CN117499836B - 一种多动圈组合式耳机及其信号处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种多动圈组合式耳机及其信号处理方法,涉及多动圈单元耳机技术领域,目的是同时实现优秀的频率响应和极低的失真,包括腔体、多个发声单元组件、多个导管结构、阻尼、出音口和泄压口;阻尼、出音口和泄压口分别设置于腔体上;多个发声单元组件包括中高频动圈单元、第一低频动圈单元和第二低频动圈单元且分别设置在腔体内,基于多个发声单元组件腔体被分隔形成多个子腔,子腔包括中高音前腔、低音后腔、第一低音前腔和第二低音前腔;多个导管结构分别用于连接中高音前腔、低音后腔、第一低音前腔和第二低音前腔。本发明具有频率响应优秀、失真极低的优点。
Description
技术领域
本发明涉及多动圈单元耳机技术领域,具体而言,涉及一种多动圈组合式耳机及其信号处理方法。
背景技术
在传统耳机中,通常只有一个驱动单元。然而,随着技术的进步,多单元驱动的概念被引入耳机领域。
这个概念最初是应用于家用音箱***,通过使用多个扬声器单元来处理不同频率范围的声音以提供更好的音质效果。如今,这种多单元驱动的概念也被应用于耳机中。多单元混合的组合方式不仅能充分利用不同类型的换能器单元的优势频段,还可以更容易地实现出色的频率响应曲线。然而,多单元混合入耳式耳机的调音一直是设计中的难题,也是决定产品性能差异的关键因素。在设计过程中,需要准确选择适当的频段,并精确调整每个频点与其他单元的匹配,以保证出色的频率响应。同时,还要确保没有明显失真,这是产品性能差距的关键所在。
因此,设计失真小、频率响应优秀的多动圈耳机成为了现在亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多动圈组合式耳机及其信号处理方法,其可以同时实现优秀的频率响应和极低的失真。
本发明的实施例通过以下技术方案实现:
本发明首先提供一种多动圈组合式耳机,包括腔体、多个发声单元组件、多个导管结构、阻尼、出音口和泄压口;
所述阻尼、出音口和泄压口分别设置于所述腔体上;
多个发声单元组件包括中高频动圈单元、第一低频动圈单元和第二低频动圈单元且分别设置在所述腔体内,基于多个发声单元组件所述腔体被分隔形成多个子腔,子腔包括中高音前腔、低音后腔、第一低音前腔和第二低音前腔;
多个导管结构分别用于连接所述中高音前腔、低音后腔、第一低音前腔和第二低音前腔。
优选地,所述中高频动圈单元、第一低频动圈单元和第二低频动圈单元从左至右依次设置,且第一低频动圈单元和第二低频动圈单元相对而置;
所述中高频动圈单元和所述腔体的左侧之间形成所述中高音前腔;
所述中高频动圈单元和所述第一低频动圈单元之间形成所述低音后腔;
所述第一低频动圈单元和所述第二低频动圈单元之间形成所述第一低音前腔;
所述第二低频动圈单元和所述腔体的右侧之间形成所述第二低音前腔。
优选地,所述导管结构包括导声管和泄压导管;
所述导声管的第一端连通所述中高音前腔,所述导声管的第二端连通所述第一低音前腔;
所述泄压导管的第一端连通所述低音后腔,所述泄压导管的第二端连通所述第一低音前腔,所述泄压导管的第三端连通所述第二低音前腔。
优选地,所述阻尼设置在所述泄压导管的第二端。
优选地,所述出音口设置在所述腔体的左侧。
优选地,所述泄压口设置在所述腔体的右侧。
为了解决以上问题,本发明还提供一种多动圈组合式耳机的信号处理方法,应用于以上任意一项所述的一种多动圈组合式耳机,所述导管结构包括导声管和泄压导管,信号处理方法包括以下步骤:
输入电信号;
所述电信号通过所述中高频动圈单元转换为中高音信号;
所述电信号通过所述第一低频动圈单元和所述第二低频动圈单元转换为低音信号;
低音信号通过导声管传送到中高音前腔,低音信号和中高音信号通过设置在所述中高音前腔的出音口输出;
导声管和泄压导管将所述中高音前腔、所述低音后腔、所述第一低音前腔内的压力引导至所述第二低音前腔,然后通过所述第二低音前腔处的所述泄压口释放压力。
优选地,所述导管结构将所述中高音前腔、所述低音后腔、所述第一低音前腔内的压力引导至所述第二低音前腔的方法为:
所述导管结构包括导声管和泄压导管;
所述中高音前腔的压力通过所述导声管泄放引导至所述第一低音前腔,然后经过所述泄压导管泄放引导至所述第二低音前腔;
所述低音后腔和所述第一低音前腔的压力通过所述泄压导管泄放引导至所述第二低音前腔。
优选地,所述泄压导管和所述第一低音前腔的连接处设置有阻尼;所述第一低音前腔的压力经过所述阻尼控制泄压后通过所述泄压导管进入所述第二低音前腔。
本发明实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果:
本发明设计了三动圈两分频的多动圈组合式耳机方案,克服了单一动圈单元和传统混合式入耳式耳机的限制,具备优秀的频率响应和极低的失真;
本发明在不借助数字信号处理器的情况下,即可实现出色的频响效果,并相较于当前市场上的混合式圈铁入耳式耳机,全频范围内的失真显著下降,可以实现整体失真率低于0.1%;
本发明的设计的结构可以通过高精度的3D打印技术来实现,既能满足耳机的内腔的精度和一致性要求,这也能够减少生产工序,降低人工成本,便于实施和推广。
附图说明
图1为本发明实施例1提供的多动圈组合式耳机的结构示意图;
图2为本发明实施例1提供的一个实际实施的多动圈组合式耳机的腔体剖面结构示意图;
图标:101-出音口,102-中高音前腔,103-导声管,104-低音后腔,105-第一低音前腔,106-第二低音前腔,107-泄压口,108-第二低频动圈单元,109-泄压导管,110-阻尼,111-第一低频动圈单元,112-中高频动圈单元。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
在本发明的描述中,需要说明的是,若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
实施例1
本实施例提供一种多动圈组合式耳机,参阅图1,包括腔体、多个发声单元组件、多个导管结构、阻尼110、出音口101和泄压口107;
所述阻尼110、出音口101和泄压口107分别设置于所述腔体上;
多个发声单元组件包括中高频动圈单元112、第一低频动圈单元111和第二低频动圈单元108且分别设置在所述腔体内,基于多个发声单元组件所述腔体被分隔形成多个子腔,子腔包括中高音前腔102、低音后腔104、第一低音前腔105和第二低音前腔106;
多个导管结构分别用于连接所述中高音前腔102、低音后腔104、第一低音前腔105和第二低音前腔106。
作为本实施例的优选方案,所述中高频动圈单元112、第一低频动圈单元111和第二低频动圈单元108从左至右依次设置,且第一低频动圈单元111和第二低频动圈单元108相对而置;
所述中高频动圈单元112和所述腔体的左侧之间形成所述中高音前腔102;
所述中高频动圈单元112和所述第一低频动圈单元111之间形成所述低音后腔104;
所述第一低频动圈单元111和所述第二低频动圈单元108之间形成所述第一低音前腔105;
所述第二低频动圈单元108和所述腔体的右侧之间形成所述第二低音前腔106。
在本实施例中,所述导管结构包括导声管103和泄压导管109;
所述导声管103的第一端连通所述中高音前腔102,所述导声管103的第二端连通所述第一低音前腔105;
所述泄压导管109的第一端连通所述低音后腔104,所述泄压导管109的第二端连通所述第一低音前腔105,所述泄压导管109的第三端连通所述第二低音前腔106。
进一步地,所述阻尼110设置在所述泄压导管109的第二端。
另一方面,所述出音口101设置在所述腔体的左侧。
最后,所述泄压口107设置在所述腔体的右侧。
一个实际实施的多动圈组合式耳机的腔体剖面结构示意图参阅图2。
目前的多种发声单元组合耳机存在两个问题,一是单一动圈单元难以组合优势频响,二是传统的多种单元混合例如圈铁由于体积和内部空间限制无法使用较大尺寸动圈单元,尤其是相较于传统动圈入耳式耳机所用的动圈单元。此外,其中使用的微型动圈单元与动铁单元会导致整体失真增加。
而本实施例则可以克服单一动圈单元和传统混合式入耳式耳机的限制,本专利提供了一种三动圈两分频的多动圈组合式耳机方案。
具体来说,采用了中高频动圈单元112、第一低频动圈单元111和第二低频动圈单元108协同工作的方式来分别产生中高音和低音部分,然后通过中高频动圈单元112、第一低频动圈单元111和第二低频动圈单元108的布置形成的中高音前腔102、低音后腔104、第一低音前腔105和第二低音前腔106配合导声管103和泄压管解决各个动圈单元运作的泄压问题。
因此,本实施例在保持较小的集成体积的情况下可以同时实现优秀的频率响应和极低的失真。
本实施例涉及的腔体内的涉及的中高音前腔102和低音前腔对一致性和精度要求非常高,因此可以采用高精度的3D打印技术来实现,同时,基于3D打印制造除了有效保证器件的精度以外,还能够减少生产工序,降低人工成本。
实施例2
本实施例提供一种多动圈组合式耳机的信号处理方法,应用于以上实施例所述的一种多动圈组合式耳机,所述导管结构包括导声管103和泄压导管109,信号处理方法包括以下步骤:
输入电信号;
所述电信号通过所述中高频动圈单元112转换为中高音信号;
所述电信号通过所述第一低频动圈单元111和所述第二低频动圈单元108转换为低音信号;
低音信号通过导声管103传送到中高音前腔102,低音信号和中高音信号通过设置在所述中高音前腔102的出音口101输出;
导声管103和泄压导管109将所述中高音前腔102、所述低音后腔104、所述第一低音前腔105内的压力引导至所述第二低音前腔106,然后通过所述第二低音前腔106处的所述泄压口107释放压力。
作为本实施例的优选方案,所述导管结构将所述中高音前腔102、所述低音后腔104、所述第一低音前腔105内的压力引导至所述第二低音前腔106的方法为:
所述导管结构包括导声管103和泄压导管109;
所述中高音前腔102的压力通过所述导声管103泄放引导至所述第一低音前腔105,然后经过所述泄压导管109泄放引导至所述第二低音前腔106;
所述低音后腔104和所述第一低音前腔105的压力通过所述泄压导管109泄放引导至所述第二低音前腔106。
在本实施例中,所述泄压导管109和所述第一低音前腔105的连接处设置有阻尼110;所述第一低音前腔105的压力经过所述阻尼110控制泄压后通过所述泄压导管109进入所述第二低音前腔106。
也就是说,在输入电信号后,本实施例氛围中高频部分和低频部分两部分的处理,分别如下:
关于中高频部分:
中高频动圈单元112可以将电信号转换为中高音部分,并通过出音口101直接输出声音。同时,中高音前腔102产生的压力通过导声管103引导到第一低音前腔105,并经阻尼110控制泄压差后进入泄压导管109引导到第二低音前腔106,最终在泄压口107释放。低音后腔104产生的压力也会通过泄压导管109进行引导到第二低音前腔106,然后在总泄压口107释放。
关于低频部分:
两个水平对置的低频单元,也就是第一低频单元和第二低频单元负责将输入的电信号转换为低音部分。声音通过导声管103传送到中高音前腔102,并通过出音口101输出。第一低频单元和第二低频单元之间的第一低音前腔105所产生的压力经过阻尼110控制泄压差后进入泄压导管109,被传到第二低音前腔106,最终在总泄压口107释放。在低音后腔104产生的压力直接进入泄压导管109引导到第二低音前腔106,同样通过总泄压口107释放。
基于本实施例的结构和信号处理方案,可以实现不依赖数字信号处理器即可实现出色的频响效果,和低于0.1%的失真。不仅实现了优秀的频率响应和极低的失真,还有助于进一步实现高集成度的耳机。
以上仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种多动圈组合式耳机,其特征在于,包括腔体、多个发声单元组件、多个导管结构、阻尼(110)、出音口(101)和泄压口(107);
所述阻尼(110)、出音口(101)和泄压口(107)分别设置于所述腔体上;
多个发声单元组件包括中高频动圈单元(112)、第一低频动圈单元(111)和第二低频动圈单元(108)且分别设置在所述腔体内,基于多个发声单元组件所述腔体被分隔形成多个子腔,子腔包括中高音前腔(102)、低音后腔(104)、第一低音前腔(105)和第二低音前腔(106);
多个导管结构分别用于连接所述中高音前腔(102)、低音后腔(104)、第一低音前腔(105)和第二低音前腔(106);
所述中高频动圈单元(112)、第一低频动圈单元(111)和第二低频动圈单元(108)从左至右依次设置,且第一低频动圈单元(111)和第二低频动圈单元(108)相对而置;
所述中高频动圈单元(112)和所述腔体的左侧之间形成所述中高音前腔(102);
所述中高频动圈单元(112)和所述第一低频动圈单元(111)之间形成所述低音后腔(104);
所述第一低频动圈单元(111)和所述第二低频动圈单元(108)之间形成所述第一低音前腔(105);
所述第二低频动圈单元(108)和所述腔体的右侧之间形成所述第二低音前腔(106);
所述导管结构包括导声管(103)和泄压导管(109);
所述导声管(103)的第一端连通所述中高音前腔(102),所述导声管(103)的第二端连通所述第一低音前腔(105);
所述泄压导管(109)的第一端连通所述低音后腔(104),所述泄压导管(109)的第二端连通所述第一低音前腔(105),所述泄压导管(109)的第三端连通所述第二低音前腔(106)。
2.根据权利要求1所述的一种多动圈组合式耳机,其特征在于,所述阻尼(110)设置在所述泄压导管(109)的第二端。
3.根据权利要求1所述的一种多动圈组合式耳机,其特征在于,所述出音口(101)设置在所述腔体的左侧。
4.根据权利要求1所述的一种多动圈组合式耳机,其特征在于,所述泄压口(107)设置在所述腔体的右侧。
5.一种多动圈组合式耳机的信号处理方法,应用于权利要求1-4任意一项所述的一种多动圈组合式耳机,其特征在于,所述导管结构包括导声管(103)和泄压导管(109),信号处理方法包括以下步骤:
输入电信号;
所述电信号通过所述中高频动圈单元(112)转换为中高音信号;
所述电信号通过所述第一低频动圈单元(111)和所述第二低频动圈单元(108)转换为低音信号;
低音信号通过导声管(103)传送到中高音前腔(102),低音信号和中高音信号通过设置在所述中高音前腔(102)的出音口(101)输出;
导声管(103)和泄压导管(109)将所述中高音前腔(102)、所述低音后腔(104)、所述第一低音前腔(105)内的压力引导至所述第二低音前腔(106),然后通过所述第二低音前腔(106)处的所述泄压口(107)释放压力。
6.根据权利要求5所述的一种多动圈组合式耳机的信号处理方法,其特征在于,所述导管结构将所述中高音前腔(102)、所述低音后腔(104)、所述第一低音前腔(105)内的压力引导至所述第二低音前腔(106)的方法为:
所述导管结构包括导声管(103)和泄压导管(109);
所述中高音前腔(102)的压力通过所述导声管(103)泄放引导至所述第一低音前腔(105),然后经过所述泄压导管(109)泄放引导至所述第二低音前腔(106);
所述低音后腔(104)和所述第一低音前腔(105)的压力通过所述泄压导管(109)泄放引导至所述第二低音前腔(106)。
7.根据权利要求6所述的一种多动圈组合式耳机的信号处理方法,其特征在于,所述泄压导管(109)和所述第一低音前腔(105)的连接处设置有阻尼(110);所述第一低音前腔(105)的压力经过所述阻尼(110)控制泄压后通过所述泄压导管(109)进入所述第二低音前腔(106)。
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