[发明专利]具有大的感知声学尺度和声像的小型音频再现系统

说明书

技术领域

本发明总体涉及小型音频再现系统，尤其是涉及提高小型音频再现系统中声源的感知尺度。

背景技术

常规小型音频再现系统，例如电视、柜式系统(shelf system)、计算机、便携式娱乐中心(“内置立体声系统”)以及台式收音机，存在的普遍问题是感知上它们发出“很小”的声音，至少部分地因为这个原因，这些系统难以提供满意的听觉感受。当然，声源的感知尺度与声源的物理范围有关。另外，声源的感知尺度取决于多个心理声学因素，它们中大部分很少为人了解。表面上的源尺度也显示出与声学包围的“宽敞度”或感觉有关，例如当感知上很大的发射声源在扩散声场中包围收听者时。例如，在房间四周广泛分布的多个物理上很小的声源可以通过组合来自多个方向的声音产生大的声源的印象，或者它们可以通过在房间四周形成多个声像并在房间内形成更扩散的声场来产生大的声像台的印象。当然，这种在扩散声场内包围收听者，产生大的声源的印象的特定方式，不可能用于所有声源都相互紧密靠近定位的小型音频再现系统中。该问题的另一方面是小型音频再现系统可以以几乎任何可想象到的方向使用并且收听者可以处于相对于系统位置的几乎任何位置，而且可以在收听的同时移动。

许多不同的技术被用于增大声源的感知尺度，取得了不同程度的成功。一种常用技术是采用两个扬声器，有意的使提供给一个扬声器的频率范围的一部分异相。众所周知的是，异相信号分量不能定位并且趋向于通过使来自声源的直接声范围扩大而形成较大的声源的印象。然而，这一技术常常导致显著的声学振幅(频率响应)误差。许多收听者还不愉快地感知异相信号“到处但无处”的特征。

异相技术的变形是采用通过从右通道中减去左通道形成的通常所称的差分信号，L-R，或反之形成的R-L的不同组合。通常认为差分信号包含按比例更大量的不相干的环境信息。采用差分信号形成更强的环境感可以成功地形成更大、更充满房间的声音的感知，但常常以降低清晰度和声音“较不纯质”的一般感知为代价。差分信号技术的几种变形一直得到采用并在已知收听者相对于声源的位置的情形下发挥很好的作用。例如在授予Klayman的美国专利No.4,748,669、授予Polk的美国专利No.4,489,432以及授予Cohen的美国专利No.4,308,423中公开了这样的系统。然而，这些技术通常不适用于系统的声音发射元件(声源)非常靠近在一起的场合以及系统的声学环境和收听者的位置为任意的情形。

还采用多种其它技术，包括设法通过在多个方向发射声音来提高感知声源尺度的多向声源。这些技术的实例包括授予Olson的美国专利No.3,104,729和授予Nichols的美国专利No.3,627,948。其它技术采用反射和直达声的组合(例如授予Bose的美国专利No.3,727,004)，以及扩大单耳系统的感知声像的早期的尝试，例如在1946年提交的授予Camras的美国专利No.2,710,662。这些技术通常用于再现单个音频信号(通道)的单个扬声器的设计，意图多个地使用这些单个扬声器，间隔很开的每个信号通道采用一个，如同在立体声再现系统或环绕声系统中。然而，在小型音频再现系统中，再现每个信号通道的各个扬声器通常相互非常靠近，经常间隔小于一英尺。在这种情况下，常规的多向声音技术可以通过形成更扩散的声场而有助于产生更大声源的印象，但由于声源彼此非常靠近，因此它们不能保留任何立体声像的感觉。另外，当以那么小的比例实施时，所得到的在很多这种设计中固有的梳状滤波会导致主观上无法接受的声染色的等级。授予Bose的美国专利No.3,582,553公开了一种采用多向声音的单扬声器立体声结构，参加图7和图9，其中大部分声音通过分别接收修正的左和右信号的左和右后扬声器发出。更少量的声音通过接收中心通道信号或修正的总和信号的前扬声器发出。该系统避免了与差分信号、异相信号有关的问题，并在某种程度上通过保持非直达声与直达声的高比率而降低梳状滤波。其依靠反射声的复模式增大感知的声源尺度并保持立体声像的印象。该系统可以在允许系统准确定位以将所需的反射声传递到预定收听区域的特定情形下很好地工作。