CN101142849A - 多扬声器设备 - Google Patents

Abstract

一种独立的多扬声器设备(1)，包括框架(3)，该框架具有用于再现较高频率范围中的声音的第一扬声器(5)和用于再现较低频率高频范围中的声音的第二扬声器(7)，所述频率范围具有交叉频率f_c，该第一扬声器具有最大1000mm²的第一辐射表面(5a)且该第二扬声器具有第二辐射表面(7b)，该第一辐射表面的中央区域(5b)和该第二辐射表面的中央区域(7b)放置成彼此相距垂直距离d。为了获得高质量的声音，参数f_c和d具有下面的值：750Hz＜f_c＜3000Hz，d＞2.λf_c(λf_c是交叉频率处再现声音的波长)且750mm＜d＜3000mm。

Description

多扬声器设备

技术领域

本发明涉及一种多扬声器设备，该多扬声器设备包括框架，该框架具有用于再现较高频率范围中的声音的第一扬声器和用于再现较低频率范围中的声音的第二扬声器。

背景技术

在本领域中已知理想扬声器只能通过产生20Hz～20kHz的全部可听频谱而没有失真或压缩的极小脉动点源近似。因此，单个的全频程扬声器总是遇到性能上的折衷。因为这个原因，使用两个扬声器的布置，即第一扬声器用于再现较高频率范围中的声音且第二扬声器用于再现较低频率范围中的声音，来再现高品质音频，每个扬声器在特定的频率范围工作。依照当前讲授，这种布置中的扬声器彼此靠近放置以接近理想的全频程点源。然而，这种多扬声器设备远不是理想的且遇到交叉频率周围的声相位、声级和功率不规则问题，导致再现的声音模糊和着色。应当注意术语“交叉频率”在本文中的意思是这样的频率，在该频率第一扬声器电学地和/或机械地和/或声学地减少的声级与第二扬声器电学地和/或机械地和/或声学地减少的声级相同，其中离所述组合至少3米的距离测量，该第一和第二扬声器的组合的声压级基本平衡。

电学滤波器可用于引导适当的频率到第一扬声器(高频扬声器)或第二扬声器(低频扬声器)并由此减少其他频率的声级。

发明内容

本发明的一个目的是提供多扬声器设备，和已知的类似设备相比，它们可以再现具有改善质量的声音。

该目的通过根据本发明的独立的多扬声器设备获得，该设备包括框架，该框架具有用于再现较高频率范围中的声音的第一扬声器和用于再现较低频率范围中的声音的第二扬声器，所述频率范围具有交叉频率f_c，该第一扬声器具有最大1000mm²的第一辐射表面且该第二扬声器具有第二辐射表面，至少在使用过程中，该第一辐射表面的中央区域和该第二辐射表面的中央区域被放置成彼此相距垂直距离d，其中

750Hz≤f_c≤3000Hz，且

$d\≥2.{\mathrm{\λ}}_{f_c},$ 其中，λ_fc是交叉频率处再现声音的波长，且其中d最小为750mm且最大为3000mm。

应用于根据本发明的扬声器设备的测量基于新的设计原理。该原理意味着在第二扬声器的声音和第一扬声器的直接声音之间存在极小的或优选地没有干涉。在该上下文中，应当注意术语“直接声音”在本文中表示从声源直接到达某个地方的声音，由此没有反射。由于距离第一扬声器某一最小距离d处的第二扬声器的位置-如上所述-可获得减少的干涉。为清楚起见，注意在正常使用状态，第一扬声器布置在第二扬声器上方。通过使第二扬声器放置得接近一个隔离物(例如，地板)，散射声可以在两个扬声器的频率彼此交叉的那些地方产生。在该上下文中，应当注意术语“散射声”在本文中表示不直接从声源而是经过反射到达某个位置的声音。

相对于类似现有技术的扬声器设备，根据本发明的扬声器设备的音质在分辨率(definition)、清晰度(clarity)和全息成像方面得到改善。因为这个原因，根据本发明的扬声器设备适于用作用于音频再现以及用于TV、视频和多媒体扩声的高保真设备。它提供了涉及多路扬声器设备和系统的当前设计和性能限制的解决方法。

根据本发明的扬声器设备的优选实施例具有以下参数：1000Hz≤f_c≤2000Hz且 $d\&GreaterEqual;{3.\mathrm{\&lambda;}}_{f_c},$ 尤其是1000Hz<f_c≤1500Hz。

较低频率范围，即，第二扬声器的频率范围，从共振频率向上延伸到交叉频率。第二扬声器可以具有20Hz～10kHz(典型地50Hz～5kHz)的频率范围。较高频率范围，即，第一扬声器的频率范围，从交叉频率向上延伸。第一扬声器可以具有500Hz-100kHz(典型地800Hz～40kHz)的频率范围。

使用立体布置进行实验，该立体布置具有靠近房屋的地板放置的一对所述第二扬声器和在第二扬声器上所需距离d处放置一对所述第一扬声器。不是预期的再现立体声音(音乐)像分裂成局域化在接近地板的区域中的低频内容和局域化在较高区域中的高频内容，惊奇地发现立体声像非常稳定地定位在第一扬声器下(或附近)的垂直平面中，而与再现的声音的频率内容无关。而且最惊奇的是在清晰度、音阶(staging)、均匀性和透明度方面声音再现的极高的音质，并由此获得了全息立体成像的真实感觉。实验的特定参数是：交叉频率为1kHz；第一扬声器对和第二扬声器对之间的垂直距离d是1m；且使用每个都具有有效直径为30mm的穹顶形膜的第一扬声器。

为完整起见，这里报告：如果第一扬声器根据当前原理安放，即，靠近第二扬声器，而不改变其他参数且使用相同的滤波器和相同的部件，该布置的上述全息能力完全消失。

使用具有放置成靠近房屋的地板的所述第二扬声器和放置在第二扬声器上方所需距离d处的所述第一扬声器的单声道布置，获得了除了立体像之外的类似的效果。

根据本发明的扬声器设备的实际实施例具有这一特征：第一扬声器的第一辐射表面具有圆形外形以及最大为35mm的直径。由于上面已经提及的原因，直接的辐射表面优选地是穹顶形膜的一部分。

本发明还涉及一种多扬声器机壳。该机壳基本上基于与上面段落中所述相同的认识，尤其是(多个)第二扬声器必须以一定的距离相对于(多个)第一扬声器放置，该距离使得与(多个)第一扬声器没有或只有很少的干涉。

根据本发明的扬声器机壳包括一组用于再现较高频率范围中声音的第一扬声器和用于再现较低频率范围中的声音的第二扬声器，所述频率范围定义了交叉频率f_c，该第一扬声器位于第一位置，优选地位于机壳的正面，且具有最大1000mm²的第一辐射表面，且该第二扬声器位于机壳的第二面(不是第一面)且具有第二辐射表面，至少在使用中，该第一辐射表面的中央区域和该第二辐射表面的中央区域被放置成彼此相距垂直距离d，其中：

750Hz≤f_c≤3000Hz，优选地，1000Hz≤f_c≤2000Hz，尤其是1000Hzf_c≤1500Hz，且150mm≤d≤1000mm。

根据本发明的多扬声器机壳的优选实施例和用于实现该机壳的优选参数在权利要求12～19中阐明和说明。本发明的扬声器机壳的特别的、特定的、和令人惊奇的特征在于，(多个)第一扬声器用于提供直接的声场且(多个)第二扬声器用于提供散射的声场，即，反射后获得的场。

本发明还涉及音频和/或视频设备，所述语音和/或视频设备具有通过独立的多扬声器设备形成的扬声器布置，或包括根据本发明的多扬声器机壳的根据本发明的系统。扬声器机壳可以是设备机壳本身或可以是一种子机壳。作为所应用原理的结果，如前所述，根据本发明的设备的音质是高端水平的。在本文的上下文中，视频设备可以是监视器。

而且，本发明涉及如权利要求21～27中任意一个所权利要求的音频和/或视频设备。这种设备具有与如上所述本发明相同的优点。

应当注意德国实用新型No.8304832公开了一种TV装置中的扬声器布置。这种已知的布置在单声再现的情况包括多于一个扬声器，且在立体声再现的情况包括多于两个扬声器。尤其是，该已知布置包括高频扬声器和也称为子低频扬声器的低频扬声器，且可选地包括中频扬声器。该高频扬声器-以及中频扬声器(如果存在)-从TV装置的前壁部分辐射，而具有40～200或300Hz的频率范围的子低频扬声器利用气孔从TV装置的背侧或底侧辐射。这样，在该已知的TV装置中应用的该已知扬声器布置和根据本发明的装置中应用的扬声器布置在声音方面几乎没有任何类同之处。

还应当注意，德国实用新型1687888公开了一种扬声器盒，它具有高频声系统和低频扬声器或宽带系统。该高频声系统被这样设计和布置，即使得它不仅从正面，而且在其他方向(例如向后)，辐射频率约1.000Hz或更高的声音。因为这个原因，应用的高频声系统的特定特征为具有多个辐射表面。通过该特征，已知的扬声器盒本质上不同于根据本发明的扬声器结构。

参考权利要求，应当注意权利要求中所定义的特征的组合是可能的且意在本发明的范围内。

当结合附图阅读下面的详细的示例性描述时，本发明的上面已经提及的和其他目的、特征和优点将变得显而易见。

附图说明

图1～5是根据本发明的多扬声器设备的实施例的示意图；

图6是应用在电视接收机中的根据本发明的多扬声器机壳的实施例的示意图；

图7A是根据本发明的装置的实施例的示意性正视图；

图7B是图7A的实施例的示意性侧视图。

具体实施方式

现在参考图1，可以看到本发明的多扬声器设备1的第一实施例。设备1具有框架3，该框架3包括基座3a和杆，尤其是棒状杆3b。基座3a是用于搁在面(例如地板等)上的装置。杆3b的上端提供有第一扬声器5，该第一扬声器5具有用于再现较高频率范围中声音的第一辐射表面5a，也被称为高频扬声器。杆3b的下端被固定到基座3a。基座3a提供有第二扬声器7，该第二扬声器具有用于再现较低频率范围中的声音的第二辐射表面7a，也被称为低频扬声器。

高频扬声器5可以是常规可得的具有穹顶型膜的高频扬声器，然而，附加条件为其有效辐射表面的直径最大为35mm，优选地更小。在该实例中，有效辐射表面的直径是30mm。该扬声器布置的交叉频率f_c是1.5kHz。高频扬声器5的频率范围是900Hz-30kHz且低频扬声器7的频率范围是60Hz-5kH。高频扬声器5和低频扬声器7之间的最小所需距离，即从高频扬声器5的中央区域5b到低频扬声器7的中央区域7b测量的垂直距离d，至少是交叉频率处再现声音的波长λ_fc的两倍；或以其他符号表示为 $d\&GreaterEqual;2.{\mathrm{\&lambda;}}_{f_c}.$ 在该实例中d为900mm。

如一般所知，交叉频率处的波长可以通过在空气中的声速和交叉频率f_c的商确定，或以其他符号表示为

在本布置中该垂直距离d是1.1m。

应当注意，对应于图1的实施例中的类似零件的零件，在下面涉及图2-5的实施例中将使用相同的参考符号。

图2中公开的实施例具有基座3a和杆3b，提供有用于搁在面上的脚9。基座3a容纳具有与所述面相对定位的辐射表面7a的低频扬声器7。杆3b载有高频扬声器5，该高频扬声器5具有用于向该扬声器设备前的听众辐射声音的辐射表面5a。

图3中公开的实施例具有包含多个低频扬声器7的基座3a和载有高频扬声器5的杆3b。

图4中公开的实施例具有支架或框架3，棋由矩形盒状的结构组成，并容纳高频扬声器5和低频扬声器7。

图1-5中所示的所有实施例具有获得本发明的音效所需的参数。更具体而言，每个高频扬声器5具有最大为1000mm²的第一辐射表面5a；且在所有的情况下d≥2.λ_fc且750mm≤d≤3000mm，且750Hz≤f_c≤3000Hz。为再现立体声，可以形成两个且如有需要形成更多的这种多扬声器设备的组。

应当注意第一扬声器和第二扬声器可以是每一个都由两个或更多的合适的扬声器组成的单元。

现在参考图6，可以看到根据本发明的多扬声器机壳101的实施例。在该实例中，扬声器101由在其正面103a具有屏幕104的电视接收机的电视机壳103组成。在该实例中，扬声器机壳101包括两个高频扬声器105和两个低频扬声器107的扬声器组。高频扬声器105具有位于电视机机壳103的正面103处或附近的辐射表面105a，使得它们可以从正面103a辐射声音。与此对照，低频扬声器207被安装成，使得它们的辐射表面107a位于电视机壳103的背面处或附近，使得在使用时它们从该面辐射声音。应用在扬声器机壳101中的该扬声器组满足下面的附加要求：(1)每个高频扬声器105的辐射表面105a具有最大1000mm²的尺寸，(2)交叉频率f_c位于750Hz-3000Hz的范围中以及(3)高频扬声器105和低频扬声器107被布置成相距垂直距离d，d的范围为150 mm-1000mm。优选地，高频扬声器105是穹顶型高频扬声器且1000Hz≤f_c≤1500Hz。在该实例中，距离d是350mm。

现在参考图7A和7B，可以看到根据本发明的装置201的实施例，具体而言是视频装置。装置201具有架子202和由架子202支撑且具有屏幕204a的平面屏幕电视接收机205。电视接收机205可以固定地或枢轴地固定到架子202上。装置201具有扬声器布置，该扬声器布置包括两个高频扬声器205和两个低频扬声器207。高频扬声器205被安装在电视接收机204的框架零件207b的高水平位，且低频扬声器207被安装在电视接收机204的框架零件202a的低水平位。这样，低频扬声器207接近地板区域放置。高频扬声器205的辐射表面205a和低频扬声器207的辐射表面207a都位于装置的正面处或附近，所述正面即基本与平面204a一致的面。为了获得本发明的目标效果，装置201进一步具有以下特征：(1)每个高频扬声器205具有最大1000mm²的辐射表面205a，(2)交叉频率f_c具有≥750Hz且≤3000Hz的值；以及(3)高频扬声器205的中央区域205b位于距离低频扬声器207的中央区域207b垂直距离d的位置，其中该垂直距离d最小是2.λ_fc，术语λ_fc是在交叉频率处的再现声音的波长，且750mm≤d≤3000mm。

在本实施例中，辐射表面是490mm²，f_c是1700Hz且d是1000mm。

应当注意本发明不限于这里公开的实施例。例如，可以附加地应用子低频扬声器以只再现低音频率。这种子低频扬声器的频率范围可以从子低频扬声器的共振频率到约200Hz。

Claims (28)

1.一种独立的多扬声器设备，该设备包括框架，该框架具有用于再现较高频率范围中的声音的第一扬声器和用于再现较低频率范围中的声音的第二扬声器，所述频率范围具有交叉频率f_c，该第一扬声器具有最大1000mm²的第一辐射表面且该第二扬声器具有第二辐射表面，考虑在该设备的使用过程中，该第一辐射表面的中央区域和该第二辐射表面的中央区域定位成彼此相距距离d，d为垂直距离，其中

750Hz≤f_c≤3000Hz，且

$d\&GreaterEqual;2.{\mathrm{\&lambda;}}_{f_c},$ 其中，λ_fc是交叉频率处再现声音的波长，且其中d最小为750mm且最大为3000mm。

2.如权利要求1所述的多扬声器设备，其中1000Hz≤f_c≤2000Hz，且d≥3.λ_fc。

3.如权利要求2所述的多扬声器设备，其中1000Hz≤f_c≤1500Hz。

4.如权利要求1、2或3所述的设备，其中所述较低频率范围从共振频率向上延伸到所述交叉频率。

5.如权利要求1、2或3所述的设备，其中所述较高频率范围从所述交叉频率延伸。

6.如权利要求1、2或3所述的设备，其中所述第一扬声器的第一辐射表面具有圆形外形以及最大35mm的直径。

7.如权利要求1、2或3所述的设备，其中所述第二扬声器位于所述第一扬声器之下。

8.如权利要求1、2或3所述的设备，其中所述第一扬声器的第一辐射表面是穹顶形膜的一部分。

9.如权利要求1～8其中任意一个所述的设备，其中存在仅一个第一扬声器和仅一个第二扬声器。

10.一种独立的多扬声器系统，包括至少两个如权利要求1～9中任意一个所述的设备，用于立体或类立体声再现。

11.一种多扬声器机壳，包括一组用于再现较高频率范围中的声音的第一扬声器和用于再现较低频率高频范围中的声音的第二扬声器，所述频率范围定义交叉频率f_c，该第一扬声器位于该机壳的第一面中并具有最大1000mm²的第一辐射表面，且该第二扬声器位于机壳不是第一面的第二面中且具有第二辐射表面，至少在使用过程中，该第一辐射表面的中央区域和该第二辐射表面的中央区域定位成彼此相距垂直距离d，其中

750Hz≤f_c≤3000Hz，其中d最小为150mm且最大为1000mm。

12.如权利要求11所述的多扬声器机壳，其中1000Hz≤f_c≤2000Hz。

13.如权利要求12所述的多扬声器机壳，其中1000Hz≤f_c≤1500Hz。

14.如权利要求10～12其中任意一个所述的机壳，其中所述较低频率范围从共振频率向上延伸到所述交叉频率。

15.如权利要求11～13其中任意一个所述的机壳，其中所述较高频率范围从所述交叉频率延伸。

16.如权利要求11～13其中任意一个所述的机壳，其中所述第一辐射表面具有圆形外形以及最大35mm的直径。

17.如权利要求11～13其中任意一个所述的机壳，其中所述第二扬声器被安装在该机壳的后壁中。

18.如权利要求11～13其中任意一个所述的机壳，其中所述第一扬声器的第一辐射表面是穹顶形膜的一部分。

19.如权利要求11～18其中任意一个所述的机壳，其中仅一个第一扬声器和仅一个第二扬声器形成所述组。

20.如权利要求11～13其中任意一个所述的机壳，包括另一类似的扬声器组，用于立体或类立体声再现。

21.一种音频和/或视频装置，具有由如权利要求1～9其中任意一个所述的设备形成的扬声器布置，或如权利要求10所述的系统，或如权利要求11～20其中任意一个所述的机壳。

22.一种音频和/或视频装置，具有多扬声器设备，该多扬声器设备包括用于再现较高频率范围中的声音的第一扬声器和用于再现较低频率高频范围中的声音的第二扬声器，所述频率范围具有交叉频率f_c，该第一扬声器具有最大100mm²的第一辐射表面且该第二扬声器具有第二辐射表面，考虑在该设备的使用中，该第一辐射表面的中央区域和该第二辐射表面的中央区域放置成彼此相距距离d，d为垂直距离，其中

750Hz≤f_c≤3000Hz，并且

$d\&GreaterEqual;2.{\mathrm{\&lambda;}}_{f_c},$ 其中，λ_fc是交叉频率处再现声音的波长，且其中d最小为750mm且最大为3000mm。

23.如权利要求22所述的多扬声器设备，其中1000Hz≤f_c≤2000Hz，且d≥3.λ_fc。

24.如权利要求23所述的多扬声器设备，其中1000Hz≤f_c≤1500Hz。

25.如权利要求22、23或24所述的设备，其中所述较低频率范围从共振频率向上延伸到所述交叉频率。

26.如权利要求22、23或24所述的设备，其中所述较高频率范围从所述交叉频率延伸。

27.如权利要求22、23或24所述的设备，其中所述第一扬声器的第一辐射表面具有圆形外形以及最大35mm的直径。

28.如权利要求22、23或24所述的设备，其中所述第二扬声器位于所述第一扬声器之下。

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