专利名称：后声道音效补偿装置的制作方法
技术领域：
本发明属于音响补偿装置，特别是一种后声道音效补偿装置。
一种头部相关的转换功能(head related transfer functions；HRTFs)是利用固定的扬声器位置来模拟位置与虚拟立体声音。人类的头形、身体与听觉系统影响人脑如何感知声音来源的位置。HRTF是由头部的形状与大小、耳翼(pinnae)的形状与大小和耳管(ear canal)的特征所影响。HRTF是头部与声音场来源之间的频率与相关方位的一个典型功能。HRTF负责了频率响应(response)、滤频(fitering)与人类头部中固有的延迟与反应。藉由调整HRTF的声音信号频率与延迟，立体的声音可以从固定的扬声器位置中模拟所在的虚拟方位。美国专利5,729,612名称为‘测量HRTF的装置与方法’，已经于1994年8月5日提出中请(filed)。上述习知技术揭露了一个精确的驱动声音转换功能(例如HRTF)的方法。
HRTF可以由头部、耳朵与身体的特征量测而个别的计算出来。上述个别的量测是利用适当的处理装置变换到一个转换功能，其目的在于调整个别耳机的声音信号输出特性，并模拟其位置性的立体声音。
因为HRTF是藉由人类耳朵所听到的声音来模拟三度空间的声音效应模型，并且在空间中每一地区所对应到的立体音效的参数是由它的距离、方位(azimrth)与高度(elevation)来决定，而上述条件正是当听者在玩音效进感觉声音处于最真实的气氛中。HRTF使用一个人工头(artificial head)或置放麦克风(microphones)在人耳内。每一个声源必须在频率范围20HZ～20KHZ之间来测量，而结果就成为初步的HRTF资料库(library)。上述初步的HRTF资料库经由数学运算过程就产生了DSP数位滤波器所需要的参数。只要是经由左边与右边数位滤波器来处理的单波声音，即可以透过耳机装置来模仿真正的3D立体声音。
应用于个人电脑的HRTF三度空间音响装置包括具有两个实体扬声器(physical speaker)的模拟环场多扬声器，以运送五个‘虚拟扬声器(virtualspeaker)到环绕着听者的空间，并使家庭戏院得到音效。然而，5.1CH DVD或4CH 3D游戏是利用HRTF来产生后声道的虚拟扬声器，以取代提供DVD的实体扬声器与3D游戏所碰到的某些困难。一般而言，低音的波长比人体的头来的大，因此，先前技术无法自耳机装置提供直接的低音资讯。称为重低间扬声器(sub-woofer speaker)的低音扬声器对于所有的声道(channel)可以提供充足的讯号，而不幸的是在先前技术中，后声道低音必须从后声道信号中过滤。
因此，目前急需一种音效控制以克服上面所提到的困难。
本发明包括附设于使用者的头上的后声道扬声器及信号接收器；依使用者与右前、左前声道扬声器及重低音扬声器间的距离计算接收器接收延迟传递到后声道扬声器的声音以产生后声道虚拟声音。
其中后声道扬声器系设置于为设有用以接收右前、左前声道扬声器及重低音扬声器信号通孔的类头戴式耳机或类耳机装置内，其包括彼此相对并容纳后声道扬声器的外罩；两外罩系由头带连接；并于外罩上以导线连设输入插塞；亦可于外罩内设有直接接收信号的无线信号接收器。
后声道扬声器系设置于形状与耳朵相对应并挂在耳朵上的两主框架适当位置上，于主框架上以导线接设有输入插塞；两主框架彼此相对设置并以导线连接。
后声道扬声器系设置于眼镜架上，其包括沿眼镜架滑动调整的滑动调整元件、与滑动调整元件连接的支撑架及以导线接设于支撑架上的输入插塞；后声道扬声器滑动组设于支撑架上。
滑动调整元件为橡皮环。
由于本发明包括附设于使用者的头上的后声道扬声器及信号接收器；依使用者与右前、左前声道扬声器及重低音扬声器间的距离计算接收器接收延迟传递到后声道扬声器的声音以产生后声道虚拟声音。使用时，音响系统以HRTF的装置与本发明后声道的信号耦合并处理；因后声道扬声器比右前方扬声器、左前方扬声器及重低音扬声器在距离上更靠近耳朵，产生后声道音效的虚拟扬声器；已处理信号提供给音量控制器以调整输出的音量；由后声道扬声器产生的信号是延迟的，因此，耳朵可以同时接收到来自右前方扬声器、左前方扬声器、重低音扬声器及后方虚拟扬声器位置的信号，即可提供后边虚拟扬声器音效，从而达到本发明的目的。
图2、为本发明结构示意立体图(为类头戴式耳机装置)。
图3、为本发明结构示意立体图(为类头戴式耳机装置)。
图4、为本发明结构示意立体图(为类耳机装置)。
图5、为本发明结构示意立体图(为类机装置)。
图6、为本发明结构示意立体图(滑设于眼镜上)。
图7、为本发明结构示意立体图(滑设于眼镜上)。
如
图1所示，家庭剧院5.1D音效系统10包括右前方扬声器12、左前方扬声器14、重低音扬声器16、右后方扬声器18及左后方扬声器20。
本发明的观点之一是右后方扬声器18与左后方扬声器20为设置于类头戴式耳机或类耳机装置。本发明的特点集中在右、左后方扬声器18、20与控制系统上。必须注意的是右、左后声道的右、左后方扬声器18、20系设置于类耳机装置中，且戴设于使用者的头上，而不是放在某一位置，目的在于产生后声道虚拟声音。其中本发明为类头戴式耳机或类耳机装置不能盖住整个耳朵，以免接收不到从右、左前方扬声器12、14及重低音扬声器16传来的声音。因此，其设有通孔结构使得耳朵能听到从右、左前方扬声器12、14传来的声音。上述右后、左后方扬声器18、20分别位于类头戴式耳机或类耳机的装置的两边，目的在于产生后声道音效的虚拟扬声器。
一种用来产生HRTF的装置是与右、左后声道的信号耦合，目的在于处理由类头戴式耳机或类耳机的装置所携带而传到右、左后方扬声器18、20中的信号。这是因为右后、左后方扬声器18、20比右前方扬声器12、左前方扬声器14及重低音扬声器16在距离上更靠近耳朵。因此，产生后声道音效的虚拟扬声器装置连接到产生HRTF的装置。典型的延迟时间大约为距离/空气中的声速(D/Vs)。而上述已处理信号提供给音量控制器以调整输出的音量。HRTF模拟三度空间中人类耳朵所能听到的音效模型，并且在空间中每一个地区的三度空间音效参数是由它的距离、方位与高度所决定。
然后，信号提供给类头戴式耳机或类耳机装置所携带的右、左后扬声器18、20中以扩大输出。由右、左后方扬声器18、20产生的信号是延迟的，因此，耳朵可以同时接收到来自右前方扬声器12、左前方扬声器14、重低音扬声器16及后方虚拟扬声器位置的信号。此外，右、左的后扬声器18、20所传递的信号可以由IR或RF发出。因此，类头戴式耳机或类耳机装置需要接收器以接收无线传输信号。
如图2、图3所示，本发明后声道音效补偿装置100为类头戴式耳机或类耳机装置，其包括设置于其内的后方扬声器110；为类头戴式耳机或类耳机装置的本发明后声道音效补偿装置100设有用以接收右前方扬声器12、左前方扬声器14信号的通孔(opening)120。上述音效系统传输前声道、后声道及重低音信号到相关的右前方扬声器12、左前方扬声器14。根据使用者与右前方扬声器12、左前方扬声器14间的距离计算，用以延迟传递到后声道后方扬声器110的信号。
本发明为类头戴式耳机或类耳机装置的后声道音效补偿装置100便于使用者戴在头上，其包括彼此相对并容纳后声道扬声器的外罩130；两外罩130系由头带(headband)140连接，以组成为类头戴式耳机装置的后声道音效补偿装置100；并于外罩130上以导线160连设输入插塞150。亦可于外罩130内设有直接接收信号的无线信号接收器。
如图4、图5所示，本发明后声道音效补偿装置300包括两主框架310、依附(attached)设置于主框架310上适当位置的后方扬声器320及以导线340接设于主框架310上的输入插塞330。
两主框架310彼此相对设置并以导线连接，其形状与耳朵相对应，以用于将本发明挂在耳朵上。
如图6、图7所示，本发明后声道音效补偿装置400系悬吊于眼镜架430上，其包括沿眼镜架430滑动调整的为橡皮环的滑动调整元件412、与滑动调整元件412连接的支撑架410、滑动组设于支撑架410上的后声道扬声器420及以导线500接设于支撑架410上的输入插塞510。
使用者将眼镜架430戴设于耳上，并藉由滑动调整元件412沿眼镜架430滑动以调整本发明适当位置，于支撑架410上移动后声道扬声器420，令其位于耳廓416上端。
本发明提供了后声道虚拟扬声器，从而不用考虑会失去后声道的低音。
权利要求
1.一种后声道音效补偿装置，其包括后声道扬声器；其特征在于所述的后声道扬声器附设于使用者的头上，并设有信号接收器；依使用者与右前、左前声道扬声器及重低音扬声器间的距离计算接收器接收延迟传递到后声道扬声器的声音以产生后声道虚拟声音。
2.根据权利要求1所述的后声道音效补偿装置，其特征在于所述的后声道扬声器系设置于为设有用以接收右前、左前声道扬声器及重低音扬声器信号通孔的类头戴式耳机或类耳机装置内，其包括彼此相对并容纳后声道扬声器的外罩；两外罩系由头带连接；并于外罩上以导线连设输入插塞；亦可于外罩内设有直接接收信号的无线信号接收器。
3.根据权利要求1所述的后声道音效补偿装置，其特征在于所述的后声道扬声器系设置于形状与耳朵相对应并挂在耳朵上的两主框架适当位置上，于主框架上以导线接设有输入插塞；两主框架彼此相对设置并以导线连接。
4.根据权利要求1所述的后声道音效补偿装置，其特征在于所述的后声道扬声器系设置于眼镜架上，其包括沿眼镜架滑动调整的滑动调整元件、与滑动调整元件连接的支撑架及以导线接设于支撑架上的输入插塞；后声道扬声器滑动组设于支撑架上。
5.根据权利要求4所述的后声道音效补偿装置，其特征在于所述的滑动调整元件为橡皮环。
全文摘要
一种后声道音效补偿装置。为提供一种可提供后边虚拟扬声器音效的音响补偿装置，提出本发明，它包括附设于使用者的头上的后声道扬声器及信号接收器；依使用者与右前、左前声道扬声器及重低音扬声器间的距离计算接收器接收延迟传递到后声道扬声器的声音以产生后声道虚拟声音。
文档编号H04R5/00GK1429048SQ0114475
公开日2003年7月9日 申请日期2001年12月26日 优先权日2001年12月26日
发明者郑期成 申请人:骅讯电子企业股份有限公司