无线音频的制作方法

专利名称：无线音频的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线音频设备。更具体而言，本发明涉及一种音频系统，该音频系统具有一个或多个组件(诸如扬声器)，所述组件可以在不经由连线连接到该音频系统的其他组件的情况下被使用。本发明还涉及一种发送音频信号的方法，以及将音频信号的频率范围适配于换能器的适配设备。
术语“音频系统”和“音频再现系统”指的是任何能够使用扬声器或其他换能器产生或再现声音的系统。音频系统可以合并其他功能并且因此还能够产生(静止和/或移动的)图像(例如视频、照片)，或者能够执行其他功能(诸如数据处理)。
在音频系统中的一个众所周知的问题就是系统的各种构成单元必须通过连线连接。除了音频系统的主单元(放大器)通常所需要的AC电源线之外，其他的连线也是需要的，以便把各扬声器单元连接到主单元。虽然传统立体声系统具有两个需要连接到主单元的扬声器单元，但是现代家庭视频系统通常具有5个扬声器单元，包括所谓的亚低音扬声器。结果，连线的数量增加了，而消费者认为连线是个障碍。
因此，音频系统中的连线数量构成了问题。使用无线技术(例如使用现代高速数字协议)将音频信号从放大器发送到扬声器单元(或者在音频系统中的任何其他单元之间传送)是可能的。但是，用于可靠地发送音频信号的组件相对较贵，而音频系统的市场竞争极为激烈。
因此，本发明的一个目的是克服现有技术的这些和其他问题，并且提供一种具有相对便宜的无线链接的音频系统。
因此，本发明提供一种音频发送设备，包括-检测器装置，用于检测音频信号的包络并且产生相应的包络信号；以及-发送器装置，用于发送该包络信号。
本发明的音频发送设备利用了这样一个事实，就是音频信号的包络具有比音频信号本身窄得多的带宽。结果，一个经济得多的无线链接可以用来传输包络信号，这样就产生了相对便宜的音频系统。
检测器装置可以由已知的包络检测器构成，例如峰值检测器。在一个非常经济的实施例中，该检测器由二极管构成。
本发明的音频发送设备可以被合并到音频系统的主单元(诸如放大器)中，以便发送包络信号到远端单元(例如包含扬声器的单元)。该远端单元将包括响应于所发送的包络信号而产生扬声器信号的合适装置。
在一个优选实施例中，本发明的音频发送设备还包括第一滤波器，其用于选择音频信号的频率范围。这样，只有被选择的频率范围的包络被检测并随后被发送。结果，用于发送包络所需的带宽被进一步减小。频带的选择是在检测包络之前执行的。
在一个优选实施例中，第一滤波器被安排用来选择低音频率，优选地是从0Hz到200Hz的范围，更优选地是从20Hz到120Hz的范围。这样，可以确保该包络信号具有窄的带宽。但是，本发明并不限于低音频率，其也可以应用于更高的频率，前提是发送器装置提供足够的带宽。
为了去除由包络检测器引入的任何人工信号，并且为了进一步减小该包络信号的带宽，本发明的音频发送设备可以进一步包括第二滤波器，其用于在该包络信号被馈送到发送器装置之前对该包络信号进行滤波。
虽然本发明的音频发送设备可以接收单个输入信号，但是通常的音频系统使用多个输入信号，诸如立体声系统中的L(左)和R(右)输入信号。因此，音频发送系统可以有利地包括加法装置以用于组合音频信号。这种加法装置可以简单的将输入信号相加，或者可以使用加权的加法或其他组合方法，这要考虑到输入信号的类型。
如上所述，所述发送器装置优选地被安排用于无线发送，例如通过红外线、超声波或电磁波(无线电波)发送。一种合适的便宜技术就是众所周知的ZigBee技术。
应当注意，本发明并不限于无线发送，并且所述包络信号可以通过连线发送，例如通过AC电源线。这样，音频信号可以经由建筑物的电连线从放大器被发送到扬声器。
在上述优选实施例中只发送包络信号。这是有可能做到的，因为通常音频信号的近以频率是预先已知的，或者由上述第一滤波器确定。但是，在进一步的有利实施例中，所述音频发送设备还包括附加的检测器装置，其用于检测音频信号的频率并且产生相应的频率信号，并且其中所述发送器装置被安排用于发送该频率信号。
通过发送包络信号和频率信号，对于音频信号的更精确的重建是可能的。
应当注意，所述频率信号可以被适当编码以便减小所需的带宽。为了允许对于音频信号的更加精确的重建，还可以发送已编码相位信息。
在上述讨论中假设了仅仅单一频带的包络信号被发送。但是，在另一个有利实施例中，本发明的音频发送设备还包括用于选择音频信号的另一个频率范围的另一个第一滤波器以及用于检测该另一个频率范围的音频信号的包络并且产生相应的另一个包络信号的另一个检测器装置，该振荡器信号和该另一个振荡器信号具有不同的频率。也就是说，本发明的设备可以具有几个并行的分支，每个分支被设计用于某一频带，并且每一个分支产生相应的包络信号。所述包络信号可以使用单一发送器装置来发送。替换地，该设备还可以包括另一个发送器装置，以用于发送该另一个包络信号。
本发明还提供一种音频接收设备，包括-接收器装置，用于接收所发送的包络信号；以及-重建装置，用于基于该包络信号而重建音频信号。
本发明的音频接收设备接收所发送的包络信号并且基于所发送的该包络信号重建原始的音频信号。应当注意，重建不必是完美的，并且该重建音频信号和原始信号可以不完全相同。但是，该音频接收设备通常产生与原始音频信号非常相似的扬声器信号，并且具有例如基本相同的包络。
在本发明的音频接收设备的一个优选实施例中，该重建装置包括振荡器，用于产生振荡器信号；以及组合单元，用于组合该振荡器信号和所接收的包络信号以便产生重建信号。该组合单元可以由乘法器构成。因此，该组合单元的输出信号是幅度调制信号，其中该幅度调制由所发送的包络信号确定。
振荡器的振荡频率可以是预定的、固定频率。该频率例如可以被设置在上述第一滤波器的通带的中间(中值或平均)频率或者最大(峰值)频率。通过这种方式，振荡器频率对应于所述滤波器的通带的中心，因此具有所选择的频率范围。
但是，在另一个有利实施例中，所述振荡器被安排用于接收频率控制信号。也就是说，该振荡器的频率可以通过馈送到该振荡器的频率控制信号来控制。在该实施例中，该振荡器可以由已知的VCO(压控振荡器)构成。该频率控制信号可以是外部信号或者由可变电阻器控制的信号，以便允许对频率进行调谐。但是，在一个有利实施例中，所述音频接收设备还包括频率控制单元，其用于产生该频率控制信号。该频率控制单元可以耦合到换能器(扬声器)以便从换能器参数导出该频率控制信号，所述参数例如是流过该换能器的电流(的相位)。通过这种方式，可以提供频率反馈。替换地，所述接收器装置被安排来产生该频率控制信号。在该实施例中，该接收器装置被安排来用于接收由所述音频发送设备所发送的频率控制信号。
所述振荡器可以进一步被安排来接收幅度控制信号，以便控制振荡器信号的幅度。替换地或者附加地，本发明的音频接收设备还可以包括另一个组合单元，其用于组合该重建音频信号和幅度控制信号。该另一个组合单元也可以由乘法器构成。
所述音频接收设备还可以包括视觉指示器装置，其用于将该重建音频信号可视化。这种指示器装置可以由灯或LED(发光二极管)构成。
因为所述音频接收设备不需要连线来连接到音频发送设备，因此其可以由诸如电池的内部电源供电，从而去除了所有的连线。该设备还可以包括换能器，以用于呈现重建音频信号，但是该换能器(或者换能器组)对于该设备也可以是外部的。也就是说，本发明的音频接收设备可以构成一个单元，换能器可以连接到该单元。
在一个特别有利的实施例中，所述至少一个换能器可以被安排来在其谐振频率下运行。通过在其谐振频率下或在其谐振频率附近运行，换能器的效率可以非常高，从而需要非常小的电输入功率来产生较大的电输出功率。该实施例尤其适于电池供电的情况。
在一个非常有利的实施例中(其中至少一个换能器被安排来以其谐振频率运行)，一个频率控制单元被提供来以这样的方式控制振荡器频率即振荡器频率被保持为基本上等于换能器的谐振频率。该频率控制单元优选地以电气方式或机械方式耦合到该换能器。
本发明还提供一种音频再现系统，其包括如上所述的音频发送设备和音频接收设备。该音频再现系统可以被合并在例如音乐中心(家庭立体声系统)、家庭影院系统、或者电视设备中，但是其也可以被合并在乐器中，比如电子琴和合成器。因此，本发明还提供一种电视设备，其包括如上所述的音频再现系统。
本发明还提供一种适配设备，其用于将音频信号的频率范围适配于换能器，该设备包括-检测装置，用于检测在第一音频频率范围中的第一信号分量；-发生器装置，用于产生在第二音频频率范围中的第二信号分量；以及-控制装置，用于响应于第一信号分量的幅度而控制第二信号分量的幅度，其中-第二音频频率范围显著窄于第一音频频率范围；-该换能器在第二音频频率范围中具有最高效率；并且-第一信号分量的幅度经由通信链接被从该检测装置发送到该控制装置。
这种适配设备允许把第一频率范围映射到第二个、更窄的频率范围，以便利用第二频率范围中的更高的换能器效率和/或灵敏度。
有利地，第二频率范围被包括在第一频率范围中。这表示第一频率范围在带宽方面实际上被减小了。
本发明的适配设备尤其适用于较低的音频频率范围，但是该设备并不限于此。例如，第一音频频率范围可以具有不超过200Hz的上边界，优选地不超过150Hz，更优选地近似120Hz。在另一个优选实施例中，第二音频频率范围跨度小于50Hz，优选地小于10Hz，更优选地小于5Hz。很显然，窄的第二频率范围允许使用经济的发送装置。如上所述，所述通信链接优选地可以是无线链接。
本发明的适配设备还可以包括基于换能器特性来确定第二音频频率范围的装置。
本发明还提供一种发送音频信号的方法，该方法包括以下步骤-检测音频信号的包络并且产生相应的包络信号；-使用发送器发送该包络信号；-使用接收器接收所发送的该包络信号；以及-基于该包络信号重建该音频信号。
本发明的方法还包括以下步骤选择音频信号的频率范围。特别地，该频率范围在检测包络之前被选择。
本发明还提供一种计算机程序产品，器用于执行如上限定的方法。该计算机程序产品可以包括诸如CD、DVD或磁盘之类的载体，在其上存储有软件程序。该软件程序被设计来使得合适的处理器执行本发明的方法步骤。该处理器可以由通用计算机(PC)或专用处理器构成。
以下将参考在附图中示出的示例性实施例来解释本发明，其中

图1示意性地显示了根据本发明的音频再现系统，其包括发送器设备的第一实施例和接收器设备的第一实施例。
图2示意性地显示了根据本发明的发送器设备的第二实施例。
图3示意性地显示了根据本发明的发送器设备的第三实施例。
图4示意性地显示了根据本发明的接收器设备的第二实施例。
图5示意性地显示了根据本发明的接收器设备的第三实施例。
图6示意性地显示了根据本发明的接收器设备的第四实施例。
图7示意性地显示了根据本发明的音频再现系统的替换实施例。
图8示意性地显示了在本发明中使用的音频信号及其包络。
图9示意性地显示了使用本发明的音频再现系统映射在第二频率范围上的第一频率范围。
在图1中仅仅通过非限制性实例显示的音频再现系统包括发送器设备1和接收器设备2，其被设计来协作产生声音，尤其是音乐。
发送器设备1包括第一滤波器11、检测器12、第二滤波器13和发送器(T)单元14。第一滤波器11在所示的实施例中是带通滤波器，其选择输入音频信号Vin的频率范围。在一个典型实施例中，该被选择的范围可以是“低音”频率范围，并且该第一滤波器11可以具有大约20Hz到大约120Hz的通带。应当理解，其他范围也是可以的，例如从0Hz(DC)到200Hz，或者从10Hz到80Hz。
检测器12检测在所选择的频率范围中的音频信号的包络并且输出表示该包络的包络信号。检测器12可以由峰值检测器、包络检测器或其他已知的检测器构成。在一个非常经济的实施例中，该包络检测器由二极管和电容器构成。
示例性音频信号S和它的包络E被示意性地显示在图8中。如图所示，包络E具有比音频信号S本身低得多的频率和更窄的带宽。音频信号S可以具有大约100Hz的带宽(例如，其范围从20Hz到120Hz)，相应的包络E可以具有仅仅10Hz的带宽(例如，其范围从0Hz到10Hz)。本发明利用这样的事实，即音频信号的包络具有比完整音频信号窄得多的带宽。结果，该包络可以使用窄带链接来发送。
返回图1，所述包络信号在被馈送到发送器单元14之前通过(可选的)第二滤波器13。该第二滤波器13典型地是低通滤波器，其从该包络信号中去除了任何不想要的频率分量，从而进一步减小了包络信号的带宽。
发送器单元14接收该包络信号并且发送该信号到接收器设备2的接收器单元21。由于该包络信号具有相对窄的带宽(如上所述的窄带)，因此便宜的发送链接足以发送该信号。例如，可以使用ZigBee发送送器和接收器单元。这种单元典型地用于发送控制特征。其他类型的链接也可以被使用，例如基于众所周知的Bluetooth技术的发送器和接收器，从而提供更宽的带宽。但是，Bluetooth目前比ZigBee实现起来更昂贵。
总而言之，本发明建议使用发送器设备1和接收器设备2之间的窄带链接。典型的链接是无线的，例如使用红外线、超声波或电磁波(无线电链接)，但是也可以使用有线链接。
图1所示的示例性接收器设备2包括接收器(R)单元21、组合单元22、振荡器单元23、换能器(扬声器)单元30和电池单元29。
接收器单元21是发送器设备1的发送器单元14的对应件。接收器单元21接收经由通信链接C发送的包络信号VE(图8中的E)并且馈送该包络信号到组合单元22。如上所述，通信链接C优选地是无线链接，诸如ZigBee链接。
振荡器23产生正弦信号，该信号的频率对应于第一滤波器11的通带，并且例如与该通带的中心频率一致。该振荡信号VO在组合单元22中被与包络信号VE组合，该组合单元22在优选实施例中由乘法器构成。所产生的信号VT因此被幅度调制其幅度(包络)由接收器单元21所产生的包络信号确定，而其频率由振荡器23确定。该幅度调制信号VT是对原始信号Vin的重建，其被馈送到换能器(扬声器)30。对于带限音频信号的重建在欧洲专利申请EP 03103398.8[PHNL031136]中有更详细的描述，该申请在这里被引为参考。
可以看出，本发明提供一种发送音频信号的非常经济的方法。首先，选择频带(第一滤波器11)，然后确定在该被选择频带中所包含的信号的包络，随后使用便宜的通信信道发送该相对窄带的包络信号，最后使用该被发送的包络信号和振荡器信号来重建原始信号。
应当注意到，图1的扬声器30可以用一组扬声器替换，或者可以用一个或多个其他合适的换能器替换，比如所谓的“振动器”。在一个特别有利的实施例中，扬声器(换能器)30被设计来在其谐振频率下运行。这种类型的合适的换能器在欧洲专利申请EP 03103396.2[PHNL031135]有介绍。被设计来在其谐振频率下运行的换能器通常非常高效，其需要低(电)输入功率来产生高(声学)输出功率。振荡器23可以是压控振荡器(VCO)，其被设置在换能器30的谐振频率下。所述谐振频率、并且因此所述振荡器频率处于第一滤波器11的通带内。反馈连接可以在换能器30和振荡器23之间被使用，以便调谐振荡器频率，以下将参考图5来进一步详细介绍。
如果使用了谐振换能器，那么需要相对小的功率来驱动接收器设备2，该接收器设备在所示的实施例中包括换能器30。这允许接收器设备2由诸如电池的内部电源29来供电，从而不再需要任何连线。这样，就获得了一个完全无线的接收器设备2。很显然，这种无线接收器设备(其中容纳有至少一个扬声器30)比起现有音频系统具有很大的优势，在现有音频系统中必须使用连线来将扬声器与音频系统的主单元(放大器)相连接，并且还可能使用连线将扬声器与外部电源(诸如AC电源插座)相连接。
虽然电池供电的接收器设备2是优选地，但是本发明并不限于此，并且其他实施例可以是外部(例如AC)供电的，在这种情况下，电池29可以被省略。然而，无线通信信道C不再需要将扬声器连接到音频系统的主单元(放大器)的导线。
在图1的实施例中，扬声器(一般来说是换能器)30被显示为包含在接收器设备2中。但是这并不重要，并且可以想象这样的实施例，其中扬声器(多个扬声器)30被包含在单独的外壳中，并且通过合适的导线连接到接收器设备2。
发送设备1和接收器设备2可以以模拟或数字技术来实现。本领域技术人员可以理解，数字实施例可能需要本领域公知的模/数(AD)和/或数/模(D/A)转换器。在接收器设备2的数字实施例中，例如D/A转换器将被插入在组合单元22和扬声器30之间。
发送器设备1的一个替换实施例被示意地显示在图2中。在该实施例中，(可选的)第二滤波器13被省略。如上所述，该滤波器仅仅用来去除任可不想要的频率分量(比如由包络检测器12引入的人工信号)，其对于本发明来说并不重要。
在图2的实施例中，输入信号(图1中的Vin)是从由通常被称为“5.1”的标准定义的典型的一组音频输入信号中导出的。这些信号包括左前信号Lf、左环绕信号Ls、中央信号C、右前信号Rf、右环绕信号Rs和被表示为“.1”的辅助低音(亚低音扬声器)信号。这些信号在加法单元10中被相加，其输出信号被馈送到第一滤波器11中。在该实施例中，所有的音频信号都被组合(例如通过相加)以便形成第一滤波器11的输入信号。该输入信号因此包含了所有可用的音频频率。
应当注意，取代将信号简单相加，加法单元10可以执行加权加法，其中的一些信号(例如信号“.1”)对滤波器输入信号的贡献比其他信道更多。
当本发明的音频再现系统被用来再现仅仅低(低音)频率时，第一滤波器11通常将去除所有更高频率，并且被该滤波器通过的信号将主要基于亚低音扬声器信号“.1”。因此，在图3的实施例中，加法单元10已经被省略，并且仅有亚低音扬声器信号“.1”被输入到第一滤波器11。
图4所示的接收器单元2的实施例包括第一放大器25和第二放大器26。第一放大器25用来在把由组合单元22输出的信号馈送到扬声器(换能器)30之前放大该输出信号。第二放大器26用来驱动视觉指示器(比如灯泡27或LED(发光二极管))。示例性的灯泡27将随着由扬声器30再现的声音的节奏闪烁，并因此将提供附加的娱乐刺激。在图4所示的实例中，第二放大器26的输入端被连接到组合单元22的输出端。但是，这并不重要，并且第二放大器26的输入端可以替换地连接到接收器单元21的输出端。
图5的接收器单元2还具有(第一)放大器25。此外，反馈路径被从扬声器30提供到振荡器23，以便调节振荡器频率。频率控制单元24把合适的换能器参数(比如电流或者(瞬时)阻抗)转换成频率控制信号VF，其被馈送到振荡器23。该频率控制单元24典型地以这种方法设计，即所述振荡频率基本上等于换能器30的谐振频率。有利地，频率控制单元24可以使用由换能器30引入的相移来导出频率控制信号VF。在其谐振频率下驱动换能器的更多细节在欧洲专利申请EP04102314.4[PHAT040025]中讨论，该申请在本文献中被引为参考。
在图5的实施例中，不仅仅可以控制振荡器信号的频率也可以控制振荡器信号的幅度。在所示的例子中，外部幅度控制信号VA被提供到振荡器23以便调节振荡器信号的幅度，并且由此控制扬声器信号的电平。替换地，(第一)放大器25可以具有可调节的增益，在这种情况下，幅度控制信号VA可以被馈送到该放大器。
另一种替换的声音电平控制机制由图6示出，其中，附加的组合单元28被提供在原始组合单元22和(第一)放大器25之间。在该附加组合单元28中，原始(第一)组合单元22的输出信号和幅度控制信号VA被组合(即优选地是相乘)以便调节该信号电平，并且由此调节所述声音电平。应当注意，组合单元22和28的位置可以颠倒，从而首先调节包络信号的信号电平，然后组合包络信号和振荡器信号。替换地，附加的(第二)组合单元28可以被放置在振荡器23和(第一)组合单元22之间。
如上所述，本发明的音频再现系统优选地被设计来使用换能器再现低频(“低音”)声音，所述换能器被设计成以近似其谐振频率来驱动。但是，本发明并不限于此，并且可以设想在这些实施例中，不仅仅单个频带而且多个频带可以被再现，这些多个频带可能覆盖了整个音频频谱。在这种多频带实施例中，多个发送器设备1和接收器2可以被并行设置，其中的每一个被设计用于特定的频带。第一滤波器11可以具有相邻的或略微重叠的通带，所述通带对应于各个振荡器频率。对于每个频带可以有单独的发送器单元14和接收器单元21，或者发送器单元和接收器单元可以在各频带之间共享。
在另一个替换实施例中，振荡器频率不是预先设置的或者不是从换能器的属性和/或行为中导出的，而是与包络信号一起被发送。该实施例如图7所示，其中频率检测器15与包络检测器12并行设置。频率检测器15可以是已知的检测器，其通过例如对过零进行计数来检测音频信号的频率。应当理解，也可以使用更复杂的频率检测器，例如在多个信号样值上执行FFT(快速傅立叶变换)并且确定频谱的峰值的检测器。
频率检测器15产生指示在(第一)滤波器11的滤波之后的输入信号Vin的(主导)频率的频率信号VF。该频率信号VF与由包络检测器12产生的包络信号VE一起被馈送到发送器14。在所示的实施例中，使用单个发送器14来发送包络信号VE和频率信号VF。但是，在其他实施例(未示出)中，包络信号VE和频率信号VF可以使用单独的发送器来分开发送。
在图7的接收器设备2中，接收器(R)单元21被显示为连接到组合单元22和振荡器23，以便分别提供包络信号VE和频率信号VF。因此，振荡器(优选地是压控振荡器VCO)的频率由频率信号VF控制。
一个示例性音频输入信号(图1和7中的Vin)及其包络被示意性地显示在图8中，其中信号幅度A被显示为时间t的函数。信号S的时间幅度由包络E定义。如所看到的那样，包络E的频率和带宽比信号S低得多。因此，发送包络E需要比发送实际信号S更少的带宽。本发明利用这个原理来提供非常经济的音频信号发送。
本发明的音频再现系统可以将第一频率范围映射到第二个更窄的频率范围上。在图9中示意性地显示了示例性音频频率分布曲线图。曲线图5显示了在特定频率f(横轴)下的音频信号的幅度Amp(竖轴)。如图所示，该音频信号几乎不包含低于大约10Hz的信号分量。由于以下介绍将集中在曲线图5的低频部分，因此为了清楚起见，该曲线图的中频和高频部分已经被省略。
在本发明的音频再现系统中，第一频率范围可以被映射到第二个更小的频率范围上，其优选地被包含在第一频率范围中。在图9的非限制性实例中，第一频率范围I是从20Hz到120Hz的范围，第二范围II是60Hz附近的范围，例如55-65Hz。该第一范围I基本上覆盖了音频信号的“低频”部分，而图9的第二范围II被选择成对应于特定的换能器(比如扬声器)，并且将依赖于该换能器的特性。该第二范围II对应于换能器效率最高的频率，其导致最高发声。
应当理解，第二范围II的大小(带宽)也可以依赖于换能器(多个换能器)的特性。具有更宽范围频率(在所述频率下换能器效率最高，该范围可能包括多个谐振频率)的换能器或换能器阵列将从更宽的第二范围II获益。具有单个最高效频率(通常就是谐振频率)的换能器或换能器阵列可以从非常窄的第二范围II获益，因为这样将把所有能量集中在所述单个频率中。
应当注意到，在该实例中，所示的第二范围II处于第一范围I之内。这表示该第一范围I被有效地压缩，并且在该第一范围的频率不受影响。
本发明可以用于消费音频(立体声)系统、家庭影院系统、电视机、车载音频系统、便携式音频系统、其他声音再现系统、膝上型计算机、台式计算机以及电子乐器(比如电子琴和合成器)。
应当注意到，上述任何实施例的特征可以与其他任何实施例的特征组合。图5所示的频率反馈(频率控制单元24)例如可以被添加到图1、4、6和7的任何实施例中。类似地，图6的音量控制(幅度控制信号VA)也可以被用于图1、5甚至图7的实施例。图5、6和7的放大器25可以如图所示地存在，也可以如图1那样被省略。本领域的技术人员将理解，在不需要任何发明性努力的情况下可以得到更多的特征组合。
本发明基于这样的思想，即音频信号的包络典型地具有比音频信号本身窄得多的带宽。结果，该包络可以使用窄带链接进行发送。本发明还从以下的思想获益，即可以通过将包络乘以具有该音频信号的原始频率的信号而从其包络中基本上重建该音频信号。
应当注意到，本文献中使用的任何术语不应当被理解为限制本发明的范围。特别地，“包括”一词并不意味排除任何未特别指出的元件。单个(电路)元件可以用多个(电路)元件或其等效元件来替换。
虽然本发明的音频系统特别适合于产生音乐信号，但是其也可以用于产生其他声音信号，诸如语音信号。本发明可以用于立体声系统、电视设备、家庭影院系统、车载立体声系统、公共地址系统和其他声音再现系统。
本领域的技术人员可以理解，本发明并不限于上述实施例，可以在不背离所附权利要求书所限定的本发明范围的情况下做出许多修改和添加。
权利要求
1.一种音频发送设备(1)，包括-检测器装置(12)，用于检测音频信号(Vin)的包络并且产生相应的包络信号(VE)；以及-发送器装置(14)，用于发送该包络信号。
2.根据权利要求1所述的音频发送设备，还包括第一滤波器(11)，其用于选择所述音频信号(Vin)的频率范围。
3.根据权利要求2所述的音频发送设备，其中，第一滤波器(11)被安排用来选择低音频率，优选地是在从0Hz到200Hz的范围内，更优选地是从20Hz到120Hz。
4.根据权利要求1所述的音频发送设备，还包括第二滤波器(13)，其用于滤波所述包络信号(VE)。
5.根据权利要求1所述的音频发送设备，还包括加法装置(10)，其用于将各音频信号相加。
6.根据权利要求1所述的音频发送设备，其中，所述发送器装置(14)被安排用于无线发送，其优选地使用ZigBee技术。
7.根据权利要求1所述的音频发送设备，还包括附加的检测器装置(15)，其用于检测所述音频信号的频率并且产生相应的频率信号(VF)，并且其中所述发送器装置(14)被安排用于发送该频率信号。
8.根据权利要求2所述的音频发送设备，还包括另一个第一滤波器，其用于选择所述音频信号(Vin)的另一个频率范围，该音频发送设备还包括另一个检测器装置，其用于检测该另一个频率范围的音频信号的包络并且产生相应的另一个包络信号。
9.根据权利要求8所述的音频发送设备，还包括另一个发送器装置，其用于发送所述另一个包络信号。
10.一种音频接收设备(2)，包括-接收器装置(21)，用于接收所发送的包络信号(VE)；以及-重建装置(22，23)，用于基于该包络信号而重建音频信号。
11.根据权利要求10所述的音频接收设备，其中，所述重建装置包括振荡器(23)，其用于产生振荡器信号(VO)，并且该重建装置还包活组合单元(22)，其用于组合该振荡器信号(VO)和所接收的包络信号(VE)以便产生重建信号(VT)。
12.根据权利要求10所述的音频接收设备，其中，所述振荡器(23)被安排用于接收频率控制信号(VF)。
13.根据权利要求12所述的音频接收设备，其中，所述接收器装置(21)被安排用于产生所述频率控制信号(VF)。
14.根据权利要求12所述的音频接收设备，还包括频率控制单元(24)，其用于产生所述频率控制信号(VF)，该频率控制单元优选地耦合到换能器(30)。
15.根据权利要求14所述的音频接收设备，其中，所述频率控制单元(24)被安排用于保持所述振荡器信号(VO)的频率基本上等于所述换能器(30)的谐振频率。
16.根据权利要求10所述的音频接收设备，其中，所述换能器(30)被安排用于在其谐振频率下运行。
17.根据权利要求10所述的音频接收设备，其中，所述振荡器(23)被安排用于接收幅度控制信号(VA)。
18.根据权利要求10所述的音频接收设备，还包括另一个组合单元(28)，其用于组合所述重建音频信号(VT)和所述幅度控制信号(VA)。
19.根据权利要求10所述的音频接收设备，还包括视觉指示器装置(27)，其用于将所述重建音频信号可视化。
20.根据权利要求10所述的音频接收设备，其由内部电源(29)供电。
21.根据权利要求10所述的音频接收设备，还包括换能器(30)，其用于呈现所述重建音频信号。
22.根据权利要求10所述的音频接收设备，还包括另一个振荡器，其用于产生另一个振荡器信号，该音频接收设备还包括另一个组合单元，其用于组合该另一个振荡器信号与所接收的另一个包络信号以便产生重建信号，所述振荡器信号(VO)与该另一个振荡器信号具有不同的频率。
23.一种音频再现系统，包括根据权利要求1的音频发送设备(1)和根据权利要求10的音频接收设备(2)。
24.一种电视设备，包括根据权利要求23的音频再现系统。
25.一种设备(1)，其用于将音频信号的频率范围适配于换能器(30)，该设备包括-检测装置(12)，用于检测在第一音频频率范围(I)中的第一信号分量；-发生器装置(23)，用于产生在第二音频频率范围(II)中的第二信号分量；以及-控制装置(22)，用于响应于第一信号分量的幅度而控制第二信号分量的幅度，其中-第二音频频率范围(II)显著窄于第一音频频率范围(I)；-该换能器(30)在第二音频频率范围(II)中具有最高效率；并且-第一信号分量的幅度经由通信言链接(C)被从检测装置(13)发送到控制装置(21)。
26.根据权利要求25所述的设备，其中，第二频率范围(II)被包括在第一频率范围(I)中。
27.根据权利要求25所述的设备，其中，第一音频频率范围(I)具有不超过200Hz的上边界，优选地不超过150Hz，更优选地大约是120Hz。
28.根据权利要求25所述的设备，其中，第二音频频率范围(II)跨度小于50Hz，优选地小于10Hz，更优选地小于5Hz。
29.根据权利要求25所述的设备，其中，所述通信链接(C)是无线链接。
30.根据权利要求25所述的设备，还包括用于基于换能器属性来确定第二音频频率范围(II)的装置(24)。
31.一种发送音频信号的方法，该方法包括以下步骤-检测音频信号(Vin)的包络并且产生相应的包络信号(VE)；-使用发送器(14)发送该包络信号(VE)；-使用接收器(21)接收所发送的包络信号；以及-基于该包络信号重建该音频信号。
32.根据权利要求31所述的方法，还包括以下步骤选择所述音频信号(Vin)的频率范围。
33.根据权利要求31所述的方法，其中，所述发送器(14)被安排用于无线发送，其优选地使用ZigBee技术。
34.根据权利要求31所述的方法，其中，所述重建音频信号(VT)被馈送到换能器(30)，该换能器被设计成在谐振频率下运行。
35.一种计算机程序产品，其用于执行根据权利要求31到34当中的任何一条所述的方法。
全文摘要
一种音频再现系统，其包括发送器设备(1)和接收器设备(2)。该发送器设备(1)确定所选择的频率范围的音频信号(V
文档编号G10L19/02GK101015000SQ200580021562
公开日2007年8月8日 申请日期2005年6月22日 优先权日2004年6月28日
发明者R·M·阿特斯 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司