CN111050237A - 一种仿生音箱 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及音箱领域，公开一种仿生音箱，包括：机架；安装于机架的扬声器，扬声器的出声侧设有由弹性软膜形成的声道、以及围设于声道外侧的前共鸣腔，位于扬声器背离声道的一侧设有后共鸣腔；安装于机架用于控制声道容积的调制装置。上述仿生音箱的扬声器在发出声音之后由后共鸣腔震动共鸣，调制装置控制声道变形后传播出去，以达到人声的高度保真还原。
Description
技术领域
本发明涉及音箱技术领域，特别涉及一种仿生音箱。
背景技术
对于人声的高保真，是音响界一直追求的方向。但是目前我们从音箱里听到的声音，跟人类的原声还是有很大的差异。其主要原因是因为音箱的发声跟人类的发声具有较大的差别。人的声音是通过声带发音，胸腹腔和口腔的共鸣来进行的，而且口腔的容积在发声的过程中不断地变化着。因此现有的音箱难以达到人声的高度保真还原。
发明内容
本发明公开了一种仿生音箱，用于达到人声的高度保真还原。
为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：
一种仿生音箱，包括：
机架；
安装于所述机架的扬声器，所述扬声器的出声侧设有由弹性软膜形成的声道、以及围设于所述声道外侧的前共鸣腔，位于所述扬声器背离声道的一侧设有后共鸣腔；
安装于所述机架用于控制所述声道容积的调制装置。
上述仿生音箱具有前共鸣腔和后共鸣腔两个音腔，扬声器即为普通的喇叭，为音箱提供原始的声源；由弹性软膜形成的声道及前共鸣腔位于扬声器的出声侧，当扬声器发声时，调制装置通过控制声道容积的变化对声音进行调制，前共鸣腔以及声道能够根据扬声器的发音在调制装置的作用下进行变形，类似人类的口腔；后共鸣腔位于扬声器背离声道的一侧，当扬声器发声震动的时候，后共鸣腔跟其被动地共鸣，增加声音效果，类似人类的胸腔。
因此，上述仿生音箱的扬声器在发出声音之后由后共鸣腔震动共鸣，调制装置控制声道变形后传播出去，以达到人声的高度保真还原。
可选地，所述机架包括第一壳体，所述第一壳体与用于形成所述声道的弹性软膜配合形成密闭的所述前共鸣腔。
可选地，所述弹性软膜为橡胶软膜或者硅胶软膜。
可选地，所述调制装置包括真空泵，所述真空泵与所述前共鸣腔连通。
可选地，所述调制装置包括液压泵，所述液压泵与所述前共鸣腔连通。
可选地，所述弹性软膜上涂覆有磁性粒子，所述调制装置包括与所述磁性粒子配合的电磁组件。
可选地，所述后共鸣腔由软体膜形成。
可选地，所述机架包括第二壳体，所述后共鸣腔位于所述第二壳体内；
所述第二壳体内还设有至少一个弹性件，所述弹性件一端与所述第二壳体连接，另一端与所述软体膜连接。
可选地，所述弹性件为弹簧。
可选地，所述仿生音箱还包括控制电路板，所述控制电路板与所述扬声器和所述调制装置信号连接，用于根据所述扬声器的声源控制所述调制装置改变所述声道的容积。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种仿生音箱的三维结构示意图；
图2为图1的俯视图；
图3为图2中的A-A向剖视图；
图4为本发明实施例提供的一种仿生音箱的控制原理图。
图中：1-机架；11-第一壳体；12-第二壳体；2-扬声器；3-声道；31-弹性软膜；4-前共鸣腔；5-后共鸣腔；51-软体膜；6-调制装置；61-真空泵；62-连通管；7-弹性件；8-控制电路板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1至图4所示，本发明实施例提供了一种仿生音箱，包括：
机架1；
安装于机架1的扬声器2，扬声器2的出声侧设有由弹性软膜31形成的声道3、以及围设于声道3外侧的前共鸣腔4，位于扬声器2背离声道3的一侧设有后共鸣腔5；
安装于机架1用于控制声道3容积的调制装置6。
上述仿生音箱具有前共鸣腔4和后共鸣腔5两个音腔，扬声器2即为普通的喇叭，为音箱提供原始的声源；由弹性软膜31形成的声道3及前共鸣腔4位于扬声器2的出声侧，当扬声器2发声时，调制装置6通过控制声道3容积的变化对声音进行调制，前共鸣腔4以及声道3能够根据扬声器2的发音在调制装置6的作用下进行变形，类似人类的口腔；后共鸣腔5位于扬声器2背离声道3的一侧，当扬声器2发声震动的时候，后共鸣腔5跟其被动地共鸣，增加声音效果，类似人类的胸腔。
因此，上述仿生音箱的扬声器2在发出声音之后由后共鸣腔5震动共鸣，调制装置6控制声道3变形后传播出去，以达到人声的高度保真还原。
可选地，机架1包括第一壳体11，第一壳体11与用于形成声道3的弹性软膜31配合形成密闭的前共鸣腔4。
一种具体的实施例中，前共鸣腔4是由第一壳体11和弹性软膜31配合形成一个密封的腔体，其中，第一壳体11为硬壳，前共鸣腔4容积的变化通过弹性软膜31的变形实现。通过腔体的变化，声音通过声道3时，就会产生主动的调制，类似于人的口腔的容积变化。
可选地，弹性软膜31为橡胶软膜或者硅胶软膜。
需要说明的是，前共鸣腔4的弹性软膜31可以是橡胶制品也可以是硅胶等有弹性的材料做成。
可选地，后共鸣腔5由软体膜51形成。
需要说明的是，后共鸣腔5由软体膜51与扬声器2密封连接形成一个软体的空腔。当扬声器2发声震动的时候，后共鸣腔5跟随扬声器2被动地共鸣，增加声音效果。上述软体膜51可以是橡胶制品也可以是硅胶等有弹性的材料做成。
可选地，机架1包括第二壳体12，后共鸣腔5位于第二壳体12内；
第二壳体12内还设有至少一个弹性件7，弹性件7一端与第二壳体12连接，另一端与软体膜51连接。
一种具体的实施例中，如图3所示，后共鸣腔5的软体膜51通过弹性件7与机架1相连，弹性件7在支撑软体膜51的同时起缓冲作用，使后共鸣腔5的腔体震动不受音箱机架1的影响。
可选地，弹性件7为弹簧。
可选地，仿生音箱还包括控制电路板8，控制电路板8与扬声器2和调制装置6信号连接，用于根据扬声器2的声源控制调制装置6改变声道3的容积。
需要说明的是，上述仿生音箱通过控制电路板8分析声频的要素，如频率、声强和声高等，给出控制调制装置6的控制方式，使得声道3容积的变化跟声音要素高度匹配，调制输出的声音，发出高保真的人声。
可以理解的是，上述调制装置6的主要作用是控制声道3的容积变化，因此凡是能实现上述功能的结构均为本实施例所称的调制装置6，具体地调制装置6可以采用以下几种方式控制声道3的容积变化：
方式一，调制装置6包括真空泵61，真空泵61与前共鸣腔4连通。
如图3所示，前共鸣腔4的动力源由真空泵61提供，通过抽排气体来改变声道3的容积。密封的腔体通过真空泵61与前共鸣腔4的连通管62跟真空泵61相连接。真空泵61给前共鸣腔4打气的时候，弹性软膜31就会向内部挤压，使声道3的容积变小。真空泵61给前共鸣腔4抽气的时候，声道3的容积就会变大。通过腔体的变化，声音通过声道3时，就会产生主动的调制，类似于人的口腔的容积变化。控制电路板8的主要作用是通过分析声源的要素来控制真空泵61电机的运动，以此来控制进出前共鸣腔4的气体的速度和量，来推动弹性软膜31按照声源的特性进行运动，这种运动与声源的要素相匹配，达到人声的高保真还原。
方式二，调制装置6包括液压泵，液压泵与前共鸣腔4连通。
前共鸣腔4的动力源由液压泵提供，通过充排液体来改变声道3的容积。密封的腔体通过液压泵与前共鸣腔4的连通管62跟液压泵相连接。液压泵给前共鸣腔4充液的时候，弹性软膜31就会向内部挤压，使声道3的容积变小。液压泵给前共鸣腔4排液的时候，声道3的容积就会变大。通过腔体的变化，声音通过声道3时，就会产生主动的调制，类似于人的口腔的容积变化。
需要说明的是，目前我们对声音的测量主要是三个因素，分别是频率、音高与音强。但是上述两种方式中控制真空泵61或者液压泵运动只能是1到2个参数如频率和功率，是真空泵61或者液压泵中电机的运动参数。所以需要控制电路板8将声音的三要素通过算法融合成电机能够执行的参数，输入电机的控制，来实现对声音的模拟。
方式三，弹性软膜31上涂覆有磁性粒子，调制装置6包括与磁性粒子配合的电磁组件。
上述方式中，前共鸣腔4由磁性物质或者外敷磁粉等技术手段使前共鸣腔4具备磁性，利用电磁组件中电场变化来改变前共鸣腔4的容积，从而改变声道3的容积。
本发明实施例提供一种仿生音箱，该仿生音箱具有前共鸣腔4和后共鸣腔5两个音腔，共鸣腔是类似于人体的柔性材料形成。同时前共鸣腔4能够根据发音的频率、音强和音高进行主动的变形，类似人类的口腔，以达到人声的高度保真还原。
显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种仿生音箱，其特征在于，包括：
机架；
安装于所述机架的扬声器，所述扬声器的出声侧设有由弹性软膜形成的声道、以及围设于所述声道外侧的前共鸣腔，位于所述扬声器背离声道的一侧设有后共鸣腔；
安装于所述机架用于控制所述声道容积的调制装置。
2.根据权利要求1所述的仿生音箱，其特征在于，所述机架包括第一壳体，所述第一壳体与用于形成所述声道的弹性软膜配合形成密闭的所述前共鸣腔。
3.根据权利要求2所述的仿生音箱，其特征在于，所述弹性软膜为橡胶软膜或者硅胶软膜。
4.根据权利要求2所述的仿生音箱，其特征在于，所述调制装置包括真空泵，所述真空泵与所述前共鸣腔连通。
5.根据权利要求2所述的仿生音箱，其特征在于，所述调制装置包括液压泵，所述液压泵与所述前共鸣腔连通。
6.根据权利要求1所述的仿生音箱，其特征在于，所述弹性软膜上涂覆有磁性粒子，所述调制装置包括与所述磁性粒子配合的电磁组件。
7.根据权利要求1所述的仿生音箱，其特征在于，所述后共鸣腔由软体膜形成。
8.根据权利要求7所述的仿生音箱，其特征在于，所述机架包括第二壳体，所述后共鸣腔位于所述第二壳体内；
所述第二壳体内还设有至少一个弹性件，所述弹性件一端与所述第二壳体连接，另一端与所述软体膜连接。
9.根据权利要求8所述的仿生音箱，其特征在于，所述弹性件为弹簧。
10.根据权利要求1-9任一项所述的仿生音箱，其特征在于，所述仿生音箱还包括控制电路板，所述控制电路板与所述扬声器和所述调制装置信号连接，用于根据所述扬声器的声源控制所述调制装置改变所述声道的容积。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN112959577A (zh) * | 2021-01-29 | 2021-06-15 | 厦门大学 | 一种水下软气动声源及制备方法、带有该声源的发声装置 |
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2019
- 2019-11-08 CN CN201911086722.2A patent/CN111050237A/zh active Pending
Cited By (2)
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| CN112959577B (zh) * | 2021-01-29 | 2023-03-03 | 厦门大学 | 一种水下软气动声源及制备方法、带有该声源的发声装置 |
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