專利名稱：環(huán)繞音效喇叭之三維數(shù)組結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明系有關(guān)于柱狀環(huán)繞音效喇叭，特定而言系有關(guān)于具有 多種喇叭單元排列之單 一 柱狀環(huán)繞音效喇叭之三維數(shù)組結(jié) 構(gòu)。
背景技術(shù)：
目前之聲音重制趨勢一般為利用四至五個喇叭。例如，傳統(tǒng) 之喇叭系統(tǒng)包含鄰近于視訊影像之前喇叭，用以基于構(gòu)成音效信
號之左及右聲道(L+R)之總合信號提供聲音輸出。位于聆聽區(qū)域 后方之后喇叭系基于左及右聲道間之差異信號(L-R)或(R-L)提供 聲音輸出。左及右喇叭系各別位于聆聽區(qū)域之左及右側(cè)。左及右 聲道喇叭系重制差異信號(L- R)或(R- L)，其中「~」之符號為增 益值，可改變或為固定于零到一之間之數(shù)值。至左及右喇叭之輸 出系予以頻寬限制以大體上濾除預(yù)定限值以下之頻率部分。低音 喇叭亦可予以提供以輸出(L+R)總合信號之低頻部分。至前喇叭 之(L+R)總合信號輸入系有助于定位視訊影像之對話。(L一R)或 (R—L)差異信號大體上移除對話音，因此側(cè)邊及后喇叭輸出主要 包含聲響環(huán)境及環(huán)繞音效。頻寬限制左及右喇叭更有助于定位視 訊影像之對話。
如上述之傳統(tǒng)環(huán)繞音效喇叭系統(tǒng)通常需要四至五個位于不 同位置之喇叭以重制環(huán)繞音效，且此類喇叭之位置大體上為不可 變動。因此，使用者需要在一房間內(nèi)為不同方向之不同喇叭安排 放置之空間。對于使用者而言為不方便且浪費空間。因此，現(xiàn)今 仍需提供可節(jié)省空間且可變動位置之環(huán)繞音效喇叭。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供具有多種喇叭單元排列之單 一 柱狀環(huán)繞音效喇 叭。于本發(fā)明之一觀點中，本單一柱狀環(huán)繞音效喇叭包含中空柱體，其具有螺旋狀形成之至少三開孔；至少三全音域喇叭，其裝 附于該開孔內(nèi)；支撐中空柱體之基座；以及聲場重建單元，其形 成于中空柱體或基座之內(nèi)或中空柱體與基座之外，其中聲場重建 單元系耦合至該至少三全音域喇叭。
于本發(fā)明之另一觀點中，本單一柱狀環(huán)繞音效喇叭包含中空 柱體，其具有非對稱或?qū)ΨQ形成之至少三開孔；至少三全音域喇 叭，其裝附于該開孔內(nèi)；支撐中空柱體之基座；以及聲場重建單 元，其形成于中空柱體或基座之內(nèi)或中空柱體與基座之外，其中 聲場重建單元系耦合至該至少三全音域喇叭。全音域喇叭系彼此 以串聯(lián)或并聯(lián)耦合。聲場重建單元包含數(shù)字信號處理器及數(shù)字延 遲電路。
本發(fā)明之 一 優(yōu)點為本單 一 柱狀環(huán)繞音效喇叭可獨立達到環(huán) 繞音效效果。
本發(fā)明之另一優(yōu)點為由于使用微型全音域喇叭故本單一柱 狀環(huán)繞音效喇叭之尺寸可顯著減小。
本發(fā)明之又一優(yōu)點為本單一柱狀環(huán)繞音效喇叭可放置于房 間內(nèi)之任何處，而環(huán)繞音效效果保持不變。
本發(fā)明之又 一 優(yōu)點為本單 一 柱狀環(huán)繞音效喇叭對于使用者 而言系便于使用、位置可變動且可節(jié)省空間。
此類及其它之優(yōu)點從以下較佳實施例之敘述并伴隨后附圖 式及權(quán)利要求書將變?yōu)轱@而易見。


本發(fā)明可藉由說明書中若干較佳實施例及詳細敘述以及后 附圖式得以了解。圖式中相同之組件符號系意指本發(fā)明中同一組 件。然而，此領(lǐng)域之技藝者應(yīng)得以領(lǐng)會所有本發(fā)明之較佳實施例 系用以說明而非用以限制本發(fā)明之權(quán)利要求，其中
圖1系為根據(jù)本發(fā)明之一實施例之單一柱狀環(huán)繞音效喇叭之 前視圖。
圖2系為根據(jù)本發(fā)明之一實施例之單一柱狀環(huán)繞音效喇叭之 后視圖。
圖3系為根據(jù)本發(fā)明之一實施例之單一柱狀環(huán)繞音效喇叭之 側(cè)視圖。圖4系為根據(jù)本發(fā)明之另一實施例之單一柱狀環(huán)繞音效喇叭
之前視圖
圖5系為根據(jù)本發(fā)明之一實施例之聲場重建單元之方塊圖 圖中-
10單一柱狀環(huán)繞音效喇叭 20單一柱狀環(huán)繞音效喇叭 101圓柱體 開孔 開孔 開孔 開孔 開孔 開孔 開孔 開孔 開孔 開孔 開孔 開孔 裝飾頭
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
201
202
203
204
205
206
207
208
209 500
音效信號輸入
圓柱體
開孔
開孔
開孔
開孔
開孔
開孔
裝飾頭
聲場重建單元
500a數(shù)字信號處理器500b數(shù)字延遲電路
500c頭部相關(guān)轉(zhuǎn)移函數(shù)模塊
501音源
502全音域喇叭
具體實施例方式
本發(fā)明將以較佳之實施例及觀點加以詳細敘述，而此類敘述 系解釋本發(fā)明之結(jié)構(gòu)及程序，只用以說明而非用以限制本發(fā)明之
權(quán)利要求。因此，除說明書中之較佳實施例之外，本發(fā)明亦可廣 泛實行于其它實施例。
本發(fā)明系揭露具有多種喇叭單元排列之單 一 柱狀環(huán)繞音效 喇叭。喇叭單元排列可為立體排列，例如于本發(fā)明之一實施例中 之螺旋形。于本發(fā)明之另一實施例中，喇叭單元排列可為非對稱 或?qū)ΨQ形。本發(fā)明之單一柱狀環(huán)繞音效喇叭系藉由此樣喇叭單元 排列以及藉由將于后敘述之三維聲場重建技術(shù)而只以 一 柱狀喇 叭達到環(huán)繞音效效果。
參照圖1至圖3，于本發(fā)明之一實施例中，單一柱狀環(huán)繞音 效喇叭IO包含主要之中空柱體，例如圓柱體101，其具有復(fù)數(shù)個 開孔于四方向或方位形成其上。于本發(fā)明之一實施例中，圓柱體 101系以例如木材、塑料、不繡鋼、合金或金屬制成。圓柱體101 上每一方向形成有例如至少三個開孔成一直線。每一開孔系組裝 有一真或假喇叭單元。于一實施例中，真喇叭單元系為具有高效 能之全音域喇叭。如圖1至圖3所示，開孔102、 103、 104系各 別相對于開孔108、 109、 110，而開孔105、 106、 107系各別相 對于開孔111、 112、 113。于本發(fā)明之一實施例中，開孔102至 113之直徑約為45公厘至55公厘，以上尺寸只做一說明，非用 以限定本發(fā)明。此外，開孔102、 104、 105、 107、 109及112系 組裝有真喇叭單元，而開孔103、 106、 108、 110、 111及113系 組裝有假喇叭單元(假喇叭單元為非必要組件)。因此，真喇叭單 元系以順(或逆)時鐘螺旋形排列于圓柱體101上且彼此以并聯(lián)或 串聯(lián)耦合，以便單一柱狀環(huán)繞音效喇叭IO朝四方向發(fā)聲而達到 環(huán)繞音效。圓柱體101之下端系設(shè)置于基座115上以支撐圓柱體 101?；?15最好為二垂直木板。此領(lǐng)域之技藝者應(yīng)注意，基座115可以任何形狀形成。于本發(fā)明之一實施例中，基座115系 以任何適當材料制成，例如花梨木、石材、金屬板或其等同。音 效信號輸入116系形成于基座115之側(cè)面上。圓柱體101之上端 系組裝有裝飾頭114，其系以金屬電鍍，例如1012鐵。
于本發(fā)明之另一實施例中，喇叭單元排列可為非對稱或?qū)ΨQ 形且去除假喇叭。參照圖4，單一柱狀環(huán)繞音效喇叭20包含主要 之圓柱體201，其具有例如六開孔于二方向非對稱形成其上。于 本發(fā)明之一實施例中，圓柱體201系以木材、塑料、金屬、合金、 不繡鋼或其等同制成。圓柱體201上每一方向形成有三開孔成一 直線。每一開孔202至207系組裝有一真喇叭單元。于一實施例 中，真喇叭單元系為具有高效能之全音域喇叭。于本發(fā)明之一實 施例中，開孔202至207之直徑約為45公厘至55公厘，以上尺 寸只做一說明，非用以限定本發(fā)明。因此，真喇叭單元系非對稱 排列于圓柱體201上且彼此以并聯(lián)或串聯(lián)耦合，以便單一柱狀環(huán) 繞音效喇叭20朝二方向發(fā)聲而達到環(huán)繞音效。圓柱體201之下 端系設(shè)置于基座208上以支撐圓柱體201?；?08最好為二垂 直木板。此領(lǐng)域之技藝者應(yīng)注意，基座208可以任何形狀形成。 于本發(fā)明之一實施例中，基座208系以任何適當材料制成，例如 花梨木、石材、金屬板或其等同。圓柱體201之上端系組裝有裝 飾頭209，其系以金屬電鍍，例如1012鐵。
參照圖5，于本發(fā)明之一實施例中，單一柱狀環(huán)繞音效喇叭 可藉由上述喇叭單元排列以及藉由聲場重建單元500而只以一柱 狀喇叭達到環(huán)繞音效，該聲場重建單元500系形成于圓柱體內(nèi)且 耦合至全音域喇叭502。為達本發(fā)明之目的，聲場重建單元500 為必須，其中聲場重建單元500主要包含數(shù)字信號處理器 (DSP)500a、數(shù)字延遲電路500b以及頭部相關(guān)轉(zhuǎn)移函數(shù)(Head Related Transfer Function;HRTF)模塊500c，以利用三維聲場重建 技術(shù)藉由實時數(shù)字濾波、藉由動態(tài)壓縮算法以及藉由重建不同聲 響之大約時間延遲而清晰重制定位聲音影像。聲場重建單元500 可提供于單一柱狀環(huán)繞音效喇叭之外部或內(nèi)嵌于其基座或其圓 柱體內(nèi)。三維聲場重建技術(shù)亦包含豐富之頭部相關(guān)轉(zhuǎn)移函數(shù) (HRTF)數(shù)據(jù)庫；最新聲場模擬技術(shù)，例如邊界積分方程法(BIEM)
以及有限元素法(FEM);虛擬音源技術(shù)；主觀測量技術(shù)；以及音場轉(zhuǎn)換技術(shù)，其允許單 一 柱狀環(huán)繞音效喇叭重制具有最小音質(zhì)改 變例如反射及回響元素等之清晰聲音成像。高質(zhì)量重制數(shù)字濾波
器系由數(shù)字信號處理器(DSP)500a所實現(xiàn)且由頭部相關(guān)轉(zhuǎn)移函數(shù) (HRTF)模塊500c以測量數(shù)據(jù)庫及完全理論模型實施。三維聲場 重建技術(shù)產(chǎn)生極為寬廣之音場而無引入任何顯著之原音聲染色 (coloration)，以及從上述之喇叭單元排列藉由濾波而創(chuàng)造出五個 虛擬喇叭之幻覺，以達到環(huán)繞音效效果。
為模擬位于三維空間內(nèi)任意點之真實音源，三維聲場重建技 術(shù)引入頭部相關(guān)轉(zhuǎn)移函數(shù)(HRTF)數(shù)據(jù)庫，其系定義為一套音源至 人頭部之雙耳間之轉(zhuǎn)移函數(shù)。頭部相關(guān)轉(zhuǎn)移函數(shù)(HRTF)系取決于 點音源之坐標及頻率，且亦對于聆聽者具有個別依賴性。頭部相 關(guān)轉(zhuǎn)移函數(shù)(HRTF)可實現(xiàn)為頭部相關(guān)轉(zhuǎn)移函數(shù)(HRTF)之時域表 現(xiàn)之脈沖響應(yīng)，稱為頭部相關(guān)脈沖響應(yīng)(Head Related Impulse Response;HRIR)。此頭部相關(guān)轉(zhuǎn)移函數(shù)(HRTF)或頭部相關(guān)脈沖響 應(yīng)(HRIR)系由完整之數(shù)學模型構(gòu)成，其系基于聲波理論及以大量 樣本利用假人頭麥克風及假人頭實施之實際測量。該理論頭部相 關(guān)轉(zhuǎn)移函數(shù)(HRTF)具有若干優(yōu)點，例如因其自然且簡單之頻率響 應(yīng)以及較少計算作業(yè)而適于音樂重制之特性。
于一實施例中，組裝于圓柱體之開孔內(nèi)之真喇叭單元可為具 有高效能之微型全音域喇叭。例如，全音域喇叭具有 一 振膜 (diaphram)，其附有音圈(voice coil)沿著其周圍設(shè)置并于一間隙中 延伸，稀土磁鐵(rare earth magnet)之磁束(flux)系集中于該間隙 內(nèi)，如美國專利申請第6,654,476號所揭露，此處一并列入?yún)⒖肌?該音圈可具有二或多平行連接之線圈(windings)。此類線圈可彼 此堆棧，因此音圈之阻抗以及其于運動方向之深度為小。音圈最 好系利用聚亞酰胺(polyimide)形或線圈架(bobbin)實施，該線圈 架己布有內(nèi)嵌其中之引入導(dǎo)線之圖形，以將電力帶至音圈之周 圍。引入導(dǎo)線一端連接至纏繞于線圈架上之線圈，另一端則延伸 至或穿過中心位于振膜后方之開孔，而提供穩(wěn)固之帶狀輸入連 接。帶狀引線可為對稱，且中央開孔更提供空氣通道，其可例如 耦合至輔助室以更加提升聲音輸出。磁鐵可為輪狀或環(huán)狀磁鐵， 且其置于大體上杯形之第一或下部極部(pole piece)上，該第 一 或 下部極部配合大體上墊圈形之第二或上部極部，以于沿著振膜(diaphram)周圍延伸之區(qū)域內(nèi)定義磁通間隙。
墊圈形之上表面最好系放射狀向內(nèi)傾斜至縮小厚度之邊緣， 以減少中心質(zhì)量。此亦于磁鐵組件之前方提供進一步凈空以用于 容納呈大幅度彎曲弧形之帶狀引線而無須接觸，以及減少中央通 道之長度以于振膜常發(fā)生大型位移時防止不期望之哨音。振膜可 為圓頂狀以提供進一步之凈空，且藉由應(yīng)用例如丁基橡膠之材料 而予以加重或質(zhì)量負載以降低其自然共振頻率，藉此當于低頻提 供急促滾落(rolloff)時擴大其有效響應(yīng)頻寬。負載可藉由夾層構(gòu) 造而達成，其中圓頂之一面系整體涂布，且橡膠層更沿著振膜之 邊緣呈帶狀延伸以懸掛該振膜于其外殼。磁性流體系選擇性置于 間隙內(nèi)以提升熱傳導(dǎo)及音圈集中。除上述之全音域喇叭之外，組 裝于圓柱體之開孔內(nèi)之喇叭單元可為任何其它此領(lǐng)域已知種類 之微型全音域喇叭。
因此，本發(fā)明之單一柱狀環(huán)繞音效喇叭利用三維聲場重建技 術(shù)仿真真實環(huán)繞音效，以及從音源產(chǎn)生經(jīng)處理之聲音信號以讓多 種排列下之全音域喇叭單元朝不同方向輸出，而只以一環(huán)繞音效 喇叭達到環(huán)繞音效效果。再者，本發(fā)明之單一柱狀環(huán)繞音效喇叭 可放置于房間內(nèi)任何處，而環(huán)繞音效效果保持不變，且由于使用 微型全音域喇叭單元故本單一柱狀環(huán)繞音效喇叭之尺寸可顯著 減小。是故，本發(fā)明之單一柱狀環(huán)繞音效喇叭對于使用者而言系 便于使用、位置可變動且可節(jié)省空間。
上述敘述系為本發(fā)明之較佳實施例。此領(lǐng)域之技藝者應(yīng)得以 領(lǐng)會其系用以說明本發(fā)明而非用以限定本發(fā)明所主張之權(quán)利要 求。其專利保護范圍當視后附之權(quán)利要求書及其等同領(lǐng)域而定。 凡熟悉此領(lǐng)域之技藝者，在不脫離本專利精神或范圍內(nèi)，所作之 更動或潤飾，均屬于本發(fā)明所揭示精神下所完成之等效改變或設(shè) 計，且應(yīng)包含在下述之權(quán)利要求書內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種環(huán)繞音效喇叭之三維數(shù)組結(jié)構(gòu)，其特征在于所述環(huán)繞音效喇叭之三維數(shù)組結(jié)構(gòu)包含一中空柱體，其具有至少三立體排列形成其上之開孔；至少三全音域喇叭，其裝附于該開孔內(nèi)；以及一基座，其支撐該中空柱體。
2.根據(jù)權(quán)利要求2所述之環(huán)繞音效喇叭之三維數(shù)組 結(jié)構(gòu)，其特征在于所述之環(huán)繞音效喇叭之三維數(shù)組結(jié)構(gòu)，其特征在于其還包含一聲場重建單元，其形成于該中空柱體或該基座之內(nèi)或該中空柱體與該基座之外，其中該聲場重建單元系耦合至該至少三全音域喇叭。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述之環(huán)繞音效喇叭之三維數(shù)組 結(jié)構(gòu)，其特征在于其中該聲場重建單元包含一數(shù)字信號處理器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述之環(huán)繞音效喇叭之三維數(shù)組 結(jié)構(gòu)，其特征在于其中該聲場重建單元還包含 一數(shù)字延遲電路。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述之環(huán)繞音效喇叭之三維數(shù)組 結(jié)構(gòu)，其特征在于其中該立體排列包含螺旋形排列。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述之環(huán)繞音效喇叭之三維數(shù)組 結(jié)構(gòu)，其特征在于其中該立體排列包含對稱或 非對稱形排列。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述之環(huán)繞音效喇叭之三維數(shù)組
8.<image>image see original document page 2</image>
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所 結(jié)構(gòu)，其特征在于
10.根據(jù)權(quán)利要求1所 結(jié)構(gòu)，其特征在3 公厘至5 5公厘。系且經(jīng)音全少該其。:合于耦在聯(lián)征串特或其聯(lián)，并構(gòu)此結(jié)彼佳對屬喇柱 O效空成中制該鋼其夢或音繞環(huán)所于材1在木求征、要特料利其塑權(quán)，、據(jù)構(gòu)金根結(jié)合且經(jīng) 。數(shù)成且經(jīng)音繞環(huán)述制 維木該其之音繞環(huán)述54為徑開該
全文摘要
本發(fā)明提供具有多種喇叭單元排列之單一柱狀環(huán)繞音效喇叭。于本發(fā)明之一觀點中，本單一柱狀環(huán)繞音效喇叭包含圓柱體，其具有螺旋狀形成之至少三開孔；至少三全音域喇叭，其裝附于該開孔內(nèi)；支撐圓柱體之基座；以及聲場重建單元，其形成于圓柱體或基座之內(nèi)或圓柱體與基座之外，其中聲場重建單元系耦合至全音域喇叭。
文檔編號H04R5/02GK101431710SQ20071016631
公開日2009年5月13日 申請日期2007年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月6日
發(fā)明者巍 徐 申請人:巍世科技有限公司