CN1406100A

CN1406100A - 音频信号处理

Info

Publication number: CN1406100A
Application number: CN02130392A
Authority: CN
Inventors: J·理查德艾尔沃德; E·E·安德森
Original assignee: Bose Corp
Current assignee: Bose Corp
Priority date: 2001-06-21
Filing date: 2002-06-21
Publication date: 2003-03-26
Anticipated expiration: 2022-06-21
Also published as: JP2003047099A; US20030002693A1; HK1053575A1; JP4309100B2; CN100394829C; US7164768B2; EP1272004B1; US8175292B2; EP1272004A3; EP1272004A2; US20060291669A1

Abstract

一种用于处理并转换音频信号的方法。一个音频系统包括带有振幅的一个第一音频信号和一个第二音频信号。一种用于处理音频信号的方法，包括将第一音频信号分解为一个第一频谱带信号和一个第二频谱带信号；用一个与第二音频信号的振幅成比例的第一缩放因子对第一频谱带信号进行缩放；用一个第二缩放因子对第一频谱带信号进行缩放来生成一个第二信号部分。本发明的其他部分说明了将该信号处理方法应用到多信道的音频系统和有不同的定向扬声器，全范围的扬声器以及限定范围的扬声器组合的音频系统中。

Description

音频信号处理

技术领域

本发明涉及一种有多个定向信道的诸如所谓“环绕系统”的音频系统中的音频信号处理，尤其涉及这样一种音频信号处理，该音频信号处理可以使多向信道系统适用于具有比定向信道的数目更少或者更多的扬声器位置的音频系统。

背景技术

美国专利US5809153和US5870484是关于环绕音频系统的背景技术。本发明的一个重要目的是提供一种用于在多信道音频系统中处理定向信道的改良的音频信号处理系统。

发明内容

根据本发明，一个音频系统有带有振幅的一个第一音频信号和一个第二音频信号。处理音频信号的方法包括将第一音频信号分成一个第一频谱带信号和一个第二频谱带信号；通过一个第一缩放因子对第一频谱带信号进行缩放，生成一个第一信号部分，其中第一缩放因子是与第二音频信号的振幅成比例的；并用一个第二缩放因子对第一频谱带信号进行缩放，生成一个第二信号部分。

对于本发明的另一方面，一个音频系统有一个第一音频信号、一个第二音频信号和一个定向扬声器单元。用于处理音频信号的方法包括直接对第一音频信号进行电声转换生成一个第一信号辐射图；直接对第二音频信号进行电声转换生成一个第二信号辐射图，其中第一信号辐射图和第二信号辐射图是作为选择的，用户可以选择相似的或者不同的。

本发明的另一个方面，一个音频系统有一个第一音频信号，一个第二音频信号，和一个第三音频信号，第三音频信号被完全限定在这样一个频率范围：其下限频率的相应的波长大约等于一个人的头部尺寸。这个音频系统进一步包括一个定向扬声器单元，和一个截然不同于定向扬声器单元的扬声器单元。处理音频信号的方法包括通过定向扬声器单元把第一音频信号直接电声转换，生成一个第一辐射图；通过定向扬声器单元把第二音频信号直接电声转换，生成一个第二辐射图；通过不同扬声器单元把第三音频信号直接电声转换。

本发明的另一个方面，音频系统包括很多定向信道。相应于多个信道的每一个的音频信号处理方法包括把一个第一音频信号分为一个第一音频信号的第一频谱带信号和一个第一音频信号的第二频谱带信号；用一个第一缩放因子对第一音频信号的第一频谱带信号进行缩放以生成一个第一音频信号的第一频谱带第一部分信号；用一个第二缩放因子对第一频谱带信号进行缩放以生成一个第一音频信号的第一频谱带第二部分信号；将一个第二音频信号分解为一个第二音频信号第一频谱带信号和一个第二音频信号第二频谱带信号；用一个第三缩放因子对第二音频信号第一频谱带信号进行缩放以生成一个第二音频信号第一频谱带第一部分信号；用一个第四缩放因子对第二音频信号第一频谱带信号进行缩放以生成一个第二音频信号第一频谱带第二部分信号。

本发明的另一个方面，一种处理音频信号的方法，包括用一个与人脑的频率响应和时延相似的第一滤波器对信号进行滤波来生成一个进行过滤波的信号。该方法还进一步包括用一个第二滤波器对已经滤波的音频信号进行滤波，所述的第二滤波器的频率响应和时延效果在声音的波长上是与人脑的频率和时延是相倒置的。

本发明的另一个方面，音频系统包括很多个定向信道，一个第一音频信号和一个第二音频信号，第一和第二音频信号表示在正常倾听位置的听众的相同侧的相邻的定向信道。处理音频信号的方法包括将第一音频信号分解为一个第一频谱带信号和一个第二频谱带信号；用一个第一时间变化的计算缩放因子对第一频谱带信号进行缩放，以生成一个第一信号部分；用一个第二时间变化的计算缩放因子对第一频谱带信号进行缩放，以生成一个第二信号部分。

在本发明的另一个方面，音频系统有一个音频信号，一个第一电声转换器，被设计和构造为在一个有较低的下限频率的频率范围内对声波进行转换，一个第二电声转换器，被设计和构造为用于在一个下限频率比第一转换器的下限频率低的频率范围内对声波进行转换。音频信号的处理方法，包括将音频信号分解为一个第一频谱带信号和一个第二频谱带信号；用一个第一缩放因子对第一频谱带信号进行缩放，以生成一个第一部分信号；用一个第二缩放因子对第一频谱带信号进行缩放，以生成一个第二部分信号；将第一部分信号传送给第一电声转换器进行转换；将第二部分信号传送给第二电声转换器进行转换。

通过下面的参照附图更为详细的描述，我们会得知更多的其他特征，目的和有益效果。

附图说明

图1a-1c是本发明的用户的扬声器单元的配置图。

图2a是本发明音频信号处理系统的方框图。

图2b和图2c是用于生成与本发明一致的定向信道的音频信号处理系统的方框图。

图3a-3d是图2的音频信号处理系统中的用户的交替定向处理器的方框图。

图4是图3a-3c中的定向处理器的一些部件的方框图。

图5是一个在对发明的说明有用的一个扬声器的配置图。

图6是一个本发明的另一方面的用户的扬声器单元的配置。

图7与本发明的另一个方面相应的音频信号处理系统的方框图。

图8是图7中的音频信号处理系统中的用户的定向处理器的方框图。

图9是图7的音频信号处理系统中的用户的预备定向处理器的方框图。

图10a-10c是描述本发明的另一个特征音频系统的一些部件的顶部视图。

图11是一个图3a-3d中的一些用于生成与本发明相一致的定向信道的部件的方框图。

具体实施方式

参考附图尤其是图1a-1c，表示了根据本发明的环绕音频扬声器单元的三种配置的总体视图。在图1a中，每一个都包括了两个全部范围的(将在下面对图2a-2c的描述中进行详细说明)声音驱动器的两个定向天线阵被安放在听众14的前面。第一个天线阵10包括可以放在听众的左边的声音驱动器11和12和一个第二天线阵15包括可以放在听众的右边的声音驱动器16和17。此外，一个第一限制范围(在下面对图2a-2c的描述中进行详细说明)的声音驱动器22被放置在听众的后面，在听众的左边，一个第二限制范围的声音驱动器24被放置在听众的后面，在听众的右边。在图1c中，每一个都包括了两个全部范围的声音驱动器的两个定向天线阵被安放在听众14的前面。第一个天线阵10包括可以放在听众的左边的声音驱动器11和12和一个第二天线阵15包括可以放在听众的右边的声音驱动器16和17。此外，一个第一全部范围的声音驱动器28被放置在听众的后面，在听众的左边，一个第二限制范围的声音驱动器30被放置在听众的后面，在听众的右边。其他的环绕声扬声器系统可能在另外的地点有扬声器单元，例如在听众的正前方。环绕生系统可以以一种听众能感知声音源的方式在一个相对于听众没有扬声器单元的方向(例如方向x)广播声波。环绕生系统还可以以尝试用一种听众能感知声音源在相对于观察者移动(例如方向Y-Y’)的方式广播声波。

参考图2a，画出了为图1a-1c中的扬声器单元提供音频信号的音频信号处理系统框图。一个音频信号源32与一个解码器34连接，该解码器把音频信号从音频信号源解码到多个信道中：一个低频效果(LFE)信道，一个低音信道，许多定向信道，包括一个左环绕(LS)信道，一个左(L)信道，一个左中央(LC)信道，一个右中央(RC)信道，一个右(R)信道，和一个右环绕(RS)信道。其他的解码系统可能输出一系列不同的信道。在一些系统中，低音信道不独立地从定向信道中分离出去，而是与定向信道保持联合在一起。在另外地系统中，可能有一个单独中央(C)信道，代替RC和LC信道，或者可能有一个单独环绕信道。根据本发明的音频系统可能通过要么改变信号处理以适应信道，要么解码定向信道来产生额外的定向信道来使用任何定向信道的复合体。图2b示出了把单个C信道解码成RC信道和LC信道的一种方法。C信道被分离为一个LC信道和一个RC信道，并且LC和RC信道通过一个缩放因子进行缩放，例如0.707。类似的，图2c示出了一个把单个S信道解码为一个RS信道和一个LS信道的方法。S信道被分离为一个LS信道和一个RS信道，并且LS和RS信道通过一个缩放因子进行缩放，例如0.707。如果音频输入信号没有环绕信道，有几种已知的方法把现存的信道合成为环绕信道，或者系统在没有环绕声的情况下进行操作。

一些环绕声系统有独立的低频单元用于广播低频频谱成分和用于广播频率高于低频单元所广播的频谱成分的“卫星”扬声器单元。低频单元有很多叫法，包括“低音用扬声器”“低音箱”等等。

在既有LFE信道和一个低音信道的环绕声系统，可以通过低频单元进行组合和广播LFE和低音信道，例如图2a所示。在没有联合低音信道的环绕声系统，每一个定向信道(包括每一个定向信道的低音部分)可以通过独立的定向扬声器单元进行广播，仅仅LFE被通过低频单元广播。其他的环绕声系统也可以包括不止一个低频单元，其中一个用于广播低音频率，另一个用于广播LFE信道。这里所用的“全部范围”是指频率高于被低频单元所广播的声音频谱成分。如果一个音频系统没有低频单元，“全部范围”是指全部的听得到的频率的频谱。这里所用的“定向信道”是一个包含将被转换为看起来从一个特定的方向传来的声波的音频信号的音频信道。LFE信道和包含从两个或者多个定向信道合成的低音信号的信道是不与定向信道一样的用于上面所说的目的的。

定向信道，LS，L，LC，RC，R和RS由定向处理器36进行处理来产生输出音频信号，该信号在用于音频系统的声音驱动器的输出信号线38a-38f处进行输出。由定向处理器36输出的信号和信号线40中的低频单元信号可以进一步由系统均衡(EQ)和动态范围控制电路42进行处理。(所示的系统EQ和动态范围控制电路只是是举例说明了典型的音频处理电路的各个部件的放置，但是并没有实现与本发明相关的功能，因此，在后面的图中没有示出系统EQ和动态范围控制电路42，也没有对它的功能做进一步的描述，其他的音频处理元件，例如与本发明没有密切关系的放大器，没有画出，也不对其进行描述)。然后，定向信道被传送到音频驱动器用于转换为声波。标号为“左前置(LF)天线阵驱动器A”的信号线38a直接到天线阵10(图1a-1c)的音频驱动器12；标号为“左前置(LF)天线阵驱动器B”的信号线38b直接到天线阵10(图1a-1c)的音频驱动器11；标号为“右前置(RF)天线阵驱动器A”的信号线38c直接到天线阵15(图1a-1c)的音频驱动器17；标号为“右前置(RE)天线阵驱动器B”的信号线38d直接到天线阵15(图1a-1c)的音频驱动器16。标号为“左环绕(LS)驱动器”的信号线38e直接到图1b的音频驱动器22或者图1c的音频驱动器28的限制范围，这些将在下面进行介绍，标号为“右环绕(RS)驱动器”的信号线38f直接到图1b的音频驱动器24或者图1c的音频驱动器30，这些也将在下面进行介绍。在一些实施例中，LS输出终端38e或者RS输出终端38f中的一个或者两个没有输出信号。在另外一些实施例中，LS输出终端38e或者RS输出终端38f中的一个或者两个根本就不存在，这种情况将在下面进行描述。

现在参考图3a-3d，这里有表示如图1a-1c所示的环绕声扩音器系统中的用户的音频定向处理器36的4副方框图。图3a-3d表示了用于LC，LS和L信道的定向处理器的部分。在每个实施例中，都有一个用于处理RC，RS，和R信道的映像方法。在图3a-3d中，相应的元件使用相应的标号，实现相应的功能。

图3a中示出了在后方没有扬声器的配置中的定向处理器36的逻辑安排。在图3a中，L信道与显示模式处理器102和电平检测器44相连。指定为L的显示模式处理器102的输出终端35与加法器47相连。对显示模式处理器102的操作将在下面对图11的描述中进行说明。LS信道与电平检测器44以及分频器46相连。电平检测器提供前置/后置的缩放器48，带有信号电平的前置有关的传递函数(HRTF)滤波器和后置的HRTF滤波器使对下面要讨论的滤波系数的计算简便。分频器46将信号分离为一个包括在门限频率之下的第一频谱带，和一个在门限频率之上的第二频谱带信号。门限频率的相应的波长大约为人脑的尺寸。一个比较简便的频率是2KHZ，相应的波长大约是6.8英寸。在下文中，频率在门限频率之上的环绕信号的部分称为“高频环绕信号”，频率在门限频率之下的环绕信号部分称为“低频环绕信号”。低频环绕信号由信号通路43输入到加法器54，或者输入下面将要讨论的图3d中的加法器47。高频环绕信号由信号通路45输入到前置/后置缩放器48，该缩放器以下面要讨论的图4中的方式把高频环绕信号分离为一个“前置”部分和一个“后置”部分。高频环绕信号的“前置”部分由信号线49传送给前置相关的传递函数(HRTF)滤波器50，其中它通过图4中所要讨论的方式进行了改进。改进的前置高频环绕信号由延时器52随意延时5ms，并输入到加法器54。高频环绕信号的“后置”部分由信号线51传送给后置HRTF滤波器56，其中它通过图4中所要讨论的方式进行了改进。改进后的后置部分由延时器58随意延时10ms，并在加法器54和前置部分以及低频环绕信号进行相加。相加的前置，后置和低频环绕部分由前面的扬声器所放置的补偿器60(由对下面图4和图5的讨论进一步进行解释)进行改进，并输入到加法器47中，这样，在加法器47中，L信道，低频环绕声，和改进后的高频环绕声进行相加。然后加法器47的输出信号由放大器57代表的左/右平衡控制进行调节，然后被相减地输入通过时延器61到达加法器62和相加地到加法器58。LC信道与显示模式处理器102相连。输出终端37，称为显示模式处理器102的LC’相加地与加法器62相连，并相减地通过时延器64到加法器58。加法器58的输出信号传送给音频驱动器11(图1和图2中的)。加法器62的输出信号传送给音频驱动器12(图1和图2中的)。时延器61和64使加法器47合成的信号的定向广播更为容易。可以想像，用一个因子，例如.631对时延器61和64的输出进行缩放来提高定向广播功能。定向广播中使用的时延器在美国专利US5809153和US5870484中讨论过并将在下面进行进一步的讨论。

图3b示出了一个在有一个限定范围的后置扬声器的配置中的定向处理器36，也就是，一个设计为对在门限频率之上的频率进行广播的扬声器。图3b中的电路中，没有画出图3a中的加法器54。前置HRTF滤波器和任选的5毫秒时延器通过前置扬声器放置的补偿器60连接到加法器47和后置HRTF滤波器。任选的10毫秒延时器连接到后置扬声器放置补偿器66，补偿器依次连接到限定范围的图1和2中的音频驱动器22。

图3c示出了有一个全部范围的后置扬声器的放置中的定向处理器36，也就是，一个设计为对在由低频单元所辐射的频率之上的所有音频频谱进行广播的扬声器。图3c的电路与图3b中的电路是相似的，但是分频器46的输出低频环绕信号与后置HRTF滤波器的输出信号以及任选的10毫秒延时器58在加法器70进行相加，加法器70输出到全部范围的音频驱动器28。

图3d示出了一个可以不与后置扬声器而是与一个限定范围的后置扬声器或者一个全部范围的后置扬声器一块使用的定向处理器36。图3d安排了一个开关68和一个加法器69，这样，在开关68关的时候，低频环绕信号指向加法器70。当开关68开的时候，低频环绕信号指向的加法器47用于从前置扬声器天线阵进行广播。图3d进一步包括一个开关72和一个加法器73，设计为当开关72开的时候，加法器70的输出信号直接到后置扬声器放置补偿器66用于从后置扬声器广播信号。当开关72在关的状态从加法器70的输出信号直接到加法器54。当开关72在开的位置68在开的位置，图3d的电路就成为图3b中的电路。当开关72在开的位置68在关的位置，图3d的电路就成为图3c中的电路。当开关72在关的位置68在关的位置，图3d的电路(图3d的实施例中的与加法器54连接的线43上的信号的效果在功能上等于图3a的实施例中的与加法器54直接相连的线43上的信号)就成为图3a中的电路。当开关72在关的位置68在开的位置，图3d的电路就成为图3a中的电路，低频环绕信号直接与加法器47相连。

在操作中，当存在一个后置扬声器的时候，开关72设置为开的位置，当没有后置扬声器的时候设置为关的位置。对于限定范围的后置扬声器，开关68设置为开的位置，对于全部范围的后置扬声器，开关68设置为关的位置。逻辑上，如果开关72设置为关，开关68的设置是与其不相关的。在上面的段落里声明了如果开关72是关的位置，低频环绕信号与高频环绕信号在前置扬声器放置补偿器之前或者之后根据开关68的位置进行相加。然而，如下面在图4中将要讨论的，前置和后置扬声器放置补偿器对低于门限频率的频率作用很小，所以低频环绕信号与高频环绕信号在前置扬声器放置补偿器之前还是之后进行相加是没什么关系的。作为选择的，开关68和72是可以相连的，这样如果开关72在关的位置，开关68可以根据所希望的自动设置在开或者是关的位置。

在一个优选实施例中，一个定向处理器36由一个数字信号处理器(DSP)根据需要用数模或者模数转换执行指令来实现的。在其他的实施例中，定向处理器36可以根据需要作为一个数字信号处理器(DSP)，模拟电路元件，模数和数模转换器的结合体。

图4更为详细地示出了图3a-3c的一个分频器46，前置/后置缩放器48，前置HRTF滤波器50和后置HRTF滤波器56。分频器46是由一个高通滤波器74和一个加法器76实现的。高通滤波器74和加法器76被安排使高通滤波器LS信道与LS信道信号相减，以便低频环绕声可以在线43处输出。高通滤波器74与信号线45直接相连，以便高频环绕声在信号线45上输出。前置/后置缩放器是由一个加法器78和一个乘法器80来实现的。乘法器80通过一个与LS信道和L信道中的信号的振幅相关的缩放因子对信号进行缩放。在图4的实施例中，缩放因子是

\frac{| \overset{&OverBar;}{LS} |}{| \overset{&OverBar;}{LS} | + | \overset{&OverBar;}{L} |}

。加法器78和乘法器80被安排以便使被缩放的信号与没有被缩放的信号相减，并在信号线49上输出，这样在信号线49的信号是被缩放了

(1 - \frac{| \overset{&OverBar;}{LS} |}{| \overset{&OverBar;}{L S} | + | \overset{&OverBar;}{L} |})

的输入信号。乘法器直接与信号线51相连，这样使信号线51上的信号是被缩放了

\frac{| \overset{&OverBar;}{LS} |}{| \overset{&OverBar;}{LS} | + | \overset{&OverBar;}{L} |}

的输入信号。可以看出，如果接近零，输入信号中直接到信号线49的部分接近1，输入信号中直接到信号线51的部分接近0。相似的，如果比大很多，输入信号中直接到信号线49的部分接近0，输入信号中直接到信号线51的部分接近1。如果

和差不多，那么输入信号中直接到信号线49的部分与输入信号中直接到信号线51的部分大概差不多。前置/后置缩放器的效果在于确定相对于听众来说明显的声音源方向。如果比

大很多，高频环绕信号的很大一部分被直接送到前置扬声器单元，明显的声音源是朝前的。如果比

大很多，高频环绕信号的很大一部分被直接送到后置扬声器单元(或者在缺少扬声器单元时，通过处理以便使它好像是从后面传来的)，明显的声音源是朝后的。如果

和使差不多相等，那么差不多相等的高频环绕信号被直接送到前置和后置扬声器单元，明显的声源是朝旁边的。值和

可以由图3a-3d的电平探测器44提供给乘法器80。缩放因子

\frac{| \overset{&OverBar;}{LS} |}{| \overset{&OverBar;}{LS} | + | \overset{&OverBar;}{L} |}

和

(1 - \frac{| \overset{&OverBar;}{LS} |}{| \overset{&OverBar;}{L S} | + | \overset{&OverBar;}{L} |})

在现实中是可以计算出来的。在一个实施例中，缩放因子是每5毫秒重新计算一次。

前置HRTF滤波器50可以由按顺序串连的一个乘法器82，一个显示磁头频率黑斑效果的第一滤波器84(下文称磁头黑斑滤波器)，一个用于显示磁头的衍射路径时延的第二滤波器86(下文是称磁头衍射路径时延滤波器)，一个用于表示耳廓衍射路径延时的第三滤波器88(下文称之为耳廓衍射路径时延滤波器)，和一个加法器90来组成。加法器90把从耳廓衍射延路径时延滤波器88的输出信号与磁头衍射路径时延滤波器86的输出，磁头黑斑滤波器84的输出以及没有相乘的前置HRTF滤波器50的输入信号进行相加。后置HRTF滤波器56可以由按顺序串连的乘法器82，磁头黑斑滤波器84，耳廓衍射路径时延滤波器88，磁头衍射路径时延滤波器86，一个表示耳廓的后置外表的频率黑斑效果的第四滤波器92(下文称之为耳廓后置频率黑斑滤波器)，和一个加法器94来组成的。加法器94将耳廓后置频率黑斑滤波器92的输出，磁头衍射路径时延滤波器86的输出，耳廓衍射路径时延滤波器88，和没有相乘的后置HRTF滤波器56的输入信号相加。在一个实施例中，从磁头衍射路径时延滤波器86输入到加法器94的信号由一个缩放因子0.5进行缩小，耳廓后置频率黑斑滤波器92输入到加法器94的信号由一个缩放因子2进行扩大。

磁头黑斑滤波器84是由一个单独的实际极点为-2.7KHZ的第一级高通滤波器来实现的；磁头衍射路径时延滤波器86是由四实际极点在-3.27KHZ和四实际零点在3.27KHZ的第四级全通网络实现的；耳廓衍射路径时延滤波器88是由四实际极点在-7.7KHZ和四实际零点在7.7KHZ的第四级全通网络实现的；耳廓后置频率黑斑滤波器92是由一个单独实际极点为-7.7KHZ的第一级高通滤波器来实现的。乘法器82用一个因子

\frac{Y}{(Y - | \overset{&OverBar;}{LS} |) + (Y - | \overset{&OverBar;}{L} | + Y}

对输入信号进行缩放，其中Y比和大很多。值和

是通过图3a-3d中的电平检测器44提供给乘法器80。这里所用的“耳廓”是指在p1367Gray’s Anatomy，38thEdition，Churchill Livingston 1995中所示的外部耳朵的外耳部分。这里所用的“耳廓后置”或者“耳廓的后置表面”是指外耳的前面表面，或者指在附录1中的箭头所指的方向观察的外耳。耳廓是一个从各个方向来的声音的表面，而后置耳廓是一个仅仅是从旁边到后面的声音的声音表面。

可以用一个与上面所述的滤波器(包括有一个平坦的频率响应的滤波器，例如一个直接的电连接)不同特性的滤波器来代替图4中所示并在该发明的所附部分中进行了描述的滤波器。

图5示出了图3a-3d中的前置扬声器放置补偿器60和后置扬声器放置补偿器66的效果。前置扬声器放置补偿器是由一个或者一系列滤波器来实现的，这些滤波器是当前置HRTF滤波器50对从第一个特殊的角幅射来的信号进行作用的时候与前置HRTF滤波器50的效果是相互倒置的。相似的，后置扬声器放置补偿器是由一个或者一系列滤波器来实现的，这些滤波器是当后置HRTF滤波器56对从第二个特殊的角幅射来得信号进行作用的时候与后置HRTF滤波器56的效果是相互倒置的。

图5是对一个根据图3b所示的配置的声音系统的解释，其中在点Z有一个希望的明显的声源，它与相关的听众14的夹角是θ。图5中的所有的角都是在一个水平面上，其中包括进入听众14的耳道的入口。角的参考线是一条经过从入口到听众14的耳道距离相等的点的线。从听众14前面以反时针方向测量这些角。在点Z放置明显声源是部分地由图3a-3c和图4中的前置/后置缩放器48来实现。前置/后置缩放器直接把比送到后置扬声器单元多的高频环绕信号送到前置天线阵10中，这样，该明显的声源就有点向前。在点Z设置明显声源进一步分别由前置/后置HRTF滤波器50和56(图3a-3d中的)来实现。前置和后置HRTF滤波器50和56改变音频信号以便当信号被前置天线阵10和限定范围的音频驱动器22电声转换为声波时，声波的频率内容和相位关系好像是声波是在点Z起源的并由听众14的头96和耳廓98进行了修改。然而，当声波真的是由前置天线阵10和后置限定范围的音频驱动器22进行电声转换时，声波的频率内容和相位关系将由听众14的头96和耳廓98来改变，实际上声波到达耳道时的频率内容和相位关系由听众14的头和耳廓在角φ₁上进行了两次改进。前置扬声器放置补偿器60改进音频信号以便当它由前置天线阵10进行电声转换时，声波将不会在角φ₁上发生频率内容和相位关系的变化，而是在音频信号中在角θ和角φ₁之间的差别上发生频率和相位关系的变化。然后，当声波是由前置天线阵10进行了电声转换并由听众的头和耳廓进行了改进，这样到达耳道的声波将具有如来自于角度θ的声源的声音的频率和相位关系。相似的，后置扬声器放置补偿器66对音频信号进行改进，以便当它通过后置限定范围的音频驱动器22进行电声转换时，声波在角φ₂上没有频率内容和相位关系的变化，而是在角θ和角φ₂之间的差别上发生频率和相位关系的变化。然后，当声波是由后置限定范围的音频驱动器22进行了电声转换，到达耳道的声波将具有如来自于角度θ的声源的声音的同样的频率和相位关系。如果扬声器的配置是如图3a中的配置，那么就是相同的解释。然而这种具有有限范围后置扬声器的配置选择来表示前置和后置HRTF滤波器50和56和前置和后置扬声器放置补偿器60和66，所有的都在相应的波长大约为人头的尺寸的频率例如2KHZ以下有很小的影响。在一个实施例中，测量角φ₁和φ₂，并输入到音频系统中以便扬声器放置补偿器60和66使用精确的角来进行计算。一种测量角φ₁和φ₂的方法是实际测量。在第二个实施例中，扬声器放置补偿器被设定为角φ₁和φ₂的预先选定的典型值(例如30度和150度)。第二个实施例给出了可以接受的结果，但是不需要对扬声器放置的角度进行实际测量并且可以要求在扬声器放置补偿器60和66中复杂度较低的计算。

扬声器放置补偿器60和66可以通过有与前置和后置HRTF滤波器相倒置的效果的滤波器来实现，分别通过使用以下从关系式中导出来的值分别计算角φ₁和φ₂的选择值。

φ_{1} = \arcsin [1 - [\frac{Y - | \overset{&OverBar;}{LS} | + Y - | \overset{&OverBar;}{L} |}{Y}]]

和

φ_{2} = \arcsin [1 - [\frac{Y - | \overset{&OverBar;}{LS} | + Y - | \overset{&OverBar;}{L} |}{Y}]]

如果一些不同于图4中的滤波器的排列用于前置HRTF滤波器50和后置HRTF滤波器56的滤波器的排列，那么前置扬声器放置补偿器60和后置扬声器放置补偿器66也可以相应地进行改进。如果HRTF滤波器50和56有一个平坦的频率响应，那么前置扬声器放置补偿器60和后置扬声器放置补偿器66可以由一个有着平坦频率响应的滤波器来代替(例如直接的电连接)。

现在参考图6，其中示出了用于解释本发明的另一个特性的一个有多于两个音频扬声器配置的例子。在图6中，有一个音频驱动器天线阵10，与图1a-1c中的音频驱动器天线阵相似，放置在一个与听众14成30度的角的点。此外，还有限定范围的音频驱动器，与图1a-1c的限定范围的音频驱动器相似，在60度，90度，120度，150度，或者与图1a-1c中的全部范围的音频驱动器28相似的全部范围的音频驱动器28。限定范围的音频驱动器分别指定为22-60，22-90，22-120，和22-150，来表明这些限定范围的音频驱动器的角坐标。这些预备的全部范围的音频驱动器分别指定为28-60，28-90，28-120，和28-150，来表明这些限定范围的音频驱动器的角坐标。图6中的所有角都是在包括到听众14的耳道的入口的水平面上。这些角的参考线是一条通过从入口到听众的耳道相同距离的点的线。在听众14的左边的音频驱动器单元的角是从听众前面参考线逆时针方向测量的。在听众14右边的驱动器单元的角是从听众前面的参考线顺时针方向测量的。也可能有其他的一些没有在视图中画出的音频驱动单元，例如一个中心信道音频驱动单元或者一个低频率单元。

图7示出了一个向图6中的扬声器单元提供音频信号的音频信号处理系统的方块图。一个音频信号源32与用于把音频源从音频信号源解码到很多信道中的解码器34相连，在这种情况下，包括一个低频效果(LFE)信道，一个低音信道；多个定向信道，包括一个左(L)信道，一个左中心(LC)信道，进一步包括很多左信道，L60，L90，L120和LS，其中在相对于听众的信道上的角度上有很多符合角位移的指示器。有相应的右信道RC，R，R60，R90，R12O和RS。以下的介绍将重点在左信道上，因为对右信道的处理是与左信道相似的。左信道信号由定向处理器36进行处理来产生输出信号，该输出信号是用于在信号线38a上的低频(LF)天线阵驱动器12，信号线38b上的LF天线阵驱动器11，信号线39a上的驱动器22-60L或者驱动器28-60L，信号线39b上的驱动器22-90L或者驱动器28-90L，信号线39c上的驱动器22-120L或者28-120L，信号线39d上的驱动器22-150L或者驱动器28-150L。在图2a中的实施例，信号线上的输出是由系统EQ和动态范围控制器42进行处理的。

在一个典型的实施例中，定向处理器36是由数字信号处理器(DSP)来实现的，该处理器在需要的时候可以执行指令来实现数模或者模数转换。在另一些实施例中，定向处理器可以是DSP，模拟电路元件，和数模模数转换器的结合体。

图8示出了一个图7中的用于由限定范围边和后置音频驱动器执行的定向处理器36的方块图。定向处理器具有用于五个左定向信道的输入。这五个定向信道可以从有两个信道的音频信号处理系统中生成，所述的两个信道分别为一个左(L)信道，设计成例如在30度角进行幅射，和一个左环绕(LS)信道，设计为，例如在150度进行幅射。可以根据美国专利US08/796285中的方法对L和LS信道进行解码来产生信道L90(假设在90度进行幅射)，这里作为参考。信道L和L90和LS然后被解码来分别产生信道L60和L120。本发明在有较少的定向信道和较多的定向信道是都工作的一样好。如图7的音频信号处理系统有几个与图3a-3d中的系统的元件相似的元件，并且这些元件的功能也与图3a-3d中的相应的元件的功能相似。相似的元件使用相对应的相似的标号。在图3a-3d中的一些与本发明没有密切关系的元件(例如乘法器57)没有在图8中画出。一个镜像音频处理系统可以构造来处理与左定向信道相应的右定向信道。

现在参考图8，信道L60，L90，L120和LS的输入终端与电平检测器44相连，用于对缩放器和HRTF滤波器进行测量。信道L的输入终端是与显示方式处理器102相连的。显示模式处理器102的输出终端35，图中为L’，与加法器47相连。信道LC的输入终端与显示模式处理器102相连。显示模式处理器102的输出终端37，图中为LC’相减地与加法器58相连，并通过时延58相加地与加法器62相连。信道L60中的音频信号被分频器46a分为一个低频(LF)部分和一个高频(HF)部分。LF部分输入到加法器47中。信道L60中的音频信号的HF部分输入到前置/后置缩放器48a中(与输入到图3a-3d和图4中的前置/后置缩放器48相似)，分别使用值和

代替图4中的和前置/后置缩放器48a将信道L60中的音频信号的HF部分分为一个“前置”部分和一个“后置”部分。信道L60中的音频信号的HF部分的前置部分通过前置HRTF滤波器50a进行处理(与图3a-3d和图4的前置HRTF滤波器50相似)，使用值和分别代替图4中的值和。扬声器放置补偿器60a，(与图3a-3d和图4的扬声器放置补偿器60相似)，进行30度的计算，并输入到加法器47。信道L60中的音频信号的后置部分通过前置HRTF滤波器50b进行处理(与图3a-3d和图4的前置HRTF滤波器相似)，使用值

和分别代替图4中的值和

，扬声器放置补偿器60a，(与图3a-3d和图4的扬声器放置补偿器60相似)，进行60度的计算，并输入到加法器100-60。

信道L90中的音频信号被分频器46b分为一个低频(LF)部分和一个高频(HF)部分。LF部分输入到加法器47中。信道L90中的音频信号的HF部分输入到前置/后置缩放器48b中(与输入到图3a-3d和图4中的前置/后置缩放器48相似)，分别使用值和

代替图4中的和。前置/后置缩放器48b将信道L90中的音频信号的HF部分分为一个“前置”部分和一个“后置”部分。信道L90中的音频信号的HF部分的前置部分通过前置HRTF滤波器50c进行处理(与图3a-3d和图4的前置HRTF滤波器相似)，使用值和分别代替图4中的值和。扬声器放置补偿器60b，进行60度的计算，并输入到加法器100-60。信道L60中的音频信号的后置部分通过前置HRTF滤波器50d进行处理(与图3a-3d和图4的前置HRTF滤波器相似)，使用值

和

分别代替图4中的值

和，扬声器放置补偿器60d，(与图3a-3d和图4的扬声器放置补偿器60相似)，进行90度的计算，并输入到加法器100-90。

信道L120中的音频信号被分频器46cb分为一个低频(LF)部分和一个高频(HF)部分。LF部分输入到加法器47中。信道L120中的音频信号的HF部分输入到前置后/后置缩放器48c中(与输入到图3a-3d和图4中的前置/后置缩放器48相似)，使用值和

代替图4中的和。前置/后置缩放器48c将信道L120中的音频信号的HF部分分为一个“前置”部分和一个“后置”部分。信道L120中的音频信号的HF部分的前置部分通过前置HRTF滤波器50e进行处理(与图3a-3d和图4的前置HRTF滤波器50相似)，使用值

和

分别代替图4中的值

和。扬声器放置补偿器60e，(与图3a-3d和图4的前置扬声器放置补偿器60相似)，进行90度的计算，并输入到加法器100-90。信道L120中的音频信号的后置部分通过后置HRTF滤波器56a进行处理(与图3a-3d和图4的后置HRTF滤波器56相似)，使用值和分别代替图4中的值和，扬声器放置补偿器60f，(与图3a-3d和图4的扬声器放置补偿器60相似)，进行120度的计算，并输入到加法器100-120。

信道LS中的音频信号被分频器46d分为一个低频(LF)部分和一个高频(HF)部分。LF部分输入到加法器47中。信道LS中的音频信号的HF部分输入到前置/后置缩放器48d中(与输入到图3a-3d和图4中的前置/后置缩放器48相似)，使用值和

代替图4中的

和。前置/后置缩放器48d将信道LS中的音频信号的HF部分分为一个“前置”部分和一个“后置”部分。信道LS中的音频信号的HF部分的前置部分通过后置HRTF滤波器56b进行处理(与图3a-3d和图4的后置HRTF滤波器56相似)，使用值和

分别代替图4中的值和。扬声器放置补偿器60fg，(与图3a-3d和图4的扬声器放置补偿器60相似)，进行120度的计算，并输入到加法器100-120。信道LS中的音频信号的后置部分通过后置HRTF滤波器56c进行处理(与图3a-3d和图4的后置HRTF滤波器56相似)。扬声器放置补偿器60h，(与图3a-3d和图4的扬声器放置补偿器60相似)，进行150度的计算。

加法器47的输出信号相加地传送到加法器58，并经过时延61相减地传送到加法器62。加法器58的输出信号被传送到全部范围的音频驱动器11(扬声器天线阵10的)用于声电转换为声波。加法器62的输出信号被传送到全部范围的音频驱动器12用于转换为声波。时延器61使在加法器47合成的信号的定向幅射容易进行。加法器100-60，100-90，100-120和扬声器放置补偿器60h的输出信号分别传送给限定范围的音频驱动器22-60，22-90，22-120和22-150，用于声电转换为声波。

图9示出了图7中的执行具有全部范围的边和后置音频驱动器的定向处理器。图9有和图7一样的输入信道。本发明经工作在有更少或者更多的定向信道。图7中的音频信号处理系统有几个和图3a-3d中的系统类似的元件，并且执行与图3a-3d中对应元件类似的功能。相似的元件使用相似的相对应的标号。一个镜像音频处理系统可以用来处理与左定向信道相应的右定向信道。

图9除了下面所述的，其他部分和图8相似。从分频器46a出来的低频(LS)信号线与加法器100-60相连而不是与加法器47相连；从分频器46b出来的LF信号线与加法器100-90相连而不是与加法器47相连；从分频器46c出来的LF信号线与加法器100-120相连而不是与加法器47相连；从分频器46d出来的LF信号线与加发器100-150相连而不是加法器47相连；并且扬声器放置补偿器60h的输出与加法器100-150相连。加法器100-60，100-90，100-12和100-150的输出信号分别传送给全部范围的音频驱动器28-60，28-90，28-120和28-150，用于声电转换为声波。

现在参考图10a-10c，示出了本发明的描述另一个特征的音频系统的一些元件的三个顶部视图。如同在美国专利US5809153和US5870484中描述的，音频天线阵和信号处理方法可以设计成定向辐射声波。通过从两个相减的音频驱动器辐射相同的声波(功能上等效于反相)并时延，一个辐射的图案可以产生，其中，在一个轴上(这里指一个主轴)有最大的音频输出，在另一个方向(这里指零轴)的音频输出最小。在图10a-10c中，一个天线阵10，包括音频驱动器11和12，其设置和图1a-1c，2a，和图3a-3d中所示的音频系统中相同。图3a-3d中的时延器64的参数被设定以便传送到音频驱动器12的信号没有进行时延，传送到音频驱动器11的信号进行了时延，并且经过电声转换的结果是辐射图在方向104有一个主轴，对着听众14的一个典型的收听的位置，在方向106有一个零轴，该方向通常是远离听众14的典型的听众位置，一个用实线来表示的辐射图105。图3a-3d中的时延器61的参数被设定，以便传送到音频驱动器11的信号没有进行时延，传送到音频驱动器12的信号进行了时延，并且经过电声转换的结果是辐射图在方向106有一个主轴，该方向通常是远离听众14的典型的听众位置，在方向104有一个零轴，该方向通常指向听众14的典型的听众位置，一个用虚线来表示的辐射图107。在图10a中，对信道LC中的音频信号进行了处理和辐射，以便辐射图在方向104有一个主轴在方向106有一个零轴，对信道L和LS中的音频信号进行了处理和辐射，以便辐射图在方向106有一个主轴。在图1b中，对信道L和信道LC中的音频信号进行处理和辐射，以便辐射图在方向104有一个主轴在方向106有一个零轴，对信道LS中的音频信号进行处理和辐射，以便它在方向106有一个主轴在方向104有一个零轴。在图10c中，对信道L和信道LC，LS中的音频信号进行处理和辐射，以便辐射图在方向106有一个主轴在方向104有一个零轴。下文，辐射图、主轴和零轴的合成体称之为“显示模式”。通常，当音频系统用作一个家庭剧院系统时，图10a中的显示模式是首选的，在所述的家庭剧院系统中，希望有一个强的中心声音图象并且对定向信道有很强的感觉。当音频系统用来放音乐的时候，图10b的显示模式是首先的，在这时候中心图象就不那么重要了。当音频系统被放置成一个天线阵10必须放置在离一个中心线很近的位置的时候(也就是当图5中的角φ₁很小)，图10c的显示模式是首选的。有前述的几个图，我们可以通过镜像音频系统来处理右边的定向信道。

现在参考图11，更为详细地描述显示模式处理器102(图3a-3c，8，9)。信道L的输入与加法器108相加地相连，并连到开关110的一端。开关110的另一端相加地连到加法器112和相减地与加法器108相连。信道LC相加地与加法器112相连，该加法器112相加地与加法器116相连，和连接到开关118的一端。开关118的另一端相加地与加法器114相连，相减地与加法器116相连。加法器114与标为L’的终端35相连。加法器116与标为LC’的终端37相连。根据开关110和118的开或者关的状态，在输出终端35上的信号(标为L’)可以是从信道L输入的信号，或者从信道L和LC的合成的输入的信号，或者是没有信号。根据开关110和118是在开或者是关的状态，在输出终端37上的信号(标为LC’)可以是从信道LC输入的信号，或者从信道L和LC的合成的输入的信号，或者是没有信号。

现在参考图3a-3c中的任何一个，终端35的输出信号与环绕信道的低频部分在加法器47处进行相加，并传送给加法器58，所述的加法器58与音频驱动器11相连，并通过时延器61送到加法器62，加法器62与音频驱动器12相连。终端37的输出信号与加法器62相连，并通过时延器64到加法器58。这样，终端35的输出与左环绕信号(LS)的低频(LF)部分相加，并不经过时延传送到音频驱动器11，经过时延后传送到音频驱动器12。终端37的输出不经过时延传送到音频驱动器12，经过时延后传送到音频驱动器11。如上面对图10a-10c的描述，时延器64的参数可以被设定，以便一个不经过时延的传送到音频驱动器12，经过时延传送到音频驱动器11并经过电声转换的音频信号的辐射图在图10a-10b的104方向有一个主轴。相似的，图10a-10c的描述讲授了时延器61的参数可以被设置，以便一个不经过时延传送到音频驱动器11，经过时延传送到音频驱动器12并经过电声转换的音频信号的辐射图在图10a-10b的106方向有一个主轴。因此，通过设定显示模式处理器102中的开关110和118到“关”或“开”的状态，用户可以实现如图10a-10c中的显示模式。图11中的电路的下面表格显示了开关110和118的“开”和“关”的各种组合的效果。对于每一种组合，表格显示了信道L和LC中的哪一个在标为L’和LC’(终端35和37)的终端上输出，当辐射的时候哪些信道的幅射图在方向104有一个主轴在方向106有一个零轴，哪些信道在方向106有一个主轴在方向104有一个零轴，以及开关设定的组合实现了图10a-10c中的哪些信道。在图3a-3c，10和11中，环绕信道LS的低音频部分总是在主轴方向106上辐射。同样，如果开关118在关的状态，图10c中的辐射图的结果，可一个不考虑开关110的状态。

在图8和图9中，显示模式处理器102在输入信道L和LC上有相同的效果和在输出终端35和37(分别标为L’和LC’)上有相同的信号。

显然，对本领域的技术人员来说，对本发明所揭示的特定的装置和方法的不脱离本发明精神的各种修改是可以的。因此，应该理解，本发明包括这里描述的每一个新颖特征和新颖的特征合成，并且仅由所附权利要求的实质和范围限定。

Claims

1.在一个有一个第一音频信号和一个第二音频信号的音频系统中，所述的第一和第二音频信号都有振幅，一种用于处理所述的音频信号的方法，包括：

将所述的第一音频信号分解为一个第一频谱带信号和一个第二频谱带信号；

通过一个第一缩放因子对所述的第一频谱带信号进行缩放，生成一个第一信号部分，其中所述的第一缩放因子是与第二音频信号的振幅是成比例的；和

通过一个第二缩放因子对所述的第一频谱带信号进行缩放，生成一个第二信号部分。

2.如权利要求1所述的音频信号处理方法，其特征在于所述的第二缩放因子是与所述第一音频信号的振幅成比例的。

3.如权利要求1所述的音频信号处理方法，其特征在于所述的第一和第二音频信号是与一个多信道音频系统中的定向信道相关的。

4.权利要求3所述的音频信号处理方法，进一步包括，

用一个第一滤波器对所述的第一信号部分进行滤波，生成一个已滤波的第一信号部分，和

用一个第二滤波器对所述的第二信号部分进行滤波，生成一个已滤波的第二信号部分。

5.权利要求4所述的音频信号处理方法，其特征在于

\frac{SF 1}{SF 2} = \frac{ampl 2}{ampl 1}

，其中SF1是所述的第一缩放因子，SF2为第二缩放因子，ampl1是所述的第一音频信号的振幅，ampl2是所述的第二音频信号的振幅。

6.如权利要求5中所述的音频信号处理方法，其特征在于所述的第一滤波器和所述的第二滤波器包括一个具有与人脑相似的频率响应和时延效果的滤波部分。

7.如权利要求5中所述的音频信号处理方法，进一步包括将所述的已滤波过的第一信号部分和所述第二音频信号进行合成。

8.如权利要求5中所述的音频信号处理方法，进一步包括将所述的已滤波过的第二信号部分和所述的第二频谱带信号进行合成。

9.如权利要求5中所述的音频信号处理方法，进一步包括将所述的已滤波过的第一信号部分，所述的已滤波过的第二信号部分和所述的第二频谱带信号进行合成。

10.如权利要求4中所述的音频信号处理方法，进一步包括将所述的已滤波过的第一信号部分和所述的第二音频信号进行合成的步骤。

11.如权利要求4中所述的音频信号处理方法，进一步包括将所述的已滤波过的第二信号部分和所述的第二频谱带信号进行合成。

12.如权利要求4中所述的音频信号处理方法，进一步包括将所述的已滤波过的第一信号部分和所述的已滤波过的第二信号部分以及所述的第二频谱带信号进行合成的步骤。

13.如权利要求1所述的音频信号处理方法，其特征在于

\frac{SF 1}{SF 2} = \frac{ampl 2}{ampl 1},

其中SF1是所述的第一缩放因子，SF2为第二缩放因子，ampl1是所述的第一音频信号的振幅，ampl2是所述的第二音频信号的振幅。

14.如权利要求1所述的音频信号处理方法，进一步包括，用一个第一滤波器对所述的第一信号部分进行滤波，生成一个已滤波过的第一信号部分，和

用一个第二滤波器对所述的第二信号部分进行滤波，生成一个已滤波过的第二信号部分。

15.如权利要求14所述的音频信号处理方法，其特征在于所述的第一滤波器和所述的第二滤波器包括一个具有与人脑相似的频率响应和时延效果的滤波部分。

16.如权利要求15所述的音频信号处理方法，其特征在于所述的第一滤波器或所述的第二滤波器中的一个包括在声波是从所述的人脑的前部到达时具有与人脑相似的频率响应和时延效果的滤波部分，所述第一或第二滤波器中的另一个包括在声波是从所述的人脑的后端到达时具有与人脑相似的频率响应和时延效果的滤波部分。

17.如权利要求15所述的音频信号处理方法，其特征在于所述的第一滤波器和所述的第二滤波器包括一个在声波是从所述的人脑的前部到达时具有与人脑相似的频率响应和时延效果的滤波部分。

18.如权利要求15所述的音频信号处理方法，其特征在于所述的第一滤波器和所述的第二滤波器包括一个在声波是从所述的人脑的后部到达时具有与人脑相似的频率响应和时延效果的滤波部分。

19.如权利要求15所述的音频信号处理方法，其特征在于所述的第一滤波器和所述的第二滤波器包括一个具有频率响应和时延效果的滤波部分，该频率响应和时延效果与具有类似于人脑的频率响应和时延效果的所述滤波器相反。

20.如权利要求14所述的音频信号处理方法，其特征在于所述的第一滤波器或第二滤波器中的一个有平坦的频率响应。

21.如权利要求20所述的音频信号处理方法，其特征在于所述的第一滤波器或第二滤波器中的另一个有平坦的频率响应。

22.如权利要求14所述的音频信号处理方法，进一步包括将所述的已滤波过的第一信号部分和所述的第二音频信号进行合成以生成一个第一合成信号。

23.如权利要求22所述的音频信号处理方法，其中的音频系统包括一个定向扬声器单元，所述的合成步骤进一步包括合成所述的第二频谱带和所述的已滤波过的第二信号部分以便所述的第一合成信号包括所述的已进行过滤波的第一信号部分、所述的已进行过滤波的第二信号部分、所述的第二频谱带和所述的第二音频信号，还进一步包括，

通过所述的定向扬声器单元对所述的第一合成信号进行电声转换。

24.如权利要求22所述的音频信号处理方法，其中的音频系统还包括一个定向扬声器单元和一个不同于所述的定向扬声器单元的扬声器单元，还进一步包括，

将所述的第二频谱带信号和已滤波过的第二信号部分进行合成以生成一个第二合成信号；

通过所述的扬声器单元对所述的第二合成信号进行电声转换；和

25.如权利要求22所述的音频信号处理方法，其中的音频系统包括一个定向扬声器单元和一个不同于所述的定向扬声器单元的扬声器单元，在所述的不同的扬声器单元被主要地限定在所述第一频谱带的辐射频谱部分，所述的合成步骤进一步包括，

合成所述的第二频谱带信号以便所述的第一合成信号包括所述的已经进行过滤波的第一信号部分、所述的第二频谱带信号、和所述的第二音频信号，所述的方法进一步包括，

通过所述的定向扬声器单元对所述的第一合成信号进行电声转换；和

通过所述的扬声器单元对所述的已滤波的第二信号部分进行电声转换。

26.如权利要求1所述的音频信号处理方法，其特征在于所述的第一缩放因子和所述的第二缩放因子是时间的变量。

27.如权利要求1所述的音频信号处理方法，其特征在于所述的第一缩放因子和所述的第二缩放因子的和是1。

28.在有一个第一音频信号和一个第二音频信号和一个定向扩音器单元的音频系统中，一种用于处理所述的音频信号的方法，包括，

对所述的第一音频信号进行定向电声转换来生成一个第一信号辐射图；

对所述的第二音频信号进行定向电声转换来生成一个第二信号辐射图；

其特征在于所述的第一信号辐射图和第二信号辐射图是作为选择的，用户选择相似的或者是不同的。

29.如权利要求28中的处理音频信号的方法，其中音频系统包括一个第三音频信号源和一个与所述的定向扬声器单元分开的扬声器单元，进一步包括，

用所述的扬声器单元对所述的第三音频信号进行电声转换。

30.如权利要求29中的处理音频信号的方法，其特征在于所述的第三音频信号被完全限定在这样一个频率范围：其下限频率具有的一个相应的波长大约为一个人脑的尺寸；和

其中所述的扬声器单元被构造和安排为对具有在所述的频率范围内的频率的音频信号进行电声转换。

31.如权利要求30中的处理音频信号的方法，其特征在于所述的第三音频信号包括一个已进行过缩放和滤波的音频信号的第一频谱带，所述的音频信号表示一个多信道音频系统中的一个定向信道。

32.如权利要求29中的处理音频信号的方法，其特征在于所述的第三音频信号包括一个输入音频信号的已进行过缩放和滤波的第一频谱带和一个所述的输入音频信号的第二频谱带，所述输入音频信号代表一个多信道音频系统中的一个定向信道。

33.在具有一个第一音频信号、一个第二音频信号、一个第三音频信号、一个定向扬声器单元、和一个不同于定向扬声器单元的扩音器单元的音频系统中，其中第三音频信号被完全限定在这样一个频率范围：其下限频率具有的一个相应的波长大约为一个人脑的尺寸，一种用于处理所述的音频信号的方法，包括，

用所述的定向扬声器单元对所述的第一音频信号进行定向电声转换来生成一个第一辐射图；

用所述的定向扬声器单元对所述的第二音频信号进行定向电声转换来生成一个第二辐射图；和

用所述的不同的扬声器单元对所述的第三音频信号进行电声转换。

34.如权利要求33所述的信号处理方法，其特征在于所述的直接电声转换包括对所述的第一音频信号进行定向的电声转换以便所述的第一辐射图在第一方向有一个主轴，并且所述第二幅射图在一个不同于第一方向的第二方向有一个主轴。

35.如权利要求33所述的信号处理方法，其特征在于所述的第三音频信号包括一个已经进行过缩放和滤波的音频信号的第一频谱带，该音频信号代表多信道音频系统中的定向信道。

36.在一个包含多个定向信道的音频系统中，一种用于处理分别相应于多个信道中的每一个的音频信号的方法，包括，

将所述的第一音频信号分解为一个第一音频信号第一频谱带信号和一个第一音频信号第二频谱带信号；

通过一个第一缩放因子对所述的第一音频信号第一频谱带信号进行缩放，生成一个第一音频信号第一频谱带第一部分信号；

通过一个第二缩放因子对所述的第一音频信号第一频谱带信号进行缩放，生成一个第一音频信号第一频谱带第二部分信号；

将所述的第二音频信号分解为一个第二音频信号第一频谱带信号和一个第二音频信号第二频谱带信号；

通过一个第三缩放因子对所述的第二音频信号第一频谱带信号进行缩放，生成一个第二音频信号第一频谱带第一部分信号；和

通过一个第四缩放因子对所述的第二音频信号第一频谱带信号进行缩放，生成一个第二音频信号第一频谱带第二部分信号。

37.如权利要求36的音频信号处理方法，进一步包括，

通过一个第一滤波器对所述的第一音频信号第一频谱带第一部分信号进行滤波以生成一个经过滤波的第一音频信号第一频谱带第一部分信号；

通过一个第二滤波器对所述的第一音频信号第一频谱带第二部分信号进行滤波以生成一个经过滤波的第一音频信号第一频谱带第二部分信号；

通过一个第三滤波器对所述的第二音频信号第一频谱带第一部分信号进行滤波以生成一个经过滤波的第二音频信号第一频谱带第一部分信号；和

通过一个第四滤波器对所述的第二音频信号第一频谱带第一部分信号进行滤波以生成一个经过滤波的第二音频信号第一频谱带第一部分信号。

38.如权利要求37中的音频信号处理方法，其中的音频系统具有一个定向扬声器单元，一个第一扬声器单元和一个第二扬声器单元，这两个扬声器单元都不同于所述的定向扬声器单元，并且它们两者也是不同的，所述的第一和第二不同的扬声器单元被完全限定于所述的第一频谱带的辐射频率，其中所述的频谱带具有的下限频率的相应的波长大约为人脑的尺寸，所述的方法进一步包括，

将所述的第一音频信号第二频谱带信号、所述的第二音频信号第二频谱带信号和第三音频信号进行合成来生成一个第一合成信号；

通过所述的定向扬声器单元对所述的第一合成信号进行电声转换；

将所述的已经进行过滤波的第一音频信号第一频谱带第二部分和所述的已经进行过滤波的第二音频信号第一频谱带第一部分进行合成来生成一个第二合成信号；

通过所述的第一不同的扬声器单元对所述的第二合成信号进行电声转换；和

通过所述的第二不同的扬声器单元对所述的已经进行过滤波的第二音频信号第一频谱带第二部分进行电声转换。

39.如权利要求38中所述的音频信号处理方法，进一步包括，

将所述的已经进行过滤波的第二音频信号第一频谱带第二部分信号和一个代表相邻信道的信号的已经进行过滤波、频谱带受限的部分进行合成来生成一个第三合成信号；和

通过所述的第二不同的扬声器单元对所述的第三合成信号进行电声转换。

40.如权利要求37中所述的音频信号处理方法，其中的音频系统包括一个定向扬声器单元、一个不同于所述的定向扬声器单元的第一扬声器单元、一个不同于所述的定向扬声器单元和所述的第一不同的扬声器单元的第二扬声器单元，所述的方法进一步包括，

将所述的多个音频信号中的第三音频信号和所述的进行过滤波的第一音频信号第一频谱带第一部分进行合成来生成一个第一合成音频信号；

将所述的已经进行过滤波的第二音频信号第一频谱带第一部分和所述的已经进行过滤波的第一音频信号第一频谱带第二部分以及所述的第一音频信号第二频谱带信号进行合成来生成一个第二合成信号；

通过所述的第一不同的扬声器单元对所述的第二合成信号进行电声转换；

将所述的已经进行过滤波的第二音频信号第一频谱带第二部分和所述的第二音频信号第二频谱带信号进行合成来生成一个第三合成信号；和

通过所述的第二不同的扬声器单元对第三合成信号进行电声转换。

41.如权利要求40的音频信号处理方法，进一步包括，

将所述的已经进行过滤波的第二音频信号第一频谱带第二部分信号和一个代表相邻的信道的信号的已经进行过滤波、频谱带受限的部分进行合成来生成一个第三合成信号；和

42.一种用于处理音频信号的方法，包括，

用一个第一滤波器对所述的音频信号进行滤波生成一个进行过一次滤波的音频信号，所述的第一滤波器有一个与人脑相似的频率响应和时延效果；

用一个第二滤波器对所述的进行过一次滤波的音频信号进行滤波，所述的第二滤波器的频率响应和时延效果在一个声波上是与人脑的频率响应和时延效果相倒置的。

43.如权利要求42所述的音频信号处理方法，其特征在于所述的第二滤波器在相对与所述的人脑的预先选定的方向的原点处的声波上的频率响应和时延效果是与人脑的频率响应和时延效果相倒置的。

44.如权利要求43所述的音频信号处理方法，其特征在于所述预先选定的方向是一个与人脑大约为30度角的方向。

45.如权利要求43所述的音频信号处理方法，其特征在于所述预先选定的方向是一个测量过的角度。

46.在一个有多个定向信道第一音频信号和一个第二音频信号的音频系统中，所述的第一和第二音频信号代表在通常的听众位置中的听众的相同侧面上的相邻的定向信道，一种用于处理所述的音频信号的方法，包括，

用一个第一时间变量计算的缩放因子对第一频谱带信号进行缩放生成一个第一信号部分；

用一个第二时间变量计算的缩放因子对第一频谱带信号进行缩放生成一个第二信号部分；

47.如权利要求46所述的音频信号处理方法，进一步包括，

用一个第一滤波器对所述的第一信号部分进行滤波来产生一个进行过滤波的第一信号部分，和

用一个第二波器对所述的第二信号部分进行滤波来产生一个进行过滤波的第二信号部分。

48.如权利要求47所述的音频信号处理方法，进一步包括，

把所述的进行过滤波的第一信号部分和所述的第二音频信号进行合成来生成一个第一合成信号。

49.如权利要求48所述的音频信号处理方法，其中的音频系统包括一个定向扬声器单元，所述的合成步骤进一步包括将所述的第二频谱带信号和所述的进行过滤波的第二信号部分进行合成以便所述的第一合成信号包括所述的进行过滤波的第一信号部分，所述的进行过滤波的第二信号部分，所述的第二频谱带信号和所述的第二音频信号，所述的方法进一步包括，

50.如权利要求48所述的音频信号处理方法，其中的音频系统进一步包括一个定向扬声器单元，和一个不同于所述的定向扬声器单元的扬声器单元，所述的方法进一步包括，

将所述的第二频谱带信号和所述的进行过滤波的第二信号部分进行合成来生成一个第二合成信号；

51.如权利要求48所述的音频信号处理方法，其中的音频系统进包括一个定向扬声器单元，和一个不同于所述的定向扬声器单元的扬声器单元，所述的不同的扬声器单元被完全限定于所述第一频谱带中的辐射频谱部分，所述合成的方法进一步包括，

将所述的第二频谱带信号合成，以便所述第一合成信号包括所述的进行过滤波的第一信号部分，所述的第二频谱带信号，和所述的第二音频信号，所述方法进一步包括，

通过所述的扬声器单元对所述的进行过滤波的第二信号部分进行电声转换。

52.在一个有音频信号的音频系统中，一个被设计和构造为在一个下限频率较低的频率范围对声波进行电声转换的第一电声转换器，一个被设计和构造为在一个下限频率比上述的下限频率还低的的频率范围对声波进行电声转换的第二电声转换器，一种用于处理音频信号的方法，包括，

将所述的音频信号分解为一个第一频谱带信号和一个第二频谱带信号；

用一个第一缩放因子对第一频谱带信号进行缩放生成一个第一部分信号；

用一个第二缩放因子对第一频谱带信号进行缩放生成一个第二部分信号；

将第一部分信号传送到第一电声转换器进行转换；和

将第二部分信号传送到第二电声转换器进行转换。

53.如权利要求52的音频信号处理方法，其特征在于所述的音频信号对应于多信道音频系统中的定向信道。

54.如权利要求1所述的音频信号处理方法，进一步包括对相对于所述的第二频谱带信号来说的第一频谱带信号进行时延。