專利名稱：聲音漫射發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聲學(xué)裝置，尤其涉及一種提供了在流體空間內(nèi)生成漫射波的模塊的聲學(xué)裝置。具體而言，本發(fā)明涉及適于生成漫射波的擴音器裝置。
背景技術(shù)：
提高揚聲器的聲效已經(jīng)是多個專利涉及的主題。英國專利841440公開了一種其中揚聲器以梯形箱體排列的揚聲器裝置。美國專利4031318公開了一種覆蓋全部音頻范圍的半全向揚聲器陣列。其包括可選反射器表面。美國專利4800983試圖通過提供位于揚聲器斜前方的繞射迷宮來擴大最佳聽角。該裝置使得被反射的能量從發(fā)聲換能器射出并對生成的聲場有影響。本發(fā)明的發(fā)明人的美國專利5764782公開了一種面對聲源的聲音反射器。該反射器具有奇素數(shù)個井，這些井的深度根據(jù)二次剩余系列(quadratic residue sequence)改變。本發(fā)明的目在于改進美國專利5764782的反射器和發(fā)聲方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明假定理解聽力生理學(xué)，并且漫射波的生成會提高聲效。漫射波是特征為時間幅值形狀類似小波的信號分析函數(shù)。漫射波可以用于實現(xiàn)多個信號分析結(jié)果。當漫射波用于分析數(shù)據(jù)時，其將找到數(shù)據(jù)中的變化的邊緣或點。漫射波的大小(scale)可以改變，從而其產(chǎn)生頻譜內(nèi)容和其它特性的不同參數(shù)?？梢岳貌煌笮〉穆洳▽ν粩?shù)據(jù)進行分析，并且將發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中的相同邊緣或變化。因而，通過使用一組不同大小的漫射波，可以分析數(shù)據(jù)集，并且將在所有大小的結(jié)果上均示出變化。變化可以與不同大小的結(jié)果相關(guān)聯(lián)，并且能夠獲得對解釋具有高可信度的數(shù)據(jù)。漫射波的特性可以是其具有等于零的自相關(guān)結(jié)果。這意味著漫射波響應(yīng)的任意部分與漫射波響應(yīng)的任意其他部分均沒有相似之處。其隨時間改變而不具有基于時間的模式。如果能量能傳遞到或促使能量呈現(xiàn)零自相關(guān)漫射波形，則其具有平頻譜。如果能量具有任何自相關(guān)性，則其具有依賴于頻率的頻譜。本發(fā)明部分假設(shè):當正確使用零自相關(guān)數(shù)字序列函數(shù)時發(fā)現(xiàn)該零自相關(guān)數(shù)字序列函數(shù)產(chǎn)生能用于控制能量的空間傳輸?shù)穆洳ê瘮?shù)。當在揚聲器中使用時，在這種方法下進行空間傳輸能夠呈現(xiàn)全向空間模式。可以將具有零自相關(guān)并且以全向模式傳輸?shù)男盘柮枋鰹榉浅：玫穆淠?。這種信號是唯一的，由于這種信號不具有相位。因此，該能量在空間域中為相位相干的。在能量的空間傳輸中，能夠以一個大小或在最小和最大的殼體包封之間無限量的大小來使用這些基于漫射波的函數(shù)。它們可用作容易理解的信息的漫射載波，從而傳輸強度通過用于調(diào)節(jié)在空間環(huán)境內(nèi)包含的功率的信號進行控制。由于漫射過程，空間環(huán)境將包括處于平衡的穩(wěn)態(tài)傳輸信號成分。在該信號中包含的變化對于福射到空間環(huán)境中的每個大小的漫射波函數(shù)而言將是顯而易見的。如果這些變化承載基于時間的信息，則空間環(huán)境中的能量的每條空間路徑將承載源信號的同一顯而易見的時變信息。該漫射時變信息將重新產(chǎn)生增強信號的大腦解釋的源信號的三維空間圖像。本發(fā)明提供了一種聲音裝置，在一個實施例中該聲音裝置為美國專利5764782中公開的反射器類型，其能夠用于發(fā)射來自發(fā)聲源的波。反射器包括面對源的表面。表面沿表面的長度方向具有多個(N個)井,其中N為奇素數(shù)。每個井的深度為Dn=(n2rem N)*單位深度，(0〈=N〈=N-1)，井深度由二次剩余序列來決定。正確使用QRS將產(chǎn)生具有零相關(guān)的漫射波響應(yīng)。因而，從源直接引導(dǎo)至反射器并且從反射器反射出的聲能呈現(xiàn)漫射波響應(yīng)。在從反射器起的所有角方向上具有基本相等的聲能，并且任意方向上的能量被漫射并且用漫射波變換進行編碼，這使得能夠從一個反射器產(chǎn)生或在多個反射器之間產(chǎn)生三維空間圖像。通過來自源的球形波與從反射器的表面到源的距離之間的變化來調(diào)整每個井的深度。還通過來自源的球形波、源被入射到反射表面的角度、以及從反射器的入射表面到源的有效修正距離之間的變化來調(diào)整每個井的深度。還通過來自源的球形波、源被入射到反射表面的角度、以及由于反射器的每個壁表面到源的界面周邊的空間環(huán)境的流體中的局部阻抗變化導(dǎo)致的角度的變形來調(diào)整每個井的深度。每個井的深度為:Dn=(n2rem N) *單位深度，這些井的深度由二次剩余系列所決定，并且輻射源位于每個井末端或耦合在每個井末端處。在另一方面，本發(fā)明提供了一種揚聲器系統(tǒng)，其具有揚聲器和高音用擴音器，其中正確頻譜響應(yīng)的聲音驅(qū)動器放置為在時間上與高音用擴音器的聲音中心對齊并且被布線成異相，其中所述高音用擴音器具有與其關(guān)聯(lián)的反射器，所述反射器具有以二次剩余序列布置的井，使得來自所述聲音驅(qū)動器的能量用于相位消除所述高音用擴音器的直接輻射能。該系統(tǒng)優(yōu)選具有在時間上對齊的低音用擴音器和高音用擴音器，其中所述高音用擴音器作為反射器的源驅(qū)動器，其中所述反射器具有以二次剩余序列排列的井。優(yōu)選在本裝置中使用的揚聲器裝配在箱體中，其中在箱體面板中，箱體面板結(jié)合有弱線或強度增大的線，其中弱線或強度增大的線以隨機素數(shù)比間隔并產(chǎn)生反諧振的結(jié)節(jié)點。在本發(fā)明的另一方面中，提供了一種不使用反射器產(chǎn)生漫射波的方法。在本方面中，本發(fā)明提供了一種換能器系統(tǒng)，包括:具有多個換能器的表面，所述多個換能器以NXl或NXN矩陣進行布置，(其中N為奇素數(shù))；并且每個換能器通過放大器和信號時延模塊進行驅(qū)動，每個信號時延模塊由如下關(guān)系決定:Ti；J=[ (i2+j2)rem N]* 單位延遲。本發(fā)明還提供了一種聲音無源反射器，其在其表面中結(jié)合有一系列井，以基于數(shù)字序列將聲波變換成具有時間差的一系列聲波。在電子版本中，本發(fā)明提供了一種電信號變換系統(tǒng)，其基于數(shù)字序列將信號變換成具有時間差的一系列信號。優(yōu)選地，在反射器或電子系統(tǒng)中使用的數(shù)字序列選自二次剩余序列、巴克碼、零自相關(guān)序列或互補序列。
在另一實施例中，本發(fā)明提供了一種音頻揚聲器系統(tǒng)，其具有被布置為由電信號變換系統(tǒng)驅(qū)動的NXN陣列的揚聲器,其中N為奇素數(shù),在所述電信號變換系統(tǒng)中，所述信號變換成以所述信號為中心的一系列信號，所述一系列信號中的至少一個信號在時間上早于所述信號并且至少一個信號跟隨所述信號，并且所述信號被布置為發(fā)送到NXN陣列中的中心揚聲器。所述信號的位置在所述陣列內(nèi)可以移動。


圖1是關(guān)于反射器的聲源的透視圖。圖2是沿著根據(jù)本發(fā)明的反射器沿的圖1的截面3-3截取的截面圖，根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射器在表面中具有井，其中井的深度由二次剩余序列決定。圖3是沿著圖1的4-4或根據(jù)本發(fā)明的改進反射器的一個實施例的截面圖。圖4是具有一系列嵌套井的根據(jù)本發(fā)明的同一個反射器沿圖1的3-3截取的截面圖，其中由二次剩余序列決定的每個嵌套井示出對源前方的球形波的校正。圖5是沿圖1的長度方向L或根據(jù)本發(fā)明的改進反射器的一個實施例的緯度截面圖，該實施例示出由于在界面周邊到反射器的每個單獨井表面到源的空間環(huán)境的流體中的局部阻抗變化來從而對角度扭曲的校正。圖6是一個特定大小的漫射波函數(shù)的時間幅值響應(yīng)。圖7是另一特定大小的漫射波函數(shù)的時間幅值響應(yīng)。圖8是第一電信號和被編碼有三個不同大小的漫射波函數(shù)的同一信號的一系列時間幅值響應(yīng)。圖9是圖1的實施例的透視圖，其中井底部為凸的。圖10是圖1的實施例的透視圖，其中井底部為凹的。圖1lA是所示出的驅(qū)動器的布置的側(cè)視圖，從而使用替代驅(qū)動器來相位消除從源驅(qū)動器進入聆聽環(huán)境的直接頻譜輻射。圖1lB是所示出的驅(qū)動器的布置的側(cè)視圖，從而低音用擴音器容許輻射的范圍增力口，以容許其相位消除從源驅(qū)動器進入聆聽環(huán)境的直接頻譜輻射。圖12A是全范圍驅(qū)動器裝置的側(cè)視圖，并且反射器用于覆蓋整個頻譜。圖12B為同軸驅(qū)動器裝置的側(cè)視圖，并且反射器用于覆蓋整個頻譜。圖13是圖1lB和圖12B的裝置的波特圖表示，其中交叉帶用于實現(xiàn)從源驅(qū)動器到聆聽環(huán)境對直接頻譜輻射的控制。圖14是在表面中具有井的根據(jù)本發(fā)明的反射器沿圖1的3-3截取的截面圖，其中井的深度由二次剩余序列決定，并且井的底部的位置和曲率被調(diào)節(jié)為補償跨過槽口的能量的急性到達。圖15A和圖15B是在表面中具有井的根據(jù)本發(fā)明的反射器沿圖1的3_3截取的截面圖，其中井的深度由二次剩余序列決定，并且井分離器鰭的頂部在聲學(xué)上具有凹槽以最小化從反射器前表面的反射。圖15A示出底井的內(nèi)緣，并且圖15B還示出外緣上的凹槽。圖16是電聲實施例的示意圖并且圖16A示出平面圖。圖17是替代電聲實施例的示意圖。圖18是歧管裝置的截面圖并且圖18B示出歧管的前部的平面圖。
圖19是包括多個不同大小的漫射波的本發(fā)明的電聲實施例的示意圖。圖20是本發(fā)明所產(chǎn)生的效果的圖示。圖21示出安裝在大基板上的無源反射器。圖22示出電位交感共鳴板結(jié)合弱線的本發(fā)明的另一實施例。圖23示出電位交感共鳴柱結(jié)合加強元件的另一實施例。圖24和圖25示出被成形為揚聲器驅(qū)動器的移動紙盆(cone)的漫射陣列模式。圖26和圖27示出結(jié)合有強度線或弱線的揚聲器驅(qū)動器的實施例。
具體實施例方式圖1示出反射器10。在根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，將來自諸如揚聲器的源12的聲能引導(dǎo)至反射器10，并且聲能沿著從反射器10的平面14中形成的一系列井16到聆聽環(huán)境的長度方向L反射。每個井16沿長度L延伸并且與長度L平行。二次剩余序列決定每個井16的深度。在從輻射方向加上或減去l/2Pi (90° )角方向內(nèi)，被反射的聲能在從反射器10起的所有角方向上具有基本上相等的 聲能。參見圖2，沿圖1示出的20線3-3示出反射器10的截面圖。反射器10在平面14中具有不同深度Dtl, D1, - ,Dm的N個井16。圖2中示出的反射器在平面14中具有七個這種井16a-16g。通過應(yīng)用數(shù)字序列來確定井16的深度，以預(yù)先確定所輻射的聲能的相鄰元素之間的相位關(guān)系。即，井16的不同深度調(diào)節(jié)元素，以校正相位差。一個這種能夠產(chǎn)生自相關(guān)等于零的漫射波響應(yīng)的數(shù)字序列被稱作二次剩余序列(QRS)0 QRS為全部元素長度等于任意奇素數(shù)N (例如1、3、5、7、11、13、17、19、23、29…)的數(shù)列；N為表面14中的井16的數(shù)目。各個元解由如下關(guān)系所確定。Sn=n2rem N (即，當從η2減去多個N時的最少非負求余結(jié)果)。表I示出了從具有七個元素(即Ν=7)的序列得出的QRS的解:表I
權(quán)利要求
1.一種聲音反射器，用于反射從源福射的聲波，所述反射器包括: 面對所述源的表面，所述表面具有多個(N個，其中N為奇素數(shù))井，每個井的深度為:Dn= (n2rem N) * 單位深度，0〈=N〈=N_1, 其中，所述表面具有長度方向，所述井具有底部，并且就所述底部而言，所述井在所述長度方向上彼此平行，并且其中所述井之間的分離鰭的頂部在聲學(xué)上形成凹槽。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲音反射器，其中至少一些所述井的底部為凹的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲音反射器，其中至少一些所述井的底部為凸的。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的反射器，其中所述表面具有長度方向，并且就所述表面而言，所述井在所述長度方向上彼此平行，并且所述表面相對于所述源取向為使得來自所述源的所述聲波和所述長度方向在與所述深度平行的平面中形成銳角。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的反射器，其中所述井在所述表面以下為非線性的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反射器，其中所述井上的所述底部被成形為非線性的或在與所述井的壁垂直的方向上。
7.—種換能器系統(tǒng),包括: 具有多個換能器的表面，所述多個換能器以NX I或NXN矩陣進行布置，其中N為奇素數(shù)；并且每個換能器通過放大器和信號時延模塊進行驅(qū)動，每個信號時延模塊由如下關(guān)系決定:Ti；J=[ (i2+j2)rem N]* 單位延遲。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的換能器系統(tǒng)，其中當換能器模塊共享相同時延時。每個換能器模塊通過同一放大器和時延進行驅(qū)動。
9.一種歧管系統(tǒng),包括: 具有多個歧管的表面，所述多個歧管以NX I或NXN矩陣的陣列進行布置，其中N為奇素數(shù)；并且每個歧管通過源和信號路徑延伸延遲模塊進行驅(qū)動，每個信號路徑延伸延遲模塊由如下關(guān)系決定:Ti；J=[ (i2+j2)rem N]* 單位延遲。
10.一種公共廣播系統(tǒng)，其包括根據(jù)權(quán)利要求9所述的歧管。
11.一種揚聲器系統(tǒng)，具有揚聲器和高音用擴音器，其中正確頻譜響應(yīng)的聲音驅(qū)動器放置為在時間上與高音用擴音器的聲音中心對齊并且被布線成異相，其中所述高音用擴音器具有與其關(guān)聯(lián)的反射器，所述反射器具有以二次剩余序列布置的井，使得來自所述聲音驅(qū)動器的能量用于相位消除所述高音用擴音器的直接輻射能。
12.—種揚聲器系統(tǒng),其具有與聲音中心對齊的低音用擴音器和高音用擴音器,其中所述高音用擴音器用作反射器的源驅(qū)動器，其中所述反射器具有以二次剩余序列布置的井。
13.—種布置在箱 體中的揚聲器,其中在所述箱體中,所述箱體的面板結(jié)合有以隨機奇素數(shù)序列間隔的弱線或強度增大的線。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的揚聲器，其中在箱體面板中以隨機奇素數(shù)序列制成切口。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的揚聲器，其中在圓形箱體面板中以隨機奇素數(shù)序列制成支撐物。
16.一種揚聲器紙盆，其結(jié)合有在所述紙盆中以隨機奇素數(shù)序列分布的弱線或強度增大的線。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的揚聲器紙盆，其中支撐物被分散開。
18.—種聲學(xué)無源反射器,在其表面中結(jié)合有一系列的井，以基于數(shù)字序列將聲波變換成具有時間差的一系列聲波。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的聲學(xué)無源反射器，其中所述數(shù)字序列選自二次剩余序列、巴克碼、零自相關(guān)序列或互補序列。
20.一種電信號變換系統(tǒng)，其基于數(shù)字序列將信號變換成具有時間差的一系列信號。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的電信號變換系統(tǒng)，其中所述數(shù)字序列選自二次剩余序列、巴克碼、零自相關(guān)序列或互補序列。
22.—種音頻揚聲器系統(tǒng),具有被布置為由權(quán)利要求17或18所述的電信號變換系統(tǒng)驅(qū)動的NXN陣列的揚聲器，其中N為奇素數(shù)，在所述電信號變換系統(tǒng)中，所述信號變換成以所述信號為中心的一系列信號，所述一系列信號中的至少一個信號在時間上早于所述信號并且至少一個信號跟隨所述信號，并且所述信號被布置為發(fā)送到NXN陣列中的中心揚聲器。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的揚聲器，其中所述信號的位置可以移動到所述陣列內(nèi)的多個地點。
24.一種布置的聲音面板，其中在所述面板中材料結(jié)合有以隨機奇素數(shù)序列間隔的弱線或強度增大的線。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所 述的面板，其中在所述面板中以隨機奇素數(shù)序列制成切口。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的面板，其包括圓形殼體，其中以隨機奇素數(shù)序列制造支撐物。
全文摘要
反射器和電子系統(tǒng)通過根據(jù)數(shù)字序列產(chǎn)生時延來產(chǎn)生漫射路徑。聲音無源反射器在其表面中含有一系列井，以基于數(shù)字序列將聲波變換成具有時間差的一系列聲波。電信號變換系統(tǒng)基于數(shù)字序列將信號變換成具有時間差的一系列信號。這可以用于音頻揚聲器系統(tǒng)，其具有被布置為由電信號變換系統(tǒng)驅(qū)動的N×N陣列的揚聲器，其中N為奇素數(shù)，在所述電信號變換系統(tǒng)中，所述信號變換成以所述信號為中心的一系列信號，所述一系列信號中的至少一個信號在時間上早于所述信號并且至少一個信號跟隨所述信號，并且所述信號被布置為發(fā)送到N×N陣列中的中心揚聲器。
文檔編號H04R19/02GK103180897SQ201180051009
公開日2013年6月26日 申請日期2011年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月21日
發(fā)明者J·F·海斯 申請人:3D聲學(xué)控股有限公司