具有音頻通道補(bǔ)償?shù)亩嗤ǖ酪纛l系統(tǒng)的制作方法
【專利說(shuō)明】具有音頻通道補(bǔ)償?shù)亩嗤ǖ酪纛l系統(tǒng)
[0001]本申請(qǐng)是國(guó)際申請(qǐng)日為2010年10月4日的題為“具有音頻通道補(bǔ)償?shù)亩嗤ǖ酪纛l系統(tǒng)”的中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?01080044709.1的申請(qǐng)的分案。
[0002]優(yōu)先權(quán)聲明
[0003]本申請(qǐng)要求提交于2009年10月5日第61/248，760號(hào)美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)的利益，其內(nèi)容被結(jié)合在此文中作為參考。
技術(shù)領(lǐng)域
[0004]本發(fā)明涉及多通道音頻系統(tǒng)，并且，尤其涉及用于多通道音頻系統(tǒng)的音頻通道補(bǔ)償系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0005]在周?chē)h(huán)境中對(duì)音頻系統(tǒng)提供的聲音的感知可能由于在該周?chē)h(huán)境中的反射表面而劣化。在這樣的周?chē)h(huán)境中呈現(xiàn)給收聽(tīng)者的有原始聲音和該聲音的延遲版本兩種聲音，這導(dǎo)致了建設(shè)性干涉(constructive interference)和破壞性干涉。這類干涉可在目標(biāo)頻率響應(yīng)中產(chǎn)生偏離，諸如梳狀濾波效應(yīng)。梳狀濾波器的頻率響應(yīng)包括一系列規(guī)則間隔的峰和谷，產(chǎn)生梳狀外形。因此收聽(tīng)者接收到的聲音具有與所期望的由該聲音系統(tǒng)最初發(fā)出的聲音不同的頻率響應(yīng)。
[0006]在目標(biāo)頻率響應(yīng)中的偏離，諸如梳狀濾波，在基本上封閉的環(huán)境(諸如具有多通道音頻聲音系統(tǒng)的車(chē)輛的乘客車(chē)廂)中可能尤其明顯。在車(chē)廂中的每一個(gè)收聽(tīng)者接收到與每一個(gè)通道相關(guān)聯(lián)的直接的和經(jīng)反射的兩種聲音，導(dǎo)致諸如復(fù)合梳狀濾波相互影響的偏離，降低了收聽(tīng)體驗(yàn)的樂(lè)趣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]多通道補(bǔ)償音頻系統(tǒng)可使用一個(gè)或更多個(gè)補(bǔ)償通道糾正在收聽(tīng)區(qū)域內(nèi)的一個(gè)或更多個(gè)收聽(tīng)位置處的目標(biāo)響應(yīng)中的偏離。該一個(gè)或更多個(gè)補(bǔ)償通道中的每一個(gè)可包括串聯(lián)連接的延遲電路、電平調(diào)節(jié)器電路和頻率均衡器電路，其從輸入音頻信號(hào)的通道上的音頻信號(hào)生成經(jīng)補(bǔ)償音頻信號(hào)。
[0008]多通道補(bǔ)償音頻系統(tǒng)可利用對(duì)應(yīng)的音頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)多個(gè)揚(yáng)聲器，這些對(duì)應(yīng)的音頻信號(hào)由聲源作為多通道音頻輸入信號(hào)提供。例如，5.1通道輸入音頻信號(hào)可利用在中央、右前、左如、右后和左后音頻通道上提供的對(duì)應(yīng)的音頻?目號(hào)驅(qū)動(dòng)中央、右如、左如、右后和左后揚(yáng)聲器。一個(gè)或更多個(gè)補(bǔ)償通道中的每一個(gè)可接收和處理音頻信號(hào)，以生成經(jīng)補(bǔ)償?shù)囊纛l信號(hào)。
[0009]在第一通道和第二通道，以及對(duì)應(yīng)的第一揚(yáng)聲器和第二揚(yáng)聲器的情況下，在收聽(tīng)位置的收聽(tīng)者可在心理聲學(xué)上感知，由通過(guò)第一通道上的音頻信號(hào)的第一揚(yáng)聲器輸出引起的在目標(biāo)頻率響應(yīng)中的偏離。在這種情況下，補(bǔ)償通道可基于預(yù)定延遲、預(yù)定能級(jí)調(diào)節(jié)，和/或預(yù)定均衡(EQ)，從在第一通道上被供應(yīng)給第一揚(yáng)聲器的第一音頻信號(hào)，生成經(jīng)補(bǔ)償音頻信號(hào)。經(jīng)補(bǔ)償音頻信號(hào)可與在第二通道上被供應(yīng)給第二揚(yáng)聲器的第二音頻信號(hào)進(jìn)行電相加。當(dāng)該第一和第二揚(yáng)聲器在收聽(tīng)空間中操作時(shí)，在該收聽(tīng)空間中的收聽(tīng)位置處可聽(tīng)到從第一揚(yáng)聲器輸出的第一音頻信號(hào)，并且在該收聽(tīng)位置處的收聽(tīng)者可感性地將該第一音頻信號(hào)的起源定位成例如是來(lái)自第一擴(kuò)音器的。當(dāng)經(jīng)補(bǔ)償音頻信號(hào)和第二音頻信號(hào)的和從第二揚(yáng)聲器輸出時(shí)，收聽(tīng)者可在心理聲學(xué)上感知到對(duì)由第一揚(yáng)聲器引起的目標(biāo)響應(yīng)中的偏離的校正。但是，歸因于多通道補(bǔ)償音頻系統(tǒng)，收聽(tīng)者在該收聽(tīng)位置不能在心理聲學(xué)上感知該第一音頻信號(hào)起源位置的改變。
[0010]多通道補(bǔ)償音頻系統(tǒng)的另一個(gè)有趣的特征可包括對(duì)從不同揚(yáng)聲器發(fā)出的聲音的響度進(jìn)行均衡，正如在收聽(tīng)空間中許多不同的收聽(tīng)位置處在心理聲學(xué)上所感知的。使用由不同的揚(yáng)聲器選擇性地產(chǎn)生的音頻通道和經(jīng)補(bǔ)償音頻信號(hào)，在不同收聽(tīng)位置處的收聽(tīng)者可在心理聲學(xué)上感知由這些揚(yáng)聲器產(chǎn)生的頻譜能級(jí)基本上一致。另一個(gè)有趣的特征包括通過(guò)使用音頻信號(hào)和經(jīng)補(bǔ)償音頻信號(hào)，收聽(tīng)者感知的可聽(tīng)聲源的位置發(fā)生轉(zhuǎn)移。
[0011]對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，根據(jù)對(duì)附圖和詳細(xì)說(shuō)明的研宄，本發(fā)明的其它系統(tǒng)、方法、特征和優(yōu)點(diǎn)將是，或者將變得是，顯而易見(jiàn)的。所有這樣的額外的系統(tǒng)、方法、特征和優(yōu)點(diǎn)旨在被包括在本說(shuō)明書(shū)中，在本發(fā)明的范圍內(nèi)，并且通過(guò)隨附的權(quán)利要求書(shū)保護(hù)。
【附圖說(shuō)明】
[0012]參考后續(xù)附圖和說(shuō)明，可更好地理解本發(fā)明。圖中的組件沒(méi)有必要按比例繪制，重點(diǎn)放在說(shuō)明本發(fā)明的原理上。而且，在圖中，各個(gè)不同的視圖中，相似的參考標(biāo)號(hào)代表相應(yīng)的部分。
[0013]圖1是多通道補(bǔ)償音頻系統(tǒng)的示例；
[0014]圖2是梳狀濾波器的頻率響應(yīng)，其可與從圖1的系統(tǒng)的揚(yáng)聲器發(fā)出的聲音相關(guān)聯(lián);
[0015]圖3是多通道補(bǔ)償音頻系統(tǒng)，其具有與該系統(tǒng)的單個(gè)通道相關(guān)聯(lián)的通道補(bǔ)償；
[0016]圖4是在圖2中所示出的梳狀濾波器的頻率響應(yīng)，以及，通過(guò)使用在圖3中示出的通道補(bǔ)償生成的經(jīng)補(bǔ)償?shù)念l率響應(yīng)；
[0017]圖5是多通道補(bǔ)償音頻系統(tǒng)，其具有用于音頻系統(tǒng)的多通道的通道補(bǔ)償；
[0018]圖6是具有多通道補(bǔ)償器的多通道補(bǔ)償音頻系統(tǒng)的單個(gè)通道；
[0019]圖7示出了用于多通道補(bǔ)償音頻系統(tǒng)中的所有通道的通道補(bǔ)償；
[0020]圖8示出了在車(chē)輛的乘客車(chē)廂中使用的多通道補(bǔ)償音頻系統(tǒng)的通道揚(yáng)聲器；
[0021]圖9是用于操作具有通道補(bǔ)償?shù)亩嗤ǖ姥a(bǔ)償音頻系統(tǒng)的方法；
[0022]圖10是在車(chē)輛的乘客車(chē)廂中使用的示例多通道補(bǔ)償音頻系統(tǒng)。
【具體實(shí)施方式】
[0023]通過(guò)對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行選擇性地頻率均衡，可至少部分地解決在收聽(tīng)空間內(nèi)的一個(gè)或更多個(gè)收聽(tīng)位置處(諸如在車(chē)輛中的乘客的位置處)目標(biāo)頻率響應(yīng)中的偏離。例如，通過(guò)向受影響的通道提供均衡，可以至少部分地解決與通道相關(guān)聯(lián)的梳狀濾波效應(yīng)。這樣的均衡可涉及直接向該通道提供頻率提升和/或頻率降低，以校正目標(biāo)頻率響應(yīng)中代表偏離的谷(dip)和峰。即使針對(duì)給定通道的目標(biāo)頻率響應(yīng)的偏離可能取決于收聽(tīng)者在收聽(tīng)空間中或收聽(tīng)環(huán)境中的位置，但是，基于在收聽(tīng)空間或收聽(tīng)環(huán)境內(nèi)收聽(tīng)者所位于的公共區(qū)域，可在該通道上提供通用的頻率均衡設(shè)置。
[0024]直接對(duì)受影響的通道應(yīng)用均衡，可能不能為一個(gè)或更多個(gè)收聽(tīng)位置處的目標(biāo)頻率響應(yīng)中的偏離提供令人滿意的補(bǔ)償，因?yàn)橥ǖ腊l(fā)出的經(jīng)均衡的信號(hào)仍將經(jīng)歷反射。位于收聽(tīng)空間內(nèi)某位置的收聽(tīng)者可接收由通道發(fā)出的經(jīng)均衡的信號(hào)，以及來(lái)自反射面的該經(jīng)均衡的信號(hào)的延遲版本。因此，均衡可能例如僅僅導(dǎo)致梳狀濾波器的頻率響應(yīng)中的變化，這不能充分地補(bǔ)償該通道發(fā)出的聲音中的偏離。
[0025]一些多通道音頻聲音系統(tǒng)，對(duì)應(yīng)的收聽(tīng)環(huán)境可能具有有限的空間量。一種這樣的環(huán)境是車(chē)輛的乘客車(chē)廂。當(dāng)收聽(tīng)環(huán)境中的空間有限時(shí)，該車(chē)廂內(nèi)這些揚(yáng)聲器的質(zhì)量和布置很可能同樣受到限制。例如，由于對(duì)車(chē)廂總體設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)約束，用于音頻通道的揚(yáng)聲器可能需要被定位在車(chē)輛車(chē)廂內(nèi)不及最佳位置的位置。進(jìn)一步地，基于成本約束、揚(yáng)聲器的可用空間以及其它準(zhǔn)則，可能使用揚(yáng)聲器質(zhì)量彼此不同的揚(yáng)聲器。在收聽(tīng)環(huán)境中揚(yáng)聲器的質(zhì)量和布置上的這種不同還可能成為在該收聽(tīng)位置處目標(biāo)頻率響應(yīng)的偏離的成因之一，除非施加了適當(dāng)?shù)耐ǖ姥a(bǔ)償。
[0026]圖1是一種可采用通道補(bǔ)償?shù)氖纠嗤ǖ姥a(bǔ)償音頻系統(tǒng)。圖1中示出了該多通道補(bǔ)償音頻系統(tǒng)的兩個(gè)通道，但是也可以采用更多個(gè)通道。圖1的多通道補(bǔ)償音頻系統(tǒng)被示出為沒(méi)有啟用通道補(bǔ)償。正如在此所使用的，術(shù)語(yǔ)“多通道”描述了在輸入音頻信號(hào)內(nèi)提供的兩個(gè)或更多個(gè)音頻通道，用于驅(qū)動(dòng)兩個(gè)或更多個(gè)揚(yáng)聲器。示例多通道音頻信號(hào)包括立體聲音頻信號(hào)，5.1通道音頻信號(hào)、6.1通道音頻信號(hào)、7.1音頻信號(hào)，或包括兩個(gè)或更多個(gè)音頻通道的任意其它音頻信號(hào)。
[0027]多通道補(bǔ)償音頻系統(tǒng)可包括一個(gè)或更多個(gè)處理器(諸如數(shù)字信號(hào)處理器)和存儲(chǔ)器。多通道補(bǔ)償音頻系統(tǒng)的操作可以是基于被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的指令、軟件或代碼進(jìn)行的，這些指令、軟件或代碼通過(guò)處理器、電子硬件，以及由處理器控制的裝置和系統(tǒng)，或某種組合來(lái)執(zhí)行。存儲(chǔ)器可包括易失性的、非易失性的、閃存的、磁性的，或任意其它形式的非暫時(shí)性存儲(chǔ)器，其能夠存儲(chǔ)可執(zhí)行指令、該音頻系統(tǒng)的信息/參數(shù)、使用者指定的配置信息，以及諸如音頻內(nèi)容、音頻-可視內(nèi)容，或能夠被存儲(chǔ)和訪問(wèn)的任意其它信息的數(shù)據(jù)。該多通道補(bǔ)償音頻系統(tǒng)還可包括用戶接口，其能夠接收用戶輸入和向該系統(tǒng)的使用者提供信息。此夕卜，該多通道補(bǔ)償音頻系統(tǒng)可包括放大器、音頻源，和對(duì)于外部裝置的有線或無(wú)線接口，以及諸如導(dǎo)航、長(zhǎng)途通信、衛(wèi)星通信、桌面運(yùn)算的功能，以及任意其它功能或能力。
[0028]多通道補(bǔ)償音頻系統(tǒng)可包括未經(jīng)補(bǔ)償?shù)靥峁┙o第一揚(yáng)聲器115的第一音頻信號(hào)IlOo第二音頻信號(hào)120可未經(jīng)補(bǔ)償?shù)靥峁┙o第二揚(yáng)聲器125。該第一和第二音頻信號(hào)110和120可代表在該多通道音頻系統(tǒng)的輸入音頻信號(hào)內(nèi)的不同音頻通道(諸如立體聲、5.1、6.1，或者7.1音頻通道)上存在的音頻內(nèi)容。從每一個(gè)揚(yáng)聲器115和125發(fā)出的聲音可以復(fù)合的方式傳播到收聽(tīng)環(huán)境127中，并且，可包括在收聽(tīng)環(huán)境127內(nèi)的反射表面之間的多個(gè)相互作用、來(lái)自揚(yáng)聲器115的直接的聲音140和經(jīng)反射的聲音145，以及來(lái)自第二揚(yáng)聲器125的直接的聲音150和經(jīng)反射的聲音155。
[0029]為了簡(jiǎn)潔起見(jiàn)，僅說(shuō)明了在收聽(tīng)環(huán)境127中非常基本的從揚(yáng)聲器115發(fā)出的聲音的相互作用。在這種簡(jiǎn)化的表達(dá)中，位于收聽(tīng)環(huán)境127內(nèi)的收聽(tīng)位置135的收聽(tīng)者接收來(lái)自揚(yáng)聲器115的直接的聲音140，和來(lái)自揚(yáng)聲器115的被反射表面130反射的聲音145。照這樣，向在收聽(tīng)環(huán)境127中的收聽(tīng)位置135的收聽(tīng)者呈現(xiàn)了直接的聲音140和聲音145的經(jīng)延遲的版本兩個(gè)聲音，這可能導(dǎo)致建設(shè)性干涉和破壞性干涉，在目標(biāo)頻率響應(yīng)中可能產(chǎn)生偏離，諸如梳狀濾波效應(yīng)。在其它示例中，可存在更多的揚(yáng)聲器、更多的收聽(tīng)位置，以及更多的反射表面。
[0030]在圖2中示出了代表目標(biāo)頻率響應(yīng)中的偏離的示范性梳狀濾波響應(yīng)。正如所示出的，該梳狀濾波器的頻率響應(yīng)200包括一系列規(guī)則間隔開(kāi)的峰205和谷210，展現(xiàn)出梳狀外形。在該收聽(tīng)位置135的使用者接收與揚(yáng)聲器115發(fā)