專利名稱：用于多聲道聲音重現(xiàn)系統(tǒng)的低頻管理的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及聲音重現(xiàn)系統(tǒng)和方法，具體涉及記錄在低頻效果(LFE)聲道中的 低頻信號分量的重現(xiàn)。
背景技術(shù)：
用于多聲道回放的現(xiàn)有低音管理系統(tǒng)被設(shè)計用于硬件配置，該配置包括許多不能 重現(xiàn)節(jié)目素材中超低頻內(nèi)容的揚聲器。從而，利用分頻網(wǎng)絡(luò)(crossovernetwork)將信號劃 分為低頻和高頻分量。高頻分量由“主”揚聲器產(chǎn)生。相應(yīng)的低頻分量通常相互之間以及與 低頻效果(LFE)聲道(適用的)進(jìn)行相加，并傳送給被稱為“低音炮”的專用低頻揚聲器。 圖1示出了用于5. 1聲道節(jié)目素材的這樣的現(xiàn)有系統(tǒng)的簡單示例。圖1示出用于每個全帶寬聲道的各自的分頻網(wǎng)絡(luò)，該全帶寬聲道的每個低頻輸出 被路由(route)到加法總線(LFE聲道混合總線)。此外，通常將LFE聲道提高IOdB并添加 到相同的加法總線。然后將該組合后的信號路由到低音炮的放大器。假如主揚聲器具有匹 配特性，則分頻特性也將在聲道之間匹配。但是，假如揚聲器不匹配(例如，當(dāng)環(huán)繞揚聲器 已經(jīng)降低了低音處理的電位)，每個聲道的分頻特性可以根據(jù)相應(yīng)揚聲器的需求進(jìn)行調(diào)整。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的原理基于這樣的事實，如果在包括幾個揚聲器的揚聲器系統(tǒng)中的每個揚 聲器的聲壓源(sound pressure source)近似，則在聆聽位置的聲壓總量是由每個單獨的 揚聲器產(chǎn)生的各自的聲壓的總和。在實際情況中，這種近似在低頻帶愈加正確。因此，在很 低頻下，如果相干信號被提供給所有揚聲器，則這些可以看作是單個較大的揚聲器一致地 工作。根據(jù)本發(fā)明，上述原理被用于對單個低音炮提供一種替換方式。因此，根據(jù)本發(fā) 明，相加的低頻聲道作為在所有聲道中相干的信號被路由回主揚聲器，而不是如圖1中示 出的現(xiàn)有系統(tǒng)，將相加的低頻聲道連接到單個的低頻揚聲器。在信號加回到各自的揚聲器輸出之前，這種重定位一般需要將相加的低頻聲道信 號經(jīng)過適當(dāng)?shù)奶幚?。特別地，該處理可以是在加回到各自的揚聲器輸出之前施加到低頻聲 道的增益。該增益依賴于至少兩個因素
1、配置中揚聲器的數(shù)量。系統(tǒng)中的揚聲器越多，加入其中的低頻聲道的增益越低。2、連接到給定輸出聲道的揚聲器的低音功率處理能力?？赡艽嬖谶@種情況，即使 在低頻下穩(wěn)定的中等水平(ever moderate level)，揚聲器也不能可靠地重現(xiàn)。在這種情況 下，應(yīng)該相應(yīng)地減少路由到特定揚聲器的低頻聲道的增益。如果一個或多個揚聲器受到以 更高的水平重現(xiàn)低頻的限制的性能，但這個問題可以通過在將處理后的信號加回到各自的 揚聲器輸出之前在相加后的低頻聲道上引入信號的頻率相關(guān)處理來解決。而且，可引入適 當(dāng)?shù)膲嚎s限制器，并結(jié)合增益/衰減裝置和頻率相關(guān)處理裝置(濾波器或均衡器)來避免 各自揚聲器過載的風(fēng)險。
應(yīng)用本發(fā)明的原理，可因此避免使用低音炮，而沒有使具有強大的低頻信號分量的主揚聲器(輸出聲道1到η)過載的風(fēng)險。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供用于多聲道聲音信號重現(xiàn)的系統(tǒng)，包括a)n個輸入聲道，用于接收多聲道聲音信號；b)至少一個輸入聲道，用于接收低頻效果(LFE)信號；c)n個輸出聲道，用于將信號從系統(tǒng)提供給例如揚聲器的各個換能器；d)對于每個所述輸入聲道，高通濾波器裝置從所述各個輸入聲道接收信號，并將 對應(yīng)的高通濾波后的信號提供給各個第二加法裝置；e)對于每個所述輸入聲道，低通濾波器裝置從所述各個輸入聲道接收信號，并將 對應(yīng)的低通濾波后的信號提供給第一加法裝置；f)對于用于接收低頻效果(LFE)信號的所述至少一個輸入聲道，增益裝置接收所 述低頻效果(LFE)信號，并將輸出信號提供給所述第一加法裝置；g)對于每個所述輸出聲道，每個LFE信號處理裝置從所述第一加法裝置接收信 號，并將處理后的輸出信號提供給所述各個第二加法裝置；h)每個所述第二加法裝置具有與每個所述輸出聲道連接的輸出；由此，每個所述輸出聲道分別將處理后的輸出信號提供給每個例如揚聲器的所述 換能器。根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的一個特定實施例，LFE信號處理裝置提供從所述第一加法裝 置接收的所述信號的頻率無關(guān)增益或頻率無關(guān)衰減。根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的另一特定實施例，LFE信號處理裝置的特征在于頻率相關(guān)傳 遞函數(shù)Gi⑴。根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的又一特定實施例，LFE信號處理裝置包括限制器，用于限制出 現(xiàn)在第一加法裝置中的強大的信號分量。應(yīng)當(dāng)理解，根據(jù)本發(fā)明還可以應(yīng)用上述提到的頻率無關(guān)增益/衰減、頻率相關(guān)傳 遞函數(shù)和限制器的任意組合。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種用于多聲道聲音信號重現(xiàn)的方法，該信號由η 個輸入信號、至少一個低頻效果(LFE)信號和η個輸出信號組成，其中該方法包括i.對于每個所述輸入信號，提供高通濾波后的信號；ii.對于每個所述輸入信號，提供低通濾波后的信號；iii.對于每個所述至少一個低頻效果(LFE)信號，處理各個信號，從而提供各個 放大的或衰減的低頻效果(LFE)輸出信號，所述放大或衰減可具體等于I(OdB)；iv.在第一加法裝置中將每個所述低通濾波后的信號和所述至少一個放大的或衰 減的低頻效果(LFE)輸出信號進(jìn)行相加，從而得到相加的信號；v.提供每個所述η個輸出信號，以便各個η個輸出信號的每一個由所述高通濾波 的信號的相應(yīng)信號和所述相加的信號的處理的形式相加而得，所述處理以傳遞函數(shù)Gi (f) 為特征，其中i表示特定的輸出信號,Gi (f)是頻率無關(guān)增益或頻率無關(guān)衰減，該增益或衰減 可具體等于Kequal to unity)，或Gi (f)是頻率相關(guān)傳遞函數(shù)以及Gi (f)可另外地包括限 制所述相加的信號的水平。


結(jié)合附示并參考本發(fā)明下面的實施例的具體說明，可以更好地理解本發(fā)明。圖1示出一種現(xiàn)有技術(shù)中用于多聲道媒體的低音管理系統(tǒng)的典型實現(xiàn)方式，其中垂直線代表加法總線(summing bus)，在加法總線加入來自連接到各個輸入聲道的每一個 的低通濾波器的信號；和圖2示出根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的實施例。
具體實施例方式參考圖1，示出現(xiàn)有技術(shù)中用于多聲道媒體的低音管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括η個輸入 聲道1、2和3，以及具體用于向該系統(tǒng)輸入低頻效果(LFE)信號的專用輸入聲道4。該系統(tǒng) 進(jìn)一步包括η個輸出聲道13、14和15以及為低頻揚聲器單元(低音炮)提供輸出信號的 專用輸出聲道16。圖1所示現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)進(jìn)一步包括η個分頻布置，每個布置包括高通 濾波器5、6、7和低通濾波器8、9、10。各個高通濾波器的每一個耦接到對應(yīng)的輸入聲道，并 將高通信號提供給各個輸出聲道。因此，η個輸出聲道13、14、15不接收這種低頻信號分量， 其中連接到各個輸出聲道的揚聲器并不會對其進(jìn)行處理，并且由于在各個揚聲器單元中的 非線性失真的產(chǎn)生，因此可能會導(dǎo)致各個揚聲器單元的過載并伴隨相應(yīng)的音質(zhì)退化。η個輸入聲道的每一個分別進(jìn)一步連接到低通濾波器8、9、10，并且來自于這些低 通濾波器的每一個的各個輸出信號連接到加法總線(LFE聲道混合總線)12，從而將來自于 η個輸入聲道的每一個的低頻分量在通過各個低通濾波器8、9、10之后在單個總線中相加 到一起。另外，在已將適當(dāng)?shù)脑鲆?1提供給LFE輸入信號之后，可選地將LFE輸入聲道4 上的輸入信號提供給加法總線(LFE混合總線)12。加法總線(LFE聲道混合總線)12上的相加的信號通過系統(tǒng)的輸出聲道16提供給 適當(dāng)?shù)牡鸵襞?4。應(yīng)當(dāng)指出，雖然本說明書全文引用“加法總線”或者“LFE聲道混合總線”，但是還 可采用其他適合的加法裝置，例如根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法的模擬實施方式中的加法放大 器，并且這種替代的實施方式也將落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。圖2示出根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的一個實施例。圖2中與圖1中元件相同的元件標(biāo)示 為相同的附圖標(biāo)記。如圖1所示的現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)中，在附圖標(biāo)記為1、2、3的η個單獨的 輸入聲道的每一個中的信號分量，被分頻布置1到η中的高通濾波器5、6、7和低通濾波器 8、9、10劃分為提供給各個高通濾波器5、6、7的輸出22、23、24的高頻分量和提供給各個低 通濾波器8、9、10的輸出25、26、27的低頻分量。如在圖1所示的現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)，來自低 通濾波器各個輸出被提供給LEF聲道混合總線12。如圖2所示的根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)進(jìn)一步 包括加法單元16、17、18，為各個輸出聲道13、14、15提供各個輸出信號。如圖2所示的根 據(jù)本發(fā)明的特定實施例，該系統(tǒng)進(jìn)一步包括增益或加權(quán)單元G1 (f)，G2 (f)，Gn (f)(附圖標(biāo)記 19、20、21)，通過該單元，將在加法總線(LFE聲道混合總線)12上相加的低頻信號提供給各 個加法單元16、17、18之前，可以對該信號進(jìn)行單獨地處理(例如放大、衰減、濾波、頻率整 形或限制)。在每一個各自的增益或加權(quán)單元G1 (f)、G2(f)、Gn(f)執(zhí)行處理之后，各個加法 單元16、17、18的每一個分別從對應(yīng)的高通濾波器5、6、7接收輸出信號22、23、24，并且從加 法總線(LFE聲道混合總線)12接收相加的低通信號。因此，各個輸出聲道13、14、15的每一 個從相應(yīng)的輸入聲道1、2、3接收高通信號分量22、23、24，并且從加法總線(LFE聲道混合 總線12)接收相加(并經(jīng)過適當(dāng)單獨地處理)的低頻信號。
權(quán)利要求
用于多聲道聲音信號重現(xiàn)的系統(tǒng)，包括a)n個輸入聲道(1，2，3)，用于接收多聲道聲音信號；b)至少一個輸入聲道(4)，用于接收低頻效果LFE信號；c)n個輸出聲道(13，14，15)，用于將信號從該系統(tǒng)提供給例如揚聲器(31，32，33)的各個換能器；d)對于每個所述輸入聲道(1，2，3)，高通濾波器裝置(5，6，7)從所述各個輸入聲道(1，2，3)接收信號，并將對應(yīng)的高通濾波后的信號(22，23，24)提供給各個第二加法裝置(16，17，18)；e)對于每個所述輸入聲道(1，2，3)，低通濾波器裝置(8，9，10)從所述各個輸入聲道(1，2，3)接收信號，并將對應(yīng)的低通濾波后的信號(25，26，27)提供給第一加法裝置(12)；f)對于用于接收低頻效果LFE信號的所述至少一個輸入聲道(4)，增益裝置(11)接收所述低頻效果LFE信號，將將輸出信號(35)提供給所述第一加法裝置(12)；g)對于每個所述輸出聲道(13，14，15)，每個低頻效果LFE信號處理裝置(19，20，21)從所述第一加法裝置(12)接收信號，并將處理后的輸出信號(28，29，30)提供給所述各個第二加法裝置(16，17，18)；h)每個所述第二加法裝置(16，17，18)具有與每個所述輸出聲道(13，14，15)連接的輸出；由此，每個所述輸出聲道(13，14，15)分別將處理后的輸出信號提供給每個例如揚聲器(31，32，33)的所述換能器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述低頻效果LFE信號處理裝置(19，20，21)提供 從所述第一加法裝置(12)接收的所述信號的頻率無關(guān)增益或頻率無關(guān)衰減。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述低頻效果LFE信號處理裝置(19，20，21)以頻 率相關(guān)傳遞函數(shù)Gi (f)為特征。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述低頻效果LFE信號處理裝置(19，20，21)包 括限制器裝置，用于限制從所述第一加法裝置(12)提供給低頻效果LFE信號處理裝置(19， 20，21)的信號的水平。
5.一種用于多聲道聲音信號重現(xiàn)的方法，該信號包括η個輸入信號(1，2，3)，至少一個 低頻效果LFE信號(4)和η個輸出信號(13，14，15)；該方法包括i.對于每個所述輸入信號，提供高通濾波后的信號(22，23，24)； .對于每個所述輸入信號，提供低通濾波后的信號(25，26，27)；iii.對于每個所述至少一個低頻效果LFE信號(4)，處理各個信號，從而提供各個放大 的或衰減的低頻效果LFE輸出信號(35)，所述放大或衰減可具體等于I(OdB)；iv.在加法裝置(12)中對每個所述低通濾波后的信號(25，26，27)和所述至少一個放 大的或衰減的低頻效果LFE輸出信號(35)進(jìn)行相加，從而得到相加的信號；v.提供所述η個輸出信號(13，14，15)中的每一個，以便各個η個輸出信號的每一個由 所述高通濾波的信號(22，23，24)的相應(yīng)信號和所述相加的信號(12)的處理形式相加(16， 17,18)而得，所述處理以傳遞函數(shù)&^)(19，20，21)為特征，其中i表示特定的輸出信號， Gi (f)是頻率無關(guān)增益或頻率無關(guān)衰減，該增益或衰減可具體等于1和/或Gi (f)是頻率相 關(guān)傳遞函數(shù)和/或Gi (f)包括限制在所述相加的信號(12)中的強大的信號分量。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于多聲道聲音重現(xiàn)系統(tǒng)的低頻管理。本發(fā)明一般涉及聲音重現(xiàn)系統(tǒng)和方法，具體涉及記錄在低頻效果(LFE)聲道的低頻信號分量的重現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明，所提供的系統(tǒng)包括n個輸入聲道(1，2，3)，用于接收多聲道聲音信號；至少一個輸入聲道(4)，用于接收低頻效果(LFE)信號；n個輸出聲道(13，14，15)，用于將信號從系統(tǒng)提供給例如揚聲器(31，32，33)的各個換能器；對于每個所述輸入聲道(1，2，3)，高通濾波器裝置(5，6，7)從所述各個輸入聲道(1，2，3)接收信號，并將對應(yīng)的高通濾波后的信號(22，23，24)提供給各個第二加法裝置(16，17，18)；對于每個所述輸入聲道(1，2，3)，低通濾波器裝置(8，9，10)從所述各個輸入聲道(1，2，3)接收信號，并將對應(yīng)的低通濾波后的信號提供給第一加法裝置(12)；對于用于接收低頻效果(LFE)信號的所述至少一個輸入聲道(4)，增益裝置(11)接收所述低頻效果(LFE)信號，并將輸出信號(35)提供給所述第一加法裝置(12)；對于每個所述輸出聲道(13，14，15)，每個LFE信號處理裝置(19，20，21)從所述第一加法裝置(12)接收信號，并將處理后的輸出信號提供給所述各個第二加法裝置(16，17，18)；每個所述第二加法裝置(16，17，18)具有與每個所述輸出聲道(13，14，15)連接的輸出；由此，每個所述輸出聲道(13，14，15)分別將處理后的輸出信號提供給每個例如揚聲器(31，32，33)的所述換能器。
文檔編號H04S7/00GK101816193SQ200880109988
公開日2010年8月25日 申請日期2008年10月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月5日
發(fā)明者G·G·馬丁, H·F·密克爾森 申請人:邦及歐路夫森有限公司