CN1857027A - 指向性扬声器控制*** - Google Patents

指向性扬声器控制*** Download PDF

Info

Publication number
CN1857027A
CN1857027A CNA2004800274665A CN200480027466A CN1857027A CN 1857027 A CN1857027 A CN 1857027A CN A2004800274665 A CNA2004800274665 A CN A2004800274665A CN 200480027466 A CN200480027466 A CN 200480027466A CN 1857027 A CN1857027 A CN 1857027A
Authority
CN
China
Prior art keywords
sound
directional loudspeaker
directional
listening
loudspeaker
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CNA2004800274665A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1857027B (zh
Inventor
小长井裕介
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yamaha Corp
Original Assignee
Yamaha Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yamaha Corp filed Critical Yamaha Corp
Publication of CN1857027A publication Critical patent/CN1857027A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1857027B publication Critical patent/CN1857027B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R3/00—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R3/12—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones for distributing signals to two or more loudspeakers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R1/20—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics
    • H04R1/32—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired directional characteristic only
    • H04R1/40—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired directional characteristic only by combining a number of identical transducers
    • H04R1/403—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired directional characteristic only by combining a number of identical transducers loud-speakers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2203/00—Details of circuits for transducers, loudspeakers or microphones covered by H04R3/00 but not provided for in any of its subgroups
    • H04R2203/12—Beamforming aspects for stereophonic sound reproduction with loudspeaker arrays
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2430/00—Signal processing covered by H04R, not provided for in its groups
    • H04R2430/20—Processing of the output signals of the acoustic transducers of an array for obtaining a desired directivity characteristic
    • H04R2430/25—Array processing for suppression of unwanted side-lobes in directivity characteristics, e.g. a blocking matrix
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04S—STEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S3/00—Systems employing more than two channels, e.g. quadraphonic

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Otolaryngology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Stereophonic System (AREA)
  • Circuit For Audible Band Transducer (AREA)
  • Obtaining Desirable Characteristics In Audible-Bandwidth Transducers (AREA)

Abstract

本发明公开一种适用于音频环绕***的指向性扬声器控制***，该指向性扬声器控制***通过校正指向性扬声器的指向性来实现良好的声音定位。在所述音频环绕***中，期望的声音在墙面或声音反射板上被反射，从而产生虚拟扬声器。在所述指向性扬声器控制***中，第一指向性扬声器向墙面或声音反射板发射第一声音使得反射的声音到达指定的收听位置，第二指向性扬声器向收听位置发射第二声音，所述第二声音相对于直接到达收听位置的第一声音的音频成分变得具有相反的相位。因此，可以使从第一指向性扬声器直接发射到收听位置的音频成分(特别是低频成分)充分地衰减。从而，可以实现良好的声音定位。

Description

指向性扬声器控制***
技术领域
本发明涉及指向性扬声器控制***，其中从诸如阵列扬声器之类的指向性扬声器发射的声音在墙面或声音反射板上被反射，从而产生虚拟扬声器。
背景技术
近来，已经发布了多种音频源并将其投放到公开市场中。例如，DVD(数字多功能盘)存储5.1声道的多声道音频信号。用来再现音频源的数字环绕***已经逐渐普及到普通家庭。图14是示出了在数字环绕***中扬声器布局实例的平面图，其中参考标号Zone表示用来执行音频环绕回放的收听房间；参考标号U表示收听位置；参考标号SP-L表示用来再现主左信号L的扬声器；参考标号SP-R表示用来再现主右信号R的扬声器；参考标号SP-SL表示用来再现左后信号SL的扬声器；参考标号SP-SR表示用来再现右后信号SR的扬声器；参考标号SP-SW表示用来再现超重低音信号(低频信号)LFE的超重低音扬声器(sub-woofer)；参考符号MON表示如电视接收机之类的视频装置。
图14中的数字环绕***可以有效地产生各种音场。由于多个扬声器被分散排列在收听房间Zone中，该数字环绕***的缺点在于：为了将环绕后扬声器SP-SL和SP-SR布置在收听位置U的后方，就必须增加各扬声器之间的电线长度，并且后扬声器SP-SL和SP-SR的布置会受到收听房间Zone的形状以及家具布局的限制。
为了解决上述缺点，用具有灵敏指向性的指向性扬声器形成后扬声器，并且将其布置在收听位置的前方，而将声音反射板布置在收听位置的后方。这里提供一种音频环绕***，其中从指向性扬声器发射的环绕声道声音在声音反射板上被反射，从而展示出与将后扬声器布置在收听位置后方所实现的效果相似的效果。例如，这在公开号为H06-178379的日本未审查专利申请中被公开。图15是示出在该日本未审查专利申请公开文献中已公开的音频环绕***中的扬声器布局实例的平面图，其中参考标号B-L和B-R表示声音反射板。
使用下述方法是可能的：即，如图16所示，将位于收听房间后方的墙面用作声音反射板的方法。例如，在公开号为H03-159500的日本未审查专利申请中公开的三维立体声音频回放方法中，阵列扬声器被用来在空间中产生虚拟声源。通过使用这种技术，可以在收听位置的后方产生虚拟扬声器。
如上所述，可以通过在收听位置后方布置声音反射板，或者通过使用收听房间的墙面作为声音反射板来在收听位置后方产生虚拟扬声器。然而，这种方法可能会在很大程度上受到从布置在收听位置前方的指向性扬声器直接发射的声音的影响。因此，其具有的问题是：无法实现与将后扬声器布置在收听位置后方所实现的声音定位相类似的声音定位。这是因为：人耳的形状更易捕捉到来自前方的声音，并且由于没有经过墙壁干涉而直接到达收听者的声音的传输距离比从指向性扬声器发射的经由墙壁反射的声音的传输距离短，直接声音会首先到达收听者的耳朵，所以可能出现哈斯效应(Haas effect)。
为解决上述问题而作出本发明。因此，本发明的目的之一是提供一种适合于音频环绕***的指向性扬声器控制***，在该音频环绕***中，从指向性扬声器发射的声音在墙面或声音反射板上被反射，从而产生虚拟扬声器，其中通过校正指向性扬声器的指向性来实现良好的声音定位。
发明内容
本发明提供一种指向性扬声器控制***，其中从具有灵敏指向性的指向性扬声器发射的声音在墙面或声音反射板上被反射，从而产生虚拟扬声器。所述指向性扬声器控制***包括用来向墙面或声音反射板发射第一声音的第一指向性扬声器，以及用来发射第二声音的第二指向性扬声器，与直接到达收听位置的第一声音的音频成分的相位相比，所述第二声音在收听位置变得具有相反的相位，其中根据所述第二声音来校正所述第一指向性扬声器的指向性。
例如，诸如阵列扬声器之类具有高指向性的第一指向性扬声器被布置在指定位置，并且其发射出的声音指向位于与所述第一指向性扬声器的位置不同的位置上的墙面或声音反射板，并在该墙面或声音反射板上被反射，因此实现好像在反射位置上存在扬声器这样的声音定位。从第一指向性扬声器发射的第一声音包含直接到达收听位置的声音成分。因此，会出现一种现象：其中，将要定位在墙面或声音反射板的指定位置上的声音映象被定位在了靠近第一指向性扬声器的地方。由于难以增加墙面或声音反射板反射的声音的能量，所以使用从第二指向性扬声器发射的第二声音来使从第一指向性扬声器直接到达收听位置的音频成分衰减。
在本发明的指向性扬声器控制***的构成的一个具体实例中，如上所述，将单个阵列扬声器装置分为第一指向性扬声器和第二指向性扬声器。
该第二指向性扬声器只发射声音的低频成分来作为第二声音。
在本发明中，使用从第二指向性扬声器发射的第二声音来使从第一指向性扬声器发射并直接到达收听位置的第一声音的音频成分衰减。因此，与从第一指向性扬声器直接到达收听者的音频成分相比，通过在墙面或声音反射板上反射第一声音并且随后使其到达收听者而产生的反射声音能够被增强。所以能够实现类似于通过在收听者后方布置扬声器所实现的良好的声音定位。另外，该第一指向性扬声器和该第二指向性扬声器可以产生虚拟后扬声器。这就消除了在收听位置后方布置后扬声器的必要性。因此，能够减小扬声器之间的布线距离。
用单个阵列扬声器来实现第一指向性扬声器和第二指向性扬声器这二者。因此，即使当使用另一阵列扬声器来执行用反相位消声，也能够防止收听者在听觉上感到不舒适。
而且，被第二指向性扬声器进行衰减控制的声音限于低频声音。因此，能够有效地使从第一指向性扬声器发射并直接到达收听位置的第一声音的音频成分衰减；并且能够避免如下问题，即，在收听位置将要衰减的音频成分的水平意外地增加。
附图说明
图1是示出根据本发明第一实施例的指向性扬声器控制***构成的框图；
图2是示出图1所示的第一和第二指向性扬声器内部构成的框图；
图3是示出根据本发明第二实施例的指向性扬声器控制***构成的框图；
图4是示出第二实施例中第一和第二指向性扬声器内部构成的框图；
图5是用来说明第二实施例的指向性扬声器的指向性控制方法的示图；
图6是示出第二实施例的第一指向性扬声器指向性的声压分布曲线图；
图7是示出从第二实施例的第一指向性扬声器在前方发射的声音的指向性的声压分布曲线图；
图8是在第二实施例中当用从第二指向性扬声器发射的声音使从第一指向性扬声器发射的声音衰减时所实现的声压分布曲线图；
图9是示出根据本发明第三实施例的指向性扬声器控制***构成的框图；
图10是示出第三实施例中两个指向性扬声器内部构成的框图；
图11是示出在第四实施例中第一指向性扬声器在前方发射的声音指向性的声压分布曲线图；
图12是在第四实施例中当用从第二指向性扬声器发射的声音使从第一指向性扬声器发射的声音衰减时所实现的声压分布曲线图；
图13是示出根据本发明第五实施例的指向性扬声器控制***中第一和第二指向性扬声器内部构成的框图；
图14是示出数字环绕***中扬声器布局实例的平面图；
图15是示出音频环绕***中扬声器布局实例的平面图，在该音频环绕***中后扬声器被布置在收听位置前方；以及
图16是示出音频环绕***中扬声器布局实例的平面图，在该音频环绕***中位于收听位置后方的墙壁用作声音反射板。
具体实施方式
下面参考附图通过举例来详细说明本发明的优选实施例。
【第一实施例】
图1是示出根据本发明第一实施例的指向性扬声器控制***(即环绕***)构成的框图。图1仅示出了关于环绕声道(即左后信号SL或右后信号SR)的构成，并未示出关于主声道(即主左信号L或主右信号R)的构成。
根据本发明第一实施例的指向性扬声器控制***包括：用来向收听房间的墙面或声音反射板3发射第一声音S1的第一指向性扬声器1，以及用来发射第二声音S2的第二指向性扬声器2，所述第二声音S2的相位与第一声音S1中的直接到达收听位置U的音频成分S1a的相位相反。
图2是示出指向性扬声器1和2内部构成的框图。该第一指向性扬声器1包括：延迟电路104，用来将输入的环绕声道音频信号(即左后信号SL或右后信号SR)延迟指定的延迟时间T1；增益调整电路101，用来将延迟电路104的输出信号的增益调整到期望水平(level)；放大器102，用来放大增益调整电路101的输出信号；以及由放大器102的输出来驱动的扬声器103。
第二指向性扬声器2包括：反转电路201，用来将环绕声道音频信号的相位反转；延迟电路202，用来调节付与反转电路201的输出信号的延迟时间，以使得从指向性扬声器1直接到达收听位置U的第一声音S1的音频成分S1a被指向性扬声器2发射的第二声音S2抵消；增益调整电路203，用来调整延迟电路202的输出信号的增益，以使得音频成分S1a被第二声音S2抵消；放大器204，用来放大增益调整电路203的输出信号；以及由放大器204的输出而驱动的扬声器205。
下面详细说明本实施例的指向性扬声器控制***的操作。
在指向性扬声器1中，延迟电路104将环绕声道音频信号延迟指定的延迟时间T1；增益调整电路101调整延迟电路104的输出信号的增益；并且放大器102放大增益调整电路101的输出信号从而驱动扬声器103。扬声器103发射相当于具有灵敏指向性的声束的声音S1，该声音在墙面或声音反射板3上被反射，从而使得反射声音Sk到达收听位置U。因此，墙面或声音反射板3的功能为虚拟后扬声器。严格来说，扬声器103输出的声音不会形成声束。因此，与声音S1的主音频成分的声压相比，各自具有低的声压的音频成分S1a、S1b、S1c会以与声音S1的发射方向不同的各个方向发射。在这些音频成分中，用从指向性扬声器2发射的声音S2来使直接发射到收听位置U的音频成分S1a衰减。
指向性扬声器2的反转电路201将环绕声道音频信号的极性反转，从而实现指向性扬声器1中音频信号的相反相位。反转电路201的输出信号通过延迟电路202和增益调整电路203被提供给放大器204，并在其中被放大。由放大器204的输出信号来驱动扬声器205，从而发射声音S2。预先调整延迟电路202的延迟时间和增益调整电路203的增益，从而通过从指向性扬声器2直接发射到收听位置U的声音S2来抵消从指向性扬声器1直接到达收听位置的音频成分S1a。
从指向性扬声器1的扬声器103发射的音频成分S1a以延迟时间LNA/V到达收听位置U，其中LNA表示从扬声器103到收听位置U的距离，V表示声速。类似地，从指向性扬声器2的扬声器205发射的声音S2以延迟时间LNB/V到达收听位置U，其中LNB表示从扬声器205到收听位置U的距离。因此，音频成分S1a从扬声器103到达收听位置U的到达时间与声音S2从扬声器205到达收听位置U的到达时间之间存在时间差(LNA-LNB)/V。即，其相位在指向性扬声器2中被反转的音频信号被延迟了(LNA-LNB)/V+T1，从而在收听位置U音频成分S1a与声音S2具有相互反相的相位。结果，能够使音频成分S1a衰减。如上所述，预先调整延迟电路202的延迟时间，以补偿距离LNA与LNB之间的差值，这样使得从指向性扬声器2发射的声音S2在收听位置U变为具有期望的相位。
仅着眼于相位而给处以上说明。还可以根据指向性扬声器1的指向性和距离LNA来计算在收听位置U处音频成分S1a的声压。类似地，可以计算在收听位置U处声音S2的声压。根据计算结果通过调整增益调整电路203的增益，可以控制音频成分S1a的衰减值。因此，可以控制音频成分S1a，以使其在收听位置U处具有期望的声压。
如上所述，本实施例可以通过使用从指向性扬声器2发射的声音S2来使从指向性扬声器1直接到达收听者的音频成分S1a衰减。即，与从指向性扬声器1直接到达收听者的音频成分S1a相比，可以相对地增大被墙面或声音反射板3反射后到达收听者的声音Sk。因此，可以实现类似于通过在收听者后方布置后扬声器所实现的声音定位。
【第二实施例】
下面将说明本发明的第二实施例。图3是示出第二实施例的指向性扬声器控制***构成的框图。第二实施例的特征在于：使用阵列扬声器分别作为第一指向性扬声器11和第二指向性扬声器12。图4是示出指向性扬声器11和12内部构成的框图。
第一指向性扬声器11包括：延迟电路111，用来将与要被实现的指向性(即声束的焦点位置)对应的延迟时间付与输入环绕声道音频信号；多个增益调整电路112(112-1到112-n)，用来将延迟电路111的输出信号的增益调整到期望的增益；多个放大器113(113-1到113-n)，用来放大增益调整电路112的输出信号；以及由放大器113驱动的多个扬声器114(114-1到114-n)。
第二指向性扬声器12包括：反转电路211，用来将环绕声道音频信号的相位反转；延迟电路212，用来将延迟时间付与反转电路211的输出信号，从而实现从指向性扬声器12朝向收听位置U发射第二声音S2这样的指向性，并且从而利用第二声音S2来抵消从第一指向性扬声器11直接发射到收听位置U的第一声音的音频成分S1a；多个增益调整电路213(213-1到213-m)，用来调整延迟电路212的输出信号的增益，以使得音频成分S1a被第二声音S2抵消；多个放大器214(214-1到214-m)，用来放大增益调整电路213的输出信号；以及由放大器214驱动的多个扬声器215(215-1到215-m)。在以上说明中，第一指向性扬声器11以二维方式排列数量为n(其中，n为大于等于2的整数)的多个扬声器114，第二指向性扬声器12以二维方式排列数量为m(其中，m为大于等于2的整数)的多个扬声器215，并且n＝m或n≠m。
下面详细说明第二实施例的指向性扬声器控制***的操作。第一指向性扬声器11执行指向性控制，使得从扬声器114发射的声音指向指定墙面或声音反射板3。下面参考图5说明第一指向性扬声器11的指向性控制。这里，参考符号Z表示与墙面或声音反射板3上的位置P相距距离D的一段圆弧；并且由虚线圆表示的虚拟扬声器115(115-1到115-n)被布置在连接位置P与第一指向性扬声器11的扬声器114(114-1到114-n)的线段延长线与圆弧Z相交的交点上。由于位置P与虚拟扬声器115之间存在相等的距离D，所以从虚拟扬声器115发射的声音同时到达位置P。
为了使第一指向性扬声器11的扬声器114-i(其中，i＝1，2，...，n)发射的所有声音同时到达位置P，需要将延迟时间LAi/V付与该扬声器114-i的输入信号，该延迟时间LAi/V与每个扬声器114-i到它们相应的虚拟扬声器115-i之间的距离LAi相对应。根据以上阵列扬声器的操作原理，第一指向性扬声器11的延迟电路111将与各个扬声器114-i对应的延迟时间LAi/V付与输入环绕声道音频信号，从而输出n个延迟的音频信号。
增益调整电路112-i调整延迟电路111的输出信号的增益；并且放大器113-i放大增益调整电路112-i的输出信号，从而驱动扬声器114-i。
如上所述，通过调整付与每个扬声器114-i的音频信号的延迟时间，可以控制从第一指向性扬声器11发射的声音的指向性。因此可以使得从扬声器114-i发射的声音在空间中的单个点(即焦点)上具有相同的相位。从指向性扬声器11发射的第一声音S1在墙面或声音反射板3上被反射，使得反射声音Sk到达收听位置U。
图6是示出由第一指向性扬声器11实现的指向性的一个实例的声压分布曲线图。图6示出了相对于X-Y平面产生单一频率声音(如1kHz)的情况下测得的声压水平的等高线，并且示出了当多个扬声器114被布置在X轴上0cm处时声压水平的变化。通过使用阵列扬声器作为第一指向性扬声器11，可以实现图6中箭头方向上的强指向性(即声束)。正如对第一实施例的说明，这里示出了在声束方向以外的其他方向上发生的某些声压。
本实施例通过使用从第二指向性扬声器12发射的声音S2(S2-1到S2-n)，来使在与声束方向不同的方向上分散的音频成分中直接朝向收听者发射的音频成分S1a(S1a-1到S1a-n)衰减。
如第一实施例，第二指向性扬声器12的反转电路211将前述环绕声道音频信号的相位反转。
预先调整延迟电路212的延迟时间，从而使得第二指向性扬声器12发射的声音S2指向收听位置U，并且使得从第一指向性扬声器11直接发射到收听位置U的音频成分S1a被声音S2抵消。
为了简化计算，指向性扬声器11和指向性扬声器12都包含相同数量的扬声器(在此，n＝m)，其中通过使用从第二指向性扬声器12的一个扬声器215-i发射的音频成分S2-i，使从第一指向性扬声器11的一个扬声器114-i发射到收听位置U的音频成分S1a-i衰减。为了方便起见，不将本实施例设计成在第二指向性扬声器12中执行精确的指向性控制。
至于从第一指向性扬声器11的扬声器114-i到收听位置U的距离LNAi和从第二指向性扬声器12的扬声器215-i到收听位置U的距离LNBi，为了补偿这两个距离之间的差值，如第一实施例，需要将延迟时间(LNAi-LNBi)/V付与扬声器215-i的输入信号。由于延迟电路111向扬声器114-i输出的声音付与了延迟时间LAi/V，所以需要向扬声器215-i输出的声音付与延迟时间LAi/V。
因此，第二指向性扬声器12的延迟电路212向反转电路211的输出信号付与由{(LNAi-LNBi)+LAi}/V定义的延迟时间，从而产生m个延迟信号。
预先调整增益调整电路213-i的增益，以使得从扬声器114-i直接到达收听位置U的音频成分S1a-i被从扬声器215-i向收听位置U发射的音频成分S2-i抵消。如第一实施例中说明的，可以计算音频成分S1a-i和S2-i在收听位置U处的声压。因此，根据计算结果，可以调整增益调整电路213-i的增益。
第二指向性扬声器12的放大器214-i放大增益调整电路213-i的输出信号，从而驱动扬声器215-i。
如上所述，第二实施例可以展示出类似于第一实施例的效果。通常，使用相反相位消声可能会引起收听者感到不舒适。然而，当阵列扬声器被用作指向性扬声器11和12时，它们可以形成这样的声场：其中，各种相位的声音可相互混杂。因此，即使当使用相反相位来执行消声时，也可提供一种不会使收听者感到不舒适的效果。
图7和图8示出了根据本实施例执行指向性校正时得到的声压分布曲线图。图7和图8是这样的曲线图：即，它们各自示出了相对于X-Y平面产生单一频率声音(如500Hz)的情况下测得的声压水平的等高线，其中收听位置是在X轴上0cm和Y轴上300-400cm处。具体地，图7示出了当从第一指向性扬声器11向其前方发射声音时所测得的声压分布；图8示出了当从第二指向性扬声器12发射的相反相位的声音使从指向性扬声器11发射的声音衰减时所测得的声压分布。图8示出了在收听位置处声压能量的减小。
【第三实施例】
下面将说明本发明的第三实施例。前述第一和第二实施例的每个声道都需要两个指向性扬声器。因此，对于双声道环绕***总共需要4个指向性扬声器。相反，第三实施例提供一种用两个指向性扬声器来实现双声道环绕***的实用实例。图9是示出根据第三实施例用指向性扬声器21和22构成的指向性扬声器控制***的框图。在图9中，参考标号3-L表示作为L-声道虚拟后扬声器的墙面或声音反射板；以及参考标号3-R表示作为R-声道虚拟后扬声器的墙面或声音反射板。
指向性扬声器21的功能是用作第一指向性扬声器，其用来基于左后信号SL向墙面或声音反射板3-L发射声音S1-L；并且其功能也是用作第二指向性扬声器，用来通过使用声音S2-R来抵消从指向性扬声器22直接到达收听者的声音S1a-R。指向性扬声器22的功能是用作第一指向性扬声器，用来向墙面或声音反射板3-R发射基于右后信号SR的声音S1-R，并且其功能也是用作第二指向性扬声器，用来通过使用声音S2-L来抵消从指向性扬声器21直接到达收听者的声音S1a-L。
图10是示出指向性扬声器21和22内部构成的框图。在本实施例中，指向性扬声器21和22是用阵列扬声器构成的。
指向性扬声器21包括：延迟电路121，用来将与要实现的指向性对应的延迟时间付与输入左后信号SL；多个增益调整电路122(122-1到122-n)，用来将延迟电路121的输出信号的增益调整到指定值；反转电路123，用来将输入右后信号SR的相位反转；延迟电路124，用来将延迟时间付与反转电路123的输出信号，从而使得指向性扬声器21发射的声音S2-R指向收听位置U，并且使得用声音S2-R来抵消从指向性扬声器22向收听位置U直接发射的声音S1a-R；多个增益调整电路125(125-1到125-n)，用来调整延迟电路124的输出信号的增益，以使得声音S1a-R被声音S2-R抵消；多个加法器126(126-1到126-n)，用来将增益调整电路122的输出信号和增益调整电路125的输出信号加到一起；多个放大器127(127-1到127-n)，用来放大加法器126的输出信号；以及由放大器127的输出来驱动的多个扬声器128(128-1到128-n)。
指向性扬声器22包括：延迟电路221，用来将与要实现的指向性对应的延迟时间付与输入右后信号SR；多个增益调整电路222(222-1到222-n)，用来将延迟电路221的输出信号的增益调整到期望值；反转电路223，用来将输入左后信号SL的相位反转；延迟电路224，用来将延迟时间付与反转电路223的输出信号，从而使得指向性扬声器22发射的声音S2-L指向收听位置U，并且使得用声音S2-L来抵消从指向性扬声器21直接向收听位置U发射的声音S1a-L；多个增益调整电路225(225-1到225-n)，用来调整延迟电路224的输出信号的增益，以使得声音S1a-L被声音S2-L抵消；多个加法器226(226-1到226-n)，用来将增益调整电路222的输出信号和增益调整电路225的输出信号加到一起；多个放大器227(227-1到227-n)，用来放大加法器226的输出信号；以及由放大器227的输出来驱动的多个扬声器228(228-1到228-n)。
延迟电路121和增益调整电路122的操作用来对左后信号SL执行延迟和增益调整，延迟电路221和增益调整电路222的操作用来对右后信号SR执行延迟和增益调整，这些操作类似于前述在第二实施例中使用的延迟电路111和增益调整电路112的操作。
另外，反转电路123、延迟电路124和增益调整电路125的操作用来对右后信号SR执行相位反转以及其后执行延迟和增益调整，反转电路223、延迟电路224和增益调整电路225的操作用来对左后信号SL执行相位反转以及其后执行延迟和增益调整，这些操作类似于前述在第二实施例中使用的反转电路211、延迟电路212和增益调整电路213的操作。
预先调整付与右后信号SR的延迟电路124的延迟时间，该右后信号SR其相位被反转并被提供给扬声器128-i(其中i＝1，2，...，n)，从而使得从扬声器128-i发射的声音S2-R指向收听位置U，并且使得从指向性扬声器22的扬声器228-i直接向收听位置U发射的声音S1a-R被声音S2-R抵消。
类似地，预先调整付与左后信号SL的延迟电路224的延迟时间，该左后信号SL其相位被反转并被提供给扬声器228-i(其中，i＝1，2，...，n)，从而使得从扬声器228-i发射的声音S2-L指向收听位置U，并且使得从指向性扬声器21的扬声器128-i直接向收听位置U发射的声音S1a-L被声音S2-L抵消。顺便提到，对延迟电路124和224的延迟时间的调整方法已经在前面结合第二实施例做出说明。
接下来，加法器126-i将增益调整电路122-i的输出信号(对应于左后信号SL)和增益调整电路125-i的输出信号(对应于其相位被反转的右后信号SR)加到一起。类似地，加法器226-i将增益调整电路222-i的输出信号(对应于右后信号SR)和增益调整电路225-i的输出信号(对应于其相位被反转的左后信号SL)加到一起。
放大器127-i将加法器126-i的输出信号放大，从而驱动扬声器128-i。类似地，放大器227-i将加法器226-i的输出信号放大从而驱动扬声器228-i。
如上所述，对于双声道环绕***，可以获得类似于第二实施例的效果。这是因为阵列扬声器可以同时发射具有不同指向性的两个或多个声音。通过使用这种阵列扬声器，可以实现使用两个指向性扬声器的双声道环绕***。
【第四实施例】
第三实施例的指向性扬声器控制***是用两个独立的指向性扬声器21和22构成的。作为替代，也可通过分割单个阵列扬声器来实现指向性扬声器21和22。图11和图12示出了通过如上所述分割单个阵列扬声器所得到的指向性校正结果。图11和图12示出了相对于X-Y平面产生单一频率声音(如500Hz)的情况下测得的声压水平的等高线，其中收听位置是在X轴上0cm和Y轴上300-400cm处。具体地，图11示出了当与阵列扬声器的一部分相对应的指向性扬声器21向其前方发射声音时所得到的声压分布。图12示出了当与该阵列扬声器的另一部分相对应的指向性扬声器22发射的相反相位的声音使指向性扬声器21发射的声音衰减时所得到的声压分布。如上所述，通过分割单个阵列扬声器，可以彼此靠近地布置指向性扬声器21和22。因此，可以在X轴上靠近0cm的位置增加衰减效果。
【第五实施例】
在前述用反转相位执行消声的第一到第四实施例中，主音频的频带为1kHz的波长例如可被设为大约30cm。因此，可控空间会变得非常小。即，对于频率为1kHz的音频，受控位置偏移15cm就能够使相位反转。这就可能引起要被衰减的声音反而被放大的现象。
就其本性而言，对于高频声音，指向性扬声器可以容易地实现指向性和产生良好的声束；但是对于低频声音，它们则难以使容易倾向于发散的指向性变窄。为此，从第一指向性扬声器发射的高频声束没有被太多地减弱并到达了墙面或声音反射板，而直接到达收听者的声音则具有较低能量。因此，对于更高的频率，可以实现良好的后方声音定位。相反，低频声音在声压分布中可能发散，从而不会得到声束。这就减弱了到达墙面或声音反射板的声音能量，增加了直接到达收听者的声音能量。即，对于中频声音和低频声音能够发生前方声音定位的可能性大。因此，把受到第二指向性扬声器所进行的衰减控制的声音限制在低频声音是有效的。
图13是示出结合在根据本发明第五实施例的指向性扬声器控制***中的指向性扬声器1和2的内部构成的框图，其中与图2所示一致的部分用相同的参考标号表示。在图13所示的第五实施例中，在第二指向性扬声器2中加入低通滤波器206，该低通滤波器206只滤过频率在几百赫兹或更低的低频音频信号。对于该低通滤波器206，不会引起相位旋转是必要的。因此，使用数字FIR(有限脉冲响应)滤波器。
由于受到第二指向性扬声器2所进行的衰减控制的声音被限制为低频声音，所以本实施例可有效地使从第一指向性扬声器1直接向收听位置发射的声音衰减。另外，可以避免如下问题，其中，在收听位置要被衰减的声音(主要是高频声音)意外地增加。
顺便提到，当把前述第五实施例的构成用于第二实施例时，需要在图4所示的指向性扬声器12中的延迟电路212之前的位置(如在反转电路211和延迟电路212之间的位置)另外提供低通滤波器。当被用于第三和第四实施例时，需要在指向性扬声器21或22中的延迟电路124或224之前的位置(如在反转电路123或223与延迟电路124或224之间的位置)另外提供低通滤波器。
如到此所指出的，本发明不必局限于前述实施例。因此，在本发明范围内的变更和改变都可被本发明所包含。

Claims (4)

1.一种适用于音频环绕***的指向性扬声器控制***，在该音频环绕***中，从具有灵敏指向性的指向性扬声器发射出的声音在墙面或声音反射板上被反射，从而产生虚拟扬声器，所述指向性扬声器控制***包括：
第一指向性扬声器，用于向墙面或声音反射板发射第一声音；以及
第二指向性扬声器，用于发射第二声音，相对于第一声音中直接到达预定收听位置的音频成分，该第二声音在预定收听位置变成具有相反的相位，
其中，利用第二声音来校正第一指向性扬声器的指向性。
2.根据权利要求1所述的指向性扬声器控制***，其中，用阵列扬声器来构成第一指向性扬声器和第二指向性扬声器。
3.根据权利要求1所述的指向性扬声器控制***，其中，通过分割单个阵列扬声器来实现第一指向性扬声器和第二指向性扬声器。
4.根据权利要求1所述的指向性扬声器控制***，其中，第二指向性扬声器仅发射低频声音作为第二声音。
CN2004800274665A 2003-09-25 2004-09-24 指向性扬声器控制*** Expired - Fee Related CN1857027B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP332984/2003 2003-09-25
JP2003332984A JP4114584B2 (ja) 2003-09-25 2003-09-25 指向性スピーカ制御システム
PCT/JP2004/014437 WO2005032207A1 (ja) 2003-09-25 2004-09-24 指向性スピーカー制御システム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1857027A true CN1857027A (zh) 2006-11-01
CN1857027B CN1857027B (zh) 2012-02-08

Family

ID=34385973

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2004800274665A Expired - Fee Related CN1857027B (zh) 2003-09-25 2004-09-24 指向性扬声器控制***

Country Status (5)

Country Link
US (1) US7529376B2 (zh)
EP (1) EP1670282B1 (zh)
JP (1) JP4114584B2 (zh)
CN (1) CN1857027B (zh)
WO (1) WO2005032207A1 (zh)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102006544A (zh) * 2010-11-16 2011-04-06 哈尔滨工业大学 长空间内强指向性声源***的实现方法
CN102469402A (zh) * 2010-11-09 2012-05-23 康佳集团股份有限公司 音频***
CN107454511A (zh) * 2012-08-31 2017-12-08 杜比实验室特许公司 用于使声音从观看屏幕或显示表面反射的扬声器
CN108141687A (zh) * 2015-08-21 2018-06-08 Dts（英属维尔京群岛）有限公司 用于泄漏消除的多扬声器方法和装置
CN110446154A (zh) * 2018-05-02 2019-11-12 通用汽车环球科技运作有限责任公司 用于听觉引导和信令的***和应用
CN110972029A (zh) * 2019-11-25 2020-04-07 Oppo广东移动通信有限公司 定向发声装置、方法及电子设备
CN111164990A (zh) * 2017-09-29 2020-05-15 诺基亚技术有限公司 基于级别的音频对象交互
US11044570B2 (en) 2017-03-20 2021-06-22 Nokia Technologies Oy Overlapping audio-object interactions
US11074036B2 (en) 2017-05-05 2021-07-27 Nokia Technologies Oy Metadata-free audio-object interactions
US11096004B2 (en) 2017-01-23 2021-08-17 Nokia Technologies Oy Spatial audio rendering point extension

Families Citing this family (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007096390A (ja) * 2005-09-27 2007-04-12 Yamaha Corp スピーカシステムおよびスピーカ装置
JP2007124129A (ja) 2005-10-26 2007-05-17 Sony Corp 音響再生装置および音響再生方法
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
JP2007282191A (ja) * 2006-03-14 2007-10-25 Seiko Epson Corp 案内装置及びその制御方法
US8180067B2 (en) * 2006-04-28 2012-05-15 Harman International Industries, Incorporated System for selectively extracting components of an audio input signal
US7995778B2 (en) 2006-08-04 2011-08-09 Bose Corporation Acoustic transducer array signal processing
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
KR101297300B1 (ko) * 2007-01-31 2013-08-16 삼성전자주식회사 스피커 어레이를 이용한 프론트 서라운드 재생 시스템 및그 신호 재생 방법
US20090156249A1 (en) * 2007-12-12 2009-06-18 John Ruckart Devices and computer readable media for use with devices having audio output within a spatially controlled output beam
EP2081403B1 (en) * 2008-01-17 2014-08-13 VLSI Solution Oy Method and device for detecting a displacement and movement of a sound producing unit of a woofer
TWI369142B (en) * 2008-01-22 2012-07-21 Asustek Comp Inc Audio system and a method for detecting and adjusting a sound field thereof
CN103124375B (zh) * 2008-02-25 2016-12-21 Tivo有限公司 可堆叠通信***
WO2009113147A1 (ja) * 2008-03-10 2009-09-17 パイオニア株式会社 信号処理装置及び信号処理方法
GB0821999D0 (en) * 2008-12-02 2009-01-07 Pss Belgium Nv Method and apparatus for improved directivity of an acoustic antenna
KR101387195B1 (ko) * 2009-10-05 2014-04-21 하만인터내셔날인더스트리스인코포레이티드 오디오 신호의 공간 추출 시스템
KR101613683B1 (ko) 2009-10-20 2016-04-20 삼성전자주식회사 음향 방사 패턴 생성 장치 및 방법
DE102010006657A1 (de) * 2010-02-03 2011-08-04 Bayer MaterialScience AG, 51373 Verfahren zur Herstellung von Dialkylcarbonaten
JP6258587B2 (ja) 2010-03-18 2018-01-10 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ． スピーカシステムとその動作方法
KR101825462B1 (ko) * 2010-12-22 2018-03-22 삼성전자주식회사 개인 음향 공간 생성 방법 및 장치
US20130089220A1 (en) * 2011-10-10 2013-04-11 Korea Advanced Institute Of Science And Technology Sound reproducing appartus
CN102621579B (zh) * 2012-03-27 2014-05-14 上海大学 一种高指向性低频声波发射装置和方法
US10149058B2 (en) 2013-03-15 2018-12-04 Richard O'Polka Portable sound system
US9084047B2 (en) 2013-03-15 2015-07-14 Richard O'Polka Portable sound system
USD740784S1 (en) 2014-03-14 2015-10-13 Richard O'Polka Portable sound device
CN104080025A (zh) * 2014-07-25 2014-10-01 赵春宁 扬声器***及扬声器***低频的控制方法
US10057706B2 (en) 2014-11-26 2018-08-21 Sony Interactive Entertainment Inc. Information processing device, information processing system, control method, and program
EP3089476A1 (en) 2015-04-27 2016-11-02 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Sound system
US10277980B2 (en) 2016-02-05 2019-04-30 Sony Interactive Entertainment Inc. Information processing apparatus, information processing system, control method, and program
US10440473B1 (en) * 2018-06-22 2019-10-08 EVA Automation, Inc. Automatic de-baffling
US11843359B2 (en) * 2018-06-28 2023-12-12 Kurt P Hahn Amplification system and method
US11212635B2 (en) 2019-11-26 2021-12-28 Sonos, Inc. Systems and methods of spatial audio playback with enhanced immersiveness
CN111954146B (zh) * 2020-07-28 2022-03-01 贵阳清文云科技有限公司 虚拟声环境合成装置
JP7505429B2 (ja) * 2021-03-23 2024-06-25 トヨタ自動車株式会社 音量制御システム、音量制御方法及び音量制御プログラム

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL8900571A (nl) 1989-03-09 1990-10-01 Prinssen En Bus Holding Bv Electro-akoestisch systeem.
DK164349C (da) * 1989-08-22 1992-11-02 Oticon As Hoereapparat med tilbagekoblingskompensation
JP3067140B2 (ja) 1989-11-17 2000-07-17 日本放送協会 立体音響再生方法
US5109416A (en) * 1990-09-28 1992-04-28 Croft James J Dipole speaker for producing ambience sound
JP3053026B2 (ja) * 1991-07-02 2000-06-19 パイオニア株式会社 スピーカ装置
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
GB9307934D0 (en) 1993-04-16 1993-06-02 Solid State Logic Ltd Mixing audio signals
US5809150A (en) * 1995-06-28 1998-09-15 Eberbach; Steven J. Surround sound loudspeaker system
US6141415A (en) 1996-10-11 2000-10-31 Texas Instruments Incorporated Method and apparatus for detecting speech at a near-end of a communications system, a speaker-phone system, or the like
US5809153A (en) * 1996-12-04 1998-09-15 Bose Corporation Electroacoustical transducing
JPH10271595A (ja) 1997-03-21 1998-10-09 Nec Corp 帰還があるスピーカ装置
JP3722335B2 (ja) 1998-02-17 2005-11-30 ヤマハ株式会社 残響付加装置
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
US6791519B2 (en) * 2001-04-04 2004-09-14 Koninklijke Philips Electronics N.V. Sound and vision system
JP2002330500A (ja) 2001-04-27 2002-11-15 Pioneer Electronic Corp 自動音場補正装置及びそのためのコンピュータプログラム
KR20040061247A (ko) * 2002-12-30 2004-07-07 블루텍 주식회사 반사형 서라운드 스피커 일체형 프론트 스피커가 채용된스피커 시스템

Cited By (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102469402A (zh) * 2010-11-09 2012-05-23 康佳集团股份有限公司 音频***
CN102469402B (zh) * 2010-11-09 2016-01-20 康佳集团股份有限公司 音频***
CN102006544A (zh) * 2010-11-16 2011-04-06 哈尔滨工业大学 长空间内强指向性声源***的实现方法
CN102006544B (zh) * 2010-11-16 2012-07-25 哈尔滨工业大学 长空间内强指向性声源***的实现方法
CN107454511A (zh) * 2012-08-31 2017-12-08 杜比实验室特许公司 用于使声音从观看屏幕或显示表面反射的扬声器
CN107454511B (zh) * 2012-08-31 2024-04-05 杜比实验室特许公司 用于使声音从观看屏幕或显示表面反射的扬声器
US11277703B2 (en) 2012-08-31 2022-03-15 Dolby Laboratories Licensing Corporation Speaker for reflecting sound off viewing screen or display surface
CN108141687B (zh) * 2015-08-21 2021-06-29 Dts（英属维尔京群岛）有限公司 用于泄漏消除的多扬声器方法和装置
CN108141687A (zh) * 2015-08-21 2018-06-08 Dts（英属维尔京群岛）有限公司 用于泄漏消除的多扬声器方法和装置
US11096004B2 (en) 2017-01-23 2021-08-17 Nokia Technologies Oy Spatial audio rendering point extension
US11044570B2 (en) 2017-03-20 2021-06-22 Nokia Technologies Oy Overlapping audio-object interactions
US11074036B2 (en) 2017-05-05 2021-07-27 Nokia Technologies Oy Metadata-free audio-object interactions
US11442693B2 (en) 2017-05-05 2022-09-13 Nokia Technologies Oy Metadata-free audio-object interactions
US11604624B2 (en) 2017-05-05 2023-03-14 Nokia Technologies Oy Metadata-free audio-object interactions
CN111164990A (zh) * 2017-09-29 2020-05-15 诺基亚技术有限公司 基于级别的音频对象交互
US11395087B2 (en) 2017-09-29 2022-07-19 Nokia Technologies Oy Level-based audio-object interactions
CN111164990B (zh) * 2017-09-29 2022-10-04 诺基亚技术有限公司 基于级别的音频对象交互
CN110446154B (zh) * 2018-05-02 2021-07-06 通用汽车环球科技运作有限责任公司 用于听觉引导和信令的方法、***和应用
CN110446154A (zh) * 2018-05-02 2019-11-12 通用汽车环球科技运作有限责任公司 用于听觉引导和信令的***和应用
CN110972029A (zh) * 2019-11-25 2020-04-07 Oppo广东移动通信有限公司 定向发声装置、方法及电子设备

Also Published As

Publication number Publication date
EP1670282A1 (en) 2006-06-14
EP1670282A4 (en) 2009-08-19
WO2005032207A1 (ja) 2005-04-07
CN1857027B (zh) 2012-02-08
US7529376B2 (en) 2009-05-05
JP4114584B2 (ja) 2008-07-09
JP2005101902A (ja) 2005-04-14
EP1670282B1 (en) 2013-06-19
US20070019816A1 (en) 2007-01-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1857027A (zh) 指向性扬声器控制***
JP5180207B2 (ja) 音響トランスデューサアレー信号処理
EP2255551B1 (en) Sound system and method of operation therefor
CN101129091B (zh) 阵列扬声器***
JP5643657B2 (ja) スピーカアレイ及びスピーカアレイに関する駆動装置構成
CN1075316C (zh) 电视机的扬声器***
US7577260B1 (en) Method and apparatus to direct sound
JP4243612B2 (ja) 乗物のスピーカー配置
CN1833466B (zh) 阵列扬声器***
US20040151325A1 (en) Method and apparatus to create a sound field
US20120093348A1 (en) Generation of 3D sound with adjustable source positioning
JP2004194315A5 (zh)
CA2430403A1 (en) Sound image control system
CN1857031A (zh) 音频特性校正***
KR20120036332A (ko) 서라운드 사운드 시스템 및 이를 위한 방법
EP1890520A1 (en) Array speaker device
CN1512820A (zh) 具有与反射型环绕扬声器结合的前置扬声器的扬声器***
CN1956607A (zh) 多通道音频***及用于产生虚拟扬声器声音的方法
CN1714601A (zh) 用于音频信号的再现方法和再现设备
GB2373956A (en) Method and apparatus to create a sound field
JP2003235092A (ja) 指向性拡声装置
JP5075023B2 (ja) 音響システム
CN1541500A (zh) 声音发生***
JPH05199598A (ja) 音響再生システム
JP2007081929A (ja) スピーカ装置及び音声会議装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20120208