CN105706461B - 扬声器换能装置 - Google Patents

Abstract

一种扬声器换能装置，其在扬声器系统中(不管相对的收听位置，使用者在此感识到的发出声音大致相同)，其中，扬声器换能装置的特征在于，设置至少两组扬声器，其中每组包括至少两个扬声器，并且其中在每组中的扬声器在远离假想平面的不同方向上发出声音，假想平面被布置在两个扬声器之间，并且其中，每组换能器包括至少一个高音域换能器和至少一个全音域换能器，并且其中，第一组的高音域换能器被布置在假想平面的与第二组的全音域换能器相同的一侧上。

Description

扬声器换能装置

技术领域

本发明涉及一种扬声器换能装置，其在扬声器系统中以获得由使用者感识的全方位发出的声音。

背景技术

当扬声器被放置在封闭空间中时，收听者感识到的扬声器的音色极大地受到作为房间或任何盒体的空间的声学特性的影响。

US8175304公开了被构建成单个元件的立体声扬声器系统。通过拆分、求和以及过滤立体声信号，并且将处理的信号分配到被布置为在不同方向上发出声音的中音域换能器元件，并且凭借声音自环境(墙壁)的反弹，使用者将体验到来自发出声音的大致全方位的立体声效果。过滤器、前置放大器等的必要性需求设备的相对高的功率消耗，并且进一步为了获得大致平衡且全方位的立体声发生，扬声器元件必须相同。

GB 1351842描述了一种全方位扬声器元件，其具有多侧面，其中一个或多个换能器被布置在每个侧面中，以用于大致垂直于各自的侧面地发出声音。换能器被布置为，以便在每个侧面中的每个换能器(或换能器组件)都具有辐射形态，以致来自相邻侧面的辐射形态重叠。以这种方式，收听者能感识到大致全方位的声音。每个侧面都被设计为发出全声(full sound)，并且由于低频声音和高频声音的传播模式的差异以及房间的墙壁的不同的吸收/反射特性，应该提供足够的换能器元件，并且同时每个换能器元件应该被调节为放出恰当的强度，以实现感识的全方位的声音体验。

传统的独立式扬声器包括分开的左声道和右声道换能器，以表示L立体声信号和R立体声信号。

在较小的扬声器系统中，对于使用者可能有益的是，感识到被更全方位地发出的声音而不具有发出声音的明显的L/R区分。

本发明的目的

因此，本发明的目的是通过将扬声器换能器沿共同轴线对称布置且布置成两对且每对都包括至少两个换能器来使用简单的方法获得全方位性能。

发明描述

如公开的包括本发明的实施方式非常适合被放置于任何在房间内、桌子上等对于使用者来说全方位性能非常重要的位置的扬声器系统。

在本发明的第一实施方式中，扬声器换能装置被公开，其在扬声器系统中(不管相对的收听位置，使用者在此感识到的发出声音大致相同)，其中，扬声器换能装置的特征在于，设置至少两组扬声器，其中每组包括至少两个扬声器，并且其中在每组中的扬声器在远离假想平面的不同方向上发出声音，假想平面被布置在两个扬声器之间，并且其中，每组换能器包括至少一个高音域换能器和至少一个全音域换能器，并且其中，第一组的高音域换能器被布置在假想平面的与第二组的全音域换能器相同的一侧上。

通过将扬声器布置于在不同的方向上发出声音的组中，由于在组中的第一扬声器以第一方向发出声音，并且在相同组中的第二扬声器以不同的方向发出声音的布置，设计的用于例如一个声道的声音信号将在不同的方向上发出。因此，收听者将根据收听位置感识到不同的声音实况，但由于这种非常简单的布置，可通过非常简单的方法从该装置发出大致全方位的声音。

在进一步的有益实施方式中，发出的声音被收听者全方位地感识，其由于声音被发自：

a.在第一组中的第一扬声器和来自第二组的第二扬声器；

b.来自第一组的第二扬声器和来自第二组的第一扬声器；

c来自第一组的第一扬声器和第二扬声器；

d.来自第二组的第一扬声器和第二扬声器。

以这种方式，不管相对于设备的收听位置，使用者将感识到发出的全方位的声音大体相同。由于每组包括高音域换能器(即发出高频率声音的换能器)和低全音域换能器(即发出在低频和中频范围内的声音)，组的组合效果会是完整的声音实况。由于每组都从假想平面被分为在不同方向上发出声音，在该平面的另一侧的收听者将收听到不同组的高音域换能器和全范围换能器，而几乎位于假想平面的收听者将收听到相同组的高音域换能器和全音域换能器。以这种方式，不管收听的位置，被收听者感识到的声音将大致相同。

仍在进一步有益的实施方式中，根据上述任一项权利要求的扬声器换能装置，其中，扬声器换能装置进一步包括至少一个低音域换能器。由于低音域换能器的辐射形态自身相对地全方位，即，低频具有宽广得多的传播角度，包括单个低音域换能器的装置通常能够足够广地发出低音域信号，以便收听者不能确定发出声音的实际方向。

仍在进一步有益的实施方式中，扬声器组被安装在三维盒体中，其接地面被成形为正方形、矩形、六边形、八边形、椭圆形或圆形的几何形式中的其中一个。

令人意想不到地，测试显示，只要扬声器如上述被布置在假想平面的任意侧上，不管收听者相对于装置的方位，感识到的声音将大体相同。

进一步的有益实施方式在进一步的从属权利要求中被阐述。

附图说明

在下面，将参考附图描述本发明的优选的实施方式，其中：

图1示出了具有如构造的扬声器换能装置的本发明的概念。

图2示出了发出的声音如何在所有方向上被感识。

图3示出了实施方式如何可具有不同的几何形状。

图4示出了本发明的实施方式的等度量绘图。

具体实施方式

在第一方面，本发明涉及：

扬声器换能装置，其在扬声器系统中，以获得被使用者感识的来自系统的全方位发出的声音。

并且在第二方面，涉及扬声器装置，其中

每对换能器包括至少一个高音域换能器和至少一个全范围换能器，并且

第一对换能器沿盒体的前表面对齐，并且主要远离前表面地发出声音，并且

第二对换能器沿盒体的后表面对齐，并且主要远离后表面地发出声音。

本发明的第三方面是，一种扬声器装置，其中，导致声音被全方位地感识的声束产生自下列组件：

包括X1和Y1的一对换能器，以及

包括X2和Y2的一对换能器，以及

包括X1和Y2的一对换能器，以及

包括X2和Y1的一对换能器。

在优选的扬声器装置的实施方式中，该装置包括至少一个低音域换能器，例如，低音扩音器。

在图1中，本发明示出了下列主要构件：

两个或更多的全音域换能器(X1、X2)，以提供全音域频率的声波。

两个或更多的高音域换能器(Y1、Y2)，以高频率的声波。

声音主要沿第一方向从第一对换能器(X1、Y1)发出。

声音主要沿第二方向从第二对换能器(X2、Y2)发出。

如图1所示的本发明的原理描绘了两组扬声器，其中，第一组扬声器包括高音域换能器10和全音域换能器12，并且第二组包括高音域换能器14和全音域换能器16。在每组中的每个扬声器都被布置在假想平面100的相对侧，以便扬声器10、12和16、14在由箭头18、20所示的不同的方向上发出声音。

因此，站在扬声器12、14前面的收听者将感识到如由弧线22所示的发出的声音。同样地，站在扬声器10、16前面的收听者将感识到如由弧线24所示的声音。感识到的声音22、24源自属于不同组的扬声器，但是由于提供了高音域的换能器和全音域的换能器，仍然提供了完整的声音实况。位于假想平面100的轴线中的收听者将感识到由弧线26、28所示的声音，即是，来自属于相同组的扬声器的声音。出于示意性目的，弧线22、24、26、28并不重叠，但清楚的是，例如位于弧线22和26之间的收听者将根据确切的位置接收到来自全音域扬声器12和高音域扬声器14、10(根据哪个扬声器具有主导辐射形态)的声音。

根据具体的产品需求，声音系统可操作单信号或者L/R立体声。

在优选的实施方式中，换能器结构能够给使用者提供L/R立体声信号。

特别地对于较小的声音系统，非常有利于以L/R立体声信号通过简单的方式获得全方位特性，即，不需要像是滤波/延迟算法的高级数字信号处理。

通过具有下列结构来获得这个特性：

全音域换能器X1和高音域的高频扬声器Y2播放同一通道，例如，左通道。

全音域换能器X2和高音域的高频扬声器Y1播放同一通道，例如，右通道。

不需要使用有源滤波器，因此，功率消耗非常低，并且本发明在由电池供电的便携无线声音系统中非常地有用。

甚至在很小的实体实施方式中，声音质量是可以接受的。在高达大约10千赫兹，具有360度的辐射形态。这将确保在大多数频率下的围绕声音系统的良好的能量分布。

图2示出的是，L/R立体声信号将在四个方向(D1、D2、D3、D4)上被使用者感识到，使用来自下列的声音信号：

换能器X1和Y1，或者

换能器X2和Y2，或者

换能器X1和Y2，或者

换能器X2和Y1。

被使用者截断的感识到的声音如图1所示。

图3a至d示出了声音系统的可选实施方式如何适用。任何几何形式都可被使用，在其中能安装相等数量的换能器。这归因于换能器被构造为两个成一对的事实。

对于图3a至d，图1中所引入的相同的附图标记将被应用于附图。因此，图3a示出了包括被布置在梯形形状外壳中的两组扬声器的扬声器装置。除了高音域扬声器和全音域扬声器，设置了进一步的低音域扬声器30。如上面已经阐述的，低音域扬声器的辐射形态是，即使位于沿假想平面100的收听者与低音域扬声器30的位置相对，也能够听到与发自扬声器10、12的声音结合的低音域声音的发出。

在图3b至3d中示出了大致对称的装置，并且因此可使用两个假想平面100、100’描述怎样发出声音且声音怎样被收听者感识到。该构造和感识的声音完全类似于参考图1的上述描述。在这些实施方式中，尽管每个扬声器都被附图标记标识，但扬声器组可被布置为围绕任何假想平面100、100’，以实现本发明的效果。

低音域换能器(Z)可扩展系统的低频域，并且能被嵌入到声音系统而对低音扬声器单元的放置没有任何特定需求。

在优选的扬声器装置的实施方式中，换能器对被安装到三维的盒体中，该盒体的接地面被成形为正方形、矩形、六边形、八边形、椭圆形或圆形中的一个几何形式。

本发明非常适合单独的小扬声器系统或者被集成到家电产品和/或媒体系统中的小扬声器系统。

通过简单的方式，对使用者非常有益地获得了全方位性能。

将参考如图4a至4c示意性地示出的设备描述本发明。在附图中，本发明的实施方式的示意性的等度量绘图示出了从相对于设备50的不同的收听者位置所观察的设备50的形状。在图4a中，设备的第一侧部52对于收听者可见，并且因此换能器14和12将发出被收听者感识到的主导声音。出于示意性目的，其他两个换能器10、16以虚线示出。当设备被相对于使用者而旋转使得设备的端面54在图4b所示的位置中时，使用者感识到的主导声音由换能器16和14发出。由12(在图4b中以虚线示出)发出的声音从使用者的收听位置将逐渐变弱。由于随着设备被旋转(或者使用者相对于设备移动)，来自全音域换能器12的声音将在高频段变弱，但却被驱动器10的增加的高频级补偿，所以整体的收听并且因而整体感识到的声音对收听者来说将仍然大致恒定的。同时，来自另一全音频换能器16的声音将增加，并且来自HF换能器14的声音减小，因而平衡了设备50的全方位声音发出。如图4c所示，当设备50进一步旋转(或者使用者的位置进一步转移)，换能器16和10将产生感识的声音的主要部分。

相应地，如收听位置(或者设备)被改变为位置横向于设备的上侧部56或任何侧部，感识的声音会遵循模拟的感识。

出于示意性目的，换能器被描绘为突出设备表面，并且被布置在不同的位置中，并且具有相对的尺寸关系，但是实际上，只要基本的发明原理被应用于换能装置，任何尺寸、设计等都起作用。

Claims (6)

1.一种扬声器换能装置，其在扬声器系统中，在该扬声器系统中，不管收听者相对的收听位置，使用者感识到的发出声音大致相同，其中，所述扬声器换能装置包括至少两组扬声器，其中每组扬声器包括至少两个扬声器，并且其中在每组中的扬声器在远离假想平面的不同方向上发出声音，所述假想平面被布置在所述两个扬声器之间，并且其中，每组扬声器包括至少一个高音域换能器和至少一个全音域换能器，并且其中，第一组的高音域换能器被布置在假想平面的与第二组的全音域换能器相同的一侧上，其中，扬声器换能装置被设置成向第一组扬声器提供第一声道，并且向第二组扬声器提供第二不同的声道，使得由于在第一方向上发出声音的高音域换能器以及同一组中在不同的方向上发出声音的全音域换能器的设置，在不同方向上发出用于一个声道的指定声音信号。

2.根据权利要求1所述的扬声器换能装置，其中，由于声音被发自：

a.在所述第一组中的第一扬声器和来自所述第二组的第二扬声器；

b.来自所述第一组的第二扬声器和来自所述第二组的第一扬声器；

c.来自所述第一组的第一扬声器和第二扬声器；

d.来自所述第二组的第一扬声器和第二扬声器；

发出的声音被收听者全方位地感识。

3.根据权利要求1所述的扬声器换能装置，其中，所述扬声器换能装置还包括至少一个低音域换能器。

4.根据权利要求1所述的扬声器换能装置，其中，扬声器组被安装在三维盒体中，其接地面被成形为正方形、矩形、六边形、八边形、椭圆形或圆形的几何形式中的其中一个。

5.根据权利要求1所述的扬声器换能装置，其中，所述扬声器被布置在壳体中，所述壳体具有至少两个侧面，并且其中，来自每组的扬声器被布置在每个侧面。

6.根据权利要求5所述的扬声器换能装置，其中，至少高音域换能器被布置在邻近所述壳体的侧面的侧面界限。