DE102011113602A1 - Supersonic diffuser for electro-acoustic transducer of speaker system, has rotary-sectional area with two intersecting circles intersected at point of contact such that spacing of center points is larger than twice radius of circles - Google Patents

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Abstract

The supersonic diffuser (1) has a sound diffuser tip (4) and radiation center (2) of electro-acoustic transducer (3) that are separated with minimum distance (X). The perpendicular bisector (5) is coincided with radiation pattern (6) of electro-acoustic transducer. The two intersecting circles of rotary-sectional area of perpendicular bisector are intersected at the point of contact such that the spacing of circle center points is larger than the twice the radius of the two intersecting circles.

Description

Die Erfindung betrifft die Ausbildung eines Schalldiffusors für elektroakustische Wandler und die Anordnung dieses Schalldiffusors in Schallrichtung vor dem elektroakustischen Wandler zur Verbesserung der räumlichen Schallverteilung, so dass einem Zuhörer bei mehrkanaliger Elektroakustik die frequenz- und ortsunabhängige Reproduktion der übertragenen Schallsignale ermöglicht wird. Dadurch ist der Hörer nicht mehr an einen örtlich begrenzten Abhörbereich gebunden.The invention relates to the formation of a sound diffuser for electroacoustic transducers and the arrangement of this sound diffuser in the sound direction in front of the electroacoustic transducer to improve the spatial sound distribution, so that a listener with multi-channel electro-acoustics, the frequency and location-independent reproduction of the transmitted sound signals is possible. As a result, the listener is no longer bound to a local listening area.

Handelsübliche elektroakustische Wandler sind durch frequenzabhängig gebündelte Schallabstrahlung gekennzeichnet. Dies erzwingt beim Abhören den Aufenthalt in genau definierten Hörplatzbereichen, die unter Umständen erheblichen räumlichen Beschränkungen unterliegen können.Commercially available electroacoustic transducers are characterized by frequency-dependent bundled sound radiation. This forces the listener to stay in well-defined listening areas that may be subject to considerable spatial restrictions.

Schalldiffusoren für elektroakustische Wandler gibt es sowohl mit konkaven, kegelförmigen und konvexen rotationssymmetrischen Oberflächen.Sound diffusers for electroacoustic transducers are available with both concave, conical and convex rotationally symmetric surfaces.

Bei Schalldiffusoren mit konkav rotationssymmetrischer bzw. kegelförmiger Oberfläche wird zusätzlich zur beabsichtigten kreisförmigen Rundverteilung des Schalls eine unerwünschte Bündelung in vertikaler Richtung erzwungen. Dies läuft dem Kugelwellenprinzip zuwider und erzeugt Abhörzonen mit frequenzabhängig unterschiedlichem Schalldruck. Eine solche Lösung ist beispielsweise aus der Druckschrift DE 100 36 627 A1 bekannt.In the case of sound diffusers with a concave, rotationally symmetric or conical surface, undesired bundling in the vertical direction is forced in addition to the intended circular circular distribution of the sound. This runs counter to the spherical wave principle and generates interception zones with frequency-dependent different sound pressure. Such a solution is for example from the document DE 100 36 627 A1 known.

Bei Schalldiffusoren mit konvexen Oberflächen (Ausnahme: Kugel) weicht die Hüllkurve der Oberfläche ebenfalls von der Kreisform ab, was zwar eine gewisse Annäherung an das Prinzip der Kugelstrahlung ermöglicht, sie aber nicht erreichen lässt. In der Folge verfehlen auch sie die erstrebenswerten kugelförmigen Reflexionen der Schallwellen des elektroakustischen Schallwandlers.In the case of sound diffusers with convex surfaces (exception: sphere), the envelope of the surface also deviates from the circular shape, which allows a certain approximation to the principle of spherical radiation, but does not allow it. As a result, they also miss the desirable spherical reflections of the sound waves of the electroacoustic transducer.

Zwar sind Diffusoren mit konvex rotationssymmetrischer Oberfläche prinzipiell frei vom Nachteil der unerwünschten frequenzabhängigen Bündelung, dafür treten aber bei Ihnen in Abhängigkeit von der konkreten Ausführungsform der Oberfläche frequenzabhängige Interferenzen (Schallauslöschungen bzw. Überhöhungen infolge Totalreflexion an gegenüberliegenden Oberflächenpunkten gleichen Anstiegs) mehr oder weniger stark in Erscheinung. Selbst bei invers rotationshyperbolischer Oberfläche, wie aus der Druckschrift DE 10 341 213 B4 , Abschnitte 0016 und 0018 bekannt, wird dieser Effekt eingeräumt. Er entsteht an gegenüberliegenden Flächenpunkten/-bereichen gleichen Anstiegs sowohl auf der Diffusor- als auch auf der Schallwandlerseite, wodurch zwischen diesen Flächenpunkten/-bereichen Schallwellen genau senkrecht mehrfach reflektiert werden können. Diese Mehrfachreflexionen ziehen deutliche Einbrüche bzw. Überhöhungen im Amplituden- und Phasenfrequenzgang der Übertragungsfunktion der Anordnung Schallwandler/Diffusor nach sich, die vom Hörer als Bevorzugungen bzw. Benachteiligungen bestimmter Frequenzbereiche wahrgenommen werden können. In der vorbezeichneten Erfindung ist dies konkret der ringförmige Bereich, der durch Aufsetzen eines kleineren Diffusors auf einen größeren auftreten muss. Da dieser ringförmige Bereich mathematisch betrachtet eine Unstigkeitsstelle bezüglich des Anstiegs darstellt, sind theoretisch sehr viele Anstiege und damit sehr viele korrespondierende Bereiche zwischen Diffusor und Schallwandler möglich, was folglich auch eine Vielzahl von Frequenzbevorzugungen und -benachteiligungen nach sich ziehen muss.Although diffusers with a convexly rotationally symmetric surface in principle free from the disadvantage of unwanted frequency-dependent bundling, but occur depending on the specific embodiment of the surface frequency-dependent interference (sound cancellations or elevations due to total reflection at opposite surface points of the same increase) more or less in appearance , Even with inverse rotationally hyperbolic surface, as from the publication DE 10 341 213 B4 Sections 0016 and 0018, this effect is acknowledged. It arises at opposite surface points / areas of the same rise on both the diffuser and the transducer side, whereby sound waves can be reflected exactly vertically several times between these surface points / areas. These multiple reflections lead to significant dips or peaks in the amplitude and phase response of the transfer function of the arrangement transducer / diffuser, which can be perceived by the listener as preferences or disadvantages of certain frequency ranges. Specifically, in the above-mentioned invention, this is the annular area which has to occur by fitting a smaller diffuser to a larger one. Since this annular region is mathematically considered to be an inconsistency point with respect to the increase, theoretically very many increases and thus a large number of corresponding regions between the diffuser and the acoustic transducer are possible, which consequently also has to entail a multiplicity of frequency preferences and disadvantages.

Die bei bekannten konvexen Schalldiffusoren auftretenden frequenzabhängigen Interferenzen werden beim beanspruchten Schalldiffusor durch die Ausbildung der Diffusorspitze verhindert.The occurring in known convex sound diffusers frequency-dependent interference are prevented in the claimed sound diffuser by the formation of the diffuser tip.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, das Abstrahlverhalten herkömmlicher elektroakustischer Wandler mittels Schalldiffusoren so zu verändern, dass die Schallwellen gleichmäßig reflektiert und frequenzabhängige Interferenzen vermieden werden.The object of the invention is therefore to change the radiation behavior of conventional electroacoustic transducers by means of sound diffusers so that the sound waves reflect uniformly and frequency-dependent interference is avoided.

Diese Aufgabe wird durch die angenäherte Ausbildung der Oberfläche der Schalldiffusoren an das Ideal der Kugel und die Ausbildung der Diffusorspitze nach dem Hauptanspruch gelöst.This object is achieved by the approximate formation of the surface of the sound diffusers to the ideal of the ball and the formation of the diffuser tip according to the main claim.

Die Erfindung betrifft im wesentlichen einen Schalldiffusor, der sich in der Hauptabstrahlrichtung des elektroakustischen Wandlers befindet und in der Lage ist, den Schall wie gefordert halbkugelförmig zu verteilen und dabei keine störenden frequenzabhängigen Interferenzen verursacht.The invention relates generally to a sound diffuser located in the main emission direction of the electroacoustic transducer and capable of distributing the sound as required in a hemispherical manner, without causing interfering frequency-dependent interference.

Die gewünschte halbkugelförmige Schallverteilung wird in nahezu idealer Weise durch eine kreisförmige Oberfläche des Schalldiffusors erreicht.The desired hemispherical sound distribution is achieved in a nearly ideal manner by a circular surface of the sound diffuser.

Beide Eigenschaften (halbkugelförmige Schallabstrahlung, keine Interferenzen) werden erreicht, indem die Hüllkurve des Schalldiffusors aus der um die Mittelsenkrechte rotierenden Schnittfläche zweier sich schneidender Kreise des Radius R mit dem Abstand A der Kreismittelpunkte M1 und M2 zueinander gebildet wird, wobei ferner notwendig ist, dass sich die beiden Kreisabschnitte der Schnittfläche des Schalldiffusors am Berührungspunkt, der zugleich die Spitze des Schalldiffusors darstellt, unter einem bestimmten Winkel α schneiden und außerdem dieser Berührungspunkt einen gewissen Mindestabstand X zum Abstrahlzentrum des elektroakustischen Wandlers aufweist.Both properties (hemispherical sound radiation, no interference) are achieved by the envelope of the sound diffuser is formed from the intersecting perpendicular to the perpendicular sectional surface of two intersecting circles of radius R with the distance A of the circle centers M1 and M2 to each other, and it is also necessary that the two circular sections of the cut surface of the sound diffuser at the point of contact, which also represents the tip of the sound diffuser, α intersect at a certain angle and also this point of contact has a certain minimum distance X to the emission center of the electroacoustic transducer.

Der Schalldiffusor muss eine schallharte glatte Oberfläche besitzen und sollte zum Vermeiden von Hohlraumresonanzen massiv ausgeführt werden. The sound diffuser must have a reverberant smooth surface and should be solid to avoid cavity resonances.

Seine mechanische Befestigung erfolgt vorzugsweise am Diffusorboden.Its mechanical attachment is preferably on the diffuser floor.

Das Ideal der kugelförmigen Schallabstrahlung ermöglicht bei mehrkanaliger Elektroakustik die frequenz- und ortsunabhängige Reproduktion der übertragenen Schallsignale. Das bedeutet, dass ein Zuhörer bei idealer kugelförmiger Schallabstrahlung nicht an bestimmte Sitzplätze optimaler Reproduktion des Klanges und der Richtungsinformationen gebunden ist.The ideal of spherical sound radiation allows for multi-channel electro-acoustics the frequency and location-independent reproduction of the transmitted sound signals. This means that a listener with ideal spherical sound radiation is not bound to specific seats of optimal reproduction of the sound and directional information.

Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den dazugehörigen Zeichnungen, in denen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel dargestellt ist. Es zeigen:Further details and advantages of the subject invention will become apparent from the following description and the accompanying drawings, in which a preferred embodiment is shown. Show it:

1 ein Lautsprechersystem mit Diffusor im Schnitt und 1 a speaker system with diffuser in section and

2 die vorzugsweise Dimensionierung für eine Schalldiffusor-Anordnung. 2 the preferred dimensioning for a sound diffuser arrangement.

Das Lautsprechersystem besteht nach 1 aus dem elektroakustischem Wandler 3 und dem Schalldiffusor 1. Der Schalldiffusor 1 wird im Schallfeld des elektroakustischen Wandlers 3 angeordnet und ist mit seiner Diffusorspitze 4 auf das Abstrahlzentrum 2 gerichtet. Die Mittelsenkrechte 5 des Schalldiffusors 1 fällt mit der Hauptabstrahlrichtung 6 des elektroakustischen Wandlers 3 zusammen.The speaker system is after 1 from the electroacoustic transducer 3 and the sound diffuser 1 , The sound diffuser 1 is in the sound field of the electroacoustic transducer 3 arranged and is with its diffuser tip 4 on the emission center 2 directed. The perpendicular bisector 5 of the sound diffuser 1 falls with the main radiation direction 6 of the electroacoustic transducer 3 together.

Die Form der Oberfläche des Diffusors 1 folgt nach 2 Kreisfunktionen, wodurch Schallreflexionen am Schalldiffusor 1 in der angestrebten (halb)kugelförmigen Weise ermöglicht werden.The shape of the surface of the diffuser 1 follows 2 Circular functions, creating sound reflections on the sound diffuser 1 in the desired (semi) spherical manner.

Die Diffusorspitze 4 weist zum Abstrahlzentrum 2 einen gewissen Mindestabstand X auf. Von der Diffusorspitze 4 an nimmt der Anstieg der Oberflächenpunkte des Diffusors 1 – der Kreisfunktion gehorchend – zu. Mindestabstand X und Winkel α der Diffusorspitze 4 müssen so gewählt werden, dass die Schallwellen des elektroakustischen Wandlers 3, die aus der gekrümmten Trichtermembran senkrecht austreten (und nur diese müssen hier betrachtet werden), auf der Diffusoroberfläche keine korrespondierenden Oberflächenpunkte gleichen Anstiegs erreichen. Dadurch werden Interferenzen und damit Überhöhungen bzw. Benachteiligungen im Amplituden- und Phasenfrequenzgang sicher vermieden.The diffuser tip 4 points to the emission center 2 a certain minimum distance X on. From the diffuser tip 4 The increase in the surface points of the diffuser increases 1 - obedient to the circular function - too. Minimum distance X and angle α of the diffuser tip 4 must be chosen so that the sound waves of the electroacoustic transducer 3 which emerge perpendicularly from the curved funnel membrane (and only these must be considered here), on the diffuser surface do not reach corresponding surface points of equal increase. As a result, interferences and thus excesses or disadvantages in the amplitude and phase response are reliably avoided.

Der Mindestabstand X des Schalldiffusors 1 zum Abstrahlzentrum 2 des elektroakustischen Wandlers 3 ergibt sich aus den geometrischen Abmessungen beider und entspricht annähernd dem kleinsten Radius des Trichters der Schallmembran des elektroakustischen Wandlers 3.The minimum distance X of the sound diffuser 1 to the emission center 2 of the electroacoustic transducer 3 results from the geometric dimensions of both and corresponds approximately to the smallest radius of the funnel of the acoustic membrane of the electroacoustic transducer 3 ,

Des Weiteren sollte der Winkel α der Diffusorspitze 4 vorzugsweise 90° betragen. Unter dieser Voraussetzung ist gewährleistet, dass es bei Einhaltung des Mindestabstands X keine lotrechten Verbindungslinien zwischen der Trichtermembran des elektroakustischen Wandlers 3 und der Oberfläche des Schalldiffusors 1 geben kann, wodurch Totalreflexionen und damit frequenzabhängige Interferenzen sicher verhindert werden können.Furthermore, the angle α of the diffuser tip should 4 preferably 90 °. Under this condition, it is ensured that there is no perpendicular connecting lines between the funnel membrane of the electroacoustic transducer, while maintaining the minimum distance X. 3 and the surface of the sound diffuser 1 which allows total reflections and thus frequency-dependent interference can be safely prevented.

Um eine rechtwinklige Diffusorspitze 4 zu erhalten, muss der Abstand A der Mittelpunkte M1 und M2 der beiden Kreise 9 um den Faktor der Wurzel aus zwei größer als der Radius R der beiden Kreise 9 sein (gleichschenkliges Dreieck).Around a rectangular diffuser tip 4 to obtain the distance A of the centers M1 and M2 of the two circles 9 by the factor of the root of two larger than the radius R of the two circles 9 his (isosceles triangle).

Damit die erwünschten Reflexionen der von der Schallmembran des elektroakustischen Wandlers 3 ausgehenden akustischen Wellen am Schalldiffusor 1 auch in vielfacher Weise erfolgen können, sollten sie möglichst umfassend auf den Schalldiffusor 1 auftreffen. Wie man unschwer erkennen kann, erreicht man dies bestmöglich, wenn der Durchmesser D des Schalldiffusors 1 dem Nenndurchmesser N des elektroakustischen Wandlers 3 entspricht.So that the desired reflections of the sound membrane of the electroacoustic transducer 3 outgoing acoustic waves at the sound diffuser 1 can also be done in many ways, they should be as comprehensive as possible on the sound diffuser 1 incident. As one can easily see, this is best achieved when the diameter D of the sound diffuser 1 the nominal diameter N of the electroacoustic transducer 3 equivalent.

Die Höhe H des Schalldiffusors 1 wird ebenfalls von der Forderung nach höchster Effektivität der Schallreflexionen am Schalldiffusor 1 geprägt und findet demnach ihr Optimum auch bei annähernder Gleichheit mit dem Durchmesser des Schalldiffusors 1. Da die Höhe H und der Durchmesser D des beanspruchten Schalldiffusors 1 eng über die Kreisfunktion verflochten sind, lassen sich die eben beschriebenen Forderungen (Höhe H bzw. Durchmesser D des Schalldiffusors 1 entsprechen dem Nenndurchmesser N des elektroakustischen Wandlers 3) über entsprechende Wahl der Radien beider Kreise 9 festlegen. Wenn der Radius R der beiden Kreise 9 rund 1,7mal so groß wie der Nenndurchmesser N des elektroakustischen Wandlers 3 gewählt wird, dann sind rückwirkend alle beschriebenen Forderungen erfüllt und ein Maximum an Reflexionen möglich.The height H of the sound diffuser 1 is also on the demand for maximum effectiveness of the sound reflections on the sound diffuser 1 imprinted and thus finds its optimum even at approximate equality with the diameter of the sound diffuser 1 , Since the height H and the diameter D of the claimed sound diffuser 1 are closely intertwined on the circular function, can be the just described requirements (height H or diameter D of the sound diffuser 1 correspond to the nominal diameter N of the electroacoustic transducer 3 ) on appropriate choice of radii of both circles 9 establish. If the radius R of the two circles 9 about 1.7 times as large as the nominal diameter N of the electroacoustic transducer 3 is selected, then all the described requirements are fulfilled retroactively and a maximum of reflections possible.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 10036627 A1 [0004] DE 10036627 A1 [0004]
  • DE 10341213 B4 [0006] DE 10341213 B4 [0006]

Claims (5)

Schalldiffusor (1) mit dem Durchmesser D und der Höhe H, der dem Abstrahlzentrum (2) eines elektroakustischen Wandlers (3) mit seiner Spitze (4) in einem Mindestabstand X zugewandt ist und dessen Mittelsenkrechte (5) mit der Hauptabstrahlrichtung (6) des elektroakustischen Wandlers (3) zusammenfällt, wobei die konvexe Oberfläche des Schalldiffusors aus der Rotation der Schnittfläche zweier um den Abstand A versetzten Kreise (9) gleichen Radius R um die Mittelsenkrechte (5) entsteht, in dessen Folge alle Oberflächenpunkte des Schalldiffusors Elemente von Kreisbahnen sind.Sound diffuser ( 1 ) with the diameter D and the height H, the the radiation center ( 2 ) of an electroacoustic transducer ( 3 ) with its tip ( 4 ) faces at a minimum distance X and whose perpendicular bisector ( 5 ) with the main radiation direction ( 6 ) of the electroacoustic transducer ( 3 ) coincides, wherein the convex surface of the sound diffuser from the rotation of the intersection of two offset by the distance A circles ( 9 ) same radius R around the perpendicular bisector ( 5 ) arises, as a result of which all surface points of the sound diffuser are elements of circular paths. Schalldiffusor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe H und der Durchmesser D des Schalldiffusors (1) gleich dem 0,5- bis zweifachen des Nenndurchmessers N des elektroakustischen Wandlers (3) und vorzugsweise gleich dem Nenndurchmesser N des elektroakustischen Wandlers (3) sind.Sound diffuser according to claim 1, characterized in that the height H and the diameter D of the sound diffuser ( 1 ) equal to 0.5 to 2 times the nominal diameter N of the electroacoustic transducer ( 3 ) and preferably equal to the nominal diameter N of the electroacoustic transducer ( 3 ) are. Schalldiffusor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Radius R der beiden Kreise (9) gleich dem ein- bis fünffachen des Nenndurchmessers N des elektroakustischen Wandlers (3) und vorzugsweise gleich dem 1,7-fachen des Nenndurchmessers N des elektroakustischen Wandlers (3) ist.Sound diffuser according to claim 1, characterized in that the radius R of the two circles ( 9 ) equal to one to five times the nominal diameter N of the electroacoustic transducer ( 3 ) and preferably equal to 1.7 times the nominal diameter N of the electroacoustic transducer ( 3 ). Schalldiffusor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand A der Mittelpunkte M1 und M2 der beiden Kreise (9) gleich dem ein- bis zweifachen Radius R der beiden Kreise (9) und vorzugsweise um den Faktor der Wurzel aus zwei größer als der Radius R der beiden Kreise (9) ist.Sound diffuser according to claim 1, characterized in that the distance A of the centers M1 and M2 of the two circles ( 9 ) equal to one to two times the radius R of the two circles ( 9 ) and preferably by the factor of the root of two larger than the radius R of the two circles ( 9 ). Schalldiffusor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalldiffusor (1) eine schallharte glatte Oberfläche aufweist und zur Vermeidung von Hohlraumresonanzen massiv ausgebildet ist.Sound diffuser according to claim 1, characterized in that the sound diffuser ( 1 ) has a reverberant smooth surface and is solid to avoid cavity resonances.
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