CN108235175B - 具有指向性的扬声器系统和用于操作扬声器系统的方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种具有指向性的扬声器系统和用于操作扬声器系统的方法。所述扬声器系统包括：扬声器壳体，其具有前部和后部。此外，所述扬声器系统包括：至少一个第一低音声源，其布置在扬声器壳体中，具有在前方的主辐射方向；以及至少一个高音和/或中音声源。扬声器壳体的至少一个第一腔室设置有关于主辐射方向位于一侧的第一出声开口。所述扬声器系统还包括：至少一个第一指向性低音声源，其布置在所述第一腔室中。

Description

具有指向性的扬声器系统和用于操作扬声器系统的方法
技术领域
本公开涉及具有指向性的扬声器系统以及用于操作这样的扬声器系统的方法。
背景技术
具有低音声源的扬声器系统通常仅具有轻微的指向性。这可归因于音频频率范围中的低频具有与扬声器箱的标准壳体尺寸相当的波长或具有大于扬声器箱的标准壳体尺寸的波长。例如，100Hz频率的声音的波长为3.43m。如果扬声器箱的尺寸明显地低于它，那么该频率差不多全方向地辐射。如果例如(在相对于主轴的-6dB水平处)需要90°的辐射区域，具有例如1m宽度的扬声器箱在低于约300Hz不再能够在水平平面上提供这种指向性。
发明内容
一种扬声器系统，包括：扬声器壳体，其具有前部和后部；至少一个第一低音声源，其布置在所述扬声器壳体中，具有在前方的主辐射方向；至少一个高音和/或中音声源；扬声器壳体的至少一个第一腔室，其具有关于所述主辐射方向位于一侧的第一出声开口；以及至少一个第一指向性低音声源，其布置在所述第一腔室中。
一种用于操作扬声器系统的方法，包括：利用频率滤波器根据公共第二音频放大器输出信号生成用于高音和/或中音声源的控制信号和用于第一低音声源的控制信号，其中所述第一低音声源在主辐射方向上辐射；以及将第一指向性低音声源耦接至第一音频放大器输出信号，其中，所述第一指向性低音声源相对于所述主辐射方向在一侧辐射，并且在所述主辐射方向上布置在距所述高音和/或中音声源和所述第一低音声源一定距离的后方处，并且其中，所述公共第二音频放大器输出信号相对于所述第一音频放大器输出信号具有延时。
一种用于操作扬声器系统的方法，包括：利用频率滤波器根据公共的第二音频放大器输出信号生成用于高音和/或中音声源的控制信号和用于第一低音声源的控制信号，其中所述第一低音声源在主辐射方向上辐射；以及将第一指向性低音声源耦接至第一音频放大器输出信号，其中，所述第一指向性低音声源相对于所述主辐射方向在一侧辐射，并且在所述主辐射方向上布置在距所述高音和/或中音声源和所述第一低音声源一定距离的后方处，并且其中，所述公共的第二音频放大器输出信号相对于所述第一音频放大器输出信号具有延时。
附图说明
下面参照附图更详细地说明本公开的实施例和示例。相同的参考标记表示相同或相似的部分。可例示性地使用附图中示出的位置关系和大小比例作为尺寸指示的公开基础。
图1是根据第一实施例的扬声器系统的扬声器箱的示意性水平截面图示。
图2是根据第一实施例的对称变型的扬声器系统的扬声器箱的示意性水平截面图示。
图3是根据第二实施例的扬声器系统的扬声器箱的示意性水平截面图示。
图4是根据第二实施例的对称变型的扬声器系统的扬声器箱的示意性水平截面图示。
图5是由彼此挂接在下方的多个扬声器箱组成的线阵列的示意性立体图。
图6是在根据第一实施例的扬声器箱的内部和外部的扬声器系统的电子组件的第一示例性布置的示意性图示。
图7是在根据第一实施例的扬声器箱的内部和外部的扬声器系统的电子组件的第二示例性布置的示意性图示。
图8是在根据第一实施例的扬声器箱的内部和外部的扬声器系统的电子组件的第三示例性布置的示意性图示。
图9是在根据第二实施例的扬声器箱的内部和外部的扬声器系统的电子组件的第一示例性布置的示意性图示。
图10是在根据第二实施例的扬声器箱的内部和外部的扬声器系统的电子组件的第二示例性布置的示意性图示。
图11是在根据第二实施例的扬声器箱的内部和外部的扬声器系统的电子组件的第三示例性布置的示意性图示。
图12是操作根据第一实施例的扬声器系统的示例性方法的流程图。
图13是操作根据第二实施例的扬声器系统的示例性方法的流程图。
具体实施方式
下面以示例性方式描述扬声器系统的实施例。在这种情况下，术语“扬声器系统”的最普遍的含义表示扬声器箱和电子件的组合，无论电子件的组件是布置在扬声器箱的内部还是外部。扬声器箱通常表示这样的单元，该单元包括扬声器和壳体以及存在于壳体内或壳体上的其他组件，诸如例如布线、频率滤波器、吸音材料、连接器插座、功率放大器(在所谓自带功放系统的情况下)等。在这方面，术语“扬声器系统”在这里使用的含义可以表示仅扬声器箱(及包括在扬声器箱内或扬声器箱上的组件)或者可以表示扬声器箱(及包括在扬声器箱内或扬声器箱上的组件)与任何存在的外部电子组件的组合。
下文中，表示为“耦接的”和/或“连接的”扬声器和/或电子组件不是必须要彼此直接地耦接或连接，而是可以存在“耦接的”或“连接的”组件之间的中间元件。但是，术语“耦接的”和/或“连接的”不旨在限于这种含义，而是可以可选地还具有组件彼此直接耦接或连接的含义，即，“耦接的”或“连接的”组件之间没有中间元件。
在公共广播系统工程中，特别是当为大型或露天事件提供声音覆盖时，例如，反而期望的是能够使用扬声器为所限定的听众区尽可能均匀地提供声压，特别是在所限定的听众区上并且优选地在所有传输相关的频带(例如，40Hz至16KHz)上尽可能均匀地提供声压。为此，扬声器系统的指向性应理想地在整个频率范围上恒定。这意味着(特别是在低频范围中)期望(针对给定壳体尺寸)增加扬声器系统的指向性的措施。
除了为所限定的听众区尽可能均匀地提供声音覆盖之外，增加的指向性对于噪声控制而言也很重要，这是因为其减少了声音在不期望方向上的发射。此外，增加的指向性允许后面的声音的辐射减少，使得可以针对舞台而言实现较低的声音暴露，结果，例如可以在开始反馈之前实现较高的最大增益。
在低音扬声器(即，纯低音声源)的情况下，已经使用所谓的心型扬声器布置的实践。心型扬声器布置使用布置在扬声器壳体的后面的低音扬声器，其产生相对于在前面辐射的声音的反相声音，该反相声音抵消由前面的低音扬声器向后辐射的声音分量并且放大由前面的低音扬声器向前辐射的声音分量。
本公开所基于的目标可认为是：提供所谓的全频扬声器系统(full rangeloudspeaker system)，其包括至少一个高音和/或中音声源以及至少一个低音声源并具有改进指向性。此外，本公开旨在说明用于操作这种扬声器系统的方法。
因此，扬声器系统的实施例可以包括：扬声器壳体，其具有前部和后部；以及至少一个第一低音声源，其布置在扬声器壳体中并且具有在前方的主辐射方向。此外，扬声器系统可具有至少一个高音和/或中音声源。扬声器壳体的至少一个第一腔室可设置有关于主辐射方向位于一侧的第一出声开口。第一腔室可具有布置在其中的至少一个第一指向性低音声源。
将具有位于所述一侧的第一出声开口的第一腔室集成至扬声器壳体并且在该腔室中布置第一指向性低音声源，可以实现这样的效果：从出声开口辐射的侧向声音的振幅具有使得扬声器系统的指向性增加的相位。
第一指向性低音声源可关于主辐射方向布置在第一低音声源的后方的一定距离处，并且所述至少一个高音和/或中音声源可以关于主辐射方向布置在与第一指向性低音声源大致相同的水平处。这实现了这样的效果：来自高音和/或中音声源的声音以及来自第一指向性低音声源的声音在主辐射方向上的行进路径具有相当的长度，这特别地允许扬声器系统的简单的音频信号控制。
特别地，扬声器系统可具有与高音和/或中音声源以及第一指向性低音声源耦接的第一传输路径，并且可具有与第一低音声源耦接的第二传输路径。在这种情况下，对于例如无源频率滤波器(其输入与第一传输路径耦接并且其输出与高音和/或中音声源以及第一指向性低音声源的输入耦接)，可以通过例如用于高音和/或中音声源以及第一指向性低音声源的单个音频信号通道来实现扬声器系统的指向性的增加。
在这种情况下，可提供扬声器系统的第二传输路径以接受相对于为第一传输路径提供的音频信号具有延时的音频信号。针对第二传输路径的该具有延时的音频信号可以由第二音频信号通道提供。
扬声器系统可以还具有HF(高频)喇叭和/或MF(中频)喇叭，其与高音和/或中音声源耦接。HF喇叭和/或MF喇叭的长度可以等于或大于扬声器壳体的深度乘以0.3或0.4或0.5。这允许HF喇叭和/或MF喇叭具有相对地大的长度，因此具有用于高音和/或中音声源的声音的良好指向性和高效率。
扬声器系统可以具有另一腔室，其具有在扬声器壳体的前部的出声开口，其中高音和/或中音声源中的中音声源容纳在该另一腔室中。
高音和/或中音声源中的高音声源可以相对于中音声源同轴地布置在主辐射方向上。在这种情况下，高音和/或中音声源可以具有最大对称辐射行为。
根据第二实施例，所述至少一个高音和/或中音声源可以关于主辐射方向布置在与第一低音声源大致相同的水平处。
在这种情况下，扬声器系统可以具有与第一指向性低音声源耦接的第一传输路径和与高音和/或中音声源以及第一低音声源耦接的第二传输路径。
这样的扬声器系统可具有例如无源频率滤波器，其输入与第一传输路径耦接并且其输出与高音和/或中音声源以及第一低音声源的输入耦接。在这种情况下，可提供第二传输路径以接受相对于为第一传输路径提供的音频信号具有延时的音频信号。因此，同样在该实施例中，可以使用两通道音频放大器操作所有声源。
扬声器系统的实施例还具有：至少一个第二低音声源，其布置在扬声器壳体中，具有在前方的主辐射方向；扬声器壳体的至少一个第二腔室，其具有关于主辐射方向位于一侧的第二出声开口；以及第二指向性低音声源，其布置在第二腔室中。可以实现扬声器系统的对称设计，由于这种对称，再次地，所述扬声器系统的指向性增加或最大化。特别地，这可以通过如下方式实现：相对于在主辐射方向上展开的扬声器的平面对称地实施第一和第二低音声源和/或第一和第二指向性低音声源和/或第一和第二腔室和/或所述至少一个高音和/或中音声源。
操作扬声器系统的方法可以包括：利用例如无源频率滤波器从公共的第一音频放大器输出信号产生用于高音和/或中音声源的控制信号(驱动信号)以及用于第一指向性低音声源的控制信号(驱动信号)，其中，高音和/或中音声源在主辐射方向上辐射并且第一指向性低音声源在所述主辐射方向的一侧辐射。此外，所述方法可以包括：将第一低音声源与第二音频放大器输出信号耦接，所述第二音频放大器输出信号相对于第一音频放大器输出信号具有延时，其中，第一低音声源在主辐射方向上辐射并且在主辐射方向上布置在距第一指向性低音声源一定距离处。
延时可以与频率无关地选择和/或可选择，但也可以以依赖于频率的方式选择和/或可选择，在后一种情况下，可以实现整个频率范围上的指向性改善。
选择延时的第一选项是选择延时以使得第一低音声源的声音和第一指向性低音声源的声音在主辐射方向上相干地叠加。以这种方式，在主辐射方向(即，向前)上产生声音的主辐射方向上的最大声压(即，最大增益)。另一选项是选择延时以使得第一低音声源的声音和第一指向性低音声源的声音在相反主辐射方向上不相干地叠加。在这种情况下，可以实现声音在相反主辐射方向(即，向后)上的最小声压(即，最大抵消)。还可以选择延时以使得在全部频率上实现具体地期望的(例如，优选恒定的)指向性。
根据图1，第一实施例的扬声器系统100具有包括扬声器壳体110和多个声源(扬声器)的扬声器箱。更确切地，扬声器壳体110具有布置在其中的至少一个高音和/或中音声源，后续称之为HF/MF。此外，扬声器壳体具有位于其中的至少一个第一低音声源(低音扬声器)LF1(LF：低频)和至少一个第一指向性低音声源(指向性低音扬声器)R-LF1。
HF/MF后续表示辐射高频率范围和中音频率范围中的频率的扬声器组件。其通常由(至少)一个高音声源(高音扬声器)HF和至少一个中音声源(中音扬声器)MF组成，但是也可以由覆盖整个高频率范围和中音频率范围的(至少)一个宽带声源(宽带扬声器)组成。
如图1示例性示出的，HF可以耦接至HF喇叭130。MF和HF可以相对于彼此同轴地定向，即，HF和MF的主辐射方向可以同轴。例如，这可以通过在声音辐射方向上将HF居中布置在MF的前方来实现，参见图1。另一个选项是将HF同轴地物理集成在MF的驱动器中，这样做的结果是从MF的驱动器中的中央孔接出HF喇叭130(未示出)。此外，如稍后更详细地说明的，MF喇叭可以以例如“MF喇叭中的HF喇叭”布置的形式存在，在该布置中，MF喇叭侧向地包围HF喇叭。
扬声器系统100中，LF1位于扬声器壳体110的前部区域中。LF1在主辐射方向上辐射。HF/MF的主辐射方向优选地与LF1的主辐射方向平行。
扬声器壳体110还包括至少一个第一腔室120，其中布置有指向性低音声源(指向性低音扬声器)R-LF1。第一腔室120具有允许侧向出声并且例如可以设置在扬声器壳体的第一侧壁110_1中的出声开口120_1。出声开口120_1可以定向为例如与LF1的主辐射方向垂直，并且进一步地，R-LF1的主辐射方向可以与出声开口120_1的定向(即，例如出声开口120_1的中轴)平行或同轴。
图1示出了穿过扬声器箱的水平截面，即，110_1和110_2表示扬声器壳体110的相对侧壁，附图标记110_3表示扬声器壳体110的前部，并且附图标记110_4表示扬声器壳体110的后部。第一腔室120凭借腔室壁而从扬声器壳体110的空气体积中切出第一腔室120内存在的空气体积，即，腔室壁不包括使扬声器壳体(低音壳体)110敞开的开口。
扬声器壳体110可以还具有另一腔室140，其中布置有MF(参见图1)或HF/MF。同样地，另一腔室140包括通过腔室壁从扬声器壳体110的空气体积中分离的空气体积。
R-LF1关于主辐射方向布置在LF1的后方距LF1距离D处。R-LF1和LF1之间的距离D使得R-LF1辐射的声音需要比LF1辐射的声音更长的声学路径(行进路径)以到达扬声器壳体110的前方的特定点(在图1中，向前方向上的来自R-LF1的声音表示为RS1，而向前方向上的来自LF1的声音表示为S1)。
来自R-LF1的声音RS1旨在被用于控制扬声器系统100的辐射行为，并且例如，旨在在频率范围上产生优选恒定的指向性。为此，前部低音声源LF1中的声音生成被延迟了时段△t，以使得利用来自R-LF1的指向性声音RS1放大向前方向(即，LF1的主辐射方向)上的声音S1和/或利用来自R-LF1的向后的声音RS1'最大程度地抵消来自LF1的向后(即，与LF1的主辐射方向相反)的声音S1'。
在通过最大化相干地叠加S1和RS1实现了向前的最大增益(即，最大声压)的同时，通过最大化不相干地叠加S1'和RS1'实现了向后的最大抵消(即，最小声压)。通过对相应波列的叠加在图1中示意性地示出了向前声音的相干叠加和向后声音的不相干叠加。可以通过适当选择△t(即，LF1的控制相对于R-LF1的控制的延时)来选择这两种情况或在这两种情况之间的折衷。
因此，沿着LF1的主辐射方向，以高相干性或最大相干性来操作这两个低音声源LF1和R-LF1，因此增加了那里的声压。在这种情况下，远离主辐射方向的减小的相干性在频率范围内(例如，低于约300Hz)在水平平面上产生期望的指向性。因此，△t允许对扬声器系统100的指向性进行选择，频率相关选择△t(f)(即，作为频率f的函数的延时△t)也变得可行。
在图1示出的扬声器系统100的情况下，HF/MF同样位于扬声器壳体110的后部，即，例如相对于LF1的主辐射方向位于与R-LF1大致相同的水平处(即，同样在LF1后方大约距离D处)。如稍后更详细地说明地那样，这允许能够使用总共仅两个放大器通道来操作扬声器系统100，并且允许一个放大器通道经由例如无源频率滤波器同时驱动HF/MF和R-LF1，而另一放大器通道驱动LF1。
图2是根据上述实施例的变型的扬声器系统200的示例。扬声器系统200很大程度上对应于扬声器系统100，因此，参考以上描述内容以避免重复。扬声器系统200不同于扬声器系统100之处主要在于，扬声器系统200具有在水平平面上整体对称的声音辐射，这通过在扬声器壳体110中设置包括低音声源LF2和指向性低音声源R-LF2的额外一对声源来代替包括低音声源LF1和指向性低音声源R-LF1的单对声源来实现。在这种情况下，LF1和LF2以及R-LF1和R-LF2可以相对于扬声器壳体110的垂直平面对称地布置，其中HF/MF的主辐射方向也可位于该垂直平面中。这实现了如下效果：可以在水平平面上在整个频率范围上获得关于扬声器系统200的整体辐射行为的对称。
因此，扬声器系统200的扬声器壳体110除了图1描述的组件之外，还具有第二腔室220，该第二腔室220具有关于主辐射方向位于一侧的第二出声开口220_1。在第二腔室220中布置第二指向性低音声源(指向性低音扬声器)R-LF2，例如，R-LF2的主辐射方向能够与R-LF1的主辐射方向相反地延伸。此外，扬声器系统200的扬声器壳体110具有布置在其中的第二低音声源(低音扬声器)LF2，其主辐射方向可以向前延伸并且例如与LF1的主辐射方向平行。
同样地，第二腔室220包括从扬声器壳体110的内部切出的空气体积，并且例如可以具有与第一腔室120相同的大小。特别地，相对于位于主辐射方向上的垂直壳体平面，LF2可以相对于LF1对称地布置，以及/或者，R-LF2可以相对于R-LF1对称地布置，以及/或者，第二腔室220可以相对于第一腔室120对称地布置。腔室120、腔室220可以实现为有侧向低音反射开口或没有侧向低音反射开口。例如，可以在侧壁110_1和110_2上设置低音反射开口(未示出)，例如，可以设置在腔室120、220的邻接后壁110_4的后角区域中。
LF1和LF2使用扬声器壳体110的全部可用宽度以在水平平面上关于壳体尺寸实现最大可能指向性(LF1和LF2可使用扬声器壳体110的内部的公共空气体积)。然而，在没有R-LF1和/或R-LF2的情况下，根据前面描述的规律，将不足以在低频(例如，低于约300Hz)充分地控制辐射角度。R-LF2和R-LF1用于增加扬声器系统200的指向性，其中，R-LF2的控制可以与R-LF1的控制相同，LF2的控制可以与LF1的控制相同。以所述方式，这允许实现很大程度地或最大化地相干叠加分别来自LF1和R-LF1的向前的声音S1和RS1，以及很大程度地或最大化地相干叠加分别来自LF2和R-LF2的向前的声音S2和RS2。同样地或替代性地，这可以获得很大程度地或最大化地不相干叠加分别来自LF1和R-LF1的向后的声音S1’和RS1’，以及获得很大程度地或最大化地不相干叠加分别来自LF2和R-LF2的向后的声音S2’和RS2’。当然，这两种情况之间的折衷方案同样可行，其中在所有情况下实现了扬声器系统200的指向性的增加，该增加可受到对LF1和R-LF1的控制信号(驱动信号)之间的适当的延时△t的选择以及对LF2和R-LF2的控制之间的适当延时的△t的选择的影响。针对LF1和R-LF1的延时△t可以与针对LF2和R-LF2的延时△t相同。
在第一实施例中，即，在扬声器系统100的情况和在扬声器系统200的情况下，例如，HF/MF靠近扬声器壳体110的后壁110_4的较低安装位置意味着HF喇叭130可具有相对较大的长度H，例如，等于或大于扬声器壳体110的深度(其大致对应于侧壁110_1和110_2的长度)乘以0.3或0.4或0.5的长度。这对于高频范围中的声音而言允许高水平的指向性和高效增益。此外，另一腔室140和布置在其中的MF可以同样靠近扬声器壳体110的后壁110_4布置。例如，另一腔室140可以完全地位于扬声器壳体110的后半区域中。靠近后壁放置另一腔室140允许例如由于作为扬声器壳体110中的漏斗形凹进的隔音板110_5而针对中音频率范围也实现良好的指向性。
例如，可以通过这些漏斗形凹进的隔音板110_5形成MF喇叭。还可以利用例如多个(在该情况下，两个)分离的喇叭通道135来实现MF喇叭，这两个分离的喇叭通道135可以例如形成为注塑成型部件，并且例如，可以在紧邻中央HF喇叭130的一侧从MF引出到扬声器壳体110的前部110_3。与HF喇叭130一样，MF喇叭的喇叭通道135是除了前部的声音开口之外的其体积是切出的组件，并且在这种情况下，可以(可选地)省略隔音板110_5，参见图2。MF喇叭对于中频中的声音而言总是允许高水平的指向性和高效增益。
这增强了图2示出的扬声器系统200的情况中的对称布置LF1/R-LF1和LF2/R-LF2而导致的指向性的增加。以这种方式，可以创建全频扬声器系统200，其可以具有在整个频率范围上均匀(即，普遍恒定(largely constant))的高水平指向性。特别地，可以创建通过仅两个放大器通道来操作四个(六个)声学传播路径(HF、MF、LF1、R-LF1、(LF2、R-LF2))的扬声器系统200。通过仅两个放大器通道来控制声源HF/MF、LF1、R-LF1、LF2、R-LF2可用如下方式实现：由于关于扬声器系统200的主轴，R-LF1和R-LF2大致位于HF/MF的声学平面上，因此，可以在(单个)放大器通道上通过例如无源频率滤波器来操作R-LF1、R-LF2和HF/MF。可以利用专用的第二放大器通道和专用的信号处理来驱动前部低音声源LF1、LF2，并且前部低音声源LF1、LF2可以根据它们相对于主辐射轴距R-LF1和R-LF2的距离来相对于包括高音、中音和侧向低音(即，HF/MF、R-LF1、R-LF2)的系统延迟△t。也就是说，换言之，导致低音频率范围中的指向性的侧向辐射R-LF1、R-LF2也可以被无源地置于针对高音和中音频率范围HF/MF的控制信号(驱动信号)上，这是因为由于这些源布置在(大致)相同的传播时间平面上，它们之间不存在传播时间问题。
这种扬声器系统200的另外的优点在于在两个放大器通道之间可以实现非常均匀的功率平衡。原因在于LF1和LF2优选地需要被设计为分别大于(即，更强力)R-LF1和R-LF2，这是因为来自LF1和LF2的向前辐射大于向后辐射。因此，可以通过一个放大器通道对较不强力的低音声源R-LF1、R-LF2与HF/MF一起进行操作，同时，通过另一放大器通道对更强力的低音声源LF1、LF2进行操作。这允许这两个放大器通道在功率方面的负载程度大致相同。
换言之，在具有前部扬声器HF/MF(无源地分离)和LF1及LF2(有源地操作)的2向或3向系统的情况下，在每种情况下，在侧面添加额外的声学传播路径R-LF1或R-LF2，以控制辐射行为，所述额外的声学传播路径的几何结构和传播时间意味着其可以无源地耦接至HF/MF前部扬声器。
根据第一实施例的另一方面，在具有定向在侧面处的低音扬声器R-LF1和R-LF2的无源2向或3向系统的情况下，添加额外的有源声学路径LF1或LF2以控制辐射行为，所述额外的有源声学路径不位于无源地操作的扬声器的声学平面或后方，而是位于主辐射方向的前方。
如工程中常用的那样，在这种情况下，2向系统表示使用(无源)分离为两个控制(驱动)信号(宽带和LF)的扬声器系统，而3向系统表示执行(无源)分离为三个控制(驱动)信号(HF和MF和LF)的扬声器系统。在本公开中，驱动信号是用于驱动对应声源(例如，HF、MF、LF)的信号。
对于图1所示的扬声器系统100，以上大部分说明内容同样适用，特别是与HF/MF的物理实施例和由于在扬声器壳体110中的较低安装位置而造成的对HF/MF声音的指向性的良好控制、两个放大器通道有关的说明内容以及与两个放大器通道的均匀功率平衡有关的说明内容。
图3和图4是根据第二示例性实施例的扬声器系统300和400。扬声器系统300和400不同于扬声器系统100和200之处主要在于以下特征：
-在扬声器系统300、400中，HF/MF与LF1(并且在扬声器系统400的情况下，还与LF2)布置在共同声学平面中。换言之，HF/MF不再在R-LF1(并且在扬声器系统400的情况下，R-LF2)的声学平面上靠近后壁110_4布置，而是靠近扬声器壳体110的前部110_3布置。
-其中布置有MF或HF/MF的另一腔室140因此位于扬声器壳体110的前部区域中，即，不再像扬声器系统100和200的情况那样位于第一腔室120和/或第二腔室220的(声学)水平上。
-HF喇叭130以及可能的MF喇叭(例如，通过漏斗形凹进(用于MF的隔音板110_5，参见图4)形成的MF喇叭)因此具有比扬声器系统100或200的情况下实质上更短的在主辐射方向上的长度。
-扬声器系统300、400也可通过具有(仅)两个放大器通道的信号处理来驱动。与扬声器系统100、200相反，在这种情况下可以通过一个放大器通道与LF1(以及在扬声器系统400的情况下的LF2)一起无源地操作HF/MF，而在专用的放大器通道上操作侧向辐射的R-LF1(以及在扬声器系统400的情况下的R-LF2)。因此，图3和图4中示出的扬声器系统300和400同样允许在整个频率范围上控制指向性，并且还允许通过侧向辐射R-LF1(以及在扬声器系统400的情况下的R-LF2)增加低频范围中的指向性。但是，HF/MF较小的安装深度(以及相关联的较短的HF/MF喇叭长度或用于MF的漏斗形凹进110_5的较小深度)意味着高频率范围和中音频率范围的辐射行为无法精确受控并且效率低于扬声器系统100、200的情况。此外，两个放大器通道的功率平衡不像扬声器系统100、200的情况那样均匀，这是因为对更强力的低音声源LF1、LF2进行操作的放大器通道需要额外地为HF/MF提供高频率范围和中音频率范围的功率。
在其他方面，与扬声器系统100和200有关的说明内容同样适用于扬声器系统300和400，对与图1和图2有关的公开进行参考，以避免重复。特别地，图4的扬声器系统400也具有关于主辐射方向上的中央垂直平面完全对称的设计。
所有实施例的扬声器壳体110的深度(即，主辐射方向上的壳体尺寸)可以小于或等于或大于例如40厘米、50厘米、60厘米、或70厘米。在相应驱动器的中心之间的在主辐射方向上测得的从LF1至R-LF1(或从LF2至R-LF2)的距离可以小于或等于或大于例如20厘米、30厘米、40厘米、50厘米、或60厘米。扬声器壳体110的宽度(即，后壁110_4的长度)可以小于或等于或大于例如80厘米、90厘米、100厘米、110厘米、120厘米、130厘米、140厘米、150厘米、或160厘米。扬声器壳体110的高度(垂直于纸张平面的尺寸)可以小于或等于或大于例如30厘米、40厘米、或50厘米。其他值也同样可行。扬声器壳体110可以实现为有低音反射开口或没有低音反射开口。例如，可以在前部110_3上设置低音反射开口(未示出)，例如，在壳体110的角部区域中设置。
图5示出了所谓的线阵列500，其中例如图1至图4中示出的具有出声开口120_1的扬声器系统彼此挂接在下方地布置。旨在用于线阵列500的扬声器系统的扬声器壳体110具有这样的形状，其侧壁110_1、110_2朝向后壁逐渐缩小(tapered)以便允许线阵列500的(增大的)曲率，这可在图5中看出。
但是，扬声器系统100、200、300、400还可以为独立系统或其他扬声器系统，其不是为了以与其他扬声器箱结合且成阵列的方式布置而设置。例如，这里描述的全频扬声器系统还可以为立式扬声器，例如，柱式扬声器。
图6、图7和图8是根据第一实施例的依照本公开的扬声器系统(也就是说，例如，图1和图2中示出的扬声器系统100、200)的电子组件的布置的示例。图6示出了位于扬声器壳体110外部且具有两个放大器通道的音频信号电路610。参考标记620表示第一放大器通道的功率放大器，参考标记650表示第二放大器通道的功率放大器。
例如，音频信号电路610的第一放大器通道的输出630经由线缆连接以及扬声器箱的输入640而连接至扬声器箱的第一传输路径。例如，输入640可以位于扬声器壳体110的壁中的一个上(例如，位于后壁110_4上)。
以同样的方式，音频信号电路610的第二放大器通道的输出660例如经由另一线缆连接经扬声器箱的输入670连接至扬声器箱的第二传输路径，同样地，输入670可以布置在扬声器壳体110(例如，后壁110_4)上。在输入640、670处，接受模拟音频信号。
第一传输路径包括(无源)频率滤波器680，其布置在扬声器壳体110中或扬声器壳体110上，其输入681连接至扬声器箱的第一输入640。频率滤波器680包括：第一输出682，其连接至HF的输入；第二输出683，其连接至MF的输入；以及第三输出684，其连接至R-LF1的输入，并且，如果存在的话，连接至R-LF2的输入(3向系统)。假设通过单个宽带扬声器实现HF和MF，则输出682和683一致(2向系统)。
在这里描述的示例中，第二传输路径包括扬声器箱的第二输入670，该第二输入连接至LF1的输入，并且如果存在的话，连接至LF2的输入。
LF1(以及如果必要的话，LF2)的延时例如在第二放大器通道的上游(即，在第二功率放大器650的上游)的信号处理中进行。图示示出了位于第二放大器通道的功率放大器650的上游的模拟信号路径中的延时元件690。延时元件690可以在例如数字信号处理电路中来实现，特别是在DSP(数字信号处理器)691中，在这种情况下，例如使用DSP 691中的内部存储器来实现。对于延时元件690而言，还可以使用DSP外部的存储器芯片(未示出)以便在第二音频信号通道中实现期望的延时。
在第一放大器通道的上游(即，在第一功率放大器620的上游)的信号路径中，同样可以布置例如DSP 692形式的数字信号处理。第一音频信号通道(其包括DSP 692和功率放大器620)和第二音频信号通道(其包括延时元件690、DSP 691和功率放大器650)可以被由音频信号源(未示出，例如，麦克风)提供的共同音频信号605驱动。
所述电子组件的布置的另一选项如图7所示。这里，延时元件690、两个数字信号处理部(DSP 691、692)、功率放大器620、功率放大器650、以及例如无源频率滤波器680布置在扬声器箱内部，即，布置在扬声器壳体110中或扬声器壳体110上。包括集成的功率放大器620、650的这种扬声器系统也被称为自带功放系统。可利用单个输入645来管理扬声器箱。扬声器箱中的两个传输路径耦接至该输入645，并且，在该示例性实施例中，这两个传输路径包括已经包括在图6的示例中的信号处理、放大器通道、以及组件。
对于图7中示出的组件的其他特征和属性，参考与图6有关的描述内容。
图8示出了所述组件布置在自带功放系统的扬声器箱的内部或外部的另一选项，其中功率放大器620、650布置在扬声器箱的内部(即，布置在扬声器壳体110的内部或扬声器壳体110之上)。与图6中一样，扬声器箱也包括用于两个音频信号通道的两个输入840、870。延时元件690位于外部，并且可以在例如DSP 691中实现。在图8中，第一音频信号通道的DSP 692同样位于外部。例如，外部音频信号电路810可以包括数字信号处理部(例如，DSP691、DSP 692的形式)并且具有输出860和830，在输出860和830处，例如，输出数字音频信号并且将其发送至扬声器箱上的输入870和840。
图6至图8中示出的布置的许多各式变型是可行的。例如，在图8中，例如只有“系统处理器”(未示出)中的延时元件690可以连接在扬声器箱(或扬声器箱的阵列)的上游，而例如DSP 691、692形式的基于通道的信号处理中的其他部分可以以类似于图7所示方式的方式布置在扬声器箱的内部。
还需注意，所有示例中的延时元件690原理上也可以布置在功率放大器650的下游的信号路径中，并且此时可以利用例如无源全通滤波器来实现。但是，这种方案对于大多数应用而言因为延时元件690中的高功率损耗而没有意义。
例如，外部音频信号电路610中包括的电子组件可以布置在共同(外部)装置中或者以物理地分布的方式布置。例如，“外部”电子组件可以在远离扬声器箱(或扬声器箱的阵列)很大距离(例如几十米或100米)的范围布置。在具有集成功率放大器的自带功放系统(例如，参见图7和图8的布置)的情况下，音频信号或各音频信号也可以无线地发送至扬声器箱，即，在这种情况下可以通过天线和无线电接收器来实现输入605或840和870。扬声器箱或扬声器箱的阵列中的例如包括对延时△t的选择的信号处理可以借助例如远程控制(例如，通过无线电)的方式通过外部中央控制单元(未示出)来指定。
在图6、图7和图8示出的所有布置中，侧向辐射的R-LF1和可能的R-LF2被与HF/MF(即，全频带的剩余部分)一起无源地驱动，而“实际的”低音声源LF1和可能的LF2通过单独的音频通道来操作。
图9至图11示出了可用于例如第二实施例的扬声器系统(即，图3和图4中示出的扬声器系统300、400)的电子组件之间的布置和连接。图9、图10和图11示出的布置不同于图6、图7和图8中示出的布置的地方主要在于：
-取代R-LF1以及可能的R-LF2，现在将LF1和可能的LF2连接至例如无源频率滤波器680，而侧向辐射的指向性低音声源R-LF1和可能的R-LF2现在通过专用音频信号通道来操作；以及
-频率滤波器680现在包括在第二传输路径(带有延时地工作)中，而第一传输路径仅提供给指向性声源R-LF1和可能的R-LF2。
在其他方面，关于图6至图8描述的全部特征和属性同样适用于图9至图11中示出的布置，因此可以参考关于图6至图8的公开，以避免重复。
图12是操作根据第一实施例的扬声器系统的示例性方法的流程图。在S1_1，使用例如无源的频率滤波器根据公共的第一音频放大器输出信号生成用于HF/MF的控制信号(驱动信号)和用于R-LF1的控制信号(驱动信号)。
在S1_2，LF1与相对于第一音频放大器输出信号具有延时的第二音频放大器输出信号耦接，其中LF1在主辐射方向上辐射并且在主辐射方向上布置在距R-LF1一定距离的前方，并且其中R-LF1在主辐射方向的一侧辐射。在这种情况下，HF/MF同样可以在主辐射方向上辐射。
用于操作根据第二实施例的扬声器系统的示例性方法以流程图形式在图13中示出。在这种情况下，在S2_1，使用例如无源的频率滤波器根据公共的第二音频放大器输出信号生成用于HF/MF的控制信号(驱动信号)和用于LF1的控制信号(驱动信号)，其中LF1在主辐射方向上辐射。
在S2_2，R-LF1与第一音频放大器输出信号耦接，其中R-LF1在主辐射方向的一侧辐射，并且在主辐射方向上布置在距HF/MF和LF1一定距离的后方。在这种情况下，公共的第二音频放大器输出信号相对于第一音频放大器输出信号具有延时。在这种情况下，HF/MF同样可以在主辐射方向上辐射。
所有实施例的共同特征在于在整个音频频率范围(例如，40Hz至16kHz)上发射的全频扬声器系统，该全频扬声器系统例如可以利用在整个频率范围上可控并且可以为恒定的指向性来实现，例如，由于受限的壳体尺寸而导致的低频范围中的指向性不足可以通过具有时间偏移的侧向低音辐射而以特定方式来增加，该时间偏移可以是相对于主辐射方向上的低音辐射依赖于频率的。在这种情况下，所有扬声器系统可以利用仅两个音频信号通道以及频率范围的适当(优选无源)分离来进行管理，并且，特别是在第一实施例中，可以实现特别是对HF/MF范围中的声音路线的良好控制和放大器通道上的均匀功率平衡。

Claims (13)

1.一种扬声器系统，包括：
扬声器壳体，其具有前部和后部；
至少一个第一低音声源，其布置在所述扬声器壳体中，具有在前方的主辐射方向；
至少一个高音和/或中音声源；
扬声器壳体的至少一个第一腔室，其具有第一出声开口，其中，所述第一出声开口设置在所述扬声器壳体的第一侧壁中；
至少一个第一指向性低音声源，其布置在所述第一腔室中；
第一传输路径，其与所述高音和/或中音声源以及所述第一指向性低音声源耦接；以及
第二传输路径，其与所述第一低音声源耦接,
其中，所述第一指向性低音声源关于所述主辐射方向布置在所述第一低音声源的后方的一定距离处，以及
所述至少一个高音和/或中音声源关于所述主辐射方向布置在与所述第一指向性低音声源大致相同的水平处。
2.根据权利要求1所述的扬声器系统，包括；
频率滤波器，其位于所述第一传输路径中，所述频率滤波器的输出耦接至所述高音和/或中音声源的输入以及所述第一指向性低音声源的输入。
3.根据权利要求1或2所述的扬声器系统，其中，所述第二传输路径设置为发送相对于为所述第一传输路径提供的音频信号具有延时的音频信号。
4.根据权利要求1或2所述的扬声器系统，包括；
HF喇叭和/或MF喇叭，其与所述高音和/或中音声源耦接。
5.根据权利要求4所述的扬声器系统，其中，所述HF喇叭和/或MF喇叭的长度等于或大于所述扬声器壳体的深度乘以0.3或0.4或0.5。
6.根据权利要求1或2所述的扬声器系统，包括；
另一腔室，其具有在所述扬声器壳体的前部的出声开口，其中所述高音和/或中音声源的中音声源容纳在所述另一腔室中。
7.根据权利要求6所述的扬声器系统，包括；
所述高音和/或中音声源的高音声源，其耦接至HF喇叭并且在所述主辐射方向上相对于所述中音声源同轴地布置。
8.根据权利要求1或2所述的扬声器系统，其中，所述至少一个高音和/或中音声源关于所述主辐射方向布置在与所述第一低音声源大致相同的水平处。
9.根据权利要求8所述的扬声器系统，包括；
第一传输路径，其与所述第一指向性低音声源耦接；以及
第二传输路径，其与所述高音和/或中音声源以及所述第一低音声源耦接。
10.根据权利要求9所述的扬声器系统，包括；
频率滤波器，其位于所述第二传输路径中，所述频率滤波器的输出耦接至所述高音和/或中音声源的输入以及所述第一低音声源的输入。
11.根据权利要求9或10所述的扬声器系统，其中，所述第二传输路径设置为发送相对于为所述第一传输路径提供的音频信号具有延时的音频信号。
12.根据权利要求1或2所述的扬声器系统，包括；
至少一个第二低音声源，其布置在所述扬声器壳体中，具有在前方的主辐射方向,所述至少一个第二低音声源的主辐射方向平行于所述至少一个第一低音声源的主辐射方向而延伸；
所述扬声器壳体的至少一个第二腔室，其具有关于所述主辐射方向位于一侧的第二出声开口，其中，所述第二出声开口设置在所述扬声器壳体的第二侧壁中；以及
第二指向性低音声源，其布置在所述第二腔室中。
13.根据权利要求12所述的扬声器系统，其中，相对于在所述主辐射方向上展开的平面对称地实施所述第一低音声源与所述第二低音声源和/或所述第一指向性低音声源与所述第二指向性低音声源和/或所述第一腔室与所述第二腔室和/或所述至少一个高音和/或中音声源。
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