CN1541500A - 声音发生系统 - Google Patents

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CN1541500A CNA018025595A CN01802559A CN1541500A CN 1541500 A CN1541500 A CN 1541500A CN A018025595 A CNA018025595 A CN A018025595A CN 01802559 A CN01802559 A CN 01802559A CN 1541500 A CN1541500 A CN 1541500A
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S��M��J������˹
S·M·J·威廉斯
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Abstract

本发明涉及的是一种利用转换左声道的电信号的左前扬声器和转换右声道电信号的右前扬声器来产生声音的系统。这样一个在室内产生声音的系统是已知的。对电信号加以处理，使得可以省去空间后部扬声器，由前部扬声器产生一个环绕或三维声音。根据本发明，一个虚拟滤波器在听者侧面80－100度的区域产生虚拟的发声体。实验表明当音源被安置在收听者头部的侧面或当三维声音在听者的侧面产生时，人类的耳朵对周围的声音最为敏感。

Description

声音发生系统
如权利要求的前叙部分中所述，本发明涉及这样的一个系统，它通过转换左声道电信号的左前扬声器和转换右声道的电信号的右前扬声器来产生声音。
可以从WO 99/41947了解到这样一种在室内产生声音的系统。对电信号加以处理，可以省去空间后部扬声器，由前部扬声器产生一个环绕或三维声音。
本发明的目的是为收听者改进一个环绕声音。
这一目的是通过权利要求1的特征来实现的。依照本发明，一个虚拟滤波器在收听者的侧面80-100度，最好是85-95度，特别是90的区域内产生虚拟的发声体。研究表明当音源被安置在收听者头部的侧面或当三维声音在听者的侧面产生时，人类的耳朵对周围的声音最敏感。因为前部的扬声器通常是位于靠近音频或视频装置的地方，所以在听者头部的侧面产生两个虚拟发声体，即为两只耳朵各产生一个虚拟的发声体是具有优势的。
在一个简单的方式中，一个滤波器包括一个具有无限脉冲响应的六阶滤波器。该六阶滤波器在听者头部接近90度的侧面产生三维声音。为此，一个声道的电信号被施加到该滤波器，再通过加法器将脉冲响应增加到该声道的电信号中。为两个声道的信号提供两个相互独立的六阶滤波器。
有利的是，虚拟滤波器包括第二六阶信号滤波器，将信号从一个声道传递到另一个声道，由此提高了三维声音的音色。该第二滤波器利用与第一六阶滤波器不同的系数运行。
有利的是，一个对应于空间后部通道的信号在施加到滤波器之前被添加到一个声道信号中。这样，左后空间通道的信号被添加到左声道中，右后空间通道的信号被添加到右声道中。由此提高了三维声音的音色。
有利的是，后部空间通道在添加到声道信号之前被低通滤波。这意味着仅有低频而没有高频信号被添加到声道信号中。频率越低，其源的确定越困难。
有利的是，后空间通道的信号在添加到声道之前被传送通过一个延迟电路。由此实现混响或回声效果。
另外一种具有优势的方法是直接通过混响电路来提供信号。
为了更好地理解本发明，下面将参考附图更详细地解释一个实施方案。
图1显示的是在收听者头部周围安放的五个扬声器，
图2显示的是用于产生三维声音的混音器，和
图3显示的是用于产生偏移90度的虚拟扬声器的虚拟滤波器。
图1显示了收听者1，在其头部2周围环绕5个真实的扬声器3、4、5、6和7。左前方的扬声器3转换左声道的电信号。右前方的扬声器4转换右声道的电信号。左后方的环绕扬声器5转换左后环绕通道的电信号，右后方的环绕扬声器6转换右后环绕通道的电信号。还有一个中心扬声器7，再现一个中央声道的电信号。所有这5个扬声器被安放在一个对应于听者耳朵高度的一个平均高度上。由真实的扬声器3和4按照某种方式产生音波和三维声音，仿佛在听者1周围存在着虚拟扬声器9和10。听者1面对中心扬声器，这样规定了一个观察方向11。前部扬声器3和4被放置在与该观察方向成+30度和-30度的方向上，后部环绕扬声器5和6被放置在+110度和-110度的方向上。
图2显示了一个混音器15，连接在四个声道的四个导电线16、17、18和19之间，还显示了声道线20和21，来控制一个低频扬声器和放置在中央的扬声器7。混音器15具有一个三级的结构，第一混音器级22，第二混音器级23，和第三混音器级24。第一混音器级包括低通滤波器25和第二低通滤波器26，以及第一延迟电路27和第二延迟电路28。或者，可以用一个混响单元来替代延迟电路27、28。第二级23包括两个加法器29和30。第三混音器级由一个虚拟滤波器31和两个另外的加法器32和33组成。通过另外的线34和35为虚拟滤波器31提供线16上的左声道的电信号。通过另外的线36和37为虚拟滤波器31提供线17上的右声道的电信号。在虚拟滤波器31中处理左和右声道的信号，以便使得相应的前端扬声器3和4产生声音，仿佛发声体是位于听者侧面80-100度，最好是85-95度，特别是90度的区域中。这些发声体或声源是虚拟扬声器9和10。通过两个加法器32和33将这样处理的电信号与线16和17上的左右声道的电信号相混合。从线18和19得到线18上的左后环绕通道的信号和线19上的右后环绕通道的信号，通过另外的线38和39提供给两个低通滤波器25和26。在低通滤波器25和26中滤掉高于2500Hz的高频。从2500Hz起，高频成分被限制为每倍频程6dB。每个信号从低通滤波器25和26被分别单独传送到延迟电路27和28。在那里进行电信号的延迟。通过连接线40和41，将这样处理的电信号从延迟电路27和28提供给加法器29和30，并与来自于左右声道的信号混合。左声道信号与左后环绕通道的信号混合，右声道信号与右后环绕通道的信号混合。调节加法器29和30，使其能够按照可调的混合率添加或混合信号。这样，现在包含左后环绕通道的信号的左声道的电信号到达虚拟滤波器31。类似地，现已与右环绕通道的信号混合的右声道17的信号也到达虚拟滤波器31。通过输出线42和43，处理过的信号从虚拟滤波器31到达加法器32和33。
图3显示的是虚拟滤波器31，包括四个六阶滤波器50、51、52和53，还有两个延迟电路54和55，还有两个加法器56和57。滤波器50和51与滤波器52和53不同。在Ir.A.W.M.van den Enden和Ir.N.A.M Verhoecks所著的Delta Press B.V.，ISBN no.90 6674 7226，“Digitale Signaalbewerking”(数字信号处理)一书的204页标题为“De directe vorm I”(直接型I)的7.31章节中对这样的滤波器进行了详细的描述。由加法器29根据左声道信号和左后环绕通道的信号混合的信号经过线35到达第一六阶滤波器50，并从那儿，通过另外一个的连接线58和加法器56被传送到输出线42。右声道信号和右后环绕通道的信号在加法器30中进行混合，所混合的信号经过线37被传送到第二六阶滤波器51，并通过另外一个的连接线59和加法器57被传送到输出线43。而且，在加法器29中混合的信号通过六阶滤波器52、延迟电路54和加法器57与线59上的信号混合。类似地，在加法器30中混合的信号，通过滤波器53和延迟电路55利用加法器56与连接线58上的信号混合，并提供给输出线42。通过滤波器52和53将左右声道的信号彼此交叉混合。
如果传输数字信号，加法表示实现两个值的简单相加。所有的加法器都是可调节的，并能够将引入的信号按照一个可调的比率彼此相加。
索引数字列表
1  收听者
2  头部
3  左前扬声器
4  右前扬声器
5  左环绕扬声器
6  右环绕扬声器
7  中央扬声器
8  中平面
9  左虚拟扬声器
10  右虚拟扬声器
11  观察方向
12
13
14
15  混音器
16  左声道线
17  右声道线
18  左后环绕通道线
19  右后环绕通道线
20  中央扬声器声道
21  低音扬声器声道
22  第一混音器级
23  第二混音器级
24  第三混音器级
25  低通滤波器
26  低通滤波器
27  延迟电路
28  延迟电路
29  加法器
30  加法器
31  虚拟滤波器
32  加法器
33  加法器
34  线
35  线
36  线
37  线
38  线
39  线
40  连接线
41  连接线
42  输出线
43  输出线
50  第一六阶滤波器
51  第一六阶滤波器
52  第一六阶滤波器
53  第一六级滤波器
54  延迟电路
55  延迟电路
56  加法器
57  加法器
58  连接线
59  连接线

Claims (7)

1.一种利用转换左声道的电信号的左前扬声器(3)和转换右声道电信号的右前扬声器(4)来产生声音的系统，其特征在于：虚拟滤波器(31)，其位于听者(1)侧面80-100度，最好是85-95度，特别是90度的区域产生虚拟的发声体(9，10)。
2.依照权利要求1的系统，其特征在于：虚拟滤波器(31)包括针对各声道的六阶滤波器(50，51)。
3.依照权利要求1和/或2的系统，其特征在于：虚拟滤波器包括第二六阶滤波器(52，53)，用于从一个声道向另一声道传输的信号。
4.依照前面的权利要求1-3中的一项或几项要求的系统，其特征在于：空间后部通道的信号被添加到声道信号中。
5.依照权利要求4的系统，其特征在于：通过低通滤波器(25，26)来处理后部环绕通道的信号。
6.依照权利要求4或5的系统，其特征在于：通过延迟电路(27，28)来处理信号。
7.依照权利要求4或5的系统，其特征在于：通过混响电路来处理信号。
CNA018025595A 2000-08-28 2001-08-17 声音发生系统 Pending CN1541500A (zh)

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