Система объемного звука и способ для нее

Система объемного звука и способ для нее

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к системе объемного звука, и в частности, но не исключительно, к системе объемного звука в домашнем кинотеатре.

Уровень техники

В последние годы обеспечение пространственного звука из более чем двух каналов стало все больше и больше популярным, что подтверждается, например, широкой популярностью различных систем объемного звука. Например, возросшая популярность систем домашнего кинотеатра привела к тому, что системы объемного звука являются обычным явлением во многих частных домах. Однако проблема с обычными системами объемного звука состоит в том, что они требуют большого количества отдельных динамиков, расположенных в подходящих местах.

Например, обычная система объемного звука Dolby 5.1 требует правого и левого тыловых динамиков, а также переднего центрального, правого и левого динамиков. К тому же может использоваться низкочастотный сабвуфер.

Большое количество динамиков не только увеличивает стоимость, но также приводит к уменьшенной практичности и повышенному неудобству для пользователей. В частности, обычно считается недостатком, что нужны громкоговорители в различных положениях спереди, а также сзади слушателей. Тыловые громкоговорители особенно проблематичны из-за необходимой проводки и физического влияния, которое они оказывают на интерьер помещения.

Чтобы смягчить эту проблему, проведено исследование, направленное на создание наборов динамиков, которые подходят для воспроизведения или имитации систем объемного звука, но используют уменьшенное количество положений динамиков. Такие наборы динамиков используют направленное звуковое излучение, чтобы направлять звуки в направлениях, которые приведут к достижению ими пользователя посредством отражений от объектов в звуковой среде. Например, звуковые сигналы можно направить так, что они достигнут слушателя посредством отражений от стенок, посредством этого обеспечивая для пользователя ощущение, что звук исходит сбоку (или даже сзади) от слушателя.

Однако такие подходы к обеспечению виртуальных источников звука проявляют меньшую надежность, чем настоящие источники, размещенные сзади от слушателя, и имеют склонность обеспечивать сниженное качество звучания и неполное пространственное впечатление. Конечно, часто трудно точно направить звуковые сигналы для обеспечения нужных отражений, которые достигают нужного положения виртуального источника звука. Кроме того, звуковые сигналы, предназначенные для приема со спины пользователя, также стремятся достичь пользователя по прямым траекториям или альтернативным непредусмотренным траекториям, посредством этого ухудшая пространственное впечатление.

Поэтому была бы полезна улучшенная система объемного звука, и в частности, была бы полезна система, которая сделает возможным упрощенную реализацию, упрощенную настройку, уменьшенное количество динамиков, улучшенное пространственное впечатление, улучшенное качество звучания и/или улучшенную производительность.

Раскрытие изобретения

Соответственно, изобретение предпочтительно направлено на смягчение, ослабление или устранение одного или нескольких вышеупомянутых недостатков по отдельности или в любом сочетании.

В соответствии с аспектом изобретения предусмотрена система объемного звука, содержащая: схему для приема многоканального пространственного сигнала, содержащего по меньшей мере один канал окружения; направленный ультразвуковой преобразователь для излучения ультразвука в направлении некоторой поверхности для достижения положения прослушивания посредством отражения от той поверхности; и первую схему управления для формирования первого управляющего сигнала для направленного ультразвукового преобразователя из объемного сигнала канала окружения.

Изобретение может обеспечить улучшенную систему объемного звука. В частности, система может обеспечить источник виртуального объемного звука, не требуя расположения динамика позади или сбоку от слушателя, и может уменьшить количество динамиков или положений динамиков в системе. Улучшенный источник виртуального объемного звука может быть предусмотрен в виде остронаправленного ультразвукового сигнала, который используется вместо обычного сигнала в диапазоне звуковых частот, который нельзя контролировать в той же мере. Подход может обеспечить уменьшенное пространственное ухудшение из-за непредусмотренных траекторий сигнала от направленного ультразвукового преобразователя к слушателю. Например, направленный ультразвуковой преобразователь может располагаться спереди от слушателя, но отклоненным от слушателя к стене для отражения. В таком сценарии значительно уменьшенное и часто незначительное количество звука будет восприниматься как исходящее из фактического положения направленного ультразвукового преобразователя. В частности, можно добиться гораздо более узкого и вполне определенного звукового пучка для формирования виртуального объемного звука, посредством этого позволяя сформировать улучшенное управление и улучшенное пространственное впечатление.

Изобретение во многих вариантах осуществления может сделать возможным простую работу и реализацию. Недорогой системы объемного звука можно добиться во многих сценариях.

Канал окружения может быть любым пространственным каналом, который не является передним каналом. В частности, он может быть любым каналом, который не является передним левым каналом, передним правым каналом или передним центральным каналом. Канал окружения может быть, в частности, каналом для воспроизведения с помощью источника звука со стороны или позади слушателя, и в частности, каналом, предназначенным для воспроизведения с углом более 45° относительно направления в переднем центральном направлении (например, соответствующим направлению от положения прослушивания к положению динамика переднего центрального канала).

Направленный ультразвуковой преобразователь может располагаться спереди от слушателя. В частности, направленный ультразвуковой преобразователь может располагаться с углом менее 45° относительно направления в переднем центральном направлении (например, соответствующим направлению от положения прослушивания к положению динамика переднего центрального канала). Направленный ультразвуковой преобразователь может располагаться, например, не дальше в сторону, чем положение левого переднего динамика и положение правого переднего динамика соответственно.

Система объемного звука дополнительно содержит громкоговоритель диапазона звуковых частот; и вторую схему управления для формирования второго управляющего сигнала для громкоговорителя диапазона звуковых частот из объемного сигнала.

Это может обеспечить улучшенную производительность во многих вариантах осуществления и может обеспечить, в частности, улучшенное качество звука во многих сценариях. Направленный ультразвуковой преобразователь и громкоговоритель диапазона звуковых частот могут взаимодействовать для обеспечения, например, звука лучшего качества и/или повышенного уровня звука. Громкоговоритель диапазона звуковых частот во многих применениях может обеспечивать, в частности, улучшенное качество звучания на низкой частоте. Направленный ультразвуковой преобразователь и громкоговоритель диапазона звуковых частот могут взаимодействовать для обеспечения улучшенной объединенной направленности и качества звучания для канала объемного звука.

Звуковой сигнал от направленного ультразвукового преобразователя может обеспечить основные пространственные метки пользователю, тогда как громкоговоритель диапазона звуковых частот может обеспечить улучшенное качество звучания путем обеспечения более качественного звука, чем обычно доступен из направленного ультразвукового преобразователя, особенно на низких частотах.

Направленный ультразвуковой преобразователь и громкоговоритель диапазона звуковых частот, в частности, могут совмещаться. Например, центры направленного ультразвукового преобразователя и громкоговорителя диапазона звуковых частот могут находиться в пределах 1 метра или, например, 50 см друг от друга. Направленный ультразвуковой преобразователь и громкоговоритель диапазона звуковых частот могут объединяться в едином корпусе громкоговорителя. В некоторых вариантах осуществления осевые направления для направленного ультразвукового преобразователя и громкоговорителя диапазона звуковых частот могут находиться под углом друг к другу (например, более 10°). Это может позволить улучшенное направление ультразвукового сигнала к поверхности, чтобы, например, достигать слушателя с боковых или тыловых направлений, обеспечивая при этом более прямую траекторию для сигнала от громкоговорителя диапазона звуковых частот.

Громкоговоритель диапазона звуковых частот может быть, в частности, обычным звуковым динамиком, например, электродинамическим громкоговорителем (как правило, переднего распространения). Громкоговоритель диапазона звуковых частот, в частности, может иметь диапазон рабочей частоты ниже 10 кГц. Это может иметь место для сценариев, в которых громкоговоритель диапазона звуковых частот используется только для дополнения направленного ультразвукового преобразователя при представлении объемного сигнала. Однако в сценариях, например, когда громкоговоритель диапазона звуковых частот также должен использоваться для других целей (например, представление переднего канала), диапазон рабочей частоты может расширяться до более высоких частот.

Система объемного звука дополнительно содержит схему задержки для внесения задержки второй составляющей сигнала во втором управляющем сигнале, возникающем из объемного сигнала, относительно первой составляющей сигнала в первом управляющем сигнале, возникающем из объемного сигнала.

Это может обеспечить улучшенную производительность и может, в частности, обеспечить улучшенное пространственное восприятие, добиваясь того, что объемный сигнал четче воспринимается как возникающий из направления ультразвукового сигнала, то есть из отраженного направления, которое обычно может находиться сбоку, сзади или над слушателем. Задержка может быть, в частности, такой, что сигнал из направленного ультразвукового преобразователя принимается до сигнала из громкоговорителя диапазона звуковых частот, посредством этого обеспечивая больше пространственных меток.

Подход может использовать эффект предшествования или Хааса, чтобы обеспечить улучшенное пространственное впечатление и улучшенное направленное восприятие объемного звука, поддерживая при этом высокое качество звучания. Задержка может находиться, в частности, в интервале от 1 мс до 100 мс.

Задержка не более чем на 40 мс превышает разность задержки в траектории передачи между траекторией передачи от направленного ультразвукового преобразователя к положению прослушивания и прямой траекторией от громкоговорителя диапазона звуковых частот к положению прослушивания.

Это может обеспечить улучшенную производительность и может, в частности, обеспечить объемный сигнал, который воспринимается как одиночный источник в направлении принятого ультразвукового сигнала. Таким образом, это может позволить направленному ультразвуковому преобразователю и громкоговорителю диапазона звуковых частот выглядеть как одиночный громкоговоритель, установленный в направлении, из которого принимается ультразвуковой сигнал. В некоторых вариантах осуществления улучшенной производительности можно добиться для соответствующей относительной задержки менее 16 мс или даже менее 5 мс.

В соответствии с факультативным признаком изобретения, схема задержки выполнена с возможностью изменения задержки в ответ на значение задержки в траектории передачи, причем значение задержки в траектории передачи указывает задержку траектории передачи от направленного ультразвукового преобразователя к положению прослушивания.

Это может обеспечить улучшенную производительность и может, в частности, создать объемный сигнал, который воспринимается как одиночный источник в направлении принятого ультразвукового сигнала. Таким образом, это может позволить направленному ультразвуковому преобразователю и громкоговорителю диапазона звуковых частот выглядеть как одиночный громкоговоритель, установленный в направлении, из которого принимается ультразвуковой сигнал. Путем изменения задержки для более точного совпадения со значением задержки в траектории передачи можно добиться улучшенного пространственного восприятия и восприятия одиночного источника.

Значение задержки в траектории передачи может определяться, например, путем измерений (например, с использованием микрофона в положении прослушивания) или может калиброваться, например, вручную пользователем, указывающим расстояние от громкоговорителя диапазона звуковых частот до положения прослушивания.

В соответствии с факультативным признаком изобретения, схема задержки выполнена с возможностью изменения задержки в ответ на значение положения источника звука.

Задержка может меняться для регулирования пространственного восприятия, которое должно определяться сигналами от громкоговорителя диапазона звуковых частот и направленного ультразвукового преобразователя. В частности, пространственные метки, обеспеченные двумя сигналами, могут объединяться для обеспечения пространственного восприятия направления источника звука в промежутке между направлением громкоговорителя диапазона звуковых частот и направлением прихода отраженного ультразвукового сигнала.

В соответствии с факультативным признаком изобретения, первый частотный диапазон полосы пропускания для формирования первого управляющего сигнала из объемного сигнала отличается от второго частотного диапазона полосы пропускания для формирования второго управляющего сигнала из объемного сигнала.

Это может повысить качество звучания во многих сценариях и может, в частности, использоваться для обеспечения слушателю улучшенного и более однородного объединенного сигнала.

В соответствии с факультативным признаком изобретения, верхняя граничная частота для первого частотного диапазона полосы пропускания выше верхней граничной частоты для второго частотного диапазона полосы пропускания.

Это может повысить качество звучания во многих сценариях.

В соответствии с факультативным признаком изобретения, вторая схема управления содержит фильтр низких частот.

Это может повысить качество звучания во многих сценариях. Во многих сценариях фильтр низких частот преимущественно может иметь верхнюю (например, 6 дБ) граничную частоту в интервале от 600 Гц до 1 кГц, или конкретно в интервале от 750 Гц до 850 Гц.

В соответствии с факультативным признаком изобретения, вторая схема управления дополнительно выполнена с возможностью формирования второго управляющего сигнала из переднего канала многоканального пространственного сигнала.

Это может обеспечить улучшенную и/или менее сложную систему объемного звука во многих вариантах осуществления. В частности, это может позволить использовать уменьшенное количество динамиков, так как один и тот же динамик может использоваться как для переднего канала, так и для дополнения направленного ультразвукового преобразователя при обеспечении канала окружения. Передний канал может быть, в частности, передним левым, передним правым или передним центральным каналом.

В соответствии с факультативным признаком изобретения, система объемного звука дополнительно содержит средство для изменения осевого направления направленного ультразвукового преобразователя относительно осевого направления громкоговорителя диапазона звуковых частот.

Это может обеспечить улучшенную производительность во многих сценариях и может, в частности, обеспечить улучшенное пространственное впечатление путем разрешения оптимизации направления ультразвукового сигнала, чтобы обеспечить наилучшую отраженную траекторию, позволяя при этом громкоговорителю диапазона звуковых частот достигать слушателя по прямой траектории. Средство для изменения осевого направления может быть схемой для изменения осевого направления.

В соответствии с факультативным признаком изобретения, система объемного звука дополнительно содержит схему для приема сигнала измерения от микрофона; и схему для адаптации уровня второй составляющей сигнала во втором управляющем сигнале, возникающем из объемного сигнала, относительно первой составляющей сигнала в первом управляющем сигнале, возникающем из объемного сигнала, в ответ на сигнал измерения.

Это может обеспечить улучшенную производительность во многих сценариях и может, в частности, обеспечить улучшенное качество звучания. В частности, это может позволить более плавный переход между частотным диапазоном, преимущественно поддерживаемым громкоговорителем диапазона звуковых частот, и частотным диапазоном, преимущественно поддерживаемым направленным ультразвуковым преобразователем.

В соответствии с факультативным признаком изобретения, нормализованное соотношение с компенсированной задержкой между второй составляющей сигнала во втором управляющем сигнале, возникающем из объемного сигнала, и первой составляющей звукового сигнала в первом управляющем сигнале, возникающем из объемного сигнала, равно не менее 0,50.

Это может обеспечить улучшенную производительность и/или уменьшенную сложность в некоторых вариантах осуществления. В некоторых сценариях первая и вторая составляющие сигнала могут быть практически идентичны. Компенсация задержки может компенсировать, в частности, намеренную задержку второй составляющей сигнала относительно первой составляющей сигнала. Компенсация задержки может соответствовать обнаружению наибольшего соотношения с компенсированной задержкой (при изменении задержки). Соотношение может быть нормализованным относительно амплитуды, мощности и/или энергии первой и/или второй составляющих сигнала.

В соответствии с факультативным признаком изобретения, система объемного звука дополнительно содержит схему для приема сигнала измерения от микрофона; и схему для адаптации осевого направления направленного ультразвукового преобразователя в ответ на сигнал измерения.

Это может обеспечить улучшенную производительность во многих сценариях и может, в частности, обеспечить улучшенное пространственное впечатление путем разрешения оптимизации направления ультразвукового сигнала, чтобы обеспечить слушателю наилучшую отраженную траекторию.

В соответствии с аспектом изобретения предусмотрен способ работы для системы объемного звука.

Эти и другие аспекты, признаки и преимущества изобретения станут очевидными и будут разъяснены со ссылкой на вариант (варианты) осуществления, описываемые ниже.

Краткое описание чертежей

Варианты осуществления изобретения будут описаны только в качестве примера со ссылкой на чертежи, на которых

Фиг.1 - иллюстрация настройки системы динамиков для обычной системы объемного звука;

Фиг.2 - иллюстрация примера настройки системы динамиков для системы объемного звука в соответствии с изобретением;

Фиг.3 - иллюстрация примера элементов системы объемного звука в соответствии с изобретением;

Фиг.4 - иллюстрация примера элементов схемы управления в системе объемного звука в соответствии с изобретением;

Фиг.5 - иллюстрация примера элементов схемы управления в системе объемного звука в соответствии с изобретением;

Фиг.6 - иллюстрация примера настройки системы динамиков для системы объемного звука в соответствии с изобретением;

Фиг.7A - иллюстрация примера схемы частотной области у функции динамического усиления, для которой на малых амплитудах частота разделения выбирается как можно ниже;

Фиг.7B - иллюстрация примера схемы частотной области у функции динамического усиления, для которой частота разделения увеличивается, чтобы позволить больший выходной SPL;

Фиг.8A - иллюстрация представления в частотной области примерного способа создания психоакустически оптимального динамического усиления для настройки с малой амплитудой; а

Фиг.8B - иллюстрация представления в частотной области примерного способа создания психоакустически оптимального динамического усиления для настройки с большой амплитудой;

Фиг.9 - иллюстрация примера элементов системы объемного звука с функцией динамического усиления в соответствии с изобретением.

Осуществление изобретения

Нижеследующее описание сосредоточено на вариантах осуществления изобретения, применимых к системе объемного звука с пятью пространственными каналами. Однако нужно будет принять во внимание, что изобретение не ограничивается этим применением, а может применяться ко многим другим системам объемного звука, включающим, например, системы с семью или даже более пространственными каналами.

Фиг.1 иллюстрирует настройку системы динамиков в обычной пятиканальной системе объемного звука, например, системе домашнего кинотеатра. Система содержит центральный динамик 101, формирующий центральный передний канал, левый передний динамик 103, формирующий левый передний канал, правый передний динамик 105, формирующий правый передний канал, левый тыловой динамик 107, формирующий левый тыловой канал, и правый тыловой динамик 109, формирующий правый тыловой канал. Пять динамиков 101-109 вместе обеспечивают пространственное восприятие звука в положении 111 прослушивания и позволяют слушателю в этом месте получать объемное и многонаправленное звуковое впечатление. Во многих системах домашнего кинотеатра система дополнительно может включать в себя сабвуфер для канала низкочастотных эффектов (LFE).

Требование к расположению громкоговорителей сбоку или сзади положения прослушивания обычно считается весьма невыгодным, так как это не только требует расположения дополнительных громкоговорителей в неудобных положениях, но также требует их подключения к источнику возбуждения, которым обычно является усилитель мощности домашнего кинотеатра. В типичной настройке системы необходимо, чтобы провода шли из положений 107, 109 окружных громкоговорителей к блоку усилителя, который обычно располагается ближе к передним динамикам 101, 103, 105. Это особенно невыгодно для изделий типа систем домашнего кинотеатра, которые стремятся иметь широкую привлекательность и применение в окружениях, которые не оптимизированы или предназначены для звукового впечатления.

Фиг.2 иллюстрирует пример настройки системы динамиков в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения. В примере передние громкоговорители, а именно левый передний громкоговоритель 103, центральный громкоговоритель 101 и правый передний громкоговоритель 105, формируют аудиограмму спереди от положения 111 прослушивания. Однако в системе из фиг.2 сигналы объемного звука не обеспечиваются отдельными громкоговорителями, установленными сзади от пользователя, а обеспечиваются громкоговорителями 201, 203, установленными спереди от положения 111 прослушивания. В конкретном примере левый окружной динамик 201 располагается рядом с левым передним динамиком 103, а правый окружной динамик 203 располагается рядом с правым передним динамиком 105.

В примере окружные динамики 201, 203 выполнены с возможностью излучения звукового сигнала 205, 207, который отражается боковыми стенами 209, 211 и задней стеной 213, чтобы достичь положения 111 прослушивания из направления сзади от слушателя. Таким образом, тыловые окружные динамики 201, 203 формируют объемные сигналы 205, 207, которые кажутся слушателю возникающими сзади. Этот эффект достигается путем излучения тыловых звуковых сигналов 205, 207 таким образом, что они отражаются стенами 209, 211, 213. В конкретном примере сигналы 205, 207 объемного звука достигают положения прослушивания преимущественно посредством отражений от двух стен, а именно боковых стен 209, 211 и задней стены 213. Однако нужно будет принять во внимание, что другие варианты осуществления и сценарии могут включать в себя меньше или больше отражений. Например, объемные сигналы 205, 207 могут излучаться для достижения положения 111 прослушивания с помощью однократного отражения от боковой стены 209, 211, посредством этого создавая воспринимаемый виртуальный источник звука сбоку от пользователя.

Однако в системе из фиг.2 сигналы 205, 207 объемного звука не являются обычными слышимыми звуковыми сигналами, а точнее, излучаются в виде ультразвуковых сигналов. Таким образом, система применяет ультразвуковой громкоговоритель, который излучает ультразвуковые сигналы 205, 207 объемного звука.

Такие ультразвуковые преобразователи обладают остронаправленным звуковым пучком. Вообще, направленность (узость) громкоговорителя зависит от размера громкоговорителя по сравнению с длинами волн. Слышимый звук имеет длины волн, меняющиеся от нескольких дюймов до нескольких футов, и поскольку эти длины волн сопоставимы с размером большинства громкоговорителей, звук обычно распространяется всенаправленно. Однако для ультразвукового преобразователя длина волны гораздо меньше, и соответственно можно создать источник звука, который гораздо больше излучаемых длин волн, посредством этого приходя к образованию очень узкого и остронаправленного пучка.

Таким остронаправленным пучком можно гораздо лучше управлять, и в системе на фиг.2 он может направляться в положение 111 прослушивания посредством вполне определенных отражений от стен 209-213 помещения. Отраженный звук достигнет ушей, обеспечивая слушателю восприятие наличия источников звука, расположенных в задней части помещения. Аналогичным образом, в результате направления ультразвукового пучка в боковую стену или потолок можно сформировать воспринимаемые источники звука сбоку и сверху слушателя соответственно.

Таким образом, система из фиг.2 использует ультразвуковой преобразователь, который имеет очень направленный звуковой пучок, в качестве или как часть окружных динамиков 201, 203, которые располагаются спереди от положения 111 прослушивания. Этот ультразвуковой пучок можно легко направить в боковую или заднюю стену 209-213 помещения, так что отраженный звук достигнет ушей слушателя, чтобы обеспечить восприятие наличия источников звука, помещенных в заднюю часть помещения.

Ультразвуковые сигналы 205, 207 формируются, в частности, путем амплитудной модуляции ультразвукового сигнала несущей частоты с помощью звукового сигнала канала окружения. Этот модулированный сигнал затем излучается из окружных динамиков 201, 203. Ультразвуковой сигнал не воспринимается слушателем непосредственно, но модулирующий звуковой сигнал может автоматически стать слышимым без необходимости каких-либо специальных функциональных возможностей, приемника или слухового аппарата. В частности, любая нелинейность в траектории звука от преобразователя к слушателю может действовать в качестве демодулятора, посредством этого воссоздавая исходный звуковой сигнал, который использовался для модулирования ультразвукового сигнала несущей частоты. Такая нелинейность может возникать автоматически в траектории передачи. В частности, воздух в качестве передающей среды по своей природе проявляет нелинейную характеристику, что приводит к тому, что ультразвук становится слышимым. Таким образом, в примере нелинейные свойства самого воздуха вызывают демодуляцию звука из ультразвукового сигнала высокой интенсивности. Таким образом, ультразвуковой сигнал можно демодулировать автоматически, чтобы обеспечить слушателю слышимый звук. В качестве альтернативы или дополнительно, нелинейность может обеспечиваться дополнительными средствами. Например, тональный ультразвуковой сигнал также может излучаться в положение прослушивания (например, сверху для обеспечения относительно ограниченной зоны прослушивания). Смешивание двух ультразвуковых сигналов может тогда привести к демодуляции и воссозданию звукового сигнала.

Примеры и дополнительное описание использования ультразвуковых преобразователей для звукового излучения можно найти, например, в диссертации "Sound from Ultrasound: The Parametric Array as an Audible Sound Source" под авторством F. Joseph Pompei, 2002 г., Массачусетский технологический институт.

Использование ультразвукового излучения в каналах окружения обеспечивает очень узкий пучок. Это позволяет лучше задавать и управлять отражениями и может, в частности, обеспечить более точное управление углом прихода в положении прослушивания. Таким образом, подход может позволить гораздо лучше задавать и управлять виртуальным воспринимаемым положением источников объемного звука. Кроме того, использование ультразвукового сигнала может позволить воспринимать такое положение ближе к точечному источнику, то есть меньше размываться. Также узкий пучок ультразвукового преобразователя уменьшает излучение звука по другим траекториям, и в частности, уменьшает уровень звука у любого звука, достигающего положения прослушивания по прямой траектории.

Соответственно, описанный подход обеспечивает существенно лучше заданное положение виртуального объемного звука, которое должно восприниматься пользователем. В частности, пространственные метки направления, обеспеченные слушателю, существенно точнее и более однородные и согласованные с положением источника звука позади (или сбоку от слушателя).

В конкретном примере окружные громкоговорители 201, 203 не содержат лишь ультразвуковой преобразователь или не излучают только ультразвуковые сигналы. Наоборот, каждый из окружных громкоговорителей 201, 203 содержит компоновку динамиков, которая включает в себя как направленный ультразвуковой преобразователь для излучения ультразвука в стены 205, 207, так и громкоговоритель диапазона звуковых частот, который излучает звук в диапазоне звуковой частоты (например, ниже 5-10 кГц).

В частности, качество слышимого звука, происходящее от использования таких ультразвуковых подходов, в некоторых вариантах осуществления и сценариях не является оптимальным, поскольку процесс, посредством которого демодулируется ультразвуковая несущая, чтобы сделать модулирующий звуковой сигнал слышимым, проявляет неэффективность и по своей природе является нелинейным. Ультразвуковые громкоговорители поэтому имеют склонность создавать обычно субоптимальное качество звука, а также стремятся иметь низкую допустимую мощность, посредством этого затрудняя выработку высоких уровней звука.

В системе из фиг.2 этот эффект смягчается ультразвуковым преобразователем, дополняемым электродинамическим громкоговорителем переднего распространения, который дополнительно излучает некоторую часть звука из канала окружения. Это излучение сигнала в диапазоне звуковых частот может достичь положения 111 прослушивания по прямой траектории. Таким образом, в дополнение к отраженным ультразвуковым сигналам 205, 207 окружные громкоговорители 201, 203 также могут формировать сигналы 215, 217 в диапазоне звуковых частот, которые, в частности, могут достичь слушателя по прямой траектории.

Таким образом, в системе звук левого канала окружения, воспринимаемый слушателем в положении 111 прослушивания, является сочетанием демодулированного ультразвукового сигнала 205 и прямого сигнала 215 в диапазоне звуковых частот. Аналогичным образом звук правого канала окружения, воспринимаемый слушателем в положении прослушивания, является сочетанием демодулированного ультразвукового сигнала 207 и прямого сигнала 217 в диапазоне звуковых частот.

Использование громкоговорителя диапазона звуковых частот для дополнения направленного ультразвукового преобразователя обеспечивает улучшенное качество звука во многих вариантах осуществления. В частности, оно может обеспечить улучшенное качество звука на низких частотах. Такие низкие частоты обычно не могут обеспечить столько пространственных меток, сколько верхние частоты, и поэтому слушатель может по-прежнему воспринимать объемный звук приходящим с тыла, то есть может по-прежнему воспринимать, что сзади имеются виртуальные источники звука.

Однако в конкретном варианте осуществления из фиг.2 сигнал объемного звука, излученный из громкоговорителя диапазона звуковых частот, к тому же задерживается относительно сигнала объемного звука, излученного из направленного ультразвукового преобразователя. Таким образом, в примере вводится задержка звука в громкоговорителе диапазона звуковых частот относительно ультразвукового сигнала, чтобы гарантировать, что можно сохранить восприятие звука, приходящего только из направления отраженного ультразвукового пучка.

Этот подход основывается на психоакустическом явлении, известном как «эффект предшествования» (также называемый «эффектом Хааса» или «законом первого волнового фронта»). Это явление указывает, что когда один и тот же звуковой сигнал принимается от двух источников в разных положениях и с достаточно малой задержкой, звук воспринимается приходящим только из направления источника звука, который находится впереди, то есть от первого приходящего сигнала. Таким образом, психоакустическое явление относится к факту, что человеческий мозг получает большинство пространственных меток из первых принятых составляющих сигнала.

Поэтому результатом дополнения направленного ультразвукового преобразователя сотрудничающим громкоговорителем диапазона звуковых частот является то, что достигается убедительное, устойчивое восприятие источника звука в месте отражения, в то же время обеспечивая высококачественный звук, что обычно ассоциируется с обычным громкоговорителем.

В некоторых вариантах осуществления направленный ультразвуковой преобразователь и классический громкоговоритель могут воспроизводить одинаковые составляющие звуковой частоты излученных сигналов, то есть необработанный входной сигнал объемного звука (за исключением задержки, применяемой для громкоговорителя диапазона звуковых частот) может излучаться из обоих источников. В других вариантах осуществления направленный ультразвуковой преобразователь и громкоговоритель диапазона звуковых частот могут воспроизводить, например, разные, по возможности перекрывающиеся части частотного диапазона входного сигнала, чтобы дополнительно улучшить устойчивость пространственной иллюзии.

Фиг.3 иллюстрирует пример компоновки окружных динамиков и ассоциированные функциональные возможности возбуждения в соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения. Для ясности и краткости пример будет описываться относительно левого канала окружения из примера фиг.3. Однако нужно будет принять во внимание, что пример и принципы в равной степени применимы к правому каналу окружения или фактически к любому каналу окружения.

Фиг.3 иллюстрирует приемник 301, который принимает многоканальный пространственный сигнал, например, объемный сигнал 5.1. Многоканальный пространственный сигнал может быть, например, совокупностью аналоговых сигналов с одним звуковым сигналом для каждого канала, или может быть кодированным в цифровой форме многоканальным пространственным сигналом. В последнем случае многоканальный пространственный сигнал может кодироваться, и приемник 301 может быть выполнен с возможностью декодирования этого сигнала.

Нужно будет принять во внимание, что многоканальный пространственный сигнал может приниматься из любого подходящего источника, например внешнего или внутреннего источника.

Многоканальный пространственный сигнал содержит по меньшей мере один канал окружения. В частности, многоканальный пространственный сигнал содержит один или несколько передних каналов (в конкретном примере - три передних канала), которые предназначены для представления слушателю из прямого направления. К тому же включается по меньшей мере один канал окружения, который ассоциируется с положением источника звука сбоку или сзади от слу