一種立體聲系統及立體聲電路的製作方法

2023-10-07 13:52:14 4

專利名稱：一種立體聲系統及立體聲電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種立體聲系統及立體聲電路，尤其是涉及到兩個以上的放音系統的立體聲裝置。
目前在既作各種文藝演出或開會又放映電影的各種廳堂中，都有用於演出或開會的現場擴聲系統和放映還音擴聲系統。由於這兩類系統的技術特性不同、音箱布置不同、攝取聲源信號的地點不同，兩套系統是各自獨立的，各套系統中都有其主要設備----數臺功率放大器和數對音箱，造成設備的浪費和設備布置的混亂。經檢索中國專利90104000.2號(1990.6.5)公布了一種全封閉式立體聲耳機語音播放系統；中國專利91224753.0號(1991.9.7)公布了一種雙聲道減法式三分頻電路和與之相配的六通道音頻功率放大電路及專用連接線路板；中國專利92104735.5號(1992.6.27)公布了一種多聲道音頻功率放大集成電路；美國專利5199075號(1993.3.30)公布了一種七聲道環繞聲處理器和音箱布置；歐洲專利94200087.8號(1994.1.14)公布了一種數字式三聲道(左、中、右路)立體聲播放系統。以上五份文獻均未涉及提供一種新的立體聲系統，以滿足立體聲電影還音擴聲和演出或會議現場擴聲的需要。
本發明的目的是提供一種立體聲系統及立體聲電路。特別是為各種廳堂提供一種將立體聲或單聲道電影還音的擴音系統與各種演出或會議的現場擴聲系統融為一體的多功能立體聲系統及該系統的電路。以提高設備的利用率，簡化設備布置，減少浪費。
本發明的內客是兩類擴聲系統合用一套功率放大器和音箱，將兩類信號在各個功率放大器的輸入口匯集。但兩類信號在匯集點不能互為負載，即不由於信號的匯集而降低信號的幅值。這此目的有兩種方法一是採用有兩個相互獨立(非直接並聯)的輸入接口的功率放大器；二是使用一專用的信號匯集器，將兩路信號在專用信號匯集器匯集，將匯集器輸出信號送至功率放大器。為了適應電影還音擴聲和演出或會議現場擴聲的不同技術特性要求，將信號在匯集前作不同的處理進行立體聲電影還音擴聲時，將立體聲解碼器後面的放映用房間均衡器按國際標準ISO 2969-1987(E)的B環特性調整好；當進行演出或會議現場擴聲時，將調音臺及其後面的房間均衡器按現場擴聲的技術特性要求調整好。這樣，該系統在進行不同類型的擴聲時，都能符合其技術特性。
常規立體聲電影還音時音箱布置的技術要求是左路、中路、右路和次低音音箱都安置在放映銀幕後貼近銀幕處，中路音箱放置在正中間，左、右路音箱放置在靠近寬銀幕兩側邊緣處，次低音音箱放置在中路音箱和左、右路音箱之間。左、中、右三路音箱要求技術特性一致，位於音箱內上部的高音揚聲器聲軸(可視為音箱聲軸)的高度設置在銀幕高度的三分之二處，次低音音箱則可放置在舞臺地板上，環繞聲音箱安置在觀眾廳兩側牆中後部和後側牆上。
各類演出或會議現場擴聲音箱的布置，一般是將主擴聲音箱放置在舞臺臺口外的兩側，聲軸與人站在舞臺上的頭部同高，次低音音箱安置在臺口上方，舞臺上安置一對返送音箱。現場擴聲一般沒有環繞音箱，只有那些很高檔的現場擴聲系統在播放一些特殊音響效果時才使用環繞音箱。
綜合擴聲系統需對上述音箱布置作必要的調整。其調整的原則是在符合各自技術特性的基礎上對各類放音兼客。具體是1.將放映銀幕儘量置於舞臺臺口且儘量與舞臺臺口同寬，將左、右兩路音箱移至銀幕外安裝在臺口兩側，中路音箱改用兩個與左、右路音箱技術參數相同(功率可比左右路音箱小三分之一)的音箱合併使用，左、中、右三路音箱的聲軸降至銀幕二分之一處；2.次低音音箱可視安裝條件和演出擴聲時的傳聲增益，或安裝在舞臺臺口下方(無樂池舞臺)和上方，或都安裝在舞臺上方，或安裝在舞臺兩側左、右路音箱的上方和下方；3.環繞聲音箱的布設位置不變；4.若是大型廳堂(如1000座以上)，則在舞臺臺口兩側左右主擴聲音箱正下方的檯面上再安裝一對現場擴聲專用輔助音箱。
放映電影時，聲音信號在廳堂後部的放映室中攝取，現場擴聲時的聲音信號則在廳堂前部的舞臺上攝取，新系統音頻信號的走向及路程按「小遠大近」的原則處理。即小信號走遠路，功率放大後的大信號走近路，連接功放和音箱的音箱線越短越好，以減少在該線上的音頻功率損失。具體是將功率放大器安裝在靠近臺口的擴音室裡，這樣音箱線最短；將立體聲放映還音信號經解碼均衡後用電纜送至擴聲室功率放大器接口(或信號匯集器)；現場擴聲系統的前置設備亦安裝在該擴音室內。
這樣，就構成一個多功能立體聲系統。
該系統與現有技術相比，具有簡單、經濟、實用的特點，並可用現有設備重新組合構建。從事電聲工作的普通技術人員都能實現該系統。採用該系統與使用兩套獨立的系統相比，可節省經費幾萬元到十幾萬元(視採用設備的檔次與數量而定)。現在絕大多數機關、部隊、院校和企事業單位的廳(如多功能廳、放映廳、會議廳、報告廳等)堂(禮堂、俱樂部和一般劇場)絕大多數均為這種既放映電影又進行演出、開會的場所，只要其建築聲學能基本滿足(或經改造後能基本滿足)兼容型立體聲電影放映的要求，均可使用這種方法。因此，該系統具有一定的社會效益。
由於實現此系統的方法比較簡單，在單位新建廳堂，或對原有廳堂進行更新改造，或更換、添置設備(如更換、添置擴聲設備或放映機等)時一併考慮採用該系統，都是實現此系統的好時機。
下面結合附圖和實例對本方法進一步說明。


圖1是本系統的電路原理方框圖。
圖2是音頻信號匯集器原理方框圖。
圖3是廳堂音箱布置俯視示意圖。
圖4是舞臺臺口音箱布置示意圖(圖3A-A剖面圖)。
圖5是現場擴聲時舞臺俯視及返送音箱布置示意圖。
圖6是圖5的C-C剖面圖。
圖1中1.放映光學還音專用前置放大器、2.道爾貝(DOLRY)降噪器、3.道爾貝(4-2-4方式)立體聲解碼器、4.放映用房間均衡器、5.話筒等聲源設備、6.調音臺、7.信號延遲、電子分頻和其它周邊設備、8.現場擴聲用房間均衡器、9.音頻信號匯集器、10.左路功率放大器、11.右路功率放大器、12.中路功率放大器、13.環繞聲功率放大器、14.次低音功率放大器、L.左路音箱、M.中路音箱、R.右路音箱、S.環繞聲音箱、B.次低音音箱、10′和11′、L′和R′為現場擴聲用輔助功率放大器、音箱。
圖1中，放映時，立體聲影片聲帶上的兩路編碼光學聲音信號經激勵光刃照射和光電轉換，轉換後的兩路編碼電信號送至光學還音用前置放大器1，經前置放大後的信號送至道爾貝降噪器2降噪，降噪輸出至立體聲解碼器3，由2路編碼信號解碼成4路(左、中、右路和環繞聲信號)信號，並從各路信號中分離出第五路的次低音信號，這時，五路信號分別送至相應的房間均衡器4(注)，這五路房間均衡器均按立體聲放映的國際標準ISO 2969-1987(E)B環特性調試設置好，均衡後的信號送至信號匯集器9(信號匯集器的原理圖見圖2及其說明)，信號匯集器輸出的信號分別送至五路功率放大器10--14，若使用的功率放大器有兩個以上相對獨立的輸入口(各輸入口非直接並聯)，則不需用信號匯集器，將均衡後的信號直接送至功放，五路功放分別推動相對應的音箱L、R、M、S、B發音擴聲。放映時，設備5至8，10′和11′、L′和R′不工作。
現場擴聲時，設備1至4不工作。話筒5在舞臺上攝取的現場聲頻信號(需要時，還有錄音座、CD機等聲源的信號)送至調音臺6進行混合處理。調音臺兩路主輸出經壓縮限幅器(設備7之一)送至左、右路主擴聲，使用調音臺編組輸出(或輔助輸出)功能，編組輸出一送至舞臺返送(給舞臺演員放送演出伴音、給會議主席臺人員放送會議擴聲)，編組輸出二經延時器(設備7之一)送至環繞聲，編組輸出三經電子分頻器(設備7之一)取出200Hz以下的信號送至次低音。壓縮限幅器輸出的兩路主信號、調音臺輸出的返送信號、延時器輸出的環繞聲信號和電子分頻器輸出的次低音信號(共五路)分別送至相應的房間均衡器8，均衡器8按廳堂建築聲學特性和現場擴聲技術要求調整設置。均衡後的信號送至信號匯集器9，此後的工作過程與放映擴聲相同。若是大型廳堂的現場擴聲，則功率放大器10′和11′、音箱L′和R′與功率放大器10和11、音箱L和R同相工作。
圖2是圖1中信號匯集器的原理圖，A1至A5為五個技術特性參數一致但又是相對獨立的具有雙端成對獨立輸入(IN1和IN2至IN9和IN10)單端輸出(OUT1至OUT5)閉環增益約為1的放大器。放映時，信號從IN1、3、5、7、9輸入；現場擴聲時，信號從IN2、4、6、8、10輸入。OUT1至OUT5輸出到功率放大器。放大器內部的各種噪聲和各種失真、五個放大器之間的信號隔離度等技術指標不能低於調音臺的水平。
圖4是圖3的A—A剖視圖。圖3、圖4中，L是左路音箱、M是中路音箱、R是右路音箱、S是環繞聲音箱、N是銀幕、B是次低音箱、L′和R′是現場擴聲用輔助音箱。由於次低音音箱靈敏度低，人耳對次低音的聽覺靈敏度也低，因此次低音需增加功率和音箱數量(本例為4個音箱，1200瓦功率)。放映立體聲電影時，左右路音箱從常規位置(銀幕後左右兩側的虛線位置)向外移至臺口兩側(各向外移動二米左右)，這不僅不會影響立體聲效果，還可使立體聲效果增強。因為道爾貝(DOLBY)4-2-4立體聲的還音方式為聲級差方式，主音箱之間的距離增大，擴大了聲強平衡區，使現眾的聲源分辯度增大，立體聲效果感覺更佳。中路音箱用兩個音箱合併使用，首先是可以分開，在現場擴聲時做一對舞臺返送音箱用，第二是由於放映立體聲中70％左右的信號都集中在中路，使用兩個箱能降低中路音箱的功率負荷，提高中路音箱的可靠性和使用壽命，第三是擴大了銀幕後緊靠銀幕的聲源的有效幅射面積，降低了該銀幕透射區的聲能密度，有利於聲波尤其是中高頻聲波的透射，這能減少中路信號的高頻損失，便於左、中、右三路信號的一致均衡。由於人耳對垂方向和縱深方向的定位能力要比水平方向的定位能力差得多，因此，左中右三路音箱的聲軸高度從銀幕三分之二處降至二分之一處(一般下降一米左右)以及中路音箱和左右路音箱不在同一垂直面上(約相差二米左右，也可視為同銀幕一樣構成一弧形)，這對立體聲效果的影響是可以忽略的。由於人耳對200Hz以下頻率聲音的定位能力很弱，因而次低音音箱安裝在臺口的上下左右的任一位置，對立體聲聽覺效果無明顯影響。
圖6是圖5的C-C剖面圖，圖5、圖6中，進行演出或會議現場擴聲時，將銀幕升至舞臺上方，或將銀幕做成可移動式的推至臺後用於投放幻燈布景(本例為該方式)；將兩個中路音箱M分置於舞臺內的兩側作返送音箱使用；左路音箱L、右路音箱R做主擴聲用；次低音音箱B在會議擴聲時可不用，在演出時適當使用可增強效果氣氛；環繞聲系統在會議擴聲時將信號適當延時後使用，可使擴聲聲場更加均勻，提高語音清淅度，演出時可用於放送一些特殊效果音響。大型廳堂舞臺口兩側檯面上的一對現場擴聲專用輔助音箱L′和R′有兩個作用一是增強擴聲功率，以適應文藝演出現場擴聲時的大動態範圍的需要；二是和左右路主擴聲音箱同相工作，可將合成聲軸的高度下降至約與人頭部同高，使現場擴聲效果更加逼真。廳堂較小時，臺口音箱L′和R′可以不用。
注房間均衡器一種音頻信號處理設備。人類聽音的聽覺感受是放音設備所放聲音與聽音環境(室內)的建築聲學條件相結合的綜合效果，放音設備的技術特性可以做到一致，但各種室內聽音環境(房間)的建築聲學條件很難做得理想與一致，為彌補各種室內聽音環境對聲音的各種頻率吸收與反射的量不一致的缺陷，使用該設備可以對此缺陷進行一定的均衡補償；並對各種小信號聲頻處理設備的頻率失真進行一定的補償和對聲音中的各種頻率成分進行均衡。
權利要求
1.一種可作兩類立體聲放音的綜合立體聲系統，其電路由放映時光學還音專用前置放大器1、道爾貝(DOLBY)降噪器2、道爾貝4-2-4立體聲解碼器3、放映用房間均衡器4、話筒等聲源設備5、調音臺6、信號延遲、電單分頻和其它周邊設備7、現場擴聲用房間均衡器8、音頻信號匯集器9、左路功率放大器10、右路功率放大器11、中路功率放大器12、環繞聲功率放大器13、次低音功率放大器14、左路音箱L、中路音箱M、右路音箱R、環繞聲音箱S、次低音音箱B、現場擴聲用輔助功率放大器10′和11′、音箱L′和R′組成，其特徵在於系統合用一套功率放大器和音箱，信號在功率放大器之前匯集，信號匯集器輸入端分別連接於放映用房間均衡器和現場擴聲用房間均衡器，其輸出端連接到功放系統。
2.根據權利要求1所述的立體聲系統的電路，其特徵在於信號匯集器由A1至A5五個相對獨立的具有雙端成對獨立輸入(IN1和IN2至IN9和IN10)單端輸出(OUT1至OUT5)的閉環增益約為1的放大模塊組成，其外殼為一長方體，其寬度為可安裝在標準19英寸機架上。
3.據權利要求1所述的立體聲系統，由左路、右路、中路、次低音、環繞聲等五路音箱組成，其特徵在於，左、右路音箱分別安置於舞臺臺口兩側，放映時，兩個中路音箱安置於銀幕後緊靠銀幕的中軸兩側，左、中、右路音箱聲軸高度位於銀幕高度的二分之一處；次低音音箱安置於舞臺臺口四周任一位置；數個環繞聲音箱安置於觀眾廳兩側牆的中後部和後側牆上；現場擴聲時，兩個中路音箱分別安置於舞臺臺口內兩側作舞臺返送用，兩個現場擴聲專用輔助音箱分別安置於舞臺臺口外兩側左、右路音箱正下方的舞臺檯面上。
4.根據權利要求1所述的一種立體聲系統的方法，其特徵是，為了適應放映還音擴聲和現場擴聲的不同技術特性要求，將信號在匯集前作不同的技術處理，作立體聲電影還音擴聲時，將立體聲解碼器後面的放映用房間均衡器按照國際標準ISO 2969-1987(E)的B環特性調整好，其工作流程是信號從光電轉換器件及光學還音用前置放大器起，經道爾貝降噪器、立體聲解碼器、放映用房間均衡器、信號匯集器、功率放大器、到音箱發聲；進行現場擴聲時，將調音臺和其後的現場擴聲用房間均衡器按現場擴聲的技術特性要求調整好，其工作流程是信號從話筒及其它聲源設備起，經調音臺、信號延遲、電子分頻及其它周邊設備、現場擴聲用房間均衡器、信號匯集器、功率放大器、到音箱發聲。
5.根據權利要求1所述的一種立體聲系統的方法，其特徵在於放映立體聲電影時，銀幕儘量置於舞臺臺口並儘量與舞臺臺口同寬。
全文摘要
一種可作兩類立體聲放音的綜合立體聲系統及其電路，它的前置放大處理部分相對獨立，合用一套功放和音箱，信號在功率放大器入口處匯集(或在功率放大器前用一信號匯集器)，信號在匯集前按各自的擴聲技術特性規範處理設置好，音箱放置在兩類放音可兼用的位置上，該系統可在各種既放映立體聲或單聲道電影又用於各種演出或會議擴聲的廳堂及劇場使用。
文檔編號H04S1/00GK1115956SQ9510375
公開日1996年1月31日 申請日期1995年4月18日 優先權日1995年4月18日
發明者王建民 申請人:王建民