DE102011005110A1

DE102011005110A1 - Virtueller Raumklang für Lautsprecher mit erhöhter konstanter Richtcharakteristik

Info

Publication number: DE102011005110A1
Application number: DE102011005110A
Authority: DE
Inventors: Jason Riggs; Jason N. Linse; Rong Hu; Joy E. Lyons
Original assignee: Logitech Europe SA
Current assignee: Logitech Europe SA
Priority date: 2010-03-04
Filing date: 2011-03-04
Publication date: 2012-03-22
Anticipated expiration: 2031-03-05
Also published as: US9264813B2; US20110216926A1; CN202565456U; CN102196334A; CN102196334B; DE102011005110B4

Abstract

Ein Lautsprechersystem umfasst eine erste Anordnung von Wandlern in einem Lautsprechergehäuse und mindestens eine zweite Anordnung von Wandlern im Lautsprechergehäuse. Die zweite Anordnung ist eine Niederfrequenzanordnung und die erste Anordnung ist eine Hochfrequenzanordnung. Die Wandler in der ersten Anordnung sind so konfiguriert, dass sie einen Betriebsfrequenzbereich aufweisen, der zumindest die Frequenzbereiche der ersten Anordnung und der zweiten Anordnung abdeckt, und die Wandler in der zweiten sind so konfiguriert, dass sie einen Betriebsfrequenzbereich aufweisen, der zumindest die Frequenzbereiche der ersten Anordnung und der zweiten Anordnung abdeckt. Das Lautsprechersystem umfasst ferner einen Eingangsanschluss und eine Steuereinheit, die mit dem Eingangsanschluss wirksam gekoppelt ist. Die Steuereinheit ist dazu konfiguriert, ein elektronisches Audiosignal zu den Wandlern zu liefern, so dass die erste Anordnung und die zweite Anordnung auf verschiedene Mittenfrequenzen abgestimmt werden und eine zweistufige Dipolstrahlformungsanordnung sind.

Description

RÜCKVERWEISUNG AUF VERWANDTE ANMELDUNG
Diese Anmeldung ist eine Teilfortführungsanmeldung der US-Patentanmeldung Nr. 12/717,781, eingereicht am 4. März 2010 mit dem Titel ”VIRTUAL SURROUND FOR LOUDSPEAKERS WITH INCREASED CONSTANT DIRECTIVITY” von Jason Riggs et al., und wird durch den Hinweis in ihrer Gesamtheit für alle Zwecke hierin aufgenommen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
In herkömmlichen Raumklangsystemen stellt ein Zuhörer 5 oder mehr Lautsprecher in verschiedenen Positionen um eine Hörposition (manchmal auch als Hörbereich bezeichnet) auf, um eine eindringliche Klangerfahrung für einen Zuhörer zu erzeugen. Jeder der Lautsprecher in dem System empfängt typischerweise sein eigenes Audiosignal von einer Audioquelle und folglich muss der Zuhörer typischerweise jeden der Lautsprecher mit der Audioquelle verdrahten. Die Lautsprecher in dem Audiosystem erzeugen dann Klang, der an der Hörposition konvergiert, um zweckmäßig eine Raumklangerfahrung für den Zuhörer zu erzeugen.
Virtueller Raumklang ist ein Raumklangverfahren, das bewirken kann, dass Klang von anderen Orten als dem Ort der tatsächlichen Lautsprecher zu kommen scheint, um für einen Zuhörer eine Raumklangerfahrung zu erzeugen. Folglich verwenden virtuelle Raumklangsystem typischerweise weniger Lautsprecher als herkömmliche Raumklangsysteme und die Lautsprecher in einem virtuellen Raumklangsystem sind gewöhnlich vor dem Zuhörer angeordnet. Virtuelle Raumklangsysteme sind folglich für eine Vielfalt von verschiedenen Einrichtungen praktischer, wie z. B. bei einem Personalcomputersystem oder einem Fernsehgerät.
Virtueller Raumklang erweitert die Klanglandschaft über den physikalischen Ort der Lautsprecher hinaus, die verwendet werden, um den Klang zu erzeugen, und basiert darauf, wie Menschen Klang lokalisieren. Menschen lokalisieren Klang unter Verwendung von drei Verfahren: 1) Interaurale Intensitätsdifferenz (IID), 2) Interaurale Laufzeitdifferenz (ITD) und 3) spektral mit der kopfbezogenen Übertragungsfunktion (HRTF). Die interaurale Intensitätsdifferenz tritt auf, wenn ein Klang an einem Ohr lauter ist als am anderen Ohr. Dies kann vorkommen, wenn die Klangquelle näher an einem der Ohren liegt. Ebenso tritt die interaurale Laufzeitdifferenz auf, wenn der Klang ein Ohr erreicht, bevor er das andere Ohr erreicht, da die Klangquelle näher an einem der Ohren liegt. Dies kann eine Laufzeitdifferenz und daher eine Phasendifferenz zwischen den Ohren verursachen. Eine kopfbezogene Übertragungsfunktion bezieht sich auf die einzigartige Spektralformung von Klang, wenn er an der Ohrmuschel (Außenohr), am Kopf und an den Schultern des Zuhörers reflektiert. Die Spektralformung kann in Abhängigkeit vom Ort der Klangquelle variieren. Außerdem kann die Spektralformung in Abhängigkeit vom speziellen Zuhörer variieren.
Virtueller Raumklang kann ein oder mehrere verschiedene Verfahren verwenden, um bei einem Zuhörer auf der Basis von einem oder mehreren der drei obigen Verfahren den Eindruck zu erzeugen, dass der Klang von einem anderen Ort als dem Ort der Lautsprecher kommt. Dipolstrahlformung ist beispielsweise ein Verfahren zum Erzeugen von virtuellem Raumklang unter Verwendung von IID. Dipolpaare von Wandlern können verwendet werden, um die Differenz des Klangpegels zwischen den Ohren künstlich zu vergrößern. Die Wandler in einem Dipolpaar werden zueinander phasenverschoben angesteuert, um eine Null für bestimmte Frequenzen oder Kanäle zu erzeugen, und eine Verzögerung wird verwendet, um die radiale Richtung der Null zu lenken. Das Ergebnis besteht darin, dass Klang für bestimmte Frequenzen oder Kanäle an einem Ohr des Zuhörers im Vergleich zum anderen Ohr stärker ist und beim Zuhörer der Eindruck hinterlassen wird, dass der Klang von einem anderen Ort als dem tatsächlichen Ort der Wandler, die den Klang erzeugen, stammt.
Für eine konstantere Richtcharakteristik kann die Anordnung hinsichtlich des Frequenzbandes begrenzt werden. Der Abstand zwischen den Zentren der Wandler, die zum Bilden eines Dipolpaars verwendet werden, ist als gleich einer Viertelwellenlänge definiert. Die optimale Mittenfrequenz der Anordnung kann von dieser Wellenlänge abgeleitet werden. Die Anordnung wird über ungefähr 4 Oktaven optimiert: 2 Oktaven über und unter der Mittenfrequenz. Über diesem Frequenzbereich kann der Abstand zwischen den Wandlern relativ zur Wellenlänge des erzeugten Klangs groß werden, und radiale Keulen werden erzeugt, wenn die Frequenz zunimmt.
Die Auswirkung dessen besteht darin, dass der Klang an einem Ohr nicht mehr lauter sein kann als am anderen Ohr, und der virtuelle Raumklangeffekt wird verringert oder geht verloren. Unter dem optimierten Frequenzbereich kann die Effizienz der Klangerzeugung abnehmen, da Klang von den phasenverschobenen Wandlern sich aufhebt.
Die in einer Dipolstrahlformungsanordnung verwendeten Wandler werden im Allgemeinen wegen ihrer Dispersionscharakteristiken in dem Zielanordnungsfrequenzbereich gewählt. Tieftonlautsprecher weisen beispielsweise eine gute Effizienz und eine nahezu ungerichtete Strahlung bei niedrigen Frequenzen auf. Tieftonlautsprecher sind folglich eine gute Wahl für eine Anordnung mit niedrigerer Frequenz. Bei höheren Frequenzen beginnen Tieftonlautsprecher zu strahlen und weisen eine weniger konstante Richtungsabhängigkeit auf. Dieses Phänomen steht mit der Größe des Wandlers relativ zur Wellenlänge des Klangs, den er erzeugt, in Zusammenhang. Dagegen sind Hochtonlautsprecher physikalisch kleiner und weisen folglich eine bessere Dispersion für höhere Frequenzen mit kleineren Wellenlängen auf. Daher sind Hochtonlautsprecher eine gute Wahl für eine Hochfrequenzanordnung. Höhere Frequenzen können jedoch schwierig mit einer Dipolstrahlformungsanordnung zweckmäßig zu implementieren sein, da höhere Frequenzen kleinere Wellenlängen aufweisen, und es kann nicht immer physikalisch möglich sein, Hochtonlautsprecher (oder andere Wandler) für ein optimiertes Dipolstrahlformungssystem nahe genug beieinander anzuordnen.
Für eine effizientere Systemkonstruktion kann es erwünscht sein, die Anzahl von Wandlern zu minimieren. In diesem Fall können horizontal verschobene Wandler verschiedener Typen verwendet werden, vorausgesetzt, dass ausreichend Überlappung in ihren Betriebsbereichen besteht. Eine einfache Konstruktion kann beispielsweise einen Tieftonlautsprecher und einen Hochtonlautsprecher aufweisen, die sich kombinieren, um eine breite Frequenzbandbreite abzudecken, wobei der Tieftonlautsprecher die niedrigeren Frequenzen wiedergibt und der Hochtonlautsprecher die höheren Frequenzen wiedergibt, was durch eine gewisse Signalverarbeitung gesteuert werden kann, um die geeigneten Frequenzen zum geeigneten Wandler zu senden. Wenn der Tieftonlautsprecher und der Hochtonlautsprecher in der Lage sind, Klang im gleichen Frequenzbereich zu erzeugen, dann kann der Überlappungsbereich als Anordnung verarbeitet werden, wobei die Anordnungsmittenfrequenz durch die Viertelwellenlänge gleich dem Mitten-Mitten-Abstand des Tieftonlautsprechers und Hochtonlautsprechers bestimmt ist. Dies kann dazu führen, dass der Tieftonlautsprecher außerhalb seines ungerichteten Frequenzbereichs wiedergibt, aber der außeraxiale Abfall des Tieftonlautsprechers bei höheren Frequenzen ein unbedeutender Effekt im Vergleich zur Keulenbildung sein kann, die sich aus der Verwendung einer Anordnung außerhalb des verwendbaren Frequenzbereichs ergibt. Der Vorteil der Erweiterung der Anordnungsverarbeitung auf höhere Frequenzen führt zu einer besseren Raumklangerfahrung, während möglicherweise die Größe und die Systemkomplexität verringert werden.
Folglich wäre es erwünscht, ein besseres virtuelles Raumklangsystem zu haben, das eine konstante Richtcharakteristik über einen breiten Bereich von Frequenzen in einem kleinen System erzeugt, das für eine Vielfalt von verschiedenen Einrichtungen nützlich ist. Eine Anzahl von verschiedenen Verfahren ist auf dem Fachgebiet zum Erzeugen von virtuellem Raumklang bekannt. Die US-Anmeldung Veröffentlichung Nr. 2006/0072773 mit dem Titel ”Dipole and monopole surround sound speaker system”, die US-Anmeldung Veröffentlichung Nr. 2009/0060237 mit dem Titel ”Array Speaker System”, die US-Anmeldung Veröffentlichung Nr. 2008/0273721 mit dem Titel ”Method for spatially processing multichannel signals, processing module, and virtual surround-sound Systems” und die US-Anmeldung Veröffentlichung Nr. 2003/0021423 mit dem Titel ”System for transitioning from stereo to simulated surround sound” zeigen beispielsweise alle verschiedene virtuelle Raumklangsysteme. Jedes von diesen Systemen könnte jedoch verbessert werden, so dass es eine konstantere Richtcharakteristik über einen breiteren Bereich von Frequenzen aufweist.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Verschiedene Ausführungsbeispiele stellen virtuellen Raumklang mit nur 1 oder 2 Gehäusen bereit, die vor dem Zuhörer angeordnet werden können. Diese Ausführungsbeispiele weisen auch eine im Wesentlichen konstante Richtcharakteristik über einen Bereich von Frequenzen auf. Verschiedene Ausführungsbeispiele bewerkstelligen dies durch Kombinieren von Verfahren, die in verschiedenen Frequenzbereichen wirksam sein können. Einige Ausführungsbeispiele kombinieren beispielsweise Dipolstrahlformung mit zur Seite zeigenden Wandlern (d. h. vom Hörbereich weg). Das Richten eines Wandlers zur Seite stellt aufgrund dessen, dass der Wandler mit höheren Frequenzen strahlt, eine Richtungsabhängigkeit bereit. Eine zusätzliche Richtungsabhängigkeit von ”Abschattung” kann auftreten, wenn der Klang durch die Kante der Lautsprecherbox abgeschattet wird. Klang von Seitenabstrahlwandlern, der an nahegelegenen Objekten oder Wänden reflektiert wird, kann auch die Empfindung von Geräumigkeit, Zuhörerumhüllung und die scheinbare Quellenbreite erhöhen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist auf ein Lautsprechersystem mit mindestens einem Lautsprechergehäuse, einer ersten Anordnung von horizontal verschobenen Wandlern, die im Lautsprechergehäuse montiert sind, und mindestens einer zweiten Anordnung von horizontal verschobenen Wandlern gerichtet. Das Lautsprechersystem umfasst ferner einen Lautsprecher-Eingangsanschluss und eine Steuereinheit, die mit dem Lautsprecher-Eingangsanschluss wirksam gekoppelt ist. Die Steuereinheit ist dazu konfiguriert, Signale zu den Wandlern zu liefern, so dass die erste und die zweite Anordnung von horizontal verschobenen Wandlern auf verschiedene Mittenfrequenzen abgestimmt werden. Die Steuereinheit ist ferner dazu konfiguriert, Signale zu den Wandlern zu liefern, um eine Dipolstrahlformung zu bewirken.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist auf ein Lautsprechersystem mit mindestens einem Lautsprechergehäuse mit einer Vorderseite, einer Vielzahl von Wandlern, die im Lautsprechergehäuse montiert sind, wobei mindestens zwei der Wandler eine horizontal verschobene Anordnung bilden, gerichtet. Das Lautsprechersystem umfasst ferner einen Lautsprecher-Eingangsanschluss und eine Steuereinheit, die mit dem Lautsprecher-Eingangsanschluss wirksam gekoppelt ist. Die Steuereinheit ist dazu konfiguriert, Hochfrequenzsignale zu einem Hochfrequenzwandler zu liefern, wobei der Hochfrequenzwandler ein Seitenabstrahlwandler ist. Der Hochfrequenzwandler ist im Gehäuse so angeordnet, dass die Mittellinie eines Klangstrahls, der vom Gehäuse emittiert wird, in einem Winkel zur Vorderseite des Gehäuses liegt. Die Steuereinheit ist ferner dazu konfiguriert, Niederfrequenzsignale zu den Wandlern zu liefern, die die horizontal verschobene Anordnung bilden, um eine Dipolstrahlformung zu bewirken.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist auf ein Lautsprechersystem mit mindestens einem Lautsprechergehäuse mit einer Vorderseite, einem Lautsprecher-Eingangsanschluss und einer Steuereinheit gerichtet, die mit dem Lautsprecher-Eingangsanschluss wirksam gekoppelt ist. Die Steuereinheit ist dazu konfiguriert, Niederfrequenzsignale zu einem Niederfrequenzwandler zu liefern. Die Steuereinheit ist dazu konfiguriert, Hochfrequenzsignale zu einem Hochfrequenzwandler und nicht zum Niederfrequenzwandler zu liefern. Der Hochfrequenzwandler ist im Gehäuse so angeordnet, dass die Mittellinie eines vom Gehäuse emittierten Klangstrahls in einem Winkel zur Vorderseite des Gehäuses liegt. Der Hochfrequenzwandler ist ferner so angeordnet, dass die Abschattung ausgenutzt wird, die durch eine Lenkplatte, einen Wellenleiter, eine Linse und/oder eine Seite des Lautsprechergehäuses verursacht wird. Die Steuereinheit ist ferner dazu konfiguriert, Signale zu den Wandlern zu liefern, um eine Dipolstrahlformung zu bewirken.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst ein Lautsprechersystem ein Lautsprechergehäuse, eine erste Anordnung von Wandlern, die im Lautsprechergehäuse montiert sind und eine erste seitliche Verschiebung aufweisen, und mindestens eine zweite Anordnung von Wandlern im Lautsprechergehäuse und mit einer zweiten seitlichen Verschiebung, die größer ist als die erste seitliche Verschiebung. Die zweite Anordnung ist eine Niederfrequenzanordnung und die erste Anordnung ist eine Hochfrequenzanordnung. Die In der ersten Anordnung enthaltenen Wandler sind so konfiguriert, dass sie einen Betriebsfrequenzbereich aufweisen, der zumindest die Frequenzbereiche der ersten Anordnung und der zweiten Anordnung abdeckt, und die in der zweiten enthaltenen Wandler sind so konfiguriert, dass sie einen Betriebsfrequenzbereich aufweisen, der zumindest die Frequenzbereiche der ersten Anordnung und der zweiten Anordnung abdeckt. Das Lautsprechersystem umfasst ferner einen Lautsprecher-Eingangsanschluss und eine Steuereinheit, die mit dem Lautsprecher-Eingangsanschluss wirksam gekoppelt ist, wobei die Steuereinheit dazu konfiguriert ist, ein elektronisches Audiosignal zu den Wandlern zu liefern, so dass die erste Anordnung und die zweite Anordnung auf verschiedene Mittenfrequenzen abgestimmt werden und eine zweistufige Dipolstrahlformungsanordnung sind. Gemäß einem speziellen Ausführungsbeispiel ist die zweite Anordnung eine Mischfrequenzanordnung.
Gemäß einem weiteren speziellen Ausführungsbeispiel umfassen die erste Anordnung und die zweite Anordnung zusammen mindestens einen ersten Wandler, einen zweiten Wandler, einen dritten Wandler und einen vierten Wandler. Der erste Wandler und der zweite Wandler bilden die Niederfrequenzanordnung und der erste Wandler und der dritte Wandler bilden die Hochfrequenzanordnung und der zweite Wandler und der vierte Wandler bilden eine weitere Hochfrequenzanordnung.
Gemäß einem weiteren speziellen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind der erste und der zweite Wandler Tieftonlautsprecher, die für einen Niederfrequenz-Betriebsbereich konfiguriert sind. Der dritte und der vierte Wandler sind Hochtonlautsprecher, die für einen Hochfrequenz-Betriebsbereich konfiguriert sind. Die Tieftonlautsprecher und Hochtonlautsprecher weisen einen Betriebsfrequenzbereich auf, der überlappt, und sind für eine Dipolstrahlformung der Hochfrequenzanordnung konfiguriert. Gemäß einem Ausführungsbeispiel weisen der erste Wandler, der zweite Wandler, der dritte Wandler und der vierte Wandler im Wesentlichen ähnliche Betriebsfrequenzbereiche auf.
Gemäß einem weiteren speziellen Ausführungsbeispiel ist die Steuereinheit dazu konfiguriert: i) einen linken Kanal des elektronischen Audiosignals zum ersten Wandler und zum dritten Wandler zu leiten, ii) einen rechten Kanal des elektronischen Audiosignals zum zweiten Wandler und zum vierten Wandler zu leiten, und iii) einen Mittenkanal des elektronischen Audiosignals zum ersten Wandler, zum zweiten Wandler, zum dritten Wandler und/oder zum vierten Wandler zu leiten. Die Steuereinheit kann ferner dazu konfiguriert sein, einen rechten Raumklangkanal des elektronischen Audiosignals in ein erstes und ein zweites Frequenzband zu trennen, so dass das erste Frequenzband des rechten Raumklangkanals mit dem linken Raumklangkanal kombiniert wird und zum ersten und zum zweiten Wandler übertragen wird, wobei der rechte Raumklangkanal und der linke Raumklangkanal als im Niederfrequenzband begrenzte Dipolstrahlformungsanordnung verarbeitet werden. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist ein kombinierter Kanal so konfiguriert, dass er beliebige Verstärkungen aufweist, die auf Komponentenkanäle angewendet werden, die den kombinierten Kanal bilden. Das zweite Frequenzband des rechten Raumklangkanals ist in der Bandmitte gefiltert und wird verarbeitet, um eine Dipolstrahlformungsanordnung zwischen dem zweiten und dem vierten Wandler zu erzeugen, wobei ein nach links beabstandeter Wandler in Bezug auf einen mehr rechts liegenden Wandler invertiert und verzögert wird.
Die Steuereinheit ist dazu konfiguriert, einen linken Raumklangkanal des elektronischen Audiosignals in ein erstes und ein zweites Frequenzband zu trennen. Das erste Frequenzband des linken Raumklangkanals wird mit dem rechten Raumklangkanal kombiniert und wird zum ersten und zum zweiten Wandler übertragen, wobei der linke Raumklangkanal und der rechte Raumklangkanal als im Niederfrequenzband begrenzte Dipolstrahlformungsanordnung verarbeitet werden. Das zweite Frequenzband des linken Raumklangkanals wird in der Bandmitte gefiltert und wird verarbeitet, um eine Dipolstrahlformungsanordnung zwischen dem ersten und dem dritten Wandler zu erzeugen, wobei der mehr rechts liegende Wandler in Bezug auf den mehr links siegenden Wandler invertiert und verzögert wird.
Gemäß einem weiteren speziellen Ausführungsbeispiel wird ein Kombinationskanal des elektronischen Audiosignals im Frequenzband begrenzt, um die Niederfrequenzanordnung zu erzeugen. Der Kombinationskanal kann dazu konfiguriert sein, den linken Kanal, den rechten Kanal, den mittleren Kanal, den linken Raumklangkanal und den rechten Raumklangkanal mit beliebigen Verstärkungen für eine Raumklangeffektverarbeitung zu kombinieren.
Gemäß einem weiteren speziellen Ausführungsbeispiel werden die Niederfrequenzsignale der ersten Niederfrequenzanordnung durch den Dipolstrahlformungsanordnungs-Viertelwellenlängenabstand bestimmt, wobei ein für die Anordnung verwendbarer Frequenzbereich innerhalb +/–2 Oktaven um die Anordnungsmittenfrequenz f_c liegt, wobei f_c = c/(4d).
Gemäß einem weiteren speziellen Ausführungsbeispiel kann das Lautsprechersystem ferner eine dritte Anordnung von Wandlern mit der ersten seitlichen Verschiebung umfassen, wobei die dritte Anordnung eine Hochfrequenzanordnung ist und so konfiguriert ist, dass sie Betriebsfrequenzbereiche aufweist, die zumindest die Frequenzbereiche der ersten Anordnung, der zweiten Anordnung und der dritten Anordnung abdecken.
Gemäß einem weiteren speziellen Ausführungsbeispiel sind die erste Anordnung und die zweite Anordnung für einen Kombinationsbetrieb mit einem Satz von Seitenabstrahlwandlern für Gehäuseabschattung und Wandlerrichtungsabhängigkeit zum Erzeugen von virtuellem Raumklang konfiguriert. Gemäß einem weiteren speziellen Ausführungsbeispiel umfasst das Lautsprechersystem ferner mindestens eine zusätzliche seitlich beabstandete Dipolstrahlformungsanordnung.
Diese und weitere Vorteile der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind nach einer weiteren Durchsicht der folgenden ausführlichen Beschreibung, der Ansprüche und der beigefügten Zeichnungen ersichtlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1A zeigt ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel eines virtuellen Raumklangsystems.
1B–F zeigen beispielhafte Signalverarbeitungsdiagramme für das in 1A dargestellte Ausführungsbeispiel.
2A–2D zeigen ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel eines virtuellen Raumklangsystems.
2E–J zeigen beispielhafte Signalverarbeitungsdiagramme für das in 2A–2D dargestellte Ausführungsbeispiel.
3A zeigt ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel eines virtuellen Raumklangsystems.
3B–G zeigen beispielhafte Signalverarbeitungsdiagramme für das in 3A dargestellte Ausführungsbeispiel.
4 zeigt ein Blockdiagramm eines beispielhaften Systems gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
5A zeigt ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel eines virtuellen Raumklangsystems.
5B–G zeigen beispielhafte Signalverarbeitungsdiagramme für das in 5A dargestellte Ausführungsbeispiel.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Verschiedene Ausführungsbeispiele verwenden Kombinationen von verschiedenen Verfahren zum Erzeugen von virtuellem Raumklang. Einige der in den verschiedenen Ausführungsbeispielen verwendeten Verfahren umfassen: Dipolstrahlformung, mehrstufige Anordnungen, Wandlerrichtungsabhängigkeit und Gehäuseabschattung. Im Allgemeinen kann jedes von diesen Verfahren über ein spezifisches Frequenzband in verschiedenen Ausführungsbeispielen arbeiten. Die Verwendung von mehreren Verfahren zum Erzeugen von virtuellem Klang kann im Vergleich zur Verwendung eines einzelnen Verfahrens zum Erzeugen von virtuellem Raumklang den virtuellen Klangeffekt verstärken und die Klangqualität besser aufrechterhalten. Jedes Verfahren, das verwendet wird, um virtuellen Raumklang zu erzeugen, kann für eine spezielle Systemkonfiguration auf der Basis von Faktoren wie z. B. den physikalischen Orten der Wandler, der Richtungsabhängigkeit der Wandler, der Größe und Form des Gehäuses und der Eingangssignalkonfiguration optimiert werden. Verschiedene Ausführungsbeispiele ermöglichen, dass eine Intensitätsdifferenz für einen Zuhörer über einen breiten Bereich von Frequenzen erzeugt wird, um eine konstante Richtungsabhängigkeit zu erzeugen.
Wie hierin verwendet, kann sich ein ”Wandler” auf eine Vorrichtung beziehen, die elektrische Signale von einer elektrischen Quelle in Klang für einen Zuhörer umwandelt. Wie hierin verwendet, kann der Begriff ”Treiber” austauschbar mit Wandler verwendet werden.
Wie hierin verwendet, kann sich ”Dipolstrahlformung” auf ein Verfahren zum Erzeugen von virtuellem Raumklang auf der Basis einer interauralen Intensitätsdifferenz (IID) beziehen. Insbesondere kann ein System, das Dipolstrahlformung verwendet, ein oder mehrere Dipolpaare von Wandlern aufweisen, die verwendet werden können, um die Differenz des Klangpegels zwischen den Ohren eines Zuhörers künstlich zu vergrößern. Die Wandler in einem Dipolpaar können zueinander phasenverschoben angesteuert werden, um eine Null für bestimmte Frequenzen oder Kanäle zu erzeugen. Eine Verzögerung kann verwendet werden, um die radiale Richtung der durch die Wandler erzeugten Null zu lenken. Dipolstrahlformung kann auch als Nebensprechaufhebung bezeichnet werden.
Wie hierin verwendet, ist der Wandler-”Betriebsbereich” der Frequenzbereich, in dem ein Wandler mit einem genügend hohen Pegel arbeitet, um zum Gesamtklang beizutragen. Es ist eine Kombination der Audiofrequenzen, die unter Verwendung von Filterung zum Treiber gesendet werden, und der Dispersionscharakteristiken des Treibers selbst.
Wie hierin verwendet, kann sich die ”Wandlerrichtungsabhängigkeit”, die auch ”Treiberstrahlung” genannt wird, auf die Änderung des Klangpolarstrahlungsmusters vom Wandler über seinen Betriebsfrequenzbereich beziehen. Am unteren Frequenzende des Betriebsbereiches wird der Klang gleichmäßiger in alle Richtungen ausgestrahlt. Für höhere Frequenzen ist die Klangintensität auf der Achse oder direkt vor dem Wandler im Allgemeinen stärker als außerhalb der Achse. Außerdem kann am höheren Ende des Frequenzbetriebsbereichs eine ”Keulenbildung” bestehen, wo die Klangintensität von hoch zu niedrig in Abhängigkeit vom Polargrad variiert. Die Keulenbildung wird im Allgemeinen vermieden, da sie per Definition eine inkonstante Richtcharakteristik ist. Die Wandlerrichtungsabhängigkeit kann jedoch für virtuellen Raumklang vorteilhaft verwendet werden, wenn sie verwendet wird, um den Klangpegel an einem Ohr relativ zum anderen zu erhöhen. Dieser Effekt wird verstärkt, wenn er mit Gehäuseabschattung verwendet wird.
Wie hierin verwendet, kann sich ”Gehäuseabschattung” auf die Verwendung eines Lautsprechergehäuses zum ”Abschatten” eines Klangs beziehen. Die Abschattung kann auch unter Verwendung einer Lenkplatte, eines Wellenleiters oder einer Linse verursacht werden. Wie bei der Wandlerrichtungsabhängigkeit ist dieser Effekt von der Frequenz abhängig. Bei niedrigeren Frequenzen ist der Abschattungseffekt geringer. Die Wellenlängen sind länger und der Klang windet sich um das Gehäuse. Bei höheren Frequenzen ist die Abschattung erhöht. Dieser Effekt hängt auch von der Größe des Gehäuses ab, wobei kleinere Gehäuse nicht bei so niedrigen Frequenzen abschatten wie größere Gehäuse. Wie im nächsten Absatz beschrieben, kann dieser Effekt mit der Wandlerrichtungsabhängigkeit für einen besseren virtuellen Raumklangeffekt kombiniert werden.
Um die IID für höhere Frequenzbereiche mit konstanterer Richtcharakteristik aufrechtzuerhalten, werden die Gehäuseabschattung und Wandlerstrahlung anstelle der Dipolstrahlformung verwendet. Die Gehäuseabschattung und Wandlerstrahlung sind Möglichkeiten zur Verwendung der innewohnenden Richtungsabhängigkeit von Objekten zum Erzeugen der IID. Wenn (ein) Wandler auf der Seite eines Lautsprechers angeordnet wird (werden), wird der Niederfrequenzklang um das Gehäuse gebogen und erreicht den Zuhörer. Bei höheren Frequenzen beginnt das Gehäuse, den Klang ”abzuschatten”, so dass höhere Frequenzen mehr zur Seite gerichtet werden. Die Wandlerstrahlung fokussiert den Klang weiter. Die Wandlerstrahlung tritt über der Gehäuseabschattungsfrequenz auf. Diese zwei Effekte erzeugen einen Gradienten im Klangfeld, wobei der Klang an einem Ohr lauter ist als am anderen Ohr.
Die Gehäuseabschattung kann über der Gehäuseübergangsfrequenz F_et auftreten. F_et = (0,6·c)/(2·π·R_e), wobei ”c” die Schallgeschwindigkeit in Metern pro Sekunde ist und ”R_e” der effektive Radius des Gehäuseabschnitts ist, der den Seitenabstrahlwandler abschattet, in Metern gegeben. Die Gehäuseübergangsfrequenz wird in Hertz oder Zyklen/Sekunde ausgedrückt. Ebenso kann die Wandlerstrahlung über der Wandlerübergangsfrequenz F_tt, F_tt = (0,6·c)/(2·π*R_t) auftreten, wobei ”c” die Schallgeschwindigkeit in Metern pro Sekunde ist und ”R t” der effektive Radius des Wandlers in Metern gegeben ist. Um eine Optimierung der Systemkomponenten zu ermöglichen, soll der Übergangsfrequenzbereich für die Gehäuseabschattung und die Wandlerstrahlung mit einem Band von +/– eine Oktave versehen werden, was auf ½ der Übergangsfrequenz bis 2-mal die Übergangsfrequenz umsetzt.
Zusätzlich zu mehrstufigen Dipolstrahlformungsanordnungen, Gehäuseabschattung und Wandlerstrahlung sind andere Effekte, die verwendet werden, um virtuellen Raumklang zu erzeugen und die Hörklanglandschaft zu erweitern, das phasenverschobene Ansteuern der Raumklangkanäle und die Verwendung der Seitenabstrahlwandler in Verbindung mit Frontabstrahlwandlern, um die Breite des Lautsprechers zu maximieren, während die volle Audiobandbreite in der Hörposition aufrechterhalten wird.
Der Betriebsfrequenzbereich für eine konstante Richtcharakteristik der Dipolstrahlformungsanordnung ist durch den physikalischen Mitten-Mitten-Abstand zwischen den Wandlern begrenzt. Bei den höheren Frequenzen erzeugt die Dipolstrahlformung keine gute Erfahrung von virtuellem Raumklang, da die IID inkonstant ist. Die Strahlung von den Wandlern interferiert, was eine unregelmäßige ”Keulenbildung” erzeugt, die hinsichtlich der Richtcharakteristik inkonstant ist. Eine stabilere IID mit konstanterer Richtcharakteristik kann unter Verwendung eines einzelnen Seitenabstrahlwandlers und Abstimmen sowohl der Wandlerrichtungsabhängigkeit als auch der Gehäuseabschattung bei den höheren Frequenzen erzeugt werden. Folglich kann die Differenz der Klangpegel an jedem Ohr aufrechterhalten werden und die ”Keulenbildung” kann minimiert werden. Ein Seitenabstrahlwandler erhöht auch die reflektierte Energie des Klangs. Der reflektierte Klang kann die Empfindung von Räumlichkeit, die Zuhörerumhüllung und die scheinbare Quellenbreite verbessern.
Die Mittenfrequenz einer Dipolanordnung ist durch den Abstand zwischen den Mitten der Wandler, die zum Bilden eines Dipolpaars verwendet werden, bestimmt. Der Abstand entspricht einer Viertelwellenlänge. Die Mittenfrequenz f_c ist durch die Formel f_c = c/(4) gegeben, wobei ”c” die Schallgeschwindigkeit ist und ”d” der Mitten-Mitten-Abstand zwischen den Dipolanordnungswandlern ist.
Wie hierin verwendet, kann sich ”mehrstufige Anordnungen” auf die Verwendung von verschiedenen Wandlern und die IID-Erzeugung für virtuellen Raumklang über diese für verschiedene Frequenzen beziehen. Eine mehrstufige Dipolstrahlformungsanordnung weist Wandlerpaare auf, die für verschiedene Frequenzbereiche optimiert sind. Die verschiedenen Wandler in einer mehrstufigen Anordnung können dazu konfiguriert sein, verschiedene Klangfrequenzen zu erzeugen, um einen besseren Raumklangeffekt für einen Zuhörer zu erzeugen. In einigen Ausführungsbeispielen kann die Anordnung ein oder mehrere Dipolpaare umfassen, die Dipolstrahlformung verwenden, um virtuellen Raumklang zu erzeugen. Ein solches Dipolpaar ist typischerweise für eine Bandbreite von vier Oktaven optimiert. Unter zwei Oktaven kann die Effizienz der Anordnung aufgrund der Aufhebung von Klang stark verringert sein. Über zwei Oktaven kann die räumliche Interferenz mehrere ungewollte Nullen verursachen. Mehrere Nullen verringern den virtuellen Raumklangeffekt und führen zu einer inkonstanten Richtcharakteristik, was zusätzlich die Klangqualität verringern kann. In einer Dipolstrahlformungseinrichtung tritt die Mittenfrequenz eines optimierten Bandes für ein Dipolpaar im Allgemeinen bei der Frequenz auf, die der Viertelwellenlänge des Wandlerabstandes entspricht. Für eine konstantere Richtcharakteristik können mehrere Wandleranordnungen optimiert werden, um verschiedene Frequenzbänder abzudecken. Einige Frequenzbänder können Dipolstrahlformung verwenden, um virtuellen Raumklang zu erzeugen, während andere Frequenzbänder sich auf die Wandlerrichtungsabhängigkeit oder die Gehäuseabschattung verlassen können, um einen virtuellen Raumklangeffekt zu erzeugen.
Wie hierin verwendet, bezieht sich ”Steuereinheit” auf einen Digitalsignalprozessor oder eine analoge Schaltungsanordnung, die den Klanggehalt von einer Audioquelle verarbeitet. Die Steuereinheit kann wirksam zwischen einen Lautsprecher-Eingangsanschluss und einen oder mehrere Wandler gekoppelt sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Verarbeitung des Klanggehalts durch eine Software oder Firmware auf einem computerlesbaren Medium auf einem Computer (z. B. einem Personalcomputer, Laptopcomputer, tragbaren Musikwiedergabegerät, persönlichen digitalen Assistenten (PDA), Telefon usw.) ausgeführt werden und dann der Mehrkanalgehalt als Eingabe in einen Lautsprecher verwendet werden.
Wie hierin verwendet, kann ein ”computerlesbares Medium” zum Enthalten eines Computercodes oder von Befehlen oder Teilen eines Computercodes oder von Befehlen beliebige geeignete Medien umfassen, die auf dem Fachgebiet bekannt sind oder verwendet werden, einschließlich Speichermedien und Kommunikationsmedien, wie z. B., jedoch nicht begrenzt auf flüchtige und nichtflüchtige, entnehmbare und nicht entnehmbare Medien, die in irgendeinem Verfahren oder irgendeiner Technologie zur Speicherung und/oder Übertragung von Informationen wie z. B. computerlesbaren Befehlen, Datenstrukturen, Programmmodulen oder anderen Daten implementiert werden, einschließlich RAM, ROM, EEPROM, Flash-Speicher oder einer anderen Speichertechnologie, CD-ROM, einer digitalen vielseitigen Platte (DVD) oder eines anderen optischen Speichers, Magnetkassetten, eines Magnetbandes, Magnetplattenspeichers oder anderer magnetischer Speichervorrichtungen, Datensignalen, Datenübertragungen oder irgendeines anderen Mediums, das verwendet werden kann, um die gewünschten Informationen zu speichern oder zu übertragen, und auf das durch den Computer zugegriffen werden kann. Auf der Basis der hierin bereitgestellten Offenbarung und Lehre erkennt ein Fachmann auf dem Gebiet andere Möglichkeiten und/oder Verfahren zum Implementieren der verschiedenen Ausführungsbeispiele.
Wie hierin verwendet, bezieht sich ”Hörbereich” oder ”Hörposition” auf die beabsichtigte Position eines Zuhörers oder den Bereich um einen Zuhörer in einem Raumklangsystem oder einem virtuellen Raumklangsystem. Dieser Bereich oder diese Position wird bei der Konstruktion des Raumklangsystems verwendet, um eine gute Raumklangerfahrung für einen Zuhörer zu erzeugen.
4 zeigt ein beispielhaftes virtuelles Raumklangsystem gemäß einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung. 4 zeigt einen Lautsprecher 400 mit Wandlern 401, 402, 403 und 404. Eine optionale Steuereinheit 405 für die Verarbeitung von virtuellem Raumklang kann wirksam zwischen einen Lautsprecher-Eingangsanschluss 406 und einen oder mehrere Wandler 401–404 gekoppelt sein. Die Wandler 402 und 403 können eine erste Anordnung bilden und die Wandler 401 und 404 können eine zweite Anordnung bilden.
4 zeigt ferner einen Hauptrechner 450 mit einer Audioquelle 451 (z. B. Platte, MP3, Strom, 5.1- oder 7.1-Kanal-Gehalt, Stereogehalt usw.), einem Prozessor 452 und einem computerlesbaren Medium (CRM) 453. Die Verarbeitung des virtuellen Raumklangs kann am Hauptrechner (z. B. durch eine Software oder Firmware auf dem CRM 453) alternativ oder zusätzlich zur Verarbeitung an der optionalen Steuereinheit 405 durchgeführt werden. Der Lautsprecher 400 kann mit dem Hauptrechner 450 über eine verdrahtete oder drahtlose Verbindung 407 wirksam gekoppelt sein. Das Signal kann nach der Verarbeitung und bevor es zu den Wandlern 401–404 gesendet wird, verstärkt werden.
Der Lautsprecher 400 kann eine beliebige Kombination der vorstehend beschriebenen Komponenten umfassen. Beispielsweise kann der Lautsprecher 400 die Audioquelle 451, die Steuereinheit 405, die Verstärkung des Signals und die Wandler 401–404 umfassen. Als Alternative können sich nur der Prozessor 405, die Verstärkung und die Wandler 401–404 im Lautsprecher befinden. Als weitere Alternative können sich nur die Verstärkung und die Wandler im Lautsprecher befinden. Als noch weitere Alternative können sich nur die Wandler 401–404 im Lautsprecher befinden.
Klangleiste
Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind mehrere Wandler innerhalb eines einzelnen Gehäuses angeordnet. Einige der Wandler sind geradeaus in Richtung einer Hörposition gerichtet, während einige der Wandler zur Seite, von der Hörposition weg, gerichtet sind. 1A stellt ein Beispiel eines solchen Ausführungsbeispiels in Form einer Klangleiste dar. Gemäß einigen Ausführungsbeispielen kann eine Klangleiste so konfiguriert sein, dass sie an einem Computermonitor befestigt werden kann, der sich vor der Hörposition befindet.
In dem in 1A dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei Wandler 103 und 104 geradeaus in Richtung eines Hörbereichs gerichtet, während zwei Wandler 101 und 102 zur Seite gerichtet sind. 1A stellt diese Anordnung von Wandlern aus einer Perspektive von oben nach unten dar. Seitenwandler 101 und 102 können verwendet werden, um die Richtungsabhängigkeit und Abschattung zu nutzen. Fünf Klangkanäle können in dem in 1A dargestellten Ausführungsbeispiel verwendet werden: links 110, rechts 120, Mitte 130, linker Raumklang 140 und rechter Raumklang 150. Gemäß einigen Ausführungsbeispielen kann ein separater Subwoofer auch in dem System verwendet werden, um zu helfen, die Erzeugung von Niederfrequenzklang zu verbessern.
In dem in 1A dargestellten Ausführungsbeispiel wird eine zweistufige Dipolstrahlformungsanordnung mit Wandlerrichtungsabhängigkeit und Gehäuseabschattung für verbesserten virtuellen Raumklang mit konstanterer Richtcharakteristik verwendet. Die zweistufige Anordnung kann in Nieder- und Mittelfrequenzanordnungen aufgeteilt werden. Diese Anordnungen werden verwendet, um virtuellen Raumklang effektiv mit ihren jeweiligen Frequenzen zu erzeugen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel werden niedrige Frequenzen als Frequenzen bis zu 1 kHz betrachtet, mittlere Frequenzen werden als Frequenzen zwischen 1 kHz und 4 kHz betrachtet und hohe Frequenzen werden als Frequenzen von größer als 4 kHz betrachtet. Die niedrigen und mittleren Frequenzen können eine Dipolstrahlformung verwenden, um virtuellen Raumklang zu erzeugen, während die hohen Frequenzen auf der Richtungsabhängigkeit und Gehäuseabschattung beruhen können, um virtuellen Raumklang zu erzeugen. Eine Niederfrequenzanordnung kann unter Verwendung der Seitenwandler 101 und 102 erzeugt werden, eine Mittelfrequenzanordnung kann unter Verwendung der Frontwandler 103 und 104 erzeugt werden und die Seitenwandler 101 und 102 können eine Hochfrequenzrichtungsabhängigkeit und Gehäuseabschattung verwenden. Mehr Details darüber, wie diese Klanganordnungen erzeugt werden, werden nachstehend gegeben.
Mit Bezug auf 1A sind vier separate Wandler im Gehäuse 100 gezeigt: linke Abstrahlung 101, rechte Abstrahlung 102, links vorn 103 und rechts vorn 104. Jeder der Wandler kann Vollbereichswandler sein, die in der Lage sind, Frequenzen im Bereich von 200 Hz bis 20 kHz zu erzeugen. Die Wandler für linke Abstrahlung 101 und rechte Abstrahlung 102, die für Niederfrequenz-Dipolstrahlformung verwendet werden können, können um ungefähr die Viertelwellenlänge der Mitte des von der Anordnung ausgegebenen Frequenzbereichs beabstandet sein. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der Abstand zwischen linker Abstrahlung 101 und rechter Abstrahlung 102 20 cm, wie von der Mitte der Wandler gemessen. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist folglich die Wellenlänge der Mittenfrequenz für dieses Dipolpaar 80 cm. 80 cm entspricht ungefähr einer Frequenz von 400 Hz. Ebenso können die Wandler links vorn 103 und rechts vorn 104 ungefähr 3–4 cm auseinander angeordnet sein. Dieser Abstand führt zu einer Wellenlänge von ungefähr 16–20 cm oder ungefähr 2 kHz für die Mittenfrequenz.
1B–1F zeigen die Signalverarbeitung, die verwendet wird, um eine dreistufige Anordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel zu implementieren. Wie bei dem in 1A gezeigten Ausführungsbeispiel können fünf Klangkanäle von einer Audioquelle verarbeitet werden: links 110, rechts 120, Mitte 130, linker Raumklang 140 und rechter Raumklang 150. Diese Kanäle können zu verschiedenen Ausführungsbeispielen von einer Audioquelle unter Verwendung von gut bekannten Einrichtungen gesendet werden.
1B zeigt die Signalverarbeitung für den linken Kanal 110. Die Audiosignale vom linken Kanal 110 werden zum Wandler für linke Abstrahlung 101 und zum Wandler links vorn 103 gesendet.
1C zeigt die Signalverarbeitung für den rechten Kanal 120. Die Audiosignale vom rechten Kanal 120 werden zum Wandler für rechte Abstrahlung 102 und zum Wandler rechts vorn 104 gesendet.
1D zeigt die Signalverarbeitung für den mittleren Kanal 130. Die Audiosignale vom mittleren Kanal 130 werden zu den Wandlern links vorn 103 und rechts vom 104 gesendet.
1E zeigt die Signalverarbeitung für den linken Raumklangkanal 140. Wie in 1E dargestellt, wird das Signal des linken Raumklangkanals 140 in einen Niederfrequenzbereich (< 1 kHz) durch ein Tiefpassfilter 141, einen Mittelfrequenzbereich (zwischen 1 kHz und 4 kHz) durch eine Kombination eines Tiefpassfilters 144 und eines Hochpassfilters 142 und einen Hochfrequenzbereich (> 4 kHz) durch ein Hochpassfilter 143 aufgeteilt.
Die hohen Frequenzen vom linken Raumklangkanal 140 werden dann nach dem Durchgang durch das Hochpassfilter 143 zum Wandler für linke Abstrahlung 101 gesendet.
Die mittleren Frequenzen vom Kanal für linken Raumklang 140 werden dann nach dem Durchgang durch das Hochpassfilter 142 und das Tiefpassfilter 144 weiter aufgeteilt. Das Mittelfrequenzsignal vom Kanal für linken Raumklang 140 wird zum Wandler links vorn 103 gesendet. Das Mittelfrequenzsignal vom Kanal für linken Raumklang 140 wird auch durch einen Inverter 147 invertiert und nach einer Verzögerung 148 von 0,023 Millisekunden (ms) zum Wandler rechts vorn 104 gesendet. Die Zeitverzögerung kann auf die Hörposition abgestimmt werden.
Die niedrigen Frequenzen vom Kanal für linken Raumklang 140 werden nach dem Durchgang durch das Tiefpassfilter 141 auch weiter aufgeteilt. Das Niederfrequenzsignal vom Kanal für linken Raumklang 140 wird zum Wandler für linke Abstrahlung 101 gesendet. Das Niederfrequenzsignal vom Kanal für linken Raumklang 140 wird auch durch einen Inverter 145 invertiert und nach einer Verzögerung 146 von 0,113 ms zum Wandler für rechte Abstrahlung 102 gesendet.
1F zeigt die Signalverarbeitung für den rechten Raumklangkanal 150. Ähnlich zum linken Raumklangkanal 140 wird das Signal des rechten Raumklangkanals 150 in einen Niederfrequenzbereich (< 1 kHz) durch ein Tiefpassfilter 151, einen Mittelfrequenzbereich (zwischen 1 kHz und 4 kHz) durch eine Kombination eines Tiefpassfilters 154 und eines Hochpassfilters 152 und einen Hochfrequenzbereich (> 4 kHz) durch ein Hochpassfilter 153 aufgeteilt. Ein Unterschied zwischen dem linken Raumklangkanal 140 und dem rechten Raumklangkanal 150 besteht jedoch darin, dass das Signal des rechten Raumklangkanals durch einen Inverter 159 invertiert wird, bevor das Signal nach Frequenz aufgeteilt wird. Alternativ könnte der linke Raumklangkanal anstelle des rechten Raumklangkanals invertiert werden. Die Bedingung besteht darin, dass sie zueinander phasenverschoben sind.
Die invertierten hohen Frequenzen vom rechten Raumklangkanal 150 werden dann nach dem Durchgang durch das Hochpassfilter 153 zum Wandler für rechte Abstrahlung 102 gesendet.
Die invertierten mittleren Frequenzen vom Kanal für rechten Raumklang 150 werden dann nach dem Durchgang durch das Hochpassfilter 152 und das Tiefpassfilter 154 weiter aufgeteilt. Das invertierte Mittelfrequenzsignal vom Kanal für rechten Raumklang 150 wird zum Wandler rechts vorn 104 gesendet. Das invertierte Mittelfrequenzsignal vom Kanal für rechten Raumklang 150 wird auch wieder durch einen Inverter 157 invertiert und nach einer Verzögerung 158 von 0,023 ms zum Wandler links vorn 103 gesendet. Die Zeitverzögerung kann auf die Hörposition abgestimmt werden.
Die invertierten niedrigen Frequenzen vom Kanal für rechten Raumklang 150 werden nach dem Durchgang durch das Tiefpassfilter 151 auch weiter aufgeteilt. Das invertierte Niederfrequenzsignal vom Kanal für rechten Raumklang 150 wird zum Wandler für rechte Abstrahlung 102 gesendet. Das invertierte Niederfrequenzsignal vom Kanal für rechten Raumklang 150 wird auch wieder durch einen Inverter 155 invertiert und nach einer Abtastverzögerung 156 von 0,113 ms zum Wandler für linke Abstrahlung 101 gesendet. Die Zeitverzögerung kann auf die Hörposition abgestimmt werden.
Wie aus den obigen Signalverarbeitungsdiagrammen zu sehen ist, wird eine Niederfrequenzanordnung unter Verwendung der zwei Seitenabstrahlwandler erzeugt. Die niedrigen Frequenzen vom linken Raumklangkanal 140 werden zum Wandler für linke Abstrahlung 101 und zum Wandler für rechte Abstrahlung 102 gesendet, wobei das Signal zum Wandler für rechte Abstrahlung 102 invertiert und verzögert wird, um einen virtuellen Raumklangeffekt unter Verwendung von Dipolstrahlformung zu erzeugen. Dies kann bei einem Zuhörer im Hörbereich den Eindruck erzeugen, dass der linke Raumklangkanal 140 von einem Lautsprecher weit links vom Zuhörer erzeugt wird. Die niedrigen Frequenzen vom rechten Raumklangkanal werden zuerst invertiert und dann zum Wandler für linke Abstrahlung 101 und zum Wandler für rechte Abstrahlung 102 gesendet. Das Signal zum Wandler für linke Abstrahlung 101 wird invertiert und verzögert, um virtuellen Raumklang unter Verwendung von Dipolstrahlformung zu erzeugen. Folglich wird dem Zuhörer der Eindruck gegeben, dass der rechte Raumklangkanal 140 von einem Lautsprecher weit rechts vom Zuhörer erzeugt wird.
Eine Mittelfrequenzanordnung wird aus dem linken und dem rechten Abstrahlungskanal 140 und 150 unter Verwendung der zwei Wandler in der Vorderseite des Gehäuses 103 und 104 erzeugt. Die Mittelfrequenzanordnung verwendet durch Invertieren und Verzögern von Signalen, wie vorstehend beschrieben, Dipolstrahlformung, um einen virtuellen Raumklang für diese Frequenzen zu erzeugen.
Hochfrequenz-IID wird unter Verwendung der zwei Seitenabstrahlwandler 101 und 102 erzeugt. Die hohen Frequenzen können nicht ihren virtuellen Raumklang durch die Verwendung von Dipolstrahlformung in derselben Weise, wie die niedrigen und mittleren Frequenzen dies tun können, erzeugen. Vielmehr verlassen sich die hohen Frequenzen auf die Richtungsabhängigkeit des Klangs von der linken Abstrahlung 101 und der rechten Abstrahlung 102, um virtuellen Raumklang unter Verwendung der Wandlerrichtungsabhängigkeit und der Abschattung des Gehäuses zu erzeugen. Dies wird für den Raumklangkanalgehalt verwendet. Der Seitenabstrahlwandler erhöht auch die reflektierte Energie, was die Empfindung von Geräumigkeit und scheinbarer Quellenbreite verbessert.
Ständer
Gemäß einem Ausführungsbeispiel werden mehrere Wandler innerhalb eines einzelnen Gehäuses angeordnet. Einige der Wandler werden geradeaus in Richtung eines Hörbereichs gerichtet, während einige der Wandler zur Seite gerichtet werden. 2A stellt ein Beispiel eines solchen Ausführungsbeispiels in Form eines Standlautsprechers dar. Fünf Klangkanäle können in dem in 2A dargestellten Ausführungsbeispiel verwendet werden: links 320, rechts 340, Mitte 330, linker Raumklang 360 und rechter Raumklang 370. Verschiedene Ausführungsbeispiele können auch einen Subwoofer 310 umfassen, der vom Ständer separat ist. Verschiedene Ausführungsbeispiele können einen separaten Subwooferkanal 350 für den Subwoofer 310 umfassen.
In dem in 2A–2D dargestellten Ausführungsbeispiel sind fünf Vollbereichswandler gezeigt. Gemäß einigen Ausführungsbeispielen kann jeder der Wandler 2''-Treiber sein.
Es ist zu beachten, dass die in 2A–D gezeigten Zeichnungen nicht maßstäblich gezeigt sind. In dem in 2A–D dargestellten Ausführungsbeispiel sind drei Wandler gerade auf den Hörbereich gerichtet, während zwei Wandler zur Seite gerichtet sind, um die Richtungsabhängigkeit und Abschattung zu nutzen. Wie nachstehend genauer erläutert wird, können die Seitenwandler verwendet werden, um die Raumklangkanäle zu erzeugen. Außerdem kann ein Subwoofer, der vom in 2A gezeigten Standlautsprecher getrennt ist, verwendet werden, um die niedrigsten Frequenzen zu erzeugen.
2A zeigt die Vorderansicht eines Ausführungsbeispiels eines Ständers 300. In dieser Ansicht sind der linke 301, der mittlere 302 und der rechte 303 Wandler deutlich sichtbar. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Höhe 300A der Vorderseite 12,5 cm. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der Abstand von der Kante des Ständers 300 zur Mitte des linken Wandlers 301 4,25 cm (wie als 300B in 2A dargestellt). Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Breite 300C des Ständers 36,5 cm. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Breite der Hinterkante 300D 11 cm. Die zwei Hinterkanten des Ständers steigen in einem Winkel relativ zur Vorderseite des Ständers an und enthalten die Seitenabstrahlwandler. Die nachstehenden Diagramme zeigen diese Form genauer.
2B zeigt die rechte Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels des Ständers 300. In der in 2B gezeigten Ansicht ist der Wandler für rechte Abstrahlung 305 deutlich gezeigt. Wenn eine linke Ansicht gezeigt werden würde, würde die Ansicht ähnlich zu 2B mit dem Wandler für linke Abstrahlung 304 aussehen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Tiefe 300F des Ständers 300 15 cm. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Höhe 300E der Hinterkante 16 cm. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Kante 300G des Ständers über dem Seitenabstrahlwandler 11,5 cm. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Kante 300F 2 cm.
2B zeigt einen Subwoofer 310, der bei einigen Ausführungsbeispielen verwendet werden kann. Der Subwoofer kann seinen eigenen Kanal für Audiosignale aufweisen.
2D zeigt die linke und die rechte Ansicht eines Ausführungsbeispiels des Ständers. In 2D sind die linke Abstrahlung 304 und die rechte Abstrahlung 305 in Bezug auf den rechten 303 und den linken 301 Wandler zu sehen.
2E–2J zeigen die Signalverarbeitung, die verwendet wird, um einen virtuellen Raumklangeffekt zu implementieren, gemäß einem Ausführungsbeispiel. Wie bei dem in 2A gezeigten Ausführungsbeispiel können fünf Klangkanäle bei verschiedenen Ausführungsbeispielen verwendet werden: links 320, rechts 340, Mitte 330, linker Raumklang 360 und rechter Raumklang 370. Verschiedene Ausführungsbeispiele können einen separaten Subwooferkanal 350 für den Subwoofer 310 umfassen. Diese Kanäle können zu verschiedenen Ausführungsbeispielen von einer Audioquelle unter Verwendung von gut bekannten Einrichtungen gesendet werden.
2E zeigt die Signalverarbeitung für den linken Kanal 320. Das Signal vom linken Kanal 320 wird zum linken Wandler 301 gesendet.
2F zeigt die Signalverarbeitung für den mittleren Kanal 330. Das Signal vom mittleren Kanal 330 wird zum mittleren Wandler 302 gesendet.
2G zeigt die Signalverarbeitung für den rechten Kanal 340. Das Signal vom rechten Kanal 340 wird zum rechten Wandler 303 gesendet.
2H zeigt die Signalverarbeitung für den Subwooferkanal 350 gemäß einigen Ausführungsbeispielen. Das Signal vom Subwooferkanal 350 wird zum Subwoofer 310 gesendet.
2I zeigt die Signalverarbeitung für den linken Raumklangkanal 360. Das Signal vom linken Raumklangkanal 360 wird zwischen dem links abstrahlenden Wandler 304 und dem rechts abstrahlenden Wandler 305 aufgeteilt. Der linke Raumklangkanal 360 wird direkt zum links abstrahlenden Wandler 304 ohne irgendeine Filterung, Inversion oder andere Operation gesendet. Für den rechts abstrahlenden Wandler 305 wird der linke Raumklangkanal 360 durch ein Tiefpassfilter 361 und ein Verzögerungsmodul 362 gesendet, bevor das Signal zum rechts abstrahlenden Wandler 305 gesendet wird.
2J zeigt die Signalverarbeitung für den rechten Raumklangkanal 370. Das Signal vom rechten Raumklangkanal 370 wird zwischen dem links abstrahlenden Wandler 304 und dem rechts abstrahlenden Wandler 305 aufgeteilt. Der rechte Raumklangkanal 370 wird direkt zum rechts abstrahlenden Wandler 305 ohne irgendeine Filterung, Inversion oder andere Operation gesendet. Für den links abstrahlenden Wandler 304 wird der rechte Raumklangkanal 370 durch ein Tiefpassfilter 371 und ein Verzögerungsmodul 372 gesendet, bevor das Signal zum links abstrahlenden Wandler 304 gesendet wird.
In dem in 2A–J gezeigten Ausführungsbeispiel kann virtueller Raumklang von den Seitenabstrahlwandlern erzeugt werden. Die Abschattung durch das Gehäuse und die natürliche Abstrahlung der Wandler helfen, den virtuellen Raumklangeffekt für einen Zuhörer im Hörbereich zu erzeugen.
Klangleiste mit zwei Lautsprechern
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel werden zwei Lautsprecher verwendet, um virtuellen Raumklang zu erzeugen. 3A stellt ein Beispiel eines Ausführungsbeispiels mit zwei Lautsprechern dar. Gemäß einigen Ausführungsbeispielen werden ein linker Kanal 530, ein linker Raumklangkanal 540, ein rechter Kanal 550 und ein rechter Raumklangkanal 560 im Lautsprechersystem verwendet, wie in 3B–3E gezeigt. Wie in 3F gezeigt, kann der mittlere Kanal 570 mit dem linken 571 und dem rechten 572 Kanal vor der Verarbeitung des virtuellen Raumklangs gemischt werden. Die linke und die rechte Site sind Spiegelbilder zueinander, so dass nur die linke Seite im Einzelnen erläutert wird. Wenn beispielsweise das linke Signal 530 als zum Wandler 525 am linken Lautsprecher 520 geleitet gezeigt wird, dann würde das entsprechende rechte Signal 550 zum Wandler 515 am rechten Lautsprecher 510 übertragen werden.
In vielen Dipolstrahlformungseinrichtungen ist es ein Problem, die Wandler nahe zueinander zu bringen, um den Aufhebungseffekt zu optimieren. Wie vorher erwähnt, gibt die Viertelwellenlängenregel den optimalen Abstand zwischen den Zentren der Wandler eines Dipolpaars für die Aufhebung bestimmter Frequenzen vor. Für ein Hochfrequenz-Dipolpaar eignet sich dies für eng beabstandete kleine Treiber. Außerdem kann die Dipolstrahlformung bei niedrigen Frequenzen verursachen, dass gewisser Klang sich aufhebt. Folglich können die niedrigen Frequenzen in diesem Bereich effizienter sein müssen und können verstärkt werden müssen, um eine bessere Raumklangerfahrung zu erzeugen. In verschiedenen Ausführungsbeispielen mit zwei Lautsprechern werden diese Probleme angegangen, indem Dipolanordnungen mit Treibern mit unterschiedlicher Größe für niedrigere und höhere Frequenzen optimiert sind und indem ein zusätzlicher Satz von Treibern zum Verstärken von niedrigen Frequenzen vorhanden ist.
In dem in 3A gezeigten Ausführungsbeispiel sind zwei separate Lautsprecher 510 und 520 gezeigt. Jeder Lautsprecher besteht aus zwei Dipolstrahlformungsanordnungen. Die Anordnungspaare im linken Lautsprecher 520 sind die Wandler 521 und 522 und die Wandler 525 und 526. Ebenso sind die Anordnungspaare im rechten Lautsprecher 510 die Wandler 511 und 512 und die Wandler 515 und 516. Die Wandleranordnung zwischen 521 und 522 des linken Gehäuses und 511 und 512 des rechten Gehäuses stellt eine Niederfrequenz-Dipolstrahlformung bereit, während die Wandlerpaare 525/526 und 516/515 eine Hochfrequenz-Dipolstrahlformung für den linken bzw. den rechten Lautsprecher bereitstellen. Einige Ausführungsbeispiele können einen Subwoofer 580 in einem separaten Gehäuse verwenden, um die Niederfrequenztöne weiter zu verstärken.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Wandler 511 und 512 eine Niederfrequenz-Tieftonlautsprecheranordnung. Ebenso sind 521 und 522 auch eine Niederfrequenz-Tieftonlautsprecheranordnung. Die Wandler 515–516 und 525–526 sind Hochfrequenz-Hochtonlautsprecheranordnungen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Hochfrequenz-Hochtonlautsprecheranordnung bei 2,5 kHz zentriert. Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Niederfrequenz-Tieftonlautsprecheranordnungen bei 800 Hz zentriert.
Wenn die Wandler bei den vorstehend aufgelisteten Frequenzen zentriert sind, kann die Viertelwellenlängen-Abstandsregel den wünschenswerten Abstand der Wandler vorgeben. Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Wandlerpaare 521 und 522 um 11 cm zwischen ihren Zentren getrennt. Ebenso sind 511 und 512 um 11 cm zwischen ihren Zentren getrennt. Die Wandler 525 und 526 sind gemäß einem Ausführungsbeispiel um 3,4 cm zwischen ihren Zentren getrennt. Ebenso sind die Wandler 516 und 515 gemäß einem Ausführungsbeispiel um 3,4 cm zwischen ihren Zentren getrennt.
3B und 3C stellen die Signalverarbeitung gemäß einem Ausführungsbeispiel dar. Obwohl 3B und 3C linksseitige Kanäle zeigen, wäre, wie vorher erwähnt, der rechtsseitige Kanal, der in 3D und 3E gezeigt ist, einfach das Spiegelbild dessen, was in 3B und 3C dargestellt ist. Ein Unterschied zwischen dem linken Raumklangkanal 540 und dem rechten Raumklangkanal 560 besteht jedoch darin, dass das Signal des linken Raumklangkanals durch einen Inverter 543 invertiert wird, bevor das Signal nach Frequenz aufgeteilt wird. Alternativ könnte der rechte Raumklangkanal anstelle des rechten Raumklangkanals invertiert werden. Die Bedingung besteht darin, dass sie zueinander phasenverschoben sind.
Wie bei dem in 3A gezeigten Ausführungsbeispiel können vier Klangkanäle bei verschiedenen Ausführungsbeispielen verwendet werden: links 530, linker Raumklang 540, rechts und rechter Raumklang. Verschiedene Ausführungsbeispiele können mehr Kanäle verwenden, wie z. B. durch Aufnehmen eines mittleren Kanals 570 oder eines Subwoofer-Kanals 580, und verschiedene Ausführungsbeispiele können weniger Kanäle verwenden, wie z. B. nur einen linken Kanal und einen rechten Kanal. Der Eingang des mittleren Kanals 570 kann vor der Raumklangverarbeitung in den linken und den rechten Kanal gemischt werden. Außerdem können der linke und der rechte Kanal als Raumklangkanäle verarbeitet werden, um das Stereobild zu erweitern. Diese Kanäle können zu verschiedenen Ausführungsbeispielen von einer Audioquelle unter Verwendung von gut bekannten Einrichtungen gesendet werden.
3B zeigt die Signalverarbeitung für den linken Kanal 530. Das Signal vom linken Kanal 530 wird in seine Hochfrequenz- und Niederfrequenzkomponenten aufgeteilt. Das Hochfrequenzsignal kann zum Hochtonlautsprecher-Dipolpaar 525 und 526 gesendet werden. Das Niederfrequenzsignal kann zu den linken Tieftonlautsprechern 521, 522 gesendet werden.
3C zeigt die Signalverarbeitung für den linken Raumklangkanal 540. Der linke Raumklangkanal wird durch einen Inverter 543 invertiert und dann in seine Hochfrequenz- und Niederfrequenzkomponenten aufgeteilt. Für diese Implementierung, bei der der linke Raumklangkanal invertiert ist, wäre der rechte Raumklangkanal nicht invertiert. Außerdem kann dies umgekehrt werden, so dass der rechte Raumklangkanal invertiert ist, wobei der linke Raumklangkanal nicht invertiert ist. Die Hochfrequenzkomponente des Raumklangkanals wird nach dem Durchgang durch ein Hochpassfilter zum Wandler 525 gesendet. Die Hochfrequenzkomponente wird auch durch ein Verzögerungsmodul 544 gesendet und erneut invertiert 545, bevor sie zum Wandler 526 gesendet wird. Gemäß einigen Ausführungsbeispielen könnte das Verzögerungsmodul 544 eine Verzögerung von 0,045 ms in das Signal einführen, wobei die Verzögerung so abgestimmt wird, dass sie der gewünschten Hörposition entspricht. Die Niederfrequenzkomponente wird nach dem Durchgang durch ein Tiefpassfilter zum Wandler 521 gesendet. Die Niederfrequenzkomponente wird auch durch ein Verzögerungsmodul 546 gesendet und erneut invertiert 547, bevor sie zum Wandler 522 gesendet wird. Gemäß einigen Ausführungsbeispielen könnte das Verzögerungsmodul 546 eine Verzögerung von 0,181 ms in das Signal einführen, wobei die Verzögerung so abgestimmt wird, dass sie der gewünschten Hörposition entspricht.
Alternative Ausführungsbeispiele könnten die Dipolstrahlformung auf das linke Signal und das rechte Signal zusätzlich zu den linken Raumklang- und rechten Raumklangsignalen anwenden. Verschiedene Ausführungsbeispiele können den linken und den rechten Ausgang aus einem Computer oder Fernsehgerät ohne Verwendung irgendwelcher mittleren oder Raumklangkanäle verwenden. Der linke und der rechte Ausgang können wie Raumklangkanäle verarbeitet werden, um ein breiteres Stereobild zu erreichen. Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen wird ein Raumklangkanal invertiert.
Vierklangleiste
5A ist ein vereinfachtes Diagramm einer Klangleiste 700 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Klangleiste 700 umfasst einen Satz von Wandlern, wobei die Wandler in dem Satz von Wandlern mit den Bezugsnummern 701, 702, 703 und 704 bezeichnet sind. Die Klangleiste 700 kann gemäß alternativen Ausführungsbeispielen mehr oder weniger Wandler aufweisen. Der Satz von Wandlern kann in einem Gehäuse 705 angeordnet sein. Eine Vielfalt von Audiokanälen kann an der Klangleiste 700 unterstützt werden. Gemäß einigen Ausführungsbeispielen ist die Klangleiste dazu konfiguriert, einen linken Kanal 710, einen linken Raumklangkanal 740, einen rechten Kanal 720, einen rechten Raumklangkanal 750 und einen mittleren Kanal 730 zu empfangen. 5B–5G zeigen die Lenkung der vorher beschriebenen Audiokanäle zum Satz von Wandlern in der Klangleiste 700.
Die vorangehende Liste von möglichen Kanälen, die zu den Wandlern in der Klangleiste 700 übertragen werden, kann gemäß verschiedenen alternativen Ausführungsbeispielen verschiedene andere Audiokanäle umfassen. Um beispielsweise einen speziellen Inhalt zu gewinnen, kann ein Kombinationskanal 760 zu einem oder mehreren der Wandler 701–704 übertragen werden. Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Kombinationskanal 760 den linken Kanal 710 minus den rechten Kanal 720 und/oder den linken Raumklangkanal 740 minus den rechten Raumklangkanal 750 umfassen.
Die Audioverarbeitung für einen virtuellen Raumklangeffekt kann auf den linken Raumklangkanal 740, den rechten Raumklangkanal 750 und den Kombinationskanal 760 angewendet werden. Gemäß einigen Ausführungsbeispielen kann die Audioverarbeitung für virtuelle Raumklangeffekte auf den linken Kanal 710 und den rechten Kanal 720 durch Verarbeiten durch den linken Raumklangkanal 740 und den rechten Raumklangkanal 750 angewendet werden. Der Audioverarbeitungsablauf für den linken Kanal und den rechten Kanal kann im Wesentlichen ähnlich zu den in 5E bzw. 5F gezeigten Audioverarbeitungsabläufen sein. Andere Kanäle können auch für einen virtuellen Raumklangeffekt verarbeitet werden. Gemäß einigen Ausführungsbeispielen kann auch ein separater Subwoofer in Verbindung mit der Klangleiste 700 betrieben werden, um eine verbesserte Erzeugung von Niederfrequenzklang bereitzustellen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Klangleiste 700 als zweistufige Dipolstrahlformungsanordnung konfiguriert, um einen verbesserten virtuellen Raumklang mit relativ hoher konstanter Richtcharakteristik zu schaffen. Die zweistufige Dipolstrahlformungsanordnung kann in eine Niederfrequenzanordnung und zwei Hochfrequenzanordnungen unterteilt werden. Die Niederfrequenzanordnungen und die Hochfrequenzanordnung sind dazu konfiguriert, virtuellen Raumklang mit ihren jeweiligen Frequenzen zu erzeugen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel werden niedrige Frequenzen als Frequenzen bis zu 1 kHz betrachtet und hohe Frequenzen werden als Frequenzen zwischen 1,5 kHz und 6 kHz betrachtet. Die Wandler können verschiedene Größen aufweisen. Die Wandler 701 und 703 können beispielsweise kleiner sein als die Wandler 702 und 704. Die Wandler 701 und 703 können dieselbe Größe aufweisen und die Wandler 702 und 704 können dieselbe Größe aufweisen. Gemäß einem oder mehreren alternativen Ausführungsbeispielen können die Wandler 701, 702, 703 und 704 Größen aufweisen, die von den vorstehend beschriebenen und in 5A gezeigten Größen verschieden sind. Beispielsweise können die Wandler 701, 702, 703 und 704 dieselbe Größe aufweisen oder die Wandler 701 und 703 können größer sein als die Wandler 702 und 704, Weitere Details über die Klanganordnungen werden nachstehend beschrieben.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die äußeren Wandler 701 und 703 Hochtonlautsprecher und die inneren Wandler 702 und 704 sind Tieftonlautsprecher. Die inneren Wandler 702 und 704 können als Niederfrequenzanordnung konfiguriert sein, wobei die Mittenfrequenz der Niederfrequenzanordnung durch die Viertelwellenlänge gleich dem Mitten-Mitten-Abstand zwischen den Mitten der inneren Wandler bestimmt sein kann. Die Wandler 701 und 702 können so konfiguriert sein, dass sie eine Hochfrequenzanordnung bilden. Ebenso können die Wandler 703 und 704 so konfiguriert sein, dass sie eine Hochfrequenzanordnung bilden. Die Mittenfrequenz der Hochfrequenzanordnungen ist durch den Mitten-Mitten-Abstand zwischen den Wandlern 701 und 702 und zwischen den Wandlern 703 und 704 bestimmt.
5B–5G zeigen die Signalverarbeitung, die verwendet wird, um eine zweistufige Dipolstrahlformungsanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel zu implementieren. 5B zeigt die Signalverarbeitung für den linken Kanal 710. Die Audiosignale vom linken Kanal 710 werden zu den Wandlern 701 und 702 gesendet. 5C zeigt die Signalverarbeitung für den rechten Kanal 720. Die Audiosignale vom rechten Kanal 720 werden zu den Wandlern 703 und 704 gesendet. 5D zeigt die Signalverarbeitung für den mittleren Kanal 730. Die Audiosignale vom mittleren Kanal 730 werden zu jedem der Wandler 701–704 gesendet.
5E zeigt die Signalverarbeitung für den linken Raumklangkanal 740. Der linke Raumklangkanal 740 wird in einen Satz von Frequenzbändern (z. B. drei Frequenzbänder: niedrig, mittel und hoch) aufgeteilt. Die Wandler 701 und 702 können jeweils den linken Raumklangkanal 740 ohne Verarbeitung von virtuellem Raumklang empfangen. Der Wandler 701 kann ein Hochfrequenzdipolpaar mit dem Wandler 702 im optimierten Frequenzbereich, der durch ein Hochpassfilter 741 und ein Tiefpassfilter 742 definiert wird, bilden. Und der Inverter 743 und eine Verzögerung 744 können dazu konfiguriert sein, die Dipolanordnung zu erzeugen. In einigen Ausführungsbeispielen kann das Hochpassfilter ein Hochpassfilter mit 1,5 kHz sein und das Tiefpassfilter kann ein Tiefpassfilter mit 6 kHz sein. Der Wandler 702 bildet auch eine Niederfrequenzanordnung mit dem Wandler 704. Die Niederfrequenzanordnung des Wandlers 702 und 704 sorgt dafür, dass sowohl der Kanal für linken Raumklang 740 als auch der Kombinationskanal 760 über den optimierten Frequenzbereich, der durch die Hochpassfilter 745 und 761 und die Tiefpassfilter 746 und 762 definiert wird, übertragen werden.
5F zeigt die Signalverarbeitung für den rechten Raumklangkanal 750. Der rechte Raumklangkanal 750 wird in einen Satz von Frequenzbändern (z. B. drei Frequenzbänder: niedrig, mittel und hoch) aufgeteilt. Der Wandler 703 kann den rechten Raumklangkanal 750 ohne Verarbeitung des virtuellen Raumklangs empfangen und der Wandler 704 kann den rechten Raumklangkanal 750 ohne Verarbeitung des virtuellen Raumklangs empfangen. Der Wandler 704 kann ein Hochfrequenzdipolpaar mit dem Wandler 703 bilden, wobei das Hochfrequenzpaar dazu konfiguriert ist, in der optimierten Frequenzspanne zu arbeiten, die durch das Hochpassfilter 751 und das Tiefpassfilter 752 definiert wird. Der Inverter 753 und die Verzögerung 754 können dazu konfiguriert sein, die Dipolanordnung zu erzeugen. In einigen Ausführungsbeispielen kann das Hochpassfilter ein Filter mit 1,5 kHz sein und das Tiefpassfilter kann ein Filter mit 6 kHz sein. Der Wandler 704 bildet auch eine Niederfrequenzanordnung mit dem Wandler 702, wobei sowohl der rechte Raumklangkanal 750 als auch der Kombinationskanal 760 über einen optimierten Frequenzbereich arbeiten, der durch die Hochpassfilter 755 und 761 und die Tiefpassfilter 756 und 762 definiert wird.
Nachdem die Prinzipien von verschiedenen Ausführungsbeispielen der Erfindung beschrieben und erläutert wurden, ist für einen Fachmann auf dem Gebiet ersichtlich, dass Ausführungsbeispiele in der Anordnung und im Detail modifiziert werden können, ohne vom Schutzbereich und Geltungsbereich der beschriebenen Ausführungsbeispiele abzuweichen. Viele der hierin beschriebenen Beispiele sollen erläuternd sein und die Ansprüche nicht begrenzen. Irgendeine der in dieser Anmeldung beschriebenen Softwarekomponenten oder Funktionen kann beispielsweise als Softwarecode, der von der Steuereinheit oder vom Prozessor ausgeführt werden soll, unter Verwendung irgendeiner geeigneten Computersprache, wie z. B. Assemblercode, C oder C++ unter Verwendung beispielsweise von herkömmlichen oder objektorientierten Verfahren implementiert werden. Der Softwarecode kann als Reihe von Anweisungen oder Befehlen auf einem computerlesbaren Medium wie z. B. einem Direktzugriffsspeicher (RAM), einem Festwertspeicher (ROM), einem magnetischen Medium, wie z. B. einer Festplatte oder einer Diskette, einem Flash-Laufwerk oder einem optischen Medium wie z. B. einem CD-ROM gespeichert werden. Irgendein solches computerlesbares Medium kann sich auf oder in einer einzelnen Rechenvorrichtung befinden und kann auf oder in verschiedenen Rechenvorrichtungen innerhalb eines Systems oder Netzwerks vorhanden sein. Es wird angemerkt, dass das Vortragen von ”ein”, ”eine” oder ”das” hierin ”ein oder mehrere” bedeuten soll, wenn nicht speziell gegenteiliges angegeben ist. Ein Satz, wie hierin bezeichnet, umfasst ein oder mehrere Elemente. Ferner werden alle vorstehend erwähnten Patente, Patentanmeldungen, Veröffentlichungen und Beschreibungen durch den Hinweis in ihrer Gesamtheit für alle Zwecke hierin aufgenommen. Keine wird als Stand der Technik anerkannt.

Claims

Lautsprechersystem mit: mindestens einem Lautsprechergehäuse; einer ersten Anordnung von horizontal verschobenen Wandlern, die in dem mindestens einen Lautsprechergehäuse montiert sind; mindestens einer zweiten Anordnung von horizontal verschobenen Wandlern; einem Lautsprecher-Eingangsanschluss; einer Steuereinheit, die mit dem Lautsprecher-Eingangsanschluss wirksam gekoppelt ist; wobei die Steuereinheit dazu konfiguriert ist, Signale zu den Wandlern zu liefern, so dass die erste und die zweite Anordnung von horizontal verschobenen Wandlern auf verschiedene Mittenfrequenzen abgestimmt werden; und wobei die Steuereinheit ferner dazu konfiguriert ist, Signale zu den Wandlern zu liefern, um eine Dipolstrahlformung zu bewirken.
Lautsprechersystem nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit dazu konfiguriert ist, virtuellen Raumklang zu erzeugen.
Lautsprechersystem nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit dazu konfiguriert ist, Stereoklang zu erzeugen.
Lautsprechersystem nach Anspruch 1, das ferner umfasst: das mindestens eine Lautsprechergehäuse mit einer Vorderseite; die Steuereinheit, die dazu konfiguriert ist, Hochfrequenzsignale zu einem Hochfrequenzwandler zu liefern; und den Hochfrequenzwandler, der in dem Gehäuse so angeordnet ist, dass die Mittellinie eines von dem Gehäuse emittierten Klangstrahls in einem Winkel zur Vorderseite des Gehäuses liegt.
Lautsprechersystem nach Anspruch 4, wobei der Winkel zwischen 30 Grad und 110 Grad liegt.
Lautsprechersystem nach Anspruch 1, das ferner umfasst: die Steuereinheit, die dazu konfiguriert ist, Hochfrequenzsignale zu einem Hochfrequenzwandler zu liefern; und den Hochfrequenzwandler, der ferner angeordnet ist, um die Abschattung zu nutzen, die durch eine Lenkplatte, einen Wellenleiter, eine Linse und/oder eine Seite des Lautsprechergehäuses verursacht wird.
Lautsprechersystem nach Anspruch 1, wobei das mindestens eine Lautsprechergehäuse ein einzelnes Lautsprechergehäuse ist.
Lautsprechersystem nach Anspruch 1, wobei das mindestens eine Lautsprechergehäuse zum Anbringen an einem Computermonitor konfiguriert ist.
Lautsprechersystem nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit einen Digitalsignalprozessor umfasst.
Lautsprechersystem nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit eine analoge Schaltungsanordnung umfasst.
Lautsprechersystem nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit umfasst: ein computerlesbares Medium mit Befehlen, die von einem Prozessor eines Computers ausführbar sind, wobei das computerlesbare Medium Befehle umfasst zum: Liefern von Signalen über den Lautsprecher-Eingangsanschluss zu den Wandlern, so dass die erste und die zweite Anordnung von horizontal verschobenen Wandlern auf verschiedene Mittenfrequenzen abgestimmt werden; und Liefern von Signalen über den Lautsprecher-Eingangsanschluss zu den Wandlern, um eine Dipolstrahlformung zu bewirken.
Lautsprechersystem nach Anspruch 1, wobei die erste und die zweite Anordnung aus Wandlern mit derselben Größe bestehen.
Lautsprechersystem nach Anspruch 1, wobei die erste und die zweite Anordnung aus Wandlern mit unterschiedlicher Größe bestehen.
Lautsprechersystem nach Anspruch 13, wobei die Wandler mit unterschiedlicher Größe für die Dispersion in einem Betriebsbereich unter Verwendung von kleineren Wandlern für hohe Frequenzen und größeren Wandlern für niedrige Frequenzen optimiert sind.
Lautsprechersystem mit: mindestens einem Lautsprechergehäuse mit einer Vorderseite; einer Vielzahl von Wandlern, die in dem mindestens einen Lautsprechergehäuse montiert sind; wobei mindestens zwei der Wandler eine horizontal verschobene Anordnung bilden; einem Lautsprecher-Eingangsanschluss; einer Steuereinheit, die wirksam mit dem Lautsprecher-Eingangsanschluss gekoppelt ist; wobei die Steuereinheit dazu konfiguriert ist, Hochfrequenzsignale zu einem Hochfrequenzwandler zu liefern, wobei der Hochfrequenzwandler ein Seitenabstrahlwandler ist; wobei der Hochfrequenzwandler in dem Gehäuse so angeordnet ist, dass die Mittellinie eines Klangstrahls, der von dem Gehäuse emittiert wird, in einem Winkel zur Vorderseite des Gehäuses liegt; und wobei die Steuereinheit ferner dazu konfiguriert ist, Signale mit niedrigerer Frequenz zu den Wandlern zu liefern, die die horizontal verschobene Anordnung bilden, um eine Dipolstrahlformung zu bewirken.
Lautsprechersystem nach Anspruch 15, wobei die Steuereinheit dazu konfiguriert ist, virtuellen Raumklang zu erzeugen.
Lautsprechersystem nach Anspruch 15, wobei die Steuereinheit dazu konfiguriert ist, Stereoklang zu erzeugen.
Lautsprechersystem nach Anspruch 15, wobei der Winkel zwischen 30 Grad und 110 Grad liegt.
Lautsprechersystem nach Anspruch 15, wobei die Hochfrequenzsignale durch F_et = (0,6·c)/(2·π·R_t) bestimmt sind.
Lautsprechersystem nach Anspruch 15, wobei die Steuereinheit dazu konfiguriert ist, Niederfrequenzsignale und Mittelfrequenzsignale zu mindestens einem anderen Wandler als dem Hochfrequenzwandler zu liefern.
Lautsprechersystem nach Anspruch 15, wobei die Niederfrequenzsignale durch den Dipolstrahlformungsanordnungs-Viertelwellenlängenabstand bestimmt sind, wobei ein für die Anordnung verwendbarer Frequenzbereich innerhalb +/–2 Oktaven um die Anordnungsmittenfrequenz f_c liegt, wobei f_c = c/(4d).
Lautsprechersystem nach Anspruch 15, das ferner umfasst: den Hochfrequenzwandler, der ferner so angeordnet ist, dass die Abschattung genutzt wird, die durch eine Lenkplatte, einen Wellenleiter, eine Linse und/oder eine Seite des Lautsprechergehäuses verursacht wird.
Lautsprechersystem nach Anspruch 15, wobei ferner die horizontal verschobene Anordnung eine erste Anordnung ist und ferner umfasst: mindestens eine zweite Anordnung von horizontal verschobenen Wandlern; und die Steuereinheit, die dazu konfiguriert ist, Signale zu den Wandlern derart zu liefern, dass die erste und die zweite Anordnung von horizontal verschobenen Wandlern auf verschiedene Mittenfrequenzen abgestimmt werden.
Lautsprechersystem nach Anspruch 15, wobei die Steuereinheit einen Digitalsignalprozessor umfasst.
Lautsprechersystem nach Anspruch 15, wobei die Steuereinheit eine analoge Schaltungsanordnung umfasst.
Lautsprechersystem nach Anspruch 15, wobei die Steuereinheit umfasst: ein computerlesbares Medium mit Befehlen, die von einem Prozessor eines Computers ausführbar sind, wobei das computerlesbare Medium Befehle umfasst zum: Liefern von Hochfrequenzsignalen zu einem Hochfrequenzwandler, wobei der Hochfrequenzwandler in dem Gehäuse so angeordnet ist, dass die Mittellinie eines Klangstrahls, der von dem Gehäuse emittiert wird, in einem Winkel zur Vorderseite des Gehäuses liegt; und Liefern von Niederfrequenzsignalen zu den Wandlern, die die horizontal verschobene Anordnung bilden, um Dipolstrahlformung zu bewirken.
Lautsprechersystem mit: mindestens einem Lautsprechergehäuse mit einer Vorderseite; einem Lautsprecher-Eingangsanschluss; einer Steuereinheit, die mit dem Lautsprecher-Eingangsanschluss wirksam gekoppelt ist; wobei die Steuereinheit dazu konfiguriert ist, Niederfrequenzsignale zu einem Niederfrequenzwandler zu liefern; wobei die Steuereinheit dazu konfiguriert ist, Hochfrequenzsignale zu einem Hochfrequenzwandler und nicht zu dem Niederfrequenzwandler zu liefern; wobei der Hochfrequenzwandler in dem Gehäuse so angeordnet ist, dass die Mittellinie eines von dem Gehäuse emittierten Schallstrahls in einem Winkel zur Vorderseite des Gehäuses liegt; wobei der Hochfrequenzwandler ferner angeordnet ist, um eine Abschattung zu nutzen, die durch eine Lenkplatte, einen Wellenleiter, eine Linse und/oder eine Seite des Lautsprechergehäuses verursacht wird; und wobei die Steuereinheit ferner dazu konfiguriert ist, Signale zu den Wandlern zu liefern, um eine Dipolstrahlformung zu bewirken.
Lautsprechersystem nach Anspruch 27, wobei die Steuereinheit dazu konfiguriert ist, virtuellen Raumklang zu erzeugen.
Lautsprechersystem nach Anspruch 27, wobei die Steuereinheit dazu konfiguriert ist, Stereoklang zu erzeugen.
Lautsprechersystem nach Anspruch 27, wobei der Winkel zwischen 30 Grad und 110 Grad liegt.
Lautsprechersystem nach Anspruch 27, wobei die Hochfrequenzsignale durch F_et = (0,6·c)/(2·π·R_t) bestimmt sind.
Lautsprechersystem nach Anspruch 27, wobei die Steuereinheit dazu konfiguriert ist, Mittelfrequenzsignale zu mindestens einem anderen Wandler als dem Hochfrequenzwandler zu liefern.
Lautsprechersystem nach Anspruch 27, wobei die Steuereinheit umfasst: ein computerlesbares Medium mit Befehlen, die von einem Prozessor eines Computers ausführbar sind, wobei das computerlesbare Medium Befehle umfasst zum: Liefern von Hochfrequenzsignalen zu einem Hochfrequenzwandler, wobei der Hochfrequenzwandler in dem Gehäuse so angeordnet ist, dass die Mittellinie eines Klangstrahls, der von dem Gehäuse emittiert wird, in einem Winkel zur Vorderseite des Gehäuses liegt, wobei der Hochfrequenzwandler ferner angeordnet ist, um eine Abschattung zu nutzen, die durch eine Lenkplatte, einen Wellenleiter, eine Linse und/oder eine Seite des Lautsprechergehäuses verursacht wird; und Liefern von Signalen zu den Wandlern, um Dipolstrahlformung zu bewirken.
Lautsprechersystem nach Anspruch 27, wobei die Steuereinheit einen Digitalsignalprozessor umfasst.
Lautsprechersystem mit: einem Lautsprechergehäuse; einer ersten Anordnung von Wandlern, die im Lautsprechergehäuse montiert sind und eine erste seitliche Verschiebung aufweisen; mindestens einer zweiten Anordnung von Wandlern im Lautsprechergehäuse und mit einer zweiten seitlichen Verschiebung, die größer ist als die erste seitliche Verschiebung, wobei die zweite Anordnung eine Niederfrequenzanordnung ist und die erste Anordnung eine Hochfrequenzanordnung ist; wobei: die Wandler, die in der ersten Anordnung enthalten sind, so konfiguriert sind, dass sie einen Betriebsfrequenzbereich aufweisen, der zumindest die Frequenzbereiche der ersten Anordnung und der zweiten Anordnung abdeckt, und die Wandler, die in der zweiten enthalten sind, so konfiguriert sind, dass sie einen Betriebsfrequenzbereich aufweisen, der zumindest die Frequenzbereiche der ersten Anordnung und der zweiten Anordnung abdeckt; einem Lautsprecher-Eingangsanschluss; und einer Steuereinheit, die mit dem Lautsprecher-Eingangsanschluss wirksam gekoppelt ist, wobei die Steuereinheit dazu konfiguriert ist, ein elektronisches Audiosignal zu den Wandlern zu liefern, so dass die erste Anordnung und die zweite Anordnung auf verschiedene Mittenfrequenzen abgestimmt werden und eine zweistufige Dipolstrahlungsformungsanordnung sind.
Lautsprechersystem nach Anspruch 35, wobei die zweite Anordnung eine Anordnung mit gemischtem Eingangskanal ist.
Lautsprechersystem nach Anspruch 35, wobei die erste Anordnung und die zweite Anordnung zusammen mindestens einen ersten Wandler, einen zweiten Wandler, einen dritten Wandler und einen vierten Wandler umfassen.
Lautsprechersystem nach Anspruch 37, wobei der erste Wandler und der zweite Wandler die Niederfrequenzanordnung bilden und der erste Wandler und der dritte Wandler die Hochfrequenzanordnung bilden und der zweite Wandler und der vierte Wandler eine weitere Hochfrequenzanordnung bilden.
Lautsprechersystem nach Anspruch 37, wobei: der erste und der zweite Wandler Tieftonlautsprecher sind, die für einen Niederfrequenz-Betriebsbereich konfiguriert sind, der dritte und der vierte Wandler Hochtonlautsprecher sind, die für einen Hochfrequenz-Betriebsbereich konfiguriert sind, und die Tieftonlautsprecher und Hochtonlautsprecher einen Betriebsfrequenzbereich aufweisen, der überlappt, und für eine Dipolstrahlformung der Hochfrequenzanordnung konfiguriert sind.
Lautsprechersystem nach Anspruch 37, wobei der erste Wandler, der zweite Wandler, der dritte Wandler und der vierte Wandler im Wesentlichen ähnliche Betriebsfrequenzbereiche aufweisen.
Lautsprechersystem nach Anspruch 37, wobei die Steuereinheit dazu konfiguriert ist: einen linken Kanal des elektronischen Audiosignals zum ersten Wandler und zum dritten Wandler zu leiten, einen rechten Kanal des elektronischen Audiosignals zum zweiten Wandler und zum vierten Wandler zu leiten, und einen mittleren Kanal des elektronischen Audiosignals zum ersten Wandler, zum zweiten Wandler, zum dritten Wandler und/oder zum vierten Wandler zu leiten.
Lautsprechersystem nach Anspruch 41, wobei die Steuereinheit dazu konfiguriert ist, einen rechten Raumklangkanal des elektrischen Audiosignals in ein erstes und ein zweites Frequenzband zu trennen, und wobei: das erste Frequenzband des rechten Raumklangkanals mit dem linken Raumklangkanal kombiniert wird und zum ersten und zum zweiten Wandler übertragen wird, wobei der rechte Raumklangkanal und der linke Raumklangkanal als im Niederfrequenzband begrenzte Dipolstrahlformungsanordnung verarbeitet werden.
Lautsprechersystem nach Anspruch 42, wobei ein kombinierter Kanal so konfiguriert ist, dass er beliebige Verstärkungen aufweist, die auf Komponentenkanäle angewendet werden, die den kombinierten Kanal bilden.
Lautsprechersystem nach Anspruch 42, wobei das zweite Frequenzband des rechten Raumklangkanals in der Bandmitte gefiltert wird, und verarbeitet wird, um eine Dipolstrahlformungsanordnung zwischen dem zweiten und dem vierten Wandler zu erzeugen, wobei ein nach links beabstandeter Wandler in Bezug auf einen mehr rechts liegenden Wandler invertiert und verzögert wird.
Lautsprechersystem nach Anspruch 44, wobei die Steuereinheit dazu konfiguriert ist, einen linken Raumklangkanal des elektronischen Audiosignals in ein erstes und ein zweites Frequenzband zu trennen, und wobei: das erste Frequenzband des linken Raumklangkanals mit dem rechten Raumklangkanal kombiniert wird und zum ersten und zum zweiten Wandler übertragen wird, wobei der linke Raumklangkanal und der rechte Raumklangkanal als im Niederfrequenzband begrenzte Dipolstrahlformungsanordnung verarbeitet werden.
Lautsprechersystem nach Anspruch 45, wobei das zweite Frequenzband des linken Raumklangkanals in der Bandmitte gefiltert wird, und verarbeitet wird, um eine Dipolstrahlformungsanordnung zwischen dem ersten und dem dritten Wandler zu erzeugen, wobei der mehr rechts liegende Wandler in Bezug auf den mehr links liegenden Wandler invertiert und verzögert wird.
Lautsprechersystem nach Anspruch 37, wobei ein Kombinationskanal des elektronischen Audiosignals im Frequenzband begrenzt wird, um die Niederfrequenzanordnung zu erzeugen.
Lautsprechersystem nach Anspruch 47, wobei der Kombinationskanal dazu konfiguriert ist, den linken Kanal, den rechten Kanal, den mittleren Kanal, den linken Raumklangkanal und den rechten Raumklangkanal mit beliebigen Verstärkungen für eine Raumklangeffektverarbeitung zu kombinieren.
Lautsprechersystem nach Anspruch 8, wobei Niederfrequenzsignale der ersten Niederfrequenzanordnung durch einen Dipolstrahlformungsanordnung-Viertelwellenlängenabstand bestimmt sind, wobei ein für die Anordnung verwendbarer Frequenzbereich innerhalb +/–2 Oktaven um die Anordnungsmittenfrequenz f_c liegt, wobei f_c = c/(4d).
Lautsprechersystem nach Anspruch 35, das ferner eine dritte Anordnung von Wandlern mit der ersten seitlichen Verschiebung umfasst, wobei die dritte Anordnung eine Hochfrequenzanordnung ist und so konfiguriert ist, dass sie Betriebsfrequenzbereiche aufweist, die zumindest die Frequenzbereiche der ersten Anordnung, der zweiten Anordnung und der dritten Anordnung abdecken.
Lautsprechersystem nach Anspruch 35, wobei die erste Anordnung und die zweite Anordnung für einen kombinierten Betrieb mit einem Satz von Seitenabstrahlwandlern für Gehäuseabschattung und Wandlerrichtungsabhängigkeit konfiguriert sind, um virtuellen Raumklang zu erzeugen.
Lautsprechersystem nach Anspruch 35, das ferner mindestens eine zusätzliche seitlich beabstandete Dipolstrahlformungsanordnung umfasst.