單次及多次反射波導的製作方法
2023-09-21 07:09:40
專利名稱：單次及多次反射波導的製作方法
技術領域：
本發明一般而言涉及揚聲器箱部分，具體而言指用於聲音再現和漫射的波導系統。
背景技術：
在專業聲音再現領域中，構造用於專業用途的新的揚聲器系統的設計和製造不斷增加，各種可能的技術都被應用於其中，以有效控制寬聲音頻帶的方向性。
雖然在家用場合對此參數控制的需求還沒有達到這種程度，然而，在通常的專業聲音放大場合，如在諸如室內體育場地、禮拜場所等聲音效果不佳的環境中進行音響增強、音樂會、聲音信號放大，在將要再現的完整音頻頻譜上的方向性控制從另一方面來說已成為實現聲音系統性能的重大改進所需攻克的「最後領域」。
使聲音向著觀眾所在的區域並且只向著此區域，沒有了大量向其它不必要的方向分散的聲音，從品質和數量來看無疑都可得到重大益處。實際上，一方面，通過對方向性的有效控制並且因此有效控制了揚聲器系統聲音分散，在從音箱到公眾的原始信號的再現中不會發生改變，不會不必要地影響事件發生的環境，也不會增加由於牆面和此環境周圍的其它表面的反射所帶來的幹涉和有害振動，另一方面，將揚聲器系統發出的聲音限制到所需的方向並限制確定覆蓋角度，消除了聲音能量的大量浪費，實際上，也就是消除了所有沒有向所需方向傳播的聲音，這可以通過所述系統所能提供的不斷改進提升的性能來實現。
實際上，需要覆蓋的區域越小，或者至少聲波傳播的角度越小，對於在此相關區域達到相同的聲音效果而言，驅動系統所需要的電能就越少。在其它的設計中，為了達到此精確特性，方向性極好的系統將具有很高的Q值，或方向性因子，從而增加由此產生的DI(方向性指數)，並因此最終增加聲音增益。
為了滿足此需求，一種音箱(或者更確切地說，音箱的構造)再次成為極度的熱點揚聲器圓柱-垂直線陣列，過去在專業聲音增強的初始階段得到了廣泛的成功使用，其目的是在相當程度上控制垂直方向性以獲得圓柱形波陣面而不是球形波陣面，但是此種設計後來幾乎完全被棄用，因為如果要獲得很好的寬範圍性能以滿足近年來與最初簡單的需要相比在專業音頻各部分不斷提高的質量要求，那麼其過於昂貴和複雜了。這種情況的一個例子見於圖1A，1B，1C中，各圖分別示出了垂直聲音線，球狀波陣面圖以及圓柱狀波陣面圖。
現代數字電子學尤其是DSP(數位訊號處理)的使用為上述設計的恢復使用做出了很大的貢獻，因為DSP單元能夠克服線陣列系統因為質量要求而存在的許多限制，其實現途徑是應用一些早已眾所周知，但在付諸實施時卻存在困難並且過於昂貴的技術，例如被稱為「操控陣列」的技術，由Olson在二十世紀五十年代提出，其利用每一個獨立單元的在時間和相位上的校準來修正所述陣列。如今利用DSP單元，可以相對容易地校準以陣列方式上下放置的獨立聲源的聲音發射，通過對分離供電的獨立揚聲器或音箱應用受控的聲音延遲或者相移，以消除由於聲音到達收聽點路徑的差異所引起的相消幹涉，或者實質上獲得任何方向性模式。
儘管DSP提供了巨大的可能性，這些系統中仍然存在著一些不可逾越的限制，使它們無論如何難以構造實現，尤其當希望將其用於高質量的專業應用；而且，在這些系統中，一個絕對不可忽略的因素是，這最後的特性(質量)，不能脫離於產生聲壓的巨大容量(capacity)而存在。
上述的限制是物理特性上的，並且與相關獨立聲源、揚聲器或系統的尺寸密切相關。當設計任何揚聲器箱的垂直陣列時，克服或者乾脆不考慮上述限制，將不可避免的給聲音系統帶來相消幹涉，從而損害其質量和基本性能。
近些年來，很多人工作於垂直線陣列的操作並且都同意和證明了，對於垂直線陣列而言，從角度發射方面出發考慮正確地操作，可以發出圓柱形的波陣面而不是傳統的球形波陣面(圖1B，1C)，從質量方面出發考慮好的操作，則要考慮兩個基本要求以及標準操作。
a)有源聲源佔用的表面不能少於陣列總表面的80％。
b)各聲源因此必須緊密耦合併且其間距不能多於半個波長，此波長參照它們再現所需的最高頻率。
這兩個要求的應用意味著一定數量的聲源(對照於其必定再現的頻率的點聲源)在耦合平面上產生與相同尺寸的有效平面聲源所產生的聲波相類似的平面聲波，這是獲得圓柱形波陣面的起點。
如果對於低頻而言能夠輕易達到這些目標，則對於中頻來說，難度要稍大一些，此時，實際上，在1000Hz(1/2波長＝近似17釐米。)時，滿足此要求已經意味著所使用聲源的尺寸不能超過17釐米(6.5″揚聲器)，從而將直接導致低效率。因而，對於1000Hz以上的頻率而言，聲源的尺寸必須逐漸下降某些值，而這些值只是理論意義上的，而對於例如揚聲器的真實聲源，在物理上卻不可實現。這些技術方面概略示於圖2A，2B，2C和2D中，各圖分別示出了垂直揚聲器柱的尺寸樣本(用毫米衡量)，以及在1000Hz，2000Hz和超過2000Hz頻率時聲音的傳播，並考慮了圖中所示垂直揚聲器柱的尺寸。
因此，例如若再現頻率達到10,000Hz(1/2波長為1.7釐米)，就必須緊密耦合各聲源使其物理上不超過此尺寸。即使假設能夠製造出如此小的揚聲器(包括磁路)，也很容易想像，這將純粹是浪費時間，因為那種類型的揚聲器實際上根本不存在功效。
因此，如果人們希望使用傳統的揚聲器，例如錐形或穹形單元，則製作高頻時工作良好的垂直線陣列成為一個實踐上無法克服的物理難題。但是無論哪種喇叭，本質上仍是向外展開的管道，其開口表面區域的尺寸是不可忽略的且並不適於必須通過它們的最低頻，從而不能根據所列的要求形成正確運作的線陣列。圖3A和圖3B分別示出了揚聲器柱的尺寸樣例(用毫米衡量)以及在圖3A所示的揚聲器柱的情況下聲音傳播的概略圖，以強調在高頻時由於各喇叭之間的距離使得喇叭發聲中存在幹涉。
目前，對於高於1000Hz的頻率，最適宜的用於獲得高效線陣列的揚聲器類型是那些具有各類平振動膜，靜電的，長帶的，等磁力的揚聲器。
圖4A，圖4B和圖4C示出了沒有幹涉導致的聲音發射相消的幾個揚聲器垂直耦合的例子(圖4A)，平振動膜揚聲器(圖4B)以及它的圓柱形波陣面的圖示(圖4C)。
然而，對於這些平振動膜揚聲器而言，由於構造的固有問題，一般說來並非特別有效，並且僅有幾種非常昂貴的模型，由於使用大功率的釹磁路，能夠達到一定級數的SPL(聲壓級)。這些聲壓級距離在專業音頻領域最廣泛採用的用於高頻再現的組件——壓縮式驅動頭所能達到的級別還相差甚遠。
由於這個原因，許多製造商採用特殊波導或專用聲音適配器的構造，其能夠使用多個已廣泛採用的壓縮式驅動頭，以在線陣列系統中再現高頻。圖5A，圖5B和圖5C給出了在耦合於垂直揚聲器柱的喇叭或波導中使用壓縮式驅動頭以最小化相消幹涉的大致圖解。圖5A是具有圓形喉道的典型的壓縮式驅動頭的更詳細設計；圖5B示出了將幾個驅動頭的圓形喉道改變形狀為垂直槽後，將它們耦合在一起以形成揚聲器柱的使用圖；圖5C示出了使用圖5B所示系列驅動頭時的聲音減弱傳播圖。
考慮到最適合形成垂直線陣列的是那些具有平振動膜的元件，因為它們發射用于波長小於該振動膜尺寸的頻帶的平面聲波；觀察到這些單元的振動膜，當它們被上下排列放置形成連續的垂直「長帶」，能夠進行平面方式和相位的移動，就像是一個非常高窄的揚聲器的振動膜一樣，產生用於控制從相對低頻開始的寬頻帶的垂直方向性的圓柱形波陣面，此波陣面波長與由所有振動膜上下排列所形成的垂直線陣列的高度在數值上相當或者更小；同時考慮到構造線垂直陣列在高頻時也能產生圓柱形波陣面的良好特性，所有研究人員都致力於從壓縮式驅動頭獲得同樣的性態。
換言之，他們試圖發現(並且有些研究人員已成功發現)怎樣將壓縮式驅動頭喉道的圓形表面的平面發射轉換成相等的平面發射，例如使用帶狀(長方形)振動膜所能得到的，以儘可能接近於具有平振動膜的平面揚聲器的典型性態。
作為許多方法中的代表，最簡單、最直觀的方法是構造喇叭或波導，按上下排列安置，連接在一起以形成一個發射槽，此槽反過來成為喇叭的喉道，該喇叭具有平行垂直壁和傾斜的側壁從而實現所需的水平傳播，如圖5A，圖5B，圖5C所示。
此系統儘管用各廠商的許多不同的器件進行了優化，仍然不能達到平振動膜的效果，回想起來，其似乎是製作高頻線陣列在幾何學上唯一正確的設計方案。
所示的這些技術(或其它相似技術)僅僅能夠減少各元件間相互作用所造成的影響，使它們能夠用於與其物理尺寸一致的儘可能高的頻率。一種更具創新性並且無疑更有效地實現「利用經典壓縮式驅動頭模擬平振動膜的性態」的目標的方法，由Christian Heil設計並描述於USA-5,163,167中。
該系統預見一種波導，其利用定相插頭(phasing plug)獲取壓縮式驅動頭的發射，此定相插頭利用波導自身的圍壁產生狹窄的環狀管道，該管道環繞在發生所述發射的喉道的平面處，然後逐漸變為末端形狀為長方形槽的管道。此發射槽反過來可以成為下一個耦合的喇叭或波導的喉道平面，從而控制水平平面上的傳播。定相插頭的作用是使得所述驅動頭的圓形喉道面的每一個發射點到達管道末端的新的長方形喉道面，覆蓋相同的距離，從而以長方形而不是圓形再現在壓縮式驅動頭喉道建立的相同的平面波。所述環狀管道的尺寸非常小，從而避免產生由于波導和定相插頭圍壁間的內部反射引起的相消幹涉。圖6A，圖6B，圖6C和圖6D為示圖，示出了能非常好地模擬平振動膜的圓柱形波陣面的Heil的創新。具體地，圖6A示出了具有定相插頭的驅動頭的水平橫截面；圖6B示出了具有定相插頭的相同驅動頭的垂直橫截面；圖6C是軸測法視圖，示出了具有定相插頭的驅動頭，該定相插頭具有與喇叭或前波導耦合的聲音輸出槽；圖6D為兩個上下疊放的單元的示圖，其中定相插頭裝配在揚聲器柱中以得到圓柱形波陣面。
很明顯，與那些基於耦合各種波導、喇叭等的不太正確的設計方案相比，Heil的系統在幾何學上值得效仿並且本質上正確以達到所述結果。實際上，此系統的性能，不但具備在高頻發射圓柱形波陣面的特性，而且能夠設計出可以在包括高頻的整個音頻頻帶上良好工作的線陣列(圖6D)。
最近，所述問題的另一個有效解決方案通過利用在高頻再現中使用的特殊反射波導得到，此即為時間為03/10/2001的義大利專利申請BS2001A000073和時間為08/09/2000的法國專利申請001149的目的。上述反射波導的工作原理分別在圖7A，圖7B，圖7C，圖7D，圖7E，圖8A，圖8B和圖8C中概略示出，並且其基於聲音的反射，該聲音是依據所需的傳播類型，由壓縮式驅動頭的喉道利用平的、拋物線的、雙曲線的或者橢圓的表面來發射的。由驅動頭圓形喉道發射的聲音，在被反射之前，先通過一個波導，此波導一側由平行的、會聚的或分叉的圍壁形成，另一端則由成圓錐形分叉或具有其它幾何性狀的圍壁形成，以在距初始喉道給定距離處形成另一個所謂的衍射喉道，其具有長方形形狀(槽)，並位於反射面部分恰好之前或恰好之後，而產生平面的、發散的或會聚的聲波。
具體而言圖7A示出了平面上反射圖樣的俯視和橫截面圖；圖7B示出了在第一喉道平面前的拋物線表面上的相似反射圖；圖7C示出了在第二喉道平面後的拋物線表面上的相似反射圖；圖7D還示出了在雙曲線表面上的近似反射圖；圖7E示出了在橢圓表面上的反射圖，同時圖8A示出了具有實際的(上方)和理論的(下方)拋物線反射表面的波導的圖樣；圖8B示出了具有真實的(上方)和理論的(下方)雙曲線反射面的波導的圖樣；以及圖8C示出了具有實際的(上方)和理論的(下方)橢圓反射面的波導的圖樣。
此解決方案無疑具有優勢，同時也符合幾何性質，因為將高頻波導(通常是筆直的以避免在其內部產生相消幹涉)在反射面附近曲折，以精確地避免內部幹涉，從而易於減小與其相適的音箱的尺寸。
此外，從聲學角度，至少在拋物線反射面的情況下，與其試圖仿真的平振動膜的工作情況相似。實際上，拋物線反射面依照圖9A1所示的方式工作，並能夠在其焦點處匯聚切入其表面的平面聲波和/或者從放置於相同焦點處的點聲源發射平面聲波，使得從所述聲源到所討論的發射面保持相同的信號路徑-圖9A2。
細緻分析上述專利申請中提出的裝置的幾何形狀，我們可以認識到，就平面聲波發射而言，上述設計對平振動膜發射的仿真並不完全成功，且不能達到Heil利用幾何學原理使他的裝置所能達到的那種絕好效果。
實際上，反射拋物線平面，為了實現所描述的能夠將壓縮式驅動頭所發射的平面球形(planar spherical)聲波轉換為長方形平面聲波，這也是形成很好地工作於高頻的「垂直線陣列」的先決條件，要求置於其處的聲源是點聲源，且該點聲源不管多小，也不能具有如所述驅動頭的喉道那樣的尺寸。
實際上，通過圖解設計分析此拋物線，可以看出，因為它的形狀，它不能以平行束反射除了放置於其焦點的點聲源之外的任何聲源所發出的聲音，從而，在這種情況下，不能得到與用於平面波的平振動膜相近的工作性能。也很清楚的是，從所述聲源的每一點到發射面的路徑不能保證相同，而這對於避免因為由所述裝置再現的信號的不同到達時間而引起的典型幹涉的發生而言，是必需的。這也發生在所述反射波導實際上是拋物線凹表面反射的情況下，就像上述專利申請中出現的一樣。實際上，由於實際的聲音發射不是點聲源發射，當使用拋物線反射面時不能在波導外形成虛擬的點聲源發射-圖9A3。
為了完整性需要提到，對於在上述專利申請中提到的其它反射面而言，顯然也會發生同樣的情況，這些反射面可以是平、凹、凸的各種變化，，以及如圖9B1，圖9B2，圖9B3，圖9C1，圖9C2和圖9C3所示的，且這些圖概略再現了雙曲線和橢圓反射面所達到的效果。
簡而言之，那些與理論條件嚴格比較的最佳聲音反射條件，尤其是那些拋物線保證的反射條件，是唯一能通過其接近平振動膜發射條件(對於垂直線陣列在高頻的良好工作不可或缺)的，僅在聲源是單點時才完全有效地成立。當真實聲源具有不可被忽略的一定尺寸時，並且在專業聲音增強部分中由於功率原因這些尺寸不能降到一定限度以下時，通過反射方法實現的聲音發射就越來越遠離平振動膜的發射特性，使得聲源尺寸更大，將由反射所再現的頻帶更高。
發明內容
本發明意圖克服物理性質上的限制，從而實現平振動膜揚聲器的傳播特性，即使利用傳統錐形或者壓縮揚聲器，例如高頻驅動頭，也能製造出適於形成垂直線陣列的通用聲音發射系統。
本發明通過如下方法實現目標，首先，將具有真實揚聲器典型尺寸的聲源轉換為具有與真實點聲源相同特性的虛擬點聲源，然後第二步，通過具有不同形狀的各種類型表面反射而從該「真實」點聲源獲得所需的聲音傳播，保持從該有源聲源的任何一點經由所述反射面到測量或收聽位置的路徑完全相同。此反射面可以是為平的，拋物線的，雙曲線的或橢圓的，或更概括地說，平的，凹的，凸的均可。
從圖1到圖9的上述圖表都與當前情況有關，與本發明相關的以下圖樣將被詳細描述，它們中圖10A，圖10B，圖10C，圖10D和圖10E概略示出了利用拋物線凹反射面將真實平面聲源轉換為「真實」點聲源並概略示出了利用相同的拋物線(凸)表面(圖10A)，平表面(圖10B)，雙曲線(凹)表面(圖10C)，拋物線(凹)表面(10D)和橢圓(凹)表面(圖10E)時的聲音漫射；圖11A，圖11B，圖11C和圖11D是聲學反射器一些例子的軸測法視圖，這些反射器事實上再現了圖10中所示的本發明的各個方面；其中，圖11C示出了在雙反射波導中使用所述管道的七個隔離器消除在高頻下的內部幹涉；圖12概略示出了真實平面聲源到真實點聲源的轉換以及通過結合幾個反射面而得到的具有相同長度的聲音路徑；圖13A示出了揚聲器箱的一種實際外形的例子；圖14A和圖14B示出了圖13A所示音箱的多種使用的例子，其中堆疊的音箱互相面對並且相互傾斜；以及圖15A，圖15B和圖15C是從不同位置得到的音箱的視圖，此音箱具有圍壁，其能夠通過轉動不同角度來改變其前凹部分的尺寸和體積。
具體實施例方式
如前圖所示，本發明的目的在於將多種具有不可忽略的尺寸以及幾何形狀表面的原聲源轉換為「真實」點聲源，其對於平的，凹的，凸的反射面的每一個都能獲得最好的聲音反射條件，尤其是對於拋物線面，其能夠提供通過平的等相線振動膜所獲得的聲音發射類型，這也是在高頻下最適合用於垂直線陣列的聲音發射類型。此目的是通過將利用剛性反射材料所製成的凸拋物線(21)的一部分置於具有非點聲源尺寸(也就是壓縮式驅動頭的喉道)，且該尺寸與諸如揚聲器的實際聲源相當的聲源(22)之前來實現的。
此拋物線凸面(21)，嚴格且單意地通過應用用於拋物線計算的數學公式獲得，其將用於真實聲源(21)的平面波的發射轉換成置於該拋物線反射面之外的真實點聲源(23)的典型虛擬發射。
這使得能夠實現從任何具有真實尺寸的合適聲源(22)獲得所需的「真實」點聲源。而且，在與反射有關的每一種情況下，比如光學場合，通過如前所述過程的逆過程，將發散、會聚或者平坦的真實發射轉換為圖10A，圖10B，圖10C，圖10D和圖10E中清楚示出的同樣數目的真實平反射面，同樣也是可行的。
因此，在一個簡單的方式中，通過利用第二反射面(24)，其明顯剛性，且與所述第一反射面類似適於避免即使是最低的反射聲音能量損失並可以根據需要選用各種所需的形式平的，凸的或凹的(雙曲線的，拋物線的，橢圓的等)，由於相等的聲音路徑長度，可以得到相干聲音發射，其具有根據所用反射面的傳播特性，特別地，在拋物線表面的情況下，具有所需要的典型的平振動膜特性。除了平反射面外，這些反射面都被構造為焦點在凸拋物線部分的焦點(F)所在的相同位置，從而與「真實」點聲源相一致，如圖10A，圖10B，圖10C，圖10D和圖10E所示。
此方法的應用並不限於上述圖解中所闡述的例子，還可以用於其它許多變化場合，這方面一些例子示於軸測法圖解中(見圖11，圖11A，圖11B，圖11C和圖11D)，其中相同的數字表明此部件與圖10中的相應部件相同或者等同，且其中的反射面可通過擠壓旋轉外部輪廓而製造，並具有根據所需發射類型計算得到的尺寸和形狀。
圖11C對圖11B進行了進一步闡釋，其中增加了形成雙反射波導側面的平行壁和作為分隔物的平行中間壁，從而所述波導自身中生成管道，該管道具有小於必須通過其中的最高頻的波長的尺寸，從而不產生相消反射和幹涉。
此外，目前為止與上述結果非常相似的結果也可以通過利用幾個協調反射面(25)得到，如圖12中以橫截面簡化形式概略展示的附加例子所示。
在前面的描述中，曾經提及可忽略尺寸的一個原聲源可被轉換為如圖10-12所示的「真實」點聲源。然而，該原聲源也可由一組兩個或者更多的不同聲源組成。在第一種情形下，各不同的聲源由其各自的拋物線反射面反射到同一點，形成單一的「真實」點聲源，該「真實」點聲源將通過所述的拋物線，雙曲線，橢圓或者平反射面中的某一種被再次反射、發射並被定向朝著所述測量或者接聽位置。
在第二種情形下，各不同的聲源由其各自的拋物線反射面反射，形成相同數目的「真實」點聲源，然後由另一個拋物線反射面反射到同一點，形成單個「真實」點聲源，通過前述的拋物線，雙曲線，橢圓或者平反射面再次反射、漫射並被定向朝著所述測量或者接聽位置。
這兩種情形的目的都是為了利用多個不同聲源的能量，而無需將它們緊緊相鄰，並將該能量會聚到單個虛擬點聲源，然後利用基於所需漫射類型選擇的反射面從此點反射聲音。
類似的，也可以將單個原聲源分為許多部分，每一部分都有各自的拋物線反射面，以產生相同數目的「真實」點聲源。然後利用另外的拋物線反射面將通過這種方法獲得的點聲源會聚到單個「真實」點聲源，該單個「真實」點聲源通過前述的拋物線，雙曲線，橢圓或者平反射面被再次反射、漫射並被定向朝著所述測量點或者接聽位置。
對於諸如圓錐形揚聲器的大尺寸聲源而言，由於其構造方式以及與聲音發射膜尺寸相關的幹涉而不能有效地再現高頻，上述方法的目的在於，從聲音漫射的角度，將所述發射膜分為幾個更小的部分以利用每一個部分的發射，獲取並反射此發射以得到更佳的更寬頻帶的響應。
這種多功能性全部地來自於已經能夠產生與「真實」點聲源精確一致的虛擬點聲源，它為解決與具有真實尺寸的聲源相關的聲學和傳播問題提供了最佳解決方案，並且增加了設計者在設計所述音箱的形狀時的自由度。
為了更好地說明此項發明及其用途，作為一個非限制性的例子，簡要概述了適合多個使用於垂直線陣列的音箱，在其之中裝配了所述波導，並且還採用了那些能優化性能的幾何手段，如圖13A，圖14A和圖14B所示。
圖13A所示的音箱具有(儘管絕非限制性的)形狀為沒有前部的改變的平行六面體的實體(13)，此缺失的前部為梯形輪廓，並與該平行六面體等高。因為這部分的缺失，從前面看，所述音箱的實體有由側壁13C限定的但上下開口的空腔。在該空腔的頂部，平行六面體的中央，存在用於高頻波導的發射槽(13B)，該發射槽在圖11B和圖11C中也有詳細描述，且在其清晰示出了七個分割物。在關於前述槽和音箱中軸對稱放置的側壁(13C)上，可以看到所述中頻和低頻揚聲器(13D)，其朝向所述音箱前部的直徑的一半由剛性「阻隔壁」板(13E)遮蓋。在所述前部空腔的側面，有兩個被透聲格柵遮蓋的槽(13F)，其為安裝在該空腔旁側的所述中低揚聲器形成了開口，並且/或為安裝於所述音箱中的其它揚聲器所產生的聲音形成了向外發射面，該音箱處於(例如)具有前音量調諧(frontvolume tuned)的「帶通」配置。
阻隔壁板(13E)的目的在於，一方面使得由所述空腔中的揚聲器所再現的中頻的發射軸更接近位於中央的反射波導的所述槽，從而，正如線陣列理論所解釋的，將其尺寸限制在所必須再現的最高頻的1/2波長以內，另一方面移動了揚聲器振動膜的發射相位，減少了從該振動膜自身的振動表面所產生的聲音發射相對於所述音箱前面的收聽者的路徑差。
實際上，更接近接聽者的那一半揚聲器所發射的聲音在阻隔壁(13E)的迫使下將通過更長的路徑，對於此再現的頻率，可以有效地使得該更長路徑與直接朝向所述空腔的那一半揚聲器的聲音所通過的路徑相等。
對應於所述前部空腔的容積部分缺少頂部及底部隔板的目的在於防止由於在平行的或分叉的圍壁上的反射而引起的振動和幹涉，並能夠利用上下交疊的多個音箱(見圖14A)為所再現的全部頻率形成真實的不斷裂的垂直揚聲器柱，即使當需要垂直傳播的時候，這些音箱不得不相互傾斜(見圖14B)。
雙反射波導以及前述的結構幾何在製作音箱時充分考慮了在最初的描述中所簡要引用的線陣列理論。
此外且具有優勢地，音箱實體(13)由兩部分(130，131)組成，此二部分繞公共軸擺動或者分別繞各自的振蕩軸(132)擺動。限定所述前腔的側壁(13C)各自形成了所述實體的部分(130，131)的一部分，並且該實體的所述部分(130，131)的一個軸或多個軸與在所述空腔底部的發射槽(13B)接近並且平行。這樣，如圖15A，圖15B和圖15C所示，同時或者獨立地，所述實體的兩個部分(130，131)可能不同程度地互相傾斜，從而以這種方式改變了所述前部空腔的尺寸以及相應容積，同時還校準了聲音的水平傳播。
同樣需要注意的是，雷射放射跟蹤系統(133)可能位於所述實體(13)的前部空腔底部的槽(13B)的中央，與所述高頻發射軸相符。
權利要求
1.一種用於在垂直線陣列中實現用於聲音發射的喇叭或反射波導的聲音漫射方法，其特徵在於，包括以下步驟將具有不可忽略的尺寸的聲音發射源轉換為完全等同於「真實」點聲源的虛擬點聲源，所述聲音發射源可為單個聲源也可為兩個或多個聲源組成的聲源，並且朝著測量或接聽位置漫射如此獲得的該「真實」點聲源的聲音，利用各種幾何形式中的至少一種反射面反射該聲音，保持從所述發射源的任何點有相等的聲音路徑。
2.根據權利要求1的方法，其中，所述聲音發射源發射平面波，並且利用凸拋物線形反射面實現其到「真實」點聲源的轉換，此「真實」點聲源位於前述拋物線反射面的焦點處。
3.根據權利要求1和2的方法，其中至少一個用於反射來自所述點聲源的聲音的表面是平的。
4.根據權利要求1和2的方法，其中至少一個來自所述點聲源的聲音的反射面是凸的。
5.根據權利要求4的方法，其中至少一個聲音反射面是拋物線的。
6.根據權利要求1和2的方法，其中至少一個用於反射來自所述點聲源的聲音的表面是凹的。
7.根據權利要求6的方法，其中至少一個反射面是雙曲線的或拋物線的。
8.根據權利要求1和2或者6的方法，其中至少一個來自所述點聲源的聲音的反射面是橢圓的。
9.根據權利要求1和2的方法，其中利用不止一個平的和/或凹的和/或凸的表面的結合來反射來自所述點聲源的聲音。
10.根據以上權利要求中任何一個的方法，其中，所述聲音發射源是壓縮式驅動頭。
11.根據以上權利要求中任何一個的方法，其中，所述聲音發射源是傳統揚聲器或者其具有通常揚聲器的尺寸。
12.根據以上權利要求中任何一個的方法，其中，所述反射面限定了(從所述發射源的表面開始)由七個分隔物細分的空間的容積，該分隔物以可以形成管道的方式隔開，該管道的尺寸小於必須通過其中的最高聲音頻率的波長。
13.一種用於垂直線陣列中的聲音發射的反射波導，開始於平面聲源中的聲音發射平面，其特徵在於，聲音反射面位於所述聲音發射平面之前，且被配置以將前述聲音發射平面轉換為真實點聲源，並且通過至少一個反射面與上述真實點聲源結合以向著測量或者接聽位置漫射聲音。
14.根據權利要求13的波導，其中，上述位於所述聲音發射平面之前的反射面具有凸拋物線面的形式，其中至少有一個與所述真實點聲源關聯的聲音反射面的幾何形狀為平的，凸的或者凹的表面，或其結合。
15.根據權利要求14的波導，其中，每一個所述平的，凹的或者凸的反射面都具有平面的，拋物線面的，雙曲線面的或者橢圓面的形式。
16.根據權利要求13到15的波導，其中，每一個上述反射面都由旋轉擠壓所形成的剛性反射材料中的元件的表面形成。
17.根據權利要求13到16的波導，還具有形成七個水平分隔物的中間板，以在所述波導中形成管道，該管道的尺寸小於必須通過其中的最高頻率的波長。
18.根據權利要求13到17中每一個的波導，其中，所述聲音發射平面是壓縮式驅動頭。
19.根據權利要求13到17中每一個的波導，其中，所述聲音發射平面是傳統揚聲器。
20.根據權利要求13到19中任何一個的波導，其中-聲音發射裝置被裝入前部具有空腔的實體(13)中，此空腔由兩個分叉側壁(13C)在相對側上形成，且從另外兩個相對側開口，-在所述空腔的底部有用於高頻的發射槽(13B)，以及-面向每一個所述側壁，至少揚聲器(13D)的一部分用於中低頻，並且在其中每個揚聲器由剛性板(13E)部分地遮蓋，並且在該實體的前部，在所述空腔的側面有兩個槽(13F)，其為用於中低音調的揚聲器的聲音管道和/或在該實體中另外的揚聲器的聲音發射形成外部孔徑。
21.根據權利要求20的波導，其中所述實體由兩個部分(130，131)組成，它們能夠繞著靠近且平行於所述空腔底部的發射槽(13B)的振蕩軸擺動，從而能夠通過變化形成所述空腔的側壁的角度布置來改變所述尺寸，從而改變該實體前部空腔的容積，並且校準聲音的水平傳播。
22.根據權利要求20和21的波導，其中雷射束跟蹤系統(133)位於所述前部空腔底部的槽(13B)的中央，與所述高頻發射軸相符。
全文摘要
本發明涉及一種利用喇叭或反射波導進行聲音漫射的方法，其中包括將至少一個聲音發射源轉換為與「真實」點聲源完全相等的虛擬點聲源，並通過利用至少一個反射面的聲音反射來漫射來自於該「真實」點聲源的聲音，保持來自該發射源的任何點有相等的聲音路徑。本發明還涉及一種反射波導，其聲音發射平面之前置有聲音反射面，此反射面被設置為將該聲音發射面轉換為真實點聲源，並且至少一個反射面與此真實點聲源結合以用於向著測量或接聽位置漫射聲音。
文檔編號G10K11/00GK1666566SQ03815592
公開日2005年9月7日 申請日期2003年3月4日 優先權日2002年7月9日
發明者G·諾塞利, S·諾塞利, M·諾塞利 申請人:奧特蘭諾塞利G&C公司