DE112017000382T5

DE112017000382T5 - Schallstrahlungsmustersteuerung

Info

Publication number: DE112017000382T5
Application number: DE112017000382.2T
Authority: DE
Inventors: Paul Wayne Peace Jr.
Original assignee: Harman International Industries Inc
Current assignee: Harman International Industries Inc
Priority date: 2016-01-14
Filing date: 2017-01-13
Publication date: 2018-09-27
Also published as: CN108464011B; WO2017123906A1; CN108464011A; US10848863B2; US20190037306A1

Abstract

Eine oder mehrere Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung benutzen zwei distinkt unterschiedliche Strahlungsvorrichtungen, die in dieselbe Richtung gerichtet sind, um ein abgeleitetes Schallstrahlungsmuster zu erstellen. Die Strahlungsvorrichtungen können sich in Bezug auf das Schallstrahlungsmuster, das jede Strahlungsvorrichtung individuell erzeugt, distinkt unterscheiden. Das abgeleitete Schallstrahlungsmuster ist einmalig für die individuellen akustischen Schallstrahlungsmuster einer der beiden Strahlungsvorrichtungen. Die Manipulation verschiedener Schlüsseldesignvariablen ermöglicht die Ableitung einer Vielzahl einmaliger Muster auf diese Art und Weise unter Verwendung nur der zwei Strahlungsvorrichtungen. Dies ermöglicht es wiederum, ein Schallstrahlungsmuster herzustellen, das zur einmaligen Geometrie eines Raumes passt.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht den Vorteil der am 14. Januar 2016 eingereichten provisorischen US-Patentanmeldung Seriennummer 62/278,940, deren Offenbarung hiermit per Bezugnahme vollständig aufgenommen wird.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft Schallstrahlungsmustersteuerung mittels verschiedener Schallstrahlungsvorrichtungen.
STAND DER TECHNIK
Lautsprecher, die einen Raum mit Klang abdecken, müssen Schnittstellen mit den Zuhörern bereitstellen, die im gesamten Raum positioniert sind, um einheitliche Klangabdeckung bereitzustellen. Doch der Raum ist typischerweise asymmetrisch von der Lautsprecherrichtwirkungsperspektive und nicht einheitlich, was die Größe angeht. Lautsprecher an verschiedenen Standorten im Raum erfordern eine unterschiedliche Hüllkurvenform. Beispielsweise sehen Kino-Surround-Lautsprecher eine ganz andere Lautsprechergeometrie als Monitorlautsprecher. Ferner sieht ein Seitenwand-Surround eine ganz andere Raumgeometrie als ein Rückwand-Surround.
KURZDARSTELLUNG
Einer Ausführungsform gemäß wird ein Dual-Array-Lautsprecher bereitgestellt. Ein primärer Wandler produziert ein primäres Strahlungsmuster auf einer primären Ebene. Ein sekundärer Wandler ist auf der primären Ebene in einer Entfernung von dem primären Wandler positioniert und produziert ein sekundäres Strahlungsmuster, das sich von dem primären Strahlungsmuster auf der primären Ebene unterscheidet, wobei das sekundäre Strahlungsmuster das primäre Strahlungsmuster abändert, um ein abgeleitetes primäres Strahlungsmuster zu produzieren, das sich von den primären und sekundären Mustern auf der primären Ebene unterscheidet.
In einer weiteren Ausführungsform liegen die Strahlungsmittelachsen des primären und sekundären Wandlers auf der primären Ebene.
In einer weiteren Ausführungsform liegen die Strahlungsmittelachsen des primären und sekundären Wandlers allgemein parallel und in einer Entfernung auf der primären Ebene beabstandet.
In einer weiteren Ausführungsform ist die primäre Ebene eine vertikale Ebene.
In einer weiteren Ausführungsform manipuliert der sekundäre Wandler das primäre Strahlungsmuster auf einer primären Ebene, um das abgeleitete primäre Strahlungsmuster zu erzielen.
In einer weiteren Ausführungsform haben der primäre und der sekundäre Wandler eine Mittelfrequenz, die allgemein dieselbe ist. Der primäre und sekundäre Wandler sind in einer Entfernung beabstandet, die 1,5 Mal größer ist als die Mittelfrequenz des primären und sekundären Wandlers, wobei die Entfernung zwischen einer Strahlungsmittelachse von jedem des primären und sekundären Wandlers gemessen wird.
In einer weiteren Ausführungsform wird der sekundäre Wandler mit einem Klangausgabepegel betrieben, der geringer ist als ein primärer Klangausgabepegel.
In einer weiteren Ausführungsform beinhaltet mindestens einer von dem primären und sekundären Wandler einen ersten elektronischen Filtermodus und zweiten elektronischen Filtermodus. Das abgeleitete primäre Strahlungsmuster weist ein erstes abgeleitetes Strahlungsmuster basierend auf dem ersten elektronischen Filtermodus und ein zweites abgeleitetes Strahlungsmuster basierend auf dem zweiten elektronischen Filtermodus auf.
In einer weiteren Ausführungsform ist der erste elektronische Filtermodus ein Seitenmodus und der zweite elektronische Filtermodus ein Rückmodus.
Einer weiteren Ausführungsform gemäß wird ein Dual-Array-Lautsprecher mit einem ersten Wandler bereitgestellt, der eine erste Strahlungsmittelachse aufweist und ein erstes Strahlungsmuster produziert, das in einem ersten Winkel von der ersten Strahlungsmittelachse ausgerichtet ist. Ein zweiter Wandler weist eine zweite Strahlungsmittelachse auf, die allgemein zu der ersten Strahlungsmittelachse parallel ist und ein zweites Strahlungsmuster produziert, das in einem zweiten Winkel von der zweiten Strahlungsmittelachse ausgerichtet ist. Ein abgeleitetes Strahlungsmuster ist in einem abgeleiteten Strahlungswinkel ausgerichtet, der sich von dem ersten und zweiten Winkel unterscheidet, wenn das erste und zweite Strahlungsmuster kombiniert werden.
In einer weiteren Ausführungsform ist der abgeleitete Strahlungswinkel nicht mit der ersten und zweiten Strahlungsmittelachse parallel.
In einer weiteren Ausführungsform weist der erste Wandler eine erste Filterfunktion auf und der zweite Wandler weist eine zweite Filterfunktion auf, die sich von der ersten Filterfunktion unterscheidet.
Einer weiteren Ausführungsform gemäß wird ein Verfahren bereitgestellt und beinhaltet das Erzeugen eines primären Strahlungsmusters mit einem primären Wandler. Ein sekundäres Strahlungsmuster, das sich vom primären Wandler unterscheidet, wird mit einem zweiten Wandler erzeugt. Das primäre Strahlungsmuster wird von dem sekundären Strahlungsmuster manipuliert, um ein abgeleitetes primäres Strahlungsmuster zu produzieren, das sich von dem ersten und zweiten Strahlungsmuster unterscheidet.
In einer weiteren Ausführungsform beinhaltet das Verfahren das Positionieren des sekundären Wandlers auf der primären Ebene in einer Entfernung von dem primären Wandler, wobei die Strahlungsmittelachsen des primären und sekundären Wandlers auf der primären Ebene liegen.
In einer weiteren Ausführungsform beinhaltet das Verfahren das Ändern einer Filterfunktion von mindestens einem des primären und sekundären Wandlers. Das abgeleitete Strahlungsmuster wird als Reaktion auf das Ändern der Filterfunktion von einem ersten Modus zu einem zweiten Modus geändert.
In einer weiteren Ausführungsform ist das abgeleitete primäre Strahlungsmuster in einem abgeleiteten Winkel ausgerichtet, der sich von einem Strahlungswinkel des primären und sekundären Wandlers unterscheidet.
In einer weiteren Ausführungsform beinhaltet das Verfahren das Betreiben des primären Wandlers mit einem primären Klangausgabepegel, der höher ist als ein sekundärer Klangausgabepegel des sekundären Wandlers.
Figurenliste

1 ist eine vereinfachte, beispielhafte schematische Seitenansicht eines Lautsprechers gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
2 ist beispielhafte Querschnitt-Seitenansicht des Lautsprechers gemäß einer oder mehrerer alternativen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
3 ist eine Reihe von polaren Zeichnungen, die beispielhafte individuelle Schallstrahlungsmuster eines ersten Wandlers auf einer vertikalen oder primären Ebene bei drei verschiedenen Frequenzen veranschaulichen, gemäß einer oder mehrerer alternativen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
4 ist eine Reihe von polaren Zeichnungen, die beispielhafte individuelle Schallstrahlungsmuster eines zweiten Wandlers auf einer vertikalen oder primären Ebene bei drei verschiedenen Frequenzen veranschaulichen, gemäß einer oder mehrerer alternativen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
5 ist eine Reihe von polaren Zeichnungen, die beispielhafte individuelle Schallstrahlungsmuster veranschaulichen, die von den individuellen Mustern des ersten und zweiten Wandlers auf der primären Ebene bei drei verschiedenen Frequenzen in einem Seiten-Surround-Modus abgeleitet sind, gemäß einer oder mehrerer alternativen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
6 ist eine Reihe von polaren Zeichnungen, die beispielhafte Schallstrahlungsmuster veranschaulichen, die von den individuellen Mustern des ersten und zweiten Wandlers auf der primären Ebene bei drei verschiedenen Frequenzen in einem Rück-Surround-Modus abgeleitet sind, gemäß einer oder mehrerer alternativen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
7 ist ein vereinfachtes, beispielhaftes Blockdiagramm des Lautsprechers aus 1 gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
8 ist ein weiteres vereinfachtes, beispielhaftes Blockdiagramm des Lautsprechers aus 1 gemäß einer oder mehrerer alternativen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Wie vorgeschrieben sind hierin detaillierte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung offenbart; es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen reine Beispiele der Erfindung sind, die in verschiedenen und alternativen Formen ausgeführt sein kann. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgerecht; einige Merkmale können übertrieben oder minimiert sein, um Details bestimmter Komponenten zu zeigen. Deshalb sind spezifische strukturelle und funktionale Details, die hierin offenbart sind, nicht als einschränkend auszulegen, sondern als rein repräsentative Basis, um den Fachmann zu lehren, die vorliegende Erfindung auf verschiedene Art einzusetzen.
Professionelle Lautsprecher müssen ingenieurstechnisch erstellte Schallstrahlungsmuster aufzeigen. Dies wird auf vielerlei Arten erzielt, einschließlich der Benutzung von Sonotroden und zahlreicher Line-Array-Techniken. Deshalb ist die Mustererstellung eine wichtige ingenieurstechnische Aufgabe beim Design eines Lautsprechers. Tatsächliche Raumformen erfordern Bestrahlungsmuster, die von einzelnen Vorrichtungen oft unmöglich zu erzielen sind. Einzelne Vorrichtungen weisen Muster auf, die der Form nach natürlich glatt und gerundet sind, wo Raumgeometrien viel schärfere Übergänge erfordern, oft in Bereichen, die abseits der Strahlungsachse liegen, und es ist fast unmöglich, dies mit einer einzigen Vorrichtung zu schaffen.
Muster mit scharfen Übergängen und einmaligen Formen können erzielt werden, wenn mehrere Schallvorrichtungen mit demselben Muster in dieselbe Richtung gerichtet werden. Das ist die Grundlage von Line-Array-Verhalten, bei dem Schallinterferenz, die sowohl konstruktiv als auch destruktiv sein kann, primär durch das Schallflugzeitdifferenzial von jeder Vorrichtung bestimmt wird, das heißt, sie ist wellenlängen(frequenz)-abhängig. Methoden nach dem Stand der Technik benutzen Arrays derselben Vorrichtungen (meistens mehr als zwei) in denselben Raum (d. h. „Line-Arrays“) oder Vorrichtungen (ähnliche und unähnliche), die in verschiedene Richtungen gerichtet sind (d. h. „Cluster“), um einmalige Strahlungsmuster zu erstellen. Im Allgemeinen intensivieren Vorrichtungen, die in dieselbe Richtung gerichtet sind, Energiekeule, und die, die in verschiedene Richtungen gerichtet sind, verbreiten die Energiekeule.
Eine oder mehrere Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung benutzen zwei distinkt unterschiedliche Strahlungsvorrichtungen, die in dieselbe Richtung gerichtet sind, um ein abgeleitetes Schallstrahlungsmuster zu erstellen. Die Strahlungsvorrichtungen können sich in Bezug auf das Schallstrahlungsmuster, das jede Strahlungsvorrichtung individuell erzeugt, distinkt unterscheiden. Das abgeleitete Schallstrahlungsmuster ist einmalig für die individuellen akustischen Schallstrahlungsmuster einer der beiden Strahlungsvorrichtungen. Die Manipulation verschiedener Schlüsseldesignvariablen ermöglicht die Ableitung einer Vielzahl einmaliger Muster auf diese Art und Weise unter Verwendung nur der zwei Strahlungsvorrichtungen. Dies ermöglicht es wiederum, ein Schallstrahlungsmuster herzustellen, das zur einmaligen Geometrie eines Raumes passt.
1 eine vereinfachte, beispielhafte schematische Seitenansicht eines Lautsprechers 100 gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Der Lautsprecher 100 kann ein Surround-Lautsprecher, wie zum Beispiel ein Seiten-Surround-Lautsprecher oder ein Rück-Surround-Lautsprecher sein. Gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen kann der Lautsprecher 100 ein professioneller Kino-Surround-Lautsprecher sein. Professioneller Kino-Surround stellt einen einzigartigen Fall dar, bei dem dieselben Klangeigenschaften aus verschiedenen Standorten in einem Kino erforderlich sind. Jeder Lautsprecher „sieht“ eine distinkt andere Raumgeometrie. Idealerweise erfordern Kino-Surrounds von jedem Surround-Lautsprecher, den Raum identisch abzudecken. Das verlangt ein distinkt unterschiedliches Strahlungsmuster von jedem Lautsprecherstandort, jedoch mit derselben Klangcharakteristik. Ferner muss jeder Surround-Lautsprecher dieselbe Klangcharakteristik für das gesamte Kino bereitstellen. Obwohl bestimmte Aspekte der vorliegenden Offenbarung in Bezug auf professionelle Kino-Surrounds beschreiben sein können, kann der hierin beschrieben Lautsprecher ein beliebiger Lautsprechertyp sein.
Der Lautsprecher 100 beinhaltet ein Gehäuse 102 und ein Paar Strahlungsvorrichtungen 104, etwa einen ersten Wandler 104 und einen zweiten Wandler 106. Einer oder mehrerer Ausführungsformen gemäß können der erste Wandler 104 und der zweite Wandler 106 Hochfrequenz-Schallstrahlungsvorrichtungen sein. Beispielsweise wird eine Hochfrequenzvorrichtung in dem Hörbereich über 1,000 Hz betrieben. Eine Vorrichtung kann auch innerhalb des Bereichs zwischen typischerweise 2.000 Hz bis 20.000 Hz als Hochfrequenzvorrichtung gelten, und weist eine entsprechende Wellenlänge im Bereich zwischen ungefähr 6 Zoll bis 0,6 Zoll auf. Wellenlängen für Mittelfrequenz- und Niedrigfrequenzwandler können aufgrund von Größenbegrenzungen des Gehäuses zu groß für eine sinnvolle Mustersteuerung sein. Beispielsweise wird eine Mittelfrequenzvorrichtung in dem Bereich zwischen 200 Hz bis 2000 Hz betrieben und weist eine entsprechende Wellenlänge von circa 60 Zoll bis 6 Zoll auf. Aspekte der vorliegenden Offenbarung können jedoch unter Verwendung von Mittfrequenz- und Niedrigfrequenzwandlern benutzt werden, wenn sie nicht durch Gehäusegröße eingeschränkt werden. Das Paar Strahlungsvorrichtungen 104, 106 können dieselben oder ähnliche Vorrichtungen sein. Jede Strahlungsvorrichtung 104, 106 kann an einen entsprechenden Wellenleiter 108 gekoppelt sein.
Während der Lautsprecher 100 mit erster und zweiter Strahlungsvorrichtung 104, 106 das Schallstrahlungsmuster bis zu einem gewissen Grad in alle Richtungen manipuliert, ist es wichtig, anzumerken, dass es eine primäre Betriebsebene 110 gibt. Wie in 1 gezeigt, sind die erste und zweite Strahlungsvorrichtung 104, 106 auf einer Ebene 110 ausgerichtet, so dass die Strahlungsmittelachsen 112, 113 auf der Ebene 110 liegen. Die Strahlungsmittelachsen 112, 113 sowohl der ersten als auch der zweiten Strahlungsvorrichtung 104, 106 sind in dieselbe Richtung ausgerichtet, sodass die Strahlungsachse 112 der ersten Strahlungsvorrichtung 104 allgemein parallel zu der Strahlungsachse 113 der zweiten Strahlungsvorrichtung 106 ist. Das Paar Strahlungsvorrichtungen 104 kann voneinander auf der primären Ebene versetzt sein. Wie in 1 und 2 gezeigt, kann die primäre Ebene 110 eine vertikale Ebene sein. Da die zwei Strahlungsvorrichtungen distinkt unterschiedlich sind, kann das in allen Richtungen zutreffen. Deshalb kann das abgeleitete Strahlungsmuster Manipulationen auf allen Ebenen beinhalten. Es versteht sich jedoch, dass die primäre Ebene 110 den größten Grad an Freiheit aufweisen kann.
In einer Ausführungsform dient eine der Strahlungsvorrichtungen als primäre Vorrichtung und die andere als sekundäre Vorrichtung. Beispielsweise kann der erste Wandler 104 als ein primärer Wandler dienen, der ein primäres Strahlungsmuster 114 (3) erzeugt, und der zweite Wandler 106 dient dann als ein sekundärer Wandler zum Erzeugen eines sekundären „Manipulator“-Strahlungsmusters 116 (4). Beispielsweise kann der primäre Wandler einen Energiepegel von mindestens 3dB aufweisen, während der sekundäre Wandler einen Energiepegel aufweist, der unter dem primären Energiepegel liegt. Während der primäre Wandler bei einem höheren Energiepegel ein primäres Muster oder dominantes Muster produziert, wirkt der sekundäre Wandler zum Manipulieren des primären Musters, um ein abgeleitetes Strahlungsmuster zu erzielen.
Wie oben beschrieben kann sich der Wandler 104 vom zweiten Wandler 106 durch das Schallstrahlungsmuster unterscheiden, das er ausstrahlt. Dementsprechend kann der Lautsprecher 100 ein einmaliges Schallstrahlungsmuster ableiten, indem er eine Technik anwendet, die zwei dramatisch unterschiedliche Strahlungsmuster in dieselbe Richtung richtet. Das sekundäre Strahlungsmuster 114 kann sich von dem primären Strahlungsmuster 116 unterscheiden, obwohl es in dieselbe Richtung gerichtet sein kann. Auf diese Art und Weise kann das sekundäre Strahlungsmuster 116 dazu verwendet werden, das primäre Strahlungsmuster 114 abzuändern, um das resultierende einmalige Schallstrahlungsmuster 118 zu erzeugen (7-8). Das Abändern der Menge und des Timings des sekundären Strahlungsmusters 116 in Bezug auf das primäre Strahlungsmuster 114 kann vollkommen unterschiedliche Resultate hervorbringen. Die primären und sekundären Rollen können zwischen dem ersten Wandler 104 und dem zweiten Wandler 106 vertauscht werden, was erneut zu komplett unterschiedlichen Ergebnissen führt. Bei der Vielzahl resultierender Schallstrahlungsmuster 118 handelt es sich typischerweise um Formen, die von einzelnen Strahlungsvorrichtungen allein oder von Kombinationen ähnlicher Strahlungsmustern allein nicht erzielt werden können, und sie können recht nützlich beim Mapping asymmetrischer Raumgeometrien sein.
2 ist beispielhafte Querschnitt-Seitenansicht des Lautsprechers 120 gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Zusätzlich zu einem Paar Strahlungsvorrichtungen 104, 106 kann der Lautsprecher 120 zusätzliche Strahlungsvorrichtungen beinhalten, die nicht an der spezifischen ingenieurstechnischen Erstellung des Schallstrahlungsmusters beteiligt sind, das von dem Paar Strahlungsvorrichtungen 104 abgeleitet wird. Beispielsweise kann der Lautsprecher 120 einen Niedrigfrequenzwandler 122 beinhalten, etwas einen Woofer, zur Handhabung von Niedrigfrequenzaudio im hörbaren Klangspektrum. Das vom Niedrigfrequenzwandler 122 produzierte Audio mit niedriger Frequenz kann einen minimalen Einfluss, wenn überhaupt, auf die Schallstrahlungsmusterformung des Audios haben, das von dem Paar Strahlungsvorrichtungen, dem ersten Wandler 104 und dem zweiten Wandler 106, emittiert wird.
Die Lautsprecher 100, 120 der vorliegenden Offenbarung mit zwei Strahlungsvorrichtungen 104, 106 können mehrere Vorteile haben. Erstens kann ein Strahlungsmuster von einem sekundären Wandler 106 nützliche Manipulationen an einem primären Wandler 104 vornehmen, während Klangausgabepegel bis zu 20dB unter dem primären Wandler 104 liegen. Das trifft besonders auf Randbereiche des abgeleiteten Strahlungsmusters 118 zu, wo das primäre Strahlungsmuster 114 natürlich abgeschwächt sein kann und das sekundäre Strahlungsmuster 116 dazu verwendet werden kann, den Bereich entweder zu verstärken oder das primäre Strahlungsmuster 114 je nach Erfordernis abzuschwächen.
In einer Ausführungsform kann die Winkelbreite der Strahlungsmuster 114, 116 auf der primären Ebene unterschiedlich mit unterschiedlichen Formen sein. In diesem Fall können drei sehr unterschiedliche Formkombinationen vorliegen: (1) das enge Muster kann dominant sein und das breite Muster kann dazu benutzt werden, die Randbereiche abzuändern, entweder konstruktiv oder destruktiv; (2) das breite Muster kann dominant sein und das enge Muster kann dazu benutzt werden, das Muster in einem bestimmten Bereich zu schärfen; oder (3) beide Strahlungsmuster können in Tandem benutzt werden und es findet eine starke Formveränderung einschließlich Keulenveränderung, Anti-Keulenerstellung und Keulensteuerung statt - sämtlich durch elektronisches Filtern manipuliert. In manchen Frequenzen, zum Beispiel niedrigen Frequenzen, kann kein Muster das primäre Muster sein und das erste und zweite Muster können in Tandem benutzt werden, um das abgeleitete Strahlungsmuster zu erzielen.
Eine beliebige Schallvorrichtung ist frequenzabhängig aufgrund der Tatsache, dass hörbare Wellenlängen um einen Faktor von 1000 variieren. Lautsprecherdesigns erfordern genaue Aufmerksamkeit in Bezug auf frequenzabhängiges Verhalten. Auf diese Art hat der Lautsprecher 100, 120 vier betriebsfähige Frequenzdesignregionen, jede circa eine Oktave breit. 3-6 veranschaulicht die Frequenzregionen, in denen die von den Dual-Array-Wandlern 104, 106 abgeleiteten Strahlungsmuster die größte Wirkung haben.
Der kritischste dieser Bereiche kann die Mittelfrequenzregion 130 sein. Die Mittelfrequenzregion 130 kann die Region mit der meisten Strahlungsmustersteuerung sein und kann für die Anwendung ausgewählt werden. Die Wellenlänge der Mittelfrequenz (λ_c) kann eine wichtige Abmessung beim Lautsprecherdesign sein. Beispielsweise kann eine ungefähre Entfernung d ( 1) zwischen dem Paar Strahlungsvorrichtungen 104 als circa 1.5 Ac oder eineinhalb Mal so groß wie die Mittelfrequenzwellenlänge ausgewählt sein. Dies kann auch eine durchschnittliche Abmessung jeder Strahlungsvorrichtung auf der primären Ebene etablieren, ebenfalls circa 1.5 λ_c. Dies könnte eine gute Mustersteuerung von jeder Vorrichtung im Mittelfrequenzbereich sowie einen breiten soliden Betriebswinkel für Mustersteuerung bereitstellen. In einem Beispiel kann die Mittelfrequenz circa 4.000 Hz sein und die entsprechende Ac ist circa 5 Zoll.
Eine Oktave unter der Mittelfrequenz liegt eine untere Frequenzregion 132, wo Klangwellenlängen groß genug werden, dass jede Strahlungsvorrichtung beginnt, Mustersteuerungskapazität zu verlieren. Der Lautsprecher 100, 120 der vorliegenden Offenbarung bekämpft dieses Phänomen durch Änderungen im Filtern zu jeder des Paars Strahlungsvorrichtungen 104, 106. In der unteren Frequenzregion 132 ist es möglich, dass keine Strahlungsvorrichtung 104, 106 als primäre dient, sondern beide in Tandem benutzt werden. Auf diese Weise kann die allgemeine Steuerungsfrequenz eine volle Oktave erweitert werden, während ein viel allmählicherer und gesteuerter Übergang von dem ingenieurstechnisch konstruierten Strahlungsmuster weg ermöglicht wird. Frequenzsteuerung kann noch zusätzlich mittels angemessenem System-Crossover-Design unter die untere Frequenzregion in der Niedrigfrequenzvorrichtung 122 im Lautsprecher 120 erweitert werden.
Eine Oktave über der Mittelfrequenz liegt die erste obere Frequenzregion 134, wo Frequenzen erratisches Verhalten zeigen. In der oberen Frequenzregion 134 ist die Entfernung zwischen den Strahlungsvorrichtungen verglichen mit der Wellenlänge weniger ergänzend und die Interferenz zwischen den Vorrichtungen ist am destruktivsten. Doch in der ersten oberen Frequenzregion 134 kann jede individuelle Strahlungsvorrichtung ihre präziseste Musterkontrolle aufweisen. In dieser oberen Frequenzregion 134, wie zuvor, kann das elektronische Filtern abgeändert werden, um diese Veränderung zu ermöglichen. Die erste obere Frequenzregion 134 kann typischerweise das fundamentale Strahlungsmuster für jede Vorrichtung definieren, da der primäre Wandler 104 in dieser Region dominieren kann.
Zwei Oktaven über der Mittelfrequenz ist die zweite obere Betriebsfrequenzregion In der zweiten oberen Frequenzregion sind die geschaffenen Interferenzmuster so dicht (d. h. die Wellenlängen sind sehr klein), dass die Strahlungsmusterform des primären Wandlers 104 nur marginal von dem sekundären Wandler 106 beeinflusst wird. Außerdem ist die zweite obere Frequenzregion die Stelle, wo jede individuelle Vorrichtung ihre am wenigsten effektive Ausgabekapazität haben könnte. Die Kombination des Paars Strahlungsvorrichtungen 104, 106 verdoppelt die Ausgabekapazität des gesamten Systems in der zweiten oberen Frequenzregion, was die Verzerrung verringern kann und eine gute Linearität in einer Region aufrechterhalten kann, die normalerweise in dieser Hinsicht leidet.
Im Gegensatz zu Line-Array-Lautsprechern, die eine Vielzahl von Strahlungsvorrichtungen beinhalten, die alle dieselben Strahlungsmuster aufweisen, benutzen die Lautsprecher 100, 120 der vorliegenden Offenbarung ein Strahlungsmuster, um ein anderes Strahlungsmuster zu formen, d.h. das sekundäre Muster 116 form oder manipuliert das primäre Muster 114, um ein resultierendes Schallmuster zu erzielen, das sich sowohl vom primären als auch vom sekundären Muster unterscheidet. Dies erfordert, dass jedes Strahlungsmuster distinkt anders ist. 3-6 veranschaulicht polare Zeichnungen der unähnlichen Muster jedes der Wandler 104, 106, die kombiniert werden können, um ein abgeleitetes Schallmuster zu erzielen, dass sich von dem ersten und zweiten Strahlungsmuster 114, 116 unterscheidet.
3 ist eine Reihe polarer Zeichnungen, die beispielhafte individuelle Schallstrahlungsmuster 114 des ersten oder primären Wandlers 104 auf der vertikalen oder primären Ebene 110 bei drei verschiedenen Frequenzen veranschaulichen, die drei nutzbare Hauptoktaven darstellen. Die Reihe polarer Zeichnungen zeigt das frequenzabhängige Verhalten des ersten Wandlers 104. Beispielsweise ist die mittlere gezeigte Strahlungsform das Strahlungsmuster 140 in dem Oktavband der Design-Mittelfrequenzregion 130. Die linke Strahlungsform zeigt das Strahlungsmuster 142 im Oktavband der oberen Frequenzregion 134. Die rechte Strahlungsform ist das Strahlungsmuster 144 im Oktavband in der oberen Frequenzregion 134. Wie gezeigt ist das mittlere Frequenzstrahlungsmuster 140 ähnlich wie das obere Frequenzstrahlungsmuster 144, wobei das obere Frequenzstrahlungsmuster 144 mehr Formpräzision aufweist. Das niedrige Frequenzstrahlungsmuster 144 zeigt einen Verlust der Musterkontrolle. Daher ist es erforderlich, für jedes Oktavband eine klar unterschiedliche Filterung zu zeigen. Es wird angemerkt, dass der erste (primäre) Wandler 104 im Beispiel in 3 keine typische Einzelvorrichtung ist und es sich um einen Dual-Path-Strahler handelt.
4 ist eine Reihe polarer Zeichnungen, die beispielhafte individuelle Schallstrahlungsmuster 116 des zweiten oder sekundären Wandlers 106 auf der vertikalen oder primären Ebene 110 bei drei verschiedenen Frequenzen veranschaulichen, die nutzbare Hauptoktaven darstellen. Diese Zeichnungen zeigen eine ähnliche Reaktion für den zweiten Wandler 106 in der mittleren, unteren und oberen Frequenzregion 130, 132, 134 wie in 5, obwohl die Muster anders sind. Der zweite Wandler 106 ist ein Beispiel von Einzelvorrichtungsmustern, die typischerweise glatte und gerundete Formen aufweisen.
Ebenfalls in 3 und 4 gezeigt sind die Strahlungsmuster 116 für den zweiten Wandler 106 anders als die Strahlungsmuster 114 für den ersten Wandler 104. Beispielsweise weisen die Strahlungsmuster 116 für den sekundären Wandler 106 eine Betriebsmusterachse 148 auf, die allgemein an einem Betriebswinkel 124 von der Mittelstrahlungsachse 112 des sekundären Wandlers 106 ausgerichtet ist. Wie in 4 veranschaulicht ist der Betriebswinkel 124 circa negativ 15 Grad. Wie in 3 gezeigt weisen die Strahlungsmuster 114 für den primären Wandler 104 eine Betriebsmusterachse 146 auf, die allgemein entlang der Mittelstrahlungsachse 112 ausgerichtet ist, sodass der Betriebswinkel 124 null Grad ist.
5 ist eine Reihe polarer Zeichnungen, die beispielhafte Schallstrahlungsmuster 160 veranschaulichen, die von den individuellen Mustern 114, 116 des ersten und zweiten Wandlers 104, 106 auf der primären Ebene 110 bei drei verschiedenen Frequenzen abgeleitet sind, welche die drei nutzbaren Hauptoktaven darstellen. Insbesondere veranschaulicht 5 einmalige, abgeleitete Schallstrahlungsmuster 160 in mittleren, unteren und oberen Frequentationen 130, 132, 134, wenn der Lautsprecher sich im Seiten-Surround-Konfigurationsmodus befindet. Die abgeleiteten Schallstrahlungsmuster 160 sind so gebildet, dass sie in einem tatsächlichen Benutzungsszenario, in dem der Lautsprecher 100 entlang der oberen Seitenwand eines Kinos positioniert ist und nach unten in Richtung Publikum gerichtet ist, einheitlich mappen, während verhindert wird, dass ein „Hot Spot“ an Standorten in der Nähe des Lautsprechers 100 entsteht. Ein Hot Spot kann ein Bereich sein, der Klang mit einem zu hohen Klangausgabepegel empfängt, oder anders ausgedrückt, der in einer bestimmten Frequenz zu laut ist. In diesem Fall kann die untere Hälfte des Musters die kritischste sein. Die gesamte Formbeständigkeit ist wichtig in Bezug auf die Leistungsreaktion, während die Form der unteren Hälfte am wichtigsten für die Einheitlichkeit der direkten Feldreaktion ist. Die Beständigkeit in dieser Hinsicht der Kombination ist stark verbessert, verglichen mit denselben Kriterien bei Einzelvorrichtungsmustern. Ferner ist die abgeleitete Betriebsstrahlungsachse 172 des abgeleiteten Schallstrahlungsmusters 160 an einem Seitenbetriebswinkel 174 ausgerichtet, der sich von mindestens einer der Betriebsachsen 146, 148 des Paars Wandler 104, 106 unterscheidet.
6 ist eine weitere Reihe von polaren Zeichnungen, die weitere Schallstrahlungsmuster 170 veranschaulichen, die von den individuellen Mustern 114, 116 des ersten und zweiten Wandlers 104, 106 auf der primären Ebene bei drei verschiedenen Frequenzen abgeleitet sind, welche die nutzbaren Hauptoktaven darstellen. Insbesondere veranschaulicht 6 einmalige, abgeleitete Schallstrahlungsmuster 170 in mittleren, unteren und oberen Frequentationen 130, 132, 134, wenn der Lautsprecher sich im Rück-Surround-Konfigurationsmodus befindet. Die abgeleiteten Schallstrahlungsmuster 170 zeigen eine noch größere Formbeständigkeit in sämtlichen mittleren, unteren und oberen Frequenzregionen 130, 132, 134. Die abgeleiteten Schallstrahlungsmuster 170 zeigen auch eine starke nach unten gerichtete Vorspannung, bei welcher die Betriebsstrahlungsachse 178 an einem Rückbetriebswinkel 176 ausgerichtet ist, der erforderlich war, um die Publikumssitzebene angemessen zu mappen, die sich nach unten und weg vom Lautsprecher beugt, der an einer Rückwand des Kinos positioniert ist. Die abgeleitete Betreibstrahlungsachse 178 des abgeleiteten Schallstrahlungsmusters 170 ist an einem Rückbetriebswinkel 176 ausgerichtet, der sich von beiden Betriebsachsen 146, 148 des Paars Wandler 104, 106 unterscheidet.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Antikeulenerstellung ein sehr nützliches Designmerkmal sein kann und in einer oder mehreren Ausführungsformen benutzt werden kann, um Abdeckungs-„Hot Spots“ zu eliminieren, die oft bei der tatsächlichen Anwendung mit Einzelvorrichtungen vorkommen. Der Lautsprecher 100, 120 der vorliegenden Offenbarung hat die Fähigkeit, Antikeulen in strategischen Bereichen zu erstellen und zu manipulieren. Beispielsweise, wie in 7 gezeigt, reduziert das abgeleitete Strahlungsmuster 160 Klang aus einem Bereich, der ein Hot Spot sein könnte, von nur einem Wandler durch die Erstellung einer Antikeule 190.
Allgemein intensivieren Schallstrahlungsvorrichtungen, die in dieselbe Richtung gerichtet sind, die Energiekeule, und diejenigen, die in verschiedene Richtungen gerichtet sind, verbreiten die Energiekeule. Der Lautsprecher 100, 120 gemäß der vorliegenden Offenbarung hat die Fähigkeit, beides zu tun, je nach den grundlegenden Designvariablen. Wie bereits besprochen, können die Designvariablen Folgendes beinhalten: (1) Beabstandung und Größe es Paars Strahlungsvorrichtungen 104, 106 im Verhältnis zueinander; (2) die individuellen Schallstrahlungsmuster 114, 116 der Vorrichtungen 104, 106; und (3) eine Position jeder Strahlungsvorrichtung 104, 106 auf der primären Ebene 110. Diese Parameter können den Betriebsbereich des resultierenden Strahlungsmusters und seiner primären Betriebsstrahlungsachse setzen. Auf dieser Grundlage kann dann elektronisches Filtern dazu benutzt werden, das resultierende Strahlungsmuster innerhalb dieses Rahmens zu manipulieren. Abänderungen der oberen Variablen können sich direkt auf das abgeleitete Strahlungsmuster auswirken.
Wenn die Wellenfronten in dem primären und sekundären Strahlungsmuster 114, 116 gleichphasig sind, fügen sie hinzu, wenn sie phasenverschoben sind, ziehen sie ab. Das Hinzufügen und Abziehen kann durch elektronisches Filtern oder sogar Polaritätsinversion gesteuert werden. Auf diese Weise können die Randbereiche eines Musters dort gesteuert werden, wo sie sich normalerweise nicht steuern lassen.
Elektronisches Filtern kann das primäre Tool sein, das zum Manipulieren der Mischung zwischen dem primären Strahlungsmuster und dem sekundären Strahlungsmuster benutzt wird. Die Reaktion kann so dramatisch sein, dass selbst die einfachste Form des Filterns (z. B. analog-passiv) gute Resultate ergeben kann, wie die abgeleiteten Strahlungsmuster 160, 170. Mit besserer Filterpräzision, wie zum Beispiel Finite-Impulse-Response(FIR)-Filtern, können die abgeleiteten Strahlungsmusterformen sogar noch präziser und beständiger werden. Unter Bezugnahme auf 7 ist ein Blockdiagramm des Lautsprecherdesigns veranschaulicht. Wie gezeigt kann der Lautsprecher 100 eine Audiosignaleingabe 202 zum Empfangen eines einzelnen Audiokanals beinhalten, wie zum Beispiel eines Seiten-Surround-Audiosignals oder eines Rück-Surround- Audiosignals.
Der Lautsprecher 100 für eine typische Raumkonfiguration eingestellt sein. Beispielsweise sind in einer professionellen Kino-Surround-Anwendung Kinoformen und -größen relativ einheitlich. Dementsprechend kann der Lautsprecher 100 für derartige Anwendungen gestaltet sein. Da ein Seiten-Surround-Lautsprecher den Kinosaal anders „sehen“ kann als ein Rück-Surround-Lautsprecher, kann der Lautsprecher einen Schalter 204 beinhalten, um selektiv zwischen einer Seiten-Surround-Konfiguration und einer Rück-Surround-Konfiguration oder anderen Konfigurationen basierend auf den Klanganforderungen zu wechseln. Das Auswählen der Seiten-Surround-Konfiguration mittels des Schalters 204 kann Filtereinstellungen eines passiven Netzwerks 205 anpassen, um ein einmaliges Strahlungsmuster zu erzeugen, das für den Saal aus der Perspektive bemessen und geformt ist, die ein Seiten-Surround-Lautsprecher typischerweise in einem Kino oder einer anderen üblichen Umgebung je nach Anwendung „sieht“. Beispielsweise, wie in 3 gezeigt, kann das Auswählen der Seiten-Surround-Konfiguration mittels des Schalters 204 das Audiosignal durch einen primären Filter (Seitenmodus) 206, der dem primären (ersten) Wandler 104 entspricht, und einen sekundären Filter (Seitenmodus) 208, der dem sekundären (zweiten) Wandler 106 entspricht, leiten.
Ebenso kann das Auswählen der Rück-Surround-Konfiguration mittels des Schalters 204 Filtereinstellungen anpassen, um ein einmaliges Strahlungsmuster zu erzeugen, das für den Saal aus der Perspektive bemessen und geformt ist, die ein Rück-Surround-Lautsprecher typischerweise „sieht“. Insbesondere kann das Auswählen der Rück-Surround-Konfiguration mittels des Schalters 204 das Audiosignal durch einen primären Filter (Rückmodus) 210, der dem primären (ersten) Wandler 104 entspricht, und einen sekundären Filter (Rückmodus) 212, der dem sekundären (zweiten) Wandler 106 entspricht, leiten. Die Filtereinstellungen für die primären Filter 206, 210 können sich zwischen dem Seitenmodus und dem Rückmodus unterscheiden. Ebenso können sich die Filtereinstellungen für die sekundären Filter 208, 212 zwischen dem Seitenmodus und dem Rückmodus unterscheiden.
Einer oder mehrerer Ausführungsformen gemäß kann eine Anpassung im Feld der Filterparameter bei bestimmten anderen Lautsprecheranwendungen für eine spezifischere Raumindividualisierung möglich sein. Dies kann durch Bi-Amping des Paars Strahlungsvorrichtungen 104 erzielt werden sowie unter Einbeziehung eines digitalen Signalprozessors (DSP) 214, wie in 4 gezeigt. Der DSP 214 kann dazu verwendet werden, einen primären Filter 216 und einen sekundären Filter 218 spezifisch im Feld abzustimmen.
Während oben beispielhafte Ausführungsformen beschrieben sind, ist nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen der Erfindung beschreiben. Vielmehr sind die in dieser Patentschrift verwendeten Begriffe eher beschreibend als einschränkend, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Geiste und Umfang der Erfindung abzuweichen. Zudem können die Merkmale verschiedener umsetzender Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden.

Claims

Dual-Array-Lautsprecher, Folgendes umfassend: einen primären Wandler, der ein primäres Strahlungsmuster auf einer primären Ebene produziert; und einen sekundären Wandler, der auf der primären Ebene in einer Entfernung von dem primären Wandler positioniert ist und ein sekundäres Strahlungsmuster produziert, das sich von dem primären Strahlungsmuster auf der primären Ebene unterscheidet; wobei das sekundäre Strahlungsmuster das primäre Strahlungsmuster abändert, um ein abgeleitetes primäres Strahlungsmuster zu produzieren, das sich von den primären und sekundären Mustern auf der primären Ebene unterscheidet.
Dual-Array-Lautsprecher nach Anspruch 1, wobei der erste und der zweite Wandler Strahlungsmittelachsen beinhalten, wobei die Strahlungsmittelachsen des primären und sekundären Wandlers auf der primären Ebene liegen.
Dual-Array-Lautsprecher nach Anspruch 2, wobei die Strahlungsmittelachsen des primären und sekundären Wandlers allgemein parallel sind und in einer Entfernung auf der primären Ebene beabstandet sind.
Dual-Array-Lautsprecher nach Anspruch 2, wobei der sekundäre Wandler das primäre Strahlungsmuster auf einer primären Ebene manipuliert, um das abgeleitete primäre Strahlungsmuster zu erzielen, das in einem Winkel ausgerichtet ist, der von den Strahlungsmittelachsen des primären und sekundären Wandlers abweicht.
Dual-Array-Lautsprecher nach Anspruch 1, wobei die primäre Ebene eine vertikale Ebene ist.
Dual-Array-Lautsprecher nach Anspruch 1, wobei der primäre und der sekundäre Wandler eine Mittelfrequenz aufweisen, die allgemein dieselbe ist, und die Entfernung, in welcher der primäre und sekundäre Wandler beabstandet sind, allgemein 1,5 Mal größer ist als die Mittelfrequenz des primären und sekundären Wandlers, wobei die Entfernung zwischen einer Strahlungsmittelachse des primären Wandlers und einer Strahlungsmittelachse des sekundären Wandlers gemessen wird.
Dual-Array-Lautsprecher nach Anspruch 1, wobei der sekundäre Wandler mit einem Klangausgabepegel betrieben wird, der geringer ist als ein primärer Klangausgabepegel des primären Wandlers.
Dual-Array-Lautsprecher nach Anspruch 1, wobei mindestens einer von dem primären und sekundären Wandler einen ersten elektronischen Filtermodus und einen zweiten elektronischen Filtermodus beinhaltet, wobei das abgeleitete primäre Strahlungsmuster ein erstes abgeleitetes Strahlungsmuster basierend auf dem ersten elektronischen Filtermodus und ein zweites abgeleitetes Strahlungsmuster basierend auf dem zweiten elektronischen Filtermodus aufweist.
Dual-Array-Lautsprecher nach Anspruch 8, wobei der erste elektronische Filtermodus ein Seitenmodus und der zweite elektronische Filtermodus ein Rückmodus ist.
Dual-Array-Lautsprecher, Folgendes umfassend: einen ersten Wandler, der eine erste Strahlungsmittelachse aufweist und ein erstes Strahlungsmuster produziert, das in einem ersten Winkel von der ersten Strahlungsmittelachse ausgerichtet ist; einen zweiten Wandler, der eine zweite Strahlungsmittelachse aufweist, die allgemein zu der ersten Strahlungsmittelachse parallel ist und ein zweites Strahlungsmuster produziert, das in einem zweiten Winkel von der zweiten Strahlungsmittelachse ausgerichtet ist; und wobei ein abgeleitetes Strahlungsmuster in einem abgeleiteten Strahlungswinkel ausgerichtet ist, der sich von dem ersten und zweiten Winkel unterscheidet, wenn das erste und zweite Strahlungsmuster kombiniert werden.
Dual-Array-Lautsprecher nach Anspruch 10, wobei der abgeleitete Strahlungswinkel nicht mit der ersten und zweiten Strahlungsmittelachse parallel ist.
Dual-Array-Lautsprecher nach Anspruch 10, wobei der erste Wandler eine erste Filterfunktion und der zweite Wandler eine zweite Filterfunktion aufweist, die sich von der ersten Filterfunktion unterscheidet.
Dual-Array-Lautsprecher nach Anspruch 10, wobei die erste und zweite Strahlungsmittelachse auf einer primären Ebene liegen.
Dual-Array-Lautsprecher nach Anspruch 13, wobei die erste und zweite Strahlungsmittelachse allgemein parallel und auf der primären Ebene in einer Entfernung beabstandet sind.
Dual-Array-Lautsprecher nach Anspruch 13, wobei die primäre Ebene eine vertikale Ebene ist.
Verfahren, Folgendes umfassend: Erzeugen eines primären Strahlungsmusters mit einem primären Wandler; Erzeugen eines sekundären Strahlungsmusters, das sich von dem primären Wandler unterscheidet, mit einem sekundären Wandler; und Manipulieren des primären Strahlungsmusters mit dem sekundären Strahlungsmuster, um ein abgeleitetes primäres Strahlungsmuster zu produzieren, das sich von dem ersten und zweiten Strahlungsmuster unterscheidet.
Verfahren nach Anspruch 16, ferner umfassend das Positionieren des sekundären Wandlers in einer Entfernung von dem primären Wandler auf einer primären Ebene, wobei die Strahlungsmittelachsen des primären und sekundären Wandlers auf der primären Ebene liegen.
Verfahren nach Anspruch 16, ferner umfassend: das Ändern einer Filterfunktion von mindestens einem des primären und sekundären Wandlers; und Ändern des abgeleiteten primären Strahlungsmusters von einem ersten Modus zu einem zweiten Modus.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei das abgeleitete primäre Strahlungsmuster in einem abgeleiteten Winkel ausgerichtet ist, der sich von einem Strahlungswinkel des primären und sekundären Wandlers unterscheidet.
Verfahren nach Anspruch 16, ferner umfassend das Betreiben des primären Wandlers mit einem primären Klangausgabepegel, der höher ist als ein sekundärer Klangausgabepegel des sekundären Wandlers.