[发明专利]利用两个扬声器再现多声道声音的装置及其方法

说明书

本发明涉及一种多声道声音再现装置，更具体地说，本发明涉及一种利用两个扬声器再现多声道声音的装置及其方法。

为了更加迅速和更加准确地传输领先于多媒体时代爆炸性增长的各种信息所作的无休止的努力在新的数字通迅技术以及高度集成半导体(VLSI)和信号处理技术(DSP)方面取得了惊人的发展。此外，以往按照不同方式产生和处理的图像、声音、和其它数据现在可以无需考虑完全不同格式的信息源或信息载体的差别进行处理和使用。依照这种趋势，似乎有必要使数字数据的国际传输标准化，以便于发送和共享不同设备之间的信息。因此，形成了一些标准，例如，1990年颁布的ITU-TS规则H.261、1992年为存储和传输静止图像建立的ISO/ITU-TS的JPEG(联合图像专家组)标准、和ISO/IEC的MPEG(动态图像专家组)标准。

纵观当前的音频信号压缩编码器的技术发展趋势，象声音和音乐这样的宽频带音频信号由于在数字化、存储和传输时信息量的增加需要非常大的存储空间和较大的传输带宽。为了解决上述问题，已经开发了许多种方法，这些方法能够对音频信号编码、传输或存储经过压缩的编码信号，并且在使这些音频信号只具有人类无法辨别的误差的水平上恢复所传输的或存储的信号。最近，有关更加有效地再现音频信号的研究已经通过利用人类的听觉特征构成一个数学心理声学模型来对音频信号编码和解码而取得积极的进展。用于上述研究的一种方法基于这样的事实，按照人类的听觉构造，识别各个频率带通中信号的灵敏度和听觉极限因人而异，并且依赖于屏蔽效应，即在任何频率带通中具有较低能量的信号在与具有较高能量的信号相邻的情况下由于高能信号的存在而听不到。根据对上述各种音频信号编码和解码研究的发展，关于对用于最新数字音频设备和多媒体的音频信号进行编码和解码的方法的ISO MPEG国际标准已经顺利地开始建立，关于立体声广播的MPEG1音频标准已经在1993年确立，目前关于5.1声道的MPEG2音频标准也已经开始建立。由美国的Dolby公司开发并且主要应用于美国当代电影工业的一种独立压缩算法AC3，1993年11月被确定为美国的HDTV(高清晰度电视)数字音频标准，这个标准将成为一种国际通用的MPEG标准。

这些算法，例如MPEG2和AC3的作用是以低传输速率压缩多声道音频信号，这些算法被作为HDTV和DVD领域中的算法标准，因而在房间中的人可以听到象在剧院一样的声音效果。但是，它需要至少5个扬声器才能听到采用上述算法构成的多声道声音，并且使用5个放大器驱动这些扬声器。实际上，很难将这些设备安装在同一个房屋中，所以没有人能够欣赏到其中的多声道声音。如果能够利用常规的向下混声方法将经过压缩的多声道声音再现为双声道声音，多声道声音的方向特性就消失了，从而使听者感受到强烈的真实性。

与此同时，尽管由日本的Victor公司发明的Dolby Pro-logic三维声学算法将多声道声音信号向下混声为两个声道，并且再现该下混声道信号，但是，在听这些声音时，仍然具有四个声道的效果。

图1为解释由日本的Victor有限公司发明的Dolby Pro-logic三维声学算法的示意图。参见图1，标号2表示包含一个Dolby Pro-logic功能部件10的处理器，和三维声学处理器12。此外，标号4表示包括一个左放大器(LAMP)14和一个左扬声器(LSP)16的一个左输出装置，标号6表示包括一个右放大器(RAMP)18和一个右扬声器(RSP)20的一个右输出装置。具体地说，图2为图1中所示三维声学处理器12的详细电路图。

以下将参照图1和图2解释该算法的原理。首先，在图1中，输入的双声道声音信号IL和IR被转换成四声道声音信号，即一个左声道信号、一个右声道信号、一个中央声道信号和一个环绕声道信号(L，R，C，S)，然后该经过转换的信号被传输到三维声学处理器12。参照图2，讨论三维声学处理器12的工作原理，通过利用图2中所示的三维声学算法34处理，将左声道信号L和右声道信号R分别输入到一个左加法器30和一个右加法器32，将中央声道信号C同时输入到上述的左加法器30和右加法器32，并将环绕声道信号S也输入到上述的左加法器30和右加法器34中，从而使得听者听到的声音仿佛是从后面产生的。于是，在左加法器30和右加法器32中包含中央声和环绕声方向分量的左声道信号eL和右声道信号eR被分别传输到左输出装置4和右输出装置6。所以，听者可以通过左输出装置4和右输出装置6听到四个声道的声音。