專利名稱:聽覺音源位移電聲系統(tǒng)的制作方法
本發(fā)明涉及一種產(chǎn)生聽覺音源位置在空間移動(dòng)音響效果的電聲系統(tǒng)。
現(xiàn)有的立體聲音響系統(tǒng)使人們?cè)谛蕾p合奏、合唱等節(jié)目時(shí)能感受和分辨樂器和演唱者的位置，產(chǎn)生一種身臨其境的感覺。然而這只是實(shí)際音源位置的再現(xiàn)，沒有動(dòng)態(tài)的位置變化。對(duì)于獨(dú)唱獨(dú)奏，由于音源數(shù)少又缺乏位置變化，立體聲效果就不明顯。立體聲系統(tǒng)為傳遞音源位置信息創(chuàng)造了條件，然而固定不變的單一的音源其位置信息量幾乎等于零，因而對(duì)演奏獨(dú)唱獨(dú)奏來(lái)說(shuō)，采用立體聲系統(tǒng)實(shí)在是一種浪費(fèi)。
本發(fā)明的目的通過(guò)按各種特定規(guī)律改變各受控放大器放大量及在空間按一定要求布置揚(yáng)聲器來(lái)產(chǎn)生聽覺音源位置在空間移動(dòng)音響效果以提高音源位置的信息量增強(qiáng)藝術(shù)表現(xiàn)力。
本發(fā)明的提出基于下述現(xiàn)象雙聲道的立體電聲系統(tǒng)在保持兩個(gè)聲道放大量之和為常數(shù)的條件下改變兩個(gè)聲道的放大量，雙耳將感到音源位置在移動(dòng)。
圖1是聽覺單音源位移電聲系統(tǒng)。圖2是聽覺多音源位移電聲系統(tǒng)。圖3是復(fù)合聽覺音源位移電聲系統(tǒng)。圖4是線路式控制器。圖5是程控式控制器。圖6是程控式控制器實(shí)施例的面板布置。圖7是程序框圖。圖8是感應(yīng)式控制器。
圖1所示的聽覺音源位移電聲系統(tǒng)中，從輸入器〔1〕(話筒、電子樂器及電子合成器的電信號(hào)發(fā)生器、放音磁頭等)得到的電訊號(hào)經(jīng)均衡分配器〔2〕均衡地輸入到多路受控放大器〔3〕，在演員或工作人員或計(jì)算機(jī)程序的操縱下聽覺音源位移控制器〔4〕按各種特定規(guī)律改變各受控放大器〔3〕的相對(duì)或絕對(duì)放大量(兩者的區(qū)別在于各放大器放大量的總和值是否保持常數(shù)，如不保持常數(shù)為改變相對(duì)放大量)。圖中虛線框中的各部分組成的單個(gè)聽覺音源位移器〔7〕的各路輸出經(jīng)相應(yīng)的聲道放大器〔5〕的放大送到各聲道的輸出器(錄音磁頭、機(jī)電的或激光的電聲記錄設(shè)備及在空間按一定要求布置的揚(yáng)聲器、揚(yáng)聲器的組合如音箱、音柱、音球等)。以上各部分構(gòu)成了聽覺音源位移電聲系統(tǒng)。在實(shí)用上為了方便，系統(tǒng)中的各部分可以以不同的組合方式組合成部件，例如將控制器〔4〕與話筒〔1〕組合在一起構(gòu)成一個(gè)聽覺音源控制話筒，同時(shí)將受控放大器〔3〕與各聲道放大器〔5〕組合在一起。
揚(yáng)聲器在空間的布置與控制器的控制規(guī)律相互配合可以構(gòu)成一維、二維、三維或多維系統(tǒng)。
一維系統(tǒng)的揚(yáng)聲器在空間作一維排列。最簡(jiǎn)單的一維系統(tǒng)采用二個(gè)揚(yáng)聲器(音箱)放置在聽眾的前左、前右方可實(shí)現(xiàn)音源在左右方向上的移動(dòng)變化。如要使音源的聽覺位置更明顯，可以在一維排列中增加揚(yáng)聲器和相應(yīng)的放大器數(shù)目。
二維和三維系統(tǒng)可采用直角坐標(biāo)系的布置或極坐標(biāo)系的布置方式。最簡(jiǎn)單的二維系統(tǒng)采用四個(gè)聲道和四個(gè)揚(yáng)聲器。在直角坐標(biāo)系中四個(gè)揚(yáng)聲器分別放在聽眾的前左、前右、后左、后右。在極坐標(biāo)系中一個(gè)放在聽眾中央上方，二個(gè)放在聽眾前上左、右方，一個(gè)放在后上方。最簡(jiǎn)單的三維系統(tǒng)采用六個(gè)聲道。在直角坐標(biāo)系統(tǒng)中六個(gè)揚(yáng)聲器分別放在聽眾的前上左、前上右、前下左、前下右、后上左、后上右、后下左、后下右。在極坐標(biāo)系中，一個(gè)(或多個(gè))掛在聽眾正上方，其余在聽眾周圍的上下方。
在三維系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加對(duì)放大量之和的控制(各路放大量之和不保持常數(shù))就成為四維系統(tǒng)。
二個(gè)以上聽覺音源位移器合用聲道放大器和輸出器就構(gòu)成了圖2所示聽覺多音源位移系統(tǒng)。若它與立體聲輸入〔9〕〔10〕共用聲道放大器和輸出器就構(gòu)成了圖3所示的復(fù)合聽覺音源位移電聲系統(tǒng)。
聽覺音源位移器通過(guò)對(duì)各受控放大器〔3〕放大量、放大量總和值、速度、節(jié)奏的控制可以產(chǎn)生多種音源位置變化的音響效果(稱之為控制程式)，可表達(dá)多種不同的意境。例如迅移，一個(gè)或數(shù)個(gè)受控放大器的放大量從等于放大量總和值(其余各受控放大器的放大量保持零)迅速但又逐漸地降到零，另一個(gè)或另外數(shù)個(gè)受控放大器的放大量從零迅速而又逐漸地上升到等于放大量總和值。這時(shí)聽覺上的音源從一個(gè)位置迅速移到另一個(gè)位置?？杀憩F(xiàn)槍彈呼嘯、流星劃破長(zhǎng)空等意境。
躍位，迅移的變化速度提高到聽覺感不到，就會(huì)覺得音源從一個(gè)位置突躍到另一個(gè)位置?？杀憩F(xiàn)“此起彼伏”、“回音”、“對(duì)話”等意境。
輪轉(zhuǎn)，順一定順序使放大量等于放大量總和值的情況輪流在各受控放大器出現(xiàn)。這時(shí)聽覺中的音源位置將在空間順一個(gè)方向輪轉(zhuǎn)，可表現(xiàn)生動(dòng)活潑的意境。
回蕩，在輪轉(zhuǎn)的基調(diào)上逐漸減小放大量總和值，聲音在輪轉(zhuǎn)中逐漸消失，可表現(xiàn)余音繞梁的意境。
飄移，放大量等于放大量總和值的情況在各受控放大器中無(wú)規(guī)則(隨機(jī))出現(xiàn)，可表現(xiàn)忽而東忽而西，疲于奔命等意境。
飄忽，在飄移的基調(diào)上使放大量總和值也忽大忽小隨機(jī)變化，聽覺中的音源在空中飄來(lái)飄去，時(shí)輕時(shí)響?？杀憩F(xiàn)隱隱約約，若有若無(wú)，虛無(wú)飄緲的意境。
顫移，放大量等于放大量總和值的情況在部分受控放大器之間急速不斷交替出現(xiàn)。聽覺中的音源在空間往復(fù)顫動(dòng)，可表現(xiàn)強(qiáng)烈的震撼、地動(dòng)山搖的意境。
輻射，一只受控放大器的放大量從等于放大量總和迅速而逐漸到零，而其它受控放大器的放大量迅速而逐漸升到 (放大量總和)/(受控放大器個(gè)數(shù)) 。聽覺中的音源從一點(diǎn)向四周輻射，可表現(xiàn)熱烈的情緒。
集射，與輻射變化方向相反，聽覺中音源由四周向一點(diǎn)集中。
以上各種控制程式的放大量變化大體實(shí)現(xiàn)也可。
控制器〔4〕(圖1)有三種結(jié)構(gòu)。
線路式控制器，用電子線路產(chǎn)生各路控制信號(hào)，具使任一路受控放大器的輸出電平升高時(shí)其它各路輸出電平相應(yīng)降低的電子線路，只有在較簡(jiǎn)單的系統(tǒng)中才能適用。圖4是簡(jiǎn)單的雙聲道一維系統(tǒng)的線路式控制器。圖中BG1與BG2分別是NPN和PNP三極管。當(dāng)翹板式開關(guān)K1閉合而K2打開時(shí)，BG1導(dǎo)通，BG2截止使產(chǎn)生的控制信號(hào)G1最大，G2最小。當(dāng)K1打開，K2閉合時(shí)則G1最小，G2最大，由此可產(chǎn)生“躍位”控制信號(hào)。如果K1與K2都打開并迅速移動(dòng)電位器PW，則產(chǎn)生“迅移”控制信號(hào)。若同時(shí)再移動(dòng)R使控制信號(hào)之和也發(fā)生變化則產(chǎn)生“飄忽”控制信號(hào)。
感應(yīng)式控制器，利用敏感元件(電容器的電極、互感器的線圈、霍爾元件、磁敏、壓敏、熱敏元件等)參數(shù)變化幅度隨離施感器的距離作單調(diào)變化的原理可制成感應(yīng)式控制器(圖8)。中央控制撥桿L上有施感器K(與敏感元件對(duì)應(yīng)的電極、線圈、磁極、施壓凸極、熱源等)，四周有各受感器(敏感元件)K1、K2……。當(dāng)控制撥桿移動(dòng)時(shí)，與施感器K的距離減小的受感器產(chǎn)生的信號(hào)增大，而其它受感器因距離增加而減小。將各受感器產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行放大等處理即成為各路控制信號(hào)。這種控制器的優(yōu)點(diǎn)是控制撥桿的位置與聽覺音源位置有對(duì)應(yīng)關(guān)系，比較直觀而且工作可靠不易損壞，但是能產(chǎn)生的變化程式有限。
程控式控制器。利用微型電子計(jì)算機(jī)(可用微處理機(jī)、鍵盤、只讀存儲(chǔ)器、隨機(jī)存儲(chǔ)器、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、平行輸出口構(gòu)成)產(chǎn)生數(shù)字化的控制信號(hào)去控制各數(shù)控式受控放大器或者進(jìn)一步將此數(shù)字化控制信號(hào)經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換集成電路轉(zhuǎn)換為直流控制信號(hào)去控制普通的受控放大器。將各種控制程式都預(yù)先編成程序固化在只讀存儲(chǔ)器內(nèi)。
運(yùn)行的方式有二種手動(dòng)式，當(dāng)操作者按動(dòng)程控式控制器的程式鍵和速度鍵后，微處理機(jī)按照鍵入的信息準(zhǔn)備好主程序的程序參數(shù)并進(jìn)行相應(yīng)的主程序，控制器便輸出相應(yīng)于按鍵指定的程式和速度的控制信號(hào)。
自動(dòng)式，事先在存儲(chǔ)器內(nèi)準(zhǔn)備好整個(gè)樂曲或演奏過(guò)程中按節(jié)拍次序編制的程式、速度或方位信息及操作，在樂曲或演奏進(jìn)行中自動(dòng)輸出控制信號(hào)。為了控制器與樂曲或演奏同步，可采用主動(dòng)與被動(dòng)兩種同步方式。主動(dòng)方式下，程控式控制器受內(nèi)部定時(shí)器的定時(shí)。被動(dòng)方式下，由外部送入節(jié)拍信號(hào)觸發(fā)程控式控制器內(nèi)部的計(jì)數(shù)器進(jìn)行定時(shí)。事先進(jìn)行的準(zhǔn)備有二種方式，一種是先采用手動(dòng)式操作一遍，讓程控式控制器將操作次序與節(jié)拍的關(guān)系“記”下來(lái)，保存在存儲(chǔ)器中，另一種是事先由人工按曲譜編制。
程控式控制器的控制程式由軟件決定，不受硬件限制，因此容易獲得各式各樣多種新穎控制程式和細(xì)致的速度控制。程控式控制器還容易與電子合成器、電子樂器結(jié)合，成為新的電腦樂器。
本發(fā)明能在實(shí)際音源位置不變的條件下利用電聲技術(shù)手段按照藝術(shù)意境表現(xiàn)的需要獲得并控制聽覺音源位置變化的音響效果，豐富了聽覺藝術(shù)的表現(xiàn)手法。
實(shí)施例1，一維聽覺音源位移電聲系統(tǒng)圖4所示的線路式控制器配上受控放大器構(gòu)成了一個(gè)最簡(jiǎn)單的一維聽覺音源位移器。采用雙聲道錄音均衡放大集成電路LA3220作為受控放大器。該集成電路的ALC端具有同時(shí)控制兩個(gè)聲道放大量的作用。因此需用兩片這樣的集成電路，每片只用其一個(gè)聲道。將這兩片集成電路與圖4的控制器一起裝入一小盒中(裝在手持話筒的內(nèi)部也可)，電位器RW和電阻器R的控制柄及開關(guān)K1和K2的按鍵露出于外。話筒產(chǎn)生的信號(hào)經(jīng)兩個(gè)電阻(作為均衡分配器)接到兩片雙聲道錄音均衡放大集成電路LA3220輸入端，它們的輸出經(jīng)雙芯的話筒線送到雙聲道擴(kuò)音機(jī)和音箱。線路式控制器(圖4)的控制信號(hào)G1、G2接到兩片LA3200的ALC端。各旁路電容0.1～1微法，各電阻、電位器10K歐左右。
實(shí)施例2采用程控式控制的聽覺多音源位移電聲系統(tǒng)。
圖5中程控式控制器與多組受控放大器裝在一起構(gòu)成聽覺多音源位移器。它的輸入端-六只話筒插座可接受來(lái)自六只輸入器的信號(hào)。這些信號(hào)經(jīng)二只單刀三擲選擇開關(guān)選其兩路經(jīng)兩組由電阻構(gòu)成的均衡分配器分別輸入兩組受控放大器。每組由8個(gè)通道組成，(采用LA3220)這樣共需16路數(shù)控信號(hào)。這些數(shù)控信號(hào)由程控控制器提供。程控控制器采用由杭州自動(dòng)化研究所生產(chǎn)的MB-801CPU模板〔B1〕、D/A轉(zhuǎn)換板〔B2〕、鍵盤〔B3〕、電源〔B4〕組成的微型計(jì)算機(jī)，其鍵盤如圖6那樣布置。30個(gè)按鍵分成兩排，分別對(duì)應(yīng)二組受控放大器。每排鍵的左側(cè)是速度鍵兼方位鍵，由左手操縱，右側(cè)是程式鍵，由右手操縱。各鍵的用途已在圖上注明。面板上還有兩只單刀三擲選擇開關(guān)用來(lái)選擇輸入信號(hào)，還有兩組各7只發(fā)光二極管組成的指示器，用以反映各通道放大量的瞬時(shí)值，從這兩組指示器可看出控制的效果。兩組受控放大器經(jīng)R17～R32成為8路輸出，其中一路備用。
圖〔7〕是程序框圖，說(shuō)明在手動(dòng)方式時(shí)的程序流程。擊鍵產(chǎn)生中斷，中斷服務(wù)保存鍵信號(hào)，在檢查程式、速度或方位信息全后更改延時(shí)的時(shí)間常數(shù)和查表地址。主程序是查表-輸出-延時(shí)-查表循環(huán)程序。表的內(nèi)容是按前面所述的各種程式的放大量變化規(guī)律編制的控制信號(hào)輸出值。從一個(gè)受控放大器有最大變化量變化到另一受控放大器有最大量的過(guò)程共查表8次。在自動(dòng)方式時(shí)程序要按具體樂曲編制。
實(shí)施例2采用感應(yīng)式控制的聽覺多音源位移電聲系統(tǒng)。
圖8施感器K采用金屬電極直徑20mm左右，外包塑料薄膜厚0.05mm。K1……K6內(nèi)直徑50mm。K上施加超聲波振蕩電壓約30伏。K1……K6的感應(yīng)電壓經(jīng)放大集成電路U1后整流濾波成為各路控制信號(hào)G1……G6。
權(quán)利要求
1.一種聽覺音源位移電聲系統(tǒng)，由輸入器、聽覺音源位移器、多聲道放大器和輸出器或它們互相組合的部件所組成，其特征在于在輸入器及多聲道放大器、輸出器之間串接了聽覺音源位移器。
2.如權(quán)利要求
1所述的電聲系統(tǒng)，其輸入器可以是話筒或放音磁頭或電子樂器、電子合成器、電腦樂器的電信號(hào)發(fā)生器。
3.如權(quán)利要求
1所述的電聲系統(tǒng)，其聽覺音源位移器由均衡分配器、相對(duì)或絕對(duì)放大量受聽覺音源位移控制器產(chǎn)生的控制信號(hào)控制的多路受控放大器及聽覺音源位移控制器所組成。
4.如權(quán)利要求
1所述的電聲系統(tǒng)，其輸出器可以是磁的、機(jī)電的、激光的多聲道電聲記錄設(shè)備也可以是空間按1至3維系統(tǒng)要求布置的揚(yáng)聲器或揚(yáng)聲器組(包括音箱、音柱、音球、號(hào)筒)。
5.如權(quán)利要求
3所述的電聲系統(tǒng)，其聽覺音源位移控制器具使任一路的輸出電平升高時(shí)其它各路輸出電平相應(yīng)降低的電子線路。
6.如權(quán)利要求
3所述的電聲系統(tǒng)，其聽覺音源位移控制器具有一個(gè)可動(dòng)施感器(電極或線圈或磁極或凸極)及多個(gè)受感器(電極或線圈或磁敏元件或壓敏元件)。
7.如權(quán)利要求
3所述的電聲系統(tǒng)，其聽覺音源位移控制器具有產(chǎn)生數(shù)字或經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換的控制信號(hào)的微型電子計(jì)算機(jī)以及固化了對(duì)應(yīng)各種變化程式軟件的只讀存儲(chǔ)器。
專利摘要
一種聽覺音源位移電聲系統(tǒng)。由輸入器(話筒、電子樂器、放音磁頭等)得到的電訊號(hào)經(jīng)過(guò)聽覺音源位移器的均衡分配和受控放大成為多路電訊號(hào)，經(jīng)多路聲道放大器的進(jìn)一步放大后送至空間作多維布置的揚(yáng)聲器組輸出或送多聲道記錄設(shè)備。這樣的電聲系統(tǒng)能使聽覺中的音源在空間移動(dòng)或作種種變化，用以表現(xiàn)各種意境，增強(qiáng)藝術(shù)感染力。
文檔編號(hào)H04S7/00GK86104723SQ86104723
公開日1987年10月28日 申請(qǐng)日期1986年7月14日
發(fā)明者盛諫 申請(qǐng)人:盛諫導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan