專利名稱：立體聲增強(qiáng)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及音頻增強(qiáng)系統(tǒng)，特別是設(shè)計(jì)為改進(jìn)立體聲音重放真實(shí)感的系統(tǒng)和方法。更詳細(xì)地說(shuō)，本發(fā)明涉及在立體聲信號(hào)內(nèi)未引入不自然的相移或時(shí)間延遲的情況下用于加寬放大經(jīng)過(guò)一對(duì)揚(yáng)聲器的立體聲信號(hào)所產(chǎn)生的聲像的裝置。
背景技術(shù)：
音頻或音頻-視頻工業(yè)積極地連續(xù)努力克服重放聲音的缺陷。最近，隨著交互多媒體計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的突破及其他音頻視頻的發(fā)展，提高了對(duì)于音質(zhì)的關(guān)注。因此，繼續(xù)致力于在音頻工業(yè)進(jìn)行聲音記錄及其重放的技術(shù)開(kāi)發(fā)。
重放聲音的缺陷可以由這樣的因素引起。例如，低效記錄聲音的話筒，和低效重放記錄的聲音的揚(yáng)聲器。在相關(guān)工業(yè)增強(qiáng)聲像所作的努力已經(jīng)產(chǎn)生與聲音本身信息一起記錄和編碼聲音源的位置信息的方法。這些方法包括使用特定編碼的音頻信息，及說(shuō)明這些信息的特定解碼系統(tǒng)工作的多聲道環(huán)繞系統(tǒng)。
不需要特定地記錄聲音的聲音增強(qiáng)系統(tǒng)一般比較簡(jiǎn)單并且成本很低。這樣的系統(tǒng)包括在左和右信號(hào)源之間引入不自然的時(shí)間延遲或相移。許多這些系統(tǒng)致力于補(bǔ)償話筒未能模仿人耳的頻率響應(yīng)的缺陷。由于揚(yáng)聲器的位置原因，這些系統(tǒng)也致力于補(bǔ)償這種事實(shí)，即，從該揚(yáng)聲器發(fā)出的聲音的感覺(jué)方向可能與聲音的最初位置不一致。盡管上面的系統(tǒng)致力于以更加真實(shí)并逼真的方式重放聲音，在充滿競(jìng)爭(zhēng)的音頻增強(qiáng)領(lǐng)域這些方法的使用已經(jīng)導(dǎo)致各種各樣的結(jié)果。
其他的聲音增強(qiáng)技術(shù)使用被稱為總和及差值信號(hào)的信號(hào)。總和及差值信號(hào)分別表示左和右立體聲信號(hào)之間的總和，及左和右立體聲信號(hào)之間的差。
提高一對(duì)立體聲左和右信號(hào)的差信號(hào)的電平能夠加寬從放置在收聽(tīng)者前面的一對(duì)揚(yáng)聲器，或其他的電聲換能器發(fā)出的可感覺(jué)的突出的聲像，這是眾所周知的。從存在有差信號(hào)放大的背景或混響聲音產(chǎn)生的加寬音像。在現(xiàn)場(chǎng)聲音場(chǎng)所，在適當(dāng)?shù)碾娖缴虾苋菀赘杏X(jué)到這種背景。然而，在記錄的工作中，這種背景被直接聲音覆蓋，并且采用與現(xiàn)場(chǎng)表演的相同電平就不能感覺(jué)到背景聲。
已經(jīng)作出很多努力來(lái)改進(jìn)來(lái)自記錄節(jié)目的背景聲信息。例如不加選擇地增加超過(guò)寬頻譜的差值信號(hào)。然而，不加選擇地增加差信號(hào)會(huì)影響人的聲音感覺(jué)，這是不希望的。例如，提高音頻的中間范圍的差信號(hào)能夠?qū)е率章?tīng)者頭部位置過(guò)分敏感的聲音感覺(jué)。
美國(guó)專利Nos，4,748,669和4,866,774公開(kāi)一種處理總和及差信號(hào)的被極力稱贊的聲音增強(qiáng)技術(shù)，該技術(shù)由Arnold Klayman作出，與本申請(qǐng)公開(kāi)的發(fā)明的發(fā)明人為同一人。
正如’669和’774專利所公開(kāi)的，提供聲音增強(qiáng)系統(tǒng)在選擇的頻帶內(nèi)提供差信號(hào)的動(dòng)態(tài)或者固定均衡。在這樣的系統(tǒng)中，提供差信號(hào)的均衡來(lái)提高較低強(qiáng)度的差信號(hào)分量而不過(guò)分提高較強(qiáng)的差信號(hào)分量。較強(qiáng)的差信號(hào)分量一般出現(xiàn)在大約為1到4KHz的中間范圍的頻率內(nèi)。這樣的中間范圍頻率對(duì)應(yīng)于人耳已提高了靈敏性的頻率?！?69和’774專利公開(kāi)的系統(tǒng)的各種實(shí)施例也均衡與特定頻帶內(nèi)的總和信號(hào)有關(guān)的振幅以防止總和信號(hào)被差信號(hào)覆蓋。此外，由’669和’774增強(qiáng)系統(tǒng)提供的差信號(hào)的提高電平是總和信號(hào)本身的函數(shù)。
美國(guó)專利No，4,748,669和美國(guó)專利No.4,886,774充分公開(kāi)了人的聽(tīng)覺(jué)輕微響應(yīng)特性，有選擇地提高總和及差信號(hào)的特定的優(yōu)點(diǎn)。
即使使用上面的音頻增強(qiáng)技術(shù)，一般說(shuō)來(lái)，也需要能提供高質(zhì)量的立體聲像增強(qiáng)并能滿足不斷發(fā)展的計(jì)算機(jī)多媒體市場(chǎng)的所有要求，以及音頻和音頻視頻市場(chǎng)的要求的音頻增強(qiáng)系統(tǒng)。本文公開(kāi)的立體聲增強(qiáng)系統(tǒng)滿足這種需要。
發(fā)明概述本文公開(kāi)的用于產(chǎn)生較寬聲像的裝置和方法為美國(guó)專利Nos.4,738,669和4,866,744公開(kāi)的有關(guān)的立體聲增強(qiáng)系統(tǒng)的改進(jìn)，作為參考它們已完全引入本文。改進(jìn)的系統(tǒng)已獲得廣泛的稱贊。例如，在1994.11出版的Multimedia World，一位作者將本發(fā)明描述為“看上去它將成為多媒體PC的下一個(gè)大事件，并且有很好的理由相信它能夠”。此外，就相同的立體聲增強(qiáng)系統(tǒng)而論，1994.9出版的PC Gamer雜志寫(xiě)到“在音頻技術(shù)過(guò)去幾年的各種進(jìn)步中，沒(méi)有令人佩服的”。
多媒體計(jì)算機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)生的聲音一般以數(shù)字信息存儲(chǔ)在CD-ROM，或其他數(shù)字存儲(chǔ)介質(zhì)中。與模擬的聲音存儲(chǔ)介質(zhì)不同，數(shù)字聲音信息，特別是立體聲信息，被更準(zhǔn)確存儲(chǔ)在較寬的頻譜內(nèi)。該信息的存在對(duì)于立體聲增強(qiáng)的方法有很大影響。此外，這樣的數(shù)字存儲(chǔ)聲音的放大或增強(qiáng)可能使計(jì)算機(jī)音頻放大器或計(jì)算機(jī)揚(yáng)聲器過(guò)載。它們可能是相對(duì)地“小功率”設(shè)備。這一點(diǎn)尤其與較低，即，低音頻率有關(guān)，在這里過(guò)分放大能使放大器“限幅”，并可能嚴(yán)重?fù)p傷計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或電視機(jī)的小功率揚(yáng)聲器。
因此，公開(kāi)一種產(chǎn)生在較大收聽(tīng)區(qū)域內(nèi)發(fā)射的逼真的立體聲像的立體聲增強(qiáng)系統(tǒng)。當(dāng)使用放置在收聽(tīng)者前面的一對(duì)揚(yáng)聲器時(shí)產(chǎn)生的立體聲增強(qiáng)尤其有效。然而，當(dāng)前的環(huán)境聲型系統(tǒng)也可以使用本文公開(kāi)的增強(qiáng)系統(tǒng)，以便有助于加寬全部聲像并消除可識(shí)別的點(diǎn)源。
通過(guò)令人意外地簡(jiǎn)單的電路結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生包圍收聽(tīng)者的廣泛稱贊的立體聲像。在優(yōu)選實(shí)施例中，立體聲增強(qiáng)系統(tǒng)包括用于隔離來(lái)自左和右輸入源信號(hào)的背景信號(hào)信息，即，差信號(hào)和單音信號(hào)信息，即，總和信息的電路?？偤图安钚盘?hào)的振幅電平可以固定為預(yù)定的電平或者可以通過(guò)立體聲增強(qiáng)系統(tǒng)的操作者手動(dòng)調(diào)節(jié)它們。此外，左和右輸入源信號(hào)可以真實(shí)的或者合成地產(chǎn)生立體聲信號(hào)。
背景信號(hào)信息被頻譜整形，或均衡以便增強(qiáng)統(tǒng)計(jì)地為低強(qiáng)度的頻率分量。在沒(méi)有不適當(dāng)?shù)靥岣邔?duì)應(yīng)的中間范圍頻率分量的情況下進(jìn)行低強(qiáng)度背景信號(hào)分量的均衡。在低頻中間不能調(diào)節(jié)過(guò)大背景信號(hào)增益的聲音系統(tǒng)中，高通濾波器限制這些頻率分量的放大。
背景信號(hào)信息的整形增強(qiáng)可能出現(xiàn)在背景信號(hào)信息但被更強(qiáng)的直接場(chǎng)聲音覆蓋的混響聲效果。均衡的背景信號(hào)信息分別與單音信號(hào)和左及右輸入信號(hào)重新組合來(lái)產(chǎn)生增強(qiáng)的左和右輸出信號(hào)。
本文公開(kāi)的增強(qiáng)系統(tǒng)可以通過(guò)具有分立的電路元件，或作為混合的電路結(jié)構(gòu)的數(shù)字信號(hào)處理器很容易地實(shí)現(xiàn)。由于其獨(dú)特的電路結(jié)構(gòu)和包含小功率音頻設(shè)備，增強(qiáng)系統(tǒng)在低廉的音頻系統(tǒng)尤其受歡迎，這些系統(tǒng)具有相對(duì)小的功率輸出信號(hào)，并且限制插入增強(qiáng)系統(tǒng)的空間。
通過(guò)結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的詳細(xì)描述，本發(fā)明的上面和其他方面，特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見(jiàn)。
附圖簡(jiǎn)述
圖1是用于從一對(duì)輸入立體聲信號(hào)產(chǎn)生加寬的立體聲像的立體聲增強(qiáng)系統(tǒng)的示意方塊圖。
圖2是用于差信號(hào)立體聲分量的投影增強(qiáng)曲線的頻率響應(yīng)的顯示圖。
圖3是用于從一對(duì)輸入立體聲信號(hào)產(chǎn)生加寬立體聲像的立體聲增強(qiáng)系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施例的示意圖。
圖4是用于從一對(duì)輸入立體聲信號(hào)產(chǎn)生加寬立體聲像的立體聲增強(qiáng)系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明首先參考圖1，表示描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的功能模塊圖。在圖1，立體聲增強(qiáng)系統(tǒng)10輸入左立體聲信號(hào)12和右立體聲信號(hào)14。左和右立體聲信號(hào)12和14分別沿路徑18和20饋送到第一求和裝置16，例如，一電加法器。通過(guò)求和裝置16在其輸出22產(chǎn)生表示左和右立體聲信號(hào)12和14總和的總和信號(hào)。
左立體聲信號(hào)12沿路徑24連接到音頻濾波器28，而右立體聲信號(hào)14沿路徑26連接到音頻濾波器30。濾波器28和30的輸出反饋到第二求和裝置32。求和裝置32在共輸出34產(chǎn)生表示濾波的左和右輸入信號(hào)的差的差信號(hào)。濾波器28和30是設(shè)計(jì)為減少出現(xiàn)在差信號(hào)的低音分量的預(yù)調(diào)節(jié)高通濾波器。由于下述的原因優(yōu)選實(shí)施例執(zhí)行減小差值信號(hào)低音分量。
求和裝置16和求和裝置32形成具有分別反饋到分離的電平-調(diào)節(jié)設(shè)備36和38的輸出信號(hào)的總和網(wǎng)絡(luò)。裝置36和38為理想的電位計(jì)或者類似可變-阻抗設(shè)備。裝置36和38的調(diào)節(jié)一般通過(guò)用戶手動(dòng)完成來(lái)控制出現(xiàn)在輸出信號(hào)的總和及差信號(hào)的基準(zhǔn)電平。這就允許用戶根據(jù)本人的個(gè)人愛(ài)好并按照重放聲音的類型調(diào)節(jié)立體聲增強(qiáng)的電平和方位?？偤托盘?hào)的電平增大加重出現(xiàn)在位于一對(duì)揚(yáng)聲器之間的中心范圍的音頻信號(hào)。相反，差信號(hào)電平的增大加重產(chǎn)生較寬聲像感覺(jué)的背景信息。在一些已知音樂(lè)類型參數(shù)及系統(tǒng)配置，或不能進(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié)的音頻裝置中，可以消除調(diào)節(jié)裝置36和38并將總和及差信號(hào)電平固定在預(yù)定值上。
裝置38的輸出饋送到均衡器40的輸入42。均衡器40通過(guò)分別將低通音頻濾波器44、高通音頻濾波器48和衰減電路46用于所示的差值信號(hào)頻譜整形出現(xiàn)在輸入42的差信號(hào)。來(lái)自濾波器44、48和電路46的輸出信號(hào)分別沿路徑50、54和52離開(kāi)均衡器40。
沿路徑50、52和54傳送的改進(jìn)的差信號(hào)構(gòu)成處理的差信號(hào)(L-R)P的分量。這些分量反饋到包括求和裝置56和求和裝置58的總和網(wǎng)絡(luò)。求和裝置58也接收從裝置36輸出的總和信號(hào)，特別是原始的左立體聲信號(hào)12。全部五個(gè)信號(hào)在求和裝置58內(nèi)相加來(lái)產(chǎn)生增強(qiáng)左輸出信號(hào)60。
類似地，來(lái)自均衡器40的改進(jìn)的差信號(hào)、總和信號(hào)，和原始的右立體聲信號(hào)14在求和裝置56內(nèi)組合來(lái)產(chǎn)生增強(qiáng)的右輸出信號(hào)62。沿路徑50、52和54產(chǎn)生的差信號(hào)的分量被求和裝置56倒相來(lái)產(chǎn)生用于右揚(yáng)聲器(R-L)P的差值信號(hào)，右揚(yáng)聲器的相位與左揚(yáng)聲器相位相差180度。
因?yàn)榍蠛脱b置56和58組合差值信號(hào)的濾波的和衰減的分量來(lái)產(chǎn)生左和右輸出信號(hào)60和62，這樣就產(chǎn)生差信號(hào)的全部頻譜整形，即規(guī)范化。因此，由于有選擇地加重背景來(lái)將收聽(tīng)者完全包含在重放聲范圍內(nèi)，所以增強(qiáng)的左和右輸出信號(hào)60和62產(chǎn)生有較大改進(jìn)的音頻效果。通過(guò)下面的數(shù)學(xué)公式表示左和右輸出信號(hào)60和62Lout＝Lin+K1(L+R)+K2(L-R)P(1)Rout＝Rin+K1(L+R)-K2(L-R)P(2)應(yīng)指出的是，上面公式中的輸入信號(hào)Lin和Rin是典型的立體聲源信號(hào)，但也可以同時(shí)由單聲源合成產(chǎn)生。美國(guó)專利No.4,841,572公開(kāi)了能夠用于本發(fā)明的這樣的一種立體聲合成方法，該專利也由ArnoldKlayman作出并作為參考并入本文。此外，如美國(guó)專利No.4,789,669中所討論的，上面所表示的增強(qiáng)的左和右輸出信號(hào)可以由磁或電方法存貯于各種記錄介質(zhì)中，如乙烯基記錄介質(zhì)、小型盤、數(shù)字或模擬音頻磁帶，或者計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)。通過(guò)傳統(tǒng)的立體聲重放系統(tǒng)可以重放已被存儲(chǔ)的增強(qiáng)的左和右輸出信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)同樣電平的立體聲像增強(qiáng)。
上面等式中的信號(hào)(L-R)P表示根據(jù)本發(fā)明已被頻譜整形處理的差信號(hào)。根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，通過(guò)圖2所描述的頻率響應(yīng)表示差值信號(hào)的改進(jìn)，該圖標(biāo)明增強(qiáng)投影，或規(guī)范化曲線70。
投影曲線70表示以dB度量的增益作為以對(duì)數(shù)格式表示的音頻頻率的函數(shù)。根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，投影曲線70在位于大約125Hz的點(diǎn)A具有大約10dB的最大峰值增益。投影曲線70的增益在大于或小于125Hz的范圍內(nèi)以每倍頻程大約6dB的比率減小。投影曲線70在大約2.1KHz的點(diǎn)B將最小增益-2dB用于差值信號(hào)。在大于2.1KHz時(shí)增益以每倍頻程6dB的比率增大到大約7KHz的點(diǎn)C，并繼續(xù)增大到大約20KHz，即大約為人耳可聽(tīng)的最高頻率。盡管使用高-通和低-通濾波器得到全部投影曲線70的均衡，也有可能使用在點(diǎn)B具有最小增益與高-通濾波器一起的帶阻濾波器來(lái)獲得類似的投影曲線。
在優(yōu)選實(shí)施例中，在投影曲線70的點(diǎn)A和點(diǎn)B之間的增益差理想地設(shè)計(jì)為12dB，并且在點(diǎn)B和C之間的增益差應(yīng)該大約為6dB。這些數(shù)字為設(shè)計(jì)約束條件而實(shí)際的數(shù)字根據(jù)使用元件的實(shí)際值從一個(gè)電路到另一個(gè)電路有可能會(huì)變化。如果信號(hào)電平裝置36和38固定，那么投影曲線70將保持恒定。然而，調(diào)節(jié)裝置38將會(huì)輕微改變?cè)邳c(diǎn)A和B，及點(diǎn)B和C之間的增益差。如果最大增益幅度差略小于12dB，導(dǎo)致增加中間范圍的放大就產(chǎn)生令人不適的收聽(tīng)效果。相反地，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于12dB的增益幅度差會(huì)趨向降低收聽(tīng)者對(duì)于中間范圍清晰度的感覺(jué)。
由數(shù)字信號(hào)處理器實(shí)現(xiàn)的投影曲線在大多數(shù)情況下能較準(zhǔn)確地反映上面討論的設(shè)計(jì)約束條件。對(duì)于模擬實(shí)現(xiàn)的情況，如果對(duì)應(yīng)于點(diǎn)A1、B1和C1的頻率及增益幅度差的約束條件變化幅度為20％，那么它就是可接受的。盡管未達(dá)到最佳結(jié)果，這種從理想條件的偏離仍能產(chǎn)生要求的立體聲增強(qiáng)效果。
如圖2所示，如果有可能的話，小于125Hz的差信號(hào)頻率通過(guò)應(yīng)用投影曲線70得到減小的增加量。這種減小避免極低頻，即，低音頻率的過(guò)分放大。對(duì)于很多音頻重放系統(tǒng)，放大這種低頻范圍內(nèi)的音頻差信號(hào)能產(chǎn)生具有過(guò)多低音響應(yīng)的令人不愉快及不真實(shí)的聲像。這些音頻重放系統(tǒng)包括近場(chǎng)或小功率音頻系統(tǒng)，例如多媒體計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，以及家庭立體聲系統(tǒng)。
由本發(fā)明提供的立體聲增強(qiáng)能充分地利用高質(zhì)量的立體聲記錄的優(yōu)點(diǎn)。尤其是，與以前的模擬磁帶或乙烯基唱片記錄不同，今天的數(shù)字存儲(chǔ)聲音的記錄包含差值信號(hào)，即，立體聲，遍及包括低音頻率的較寬頻譜的信息。因此不需要過(guò)分放大這些頻率內(nèi)的差信號(hào)來(lái)得到適當(dāng)?shù)牡鸵繇憫?yīng)。
當(dāng)有，由普通消費(fèi)者和商業(yè)中類似系統(tǒng)擁有的交互多媒體計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的數(shù)目正快速增加。這些系統(tǒng)常常包含集成的音頻處理器或外圍聲音設(shè)備，例如聲音卡，來(lái)增強(qiáng)它們的音頻-視頻效果。由多媒體計(jì)算機(jī)，和諸如便攜立體聲系統(tǒng)這樣的近場(chǎng)音頻系統(tǒng)產(chǎn)生的聲音的質(zhì)量相對(duì)較低，這是因?yàn)檫@些系統(tǒng)本身所具有的功率限制，揚(yáng)聲器放置的限制。和收聽(tīng)位置的限制。盡管這些限制使對(duì)聲像增強(qiáng)近場(chǎng)系統(tǒng)的有生命力的候選者，它們也必須由任何立體聲增強(qiáng)系統(tǒng)克服強(qiáng)施的獨(dú)特的問(wèn)題。
尤其是，在提高較大期間在這些系統(tǒng)提高功率可能會(huì)引起放大器“限幅”，或者它可能會(huì)損害包括揚(yáng)聲器的音頻電路的元件。在大多數(shù)近場(chǎng)音頻增強(qiáng)應(yīng)用中限制差值信號(hào)的低音響應(yīng)也幫助避免這些問(wèn)題。
因?yàn)楦鶕?jù)優(yōu)選實(shí)施例未將差值信號(hào)的低音頻率提高很大，通過(guò)當(dāng)然是單音的總和信號(hào)L+R，也提供極低頻率內(nèi)的音頻信息。在近場(chǎng)系統(tǒng)與此無(wú)關(guān)，這是因?yàn)槭褂靡粚?duì)揚(yáng)聲器作為總和信號(hào)的低音信息將在希望收聽(tīng)者所處于的兩個(gè)揚(yáng)聲器之間準(zhǔn)確地產(chǎn)生聲像。然而，左各右信號(hào)確定提供低音信息并通過(guò)它們的相應(yīng)的振幅電平提供定向提示近場(chǎng)的低音。
即使一個(gè)音頻系統(tǒng)不是近場(chǎng)系統(tǒng)，即它具有分開(kāi)較大距離的揚(yáng)聲器和大的收聽(tīng)區(qū)域，圖2所示的投影曲線仍能提供足夠的低頻聲像增強(qiáng)。尤其是，低音頻率具有需要大的收聽(tīng)區(qū)域來(lái)有效地感覺(jué)加寬的低音聲像的極大的波長(zhǎng)。例如，30Hz的頻率具有大約39英尺的波長(zhǎng)。企圖在這樣的低音頻率感覺(jué)方向的收聽(tīng)者將需要一個(gè)同樣大的收聽(tīng)區(qū)域。因此，圖2的投影曲線所實(shí)現(xiàn)的立體聲增強(qiáng)也適用于家庭立體聲和其他遠(yuǎn)場(chǎng)的場(chǎng)合。
在不出現(xiàn)總和信號(hào)均衡的情況下，根據(jù)本文討論的聲學(xué)原則，及由適當(dāng)?shù)碾娐吩O(shè)計(jì)給出的最小數(shù)目的元件也能實(shí)現(xiàn)立體聲增強(qiáng)。因此，在包括具有限制容納立體聲增強(qiáng)電路的可使用空間的這樣的約束的多種場(chǎng)合能夠容易地和經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
圖3描述了一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例產(chǎn)生加寬的立體聲像的電路。立體聲增強(qiáng)電路80對(duì)應(yīng)于圖1所示的系統(tǒng)10。在圖3中，左輸入信號(hào)12饋送到電阻器82、電阻器84和電容器86。右輸入信號(hào)14饋送到電容器88和電阻器90和92。
電阻器82依次連接到放大器96的反相端94。同一反相端94也連接到電阻器92和電阻器98。放大器96構(gòu)成為具有經(jīng)電阻器102連接到地的正極端子100的求和放大器。放大器96的輸出104經(jīng)反饋電阻器106連接到正極輸入100。在輸出104產(chǎn)生表示左和右輸入信號(hào)的總和的總和信號(hào)(L+R)并將其饋送到在接地相反端的可變電阻器110的一端。為通過(guò)放大器96得到左和右輸入信號(hào)的適當(dāng)?shù)目偤?，?yōu)選實(shí)施例中的電阻器82、92、98和106為33.2千歐姆，而電阻器98最好為16.5千歐姆。
第二放大器112構(gòu)成為“差分”放大器。放大器112具有連接到依次串聯(lián)到電容器86的電阻器116的反相端子114。類似地，放大器112的正極端子118通過(guò)串聯(lián)的電阻器120和電容器88接收右輸入信號(hào)。端子118經(jīng)電阻器128也連接到地。放大器112的輸出端子122通過(guò)反饋電阻器124連接到反相端子。輸出122也連接到依次連接到地的可變電阻器126。盡管放大器112構(gòu)成為“差分”放大器，其功能可以體現(xiàn)為右輸入信號(hào)與負(fù)的左輸入信號(hào)的總和。因此，放大器96和112形成分別產(chǎn)生總和信號(hào)和差信號(hào)的總和網(wǎng)絡(luò)。
分別包括元件86/116和88/118的兩組連接的RC網(wǎng)絡(luò)起衰減左和右輸入信號(hào)的極低，或低音頻率的高通濾波器的作用。為獲得圖2的投影曲線70的適當(dāng)?shù)念l率響應(yīng)，高通濾波器的截止頻率，Wc’或-3dB頻率應(yīng)該為大約100Hz。因此，在優(yōu)選實(shí)施例中，電容器86和88的電容為0.1微法而電阻器116，120的阻抗大約為33.2千歐姆。然后，通過(guò)如下選擇反饋電阻器124和衰減電阻器128的值R120R128=R116R124---(3)]]>輸出122將表示放大兩倍的右差信號(hào)(R-L)。作為高通濾波輸入的結(jié)果，輸出122的差信號(hào)將以每倍頻程6dB的減小比率衰減在125Hz以下的低頻分量。有可能濾波均衡器40內(nèi)的差信號(hào)的低頻分量，而不是使用濾波器28和30(圖1所示)分別濾波左和右輸入信號(hào)。然而，因?yàn)榈皖l的濾波電容器必須很大，最好在輸入階段執(zhí)行濾波以避免加載前面的電路。
應(yīng)該指出的是差信號(hào)涉及包含出現(xiàn)在一個(gè)輸入聲道，即或者左或者右，但不出現(xiàn)在其他聲道的信息的音頻信號(hào)。差信號(hào)的特定相位與確定輸出信號(hào)的最終構(gòu)成有關(guān)。這樣，一般說(shuō)來(lái)，差信號(hào)表示為L(zhǎng)-R和R-L，它們僅相差180度相位。因此，正如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所了解的，只要左和右輸出的差信號(hào)互相有相位差，就可以構(gòu)成放大器112以便左輸出(L-R)而不是(R-L)的差信號(hào)出現(xiàn)在輸出122。
通過(guò)設(shè)置滑動(dòng)觸點(diǎn)130和132能分別調(diào)節(jié)可以為簡(jiǎn)單分壓的可變電阻器110和126。通過(guò)滑動(dòng)觸點(diǎn)132的手動(dòng)、遙控、或自動(dòng)調(diào)節(jié)可以控制出現(xiàn)在增強(qiáng)輸出信號(hào)的差信號(hào)的電平。類似地，通過(guò)滑動(dòng)觸點(diǎn)130的位置能部分地確定出現(xiàn)在增強(qiáng)輸出信號(hào)的總和信號(hào)的電平。
出現(xiàn)在滑動(dòng)觸點(diǎn)130的總和信號(hào)通過(guò)串聯(lián)的電阻器138饋送到第三放大器136的反相輸入134?；瑒?dòng)觸點(diǎn)130的同一總和信號(hào)通過(guò)分開(kāi)串聯(lián)的電阻器144也饋送到第四放大器142的反相輸入140。放大器136構(gòu)成為具有經(jīng)電阻器146連接到地的反相端子134的差分放大器。放大器136的輸出148經(jīng)反饋電阻器150也連接到反相端子134。
放大器136的正極端子152提供一個(gè)連接到一組總和電阻器156的公共節(jié)點(diǎn)并且經(jīng)電阻器154也連接到地。來(lái)自滑動(dòng)觸點(diǎn)132的電平調(diào)節(jié)的差信號(hào)經(jīng)路徑160、162和164傳送到一組總和電阻器156。這就產(chǎn)生分別出現(xiàn)在點(diǎn)A、B和C的三個(gè)分開(kāi)限定的差信號(hào)。如圖所示這些限定的差信號(hào)經(jīng)電阻器166、168和170連接到正極端子152。
沿路徑160在點(diǎn)A，來(lái)自滑動(dòng)觸點(diǎn)132的電平調(diào)節(jié)的差值信號(hào)未經(jīng)過(guò)任何頻率響應(yīng)改進(jìn)傳送到電阻器166。因此，點(diǎn)A的信號(hào)僅被電阻器166和電阻器154之間分壓衰減。理想的是，相對(duì)于出現(xiàn)在節(jié)點(diǎn)B的0dB參考節(jié)點(diǎn)A的衰減電平將為-12dB。通過(guò)阻抗為100千歐姆的電阻器166和阻抗為27.4千歐姆的電阻器154實(shí)現(xiàn)該衰減電平。節(jié)點(diǎn)B的信號(hào)表示通過(guò)連接到地的電容器172而出現(xiàn)的電平調(diào)節(jié)的差信號(hào)的濾波模型。電容器172和電阻器178的RC網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行為具有由該網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間常數(shù)確定的截止頻率的低通濾波器。根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，該低通濾波器的截止頻率，或-3dB頻率大約為200Hz。由此，電阻器178最好為1.5千歐姆而電容器172為0.47微法，以及驅(qū)動(dòng)電阻器168為20千歐姆。
在節(jié)點(diǎn)C，高通濾波的差信號(hào)通過(guò)驅(qū)動(dòng)電阻器170反饋到放大器136的反相端子152。高通濾波器的截止頻率設(shè)計(jì)為大約7KHz并且相對(duì)于節(jié)點(diǎn)B的增益為-6dB。尤其是，連接在節(jié)點(diǎn)C和滑動(dòng)觸點(diǎn)132之間的電容器174的電容值為4700皮法，而連接在節(jié)點(diǎn)C和地之間的電阻器180的阻抗為3.74千歐姆。
出現(xiàn)在電路位置A，B和C的改進(jìn)的差信號(hào)分別通過(guò)電阻器182、184和186也饋送到放大器142的反相端子140。三個(gè)改進(jìn)的差信號(hào)、總和信號(hào)和右輸入信號(hào)輸入依次連接到放大器142的一組求和電阻器188。放大器142構(gòu)成為具有連接到地的正極端子190和連接在端子140和輸出194之間的反饋電阻器192的反相放大器。為通過(guò)反相放大器142獲得信號(hào)的適當(dāng)?shù)那蠛?，電阻?82的阻抗為100千歐姆，電阻器184的阻抗為20千歐姆，而電阻器186的阻抗為44.2千歐姆。只要保持適當(dāng)?shù)谋嚷蕘?lái)獲得正確的增強(qiáng)電平就可以改變立體聲增強(qiáng)系統(tǒng)中的電阻器和電容器的精確值?？赡苡绊憻o(wú)源元件值的其他因素是增強(qiáng)系統(tǒng)80所要求的功率及放大器104、122、136和142的特性。
在工作過(guò)程中，重新組合改進(jìn)的差信號(hào)來(lái)產(chǎn)生包括處理的差信號(hào)的輸出信號(hào)。尤其是，在點(diǎn)A，B和C出現(xiàn)的差信號(hào)分量在差分放大器136的端子152和放大器142的端子140重新組合來(lái)形成處理的差信號(hào)(L-R)P。信號(hào)(L-P)P表示已通過(guò)應(yīng)用圖2的投影曲線均衡的差信號(hào)。理想地，投影曲線的特征為在7KHz增益為4dB，在125Hz增益為10dB，以及在2100Hz增益為-2dB。
放大器136和142按組合處理的差信號(hào)與總和信號(hào)及左或右輸入信號(hào)的混頻放大器工作。放大器136的輸出148上的信號(hào)饋送到驅(qū)動(dòng)電阻器196來(lái)產(chǎn)生增強(qiáng)的左輸出信號(hào)60。類似地，放大器142的輸出194上的信號(hào)通過(guò)驅(qū)動(dòng)電阻器198來(lái)產(chǎn)生增強(qiáng)的右輸出信號(hào)62。驅(qū)動(dòng)電阻器一般具有200歐姆量級(jí)的阻抗。增強(qiáng)的左和右輸出信號(hào)能夠通過(guò)上面列舉的數(shù)學(xué)方程式(1)和(2)表示。方程式(1)和(2)中的值K1通過(guò)滑動(dòng)觸點(diǎn)130的位置來(lái)控制而值K2通過(guò)滑動(dòng)觸點(diǎn)132的位置控制。
圖3描述的全部單獨(dú)的電路元件可以通過(guò)在微處理器上運(yùn)行的軟件，或通過(guò)數(shù)字信號(hào)處理器數(shù)字化地實(shí)現(xiàn)。因此，單獨(dú)的放大器、均衡器，等等可以通過(guò)軟件或硬件的相應(yīng)部分實(shí)現(xiàn)。
圖4描述立體聲增強(qiáng)電路80的一個(gè)可替換的實(shí)施例。圖4的電路與圖3的電路類似并表示將投影曲線70(圖2所示)用于一對(duì)立體聲音頻信號(hào)的另一種方法。立體聲增強(qiáng)系統(tǒng)200采用產(chǎn)生總和及差信號(hào)的一種可替換的求和網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。
在可替換的實(shí)施例200中，左和右輸入信號(hào)12和14最終仍饋送到混頻放大器204和226的負(fù)輸入。然而，為產(chǎn)生總和及差信號(hào)，左和右信號(hào)12和14首先分別通過(guò)電阻器208和210饋送到第一放大器214的負(fù)相端子212。放大器214構(gòu)成為具有接地輸入216和反饋電阻器218的反相放大器。總和信號(hào)，或在這種情況下的反相的總和信號(hào)-(L+R)產(chǎn)生在輸出220。然后在被可變電阻器222電平調(diào)節(jié)之后總和信號(hào)分量饋送到保持電路。因?yàn)樵诳商鎿Q實(shí)施例中總和信號(hào)被反相，它反饋到放大器226的非-反相輸入224。因此，現(xiàn)在放大器226需要一個(gè)設(shè)置在非反相輸入224和地電位之間的電流平衡電阻器228。類似地，電流平衡電阻器230設(shè)置在反相輸入232和地電位之間。在可選實(shí)施例中對(duì)于放大器226的這些輕微的改進(jìn)對(duì)于獲得正確的總和來(lái)產(chǎn)生右輸出信號(hào)62是必要的。
為產(chǎn)生差信號(hào)，反相求和放大器236在反相輸入238接收左輸入信號(hào)和總和信號(hào)。尤其是，左輸入信號(hào)12在到達(dá)輸入238之前通過(guò)電容器240和電阻器242。類似地，輸出220上的反相總和信號(hào)通過(guò)電容器244和電阻器246。由元件240/242和元件244/246產(chǎn)生的RC網(wǎng)絡(luò)提供在優(yōu)選實(shí)施例中所描述的音頻信號(hào)的低音頻率濾波。
放大器236具有接地的非反相輸入248和反饋電阻器250。在輸出252產(chǎn)生差值信號(hào)R-L，這時(shí)電阻器208、210、218和242的阻抗值為100千歐姆，電阻器246和250的阻抗值為200千歐姆，電容器244的電容值為0.15微法，而電容器240的電容值為0.33微法。然后通過(guò)可變電阻器254調(diào)節(jié)差信號(hào)并將其反饋到保持電路系統(tǒng)。除上述之外，圖4的保持電路系統(tǒng)與圖3公開(kāi)的優(yōu)選實(shí)施例的保持電路系統(tǒng)相同。
圖3的整個(gè)立體聲增強(qiáng)系統(tǒng)80使用最少量的元件來(lái)實(shí)現(xiàn)聲學(xué)要求并產(chǎn)生贏得稱贊的立體聲。系統(tǒng)80可以僅由四個(gè)有源元件，對(duì)應(yīng)于放大器104、112、136和142的一般地運(yùn)算的放大器構(gòu)成。作為在單獨(dú)的半導(dǎo)體芯片上的四心線組封裝很容易得到這些放大器。實(shí)現(xiàn)立體聲增強(qiáng)系統(tǒng)80所必須的附加元件僅包括29個(gè)電阻器和4個(gè)電容器。使用一個(gè)四心繞組放大器，4個(gè)電容器和包括電位計(jì)和輸出電阻器的僅29個(gè)電阻器也能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)200。由于其獨(dú)特的設(shè)計(jì)，以利用最小元件空間的最小成本能實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)系統(tǒng)80和200并使其仍能提供令人難以置信的加寬已存在的立體聲像的效果。事實(shí)上，整個(gè)系統(tǒng)80能形成為一個(gè)單獨(dú)的半導(dǎo)體基底，或集成電路。
除圖3和圖4描述的實(shí)施例之外，還存在相互連接同樣的元件獲得立體聲信號(hào)的透視增強(qiáng)的可能的附加方式。例如，構(gòu)成為差分放大器的一對(duì)放大器可以分別接收左和右信號(hào)，并且也可以每個(gè)都接收總和信號(hào)。在這種方式下，放大器可能分別產(chǎn)生左差分信號(hào)L-R，和右差分信號(hào)L-R。
已經(jīng)認(rèn)真地進(jìn)行了從增強(qiáng)系統(tǒng)80和200產(chǎn)生的差信號(hào)的合適改進(jìn)，并在多種應(yīng)用及對(duì)于輸入的音頻信號(hào)取得最佳效果。目前由用戶進(jìn)行的調(diào)節(jié)僅包括應(yīng)用限定電路系統(tǒng)的總和及差信號(hào)的電平。然而，有可能使用電位計(jì)取代電阻器178和180來(lái)允許用于差信號(hào)的適當(dāng)均衡。
通過(guò)上面的描述及附圖，已經(jīng)顯示出本發(fā)明較目前的立體聲增強(qiáng)系統(tǒng)具有重大的優(yōu)點(diǎn)。盡管上面的詳細(xì)描述已經(jīng)顯示出本發(fā)明的概況并指出其重要的新穎特點(diǎn)，應(yīng)該清楚在不離開(kāi)本發(fā)明精神的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員對(duì)于所說(shuō)明設(shè)備的形式和細(xì)節(jié)可以作出各種省略和替代及變化。因此，本發(fā)明僅通過(guò)后面的權(quán)利要求限制其范圍。
權(quán)利要求
1.一種增強(qiáng)一對(duì)音頻左和右立體聲信號(hào)的系統(tǒng)，包括第一高通濾波器，該濾波器具有第一截止頻率，所述的第一高通濾波器接收用于提供具有減少低音信息的改進(jìn)的左和右立體聲信號(hào)的所述的左和右立體聲信號(hào)；第一裝置，用于隔離表示所述改進(jìn)的左和右立體聲信號(hào)的差的背景信號(hào)信息；第二裝置，用于隔離表示所述左和右立體聲信號(hào)的總和的單音信號(hào)信息；第二高通濾波器，該濾波器具有大于所述第一截止頻率的第二截止頻率，所述的第二高通濾波器處理所述背景信號(hào)信息來(lái)提供第一改進(jìn)的信號(hào)；低通濾波器，該濾波器具有大于所述第一截止頻率并小于所述第二截止頻率的第三截止頻率，所述的低通濾波器處理所述背景信號(hào)信息來(lái)提供第二改進(jìn)的信號(hào)；第三裝置，用于組合所述的第一改進(jìn)信號(hào)、所述的第二改進(jìn)信號(hào)、所述的單音信號(hào)信息和所述的左信號(hào)來(lái)提供增強(qiáng)的立體聲左輸出信號(hào)；和第四裝置，用于組合所述的第一改進(jìn)信號(hào)、所述的第二二改進(jìn)信號(hào)、所述的單音信號(hào)信息和所述的右信號(hào)來(lái)提供增強(qiáng)的立體聲右輸出信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的增強(qiáng)系統(tǒng)，其特征在于所述的第一裝置包括用于組合所述的左和右立體聲信號(hào)來(lái)隔離所述的背景信號(hào)信息的構(gòu)成為差分放大器的運(yùn)算放大器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的增強(qiáng)系統(tǒng)，其特征在于所述的第一裝置包括用于組合所述的左立體聲信號(hào)和所述的總和信號(hào)來(lái)隔離所述的背景信號(hào)信息的構(gòu)成為反相放大器的運(yùn)算放大器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的增強(qiáng)系統(tǒng)，其特征在于所述的第一高通濾波器的所述第一截止頻率處于125到200Hz范圍之內(nèi)，所述的第二高通濾波器的所述第二截止頻率處于5.6到8.4KHz范圍之內(nèi)，以及所述的低通濾波器的所述第三截止頻率處于160到240Hz范圍之內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的增強(qiáng)系統(tǒng)，其特征在于還包括用于衰減實(shí)際通過(guò)全部音頻頻率電平的所述背景信號(hào)信息的衰減裝置，連接到所述第三和第四裝置的所述衰減裝置用于提供包含所述衰減的背景信號(hào)信息的所述左和右增強(qiáng)輸出信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的增強(qiáng)系統(tǒng)，其特征在于還包括用于手動(dòng)調(diào)節(jié)所述背景信號(hào)信息電平的裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的增強(qiáng)系統(tǒng)，其特征在于所述的第一、第二、第三和第四裝置是運(yùn)算放大器而所述的低通濾波器和所述的第一及第二高通濾波器是包括無(wú)源電路元件的一階RC濾波器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的增強(qiáng)系統(tǒng)，其特征在于在形成為集成電路的音頻信號(hào)處理器內(nèi)以數(shù)字格式實(shí)現(xiàn)所述的系統(tǒng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的增強(qiáng)系統(tǒng)，其特征在于從單音音頻信號(hào)源合成產(chǎn)生所述的立體聲左和右信號(hào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的增強(qiáng)系統(tǒng)，其特征在于所述的立體聲左和右信號(hào)是音頻-視頻復(fù)合信號(hào)的部分。
11.一種用于從通過(guò)一對(duì)揚(yáng)聲器重放的立體聲左和右信號(hào)產(chǎn)生加寬立體聲像的音頻增強(qiáng)系統(tǒng)，包括第一放大器，用于接收左和右信號(hào)并提供表示所述左和右信號(hào)之間差的差信號(hào)；第二放大器，用于接收左和右信號(hào)并提供表示所述左和右信號(hào)總和的總和信號(hào)；低通濾波器，用于接收來(lái)自所述第一放大器的所述差信號(hào)；高通濾波器，用于接收來(lái)自所述第一放大器的所述差信號(hào)；第三放大器，該放大器具有連接到所述低通濾波器的輸出和所述高通濾波器的輸出的第一輸入，第三放大器具有連接到所述左立體聲信號(hào)和所述總和信號(hào)的第二輸入，其中通過(guò)所述第三放大器組合所述低通濾波器的所述輸出，所述高通濾波器的所述輸出，所述左信號(hào)，和所述總和信號(hào)來(lái)產(chǎn)生左復(fù)合輸出信號(hào)；第四放大器，用于接收所述低通濾波器的所述輸出、所述高通濾波器的所述輸出、所述右信號(hào)，和所述總和信號(hào)，其中通過(guò)所述第四放大器組合所述低通濾波器的所述輸出，所述高通濾波器的所述輸出，所述右信號(hào)和所述總和信號(hào)來(lái)產(chǎn)生右復(fù)合輸出信號(hào)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的音頻增強(qiáng)系統(tǒng)，其特征在于，所述的第一、第二、第三和第四放大器是運(yùn)算放大器。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的音頻增強(qiáng)系統(tǒng)，其特征在于所述的運(yùn)算放大器形成在半導(dǎo)體基底上。
14.根據(jù)權(quán)利要求11的音頻增強(qiáng)系統(tǒng)，其特征在于通過(guò)數(shù)字信號(hào)處理器以數(shù)字格式實(shí)現(xiàn)所述的音頻增強(qiáng)系統(tǒng)。
15.根據(jù)權(quán)利要求11的音頻增強(qiáng)系統(tǒng)，其特征在于還包括將實(shí)際通過(guò)音頻頻譜的所述差信號(hào)衰減固定量的衰減器，其中所述第三和第四放大器輸入所述衰減的差值信號(hào)，并且所述的左和右復(fù)合輸出信號(hào)包括所述衰減的差值信號(hào)。
16.根據(jù)權(quán)利要求11的音頻增強(qiáng)系統(tǒng)，其特征在于還包括用于調(diào)節(jié)輸入所述低通和高通濾波器的差值信號(hào)的電平的連接在所述第一放大器和所述低通及高通濾波器的所述輸出之間的電位計(jì)。
17.根據(jù)權(quán)利要求11的音頻增強(qiáng)系統(tǒng)，其特征在于還包括連接在所述左信號(hào)和所述第一放大器之間的第一低音濾波器，和連接在所述右信號(hào)和所述第一放大器之間的第二低音濾波器，所述第一和第二低音濾波器衰減所述左和右信號(hào)的極低頻率分量。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的音頻增強(qiáng)系統(tǒng)，其特征在于所述的第一和第二低音濾波器的截止頻率處于125到200Hz的范圍之內(nèi)。
19.根據(jù)權(quán)利要求11的音頻增強(qiáng)系統(tǒng)，其特征在于所述的低通濾波器的截止頻率處于160Hz到240Hz的范圍之內(nèi)而所述的高通濾波器的截止頻率處于5.6KHz到8.4KHz的范圍之內(nèi)。
20.根據(jù)權(quán)利要求11的音頻增強(qiáng)系統(tǒng)，其特征在于所述的系統(tǒng)包括不多于4個(gè)的有源放大器，不多于4個(gè)的電容器和不多于30個(gè)的電阻器。
21.一種用于從表示為左和右輸入信號(hào)的一對(duì)立體聲信號(hào)產(chǎn)生較寬的立體聲像的立體聲增強(qiáng)系統(tǒng)，通過(guò)所述的增強(qiáng)系統(tǒng)改進(jìn)所述的左和右輸入信號(hào)并通過(guò)電聲變換器將其轉(zhuǎn)化為聲音來(lái)產(chǎn)生聲像，因此用等于左和右立體聲信號(hào)之間差值的差信號(hào)表示出現(xiàn)在左和右輸入信號(hào)的立體聲信息量并且用等于左和右立體聲信號(hào)的總和的總和信號(hào)表示出現(xiàn)在左和右輸入信號(hào)的中部范圍信息量，所述的立體聲增強(qiáng)系統(tǒng)包括一電路，用于改進(jìn)所述立體聲信息的頻率響應(yīng)來(lái)產(chǎn)生以最大增益和最小增益為特征的處理的立體聲信息，所述處理的立體聲信息的增益相對(duì)于所述處理的立體聲信息的頻率分量變化，所述電路包括第一音頻濾波器，用于衰減與所述的最大增益有關(guān)的出現(xiàn)在所述立體聲信息的低音音頻分量；第二音頻濾波器，用于衰減與所述的最大增益有關(guān)的所述立體聲信息的中間范圍的音頻來(lái)產(chǎn)生所述處理的立體聲信息，音頻的所述中間范圍對(duì)應(yīng)于人耳已提高對(duì)其靈敏性的頻率；第一放大器，用于將所述處理的立體聲信息和所述總和信號(hào)與所述左輸入立體聲信號(hào)組合來(lái)產(chǎn)生增強(qiáng)的左輸出信號(hào)；和第二放大器，用于將所述處理的立體聲信息和所述總和信號(hào)與所述右輸入立體聲信號(hào)組合來(lái)產(chǎn)生增強(qiáng)的右輸出信號(hào)。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的立體聲增強(qiáng)系統(tǒng)，其特征在于第一音頻濾波器的截止頻率處于125到200赫茲的范圍之內(nèi)。
23.根據(jù)權(quán)利要求21的立體聲增強(qiáng)系統(tǒng)，其特征在于所述的電路構(gòu)成在數(shù)字信號(hào)處理器之內(nèi)。
24.根據(jù)權(quán)利要求21的立體聲增強(qiáng)系統(tǒng)，其特征在于第二音頻濾波器包括低通濾波器和具有大于所述低通濾波器的截止頻率的截止頻率的高通濾波器。
25.根據(jù)權(quán)利要求24的立體聲增強(qiáng)系統(tǒng)，其特征在于所述低通濾波器的所述截止頻率處于160到240Hz的范圍之內(nèi)而所述高通濾波器的所述截止頻率處于5.6到8.4KHz的范圍之內(nèi)。
26.一種用于從表示為左和右輸入信號(hào)的一對(duì)立體聲信號(hào)產(chǎn)生較寬的立體聲像的立體聲增強(qiáng)系統(tǒng)，通過(guò)所述的增強(qiáng)系統(tǒng)改進(jìn)所述的左和右輸入信號(hào)并通過(guò)電聲變換器將其轉(zhuǎn)化為聲音來(lái)產(chǎn)生聲像，因此用等于左和右立體聲信號(hào)之間差的差信號(hào)表示出現(xiàn)在左和右輸入信號(hào)的立體聲信息量，并且所述左和右信號(hào)的總和表示為總和信號(hào)，所述的立體聲增強(qiáng)系統(tǒng)包括一電路，用于規(guī)范化所述差值信號(hào)的頻率響應(yīng)來(lái)產(chǎn)生以最大增益和最小增益為特征的處理的差信號(hào)，使用所述處理的差值信號(hào)的規(guī)范化電平相對(duì)于所述處理的差值信號(hào)的頻率分量變化，所述電路包括第一音頻濾波器，用于衰減與所述最大增益有關(guān)的出現(xiàn)在所述差信號(hào)的低音音頻分量來(lái)產(chǎn)生第一改進(jìn)的差值信號(hào)；第二和第三音頻濾波器，用于衰減與所述最大增益有關(guān)的所述第一改進(jìn)差值信號(hào)的中間范圍的音頻以產(chǎn)生第二和第三改進(jìn)差值信號(hào)，所述中間范圍音頻對(duì)應(yīng)于人耳已提高對(duì)其靈敏性的這些頻率，所述處理的差值信號(hào)包括所述第一、第二和第三改進(jìn)差信號(hào)的總和；第一放大器，用于將所述第一、第二和第三改進(jìn)的差信號(hào)與所述總和信號(hào)和所述左輸入立體聲信號(hào)組合來(lái)產(chǎn)生增強(qiáng)的左輸出信號(hào)；和第二放大器，用于將所述第一，第二和第三改進(jìn)的差信號(hào)與所述總和信號(hào)和所述右輸入立體聲信號(hào)組合來(lái)產(chǎn)生增強(qiáng)的右輸出信號(hào)。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的立體聲增強(qiáng)系統(tǒng)，其特征在于還包括用于產(chǎn)生所述差值信號(hào)的第三放大器并且其中所述第一音頻濾波器包括連接在所述左輸入信號(hào)和所述第三放大器之間用于衰減所述左輸入信號(hào)的低音分量的第一高通濾波器，以及其中所述第一音頻濾波器包括連接在所述右輸入信號(hào)和所述第三放大器之間用于衰減所述右輸入信號(hào)的低音分量的第二高通濾波器。
28.根據(jù)權(quán)利要求27的立體聲增強(qiáng)系統(tǒng)，其特征在于所述第一和第二高通濾波器的截止頻率處于125到200Hz范圍之內(nèi)。
29.根據(jù)權(quán)利要求26的立體聲增強(qiáng)系統(tǒng)，其特征在于所述第二音頻濾波器為截止頻率處于160到240Hz的范圍之內(nèi)的低通濾波器。
30.根據(jù)權(quán)利要求26的立體聲增強(qiáng)系統(tǒng)，其特征在于所述第三音頻濾波器為截止頻率處于5.6到8.4KHz的范圍之內(nèi)的高通濾波器。
31.一種用于從左和右立體聲輸入信號(hào)產(chǎn)生增強(qiáng)的左和右立體聲輸出信號(hào)在當(dāng)通過(guò)一對(duì)揚(yáng)聲器重放所述左和右輸出信號(hào)時(shí)產(chǎn)生加寬的立體聲像的方法，所述方法均衡實(shí)際通過(guò)音頻頻譜出現(xiàn)在左和右信號(hào)的背景信號(hào)信息來(lái)產(chǎn)生處理的背景信號(hào)信息，所述處理的背景信號(hào)信息具有變化的頻率響應(yīng)，所述的頻率響應(yīng)的特征為最大增益處于100到150Hz的頻率范圍內(nèi)并大于7千赫茲，并且所述頻率響應(yīng)的特征為最小增益處于1680到2520Hz的頻率范圍內(nèi)并小于30赫茲。
32.根據(jù)權(quán)利要求31的產(chǎn)生增強(qiáng)左和右立體聲輸出信號(hào)的方法，其特征在于所述最大增益和所述最小增益之間的間隔可在10dB到14dB之間的電平調(diào)節(jié)。
33.根據(jù)權(quán)利要求31的產(chǎn)生增強(qiáng)的左和右立體聲輸出信號(hào)的方法，其特征在于所述最大增益和所述最小增益之間的間隔固定在大約12dB。
34.一種其上存儲(chǔ)音頻信息的立體聲音記錄，所述音頻信息可重放來(lái)產(chǎn)生增強(qiáng)的立體聲效果，所述立體聲音記錄包括記錄介質(zhì)，該介質(zhì)包含所述音頻信息，其中所述音頻信息可進(jìn)入音頻重放設(shè)備來(lái)產(chǎn)生左和右立體聲輸出信號(hào)，所述左和右輸出信號(hào)具有表示左和右輸出信號(hào)之間差值的差值信號(hào)分量，所述差值信號(hào)具有改進(jìn)的頻率響應(yīng)，其特征為最大增益處于100到150Hz的第一頻率范圍之內(nèi)并且最小增益處于1680到2520Hz的第二頻率范圍之內(nèi)以及小于大約30赫茲的第三頻率；和其中所述的頻率響應(yīng)在小于所述第一頻率范圍時(shí)以每倍頻程大約6dB的比率減小并且在大于所述第一頻率范圍時(shí)增加到所述第二頻率范圍，所述頻率響應(yīng)在大于所述第二頻率范圍時(shí)以每倍頻程大約6dB的比率增加。
35.根據(jù)權(quán)利要求34的立體聲記錄，其特征在于所述的記錄介質(zhì)是模擬或數(shù)字光學(xué)存儲(chǔ)介質(zhì)。
36.根據(jù)權(quán)利要求34的立體聲記錄，其特征在于所述的記錄介質(zhì)是模擬或數(shù)字磁帶記錄介質(zhì)。
37.根據(jù)權(quán)利要求34的立體聲記錄，其特征在于在所述最大增益和所述最小增益之間的間隔在10dB到14dB范圍內(nèi)。
全文摘要
一種立體聲增強(qiáng)系統(tǒng)處理從一對(duì)左和右輸入信號(hào)產(chǎn)生的差信號(hào)分量來(lái)產(chǎn)生通過(guò)一對(duì)揚(yáng)聲器或通過(guò)環(huán)繞聲系統(tǒng)重放的加寬的立體聲像。差值信號(hào)的處理通過(guò)以聽(tīng)覺(jué)頻率的低頻和高頻范圍放大為均衡特征的來(lái)產(chǎn)生。處理的差值信號(hào)與從左和右輸入信號(hào)產(chǎn)生的總和信號(hào),以及原始的左和右輸入信號(hào)相組合來(lái)產(chǎn)生增強(qiáng)的左和右輸出信號(hào)。
文檔編號(hào)H04S1/00GK1173268SQ96190643
公開(kāi)日1998年2月11日 申請(qǐng)日期1996年4月26日 優(yōu)先權(quán)日1995年4月27日
發(fā)明者A·I·克萊曼 申請(qǐng)人:Srs實(shí)驗(yàn)室公司