模塊低音陣列的製作方法

2023-05-14 23:26:21 1

專利名稱：模塊低音陣列的製作方法
技術領域：
本發明涉及低音陣列，更具體地，涉及模塊低音陣列。
背景技術：
本發明的一個重要目的是提供具有預置的物理結構和預置的信號處理參量設置的模塊低音陣列。

發明內容
按照本發明，音頻揚聲器陣列系統包括第一揚聲器模塊，和第二揚聲器模塊，它們被構建和被安排用來響應於音頻信號而輻射聲波。由第一揚聲器模塊輻射的聲波和由第二揚聲器模塊輻射的聲波相組合，從而形成輻射方向圖。音頻陣列還包括一個定位系統，用於在多個固定的預定距離之一上相對於第二低音模塊而定位第一低音模塊；音頻信號輸入端，用於把揚聲器陣列電耦合到音頻信號源，以便接收音頻信號；以及音頻信號處理設備，它把音頻信號輸入端電耦合到第一低音模塊和第二低音模塊。該音頻信號處理器處理音頻信號和把音頻信號發送到第一揚聲器模塊和第二揚聲器模塊。音頻信號處理設備被構建和被安排用來把第一信號處理參量值應用到被發送到第一揚聲器模塊的音頻信號上和把第二信號處理參量值應用到被發送到第二揚聲器模塊的音頻信號上，以使得第一信號處理參量值與第二信號處理參量值相差一個參量值差值。音頻揚聲器還包括處理參量選擇設備，後者又包括多個預置指示器，每個預置指示器相應於一個預定的參量值差值。所述預定的參量值差值和所述多個預定距離之一相應於預定的輻射方向圖。
在本發明的另一個方面中，音頻揚聲器陣列包括第一模塊，它包括電聲換能器和一個具有寬度、深度和高度的外殼；第二模塊，它包括揚聲器和外殼；以及定位器，用於在離開第二模塊的一個固定的距離上定位第一模塊，其中該固定距離大於所述寬度、深度和高度中的最小尺度的兩倍。
在本發明的再一個方面中，用於輻射低音頻率的音頻揚聲器陣列包括第一模塊，它包括電聲換能器和外殼；第二模塊，它包括揚聲器和外殼；以及定位器，用於在離開第二模塊的外殼的固定的距離上定位第一模塊的外殼，其中該固定距離大於需要由該陣列輻射的聲音的最短聲波長的一半。
通過參照以下附圖作出的以下的詳細說明，將明白本發明的其他特性、目的和優點，其中附圖簡述

圖1是按照本發明的音頻系統的示意圖；圖2是圖1的實施例的輻射方向性的極坐標圖；圖3是用於圖1的實施例的系統控制器的控制板的正視圖；圖4是本發明的第二實施例的示意圖；圖5是圖4的實施例的輻射方向性的極坐標圖；圖6是本發明的第三實施例的示意圖；圖7是圖6的實施例的輻射方向性的極坐標圖。
詳細說明現在參照附圖並且更具體地參照圖1，圖上顯示按照本發明的音頻系統的低音重現部分的示意圖。低音音頻信號源(此後稱為音頻信號源)10，諸如混合器，被耦合到音頻信號處理器12。音頻信號處理器12通過放大器14被耦合到低音陣列16。低音陣列16包括第一低音模塊22-1和第二低音模塊22-2，它們由託架18和20保持為互相相對地水平放置的位置。
音頻信號源10可以是傳統的專業混合器。系統控制器可以是Panaray系統數字控制器，可由Bose公司，Framingham，Massachusetts提供。放大器14可以是傳統的、具有至少兩個輸入端和至少兩個輸出端的放大器。低音模塊22-1和22-2可以是PanarayMB4模塊低音揚聲器(其每個包括四個6英寸驅動器，它們具有15.0英寸深、9.0英寸寬、26.0英寸高的外殼尺寸，以及它們在300Hz以下基本上是全向的)，以及託架18和20可以是MB4端射式2X低音陣列託架，所有這些都可由Bose公司，Framingham，Massachusetts提供。
在運行時，音頻信號源發送音頻信號給音頻信號處理器12。音頻信號處理器12解碼該音頻信號，以便產生已處理的音頻信號，它可以包括低音音頻信號。音頻信號處理器以兩個信道輸出低音音頻信號，並且把不同的信號處理參量值施加到兩個信道。可以應用於不同的處理值的參量包括幅度均衡、相位均衡、延時、相位、和幅度，或這些參量的某些組合。為了簡化起見，將通過使用延時作為應用於兩個信道的不同的值的參量來描述本發明。不同的延時值(可以是零)可被應用於兩個信道，這樣，兩個信道在時間上被一個延時量ΔT間隔開。放大器14放大這兩個信道或低音音頻信號，以及輸出已放大的音頻信號給低音模塊22-1和22-2，它們在時間上仍相隔所述延時量ΔT。低音模塊22-1和22-2把音頻信號換能成聲波。其最終所得到的聲場顯示於圖2，連接低音模塊22-1和22-2的聲學中心的方向17代表零度，以及在水平面上與方向17正交的方向19代表90度。
現在參照圖2，圖上顯示圖1的音頻系統的、在160Hz上的輻射方向性的極坐標圖，具有1.71ms的延時ΔT，並且在兩個低音模塊之間的中心到中心距離d為23英寸，它大於需要被重現的最短波長(即300Hz，約為3.8英尺的波長)的一半，以及大於外殼的寬度(最小的線性尺度)的兩倍。輻射方向圖主要由低音模塊之間的距離和延時ΔT的數值來確定。如果一個或兩個低音模塊不是全向性的，則輻射方向性還受到低音模塊的相對取向的影響。如果低音模塊在輻射的頻率範圍內是有方向性的，則託架18和20可被調整以便來固定兩個模塊的取向以及固定間距。
延時ΔT的數值可以人工地輸入，或更方便地，通過使用設在系統控制器12上的預置指示器。在本發明的一個實施方案中，一個預置指示器被預編程，以便把送到低音模塊22-1的音頻信號相對於送到低音模塊22-2的音頻信號進行延時，這樣，響應於來自低音模塊22-2的音頻信號的輻射比起來自低音模塊22-1的相應的輻射延遲1.7ms。因此，如果用戶需要具有如圖2所示的輻射方向圖的116dB SPL的最大聲音輸出，則他可以組裝如圖1所示的低音陣列，以及選擇一個預置設置值。
參照圖3，圖上顯示系統控制器12的控制板。預置指示器可以通過分別輸入「預置」按鈕30和上下指示器32和34而被選擇。其他系統控制器可以具有不同的預置選擇器設置，諸如分立的可編程人工按鈕，接觸屏，或使用選擇器指示器(諸如計算機滑鼠)的顯示屏。
按照本發明的音頻系統是有利的，因為它提供這樣一種低音陣列，它比起傳統的低音陣列可以以較小的建立時間來輻射預定的輻射方向性。按照本發明的低音陣列對於這樣的可攜式應用的聲音系統是特別有利的它們必須提供高的聲音輸出量，以及必須快速地被建立。這種陣列的部件可被分開地運輸和存儲。這種陣列可以以正確的物理結構形式快速地組合，以及可以容易地輸入正確的延時值，用戶不必記錄或記憶適當的延時時間間隔。
參照圖4，圖上顯示按照本發明的第二音頻系統的低音重現部分的示意圖。低音音頻信號源(此後稱為音頻信號源)10，諸如混合器，被耦合到音頻信號處理器12。音頻信號處理器12通過放大器14-1和14-2被耦合到低音陣列16』。低音陣列16』包括第一低音模塊22-1、第二低音模塊22-2、第三低音模塊22-3、和第四低音模塊22-4，它們由託架18』和20』保持為互相相對地形成為一條水平線的位置。
音頻信號源10可以是傳統的專業混合器。系統控制器可以是Panaray系統數字控制器，可由Bose公司，Framingham，Massachusetts提供。放大器14-1和14-2可以是傳統的、具有至少兩個輸入端和至少兩個輸出端的放大器。低音模塊22-1、22-2、22-3、和22-4可以是PanarayMB4模塊低音揚聲器(它們在300Hz以下基本上是全向的)，以及託架18』和20』可以是MB4端射式4X低音陣列託架，所有這些都可由Bose公司，Framingham，Massachusetts提供。
參照圖5，圖上顯示圖4的音頻系統的、在160Hz的輻射方向性的極坐標圖，具有在低音模塊22-1和2 2-2之間的2.15ms的延時ΔT，在低音模塊22-2和22-3之間的2.00ms的延時ΔT，在低音模塊22-3和22-4之間的2.15ms的延時ΔT，以及在低音模塊之間的29英寸的中心到中心距離d。輻射方向圖主要由在低音模塊之間的距離d和延時ΔT的數值來確定。如果一個或兩個低音模塊不是全向性的，則輻射方向性還受到低音模塊的相對取向影響。
正如在圖3的討論中描述的，一個預置按鈕可被預編程，以便提供適當的延時，從而得出圖4的輻射方向性。圖4和5的實施例顯示本發明的附加優點。由於圖1-3的音頻系統的部件(除了託架18和20)都被包括在圖4和5的音頻系統中，圖4和5的音頻系統可以通過用託架18和20替換託架18』和20』以及選擇系統控制器12上的預置設置值而容易地被變換成圖1-3的音頻系統。
現在參照圖6，圖上顯示按照本發明的、第三音頻系統的低音重現部分的示意圖。低音音頻信號源(此後稱為音頻信號源)10，諸如混合器，被耦合到音頻信號處理器12。音頻信號處理器12通過放大器14-1和14-2被耦合到低音陣列16」。低音陣列16」包括第一低音模塊22-1和第二低音模塊22-2，它們由託架18」和20」保持為互相相對地垂直放置的關係。
現在參照圖7，圖上顯示圖6的音頻系統的、在160Hz的垂直輻射方向性的極坐標圖，具有零的延時ΔT，在低音模塊之間為45英寸的垂直距離d。水平擴散基本上是全向性的。垂直輻射方向圖主要由在低音模塊之間的距離d和延時ΔT的數值來確定。如果一個或兩個低音模塊不是全向的，則垂直輻射方向性還受到低音模塊的相對取向影響。
圖6和7的音頻系統的部件(除了託架18和20以外)是與圖1-3的音頻系統的部件相同的。圖1-3的音頻系統可以通過用託架18」和20」替換託架18和20以及選擇系統控制器12上的適當的預置設置值而容易地被變換成圖5和6的音頻系統。
正如以上在圖1的討論中描述的，本發明可以通過使用不同於延時的參量，諸如信號幅度、相位延遲、或相位響應(依賴於頻率的幅度)，或通過使用各種參量的任何邏輯組合而被實施。預置指示器可以相應於在發送到兩個模塊的音頻信號之間的特定的延時差值，也可以相應於提供給被發送到兩個模塊的兩個音頻信號的不同的均衡圖案。由延時差值、均衡圖案差值、和距離(以及取向，如果模塊不是全向性的話)引起的輻射方向圖可以通過計算機模擬或通過實際測量而被確定。當單個預置指示器被使用來規定一個以上的參量設置值時，使用單個預置指示器設置是特別有利的，因為單個預置設置的選擇可固定多個參量的數值。
顯然，本領域技術人員可利用這裡揭示的具體的設備和技術和作出不同於這些設備和技術的修正，而不背離本發明的概念。因此，本發明應該包括每個新穎的特性和這裡揭示的特性的新穎的組合，本發明僅僅由附屬的權利要求的精神和範圍限制。
權利要求
1.音頻揚聲器陣列系統，包括第一揚聲器模塊和第二揚聲器模塊，它們被構建和被安排用來響應於音頻信號而輻射聲波，其中由所述第一揚聲器模塊輻射的所述聲波和由所述第二揚聲器模塊輻射的所述聲波相組合，從而形成輻射方向圖；定位系統，用於在多個固定的預定距離之一上相對於所述第二低音模塊而定位所述第一低音模塊；音頻信號輸入端，用於把所述揚聲器陣列電耦合到所述音頻信號源，以便接收所述音頻信號；音頻信號處理設備，它把所述音頻信號輸入端電耦合到所述第一低音模塊和所述第二低音模塊，用於處理所述音頻信號和把所述音頻信號發送到所述第一揚聲器模塊和所述第二揚聲器模塊，所述音頻信號處理設備被構建和被安排用來把第一信號處理參量值應用到被發送到所述第一揚聲器模塊的所述音頻信號上和把第二信號處理參量值應用到被發送到所述第二揚聲器模塊的所述音頻信號上，以使得所述第一信號處理參量值與所述第二信號處理參量值相差一個參量值差值；處理參量選擇設備，它包括多個預置指示器，每個所述預置指示器相應於一個預定的參量值差值，其中所述預定的參量值差值和所述多個預定距離之一相應於預定的輻射方向圖。
2.按照權利要求1的音頻揚聲器陣列系統，其中所述參量是延時，以及其中所述參量值差值是時間差。
3.按照權利要求1的音頻揚聲器陣列系統，其中所述參量是信號幅度，以及其中所述參量值差值是信號幅度差。
4.按照權利要求1的音頻揚聲器陣列系統，其中所述參量是相位延遲，以及其中所述參量值差值是相位差。
5.按照權利要求1的音頻揚聲器陣列系統，其中所述參量是頻率響應，以及其中所述參量值差值是頻率響應差。
6.按照權利要求1的音頻揚聲器陣列系統，其中所述模塊對於揚聲器陣列輻射的頻率是全方向性的。
7.按照權利要求1的音頻揚聲器陣列系統，其中所述模塊是有方向性的，以及其中所述定位系統固定揚聲器模塊之間的距離和揚聲器模塊之間的取向。
8.按照權利要求1的音頻揚聲器陣列系統，其中所述定位系統包括多個間隔開的託架，它們固定所述模塊，以使得所述模塊被保持為固定的距離間隔。
9.音頻揚聲器陣列，包括第一模塊，它包括電聲換能器和具有寬度深度和高度的外殼；第二模塊，它包括揚聲器和外殼；以及定位器，用於在離開所述第二模塊的固定的距離上定位所述第一模塊，其中所述固定距離大於所述寬度、所述深度和所述高度中最小的尺度的兩倍。
10.用於輻射低音頻率的音頻揚聲器陣列，包括第一模塊，它包括電聲換能器和外殼；第二模塊，它包括揚聲器和外殼；以及定位器，用於在離開所述第二模塊的所述外殼的固定的距離上定位所述第一模塊的所述外殼，其中所述固定距離大於需要由所述陣列輻射的最短聲音波長的一半。
全文摘要
模塊音頻揚聲器陣列系統包括第一揚聲器模塊和第二揚聲器模塊，響應於音頻信號輻射聲波。第一和第二揚聲器模塊輻射的聲波相組合，形成輻射方向圖。系統還包括定位系統，用於在多個固定的預定距離上相對第二低音模塊定位第一低音模塊；音頻信號輸入端，用於把揚聲器陣列電耦合到音頻信號源，以便接收音頻信號；音頻信號處理設備，把音頻信號輸入端電耦合到第一和第二低音模塊，用於處理音頻信號和將其發送到第一和第二揚聲器模塊。音頻信號處理設備把第一和第二信號處理參量值分別加到被發送到第一和第二揚聲器模塊的音頻信號上，以使得第一與第二信號處理參量值相差一個參量值差值。系統還包括具有多個預置指示器的處理參量選擇設備。
文檔編號H04R5/02GK1409578SQ0214285
公開日2003年4月9日 申請日期2002年9月19日 優先權日2001年9月19日
發明者M·喬根森, C·B·伊克勒 申請人:伯斯有限公司