用于产生声音的系统和方法
【专利说明】用于产生声音的系统和方法
[0001] 本发明设及产生在收听位置具有可变明显来源宽度的声音的系统和方法。
[0002] 使声音适应用户或音乐种类的不同方式可在US2009/0076637、JP2004361845、 US8045732、EP0740410W及 W 下网址中看到：
[0003] -Http://www.ehow.com/how 4869657 set-stereo-eaualizer.html
[0004] -博美斯特(Burmester)高端3D环绕声提供纯净、现场、轻音乐和环绕声模式，用户 可在其之间进行选择。除均衡之外，模式之间的差异包括声音舞台宽度的处理。
[0005] -哈曼卡顿化arman Kardon)逻辑7-当打开和关闭算法且改变其声音模式（剧场、 音乐厅)时，声音舞台宽度增加。
[0006] -声音修复系统（SRS)-http : //en .wikipedi曰.org/wiki/Sound Retrlev曰I System
[0007] 在第一方面中，本发明设及一种音频系统，其包括相对于收听位置定位的多个声 音产生器；W及具有传感器的控制器，所述传感器被配置来检测系统和/或用户的位置或活 动，并输出对应的值，
[000引所述控制器被配置来基于所述值，将音频信号转换成每一声音产生器的扬声器信 号，且
[0009] 所述声音产生器各自被配置来接收其扬声器信号，并输出声音，
[0010] 其中不同值致使所述声音在收听位置处具有不同的明显来源宽度。
[0011] 在此上下文中，音频系统是用于输出声音的系统。自然地，如果需要，所述系统还 可提供图像/视频或其它信息。所述系统可为整体的或由多个元件组成，所述多个元件经由 引线、无线或其组合合适地互连。
[0012] 所述系统包括若干声音产生器。声音产生器通常被配置来接收信号，并将所述信 号转换成声音。无源声音产生器通常通过将信号馈送到一个或多个扬声器单元中，可能通 过分频滤波器，来将所述信号转换成声音。无源声音产生器因此接收信号中的能量。相比之 下，有源扬声器从电源接收能量，且因此能够放大接收到的信号，W及如果需要，进行其它 处理(滤波、延迟等）。有源声音产生器可接收无线信号。
[0013] 收听位置可为收听者或收听者的部位(例如头部）的既定位置。通常，声音产生器 相对于收听位置合适地，常为对称地定位。通常，两个或多个声音产生器定位在收听位置前 面，向收听位置发射声音，W便产生多声道声音。在简单的设置中，将表示左侧和右侧信号 的信号馈送到左和右声音产生器，但在许多情形中，将声音产生器相对于收听位置对称定 位是不可能的。在此类情形中，可执行音频处理，W便使在收听位置处经历的声音听起来像 是声音产生器相对于收听位置对称定位一样。运种类型的系统的一个实例是汽车，其中声 音产生器可相对于汽车的车厢对称定位，而不是定位在座椅周围。因此，为了获得驾驶员充 分可接受的声音，当你存在乘客时，可W电子方式将来自声音产生器的声音更改为使其声 音就像是来自正确地定位在收听位置周围的声音产生器。
[0014] 所述系统包括控制器，其被配置来将音频信号转换成每一声音产生器的扬声器信 号。
[0015] 所述音频信号可为表示音频信号的任何类型的信号。所述信号可为流式的、数字 的或模拟的，或作为包来传输。所述信号可从处理器内部或外部的存储装置得出。存储装置 可为硬盘、快闪驱动器、RAM/R0M、光学存储装置或任何其它类型的数据存储装置，包括模拟 存储装置。所述信号可从远程来源得出，例如机载无线电信号和/或网络、有线或无线，例如 因特网、电话网络或类似网络。
[0016] 控制器可为接收音频信号并转发扬声器信号的整体或单一元件。或者，控制器或 转换的部分可例如分配给声音产生器中的一个或多个中存在的处理器。处理器可包括一个 或多个信号处理器，例如〇5?、451(：、。?64，软件可编程或硬连线的，^及其任何组合。
[0017] 运种类型的常用处理器除放大待馈送到声音产生器的扬声器元件的信号之外，还 提供滤波来例如将较高频率发射到高音扬声器，且将较低频率发射到低音扬声器。还可提 供滤波来更改整体声音，例如将强调加在某些频带(低音、最高音部、语音)上，或为了考虑 扬声器元件、声音产生器和/或包括声音产生器和收听位置的收听空间中的瑕疵或混响(共 鸣)。
[0018] 与其它扬声器信号相比，所述处理还可在一些扬声器信号中引入延迟。W此方式， 声音的冲击方向将看起来在收听方向更改，例如根据第一波前的定律。在一些实施方案中， 此延迟可用于产生所谓的虚拟扬声器。W此方式，归因于馈送到一个声音产生器的一个信 号相对于馈送到另一声音产生器的信号的延迟，可形成虚拟扬声器，使得从所述收听位置， 所述声音将听起来就像是声音实际上从虚拟扬声器馈送到所述收听位置。
[0019] 通常产生音频，W便从用户前面且越过用户前面的舞台或区域提供给用户。此场 景或舞台的大小或宽度通常称为明显来源宽度，因为其表示其宽度，且因此表示可产生此 声音的两个声音产生器之间的距离。自然地，声音产生器之间的距离可较大(能够产生较大 的明显来源宽度），因为W上音频处理可用来"使舞台变窄"或减小明显来源宽度。
[0020] 在一个实例中，当收听一首歌曲时，可辨别声乐通常是在收听位置前面直接提供， 而吉他、贝斯、鼓、合唱团等可或多或少位于所述声乐的右边或左边。因此，产生所述音频信 号来给予收听者在他/她的前面具有有乐师位于那些位置的实际舞台的印象。
[0021] 控制器进一步被配置来接收表示一值的输入。下文进一步将不同类型的输入描述 为所述值可反映的不同参数。
[0022] 控制器被配置来使音频信号到扬声器信号的转换也基于所述值，其中不同的值致 使所述声音在收听位置具有不同的明显来源宽度。
[0023] 明显或听觉来源宽度(ASW)的主观现象已被研究了若干年，尤其是被对音乐厅的 声学感兴趣的精神声学家研究了若干年。见例如Matthias Blau的"明显来源宽度的量度的 差阔"W及化hannesK躲badl等人的"感知的明显来源宽度之间的关聚'。
[0024] ASW设及音频信号的双声道去相关，即从声波观点，来源看起来占用的空间有多大 的发布，且最佳描述为'来源宽敞度'现象。空间中早反射的能量(通常至多达约80ms)看起 来通过使其稍微加宽来修改来源的ASW，取决于早发射的量值和时间延迟。双耳交叉相关 (IACC)通常用于室内声学中，作为ASW的客观量度。房间中的早反射致使两个耳朵信号的去 相关，即，IACC的减少，其导致较大的ASW JACC描述W其rms值标准化的左耳信号pl(t)与右 耳信号pr(t)之间的相关。所得的IACC系数对应于用111 ^ Ims的延迟时间间隔且使用t2-tl 的时间窗计算的交叉相关函数Plr(T)的最大值。其取零与一之间的值：
[0026] IACC=Hiax I 化r(T)
[0027] 可修改的其它精神声学参数为包围感和宽敞度。当描述声音再现系统的空间性质 时，术语包围感和宽敞度，且有时"房间印象'在运些天越来越频繁地出现。它们首先与环境 空间印象有关，且主要是反射声音-几乎肯定晚的反射声音(尤其是约80ms之后的侧面反 射)的结果。此类现象的问题在于它们难W确定，W便可清楚不同的人实际上正在描述同一 件事。人们已知还W与来源而不是环境更直接相关的术语来描述包围感和宽敞度。
[002引宽敞度最常用来描述对象位于其中的开放空间或"房间"的感觉，通常由于一些声 源，例如在所述空间中演奏的乐器。宽敞度还与所感知的"外在化"的感觉有关，换句话说与 声音是否看起来在头的外部而不是约束在接近头部的区或头内部有关。包围感是相似术 语，且用来描述(起回声)声场中的沉浸感和参与感的感觉，其中所述声音看起来来自周围。
[0029] 存在处理音频信号的不同方式，来改变明显来源宽度。已知方法中的一些是：
[0030] ?将来自立体声源或信号的左化)和右(R)信号转换