用于自适应音频渲染系统的分布式放大的制作方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2015年4月2日提交的美国临时专利申请no.62/142,384的优先权，该申请全文通过引用并入本文。
一个或多个实现总体上涉及音频信号处理，更具体地涉及一种用于回放多声道音频的分布式放大和扩音器系统。
背景技术：
数字影院的引入和真实三维(“3d”)或虚拟3d内容的开发已经创建了新的声音标准，诸如合并音频的多个声道以允许内容创建者的更大的创造力以及观众的更包围(enveloping)和真实的听觉体验。作为用于分布空间音频的手段，扩展超出传统的扬声器馈送和基于声道的音频是至关重要的，并且对于基于模型的音频描述已经存在显著的兴趣，该基于模型的音频描述允许收听者选择期望回放配置，其中音频特别针对他们所选的配置而被渲染。声音的空间呈现利用音频对象，音频对象是具有表观源位置(例如，3d坐标)、表观源宽度以及其他参数的相关联的参数化源描述的音频信号。进一步的进步包括已经被开发的下一代空间音频(也被称为“自适应音频”)格式，该格式包括音频对象和传统的基于声道的扬声器馈送、连同音频对象的位置元数据的混合。在空间音频解码器中，声道被直接发送到它们的相关联的扬声器，或被下混到现有的扬声器组，并且音频对象被解码器以灵活的(自适应的)方式渲染。与每个对象相关联的参数化源描述(诸如3d空间中的位置轨迹)、连同连接到解码器的扬声器的数量和位置一起被取作输入。渲染器然后利用某些算法(诸如平移(pan)法则)来跨附连的一组扬声器分布与每个对象相关联的音频(“基于对象的音频”)。每个对象的创作空间意图因此通过收听房间里存在的特定的扬声器配置而被最佳地呈现。
随着自适应音频系统的引入，所需要的放大器声道的数量大大增加(例如，多达32个或更多个声道)，从而使得有必要安装新的放大器和/或较高声道计数的放大器。另外，因为每个环绕扩音器需要它自己的放大声道，所以升级现有剧院里的声音系统需要大量修改(例如，除去扬声器的并联组合以支持点对点的单个布线)。图1是示出使用现有技术的用于多声道应用的典型放大方法。如图1中所示，具有九个声道102与九个单个的扬声器或扬声器组108的系统需要九个单个的放大器104、九个单个的线缆敷设路径(cablerun)106以及五个或更多个电源供应器(在两声道放大器的内部)。这样的系统表示如在播放环绕声音频的现代电影院里可以找到的典型的放大器-扬声器布局，并且示出目前在这样的系统中使用的硬件和基础设施的量。改变放大和布线基础设施以适应比当前支持的剧院内的地形(topography)大的地形是代价高昂的努力，并且替换完美操作的现有音频放大器和线缆敷设不是升级到适应较新的音频格式的高效方法。在许多情况下，中等规模到大规模环绕声环境下使用的音频放大器是具有强有力的输出功率的优质设备，但只是不具有支持复杂的多声道系统(诸如dolbyatomas系统)的足够声道。
因此需要的是一种提供灵活的、符合成本效益的功率分布、同时还增加在高级音频回放应用中见到的特征的智能音频接口系统。进一步需要的是一种以最小的安装和改造成本为家庭收听环境和专业收听环境提供播放高级音频内容的有效升级路径的系统。
背景部分中讨论的主题不应仅由于其在背景部分中被提及而被假定是现有技术。类似地，背景部分中提及的或与背景部分的主题相关联的问题不应被假定为以前已经在现有技术中被认识到。背景部分中的主题仅表示不同的方法，这些方法本身也可以是发明。dolby、dolbydigitalplus以及atmos是杜比实验室许可公司(dolbylaboratorieslicensingcorporation)的商标。
技术实现要素：
实施例针对一种系统，该系统具有输出功率的电源、第一数字数据收发器、统一传输总线以及附加数字数据收发器，第一数字数据收发器将多声道数字数据输出到电源，并且还输出到电源的输出，统一传输总线将电源的输出耦合到多个扬声器，并且将功率和多声道数字数据传输到多个扬声器，附加数字数据收发器与多个扬声器中的每个扬声器相关联，并且被配置为恢复功率来驱动相关联的扬声器并且将多声道数字数据的适当声道传输到相关联的扬声器。第一数字收发器的输入可以包括多声道数字音频，并且第一数字收发器被配置为使功率和多声道数字音频同步并且调节(condition)功率和多声道数字音频以确保通过统一传输总线传输的数据的最佳的时序(timing)、振幅(amplitude)和相位特性。统一传输总线包括具有两个或三个导体的单个多导体线缆，并且其中，在多导体线缆包括三个导体的情况下，第三导体包括接地(earthground)。可以与单个的扬声器相关联(即，位于扩音器附近或内部)的每个附加数字数据收发器包括功率恢复电路和专用数字数据收发器，功率恢复电路包括耦合到电容储存元件的低阻抗扬声器驱动器，专用数字数据收发器被配置为在发送或接收模式下操作，并且被配置为对多声道数字数据中提供的声道分配进行解码并且基于解码的声道分配将适当的多声道数字数据调制到相关联的扬声器，使得不同的源内容可以通过多个扬声器中的每个扬声器而被回放。功率可以被编码在0(dc)到20khz之间的功率信号音频带内，并且数字音频数据可以被编码在1mhz到100mhz之间的数字音频传输带内，但是实施例不限于此。在使用非标准音频放大器的应用中，功率也可以在高达几百或数百khz(例如，0(dc)到500khz)的功率传输带中被传输。电源和每个附加数字数据收发器可以使用标准化电力线通信接口(包括ieee1901或g.hn协议或其他类似协议中的至少一个)、通过统一传输总线耦合。多声道数字数据可以使用互联网协议(ip)传输而被传输，并且其中，第一数字数据收发器包括接收基于ip的流传输音频数据的ip接口，并且其中，基于ip的流传输音频数据至少部分地包括具有基于声道的音频和基于对象的音频的自适应音频内容。在实施例中，多个扬声器中的至少一些包括根据环绕声格式回放被分配给离散声道的音频信号的环绕声音频系统，并且多个扬声器中的至少一些包括多驱动器扬声器，并且与该多驱动器扬声器相关联的附加数字数据收发器包括双放大电路，该双放大电路将适当声道的第一部分传输到多驱动器扬声器的第一驱动器，并且将适当声道的第二部分传输到多驱动器扬声器的第二驱动器。
实施例进一步针对一种方法，该方法对要在第一传输带内被传输的多声道数字数据和要在第二传输带内被传输的功率进行编码，通过单个传输总线将数字数据和功率传输到多个扬声器，并且在多个扬声器中的每个扬声器处，恢复功率来驱动该扬声器，并且对数据进行解码以通过该扬声器回放多声道数字数据的特定声道，使得不同的源内容通过多个扬声器中的每个扬声器被回放。多声道数字内容包括数字音频内容，并且该方法进一步包括使功率和数字音频同步并且调节功率和数字音频以确保通过单个传输总线传输的数据的最佳的时序、振幅和相位特性。第一传输带可以包括0(dc)到20khz或更高(例如，数百khz)之间的功率信号音频带，并且第二传输带可以包括10mhz到100mhz之间的数字音频传输带。该方法可以进一步包括：使用互联网协议(ip)通信系统通过单个传输总线传输数字音频，并且使用标准化电力线通信接口(包括ieee1901或g.hn协议或类似协议中的至少一个)通过单个传输总线传输功率。数字音频可以至少部分地包括具有基于声道的音频和基于对象的音频的自适应音频内容，并且其中，多个扬声器中的至少一些可以包括根据环绕声格式回放分配给离散声道的音频的环绕声音频系统。该方法进一步包括：接收模拟音频数据，并且通过模拟转数字(analog-to-digital)组件将该模拟音频数据转换为数字音频内容。单个传输总线可以包括具有两个或三个导体的多导体线缆，并且其中，在多导体线缆包括三个导体的情况下，第三导体可以包括接地。
实施例更进一步针对一种装置，该装置包括：电源，输出被编码在传输谱的第一传输带内的功率；以及第一数字数据收发器，将被编码在传输谱的第二传输带内的多声道数字数据输出到电源的输入和电源的输出，电源的输出被配置为耦合到将功率和多声道数字数据提供给多个扬声器的统一传输总线，其中，每个扬声器与相应的数字数据接收器相关联，该数字数据接收器被配置为恢复功率来驱动相关联的扬声器并且将多声道数字数据的适当声道传输到相关联的扬声器。第一数字收发器的输入包括多声道数字音频，并且第一数字收发器被配置为使功率和多声道数字音频同步并且调节功率和多声道数字音频以确保通过统一传输总线传输的数据的最佳的时序、振幅和相位特性。数字音频可以至少部分地包括具有基于声道的音频和基于对象的音频的自适应音频内容，并且其中，多个扬声器中的至少一些包括根据环绕声格式回放被分配给离散声道的音频的环绕声音频系统。
实施例进一步针对一种装置，该装置包括：提供与相应扬声器的关联的组件；功率恢复电路，被配置为接收被编码在第一频带中并且通过统一传输总线传输的功率，并且包括耦合到电容储存元件的低阻抗扬声器驱动器，统一传输总线通过相同的导体传输音频和数据两者；以及专用数字数据收发器，可在发送模式和接收模式之间切换，并且被配置为接收多声道数字数据并且对多声道数字数据中提供的声道分配进行解码并且基于解码的声道分配将适当的多声道数字数据调制到相应扬声器，使得不同的源内容可以通过包括相应扬声器的扬声器阵列中的每个扬声器被回放。组件包括至少一个紧密耦合连接、内置电路和/或短传输链路。该装置可以进一步包括到电源和第一数字数据收发器的接口，电源输出功率，第一数字数据收发器通过统一传输总线输出。多声道数字数据可以包括数字音频，该数字音频至少部分地包括具有基于声道的音频和基于对象的音频的自适应音频内容，并且其中，扬声器阵列的扬声器中的至少一些包括根据环绕声格式回放被分配给离散声道的音频的环绕声音频系统。
实施例更进一步针对一种传输总线，该传输总线包括：到提供功率和数字音频数据的收发器的接口；在整体护套(sheath)内的一对导体，其中，导体将功率和数字音频数据同时传输到多个扩音器，其中，数字音频数据包括具有要在不同扩音器上单个地回放的音频分量的自适应音频内容；以及多个抽头，每个抽头提供到通过该对导体连结在一起的多个扩音器中的每个扩音器的单独链路。功率可以被编码在第一频带内，并且数字音频数据被编码在第二频带内，并且多个扩音器中的每个扩音器与扬声器单元相关联，该扬声器单元恢复功率，并且对音频进行解码以用适当的音频信号驱动相关联的扬声器。
附图说明
在以下图中，相似的附图标记用于指代相似的元件。尽管以下图描绘各种示例，但是一个或多个实现不限于图中描绘的示例。
图1是示出使用现有技术的用于多声道应用的典型放大方法的示图。
图2示出根据一些实施例的分布式放大系统。
图3示出根据一些实施例的用于图2的分布式放大系统的控制和扬声器单元的组件。
图4示出根据实施例的功率和音频信号按频带的分离。
图5示出扬声器单元驱动多个驱动器或扬声器元件的双放大实施例。
图6示出利用分布式放大系统的自适应音频环绕系统(例如，9.1环绕)中的示例扬声器放置。
具体实施方式
描述了用于混合放大架构的系统和方法，该混合放大架构将单个的音频放大器级与电源供应器和简单的两导体或三导体总线分开，该两导体或三导体总线将功率和音频信号两者传输到多个菊链(daisychain)式扬声器以在包括环绕扬声器和头顶扬声器的扩展环绕声环境中回放自适应音频内容。
本文中所描述的一个或多个实施例的方面可以在音频或音频-视觉系统中实现，该音频或音频-视觉系统在混音、渲染和回放系统中对源音频信息进行处理，该混音、渲染和回放系统包括执行软件指令的一个或多个计算机或处理设备。所描述的实施例中的任何一个可以单独使用，或按任何组合彼此一起使用。尽管各种实施例的动机可能是在本说明书中的一个或多个地方可能讨论的或暗示的现有技术的各种缺陷，但是实施例不一定解决这些缺陷中的任何一个缺陷。换句话说，不同实施例可以解决本说明书中可能讨论的不同缺陷。一些实施例可以仅部分地解决本说明书中可能讨论的一些缺陷或仅一个缺陷，一些实施例可以不解决这些缺陷中的任何一个缺陷。
为了本描述的目的，以下术语具有相关联的意义：术语“声道”意指音频信号加上元数据，在元数据中，位置被编码为声道标识符(例如，左前或右上环绕)；“基于声道的音频”是为通过具有相关联的标称定位的预定义的一组扬声器区域(例如，5.1、7.1等)回放而格式化的音频；术语“对象”或“基于对象的音频”意指具有参数化源描述(诸如表观源位置(例如，3d坐标)、表观源宽度等)的一个或多个音频声道；“自适应音频”意指基于声道的和/或基于对象的音频信号加上元数据，其基于回放环境、使用音频流加上其中位置被编码为空间中的3d位置的元数据来渲染音频信号；术语“自适应流传输”是指以下音频类型：该音频类型可以自适应地改变(例如，从基于声道的变为基于对象的，或再次变回来)并且对于在线流传输应用是常见的，在在线流传输应用中，音频的格式必须按变化的带宽约束缩放(即，因为对象音频趋向于以较高数据速率出现，较低带宽条件下的回退(fallback)通常是基于声道的音频)；并且“收听环境”意指任何开放的、部分封闭的或完全封闭的区域，诸如可以用于单独回放音频内容或回放音频内容与视频或其他内容的房间，并且可以具体体现于家庭、影院、剧院、礼堂、工作室、游戏机等中。
图2示出根据一些实施例的分布式放大系统。图2的系统200是具有任何数量(n个)的扬声器208的多声道扬声器系统。代替具有一个放大器以及标称地具有一个电源供应器(或电源供应器的一半)以及每个扬声器声道的单独的专用线缆敷设，系统200的特征在于一个主放大器202、一个线缆敷设路径(“总线”)206、以及用于所有n个扬声器声道210的一个电源供应器204。为了在功率和信号分布基础设施中达到这个简化，每个扬声器声道具有与它相关联的专用扬声器单元208，该专用扬声器单元208接收并且恢复由控制单元202生成的功率和音频信号。数量n个声道可以是由系统要求决定的任何实际数量的声道。对于标准的环绕声设置，n可以是7或9，而对于具有高度扬声器的全atmos类型系统，n可以约为(ontheorderof)16或24个声道或更多。除了环绕声格式之外，实施例还可以被配置为用在专业的现场声音应用和/或分布式音频系统内。
系统200的架构允许音频功率和信号在不使用高声道计数的放大器和多个点对点线缆的情况下被分布给多个扩音器，从而减少音频功率放大器声道的数量和独立扩音器线缆的数量，同时仍允许每个扩音器具有独立的驱动(即，存在于每个扩音器处的单独的音频信号)。放大器204是可以被实现为优化的或标准的音频放大器以通过总线206传输功率信号的电源供应器。控制单元202包括n声道数字音频收发器和音频信号发生器，音频信号发生器将数字音频信号添加到同一个总线线缆上。数字音频收发器202在存在由音频放大器204生成的功率信号时传输多个数字音频流。这两个信号流(功率和数据)通过总线206同时传输，被内置于(或紧密耦合到)每个扩音器210的小型电子扬声器单元208接收。扬声器单元恢复功率，接收数字音频流，并且用所选择的信号驱动扩音器。在一个实施例中，总线线缆206是标准规格(gauge)(例如，10-20规格)的单个标准两导体扬声器线缆，并且可以用于将数字音频的多个声道和适当的功率传输到连接到同一个两导体线缆的独立扩音器。也就是说，许多扬声器可以以菊链或并联的方式布线，同时仍允许音频的独立声道在每个扬声器处被播放(即，不同的信号和音量)。总线线缆可以被实现为简单的两导体扬声器线缆或三导体线缆(诸如其中一个导体是接地的ac功率线缆)，或任何其他类似的简单的导体线缆。替代传统的扬声器线缆(即，标准导线(wire)线缆)，可以使用实芯romex(典型的ac布线线缆)线缆。
电源204可以被实现为标准功率放大器。可替代地，它可以被实现为高度优化的基带ac或dc电源，类似于音频放大器，但是具有高得多的功率效率和功率吞吐量。对于该实施例，系统将会针对最大功率传输、最小功率损失和最低成本而被高度优化。
扩音器210可以表示单个外壳(柜体)内的单个驱动器或换能器、或具有处理不同音频分量的不同换能器(例如，低音扬声器、中音扬声器、高音扬声器)的多驱动器扩音器、或扬声器阵列。在实施例中，扬声器单元208还可以包括附加电路以在双放大系统中独立地驱动每个扬声器组件。控制单元和每个扬声器单元两者包括收发器级，该收发器级允许双向数据在控制单元的数字音频收发器和驻留在总线上的多个扬声器之间流动。因此，其他条信息可以往返扩音器传播。例如，扩音器可以报告遥测数据(例如，下角度(downangle)、温度等)，和/或设置信息可以被发送到单个的扬声器(例如，音量控制、led照明效果控制、用于机动化平移-倾斜的角度调整等)。在扬声器内利用双放大的系统中，两个(或更多个)音频信号的导出可以通过向扬声器单元208发送单个音频流来进行，其中，扬声器单元采用信号处理来从单个输入流导出两个(或更多个)音频信号。可替代地，控制单元202可以将多个流直接发送到扬声器单元208内的单个的放大级。下面参照图5来示出和描述该实现的替代实施例。
图3示出根据一些实施例的用于图2的分布式放大系统的控制和扬声器单元的组件。在实施例中，电源304包括为其他分布的音频输出级提供功率的标准音频放大器。这通过消除任何音频放大器设计中的最大成本的驱动器中的一个——电源供应器来帮助实现组件重用的效率目标。音频功率放大器通常被设计为馈送到一个或多个低阻抗、晶体管化输出级中的ac-dc电源供应器。大多数音频放大器被设计为两声道到四声道设备，其中，存在扇出(fanningout)以给输出级供电的单一(singular)电源供应器(ac/dc离线供应器)。系统300的架构细分音频放大处理，使得电源供应器与单个的输出级在物理上分离，并且被选择为使得它有效地供应ac激励以给多个输出级供电。电源供应器因此可以被实现为开发受控的音频带ac波形的标准音频放大器，并且提供规章遵从(例如，nrtl、ce、fcc、安全隔离等)。
对于图3的实施例，施加于电源音频放大器的调制输入波形是由控制单元302中的音频信号发生器生成的。因为电源放大器的输出仅用于将功率分布给各种输出级，所以没有显著的保真度或谱-纯度要求被施加于该功率放大器上。类似于存在于典型的ac馈电线上的信号(120vrms，60hz)，电源音频放大器将生成针对给下游分布的音频输出级供电进行优化的ac波形。这允许现有的音频放大器充当用于输出级的分布式阵列的电源，并且单个线缆306可以给多个输出级310供电。与任何并联功率分布系统一样，总功率损耗将必须被适当地确定和管理，使得电源放大器和布线可以适当地输送连接到线路的所有分布的输出级的总和所需的功率。在需要较多功率或较大数量的并联输出级附连到线路的情况下，电源放大器可以与相似的放大器桥接或并联。示例电源供应器可以是将每一通道800w输送到4欧姆中或每一通道1000w输送到2欧姆中的800w影院级放大器(例如，crowndsi2000)、或任何类似额定的放大器。
对于图3的实施例，控制单元302生成数字音频信号，这些数字音频信号包括具有基于声道的音频分量和基于对象的音频分量两者的自适应音频。自适应音频接口和处理器将信号提供给激励电源304的音频信号发生器。控制单元302的数字音频发送器303将数字音频信号直接输出到电源的输出，使得功率和数字音频信号两者在总线线缆306上传载。控制单元还包括调节功率和数据以确保它们就时序、振幅和相位而言通过总线被合适地传输的适当电路。尽管实施例是相对于自适应音频应用示出的，但是应注意，可以使用任何适当的音频格式，并且依赖于控制单元302中提供的接口的类型，输入音频可以是直接(straight)数字音频、混合音频、纯基于声道的音频、纯基于对象的音频等。在提供模拟音频的情况下，系统可以包括集成的或单独的模数转换器以提供激励电源供应器304所需的数字音频信号并且提供被输入到总线线缆306的数字音频。在实施例中，控制单元302输出主要要被耦合到电源的输出中的数字数据，并且电源的输入用模拟音频带调制信号(即，正弦波、粉红噪声、总计音频信号等)来激励。因此，数字数据主要被传送(route)/耦合到电源的输出，而电源的输入可以经由数字或模拟技术来控制。
在电源304包括标准的或其他类型的放大器的实施例中，系统300可以被配置为创建到放大器中的功率激励信号，并且还具有连接到放大器的输出的线路以将数字数据流注入到扬声器导线或总线线缆306上。数字数据流导线还可以通过a/d(模拟/数字)电路用作控制器的感测线路。控制器302然后可以比较来自相应放大器通道的输入信号和输出信号。这允许附加特征用软件(或等效电路)被实现，诸如增益修改调整(例如，如果用户改变放大器增益，则系统可以调整输入信号来进行补偿)、对于失真的故障监视、对于存在信号的故障监视、优化增益结构的自动化系统配置、以及其他类似的功能。对于故障监视应用，如果找到故障，则系统可以被配置为记录故障、通过连接的网络(例如，互联网)发送故障通知、和/或发送可听的或视觉警告，诸如通过发出警报音调、或通过将功率信号的脉冲发送到对应通道来使有故障的放大器通道(一个或多个)上的放大器信号灯闪光。
在实施例中，将控制单元302链接到扬声器单元308中的每个的总线线缆306是单个两导体扬声器线缆(或三导体电缆或类似物)。数据使用互联网协议(ip)协定通过总线传输，但是其他协议也是可能的。标准电力线通信格式用于提供充分的带宽和信道分离以允许由控制单元产生的通道化音频信息被输送到输出级。标准电力线通信协议的示例包括ieee1901(homeplugav1.1)和g.hn协议。应注意，实施例不限于此，并且其他标准化协议或用于通过电源线缆敷设传输数字音频信息以将独立的音频流输送到分布的输出级的专有技术也是可能的。
功率信号和数字音频信号通过相同的导体传输，并且被编码在频谱的不同带中。图4示出根据实施例的功率和音频信号按频带的分离。如图4中所示，作为示例，功率分量402被降低(relegate)到0(dc)和20khz之间的相对低的频带，而数字数据分量404在1mhz到100mhz之间延伸的带中传载，但是实施例不限于此。应注意，在使用非标准音频放大器的应用中，功率也可以在高达几百或数百khz(例如，0(dc)到500khz)的功率传输带中传输。类似地，尽管图4，但是传输带频率可以跨越其他频率范围，诸如1-100mhz。在一些情况下，依赖于组件(诸如使用的plc(可编程逻辑芯片))的能力，数据传输可以以高于100mhz的频率进行。
关于图4参照图3，第一数字数据收发器303生成第二传输带404，并且将该第二传输带耦合到电源的输出。而电源的输入通常包括不在中/高频带(1-100mhz)内的基带音频调制。
进一步参照图3，由总线306传输的功率和音频信号被数量n个扬声器单元310接收。每个扬声器单元308包括数字音频收发器(通常被设置为接收模式)307、功率恢复电路309以及驱动相关联的扬声器的输出级311。数字音频接收器对音频信号进行解码，并且将适当的声道(或对象)音频传输到输出级以用于驱动连接的扬声器310。数字音频接收器可以更一般地被称为数字音频收发器，因为它可以被配置为将信息传输回到控制单元302。在实施例中，数字音频收发器307可以被配置为将状态信息(例如，热(thermal)、电压、电流、阻抗、下角度等)传输回到控制单元。传输协议(例如，1901和g.hn)和plc组件通常支持扬声器单元308和控制单元302之间的数据链路中的双向通信。对于双向数据链路情况，控制单元302中的数据发送器303也更一般地表示为收发器，而不是仅仅是发送器。组件303和307各自可以被配置为依赖于数据链路配置和通信方向而在发送/接收模式两者或任何一个下操作。因此，系统可以被配置用于全双工模式(双向通信)，或者它可以被设置用于半双工操作(单向通信)，因此用于收发器的切换操作可以是离散操作(半双工情况)，或者它可以是自动操作(全双工情况)。
一个或多个传感器也可以被提供，并且与扬声器单元相关联以收集状态信息，诸如以上列出的操作条件和特性(热、电压、电流、阻抗、下角度等)以及其他相关特性。
扬声器单元308可以实现为嵌入或内置到封装相关联的扬声器的柜体中的小型电路，或者它可以实现为紧密耦合到扬声器的模块或组件。在实施例中，扬声器单元的功率恢复电路包括耦合到电容储存元件的低阻抗扬声器驱动器。扬声器驱动器允许扬声器单元向传入的音频信号提供附加或补充功率以提供一定水平的提升或增益。将电容储存元件与低阻抗扬声器驱动器耦合允许扬声器单元捕获并且储存来自电源的能量，从而允许输出电压中根据需要而有一定水平的提升或增益。这表示“能量采集”实现，该实现允许系统将连接的扩音器驱动到满足或超过入站功率信号的电压摆动的电压水平。
数字音频收发器包括解码电路，该解码电路对多声道数字数据中提供的声道分配进行解码，并且基于解码的声道分配将数字数据调制到相关联的扬声器，使得不同的源内容可以通过n个扬声器中的每个扬声器回放。
每个扬声器单元构成每个扩音器处的电子器件的“智能”件，并且控制单元和每个扬声器单元之间的收发器接口建立双向数字通信信道，使得每个柜体可以数字地报告对于系统调试(systemcommission)、维护和监视有用的各条遥测数据。操作参数包括诸如下角度、局部化、偏移(excursion)等方面。此外，由于对于所有扬声器都具有板载电源供应器和稳定电源，扩音器可以根据需要采用i/o设备，诸如led、效果照明以及用于平移-倾斜自动化的伺服电机控制。每个扬声器的性能/故障监视和扩音器遥测认知(例如，下角度、局部化等)也是可能的特征。因为输出级的特征在于局部电容大容量储存(bulkstorage)，所以每个声道与相邻声道具有增加水平的隔离。这对于减小放大器串扰(cross-talk)和动态间干扰(inter-dynamicinterference)是有益的，并且通过允许有比电源信号内存在的电压大的较高电压摆动的短持续时间瞬间来补充具有电容大容量储存提供能量采集特征的优点。
如上所述，实施例可以包括双放大实现，在该双放大实现中，位于扩音器或扬声器单元208处的小型电子组装件独立地驱动两个或更多个扬声器组件(例如，低音扬声器、中音扬声器或高音扬声器等)。在该实施例中，扬声器单元被设计有两个输出驱动器，这两个输出驱动器允许独立的音频信号驱动到低音扬声器和高音扬声器两者、或高音扬声器和中音扬声器两者、或由扬声器单元驱动的驱动器的任何其他组合。两个(或三个或更多个)扬声器产生不同频率范围内的音频(例如，低低音(low-woofer)和高高音(high-tweeter))。高频和低频输入信号的导出可以在扬声器单元中执行(例如，模拟或数字滤波)，或者控制单元202可以实现滤波器并且通过功率/数据总线来使用两个数字音频流。一般来说，该配置存在扩音器设计领域中的普通技术人员可以理解的数个优点，但是它们通常是使用具有独立线缆敷设(例如，4导线2hf、2lf)的两通道放大器、或具有内部ac电源供应器、音频输入和两通道放大器的动力扩音器来实现的。使用如本文所述的共享公共功率/数据总线的概念允许相对简单地实现双放大扬声器。
图5示出扬声器单元通过双放大配置来驱动两个不同的扬声器的实施例。对于图5的实施例，扬声器单元502包括滤波器功能504，该滤波器功能504导出或产生适当的不同频率范围上的音频来驱动扬声器510和512，扬声器510和512可以实现为高音扬声器/低音扬声器对、高音扬声器/中音扬声器对、或不同扬声器的任何其他适当的对(或阵列)。每个扬声器可以耦合到它自己的专用驱动器/放大器电路506/508，或者可以为两个扬声器提供统一放大器。应注意，滤波器功能或组件504可以作为扬声器单元或控制单元的一部分被包括，但是在图5中，它被示为扬声器单元的一部分。因此，在实施例中，扬声器可以包括具有低频驱动器和高频驱动器的多驱动器系统，并且该系统具有第一驱动器和第二驱动器以及滤波器，第一驱动器驱动低频驱动器，第二驱动器驱动高频驱动器，滤波器将输入音频划分到被传输到低频驱动器和高频驱动器的相应频带中。滤波器可以作为耦合到组件的控制单元的一部分提供，或者它可以紧密地耦合到扬声器。
在实施例中，分布式放大系统被实现为被配置为与声音格式和处理系统一起工作的音频系统的一部分，该声音格式和处理系统可以被称为“空间音频系统”、“混合音频系统”或“自适应音频系统”。这样的系统基于音频格式和渲染技术以允许增强观众沉浸度、增大艺术控制以及系统灵活性和可扩展性。整个自适应音频系统一般包括音频编码、分布和解码系统，该系统被配置为生成包含常规的基于声道的音频元素和音频对象编码元素(基于对象的音频)两者的一个或多个位流。与单独采用基于声道的方法或基于对象的方法相比，这样的组合方法提供较大的编码效率和渲染灵活性。
音频对象可以被认为是可以被感知为发源于收听环境中的特定的一个或多个物理定位的声音元素的组。这样的对象可以是静态的(即，静止的)或动态的(即，移动的)。音频对象由定义声音在给定时间点的位置的元数据连同其他功能控制。当对象被回放时，它们使用存在的扬声器根据位置元数据而被渲染，而不一定被输出到预定义的物理声道。会话中的轨道可以是音频对象，并且标准的平移数据类比(analogous)于位置元数据。以这种方式，置于音频处理或产生系统中使用的监视器或显示器上的内容可以以有效地与基于声道的内容相同的方式平移，但是置于环绕物中的内容可以被渲染到单个的扬声器，如果需要的话。在这种情况下，用于将用于音频处理系统的控制信息和用户界面渲染到显示器的适当的图形用户界面(gui)作为系统的一部分被提供。虽然音频对象的使用对离散的效果提供期望的控制，但是音轨的其他方面在基于声道的环境中有效地工作。例如，许多环境效果或混响实际上得益于被馈送到扬声器阵列。尽管这些可以被视为具有足以填充阵列的宽度的对象，但是有益的是保留一些基于声道的功能。
自适应音频系统和相关联的音频格式的示例实现是
图6示出目前的提供用于回放高度声道的高度扬声器的环绕系统(例如，5.1.4环绕)中的扬声器放置。系统600的扬声器配置由地板平面中的五个扬声器602和高度平面中的四个扬声器604组成。一般来说，这些扬声器可以用于在房间内或多或少地准确地产生被设计为发源于任何位置的声音。预定义的扬声器配置(诸如图6中所示的那些)可以自然地限制准确地表示给定声源的位置的能力。例如，声源不能被向左平移得远于左扬声器本身。这适用于每一个扬声器，从而形成一维(例如，左-右)、二维(例如，左-右和前-后)、或三维(例如，左-右、前-后和上-下)几何形状，在该形状中，下混受到约束。各种不同的扬声器布置和类型可以用在这样的扬声器配置中。例如，某些增强音频系统可以使用呈9.1、11.1、13.1、19.4或其他配置的扬声器，诸如由x.y.z配置指定的那些。扬声器类型可以包括全范围直接扬声器、扬声器阵列、环绕扬声器、重低音扬声器、高音扬声器以及其他类型的扬声器。在实施例中，如图1-4中所示，这些扬声器中的每个具有相关联的扬声器单元，该扬声器单元通过传输功率和数字音频两者的两导体总线耦合到控制单元。自适应音频内容在控制单元中被映射(诸如通过自适应音频接口)并且系统所采用的ip骨干网将音频映射到适当的扬声器。
本文中所描述的音频环境的诸方面表示音频或音频/视觉内容通过适当的扬声器和回放设备的回放，并且可以表示收听者在其中正在体验捕获内容的回放的任何环境，诸如影院、音乐厅、露天剧场、家里的家庭影院或房间、会议室、收听亭、汽车、游戏机、公共广播(pa)系统(publicaddresssystem)或任何其他回放环境。尽管已经主要关于其中空间音频内容与电影或电视内容相关联的商业剧场或家庭剧场环境中的示例和实现描述了实施例，但是应注意，实施例也可以在其他基于消费者的系统中实现，诸如游戏、筛选系统(screeningsystem)以及任何其他的基于监视器的a/v系统。包括基于对象的音频和基于声道的音频的空间音频内容可以与任何相关内容(相关联的音频、视频、图形等)结合使用，或者它可以构成独立的音频内容。
动力扩音器长时间以来是专业音频部分(proaudiosegment)内的流行方法，但是与将高功率ac-dc供应器包括在每一个扩音器内以及将线路水平(line-level)音频输入信令拉到每一个扩音器定位相关联的成本可能是过高的。然而，使用分布式功率设计，多箱配置可以被并联在一起，被用主功率源化放大器驱动，并且每个扬声器元件被提供唯一的数字音频流。另一有趣的部分是70v分布式系统，该系统用于广泛多样的应用中，诸如学校、医院、机场、商场、办公建筑等。这些系统对于扩音器定位中的每个使用升压变压器和降压变压器来根据需要管理净载荷和功率抽头。不幸的是，这些变压器是昂贵的，限制了功率能力，并且不允许全带音频保真度。通过使用分布式放大系统，每个扩音器可以被提供全带数字音频、较高的功率输送以及可能降低的成本。
分布式放大系统的应用的范围因此为专业、家庭和大规模分布式音频应用或最小化线缆敷设和电源供应器需要是有益的几乎任何应用。实施例允许使用标准的音频放大器作为电源并且使用标准的两导体扬声器导线作为总线，在该总线上，许多单独的扬声器可以被菊链到可以被设置为通过每个扬声器播放不同音频内容的配置中。系统在该线路上将功率和数字音频流两者同时发送到与每个扬声器相关联的小型扬声器单元，该扬声器单元恢复功率，并且对适当的数字信号进行解码和传送。改造目前的系统是有利的，因为剧场和其他环境通常可以使用现有的布线和装置基础设施(例如，相同的音频放大器、现有的线缆敷设、现有的扬声器布局等)。
关于前面的描述和所附的权利要求，除非上下文另有明确要求，否则词语“包括”、“包含”等要从与排他性或穷举性的意义相反的包容性的意义上来解释；也就是说，从“包括但不限于”的意义上来解释。使用词语的单数形式的陈述应被视为包括复数形式，反之亦然。另外，词语“在本文中”、“在下文中”、“上面”、“下面”以及类似含义的词语是指作为整体的本申请，而不是指本申请的任何特定部分。当在引用两个或更多个项的列表时使用词语“或”时，该词语涵盖该词语的以下所有解释：该列表中的项中的任何一个、该列表中的项中的全部、以及该列表中的项的任何组合。
整个本说明书中所称“一个实施例”、“一些实施例”或“实施例”意味着与实施例结合描述的特定的特征、结构或特性被包括在所公开的系统(一个或多个)和方法(一种或多种)的至少一个实施例中。因此，短语“在一个实施例中”、“在一些实施例中”或“在实施例中”在整个本描述中各个地方的出现可以指代同一个实施例，或者可能不一定指代同一个实施例。此外，特定的特征、结构或特性可以以本领域的普通技术人员将清楚的任何合适的方式组合。
虽然已经以举例的方式就特定实施例描述了一个或多个实现，但是要理解一个或多个实现不限于所公开的实施例。相反，使用这些术语意图是涵盖本领域技术人员将清楚的各种修改和类似的布置。因此，所附权利要求书的范围应被赋予最广泛的解释以便涵盖所有这样的修改和类似的布置。
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