專利名稱：后聲道音效補(bǔ)償裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于音響補(bǔ)償裝置，特別是一種后聲道音效補(bǔ)償裝置。
一種頭部相關(guān)的轉(zhuǎn)換功能(head related transfer functions；HRTFs)是利用固定的揚(yáng)聲器位置來模擬位置與虛擬立體聲音。人類的頭形、身體與聽覺系統(tǒng)影響人腦如何感知聲音來源的位置。HRTF是由頭部的形狀與大小、耳翼(pinnae)的形狀與大小和耳管(ear canal)的特征所影響。HRTF是頭部與聲音場來源之間的頻率與相關(guān)方位的一個(gè)典型功能。HRTF負(fù)責(zé)了頻率響應(yīng)(response)、濾頻(fitering)與人類頭部中固有的延遲與反應(yīng)。藉由調(diào)整HRTF的聲音信號(hào)頻率與延遲，立體的聲音可以從固定的揚(yáng)聲器位置中模擬所在的虛擬方位。美國專利5,729,612名稱為‘測量HRTF的裝置與方法’，已經(jīng)于1994年8月5日提出中請(filed)。上述習(xí)知技術(shù)揭露了一個(gè)精確的驅(qū)動(dòng)聲音轉(zhuǎn)換功能(例如HRTF)的方法。
HRTF可以由頭部、耳朵與身體的特征量測而個(gè)別的計(jì)算出來。上述個(gè)別的量測是利用適當(dāng)?shù)奶幚硌b置變換到一個(gè)轉(zhuǎn)換功能，其目的在于調(diào)整個(gè)別耳機(jī)的聲音信號(hào)輸出特性，并模擬其位置性的立體聲音。
因?yàn)镠RTF是藉由人類耳朵所聽到的聲音來模擬三度空間的聲音效應(yīng)模型，并且在空間中每一地區(qū)所對(duì)應(yīng)到的立體音效的參數(shù)是由它的距離、方位(azimrth)與高度(elevation)來決定，而上述條件正是當(dāng)聽者在玩音效進(jìn)感覺聲音處于最真實(shí)的氣氛中。HRTF使用一個(gè)人工頭(artificial head)或置放麥克風(fēng)(microphones)在人耳內(nèi)。每一個(gè)聲源必須在頻率范圍20HZ～20KHZ之間來測量，而結(jié)果就成為初步的HRTF資料庫(library)。上述初步的HRTF資料庫經(jīng)由數(shù)學(xué)運(yùn)算過程就產(chǎn)生了DSP數(shù)位濾波器所需要的參數(shù)。只要是經(jīng)由左邊與右邊數(shù)位濾波器來處理的單波聲音，即可以透過耳機(jī)裝置來模仿真正的3D立體聲音。
應(yīng)用于個(gè)人電腦的HRTF三度空間音響裝置包括具有兩個(gè)實(shí)體揚(yáng)聲器(physical speaker)的模擬環(huán)場多揚(yáng)聲器，以運(yùn)送五個(gè)‘虛擬揚(yáng)聲器(virtualspeaker)到環(huán)繞著聽者的空間，并使家庭戲院得到音效。然而，5.1CH DVD或4CH 3D游戲是利用HRTF來產(chǎn)生后聲道的虛擬揚(yáng)聲器，以取代提供DVD的實(shí)體揚(yáng)聲器與3D游戲所碰到的某些困難。一般而言，低音的波長比人體的頭來的大，因此，先前技術(shù)無法自耳機(jī)裝置提供直接的低音資訊。稱為重低間揚(yáng)聲器(sub-woofer speaker)的低音揚(yáng)聲器對(duì)于所有的聲道(channel)可以提供充足的訊號(hào)，而不幸的是在先前技術(shù)中，后聲道低音必須從后聲道信號(hào)中過濾。
因此，目前急需一種音效控制以克服上面所提到的困難。
本發(fā)明包括附設(shè)于使用者的頭上的后聲道揚(yáng)聲器及信號(hào)接收器；依使用者與右前、左前聲道揚(yáng)聲器及重低音揚(yáng)聲器間的距離計(jì)算接收器接收延遲傳遞到后聲道揚(yáng)聲器的聲音以產(chǎn)生后聲道虛擬聲音。
其中后聲道揚(yáng)聲器系設(shè)置于為設(shè)有用以接收右前、左前聲道揚(yáng)聲器及重低音揚(yáng)聲器信號(hào)通孔的類頭戴式耳機(jī)或類耳機(jī)裝置內(nèi)，其包括彼此相對(duì)并容納后聲道揚(yáng)聲器的外罩；兩外罩系由頭帶連接；并于外罩上以導(dǎo)線連設(shè)輸入插塞；亦可于外罩內(nèi)設(shè)有直接接收信號(hào)的無線信號(hào)接收器。
后聲道揚(yáng)聲器系設(shè)置于形狀與耳朵相對(duì)應(yīng)并掛在耳朵上的兩主框架適當(dāng)位置上，于主框架上以導(dǎo)線接設(shè)有輸入插塞；兩主框架彼此相對(duì)設(shè)置并以導(dǎo)線連接。
后聲道揚(yáng)聲器系設(shè)置于眼鏡架上，其包括沿眼鏡架滑動(dòng)調(diào)整的滑動(dòng)調(diào)整元件、與滑動(dòng)調(diào)整元件連接的支撐架及以導(dǎo)線接設(shè)于支撐架上的輸入插塞；后聲道揚(yáng)聲器滑動(dòng)組設(shè)于支撐架上。
滑動(dòng)調(diào)整元件為橡皮環(huán)。
由于本發(fā)明包括附設(shè)于使用者的頭上的后聲道揚(yáng)聲器及信號(hào)接收器；依使用者與右前、左前聲道揚(yáng)聲器及重低音揚(yáng)聲器間的距離計(jì)算接收器接收延遲傳遞到后聲道揚(yáng)聲器的聲音以產(chǎn)生后聲道虛擬聲音。使用時(shí)，音響系統(tǒng)以HRTF的裝置與本發(fā)明后聲道的信號(hào)耦合并處理；因后聲道揚(yáng)聲器比右前方揚(yáng)聲器、左前方揚(yáng)聲器及重低音揚(yáng)聲器在距離上更靠近耳朵，產(chǎn)生后聲道音效的虛擬揚(yáng)聲器；已處理信號(hào)提供給音量控制器以調(diào)整輸出的音量；由后聲道揚(yáng)聲器產(chǎn)生的信號(hào)是延遲的，因此，耳朵可以同時(shí)接收到來自右前方揚(yáng)聲器、左前方揚(yáng)聲器、重低音揚(yáng)聲器及后方虛擬揚(yáng)聲器位置的信號(hào)，即可提供后邊虛擬揚(yáng)聲器音效，從而達(dá)到本發(fā)明的目的。
圖2、為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意立體圖(為類頭戴式耳機(jī)裝置)。
圖3、為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意立體圖(為類頭戴式耳機(jī)裝置)。
圖4、為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意立體圖(為類耳機(jī)裝置)。
圖5、為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意立體圖(為類機(jī)裝置)。
圖6、為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意立體圖(滑設(shè)于眼鏡上)。
圖7、為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意立體圖(滑設(shè)于眼鏡上)。
如

圖1所示，家庭劇院5.1D音效系統(tǒng)10包括右前方揚(yáng)聲器12、左前方揚(yáng)聲器14、重低音揚(yáng)聲器16、右后方揚(yáng)聲器18及左后方揚(yáng)聲器20。
本發(fā)明的觀點(diǎn)之一是右后方揚(yáng)聲器18與左后方揚(yáng)聲器20為設(shè)置于類頭戴式耳機(jī)或類耳機(jī)裝置。本發(fā)明的特點(diǎn)集中在右、左后方揚(yáng)聲器18、20與控制系統(tǒng)上。必須注意的是右、左后聲道的右、左后方揚(yáng)聲器18、20系設(shè)置于類耳機(jī)裝置中，且戴設(shè)于使用者的頭上，而不是放在某一位置，目的在于產(chǎn)生后聲道虛擬聲音。其中本發(fā)明為類頭戴式耳機(jī)或類耳機(jī)裝置不能蓋住整個(gè)耳朵，以免接收不到從右、左前方揚(yáng)聲器12、14及重低音揚(yáng)聲器16傳來的聲音。因此，其設(shè)有通孔結(jié)構(gòu)使得耳朵能聽到從右、左前方揚(yáng)聲器12、14傳來的聲音。上述右后、左后方揚(yáng)聲器18、20分別位于類頭戴式耳機(jī)或類耳機(jī)的裝置的兩邊，目的在于產(chǎn)生后聲道音效的虛擬揚(yáng)聲器。
一種用來產(chǎn)生HRTF的裝置是與右、左后聲道的信號(hào)耦合，目的在于處理由類頭戴式耳機(jī)或類耳機(jī)的裝置所攜帶而傳到右、左后方揚(yáng)聲器18、20中的信號(hào)。這是因?yàn)橛液?、左后方揚(yáng)聲器18、20比右前方揚(yáng)聲器12、左前方揚(yáng)聲器14及重低音揚(yáng)聲器16在距離上更靠近耳朵。因此，產(chǎn)生后聲道音效的虛擬揚(yáng)聲器裝置連接到產(chǎn)生HRTF的裝置。典型的延遲時(shí)間大約為距離/空氣中的聲速(D/Vs)。而上述已處理信號(hào)提供給音量控制器以調(diào)整輸出的音量。HRTF模擬三度空間中人類耳朵所能聽到的音效模型，并且在空間中每一個(gè)地區(qū)的三度空間音效參數(shù)是由它的距離、方位與高度所決定。
然后，信號(hào)提供給類頭戴式耳機(jī)或類耳機(jī)裝置所攜帶的右、左后揚(yáng)聲器18、20中以擴(kuò)大輸出。由右、左后方揚(yáng)聲器18、20產(chǎn)生的信號(hào)是延遲的，因此，耳朵可以同時(shí)接收到來自右前方揚(yáng)聲器12、左前方揚(yáng)聲器14、重低音揚(yáng)聲器16及后方虛擬揚(yáng)聲器位置的信號(hào)。此外，右、左的后揚(yáng)聲器18、20所傳遞的信號(hào)可以由IR或RF發(fā)出。因此，類頭戴式耳機(jī)或類耳機(jī)裝置需要接收器以接收無線傳輸信號(hào)。
如圖2、圖3所示，本發(fā)明后聲道音效補(bǔ)償裝置100為類頭戴式耳機(jī)或類耳機(jī)裝置，其包括設(shè)置于其內(nèi)的后方揚(yáng)聲器110；為類頭戴式耳機(jī)或類耳機(jī)裝置的本發(fā)明后聲道音效補(bǔ)償裝置100設(shè)有用以接收右前方揚(yáng)聲器12、左前方揚(yáng)聲器14信號(hào)的通孔(opening)120。上述音效系統(tǒng)傳輸前聲道、后聲道及重低音信號(hào)到相關(guān)的右前方揚(yáng)聲器12、左前方揚(yáng)聲器14。根據(jù)使用者與右前方揚(yáng)聲器12、左前方揚(yáng)聲器14間的距離計(jì)算，用以延遲傳遞到后聲道后方揚(yáng)聲器110的信號(hào)。
本發(fā)明為類頭戴式耳機(jī)或類耳機(jī)裝置的后聲道音效補(bǔ)償裝置100便于使用者戴在頭上，其包括彼此相對(duì)并容納后聲道揚(yáng)聲器的外罩130；兩外罩130系由頭帶(headband)140連接，以組成為類頭戴式耳機(jī)裝置的后聲道音效補(bǔ)償裝置100；并于外罩130上以導(dǎo)線160連設(shè)輸入插塞150。亦可于外罩130內(nèi)設(shè)有直接接收信號(hào)的無線信號(hào)接收器。
如圖4、圖5所示，本發(fā)明后聲道音效補(bǔ)償裝置300包括兩主框架310、依附(attached)設(shè)置于主框架310上適當(dāng)位置的后方揚(yáng)聲器320及以導(dǎo)線340接設(shè)于主框架310上的輸入插塞330。
兩主框架310彼此相對(duì)設(shè)置并以導(dǎo)線連接，其形狀與耳朵相對(duì)應(yīng)，以用于將本發(fā)明掛在耳朵上。
如圖6、圖7所示，本發(fā)明后聲道音效補(bǔ)償裝置400系懸吊于眼鏡架430上，其包括沿眼鏡架430滑動(dòng)調(diào)整的為橡皮環(huán)的滑動(dòng)調(diào)整元件412、與滑動(dòng)調(diào)整元件412連接的支撐架410、滑動(dòng)組設(shè)于支撐架410上的后聲道揚(yáng)聲器420及以導(dǎo)線500接設(shè)于支撐架410上的輸入插塞510。
使用者將眼鏡架430戴設(shè)于耳上，并藉由滑動(dòng)調(diào)整元件412沿眼鏡架430滑動(dòng)以調(diào)整本發(fā)明適當(dāng)位置，于支撐架410上移動(dòng)后聲道揚(yáng)聲器420，令其位于耳廓416上端。
本發(fā)明提供了后聲道虛擬揚(yáng)聲器，從而不用考慮會(huì)失去后聲道的低音。
權(quán)利要求
1.一種后聲道音效補(bǔ)償裝置，其包括后聲道揚(yáng)聲器；其特征在于所述的后聲道揚(yáng)聲器附設(shè)于使用者的頭上，并設(shè)有信號(hào)接收器；依使用者與右前、左前聲道揚(yáng)聲器及重低音揚(yáng)聲器間的距離計(jì)算接收器接收延遲傳遞到后聲道揚(yáng)聲器的聲音以產(chǎn)生后聲道虛擬聲音。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的后聲道音效補(bǔ)償裝置，其特征在于所述的后聲道揚(yáng)聲器系設(shè)置于為設(shè)有用以接收右前、左前聲道揚(yáng)聲器及重低音揚(yáng)聲器信號(hào)通孔的類頭戴式耳機(jī)或類耳機(jī)裝置內(nèi)，其包括彼此相對(duì)并容納后聲道揚(yáng)聲器的外罩；兩外罩系由頭帶連接；并于外罩上以導(dǎo)線連設(shè)輸入插塞；亦可于外罩內(nèi)設(shè)有直接接收信號(hào)的無線信號(hào)接收器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的后聲道音效補(bǔ)償裝置，其特征在于所述的后聲道揚(yáng)聲器系設(shè)置于形狀與耳朵相對(duì)應(yīng)并掛在耳朵上的兩主框架適當(dāng)位置上，于主框架上以導(dǎo)線接設(shè)有輸入插塞；兩主框架彼此相對(duì)設(shè)置并以導(dǎo)線連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的后聲道音效補(bǔ)償裝置，其特征在于所述的后聲道揚(yáng)聲器系設(shè)置于眼鏡架上，其包括沿眼鏡架滑動(dòng)調(diào)整的滑動(dòng)調(diào)整元件、與滑動(dòng)調(diào)整元件連接的支撐架及以導(dǎo)線接設(shè)于支撐架上的輸入插塞；后聲道揚(yáng)聲器滑動(dòng)組設(shè)于支撐架上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的后聲道音效補(bǔ)償裝置，其特征在于所述的滑動(dòng)調(diào)整元件為橡皮環(huán)。
全文摘要
一種后聲道音效補(bǔ)償裝置。為提供一種可提供后邊虛擬揚(yáng)聲器音效的音響補(bǔ)償裝置，提出本發(fā)明，它包括附設(shè)于使用者的頭上的后聲道揚(yáng)聲器及信號(hào)接收器；依使用者與右前、左前聲道揚(yáng)聲器及重低音揚(yáng)聲器間的距離計(jì)算接收器接收延遲傳遞到后聲道揚(yáng)聲器的聲音以產(chǎn)生后聲道虛擬聲音。
文檔編號(hào)H04R5/00GK1429048SQ0114475
公開日2003年7月9日 申請日期2001年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月26日
發(fā)明者鄭期成 申請人:驊訊電子企業(yè)股份有限公司