專利名稱：聲像定位裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及定位聲像的裝置和方法。
通常，能播送立體聲重放的家用電視機(jī)包含一對揚(yáng)聲器(即左揚(yáng)聲器和右揚(yáng)聲器)。然而由于這種電視機(jī)中安裝揚(yáng)聲器的寬度有限，不可能滿意地享受立體聲重放效果。而且，如果這種電視機(jī)采用“環(huán)繞系統(tǒng)”，則經(jīng)常難以裝備環(huán)繞揚(yáng)聲器。
這種情況下，音頻信號(hào)須經(jīng)聲像的定位處理(即通過采用頭部有關(guān)的傳遞函數(shù)(HRTF))，并將經(jīng)處理的信號(hào)加到揚(yáng)聲器，從而在并非實(shí)際配置揚(yáng)聲器的位置上確定聲像(即虛擬揚(yáng)聲器)。虛擬揚(yáng)聲器使聽者感覺到在實(shí)際所配置的揚(yáng)聲器之間的距離被展寬，或者感覺到聽到來自聽者側(cè)面或后面的重放聲，盡管實(shí)際上只有兩個(gè)正面的揚(yáng)聲器被置于聽者的前面。
一般說，在移動(dòng)的聲像的場合，盡管取決于聽者，但在預(yù)定位置確定聲像是相對容易的。相反，在固定的聲像的場合，則以在預(yù)定位置確定聲像。
為克服上述問題，業(yè)已提出在預(yù)定位置使聽者識(shí)別聲像的技術(shù)。當(dāng)確定位置在離聽者前面圓周方面上角度θ時(shí)，該技術(shù)包括產(chǎn)生(ⅰ)在設(shè)置于離聽者前面圓周方向角度θ1(θ1＜θ)的第1定位位置上定位聲像的第1經(jīng)處理的信號(hào)，及(ⅱ)在設(shè)置于離聽者前面圓周方向角度θ2(θ2＜θ)的第2定位位置上定位聲像的第2經(jīng)處理的信號(hào)；以及將第1和第2經(jīng)處理信號(hào)交替地加到揚(yáng)聲器上，從而在第1和第2定位位置上交替地定位聲像，使聽者識(shí)別預(yù)定位置上的聲像。
然而，由于這種技術(shù)繞著預(yù)定位置交替的聲像定位的規(guī)律性，使聽者聽起來有不自然的感覺。
下面將描述移動(dòng)的聲像的情況。
在其中聽者的左和右前側(cè)配置一對揚(yáng)聲器并將單個(gè)音頻信號(hào)分成兩個(gè)分支信號(hào)加到各自揚(yáng)聲器的裝置，能在揚(yáng)聲器之間的左或右方向上移動(dòng)聲像。聲像的移動(dòng)是通過例如連續(xù)地增大分支信中之一的幅值(電平)以及連續(xù)地減小另一個(gè)分支信號(hào)的幅值來實(shí)現(xiàn)的。
但是，在簡單地增大和減小分支信號(hào)的幅值時(shí)，聽者會(huì)經(jīng)常感覺到當(dāng)聲像被確定在揚(yáng)聲之間的中點(diǎn)時(shí)該聲像移到揚(yáng)聲器后面的區(qū)域中。為使聽者感覺到聲像在揚(yáng)聲器之間左或右方向上移動(dòng)，通常采用下述步驟。
(ⅰ)當(dāng)聲像被確定在左右揚(yáng)聲器間中點(diǎn)時(shí)，步驟包括分別增加少量分支信號(hào)的幅值。(ⅱ)當(dāng)聲像從左或右側(cè)移到揚(yáng)聲器間的中點(diǎn)時(shí)，步驟包括事先將頻率分量偏移到高頻側(cè)，然后當(dāng)聲像移向揚(yáng)聲器間的中點(diǎn)時(shí)將經(jīng)偏移的分量移回到原來的頻率上。反之，當(dāng)聲像從揚(yáng)聲器間中點(diǎn)移向左或右側(cè)時(shí)，步驟包括事先將頻率分量偏移到低頻側(cè)，然后當(dāng)聲像移向左或右側(cè)時(shí)將經(jīng)偏移的分量移回到原來的頻率上。換句話說，步驟包括組合多普勒效應(yīng)。另一方面，(ⅲ)當(dāng)聲像從左或右側(cè)移向揚(yáng)聲器間中點(diǎn)時(shí)，步驟實(shí)際上包括增加分支信號(hào)的高頻分量和減小其低頻分量。反之，當(dāng)聲像從揚(yáng)聲器間中點(diǎn)移向左或右側(cè)時(shí)，步驟實(shí)際上包括增大分支信號(hào)的低頻分量和減小其高頻分量。
如上所述，相對地易使聽者感覺聲像在左或右方向上移動(dòng)。但是，只用兩個(gè)揚(yáng)聲器(即左和右揚(yáng)聲器)情況下，難以使聽者感覺聲像相對于聽者的向前和向后移動(dòng)。
例如，通過逐步增加分支信號(hào)的幅值，當(dāng)聲像正趨近聽者時(shí)能使聽者感覺聲像酢趨近聽者到某些程度。尤其當(dāng)畫面圖像與聲像伴隨時(shí)，這種感覺更為加強(qiáng)。但是這不可能使聽者感到聲像正充分地趨近近者或者向聽者的背后移動(dòng)。
為克服上述問題，業(yè)已提出下述的技術(shù)。如圖26所示，當(dāng)加到左揚(yáng)聲器211和右揚(yáng)聲器212的分支信號(hào)具有相同的信號(hào)(即相關(guān)系數(shù)為1)，則聽者212感到聲像213位于揚(yáng)聲器211和212間中點(diǎn)背后的位置上；當(dāng)分支信號(hào)之間的相位差為90度(即相關(guān)系數(shù)為零)時(shí)，則聽者214感到聲像213在揚(yáng)聲器211和212間的區(qū)域221中被展寬；當(dāng)分支信號(hào)之間的相位差為180度(即相關(guān)系數(shù)為-1)時(shí)，則聽者214感到聲像213位于聽者214后面的區(qū)域222中。這一技術(shù)包括通過改變分支信號(hào)之間的相位差(即采用如圖26所示的關(guān)系)相對于聽者向前、向后移動(dòng)聲像213。
但是，即使利用上述技術(shù)，也不可能使聽者清晰地感到聲像213相對于聽者前后移動(dòng)。
如上所述，渴望要求確定提供聽起來感覺自然的聲像的裝置和方法。
本發(fā)明包括在聽者的前方配備左揚(yáng)聲器和右揚(yáng)聲器的步驟；對音頻信號(hào)經(jīng)受聲像定位處理，從而產(chǎn)生經(jīng)處理的信號(hào)；將該經(jīng)處理的信號(hào)加到左右揚(yáng)聲器，以在預(yù)定的位置定位聲像。該方法中還包括產(chǎn)生在第1定位位置定位聲像的第1經(jīng)處理信號(hào)和在第2定位位置定位聲像的第2經(jīng)處理信號(hào)；將第1和第2經(jīng)處理信號(hào)中的一個(gè)乘以在0～1范圍中改變的系數(shù)k；將另一個(gè)信號(hào)乘以系數(shù)1-k；將用系數(shù)k相乘的經(jīng)處理信號(hào)與用系數(shù)1-k相乘的經(jīng)處理信號(hào)相加；當(dāng)確定預(yù)定位置在離聽者前面圓周方向角度θ上時(shí)，第1定位位置是在預(yù)定位置的附近，并設(shè)置在離聽者前面圓周方面角度θ1(θ1＜θ)上，而第2定位位置是在預(yù)定位置的附近，并設(shè)置于離聽者前面圓周方向角度θ2(θ2＜θ)上。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，系數(shù)K的頻諳具有1/f特性。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，系數(shù)K的產(chǎn)生包括輸出具有高度為1的矩形脈沖形狀的、隨機(jī)脈沖寬度和間隔的隨機(jī)信號(hào)，以及在積分電路中積分該隨機(jī)信號(hào)。
在本發(fā)明的又一實(shí)施例中，系數(shù)K的產(chǎn)生包括用平方遠(yuǎn)算電路對音頻信號(hào)求平方，以及通過低通濾波器處理該經(jīng)平方的信號(hào)。
在本發(fā)明的再一實(shí)施例中，音頻信號(hào)是2通道立體聲信號(hào)，并從通道之一的信號(hào)、兩個(gè)通道的相加信號(hào)、或兩個(gè)通道的相差信號(hào)中選擇產(chǎn)生系數(shù)的信號(hào)。
依照本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供定位聲像的裝置。該裝置包括配置于聽者前面的左右揚(yáng)聲器；用于對音頻信號(hào)經(jīng)受聲像定位處理以產(chǎn)生經(jīng)處理的信號(hào)的設(shè)備；將該經(jīng)處理的信號(hào)加到左右揚(yáng)聲器以在預(yù)定位置上定位聲像的設(shè)備。該裝置還包括產(chǎn)生在第1定位位置定位聲像的第1經(jīng)處理信號(hào)的設(shè)備；產(chǎn)生在第2定位位置定位聲像的第2經(jīng)處理信號(hào)的設(shè)備；產(chǎn)生在0-1范圍內(nèi)改變系數(shù)k的設(shè)備，將第1和第2經(jīng)處理的信號(hào)中的一個(gè)乘以系數(shù)K的設(shè)備；將另一個(gè)信號(hào)乘以系數(shù)1-K的設(shè)備；以及將乘以K的經(jīng)處理信號(hào)與乘以1-K的經(jīng)處理信號(hào)相加的設(shè)備并將經(jīng)相加的信號(hào)加到左右揚(yáng)聲器的設(shè)備。當(dāng)確定預(yù)定位置在離聽者前面圓周方向角度θ時(shí)，第1定位位置是在預(yù)定位置的附近，并設(shè)置在離聽者前面圓周方向角度θ1(θ1＜θ)上，而第2定位位置是在預(yù)定位置的附近，并設(shè)置在離聽者前面圓周方向角度θ2(θ2＜θ)上。
依照本發(fā)明的再一個(gè)方面，提供移動(dòng)聲像的方法。該方法包括步驟產(chǎn)生音頻信號(hào)；將單個(gè)音頻信號(hào)分成兩個(gè)分支信號(hào)；偏移該音頻信號(hào)或分支的信號(hào)的頻率成分；放大該音頻信號(hào)或分支的信號(hào)的幅值；改變分支信號(hào)之間的相位差；以及將分支信號(hào)加到左右揚(yáng)聲器。組合該偏離的頻率成分、幅值的改變以及相位差的改變使聽者感到聲像相對于聽者的前后移動(dòng)。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述組合包含步驟增大分支信號(hào)的幅值；增大分支信號(hào)之間的相位差從零到180度；當(dāng)相位差保持在180度附近時(shí)減小分支信號(hào)的幅值；以及向低頻偏移分支信號(hào)的頻率成分。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，所述組合包含步驟當(dāng)保持分支信號(hào)的幅值互相相等時(shí)保持分支信號(hào)之間的相位差在180度左右；減小幅值和相位差到零左右；以及向低頻側(cè)偏移分支信號(hào)的頻率分量。
依照本發(fā)明的再一個(gè)方面，提供移動(dòng)聲像的裝置。該裝置包括產(chǎn)生單個(gè)頻率信號(hào)的源；將單個(gè)音頻頻率分成兩個(gè)分支信號(hào)的設(shè)備；偏移音頻信號(hào)或分支信號(hào)的頻率成分的設(shè)備；放大音頻信號(hào)或分支信號(hào)的幅值的設(shè)備；改變分支信號(hào)之間相位差的設(shè)備；以及對之分別加上分支信號(hào)的左右揚(yáng)聲品。組合偏移設(shè)備、放大設(shè)備和相位差改變設(shè)備使聽者感到聲像相對于聽者前后移動(dòng)。
因而，這里描述的本發(fā)明使可能有優(yōu)點(diǎn)(1)提供定位聽起來感覺自然的聲像的裝置；和(2)定位聽起來感覺自然的聲像的方法。
當(dāng)參看附圖閱讀和理解下面的詳細(xì)描述后本發(fā)明的這些和其他優(yōu)點(diǎn)對于業(yè)內(nèi)熟練的人士將顯而易見。
圖1為說明本發(fā)明定位聲像的裝置的實(shí)施例的方塊圖。
圖2為采用圖1的裝置說明聲像定位處理的的配置圖。
圖3為說明圖1的1和第2信號(hào)處理設(shè)備例的方塊圖。
圖4為說明圖1的第1和第2信號(hào)處理設(shè)備另一例的方塊圖。
圖5為說明圖1的產(chǎn)生系數(shù)K的設(shè)備例的方塊圖。
圖6A表示從圖5的隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器的輸出。
圖6B表示從圖5的積分電路的輸出。
圖7為說明圖1的產(chǎn)生系數(shù)K的設(shè)備的另一例的方塊圖。
圖8A表示從圖7的信號(hào)選擇電路的輸出。
圖8B表示從圖7的求平方電路的輸出。
圖8C表示從圖7的低通濾波器的輸出。
圖9為說明本發(fā)明θ1、θ2和θ之間關(guān)系數(shù)的圖。
圖10為說明本發(fā)明定位聲像的裝置的另一實(shí)施例的方塊圖。
圖11為說明圖10的裝置例的方塊圖。
圖12表示圖11所示的每一移相濾波器(APF)輸出的相位延遲與數(shù)頻率之間的關(guān)系曲線。
圖13表示圖12所示APF輸出信號(hào)間的相位差與對數(shù)頻率之間的關(guān)系曲線。
圖14為說明圖11的APF例的線路圖。
圖15A為說明圖14的可變電阻例的電路圖。
圖15B為說明圖14的可變電阻另一例電路圖。
圖16為說明圖11的APF另一例電路圖。
圖17為說明圖16的可變電容例的電路圖。
圖18為說明加到VCO的電壓V1和音頻信號(hào)S1的頻率(兩者如圖11中所示)之間的關(guān)系曲線。
圖19為說明加到VCA的電壓V2和分支信號(hào)S2的頻率(兩者如圖11中所示)之間的關(guān)系曲線。
圖20為說明圖11中所示的分支信號(hào)S3和S4之間的相位差曲線。
圖21為說明加到VCO的電壓V1和音頻信號(hào)S1的頻率(兩者如圖11所示)之間的關(guān)系曲線。
圖22為說明加到VCA的電壓V2和分支信號(hào)S2的頻率(兩者如圖11所示)之間的關(guān)系曲線。
圖23的說明圖11所示的分支信號(hào)S3和S4之間的相位差曲線。
圖24為說明本發(fā)明定位聲像的裝置的又一個(gè)實(shí)施例的方塊圖。
圖25為說明圖24的數(shù)字APF的信號(hào)流方塊圖。
圖26為說明定位聲像的常規(guī)方法的圖。
以下結(jié)合


本發(fā)明的較佳實(shí)施例。在本發(fā)明書中，“定位聲像”一詞不僅包括在規(guī)定位置上形成聲像，而且包括移動(dòng)聲像。
實(shí)施例1參看附圖1～9，說明本發(fā)明的實(shí)施例。
圖1的說明本發(fā)明的裝置的方塊圖。聲像定位裝置(虛擬揚(yáng)聲器處理裝置)包括輸入音頻信號(hào)的第1和第2輸入端1和2，連接到左揚(yáng)聲器SPL的第1輸出端3和連接到右揚(yáng)聲器SPR的第2輸出端4。雖然在圖1中示出2通道立體聲作為音頻信號(hào)的例子，但音頻信號(hào)也可以是單聲道信號(hào)。
圖2表示揚(yáng)聲器SPL和SPR的配置。如圖2所示，一對揚(yáng)聲器(左揚(yáng)聲器SPL和右揚(yáng)聲器SPR)配備在聽者M(jìn)的前面。
如圖9所示，聲像定位裝置使聽者M(jìn)識(shí)別預(yù)定位置P上的聲像。這里，位置P位于離開聽者M(jìn)前面F圓周方向(即反時(shí)針方向)角度θ，本發(fā)明的這一實(shí)施例包括(1)在預(yù)定位置P的附近并設(shè)置在離聽者前面F的圓周方向θ1角度(θ1＜θ)上的第1定位位置P1上定位聲像(虛擬揚(yáng)聲器)，(2)在預(yù)定位置P的附近并設(shè)置在離聽者前面F的圓周方向的θ2角度(θ2＞θ)上的第2定位位置P2上定位聲像(虛擬揚(yáng)聲器)。
再如圖9所示，當(dāng)確定位置P在離開聽者的前面F的另一圓周方向(即順時(shí)針方向)-θ角度上時(shí)，本發(fā)明的這一實(shí)施例包括(1)在預(yù)定位置P的附近并設(shè)置在離聽者前面F的圓周方向的-θ1角度上的第1定位位置P1上定位聲像(虛擬揚(yáng)聲器)，(2)在預(yù)定位置P的附近并設(shè)置在離聽者前面F的圓周方向的-θ2角度上的第2定位位置P2上定位聲像(虛擬揚(yáng)聲器)。
θ和θ1之間的差異與θ和θ2之間的差異可以相同或可以不同。θ和θ1之間或θ和θ2之間的差異可以是任何適當(dāng)?shù)慕嵌戎?，通?？梢允?0度左右或更小些。
聲像定位裝置包括第1信號(hào)處理設(shè)備(第1虛擬揚(yáng)聲器處理設(shè)備)11和第2信號(hào)處理設(shè)備(第2虛擬揚(yáng)聲器處理設(shè)備)12。第1和第2設(shè)備連接到輸入端1和2。第1信號(hào)處理設(shè)備11用于在第1定位位置P1處定位聲像并輸出左揚(yáng)聲器SPL的第1L-信號(hào)和右揚(yáng)聲器SPR的第1R-信號(hào)。第2信號(hào)處理設(shè)備12用于在第2定位位置P2處定位聲像，并輸出左揚(yáng)聲器SPL的第ZL-信號(hào)和右揚(yáng)聲器SPR的第2R-信號(hào)。
第1和第2信號(hào)處理設(shè)備11和12是典型的信號(hào)處理電路。例如，設(shè)備11和12可以是“橋式”濾波器或“混合式”濾波器。具體地說，聲像定位裝置可以包括一對橋式濾波器或一對混合式濾波器。通過采用這種濾波器為聽者提供“環(huán)繞”感覺的定位聲像的方法已由本發(fā)明者所提出。
如圖3所示，橋式濾波器包括(ⅰ)第1L濾波部分(第1L信號(hào)處理部分)F1L，它連接到第1輸入端1并輸出左揚(yáng)聲器SPL的輸出信號(hào)；(ⅱ)第1R濾波部分(第1R信號(hào)處理部分)F1R，它接到第1輸端1并輸出右揚(yáng)聲器SPR的輸出信號(hào)；(ⅲ)第2L濾波部分(第2L)信號(hào)處理部分)F2L，它接到第2輸人端2并輸出左揚(yáng)聲器SPL的輸出信號(hào)；(ⅳ)第2R濾波部分(第2R信號(hào)處理部分)F2R，它接到第2輸入端2并輸出右揚(yáng)聲器SPR的輸出信號(hào)；(ⅴ)相加設(shè)備M8將第1和第2L濾波部分F1L和F2L的輸出信號(hào)相加，產(chǎn)生第1L處理信號(hào)或第2L處理信號(hào)；(ⅵ)相加設(shè)備M9將第1和第2R濾波部分F1R和F2R的輸出信號(hào)相加，產(chǎn)生第1R處理信號(hào)或第2R處理信號(hào)。分別定義第1L濾波部分F1L、第1R濾波競分F安全R、第2L濾波部分F2L和第2R濾波部分F2R的傳遞函數(shù)為H11、H12、H21和H22。傳遞函數(shù)的細(xì)節(jié)描述如下。
例如，在如圖2所示聽者的側(cè)面或背面的位置處定位聲像(即虛擬左和右揚(yáng)聲器)ZL和ZR的情況下，第1L濾波部分F1L、第1R濾波部分F1R、第2L濾波部分F2L和第2R濾波部分F2R的傳遞函數(shù)H11、H12、H21和H22可通過利用頭部有關(guān)的傳遞函數(shù)hLL、hLR、hRL,hRR,hL′L、LL′R、hR′L和hR′R來得到。這里，hLL是從左揚(yáng)聲SPL到聽者M(jìn)的左耳的頭部有關(guān)傳遞函數(shù)，而hLR是從左揚(yáng)聲器SPL到聽者M(jìn)的右耳的頭部有關(guān)傳遞函數(shù)，而hRR是從右揚(yáng)聲器SPR到聽者M(jìn)右耳的頭部有關(guān)的傳遞函數(shù)；hL′L上從虛擬左揚(yáng)聲器ZL到聽者M(jìn)左耳的頭部有關(guān)傳遞函數(shù)，而hL′R是虛擬左揚(yáng)聲器ZL到聽者M(jìn)右耳的頭部有關(guān)傳遞函數(shù)；以及hR′L是從虛擬右揚(yáng)聲器ZR到聽者M(jìn)左耳的頭有關(guān)傳遞函數(shù)，而hR′R是從虛擬右揚(yáng)聲器ZR到聽者M(jìn)右耳的頭部有關(guān)傳遞函數(shù)。其計(jì)算步驟如下。
首先，從揚(yáng)聲器SPL和SRL到聽者M(jìn)的耳朵的頭部有關(guān)傳遞函數(shù)定義為矩陣[h]，從虛擬揚(yáng)聲器ZL和ZR到聽者M(jìn)耳朵的頭部有關(guān)傳遞函數(shù)定義為矩陣[h′]從虛擬揚(yáng)聲器ZL和ZR到聽者M(jìn)耳朵的頭部有關(guān)傳遞函數(shù)定義為矩陣[h′]，以及定義橋式濾波器的矩陣為[H]如下[h]=hLLhLLhLLhLLT--------(1)]]>[h′]=hL′LhL′RhR′LhR′RT--------(2)]]>[H]=H11H12H21H22T--------(3)]]>根據(jù)圖2和3所示的關(guān)系，滿足如下關(guān)系[h′]=[h][H] (4)如[h]≠0，則可從式(4)導(dǎo)出式(5)[H]=[h]-1[h′](5)可利用式(5)得到第1L濾波部分F1R、第1R濾波部分F1R、第2L濾波部分F2L和第2R濾波部分F2R的傳遞函數(shù)H11、H12、H21和H22如下H11=(hRRhL′L-hL′R)/(h11hRR-hLRhRL)(6)H12=(hLLhL′R-hLRhL′L)/(hLLhRR-hLRhRL)(7)H21=(hRRhR′L-hRLhR′R)/(hLLhRR-hLRhRL)(8)H22=(hLLhR′R-hLRhR′L)/(hLLhRR-hLRhRL)(9)另一方面，如圖4所示，混合式濾波器包括第1濾波部分(第1信號(hào)處理部分)F1；第2濾波部分(第2信號(hào)處理部分)F2；相加設(shè)備M1，將輸入到第1和第2端1和2的音頻信號(hào)相加并將相加后的信號(hào)輸入至第1濾波部分FA一；相減設(shè)備M2，計(jì)算輸入至第1和第2端1和2的音頻信號(hào)的差信號(hào)并將差信號(hào)輸人到第2濾波部分F2；相加設(shè)備M10，將第1和第2濾波部分F1和F2的輸出信號(hào)相加以產(chǎn)生第1L經(jīng)處理信號(hào)或第2L經(jīng)處理信號(hào)；相減設(shè)備M11，從第1濾波部分F1輸出信號(hào)減去第2濾波部分F2的輸出信號(hào)以產(chǎn)生第1R經(jīng)處理信號(hào)或第2R經(jīng)處理信號(hào)。
通常，混合式濾波器用于左和右揚(yáng)聲器SPL和SPR及左和右聲像(虛擬濾波器)ZL和ZR對稱地配置于聽者M(jìn)左右的情況下。
在上述情況下，描述第1和第2濾波部分F1和F2的傳遞函數(shù)HSUM和HDIF。利用上述的頭部有關(guān)傳遞函數(shù)hLL、hLR、hRL、hRR、hL′L、hL′R和hR′L和hR′R可求得傳遞函數(shù)HSOM和HDIF如下首先，由于揚(yáng)聲器(真實(shí)的和虛擬的揚(yáng)聲器)關(guān)于聽者對稱地配置，式(6)至(9)中滿足hLL=HRR、hLR=hRL、hL′L=hR′R和hL′R=hR′L的關(guān)系。結(jié)果，H11=H22和H12=H21得到滿足。
其次，如用ha代替hLL和hRR,hb代替hLR和hRL,ha′代替hL′L和hR′R以及hb′代替hL′R和hR′L，則由下表示傳遞函數(shù)HSUM和HDIFHSUM=(ha′+hb′)/(ha+hb)HDIF=(ha′-hb′)/(ha-hb)圖1中，K1L和K1R分別表示第1L系數(shù)相乘設(shè)備和第1R系數(shù)相乘設(shè)備。第1L和R系數(shù)相乘設(shè)置K1L和K1R分別以系數(shù)k乘以第1L經(jīng)處理信號(hào)和第1R經(jīng)處理信號(hào)(這些信號(hào)來自第1信號(hào)處理設(shè)備11)。系數(shù)k在范圍0至1中任意地改變。K2L和K2R分別表示第2L系數(shù)相乘設(shè)備和第2R系數(shù)相乘設(shè)備。第2L和R系數(shù)相乘設(shè)備K2L和K2R分別以系數(shù)1-k乘以第2L經(jīng)處理信號(hào)和第2R經(jīng)處理信號(hào)(這些信號(hào)來自第2信號(hào)處理設(shè)備12)。
較好的是系數(shù)k的頻譜具有1/f特性。由于1/f提供生理學(xué)的性質(zhì)，所以可以用具有1/f特性的系數(shù)消除聽者的不自然感覺。下面描述產(chǎn)生具有1/f特性的系數(shù)的方法。
如圖5、6A和6B所示，該方法包括從隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器(即數(shù)字信號(hào)處理器)PR輸出M序列信號(hào)作為隨機(jī)信號(hào)。該信號(hào)被形成的脈沖，具有矩形形狀，高度為1，以及隨機(jī)的寬度和間距。M序列信號(hào)在標(biāo)定部分SC1與系數(shù)ao相乘，從而減小在后續(xù)的步驟中輸出值超過1的可能性，然后如圖6B所示在積分電路SK中對時(shí)間積分。
積分電路SK包括延時(shí)電路J，將輸入信號(hào)延時(shí)一個(gè)采樣周期；系數(shù)相乘設(shè)備K4，用系數(shù)b1乘以電路J的輸出；相加設(shè)備(例混合器)M4，將系數(shù)相乘設(shè)備K4的輸出加至積分電路SK的輸入信號(hào)中。積分電路SK的輸出信號(hào)加到具有最大限幅值為1的溢出限幅器L，產(chǎn)生系數(shù)k。在上述方法中，標(biāo)定部分SC1和溢出限幅器L可以省略。
參看圖7和8A至8C描述另一個(gè)方法。據(jù)信，在許多場合下，音樂信號(hào)的頻譜基本上具有1/f特性。因此在這種情況中，該方法包括，將音頻信號(hào)(圖7中2通道立體聲信號(hào))加到信號(hào)選擇電路(如相加和相減電路)SE，并從一個(gè)通道的信號(hào)、兩個(gè)通道和信號(hào)或兩個(gè)通道的差信號(hào)中選擇用于產(chǎn)生系數(shù)的信號(hào)。然后，被選信號(hào)(圖8A所示)由平方運(yùn)算電路進(jìn)行平方如圖8B所示。在標(biāo)定部分SC2中以適當(dāng)?shù)南禂?shù)乘平方后的信號(hào)，以減小后續(xù)步驟中輸出值超過1的可能性。接著，從標(biāo)定部分SC2的輸出信號(hào)通過截止頻率約10HZ的低通濾波器LPF加以處理，產(chǎn)生系數(shù)k(圖8C)。
在圖1中，M6和M7分別表示相加設(shè)備(如混合器)。相加設(shè)備M6將已由系數(shù)相乘的第1L經(jīng)處理信號(hào)與第2L經(jīng)處理信號(hào)相加，并將相加的信號(hào)加到左揚(yáng)聲器SPL。相加設(shè)備M7將已由系數(shù)相乘的第1R經(jīng)處理信號(hào)與第2R經(jīng)處理信號(hào)相加，并將相加的信號(hào)加到右揚(yáng)聲器SPR。
例如，在使聽者確定在離聽者M(jìn)前面反時(shí)針角度θ(例120度)的預(yù)定位置P上識(shí)別聲像的情況下，本發(fā)明的這一實(shí)施例包括用第1信號(hào)處理設(shè)備11產(chǎn)生第1L經(jīng)處理信號(hào)和第1R經(jīng)處理信號(hào)，用于在第1定位位置P1上定位聲像，P1在預(yù)定位置P的附近并設(shè)置在離聽者前面F反時(shí)針方向角度θ1(例90度)上；用第2信號(hào)處理設(shè)備12產(chǎn)生第2L經(jīng)處理信號(hào)和第2R經(jīng)處理信號(hào)，用于在第2定位位置P2上定位聲像，PZ在預(yù)定位置P的附近并設(shè)置在離聽者前面F反時(shí)針方向角度θ2(例150度)上。
接著，第1 L經(jīng)處理信號(hào)和第1R經(jīng)處理信號(hào)乘以系數(shù)k(在0至1范圍內(nèi)任意改變)，同時(shí)第2L經(jīng)處理信號(hào)和第2R經(jīng)處理信號(hào)乘以系數(shù)1-k。然后由相加設(shè)備M6將乘過的第1信號(hào)和乘過的第2L經(jīng)處理信號(hào)相加，以加到左揚(yáng)聲器SPL，并同時(shí)由相加設(shè)備M7將乘過的第1R經(jīng)處理信號(hào)和乘過的第2R經(jīng)處理信號(hào)相加，以加到右揚(yáng)聲器SPR。
因而，以隨機(jī)比例相加的第1和第2L經(jīng)處理信號(hào)被加至左揚(yáng)聲器SPL，以隨機(jī)比例相加的第1和第2R經(jīng)處理信號(hào)被加到右揚(yáng)聲器SPR。結(jié)果在第1和第2定位位置P1和P2處定位聲像。而且來自第1和第2定位位置P1和P2的音量可任意改變。
按照上述的實(shí)施例，即使當(dāng)聲像靜止在聽者M(jìn)的側(cè)面和后面位置，也可能使聽者清晰地識(shí)別聲像是在預(yù)定位置P處。而且，由于來自第1定位位置P1的音量可任意改變，所以與不自然的感覺提供給聽者M(jìn)無關(guān)。
尤其當(dāng)系數(shù)k具有1/f特性，來自第1和第2定位位置P1和P2的音量改變是生理學(xué)性質(zhì)的，因此提供給聽者M(jìn)以更加自然的感覺。
如上所述，按照本實(shí)施例，可以得到使聽者清晰地識(shí)別聲像在預(yù)定位置并以自然的感覺提供給聽者的定位聲像的裝置和方法。
實(shí)施例2參看圖10至23，描述本發(fā)明的另一實(shí)施例。
圖10為說明本實(shí)施例的裝置的方塊圖。聲像定位裝置包括音頻信號(hào)源101(并用作偏移設(shè)備)；幅值控制設(shè)備102(也稱為音頻信號(hào)電平控制部分或聲壓控制部分)，接到音頻信號(hào)源101；相位差控制設(shè)備103(也稱為相位差發(fā)生部分)，接到幅值控制設(shè)備102；控制器(如微機(jī))104，控制各個(gè)設(shè)備101至103；左和右揚(yáng)聲器SPL和SPR，均接到相差控制設(shè)備103。揚(yáng)聲器SPL和SPR配置在聽者(在伴有畫面時(shí)的觀看者)的前面。偏移設(shè)備101產(chǎn)生單個(gè)音頻信號(hào)并且還用控制器104偏移音頻信號(hào)的頻率成分(頻帶)。幅值控制設(shè)備102用控制器104增減音頻信號(hào)的幅值。相位差控制設(shè)備103將音頻信號(hào)分成兩個(gè)分支信號(hào)，并用控制器104增減分支信號(hào)之間的相位差。
說得更具體些，參看圖11至13描述模擬型聲像定位裝置，如圖11所示，這類裝置包括壓控振蕩器VCO作為偏轉(zhuǎn)設(shè)備?？刂齐妷篤1加到壓控振蕩器VCO作為偏轉(zhuǎn)設(shè)備?？刂齐妷篤1加至壓控振蕩器VCO。用控制器104通過改變電壓V1來偏移由振蕩器VCO振蕩的音頻信號(hào)S1的頻率成分。雖然在圖11中例示出單個(gè)振蕩器，但也可用多個(gè)振蕩器(這時(shí)相加各振蕩器的輸出，產(chǎn)生單個(gè)音頻信號(hào)S1)。
圖11還示出采用壓控放大器VCA作為幅值控制設(shè)備102。放大器VCA放大來自振蕩器VCO的音頻信號(hào)S1，產(chǎn)生分支的信號(hào)S2?？刂齐妷篤2加至放大器VCA上。由控制器104改變電壓V2，從而改變放大器的放大量，結(jié)果分支信號(hào)S2的幅值被改變。
此外，用第1和第2移相濾波器APF1和APF2作為相位差控制設(shè)備103。分支信號(hào)分別加到濾波器APF1和PF2，以輸出分支信號(hào)S3和S4。由控制器104改變施加于濾波器APF1和APF2的控制電壓或電流，從而至少濾波器APF1和APF2中的一個(gè)交叉頻率被連續(xù)地或階梯(以適當(dāng)?shù)碾A梯)地改變。結(jié)果，至少分支信號(hào)S3和S4中的一個(gè)的相位被改變，從而在約0度至約180度范圍內(nèi)改變分支信號(hào)S3和S4的相位差(相對相位差)。
分支信號(hào)S3和S4的相位以及它們間的相位差將參看圖12和13來描述。令f1和f2為濾波器APF1和APF2的各自交叉頻率，且f1＞f2，則分支信號(hào)S4的相位滯后于分支信號(hào)S3的相位(圖12)。結(jié)果如圖13所示，分支信號(hào)S3和S4間的相位差中在高、低頻區(qū)較小，在重放頻帶的中頻區(qū)較大。又，如圖12所示，各分支信號(hào)S3和S4的最大滯后量取決于濾波器APF1和APF2的階數(shù)n。因此，信號(hào)的頻率成分(頻帶)越寬，所需階數(shù)n越高。然而，根據(jù)分支信號(hào)在其中作為音頻信號(hào)的本實(shí)施例而言，由于分支信號(hào)S3和S4的頻率成分相對較窄，移相濾波器的階數(shù)通常設(shè)置到第2階。
其交叉頻率實(shí)施加的電壓或電流控制的移相濾波器的例子如下例子之一如圖14所示。移相濾波器包括電阻R1和R2、電容C、可變電阻V4以及運(yùn)放OP1。電阻R和電容C接到壓控放大器VCA。又，電阻R1接到遠(yuǎn)放OP1的反向輸入端，而電容C接到運(yùn)放OP1的正向輸入端。接地的可變電阻VR接到運(yùn)放OP1和電容C間的連接中點(diǎn)。運(yùn)放輸出端通過電阻R2接到電阻R1和運(yùn)放OP1間的連接中點(diǎn)。
圖15A和15B示出可變電阻VR的例子。圖15A的可變電阻包括光發(fā)射二極管(LED)，其光強(qiáng)度隨所加的控制電流而變CdS，其導(dǎo)電率隨所接收的光強(qiáng)度而變；電阻R3，與CdS串聯(lián)；以及電阻R4，與CdS和電阻R3并聯(lián)。圖15B的可變電阻包括電阻R5；場效應(yīng)晶體管(FET)，其源、漏極之一與電阻R5連接，另一接地；電阻R6，并聯(lián)地與電阻R5和FET連接；電阻R7，接FET的柵極?？刂齐妷篤A三經(jīng)由電阻R7加到FET柵極。當(dāng)電阻R1和R2阻值相等，電容器容量C1，可變電阻阻值VR1時(shí)，則移相濾波器APF1和APF2的傳遞函數(shù)H由下式表示H=(S-ωo)/(S+ωo)其中ωo=/(C1·VR1)。
另一方面如圖16所示，移相濾波器包括電阻R8、R9和R10；可變電容器VC；運(yùn)放OP2。壓控放大器VCA經(jīng)R8接到OP2的反向輸入端，經(jīng)R9接至OP2的正向輸入端。接地可變電容器VC接到運(yùn)放OP2和電阻R9間的連接中點(diǎn)。運(yùn)放OP2的輸出端經(jīng)R10接到R8和運(yùn)放OP2間的連接中點(diǎn)。
圖17示出可變電容器VCD的例子。圖17的可變電容器包括運(yùn)放OP3、壓控放大器VCA1及電容器CO。電阻R9和運(yùn)放OP2間的連接中點(diǎn)被接到運(yùn)放OP3和電容器CO的正向輸入端。運(yùn)放OP3的輸出端被接至其反向輸入端和壓控放大器VCA1的輸入端。壓控放大器VCA1的輸出端接至電容器CO。壓控放大器VCA1的放大倍數(shù)-A由施加其上的控制電壓V3所控。當(dāng)電容器C的容量為CO1時(shí)，可變電容器VC的容量VC1由下式表示VC1=(1+A)CO1而且，當(dāng)R8=R10,R9的值為91，則移相濾波器APF1和APF2的傳遞函數(shù)H由下式表示H=-(S-ωo)/(S+ωo)其中ωo=/(VC1·R91)雖然圖14和16中例示具有第1階的移相濾波器，但可用具有適當(dāng)階數(shù)的移相濾波器。具有較高階的移相濾波器可以由具有第1階的移相濾波器級(jí)聯(lián)而成。
第1和第2功放AMP1和AMP2分別接到第1和第2移相濾波器APF1和APF2。功放AMP1和AMP2放大分支信號(hào)S3和S4，并將經(jīng)放大的信號(hào)加至左和右揚(yáng)聲器SPL和SPR。
按照上述例子，由壓控振蕩器VCO產(chǎn)生的音頻信號(hào)由壓控放大器VCA放大，產(chǎn)生經(jīng)放大的和經(jīng)分支的信號(hào)S2。S2被分別加到第1和第2移相濾波器APF1和APF2，從而產(chǎn)生經(jīng)相控的分支信號(hào)S3和S4。信號(hào)S3和S4由第1和第2功放AMP1和AMP2放大并加到左和右揚(yáng)聲器SPL和SPR。揚(yáng)聲器SPL和SPR輸出聲波從而形成聲像。
下面將描述使聽者感到聲像從左右揚(yáng)聲器SPL和SPR間中點(diǎn)的背后移到聽者的背后的情況。這一技術(shù)包括在規(guī)定的時(shí)間周期分兩步執(zhí)行信號(hào)控制。詳述于下。
第1步，對第1時(shí)間周期T1(通常T1在0.5秒至幾秒的范圍內(nèi))執(zhí)行信號(hào)控制。考慮到聲像移動(dòng)速度等因素適當(dāng)?shù)卦O(shè)置T1。如圖18所示，第1步中的信號(hào)控制包括保持其本恒定的控制電壓V1加到壓控振蕩器VCO，從而大體保持恒定的輸出音頻信號(hào)S1的頻率。
此外如圖19所示，信號(hào)控制包括逐漸增大加于壓控放大器VCA的控制電壓V2，使逐漸增大將要輸出的分支信號(hào)S2的幅值。結(jié)果相對于揚(yáng)聲器SPL和SPR的重放聲，者的聲壓級(jí)將逐漸增大。
此外，通過控制第1和第2移相濾波器APF1和APF2的交叉頻率，分支信號(hào)S3和S4間的相位差中(即偏角(S3/S4)將逐漸從約0度至約-180度改變，如圖20所示。
按照上述的第1度的信號(hào)控制，相對于揚(yáng)聲器SPL和SPR的重放聲而言，聽者的聲壓級(jí)逐漸增大。而且相位差逐漸從約0度改變到約-180度。結(jié)果能使聽者清晰地感到聲像從左右揚(yáng)聲器SPL和SPR間中點(diǎn)的背面移到聽者頭部背后附近。
在上述的時(shí)間周期T1之后，對規(guī)定的時(shí)間周期T2(通常T2約在0.1至2秒范圍內(nèi))執(zhí)行下述的控制步驟。考慮到聲像移動(dòng)速度等因素適當(dāng)?shù)卦O(shè)置T2。如圖19所示，第2步中的信號(hào)控制包括減小加于壓控振蕩器VCO的控制電壓V1。結(jié)果如圖18所示，輸出音頻信號(hào)S1的頻率移至低頻側(cè)，產(chǎn)生多普勒效應(yīng)。頻移可逐漸地或立刻完成。
此外，如圖19所示，第2步信號(hào)控制包括急劇地減小加到壓控放大器VCA的控制電壓V2，至大致為零，從而急劇地減小輸出的分支信號(hào)的幅值直至大致為零。結(jié)果，相對于揚(yáng)聲器SPL和SPR的重放聲而言，聽者的聲壓級(jí)被急劇地減小到大致為零。
此外，通過使第1和第2移相濾波器APF1和APF2的交叉頻率大致恒定，分支信號(hào)S3和S4間的相位差φ(即偏角(S3/S4)將保持在約-180度。結(jié)果左右揚(yáng)聲器的重放聲間的相位差將保持在約-180度，如圖220所示。
按照上述第2步中的信號(hào)控制，揚(yáng)聲器SPL和SPR重放聲的頻率被移到低頻側(cè)，產(chǎn)生多普勒效應(yīng)。而且者的聲壓級(jí)急劇地減小到大致為零。結(jié)果能使聽者清晰地感到聲像從聽者頭部背后附近進(jìn)而移到聽者的背后。
如上所述，信號(hào)控制實(shí)現(xiàn)了由于頻率成分的移動(dòng)造成多普勒效應(yīng)，由于聲壓級(jí)的改變引起聲像移動(dòng)的感覺，以及由于相位差引起聲像移動(dòng)的感覺。上述的組合使聽者清晰地感到聲像從左右揚(yáng)聲器SPL和SPR間中點(diǎn)的背后移到聽者的背后。
下面將描述使聽者感到聲像從聽者的背后移到左右揚(yáng)聲器SPL和SPR間中間的背后的情況。這一技術(shù)也包括分？步在規(guī)定時(shí)間周期執(zhí)行。詳述如下。
第1步，對規(guī)定的時(shí)間周期T3(通常T3約在0.1至0.5秒范圍內(nèi))執(zhí)行信號(hào)控制。考慮聲像移動(dòng)速度等因素適當(dāng)設(shè)置T3。如圖21所示，第1步中的信號(hào)控制包括使加于壓控振蕩器VCO的控制電壓V1大體為恒定，從而使輸出音頻信號(hào)S1的頻率大致恒定。
而且，如圖22所示，信號(hào)控制包括使加于壓控放大器VCA的控制電壓V2大體上恒定，從而使輸出的分支信號(hào)S2的幅值大體上恒定。結(jié)果，相對于揚(yáng)聲器SPL和SPR的重放聲而言，聽者的聲壓級(jí)將大體上恒定。
此外，通過控制第1和第2移相濾波器APF1和APF2的交叉頻率，分支信號(hào)S3和S4間的相位差φ(即偏角(S3/S4))將保持在約-180度，如圖23所示。結(jié)果，左右揚(yáng)聲器SPL和SPR的重放聲間的相位角將保持在約-180度，從而定位聲像在聽者頭部背后附近或聽者背后。
在上述時(shí)間周期T3之后，對規(guī)定的時(shí)間周期T4(通常T4約在0.5秒到幾秒范圍內(nèi))執(zhí)行下述控制。考慮到聲像移動(dòng)速度等因素適當(dāng)設(shè)置T4。如圖21所示，第2步驟中的信號(hào)控制包括減小加于壓控振蕩器VCO的控制電壓V1。結(jié)果由于輸出的音頻信號(hào)S1的頻率移向低頻側(cè)，所以左和右揚(yáng)聲器SPL和SPR的重放聲的頻率移到低頻側(cè)，從而提供多普勒效應(yīng)。
而且，如圖22所示，第2步中的信號(hào)控制包括逐漸減小加于壓控放大器VCA的控制電壓V2直至大體為零，從而急劇地減小輸出的分支信號(hào)S2的幅值直至大體為零。結(jié)果，相對于重放聲聽者的聲壓級(jí)逐漸減小直至大體為零。
此外，通過控制第1和第2移相濾波器APF1和APF2的交叉頻率，分支信號(hào)S3和S4間的相位差φ(即偏角(S3/S4)將逐漸減小直至大體為零。結(jié)果，左右揚(yáng)聲器SPL和SPR的重放聲之間的相位差逐漸減小直至大體為零，如圖23所示。
按照上述第2步信號(hào)控制，揚(yáng)聲器SPL和SPR的重放聲頻率移向低頻側(cè)，以提供多普勒效應(yīng)。而且，重放聲的相位差逐漸減小直至大體為零。結(jié)果能使聽者清晰地感到聲像從聽者頭部背后附近或聽者背后移到左右揚(yáng)聲器SPL和SPR間中點(diǎn)的背后。
如上所述，信號(hào)控制實(shí)現(xiàn)了由頻率成分移動(dòng)引起的多普勒效應(yīng)，由聲壓級(jí)變化引起的聲像移動(dòng)感覺，以及由相位差引起的聲像移動(dòng)感覺。上述的組合使聽者清晰地感到聲像從聽者頭部背后附近或聽者背后移到左右揚(yáng)聲器SPL和SPR之間中點(diǎn)的背后。
根據(jù)本實(shí)施例，能使聽者清晰地感到聲像前后移動(dòng)。例如，當(dāng)本發(fā)明用于娛樂設(shè)備時(shí)，在與心理過程結(jié)合中感覺得以加強(qiáng)。更具體地說，當(dāng)本發(fā)明用于所謂拱廊游戲(例如射擊游式、駕駛游式)或視頻游式時(shí)，通過畫面與聲像移動(dòng)相結(jié)合給游戲者以真實(shí)的感覺。尤其當(dāng)本發(fā)明用于射擊游戲中的爆炸聲時(shí)，游戲的真實(shí)性將急劇加強(qiáng)。
實(shí)施例3參看圖24和25，描述本發(fā)明的又一實(shí)施例。這一實(shí)施例涉及數(shù)字型聲像定位裝置。
圖24為說明本實(shí)施例的裝置的方塊圖。圖24中用點(diǎn)劃線包部分表示“數(shù)字”部分。本實(shí)施例中，只讀存儲(chǔ)器(ROM)用作音頻信號(hào)源，讀出地址產(chǎn)生部分106用作移動(dòng)設(shè)備。
例如，包含1或多個(gè)聲效應(yīng)周期的音頻數(shù)據(jù)(音頻信號(hào)數(shù)據(jù))序列地存入存儲(chǔ)器的從地址SOO到地址SFF中。讀出音頻數(shù)據(jù)使產(chǎn)生音頻信號(hào)S1。而且通過控制讀出速度適當(dāng)?shù)匾苿?dòng)音頻信號(hào)的頻率成分。
讀出地址產(chǎn)生部分106產(chǎn)生從存儲(chǔ)器讀音頻數(shù)據(jù)的16位地址。例如，對初始數(shù)據(jù)用ADDR=S0000，并相對每一讀出時(shí)鐘信號(hào)執(zhí)行計(jì)算ADDR=ADDR+dADD。在計(jì)算中不顧最重要的進(jìn)位而用高階8位為讀出地址從存儲(chǔ)器讀出音頻數(shù)據(jù)。如果dADD=S100，則由于音頻數(shù)據(jù)以與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)相同速度讀出，因此音頻信號(hào)S1的頻率成分未被移動(dòng)。如果dADD≥S101，則由于音頻數(shù)據(jù)以高于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的速度讀出，因此音頻信號(hào)S1的頻率成分被移到高頻側(cè)。又如dADD≤SOFF，則由于音頻以低于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的速度讀出，因此音頻信號(hào)S1的頻率成分被移到低頻側(cè)。因此，通過用控制器104控制dADD值，能移動(dòng)音頻信號(hào)S1的頻率成分。
用系數(shù)相乘設(shè)備MPY作為幅值控制設(shè)備。通過用系數(shù)k乘音頻信號(hào)S1改變音頻信號(hào)S1的幅值(k由控制104的控制)，從而產(chǎn)生分支信號(hào)S2。
第1和第2IIR型數(shù)字移相濾波器DF1和DF2用作相位差控制設(shè)備。圖25示出濾波器DF1和DF2的一例。用相加設(shè)備MIX1處理輸入信號(hào)x1，以產(chǎn)生信號(hào)pi。信號(hào)pi用系數(shù)相乘設(shè)備K1以濾波系數(shù)a相乘，并加到第2相加設(shè)備MIX2。又用延時(shí)電路D將信號(hào)pi延時(shí)到多達(dá)一個(gè)單位的采樣周期，產(chǎn)生信號(hào)Pi-1。用系數(shù)相乘設(shè)備K2以濾波系數(shù)a乘以信號(hào)Pi-1，并用相加設(shè)備MIX1將信號(hào)pi-1加到信號(hào)pi上。再在系數(shù)相乘設(shè)備K3用-1乘信號(hào)pi-1并輸入至第2相加設(shè)備MIX2。結(jié)果得到輸出信號(hào)yi。濾波系數(shù)a在-1≤a≤1范圍。濾波系數(shù)a的上限提供對數(shù)字移相濾波DF1和DF2的交叉頻率的控制。傳遞函數(shù)H(z)由下式表示H(z)=Y(z)/X(z)=a[z-(1/a)]/(z-a)=(a-z-1)/(1-az-1)雖然圖25中例示具有第1階的移相濾波器，但可用具有任何適當(dāng)階的移相濾波器。具有高階的移相濾波器可包括級(jí)聯(lián)的具有第1階移相濾波器。
第1移相濾波器DF經(jīng)由第1數(shù)/模轉(zhuǎn)換器DA1和第1低通濾波器LPF接到第1功放AMP1。而第2移相濾波器DF2經(jīng)由第2數(shù)/模轉(zhuǎn)換器DA2和第2低通濾波器LPF2接到第2功放AMP2。
也可用數(shù)字信號(hào)處理(DSP)代替存儲(chǔ)器、讀出地址產(chǎn)生部分106、系數(shù)相乘設(shè)備MPY、數(shù)字移相濾波器DF1和DF2以及控制器104。
雖然描述了從壓控放器輸出分支信號(hào)，但分支信號(hào)可從偏移設(shè)備、相位差、壓控振蕩器以及移相濾波器中任一個(gè)輸出。
如上所述，通過組合由頻率成分偏移引起的多普勒效應(yīng)、由聲壓級(jí)的改變引起聲像移動(dòng)的感覺以及由相位差引起的聲像移動(dòng)的感覺，本發(fā)明使聽者清晰地感到聲像相對于聽者前后移動(dòng)。
本發(fā)明較好的是用于例如家用音/視頻(A/V)系統(tǒng)，環(huán)繞聲重放裝置以及娛樂設(shè)備中的音響效果重放。
對業(yè)內(nèi)技術(shù)人員而言，在不偏離本發(fā)明的范圍和精神情況下各種其他修改是顯而易見和容易做的。因而并不打算所附的權(quán)利要求被限于如這里提出的描述中，而是廣泛地解釋該權(quán)利要求。
權(quán)利要求
1．一種定位聲像的方法，其特征在于包括步驟配備左揚(yáng)聲器和右揚(yáng)聲器于聽者之前面；使音頻信號(hào)經(jīng)受聲像定位處理，從而產(chǎn)生經(jīng)處理的信號(hào)；以及將經(jīng)處理的信號(hào)加到左和右揚(yáng)聲器，從而在預(yù)定位置定位聲像，其中所述方法包括產(chǎn)生在第1定位位置上定位聲像的第1經(jīng)處理信號(hào)和在第2定位位置上定位聲像的第2經(jīng)處理信號(hào)；將第1和第2經(jīng)處理信號(hào)中的一個(gè)乘以在0-1范圍內(nèi)變化的系數(shù)k；將另一個(gè)信號(hào)乘以系數(shù)1-k；以及將乘以系數(shù)K中心經(jīng)處理信號(hào)與乘以系數(shù)1-K的經(jīng)處理信號(hào)相加；其中，當(dāng)確定預(yù)定位置在離聽者前面圓周方向角度θ時(shí)，第1定位位置是在所述預(yù)定位置的附近，并設(shè)置在離聽者前面圓周方面角度θ1(θ1＜θ)上，而第2定位位置是在所述預(yù)定位置的附近，并設(shè)置在離聽者前面圓周方面角度θ2(θ2＜θ)上。
2．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，系數(shù)K的頻譜具有1/F特性。
3．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，系數(shù)K的產(chǎn)生包括輸出具有矩形脈沖形狀、高度為1且隨機(jī)脈沖寬度和間隔的隨機(jī)信號(hào)，并在積分電路中積分所述隨機(jī)信號(hào)。
4．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，系數(shù)中心產(chǎn)生包括用平方運(yùn)算電路對所述音頻信號(hào)求平方，并通過低濾波器處理經(jīng)平方后的信號(hào)。
5．如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，音頻信號(hào)是2通道立體聲信號(hào)，而產(chǎn)生數(shù)的信號(hào)選自一個(gè)通道的信號(hào)、兩個(gè)通道的相加信號(hào)、或兩個(gè)通道的差信號(hào)。
6．一種定位聲像的裝置，其特征在于包括配置于聽者前面的左和右揚(yáng)聲器；使音頻信號(hào)經(jīng)受聲像定了以產(chǎn)生經(jīng)處理信號(hào)的設(shè)備；將所述經(jīng)處理信號(hào)加到左和右揚(yáng)聲器以是預(yù)定位置定位聲像的設(shè)備，其中所述裝置包括產(chǎn)生在第1定位位置定位聲像的第1經(jīng)處理信號(hào)的設(shè)備；產(chǎn)生在第2定位位置定位聲像的第2經(jīng)處理信號(hào)的設(shè)備；產(chǎn)生在范圍0～1中變化的系數(shù)K的設(shè)備；將第1和第2經(jīng)處理信號(hào)中的一個(gè)與系數(shù)K相乘的設(shè)備；將另一個(gè)信號(hào)與系數(shù)1-K相乘的設(shè)備；以及將由系數(shù)K相乘的經(jīng)處理信號(hào)與由系數(shù)1-K相乘的經(jīng)處理信號(hào)相加，并將相加后的信號(hào)加到左和右揚(yáng)聲器的設(shè)備；其中，當(dāng)確定預(yù)定位置在離聽者前面圓周方向角度θ上時(shí)，第1定位位置是在所述預(yù)定位置附近，并設(shè)置在離聽者前面圓周方向角度θ1(θ1＜θ)，而第2定位位置是在所述預(yù)定位置附近，并設(shè)置在離聽者前面圓周方向角度θ2(θ2＜θ)上。
7．一種移動(dòng)聲像的方法，其特征在于包括步驟產(chǎn)生單個(gè)音頻信號(hào)；將所述單個(gè)音頻信號(hào)分為兩個(gè)分支信號(hào)；偏移所述音頻信號(hào)或分支信號(hào)的頻率成分；放大所述音頻信號(hào)或分支信號(hào)的幅值；改變所述分支信號(hào)之間的相位差；以及將所述分支信號(hào)加到左和右揚(yáng)聲器；其中，組合所述頻率的偏移、所述幅值的改變以及所述相位差的改變使聽者感覺到聲像相對于聽者前后移動(dòng)。
8．如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于所述組合包括步驟增大所述分支信號(hào)的幅值；增大所述分支信號(hào)之間的相位差從0度至180度；當(dāng)所述相位差在180度附近時(shí)減小所述分支信號(hào)的幅值到零附近；向低頻側(cè)偏移所述分支信號(hào)的頻率成分。
9．如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述組合包括步驟當(dāng)所述分支信號(hào)的幅值互相相等時(shí)使所述分支信號(hào)之間的相位差保持在零度附近；減小所述幅值和所述相位差到零附近；向低頻側(cè)偏移所述分支信號(hào)的頻率成分。
10．一種移動(dòng)聲像的裝置，其特征在于包括產(chǎn)生單個(gè)音頻信號(hào)的源；將所述單個(gè)音頻信號(hào)分成兩個(gè)分支信號(hào)的設(shè)備；偏移所述音頻信號(hào)或分支信號(hào)的頻率成分的設(shè)備；放大所述音頻信號(hào)或分支信號(hào)的幅值的設(shè)備；改變所述分支信號(hào)之間相位差的設(shè)備；對之分別加上所述分支信號(hào)的左和右揚(yáng)聲器，其中偏移設(shè)備、放大設(shè)備和相位差改變設(shè)備的組合使聽者感到聲像相對于聽者前后移動(dòng)。
全文摘要
本發(fā)明數(shù)據(jù):產(chǎn)生在第1定位位置定位聲像的第1經(jīng)處理信號(hào)和在第2定位位置定位聲像的第2經(jīng)處理信號(hào);將第1和第2經(jīng)處理信號(hào)中的一個(gè)乘以在0～1范圍中改變的系數(shù)k;將另一個(gè)信號(hào)乘以系數(shù)1－k;將用系數(shù)k相乘的經(jīng)處理信號(hào)與用系數(shù)1－k相乘的經(jīng)處理信號(hào)相加;當(dāng)確定預(yù)定位置在離聽者前面圓周方向角度θ上時(shí),第1定位位置是在預(yù)定位置的附近,并設(shè)置在離聽者前面圓周方面角度θ
文檔編號(hào)H04S1/00GK1235505SQ9910136
公開日1999年11月17日 申請日期1999年1月22日 優(yōu)先權(quán)日1998年1月23日
發(fā)明者笠井讓治, 定家弘一, 豐福健一郎, 竹村和斉, 中武哲郎 申請人:音響株式會(huì)社