CN105101005B - 一种可控式混响时间调整装置、系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可控式混响时间调整装置、系统及方法，系统包括多个可控式混响时间调整装置和一个中央控制器，所述装置包括拾音器、功率放大电路、驱动线圈和磁致伸缩棒，拾音器的信号经一个信号处理控制单元移相处理后输出连接功率放大电路，所述功率放大电路输出连接驱动线圈，装置固定在房间作为震动板的声音反射墙壁上，所述磁致伸缩棒固定在法兰盘上用于驱动震动板震动；所述多个数可控式混响时间调整装置分布安装在房间的声音反射墙壁上，所述信号处理控制单元接收从中央控制器发出的命令控制功率放大电路输出驱动线圈带动磁致伸缩棒驱动震动板震动。通过对一个给定房间混响时间的调整，实现该房间的多功能化。用较少的房间实现更多的功能，节约能源和空间。

Description

一种可控式混响时间调整装置、系统及方法

技术领域

本发明涉及一种可控式混响时间调整装置、系统及方法。

背景技术

从音响的角度来看，房间的混响时间是影响室内音质的重要因素之一。会议室、电影院或音乐厅等不同功能的房间对最佳混响时间要求各不相同。为了让一个房间多功能化，对房间混响时间的调整就成为了一个必要的课题。到目前为，可变混响技术主要包括：电子可变混响系统和物理变换房间内表面材质这两种方式。目前电子可变混响系统的对混响的调整对房间内表面材质就要有高的技术要求，而一旦选择好房间内表面材质，则反射面反射将会是一个常数，其调整只能通过电子可变混响系统来调整。混响的调整中，房间的各个反射面对声源产生的声波进行多次反射，形成声能量衰减的过程（时间）就产生了混响时间。因此反射面的吸音系数（反射能力）是决定混响时间量的重要因素。目前房间的内表面装饰材料一般多由木板材、石膏板、石材、玻璃等材质构成；当不能满足要求时需要对房间材质结构进行调整。

发明内容

由背景技术我们知道，目前作为音响房间的内表面装饰材料一般多由木板材、石膏板、石材、玻璃等材质构成；当不能满足要求时，如果能改变（增加或减少）这些材料组成的装饰面对声波的反射特性，就能改变房间的混响时间，进而避免对房间材质结构进行调整。

为此，本发明的目的是提出一种可控式混响时间调整装置及系统，该装置接收声源的声波，经过数字化处理后驱动房间的装饰面震动，产生声波，并使该声波与入射到该装饰面的声波频率相同，振幅、相位可调。如果驱动器产生的声波与入射波相位相反，波形向量叠加后就会减小（抵消）反射声波的振幅，通俗的说就是减小了该反射面的声波反射能力（相当于增加了吸声系数），反之如果相位相同就可以增加反射面的声波反射能力。由于振幅和相位可以在程序控制下连续可调，因此可以使该反射面的声波反射能力从减小到增加可调；如果该驱动装置的数量足够多，就可以改变房间的混响时间。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种可控式混响时间调整装置，包括一个拾音器、拾音器的信号经一个信号处理控制单元移相处理后输出连接功率放大电路，其中，所述装置还包括一个驱动线圈和磁致伸缩棒，所述功率放大电路输出连接驱动线圈，所述磁致伸缩棒设置在所述驱动线圈中，所述驱动线圈被固定在一个壳体中，壳体的一端设置有封闭的法兰盘，法兰盘用于将壳体固定在一个震动板上，所述磁致伸缩棒一端顶在壳体内的限位板上，磁致伸缩棒另一端顶在法兰盘上用于驱动震动板震动。

方案进一步是：所述信号处理控制单元包括一个移相电路、微处理器和无线信号发送接收电路，所述微处理器分别控制移相电路的移相角度和功率放大电路放大输出，移相电路的输出连接功率放大电路，所述无线信号发送接收电路用于与一个中央控制器连接，微处理器通过无线信号发送接收电路接收从中央控制器发出的移相控制命令和功率放大命令。

一种可控式混响时间调整系统，系统用于一个音响房间，房间中设置有音响播放设备，其中，所述系统包括多个可控式混响时间调整装置和一个中央控制器，所述可控式混响时间调整装置包括一个拾音器、功率放大电路、一个驱动线圈和磁致伸缩棒，拾音器的信号经一个信号处理控制单元移相处理后输出连接功率放大电路，所述功率放大电路输出连接驱动线圈，所述磁致伸缩棒设置在所述驱动线圈中，所述驱动线圈被固定在一个壳体中，壳体的一端设置有封闭的法兰盘，法兰盘用于将壳体固定在房间作为震动板的声音反射墙壁上，所述磁致伸缩棒一端顶在壳体内的限位板上，磁致伸缩棒另一端顶在法兰盘上用于驱动震动板震动；所述多个数可控式混响时间调整装置分布安装在房间的声音反射墙壁上，所述信号处理控制单元接收从中央控制器发出的命令控制功率放大电路输出驱动线圈带动磁致伸缩棒驱动震动板震动。

方案进一步是：所述信号处理控制单元包括一个移相电路、微处理器和无线信号发送接收电路，所述微处理器分别控制移相电路的移相角度和功率放大电路的放大输出，移相电路的输出连接功率放大电路，所述无线信号发送接收电路用于与所述中央控制器连接，微处理器通过无线信号发送接收电路接收从中央控制器发出的移相控制命令和功率放大命令。

方案进一步是：所述信号处理控制单元中设置有编码器，所述编码器用于向所述中央控制器发送一个位置识别编码。

方案进一步是：所述壳体的法兰盘用粘接或螺丝固定的方式安装在声音反射墙壁上。

一种由所述系统实现的可控式混响时间调整方法，在可控式混响时间调整装置中设置有编码器，其中，所述方法包括：组织混响时间调整区域的步骤和混响时间调整的步骤；

所述组织混响时间调整区域的步骤是：在中央控制器的显示器中建立房间声音反射墙壁模型，利用在墙壁上设置的可控式混响时间调整装置的编码器进行编码划分不同的混响时间调整区域，中央控制器通过搜索检索到所有编码，利用编码在模型中建立并显示房间不同混响时间调整模拟区，在所述显示器中建立不同混响时间调整对话框，对话框内容包括：不同混响区域、延时时间和混响强度；

所述混响时间调整的步骤是：在房间音响系统工作的时间内，根据听觉效果通过中央控制器的鼠标和键盘分别针对不同区域调整延时时间和混响强度直至满意。

方案进一步是：所述利用在墙壁上设置的可控式混响时间调整装置的编码器进行编码划分不同的混响时间调整区域的方法是：首先根据音响房间声音反射墙壁划分不同的混响区域，将同一混响区域反射墙壁上的可控式混响时间调整装置的编码器人工设置为同一编码，不同区域为不同编码。

方案进一步是：所述利用在墙壁上设置的可控式混响时间调整装置的编码器进行编码划分不同的混响时间调整区域的方法是：将墙壁上设置的可控式混响时间调整装置人工分别设置为不同编码，中央控制器通过搜索检索到所有编码后，在显示器中根据模型选择不同混响时间调整区域，将不同混响时间调整区域涉及的不同编码的可控式混响时间调整装置组成不同区域的代码赋予到对话框的不同混响区域，通过此方法可以实现在显示屏上任意划分混响时间调整区域。

本发明的有益效果是：通过对一个给定房间混响时间的调整，实现该房间的多功能化。该系统可适用于多功能厅、会议厅等房间。这样可以更高效率地利用建筑内的面积，用较少的房间实现更多的功能，节约能源和空间。

其次，该装置只要求其依附的材料是可振动发声的，而这些材料如玻璃、木材等相较一般的吸声或反射声音的材料更为美观。相较一般的由百叶窗或旋转板改变材质而实现可变混响的系统中，该系统有着显著的审美优势。同时，由于只需要通过无线的参数传递即可调整混响时间，因此在操作上也更为简便实用。

再次，该装置的造价相对低廉，且效果良好。相较一般常用的电可变混响系统，该系统可以有效地节约成本。由于各装置可以无线操作，也省去了布线方面的成本。而且，一般的电声可变混响系统只能延长混响时间，而该系统可以双向变换，功能更强大，应用更广泛。

最后，如之前所提到的，该系统还能有更多的功能。由于微处理器件的可编程性，可以实现更多的应用。

下面结合附图和实施例对本发明作一详细描述。

附图说明

图1为可控式混响时间调整装置原理图；

图2为可控式混响时间调整装置结构示意图；

图3为一种模拟移相电路示意图；

图4可控式混响时间调整装置工作示意图；

图5为可控式混响时间调整系统结构示意图。

具体实施方式

实施例1：

一种可控式混响时间调整装置，如图1和图2所示，所述装置包括一个拾音器1、拾音器的信号经一个信号处理控制单元2移相处理后输出连接功率放大电路3，所述装置还包括一个驱动线圈4和磁致伸缩棒5，所述功率放大电路输出连接驱动线圈，所述磁致伸缩棒设置在所述驱动线圈中，所述驱动线圈被固定在一个壳体6中，壳体的一端设置有法兰601，法兰用于将壳体固定在一个震动板7上，所述磁致伸缩棒一端顶在壳体内的限位板上，磁致伸缩棒另一端顶在法兰盘上并与法兰盘固定连接（粘接或螺丝连接）用于驱动震动板震动；如图2所示，壳体中有一个限位板602，线圈固定在限位板上，壳体的其它空腔可以用来固定信号处理控制单元，拾音器设置在壳体的另一端603表面。所述的磁致伸缩棒是由磁致伸缩材料制作的棒体，具有受磁化伸缩的特性（是现有技术）。由于要利用磁致伸缩棒的磁伸缩特性驱动壳体法兰盘振动，因此法兰盘中间区域应该是具有弹性的材料，例如是厚度比较薄的金属片（0.2mm至0.5mm），而限位板应该是具有刚度的板，其刚度要大于法兰盘中间区域。

实施例中：所述信号处理控制单元包括一个移相电路、微处理器和无线信号发送接收电路，所述微处理器分别控制移相电路的移相角度和功率放大电路放大输出，移相电路的输出连接功率放大电路，所述无线信号发送接收电路用于与一个中央控制器连接，微处理器通过无线信号发送接收电路接收从中央控制器发出的移相控制命令和功率放大命令。

其中的移相电路可以有多种方式实现，例如通过一个模数转换电路将音频模拟信号转换为数字信号输入到微处理器，微处理器根据接收的命令进行移相后再通过一个数模转换电路将数字信号转换为模拟信号后连接功率放大电路；图3示意了一种模拟移相电路，该电路通过电容C电阻R和运算放大器A对输入的信号进行移相，微处理器根据命令控制电子开关11接入不同的电阻实现移相。

装置通过传声器接收所在环境中的音频信号经功率放大器产生驱动电流，该电流通过线圈后产生音频交变的磁场，线圈中的磁致伸缩棒随之变形（加长或缩短）产生振动。将其固定于某一种可振动发声的材质（如玻璃、木板）之上，就可以驱动该材质振动，形成声波。传声器设置在装置的顶端，在接收到声波之后，考虑自身的高度，数字处理器计算出相应的延时时间，使驱动器产生的声波与入射到反射面的声波形成相应的相位关系，从而实现抵消或加强反射波的目的，如图4所示。实施例中的无线信号发送接收电路和功率放大电路都是一种常规电路。

实施例2：

一种可控式混响时间调整系统，如图5所示，系统用于一个音响房间12，房间中设置有音响播放设备13，其中，所述系统包括多个实施例1所述的可控式混响时间调整装置和一个中央控制器14，如实施例1中所述可控式混响时间调整装置包括一个拾音器、功率放大电路、一个驱动线圈和磁致伸缩棒，拾音器的信号经一个信号处理控制单元移相处理后输出连接功率放大电路，所述功率放大电路输出连接驱动线圈，所述磁致伸缩棒设置在所述驱动线圈中，所述驱动线圈被固定在一个壳体中，壳体的一端设置有封闭的法兰盘，法兰盘用于将壳体固定在房间作为震动板的声音反射墙壁上，所述磁致伸缩棒一端顶在壳体内的限位板上，磁致伸缩棒另一端顶在法兰盘上用于驱动震动板震动；所述多个数可控式混响时间调整装置分布安装在房间的声音反射墙壁上，所述信号处理控制单元接收从中央控制器发出的命令控制功率放大电路输出驱动线圈带动磁致伸缩棒驱动震动板震动。

与实施例1相同，所述信号处理控制单元包括一个移相电路、微处理器和无线信号发送接收电路，所述微处理器分别控制移相电路的移相角度和功率放大电路的放大输出，移相电路的输出连接功率放大电路，所述无线信号发送接收电路用于与所述中央控制器连接，微处理器通过无线信号发送接收电路接收从中央控制器发出的移相控制命令和功率放大命令。

为了能够灵活的划分信号处理控制单元：所述信号处理控制单元中设置有编码器，所述编码器用于向所述中央控制器发送一个位置识别编码。

实施例中：所述声音反射墙壁是玻璃、石材、木材或其他可振动发声材质，根据不同材质所述壳体的法兰盘用粘接或螺丝固定的方式安装在声音反射墙壁上。

实施例中的中央控制器是一台含有控制软件的计算机服务器，配备有显示器、鼠标和键盘。

对于一个墙壁由玻璃、石材、木材或其他可振动发声材质构成的房间，在每面墙壁之上安装一个上述装置。如果墙壁面积较大，超过了该装置可控制的面积，则可以把墙壁划分成若干个区域，在每个区域的中心点安装一个装置。

实施例3：

一种由实施例2所述系统实现的可控式混响时间调整方法，因此实施例2中的内容也适用于本实施例中，这里就不在对系统加以重复；在系统的可控式混响时间调整装置中设置有编码器，其中，基于所述系统，所述方法包括：组织混响时间调整区域的步骤和混响时间调整的步骤；

所述组织混响时间调整区域的步骤是：在系统的中央控制器的显示器中建立房间声音反射墙壁模型，利用在墙壁上设置的可控式混响时间调整装置的编码器进行编码划分不同的混响时间调整区域，中央控制器通过搜索检索到所有编码，利用编码在模型中建立并显示房间不同混响时间调整模拟区，在所述显示器中建立不同混响时间调整对话框，对话框内容包括：不同混响区域、延时时间和混响强度；

所述混响时间调整的步骤是：在房间音响系统工作的时间内，根据听觉效果通过中央控制器的鼠标和键盘分别针对不同区域调整延时时间和混响强度直至满意。

其中：所述利用在墙壁上设置的可控式混响时间调整装置的编码器进行编码划分不同的混响时间调整区域的方法是：首先根据音响房间声音反射墙壁划分不同的混响区域，将同一混响区域反射墙壁上的可控式混响时间调整装置的编码器人工设置为同一编码，不同区域为不同编码，例如：一个区域的调整装置的编码器都调整为1，另一个区域的调整装置的编码器都调整为2，以此类推。

其中：所述利用在墙壁上设置的可控式混响时间调整装置的编码器进行编码划分不同的混响时间调整区域的方法是：将墙壁上设置的可控式混响时间调整装置人工分别设置为不同编码，中央控制器通过搜索检索到所有编码后，在显示器中根据模型选择不同混响时间调整区域，将不同混响时间调整区域涉及的不同编码的可控式混响时间调整装置组成不同区域的代码赋予到对话框的不同混响区域；当然各个编码的调整装置的位置是已知的，例如：将编码是1、2、3、4的调整装置划分为A区，将编码是5、6、7、8的调整装置划分为B区；通过此方法可以实现在显示屏上任意划分混响时间调整区域。

根据不同的混响时间要求，可以通过无线系统对各个不同位置的装置传递各自不同的参数。然后各装置由上述的工作原理，即可对整个房间的混响时间进行调控，从而实现房间混响时间的“可变”。

上述控制、调整过程要在建立房间的空间和声学模型的基础上，根据房间的使用功能，装置安装的位置，驱动的材质等因素设定各装置的参数。

每个装置也可以作为独立的音源使用。在一个实现了上述系统的房间里，通过无线信号传递希望发出的声波信号，令各装置驱动其后材质发声，从而实现类似多声道音响的功能。

由于每一个装备可以各自独立地接收不同的参数，因此可以自由调节各不同位置装置所发出的声音。对于一个或者一群给定位置的观众，可以模拟早期反射声，由此提升语言清晰度。

Claims (9)

1.一种可控式混响时间调整装置，包括一个拾音器、拾音器的信号经一个信号处理控制单元移相处理后输出连接功率放大电路，其特征在于，所述装置还包括一个驱动线圈和磁致伸缩棒，所述功率放大电路输出连接驱动线圈，所述磁致伸缩棒设置在所述驱动线圈中，所述驱动线圈被固定在一个壳体中，壳体的一端设置有封闭的法兰盘，法兰盘用于将壳体固定在一个震动板上，所述磁致伸缩棒一端顶在壳体内的限位板上，磁致伸缩棒另一端顶在在法兰盘上用于驱动震动板震动。

2.根据权利要求1所述的一种可控式混响时间调整装置，其特征在于，所述信号处理控制单元包括一个移相电路、微处理器和无线信号发送接收电路，所述微处理器分别控制移相电路的移相角度和功率放大电路放大输出，移相电路的输出连接功率放大电路，所述无线信号发送接收电路用于与一个中央控制器连接，微处理器通过无线信号发送接收电路接收从中央控制器发出的移相控制命令和功率放大命令。

3.一种可控式混响时间调整系统，系统用于一个音响房间，房间中设置有音响播放设备，其特征在于，所述系统包括多个可控式混响时间调整装置和一个中央控制器，所述可控式混响时间调整装置包括一个拾音器、功率放大电路、一个驱动线圈和磁致伸缩棒，拾音器的信号经一个信号处理控制单元移相处理后输出连接功率放大电路，所述功率放大电路输出连接驱动线圈，所述磁致伸缩棒设置在所述驱动线圈中，所述驱动线圈被固定在一个壳体中，壳体的一端设置有封闭的法兰盘，法兰盘用于将壳体固定在房间作为震动板的声音反射墙壁上，所述磁致伸缩棒一端顶在壳体内的限位板上，磁致伸缩棒另一端顶在法兰盘上用于驱动震动板震动；所述多个可控式混响时间调整装置分布安装在房间的声音反射墙壁上，所述信号处理控制单元接收从中央控制器发出的命令控制功率放大电路输出驱动线圈带动磁致伸缩棒驱动震动板震动。

4.根据权利要求3所述的可控式混响时间调整系统，其特征在于，所述信号处理控制单元包括一个移相电路、微处理器和无线信号发送接收电路，所述微处理器分别控制移相电路的移相角度和功率放大电路的放大输出，移相电路的输出连接功率放大电路，所述无线信号发送接收电路用于与所述中央控制器连接，微处理器通过无线信号发送接收电路接收从中央控制器发出的移相控制命令和功率放大命令。

5.根据权利要求4所述的可控式混响时间调整系统，其特征在于，所述信号处理控制单元中设置有编码器，所述编码器用于向所述中央控制器发送一个位置识别编码。

6.根据权利要求3所述的可控式混响时间调整系统，其特征在于，所述壳体的法兰盘用粘接或螺丝固定的方式安装在声音反射墙壁上。

7.一种由权利要求3所述系统实现的可控式混响时间调整方法，在可控式混响时间调整装置中设置有编码器，其特征在于，所述方法包括：组织混响时间调整区域的步骤和混响时间调整的步骤；

所述组织混响时间调整区域的步骤是：在中央控制器的显示器中建立房间声音反射墙壁模型，利用在墙壁上设置的可控式混响时间调整装置的编码器进行编码划分不同的混响时间调整区域，中央控制器通过搜索检索到所有编码，利用编码在模型中建立并显示房间不同混响时间调整模拟区，在所述显示器中建立不同混响时间调整对话框，对话框内容包括：不同混响区域、延时时间和混响强度；

所述混响时间调整的步骤是：在房间音响系统工作的时间内，根据听觉效果通过中央控制器的鼠标和键盘分别针对不同区域调整延时时间和混响强度直至满意。

8.根据权利要求7所述方法，其特征在于，所述利用在墙壁上设置的可控式混响时间调整装置的编码器进行编码划分不同的混响时间调整区域的方法是：首先根据音响房间声音反射墙壁划分不同的混响区域，将同一混响区域反射墙壁上的可控式混响时间调整装置的编码器的编码人工设置为同一编码，不同区域编码器的编码为不同编码。

9.根据权利要求7所述方法，其特征在于，所述利用在墙壁上设置的可控式混响时间调整装置的编码器进行编码划分不同的混响时间调整区域的方法是：将墙壁上设置的可控式混响时间调整装置根据不同混响时间调整区域人工分别设置为不同编码，中央控制器通过搜索检索到所有编码后，在显示器中根据模型选择不同混响时间调整区域，将不同混响时间调整区域涉及的不同编码的可控式混响时间调整装置组成不同区域的代码赋予到对话框的不同混响区域，通过此方法可以实现在显示屏上任意划分混响时间调整区域。