CN2514608Y - 自动侦测并设定多声道的环绕音效系统 - Google Patents

Abstract

一种具有自动侦测并设定多声道的环绕音效系统。利用信号状态侦测电路与逻辑控制开关电路与环绕音效电路,自动侦测输入音源信号并判断输入音源的信号组态后,自动激活环绕音效系统,设定成最佳输出模式。当输入音源为2声道组态时,便自动产生环绕前置右声道音效,环绕前置左声道音效、环绕后置右声道音效、环绕后置左声道音效、环绕中置声道音效以及环绕重低声道音效输出;若是4声道组态时,便自动产生环绕中置声道音效以及环绕重低音声道音效,其余输入音源保持不变,以自动达到5.1声道环绕音效输出。若是5.1声道组态时,则保持原音输出,使聆听者容易得到最好的5.1声道环绕音效效果。

Description

自动侦测并设定多声道的环绕音效系统

技术领域

本实用新型是有关于一种环绕音效系统，且特别是有关于一种自动侦测并设定多声道的环绕音效系统。

背景技术

目前PC产品输出音源有2声道系统，4声道系统以及5.1声道系统等输出规格。而2声道系统及4声道系统音效效果较5.1声道系统环绕音效来的单薄，并不能真正满足聆听者听觉上的需求，所以便有了2声道系统转换成5.1声道环绕音效系统的推出，来满足聆听者听觉上的需求。

但目前5.1声道环绕音效系统不是效果不佳就是操作太过于复杂，使用者在使用相关环绕音效产品时，要依据输入音源做适当的音效设定非常不方便。

普通的2声道系统转换成5.1声道系统环绕音效系统的方框示意图，请参照图1。当人工操作127激活环绕音效电路125时，前置右声道音源101以及前置左声道音源103经过环绕音效电路125处理，输出增加了环绕前置右声道音效113，环绕前置左声道音效115，环绕后置右声道音效117，环绕后置左声道音效119，环绕中置声道音效121以及环绕重低音声道音效123。若当输入为2声道系统时，即只有前置右声道音源输入101以及前置左声道音源输入103，则必须经由人工操作127激活环绕音效电路125，再经由人工操作127设定开关电路129、131以及133切换输出，使前置右声道音效输出141为环绕前置右声道音效113、前置左声道音效输出143为环绕前置左声道音效115、后置右声道音效输出145为环绕后置右声道音效117、后置左声道音效输出147为环绕后置左声道音效119、中置声道音效输出149为环绕中置声道音效121以及重低音声道音效输出151为环绕重低音声道音效123，使之成为5.1声道环绕音效系统。若当输入为4声道系统或5.1声道系统时，则保持原音输出不做任何处理。图中缓冲器135、137以及139的功用为减少负载效应，让输出音效更加稳定。

综上所述，2声道系统转换成5.1声道环绕音效系统的处理方法尚有许多缺点，现列述如下：

1.系统无法自动判断输入音源为2声道系统或是4声道系统或是5.1声道环绕音效系统，需由人为判断。

2.当输入音源为2声道系统时，必须依靠人工操作切换输出，无法自动切换为5.1声道环绕音效系统。

3.当输入音源为4声道系统时，系统无法切换为5.1声道环绕音效系统。

4.传统2声道系统转换成5.1声道环绕音效系统效果太差，无法真正满足聆听者的需求。

但市面上现今并无能轻易使用且能自动侦测和调整设定使系统成为5.1声道环绕音效系统的环绕音效产品。

发明内容

本实用新型的目的是提出一种自动侦测并设定多声道的环绕音效系统。

此系统包括：自动音源侦测并设定电路以及环绕音效电路。

该自动音源侦测并设定电路，包括信号状态侦测电路，逻辑控制电路以及开关电路，来达成自动侦测并设定多声道的环绕音效系统。信号状态侦测电路可以由侦测六个输入音源简化成只侦测后置声道音源以及中置声道音源，其中后置声道音源信号包括后置右声道音源信号与后置左声道音源信号，二者至少择一。当环绕音效功能激活时，信号状态侦测电路将输入音源信号送往逻辑控制电路，逻辑控制电路则判断输入音源信号组态后输出切换信号，通知开关电路切换输出。若逻辑控制电路判断是2声道组态时，便自动产生环绕前置右声道音效、环绕前置左声道音效、环绕后置右声道音效、环绕后置左声道音效、环绕中置声道音效以及环绕重低音声道音效输出。若逻辑控制电路判断是4声道组态时，便自动产生环绕中置声道音效以及环绕重低音声道音效输出，其余输入音源都保持不变，弥补输入音源输出音效的不足，以自动达成5.1声道环绕音效输出。若是5.1声道音源输入时，则保持原音输出不做任何处理，使聆听者能够非常容易得到最好的5.1声道环绕音效效果。

该环绕音效电路，设计理论乃是依据聆听者在音乐厅对音场的感受，再用电路特性加以仿真。

由于音乐厅的演唱者声音集中于中间，两侧有不同乐器演奏，而音场强度是由正前方向四周扩散开来且音量逐渐降低并带有些微回音。因此该环绕音效电路系统采用5.1声道系统，区分为中置喇叭(Center)，前置左声道喇叭和前置右声道喇叭(Front Left & FrontRight)，后置左声道喇叭和后置右声道喇叭(Real Left & Real Right)以及重低音喇叭(Subwoofer)。仿真音乐厅音场将音源集中还原于中置声道之后再使用音源反向180°将音场拉开的原理，将声音音场自前置声道和后置声道逐渐拉开并且降低音量，最后将重低音集中于重低音声道如此便完成环绕音效的效果。

综上所述，本实用新型通过一自动音源侦测并设定电路以及环绕音效电路以达到自动设定成5.1声道环绕音效并且仿真成音乐厅的环绕音场效果。使聆听者能感受到音场的浑厚饱满以及温暖感。

附图说明

图1为普通的2声道系统转换成5.1声道环绕音效系统的流程示意图；

图2为本实用新型的自动侦测并设定多声道的环绕音效系统的方框流程示意图；

图3为本实用新型所使用的一种信号侦测电路示意图；

图4为本实用新型的环绕音效方框示意图；

图5A为图4中的环绕中置声道处理器线路方框示意图；

图5B为图4中的环绕前置左声道处理器线路方框示意图；

图5C为图4中的环绕前置右声道处理器线路方框示意图；

图5D为图4中的环绕后置左声道处理器线路方框示意图；

图5E为图4中的环绕后置右声道处理器线路方框示意图；

图5F为图4中的环绕重低音声道处理器线路方框示意图。

101：前置右声道音源

103：前置左声道音源

105：后置右声道音源

107：后置左声道音源

109：中置声道音源

111：重低音声道音源

113：环绕前置右声道音效

115：环绕前置左声道音效

117：环绕后置右声道音效

119：环绕后置左声道音效

121：环绕中置声道音效

123：环绕重低音声道音效

125：环绕音效电路

127：人工操作

129：开关电路

131：开关电路

133：开关电路

135：缓冲器

137：缓冲器

139：缓冲器

141：前置右声道音效

143：前置左声道音效

145：后置右声道音效

147：后置左声道音效

149：中置声道音效

151：重低音声道音效

201：自动侦测并设定电路

203：逻辑控制开关电路

205：前置右声道音源

207：前置左声道音源

209：后置右声道音源

211：后置左声道音源

213：中置声道音源

215：重低音声道音源

217：环绕前置右声道音效

219：环绕前置左声道音效

221：环绕后置右声道音效

223：环绕后置左声道音效

225：环绕中置声道音效

227：环绕重低音声道音效

229：环绕音效电路

231：信号状态侦测电路

233：逻辑控制电路

235：开关电路

237：开关电路

239：开关电路

241：缓冲器

243：缓冲器

245：缓冲器

247：前置右声道音效

249：前置左声道音效

251：后置右声道音效

253：后置左声道音效

255：中置声道音效

257：重低音声道音效

301：后置声道音源

303：信号准位

305：后置声道音源信号状态

307：中置声道音源

309：信号准位

311：中置声道音源信号状态

401：环绕音效电路

403：前置右声道音源

405：前置左声道音源

407：环绕前置右声道音效

409：环绕前置左声道音效

411：环绕后置右声道音效

413：环绕后置左声道音效

415：环绕中置声道音效

417：环绕重低音声道音效

419：环绕前置右声道处理器

421：环绕前置左声道处理器

423：环绕后置右声道处理器

425：环绕后置左声道处理器

427：环绕中置声道处理器

429：环绕重低音声道处理器

501：前置右声道音源

503：前置左声道音源

505：加法器

507：放大器

509：低通滤波器

511：环绕中置声道音效

513：前置右声道音源

515：前置左声道音源

517：放大器

519：减法器

521：环绕前置左声道音效

523：前置右声道音源

525：前置左声道音源

527：放大器

529：减法器

531：环绕前置右声道音效

533：前置右声道音源

535：前置左声道音源

537：放大器

539：减法器

541：低通滤波器

543：环绕后置左声道音效

545：前置右声道音源

547：前置左声道音源

549：放大器

551：减法器

553：低通滤波器

555：环绕后置右声道音效

557：前置右声道音源

559：前置左声道音源

561：加法器

563：放大器

565：低通滤波器

567：环绕重低音声道音效

具体实施方式

图2为，自动侦测并设定多声道的环绕音效系统，将2声道系统以及4声道系统，自动切换成5.1声道环绕音效的方框示意图。

当自动侦测并设定多声道的环绕音效系统201激活时，前置右声道音源205以及前置左声道音源207经过一环绕音效电路229处理，输出增加了环绕前置右声道音效217、环绕前置左声道音效219、环绕后置右声道音效221、环绕后置左声道音效223、环绕中置声道音效225以及环绕重低音声道音效227。然后信号状态侦测电路231便自动侦测后置声道音源以及中置声道音源213并发射一信号组态给逻辑控制电路233，其中后置声道音源为后置右声道音源209与后置左声道音源211，二者至少择一。逻辑控制电路233接收该信号组态后，判断系统的声道组态后，送出一切换信号给开关电路235、237、239，开关电路235、237、239接受到该切换信号后适当切换输出。若当逻辑控制电路233判断声道组态为2声道组态时，开关电路235、237以及239便切换输出，使前置右声道音效输出247为环绕前置右声道音效217、前置左声道音效输出249为环绕前置左声道音效219、后置右声道音效输出251为环绕后置右声道音效221、后置左声道音效输出253为环绕后置左声道音效223、中置声道音效输出255为环绕中置声道音效225以及重低音声道音效输出257为环绕重低音声道音效227，使之成为5.1声道环绕音效系统。若当逻辑控制电路233判断声道组态为4声道组态时，开关电路235、237以及239便切换输出，使前置右声道音效输出247为前置右声道音源输入205、前置左声道音效输出249为前置左声道音源输入207、后置右声道音效输出251为后置右声道音源输入209、后置左声道音效输出253为后置左声道音源输入211、中置声道音效输出255为环绕中置声道音效225以及重低音声道音效输出257为环绕重低音声道音效227，即增加了环绕中置声道音效225以及环绕重低音声道音效227，其余输出都保持原输入音源。若当逻辑控制电路233判断声道组态为5.1声道组态时，开关电路便不做任何切换，都保持原音源输出。图中缓冲器241、243以及245的功用为减少负载效应，让输出音效更加稳定。

图3为本实用新型所使用的一种信号侦测电路示意图，请参照图3。如上所述中，当输入音源信号301、307大于预定信号准位303、309时，该电路便产生一个为“1”的信号状态305、311，而低于预定信号准位时，该电路便生一个为“0”的信号状态305、311，其中信号状态305、311可为1或0。

如上所述中，逻辑控制开关电路依据信号侦测电路所送来的信号组态做出最佳化的处理。例如当环绕音效功能激活时，信号侦测电路便将后置声道音源以及中置声道音源的信号状态送往逻辑控制电路处理，其中后置声道音源为后置右声道音源与后置左声道音源，二者至少择一。当后置声道音源以及中置声道的音源信号状态都为”0”时，逻辑控制电路便判断为2声道组态，然后再通过开关电路产生一环绕后置右声道音效、一环绕后置左声道音效、一环绕中置声道音效以及一环绕重低音声道音效。若后置声道音源信号状态为“1”而中置声道音源信号状态为“0”时，逻辑控制电路则判断输入音源信号为4声道组态，然后再通过开关电路产生环绕中置声道音效以及环绕重低音声道音效，其余音源都保持原音输出。若后置声道音源信号状态和中置声道音源信号状态都为“1”时，逻辑控制电路则判断输入音源信号为5.1声道声系统，然后将不做任何处理保持原输入音源输出。如此便能让输出达到最佳的5.1声道环绕音效效果。此逻辑控制开关电路也能使用微处理器取代其功能。

图4为本实用新型的环绕音效方框示意图，请参照图4。如上所述中，该环绕音效电路401，用以接收前置右声道音源403与前置左声道音源405，并经过环绕前置右声道处理器419、环绕前置左声道处理器421、环绕后置右声道处理器423、环绕后置左声道处理器425、环绕中置声道处理器427、环绕重低音声道处理器429，输出一环绕前置右声道音效407、一环绕前置左声道音效409、一环绕后置右声道音效411一环绕后置左声道音效413、一环绕中置声道音效415以及一环绕重低音声道音效417。

图5A为图4中的环绕中置声道处理器线路方框示意图，请参照图5A。如上所述中，由于一般立体声的音源，将歌唱者以单音方式同时均等录制在左声道及右声道，如此才能在放音时将歌唱者的音感还原于中间。利用此特性通过一加法器505将右声道音源501加上左声道音源503，再通过一个参数为c(1.2＜＝c＜＝1.7)的放大器507使音量不至于太大，之后再经由带宽为7KHz的低通滤波器509将较高频的信号滤除便成为环绕中置声道音效511。

图5B为图4中的环绕前置左声道处理器线路方框示意图，请参照图5B。如上所述中，由于中置声道已将歌唱者音源集中，故必须将前置左声道的音感拉开有别于一般立体声的音源。利用此特性将前置左声道音源515通过一个参数为a(1.5＜＝a＜＝2.0)的放大器517放大，再通过一减法器519减掉前置右声道音源513，如此便成为环绕前置左声道音效521。

图5C为图4中的环绕前置右声道处理器线路方框示意图，请参照图5C。如上所述中，由于中置声道已将歌唱者音源集中，故必须将前置右声道的音感拉开有别于一般立体声的音源。利用此特性将前置右声道音源525通过一个参数为a(1.5＜＝a＜＝2.0)的放大器527放大，再通过一减法器529减掉前置左声道音源523，如此便成为环绕前置左声道音效531

图5D为图4中的环绕后置左声道处理器线路方框示意图，请参照图5D。如上所述中，环绕后置左声道处理器处理方式和环绕前置左声道处理器处理方式相似，将前置左声道音源535通过一个参数为b(1.2＜＝b＜＝1.7)的放大器537放大，再通过一减法器539减掉前置右声道音源533，然后再经过带宽为7KHz的低通滤波器541，使音感拉的更宽广些，如此便成为环绕后置左声道音效。

图5E为图4中的环绕后置右声道处理器线路方框示意图，请参照图5E。如上所述中，环绕后置右声道处理器处理方式和环绕前置右声道处理器处理方式相似，将前置右声道音源545通过一个参数为b(1.2＜＝b＜＝1.7)的放大器549放大，再通过一减法器551减掉前置左声道音源547，然后再经过带宽为7KHz的低通滤波器553，使音感拉的更宽广些，如此便成为环绕后置右声道音效。

图5F为图4中的环绕重低音声道处理器线路方框示意图，请参照图5F。如上所述中，环绕重低音声道处理器处理方式和环绕中置声道处理器处理方式相似，先通过一加法器561将前置右声道音源557加上前置左声道音源559，再通过一个参数为c(1.2＜＝c＜＝1.7)的放大器563使音量不至于太大，之后再经由带宽为250KHz的低通滤波器565将较高频的信号滤除便成为环绕重低音声道效567。

综合上所述，本实用新型的优点如下：

1.将2声道系统以及4声道系统通过本实用新型的自动侦测并设定多声道的环绕音效系统处理后自动产生5.1声道环绕音效，并且能够温和地，缓缓地将音场拉开，使聆听者能感受到音场的饱满感及温暖感而不会有压迫感，宛如置身在音乐厅聆听音乐，和直接将输入音源复制成多声道音效产生很强的压迫感有很大的差异。

2.当环绕音效系统功能激活时，系统便会自动侦测其输入音源。若是2声道系统以及4声道系统便自动产生5.1声道环绕音效，若是5.1声道系统则保持原输入音源输出，不做任何处理。如此一来便可使聆听者不用判断声道组态及设定就可轻易的达到5.1声道环绕音效效果。

Claims (17)

1、一种自动侦测并设定多声道的环绕音效系统，用以根据一输入音源，设定输出音效，该输入音源包括一前置右声道音源、一前置左声道音源、一后置右声道音源、一后置左声道音源、一中置声道音源以及一重低音声道音源，其特征是，该自动侦测并设定多声道的环绕音效系统包括：

一环绕音效电路，该电路接收一前置声道音源，将其仿真成音乐厅的环绕效果，并输出一环绕前置右声道音效、一环绕前置左声道音效、一环绕后置右声道音效、一环绕后置左声道音效、一环绕中置声道音效以及一环绕重低音声道音效，其中该前置声道音源包括该前置右声道音源以及该前置左声道音源；以及

一自动音源侦测并设定电路，耦接至所述环绕音效电路，其自动侦测一后置声道音源以及该中置声道音源，来决定该输入音源的一声道组态后，输出一切换信号以达成一环绕多声道音效，其中该后置声道音源为该后置右声道音源与该后置左声道音源二者至少择一。

2、如权利要求1所述的自动侦测并设定多声道的环绕音效系统，其特征是，该自动音源侦测并设定电路包括：

一信号状态侦测电路，耦接至该后置声道音源与中置声道音源，其判断该后置声道音源以及该中置声道音源是否大于一预定信号准位，并输出一信号组态；以及

一逻辑控制开关电路，耦接至该信号状态侦测电路以及该环绕音效电路，其接收并判断该信号组态后，决定该声道组态，设定输出音效。

3、如权利要求2所述的自动侦测并设定多声道的环绕音效系统，其特征是，该逻辑控制开关电路包括：

一逻辑控制电路，耦接至该信号状态侦测电路，依据该信号组态来判断该声道组态，以输出该切换信号，当该信号组态显示该后置声道音源以及该中置声道音源小于该预定信号准位时，则判断该声道组态为2声道组态，当该信号组态显示该后置声道音源大于该预定信号准位且该中置声道音源小于该预定信号准位时，则判断该声道组态为4声道组态，当该信号组态显示该后置声道音源以及该中置声道音源都大于该预定信号准位时，则判断该声道组态为5.1声道组态；以及

一开关电路，耦接至该逻辑控制电路以及该环绕音效电路，该开关电路接收该切换信号，以适当切换输出，使输出音效为该环绕多声道音效与该输入音源二者择一。

4、如权利要求2所述的自动侦测并设定多声道的环绕音效系统，其特征是，该逻辑控制开关电路使用微处理器。

5、如权利要求3所述的自动侦测并设定多声道的环绕音效系统，其特征是，该环绕音效电路包括：

一中置声道音源处理器，耦接至该开关电路、该前置右声道音源以及该前置左声道音源，其把声音还原成原音，且将一声音音场集中于中间；

一前置左声道音源处理器，耦接至该开关电路、该前置右声道音源以及该前置左声道音源，其把该声音音场拉开，使该声音音场有环绕并有回音的效果；

一前置右声道音源处理器，耦接至该开关电路、该前置右声道音源以及该前置左声道音源，其把该声音音场拉开，使该声音音场有环绕并有回音的效果；

一后置左声道音源处理器，耦接至该开关电路、该前置右声道音源以及该前置左声道音源，其把高频的声音滤除且把该声音音场拉开，使该声音音场有环绕并有回音的效果；

一后置右声道音源处理器，耦接至该开关电路、该前置右声道音源以及该前置左声道音源，其把高频的声音滤除且把该声音音场拉开，使该声音音场有环绕并有回音的效果；以及

一重低音声道音源处理器，其把高频的声音滤除使声音有重低音的效果。

6、如权利要求5所述的自动侦测并设定多声道的环绕音效系统，其特征是，该中置声道音源处理器包括：

一加法器，耦接至该前置右声道音源以及该前置左声道音源，其把该前置右声道音源加上该前置左声道音源；

一放大器，耦接至该加法器，其将该前置左声道音源加上该前置右声道音源的一信号，放大一倍率；以及

一低通滤波器，耦接至该放大器，其把放大后的该信号的高频信号滤除。

7、如权利要求6所述的自动侦测并设定多声道的环绕音效系统，其特征是，该倍率界于1.2与1.7之间。

8、如权利要求5所述的自动侦测并设定多声道的环绕音效系统，其特征是，该前置左声道音源处理器包括；

一放大器，耦接至该前置左声道音源，其将该前置左声道音源放大一倍率；以及

一减法器，耦接至该前置右声道音源以及该放大器，将放大后的该前置左声道音源减去该前置右声道音源。

9、如权利要求8所述的自动侦测并设定多声道的环绕音效系统，其特征是，该倍率界于1.5与2.0之间。

10、如权利要求5所述的自动侦测并设定多声道的环绕音效系统，其特征是，该前置右声道音源处理器包括：

一放大器，耦接至该前置右声道音源，将该前置右声道音源放大一倍率；以及

一减法器，耦接至该前置左声道音源以及该放大器，将放大后的该前置右声道音源减去该前置左声道音源。

11、如权利要求10所述的自动侦测并设定多声道的环绕音效系统，其特征是，该倍率界于1.5与2.0之间。

12、如权利要求5所述的自动侦测并设定多声道的环绕音效系统，其特征是，该后置左声道音源处理器包括：

一放大器，耦接至该前置左声道音源，将该前置左声道音源放大一倍率；

一减法器，耦接至该前置右声道音源以及该放大器，将放大后的该前置左声道音源减去该前置右声道音源；以及

一低通滤波器，耦接至该减法器，把相减后信号的高频信号滤除。

13、如权利要求12所述的自动侦测并设定多声道的环绕音效系统，其特征是，该倍率界于1.2与1.7之间。

14、如权利要求5所述的自动侦测并设定多声道的环绕音效系统，其特征是，该后置右声道处理器包括：

一放大器，耦接至该前置右声道音源，将该前置右声道音源放大一倍率；

一减法器，耦接至该前置左声道音源以及该放大器，将放大后的该前置右声道音源减去该前置左声道音源；以及

一低通滤波器，耦接至该减法器，用把相减后信号的高频信号滤除。

15、如权利要求14所述的自动侦测并设定多声道的环绕音效系统，其特征是，该倍率界于1.2与1.7之间。

16、如权利要求5所述的自动侦测并设定多声道的环绕音效系统，其特征是，该重低音声道处理器包括：

一加法器，耦接至该前置右声道音源以及该前置左声道音源，其把该前置左声道音源加上该前置右声道音源；

一放大器，耦接至该加法器，将该前置左声道音源加上该前置右声道音源的一信号，放大一倍率；以及

一低通滤波器，耦接至该放大器，其把放大后的该信号的高频信号滤除。

17、如权利要求16所述的自动侦测并设定多声道的环绕音效系统，其特征是，该倍率界于1.2与1.7之间。

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