多通道音頻控制的製作方法
2023-06-21 09:43:06 2
專利名稱：多通道音頻控制的製作方法
技術領域：
本發明涉及多通道音頻控制。更具體地，本發明涉及允許多通道聽音區域受控制的多通道音頻設備和方法。
背景技術：
已知各種多通道音頻系統，這些多通道音頻系統的傳統立體聲系統具有帶有對應變換器(比如揚聲器)的兩個通道，所述通道一起形成音頻聲音。通過控制聲級和/或其它音頻參數或屬性，可以產生虛擬音頻源，該虛擬音頻源通常位於變換器之間。為了完全享受立體聲的空間效果，聽眾需要處於變換器之間大概中途的區域中，在該區域外側，兩個通道之一是佔優勢的並且將損失立體聲效果。
現代音頻系統通常具有五或六個通道，這些通道一起形成音頻聲音。在所謂的「5.1」多通道音頻系統中，提供了五個常規通道和一個輔助(重低音)通道。這種系統能夠產生增強很多的空間效果，但是通常稱為「最佳聽音位置」的有效聽音區域相對較小。這種較小的聽音區域強迫聽眾保持在限制區域中以充分享受空間效果。此外，兩個或更多的聽眾將必須靠得非常近以便受益於多通道音頻系統的優點。所清楚的是，這通常是不期望的。
美國專利US 6307941公開了一種調製音頻信號的一個或多個空間線索以便增加虛擬聲像的清晰度和感覺定位的系統和方法。這些線索可變化到剛好在可察覺級別之下以便使虛擬源位置相對於聽眾頭部稍微移動。此外，上述的US 6307941的系統涉及相對複雜的電路，比如用於串音消除的電路。
發明內容
本發明的一個目的是提供一種多通道音頻設備，其提供多個多通道聽音區域。
本發明的另一目的是提供一種用於控制多通道音頻設備的方法，該方法提供多個多通道聽音區域。
由此，本發明提供了一種多通道音頻設備，包括放大裝置，用於放大相應的通道音頻信號，和控制裝置，用於控制音頻信號的屬性，以便產生多通道聽音區域，其中控制裝置被設置為在第一位置和第二位置之間不斷移動多通道聽音區域。
通過提供在位置之間移動的多通道聽音區域，可能在每個位置具有多通道聽音區域，從而完全享受多通道音頻。通過不斷移動多通道聽音區域，依次對每個位置起作用.
換句話說，由此，這對於分開的兩個或多個聽眾要完全享受多通道音頻的好處是可能有利的。
在另一方面，已經知道不需要複雜的電路，比如用於串音消除的電路，該串音消除還可引入偽像。因此有利地，降低了音頻設備的成本並避免了偽像。
控制裝置控制音頻信號的屬性或參數，比如通道的相應聲級和/或延遲時間。更特別地，控制裝置可控制放大裝置以便產生多通道聽音區域。換句話說，控制裝置可至少控制多通道的增益，使得在特殊的位置上創建多通道聽音區域．該增益控制可以是直接的並且包括改變各個放大器的增益，或者是間接的並涉及乘法器或其它用於優選地在放大之前改變通道幅度的幅度控制元件。在數字實施例中，控制裝置可包括數位訊號處理器或微控制器。
對於兩個位置或在相應位置處的多通道聽音區域可能部分重疊，從而創建單個增大的多通道聽音區域，其覆蓋兩個位置。但是，這仍然限制了位置以及由此聽眾的位置。因此優選的是，第一位置和第二位置不重疊。即是，控制裝置可設置為在不具有相互重疊的不同位置處提供多通道聽音區域。
在第一實施例中，本發明的設備以如此方式設置使得多通道聽音區域的移動基本上是瞬時的。因此在該實施例中，多通道聽音區域在位置間移動而不覆蓋任何中間區域。該實施例最大化了在每個位置處多通道聽音區域的持續時間。
在第二實施例中，多通道聽音區域的移動是逐步的。即是，多通道聽音區域逐漸從一個位置移動到下一個位置，由此覆蓋這些位置之間的區域。
多通道聽音區域切換位置的頻率可以變化。但是，優選的是，多通道聽音區域以小於1Hz(赫茲)尤其小於0.5Hz的頻率在位置間移動。在進一步實施例中，該頻率小於0.25Hz．將會理解，0.5Hz的(切換)頻率意味著，多通道聽音區域移動到所有位置的循環花了兩(2)秒。進一步優選的，切換頻率由用戶控制。
通過改變一個或多個通道的一個或多個音頻參數來移動多通道聽音區域，所述參數包括聲級(幅度)、延遲時間、和其它參數。但是在本發明中，優選的是，通過只改變聲級來移動多通道聽音區域。這允許在避免通過更複雜的技術通常引入偽像的同時對通道進行非常簡單且經濟的控制。如上所述，可通過控制放大裝置的增益來改變通道的聲級，但是其它技術也是可能的，比如使用多路復用器。除了僅僅調整通道的聲級(增益)之外，一些或所有通道的重新混合可用於移動多通道聽音區域。
在進一步方面，可能的是，影響多通道聽音移動的聲級的變化幾乎不能被聽眾察覺，或根本察覺不到。這將導致多通道聽音區域「下意識」的移動。但是，根據本發明的另一方面，聲級變化是可察覺的。即是，在本發明的進一步實施例中，聽眾可聽見多通道聽音區域移動。令人吃驚的是，還發現可聽見到的移動通常不被感覺為偽像，而相反被感覺為有利的特徵。當然，移動的感覺取決於聽眾和移動多通道聽音區域的頻率(切換頻率)。
如上所述，本發明的設備可在兩個位置之間移動多通道聽音區域。但是，本發明不限於此，並且在進一步實施例中，控制裝置可設置為在第一位置、第二位置和至少一個其它位置之間不斷移動多通道聽音區域。多通道聽音區域因此可在三、四、五或甚至多於五個的位置上移動，所有這些位置可以不同或可部分地重疊。
在進一步有利的實施例中，設備包括位置確定裝置，用於確定與設備耦合的變換器的位置．這些位置確定裝置可以是用戶操作的，例如用戶手工輸入變換器位置，或完全自動的，例如每個變換器都依次產生測試聲音並接收其它變換器的測試聲音。
本發明還提供包括如前所述設備的音頻系統。
本發明附加地提供控制由多通道音頻設備產生的多通道聽音區域的方法，該方法包括在第一位置和第二位置之間不斷移動多通道聽音區域的步驟。
本發明還提供了用於執行前述方法的電腦程式產品。該電腦程式產品可包括數據載體，比如CD或DVD，在該載體上記錄了電腦程式。電腦程式由多個程序步驟組成，這些程序步驟由通用計算機或專用計算機執行。
參考在附圖中說明的示例實施例來在下面進一步闡明本發明，其中圖1示意地示出具有兩個可能多通道聽音區域的音頻設備。
圖2示意地示出根據本發明的具有兩個虛擬的同步多通道聽音區域的音頻設備。
圖3示意地示出根據本發明的音頻設備的第一實施例。
圖4示意地示出根據本發明的音頻設備的第二實施例。
圖5示意地示出包括根據本發明的音頻設備的音頻系統。
具體實施例方式
僅僅通過圖1中的非限制性示例所示的音頻設備包括音頻設備1和一組變換器單元40-44。所示的多通道聽音區域10和10』位於家具物品90中，物品90在該情況下是沙發。
與音頻設備1耦合的變換器單元40-44都包括一個或多個變換器，比如揚聲器。在所示的實施例中，使用5個變換器單元中心單元40、左單元41、右單元42、左後單元43和右後單元44。這些單元40-44一起形成聲圖案，其在位置I處產生多通道聽音區域或「最佳聽音位置」10。在該多通道聽音區域中，可聽到音頻設備的「環繞」效果，包括設備的空間屬性。在多通道聽音區域之外，空間屬性至少部分損失，因為由變換器單元產生的信號的適當平衡不可用。
注意到，多通道聽音區域10通常位於由變換器40-44定義的區域或底座的中心，在圖1中靠近家具物品90的中間。利用本身已知的適當音頻調整技術，例如，幅度移動(amplitude panning)，多通道聽音區域10可以被重新定位到圖1所示的位置I。
從圖1可以看到，在位置I的聽眾處於多通道聽音區域10中並且因此能夠享受音頻設備的所有好處，尤其是該設備的空間屬性。位於位置II的另一個聽眾不在多通道聽音區域10內，並因此不能夠完全享受音頻設備的特徵。類似地，從位置I移動到位置II的聽眾也將移動到多通道聽音區域10之外。由此，在位置I I要求多通道聽音區域10』。但是，已知的幅度移動技術只在位置I或位置II創建多通道聽音區域。
注意在所示的例子中，位置I和II之間的距離是如此的，即在多通道聽音區域10和10』之間不存在重疊。該距離可以大於僅僅為防止重疊所要求的，並且可大於0.5m、1.0m或甚至2.0m。這種更大的距離將使得對於兩個聽眾來說更難以完全享受多通道音頻。
根據本發明，多通道聽音區域不斷在位置I和位置II來回移動，如在圖2中示意說明的。
由於這種連續移動，多通道聽音區域10在一個時刻佔據了位置I，並且隨後移動到位置II。該移動可以是基本上瞬時的，但是優選的為逐步的，由此在該移動期間覆蓋了位置I和位置II之間的區域。
多通道聽音區域從位置I到位置II的逐步移動可以是步進的或平滑的。步進的移動可涉及一、二、三或更多不同的中間位置(在圖2中，示出了四個中間位置)，而平滑的移動不具有明確的中間位置。為了說明多通道聽音區域的移動的可能實施例，可使用步進的實例。
在步驟0(起始位置)，多通道聽音區域完全(100％)處於第一位置I而不處於第二位置II。在步驟1中(第一步驟)，在第一位置處的多通道聽音區域的強度降低到80％，而在第二位置處的多通道聽音區域強度增加。在步驟2，第一位置處的強度進一步降低到60％。在步驟5之後，多通道聽音區域在第二位置II處。
由此，本發明提供了多通道聽音區域從第一位置I到第二個不同的位置II的移動。實際上，多通道聽音區域在兩個或更多位置間來回移動(注意到，多通道聽音區域可在三、四或更多的位置間移動)。移動的速度可由多通道聽音區域切換位置的頻率來確定。該切換頻率可以是1Hz或更小，例如0.5Hz、0.4Hz、0.25Hz或0.1Hz。0.25Hz的切換頻率意味著多通道聽音區域在四(4)(＝1/0.25)秒內完成完整的循環，完整循環是從第一位置到第二(或另外)位置和返回來的移動。該頻率由用戶設置，但是也可自動地由設備1調整。可預想這樣的實施例，其中開關頻率取決於音頻信號的內容。具有快節拍的歌曲在這樣的實施例中可以產生比相對慢的浪漫或古典片更高的切換頻率。
在每個位置(在圖1和2中的I和II)，觀眾具有這樣的印象，即多通道聽音區域處於特殊的位置處。多通道聽音區域的移動是可聽到的，但是發覺到這不被感覺為偽像。相反，許多聽眾享受該附加的音樂效果。當中心通道(圖1和2中的變換器40)沒有變化時尤其是這種情況，多通道聽音區域的移動受其它通道(與圖1和2中的變換器41-44對應)適當操作的影響。
多通道聽音區域的移動是自動的，但是可以由用戶調整。用戶例如可以調整切換頻率，設置位置(圖1和2中的I和II)，並做出其它調整。還可以預想到，位置具有不同的「權重」，多通道聽音區域在一個位置停留的比在另一個停留的長(例如60％和40％，而不是各50％)。
儘管移動可以是線性的，如圖2所示，本發明不限於此且可以提供曲線移動。可替換地或附加地，可提供多通道聽音區域的旋轉。
術語「區域」和「多通道聽音區域」是指二維布置，即是所有變換器可被認為是位於單個平面中的布置。但是，本發明不限於此並且還可在利用三維變換器布置來提供「空間」或「多通道聽音空間」的情況中應用。這裡所使用的術語「區域」是指兩種類型的布置。
在圖3中示意地說明根據本發明的設備的實施例。僅僅示例性的設備1包括放大器單元2、控制單元3和定位單元6。設備1經由輸入端30-34接收多通道音頻信號並經由輸出端50-54輸出放大音頻信號，輸出端50-54分別與變換器40-44耦合。
放大器單元2在所示的實施例中包括五個與輸入端30-34耦合的受控放大器20-24，即是對於要提供的多通道音頻信號的每個通道有一個放大器。每個放大器20-24的增益由控制單元3產生的相應增益G0-G4控制。
在優選實施例中，控制單元3能夠在兩種模式下操作第一模式，其中所有增益G0-G4都具有基本上相同的值(例如值1)，和第二模式，其中增益G0-G4不斷改變以實現多通道聽音區域的明顯移動。例如通過操作遙控設備(未示出)上的適當按鈕，每個模式都可以由用戶提供的模式控制信號M來選擇。控制單元3還能夠接收用戶控制信號U、定位信號P和總音量控制信號(未示出)。
用戶控制信號U也可由遙控單元產生並利用紅外或其它適當的無線技術傳送到控制單元，用戶控制信號U可設置切換頻率(即是，在期望的位置之間移動多通道聽音區域的頻率)和其它用戶參數。
位置信號P由定位單元6產生並指明多通道聽音區域要覆蓋的區域(圖1和2中的I和II)。為此，定位單元6從遙控單元或另一適當源接收位置有關的信息PI。該位置有關的信息PI可涉及變換器40-44的相應位置和所期望的多通道聽音區域位置，並且可利用任何適當的技術來獲得。例如，揚聲器都可以產生測試信號，該測試信號由遙控單元記錄並傳送到定位單元。這些測試信號的到達時間將提供與變換器相對於遙控單元的距離有關的線索。通過在兩個期望的位置上執行該測試，定位單元6將「知道」變換器相對於所有期望聽音位置的距離。這種技術在文獻US 2003/0031333「用於優化三維音頻的系統和方法」中描述，尤其結合該文獻的圖8描述，該公開合併在此作為參考。
可替換地，或附加地，相應變換器40-44和聽眾的空間位置的表示信息被示出在電視設備或計算機屏幕上。可在那裡提供指示裝置，用於使用戶指示變換器和/或聽眾之間彼此的空間位置並用於根據所指示的變換器和/或聽眾的位置來提供所述位置有關的信息PI。通過在屏幕上虛擬移動這些位置，在音頻設備上可進行合適的聲音調整。
控制單元3使用位置有關的信息PI來以如下方式控制增益G0-G4，即由音頻通道產生的多通道聽音區域自動地在期望的位置I、II之間移動。在圖3的實施例中，這種控制通過只改變增益來完成。當然，還可能的是改變其它音頻信號特性，比如延遲時間，但這些技術有可能引入偽像。僅僅改變增益來移動多通道聽音區域相對簡單且經濟。在圖3的實施例中，不存在串音消除實現，因為這通常會引入偽像。
注意到，在典型的五通道系統中，比如5.1系統中，中心變換器40(參看圖1和2)的聲級可保持恆定。即是，中心變換器40可不涉及移動多通道聽音區域。由此，增益控制信號G0可以是恆定的且例如等於1。因此在一些實施例中，對應於中心變換器40的放大器20可以被省略且由直通連接替換。
還注意到，圖3的放大器20-24可用其它元件，比如多路復用器替換，多路復用器用於將每個音頻通道乘以對應的增益G0-G4。控制通道幅度以實現移動多通道聽音區域的實際方式對於本發明不是關鍵的。除了控制通道幅度或將其替代，可使用受控延遲。放大器20-24可因此用受控延遲元件替換。
除了所示的部件，音頻設備1還可包括濾波器、附加放大器(比如與放大器20-24串聯設置的功率放大器)、一個或多個電源和/或其它為附圖清楚的原因在附圖3中未示出的部件。設備1可合併其它部件以便形成完整的放大單元，或可設計為前或後處理單元，以便與傳統放大器單元聯合使用。
本發明的設備1的可替換實施例在圖4中示意說明。作為圖3幅度控制方案的替換或除了該方案之外，圖4的實施例可設計用於重新混合通道。
在圖4的示例實施例中，使用了六個通道中心通道C、重低音(亞低音揚聲器或「.1」)通道B、左通道L、右通道R、左環繞通道Ls、和右環繞通道Rs，它們分別在輸入端30-35接收。在適當重新混合之後，這些通道在輸出端50-54處輸出。
在所示的實施例中，中心通道C和重低音通道B不被重新混合。相反如圖3中，它們可由放大器20和21分別放大。在圖4中所示的所有放大器可以具有可由適當的控制單元(圖3中的3)控制的可變增益。不重新混合中心通道C的優點在於，多通道聽音區域的移動不被感覺為偽像。重低音通道B的低頻幾乎不影響聲音的感覺方向，且重新混合重低音通道因此不是關鍵的。
如圖3中，左通道L是首先在放大器22中放大，並且該放大涉及增益控制。接著，放大的左通道信號被饋送到三個平行的分別與加法單元82、83和84耦合的放大器211、222和223，以便影響右通道R、左通道L和左環繞通道Ls(即是，兩個相鄰通道及本身)。這些放大器221-223的增益受控制單元控制(圖4中未示出)以實現通道的適當(重新)混合，導致多通道聽音區域的期望移動。注意到，在所示的實施例中，每個通道重新混合到其本身和兩個緊鄰的通道中，但是不到相對的通道中(比較圖1和2，其中由變換器41再現的左通道L具有分別由變換器42和43再現的相鄰通道R和Ls，同時相對通道Rs由變換器44再現)。
類似地，利用放大器23重新混合右通道R，以便提供整個增益調整，並且利用另外的放大器231、232和233重新混合右通道R以便選擇性地將右通道R添加到通道L、R和Rs，從而實現多信號聽音區域的移動。環繞通道Ls和Rs以相同的方式處理。所得的重新混合通道可在輸出端50-55輸出。
應當理解，替代增益控制放大器，可以使用固定增益放大器和信號多路復用器，多路復用器被設置為將音頻通道乘以調整(增益)信號。在數字實施例中，增益調整和重新混合可由數位訊號處理器或微處理器執行．本領域技術人員清楚的是，該數字實施例將要求適當的A/D(模擬/數字)和D/A(數字/模擬)轉換器。
在圖5中示意地說明了根據本發明的音頻系統。示例音頻系統70包括與上面定義的音頻設備1耦合的音頻源7。多線平行電纜可用於耦合音頻源7和音頻設備1。可替換地，可使用適當的無線連接。變換器40-44耦合到音頻設備1。
音頻源7可包括CD播放器、DVD播放器、桌上或膝上計算機、無線電調諧器、電視調諧器、網際網路終端或任何其它音頻源。音頻設備1被設置為如上所述的自動改變多通道聽音區域的位置。音頻系統70還可包括在圖5中未示出的附加部件，比如附加的變換器和/或附加的音頻源。
本發明所基於的是這樣的思想，即通過在交替的位置產生多通道聽音區域來提供兩個或更多的多通道聽音區域10，10』。本發明還得益於進一步的思想，即在交替的位置產生多通道聽音區域是僅僅通過改變通道的聲級來完成的，且聲級的這些變化是可聽到的。
注意到，本文獻中使用的任何術語不被理解為限制本發明的範圍。特別地，詞語「包括」和「包含」不意在排除沒有專門提到的元素。單個(電路)元件可用多個(電路)元件或其等同物來替代。在本文獻中所使用的術語多通道是指具有多個(即兩個或更多)通道的設備、系統或方法並且非限制性地包括術語「立體聲」和「5.1」。
本領域技術人員將會理解，本發明不限於上述的實施例並且在不偏離所附權利要求說明的發明範圍的情況下可作出許多修改和添加。
權利要求
1.一種多通道音頻設備(1)，包括放大裝置(2)，用於放大相應的通道音頻信號，和控制裝置(3)，用於控制音頻信號的屬性，以便產生多通道聽音區域(10)，其中控制裝置(3)被設置為在第一位置(I)和第二位置(II)之間不斷移動多通道聽音區域(10)。
2.根據權利要求1的設備，其中第一位置(I)和第二位置(II)不重疊。
3.根據權利要求1的設備，其中多通道聽音區域(10)的移動是逐步的。
4.根據權利要求1的設備，其中多通道聽音區域(10)的移動是基本瞬時的。
5.根據權利要求1的設備，其中多通道聽音區域(10)以小於1Hz、優選地小於0.5Hz、更優選地小於0.25Hz的頻率在位置(I，II)間移動。
6.根據權利要求1的設備，其中通過只改變聲級來移動多通道聽音區域(10)，控制裝置(3)優選地被設置為控制放大裝置(2)的增益。
7.根據權利要求6的設備，其中聲級的改變是可察覺的。
8.根據權利要求1的設備，其中控制裝置(3)還被設置為在第一位置(I)、第二位置(II)和至少一個其它位置之間不斷移動多通道聽音區域(10)。
9.根據權利要求1的設備，還包括位置確定裝置(5)，用於確定與設備耦合的變換器(40，...，44)的位置。
10.一種音頻系統(70)，包括根據權利要求1-9中任意一個的多通道音頻設備(1)。
11.一種控制由多通道音頻設備(1)產生的多通道聽音區域(10)的方法，該方法包括在第一位置(I)和第二位置(II)之間不斷移動多通道聽音區域(10)的步驟。
12.根據權利要求11的方法，其中第一位置(I)和第二位置(II)不重疊。
13.根據權利要求11的方法，其中多通道聽音區域(10)的移動是逐步的。
14.根據權利要求11的方法，其中多通道聽音區域(10)的移動是基本瞬時的。
15.根據權利要求11的方法，其中多通道聽音區域(10)以小於1Hz、優選地小於0.5Hz、更優選地小於0.25Hz的頻率在位置(I，II)間移動。
16.根據權利要求11的方法，其中通過只改變聲級來移動多通道聽音區域(10)。
17.根據權利要求16的方法，其中聲級的改變是可察覺的。
18.根據權利要求11的方法，其中在第一位置(I)、第二位置(II)和至少一個其它位置之間不斷移動多通道聽音區域(10)。
19.根據權利要求11的方法，還包括確定與設備耦合的變換器(40，...，44)的位置的步驟。
20.一種電腦程式產品，用於執行根據權利要求11-19中任意一個的方法的電腦程式產品。
全文摘要
一種多通道音頻設備(1)，包括放大裝置(2)，用於放大相應的通道音頻信號，和控制裝置(3)，用於控制音頻信號的屬性，以便產生多通道聽音區域(10)或「最佳聽音位置」。控制裝置(3)被設置為在第一位置(I)和第二位置(II)之間不斷移動多通道聽音區域(10)，使得兩個或更多聽眾可替換地位於多通道聽音區域(10)中。
文檔編號H04S3/00GK101027939SQ200580032023
公開日2007年8月29日 申請日期2005年9月20日 優先權日2004年9月22日
發明者K·范雷克 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司