揚聲器系統與聲音信號播放裝置的製作方法
2023-11-30 22:47:01
專利名稱：揚聲器系統與聲音信號播放裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及聲音信號播放裝置，特別涉及揚聲器系統。2.背景技術近年來，音樂源的聲道數有所增加的多聲道音頻產品得到普及，正在取代傳統的音頻卡帶或CD之類的2聲道音樂源。這種多聲道音頻產品的例子有採用獨立6聲道或8聲道的數字環繞聲系統的DVD。在DVD數字環繞聲系統中，音樂源由設置於室內的六個揚聲器進行播放，音樂源用獨立的多聲道記錄方式記錄在碟片上，分別供六個揚聲器用。DVD的六個揚聲器分別為中央揚聲器，左前揚聲器，右前揚聲器，左後揚聲器，右後揚聲器，以及低音專用揚聲器(低音音箱)。其中，低音音箱播放的聲音為例如120Hz以下的低音，與其他可播放達20kHz聲音的聲道的信息量相比，其信息量較少，所以這樣的DVD中的6聲道被稱為5.1聲道。關於車室內的音響系統，已公開的一種車輛用音響裝置具有音響裝置與電話裝置，在使用電話裝置進行通話時，只能通過設置於乘員座位中的揚聲器等音響信號播放手段播放音響信號，在繼續收聽音樂的同時，該音響被限制到通話對方聽不見的程度，使得乘員可以與對方良好地通話(JP05-191342A)。此外，還公開有一種車室內的音響系統，其根據坐在車室內的收聽者的位置，對由記錄了3聲道以上的聲源的多聲道播放器播放的信號進行處理，加至與各聲道相對應的揚聲器上，使得接近原音的聲音在收聽者的位置處播放(JP2000-341800A)。此外，還公開有一種用表示從位於空間特定位置的聲源發出的聲音是如何傳送至收聽者的頭部相關傳輸函數來控制音象定位的裝置，(JP06-261399A)。另一方面，由單聲道信號生成偽立體聲信號的技術已經公知(JP11-146499A)，由立體聲信號生成環繞聲信號也是公知的(JP10-066199A)。如上所述，近年來，車載用的多聲道系統正在普及中，使得人們可以如同在電影院裡一樣在車室內欣賞富有臨場感的聲音。但是，在歷來的車載用5.1多聲道環繞聲系統中，在播放電影等DVD時，演員的臺詞等畫面中央發出的聲音往往被主聲音或環繞聲所湮沒而難以聽到。發明內容本發明提供一種在播放電影等時能清楚地聽到演員的臺詞等從畫面中央發出的聲音的揚聲器系統與聲音信號播放裝置，。
根據本發明的揚聲器系統與聲音信號播放裝置，多個揚聲器設置於空間內的不同位置，在多聲道信號中，只有中央信號部分從設置於空間內的至少一個座位中的揚聲器輸出。該揚聲器可設為座位組件揚聲器。此外，上述的多聲道信號中的中央信號部分在從設置於空間中的至少一個座位中的揚聲器輸出的同時，還可從設置於前部的中央揚聲器輸出。
此外，上述的多聲道信號中的中央信號部分在從設置於空間中的至少一個座位中的揚聲器輸出的同時，還可以從左前與右前揚聲器等分輸出。根據本發明的揚聲器系統，通過對中央信號部分進行延遲並從設置於至少一個座位中的揚聲器播放、輸出，使其具有先行音效應。此外，中央信號部分被延遲且其音量被減小，從設置於至少一個座位中的揚聲器輸出。
此外，對中央信號部分進行均衡處理，從設置於至少一個座位中的揚聲器輸出。根據本發明的揚聲器系統，上述中央信號部分與頭部相關傳輸函數進行卷積，從設置於至少一個座位中的揚聲器輸出。
此外，對上述中央信號部分的頻帶進行分割，高頻部分從中央揚聲器輸出，或者高頻部分從左前與右前揚聲器等分輸出，低頻部分從設置於至少一個座位中的揚聲器輸出。
此外，只有在檢測到中央信號部分含有臺詞的場合，該中央信號部分才從設置於至少一個座位中的揚聲器輸出。根據本發明，由於中央信號部分從設置於座位中的左右輔助揚聲器播放輸出，所以在車室內的多聲道環繞聲播放環境中觀賞電影等時，可以清楚地聽到包含在中央信號部分中的登場人物的臺詞。
此外，由於從中央揚聲器以及設置於座位中的輔助揚聲器播放、輸出中央信號部分時具有先行音效應，因此在車室中觀賞電影等的場合，收聽者可以清楚地聽到作為中央信號部分輸出的、畫面中央的人物的臺詞等。此外，通過對中央信號部分進行均衡處理，聲場可以得到增強，可在不削弱臺詞等中央信號部分的聲音定位的情況下提高清晰度。
此外，例如，通過將適合駕駛員身體特點的頭部相關傳輸函數與中央信號部分進行卷積，可以在提高清晰度的同時明確中央聲音的定位。
通過參照所附附圖對較佳實施例進行的下述描述，可更清楚地看出本發明的上述目的與特點，附圖中圖1A是表示應用本發明的車輛中揚聲器設置的附圖；圖1B是表示應用本發明的車輛中揚聲器設置的附圖。
圖2是表示本發明的揚聲器系統結構的附圖。
圖3是表示本發明的揚聲器系統的第1實施例的附圖。
圖4是表示本發明的揚聲器系統的第2實施例的附圖。
圖5是表示本發明的揚聲器系統的第3實施例的附圖。
圖6是表示中央信號部分的頻帶分割的附圖。
圖7是說明本發明的第9實施例的流程圖。
具體實施方式
以將本發明應用於車輛的情況為例，進行說明如下。
圖1A與1B是表示應用本發明的車輛中揚聲器設置的附圖。在圖1A中，1為車輛，圖的左側為車輛的前部。2為車室，3為設置於車室內的方向盤，4為設置於方向盤後方的駕駛座，5為設置於駕駛座左側的副駕駛座，以及6為設置於駕駛座4與副駕駛座5後方的後排座。SPFL與SPFR分別為設置於駕駛座4與副駕駛座5上下車用車門中的、面向車室2內的左、右前揚聲器，而SPRL與SPRR分別為設置於後排座6上下車用車門中的、面向車室2內的左、右後揚聲器。
此外，SPCE為設置於車輛儀錶盤中的中央揚聲器，SPSWF為設置於後排座6後方的超低音揚聲器。
Lch與Rch為分別設置於駕駛座、副駕駛座與後排座中的左右輔助揚聲器，其分別設置於各座位的靠枕部。圖1B是表示駕駛員座4中的輔助揚聲器Lch與Rch的設置示例的附圖；輔助揚聲器Lch與Rch設置於駕駛員8的座位靠枕部7的左右且朝向駕駛員8的頭部。圖2是表示本發明的揚聲器系統結構的附圖；本發明的揚聲器系統包括頭部單元部11，擴音部12，以及揚聲器部。頭部單元部11由，例如，帶監視器的DVD播放器，導航裝置等構成，向擴音部12輸出多聲道信號。
擴音部12具有控制部21，A/D轉換部或DIR(數字接口接收器)22，DSP(數位訊號處理部)23，D/A轉換部24，以及功率放大器25。左右前揚聲器SPFL與SPFR，左右後揚聲器SPRL與SPRR，中央揚聲器SPCE，超低音揚聲器SPSWF，以及設置於各座位的左右輔助揚聲器Lch與Rch分別與功率放大器25相連接。[第1實施例]圖3是表示本發明的揚聲器系統的第1實施例的附圖，其表示了從頭部單元11來的多聲道信號是如何經DSP 23傳送到各揚聲器進行播放、輸出的。還有，在圖3中，D/A轉換部24與功率放大部25被省略。
在圖3中，前信號部分SFL與SFR是從左前與右前揚聲器播放、輸出的信號部分，而後信號部分SRL與SRR是從左後與右後揚聲器播放、輸出的信號部分。中央信號部分SCE在電影等場合主要是畫面中央的，例如人物等所發的聲音的信號部分，而SSWF是從超低音揚聲器SPSWF輸出的超低音信號部分。如圖3所示，中央信號部分SCE經DSP2分別從左右輔助揚聲器Lch與Rch播放、輸出。中央信號部分SCE在電影的場合是畫面大致中央的人物的臺詞，由於該聲音信號構成了中央信號部分SCE，通過從設置於靠枕部中的輔助揚聲器Lch與Rch播放、輸出該信號部分，在觀賞多聲道環繞聲播放環境中的電影等時，即使沒有中央揚聲器，也可以從輔助揚聲器Lch與Rch中清楚地聽到臺詞。[第2實施例]圖4是表示本發明的揚聲器系統的第2實施例的附圖，與圖3所示的第1實施例的不同之處在於中央信號部分SCE經DSP2從左右輔助揚聲器Lch與Rch播放、輸出的同時，還經DSP1從中央揚聲器SCE播放、輸出。
這樣，在電影等的場合，由於畫面大致中央的人物的臺詞、即中央信號部分SCE從中央揚聲器SPCE以及左右輔助揚聲器Lch與Rch播放、輸出，所以在車室內的多聲道環繞聲播放環境下觀賞電影等時，除了從輔助揚聲器Lch與Rch外，還可以從中央揚聲器SPCE聽到聲音，因此可以清楚地聽到臺詞。[第3實施例]圖5是表示本發明的揚聲器系統的第3實施例的附圖，與圖3所示的第1實施例的不同之處在於中央信號部分SCE在經DSP2分別從左右輔助揚聲器Lch與Rch播放、輸出的同時，還經DSP1分別等分至左前與右前揚聲器SPFL與SPFR，並由它們播放、輸出。
如上所述，由於中央信號部分SCE被等分至左前與右前揚聲器SPFL與SPRL處並播放、輸出，所以即使未設中央揚聲器SPCE，也可以讓收聽者獲得如同設有虛擬中央揚聲器SPCE一樣的效果。
在車室內的多聲道環繞聲播放環境下觀賞電影等時，除了從輔助揚聲器Lch與Rch外，還可以從虛擬的中央揚聲器SPCE聽到聲音，因此可以清楚地聽到臺詞。[第4實施例]當同樣的聲音從多個聲源傳播出來時，聲象會定位在聲音最先到達收聽者耳朵的聲源的方向，這種現象稱為先行音效應或哈斯效應(HaasEffect)。
在有兩個聲源的場合，例如，如果兩個聲音到達的時間間隔是1ms以下，則先行音效應不會產生。此外，如果第2個聲音比第1個聲音強得多，例如，如果第2個聲音比第1個聲音強出10-15dB，則因為先行音被湮沒，所以也不會產生先行音效應。
本發明的第4實施例提供了一種利用上述先行音效應(或哈斯效應)的揚聲器系統，在圖4與圖5所示的第2與第3實施例中，中央信號部分SCE在DSP2中被延遲，從輔助揚聲器Lch與Rch播放、輸出。圖4中，DSP2由控制部21控制，中央信號部分SCE在DSP2中被延遲，從輔助揚聲器Lch與Rch播放、輸出。另一方面，由於中央信號部分SCE也經DSP1從中央揚聲器SPCE播放、輸出，因此中央信號部分SCE從兩個聲源，即中央揚聲器SPCE與輔助揚聲器Lch與Rch播放、輸出。在本實施例中，由於中央信號部分SCE在DSP2中被延遲，從輔助揚聲器Lch與Rch播放、輸出，所以從中央揚聲器SPCE發出的聲音到達收聽者耳朵比較早，會產生先行音效應。因此，可以清楚地聽到從中央揚聲器SPCE方向來的聲音，在音像方向定位在前方的同時聲音的清晰度得到提高。在上述說明中，中央信號部分SCE在DSP2中被延遲，從輔助揚聲器Lch與Rch播放、輸出，但是如果第2個聲音比第1個聲音強，則先行音會被湮沒，先行音效應不會產生；所以，通過讓中央信號部分SCE在DSP2中被延遲，同時其音量也被減小，從輔助揚聲器Lch與Rch播放、輸出，便可以充分產生先行音效應。如上所述，由於在中央信號部分SCE從中央揚聲器SPCE與輔助揚聲器Lch與Rch播放、輸出時，具有先行音效應，所以在車室中觀賞電影等場合，收聽者可以清楚地聽到作為中央信號部分輸出的畫面中央的人物的臺詞等。
此外，在第4實施例中，通過用控制部21控制DSP2，可以開啟或關閉中央信號部分SCE的延遲以及音量減小功能，開啟或關閉先行音效應。在圖5所示的第3實施例的場合，由於在中央信號部分SCE經DSP2分別輸出至左右輔助揚聲器Lch與Rch的同時，還經DSP1將其等分至左前與右前揚聲器SPFL與SPFR，分別播放、輸出，所以可以獲得如同在車室前部設有虛擬的中央揚聲器SPCE一樣的效果。
同樣在這種場合，如果通過用控制部21控制DSP2，在DSP2中延遲中央信號部分SCE並從輔助揚聲器Lch與Rch播放、輸出，則可以獲得與中央信號部分SCE從多個聲源即虛擬的中央揚聲器SPCE與輔助揚聲器Lch與Rch播放、輸出同樣的效果。這樣，由於中央信號部分SCE在DSP2中被延遲，從輔助揚聲器Lch與Rch播放、輸出，所以從虛擬的中央揚聲器SPCE來的聲音到達收聽者耳朵較早，因而可以清楚地聽到從虛擬的中央揚聲器SPCE方向而來的聲音，聲象方向定位於前方，同時聲音清晰度得到提高。此外，同樣在圖5所示的場合，通過在DSP2中延遲中央信號部分SCE並減小其音量水平，從輔助揚聲器Lch與Rch播放、輸出，便可以充分獲得先行音效應。
在第4實施例中，通過提供如上所述的先行音效應，可以在不削弱臺詞等中央信號部分聲音定位的情況下提高聲音的清晰度。[第5實施例]在第5實施例中，在圖3、圖4與圖5所示的第1、第2、與第3實施例中，中央信號部分SCE是在DSP2中進行均衡處理，從輔助揚聲器Lch與Rch播放、輸出的。
例如，中央信號部分SCE經帶通濾波器(BPF)從輔助揚聲器Lch與Rch播放、輸出。BPF採用聲音帶寬為300Hz到3kHz的BPF。此外，也可以採用參數均衡器。通過以這樣的方式進行均衡處理，聲場可以得到增強，可在不削弱臺詞等中央信號部分的聲音定位的情況下提高清晰度。
此處，可用控制部21對DSP2進行控制，以控制是否進行均衡處理。[第6實施例]在第4實施例中，已經示出如何利用先行音效應，但是，還可以通過控制DSP2進行均衡處理，與先行音效應一起，在電影等場合，在不削弱畫面中央部的人物的臺詞等中央信號部分的聲音定位的情況下提高清晰度。[第7實施例]頭部相關傳輸函數因收聽者的頭部與耳廓形狀等收聽者的身體特點而變化。例如，從面部正面來聲音，首先到達鼻子，左右分開，傳到顴骨並被耳廓反射進入耳朵，因此，從正面來的聲音受到鼻子與顴骨形狀的影響。此外，從90度橫向來的聲音不會受到鼻子與顴骨形狀的影響，但是會受到耳廓形狀的影響。此外，從後方來的聲音首先到達頭後部，左右分開，越過耳廓進入耳朵。這樣，頭部相關傳輸函數因收聽者頭部等的形狀而各不相同。在本發明中，在圖4與5所示的DSP2中，從輔助揚聲器Lch與Rch播放、輸出的中央信號部分SCE，例如，與適合駕駛員身體特點的頭部相關傳輸函數(HRTF)卷積，使得輔助揚聲器產生的虛擬聲源靠近前方中央位置。通過與頭部相關傳輸函數(HRTF)卷積，從輔助揚聲器來的聲音，聽起來同從中央揚聲器SPCE或虛擬中央揚聲器方向來的聲音一樣，而且可以在提高聲音清晰度的同時明確聲音的定位。
還有，也可以求出適合駕駛員以外的同乘者身體特點的頭部相關傳輸函數，並將該求出的頭部相關傳輸函數與從輔助揚聲器Lch與Rch播放、輸出的中央信號部分SCE進行卷積。此外，在無法獲得適合駕駛員或同乘者身體特點的HRTF的情況下，可用使用仿真頭部獲得的HRTF代替。在這種情況下，可以預先存儲適合於若干典型的頭部形狀的HRTF，讓使用者從存儲的HRTF中選取適合其自己的HRTF。也就是說，由於頭部形狀可以在一定程度上根據人種或年齡、性別等分成若干類型，因此可以預先存儲根據各人種、年齡、性別的若干平均頭部形狀的HRTF，通過讓使用者在這些HRTF中進行切換，選擇能在中央方向獲得清晰定位的HRTF；便可以選出適合自己身體特點的HRTF。[第8實施例]將中央信號部分的頻帶分割，高頻部分從前方中央揚聲器SPCE或虛擬中央揚聲器播放、輸出，而低頻部分從輔助揚聲器Lch與Rch播放、輸出。
圖6是表示各揚聲器所分擔的頻帶的附圖；A所示的低頻部分從輔助揚聲器Lch與Rch播放、輸出的，B所示的高頻部分從前方中央揚聲器SPCE或虛擬中央揚聲器播放、輸出。
如上所述，通過由前方中央揚聲器播放容易定位的高頻部分，可以在保持中央信號部分的前方定位的同時減小中央揚聲器的尺寸。[第9實施例]在上述施例中，特別是在電影類軟體的場合，都設有輔助揚聲器，以便主要包含於中央信號部分的臺詞可以被清楚地聽到，然而，在中央信號部分不包含臺詞的例如音樂DVD等場合，就沒有必要從輔助揚聲器播放、輸出中央信號部分。所以，可以判斷是否是電影類軟體，只在電影類軟體的場合才從輔助揚聲器播放、輸出中央信號部分。圖7是說明本發明的第9實施例的流程圖。
首先，在播放軟體時，判斷該軟體是否為電影類軟體(S1)。該軟體是否為電影類軟體，例如以下方式進行判斷。
(1)通過使用者的操作，例如按鍵輸入或聲音識別等進行判斷。
(2)根據播放聲音的格式進行判斷。例如，在AC3，DTS等的場合，判斷為電影類軟體，在線性PCM的場合，則判斷為直播視頻或音樂。
(3)根據播放碟片的種類作出判斷。例如，在DVD-Video的場合，判斷為電影類軟體，在DVD-Audio，SACO，CD，或DTS-CD的場合，則判斷為直播視頻或音樂。
(4)對記錄在碟片上的標題信息與資料庫進行對照，由此判斷是否為電影類軟體。
(5)通過活用先前播放時記錄的信息進行判斷。例如，對於過去哪怕只播放過一次的碟片，通過將其標題信息等可以分辯碟片的信息與當時的聲音輸出模式相關聯而記錄在硬碟(HDD)等上，在下一次播放碟片時，該輸出模式便會再現如果在S1中判斷為電影類軟體(是)，則從設置於座位中的揚聲器播放、輸出中央信號部分(S2)。
另一方面，如果在S1中未判斷為電影類軟體(否)，則從設置於座位中的揚聲器播放並輸出，例如環繞聲信號部分，(S3)。另外，也可以關閉從設置於座位中的揚聲器的輸出，或者讓其輸出主信號部分。在上述實施例中，多聲道信號中的中央信號部分是從設置於座位中的揚聲器播放、輸出的，但是在電影軟體等場合，臺詞不一定總是包含在中央信號部分中。因此，可以從多聲道信號中檢測出含有臺詞的信號部分，從設置於多個座位中的揚聲器播放、輸出該信號部分。在上述的說明中，從開始起就是對於記錄在DVD等媒介上的6聲道(5.1聲道)等多聲道聲音信號所進行的說明，但是，實際的媒介中有的只記錄了2聲道立體聲信號，有的只有單聲道的錄音。在多聲道揚聲器系統中播放這樣的音頻源的方法，即從2聲道立體聲信號或單聲道信號生成偽5.1聲道信號的方法，已經是公知的(參見JP11-146499A與JP10-66199A)，本發明理所當然可以應用於由這種方法生成的偽多聲道信號。
例如，在圖4與5所記載的實施例中，將從2聲道立體聲信號或單聲道信號生成的偽5.1聲道信號輸入DSP23，從揚聲器播放。在本申請中，是以車載揚聲器系統與聲音播放裝置為例對本發明進行的說明，但是，本發明理所當然並不僅限於車載用。
權利要求
1.一種揚聲器系統，從設置於空間內不同位置的多個揚聲器輸出多聲道信號，其特徵是包括設置於上述空間內的至少一個座位中的揚聲器，上述多聲道信號中只有中央信號部分從上述揚聲器輸出。
2.根據權利要求1所述的揚聲器系統，其特徵是上述多個揚聲器包括上述設置於空間內前部的中央揚聲器，上述中央信號部分從上述中央揚聲器輸出。
3.根據權利要求1所述的揚聲器系統，其特徵是上述多個揚聲器包括設置於空間內左右前部的左右前揚聲器，上述中央信號部分被等分至上述左右前揚聲器並從中輸出。
4.根據權利要求1所述的揚聲器系統，其特徵是上述中央信號部分被延遲，從上述設置於至少一個座位中的揚聲器輸出。
5.根據權利要求1所述的揚聲器系統，其特徵是上述中央信號部分被延遲且音量被降低，從上述設置於至少一個座位中的揚聲器輸出。
6.根據權利要求1所述的揚聲器系統，其特徵是對上述中央信號部分進行均衡處理，從上述設置於至少一個座位中的揚聲器輸出。
7.根據權利要求1所述的揚聲器系統，其特徵是上述中央信號部分經過帶通濾波從上述設置於至少一個座位中的揚聲器輸出。
8.根據權利要求1所述的揚聲器系統，其特徵是上述中央信號部分被延遲且經過帶通濾波，從上述設置於至少一個座位中的揚聲器輸出。
9.根據權利要求1所述的揚聲器系統，其特徵是數中央信號部分與頭部相關傳輸函數卷積，從上述設置於至少一個座位中的揚聲器輸出。
10.根據權利要求2所述的揚聲器系統，其特徵是上述中央信號部分的高頻部分從上述中央揚聲器輸出，上述中央信號部分的低頻部分從上述設置於至少一個座位中的揚聲器輸出。
11.根據權利要求3所述的揚聲器系統，其特徵是上述中央信號部分的高頻部分從上述前揚聲器輸出，上述中央信號部分的低頻部分從上述設置於至少一個座位中的揚聲器輸出。
12.根據權利要求1所述的揚聲器系統，其特徵是設置於上述座位的揚聲器是座位組件揚聲器。
13.根據權利要求1所述的揚聲器系統，其特徵是在判斷出上述多聲道信號為電影類軟體的場合，上述中央信號部分從上述設置於至少一個座位中的揚聲器輸出。
14.根據權利要求1所述的揚聲器系統，其特徵是在判斷出上述多聲道信號不是電影類軟體的場合，環繞聲信號部分或主信號部分從上述設置於至少一個座位中的揚聲器輸出。
15.根據權利要求1所述的揚聲器系統，其特徵是上述多聲道信號是至少包含從單聲道或2聲道立體聲信號生成的中央信號部分的多聲道信號。
16.一種揚聲器系統，從設置於空間內不同位置的多個揚聲器輸出多聲道信號，其特徵是包括設置於上述空間的至少一個座位中的揚聲器，上述多聲道信號中只有包含臺詞的信號部分從上述揚聲器輸出。
17.一種聲音信號播放裝置，向設置於空間內不同位置的多個揚聲器輸出多聲道信號，其特徵是上述多聲道信號中只有中央信號部分從上述設置於空間內的至少一個座位中的揚聲器輸出。
18.根據權利要求17所述的聲音信號播放裝置，其特徵是上述多聲道信號是至少包含從單聲道或2聲道立體聲信號生成的中央信號部分的多聲道信號。
19.一種聲音信號播放裝置，向設置於空間內不同位置的多個揚聲器輸出多聲道信號，其特徵是上述多聲道信號中只有包含臺詞的信號部分從上述設置於空間內的至少一個座位中的揚聲器輸出。
全文摘要
在空間內的不同位置設置多個揚聲器，多聲道信號中的中央信號部分從設置於至少一個座位中的揚聲器輸出。此外，在上述中央信號部分從設置於至少一個座位中的揚聲器輸出的同時，也從空間內的中央揚聲器輸出。還有，設置於至少一個座位中的揚聲器將中央信號部分延遲並播放、輸出，使其具有先行音效應。
文檔編號H04R5/02GK1842226SQ20061006573
公開日2006年10月4日 申請日期2006年3月14日 優先權日2005年3月29日
發明者中石信一, 城戶敏弘 申請人:富士通天株式會社