專利名稱：一種立體聲系統(tǒng)及立體聲電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種立體聲系統(tǒng)及立體聲電路，尤其是涉及到兩個以上的放音系統(tǒng)的立體聲裝置。
目前在既作各種文藝演出或開會又放映電影的各種廳堂中，都有用于演出或開會的現(xiàn)場擴(kuò)聲系統(tǒng)和放映還音擴(kuò)聲系統(tǒng)。由于這兩類系統(tǒng)的技術(shù)特性不同、音箱布置不同、攝取聲源信號的地點(diǎn)不同，兩套系統(tǒng)是各自獨(dú)立的，各套系統(tǒng)中都有其主要設(shè)備----數(shù)臺功率放大器和數(shù)對音箱，造成設(shè)備的浪費(fèi)和設(shè)備布置的混亂。經(jīng)檢索中國專利90104000.2號(1990.6.5)公布了一種全封閉式立體聲耳機(jī)語音播放系統(tǒng)；中國專利91224753.0號(1991.9.7)公布了一種雙聲道減法式三分頻電路和與之相配的六通道音頻功率放大電路及專用連接線路板；中國專利92104735.5號(1992.6.27)公布了一種多聲道音頻功率放大集成電路；美國專利5199075號(1993.3.30)公布了一種七聲道環(huán)繞聲處理器和音箱布置；歐洲專利94200087.8號(1994.1.14)公布了一種數(shù)字式三聲道(左、中、右路)立體聲播放系統(tǒng)。以上五份文獻(xiàn)均未涉及提供一種新的立體聲系統(tǒng)，以滿足立體聲電影還音擴(kuò)聲和演出或會議現(xiàn)場擴(kuò)聲的需要。
本發(fā)明的目的是提供一種立體聲系統(tǒng)及立體聲電路。特別是為各種廳堂提供一種將立體聲或單聲道電影還音的擴(kuò)音系統(tǒng)與各種演出或會議的現(xiàn)場擴(kuò)聲系統(tǒng)融為一體的多功能立體聲系統(tǒng)及該系統(tǒng)的電路。以提高設(shè)備的利用率，簡化設(shè)備布置，減少浪費(fèi)。
本發(fā)明的內(nèi)客是兩類擴(kuò)聲系統(tǒng)合用一套功率放大器和音箱，將兩類信號在各個功率放大器的輸入口匯集。但兩類信號在匯集點(diǎn)不能互為負(fù)載，即不由于信號的匯集而降低信號的幅值。這此目的有兩種方法一是采用有兩個相互獨(dú)立(非直接并聯(lián))的輸入接口的功率放大器；二是使用一專用的信號匯集器，將兩路信號在專用信號匯集器匯集，將匯集器輸出信號送至功率放大器。為了適應(yīng)電影還音擴(kuò)聲和演出或會議現(xiàn)場擴(kuò)聲的不同技術(shù)特性要求，將信號在匯集前作不同的處理進(jìn)行立體聲電影還音擴(kuò)聲時，將立體聲解碼器后面的放映用房間均衡器按國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 2969-1987(E)的B環(huán)特性調(diào)整好；當(dāng)進(jìn)行演出或會議現(xiàn)場擴(kuò)聲時，將調(diào)音臺及其后面的房間均衡器按現(xiàn)場擴(kuò)聲的技術(shù)特性要求調(diào)整好。這樣，該系統(tǒng)在進(jìn)行不同類型的擴(kuò)聲時，都能符合其技術(shù)特性。
常規(guī)立體聲電影還音時音箱布置的技術(shù)要求是左路、中路、右路和次低音音箱都安置在放映銀幕后貼近銀幕處，中路音箱放置在正中間，左、右路音箱放置在靠近寬銀幕兩側(cè)邊緣處，次低音音箱放置在中路音箱和左、右路音箱之間。左、中、右三路音箱要求技術(shù)特性一致，位于音箱內(nèi)上部的高音揚(yáng)聲器聲軸(可視為音箱聲軸)的高度設(shè)置在銀幕高度的三分之二處，次低音音箱則可放置在舞臺地板上，環(huán)繞聲音箱安置在觀眾廳兩側(cè)墻中后部和后側(cè)墻上。
各類演出或會議現(xiàn)場擴(kuò)聲音箱的布置，一般是將主擴(kuò)聲音箱放置在舞臺臺口外的兩側(cè)，聲軸與人站在舞臺上的頭部同高，次低音音箱安置在臺口上方，舞臺上安置一對返送音箱?，F(xiàn)場擴(kuò)聲一般沒有環(huán)繞音箱，只有那些很高檔的現(xiàn)場擴(kuò)聲系統(tǒng)在播放一些特殊音響效果時才使用環(huán)繞音箱。
綜合擴(kuò)聲系統(tǒng)需對上述音箱布置作必要的調(diào)整。其調(diào)整的原則是在符合各自技術(shù)特性的基礎(chǔ)上對各類放音兼客。具體是1.將放映銀幕盡量置于舞臺臺口且盡量與舞臺臺口同寬，將左、右兩路音箱移至銀幕外安裝在臺口兩側(cè)，中路音箱改用兩個與左、右路音箱技術(shù)參數(shù)相同(功率可比左右路音箱小三分之一)的音箱合并使用，左、中、右三路音箱的聲軸降至銀幕二分之一處；2.次低音音箱可視安裝條件和演出擴(kuò)聲時的傳聲增益，或安裝在舞臺臺口下方(無樂池舞臺)和上方，或都安裝在舞臺上方，或安裝在舞臺兩側(cè)左、右路音箱的上方和下方；3.環(huán)繞聲音箱的布設(shè)位置不變；4.若是大型廳堂(如1000座以上)，則在舞臺臺口兩側(cè)左右主擴(kuò)聲音箱正下方的臺面上再安裝一對現(xiàn)場擴(kuò)聲專用輔助音箱。
放映電影時，聲音信號在廳堂后部的放映室中攝取，現(xiàn)場擴(kuò)聲時的聲音信號則在廳堂前部的舞臺上攝取，新系統(tǒng)音頻信號的走向及路程按“小遠(yuǎn)大近”的原則處理。即小信號走遠(yuǎn)路，功率放大后的大信號走近路，連接功放和音箱的音箱線越短越好，以減少在該線上的音頻功率損失。具體是將功率放大器安裝在靠近臺口的擴(kuò)音室里，這樣音箱線最短；將立體聲放映還音信號經(jīng)解碼均衡后用電纜送至擴(kuò)聲室功率放大器接口(或信號匯集器)；現(xiàn)場擴(kuò)聲系統(tǒng)的前置設(shè)備亦安裝在該擴(kuò)音室內(nèi)。
這樣，就構(gòu)成一個多功能立體聲系統(tǒng)。
該系統(tǒng)與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有簡單、經(jīng)濟(jì)、實用的特點(diǎn)，并可用現(xiàn)有設(shè)備重新組合構(gòu)建。從事電聲工作的普通技術(shù)人員都能實現(xiàn)該系統(tǒng)。采用該系統(tǒng)與使用兩套獨(dú)立的系統(tǒng)相比，可節(jié)省經(jīng)費(fèi)幾萬元到十幾萬元(視采用設(shè)備的檔次與數(shù)量而定)。現(xiàn)在絕大多數(shù)機(jī)關(guān)、部隊、院校和企事業(yè)單位的廳(如多功能廳、放映廳、會議廳、報告廳等)堂(禮堂、俱樂部和一般劇場)絕大多數(shù)均為這種既放映電影又進(jìn)行演出、開會的場所，只要其建筑聲學(xué)能基本滿足(或經(jīng)改造后能基本滿足)兼容型立體聲電影放映的要求，均可使用這種方法。因此，該系統(tǒng)具有一定的社會效益。
由于實現(xiàn)此系統(tǒng)的方法比較簡單，在單位新建廳堂，或?qū)υ袕d堂進(jìn)行更新改造，或更換、添置設(shè)備(如更換、添置擴(kuò)聲設(shè)備或放映機(jī)等)時一并考慮采用該系統(tǒng)，都是實現(xiàn)此系統(tǒng)的好時機(jī)。
下面結(jié)合附圖和實例對本方法進(jìn)一步說明。


圖1是本系統(tǒng)的電路原理方框圖。
圖2是音頻信號匯集器原理方框圖。
圖3是廳堂音箱布置俯視示意圖。
圖4是舞臺臺口音箱布置示意圖(圖3A-A剖面圖)。
圖5是現(xiàn)場擴(kuò)聲時舞臺俯視及返送音箱布置示意圖。
圖6是圖5的C-C剖面圖。
圖1中1.放映光學(xué)還音專用前置放大器、2.道爾貝(DOLRY)降噪器、3.道爾貝(4-2-4方式)立體聲解碼器、4.放映用房間均衡器、5.話筒等聲源設(shè)備、6.調(diào)音臺、7.信號延遲、電子分頻和其它周邊設(shè)備、8.現(xiàn)場擴(kuò)聲用房間均衡器、9.音頻信號匯集器、10.左路功率放大器、11.右路功率放大器、12.中路功率放大器、13.環(huán)繞聲功率放大器、14.次低音功率放大器、L.左路音箱、M.中路音箱、R.右路音箱、S.環(huán)繞聲音箱、B.次低音音箱、10′和11′、L′和R′為現(xiàn)場擴(kuò)聲用輔助功率放大器、音箱。
圖1中，放映時，立體聲影片聲帶上的兩路編碼光學(xué)聲音信號經(jīng)激勵光刃照射和光電轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的兩路編碼電信號送至光學(xué)還音用前置放大器1，經(jīng)前置放大后的信號送至道爾貝降噪器2降噪，降噪輸出至立體聲解碼器3，由2路編碼信號解碼成4路(左、中、右路和環(huán)繞聲信號)信號，并從各路信號中分離出第五路的次低音信號，這時，五路信號分別送至相應(yīng)的房間均衡器4(注)，這五路房間均衡器均按立體聲放映的國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 2969-1987(E)B環(huán)特性調(diào)試設(shè)置好，均衡后的信號送至信號匯集器9(信號匯集器的原理圖見圖2及其說明)，信號匯集器輸出的信號分別送至五路功率放大器10--14，若使用的功率放大器有兩個以上相對獨(dú)立的輸入口(各輸入口非直接并聯(lián))，則不需用信號匯集器，將均衡后的信號直接送至功放，五路功放分別推動相對應(yīng)的音箱L、R、M、S、B發(fā)音擴(kuò)聲。放映時，設(shè)備5至8，10′和11′、L′和R′不工作。
現(xiàn)場擴(kuò)聲時，設(shè)備1至4不工作。話筒5在舞臺上攝取的現(xiàn)場聲頻信號(需要時，還有錄音座、CD機(jī)等聲源的信號)送至調(diào)音臺6進(jìn)行混合處理。調(diào)音臺兩路主輸出經(jīng)壓縮限幅器(設(shè)備7之一)送至左、右路主擴(kuò)聲，使用調(diào)音臺編組輸出(或輔助輸出)功能，編組輸出一送至舞臺返送(給舞臺演員放送演出伴音、給會議主席臺人員放送會議擴(kuò)聲)，編組輸出二經(jīng)延時器(設(shè)備7之一)送至環(huán)繞聲，編組輸出三經(jīng)電子分頻器(設(shè)備7之一)取出200Hz以下的信號送至次低音。壓縮限幅器輸出的兩路主信號、調(diào)音臺輸出的返送信號、延時器輸出的環(huán)繞聲信號和電子分頻器輸出的次低音信號(共五路)分別送至相應(yīng)的房間均衡器8，均衡器8按廳堂建筑聲學(xué)特性和現(xiàn)場擴(kuò)聲技術(shù)要求調(diào)整設(shè)置。均衡后的信號送至信號匯集器9，此后的工作過程與放映擴(kuò)聲相同。若是大型廳堂的現(xiàn)場擴(kuò)聲，則功率放大器10′和11′、音箱L′和R′與功率放大器10和11、音箱L和R同相工作。
圖2是圖1中信號匯集器的原理圖，A1至A5為五個技術(shù)特性參數(shù)一致但又是相對獨(dú)立的具有雙端成對獨(dú)立輸入(IN1和IN2至IN9和IN10)單端輸出(OUT1至OUT5)閉環(huán)增益約為1的放大器。放映時，信號從IN1、3、5、7、9輸入；現(xiàn)場擴(kuò)聲時，信號從IN2、4、6、8、10輸入。OUT1至OUT5輸出到功率放大器。放大器內(nèi)部的各種噪聲和各種失真、五個放大器之間的信號隔離度等技術(shù)指標(biāo)不能低于調(diào)音臺的水平。
圖4是圖3的A—A剖視圖。圖3、圖4中，L是左路音箱、M是中路音箱、R是右路音箱、S是環(huán)繞聲音箱、N是銀幕、B是次低音箱、L′和R′是現(xiàn)場擴(kuò)聲用輔助音箱。由于次低音音箱靈敏度低，人耳對次低音的聽覺靈敏度也低，因此次低音需增加功率和音箱數(shù)量(本例為4個音箱，1200瓦功率)。放映立體聲電影時，左右路音箱從常規(guī)位置(銀幕后左右兩側(cè)的虛線位置)向外移至臺口兩側(cè)(各向外移動二米左右)，這不僅不會影響立體聲效果，還可使立體聲效果增強(qiáng)。因為道爾貝(DOLBY)4-2-4立體聲的還音方式為聲級差方式，主音箱之間的距離增大，擴(kuò)大了聲強(qiáng)平衡區(qū)，使現(xiàn)眾的聲源分辯度增大，立體聲效果感覺更佳。中路音箱用兩個音箱合并使用，首先是可以分開，在現(xiàn)場擴(kuò)聲時做一對舞臺返送音箱用，第二是由于放映立體聲中70％左右的信號都集中在中路，使用兩個箱能降低中路音箱的功率負(fù)荷，提高中路音箱的可靠性和使用壽命，第三是擴(kuò)大了銀幕后緊靠銀幕的聲源的有效幅射面積，降低了該銀幕透射區(qū)的聲能密度，有利于聲波尤其是中高頻聲波的透射，這能減少中路信號的高頻損失，便于左、中、右三路信號的一致均衡。由于人耳對垂方向和縱深方向的定位能力要比水平方向的定位能力差得多，因此，左中右三路音箱的聲軸高度從銀幕三分之二處降至二分之一處(一般下降一米左右)以及中路音箱和左右路音箱不在同一垂直面上(約相差二米左右，也可視為同銀幕一樣構(gòu)成一弧形)，這對立體聲效果的影響是可以忽略的。由于人耳對200Hz以下頻率聲音的定位能力很弱，因而次低音音箱安裝在臺口的上下左右的任一位置，對立體聲聽覺效果無明顯影響。
圖6是圖5的C-C剖面圖，圖5、圖6中，進(jìn)行演出或會議現(xiàn)場擴(kuò)聲時，將銀幕升至舞臺上方，或?qū)y幕做成可移動式的推至臺后用于投放幻燈布景(本例為該方式)；將兩個中路音箱M分置于舞臺內(nèi)的兩側(cè)作返送音箱使用；左路音箱L、右路音箱R做主擴(kuò)聲用；次低音音箱B在會議擴(kuò)聲時可不用，在演出時適當(dāng)使用可增強(qiáng)效果氣氛；環(huán)繞聲系統(tǒng)在會議擴(kuò)聲時將信號適當(dāng)延時后使用，可使擴(kuò)聲聲場更加均勻，提高語音清淅度，演出時可用于放送一些特殊效果音響。大型廳堂舞臺口兩側(cè)臺面上的一對現(xiàn)場擴(kuò)聲專用輔助音箱L′和R′有兩個作用一是增強(qiáng)擴(kuò)聲功率，以適應(yīng)文藝演出現(xiàn)場擴(kuò)聲時的大動態(tài)范圍的需要；二是和左右路主擴(kuò)聲音箱同相工作，可將合成聲軸的高度下降至約與人頭部同高，使現(xiàn)場擴(kuò)聲效果更加逼真。廳堂較小時，臺口音箱L′和R′可以不用。
注房間均衡器一種音頻信號處理設(shè)備。人類聽音的聽覺感受是放音設(shè)備所放聲音與聽音環(huán)境(室內(nèi))的建筑聲學(xué)條件相結(jié)合的綜合效果，放音設(shè)備的技術(shù)特性可以做到一致，但各種室內(nèi)聽音環(huán)境(房間)的建筑聲學(xué)條件很難做得理想與一致，為彌補(bǔ)各種室內(nèi)聽音環(huán)境對聲音的各種頻率吸收與反射的量不一致的缺陷，使用該設(shè)備可以對此缺陷進(jìn)行一定的均衡補(bǔ)償；并對各種小信號聲頻處理設(shè)備的頻率失真進(jìn)行一定的補(bǔ)償和對聲音中的各種頻率成分進(jìn)行均衡。
權(quán)利要求
1.一種可作兩類立體聲放音的綜合立體聲系統(tǒng)，其電路由放映時光學(xué)還音專用前置放大器1、道爾貝(DOLBY)降噪器2、道爾貝4-2-4立體聲解碼器3、放映用房間均衡器4、話筒等聲源設(shè)備5、調(diào)音臺6、信號延遲、電單分頻和其它周邊設(shè)備7、現(xiàn)場擴(kuò)聲用房間均衡器8、音頻信號匯集器9、左路功率放大器10、右路功率放大器11、中路功率放大器12、環(huán)繞聲功率放大器13、次低音功率放大器14、左路音箱L、中路音箱M、右路音箱R、環(huán)繞聲音箱S、次低音音箱B、現(xiàn)場擴(kuò)聲用輔助功率放大器10′和11′、音箱L′和R′組成，其特征在于系統(tǒng)合用一套功率放大器和音箱，信號在功率放大器之前匯集，信號匯集器輸入端分別連接于放映用房間均衡器和現(xiàn)場擴(kuò)聲用房間均衡器，其輸出端連接到功放系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的立體聲系統(tǒng)的電路，其特征在于信號匯集器由A1至A5五個相對獨(dú)立的具有雙端成對獨(dú)立輸入(IN1和IN2至IN9和IN10)單端輸出(OUT1至OUT5)的閉環(huán)增益約為1的放大模塊組成，其外殼為一長方體，其寬度為可安裝在標(biāo)準(zhǔn)19英寸機(jī)架上。
3.據(jù)權(quán)利要求1所述的立體聲系統(tǒng)，由左路、右路、中路、次低音、環(huán)繞聲等五路音箱組成，其特征在于，左、右路音箱分別安置于舞臺臺口兩側(cè)，放映時，兩個中路音箱安置于銀幕后緊靠銀幕的中軸兩側(cè)，左、中、右路音箱聲軸高度位于銀幕高度的二分之一處；次低音音箱安置于舞臺臺口四周任一位置；數(shù)個環(huán)繞聲音箱安置于觀眾廳兩側(cè)墻的中后部和后側(cè)墻上；現(xiàn)場擴(kuò)聲時，兩個中路音箱分別安置于舞臺臺口內(nèi)兩側(cè)作舞臺返送用，兩個現(xiàn)場擴(kuò)聲專用輔助音箱分別安置于舞臺臺口外兩側(cè)左、右路音箱正下方的舞臺臺面上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種立體聲系統(tǒng)的方法，其特征是，為了適應(yīng)放映還音擴(kuò)聲和現(xiàn)場擴(kuò)聲的不同技術(shù)特性要求，將信號在匯集前作不同的技術(shù)處理，作立體聲電影還音擴(kuò)聲時，將立體聲解碼器后面的放映用房間均衡器按照國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 2969-1987(E)的B環(huán)特性調(diào)整好，其工作流程是信號從光電轉(zhuǎn)換器件及光學(xué)還音用前置放大器起，經(jīng)道爾貝降噪器、立體聲解碼器、放映用房間均衡器、信號匯集器、功率放大器、到音箱發(fā)聲；進(jìn)行現(xiàn)場擴(kuò)聲時，將調(diào)音臺和其后的現(xiàn)場擴(kuò)聲用房間均衡器按現(xiàn)場擴(kuò)聲的技術(shù)特性要求調(diào)整好，其工作流程是信號從話筒及其它聲源設(shè)備起，經(jīng)調(diào)音臺、信號延遲、電子分頻及其它周邊設(shè)備、現(xiàn)場擴(kuò)聲用房間均衡器、信號匯集器、功率放大器、到音箱發(fā)聲。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種立體聲系統(tǒng)的方法，其特征在于放映立體聲電影時，銀幕盡量置于舞臺臺口并盡量與舞臺臺口同寬。
全文摘要
一種可作兩類立體聲放音的綜合立體聲系統(tǒng)及其電路，它的前置放大處理部分相對獨(dú)立，合用一套功放和音箱，信號在功率放大器入口處匯集(或在功率放大器前用一信號匯集器)，信號在匯集前按各自的擴(kuò)聲技術(shù)特性規(guī)范處理設(shè)置好，音箱放置在兩類放音可兼用的位置上，該系統(tǒng)可在各種既放映立體聲或單聲道電影又用于各種演出或會議擴(kuò)聲的廳堂及劇場使用。
文檔編號H04S1/00GK1115956SQ9510375
公開日1996年1月31日 申請日期1995年4月18日 優(yōu)先權(quán)日1995年4月18日
發(fā)明者王建民 申請人:王建民