專利名稱：用低頻放大器件進行電聲換能的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及利用低頻放大器件進行電聲換能(transducing)，更具體地涉及具有低頻器件的定向陣列的使用，并且還具體涉及應用到多媒體娛樂設備的具有低頻器件的定向陣列的使用。
本發(fā)明的一個重要方面是提供一種改進的方法，用于利用具有低頻放大器件的定向陣列，并用于將定向陣列集成在諸如賭博機和視頻游戲的多媒體娛樂設備中。

發(fā)明內容
根據本發(fā)明，一種用于處理音頻信號的方法包括步驟接收第一聲道音頻信號；將所述第一音頻聲道信號分離成第一聲道第一頻譜部分和第一聲道第二頻譜部分。所述方法還包括根據第一處理的所述第一聲道信號第一頻譜部分的處理，以便提供第一聲道第一處理的信號，所述第一處理由第一非整數非零轉換函數來表示；根據第二處理的所述第一聲道第一頻譜部分，以便提供第一聲道第二處理的信號，所述第二處理由不同于所述第一轉換函數的第二轉換函數來表示；將所述第一聲道第一處理的信號與所述第一聲道第二頻譜部分進行組合，以便提供第一聲道第一組合的信號。所述方法還包括通過第一電聲換能器來換能所述第一組合的信號；將所述第一聲道第二處理的信號與所述第一聲道第二頻譜部分進行組合，以便提供第一聲道第二組合的信號；以及通過第二電聲換能器來轉換所述第二組合的信號。
在本發(fā)明的另一方面，用于處理多聲道音頻信號的方法包括將第一音頻聲道信號流分離成第一聲道第一頻譜部分和第一聲道第二頻譜部分；將第二音頻聲道信號流分離成第二聲道第一頻譜部分和第二聲道第二頻譜部分；根據第一處理來處理所述第一聲道信號第一頻譜部分，以便提供第一處理的信號，所述第一處理由第一非整數非零轉換函數來表示；根據第二處理來處理所述第一音頻聲道信號第一頻譜部分，以便提供第二處理的信號，所述第二處理由不同于所述第一轉換函數的第二轉換函數來表示；根據第三處理來處理所述第二聲道第一頻譜部分，以便提供第三處理的信號，所述第三處理由第三非整數非零轉換函數來表示；通過第四處理來處理所述第二聲道信號第一頻譜部分，以便提供第四處理的信號，所述第四處理由不同于第三轉換函數的第四轉換函數來表示。所述方法還包括將所述第一聲道第二頻譜部分與所述第二聲道第二頻譜部分進行組合，以便提供組合的第一聲道第二頻譜部分；通過第一電聲換能器，換能所述第一聲道組合的第二頻譜部分以及所述第一聲道第一處理的信號、所述第一聲道第二處理的信號、所述第一聲道第三處理的信號和所述第一聲道第四處理的信號中的一個。
在本發(fā)明的另一個方面，一種電聲設備包括第一定向陣列。所述第一定向陣列包括第一電聲換能器和第二電聲換能器。所述第一和第二電聲換能器的每個包括第一輻射面和第二輻射面。所述裝置還包括具有外部和內部的低頻放大結構，其中構造和安排所述電聲設備，從而所述第一電聲換能器第一輻射面和所述第二電聲換能器第一輻射面面對周圍環(huán)境，并且從而所述第一電聲換能器第二輻射面和所述第二電聲換能器第二輻射面面對內部的所述低頻放大結構。
在本發(fā)明的另一方面，一種用于操作多聲道音響系統(tǒng)的方法，所述多聲道音響系統(tǒng)包括第一和第二電聲換能器以及聲波導，所述方法包括步驟在所述波導中的分離的點上定位所述第一換能器和所述第二換能器，從而所述第一換能器的第一輻射面和所述第二換能器的第一輻射面將聲波輻射到聲波導；將第一聲道信號分離成第一聲道高頻音頻信號和第一聲道低頻音頻信號；將第二聲道信號分離成第二聲道高頻音頻信號和第二聲道低頻音頻信號；以及將所述第一聲道低頻音頻信號與所述第二聲道低頻音頻信號進行組合，以便形成公共低頻音頻信號。所述方法還包括步驟將所述公共低頻音頻信號發(fā)送到所述第一換能器和所述第二換能器；將所述第一聲道高頻音頻信號發(fā)送到所述第一換能器；將所述第二聲道高頻音頻信號發(fā)送到所述第二換能器；通過所述第一換能器，將對應于所述第一聲道高頻信號和所述公共低頻音頻信號的聲波輻射到所述波導；通過所述第二換能器，將對應于所述第二聲道高頻信號和所述公共低頻音頻信號的聲波輻射到所述波導。
在本發(fā)明的另一方面，一種用于操作多媒體娛樂設備的方法，所述多媒體娛樂設備具有包括第一和第二揚聲器陣列以及第一和第二音頻聲道的音響系統(tǒng)，所述第一和第二音頻聲道的每一個具有高頻部分和低頻部分，所述多媒體娛樂設備包括相連的收聽空間，所述方法包括步驟通過所述第一揚聲器陣列，向所述收聽空間定向輻射對應于所述第一音頻聲道高頻部分的聲波；通過所述第二揚聲器陣列，向所述收聽空間定向輻射對應于所述第二音頻聲道高頻部分的聲波；通過所述第一揚聲器陣列和所述第二揚聲器陣列，非定向的輻射所述第一聲道低頻部分和所述第二聲道低頻部分。
在本發(fā)明的另一方面，一種娛樂區(qū)包括包含有音響系統(tǒng)的第一多媒體娛樂設備。所述音響系統(tǒng)包括第一音頻聲道和第二音頻聲道。第一音頻聲道和第二音頻聲道的每個包括高頻部分和低頻部分，第一多媒體娛樂設備包括第一揚聲器陣列和第二揚聲器陣列。娛樂區(qū)包括與所述第一多媒體娛樂設備相連的收聽空間。所述區(qū)域還包括音響系統(tǒng)的第二多媒體娛樂設備。音響系統(tǒng)包括第一音頻聲道和第二音頻聲道。第一音頻聲道和第二音頻聲道的每個包括高頻部分和低頻部分。第二多媒體娛樂設備包括第一揚聲器陣列和第二揚聲器陣列。娛樂區(qū)包括與所述第二多媒體娛樂設備相連的收聽空間；第一多媒體娛樂設備和所述第二多媒體練習設備在公共的視聽區(qū)中。第一多媒體娛樂設備被構造和安排用來定向輻射對應于所述第一設備第一聲道高頻部分的聲波，和定向輻射對應于所述第一設備第二聲道高頻部分的聲波，從而所述對應于所述第一設備第一聲道高頻部分的聲波和所述對應于所述第一設備第二聲道高頻部分的聲波，在與所述第一設備相連的所述收聽空間中比在與所述第二設備相連的所述收聽空間中更明顯地聽得見。第二多媒體娛樂設備被構造和安排用來定向輻射對應于所述第二設備第一聲道高頻部分的聲波，和定向輻射對應于所述第二設備第二聲道高頻部分的聲波，從而所述對應于所述第二設備第一聲道高頻部分的聲波和所述對應于所述第二設備第二聲道高頻部分的聲波，在與所述第二設備相連的所述收聽空間中比在與所述第一設備相連的所述收聽空間中更明顯地聽得見。
在本發(fā)明的另一方面，一種用于輻射對應于第一音頻信號和第二音頻信號的聲波的音響系統(tǒng)，所述音響系統(tǒng)包括用于指示定向輻射模式選擇的指示器。指示器具有至少兩種狀態(tài)。所述音響系統(tǒng)包括檢測器，用于檢測所述指示器；和定向陣列，用于以多個定向輻射模式來輻射聲波。定向陣列被構造和安排用來根據第一定向輻射模式在第一指示器狀態(tài)的檢測上輻射聲能，和根據所述第二定向輻射模式在第二指示器狀態(tài)的檢測上輻射聲能。
一種用于輻射對應于第一音頻信號和第二音頻信號的聲波的音響系統(tǒng)包括用于指示定向輻射模式選擇的指示器。所述指示器具有至少兩種狀態(tài)。所述音響系統(tǒng)包括檢測器，用于檢測所述指示器；和定向陣列，用于以多個定向輻射模式來輻射聲波。所述定向陣列被構造和安排用來根據第一定向輻射模式在第一指示器狀態(tài)的檢測上輻射聲能，和根據所述第二定向輻射模式在第二指示器狀態(tài)的檢測上輻射聲能。
在本發(fā)明的另一方面，一種用于動態(tài)平衡音頻信號的方法，包括步驟提供音頻信號；第一衰減所述音頻信號一個可變因子G，以便提供第一衰減的信號，其中0＜G＜1；第二衰減所述音頻信號一個可變因子1-G，以便提供第二衰減的信號。該方法還包括平衡所述第一衰減的信號，以便提供被平衡的第一衰減的信號；以及將所述被平衡的第一衰減的信號與所述第二衰減的信號組合，以便提供輸出信號。
在本發(fā)明的另一方面，一種用于限幅和后-限幅處理音頻信號的方法，包括步驟限幅音頻信號，以便提供被限幅的音頻信號；通過第一濾波器對所述音頻信號濾波，以便提供被濾波的未限幅的音頻信號；通過第二濾波器對所述音頻信號濾波，以便提供被濾波限幅的音頻信號。該方法還包括將所述濾波限幅的音頻信號與所述限幅的音頻信號進行差分組合，以便提供差分組合的音頻信號；以及將所述濾波的未限幅音頻信號與所述差分組合的音頻信號進行組合，以便提供輸出信號。
在本發(fā)明的另一方面，一種用于控制聲音輻射模式的定向性的方法，包括步驟將音頻信號提供給第一衰減器、延時、以及第一加法器。該方法還包括通過所述第一衰減器，第一衰減所述音頻信號一個可變因子G，以便提供第一變化衰減的音頻信號，其中0＜G＜1；第二衰減所述音頻信號一個可變因子(1-G)，以便提供第二變化衰減的音頻信號；延時所述第一音頻信號，以便提供一個延遲的音頻信號；第三衰減所述延遲的音頻信號一個可變因子H，以便提供第一變化衰減的延遲音頻信號；第四衰減一個可變因子(1-H)，以便提供第二變化衰減的延遲音頻信號。該方法還包括將所述第一變化衰減的音頻信號與所述第二變化衰減的延遲音頻信號進行組合，以便提供第一可換能的音頻信號；以及將所述第二變化衰減的音頻信號與所述第一變化衰減的延遲音頻信號進行組合，以便提供第二可換能的音頻信號。
在本發(fā)明的另一方面，一種賭博設備包括相連的收聽空間和音響系統(tǒng)。所述音響系統(tǒng)包括具有多個換能器的定向揚聲器陣列。由所述多個換能器的第一個輻射的聲波在第一方向構造性地組合并且在第二方向破壞性地組合。所述第一方向指向所述收聽空間。
當結合附圖進行閱讀時，根據下面詳細的描述，本發(fā)明的其它特征、方面以及優(yōu)點將變得明顯。


圖1A示出了體現本發(fā)明的音頻信號處理系統(tǒng)的方框圖；圖1B示出了圖1A的音頻信號處理系統(tǒng)的一個替換實現的方框圖；圖2示出了圖1A的音頻信號處理系統(tǒng)的另一個替換實現的方框圖；圖3A示出了一個實現圖2的音頻信號處理系統(tǒng)的簡圖；圖3B示出了另一個實現圖2的音頻信號處理系統(tǒng)的簡圖；圖3C示出了在定向陣列中使用的電聲換能器排列的簡圖；圖4示出了聯(lián)網的多個音頻信號處理系統(tǒng)的簡圖；圖5示出了圖3A的音頻信號處理系統(tǒng)的一個替換實現的簡圖；圖6示出了另一個體現本發(fā)明的音頻信號處理系統(tǒng)的方框圖；圖7示出了圖6的實施例的一個實現的簡圖；圖8A示出了另一個體現本發(fā)明的音頻信號處理系統(tǒng)的方框圖；圖8B示出了用于處理中心聲道信號的一個替換電路的方框圖；圖8C示出了圖8A的實施例的一個替換實現的方框圖；圖9示出了實現圖8A和8C的音頻信號處理系統(tǒng)的簡圖；圖10A和10B共同示出了體現本發(fā)明的另一個音頻信號處理系統(tǒng)的方框圖；圖11示出了實現圖10A和10B的音頻信號處理系統(tǒng)的簡圖；圖12示出了包括先前特征的一些元件的替換結構并且顯示本發(fā)明的一些附加特征的音頻處理系統(tǒng)的方框圖；圖13A-13C是更詳細的示出了圖12的一些元件的方框圖；圖14是另一個更詳細的示出了圖12的元件的方框圖；圖15A和15B示出了圖12的元件的另一個方框圖；
圖15C示出了說明圖15A和15B的電路操作的頻率響應曲線；圖16示出了圖12的元件的另一個方框圖；圖17A和17B示出了體現本發(fā)明的另一個音頻信號處理系統(tǒng)的圖；圖18示出了圖17A和17B的音頻信號處理系統(tǒng)的另一個實現的圖；圖19示出了圖18的音頻信號處理系統(tǒng)的替換實現。
具體實施例方式
現在參考附圖，尤其是圖1A，示出了根據本發(fā)明的音頻信號處理系統(tǒng)1。輸入端10、12接收對應于立體聲或多聲道音響系統(tǒng)的兩個聲道A和B的音頻信號。輸入端10和12連接到濾波和組合電路14，該濾波和組合電路在音頻信號線16、18和20上輸出被修改的音頻信號。音頻信號線16連接到音頻信號處理電路22的處理塊23-26。信號處理塊23連接到加法器27A，該加法器連接到電聲換能器27B。信號處理塊24連接到加法器28A，該加法器連接到電聲換能器28B。信號處理塊25連接到加法器29A，該加法器連接到電聲換能器29B。信號處理塊26連接到加法器30A，該加法器連接到電聲換能器30B。音頻信號線18連接到音頻信號處理電路22的處理塊31-34。信號處理塊31連接到加法器27A。信號處理塊32連接到加法器28A。信號處理塊33連接到加法器29A。信號處理塊34連接到加法器30A。音頻信號線20連接到音頻信號處理電路22的處理塊35。處理塊35連接到加法器27A-30A。
組合和濾波電路14可以包括連接到輸入端10的高通濾波器36以及連接到輸入端12的高通濾波器40。組合和濾波電路14也可以包括加法器38，該加法器通過移相器37A或37B可選地分別連接到輸入端10和輸入端12。加法器38連接到低通濾波器41，該低通濾波器輸出到信號線20。在同時待審的美國專利申請第09/735123號中描述了移相器37A和37B的特性和功能。移相器37A和37B具有相似或不同的參數，只要它們在低通濾波器41的通頻帶中的頻率范圍上具有在同時待審的美國專利申請第09/735123號中描述的總效果。圖1A的系統(tǒng)也可以包括諸如DAC和放大器的常規(guī)元件，在該視圖中未示出。
在操作中，組合和濾波電路14在信號線16上輸出一個高頻A聲道信號[Ahf]，在信號線18上輸出一個高頻B聲道信號[Bhf]，以及在第三信號線20上輸出一個組合低頻信號[(A+B)lf]。在處理塊23-26中，以轉換函數H1(s)-H4(s)(其中s是拉普拉斯頻率變量jω并且ω＝2πf，從而H(s)是轉換函數的頻率域表示)表示的方式分別處理信號線16上的音頻信號，并且將其輸出到加法器27A-30A，然后分別輸出到電聲換能器27B-30B。在處理塊31-34中，以轉換函數H5(s)-H8(s)表示的方式來處理信號線18上的信號，并且將其輸出到加法器27A-30A，然后分別輸出到電聲換能器27B-30B。在處理塊35中，以轉換函數H9(s)表示的方式來處理信號線20上的信號，并且將其輸出到加法器27A-30A，然后分別輸出到電聲換能器27B-30B。圖1A的系統(tǒng)的處理結果是，換能器27B-30B的每一個可以接收根據不同轉換函數處理的信號Ahf和Bhf，以及換能器27B-30B的每一個接收組合的(A+B)lf信號。
圖1A的系統(tǒng)的處理結果是，換能器27B接收信號H1(s)Ahf+H5(s)Bhf++H9(s)(A+B)lf；換能器28B接收信號H2(s)Ahf+H6(s)Bhf+H9(s)(A+B)lf；換能器29B接收信號H3(s)Ahf+H7(s)Bhf+H9(s)(A+B)lf；以及換能器30B接收信號H4(s)Ahf+H8(s)Bhf+H9(s)(A+B)lf。如果移相器37A或37B或者兩者都出現，則在由幾個換能器接收的信號中可以包含相移。
轉換函數H1(s)-H9(s)可以表示一個或多個衰減/放大；時間延遲；移相；平衡，HRTF處理(將在下面的圖17A和17B的討論中解釋)或其它線性或非線性信號處理函數。轉換函數H1(s)-H9(s)也可以表示無變化(或數學表示為一單一值)，或可以不存在(或數學表示為零)；下面將描述這兩種條件的示例。另外，除了可以在處理塊23-26和31-35中實現的均衡之外，換能器27B-30B的每一個可以被單獨均衡。通過與單個換能器相關的處理器，可以最方便地執(zhí)行單個換能器平衡。
圖1A的系統(tǒng)所示為邏輯方塊圖。在圖1A和其它下面的邏輯方塊圖中，可以有或沒有對應于圖1A的每個元件的物理元件。例如，輸入端10和12可以被實現為用于接收數字編碼的信號流的單個物理輸入端。諸如高通濾波器36和40的元件，或處理塊23-26和31-35，或其它元件可通過數字信號處理器(DSP)操作數字編碼的數據來實現。另外，其它的電路布置可以產生與圖1A的布置基本上相同的結果。例如，聲道A和B在組合之前可被諸如濾波器41的低通濾波器濾波。高通濾波器36和40可被實現為具有未濾波信號的差分和的低通濾波器，如下面圖14所示。單個元件可以表示不止一個塊，或可以合并塊；例如示例高通濾波器36和40可被合并到塊23-26和31-34的轉換功能，并且低通濾波器41可被合并到塊35的轉換功能。
這里所使用的“連接”意的思是“通信連接”，即，兩個連接的組件被配置用來通信音頻信號。所連接的組件可以通過電導線或光傳輸纖維而物理連接，或可通過諸如紅外或射頻(RF)的無線技術或其它信號通信技術而通信地連接。如果元件被實現為對數字編碼的信號進行操作的DSP，則“連接”是指DSP能夠以由元件所指的方式和在公開的相關部分中所描述的方式對數字編碼的音頻信號進行操作。類似地，這里所使用的“信號線”是指任何可傳輸的路徑，包括電導線、光傳輸纖維、無線通信路徑、或其他類型的信號傳輸路徑，用于傳輸模擬或數字編碼的音頻信號。
這里所使用的“定向的”是在具有相對于輻射面的大小相對長的相應波長的頻率，以最大輻射方向輻射的聲音幅度最少大于以最小輻射方向輻射的聲音幅度3dB。“以方向X定向(或更多定向)”是指輻射水平在方向X比在一些其它方向更容易聽見，即使方向X不是最大輻射方向。定向性聲音器件典型地包括改變換能器的輻射模式的元件，從而來自換能器的輻射在空間的一些位置比在其它位置更容易聽得到。定向器件的兩種類型是波導器件和干擾器件。波導器件包括障礙物，它使聲波在一些方向上比其它方向輻射更大的幅度。波導器件對于具有與波導器件的尺寸相當的波長或者更小的波長的輻射尤其有效。波導器件的例子是喇叭形輻射體和聲透鏡。另外，聲驅動器在具有與它們的直徑相當或更短的波長的頻率上變成定向的。這里使用的“非定向性”是指在具有相對于輻射面的大小相對長的相應波長的頻率，以最大輻射方向輻射的聲音幅度大于以最小輻射方向輻射的聲音幅度不到3dB。這里使用的“收聽空間(listening space)”是指單個收聽者典型占有的空間部分。收聽空間的例子包括電影院中的座位、安樂椅、躺椅、或在家庭娛樂室中的沙發(fā)位置、在交通工具乘客車廂中的座位位置、單個收聽者賭博設備、或由一個人玩的視頻游戲等。有時候，在一個收聽空間可以有多個人，例如當兩個人在玩相同的視頻游戲。這里使用的“收聽區(qū)”是指聲音上鄰接的收聽空間的集合，即未被聲音障礙物隔離。
干擾器件至少具有兩種輻射元件，可以是兩種聲驅動器，或兩種單個聲驅動器的輻射面。這兩種輻射元件輻射聲波，該聲波在波長大于輻射元件的直徑的頻率范圍內干擾。該聲波在一些方向上的破壞性的干擾大于在其它方向上的破壞性的干擾。換句話說，破壞性干擾的數量是相對于驅動器之間的中點的角度的函數。這里所使用的術語“低頻”是指上至大約200Hz的頻率(其具有5.7英尺或1.7米的對應波長)或上至大約400Hz的頻率(其具有2.8英尺或86厘米的對應波長)。這里所使用的“高頻”是指具有在低頻范圍之上的波長的頻率。對于具有大約4英寸的圓錐直徑的圓錐形電聲換能器，典型的高頻率范圍是在大約200Hz之上。這里所使用的“甚高頻”是高頻的一個子集，是指在聲譜中的頻率，該頻率具有小于用來輻射它們的換能器的直徑的對應的波長(對于具有約4英寸的圓錐形直徑的電聲換能器，在大約3.5KHz以上)。
根據圖1A的音頻信號處理系統(tǒng)是有利的，因為多個換能器可以使用信號處理技術，來定向地輻射對應于高頻音頻信號的聲波，以便產生破壞性干擾。在美國專利5809153和美國專利5870484中更全面地描述了破壞性干擾。同時，多個換能器可以協(xié)調地輻射對應于低頻音頻信號的聲波，該低頻音頻信號在聲波構造性地組合的頻率的范圍內，從而提供了更多的低頻范圍內的聲能。
參考圖1B，示出了圖1A的實施例的替換實現。在圖1B中，在處理塊35和一個或多個換能器之間的信號路徑上設置了延時。例如，處理塊35可以通過延時61連接到加法器29A和30A?；蛘?，處理塊35可以通過延時62連接到加法器29A和通過延時63連接到加法器30A?？梢栽谔幚韷K35與換能器27B和28B之間插入類似于延遲61、62和63的延時。在圖1A的處理塊23-26和31-34中可以插入更多的延時。延時可被實現為全通濾波器、互補全通濾波器、非最小化的相位濾波器、或延遲。延時可被用來產生提供到換能器的信號之間的相對時間差。
現在參考圖2，示出了圖1A的音頻信號處理系統(tǒng)的實現。在圖2的實施例中，輸入端10和12表示常規(guī)多聲道系統(tǒng)的左(L)輸入端和右(R)輸入端。處理塊23和34中的傳輸函數H1(s)和H8(s)分別表示無變化(具有單一值)；處理塊25、26、31和32中的傳輸函數H3(s)、H4(s)、H5(s)和H6(s)具有零值并且未示出。包括傳輸函數H9(s)的處理塊35影響平均發(fā)送到四個換能器的lf信號。處理塊24和33中的傳輸函數H2(s)和H7(s)分別表示反相(用負號指示)和時移(分別為Δt2和Δt7)。圖2實施例的信號處理的結果是，換能器27B輻射對應于信號組合Lhf+(L+R)lf的聲波；換能器28B輻射對應于信號組合-LhfΔt2+(L+R)lf的聲波；換能器29B輻射對應于信號組合-RhfΔt7+(L+R)lf的聲波；以及換能器30B輻射對應于信號組合Rhf+(L+R)lf的聲波。
參考圖3A，示出了圖2的實施例的實現圖，該實施例解釋說明了本發(fā)明的一個用途。換能器27B和28B可以是安裝的常規(guī)的四英寸直徑圓錐形聲驅動器，以致每個換能器的一個輻射面將聲能直接或通過聲容器(acousticvolumn)80或一些其它聲學元件輻射到波導39A。每個換能器的另一個輻射面將聲能直接輻射到外部環(huán)境。設置包括延時Δt2以及換能器27B和28B的位置和方向的轉換函數H1(S)和H2(S)的特性，從而換能器27B和28B的前面充當對應于輻射模式(例如心形曲線40)中的左聲道的高頻頻譜分量的定向陣列輻射聲波，在所述輻射模式中，通常在指向與音頻信號處理系統(tǒng)1相關的收聽位置中的收聽者46的方向44比一些其它方向輻射更多的聲能。換能器29B和30B可以是安裝的常規(guī)的四英寸直徑圓錐形聲驅動器，以致每個換能器的一個輻射面將聲能直接或通過聲容器82或一些其它聲學元件輻射到波導39A。每個換能器的另一個輻射面將聲能直接輻射到外部環(huán)境。設置包括延時Δt7以及換能器29B和30B的位置和方向的轉換函數H7(S)和H8(S)的特性，從而換能器29B和30B的前面充當對應于輻射模式(例如心形曲線42)中的左聲道的高頻頻譜分量的定向陣列輻射聲波，在所述輻射模式中，通常在指向與音頻信號處理系統(tǒng)1相關的收聽位置中的收聽者46的方向48上比一些其它方向輻射更多的聲能。在美國專利5809153和5870484中更詳細地討論了定向陣列。由圓錐形的背表面輻射到波導的聲波，特別是低頻聲波，放大由圓錐形的前表面輻射的低頻聲波。在圖2的實施例的這種實現中，換能器29B和30B被聲學上連接到波導39A，靠近于波導的封閉端，換能器27B和28B被聲學上連接到波導39A，近似在波段兩端之間的中間。用以這種方式定位的換能器，波導39A和換能器以同時待審的申請S/N 09/753167中描述的方式操作。聲容器80和82充當聲低通濾波器，如在同時待審的申請S/N09/886868中所述的。容器80和82的低通濾波效果在本發(fā)明中尤其有利，因為波導39A的放大效果在低頻比在高頻更重要。包含波導和換能器的組合也可以包括其它元件來減小高頻諧振；這樣的元件可以包括，例如策略性放置的泡沫部分。封閉的基本上恒定的橫截面積波導可由一些其它形式的波導來代替，例如在美國專利申請09/146662中描述的開口的波導或錐形或梯狀的波導?？梢苑嵌ㄏ虻剌椛涞皖l聲能。
在圖3A的實現的一個變體中，設置轉換函數H1(S)-H8(S)的特性，以便換能器27B和28B以及換能器29B和30B非定向地輻射高頻率聲能。通過設置轉換函數H1(S)和H2(S)可以實現非定向的輻射模式，從而音頻信號同時到達換能器27B和28B以及換能器29B和30B，并且同相。在圖3A的另一個實現中，轉換函數H1(S)-H8(S)的特性可以變化，從而換能器27B和28B以及換能器29B和30B可以具有一種在其中輻射模式被定向的操作模式以及在其中輻射模式未被定向的第二操作模式，或因此換能器29B和30B可以具有一種在其中輻射模式在一個方向上定向的操作模式和在其中輻射模式在第二方向上定向的第二操作模式。另外，可以公式化轉換函數H1(S)-H8(S)，從而通過使轉換函數H1(S)-H8(S)遞增或連續(xù)變化，而在兩種模式之間遞增或連續(xù)變化定向性。
圖3B示出了圖2的實施例的另一個實現。在圖3B的實現中，換能器28B被聲學上連接到波導39A，接近于波導的第一端，換能器27B被聲學上連接到波導39A，從波導的第一端到第二端的近似四分之一的距離，換能器30B連接到波導39A，從第一端到第二端的近似一半的距離，以及換能器29B連接到波導39A，從第一端到第二端的近似四分之三的距離。通過變化波導的幾何形狀以及換能器的安裝點，可以實現定向陣列行為和波導行為的組合。換能器可以通過諸如容器84-87的容器連接到波導。
可以對復雜的波導/換能器結構進行實際的考慮，例如較難實現圖3B的結構。在這種情形下，可以有利地利用圖1B的延時61-63來改變一個或多個換能器的波導中的有效位置。
顯示輻射模式的圖形是概略的，并且所示出的換能器排列不必是用于產生所示出的輻射定向性模式的換能器排列。可以以許多種方式來控制定向性模式。一種方式是通過改變換能器的排列。在圖3C中示出了用于控制定向性模式的不同換能器排列的一些示例。可以改變換能器之間的距離，如排列232和234所示；可以通過聲容器或一些其它聲學元件將換能器聲連接到波導，如排列236所示；或者可以改變換能器對收聽空間的定位，可以改變換能器相互的定位或可以增加附加換能器，如排列238、240和242的一個或多個所示；以及可以利用換能器的不同排列或圖3C所示的排列組合來設計許多其它的排列。也可以通過信號處理方法來改變定向模式，所述信號處理方法例如改變信號之間的相位或改變信號到達換能器的時間，改變發(fā)送到兩個換能器的信號幅度，改變兩個信號的相對極性，其它單獨或組和的信號處理方法。在美國專利5809153和5870484中更全面地討論了控制輻射定向性模式。
在甚高頻中，換能器趨向于在換能器表面的軸方向上，即在圓錐運動方向變成定向的。對于諸如排列238、240和242的排列，該排列具有一個具有通常指向與音響系統(tǒng)相關的收聽空間的定向的軸246的換能器244，附加電路和信號處理可以將信號軋去(roll off)至換能器248，所述換能器不指向收聽空間定向，因此，在甚高頻，聲波僅被具有一個通常指向收聽空間的軸246的換能器244所輻射，提供在甚高頻的定向輻射?；蛘?，可以將具有小輻射面的附加換能器添加到非常接近于用于在低電平輻射甚高頻聲能的收聽空間，從而在與音響系統(tǒng)相關的收聽空間比在與相鄰收聽空間相關的收聽空間收聽到明顯多的甚高頻聲波。
參考圖4，示出了多個根據圖3A的實施例的音頻信號處理系統(tǒng)，說明了本發(fā)明的預期使用，并且公開了本發(fā)明的另一個特征。在圖4中，在聲學開放區(qū)中放置了九個音頻信號處理系統(tǒng)1A-1H，每個具有一個對應的收聽者46A-46H。每個音頻信號處理系統(tǒng)可以將其與視頻設備(未示出)相連接，該視頻設備與音頻信號處理系統(tǒng)以及用戶接口一起允許收聽者操作交互作用的多媒體娛樂設備。多媒體娛樂設備的一個示例是視頻游戲(家用或聯(lián)機用)。多媒體娛樂的第二類是賭博機(例如slot機、bingo設備、視頻彩票終端、撲克機、賭博室、或局域或廣域累積賭博的賭博機)，尤其是用于娛樂場環(huán)境的賭博機，該娛樂場包括聲學開放區(qū)中的許多賭博機。每個音響系統(tǒng)1A-1H還可以具有如圖3A的變體討論中所述的兩種操作模式。音響系統(tǒng)1A-1D以及1F-1H以下列模式進行操作，即換能器27A和28A以及換能器29A和30A定向輻射高頻聲能，從而與所述音響系統(tǒng)相關的收聽者比與其它音響系統(tǒng)相關的收聽者收聽到明顯得多的被每個音響系統(tǒng)所輻射的聲音。音響系統(tǒng)1E非定向地輻射高頻聲波，從而收聽者46E不比與其它系統(tǒng)相關的收聽者收聽到明顯得多的被系統(tǒng)1E所輻射的高頻聲波。在一些條件下，音頻信號處理系統(tǒng)1A-1H可以被配置用來以第一模式操作，并且在其它條件下以第二模式操作，或在一些事件發(fā)生的情況下，在模式間切換?？梢酝ㄟ^數字信號處理或手工或自動模擬或數字切換或通過修改信號處理參數來實現模式間的切換。有許多種修改信號處理參數的方法，例如手工控制，壓控濾波器或壓控放大器，或轉換函數因子更新或修改。音響系統(tǒng)1A-1H可以互相聯(lián)網并且與控制器2聯(lián)網，從而所述音響系統(tǒng)可被音響系統(tǒng)本地控制，或被控制器2遙控。音響系統(tǒng)1A-1E也可以聯(lián)網，從而音響系統(tǒng)源可以是遠程、本地、或者部分遠程和部分本地。在圖4中，音頻系統(tǒng)1E可以響應一個條件或一個事件的發(fā)生，以一種模式來工作，從而包括換能器27A和28A的陣列以及包括換能器29A和30A的陣列非定向性地輻射高頻聲能。例如，在視頻娛樂廳(arcade)實現中，音響系統(tǒng)可以在正常條件下以定向性模式工作，并且如果游戲者已經達到一定級別的成績，則在一段預定時間期間切換到非定向性模式。在游戲室實現中，音響系統(tǒng)在正常條件下可以以定向性模式操作，并且如果游戲者點擊“累積賭注”，則在一段預定時間期間切換到非定向性模式，從而給鄰近音響系統(tǒng)1E的所有收聽者提供刺激和鼓勵。
在賭博游戲場環(huán)境中，本發(fā)明的一個實施例是尤其有利的。人們期望在空間內放置盡可能多的機器，期望每臺機器制造充分的層次的聲音來維持刺激，并且期望在與設備相關的收聽空間比在與相鄰設備相關的收聽空間收聽更多的由每臺機器輻射的聲能。
在另一個實現中，定向性模式可以在定向和非定向之間連續(xù)或遞增變化，或在以一個方向定向性輻射與以另一個方向定向性輻射之間連續(xù)或遞增。在下圖16以及本公開的對應部分示出了一種用于提供連續(xù)定向或遞增變化的方法。
參考圖5，示出了替換實現圖3A的實施例圖。圖5中對應的參考標記指向圖3的相同標記的元件。在圖5的實現中，換能器27B、28B、29B和30B安裝在具有端口50的外殼39B中。換能器27B和28B是安裝的圓錐形聲驅動器，以致一個圓錐面將聲波輻射到有端口的外殼，一個圓錐面將聲波輻射到大氣。設置圖2的延時Δt2值、(圖2的)轉換函數H1(s)和H2(s)的特性、以及換能器27B和28B的位置和方位，從而換能器27B和28B的前表面充當一個方向性陣列，用于以一種輻射模式(例如心形40)輻射對應于左聲道的高頻頻譜分量的聲波，該輻射模式在通常定位指向與音頻信號處理系統(tǒng)1相關的收聽位置中的收聽者46的方向44是定位的。設置延時值Δt7、轉換函數H7(s)和H8(s)的特性、以及換能器29B和30B的位置和方位，從而換能器29B和30B的前表面充當一個方向性陣列，用于以一種輻射模式(例如心形42)輻射對應于右聲道的高頻頻譜分量的聲波，該輻射模式在通常定位指向與音頻信號處理系統(tǒng)1相關的收聽位置中的收聽者46的方向48是定位的。由圓錐的后表面輻射到具有端口的外殼的聲波，尤其是低頻聲波，放大由圓錐的前表面輻射的聲波。
現在參考圖6，示出了本發(fā)明的另一個實施例。在圖6的實施例中，輸入端表示環(huán)繞音響系統(tǒng)的左和左環(huán)繞輸入端。轉換函數H1(s)和H6(s)表示無變化(具有單一數值)；(圖1A的)處理塊25、26、33和34中的轉換函數H3(s)、H4(s)、H7(s)和H8(s)不存在(具有數學零值)并且未示出。處理塊35的轉換函數H9(s)同樣地影響發(fā)送到換能器的lf信號。轉換函數H2(s)和H5(s)表示反相(由負號表示)和時移(Δt2和Δt5)。圖2的實施例的信號處理結果是，換能器27B輻射對應于信號組合Lhf-LShfΔt5+(L+LS)lf的聲波，換能器28B輻射對應于信號組合LShf-LhfΔt2+(L+LS)lf的聲波。對于右和右環(huán)繞聲道，可以有相同的音頻信號處理系統(tǒng)。
現在參考圖7，示出了圖6的實施例的實現圖。在圖7的實施例中，換能器27B-L(“L”表示左/左環(huán)繞音頻信號處理系統(tǒng))和28B-L安裝在具有開口的外殼52L中。具有開口的外殼被配置用來放大由換能器27B-L和28B-L輻射的低頻聲波。設置換能器的間隔和Δt2的值，從而對應于Lhf信號的聲波如箭頭54所指示的向收聽者46定向的輻射。設置換能器的間隔和Δt5的值，從而對應于LShf信號的聲波以不指向收聽者的方向56定向性輻射，從而聲波在從房屋邊界和房屋中的物體反射之后到達收聽者處。類似地，換能器27B-R(“R”表示右/右環(huán)繞音頻信號處理系統(tǒng))和28B-R安裝在具有開口的外殼52R中。具有開口的外殼被配置用來放大由換能器27B-R和28B-R輻射的低頻聲波。設置換能器的間隔和Δt2的值，從而對應于Rhf信號的聲波如箭頭58所指示的向收聽者46定向性輻射。設置換能器的間隔和Δt5的值，從而對應于RShf信號的聲波以不指向收聽者的方向定向的輻射，從而聲波在從房屋邊界和房屋中的物體反射之后到達收聽者處。在圖6的另一個實現中，例如圖4的實現，設置信號處理、換能器間隔、以及Δt2和Δt5的值，從而對應于L和LS信號以及R和RS信號的聲波向收聽者46占有的收聽空間輻射。如果有一個中央聲道，則該中央聲道可以被單個位于中央的換能器、一個類似于圖7所示的器件所輻射，或者該中央聲道可以被下組合(downmix)，如圖8B所示。
參考圖8A，示出了本發(fā)明的另一個實施例。在圖8的實施例中，輸入端10和12可以代表常規(guī)立體音響系統(tǒng)的輸入端或常規(guī)多聲道音響系統(tǒng)的L和R輸入端。也可以包括一個中央聲道輸入端70，該輸入端可以是多聲道音響系統(tǒng)的中央聲道。在圖8A的實施例中，音頻信號的高頻和低頻頻譜分量未被分離，因此不需要其它實施例的組合和濾波電路以及加法器。輸入端10通過處理塊23連接到電聲換能器27B。輸入端12通過處理塊34連接到電聲換能器28B。輸入端70通過處理塊72連接到電聲換能器74。轉換函數H1(s)(被提供到處理塊23中的L信號)、H8(s)(被提供到處理塊34中的R信號)和H10(s)(被提供到處理塊72中的C信號)可以包括諸如單個聲道均衡、考慮房間效果的換能器的單個均衡、體積或平衡控制、和圖像擴頻的函數，或者其它類似的函數，或者可以代表無變化。對應于全范圍左聲道信號的聲波由換能器28B輻射，并且對應于全范圍中央音頻信號的聲波由換能器74輻射。在圖9中示出了該實施例的更多細節(jié)。
圖8B示出了用于處理中央聲道信號的替換處理電路。在圖8B的系統(tǒng)中，中央聲道可以在加法器76和78被下組合成左和右聲道。該下組合可以包括中央聲道信號的定標，并且可以根據常規(guī)技術來實現。
圖8C示出了圖8A的替換實施例。圖8C的實現包含了圖8A的元件，加上了附加電路來處理低頻信號，例如連接輸入端10和12的組合和濾波電路14。組合和濾波電路14包括圖1、2和6的加法器38、低通濾波器41、高通濾波器36和40以及信號線16、18和20。另外，圖8A的實現可以包括移相器，例如先前實施例的連接輸入端10、12和70與加法器38的移相器37A和38B(在該視圖中未示出)，和用于中央聲道信號的高通濾波器142。如果存在，可以設置由移相器提供的相對相位，從而來自輸入端10、12和70的信號以正常相位關系組合。加法器27A、28A和74A將音頻信號處理電路22的元件與換能器27B、28B和74B對于左、右和中央聲道分別連接。除了三個聲道信號的低音部分被組合和發(fā)送到每個換能器以外，圖8C的實施例與圖8A的實施例功能一樣。
現在參考圖9，示出了圖8A和8C的實施例的實現。在圖9的實施例中，換能器27B、28B和74位于波導39A中，從而每個換能器的圓錐體的一側面對外部環(huán)境，并且每個換能器的圓錐體的另一側聲學連接到波導。在該實施例中，換能器根據在圖3A和3B的討論中的上述原理，可以通過聲容器80、82和84聲學連接到波導。換能器可以在所示的近似波導兩端之間的距離的四分之一、一半和四分之三，或其它位置處連接到波導39A，所述位置是通過經驗或模擬來選擇的，這就緩解了不期望的波導的諧振效果。
參考圖10A和10B，示出了本發(fā)明的另一個實施例。輸入端110-113和115接收分別對應于環(huán)繞音響系統(tǒng)的左、左環(huán)繞、右、右環(huán)繞、和中央聲道的音頻信號。輸入端110-113和115連接到組合和濾波電路114，該組合和濾波電路在第一信號線116輸出高頻L信號(Lhf)，在第二信號線117輸出高頻LS信號(LShf)，在信號線118輸出高頻R信號(Rhf)，在信號線119輸出高頻RS信號(RShf)，在信號線121輸出高頻C信號(Chf)，和在信號線120輸出組合的低頻信號(C+L+LS+R+RS)lf。信號線116-121上的信號被處理電路122處理。以由處理塊123和124中的轉換函數H1(s)和H2(s)表示的方式處理信號線116上的信號，并且將該信號輸出到加法器127A和128A，并且然后分別輸出到電聲換能器127B-128B。以由處理塊125和126中的轉換函數H3(s)和H4(s)表示的方式處理信號線117上的信號，并且將該信號輸出到加法器127A和128A，并且然后分別輸出到電聲換能器127B和128B。以由處理塊131和132中的轉換函數H5(s)和H6(s)表示的方式處理信號線118上的信號，并且將該信號輸出到加法器129A和130A，并且然后分別輸出到電聲換能器129B和130B。以由處理塊133和134中的轉換函數H7(s)和H8(s)表示的方式處理信號線119上的信號，并且將該信號輸出到加法器129A和130A，并且然后分別輸出到電聲換能器129B和130B。以由處理塊135中的轉換函數H9(s)表示的方式處理信號線120上的信號，并且將該信號輸出到加法器127A-130A和173A，并且然后分別輸出到電聲換能器127B-130B和173B。以由處理塊172中的轉換函數H10(s)表示的方式處理信號線121上的信號，并且將該信號輸出到加法器173A，并且然后輸出到電聲換能器173B。圖10A和10B的系統(tǒng)的處理結果是，換能器127B和128B可以接收根據不同轉換函數處理的信號Lhf和LShf；換能器129B和130B可以接收根據不同轉換函數處理的信號Rhf和RShf聲；換能器173B可以接收處理的Chf聲道信號；以及換能器127B-130B和173B中的每一個可以接收根據相同轉換函數處理的組合的(C+L+LS+R+RS)lf信號。
與圖1 A的實施例相同，當Llf、LSlf、則f和RSlf的任意組合被組合用來提供產生合適的信號組合的相位關系時，可以使用諸如圖1A的元件37A和37B的可選移相器。如果音響系統(tǒng)沒有分離的中央聲道換能器173B，則中央聲道可被下組合，如圖8B所示。
在圖10A和10B中示出了用于實現組合和濾波電路114的一個拓撲結構。輸入端110連接到高通濾波器136和加法器138。輸入端111連接到高通濾波器137和加法器138。輸入端112連接到高通濾波器240和加法器138。輸入端113連接到高通濾波器143和加法器138。從任意一端到加法器138的連接可以通過一個諸如圖1A所示的移相器37A或37B的移相器。加法器138連接到低通濾波器141，該低通濾波器輸出到信號線120。另一種濾波器拓撲結構可以產生基本上相同的結果；例如，聲道在它們組合前可以被低通濾波，或者利用對未濾波的信號差分求和，可將高通濾波器實現為低通濾波器，如圖14所示。轉換函數H1(s)-H10(s)可以代表一個或多個衰減/放大；延時；相移；均衡，或其他聲學信號處理函數。轉換函數H1(s)-H9(s)也可以代表無變化(或數學表示為單個值)，或可以不存在(或數學表示為零值)；下面將描述這兩種情況的示例。圖10A和10B的系統(tǒng)也可以包括常規(guī)元件，例如DAC和放大器，在該視圖中未示出。另外，除了可在處理塊23-26和31-35中實現的任何均衡，每個電聲換能器27B-30B可被單獨均衡。在圖10A和10B中，其它拓撲結構可以提供相同的結果。例如，位于加法器138與信號線120之間的低通濾波器141可以被每個輸入端與加法器138之間的低通濾波器來代替。
在本發(fā)明的一個實施例中，轉換函數H1(s)、H4(s)、H6(s)和H7(s)代表無變化(數學表示為單一值)，轉換函數H2(s)、H3(s)、H5(s)和H8(s)代表反相(用負號表示)和延時(用Δtn表示，其中n分別是2、3、6和7)。
從電聲換能器的觀點來看，換能器127B接收組合的信號Lhf-LShfΔt3++(L+LS+R+RS+C)lf；換能器128B接收組合的信號LShf-LhfΔt2+(L+LS+R++RS+C)lf；換能器129B接收組合的信號RShf-RhfΔt5+(L+LS+R+RS+C)lf；換能器130B接收組合的信號Rhf-RShfΔt8+(L+LS+R+RS+C)lf；并且換能器173B接收組合的信號Chf+(C+L+LS+RS)lf。
參考圖11，示出了圖10A和10B的實施例的實現圖。設置延時值Δt2、轉換函數H1(S)和H2(S)的特性、以及換能器127B和128B的位置和方向，從而換能器127B和128B的前表面充當對應于一種輻射模式中的左聲道的高頻頻譜分量的定向陣列輻射聲波，所述輻射模式通常在指向與音頻信號處理系統(tǒng)1相關的收聽位置中的收聽者46的方向54上定向。設置延時值Δt3、轉換函數H3(S)和H4(S)的特性以及換能器127B和128B的位置和方向，從而換能器127B和128B的前表面充當對應于一種輻射模式中的左環(huán)繞聲道的高頻頻譜分量的定向陣列輻射聲波，所述輻射模式通常在不同于方向54的方向56上定向，在該示例中向外?；蛘?，設置延時值Δt3、轉換函數H3(S)和H4(S)的特性、以及換能器127B和128B的位置和方向，從而換能器27B和28B的前表面充當對應于一種輻射模式中的左環(huán)繞聲道的高頻頻譜分量的定向陣列輻射聲波，所述輻射模式在方向54上定向，在該示例中向內。設置延時值Δt6、轉換函數H5(S)和H6(S)的特性、以及換能器129B和130B的位置和方向，從而換能器129B和130B的前表面充當對應于一種輻射模式中的右聲道的高頻頻譜分量的定向陣列輻射聲波，所述輻射模式通常在指向在與音頻信號處理系統(tǒng)1相關的收聽位置中的收聽者46的方向58上定向。設置延時值Δt7、轉換函數H7(S)和H8(S)的特性、以及換能器129B和130B的位置和方向，從而換能器129B和130B的前表面充當對應于一種輻射模式中的右環(huán)繞聲道的高頻頻譜分量的定向陣列輻射聲波，所述輻射模式通常在不同于方向58的方向60上定向，在該示例中向外?；蛘?，設置延時值Δt7、轉換函數H7(S)和H8(S)的特性、以及換能器129B和130B的位置和方向，從而換能器129B和130B的前表面充當對應于一種輻射模式中的右環(huán)繞聲道的高頻頻譜分量的定向陣列輻射聲波，所述輻射模式在方向58上定向，在該示例中向內。
在美國專利5809153和5870484中更詳細地討論了定向陣列。由圓錐形的背表面輻射到波導的聲波，特別是低頻聲波，放大由圓錐形的前表面輻射的低頻聲波。在圖11實施例的這種實現中，換能器129B和130B位于靠近波導的封閉端，換能器127B和128B位于近似在波導兩端之間的中間。使用以這種方式定位的換能器，波導139A和換能器以同時待審的美國專利申請S/N 09/753167中描述的方式操作。包含波導和換能器的部件也可以包括用來減小高頻諧振的元件；那些元件可以包括，例如策略性放置的泡沫部分。
除了圖11所示的定向性方向，可以使用同時待審的美國專利申請S/N09/886868的顯示模式信號處理方法，來產生L、LS、R和RS聲道的定向性模式的不同的組合。
現在參考圖12，示出了包括組合和濾波電路114以及音頻處理電路122的替換結構、并且包括本發(fā)明的附加特征的音響系統(tǒng)。輸入端10連接到信號調節(jié)器89，該信號調節(jié)器通過信號線210連接到組合和濾波電路14。輸入端12連接到信號調節(jié)器90，該信號調節(jié)器通過信號線212連接到組合和濾波電路14。組合和濾波電路14連接到音頻信號處理電路22的定向性控制電路91。定向性控制電路91連接到信號加法器27A和28A，每個加法器依次連接到對應的電聲換能器27B和28B。組合和濾波電路14也連接到音頻信號處理電路22的定向性控制電路92。定向性控制電路92連接到信號加法器29A和30A，每個加法器依次連接到相應的電聲換能器29B和30B。組合和濾波電路14也連接到音頻信號處理電路22的處理塊35，該處理塊依次連接到信號加法器27A-30A，所述加法器的每一個依次連接到電聲換能器27B-30B。
在圖13-16的討論中，可以得到有關圖12的元件及其操作的更詳細的描述。
現在參考圖13A-13C，更詳細地示出了信號調節(jié)器89。信號調節(jié)器89包括信號壓縮器160和電平相關動態(tài)均衡器162。壓縮器160包括多路復用器164，其連接到輸入端10并且差分連接到加法器166。輸入端10也連接到加法器166。加法器連接到放大器168，該放大器通過信號線169連接到電平相關動態(tài)均衡器162。電平相關動態(tài)均衡器162包括輸入信號線，該輸入信號線連接到多路復用器170和加法器172。多路復用器170差分連接到加法器172和加法器174。加法器172連接到均衡器176，該均衡器176連接到加法器174。
將舉例來描述信號調節(jié)器89的操作，其中輸入端10是立體聲或多聲道系統(tǒng)的左端，其中L和R分別是左和右聲道信號，并且L和R分別是左和右聲道信號的幅度。系統(tǒng)也可以應用到聲道的其它組合，例如環(huán)繞聲道。在操作中，壓縮器160的多路復用器164提供一個系數、或衰減因子 到輸入信號，其中Y＝|L|+|R|并且K1是一個常數，該常數取決于所期望的動態(tài)范圍壓縮的程度。K1的典型值在0.09的范圍內。加法器166對多路復用器164的輸出信號與輸入信號差分求和，從而提供到放大器168的信號被壓縮一個由系數 的值確定的數量。輸入信號L的幅度L被有效衰減一個因子 并且被放大一個因子K2，以便提供被壓縮信號的幅度Lcom，從而被壓縮信號的幅度Lcom是K2(1-YY+K1)L‾.]]>表達式 減小到 從而被壓縮信號的幅度Lcom也描述為K2(K1Y+K1)L‾.]]>幅度值L‾com=K2(1-YY+K1)L‾]]>的被壓縮的信號被發(fā)送到電平相關動態(tài)均衡器162。
如果|L|和|R|的值相對于K1是大的，則 的值接近1，并且 的值接近0，因此信號被充分壓縮。如果|L|和|R|的值都是小的，則 的值接近1，并且信號很少被壓縮。放大器的增益K2的典型值是5。
電平相關動態(tài)均衡器162的多路復用器170提供一個系數

其中K3是一個與施加到音頻信號和Y2=(Y-(Y2Y+K1))K2]]>的動態(tài)均衡量相關的常數，并且Y2=(Y-(Y2Y+K1))K2]]>可以表示為Y2=(YK1Y+K1)K2.]]>K3的典型值是0.025。加法器172將來自多路復用器170的輸出信號與被壓縮的信號Lcom差分組合，從而從加法器172輸出的信號被有效衰減了一個因子

然后，來自加法器172的信號被均衡器176平衡，并且在加法器174被與多路復用器170的未均衡的輸出進行組合，從而通過將已被衰減了一個因子

的未均衡的信號與一個已被衰減了一個均衡因子

并被均衡了的信號組合，來形成信號調節(jié)器89的輸出信號。為了均衡系數值Y2的大值接近0，均衡被施加到信號的小部分。為了Y2的小值，系數值接近1，均衡被施加到輸入信號的大部分。
信號調節(jié)器90可以具有對應于信號調節(jié)器89中的元件的元件，元件以基本上相同的方式排列，并且以基本上相似的方式執(zhí)行基本上相同的功能。
圖14更詳細地示出了圖12的組合和濾波電路。信號線210連接到全通濾波器94，該全通濾波器差分連接到加法器96。信號線210也連接到低通濾波器98，該低通濾波器連接到全通濾波器140和加法器96。加法器96連接到音頻處理電路22的信號處理塊91。移相器37A的全通濾波器140連接到移相器37A的全通濾波器142。全通濾波器142連接到加法器38。信號線212連接到全通濾波器95，該全通濾波器差分連接到加法器97。加法器97連接到音頻信號處理電路22的信號數理塊92。信號線212也連接到低通濾波器99，該低通濾波器連接到全通濾波器144和加法器97。移相器37B的全通濾波器連接到移相器37B的全通濾波器146。全通濾波器146連接到加法器38。加法器38連接到音頻信號處理電路22的信號處理塊35。
在下面的表中示出了全通濾波器的特性


根據所期望的相對相位差上的頻率范圍，移相器37A和37B也可被實現為所示的兩個全通濾波器，或可被實現為多于或少于兩個全通濾波器。濾波器可以具有與表中所列的不同的奇異點(singularity)。低通濾波器98和99可以是截止頻率為約200Hz的二階低通濾波器。根據所使用的換能器以及信號處理的考慮，可以使用其它截止頻率和其它濾波器階數。將在圖16中描述信號塊91和92。
除了所述信號在他們的組合之前被低通濾波之外，低通濾波器98和99、移相器37A和37B、以及加法器38執(zhí)行類似圖1A和1B的低通濾波器41、移相器37A和38B以及加法器38的功能。低通濾波器98和加法器96的組合以及低通濾波器99和加法器97的組合執(zhí)行分別類似圖1A和1B的高通濾波器36和40的功能。當在設備的隨后的階段中組合高頻信號時，全通濾波器94和95提供適當的相位校準。
參考圖15A，更詳細地示出了圖12的實施例的處理塊35。來自加法器38的信號線連接到限幅器190和陷波濾波器(notch filter)192。限幅器190的輸出端連接到陷波濾波器194和加法器196。陷波濾波器194的輸出端差分連接到加法器196。加法器196的輸出端和陷波濾波器192的輸出端連接到加法器198。為了示意，在圖15A中標識了一些節(jié)點。節(jié)點200在輸入端與限幅器190之間以及輸入端與陷波濾波器192之間的信號線上。節(jié)點202在限幅器190與陷波濾波器192之間以及限幅器190與加法器196之間的信號線上。節(jié)點204在陷波濾波器194與加法器196之間的信號線上。節(jié)點206在陷波濾波器192與加法器198之間的信號線上。節(jié)點208在加法器196與198之間的信號線上。節(jié)點209在加法器198與輸出端之間的信號線上。
圖15B示出了的圖15A的電路的變體。在圖15B的電路中，圖15A的加法器196和198被組合成加法器197。圖15A和15B的電路基本上執(zhí)行相同的功能。
參考圖15C和15A，示出了在圖15A的節(jié)點的示例性頻率響應模式。曲線210是音頻信號的頻率響應。曲線212是在節(jié)點202的頻率響應曲線。在限幅之后，曲線212具有不希望的失真214。曲線216是在陷波濾波器194之后的在節(jié)點204的頻率響應。曲線220圖解了加法器196的求和。曲線216′是反向的曲線216，表示差分和。曲線222是在加法器196求和之后的在節(jié)點208的頻率響應。曲線224是在陷波濾波器192之后的在節(jié)點206的頻率響應。曲線226圖解了加法器198的求和。曲線228是在加法器求和之后的在節(jié)點209的頻率響應。
陷波濾波器192和194可以以近似電聲換能器的最大偏移頻率為中心，或者以其他顯著的頻率為中心，例如近似在阻抗較低并且提供電源的頻率。限幅器190可以是雙極限幅器，或一些其它形式的將信號幅度限制在小頻帶的限幅器。陷波濾波器192和194可以是所示的陷波濾波器，或可以是帶通濾波器或低通濾波器。
在操作中，圖15A和15B的電路通過使用限幅和未限幅的信號部分，有效分解和重組輸入信號為頻率函數。被使用的易于失真的限幅信號部分接近一個或多個電聲換能器的最大偏移頻率，在換能器中可以期望限制被提供的最大信號。重組頻率響應曲線的較大部分來自于未限幅的頻率響應曲線，該未限幅的頻率響應曲線典型地包含了比限幅頻率響應曲線少的失真。該電路也可以被修改用來限幅一個以上的頻率，或用來限幅除了最大偏移頻率之外的頻率。在一些應用中，陷波濾波器可以被一個低通濾波器或帶通濾波器代替。圖15A和15B的電路限制了一個或多個預定頻率的最大幅度信號，沒有限制其它頻率，并且以引入最小失真的方式提供限幅。
可以以許多方法來修改和重新配置圖12的信號調節(jié)器89和90以及組合和濾波電路14以及它們的組成元件。例如，信號調節(jié)器89和90可被單獨使用；即可以單獨使用一個元件。在具有信號調節(jié)器89和90兩者以及組合和濾波電路14的系統(tǒng)中，可以顛倒次序；即，首先可以組合和過濾信號，然后調節(jié)該信號。可以單獨使用信號調節(jié)器的任一個元件(圖13A的壓縮器160和電平相關動態(tài)均衡器162)；即可以單獨使用一個元件。
參考圖16，更詳細地示出了定向性控制電路91。來自圖14的組合和濾波電路14的加法器96的信號線連接到延時230、多路復用器232以及加法器234。延時230連接到多路復用器236和加法器238。多路復用器232差分連接到加法器234，并且附加連接到加法器27A。多路復用器236差分連接到加法器238，并且附加連接到加法器28A。加法器234連接到加法器28A。加法器238連接到加法器27A。加法器27A連接到電聲換能器27B。加法器28A連接到電聲換能器28B。圖14的處理塊35(未示出)連接到加法器27A和28A。
由于時間和相位可以以一種已知的方式來關聯(lián)，因此能夠以一個或多個移相器的形式來實現延時230。也可以使用非最小值相位器件來實現延時。在基于DSP的系統(tǒng)中，可以通過直接延遲數據采樣大量時鐘周期來實現延時。移相器可被實現為全通濾波器或互補全通濾波器。
在操作中，來自組合和濾波電路14的加法器96的音頻信號被多路復用器232衰減一個衰減因子 并且在加法器234與未衰減的信號進行差分組合。然后所組合的信號被發(fā)送到加法器28A。另外，多路復用器232的輸出被發(fā)送到加法器27A。來自組合濾波電路14的加法器96的音頻信號被延時230延時，被多路復用器236衰減一個衰減因子 并且在加法器238與未衰減的信號差分組合。然后所組合的信號被發(fā)送到加法器27A。另外，多路復用器236的輸出被發(fā)送到加法器28A。加法器27A和28A也可以從音頻信號處理電路22的處理塊35接收低頻音頻信號。然后在加法器27A和28A的組合信號分別被電聲換能器27B和28B輻射?？梢匀缭诿绹鴮＠?809153和5870484中所描述的，以及如在圖3A、3B、4、5、6、7和11的系統(tǒng)中所實現的，安排延時Δt、間隔、以及換能器27B和28B的定向來定向地輻射聲能，可以通過控制L和R信號的相關性、幅度以及相位關系來控制電聲換能器27B和28B的陣列的方向性。在圖16的底部圖解了兩種情況。如果L＝R(即單聲道信號，同相)，則衰減因子的值是零，并且基本上沒有L信號的信號-LΔt被發(fā)送到換能器27B，以及基本上沒有-LΔt的信號L被發(fā)送到換能器28B。如果L＝-R(即，相同幅度，以及相位相反)，則系數值是1，并且基本上沒有L信號的信號-LΔt被發(fā)送到換能器28B，以及基本上沒有-LΔt的信號L被發(fā)送到換能器27B，這就導致實質上不同的定向性模式。
圖16的電路的處理結果是，被衰減了因子 的信號在加法器27A被加上一個延時或相移的信號和一個來自元件35的低頻音頻信號，并且被換能器27B換能，這一被延時或相移的信號被衰減了一個因子 并且被反相(用減號表示)。已經被衰減了因子 的信號在加法器28A與一個被延時的信號以及一個來自元件35的低頻音頻信號組合，并且被換能器27B換能，所述被延時的信號被衰減了一個因子 并且被反相(用減號表示)。如圖4的討論所描述的，改變L和R信號的幅度、相關性和相位可以導致不同的輻射模式。除了圖16的信號相關方向性控制之外，諸如用戶可接觸的開關或自動開關或信號處理之類的其它安排可以連續(xù)或遞增地改變方向性模式，并且可以根據一些事件的發(fā)生來形成。
方向性控制電路92具有與方向性控制電路91基本上相同的元件，這些元件基本上以相同的結構排列，并且以基本上相同的方式來執(zhí)行相同的操作。
另外，圖16的方向性控制電路可被用于其它聲道，諸如環(huán)繞聲道。環(huán)繞聲道信號可被處理為由換能器27B和28B輻射，或可被處理為由其它換能器輻射。
參考圖17A和17B，示出了本發(fā)明的另一個實施例。音響系統(tǒng)300A包括正面音響系統(tǒng)301A，該正面音響系統(tǒng)具有對于多聲道音響系統(tǒng)的左(L)、中間(C)、和右(R)聲道的輸入端310L、310C和310R。每個輸入端連接到高通濾波器312L、312C和312R，每個高通濾波器依次連接到處理塊313L、313C和313R中的一個。每個處理塊313L、313C和313R連接到加法器314L、314C和314R，每個加法器314L、314C和314R分別連接到電聲換能器316L、316C和316R。安裝電聲換能器316L、316C和316R，以致它們將聲波輻射到諸如波導318的低頻放大器件。輸入端310L、310C和310R連接到加法器320，該加法器320連接到低通濾波器311。低通濾波器311連接到處理塊313LF，該處理塊依次分別連接到加法器314L、314C和314R。如先前圖所示，輸入端310L、310C和310R的一些或全部可以通過諸如圖1A的元件37A和37B的移相器連接到加法器320。可以以不同的次序來排列這些元件。在處理塊313L、313C和313R的轉換函數中可以并入濾波器312L、312C和312R。轉換函數可以并入諸如相移、延時、信號調節(jié)、壓縮、限幅、均衡、HRTF處理等的處理，或可以表示零或整數。另外，可以安裝換能器316L、316C和316R，以致它們通過聲容器將聲波輻射到波導318，如先前圖所示。
正面音響系統(tǒng)301A以例如圖3C的先前圖描述的方式操作。電聲換能器316L、316C和316R的每一個輻射聲道高頻聲波(分別為Lhf、Chf以及Rhf)，并且也輻射組合的低頻聲波(L+R+C)lf。諸如波導318的低頻放大器件對低頻聲波的產物進行放大。
音響系統(tǒng)300A也可以包括如圖17B所示的后部(rear)音響系統(tǒng)302A。后部音響系統(tǒng)302A具有對于多聲道音響系統(tǒng)的左后(LR)和右后(RR)聲道的輸入端330LR和330RR。每個輸入端連接到高通濾波器332LR和332RR中的一個，每個高通濾波器依次連接到處理塊333LR和333RR中的一個。每個加法器334LR和334RR分別連接到電聲換能器336LR和336RR。安裝電聲換能器336LR和336RR，以致它們將聲波輻射到諸如具有出口的外殼338的低頻放大器件。每個輸入端330LR和330RR也連接到加法器340，該加法器340連接到低通濾波器341。低通濾波器341連接到處理塊333LR，該處理塊依次連接到加法器334LR和334RR。如先前圖所示，輸入端330LR和330RR的一個或兩個可以通過諸如圖1A的元件37A和37B的移相器連接到加法器340?？梢砸圆煌捻樞騺砼帕羞@些元件。在處理塊333LR和333RR的轉換函數中可以并入濾波器332LR和332RR。轉換函數可以并入諸如移相、延時、信號調節(jié)、壓縮、限幅、均衡等的處理，或可以表示零或整數。另外，可以安裝換能器336LR和336RR，以致它們將聲波輻射到低頻放大器件，例如具有開口的容器或具有無源輻射器的外殼。
后部音響系統(tǒng)302A以類似于先前圖描述的實施例的方式操作，并且也可以以類似于在同時待審的美國專利申請10/309395的后部聲輻射設備的方式操作。LR信號和RR信號分別可以包括左環(huán)繞和右環(huán)繞聲道音頻信號，并且也可以包括頭相關轉換函數(HRTF)元件，例如兩耳時差、兩耳相差、兩耳電平差或單耳頻譜，暗示對于收聽者322更精確地放置聲源的圖像。換能器也可通過諸如上述的電路連接到其它元件，從而它們能夠輻射具有方向性的變化程度的聲音。
根據圖17A和17B的實施例的音響系統(tǒng)對于先前提出的原因是有利的。此外，根據圖17A和17B的音響系統(tǒng)能夠將現實位置信息輻射到收聽者22，并且能夠將不同的位置信息輻射到在相同收聽區(qū)中的許多多媒體娛樂設備的收聽者。由于接近收聽者以及在換能器甚高頻的自然定向性，與能夠收聽到與其它多媒體娛樂設備相關的聲音的收聽者相比，每個收聽者更清楚地聽到與對應的多媒體設備相關的聲音。
參考圖18，示出了圖17A和18A的實施例的另一個實現。在圖18中，利用圖2的電路的信號處理系統(tǒng)提供左信號L、右信號R、左后信號LR和右后信號RR。換能器316C可以與圖17A中的相同，或者能夠用方向性陣列來代替，或者中心聲道可被下組合，如在圖8B中所示，并省略對圖17A的換能器316C的描述。圖17A和17B的換能器316L、316R、336LS和336RS被方向性陣列代替。圖18的實現可以使用類似于圖1A和1B或圖2的系統(tǒng)的兩個信號處理系統(tǒng)，一個用于前面并且另一個用于后面來適應前部和后部的輻射。圖17A的換能器316L和加法器314L被包括換能器316L-1和316L-2的方向性陣列和對應的信號加法器314L-1和314L-2共同的代替。圖17A的換能器316R和加法器314R被包括換能器316R-1和316R-2的方向性陣列和對應的信號加法器314R-1和314R-2共同的代替?？梢园惭b換能器316L-1、316L-2、316R-1和316R-2，從而每個換能器的一個輻射面將聲波輻射到外部環(huán)境，并且從而每個換能器的一個輻射面將聲波輻射到諸如聲波導318的低頻輻射放大器件。類似地，圖17B的換能器336R和加法器334LR被包括換能器336LR-1和336RR-1的方向性陣列和對應的信號加法器334LR-1和334LR-2共同的代替。換能器336RR可被包括換能器336RR-1和換能器336RR-2的方向陣列代替，換能器336RR-1從加法器334RR-1接收音頻信號，換能器336RR-2從加法器334RR-2接收音頻信號。可以安裝換能器336LR-1、336LR-2、336RR-1和336RR-2，從而每個換能器的一個輻射面將聲波輻射到外部環(huán)境，并且從而每個換能器的一個輻射面將聲波輻射到諸如具有開口的外殼340的低頻輻射放大裝置。
在圖18的實現中，換能器316L-1、316L-2、316R-1和316R-2都接收組合的左和右低頻信號(L+R)lf。另外，換能器316L-1接收高頻左信號Lhf；換能器316L-2接收極性顛倒并被延時的高頻Lhf信號；換能器316R-1接收高頻信號Rhf；換能器316R-2接收極性顛倒并被延時的信號Rhf。換能器316L-1和316L-2作為一個以這樣一種方式輻射對應于Lhf信號的聲波的方向陣列來工作，即向收聽者322輻射比向相鄰收聽空間中的收聽者輻射更多的聲能。類似地，換能器316R-1和316R-2作為一個以這樣一種方式輻射對應于Rhf信號的聲波的方向陣列來工作，即向收聽者322輻射比向相鄰收聽空間中的收聽者輻射更多的聲能。聲波導318與換能器316L-1、316L-2、316R-1和316R-2共同工作，以便放大低頻聲能的輻射。
換能器336LR-1、336LR-2、336RR-1和336RR-2都接收組合的左后和右后低頻信號(LR+RR)lf。另外，換能器336LR-1接收高頻左信號LRhf；換能器336LR-2接收極性顛倒并被延時的高頻LRhf信號；換能器336RR-1接收高頻信號Rhf；以及換能器336RR-2接收極性顛倒并被延時的信號RRhf。換能器336LR-1和336LR-2作為一個以這樣一種方式輻射對應于LRhf信號的聲波的方向陣列來工作，即向收聽者322輻射比向相鄰收聽空間中的收聽者輻射更多的聲能。類似地，換能器336RR-1和336RR-2作為一個以這樣一種方式輻射對應于RRhf信號的聲波的方向陣列來工作，即向收聽者322輻射比向相鄰收聽空間中的收聽者輻射更多的聲能。具有開口的外殼340與換能器316LR-1、316LR-2、316RR-1和316RR-2共同工作，以便放大低頻聲能的輻射。
左后LR和右后RR信號可以對應于左和右環(huán)繞信號，或者可以包括例如圖17B和18B中的HRTF信息的其它或附加信息，或者諸如個人化聲道或音頻消息的其它信息。
可以通過組合圖17A的前部音響系統(tǒng)301A與圖18的后部音響系統(tǒng)302B，或者通過組合圖17A的后部音響系統(tǒng)302A和圖18的前部音響系統(tǒng)301B，來實現圖17A和17B的系統(tǒng)以及圖18的系統(tǒng)的另一個實現。在圖17A、17B和18的實現中，可以使用其它實施例的特征，例如圖13A-13C的電平相關動態(tài)均衡器和壓縮器或者圖16的可變方向性組件。
圖19示出了圖17A和17B以及18的系統(tǒng)的另一個實現。在圖19的實現中，省略了圖17B的后部音響系統(tǒng)302C低頻放大器件以及圖18的340。換能器336LR-1、336LR-2、336RR-1以及336RR-2可被放置于一個小的外殼里，最好靠近收聽者322的頭部。LR信號包括LS信號的高頻部分，如果期望的話，具有如美國專利申請10/309395所述的HTRF處理。RR信號包括RS信號的高頻部分，如果期望的話，具有HRTF處理。信號LS和RS的低頻部分可被發(fā)送到加法器314L-1、314L-2、314R-1以及314R-2，從而所有的低頻聲能被前部音響系統(tǒng)301B的換能器輻射。
在圖19的代替結構中，前部音響系統(tǒng)可類似于圖17A的前部音響系統(tǒng)301A或圖18的301B。在圖19的另一個替代結構中，可以省略諸如波導318的前部低頻放大器件，并且所有的低頻信號可被諸如圖17B的302A、圖18的302B或302C的后部音響系統(tǒng)所輻射。
根據圖17A和17B或圖18的實現尤其適用于這樣的情況，即播放不同音頻節(jié)目物質(例如賭博機或視頻游戲或其它多媒體娛樂設備)的大量聲源相對接近于公共收聽區(qū)。根據圖17A和17B或圖18的實現允許輻射所有環(huán)繞聲道，并且在不需要分離的低頻揚聲器情況下精確定位聲音圖像和充分的低頻輻射。
很明顯，本領域的技術人員在不背離本發(fā)明的理念的情況下，可以大量使用以及偏離這里所公開的具體裝置和技術。因此，本發(fā)明被解釋為包括這里所公開的每個特征和每個新穎特征以及新穎特征組合，并且僅由所附權利要求的精神和范圍來限定。
權利要求
1.一種多媒體娛樂系統(tǒng)，包括第一和第二多媒體娛樂設備，每個設備包括第一輸入端，用于接收第一聲道音頻信號；第二輸入端，用于接收第二聲道音頻信號；動態(tài)平衡電路，用于動態(tài)平衡所述第一聲道音頻信號和所述第二聲道音頻信號，以便提供動態(tài)平衡的第一聲道信號和動態(tài)平衡的第二聲道信號，所述動態(tài)平衡電路包括第一衰減器，通過一個可變因子G來衰減動態(tài)均衡器輸入音頻信號，以便提供第一衰減動態(tài)均衡器信號，其中0＜G＜1；第二衰減器，通過可變因子1-G來衰減所述動態(tài)均衡器輸入音頻信號，以便提供第二衰減動態(tài)均衡器信號；均衡器，用于均衡所述第一衰減動態(tài)均衡器信號，以便提供一個均衡的第一衰減動態(tài)均衡器信號；以及動態(tài)均衡器組合器，用于組合所述均衡的第一衰減動態(tài)均衡器信號與所述第二衰減信號，以便提供動態(tài)均衡器輸出信號；限幅和后-限幅處理電路，用于對所述動態(tài)平衡的第一聲道信號和所述動態(tài)平衡的第二聲道信號進行限幅，以便提供一個限幅的第一聲道信號和限幅的第二聲道信號，所述限幅和后限幅處理電路包括限幅器，用于對限幅器輸入音頻信號進行限幅，以便提供一個限幅的音頻信號；第一限幅濾波器，用于對所述限幅器輸入音頻信號進行濾波，以便提供濾波未限幅的音頻信號；第二限幅濾波器，用于對所述限幅的音頻信號進行濾波，以便提供濾波的限幅音頻信號；第一限幅器組合器，用于差分組合所述濾波限幅的音頻信號與所述限幅的音頻信號，以便提供差分組合的限幅器音頻信號；以及第二限幅器組合器，用于組合所述濾波未限幅的音頻信號和所述差分組合的音頻信號，以便提供一個限幅器輸出信號；第一分離器，用于將所述第一限幅的第一聲道音頻信號分離成第一聲道高頻信號和第一聲道低頻信號；第二分離器，用于將所述限幅的第二聲道信號分離成第二聲道高頻信號和第二聲道低頻信號；第一處理器，用于處理所述第一聲道高頻信號，以便提供一個處理的第一聲道信號和第一聲道取消信號，其中所述第一聲道取消信號相對于所述處理的第一聲道信號被延時并且極性被顛倒；第二處理器，用于處理所述第二聲道高頻信號，以便提供一個處理的第二聲道信號和第二聲道取消信號，其中所述第二聲道取消信號相對于所述處理的第二聲道信號被延時并且極性被顛倒；第一信號組合器，用于組合所述處理的第一聲道信號和所述第一聲道低頻信號，以便提供第一聲道輸出信號；第二信號組合器，用于組合所述第一聲道取消信號和所述第一聲道低頻信號，以便提供第一聲道取消輸出信號；第三信號組合器，用于組合所述處理的第二聲道信號和所述第二聲道低頻信號，以便提供第二聲道輸出信號；第四信號組合器，用于組合所述第二聲道取消信號和所述第二聲道低頻信號，以便提供第二聲道取消輸出取消信號；第一電聲換能器，用于換能所述第一聲道輸出信號，以便提供第一聲道聲波；第二電聲換能器，用于換能所述第一聲道取消輸出信號，以便提供第一聲道取消輸出聲波，其中放置所述第一電聲換能器和所述第二電聲換能器，從而所述第一聲道取消輸出聲波以第一方向破壞性地干擾并且不以第二方向破壞性地干擾，其中所述第二方向指向與所述多媒體娛樂設備相連的收聽空間，并且其中所述第一電聲換能器和所述第二電聲換能器被安裝在低頻放大器件上，從而所述第一聲道輸出聲波和所述第一聲道取消聲波被輻射到所述低頻放大器件；第三電聲換能器，用于換能所述第二聲道輸出信號，以便提供第二聲道聲波；第四電聲換能器，用于換能所述第二聲道取消輸出信號，以便提供第二聲道取消輸出聲波，其中放置所述第三電聲換能器和所述第四電聲換能器，從而所述第二聲道取消輸出聲波以第三方向破壞性地干擾并且不以第四方向破壞性地干擾，其中所述第四方向指向與所述多媒體娛樂設備相連的收聽空間，并且其中所述第三電聲換能器和所述第四電聲換能器被安裝在低頻放大器件上，從而所述第二聲道輸出聲波和所述第二聲道取消聲波被輻射到所述低頻放大器件；用于修改所述第一聲道輸出信號和所述第一聲道取消輸出信號以便修改所述第一方向的定向的電路；以及用于修改所述第二聲道輸出信號和所述第二聲道取消輸出信號以便修改所述第三方向的定向的電路；網絡，用于通信連接所述第一和第二多媒體娛樂設備。
2.一種用于處理音頻信號的方法，包括步驟接收第一聲道音頻信號；將所述第一音頻聲道信號分離成第一聲道第一頻譜部分和第一聲道第二頻譜部分；根據第一處理的所述第一聲道信號第一頻譜部分的處理，以便提供第一聲道第一處理的信號，所述第一處理由第一非整數非零轉換函數來表示；根據第二處理的所述第一聲道第一頻譜部分，以便提供第一聲道第二處理的信號，所述第二處理由不同于所述第一轉換函數的第二轉換函數來表示；將所述第一聲道第一處理的信號與所述第一聲道第二頻譜部分進行組合，以便提供第一聲道第一組合的信號；通過第一電聲換能器來換能所述第一組合的信號；將所述第一聲道第二處理的信號與所述第一聲道第二頻譜部分進行組合，以便提供第一聲道第二組合的信號；以及通過第二電聲換能器來換能所述第二組合的信號。
3.根據權利要求2的用于處理音頻信號的方法，其中所述第一轉換函數包括延遲所述第一聲道第一頻譜部分，從而所述第一聲道第一處理的信號相對于所述第一聲道第二處理的信號被延時，并且其中所述第一轉換函數包括顛倒所述第一聲道音頻信號第一頻譜部分的極性，從而所述第一聲道第一處理的信號相對于所述第一聲道第二處理的信號被極性顛倒。
4.根據權利要求3的用于處理音頻信號的方法，其中所述第一轉換函數和所述第二轉換函數包括與頭相關的轉換函數。
5.根據權利要求2的用于處理音頻信號的方法，還包括接收第二聲道音頻信號；將所述第二聲道音頻信號分離成第二聲道第一頻譜部分和第二聲道第二頻譜部分；根據第一處理來處理所述第二聲道第一頻譜部分，以便提供第二聲道第一處理的信號，所述第一處理由第三非整數非零轉換函數來表示；根據第二處理來處理所述第二聲道音頻信號第一頻譜部分，以便提供第二聲道第二處理的信號，所述第二處理由不同于所述第三轉換函數的第四轉換函數來表示；將所述第二聲道第一處理的信號與所述第二聲道第二頻譜部分進行組合，以便提供第二聲道第一組合的信號；通過第三電聲換能器，換能所述第二聲道第一組合的信號；將所述第二聲道音頻第二處理的信號與所述第二聲道第二頻譜部分進行組合，以便提供第二聲道第二組合的信號；以及通過第四電聲換能器，來換能所述第二聲道第二組合的信號。
6.根據權利要求5的用于處理音頻信號的方法，其中所述第三轉換函數包括延遲所述第二聲道第一頻譜部分，從而所述第二聲道第一處理的信號相對于所述第二聲道第二處理的信號被延時，并且其中所述第三轉換包括顛倒所述第二聲道第一頻譜部分的極性，從而所述第二聲道第一處理的信號相對于所述第二聲道第二處理的信號被極性顛倒。
7.根據權利要求6的用于處理音頻信號的方法，其中所述第三轉換函數和所述第四轉換函數包括頭相關的轉換函數。
8.一種用于處理多聲道音頻信號的方法，包括步驟將第一音頻聲道信號流分離成第一聲道第一頻譜部分和第一聲道第二頻譜部分；將第二音頻聲道信號流分離成第二聲道第一頻譜部分和第二聲道第二頻譜部分；根據第一處理來處理所述第一聲道信號第一頻譜部分，以便提供第一處理的信號，所述第一處理由第一非整數非零轉換函數來表示；根據第二處理來處理所述第一音頻聲道信號第一頻譜部分，以便提供第二處理的信號，所述第二處理由不同于所述第一轉換函數的第二轉換函數來表示；根據第三處理來處理所述第二聲道第一頻譜部分，以便提供第三處理的信號，所述第三處理由第三非整數非零轉換函數來表示；通過第四處理來處理所述第二聲道信號第一頻譜部分，以便提供第四處理的信號，所述第四處理由不同于第三轉換函數的第四轉換函數來表示；將所述第一聲道第二頻譜部分與所述第二聲道第二頻譜部分進行組合，以便提供組合的第一聲道第二頻譜部分；通過第一電聲換能器，換能所述第一聲道組合的第二頻譜部分以及所述第一聲道第一處理的信號、所述第一聲道第二處理的信號、所述第一聲道第三處理的信號和所述第一聲道第四處理的信號中的一個。
9.根據權利要求8的用于處理多聲道音頻信號流的方法，還包括步驟通過第二電聲換能器，換能所述第一聲道組合的第二頻譜部分以及所述第一處理的信號、所述第二處理的信號、所述第三處理的信號和所述第四處理的信號中的第二個。
10.根據權利要求9的用于處理多聲道音頻信號流的方法，其中所述第一和第二聲道是左聲道和右聲道，并且其中所述第一和第二電聲換能器位于收聽者的前面，所述方法還包括步驟將第三音頻聲道信號分離成第三聲道第一頻譜部分和第三聲道第二頻譜部分；將第四音頻聲道信號分離成第四聲道第一頻譜部分和第四聲道第二頻譜部分；根據第五處理來處理所述第三音頻聲道信號第一頻譜部分，以便提供第五處理的信號，所述第五處理由第五非整數非零轉換函數來表示；根據第六處理來處理所述第三聲道第一頻譜部分，以便提供第六處理的信號，所述第六處理由不同于第五轉換函數的轉換函數來表示；根據第七處理來處理所述第四聲道信號第一頻譜部分，以便提供第七處理的信號，所述第七處理由第七非整數非零轉換函數來表示；通過第八處理來處理所述第四音頻聲道第一頻譜部分，以便提供第八處理的信號，所述第八處理由不同于第七轉換函數的轉換函數來表示；將所述第三音頻聲道第二頻譜部分與所述第四音頻聲道第二頻譜部分進行組合，以便提供第二組合的第二頻譜部分；通過位于所述收聽者后面的第三電聲換能器，換能所述第二組合的第二頻譜部分以及所述第五處理的信號、所述第六處理的信號、所述第七處理的信號和所述第八處理的信號中的一個。
11.根據權利要求8的用于處理多聲道音頻信號的方法，其中所述處理所述第一音頻聲道第一頻譜部分的一個步驟包括由衰減、放大、延遲、以及均衡組成的一組處理過程中的至少一個。
12.一種電聲設備，包括第一定向陣列，所述第一定向陣列包括第一電聲換能器和第二電聲換能器，所述第一和第二電聲換能器的每個包括第一輻射面和第二輻射面；以及具有外部和內部的低頻放大結構，其中構造和安排所述電聲設備，從而所述第一電聲換能器第一輻射面和所述第二電聲換能器第一輻射面面對周圍環(huán)境，并且從而所述第一電聲換能器第二輻射面和所述第二電聲換能器第二輻射面面對內部的所述低頻放大結構。
13.根據權利要求12的電聲設備，還包括第二定向陣列，所述第二定向陣列包括第三電聲換能器和第四電聲換能器，所述第三和第四電聲換能器的每個包括第一輻射面和第二輻射面；其中構造和安排所述電聲設備，從而所述第三電聲換能器第一輻射面和所述第四電聲換能器第一輻射面面對所述周圍環(huán)境，并且從而所述第三電聲換能器第二輻射面和所述第四電聲換能器第二輻射面面對內部的所述低頻放大結構。
14.根據權利要求12的電聲設備，其中所述低頻放大器件包括聲波導和具有出口的外殼中的一個。
15.一種用于操作多聲道音響系統(tǒng)的方法，所述多聲道音響系統(tǒng)包括第一和第二電聲換能器以及聲波導，所述方法包括步驟在所述波導中的分離的點上定位所述第一換能器和所述第二換能器，從而所述第一換能器的第一輻射面和所述第二換能器的第一輻射面將聲波輻射到聲波導；將第一聲道信號分離成第一聲道高頻音頻信號和第一聲道低頻音頻信號；將第二聲道信號分離成第二聲道高頻音頻信號和第二聲道低頻音頻信號；將所述第一聲道低頻音頻信號與所述第二聲道低頻音頻信號進行組合，以便形成公共低頻音頻信號；將所述公共低頻音頻信號發(fā)送到所述第一換能器和所述第二換能器；將所述第一聲道高頻音頻信號發(fā)送到所述第一換能器；將所述第二聲道高頻音頻信號發(fā)送到所述第二換能器；通過所述第一換能器，將對應于所述第一聲道高頻信號和所述公共低頻音頻信號的聲波輻射到所述波導；通過所述第二換能器，將對應于所述第二聲道高頻信號和所述公共低頻音頻信號的聲波輻射到所述波導。
16.根據權利要求15的用于操作音響系統(tǒng)的方法，所述聲波導具有有效長度，其中所述定位步驟包括定位第一換能器，從而當所述第一換能器將具有與所述有效長度基本相同的波長的第一聲波輻射到所述波導時，所述第二換能器將第二聲波輻射到所述波導，從而所述第二聲波具有與所述第一聲波實質相反的相位。
17.根據權利要求16的用于操作音響系統(tǒng)的方法，定位所述第一換能器，從而所述第一換能器的第二輻射面通過缺少所述波導的直接通路，向外部環(huán)境輻射聲波。
18.一種用于操作多媒體娛樂設備的方法，所述多媒體娛樂設備具有包括第一和第二揚聲器陣列以及第一和第二音頻聲道的音響系統(tǒng)，所述第一和第二音頻聲道的每一個具有高頻部分和低頻部分，所述多媒體娛樂設備包括相連的收聽空間，所述方法包括步驟通過所述第一揚聲器陣列，向所述收聽空間定向輻射對應于所述第一音頻聲道高頻部分的聲波；通過所述第二揚聲器陣列，向所述收聽空間定向輻射對應于所述第二音頻聲道高頻部分的聲波；通過所述第一揚聲器陣列和所述第二揚聲器陣列，非定向的輻射所述第一聲道低頻部分和所述第二聲道低頻部分。
19.根據權利要求18的用于操作多媒體娛樂設備的方法，其中所述多媒體娛樂設備是一種視頻游戲。
20.根據權利要求18的用于操作多媒體娛樂設備的方法，其中所述多媒體娛樂設備是一種賭博機。
21.一種娛樂區(qū)，包括包括音響系統(tǒng)的第一多媒體娛樂設備，所述音響系統(tǒng)包括第一音頻聲道和第二音頻聲道，所述第一音頻聲道和所述第二音頻聲道的每個包括高頻部分和低頻部分，所述第一多媒體娛樂設備包括第一揚聲器陣列和第二揚聲器陣列，所述娛樂區(qū)包括與所述第一多媒體娛樂設備相連的收聽空間；包括音響系統(tǒng)的第二多媒體娛樂設備，所述音響系統(tǒng)包括第一音頻聲道和第二音頻聲道，所述第一音頻聲道和所述第二音頻聲道的每個包括高頻部分和低頻部分，所述第二多媒體娛樂設備包括第一揚聲器陣列和第二揚聲器陣列，所述娛樂區(qū)包括與所述第二多媒體娛樂設備相連的收聽空間；其中所述第一多媒體娛樂設備和所述第二多媒體練習設備在公共的視聽區(qū)中；其中所述第一多媒體娛樂設備被構造和安排用來定向輻射對應于所述第一設備第一聲道高頻部分的聲波，和定向輻射對應于所述第一設備第二聲道高頻部分的聲波，從而所述對應于所述第一設備第一聲道高頻部分的聲波和所述對應于所述第一設備第二聲道高頻部分的聲波，在與所述第一設備相連的所述收聽空間中比在與所述第二設備相連的所述收聽空間中更明顯地聽得見；以及其中所述第二多媒體娛樂設備被構造和安排用來定向輻射對應于所述第二設備第一聲道高頻部分的聲波，和定向輻射對應于所述第二設備第二聲道高頻部分的聲波，從而所述對應于所述第二設備第一聲道高頻部分的聲波和所述對應于所述第二設備第二聲道高頻部分的聲波，在與所述第二設備相連的所述收聽空間中比在與所述第一設備相連的所述收聽空間中更明顯地聽得見。
22.根據權利要求21的娛樂區(qū)，其中所述娛樂區(qū)是一種賭博娛樂場，并且其中所述第一和第二多媒體娛樂設備是賭博設備。
23.根據權利要求22的娛樂區(qū)，還包括控制設備，其中所述賭博設備互相聯(lián)網并且與所述控制設備聯(lián)網，從而第一多媒體賭博設備和所述第二多媒體賭博設備是從所述控制設備可控制的。
24.根據權利要求21的娛樂區(qū)，還包括控制設備，其中所述第一和第二多媒體娛樂設備互相聯(lián)網并且與所述控制設備聯(lián)網，從而第一多媒體娛樂設備和所述第二多媒體賭博設備是從所述控制設備可控制的。
25.一種用于輻射對應于第一音頻信號和第二音頻信號的聲波的音響系統(tǒng)，所述音響系統(tǒng)包括用于指示定向輻射模式選擇的指示器，所述指示器具有至少兩種狀態(tài)，所述音響系統(tǒng)包括檢測器，用于檢測所述指示器；定向陣列，用于以多個定向輻射模式來輻射聲波，其中所述定向陣列被構造和安排用來根據第一定向輻射模式在第一指示器狀態(tài)的檢測上輻射聲能，和根據所述第二定向輻射模式在第二指示器狀態(tài)的檢測上輻射聲能。
26.根據權利要求25的音響系統(tǒng)，其中所述指示器包括第一音頻聲道和第二音頻聲道的相對相位。
27.根據權利要求25的音響系統(tǒng)，其中所述指示器包括信號幅度的絕對值。
28.根據權利要求25的音響系統(tǒng)，其中所述定向輻射模式在所述第一定向輻射模式和所述第二定向輻射模式之間是連續(xù)可變的。
29.根據權利要求25的音響系統(tǒng)，其中所述定向輻射模式在所述第一定向輻射模式與所述第二定向輻射模式之間是遞增變化的。
30.根據權利要求25的音響系統(tǒng)，其中所述定向陣列被構造和安排用來根據所述第一信號在第一方向上輻射比根據所述第一輻射模式在第二方向上輻射更多的聲能，并且其中所述定向陣列被構造和安排用來根據所述第一信號在所述第二方向上輻射比根據所述第二輻射模式在所述第一方向上輻射更多的聲能。
31.根據權利要求30的音響系統(tǒng)，其中所述第一信號包括音頻聲道信號，所述第二信號包括延時的所述音頻聲道信號。
32.根據權利要求30的音響系統(tǒng)，其中所述定向陣列被構造和安排用來根據所述第二信號在第二方向上輻射比根據所述第一輻射模式在所述第一方向上輻射更多的聲能，和用來根據所述第二聲道信號在所述第一方向上輻射比根據所述第二輻射模式在所述第二方向上輻射更多的聲能。
33.根據權利要求32的音響系統(tǒng)，其中所述第一信號包括音頻聲道信號，所述第二信號包括延時的所述音頻聲道信號。
34.根據權利要求25的音響系統(tǒng)，其中所述第一定向模式在第一方向上定向，以及所述第二定向模式實質上未定向。
35.一種用于動態(tài)平衡音頻信號的方法，包括步驟提供音頻信號；第一衰減所述音頻信號一個可變因子G，以便提供第一衰減的信號，其中0＜G＜1；第二衰減所述音頻信號一個可變因子1-G，以便提供第二衰減的信號；平衡所述第一衰減的信號，以便提供被平衡的第一衰減的信號；以及將所述被平衡的第一衰減的信號與所述第二衰減的信號組合，以便提供輸出信號。
36.根據權利要求35的用于動態(tài)平衡音頻信號的方法，其中所述第二衰減步驟包括將所述第一衰減的音頻信號與所述第一音頻信號進行差分組合，以便提供所述第二衰減的信號。
37.根據權利要求35的用于平衡音頻信號的方法，其中所述音頻信號是一種壓縮音頻信號，并且其中提供所述信號的步驟包括衰減輸入音頻信號一個因子C，以便提供被衰減的輸入音頻信號，該因子C響應所述輸入音頻信號的幅度；向所述衰減輸入音頻信號提供增益K2，以便提供所述壓縮的音頻信號。
38.根據權利要求37的用于平衡音頻信號的方法，其中所述因子C的值響應所述輸入音頻信號的幅度的絕對值。
39.根據權利要求38的用于平衡音頻信號的方法，其中所述因子G的值響應所述因子C的所述值。
40.根據權利要求35的用于平衡音頻信號的方法，其中所述因子G的值響應所述音頻信號的幅度。
41.一種用于限幅和后-限幅處理音頻信號的方法，包括步驟限幅音頻信號，以便提供被限幅的音頻信號；通過第一濾波器對所述音頻信號濾波，以便提供被濾波的未限幅的音頻信號；通過第二濾波器對所述音頻信號濾波，以便提供被濾波限幅的音頻信號；將所述濾波限幅的音頻信號與所述限幅的音頻信號進行差分組合，以便提供差分組合的音頻信號；以及將所述濾波的未限幅音頻信號與所述差分組合的音頻信號進行組合，以便提供輸出信號。
42.根據權利要求41的用于限幅音頻信號的方法，其中所述第一濾波器是一種陷波濾波器。
43.根據權利要求42的用于限幅音頻信號的方法，其中所述第二濾波器是一種陷波濾波器。
44.根據權利要求43的用于限幅音頻信號的方法，其中所述第一濾波器和所述第二濾波器具有基本上相同的陷濾波率。
45.一種用于控制聲音輻射模式的定向性的方法，包括步驟將音頻信號提供給第一衰減器、延時、以及第一加法器；通過所述第一衰減器，第一衰減所述音頻信號一個可變因子G，以便提供第一變化衰減的音頻信號，其中0＜G＜1；第二衰減所述音頻信號一個可變因子(1-G)，以便提供第二變化衰減的音頻信號；延時所述第一音頻信號，以便提供一個延遲的音頻信號；第三衰減所述延遲的音頻信號一個可變因子H，以便提供第一變化衰減的延遲音頻信號；第四衰減一個可變因子(1-H)，以便提供第二變化衰減的延遲音頻信號；將所述第一變化衰減的音頻信號與所述第二變化衰減的延遲音頻信號進行組合，以便提供第一可換能(transducible)的音頻信號；以及將所述第二變化衰減的音頻信號與所述第一變化衰減的延遲音頻信號進行組合，以便提供第二可換能的音頻信號。
46.根據權利要求45的用于控制聲音輻射模式的定向性的方法，其中所述第二衰減步驟包括差分組合所述第一變化衰減的音頻信號和所述輸入音頻信號，以便提供所述第二變化衰減的音頻信號。
47.根據權利要求46的用于控制聲音輻射模式的定向性的方法，其中所述第四衰減步驟包括差分組合所述第一變化衰減的延遲的音頻信號與所述延遲的音頻信號，以便提供所述第二衰減延遲的音頻信號。
48.根據權利要求47的用于控制聲音輻射模式的定向性的方法，其中G＝H。
49.根據權利要求48的用于控制揚聲器陣列的定向性的方法，其中G=L-R‾|L‾|+|R‾|,]]>其中L是第一聲道音頻信號的幅度，R是第二聲道音頻信號的幅度。
50.一種賭博設備，包括相連的收聽空間；以及音響系統(tǒng)，所述音響系統(tǒng)包括定向揚聲器陣列，該陣列包括多個換能器，并且其中由所述多個換能器的第一個輻射的聲波在第一方向構造性地組合并且在第二方向破壞性地組合，并且其中所述第一方向指向所述收聽空間。
全文摘要
一種用于處理多聲道音頻信號的方法。所述方法包括在低頻放大器件中安裝電聲換能器(transducer)。電聲換能器輻射不同的高頻聲能和公共低頻聲能。換能器可以是定向陣列部分。所述方法應用于多媒體娛樂設備。
文檔編號H04S1/00GK1518395SQ20031011970
公開日2004年8月4日 申請日期2003年12月3日 優(yōu)先權日2002年12月3日
發(fā)明者J·理查德·艾爾沃德, 查爾斯·R·巴克第三, R 巴克第三, J 理查德 艾爾沃德 申請人:伯斯有限公司