BR122021005352B1

BR122021005352B1 - Sistema transdutor, sistema coletor e sistema de instalação sonora para locais públicos

Info

Publication number: BR122021005352B1
Application number: BR122021005352-9A
Authority: BR
Inventors: Joseph Francis Hayes
Original assignee: Acoustic 3D Holdings Limited
Priority date: 2010-10-21
Filing date: 2011-10-20
Publication date: 2021-10-26
Also published as: CA2812620C; JP2013543714A; EP2630640A4; CN107750033A; WO2012051650A1; CA3079257A1; CN104538023A; AU2011318232A1; KR101974664B1; BR112013009301A2; CN103180897B; JP2017143522A; CA3079257C; CN104538023B; AU2011318232B2; US20160029108A1; US9641923B2; AU2014221324B2; JP5845269B2; JP6110923B2

Abstract

a presente invenção refere-se a um refletor e um sistema eletrônico que produzem uma forma difusa criando atrasos de tempo de acordo com uma sequência numérica. um refletor acústico passivo in-corpora uma série de poços em sua superfície para transformar uma onda acústica em uma série de ondas acústicas que têm uma diferença de tempo baseada em uma sequência numérica. o sistema de conversão de sinal eletrônico converte um sinal em uma série de sinais que têm uma diferença de tempo baseada em uma sequência numérica. esta pode ser usada em um sistema de falante de áudio que tem matriz n x n de falantes em que n é um número primo ímpar, dispostos para serem acionados pelo sistema de conversão de sinal eletrônico em que o sinal é convertido em uma série de sinais centralizados no sinal com pelo menos um sinal sendo temporizado para preceder o sinal, e pelo menos um sinal para seguir o sinal, e o sinal sendo disposto para ser enviado para o falante central na matriz n x n.

Description

CAMPO DA TÉCNICA DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção refere-se a um arranjo acústico, e emparticular, a um arranjo acústico que fornece um meio para gerar ondas difusas dentro de um espaço fluido. Em particular esta invenção é dirigida a arranjos de alto-falantes adaptados para gerar ondas difusas.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] Alto-falantes tem sido o objeto de muitas patentes dirigidasà melhoria da experiência de audição.

[003] A Patente GB 841440 revela um arranjo de alto-falante emque os falantes são dispostos em um gabinete trapezoidal.

[004] A Patente USA 4031318 revela uma matriz de alto-falantessemiomnidirecional que cobre a faixa de áudio completa. São incluídas superfícies refletoras opcionais.

[005] A Patente USA 4800983 tenta ampliar o ângulo de audiçãoótimo fornecendo um labirinto difrator posicionado obliquamente em frente a um falante. Este arranjo faz com que a energia refletida irradie para fora dos transdutores que produzem o som e provoca interferência no campo sonoro resultante.

[006] A Patente USA 5764782 pelo presente inventor revela umrefletor acústico voltado para a fonte sonora. O refletor tem um número primo ímpar de poços que têm profundidades que variam de acordo com uma sequência de resíduo quadrático.

[007] É um objetivo desta invenção melhorar o refletor e o método de geração de som da Patente USA 5764782.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[008] Esta invenção é se baseia em um entendimento da fisiologia da audição e em que a geração de ondas difusas deve melhorar a experiência auditiva.

[009] Uma onda difusa é uma função de análise de sinal caracterizada por uma forma tempo / amplitude que é ligada a uma onda pequena. Ondas difusas podem ser usadas para obter muitos resultados de análise de sinal. Quando uma onda difusa é usada para analisar dados, a mesma encontrará as bordas ou pontos de mudança nos dados. A escala da onda difusa pode ser mudada de modo que a mesma efetue uma preferência diferente no conteúdo do espectro e outras propriedades. Os mesmos dados podem ser analisados com uma onda difusa de escala diferente e as mesmas bordas ou mudanças nos dados serão descobertas. Portanto, usando uma família de ondas difusas em escala um conjunto de dados pode ser analisado e mudanças aparecerão nos resultados de todas as escalas. As mudanças po-dem ser correlacionadas contra os resultados de escalas diferentes e podem ser obtidos dados com alta confiança de interpretação.

[0010] Uma propriedade de uma onda difusa pode ser que tenhaum resultado de autocorrelação igual à zero. Isto significa que não existe semelhança de qualquer parte da resposta de onda difusa que seja similar a qualquer outra parte da resposta de onda difusa. Isto muda ao longo do tempo de uma forma a não ter nenhum padrão baseado em tempo. Se energia pode ser transmitida ou levada para assumir uma forma de onda difusa de autocorrelação zero então a mesma terá um espectro plano. Se a mesma tiver qualquer autocorrelação a mesma deve ter um espectro de frequência dependente.

[0011] Esta invenção é baseada parcialmente na descoberta deque uma função numérica de sequência de autocorrelação zero quando usada corretamente produz uma função de difusão de onda que pode ser usada para controlar a transmissão espacial de energia. Quando usada em alto-falantes, a transmissão espacial sob este método pode exibir padrões espaciais omnidirecionais. Um sinal que tem autocorrelação zero, que transmite em um padrão omnidirecional pode ser descrito como sendo energia difundida perfeitamente. Este sinal é único, quando o mesmo não tem fase. Portanto a energia é coerente em fase no domínio espacial.

[0012] É possível usar estas funções baseadas em onda difusa emuma transmissão espacial de energia ou em uma escala ou em uma quantidade infinita de escalas entre um enquadramento de escala mínima e máxima. Os mesmos podem ser usados como uma portadora difusa de informação inteligível de modo que a intensidade da transmissão é controlada por um sinal para modular a potência contida dentro do ambiente espacial. O ambiente espacial conterá o componente de sinal transmitido de estado estável em equilíbrio devido a o processo de difusão. As mudanças contidas dentro daquele sinal ficarão prontamente aparentes em todas as escalas das funções de onda difusa que são irradiadas para dentro do ambiente espacial. Se estas mudanças transportam informação baseada em tempo então todos os trajetos espaciais de energia no ambiente espacial irão transportar a mesma informação de mudança de tempo prontamente aparente do sinal fonte. Esta informação de mudança difusa recriará imagens espaciais tridimensionais do sinal fonte que melhoram a interpretação do cérebro do sinal.

[0013] A presente invenção fornece um arranjo acústico que emuma modalidade é um refletor do tipo revelado na Patente USA 5764782 que pode ser usada para refletir ondas de uma fonte geradora de som. O refletor compreende uma superfície voltada para a fonte. A superfície tem uma pluralidade (N) de poços, em que N é um número primo ímpar, que corre ao longo de uma direção de comprimento da superfície. Cada poço tem uma profundidade Dn = (n2 rem N) * profundidade da unidade (0 < n < N-1), governada por uma sequência de resíduo quadrático (QRS). O uso correto da QRS produzirá uma resposta de onda difusa com autocorrelação zero. Portanto, a energia acústica dirigida da fonte para o refletor, e refletida do refletor inclui uma resposta de onda difusa. A mesma tem energia acústica substancialmente igual em todas as direções angulares do refletor e a energia em qualquer direção é difusa e codificada com uma transformação de onda difusa a qual habilita a criação de imagens espaciais tridimensionais de um refletor ou entre refletores. A profundidade de cada poço é corrigida pela variação entre uma onda esférica da fonte e a distância da superfície do refletor para a fonte.

[0014] A profundidade de cada poço também é corrigida pela variação entre uma onda esférica da fonte, o ângulo em que a fonte é incidente para a superfície refletora, e a distância efetiva modificada da superfície incidente do refletor para a fonte.

[0015] A profundidade de cada poço também pode ser corrigidapela variação entre uma onda esférica da fonte, o ângulo em que a fonte é incidente para a superfície refletora, e a distorção de ângulo devido a mudanças de impedância localizadas no fluido do ambiente espacial em volta da interface para cada superfície de poço individual do refletor para a fonte.

[0016] Cada um dos poços tem profundidades Dn = (n2 rem N)<*> profundidade da unidade, governadas por uma sequência de resíduo quadrático, e uma fonte de irradiação é posicionada ou acoplada em uma extremidade de cada um dos poços.

[0017] Em outro aspecto esta invenção fornece um sistema de alto-falante que tem um falante e um falante de agudos em que um aci- onador acústico de resposta espectral correto colocado em alinhamento de tempo com o centro acústico de um falante de agudos, e ligado fora de fase em que o falante de agudos tem associado com ele um refletor que tem poços dispostos em uma sequência de resíduo quadrático, de modo que a energia do acionador acústico seja usada para cancelar por ajuste de fase a energia irradiada direta do falante de agudos. Preferencialmente este sistema tem um falante de graves e um falante de agudos posicionados em alinhamento de tempo em que o falante de agudos atua como o acionador de fonte para um refletor que tem poços dispostos em uma sequência de resíduo quadrático. Preferencialmente o falante usado neste arranjo é ajustado em um gabinete em que os painéis do gabinete incorporam linhas de fraqueza ou força aumentada nos painéis do gabinete em que as linhas de fraqueza ou força são afastadas em uma relação randômica de número primo e produz pontos nodulares de antirressonância.

[0018] Em outro aspecto, esta invenção fornece um meio para gerar uma onda difusa sem o uso de um refletor.

[0019] Neste aspecto, a invenção fornece um sistema transdutorque compreende:uma superfície que tem uma pluralidade (N ou N2), (em que N é um número primo ímpar) de transdutores dispostos em uma matriz N x 1 ou N x N; ecada transdutor acionado por um amplificador e meio de atraso de tempo de sinal, cada meio de atraso de tempo de sinal governado pelo relacionamentoTi,j = [(i2 + j2) rem N] * atraso de unidade

[0020] Esta invenção também fornece um refletor acústico passivoo qual incorpora uma série de poços em sua superfície para transformar uma onda acústica em uma série de ondas acústicas que têm uma diferença de tempo baseada em uma sequência numérica.

[0021] Em uma versão eletrônica esta invenção fornece um sistema de conversão de sinal eletrônico que converte um sinal em uma série de sinais que tem uma diferença de tempo baseada em uma sequência numérica.

[0022] Preferencialmente a sequência numérica usada no refletorou no sistema eletrônico é selecionada a partir de uma sequência de resíduo quadrático, um código Barker, uma sequência de autocorrela- ção zero ou uma sequência complementar.

[0023] Em outra modalidade a presente invenção fornece um sistema de falante de áudio que tem matriz N x N de falantes em que N é um número primo ímpar, disposto para ser acionado pelo sistema de conversão de sinal eletrônico em que o sinal é convertido em uma série sinais centralizados no sinal com pelo menos um sinal sendo temporizado para preceder o sinal e pelo menos um sinal para seguir o sinal e o sinal sendo disposto para ser enviado para o falante central na matriz N x N. A posição do sinal pode ser movida dentro da matriz.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[0024] A figura 1 é uma vista em perspectiva de uma fonte acústica em relação a um refletor.

[0025] A figura 2 é uma vista de corte tomada ao longo do corte 33 da figura 1 de um refletor de acordo com a presente invenção que tem poços na superfície, as profundidades dos poços governadas por uma sequência de resíduo quadrático.

[0026] A figura 3 é uma vista de corte tomada ao longo de 4-4 dafigura 1, ou uma modalidade de um refletor aprimorado de acordo com a presente invenção.

[0027] A figura 4 é uma vista de corte tomada ao longo do corte 33 da figura 1 do mesmo refletor de acordo com a presente invenção que tem uma série de poços aninhados, com cada ninho governado por uma sequência de resíduo quadrático mostrando a correção para uma frente de onda esférica da fonte.

[0028] A figura 5 é uma vista de corte latitudinal tomada ao longo da direção de comprimento L da figura 1, ou uma modalidade de um refletor aprimorado de acordo com a presente invenção mostrando a correção para a distorção de ângulo devido a mudanças de impedân- cia localizadas no fluido do ambiente espacial em volta da interface para cada superfície individual do poço do refletor para a fonte.

[0029] A figura 6 é uma resposta de frequência no tempo da função de onda difusa em uma particular escala.

[0030] A figura 7 é uma resposta de frequência no tempo da função de onda difusa em outra escala particular.

[0031] A figura 8 é uma série de respostas de frequência no tempode um primeiro sinal eletrônico e o mesmo sinal que foi codificado com três funções de onda difusa de escalas diferentes.

[0032] A figura 9 é uma vista de corte em perspectiva da modalidade da figura 1, em que os fundos do poço são côncavos.

[0033] A figura 10 é uma vista de corte em perspectiva da modalidade da figura 1, em que os fundos do poço são convexos.

[0034] A figura 11 um é uma vista lateral de um arranjo de aciona-dores retratados de modo que o uso de um acionador substituto é utilizado para cancelar por ajuste de fase a irradiação espectral direta no ambiente de audição do acionador de fonte.

[0035] A figura 11B é uma vista lateral de um arranjo de acionado-res retratados de modo que a extensão da radiação permissível dos falantes de grave é aumentada para permitir que a mesma cancele por ajuste de fase a irradiação espectral direta no ambiente de audição do acionador de fonte.

[0036] A figura 12A é uma vista lateral de um arranjo de um acio-nador de amplitude total e um refletor, usados para cobrir o espectro completo.

[0037] A figura 12B é uma vista lateral de um arranjo de acionado-res concêntricos e um refletor, usados para cobrir o espectro completo.

[0038] A figura 13 é uma representação gráfica de predição do arranjo da figura 11B e 12B de modo que uma banda de separação de frequência é usada para obter controle sobre a irradiação espectral direta no ambiente de audição do acionador de fonte

[0039] A figura 14 é uma vista de corte tomada ao longo do corte3-3 da figura 1 de um refletor de acordo com a presente invenção que tem poços na superfície, as profundidades dos poços governadas por uma sequência de resíduo quadrático e o alinhamento e curvatura do fundo dos poços ajustado para compensar a chegada aguda de energia através da boca das fendas.

[0040] A figura 15A e 15B são vistas de corte tomadas ao longo docorte 3-3 da figura 1 de um refletor de acordo com a presente invenção que tem poços na superfície, a profundidades dos poços governada por uma sequência de resíduo quadrático e o topo das aletas de separação de poço sendo canelados acusticamente para minimizar a reflexão da superfície frontal do refletor. A figura 15A mostra o canelado nas bordas internas dos poços de extremidade enquanto a figura 15B mostra o canelado nas bordas externas também.

[0041] A figura 16 é uma vista esquemática de uma modalidadeeletroacústica e a figura 16A mostra uma vista plana;

[0042] A figura 17 é uma vista esquemática de uma modalidadeeletroacústica alternativa.

[0043] A figura 18 é uma vista de corte de um arranjo de coletor ea figura 18B mostra uma vista plana da frente de um coletor;

[0044] A figura 19 é uma vista esquemática de uma modalidadeeletroacústica da invenção que inclui múltiplas escalas de ondas difusas.

[0045] A figura 20 é uma ilustração gráfica do efeito produzido poresta invenção.

[0046] A figura 21 ilustra um refletor passivo montado em uma grande base.

[0047] A figura 22 ilustra outra modalidade da invenção na qual ospainéis ressonantes compassivos potenciais incorporam linhas de fraqueza.

[0048] A figura 23 ilustra outra modalidade em que um cilindro ressonante compassivo potencial incorpora elementos de força.

[0049] A figura 24 e a figura 25 mostram um padrão de matriz difusa moldado no cone em movimento de acionadores de alto-falante;

[0050] A figura 26 e a figura 27 mostram modalidades de aciona-dores de alto-falante que incorporam linhas de força ou fraqueza. DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0051] A figura 1 mostra um refletor 10. Em uma modalidade preferencial de acordo com a presente invenção, a energia acústica de uma fonte 12, tal como um alto-falante, é dirigida para o refletor 10 e é refletida em uma direção de comprimento L a partir de uma série de poços 16 formados em uma superfície planar 14 do refletor 10 para dentro de um ambiente de audição. Cada um dos poços 16 corre ao longo de, e é paralela a, o comprimento L. Uma sequência de resíduo quadrático governa a profundidade de cada poço 16. A energia acústica refletida tem energia acústica substancialmente igual em todas as direções angulares do refletor 10 dentro de direção angular de mais ou menos 1/2Pi (90°) da direção de irradiação.

[0052] Com referência à figura 2, uma vista de corte do refletor 10é mostrada ao longo da linha 20 3-3 mostrada na figura 1. O refletor 10 tem N poços 16 de profundidades variadas D0, D1, ... DN-1 na superfície planar 14. O refletor 10 mostrado na figura 2 tem sete destes poços 16a a 16g na superfície planar 14. As profundidades dos poços 16 são determinadas aplicando uma sequência numérica matemática para predeterminar o relacionamento de fase entre elementos adjacentes de energia acústica irradiada. Ou seja, as profundidades variadas dos poços 16 ajustam os elementos para corrigir as diferenças de fase.

[0053] Uma destas sequências numéricas que pode produzir umaresposta de onda difusa com autocorrelação igual a zero é conhecida como uma sequência de resíduo quadrático (QRS). A QRS é uma sequência numérica com um comprimento total de elemento igual a qualquer número primo ímpar N (por exemplo, 1, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23, 29...); N é o número de poços 16 na superfície 14. As soluções de elementos individuais são governadas pelo relacionamento

[0054] Sn = n2 rem N (ou seja, o resíduo não negativo menos significativo que resulta quando se subtrai múltiplos N de n2)

[0055] A Tabela 1 mostra a solução para uma QRS derivada parauma sequência que tem elementos (ou seja, N = 7):

[0056] É a propriedade da QRS que qualquer um período (elementos adjacentes N) da sequência possa ser usado para obter a função de onda difusa. Portanto, a sequência pode começar em qualquer número n, ou fração do mesmo, contanto que o mesmo resolva um ciclo completo da sequência, ou seja, Nw em largura periódica (em que w é a largura de um poço). A Tabela 2 a seguir começa em n=4 e inclui n=10, ou seja, N=7 elementos.

[0057] A Tabela 3 a seguir começa em n=2 e inclui n=6, ou seja,N=5 elementos. A solução 4, 1, 0, 1, 4 também acontece de aparecer aninhada dentro da solução de 2, 4, 1, 0, 1, 4, 2 da Tabela 2. É uma propriedade da QRS que a solução para números primos menores apareça aninhada dentro de soluções de números primos maiores.

[0058] Se um conjunto de soluções Sn para qualquer N, não servira uma aplicação, uma constante pode ser adicionada a cada solução Sn, e então a formula: Sn = (Sn+ a) rem N, em que a é uma constante.

[0059] Portanto para a solução natural para N = 7 sendo 0, 1,4, 2,2, 4,1 pode-se adicionar, por exemplo a = 3 para cada Sn e transformar a solução para 3, 4, 0, 5, 5, 0, 4. O refletor 10 da figura 2 tem uma pluralidade de poços 16 cujas profundidades são as soluções para a QRS multiplicada por alguma profundidade da unidade. Ou seja, a profundidade do poço 0 (16a) é 0; a profundidade do poço 1 (16b), imediatamente adjacente ao poço 0 (16a), é 1 * profundidade da unidade; a profundidade de poço 2 (16c), imediatamente adjacente ao poço 1 (16b), é 4 * profundidade da unidade, etc. É desejado que os elementos da energia acústica irradiados a partir da fonte 12, quando os mesmos são refletidos a partir da superfície 14 que tem os poços 16, misturem em um espaço de campo distante para exibir um campo de som codificado difuso e de onda difusa. A solução "perfeita" para a QRS fornece energia acústica igual em todas as direções angulares do refletor 10 nominalmente dentro de direção angular mais e menos PI/2, a partir da direção de irradiação, mas na prática maior.

[0060] O desenho prático preferido de um refletor focado forneceráo centro acústico em uma distância de 38 mm da superfície do refletor. A largura do poço é selecionada para ser 8,15mm. A largura total do refletor, portanto é de 57,05 mm.

[0061] A solução QRD clássica e a solução QRD modificada foca-da para quando a frequência projetada é selecionada para ser 1800 hz é mostrada na Tabela 4;

[0062] Outras sequências numéricas adequadas são aquelas usadas em processamento de sinal tal como um código Barker, uma sequência de autocorrelação zero ou uma sequência complementar.

[0063] Um código Barker é uma sequência de N valores de +1 e -1,

[0064] Autocorrelação é a correlação cruzada de um sinal com elepróprio. Informalmente, a mesma é a similaridade entre observações como uma função da separação de tempo entre as mesmas. É uma ferramenta matemática para encontrar padrões repetitivos, tal como a presença de um sinal periódico que tenha sido ocultado sob ruído, ou identificar a frequência fundamental faltante em um sinal implícita por suas frequências harmônicas. Frequentemente é usada em processamento de sinal para analisar funções ou séries de valores, tal como sinais no domínio de tempo.

[0065] Sequências complementares (CS) derivam de matemáticaaplicada e são pares de sequências com a propriedade útil de que seus coeficientes de autocorrelação aperiódicos fora de fase somam zero. Sequências binárias complementares forma introduzidas pela primeira vez por Marcel J. E. Golay em 1949. Em 1961-1962 Golay apresentou diversos métodos para construir sequências de comprimento 2N e deu exemplos de sequências complementares de comprimentos 10 e 26. Em 1974 R. J. Turyn apresentou um método para construir sequências de comprimento mn a partir de sequências de comprimentos m e n que permitem que a construção de sequências de qualquer comprimento da forma 2N10K26M.

[0066] Duas variáveis principais de projeto, a profundidade da unidade e a largura do elemento governam o a largura de banda de frequência útil sobre a qual o refletor 10 é eficaz. A frequência útil mais baixa é controlada pela quantidade de percursos introduzidos pelas várias profundidades de poço. A frequência útil mais alta é controlada pela largura dos poços.

[0067] Para controlar a menor frequência de frequência de projetodo gerador de onda difusa mecânico, a profundidade da unidade é determinada para igual a 1/N vezes o comprimento de onda de projeto. Por exemplo, se a profundidade da unidade for de 10 milímetros e N = 7, então o comprimento de onda de projeto é dado por:X = N x 10 milímetros = 70 milímetros

[0068] A partir disto, a frequência projetada é calculada:

= 343 / (70 x 10-3)= 4,9 kHz (ou 3,46 kHz quando o ângulo de reflexão de 45 graus é considerado como comprimento de percurso extra)

[0069] Foi observado que o refletor 10 trabalha para ÀD 12. Abaixoda frequência projetada os poços se tornam dimensionalmente insignificantes para a fase da frequência da fonte e o arranjo acústico atua como um irradiador normal ou refletor de superfície plana. A maior frequência em que o refletor é eficaz, a frequência de corte, é governada pela largura do poço individual, w, ou a relação para a frequência projetada. Usando o exemplo prévio, se a largura do poço é de 10 milímetros então a frequência de corte é dada por;

E, portanto a frequência é dada por:

[0070] Outro fator que limita a frequência alta de forma eficaz éque a sequência não funciona em uma frequência de (N-1) vezes a frequência projetada. Ou seja, ainda usando os números do exemplo prévio,

= 29,4 kHz (ou 20,8 kHz quando o ângulo de reflexão de 45 graus é considerado como comprimento de percurso extra)

[0071] Neste exemplo, a frequência de corte governada por 2 x wé menor do que a menor das duas frequências limitantes e portanto é o ponto de corte real da frequência alta. Portanto, a menor das duas frequências será a frequência de corte.

[0072] Para assegurar contra erro de interferência com a propriedade de autocorrelação zero da função de onda difusa, muito cuidado e compensações corretas têm que ser incorporados no projeto. Na au- tocorrelação zero a própria saída não irá transportar nenhuma informação com significado que possa ser interpretada por um receptor observador tal como aquele do sistema de audição humano. A função de onda difusa resultante, como mostrada na figura 6, é ‘silenciosa’. Entretanto, a tolerância a erros é muito pequena de modo que a porcentagem de erro ideal deve ser menor do que 3% em amplitude ou fase. Quanto maior o erro mais audível a função de onda difusa se torna. É a intensidade do sinal de fonte de acionamento que se quer ouvir no ambiente espacial de audição, não a função de onda difusa. Devido ao QRS afetar uma ampla faixa de frequências nominalmente é mais importante que a extremidade superior do espectro útil do projeto mantenha um critério de menos do que 3% de erro. Quando o espectro de frequência diminui, o comprimento de onda do componente aumenta e os erros devidos a percursos de deslocamento se tornarão relativamente insignificantes dado que a origem espacial da fonte permanece estacionária sobre o domínio do espectro. Alguns acionadores de falante mostram uma aceleração significativa do movimento do centro acústico em frequências muito altas. O centro acústico começará a se mover rapidamente em direção à bobina de voz do acionador quando acima de 10kHz. Portanto pode ser feita uma decisão para focar o refletor na posição estável de centro acústico em 10kHz e abaixo para o benefício das frequências de mensagem mais importantes encontradas mais em baixo no espectro.

[0073] Uma função de onda difusa, a figura 6, pode ser usada emuma escala particular para encontrar o ‘limite’ em um sinal. Em psicoa- cústica o limite do sinal acústico marca a imagem espacial contida dentro. Portanto podem ser usadas ondas difusas para definir a imagem acústica espacial, ou tridimensional de um sinal eletroacústico.

[0074] O refletor 10, de acordo com a presente invenção, assumeque a energia acústica da fonte 12 é na forma de uma onda planar. Entretanto, acionadores acústicos raramente produzem ondas planares. Na verdade, a maior parte dos acionadores acústicos, particularmente falantes de agudos de cúpula, produzem ondas esféricas ou quase esféricas. Portanto, os poços 16 na superfície planar 14 do refletor 10 não são das profundidades perfeitas (dentro de 3 % de erro) para obter padrões irradiados de energia acústica de autocorrelação zero (inaudível) da maior parte dos acionadores acústicos.

[0075] A figura 3 mostra o alongamento virtual da profundidade dorefletor quando é considerado um percurso que não é perpendicular à superfície do refletor. Estas distâncias alongadas podem ser incorporadas na focalização do refletor.

[0076] A figura 4 mostra uma modalidade adicional de um refletoracústico de acordo com a presente invenção. Algumas das distâncias mostradas na figura 4 foram exageradas para clareza da explicação. A superfície planar 14 (mostrada por uma linha pontilhada / tracejada na figura 3) do refletor 10 da figura 1 é mostrada ao longo do corte da linha 3-3. Como com o refletor da figura 2, a superfície planar 14 tem N poços 16 de profundidades variadas D0, D1, ... DN-1 . A profundidades D0, D1, ... DN-1 são mostradas pelas linhas tracejadas na figura 4. As profundidades dos poços 16 são governadas pela solução para a Sequência de Resíduo Quadrático para N = 7.

[0077] Entretanto, o refletor 10, de acordo com a presente invenção, corrige para a variação entre a distância percorrida por uma onda esférica 18 da fonte e a distância percorrida por uma onda planar. As linhas sólidas na figura 4 mostram as profundidades de poço corrigidas.

[0078] Pode ser visto que a distância percorrida pelos elementosirradiantes da onda esférica 18, para qualquer elemento diferente do associado com o poço central 16d, é maior do que a distância percorrida por uma frente de onda planar. Para uma onda incidente perpendicular, a distância percorrida por um elemento particular de uma onda esférica é uma combinação da distância da fonte para a superfície e a profundidade do poço associada. Ou seja, em que T denota o raio da fonte para o refletor e dn é a distância de correção, a distância percorrida por um elemento de onda esférica é:

[0079] distesférica(n) = r + dn+ 2 * Dn, enquanto que a distância percorrida por uma onda planar é:

[0080] A distância extra dn é determinada geometricamente paraser:

[0081] dn = sqrt[r2 + { [n - (N/2)] * w2] - r, em que w é a largura dospoços.

[0082] Como não pode ser assegurado que a frente de onda é puramente esférica e que o 'centro acústico' da fonte é estacionário sobre um domínio espacial e espectral uma alternativa mais confiável é usar a distância da fonte derivada de uma medição de atraso de grupo para indicar a hora de chegada de uma frente de onda de referência ao centro de cada elemento de poço na superfície de difusão 14. A hora de chegada para cada elemento é medida. A diferença de tempo entre a hora de chegada a cada elemento e a hora de chegada a um elemento de referência, tal como o elemento central, pode ser computada. Estas diferenças de tempo quando relacionadas à velocidade do som podem ser modificadas para distância. Isto é vantajoso quando a distância real da fonte não é exatamente o percurso tomado por uma frente de onda ideal.

[0083] Está dentro do escopo desta invenção modificar a fonte sonora de uma onda esférica para uma frente de onda linear. Isto pode ser obtido fornecendo uma linha em que elementos transdutores de micro sistema eletro mecânico (mems) são alinhados acima de um QRD normal que não tenha sido focalizado para um ponto no espaço. Para que isto funcione a frente de onda incidente tem que ser linear. Portanto a matriz de mems é usada para formar uma frente de onda linear que provoque uma reflexão linear na superfície do refletor.

[0084] Devido aos fatores que governam as características físicasdo difusor apenas as profundidades relativas e forma dos poços que precisam ser variadas para corrigir a diferença entre a onda esférica e a onda planar. Em uma solução de fundo de poço planar a distância de correção d'(n) para um poço particular, relativo ao poço n = 0, é do -

[0085] Na modalidade mostrada na figura 4, cada um dos poçostem uma profundidade D", mais a distância de correção d". Isto dará origem a uma escala particular de função de onda difusa como mostrada na figura 7.

[0086] A figura 3 mostra uma situação similar à figura 2, mas emque o ângulo de incidência está em um ângulo menos agudo do que exposto previamente. As mesmas fórmulas podem ser usadas, mas as distâncias de correção serão diferentes quando o ângulo agudo alonga todo o desenho para parecer mais fundo do que o original.

[0087] Este ângulo de incidência provocará uma escala maior defunção de onda difusa, figura 7, do que a primeira como mostrado na figura 6. Da mesma forma existe um número infinito de soluções disponíveis entre o menor e maior ângulo agudo de incidência. Portanto, existe um número infinito de possíveis funções de onda difusa em escala disponíveis entre a maior escala determinada pela frente de onda incidente menos aguda e a frente de onda incidente mais aguda.

[0088] Em um ângulo de incidência particular uma escala únicasingular de função de onda difusa codificará a energia refletida e a energia acústica se deslocará para dentro do ambiente de audição em um percurso único singular. Conforme o ângulo de incidência da fonte para o refletor muda existe uma mudança induzida de escala das profundidades do refletor e, portanto, uma mudança de escala da função de onda difusa resultante. Este efeito é integrado sobre todo o ângulo sólido do ângulo de incidência mínimo para o ângulo de incidência máximo. Na figura 8, o mesmo sinal mudado baseado no tempo é mostrado com três escalas diferentes de codificação de onda difusa devido a três amostras discretas de ângulos de incidência da fonte para o refletor.

[0089] O sinal codificado tem uma onda difusa de escala diferenteem cada percurso mostrado na figura 8. Estes percursos serão angulares um ao outro e formarão trajetórias diferentes dentro do ambiente de audição. O efeito em qualquer escala de onda difusa única é fazer a detecção das mudanças no sinal da fonte muito fácil de detectar no meio do ruído. Sinais com outros percursos podem ser considerados ruídos relevantes para o percurso em consideração. Todos os percursos eventualmente encontrarão seu caminho para a posição de audição e cada um e todos os percursos e a reflexão irão transportar as mesmas mudanças de sinal baseadas no tempo do sinal da fonte. Desta forma a percepção das mudanças no sinal será ponderada por todas as frentes de onda incidentes sobre o ouvinte dentro do ambiente de audição.

[0090] A informação de temporização da fonte será tão clara que osistema de percepção do ouvinte atribuirá a dimensão espacial de volta para a imagem percebida n a sala. A imagem percebida é localizada em um tempo = 0 dado no ponto de distância mínima entre um par de alto-falantes estéreo. Isto pode produzir uma imagem tanto na frente como atrás das fontes, portanto os falantes podem ser ouvidos por trás de modo que os mesmos atuam como um projetor de som para longe do ouvinte.

[0091] Quando a posição de audição está em um eixo geométricoagudo para a linha central do posicionamento do falante estéreo a imagem permanece na mesma posição de fonte como se o ouvinte estivesse colocado imediatamente em frente ao par estéreo. Quando o ouvinte está posicionado diretamente no topo do falante a imagem ainda parece ser deslocada para dentro de uma saída sonora diretamente entre as fontes distante da posição de audição. A informação de temporização é tão aparente que o cérebro alude que está ouvindo o sinal da fonte real e a informação de mudança do tempo define a loca- lização espacial da fonte. Portanto a função de onda difusa torna o som como tridimensional definido pelas mudanças do sinal de fonte e não por qualquer outro fator ambiental. Os saltos de fase intraelemen- to exibem uma natureza randômica. A Tabela 5 mostra a solução para N=7 e a solução relativa salta entre elementos consecutivos. Um primeiro elemento no período é considerado contra o último elemento no período. Quando um elemento tem uma solução menor do que seu predecessor é assumido que o mesmo se move para frente através de N para alcançar a menor solução. Portanto na lacuna entre 4 e 1 solução adjacente é a lacuna equivalente entre 4 e 8 e N foi adicionado à solução comparativa. Os saltos relativos são todos números de elemento sequência numérica 0, 1, 2, 3, 4, 5, e 6. Entretanto sua ordem é primeiro saltos através dos elementos pares em seguida saltos através dos elementos ímpares. Isto torna o sinal muito difícil para criar as condições para realimentação. A transformada de Laplace para uma QRD é 1/N. Portanto esta invenção reduz a realimentação por 1/N.

[0092] O uso de autocorrelação zero no sistema para reenergizarum espaço acústico tem um benefício na reprodução ao vivo de sistemas de áudio, na técnica anterior um microfone aberto (um que tem seu ganho deixado aberto) é suscetível à realimentação. Realimenta- ção é a condição pela qual a combinação das fontes do sistema de reprodução de som e acústica da sala produz energia suficiente para fazer com que o microfone aberto sustente uma frequência que por sua vez cresce em amplitude até acontecer uma sensação de uivo. Isto é instabilidade básica no sistema de reprodução de som. Para compensar a técnica anterior tipicamente posiciona o sistema de reprodução de som (PA) entre a banda e a audiência.

[0093] O sistema de reprodução de som de autocorrelação zerodescrito nesta patente estabiliza os percursos de realimentação para o microfone aberto por quebrando a condição acústica requerida para sustentar a realimentação. Portanto a mesma reintroduz estabilidade nos sistemas de reprodução de som de microfone aberto.

[0094] O benefício na reprodução de som é que o conhecimentodo operador pode ser menor uma vez que os limites de realimentação problemática são removidos. Isto permite que a amplificação de instrumento natural acústico para ocorra sem ter que usar sistema de transdução não natural tal como cristais piezo elétricos. Isto também significa que o sistema de reforço de som não precisa mais ficar situado em frente à banda, mas antes da audiência para criar percursos de realimentação acústica com imunidade suficiente para garantir o gerenciamento da situação de realimentação dominante. Portanto o sistema de reforço de som agora pode ficar atrás da banda que fica em contato diretamente e mais próximo à audiência.

[0095] Portanto a tecnologia pode ser usada em sistema de instalação sonora para locais públicos ou outros espaços acústicos que são mais fáceis para tratar com as técnicas reveladas nesta invenção do que modificar a edificação ou usar outras soluções de construção. A estabilidade de realimentação do sistema de autocorrelação zero pode ser usada para melhorar a técnica anterior de ter que manter um fone auricular ou fone móvel na têmpora dos usuários. Esta abordagem clássica é usada para colocar o ouvido próximo à fonte de reprodução do som de modo que o som criado não seja suficiente para realimen- tação no microfone aberto no fone auricular próximo à boca do usuário. São usados algoritmos para a conversação simplex em que quando o usuário está falando o sinal transduzido pelo microfone intencionalmente não é reproduzido através do falante do ouvido dos usuários. Portanto os percursos de realimentação são quebrados. Este algoritmo depende de sua habilidade para prever qual usuário está correntemente mantendo a conversação. Usando um falante de autocorrelação zero no fone de ouvido de um fone auricular ou um fone móvel o usuário deve ser capaz de afastar o fone auricular ou fone móvel de seu ouvido e aumentar o volume do fone de ouvido uma vez que o falante de autocorrelação zero deve fornecer a estabilidade requerida para este aparelho para trabalhar em tal método acústico alterado. Isto pode não requerer mais o uso de controle de sinal simplex.

[0096] Os poços podem ser não lineares abaixo da superfície dorefletor proporcionando controle sobre a distribuição de escala das funções de onda difusa refletidas. Deve ser observado que com os refletores mostrados na figura 1 a 4, os refletores ainda fornecerão um amplo ângulo de energia máxima refletida.

[0097] Além disso, como descrito na Patente 5764782 o fundo decada poço pode ser côncavo ou convexo. Estes são ilustrados nas figuras 9 e 10.

[0098] É preferido que o acionador de falante 12 fique em 45 grauscom respeito à direção de comprimento L dos poços na superfície de difusão 14, e no plano das profundidades dos poços. Quando a direção de irradiação acústica do acionador de falante 12 é neste ângulo com respeito à superfície de difusão e os poços, a interferência do aci- onador com a onda de pressão de campo distante difusa resultante é minimizada, e a diferença de percurso entre os segmentos particulares para o campo distante é maximizada.

[0099] Além disso, uma vez que é objetivo da modalidade do refletor refletir som de um acionador de falante na superfície do refletor, e refletir um campo sonoro resultante para dentro de um ambiente de audição, se for particularmente importante que exista o mínimo de percursos dispersos para irradiação diretamente do acionador de falante para dentro do ambiente de audição.

[00100] Portanto é preferível usar acionadores de falante que concentrem suas energias de campo próximo diretamente na superfície do refletor usando superfícies de irradiação dimensionalmente maiores com os falantes. Ou seja, um acionador de falante com um padrão de irradiação de som muito amplo pode na verdade irradiar som diretamente para o ouvinte sem primeiro refletir no refletor. Isto provocará cancelamento de fase dependente de frequência e também prejudicará o alinhamento de atraso de grupo nesta banda de frequências.

[00101] Invariavelmente haverá alguma quantidade de energia irradiada diretamente do falante de agudos para dentro do ambiente espacial. Esta invenção fornece uma forma para cancelar esta energia de modo que apenas a energia de onda difusa seja dominante no ambiente espacial. A figura 11A mostra uma modalidade de modo que um alto-falante sufragista 64 de resposta espectral correta é colocado em alinhamento de tempo com o centro acústico do falante de agudos 60 e ligado fora de fase. A energia deste acionador sufragista 64 é usada para cancelar por ajuste de fase a energia irradiada diretamente do acionador de fonte do refletor deixando apenas a onda acústica codificada em onda difusa.

[00102] Como a maior parte de projetos de alto-falantes inclui um falante de graves e um falante de agudos é possível usar técnicas de divisão de frequência para eliminar irradiação direta espúria da fonte do controlador de função de onda difusa. A figura 11B mostra uma modalidade preferencial de modo que o falante de graves 65 e falante de agudos fonte 60 sejam posicionados no alinhamento de centro acústico. O falante de agudos 60 atua como o acionador de fonte para um refletor de gerador de onda acústica difusa 10. O espectro da energia direta da falante de agudos fonte é limitado no espectro devido à diretividade do falante de agudos fonte. Portanto é permitido que a energia do falante de graves aumente passada a frequência da divisão de frequência para uma dimensão que cancele por ajuste de fase a energia direta do falante de agudos fonte. O resultado da combinação destas duas frentes de onda será o espectro do falante de graves sozinho abaixo da frequência de divisão de frequência. A energia de função de onda difusa refletida preencherá o resto do espectro acima da menor frequência de divisão de frequência, figura 13 - fcl. O falante de graves é cortado no limite superior da banda de separação de frequência, figura 13 fch, e o falante de agudos é cortado no limite inferior da banda, figura 13 - fcl.

[00103] Preferencialmente Fcl = 2.500 Hz. Fch = 5.500 Hz.

[00104] O nome da modalidade preferida é a banda de divisão defrequência. A forma da banda é a forma do espectro de energia direta do falante de agudos fonte como mostrada na figura 13.

[00105] Estas questões de divisão de frequência podem ser resolvidas posicionando o refletor no topo de um acionador de fonte de banda ampla 67, figura 12A ou um arranjo acionador concêntrico em que o falante de agudos 60 é posicionado concentricamente dentro de um falante de graves 65, figura 12B. Desta forma ambos os acionadores trabalham no refletor e passam pela mesma reflexão dos percursos de onda. O comprimento do componente do refletor na figura 12A é importante uma vez que o mesmo pode suavizar a transição entre energia difusa não refletiva e refletida. O ápice de um refletor passivo pode incorporar raio suave para minimizar difração a partir desta superfície.

[00106] Uma modalidade adicional da presente invenção serve para melhorar a performance acústica dos acionadores de falante usando gabinetes de suporte que eliminam ressonância indesejada. Isto pode ser obtido incorporando linhas de fraqueza ou força aumentadas nos painéis que são afastados em uma sequência de relação de número primo randômica para produzir nós de vibração antirressonância nas linhas de força ou fraqueza. Preferencialmente são feitos cortes nos painéis do gabinete em uma sequência de relação de número primo randômica.

[00107] A figura 22 ilustra um painel traseiro de um gabinete de falante incorporando cortes na superfície do painel para fornecer linhas de fraqueza. Os cortes são afastados usando uma sequência randô- mica de número primo ímpar tal como 3, 5, 7.

[00108] A figura 23 ilustra um cilindro cônico para um acionador de falante que incorpora uma série de nervuras de reforço afiladas moldadas na parede lateral em espaçamentos de 11, 3, 7, 3, 5, 3, 7, 3, 5, 7, 3.

[00109] A figura 26 mostra um cone de falante em que o cone tem linhas de força adicionada dispostas em uma sequência randômica de número primo. A figura 27 mostra um cone de falante em que o cone tem linhas de força adicionada dispostas radialmente por setores governados por uma sequência randômica de número primo. A figura 26 e a figura 27 mostram modalidades de acionadores de alto-falante que incorporam linhas de força ou fraqueza governadas por uma sequência randômica de número primo como apresentada na Tabela 4. A figura 26 mostra um padrão bidimensional de locais de linhas de força em um cone de falante 2601. O cone é mantido na posição por uma borda circular 2602 que por sua vez é fixada a um suporte tipo aranha 2603. O suporte tipo aranha tem quatro orifícios de montagem 2604 que permitem que o acionador seja fixado na posição. O cone é acionado por um mecanismo de motor 2605.

[00110] Estas modalidades são úteis sempre que medidas antirres- sonância são necessárias tal como falantes em portas de veículos ou painéis de porta de veículos.

[00111] A figura 27 mostra linhas de força radiais 2702 em um cone de falante 2701. O cone de falante é mantido na posição por uma borda circular 2703 que por sua vez é fixada a uma estrutura tipo aranha 2704. A estrutura tipo aranha 2704 tem quatro orifícios de montagem 3705 que permitem que o acionador seja fixado na posição. O cone 2701 é acionado por um mecanismo de motor 2706 mantido na posição pelo mecanismo tipo aranha 2704.

[00112] Para modalidades de refletor passivo um defletor atrás do acionador de falante pode fazer com que mais energia seja refletida na superfície refletiva deste modo assegurando uma melhor saída total de som do dispositivo refletor.

[00113] A figura 21 mostra uma modalidade de refletor passivo de acordo com esta invenção que tem uma base grande que dobra como um defletor fazendo com que a energia acústica seja forçada sobre o dispositivo refletor e então para dentro do espaço de audição.

[00114] A Patente USA 5764782 descreve matriz de falantes que pode ser usada na presente invenção. Com referência às figuras 6A e 6B da Patente USA 5764782 é mais fácil projetar para controlar erros obtendo a função de onda difusa induzida QRS mudando a configuração para uma matriz de elementos acionadores casados. A figura 6A mostra uma vista plana de um conjunto unidimensional 30 de 5 acio- nadores de irradiação 32a a 32e. A figura 6B mostra a modalidade da figura 6A, em corte. As profundidades de atraso individual das unidades de acionador de falante são determinadas pela solução para a Matriz de Resíduo Quadrático com N=5. Quando a profundidade da unidade é igual a 75 mm, as soluções são como listadas abaixo na Tabela 7.Tabela 7 - Soluções para uma Matriz de Acionadores de Sequência de Resíduo Quadrático de Frequência Baixa

[00115] Cada um dos acionadores de falante 32b, 32c, 32d e 32e da figura 6B (Patente USA 5764782) aciona uma pequena carga devido à coluna de ar, carregando com massa eficazmente o acionador. Uma vez que o acionador de falante 32a é montado nivelado com a superfície, o mesmo não sofre o efeito do carregamento de massa extra. O carregamento de massa faz com que os acionadores carregados experimentem mudanças em tanto na frequência ressonante como na sensibilidade. A mudança na frequência ressonante provoca gran des diferenças no carregamento elétrico do acionador, seja o aciona- dor ligado em série ou em paralelo. A mudança na sensibilidade fará com que a sequência de resíduo quadrático falhe devido às variações de amplitude entre os elementos da sequência.

[00116] Para compensar o carregamento de ar, pode ser adicionada uma massa mecânica complementar a cada acionador de falante individual de modo que cada acionador de falante 32a a 32e tenham, todos, o carregamento de massa igual, seja de coluna de ar, de massa mecânica adicionada, ou uma combinação das duas. Portanto, as frequências ressonantes de acionador serão iguais, portanto os mesmos podem ser ligados em série ou em paralelo, e a sensibilidade de cada elemento de sequência de resíduo quadrático será igual.

[00117] A massa efetiva da coluna de ar pode ser computada ou por calculando a mesma a partir da densidade e volume de ar em cada poço, ou pelo deslocamento na frequência ressonante dos acionado- res carregados com massa.

[00118] Nesta invenção a figura 14 dos desenhos mostra o refletor da figura 4, mas modificado para compensar a chegada aguda de energia através da boca das fendas. A fonte emite uma frente de onda geralmente esférica 22 que tem a frente de onda geralmente esférica 18 chegando à superfície frontal do refletor. No caso, diga-se, da fenda rebaixada mais distante 998, a energia que chega à borda interna da fenda tem raio R1 e a energia que chega à borda mais externa da fenda tem raio R2. Em uma modalidade o fundo da fenda é cônico linear a partir da borda externa para a interna com a borda externa sendo uma distância 999 de (R2 - R1 )/2 maior no lado externo do que no lado interno. Isto fará com que a energia interna se desloque uma distância de R2-R1 a mais do que a energia externa quando a mesma se desloca dentro da fenda e é refletida de volta para fora. Portanto a energia geralmente esférica que encontra a fenda deve se propagar para fora da fenda em uma frente de onda geralmente plana. Esta correção extra compensará a chegada aguda de energia através da largura de uma fenda. O fundo da fenda neste exemplo é cônico linear, mas em uma modalidade preferencial o é cônico côncavo para exatamente compensar a forma côncava da frente de onda que encontra a frente do refletor. Nesta modalidade preferencial no outro lado da largura da fenda o fundo é cônico exatamente na metade da diferença da diferença da distância de energia de chegada da borda interna para o ponto no outro lado da fenda que está sendo compensado.

[00119] A figura 15A mostra a modalidade preferencial da figura 4 que consiste em uma seção de refletor 1001 com o topo das fendas canelado 1000 para minimizar reflexões acústicas da boca das fendas 1002.

[00120] A figura 15B mostra a mesma modalidade da figura 15A, mas com as bordas externas 2000 também caneladas para minimizar difração a partir destas bordas.

[00121] Com referência à figura 18 é mostrada uma vista de um sistema coletor 400 que é dividido por um divisor 420 em um número de seções paralelas de modo que o comprimento das seções paralelas 410 e 411 é determinado pelo uso da QRS e a extremidade das seções paralelas a uma matriz 405 que irradia para dentro de um ambiente de espaço fluido ou vácuo. Nesta modalidade a sequência começa em n=2, com um deslocamento de elemento de 2, para uma matriz N=3 e continua um ciclo completo, elementos N=3, para finalizar em n=4. As soluções resultantes para a QRS são 0, 2, 0 e a seção paralela 411 é do múltiplo correto da profundidade da unidade mais longa do que as seções paralelas mais curtas 410. O afastamento das seções paralelas é controlado por w, o diâmetro do coletor e o menor comprimento de onda limitado por elementos intermatriz. Desta forma, as perdas, devido à contribuição da matriz de irradiação ou indutiva de coletor 405, são minimizadas causando provocando contrapressão reduzida no meio fluido dentro do sistema acoplado ao coletor e ou fornece difusão para dentro do ambiente de espaço fluido ou vácuo dentro do qual o coletor irradia. Este coletor pode ser usado em acionado- res de compressão e falantes de teto, ou como um falante de agudos em geral ou arranjo de acionador fechado.

[00122] A figura 16A mostra uma matriz de alto-falantes estilo estrutura de quadro plana que consiste em 49 acionadores individuais dispostos em uma matriz 7 x 7. Todos os acionadores são montados na superfície frontal.

[00123] As figuras 16, 17 e 19 ilustram um sistema ativo para produzir o mesmo efeito que o produzido pelos refletores passivos descritos acima. Em vez de usar refletores que produzem uma sequência de atraso de tempo o atraso de tempo é introduzido eletronicamente.

[00124] A figura 16 mostra uma modalidade alternativa de uma matriz de alto-falantes QRS 3 x 1. Nesta modalidade os acionadores 800, 801, e 802 são todos posicionados na mesma superfície tal como um gabinete de alto-falantes convencional como conhecido na técnica. Entretanto, cada acionador 800, 801, e 802 por sua vez é acionado por amplificadores individuais 803, 804, e 805 em que cada um tem uma potência P que corresponde àquela da exigência do acionador. Embora a correspondência de potência seja preferível, a mesma não é crítica para esta aplicação. A entrada é um sinal injetado nesta modalidade na entrada 806. Isto alimenta dois percursos de sinal. Em que o primeiro é o percurso direto para o amp 803 que é o amp para o elemento 0 da sequência QRS. O segundo percurso é para o módulo de atraso variável ou fixo 808 que por sua vez alimenta os amps 804 e 805. O atraso variável ou fixo 808 pode ser acionado por um controle de difusão 807 que o usuário ajusta para escolher o tempo de atraso. O tempo de atraso é escolhido para representar a mesma distância como seria escolhido se esta fosse uma matriz passiva para um refletor como descrito acima.

[00125] Além disso, por ter um controle variável é possível limitar a menor frequência de projeto da difusão usando o controle regulador 807. Quando o regulador de difusão 807 é ajustado para atraso de 0 seg a matriz de controle de três vias atua como n a técnica anterior. Quando é adicionado atraso através do regulador de difusão 807 a matriz de três vias começa a atuar como uma matriz difusa com limite de frequência mais alta ajustado pela distância inter acionador como descrito anteriormente nesta patente e limite de frequência mais baixa ajustado pelo tempo de atraso absoluto no módulo de atraso fixo ou variável 808 de acordo com o relacionamento entre a velocidade do som no ar, ou no fluido em que esta matriz opera, e a distância física equivalente que o tempo de atraso representa sendo equivalente a uma profundidade da unidade d como descrito anteriormente nesta patente. A sequência QRS em que N>3 pode ser usada em que são usados mais módulos de atraso fixo ou variável 808 para obter atrasos de tempo em múltiplos das profundidades da unidade d para obter o número de elementos de sequência de profundidade de unidade equivalente para acionar o acionador particular. De maneira similar, podem ser usadas duas matrizes dimensionais.

[00126] Na figura 17 é mostrada uma modalidade preferencial daquela descrita na figura 16. Nesta modalidade em vez de usar dois amps 804 e 805 como mostrado na figura 16 para acionar os aciona- dores 801 e 802, um único amp 850 com o dobro da potência 2P é usado para acionar ambos os acionadores 801 e 802. Isto pode ser feito quando ambos os acionadores 801 e 802 têm a mesma designação de número de elemento e, portanto, podem ser acionados pelo mesmo sinal atrasado. Esta modalidade economiza na quantidade re-querida de amps discretos. Embora seja preferível que a potência de amp 850 seja o dobro daquela do amp 803 uma vez que o mesmo tem o dobro da carga, isto não é crítico para esta aplicação. Em matrizes de maior ordem ou duas matrizes dimensionais este método pode reduzir significativamente o número de amps discretos requeridos. Cada elemento dar matriz de maior ordem que tem a mesma designação de elemento pode ser acionado pela um atraso e amp. A potência do amplificador é preferencialmente determinada para refletir a carga combinada da pluralidade de acionadores.

[00127] A figura 19 mostra um esquemático para o controle DSP de uma matriz de acionadores 7x7 configurados em uma estrutura QRD. A estrutura se refere à fiação de controladores de solução de elemento comum em série, paralelo, ou uma combinação dos dois.

[00128] Com referência à figura 19 mostra uma modalidade alternativa de uma matriz ativa de alto-falantes QRS 7 x 7. Os falantes 1901 (afastado 1), 1902 (afastado 8), 1903 (afastado 8), 1904 (afastado 8), 1905 (afastado 8), 1906 (afastado 8), e 907 (afastado 8), são acionados pelos amplificadores adicionais 1911, 1912, 1913, 1914, 1915, 1916, e 1917.

[00129] Nesta modalidade o processamento digital de sinal é usado para simular 4 escalas diferentes de onda difusa. O sinal de entrada 1941 é alimentado para 4 filtros 1931, 1932, 1933, e 1934. Cada filtro é um passa banda e permite que passem apenas certas frequências.

[00130] O conjunto de atraso 1921 introduz um atraso de tempo de unidade 'Atraso x'. Isto provocará uma escala específica de onda difusa relacionada ao fator de escala x.

[00131] O conjunto de atraso 1922 introduz um atraso de tempo de unidade 'Atraso y'. Isto provocará uma escala específica de onda difusa relacionada ao fator de escala y.

[00132] O conjunto de atraso 1923 introduz um atraso de tempo de unidade 'Atraso z'. Isto provocará uma escala específica de onda difu- sa relacionada ao fator de escala z.

[00133] O conjunto de atraso 1924 introduz um atraso de tempo de unidade 'Atraso t'. Isto provocará uma escala específica de onda difusa relacionada ao t fator de escala.

[00134] As saídas do sinal seco dos 4 filtros 1931, 1932, 1933 e 1934 são alimentadas para o amplificador adicional 1911. Este por sua vez aciona o falante 1901.

[00135] As saídas da primeira conexão de atraso dos conjuntos de atraso 1921, 1922, 1923, e 1924 que são acionados por conjuntos de filtro 1931, 1932, 1933, e 1934 são alimentadas para o amplificador adicional 1912. Este por sua vez aciona os falantes 1902.

[00136] As saídas da segunda conexão de atraso dos conjuntos de atraso 1921, 1922, 1923, e 1924 que são acionados por conjuntos de filtro 1931, 1932, 1933, e 1934 são alimentadas para o amplificador adicional 1913. Este por sua vez aciona os falantes 1903.

[00137] As saídas da terceira conexão de atraso dos conjuntos de atraso 1921, 1922, 1923, e 1924 que são acionados por conjuntos de filtro 1931, 1932, 1933, e 1934 são alimentadas para o amplificador adicional 1914. Este por sua vez aciona os falantes 1904.

[00138] As saídas da quarta conexão de atraso dos conjuntos de atraso 1921, 1922, 1923, e 1924 que são acionados por conjuntos de filtro 1931, 1932, 1933, e 1934 são alimentadas para o amplificador adicional 1915. Este por sua vez aciona os falantes 1905.

[00139] As saídas da quinta conexão de atraso dos conjuntos de atraso 1921, 1922, 1923, e 1924 que são acionados por conjuntos de filtro 1931, 1932, 1933, e 1934 são alimentadas para o amplificador adicional 1916. Este por sua vez aciona os falantes 1906.

[00140] As saídas da sexta conexão de atraso dos conjuntos de atraso 1921, 1922, 1923, e 1924 que são acionados por conjuntos de filtro 1931, 1932, 1933, e 1934 são alimentadas para o amplificador adicional 1917. Este por sua vez aciona os falantes 1907.

[00141] Os amplificadores adicionais 1911, 1912, 1913, 1914, 1915, 1916, e 1917 somam juntos o único sinal atrasado de tempo em escala relevante para as 4 bandas de frequências que resultam dos conjuntos de filtro para produzir 4 conjuntos de ondas difusas em escala formam o sinal de entrada 1941 a partir de uma matriz ativa de falantes 7 x 7.

[00142] Esta modalidade emula as aplicações de escalas diferentes dentro de bandas críticas diferentes (bandas Zwicker) no espectro audível. As quatro bandas de frequência possíveis são mostradas na Tabela 8;

[00143] A figura 20 mostra uma vista conceitual de um sinal variável com o tempo e é rotulada em série de tempos relativos ao longo de seus percursos. Os tempos são mostrados nominalmente na Tabela 7;

[00144] A Tabela 7 mostra o sinal variando com o tempo da figura 2 em uma Tabela mapeada contra soluções QRD n e por sua vez a distâncias. Nesta Tabela o degrau e distância de repetição entre aciona- dores em um matriz deve ser de 70mm. O comprimento de onda de projeto deve ser 7 x 2 x w = 980mm. Isto equacionado para uma frequência de projeto de 350 Hz. As distâncias são os atrasos de tempos equivalentes introduzidos pelo Processamento de Sinal Digital (DSP) em uma matriz bidimensional de painel plano.

[00145] A Tabela 10 é uma representação da relevância do tempodo sinal em cada elemento de uma matriz de falantes 7x7 com um padrão de separação de tempo baseado em processamento digital dos atrasos atribuíveis às distâncias mostradas na Tabela 10

[00146] Tabela 10- o sinal histórico mapeado na matriz de difusão bidimensional 7x7.

[00147] Vê-se que no centro da Tabela 10 fica o sinal percebido ‘agora’. Este é envolvido por um anel de sinais futuros e então fora deste fica um anel de passado relativo sinal etc. Manipulando a matriz deslocada e o elemento deslocado fez-se um arranjo para que os 3 elementos fiquem no centro da matriz.

[00148] Como é impossível conceitualmente colocar no presente um sinal futuro o sistema de percepção humano em vez disso coloca um sinal agora percebido histórico relativo ao meio da pequena onda difusa produzida a partir de tal matriz.

[00149] Uma modalidade preferencial usa um falante de 70mm, a frequência alta limite é de 2,500Hz e para N=7 a frequência baixa limi- te é de 190Hz. O atraso de tempo da unidade é de 140mm ou 408 mi- crossegundos.

[00150] Quando é usado um falante de 23mm, a frequência alta limite é de 7,500Hz e para N=7 a frequência baixa limite é de 580Hz. O atraso de tempo da unidade é de 46mm ou 134 microssegundos.

[00151] Portanto a matriz de difusão, em qualquer tempo, tem dialogo externo de sinais percebido agora, no passado recente e no futuro próximo no espaço de audição. Os mesmos estão energizando a sala em uma matriz de difusão e, portanto, os mesmos são relativamente não correlacionados pelo método de reenergizar a sala. Entretanto, dada a presença contextual de sinais percebidos agora, futuros e históricos o ouvinte pode agora construir uma imagem contextual de o que a acústica da sala do sinal está fazendo para o sinal. Isto dá ao ouvinte a habilidade para perceber a acústica gravada da sala sem a acústica de audição da sala contaminar a experiência.

[00152] A alocação de um sinal percebido agora é um ponto arbitrário atrás do último sinal tocado (o future distante). A resposta transiente da matriz, a pequena onda, tem um atributo de tempo = 0 no meio de sua resposta. desta forma, está se alocando ‘agora’ para tempo = 0 nesta função matemática de pequena onda.

[00153] A figura 24 e a figura 25 mostram um padrão de matriz difusa moldado no cone em movimento de acionadores de alto-falante. A figura 24 mostra uma matriz de falantes de agudos 3 x 3 em que o cone em movimento 2401 é moldado em uma matriz de espirais altas com a espiral central que tem a maior parte da altura. Envolvendo a mesma estão 4 espirais com a metade da altura da espiral central. Estas espirais assentam em uma base que fornece a superfície para os 4 elementos restantes. O cone 2401 é acoplado a uma borda circular 2402 que por sua vez fixa o cone 2401 à moldura 2403. A moldura 2403 tem quatro orifícios de montagem 2404 que permitem que este falante de agudos seja fixado a um receptáculo ou utensílio de alto- falante. O falante de agudos incorpora um elemento motor que aciona esta estrutura de cone na direção vertical. As nove superfícies apresentadas na matriz 3 x 3 preenchem as exigências de alinhamento de tempo da QRD.

[00154] A figura 25 mostra um cone em movimento 2501 moldado com o elemento central sendo 0 na superfície frontal. Os elementos adjacentes são formados como poços em uma matriz de poços 7 x 7. Os fundos destes poços são ajustados para a profundidade como governada pelas soluções para QRD. O cone em movimento 2501 é acoplado a uma borda circular 2502 que por sua vez é ajustada a uma estrutura tipo aranha 2503. A estrutura tipo aranha 2503 também suporta um elemento motor 2504 que aciona o movimento vertical do cone em movimento 2501. A estrutura tipo aranha 2503 tem oito orifícios de montagem 2505 usados para montar o acionador a um receptáculo ou utensílio de alto-falante.

[00155] A invenção foi descrita com referência a modalidades específicas. Ficará aparente para os indivíduos versados na técnica que podem ser feitas várias modificações e outras modalidades podem ser usadas sem se afastar do escopo mais amplo da invenção. Por exemplo, formas alternativas de sequências de auto correlação zero ou métodos de obter atrasos de tempo de elemento de sequência relativa podem ser usadas na presente invenção. Portanto, estas e outra variações sobre as modalidades específicas são cobertas pela presente invenção.

Claims

1. Sistema transdutor que compreende:uma superfície (809) que tem uma pluralidade de transdutores (800, 801, 802) dispostos em uma matriz N x 1 ou N x N em que N é um número primo ímpar;caracterizado pelo fato de que cada transdutor é acionado por um amplificador (803, 804, 805) e meios de atraso de tempo de sinal (808), e em que cada meio de atraso de tempo de sinal é governado pelo relacionamento:

,onde Ti,j é um atraso entre sinais com valores sequenciais i, j, em uma sequência numérica de uma Sequência de Resíduos Qua-dráticos da pluralidade de transdutores.

2. Sistema transdutor, de acordo com a reivindicação 1, ca-racterizado pelo fato de que cada meio transdutor é acionado pelo amplificador e meios de atraso de tempo de sinal quando eles compartilham o mesmo atraso de tempo.

3. Sistema coletor (400) que compreende:uma superfície (405) que tem uma pluralidade de coletores (410, 411) dispostos em uma matriz N x 1 ou matriz N x N em que N é um número primo ímpar;caracterizado pelo fato de que cada coletor acionado por uma fonte e meio de atraso de extensão de percurso de sinal (420), e em que cada meio de atraso de extensão de percurso de sinal governado pelo relacionamento

,onde Ti,j é um atraso entre sinais com valores sequenciais i, j, em uma sequência numérica de uma Sequência de Resíduos Qua-dráticos da pluralidade de coletores.

4. Sistema de instalação sonora para locais públicos, ca- racterizado pelo fato de que inclui um coletor como definido na reivindicação 3.