TW411723B - A mono-stereo conversion device, an audio reproduction system using such a device and a mono-stereo conversion method - Google Patents

Description

經濟部中央標準局員工消費合作社印- A7 41172$_ϋ 五、發明説明（1 ) 本發明乃關於一裝置含有一輸入供接收一輸入信號，一 輪出以供應一左通道輸出信號，及第二輸出以供應一右通 道輸出信號。 本發明亦關於一音頻再生系統，其包括一音頻信號處理 電路含一左通道輸入，一右通道輸入，一周圍通道輸入， 一左通道輸出及一右通道輸出，左通道及右通道揚聲器分 別耦合至左通道及右通道輸出，此電路包括上述裝置將其 輸入耦合至周圍通道輸入，此電路尚包括本地化裝置，其 第一及第二輸入耦合至裝置第一及第二輸出以供將裝置輸 出之信號在遠離左通道及右通道揚聲器之真正聲源局部化 〇 本發明尚關於一音頻/目視再生系統，包括一音頻再生系 統，一個容納圖像顯示幕及左，右通道揚聲器之盒子。 本發明亦關於一方法用以處理輸入信號成為一左通道及 右通道輸出信號。 目前之音頻設備安排用來再生立體聲信號。但並非所有 信號源都能提供立體聲.信號。例如，某些電視或無線電台 並不廣播立體聲音頻信號。因而引起再生單耳信號與立體 聲時一顯著之可聽到之區別。吾人已知可提供某種單音以 備轉換為立體聲以便提供聽眾一種已經再生立體聲之幻想 。但由此等裝置產生之立體聲相當有限，或引起由於相位 轉移及/或延遲之聲音著色。 本發明之一目的為提供一裝置以再生一單耳信號為一有 改進之立體聲幻想之立體聲信號。 i5714.DOC - 4 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 41172c A7 B7 五、發明説明（2 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明之裝置之特徵為此裝置包括一裝置用以將第一信 號之預定頻率範圍分成許多鄰近之頻率帶，供應頻率帶之 第一選擇至第一輸出，及供應頻率帶之第二選擇至第二輸 出，第一及第二選擇實際上斷開，第一及第二選擇之和涵 蓋預定之頻率範圍= 本發明係根據一項認知，即音樂儀器之頻譜内容僅能出 現在有限之頻帶。不同之音樂儀器可能出現於音頻信號之 不同頻帶中。將音頻信號之頻譜分成許多相鄰之頻帶，並 將不同或頻帶之斷開選擇通過分別左及右輸出，音樂儀器 可將音頻信號屬現在左或右輸出信號中。以此方式，立體 聲幻想可以建立。 本發明之一具體實例之特徵為安排一裝置供交互地供應 連續頻帶至第一及第二輸出。 因此一較為平衡之頻.帶分配可以實施，導致一令人喜悦 之半立體聲形象。 本發明之具體實例之特徵為頻帶之中央頻率實際上是低 相鄰頻帶之中央頻率之二倍。 選擇鄰近頻帶之中央頻率為二因數不同，即可能達成音 樂儀器之適當分隔。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本發明之另一具體實例之特徵為安排一裝置以供應較預 定頻率範圍之下限為低之頻率至第一及第二輸出。 低頻率不易使聲音範圍局部化，因此，不需要將低頻率 分成獨立之頻帶。在一較佳具體實例中，低頻限制為400 Hz。 本發明之另一具體實例之特徵為一裝置安排用以供應較 48714 DOC - 5 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2IOX 297公釐） 41172, Μ濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（3 ) 預定頻率範圍之上限為高之頻率至第一及第二輸出。 與低頻率情況相似，不需要提供高頻之濾波，因為波長 很短而頭部微小之移動將造成聽者之左耳及右耳所聽到之 不同聲音，而由將此等頻率置於左或右通道輸出信號中之 局部輔助亦屬無用。 利用本發明之裝置在再生周圍聲音上非常有益。周圍聲 通常包括前左通道，一前右通道及一後周圍通道。利用本 發明<裝置於一適合作周園聲再生之音頻再生系統轉換單 一後周圍通道為二個立體聲相似之後周圍通道，周圍聲之 幻覺可大幅改進。 本發明以上之目的及特性將由以下較佳具體實例之敘述 及參考所附圖說後更為明顯·· 圖1為本發明之單聲道一立體聲轉換裝置， 圖2為本發明之帶通濾波器之波幅對頻率轉移之曲線， 圖3為本發明裝置之輸入及輸出所得之波幅對頻率轉移 之曲線圖， 圖4為含根據本發明裝置之音頻再生系統第一具體實例 之圖形， 圖5為音頻再生系統之第二具體實例圖形， 圖6為以電視機為例之視-聽再生系統之一具體實例。 在以上圖說中，相同之另件均以同—參考號表之。 在許多國家中，音頻信號均以包括左通道及一右通道信 號疋立體聲信號而廣冑。今天之接收機不㊣無線電及電視 均安排此再生1體聲仏號。但並非所有廣播均為立體聲。 43714.DOC 〇 本纸乐尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（2Ι0Χ297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印取 41172c A7 _____ B7 _ 五、發明説明（4 ) 因此有必要自此等單聲道廣播中得到立體聲信號。通常使 用之裝置包括延遲或相位移轉器以獲得立體聲之幻覺。其 缺點為此等裝置通常使音頻信號彩色化，即某些頻率似乎 較其他頻率強化》 本發明提供一裝置供轉換一單音道信號為—左通道及一 右通道立體聲’該裝置利用不同方法以建立立體聲之幻覺 。以：¾開單聲道彳s號之頻譜為相鄰之頻帶，及由此等頻帶 之二相鄰選擇建立一半立體聲之新信號可以獲得。 圖1顯示本發明之單聲道—立體聲轉換裝置。其包括許 多帶通濾波器110...丨16 ,其輸入耦合至輸入10以接收輸入 信號=帶通濾波器110，130及150之輸出耦合至第一相加 器170，其供應帶通濾波器U0，13〇，及15〇之相加之輸出 信號至第一輸出12以提供左通道輸出信號。帶通濾波器ι2〇 ，M0及160之輸出供應至第二相加器18〇 ’其供應此等帶 通濾波器之相加輸出信號至第二輸出14以提供右通道輸 出k號。τ通JI遽之轉移特性必須加以選擇， 俾畲所有帶通濾波器110，160之輸出信號相加後，所得之 轉移函數將在大部音頻範圍均可顯示一平坦之曲線。 圖2顯示根據本發明之裝置所用之帶通濾波器波幅對頻 率轉移之曲線。H110，H120，H130，H140，H150 及 H160為帶通濾波器no ’ 12〇，13〇 , 14〇，15〇及又⑽ 之波幅對頻率轉移之曲線.最好相鄰帶通濾波器之中央頻 千相差一個因數。意即帶通濾波器丨4〇之中央頻率為帶通 濾波器丨30之中央頻率之二倍，而其又為帶通濾波器12〇 4n714 DOC y 本紙張尺度適用中國國家'^TcNS) A4规格（210>< 297公餐） ' —— Γ請先閲讀背面之>£意事項再填寫本頁) 訂. 經濟部中央標準局員二消費合作社印製 4U72c A7 B7 五、發明説明（5 ) 之一倍。例如’帶通滤波器110之中央頻率為大約150 Hz ’帶通濾波器120之中央頻率則為300 Hz。最好每—帶通 遽波器之帶寬大約為一個八倍寬度。 ’本發明係基於一項認知，即大多數音樂儀器之頻譜内容 均呈現在有限之頻率範圍。意即將頻譜之第一部分送至左 輪出12即可得到一半立體聲形象，該第—部分含有吉他之 頻譜，再將輸入信號頻譜之第二部分送至右輸出14，此第 二部分可包含一低音吉他或其他低頻率樂器。以區分輪入 fs號之頻1晋為相鄭頻率帶，及再分配此等頻率帶在左輸出 及古輸出之間，一立體聲印象即可在左及右輸出12及14 貫現。因此，在左或第一輸出，頻率帶之第一選擇即可呈 現，在右或第二輸出，頻帶之第二選擇可以呈現。此等第 一及第二選擇不應相同，儘管某些頻帶可呈現於二輸出中 °事實上’第一及第二選擇可能是斷開的。但第一及第二 選擇之總和可涵蓋輸入信號之頻率範圍，至少其預定部分 ，由於未使用延遲及額外相位轉移以獲得單聲道—立體聲 轉移’由於此單聲道一立體聲轉換之聲音著色不會發生。 此乃一有益特性。 圖3顯示自本發明裝置之輸入對輸出所得之另一波幅對 頻率轉移之圖形《實線表示自輸入10至第一輸出12所得 之轉移曲線，虚線;^示輪入10至第二輸出1 4之轉移曲線 。在自400 Hz至1 〇 kHz之大約預定頻率範圍中，可以清楚 看出某些頻帶通過第一輸出12，而其他頻帶僅通過第二輸 出14。一曲線之尖峰正好與另一曲線之谷部重合。頻率帶 43714.DOC - 8 · 本紙汝尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) .訂- A7 B7 4!17j8 五：發明説明（6) 分配至第—或第-耠 至第-輸出由交互基礎…第-帶通過 第一輪出等。、μ 通過至第二輸出，第三通帶通過至 低於預八Υ万法，其結構與一杭形遽波器結構相似。 m於預定頻率 選擇，因聽眾非4;°HZ以下之頻率，不需此種 因此，此等低頻==峨_號成分之方向。 等對立轉躲〜思 見在罘—及弗二輸出12及丨4,彼 ' ,㈤無何影響。在預定頻率範圍上限10 kHz 疋頻率，首部之稍微移動可引起信號方 門…y周圍信號而言，上限可能在5_7此 1 圍信號之頻率㈣已被限制在此—上限。 與 U S睪：一部分.’他們可以呈現於二種輸出，因為 幻象之影響不大。意即例中之驗器u〇可以 -:;思皮器貫施’而濾波器16〇為一高通濾波器。圖3中 之’泉3可利用6個二階數位濾波器實施。 示含本發明裝置之音頻再生系統之第—具體實例 广^再生系統迺於用在多通道音頻信號再生，並包各 第輸入~2以接收一左通道輪入信號l , 一個第二輸入％ 以^收一右通道輸入信號R，及第三輸入％以接收第三輪 入L號，例如周圍輸入信號s。三個輸入信號可‘ 預㈣解碼器或周圍聲音解碼mm 22^/ 二則左通，揚聲器240。第二輸入24耦合至前右通道揚ς 态2:>0。第二輸入26耦合至轉換裝置2〇〇之輸入1〇 ’甘 界發明圖1所示之-裝置。裝置之第-輸出12耦合至二： 方左通道揚聲器26。，及第二輸出14耦合至一後方右通：

4S7W DOC 表錄尺麯射賴(mxl^· 請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 -9 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印繁 «172c Λ7 _ B7 五、發明説明（7 ) 揚聲器270 °單聲道轉換器裝置200將單聲道周圍輪入信 號s轉換為一左通道周園信號SL及一右通道周圍信號Sr 。左及右通道周園信號由揚聲器260及270予以再生，該 二揚聲器係安排在聽眾位置LP之後方或緊鄰處。將單聲道 周圍信號S轉換為立體聲周圍信號&及Sr，周圍聲印象於 是得以增加。在此具體實例安排一局部化裝置以局部化信 號SL及SR使遠離揚聲器24〇及25〇。此局部化裝置以额外 之％聲器260及270實施，並安排在玲聽位置之後方。 圖5為音頻再生系統之第二個具體實例圖形。圖$與圖4 不同之處如下： 後揚聲器26〇及270已省略， 局部化裝置210備來供在經由前揚聲器240及250再生時 局部化左及右周圍信號SL及SR於預定之揚聲器角度， 備有一第一相加裝置220以備將左通道輸入信號乙及局 部化之左通道周圍信號SL相加，及供應此和至左通道揚聲 器 240 ， ' 第二相加裝置230以將右通道輸入信號R及局部化之右通 道周圍彳έ號Sr相加，並供應此和供至左通道揚聲器240。

局部裳置包含第一及第二相加裝置220及230，局部化 裝置210及前揚聲器240及250。局部化裳置210係安排在 實際揚聲器位置260及27〇 (圖5)以局部化周圍信號s[及Sr 。此係用輿首部相關之轉移函數達成，該技術係局部化遠 離揚聲器位置之虚源之信號，因此不再加以詳述。其他局 部化裝置亦可使用，如立體聲增強電路，如揭示於Ep-A 43714 DOC - 1 〇 - ^纸乐尺度適用申國Ϊ家標羋（CNS ) A4规格（210X297公釐） " ' "" γ請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 丁-. -5 Α7 Β7 五、發明説明（8 請 閲 讀 背 之 注 意 事 項 再 填 % 本 頁 66Μ61專利中者。通常，利用局部化裝置2ι〇，可僅用前 杨聲器仍可達到一周圍之聲音場。此對4-通道周圍聲音系 統亦適用，其中，周圍聲音之建立係自一前左通道，一前 右通通’一後左周圍通道及一後右周圍通道組成。以3•通 道周園系統言，單聲道一立體聲轉換可提供更多空間或增 之四周政應。利用本發明之裝置200之優點為不致使聲音 彩色化’此點在與局部化裝置21〇共用時更為適合。在此 等具體實例中，並無注意在周園聲系統中前中央通道之可 能存在’因其並非本發明之—部分。 圖6為以電視機為例之視聽再生系統之一具體實例d此 視聽系統包括一箱盒3〇其含一圖像顯示慕40以顯示視頻 影像。螢幕40之左’為左揚聲器240。右通道揚聲器250 安排在螢幕之右。揚聲器240及25 0由一音頻信號再生裝 置（圖5)所控制。以此方式可實現一簡潔之視聽再生系統， 同時可達到改進之四周聲音場。 非常明顯，圖1中之裝置亦可用以在傳統立體聲電視機 或音頻裝置以轉換單聲道信號為立體聲音頻信號。此外， 經濟部中央棹牟局員工消費合作社印製 可利用此裝置與立體聲增強電路共用，例如揭示於EP-A 664661 中者。 同樣明顯的是濾波器可以類比或數位實施。濾波器之級 別可任意選擇，二級濾破器己證明有效操作。濾波器之數 目已可自由決定，並不限制於圖1之6個濾波器。 本發明不僅能用於電視機中，亦彳用於多媒體裝置，電 腦系統之聲卡，行動音頻裝備等。 43714 [ -11 - 本纸乐尺度適用中國國家標隼（CNS ) A4規格（210X297公笼}

Claims (1)

1. J 1 4 SCI ABCD 經濟部中央橾隼局員工消費合作社印繁 、申請專利範圍 -—種單聲道-立體聲轉換裝置，包含一輸入以接收一輸 入信號’一第一輸出以提供一左通道輸出信號及一第 〜輸出提供一右通道輸出信號，其特徵為此裝置包括 將第一信號之預定頻率範固分成許多相鄰之頻帶之裝 置’提供頻帶之第一選擇至第一輸出，及提供頻帶之 第一選擇至第二輸出’第—及第二選擇實質上為斷開 的，第一及第二選擇涵蓋預定之頻率範圍。 2. 如2請專利範圍第1項之装置，其特徵為—裝置供分別 地交互供應連續頻帶至第—及第二輸出。 3. 如申請專利範圍第I或2項之裝置，其特徵為頻帶之中 央頻率實際上為較低數目鄰近頻帶之中央頻率之二倍。 4·如申請專利範圍第1項之裝置，其特徵為備有一裝置以 提供低於第一及第二輸出之預定頻率範圍之下限之頻率。 〕.加申請專利範圍第4項之裝置，其特徵為下限約為4〇〇 Hz = 6 -迎申請專利範圍第丨項之裝置，其特徵為備有一裝置以 供應高於第一及第二輸出之預定頻範之上限之頻率。 7. 如申請專利範圍第6項之裝置，其特徵為上限約為1〇 kHz。 8. —種晋頻再生裝置’包括一音頻信號處理電路’其中 包含一左通道輸入，一右通道輸入’一四周通道輸入 ’一左通道輸出及一右通道輸出，左通道及右通道揚 聲器耦合至左通道及右通道’此電路包括申請專利範 圍第1’ 2’ 3，4，5，6，或7項之裝置，具有一 i3714.0CC -12- 本纸張尺度ίϊ用ί國國家榇準（CNS )六顿潘（210X297公釐）~" (請先閏讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 41172申請專利範圍· C. Α8 Β8 CS D8 輸入耦合至四周诵褚 置，、道輸入’該電路更包含有局部化装 弘^/、，、 及第二輸入耦合至裝置之第一及第二 輸出以在位於遠醢〃 弟及弟 局胃、Γ 运及右通道揚聲器之實際聲源 -β化裝置I輸出信號。 立種R頻/視聽再生系統，包括中請專利範園第8喷之 11視聽再生系統，―箱盒中安裝有圖像顯示勞幕及 左通道及右通道揚聲器。 二種用以處理一輸入信號為一左通道及一右通道輸出 L號之方法，其特徵為該方法含下列步騾： 將輸入信號之預定頻率範圍分為許多鄰近之頻帶， 供應頻帶之第一選擇以形成左通道輸出信號， 供應頻帶之第二選擇以形成右通道輸出信號， 第一及第二選擇實質上為斷開的，第一及第二選擇之 和涵蓋預定頻率範圍。 (_先閏讀背面之注意事項再填寫本頁j -η° 經濟部中央標準局員Η消費合作社印製 437U.DOC -13 本紙汝尺度朝中家標CNS)〜驗（2ωχ297公董