音頻揚聲器裝置制造方法
【專利摘要】在一種揚聲器裝置中,第一聲換能器(101)再現(xiàn)較低頻率范圍的聲音并且具有第一軸上方向(109)。第二聲換能器(103)再現(xiàn)較低頻率范圍的聲音并且具有第二軸上方向(111)。第三聲換能器(103)再現(xiàn)較高頻率范圍的聲音并且具有第三軸上方向(113)。所述第三聲換能器(105)位于所述第一聲換能器(101)和所述第二聲換能器(103)之間。此外,所述第一軸上方向(109)和所述第二軸上方向(111)之間的第一角度在20°和120°之間;并且所述第一軸上方向(109)和所述第三軸上方向(113)之間的第二角度小于所述第一角度。所述裝置可以重現(xiàn)具有寬的聲舞臺的聲音并且可以提供對點源的良好近似。
【專利說明】音頻揚聲器裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及擴(kuò)音器裝置,并且具體但不排它地涉及用于近似點源音頻再現(xiàn)的擴(kuò)音器。
【背景技術(shù)】
[0002]從電信號的音頻再現(xiàn)在當(dāng)今社會中無處不在。用于發(fā)生重現(xiàn)聲音的關(guān)鍵操作是由聲換能器執(zhí)行的從電信號到聲學(xué)信號的轉(zhuǎn)換。
[0003]對于許多音頻應(yīng)用,理想的聲輻射器被表征為無尺寸的全帶寬全方向的脈動球體,也稱為“點源”。然而,實際上不可能提供這樣的聲輻射特性,并且試圖接近這樣的理想聲發(fā)生已經(jīng)證明是困難的且是具有挑戰(zhàn)性的,這是因為這些需求有沖突的傾向。例如,很小的揚聲器(即接近無尺寸的揚聲器)難以移動大量的空氣,而這是在相當(dāng)大聲級上再現(xiàn)低音頻率所需要的。
[0004]傳統(tǒng)的擴(kuò)音器箱典型地包含兩個或更多個換能器,所述換能器豎直對齊并且部分地共享交叉區(qū)域周圍的相同頻率范圍的再現(xiàn)。這傾向于得到高定向性的揚聲器,該揚聲器在豎直平面內(nèi)表現(xiàn)出強(qiáng)干擾模式。
[0005]EP09756820公開了一種擴(kuò)音器裝置,該裝置設(shè)法解決常規(guī)揚聲器的一些缺點并且特別地提供一種點源音頻重現(xiàn)。EP09756820中的揚聲器裝置提供了非常寬而規(guī)則的聲音傳播,導(dǎo)致寬的聲舞臺(sound stage)和寬的最佳聽音位置(sweet spot)。然而,該揚聲器裝置提供的聲再現(xiàn)并不是在所有場景中都是完美的,因此進(jìn)一步的改進(jìn)將會是令人期待的。
[0006]因此,改進(jìn)的揚聲器裝置是有利的,并且具體地,允許揚聲器大小降低,成本降低,便于制造,設(shè)計靈活性增加,音頻質(zhì)量改善,便于部署,點源近似增加和/或性能改善的揚聲器裝置將是有利的。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]因此,本發(fā)明優(yōu)選地設(shè)法單個地或以任何組合方式減輕、緩或消除一個或更多上述缺點。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一方面,提供一種揚聲器裝置,該揚聲器裝置包括:第一聲換能器,其用于再現(xiàn)較低頻率范圍的聲音并且具有第一軸上方向和第一聲學(xué)中心;第二聲換能器,其用于再現(xiàn)較低頻率范圍的聲音并且具有第二軸上方向和第二聲學(xué)中心;第三聲換能器,其用于再現(xiàn)較高頻率范圍的聲音并且具有第三軸上方向和第三聲學(xué)中心,其中所述第三聲換能器位于所述第一聲換能器和所述第二聲換能器之間;所述第一軸上方向和所述第二軸上方向之間的第一角度在20°和120°之間;所述第一軸上方向和所述第三軸上方向之間的第二角度小于所述第一角度。
[0009]本發(fā)明可以提供一種改進(jìn)的揚聲器裝置。特別地,在許多實施例中可以獲得改善的音頻質(zhì)量。該揚聲器裝置可以允許較低的頻率經(jīng)由(例如天花板的)反射和直接路徑二者到達(dá)聽者,從而導(dǎo)致重現(xiàn)聲音的集中被改善和重現(xiàn)聲音的感知沖擊增加。此外,相比于諸如例如使用上射式(upfiring)配置的較低頻率揚聲器的揚聲器裝置之類的許多揚聲器裝置,該揚聲器裝置可以降低對收聽環(huán)境的特定特性的靈敏度。同時,該揚聲器裝置相比于傳統(tǒng)的擴(kuò)音器裝置可以提供寬而規(guī)則的聲音傳播,從而導(dǎo)致寬的聲舞臺和寬的最佳聽音位置。在許多實施例中可以獲得低程度的豎直干擾。
[0010]在許多實施例中,可以獲得大小降低的揚聲器裝置,其例如可以適于書架擴(kuò)音器的實現(xiàn)。在許多場景中可以獲得改善的聲音質(zhì)量。特別地,可以獲得增加的點源特性??梢垣@得定向的和非定向的聲音之間改善的折衷,從而導(dǎo)致在感知到點源近似的同時產(chǎn)生集中的聲像。
[0011]所述較低頻率范圍和所述較高頻率范圍可以由交叉頻率劃分,其中所述較低頻率范圍包括低于交叉頻率的頻率并且所述較高頻率范圍包括高于交叉頻率的頻率。
[0012]特別地,交叉頻率可以為如下頻率:在該頻率上第一和第二聲換能器產(chǎn)生與第三聲換能器產(chǎn)生的相同的聲壓級,其中當(dāng)在消音條件下測量時該聲壓級在距離第二聲換能器I米處測量。
[0013]特別地,聲換能器的聲學(xué)中心可以是所重現(xiàn)的音頻被感知到的起源點。
[0014]特別地,第一聲換能器可以是高效率高音揚聲器(tweeter )。該揚聲器裝置還可以包括驅(qū)動電路,其用于從輸入音頻信號向第一換能器提供較低頻率驅(qū)動信號以及向第二換能器提供較高頻率驅(qū)動信號。
[0015]特別地,聲換能器的軸上方向可以是對稱輻射軸。例如,聲換能器可以圍繞該軸上方向旋轉(zhuǎn)不變或?qū)ΨQ。該軸上方向可以是該聲換能器的最高聲輸出的方向。因此,軸上方向可以對應(yīng)于輻射最大聲能的方向。特別地,軸上方向可以由穿過該聲換能器中心的軸來限定。
[0016]所述第一和第二聲換能器可以被設(shè)置用來接收相同的驅(qū)動信號。特別地,所述第一和第二聲換能器可以以平行配置耦合。
[0017]在許多實施例中可以獲得緊湊但仍然提供良好的低頻再現(xiàn)的擴(kuò)音器裝置。實際上,在許多實施例中,聲換能器可以被安裝在具有小于40升容積的殼體中。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的可選特征,所述第二角度不小于所述第一角度的25%。
[0019]這在許多場景中可以提供改善的性能。具體地,它可以提供具有有利的干擾、傳播、和/或方向特性的聲福射,從而引起對感知到的聲舞臺的改善。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的可選特征,所述第二角度不大于所述第一角度的75%。
[0021]這可以在許多場合中提供改善的性能。具體地,它可以提供具有有利的干擾、傳播、和/或方向特性的聲福射,從而引起對感知到的聲舞臺的改善。
[0022]在許多實施例中,所述第二角度有利地不小于所述第一角度的25%并且不大于所述第一角度的75%。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的可選特征,所述較低頻率范圍和所述較高頻率范圍之間的交叉頻率不高于聲速除以所述第一聲學(xué)中心和所述第二聲學(xué)中心之間距離的商的兩倍。
[0024]相等地,在許多實施例中所述第一聲學(xué)中心和所述第二聲學(xué)中心之間的距離不大于所述較低頻率范圍和所述較高頻率范圍之間的交叉頻率處的波長的兩倍。
[0025]這在許多實施例中可以提供改善的性能,并且具體地可以允許所述第一和第二聲換能器基本上作為單個聲源被感知到。可以獲得所述第一和第二聲換能器的改善的干擾特性。具體地,在許多場景中可以防止或降低輻射聲波之間的破壞性干擾。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的可選特征,該揚聲器裝置還包括用于驅(qū)動所述第一、第二和第三聲換能器的驅(qū)動電路。該驅(qū)動電路可以被設(shè)置用來為第三聲換能器提供相對于第一聲換能器的延時。
[0027]這在許多實施例中可以提供改善的性能,并且具體地可以提供能夠提供高質(zhì)量聲音再現(xiàn)以及提供對點源聲輻射的改善的近似的揚聲器裝置。具體地,該方法可以提供(近似地)時間一致的聲輻射,從而導(dǎo)致該揚聲器裝置作為單個點聲源被感知。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的可選特征,所述延時不大于標(biāo)稱延時(nominal delay)的兩倍,該標(biāo)稱延時對應(yīng)于所述第三聲學(xué)中心與所述第一聲學(xué)中心和所述第二聲學(xué)中心之間中點之間的長度除以聲速的商。
[0029]這在許多實施例中可以提供改善的性能,并且具體地可以提供改善的時間一致性和對點聲源更接近的近似。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的可選特征,所述延時不小于所述標(biāo)稱延時的70%并且不大于所述標(biāo)稱延時的130%。
[0031]這在許多實施例中可以提供改善的性能,并且具體地可以提供改善的時間一致性和對點聲源更接近的近似。
[0032]根據(jù)本發(fā)明的可選特征,所述驅(qū)動電路被設(shè)置用來基本相同地驅(qū)動所述第一聲換能器和所述第二聲換能器。
[0033]這可以允許改善的性能,并且具體地可以提供被感知成具有高質(zhì)量并且提供寬而分散的聲舞臺的重現(xiàn)聲音,但是該重現(xiàn)聲音仍具有高沖擊而不被感知為漫射。該方法可以提供改善的干擾特性和接近點聲源的近似。
[0034]根據(jù)本發(fā)明的可選特征,揚聲器裝置還包括殼體,該殼體包括:其中安裝有所述第一換能器的第一擋板(baffle);其中安裝有所述第二換能器的第二擋板,該第二擋板相對于該第一擋板成角度;其中安裝有所述第三換能器的第三擋板,其中該第三擋板提供該第一擋板和該第二擋板之間的過渡。
[0035]這可以提供容易的實現(xiàn)和/或改善的音頻性能。
[0036]根據(jù)本發(fā)明的可選特征,所述第三擋板垂直于包括所述第三軸上方向和所述第一聲學(xué)中心與所述第二聲學(xué)中心之間的軸的平面的尺寸小于所述第一擋板垂直于包括所述第一軸上方向和所述第一聲學(xué)中心與所述第二聲學(xué)中心之間的所述軸的平面的尺寸。
[0037]這在許多實施例中可以提供改善的性能,并且具體地可以降低所述第三聲換能器向后的輻射被反射和集中到向前的方向上的效應(yīng)。因此它可以削弱不希望有的反射。
[0038]根據(jù)本發(fā)明的可選特征,所述第一、第二和第三擋板中的至少一個具有彎曲的輪廓。
[0039]這在許多實施例中可以提供改善的性能,并且具體地可以降低所述第三聲換能器向后的輻射被反射和集中到向前的方向上的效應(yīng)。因此它可以削弱不希望有的反射。
[0040]根據(jù)本發(fā)明的可選特征,所述第三擋板和所述第三聲換能器相對于所述第一聲換能器和第二聲換能器是對稱的。
[0041]這可以提供容易的實現(xiàn)和/或改善的音頻性能。
[0042]根據(jù)本發(fā)明的可選特征,所述第一聲學(xué)中心和所述第二聲學(xué)中心之間的距離小于所述第一聲學(xué)換能器的最大尺寸的三倍。
[0043]這在許多實施例中可以提供改善的性能,并且具體地可以提供一種揚聲器裝置,該揚聲器裝置提供時間一致的聲輻射和改善的對點聲源聲輻射的近似。具體地,該特征可以降低所述換能器之間的干擾從而提供改善的聲像感知。
[0044]根據(jù)本發(fā)明的可選特征,所述第一和第二聲換能器之間的最小距離小于所述第三聲換能器的最大尺寸的三倍。
[0045]這在許多實施例中可以提供改善的性能,并且具體地可以提供一種揚聲器裝置,該揚聲器裝置提供時間一致的聲輻射和改善的對點聲源聲輻射的近似。具體地,該特征可以降低所述換能器之間的干擾從而提供改善的聲像感知。
[0046]根據(jù)本發(fā)明的一方面,提供一種提供揚聲器裝置的方法,該方法包括:提供第一聲換能器,其用于再現(xiàn)較低頻率范圍的聲音并且具有第一軸上方向和第一聲學(xué)中心;提供第二聲換能器,其用于再現(xiàn)較低頻率范圍的聲音并且具有第二軸上方向和第二聲學(xué)中心;以及提供第三聲換能器,其用于再現(xiàn)較高頻率范圍的聲音并且具有第三軸上方向和第三聲學(xué)中心;其中所述第三聲換能器位于所述第一聲換能器和所述第二聲換能器之間;所述第一軸上方向和所述第二軸上方向之間的第一角度在20°和120°之間;所述第一軸上方向和所述第三軸上方向之間的第二角度小于所述第一角度。
[0047]本發(fā)明的這些以及其它方面、特征和優(yōu)點根據(jù)以下描述的實施例將是明顯的,并且參考這些實施例進(jìn)行闡述。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0048]本發(fā)明的實施例將參考附圖僅通過示例來描述,在附圖中 圖1為根據(jù)本發(fā)明的某些實施例的揚聲器裝置示例的圖示;
圖2為根據(jù)本發(fā)明的某些實施例的揚聲器裝置示例的圖示;
圖3為根據(jù)本發(fā)明的某些實施例的揚聲器裝置示例的圖示;
圖4為根據(jù)本發(fā)明的某些實施例的揚聲器裝置示例的圖示;以及 圖5為根據(jù)本發(fā)明的某些實施例的揚聲器裝置示例的圖示;
圖6為根據(jù)本發(fā)明的某些實施例的揚聲器裝置示例的圖示;
圖7為根據(jù)本發(fā)明的某些實施例的揚聲器裝置示例的圖示;
圖8為根據(jù)本發(fā)明的某些實施例的揚聲器裝置示例的橫截面圖示;
圖9為根據(jù)本發(fā)明的某些實施例的揚聲器裝置示例的橫截面圖示;以及 圖10-13圖示了針對不同的揚聲器裝置的方向性測量的示例。
【具體實施方式】
[0049]圖1和2圖示了根據(jù)本發(fā)明的某些實施例的揚聲器裝置的示例。圖1圖示了橫截面視圖而圖2圖示了正面視圖。
[0050]該揚聲器裝置包括第一低頻(聲)換能器101,在特定示例中它是低頻擴(kuò)音器。該揚聲器裝置還包括第二低頻(聲)換能器103,在特定示例中它同樣是低頻擴(kuò)音器。額外地,該揚聲器裝置包括高頻(聲)換能器105,在特定示例中它是高頻和高效率的高音揚聲器。在該系統(tǒng)中,所述聲換能器101,103,105被安裝在殼體107中。[0051]在該示例中所述第一低頻換能器101和所述第二低頻換能器103是基本相同的換能器。具體地,它們可以是相同類型的換能器,并且可以僅僅在制造公差等等方面不同。然而,應(yīng)當(dāng)理解的是在其它的實施例中所述第一低頻換能器101和所述第二低頻換能器103可以不是相同的單元。
[0052]所述兩個低頻聲換能器101,103被設(shè)置用來在相同的頻率范圍重現(xiàn)聲音,并且特別地可以由相同的驅(qū)動信號驅(qū)動。所述高頻聲換能器105被設(shè)置用來在高于所述兩個低頻聲換能器101,103的頻率范圍重現(xiàn)聲音。例如,該揚聲器裝置可以如圖3所示,包括交叉濾波器,該交叉濾波器對進(jìn)來的信號濾波使得較低頻率被供應(yīng)給所述兩個低頻聲換能器101,103而較高頻率被供應(yīng)給所述高頻聲換能器105。所述交叉濾波器301可以被設(shè)計為到所述高頻聲換能器105的路徑上的高通濾波器和到所述低頻聲換能器101,103的路徑上的低通濾波器。
[0053]所述三個聲換能器101,103,105因此提供兩路揚聲器裝置,其中低頻換能器101,103主要產(chǎn)生較低頻率范圍的聲音,而高頻換能器105主要產(chǎn)生較高頻率范圍的聲音。該揚聲器裝置具有交叉頻率,該交叉頻率可以定義為在其上兩個換能器101,103和高頻聲換能器105對所產(chǎn)生的聲音作出同等貢獻(xiàn)的頻率。特別地,該交叉頻率可以定義為如下頻率:在該頻率上,在消音條件下測量時在距離高頻換能器101—米處低頻換能器101,103和高頻換能器105產(chǎn)生相同聲壓級。
[0054]應(yīng)當(dāng)理解的是,交叉和兩路驅(qū)動可以由明確引入的交叉濾波器實現(xiàn)。然而,通過低頻聲換能器101,103和高頻聲換能器105進(jìn)行的頻率選擇性驅(qū)動同樣可以完全地或部分地由聲換能器101,103,105自身的不同頻率響應(yīng)確定。實際上,在某些實施例中該驅(qū)動信號可以直接并行地被供應(yīng)給所有的聲換能器101,103,105,并且交叉頻率可以被確定為在其上換能器的靈敏度相同使得所產(chǎn)生的聲壓級相同的頻率。
[0055]特別地,交叉頻率可以被確定為用于從輸入到諸如第一低頻換能器101的前方I米處之類的聲音測量位置的(多個)信號路徑的交叉頻率。這樣的頻率可以被確定為交叉頻率,在該頻率上,對于在輸入處被提供給該擴(kuò)音器裝置的驅(qū)動電路的信號低頻聲換能器101,103提供與高頻聲換能器105相同的聲壓級。在包括低于交叉頻率的頻率的較低頻率范圍中,低頻聲換能器101,103將提供更強(qiáng)的聲壓級并且將支配聲音重現(xiàn)。在包括高于交叉頻率的頻率的較高頻率范圍中,低頻聲換能器101,103將提供更強(qiáng)的聲壓級并且將支配聲音重現(xiàn)。
[0056]應(yīng)當(dāng)理解的是交叉頻率在某些情況下可以被確定為包含用于換能器101,103,105的有源驅(qū)動電路的特性。因此,在某些實施例或場景中,該驅(qū)動電路可以被認(rèn)為是該揚聲器裝置的一部分,并且在確定用于該系統(tǒng)的交叉頻率時可以包含交叉濾波器的影響。
[0057]因此,在特定的示例中該揚聲器裝置包括濾波器301或者經(jīng)由濾波器301驅(qū)動,該濾波器301接收用于再現(xiàn)的音頻信號并且為兩個低頻換能器101,103和為高頻換能器105產(chǎn)生單獨的驅(qū)動信號。交叉濾波器301執(zhí)行輸入信號的低通濾波來為低頻換能器101,103產(chǎn)生驅(qū)動信號并且執(zhí)行輸入信號的高通濾波來為高頻換能器105產(chǎn)生驅(qū)動信號。
[0058]應(yīng)當(dāng)理解的是,盡管以下描述將集中在揚聲器系統(tǒng)是兩路系統(tǒng)的實施例上,但是其它實施例可以使用三路或更多路系統(tǒng)。例如,由圖1的低頻換能器101,103覆蓋的頻率范圍可以被其它實施例中的多個揚聲器(例如中間范圍揚聲器和亞低音揚聲器)覆蓋。[0059]每個換能器具有軸上方向。聲換能器的軸上方向可以特別地是對稱的輻射軸。例如,聲換能器可以圍繞軸上方向旋轉(zhuǎn)不變或?qū)ΨQ。該軸上方向可以是聲換能器的最高聲輸出的方向。因此,該軸上方向可以對應(yīng)于最大聲能被輻射的方向。特別地,該軸上方向可以由穿過聲換能器中心的軸來限定。
[0060]在該揚聲器裝置中,第一低頻換能器101、第二低頻換能器103,以及高頻換能器105可以被布置為使得它們的軸上方向彼此成角度。此外,高頻聲換能器105位于第一低頻換能器101和第二低頻換能器103之間。
[0061]特別地,換能器101,103,105被布置使得第一低頻換能器101的軸上方向109與第二低頻換能器的軸上方向111之間的角度在20°和120°之間。此外,第一低頻換能
器101的軸上方向109與高頻聲換能器105的軸上方向113之間的角度Vi小于兩個低頻聲換能器101,103的軸上方向之間的角度。
[0062]換能器因此被設(shè)置用來在不同方向上輻射,其中低頻聲定向在兩個在來自高頻聲換能器105的輻射的任意一側(cè)上的方向上。
[0063]此外,三個換能器的位置非常接近彼此,并且可以提供接近點源的近似。
[0064]在典型的使用中,第一低頻換能器101的軸上方向109可以對應(yīng)于水平方向,并且典型地具有近似朝向使用者的方向。因此,第一低頻換能器101為聽者提供相當(dāng)直接的聲輻射。高頻聲換能器105典型地提供角度部分向上并且因此不直接朝向使用者的聲輻射。然而,該裝置典型地使得高頻聲換能器105的角度相對適度使得反射的和直接的聲輻射二者都發(fā)生。第二第一低頻換能器103被設(shè)置成更加上射式配置,并且因此傾向于提供較不直接的聲輻射但是代替地導(dǎo)致來自例如天花板,墻等等的反射增加。
[0065]在該系統(tǒng)中,聲換能器被安裝在殼體107中,在該示例中殼體107形成封閉的腔。殼體107因此可以是封閉體或者可以例如包含低音反射口。實際上,在某些實施例中該殼體可以含有多于一個的腔并且可以被設(shè)計成滿足單獨的實施例的特定偏好和需求。
[0066]在圖1的示例中,第一低頻換能器103被設(shè)置成前射式(front firing)配置。因此,當(dāng)揚聲器裝置處于操作配置時,例如殼體107被放置在諸如地面或支架之類的基本水平的平面上,第一低頻換能器101的軸上方向109相對于豎直方向基本上成90°的角度,即,它基本是水平的。
[0067]第二低頻換能器103被設(shè)置成完全或部分上射式配置。因此,當(dāng)揚聲器裝置處于操作配置時,例如殼體107被放置在諸如地面或支架之類的基本水平的平面上,低頻換能器101的軸上方向相對于水平方向成20°到120°的角度。
[0068]此外,高頻換能器105被設(shè)置成介于第一低頻換能器101的前射式和第二低頻換能器103的上射式之間的配置。因此,當(dāng)揚聲器裝置處于操作配置時,例如殼體107被放置在諸如地面或支架之類的基本水平的平面上,高頻換能器105的軸上方向相對于水平方向成20°到120°的角度,但是該角度小于第二低頻換能器103的角度。
[0069]因此,揚聲器裝置使得較低頻率范圍在向上和向前方向上同時輻射,并且典型地經(jīng)由不同的反射和間接路徑以及經(jīng)由直接路徑到達(dá)聽者。較高頻率范圍來自單個源,該單個源的輻射部分朝向收聽位置,并且部分向上來提供反射和更多回響聲音。
[0070]因此,該裝置提供較低頻率聲音同時的聲輻射來創(chuàng)造出反射的和直接的聲輻射二者,其中較高頻率的聲輻射在這二者之間的方向上。組合的聲輻射緊密地互相作用來提供被感知為具有聞質(zhì)量和有利特性的聲首重現(xiàn)。
[0071]具體地,該裝置典型地提供具有寬的最佳聽音位置的寬的聲舞臺。該裝置可以提供寬的和非常規(guī)律的聲分布,其具有低的換能器間干擾,并且具體地具有低豎直干擾。同時,該裝置可以具有對聲學(xué)環(huán)境變化的降低的靈敏度。該揚聲器裝置提供對點聲源特別優(yōu)良的近似并且可以提供基本時間一致的聲輻射。
[0072]在該系統(tǒng)中,當(dāng)?shù)谝坏皖l換能器105的軸上方向109與第二低頻換能器的軸上方向111之間的角度在20°到100°的范圍時,并且具體地在60°到90°的范圍時,發(fā)現(xiàn)
特別有利的性能。同樣地,當(dāng)高頻聲換能器105不同于第一低頻換能器101和第二低頻換能器103這二者成角度時,已經(jīng)發(fā)現(xiàn)特別有利的性能。具體地,當(dāng)?shù)谝坏皖l換能器105的軸上方向109和高頻聲換能器105的軸上方向113之間的角度Vr為第一低頻換能器105的
軸上方向109和第二低頻換能器的軸上方向111之間的角度?w的25%到75%的范圍內(nèi)時,
并且具體地在SHv的40%到60%范圍時,發(fā)現(xiàn)有利的性能。
[0073]這些設(shè)計參數(shù)提供在不同特性之間具有特別有利的折衷并且提供特別有利的音頻感知的聲音重現(xiàn)。
[0074]在許多實施例中,通過高頻聲換能器105相對于第一低頻換能器101和第二低頻換能器103對稱地成角度,提供特別有利的裝置。因此,在許多實施例中,角度%可以基本為角度的一半。
[0075]在該示例中,該擴(kuò)音器包括其中安裝三個換能器101,103,105的三個擋板。每個聲換能器因此被安裝在支撐結(jié)構(gòu)或表面(擋板)中。在該示例中,除了用于第二低頻換能器103和高頻聲換能器105的擋板相對于用于第一低頻換能器101的擋板成角度,殼體是箱形的。用于高頻聲換能器105的擋板位于用于第一低頻換能器101的擋板和用于第二低頻換能器103的擋板之間。因此,高頻聲換能器擋板提供第一低頻換能器101和第二低頻換能器103的擋板之間的過渡。高頻聲換能器105的擋板實際上可以被認(rèn)為是由相應(yīng)的低頻聲換能器101,103的兩個擋板形成的邊緣。例如,低頻聲換能器101,103的擋板之間圓滑或平滑的過渡可以被用作用于高頻聲換能器105的擋板。高頻聲換能器105定位在低頻聲換能器101,103之間的過渡上特別有助于低方向性。
[0076]高頻聲換能器擋板因此在其它擋板之間,從而導(dǎo)致高頻聲換能器105在兩個低頻聲換能器101,103之間。在該示例中,三個聲換能器101,103,105對齊使得當(dāng)從第一低頻換能器101的軸上方向上的點觀察時,它們的中心點以及特別地它們的聲學(xué)中心基本落在一條線上。此外,當(dāng)該揚聲器裝置在它的標(biāo)稱操作位置時(也就是當(dāng)在使用時),該線基本是豎直的。然而,應(yīng)當(dāng)理解的是在某些實施例中,換能器中的一個或更多可以偏移,例如在擋板的橫向上。然而,當(dāng)在使用時,高頻聲換能器105的聲學(xué)中心的豎直位置將在第一低頻換能器101的豎直位置和第二低頻換能器103的豎直位置之間。
[0077]在該裝置中,換能器101,103, 105之間的距離保持非常接近,并且實際上在許多實施例中揚聲器之間的距離被盡可能地最小化。特別地,聲換能器的聲學(xué)中心之間的距離保持在可行的最小值。實際上,在許多實施例中兩個低頻聲換能器101,103的聲學(xué)中心之間的距離小于第一聲學(xué)換能器101 (和/或第二聲學(xué)換能器103)的最大尺寸的三倍。同樣地,第一和第二聲換能器101,103之間的最小距離小于第三聲換能器105的最大尺寸(典型地為直徑)的三倍。
[0078]該揚聲器裝置因此被構(gòu)造使得聲換能器的聲學(xué)中心被保持為非常接近彼此。這可以允許提供非常緊湊的揚聲器單元,但是更重要的是它提供由每個聲換能器重現(xiàn)的聲音之間改善的交互工作。具體地,它可以允許所重現(xiàn)的聲音具有更接近的相位和時間對齊。
[0079]用于該揚聲器裝置的交叉頻率可以被選擇使得單獨的換能器被使用在它們性能最好的頻率范圍。因此,該交叉頻率可以被選擇來導(dǎo)致音頻帶的良好重現(xiàn)。在許多實施例中,交叉頻率可以有利地在1.5kHz到3kHz的區(qū)間。
[0080]然而,額外地,交叉頻率同樣可以被選擇使得來自兩個聲換能器101,103而不是來自單個聲換能器的低頻范圍的重現(xiàn)不引入不可接受的和非計劃中的退化。
[0081]特別地,較低頻率范圍和較高頻率范圍之間的交叉頻率被設(shè)計成不高于聲速除以第一聲學(xué)中心與第二聲學(xué)中心之間距離的商的兩倍。相等地,第一聲學(xué)中心與第二聲學(xué)中心之間的距離可以被限制為不高于對應(yīng)于交叉頻率的波長的兩倍。
[0082]因此,該揚聲器裝置被設(shè)計成滿足以下需求:
/ < —
D
其中f。為交叉頻率,c為聲速(例如在20°處測量)并且D為低頻聲換能器101,103的聲學(xué)中心之間的距離。
[0083]在許多實施例中,該揚聲器裝置有利地滿足更嚴(yán)格的需求:
/ <i
—八ο
[0084]保持交叉頻率相對于聲學(xué)中心之間的距離足夠低確保來自兩個低頻聲換能器101,103的輻射聲音之間的干擾保持足夠低。具體地,它允許聲輻射在所有的相關(guān)方向上都足夠一致并且確保兩個聲源之間的破壞性干擾保持足夠低。
[0085]在上文的示例中,該揚聲器裝置是不包括放大的無源揚聲器裝置。實際上,聲換能器101,103,105的驅(qū)動經(jīng)由無源交叉濾波器301進(jìn)行。然而,應(yīng)當(dāng)理解的是在其它的實施例中,該揚聲器裝置可以是包括用于聲換能器101,103,105的有源驅(qū)動電路的有源揚聲器裝置。這樣的驅(qū)動例如可以由在圖3的交叉濾波器301之前的功率放大器提供。在其它的實施例中,每個聲換能器可以被提供有單獨的放大。這樣的一個示例圖示在圖4中,其中在交叉濾波器之后為每個聲換能器101,103,105提供功率放大器401,403,405。這樣的配置的優(yōu)點在于交叉濾波器301工作在低功率,并且實際上可以在低功率處為每個單獨的聲換能器101,103,105執(zhí)行不同的信號處理。
[0086]在某些實施例中,用于高頻聲換能器105的信號可以相對于用于低頻聲換能器101,103的信號被延時。
[0087]這樣的實施例的示例圖示在圖5中,圖5對應(yīng)于圖4的示例但是在用于高頻聲換能器105的信號路徑上添加了延時。在該示例中用于高頻聲換能器105的驅(qū)動信號相對于用于低頻聲換能器101,103的驅(qū)動信號被延時。該延時501可以以任何合適的方式實現(xiàn)并且可以例如實現(xiàn)為模擬或數(shù)字延時線。
[0088]在該示例中,該延時可以補(bǔ)償從不同聲換能器的聲學(xué)中心到聽者的距離的差異。例如,圖6圖示了圖1的揚聲器裝置。圖6圖示了每個聲換能器101,103,105具有聲學(xué)中心601,603,605。由于兩個低頻聲換能器101,103之間的距離相對較短,兩個低頻聲換能器101,103可以看起來輻射(直接)聲音就像是該聲音來自具有聲學(xué)中心607的單個換能器,該聲學(xué)中心607在兩個低頻聲換能器101,103的聲學(xué)中心601,603之間的一半長度處。
[0089]高頻聲換能器105的聲學(xué)中心605 —般將比兩個低頻聲換能器101,103的組合效果的聲學(xué)中心607進(jìn)一步向前。因此,來自高頻聲換能器105的直接聲波將在來自兩個低頻聲換能器101,103的直接聲波的前面。因此,該系統(tǒng)可以延時到高頻聲換能器105的信號來補(bǔ)償輻射聲波之間的時間差異。該延時因此可以導(dǎo)致輻射聲音的時間一致性得到改善從而提供改善的音頻質(zhì)量。
[0090]聲波之間的實際延時可以取決于聽者的精確位置并且特別地取決于到該聽者的角度(以及因此取決于該聽者的高度)。然而,標(biāo)稱延時可以被確定為對應(yīng)于高頻聲換能器105的聲學(xué)中心605和低頻聲換能器101,103的聲學(xué)中心601,603之間的中點607之間的長度d。對應(yīng)的延時可以被確定為A=d/c,其中d為聲學(xué)中心之間的距離并且c為聲速。標(biāo)稱延時特別地對應(yīng)于針對定位在沿著高頻聲換能器105的軸上方向113的聽者的直接波的延時。盡管對于其它位置該延時可以變化,但是標(biāo)稱延時典型地將是良好的近似。
[0091]因此,用于高頻聲換能器105的延時典型有利地不大于標(biāo)稱延時Λ的兩倍,并且實際上典型有利地不小于標(biāo)稱延時Λ的70%并且不大于標(biāo)稱延時Λ的130%。
[0092]這可以導(dǎo)致感知為基本上時間一致的聲音重現(xiàn)。
[0093]在圖1和2的示例中,該揚聲器裝置可以被實現(xiàn)在相對簡單的殼體中。然而,在某些實施例中可以使用更復(fù)雜的殼體形狀來改善所重現(xiàn)的音頻質(zhì)量。
[0094]在某些實施例中,可以相對于低頻聲換能器101,103的擋板窄化高頻聲換能器105的擋板。特別地垂直于包括高頻聲換能器105的軸上方向113和低頻聲換能器101,103的聲學(xué)中心之間的軸609的平面測得的該擋板的尺寸可以小于在相同方向上測得(即同樣垂直于該平面測得)的低頻聲換能器擋板的尺寸。圖7圖示了這樣的實施例的示例。該示例對應(yīng)于圖2的正面視圖但是具有窄化的用于高頻聲換能器105的擋板。典型地窄化在該擋板的前方,該擋板向后傾斜。該擋板的輪廓可以彎曲并且特別地可以如圖8所示的彎曲離開,其中圖8示出在高頻聲換能器105的中心點高度處的頂部截面圖。
[0095]在某些實施例中,低頻聲換能器擋板中的一個或二者同樣可以具有彎曲的輪廓。例如,如圖9所示,該截面圖可以具有對應(yīng)于從低頻向后彎曲的擋板的輪廓。
[0096]所描述的揚聲器裝置在許多場景中可以提供有利的聲音重現(xiàn)。具體地,該方法可以提供朝向收聽位置的更好的聲音集中。
[0097]例如,相比于ΕΡ09756820的揚聲器裝置,所描述的揚聲器裝置可以提供改善的聲音集中從而導(dǎo)致改善的聲舞臺感知和對聲學(xué)環(huán)境中變化的降低的靈敏度。
[0098]例如,圖10圖示了在ΕΡ09756820的揚聲器裝置中單個上射式低頻換能器(低音揚聲器)的水平方向性測量。低通換能器表現(xiàn)接近全方向的聲源,相當(dāng)大量的聲能被發(fā)送到揚聲器箱后部(180度)。這導(dǎo)致在房間后墻的反射后不希望的賦色。
[0099]圖11圖示了對如前文描述的雙低頻換能器裝置的方向性測量。如圖可見,在500Hz到2kHz之間的重要頻率區(qū)間中朝向該揚聲器的后部發(fā)送少得多的聲能。這導(dǎo)致聲音
質(zhì)量改善。[0100]圖12圖示了所測量的EP09756820的揚聲器裝置中上射式低頻換能器(低音揚聲器)從前(O度)到后(180度)的豎直方向性示例。該裝置展現(xiàn)出在700Hz到2kHz之間被發(fā)送到天花板(90度)的強(qiáng)大能量,在低頻換能器的軸上方向(在這個示例中為60度)上具有最大能量,并且具有被發(fā)送到該揚聲器箱的后方的顯著聲能。
[0101]圖13圖示了如前文所描述的雙低頻換能器裝置對應(yīng)的從前(O度)到后(180度)的豎直方向性。如圖可見,朝向天花板和該揚聲器箱的后方發(fā)送的聲能少得多。能量的最大值在30度處,兩個低頻換能器的軸上方向之間的中線方向。在該裝置中,兩個低頻換能器組合以便提供類似于來自水平方向+/-90度,并且豎直方向+/-30度收聽角度的點源的方向性圖案(對于低頻換能器之間的角度為60度的情況)。
[0102]本發(fā)明可以以任何適當(dāng)形式來實現(xiàn)。本發(fā)明實施例的元件和部件可以以任何適當(dāng)方式物理地、功能性地以及邏輯性地實現(xiàn)。實際上所示功能可以在單個單元中實現(xiàn),在多個單元中實現(xiàn),或者作為其它功能單元的一部分來實現(xiàn)。
[0103]盡管本發(fā)明已經(jīng)結(jié)合某些實施例進(jìn)行了描述,但其本意并非要受限于這里提及的特定形式。相反地,本發(fā)明的范圍僅僅由隨附的權(quán)利要求限定。另外,盡管特征可能看似結(jié)合特定實施例進(jìn)行了描述,但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到所描述實施例的各個特征可以按照本發(fā)明進(jìn)行組合。在權(quán)利要求中,詞語包括不排除其它元件或步驟的存在。
[0104]此外,盡管單獨列出,但是多個裝置、元件或方法步驟可以通過例如單個單元或處理器來實現(xiàn)。另外,盡管各個特征可以被包含在不同的權(quán)利要求中,但是這些特征可能可以被有利地組合,并且包含在不同權(quán)利要求中并不意味著特征的組合是不可行的和/或不利的。同樣地,在一類權(quán)利要求中包含一種特征不意味著受限于該類別,而是表明該特征在適當(dāng)情況下同樣可適用于其它權(quán)利要求類別。此外,權(quán)利要求中特征的次序不意味著這些特征必須按照其工作的任何特定次序,以及具體地,方法權(quán)利要求中的各個步驟的次序不意味著這些步驟必須以該次序執(zhí)行。相反地,這些步驟可以以任何適當(dāng)?shù)拇涡騺韴?zhí)行。另外,單數(shù)提及不排除多個。因此對“一”、“一個”、“第一”、“第二”等的提及不排除多個。權(quán)利要求中的參考標(biāo)記僅僅作為說明性示例來提供,不應(yīng)當(dāng)解釋為以任何方式限制權(quán)利要求的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種揚聲器裝置,包括: 第一聲換能器(101),其用于再現(xiàn)較低頻率范圍的聲音并且具有第一軸上方向(109)和第一聲學(xué)中心(601); 第二聲換能器(103),其用于再現(xiàn)較低頻率范圍的聲音并且具有第二軸上方向(111)和第二聲學(xué)中心(603); 第三聲換能器(103),其用于再現(xiàn)較高頻率范圍的聲音并且具有第三軸上方向(113)和第三聲學(xué)中心(607), 其中 所述第三聲換能器(105)位于所述第一聲換能器(101)和所述第二聲換能器(103)之間; 所述第一軸上方向(109)和所述第二軸上方向(111)之間的第一角度在20°和120°之間; 所述第一軸上方向(109)和所述第三軸上方向(113)之間的第二角度小于所述第一角度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的揚聲器裝置,其中所述第二角度不小于所述第一角度的25%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的揚聲器裝置,其中所述第二角度不大于所述第一角度的75%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的揚聲器裝置,其中所述較低頻率范圍和所述較高頻率范圍之間的交叉頻率不高于聲速除以所述第一聲學(xué)中心和所述第二聲學(xué)中心之間距離的商的兩倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的揚聲器裝置,進(jìn)一步包括驅(qū)動電路,其用于驅(qū)動所述第一、第二和第三聲換能器(101,103,105),并且其中所述驅(qū)動電路被設(shè)置用來提供用于所述第三聲換能器(105)的相對于所述第一聲換能器(101)的延時。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的揚聲器裝置,其中所述延時不大于標(biāo)稱延時的兩倍,所述標(biāo)稱延時對應(yīng)于所述第三聲學(xué)中心(607)與所述第一聲學(xué)中心(601)和所述第二聲學(xué)中心(603)之間中點之間的長度除以聲速。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的揚聲器裝置,其中所述延時不小于所述標(biāo)稱延時的70%并且不大于所述標(biāo)稱延時的130%。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的揚聲器裝置,其中所述驅(qū)動電路被設(shè)置用來基本相同地驅(qū)動所述第一聲換能器(101)和所述第二聲換能器(103)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的揚聲器裝置,進(jìn)一步包括殼體,所述殼體包括: 第一擋板,其中安裝有所述第一聲換能器(101); 第二擋板,其中安裝有所述第二聲換能器(103),所述第二擋板相對于所述第一擋板成角度; 第三擋板,其中安裝有所述第三聲換能器(205),其中所述第三擋板提供所述第一擋板和所述第二擋板之間的過渡。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的揚聲器裝置,其中所述第三擋板垂直于所述第三軸上方向(113)和所述第一聲學(xué)中心(601)與所述第二聲學(xué)中心(603)之間的軸的尺寸小于所述第一擋板垂直于所述第一軸上方向(109)和所述第一聲學(xué)中心(601)與所述第二聲學(xué)中心(603)之間的所述軸的尺寸。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的揚聲器裝置,其中所述第一擋板、所述第二擋板和所述第三擋板中的至少一個具有彎曲的輪廓。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的揚聲器裝置,其中所述第三擋板和所述第三聲換能器(105)相對于所述第一聲換能器(101)和所述第二聲換能器(103)對稱。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的揚聲器裝置,其中所述第一聲學(xué)中心(601)和所述第二聲學(xué)中心(603)之間的距離小于所述第一聲學(xué)換能器(101)的最大尺寸的三倍。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的揚聲器裝置,其中所述第一聲換能器(101)和所述第二聲換能器(103)之間的最小距離小于所述第三聲換能器(105)的最大尺寸的三倍。
15.—種提供揚聲器裝置的方法,該方法包括: 提供第一聲換能器(101),其用于再現(xiàn)較低頻率范圍的聲音并且具有第一軸上方向(109); 提供第二聲換能器(103),其用于再現(xiàn)較低頻率范圍的聲音并且具有第二軸上方向(111); 提供第三聲換能器(105),其用于再現(xiàn)較高頻率范圍的聲音并且具有第三軸上方向(113), 其中 所述第三聲換能器(105)位于所述第一聲換能器(101)和所述第二聲換能器(103)之間; 所述第一軸上方向(109 )和所述第二軸上方向(111)之間的第一角度在20 °和120 °之間;。 所述第一軸上方向(109)和所述第三軸上方向(113)之間的第二角度小于所述第一角度。
【文檔編號】H04R1/32GK103583053SQ201280028140
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年6月4日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月9日
【發(fā)明者】J.L.伯格雷 申請人:皇家飛利浦有限公司