CN109313887B - 用于声音掩蔽的自供电扬声器 - Google Patents

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Abstract

声音掩蔽系统包括自放大扬声器发射器单元，该发射器单元具有驱动器和扩大的端口外壳，足以提供低至诸如约125Hz低频的频率范围。为了输送电力，配电架构包括每个扬声器的发射器壳体中的音频功率放大器。通过诸如以太网电缆和连接器的电缆和连接器，在具有声音掩蔽和音频信号的同一电缆中将原始电力输送到每个发射器单元。发射器单元内部是有效地转换原始电力和低电平信号以直接驱动扬声器的电子器件。电源来自于典型的台式电源，使用电力注入器单元将来自于台式电源的电力与声音掩蔽和音频信号组合，电力注入器单元将组合的电力和信号分配给扬声器。扬声器可以连接到单独寻址的声音掩蔽网络。

Description

用于声音掩蔽的自供电扬声器
相关申请
本申请要求2016年5月20日提交的美国临时申请No.62/339,417的权益，该申请的全部教导通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及用于声音掩蔽的自供电扬声器。
背景技术
先前的直接场声音掩蔽系统使用单个(通常非常小的)控制器来驱动数百个扬声器发射器，这些扬声器发射器可以利用声音掩蔽覆盖数千平方英尺。例如，这种系统可以是Horrall等人的美国专利No.7,194,094B2中教导的类型，该专利的教导通过引用以其整体并入。这种系统的上述特性是可能的，因为与增压系统的功率和成本相比，直接场声音掩蔽所需的功率非常低。这种直接场声音掩蔽系统可以使用容易获得的电缆和简单的安装过程。
不理想地，在某些情况下，这种现有的直接场系统在不使用复制声音系统的情况下实现真正寻呼能力方面具有缺点。而且，由于为了经济、尺寸和功率而牺牲了低频响应，因此有时不可能将声音掩蔽频谱扩展到低频，诸如低于约250Hz。
更响的寻呼和更低的频率在每个发射器处都需要更多功率，这与现有的直接场系统的架构不一致。期望的理想寻呼电平将需要大约100倍于现有系统所达到的电平，或100倍的功率。这将需要与现有的直接场系统完全不同的系统。对于这些功率电平，中央控制器所需的功率将为数百瓦，并且简言之，将不是有效的或价格低廉的解决方案。
发明内容
根据本发明的实施方式，提供了一种包括自放大扬声器发射器单元的声音掩蔽系统，该发射器单元具有驱动器和扩大的端口外壳，足以提供低至低频(诸如大约125Hz)的频率范围。为了输送电力，配电架构包括每个扬声器的发射器壳体中的音频功率放大器。通过电缆和连接器(诸如以太网电缆和连接器)在具有声音掩蔽和音频信号的同一电缆中将原始电力输送到每个发射器单元。发射器单元内部是有高效地转换原始电力和低电平信号以直接驱动扬声器的电子器件。电源来自于典型的台式电源，使用电力注入器单元将来自于台式电源的电力与声音掩蔽和音频信号组合，电力注入器单元将组合的电力和信号分配到扬声器。
在本发明的一个实施方式中，提供了一种用于在建筑物的预定区域中向收听者的耳朵提供直接路径声音掩蔽信号的直接场声音掩蔽系统，所述预定区域包括天花板和地板。该系统包括多个扬声器组件，每个扬声器组件联接到一个或更多个电声音信号源。多个扬声器组件中的每一个都具有联接到音频发射器的音圈，该音频发射器用于发射与所述电声音信号相对应的声学声音信号，其中，每个所述音频发射器是锥形发射器，其中，多个扬声器组件中的每一个都具有低指向性指数，并且其中，多个扬声器组件中的每一个都被构造和定向成在所述预定区域中以直接路径向所述收听者的耳朵提供声学声音信号。在多个扬声器组件中的每个扬声器组件的扬声器外壳内存在音频功率放大器。
在进一步的相关实施方式中，电声音信号可以包括声音掩蔽信号、音乐信号和寻呼信号中的至少一个。多个扬声器组件可以经由多个多芯线配线电缆互连，多个多芯线配线电缆中的每个多芯线配线电缆都包括至少一个原始电力芯线和至少一个电声音信号芯线。多个多芯线配线电缆中的每个多芯线配线电缆都可以在两端用快速连接/断开连接器封端，所述快速连接/断开连接器对应于所述扬声器组件上的集成输入和输出插孔。例如，快速连接/断开连接器可以是TIA/EIA-IS-968-A注册插孔45(RJ-45)连接器。多芯线配线电缆可以包括至少四对芯线；例如，多芯线配线电缆可以包括四个电声音信号芯线、两个原始电力芯线和两个公共接地芯线。在均具有低指向性指数的多个扬声器组件中，每个所述音频发射器可以具有小于或等于直径为3.0英寸的圆的面积的有效孔径面积，诸如小于或等于直径为1.5英寸的圆的面积，具体地，具有例如等于直径在1.25英寸与3英寸之间的圆的面积的有效孔径面积。
在其它相关实施方式中，多个扬声器组件中的至少一个扬声器组件可以经由多个多芯线配线电缆中的至少一个多芯线配线电缆电联接到电力注入器。电力注入器电联接到(i)控制模块，该控制模块包括一个或更多个电声音信号源，以及(ii)电源。电力注入器将来自于电源的电力传输到至少一个多芯线配线电缆的至少一个原始电力芯线上；并且，电力注入器将来自于一个或更多个电声音信号源的电声音信号传输到至少一个多芯线配线电缆的至少一个电声音信号芯线上。多个扬声器组件中的每个扬声器组件的扬声器外壳都可以包括从扬声器组件的孔的外部到扬声器外壳的内部的端口开口。端口开口可以例如包括在约0.3英寸与约0.5英寸之间的直径以及在约1.5英寸与约2.5英寸之间的长度。多个扬声器组件中的每个扬声器组件的扬声器外壳都可以例如包括从扬声器的孔面到扬声器后部的至少约3.5英寸的外壳长度，诸如从扬声器的孔面到扬声器后部至少约4.0英寸。
在进一步相关的实施方式中，声学声音信号可以包括声学声音掩蔽信号，该声学声音掩蔽信号包括相应的声音掩蔽频谱，所述声音掩蔽频谱具有至少约80Hz的低端频率和小于约5300Hz的高端频率。声音掩蔽频谱可以包括在声音掩蔽频谱的125Hz三分之一倍频带中至少约40dB的频率响应，诸如在声音掩蔽频谱的125Hz三分之一倍频带中至少约45dB。此外，声音掩蔽频谱可以包括在声音掩蔽频谱的约4000Hz与约5000Hz之间的范围内下降到约20dB以下的频率响应。声学声音信号可以包括在覆盖区域中至少约80dB A的寻呼或音乐响度。该系统还可以包括电压调节器，该电压调节器为多个扬声器组件中的每个扬声器组件的扬声器外壳内的音频功率放大器供电。
在其它相关实施方式中，多个扬声器组件中的每一个都可以被构造和定向成将声学声音信号提供给建筑物的预定区域中的至少一个声音掩蔽地带(zone)。该系统还可以包括多个无源扬声器组件，每个无源扬声器组件联接到一个或更多个电声音信号源；其中，所述多个无源扬声器组件中的每一个都缺少在所述多个无源扬声器组件中的每个无源扬声器组件的扬声器外壳内的音频功率放大器。
在进一步相关的实施方式中，多个扬声器组件中的至少一个扬声器组件还可以包括单独寻址的网络连接器，该单独寻址的网络连接器从单独寻址的声音掩蔽网络接收对至少一个扬声器组件单独寻址的音频信号。单独寻址的声音掩蔽网络可以包括传导电力和单独寻址的音频信号的多芯线配线电缆。包括在单独寻址的声音掩蔽网络中的多芯线配线电缆可以包括以太网供电电缆。单独寻址的声音掩蔽网络可以包括以下各项中的至少一个：单独寻址的网络处理器、单独寻址的网络扬声器控制器和网络交换机。单独寻址的网络处理器可以包括处理器，该处理器被配置为发射包括以下各项中的至少一个的电子信号：声音掩蔽信号、寻呼信号和音乐信号。至少一个扬声器组件还可以包括直接从单独寻址的网络扬声器控制器到至少一个扬声器组件的音圈的内部扬声器连接。所述至少一个扬声器组件可以(a)通过单独寻址的网络连接器从单独寻址的声音掩蔽网络接收对至少一个扬声器组件单独寻址的音频信号，或者(b)经由至少一个多芯线配线电缆电联接到电力注入器，该电力注入器电联接到(i)包括一个或更多个电声音信号源的控制模块，以及(ii)电源。
附图说明
通过附图中所例示的示例实施方式的以下更具体的描述，前述内容将变得显而易见，在附图中，相同的附图标记在不同视图中指代相同的部分。附图不一定按比例绘制，而是将重点放在例示实施方式上。
图1是根据本发明实施方式的使用自供电扬声器的声音掩蔽系统的示意图。
图2是根据本发明实施方式的使用多串自供电扬声器的声音掩蔽系统的示意图。
图3A、图3B和图3C是自供电扬声器的根据本发明的实施方式的外壳的前视立体图、后视立体图和正视图。
图4是根据本发明实施方式的使用多个地带的声音掩蔽系统的示意图，其中一些地带包括无源扬声器组件，而其它地带使用自供电扬声器。
图5是示出根据本发明实施方式的可以与自供电扬声器一起使用的声音掩蔽频谱的图。
图6是声音掩蔽系统中的根据本发明实施方式的扬声器组件的示意图。
图7是自供电扬声器内的根据本发明实施方式的电气部件的示意图。
图8A是在先前的直接场声音掩蔽系统中使用的多芯线电缆中的芯线的示意图，而图8B是根据本发明实施方式的可以与自供电扬声器一起使用的多芯线电缆中的芯线的示意图。
图9是例示可以根据本发明实施方式使用的低指向性指数扬声器的示意图。
图10A和图10B是根据本发明另一实施方式的自供电扬声器的外壳的前视立体图和后视立体图，其中在扬声器组件的外壳上包括单独寻址的网络连接器。
图11是声音掩蔽系统中的根据本发明实施方式的扬声器组件的示意图，该扬声器组件包括单独寻址的网络连接器。
图12是根据本发明实施方式的包括网络可寻址扬声器的单独寻址的声音掩蔽网络的示意图。
图13是根据本发明实施方式的、例示使用图12的单独寻址的声音掩蔽网络对各个扬声器组件进行单独寻址的示意图。
具体实施方式
以下是对示例实施方式的描述。
图1是根据本发明实施方式的使用自供电扬声器102的声音掩蔽系统100的示意图。声音掩蔽系统100用于在扬声器102下方的建筑物预定区域中产生声音掩蔽地带。扬声器102经由电连接联接到电声音信号的一个或更多个源104，该电声音信号包括声音掩蔽信号，并且还可以包括音乐信号和/或寻呼信号。扬声器102响应于电声音信号发出声学声音信号，并且当声音掩蔽系统的声音掩蔽功能被激活时，扬声器102发出声学声音掩蔽信号。扬声器102被构造和定向成将声学声音信号提供至声音掩蔽地带。例如，扬声器102可以从悬挂的天花板面朝下设置，以便将声音掩蔽信号直接传送到声音掩蔽地带中的收听者的耳朵。
根据图1的实施方式，声音掩蔽系统100包括自放大扬声器发射器单元102，每个自放大扬声器发射器单元102具有驱动器和扩大的端口外壳，足以提供低至低频(诸如大约125Hz)的频率范围。为了输送电力，配电架构包括在每个扬声器102的发射器壳体中的音频功率放大器。通过电缆106和连接器(诸如以太网电缆和连接器)，在具有声音掩蔽和音频信号的同一电缆106中将原始电力输送到每个发射器单元。发射器单元102内部是电子器件，该电子器件有效地转换原始电力和低电平信号，以直接驱动扬声器。电力来自于典型的台式电源108，使用电力注入器单元114将电力电缆110中的来自于台式电源108的电力与信号电缆112中的声音掩蔽和音频信号组合，电力注入器单元114通过组合电力/信号电缆106将经组合的电力和信号分配至扬声器102。
由声音发射器单元102播放的声音可以例如包括专用声音掩蔽信号(其使用声音掩蔽频谱)，以便在诸如统间式办公室的环境中或者可以使用声音掩蔽的各种其它环境中的任何环境中掩蔽外部人类语音。系统还可以发出包括现场的或录制的人类语音的寻呼地址，并且可以发出音乐。
图2是根据本发明实施方式的使用多串自供电扬声器202的声音掩蔽系统的示意图。通过使用附加电源208a、208b以及多个电力注入器单元214a、214b，可以看出，可以使用多串自供电扬声器202。在一个实施方式中，使用一个电源208a/208b为总共180个发射器202供电。实际上，根据以太网电缆和连接器的限制，一个串上可能的发射器202的数量可以例如实际上限于30个发射器。然而，通过添加附加电源208a/208b以及电力注入器214a/214b，原则上，该串扬声器202可以无限地延续。为了安装系统，将电力注入器214a/214b直接插入控制器204的地带输出端，并且来自于电源208a/208b的电力经由2-线电缆连接到电力注入器214a/214b。例如，电力注入器214a/214b可以在30个发射器等之后无限地添加到任何串。应当理解，其它的配置是可以的。如下文图4中所示的，控制器上的其它地带仍然可以用作无源发射器声音掩蔽地带。通过添加电力注入器214a/214b和自供电发射器202，可以将寻呼地带改装到现有安装。
图3A、图3B和图3C是自供电扬声器302的根据本发明实施方式的外壳的前视立体图、后视立体图和正视图。发射器302使用面上具有端口318的外壳316。例如，发射器302可以具有长射程、低失真、1 1/2”直径的驱动器。扬声器302的组件在外壳316内部具有有源电子器件，而不是如无源扬声器单元中使用的变压器。可以利用快速连接/断开连接器(诸如RJ45连接器)和以太网电缆来完成与每个发射器单元302的连接。由以太网电缆承载到外壳316中的电源电压例如可以是36V DC，并且音频信号可以来自于现有的控制器104(参见图1)，该控制器104也可以与用于直接场声音掩蔽的无源扬声器一起使用。电源电压例如可以是36V DC，但也可以是更高值或另一值，诸如48V DC。发射器302内部是高效的电压调节器(参见下文的图7中的720)以将输入电压降低到5伏。该电压为D类音频功率放大器(参见下文的图7中的722)供电，以直接驱动扬声器302。
根据本发明的实施方式，扬声器组件302被设计成使提供声音掩蔽扬声器和相关配线的正确安装所需的工作和努力最小化。每个扬声器组件302可以使用容易获得且廉价的配线与至少四对芯线(诸如CAT-3、5、5A或6线)连接。在一个实施方式中，多个扬声器组件302经由多芯线美国线规(AWG)No.24尺寸的配线件互连。为了简化组件，配线件在两端用与扬声器上的集成输入和输出插孔330相对应的快速连接/断开连接器(诸如RJ-45或RJ-11连接器)封端。这消除了对现场(on-the-job)电缆剥离的任何需求。具体地，快速连接/断开连接器可以是TIA/EIA-IS-968-A注册插孔45(RJ-45)连接器。如下文结合图8A和图8B进一步讨论的，多芯线配线件可以包括至少四对芯线。
在图3A至图3C的实施方式中，端口318开口的直径可以在约0.3英寸与约0.5英寸之间，长度在约1.5英寸与约2.5英寸之间。扬声器外壳316可以包括从扬声器的孔面到扬声器后部至少约3.5英寸的外壳长度，诸如从扬声器的孔面到扬声器后部至少约4.0英寸，诸如在约3.5英寸与4.5英寸之间。
根据本发明的实施方式可以提供一种声音掩蔽系统，在该系统中，在被覆盖区域中，寻呼或音乐响度将增加到至少80dBA，这比先前的设计高至少约14dBA。该设计可以扩展在频谱低频端的频率响应，例如扩展到125Hz 1/3倍频带——比以前的类似系统更低的频率。
回到图1的实施方式，电力注入器114适配器盒将被供电的发射器102连接到控制器104和电源108。电力注入器114盒可以例如具有快速连接/断开连接器(诸如RJ45连接器)，该电力注入器114盒通过信号电缆112从控制器地带接收音频信号并将它们发送到两个输出连接器126。信号电缆112例如可以是CAT 3UTP电缆，但是应当理解，可以使用其它类型的电缆。电力注入器114还通过电力电缆110从台式电源108接收电力，并将该电力分配到其两个输出连接器126，该输出连接器126将组合的电力/音频信号连接到电缆106。电力电缆110例如可以是14/2AWG电缆，并且组合的电力/音频信号电缆106可以例如使用CAT 3UTP电缆，但是应当理解，可以使用其它类型的电缆。控制器104和电源108可以封装在小外壳中，该小外壳可以安装在方便的地方。
根据本发明的实施方式，电声音信号的一个或更多个源可以表征为控制器104的一部分。应当理解，控制器104可以包括微处理器或其它合适的电路，以实现配置本文所教导的实施方式所必需的控制、自动化、通信和其它计算功能。
根据本发明的实施方式，提高了声音掩蔽扬声器系统100的低频响应，从而提高了(例如用于寻呼的)发出的人类语音的声学质量。提供了低频性能(例如，125Hz1/3倍频带)，并且提供了用于寻呼和音乐的所需声级，而系统仅增加了很低的成本并且易于与现有部件集成。
图4是根据本发明实施方式的使用多个地带的声音掩蔽系统的示意图，其中一些地带436包括无源扬声器组件，而其它地带438使用自供电扬声器。地带436中的扬声器组件是传统的直接场声音掩蔽扬声器，该扬声器在其扬声器外壳内不包括用于提供功率放大的有源电子器件(如根据本发明实施方式的自供电扬声器中的)。地带436中的扬声器可以例如包括传统的变压器。根据本发明的实施方式，控制器404可以输出两种不同类型的信号，一种类型用于控制无源声音掩蔽扬声器，一种类型用于控制自供电声音掩蔽扬声器。例如，由于本文教导的扬声器设计，用于自供电扬声器的信号可以比用于无源扬声器的信号具有更低的频谱；并且因为自供电扬声器执行其自己的放大，所以信号电压可以更低。根据本发明的实施方式，控制器404(无论是用于自供电扬声器还是无源扬声器)使用的设置可以逐地带地切换。
图5是示出根据本发明实施方式的可以与自供电扬声器一起使用的声音掩蔽频谱550的图。示出了另一标准曲线用于比较。对于声学声音掩蔽信号，根据本发明实施方式的声音掩蔽系统可以使用基于L.L.Beranek，“Sound and Vibration Control”，McGraw-Hill，1971，Page 593中描述的频谱原理的声音掩蔽频谱，该参考文献的教导内容通过引用以其整体并入。所选频谱的低端频率可以包括50Hz、80Hz、100Hz和125Hz中的至少一个。高端频率可以小于8kHz、7kHz、6KHz或大约5300Hz或更小。应当理解，可以使用其它的声音掩蔽频谱。具体地，通过使用根据本发明实施方式的自供电扬声器，声音掩蔽频谱550可以包括在声音掩蔽频谱的125Hz三分之一倍频带中至少约40dB的频率响应，诸如在声音掩蔽频谱的125Hz三分之一倍频带中至少约为45dB。另外，声音掩蔽频谱550可以包括在声音掩蔽频谱的约4000Hz与约5000Hz之间的范围内下降到约20dB以下的频率响应。
图6是声音掩蔽系统中的根据本发明实施方式的扬声器组件602的示意图。扬声器组件602包括基本上气密的壳体670、输入连接672、输入网络673以及联接到音频发射器676的音圈674，该音频发射器676可以是锥形发射器。音频发射器676用于发出声学声音掩蔽信号。锥形扬声器组件602可以包括低指向性指数扬声器。在一个实施方式中，声音掩蔽系统中的所有扬声器组件可以是低指向性指数扬声器。回到图6，扬声器组件602可以具有锥形发射器676，该锥形发射器676具有如下有效孔径面积：小于或等于直径为3.0英寸的圆的面积；或者小于或等于直径为1.5英寸的圆的面积；或者等于直径在1.25英寸与3英寸之间的圆的面积；并且可以是适合用作直接场、低指向性指数锥形扬声器的类型，诸如Horrall等人的美国专利No.7,194,094B2中教导的类型，该专利的教导通过引用以其整体并入。如本文所使用的，“直接场声音掩蔽系统”是这样一种系统：该系统中，从一个或更多个发射器沿直接音频路径传播的声学声音掩蔽信号或多个声学声音掩蔽信号比声音掩蔽地带中的反射和/或衍射声学声音掩蔽信号占优势。“直接音频路径”是这样一种路径：在该路径中，声学掩蔽信号不被物体或表面反射或衍射，并且不传输通过掩蔽区域或地带内的声学吸收材料表面。
图7是在自供电扬声器内的输入网络673(参见图6)的根据本发明实施方式的电气部件的示意图。电压调节器720将来自于输入电缆672的电力部分740的输入电压降低到5伏。该电压为音频功率放大器722(诸如D类音频功率放大器)供电，以使用通过电缆672的信号部分742接收的信号来驱动扬声器674(参见图6)。
图8A是在先前的直接场声音掩蔽系统中使用的多芯线电缆中的芯线的示意图，而图8B是根据本发明实施方式的可以与自供电扬声器一起使用的多芯线电缆中的芯线的示意图。在图8A的多芯线电缆中，通过电缆传输四对声音信号，如四对“+”和“-”符号所示。相比之下，在图8B的多芯线电缆中，在四对芯线中有四个电声音信号芯线844、两个原始电力芯线846和两个公共接地芯线848。图8B的多芯线电缆可以例如用作图1的电缆106，该电缆106承载从电力注入器114接收的电力和信号。通过使用两个原始电力芯线846将电缆上的电力损耗减半。例如，电源电压可以是36V，但也可以更高(诸如48V)，以便使电阻损耗最小化。
图9是例示可以根据本发明实施方式使用的低指向性指数扬声器的示意图。具有“低指向性指数”的扬声器是指这样一种扬声器：参考该扬声器的轴向988，在位置990处提供与轴向呈20度角、优选呈45度角、最优选呈60度角的输出声音强度982，在同一角度处，该输出声音强度982比来自于频率小于6000Hz(在任何三分之一倍频带中测量的)的无限障板中同一位置处的无限小声源的输出声音强度984低不超过3dB、不少于1dB。因此，低指向性指数扬声器提供基本均匀的声学输出，该声学输出从扬声器组件的轴向方向延伸几乎180度，即正或负90度。
图10A和图10B是根据本发明另一实施方式的自供电扬声器1001的外壳的前视立体图和后视立体图，其中，在扬声器组件的外壳1016上包括单独寻址的网络连接器1005。如下文进一步讨论的，单独寻址的网络连接器1005从单独寻址的声音掩蔽网络1209(参见图12)接收对至少一个扬声器组件1001单独寻址的音频信号。除了连接器1030之外，该单独寻址的网络连接器1005可以存在于扬声器组件1001上，连接器1030以连接器330(参见图3A至图3C)的方式起作用，以连接到诸如图1和图2的包括电力注入器和电源的网络100。以这种方式，添加并行的附加容量以使得每个扬声器组件1001能够由单独寻址的声音掩蔽网络1209单独寻址，作为图1和图2的网络100的并行替代。因此，扬声器组件1001或者(a)从单独寻址的声音掩蔽网络1209(参见图12)通过单独寻址的网络连接器1005接收对扬声器组件单独寻址的音频信号，或者(b)经由至少一个多芯线配线电缆106(例如经由连接器1030)电联接到电力注入器114(参见图1)，其中，电力注入器电联接到(i)包括一个或更多个电声音信号源的控制模块104，以及(ii)电源108。与单独寻址的网络连接器1005(图10B中的)的连接可以例如由快速连接/断开连接器(诸如RJ45连接器)完成，或者例如由适于连接到扬声器电缆(诸如18-2标准扬声器电缆)的连接器完成。
图11是声音掩蔽系统中的根据本发明实施方式的扬声器组件1102的示意图，该扬声器组件1102包括单独寻址的网络连接器1105。这里，可以看出，单独寻址的网络连接器1105可以用于将音频信号线1107连接到内部扬声器连接1121，内部扬声器连接1121直接从单独寻址的网络连接器1105连接到扬声器组件1102的音圈1174。以这种方式，音圈1174可以用于经由单独寻址的声音掩蔽网络而不是经由来自于输入连接1172的信号(其可以来自于诸如图1和图2的网络100的网络)来驱动音频发射器1176。因此，内部扬声器连接1121允许音频信号绕过输入网络1173。然而，输入网络1173以结合图6和图7进行描述的方式用于通过输入连接1172从图1和图2的网络100接收的信号。扬声器组件1102可以包括除了上文结合图6的实施方式描述的那些之外的其它组件和特征。
图12是根据本发明实施方式的包括网络可寻址扬声器的单独寻址的声音掩蔽网络1209的示意图。如本文所使用的，应当理解，“单独寻址的声音掩蔽网络”可以包括不仅执行声音掩蔽而且还执行寻呼和音乐的能力。单独寻址的声音掩蔽网络1209包括传导电力和音频信号的多芯线配线电缆1211(诸如以太网供电电缆)。例如，电缆1211可以使用CAT 5电缆。使用单独寻址的网络处理器1213，其可以是配置成发射包括以下各项中的至少一个的电子信号的处理器：声音掩蔽信号、寻呼信号和音乐信号。处理器1213用于将标准音频信号(诸如寻呼或音乐)输入到音频网络1209中。另外，处理器1213用于广播声音掩蔽信号通过其音频输出通道。处理器1213可以例如包括数字信号处理器，该数字信号处理器包括模拟和网络音频输入、其内部声音掩蔽发生器(在矩阵混音器的输入侧)与(在输出侧)模拟和网络输出之间的矩阵混音器。该处理器1213转而经由多芯线配线电缆1211连接到网络交换机1217(诸如以太网供电交换机)。标准网络交换机1229也可以存在于单独寻址的声音掩蔽网络1209中。网络交换机1217转而连接到控制并连接到各个扬声器组件1202的一个或更多个单独寻址的网络扬声器控制器1215。扬声器控制器1215通过电缆1211(诸如CAT-5电缆)接收电力和网络音频，并且可以例如接收八个音频通道。扬声器控制器1215包含全数字信号处理，并且可以将其音频通道(诸如八个音频通道)的任何混合路由到任何单独寻址的扬声器或扬声器组。另外，每个单独寻址的扬声器1202具有对每个扬声器控制器1215内的内部声音掩蔽发生器的单独接入。扬声器控制器1215可以例如包括数字信号处理器，该数字信号处理器包括网络音频输入、其内部声音掩蔽发生器(在矩阵混音器的输入侧)与(在输出侧)扬声器输出之间的矩阵混音器。单独寻址的网络扬声器控制器1215可以例如使用扬声器电缆1227(诸如18-2标准扬声器电缆)连接到扬声器组件1202。单独寻址的声音掩蔽网络1209还可以包括控制器1219(诸如触摸屏控制器)，以对允许系统的用户控制单独寻址的声音掩蔽网络1209的软件进行操作。
图13是根据本发明实施方式的、例示使用图12的单独寻址的声音掩蔽网络对各个扬声器组件(诸如图10A至图12的1001、1102或1202)进行单独寻址的示意图。该示意图示出了各个扬声器组件的寻址，该寻址覆盖在要执行声音掩蔽的空间(例如办公空间，其中至少一些可以是统间式办公空间)的示意性建筑图上。应当理解，本文的系统提供了用于在建筑物的预定区域中向听者的耳朵提供直接路径声音掩蔽信号的直接场声音掩蔽系统，所述预定区域包括天花板和地板，例如图13的办公空间中的预定区域。这里，单独寻址的声音掩蔽网络1209中的每个单独寻址的网络扬声器控制器(参见图12中的1215)被分配在单独寻址的声音掩蔽网络1209中的唯一的控制器地址1323，例如“1.1”(参见图13)。进而，基于控制器地址1323，在单独寻址的声音掩蔽网络1209中赋予每个单独的扬声器组件(诸如图10A至图12的1001、1102或1202)唯一的扬声器地址1325。例如，在图13中，由具有地址1323的控制器控制的扬声器被分配扬声器地址1325，诸如“1.1.1”、“1.1.2”、“1.1.3”、“1.1.4”、“1.1.5”和“1.1.6“。应当理解，可以使用在单独寻址的声音掩蔽网络1209中单独寻址扬声器的其它方案。
以这种方式，根据本发明的实施方式结合了扬声器的单独寻址和控制的灵活性以及低指向性指数、直接场声音掩蔽的益处。通过使用扬声器的单独寻址，根据本发明的实施方式避免了在声音掩蔽区域中一起控制多个扬声器的需要，而是允许灵活地以其自己独特的期望方式控制系统中的每个单独寻址的扬声器，以获得最佳的声音掩蔽灵活性。
本文引用的所有专利、公开的申请和参考文献的教导通过引用以其整体并入。
尽管已经具体示出和描述了示例实施方式，但是本领域技术人员将理解，在不脱离所附权利要求所涵盖的实施方式的范围的情况下，可以在形式和细节上进行各种改变。

Claims (29)

1.一种直接场声音掩蔽系统，所述直接场声音掩蔽系统用于在建筑物的预定区域内向收听者的耳朵提供直接路径声音掩蔽信号，所述预定区域包括天花板和地板，所述直接场声音掩蔽系统包括：
多个扬声器组件，每个扬声器组件都联接到一个或更多个电声音信号源，
其中，所述多个扬声器组件中的每一个都具有音圈，所述音圈联接到用于发射与电声音信号相对应的声学声音信号的音频发射器，其中，每个所述音频发射器是锥形发射器，其中，所述多个扬声器组件中的每一个都具有低指向性指数，并且其中所述多个扬声器组件中的每一个都被构造和定向成：在所述预定区域中以直接路径向所述收听者的耳朵提供所述声学声音信号，
其中，所述多个扬声器组件经由多个多芯线配线电缆互连，所述多个多芯线配线电缆中的每个多芯线配线电缆都包括至少一个原始电力芯线和至少一个电声音信号芯线，并且
其中，所述多个扬声器组件中的每个扬声器组件的所述音频发射器包括电子器件，所述电子器件对来自所述至少一个原始电力芯线的原始电力进行转换，以驱动该扬声器组件；以及
所述多个扬声器组件中的每个扬声器组件的扬声器外壳内的音频功率放大器。
2.根据权利要求1所述的直接场声音掩蔽系统，其中，所述电声音信号包括声音掩蔽信号、音乐信号和寻呼信号中的至少一个。
3.根据权利要求1或2所述的直接场声音掩蔽系统，其中，所述多芯线配线电缆包括至少四对芯线。
4.根据权利要求3所述的直接场声音掩蔽系统，其中，所述多芯线配线电缆包括四个电声音信号芯线、两个原始电力芯线和两个公共接地芯线。
5.根据权利要求1或2所述的直接场声音掩蔽系统，其中，在均具有低指向性指数的所述多个扬声器组件中，每个所述音频发射器具有小于或等于直径为3.0英寸的圆的面积的有效孔径面积。
6.根据权利要求1或2所述的直接场声音掩蔽系统，其中，在均具有低指向性指数的所述多个扬声器组件中，每个所述音频发射器具有小于或等于直径为1.5英寸的圆的面积的有效孔径面积。
7.根据权利要求1或2所述的直接场声音掩蔽系统，其中，在均具有低指向性指数的所述多个扬声器组件中，每个所述音频发射器具有等于直径在1.25英寸与3英寸之间的圆的面积的有效孔径面积。
8.根据权利要求1或2所述的直接场声音掩蔽系统，其中，所述多个扬声器组件中的至少一个扬声器组件经由所述多个多芯线配线电缆中的至少一个多芯线配线电缆电联接到电力注入器，
所述电力注入器电连接到(i)包括所述一个或更多个电声音信号源的控制模块，以及(ii)电源，
所述电力注入器将电力从所述电源传输到所述至少一个多芯线配线电缆的所述至少一个原始电力芯线上，并且
所述电力注入器将所述电声音信号从所述一个或更多个电声音信号源传输到所述至少一个多芯线配线电缆的所述至少一个电声音信号芯线上。
9.根据权利要求1或2所述的直接场声音掩蔽系统，其中，所述多个扬声器组件中的每个扬声器组件的扬声器外壳包括从所述扬声器组件的孔的外部到所述扬声器外壳的内部的端口开口。
10.根据权利要求9所述的直接场声音掩蔽系统，其中，所述端口开口包括在0.3英寸与0.5英寸之间的直径，以及在1.5英寸与2.5英寸之间的长度。
11.根据权利要求1或2所述的直接场声音掩蔽系统，其中，所述多个扬声器组件中的每个扬声器组件的所述扬声器外壳包括从扬声器的孔面到该扬声器的后部的至少3.5英寸的外壳长度。
12.根据权利要求1或2所述的直接场声音掩蔽系统，其中，所述多个扬声器组件中的每个扬声器组件的所述扬声器外壳包括从扬声器的孔面到该扬声器的后部的至少4.0英寸的外壳长度。
13.根据权利要求1或2所述的直接场声音掩蔽系统，其中，所述声学声音信号包括包含对应的声音掩蔽频谱的声学声音掩蔽信号，所述声音掩蔽频谱具有至少80Hz的低端频率和小于5300Hz的高端频率。
14.根据权利要求13所述的直接场声音掩蔽系统，其中，所述声音掩蔽频谱包括在所述声音掩蔽频谱的125Hz三分之一倍频带中的至少40dB的频率响应。
15.根据权利要求14所述的直接场声音掩蔽系统，其中，所述声音掩蔽频谱包括在所述声音掩蔽频谱的125Hz三分之一倍频带中的至少45dB的频率响应。
16.根据权利要求13所述的直接场声音掩蔽系统，其中，所述声音掩蔽频谱包括在所述声音掩蔽频谱的4000Hz与5000Hz之间的范围内下降到20dB以下的频率响应。
17.根据权利要求1或2所述的直接场声音掩蔽系统，其中，所述声学声音信号包括在被覆盖区域中至少80dBA的寻呼或音乐响度。
18.根据权利要求1或2所述的直接场声音掩蔽系统，其中，所述多个扬声器组件中的每个扬声器组件还包括电压调节器，所述电压调节器被配置为转换输入的原始电力，以为所述多个扬声器组件中的每个扬声器组件的所述扬声器外壳内的所述音频功率放大器供电。
19.根据权利要求1或2所述的直接场声音掩蔽系统，其中，所述多个扬声器组件中的每一个被构造和定向成将所述声学声音信号提供给所述建筑物的所述预定区域中的至少一个声音掩蔽地带。
20.根据权利要求1或2所述的直接场声音掩蔽系统，所述直接场声音掩蔽系统还包括多个无源扬声器组件，每个无源扬声器组件都联接到所述一个或更多个电声音信号源，其中，所述多个无源扬声器组件中的每一个都缺少在所述多个无源扬声器组件中的每个无源扬声器组件的扬声器外壳内的音频功率放大器。
21.根据权利要求1所述的直接场声音掩蔽系统，其中，所述多个扬声器组件中的每个扬声器组件被单独寻址并且还包括单独寻址的网络连接器，所述单独寻址的网络连接器从单独寻址的声音掩蔽网络接收对该扬声器组件单独寻址的音频信号。
22.根据权利要求21所述的直接场声音掩蔽系统，其中，所述单独寻址的声音掩蔽网络包括传导电力以及所述单独寻址的音频信号的多芯线配线电缆。
23.根据权利要求22所述的直接场声音掩蔽系统，其中，包括在所述单独寻址的声音掩蔽网络中的所述多芯线配线电缆包括以太网电力电缆。
24.根据权利要求21所述的直接场声音掩蔽系统，其中，所述单独寻址的声音掩蔽网络包括以下各项中的至少一个：单独寻址的网络处理器、单独寻址的网络扬声器控制器和网络交换机。
25.根据权利要求24所述的直接场声音掩蔽系统，其中，所述单独寻址的网络处理器包括这样的处理器：被配置为发射包括声音掩蔽信号、寻呼信号和音乐信号中的至少一个的电子信号。
26.根据权利要求24或25所述的直接场声音掩蔽系统，其中，所述单独寻址的声音掩蔽网络包括单独寻址的网络扬声器控制器，并且其中，所述多个扬声器组件中的至少一个扬声器组件还包括直接从所述单独寻址的网络扬声器控制器到所述至少一个扬声器组件的所述音圈的内部扬声器连接。
27.根据权利要求21所述的直接场声音掩蔽系统，其中，所述多个扬声器组件中的至少一个扬声器组件(a)通过所述单独寻址的网络连接器从所述单独寻址的声音掩蔽网络接收对所述至少一个扬声器组件单独寻址的音频信号；或者(b)经由至少一个多芯线配线电缆电联接到电力注入器，所述电力注入器电连接到(i)包括所述一个或更多个电声音信号源的控制模块；以及(ii)电源。
28.根据权利要求1所述的直接场声音掩蔽系统，其中，所述多个扬声器组件中的每个扬声器组件包括电压调节器，所述电压调节器被配置为调节和/或降低输入的原始电力，以为所述音频功率放大器供电。
29.根据权利要求1所述的直接场声音掩蔽系统，其中，所述多个扬声器组件中的每个扬声器组件具有扩大的端口外壳。
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