RU2806742C1 - Устройство распространения звука с управляемой широкополосной направленностью - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к акустике, в частности к акустическому корпусу с управляемой широкополосной направленностью. Акустический корпус имеет переднюю поверхность, заднюю поверхность, две первые и вторые боковые поверхности, причем указанный корпус имеет основное направление излучения, перпендикулярное передней поверхности акустического корпуса, а также заднее направление излучения, перпендикулярное задней поверхности акустического корпуса. При этом акустический корпус содержит по меньшей мере один передний акустический источник, выполненный с возможностью излучения звукового потока через переднюю поверхность и имеющий основное направление излучения переднего источника, которое по существу совпадает с основным направлением излучения акустического корпуса. Акустический корпус также содержит по меньшей мере один боковой акустический источник, ориентированный в направлении к по меньшей мере одной боковой поверхности с источником, причем указанная боковая поверхность с источником представляет собой одну и/или другую из двух первой и второй боковых поверхностей, причем указанный боковой акустический источник имеет основное направление излучения бокового источника, по существу перпендикулярное одной и/или другой из боковых поверхностей. Акустический корпус также содержит по меньшей мере один звуковой волновод, расположенный перед по меньшей мере перед одним боковым акустическим источником таким образом, что перекрывает звуковой поток, излучаемый указанным боковым акустическим источником в основном направлении излучения бокового источника, и направляет звуковой поток, излучаемый указанным боковым акустическим источником, в два из первого и второго множеств боковых направлений по обе стороны от основного направления излучения бокового источника, при этом указанный волновод соединен с указанной боковой поверхностью с источником с помощью соединительных средств. Акустический корпус также содержит по меньшей мере одно переднее отверстие, образованное пространством между указанной боковой поверхностью с источником и указанным звуковым волноводом так, что обеспечена возможность прохождения звукового потока, излучаемого акустическим источником, в направлениях, ориентированных к полусфере, определяемой основным направлением излучения, а также по меньшей мере одно заднее отверстие, образованное пространством между указанной боковой поверхностью с источником и указанным звуковым волноводом так, что обеспечена возможность прохождения звукового потока, излучаемого боковым акустическим источником, в направлениях, ориентированных к полусфере, определяемой задним направлением излучения корпуса. Акустический корпус также содержит средства, перекрывающие звуковой поток, перенаправляемый указанным по меньшей мере одним волноводом в направлениях, отличных от направлений, в которых указанные по меньшей мере одно переднее отверстие и по меньшей мере одно заднее отверстие пропускают указанный звуковой поток, с целью усиления потока, излучаемого этими отверстиями. Технический результат заключается в улучшении качества направленности конфигураций изделия, включающих передние и боковые источники. 7 з.п. ф-лы, 35 ил.

Description

[1] Настоящая заявка относится к акустическому корпусу с управляемой широкополосной направленностью.

[2] Уровень техники

Задачи современных систем громкоговорящей связи заключаются в обеспечении:

- однородности уровня звука по охваченной площади аудитории, а также по всему звуковому спектру (20 Гц - 20 кГц), при этом избегая создания уровней звука за пределами этой области,

- высокого уровня качества по аудитории с точки зрения сопряжения различных компонентов систем громкоговорящей связи.

[3] Устройства распространения звука, излучающие на низких частотах, то есть ниже 200 Гц, имеют очень небольшую направленность, поскольку их размер мал по сравнению с длиной волны, создаваемой источниками звука.

[4] Для компенсации этого излучения, которое может не только акустически загрязнять области, в которых это нежелательно, но также может возбуждать резонансные моды помещений и создавать раздражающую реверберацию в аудитории, пользователи и производители систем распространения звука изобрели электроакустические конфигурации, которые придают звуковым устройствам определенную направленность, особенно кардиоидного или гиперкардиоидного типа. На ФИГ. 1 представлены полярные диаграммы излучения для различных типов направленности.

[5] В частности, при использовании системы громкоговорящей связи с несколькими устройствами распространения звука требуется эффективное переднее суммирование, т.е. в направлении оси 0° на ФИГ. 1, звуковых лучей, исходящих из различных устройств распространения звука, и заднее подавление, т.е. устранение звука в задней части системы громкоговорящей связи в направлении оси 180° на ФИГ. 1 в широком диапазоне акустических частот. Суммирование звукового излучения от разных устройств означает наложение этих излучений, создающее конструктивные или деструктивные зоны. Эффективным суммированием является решение, в котором наложение излучений создает конструктивные зоны, т.е. в которых излучения не компенсируют друг друга.

[6] Физическое явление, заключающееся в том, что при наличии нескольких источников звука слушатель будет воспринимать излучаемые волны с временной разностью, вызванной разностью пути между его положением и положением каждого источника, позволяет предусмотреть дизайн конкретных направленностей, упомянутых выше.

[7] Электронное управление амплитудой и фазой источников звука позволяет адаптировать диаграмму излучения и, следовательно, направленность звукорассеивающих устройств. Другими словами, путем ввода различных сигналов в фазе, зависящей от частоты (например, с задержкой), в эти разные источники можно управлять деструктивными или конструктивными зонами, возникающими в результате наложения звуковых потоков множества используемых источников звука. Соотношение мощностей между каждым из этих источников также может влиять на эффективность направленности, вызванной этой настройкой.

[8] Такая направленность может быть достигнута путем сборки изделий или путем объединения новых источников звука (громкоговорителей, вентиляционных отверстий) внутри изделия. Примером сборки изделия может служить переднезаднее выравнивание двух линейных массивов («стеков») сабвуферов или набора линейно установленных (установленных «в стек») и повернутых источников. На ФИГ. 2 показано переднезаднее выравнивание двух линейных массивов сабвуферов. На ФИГ. 3 показан линейно установленный и повернутый массив источников. В массиве этого типа одни источники направлены вперед, а другие назад.

[9] В большинстве случаев физические конфигурации изделий и/или компонентов внутри изделия сопровождаются индивидуальными настройками электронного управления (DSP) по величине и фазе и для каждой частоты для достижения функции управления направленностью. Однако в зависимости от настроек DSP, управление направленностью может быть в большей или меньшей степени локализовано по частоте. Кроме того, суммирование различных элементов устройства спереди может быть в большей или меньшей степени оптимальным.

[10] Первым примером уровня техники является концепция переднезаднего выравнивания двух сабвуферных линейных массивов, как показано на ФИГ. 2, электронно управляемых настройкой типа «End Fire». Это управление заключается в электронном добавлении временной задержки к переднему линейному массиву, так что звуковые волны от переднего и заднего линейных массивов достигают передней оси (обозначенной как 0°) в одно и то же время, чтобы не ухудшить качество воспринимаемого звука. Для пользователя, находящегося позади выравнивания с двумя линейными массивами, звуковая волна от переднего линейного массива приходит с задержкой, которая является суммой задержки из-за разностей пути до заднего линейного массива и задержки, добавленной электронным способом. Эта задержка может быть оптимизирована для создания противофазности между двумя линейными массивами на определенной звуковой частоте. Конечным результатом этой регулировки является отсутствие ухудшения звука спереди за счет значительно локализованного подавления частот сзади. Рабочие характеристики такой системы показаны на ФИГ. 4A-4D: кривые разности фаз показывают хорошее качество звука спереди, т.е. приход в фазе звуковых волн от двух линейных массивов спереди (фазовый сдвиг 0°), а также полное подавление для одиночной частоты (фазовый сдвиг 180°).

[11] Вторым примером уровня техники является концепция переднезаднего выравнивания двух линейных массивов сабвуферов, как показано на ФИГ. 2, управляемых электронным способом с помощью так называемого «градиентного» управления. Это управление включает в себя добавление электронной задержки к заднему линейному массиву, чтобы звуковые волны от переднего и заднего линейных массивов приходили в то же самое время, что и сзади, и добавление противофазности для подавления звука сзади. На ФИГ. 5A-5D показана характеристика такой системы. Достигнуто эффективное подавление в широком диапазоне частот, о чем свидетельствует кривая разности фаз между передним и задним линейными массивами, составляющей 180°. Однако для пользователя, расположенного спереди, на оси 0°, звуковая волна, излучаемая задним линейным массивом, приходит с постоянной временной задержкой. На графике разности фаз в направлении оси 0° несовпадение двух линейных массивов можно наблюдать по всей полосе частот, за исключением одной частоты, где разность фаз равна нулю. Кроме того, звуковые волны от переднего и заднего линейных массивов всегда сдвинуты во времени с постоянной задержкой, что создает эхо, ухудшающее качество сигнала, воспринимаемого спереди.

[12] Третьим примером уровня техники является концепция переднезаднего выравнивания двух линейных массивов сабвуферов, как показано на ФИГ. 2, управляемого электронным способом с помощью настройки «всечастотного фильтра». Это электронное управление действует подобно фильтру, вводящему задержку, которая зависит от частоты звука. Эта регулировка позволяет найти компромисс между подавлением заднего сигнала в широкой полосе частот и эффективным суммированием волн от переднего и заднего источников. Характеристика такой системы проиллюстрирована на ФИГ. 6А-6D. Полярные графики направленности на разных частотах являются подобными. Кроме того, кривая разности фаз сзади (по оси 180°) показывает более постоянную противофазность по частоте.

[13] Преимущество физических конфигураций автономных изделий заключается в том, что они обеспечивают гибкость для пользователя, который может настроить физическую конфигурацию в соответствии с целями направленности и качества звука, но требуют более высокого уровня знаний, чем изделия, которые непосредственно включают в себя функцию контроля направленности и качества звука.

[14] Поэтому некоторые производители предлагают интегрировать в корпус несколько источников с электронным управлением. Например, некоторые изделия имеют два узла громкоговоритель/вентиляционное отверстие спереди и два узла громкоговоритель/вентиляционное отверстие сзади. Пример такого изделия показан на ФИГ. 7. Недостаток изделия этого типа с множеством источников спереди и сзади заключается в том, что для слушателя, расположенного перед акустической системой, фазовое и временное выравнивание различных источников не является достаточно хорошим на более высоких частотах. Этот недостаток может быть приемлемым для сабвуферов, но является неприемлемым для изделий, воспроизводящих более высокие частоты, особенно выше 60 Гц.

[15] Таким образом, известное решение состоит в изготовлении изделий с источниками звука, расположенными примерно по боковым сторонам, в дополнение к источникам звука, расположенным спереди, для уменьшения времени распространения задних источников за счет уменьшения расстояния между источниками. Пример такого изделия показан на ФИГ. 8.

[16] Недостатки конфигурации изделия этого типа, с одной стороны, связаны с качеством полученного распространения звука. На ФИГ. 9A и 9B показаны кривые отклика УЗД (уровня звукового давления, Sound Pressure Level, SPL) в дБ, полученные в различных направлениях прослушивания передней полусферы акустического корпуса, определяемых основным направлением излучения акустического корпуса, в первой конфигурации с источниками звука в передней части акустического корпуса и во второй конфигурации с дополнительными источниками по боковым сторонам. Частотные кривые показывают более быстрое затухание лепестка направленности в боковые стороны во второй конфигурации с дополнительными источниками по боковым сторонам, что создает неоднородное распространение по всей аудитории.

[17] Недостатки изделий с источниками звука, расположенными примерно по боковым сторонам, также носят механический характер. Продукты с источниками, расположенными примерно по боковым сторонам, нельзя линейно устанавливать боковыми сторонами друг к другу, поскольку такая расстановка влечет за собой снижение эффективности изделия, как показано на ФИГ. 10; с использованием изделий этого типа также трудно выполнять построение непрерывных массивов изделий или размещать вплотную к изделию другие объекты; наконец, боковые источники видны снаружи.

[18] Настоящее изобретение направлено на преодоление недостатков уровня техники и, в частности, на улучшение качества направленности конфигураций изделия, включающих передние и боковые источники.

[19] Таким образом, изобретение относится к акустическому корпусу, имеющему объемную форму с передней поверхностью, задней поверхностью и двумя первой и второй боковыми поверхностями. Упомянутый корпус имеет основное направление излучения, перпендикулярное передней поверхности акустического корпуса, и заднее направление излучения, перпендикулярное задней поверхности акустического корпуса. Указанный корпус содержит:

- по меньшей мере один передний акустический источник, выполненный с возможностью излучения через переднюю поверхность и имеющий основное направление излучения переднего источника, при этом указанное основное направление излучения переднего источника по существу совпадает с основным направлением излучения акустического корпуса;

- по меньшей мере один боковой акустический источник, ориентированный в направлении по меньшей мере к одной боковой поверхности, содержащей источник, причем указанная боковая поверхность, содержащая источник, является одной и/или другой из двух первой и второй боковых поверхностей, при этом по меньшей мере один боковой акустический источник ориентирован в направлении по меньшей мере к одной боковой поверхности, содержащей источник, причем указанная боковая поверхность, содержащая источник, является одной и/или другой из двух первой и второй боковых поверхностей, при этом указанный боковой акустический источник имеет основное направление излучения бокового источника, по существу перпендикулярное одной и/или другой из первой и второй боковых поверхностей;

- по меньшей мере один звуковой волновод, расположенный по меньшей мере перед одним боковым акустическим источником таким образом, что перекрывает звуковой поток, излучаемый указанным боковым акустическим источником в основном направлении излучения бокового источника, при этом указанный волновод расположен по меньшей мере перед одним боковым акустическим источником таким образом, что блокирует звуковой поток, излучаемый указанным боковым акустическим источником в основном направлении излучения бокового источника, и направляет звуковой поток, излучаемый указанным боковым акустическим источником, в два из первого и второго множеств боковых направлений с любой стороны основного направления излучения бокового источника, и при этом указанный волновод соединен с указанной боковой поверхностью, содержащей источник, с использованием соединительных средств;

- по меньшей мере одно переднее отверстие, образованное зазором между указанной боковой поверхностью, содержащей источник, и указанным звуковым волноводом, при этом по меньшей мере одно переднее отверстие образовано пространством между указанной боковой поверхностью, содержащей источник, и указанным звуковым волноводом так, что обеспечена возможность прохождения звукового потока, излучаемого указанным боковым акустическим источником, в направлениях, ориентированных к полусфере, определяемой основным направлением излучения корпуса;

- по меньшей мере одно заднее отверстие, образованное пространством между указанной боковой поверхностью, содержащей источник, и указанным звуковым волноводом, так что обеспечена возможность прохождения звукового потока, излучаемого указанным боковым акустическим источником, в направлениях, ориентированных к полусфере, определяемой задним направлением излучения корпуса.

[20] Преимущественно, по меньшей мере один передний акустический источник расположен в переднем отсеке.

[21] В этом случае предпочтительно по меньшей мере один боковой акустический источник расположен в боковом отсеке, отдельном от переднего отсека.

[22] В одном или более вариантах реализации по меньшей мере один передний акустический источник и по меньшей мере один боковой акустический источник являются высокочастотными и/или среднечастотными, и/или низкочастотными, и/или сверхнизкочастотными акустическими источниками.

[23] В одном или более вариантах реализации по меньшей мере один передний акустический источник и по меньшей мере один боковой акустический источник выполнены с возможностью индивидуального приведения в действие с помощью DSP и каналов усилителя и электронного управления по амплитуде и фазе для управления направленностью звукового излучения из акустического корпуса.

[24] В одном или более вариантах реализации акустический корпус согласно изобретению выполнен с возможностью линейной установки с вторым акустическим корпусом согласно изобретению. Каждый из указанного акустического корпуса и второго акустического корпуса дополнительно содержит первую верхнюю сторону и первую нижнюю сторону, а также вторую верхнюю сторону и вторую нижнюю сторону соответственно. Акустический корпус может быть линейно установлен рядом с вторым акустическим корпусом снизу, сверху или сбоку.

[25] В одном или более вариантах реализации акустический корпус согласно изобретению относится к типу фазоинвертора и также содержит по меньшей мере одно вентиляционное отверстие, связанное по меньшей мере с одним боковым акустическим источником. Под акустическим корпусом фазоинверторного типа следует подразумевать корпус, снабженный одним или более вентиляционными отверстиями, также называемыми резонаторами. В этих случаях по меньшей мере одно вентиляционное отверстие расположено на задней стороне акустического корпуса.

[26] Дальнейшие преимущества и признаки настоящего изобретения вытекают из следующего описания, представленного в качестве неограничивающего примера со ссылкой на сопроводительные чертежи:

- На ФИГ. 1 показана уже описанная диаграмма излучения в полярных координатах, соответствующая различным типам направленности звука.

- На ФИГ. 2 показано уже описанное переднезаднее выравнивание двух линейных массивов сабвуферов.

- На ФИГ. 3 показан уже описанный массив линейно установленных повернутых источников.

- На ФИГ. 4A-4D показаны уже описанные акустические характеристики известной системы распространения звука, содержащей два линейных массива источников звука, расположенных один позади другого, управляемых электронным регулятором типа "End Fire".

- На ФИГ. 5A-5D показаны уже описанные акустические характеристики известной системы распространения звука, содержащей два линейных массива источников звука, расположенных один позади другого, управляемых электронным регулятором типа «Gradient».

- На ФИГ. 6A-6D показаны уже описанные акустические характеристики известной системы распространения звука, содержащей два линейных массива источников звука, расположенных один позади другого, управляемых электронным регулятором типа "All Pass Filter".

- На ФИГ. 7 показан вид сверху уже описанной геометрической конфигурации акустического корпуса, содержащего источники звука в передней и задней частях акустического корпуса.

- На ФИГ. 8 показан вид сверху уже описанной геометрической конфигурации акустического корпуса с источниками звука, расположенными в передней части, и дополнительными источниками звука, расположенными примерно по боковым сторонам акустического корпуса.

- На ФИГ. 9A и 9B показано сравнение уже описанных характеристик акустической системы, содержащей только фронтальные источники, с характеристиками акустического корпуса, содержащего источники, расположенные примерно по боковым сторонам акустических корпусов, в дополнение к фронтальным источникам.

- На ФИГ. 10 схематически показана уже описанная линейная установка с акустических корпусов с их боковых сторон с дополнительными источниками по боковым сторонам указанных акустических корпусов.

- На ФИГ. 11A и 11B показаны вид в перспективе и вид сверху соответственно цифровой модели акустических корпусов согласно изобретению.

- На ФИГ. 12 показан вид сверху схематического представления акустического корпуса другого типа согласно изобретению.

- На ФИГ. 13A и 13B показаны две карты значений SPL для акустического корпуса без звукового волновода и с ним.

- На ФИГ. 14A и 14B показано сравнение характеристик разности фаз и амплитуды в зависимости от частоты звука для корпуса Е без звукового волновода и со звуковым волноводом.

- На ФИГ. 15А-15D показаны характеристики звукового корпуса Е с волноводом, управляемым электронным способом по амплитуде и фазе согласно первому типу электронного управления.

- На ФИГ. 16А-16D показаны характеристики акустического корпуса Е, управляемого электронным способом по амплитуде и фазе в соответствии со вторым типом электронного управления.

ФИГ. от 11A-11B по 16A-16D обсуждаются более детально в следующем подробном описании и примерах, которые иллюстрируют изобретение без ограничения его объема.

[27] ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[28] На ФИГ. 11A и 11B показаны вид в перспективе и вид сверху акустического корпуса Е согласно изобретению. Под акустическим корпусом подразумевается корпус, содержащий один или более акустических источников, позволяющий воспроизводить звук из электрического сигнала, подаваемого аудиоусилителем. Акустический корпус Е имеет объемную форму, определяющую область внутри и область снаружи корпуса, далее называемую внутренней и наружной частью корпуса, с передней поверхностью F_Eav, задней поверхностью F_Ear и двумя первой и второй боковыми поверхностями F_Elat1 и F_Elat2. В случае ФИГ. 11А и 11B это параллелепипед. Корпус может иметь любую другую объемную форму, такую как вытянутая трапеция, где первая и вторая боковые поверхности F_Elat1 и F_Elat2 не перпендикулярны передней поверхности F_Eav акустического корпуса E, как показано на ФИГ. 12.

[29] Акустический корпус Е имеет основное направление излучения D_av, перпендикулярное передней стороне F_Eav, направленное наружу относительно акустического корпуса E, а также заднее направление излучения D_ar, перпендикулярное задней стороне F_Ear, направленное наружу относительно акустического корпуса E. В дальнейшем основное направление излучения акустического корпуса E будет обозначаться как D_av или ось излучения 0°.

[30] Акустический корпус E содержит по меньшей мере один передний акустический источник S_av, выполненный с возможностью испускания звукового потока через переднюю поверхность F_Eav. По меньшей мере один передний акустический источник S_av имеет основное направление D_Sav излучения переднего источника, которое по существу совпадает с основным направлением D_av излучения акустического корпуса E.

[31] Акустический корпус Е также содержит по меньшей мере один боковой акустический источник S_lat, ориентированный в направлении по меньшей мере к одной боковой поверхности F_Elat, содержащей источник, которая соответствует одной и/или другой из двух первой и второй боковых поверхностей F_Elat1 и F_Elat2 корпуса. По меньшей мере один боковой акустический источник S_lat имеет основное направление D_Slat излучения бокового источника, по существу перпендикулярное одной и/или другой из боковых поверхностей F_Elat1 и F_Elat2 и направленное наружу относительно акустического корпуса E.

[32] В одном или более вариантах реализации указанные передние акустические источники и указанные боковые акустические источники могут быть разделены на разные отсеки, соответственно передний отсек V_Sav и боковой отсек V_SLat, реализованные перегородками C внутри акустического корпуса E. Пример этих вариантов реализации показан на ФИГ. 12. Такие отсеки позволяют получить лучшее качество распространения, поскольку они разделяют пространства распространения звука, в которых звуковые сигналы, передаваемые соответственно в указанные передние акустические источники и указанные боковые акустические источники, являются различными. Таким образом, эти отсеки могут ослаблять возможные нежелательные эффекты, которые ухудшают качество распространения всего акустического корпуса, такие как интерференция. Возможны несколько конфигураций: например, при наличии нескольких передних акустических источников каждый из них может быть расположен в отдельном объеме отсеке, или несколько источников могут быть сгруппированы в одном отсеке; аналогично, при наличии нескольких боковых акустических источников каждый из них может быть расположен в отдельном отсеке, или несколько источников могут быть сгруппированы в одном отсеке.

[33] Акустический корпус Е также содержит по меньшей мере один звуковой волновод G. Под звуковым волноводом понимается физическое устройство, выполненное с возможностью направления потока падающей на это устройство звуковой волны. Звуковой волновод G, например, может иметь форму простой стенки или любую другую объемную форму, предназначенную для направления звукового потока, встречающегося с волноводом G, в определенных направлениях. Волновод, например, может быть спроектирован таким образом, чтобы обеспечивать схождение или расхождение падающего на него звукового потока.

[34] Волновод G согласно изобретению расположен по меньшей мере перед одним боковым акустическим источником S_lat таким образом, что перекрывает звуковой поток F_lat, излучаемый по меньшей мере одним боковым акустическим источником S_lat в основном направлении D_Slat излучения бокового источника, и направляет звуковой поток F_lat в два из первого и второго множеств боковых направлений D_Slat1 и D_Slat2, с любой стороны основного направления D_Slat излучения бокового источника. Термины «первое и второе множества боковых направлений» означают направления, ориентированные соответственно к каждому из полупространств, разделенных основным направлением D_Slat излучения бокового источника. Волновод G прикреплен к указанной боковой поверхности, содержащей источник F_Elat, с помощью крепежных средств. Волновод G имеет наружную поверхность и внутреннюю поверхность.

[35] Акустический корпус Е также имеет по меньшей мере одно переднее отверстие O_{SLat_av}, образованное зазором между внутренней поверхностью звукового волновода G и первой внутренней перегородкой акустического корпуса Е, для обеспечения возможности прохождения звукового потока F_lat, излучаемого акустическим источником S_lat, в направлениях к полусфере, определяемой основным направлением D_av излучения. На ФИГ. 11А-11 В и 12 показано такое переднее отверстие O_{SLat_av}.

[36] Предпочтительно переднее отверстие O_{SLat_av} позволяет звуковому потоку F_lat по меньшей мере из одного акустического источника S_lat проходить в направлениях, включенных в полусферу, определяемую направлением D_OSLatav корпуса E, заданным передним отверстием O_{SLat_av}. Преимущественно переднее отверстие O_{Slat_av} позволяет звуковому потоку F_lat по меньшей мере одного акустического источника S_lat проходить в направлениях, включенных в конус с осью, параллельной направлению D_{OSLat_av} корпуса, с половинным углом раскрыва 30°. Возможны и другие компоновки, в частности, с различными углами раскрыва.

[37] Акустический корпус Е также имеет по меньшей мере одно заднее отверстие O_{SLat_ar}, образованное зазором между внутренней поверхностью звукового волновода G и второй внутренней перегородкой акустического корпуса Е, для обеспечения возможности прохождения звукового потока (F_lat), излучаемого акустическим источником S_lat, в направлениях к полусфере, определяемых задним направлением D_ar излучения. На ФИГ. 11А-11 В и 12 показано такое заднее отверстие O_{SLat_ar}.

[38] Предпочтительно заднее отверстие O_{SLat_ar} позволяет звуковому потоку F_lat, излучаемому по меньшей мере одним акустическим источником S_lat, проходить в направлениях, включенных в полусферу, заданную направлением D_{Slat_ar} акустического корпуса E, определяемым задним отверстием O_{Slat_ar}. Возможны и другие компоновки, в частности, с различными углами раскрыва.

[39] Таким образом, корпус Е согласно изобретению по меньшей мере с одним звуковым волноводом G, по меньшей мере одним передним отверстием O_{SLat_av} и по меньшей мере одним задним отверстием O_{SLat_ar} представляет собой новую измененную излучающую часть по сравнению со звуковым корпусом без волновода.

[40] В частности, акустический корпус Е может быть симметричным относительно плоскости, соответствующей срединной плоскости передней поверхности F_Eav корпуса Е. В этом случае корпус Е имеет первое множество акустических источников S_lat1, ориентированных в направлении боковой поверхности F_Elat1 корпуса, и второе множество акустических источников S_lat2, идентичных множеству акустических источников S_lat1 и расположенных симметрично относительно плоскости, соответствующей срединной плоскости передней поверхности F_Eav корпуса E, ориентированных, таким образом, в направлении к боковой поверхности F_Elat2 корпуса E.

[41] На ФИГ. 13A и 13B показано сравнение картированного отображения значения SPL (отклика в дБ) на виде сверху акустического корпуса E без волновода с картированным отображением того же корпуса E с волноводом. Эти карты выведены в результате численного моделирования, полученного с помощью программного обеспечения COMSOL Multiphysics, которое компания COMSOL выпускает на коммерческой основе. Моделирование основано на методе конечных элементов. Самые яркие области соответствуют областям с высокими значениями SPL, а самые темные области соответствуют областям с низкими значениями SPL. Волновод образован плоской стенкой, соединенной со стороной (F_Elat) источника корпуса. Корпус имеет несколько источников спереди (громкоговорители и вентиляционные отверстия) и акустические источники по сторонам (громкоговорители). Можно заметить, что при наличии волновода звуковой поток на правой стороне корпуса уменьшается по сравнению с картированным отображением корпуса без волновода G. Кроме того, уровень звука увеличивается в области заднего отверстия.

[42] На ФИГ. 14A и 14B показано сравнение характеристик с точки зрения модуля и разности фаз между передними источниками и источниками, расположенными по боковым сторонам акустического корпуса Е, ранее показанными на ФИГ. 11A и 11B, в зависимости от частоты. Кривые соответствуют направлению прослушивания по оси 0°, т.е. вперед и, следовательно, в направлении к аудитории. Лучшая минимизация разности фаз наблюдается в диапазоне частот от 180 Гц до 310 Гц, что соответствует лучшему суммированию волн, излучаемых совокупностью, образованной передними источниками и боковыми источниками.

[43] В одном или более вариантах реализации акустического корпуса E по меньшей мере один передний акустический источник S_av и по меньшей мере один боковой акустический источник S_lat являются высокочастотными и/или среднечастотными, и/или низкочастотными, и/или сверхнизкочастотными акустическими источниками.

[44] В одном или более вариантах реализации акустического корпуса E по меньшей мере один передний акустический источник S_av и по меньшей мере один боковой акустический источник S_lat выполнены с возможностью индивидуального питания с помощью DSP и каналов усилителя и электронного управления по амплитуде и фазе. Питание от канала DSP и электронная регулировка амплитуды и фазы предназначены для управления направленностью звукового излучения акустического корпуса E.

[45] Таким образом, распределение звукового потока, создаваемого использованием по меньшей мере одного волновода G в акустическом корпусе E, позволяет расширить диапазон направленности акустического корпуса E за счет питания от каналов DSP и электронного управления амплитудой и фазой по меньшей мере одного переднего акустического источника S_av и по меньшей мере одного бокового акустического источника S_lat. Волновод G позволяет лучше контролировать и расширять диапазон направленности акустических корпусов, имеющих боковые источники в дополнение к их основным передним источникам излучения.

[46] Ниже описаны два примера, показывающие управление направленностью, которое может быть достигнуто за счет использования волновода в акустическом корпусе E, содержащем передние и боковые источники.

[47] ПРИМЕР 1: Решение DSP с идеальным выравниванием по оси

[48] В данном случае рассматривается симметричный корпус E с передним низкочастотным источником и низкочастотными источниками с обеих сторон акустического корпуса. Источники питаются по каналам DSP и управляются электронным способом по амплитуде и фазе. Осуществляемое управление направлено на идеальное выравнивание по оси D_av направления 0° корпуса (E). На ФИГ. 15A-15D показаны кривые изменения уровня звука (SPL) (также называемого модулем или амплитудой) и разности фаз между передними источниками и источниками, расположенными на каждой боковой стороне акустического корпуса E, в зависимости от частоты звука. Показаны несколько направлений прослушивания в диапазоне от 0° до 90°, т.е. распределенных в передней полусфере корпуса E. Показаны две конфигурации без волновода и с ним. Можно заметить, что волновод G позволяет лучше управлять лепестком направленности благодаря новому определению излучающей части, состоящей из переднего и заднего отверстий O_{SlLt_av} и O_{Slat_ar}.

[49] Действительно, на амплитудных кривых видно, что волновод позволяет повышать уровень звука по боковым сторонам лепестка направленности с центром на оси D_av. Волновод обеспечивает более равномерное распространение звука в передней полусфере корпуса Е.

[50] Кроме того, на кривых разности фаз видно, что волновод G позволяет сблизить различные кривые, соответствующие различным направлениям наблюдения, между направлениями в диапазоне от 0° до 90°, в частности, для частот в диапазоне от 180 Гц до 380 Гц. Таким образом, рассеяние является более однородным в более широкой полосе частот благодаря использованию волновода G.

[51] ПРИМЕР 2: Решение DSP для оптимизации подавления в задней области

[52] В данном случае рассматривается симметричный корпус E с передним низкочастотным источником и низкочастотным источником с двух боковых сторон корпуса. Источники питаются по каналам DSP и управляются электронным способом по амплитуде и фазе. Управление направлено на оптимизацию подавления в задней области корпуса. На ФИГ. 16A-16D показаны кривые изменения уровня звука (SPL) (также называемого модулем или амплитудой) и разности фаз между передними источниками и источниками на каждой боковой стороне корпуса E в зависимости от частоты. Представлено несколько направлений излучения в диапазоне от 0° до 180°, т.е. распределенных в полупространстве одинаково слева или справа от корпуса Е из-за его симметрии. Представлены две конфигурации без волновода и с ним.

[53] На амплитудных кривых видно, что при использовании волновода G уровень звука SPL снижается менее быстро в передней полусфере акустического корпуса, т.е. для направлений прослушивания в диапазоне от 0° до 90°. С другой стороны, сужение кривых для направлений в диапазоне от 90° до 180° показывает, что волновод обеспечивает лучшую однородность подавления в заднем пространстве.

[54] На кривых разности фаз между передними низкочастотными источниками и одним из боковых низкочастотных источников на одной из боковых поверхностей видно, что кривые конуса покрытия корпуса, т.е. в диапазоне от 0° до 50°, сближаются рядом с осью, определяющей нулевую разность фаз. Это отражает лучшее временное выравнивание в передней полусфере корпуса E, т.е. по оси 0° и вне этой оси.

[55] В дополнение к лучшему управлению направленностью корпуса Е, содержащего по меньшей мере один волновод, как описано выше, использование таких волноводов для изделий, содержащих акустические источники по боковым сторонам, обеспечивает определенные преимущества с точки зрения механических свойств и сборки.

[56] В случае акустического корпуса E, содержащего по меньшей мере один передний акустический источник S_av, по меньшей мере один боковой акустический источник S_lat и по меньшей мере один звуковой волновод G, расположенный по меньшей мере перед одним боковым акустическим источником S_lat, где наружная поверхность звукового волновода G является плоской, акустический корпус E может быть линейно установлен с вторым акустическим корпусом E', содержащим или не содержащим волновод G', как описано в настоящей заявке.

[57] Линейная установка может выполняться в боковом направлении; в этом случае поверхностями для линейной установки являются наружная поверхность волновода корпуса Е и одна из боковых поверхностей корпуса Е'.

[58] В случае, когда корпуса Е и Е', с одной стороны, дополнительно содержат первую верхнюю поверхность F_Esup и первую нижнюю поверхность F_Einf, а, с другой стороны, вторую верхнюю поверхность F_E'sup и вторую нижнюю поверхность F_E'inf, линейная установка может осуществляться снизу или сверху. В этом случае поверхностями для линейной установки являются либо первая верхняя поверхность F_Esup и вторая нижняя поверхность F_E'inf, либо первая нижняя поверхность F_Einf и вторая верхняя поверхность F_E'sup.

[59] С корпусами E, описанными в настоящей заявке, можно создавать массивы акустических корпусов путем линейной установки акустических корпусов, содержащих волноводы G, с плоской наружной поверхностью как сбоку, так и сверху или снизу, при этом некоторые из корпусов могут быть повернуты на 180° относительно других корпусов.

[60] Альтернативно ручки для переноски могут быть установлены на наружной поверхности волновода G с плоской наружной поверхностью, как описано в настоящей заявке. В этом случае ручки для переноски могут быть выполнены заподлицо с плоской наружной поверхностью волновода G.

Наконец, волновод G может быть присоединен к корпусу E, имеющему источники спереди и источники по боковым сторонам, направленные к одной или другой из боковых сторон корпуса E, аналогично внешнему приспособлению. В этом случае волновод соединен с любой из боковых поверхностей F_Elat1 и F_Elat2 корпуса E с помощью соединительных средств.

Claims (16)

1. Акустический корпус (Е), имеющий объемную форму с передней поверхностью (F_Eav ), задней поверхностью (F_Ear), двумя первой и второй боковыми поверхностями (F_Elat1) и (F_Elat2), причем указанный корпус (Е) имеет основное направление (D_av) излучения, перпендикулярное передней поверхности (F_Eav) акустического корпуса (E), а также заднее направление (Dar) излучения, перпендикулярное задней поверхности (F_Ear) акустического корпуса (E), при этом указанный акустический корпус (Е) содержит:

- по меньшей мере один передний акустический источник (Sav), выполненный с возможностью излучения звукового потока через переднюю поверхность (F_Eav) и имеющий основное направление (D_Sav) излучения переднего источника, при этом указанное основное направление излучения переднего источника по существу совпадает с основным направлением (D_av) излучения акустического корпуса (Е);

- по меньшей мере один боковой акустический источник (Slat), ориентированный в направлении к по меньшей мере одной боковой поверхности (F_Elat) с источником, причем указанная боковая поверхность (F_Elat) с источником представляет собой одну и/или другую из двух первой и второй боковых поверхностей (F_Elat1) и (F_Elat2), причем указанный боковой акустический источник (Slat) имеет основное направление (D_Slat) излучения бокового источника, по существу перпендикулярное одной и/или другой из боковых поверхностей (F_Elat1) и (F_Elat2);

- по меньшей мере один звуковой волновод (G), расположенный перед по меньшей мере перед одним боковым акустическим источником (S_lat) таким образом, что перекрывает звуковой поток (F_lat), излучаемый указанным боковым акустическим источником (S_lat) в основном направлении (D_Slat) излучения бокового источника, и направляет звуковой поток (F_lat), излучаемый указанным боковым акустическим источником (S_lat), в два из первого и второго множеств боковых направлений (D_Slat1) и (D_Slat2) по обе стороны от основного направления (D_Slat) излучения бокового источника, при этом указанный волновод (G) соединен с указанной боковой поверхностью (F_Elat) с источником с помощью соединительных средств;

по меньшей мере одно переднее отверстие (O_{SLat_av}), образованное пространством между указанной боковой поверхностью (F_Elat) с источником и указанным звуковым волноводом (G) так, что обеспечена возможность прохождения звукового потока (F_lat), излучаемого акустическим источником (S_lat), в направлениях, ориентированных к полусфере, определяемой основным направлением (D_av) излучения;

- по меньшей мере одно заднее отверстие (O_{SLat_ar}), образованное пространством между указанной боковой поверхностью (F_Elat) с источником и указанным звуковым волноводом (G) так, что обеспечена возможность прохождения звукового потока (F_lat), излучаемого боковым акустическим источником (S_lat), в направлениях, ориентированных к полусфере, определяемой задним направлением (D_ar) излучения корпуса;

- средства (G_sup, G_inf), перекрывающие звуковой поток (F_lat), перенаправляемый указанным по меньшей мере одним волноводом (G) в направлениях, отличных от направлений, в которых указанные по меньшей мере одно переднее отверстие (O_{Slat_av}) и по меньшей мере одно заднее отверстие (O_{Slat_ar}) пропускают указанный звуковой поток (Flat), с целью усиления потока, излучаемого этими отверстиями.

2. Акустический корпус (Е) по п. 1, в котором по меньшей мере один передний акустический источник (S_av) расположен в переднем отсеке (V_Sav), а по меньшей мере один боковой акустический источник (S_lat) расположен в боковом отсеке (V_SLat), отделенном от отсека (V_Sav) по меньшей мере одной перегородкой (C).

3. Акустический корпус (Е) по п. 1 или 2, в котором указанный передний акустический источник (S_av) и указанный боковой акустический источник (S_lat) являются акустическими источниками, работающими по существу в одинаковом диапазоне частот.

4. Акустический корпус (Е) по п. 3, в котором указанный передний акустический источник (S_av) и указанный боковой акустический источник (S_lat) являются акустическими источниками, работающими оба по существу в низкочастотном и/или среднечастотном диапазоне.

5. Акустический корпус (Е) по любому из пп. 1-4, в котором указанный передний акустический источник (S_av) и указанный боковой акустический источник (S_lat) выполнены с возможностью их индивидуального питания с помощью цифрового процессора обработки сигналов (DSP) и каналов усилителя и электронного управления по амплитуде и фазе для управления направленностью звукового излучения акустического корпуса (Е).

6. Акустический корпус (Е) по любому из пп. 1-5, в котором указанный акустический корпус (Е) выполнен с возможностью линейной установки рядом со вторым акустическим корпусом (Е') по любому из пп. 1-4,

- при этом каждый из указанных акустических корпусов (Е) и (Е') дополнительно

содержит первую верхнюю поверхность (F_Esup) и первую нижнюю поверхность (F_Einf), с одной стороны, и вторую верхнюю поверхность (F_E'sup) и вторую нижнюю поверхность (F_E'inf), с другой стороны, - при этом указанный акустический корпус (Е) выполнен с возможностью линейной установки снизу, сверху или сбоку от второго акустического корпуса (Е').

7. Акустический корпус (Е) по любому из пп. 1-6, фазоинверторного типа, дополнительно содержащий по меньшей мере одно вентиляционное отверстие, связанное с по меньшей мере одним боковым акустическим источником (S_lat), отличающийся тем, что по меньшей мере одно вентиляционное отверстие расположено на задней поверхности (F_Ear) акустического корпуса (E).

8. Акустический корпус (Е) по любому из пп. 1-7, в котором указанные средства (G_sup, G_inf), перекрывающие звуковой поток, полностью и непрерывно соединяют боковую поверхность (F_Elat) с источником и указанный звуковой волновод (G) на верхней поверхности (F_Esup) и нижней поверхности (F_Einf) акустического корпуса (E).