射声波。所述定向阵列被构造和安排用来根据第一定向辐射模式在第一指示器状态的检测上辐射声能，和根据所述第二定向辐射模式在第二指示器状态的检测上辐射声能。

在本发明的另一方面，一种用于动态平衡音频信号的方法，包括步骤：提供音频信号；第一衰减所述音频信号一个可变因子G，以便提供第一衰减的信号，其中0＜G＜1；第二衰减所述音频信号一个可变因子1-G，以便提供第二衰减的信号。该方法还包括平衡所述第一衰减的信号，以便提供被平衡的第一衰减的信号；以及将所述被平衡的第一衰减的信号与所述第二衰减的信号组合，以便提供输出信号。

在本发明的另一方面，一种用于限幅和后-限幅处理音频信号的方法，包括步骤：限幅音频信号，以便提供被限幅的音频信号；通过第一滤波器对所述音频信号滤波，以便提供被滤波的未限幅的音频信号；通过第二滤波器对所述音频信号滤波，以便提供被滤波限幅的音频信号。该方法还包括将所述滤波限幅的音频信号与所述限幅的音频信号进行差分组合，以便提供差分组合的音频信号；以及将所述滤波的未限幅音频信号与所述差分组合的音频信号进行组合，以便提供输出信号。

在本发明的另一方面，一种用于控制声音辐射模式的定向性的方法，包括步骤：将音频信号提供给第一衰减器、延时、以及第一加法器。该方法还包括通过所述第一衰减器，第一衰减所述音频信号一个可变因子G，以便提供第一变化衰减的音频信号，其中0＜G＜1；第二衰减所述音频信号一个可变因子(1-G)，以便提供第二变化衰减的音频信号；延时所述第一音频信号，以便提供一个延迟的音频信号；第三衰减所述延迟的音频信号一个可变因子H，以便提供第一变化衰减的延迟音频信号；第四衰减一个可变因子(1-H)，以便提供第二变化衰减的延迟音频信号。该方法还包括将所述第一变化衰减的音频信号与所述第二变化衰减的延迟音频信号进行组合，以便提供第一可换能的音频信号；以及将所述第二变化衰减的音频信号与所述第一变化衰减的延迟音频信号进行组合，以便提供第二可换能的音频信号。

在本发明的另一方面，一种赌博设备包括相连的收听空间和音响系统。所述音响系统包括具有多个换能器的定向扬声器阵列。由所述多个换能器的第一个辐射的声波在第一方向构造性地组合并且在第二方向破坏性地组合。所述第一方向指向所述收听空间。

当结合附图进行阅读时，根据下面详细的描述，本发明的其它特征、方面以及优点将变得明显。

附图说明

图1A示出了体现本发明的音频信号处理系统的方框图；

图1B示出了图1A的音频信号处理系统的一个替换实现的方框图；

图2示出了图1A的音频信号处理系统的另一个替换实现的方框图；

图3A示出了一个实现图2的音频信号处理系统的简图；

图3B示出了另一个实现图2的音频信号处理系统的简图；

图3C示出了在定向阵列中使用的电声换能器排列的简图；

图4示出了联网的多个音频信号处理系统的简图；

图5示出了图3A的音频信号处理系统的一个替换实现的简图；

图6示出了另一个体现本发明的音频信号处理系统的方框图；

图7示出了图6的实施例的一个实现的简图；

图8A示出了另一个体现本发明的音频信号处理系统的方框图；

图8B示出了用于处理中心声道信号的一个替换电路的方框图；

图8C示出了图8A的实施例的一个替换实现的方框图；

图9示出了实现图8A和8C的音频信号处理系统的简图；

图10A和10B共同示出了体现本发明的另一个音频信号处理系统的方框图；

图11示出了实现图10A和10B的音频信号处理系统的简图；

图12示出了包括先前特征的一些元件的替换结构并且显示本发明的一些附加特征的音频处理系统的方框图；

图13A-13C是更详细的示出了图12的一些元件的方框图；

图14是另一个更详细的示出了图12的元件的方框图；

图15A和15B示出了图12的元件的另一个方框图；

图15C示出了说明图15A和15B的电路操作的频率响应曲线；

图16示出了图12的元件的另一个方框图；

图17A和17B示出了体现本发明的另一个音频信号处理系统的图；

图18示出了图17A和17B的音频信号处理系统的另一个实现的图；

图19示出了图18的音频信号处理系统的替换实现。

具体实施方式

现在参考附图，尤其是图1A，示出了根据本发明的音频信号处理系统1。输入端10、12接收对应于立体声或多声道音响系统的两个声道A和B的音频信号。输入端10和12连接到滤波和组合电路14，该滤波和组合电路在音频信号线16、18和20上输出被修改的音频信号。音频信号线16连接到音频信号处理电路22的处理块23-26。信号处理块23连接到加法器27A，该加法器连接到电声换能器27B。信号处理块24连接到加法器28A，该加法器连接到电声换能器28B。信号处理块25连接到加法器29A，该加法器连接到电声换能器29B。信号处理块26连接到加法器30A，该加法器连接到电声换能器30B。音频信号线18连接到音频信号处理电路22的处理块31-34。信号处理块31连接到加法器27A。信号处理块32连接到加法器28A。信号处理块33连接到加法器29A。信号处理块34连接到加法器30A。音频信号线20连接到音频信号处理电路22的处理块35。处理块35连接到加法器27A-30A。

组合和滤波电路14可以包括连接到输入端10的高通滤波器36以及连接到输入端12的高通滤波器40。组合和滤波电路14也可以包括加法器38，该加法器通过移相器37A或37B可选地分别连接到输入端10和输入端12。加法器38连接到低通滤波器41，该低通滤波器输出到信号线20。在同时待审的美国专利申请第09/735123号中描述了移相器37A和37B的特性和功能。移相器37A和37B具有相似或不同的参数，只要它们在低通滤波器41的通频带中的频率范围上具有在同时待审的美国专利申请第09/735123号中描述的总效果。图1A的系统也可以包括诸如DAC和放大器的常规元件，在该视图中未示出。

在操作中，组合和滤波电路14在信号线16上输出一个高频A声道信号[Ahf]，在信号线18上输出一个高频B声道信号[Bhf]，以及在第三信号线20上输出一个组合低频信号[(A+B)lf]。在处理块23-26中，以转换函数H1(s)-H4(s)(其中s是拉普拉斯频率变量jω并且ω＝2πf，从而H(s)是转换函数的频率域表示)表示的方式分别处理信号线16上的音频信号，并且将其输出到加法器27A-30A，然后分别输出到电声换能器27B-30B。在处理块31-34中，以转换函数H5(s)-H8(s)表示的方式来处理信号线18上的信号，并且将其输出到加法器27A-30A，然后分别输出到电声换能器27B-30B。在处理块35中，以转换函数H9(s)表示的方式来处理信号线20上的信号，并且将其输出到加法器27A-30A，然后分别输出到电声换能器27B-30B。图1A的系统的处理结果是，换能器27B-30B的每一个可以接收根据不同转换函数处理的信号Ahf和Bhf，以及换能器27B-30B的每一个接收组合的(A+B)lf信号。

图1A的系统的处理结果是，换能器27B接收信号H1(s)Ahf+H5(s)Bhf++H9(s)(A+B)lf；换能器28B接收信号H2(s)Ahf+H6(s)Bhf+H9(s)(A+B)lf；换能器29B接收信号H3(s)Ahf+H7(s)Bhf+H9(s)(A+B)lf；以及换能器30B接收信号H4(s)Ahf+H8(s)Bhf+H9(s)(A+B)lf。如果移相器37A或37B或者两者都出现，则在由几个换能器接收的信号中可以包含相移。

转换函数H1(s)-H9(s)可以表示一个或多个衰减/放大；时间延迟；移相；平衡，HRTF处理(将在下面的图17A和17B的讨论中解释)或其它线性或非线性信号处理函数。转换函数H1(s)-H9(s)也可以表示无变化(或数学表示为一单一值)，或可以不存在(或数学表示为零)；下面将描述这两种条件的示例。另外，除了可以在处理块23-26和31-35中实现的均衡之外，换能器27B-30B的每一个可以被单独均衡。通过与单个换能器相关的处理器，可以最方便地执行单个换能器平衡。

图1A的系统所示为逻辑方块图。在图1A和其它下面的逻辑方块图中，可以有或没有对应于图1A的每个元件的物理元件。例如，输入端10和12可以被实现为用于接收数字编码的信号流的单个物理输入端。诸如高通滤波器36和40的元件，或处理块23-26和31-35，或其它元件可通过数字信号处理器(DSP)操作数字编码的数据来实现。另外，其它的电路布置可以产生与图1A的布置基本上相同的结果。例如，声道A和B在组合之前可被诸如滤波器41的低通滤波器滤波。高通滤波器36和40可被实现为具有未滤波信号的差分和的低通滤波器，如下面图14所示。单个元件可以表示不止一个块，或可以合并块；例如示例高通滤波器36和40可被合并到块23-26和31-34的转换功能，并且低通滤波器41可被合并到块35的转换功能。

这里所使用的“连接”意的思是“通信连接”，即，两个连接的组件被配置用来通信音频信号。所连接的组件可以通过电导线或光传输纤维而物理连接，或可通过诸如红外或射频(RF)的无线技术或其它信号通信技术而通信地连接。如果元件被实现为对数字编码的信号进行操作的DSP，则“连接”是指DSP能够以由元件所指的方式和在公开的相关部分中所描述的方式对数字编码的音频信号进行操作。类似地，这里所使用的“信号线”是指任何可传输的路径，包括电导线、光传输纤维、无线通信路径、或其他类型的信号传输路径，用于传输模拟或数字编码的音频信号。

这里所使用的“定向的”是在具有相对于辐射面的大小相对长的相应波长的频率，以最大辐射方向辐射的声音幅度最少大于以最小辐射方向辐射的声音幅度3dB。“以方向X定向(或更多定向)”是指辐射水平在方向X比在一些其它方向更容易听见，即使方向X不是最大辐射方向。定向性声音器件典型地包括改变换能器的辐射模式的元件，从而来自换能器的辐射在空间的一些位置比在其它位置更容易听得到。定向器件的两种类型是波导器件和干扰器件。波导器件包括障碍物，它使声波在一些方向上比其它方向辐射更大的幅度。波导器件对于具有与波导器件的尺寸相当的波长或者更小的波长的辐射尤其有效。波导器件的例子是喇叭形辐射体和声透镜。另外，声驱动器在具有与它们的直径相当或更短的波长的频率上变成定向的。这里使用的“非定向性”是指在具有相对于辐射面的大小相对长的相应波长的频率，以最大辐射方向辐射的声音幅度大于以最小辐射方向辐射的声音幅度不到3dB。这里使用的“收听空间(listening space)”是指单个收听者典型占有的空间部分。收听空间的例子包括电影院中的座位、安乐椅、躺椅、或在家庭娱乐室中的沙发位置、在交通工具乘客车厢中的座位位置、单个收听者赌博设备、或由一个人玩的视频游戏等。有时候，在一个收听空间可以有多个人，例如当两个人在玩相同的视频游戏。这里使用的“收听区”是指声音上邻接的收听空间的集合，即未被声音障碍物隔离。

干扰器件至少具有两种辐射元件，可以是两种声驱动器，或两种单个声驱动器的辐射面。这两种辐射元件辐射声波，该声波在波长大于辐射元件的直径的频率范围内干扰。该声波在一些方向上的破坏性的干扰大于在其它方向上的破坏性的干扰。换句话说，破坏性干扰的数量是相对于驱动器之间的中点的角度的函数。这里所使用的术语“低频”是指上至大约200Hz的频率(其具有5.7英尺或1.7米的对应波长)或上至大约400Hz的频率(其具有2.8英尺或86厘米的对应波长)。这里所使用的“高频”是指具有在低频范围之上的波长的频率。对于具有大约4英寸的圆锥直径的圆锥形电声换能器，典型的高频率范围是在大约200Hz之上。这里所使用的“甚高频”是高频的一个子集，是指在声谱中的频率，该频率具有小于用来辐射它们的换能器的直径的对应的波长(对于具有约4英寸的圆锥形直径的电声换能器，在大约3.5KHz以上)。

根据图1A的音频信号处理系统是有利的，因为多个换能器可以使用信号处理技术，来定向地辐射对应于高频音频信号的声波，以便产生破坏性干扰。在美国专利5809153和美国专利5870484中更全面地描述了破坏性干扰。同时，多个换能器可以协调地辐射对应于低频音频信号的声波，该低频音频信号在声波构造性地组合的频率的范围内，从而提供了更多的低频范围内的声能。

参考图1B，示出了图1A的实施例的替换实现。在图1B中，在处理块35和一个或多个换能器之间的信号路径上设置了延时。例如，处理块35可以通过延时61连接到加法器29A和30A。或者，处理块35可以通过延时62连接到加法器29A和通过延时63连接到加法器30A。可以在处理块35与换能器27B和28B之间插入类似于延迟61、62和63的延时。在图1A的处理块23-26和31-34中可以插入更多的延时。延时可被实现为全通滤波器、互补全通滤波器、非最小化的相位滤波器、或延迟。延时可被用来产生提供到换能器的信号之间的相对时间差。

现在参考图2，示出了图1A的音频信号处理系统的实现。在图2的实施例中，输入端10和12表示常规多声道系统的左(L)输入端和右(R)输入端。处理块23和34中的传输函数H1(s)和H8(s)分别表示无变化(具有单一值)；处理块25、26、31和32中的传输函数H3(s)、H4(s)、H5(s)和H6(s)具有零值并且未示出。包括传输函数H9(s)的处理块35影响平均发送到四个换能器的lf信号。处理块24和33中的传输函数H2(s)和H7(s)分别表示反相(用负号指示)和时移(分别为Δt2和Δt7)。图2实施例的信号处理的结果是，换能器27B辐射对应于信号组合Lhf+(L+R)lf的声波；换能器28B辐射对应于信号组合-LhfΔt2+(L+R)lf的声波；换能器29B辐射对应于信号组合-RhfΔt7+(L+R)lf的声波；以及换能器30B辐射对应于信号组合Rhf+(L+R)lf的声波。

参考图3A，示出了图2的实施例的实现图，该实施例解释说明了本发明的一个用途。换能器27B和28B可以是安装的常规的四英寸直径圆锥形声驱动器，以致每个换能器的一个辐射面将声能直接或通过声容器(acousticvolumn)80或一些其它声学元件辐射到波导39A。每个换能器的另一个辐射面将声能直接辐射到外部环境。设置包括延时Δt2以及换能器27B和28B的位置和方向的转换函数H1(S)和H2(S)的特性，从而换能器27B和28B的前面充当对应于辐射模式(例如心形曲线40)中的左声道的高频频谱分量的定向阵列辐射声波，在所述辐射模式中，通常在指向与音频信号处理系统1相关的收听位置中的收听者46的方向44比一些其它方向辐射更多的声能。换能器29B和30B可以是安装的常规的四英寸直径圆锥形声驱动器，以致每个换能器的一个辐射面将声能直接或通过声容器82或一些其它声学元件辐射到波导39A。每个换能器的另一个辐射面将声能直接辐射到外部环境。设置包括延时Δt7以及换能器29B和30B的位置和方向的转换函数H7(S)和H8(S)的特性，从而换能器29B和30B的前面充当对应于辐射模式(例如心形曲线42)中的左声道的高频频谱分量的定向阵列辐射声波，在所述辐射模式中，通常在指向与音频信号处理系统1相关的收听位置中的收听者46的方向48上比一些其它方向辐射更多的声能。在美国专利5809153和5870484中更详细地讨论了定向阵列。由圆锥形的背表面辐射到波导的声波，特别是低频声波，放大由圆锥形的前表面辐射的低频声波。在图2的实施例的这种实现中，换能器29B和30B被声学上连接到波导39A，靠近于波导的封闭端，换能器27B和28B被声学上连接到波导39A，近似在波段两端之间的中间。用以这种方式定位的换能器，波导39A和换能器以同时待审的申请S/N 09/753167中描述的方式操作。声容器80和82充当声低通滤波器，如在同时待审的申请S/N09/886868中所述的。容器80和82的低通滤波效果在本发明中尤其有利，因为波导39A的放大效果在低频比在高频更重要。包含波导和换能器的组合也可以包括其它元件来减小高频谐振；这样的元件可以包括，例如策略性放置的泡沫部分。封闭的基本上恒定的横截面积波导可由一些其它形式的波导来代替，例如在美国专利申请09/146662中描述的开口的波导或锥形或梯状的波导。可以非定向地辐射低频声能。

在图3A的实现的一个变体中，设置转换函数H1(S)-H8(S)的特性，以便换能器27B和28B以及换能器29B和30B非定向地辐射高频率声能。通过设置转换函数H1(S)和H2(S)可以实现非定向的辐射模式，从而音频信号同时到达换能器27B和28B以及换能器29B和30B，并且同相。在图3A的另一个实现中，转换函数H1(S)-H8(S)的特性可以变化，从而换能器27B和28B以及换能器29B和30B可以具有一种在其中辐射模式被定向的操作模式以及在其中辐射模式未被定向的第二操作模式，或因此换能器29B和30B可以具有一种在其中辐射模式在一个方向上定向的操作模式和在其中辐射模式在第二方向上定向的第二操作模式。另外，可以公式化转换函数H1(S)-H8(S)，从而通过使转换函数H1(S)-H8(S)递增或连续变化，而在两种模式之间递增或连续变化定向性。

图3B示出了图2的实施例的另一个实现。在图3B的实现中，换能器28B被声学上连接到波导39A，接近于波导的第一端，换能器27B被声学上连接到波导39A，从波导的第一端到第二端的近似四分之一的距离，换能器30B连接到波导39A，从第一端到第二端的近似一半的距离，以及换能器29B连接到波导39A，从第一端到第二端的近似四分之三的距离。通过变化波导的几何形状以及换能器的安装点，可以实现定向阵列行为和波导行为的组合。换能器可以通过诸如容器84-87的容器连接到波导。

可以对复杂的波导/换能器结构进行实际的考虑，例如较难实现图3B的结构。在这种情形下，可以有利地利用图1B的延时61-63来改变一个或多个换能器的波导中的有效位置。

显示辐射模式的图形是概略的，并且所示出的换能器排列不必是用于产生所示出的辐射定向性模式的换能器排列。可以以许多种方式来控制定向性模式。一种方式是通过改变换能器的排列。在图3C中示出了用于控制定向性模式的不同换能器排列的一些示例。可以改变换能器之间的距离，如排列232和234所示；可以通过声容器或一些其它声学元件将换能器声连接到波导，如排列236所示；或者可以改变换能器对收听空间的定位，可以改变换能器相互的定位或可以增加附加换能器，如排列238、240和242的一个或多个所示；以及可以利用换能器的不同排列或图3C所示的排列组合来设计许多其它的排列。也可以通过信号处理方法来改变定向模式，所述信号处理方法例如改变信号之间的相位或改变信号到达换能器的时间，改变发送到两个换能器的信号幅度，改变两个信号的相对极性，其它单独或组和的信号处理方法。在美国专利5809153和5870484中更全面地讨论了控制辐射定向性模式。

在甚高频中，换能器趋向于在换能器表面的轴方向上，即在圆锥运动方向变成定向的。对于诸如排列238、240和242的排列，该排列具有一个具有通常指向与音响系统相关的收听空间的定向的轴246的换能器244，附加电路和信号处理可以将信号轧去(roll off)至换能器248，所述换能器不指向收听空间定向，因此，在甚高频，声波仅被具有一个通常指向收听空间的轴246的换能器244所辐射，提供在甚高频的定向辐射。或者，可以将具有小辐射面的附加换能器添加到非常接近于用于在低电平辐射甚高频声能的收听空间，从而在与音响系统相关的收听空间比在与相邻收听空间相关的收听空间收听到明显多的甚高频声波。

参考图4，示出了多个根据图3A的实施例的音频信号处理系统，说明了本发明的预期使用，并且公开了本发明的另一个特征。在图4中，在声学开放区中放置了九个音频信号处理系统1A-1H，每个具有一个对应的收听者46A-46H。每个音频信号处理系统可以将其与视频设备(未示出)相连接，该视频设备与音频信号处理系统以及用户接口一起允许收听者操作交互作用的多媒体娱乐设备。多媒体娱乐设备的一个示例是视频游戏(家用或联机用)。多媒体娱乐的第二类是赌博机(例如slot机、bingo设备、视频彩票终端、扑克机、赌博室、或局域或广域累积赌博的赌博机)，尤其是用于娱乐场环境的赌博机，该娱乐场包括声学开放区中的许多赌博机。每个音响系统1A-1H还可以具有如图3A的变体讨论中所述的两种操作模式。音响系统1A-1D以及1F-1H以下列模式进行操作，即换能器27A和28A以及换能器29A和30A定向辐射高频声能，从而与所述音响系统相关的收听者比与其它音响系统相关的收听者收听到明显得多的被每个音响系统所辐射的声音。音响系统1E非定向地辐射高频声波，从而收听者46E不比与其它系统相关的收听者收听到明显得多的被系统1E所辐射的高频声波。在一些条件下，音频信号处理系统1A-1H可以被配置用来以第一模式操作，并且在其它条件下以第二模式操作，或在一些事件发生的情况下，在模式间切换。可以通过数字信号处理或手工或自动模拟或数字切换或通过修改信号处理参数来实现模式间的切换。有许多种修改信号处理参数的方法，例如手工控制，压控滤波器或压控放大器，或转换函数因子更新或修改。音响系统1A-1H可以互相联网并且与控制器2联网，从而所述音响系统可被音响系统本地控制，或被控制器2遥控。音响系统1A-1E也可以联网，从而音响系统源可以是远程、本地、或者部分远程和部分本地。在图4中，音频系统1E可以响应一个条件或一个事件的发生，以一种模式来工作，从而包括换能器27A和28A的阵列以及包括换能器29A和30A的阵列非定向性地辐射高频声能。例如，在视频娱乐厅(arcade)实现中，音响系统可以在正常条件下以定向性模式工作，并且如果游戏者已经达到一定级别的成绩，则在一段预定时间期间切换到非定向性模式。在游戏室实现中，音响系统在正常条件下可以以定向性模式操作，并且如果游戏者点击“累积赌注”，则在一段预定时间期间切换到非定向性模式，从而给邻近音响系统1E的所有收听者提供刺激和鼓励。

在赌博游戏场环境中，本发明的一个实施例是尤其有利的。人们期望在空间内放置尽可能多的机器，期望每台机器制造充分的层次的声音来维持刺激，并且期望在与设备相关的收听空间比在与相邻设备相关的收听空间收听更多的由每台机器辐射的声能。

在另一个实现中，定向性模式可以在定向和非定向之间连续或递增变化，或在以一个方向定向性辐射与以另一个方向定向性辐射之间连续或递增。在下图16以及本公开的对应部分示出了一种用于提供连续定向或递增变化的方法。

参考图5，示出了替换实现图3A的实施例图。图5中对应的参考标记指向图3的相同标记的元件。在图5的实现中，换能器27B、28B、29B和30B安装在具有端口50的外壳39B中。换能器27B和28B是安装的圆锥形声驱动器，以致一个圆锥面将声波辐射到有端口的外壳，一个圆锥面将声波辐射到大气。设置图2的延时Δt2值、(图2的)转换函数H1(s)和H2(s)的特性、以及换能器27B和28B的位置和方位，从而换能器27B和28B的前表面充当一个方向性阵列，用于以一种辐射模式(例如心形40)辐射对应于左声道的高频频谱分量的声波，该辐射模式在通常定位指向与音频信号处理系统1相关的收听位置中的收听者46的方向44是定位的。设置延时值Δt7、转换函数H7(s)和H8(s)的特性、以及换能器29B和30B的位置和方位，从而换能器29B和30B的前表面充当一个方向性阵列，用于以一种辐射模式(例如心形42)辐射对应于右声道的高频频谱分量的声波，该辐射模式在通常定位指向与音频信号处理系统1相关的收听位置中的收听者46的方向48是定位的。由圆锥的后表面辐射到具有端口的外壳的声波，尤其是低频声波，放大由圆锥的前表面辐射的声波。

现在参考图6，示出了本发明的另一个实施例。在图6的实施例中，输入端表示环绕音响系统的左和左环绕输入端。转换函数H1(s)和H6(s)表示无变化(具有单一数值)；(图1A的)处理块25、26、33和34中的转换函数H3(s)、H4(s)、H7(s)和H8(s)不存在(具有数学零值)并且未示出。处理块35的转换函数H9(s)同样地影响发送到换能器的lf信号。转换函数H2(s)和H5(s)表示反相(由负号表示)和时移(Δt2和Δt5)。图2的实施例的信号处理结果是，换能器27B辐射对应于信号组合Lhf-LShfΔt5+(L+LS)lf的声波，换能器28B辐射对应于信号组合LShf-LhfΔt2+(L+LS)lf的声波。对于右和右环绕声道，可以有相同的音频信号处理系统。

现在参考图7，示出了图6的实施例的实现图。在图7的实施例中，换能器27B-L(“L”表示左/左环绕音频信号处理系统)和28B-L安装在具有开口的外壳52L中。具有开口的外壳被配置用来放大由换能器27B-L和28B-L辐射的低频声波。设置换能器的间隔和Δt2的值，从而对应于Lhf信号的声波如箭头54所指示的向收听者46定向的辐射。设置换能器的间隔和Δt5的值，从而对应于LShf信号的声波以不指向收听者的方向56定向性辐射，从而声波在从房屋边界和房屋中的物体反射之后到达收听者处。类似地，换能器27B-R(“R”表示右/右环绕音频信号处理系统)和28B-R安装在具有开口的外壳52R中。具有开口的外壳被配置用来放大由换能器27B-R和28B-R辐射的低频声波。设置换能器的间隔和Δt2的值，从而对应于Rhf信号的声波如箭头58所指示的向收听者46定向性辐射。设置换能器的间隔和Δt5的值，从而对应于RShf信号的声波以不指向收听者的方向定向的辐射，从而声波在从房屋边界和房屋中的物体反射之后到达收听者处。在图6的另一个实现中，例如图4的实现，设置信号处理、换能器间隔、以及Δt2和Δt5的值，从而对应于L和LS信号以及R和RS信号的声波向收听者46占有的收听空间辐射。如果有一个中央声道，则该中央声道可以被单个位于中央的换能器、一个类似于图7所示的器件所辐射，或者该中央声道可以被下组合(downmix)，如图8B所示。

参考图8A，示出了本发明的另一个实施例。在图8的实施例中，输入端10和12可以代表常规立体音响系统的输入端或常规多声道音响系统的L和R输入端。也可以包括一个中央声道输入端70，该输入端可以是多声道音响系统的中央声道。在图8A的实施例中，音频信号的高频和低频频谱分量未被分离，因此不需要其它实施例的组合和滤波电路以及加法器。输入端10通过处理块23连接到电声换能器27B。输入端12通过处理块34连接到电声换能器28B。输入端70通过处理块72连接到电声换能器74。转换函数H1(s)(被提供到处理块23中的L信号)、H8(s)(被提供到处理块34中的R信号)和H10(s)(被提供到处理块72中的C信号)可以包括诸如单个声道均衡、考虑房间效果的换能器的单个均衡、体积或平衡控制、和图像扩频的函数，或者其它类似的函数，或者可以代表无变化。对应于全范围左声道信号的声波由换能器28B辐射，并且对应于全范围中央音频信号的声波由换能器74辐射。在图9中示出了该实施例的更多细节。

图8B示出了用于处理中央声道信号的替换处理电路。在图8B的系统中，中央声道可以在加法器76和78被下组合成左和右声道。该下组合可以包括中央声道信号的定标，并且可以根据常规技术来实现。

图8C示出了图8A的替换实施例。图8C的实现包含了图8A的元件，加上了附加电路来处理低频信号，例如连接输入端10和12的组合和滤波电路14。组合和滤波电路14包括图1、2和6的加法器38、低通滤波器41、高通滤波器36和40以及信号线16、18和20。另外，图8A的实现可以包括移相器，例如先前实施例的连接输入端10、12和70与加法器38的移相器37A和38B(在该视图中未示出)，和用于中央声道信号的高通滤波器142。如果存在，可以设置由移相器提供的相对相位，从而来自输入端10、12和70的信号以正常相位关系组合。加法器27A、28A和74A将音频信号处理电路22的元件与换能器27B、28B和74B对于左、右和中央声道分别连接。除了三个声道信号的低音部分被组合和发送到每个换能器以外，图8C的实施例与图8A的实施例功能一样。

现在参考图9，示出了图8A和8C的实施例的实现。在图9的实施例中，换能器27B、28B和74位于波导39A中，从而每个换能器的圆锥体的一侧面对外部环境，并且每个换能器的圆锥体的另一侧声学连接到波导。在该实施例中，换能器根据在图3A和3B的讨论中的上述原理，可以通过声容器80、82和84声学连接到波导。换能器可以在所示的近似波导两端之间的距离的四分之一、一半和四分之三，或其它位置处连接到波导39A，所述位置是通过经验或模拟来选择的，这就缓解了不期望的波导的谐振效果。

参考图10A和10B，示出了本发明的另一个实施例。输入端110-113和115接收分别对应于环绕音响系统的左、左环绕、右、右环绕、和中央声道的音频信号。输入端110-113和115连接到组合和滤波电路114，该组合和滤波电路在第一信号线116输出高频L信号(Lhf)，在第二信号线117输出高频LS信号(LShf)，在信号线118输出高频R信号(Rhf)，在信号线119输出高频RS信号(RShf)，在信号线121输出高频C信号(Chf)，和在信号线120输出组合的低频信号(C+L+LS+R+RS)lf。信号线116-121上的信号被处理电路122处理。以由处理块123和124中的转换函数H1(s)和H2(s)表示的方式处理信号线116上的信号，并且将该信号输出到加法器127A和128A，并且然后分别输出到电声换能器127B-128B。以由处理块125和126中的转换函数H3(s)和H4(s)表示的方式处理信号线117上的信号，并且将该信号输出到加法器127A和128A，并且然后分别输出到电声换能器127B和128B。以由处理块131和132中的转换函数H5(s)和H6(s)表示的方式处理信号线118上的信号，并且将该信号输出到加法器129A和130A，并且然后分别输出到电声换能器129B和130B。以由处理块133和134中的转换函数H7(s)和H8(s)表示的方式处理信号线119上的信号，并且将该信号输出到加法器129A和130A，并且然后分别输出到电声换能器129B和130B。以由处理块135中的转换函数H9(s)表示的方式处理信号线120上的信号，并且将该信号输出到加法器127A-130A和173A，并且然后分别输出到电声换能器127B-130B和173B。以由处理块172中的转换函数H10(s)表示的方式处理信号线121上的信号，并且将该信号输出到加法器173A，并且然后输出到电声换能器173B。图10A和10B的系统的处理结果是，换能器127B和128B可以接收根据不同转换函数处理的信号Lhf和LShf；换能器129B和130B可以接收根据不同转换函数处理的信号Rhf和RShf声；换能器173B可以接收处理的Chf声道信号；以及换能器127B-130B和173B中的每一个可以接收根据相同转换函数处理的组合的(C+L+LS+R+RS)lf信号。

与图1 A的实施例相同，当Llf、LSlf、则f和RSlf的任意组合被组合用来提供产生合适的信号组合的相位关系时，可以使用诸如图1A的元件37A和37B的可选移相器。如果音响系统没有分离的中央声道换能器173B，则中央声道可被下组合，如图8B所示。

在图10A和10B中示出了用于实现组合和滤波电路114的一个拓扑结构。输入端110连接到高通滤波器136和加法器138。输入端111连接到高通滤波器137和加法器138。输入端112连接到高通滤波器240和加法器138。输入端113连接到高通滤波器143和加法器138。从任意一端到加法器138的连接可以通过一个诸如图1A所示的移相器37A或37B的移相器。加法器138连接到低通滤波器141，该低通滤波器输出到信号线120。另一种滤波器拓扑结构可以产生基本上相同的结果；例如，声道在它们组合前可以被低通滤波，或者利用对未滤波的信号差分求和，可将高通滤波器实现为低通滤波器，如图14所示。转换函数H1(s)-H10(s)可以代表一个或多个衰减/放大；延时；相移；均衡，或其他声学信号处理函数。转换函数H1(s)-H9(s)也可以代表无变化(或数学表示为单个值)，或可以不存在(或数学表示为零值)；下面将描述这两种情况的示例。图10A和10B的系统也可以包括常规元件，例如DAC和放大器，在该视图中未示出。另外，除了可在处理块23-26和31-35中实现的任何均衡，每个电声换能器27B-30B可被单独均衡。在图10A和10B中，其它拓扑结构可以提供相同的结果。例如，位于加法器138与信号线120之间的低通滤波器141可以被每个输入端与加法器138之间的低通滤波器来代替。

在本发明的一个实施例中，转换函数H1(s)、H4(s)、H6(s)和H7(s)代表无变化(数学表示为单一值)，转换函数H2(s)、H3(s)、H5(s)和H8(s)代表反相(用负号表示)和延时(用Δtn表示，其中n分别是2、3、6和7)。

从电声换能器的观点来看，换能器127B接收组合的信号Lhf-LShfΔt3++(L+LS+R+RS+C)lf；换能器128B接收组合的信号LShf-LhfΔt2+(L+LS+R++RS+C)lf；换能器129B接收组合的信号RShf-RhfΔt5+(L+LS+R+RS+C)lf；换能器130B接收组合的信号Rhf-RShfΔt8+(L+LS+R+RS+C)lf；并且换能器173B接收组合的信号Chf+(C+L+LS+RS)lf。

参考图11，示出了图10A和10B的实施例的实现图。设置延时值Δt2、转换函数H1(S)和H2(S)的特性、以及换能器127B和128B的位置和方向，从而换能器127B和128B的前表面充当对应于一种辐射模式中的左声道的高频频谱分量的定向阵列辐射声波，所述辐射模式通常在指向与音频信号处理系统1相关的收听位置中的收听者46的方向54上定向。设置延时值Δt3、转换函数H3(S)和H4(S)的特性以及换能器127B和128B的位置和方向，从而换能器127B和128B的前表面充当对应于一种辐射模式中的左环绕声道的高频频谱分量的定向阵列辐射声波，所述辐射模式通常在不同于方向54的方向56上定向，在该示例中向外。或者，设置延时值Δt3、转换函数H3(S)和H4(S)的特性、以及换能器127B和128B的位置和方向，从而换能器27B和28B的前表面充当对应于一种辐射模式中的左环绕声道的高频频谱分量的定向阵列辐射声波，所述辐射模式在方向54上定向，在该示例中向内。设置延时值Δt6、转换函数H5(S)和H6(S)的特性、以及换能器129B和130B的位置和方向，从而换能器129B和130B的前表面充当对应于一种辐射模式中的右声道的高频频谱分量的定向阵列辐射声波，所述辐射模式通常在指向在与音频信号处理系统1相关的收听位置中的收听者46的方向58上定向。设置延时值Δt7、转换函数H7(S)和H8(S)的特性、以及换能器129B和130B的位置和方向，从而换能器129B和130B的前表面充当对应于一种辐射模式中的右环绕声道的高频频谱分量的定向阵列辐射声波，所述辐射模式通常在不同于方向58的方向60上定向，在该示例中向外。或者，设置延时值Δt7、转换函数H7(S)和H8(S)的特性、以及换能器129B和130B的位置和方向，从而换能器129B和130B的前表面充当对应于一种辐射模式中的右环绕声道的高频频谱分量的定向阵列辐射声波，所述辐射模式在方向58上定向，在该示例中向内。

在美国专利5809153和5870484中更详细地讨论了定向阵列。由圆锥形的背表面辐射到波导的声波，特别是低频声波，放大由圆锥形的前表面辐射的低频声波。在图11实施例的这种实现中，换能器129B和130B位于靠近波导的封闭端，换能器127B和128B位于近似在波导两端之间的中间。使用以这种方式定位的换能器，波导139A和换能器以同时待审的美国专利申请S/N 09/753167中描述的方式操作。包含波导和换能器的部件也可以包括用来减小高频谐振的元件；那些元件可以包括，例如策略性放置的泡沫部分。

除了图11所示的定向性方向，可以使用同时待审的美国专利申请S/N09/886868的显示模式信号处理方法，来产生L、LS、R和RS声道的定向性模式的不同的组合。

现在参考图12，示出了包括组合和滤波电路114以及音频处理电路122的替换结构、并且包括本发明的附加特征的音响系统。输入端10连接到信号调节器89，该信号调节器通过信号线210连接到组合和滤波电路14。输入端12连接到信号调节器90，该信号调节器通过信号线212连接到组合和滤波电路14。组合和滤波电路14连接到音频信号处理电路22的定向性控制电路91。定向性控制电路91连接到信号加法器27A和28A，每个加法器依次连接到对应的电声换能器27B和28B。组合和滤波电路14也连接到音频信号处理电路22的定向性控制电路92。定向性控制电路92连接到信号加法器29A和30A，每个加法器依次连接到相应的电声换能器29B和30B。组合和滤波电路14也连接到音频信号处理电路22的处理块35，该处理块依次连接到信号加法器27A-30A，所述加法器的每一个依次连接到电声换能器27B-30B。

在图13-16的讨论中，可以得到有关图12的元件及其操作的更详细的描述。

现在参考图13A-13C，更详细地示出了信号调节器89。信号调节器89包括信号压缩器160和电平相关动态均衡器162。压缩器160包括多路复用器164，其连接到输入端10并且差分连接到加法器166。输入端10也连接到加法器166。加法器连接到放大器168，该放大器通过信号线169连接到电平相关动态均衡器162。电平相关动态均衡器162包括输入信号线，该输入信号线连接到多路复用器170和加法器172。多路复用器170差分连接到加法器172和加法器174。加法器172连接到均衡器176，该均衡器176连接到加法器174。

将举例来描述信号调节器89的操作，其中输入端10是立体声或多声道系统的左端，其中L和R分别是左和右声道信号，并且L和R分别是左和右声道信号的幅度。系统也可以应用到声道的其它组合，例如环绕声道。在操作中，压缩器160的多路复用器164提供一个系数、或衰减因子 到输入信号，其中Y＝| L|+| R|并且K1是一个常数，该常数取决于所期望的动态范围压缩的程度。K1的典型值在0.09的范围内。加法器166对多路复用器164的输出信号与输入信号差分求和，从而提供到放大器168的信号被压缩一个由系数

的值确定的数量。输入信号L的幅度 L被有效衰减一个因子

并且被放大一个因子K2，以便提供被压缩信号的幅度 L_com，从而被压缩信号的幅度 L_com是 $K2(1-\frac{Y}{Y+K1})\stackrel{\‾}{L}.$ 表达式 减小到 从而被压缩信号的幅度 L_com也描述为 $K2\left(\frac{K1}{Y+K1}\right)\stackrel{\‾}{L}.$ 幅度值 ${\stackrel{\‾}{L}}_{\mathrm{com}}=K2(1-\frac{Y}{Y+K1})\stackrel{\‾}{L}$ 的被压缩的信号被发送到电平相关动态均衡器162。

如果| L|和| R|的值相对于K1是大的，则

的值接近1，并且

的值接近0，因此信号被充分压缩。如果| L|和| R|的值都是小的，则 的值接近1，并且信号很少被压缩。放大器的增益K2的典型值是5。

电平相关动态均衡器162的多路复用器170提供一个系数

其中K3是一个与施加到音频信号和 $Y2=(Y-\left(\frac{Y^2}{Y+K1}\right))K2$ 的动态均衡量相关的常数，并且 $Y2=(Y-\left(\frac{Y^2}{Y+K1}\right))K2$ 可以表示为 $Y2=\left(\frac{\mathrm{YK}1}{Y+K1}\right)K2.$ K3的典型值是0.025。加法器172将来自多路复用器170的输出信号与被压缩的信号L_com差分组合，从而从加法器172输出的信号被有效衰减了一个因子 然后，来自加法器172的信号被均衡器176平衡，并且在加法器174被与多路复用器170的未均衡的输出进行组合，从而通过将已被衰减了一个因子

的未均衡的信号与一个已被衰减了一个均衡因子

并被均衡了的信号组合，来形成信号调节器89的输出信号。为了均衡系数值Y2的大值接近0，均衡被施加到信号的小部分。为了Y2的小值，系数值接近1，均衡被施加到输入信号的大部分。

信号调节器90可以具有对应于信号调节器89中的元件的元件，元件以基本上相同的方式排列，并且以基本上相似的方式执行基本上相同的功能。

图14更详细地示出了图12的组合和滤波电路。信号线210连接到全通滤波器94，该全通滤波器差分连接到加法器96。信号线210也连接到低通滤波器98，该低通滤波器连接到全通滤波器140和加法器96。加法器96连接到音频处理电路22的信号处理块91。移相器37A的全通滤波器140连接到移相器37A的全通滤波器142。全通滤波器142连接到加法器38。信号线212连接到全通滤波器95，该全通滤波器差分连接到加法器97。加法器97连接到音频信号处理电路22的信号数理块92。信号线212也连接到低通滤波器99，该低通滤波器连接到全通滤波器144和加法器97。移相器37B的全通滤波器连接到移相器37B的全通滤波器146。全通滤波器146连接到加法器38。加法器38连接到音频信号处理电路22的信号处理块35。

在下面的表中示出了全通滤波器的特性：

滤波器	电极	零点
			140	-8	8
142	-133	133

144	-37	37
			146	-589	589
94，95	-400	400

根据所期望的相对相位差上的频率范围，移相器37A和37B也可被实现为所示的两个全通滤波器，或可被实现为多于或少于两个全通滤波器。滤波器可以具有与表中所列的不同的奇异点(singularity)。低通滤波器98和99可以是截止频率为约200Hz的二阶低通滤波器。根据所使用的换能器以及信号处理的考虑，可以使用其它截止频率和其它滤波器阶数。将在图16中描述信号块91和92。

除了所述信号在他们的组合之前被低通滤波之外，低通滤波器98和99、移相器37A和37B、以及加法器38执行类似图1A和1B的低通滤波器41、移相器37A和38B以及加法器38的功能。低通滤波器98和加法器96的组合以及低通滤波器99和加法器97的组合执行分别类似图1A和1B的高通滤波器36和40的功能。当在设备的随后的阶段中组合高频信号时，全通滤波器94和95提供适当的相位校准。

参考图15A，更详细地示出了图12的实施例的处理块35。来自加法器38的信号线连接到限幅器190和陷波滤波器(notch filter)192。限幅器190的输出端连接到陷波滤波器194和加法器196。陷波滤波器194的输出端差分连接到加法器196。加法器196的输出端和陷波滤波器192的输出端连接到加法器198。为了示意，在图15A中标识了一些节点。节点200在输入端与限幅器190之间以及输入端与陷波滤波器192之间的信号线上。节点202在限幅器190与陷波滤波器192之间以及限幅器190与加法器196之间的信号线上。节点204在陷波滤波器194与加法器196之间的信号线上。节点206在陷波滤波器192与加法器198之间的信号线上。节点208在加法器196与198之间的信号线上。节点209在加法器198与输出端之间的信号线上。

图15B示出了的图15A的电路的变体。在图15B的电路中，图15A的加法器196和198被组合成加法器197。图15A和15B的电路基本上执行相同的功能。

参考图15C和15A，示出了在图15A的节点的示例性频率响应模式。曲线210是音频信号的频率响应。曲线212是在节点202的频率响应曲线。在限幅之后，曲线212具有不希望的失真214。曲线216是在陷波滤波器194之后的在节点204的频率响应。曲线220图解了加法器196的求和。曲线216′是反向的曲线216，表示差分和。曲线222是在加法器196求和之后的在节点208的频率响应。曲线224是在陷波滤波器192之后的在节点206的频率响应。曲线226图解了加法器198的求和。曲线228是在加法器求和之后的在节点209的频率响应。

陷波滤波器192和194可以以近似电声换能器的最大偏移频率为中心，或者以其他显著的频率为中心，例如近似在阻抗较低并且提供电源的频率。限幅器190可以是双极限幅器，或一些其它形式的将信号幅度限制在小频带的限幅器。陷波滤波器192和194可以是所示的陷波滤波器，或可以是带通滤波器或低通滤波器。

在操作中，图15A和15B的电路通过使用限幅和未限幅的信号部分，有效分解和重组输入信号为频率函数。被使用的易于失真的限幅信号部分接近一个或多个电声换能器的最大偏移频率，在换能器中可以期望限制被提供的最大信号。重组频率响应曲线的较大部分来自于未限幅的频率响应曲线，该未限幅的频率响应曲线典型地包含了比限幅频率响应曲线少的失真。该电路也可以被修改用来限幅一个以上的频率，或用来限幅除了最大偏移频率之外的频率。在一些应用中，陷波滤波器可以被一个低通滤波器或带通滤波器代替。图15A和15B的电路限制了一个或多个预定频率的最大幅度信号，没有限制其它频率，并且以引入最小失真的方式提供限幅。

可以以许多方法来修改和重新配置图12的信号调节器89和90以及组合和滤波电路14以及它们的组成元件。例如，信号调节器89和90可被单独使用；即可以单独使用一个元件。在具有信号调节器89和90两者以及组合和滤波电路14的系统中，可以颠倒次序；即，首先可以组合和过滤信号，然后调节该信号。可以单独使用信号调节器的任一个元件(图13A的压缩器160和电平相关动态均衡器162)；即可以单独使用一个元件。

参考图16，更详细地示出了定向性控制电路91。来自图14的组合和滤波电路14的加法器96的信号线连接到延时230、多路复用器232以及加法器234。延时230连接到多路复用器236和加法器238。多路复用器232差分连接到加法器234，并且附加连接到加法器27A。多路复用器236差分连接到加法器238，并且附加连接到加法器28A。加法器234连接到加法器28A。加法器238连接到加法器27A。加法器27A连接到电声换能器27B。加法器28A连接到电声换能器28B。图14的处理块35(未示出)连接到加法器27A和28A。

由于时间和相位可以以一种已知的方式来关联，因此能够以一个或多个移相器的形式来实现延时230。也可以使用非最小值相位器件来实现延时。在基于DSP的系统中，可以通过直接延迟数据采样大量时钟周期来实现延时。移相器可被实现为全通滤波器或互补全通滤波器。

在操作中，来自组合和滤波电路14的加法器96的音频信号被多路复用器232衰减一个衰减因子

并且在加法器234与未衰减的信号进行差分组合。然后所组合的信号被发送到加法器28A。另外，多路复用器232的输出被发送到加法器27A。来自组合滤波电路14的加法器96的音频信号被延时230延时，被多路复用器236衰减一个衰减因子 并且在加法器238与未衰减的信号差分组合。然后所组合的信号被发送到加法器27A。另外，多路复用器236的输出被发送到加法器28A。加法器27A和28A也可以从音频信号处理电路22的处理块35接收低频音频信号。然后在加法器27A和28A的组合信号分别被电声换能器27B和28B辐射。可以如在美国专利5809153和5870484中所描述的，以及如在图3A、3B、4、5、6、7和11的系统中所实现的，安排延时Δt、间隔、以及换能器27B和28B的定向来定向地辐射声能，

可以通过控制L和R信号的相关性、幅度以及相位关系来控制电声换能器27B和28B的阵列的方向性。在图16的底部图解了两种情况。如果L＝R(即单声道信号，同相)，则衰减因子的值是零，并且基本上没有L信号的信号-LΔt被发送到换能器27B，以及基本上没有-LΔt的信号L被发送到换能器28B。如果L＝-R(即，相同幅度，以及相位相反)，则系数值是1，并且基本上没有L信号的信号-LΔt被发送到换能器28B，以及基本上没有-LΔt的信号L被发送到换能器27B，这就导致实质上不同的定向性模式。

图16的电路的处理结果是，被衰减了因子 的信号在加法器27A被加上一个延时或相移的信号和一个来自元件35的低频音频信号，并且被换能器27B换能，这一被延时或相移的信号被衰减了一个因子

并且被反相(用减号表示)。已经被衰减了因子

的信号在加法器28A与一个被延时的信号以及一个来自元件35的低频音频信号组合，并且被换能器27B换能，所述被延时的信号被衰减了一个因子

并且被反相(用减号表示)。如图4的讨论所描述的，改变L和R信号的幅度、相关性和相位可以导致不同的辐射模式。除了图16的信号相关方向性控制之外，诸如用户可接触的开关或自动开关或信号处理之类的其它安排可以连续或递增地改变方向性模式，并且可以根据一些事件的发生来形成。

方向性控制电路92具有与方向性控制电路91基本上相同的元件，这些元件基本上以相同的结构排列，并且以基本上相同的方式来执行相同的操作。

另外，图16的方向性控制电路可被用于其它声道，诸如环绕声道。环绕声道信号可被处理为由换能器27B和28B辐射，或可被处理为由其它换能器辐射。

参考图17A和17B，示出了本发明的另一个实施例。音响系统300A包括正面音响系统301A，该正面音响系统具有对于多声道音响系统的左(L)、中间(C)、和右(R)声道的输入端310L、310C和310R。每个输入端连接到高通滤波器312L、312C和312R，每个高通滤波器依次连接到处理块313L、313C和313R中的一个。每个处理块313L、313C和313R连接到加法器314L、314C和314R，每个加法器314L、314C和314R分别连接到电声换能器316L、316C和316R。安装电声换能器316L、316C和316R，以致它们将声波辐射到诸如波导318的低频放大器件。输入端310L、310C和310R连接到加法器320，该加法器320连接到低通滤波器311。低通滤波器311连接到处理块313LF，该处理块依次分别连接到加法器314L、314C和314R。如先前图所示，输入端310L、310C和310R的一些或全部可以通过诸如图1A的元件37A和37B的移相器连接到加法器320。可以以不同的次序来排列这些元件。在处理块313L、313C和313R的转换函数中可以并入滤波器312L、312C和312R。转换函数可以并入诸如相移、延时、信号调节、压缩、限幅、均衡、HRTF处理等的处理，或可以表示零或整数。另外，可以安装换能器316L、316C和316R，以致它们通过声容器将声波辐射到波导318，如先前图所示。

正面音响系统301A以例如图3C的先前图描述的方式操作。电声换能器316L、316C和316R的每一个辐射声道高频声波(分别为Lhf、Chf以及Rhf)，并且也辐射组合的低频声波(L+R+C)lf。诸如波导318的低频放大器件对低频声波的产物进行放大。

音响系统300A也可以包括如图17B所示的后部(rear)音响系统302A。后部音响系统302A具有对于多声道音响系统的左后(LR)和右后(RR)声道的输入端330LR和330RR。每个输入端连接到高通滤波器332LR和332RR中的一个，每个高通滤波器依次连接到处理块333LR和333RR中的一个。每个加法器334LR和334RR分别连接到电声换能器336LR和336RR。安装电声换能器336LR和336RR，以致它们将声波辐射到诸如具有出口的外壳338的低频放大器件。每个输入端330LR和330RR也连接到加法器340，该加法器340连接到低通滤波器341。低通滤波器341连接到处理块333LR，该处理块依次连接到加法器334LR和334RR。如先前图所示，输入端330LR和330RR的一个或两个可以通过诸如图1A的元件37A和37B的移相器连接到加法器340。可以以不同的顺序来排列这些元件。在处理块333LR和333RR的转换函数中可以并入滤波器332LR和332RR。转换函数可以并入诸如移相、延时、信号调节、压缩、限幅、均衡等的处理，或可以表示零或整数。另外，可以安装换能器336LR和336RR，以致它们将声波辐射到低频放大器件，例如具有开口的容器或具有无源辐射器的外壳。

后部音响系统302A以类似于先前图描述的实施例的方式操作，并且也可以以类似于在同时待审的美国专利申请10/309395的后部声辐射设备的方式操作。LR信号和RR信号分别可以包括左环绕和右环绕声道音频信号，并且也可以包括头相关转换函数(HRTF)元件，例如两耳时差、两耳相差、两耳电平差或单耳频谱，暗示对于收听者322更精确地放置声源的图像。换能器也可通过诸如上述的电路连接到其它元件，从而它们能够辐射具有方向性的变化程度的声音。

根据图17A和17B的实施例的音响系统对于先前提出的原因是有利的。此外，根据图17A和17B的音响系统能够将现实位置信息辐射到收听者22，并且能够将不同的位置信息辐射到在相同收听区中的许多多媒体娱乐设备的收听者。由于接近收听者以及在换能器甚高频的自然定向性，与能够收听到与其它多媒体娱乐设备相关的声音的收听者相比，每个收听者更清楚地听到与对应的多媒体设备相关的声音。

参考图18，示出了图17A和18A的实施例的另一个实现。在图18中，利用图2的电路的信号处理系统提供左信号L、右信号R、左后信号LR和右后信号RR。换能器316C可以与图17A中的相同，或者能够用方向性阵列来代替，或者中心声道可被下组合，如在图8B中所示，并省略对图17A的换能器316C的描述。图17A和17B的换能器316L、316R、336LS和336RS被方向性阵列代替。图18的实现可以使用类似于图1A和1B或图2的系统的两个信号处理系统，一个用于前面并且另一个用于后面来适应前部和后部的辐射。图17A的换能器316L和加法器314L被包括换能器316L-1和316L-2的方向性阵列和对应的信号加法器314L-1和314L-2共同的代替。图17A的换能器316R和加法器314R被包括换能器316R-1和316R-2的方向性阵列和对应的信号加法器314R-1和314R-2共同的代替。可以安装换能器316L-1、316L-2、316R-1和316R-2，从而每个换能器的一个辐射面将声波辐射到外部环境，并且从而每个换能器的一个辐射面将声波辐射到诸如声波导318的低频辐射放大器件。类似地，图17B的换能器336R和加法器334LR被包括换能器336LR-1和336RR-1的方向性阵列和对应的信号加法器334LR-1和334LR-2共同的代替。换能器336RR可被包括换能器336RR-1和换能器336RR-2的方向阵列代替，换能器336RR-1从加法器334RR-1接收音频信号，换能器336RR-2从加法器334RR-2接收音频信号。可以安装换能器336LR-1、336LR-2、336RR-1和336RR-2，从而每个换能器的一个辐射面将声波辐射到外部环境，并且从而每个换能器的一个辐射面将声波辐射到诸如具有开口的外壳340的低频辐射放大装置。

在图18的实现中，换能器316L-1、316L-2、316R-1和316R-2都接收组合的左和右低频信号(L+R)lf。另外，换能器316L-1接收高频左信号Lhf；换能器316L-2接收极性颠倒并被延时的高频Lhf信号；换能器316R-1接收高频信号Rhf；换能器316R-2接收极性颠倒并被延时的信号Rhf。换能器316L-1和316L-2作为一个以这样一种方式辐射对应于Lhf信号的声波的方向阵列来工作，即向收听者322辐射比向相邻收听空间中的收听者辐射更多的声能。类似地，换能器316R-1和316R-2作为一个以这样一种方式辐射对应于Rhf信号的声波的方向阵列来工作，即向收听者322辐射比向相邻收听空间中的收听者辐射更多的声能。声波导318与换能器316L-1、316L-2、316R-1和316R-2共同工作，以便放大低频声能的辐射。

换能器336LR-1、336LR-2、336RR-1和336RR-2都接收组合的左后和右后低频信号(LR+RR)lf。另外，换能器336LR-1接收高频左信号LRhf；换能器336LR-2接收极性颠倒并被延时的高频LRhf信号；换能器336RR-1接收高频信号Rhf；以及换能器336RR-2接收极性颠倒并被延时的信号RRhf。换能器336LR-1和336LR-2作为一个以这样一种方式辐射对应于LRhf信号的声波的方向阵列来工作，即向收听者322辐射比向相邻收听空间中的收听者辐射更多的声能。类似地，换能器336RR-1和336RR-2作为一个以这样一种方式辐射对应于RRhf信号的声波的方向阵列来工作，即向收听者322辐射比向相邻收听空间中的收听者辐射更多的声能。具有开口的外壳340与换能器316LR-1、316LR-2、316RR-1和316RR-2共同工作，以便放大低频声能的辐射。

左后LR和右后RR信号可以对应于左和右环绕信号，或者可以包括例如图17B和18B中的HRTF信息的其它或附加信息，或者诸如个人化声道或音频消息的其它信息。

可以通过组合图17A的前部音响系统301A与图18的后部音响系统302B，或者通过组合图17A的后部音响系统302A和图18的前部音响系统301B，来实现图17A和17B的系统以及图18的系统的另一个实现。在图17A、17B和18的实现中，可以使用其它实施例的特征，例如图13A-13C的电平相关动态均衡器和压缩器或者图16的可变方向性组件。

图19示出了图17A和17B以及18的系统的另一个实现。在图19的实现中，省略了图17B的后部音响系统302C低频放大器件以及图18的340。换能器336LR-1、336LR-2、336RR-1以及336RR-2可被放置于一个小的外壳里，最好靠近收听者322的头部。LR信号包括LS信号的高频部分，如果期望的话，具有如美国专利申请10/309395所述的HTRF处理。RR信号包括RS信号的高频部分，如果期望的话，具有HRTF处理。信号LS和RS的低频部分可被发送到加法器314L-1、314L-2、314R-1以及314R-2，从而所有的低频声能被前部音响系统301B的换能器辐射。

在图19的代替结构中，前部音响系统可类似于图17A的前部音响系统301A或图18的301B。在图19的另一个替代结构中，可以省略诸如波导318的前部低频放大器件，并且所有的低频信号可被诸如图17B的302A、图18的302B或302C的后部音响系统所辐射。

根据图17A和17B或图18的实现尤其适用于这样的情况，即播放不同音频节目物质(例如赌博机或视频游戏或其它多媒体娱乐设备)的大量声源相对接近于公共收听区。根据图17A和17B或图18的实现允许辐射所有环绕声道，并且在不需要分离的低频扬声器情况下精确定位声音图像和充分的低频辐射。

很明显，本领域的技术人员在不背离本发明的理念的情况下，可以大量使用以及偏离这里所公开的具体装置和技术。因此，本发明被解释为包括这里所公开的每个特征和每个新颖特征以及新颖特征组合，并且仅由所附权利要求的精神和范围来限定。

Claims (50)

1.一种多媒体娱乐系统，包括

第一和第二多媒体娱乐设备，每个设备包括：

第一输入端，用于接收第一声道音频信号；

第二输入端，用于接收第二声道音频信号；

动态平衡电路，用于动态平衡所述第一声道音频信号和所述第二声道音频信号，以便提供动态平衡的第一声道信号和动态平衡的第二声道信号，所述动态平衡电路包括：

第一衰减器，通过一个可变因子G来衰减动态均衡器输入音频信号，以便提供第一衰减动态均衡器信号，其中0＜G＜1；

第二衰减器，通过可变因子1-G来衰减所述动态均衡器输入音频信号，以便提供第二衰减动态均衡器信号；

均衡器，用于均衡所述第一衰减动态均衡器信号，以便提供一个均衡的第一衰减动态均衡器信号；以及

动态均衡器组合器，用于组合所述均衡的第一衰减动态均衡器信号与所述第二衰减信号，以便提供动态均衡器输出信号；

限幅和后-限幅处理电路，用于对所述动态平衡的第一声道信号和所述动态平衡的第二声道信号进行限幅，以便提供一个限幅的第一声道信号和限幅的第二声道信号，所述限幅和后限幅处理电路包括：

限幅器，用于对限幅器输入音频信号进行限幅，以便提供一个限幅的音频信号；

第一限幅滤波器，用于对所述限幅器输入音频信号进行滤波，以便提供滤波未限幅的音频信号；

第二限幅滤波器，用于对所述限幅的音频信号进行滤波，以便提供滤波的限幅音频信号；

第一限幅器组合器，用于差分组合所述滤波限幅的音频信号与所述限幅的音频信号，以便提供差分组合的限幅器音频信号；以及

第二限幅器组合器，用于组合所述滤波未限幅的音频信号和所述差分组合的音频信号，以便提供一个限幅器输出信号；

第一分离器，用于将所述第一限幅的第一声道音频信号分离成第一声道高频信号和第一声道低频信号；

第二分离器，用于将所述限幅的第二声道信号分离成第二声道高频信号和第二声道低频信号；

第一处理器，用于处理所述第一声道高频信号，以便提供一个处理的第一声道信号和第一声道取消信号，其中所述第一声道取消信号相对于所述处理的第一声道信号被延时并且极性被颠倒；

第二处理器，用于处理所述第二声道高频信号，以便提供一个处理的第二声道信号和第二声道取消信号，其中所述第二声道取消信号相对于所述处理的第二声道信号被延时并且极性被颠倒；

第一信号组合器，用于组合所述处理的第一声道信号和所述第一声道低频信号，以便提供第一声道输出信号；

第二信号组合器，用于组合所述第一声道取消信号和所述第一声道低频信号，以便提供第一声道取消输出信号；

第三信号组合器，用于组合所述处理的第二声道信号和所述第二声道低频信号，以便提供第二声道输出信号；

第四信号组合器，用于组合所述第二声道取消信号和所述第二声道低频信号，以便提供第二声道取消输出取消信号；

第一电声换能器，用于换能所述第一声道输出信号，以便提供第一声道声波；

第二电声换能器，用于换能所述第一声道取消输出信号，以便提供第一声道取消输出声波，其中放置所述第一电声换能器和所述第二电声换能器，从而所述第一声道取消输出声波以第一方向破坏性地干扰并且不以第二方向破坏性地干扰，其中所述第二方向指向与所述多媒体娱乐设备相连的收听空间，并且其中所述第一电声换能器和所述第二电声换能器被安装在低频放大器件上，从而所述第一声道输出声波和所述第一声道取消声波被辐射到所述低频放大器件；

第三电声换能器，用于换能所述第二声道输出信号，以便提供第二声道声波；

第四电声换能器，用于换能所述第二声道取消输出信号，以便提供第二声道取消输出声波，其中放置所述第三电声换能器和所述第四电声换能器，从而所述第二声道取消输出声波以第三方向破坏性地干扰并且不以第四方向破坏性地干扰，其中所述第四方向指向与所述多媒体娱乐设备相连的收听空间，并且其中所述第三电声换能器和所述第四电声换能器被安装在低频放大器件上，从而所述第二声道输出声波和所述第二声道取消声波被辐射到所述低频放大器件；

用于修改所述第一声道输出信号和所述第一声道取消输出信号以便修改所述第一方向的定向的电路；以及

用于修改所述第二声道输出信号和所述第二声道取消输出信号以便修改所述第三方向的定向的电路；

网络，用于通信连接所述第一和第二多媒体娱乐设备。

2.一种用于处理音频信号的方法，包括步骤：

接收第一声道音频信号；

将所述第一音频声道信号分离成第一声道第一频谱部分和第一声道第二频谱部分；

根据第一处理的所述第一声道信号第一频谱部分的处理，以便提供第一声道第一处理的信号，所述第一处理由第一非整数非零转换函数来表示；

根据第二处理的所述第一声道第一频谱部分，以便提供第一声道第二处理的信号，所述第二处理由不同于所述第一转换函数的第二转换函数来表示；

将所述第一声道第一处理的信号与所述第一声道第二频谱部分进行组合，以便提供第一声道第一组合的信号；

通过第一电声换能器来换能所述第一组合的信号；

将所述第一声道第二处理的信号与所述第一声道第二频谱部分进行组合，以便提供第一声道第二组合的信号；以及

通过第二电声换能器来换能所述第二组合的信号。

3.根据权利要求2的用于处理音频信号的方法，其中所述第一转换函数包括延迟所述第一声道第一频谱部分，从而所述第一声道第一处理的信号相对于所述第一声道第二处理的信号被延时，并且其中所述第一转换函数包括颠倒所述第一声道音频信号第一频谱部分的极性，从而所述第一声道第一处理的信号相对于所述第一声道第二处理的信号被极性颠倒。

4.根据权利要求3的用于处理音频信号的方法，其中所述第一转换函数和所述第二转换函数包括与头相关的转换函数。

5.根据权利要求2的用于处理音频信号的方法，还包括：

接收第二声道音频信号；

将所述第二声道音频信号分离成第二声道第一频谱部分和第二声道第二频谱部分；

根据第一处理来处理所述第二声道第一频谱部分，以便提供第二声道第一处理的信号，所述第一处理由第三非整数非零转换函数来表示；

根据第二处理来处理所述第二声道音频信号第一频谱部分，以便提供第二声道第二处理的信号，所述第二处理由不同于所述第三转换函数的第四转换函数来表示；

将所述第二声道第一处理的信号与所述第二声道第二频谱部分进行组合，以便提供第二声道第一组合的信号；

通过第三电声换能器，换能所述第二声道第一组合的信号；

将所述第二声道音频第二处理的信号与所述第二声道第二频谱部分进行组合，以便提供第二声道第二组合的信号；以及

通过第四电声换能器，来换能所述第二声道第二组合的信号。

6.根据权利要求5的用于处理音频信号的方法，其中所述第三转换函数包括延迟所述第二声道第一频谱部分，从而所述第二声道第一处理的信号相对于所述第二声道第二处理的信号被延时，并且其中所述第三转换包括颠倒所述第二声道第一频谱部分的极性，从而所述第二声道第一处理的信号相对于所述第二声道第二处理的信号被极性颠倒。

7.根据权利要求6的用于处理音频信号的方法，其中所述第三转换函数和所述第四转换函数包括头相关的转换函数。

8.一种用于处理多声道音频信号的方法，包括步骤：

将第一音频声道信号流分离成第一声道第一频谱部分和第一声道第二频谱部分；

将第二音频声道信号流分离成第二声道第一频谱部分和第二声道第二频谱部分；

根据第一处理来处理所述第一声道信号第一频谱部分，以便提供第一处理的信号，所述第一处理由第一非整数非零转换函数来表示；

根据第二处理来处理所述第一音频声道信号第一频谱部分，以便提供第二处理的信号，所述第二处理由不同于所述第一转换函数的第二转换函数来表示；

根据第三处理来处理所述第二声道第一频谱部分，以便提供第三处理的信号，所述第三处理由第三非整数非零转换函数来表示；

通过第四处理来处理所述第二声道信号第一频谱部分，以便提供第四处理的信号，所述第四处理由不同于第三转换函数的第四转换函数来表示；

将所述第一声道第二频谱部分与所述第二声道第二频谱部分进行组合，以便提供组合的第一声道第二频谱部分；

通过第一电声换能器，换能所述第一声道组合的第二频谱部分以及所述第一声道第一处理的信号、所述第一声道第二处理的信号、所述第一声道第三处理的信号和所述第一声道第四处理的信号中的一个。

9.根据权利要求8的用于处理多声道音频信号流的方法，还包括步骤：通过第二电声换能器，换能所述第一声道组合的第二频谱部分以及所述第一处理的信号、所述第二处理的信号、所述第三处理的信号和所述第四处理的信号中的第二个。

10.根据权利要求9的用于处理多声道音频信号流的方法，其中所述第一和第二声道是左声道和右声道，并且其中所述第一和第二电声换能器位于收听者的前面，所述方法还包括步骤：

将第三音频声道信号分离成第三声道第一频谱部分和第三声道第二频谱部分；

将第四音频声道信号分离成第四声道第一频谱部分和第四声道第二频谱部分；

根据第五处理来处理所述第三音频声道信号第一频谱部分，以便提供第五处理的信号，所述第五处理由第五非整数非零转换函数来表示；

根据第六处理来处理所述第三声道第一频谱部分，以便提供第六处理的信号，所述第六处理由不同于第五转换函数的转换函数来表示；

根据第七处理来处理所述第四声道信号第一频谱部分，以便提供第七处理的信号，所述第七处理由第七非整数非零转换函数来表示；

通过第八处理来处理所述第四音频声道第一频谱部分，以便提供第八处理的信号，所述第八处理由不同于第七转换函数的转换函数来表示；

将所述第三音频声道第二频谱部分与所述第四音频声道第二频谱部分进行组合，以便提供第二组合的第二频谱部分；

通过位于所述收听者后面的第三电声换能器，换能所述第二组合的第二频谱部分以及所述第五处理的信号、所述第六处理的信号、所述第七处理的信号和所述第八处理的信号中的一个。

11.根据权利要求8的用于处理多声道音频信号的方法，其中所述处理所述第一音频声道第一频谱部分的一个步骤包括由衰减、放大、延迟、以及均衡组成的一组处理过程中的至少一个。

12.一种电声设备，包括：

第一定向阵列，所述第一定向阵列包括第一电声换能器和第二电声换能器，所述第一和第二电声换能器的每个包括第一辐射面和第二辐射面；以及

具有外部和内部的低频放大结构，

其中构造和安排所述电声设备，从而所述第一电声换能器第一辐射面和所述第二电声换能器第一辐射面面对周围环境，并且从而所述第一电声换能器第二辐射面和所述第二电声换能器第二辐射面面对内部的所述低频放大结构。

13.根据权利要求12的电声设备，还包括：

第二定向阵列，所述第二定向阵列包括第三电声换能器和第四电声换能器，所述第三和第四电声换能器的每个包括第一辐射面和第二辐射面；

其中构造和安排所述电声设备，从而所述第三电声换能器第一辐射面和所述第四电声换能器第一辐射面面对所述周围环境，并且从而所述第三电声换能器第二辐射面和所述第四电声换能器第二辐射面面对内部的所述低频放大结构。

14.根据权利要求12的电声设备，其中所述低频放大器件包括声波导和具有出口的外壳中的一个。

15.一种用于操作多声道音响系统的方法，所述多声道音响系统包括第一和第二电声换能器以及声波导，所述方法包括步骤：

在所述波导中的分离的点上定位所述第一换能器和所述第二换能器，从而所述第一换能器的第一辐射面和所述第二换能器的第一辐射面将声波辐射到声波导；

将第一声道信号分离成第一声道高频音频信号和第一声道低频音频信号；

将第二声道信号分离成第二声道高频音频信号和第二声道低频音频信号；

将所述第一声道低频音频信号与所述第二声道低频音频信号进行组合，以便形成公共低频音频信号；

将所述公共低频音频信号发送到所述第一换能器和所述第二换能器；

将所述第一声道高频音频信号发送到所述第一换能器；

将所述第二声道高频音频信号发送到所述第二换能器；

通过所述第一换能器，将对应于所述第一声道高频信号和所述公共低频音频信号的声波辐射到所述波导；

通过所述第二换能器，将对应于所述第二声道高频信号和所述公共低频音频信号的声波辐射到所述波导。

16.根据权利要求15的用于操作音响系统的方法，所述声波导具有有效长度，其中所述定位步骤包括定位第一换能器，从而当所述第一换能器将具有与所述有效长度基本相同的波长的第一声波辐射到所述波导时，所述第二换能器将第二声波辐射到所述波导，从而所述第二声波具有与所述第一声波实质相反的相位。

17.根据权利要求16的用于操作音响系统的方法，定位所述第一换能器，从而所述第一换能器的第二辐射面通过缺少所述波导的直接通路，向外部环境辐射声波。

18.一种用于操作多媒体娱乐设备的方法，所述多媒体娱乐设备具有包括第一和第二扬声器阵列以及第一和第二音频声道的音响系统，所述第一和第二音频声道的每一个具有高频部分和低频部分，所述多媒体娱乐设备包括相连的收听空间，所述方法包括步骤：

通过所述第一扬声器阵列，向所述收听空间定向辐射对应于所述第一音频声道高频部分的声波；

通过所述第二扬声器阵列，向所述收听空间定向辐射对应于所述第二音频声道高频部分的声波；

通过所述第一扬声器阵列和所述第二扬声器阵列，非定向的辐射所述第一声道低频部分和所述第二声道低频部分。

19.根据权利要求18的用于操作多媒体娱乐设备的方法，其中所述多媒体娱乐设备是一种视频游戏。

20.根据权利要求18的用于操作多媒体娱乐设备的方法，其中所述多媒体娱乐设备是一种赌博机。

21.一种娱乐区，包括：

包括音响系统的第一多媒体娱乐设备，所述音响系统包括第一音频声道和第二音频声道，所述第一音频声道和所述第二音频声道的每个包括高频部分和低频部分，所述第一多媒体娱乐设备包括第一扬声器阵列和第二扬声器阵列，所述娱乐区包括与所述第一多媒体娱乐设备相连的收听空间；

包括音响系统的第二多媒体娱乐设备，所述音响系统包括第一音频声道和第二音频声道，所述第一音频声道和所述第二音频声道的每个包括高频部分和低频部分，所述第二多媒体娱乐设备包括第一扬声器阵列和第二扬声器阵列，所述娱乐区包括与所述第二多媒体娱乐设备相连的收听空间；

其中所述第一多媒体娱乐设备和所述第二多媒体练习设备在公共的视听区中；

其中所述第一多媒体娱乐设备被构造和安排用来定向辐射对应于所述第一设备第一声道高频部分的声波，和定向辐射对应于所述第一设备第二声道高频部分的声波，从而所述对应于所述第一设备第一声道高频部分的声波和所述对应于所述第一设备第二声道高频部分的声波，在与所述第一设备相连的所述收听空间中比在与所述第二设备相连的所述收听空间中更明显地听得见；以及

其中所述第二多媒体娱乐设备被构造和安排用来定向辐射对应于所述第二设备第一声道高频部分的声波，和定向辐射对应于所述第二设备第二声道高频部分的声波，从而所述对应于所述第二设备第一声道高频部分的声波和所述对应于所述第二设备第二声道高频部分的声波，在与所述第二设备相连的所述收听空间中比在与所述第一设备相连的所述收听空间中更明显地听得见。

22.根据权利要求21的娱乐区，其中所述娱乐区是一种赌博娱乐场，并且其中所述第一和第二多媒体娱乐设备是赌博设备。

23.根据权利要求22的娱乐区，还包括控制设备，其中所述赌博设备互相联网并且与所述控制设备联网，从而第一多媒体赌博设备和所述第二多媒体赌博设备是从所述控制设备可控制的。

24.根据权利要求21的娱乐区，还包括控制设备，其中所述第一和第二多媒体娱乐设备互相联网并且与所述控制设备联网，从而第一多媒体娱乐设备和所述第二多媒体赌博设备是从所述控制设备可控制的。

25.一种用于辐射对应于第一音频信号和第二音频信号的声波的音响系统，所述音响系统包括用于指示定向辐射模式选择的指示器，所述指示器具有至少两种状态，所述音响系统包括：

检测器，用于检测所述指示器；

定向阵列，用于以多个定向辐射模式来辐射声波，

其中所述定向阵列被构造和安排用来根据第一定向辐射模式在第一指示器状态的检测上辐射声能，和根据所述第二定向辐射模式在第二指示器状态的检测上辐射声能。

26.根据权利要求25的音响系统，其中所述指示器包括第一音频声道和第二音频声道的相对相位。

27.根据权利要求25的音响系统，其中所述指示器包括信号幅度的绝对值。

28.根据权利要求25的音响系统，其中所述定向辐射模式在所述第一定向辐射模式和所述第二定向辐射模式之间是连续可变的。

29.根据权利要求25的音响系统，其中所述定向辐射模式在所述第一定向辐射模式与所述第二定向辐射模式之间是递增变化的。

30.根据权利要求25的音响系统，其中所述定向阵列被构造和安排用来根据所述第一信号在第一方向上辐射比根据所述第一辐射模式在第二方向上辐射更多的声能，并且其中所述定向阵列被构造和安排用来根据所述第一信号在所述第二方向上辐射比根据所述第二辐射模式在所述第一方向上辐射更多的声能。

31.根据权利要求30的音响系统，其中所述第一信号包括音频声道信号，所述第二信号包括延时的所述音频声道信号。

32.根据权利要求30的音响系统，其中所述定向阵列被构造和安排用来根据所述第二信号在第二方向上辐射比根据所述第一辐射模式在所述第一方向上辐射更多的声能，和用来根据所述第二声道信号在所述第一方向上辐射比根据所述第二辐射模式在所述第二方向上辐射更多的声能。

33.根据权利要求32的音响系统，其中所述第一信号包括音频声道信号，所述第二信号包括延时的所述音频声道信号。

34.根据权利要求25的音响系统，其中所述第一定向模式在第一方向上定向，以及所述第二定向模式实质上未定向。

35.一种用于动态平衡音频信号的方法，包括步骤：

提供音频信号；

第一衰减所述音频信号一个可变因子G，以便提供第一衰减的信号，其中0＜G＜1；

第二衰减所述音频信号一个可变因子1-G，以便提供第二衰减的信号；

平衡所述第一衰减的信号，以便提供被平衡的第一衰减的信号；以及

将所述被平衡的第一衰减的信号与所述第二衰减的信号组合，以便提供输出信号。

36.根据权利要求35的用于动态平衡音频信号的方法，其中所述第二衰减步骤包括：

将所述第一衰减的音频信号与所述第一音频信号进行差分组合，以便提供所述第二衰减的信号。

37.根据权利要求35的用于平衡音频信号的方法，其中所述音频信号是一种压缩音频信号，并且其中提供所述信号的步骤包括：

衰减输入音频信号一个因子C，以便提供被衰减的输入音频信号，该因子C响应所述输入音频信号的幅度；

向所述衰减输入音频信号提供增益K2，以便提供所述压缩的音频信号。

38.根据权利要求37的用于平衡音频信号的方法，其中所述因子C的值响应所述输入音频信号的幅度的绝对值。

39.根据权利要求38的用于平衡音频信号的方法，其中所述因子G的值响应所述因子C的所述值。

40.根据权利要求35的用于平衡音频信号的方法，其中所述因子G的值响应所述音频信号的幅度。

41.一种用于限幅和后-限幅处理音频信号的方法，包括步骤：

限幅音频信号，以便提供被限幅的音频信号；

通过第一滤波器对所述音频信号滤波，以便提供被滤波的未限幅的音频信号；

通过第二滤波器对所述音频信号滤波，以便提供被滤波限幅的音频信号；

将所述滤波限幅的音频信号与所述限幅的音频信号进行差分组合，以便提供差分组合的音频信号；以及

将所述滤波的未限幅音频信号与所述差分组合的音频信号进行组合，以便提供输出信号。

42.根据权利要求41的用于限幅音频信号的方法，其中所述第一滤波器是一种陷波滤波器。

43.根据权利要求42的用于限幅音频信号的方法，其中所述第二滤波器是一种陷波滤波器。

44.根据权利要求43的用于限幅音频信号的方法，其中所述第一滤波器和所述第二滤波器具有基本上相同的陷滤波率。

45.一种用于控制声音辐射模式的定向性的方法，包括步骤：

将音频信号提供给第一衰减器、延时、以及第一加法器；

通过所述第一衰减器，第一衰减所述音频信号一个可变因子G，以便提供第一变化衰减的音频信号，其中0＜G＜1；

第二衰减所述音频信号一个可变因子(1-G)，以便提供第二变化衰减的音频信号；

延时所述第一音频信号，以便提供一个延迟的音频信号；

第三衰减所述延迟的音频信号一个可变因子H，以便提供第一变化衰减的延迟音频信号；

第四衰减一个可变因子(1-H)，以便提供第二变化衰减的延迟音频信号；

将所述第一变化衰减的音频信号与所述第二变化衰减的延迟音频信号进行组合，以便提供第一可换能(transducible)的音频信号；以及

将所述第二变化衰减的音频信号与所述第一变化衰减的延迟音频信号进行组合，以便提供第二可换能的音频信号。

46.根据权利要求45的用于控制声音辐射模式的定向性的方法，其中所述第二衰减步骤包括：

差分组合所述第一变化衰减的音频信号和所述输入音频信号，以便提供所述第二变化衰减的音频信号。

47.根据权利要求46的用于控制声音辐射模式的定向性的方法，其中所述第四衰减步骤包括：

差分组合所述第一变化衰减的延迟的音频信号与所述延迟的音频信号，以便提供所述第二衰减延迟的音频信号。

48.根据权利要求47的用于控制声音辐射模式的定向性的方法，其中G＝H。

49.根据权利要求48的用于控制扬声器阵列的定向性的方法，其中 $G=\frac{\stackrel{\‾}{L-R}}{\left|\stackrel{\‾}{L}\right|+\left|\stackrel{\‾}{R}\right|},$ 其中L是第一声道音频信号的幅度，R是第二声道音频信号的幅度。

50.一种赌博设备，包括：

相连的收听空间；以及

音响系统，所述音响系统包括定向扬声器阵列，该阵列包括多个换能器，并且其中由所述多个换能器的第一个辐射的声波在第一方向构造性地组合并且在第二方向破坏性地组合，并且其中所述第一方向指向所述收听空间。

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