专利名称：扬声器阵列设备及其信号处理方法
技术领域：
本发明涉及具有改进的指向性的扬声器阵列设备及用于该设备 的信号处理方法。
背景技术：
作为具有改进的指向性或窄指向性的扬声器系统，已知的有其 中装配有多个扬声器的扬声器阵列。扬声器阵列适合用于通过控制将 从扬声器中发出的声音的幅度、相位、禾卩/或其它特性来控制声音指 向性状态，这样成束的声音可朝向希望的地方发送。由于成束的声音 甚至能以较少的衰减传送到远处，所以扬声器阵列通常在大厅等处使 用。另一方面，作为指向性状态控制的结果，声音频率范围很可能 变窄。为了避免这种情况，以下示例性文件公开了一种能够扩展从扬 声器中输出的声音的频率范围的技术。在这种技术中，高频范围的声 音从彼此相距较近的小型扬声器发出，而低频范围的声音从彼此相距 较远的大型扬声器发出。换句话说，不同类型的扬声器有选择地被用 于发出不同频率范围的声音，从而独立地针对各个频率范围的声音执 行指向性状态控制。曰本专利公开2006-67301。Tetsuki TANIGUCHI、 Kiyoshi NISHIKAWA、和Masaki AMAN0发 表在 The Transactions of the Institute of Electronics ， Information and Communication Engineers, Dec. 1995， vol. J78-A， No. 12， pp. 1576-1584上的 Wideband Beamforming by Means of Multiple Band-Division Using Dolph-Chebyshev Spatial Filter。Mitsuyoshi OHYA、 Kiyoshi NISHIKAWA在10th Digital Signal Processing Symposium ， Nov.1-2 ， 1995 ， pp.59-64 上发表的Directional Array Speaker with the Specified Beam Direction by Means of a Band-Division Design。在日本专利公开2006-67301中公开的扬声器阵列中，低频范围 的声音从彼此相距较远的扬声器发出，从而控制使得指向性角度变窄 得以实现。另一方面，扬声器阵列整体尺寸变得相当大。发明内容本发明提供了一种扬声器阵列设备及用于该设备的信号处理方 法，它们能够在无需使得扬声器阵列尺寸很大的情况下执行控制以使 得低频范围声音的指向性角度变窄。根据本发明的第一方面，提供了一种扬声器阵列设备，其具有 多个信号处理单元，其中每个信号处理单元适合于对提供至其中的音频信号执行信号处理；和平面地布置的多个扬声器，其中每个扬声器适合于根据从所述多个信号处理单元中相应的一个信号处理单元输出的信号来发出声音，所述扬声器阵列设备包括信号提供单元，其用于将第一音频信号提供至所述多个信号处理单元中与包括所述多个扬声器中的至少两个扬声器的扬声器组相对应的那些信号处理单元，所述第一音频信号包括输入至所述信号提供单元的音频信号中频 率落入等于或者低于预定频率的频率范围内的低频范围分量；和控制单元，其用于使得所述多个信号处理单元执行预定的信号处理从而使得从所述扬声器组发出的声束具有预定指向性角度，其中所述扬声器 组包括所述多个扬声器中的至少两个扬声器，每两个扬声器都彼此相 距等于或者大于预定长度的距离，在所述扬声器组包括所述多个扬声 器中的至少三个扬声器的情况下，所述扬声器组包括所述多个扬声器 中的至少两个扬声器和所述多个扬声器中的至少另一个扬声器，其中 所述至少另一个扬声器的每一个都没有布置在连接所述多个扬声器 中的至少两个扬声器的每两个扬声器的直线上，并且其中所述预定长 度是根据所述预定频率和所述预定指向性角度确定的。在本发明中，扬声器阵列设备可进一步包括信号分离器单元，其用于将输入其中的音频信号分成所述第一音频信号和一个第二音频信号，其中所述输入的音频信号中频率落入等于或者低于预定频率 的频率范围内的所述低频范围分量被衰减，其中所述信号提供单元用 于将所述第一音频信号从所述信号分离器单元提供至对应于所述扬 声器组的所述信号处理单元，并且将所述第二音频信号提供至除所述 提供有所述第一音频信号的信号处理单元之外的其它信号处理单元。所述多个扬声器可包括外部最边缘的扬声器，并且所述扬声器 组包括所述外部最边缘的扬声器中的至少两个。所述扬声器组可包括所述多个扬声器的各个扬声器之间的所有 距离中彼此相距距离最大的两个扬声器。所述多个扬声器中的至少两个扬声器的直径可大于所述多个扬 声器的其它扬声器，并且所述扬声器组可包括直径大于其它扬声器中 的所述至少两个扬声器中的至少两个。根据本发明的第二方面，提供了一种用于扬声器阵列设备的信 号处理方法，所述扬声器阵列设备具有多个信号处理单元，其中每 个信号处理单元适合于对提供至其中的音频信号执行信号处理；和平 面地布置的多个扬声器，其中每个扬声器适合于根据从所述多个信号 处理单元中相应的一个信号处理单元输出的信号来发出声音，所述方 法包括信号提供步骤，其将第一音频信号提供至所述多个信号处理 单元中与包括所述多个扬声器中的至少两个扬声器的扬声器组相对 应的那些信号处理单元，所述第一音频信号包括输入至所述信号提供 步骤的音频信号中频率落入等于或者低于预定频率的频率范围内的 低频范围分量；和控制步骤，其使得所述多个信号处理单元执行预定 的信号处理从而使得从所述扬声器组发出的声束具有预定指向性角 度，其中所述扬声器组包括所述多个扬声器中的至少两个扬声器，每两个扬声器都彼此相距等于或者大于预定长度的距离，在所述扬声器 组包括所述多个扬声器中的至少三个扬声器的情况下，所述扬声器组 包括所述多个扬声器中的至少两个扬声器和所述多个扬声器中的至 少另一个扬声器，其中所述至少另一个扬声器的每一个都没有布置在 连接所述多个扬声器中的至少两个扬声器的每两个扬声器的直线上， 并且其中所述预定长度是根据所述预定频率和所述预定指向性角度确定的。根据本发明，可提供一种扬声器阵列设备及其信号处理方法， 其能够在无需使得扬声器阵列尺寸很大的情况下执行控制以使得低 频范围声音的指向性角度变窄。通过以下参考附图对示例性实施例进行的描述，本发明的其它 特性将变得明显。
图1是示出了根据本发明一个实施例的扬声器阵列设备的结构 的框图；图2是示出了图1所示的扬声器阵列设备的扬声器阵列的外观 的透视图；图3是示出了图1所示的选择器的结构的框图；图4是示出了图l所示的信号分离器的框图；图5A是示出了信号分离器的增益放大器的频率幅度特性的示图；图5B是示出了信号分离器的HPF的频率幅度特性的示图； 图6A是示出了声束的指向性状态的计算结果的示图； 图6B示出了不同条件下声束的指向性状态的计算结果的示图； 图7是示出了根据实施例第二种改型的扬声器阵列的结构的透视图；图8是示出了根据第三种改型的信号分离器的结构的框图；和 图9是示出了根据第五种改型的扬声器阵列的结构的透视图。
具体实施方式
现在通过参考示出了其中的优选实施例的附图来对本发明予以 详细描述。 实施例首先，将对根据本发明的一个实施例扬声器阵列设备1的结构 予以说明。图1的框图示出了包括发声单元2的扬声器阵列设备1，其中发声单元2具有扬声器2-1至2-25。扬声器阵列设备l包括放大器单元3，其具有放大器3-1至3-25， 它们对从指向性控制器4输出的音频信号以控制器单元7控制的增益 来进行放大。放大后的音频信号被分别输出至与放大器3-1至3-25 连接的扬声器2-1至2-25的各个扬声器。指向性控制器4包括指向性控制电路4-1至4-25，在每个指向 性控制电路中，从选择器5输出的音频信号Sa或者Sb在控制器单元 7的控制下经历诸如延迟或者放大之类的信号处理。处理过的信号从 指向性控制电路4-1至4-25输出至与之连接的放大器3-1至3-25 的每一个。由于指向性控制器4中的信号处理，声音作为具有已控制 了指向性状态的声束从发声单元2发出。具体地说，声束在希望的指 向性方向以提供了希望的声束覆盖(spread)的预定指向性角度来被 发出。应该注意的是，指向性控制电路4-l至4-25可包括在FIR (有 限脉冲响应)滤波器中。在这种情况下，对从选择器5输出的音频信 号进行的信号处理可利用在控制器单元7中设置的系数来实现。在本实施例中，扬声器阵列设备1包括二十五套指向性控制电 路、放大器、和扬声器。如图2所示，扬声器阵列设备1的扬声器 2-1至2-25被布置成五行五列从而构成了扬声器阵列la。在控制器单元7的控制下，选择器5有选择地将从信号分离器6 输出的音频信号Sa或者Sb提供至指向性控制电路4-1至4-25的每 一个。在本实施例中，选择器5被构建成如图3所示。具体地说，选 择器5包括开关5-1至5-25，其中每个开关用于选择输入其中的音 频信号Sa或者Sb并且将所选择的音频信号Sa或者Sb提供至指向性 控制电路4-1至4-25中与之连接的相应的一个指向性控制电路。开 关5-1至5-25进行的音频信号选择是在控制器单元7的控制下完成 的。在本实施例中，开关5-1至5-25被控制成使得音频信号Sa被提 供至与布置在扬声器阵列la外部最边缘部分的至少两个扬声器相对 应的那些指向性控制电路之一。信号分 离器6用于将从信号输入单元8输入的音频信号Sin分 成输出至选择器5的音频信号Sa和Sb。音频信号Sa包括处于频率等于或者低于预定频率(下文中称为截止频率，在本实施例中为1 kHz)的频率范围内的音频信号Sin的低频范围分量。另一方面，音 频信号Sin的低频范围分量在音频信号Sb中被衰减。在本实施例中， 信号分离器6被构建成如图4所示。信号分离器6包括增益放大器61、 HPF (高通滤波器)62、 APF (全通滤波器)63、和增益放大器64。增益放大器61对从信号输入 单元8输入的音频信号Sin进行信号处理，例如根据频率改变音频信 号Sin的幅度，如图5A所示。得到的音频信号Sg被输出至HPF 62 和APF 63。 HPF 62对从增益放大器61输出的音频信号Sg进行信号 处理从而对频率等于或者低于设置为1 kHz的截止频率的信号的低频 范围分量进行衰减，如图5B所示，并且将处理过的音频信号SH输出 至增益放大'器64。增益放大器64以预设增益对从HPF 62输出的音 频信号SH进行放大，并且将放大后的音频信号Sb输出至选择器5。 另一方面，APF 63对从增益放大器61输出的音频信号Sg进行信号 处理以根据频率改变其相位，并且将处理过的音频信号Sa输出至选 择器5。应该注意的是，APF63执行信号处理从而以对应于音频信号 Sg被HPF 62所进行的信号处理而改变的相位的量来改变音频信号Sg 的相位，于是使音频信号Sa、 Sb相位相同。增益放大器64执行放大 处理以补偿落入频率高于截止频率的频率范围内的那些音频信号 Sin分量的幅度的降低，它们的幅度降低是由于增益放大器61对音 频信号Sin进行的处理造成的。增益放大器61中进行的信号处理的 形式等、截止频率、增益等等都是信号分离器6使用的参数，它们是 在控制器单元7的控制下设置的。如上所述，控制器单元7控制扬声器阵列设备1的不同部分。 这种控制可以根据用户通过对操作单元9进行操作而输入的指令来 执行，或者根据存储在存储单元10中的预设值来执行。存储在存储 单元10中的预设值代表了声束的指向性状态和音量、设置在HPF62 中的截止频率、增益放大器61进行的信号处理的形式、增益放大器 64的增益、选择器5中的开关的连接形式，等等。当存储单元10中 以查找表的形式存储了多组预设值时，控制器单元7可根据用户通过对操作单元9进行操作而从存储在存储单元10的多组预设值中选择 出的一组预设值来控制扬声器阵列设备1的不同部分。以下将对扬声器阵列设备1的操作予以说明。首先，用户对操作单元9进行操作以确定控制器单元7用于控制扬声器阵列设备1 的不同部分所要使用的预设值。控制器单元7根据确定的预设值来控 制扬声器阵列设备l的不同部分。以下说明了从当音频信号Sin从信 号输入单元8输入时到当声音从发声单元2发出时所执行的程序。从信号输入单元8输入的音频信号Sin被输出至信号分离器6， 音频信号Sin在信号分离器6中被分成了落入频率等于或者低于在控 制器单元7控制下设置的截止频率(1 kHz)的低频范围内的音频信 号Sin的低频分量在内音频信号Sa，和其中音频信号Sin的低频分 量被衰减的音频信号Sb。音频信号Sa、 Sb被输出至选择器5。选择器5的开关5-1至5-25被控制器单元7控制以使得音频信 号Sa被提供至指向性控制电路4-1、 4-5、 4-21、和4-25，而音频信 号Sb被提供至除了指向性控制电路4-1、 4-5、 4-21、和4-25之外 的其它指向性控制电路。具体地说，控制器单元7对选择器5的开关 5-1至5-25进行控制从而将音频信号Sa提供至与布置在如图2所示 的扬声器阵列la四个角落的扬声器2-1、 2-5、 2-21、和2-25相对 应的指向性控制电路4-1、 4-5、 4-21、和4-25。在控制器单元7的控制下，指向性控制电路4-1至4-25中的每 一个都对从选择器5提供的音频信号Sa或Sb执行诸如延迟和放大之 类的信号处理，并且将经过信号处理的音频信号Sa或Sb输出至放大 器3-1至3-25中与其连接的相应的一个放大器。在控制器单元7的 控制下，放大器3-1至3-25中每一个放大器都对经过信号处理的音 频信号Sa或Sb进行放大。声音根据放大后的音频信号Sa、 Sb从扬 声器2-1至2-25发出。于是，基于输入至扬声器阵列设备1的音频 信号Sin的低频范围分量的声束从扬声器2-1、 2-5、 2-21、和2-25 发出，而基于低频分量的幅度被衰减的音频信号Sin的声束则从其它 扬声器2-2至2-4、 2-6至2-20、和2-22至2-24发出。如上所述，在扬声器阵列设备l中，输入音频信号Sin被分成包括输入的音频信号Sin的低频分量在内的音频信号Sa和其中的低 频范围分量被衰减的音频信号Sb，并且音频信号Sa在指向性控制器 4中进行信号处理。根据经信号处理过的音频信号Sa，声音从布置在 扬声器阵列la的四个角的扬声器2-1、 2-5、 2-21、和2-25发出，所以所得到的低频范围的声束的指向性角度可变得窄于该声音从扬 声器阵列la的所有扬声器2-1至2-25发出时获得的声束指向性角度。根据Toshiro 0HGA、 Yoshio YAMAZAKI、 Yutaka KANEM等人在 The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, 1993-05， pp. 176-186上发表的Acoustic System and Digital Signal Processing,下式(1)表示了从与一维扬声器阵列 的前、端表面垂直延伸的轴、线测量到的角度ei (参见图6A)，例 如，在该角度上声束的强度第一次为零。m=Sin"(C/(fdM) (1)，其中c代表声音速度，f是声音频率， d是扬声器间的距离，而M是扬声器数目。通过将由关系式I^d(M-l)表示的布置在扬声器阵列相对端上的 最外面的扬声器之间的距离L在式子(1)中进行替换，可以得到下 面的式子(2)。m=Sin-'(c/(f(L+d)》."(2)。从式子(2)中可以看出，假设声音频率f和最外面的扬声器之 间的距离L为常数，那么扬声器间的距离d越大，角度ei将越小， 并且声束的主瓣宽度将越窄。因此，扬声器间的距离d越大，声束的 指向性角度将越窄。扬声器间的距离d随着扬声器数目M的减小而增 大。在扬声器数目M等于或者大于2的扬声器阵列中，当满足M4， 即满足dzL时，角度ei最小。在这种情况下，得到下式(3)。m:Sin"(c/(2fL)…(3)。另一方面，如果扬声器间的距离d增大到不能满足关系式 d〈c/(2f)的程度，根据空间采样定理生成如图6B所示的栅瓣 (grating lobe)，并且声束会向多个方向发出。因此，就低频范围 声音而言，优选地使得扬声器间的距离d较大。另一方面，在扬声器间的距离d固定的情况下，低频范围的上限频率限制(本实施例中对 应于截止频率)优选地应该被设置成等于满足关系式d〈c/(2f)的声 音频率f。如上所述，通过使得其间满足关系式L=d的扬声器(本实施例 中为扬声器阵列la的最外部扬声器)发出低频范围声音而不是使得 所有扬声器发出这些声音，从而可实现用于使得指向性角度变窄的指 向性控制。以上描述了本发明的优选实施例。本发明还可以按照以下描述 的各种形式实现。第一种改型在实施例中，低频范围的声音是从扬声器阵列la的外部最边缘 扬声器发出的，即布置在其四个角上的扬声器2-1、 2-5、 2-21、和 2-25。但是，低频范围的声音可以从布置在扬声器阵列la四个角上 的扬声器之外其它扬声器发出。例如，低频范围的声音可以从十六个 外部最边缘扬声器2-1至2-6、 2-10、 2-
11、 2-15、 2-16、和2-20 至2-25发出。在这种情况下，音频信号Sa从选择器5提供至对应于 外部最边缘扬声器的指向性控制电路。于是，低频范围声音的音量水 平可被提高，同时降低了对发出声束的指向性角度的影响。可替换地，低频范围的声音可以从布置在扬声器阵列la上边缘 和下边缘的十个扬声器2-1至2-5和2-21至2-25发出。在这种情况 下，扬声器间的垂直距离大于扬声器间的水平距离，因此垂直方向上 的指向性角度可变得窄于水平方向上的指向性角度。与上述发声形式可替换的是，低频范围的声音可以从扬声器2-1 至2-25发出。应该注意的是，并不是必然地需要使得低频范围的声 音从布置在扬声器阵列la外部边缘的扬声器发出。例如，低频范围 的声音可以从扬声器2-6至2-25发出。如上所述，彼此相距等于或 大于预定长度放置着的至少两个扬声器可被用于低频范围的声音的 发声。在三个或者更多扬声器被用于低频范围的声音的发声的情况 下，如果至少一个其它扬声器的任何一个被布置在连接至少两个扬声器的每两个扬声器的直线上，那么得到的扬声器间的距离变小。因此， 优选的是低频范围的声音应该从彼此相距等于或大于预定长度放置 着的至少两个扬声器和至少一个其他扬声器发出，其中每个扬声器都 不布置在连接至少两个扬声器的每两个扬声器的直线上。以上描述的对应于式子(3)中的最外部扬声器之间的距离L(即， 在满足M=2的情况下的扬声器间的距离d)的预定长度可根据发声的 频率范围(或截止频率)和该频率范围内期望的声音指向性角度来确 定。预定的长度可以直接地由用户通过对操作单元9进行操作来设 置，或者由控制器单元7根据由用户通过对操作单元9进行操作而确 定的指向性角度和截止频率来设置。如上所述，只要每两个扬声器之 间的距离等于或者大于预定长度，那么就并不是必然地需要使得从扬 声器阵列la外部最边缘的扬声器发出低频范围的声音。在信号分离器6中设置了高截止频率的情况下，两个扬声器之间距离的上限可设 置成防止栅瓣形成。如果低频范围声音从例如扬声器2-1至2-25播 放由于其间的距离超过上限距离而不合适的话，那么低频范围声音可以从例如以小于上限距离的距离布置的扬声器2-1至2-19发出。这 样，控制器单元7能够不同地将低频范围的声束控制成具有希望的指 向性状态。第二种改型本实施例的扬声器2-1至2-25被构建成具有同样的结构和性 能，但是它们还可以被构建成彼此具有不同的结构和/或性能。例如， 在布置在扬声器阵列la四个角的扬声器2-1、 2-5、 2-21和2-25被 用于低频范围声音的发声，那么如图7所示扬声器2-1、 2-5、 2-21 和2-25的直径可较大以使这些扬声器易于发出低频范围声音，从而 使得低频范围声音的音量水平可以有效地改进。并不是必然地需要使 得低频范围的声音在没有改型的情况下从直径较大的扬声器发出。例 如，可以从这些扬声器发出幅度衰减了的低频范围声音。此外，用于 高频范围声音的发声的扬声器可被构建成直径较小。在这种情况下， 优选的是设置在信号分离器6中的截止频率应该等于或者高于具有减小了直径的扬声器的基频谐振频率。 第三种改型在实施例中，从信号分离器6输出的音频信号Sa包括输入至扬 声器阵列设备1的音频信号Sin的所有频率范围的分量。因此，音频 信号Sa的分量覆盖了频率处于高于截止频率的频率范围的音频信号 Sb。音频信号Sa中高于截止频率的频率范围的分量的幅度可被衰减， 只要音频信号Sa包括低频范围分量。在这种情况下，信号分离器6 可被构建成如图8所示。具体地说，LPF (低通滤波器)65对从信号 输入单元8输入的音频信号Sin进行信号处理从而将其高于截止频率 的频率范围分量的幅度进行衰减，并且所得到的音频信号SL被输出 至增益放大器66，在增益放大器66中，音频信号SL以在控制器单 元7中设置的增益被放大，并且被放大的音频信号Sa被输出至选择 器5。对于音频信号Sb，音频信号Sin经历与本实施例中HPF 62和 增益放大器64相同的信号处理，并且所得到的音频信号Sb被输出至 选择器5。应该注意的是，分别处于高于和低于截止频率的频率范围 的声音之间的音量平衡可通过改变设置在增益放大器64和66的增益 来调节。至此，这些增益可由控制器单元7根据用于发出低频范围声 音的扬声器数目和用于发出高频范围声音的扬声器数目来计算，并且 音量平衡可根据计算结果进行调节。在这种情况下，还是可以实现与 实施例所实现的效果相类似的效果。第四种改型在实施例中，在控制器单元7的控制下，选择器5有选择地将 从信号分离器6输出的音频信号Sa或者Sb提供至指向性控制电路 4-1至4-25的每一个，但是，选择器5中的音频信号选择的形式可 根据时间而改变。在这种情况下，可在控制器单元7中提供用于在预 定时间内重新控制选择器5的重新控制装置。预定时间可由用户通过 对操作单元9进行操作来确定或者可事先确定。此外，可以提供用于 测量从信号输入单元8输入的音频信号Sin的频率特性的测量装置，并且音频信号选择的形式可根据测量装置测量出来的频率特性来进 行改变。例如，在音频信号Sin在低频范围内幅度很小的情况下，控 制器单元7可控制选择器5以减少音频信号Sa所提供至的指向性控 制电路的数目。此外，控制器单元7可参考存储在存储单元10中的 音频信号选择形式中与目标时间相关的改变来控制选择器5。在这种 情况下，音频信号选择的最佳形式可被确定从而以希望的指向性状态 发出声束。除了选择器5对音频信号进行选择的形式之外，在信号分 离器6中设置的截止频率可随时间改变。在这种情况下，截止频率同 样可以如上述示例一样在预定时间由控制器单元7中的重新控制装 置来重新设置。此外，发出的声束的指向性状态可通过在时间基础上 改变设置在指向性控制器4中的参数而随时间改变。在这种情况下， 指向性控制器4中的参数同样可以如上述示例一样在预定时间由控 制器单元7中的重新控制装置来重新设置。
第五种改型
在实施例中，扬声器阵列la的扬声器2-1至2-25是以行和列 二维地布置着的。可替换地，扬声器可以如图9所示一维地布置。在 这种情况下，包括输入音频信号Sin的低频范围分量的音频信号Sa 被提供至布置在扬声器阵列la的相对端上的扬声器(如图9所示的 本示例中的扬声器2-1和2-9)。可替换地，只要扬声器之间的距离 等于或者大于预定长度，音频信号Sa可被提供至任何两个扬声器， 例如扬声器2-2和2-9。在这种情况下，还是可以实现与实施例所实 现的效果相类似或相同的效果。
权利要求
1.一种扬声器阵列设备，其具有多个信号处理单元，其中每个信号处理单元适合于对提供至其中的音频信号执行信号处理；和平面地布置的多个扬声器，其中每个扬声器适合于根据从所述多个信号处理单元中相应的一个信号处理单元输出的信号来发出声音，所述扬声器阵列设备包括信号提供单元，其用于将第一音频信号提供至所述多个信号处理单元中与包括所述多个扬声器中的至少两个扬声器的扬声器组相对应的那些信号处理单元，所述第一音频信号包括输入至所述信号提供单元的音频信号中的频率落入等于或者低于预定频率的频率范围内的低频范围分量；和控制单元，其用于使得所述多个信号处理单元执行预定的信号处理从而使得从所述扬声器组发出的声束具有预定指向性角度，其中所述扬声器组包括所述多个扬声器中的至少两个扬声器，每两个扬声器都彼此相距等于或者大于预定长度的距离，在所述扬声器组包括所述多个扬声器中的至少三个扬声器的情况下，所述扬声器组包括所述多个扬声器中的至少两个扬声器和所述多个扬声器中的至少另一个扬声器，其中所述至少另一个扬声器的每一个都没有布置在连接所述多个扬声器中的至少两个扬声器的每两个扬声器的直线上，并且其中所述预定长度是根据所述预定频率和所述预定指向性角度确定的。
2.如权利要求1所述的扬声器阵列设备，进一步包括 信号分离器单元，其用于将输入其中的音频信号分成所述第一 音频信号和一个第二音频信号，其中所述输入的音频信号中频率落入 等于或者低于预定频率的频率范围内的所述低频范围分量被衰减，其中所述信号提供单元用于将所述第一音频信号从所述信号分 离器单元提供至对应于所述扬声器组的信号处理单元，并且将所述第二音频信号提供至除所述提供有第一音频信号的信号处理单元之外 的其它信号处理单元。
3. 如权利要求1所述的扬声器阵列设备，其中所述多个扬声器 包括外部最边缘的扬声器，并且扬声器组包括所述外部最边缘的扬声 器中的至少两个。
4. 如权利要求l所述的扬声器阵列设备，其中所述扬声器组包 括所述多个扬声器的各个扬声器之间的所有距离中彼此相距距离最 大的两个扬声器。
5. 如权利要求l所述的扬声器阵列设备，其中所述多个扬声器 中的至少两个扬声器的直径大于所述多个扬声器中的其它扬声器，并 且所述扬声器组包括直径大于其它扬声器的所述至少两个扬声器 中的至少两个。
6. —种用于扬声器阵列设备的信号处理方法，所述扬声器阵列设备具有多个信号处理单元，其中每个信号处理单元适合于对提供 至其中的音频信号执行信号处理；和平面地布置的多个扬声器，其中每个扬声器适合于根据从所述多个信号处理单元中相应的一个信号处理单元输出的信号来发出声音，所述方法包括信号提供步骤，其将第一音频信号提供至所述多个信号处理单 元中与包括所述多个扬声器中的至少两个扬声器的扬声器组相对应 的那些信号处理单元，所述第一音频信号包括输入至所述信号提供步 骤的音频信号中频率落入等于或者低于预定频率的频率范围内的低 频范围分量；和控制步骤，其使得所述多个信号处理单元执行预定的信号处理从而使得从所述扬声器组发出的声束具有预定指向性角度，其中所述扬声器组包括所述多个扬声器中的至少两个扬声器，每两个扬声器都彼此相距等于或者大于预定长度的距离，在所述扬声 器组包括所述多个扬声器中的至少三个扬声器的情况下，所述扬声器 组包括所述多个扬声器中的至少两个扬声器和所述多个扬声器中的 至少另一个扬声器，其中所述至少另一个扬声器的每一个都没有布置 在连接所述多个扬声器中的至少两个扬声器的每两个扬声器的直线 上，并且其中所述预定长度是根据所述预定频率和所述预定指向性角度 确定的。
全文摘要
本发明提供一种扬声器阵列设备及其信号处理方法，其能够在无需使得扬声器阵列尺寸很大的情况下执行控制以使得低频范围声音的指向性角度变窄。输入至扬声器阵列设备的音频信号被分成其中包括输入音频信号的低频范围分量的音频信号和其中的低频范围分量被衰减的音频信号，并且前一个音频信号被指向性控制器进行信号处理。根据处理后的音频信号，声音从布置在扬声器阵列四个角的扬声器发出，所以低频范围的声束指向性角度可变得窄于声音从扬声器阵列的所有扬声器发出时的指向性角度。
文档编号H04R5/02GK101267686SQ20081000779
公开日2008年9月17日 申请日期2008年3月12日 优先权日2007年3月12日
发明者中谷隆雄, 山川高史, 岩山健, 栉田孝司, 田宫健一 申请人:雅马哈株式会社