專利名稱：數(shù)字揚(yáng)聲器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適合于家庭娛樂或?qū)I(yè)的放聲(soundreproduction)應(yīng)用的揚(yáng)聲器。更具體地，本發(fā)明涉及這樣一種裝置，其包括能夠接收多聲道音頻輸入信號并產(chǎn)生可獨(dú)立控制和聚焦的可聽聲波束的電聲換能器陣列。
背景技術(shù)：
下文中稱作DDAL的數(shù)字相控陣列揚(yáng)聲器(或者更準(zhǔn)確地，數(shù)字延遲陣列揚(yáng)聲器)在本領(lǐng)域中是公知的(例如，公布號為WO 01/23104和WO 02/078388的國際申請)。這些專利申請教導(dǎo)了如何使用DDAL來產(chǎn)生全環(huán)繞聲，例如，以其5.1聲道的形式(僅使用一個(gè)DDAL)，以及以這種方式代替多個(gè)分散在接聽室或接聽空間中的單獨(dú)的揚(yáng)聲器，并免除了傳統(tǒng)的多分立揚(yáng)聲器環(huán)繞聲系統(tǒng)必需的所有必需連接線。
在這些文件中詳細(xì)闡述的成功操作的關(guān)鍵點(diǎn)在于兩個(gè)方面第一，從一個(gè)DDAL或相同的DDAL產(chǎn)生多個(gè)同時(shí)的、獨(dú)立控制的、獨(dú)立延遲的聲波束，每個(gè)聲波束包括獨(dú)立的聲信號；以及第二，使用接聽空間的特征，包括墻壁、地板、天花板以及可能的家具，甚至是有意設(shè)置的反射器，將這些多個(gè)單獨(dú)的獨(dú)立聲波束從幾個(gè)不同的方向朝向視聽區(qū)域定向，以使得收聽者能夠聽見來自多個(gè)方向(因?yàn)閷?shí)際上是如此)的聲音，從而感受到環(huán)繞聲的完整效果。
本領(lǐng)域公知的DDAL是區(qū)域擴(kuò)展的，也就是說，它們填充2D空間的區(qū)域。在現(xiàn)有技術(shù)中公開了，用聲學(xué)上可穿透、光學(xué)上反射或散射的屏幕來覆蓋DDAL換能器陣列，用于將前投影圖像(front-projectedimage)在DDAL的表面上表示，從而將(環(huán)繞)聲發(fā)生和視覺顯示組合在一個(gè)緊湊單元中。但是，目前還不可能非常緊湊地將DDAL和其它傳統(tǒng)的視覺顯示裝置(即，非前投影)進(jìn)行組合，這是因?yàn)镈DAL的出現(xiàn)使得視覺顯示器的可見性削弱或者受限。在實(shí)踐中，DDAL是與視覺顯示器相鄰(例如，上方、下方或旁邊)而使用的，這樣得到的系統(tǒng)比所希望的體積大并且不太實(shí)用。另外，對于最重要的語音中心聲道，在DDAL的聽覺中心和顯示器的視覺中心之間存在明顯的偏移，這樣可能使得收聽者不安，尤其是在接近屏幕時(shí)。
本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)在于，提供一種能夠使環(huán)繞聲視聽系統(tǒng)，該系統(tǒng)更加緊湊，但同時(shí)能夠保持良好的音質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明中，在某些情況下使用較簡單的物理硬件可獲得與前述的DDAL所產(chǎn)生的效果有些類似的實(shí)際效果，因此能夠以較低成本以及較小的復(fù)雜度進(jìn)行制造。此外，在本發(fā)明的設(shè)計(jì)和方法中具有一些實(shí)際的有益效果，即，將實(shí)際有用的DDAL組合到傳統(tǒng)的視頻顯示裝置周圍，從而消除了對接近視頻顯示器本身或與視頻顯示器本身分隔開的其他設(shè)備的需求。
當(dāng)在非相鄰的組中的一些換能器被用來在跨越非相鄰部分(即，分隔相同組中的較遠(yuǎn)換能器的“孔”)的方向上定向聲波束時(shí)會(huì)出現(xiàn)問題。
對其中具有大量的“孔(hole)”的DDAL所進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)和分析顯示，這些在陣列中的孔會(huì)產(chǎn)生“混淆(alias)”波束。這些混淆波束與預(yù)期的波束具有相似的振幅，但以非預(yù)期的方向傳播。當(dāng)孔(即，不具有換能器的陣列內(nèi)的區(qū)域)的一個(gè)或兩個(gè)尺寸(水平或垂直)大于給定頻率的聲音波長的一半時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生混淆波束的問題。例如，當(dāng)孔的一個(gè)尺寸大約為半米(例如，電視屏幕的典型尺寸)時(shí)，當(dāng)頻率大于大約1300Hz(此頻率完全在語音頻帶內(nèi))時(shí)會(huì)產(chǎn)生混淆波束。
由于混淆波束的問題，迄今為止還不能通過使用非相鄰的和區(qū)域擴(kuò)展的(area extensive)DDAL來進(jìn)行充分的波束控制。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于，最小化或者避免產(chǎn)生不希望的混淆波束，而不論作為整體的換能器陣列是否包括大量的孔或間隙。
通過將換能器劃分為組，并使用每一組作為用于特定輸入信號(聲道)的單獨(dú)的DDAL，可避免上述混淆。一個(gè)或多個(gè)組(分別用于一個(gè)或多個(gè)聲道)可包括陣列中的所有換能器，但是本發(fā)明的一個(gè)重要方面在于，至少一個(gè)組僅包括陣列中的部分換能器。優(yōu)選地，這樣的部分組僅包括相鄰的換能器，也就是說，每個(gè)換能器與該組中的一個(gè)或多個(gè)其它換能器相鄰，并在組中不具有明顯的間隙。更優(yōu)選地，換能器組不圍繞“孔”，也就是說，換能器組包括位于孔一側(cè)的換能器，而不包括位于孔的相對側(cè)的換能器。
為了避免混淆波束而進(jìn)行的換能器分組的一個(gè)實(shí)施例如下所述。用于再現(xiàn)五聲道環(huán)繞聲的數(shù)字揚(yáng)聲器包括沿著顯示屏的左邊緣、底邊緣和右邊緣設(shè)置的換能器。中聲道由所有的換能器再現(xiàn)。右聲道由包括位于屏幕右側(cè)的換能器的部分組來再現(xiàn)，而左聲道由包括位于屏幕左側(cè)的換能器的部分組來再現(xiàn)。后右和后左聲道由包括位于屏幕底邊緣的換能器的組、以及可選地分別在左側(cè)和右側(cè)的換能器中的一些或全部來再現(xiàn)。這一設(shè)置和其它設(shè)置的其它細(xì)節(jié)如下所述。
本發(fā)明提供一種揚(yáng)聲器，包括不具有電聲換能器的區(qū)域；第一組電聲換能器，位于所述區(qū)域的周邊，并設(shè)置為產(chǎn)生表示第一音頻信號的第一聲場；不同的第二組電聲換能器，位于所述封閉區(qū)域的周邊，并設(shè)置為產(chǎn)生表示第二音頻信號的不同的第二聲場。
優(yōu)選地，這些換能器組各自都是相鄰的(contiguous)。但是，這取決于所需的波束控制能力，如果在特定方向上波束控制能力并非必要，則在該方向上的換能器組可為非相鄰的。例如，如果僅在左右方向需要波束控制，則換能器組只需要在左右方向上連續(xù)，而在上下方向上可為非相鄰的。
這些組中的一個(gè)可包括陣列中的所有換能器。這些換能器中的一些可與其它組共享，并且對于組的重疊或相互之間的相關(guān)沒有限制。但是，第一組和第二組換能器必須是不同的，也就是說，這兩組中的一個(gè)必須包括至少一個(gè)不包括在另一組中的換能器。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的方面，所述區(qū)域是2D區(qū)域，并且換能器設(shè)置在該區(qū)域周圍，以部分地填充該區(qū)域的周邊的超過2/7(～0.29)的范圍。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的方面，所述區(qū)域標(biāo)稱為平坦的矩形形狀，在另一個(gè)優(yōu)選的方面，可使用諸如平坦正方形、圓形或橢圓形以及非平坦的多邊形、球體和橢球體的區(qū)域形狀。
在本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選的方面，標(biāo)稱為矩形的視覺顯示屏[VDS](例如CRT、等離子顯示器、LCD顯示器，或者更多新近的顯示器開發(fā)中的一種，例如LEP、場致發(fā)射顯示器，或者甚至是靜態(tài)或準(zhǔn)靜態(tài)視覺顯示設(shè)備，或者例如在廣告中使用的招貼器(poster)，或者其它信息顯示設(shè)備)形成所述區(qū)域，在該區(qū)域周圍設(shè)置有一些電聲換能器，它們接近于該區(qū)域的外部邊緣，從而不與視覺顯示設(shè)備的視覺重要部分重疊，但可能與其它(非視覺重要部分)結(jié)構(gòu)重疊。電聲換能器的陣列在一個(gè)或多個(gè)分立的組(每個(gè)組優(yōu)選地形成DDAL)中作為整體或部分使用，以產(chǎn)生總共一個(gè)或多個(gè)不同的并且是同時(shí)產(chǎn)生的聲場，每個(gè)聲場表示與VDS上的視覺表示相關(guān)的不同音頻節(jié)目，或者表示完全不相關(guān)的音頻節(jié)目材料的集合(例如，CD或DVD音樂盤上的音軌(soundtrack)，或者廣告消息，或者用于視頻游戲的聲音或音效)。本發(fā)明并不局限于陣列圍繞的是矩形VDS，其它形狀(例如圓形或橢圓形)的VDS(或VDS屏幕的可顯示部分)也可同樣包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選形式中，位于所述區(qū)域(例如VDS屏幕)的中心左側(cè)的所有或部分電聲換能器用來形成再現(xiàn)通常分配為環(huán)繞聲系統(tǒng)的左聲道(L聲道)的音頻節(jié)目部分的DDAL，而位于所述區(qū)域(例如VDS屏幕)的中心右側(cè)的所有或一些電聲換能器用來形成再現(xiàn)通常分配為環(huán)繞聲系統(tǒng)的右聲道(R聲道)的音頻節(jié)目部分的DDAL。所有電聲換能器中的一些或全部用來形成再現(xiàn)通常分配為環(huán)繞聲系統(tǒng)的中間聲道(C聲道)的音頻節(jié)目部分的DDAL。所有電聲換能器中的一些或全部用來形成再現(xiàn)通常分配為環(huán)繞聲系統(tǒng)的后左(效果)聲道(LR聲道)的音頻節(jié)目部分的DDAL，所有電聲換能器中的一些或全部用來形成再現(xiàn)通常分配為環(huán)繞聲系統(tǒng)的后右(效果)聲道(RR聲道)的音頻節(jié)目部分的DDAL。另外的音頻通道(例如存在于DTS 7.1聲道中)可類似地分配給包括所有電聲換能器的一些或全部的DDAL，而本發(fā)明并不局限于2、3、4、5、6、7或其它數(shù)目的分立聲道。
在本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選形式中，這些DDAL中的一些將由與陣列中的其它DDAL相同的換能器組構(gòu)成。例如，在另一個(gè)變種中，全部換能器用來形成用于再現(xiàn)LR、RR和C聲道的DDAL。在這種情況下，一個(gè)、兩個(gè)或三個(gè)分離的聲波束可通過DDAL換能器陣列(包括全部裝置)內(nèi)的這些特殊的DDAL組來形成。
在最簡單的情況下，僅用一個(gè)波束再現(xiàn)所有三個(gè)聲道。在這種情況的增強(qiáng)版本中，這一特殊的DDAL使用直接在接聽位置處定向的一個(gè)聲波束，以投射C聲道音頻，以及使用在收聽者的頭部上方(接聽位置中)定向的第二聲波束，該波束在其后從例如接聽室的天花板和后壁彈回，以從收聽者后方向接聽位置返回，這一波束攜帶LR和RR音頻通道的混合。在本發(fā)明的這一方面的第三優(yōu)選形式中，DDAL如上所述地定向C聲道波束，而其他兩個(gè)聲波束(而不是一個(gè)附加的聲波束)用來定向接聽位置上方和左側(cè)的LR聲道，以及定向接聽位置上方和右側(cè)的RR聲道，從而使收聽者聽見的后聲道并不僅僅是來自收聽者的后方，而是來自后方、左側(cè)和右側(cè)。
在本發(fā)明的另一個(gè)方面，之前描述的區(qū)域環(huán)繞的DDAL通過一個(gè)或多個(gè)低頻揚(yáng)聲器(在對低頻的再現(xiàn)方面表現(xiàn)尤其突出的揚(yáng)聲器，即，300Hz以下或200Hz以下到至少100Hz或50Hz，甚至到20Hz)而擴(kuò)充(augment)。這些低頻揚(yáng)聲器可通過任何與形成DDAL的換能器的期望設(shè)置相適應(yīng)的方式而設(shè)置在區(qū)域周圍，而不會(huì)使該區(qū)域模糊(obscure)，在這些情況下，它們用來再現(xiàn)低頻，而無需將這些低頻形成為受控的聲波束，或者作為一種選擇，這些低頻揚(yáng)聲器可代替地作為一個(gè)或多個(gè)全體DDAL的部分，并結(jié)合到數(shù)字延遲聲波束形成陣列中，以將設(shè)備能夠有效地定向和控制聲波束的頻率向下擴(kuò)展。在這兩種情況下，可延遲應(yīng)用于低頻揚(yáng)聲器的低頻聲音信號，以確保通過它們發(fā)射的聲音能夠與來自DDAL的其余部分的較高頻率同間到達(dá)收聽者處，其中，較高頻率潛在地傳播更長的聲路程(包括一個(gè)或多個(gè)反彈(bounce))。
在本發(fā)明的一個(gè)變種中，換能器剛好繞區(qū)域的周邊的設(shè)置，具有基本均勻的實(shí)密度(但不需要具有均勻或恒定的間隔)以及距離區(qū)域的邊緣具有基本均勻的間隔，這在區(qū)域是矩形的時(shí)候尤其優(yōu)選的，當(dāng)區(qū)域是矩形VDS時(shí)更加優(yōu)選。這一變種的第一簡化版本排除了沿著區(qū)域的頂側(cè)或底側(cè)設(shè)置的一些或全部換能器、或同時(shí)排除了沿著區(qū)域的頂側(cè)和底側(cè)設(shè)置的一些或全部換能器，而這些優(yōu)選方面的第二簡化版本排除了沿著區(qū)域的左側(cè)、右側(cè)設(shè)置的一些或全部換能器，或同時(shí)排除了沿著區(qū)域的左側(cè)和右側(cè)同時(shí)設(shè)置的換能器中的一些或全部，并且在區(qū)域是VDS時(shí)尤其是優(yōu)選的。這些剛剛描述的形式的一個(gè)優(yōu)選變種具有繞區(qū)域均勻隔開的、尺寸均勻的換能器。
在本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選方面，之前描述的DDAL形式中的任意一個(gè)或全部在繞VDS設(shè)置時(shí)，可通過覆蓋VDS的視覺上重要的區(qū)域(即，正好是VDS沒有被DDAL換能器占用的那些區(qū)域)的一些或全部的一個(gè)或多個(gè)光學(xué)透明揚(yáng)聲器形式而擴(kuò)充，這些透明揚(yáng)聲器形式可組合到一個(gè)或多個(gè)DDAL組中，或相反，單獨(dú)或獨(dú)立地使用，(例如)以再現(xiàn)低頻，或可能再現(xiàn)繞VDS建立的環(huán)繞聲系統(tǒng)中的中聲道信息。
在本發(fā)明的所有上述方面，形成環(huán)繞或部分環(huán)繞不具有換能器的區(qū)域的DDAL組的換能器可具有與已經(jīng)限定的區(qū)域特征一致、并且與現(xiàn)有技術(shù)中描述的形成DDAL的波束的聲學(xué)需求一致的任何尺寸。如果與換能器的整個(gè)陣列的最大線性尺寸相比，換能器相對較小時(shí)，它們可繞區(qū)域形成同中心(不一定是圓形)的環(huán)，或者繞該區(qū)域設(shè)置，從而使一些換能器比其它換能器更自然地接近區(qū)域的邊緣，以及使其它換能器距離另外的換能器比距離區(qū)域的邊緣更近。也就是說，沒有限制換能器繞區(qū)域僅為線(直線或曲線)，或者應(yīng)該為封閉該區(qū)域的組。
在本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選方面，形成一個(gè)DDAL組的換能器子集排列為多個(gè)基本平行的行，并且在每行內(nèi)具有基本相同的距離，而行與行之間的距離與行內(nèi)距離不同，在這種情況下這些基本平行的行與區(qū)域的邊緣的至少一個(gè)重要部分基本平行(例如，如果區(qū)域基本為矩形，那么換能器的行可平行于該區(qū)域的至少一個(gè)邊緣)。在這種情況下，不必一定需要在與換能器的平行的行垂直的平面中對DDAL波束進(jìn)行電控制，DDAL驅(qū)動(dòng)和控制電子設(shè)備的復(fù)雜度可通過以具有相同延遲(并非不同的延遲)的信號來驅(qū)動(dòng)相鄰的平行的行中的相鄰的換能器(即，在相同的“列”中的換能器)而得以簡化，同時(shí)在各行內(nèi)保持從換能器到換能器變化信號延遲的能力。這種設(shè)置結(jié)構(gòu)提供了一維(1D)波束，該波束形成并電控制于與換能器的平行的行相平行的平面中。如果第一行和最后一行中的換能器的外部邊緣之間的分離是相當(dāng)大的，并且與所關(guān)心的在空氣中定向聲音的頻率的聲音波長基本相當(dāng)或比該波長更大，那么平行的行陣列將為基本上定向的，否則在與換能器的平行的行相垂直的平面中可電子控制，并且在這種情況下，將換能器的行的平面相對于區(qū)域進(jìn)行傾斜是有益的，以將處于優(yōu)選方向的定向波束相對于區(qū)域確定方位。通過僅使用其短軸平行于行方向的、具有較大縱橫比的一行(或少數(shù)幾行)換能器(例如，橢圓換能器)可以獲得類似的效果。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案中，數(shù)字揚(yáng)聲器包括電聲換能器陣列，它們在兩個(gè)或更多的不相同組(各組形成DDAL)中使用，以產(chǎn)生表示不同音頻信號的兩個(gè)或更多不同的并同時(shí)產(chǎn)生的聲場。
在本發(fā)明的另一實(shí)施方案中，平坦或非平坦的封閉區(qū)域具有超過四個(gè)、優(yōu)選地超過8個(gè)的一些電聲換能器，它們接近或相鄰于區(qū)域的外部邊緣設(shè)置，從而不與區(qū)域重疊并基本不會(huì)相互重疊，區(qū)域的表面區(qū)域基本大于任意換能器的聲輻射表面區(qū)域，并且在一個(gè)優(yōu)選方面，所述區(qū)域表面區(qū)域大于所有換能器的總的聲輻射表面區(qū)域的一半，其中，這些電聲換能器在分立的組(各個(gè)組形成DDAL)中作為整體或部分使用，以產(chǎn)生各自表示不同音頻信號的總共兩個(gè)或更多不同并同時(shí)產(chǎn)生的聲場。
如上所述，本發(fā)明的一個(gè)應(yīng)用在于，用較少敷設(shè)電纜并且不需要衛(wèi)星揚(yáng)聲器(satellite speaker)而提供的環(huán)繞聲。另一個(gè)應(yīng)用在于，輸出兩個(gè)音頻信號(每個(gè)信號表示一個(gè)完全不同的節(jié)目)波束，例如電視節(jié)目音頻信號。如果在不同的方向控制波束，則站或坐在不同位置的兩個(gè)用戶可接收不同的音頻節(jié)目。這可與分畫面VDS相結(jié)合，以允許用戶以完整聲音收看不同的電視頻道，而不會(huì)相互干擾。這可擴(kuò)展到同時(shí)在相同設(shè)備上播放的3個(gè)、4個(gè)或更多的單獨(dú)節(jié)目，用于每個(gè)節(jié)目的音頻通道朝向位于不同方向的用戶定向，而可選的相應(yīng)視頻頻道以分畫面的模式在VDS上顯示。
附圖的簡要說明現(xiàn)在將參照附圖僅通過實(shí)施例的方式對本發(fā)明進(jìn)行描述，其中

圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的示意圖；圖2表示本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，其中，換能器圍繞在視頻顯示屏(VDS)周圍；圖3表示本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，其中，換能器的不同子集再現(xiàn)不同的聲頻通道；圖4A和4B表示沿著VDS的兩個(gè)相對邊緣設(shè)置有換能器的另一詳細(xì)描述圖1是本發(fā)明的數(shù)字揚(yáng)聲器的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。封閉的平坦區(qū)域1在其周邊具有一組換能器，這些換能器在圖1中以封閉的圓圈表示，其中三個(gè)標(biāo)注為2。每個(gè)換能器2的區(qū)域與區(qū)域1相比是非常小的。這組換能器2形成了數(shù)字延遲陣列揚(yáng)聲器(DDAL)，該DDAL可在一個(gè)或多個(gè)分立的換能器組中運(yùn)行，其中，各組換能器優(yōu)選地形成DDAL，以產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)不同的并且是同時(shí)發(fā)生的聲場(由寬箭頭3示意性表示)。換能器2由DDAL控制和驅(qū)動(dòng)電子設(shè)備(示意性地示為封閉在框5中)來控制。每個(gè)換能器2連接到控制電子設(shè)備，由箭頭6表示(為清晰起見，并未示出所有的連接6)。
圖2是本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案的示意圖。在周圍設(shè)置換能器2的區(qū)域1標(biāo)稱為矩形，并且包括視覺顯示屏(VDS)4，例如，電視屏幕。優(yōu)選地，VDS 4填充區(qū)域1。換能器如在圖1中那樣受控，以產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)不同的并且是同時(shí)發(fā)生的聲場3(示出了3個(gè))。換能器2接近于屏幕4的周邊設(shè)置，并且相互靠近和有規(guī)則地相互間隔。這一結(jié)構(gòu)形成了用于電視的緊湊有效的環(huán)繞聲系統(tǒng)。
圖3示出了圖2中的實(shí)施方案的一個(gè)變種的示意圖，在該實(shí)施方案中，換能器2被劃分為兩組7和8，它們位于由VDS 4填充的區(qū)域1的標(biāo)稱中心線(虛線)9的兩側(cè)。在這一變種中，如同在傳統(tǒng)的立體聲系統(tǒng)中那樣，在屏幕左側(cè)的換能器組7可通過控制產(chǎn)生音頻信號的左聲道，而在屏幕右側(cè)的組8產(chǎn)生右聲道?？蛇x地，這些組7和組8不需要以DDAL模式運(yùn)行就能產(chǎn)生立體聲系統(tǒng)的左、右聲道，這是因?yàn)樗鼈兊奈恢镁湍芴峁┠承┝Ⅲw聲效果。這樣能夠降低電子設(shè)備的復(fù)雜度。其它的音頻通道(例如中聲道和后聲道)可由在如上所述的DDAL模式下運(yùn)行的相同換能器2產(chǎn)生。
圖4A和4B示出了本發(fā)明的進(jìn)一步簡化了換能器結(jié)構(gòu)設(shè)置的另一實(shí)施方案的示意圖。換能器2沿著矩形區(qū)域(在其中為VDS 4)1的兩個(gè)邊緣設(shè)置。在圖4A中，換能器僅沿著頂部邊緣和底部邊緣設(shè)置，而圖4B中，換能器僅沿著側(cè)邊緣設(shè)置。與在屏幕的所有四個(gè)邊緣處均具有換能器的實(shí)施方案相比，這些配置更加緊湊和簡單(因此制造成本較低)。在以DDAL模式運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生的聲波束，在由雙向箭頭20和21標(biāo)注的方向上完全可控，并且在正交方向(在圖4A中的上下方向，以及圖4B中的左右方向)上保持一些較少可控性。其他的變種(未示出)包括，換能器僅沿屏幕的一邊或沿著屏幕的三邊設(shè)置、換能器沿著屏幕的一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)角進(jìn)行L形的設(shè)置、以及沿著一些或所有邊緣將換能器以單行排列。
在圖5A和5B中示出了本發(fā)明另一個(gè)具有一個(gè)或多個(gè)較大的換能器的實(shí)施方案。如前所述，繞屏幕4設(shè)置的較小的換能器2的陣列產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)定向聲波束。圖5A另外示出了附加的兩個(gè)較大的換能器(低頻揚(yáng)聲器)30，它們部分地依靠其較大的輻射面積以及部分地依靠其構(gòu)造而更有效地再現(xiàn)低頻聲。在圖5B中，較大面積的換能器31具有透明的聲輻射膜片32，其設(shè)置在區(qū)域1中與屏幕4重疊。透明隔膜32從其一個(gè)或多個(gè)邊緣(未示出的機(jī)制)驅(qū)動(dòng)，或者可能通過增壓的流體從后面驅(qū)動(dòng)。
圖6A和6B示出了本發(fā)明的將換能器進(jìn)行了分組的變種。如前所述，換能器2沿著容納有顯示屏4的區(qū)域1的邊緣設(shè)置。在這種情況下，換能器2排列為列40，每一列40包括三個(gè)換能器2。在單列40內(nèi)的換能器以相同的延遲驅(qū)動(dòng)，而不同列中的換能器以不同的延遲驅(qū)動(dòng)。這樣能夠降低DDAL驅(qū)動(dòng)和控制電子設(shè)備的復(fù)雜度。在這種模式下，所產(chǎn)生的聲波束在雙向箭頭41的方向上可控，但在垂直方向(上下方向)上不可控。但是，通過調(diào)節(jié)換能器陣列的向上角度可以進(jìn)行某些垂直控制措施，如圖6B(沿著圖6A的虛線A-A’獲得)的剖面所示。聲音在某種程度上以寬箭頭42的方向而向上定向。
圖7表示在實(shí)踐中用于再現(xiàn)環(huán)繞聲的數(shù)字揚(yáng)聲器的緊湊排列的最佳已知模式。五個(gè)聲波束分別再現(xiàn)五個(gè)聲道中(C)、左(L)、右(R)、后左(RL)以及后右(R)。如前所述，換能器2繞容納顯示屏4的區(qū)域1而設(shè)置。在這種情況下，換能器2以兩行的形式縱深地沿著區(qū)域1的左側(cè)、底側(cè)和右側(cè)周邊排列。該陣列的所有換能器再現(xiàn)中聲道。因?yàn)樵撽嚵嘘P(guān)于垂直線71對稱，因此，收聽者所感受到的語音是準(zhǔn)確地從屏幕的中心發(fā)出的。左聲道是由位于屏幕左側(cè)的換能器的部分組72所再現(xiàn)的。類似地，右聲道是由位于屏幕右側(cè)的部分組73所再現(xiàn)的。左、右聲道可沒有延遲地受控或簡單輸出，從而通過這些組的相對位置設(shè)置而獲得立體聲效果。每個(gè)組僅包括相鄰的換能器，以避免混淆波束。類似地，后右和后左聲道由包括沿著屏幕的底側(cè)的換能器的部分組74而再現(xiàn)。該組74具有相當(dāng)大的水平長度，從而使得能夠精確控制波束到達(dá)空間的后部角落，從而反射回到接聽位置。同樣，由于換能器是相鄰的，因此能夠避免混淆波束。
應(yīng)該注意到，組72和73分別與組74具有一些重疊部分。在本實(shí)施方案中，組74中三個(gè)換能器也用于組73中，而組74的另外三個(gè)換能器也用于組72中。在組之間可允許的重疊數(shù)量方面并不具有限制。
優(yōu)選地，本發(fā)明的揚(yáng)聲器作為具有外殼的完整單元而提供，陣列中的每個(gè)換能器被設(shè)置在外殼中。當(dāng)不具有換能器的區(qū)域包括屏幕時(shí)，該屏幕優(yōu)選地與揚(yáng)聲器外殼相結(jié)合，以為消費(fèi)者提供單個(gè)的單元。
權(quán)利要求
1.一種揚(yáng)聲器，包括不具有電聲換能器的區(qū)域；第一組電聲換能器，位于所述區(qū)域的周邊，并設(shè)置為產(chǎn)生表示第一音頻信號的第一聲場；不同的第二組電聲換能器，位于所述封閉區(qū)域的周邊，并設(shè)置為產(chǎn)生表示第二音頻信號的不同的第二聲場。
2.如權(quán)利要求1所述的揚(yáng)聲器，其中，所述第一組換能器位于所述區(qū)域周邊與所述第二組換能器所處的所述區(qū)域周邊部分基本相對的部分處。
3.如權(quán)利要求2所述的揚(yáng)聲器，其中，所述第一組換能器位于所述區(qū)域周邊的左側(cè)，而所述第二組換能器位于所述區(qū)域周邊的右側(cè)。
4.如權(quán)利要求3所述的揚(yáng)聲器，進(jìn)一步包括第三組電聲換能器，位于所述區(qū)域的周邊，并設(shè)置為產(chǎn)生表示第三音頻信號的第三聲場。
5.如權(quán)利要求4所述的揚(yáng)聲器，其中，所述第三組換能器位于所述區(qū)域周邊的底側(cè)。
6.如權(quán)利要求4或5所述的揚(yáng)聲器，其中，所述第一組換能器適合于輸出左環(huán)繞聲道的音頻信號，所述第二組換能器適合于輸出右環(huán)繞聲道的音頻信號，而所述第三組換能器適合于輸出后左環(huán)繞聲道和后右環(huán)繞聲道的音頻信號。
7.如權(quán)利要求4到6中的任一項(xiàng)所述的揚(yáng)聲器，其中，所述第一組換能器、第二組換能器和第三組換能器設(shè)置為共同輸出中間環(huán)繞聲道的音頻信號。
8.如權(quán)利要求4到7中的任一項(xiàng)所述的揚(yáng)聲器，其中，所述第三組換能器與所述第一組換能器共享至少一個(gè)換能器，而所述第三組換能器與所述第二組換能器至少共享另外一個(gè)換能器。
9.如權(quán)利要求8所述的揚(yáng)聲器，其中，所述至少一個(gè)共享的換能器位于所述區(qū)域周邊的轉(zhuǎn)角處。
10.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的揚(yáng)聲器，進(jìn)一步包括附加的電聲換能器組，所述附加的電聲換能器組位于所述區(qū)域的周邊，其每一個(gè)設(shè)置為產(chǎn)生表示附加的音頻信號的附加聲場。
11.如權(quán)利要求10所述的揚(yáng)聲器，其中，具有三個(gè)附加的電聲換能器組，總共具有五個(gè)電聲換能器組，每個(gè)電聲換能器組設(shè)置為產(chǎn)生代表不同環(huán)繞聲音頻通道的聲場。
12.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的揚(yáng)聲器，其中，不具有換能器的所述區(qū)域是矩形的，所述矩形的長邊是水平的。
13.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的揚(yáng)聲器，其中，不具有所述換能器的所述區(qū)域包括視覺顯示屏。
14.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的揚(yáng)聲器，其中，換能器位于所述不具有換能器的區(qū)域的至少七分之二的周邊的周圍。
15.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的揚(yáng)聲器，進(jìn)一步包括光學(xué)透明換能器，所述光學(xué)透明換能器覆蓋所述不具有換能器的區(qū)域的至少一部分。
16.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的揚(yáng)聲器，其中，所述第一組電聲換能器以二維方式延伸，從而使其在使用中能夠在二維方向跨越的范圍中定向第一聲波束。
17.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的揚(yáng)聲器，其中，所述第一組換能器和第二組換能器分別是相鄰的。
18.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的揚(yáng)聲器，其中，所述第一聲場是能夠使用所述第一組換能器來定向的聲波束。
19.如權(quán)利要求18所述的揚(yáng)聲器，其中，所述聲波束能夠通過將選定的數(shù)字延遲引入到驅(qū)動(dòng)組中的各換能器的音頻信號中而定向。
20.如權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的揚(yáng)聲器，其中，所述第一音頻信號為第一節(jié)目，而所述第二音頻信號為不同的第二節(jié)目。
21.如權(quán)利要求20所述的揚(yáng)聲器，進(jìn)一步包括附加的電聲換能器組，所述換能器組位于所述區(qū)域的周邊，并且其每一個(gè)設(shè)置為產(chǎn)生表示附加的音頻信號的附加聲場，所述附加的音頻信號中的每一個(gè)為不同的節(jié)目。
22.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的揚(yáng)聲器，其中，所述第一組換能器和第二組換能器相互重疊，以使得所述第一組和第二組共享至少一個(gè)換能器。
23.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的揚(yáng)聲器，其中，具有多組換能器，其每一組設(shè)置為產(chǎn)生表示不同音頻信號的聲場，而所述換能器組中的其中幾個(gè)是重疊的。
24.一種數(shù)字揚(yáng)聲器，包括在兩個(gè)或多個(gè)不相同的組中使用的電聲換能器陣列，每個(gè)組形成DDAL，從而產(chǎn)生兩個(gè)或多個(gè)不同的并且是同時(shí)產(chǎn)生的聲場，所述聲場中的每個(gè)表示不同的音頻信號。
25.一種揚(yáng)聲器，包括不具有電聲換能器的封閉區(qū)域，一組超過四個(gè)的電聲換能器位于與所述封閉區(qū)域的外部邊緣相鄰或接近的位置，從而不與所述封閉區(qū)域重疊，并且基本不相互重疊，所述封閉區(qū)域的表面區(qū)域基本大于所述換能器中的任意一個(gè)的聲輻射表面區(qū)域。
26.如權(quán)利要求25所述的揚(yáng)聲器，其中，所述封閉區(qū)域的表面區(qū)域大于所述揚(yáng)聲器中的所有所述換能器的總的聲輻射表面區(qū)域的一半。
27.一種電視或計(jì)算機(jī)監(jiān)視器，具有與其結(jié)合的根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的揚(yáng)聲器，所述電視或監(jiān)視器屏幕位于不具有電聲換能器的區(qū)域中。
全文摘要
一種揚(yáng)聲器，包括不具有電聲換能器的區(qū)域以及位于所述區(qū)域的周邊處的至少兩組電聲換能器。每組換能器設(shè)置為產(chǎn)生表示音頻信號的不同聲場，并且每組換能器包括不同的換能器組。這樣，由于換能器能夠繞視覺顯示屏的周邊進(jìn)行設(shè)置，所以能夠提供更緊湊的揚(yáng)聲器。由于形成為換能器總體的子集的換能器組用于各個(gè)聲信號，從而避免了混淆波束，因此不會(huì)損壞音質(zhì)。
文檔編號H04R5/02GK1849819SQ200480025736
公開日2006年10月18日 申請日期2004年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月16日
發(fā)明者歐文·亞歷山大·比內(nèi)克, 詹姆士·達(dá)維斯, 馬克·喬治·伊斯頓, 安格斯·加文·戈迭, 安東尼·胡利, 牧野進(jìn)一, 安德魯·莫利, 大衛(wèi)·查爾斯·威爾遜·理查茲, 馬克·理查德·謝潑德, 保羅·雷蒙德·溫德爾 申請人:1...有限公司