專利名稱：用于再現(xiàn)聲音的設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于再現(xiàn)聲音的設備、尤其是再現(xiàn)立體聲聲音的設備。
背景技術：
在包括由放大器驅(qū)動的揚聲器的常規(guī)聲音再現(xiàn)設備中，尤其在成本較低的大眾市場設備中，一般來說是揚聲器將最大的誤差引入到所再現(xiàn)的聲音中。涉及到低音頻頻率 (例如，低于120Hz)的再現(xiàn)的情況下，存在特定的問題。一個問題是揚聲器封圍物的振動問題，這可能是封閉箱式揚聲器封圍物的特定問題。實際上，由揚聲器或安裝在封圍物中的揚聲器產(chǎn)生的力致使所述封圍物振動。此振動產(chǎn)生第二聲波(secondary sound wave)，所述第二聲波干擾由揚聲器產(chǎn)生的聲波，從而導致所再現(xiàn)的聲音失真。

發(fā)明內(nèi)容
已考慮到此問題而提出了本發(fā)明的實施例。根據(jù)本發(fā)明，提供用于再現(xiàn)聲音的設備，所述設備包括安裝在大體上密封的封圍物中的至少三個揚聲器，所述揚聲器定向為在各自的大體上均勻地間隔開的方向上遠離所述封圍物。因此，當用同一或?qū)耐嘈盘杹眚?qū)動揚聲器時，由于布置的對稱性的緣故，揚聲器所產(chǎn)生的作用于封圍物上的任何力將被抵消。這因揚聲器所導致的封圍物的振動而減少或消除低頻率的失真。三個或三個以上揚聲器的使用使得能夠通過使用和差技術(sum and difference technique)來實現(xiàn)良好質(zhì)量的立體聲再現(xiàn)。盡管可存在三個或三個以上揚聲器，但優(yōu)選為僅三個揚聲器。每一揚聲器優(yōu)選安裝成大體上距封圍物中的公共點相同的距離。每一揚聲器優(yōu)選定向為在與鄰近揚聲器的方向大體上成角度地間隔開360° /n的角度的方向上遠離公共點，其中η為揚聲器的數(shù)目。每一揚聲器可定向于從公共點徑向延伸的方向上。所有揚聲器定向的方向可大體上處于同一平面內(nèi)。所述封圍物可為任何合適的形狀。所述封圍物優(yōu)選包含大體上呈圓柱形的壁或大體上呈球形的壁，且揚聲器被安裝到所述壁上。在一種布置中，所述封圍物大體上為具有封閉端部的圓柱形。當然其它形狀是有可能的，舉例來說，所述封圍物可包括形狀為正多邊形的一個邊用于一個揚聲器的壁，例如，用于三揚聲器系統(tǒng)的三角形壁、用于四揚聲器系統(tǒng)的正方形壁、用于五揚聲器系統(tǒng)的五邊形壁，等等。所述揚聲器可大體上對稱地布置。優(yōu)選提供一種驅(qū)動電路以用于驅(qū)動所述揚聲器。所述驅(qū)動電路的一些或所有組件可安裝于封圍物上或者封圍物中。所述電路的其它組件可單獨提供到所述封圍物。所述驅(qū)動電路優(yōu)選經(jīng)布置以使得能夠用雙信道立體聲音頻信號來驅(qū)動揚聲器。優(yōu)選的是，所述驅(qū)動電路經(jīng)布置以用僅包括所述兩個信道的和的同相低頻分量的信號來驅(qū)動每一揚聲器。為此，所述驅(qū)動電路可包含低通濾波器。所述低通濾波器可使高于120Hz到200Hz范圍內(nèi)的特定頻率的頻率衰減。用低頻信號來驅(qū)動所有同相揚聲器會使封圍物的振動和所再現(xiàn)的聲音的隨之而來的失真減到最小。優(yōu)選的是，所述驅(qū)動電路經(jīng)布置以用包括所述兩個信道的差的異相信號分別驅(qū)動兩個揚聲器。更優(yōu)選的是，用僅包括兩個信道的差的高頻分量的異相信號分別驅(qū)動所述兩個揚聲器。為此，驅(qū)動電路可包含高通濾波器。所述高通濾波器可使低于200Hz到120Hz 范圍內(nèi)的特定頻率的頻率衰減。所述驅(qū)動電路還優(yōu)選經(jīng)布置以用包括所述兩個信道的和的信號來驅(qū)動另一揚聲器。再現(xiàn)包括兩個信道的差的異相(優(yōu)選大體上180°異相)信號連同所述兩個信道的和的再現(xiàn)一起使得能夠使用和差技術來再現(xiàn)立體聲聲場。優(yōu)選的是，所述驅(qū)動電路包含用于驅(qū)動揚聲器的放大器。所述放大器經(jīng)布置以產(chǎn)生用于驅(qū)動一個或多個揚聲器的電輸出信號，其中所述輸出信號的電流大體上與去往所述放大器的輸入電信號的電壓成比例。所述放大器可為功率放大器，且可針對每一揚聲器提供單獨的放大器。所述或每一功率放大器可包括在負反饋環(huán)路中。


為了可更清楚地理解本發(fā)明，現(xiàn)將參照其附圖以實例方式來描述
具體實施例方式圖1是根據(jù)本發(fā)明的設備的透視圖；圖2是沿線II-II截取的圖1的設備的橫截面圖；圖3是圖1的設備的驅(qū)動電路的電路框圖；以及圖4是圖1的設備的替代放大器配置的電路框圖。
具體實施例方式參看附圖，所述設備包括在相對端部處封閉的大體上呈圓柱形的封圍物(概括表示為1)。所述封圍物具有大體呈圓柱形的壁2和形成頂部3和底座4的大體平坦的端壁。 所述封圍物可由任何合適的材料(例如，木材和塑料材料)形成。三個大體上呈圓形的孔形成在所述封圍物的側(cè)壁2中。所述孔約形成在封圍物1 的頂部與底部之間的中間部分，且在封圍物1的圓周周圍均勻地間隔開。將三個揚聲器5、 6和7分別安裝到所述三個孔隙。每一揚聲器按照慣例而設計，并且包括經(jīng)布置以驅(qū)動大體上呈截頭圓錐形的膜片的驅(qū)動器。每一揚聲器安裝到外殼，以使得外殼中的環(huán)境被大體上密封，從而與外殼之外的環(huán)境隔開。每一揚聲器被相應的網(wǎng)罩7a覆蓋，所述網(wǎng)罩7a形成圓柱形壁2的延伸部分。所述三個揚聲器定向為位于三個不同的徑向方向上，這三個徑向方向大體上間隔開 120° ?？墒褂闷渌问降姆鈬?。舉例來說，所述封圍物可包括大體上球形的壁，且所述三個揚聲器可安裝到所述壁上，并定向為位于三個不同的徑向方向上，這三個徑向方向大體上位于共同平面中，并大體上間隔開120°。提供驅(qū)動電路以使得揚聲器能夠由雙信道立體聲音頻信號(包括左信道信號和右信道信號)驅(qū)動。所述驅(qū)動電路或所述驅(qū)動電路的一些元件可在封圍物中提供或單獨提
圖3中展示驅(qū)動電路的實施例。參看圖式，雙信道立體聲音頻信號的左L信道和右R信道被饋送到和差矩陣8，所述和差矩陣8經(jīng)布置以提供和L+R信號以及差L-R信號。所述L+R信號被饋送到放大器9，放大器9經(jīng)布置以驅(qū)動揚聲器5。揚聲器5串聯(lián)連接在放大器的輸出與接地之間。鎮(zhèn)流電阻器10串聯(lián)連接在揚聲器與接地之間，且負反饋線路11從揚聲器5與鎮(zhèn)流電阻器10之間布設到放大器9的負輸入。所述放大器因此包含在負反饋環(huán)路中，鎮(zhèn)流電阻器10與揚聲器1形成分壓器，使得在線路11中產(chǎn)生與流經(jīng)揚聲器和鎮(zhèn)流電阻器的電流成比例的負反饋信號。因此，來自功率放大器的輸出電流直接與驅(qū)動(L+R)信號的電壓成比例。揚聲器的驅(qū)動器包括呈穿過磁場的線圈形式的電導體。施加在導體上的物理力 (例如，由于質(zhì)量而導致的慣性阻力)將修正所述導體的瞬時阻抗。然而，所述導體的阻抗的任何變化將經(jīng)由反饋連接而致使放大器校正其輸出，以針對給定輸入電壓而維持恒定或大體上恒定的輸出電流。由此產(chǎn)生了使自身的物理構(gòu)造的失真影響減到最小的放大器和揚
聲器組合。另外，由于揚聲器安裝在大體上密封的外殼中，所以所述揚聲器的膜片以聲學方式耦合到處于外殼之外的周圍收聽環(huán)境中的空氣，且這導致物理力作用在揚聲器驅(qū)動器的導體上。具體來說，揚聲器膜片上的聲壓的變化將導致導體的動態(tài)阻抗的成比例變化。但另外，提供到放大器9的負反饋將致使放大器修正其輸出電壓，以維持流經(jīng)揚聲器的大體上恒定的電流。實際上，放大器的輸出自適應地進行調(diào)整，以使空氣中的聲壓與去往放大器的輸入電壓成比例。以此方式，放大器和揚聲器兩者均有效地包含在反饋環(huán)路中，且與常規(guī)布置相比，改進了聲音再現(xiàn)的質(zhì)量和保真度。在實踐中，已發(fā)現(xiàn)這提供了經(jīng)擴展的且較低失真的低音頻率、經(jīng)擴展的高頻率以及振幅頻率響應的改進的線性。和差矩陣所產(chǎn)生的差L-R信號經(jīng)由高通濾波器12而饋送到第二和差矩陣13。和 L+R信號也被饋送到第二和差矩陣13 (但在此情況下，經(jīng)由低通濾波器14)。所述高通濾波器經(jīng)布置以排除低于約120Hz的頻率，且所述低通濾波器排除高于約120Hz的頻率。 使用L+R的低頻分量與L-R的高頻分量的和來驅(qū)動揚聲器6，所述揚聲器6在從揚聲器5所面對的方向觀看設備時定向到揚聲器5的左手側(cè)。揚聲器6由與用以驅(qū)動揚聲器 5的放大器布置相同的放大器布置來驅(qū)動。使用L+R的低頻分量與L-R的高頻分量之間的差來驅(qū)動揚聲器7，所述揚聲器7在從揚聲器5所面對的方向觀看設備時定向到揚聲器5的右手側(cè)。揚聲器7由與用以驅(qū)動揚聲器5和6的放大器布置相同的放大器布置來驅(qū)動。實際上，驅(qū)動揚聲器6和7的差L-R信號的分量大體上彼此異相180°。所述設備使用再現(xiàn)雙信道立體聲音頻的和差系統(tǒng)的原理，通過廣播和信號以及借助于廣播大體上相反導向的異相差信號而修正所述和信號，來向大體上位于揚聲器5所面對的方向上的收聽者再現(xiàn)立體聲聲場。然而，與現(xiàn)有揚聲器布置相比，所述設備具有若干顯著優(yōu)點。電流控制的放大器的使用具有上文所論述的優(yōu)點，因為揚聲器安裝在密封外殼中而尤其感受到所述優(yōu)點。這些優(yōu)點在涉及音頻頻率的再現(xiàn)的情況下具有最大價值。揚聲器的物理布置、每一揚聲器以距中心點大體上相等的距離間隔開以及所述三個揚聲器所面對的方向相等地圍繞中心點間隔開，加上所述三個揚聲器均在低頻率下被同相驅(qū)動的事實，確保了可能以其它方式致使外殼振動的振動力大體上被抵消。因此，大體上消除了由所引起的外殼振動導致的所再現(xiàn)的聲音的失真。圓柱形(或球形)外殼的固有剛性也有助于使振動減到最小。盡管揚聲器并非全部在較高頻率下被同相驅(qū)動，但這些頻率不太可能導致外殼的振動。在典型的揚聲器大小和高頻音頻的范圍下，封圍物的質(zhì)量很可能消除任何顯著的音頻頻率失真。圖4展示用于驅(qū)動每一揚聲器的反饋電路的替代實施方案。此處，高通濾波器14 包含在反饋線路11中，且還提供并入有低通濾波器16的常規(guī)反饋線路15。放大器9的負輸入還經(jīng)由電阻器17接地。此布置的效果是增加高頻率下電流反饋的比例，且減少低頻率下電流反饋的比例而支持常規(guī)電壓反饋，以防止由于揚聲器的驅(qū)動器的過量偏移而導致的對所驅(qū)動揚聲器的破壞。所屬領域的一般技術人員將明白，對驅(qū)動電路的其它改變是有可能的。舉例來說， 所描述的實施例的放大器可為功率放大器，或者其可被預放大器和功率放大器的組合代替。上述實施例是以實例的方式進行描述的。在不脫離所附權利要求書界定的本發(fā)明的情況下，許多變化是有可能的。
權利要求
1.一種用于再現(xiàn)聲音的設備，所述設備包括安裝在大體上密封的封圍物中的至少三個揚聲器，所述揚聲器定向為在各自的大體上均勻地間隔開的方向上遠離所述封圍物。
2.根據(jù)權利要求1所述的設備，其中每一揚聲器安裝成大體上距所述封圍物中的公共點相同的距離。
3.根據(jù)權利要求2所述的設備，其中每一揚聲器定向為在與鄰近揚聲器的方向大體上成角度地間隔開360° /n的角度的方向上遠離所述公共點，其中η為揚聲器的數(shù)目。
4.根據(jù)任一前述權利要求所述的設備，其中每一揚聲器定向于從公共點徑向延伸的方向上。
5.根據(jù)任一前述權利要求所述的設備，其中所有揚聲器定向的所述方向大體上處于同一平面內(nèi)。
6.根據(jù)任一前述權利要求所述的設備，其中所述封圍物包含大體上呈圓柱形的壁或大體上呈球形的壁，且所述揚聲器安裝到所述壁上。
7.根據(jù)權利要求6所述的設備，其中所述封圍物大體上為具有封閉端部的圓柱形。
8.根據(jù)權利要求1到5中任一權利要求所述的設備，其中所述封圍物包括形狀大體上為正多邊形的壁。
9.根據(jù)任一前述權利要求所述的設備，其中所述揚聲器大體上對稱地布置。
10.根據(jù)任一前述權利要求所述的設備，其包括經(jīng)布置以使得能夠用雙信道立體聲音頻信號來驅(qū)動所述揚聲器的驅(qū)動電路。
11.根據(jù)權利要求10所述的設備，其中所述驅(qū)動電路經(jīng)布置以用包括所述兩個信道的和的同相低頻分量的信號來驅(qū)動每一揚聲器。
12.根據(jù)權利要求11所述的設備，其中所述驅(qū)動電路包含低通濾波器，所述低通濾波器操作以使來自用以驅(qū)動每一揚聲器的驅(qū)動信號的高于120Hz到200Hz范圍內(nèi)的特定頻率的頻率衰減。
13.根據(jù)權利要求10到12中任一權利要求所述的設備，其中所述驅(qū)動電路經(jīng)布置以用包括所述兩個信道的差的異相信號分別驅(qū)動兩個揚聲器。
14.根據(jù)權利要求13所述的設備，其中用包括所述兩個信道的所述差的高頻分量的異相信號分別驅(qū)動所述兩個揚聲器。
15.根據(jù)權利要求14所述的設備，其中所述驅(qū)動電路包含高通濾波器，所述高通濾波器操作以使來自所述異相驅(qū)動信號的低于200Hz到120Hz范圍內(nèi)的特定頻率的頻率衰減。
16.根據(jù)權利要求13到15中任一權利要求所述的設備，其中所述驅(qū)動電路經(jīng)布置以用包括所述兩個信道的和的信號來驅(qū)動另一揚聲器。
17.根據(jù)權利要求10到16中任一權利要求所述的設備，其中所述驅(qū)動電路包含放大器，所述放大器經(jīng)布置以產(chǎn)生用于驅(qū)動一個或多個揚聲器的電輸出信號，其中輸出信號的電流大體上與去往所述放大器的輸入電信號的電壓成比例。
18.根據(jù)權利要求17所述的設備，其中所述放大器包括在負反饋環(huán)路中。
全文摘要
一種用于再現(xiàn)聲音的設備，其包含安裝在大體上密封的封圍物中的至少三個揚聲器(5、6、7)?？蓪⑺鋈齻€揚聲器安裝到所述封圍物的壁，使得其全部定向為遠離公共點并在所述公共點周圍均勻地間隔。可用包括兩個立體聲信道之間的差的異相信號分別驅(qū)動兩個揚聲器，以及用所述信道的和來驅(qū)動另一揚聲器。
文檔編號H04R1/40GK102273221SQ200980153265
公開日2011年12月7日 申請日期2009年11月18日 優(yōu)先權日2008年11月21日
發(fā)明者斯圖亞特·佛雷切 申請人:航音有限公司