CN1883228B - 阵列扬声器设备 - Google Patents

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Abstract

一种阵列扬声器设备SParray包括：用于驱动扬声器单元以便将一个主声道的第一声音S1发射到在一个收听位置的左或右侧的墙壁表面W1的第一发射装置，以及用于驱动该扬声器单元以便将与该第一音频信号相同的第二声音S2直接发射到该收听位置的第二发射装置。

Description

阵列扬声器设备
技术领域
本发明涉及一种阵列扬声器设备，其中从多个扬声器单元发射的音频信号被墙壁表面发射，以便产生一个虚拟声源。
背景技术
近来，在例如DVD的某些音频信源中记录了5.1声道之类的多声道音频信号。即使在普通家庭，用于再现这种音频信源的数字环绕声系统也已日渐普及。图10是表示数字环绕声系统中的扬声器布局实例的平面图，其中的Zone表示再现环绕声的收听室；U是收听位置；SP-L和SP-R是用于再现主信号L(左)和R(右)的主扬声器；SP-C是用于再现中心信号C(中心)的中心扬声器；SP-SL和SP-SR是用于再现后部信号SL(左后)和SR(右后)的后部扬声器；SP-SW是用于再现超重低音信号LFE(低频)的超重低音扬声器；MON是例如电视机之类的视频设备。
根据图10中的数字环绕声系统，能建立一个有效声场。但在该数字环绕声系统中，要在收听室Zone中分散布置多个扬声器，以使用于环绕声音的后部扬声器SP-SL和SP-SR布置在收听位置U的后面。因此，存有的缺陷是该后部扬声器SP-SL和SP-SR的扬声器布线变长，并且该后部扬声器SP-SL和SP-SR的布局受到收听室Zone、家具等的形状的限制。
作为缓解这种缺陷的一个手段，已经建议了一种环绕声系统，其中把几个高指向性扬声器放置在收听位置的前面而取代后部扬声器，并将声音反射器放置在该收听位置的后面，以使从该指向性扬声器发射的环绕声道的声音由该声音反射器反射，以便获得与放置在该收听位置后面的后部扬声器所获得的效果相同的效果(例如参见专利文件1)。还可以考虑将该收听位置后面的墙壁表面用作声音反射器的一种方法。
延迟阵列系统已知作为用于控制声音发射到声音反射器或墙壁表面的指向性的一个系统。下面参照图11描述该阵列扬声器的原理。一维地放置大量小型扬声器101-1至101-n。假设距该墙壁表面或声音反射器的位置P(焦点)的距离为L的一个弧是Z。将分别连接焦点P与扬声器101-1至101-n的直线延长。认为图11中虚线所示的虚拟扬声器102-1至102-n放置在这些延长线与弧Z相交的各个交点上。由于在这些虚拟扬声器102-1至102-n和聚焦P之间的距离是L，所以同时从扬声器102-1至102-n发射的声音将同时地到达该焦点P。
为使得从每一真实扬声器101-i(i＝1，2，...n)发射的声音同时到达焦点P，如果把与在扬声器101-i和对应虚拟扬声器102-i之间的距离相对应的一个延时(时差)加到从扬声器101-i输出的声音的话，则将有良好的工作情况。即作出的控制将使得处在焦点P的一个收听者能感到该虚拟扬声器102-1至102-n如同是放置在弧Z上。以此方式，扬声器101-1至101-n的输出声的相位能被调整在焦点P，以便产生一个声压堆集(mountain)。结果是能够获得感觉犹如声束朝向焦点P发射的一种具有指向性的声压分布。
当扬声器不是一维而是二维放置时，将能输出具有三维指向性的声束。这种阵列扬声器具有的一个优点在于，分别对应于多个音频信号的声音能够以不同的指向性同时地发射，即能够同时地输出多个声道的声束。专利文献2已经建议了使用一个阵列扬声器的多声道环绕声系统。当使用该阵列扬声器时，能够单独由如图12所示的阵列扬声器产生一个5.1声道的环绕声系统。在图12中，SP-L’和SP-R’表示在左和右墙壁表面中形成的虚拟主扬声器，而SP-SL’和SP-SR’表示在后部墙壁表面中形成的虚拟后部扬声器。
专利文件1：JP-A-06-178379
专利文献2：JP-T-2003-510924
虽然具有如上所述的优点，但是使用阵列扬声器的环绕声系统在实际使用中也有某些问题。
第一个问题在于，该主声道(主信号L和R)的声像定位是错误的。在使用阵列扬声器的环绕声系统中，如图12所示，主信号L和R从阵列扬声器朝着左和右墙壁的方向发射。由于由左和右墙壁反射的声音的原因，收听者觉得声源，即虚拟主扬声器SP-L’和SP-R’好像是位于靠近该墙壁的位置。但是在如图12所示的虚拟主扬声器SP-L’和SP-R’放置在左和右墙壁表面的情况下的布局是不同于图10所示的一般的扬声器的布局。因此，该再现环境不同于由信息内容创建者预求的再现环境。尤其是在不包括中心信号C的旧的信息内容的情况下，将要被固定在一个屏幕上的声像会是不清楚的。在左-右不对称的一个房间中或从一边到另一边距离很长的一个房间中，这种问题变得更突出。
第二个问题在于，该环绕声道(后部信号SL和SR)的声像定位的感测是错误的。避开收听位置U并由左和右墙壁或天花板反射、或同时由左和右墙壁及天花板反射的后部信号SL和SR被后面的墙壁反射而到达收听位置U。因此，收听者感觉到声像定位在收听者后面。但在实际上，每个声束很少产生一个强烈的指向性分布。每一个声信号都在除了该声束方向之外的任意方向上扩展。在除了该声束方向之外的任意方向中的能量都仅弱于在该声束方向中的能量。因此，当来自该阵列扬声器的直达声不比其经墙壁传播的声束弱许多时，会感觉该声像定位更接近该阵列扬声器。任何环绕声道具有的距收听者的距离比任何主声道距收听者的距离都大。当到达该收听者的距离较大时，音频信号的能量被不利地衰减为该直达声的一个比例。此外，当距离越大时，声音到达该收听位置U的用时更长。因此，由于哈斯效应的原因，声像倾向于被固定在直达声一侧上。
尤其是有难于控制低频的问题。作为是声束厚度的指向性的主波瓣宽度将取决于信号的波长和阵列扬声器宽度之间的比例。因此，高频信号形成一个窄束，而低频信号形成一个宽束。即指向性随着频率改变。为了把一个频带的音频信号形式一个声束，该阵列宽度必须是该信号波长的几倍长。例如，当频率是500Hz时，波长大约是60cm。要求的阵列宽度是大约2m，对于通常的家庭使用来说这不是实用规模。以此方式，由于无法向一个低频信号给定强烈的指向性，所以直达声的能量将胜过一个反射声束的能量。因此，高频信号被固定在后面的墙壁上而低频信号则直接从该阵列扬声器收听。所以，该声像可被分离，或者对该声像的固定的感测可能会是错误的。
发明内容
本发明被开发来解决上述问题。本发明的一个目的是提供一种阵列扬声器设备，能够在使用该阵列扬声器设备的多声道环绕声系统中获得出色的声像定位。
为了解决上述问题，本发明建议用于解决这些问题的下列方案。
(1)一种阵列扬声器设备，其中根据一个音频信号从多个扬声器单元以指向性发射的声音由墙壁表面反射，以便产生一个虚拟声源，该阵列扬声器设备包括：
第一发射控制装置，用于驱动扬声器单元，使得对应于每个主声道的第一音频信号的声音被发射到在收听位置的左和右侧的墙壁表面；和
第二发射控制装置，用于驱动该扬声器单元，以使对应于与该第一音频信号相同的第二音频信号的声音被直接发射到该收听位置。
(2)根据(1)的阵列扬声器设备，包括：装置，该装置用于校正该第一音频信号和该第二音频信号之中的至少该第一音频信号的频率-增益特性和频率-相位特性之一或两者，使得到达该收听位置的声音具有期望的性质。
(3)该阵列扬声器设备，其中根据一个音频信号从多个扬声器单元以指向性发射的声音由墙壁表面反射、以便产生一个虚拟声源，该阵列扬声器设备包括：
高通滤波器，用于从每个环绕声道的输入音频信号中提取中/高频带的第一音频信号；
低通滤波器，用于从该输入音频信号中提取低频带的第二音频信号；
第一发射控制装置，用于驱动该扬声器单元，使得对应于该第一音频信号的声音由在收听位置后面的墙壁表面反射，并随即达到该收听位置；和
第二发射控制装置，用于驱动该扬声器单元，使得对应于达到该收听位置的第二音频信号的声音的声压级小于对应于达到该收听位置的第一音频信号的声音的声压级。
(4)根据(3)的阵列扬声器设备，其中：
假设从多个扬声器单元发射的声音同时到达的一个空间点被认为是一个焦点，
该第一发射控制装置和该第二发射控制装置驱动该扬声器单元，以使得对应于该第二音频信号的声音的焦点被设置为比对应于该第一音频信号的声音的焦点更远。
(5)根据(3)的阵列扬声器设备，其中：
该第一发射控制装置和该第二发射控制装置驱动该扬声器单元，以使得在对应于该第二音频信号的声音发射方向和该阵列扬声器设备的正面方向之间的角度大于在对应于该第一音频信号的声音的发射方向和该正面方向之间的角度。
(6)具有多个扬声器单元的阵列扬声器设备，包括：
第一音频信号产生电路，其根据一个输入的音频信号产生第一音频信号；
第二音频信号产生电路，其根据该输入的信号产生第二音频信号；
加法器，其把该第一音频信号加到该第二音频信号，并把相加结果输入到该多个扬声器单元；和
指向性控制单元，其控制由该多个扬声器单元根据该第一音频信号输出的第一输出声音的指向性，以及控制由该多个扬声器单元根据该第二音频信号输出的第二输出声音的指向性。
(7)根据(6)的阵列扬声器设备，其中：
该第一音频信号产生电路和该第二音频信号产生电路分别包括用于延迟输入信号的延时电路；和
该指向性控制单元控制该延时电路，以便实现该第一输出声音的指向性和该第二输出声音的指向性。
(8)根据(7)的阵列扬声器设备，其中该第一音频信号产生电路和该第二音频信号产生电路还分别包括特性校正电路，其用于对输入的信号执行期望的特性校正。
(9)根据(8)的阵列扬声器设备，其中该第一音频信号产生电路的该特性校正电路包括一个高通滤波器，并且该第二音频信号产生电路的该特性校正电路包括一个低通滤波器。
(10)根据(9)的阵列扬声器设备，其中该第一音频信号产生电路和该第二音频信号产生电路分别包括乘法器，其用于把由该延时电路延迟的信号调整到期望的电平。
(11)根据(10)的阵列扬声器设备，其中：
该乘法器被分别提供给该扬声器单元；以及
该第一音频信号产生电路的乘法器的至少之一的增益系数是零。
(12)具有多个扬声器单元的阵列扬声器设备，包括：
延时电路，把输入信号延迟针对扬声器单元分别设置的延迟时间；
指向性控制单元，控制该延时电路的延迟时间，以便确定由该多个扬声器单元输出的输出声音的指向性；以及
滤波器，其被分别提供给该扬声器单元，且滤波该延时电路的输出并将该滤波的输出信号输出到该扬声器单元；
其中该滤波器的截止频率彼此不同。
(13)根据(12)的阵列扬声器设备，其中，随着对应的扬声器单元处在距该阵列扬声器的中心的距离越大的位置，该滤波器的每一个截止频率被设置为越低。
根据本发明，通过提供用于驱动该扬声器单元的第一发射控制装置而使得对应于每一个主声道的第一音频信号的声音被发射到一个收听位置的左侧和右侧的墙壁表面、并且提供用于驱动该扬声器单元的第二发射控制装置而使得对应于与该第一音频信号相同的第二音频信号的声音被直接发射到该收听位置，能够在收听位置的正面方向和墙壁表面之间创建一种虚拟声源(幻象声源)。结果是，能够获得该主声道的良好的声像定位。
当提供用于校正该第一音频信号和该第二音频信号的至少该第一音频信号的频率-增益特性和频率-相位特性之一或两者时，将能够把到达该收听位置的声音调整为具有期望的性质。
当提供有下列各装置时，该音频信号被分成两个或多个频带并且作为不同声束而受控，以便通过其指向性能够被控制的该中/高频带的第一音频信号创建一个声像定位，同时控制其指向性控制受限的低频带的第二音频信号不创建一个声像而是将声像定位松弛在该阵列扬声器一侧；提供的装置为：用于从每一个环绕声道的输入音频信号中提取中/高频带的第一音频信号的高通滤波器、用于从该输入的音频信号中提取一个低频带的第二音频信号的低通滤波器、第一发射控制装置，用于驱动该扬声器单元而使得对应于该第一音频信号的声音由在一个收听位置后面的墙壁表面反射并随后达到该收听位置、以及第二发射控制装置，用于驱动该扬声器单元而使得对应于达到该收听位置的该第二音频信号的声音的声压级小于对应于达到该收听位置的该第一音频信号的声音的声压级。就是说，作出的控制是为了防止由中/高频带产生的声像被该低频带拉回到该阵列扬声器一侧。结果是，有可能获得该环绕声道(后部声道)的一个良好的声像定位。
当该扬声器单元被驱动以便使得对应于该第二音频信号的声音焦点被设置为比对应于该第一音频信号的声音焦点更远时，由于该第二音频信号的在该阵列扬声器一侧的声像定位能够被松弛。
当该扬声器单元被驱动以便使得在对应于该第二音频信号的声音的发射方向和该阵列扬声器设备的正面方向之间的角度大于在对应于该第一音频信号的声音的发射方向和该正面方向之间的角度时，由于该第二音频信号的在该阵列扬声器一侧的声像定位能够被松弛。
附图说明
图1是说明根据本发明第一实施例的阵列扬声器设备的原理示意图。
图2是表示根据本发明第一实施例的阵列扬声器设备的构形框图。
图3是表示背景技术的阵列扬声器设备的指向性实例的曲线图。
图4是表示背景技术的阵列扬声器设备的另一指向性实例的曲线图。
图5是说明根据本发明第二实施例的阵列扬声器设备的原理示意图。
图6是表示根据本发明第二实施例的阵列扬声器设备的构形框图。
图7是示出一个极性模式实例的示意图。
图8是表示当阵列宽度是23.75cm时该阵列扬声器设备的指向性实例的曲线图。
图9是表示根据本发明第三实施例的阵列扬声器设备的构形框图。
图10是表示一个数字环绕声系统中的扬声器布局实例的平面图。
图11是说明阵列扬声器原理的示意图。
图12是表示由一个阵列扬声器单独实现的环绕声系统实例的示意图。
具体实施方式
第一实施例
下面将参考附图描述本发明的一个实施例。根据第一实施例的阵列扬声器设备SParray的组成包括：第一音频信号产生电路，用于根据主声道(主信号L和R)的一个声道的输入音频信号来产生将被发射到收听位置U的左侧或右侧墙壁表面W1的第一音频信号；第二音频信号产生电路，用于根据该输入的音频信号来产生将被直接发射到该收听位置U的第二音频信号；加法器，用于将该第一音频信号加到该第二音频信号；以及用于放大该加法器的输出的放大器；由该放大器驱动的扬声器单元；以及由微型计算机之类装置构成的指向性控制电路，用于确定该第一音频信号和该第二音频信号的指向性。
这种阵列扬声器设备SParray能够通过将背景技术的阵列扬声器设备中的双声道资源指定到一个声道的输入音频信号来实现。第一音频信号产生电路、加法器和放大器构成了第一发射控制装置，而第二音频信号产生电路、加法器和放大器构成了第二发射控制装置。
作为一个针对实用的推荐实例，期望提供该第一音频信号产生电路和该第二音频信号产生电路具有用于调整在第一音频信号和第二音频信号之间的增益比例的乘法器。还期望提供延时电路，用于调整第一音频信号和第二音频信号到达该收听位置的时间。背景技术的阵列扬声器设备资源可加到该乘法器和延时电路。还期望提供特性校正电路，用于校正第一音频信号和第二音频信号在该收听位置的特性。
图1是说明本实施例原理的示意图。图1仅描述了一个声道的音频信号。在本实施例中，阵列扬声器设备SParray输出将通过(被反射)墙壁表面W1并到达收听位置U的第一声音S1，以及将直接从该阵列扬声器设备SParray到达该收听位置U的第二声音S2。该第一声音S1和第二声音S2实质上完全相同。当第一声音S1和第二声音S2到达收听位置U时，在墙壁表面W1上和该收听位置U的前面分别形成了声像I1和I2。由于该第一声音S1和第二声音S2完全相同，所以收听者感觉到在两个声像I1和I2之间、即在该收听位置的前方和墙壁表面W1之间的一个声源FS。这一声源FS与使用立体音响的幻象声源相同。
图2是表示根据本实施例的阵列扬声器设备SParray的构形框图。图2中的阵列扬声器设备SParray包括：特性校正电路(EQ)9和10，其用于对输入的音频信号执行期望的特性校正；延时电路1，用于把对应于预定指向性的延迟时间加到该特性校正电路9的一个输出信号；乘法器2(2-1至2-n)，用于把该延时电路1的输出与增益系数相乘，以便把该输出调整到期望的电平；延时电路3，用于把对应于预定指向性的延迟时间加到该特性校正电路10的一个输出信号；乘法器4(4-1至4-n)，用于把该延时电路3的输出与增益系数相乘，以便把该输出调整到期望的电平；加法器5(5-1至5-n)，用于把乘法器2的输出信号加到乘法器4的输出信号；放大器6(6-1至6-n)，用于放大该加法器5的输出信号；由放大器6驱动的扬声器单元7(7-1至7-n)；以及指向性控制单元8，用于设置该延时电路1和3的延迟时间。以与图1同样的方式，图2中描述了一个声道的音频信号。
特性校正电路9、延时电路1以及乘法器2构成了上述第一音频信号产生电路，并且特性校正电路10、延时电路3以及乘法器4构成了该第二音频信号产生电路。
输入的音频信号被输入到第一音频信号产生电路和第二音频信号产生电路。首先，输入到图2上侧的第一音频信号产生电路中的音频信号通过该特性校正电路9。稍后将描述此特性校正电路9。
已经通过该特性校正电路9的输入的音频信号被输入到延时电路1，以便形成由该延时电路1分别添加了延迟时间的第一音频信号，并且形成的第一音频信号的数量对应于扬声器单元的数量。在此情况中，对将被该延时电路1加到将被提供到每一个扬声器单元7-i(i＝1，2，....n)的该第一音频信号的延迟时间进行调整，使得从扬声器单元7-i发射的第一声音S1传播到设置在墙壁表面W1方向中的一个焦点。即，以与背景技术的阵列扬声器设备同样的方式，由指向性控制单元8根据设置在墙壁表面W1方向中的焦点位置和扬声器单元7-1至7-n每一个的位置来针对每一个扬声器单元计算延时电路1的延迟时问。如此计算的延迟时间被设置在延时电路1中。
利用乘法器2-1至2-n把由延时电路1添加了延迟时间的第一音频信号调整到期望的电平。可由乘法器2-1至2-n以预定的窗函数系数分别乘以该第一音频信号。
另一方面，输入到图2下侧的第二音频信号产生电路中的音频信号通过该特性校正电路10。后面将描述此特性校正电路10。
已经通过该特性校正电路10的输入的音频信号被输入到延时电路3，以便形成由该延时电路3分别添加了延迟时间的第二音频信号，并且形成的第二音频信号的数量对应于扬声器单元的数量。在此情况中，对将被该延时电路3加到将被提供到扬声器单元7-i(i＝1，2，....n)的每一个的该第二音频信号的延迟时间进行调整，使得从扬声器单元7-i发射的第二声音S2直接传播到收听位置U。即，由该指向性控制单元8根据设置在该阵列扬声器设备SParray前面的焦点位置和扬声器单元7-1至7-n的每一个的位置来针对每一个扬声器单元计算该延时电路3的延迟时间。如此计算的延迟时间被设置在延时电路3中。
利用乘法器4-1至4-n把由延时电路3添加了延迟时间的第二音频信号调整到期望的电平。可由乘法器4-1至4-n以预定的窗函数系数分别乘以该第二音频信号。
随后，由加法器5-1至5-n把乘法器2-1至2-n的输出加到乘法器4-1至4-n的输出。由放大器6-1至6-n放大加法器5-1至5-n的输出信号，并且从扬声器单元7-1至7-n发射声音。从扬声器单元7-1至7-n输出的信号分别在空间中彼此相干涉，以便形成朝着在该墙壁表面W1一侧的焦点传播的第一声音S1的声束，以及直接传播到该收听位置U的第二声音S2的声束。该第一声音S1通过墙壁表面W1传播到收听位置U，并且该第二声音S2正面地传播到收听位置U。由于收听者的人类听觉特征，该收听者感觉到在墙壁表面W1和他/她前方之间的一个声像定位。
根据本实施例的此方式，有可能解决在使用阵列扬声器的环绕声系统中，主声道(主信号L和R)的声像定位错误的问题。
在此，对第一音频信号执行图11中描述的声束控制，但可考虑不同于该声束控制的另一控制方法来应用到第二音频信号，以便获得更多自然的可听度。当使用声束控制时，如果焦点刚好设置的靠近该阵列扬声器设备SParray，则将运行良好。能够指出的是，其它控制方法的实例包括：其中把完全相同的信号从所有的扬声器单元同时输出而不对该第二音频信号施加延迟控制的一种方法、其中对于该第二音频信号仅执行一个空间窗口处理的一种方法、其中把例如贝赛尔(Bessel)阵列的特定空间系数施加到第二音频信号而使得模拟一个不定向的点声源或普通扬声器的偶极子特征的一种方法、其中使用延时来模拟一个输出，好像该输出来自在该阵列扬声器后面的一个点的一种方法等等。能够利用图2所示的配置来实现这些控制。
当在该第一音频信号和该第二音频信号之间的增益比例被改变时，能够改变该幻象声源FS的位置。即，假设该第二音频信号的增益被固定。在此情况中，当增加该第一音频信号的增益时，该幻象声源FS趋近该墙壁表面W1侧。当降低该第一音频信号的增益时，该幻象声源FS趋近该阵列扬声器设备SParray侧。能够通过调整该乘法器2和4的增益系数来调整该增益比例。指向性控制单元8根据收听位置U、在墙壁表面W1上的焦点位置以及幻象声源FS的位置来计算该乘法器2和4的增益系数，并且将计算的增益系数设置在乘法器2和4中。
为了控制幻象声源FS，期望在该收听位置U听到的第一声音S1和第二声音S2之间没有收听到达时间上的不同。为此目的，如果使用延时电路分别地调整在扬声器单元中的这两个音频信号之间的延迟时间，以使该第一声音S1和第二声音S2同时地到达该收听位置U，则将运进良好。从根本上说，因为经过墙壁表面传播到该收听位置U的第一声音S1收听通过了一个较长的距离，所以如果该第二声音S2一侧被延迟一个时间来补偿在从该阵列扬声器设备SParray经墙壁表面W1而到达收听位置U的距离和从阵列扬声器设备SParray到该收听位置U的距离之间的差值，则将运行良好。可通过调整(添加)由该第二音频信号通过的延时电路3的延时量来添加为此所需要的延迟时间。指向性控制单元8根据该收听位置U和在该墙壁表面W1上的焦点位置来计算将要添加到该第二音频信号的延迟时间。如此计算的延迟时间被设置在延时电路3中。
还期望执行特性校正来提高由该第一声音S1和该第二声音S2在该收听位置U形成的声音特性。尤其期望根据墙壁表面W1的硬度或材料来改变经该墙壁表面W1传播的第一声音S1的性质。因此如图2所示，优选的是在延时电路1和3之前插入该特性校正单元9和10。通过特性校正单元9和10校正该输入音频信号的频率-增益特性和频率-相位特性之一或两者，以使在收听位置U收听的声音具有良好性质。利用适应性和控制力优良的数字滤波器来构成该特性校正单元9和10。
虽然图1和图2只描述了几个主声道的一个声道(主信号L)，但事实上该上述的处理过程将对于每一个主信号L、R来执行。
就包括一个中心声道的内容而言，有可能使用一个系统，其中预先把在该主信号L和R的直接(正面指向性)的一侧上的音频信号(对应于该第二音频信号)加到该中心声道。利用这种系统，能够削减指向性控制的处理过程和相加的处理过程。但是，要针对每一声道执行附加用于距离校正的增益调整和延迟。在此情况中，这些处理被预先执行，并且上述的音频信号被随后加到该中心声道。
第二实施例
随后将描述本发明的第二实施例。在描述第二实施例之前，先描述由于频带引起的声束形状的变化。当阵列扬声器宽度和设置的焦点被固定时，频率越高则声束越尖锐。图3和图4的每一个都是表示在背景技术的95cm宽的阵列扬声器设备中当以45°方向设置一个焦点时的指向性分布的仿真实例。图3和图4的每一个都示出XY平面上的单一频率的声压级的轮廓，示出在把多个扬声器单元围绕X轴中的0cm位置放置在X轴方向中时的声压级。图3的实例示出2kHz的正弦波的仿真结果，而图4的实例示出500Hz的正弦波的仿真结果。
低频带的指向性不象高频带那样尖锐。因此，在径向中的声压能量和在该阵列扬声器设备的正前方向中的声压能量之间有一个小的差异。这是本实施例的要点。
根据本实施例的阵列扬声器设备SParray的构成包括：高通滤波器，用于从环绕声道的一个声道的输入音频信号中提取中/高频带的第一音频信号；低通滤波器，用于从该输入音频信号中提取不高于几百赫兹的低频带的第二音频信号；第一音频信号处理电路，用于处理由该高通滤波器提取的第一音频信号；第二音频信号处理电路，用于处理由该低通滤波器提取的第二音频信号；加法器，用于把第一音频信号加到第二音频信号；放大器，用于放大该加法器的输出信号；由该放大器驱动的扬声器单元；和由微型计算机之类的装置构成的指向性控制电路，用于确定的该第一音频信号和该第二音频信号的指向性。
这种阵列扬声器设备SParray能够通过将背景技术的阵列扬声器设备中的双声道资源指定到一个声道的输入音频信号、并且添加该高通滤波器和该低通滤波器来实现。该第一音频信号处理电路、加法器和放大器构成了第一发射控制装置，而第二音频信号处理电路、加法器和放大器构成了第二发射控制装置。
作为一个针对实用的推荐实例，期望提供该第一音频信号处理电路和该第二音频信号处理电路具有用于调整在该第一音频信号和第二音频信号之间的增益比例的乘法器。还期望提供延时电路，用于调整第一音频信号和第二音频信号到达该收听位置的时间。背景技术的阵列扬声器设备的资源可应用于该乘法器和延时电路。当划分的频带的数量增加时，有可能获得接近理想情况的效果。在此情况中，通过把带通滤波器与低通滤波器和高通滤波器一起使用，可以扩展构形来针对三个或更多频带的每一个输出一个声束。
图5是用于说明本实施例原理的示意图。图5仅描述了一个声道的音频信号。此外，为了容易地理解对声音信号的解释，图5(a)和图5(b)分别地示出了第一声音S3和第二声音S4。事实上，第一声音S3和第二声音S4同时输出。因此，图5(a)和图5(b)应该彼此叠加。
在本实施例中，容易控制的中/高频带的第一声音S3被发射，以便由在收听位置后面的墙壁表面W2反射一次，并随后到达收听位置U。在此情况中，假设在正对收听位置U放置的阵列扬声器设备SParray的正面方向与声音S3的发射方向之间的角度是θ3。如图5(a)所示，该第一声音S3的概念上的声束的厚度缩窄。
另一方面，低频带的第二声音S4以设置为θ4(θ3＜θ4)的发射方向来发射。由于该第二声音S4的发射方向θ4被构成大于第一声音S3的发射方向θ3，所以由在该收听位置后面的墙壁表面W2反射的该第二声音S4的声束的中心从该收听位置U移开。然而，该第二声音S4的概念上的声束比该第一声音S3要宽。因此，该发射方向θ4能够被设置成使得该声束的一部分达到该收听者。当发射方向θ4被构成大于该发射方向θ3时，该第二声音S4的声束中心将穿过距该收听者有段距离的位置。因此有可能降低从阵列扬声器设备SParray直接向收听位置U正面传播的该低频带的声压能量。
以此方式，根据本实施例的环绕声道的音频信号被分成中/高频带的音频信号和低频带的音频信号，并且控制该中/高频带的音频信号以便由该收听位置后面的墙壁表面W2反射，并随后准确传播到收听位置U。因此，在墙壁表面W2上固定一个声像。另一方面，控制该低频带的音频信号不固定其声像，而是降低直接从正面方向传播的声音。因此，防止在中/高频带中形成的声像被拉回到该阵列扬声器一侧。根据本实施例的系统，音频信号的高频成分和低频成分似乎要被分离。但在实际上，该音频信号能够作为完整的声音收听而没有任何不自然的感觉。这是因为可以使用人的听觉根据经验被大脑重新整理这样的听觉心理效果。
图6是表示根据本实施例的阵列扬声器设备SParray的构形框图。图6中的阵列扬声器设备SParray包括：高通滤波器19，用于从一个输入的音频信号中提取中/高频带的第一音频信号；低通滤波器20，用于从该输入的音频信号中提取低频带的第二音频信号；延时电路11，用于把对应于预定指向性的延迟时间加到该高通滤波器19的输出信号；乘法器12(12-1至12-n)，用于将该延时电路11的输出信号与增益系数相乘，以便把该输出信号调整到期望的电平；延时电路13，用于把对应于预定指向性的延迟时间加到该低通滤波器20的输出信号；乘法器14(14-1至14-n)，用于将该延时电路13的输出信号与增益系数相乘，以便把该输出信号调整到期望的电平；加法器15(15-1至15-n)，用于把该乘法器12的输出信号加到该乘法器14的输出信号；放大器16(16-1至16-n)，用于放大该加法器15的输出信号；将被该放大器16驱动的扬声器单元17(17-1至17-n)；和指向性控制单元18，用于设置延时电路11和13的延迟时间。以与图5同样的方式，图6中只描述了一个声道的音频信号。
延时电路11和乘法器12构成了上述的第一音频信号处理电路，而延时电路13和乘法器14构成了该第二音频信号处理电路。
输入的音频信号被输入到高通滤波器19和低通滤波器20，并被分成几个频带。
从高通滤波器19输出的中/高频带的第一音频信号被输入到延时电路11，以便形成由延时电路11分别地添加了延迟时间、且数量对应于扬声器单元的数量的若干信号。在此情况中，调整由延时电路11加到将要提供到扬声器单元17-i(i＝1，2，....n)的每一个的第一音频信号的延迟时间，以使从该扬声器单元17-i发射的第一声音S3由在该收听位置U后面的墙壁表面W2反射，并随后到达该收听位置U。即，根据焦点F3的位置和扬声器单元17-1至17-n的每一个的位置而由指向性控制单元18针对每一扬声器单元计算该延时电路11的延迟时间，该焦点F3被设置为使得该中/高频带的声束被反射二或三次并随后从该墙壁表面W2传播到收听位置U。如此计算的延迟时间被设置在延时电路11中。
利用乘法器12-1至12-n把由延时电路11添加了延迟时间的第一音频信号调整到期望的电平。可由乘法器12-1至12-n以预定的窗函数系数分别乘以该第一音频信号。
另一方面，从低通滤波器20输出的该低频带的第二音频信号被输入到延时电路13，以便形成由该延时电路13分别添加了延迟时间、且其数量对应于扬声器单元的数量的若干信号。在此情况中，调整由延时电路13加到将要提供到扬声器单元17-i(i＝1，2，....n)的每一个的第二音频信号的延迟时间，以使从该扬声器单元17-i发射的第二声音S4的发射方向θ4变为大于该第一声音S3的发射方向θ3。即，根据焦点F4的位置和扬声器单元17-1至17-n的每一个的位置，由该指向性控制单元18针对每一扬声器单元计算该延时电路13的延迟时间，使得该发射方向θ4变为大于该发射方向θ3。如此计算的延迟时间被设置在延时电路13中。
利用乘法器14-1到14-n把由延时电路13添加了延迟时间的第二音频信号调整到期望的电平。可由乘法器14-1至14-n以预定的窗函数系数分别乘以该第二音频信号。
随后，由加法器15-1至15-n把乘法器12-1至12-n的输出加到乘法器14-1至14-n的输出。由放大器16-1至16-n放大该加法器15-1至15-n的输出信号，并且从扬声器单元17-1至17-n发射声音。从扬声器单元17-1至17-n输出的信号分别在空间中彼此相干涉，以便形成被反射二或三次且随后朝着该收听位置U传播的该第一声音S3的一个声束，以及形成一个不同于该第一声音S3的第二声音S4的声束。第一声音S3从在该收听位置后面的墙壁表面W2传播到收听位置U，以便形成在该收听者后面的一个声像。
以此方式，有可能根据本实施例来解决在使用阵列扬声器的环绕声系统中的该环绕声道(后部信号SL和SR)的声像定位的感觉是错误的问题。
作为用于控制该低频带的第二声音S4的一种方法，本实施例使用的方法中把发射方向θ4构成为大于该第一声音S3的发射方向θ3，使得该第二声音S4的声束中心穿过一个距该收听者有段距离的位置，以便降低在该阵列扬声器设备SParray的正面方向中的该低频带的声压。作为另一种控制方法是增加该第二声音S4的焦距。当增加焦距时，第二声音S4的声束的形状将变窄，以使能够降低在该阵列扬声器设备SParray正面方向中低频带的声压。
作为用于控制该第二声音S4的另一方法是把该第二声音S4的焦点设置成使得在该阵列扬声器设备SParray的正面方向中形成该指向性分布的一个波谷。图7示出一个阵列扬声器的极性模式实例。在图7中的上部主波瓣和图7中的横向侧波瓣之间形成一个声压波谷。此波谷形成的角度将根据频率而改变。第二声音S4的焦点被设置而使得该低频带中的指向性分布的波谷被定位在该正面方向。
作为用于控制该第二声音S4的另一方法是，把该第二声音S4的焦点设置成使得该第一声音S3入射在收听位置U上的方向和该第二声音S4入射在收听位置U上的方向变成关于连接该收听者两耳的一条线对称。在此方法中，例如当第一声音S3从左边倾斜向收听位置U的后方到达该收听位置U时，如果该第二声音S4被设计成从左边倾斜向收听位置U的前方到达该收听位置U，则将运行良好。人类用于识别固定位置的两耳时差的方法容易就前/后方向的识别出错。因此，根据该方法，该低频带的固定位置变得含糊而使得能够被期望不与该高频带的固定位置相干扰。
还有一种方法是把每一个第二音频信号的增益设置为小于每一个第一音频信号的增益，以免由该中/高频带形成的声像被该低频带拉回到阵列扬声器一侧。为此目的，能够通过调整该乘法器12和14的增益系数来调整该增益比例。
在本实施例中优选的是在第一声音S3和第二声音S4之间没有对该收听位置U的到达时间上的不同。为此目的，可用延时电路来调整该延迟时间，以使该第一声音S3和该第二声音S4能够同时地到达该收听位置U。可通过调整(添加)该延时电路11或该延时电路13的延时量来添加用于该调整的延时。在某些频带划分等的方法中，当低频声束侧被暂时延迟时，将可能改善在高频带侧上的固定位置。
虽然图5和图6只描述了该环绕声道的一个声道(后部信号SL)，但实际上将对于后部信号SL和SR的双声道、或三个或更多个声道的每一个来执行该前述处理过程。例如，为了改善环绕声的感觉，还有效地实施一种方法，其中输出每一个后部信号SL、SR的多个声束，以便针对每一个后部信号SL、SR来创建多个虚拟声源。
第三实施例
随后描述本发明第三实施例。如在第二实施例中描述的那样，该低频带的指向性不象高频带那样尖锐。因此，在发射方向中的声压能量和在该阵列扬声器设备的正面方向中的声压能量之间有一个小的差异。相反，在该声束中心之外的位置中该高频带的声压被突然衰减。因此，其中与低频带频率均衡良好的范围是窄的。就是说，能够获得良好收听的区域是窄的。接近自然声并且频率平衡较好的一个声音具有更好的定位感觉。为此目的，本实施例将要校正在指向性形状中各频带之间的差异。
如图3和图4所示，2kHz具有比500Hz强烈得多的指向性。这里，图8示出在阵列扬声器宽度是23.75cm时的2kHz的指向性。这种指向性具有很接近于图4的形状。即，指向性的主波瓣宽度取决于信号波长和阵列宽度之间的比例。在图8的实例中，阵列宽度的1/4(23.75cm/95cm)对应于信号波长的1/4(2kHz/500)。以此方式，当波长短时，即当频率高时，如果阵列宽度被缩短，则能在一个宽频率范围上实现类似的方向特性。
在根据本实施例的阵列扬声器设备SParray中，低通滤波器被插入在背景技术阵列扬声器设备的一个延时电路的每一输出之后。这种低通滤波器的设置将使得随着一个对应扬声器单元被放置的距该阵列扬声器中心距离更大，则该截止频率变的更低。
图9是表示根据本实施例的阵列扬声器设备SParray的构形框图。图9中的阵列扬声器设备SParray包括：延时电路21，用于把对应于预定指向性的延迟时间加到输入的音频信号；低通滤波器26(26-1至26-n)，用于将该延时电路21的输出进行滤板；放大器23(23-1至23-n)，用于放大该低通滤波器26的输出；将由放大器23驱动的扬声器单元24(24-1至24-n)；和指向性控制单元25，用于设置延时电路21的延迟时间。图9中仅描述了一个声道的音频信号。
一个输入的音频信号被输入到延时电路21，并且形成将由延时电路21分别地添加延迟时间、并且其数量等于扬声器单元数量的若干信号。在此情况中，调整由该延时电路21加到将要被提供到每一个扬声器单元24-i(i＝1，2，....n)的该音频信号的延迟时间，以使从该扬声器单元24-i发射的声音朝着期望设置的一个聚焦的方向传播。即，以与背景技术的阵列扬声器设备同样的方式，由指向性控制单元25根据该焦点位置和扬声器单元24-1至24-n的每一个的位置来针对每一个扬声器单元计算延时电路21的延迟时间。如此计算的延迟时间被设置在延时电路21中。
由延时电路21添加了延迟时间的音频信号分别经过低通滤波器26-1至26-n，该低通滤波器26-1至26-n具有对应于该相应扬声器单元24-1至24-n的位置的性质的。由放大器23-1至23-n放大该低通滤波器26-1至26-n的输出信号，并且从扬声器单元24-1至24-n发射声音。
扬声器单元24-1至24-n被二维地放置在阵列扬声器设备的声障板上。每一低通滤波器26-i(i＝1，2，....n)被设置成使得随着对应的扬声器单元24-i(已经提供了已通过低通滤波器26-i的音频信号的扬声器单元)被定位在距该阵列扬声器的中心距离越大的位置，则该截止频率变的更低。因此，从整个阵列扬声器设备发射低频带，而仅从靠近该阵列扬声器设备中心的部分阵列扬声器设备发射一个高频带。此外，该乘法器的增益系数的成分被合并到低通滤波器26的滤波系数中。在某些情况下，窗函数系数可被合并到滤器系数中。从扬声器单元24输出的信号在空间中彼此干涉，以便形成指向性。此时的指向性在比背景技术的阵列扬声器设备更宽的频率范围上具有类似的形状。
以此方式，根据本实施例，当信号波长短时，即当频率高时，该阵列宽度被控制以便降低该宽度。因此，信号波长和阵列宽度之间的比例能够在一个宽的频率范围上几乎恒定，使得能够校正在频带之间的指向性形状中的差异。结果是，能扩展频率特性良好和定位感觉良好的收听区域。
第四实施例
随后将对本发明的第四实施例进行描述。本实施例示出第三实施例构形的另一实例。根据本实施例的阵列扬声器设备的构成包括：高通滤波器，用于从一个输入的音频信号中提取一个中/高频带；低通滤波器，用于从该输入的音频信号中提取一个低频带；第一音频信号处理电路，用于处理由该高通滤波器提取的该音频信号；第二音频信号处理电路，用于处理由该低通滤波器提取的该音频信号；加法器，用于把该第一音频信号处理电路的输出加到该第二音频信号处理电路的输出；放大器，用于放大该加法器的输出；由该放大器驱动的扬声器单元；和由微型计算机之类装置构成的指向性控制电路，用于确定的该音频信号的指向性。这种阵列扬声器设备能够通过将背景技术的阵列扬声器设备中的双声道资源指定到一个声道的输入音频信号、并且添加该高通滤波器和该低通滤波器来实现。
当划分的频带数量增加时，有可能获得接近理想情况的效果。在此情况中，通过把带通滤波器与低通滤波器和高通滤波器一起使用，可以扩展构形来针对三个或更多频带的每一个输出一个声束。
根据本实施例的阵列扬声器设备的构形与图6的构形类似。因此，将使用图6的参考数字进行描述。输入的音频信号被输入到高通滤波器19和低通滤波器20，并被分成几个频带。
从高通滤波器19输出的中/高频带的信号被输入到延时电路11，并且形成将由延时电路11分别地添加延迟时间、且其数量等于扬声器单元数量的若干信号。在此情况中，调整由延时电路11加到将被提供到每一个扬声器单元17-i(i＝1，2，....n)的该音频信号的延迟时间，使得从扬声器单元17-i发射的声音朝着一个期望设置的焦点传播。即，以与背景技术的阵列扬声器设备同样的方式，由指向性控制单元18根据该焦点位置和扬声器单元17-1到17-n每一个的位置来针对每一个扬声器单元计算延时电路11的延迟时间。如此计算的延迟时间被设置在延时电路11中。
另一方面，从低通滤波器20输出的低频带的信号被输入到延时电路13，并被形成由该延时电路13分别添加延迟时间、且其数量等于扬声器单元的数量的若干信号。在此情况中，调整由延时电路13加到将被提供到每一个扬声器单元17-i(i＝1，2，....n)的该音频信号的延迟时间，使得从扬声器单元17-i发射的声音朝着一个期望设置的焦点传播。即，由该指向性控制单元18根据该焦点的位置和扬声器单元17-1到17-n的每一个的位置来针对每一个扬声器单元计算该延时电路13的延迟时间。如此计算的延迟时间被设置在延时电路13中。该焦点的位置可以与该高频带焦点的位置相同。
乘法器14-1至14-n把由该延时电路13添加了延迟时间的该低频带的信号与窗口函数和增益系数相乘。
另一方面，由延时电路11添加了延迟时间的、与定位在阵列扬声器的外侧的扬声器单元17对应的高频带的某些信号被乘法器12乘以零，而与内侧的扬声器单元对应的其它信号被乘法器12乘以窗函数和增益系数。
由加法器15-1至15-n把乘法器12-1至12-n的输出加到乘法器14-1至14-n的输出。由放大器16-1至16-n放大该加法器15-1至15-n的输出信号，并且从扬声器单元17-1至17-n发射声音。从扬声器单元17-1至17-n输出的信号在空间中彼此分别地相干涉，以便形成指向性。此时的指向性在比背景技术的阵列扬声器设备更宽的频率范围上具有类似的形状。
在本实施例中能够同样以此方式获得与第三实施例类似的效果。
根据本实施例中的控制方式，每当阵列形状和数目改变时，则必须再次设计窗口函数和增益系数。在以上的描述中，在加法器中对于高频带执行一个附加处理，在该高频带中作为乘以窗口函数和增益系数的结果是该信号电平变成零。当实际中省略该相乘和相加处理时，将能够节省资源(能够削减DSP处理的数量)。
工业实用性
本发明可应用到使用阵列扬声器设备的多声道环绕声系统中。

Claims (10)

1.具有多个扬声器单元的阵列扬声器设备，其中根据一个声道的输入音频信号从多个扬声器单元以指向性发射的声音由墙壁表面反射，以便产生一个虚拟声源，该阵列扬声器设备包括：
第一音频信号产生电路，其根据该输入音频信号产生将被发射到收听位置的左侧或右侧墙壁表面的第一音频信号；
第二音频信号产生电路，其根据该输入音频信号产生将被直接发射到该收听位置的第二音频信号；
加法器，其把该第一音频信号加到该第二音频信号，并把相加结果输入到该多个扬声器单元；和
指向性控制单元，其控制由该多个扬声器单元根据该第一音频信号输出的第一输出声音的指向性，以及控制由该多个扬声器单元根据该第二音频信号输出的第二输出声音的指向性，
其中该第一音频信号产生电路和该第二音频信号产生电路分别包括用于延迟输入音频信号的延时电路；并且
该指向性控制单元控制该延时电路，以便实现该第一输出声音的指向性和该第二输出声音的指向性。
2.根据权利要求1的阵列扬声器设备，其中：该第一音频信号产生电路和该第二音频信号产生电路还分别包括特性校正电路，该特性校正电路用于校正该输入音频信号的频率-增益特性和频率-相位特性之一或两者，使得到达该收听位置的声音具有期望的性质。
3.根据权利要求2的阵列扬声器设备，其中：该第一音频信号产生电路的该特性校正电路包括一个高通滤波器，并且该第二音频信号产生电路的该特性校正电路包括一个低通滤波器。
4.根据权利要求3的阵列扬声器设备，其中：该第一音频信号产生电路和该第二音频信号产生电路分别包括乘法器，该乘法器用于把由该延时电路延迟的信号调整到期望的电平。
5.根据权利要求4的阵列扬声器设备，其中：
该乘法器被分别提供给该扬声器单元；和
该第一音频信号产生电路的乘法器的至少之一的增益系数是零。
6.一种阵列扬声器设备，其中根据一个声道的输入音频信号从多个扬声器单元以指向性发射的声音由墙壁表面反射，以便产生一个虚拟声源，该阵列扬声器设备包括：
高通滤波器，用于从每个环绕声道的输入音频信号中提取中/高频带的第一音频信号；
低通滤波器，用于从该输入的音频信号中提取低频带的第二音频信号；
第一音频信号处理电路，用于处理该第一音频信号，使得对应于该第一音频信号的声音由在收听位置后面的墙壁表面反射，并随即达到该收听位置；
第二音频信号处理电路，用于处理该第二音频信号，使得对应于该第二音频信号的声音由在收听位置后面的墙壁表面反射，并随即达到该收听位置；
加法器，用于把第一音频信号加到第二音频信号并将相加结果输入到多个扬声器单元；和
指向性控制单元，用于控制第一音频信号和第二音频信号的指向性，以使得对应于达到该收听位置的第二音频信号的声音的声压级小于对应于达到该收听位置的第一音频信号的声音的声压级。
7.根据权利要求6的阵列扬声器设备，其中：
假设从多个扬声器单元发射的声音同时到达的一个空间点被认作一个焦点，
指向性控制单元控制该第一音频信号处理电路和该第二音频信号处理电路，使得把对应于该第二音频信号的声音的焦点设置为比对应于该第一音频信号的声音的焦点更远。
8.根据权利要求6的阵列扬声器设备，其中：
指向性控制单元控制该第一音频信号处理电路和该第二音频信号处理电路，以使得在对应于该第二音频信号的声音发射方向和该阵列扬声器设备的正面方向之间的角度大于在对应于该第一音频信号的声音的发射方向和该正面方向之间的角度。
9.具有多个扬声器单元的阵列扬声器设备，包括：
延时电路，把一个声道的输入音频信号延迟针对扬声器单元分别设置的延迟时间；
指向性控制单元，控制该延时电路的延迟时间，以便确定由该多个扬声器单元输出的输出声音的指向性；和
滤波器，其被分别提供给扬声器单元，且滤波该延时电路的输出并将该滤波的输出信号输出到该扬声器单元；
其中该滤波器的截止频率彼此不同。
10.根据权利要求9的阵列扬声器设备，其中，随着对应的扬声器单元处在距该阵列扬声器的中心的距离越大的位置，该滤波器的每一个截止频率被设置为越低。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11277703B2 (en) 2012-08-31 2022-03-15 Dolby Laboratories Licensing Corporation Speaker for reflecting sound off viewing screen or display surface

Families Citing this family (54)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4127156B2 (ja) * 2003-08-08 2008-07-30 ヤマハ株式会社 オーディオ再生装置、ラインアレイスピーカユニットおよびオーディオ再生方法
GB0514361D0 (en) * 2005-07-12 2005-08-17 1 Ltd Compact surround sound effects system
DE102005033238A1 (de) * 2005-07-15 2007-01-25 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Vorrichtung und Verfahren zum Ansteuern einer Mehrzahl von Lautsprechern mittels eines DSP
JP4915079B2 (ja) * 2005-10-14 2012-04-11 ヤマハ株式会社 音響再生システム
JP4848774B2 (ja) * 2006-01-10 2011-12-28 ソニー株式会社 音響装置、音響再生方法および音響再生プログラム
US8180067B2 (en) * 2006-04-28 2012-05-15 Harman International Industries, Incorporated System for selectively extracting components of an audio input signal
FR2901448B1 (fr) * 2006-05-19 2009-01-09 Cabasse Sa Dispositif et procede de filtrage d'un signal d'activation destine a alimenter un haut-parleur a membranes coaxiales, enceinte acoustique,programme informatique et moyen de stockage correspondants.
US8036767B2 (en) * 2006-09-20 2011-10-11 Harman International Industries, Incorporated System for extracting and changing the reverberant content of an audio input signal
US8189805B2 (en) * 2006-09-29 2012-05-29 Creative Technology Ltd Allpass array
TWI477158B (zh) 2006-10-16 2015-03-11 Thx Ltd 揚聲器線陣列配置及相關聲音處理
GB2442983A (en) * 2006-10-16 2008-04-23 Martin Audio Ltd A computer-based method of configuring loudspeaker arrays
KR101365988B1 (ko) * 2007-01-05 2014-02-21 삼성전자주식회사 지향성 스피커 시스템의 자동 셋-업 방법 및 장치
KR101292206B1 (ko) * 2007-10-01 2013-08-01 삼성전자주식회사 어레이 스피커 시스템 및 그 구현 방법
US20090123523A1 (en) * 2007-11-13 2009-05-14 G. Coopersmith Llc Pharmaceutical delivery system
KR101524463B1 (ko) * 2007-12-04 2015-06-01 삼성전자주식회사 어레이 스피커를 통해 음향을 포커싱하는 방법 및 장치
KR101520618B1 (ko) 2007-12-04 2015-05-15 삼성전자주식회사 어레이 스피커를 통해 음향을 포커싱하는 방법 및 장치
US8126172B2 (en) * 2007-12-06 2012-02-28 Harman International Industries, Incorporated Spatial processing stereo system
JP4655098B2 (ja) * 2008-03-05 2011-03-23 ヤマハ株式会社 音声信号出力装置、音声信号出力方法およびプログラム
US8320580B2 (en) * 2008-03-07 2012-11-27 Disney Enterprises, Inc. System and method for directional sound transmission with a linear array of exponentially spaced loudspeakers
KR101295848B1 (ko) * 2008-12-17 2013-08-12 삼성전자주식회사 어레이스피커 시스템에서 음향을 포커싱하는 장치 및 방법
JP5293291B2 (ja) * 2009-03-11 2013-09-18 ヤマハ株式会社 スピーカアレイ装置
AU2010283973B2 (en) * 2009-08-21 2015-08-27 Reality Ip Pty Ltd Loudspeaker system for reproducing multi-channel sound with an improved sound image
US9372251B2 (en) * 2009-10-05 2016-06-21 Harman International Industries, Incorporated System for spatial extraction of audio signals
EP2548378A1 (en) * 2010-03-18 2013-01-23 Koninklijke Philips Electronics N.V. Speaker system and method of operation therefor
KR101490725B1 (ko) * 2010-03-23 2015-02-06 돌비 레버러토리즈 라이쎈싱 코오포레이션 비디오 디스플레이 장치, 오디오-비디오 시스템, 음향 재생을 위한 방법 및 로컬라이즈된 지각적 오디오를 위한 음향 재생 시스템
EP2567551B1 (en) * 2010-05-04 2018-07-11 Sonova AG Methods for operating a hearing device as well as hearing devices
US8824709B2 (en) * 2010-10-14 2014-09-02 National Semiconductor Corporation Generation of 3D sound with adjustable source positioning
US20120113224A1 (en) * 2010-11-09 2012-05-10 Andy Nguyen Determining Loudspeaker Layout Using Visual Markers
JP5682244B2 (ja) * 2010-11-09 2015-03-11 ソニー株式会社 スピーカーシステム
JP5716451B2 (ja) * 2011-02-25 2015-05-13 ソニー株式会社 ヘッドホン装置およびヘッドホン装置の音声再生方法
WO2012137448A1 (ja) * 2011-04-06 2012-10-11 パナソニック株式会社 能動騒音制御装置
JP5640911B2 (ja) 2011-06-30 2014-12-17 ヤマハ株式会社 スピーカアレイ装置
EP2777301B1 (en) * 2011-11-10 2015-08-12 SonicEmotion AG Method for practical implementations of sound field reproduction based on surface integrals in three dimensions
JP5776597B2 (ja) * 2012-03-23 2015-09-09 ヤマハ株式会社 音信号処理装置
US9661436B2 (en) * 2012-08-29 2017-05-23 Sharp Kabushiki Kaisha Audio signal playback device, method, and recording medium
KR20180097786A (ko) 2013-03-05 2018-08-31 애플 인크. 하나 이상의 청취자들의 위치에 기초한 스피커 어레이의 빔 패턴의 조정
US9674609B2 (en) 2013-08-19 2017-06-06 Yamaha Corporation Speaker device and audio signal processing method
EP3063950B1 (fr) * 2013-10-30 2017-08-16 L Acoustics Système de sonorisation à directivite réglable améliorée
US9942659B2 (en) * 2014-02-06 2018-04-10 Bang & Olufsen A/S Loudspeaker transducer arrangement for directivity control
JP6242262B2 (ja) * 2014-03-27 2017-12-06 フォスター電機株式会社 音響再生装置
US9900723B1 (en) 2014-05-28 2018-02-20 Apple Inc. Multi-channel loudspeaker matching using variable directivity
US9762999B1 (en) 2014-09-30 2017-09-12 Apple Inc. Modal based architecture for controlling the directivity of loudspeaker arrays
KR102197230B1 (ko) 2014-10-06 2020-12-31 한국전자통신연구원 음향 특성을 예측하는 오디오 시스템 및 방법
JP6369317B2 (ja) * 2014-12-15 2018-08-08 ソニー株式会社 情報処理装置、通信システム、情報処理方法およびプログラム
WO2016182184A1 (ko) 2015-05-08 2016-11-17 삼성전자 주식회사 입체 음향 재생 방법 및 장치
KR102340202B1 (ko) 2015-06-25 2021-12-17 한국전자통신연구원 실내의 반사 특성을 추출하는 오디오 시스템 및 방법
KR102423753B1 (ko) 2015-08-20 2022-07-21 삼성전자주식회사 스피커 위치 정보에 기초하여, 오디오 신호를 처리하는 방법 및 장치
CN106817657B (zh) * 2015-12-02 2019-03-22 瑞轩科技股份有限公司 自动调整发声方向的系统、音频信号输出装置及其方法
JP6202076B2 (ja) 2015-12-07 2017-09-27 オンキヨー株式会社 音声処理装置
US9497545B1 (en) * 2016-01-13 2016-11-15 International Business Machines Corporation Analog area speaker panel with precision placement and direction of audio radiation
US10440473B1 (en) * 2018-06-22 2019-10-08 EVA Automation, Inc. Automatic de-baffling
CN112135225B (zh) * 2019-06-25 2023-11-21 海信视像科技股份有限公司 扬声器系统和电子设备
CN111641898B (zh) * 2020-06-08 2021-12-03 京东方科技集团股份有限公司 发声装置、显示装置、发声控制方法及装置
CN114071315A (zh) * 2021-11-04 2022-02-18 深圳Tcl新技术有限公司 音频处理方法、装置、电子设备及存储介质

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1282444A (zh) * 1997-10-20 2001-01-31 诺基亚有限公司 一种处理虚拟声音环境的方法和系统
CN1324526A (zh) * 1998-09-24 2001-11-28 美国技术公司 用于生产离开声源一定距离的虚拟的扬声器的方法和装置

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2708105B2 (ja) * 1989-04-26 1998-02-04 富士通テン 株式会社 車載用音響再生装置
US5109416A (en) * 1990-09-28 1992-04-28 Croft James J Dipole speaker for producing ambience sound
US5325435A (en) 1991-06-12 1994-06-28 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Sound field offset device
JPH0541897A (ja) * 1991-08-07 1993-02-19 Pioneer Electron Corp スピーカ装置およびその指向性制御方法
JPH06178379A (ja) * 1992-12-10 1994-06-24 Sony Corp 映像視聴システム
JP3205625B2 (ja) * 1993-01-07 2001-09-04 パイオニア株式会社 スピーカ装置
JPH0787590A (ja) * 1993-09-10 1995-03-31 Matsushita Electric Ind Co Ltd 指向性制御スピーカ装置
NL9401860A (nl) * 1994-11-08 1996-06-03 Duran Bv Luidsprekersysteem met bestuurde richtinggevoeligheid.
US5809150A (en) * 1995-06-28 1998-09-15 Eberbach; Steven J. Surround sound loudspeaker system
JP3885976B2 (ja) * 1996-09-12 2007-02-28 富士通株式会社 コンピュータ、コンピュータシステム及びデスクトップシアタシステム
US6343132B1 (en) * 1997-02-28 2002-01-29 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Loudspeaker
US6005947A (en) * 1997-12-08 1999-12-21 Lim; Yong Ching Technique for enhancing stereo sound
TW411722B (en) * 1998-01-08 2000-11-11 Sanyo Electric Co Pseudo-stereophonic device
JP3252803B2 (ja) * 1998-07-21 2002-02-04 日本電気株式会社 超指向性スピーカ装置
ATE245885T1 (de) * 1999-01-06 2003-08-15 Iroquois Holding Co Inc Lautsprecherssystem
US7577260B1 (en) * 1999-09-29 2009-08-18 Cambridge Mechatronics Limited Method and apparatus to direct sound
KR101014404B1 (ko) * 2002-11-15 2011-02-15 소니 주식회사 오디오신호의 처리방법 및 처리장치
JP3982394B2 (ja) * 2002-11-25 2007-09-26 ソニー株式会社 スピーカ装置および音響再生方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1282444A (zh) * 1997-10-20 2001-01-31 诺基亚有限公司 一种处理虚拟声音环境的方法和系统
CN1324526A (zh) * 1998-09-24 2001-11-28 美国技术公司 用于生产离开声源一定距离的虚拟的扬声器的方法和装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
以及说明书附图1、2.
说明书第5页第7行至22行，第6页第3行至第7行，第6页25行至第7页第1行，第7页第10行至17行，第24行至28行

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11277703B2 (en) 2012-08-31 2022-03-15 Dolby Laboratories Licensing Corporation Speaker for reflecting sound off viewing screen or display surface

Also Published As

Publication number Publication date
US20070110268A1 (en) 2007-05-17
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