专利名称：使用集中式信号处理的集成音频视频信号处理系统的制作方法
技术领域：
本发明与使用集中式处理方案的音频/视频集成系统有关。传统上，对音频部件和视频部件是独立进行开发的。为了确保不同制造商所制造的部件之间的兼容性，该行业已经开发了可以适应于于多种产品的接口。因为强调的重点是兼容性而不是质量，所以就为各种部件之间提供数量有限的接口。因此，各种部件必须输出与这些标准化接口兼容的信号。但是，这种为了实现部件之间的互相通信所采取的措施会导致在部件之间出现显著的信号损耗和畸变。另外，尽管部件和控制设备是按照集成的方式进行工作的，但是各种部件当前都具有一种用于其操作的独立的控制设备。因此，本发明关注于对所有音频/视频和其它娱乐操作进行集成控制，最好在一个盒子中实现。
背景技术：
当前，可以使用被称作家庭娱乐系统的集成音频/视频娱乐系统。每个娱乐系统至少需要三种不同的部件，包括电视(TV)或视频显示器、主要用于向显示器提供视频信号的录像机(VTR)或多功能数码光盘(digital versatile disk，DVD)播放器、以及音频部件。家庭娱乐系统还可以包括机顶盒以及独立于该机顶盒或集成在该机顶盒中的数字视频记录器(DVR)，其中该机顶盒从例如天线、电缆或圆盘式卫星电视天线接收音频/视频信号。
通常，消费者从多家制造商购买这三种或四种部件。即使是从同一家制造商购买这些部件，每种部件也可能是被分别购买的，并且是具有独立功能的分离的盒子。通常，将这些部件制造成分离的独立设备，这是因为无法确定消费者可能将其它何种部件连接到一起从而组成一个家庭娱乐系统。例如，电视制造商将电视制造成一种独立的设备，以便可以将任何种类的视频源连接到该电视，而无论该视频源是VTR、DVD播放器还是机顶盒。这使得消费者有选择的余地。因此，电视制造商必须提供经济上可行的尽可能多的连接端口和接口。这些标准是由行业组织设定的，例如国际标准化组织(ISO)、电子电气工程师学会(IEEE)以及国家电视系统委员会(NTSC)。
但是，还是存在一个问题，即，电视制造商必须为他们生产的电视配备这些接口端子中的至少一个或两个(如果不是全部提供的话)，以及任何所需的接口转换器。
视频源设备制造商也必须提供多种不同类型的接口端子，这是因为他们并不能确定他们的产品会连接到哪种类型的显示设备，并且他们希望为消费者提供尽可能多的选择。因此，例如VTR和DVD播放器的设备也具有三种或四种不同类型的端子或接口。或者，制造商可以仅提供一种具有广泛兼容性的接口，但是这样做会牺牲质量。
对于音频源设备和机顶盒制造商来说也不例外。因此，如果我们观察组成家庭娱乐系统的三种或四种不同的部件就可以发现，仅是为了使消费者所选择的设备之间具有兼容性，每种部件都具有三种或四种不同的接口。
因为大多数接口都是考虑到现有的部件而设置的，所以可能仅仅是为了实现部件之间的通信，就必须将内部信号或者源信号转换为输出信号，尽管这些不同的部件在进行内部处理时可能使用了相似的内部信号。例如，部件A和部件B在其内部处理相同格式的信号，但是仅仅是为了实现部件A和部件B之间的信号传输就必须对这些内部信号进行转换。
为了提供不同种类的输出信号，每个部件都需要将信号从最初被处理时的格式转换为发送输出信号所需的另一种格式。这样一种转换可能会导致信号损耗或畸变。
已经向市场引入了多种诸如接收机/轻便型收录机、迷你立体声系统或迷你家庭影院(HTIB)这样的产品。但是，这些产品仅是各种部件的简单的物理集成，而并不提供任何功能集成。
发明内容
本发明通过提供一种对音频/视频信号和其它信息信号进行集中式处理的系统来解决上述问题。这可以消除为了进行部件间的通信所进行的不必要的信号转换，从而保持了初始源信号的特性并且可以再现最纯粹的源信号，以便通过输出设备(例如显示器或扬声器)将其发送给最终用户、听众或观众。
本发明还可以消除对用于生成和接收输出信号的转换装置的重复安装，而这些转换装置当前普遍存在于多数家庭电子部件中。因此，制造商可以以低价提供产品，或者以基本上相同的价格提供配有更好设备或部件的产品。
如果源信号完全是数字编码的并且输出装置是数字化操作的，那么本发明可以提供更好的性能。
本发明通过对目前在每个部件中被单独执行的功能进行集中式处理，从而提供了一种成本效益较好的高端音频/视频再现系统。本发明还使得用户可以容易地生成关于音乐和视频内容的补充信息并且广泛地共享这样的信息以增强视觉和听觉体验的乐趣。
可以通过对现有部件进行功能分解并且对这些功能进行组合以便进行集中式处理来实现本发明，因此，通过对所有信号进行数字化地处理从而减少了数字到模拟或模拟到数字的转换。
本发明公开了一种集成音频处理系统，包括音频源；用于响应来自音频源的音频信号的中央处理单元；以及配置为响应驱动信号的放大器。所述中央处理单元包括数字分音模块，用于生成多个具有不同频率范围的扬声器驱动信号。
还可以提供虚拟扬声器(dummy speaker)，该虚拟扬声器直接由放大器根据扬声器驱动信号生成的电流来驱动。
本发明还公开了一种用于再现声音的方法，包括从音频源捕获音频信号；在中央处理单元中处理捕获的音频信号；将处理过的音频信号分为多个具有不同频率范围的扬声器驱动信号；生成多个对应于相应的多个扬声器驱动信号的扬声器驱动电流；使用多个扬声器驱动电流驱动多个扬声器以再现声音。
本发明还公开了一种扬声器系统，包括多个可互换的扬声器模块，每个扬声器模块包括一个扬声器驱动单元。扬声器模块用于可移动地连接到扬声器外壳或彼此连接。
本发明还公开了一种集成音频/视频处理供应器。这些集成系统可以使用PC结构。这些集成系统还可以具有放大器，该放大器用于驱动与中央处理单元处于相同外壳中的扬声器。
附图简述
图1显示了根据本发明的一个实施例的集成音频/视频系统的示意性框图；图2显示了PC结构的本发明的实施例的布局图；图3显示了一个典型的音频再现系统的示意性框图；图4显示了根据本发明的一个实施例的数字分音(crossover)系统的示意性框图；图5显示了PC开关电源(switching power)特性和一个示例性的声音再现的功率消耗波形；图6显示了根据本发明的一个实施例的音频再现系统的示意性框图；图7显示了根据本发明的另一个实施例的音频再现系统的示意性框图；图8显示了一个典型的数字分音系统的示意性框图；图9显示了一个典型的电视机的示意性框图；图10显示了一个示意性框图，该图描述了一个已知的具有典型的DVD播放器和显示器的视频系统的操作；图11显示了根据本发明的一个实施例的视频再现系统的示意性框图；
图12显示了根据本发明的一个实施例的自动偏好控制系统的示意性框图；图13显示了根据本发明的一个实施例的媒体数据库文件共享系统的示意性框图。
具体实施例方式
为了解决上述问题，本发明公开了一种可以消除实现典型家庭电子产品之间的接口兼容性所必需的数模转换的系统和方法。本发明主要利用以数字格式记录的音频和视频信号。但是，本发明并不限于此，还可以与传统的模拟音频/视频源一起使用。
图1显示了本发明实施例的示意图。集成音频/视频系统100包括用于从信号拾取设备103接收输入信号的主处理器107，所述信号拾取设备103从源101(例如视频源101a、音频源101b或电视调谐器101c)获取源信号。输入信号最好是数字信号，但是也可以是任何类型的音频/视频信号，例如唱机输出的模拟信号。
处理器根据用户输入108处理输入信号。用户输入可以是实时的，例如调整音量或音调，也可以是预设的参数。
来自处理器107的输出信号最好也是数字信号。在本发明的实施例中，主要由软件来处理信号，但是本发明并不限于此。如果需要，可以将例如专用芯片或图形芯片这样的外围设备用于处理来自信号源的信号，以用于特定的目的，例如提升采样(upsampling)来自音频源的数据，或者用作视频信号的数字滤波器。在这种情况下，主处理器107仍然通过数字信号与外围设备进行通信。
主处理器的输出信号被发送到输出设备。例如，视频信号被直接发送到视频显示器150。现代的视频显示器，例如液晶显示器(LCD)、等离子显示板(PDP)或者数字光处理(Digital Light ProcessingTM，DLP)投影仪可以完全利用主处理器输出的数字信号。
音频信号可以通过放大器109(最好是数字放大器)，以便生成可以驱动扬声器的电流。但是，可以由数字信号驱动而不由电流驱动的扬声器能使得不再需要数字扩音器。
本发明的一个实施例可以采用个人计算机(PC)结构，如图2中所示，并且使用通用中央处理单元(CPU)，例如Intel Pentium4处理器以及它的外围设备，并且它们可以运行被广泛使用的操作系统，例如Microsoft Windows或Linux。但是，本发明并不限于此，并且可以使用其它类型的处理器、结构或操作系统。而且，本发明会导致对开发新的操作系统的需求，新的操作系统可以用于控制家庭娱乐系统并且提供其它特性，例如访问因特网、文字处理以及其它的办公或与工作相关的应用程序。
本发明的一个实施例将在多数PC中普遍使用的DVD驱动器101a用作源，或者可以将任何类型的光存储器驱动设备或光媒介设备用作源，但是，该源还可以是模拟VCR源、电视调谐器、FM/AM无线电调谐器、USB端口、互联网连接或者本领域技术人员所公知的其它的源。如图2中所示，如在典型的PC结构中那样，DVD驱动器和处理器可以位于同一个外壳中。另外，用于驱动扬声器系统(多个扬声器单元)的放大器也可以包括在该外壳中。而且，可以有多个放大器。这些放大器可以是模拟的和/或数字的。根据本发明的一个实施例，在这些放大器中至少有一个模拟放大器。
本发明的一个实施例可以包括作为显示设备150的LCD、PDP或者DLPTM投影仪，任何其它能够以数字模式工作的显示设备也是适合的。但是，在某些情况下，也可以使用模拟显示设备。
接下来将描述本发明的每个部件。
图3是一个已知的音频再现系统的示意图。源播放器从各种源获取源信号。为了便于说明，将当前最常使用的音乐源，即压缩盘(CD)播放器201用作源。
在CD播放器中，激光拾取设备203读取被编码在CD 201上的音乐信号。激光拾取设备203所读取的信号是数字编码(“0”和“1”的组合)，并且由脉冲码调制器(PCM)204对该数字编码进行解码，其中该数字编码是模拟数据的数字表现形式。由处理器206将该数字编码转换为模拟信号，其中该处理器206被嵌入到播放器中或者可以与播放器分开。前置放大器208接收模拟信号并且通过调整它们的音量和音调对它们进行操作。既可以操作模拟信号，也可以操作数字信号。功率放大器210从前置放大器208接收输出，并且生成可以驱动扬声器212的电流。扬声器212从功率放大器210接收输出，并且使用内部分音逻辑分离信号。CD播放器201、前置放大器208和功率放大器210中的每一个都分别包含分离的电源207、209和211。在一种三路扬声器系统中，分音逻辑214将信号分为高频范围、中频范围和低频范围。高频范围信号驱动高频扬声器216，中频范围信号驱动中频范围单元218，并且低频范围信号驱动低音单元220。
可以在源播放器/数据拾取设备203和处理器206之间加入提升采样器205(upsampler)。提升采样器205可以将传统CD的采样率从44.1KHz提升到98KHz或者更高。提升采样可以提供更高质量的音频声音再现。
上述音频再现系统将原始音频数字信号转换为模拟信号用于进一步处理。但是，数字处理可以提供对声音更精确的控制以及更好地减少噪音。因此，高端音频设备通常对信号进行数字化的处理，并且在这种情况下，从数字源编码转换得到的模拟信号再次被转换为数字格式。在功率放大器和前置放大器中，可能还需要进行额外的信号转换。反复进行的从模拟信号到数字信号的转换以及从数字信号到模拟信号的转换会导致数据丢失或畸变。
本发明通过激光拾取设备读取数字信号，并且通过一个强大的主处理器进行必要的信号处理从而解决了上述问题，其中该主处理器用于生成功率放大器的扬声器驱动信号，所述功率放大器最好是数字放大器。
参考图4，集成音频/视频系统100可以包括数字分音器123，其可以被实现为软件模块115。使用该分音模块，主处理器107可以将处理过的音频信号分为不同频率范围的信号，并且直接将分离的扬声器驱动信号发送到放大器109的各个数字放大器单元109a，并且这些数字放大器单元109a依次驱动对应于所提供的扬声器驱动信号的频率范围的虚拟扬声器140(dummy speaker)的扬声器单元142、144和146。例如，数字放大器109可以使用脉冲宽度调制(PWM)以生成驱动扬声器的适当的电流。
而且，放大器109可以是包括模拟放大器单元和数字放大器单元的混合放大器。模拟放大器更适合于驱动高频扬声器单元，例如高频扬声器142，而数字放大器更适用于驱动高功率低频扬声器单元，例如低频扬声器146。
通过使用数字分音器可以容易地获得具有精确分音点控制的高质量的音频。每个数字驱动电流向来自数字分音模块的各自的扬声器驱动信号提供扬声器驱动电流。因为可以由软件模块对分音器进行数字化控制，所以可以动态地重构各种信号特性。
此外，使用主处理器对数字音频信号进行集中式处理使得例如，仅通过添加一个软件模块就可以进行数字音量控制、提升采样以及数字滤波。使用连接到主处理器的能够对数字信号进行处理的外围硬件也可以实现这些处理功能。
数字滤波可以模拟输出的音频的声学特性以满足每个听者的音乐爱好，例如再现来自电子管放大器或唱机的音频的特性。基于软件的分音逻辑可以以更低的成本提供更精确的频率分音控制。它还可以实现对分音频率的动态配置，再结合控制其它声学特性的模块，就可以实现对音频输出的最佳控制。
本发明可以使用图2中所示的PC结构。已经开发出了一种使用数字功率放大器的新方法，从而可以将数字功率放大器用于现有的PC结构中。因此，具有典型的挡板162的单个外壳160中具有例如DVD播放器101a的源、具有例如风扇107a的冷却元件和散热模块107b的处理器107(processor)、系统存储器164、硬盘驱动器166(HDD)或其它海量存储设备、电源112(PSU)和冷却风扇112a，以及扩展槽170。可以将其它硬件和软件包含到PC结构中，例如电视调谐器101c、数字和/或模拟放大器109(AMP)、数字视频输出卡以及多种PC接口(例如通用串行总线(USB)、火线(IEEE 1394)、网络接口卡)，多种软件控制模块115以及常用的PC操作系统，例如Windows、Linux或Mac OS等等。
但是，参见图5，如果PC达到特定的电流功率阈值电平，如10A，那么通常它就会关机。但是，在典型的家庭娱乐系统中，当放大器生成高功率驱动电流(例如高功率低音频率的驱动电流)时，该系统的电流电平可能会短暂地超出PC的阈值。因此，如果将PC结构用于实现集成音频/视频处理系统，那么根据本发明的系统必须可以超出PC电流阈值电平。因此，该系统可以具有一个连接到电源112的功率池(power tank)，以便管理电流的峰值，从而防止当需要驱动高功率信号时系统停止工作。
参见图1，信号拾取设备103从源101拾取信号。一旦拾取了信号，那么就通过处理器107对信号进行计算或处理，并且最终的输出是数字信号或来自数字放大器109的驱动电流。如果信号来自模拟源，那么就通过例如PCM方法将该信号转换为数字信号，以便可以在整个系统中对该信号进行数字化处理。可以由主处理器107执行该转换。来自源101的输入音频信号被发送到主处理器107，该主处理器107进行必要的计算以控制音量或音调(即低音或高音)，或者利用模块115通过软件模拟来执行例如提升采样或其它数字补偿的功能。然后，信号到达数字放大器109，并且该放大器根据处理过的音频信号提供驱动适当频率范围的扬声器单元142、144、146所需的电流。
或者，可以通过数字连接(例如USB电缆或火线连接，或者任何其它合适的数字连接)将处理过的数字扬声器驱动信号发送到位于虚拟扬声器140内的数字放大器。其内部有用于生成驱动扬声器单元142、144、146的电流的数字放大器单元。
本发明的一个特征是可以在处理器内部实现将音频信号滤波为不同频率范围的分音网络，从而不再需要包括位于扬声器内的一组线圈、电容、电阻的典型模拟系统中的分音网络。模拟分音网络不能提供与由图6中所示的主处理器107使用软件123执行的数字分音所提供的频率分离同样精确的频率分离。或者，如图7所示，可以由与主处理器107进行通信的外围设备138来执行数字分音。如果要达到与数字分音相近精确度，那就要求使用非常昂贵的模拟部件用于模拟分音。此外，可以容易地调整数字分音网络所提供的频率范围，从而可以将包括最佳频率范围的扬声器驱动信号发送到给定的扬声器单元。另外，当正在播放音频源(例如音乐)时，可以动态地调整频率范围。因此，扬声器系统可以不需要分音逻辑。作为替代，主处理器107通过各个放大器单元109发送出两种、三种或者多种不同的扬声器驱动信号，所述放大器单元可以直接连接到扬声器的高频单元、中频单元或低频单元。
图6说明了根据本发明的一个实施例的音频系统，它包括音频源101(例如CD播放器)、连接到处理器107的软件模块115、放大器109以及不具有分音逻辑的虚拟扬声器140。所述软件模块可以包括音量控制模块117、分音模块123、PCM模块126、提升采样模块129、PCM/频率转换器131、数字滤波器121、频率/PCM转换器135以及通信驱动模块137。分音模块123可以将滤波后的数字音频信号分离为不同的频率范围，然后将这些不同频率范围的信号发送到用于各个范围的各自的频率/PCM模块135。可以由通信驱动模块137对信号进行转换，或者将信号直接发送到数字放大器109。放大器109包括多个放大器单元109a，并且这些放大器单元分别对应于虚拟扬声器140的扬声器单元142、144的给定频率范围。
图7类似于前述音频系统，但是图中显示部分音频处理功能可以由外围硬件设备(例如连接到处理器107的滤波器136和分音器138)替代执行。
系统提供对音频信号的额外的数字控制，从而允许将定制的扬声器驱动信号发送到虚拟扬声器。
可以按照类似于Lego的模块化方式对根据本发明实施例的这些虚拟扬声器进行修改，因为它们并不受到通常包含在典型扬声器中的固定分音频率范围逻辑的限制。因此，用户可以根据用户偏好或者用户所收听的媒体的类型来关闭单个扬声器子单元以获得最佳听觉体验。
本发明通过将所有处理和计算集成到一个主处理器中，从而还提供了另一个优点。例如，通过使用数字滤波器，本发明可以提供电子管放大器或唱机的特性以及柔和、温暖的感觉。另外，本发明可以容易地提供均衡器、放大器(upscaler)或数字分音网络的功能。
当前，数字分音网络被作为单独的部件来出售，并且图8中显示了这种设备的一个设计，称作“有源”扬声器312。该设备只是多个分离的数字信号处理器(DSP)303和多个分离的数字放大器307的组合。也就是说，使用四个或五个不同的DSP将来自源301(例如CD播放器)的数字信号分离。每个DSP 303向相应的数字放大器307提供不同频率范围的信号，其中各个数字放大器307生成各个扬声器单元310的驱动电流。在不需要添加昂贵设备的情况下，本发明可以在内部具有PC结构的一个处理器中实现这些功能。此外，通过采用这种结构，本发明可以动态地调整频率级别。也就是说，本发明使得用户仅仅通过传统的输入设备输入范围，就可以在任何时候将频率级别调整到他(或她)所希望的任何级别，或者按照预先编程的那样自动地进行这种调整。而典型的数字分音网络并不提供这些特征和使用的便利性。
接下来将描述视频显示器，并且当前应用最为广泛的视频源是模拟电视、DVD以及数字电视。
图9显示了一种典型模拟电视显示器的示意框图，并且图10显示了一种公知的DVD显示器结构的示意框图。通过调谐器401选择信号，其中该信号是一种复合信号并且通过例如三维梳状滤波器405这样的滤波器来生成一种亮度信号(Y信号)和一种色彩信号(C信号)。合成信号也可以来自另一种视频源(例如VTR)的合成输入402。Y信号和C信号还通过第二滤波器409以便减少鬼影和噪声。然后，C信号通过色彩分离滤波器413以生成蓝色信号(U信号)和红色信号(V信号)。在转换滤波器417中，U信号和V信号与Y信号一起形成包含YUV数据的合成信号。使用根据YUV数据得到的RGB信号显示图像。
如果使用了S视频输入410，那么信号既不必通过梳状滤波器405也不必通过第二滤波器409，这是因为Y信号和C信号是分离的。
DVD可以包含720×480格式的YUV数据。数字电视广播使用MPEG 2协议编码的YUV数据。数字电视可以具有不同格式，例如1080i、720p和480p。数字视频源也可以提供不同的接口协议，例如部件视频(Y Pb Pr)、高分辨率多媒体接口(HDMI)以及数字视频接口(DVI)。部件视频接口414保持Y信号、U信号和V信号相互分离，从而视频信号可以被直接发送到转换滤波器417。可以将来自例如DVI或HDMI 418的数字接口的用于数字显示器440的输出源信号直接输入到解交织器/缩放器419，而不需要通过模拟显示器430所需的任何滤波器。因此，即使原始源是数字的，例如DVD或数字电视，数字显示器440也仅需要进行额外的信号滤波以便与模拟接口兼容。
例如，在图10中所示的典型的DVD播放系统中，有DVD播放器420和显示器440。DVD播放器420包括用于处理视频信号的拾取设备421、解复用器422、视频解码器423、视频缩放器和增强器425、视频编码器427。DVD播放器420还包括用于提供音频信号的音频解码器424和数字/模拟转换器426，以及用于提供数字音频信号的SPDIF驱动器428。显示设备440包括用于显示视频信号的调谐器441、视频解码器442、解交织器445、缩放器447、显示驱动器449以及显示装置450。此外，显示设备440包括用于提供音频输出的音频解码器444、放大器448以及扬声器451。DVD播放器420和显示设备440包括各自的电源429和452。对于本领域技术人员来说很明显的是，DVD播放器420和显示设备440中存在许多冗余功能，出现这些冗余功能的部分原因是由于需要将音频/视频信号进行转换从而可以在这些部件之间进行信号通信。
另外，尽管DVD播放器420可能具有例如DVI或HDMI的数字接口，但是在显示设备440中仍然需要有额外的处理部件，这是因为DVD播放器不能动态地适应显示器的分辨率，并且显示器必须与多种非数字接口兼容。
而且，为了适应各种格式和接口，许多显示设备提供至少三种不同的接口端子。在某些情况下，显示设备提供五种不同的端子。视频源播放器通常也提供多种不同的端子。这些接口有些是模拟的，有些是数字的。
因此，每个视频源播放器和每个视频显示器都具有其各自的转换器，并且可以利用这些转换器将来自不同接口的信号转换为YUV数据。而且，显示器可以包括多种如上所述的图像滤波器，以便对来自多种不同接口的模拟信号进行处理以产生用于显示的YUV数据。根据本发明，可以容易地去除这些额外的并且有时是冗余的部件。
另外，数字视频显示器需要进行用于图像显示的额外的处理步骤。现代的视频显示器(例如LCD、PDP或DLPTM投影仪)有固有的分辨率，例如1920×1080、1280×720或者865×480。当显示器被制造出来时，这些分辨率就是固定的，因为它们具有最大数量的线和最大数量的每条线上的象素。
因此，一旦数字显示设备接收到视频源信号，它就必须使用解交织器/缩放器419调整或缩放信号以使信号适合面板尺寸。
但是，图11显示了本发明还可以使用连接到软件模块115的主处理器107进行这种调整。在主处理器中还可以对视频信号进行其它补偿和操作，该主处理器连接到多种软件模块，包括解复用器116、视频解码器124、解交织器125、缩放器和增强器127、音频解码器120以及音频滤波器或处理器121。这里，主处理器107使用软件模块115对来自源101的信号进行处理，该信号可以是模拟的，也可以是数字的。但是，也可以由连接到主处理器107的外围硬件设备进行信号处理。
处理过的音频/视频信号被发送到DVI发送器111和放大器109的多个放大器单元。如果放大器是模拟的，或者是数字/模拟混合型的，那么可以由音频处理器121进行数字信号转换，或者在放大器109自身当中进行数字信号转换。处理过的视频信号被发送到虚拟显示器150，其中该虚拟显示器仅包括显示驱动器151、电源153以及数字显示设备155。按照与上述类似的方法，将放大的音频信号发送到虚拟扬声器140。
因此，由于利用了全数字信号路径并且仅在处理器中进行了一次缩放，因而可以提供高质量的音频和视频。此外，通过添加新的软件插件可以容易地对显示器进行升级，从而增强显示质量和功能。
因此，通过将不包括任何用于对视频信号进行处理或转换的设备的虚拟显示设备(dummy display)连接到集成主处理器机箱，可以显著降低显示器的造价。作为替代，可以使用仅具有驱动器部分的简单LCD/PDP面板，其能够以极大降低了的造价提供高分辨率的显示器。因为CPU(例如Intel Pentium4)可以提供处理能力，所以主处理器107可以执行多数传统电视的功能，例如调谐、滤波、信号选择、解交织以及调整大小。
即使信号来自模拟电视源，一旦从RF信号中选出了合成信号，那么本发明就可以使用嵌入到主处理器107中的软件模块或者与主处理器相连的外围设备，数字化地获取该合成信号并且执行所有滤波操作，以生成用于显示器的YUV/RGB信号。因此，甚至是对于典型的模拟电视信号来说，通过对其进行数字化地处理，可以免除使用多数模拟部件，从而极大地降低了由信号转换所引起的信号损耗和畸变。
本发明的实施例可以在一个中心位置进行这些信号的多数转换。它还可以探测接收到的电视信号是模拟的还是数字的。可以使用软件模块115在主处理器107内完成所有对数字数据的操作。但是，如果必要，主处理器可以包括多个物理芯片。它可以包括另一个CPU或其它外围芯片。本发明的一个好处在于可以减少或消除不必要的从数字到模拟或者从模拟到数字的转换。
参考图11，如果源101是从RF信号拾取特定信道的RF调谐器，那么通过解调制器(未示出)可以立即使这些合成信号数字化，其中该解调制器可以是软件模块115或者连接到处理器107的外围设备，并且在不通过滤波器或其它放大器的情况下，由CPU对转换后的数字信号进行处理。因此，最终的输出信号是可以输入到例如PDP、LCD或DLP屏幕显示器这样的数字显示设备150的数字RGB信号。
而且，在系统内还可以执行机顶盒功能，例如对有线、卫星或天线信号进行的调谐和解码。可以将信号源直接连接到系统，随后系统执行必要的功能从而发送适当的信号进行处理，以便观看或收听这些信号。
本发明提供的对音频/视频信号的集中式处理通过消除冗余处理和不必要的信号转换使得每种设备的硬件结构得到简化，由此降低了造价。集中式处理还可以提供从源到最末端的对信号的数字化处理，并且提供了可以进行高级控制的高质量的图像和音频信号。
本发明提供了对音频信号、视频信号以及其它信息信号的集成式和集中式处理，并且通过对传统部件进行功能分解从而消除了在不同的部件之间发送信号时进行的不必要的信号转换。
参考图10，一种典型的DVD包含使用MGEG 2压缩的YUV数据，并且该DVD具有480ix60的场格式(field format)。传统的DVD播放器首先对激光拾取设备读取的信号进行解压缩。然后，根据将要使用的显示器对解压缩的YUV数据进行处理。这样的处理可以包括但不限于到用于模拟电视或VTR的合成信号的转换；为非交织显示设备进行解交织；为适当的屏幕分辨率进行调整；以及色彩增强。这些处理的细节在本领域中是公知的，并且本领域的技术人员知道显示不同视频信号所需的信号转换的类型和方法。
本发明可以在处理器107中执行所有这些处理。因此，本发明的优选实施例通过除去每种部件(电视、VTR和DVD播放器)中的信号处理设备从而显著降低了产品造价。同时，通过使用比在单个电视或DVD播放器中使用的传统部件更强大的处理器来进行信号处理，也提高了整体性能。通过使用数字化编码的视频和音频源以及可以对逐个象素进行数字化操作的显示器，可以更好地实现本发明的这些优点。
下面将描述关于根据本发明的DVD播放器的操作的更多细节。DVD包含使用MPEG-2解码协议的视频信号，并且格式是480i×60场每秒。因此，为30场显示240条奇数线信号，而为另外30场显示240条偶数线信号。交替显示奇数线和偶数线从而形成整个图像。
但是，高清晰度显示设备可以提供优于DVD固有分辨率的分辨率。存在可以提高或增强DVD输出信号的特定方法。一种方法是从源拾取设备拾取480i信号并且对这些信号进行解交织。然后，使扫描线数量加倍并且将480p×60场的信号发送到显示设备。这就是我们通常所说的逐行扫描，也就是说同时显示全部480条线。HD-QDVD则比这更多。它将480线信号调整为720线信号，然后进行逐行扫描。可以在视频源播放器中(例如DVD播放器)或在显示器自身当中完成这种调整和逐行扫描。
但是，本发明使得可以在主处理器107中实现例如解交织和调整大小(即，缩放)的功能。可以在主处理器107中实现所有这些由不同的部件执行的功能。这就防止了对不同部件的重复投资并且通过节省这些资源，可以使用相同或更少的资源实现更高质量或者更多提高的显示性能。
也就是说，从视频源获得了原始数字数据信号之后，本发明首先对这些信号进行处理，然后将它们输出到数字显示设备，例如LCD、PDP或DLPTM投影电视。这对于不需要进行转换以驱动输出设备的视频来说尤其有利，这是因为来自处理器的最终输出是由数字显示设备可以直接使用的数字信号。通过这样做，一旦获得了数字信号就可以消除模拟-数字转换。这使得通过一种廉价的方式显著降低了发生信号畸变和出现噪声的可能性。不仅如此，如在上述音频设备或电视中的操作那样，本发明通过除去冗余转换设备可以降低终端部件(例如数字源拾取设备和数字输出设备)的生产成本。本发明还可以提供非常灵活的结构，这是因为可以使用软件来执行信号补偿、调整大小或转换等处理中的大多数处理。因此，如果出现了新版本或新协议，那么仅通过升级软件就可以容易地更新设备。
此外，本发明提供了灵活的结构，使得系统可以有效地适合于附加到处理器机箱的部件。通常，一旦视频源信号被解码并且输出到视频显示器，视频显示器就必须根据显示设备的固有分辨率来转换信号。
例如，即使视频源输出1920×1080格式的高分辨率信号，如果显示器的固有分辨率并不符合这种高分辨率，那么视频显示器就需要对将该高分辨率信号调整到1280×720或865×480格式，以便根据显示器的分辨率显示该信号。这需要额外的不必要的信号转换，而这会导致信号质量下降，因此导致图像质量下降。
本发明通过利用它的灵活结构，通过主处理器107将信号转换为完全与显示器的固有分辨率相匹配的格式，可以解决上述这些问题。如果与其连接的显示器可以支持这种高分辨率，那么主处理器107可以输出1920×1080的高分辨率信号。如果与其连接的显示器所支持的分辨率最大为865×480，那么主处理器107可以容易地将视频信号转换为这种格式并且将转换后的信号发送到显示器。因此，本发明可以提供与任意给定的显示设备完全匹配的信号，这是因为由主处理器使用软件对所有输出信号进行处理，而不是利用物理上分离的专用的转换芯片或电路。
处理器可以进行其它类型的转换，以便解决显示器中的异常。例如，显示设备可能需要高端光学元件，例如透镜、光源、反射镜、前玻璃板以及传感器，以便提供真正的高清晰度显示。否则，这些元件中的异常会使输出图像的质量下降。美国专利申请公开2004/076336描述了一种用于“弯曲(warping)”图像的方法，以便可以产生用于克服图像捕获或图像显示设备中出现的异常的校正效果。在捕获设备或显示设备自身当中使用了一种处理器。
但是，在本发明的另一个实施例中，主处理器107可以用于对视频信号进行上述校正调整。主处理器可以通过软件执行这些调整，或者通过利用特殊外围电路(例如Silicon Optix sx W1-LX芯片)执行这些调整。因此，不需要在显示器中添加额外的处理电路，由此使得可以生产出具有较低价格的高质量的显示器。
将DLPTM背投(rear projector)用作数字显示器也会带来特殊问题，因为与PDP和LCD显示器不同，DLPTM背投不是平的，并且为了实现更大的显示尺寸，需要占据较大空间。在背投DLPTM显示器中，图像投影仪将图像投影到位于显示器箱后部的反射镜上，并且该反射镜将图像反射到屏幕上以供观看。对于较大的屏幕尺寸来说，在屏幕和反射镜之间必须有足够的投影距离以便可以正确地显示被反射的图像。因此，DLPTM背投显示器与其它类型的数字显示器相比体积相对较大。为了减小这些显示器的深度，使用了一种曲面反射镜，以便降低实现较大的显示器所需的投影距离。减少投影距离的另一种典型方法是通过多个反射镜对图像进行反射，可以以比观看角度更广的角度来放置反射镜。但是，由这些可选择性配置的DLPTM背投显示器所显示的图像通常会发生畸变。
美国专利申请公开2003/0231261利用由DLPTM显示器的结构引起的畸变，通过对图像进行“预畸变”从而解决了上述这些问题以正确地显示图像。本发明不需要在显示器自身当中提供这种预畸变。而是，可以由主处理器107执行这种预畸变，因而本发明的实施例可以使用配备了虚拟DLPTM背投显示器的集成多媒体处理系统，其中，该虚拟DLPTM背投显示器具有减小投影距离的需求。
可以由本发明实现的这种对图像的预调整并不限于背投显示器。对于普通的投影显示器，本发明可以基于透镜和其它光学设备的属性和特性进行预调整以便正确显示图像。因此，为了实现高质量的图像显示，并不需要使用会极大增加显示器造价的高端部件和透镜。
总而言之，本发明利用在数字音频/视频源和数字显示设备方面的发展，最终将音频、视频、互联网以及媒体存储集成到一个功能设备中。到目前为止，已经对本发明的系统和方法进行了讨论，该系统和方法利用数字音频/视频源和近来开发出的数字视频显示器提供了较高质量的音频和视频体验。接下来将描述本发明有关互联网和存储功能的方面。
在本发明的另一个实施例中，集成音频/视频处理系统可以包括存储设备，从而便于根据音频或视频源对系统进行动态定制。通过分解音频/视频系统的传统部件的功能并且通过在一个处理器中实现这些功能，也可以使得通过一个简单的控制接口就能控制相当复杂的音频/视频系统。因此，本发明的另一个方面是关于一种集成音频/视频控制系统，其中，资源代码存储在一种海量存储设备中。
图12显示了一个与系统100的主处理器107进行通信的海量存储设备501。海量存储设备可以从外部连接到集成音频/视频系统100或者集成到该系统内部，并且海量存储设备包括用于存储媒体特性的数据库503。任选的，还可以包括信号识别模块505，并且该模块可以是连接到处理器107的软件模块。其它的软件模块115有存档系统510，用于将内容存档在存储设备501中；信息采集系统515，用于结合存档系统510来分析存储的离线内容，或者用于结合信号识别模块505来分析实时内容，以便在数据库503中使用；以及信息提取系统520，用于从数据库503检索分析过的内容特性。
信号识别模块505可以识别所播放的音频的类型或所显示的图像的类型所特有的特定类型的信号。例如，特定的音频信号特性可能与爵士音乐的最佳呈现相关，或者特定的视频信号可能与动作电影中的动态场景的最佳显示相关。接下来将详细描述提供信号识别模块或者其它类似的反馈及控制机制的优点。
典型的，由于用户通常不对系统进行操作，除非例如用户希望在某个时间听音乐或看电影，所以家庭娱乐系统实时地输出音频和视频信号。无论何时如果用户想欣赏CD或DVD，那么为了进行实时播放，用户必须将源(CD或DVD)放入播放器中。可以使用自动唱片点唱机将多种音乐源(CD或LP)和DVD集成到一起以便用户选择所希望的媒体。
但是，聚积音频和视频媒体的另一种方法是将它们存储到海量存储设备中，例如硬盘、闪存或者任何其它可能的海量存储设备。这里，海量存储设备501可以是包含在机箱中的存储设备，例如PC中的硬盘，或者是外部设备或互联网。海量存储设备并不限于上述这些，并且可以使用将来新开发出的任意类型的海量存储设备或它们的等效物。可以使用任何适当的通信方法连接海量存储设备501，例如使用互联网、USB或火线。
其它家庭娱乐系统部件也可以存储音频和视频媒体，例如用于视频的Tivo系统或用于音频的Bose Lifestyle系统。但是，这些系统并不能提供本发明通过对部件进行功能分解所实现的音频/视频增强。
更重要的是，根据本发明的一个实施例，通过对这种媒体的在线分析或离线分析，可以采集关于存储在海量存储设备501中的媒体的大量的补充信息。接下来将描述如何使用这种补充信息。
例如，存储设备501可以包含弦乐协奏曲媒体文件。例如，处理器107可以使用信息采集软件对存储于硬盘中的弦乐协奏曲进行离线分析。也就是说，当音乐未被播放时，计算机可以分析音频源，并且将弦乐标记为高频音频源，而将声乐标记为中频音频源，将打击乐标记为低频音频源。当音乐未被播放时，可以由中处理器107或其它信息采集系统515结合存档系统510来进行这种分析。一旦识别出音乐特性，就可以将这些音乐特性存储到数据库503中并且可以由信息提取系统520进行检索以调整输出信号，以便输出信号与这些特性相适应。例如，为了强调小提琴的高频音，处理器可以根据离线分析自动地将高频范围的分音从2KHz调整到1.7KHz。这可以通过增加小提琴的高频范围从而产生更好的声音。使用海量存储设备的典型家庭娱乐系统并不能提供这些自动的控制特性。通常，如果听者希望将分音频率从2KHz变为1.5KHz，那么为了实现这些改变他必须手动调整昂贵的数字分音网络。这样的操作需要人工介入并且取决于听众的判断力。
但是，在本发明的一个实施例中，计算机可以通过分析声波或数字代码的组合从而对音乐进行分析。系统可以确定弦乐协奏曲产生了大量高频音，并且可以调整分音网络，该分音网络对于特定的收听环境来说是优化的。
此外，系统100可以分析收听房间环境。可以提供一个输入设备105，例如麦克风，来监控系统生成的声音，并且该输入设备根据收听房间的声音反射或吸收向系统提供反馈。根据该反馈，处理器可以做出改变以便对收听环境特性进行补偿。例如，在特定房间结构中，对低音频率会产生不均衡的吸收。在这种情况下，处理器可以增加低音输出以便补偿被吸收的低音。另一方面，如果高频声音产生了过量的反射，那么处理器就会降低高频输出以便实现最佳收听体验。
也可以根据收听环境的其它因素动态地调整音频特性。例如，可以根据扬声器互相之间的位置进行调整。因此，如果输入设备105检测到左前方的扬声器所处的位置比右前方的扬声器所处的位置远，那么可以进行调整，通过增加左前方的扬声器的音量来平衡声音。也可以根据听众在房间中的位置进行调整。因此，例如，如果听众位于房间的后部，那么可以降低后方扬声器的音量，而增加前方扬声器的音量。还可以根据听众数量的多少进行调整。在上述这些情况下，输入设备可以是一台相机。
可以将同样的调整特性用于调整视频输出。可以将电视节目记录在海量存储设备501上，例如Tivo或任意其它DVR。处理器通过在观者收看所存储的节目之前检查该节目，可以检测到广告部分，然后可以跳过或删除这些广告。另一方面，根据这些广告信息，用户可以与卖主联系以便购买在广告中出现的产品。因此，本发明通过按照离线的方式对信息进行处理生成了额外的源信息，从而利用了海量存储。
此外，可以离线地对视频剪辑进行分析，并且容易地供今后使用。例如，一个用户可以对存储的视频媒体进行分析从而找出显示了香蕉的场景。另一个用户可以对该媒体进行分析从而找出具有10人以上的场景。通过分析这些视频源，人们可以收集特定类型的图像，例如风景、日出、日落、摩天大厦、人脸、降雪以及海景等。一旦系统在未使用时(即离线时)对存储的视频媒体进行了分析并且标记了场景，那么可以非常容易地找到这些被标记了的场景。这对于视频编辑、组织数字相册以及其它图像相关的应用来说可能非常有用。
同样，根据通过对视频媒体进行离线处理而生成的信息，可以按照与调整音频以提供最佳听觉体验相类似的方式调整视频输出信号以提供最佳视觉体验。例如，如果视频信号将要输出一长串的蓝色海洋的场景，那么本发明的优选实施例可以调整视频信号的特定方面或者根据观看环境(例如周围的灯光)进行调整，从而使视频信号对于所连接的视频显示器来说是最佳的。系统还可以根据观众与显示器的距离调整图像特性，例如色彩强度和亮度。系统可以“学习”不同类型图像的最佳特性，并且将这些数据存储到海量存储设备501中。
也就是说，海量存储和强大的集中式集成音频/视频处理器的组合可以实现对所存储的音频和视频媒体进行离线处理，从而生成补充信息，并且以后可以将这些补充信息用于增强用户的整体听觉和视觉体验。另外，由于提供了中央控制，音频或视频鉴赏家可以选择通过手动方式操作音频和视频信号，并且可以将海量存储设备501上的数据库503用于存储这些鉴赏家对特定类型媒体的优选设置，另外还可以存储不同的用户简介(profile)以便进一步个性化系统。
因此，用户可以将媒体内容存储到海量存储设备501上，并且信息采集系统515对海量存储设备的内容进行分析并且构建内容特性的数据库。信息提取系统520使用采集到的内容的特性信息，即补充信息，并且调整系统的参数。例如，信息提取系统520可以调整音频信号的音量、滤波以及分音控制，并且可以控制视频信号的缩放和色彩增强。使用该实施例，用户就摆脱了当播放的媒体内容改变时控制收听和观看条件的麻烦。
参考图13，可以在互联网上共享这些补充信息以及个性化设置和特征概貌。这使得用户在确定最佳音频/视频设置时不需要尝试试验方法和错误方法，因为在系统的用户之间可以共享这些设置。可以生成这些信息并将其放在中央数据库中以供出售，或者可以在网络社区(cyber community)数据库中的用户之间共享这些信息。
因为本发明使用了PC结构，所以该系统在使用任何适当的设备以便提供互联网连接方面具有很大的灵活性，其中这些互联网连接例如以太网连接、无线802.11a/b/g连接、数字用户线(digital subscriberline)调制解调器、线缆调制解调器(cable modem)或者普通电话调制解调器。还可以通过这种连接发送软件模块。而且，可以通过这种连接将个性化的媒体，例如电影、电视节目或者音乐发送到系统。可以根据用户的要求发送这种媒体，或者根据用户偏好自动地提供这种媒体，其中，用户偏好是由主处理器对存储在海量存储设备501中的内容或已被观看或收听的媒体进行评估而确定的。
在图13的媒体-数据库共享系统中，媒体系统100还可以包括目标源101、可以包括在数据库503中的管理器504以及可以包括在信息提取系统520中的导航器521。管理器504与社区服务器550进行通信，其中该社区服务器包括媒体数据库552、关键字搜索模块556、数据库管理器560。社区服务器可以还包括更新请求模块，用于对存储在社区570中其他用户的数据库中的媒体信息或来自中央提供者的媒体信息进行访问。管理器504根据用户输入108从目标媒体源101获取媒体特性。导航器521可以根据用户输入108从管理器检索这种信息以调整输出信号。
另外，管理器504可以向社区服务器550查询媒体信息。关键字搜索模块556处理来自管理器504的请求。来自管理器504的请求可以是由直接用户输入108而导致，或者是自动发出的要求提供给定类型媒体的理想特性的请求。数据库管理器560在媒体数据库552中搜索关于目标媒体的信息。数据库管理器也可以使用更新请求模块564在社区570中查询关于目标媒体源101的信息，其中该社区570可以是其它相连的用户或者中央提供者。数据库管理器560根据响应于社区查询而接收到的信息对媒体数据库552进行更新。搜索结果将被发回到管理器504并且被用于按照上述方式调整音频输出。社区服务器550可以向管理器504查询数据库503中的媒体信息，从而向社区570中的其他用户提供这种信息。
本发明的该实施例的用户可以将他们的补充信息上传到服务器或者从该服务器下载由其他用户生成的其它补充信息。用户之间还可以交换信息，而不需要使用服务器，例如在对等(peer-to-peer)网络中交换信息。现在，用户可以更加容易和方便地找到正确操作他们的系统或创造满足他们的品味的正确环境所需的信息。
此外，还可以提供其它的互联网功能，例如IP语音(VoIP)电话服务、电话会议、视频会议、电子邮件、文件共享、因特网浏览以及因特网通信等。此外，灵活的PC结构使得系统可以起到PC的作用，并且可以运行例如办公应用程序的计算机程序，例如字处理、报表以及演示软件等等。
PC结构再加上提高的音频/视频能力使得本发明的系统也适合作为游戏控制台。可以将软件模拟器用于模拟其它游戏系统或者开发一种专有系统。此外，如果存在互联网连接，那么系统可以运行已经非常流行的网络游戏，例如X-BoxLive或者EA SpotsTMOnline。可以按照与上述共享系统控制设置信息的网络社区类似的方式提供这种服务。还可以按照与音频和视频媒体类似的方式通过互联网将游戏内容发送到系统。
尽管参考具体实施例详细描述了本发明，但是本领域的技术人员可以理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明做出各种修改和替换。
权利要求
1.一种集成音频处理系统，包括音频源；中央处理单元，用于响应来自所述音频源的音频信号；数字分音模块，用于根据由所述中央处理单元处理的音频信号生成多个具有不同频率范围的扬声器驱动信号，其中，所述扬声器驱动信号的频率范围可以动态地调整；以及放大器，用于响应于扬声器驱动信号生成扬声器驱动电流。
2.如权利要求1所述的集成音频处理系统，其中，所述扬声器驱动信号包括具有高频范围的驱动信号以及具有低频范围的驱动信号。
3.如权利要求2所述的集成音频处理系统，其中，所述放大器包括第一放大器，用于响应于所述高频驱动信号生成高频扬声器驱动电流；以及第二放大器，用于响应于所述低频驱动信号生成低频扬声器驱动电流。
4.如权利要求3所述的集成音频处理系统，其中，所述扬声器驱动信号包括具有中频范围的驱动信号，该中频范围包括在所述高频驱动信号和所述低频驱动信号之间的频率。
5.如权利要求4所述的集成音频处理系统，其中，所述放大器还包括第三放大器，该第三放大器用于响应于中频驱动信号生成中频扬声器驱动电流。
6.如权利要求1所述的集成音频处理系统，还包括由来自所述放大器的扬声器驱动电流直接驱动的虚拟扬声器。
7.如权利要求3所述的集成音频处理系统，还包括由至少一个来自所述放大器的扬声器驱动电流驱动的虚拟扬声器。
8.如权利要求5所述的集成音频处理系统，还包括由至少一个来自所述放大器的扬声器驱动电流驱动的虚拟扬声器。
9.如权利要求7所述的集成音频处理系统，其中，所述虚拟扬声器包括由所述低频驱动电流驱动的第一扬声器单元以及由所述高频驱动电流驱动的第二扬声器单元。
10.如权利要求8所述的集成音频处理系统，其中，所述虚拟扬声器包括由所述低频驱动电流驱动的第一扬声器单元，由所述高频驱动电流驱动的第二扬声器单元，以及由所述中频驱动电流驱动的第三扬声器单元。
11.如权利要求6所述的集成音频处理系统，还包括接收所述扬声器驱动电流的超低频扬声器。
12.如权利要求7所述的集成音频处理系统，还包括接收至少一个扬声器驱动电流的超低频扬声器。
13.如权利要求1所述的集成音频处理系统，其中，来自所述音频源的音频信号是数字信号。
14.如权利要求13所述的集成音频处理系统，其中，所述数字信号保持为数字的直到被所述放大器转换为所述驱动电流。
15.如权利要求1所述的集成音频处理系统，其中，来自所述音频源的音频信号是模拟信号。
16.如权利要求15所述的集成音频处理系统，其中，所述中央处理单元将来自所述音频源的模拟信号转换为数字信号。
17.如权利要求16所述的集成音频处理系统，其中，所述数字信号保持为数字的直到被所述放大器转换为所述驱动电流。
18.如权利要求1所述的集成音频处理系统，还包括用于提升来自所述音频源的音频信号的采样速率的提升采样模块。
19.如权利要求18所述的集成音频处理系统，其中，所述提升采样模块是软件。
20.如权利要求18所述的集成音频处理系统，其中，所述提升采样模块是与所述中央处理单元通信的外围设备。
21.如权利要求1所述的集成音频处理系统，其中，所述中央处理单元处理来自所述音频源的音频信号以控制音频输出的音量和音调。
22.如权利要求21所述的集成音频处理系统，其中，所述中央处理单元通过软件控制所述音频信号的音量和音调。
23.如权利要求1所述的集成音频处理系统，还包括调整音频输出特性的滤波模块。
24.如权利要求23所述的集成音频处理系统，其中，所述滤波模块是软件。
25.如权利要求23所述的集成音频处理系统，其中，所述滤波模块是与所述中央处理单元通信的外围设备。
26.如权利要求1所述的集成音频处理系统，其中，所述放大器是数字放大器。
27.如权利要求3所述的集成音频处理系统，其中，所述第一放大器和所述第二放大器中的至少一个是数字放大器。
28.如权利要求3所述的集成音频处理系统，其中，所述第一放大器和所述第二放大器中的至少一个是模拟放大器。
29.如权利要求3所述的集成音频处理系统，其中，生成高频扬声器驱动电流的第一放大器是模拟放大器，生成低频扬声器驱动电流的第二放大器是数字放大器。
30.如权利要求1所述的集成音频处理系统，其中，所述放大器是包括第一模拟放大器和第二数字放大器的混合放大器。
31.如权利要求1所述的集成音频处理系统，还包括包含所述中央处理单元以及所述数字分音模块的外壳。
32.如权利要求31所述的集成音频处理系统，其中，所述外壳包含所述音频源。
33.如权利要求1所述的集成音频处理系统，其中，所述系统基于个人计算机结构。
34.如权利要求33所述的集成音频处理系统，其中，所述个人计算机结构与IBM/Wintel是兼容的。
35.如权利要求33所述的集成音频处理系统，其中，所述个人计算机结构与Apple是兼容的。
36.如权利要求33所述的集成音频处理系统，还包括功率池，该功率池用于当功率电平超过个人计算机功率阈值时防止系统关机。
37.如权利要求6所述的集成音频处理系统，其中，所述虚拟扬声器包括多个扬声器单元。
38.如权利要求37所述的集成音频处理系统，其中，所述多个扬声器单元被可移动地连接到所述虚拟扬声器。
39.如权利要求1所述的集成音频处理系统，其中，所述数字分音模块是软件。
40.如权利要求1所述的集成音频处理系统，其中，所述数字分音模块是与所述中央处理单元通信的外围设备。
41.如权利要求1所述的集成音频处理系统，还包括海量存储设备。
42.如权利要求41所述的集成音频处理系统，还包括网络连接。
43.如权利要求42所述的集成音频处理系统，还包括输入设备。
44.如权利要求43所述的集成音频处理系统，其中，所述输入设备包括麦克风。
45.如权利要求43所述的集成音频处理系统，其中，所述输入设备包括图像捕获设备。
46.如权利要求41所述的集成音频处理系统，还包括输入设备。
47.如权利要求46所述的集成音频处理系统，其中，所述输入设备检测收听环境特性。
48.如权利要求47所述的集成音频处理系统，其中，所述检测到的收听环境特性包括所述系统所处房间的房间特性。
49.如权利要求47所述的集成音频处理系统，其中，所述检测到的收听环境特性包括听众特性。
50.如权利要求49所述的集成音频处理系统，其中，所述听众特性包括下列特性中的至少一个所述听众的距离；所述听众的姿态；所述听众的位置；所述听众的动作；或者所述听众的人数。
51.如权利要求47所述的集成音频处理系统，其中，所述检测到的收听环境特性包括系统扬声器特性。
52.如权利要求51所述的集成音频处理系统，其中，所述系统扬声器特性包括下列特性中的至少一个每个扬声器的最佳频率范围；每个扬声器的功率容量；每个扬声器在所述收听环境中的位置；或者每个扬声器的相比较于其它扬声器的相对位置。
53.如权利要求47所述的集成音频处理系统，其中，所述中央处理单元基于来自所述输入设备的所述检测到的收听环境特性来确定音频信号调整。
54.如权利要求53所述的集成音频处理系统，其中，所述中央处理单元基于所述音频信号调整来调整所述音频信号。
55.如权利要求41所述的集成音频处理系统，其中，所述中央处理单元分析存储在所述海量存储设备中的音频媒体。
56.如权利要求55所述的集成音频处理系统，其中，所述中央处理单元基于对存储的音频媒体的分析来确定音频信号调整。
57.如权利要求56所述的集成音频处理系统，其中，所述中央处理单元基于所述音频信号调整来调整所述音频信号。
58.如权利要求56所述的集成音频处理系统，其中，所述音频信号调整被存储在所述海量存储设备中。
59.如权利要求56所述的集成音频处理系统，还包括网络连接，通过该网络连接可以传送存储的音频信号调整。
60.如权利要求53所述的集成音频处理系统，其中，所述音频信号调整被存储在所述海量存储设备中。
61.如权利要求60所述的集成音频处理系统，还包括网络连接，通过该网络连接可以传送存储的音频信号调整。
62.一种再现声音的方法，包括从音频源捕获音频信号；在中央处理单元中处理捕获的音频信号；将所述处理过的音频信号分离为多个具有不同频率范围的扬声器驱动信号；响应于所述相应的多个扬声器驱动信号生成多个扬声器驱动电流；以及利用所述多个扬声器驱动电流驱动多个扬声器以再现声音，其中，所述不同的频率范围是可动态配置的。
63.如权利要求62所述的方法，其中，以数字格式处理所述音频信号。
64.如权利要求63所述的方法，其中，所述音频信号被分离为所述多个具有数字格式的扬声器驱动信号。
65.如权利要求62所述的方法，其中，所述音频信号被分离为所述多个具有数字格式的扬声器驱动信号。
66.如权利要求62所述的方法，还包括检测收听环境信息；以及将所述收听环境信息提供给所述中央处理单元。
67.如权利要求66所述的方法，其中，所述收听环境信息包括听众信息。
68.如权利要求67所述的方法，其中，所述听众信息包括下列信息中的至少一个所述听众的距离；所述听众的姿态；所述听众的位置；所述听众的动作；或者所述听众的人数。
69.如权利要求66所述的再现声音的方法，其中，所述收听环境信息包括系统扬声器信息。
70.如权利要求69所述的方法，其中，所述系统扬声器信息包括下列信息中的至少一个每个扬声器的最佳频率范围；每个扬声器的功率容量；每个扬声器在所述收听环境中的位置；或者每个扬声器的相比较于其它扬声器的相对位置。
71.如权利要求66所述的方法，其中，所述收听环境信息包括房间信息。
72.如权利要求66所述的方法，还包括根据所述收听环境信息计算音频信号调整。
73.如权利要求72所述的方法，还包括根据所述计算的音频信号调整来调整所述音频信号。
74.如权利要求68所述的方法，还包括根据所述收听环境信息计算音频信号调整；以及根据所述计算的音频信号调整来调整所述音频信号。
75.如权利要求74所述的方法，其中，调整所述音频信号包括根据所述听众的位置或所述听众的姿态中的至少一个来改变幻像中心(phantom center)。
76.如权利要求74所述的方法，其中，调整所述音频信号包括根据所述听众的人数来调整幻像中心的范围。
77.如权利要求74所述的方法，其中，调整所述音频信号包括根据所述听众的动作调整音量。
78.如权利要求62所述的方法，还包括确定所述音频信号的内容信息；以及向所述中央处理单元提供所述内容信息。
79.如权利要求78所述的方法，还包括根据所述内容信息计算音频信号调整；以及根据所述音频信号调整来调整所述音频信号。
80.如权利要求79所述的方法，其中，当未使用所述源时，所述中央处理单元通过检查媒体的所述音频信号来确定所述内容信息。
81.如权利要求80所述的方法，还包括将所述音频信号调整存储到存储设备中；根据从所述存储设备中检索到的存储的音频信号调整来调整所述音频信号。
82.如权利要求72所述的方法，还包括将所述音频信号调整存储到存储设备中；根据从所述存储设备中检索到的存储的音频信号调整来调整所述音频信号。
83.如权利要求81所述的方法，还包括通过网络连接传送所述存储的音频信号调整。
84.如权利要求82所述的方法，还包括通过网络连接传送所述存储的音频信号调整。
85.如权利要求62所述的方法，其中，通过网络连接传送所述音频源。
86.一种扬声器系统，包括多个可互换的扬声器模块，其中，每个可互换的扬声器模块都包括扬声器单元。
87.如权利要求86所述的扬声器系统，还包括扬声器外壳，其中，所述多个可互换的扬声器模块被可移动地连接到所述扬声器外壳。
88.如权利要求86所述的扬声器系统，其中，所述多个可互换的扬声器模块中的每一个都可移动地互相连接。
89.如权利要求86所述的扬声器系统，还包括多个生成扬声器驱动电流的放大器，所述扬声器驱动电流用于驱动所述相应的多个可互换的扬声器模块。
90.如权利要求89所述的扬声器系统，其中，所述多个可互换的扬声器模块包括由第一驱动电流驱动的第一可互换的扬声器模块；以及由第二驱动电流驱动的第二可互换的扬声器模块。
91.如权利要求90所述的扬声器系统，其中，所述第一可互换的扬声器模块是适应于较低频扬声器驱动电流的低频扬声器，第二可互换的扬声器模块是适应于较高频扬声器驱动电流的高频扬声器。
92.如权利要求91所述的扬声器系统，其中，所述多个放大器包括混合放大器，该混合放大器包括至少一个向所述低频放大器提供低频扬声器驱动电流的数字放大器以及至少一个向所述高频放大器提供高频扬声器驱动电流的模拟放大器。
93.如权利要求89所述的扬声器系统，其中，所述多个放大器是模拟放大器。
94.如权利要求89所述的扬声器系统，其中，所述多个放大器是数字放大器。
95.一种通过个人计算机(PC)结构实现的集成多媒体娱乐系统，包括媒体源；中央处理单元，用于响应至少一个来自所述音频源的音频信号；包含所述中央处理单元的外壳；以及数字分音模块，用于根据由所述中央处理单元处理的音频信号生成多个具有不同频率范围的扬声器驱动信号，其中，所述扬声器驱动信号的频率范围是可动态调整的。
96.如权利要求95所述的集成多媒体娱乐系统，还包括放置于所述外壳中的放大器，该放大器用于响应于所述多个扬声器驱动信号生成扬声器驱动电流。
97.如权利要求96所述的集成多媒体娱乐系统，其中，所述多个扬声器驱动信号包括具有高频范围的驱动信号以及具有低频范围的驱动信号。
98.如权利要求97所述的集成多媒体娱乐系统，其中，所述放大器包括第一放大器，用于响应于所述高频扬声器驱动信号生成高扬声器驱动电流；以及第二放大器，用于响应于所述低频扬声器驱动信号生成低扬声器驱动电流。
99.如权利要求98所述的集成多媒体娱乐系统，其中，所述放大器是混合放大器，由此，所述第一放大器是模拟放大器并且所述第二放大器是数字放大器。
100.如权利要求96所述的集成多媒体娱乐系统，还包括带有功率池的电源，所述功率池用于当所述扬声器驱动电流的功耗超过PC功率阈值时防止系统关机。
101.如权利要求96所述的集成多媒体娱乐系统，还包括直接由来自所述放大器的扬声器驱动电流驱动的虚拟扬声器。
102.如权利要求98所述的集成多媒体娱乐系统，还包括虚拟扬声器，该虚拟扬声器包括由来自所述第一放大器的高频扬声器驱动电流驱动的第一扬声器单元以及由来自所述第二放大器的低频扬声器驱动电流驱动的第二扬声器单元。
103.如权利要求99所述的集成多媒体娱乐系统，还包括虚拟扬声器，该虚拟扬声器包括由来自所述模拟放大器的高频扬声器驱动电流驱动的第一扬声器单元以及由来自所述数字放大器的低频扬声器驱动电流驱动的第二扬声器单元。
104.如权利要求95所述的集成多媒体娱乐系统，还包括调整所述音频信号的特性的数字滤波模块。
105.如权利要求104所述的集成多媒体娱乐系统，其中，所述数字滤波模块是软件模块。
106.如权利要求104所述的集成多媒体娱乐系统，其中，所述数字滤波模块是连接到所述中央处理单元的外围硬件设备。
107.如权利要求95所述的集成多媒体娱乐系统，其中，所述数字分音模块是软件模块。
108.如权利要求95所述的集成多媒体娱乐系统，其中，所述数字分音模块是连接到所述中央处理单元的外围硬件设备。
109.如权利要求95所述的集成多媒体娱乐系统，还包括海量存储设备。
110.如权利要求109所述的集成多媒体娱乐系统，还包括连接到所述中央处理单元的网络接口设备。
111.如权利要求110所述的集成多媒体娱乐系统，其中，所述海量存储设备放置于所述外壳中。
112.如权利要求111所述的集成多媒体娱乐系统，其中，所述海量存储设备是硬盘驱动器。
113.如权利要求95所述的集成多媒体娱乐系统，其中，所述媒体源是光盘驱动器。
114.如权利要求113所述的集成多媒体娱乐系统，其中，所述光盘驱动器放置于所述外壳中。
115.如权利要求95所述的集成多媒体娱乐系统，还包括连接到所述中央处理单元的系统存储器；以及扩展槽，用于使得外围硬件设备能够连接到所述中央处理单元。
116.如权利要求115所述的集成多媒体娱乐系统，还包括海量存储设备，用于存储媒体以及与所述中央处理单元一起使用的软件；以及网络接口设备，用于使得所述系统能够通过网络进行通信。
117.如权利要求115所述的集成多媒体娱乐系统，其中，所述网络是对等网络。
118.如权利要求115所述的集成多媒体娱乐系统，其中，所述网络是局域网、广域网以及因特网中之一。
119.如权利要求96所述的集成多媒体娱乐系统，其中，所述音频信号是数字信号。
120.如权利要求119所述的集成多媒体娱乐系统，其中，所述信号保持为数字的直到被所述放大器转换为所述驱动电流。
121.如权利要求95所述的集成多媒体娱乐系统，还包括提升来自所述媒体源的音频信号的采样速率的提升采样模块。
122.如权利要求121所述的集成多媒体娱乐系统，其中，所述提升采样模块是软件。
123.如权利要求95所述的集成多媒体娱乐系统，其中，所述中央处理单元处理来自所述音频源的音频信号以控制所述音频信号的音量和音调。
124.如权利要求95所述的集成多媒体娱乐系统，其中，所述中央处理单元与至少一个外围设备一同处理来自所述音频源的音频信号以控制所述音频信号的音量和音调。
125.如权利要求116所述的集成多媒体娱乐系统，其中，所述海量存储设备包括存储所述媒体源的特性的数据库。
126.如权利要求125所述的集成多媒体娱乐系统，还包括输入设备，用于提供将存储到所述数据库中的收听环境特性和听众特性。
127.如权利要求126所述的集成多媒体娱乐系统，其中，所述输入设备包括音频捕获设备和图像捕获设备中的至少一个。
128.如权利要求126所述的集成多媒体娱乐系统，其中，可以通过所述网络接口设备传送所述存储的媒体特性、环境特性及听众特性。
全文摘要
对音频/视频信号的集成式处理可以在不减少典型的家庭娱乐系统部件的功能的情况下消除不必要的信号处理器和转换器。该集成系统包括一种数字化地捕获和处理信号的主播放器，虚拟显示器及虚拟扬声器。虚拟显示器可以仅具有显示面板和面板驱动器。虚拟扬声器可以仅具有驱动单元并且没有分音逻辑。主播放器可以具有PC结构并且数字化地处理所有信号以便输出为显示设备和虚拟扬声器地单个驱动单元定制地信号。集成系统还可以基于周围环境提供动态的信号调整。主播放器可以包括存储设备并且能处理存储在存储设备中的媒体内容以产生补充信息，以提供最佳的听觉视觉体验。可以通过网络连接在用户间共享这种补充信息。
文档编号H04N9/87GK1822710SQ20051009707
公开日2006年8月23日 申请日期2005年12月30日 优先权日2004年12月30日
发明者哲·钟 申请人:蒙多系统公司