Акустическая система и способ ее работы

Акустическая система и способ ее работы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к акустической системе и способу работы для нее и, в частности, но не исключительно, к акустической системе для заднего канала системы объемного звучания.

Уровень техники изобретения

В последние годы, обеспечение пространственного звука становится все более и более популярным, о чем свидетельствует, например, большая популярность различных систем объемного звучания. Например, возросшая популярность систем домашних кинотеатров привела к тому, что системы объемного звучания стали обычны во многих частных домах. Однако проблема с обычными системами объемного звучания состоит в том, что они требуют большое число отдельных динамиков, расположенных в конкретных местах.

Например, обычная система объемного звучания Dolby 5.1 требует правого и левого задних динамиков, а также переднего центрального, правого и левого динамиков. Кроме того, может использоваться низкочастотный сабвуфер.

Большое число динамиков не только увеличивает стоимость, но также приводит к уменьшению практичности и повышенному неудобству для пользователей. В частности, как правило, считается недостатком, что громкоговорители необходимы в конкретных местах впереди, также как и позади слушателей. Задние громкоговорители особенно проблематичны из-за необходимости элекропроводки и физического воздействия, которое они оказывают на интерьер помещения.

Для уменьшения этой проблемы было предпринято исследование с целью получения наборов динамиков, пригодных для репродукции или эмуляции систем объемного звучания, но с использованием меньшего числа положений динамиков. Такие наборы динамиков используют направленное звуковое излучение для направления звука в направлениях, в результате чего оно будет достигать пользователя через отражения от объектов в звуковой среде. Например, аудиосигналы могут быть направлены так, чтобы они достигли слушателя через отражения от боковых стен, таким образом, обеспечивая впечатление для пользователя, что звук возникает в стороне (или даже сзади) от слушателя.

Однако, такие подходы обеспечения виртуальных источников звука, как правило, менее надежны, чем реальные источники, расположенные позади слушателя и, как правило, обеспечивают пониженное качество звука и ухудшенные пространственные ощущения. Действительно, часто бывает трудно точно направить аудиосигналы для обеспечения необходимого отражения, при котором достигается необходимое виртуальное положение источника звука. Кроме того, аудиосигналы, предназначенные для получения из-за спины пользователя также, как правило, достигают пользователя через прямые пути или альтернативные непредусмотренные пути, таким образом, ухудшая пространственные ощущения.

Действительно, было установлено, что одно из самых больших предпочтений потребителей, например, систем домашнего кинотеатра и объемного звучания является получение убедительных объемных ощущений с помощью как можно меньшего количества и размера блоков громкоговорителей. Предпочтительно, потребители хотели бы иметь сильные ощущения погружения, используя только одну компактную систему. Для учета таких предпочтений были разработаны размещения громкоговорителя, в которых множество пространственных каналов может генерироваться из одного блока громкоговорителя. Это обычно достигается тем, что блок громкоговорителя содержит множество возбудителей динамиков, которые индивидуально возбуждаются с различными весовыми коэффициентами для каждого возбудителя динамика. Это позволяет сформировать направленные аудио лучи и может, например, использоваться для направления каналов объемного звука в сторону так, чтобы они достигали положения для прослушивания сбоку или сзади из-за отражения от стен.

Однако, хотя такие подходы зачастую способны создать приятное широкое пространственное звучание, они имеют тенденцию быть недостаточно оптимальными в обеспечении пространственного объемного звучания. Например, они, как правило, зависят от конкретной аудиосреды и, например, присутствия подходящих стен для отражения звука. Как следствие, такие системы могут в некоторых случаях иметь тенденцию не обеспечивать точное и высоко реалистичное впечатление от звука, достигающего слушателя сзади.

Поэтому, как правило, имеет место то, что для получения оптимальных пространственных ощущений пользователя, обычно необходимо использование громкоговорителей, расположенных сбоку или позади пользователя. Однако тогда как улучшенные результаты работы зачастую могут быть достигнуты путем расположения акустических колонок объемного звучания, например, сбоку или позади положения для прослушивания, такие динамики считаются, как правило, нежелательными. Поэтому желательно, чтобы динамики, например системы объемного звучания, были как можно меньше, и это, например, привело к типичному расположению относительно небольших, пространственных (сателлитных) динамиков в сочетании с одним сабвуфером. Однако, такой подход, как правило, не обеспечивает оптимальное качество звука. Кроме того, пространственные ощущения имеет тенденцию к ухудшению, так как присутствие сабвуфера имеет тенденцию затенять или путать пространственные сигналы-вставки, воспринимаемые слушателем. Кроме того, чтобы обеспечить приемлемое качество звука и пространственные ощущения, переходная частота между сабвуфером и пространственными динамиками должна быть относительно низкой. Это приводит к тому, что пространственные динамики должны быть определенного размера для обеспечения приемлемого качества звука и звукового давления на более низких частотах.

Следовательно, была бы полезна улучшенная акустическая система и, в частности, была бы полезна система, которая позволит облегченную реализацию, облегченную установку, уменьшенное количество и/или размер динамиков, улучшенные пространственные ощущения, улучшенное качество звука и/или улучшенные результаты работы.

Сущность изобретения

Соответственно, изобретение стремится предпочтительно смягчить, улучшить или исключить один или более из вышеупомянутых недостатков по отдельности или в любой комбинации.

Согласно аспекту изобретения предлагается акустическая система, содержащая: первый динамик, выполненный с возможностью воспроизводить звук в ответ на первый сигнал возбуждения, причем первый динамик выполнен с возможностью воспроизводить звук, который должен достигнуть положения для прослушивания; второй динамик, выполненный с возможностью воспроизводить звук в ответ на второй сигнал возбуждения; возбуждающую схему, содержащую: приемник для приема аудиосигнала для воспроизведения, первую схему возбуждения для генерации первого сигнала возбуждения в ответ на первую фильтрацию аудиосигнала, причем первая фильтрация имеет первую полосу пропускания, вторую схему возбуждения для генерации второго сигнала возбуждения в ответ на вторую фильтрацию аудиосигнала, причем вторая фильтрация имеет вторую полосу пропускания, при этом вторая полоса пропускания содержит полосу частот ниже первой полосы частот; задержку для задержки второго сигнала возбуждения относительно первого сигнала возбуждения; и при этом акустическая система выполнена с возможностью направленно излучать звук от второго динамика с направленной диаграммой излучения, имеющей провал по направлению к положению для прослушивания.

Изобретатели поняли конкретные характеристики человеческого восприятия направления аудиосигналов, которые могут использоваться для обеспечения акустической системы, позволяющей улучшенную аудио производительность с использованием динамиков меньшего размера и/или меньшего их числа. В частности, точная пространственная локализация источника звука может быть достигнута с использованием очень маленького динамика, при этом одновременно обеспечивая качество звука, которое не ограничено характеристиками очень маленького динамика.

В частности, во многих вариантах воплощения направленные сигналы-вставки, обеспеченные для пользователя, могут зависеть от пространственного положения первого динамика, при этом позволяя обеспечивать значительную часть качества звука с помощью второго динамика. Система стремится сконцентрировать значительные пространственные сигналы-вставки для человека в первом динамике, при этом обеспечивая сигналы-вставки значительного качества звука от второго динамика.

В частности, система может использовать психоакустическое явление, известное как так называемый "эффект предшествования" (или эффект Хааса) в сочетании с увеличенным рассеянным аудио восприятием звука от второго динамика для концентрации пространственных сигналов-вставок в первом динамике.

Эффект предшествования представляет собой явление, что когда тот же самый звуковой сигнал принимается из двух источников в различных положениях и с достаточно малой задержкой, то звук воспринимается как приходящий только с направления источника звука, который является опережающим, то есть первого поступающего сигнала. Таким образом, психоакустическое явление использует тот факт, что человеческий мозг получает большинство пространственных сигналов-вставок из первых принятых компонентов сигнала. Изобретатели поняли, что эффект предшествования может также использоваться для случаев, когда различные динамики не излучают один и тот же сигнал, но излучают различные полосы (диапазоны) частот того же самого сигнала.

Использование направленного низкочастотного звука увеличивает силу эффекта предшествования и позволяет значительно увеличить относительный вес второго динамика, сохраняя желаемое пространственное восприятие. Например, это может позволить второму динамику покрывать больший частотный диапазон и/или использоваться на более высоких относительных уровнях громкости, таким образом, обеспечивая улучшенное качество звука. Уменьшенный частотный диапазон, который должен быть покрыт первым динамиком, может позволить существенное уменьшение размера и мощности. Первый динамик может, например, быть очень маленьким высокочастотным громкоговорителем.

Первый и/или второй динамик может содержать множество элементов динамиков или возбудителей.

Система может, например, позволить очень маленькие задние громкоговорители в установке объемного звука, при этом обеспечивая высокое качество звука и точные пространственные ощущения.

В соответствии с дополнительной особенностью изобретения, угол между направлением от положения для прослушивания на первый динамик и направлением от положения для прослушивания на второй динамик составляет не менее 60 градусов.

Изобретение может воспроизводить аудио, используя два различных громкоговорителя, при этом требуя, чтобы только один громкоговоритель был размещен для обеспечения требуемых пространственных сигналов-вставок. Таким образом, изобретение во многих вариантах воплощения может позволить высокую степень гибкости в расположении акустических колонок и может, в частности, позволить этим двум динамикам быть расположенными в существенно различных направлениях от положения для прослушивания, при этом позволяя сделать так, чтобы воспринимался один источник звука.

В некоторых вариантах воплощения угол может преимущественно составлять не менее 90 градусов.

В соответствии с дополнительной особенностью изобретения, аудиосигнал является сигналом канала объемного звучания многоканального аудиосигнала объемного звука и первый динамик выполнен так, что звук от первого динамика достигает положения для прослушивания с нефронтального направления.

Изобретение может обеспечить выгодную акустическую систему для канала объемного звучания системы объемного звучания и может, в частности, позволить точное пространственное объемное воспроизведение, при этом требуя, чтобы только очень маленькие динамики были расположены для обеспечения необходимых пространственных сигналов-вставок.

Нефронтальное направление может специально быть направлением, которое не менее чем на 60 градусов смещено относительно направления от положения для прослушивания до центрального переднего положения установки системы объемного звучания.

В соответствии с дополнительной особенностью изобретения, первый динамик является частью системы объемного звучания и расположен вне интервала угла переднего направления для системы объемного звучания, интервал переднего направления включает в себя углы, смещенные менее чем на 60 градусов относительно направления от положения для прослушивания до звукового источника центрального канала объемного звука.

Изобретение может обеспечить выгодную акустическую систему для канала объемного звучания системы объемного звучания и может, в частности, позволить точное пространственное объемное воспроизведение и высокое качество звука, при этом требуя, чтобы только очень маленькие динамики были расположены для обеспечения необходимых пространственных сигналов-вставок.

В соответствии с дополнительной особенностью изобретения, интенсивность звука от второго динамика в направлении положения для прослушивания не менее чем на 10 дБ меньше максимальной интенсивности звука от второго динамика.

Это может обеспечить выгодный эффект и может, в частности, обеспечить подходящее затухание прямого пути для второго динамика, чтобы соответственно улучшить эффект предшествования. В некоторых вариантах воплощения интенсивность может преимущественно быть не менее чем на 20 дБ ниже максимальной интенсивности.

В соответствии с дополнительной особенностью изобретения, первая полоса пропускания имеет нижнюю 3 дБ частоту среза, которая находится в частотном диапазоне от 400 Гц до 1 кГц.

Это может во многих вариантах воплощения обеспечить улучшенные результаты работы. В частности, может быть достигнут выгодный компромисс между качеством звука и пространственным восприятием. В некоторых вариантах воплощения нижняя 3 дБ частота среза может полезно составлять не менее чем 600 Гц, 700 Гц или 800 Гц.

В соответствии с дополнительной особенностью изобретения, первая полоса пропускания имеет нижнюю 3 дБ частоту среза не более 1000 Гц. Это может позволить улучшенный эффект предшествования и снизить риск, что первый динамик не обеспечит достаточно сигнала для обеспечения необходимых пространственных сигналов-вставок.

В соответствии с дополнительной особенностью изобретения, вторая полоса пропускания имеет верхнюю 3 дБ частоту среза не менее 500 Гц.

Это может во многих вариантах воплощения обеспечить улучшенные результаты работы. В частности, может быть достигнут выгодный компромисс между качеством звука и пространственным восприятием. В некоторых вариантах воплощения верхняя 3 дБ частота среза может полезно составлять не менее чем 600 Гц, 700 Гц или 800 Гц.

В соответствии с дополнительной особенностью изобретения, вторая полоса пропускания имеет верхнюю 3 дБ частоту среза не более 1000 Гц. Это может позволить улучшенный эффект предшествования и снизить риск, что первый динамик не обеспечит достаточно сигнала для обеспечения необходимых пространственных сигналов-вставок.

В соответствии с дополнительной особенностью изобретения, частота равного усиления для первой полосы пропускания и второй полосы пропускания принадлежит частотному диапазону от 400 Гц до 1 кГц.

Это может во многих вариантах воплощения обеспечить улучшенные результаты работы. В частности, может быть достигнут выгодный компромисс между качеством звука и пространственным восприятием. В некоторых вариантах воплощения особенно выгодные результаты работы найдены для частоты равного усиления, находящейся в диапазоне от 700 Гц до 900 Гц.

В соответствии с дополнительной особенностью изобретения, первая фильтрация является фильтрацией высоких частот, и вторая фильтрация является фильтрацией низких частот.

Это может обеспечить особенно выгодную производительность и/или может облегчить реализацию.

В соответствии с дополнительной особенностью изобретения, задержка предназначена для задержки второго сигнала возбуждения относительно первого сигнала возбуждения на не более чем 40 мс больше, чем разность задержки пути передачи между путем передачи от первого динамика к положению для прослушивания и прямым путем от второго динамика к положению для прослушивания.

Это может обеспечить улучшенные результаты работы и может, в частности, обеспечить воспроизведенный аудиосигнал, который в значительной степени воспринимается как один источник в направлении первого динамика. Таким образом, это может позволить первому и второму динамикам выступать в качестве одного громкоговорителя, расположенного в направлении, с которого принят звук от первого динамика. Эта особенность может позволить достичь особенно устойчивый эффект предшествования. В некоторых вариантах воплощения улучшенные результаты работы могут быть достигнуты для соответствующей относительной задержки менее 16 мс или даже менее 5 мс.

В соответствии с дополнительной особенностью изобретения, первый динамик содержит параметрический динамик.

Это может обеспечить особенно сильные пространственные ощущения во многих вариантах воплощения и может позволить реализацию очень миниатюрного форм-фактора первого динамика.

В соответствии с дополнительной особенностью изобретения, второй динамик содержит множество возбудителей звука, и вторая возбуждающая схема устроена для генерации второго сигнала возбуждения как сигналов с индивидуальным смещением фазы для множества возбудителей звука для обеспечения направленной диаграммы излучения.

Это может обеспечить особенно выгодную реализацию и работу. В частности, это может позволить низкую сложность и очень эффективный подход к ослаблению прямого пути для низких частот, таким образом, усиливая эффект предшествования. Фазовые смещения могут быть фиксированными и статичными или могут быть динамически обновляемыми. Таким образом, множество возбудителей звука может обеспечить фиксированный направленный луч или может обеспечить динамически управляемый луч.

В соответствии с дополнительной особенностью изобретения, первый динамик интегрирован в аудиовизуальное устройство воспроизведения, тогда как второй динамик находится на удалении от аудиовизуального устройства воспроизведения.

Это может обеспечить особенно желаемый опыт пользователя во многих условиях. Это может, например, позволить систему, в которой ограниченное форм-фактором устройство может обеспечить аудио, которое пространственно воспринимается как исходящее от устройства, не требуя, чтобы качество звука было ограничено физическими размерами устройства.

В соответствии с дополнительной особенностью изобретения, акустическая система дополнительно содержит: оценщик для динамической генерации оценки направления для направления от второго динамика к положению для прослушивания; и контроллер для модификации направленной диаграммы излучения для обеспечения провала в предполагаемом направлении.

Это может обеспечить улучшенные результаты работы во многих случаях и может обеспечить увеличенную гибкость и адаптацию системы к конкретной среде.

В соответствии с дополнительной особенностью изобретения, акустическая система дополнительно содержит: пользовательский ввод для приема указания направления от пользователя; и контроллер для модификации направленной диаграммы излучения для обеспечения провала в направлении, указанном с помощью указания направления.

Это может обеспечить улучшенные результаты работы во многих случаях и может обеспечить увеличенную гибкость и настройку системы к конкретной среде.

Согласно аспекту изобретения обеспечен способ работы акустической системы, включающий в себя первый динамик, выполненный с возможностью воспроизводить звук в ответ на первый сигнал возбуждения, причем первый динамик выполнен с возможностью воспроизведения звука, который должен достигать положения для прослушивания; второй динамик, выполненный с возможностью воспроизводить звук в ответ на второй сигнал возбуждения; при этом способ содержит: прием аудиосигнала для воспроизведения, генерацию первого сигнала возбуждения в ответ на первую фильтрацию аудиосигнала, причем первая фильтрация имеет первую полосу пропускания, генерацию второго сигнала возбуждения в ответ на вторую фильтрацию аудиосигнала, причем вторая фильтрация имеет вторую полосу пропускания, при этом вторая полоса пропускания содержит полосу частот ниже первой полосы частот; задержку второго сигнала возбуждения относительно первого сигнала возбуждения; и при этом звук от второго динамика направленно излучают с направленной диаграммой излучения, имеющей провал по направлению к положению для прослушивания.

Эти и другие аспекты, особенности и преимущества изобретения будут очевидны из и объяснены со ссылкой на вариант(ы) воплощения, описанные ниже.

Краткое описание чертежей

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

фиг. 1 изображает акустическую систему в обычной пятиканальной системе объемного звучания;

фиг. 2 изображает пример элементов акустической системы в соответствии с некоторыми вариантами воплощения изобретения;

фиг. 3 изображает пример элементов направленного громкоговорителя;

фиг. 4 изображает пример диаграммы звукового излучения для направленного громкоговорителя;

фиг. 5 изображает пример элементов акустической системы в соответствии с некоторыми вариантами воплощения изобретения;

фиг. 6 изображает пример элементов акустической системы в соответствии с некоторыми вариантами воплощения изобретения; и

фиг. 7 изображает пример элементов акустической системы в соответствии с некоторыми вариантами воплощения изобретения.

Подробное описание некоторых вариантов воплощения изобретения

Следующее описание фокусируется на вариантах воплощения изобретения, применимых к системе объемного звучания и, в частности, к системе с пятью пространственными каналами. Однако следует иметь в виду, что изобретение не ограничивается этим применением, а может быть применено ко многим другим системам аудио воспроизведения, в том числе, например, к одноканальной аудио системе.

Фиг. 1 изображает акустическую систему в обычной пятиканальной системе объемного звучания, такой как система домашнего кинотеатра. Система состоит из центрального динамика 101, обеспечивающим центральный передний канал, левого переднего динамика 103, обеспечивающий левый передний канал, правого переднего динамика 105, обеспечивающего правый передний канал, левого заднего динамика 107, обеспечивающего левый задний канал, и правого заднего динамика 109, обеспечивающего правый задний канал. Эти пять акустических колонок 101-109 вместе обеспечивают пространственное звучание в положении 111 для прослушивания и позволяют слушателю в этом местоположении испытывать ощущения объемности и погружения. Во многих системах домашнего кинотеатра система может дополнительно включать в себя сабвуфер для канала низкочастотных эффектов (LFE).

Потребность в большом количестве громкоговорителей и в том, чтобы они были расположены сбоку или позади положения для прослушивания, как правило, считается потребителями неудобной.

Это особенно невыгодно для таких продуктов, как системы домашнего кинотеатра, которые должны иметь широкую популярность и применение в окружении, которое не оптимизировано или специально предназначено для обеспечения звучания.

Это дополнительно усугубляется компромиссными решениями между качеством звука и размером и т.д. акустических колонок. Действительно, желательно, чтобы динамики объемного звучания были маленькими, так чтобы они могли быть раздельными и незаметными. Однако чтобы обеспечить подходящее качество звука и уровень звукового давления, особенно на более низких частотах, обычные динамики объемного звучания, как правило, ограничены в том, насколько маленькими они могут быть.

Ниже будут описаны подходы, которые позволяют обеспечить звуковое воспроизведение для аудиосигнала по меньшей мере двумя динамиками, где один динамик имеет важное значение в обеспечении пространственных сигналов-вставок, тогда как другой динамик имеет важное значение в обеспечении качества низкочастотного звука. Во многих вариантах воплощения очень маленький динамик высокой частоты может доминировать в пространственном восприятии, тогда как большой динамик низкой частоты может доминировать в качестве низкочастотного звука. Таким образом, система может позволить расположение только очень маленького динамика, определяющего пространственное положение, без ограничения качества звука тем, что может быть достигнуто от такого маленького громкоговорителя. Такой подход может, например, быть полезным для каналов объемного звучания системы объемного звучания, таких как каналы объемного звучания фиг. 1.

Фиг. 2 изображает пример акустической системы в соответствии с некоторыми вариантами воплощения изобретения.

Акустическая система содержит схему 201 возбуждения, которая принимает (моно) аудиосигнал и воспроизводит его с помощью двух акустических колонок 203, 205. Аудиосигнал может, например, представлять собой канал многоканального сигнала, такой как задний канал объемного звучания системы объемного звучания.

В данном примере первый динамик 203 является небольшим высокочастотным громкоговорителем, таким как, например, высокочастотный динамик, и будет впредь называться высокочастотным громкоговорителем 203. Второй динамик 205 является большим динамиком низкой частоты, который будет впредь называться низкочастотным динамиком 205. Высокочастотный громкоговоритель 203 предназначен для воспроизведения звука так, что он достигает положения для прослушивания преимущественно с данного направления. Таким образом, высокочастотный громкоговоритель 203 предназначен для обеспечения сигнала, который имеет пространственные сигналы-вставки, соответствующие звуку, поступающему с данного направления.

Следует иметь в виду, что каждая из акустических колонок 203, 205 может быть реализована с помощью множества блоков динамиков и может, например, включать в себя пассивные излучатели звука, такие как порт фазоинвертора или пассивный блок динамика.

Схема 201 возбуждения содержит приемник 207, который принимает аудиосигнал от соответствующего внутреннего или внешнего источника. Например, аудиосигнал может приниматься от декодера объемного звука. Аудиосигнал является электрическим сигналом, и он может быть предоставлен как аналоговый или цифровой, непрерывный во времени или дискретный во времени (дискретизированный) сигнал.

Приемник 207 соединен с первой возбуждающей схемой, впредь называемой высокочастотной схемой 209 возбуждения, которая далее соединяется с высокочастотным громкоговорителем 203. Высокочастотная схема 209 возбуждения предназначена для генерирования первого сигнала возбуждения для высокочастотного громкоговорителя 203 из аудиосигнала. Высокочастотная схема 209 возбуждения может включать в себя фильтрацию как часть процесса, так что только часть спектра частот аудиосигнала подается на высокочастотный громкоговоритель 203. Во многих вариантах воплощения фильтрация является фильтрацией высоких частот, имеющей полосу пропускания, покрывающую частоты выше данной частоты среза, такой как, например, 3 дБ частота среза. Однако следует иметь в виду, что в других вариантах воплощения высокочастотная схема 209 возбуждения может эффективно обеспечить полосовую фильтрацию, например, путем ослабления очень высоких частот (например, частот выше диапазона звуковых частот).

Таким образом, высокочастотная схема 201 возбуждения возбуждает высокочастотный громкоговоритель 203 для воспроизведения высоких частот аудиосигнала. Генерируемый сигнал содержит сильные пространственные сигналы-вставки, и, таким образом, очень маленький динамик может обеспечить сильные пространственные ощущения.

Следует иметь в виду, что высокочастотная схема 209 возбуждения может дополнительно содержать другие функции обработки сигналов, такие как, например, усиление, цифро-аналоговое преобразование и т.д. Высокочастотная схема 209 возбуждения может быть реализована в любой подходящей форме, в том числе, например, в форме цифровых сигнальных процессоров, аналоговых схем усиления и т.д. Как правило, высокочастотная схема 209 возбуждения будет содержать комбинацию функций цифровой обработки сигналов (например, исполняемый код, выполняемый на подходящей платформе обработки, такой как, например, цифровой сигнальный процессор) и функций аналоговой обработки (например, аналоговый аудио усилитель мощности). Однако следует иметь в виду, что высокочастотная схема 209 возбуждения может быть целиком реализована как исполняемый код (например, использующий цифровой интерфейс для первого динамика 203) или как аналоговая схема.

Приемник 207 дополнительно соединен со второй схемой 211 возбуждения через задержку 213. Вторая схема 211 возбуждения далее называется низкочастотной схемой 211 возбуждения, она предназначена для генерирования второго сигнала возбуждения для низкочастотного громкоговорителя 205 из аудиосигнала. Низкочастотная схема 211 возбуждения может включать в себя фильтрацию как часть процесса, так что только часть спектра частот аудиосигнала подается на низкочастотный громкоговоритель 205. Во многих вариантах воплощения фильтрация является фильтрацией низких частот, имеющей полосу пропускания, покрывающую частоты ниже данной частоты среза, такой как, например, 3 дБ частота среза. Однако следует иметь в виду, что в других вариантах воплощения низкочастотная схема 211 возбуждения может эффективно обеспечить полосовую фильтрацию, например, путем ослабления очень низких частот (например, частот ниже диапазона звуковых частот).

Следует иметь в виду, что низкочастотная схема 211 возбуждения может дополнительно содержать другие функции обработки сигналов, такие как, например, усиление, цифро-аналоговое преобразование и т.д. Низкочастотная схема 211 возбуждения может быть реализована в любой подходящей форме, в том числе, например, в форме цифровых сигнальных процессоров, аналоговых схем усиления и т.д. Как правило, низкочастотная схема 211 возбуждения будет содержать комбинацию функций цифровой обработки сигналов (например, исполняемый код, выполняемый на подходящей платформе обработки, такой как, например, цифровой сигнальный процессор) и функций аналоговой обработки (например, аналоговый аудио усилитель мощности). Однако следует иметь в виду, что низкочастотная схема 211 возбуждения может быть целиком реализована как исполняемый код (например, использующий цифровой интерфейс для второго динамика 205) или как аналоговая схема.

Полоса пропускания для низкочастотной схемы 211 возбуждения будет включать в себя по меньшей мере один интервал частот, который находится ниже полосы пропускания высокочастотной схемы 209 возбуждения. Во многих вариантах воплощения полосы пропускания могут дополнять друг друга, с низкочастотной схемой 211 возбуждения, покрывающей низкие частоты, и полосой пропускания высокочастотной схемы 209 возбуждения, покрывающей высокие частоты. Например, фильтрация схем 209, 211 возбуждения может быть такой, что низкочастотная схема 211 возбуждения имеет более высокое усиление для частот ниже данной частоты среза, тогда как высокочастотная схема 209 возбуждения имеет более высокое усиление для частот выше частоты среза (усиление может, например, быть скомпенсировано для различий в эффективности первого и второго громкоговорителей 203, 205).

В некоторых вариантах воплощения полоса пропускания низкочастотной схемы 211 возбуждения может перекрывать полосу пропускания для высокочастотной схемы 209 возбуждения, но она все равно будет включать в себя по меньшей мере один частотный диапазон, который не включен в эту более высокую полосу пропускания.

Таким образом, акустическая система использует два громкоговорителя, сконструированные воспроизводить звук, обеспечиваемый маленьким высокочастотным громкоговорителем 203 и большим низкочастотным громкоговорителем 205. Однако подход дополнительно использует технические приемы, чтобы гарантировать, что высокочастотный громкоговоритель 203 обеспечивает намного более сильные и обычно доминирующие направленные сигналы-вставки, чем низкочастотный громкоговоритель 205.

В частности, задержка 213 вводится для задержки низкочастотного сигнала возбуждения относительно высокочастотного сигнала возбуждения. Задержка устанавливается равным значению, для которого достигается эффект предшествования так, чтобы высокочастотный громкоговоритель 203 доминировал в обеспечении пространственного восприятия. Этот эффект предшествования (или Хааза) возникает, когда два громкоговорителя излучают один и тот же сигнал, но при этом один сигнал принимается с небольшой задержкой относительно другого. Эффект, как правило, возникает для относительной задержки в диапазоне приблизительно от 1 мс до верхнего предела в, как правило, 5-40 мс. В такой ситуации звук воспринимается приходящим с направления громкоговорителя без задержки. Изобретатели поняли, что этот эффект не ограничивается только ситуациями, где один и тот же сигнал излучается этими двумя громкоговорителями, но также может быть достигнут для систем, в которых различные громкоговорители излучают различные частотные диапазоны одного и того же аудиосигнала. Например, когда один громкоговоритель воспроизводит все частоты ниже некоторой разделяющей частоты, а другой громкоговоритель воспроизводит все частоты выше разделяющей частоты.

Излучение звука от низкочастотного громкоговорителя 205 является, кроме того, направленным звуковым излучением с направленной диаграммой излучения, имеющей провал в направлении положения для прослушивания 111. Положение для прослушивания может быть номинальным, виртуальным или предполагаемым положением для прослушивания. Провал соответствует уменьшенной интенсивности звука, излучаемого по направлению к положению 111 для прослушивания, и, таким образом, низкочастотный звук будет, как правило, достигать положения для прослушивания через непрямые пути (такие как отражения от стен и потолков) и, соответственно, обеспечивать более рассеянный звук для слушателя.

Такой рассеянный звук приводит к уменьшению сигналов-вставок пространственного восприятия и, соответственно, работает с эффектом предшествования на уменьшение пространственного восприятия низкочастотного громкоговорителя 205 относительно высокочастотного громкоговорителя 203. В частности, было обнаружено, что эти два эффекта комбинируются и обеспечивают пространственное восприятие, в котором доминирует звук от высокочастотного громкоговорителя 203, даже если относительно большие доли звука в целом производятся низкочастотным громкоговорителем 205. Таким образом, достигается система, в которой небольшая высокочастотный динамик доминирует в пространственном восприятии, при этом позволяя обеспечить улучшенное качество звука при низких частотах из-за использования большой низкочастотного динамика, который может быть расположен относительно свободно.

Изобретатели, в частности, установили, что устойчивость психоакустического восприятия предшествования (то есть степень, до которой кажется, что весь звук исходит от местоположения высокочастотного звука) зависит от нескольких параметров системы, наиболее сильно от баланса уровня громкости между этими двумя громкоговорителями и разделяющей частоты между ними. Например, если уровень громкости низкочастотного громкоговорителя установлен слишком большим, становится заметно, что нижние средние частоты исходят от этого динамика. Таким образом, в этом случае воспринимаются два отдельных источника, что является нежелательным. Точно так же, когда разделяющая частот