CN1241453C - 模块化低音阵列系统 - Google Patents

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Abstract

模块音频扬声器阵列系统包括第一扬声器模块和第二扬声器模块，响应于音频信号辐射声波。第一和第二扬声器模块辐射的声波相组合，形成辐射方向图。系统还包括定位系统，用于在多个固定的预定距离上相对第二低音模块定位第一低音模块；音频信号输入端，用于把扬声器阵列电耦合到音频信号源，以便接收音频信号；音频信号处理设备，把音频信号输入端电耦合到第一和第二低音模块，用于处理音频信号和将其发送到第一和第二扬声器模块。音频信号处理设备把第一和第二信号处理参量值分别加到被发送到第一和第二扬声器模块的音频信号上，以使得第一与第二信号处理参量值相差一个参量值差值。系统还包括具有多个预置指示器的处理参量选择设备。

Description

模块化低音阵列系统
                    技术领域
本发明涉及低音阵列，更具体地，涉及模块低音阵列。
                    背景技术
本发明的一个重要目的是提供具有预置的物理结构和预置的信号处理参量设置的模块低音阵列。
                    发明内容
按照本发明，音频扬声器阵列系统包括第一扬声器模块，和第二扬声器模块，它们被构建和被安排用来响应于音频信号而辐射声波。由第一扬声器模块辐射的声波和由第二扬声器模块辐射的声波相组合，从而形成辐射方向图。音频阵列还包括：一个定位系统，用于在多个固定的预定距离之一上相对于第二低音模块而定位第一低音模块；音频信号输入端，用于把扬声器阵列电耦合到音频信号源，以便接收音频信号；以及音频信号处理设备，它把音频信号输入端电耦合到第一低音模块和第二低音模块。该音频信号处理器处理音频信号和把音频信号发送到第一扬声器模块和第二扬声器模块。音频信号处理设备被构建和被安排用来把第一信号处理参量值应用到被发送到第一扬声器模块的音频信号上和把第二信号处理参量值应用到被发送到第二扬声器模块的音频信号上，以使得第一信号处理参量值与第二信号处理参量值相差一个参量值差值。音频扬声器还包括处理参量选择设备，后者又包括多个预置指示器，每个预置指示器相应于一个预定的参量值差值。所述预定的参量值差值和所述多个预定距离之一相应于预定的辐射方向图。
在本发明的另一个方面中，音频扬声器阵列包括：第一模块，它包括电声换能器和一个具有宽度、深度和高度的外壳；第二模块，它包括扬声器和外壳；以及定位器，用于在离开第二模块的一个固定的距离上定位第一模块，其中该固定距离大于所述宽度、深度和高度中的最小尺度的两倍。
在本发明的再一个方面中，用于辐射低音频率的音频扬声器阵列包括第一模块，它包括电声换能器和外壳；第二模块，它包括扬声器和外壳；以及定位器，用于在离开第二模块的外壳的固定的距离上定位第一模块的外壳，其中该固定距离大于需要由该阵列辐射的声音的最短声波长的一半。
通过参照以下附图作出的以下的详细说明，将明白本发明的其他特性、目的和优点，其中：
                     附图简述
图1是按照本发明的音频系统的示意图；
图2是图1的实施例的辐射方向性的极坐标图；
图3是用于图1的实施例的系统控制器的控制板的正视图；
图4是本发明的第二实施例的示意图；
图5是图4的实施例的辐射方向性的极坐标图；
图6是本发明的第三实施例的示意图；
图7是图6的实施例的辐射方向性的极坐标图。
                    详细说明
现在参照附图并且更具体地参照图1，图上显示按照本发明的音频系统的低音重现部分的示意图。低音音频信号源(此后称为音频信号源)10，诸如混合器，被耦合到音频信号处理器12。音频信号处理器12通过放大器14被耦合到低音阵列16。低音阵列16包括第一低音模块22-1和第二低音模块22-2，它们由托架18和20保持为互相相对地水平放置的位置。
音频信号源10可以是传统的专业混合器。系统控制器可以是Panaray系统数字控制器，可由Bose公司，Framingham，Massachusetts提供。放大器14可以是传统的、具有至少两个输入端和至少两个输出端的放大器。低音模块22-1和22-2可以是PanarayMB4模块低音扬声器(其每个包括四个6英寸驱动器，它们具有15.0英寸深、9.0英寸宽、26.0英寸高的外壳尺寸，以及它们在300Hz以下基本上是全向的)，以及托架18和20可以是MB4端射式2X低音阵列托架，所有这些都可由Bose公司，Framingham，Massachusetts提供。
在运行时，音频信号源发送音频信号给音频信号处理器12。音频信号处理器12译码该音频信号，以便产生已处理的音频信号，它可以包括低音音频信号。音频信号处理器以两个信道输出低音音频信号，并且把不同的信号处理参量值施加到两个信道。可以应用于不同的处理值的参量包括幅度均衡、相位均衡、延时、相位、和幅度，或这些参量的某些组合。为了简化起见，将通过使用延时作为应用于两个信道的不同的值的参量来描述本发明。不同的延时值(可以是零)可被应用于两个信道，这样，两个信道在时间上被一个延时量ΔT间隔开。放大器14放大这两个信道或低音音频信号，以及输出已放大的音频信号给低音模块22-1和22-2，它们在时间上仍相隔所述延时量ΔT。低音模块22-1和22-2把音频信号换能成声波。其最终所得到的声场显示于图2，连接低音模块22-1和22-2的声学中心的方向17代表零度，以及在水平面上与方向17正交的方向19代表90度。
现在参照图2，图上显示图1的音频系统的、在160Hz上的辐射方向性的极坐标图，具有1.71ms的延时ΔT，并且在两个低音模块之间的中心到中心距离d为23英寸，它大于需要被重现的最短波长(即300Hz，约为3.8英尺的波长)的一半，以及大于外壳的宽度(最小的线性尺度)的两倍。辐射方向图主要由低音模块之间的距离和延时ΔT的数值来确定。如果一个或两个低音模块不是全向性的，则辐射方向性还受到低音模块的相对取向的影响。如果低音模块在辐射的频率范围内是有方向性的，则托架18和20可被调整以便来固定两个模块的取向以及固定间距。
延时ΔT的数值可以人工地输入，或更方便地，通过使用设在系统控制器12上的预置指示器。在本发明的一个实施方案中，一个预置指示器被预编程，以便把送到低音模块22-1的音频信号相对于送到低音模块22-2的音频信号进行延时，这样，响应于来自低音模块22-2的音频信号的辐射比起来自低音模块22-1的相应的辐射延迟1.7ms。因此，如果用户需要具有如图2所示的辐射方向图的116dB SPL的最大声音输出，则他可以组装如图1所示的低音阵列，以及选择一个预置设置值。
参照图3，图上显示系统控制器12的控制板。预置指示器可以通过分别输入“预置”按钮30和上下指示器32和34而被选择。其他系统控制器可以具有不同的预置选择器设置，诸如分立的可编程人工按钮，接触屏，或使用选择器指示器(诸如计算机鼠标)的显示屏。
按照本发明的音频系统是有利的，因为它提供这样一种低音阵列，它比起传统的低音阵列可以以较小的建立时间来辐射预定的辐射方向性。按照本发明的低音阵列对于这样的便携式应用的声音系统是特别有利的：它们必须提供高的声音输出量，以及必须快速地被建立。这种阵列的部件可被分开地运输和存储。这种阵列可以以正确的物理结构形式快速地组合，以及可以容易地输入正确的延时值，用户不必记录或记忆适当的延时时间间隔。
参照图4，图上显示按照本发明的第二音频系统的低音重现部分的示意图。低音音频信号源(此后称为音频信号源)10，诸如混合器，被耦合到音频信号处理器12。音频信号处理器12通过放大器14-1和14-2被耦合到低音阵列16’。低音阵列16’包括第一低音模块22-1、第二低音模块22-2、第三低音模块22-3、和第四低音模块22-4，它们由托架18’和20’保持为互相相对地形成为一条水平线的位置。
音频信号源10可以是传统的专业混合器。系统控制器可以是Panaray系统数字控制器，可由Bose公司，Framingham，Massachusetts提供。放大器14-1和14-2可以是传统的、具有至少两个输入端和至少两个输出端的放大器。低音模块22-1、22-2、22-3、和22-4可以是PanarayMB4模块低音扬声器(它们在300Hz以下基本上是全向的)，以及托架18’和20’可以是MB4端射式4X低音阵列托架，所有这些都可由Bose公司，Framingham，Massachusetts提供。
参照图5，图上显示图4的音频系统的、在160Hz的辐射方向性的极坐标图，具有在低音模块22-1和22-2之间的2.15ms的延时ΔT，在低音模块22-2和22-3之间的2.00ms的延时ΔT，在低音模块22-3和22-4之间的2.15ms的延时ΔT，以及在低音模块之间的29英寸的中心到中心距离d。辐射方向图主要由在低音模块之间的距离d和延时ΔT的数值来确定。如果一个或两个低音模块不是全向性的，则辐射方向性还受到低音模块的相对取向影响。
正如在图3的讨论中描述的，一个预置按钮可被预编程，以便提供适当的延时，从而得出图4的辐射方向性。图4和5的实施例显示本发明的附加优点。由于图1-3的音频系统的部件(除了托架18和20)都被包括在图4和5的音频系统中，图4和5的音频系统可以通过用托架18和20替换托架18’和20’以及选择系统控制器12上的预置设置值而容易地被变换成图1-3的音频系统。
现在参照图6，图上显示按照本发明的、第三音频系统的低音重现部分的示意图。低音音频信号源(此后称为音频信号源)10，诸如混合器，被耦合到音频信号处理器12。音频信号处理器12通过放大器14-1和14-2被耦合到低音阵列16”。低音阵列16”包括第一低音模块22-1和第二低音模块22-2，它们由托架18”和20”保持为互相相对地垂直放置的关系。
现在参照图7，图上显示图6的音频系统的、在160Hz的垂直辐射方向性的极坐标图，具有零的延时ΔT，在低音模块之间为45英寸的垂直距离d。水平扩散基本上是全向性的。垂直辐射方向图主要由在低音模块之间的距离d和延时ΔT的数值来确定。如果一个或两个低音模块不是全向的，则垂直辐射方向性还受到低音模块的相对取向影响。
图6和7的音频系统的部件(除了托架18和20以外)是与图1-3的音频系统的部件相同的。图1-3的音频系统可以通过用托架18”和20”替换托架18和20以及选择系统控制器12上的适当的预置设置值而容易地被变换成图5和6的音频系统。
正如以上在图1的讨论中描述的，本发明可以通过使用不同于延时的参量，诸如信号幅度、相位延迟、或相位响应(依赖于频率的幅度)，或通过使用各种参量的任何逻辑组合而被实施。预置指示器可以相应于在发送到两个模块的音频信号之间的特定的延时差值，也可以相应于提供给被发送到两个模块的两个音频信号的不同的均衡图案。由延时差值、均衡图案差值、和距离(以及取向，如果模块不是全向性的话)引起的辐射方向图可以通过计算机模拟或通过实际测量而被确定。当单个预置指示器被使用来规定一个以上的参量设置值时，使用单个预置指示器设置是特别有利的，因为单个预置设置的选择可固定多个参量的数值。
显然，本领域技术人员可利用这里揭示的具体的设备和技术和作出不同于这些设备和技术的修正，而不背离本发明的概念。因此，本发明应该包括每个新颖的特性和这里揭示的特性的新颖的组合，本发明仅仅由附属的权利要求的精神和范围限制。

Claims (8)

1.音频扬声器阵列系统，包括：
第一低音模块和第二低音模块，它们被构建和被安排用来响应于音频信号而辐射声波，其中由所述第一低音模块辐射的所述声波和由所述第二低音模块辐射的所述声波相组合，从而形成辐射方向图；
定位系统，用于在多个固定的预定距离上相对于所述第二低音模块而定位所述第一低音模块；
音频信号输入端，用于把所述扬声器阵列电耦合到所述音频信号源，以便接收所述音频信号；
音频信号处理设备，它把所述音频信号输入端电耦合到所述第一低音模块和所述第二低音模块，用于处理所述音频信号和把所述音频信号传输到所述第一低音模块和所述第二低音模块，所述音频信号处理设备被构建和被安排用来把第一信号处理参量值应用到被传输到所述第一低音模块的所述音频信号上和把第二信号处理参量值应用到被传输到所述第二低音模块的所述音频信号上，以使得所述第一参量值与所述第二参量值相差一个参量值差值；
处理参量选择设备，它包括多个预置指示器，每个所述预置指示器相应于一个预定的参量值差值，其中所述预定的参量值差值和所述多个预定距离之一相应于预定的辐射方向图。
2.按照权利要求1的音频扬声器阵列系统，其中所述参量是延时，以及其中所述参量值差值是时间差。
3.按照权利要求1的音频扬声器阵列系统，其中所述参量是信号幅度，以及其中所述参量值差值是信号幅度差。
4.按照权利要求1的音频扬声器阵列系统，其中所述参量是相位延迟，以及其中所述参量值差值是相位差。
5.按照权利要求1的音频扬声器阵列系统，其中所述参量是频率响应，以及其中所述参量值差值是频率响应差。
6.按照权利要求1的音频扬声器阵列系统，其中所述模块对于扬声器阵列辐射的频率是全方向性的。
7.按照权利要求1的音频扬声器阵列系统，其中所述模块是有方向性的，以及其中所述定位系统固定该低音模块之间的取向。
8.按照权利要求1的音频扬声器阵列系统，其中所述定位系统包括多个间隔开的托架，它们固定所述低音模块，以使得所述低音模块被保持为固定的距离间隔。
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