专利名称：扬声器系统与声音信号播放装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及声音信号播放装置，特别涉及扬声器系统。2.背景技术近年来，音乐源的声道数有所增加的多声道音频产品得到普及，正在取代传统的音频卡带或CD之类的2声道音乐源。这种多声道音频产品的例子有采用独立6声道或8声道的数字环绕声系统的DVD。在DVD数字环绕声系统中，音乐源由设置于室内的六个扬声器进行播放，音乐源用独立的多声道记录方式记录在盘片上，分别供六个扬声器用。DVD的六个扬声器分别为中央扬声器，左前扬声器，右前扬声器，左后扬声器，右后扬声器，以及低音专用扬声器(低音音箱)。其中，低音音箱播放的声音为例如120Hz以下的低音，与其他可播放达20kHz声音的声道的信息量相比，其信息量较少，所以这样的DVD中的6声道被称为5.1声道。关于车室内的音响系统，已公开的一种车辆用音响装置具有音响装置与电话装置，在使用电话装置进行通话时，只能通过设置于乘员座位中的扬声器等音响信号播放手段播放音响信号，在继续收听音乐的同时，该音响被限制到通话对方听不见的程度，使得乘员可以与对方良好地通话(JP05-191342A)。此外，还公开有一种车室内的音响系统，其根据坐在车室内的收听者的位置，对由记录了3声道以上的声源的多声道播放器播放的信号进行处理，加至与各声道相对应的扬声器上，使得接近原音的声音在收听者的位置处播放(JP2000-341800A)。此外，还公开有一种用表示从位于空间特定位置的声源发出的声音是如何传送至收听者的头部相关传输函数来控制音象定位的装置，(JP06-261399A)。另一方面，由单声道信号生成伪立体声信号的技术已经公知(JP11-146499A)，由立体声信号生成环绕声信号也是公知的(JP10-066199A)。如上所述，近年来，车载用的多声道系统正在普及中，使得人们可以如同在电影院里一样在车室内欣赏富有临场感的声音。但是，在历来的车载用5.1多声道环绕声系统中，在播放电影等DVD时，演员的台词等画面中央发出的声音往往被主声音或环绕声所湮没而难以听到。发明内容本发明提供一种在播放电影等时能清楚地听到演员的台词等从画面中央发出的声音的扬声器系统与声音信号播放装置，。
根据本发明的扬声器系统与声音信号播放装置，多个扬声器设置于空间内的不同位置，在多声道信号中，只有中央信号部分从设置于空间内的至少一个座位中的扬声器输出。该扬声器可设为座位组件扬声器。此外，上述的多声道信号中的中央信号部分在从设置于空间中的至少一个座位中的扬声器输出的同时，还可从设置于前部的中央扬声器输出。
此外，上述的多声道信号中的中央信号部分在从设置于空间中的至少一个座位中的扬声器输出的同时，还可以从左前与右前扬声器等分输出。根据本发明的扬声器系统，通过对中央信号部分进行延迟并从设置于至少一个座位中的扬声器播放、输出，使其具有先行音效应。此外，中央信号部分被延迟且其音量被减小，从设置于至少一个座位中的扬声器输出。
此外，对中央信号部分进行均衡处理，从设置于至少一个座位中的扬声器输出。根据本发明的扬声器系统，上述中央信号部分与头部相关传输函数进行卷积，从设置于至少一个座位中的扬声器输出。
此外，对上述中央信号部分的频带进行分割，高频部分从中央扬声器输出，或者高频部分从左前与右前扬声器等分输出，低频部分从设置于至少一个座位中的扬声器输出。
此外，只有在检测到中央信号部分含有台词的场合，该中央信号部分才从设置于至少一个座位中的扬声器输出。根据本发明，由于中央信号部分从设置于座位中的左右辅助扬声器播放输出，所以在车室内的多声道环绕声播放环境中观赏电影等时，可以清楚地听到包含在中央信号部分中的登场人物的台词。
此外，由于从中央扬声器以及设置于座位中的辅助扬声器播放、输出中央信号部分时具有先行音效应，因此在车室中观赏电影等的场合，收听者可以清楚地听到作为中央信号部分输出的、画面中央的人物的台词等。此外，通过对中央信号部分进行均衡处理，声场可以得到增强，可在不削弱台词等中央信号部分的声音定位的情况下提高清晰度。
此外，例如，通过将适合驾驶员身体特点的头部相关传输函数与中央信号部分进行卷积，可以在提高清晰度的同时明确中央声音的定位。
通过参照所附附图对较佳实施例进行的下述描述，可更清楚地看出本发明的上述目的与特点，附图中图1A是表示应用本发明的车辆中扬声器设置的附图；图1B是表示应用本发明的车辆中扬声器设置的附图。
图2是表示本发明的扬声器系统结构的附图。
图3是表示本发明的扬声器系统的第1实施例的附图。
图4是表示本发明的扬声器系统的第2实施例的附图。
图5是表示本发明的扬声器系统的第3实施例的附图。
图6是表示中央信号部分的频带分割的附图。
图7是说明本发明的第9实施例的流程图。
具体实施方式
以将本发明应用于车辆的情况为例，进行说明如下。
图1A与1B是表示应用本发明的车辆中扬声器设置的附图。在图1A中，1为车辆，图的左侧为车辆的前部。2为车室，3为设置于车室内的方向盘，4为设置于方向盘后方的驾驶座，5为设置于驾驶座左侧的副驾驶座，以及6为设置于驾驶座4与副驾驶座5后方的后排座。SPFL与SPFR分别为设置于驾驶座4与副驾驶座5上下车用车门中的、面向车室2内的左、右前扬声器，而SPRL与SPRR分别为设置于后排座6上下车用车门中的、面向车室2内的左、右后扬声器。
此外，SPCE为设置于车辆仪表盘中的中央扬声器，SPSWF为设置于后排座6后方的超低音扬声器。
Lch与Rch为分别设置于驾驶座、副驾驶座与后排座中的左右辅助扬声器，其分别设置于各座位的靠枕部。图1B是表示驾驶员座4中的辅助扬声器Lch与Rch的设置示例的附图；辅助扬声器Lch与Rch设置于驾驶员8的座位靠枕部7的左右且朝向驾驶员8的头部。图2是表示本发明的扬声器系统结构的附图；本发明的扬声器系统包括头部单元部11，扩音部12，以及扬声器部。头部单元部11由，例如，带监视器的DVD播放器，导航装置等构成，向扩音部12输出多声道信号。
扩音部12具有控制部21，A/D转换部或DIR(数字接口接收器)22，DSP(数字信号处理部)23，D/A转换部24，以及功率放大器25。左右前扬声器SPFL与SPFR，左右后扬声器SPRL与SPRR，中央扬声器SPCE，超低音扬声器SPSWF，以及设置于各座位的左右辅助扬声器Lch与Rch分别与功率放大器25相连接。[第1实施例]图3是表示本发明的扬声器系统的第1实施例的附图，其表示了从头部单元11来的多声道信号是如何经DSP 23传送到各扬声器进行播放、输出的。还有，在图3中，D/A转换部24与功率放大部25被省略。
在图3中，前信号部分SFL与SFR是从左前与右前扬声器播放、输出的信号部分，而后信号部分SRL与SRR是从左后与右后扬声器播放、输出的信号部分。中央信号部分SCE在电影等场合主要是画面中央的，例如人物等所发的声音的信号部分，而SSWF是从超低音扬声器SPSWF输出的超低音信号部分。如图3所示，中央信号部分SCE经DSP2分别从左右辅助扬声器Lch与Rch播放、输出。中央信号部分SCE在电影的场合是画面大致中央的人物的台词，由于该声音信号构成了中央信号部分SCE，通过从设置于靠枕部中的辅助扬声器Lch与Rch播放、输出该信号部分，在观赏多声道环绕声播放环境中的电影等时，即使没有中央扬声器，也可以从辅助扬声器Lch与Rch中清楚地听到台词。[第2实施例]图4是表示本发明的扬声器系统的第2实施例的附图，与图3所示的第1实施例的不同之处在于中央信号部分SCE经DSP2从左右辅助扬声器Lch与Rch播放、输出的同时，还经DSP1从中央扬声器SCE播放、输出。
这样，在电影等的场合，由于画面大致中央的人物的台词、即中央信号部分SCE从中央扬声器SPCE以及左右辅助扬声器Lch与Rch播放、输出，所以在车室内的多声道环绕声播放环境下观赏电影等时，除了从辅助扬声器Lch与Rch外，还可以从中央扬声器SPCE听到声音，因此可以清楚地听到台词。[第3实施例]图5是表示本发明的扬声器系统的第3实施例的附图，与图3所示的第1实施例的不同之处在于中央信号部分SCE在经DSP2分别从左右辅助扬声器Lch与Rch播放、输出的同时，还经DSP1分别等分至左前与右前扬声器SPFL与SPFR，并由它们播放、输出。
如上所述，由于中央信号部分SCE被等分至左前与右前扬声器SPFL与SPRL处并播放、输出，所以即使未设中央扬声器SPCE，也可以让收听者获得如同设有虚拟中央扬声器SPCE一样的效果。
在车室内的多声道环绕声播放环境下观赏电影等时，除了从辅助扬声器Lch与Rch外，还可以从虚拟的中央扬声器SPCE听到声音，因此可以清楚地听到台词。[第4实施例]当同样的声音从多个声源传播出来时，声象会定位在声音最先到达收听者耳朵的声源的方向，这种现象称为先行音效应或哈斯效应(HaasEffect)。
在有两个声源的场合，例如，如果两个声音到达的时间间隔是1ms以下，则先行音效应不会产生。此外，如果第2个声音比第1个声音强得多，例如，如果第2个声音比第1个声音强出10-15dB，则因为先行音被湮没，所以也不会产生先行音效应。
本发明的第4实施例提供了一种利用上述先行音效应(或哈斯效应)的扬声器系统，在图4与图5所示的第2与第3实施例中，中央信号部分SCE在DSP2中被延迟，从辅助扬声器Lch与Rch播放、输出。图4中，DSP2由控制部21控制，中央信号部分SCE在DSP2中被延迟，从辅助扬声器Lch与Rch播放、输出。另一方面，由于中央信号部分SCE也经DSP1从中央扬声器SPCE播放、输出，因此中央信号部分SCE从两个声源，即中央扬声器SPCE与辅助扬声器Lch与Rch播放、输出。在本实施例中，由于中央信号部分SCE在DSP2中被延迟，从辅助扬声器Lch与Rch播放、输出，所以从中央扬声器SPCE发出的声音到达收听者耳朵比较早，会产生先行音效应。因此，可以清楚地听到从中央扬声器SPCE方向来的声音，在音像方向定位在前方的同时声音的清晰度得到提高。在上述说明中，中央信号部分SCE在DSP2中被延迟，从辅助扬声器Lch与Rch播放、输出，但是如果第2个声音比第1个声音强，则先行音会被湮没，先行音效应不会产生；所以，通过让中央信号部分SCE在DSP2中被延迟，同时其音量也被减小，从辅助扬声器Lch与Rch播放、输出，便可以充分产生先行音效应。如上所述，由于在中央信号部分SCE从中央扬声器SPCE与辅助扬声器Lch与Rch播放、输出时，具有先行音效应，所以在车室中观赏电影等场合，收听者可以清楚地听到作为中央信号部分输出的画面中央的人物的台词等。
此外，在第4实施例中，通过用控制部21控制DSP2，可以开启或关闭中央信号部分SCE的延迟以及音量减小功能，开启或关闭先行音效应。在图5所示的第3实施例的场合，由于在中央信号部分SCE经DSP2分别输出至左右辅助扬声器Lch与Rch的同时，还经DSP1将其等分至左前与右前扬声器SPFL与SPFR，分别播放、输出，所以可以获得如同在车室前部设有虚拟的中央扬声器SPCE一样的效果。
同样在这种场合，如果通过用控制部21控制DSP2，在DSP2中延迟中央信号部分SCE并从辅助扬声器Lch与Rch播放、输出，则可以获得与中央信号部分SCE从多个声源即虚拟的中央扬声器SPCE与辅助扬声器Lch与Rch播放、输出同样的效果。这样，由于中央信号部分SCE在DSP2中被延迟，从辅助扬声器Lch与Rch播放、输出，所以从虚拟的中央扬声器SPCE来的声音到达收听者耳朵较早，因而可以清楚地听到从虚拟的中央扬声器SPCE方向而来的声音，声象方向定位于前方，同时声音清晰度得到提高。此外，同样在图5所示的场合，通过在DSP2中延迟中央信号部分SCE并减小其音量水平，从辅助扬声器Lch与Rch播放、输出，便可以充分获得先行音效应。
在第4实施例中，通过提供如上所述的先行音效应，可以在不削弱台词等中央信号部分声音定位的情况下提高声音的清晰度。[第5实施例]在第5实施例中，在图3、图4与图5所示的第1、第2、与第3实施例中，中央信号部分SCE是在DSP2中进行均衡处理，从辅助扬声器Lch与Rch播放、输出的。
例如，中央信号部分SCE经带通滤波器(BPF)从辅助扬声器Lch与Rch播放、输出。BPF采用声音带宽为300Hz到3kHz的BPF。此外，也可以采用参数均衡器。通过以这样的方式进行均衡处理，声场可以得到增强，可在不削弱台词等中央信号部分的声音定位的情况下提高清晰度。
此处，可用控制部21对DSP2进行控制，以控制是否进行均衡处理。[第6实施例]在第4实施例中，已经示出如何利用先行音效应，但是，还可以通过控制DSP2进行均衡处理，与先行音效应一起，在电影等场合，在不削弱画面中央部的人物的台词等中央信号部分的声音定位的情况下提高清晰度。[第7实施例]头部相关传输函数因收听者的头部与耳廓形状等收听者的身体特点而变化。例如，从面部正面来声音，首先到达鼻子，左右分开，传到颧骨并被耳廓反射进入耳朵，因此，从正面来的声音受到鼻子与颧骨形状的影响。此外，从90度横向来的声音不会受到鼻子与颧骨形状的影响，但是会受到耳廓形状的影响。此外，从后方来的声音首先到达头后部，左右分开，越过耳廓进入耳朵。这样，头部相关传输函数因收听者头部等的形状而各不相同。在本发明中，在图4与5所示的DSP2中，从辅助扬声器Lch与Rch播放、输出的中央信号部分SCE，例如，与适合驾驶员身体特点的头部相关传输函数(HRTF)卷积，使得辅助扬声器产生的虚拟声源靠近前方中央位置。通过与头部相关传输函数(HRTF)卷积，从辅助扬声器来的声音，听起来同从中央扬声器SPCE或虚拟中央扬声器方向来的声音一样，而且可以在提高声音清晰度的同时明确声音的定位。
还有，也可以求出适合驾驶员以外的同乘者身体特点的头部相关传输函数，并将该求出的头部相关传输函数与从辅助扬声器Lch与Rch播放、输出的中央信号部分SCE进行卷积。此外，在无法获得适合驾驶员或同乘者身体特点的HRTF的情况下，可用使用仿真头部获得的HRTF代替。在这种情况下，可以预先存储适合于若干典型的头部形状的HRTF，让使用者从存储的HRTF中选取适合其自己的HRTF。也就是说，由于头部形状可以在一定程度上根据人种或年龄、性别等分成若干类型，因此可以预先存储根据各人种、年龄、性别的若干平均头部形状的HRTF，通过让使用者在这些HRTF中进行切换，选择能在中央方向获得清晰定位的HRTF；便可以选出适合自己身体特点的HRTF。[第8实施例]将中央信号部分的频带分割，高频部分从前方中央扬声器SPCE或虚拟中央扬声器播放、输出，而低频部分从辅助扬声器Lch与Rch播放、输出。
图6是表示各扬声器所分担的频带的附图；A所示的低频部分从辅助扬声器Lch与Rch播放、输出的，B所示的高频部分从前方中央扬声器SPCE或虚拟中央扬声器播放、输出。
如上所述，通过由前方中央扬声器播放容易定位的高频部分，可以在保持中央信号部分的前方定位的同时减小中央扬声器的尺寸。[第9实施例]在上述施例中，特别是在电影类软件的场合，都设有辅助扬声器，以便主要包含于中央信号部分的台词可以被清楚地听到，然而，在中央信号部分不包含台词的例如音乐DVD等场合，就没有必要从辅助扬声器播放、输出中央信号部分。所以，可以判断是否是电影类软件，只在电影类软件的场合才从辅助扬声器播放、输出中央信号部分。图7是说明本发明的第9实施例的流程图。
首先，在播放软件时，判断该软件是否为电影类软件(S1)。该软件是否为电影类软件，例如以下方式进行判断。
(1)通过使用者的操作，例如按键输入或声音识别等进行判断。
(2)根据播放声音的格式进行判断。例如，在AC3，DTS等的场合，判断为电影类软件，在线性PCM的场合，则判断为直播视频或音乐。
(3)根据播放盘片的种类作出判断。例如，在DVD-Video的场合，判断为电影类软件，在DVD-Audio，SACO，CD，或DTS-CD的场合，则判断为直播视频或音乐。
(4)对记录在盘片上的标题信息与数据库进行对照，由此判断是否为电影类软件。
(5)通过活用先前播放时记录的信息进行判断。例如，对于过去哪怕只播放过一次的盘片，通过将其标题信息等可以分辩盘片的信息与当时的声音输出模式相关联而记录在硬盘(HDD)等上，在下一次播放盘片时，该输出模式便会再现如果在S1中判断为电影类软件(是)，则从设置于座位中的扬声器播放、输出中央信号部分(S2)。
另一方面，如果在S1中未判断为电影类软件(否)，则从设置于座位中的扬声器播放并输出，例如环绕声信号部分，(S3)。另外，也可以关闭从设置于座位中的扬声器的输出，或者让其输出主信号部分。在上述实施例中，多声道信号中的中央信号部分是从设置于座位中的扬声器播放、输出的，但是在电影软件等场合，台词不一定总是包含在中央信号部分中。因此，可以从多声道信号中检测出含有台词的信号部分，从设置于多个座位中的扬声器播放、输出该信号部分。在上述的说明中，从开始起就是对于记录在DVD等媒介上的6声道(5.1声道)等多声道声音信号所进行的说明，但是，实际的媒介中有的只记录了2声道立体声信号，有的只有单声道的录音。在多声道扬声器系统中播放这样的音频源的方法，即从2声道立体声信号或单声道信号生成伪5.1声道信号的方法，已经是公知的(参见JP11-146499A与JP10-66199A)，本发明理所当然可以应用于由这种方法生成的伪多声道信号。
例如，在图4与5所记载的实施例中，将从2声道立体声信号或单声道信号生成的伪5.1声道信号输入DSP23，从扬声器播放。在本申请中，是以车载扬声器系统与声音播放装置为例对本发明进行的说明，但是，本发明理所当然并不仅限于车载用。
权利要求
1.一种扬声器系统，从设置于空间内不同位置的多个扬声器输出多声道信号，其特征是包括设置于上述空间内的至少一个座位中的扬声器，上述多声道信号中只有中央信号部分从上述扬声器输出。
2.根据权利要求1所述的扬声器系统，其特征是上述多个扬声器包括上述设置于空间内前部的中央扬声器，上述中央信号部分从上述中央扬声器输出。
3.根据权利要求1所述的扬声器系统，其特征是上述多个扬声器包括设置于空间内左右前部的左右前扬声器，上述中央信号部分被等分至上述左右前扬声器并从中输出。
4.根据权利要求1所述的扬声器系统，其特征是上述中央信号部分被延迟，从上述设置于至少一个座位中的扬声器输出。
5.根据权利要求1所述的扬声器系统，其特征是上述中央信号部分被延迟且音量被降低，从上述设置于至少一个座位中的扬声器输出。
6.根据权利要求1所述的扬声器系统，其特征是对上述中央信号部分进行均衡处理，从上述设置于至少一个座位中的扬声器输出。
7.根据权利要求1所述的扬声器系统，其特征是上述中央信号部分经过带通滤波从上述设置于至少一个座位中的扬声器输出。
8.根据权利要求1所述的扬声器系统，其特征是上述中央信号部分被延迟且经过带通滤波，从上述设置于至少一个座位中的扬声器输出。
9.根据权利要求1所述的扬声器系统，其特征是数中央信号部分与头部相关传输函数卷积，从上述设置于至少一个座位中的扬声器输出。
10.根据权利要求2所述的扬声器系统，其特征是上述中央信号部分的高频部分从上述中央扬声器输出，上述中央信号部分的低频部分从上述设置于至少一个座位中的扬声器输出。
11.根据权利要求3所述的扬声器系统，其特征是上述中央信号部分的高频部分从上述前扬声器输出，上述中央信号部分的低频部分从上述设置于至少一个座位中的扬声器输出。
12.根据权利要求1所述的扬声器系统，其特征是设置于上述座位的扬声器是座位组件扬声器。
13.根据权利要求1所述的扬声器系统，其特征是在判断出上述多声道信号为电影类软件的场合，上述中央信号部分从上述设置于至少一个座位中的扬声器输出。
14.根据权利要求1所述的扬声器系统，其特征是在判断出上述多声道信号不是电影类软件的场合，环绕声信号部分或主信号部分从上述设置于至少一个座位中的扬声器输出。
15.根据权利要求1所述的扬声器系统，其特征是上述多声道信号是至少包含从单声道或2声道立体声信号生成的中央信号部分的多声道信号。
16.一种扬声器系统，从设置于空间内不同位置的多个扬声器输出多声道信号，其特征是包括设置于上述空间的至少一个座位中的扬声器，上述多声道信号中只有包含台词的信号部分从上述扬声器输出。
17.一种声音信号播放装置，向设置于空间内不同位置的多个扬声器输出多声道信号，其特征是上述多声道信号中只有中央信号部分从上述设置于空间内的至少一个座位中的扬声器输出。
18.根据权利要求17所述的声音信号播放装置，其特征是上述多声道信号是至少包含从单声道或2声道立体声信号生成的中央信号部分的多声道信号。
19.一种声音信号播放装置，向设置于空间内不同位置的多个扬声器输出多声道信号，其特征是上述多声道信号中只有包含台词的信号部分从上述设置于空间内的至少一个座位中的扬声器输出。
全文摘要
在空间内的不同位置设置多个扬声器，多声道信号中的中央信号部分从设置于至少一个座位中的扬声器输出。此外，在上述中央信号部分从设置于至少一个座位中的扬声器输出的同时，也从空间内的中央扬声器输出。还有，设置于至少一个座位中的扬声器将中央信号部分延迟并播放、输出，使其具有先行音效应。
文档编号H04R5/02GK1842226SQ20061006573
公开日2006年10月4日 申请日期2006年3月14日 优先权日2005年3月29日
发明者中石信一, 城户敏弘 申请人:富士通天株式会社