CN101964937A

CN101964937A - 多方向发声系统

Info

Publication number: CN101964937A
Application number: CN2009101090409A
Authority: CN
Inventors: 张光武
Original assignee: WHARFEDALE INTERNATIONAL AUDIO CO Ltd
Current assignee: WHARFEDALE INTERNATIONAL AUDIO CO Ltd
Priority date: 2009-07-23
Filing date: 2009-07-23
Publication date: 2011-02-02
Also published as: EP2293596B1; EP2293596A3; EP2293596A2; US8351639B2; WO2011009309A1; US20110019844A1

Abstract

本发明涉及音响设备，提供一种多方向发声系统，其包括音箱主体以及置于音箱主体两端的发声装置，所述发声装置具有向多个方向定向发声的发声结构，所述发声结构具有多个中空的机械导声结构，每个中空的机械导声结构具有内开口端和外开口端，多个机械导声结构的外开口端分别朝向特定的多个方向，所述发声结构接受来自音箱主体的声音信号，通过机械导声结构向所述特定的多个方向发出声音。在所述多方向发声系统中，通过在音箱主体的两端设置多个机械导声结构，只需要设一个发声系统，即可实现多声道的发声。整个发声系统结构紧凑、成本低、携带方便且便于组装。

Description

多方向发声系统

技术领域

本发明涉及音响设备，尤其涉及一种能够产生多个声道的多方向发声系统。

背景技术

近年来，随着人们生活水平的不断提高，对于高质量的音响设备的需要急剧增多。目前，传统的音响系统都具有声道的音响效果，通常是采用组合音响来实现立体声。

例如，一种传统的立体声音响设备通过一对主音箱和一对副音箱来实现四音场。然而，这种组合音响设备没有空间感，只能在二只音箱中间等距离听，若偏离任何一方，立体感就明显下降。而且，这种组合形式的音响设备占用空间较多，携带及移动不便。

有些立体声音响设备具有环绕声效果，这种环绕声系统通常利用多个不同的扬声器，以产生立体声的多声道输出，并且使孤立的声音同步地向着被设置在听众周围的各个扬声器移动。这些扬声器被设置在室内听音位的周围，例如天花板、地板及侧墙壁上。左右环绕声系统通过设置在听音位的侧面和后面的扬声器来提供，以模拟从多个方向发出的声音，起到如同在自然环境中一样的效果。然而，这种在听音位的周围不同位置分散设置扬声器的音响系统，需要非常复杂的结构和技术。各个扬声器的导线需要从声源延伸到其硬件。这样不仅增加音响系统的使用成本，而且不利于房屋室内装饰。

另外，还有些为了实现环绕立体声，采用数字化处理方式。这种数控方式的音响设备通常包括一阵列式扬声器装置，阵列式扬声器装置包括多个平行排列的多个扬声器单元，通过数字信号处理使多个扬声器单元输出的声音具有指向性，并由规定的壁面或反射板反射而形成假想扬声器，其中，利用数字信号处理器，以使与输入音频信号对应而生成的声束向空间内的规定焦点位置发射的方式，分别独立地控制多个扬声器单元，实现立体环绕立体声。然而，这种数字化处理方式需要有复杂的数字化电路系统和多种电子元器件，不仅增加设计的复杂性，而且组装制作成本很高，使得这种音响设备的价格居高不下，得不到广泛的应用。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种结构紧凑、成本低、携带方便且便于组装的多方向发声系统。

一种多方向发声系统，其包括音箱主体以及置于音箱主体两端的发声装置，所述发声装置具有向多个方向定向发声的发声结构，所述发声结构具有多个中空的机械导声结构，每个中空的机械导声结构具有内开口端和外开口端，多个机械导声结构的外开口端分别朝向特定的多个方向，所述发声结构接受来自音箱主体的声音信号，通过机械导声结构向所述特定的多个方向发出声音。

在所述多方向发声系统中，通过在音箱主体的两端设置多个机械导声结构，使得从两端的机械导声结构导出的声音如同从听音位(如观众或听众)侧面和后面发出，从而不用像传统设备那样，在听音位周围(如侧面或背后)环设多个独立音响，以产生不同方向发声源的作用，只需要设一个发声系统，即可实现多声道如三或五声道的发声。该发声系统结构紧凑，组装制作便利，成本低，只需依靠该机械导声结构，即实现多声道的输出，并不需要复杂的音响装置或者复杂的数字化处理设备及数字化处理电路等。上述发声系统通过物理声学原理，进行声波导向，即使在前置音源背景下能实现更多个声道发声，因而具有广阔的应用前景。此外，多声道通过单个的多方向发声系统来实现，并不需要在听音位周围设置额外的音响装置，从而大大降低多方向发声系统的占用空间，也方便多方向发声系统的携带移动等。

附图说明

以下结合附图描述本发明的实施例，其中：

图1是本发明第一实施例提供的多方向发声系统的立体结构示意图；

图2是图1的多方向发声系统中的发声结构的侧视示意图；

图3是图1的多方向发声系统中的发声结构的主视示意图；

图4是图1中的多方向发声系统的声音传播俯视示意图；

图5是图1中的多方向发声系统的声音传播侧视示意图；

图6是图2中的多方向发声系统的声波导管第一种结构示意图；

图7是图2中的多方向发声系统的声波导管第二种结构示意图；

图8是图2中的多方向发声系统的声波导管第三种结构示意图；

图9是图2中的多方向发声系统的声波导管第四种结构示意图；

图10是图2中的多方向发声系统的声波导管第五种结构示意图；

图11是图2中的多方向发声系统的声波导管第六种结构示意图；

图12是本发明第二实施例提供的多方向发声系统的立体示意图；

图13是图12中的多方向发声系统的声音传播正面示意图；

图14是图12中的多方向发声系统的声音传播立体示意图；

图15是本发明第三实施例提供的多方向发声系统的立体示意图；

图16是图15中的多方向发声系统的机械导声结构的立体示意图；

图17是本发明第四实施例提供的多方向发声系统的立体示意图；

图18是本发明第五实施例提供的多方向发声系统的立体示意图；

图19是图18中的多方向发声系统的机械导声结构的立体示意图。

具体实施方式

以下基于附图对本发明的具体实施例进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅作为实例，并不用于限定本发明的保护范围。

请参阅图1、2和3，示出了本发明第一实施例的多方向发声系统10，该多方向发声系统10包括音箱主体12以及置于音箱主体12两端的发声装置14，发声装置具有向多个方向定向发声的发声结构16，该发声结构16具有多个中空的机械导声结构18，每个中空的机械导声结构18具有内开口端182和外开口端180，多个机械导声结构18的外开口端180分别朝向特定的多个方向，该中空的发声结构14接受来自音箱主体12的声音信号，通过机械导声结构18向特定的多个方向发出声音。其中音箱主体可以是与两端的发声装置14为一体结构。

在本实施例中，多方向发声系统10是一个三声道音响系统。音箱主体12具有音源装置(图未示)，音箱主体12上设有一个大致位于其中央的中音控制器11和位于中音控制器11两侧的扬声器13，中音控制器11及其两侧的扬声器13构成一个中置声道。而置于音箱主体12两端，即左右两端的发声装置14分别充当左环绕声道和右环绕声道(此左右是指在附图上的相对位置而言，下同)。

左右两端的发声装置14分别具有向多个方向定向发声的发声结构16，每个发声结构16都具有多个机械导声结构18。另外，如图1所示，以右端的发声装置14为例，右端的发声装置14的多个机械导声结构18呈立体辐射状分布，以向立体多方位方向导出声音。发声装置14还包括一个网罩15，用于将发声结构16罩设于其中，而在图1中，为显示结构方便，只在右端显示多个机械导声结构18，而左端的发声结构16被网罩15所遮罩。当然，可以理解的是，实际使用中，右端的发声结构16也通常是被网罩15所遮罩。

图2和图3分别是发声结构16的侧视和主视图。发声结构16包括一个基体部分162，在基体部分162上设有扬声器164以及与该扬声器164的发声口166在声音上相互导通的多个机械导声结构18。在本实施例中，该机械导声结构18为声波导管18。具体结构可以包括但不限于在该扬声器164的发声口166上罩设一个球面罩165，声波导管18为中空贯穿的管子并具有两个开口端180和182，其中内开口端182贯穿入球面罩165与扬声器164在声音上相互导通，另一个外开口端180指向外。其中，在声音上相互导通是指发声口166输出的声音可由多个机械导声结构18(如声波导管18或后面涉及的声波孔)传播出去，例如，发声口166可以是与机械导声结构18直接相贯通的，也可以是在发声口166设置振动膜或网状物，虽然不是直接相贯通，但是声波仍然可以传播到机械导声结构18，再由机械导声结构18传播出去。而且，多个声波导管18的开口端180按照预先计算好的所需角度方位排布，例如包括但不限于图示的辐射状发散形式的排布。图示的实施例中，多个声波导管18是以一个球心为中心向外辐射状发散分布的，即多个声波导管18的中心延长线交汇于一球心，该球心可以是扬声器164的发声口166的中心。球面罩165可以是局部弧度的，例如但不限于图示的1/4个球面形状。多个声波导管18的管口(即外开口端180)整体轮廓也呈现球面或曲面形状。

本实施例中，在右端的发声结构16中，多个声波导管18，即机械导声结构18主要包括正面导向声波导管18a、侧面导向声波导管18b、上方导向声波导管18c和下方导向声波导管18d。如图1和4所示，其中正面导向声波导管18a设置为朝向正面，以使音箱主体12的发声从正面传播，产生侧方正面声波，相当于是侧前置声道。侧面(即右侧)导向声波导管18b开口朝右侧，以使音箱主体12的发声从右侧面传播。如图4所示，如果在室内，右侧导向声波导管18b则由侧墙壁反射到听音位19，部分还可以经过二次反射，先从侧墙壁反射到后墙壁，再经后墙壁反射到听音位19。如图5所示，上方导向声波导管18c开口朝上方或斜上方，以使音箱主体12的发声从上方或斜上方传播。如果在室内，上方导向声波导管18c则由天花板反射到听音位19，部分还可以经过二次反射，先从天花板反射到后墙壁，再经后墙壁反射到听音位19。同样，下方导向声波导管18d开口朝下方或斜下方，以使音箱主体12的发声从下方或斜下方传播。如图5所示，如果在室内，下方导向声波导管18d则由地面反射到听音位19，部分还可以经过二次反射，先从地面反射到后墙壁，再经后墙壁反射到听音位19。这样，右端的发声结构16就可通过这些声波导管18a、18b、18c、18d在听音位19形成右侧环绕声道。同样，左端的发声结构16也可采用同样的结构，实现左侧环绕声道功能，在此不再赘述。

多个声波导管18的长度和管口大小可以是相同的或者不同的。当声波导管18的管径小而管子长时，导出的声音尖锐，管径大而管子短时，导出的声音厚重而沉实，具体按照实际需要而设定。根据不同的管长和管径，以及材料等，来控制传播的声波音质、频率、相位或干涉情况，因而，多个声波导管18(以下各个实施例的机械导声结构也基本相同)的管长和管径可根据实际需要，经过物理声学计算来设定，而且多个声波导管18分布也可按照需求通过物理声学计算来设定。

请参阅图6-11，分别是多种不同形状的声波导管18。图6所示的声波导管18为图1中所采用的管子形状，即为一根管径均匀的直圆管。图7所示的声波导管18是一根管径均匀、管径细而长的直圆管。图8所示的声波导管18是一根管径渐增的直圆管，其中管径小的一端接到扬声器164的球面罩165上，另一端向外，类似于一个喇叭。图9所示的声波导管18是一根管径渐增的弯圆管，其中管径小的一端接到扬声器164的球面罩165上，另一端向外，类似于一个号角。图10所示的声波导管18是一根管径渐增的方管，同样管径小的一端接到扬声器164的球面罩165上，另一端向外。图11所示的声波导管18是一根一端大，另一端小的管子，其中小端为一根直管，大端包括三段，即中间段、端部段及连接中间段的过渡段，中间段为鼓形，最末端为圆筒形，类似于一个螺管。在一些实施例中，发声结构16可包括上述多种不同形状的声波导管18的组合。管子的材质可以是便于声音传导和传播的各种材质，而且不会影响音质，可采用传统乐器所用的材质，例如但不限于铜管或木质管等。

当然，可以理解的是，声波导管18的截面形状也可以是三角形或五边形或五边以上的多边形，还可以是椭圆形或跑道形，并限于此。应当理解的是，对本实施例的声波导管18进行的各种变形都应看作在本发明范围之内。

发声装置14可通过机械接合方式，例如包括但不限于用扣合结构、焊接或螺纹连接等方式与音箱主体12组装成为一体结构。例如通过在基体部分162上设置卡扣装置(图未示)，将基体部分162用卡扣装置扣合于音箱主体12上。扬声器164也可通过机械接合方式，例如包括但不限于用扣合结构、焊接或螺纹连接等方式与音箱主体12组装成为一体结构。多个机械导声结构18(即声波导管18)也可通过通过机械接合方式，例如包括但不限于用扣合结构、焊接或螺纹连接等方式组装于扬声器164的球面罩165上。因而，发声装置14的各个结构部件都可通过机械接合方式组装成为与音箱主体12一体的结构，不需要复杂的音响装置或者复杂的数字化处理设备及数字化处理电路等，为多方向发声系统10的组装提供了很大的方便。

请参阅图12，为本发明第二实施例中的多方向发声系统20的立体示意图。此实施例的多方向发声系统20基本类似于第一实施例中的多方向发声系统10，图12与图1中相同的元件采用相同的标号，这些元件在此不再赘述。两者主要不同之处在于，发声系统20为五声道音响系统。

发声系统20也包括音箱主体12以及置于音箱主体12两端的发声装置14。而置于音箱主体12两端，即左右两端的发声装置14分别充当左环绕声道和右环绕声道。主要不同在于，音箱主体12有类似于第一实施例的中置声道的三个声道，中置声道如同第一实施例，也包括中音控制器11和位于中音控制器11两侧的扬声器13。左右两侧的声道相对于的中置声道，可称为左前置声道和右前置声道。左前置声道和右前置声道的结构与中置声道的基本相同，各自也都包括中音控制器11a和位于中音控制器11a两侧的一对扬声器13a。这样，中置声道、左前置声道、右前置声道以及左环绕声道和右环绕声道构成发声系统20的五个声道。

这五个声道整合在一个音响，即发声系统20中，只需要将发声系统20置于一些音乐播放源或播放设备如电视、MTV、电影院屏幕等的上面或前面，或邻近这些音乐播放源或播放设备，即可以将其发出的声音通过发声系统20形成五声道效果，尤其是左环绕声道和右环绕声道，通过侧墙壁的一次反射及后墙壁的二次反射，使得从两端的发声装置14导出的声音如同从听音位19(如观众或听众)侧面和后面发出，从而不用像传统设备那样，在听音位周围环设多个独立音响，以产生不同方向发声源的作用。因而，如图13和14所示，只需要设一个本实施例的音响系统20，即可在室内任意位置听音位19处实现五声道的发声。例如，通过将音响系统20前置，音源前置，即能实现五声道的发声，比现有的前置音响具有更多的声道。而且，发声系统20完全靠机械结构，即机械导声结构，如声波导管18来实施不同方向、方位、角度的声音传播，其结构紧凑，组装制作便利，并不需要复杂的音响装置或者复杂的数字化处理设备及数字化处理电路等。另外，可以理解的是，本实施例的多方向发声机构16还可通过所需的位置(如音箱主体12中央顶部)增设，以实现五个以上的声道，例如但不限于七声道等。

请参阅图15和16所示，为本发明第三实施例的多方向发声系统30的立体示意图。此实施例多方向发声系统30基本类似于第一实施例中的多方向发声系统10，例如包括音箱主体12以及置于音箱主体12两端的发声装置14。主要不同在于发声装置14具有与第一实施例不同的发声结构36，该发声结构36具有多个机械导声结构38。

如图16所示，该发声结构36包括一个外框362以及设置于外框362(即相当为第一实施例的基体部分)内的多个隔板364，多个隔板364呈阵列式排布，纵横相交，从而分隔形成多个机械导声结构38。多个机械导声结构38呈现阵列式排布，每个导声结构38为中空贯穿结构，也称为声波导管38，是一种方形声波导管。如图15所示，每个隔板364都可以是扇形平板，从而分隔形成多个管径渐增的声波导管38，每个声波导管38类似于图10中的方管。因而，阵列式声波导管38也可看作是由多个类似于图10中的方形声波导管18拼接而成。多个声波导管38的管口(即外开口端)整体轮廓呈现球面或曲面形状。外框362在远离声波导管38的底部设置有扬声器，每个声波导管38也具有内开口端和外开口端，其中内开口端与扬声器的发声口在声音上相互导通，扬声器的设置类似于图2所示的设置方式，不同之外在于，图2是圆形声波导管18形式，而图16是方形开孔形式。

多个声波导管38中也可以包括正面导向声波导管、右侧导向声波导管、上方导向声波导管和下方导向声波导管，从而如同第一实施例的两端的发声结构16，通过这些声波导管38在听音位的两侧形成左右环绕声道。

请参阅图17，为本发明第四实施例中的多方向发声系统40的立体示意图。此实施例多方向发声系统40基本类似于第三实施例中的多方向发声系统30，图17与图15和16中相同的元件采用相同的标号，这些元件在此不再赘述。两者主要不同之处在于，发声系统40为五声道音响系统。如同第二实施例中的五声道音响系统，即在图15的中置声道的两侧还具有左前置声道和右前置声道，各声道也都包括一对扬声器13a，与设于音箱主体12两端的左环绕声道和右环绕声道，构成五声道音响系统。

请参阅图18，为本发明第五实施例中的多方向发声系统50示意图。此实施例多方向发声系统50基本类似于第二实施例中的多方向发声系统20，也是五声道音响系统，图18与图12中相同的元件采用相同的标号，这些元件在此不再赘述。两者主要不同之处在于，发声系统50为外形为流线型的五声道音响系，即发声系统50的音箱主体12的外壳为流线型外壳，而不是图12所示的矩形棱角状的外壳。

另外，请参阅图19，多方向发声系统50采用的发声结构56为球形结构，发声结构56包括一球体562(即相当为第一实施例的基体部分)，球体562上开设有多个声波孔58，所述多个声波孔58以球体的球心为中心，向外辐射状分布。每个声波孔58就是一个机械导声结构。多个声波孔58可以是如同第一实施例的声波导管18一样，每个声波孔58都与扬声器的发声口166在声音上相互导通，相当于是扬声器设置于球心位置，此时，球体562可以是一个半球体，扬声器则设置于半球体的平面部分，正如图2所示扬声器的位置。每个声波孔58也具有内开口端和外开口端，其中内开口端与扬声器的发声口在声音上相互导通，图19的扬声器的设置与图2不同之外在于，图2是声波导管18形式，而图19是开孔形式。

多个声波孔58也可以是均匀分布且相同大小的孔，或者大小不同的孔。多个声波孔58也包括正面导向声波孔(即机械导声结构)、侧面导向声波孔、上方导向声波孔以及下方导向声波孔，由此实现左环绕声道和右环绕声道，与音箱主体12正面的中置声道及左前置声道和右前置声道一起构成五声道音响系统。

在以上各实施例中，不同的发声结构如声波导管或声波孔并不限于用在各自实施例中，也可用于其他实施例中，各个发声结构形状构造也可根据需要，通过物理声学原理进行设计，并不限于以上示例的结构。

在上述各实施例的多方向发声系统中，通过在音箱主体的两端设置多个机械导声结构，使得从两端的机械导声结构导出的声音如同从听音位(如观众或听众)侧面和后面发出，从而不用像传统设备那样，在听音位周围(如侧面或背后)环设多个独立音响，以产生不同方向发声源的作用，只需要设一个发声系统，即可实现多声道如三或五声道的发声。该发声系统其结构紧凑，组装制作便利，成本低，只需依靠该机械导声结构，即实现多声道的输出，并不需要复杂的音响装置或者复杂的数字化处理设备及数字化处理电路等。上述实施例的发声系统通过物理声学原理，进行声波导向，即使在前置音源背景下能实现更多个声道发声，因而具有广阔的应用前景。此外，多声道通过单个的多方向发声系统来实现，并不需要在听音位周围设置额外的音响装置，从而大大降低多方向发声系统的占用空间，也方便多方向发声系统的携带移动等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种多方向发声系统，其包括音箱主体以及置于音箱主体两端的发声装置，其特征在于，所述发声装置具有向多个方向定向发声的发声结构，所述发声结构具有多个中空的机械导声结构，每个中空的机械导声结构具有内开口端和外开口端，多个机械导声结构的外开口端分别朝向特定的多个方向，所述发声结构接受来自音箱主体的声音信号，通过机械导声结构向所述特定的多个方向发出声音。

2.如权利要求1所述的多方向发声系统，其特征在于，所述发声结构上设有接受来自音箱主体的声音信号的扬声器，所述多个机械导声结构的内开口端与扬声器的发声口在声音上相互导通。

3.如权利要求1所述的多方向发声系统，其特征在于，所述多个机械导声结构呈立体辐射状发散分布，以向立体的多个方向导出声音。

4.如权利要求3所述的多方向发声系统，其特征在于，所述立体辐射状发散分布的多个机械导声结构包括多个呈立体辐射状发散分布的声波导管。

5.如权利要求1所述的多方向发声系统，其特征在于，所述多个机械导声结构呈立体辐射状阵列分布，以向立体的多个方向导出声音。

6.如权利要求5所述的多方向发声系统，其特征在于，所述呈立体辐射状阵列分布的多个机械导声结构包括多个阵列式排布、纵横相交的隔板，多个隔板分隔形成多个声波导管。

7.如权利要求4或6所述的多方向发声系统，其特征在于，所述多个声波导管的外开口端的整体轮廓呈现球面或曲面形状。

8.如权利要求1所述的多方向发声系统，其特征在于，所述发声结构包括一个球体，所述球体开设有多个声波孔，所述多个声波孔为多个机械导声结构，多个声波孔为以球体的球心为中心，向外辐射状发散分布。

9.如权利要求1所述的多方向发声系统，其特征在于，所述多个机械导声结构至少包括正面机械导声结构、侧面机械导声结构、上方机械导声结构以及下方机械导声结构，所述正面朝向的机械导声结构设置为朝向正面，用以将音箱主体的发声从正面传播，所述侧面机械导声结构设置为朝向侧面，用以将音箱主体的发声从侧面传播，所述上方机械导声结构设置为朝向上方，用以将音箱主体的发声传播到上方，所述下方机械导声结构设置为朝向下方，用以将音箱主体的发声传播到下方。

10.如权利要求1所述的多方向发声系统，其特征在于，所述音箱主体与两端的发声装置为一体结构，所述音箱主体具有一个中置声道或者包括一个中置声道和位于所述中置声道两侧的左前置声道和右前置声道，其与两端的发声装置构成三声道或者五声道。