用多聲道(例如5聲道)高保真音響設備,聆聽具有空間環繞信息的音樂軟件,給人一種身臨其境的臨場感。但對廣大業余愛好者來說,模擬環繞聲技術更具誘惑力。這一方面是因為現有的音樂軟件(磁帶、CD、VCD碟片、調頻廣播等)大多數仍是普通雙聲道立體聲;另一方面也因為多聲道高保真音響設備價格昂貴,而現有雙聲道音響設備又不能棄之不用。因此,模擬環繞聲理論和技術應運而生,典型的是依據HRTF理論建立的SRS技術及其芯片。
虛擬環繞聲技術是利用人類頭部聲音傳遞函數HRTF的信號處理技術,通過對杜比定向邏輯或杜比數字AC一3的混合信號進行解碼,把多聲道的信號用HRTF進行復雜的運算把三維空間的聲音按照HRTF進行處理,使進入人耳的聲音符合人的雙耳效應和耳廓效應,相應在人腦產生空間方向的聲像,因而虛擬環繞聲技術能用兩只音箱即可產生聲音定位準確、逼真,極具現場效果的聲音,使聽眾身臨其境般的感覺,更奇妙的是能感覺到身后產生的聲音!
模擬環繞聲處理器電路中,用運算放大器組成了產生中置聲道的加法器和左、右聲道加法器,這兩個加法器分別從運算放大器的同相輸入端和反相輸入端輸入相加的信號。它們是怎么進行加法運算的呢?
首先分析反相加法器電路(上圖)。這里有兩個輸入信號U1和U2,它們分別通過電阻Rl和R2接在運算放大器的反相輸入端。大家知道,A點為“虛地”(UA→0),理想運算放大器的輸入電阻為無窮大,所以if=i1+i2,根據歐姆定律又可以寫成-Uo/Rf=U1/Rl+U2/R2。如果取Rf=Rl=R2,可以得到U0=-(Ui+U2),再經過一個反相器,就成為U0=U1+U2,這就是說輸出信號U0是兩個輸入信號U1、U2之和,實現了加法運算。實際上加法器輸入電壓的個數可以擴展到任意個,這時U0=U1+U2+……+Un。同相加法器(下圖)的原理也是一樣的。
減法器的電路(下圖)也很簡單。
為了簡化電路的分析,我們先取Rl=Rf=R2=Rp,然后再分別算出UA和UR,再求U1-U2等于什么,這就好推導了吧?
推導過程:因為I-=I+=0,所以iI=if,也就是(U1-UA)/R1=(UA-U0)/Rf,得到UA=1/2(U1+U0);根據電阻分壓原理UB=RP/(R2+Rp)U2,得到UB=U2/2。由于A點為虛地點,UA=UR,分別代入UA和UB的值U2/2=1/2(Ul+U0),可以解出U0=U2-U1。這就是說,輸出信號U0是輸入信號U2與U的差值,U1是減數,U2是被減數,實現了減法運算。電壓跟隨器的特點就是輸出電壓U0與輸入電壓Ui大小相等、相位相同,也就是閉環電壓放大倍數Af=1。
計算同相輸入負反饋放大器(上圖)閉環電壓放大倍數的公式為Af=Rf/R1+1,只要讓颶/Rl=0,就可以得到Af=1。一種辦法是使Rl=∞,就是斷開R(下圖);
另一種辦法是使Rl=∞、Rf=0,就是斷開R1并把Rf短路(下圖)。模擬環繞聲處理器所用的緩沖器就是后一種電路。
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