專(zhuān)利名稱(chēng)：用于生產(chǎn)離開(kāi)聲源一定距離的虛擬的揚(yáng)聲器的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是1996年7月17日申請(qǐng)的序列號(hào)為08/684311的專(zhuān)利申請(qǐng)的部分繼續(xù)申請(qǐng)。
本發(fā)明涉及一種音響系統(tǒng)，特別涉及一種在視聽(tīng)的體驗(yàn)中提供三維深度感覺(jué)的音響系統(tǒng)。
聲音的再現(xiàn)最初使用簡(jiǎn)單的聲源，例如被以聲學(xué)方式和一個(gè)旋轉(zhuǎn)圓柱體相連的喇叭揚(yáng)聲器，所述圓柱體產(chǎn)生一種好象是聲音被刻在其表面上的物理印象。所發(fā)出的聲音是非常局限的，其從喇叭發(fā)出沿著喇叭喉軸的方位傳播。隨著更復(fù)雜的揚(yáng)聲器的出現(xiàn)，結(jié)合使用多聲道揚(yáng)聲器系統(tǒng)，增添了立體聲系統(tǒng)，其從左到右或者從一側(cè)到另一側(cè)發(fā)出再現(xiàn)的聲音?，F(xiàn)代環(huán)繞聲系統(tǒng)利用多個(gè)不同的揚(yáng)聲器，從而產(chǎn)生立體聲的多聲道輸出，并且使孤立的聲音同步地向著被設(shè)置在聽(tīng)眾周?chē)母鱾€(gè)揚(yáng)聲器移動(dòng)。用這種方式，例如，通過(guò)使屏幕上的特定事件和在房間周?chē)母鱾€(gè)方向移動(dòng)的聲音傳播協(xié)同，可以產(chǎn)生更現(xiàn)實(shí)的和運(yùn)動(dòng)的圖像顯示有關(guān)的聲音。
由于耳朵的生理功能，人的聽(tīng)覺(jué)確定聲音的方向性的能力是驚人的。這種能力向人腦提供連續(xù)的消息流，提供被吸收用于確定在三維框架中的各個(gè)位置和環(huán)境的數(shù)據(jù)?，F(xiàn)代環(huán)繞聲系統(tǒng)通過(guò)把聲音從包括前方、側(cè)面、后面、地面和屋頂?shù)母鱾€(gè)方位引向聽(tīng)眾模擬所需的三維系統(tǒng)。這種聲音包括在不同位置的人的說(shuō)話聲，周?chē)淖匀画h(huán)境聲，例如流水聲，風(fēng)聲，雷聲，鳥(niǎo)聲，動(dòng)物聲等。動(dòng)作場(chǎng)景包括合成的音響效果，用于強(qiáng)調(diào)渴望、恐懼、驚奇、愉快的語(yǔ)氣動(dòng)態(tài)，以及撞車(chē)場(chǎng)景、爆炸、和許多在屏幕上顯示的可見(jiàn)物體的聲音效果，利用多方向的聲音效果，使得更加逼真。
為了獲得上述的聲音感受，常規(guī)的音響系統(tǒng)包括許多揚(yáng)聲器，它們被設(shè)置在房間的周?chē)ㄎ蓓敽偷匕迳?。一般地說(shuō)，低音揚(yáng)聲器位于房間的前方，或者在地板的下面。因?yàn)檫@些低頻揚(yáng)聲器的方向性差，把它們?cè)O(shè)置在房間的前方不會(huì)有問(wèn)題。的確，當(dāng)房間小時(shí)，難于辨別低頻聲音的方向。因?yàn)槌Ｒ?guī)的動(dòng)態(tài)揚(yáng)聲器的大的尺寸，放在房間前方的位置是更實(shí)際的。
隨著頻率的增加，聲音傳播的方向性增強(qiáng)。例如，高頻揚(yáng)聲器可以容易地檢測(cè)其方向。環(huán)繞聲系統(tǒng)從被設(shè)置在房間的側(cè)面和后面的較小的揚(yáng)聲器提供這些較高的頻率，使得它們的定向傳播性能能夠模擬從多個(gè)方向發(fā)出的聲音，好象在自然環(huán)境中一樣。較小尺寸的揚(yáng)聲器有利于被移動(dòng)和被設(shè)置在墻上和屋頂上。
參量揚(yáng)聲器的好的方向性是公知的，美國(guó)專(zhuān)利4823908披露了由調(diào)制的超聲波載波得到的音頻輸出即使在低頻范圍內(nèi)也具有更好的方向性。該專(zhuān)利的圖2表示一種被直接定向于聽(tīng)眾9的參量系統(tǒng)8。因此，沿著發(fā)送機(jī)和聽(tīng)眾之間的聲音路徑提供聲音濾波器10和20或其它的聲音吸收材料，以便基本上消除參量輸出中的超聲分量。雖然在上述的專(zhuān)利中披露了反射板19(即

圖16)，但是它們唯一的目的似乎是延長(zhǎng)聲音路徑，并改變超聲和音頻傳播的方向。因而，現(xiàn)有技術(shù)關(guān)于參量揚(yáng)聲器的教導(dǎo)沒(méi)有區(qū)別在直接向聽(tīng)眾傳播的參量輸出和通過(guò)反射間接向聽(tīng)眾傳播的這種音頻輸出之間的任何顯著差別，除非采用附加的db級(jí)。
按照這一理解，現(xiàn)有技術(shù)中用于產(chǎn)生感受來(lái)自不同方向的聲源的系統(tǒng)需要沿著特定的方向和預(yù)定的位置設(shè)置揚(yáng)聲器。為了獲得作為環(huán)繞聲感受的一部分的多個(gè)方向，需要在不同位置設(shè)置多種揚(yáng)聲器(動(dòng)態(tài)的，靜電的，參量的等等)。
因此，需要在聽(tīng)眾的感受范圍內(nèi)的不同位置分散揚(yáng)聲器系統(tǒng)，這需要更復(fù)雜的技術(shù)。揚(yáng)聲器導(dǎo)線必須從聲源延伸到揚(yáng)聲器硬件。對(duì)于家庭影院，導(dǎo)線的費(fèi)用可能是昂貴的，并且/或者有損于室內(nèi)裝飾。為了避免難看的布線，可以包括FM無(wú)線傳輸系統(tǒng)，這種系統(tǒng)非常昂貴，并且在操作上經(jīng)常存在問(wèn)題。即使在建造一種新的結(jié)構(gòu)時(shí)可以預(yù)先布線來(lái)形成環(huán)繞聲系統(tǒng)，但是其適應(yīng)性是有限的，因?yàn)閾P(yáng)聲器要被固定在確定的位置，并且不能隨著聲源的移動(dòng)而快速地重新定位。如果需要根據(jù)移動(dòng)的聲源感覺(jué)運(yùn)動(dòng)，則需要沿著運(yùn)動(dòng)的方向設(shè)置許多揚(yáng)聲器，這需要復(fù)雜的轉(zhuǎn)換電路用于使通過(guò)所需揚(yáng)聲器裝置的聲音同步。簡(jiǎn)明地說(shuō)，過(guò)大的花費(fèi)和聲源的動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)的復(fù)雜性妨礙了在公共影院之外的環(huán)境中的應(yīng)用。
因此，本發(fā)明的目的在于由被設(shè)置在房間內(nèi)的一個(gè)位置上的聲源實(shí)現(xiàn)環(huán)繞聲感受。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于由房間的不同的反射表面提供虛擬的揚(yáng)聲器源，從而產(chǎn)生多方向的聲源感受。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供來(lái)自一個(gè)位置的多聲道的聲音，而對(duì)聽(tīng)眾呈現(xiàn)三維的方向。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于產(chǎn)生可以在反射表面的附近容易地移動(dòng)的虛擬聲源。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于能夠使環(huán)繞聲揚(yáng)聲器定位，而不需要在遠(yuǎn)方的揚(yáng)聲器和聲音控制系統(tǒng)之間布線。
這些和其它的目的是通過(guò)一種用于在房間內(nèi)在聽(tīng)眾周?chē)峁┒鄠€(gè)揚(yáng)聲器位置的方法實(shí)現(xiàn)的，在所述房間內(nèi)的一個(gè)位置具有聲源。所述方法包括以下步驟a)通過(guò)從在聲源位置的音頻揚(yáng)聲器發(fā)射音頻壓縮波產(chǎn)生前方音頻輸出，所述音頻揚(yáng)聲器的方向沿著直接指向聽(tīng)眾的主音頻路徑；b)通過(guò)由至少一個(gè)位于聲源處的方向指向至少一個(gè)在房間內(nèi)的遠(yuǎn)離所述聲源的并且不沿著主音頻路徑的反射表面的參量揚(yáng)聲器發(fā)射超聲波，由至少一個(gè)遠(yuǎn)離聲源的不和所述聲源電氣相連的虛擬揚(yáng)聲器產(chǎn)生非前方的音頻輸出，借以由所述反射表面直接產(chǎn)生被感覺(jué)好像是在所述虛擬揚(yáng)聲器的位置發(fā)出的全方向的聲音；以及c)同步所述音頻揚(yáng)聲器的前方音頻輸出和來(lái)自所述至少一個(gè)虛擬揚(yáng)聲器的全方向音頻輸出，使得聽(tīng)眾得到來(lái)自多方向的統(tǒng)一的聲音感受。
本發(fā)明還提供一種用于通過(guò)位于一個(gè)位置的聲源在房間內(nèi)在聽(tīng)眾周?chē)峁┒鄠€(gè)揚(yáng)聲器位置的裝置。所述裝置包括和所述聲源相連的前方音頻揚(yáng)聲器，其適用于沿著直接指向聽(tīng)眾的主音頻路徑的方向發(fā)聲，以及至少一個(gè)參量揚(yáng)聲器，其位于所述聲源處，并指向在房間內(nèi)的遠(yuǎn)離所述聲源的并且不沿主音頻路徑的至少一個(gè)反射表面。所述至少一個(gè)參量揚(yáng)聲器提供非前方音頻輸出，用于產(chǎn)生至少一個(gè)遠(yuǎn)離所述聲源的并且不和所述聲源電氣相連的虛擬揚(yáng)聲器。此外，還提供同步電路，用于同步所述音頻揚(yáng)聲器的前方音頻輸出和來(lái)自所述至少一個(gè)參量揚(yáng)聲器的非前方音頻輸出，使得聽(tīng)眾得到來(lái)自多方向的統(tǒng)一的聲音感受。
對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員，本發(fā)明的其它的目的和特征通過(guò)結(jié)合附圖閱讀下面的說(shuō)明將會(huì)更加清楚。
圖1示意地表示呈家庭影院形式的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的透視圖；圖2是用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的系統(tǒng)的方塊圖。
眾所周知，參量揚(yáng)聲器提供具有好的方向性的超聲波頻率的射束，當(dāng)利用音頻信號(hào)調(diào)制時(shí)，所述射束產(chǎn)生多個(gè)超聲波頻率。按照聲學(xué)外差原理，其差處于音頻范圍內(nèi)的兩個(gè)超聲頻率將在作為非線性介質(zhì)的空氣中相互作用，從而產(chǎn)生音頻差單音。這種現(xiàn)象產(chǎn)生包括具有好的方向性的調(diào)制的音頻信號(hào)的音頻聲柱。關(guān)于參量揚(yáng)聲器原理的理論解釋可以參見(jiàn)Yoneyama等人發(fā)表在“Journal of AcousticSociety of America”73(5),1983年5月上的“音頻焦點(diǎn)聲波的非線性相互作用在新型揚(yáng)聲器設(shè)計(jì)上的應(yīng)用”。
按照本發(fā)明，參量揚(yáng)聲器可被單獨(dú)使用與/或和例如圖1所示的一般的音響系統(tǒng)結(jié)合使用，用于提供位于超聲波束的不同的反射點(diǎn)的可以作為聲源感受的虛擬揚(yáng)聲器。當(dāng)作為環(huán)繞聲系統(tǒng)的一部分應(yīng)用時(shí)，參量揚(yáng)聲器不需要為得到多個(gè)聲源而在多個(gè)不同的位置設(shè)置多個(gè)實(shí)際的揚(yáng)聲器。這樣便消除了上述為了連接遠(yuǎn)處的揚(yáng)聲器和聲源所需的布線問(wèn)題。
圖1說(shuō)明位于一般的房間或空間11的前方的一般的音響系統(tǒng)10。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例作為家庭影院系統(tǒng)的一部分被包括在其中，其具有視頻裝置，具有許多音響效果，包括改變聲源的方向。房間的尺寸顯然可以隨設(shè)計(jì)要求而定，不過(guò)一般用長(zhǎng)度和寬度表示時(shí)為15×20英尺。兩個(gè)相對(duì)的側(cè)壁由側(cè)壁12表示，它們被后壁13分開(kāi)。房間的地板用14表示，屋頂15被局部地示出，用于說(shuō)明其在本發(fā)明中的作用。
音響系統(tǒng)10包括參量揚(yáng)聲器20,21和22。超聲波控制電路被置于音頻放大器系統(tǒng)23中，其中還有向常規(guī)的揚(yáng)聲器30供電的所有其它的音響系統(tǒng)元件。每個(gè)揚(yáng)聲器包括調(diào)整結(jié)構(gòu)27,28和29，用于使每個(gè)參量裝置朝著各個(gè)反射區(qū)域定向，所述的反射區(qū)域作為所需的虛擬揚(yáng)聲器的位置24,25和26。這些反射區(qū)域用在虛線內(nèi)的一個(gè)封閉區(qū)域表示，不過(guò)，這些邊界只用于表示在地板、后壁、屋頂和側(cè)壁上的一個(gè)示意的表面區(qū)域，并且可以改變?yōu)閷?duì)聽(tīng)眾能夠提供所需的聲源方向的任意的反射區(qū)域。應(yīng)當(dāng)注意，本發(fā)明的虛擬揚(yáng)聲器也可以應(yīng)用于可以提供反射表面的其它的環(huán)境中，例如一個(gè)戶(hù)外的空間，或者一個(gè)局部封閉的空間。
按照上述的Yoneyama等人的文章所述的方法，實(shí)現(xiàn)虛擬揚(yáng)聲器定位的特定處理從發(fā)射外差聲柱開(kāi)始。這種處理一般由圖2表示，并且涉及借助于幅值調(diào)制42或其它的合適的處理混合(ⅰ)要被投射到反射表面的所需的音頻信號(hào)40和(ⅱ)一般在40-60Khz范圍內(nèi)的超聲波載波41，從而產(chǎn)生包括載波和一個(gè)或幾個(gè)邊帶45的合成的波形43。這兩個(gè)或多個(gè)其數(shù)值的差相應(yīng)于音頻輸入的超聲頻率的信號(hào)通過(guò)超聲發(fā)送器44被發(fā)射到周?chē)目諝庵?，并通過(guò)作為非線性介質(zhì)的空氣解耦作為音頻輸出46。因?yàn)檫@種參量揚(yáng)聲器具有好的方向性，所以在超聲發(fā)射的方向之外的聽(tīng)眾將聽(tīng)不到音頻聲波，除非從墻壁12，地板13或屋頂15被反射。然而，一旦被反射，聲音便沿著全方向的圖形46a被分散，使得視在聲源是一般遠(yuǎn)離實(shí)際的發(fā)射器源的反射表面。
因此，虛擬揚(yáng)聲器24,25,26的位置將取決于參量揚(yáng)聲器20,21或23的方向。當(dāng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，這種方向可被固定，從而以預(yù)定的音頻/視頻內(nèi)容為特定的聽(tīng)眾服務(wù)，或者可以通過(guò)和各個(gè)發(fā)射器相連的調(diào)整裝置或伺服系統(tǒng)27,28或29控制。這種系統(tǒng)可以是機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)裝置，或者是波束控制電路，其根據(jù)在參量揚(yáng)聲器內(nèi)的發(fā)送器組之間的相位關(guān)系的改變改變感受的聲音傳播路徑。運(yùn)動(dòng)的感知也可以通過(guò)改變揚(yáng)聲器之間的聲音的強(qiáng)度，使得感到聲音的強(qiáng)度好象從一個(gè)揚(yáng)聲器轉(zhuǎn)移到另一個(gè)揚(yáng)聲器來(lái)實(shí)現(xiàn)。除去3種所述的用于產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的參量輸出的方法之外，其它的方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的。此時(shí)將根據(jù)對(duì)伺服系統(tǒng)提供的位置數(shù)據(jù)調(diào)整所需的方向，其中或者通過(guò)和特定的音頻或視頻表示一致的預(yù)編程的控制信號(hào)，或者通過(guò)響應(yīng)控制的其它形式。
應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明的操作包括兩個(gè)階段的處理。第一階段涉及聚焦的能量束的產(chǎn)生和控制，所述能量束包括具有伴隨的邊帶信號(hào)的超聲載波信號(hào)，用于產(chǎn)生聲柱。在此階段，聲音的能量需要是窄的，而不是在傳播中擴(kuò)散的。載波信號(hào)的實(shí)際頻率將取決于從發(fā)射器到反射表面的距離。因?yàn)檩^低的超聲頻率提供較大的范圍，所以已經(jīng)說(shuō)明，最好取40-60khz的頻率。因?yàn)榻o定的變換器在較高的頻率下可以提供較強(qiáng)的功率輸出，所以在100Khz以上的頻率下可以快速地逐漸停止超聲能量的吸收。
處理的第二階段是把集中的波束轉(zhuǎn)換為分散的、全方向的的形式，并且在離開(kāi)實(shí)際的聲源一定距離處進(jìn)行所述轉(zhuǎn)換。雖然第一階段的處理似乎在Tanaka等人的專(zhuān)利中討論過(guò)，但是其中沒(méi)有披露在離開(kāi)實(shí)際的聲源一定距離處進(jìn)行所述向全方向形式的轉(zhuǎn)換。而是，Tanaka等人建議使用按照擴(kuò)散傳播配置的參量發(fā)射器，然后例如利用拋物面把所述擴(kuò)散傳播反射成為被校準(zhǔn)的形式。Tanaka等人還提出在反射表面上或者在傳播路徑中使用聲音濾波器，以便消弱超聲發(fā)射。Tanaka等人以及披露的參量沒(méi)有揭示本發(fā)明人披露的關(guān)于參量揚(yáng)聲器的一個(gè)有趣的現(xiàn)象，其中涉及離開(kāi)實(shí)際的參量聲源一定距離配置“虛擬揚(yáng)聲器”。當(dāng)參量聲柱以全方向方式被發(fā)射時(shí)這顯然在一個(gè)遠(yuǎn)的反射表面部分地發(fā)生，否則，其將不被聲音濾波器抑制。這種反射具有用于確定虛擬揚(yáng)聲器的視在聲源的效果，因?yàn)槿说亩淞?xí)慣于把全方向聲源作為發(fā)出聲音的自然中心。
例如，當(dāng)一個(gè)被校準(zhǔn)的參量聲輸出束16,17或18遇到反射壁12或13，地面14或屋頂15的表面時(shí)，已經(jīng)觀察到集中的波束實(shí)際上轉(zhuǎn)換為圖1所示的所需的全方向形式50,51或52。正常的聽(tīng)覺(jué)現(xiàn)在歸因于到達(dá)聽(tīng)眾的具有全方向性質(zhì)的各種反射聲波，使得和虛擬揚(yáng)聲器關(guān)聯(lián)。第一階段的參量輸出的聲音發(fā)射不干擾這個(gè)感覺(jué)過(guò)程，因?yàn)樗鼈儽槐３衷谄浞轿辉诼?tīng)眾位置53的外部的集中柱16,17和18中。
這種特定的處理由下面的一般方法表示，用于在具有被設(shè)置在一個(gè)位置的聲源的房間中在聽(tīng)眾周?chē)峁┒鄠€(gè)揚(yáng)聲器位置。這種方法包括初始步驟a)通過(guò)從位于聲源10的音頻揚(yáng)聲器30發(fā)射音頻壓縮波產(chǎn)生主音頻輸出，所述聲源10的方向沿著主路徑56直接指向聽(tīng)眾位置53。這和一般的音響系統(tǒng)一致，并且一般包括具有朝向用戶(hù)的高音、中音和低音裝置的全范圍揚(yáng)聲器陣列。這種聲音朝向用戶(hù)傳播，并且一般通過(guò)房間進(jìn)行反射。在這種配置中，所有的聲音被覺(jué)得是從聲源10發(fā)出的。
和這種處理并行的步驟包括由至少一個(gè)遠(yuǎn)方的和聲源沒(méi)有電氣連接的虛擬揚(yáng)聲器24,25與/或26產(chǎn)生次音頻輸出51,52與/或53。這通過(guò)上述方法實(shí)現(xiàn)，即，由位于聲源處的并且指向房間內(nèi)至少一個(gè)遠(yuǎn)離聲源的并且不沿主音頻路徑的反射表面的至少一個(gè)參量揚(yáng)聲器20,21與/或22發(fā)射超聲波，借以從反射表面間接地產(chǎn)生被感覺(jué)是從虛擬揚(yáng)聲器發(fā)出的全方向聲音50,51與/或52。
需要同步來(lái)自音頻揚(yáng)聲器的主音頻輸出56和來(lái)自至少一個(gè)參量揚(yáng)聲器的次音頻輸出16,17和18，以便使聽(tīng)眾聽(tīng)到來(lái)自多個(gè)方向的統(tǒng)一的聲音感受。例如，主音頻路徑56的距離需要和聲柱16,17和18行進(jìn)的較大的距離以及到聽(tīng)眾位置的全方向路徑50,51和52協(xié)調(diào)。在主控制電路23內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)合適的時(shí)間延遲。類(lèi)似地，對(duì)于在一個(gè)或幾個(gè)反射表面瞬間發(fā)出的孤立的音頻效果需要進(jìn)行同步，以便模擬碰撞、閃電(bolt of lightening)或其它具有不同方向分量的音響特征。這些技術(shù)在音頻領(lǐng)域中是熟知的，此處不再詳細(xì)說(shuō)明。
這個(gè)基本方法一般利用作為聲源的一部分的高保真度和多聲道特征來(lái)實(shí)現(xiàn)。所述多聲道形式一般包括至少一個(gè)第一聲道的前方音頻輸出，和具有至少一個(gè)第二聲道的非前方音頻輸出。一般地說(shuō)，多聲道形式包括用于前方音頻輸出和非前方音頻輸出的多聲道聲音的兩個(gè)或多個(gè)單獨(dú)的聲道。這些多個(gè)聲道用于提供左右多聲道輸出、前后多聲道輸出的分割，并且提供通過(guò)反射表面在整個(gè)房間內(nèi)分散的音頻特征的隔離。
作為這種方法的一部分，可以選擇常規(guī)的揚(yáng)聲器和虛擬揚(yáng)聲器的各種組合，通過(guò)電子電路23進(jìn)行啟動(dòng)和控制。這些組合可以是相對(duì)于主音頻路徑在側(cè)壁上的一個(gè)虛擬揚(yáng)聲器，相對(duì)于主音頻路徑在在后壁上的一個(gè)虛擬揚(yáng)聲器，在屋頂上的一個(gè)虛擬揚(yáng)聲器，或在地板上的一個(gè)虛擬揚(yáng)聲器。相對(duì)于主音頻路徑在相對(duì)側(cè)壁上的虛擬揚(yáng)聲器以及相對(duì)于主音頻路徑在側(cè)壁和后壁上的虛擬揚(yáng)聲器的同時(shí)操作是常規(guī)的環(huán)繞聲系統(tǒng)的一部分，并且可以和任何其它的在屋頂和地板上的虛擬揚(yáng)聲器的組合一道，利用本發(fā)明被方便地實(shí)施。參量揚(yáng)聲器也可以直接和掛在房間內(nèi)的屋頂?shù)奈恢蒙系囊曨l投影系統(tǒng)相連。虛擬揚(yáng)聲器沿著地板和側(cè)壁的位置可以響應(yīng)和上面討論的參量發(fā)射器相關(guān)的調(diào)整裝置由所述屋頂位置容易地被確定。
本發(fā)明的一個(gè)更重要的特征是能夠沿著這些反射表面中的任何一個(gè)快速地移動(dòng)虛擬揚(yáng)聲器的位置。例如，參量裝置20,21或22的橫向運(yùn)動(dòng)引起虛擬揚(yáng)聲器沿著反射表面的同時(shí)運(yùn)動(dòng)，并且使聽(tīng)眾具有運(yùn)動(dòng)的感覺(jué)。當(dāng)和視頻投影系統(tǒng)結(jié)合時(shí)，這些非前方音頻輸出特征可以和在視頻顯示上表示的事件一致。高速飛行的噴氣式飛機(jī)，奔馳的火車(chē)或汽車(chē)追逐，可以通過(guò)來(lái)自許多方向的定向聲加強(qiáng)效果，這增加了動(dòng)態(tài)活動(dòng)的整個(gè)范圍。這不僅使聽(tīng)眾感到刺激，而且也擴(kuò)大了在房間內(nèi)的三維感受的深度。
應(yīng)當(dāng)理解，上面的說(shuō)明只作為用于說(shuō)明本發(fā)明的例子，而不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制，本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1．一種用于通過(guò)在一個(gè)位置的聲源在房間內(nèi)或者在其它至少局部反射的環(huán)境中在聽(tīng)眾周?chē)峁┒鄠€(gè)揚(yáng)聲器位置的方法，所述方法包括以下步驟a)通過(guò)由在聲源位置的音頻揚(yáng)聲器發(fā)射音頻壓縮波產(chǎn)生主音頻輸出，所述音頻揚(yáng)聲器的方向沿著主音頻路徑直接指向聽(tīng)眾；b)通過(guò)由至少一個(gè)位于聲源處的方向指向至少一個(gè)在房間內(nèi)的遠(yuǎn)離所述聲源的并且不沿著主音頻路徑的反射表面的參量揚(yáng)聲器發(fā)射超聲波，由至少一個(gè)遠(yuǎn)離聲源的不和所述聲源電氣相連的虛擬揚(yáng)聲器產(chǎn)生次音頻輸出，借以由所述反射表面直接產(chǎn)生被感覺(jué)好像是在所述虛擬揚(yáng)聲器的位置發(fā)出的全方向的聲音；以及c)同步所述音頻揚(yáng)聲器的前方音頻輸出和來(lái)自所述至少一個(gè)虛擬揚(yáng)聲器的全方向音頻輸出，使得聽(tīng)眾得到來(lái)自多方向的統(tǒng)一的聲音感受。
2．如權(quán)利要求1所述的方法，還包括用于提供多聲道形式的聲源的更特定的步驟，其中主音頻輸出包括至少一個(gè)第一聲道，次音頻輸出包括至少一個(gè)第二聲道。
3．如權(quán)利要求2所述的方法，還包括用于提供多聲道形式的聲源的更特定的步驟，其中主音頻輸出包括多聲道中的兩個(gè)單獨(dú)的聲道，次音頻輸出包括多聲道中的和主音頻輸出分開(kāi)的至少兩個(gè)聲道。
4．如權(quán)利要求1所述的方法，包括用于使至少一個(gè)虛擬揚(yáng)聲器的位置相對(duì)于主音頻路徑處于側(cè)壁上的附加的步驟。
5．如權(quán)利要求1所述的方法，包括用于使至少一個(gè)虛擬揚(yáng)聲器的位置相對(duì)于主音頻路徑處于后壁上的附加的步驟。
6．如權(quán)利要求1所述的方法，包括用于使至少一個(gè)虛擬揚(yáng)聲器的位置相對(duì)于主音頻路徑處于屋頂表面上的附加的步驟。
7．如權(quán)利要求1所述的方法，包括用于使至少一個(gè)虛擬揚(yáng)聲器的位置相對(duì)于主音頻路徑處于地板表面上的附加的步驟。
8．如權(quán)利要求1所述的方法，包括同時(shí)操作相對(duì)于主音頻路徑位于相對(duì)的側(cè)壁上的至少兩個(gè)虛擬揚(yáng)聲器的附加步驟。
9．如權(quán)利要求1所述的方法，包括同時(shí)操作相對(duì)于主音頻路徑位于各個(gè)側(cè)壁和后壁上的多個(gè)虛擬揚(yáng)聲器的附加步驟。
10．如權(quán)利要求1所述的方法，包括同時(shí)操作相對(duì)于主音頻路徑位于各個(gè)側(cè)壁以及屋頂上的多個(gè)虛擬揚(yáng)聲器的附加步驟。
11．如權(quán)利要求1所述的方法，包括同時(shí)操作相對(duì)于主音頻路徑位于相對(duì)的側(cè)壁以及地板表面上的多個(gè)虛擬揚(yáng)聲器的附加步驟。
12．如權(quán)利要求1所述的方法，包括同時(shí)操作相對(duì)于主音頻路徑位于相對(duì)的側(cè)壁以及相對(duì)的地板和屋頂表面上的多個(gè)虛擬揚(yáng)聲器的附加步驟。
13．如權(quán)利要求1所述的方法，還包括提供至少一個(gè)虛擬揚(yáng)聲器沿著反射表面橫向運(yùn)動(dòng)，以便使聽(tīng)眾具有運(yùn)動(dòng)的感受的步驟。
14．如權(quán)利要求1所述的方法，包括和至少一個(gè)虛擬揚(yáng)聲器結(jié)合同時(shí)操作視頻系統(tǒng)，并協(xié)調(diào)次音頻輸出和在視頻顯示上發(fā)生的事件的步驟。
15．一種用于由位于和發(fā)出傳播的聲音的聲源離開(kāi)的位置的虛擬揚(yáng)聲器提供傳播的聲音的方法，所述方法包括以下步驟a)由參量發(fā)射器沿著傳播的主方向發(fā)射包括調(diào)制的超聲波和音頻的參量輸出，并且不暴露于能夠?qū)τ趨⒘堪l(fā)射器的超聲波頻率操作的音頻濾波器；b)使傳播的主方向朝向沒(méi)有音頻濾波器材料的反射表面；以及c)通過(guò)使參量輸出改變方向而成為來(lái)自反射表面的并朝向聽(tīng)眾的擴(kuò)散的全方向形式在反射表面產(chǎn)生虛擬揚(yáng)聲器。
16．一種用于通過(guò)位于一個(gè)位置的聲源在房間內(nèi)在聽(tīng)眾周?chē)峁┒鄠€(gè)揚(yáng)聲器位置的裝置，所述裝置包括一個(gè)音響系統(tǒng)，其中包括至少一個(gè)參量揚(yáng)聲器，其位于所述聲源處，并指向在房間內(nèi)的遠(yuǎn)離所述聲源的至少一個(gè)反射表面，所述至少一個(gè)參量揚(yáng)聲器提供次音頻輸出，沿著反射傳播的路徑?jīng)]有音頻濾波器材料，從而產(chǎn)生至少一個(gè)遠(yuǎn)離所述聲源并且不和所述聲源電氣相連的虛擬揚(yáng)聲器。
17．如權(quán)利要求16所述的裝置，還包括位于聲源處的視頻投影裝置，所述聲源包括同步裝置，用于協(xié)調(diào)來(lái)自至少一個(gè)參量揚(yáng)聲器的次音頻輸出和視頻顯示，使得聽(tīng)眾得到統(tǒng)一的視聽(tīng)感受。
18．如權(quán)利要求16所述的裝置，還包括和主音頻揚(yáng)聲器相連的多聲道電路，用于提供多聲道聲音的至少一個(gè)單獨(dú)的聲道，所述多聲道電路和至少一個(gè)參量揚(yáng)聲器相連，用于提供和主音頻揚(yáng)聲器的聲道分開(kāi)的多聲道聲音的至少一個(gè)聲道。
19．如權(quán)利要求16所述的裝置，其中所述參量揚(yáng)聲器包括方向裝置，用于在相對(duì)于主音頻路徑的側(cè)壁上產(chǎn)生至少一個(gè)虛擬揚(yáng)聲器。
20．如權(quán)利要求16所述的裝置，其中所述參量揚(yáng)聲器包括方向裝置，用于在相對(duì)于主音頻路徑的后壁上產(chǎn)生至少一個(gè)虛擬揚(yáng)聲器。
21．如權(quán)利要求16所述的裝置，其中所述參量揚(yáng)聲器包括方向裝置，用于在相對(duì)于主音頻路徑的屋頂表面上產(chǎn)生至少一個(gè)虛擬揚(yáng)聲器。
22．如權(quán)利要求16所述的裝置，其中所述參量揚(yáng)聲器包括方向裝置，用于在相對(duì)于主音頻路徑的地板表面上產(chǎn)生至少一個(gè)虛擬揚(yáng)聲器。
全文摘要
一種用于通過(guò)在一個(gè)位置的聲源在房間內(nèi)或者在其它至少局部反射的環(huán)境中在聽(tīng)眾周?chē)峁┒鄠€(gè)揚(yáng)聲器位置的方法,所述方法包括以下步驟:a)通過(guò)由在聲源位置的音頻揚(yáng)聲器發(fā)射音頻壓縮波產(chǎn)生主音頻輸出,所述音頻揚(yáng)聲器的方向沿著主音頻路徑直接指向聽(tīng)眾;b)通過(guò)由至少一個(gè)位于聲源處的方向指向至少一個(gè)在房間內(nèi)的遠(yuǎn)離所述聲源的并且不沿著主音頻路徑的反射表面的參量揚(yáng)聲器發(fā)射超聲波,由至少一個(gè)遠(yuǎn)離聲源的不和所述聲源電氣相連的虛擬揚(yáng)聲器產(chǎn)生次音頻輸出,借以由所述反射表面直接產(chǎn)生被感覺(jué)好像是在所述虛擬揚(yáng)聲器的位置發(fā)出的全方向的聲音;以及c)同步所述音頻揚(yáng)聲器的前方音頻輸出和來(lái)自所述至少一個(gè)虛擬揚(yáng)聲器的全方向音頻輸出,使得聽(tīng)眾得到來(lái)自多方向的統(tǒng)一的聲音感受。
文檔編號(hào)H04R23/00GK1324526SQ99812413
公開(kāi)日2001年11月28日 申請(qǐng)日期1999年9月22日 優(yōu)先權(quán)日1998年9月24日
發(fā)明者埃伍德·G·諾里斯, 詹姆斯·J·克羅夫特三世 申請(qǐng)人:美國(guó)技術(shù)公司