[发明专利]增强音频信号的设备和方法

说明书

本发明涉及增强电音频信号以改进那些信号所产生的声音质量的设备和方法，特别涉及将增强谐波加入到电音频信号中的设备和方法。

通常认为听音乐、唱歌或其它的这类现场声音比听被转换成电音频信号而后又重新转换成可听声音后的同一声音更为愉快。这种感觉到的质量下降可能有许多原因。一个原因在于其自身的声音再生过程。

我们听到的许多声音，尤其是音符，通常是复合的。例如，具有基本音调或基础频率的音符通常包括称作谐波的基础频率分量。这些谐波产生了象音符这样的音调质量或声音音质，这通常只为乐器或其它声音产生源所有。换句话说，这些谐波丰富了我们听到的声音。虽然人耳一般不能分辨出单独的谐波，但它在声音质量分别提高或下降时能感觉到这些谐波的存在或不存在。将现场声音转换成电音频信号的设备(例如话筒或类似设备)一般不充分记录和转换现场声音的全部质量。因此，电音频信号不包括许多原始谐波。为将谐波增强加入到这种不完全的音频信号中，开发了许多声音再生系统。但是，这些系统通常是非常复杂和昂贵的，且用这些系统产生的声音质量仍没有达到现场听到的声音的原始质量。

经常感觉到再生声音比现场声音质量低的另一个原因在于产生和记录声音的环境。例如，在露天场所演奏的音乐听起来一般是一维的，因为许多声波消散在露天而不为听众所听到。另一方面，在一个声学设计的室内演奏的音乐听起来一般更丰富而丰满，且单独的声源，如乐器，一般更可辨别。这种区别的原因之一是听众听到的声音包含了与很高质量的谐波成份组合而产生可听声音的高质量的混响。

不是所有的再生声音都源于声学设计的环境，因而不具有这种高质量混响的好处。即使在使用声学设计的环境时，在记录过程中也可能损失高质量的混响，例如，在声音转换设备(例如话筒或类似设备)不能记录它们的时候。

象音乐这样的再生声音的另一个问题是在高音量收听时它会变得失真。在音量增大时，通常很难清楚地听出歌中所唱的单词或从其它乐器中辨别出一种乐器。

还有一个问题是在室内演奏的记录音乐的质量会随房间的几何形状和听众在房间内相对于声源(如扬声器)的位置而改变。出现这种情况时，音乐在室内的一个或几个特定位置听起来较好。这些位置通常称作悦耳点(sweet spot)。因此，为享受所记录音乐的全部潜力，听众必须保持在这些悦耳点上。

为产生增强的电音频信号(它在转换成可听声音时，感觉起来更接近于重复在声学设计的环境中聆听原始现场声音这样一种经历)，开发出了各种复杂而昂贵的系统。本发明是在此之上的一种改进，它相对来说更便宜和简单。

根据本发明，提供了以这样一种方式简单而便宜地增强电音频信号的方法和装置：从音频信号产生的可听声音的质量更接近于象在声学设计的环境中现场听到的原始声音的质量。本发明将增强谐波加入电音频信号中。从根据本发明而增强的音频信号产生的声音能在高音量上避免变得失真，并能消除或至少显著降低悦耳点的形成。

为了达到这些目的，根据本发明的原理，电音频信号通过一个磁线圈音频能量传递系统而发送出去，该系统以这样一种方式增强电音频信号：从增强的音频信号所产生的可听声音感觉更丰富和更丰满。更详细地说，电音频信号通过一个电磁场感应线圈用电力发送出去，从而产生一个与原始电音频信号相关的场信号(field signal)。然后，场信号弱耦合或松散地耦合到一个场接收器上，该场接收器将场信号转换成增强的但却微弱的电音频信号，然后，在必要时可将该电音频信号放大用以在象扬声器之类的常规音频再生设备中再生。通过弱耦合或松散耦合，仅有一小部分由感应线圈建立的电磁场贯穿或通过场接收器。感应的场信号弱耦合到接收器的结果是形成电音频信号，以及从而从该信号产生的声音，通过加入想要的谐波而得到增强。

感应线圈和场接收器之间的弱耦合或松散耦合会导致众所周知的高频提升、低频衰减的信号负失真。本发明基于这样一个发现：伴随着这类所不希望有的失真或降级，向信号加入理想谐波也导致一种所希望有的失真或增强。相信迄今为止尚未检测到这种谐波增强，因为负失真(即牺牲低频，提升高频)使这种谐波增强被忽视。由于与弱耦合相关的所不希望有的失真如此易于建立并众所周知，而所发现的谐波增强又不为人知，所以总是避免弱耦合，而不是象本发明这样去利用它。本发明的感应线圈和场接收器弱耦合或松散耦合在一起以提升这种源于因为前所未知的谐波增强而所不希望有的失真。