專利名稱：揚(yáng)聲器系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種具有增強(qiáng)的恒定方向性的揚(yáng)聲器系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)的環(huán)繞聲系統(tǒng)中，聽者在圍繞收聽位置(有時(shí)也稱為收聽區(qū)域)的不同位置處放置5個(gè)或更多個(gè)揚(yáng)聲器，來為聽者創(chuàng)造沉浸的聲音體驗(yàn)。系統(tǒng)中的每個(gè)揚(yáng)聲器通常從音頻源接收其自己的音頻信號，因此聽者通常必須將每個(gè)揚(yáng)聲器連線到音頻源。因而，音頻系統(tǒng)中的揚(yáng)聲器產(chǎn)生匯聚于收聽位置的聲音，以適當(dāng)?shù)貫槁犝邉?chuàng)造環(huán)繞聲體驗(yàn)。虛擬環(huán)繞是如下環(huán)繞聲技術(shù)其可以使得聲音看起來是來自除實(shí)際揚(yáng)聲器的位置之外的位置，以便為聽者創(chuàng)造環(huán)繞聲體驗(yàn)。結(jié)果，虛擬環(huán)繞聲系統(tǒng)通常使用比傳統(tǒng)環(huán)繞聲系統(tǒng)少的揚(yáng)聲器，并且虛擬環(huán)繞聲系統(tǒng)中的揚(yáng)聲器一般位于聽者的前面。因此，虛擬環(huán)繞聲系統(tǒng)對于諸如具有個(gè)人計(jì)算系統(tǒng)或電視機(jī)的多種不同的裝置來說更實(shí)際。虛擬環(huán)繞聲加寬了用于產(chǎn)生聲音的揚(yáng)聲器的物理位置之外的音響范圍，并且基于人如何定位聲音。人使用三種方法來定位聲音1)耳間強(qiáng)度差別(IID)，2)耳間時(shí)間差別(ITD)，以及3)頻譜上利用頭部相關(guān)傳遞函數(shù)(HRTF)。當(dāng)聲音在一個(gè)耳朵處比在另一個(gè)耳朵處更大聲時(shí)，出現(xiàn)耳間強(qiáng)度差別。當(dāng)聲源更靠近其中一個(gè)耳朵時(shí)，這可能發(fā)生。類似地，當(dāng)由于聲源更靠近其中一個(gè)耳朵，因此聲音在其到達(dá)另一個(gè)耳朵之前到達(dá)一個(gè)耳朵時(shí)，出現(xiàn)耳間時(shí)間差別。這可能導(dǎo)致時(shí)間差別，并因此導(dǎo)致耳朵之間的相位差。頭部相關(guān)傳遞函數(shù)指的是當(dāng)聲音從聽者的耳廓(外耳)、頭部以及肩部反射時(shí)的聲音的唯一譜成形。譜成形可以取決于聲源的位置而變化。另外，譜成形可以取決于特定的聽者而變化。虛擬環(huán)繞聲可采用一種或多種不同的技術(shù)，以基于三種以上方法中的一種或多種為聽者創(chuàng)造如下印象聲音來自從除揚(yáng)聲器的位置之外的位置。例如，偶極波束形成(dipole beamforming)是一種用于使用IID來創(chuàng)造虛擬環(huán)繞的方法。換能器的偶極對可以用于人工增大耳朵之間的聲音水平的差別。偶極對中的換能器被驅(qū)動(dòng)成彼此異相，以便為特定頻率或聲道產(chǎn)生零信號(null)，并且延遲用于操縱零信號的徑向方向。結(jié)果是針對特定頻率或聲道的聲音在聽者的一個(gè)耳朵處與另一耳朵處相比更強(qiáng)烈，并且給聽者留下了如下印象聲音源于除產(chǎn)生聲音的換能器的實(shí)際位置之外的位置。對于更恒定的方向性，陣列可以是頻率帶限的。用于形成偶極對的換能器的中心之間的距離被定義為等于四分之一波長。陣列的最優(yōu)中心頻率可以從該波長導(dǎo)出。陣列被優(yōu)化為在大約4倍頻程的范圍中心頻率以上2倍頻程以及中心頻率以下2倍頻程。在該頻率范圍以上，換能器之間的距離相對于正產(chǎn)生的聲音的波長可能變得較大，并且隨著頻率增加而產(chǎn)生徑向波瓣(lobe)。這意味著聲音在一個(gè)耳朵處不再會比在另一個(gè)耳朵處更大聲，并且減小或消除了虛擬環(huán)繞效果。在最優(yōu)的頻率范圍以下，聲音產(chǎn)生的效率可能隨著來自異相的換能器的聲音消除而降低。偶極波束形成陣列中所使用的換能器一般是針對其在目標(biāo)陣列頻率范圍中的分散特性而選擇的。例如，低音揚(yáng)聲器在較低頻率處具有較好的效率和近全向輻射。因此，低音揚(yáng)聲器對較低頻陣列是較好的選擇。在較高頻率處，低音揚(yáng)聲器開始成束(beam)并且具有較不一致的定向性。該現(xiàn)象與換能器相對于其產(chǎn)生的聲音的波長的尺寸有關(guān)。相反，高音揚(yáng)聲器物理上較小，并因此對于具有較小波長的較高頻率具有較好的分散。因此，高音揚(yáng)聲器對于高頻陣列是較好的選擇。然而，由于較高的頻率具有較小的波長，因此較高的頻率可能難以適當(dāng)?shù)乩门紭O波束形成陣列來實(shí)現(xiàn)，并且對于最優(yōu)的偶極波束形成系統(tǒng)來說，不可能總是在物理上將高音揚(yáng)聲器(或其它換能器)放置得足夠靠攏。對于更高效的系統(tǒng)設(shè)計(jì)來說，可能期望使得換能器的數(shù)量最小化。在該情況下，可使用水平移位的、不同類型的換能器，只要在其工作區(qū)域中有足夠的重疊即可。例如，簡單 的設(shè)計(jì)可具有組合用以覆蓋較寬的頻率帶寬的低音揚(yáng)聲器和高音揚(yáng)聲器，其中，低音揚(yáng)聲器處理較低的頻率，而高音揚(yáng)聲器處理較高的頻率，這可通過某種信號處理來控制，以將適當(dāng)?shù)念l率發(fā)送到適當(dāng)?shù)膿Q能器。如果低音揚(yáng)聲器和高音揚(yáng)聲器能夠在同一頻率區(qū)域中產(chǎn)生聲音，則重疊的區(qū)域可被處理為陣列，其中陣列中心頻率由等于低音揚(yáng)聲器和高音揚(yáng)聲器的中心間間距的四分之一波長來確定。這可導(dǎo)致在其全向頻率范圍之外起作用的低音揚(yáng)聲器，但是與由使用可用頻率區(qū)域之外的陣列導(dǎo)致的成瓣(Iobing)相比，低音揚(yáng)聲器的較高頻率處的離軸跌落(roll-off)可以是較小的影響。將陣列處理擴(kuò)展到較高的頻率的好處在于潛在地減小尺寸和系統(tǒng)復(fù)雜性的同時(shí)，導(dǎo)致更好的環(huán)繞聲體驗(yàn)。因此，將期望具有如下更好的虛擬環(huán)繞系統(tǒng)其在對多種不同的裝置有用的小系統(tǒng)中，在較寬的頻率范圍中產(chǎn)生恒定的方向性。現(xiàn)有技術(shù)中已知許多不同的用于創(chuàng)造虛擬環(huán)繞聲的技術(shù)。例如，題為 “Dipole andmonopole surround sound speaker system”的美國申請公布第2006/0072773號、題為“Array Speaker System”的美國申請公布第 2009/0060237 號、題為 “Method for spatially processing multichannel signals,processing module, and virtual surround-sound systems，，的美國申請公布第2008/0273721 號以及題為“System for transitioning from stereoto simulatedsurround sound”的美國申請公布第2003/0021423號都示出了不同的虛擬環(huán)繞系統(tǒng)。然而，這些系統(tǒng)中的每個(gè)均可以被改進(jìn)成在更寬的頻率范圍中具有更恒定的方向性。
實(shí)用新型內(nèi)容各個(gè)實(shí)施例提供了僅具有可以放置在聽者前面的I個(gè)或2個(gè)外殼的虛擬環(huán)繞。這些實(shí)施例還在頻率范圍中具有基本上恒定的方向性。各個(gè)實(shí)施例通過結(jié)合可以在不同的頻率范圍有效的技術(shù)來實(shí)現(xiàn)基本上恒定的方向性。例如，一些實(shí)施例將偶極波束形成與使換能器指向側(cè)面(即，遠(yuǎn)離收聽區(qū)域)相結(jié)合。使換能器指向側(cè)面提供了由于在較高頻率處的換能器成束導(dǎo)致的定向性。當(dāng)聲音被揚(yáng)聲器箱的邊緣遮蔽(shade)時(shí)，可以發(fā)生由于“遮蔽”導(dǎo)致的另外定向性。來自側(cè)射式(side firing)換能器的、被附近的物體或墻壁反射的聲音還可以增加寬敞感、聽者包圍(envelopment)以及明顯的源寬度。本實(shí)用新型的實(shí)施例允許在較寬的頻率范圍中產(chǎn)生恒定的方向性。根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，一種揚(yáng)聲器系統(tǒng)包括揚(yáng)聲器外殼；換能器的第一陣列，其安裝在揚(yáng)聲器外殼中并且具有第一橫向位移；以及換能器的至少第二陣列，其在揚(yáng)聲器外殼中并且具有第二橫向位移，該第二橫向位移大于第一橫向位移。第二陣列是低頻陣列，而第一陣列是高頻陣列。包括在第一陣列中的換能器被配置成具有覆蓋至少第一陣列和第二陣列的頻率范圍的工作頻率區(qū)域，并且包括在第二陣列中的換能器被配置成具有覆蓋至少第一陣列和第二陣列的頻率范圍的工作頻率區(qū)域。該揚(yáng)聲器系統(tǒng)還包括揚(yáng)聲器輸入端口和與揚(yáng)聲器輸入端口操作地耦合的控制器，其中，控制器被配置成將電-音頻信號提供到換能器，以使得第一陣列和第二陣列被調(diào)整到不同的中心頻率并且作為兩級偶極波束形成陣列。根據(jù)一個(gè)特定實(shí)施例，第二陣列是混合頻率陣列。根據(jù)另一特定實(shí)施例，第一陣列和第二陣列共同包括至少第一換能器、第二換能器、第三換能器以及第四換能器。第一換能器和第二換能器形成低頻陣列，而第一換能器和第三換能器形成高頻陣列，并且第二換能器和第四換能器形成另一高頻陣列。根據(jù)本實(shí)用新型的另一特定實(shí)施例，第一和第二換能器是被配置用于低頻工作區(qū)域的低音揚(yáng)聲器。第三和第四換能器是被配置用于高頻工作區(qū)域的高音揚(yáng)聲器。低音揚(yáng)聲器和高音揚(yáng)聲器具有重疊的工作頻率區(qū)域，并且被配置用于高頻陣列的偶極波束形成。根·據(jù)一個(gè)實(shí)施例，第一換能器、第二換能器、第三換能器以及第四換能器具有基本上相似的工作頻率區(qū)域。根據(jù)另一特定實(shí)施例，控制器被配置成i)將電-音頻信號的左聲道路由到第一換能器和第三換能器，ii)將電-音頻信號的右聲道路由到第二換能器和第四換能器，以及iii)將電-音頻信號的中心聲道路由到第一換能器、第二換能器、第三換能器和/或第四換能器。控制器還可被配置成將電-音頻信號的右環(huán)繞聲道分成第一和第二頻帶，以使得右環(huán)繞聲道的第一頻帶與左環(huán)繞聲道組合并且被傳送到第一和第二換能器，其中，右環(huán)繞聲道和左環(huán)繞聲道被處理為低頻帶限偶極波束形成陣列。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，組合聲道被配置成具有被施加到形成組合聲道的組成聲道的任意增益。右環(huán)繞聲道的第二頻帶是中頻帶濾波的，并且被處理成在第二和第四換能器之間產(chǎn)生偶極波束形成陣列，其中，左側(cè)間隔的換能器相對于更右側(cè)的換能器被反轉(zhuǎn)并被延遲?？刂破鞅慌渲贸蓪㈦?音頻信號的左環(huán)繞聲道分成第一和第二頻帶。左環(huán)繞聲道的第一頻帶與右環(huán)繞聲道組合并且被傳送到第一和第二換能器，其中，左環(huán)繞聲道和右環(huán)繞聲道被處理為低頻帶限偶極波束形成陣列。左環(huán)繞聲道的第二頻帶是中頻帶濾波的，并且被處理成在第一和第三換能器之間產(chǎn)生偶極波束形成陣列，其中，更右側(cè)的換能器相對于更左側(cè)的換能器被反轉(zhuǎn)并被延遲。根據(jù)另一特定實(shí)施例，電-音頻信號的組合聲道是頻率帶限的，以產(chǎn)生低頻陣列。組合聲道可被配置成將左聲道、右聲道、中心聲道、左環(huán)繞聲道以及右環(huán)繞聲道與任意增益組合，以用于環(huán)繞效果處理。根據(jù)另一特定實(shí)施例，低頻陣列的低頻信號是由偶極波束形成陣列的四分之一波長間距來確定的，其中，陣列可用的頻率區(qū)域在圍繞陣列中心頻率f_c的+/_2倍頻程內(nèi)，其中，f_c = (/(4(1)，“(3”是聲速，并且“(1”是偶極陣列換能器之間的中心間距離。根據(jù)另一特定實(shí)施例，揚(yáng)聲器系統(tǒng)還可包括具有第一橫向位移的換能器的第三陣列，其中，第三陣列是高頻陣列，并且被配置成具有覆蓋至少第一陣列、第二陣列以及第三陣列的頻率范圍的工作頻率區(qū)域。[0024]根據(jù)另一特定實(shí)施例，第一陣列和第二陣列被配置用于與一組側(cè)射式換能器組合工作，以產(chǎn)生虛擬環(huán)繞，其中，該組側(cè)射式換能器用于外殼遮蔽和換能器定向。根據(jù)另一特定實(shí)施例，揚(yáng)聲器系統(tǒng)還包括至少一個(gè)附加的橫向間隔的偶極波束形成陣列。在進(jìn)一步查看了以下詳細(xì)描述、權(quán)利要求以及附圖之后，本實(shí)用新型的實(shí)施例的這些和其它優(yōu)點(diǎn)將變得明顯。
圖IA示出了虛擬環(huán)繞聲系統(tǒng)的示例性實(shí)施例。圖1B-1F示出了針對圖I中示出的實(shí)施例的示例性信號處理圖。圖2A-2D示出了虛擬環(huán)繞聲系統(tǒng)的示例性實(shí)施例。圖2E-2J示出了針對圖2A-2D中示出的實(shí)施例的示例性信號處理圖。圖3A示出了虛擬環(huán)繞聲系統(tǒng)的示例性實(shí)施例。圖3B-3G示出了針對圖3A中示出的實(shí)施例的示例性信號處理圖。圖4示出了根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的示例性系統(tǒng)的框圖。圖5A示出了虛擬環(huán)繞聲系統(tǒng)的示例性實(shí)施例。圖5B-5G示出了針對圖5A中示出的實(shí)施例的示例性信號處理圖。
具體實(shí)施方式
各個(gè)實(shí)施例使用用于創(chuàng)造虛擬環(huán)繞的不同方法的組合。各個(gè)實(shí)施例中所使用的一些方法包括偶極波束形成、多級陣列、換能器定向以及外殼遮蔽。一般地，這些方法中的每個(gè)均可在各個(gè)實(shí)施例中在特定的頻帶中作用。與使用用于創(chuàng)造虛擬環(huán)繞的單個(gè)方法相t匕，使用用于創(chuàng)造虛擬聲音的多種方法可以增強(qiáng)虛擬聲音效果，并且可以更好地保持聲音質(zhì)量。用于創(chuàng)造虛擬環(huán)繞的每種方法可以基于如下因素、針對特定系統(tǒng)配置而進(jìn)行優(yōu)化諸如，換能器的物理位置、換能器的定向性、外殼的尺寸和形狀、以及輸入信號配置。各個(gè)實(shí)施例允許在較寬的頻率范圍中為聽者產(chǎn)生強(qiáng)度差別，以便產(chǎn)生恒定的定向性。如這里所使用的，“換能器”可以指的是將來自電源的電信號轉(zhuǎn)換成針對聽者的聲音的設(shè)備。如這里所使用的，術(shù)語“驅(qū)動(dòng)器”可與換能器互換使用。如這里所使用的，“偶極波束形成”可以指的是用于基于耳間強(qiáng)度差別(IID)來創(chuàng)造虛擬環(huán)繞聲的方法。更具體地，使用偶極波束形成的系統(tǒng)可具有換能器的一個(gè)或多個(gè)偶極對，其可以用于人工增大聽者的耳朵之間的聲音水平的差別。偶極對中的換能器可以被驅(qū)動(dòng)成彼此異相，來為特定頻率或聲道產(chǎn)生零信號。延遲可以用于操縱換能器產(chǎn)生的零信號的徑向方向。偶極波束形成也可被稱為串?dāng)_消除。如這里所使用的，換能器的“工作區(qū)域”是如下頻率區(qū)域其中，換能器在足夠有助于整體聲音的高水平工作。其是使用濾波發(fā)送到驅(qū)動(dòng)器的音頻頻率和驅(qū)動(dòng)器本身的分散特性的組合。如這里所使用的，“換能器定向”(也稱為“驅(qū)動(dòng)器成束”)可以指的是來自換能器的聲音極性輻射圖在其工作頻率范圍中的改變。在工作范圍的較低頻率端中，聲音在所有方向上被更均勻地輻射。對于較高的頻率，聲音強(qiáng)度一般在軸上或者在換能器正前方比其是離軸的更強(qiáng)。另外，在工作頻率范圍的較高端，可以有“成瓣”，其中，聲音強(qiáng)度取決于極性程度而從高到低變化。因?yàn)楦鶕?jù)定義成瓣是不恒定方向性的，因此一般避免了成瓣。然而，當(dāng)用于增大一個(gè)耳朵處相對于另一個(gè)耳朵處的聲音水平時(shí)，換能器定向可以用于虛擬環(huán)繞的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)與外殼遮蔽一起使用時(shí)，增強(qiáng)了該效果。如這里所使用的，“外殼遮蔽”可以指的是使用揚(yáng)聲器外殼來“遮蔽”聲音。遮蔽也可以通過使用擋板、波導(dǎo)管或者透鏡來實(shí)現(xiàn)。如同換能器定向一樣，該效果是與頻率相關(guān)的。在較低頻率處，遮蔽效果較差。波長較長并且聲音回繞外殼。在較高頻率處，遮蔽增強(qiáng)。該效果還取決于外殼的尺寸，其中，較小的外殼無法遮蔽如較大的外殼所遮蔽的那樣低的頻率。如下一段所描述的，該效果可以與換能器定向組合，用于更好的虛擬環(huán)繞效果。為了保持IID在較高的頻率區(qū)域具有更恒定的方向性，使用外殼遮蔽和換能器成束來取代偶極波束形成。外殼遮蔽和換能器成束是使用對象的固有定向性來產(chǎn)生IID的方式。當(dāng)換能器放置在揚(yáng)聲器側(cè)時(shí)，低頻聲音將繞過外殼并到達(dá)聽者。在較高頻率處，外殼開始“遮蔽”聲音，以使得較高頻率被更多地導(dǎo)向揚(yáng)聲器側(cè)。換能器成束將進(jìn)一步聚焦聲音。換能器成束發(fā)生在外殼遮蔽頻率之上。這兩個(gè)效果產(chǎn)生了聲場的梯度，其中，聲音在一個(gè)耳 朵處比在另一個(gè)耳朵處更大聲。外殼遮蔽可發(fā)生在外殼過渡頻率F_et之上。F_et = (0. 6 * c)/(2 * * R_e)，其中，“c”是以每秒米為單位的聲速，并且“R_e”是以米給出的、遮蔽側(cè)射式換能器的外殼部分的有效半徑。外殼過渡頻率以赫茲或循環(huán)數(shù)/秒來表示。類似地，換能器成束可發(fā)生在換能器過渡頻率F_tt之上，F(xiàn)_tt = (0.6 * c)/(2 * Ji * R_t)，其中，“c”是以每秒米為單位的聲速，并且“R_t”是以米給出的、換能器的有效半徑。為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)部件的優(yōu)化，用于外殼遮蔽和換能器成束的過渡的頻率區(qū)域應(yīng)該以+/_ —倍頻程為帶，其轉(zhuǎn)變?yōu)?/2的過渡頻率、2倍的過渡頻率。除了多級的偶極波束形成陣列、外殼遮蔽以及換能器成束之外，用于創(chuàng)造虛擬環(huán)繞和加寬收聽音響范圍的其它效果驅(qū)動(dòng)環(huán)繞聲道異相，并且與前射式換能器結(jié)合使用側(cè)射式換能器以使得揚(yáng)聲器的寬度最大化，同時(shí)維持收聽位置處的全音頻帶寬。針對偶極波束形成陣列的恒定方向性的工作頻率范圍由換能器之間的物理中心間距離來限制。在較高頻率處，因?yàn)镮ID是不恒定的，因此偶極波束形成無法產(chǎn)生良好的虛擬環(huán)繞體驗(yàn)。來自換能器的輻射干擾方向性不恒定的、不規(guī)則的“成瓣”的產(chǎn)生。可以通過在較高頻率處使用單個(gè)側(cè)射式換能器以及對換能器定向和外殼遮蔽進(jìn)行調(diào)整，來產(chǎn)生具有更恒定的方向性的更穩(wěn)定的IID。因此，可以維持每個(gè)耳朵處的聲音水平的差別，并且可以使得“成瓣”最小化。側(cè)射式換能器還增加了聲音的反射能量。反射的聲音可以增強(qiáng)寬敞感、聽者包圍以及明顯的源寬度。偶極陣列的中心頻率由用于形成偶極對的換能器的中心之間的距離來確定。該距離對應(yīng)于四分之一波長。中心頻率f_c由公式f_c = c/(4d)給出，其中，“c”是聲速，并且“d”是偶極陣列換能器之間的中心間距離。如這里所使用的，“多級陣列”可以指的是跨越不同頻率的不同換能器和虛擬環(huán)繞IID生成的使用。多級偶極波束形成陣列具有針對不同頻率范圍優(yōu)化的換能器對。多級陣列中的各個(gè)換能器可以被配置成產(chǎn)生不同頻率的聲音，以便為聽者創(chuàng)造更好的環(huán)繞聲效果。在一些實(shí)施例中，陣列可包括一個(gè)或多個(gè)偶極對，該偶極對使用偶極波束形成來產(chǎn)生虛擬環(huán)繞聲。這樣的偶極對通常是針對四倍頻程的帶寬而優(yōu)化的。在兩倍頻程以下，由于消除了聲音，因此可大大降低陣列的效率。在兩倍頻程以上，空間干擾可導(dǎo)致多個(gè)不想要的零信號。多個(gè)零信號降低了虛擬環(huán)繞效果并且導(dǎo)致不恒定的方向性，這可以附加地降低聲音質(zhì)量。在偶極波束形成裝置中，針對偶極對的優(yōu)化帶的中心頻率一般出現(xiàn)在與換能器分隔的四分之一波長對應(yīng)的頻率處。為了更恒定的方向性，多個(gè)換能器陣列可以被優(yōu)化以覆蓋不同的頻帶。一些頻帶可使用偶極波束形成來創(chuàng)造虛擬環(huán)繞，而其它頻帶可依賴于換能器定向或外殼遮蔽來創(chuàng)造虛擬環(huán)繞效果。如這里所使用的，“控制器”指的是對來自音頻源的聲音內(nèi)容進(jìn)行處理的數(shù)字信號處理器或模擬電路?？刂破骺刹僮鞯胤Q合在揚(yáng)聲器輸入端口和一個(gè)或多個(gè)換能器之間。替選地或者另外，聲音內(nèi)容的處理可以通過計(jì)算機(jī)(例如，個(gè)人 計(jì)算機(jī)、膝上計(jì)算機(jī)、便攜式音樂播放器、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、電話等)的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的軟件或固件來執(zhí)行，并且然后，多聲道內(nèi)容可以用作揚(yáng)聲器的輸入。如這里所使用的，用于容納計(jì)算機(jī)代碼或指令、或者計(jì)算機(jī)代碼或指令的部分的“計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)”可以包括本領(lǐng)域已知的或所使用的任何適當(dāng)?shù)慕橘|(zhì)，包括存儲介質(zhì)和通信介質(zhì)，諸如但不限于在用于信息(諸如計(jì)算機(jī)可讀指令、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序模塊或其它數(shù)據(jù))的存儲和/或傳輸?shù)娜魏畏椒ɑ蚣夹g(shù)中實(shí)現(xiàn)的易失性和非易失性介質(zhì)、可拆卸和不可拆卸介質(zhì)，包括RAM(隨機(jī)存取存儲器)、R0M(只讀存儲器)、EEPROM(電可擦可編程只讀存儲器)、閃存或其它存儲器技術(shù)、⑶-ROM(光盤-只讀存儲器)、數(shù)字多功能盤(DVD)或其它光學(xué)存儲、磁帶盒、磁帶、磁盤存儲或其它磁存儲設(shè)備、數(shù)據(jù)信號、數(shù)據(jù)傳輸或可以用于存儲或傳輸所期望的信息并且可以由計(jì)算機(jī)存取的任何其它介質(zhì)?；谶@里所提供的公開內(nèi)容和教導(dǎo)，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將意識到用以實(shí)現(xiàn)各個(gè)實(shí)施例的其它方式和/或方法。如這里所使用的，“收聽區(qū)域”或“收聽位置”指的是在環(huán)繞聲系統(tǒng)或虛擬環(huán)繞聲系統(tǒng)中聽者的期望位置或聽者周圍的區(qū)域。在環(huán)繞聲系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，該區(qū)域或位置用于為聽者創(chuàng)造良好的環(huán)繞聲體驗(yàn)。圖4示出了根據(jù)本實(shí)用新型的一些實(shí)施例的示例性虛擬環(huán)繞聲系統(tǒng)。圖4示出了具有換能器401、402、403以及404的揚(yáng)聲器400。用于虛擬環(huán)繞聲處理的可選控制器405可操作地稱合在揚(yáng)聲器輸入端口 406和一個(gè)或多個(gè)換能器401-404之間。換能器402和403可構(gòu)成第一陣列，而換能器401和404可構(gòu)成第二陣列。圖4還示出了主機(jī)450，其具有音頻源451 (例如，盤、MP3、流、5. I或7. I聲道內(nèi)容、立體聲內(nèi)容等)、處理器452以及計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)(CRM)453。作為在可選控制器405處的處理的替選或者除此之外，虛擬環(huán)繞處理可以在主機(jī)處(例如，通過CRM 453上的軟件或固件)進(jìn)行。揚(yáng)聲器400可經(jīng)由有線或無線連接407而操作地耦合到主機(jī)450。信號可在處理后并且在其被發(fā)送到換能器401-404之前被放大。揚(yáng)聲器400可包括上述部件的任何組合。例如，揚(yáng)聲器400可包括音頻源451、控制器405、信號的放大以及換能器401-404。在替選中，可以是僅處理器405、放大以及換能器401-404在揚(yáng)聲器中。在另一替選中，可以是僅放大和換能器在揚(yáng)聲器中。在又一替選中，可以是僅換能器401-404在揚(yáng)聲器中。條形咅箱(SoundBar)根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，多個(gè)換能器放置在單個(gè)外殼內(nèi)。一些換能器直接向前指向收聽位置，而一些換能器指向遠(yuǎn)離收聽位置的側(cè)面。圖IA示出了條形音箱形式的這種實(shí)施例的示例。根據(jù)一些實(shí)施例，條形音箱可以被配置成使得其附連到位于收聽位置前面的計(jì)算機(jī)監(jiān)視器。[0057]在圖IA示出的實(shí)施例中，兩個(gè)換能器103和104直接向前指向收聽區(qū)域，而兩個(gè)換能器101和102指向側(cè)面。圖IA示出了根據(jù)自頂向下透視圖的該換能器布置。側(cè)面的換能器101和102可以用于利用定向性和遮蔽。在圖IA示出的實(shí)施例中可以使用聲音的五個(gè)聲道左110、右120、中心130、左環(huán)繞140以及右環(huán)繞150。根據(jù)一些實(shí)施例，在系統(tǒng)中也可使用單獨(dú)的亞低音揚(yáng)聲器來幫助改進(jìn)低頻聲音的生成。在圖IA示出的實(shí)施例中，兩級偶極波束形成陣列與換能器定向和外殼遮蔽一起使用，用于具有更恒定的方向性的增強(qiáng)的虛擬環(huán)繞。兩級陣列可以被分成低頻陣列和中頻陣列。這些陣列用于在其各個(gè)頻率處有效地產(chǎn)生虛擬環(huán)繞聲。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，低頻被認(rèn)為是直到Ikhz的頻率，中頻被認(rèn)為是Ikhz和4khz之間的頻率，而高頻被認(rèn)為是大于4khz的頻率。低頻和中頻可使用偶極波束形成來產(chǎn)生虛擬環(huán)繞聲，而高頻可依賴于定向和外殼遮蔽來創(chuàng)造虛擬環(huán)繞。低頻陣列可以使用側(cè)面換能器101和102來產(chǎn)生，中頻陣列可以使用前面換能器103和104來產(chǎn)生，并且側(cè)面換能器101和102可以使用高頻定向和外殼遮蔽。以下給出如何產(chǎn)生這些聲音陣列的更多細(xì)節(jié)。參照圖1A，外殼100中示出了四個(gè)分開的換能器左射式101、右射式102、左前103以及右前104。每個(gè)換能器可以是能夠產(chǎn)生從200hz到20khz的頻率的全范圍換能器?？梢杂糜诘皖l偶極波束形成的左射式換能器101和右射式換能器102可隔開大致陣列所輸出的頻率范圍的中心的四分之一波長。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，當(dāng)從換能器的中心測量時(shí)，左射式101和右射式102之間的間距是20cm。因此，根據(jù)該實(shí)施例，該偶極對的中心頻率的波長是80cm。80cm大致對應(yīng)于400hz的頻率。類似地，左前換能器103和右前換能器104可放置成隔開大約3至4cm。該間距導(dǎo)致大約16至20cm的波長，或者大約2khz的中心頻率。圖1B-1F示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于實(shí)現(xiàn)三級陣列的信號處理。如同圖IA中不出的實(shí)施例一樣，可以處理來自音頻源的聲音的五個(gè)聲道左110、右120、中心130、左環(huán)繞140以及右環(huán)繞150。這些聲道可以使用已知手段從音頻源被發(fā)送到各個(gè)實(shí)施例。圖IB示出了針對左聲道110的信號處理。來自左聲道110的音頻信號被發(fā)送到左射式換能器101和左前換能器103。圖IC示出了針對右聲道120的信號處理。來自右聲道120的音頻信號被發(fā)送到右射式換能器102和右前換能器104。圖ID示出了針對中心聲道130的信號處理。來自中心聲道130的音頻信號被發(fā)送到左前換能器103和右前換能器104。圖IE示出了針對左環(huán)繞聲道140的信號處理。如圖IE所示，左環(huán)繞聲道140將其信號通過低通(LP)濾波器141分成低頻范圍(< Ikhz)、通過低通濾波器144和高通(HP)濾波器142的組合分成中頻范圍(Ikhz和4khz之間)、以及通過高通濾波器143分成高頻范圍(> 4khz)。來自左環(huán)繞聲道140的高頻在通過高通濾波器143之后，然后被發(fā)送到左射式換能器101。來自左環(huán)繞聲道140的中頻在通過高通濾波器142和低通濾波器144之后，然后被進(jìn)一步分離。來自左環(huán)繞聲道140的中頻信號被發(fā)送到左前換能器103。來自左環(huán)繞聲道140的中頻信號還被反轉(zhuǎn)器147反轉(zhuǎn)，并且在0. 023毫秒(ms)的延遲148之后被發(fā)送到右前換能器104。時(shí)間延遲可以針對收聽位置而進(jìn)行調(diào)整。[0067]來自左環(huán)繞聲道140的低頻在通過低通濾波器141之后，也被進(jìn)一步分離。來自左環(huán)繞聲道140的低頻信號被發(fā)送到左射式換能器101。來自左環(huán)繞聲道140的低頻信號還被反轉(zhuǎn)器145反轉(zhuǎn)，并且在0. 113ms的延遲146之后被發(fā)送到右射式換能器102。時(shí)間延遲可以針對期望的收聽位置而進(jìn)行調(diào)整。圖IF示出了針對右環(huán)繞聲道150的信號處理。與左環(huán)繞聲道140類似，右環(huán)繞聲道150將其信號通過低通濾波器151分成低頻范圍(< Ikhz)、通過低通濾波器154和高通濾波器152的組合分成中頻范圍(Ikhz和4khz之間)、以及通過高通濾波器153分成高頻范圍(> 4khz)。然而，左環(huán)繞聲道140和右環(huán)繞聲道150之間的一個(gè)區(qū)別在于，右環(huán)繞聲道在根據(jù)頻率劃分信號之前，使其信號被反轉(zhuǎn)器159反 轉(zhuǎn)。替選地，左環(huán)繞聲道可以被反轉(zhuǎn)，而不是右環(huán)繞聲道被反轉(zhuǎn)。條件是左環(huán)繞聲道和右環(huán)繞聲道彼此異相。來自右環(huán)繞聲道150的反轉(zhuǎn)后的高頻在通過高通濾波器153之后，然后被發(fā)送到右射式換能器102。來自右環(huán)繞聲道150的反轉(zhuǎn)后的中頻在通過高通濾波器152和低通濾波器154之后，然后被進(jìn)一步分離。來自右環(huán)繞聲道150的反轉(zhuǎn)后的中頻信號被發(fā)送到右前換能器104。來自右環(huán)繞聲道150的反轉(zhuǎn)后的中頻信號又再次被反轉(zhuǎn)器157反轉(zhuǎn)，并且在0.023ms的延遲158之后被發(fā)送到左前換能器103。時(shí)間延遲可以針對收聽位置而進(jìn)行調(diào)整。來自右環(huán)繞聲道150的反轉(zhuǎn)后的低頻在通過低通濾波器151之后，也被進(jìn)一步分離。來自右環(huán)繞聲道150的反轉(zhuǎn)后的低頻信號被發(fā)送到右射式換能器102。來自右環(huán)繞聲道150的反轉(zhuǎn)后的低頻信號又再次被反轉(zhuǎn)器155反轉(zhuǎn)，并且在0. 113ms的采樣延遲156之后被發(fā)送到左射式換能器101。時(shí)間延遲可以針對收聽位置而進(jìn)行調(diào)整。如從以上信號處理圖可以看出的那樣，低頻陣列是使用兩個(gè)側(cè)射式換能器來產(chǎn)生的。來自左環(huán)繞聲道140的低頻被發(fā)送到左射式換能器101和右射式換能器102，其中發(fā)送到右射式換能器102的信號被反轉(zhuǎn)和延遲，以便使用偶極波束形成來創(chuàng)造虛擬環(huán)繞聲效果。這可以為收聽區(qū)域中的聽者創(chuàng)造如下印象左環(huán)繞聲道140是從揚(yáng)聲器到聽者的遠(yuǎn)處左端產(chǎn)生的。來自右環(huán)繞聲道的低頻首先被反轉(zhuǎn)，并且然后被發(fā)送到左射式換能器101和右射式換能器102。發(fā)送到左射式換能器101的信號被反轉(zhuǎn)和延遲，以便使用偶極波束形成創(chuàng)造虛擬環(huán)繞。結(jié)果，給聽者以如下印象右環(huán)繞聲道150是從揚(yáng)聲器到聽者的遠(yuǎn)處右端產(chǎn)生的。中頻陣列是使用外殼前面的兩個(gè)換能器103和104、根據(jù)左環(huán)繞聲道140和右環(huán)繞聲道150產(chǎn)生的。通過如上所述的那樣反轉(zhuǎn)和延遲信號，中頻陣列使用偶極波束形成來為這些頻率產(chǎn)生虛擬環(huán)繞聲。高頻IID是使用兩個(gè)側(cè)射式換能器101和102產(chǎn)生的。高頻不能以與低頻和中頻可采用的相同的方式，通過使用偶極波束形成來創(chuàng)造其虛擬環(huán)繞。相反，高頻依賴于來自左射式101和右射式102的聲音的定向性，以使用換能器定向和外殼的遮蔽來創(chuàng)造虛擬環(huán)繞。這用于環(huán)繞聲道內(nèi)容。側(cè)射式換能器還增加了反射的能量，這增強(qiáng)了寬敞感和明顯的源寬度。腳架(Stand)根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，多個(gè)換能器放置在單個(gè)外殼內(nèi)。一些換能器直接向前指向收聽區(qū)域，而一些換能器指向側(cè)面。圖2A示出了腳架揚(yáng)聲器形式的這種實(shí)施例的示例。在圖2A示出的實(shí)施例中可以使用聲音的五個(gè)聲道左320、右340、中心330、左環(huán)繞360以及右環(huán)繞370。各個(gè)實(shí)施例還可包括與腳架分離的亞低音揚(yáng)聲器310。各個(gè)實(shí)施例可包括用于亞低音揚(yáng)聲器310的單獨(dú)的亞低音揚(yáng)聲器聲道350。在圖2A-2D示出的實(shí)施例中，示出了五個(gè)全范圍換能器。根據(jù)一些實(shí)施例，每個(gè)換能器可以是2”驅(qū)動(dòng)器。注意，圖2A-2D中示出的圖不是按比例示出的。在圖2A-2D示出的實(shí)施例中，三個(gè)換能器直接指向收聽區(qū)域，而兩個(gè)換能器指向側(cè)面以利用定向和遮蔽。如以下將更詳細(xì)說明的那樣，側(cè)面的換能器可以用于產(chǎn)生環(huán)繞聲道。另外，與圖2A中示出的腳架揚(yáng)聲器分離的亞低音揚(yáng)聲器可以用于產(chǎn)生最低的頻率。圖2A示出了腳架300的實(shí)施例的正視圖。在該視圖中，左換能器301、中心換能器302以及右換能器303是清楚可見的。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，前面的高度300A是12. 5cm。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，從腳架300的邊緣到左換能器301的中心的距離是4. 25cm(在圖2A中被表示為300B)。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，腳架的寬度300C是36. 5cm。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，后部邊緣的寬 度3000是11挪。腳架的兩個(gè)后部邊緣相對于腳架的前面以一定角度上升，并且包含側(cè)射式換能器。以下的圖更詳細(xì)地示出了該形狀。圖2B示出了腳架300的實(shí)施例的右視圖。在圖2B示出的視圖中，清楚地示出了右射式換能器305。如果示出了左視圖，則該視圖對于左射式換能器304將看起來與圖2B類似。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，腳架300的深度300F是15cm。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，后部邊緣的高度300E是16cm。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，側(cè)射式換能器之上的腳架的邊緣300G是11. 5cm。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，邊緣300F是2cm。圖2C示出了可以用于一些實(shí)施例的亞低音揚(yáng)聲器310。亞低音揚(yáng)聲器對于音頻信號可具有其自己的聲道。圖2D示出了腳架的實(shí)施例的左視圖和右視圖。在圖2D中，可以看出左射式304和右射式305與右換能器303和左換能器301有關(guān)。圖2E-2J示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的、用于實(shí)現(xiàn)虛擬環(huán)繞效果的信號處理。如同圖2A中不出的實(shí)施例一樣,聲音的五個(gè)聲道可以供各個(gè)實(shí)施例使用左320、右340、中心330、左環(huán)繞360以及右環(huán)繞370。各個(gè)實(shí)施例可包括用于亞低音揚(yáng)聲器310的單獨(dú)的亞低音揚(yáng)聲器聲道350。這些聲道可以使用已知手段從音頻源被發(fā)送到各個(gè)實(shí)施例。圖2E示出了針對左聲道320的信號處理。來自左聲道320的信號被發(fā)送到左換能器301。圖2F示出了針對中心聲道330的信號處理。來自中心聲道330的信號被發(fā)送到中心換能器302。圖2G示出了針對右聲道340的信號處理。來自右聲道340的信號被發(fā)送到右換能器303。圖2H示出了根據(jù)一些實(shí)施例的、針對亞低音揚(yáng)聲器聲道350的信號處理。來自亞低音揚(yáng)聲器聲道350的信號被發(fā)送到亞低音揚(yáng)聲器310。圖21示出了針對左環(huán)繞聲道360的信號處理。來自左環(huán)繞聲道360的信號在左射式換能器304和右射式換能器305之間被分離。左環(huán)繞聲道360被直接發(fā)送到左射式換能器304而沒有任何濾波、反轉(zhuǎn)或其它操作。對于右射式換能器305，在信號被發(fā)送到右射式換能器305之前，左環(huán)繞聲道360被發(fā)送通過低通濾波器361和延遲模塊362。[0088]圖2J示出了針對右環(huán)繞聲道370的信號處理。來自右環(huán)繞聲道370的信號在左射式換能器304和右射式換能器305之間被分離。右環(huán)繞聲道370被直接發(fā)送到右射式換能器305而沒有任何濾波、反轉(zhuǎn)或其它操作。對于左射式換能器304，在信號被發(fā)送到左射式換能器304之前，右環(huán)繞聲道370被發(fā)送通過低通濾波器371和延遲模塊372。在圖2A-2J示出的實(shí)施例中，可以從側(cè)射式換能器創(chuàng)造虛擬環(huán)繞。外殼的遮蔽和換能器的自然成束有助于為收聽區(qū)域中的聽者創(chuàng)造虛擬環(huán)繞效果。兩揚(yáng)聲器條形音箱根據(jù)另一實(shí)施例，兩個(gè)揚(yáng)聲器用于產(chǎn)生虛擬環(huán)繞聲。圖3A示出了兩揚(yáng)聲器實(shí)施例的示例。根據(jù)一些實(shí)施例，在如圖3B-3E所示的揚(yáng)聲器系統(tǒng)中使用左聲道530、左環(huán)繞聲道540、右聲道550以及右環(huán)繞聲道560。如圖3F所示，中心聲道570可以在虛擬環(huán)繞處理之前被混合到左聲道571和右聲道572。左側(cè)和右側(cè)是彼此的鏡像，因此將僅詳細(xì)地說明左偵U。例如，如果左信號530示出為被路由到左揚(yáng)聲器520上的換能器525，則相應(yīng)的右信號550將從右揚(yáng)聲器510上的換能器515傳出。 在許多偶極波束形成裝置中，使換能器靠攏以優(yōu)化消除效果是問題。如之前所述，四分之一波長規(guī)則規(guī)定了偶極對的換能器的中心之間的、用于消除特定頻率的最優(yōu)距離。對于高頻偶極對，這使得其自身適合于間隔小的小驅(qū)動(dòng)器。另外，低頻處的偶極波束形成可導(dǎo)致消除某些聲音。因此，低頻在該區(qū)域中可能需要更高效，并且可能需要被提高以創(chuàng)造更好的環(huán)繞聲體驗(yàn)。在各個(gè)兩揚(yáng)聲器實(shí)施例中，這些問題是如下解決的通過使得不同尺寸的驅(qū)動(dòng)器的偶極陣列針對較低頻率和較高頻率進(jìn)行優(yōu)化，并且通過具有另外的驅(qū)動(dòng)器組用以提聞低頻。在圖3A不出的實(shí)施例中，不出了兩個(gè)分開的揚(yáng)聲器510和520。每個(gè)揚(yáng)聲器包括兩個(gè)偶極波束形成陣列。左揚(yáng)聲器520中的陣列對是換能器521和522、以及換能器525和526。類似地，右揚(yáng)聲器510中的陣列對是換能器511和512、以及換能器515和516。左外殼的換能器陣列521和522以及右外殼的換能器陣列511和512提供了低頻偶極波束形成，而換能器對525/526和516/515分別為左揚(yáng)聲器和右揚(yáng)聲器提供了高頻偶極波束形成。一些實(shí)施例可在單獨(dú)的外殼中使用亞低音揚(yáng)聲器580,以進(jìn)一步加強(qiáng)低頻聲音。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，換能器511和512是低頻低音揚(yáng)聲器陣列。類似地，521和522也是低頻低音揚(yáng)聲器陣列。換能器515和516以及換能器525和526是高頻高音揚(yáng)聲器陣列。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，高頻高音揚(yáng)聲器陣列集中在2. 5KHz。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例,低頻低音揚(yáng)聲器陣列集中在800Hz。如果換能器集中在以上列出的頻率，則四分之一波長間距規(guī)則可規(guī)定換能器的期望分隔。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，換能器對521和522在其中心之間隔開11cm。類似地，511和512在其中心之間隔開11cm。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，換能器525和526在其中心之間隔開3. 4cm。類似地，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，換能器516和515在其中心之間隔開3. 4cm。圖3B和3C示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的信號處理。如之前所述，圖3B和3C示出了左側(cè)的聲道，而圖3D和3E中示出的右側(cè)的聲道僅會是圖3B和3C中所呈現(xiàn)內(nèi)容的鏡像。然而，左環(huán)繞聲道540和右環(huán)繞聲道560之間的一個(gè)區(qū)別在于，左環(huán)繞聲道在根據(jù)頻率劃分信號之前，使其信號被反轉(zhuǎn)器543反轉(zhuǎn)。替選地，右環(huán)繞聲道可以被反轉(zhuǎn)，而不是左環(huán)繞聲道被反轉(zhuǎn)。條件是左環(huán)繞聲道和右環(huán)繞聲道彼此異相。[0097]如同圖3A中不出的實(shí)施例一樣,聲音的四個(gè)聲道可以供各個(gè)實(shí)施例使用左530、左環(huán)繞540、右以及右環(huán)繞。各個(gè)實(shí)施例可諸如通過包括中心聲道570或亞低音揚(yáng)聲器聲道580來使用更多個(gè)聲道，并且各個(gè)實(shí)施例可使用更少的聲道，諸如僅使用左聲道和右聲道。中心聲道570的輸入可以在環(huán)繞處理之前被混合到左聲道和右聲道中。另外，左聲道和右聲道可被處理為環(huán)繞聲道，以加寬立體聲像。這些聲道可以使用已知手段從音頻源被發(fā)送到各個(gè)實(shí)施例。圖3B示出了針對左聲道530的信號處理。來自左聲道530的信號被分離成高頻分量和低頻分量。高頻信號可以被發(fā)送到高音揚(yáng)聲器偶極對525和526。低頻信號可以被發(fā)送到左低音揚(yáng)聲器521、522。圖3C示出了針對左環(huán)繞聲道540的信號處理。左環(huán)繞聲道被反轉(zhuǎn)器543反轉(zhuǎn)，并且然后被分離成其高頻分量和低頻分量。對于使左環(huán)繞聲道被反轉(zhuǎn)的該實(shí)現(xiàn)，右環(huán)繞聲道將不被反轉(zhuǎn)。另外，這可以是相反的，以使得右環(huán)繞聲道被反轉(zhuǎn)而左環(huán)繞聲道不被反轉(zhuǎn)。 環(huán)繞聲道的高頻分量在通過高通濾波器之后被發(fā)送到換能器525。高頻分量在被發(fā)送到換能器526之前，還被發(fā)送通過延遲模塊544并被再次反轉(zhuǎn)545。根據(jù)一些實(shí)施例，延遲模塊544可為信號引入0.045ms的延遲，其中，被該延遲被調(diào)整以對應(yīng)于期望的收聽位置。低頻分量在通過低通濾波器之后被發(fā)送到換能器521。低頻分量在被發(fā)送到換能器522之前，還被發(fā)送通過延遲模塊546并被再次反轉(zhuǎn)547。根據(jù)一些實(shí)施例，延遲模塊546可為信號引入0. 181ms的延遲，其中，該延遲被調(diào)整以對應(yīng)于期望的收聽位置。除了左環(huán)繞信號和右環(huán)繞信號之外，替選實(shí)施例可以將偶極波束形成應(yīng)用于左信號和右信號。各個(gè)實(shí)施例可使用來自計(jì)算機(jī)或電視機(jī)的左輸出和右輸出，而不使用任何中心聲道或環(huán)繞聲道。左輸出和右輸出可與環(huán)繞聲道類似地被處理，以實(shí)現(xiàn)更寬的立體聲像。根據(jù)各個(gè)實(shí)施例，環(huán)繞的一個(gè)聲道被反轉(zhuǎn)。四條形音箱圖5A是根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的條形音箱700的簡化示意圖。條形音箱700包括換能器組，其中，該換能器組中的換能器以附圖標(biāo)記701、702、703以及704來標(biāo)記。根據(jù)替選實(shí)施例，條形音箱700可具有更多或更少的換能器。換能器組可放置在外殼705中?？杉俣l形音箱700有多種音頻聲道。根據(jù)一些實(shí)施例，條形音箱被配置成接收左聲道710、左環(huán)繞聲道740、右聲道720、右環(huán)繞聲道750以及中心聲道730。圖5B-5G示出了以上描述的音頻聲道到條形音箱700中的換能器組的路由。根據(jù)各種替選實(shí)施例，傳送到條形音箱700中的換能器的可能聲道的上述列表可包括各種其它音頻聲道。例如，為了提取特定內(nèi)容，組合聲道760可被傳送到換能器701-704中的一個(gè)或多個(gè)。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，組合聲道760可包括左聲道710減去右聲道720、和/或左環(huán)繞聲道740減去右環(huán)繞聲道750。用于虛擬環(huán)繞聲效果的音頻處理可應(yīng)用于左環(huán)繞聲道740、右環(huán)繞聲道750以及組合聲道760。根據(jù)一些實(shí)施例，通過經(jīng)由左環(huán)繞聲道740和右環(huán)繞聲道750的處理，用于虛擬環(huán)繞聲效果的音頻處理可應(yīng)用于左聲道710和右聲道720。針對左聲道和右聲道的音頻處理流程可基本上分別類似于圖5E和5F中示出的音頻處理流程。其它聲道也可被處理用于虛擬環(huán)繞聲效果。根據(jù)一些實(shí)施例，單獨(dú)的亞低音揚(yáng)聲器也可與條形音箱700結(jié)合操作，以提供改進(jìn)的低頻聲音生成。[0105]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，條形音箱700被配置為兩級偶極波束形成陣列，以提供具有相對高的恒定方向性的增強(qiáng)虛擬環(huán)繞聲。兩級偶極波束形成陣列可被劃分成低頻陣列和兩個(gè)高頻陣列。低頻陣列和高頻陣列被配置成在其各自的頻率處產(chǎn)生虛擬環(huán)繞聲。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，低頻被認(rèn)為是直到Ikhz的頻率，而高頻被認(rèn)為是I. 5khz和6khz之間的頻率。換能器可以是不同的尺寸。例如，換能器701和703可小于換能器702和704。換能器701和703可具有相同尺寸，并且換能器702和704可具有相同尺寸。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)替選實(shí)施例，換能器701、702、703以及704可具有與以上描述的和圖5A示出的尺寸不同的尺寸。例如，換能器701、702、703以及704可具有相同尺寸，或者換能器701和703可大于換能器702和704。以下描述如何產(chǎn)生聲音陣列的進(jìn)一步細(xì)節(jié)。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，靠外的換能器701和703是高音揚(yáng)聲器,而靠內(nèi)的換能器702和704是低音揚(yáng)聲器?？績?nèi)的換能器702和704可被配置為低頻陣列，其中，低頻陣列的中心頻率可由等于靠內(nèi)的換能器的中心之間的中心間距離的四分之一波長來確定。換能器701和702可被配置為形成高頻陣列。類似地，換能器703和704可被配置為形成高頻陣列。高頻陣列的中心頻率由換能器701和702之間的中心間距離、以及換能器703和704 之間的中心間距離來確定。圖5B-5G示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的、用于實(shí)現(xiàn)兩級偶極波束形成陣列的信號處理。圖5B示出了針對左聲道710的信號處理。來自左聲道710的音頻信號被發(fā)送到換能器701和702。圖5C示出了針對右聲道720的信號處理。來自右聲道720的音頻信號被發(fā)送到換能器703和704。圖示出了針對中心聲道730的信號處理。來自中心聲道730的音頻信號被發(fā)送到換能器701-704中的每個(gè)。圖5E示出了針對左環(huán)繞聲道740的信號處理。左環(huán)繞聲道740被分離成頻帶組(例如，三個(gè)頻帶低、中以及高)。換能器701和702均可接收左環(huán)繞聲道740而沒有虛擬環(huán)繞處理。換能器701可在由高通濾波器741和低通濾波器742定義的最優(yōu)頻率區(qū)域中，與換能器702形成高頻偶極對。并且反轉(zhuǎn)器743和延遲744可被配置成產(chǎn)生偶極陣列。在一些實(shí)施例中，高通濾波器可以是I. 5kHz的高通濾波器，并且低通濾波器可以是6kHz的低通濾波器。換能器702還與換能器704形成低頻陣列。換能器702和704的低頻陣列提供了左環(huán)繞聲道740和組合聲道760均被傳輸通過由高通濾波器745和761、以及低通濾波器746和762定義的最優(yōu)頻率區(qū)域。圖5F示出了針對右環(huán)繞聲道750的信號處理。右環(huán)繞聲道750被分離成頻帶組(例如，三個(gè)頻帶低、中以及高)。換能器703可接收右環(huán)繞聲道750而沒有虛擬環(huán)繞處理，并且換能器704可接收右環(huán)繞聲道750而沒有虛擬環(huán)繞處理。換能器704可與換能器703形成高頻偶極對，其中，高頻對被配置成在由高通濾波器751和低通濾波器752定義的最優(yōu)頻率跨度中工作。反轉(zhuǎn)器753和延遲754可被配置成產(chǎn)生偶極陣列。在一些實(shí)施例中，高通濾波器可以是I. 5kHz的濾波器，并且低通濾波器可以是6kHz的濾波器。換能器704還與換能器702形成低頻陣列，其中，右環(huán)繞聲道750和組合聲道760均在由高通濾波器755和761、以及低通濾波器756和762定義的最優(yōu)頻率區(qū)域中工作。描述并說明了本實(shí)用新型的各個(gè)實(shí)施例的原理，對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說明顯的是，在不背離所述實(shí)施例的范圍和界限的情況下，可以在布置和細(xì)節(jié)方面對實(shí)施例進(jìn)行修改。這里所述的許多示例旨在為說明性的而非限制權(quán)利要求。例如，在該申請中描述的軟件部件或功能中的任何可被實(shí)現(xiàn)為軟件代碼，該軟件代碼要由控制器或處理器使用任何適當(dāng)?shù)挠?jì)算機(jī)語言來執(zhí)行，該計(jì)算機(jī)語言諸如，使用例如傳統(tǒng)技術(shù)或面向?qū)ο蠹夹g(shù)的匯編代碼、C或者C++。軟件代碼可被存儲作為計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的系列指令或者命令，該計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)諸如隨機(jī)存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、諸如硬盤驅(qū)動(dòng)器或軟盤的磁介質(zhì)、閃存驅(qū)動(dòng)器、或者諸如CD-ROM的光學(xué)介質(zhì)。任何這樣的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可駐留在單個(gè)計(jì)算設(shè)備上或其之內(nèi)，并且可存在于系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的不同計(jì)算設(shè)備上或其之內(nèi)。注意，這里所述的“一(a)”、 “一個(gè)(an)”或者“所述(the) ”旨在表示“一個(gè)或多個(gè)”，除非特別指出為不是“一個(gè)或多個(gè)”。這里所提及的“組”包括一個(gè)或多個(gè)元件。此外，上述的所有專利、專利申請、公布以及描述都通過引用將其內(nèi)容合并于此，以用于所有目的。以上均不被承認(rèn)是現(xiàn)有技術(shù)。
權(quán)利要求1.一種揚(yáng)聲器系統(tǒng),包括 揚(yáng)聲器外殼; 換能器的第一陣列，其安裝在所述揚(yáng)聲器外殼中并且具有第一橫向位移； 換能器的至少第二陣列，其在所述揚(yáng)聲器外殼中并且具有第二橫向位移，所述第二橫向位移大于所述第一橫向位移，其中，所述第二陣列是低頻陣列，而所述第一陣列是高頻陣列;其中: 包括在所述第一陣列中的換能器被配置成具有覆蓋至少所述第一陣列和所述第二陣列的頻率范圍的工作頻率區(qū)域，并且 包括在所述第二陣列中的換能器被配置成具有覆蓋至少所述第一陣列和所述第二陣列的頻率范圍的工作頻率區(qū)域； 揚(yáng)聲器輸入端口 ；以及 與所述揚(yáng)聲器輸入端口操作地耦合的控制器，其中，所述控制器被配置成將電-音頻信號提供到所述換能器，以使得所述第一陣列和所述第二陣列被調(diào)整到不同的中心頻率并且作為兩級偶極波束形成陣列。
2.如權(quán)利要求I所述的揚(yáng)聲器系統(tǒng)，其中，所述第二陣列是混合輸入聲道陣列。
3.如權(quán)利要求I所述的揚(yáng)聲器系統(tǒng)，其中，所述第一陣列和所述第二陣列共同包括至少第一換能器、第二換能器、第三換能器以及第四換能器。
4.如權(quán)利要求3所述的揚(yáng)聲器系統(tǒng)，其中，所述第一換能器和所述第二換能器形成所述低頻陣列，而所述第一換能器和所述第三換能器形成所述高頻陣列，并且所述第二換能器和所述第四換能器形成另一高頻陣列。
5.如權(quán)利要求3所述的揚(yáng)聲器系統(tǒng),其中 所述第一和第二換能器是被配置用于低頻工作區(qū)域的低音揚(yáng)聲器， 所述第三和第四換能器是被配置用于高頻工作區(qū)域的高音揚(yáng)聲器，并且所述低音揚(yáng)聲器和高音揚(yáng)聲器具有重疊的工作頻率區(qū)域，并且被配置用于所述高頻陣列的偶極波束形成。
6.如權(quán)利要求3所述的揚(yáng)聲器系統(tǒng)，其中，所述第一換能器、第二換能器、第三換能器以及第四換能器具有基本上相似的工作頻率區(qū)域。
7.如權(quán)利要求3所述的揚(yáng)聲器系統(tǒng)，其中，所述控制器被配置成 將所述電-音頻信號的左聲道路由到所述第一換能器和所述第三換能器， 將所述電-音頻信號的右聲道路由到所述第二換能器和所述第四換能器，以及將所述電-音頻信號的中心聲道路由到所述第一換能器、所述第二換能器、所述第三換能器和/或所述第四換能器。
8.如權(quán)利要求7所述的揚(yáng)聲器系統(tǒng)，其中，所述控制器被配置成將所述電-音頻信號的右環(huán)繞聲道分成第一和第二頻帶，并且其中 所述右環(huán)繞聲道的所述第一頻帶與左環(huán)繞聲道組合并且被傳送到所述第一和第二換能器，其中，所述右環(huán)繞聲道和所述左環(huán)繞聲道被處理為低頻帶限偶極波束形成陣列。
9.如權(quán)利要求8所述的揚(yáng)聲器系統(tǒng)，組合聲道被配置成具有被施加到形成所述組合聲道的組成聲道的任意增益。
10.如權(quán)利要求8所述的揚(yáng)聲器系統(tǒng)，所述右環(huán)繞聲道的所述第二頻帶是中頻帶濾波的，并且被處理成在所述第二和第四換能器之間產(chǎn)生偶極波束形成陣列，其中，左側(cè)間隔的換能器相對于更右側(cè)的換能器被反轉(zhuǎn)并被延遲。
11.如權(quán)利要求10所述的揚(yáng)聲器系統(tǒng)，其中，所述控制器被配置成將所述電-音頻信號的左環(huán)繞聲道分成第一和第二頻帶，并且其中 所述左環(huán)繞聲道的所述第一頻帶與所述右環(huán)繞聲道組合并且被傳送到所述第一和第二換能器，其中，所述左環(huán)繞聲道和所述右環(huán)繞聲道被處理為低頻帶限偶極波束形成陣列。
12.如權(quán)利要求11所述的揚(yáng)聲器系統(tǒng)，其中，所述左環(huán)繞聲道的所述第二頻帶是中頻帶濾波的，并且被處理成在所述第一和第三換能器之間產(chǎn)生偶極波束形成陣列，其中，更右 側(cè)的換能器相對于更左側(cè)的換能器被反轉(zhuǎn)并被延遲。
13.如權(quán)利要求3所述的揚(yáng)聲器系統(tǒng)，其中，所述電-音頻信號的組合聲道是頻率帶限的，以產(chǎn)生所述低頻陣列。
14.如權(quán)利要求13所述的揚(yáng)聲器系統(tǒng)，其中，所述組合聲道被配置成將所述左聲道、所述右聲道、所述中心聲道、所述左環(huán)繞聲道以及所述右環(huán)繞聲道與任意增益組合，以用于環(huán)繞效果處理。
15.如權(quán)利要求I所述的揚(yáng)聲器系統(tǒng)，其中，所述低頻陣列的低頻信號是由偶極波束形成陣列的四分之一波長間距來確定的，其中，陣列能夠使用的頻率區(qū)域在圍繞陣列中心頻率f_c的+/-2倍頻程內(nèi)，其中，f_c = c/ (4d)，“c”是聲速，并且“d”是偶極陣列換能器之間的中心間距離。
16.如權(quán)利要求I所述的揚(yáng)聲器系統(tǒng)，還包括具有所述第一橫向位移的換能器的第三陣列，其中，所述第三陣列是高頻陣列，并且被配置成具有覆蓋至少所述第一陣列、所述第二陣列以及所述第三陣列的頻率范圍的工作頻率區(qū)域。
17.如權(quán)利要求I所述的揚(yáng)聲器系統(tǒng)，其中，所述第一陣列和所述第二陣列被配置用于與一組側(cè)射式換能器組合工作，以產(chǎn)生虛擬環(huán)繞，其中，該組側(cè)射式換能器用于外殼遮蔽和換能器定向。
18.如權(quán)利要求I所述的揚(yáng)聲器系統(tǒng)，還包括至少一個(gè)附加的橫向間隔的偶極波束形成陣列。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種揚(yáng)聲器系統(tǒng)，其中，該揚(yáng)聲器系統(tǒng)包括揚(yáng)聲器外殼中的換能器的第一陣列、以及揚(yáng)聲器外殼中的換能器的至少第二陣列。第二陣列是低頻陣列，而第一陣列是高頻陣列。第一陣列中的換能器被配置成具有覆蓋至少第一陣列和第二陣列的頻率范圍的工作頻率區(qū)域，并且第二陣列中的換能器被配置成具有覆蓋至少第一陣列和第二陣列的頻率范圍的工作頻率區(qū)域。該揚(yáng)聲器系統(tǒng)還包括輸入端口以及與輸入端口操作地耦合的控制器?？刂破鞅慌渲贸蓪㈦?音頻信號提供到換能器，以使得第一陣列和第二陣列被調(diào)整到不同的中心頻率并且作為兩級偶極波束形成陣列。
文檔編號H04R5/00GK202565456SQ20112006156
公開日2012年11月28日 申請日期2011年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月4日
發(fā)明者賈森·里格斯, 賈森·N·林瑟, 胡榮, 喬伊·E·萊昂斯 申請人:羅技?xì)W洲公司