CN118057847A - 一种声学输出装置 - Google Patents
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Abstract
本说明书实施例提供一种声学输出装置,其包括:壳体;第一扬声器,设置于壳体内,第一扬声器与壳体上的第一孔部、第二孔部分别声学耦合,第一扬声器在第一电信号的驱动下,分别通过第一孔部和第二孔部输出具有相位差的第一声波和第二声波;以及第二扬声器,设置于壳体内,第二扬声器在第二电信号的驱动下输出第三声波,其中,在目标频率范围内,第一声波、第二声波和第三声波相互叠加,使得声学输出装置的远场辐射呈指向性。
Description
交叉引用
本申请要求2022年11月21日提交的申请号为202211455122.0的中国申请优先权,全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本说明书涉及声学领域,特别涉及一种声学输出装置。
背景技术
为了解决声学输出装置的漏音问题,通常利用两个或多个声源,发出两个相位相反的声信号。在远场条件下两个相位反相的声源到达远场中某点的声程差基本可忽略,因此两个声信号可以相互抵消,以降低远场漏音。该方法虽然能够在一定程度上达到降低漏音的效果,但是仍然存在一定的局限性。例如,由于高频漏音的波长更短,在远场条件下两个声源之间的距离相较于波长不可忽略,导致两个声源发出的声音信号无法抵消。又例如,当声学输出装置的声学传输结构发生谐振时,声学输出装置的出声口实际辐射的声信号的相位与声波产生位置的原始相位存在一定相位差,并且在传输的声波中增加额外的谐振峰,导致声场分布混乱且难以保证高频下远场的降漏音效果,甚至可能增大漏音。
因此,希望提供一种具有较好的指向性声场的声学输出装置。
发明内容
本说明书实施例之一提供一种声学输出装置,其包括:壳体;第一扬声器,设置于所述壳体内,所述第一扬声器与所述壳体上的第一孔部、第二孔部分别声学耦合,所述第一扬声器在第一电信号的驱动下,分别通过所述第一孔部和所述第二孔部输出具有相位差的第一声波和第二声波;以及第二扬声器,设置于所述壳体内,所述第二扬声器在第二电信号的驱动下输出第三声波,其中,在目标频率范围内,所述第一声波、所述第二声波和所述第三声波相互叠加,使得所述声学输出装置的远场辐射呈指向性。第一扬声器形成双声源,第二扬声器形成单声源,通过单声源与双声源的结合,调整声学输出装置的声场,使声学输出装置获得良好的指向性声场,进而改善声学输出装置的远场漏音问题。
在一些实施例中,所述第一扬声器包括第一振膜,在所述壳体内,所述第一振膜的前后两侧分别对应设有前腔与后腔,所述前腔和所述后腔分别与所述第一孔部和所述第二孔部声学耦合;所述第二扬声器设置于所述后腔内,所述第二扬声器通过与所述后腔声学耦合的所述第二孔部输出所述第三声波。此时,第一扬声器的后腔作为第一扬声器与第二扬声器的共用腔体,该共用腔体通过第二孔部输出的第二声波、第三声波与第一扬声器的前腔输出的第一声波叠加,使声学输出装置的远场辐射呈指向性。
在一些实施例中,所述第一扬声器包括第一振膜,在所述壳体内,所述第一振膜的前后两侧分别对应设有前腔与后腔,所述前腔和所述后腔分别与所述第一孔部和所述第二孔部声学耦合;所述壳体上设有第三孔部,所述第二扬声器通过所述第三孔部输出所述第三声波;所述第三孔部到与所述后腔声学耦合的所述第二孔部的距离大于0mm且不大于10mm。第一扬声器的前腔、后腔分别输出的第一声波、第二声波,第二扬声器与第三孔部声学耦合的声学腔体输出第三声波,第一声波、第二声波、第三声波叠加,使声学输出装置的远场辐射呈指向性。
在一些实施例中,所述声学输出装置还包括调制器,所述调制器根据预设幅频调整方式对驱动所述第二扬声器的所述第二电信号进行调制。根据预设幅频调整方式对第二电信号进行调制,方便快捷,无需额外操作,从而使第二扬声器输出的第三声波能够与第一扬声器输出的第一声波、第二声波在声学输出装置特定方向的远场位置处叠加相消后的声压较小(例如接近零),且在该特定方向的相反方向上对应的远场位置处的声压较大,以使上述两位置处的声压级差的绝对值不小于预设声压级阈值,从而使声学输出装置的远场辐射呈指向性。
在一些实施例中,所述壳体上设有麦克风阵列,所述麦克风阵列用于估计预设位置的声音信号,所述声学输出装置还包括调制器,根据所述麦克风阵列采集到的所述声音信号,所述调制器对驱动所述第二扬声器的所述第二电信号进行调制。调制器根据麦克风阵列采集到的声音信号对第二电信号进行的调制,实时且精准,能够更好地使第二扬声器输出的第三声波能够与第一扬声器输出的第一声波、第二声波在声学输出装置特定方向的远场位置处叠加相消后的声压较小(例如接近零),且在该特定方向的相反方向上对应的远场位置处的声压较大,以使上述两位置处的声压级差的绝对值不小于预设声压级阈值,从而使声学输出装置的远场辐射呈指向性。
在一些实施例中,在100Hz-800Hz的范围内,所述第一扬声器在所述第二孔部处的输出的所述第二声波的声压级与所述第二扬声器在所述第二孔部或所述第三孔部处输出的所述第三声波的声压级的差值不小于6dB。在100Hz-800Hz的低频范围内,通过设计第一扬声器与第二扬声器的输出的声压级差,使得第一声波、第二声波、第三声波相互叠加时,第三声波的影响可以忽略不计,第一声波与第二声波可以视为双声源相互叠加,使声学输出装置的远场辐射呈双声源指向性。
在一些实施例中,所述第二扬声器具有第一谐振频率,所述后腔具有第二谐振频率,在所述第一谐振频率与所述第二谐振频率之间,所述第二电信号与所述第一电信号相位差不小于150°,以使得第一电信号驱动第一扬声器产生的输出与第二电信号驱动第二扬声器产生的输出可以在声学输出装置的特定方向的远场位置处叠加相消,使该远场位置处的声压较小(例如,接近零),且在该特定方向的相反方向上对应的远场位置处的声压较大,以使上述两位置处的声压级差的绝对值不小于预设声压级阈值,以使声学输出装置的远场辐射呈指向性。
在一些实施例中,所述第一谐振频率与所述第二谐振频率之间的频段包括1kHz-4kHz的范围,以使第一谐振频率与第二谐振频率可以落在实现心形指向性的频率范围外,使得声学输出装置可以在人耳敏感的频率范围内具有心形指向性,提升用户的收音效果。
在一些实施例中,在1kHz的频点处,所述第二电信号与所述第一电信号的相位差不小于200°;在4kHz的频点处,所述第二电信号与所述第一电信号的相位差不小于150°。通过对特定频点处的第一电信号与第二电信号的相位差进行设计,可以去除第一谐振频率(1kHz附近)与第二谐振频率(4kHz附近)处第二扬声器辐射的声波和第一扬声器辐射的声波的相位的反转变化的影响,保证第二扬声器辐射的声波和第一扬声器辐射的声波在声学输出装置的特定方向的远场保持相反的相位,使得第二扬声器辐射的声波和第一扬声器辐射的声波在该远场处能够叠加相消,使该远场处叠加相消后的声压较小(例如接近零),以使该特定方向的远场处与该特定方向的相反方向的远场的声压级差的绝对值不小于预设声压级阈值,从而使声学输出装置的远场辐射呈指向性。
在一些实施例中,所述第二扬声器通过所述第二孔部或所述第三孔部输出所述第三声波,所述后腔具有第二谐振频率,所述第二谐振频率位于3kHz-5kHz之间,在所述第二谐振频率前后的两个频点处,所述第二电信号的相位差不小于100°,以去除第二谐振频率处第二扬声器辐射的声波和第一扬声器辐射的声波的相位的反转变化的影响,第二扬声器辐射的声波和第一扬声器辐射的声波在声学输出装置的特定方向的远场保持相反的相位,使得第二扬声器辐射的声波和第一扬声器辐射的声波在该远场处能够叠加相消,使该远场处叠加相消后的声压较小(例如接近零),以使该特定方向的远场处与该特定方向的相反方向的远场的声压级差的绝对值不小于预设声压级阈值,从而使声学输出装置的远场辐射呈指向性。
在一些实施例中,所述前腔具有第三谐振频率,所述第三谐振频率位于5kHz-8kHz之间,在所述第三谐振频率前后的两个频点处,所述第二电信号的相位差不小于100°,以去除第三谐振频率处第二扬声器辐射的声波和第一扬声器辐射的声波的相位的反转变化的影响,第二扬声器辐射的声波和第一扬声器辐射的声波在声学输出装置的特定方向的远场保持相反的相位,使得第二扬声器辐射的声波和第一扬声器辐射的声波在该远场处能够叠加相消,使该远场处叠加相消后的声压较小(例如接近零),以使该特定方向的远场处与该特定方向的相反方向的远场的声压级差的绝对值不小于预设声压级阈值,从而使声学输出装置的远场辐射呈指向性。
在一些实施例中,所述声学输出装置的远场辐射声音在至少一对相反方向上的声压级差的绝对值不小于6dB,以使得声学输出装置输出的声音可以较集中地向一个方向传输,减少声音在其他方向的传输,改善声学输出装置的漏音问题,提升用户的听音效果。
在一些实施例中,所述至少一对相反方向包括所述第一孔部与所述第二孔部的连线所对应的一对相反方向,以使声学输出装置的指向性方向可以指向第一孔部靠近的用户耳部,提升用户收音效果。
附图说明
本说明书将以示例性实施例的方式进一步说明,这些示例性实施例将通过附图进行详细描述。这些实施例并非限制性的,在这些实施例中,相同的编号表示相同的结构,其中:
图1是根据本说明书一些实施例所示的声学输出装置与用户耳部相对位置的示意图;
图2A是图1中所示的声学输出装置在中低频时的声压级声场分布示意图;
图2B是图1中所示的声学输出装置在高频时的声压级声场分布的示意图;
图3是图1中所示的声学输出装置的频率响应曲线图;
图4是根据本说明书一些实施例所示的指向性的示意图;
图5A-图5D是根据本说明书一些实施例所示的包括不同排列方式的第一扬声器与第二扬声器的声学输出装置的结构示意图;
图6是根据本说明书一些实施例所示的同一腔体的谐振频率与其体积的关系示意图;
图7是根据本说明书一些实施例所示的同一腔体的谐振频率与其声学耦合的孔部的面积的关系示意图;
图8是根据本说明书一些实施例所示的封闭腔体的谐振频率与其体积的关系示意图;
图9是根据本说明书另一些实施例所示的声学输出装置的结构示意图;
图10A-图10D是根据本申请说明书一些实施例所示的具有不同出声孔部设置方式的声学输出装置的示意图;
图11A-图11D分别为图10A-图10D所示的声学输出装置的远场辐射的指向性示意图;
图12A与图12B是根据本说明书一些实施例所示的具有示例性孔部设置位置的声学输出装置的远场辐射的指向性示意图;
图13是根据本说明书一些实施例所示的另一声学输出装置的示意图;
图14是根据本说明书一些实施例所示的设置有第二扬声器的声学输出装置的声学传输示意图;
图15是根据本说明书一些实施例所示的调节第二电信号的方法示例性流程示意图;
图16是根据本说明书一些实施例所示的单声源与双声源分别单独激励时的频响曲线示意图;
图17是根据本说明书一些实施例所示的调整第二电信号后声学输出装置的远场辐射的指向性示意图;
图18A与图18B是根据本说明书一些实施例所示的声学输出装置的指向性测试曲线图;
图19是根据本说明书一些实施例所示的声学输出装置根据预设算法进行调整的等效模型示意图;
图20是根据本说明书一些实施例所示的声学输出装置根据主动算法进行调整的等效模型示意图;
图21是根据本说明书一些实施例所示的幅度相位调整算法的示意框图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本说明书实施例的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本说明书的一些示例或实施例,对于本领域的普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图将本说明书应用于其它类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明,图中相同标号代表相同结构或操作。
应当理解,本文使用的“***”、“装置”、“单元”和/或“模块”是用于区分不同级别的不同组件、元件、部件、部分或装配的一种方法。然而,如果其他词语可实现相同的目的,则可通过其他表达来替换所述词语。
如本说明书和权利要求书中所示,除非上下文明确提示例外情形,“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数,也可包括复数。一般说来,术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素,而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列,方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。
本说明书中使用了流程图用来说明根据本说明书的实施例的***所执行的操作。应当理解的是,前面或后面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反,可以按照倒序或同时处理各个步骤。同时,也可以将其他操作添加到这些过程中,或从这些过程移除某一步或数步操作。
在一些实施例中,为了解决声学输出装置的漏音问题,可以利用两个相位相反的声源,发出两组相位相反的声音。在远场条件下,两个相位反相的声源到达远场中某点的声程差基本可忽略,因此两组声音可以相互抵消,以降低远场漏音。
图1是根据本说明书一些实施例所示的声学输出装置与用户耳部相对位置的示意图。如图1所示,声学输出装置100可以包括壳体110和扬声器120。扬声器120可以设置在壳体110构成的腔体内,扬声器120包括振膜(图中未示出),在壳体110的腔体内,振膜的前后两侧分别设有用于辐射声音的前腔130和后腔140。壳体110上设置有第一孔部111和第二孔部112,前腔130可以与第一孔部111声学耦合,后腔140可以与第二孔部112声学耦合。当扬声器120输出声波时,振膜前侧的声波(或称为第一声波)可以通过前腔130从第一孔部111发出,振膜后侧的声波(或称为第二声波)可以通过后腔140从第二孔部112发出。此时,第一孔部111和第二孔部112可以被视为一组双声源,能够发出两组幅值相同但相位相反的声音。为方便理解,在本说明书的一些实施例中,振膜的前侧是指,振膜背离磁路组件(图中未示出)的一侧;振膜的后侧是指,振膜朝向磁路组件的一侧。当然,在某些场景下,振膜的前侧和后侧可以相互替换,也就是说,振膜背离磁路组件的一侧可以被当作后侧,磁路组件背离振膜的一侧可以被当作前侧。
在一些实施例中,如图1所示,当用户佩戴或使用声学输出装置100时,声学输出装置100可以位于用户耳廓附近,第一孔部111可以朝向用户的耳道口201,从而使第一孔部111传出的声音能够向着用户的耳孔传播。第二孔部112可以相对于第一孔部111远离耳道口201,第一孔部111与耳道口之间的距离小于第二孔部112与耳道口之间的距离。
在一些实施例中,扬声器120振动时,扬声器120的前后两侧可以分别作为一个声波产生结构,产生幅度相等、相位相反的声波。在一些实施例中,幅度相等、相位相反的声波可以分别经过第一孔部111和第二孔部112向外辐射,形成双声源,所述双声源可以在一空间点(例如,远场)发生干涉相消,从而使得耳机100远场的漏音问题得到有效改善。
图2A是图1中所示的声学输出装置在中低频时的声压级声场分布示意图。如图2A所示,在中低频范围内(例如,50Hz-1kHz),声学输出装置100的声场分布呈现出良好的双声源指向性,降漏音效果显著。也就是说,在中低频范围内,声学输出装置100的第一孔部111和第二孔部112构成的双声源输出相位相反的声波(即第一声波与第二声波),声场在空间中形成两个瓣状结构的分布方式,在双声源连线的两个相反方向上,声压级较大,而在垂直于双声源连线的方向上,声压级较小。但是,对于声场中形成的两个瓣状结构,其中一个瓣状结构会远离用户耳部,形成较大的漏音,影响声学输出装置的降漏音效果。
在一些实施例中,在较高的频率范围内,第一声波和第二声波的波长较短,此时由第一孔部111和第二孔部112构成的双声源之间的距离相较于波长不可忽略。例如,第一孔部111和第二孔部112之间的距离可以使第一声波和第二声波距离空间点(例如,远场)的声程不同,从而使得第一声波与第二声波在该空间点的相位差较小(例如,相位相同或接近),第一声波和第二声波在该空间点无法进行干涉相消,还可能在该空间点处叠加,增大该空间点处声波的振幅。在一些实施例中,由于耳廓210等结构对高频声波的遮挡和/或反射声波的影响,也可能导致声学输出装置100的声场分布混乱。
在一些实施例中,前腔130与后腔140的结构、参数(例如体积等)不同,会导致前腔130与后腔140具有不同的谐振频率。在一些实施例中,前腔130和/或后腔140可以额外设有特殊的声学结构(例如导声管等),以调节谐振频率。当前腔130和/或后腔140中的声波发生谐振时,可能改变前腔130和/或后腔140中所传输的声波的频率成分(例如,在传输的声波中增加额外的谐振峰),或者改变所传输的声波的相位。与未发生谐振时相比,从第一孔部111和/或第二孔部112所辐射出的声波的相位和/或幅度发生改变,所述相位和/或幅度的改变可能会导致双声源在高频范围内的声场混乱,影响从第一孔部111和第二孔部112所辐射出的声波在空间点干涉相消的效果。例如,当发生谐振时,第一孔部111和第二孔部112所辐射出的声波的相位差改变,示例性地,当第一孔部111和第二孔部112所辐射出的声波的相位差较小时(例如,小于120°、小于90°或为0等),声波在空间点发生干涉相消的效果减弱,难以起到降漏音效果;或者,相位差较小的声波还有可能在空间点处相互叠加,增大空间点(例如,远场)处在谐振频率附近的声波振幅,从而增大声学输出装置100的远场漏音。再例如,所述谐振可能使得所传输的声波在声学传输结构的谐振频率附近的幅度增大(例如,表现为在谐振频率附近的谐振峰),导致双声源在谐振频率附近的声场混乱,此时从第一孔部111和第二孔部112所辐射出的声波幅度相差较大,声波在空间点发生干涉相消的效果减弱,难以起到降漏音效果。
图2B是图1中所示的声学输出装置在高频时的声压级声场分布的示意图,图3是图1中所示的声学输出装置的频率响应曲线图。如图2B所示,在较高的频率范围内,声学输出装置100的第二孔部112向外辐射的声信号在整个声场分布中占主导作用,且声场分布较为混乱。声学输出装置100的第二孔部112实际辐射出的声波的幅度/相位与扬声器120发出的声波的原始幅度/相位存在一定差别,导致从第一孔部111和第二孔部112辐射出的两个声波不仅没有降低远场特定位置的漏音,还增大了该位置的漏音。
如图3所示,曲线L3表示声学输出装置100的前腔130(例如,在第一孔部111处)的频率响应曲线图,曲线L3'表示声学输出装置100的后腔140(例如,在第二孔部112处)的频率响应曲线图。从图3中可以看出,在高频范围内,声学输出装置100的前腔130(在频率为6kHz左右具有谐振峰)和后腔140(在频率为4kHz左右具有谐振峰)具有明显不同的谐振峰。对比曲线L3和曲线L3'可知,声学输出装置100在中低频范围内(例如,50Hz-1500Hz)的前后腔出声量大致相等,呈现出良好的降漏音效果,但是在高频范围内(例如,1500Hz-20kHz),前后腔出声量相差较大,降漏音效果明显减弱。结合图2B和图3可知,在高频范围内,双声源的声场分布较为混乱,可能无法降低远场的漏音,甚至可能增大远场的漏音。在一些实施例中,可以通过调整声学输出装置100的结构,从而调整双声源的声场分布,获得良好的指向性声场,进而改善声学输出装置100在远场漏音增大的问题。
在一些实施例中,可以在声学输出装置内设置第二扬声器,使第二扬声器的声波与扬声器120(或称为第一扬声器)产生的声波相互抵消,从而可以抑制双声源结构(例如,在高频范围内)的声场混乱,减少或消除声学输出装置在远场的漏音。在一些实施例中,声学输出装置可以包括壳体、第一扬声器与第二扬声器。其中,第一扬声器设置于壳体内,第一扬声器与壳体上的两个孔部(例如第一孔部、第二孔部)分别声学耦合,以分别输出具有相位差的第一声波与第二声波。在一些实施例中,第一扬声器包括第一振膜,在壳体内,第一振膜前后两侧分别对应设有第一前腔、第一后腔,第一前腔与第一后腔分别与上述两个孔部(例如第一孔部、第二孔部)声学耦合,以分别输出具有相位差的第一声波与第二声波。在一些实施例中,第一扬声器可以在第一电信号的驱动下,分别通过上述两个孔部(例如第一孔部和第二孔部)输出具有相位差的第一声波和第二声波。第二扬声器设置于壳体内,第二扬声器与设置在壳体上的一个孔部(例如第三孔部,第三孔部可以是第一孔部、第二孔部中的一个,也可以是不同于第一孔部与第二孔部的另一个孔部)声学耦合。在一些实施例中,第二扬声器包括第二振膜,在壳体内,第二振膜前后两侧分别对应设有第二前腔、第二后腔,第二前腔与第二后腔中仅有其中一个与上述一个孔部(例如第三孔部)声学耦合,以输出第三声波。在一些实施例中,第二扬声器可以在第二电信号的驱动下通过上述一个孔部(例如第三孔部)输出第三声波。此时,第一扬声器的第一声波与第二声波分别通过两个孔部(例如第一孔部、第二孔部)输出,形成双声源;第二扬声器仅有第三声波通过一个孔部(例如第三孔部)输出,形成单声源。在一些实施例中,在目标频率范围内,第二扬声器输出的第三声波可以与第一扬声器输出的第一声波和第二声波在声学输出装置特定方向的远场位置处叠加相消,且使该位置处叠加相消后的声压较小(例如接近零),且在该特定方向的相反方向上对应的远场位置处的声压较大,以使上述两位置处的声压级差的绝对值不小于预设声压级阈值,以使声学输出装置的远场辐射呈指向性。这里所说的特定方向及其相反方向上的两个相对应的远场位置与声学输出装置的之间的距离相等。在一些实施例中,该特定方向以及对应相反方向的两远场位置处的声压级,可以通过设置在两远场位置的测试麦克风测得对应远场位置处的声压,进而通过该声压得出对应的声压级,最终得到特定方向及其对应相反方向的两远场位置的声压级差。
为了确保第一扬声器输出的声波(例如,第一声波和第二声波叠加后的声波)和第二扬声器输出的声波(例如,第三声波)在远场位置能够有效地相消,应当使得第一扬声器输出的声波和第二扬声器输出的声波在远场位置的幅值相等或相近、相位相反或近似相反。考虑到在相同的电信号的驱动下,第一扬声器和第二扬声器在远场位置的频率响应可能会由于其结构不同而存在差异,可以为第一扬声器和第二扬声器提供不同强度的电信号,以弥补频率响应的差异,使得最终第一扬声器输出的声波和第二扬声器输出的声波在远场位置具有相同或近似的幅值。例如,可以由处理电路为驱动第一扬声器和第二扬声器的两路电信号提供不同程度的增益,实现对频率响应差异的弥补。为了减小电信号的调整难度、提升电信号的稳定性,可以减小第一扬声器和第二扬声器在远场位置的频率响应的差异。例如,可以通过调整第一扬声器和第二扬声器的结构,例如,腔体的体积、孔部的尺寸和位置等,来减小第一扬声器和第二扬声器在远场位置的频率响应的差异。关于对与第一扬声器和第二扬声器的结构有关的参数的调整,可以参照本说明书中其他地方的描述。这里所描述的“减小第一扬声器和第二扬声器在远场位置的频率响应的差异”,可以理解为:在目标频率范围内,在相同的电信号(即第一电信号与第二电信号相同)驱动下,在声学输出装置的特定方向的远场位置处,第一扬声器输出的第一声波、第二声波叠加后与第二扬声器输出的第三声波之间的声压级差小于14dB,从而使得第一电信号或第二电信号在经历适当的幅频调整后,第一扬声器输出的第一声波、第二声波与第二扬声器输出的第三声波可以在声学输出装置的特定方向的远场位置处相互叠加相消,使该远场位置处的声压较低,例如接近零。在一些实施例中,为了降低声学输出装置的特定方向的远场位置处的声压,提升声学输出装置的降漏音效果,在目标频率范围内,在相同的电信号(即第一电信号与第二电信号相同)驱动下,在声学输出装置的特定方向的远场位置处,第一扬声器输出的第一声波、第二声波叠加后与第二扬声器输出的第三声波之间的声压级差小于10dB。在一些实施例中,为了进一步降低声学输出装置的特定方向的远场位置处的声压,提升声学输出装置的降漏音效果,在目标频率范围内,在相同的电信号(即第一电信号与第二电信号相同)驱动下,在声学输出装置的特定方向的远场位置处,第一扬声器输出的第一声波、第二声波叠加后与第二扬声器输出的第三声波之间的声压级差小于6dB。在一些实施例中,目标频率范围可以包括第一频率范围,在第一频率范围内,第一声波、第二声波、第三声波相互叠加,使声学输出装置的远场辐射呈心形指向性。在一些实施例中,目标频率范围可以包括第二频率范围,在第二频率范围内,第三声波的声压级远小于第二声波的声压级,在第一声波、第二声波、第三声波相互叠加时,第三声波的影响可以忽略不计,第一声波与第二声波可以视为双声源相互叠加,使声学输出装置的远场辐射呈双声源指向性。在一些实施例中,第一频率范围可以包括中高频段(例如800Hz-10kHz等),第二频率范围可以包括中低频段(例如100Hz-800Hz等)。有关声学输出装置的指向性及心形指向性的更多内容,请参照图4及其相关描述;有关双声源指向性的更多内容,请参照前文图2A及其相关描述。
在一些实施例中,声学输出装置可以至少包括后挂式耳机、耳挂式耳机、入耳式耳机、眼镜中的一种。其中,在佩戴状态下,特定方向的相反方向可以指向用户耳道口。图4是根据本说明书一些实施例所示的指向性的示意图。请参照图4,图4所示的声学输出装置处于佩戴状态下,其中AS1表示声学输出装置的前腔出声孔部,AS2表示声学输出装置的后腔出声孔部。在一些实施例中,声学输出装置的远场辐射呈指向性是指,声学输出装置的输出声音方向位于指定方向范围内,即声学输出装置在所述指定方向范围内的远场辐射明显大于在所述指定方向范围外的远场辐射。在一些实施例中,声学输出装置在佩戴状态下,由声学输出装置的后腔对应的用于出声的孔部AS2指向前腔对应的用于出声的孔部AS1的方向X1(即从后腔出声孔部AS2指向前腔出声孔部AS1的方向X1)及其附近的方向(例如方向X2、方向X3),是指向用户耳道口的。即,在佩戴状态下,声学输出装置的前腔对应的出声的孔部AS1距离用户耳部的耳道口更近。由前腔的出声孔部AS1指向后腔的出声孔部AS2的方向X1'及其附近的方向(例如方向X2'、方向X3'),为声学输出装置背离用户耳道口的方向。在一些实施例中,在佩戴状态和/或非佩戴状态下,由声学输出装置的后腔的出声孔部AS2指向前腔的出声孔部AS1的方向X1及其附近的方向可以构成上述的指定方向范围。声学输出装置在方向X1及其附近的方向的远场辐射明显大于其他方向范围(例如与X1及其附近的方向垂直的方向范围、与X1及其附近的方向相反的方向范围等)的远场辐射。在一些实施例中,声学输出装置的指向性可以表现为:声学输出装置的特定方向及其相反方向的两对应远场位置处的声压级之差的绝对值不小于预设声压级阈值。其中,在佩戴状态下,特定方向可以是指声学输出装置背离用户耳道口的方向,其相反方向可以是指声学输出装置指向用户耳道的方向。在一些实施例中,特定方向可以是指,由前腔的出声孔部AS1指向后腔的出声孔部AS2的方向X1'及其附近方向;特定方向的相反方向可以是指,由后腔的出声孔部AS2指向前腔的出声孔部AS1的方向X1及其附近方向。在一些实施例中,方向X1'的附近方向可以理解为,与方向X1'的夹角小于60°的方向。需要知道的是,出于方便理解指向性的目的,这里仅以AS1和AS2这两个孔部进行示例性的说明。当声学输出装置存在更多不同孔部时,可以将AS1理解为其中部分孔部形成的等效孔部,AS2理解为另一部分孔部形成的等效孔部,此时的指向性的方向可以由等效后的孔部位置决定。在一些实施例中,多个孔部形成的等效孔部的位置可以通过以下方式确定:依次连接相邻孔部的中心点形成多边形或多面体,该多边形或多面体的形心即为等效孔部的中心点,可以用于表示等效孔部的位置。
在一些实施例中,声学输出装置的远场辐射可以呈现心形指向性,表现为:在指定方向范围内,声学输出装置的远场辐射声音在至少一对相反方向上的声压级差的绝对值不小于预设声压级阈值。其中,所述至少一对相反方向可以分别落在上述指定方向范围及其相反的方向范围内。在一些实施例中,至少一对相反方向可以包括前述的特定方向及其相反方向。即,前述的特定方向及其相反方向可以分别包括在上述指定方向范围及其相反方向范围内。在一些实施例中,上述至少一对相反方向包括前腔的出声孔部AS1(例如第一孔部)与后腔的出声孔部AS2(例如第二孔部)的连线所对应的一对相反方向。声学输出装置的心形指向性可以表现为上述指定方向范围及其相反的方向范围内的一对相反或接近相反的两个方向的声场强度具有较大的区别。示例性地,上述一对相反或接近相反的两个方向可以是指,其中一个方向位于由前腔出声孔部指向后腔出声孔部的方向X1'附近,另一个方向位于由后腔出声孔部指向前腔出声孔部的方向X1附近。例如,方向X1'可以与方向X1、方向X2、方向X3相反或接近相反。
通过声学输出装置的远场辐射的心形指向性设置,可以使得声学输出装置输出的声音可以较集中地向用户耳道口的方向传递,减少声音在其他方向的传输,改善声学输出装置的漏音问题,提升用户的听音效果。
在一些实施例中,预设声压级阈值可以为6dB。例如,声学输出装置的远场辐射呈心形指向性,可以表现为:声学输出装置的远场辐射声音在至少一对相反方向(例如方向X1与方向X1')上的声压级差的绝对值不小于6dB,以使得传递用户耳道口处可以接收到较大的音量,使用户能够得到清晰的听音效果。
在一些实施例中,驱动第一扬声器的第一电信号与驱动第二扬声器的第二电信号在目标频率范围内存在幅度和/或相位的差异,且在目标频率范围内,第一声波、第二声波和第三声波在声学输出装置特定方向的远场位置处相互叠加相消,使得叠加相消后的声压较小,例如接近零,从而使得声学输出装置的远场辐射呈指向性,改善声学输出装置在远场漏音的问题。在一些实施例中,第一电信号可以通过设置在第一扬声器与对应的信号发生器之间的测量仪器(例如,示波器等)测量;第二声信号可以通过设置在第二扬声器与对应的信号发生器之间的测量仪器(例如示波器)测得。在一些实施例中,对于调整后的第一电信号和/或第二电信号,可以通过设置在对应扬声器与对应的信号调制器之间的测量仪器测得。
为了实现声学输出装置的远场辐射的指向性,第一扬声器与第二扬声器可以具有多种排布方式。图5A-图5D是根据本说明书一些实施例所示的包括不同排列方式的第一扬声器与第二扬声器的声学输出装置的结构示意图。如图5A-图5D所示,在一些实施例中,第一振膜521与第二振膜551的振动方向相同(例如图5A-图5D中的上下方向等),第一振膜521与第二振膜551沿振动方向间隔排布,即第一扬声器520与第二扬声器550沿振动方向间隔排布(如图5A与图5B所示)。在一些实施例中,第一振膜521与第二振膜551沿垂直于振动方向的方向间隔排布,即第一扬声器520与第二扬声器550沿垂直于振动方向的方向间隔排布(如图5C与图5D所示)。需要说明的是,第一振膜521与第二振膜551的振动方向相同是理想情况。在实际产品中,出于结构设计、安装误差等因素考虑,第一振膜521与第二振膜551的振动方向可以不完全相同,而是略有差异(例如,第一振膜521与第二振膜551之间的振动方向的夹角可以小于10°等)。此时,第一扬声器520与第二扬声器550的排布方向或其排放方向的垂直方向可以为第一振膜521的振动方向或第二振膜551的振动方向或两振膜振动方向形成的夹角之间的方向。在一些实施例中,第一振膜521设置在第一扬声器520中的朝向可以与第二振膜551设置在第二扬声器550中的朝向相同或相反。在一些实施例中,第一扬声器520的第一后腔540可以与第二扬声器550的第二后腔570相邻或相通,此时,第二扬声器550的第二前腔560封闭,如图5A与图5C所示。在一些实施例中,第一扬声器520的第一后腔540可以与第二扬声器550的第二前腔560相邻或相通,此时,第二扬声器550的第二后腔570封闭,如图5B与图5D所示。在一些实施例中,当各腔体(例如第一前腔530、第一后腔540、第二前腔560、第二后腔570等)的体积相同时,图5A所示声学输出装置500可以与图5C所示的声学输出装置500等效,图5B所示声学输出装置500可以与图5D所示的声学输出装置500等效。
以下以第一扬声器与第二扬声器沿振动方向间隔排布为例,对声学输出装置进行示例性说明。
如图5A与图5B所示,在一些实施例中,声学输出装置500,其包括壳体510、第一扬声器520与第二扬声器550。其中,第一扬声器520设置在壳体510内,第一扬声器520包括第一振膜521,第一振膜521的前后两侧分别设有第一前腔530、第一后腔540,第一前腔530、第一后腔540分别与壳体510上的第一孔部511及第二孔部512声学耦合,第一扬声器520在第一电信号的驱动下,分别通过第一孔部511、第二孔部512输出具有相位差的第一声波与第二声波。第二扬声器550设置于壳体510内,第二扬声器550包括第二振膜551,第二振膜551的前后两侧分别设有第二前腔560、第二后腔570,第二前腔560与第二后腔570中的其中一个与第一后腔540为同一腔体,即构成同一腔体的第二前腔560或第二后腔570与壳体510上的第二孔部512声学耦合,第二扬声器550在第二电信号的驱动下,通过第二孔部512输出第三声波。在一些实施例中,可以是第二前腔560与第一后腔540构成同一腔体,此时第一振膜521与第二振膜551的朝向相同,如图5B所示。在一些实施例中,也可以是第二后腔570与第一后腔540构成同一腔体,此时第一振膜521与第二振膜551的朝向相反,如图5A所示。对比图5A所示的声学输出装置500与图5B所示的声学输出装置500,第一振膜521、第二振膜551振膜朝向设置不同,因此图5A所示的声学输出装置500与图5B所示的声学输出装置500的频响曲线存在一定差异,但两者远场辐射声音呈均可以实现指向性。以下以图5A所示的第一扬声器520与第二扬声器550沿振动方向间隔排布、第一振膜521与第二振膜551朝向相反(即第二后腔570与第一后腔540构成同一腔体)为例,对声学输出装置500进行说明。
对应的,请参照图4、图5A与图5B,第一前腔530可以作为声学输出装置500的前腔,同一腔体可以作为声学输出装置500的后腔。此时,第一孔部511作为声学输出装置500的前腔出声孔部AS1,第二孔部512作为声学输出装置500的后腔出声孔部AS2,此时第一孔部511与第二孔部512的连线的延长线所在方向即为特定方向。
在一些实施例中,通过第一电信号与第二电信号在目标频率范围内存在幅度和/或相位的差异的设置,使得第一扬声器520在第一前腔530产生的第一声波、第一扬声器520在第一后腔540产生的第二声波、第二扬声器550在第二后腔570产生的第三声波在声学输出装置500的特定方向的远场位置处满足一定的相位和幅度条件。例如,第一声波与第二声波在特定方向的远场位置处形成的叠加声波与第三声波具有相位差,且叠加相消后使得该远场位置处的声压较小,例如接近零,以使得该特定方向的远场位置与该特定方向的相反方向的对应远场位置的声压级差的绝对值不小于预设声压级阈值,实现声学输出装置500的指向性。同时,如此设置,可以抑制双声源在高频范围内的声场混乱,从而减少或消除声学输出装置500在远场的声波辐射。
为了避免各腔体的谐振频率对声学输出装置实现心形指向性造成干扰,提升用户的听音效果,可以通过调整各腔体的结构参数,使各腔体的谐振频率落在实现心形指向性的频率范围外。在一些实施例中,声学输出装置实现心形指向性的目标频率范围可以在第一扬声器520与第二扬声器550的较为平稳的频率响应的范围之内。即,第一扬声器520与第二扬声器550之间的同一腔体(如图5A中第一后腔540与第二后腔570构成的同一腔体、图5B中第一后腔540与第二前腔560构成的同一腔体)的谐振频率决定了能够较为容易实现心形指向性的频率上限。在一些实施例中,为了提升用户的收音效果,声学输出装置可以在人耳敏感的频率范围内具有心形指向性,例如3kHz附近或3.5kHz附近。此时,声学输出装置的远场辐射实现心形指向性的频率范围的上限可以不低于4kHz(例如,实现心形指向性的频率范围可以为1kHz-4kHz)。此时,同一腔体的谐振频率不低于4kHz。在一些实施例中,由于声学输出装置的应用场景的不同,需要实现心形指向性的频率范围也可能相应不同。例如,对于主要在中低频条件下工作的声学输出装置,实现心形指向性的频率范围可以为800Hz-2kHz;此时,同一腔体的谐振频率可以不低于2kHz。对于主要在中高频条件下工作的声学输出装置,实现心形指向性的频率范围的上限可以较大,对应的同一腔体的谐振频率也较大。为了提升声学输出装置在人耳敏感频率范围内的输出质量,同一腔体的谐振频率可以在人耳敏感频率范围外,例如大于4kHz、大于4.5kHz、大于5kHz等。此时,实现心形指向性的频率范围的上限可以为4kHz、4.5kHz、5kHz等。
图6是根据本说明书一些实施例所示的同一腔体的谐振频率与其体积的关系示意图,图7是根据本说明书一些实施例所示的同一腔体的谐振频率与其声学耦合的孔部的面积的关系示意图。如图6与图7所示,在一些实施例中,当调整同一腔体的谐振频率不低于3.8kHz时,对应同一腔体的体积不大于0.38cm3,与同一腔体声学耦合的第二孔部512的面积不小于17mm2。在一些实施例中,当调整同一腔体的谐振频率不低于4kHz时,对应同一腔体的体积不大于0.28cm3,与同一腔体声学耦合的第二孔部512的面积不小于20mm2。在一些实施例中,当调整同一腔体的谐振频率不低于4.2kHz时,对应同一腔体的体积不大于0.2cm3,与同一腔体声学耦合的第二孔部512的面积不小于22mm2。在一些实施例中,当调整同一腔体的谐振频率不低于4.3kHz时,对应同一腔体的体积不大于0.18cm3,与同一腔体声学耦合的第二孔部512的面积不小于23mm2。通过调整同一腔体的体积以及与同一腔体声学耦合的孔部的面积,可以进一步调控同一腔体的谐振频率,使其落在声学输出装置实现心形指向性的频率范围之外,避免对声学输出装置实现心形指向性造成干扰,从而提高用户的听音效果。
在一些实施例中,第二扬声器550的第二前腔560与第二后腔570中未构成同一腔体的一者为封闭腔体,其未与第二孔部512声学耦合。例如,图5A中的第二前腔560为封闭腔体,未与第二孔部512声学耦合。又例如,图5B中的第二后腔570为封闭腔体,未与第二孔部512声学耦合。在一些实施例中,可以调控封闭腔体的谐振频率使其不高于心形指向性实现的目标频率范围的频率下限,以使其不落在声学输出装置实现心形指向性的频段内。在一些实施例中,封闭腔体的谐振频率可以不高于1kHz,使声学输出装置实现心形指向性的频率下限可以不低于1kHz(例如,实现心形指向性的频率范围可以包括1kHz-4kHz),以提升声学输出装置在人耳敏感频率范围内的输出性能。在一些实施例中,封闭腔体的谐振频率可以低于声学输出装置实现心形指向性的频率范围的频率下限。例如,封闭腔体的谐振频率可以不高于800Hz。在一些实施例中,考虑到结构设计、加工安装难度等因素,封闭腔体的谐振频率可以不高于600Hz。
图8是根据本说明书一些实施例所示的封闭腔体的谐振频率与其体积的关系示意图。如图8所示,在一些实施例中,当第二扬声器550的封闭腔体的谐振频率不高于1kHz时,对应的封闭腔体的体积不小于0.8cm3。在一些实施例中,当第二扬声器550的封闭腔体的谐振频率不高于1.2kHz时,对应的封闭腔体的体积不小于0.6cm3。在一些实施例中,当第二扬声器550的封闭腔体的谐振频率不高于1.4kHz时,对应的封闭腔体的体积不小于0.5cm3。在一些实施例中,当第二扬声器550的封闭腔体的谐振频率不高于1.6kHz时,对应的封闭腔体的体积不小于0.45cm3。在一些实施例中,当第二扬声器550的封闭腔体的谐振频率不高于0.8kHz时,对应的封闭腔体的体积不小于1.1cm3。通过调控封闭腔体的体积,可以进一步调控封闭腔体的谐振频率,使其不高于声学输出装置实现心形指向性的目标频率范围的频率下限,避免干扰,提升用户的听音质量和声学输出装置的降漏音效果。
在一些实施例中,由于第二扬声器的封闭腔体设置,第二扬声器在其声学耦合的孔部(例如第二孔部512)处不易输出低频声波。因此在低频范围内,第二扬声器输出的声波的声压远小于第一扬声器输出的声波的声压,此时第二扬声器输出的声波可以忽略不计,主要由第一扬声器为声学输出装置输出声波,声学输出装置可以实现双声源指向性。而在中高频范围内,第一扬声器与第二扬声器配合共同为声学输出装置输出声波,声学输出装置可以实现心形指向性。在一些实施例中,声学输出装置可以在100Hz-800Hz的频率范围内实现双声源指向性,在1kHz-4kHz的频率范围内实现心形指向性。在一些实施例中,声学输出装置实现双声源指向性的频率范围可以根据实际情况进行设计调整。例如,声学输出装置实现双声源指向性的目标频率范围可以为100Hz-1.2kHz、100Hz-1.5kHz、200Hz-2kHz等。在一些实施例中,为了在目标频率范围内实现双声源指向性,可以在该目标频率范围内降低驱动第二扬声器的第二电信号的幅度,例如在该目标频率范围内将第二电信号的幅度调整为0,即在该目标频率范围内不提供第二电信号。在一些实施例中,声学输出装置实现心形指向性的频率范围的频率下限可以大于实现双声源指向性的频率范围的频率上限,以避免声学输出装置的声场混乱。当声学输出装置实现双声源指向性的目标频率范围不同时,声学输出装置实现心形指向性的中高频频率范围也可能相应改变,而由于第二扬声器的封闭腔体的谐振频率影响实现心形指向性的频率范围的频率下限,第二扬声器的封闭腔体的谐振频率也需相应改变。例如,当声学输出装置在100Hz-800Hz实现双声源指向性,在1kHz-4kHz实现心形指向性时,第二扬声器的封闭腔体的谐振频率可以不高于1kHz。又例如,当声学输出装置在100Hz-1.2kHz实现双声源指向性,在1.5kHz-4kHz实现心形指向性时,第二扬声器的封闭腔体的谐振频率可以不高于1.5kHz。在一些实施例中,在佩戴状态下,第一扬声器中与第一前腔声学耦合的孔部可以靠近用户耳部设置,而与第一后腔声学耦合的孔部远离用户耳部设置,由与第一后腔声学耦合的孔部指向与第一前腔声学耦合的孔部的方向指向用户耳部,即在低频范围内形成的双声源指向性能够指向用户耳部。在一些实施例中,在佩戴状态下,第一扬声器中与第一前腔声学耦合的孔部可以靠近用户耳部设置,与第一后腔声学耦合的孔部和第二扬声器输出第三声波的孔部远离所述用户耳部设置,与第一后腔声学耦合的孔部和第二扬声器输出第三声波的孔部具有等效孔部,由所述等效孔部指向与第一前腔声学耦合的孔部的方向指向用户耳部,即在中高频范围内形成的指向性能够指向用户耳部。
图9是根据本说明书另一些实施例所示的声学输出装置的结构示意图。为了使得第一扬声器和第二扬声器辐射的声波不会相互干扰,降低互辐射阻抗,声学输出装置还可以包括如图9所示的第一扬声器620与第二扬声器650之间不具有同一腔体的设置。例如,声学输出装置壳体可以设置有两个容置空间,第一扬声器620和第二扬声器650可以分别设置在两个容置空间内;又例如第一扬声器620和第二扬声器650设置在壳体的同一容置空间内,但二者之间设置有隔板,使两个扬声器相对的两个腔体不互通。以下以第一扬声器与第二扬声器沿振动方向间隔排布、且第一振膜与第二振膜朝向相反为例,对另一些实施例所示的声学输出装置600进行说明。
如图9所示,声学输出装置600可以包括壳体610、第一扬声器620和第二扬声器650。第一扬声器620包括第一振膜621,第一振膜621的前后两侧分别设有第一前腔630与第一后腔640,壳体610上设有与第一前腔630声学耦合的第一孔部611、与第一后腔640声学耦合的第二孔部612。第一孔部611与第二孔部612作为第一扬声器620的出声孔,形成双声源。第二扬声器650包括第二振膜651,第二振膜651的前后两侧分别设有第二前腔660、第二后腔670。第二前腔660、第二后腔670中的其中一个与壳体610上的第三孔部613声学耦合,另外一个作为封闭腔体。其中,第三孔部613为与第一孔部611、第二孔部612不同的孔部。在一些实施例中,壳体610内设置有隔板614,与第三孔部613声学耦合的腔体(例如图9中的第二后腔570)与第一后腔640之间通过隔板614隔开,且第二孔部612与第三孔部613分别位于隔板614两侧。在一些实施例中,第三孔部613与第二孔部612之间的距离可以大于0mm而不大于10mm,以避免第二孔部612与第三孔部613距离过大,从而避免对应腔体的体积过大,并使第二孔部612与第三孔部613的等效孔部的位置适宜,避免对声学输出装置600的指向性造成较大干扰。
在一些实施例中,在目标频率范围内,在声学输出装置600的特定方向的远场位置处,第一扬声器620输出的第一声波、第二声波与第二扬声器650输出的第三声波叠加后的声压较小,例如接近零,使得声学输出装置600的远场辐射呈指向性,从而改善声学输出装置600在远场漏音的问题。在一些实施例中,目标频率范围可以包括1kHz-4kHz,以使声学输出装置600能够在较宽的频率范围内具有较平坦的频响曲线的同时,具有较好的心形指向性。
需要说明的是,对于声学输出装置600,在表示其指向性时,可以将与第一扬声器620的第一后腔640声学耦合的第二孔部612以及与第二扬声器650的第二后腔670声学耦合的第三孔部613等效为一个孔部。具体地,确定第二孔部612与第三孔部613的之间的中心位置点M,该中心位置点M即可以表示等效孔部的位置。此时,第一前腔630可以作为声学输出装置600的前腔,第一后腔640以及与第三孔部613声学耦合的腔体(例如图9所示的第二后腔670)可以作为声学输出装置600的后腔。第一孔部611作为声学输出装置600的前腔出声孔部AS1,第二孔部612与第三孔部613的等效孔部可以作为声学输出装置600的后腔出声孔部AS2。则,第一孔部611与等效孔部(点M)的连线的延长线所在方向即为特定方向。
在一些实施例中,与第三孔部613声学耦合的腔体(第二前腔660或第二后腔670)的谐振频率及第一后腔640的谐振频率决定了声学输出装置600实现心形指向性的频率上限。若是上述两谐振频率之差过大,会导致其中一个谐振频率过小,从而导致声学输出装置600实现心形指向性的频率上限过小,导致声学输出装置600实现心形指向性的频段范围过小,最终影响声学输出装置600的输出性能。在一些实施例中,上述两谐振频率之间的差值不大于3000Hz。为了进一步使心形指向性具有较高的频率上限,在一些实施例中,上述两谐振频率之间的差值不大于2500Hz。进一步地,为了使心形指向性具有更高的频率上限,在一些实施例中,上述两谐振频率之间的差值不大于2000Hz。优选地,上述两谐振频率之间的差值不大于1500Hz。更为优选地,上述两谐振频率之间的差值不大于1000Hz。
在一些实施例中,为了使声学输出装置能在人耳敏感的声音频率范围内实现心形指向性,心形指向性的频率上限可以不低于4kHz。在一些实施例中,为了避免腔体的谐振频率对心形指向性造成干扰,可以使与第三孔部613声学耦合的腔体(第二前腔660或第二后腔670)的谐振频率落在实现心形指向性的频率范围外,例如,与第三孔部613声学耦合的腔体(第二前腔660或第二后腔670)的谐振频率不低于4kHz。在一些实施例中,为了使心形指向性的频率上限可以较大,与第三孔部613声学耦合的腔体(第二前腔660或第二后腔670)的谐振频率不低于5kHz。
在一些实施例中,第一后腔640及第二孔部612的结构、与第三孔部613声学耦合的腔体(第二前腔660或第二后腔670)及第三孔部613的结构相同或相似,两者的谐振频率接近(例如,两者的谐振频率之差小于3000Hz)。当与第三孔部613声学耦合的腔体(第二前腔660或第二后腔670)的谐振频率不低于4kHz时,与第三孔部613声学耦合的腔体(例如图9所示的第二后腔570)的体积不大于0.3cm3,对应第三孔部613的面积不小于12mm2。此时,第一后腔640的体积也可以不大于0.3cm3,对应第二孔部612的面积也可以不小于12mm2。
在一些实施例中,第二扬声器650的第二前腔660与第二后腔670中未与第二孔部612声学耦合的腔体为封闭腔体,例如,图9中的第二前腔660为封闭腔体。该封闭腔体的谐振频率可以决定实现心形指向性的频率范围的频率下限。在一些实施例中,为了避免封闭腔体的谐振频率对心形指向性造成干扰,可以使封闭腔体的谐振频率落在实现心形指向性的频率范围外,例如,封闭腔体(例如图9中的第二前腔660)的谐振频率不高于1kHz。在一些实施例中,封闭腔体的谐振频率可以低于声学输出装置实现心形指向性的频率范围的频率下限。例如,封闭腔体的谐振频率可以不高于900Hz。在一些实施例中,考虑到结构设计、加工安装难度等因素,封闭腔体的谐振频率可以不高于1.1kHz,此时声学输出装置实现心形指向性的频率范围可能对应减小,实现心形指向性的频率下限可以为1.1kHz。
在一些实施例中,当与第一前腔630声学耦合的第一孔部611沿第一扬声器620振动方向设置于壳体610上对应的区域(即,第一孔部611的几何中心与第一扬声器620的第一振膜621的几何形心的连线方向与振动方向平行)时,第一后腔640以及与其相邻的腔体(第二前腔660或第二后腔670)所对应的孔部可以具有多种设置方式。以下以第一扬声器与第二扬声器不具有同一腔体、沿振动方向间隔排布、且第一振膜与第二振膜朝向相反为例,对声学输出装置600的不同孔部设置进行说明。
图10A-图10D是根据本申请说明书一些实施例所示的具有不同出声孔部设置方式的声学输出装置的示意图,图11A-图11D分别为图10A-图10D所示的声学输出装置的远场辐射的指向性示意图。如图10A与图11A所示,当第一孔部611设置于第一扬声器620沿振动方向的正上方(即第一孔部611位于第一振膜621所正对的壳体的侧壁上,第一孔部611的几何中心与第一振膜621的几何形心的连线与第一扬声器620的振动方向平行)、第二孔部612与第三孔部613相对于第一孔部611设置于壳体上垂直振动方向的同一侧壁时,声学输出装置输出声压的极大值和极小值方向即为声学输出装置的指向性方向,且极大值方向与极小值方向相反。其中,极小值方向即为前述的特定方向,声学输出装置在特定方向(极小值方向)处的远场位置处的声压较小(例如接近零)。其中,特定方向是由声学输出装置600的前腔出声孔(例如,图10A的第一孔部611)指向后腔出声孔(例如,图10A中第二孔部612与第三孔部613的等效孔部M)的方向。
如图10B与图11B所示,第一孔部611设置于第一扬声器620沿振动方向的正上方,即第一孔部611位于第一振膜所正对的壳体的侧壁上;第一后腔640同时与两个声学孔部(第二孔部612、另一第二孔部612')声学耦合,且第二孔部612、另一第二孔部612'相对于第一孔部611分别设置于壳体上垂直振动方向的两侧壁上;第二后腔670与第一后腔640相邻,第二后腔670同时与第三孔部613、另一第三孔部613'声学耦合,且第三孔部613、另一第三孔部613'相对于第一孔部611分别设置于壳体上垂直振动方向的两侧壁上。此时,沿振动方向上,第二孔部612、另一第二孔部612'相对于第一孔部611左右对称,第三孔部613、另一第三孔部613'相对于第一孔部611左右对称。此时,第二孔部612、另一第二孔部612'、第三孔部613、另一第三孔部613'的等效孔部与第一孔部611的连线所在方向与振动方向基本一致。如图10B所示,点M示出了等效孔部的位置。此时,点M与第一孔部611的几何中心的连线与第一扬声器620的振动方向平行,且点M位于第二孔部612的几何中心与第三孔部613的几何中心的连线的中线上。例如,当第二孔部612与第三孔部613相对于隔板614对称设置时,点M可以位于隔板614的几何中心的位置。声学输出装置600的远场辐射的声压极大值与声压极小值的方向即为声学输出装置的指向性方向,且极大值方向与极小值方向相反。其中,极小值方向即为特定方向,即由声学输出装置600的前腔出声孔(例如,图10B中的第一孔部611)指向后腔出声孔(例如,图10B中的第二孔部612、另一第二孔部612'、第三孔部613、另一第三孔部613'的等效孔部M)的方向。
如图10C与图11C所示,第一孔部611设置于第一扬声器620沿振动方向的正上方,即第一孔部611位于第一振膜所正对的壳体的侧壁上;第一后腔640同时与第二孔部612、另一第二孔部612'声学耦合,且第二孔部612、另一第二孔部612'相对于第一孔部611分别设置于壳体上垂直振动方向的两侧壁上;第二后腔670与第一后腔640相邻,此时第二后腔670为封闭腔体;第二前腔660与第三孔部613声学耦合,沿振动方向上,第三孔部613设置于与第一孔部611相对的壳体上,即第二扬声器650的第二振膜651的几何形心的正下方,即第三孔部613位于第二振膜651的几何形心所正对的壳体的侧壁上。此时,第二孔部612、另一第二孔部612'的等效孔部与第一孔部611的连线所在方向与振动方向基本一致。如图10C所示,点M示出了等效孔部的位置。此时,声学输出装置600的远场辐射存在主瓣(对应声压极大值方向)与旁瓣。主瓣的方向(即极大值方向)为由第二孔部612、另一第二孔部612'的等效孔部M指向第一孔部611的方向。旁瓣的方向为由第二孔部612、另一第二孔部612'的等效孔部M指向第三孔部613的方向。且结合图10C与图11C可知,极小值方向在由第二孔部612指向第三孔部613的方向以及由另一第二孔部612'指向第三孔部613的方向。
如图10D与图11D所示,第一孔部611设置于第一扬声器620沿振动方向的正上方,即第一孔部611位于第一振膜所正对的壳体侧壁上;第一后腔640同时与第二孔部612、另一第二孔部612'声学耦合,且第二孔部612、另一第二孔部612'相对于第一孔部611分别设置于壳体上垂直振动方向的两侧壁;第二后腔670与第一后腔640相邻,第二后腔670同时与第三孔部613、另一第三孔部613'声学耦合,且第三孔部613、另一第三孔部613'相对于第一孔部611分别设置于壳体上垂直振动方向的两侧壁;第二前腔660与第四孔部615声学耦合,沿振动方向上,第四孔部615设置于与第一孔部611所在壳***置相对应的正下方,即第四孔部615位于第二振膜的几何形心所正对的壳体侧壁上。此时,第一扬声器620的第一孔部611和第二孔部612与另一第二孔部612'的等效孔部作为一组双声源,第二扬声器650的第三孔部613与另一第三孔部613'的等效孔部和第四孔部615作为双声源。此时,第二孔部612与第三孔部613具有等效孔部M1,另一第二孔部612'与另一第三孔部613'具有等效孔部M2,第二孔部612、另一第二孔部612'、第三孔部613、另一第三孔部613'四者具有等效孔部M3,点M3的位置可以参照图10B中的点M的位置,在此不再赘述。等效孔部M3与第一孔部611的连线所在方向与振动方向基本一致。声学输出装置600的远场辐射存在主瓣(对应声压极大值方向)与旁瓣。主瓣的方向(即极大值方向)为由等效孔部M3指向第一孔部611的方向。旁瓣的方向为由等效孔部M3指向第四孔部615的方向。且结合图10D与图11D可知,极小值方向在由等效孔部M1指向第四孔部615的方向以及由等效孔部M2指向第四孔部615的方向。此时,声学输出装置600的远场辐射也可实现弱心形指向性,如图11D所示。对比图11A与图11B所示的心形指向性,图11D所示的声学输出装置600的远场辐射的极小值区域较窄,极小值方向以及极小值方向两侧的方向的声压级较大,且极大值方向附近方向(0°-180°的方向)的声压级较为均匀。在一些实施例中,图10D所示的声学输出装置600适合应用于需要在半空间均匀辐射的场景。
在一些实施例中,声学输出装置的出声孔部的设置方式并不局限于上述几种方式,出声孔部可以根据实际需要进行设置。在一些实施例中,第一扬声器的第一前腔对应的第一孔部可以设置为在佩戴状态下对应用户耳部听音位置(例如朝向用户耳部外耳道设置或者靠近用户外耳道设置),第一扬声器的第一后腔对应的出声孔部与第二扬声器的出声孔部应尽量远离第一孔部,以减小其他出声孔部对第一孔部辐射的第一声波的干扰。在一些实施例中,可以根据实际应用场景、声学输出装置听音质量或降漏音需求,确定声学输出装置需要降漏音的区域(例如距离用户耳部10cm的30°扇形区域),从而确定声学输出装置的远场辐射的指向性的声压极大值方向与声压极小值方向,进而确定相应的出声孔部的设置位置。
为了降低声学输出装置的整体尺寸,作为单声源的扬声器的尺寸不宜过大,否则会导致单声源的扬声器的基频谐振频率(即单声源的扬声器的封闭腔体的谐振频率)较高,声学输出装置实现心形指向性的频率范围的频率下限较难下潜到人声频段。图12A与图12B是根据本说明书一些实施例所示的具有示例性孔部设置位置的声学输出装置的远场辐射的指向性示意图。如图12A与图12B所示,声学输出装置700具有第一扬声器710与第二扬声器720,第一扬声器710的前腔与后腔分别与第一孔部711、第二孔部712声学耦合,作为双声源;第二扬声器720的一个腔室封闭,另一个腔室与第三孔部713声学耦合,作为单声源。为了使声学输出装置700在用户头部侧方的漏音在全频段始终较小,如图12A与图12B所示,相较于作为双声源的第一扬声器710,作为单声源的第二扬声器720的尺寸较小,且第二扬声器720的长度与第一扬声器710的厚度相近。第一孔部711朝向用户耳道口设置,第二孔部712与第三孔部713均远离第一孔部711设置。此时,在中低频段(例如1kHz以下)的频率范围内,由于单声源的输出声压级相较于双声源较小,此时单声源的输出可以忽略不计,声学输出装置700可以近似于双声源单独工作,实现“8”字型的双声源指向性进行降漏音,如图12A所示。在中高频段(例如1kHz-4kHz)的频率范围内,单声源与双声源共同工作配合,实现心形指向性,如图12B所示。
在一些实施例中,声学输出装置的第二扬声器未与孔部声学耦合的封闭腔体(例如图5A所示的第二前腔560、图5B所示的第二后腔570等)可以填充有声学颗粒材料,从而增大封闭腔体的虚拟体积,降低封闭腔体的谐振频率,从而减小声学输出装置的心形指向性的频率下限,增大心形指向性的频率范围。
图13是根据本说明书一些实施例所示的另一声学输出装置的示意图。如图13所示,在一些实施例中,声学输出装置800可以包括单独设置的第一扬声器810、第二扬声器820和第三扬声器830。其中,第一扬声器810可以辐射第一声波,第二扬声器820可以辐射第二声波,且两者辐射的第一声波与第二声波可以满足一定的相位和幅度条件(例如,幅度相同、相位相反),从而形成双声源结构;第三扬声器830可以辐射第三声波,且第三扬声器830辐射的第三声波可以与第二扬声器820辐射的第二声波以及第一扬声器810辐射的第一声波在声学输出装置800的特定方向的远场位置处满足一定的相位和幅度条件,以使第三声波与第一声波及第二声波在该远场位置处叠加相消,实现声学输出装置800的远场的指向性。在一些实施例中,第一扬声器810、第二扬声器820和第三扬声器830可以是将前腔或者后腔封闭,而仅从未封闭的腔体导出声音的扬声器。在一些实施例中,声学输出装置800可以包括音箱。
在一些实施例中,可以采用测试麦克风对声学输出装置的输出进行测量。在一些实施例中,在声学输出装置的特定方向的远场位置及其相反方向的对应远场位置处处可以分别设置有测试麦克风,以对两个远场位置处的声压级进行测量,得到上述两个对应远场位置处的声压级差,通过比较该声压级差的绝对值与预设声压级阈值的大小关系,即可判断声学输出装置在该特定方向及其相反方向上是否具有指向性。
图14是根据本说明书一些实施例所示的设置有第二扬声器的声学输出装置的声学传输示意图。请参照图14,在一些实施例中,其中一个测试麦克风可以设置在声学输出装置的特定方向的远场位置。在一些实施例中,声学输出装置的远场位置可以是指与声学输出装置的距离大于预设距离阈值的位置,例如大于25cm的位置。在一些实施例中,当频率范围为1kHz-4kHz时,声学输出装置的远场位置可以是指与声学输出装置的距离大于5.5cm的位置。在一些实施例中,测试麦克风可以设置在特定方向上距离声学输出装置30cm的位置处。所述特定方向为声学输出装置的前腔出声孔部(例如第一孔部)指向后腔出声孔部(例如第二孔部)的方向及其附近方向。在一些实施例中,声学输出装置的前腔可以是指第一扬声器的第一前腔,声学输出装置的后腔可以是指第一扬声器的第一后腔以及第二扬声器的输出腔体的等效腔体或同一腔体。当声学输出装置处于佩戴状态时,所述特定方向也可以是声学输出装置背离用户耳部的方向。在一些实施例中,为了实现指向性,位于声学输出装置的特定方向及其相反方向的对应两个远场位置处的测试麦克风测得的声压级之差的绝对值不小于预设声压级阈值。其中,特定方向的远场位置处的测试麦克风测得的声压可以较小,例如接近零。
在一些实施例中,该测试麦克风接收到的声压包括两组声波,其一是由与前腔声学耦合的孔部辐射的声波(例如第一声波),其传递函数为z(1);其二是由与后腔声学耦合的孔部辐射的声波(例如第二声波与第三声波),其传递函数为z(2)。为了使声学输出装置的远场辐射呈指向性,需要使测试麦克风接收到的两组声波相互抵消,即两组声波在测试麦克风位置处的声压幅度相等、相位反相,测试麦克风的接收信号pmic为:
pmic=p(1)*z(1)+[p(2)+p(3)]*z(2)=0 (1)
其中,p(1)为双声源(即第一扬声器,如图14中的SPK1)在前腔辐射的声压,p(2)为双声源(即第一扬声器,如图14中的SPK1)在后腔辐射的声压,p(3)为单声源(即第二扬声器,如图14中的SPK2)在后腔辐射的声压。
在一些实施例中,p(1)、p(2)、p(3)在测量时,需要避免相互之间的干扰。因此,在测量p(1)时,可以使第一扬声器工作、第二扬声器关闭,同时可以使用棉花、橡胶等暂时堵塞与后腔连通的孔部(例如第二孔部),通过设置在与前腔连通的孔部(例如第一孔部)内或附近(例如2mm-3mm的距离区间内)的另一测试麦克风进行测量。在测量p(2)时,可以使第一扬声器工作、第二扬声器关闭,同时可以使用棉花、橡胶等暂时堵塞与前腔连通的孔部(例如第一孔部),通过设置在与第一扬声器的后腔连通的孔部(例如第二孔部)内或附近的另一测试麦克风进行测量。在测量p(3)时,可以使第二扬声器工作、第一扬声器关闭,通过设置在与第二扬声器的后腔连通的孔部(例如第二孔部或后文的第三孔部等)内或附近的另一测试麦克风进行测量。
在一些实施例中,还可以在声学输出装置周侧设置尺寸较大(例如直径1m)的挡板,挡板围绕声学输出装置设置,且挡板与声学输出装置紧密连接。前腔的出声孔部(即,与前腔连通的孔部)和后腔的出声孔部(即,与后腔连通的孔部)分别位于挡板的两侧。通过挡板的设置,大幅度减弱甚至隔离前腔的出声孔部发出的第一声波与后腔的出声孔部发出的第二声波及第三声波之间的相互干扰,提升p(1)、p(2)及p(3)的测试准确度。在一些实施例中,在设置有挡板的情况下,也可以使第一扬声器工作、第二扬声器关闭,同时在与前腔连通的孔部以及与后腔连通的孔部处设置测试麦克风,同时对p(1)与进行p(2)测量。
根据卷积的分配率,公式(1)可表示为:
pmic=[p(1)*z(1)+p(2)*z(2)]+p(3)*z(2)=0 (2)
其中,[p(1)*z(1)+p(2)*z(2)]代表双声源(即第一扬声器,如图14中的SPK1)辐射的声波(例如第一声波与第二声波)在测试麦克风处的声压,p(3)*z(2)代表单声源(即第二扬声器,如图14中的SPK2)辐射的声波(例如第三声波)在麦克风处的声压。因此,可以通过调节第一电信号与第二电信号,分别激励双声源(即第一扬声器)和单声源(即第二扬声器),并记录两个声源辐射的声波到达测试麦克风的声压幅度和相位。通过调节驱动单声源(即第二扬声器,SPK2)的第二电信号的幅度与相位和/或驱动双声源(即第一扬声器,SPK1)的第一电信号的幅度与相位,使单声源(即第二扬声器)辐射的声波(即第三声波)与双声源(即第一扬声器)辐射的声波(即第一声波与第二声波的叠加声波)在测试麦克风处的声压幅度相等(即声压级幅度相等)、相位反相,即可使得声学输出装置在特定方向的远场位置处的声压为零,从而使得声学输出装置在特定方向的远场位置处的声压级为零,以使声学输出装置在至少一对相反方向上的远场位置处的声压级差的绝对值不小于预设声压级阈值,进而实现声学输出装置的远场辐射的指向性。
图15是根据本说明书一些实施例所示的调节第二电信号的方法示例性流程示意图。如图15所示,流程900可以包括如下步骤:
步骤910:单独激励双声源,记录测试麦克风的第一声压级幅度与第一相位。
在一些实施例中,双声源可以为第一扬声器。测试麦克风的设置位置可以为声学输出装置的特定方向的远场位置。在一些实施例中,特定方向可以是指,在指定方向范围内,由前腔的出声孔部指向后腔的出声孔部的方向及其附近方向。此时,测试麦克风测量的第一声压级幅度与第一相位,可以为第一扬声器产生的第一声波与第二声波在测试麦克风处叠加后的第一声压级幅度与第一相位。
在一些实施例中,可以通过只对第一扬声器提供第一电信号、不对第二扬声器提供第二电信号,使得第一扬声器工作、第二扬声器不工作,从而实现单独激励双声源。
步骤920:单独激励单声源,记录测试麦克风的第二声压级幅度与第二相位。
在一些实施例中,单声源可以为第二扬声器。测试麦克风的设置位置可以为声学输出装置的特定方向的远场位置,与步骤910测试麦克风的位置相同。此时,测试麦克风测量的声压级幅度与相位,可以为第二扬声器产生的第三声波在测试麦克风处的第二声压级幅度与第二相位。
在一些实施例中,可以通过只对第二扬声器提供第二电信号、不对第一扬声器提供第一电信号,使得第二扬声器工作、第一扬声器不工作,从而实现单独激励单声源。
步骤930:计算单声源和双声源的声压幅值差和相位差。
将测试麦克风测得的单声源的第二声压级幅度与双声源的第一声压级幅度相比较,得出两者的声压级幅度差。将测试麦克风测得的单声源的第二相位与双声源的第一相位相比较,得出两者的相位差。
步骤940:调节第二电信号,使单声源辐射的声波在测试麦克风处的声压级幅度与双声源相同,相位与双声源反相。
根据步骤930得到的单声源与双声源之间的声压幅值差和相位差,对驱动单声源的第二电信号进行调节,使得单声源辐射的声波在测试麦克风处的声压级幅度与双声源相同,相位与双声源反相,从而使得单声源辐射的第三声波可以与双声源辐射的第一声波、第二声波在测试麦克风位置处叠加相消,使声学输出装置的远场辐射呈指向性(例如,心形指向性),降低声学输出装置的远场漏音。
在一些实施例中,根据步骤930得到单声源与双声源之间的声压幅值差和相位差,也可以对驱动双声源的第一电信号进行调节,使得单声源和双声源辐射的声波在测试麦克风处的声压级幅度相同,相位相反,从而使声学输出装置的远场辐射呈指向性(例如,心形指向性),降低声学输出装置的远场漏音。
图16是根据本说明书一些实施例所示的单声源与双声源分别单独激励时的频响曲线示意图。仅作为示例,单声源(即第二扬声器)与双声源(即第一扬声器)共用声学输出装置的后腔(例如,如图5A所示的结构),声学输出装置的后腔体积与前腔体积相等。此时与前腔连通的孔部为第一孔部,与后腔联通的孔部为第二孔部(例如,如图5A所示的结构)。第一孔部与第二孔部的面积相等。激励单声源的第二电信号与激励双声源的第一电信号的幅度均为1V,相位均为0°。如图16所示,在上述条件下,曲线L101表示单独激励双声源时测试麦克风测得的频响曲线,曲线L102表示单独激励单声源时测试麦克风测得的频响曲线。
在上述条件下,可以通过流程900测得的单声源与双声源在不同频点下在测试麦克风位置(即声学输出装置的远场)处声压级幅度差与相位差。同时根据图16中曲线L101与曲线L102的比较,也可以确定单声源与双声源在不同频点下在测试麦克风位置(即声学输出装置的远场)处的声压级幅度差。
在一些实施例中,通过调整第一电信号与第二电信号的幅度和相位,让第一电信号与第二电信号在目标频率范围内存在一定的幅度和/或相位的差异,以使单声源(第二扬声器)产生的声波(第三声波)与双声源(第一扬声器)产生的声波(第一声波、第二声波)相互叠加,使声学输出装置的远场辐射呈指向性。在一些实施例中,目标频率范围可以包括100Hz-10kHz。在一些实施例中,单声源与双声源构成的声学输出装置可实现在100Hz-10kHz的宽频带的降漏音。其中,目标频率范围可以包括第一频率范围,第一频率范围可以包括部分中高频段,例如,800Hz-10000Hz,在第一频率范围内,声学输出装置可以采用心形指向性原理降漏音,即声学输出装置的远场辐射呈心形指向性。目标频率范围可以包括第二频率范围,第二频率范围可以包括部分中低频段,在第二频率范围内,例如100Hz-800Hz,声学输出装置可以采用双声源指向性原理降漏音,具体请参照图1及其相关描述。
在一些实施例中,声学输出装置可以在100Hz-800Hz的范围内具有双声源指向性。即,在100Hz-800Hz的范围内,第一扬声器在与第一后腔声学耦合的孔部(例如第二孔部)处输出声波(例如第一声波与第二声波的叠加声波)的声压级与第二扬声器在与其耦合的孔部(例如第三孔部)处输出的第三声波的声压级的差值不小于6dB。在一些实施例中,当单声源在后腔辐射的声压远小于双声源在后腔辐射的声压时,即p(3)<<p(2)时,相较双声源辐射的声压级,单声源辐射的声压级极小,声学输出装置可实现双声源指向性。例如,当p(2)/p(3)≥2时,可以认为p(3)<<p(2),此时双声源与单声源在后腔辐射的声压级之差大于或等于6dB,即p(2)对应的声压级与p(3)对应的声压级之差大于或等于6dB,声学输出装置可实现双声源指向性。
综上,在100Hz-800Hz的频段内,为单声源与双声源提供相同的电信号(即第一电信号与第二电信号的幅度、相位均相同)时,由于单声源(第二扬声器)的前腔封闭,仅有后腔与外界空气连通,空气无法自由流动,因此导致单声源在与后腔声学耦合的孔部处不易输出低频声波,从而在该频段内,双声源(第一扬声器)在与后腔声学耦合的孔部处的输出的声波的声压级与单声源(第二扬声器)在与后腔声学耦合的孔部处输出的声波的声压级的差值能够大于或等于6dB,此时声学输出装置可以具有较好的双声源指向性,从而实现中低频降漏音设计。在一些实施例中,为了实现在100Hz-800Hz的范围内,双声源(第一扬声器)在与后腔声学耦合的孔部处的输出的声波的声压级与单声源(第二扬声器)在与后腔声学耦合的孔部处输出的声波的声压级的差值能够大于或等于6dB,还可以采用降低驱动单声源(第二扬声器)的第二电信号在100Hz-800Hz的范围内的幅度的方式。例如,在100Hz-800Hz的范围内,第二电信号的幅度可以为0,即在100Hz-800Hz的范围内不为单声源提供第二电信号。在一些实施例中,在佩戴状态下,第一扬声器的第一前腔声学耦合的孔部靠近用户耳部设置,第一后腔声学耦合的孔部远离用户耳部设置,由所述第一后腔声学耦合的孔部指向所述第一前腔声学耦合的孔部的方向指向用户耳部,即在低频范围内形成的双声源指向性能够指向用户耳部。
在一些实施例中,在1kHz-10kHz的频率范围内,为了使第一声波、第二声波、第三声波在声学输出装置的特定方向的远场位置处相互叠加,使该远场位置处的声压级为零,以使声学输出装置在至少一对相反方向的远场位置处的声压级差的绝对值不小于预设声压级阈值,从而使声学输出装置的远场辐射呈指向性,可以调整第一电信号与第二电信号的幅度和相位。在一些实施例中,请参照图16,由于双声源的谐振峰E与单声源的谐振峰D对应的谐振频率接近,双声源与单声源具有第一谐振频率(即谐振峰D所对应的频率)。单声源和双声源所共用的后腔具有第二谐振频率(即谐振峰F对应的频率)。由图16可知,单声源与双声源的频响曲线在第一谐振频率与第二谐振频率之间具有平坦区域。在一些实施例中,第一谐振频率与第二谐振频率之间的频段可以包括1kHz-4kHz的范围。在一些实施例中,第一谐振频率可以位于1kHz附近,第二谐振频率可以位于4kHz附近,以使单声源和双声源的频响曲线可以具有较宽的平坦区域,从而提升声学输出装置的声学输出性能。在一些实施例中,通过调节第二电信号和/或第一电信号,可以使声学输出装置的远场辐射在第一谐振频率与第二谐振频率之间(例如,1kHz-4kHz)具有心形指向性。在一些实施例中,在大于第二谐振频率的频段(例如,4kHz-10kHz)中,通过调节调节第二电信号和/或第一电信号,也可以使得声学输出装置的远场辐射呈心形指向性。在一些实施例中,在佩戴状态下,第一扬声器的第一前腔声学耦合的孔部靠近用户耳部设置,第一后腔声学耦合的孔部与第二扬声器输出第三声波的孔部远离所述用户耳部设置,第一后腔声学耦合的孔部与第二扬声器输出第三声波的孔部具有等效孔部,由所述等效孔部指向所述第一前腔声学耦合的孔部的方向指向所述用户耳部,即在中高频范围内形成的指向性能够指向用户耳部。
在一些实施例中,在第一谐振频率与第二谐振频率之间,第二电信号与第一电信号相位差不小于150°。在一些实施例中,在1kHz-4kHz的范围内,第二电信号与第一电信号相位差不小于150°。在一些实施例中,在1kHz的频点处,第二电信号与第一电信号的相位差不小于200°;在4kHz的频点处,第二电信号与第一电信号的相位差不小于150°。示例性地,对于图16所示的情形,当第一电信号的幅度保持为1V(即1000mV)不变、相位保持为0°不变,为了使声学输出装置的特定方向的远场位置处的声压级为零,以使声学输出装置在至少一对相反方向的远场位置处的声压级差的绝对值不小于预设声压级阈值,可以对第二电信号进行调制时。在1kHz-4kHz的范围内,调制后的第二电信号在各频点处的相位、幅度如下所示:在1kHz时,第二电信号的幅度为27.5mV,相位为250°;在1.5kHz时,第二电信号的幅度为344.3mV,相位为225°;在2kHz时,第二电信号的幅度为472mV,相位为229°;在3kHz时,第二电信号的幅度为738.7mV,相位为202°;在4kHz时,第二电信号的幅度为708.76mV,相位为179°。需要说明的是,在一些实施例中,声学输出装置的特定方向的远场位置处的声压可以较小但不为零。因此,对应的第二电信号的幅度及相位可以具有10%的偏差。示例性地,在1kHz时,第二电信号的幅度可以为27.5*(1±0.1)mV,相位为250*(1±0.1)°,即第二电信号的幅度可以为24.75mV-30.25mV,相位可以为225°-247.5°。
由图16可知,单声源(第二扬声器)具有第一谐振频率,即谐振峰D所对应的频率。经过第一谐振频率时,单声源辐射的声波的相位会发生反转。相应地,第一谐振频率附近的双声源的谐振峰E是由于双声源工作时、未工作的单声源的振膜作为被动振膜产生的。因此,在谐振峰E的谐振频率处,双声源辐射的声波不发生反转。因此,在第一谐振频率前后,为了保证单声源辐射的声波和双声源辐射的声波在远场保持相反的相位,需要对单声源辐射的声波的相位进行补偿。在一些实施例中,在第一谐振频率前后的两个频点处,第二电信号的相位差不小于100°。其中,第一谐振频率前的频点处的第二电信号的相位为补偿前的相位;第一谐振频率后的频点处的第二电信号的相位为补偿后的相位。在一些实施例中,在第一谐振频率前后的两个频点处,第二电信号的相位差可以为100°-240°。在一些实施例中,在第一谐振频率前后的两个频点处,第二电信号的相位差可以为120°-220°。在一些实施例中,在第一谐振频率前后的两个频点处,第二电信号的相位差可以为140°-180°。在一些实施例中,在第一谐振频率前后的两个频点处,第二电信号的相位差可以为150°-160°。
需要说明的是,如果双声源和单声源中仅有一个辐射的声波相位在某个谐振频率附近发生了180°的变化,而为了要避免这种变化导致远场的声波不再相消,则需要对双声源或单声源中其中之一的电信号在谐振频率的前后进行改变(例如,反转180°或接近180°)。但由于第一电信号与第二电信号在各个频点的相位差可能都不一样,因此在此基础上对其中一个电信号的相位进行补偿后,最终两者的相位差可能都不是严格的180°,而是接近180°或近似180°。
在一些实施例中,由于在实际产品中,声学输出装置的扬声器的规格可能不同,前后腔的尺寸可能不同,对应出声孔部的面积大小、深度可能不同,前后腔的结构形状可能不同,导致谐振峰(例如单声源的谐振峰D和谐振峰F、双声源的谐振峰G等)的位置可能发生偏移。因此,谐振峰前后不同频率范围的两个频点处,第二电信号的相位差的取值区间可能不同。
在一些实施例中,在第一谐振频率前后100Hz的两个频点处,第二电信号的相位差可以为100°-240°。在一些实施例中,由于单声源的尺寸可能不同,在第一谐振频率前后500Hz的两个频点处,第二电信号的相位差可以为120°-220°。在一些实施例中,由于单声源的结构可能不同,在第一谐振频率前后1000Hz的两个频点处,第二电信号的相位差可以为140°-180°。
在一些实施例中,由图16可知,第一谐振频率(谐振峰D所对应的频率)位于800Hz-1.2kHz之间,且位于1kHz附近。在一些实施例中,在800Hz与1.2kHz处,第二电信号的相位差在100°-220°的范围内,例如130°-180°。在一些实施例中,由于单声源的尺寸可能不同,在900kHz与1.1kHz处,第二电信号的相位差可以在120°-150°的范围内,例如130°-150°。在一些实施例中,由于单声源的尺寸可能不同,在950Hz与1kHz处,第二电信号的相位差可以在140°-170°的范围内,例如145°-155°。
由图16可知,在一些实施例中,单声源和双声源所共用的后腔具有第二谐振频率(即谐振峰F对应的频率)。在第二谐振频率前后,单声源辐射的声波和双声源辐射的声波的相位并不是均反转180°,观察振型发现二者由相向运动变为相对运动。因此在第二谐振频率前后,仍然需要对单声源或双声源其中之一所辐射的声波的相位进行补偿。在一些实施例中,在第二谐振频率前后两个频点之间的频段区间内,第二电信号的相位差不小于100°。在一些实施例中,在第二谐振频率前后的两个频点处,第二电信号的相位差可以为100°-260°。在一些实施例中,在第二谐振频率前后的两个频点处,第二电信号的相位差可以为120°-170°。在一些实施例中,在第二谐振频率前后的两个频点处,第二电信号的相位差可以为140°-160°。
在一些实施例中,在第二谐振频率前后100Hz的两个频点处,第二电信号的相位差可以为100°-260°。在一些实施例中,由于后腔的尺寸可能不同,在第二谐振频率前后300Hz的两个频点处,第二电信号的相位差可以为130°-180°。在一些实施例中,由于后腔的出声孔部的面积大小可能不同,在第二谐振频率前后500Hz的两个频点处,第二电信号的相位差可以为160°-170°。在一些实施例中,由于后腔的出声孔部的深度可能不同,在第二谐振频率前后700Hz的两个频点处,第二电信号的相位差可以为140°-180°。在一些实施例中,由于后腔的结构可能不同导致体积不同,在第二谐振频率前后700Hz的两个频点处,第二电信号的相位差可以为170°-240°。
在一些实施例中,由图16可知,第二谐振频率(谐振峰F所对应的频率)位于3kHz-5kHz之间,且位于4kHz附近。在一些实施例中,在3kHz与5kHz处,第二电信号的相位差可以在100°-240°的范围内,例如138°-160°。在一些实施例中,由于后腔的体积可能不同,在3.1kHz与4.8kHz处,第二电信号的相位差可以在120°-140°的范围内,例如130°-140°。在一些实施例中,由于后腔的出声孔部的面积可能不同,在3.5kHz与4.5kHz处,第二电信号的相位差可以在160°-170°的范围内,例如162°-168°。在一些实施例中,由于后腔的出声孔部的深度可能不同,在3.8kHz与4.2kHz处,第二电信号的相位差可以在155°-180°的范围内,例如160°-170°。
由图16可知,在一些实施例中,双声源(第一扬声器)的前腔具有第三谐振频率(即谐振峰G对应的频率)。经过第三谐振频率时,双声源辐射的声波的相位会发生反转。相应地,单独激励单声源时,第三谐振频率附近的单声源的谐振峰(图中未示出)由未工作的双声源的振膜作为被动振膜产生,但在第三谐振频率附近单声源辐射的声波的相位不发生反转。因此,为了保证单声源辐射的声波和双声源辐射的声波在远场保持相反的相位,需要对单声源辐射的声波的相位进行补偿。在第三谐振频率前后两个频点之间的频段区间内,第二电信号需进行补偿。在一些实施例中,在第三谐振频率前后两个频点处,第二电信号的相位差不大于100°。在一些实施例中,在第三谐振频率前后两个频点处,第二电信号的相位差可以为100°-240°。在一些实施例中,在第三谐振频率前后两个频点处,第二电信号的相位差可以为170°-200°。
在一些实施例中,在第三谐振频率前后100Hz的两个频点处,第二电信号的相位差可以为175°-185°。在一些实施例中,由于前腔的尺寸可能不同,在第三谐振频率前后200Hz的两个频点处,第二电信号的相位差可以为170°-200°。在一些实施例中,由于前腔的体积可能不同,在第三谐振频率前后600Hz的两个频点处,第二电信号的相位差可以为150°-180°。在一些实施例中,由于前腔的出声孔部的面积和/或深度可能不同,在第三谐振频率前后1000Hz的两个频点处,第二电信号的相位差可以为120°-200°。
在一些实施例中,由图16可知,第三谐振频率(谐振峰G所对应的频率)位于5kHz-8kHz之间。在一些实施例中,在5kHz与8kHz处,第二电信号的相位差可以在100°-200°的范围内,例如115°-160°。在一些实施例中,由于前腔的体积可能不同,在5.1kHz与7.5kHz处,第二电信号的相位差可以在110°-150°的范围内,例如130°-140°。在一些实施例中,由于前腔的出声孔部的面积可能不同,在5.4kHz与7kHz处,第二电信号的相位差可以在140°-170°的范围内,例如150°-159°。在一些实施例中,由于前腔的出声孔部的深度可能不同,在5.8kHz与6kHz处,第二电信号的相位差可以在170°-180°的范围内,例如170°-176°。
通过单声源双声源对驱动单声源的第二电信号和/或驱动双声源的第一电信号在多个频点处的幅度与相位进行调整,使第二电信号与第一电信号之间具有相应的幅度差与相位差,即可使得单声源与双声源两者辐射的声波在测试麦克风处的声压较小,例如接近零,使公式(1)成立。
图17是根据本说明书一些实施例所示的调整第二电信号后声学输出装置的远场辐射的指向性示意图。如图17所示,在1kHz、2kHz、3kHz、5kHz、8kHz、10kHz的频率点处,通过对第二电信号的设置,可以调节单声源(第二扬声器)的输出(例如,输出的相位和/或幅度),以使声学输出装置特定方向的远场位置处可以几乎无输出,此时声学输出装置的远场辐射呈现指向性。其中,0°方向表示声学输出装置指向用户耳部耳道口的方向,例如由声学输出装置的后腔的出声孔部AS2(例如第二孔部)指向前腔的出声孔部AS1(例如第一孔部)的方向(如图4所示的方向X1);180°方向表示声学输出装置背离用户耳部耳道口的方向,例如由声学输出装置的前腔的出声孔部AS1(例如第一孔部)指向后腔的出声孔部AS2(例如第二孔部)的方向(如图4所示的方向X1')。在1kHz的频率点处,声学输出装置的远场辐射呈心形指向性,声场的极大值点在15°附近,极小值点在180°附近,两个方向的声压级差的绝对值约为22.5dB。在2kHz的频点处,声学输出装置的远场辐射呈心形指向性,声场的极大值点在15°附近,极小值点在200°附近,两个方向的声压级差的绝对值约为20.8dB。在3kHz的频点处,声学输出装置的远场辐射呈心形指向性,声场的极大值点在15°附近,极小值点在190°附近,两个方向的声压级差的绝对值约为19.9dB。在5kHz的频点处,声学输出装置的远场辐射呈心形指向性,声场的极大值点在30°附近,极小值点在200°附近,两个方向的声压级差的绝对值约为19.6dB。在8kHz的频点处,声学输出装置的远场辐射呈心形指向性且包括主瓣与旁瓣,主瓣的方向(即声场的极大值方向)在40°附近,旁瓣方向在200°附近,旁瓣与主瓣之间存在极小值,极小值方向分别在150°附近与250°附近,两个极小值与极大值的声压级差的绝对值分别约为16.6dB、12.9dB。在10kHz的频点处,声学输出装置的远场辐射呈心形指向性且包括主瓣与旁瓣,主瓣的方向(即声场的极大值方向)在10°附近,旁瓣方向在200°附近,旁瓣与主瓣之间存在极小值,极小值方向分别在在160°附近与240°附近,两个极小值与极大值的声压级差的绝对值分别约为32.4dB、19.93dB。因此,在1kHz、2kHz、3kHz、5kHz、8kHz、10kHz的频率点处,声学输出装置的远场辐射的指向性方向为由180°及其附近方向指向0°的方向及其附近方向,即声学输出装置的后腔的出声孔部AS2(例如第二孔部)指向前腔的出声孔部AS1(例如第一孔部)的方向(如图4所示的方向X1)及其附近方向。
图18A与图18B是根据本说明书一些实施例所示的声学输出装置的指向性测试曲线图。其中,图18A所采用的测试信号为白噪信号,图18B所采用的测试信号为扫频信号,白噪信号与扫频信号的频率范围为1kHz-4kHz,以测试声学输出装置在1kHz-4kHz的频率范围内的指向性。在一些实施例中,白噪信号可以是指在任意时刻均同时包括1kHz-4kHz频率范围内所有频率的信号,白噪信号可以模拟复杂信号输出;扫频信号可以是指由1kHz逐渐变化至4kHz的信号,扫频信号在任意时刻只包括单一频率的信号,扫频信号可以模拟简单信号输入。如图18A与图18B所示,虚线表示声学输出装置在0°方向的频响曲线,实线表示声学输出装置在180°方向的频响曲线。在一些实施例中,声学输出装置在0°方向的输出声压级,可以通过设置在前腔的出声孔部(例如第一孔部)附近(例如,距离前腔的出声孔部10cm处)的测试麦克风测得;声学输出装置在180°方向的输出声压级,可以通过设置在后腔的出声孔部(例如第二孔部和/或第三孔部)附近(例如,距离后腔的出声孔部10cm处)的测试麦克风测得。在一些实施例中,测试麦克风、前腔的出声孔部、后腔的出声孔部在一条直线上,且该直线为0°方向与180°方向所在的直线。如图18A所示,当测试信号为白噪信号时,声学输出装置在0°方向与180°方向的声压级差的绝对值为8dB-18dB,声学输出装置具有较好的心形指向性;如图18B所示,当测试信号为扫频信号时,声学输出装置在0°方向与180°方向的声压级差的绝对值为15dB-25dB,声学输出装置具有更好的心形指向性。
需要注意的是,上述内容仅针对第二电信号进行的调节。在一些实施例中,也可以仅针对第一电信号进行相应的调节。在一些实施例中,还可以同时针对第一电信号与第二电信号进行相应的调节。以下以第二电信号的调节为例,对电信号的具体调节方式进行说明。
图19是根据本说明书一些实施例所示的声学输出装置根据预设算法进行调整的等效模型示意图。如图19所示,在一些实施例中,声学输出装置还可以包括调制器,调制器可以根据预设算法对驱动第二扬声器的第二电信号进行调制,从而在目标频率范围内,使第二扬声器输出的第三声波与第一扬声器输出的第一声波及第二声波在声学输出装置的特定方向的远程位置处叠加相消,使声学输出装置在至少一对相反方向的远场位置处的声压级差的绝对值不小于预设声压级阈值(例如使声学输出装置在特定方向的远场位置处的声压较小,例如接近零。在一些实施例中,预设算法可以包括预设幅频调整方式,例如预设的幅度调制方案、预设的频率(相位)调制方案等。有关幅度调制、相位调制的更多内容,请参照图21相关描述,在此不再赘述。
在一些实施例中,图19的原理与图14所示的原理类似,通过使设置在声学输出装置在特定方向的远场位置处的测试麦克风测得的声压,确定对第二电信号进行调制的预设算法(例如调制器的调制函数H0)。当声学输出装置工作时,调制器可以之间根据预设算法对第二电信号进行调制。
在一些实施例中,信号Music可以包括驱动第一扬声器的第一电信号以及驱动第二扬声器的第二电信号。第一扬声器与第二扬声器可以分别接收信号Music中的第一电信号、第二电信号并向空间输出声音。测试麦克风设置在声学输出装置在特定方向的远场位置处并测量该位置处的声音的声压。当测试麦克风接收到的声压信号为零时,表示第一扬声器和第二扬声器向该目标位置(即上述的声学输出装置在特定方向的远场位置处)辐射的声音(即第一声波、第二声波与第三声波叠加后的声音)的声压为零,即:
Music·H1+Music·H0·H2=0 (3)
其中,H1与H2分别表示由第一扬声器产生的声波(第一声波、第二声波)传递到测试麦克风和由第二扬声器产生的第三声波传递到测试麦克风的传递函数;H0表示用于调制驱动第二扬声器的第二电信号的调制器的传递函数。
关闭第二扬声器可以测试得到第一扬声器的传递函数H1(第一传递函数):
H1=Mic′/Music′ (4)
其中,Music′表示关闭第二扬声器时输入的信号(第一电信号),Mic′表示关闭第二扬声器时在测试麦克风处接收到的声压信号。
同理,关闭第一扬声器可以测试得到第二扬声器的传递函数H2(第二传递函数):
H2=Mic"/Music" (5)
其中,Music"表示关闭第一扬声器时输入的信号(第二电信号),Mic"表示关闭第一扬声器时在测试麦克风处接收到的声压信号。
根据公式(3)-(5),可得调制器的传递函数H0:
由此,对不同的频率,可以根据上述公式(6)确定调制器的传递函数H0,并将设置好的调制器应用在声学输出装置中,使得声学输出装置可以实现不同频率处的降漏音效果。在一些可替代的实施例中,当具有多个测试麦克风时,可以测量或者模拟出第一扬声器与第二扬声器在空间任意位置输出的声音。因此,通过设置在至少一对相反方向的测试麦克风,可以测得声学输出装置的远场辐射声音在至少一对相反方向上的声压级差。对应不同的频率,可以通过公式(3)-(6),调整调制器的传递函数,使得声学输出装置的远场辐射声音在至少一对相反方向上的声压级差不小于预设声压级阈值。
在一些实施例中,测试麦克风可以包括麦克风阵列,通过麦克风阵列对声学输出装置的特定方向的远场位置处的声音进行测量,可以提升测量数据的准确性。
图20是根据本说明书一些实施例所示的声学输出装置根据主动算法进行调整的等效模型示意图。如图20所示,在一些实施例中,声学输出装置还可以包括控制器、调制器以及麦克风阵列。其中,麦克风阵列可以设置在声学输出装置的壳体上。麦克风阵列可以用于估计预设位置的声音信号。其中,预设位置可以包括声学输出装置的特定方向的远场位置。在一些实施例中,预设位置也可以包括声学输出装置的至少一对相反方向的远场位置。在一些实施例中,控制器可以根据麦克风阵列采集的声音信号确定主动算法(例如主动幅频调整方式),调制器可以根据控制器确定的主动算法(例如主动幅频调整方式)对驱动第二扬声器的第二电信号进行动态调制,从而在目标频率范围内,使第二扬声器输出的第三声波与第一扬声器输出的第一声波及第二声波在声学输出装置的特定方向的远场位置处叠加相消,使声学输出装置在至少一对相反方向的远场位置处的声压级差的绝对值不小于预设声压级阈值,以实现声学输出装置的远场辐射的指向性。
在一些实施例中,当声学输出装置被用户佩戴后,第一扬声器对应的传递函数由初始值H1变化为H′1,第二扬声器对应的传递函数由初始值H2变化为H′2,且不同的用户对应的H′1与H′2可以不同。相应地,上述公式(3)可以表示为:
Music·H′1+Music·H0·H′2=0 (7)
在一些实施例中,对于可变的H′1与H′2,控制器可以根据麦克风阵列采集的声波调整H0,以使公式(7)成立,从而实现在特定方向上的降漏音效果。其中,根据公式(6)可以确定调整后的H0:
根据图20所述的方法,可以基于采集的声波实时调整H0,实现实时降漏音的效果,从而使得声学输出装置在至少一对相反方向的远场位置处的声压级差的绝对值不小于预设声压级阈值,以实现声学输出装置的远场辐射的指向性。
在一些实施例中,对于不同结构的声学输出装置,其对应的第一扬声器的传递函数由H1以及第二扬声器的传递函数H2也不同,因此,对应调制器的传递函数H0的调整方法也可以不同。例如,第一扬声器与第二扬声器是否设置在同一腔体内时对应的调整方法可以不同。再例如,第一扬声器的后腔出声孔(例如,第二孔部912)与第二扬声器出声孔(例如,第三孔部913)之间具有不同的距离时对应的调整方法可以不同。再例如,出声孔(例如,第一孔部911、第二孔部912、第三孔部913等)处的声阻不同时对应的调整方法可以不同。
图21是根据本说明书一些实施例所示的幅度相位调整算法的示意框图。请参照图21,以对驱动第二扬声器的第二电信号进行调整为例,输入信号包括初始第一电信号与初始第二电信号,初始第一电信号与初始第二电信号分别输入第一扬声器、第二扬声器,第一扬声器、第二扬声器分别振动产生声波相互叠加。通过图19和/或图20所示的原理确定调制器的传递函数H0,通过传递函数H0可以确定针对初始的第二电信号的幅度调整值以及相位调整值。在一些实施例中,可以通过滤波器对初始的第二电信号的幅度进行调整。在一些实施例中,滤波器可以选择无限脉冲响应(IIR)滤波器。IIR滤波器的计算量小,实时性较好。在一些实施例中,滤波器也可以选择有限脉冲响应(FIR)滤波器。FIR滤波器的稳定性好,且相位可控,可以在进行幅度选择的同时,使同步输入的信号能够同步输出,避免信号失真。在一些实施例中,可以通过移相器对初始的第二电信号进行相位调整。在一些实施例中,滤波器与移相器对初始的第二电信号的调整可以同步进行;也可以任一者先行调整,另一者后行调整。调整后的第二电信号与初始的第一电信号合并作为输出信号输出。调整后的第二电信号驱动第二扬声器产生的声波能够与初始的第一电信号驱动第一扬声器产生的声波在目标位置(例如声学输出装置的特定方向的远场位置处)叠加相消,使声学输出装置在至少一对相反方向的远场位置处的声压级差的绝对值不小于预设声压级阈值(例如不小于6dB),实现声学输出装置的指向性。
上文已对基本概念做了描述,显然,对于本领域技术人员来说,上述详细披露仅仅作为示例,而并不构成对本申请的限定。虽然此处并没有明确说明,本领域技术人员可能会对本申请进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本申请中被建议,所以该类修改、改进、修正仍属于本申请示范实施例的精神和范围。
同时,本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此,应强调并注意的是,本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一个替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外,本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。
同理,应当注意的是,为了简化本申请披露的表述,从而帮助对一个或多个发明实施例的理解,前文对本申请实施例的描述中,有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是,这种披露方法并不意味着本申请对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上,实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。
一些实施例中使用了描述成分、属性数量的数字,应当理解的是,此类用于实施例描述的数字,在一些示例中使用了修饰词“大约”、“近似”或“大体上”来修饰。除非另外说明,“大约”、“近似”或“大体上”表明所述数字允许有±20%的变化。相应地,在一些实施例中,说明书和权利要求中使用的数值参数均为近似值,该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中,数值参数应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本申请一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值,在具体实施例中,此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。
针对本申请引用的每个专利、专利申请、专利申请公开物和其他材料,如文章、书籍、说明书、出版物、文档等,特此将其全部内容并入本申请作为参考。与本申请内容不一致或产生冲突的申请历史文件除外,对本申请权利要求最广范围有限制的文件(当前或之后附加于本申请中的)也除外。需要说明的是,如果本申请附属材料中的描述、定义、和/或术语的使用与本申请所述内容有不一致或冲突的地方,以本申请的描述、定义和/或术语的使用为准。
最后,应当理解的是,本申请中所述实施例仅用以说明本申请实施例的原则。其他的变形也可能属于本申请的范围。因此,作为示例而非限制,本申请实施例的替代配置可视为与本申请的教导一致。相应地,本申请的实施例不仅限于本申请明确介绍和描述的实施例。
Claims (13)
1.一种声学输出装置,其特征在于,包括:
壳体;
第一扬声器,设置于所述壳体内,所述第一扬声器与所述壳体上的第一孔部、第二孔部分别声学耦合,所述第一扬声器在第一电信号的驱动下,分别通过所述第一孔部和所述第二孔部输出具有相位差的第一声波和第二声波;以及
第二扬声器,设置于所述壳体内,所述第二扬声器在第二电信号的驱动下输出第三声波,其中,
在目标频率范围内,所述第一声波、所述第二声波和所述第三声波相互叠加,使得所述声学输出装置的远场辐射呈指向性。
2.如权利要求1所述的声学输出装置,其特征在于,所述第一扬声器包括第一振膜,在所述壳体内,所述第一振膜的前后两侧分别对应设有前腔与后腔,所述前腔和所述后腔分别与所述第一孔部和所述第二孔部声学耦合;所述第二扬声器设置于所述后腔内,所述第二扬声器通过与所述后腔声学耦合的所述第二孔部输出所述第三声波。
3.如权利要求1所述的声学输出装置,其特征在于,所述第一扬声器包括第一振膜,在所述壳体内,所述第一振膜的前后两侧分别对应设有前腔与后腔,所述前腔和所述后腔分别与所述第一孔部和所述第二孔部声学耦合;
所述壳体上设有第三孔部,所述第二扬声器通过所述第三孔部输出所述第三声波;
所述第三孔部到与所述后腔声学耦合的所述第二孔部的距离大于0mm且不大于10mm。
4.如权利要求2或3所述的声学输出装置,其特征在于,所述声学输出装置还包括调制器,所述调制器根据预设幅频调整方式对驱动所述第二扬声器的所述第二电信号进行调制。
5.如权利要求2或3所述的声学输出装置,其特征在于,所述壳体上设有麦克风阵列,所述麦克风阵列用于估计预设位置的声音信号,
所述声学输出装置还包括调制器,根据所述麦克风阵列采集到的所述声音信号,所述调制器对驱动所述第二扬声器的所述第二电信号进行调制。
6.如权利要求2或3所述的声学输出装置,其特征在于,在100Hz-800Hz的范围内,所述第一扬声器在所述第二孔部处的输出的所述第二声波的声压级与所述第二扬声器在所述第二孔部或所述第三孔部处输出的所述第三声波的声压级的差值不小于6dB。
7.如权利要求2或3所述的声学输出装置,其特征在于,所述第二扬声器具有第一谐振频率,所述后腔具有第二谐振频率,在所述第一谐振频率与所述第二谐振频率之间,所述第二电信号与所述第一电信号相位差不小于150°。
8.如权利要求7所述的声学输出装置,其特征在于,所述第一谐振频率与所述第二谐振频率之间的频段包括1kHz-4kHz的范围。
9.如权利要求8所述的声学输出装置,其特征在于,在1kHz的频点处,所述第二电信号与所述第一电信号的相位差不小于200°;在4kHz的频点处,所述第二电信号与所述第一电信号的相位差不小于150°。
10.如权利要求2或3所述的声学输出装置,其特征在于,所述第二扬声器通过所述第二孔部或所述第三孔部输出所述第三声波,所述后腔具有第二谐振频率,所述第二谐振频率位于3kHz-5kHz之间,在所述第二谐振频率前后的两个频点处,所述第二电信号的相位差不小于100°。
11.如权利要求2或3所述的声学输出装置,其特征在于,所述前腔具有第三谐振频率,所述第三谐振频率位于5kHz-8kHz之间,在所述第三谐振频率前后的两个频点处,所述第二电信号的相位差不小于100°。
12.如权利要求1所述的声学输出装置,其特征在于,所述指向性表现为:所述声学输出装置的远场辐射声音在至少一对相反方向上的声压级差的绝对值不小于6dB。
13.如权利要求12所述的声学输出装置,其特征在于,所述至少一对相反方向包括所述第一孔部与所述第二孔部的连线所对应的一对相反方向。
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