CN107333206B - 整体式音箱及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种整体式音箱及用于控制整体式音箱的方法。所述音箱包括：用于第一声道的第一对扬声器和用于第二声道的第二对扬声器；第一对扬声器包括第一前扬声器和第一后扬声器，其中第一前扬声器和第一后扬声器沿所述音箱的第一截面中的第一轴线布置且被布置为面向相反的方向；第二对扬声器包括第二前扬声器和第二后扬声器，其中，第二前扬声器和第二后扬声器沿所述音箱的第二截面中的第二轴线布置且被布置为面向相反的方向，其中，第一轴线和第二轴线偏转一定角度。根据本发明实施例，提出了一种用于整体式音箱的新型布置方案。

Description

整体式音箱及其控制方法

技术领域

本发明涉及扬声器技术领域，更具体地，涉及一种整体式音箱及用于控制整体式音箱的方法。

背景技术

在现有技术中，技术人员已经开发了多种形式的音箱。

其中最令人感兴趣的音箱形式之一是中等尺寸的柱状音箱。其直径通常是60～110mm，高度是240～450mm。此类音箱通常称为整体式音箱。例如，其可作为与人工智能私人助理的语音和音频接口。除了提供交互式语音助理服务外，整体式音箱还可用作音乐和其它媒体的回放装置。

遗憾的是，由于该装置的整体特性，此类装置极不适于提供像典型的分离式成对音箱所能达到的良好立体声体验。在典型的分离的成对音箱中，“左”、“右”声道被提供给分离的音箱。分离的音箱位于不同位置，因此可以为倾听者发出立体声场。

在传统的整体式音箱中，形成“左”、“右”声道的分别的波束，并将其输入给整体式音箱中的扬声器阵列，以至少部分地模仿从分离的成对音箱发出的声场。但是，该方法并不是非常奏效，特别是在较低音频范围。例如，在较低音频范围内，整体式音箱的波长与阵列长度之间的高比值将引起非常高的“白噪声增益”。这会导致非常低的效率。

因此，对现有技术存在如下需求：应当提出一种新的整体式音箱方案，以解决现有技术中的这些问题中的至少一个。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种用于整体式音箱的新技术方案。

根据一个实施例，提供了一种整体式音箱，其包括：用于第一声道的第一对扬声器和用于第二声道的第二对扬声器；第一对扬声器包括第一前扬声器和第一后扬声器，其中，第一前扬声器和第一后扬声器沿所述音箱的第一截面中的第一轴线布置并且被布置为朝向相反的方向，第二对扬声器包括第二前扬声器和第二后扬声器，其中，第二前扬声器和第二后扬声器沿所述音箱的第二截面中的第二轴线布置并且被布置为朝向相反的方向；其中，第一轴线和第二轴线偏转一定角度。

可选地或可替代地，所述角度为直角。

可选地或可替代地，第一和第二对扬声器为频率低于2KHz的低频扬声器。

可选地或可替代地，所述音箱还包括用于产生超过2KHz的声音的其它扬声器。

可选地或可替代地，施加到第一后扬声器的信号相对于施加到第一前扬声器的信号被延迟，以形成用于第一声道的声辐射模式，并且其中，施加到第二后扬声器的信号相对于施加到第二前扬声器的信号被延迟，以形成用于第二声道的声辐射模式。

可选地或可替代地，被延迟的信号用于产生在250Hz至2KHz范围内的声音。

可选地或可替代地，单声道信号被施加到第一和第二对扬声器，以产生低于250Hz的声音。

可选地或可替代地，所述扬声器具有双曲线抛物面振膜。

可选地或可替代地，第一和第二轴线分别通过第一和第二截面的中心。

可选地或可替代地，第一和第二截面位于同一平面中。

可选地或可替代地，第一声道为右声道，并且第二声道为左声道。

可选地或可替代地，所述音箱的形状为柱体，所述柱体的直径为60～110mm，所述柱体的高度为240～450mm。

根据本发明的实施例，提供了用于控制整体式音箱的方法，包括：布置用于第一声道的第一对扬声器和用于第二声道的第二对扬声器，其中，第一对扬声器的第一前扬声器和第一后扬声器沿所述音箱的第一截面中的第一轴线被布置并面向相反的方向，第二对扬声器的第二前扬声器和第二后扬声器沿所述音箱的第二截面中的第二轴线被布置并且面向相反的方向；向第一后扬声器和第一前扬声器施加第一对信号，以形成用于第一声道的期望声辐射模式；向第二后扬声器和第二前扬声器施加第二对信号，以形成用于第二声道的期望声辐射模式；

可选地或可替代地，第一轴线和第二轴线偏转一定角度。

可选地或可替代地，设置该角度为直角。

可选地或可替代地，选取第一和第二对扬声器为频率低于2KHz的低频扬声器。

可选地或可替代地，在所述音箱还设置有用于产生超过2KHz的声音的其它扬声器。

可选地或可替代地，第一对信号中施加到第一后扬声器的信号相对于施加到第一前扬声器的信号被延迟，以形成用于第一声道的声辐射模式，并且施加到第二后扬声器的信号相对于施加到第二前扬声器的信号的被延迟，以形成用于第二声道的声辐射模式。

可选地或可替代地，被延迟的所述信号用于产生在250Hz至2KHz的范围内的声音。

可选地或可替代地，单声道信号被施加到第一和第二对扬声器，以产生低于250Hz的声音。

可选地或可替代地，所述扬声器具有双曲线抛物面振膜。

可选地或可替代地，第一和第二轴线分别通过第一和第二截面的中心。

可选地或可替代地，第一轴线和第二轴线位于同一平面中。

可选地或可替代地，第一声道为右声道，并且第二声道为左声道。

可选地或可替代地，所述音箱的形状为柱体，所述柱体的直径为60～110mm，所述柱体的高度为240～450mm。

根据本发明的实施例，提出了用于整体式音箱的一种新型布置方案。通过以下参照附图对根据本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。

图1示出了根据本发明实施例的整体式音箱的原理图。

图2示出了根据本发明实施例的在截面中的整体式音箱的右声道的声辐射模式的示意图。

图3示出了根据本发明实施例的在截面中的整体式音箱的左声道的声辐射模式的示意图。

图4示意性地示出了两对扬声器的布置方案。

图5示出了根据本发明实施例的用于控制整体式音箱的方法。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

图1示出了根据本发明实施例的整体式音箱100的示意图。

如图1所示，整体式音箱100的形状为柱体，柱体的直径为60～110mm，并且柱体的高度为240～450mm。尽管整体式音箱100被示出为如图1所示，但是本领域技术人员可以理解的是，音箱的形状不限于柱体，其可以是诸如立方体、锥体等的其它形状。

音箱100包括用于第一声道的第一对扬声器和用于第二声道的第二对扬声器。例如，第一声道为右声道，第二声道为左声道。

第一对扬声器包括第一前扬声器111和第一后扬声器112。第二对扬声器包括第二前扬声器121和第二后扬声器122。此处，前扬声器代表朝向倾听者的扬声器，而后扬声器代表背向倾听者的扬声器。扬声器属于可以为倾听者产生可听音的一种装置。

第一前扬声器111，第一后扬声器112，第二前扬声器121和第二后扬声器可以相同，也可以不同。

图2示出了根据本发明实施例的整体式音箱的右声道的在截面平面内的声辐射模式的示意图。图3示出了根据本发明实施例的整体式音箱的左声道的在截面平面内的声辐射模式的示意图。图4示意性地示出了两对扬声器的布置方案。

如图2所示，第一前扬声器111和第一后扬声器112沿音箱100的第一截面中的第一轴线114布置。例如，第一前扬声器111和第一后扬声器112的中心位于第一轴线114上。第一前扬声器111和第一后扬声器112被布置为朝向相反的方向。例如，第一前扬声器111和第一后扬声器112可以朝外布置，以将声音传播到外部空间。

如图3所示，第二前扬声器121和第二后扬声器122沿音箱100的第二截面中的第二轴线124布置。例如，第二前扬声器121和第二后扬声器122的中心位于第二轴线124上。第二前扬声器121和第二后扬声器122被布置为朝向相反的方向。例如，第二前扬声器121和第二后扬声器122可以朝外布置，以将声音传播到外部空间。

如图4所示，第一轴线114和第二轴线124偏转一定角度。通过这样的布置，很容易设置用于诸如左和右声道的第一声道和第二声道的辐射模式，以便为倾听者提供立体感觉。优选地，该角度为直角(即：第一轴线114和第二轴线124是正交的)，以使方向辨别达到极效。

由于波长与阵列长度之间的高比值使得传统的整体式音箱在低频时很难提供立体声场，而本实施例在这样的频率下是特别有优势的。例如，第一和第二对扬声器为频率低于2KHz、优选地低于1KHz的频率的低频扬声器。在图1中，音箱100还可包括其它扬声器130(如高音扬声器)，用于产生超过2KHz的声音。

通过使用这样的布置，可使用许多方法来进行声道的波束成形。优选地，采用延迟方案，其中对后扬声器应用信号延迟，以使得形成定向辐射模式。辐射模式是在每对扬声器中的后扬声器的信号路径中增加延迟来实现的。

图2示出了用于右声道的声辐射模式。在图2所示的实施例中，施加到第一后扬声器112的信号相对于施加到第一前扬声器111的信号被延迟，以形成用于第一声道的声辐射模式113。例如，向第一后扬声器112的信号路径添加延迟。

图3示出了用于左声道的声辐射模式。在图3所示的实施例中，施加到第二后扬声器122的信号相对于施加到第二前扬声器121的信号被延迟，以形成用于第二声道的辐射模式123。例如，向第二后扬声器122的信号路径添加延迟。

在辐射模式113和123中，在后侧(即第一后扬声器112侧或第二后扬声器122侧)形成“零点(null)”，并且沿第一轴线114或第二轴线124的前侧(第一前扬声器111侧或第二前扬声器121侧)具有最高的声音输出。这样，倾听者将感知到立体声场。辐射模式113、123可以是相同的或不同的。

由于在极低频率时人的空间感知功能是非常小的，因此将单声道信号施加到第一和第二对扬声器以产生低于250Hz的声音,如250Hz以下，整体式音箱中的四个扬声器都播放相同的单声道信号。通过这种方式，低频声音能够以最大效率被再现。

在这点上，对从250Hz至2KHz频率的声音，使用上述波束成形是有益的。也就是说，使用上述被延迟的信号来产生在250Hz至2KHz范围内的声音。

在一个示例中，扬声器111、112、121和122具有双曲线抛物面振膜，以便具有尽可能大的振动表面，并且增大低频的声音输出。在这点上，围绕该振膜的部件也可以是双曲线抛物面，以容纳振膜。

如图2和图3所示，第一和第二轴线114、124分别通过音箱100的第一和第二截面的中心。

如图1所示，第一和第二对扬声器位于不同平面内，也就是说，第一和第二轴线114、124不处于同一水平，而是处于不同平面内。但是，这两个轴线可以布置在同一水平。也就是说，第一和第二截面可以处于同一平面内。

在一个实施例中，所述两对扬声器可用于实现“一阶梯度”辐射模式，特别是对于中和/或中低频率来说。所述两对扬声器可以偏转一定角度。如图2和图3所示，每一对扬声器可用于引导一个“零点”模式(即，具有非常小的声输出的方向)。这样的引导对于每一个声道来说都是独立的。即，用于左声道的引导将独立于用于右声道的引导。这会简化可以提供立体声场的音箱的设计。

此外，本发明实施例的布置还将增强较低频率的立体音效。这将提供分离的一对音箱所提供的体验。

通过使用本发明实施例的解决方案，可以从单个装置产生遍及整个房间的沉浸式立体体验。

图5示出了根据本发明实施例的用于控制整体式音箱的方法。整体式音箱可以是上述实施例中的整体式音箱。

如图5所示，在步骤S1100，布置用于第一声道的第一对扬声器和用于第二声道的第二对扬声器。第一对扬声器包括第一前扬声器和第一后扬声器，它们沿音箱的第一截面中的第一轴线布置并且面向相反的方向。第二对扬声器包括第二前扬声器和第二后扬声器，它们沿音箱的第二截面中的第二轴线布置并且面向相反的方向。例如，第一轴线和第二轴线偏转一定的角度，以使得形成空间感知场。优选地，该角度为直角。

此处，第一和第二对扬声器可以是频率低于2KHz的低频扬声器，并且所述音箱还可包括用于产生超过2KHz的声音的其它扬声器。

在步骤S1200，施加第一对信号到第一后扬声器和第一前扬声器。这些信号将驱动扬声器形成用于第一声道的期望声辐射模式。

在步骤S1300，施加第二对信号到第二后扬声器和第二前扬声器。这些信号将驱动扬声器形成用于第二声道的期望声辐射模式。

在一个示例中，第一对信号中施加到第一后扬声器的信号相对于施加到第一前扬声器的信号被延迟，以形成用于第一声道的声辐射模式，并且施加到第二后扬声器的信号相对于施加到第二前扬声器的信号被延迟，以形成用于第二声道的声辐射模式。例如，被延迟的信号用于产生在250Hz至2KHz范围内的声音，并且单声道信号被施加到第一和第二对扬声器，以产生低于250Hz的声音。

本方法实施例中各步骤的具体执行方式可以参见上述产品实施例中的相关内容，此处将省略对其的重复说明。

虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。

Claims (11)

1.一种整体式音箱，包括：

用于第一声道的第一对扬声器，第一对扬声器包括第一前扬声器和第一后扬声器，其中第一前扬声器和第一后扬声器沿音箱的第一截面中的第一轴线布置并且被布置为朝向相反的方向；以及

用于第二声道的第二对扬声器，第二对扬声器包括第二前扬声器和第二后扬声器，其中，第二前扬声器和第二后扬声器沿音箱的第二截面中的第二轴线布置并且被布置为朝向相反的方向；

其中第一轴线和第二轴线偏转一定角度；

其中,所述整体式音箱的形状为柱体，所述扬声器具有双曲线抛物面振膜。

2.根据权利要求1所述的整体式音箱，其中，所述角度为直角。

3.根据权利要求1所述的整体式音箱，其中，第一和第二对扬声器为频率低于2KHz的低频扬声器。

4.根据权利要求1所述的整体式音箱，其中，施加到第一后扬声器的信号相对于施加到第一前扬声器的信号被延迟，以形成用于第一声道的声辐射模式，并且

其中，施加到第二后扬声器的信号相对于施加到第二前扬声器的信号被延迟，以形成用于第二声道的声辐射模式。

5.根据权利要求4所述的整体式音箱，其中，被延迟的所述信号用于产生在250Hz至2KHz范围内的声音，以及，单声道信号被施加到第一和第二对扬声器，以产生低于250Hz的声音。

6.一种用于控制整体式音箱的方法，包括：

布置用于第一声道的第一对扬声器和用于第二声道的第二对扬声器，其包括：沿所述音箱的第一截面中的第一轴线将第一前扬声器和第一后扬声器布置为面向相反的方向，以及沿所述音箱的第二截面中的第二轴线将第二前扬声器和第二后扬声器布置为面向相反的方向；

将第一对信号施加到第一后扬声器和第一前扬声器，以形成用于第一声道的期望声辐射模式；以及

将第二对信号施加到第二后扬声器和第二前扬声器，以形成用于第二声道的期望声辐射模式；

其中，所述整体式音箱的形状为柱体，所述扬声器具有双曲线抛物面振膜。

7.根据权利要求6所述的方法，还包括，使第一轴线和第二轴线偏转一定角度。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，设置该角度为直角。

9.根据权利要求6所述的方法，其中，选取第一和第二对扬声器为频率低于2KHz的低频扬声器。

10.根据权利要求6所述的方法，还包括：

将第一对信号中施加到第一后扬声器的信号相对于施加到第一前扬声器的信号延迟，以形成用于第一声道的声辐射模式；并且

将施加到第二后扬声器的信号相对于施加到第二前扬声器的信号延迟，以形成用于第二声道的声辐射模式。

11.根据权利要求10所述的方法，其中被延迟的所述信号用于产生在250Hz至2KHz范围内的声音，以及所述方法还包括：对第一和第二对扬声器施加单声道信号，以产生低于250Hz的声音。