ES2897929T3 - Método y aparato para proporcionar distribuciones de sonido personalizadas. - Google Patents
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Abstract
Un sistema de altavoces que incluye una fuente de audio y una carcasa de altavoz (1) que tiene en su interior al menos una agrupación bidimensional primaria de altavoces de alta frecuencia (3) y al menos una agrupación bidimensional secundaria de altavoces de baja frecuencia (5) dispuesta detrás de dicha agrupación bidimensional primaria, teniendo dicha agrupación bidimensional primaria (3) un espacio entre los altavoces de alta frecuencia de al menos el 10 % del área total de la agrupación bidimensional primaria (3) para permitir la transparencia acústica de modo que un frente de onda de dicha agrupación bidimensional secundaria de altavoces de baja frecuencia (5) puede pasar a través de dicha agrupación bidimensional primaria de altavoces de alta frecuencia (3), donde cada uno de los altavoces de la agrupación bidimensional primaria (3) y la agrupación dimensional secundaria (5) está en comunicación con la fuente de audio para recibir una señal procesada y amplificada desde la misma, de modo que cada uno de los altavoces de la agrupación bidimensional primaria (3) y la agrupación bidimensional secundaria (5) cooperen para crear un patrón de sonido horizontal y vertical controlado en amplitud y en fase, donde la agrupación bidimensional primaria de altavoces de alta frecuencia comprende un mayor número de altavoces que la agrupación bidimensional secundaria de altavoces de baja frecuencia, y donde la agrupación bidimensional primaria y la agrupación bidimensional secundaria son de forma, tamaño y orientación sustancialmente idénticos.
Description
DESCRIPCIÓN
Método y aparato para proporcionar distribuciones de sonido personalizadas
CAMPO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere en general a sistemas de sonido, más específicamente, aunque no exclusivamente, desvela un aparato para proporcionar una distribución espacial personalizada del sonido y un método para controlar la distribución espacial de dicho aparato para abordar una variedad de situaciones de escucha.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Con el fin de maximizar la calidad del sonido, actualmente se sabe que proporciona altavoces de 2 vías (que tienen excitadores separados de alta frecuencia y baja frecuencia) y altavoces de más vías que solo tienen control estático (o mecánico) del sonido, o que tienen control dinámico de una sola dimensión de características de la dispersión del sonido (generalmente indicada como la dimensión vertical, sin embargo, la rotación de los altavoces puede alterar esta dimensión única para que sea relativa a la dimensión horizontal). Sin embargo, los ángulos de dispersión de la segunda dimensión (generalmente denominada dimensión horizontal) se limitan actualmente a las características mecánicas (estáticas o fijas) incorporadas de un altavoz de 2 vías. Además, los altavoces de 2 vías convencionales de la técnica anterior solo presentan excitadores de alta frecuencia al lado de o superpuestos a los excitadores de baja frecuencia, en una línea singular. Estas limitaciones mecánicas solo permiten que el altavoz convencional de 2 vías ajuste la escala y se adapte en una sola dimensión.
En algunos casos, los excitadores de banda limitada en una disposición bidimensional se pueden utilizar como un altavoz de una vía; sin embargo, esta técnica no es compatible con el audio de ancho de banda completo de alta fidelidad debido al compromiso del tamaño del excitador y el rendimiento del excitador. Por lo tanto, los sistemas de audio de la técnica anterior existentes no pueden proporcionar un frente de onda bidimensional adaptativo controlado dinámicamente en los planos vertical y horizontal en todo el ancho de banda de audio, incluidas las frecuencias altas y bajas.
En el caso del control diferencial de señales enviadas a altavoces individuales de un sistema de excitadores múltiples, las técnicas convencionales de la técnica anterior pueden incluir:
(i) Cambio de la dirección del sonido aplicando un retardo que varía linealmente a través de una agrupación de altavoces,
(ii) Enfoque o desenfoque del sonido aplicando un retardo que varía cuadráticamente a través de una agrupación de altavoces, y
(iii) Lograr heurísticamente una distribución de sonido lo suficientemente cercana mediante la variación manual de los parámetros de los altavoces individuales.
En el límite de campo lejano, la ecuación de onda se reduce a una transformada de Fourier. En este caso, se puede ver que el cambio de dirección se logra mediante la propiedad de desplazamiento de Fourier
O)
Donde:
2 es la longitud de onda del sonido
s = sen(0)/2 (0es el ángulo subtendido de la normal a los altavoces)
a es el retardo lineal (dado como seno del ángulo de desviación)
F es la transformada de Fourier de /:
El (des)enfoque se logra aplicando una fase equivalente a la de una lente Fresnel con distancia focal b:
Estos tres métodos (i, ii y iii); sin embargo, son insuficientes para la mayoría de los entornos donde existe una asimetría natural (por ejemplo, un auditorio o un estadio deportivo). Por lo tanto, se necesitan otras técnicas. Se puede utilizar la transformada de Fourier, pero a menudo es inadecuada, debido a que el retardo en la audiencia es ambiguo. Esto significa que no hay una solución única, sino muchas; y el problema se extiende al problema más difícil de determinar cuál es la solución óptima (las soluciones típicamente especificarán una atenuación de altavoces individuales, perdiendo así la eficiencia de utilizar toda la energía disponible y, además, la dependencia de la frecuencia, debido al término 2 en s, debe tenerse en cuenta).
El documento de patente US 2007110269 A1 desvela un sistema de altavoces de agrupación que consiste en una agrupación en línea de reforzadores de bajos dispuestos detrás de una agrupación en línea de reforzadores de altos, donde el número de reforzadores de altos es mayor que el número de reforzadores de bajos.
El documento de patente JPH 06105387 A desvela un sistema de altavoces de agrupación que tiene una agrupación plana de reforzadores de altos dispuestos detrás de una agrupación de reforzadores de bajos en forma de cruz. El modelo de utilidad CN 203722795 U desvela una agrupación plana de altavoces coaxiales.
RESUMEN DE LA INVENCIÓN
De acuerdo con un aspecto de la invención, se desvela un sistema de altavoces para proporcionar frentes de onda acústicos personalizados con control de patrón vertical y horizontal y control de amplitud y de fase, incluyendo dicho sistema una carcasa de altavoz que tiene en ella al menos una primera agrupación de segmentos de excitador de alta frecuencia (altavoces de alta frecuencia) y al menos una agrupación secundaria de segmentos de excitador de baja frecuencia (altavoces de baja frecuencia) dispuesta detrás de dicha primera agrupación, de acuerdo con la reivindicación 1 adjunta.
En las reivindicaciones dependientes se definen características opcionales.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Una realización actualmente preferida de una caja de altavoz de acuerdo con esta invención se describirá ahora con referencia a los siguientes dibujos, en los que:
La figura 1 es una vista en perspectiva en despiece ordenado de un altavoz de audio de acuerdo con dicha invención.
La figura 2 es un alzado lateral en sección transversal del altavoz ensamblado de la figura 1,
La figura 3 es un diagrama que muestra un método de configuración preferido para un sistema de lugar en vivo para acomodar los altavoces, y
La figura 4 es un diagrama que representa uno preferido para la adaptación continua de un sistema de sonido. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE UNA REALIZACIÓN PREFERIDA DE LA INVENCIÓN
A continuación se describirá un altavoz de acuerdo con la presente invención en relación con una sola unidad. Sin embargo, los expertos en la materia apreciarán que el altavoz de la presente invención se puede adaptar de modo que múltiples altavoces se puedan apilar vertical y horizontalmente para producir un sistema más grande. Dicho sistema más grande puede ser de cualquier tamaño y forma y puede producir uno o más frentes de onda acústicos personalizados con control de patrón vertical y horizontal y control de amplitud y fase. Si bien un sistema de altavoces de cualquier tamaño de acuerdo con esta invención puede controlar el control de patrón horizontal y vertical, y el control de amplitud y fase hasta cualquier límite de baja frecuencia seleccionado, se obtienen resultados óptimos cuando dicho sistema más grande tiene una longitud vertical u horizontal mayor que una longitud de onda de longitud de la frecuencia más baja a controlar.
Un altavoz de acuerdo con esta invención es capaz de producir frentes de onda acústicos no simétricos complejos con control de patrón vertical y horizontal y control de amplitud y fase. Como una alternativa económica, se puede producir una versión más económica de esta invención alimentando fuentes acústicas simétricamente opuestas desde la misma fase de procesamiento y amplificación. Dicha variación de esta invención sólo limitará la invención a producir frentes de onda acústicos personalizados simétricos con control de patrón vertical y horizontal y control de amplitud y fase.
Con referencia a la figura 1, se representa un sistema de altavoces de dos vías de acuerdo con una realización de la presente invención. El sistema de altavoces puede comprender una carcasa de aluminio (1) con un panel de acero inoxidable (2) de reforzadores de altos de cúpula blanda de 22 mm de diámetro (3) (segmentos de alta frecuencia) que generan un sonido de banda limitada de 1,5 kHz-20 kHz. Los reforzadores de altos de cúpula blanda de 22 mm de diámetro pueden estar separados a una distancia de 5,3 cm de paso vertical y horizontalmente, creando una agrupación en plano primaria de 50 reforzadores de altos en 5 columnas y 10 filas. El tamaño total de la carcasa de altavoz es, preferentemente, de aproximadamente 26,5 cm de ancho y 53 cm de alto, con un total de 50 segmentos de alta frecuencia en la agrupación de reforzadores de altos (3). Cada fuente puntual de reforzador de altos de cúpula blanda tiene, preferentemente, aproximadamente 40 mm de diámetro, incluido el marco de montaje. Montado debajo del plano de alta frecuencia hay un panel de aluminio (4) que monta una agrupación en plano secundaria de baja frecuencia compuesta por diez excitadores de 4%" (5) (segmentos de baja frecuencia) que generan un sonido de banda limitada de 20 Hz-1,5 kHz. Cada excitador de baja frecuencia de 4%" está, preferentemente, separado a aproximadamente 106 mm verticalmente, y aproximadamente 125 mm horizontalmente. Hay diez segmentos de baja frecuencia en esta agrupación en plano secundaria. Los segmentos de alta frecuencia (3) tienen suficiente espacio entre los controladores para permitir aproximadamente un 54 % de transparencia acústica. Hay un embellecedor de carcasa frontal de aluminio (6). Cada segmento de baja frecuencia (LF) y alta frecuencia (HF) recibe una señal de audio procesada calculada de forma personalizada y única desde una fuente de audio (no mostrada). La electrónica y la amplificación personalizadas proporcionan un procesamiento de señal único para cada segmento de LF y HF, preferentemente en forma de 2 segundos de retardo, cuatro filtros IIR biquad, un filtro FIR de 10 coeficientes, un filtro de paso bajo, un filtro de paso alto y control de amplitud por salida. Se pueden proporcionar dos entradas, cada una con un procesamiento único para cada entrada que se aplica y se suma antes de cada módulo amplificador. Con esta realización actual, hay, preferentemente, un total de 60 canales de amplificación.
La realización descrita anteriormente es capaz de crear un frente de onda controlado horizontal y vertical personalizado con control de amplitud y fase, con control sobre la banda operativa de 20 Hz-20 kHz. Como resultará más evidente a continuación, el sistema de altavoces de la presente invención es capaz, además, de controlar el patrón vertical y horizontal desde 180 grados hasta 1 grado en los planos horizontal y vertical, así como frentes de onda bidimensionales y tridimensionales más complejos (con las 3 dimensiones siendo el eje horizontal, el eje vertical y la magnitud acústica). Como se analizará con más detalle, el sistema de altavoces es capaz, además, de adoptar un "modo de monitor dual", ya que presenta dos entradas de fuente de sonido procesadas de forma única. Estos modos de funcionamiento del presente sistema de altavoces se describen a continuación para proporcionar integración en sistemas de "Configuración del lugar en vivo", "Funcionamiento en el lugar en vivo", "Seguimiento del artista en vivo", "Barra de sonido de agrupación en plano tridimensional" y "Cine de agrupación en plano tridimensional".
Configuración del lugar en vivo
En lugares donde el audio se amplifica y proyecta a una audiencia oyente, el audio debe transmitirse a la audiencia de una manera suficiente para mejorar la experiencia de escucha de la audiencia. En muchas situaciones, esto es difícil de lograr debido a la variación entre los lugares y la forma en que se estructuran diferentes lugares.
La interacción del sonido proyectado y el entorno de un lugar crea 2 problemas importantes que son únicos para un lugar:
1) Distancias variables entre el oyente y el altavoz. Los cambios en las distancias se traducen en variaciones en los niveles de presión sonora.
2) Diversas superficies que reflejan el sonido. Esto generalmente se denomina reverberación de sala o reflejos de sonido y efectos de calidad de sonido. Cuanto menos sonido se irradia hacia superficies donde no hay oyentes, menos reverberación y sonido más natural y de mayor calidad.
Con "Configuración del lugar en vivo", junto con el sistema de altavoces de la presente invención, es posible configurar el sistema para que se adapte al lugar donde se está proyectando el sonido para optimizar el placer de escucha de la audiencia que asiste al lugar.
Como se describirá con más detalle a continuación, esto se logra mediante el uso de un telémetro convencional y/o equipos de medición de distancia por láser que brindan un medio simple para mapear electrónicamente el lugar para permitir la determinación por ordenador de las distancias al plano de la audiencia (oyente) dentro de un espacio tridimensional, que se puede utilizar para configurar el sistema de altavoces de acuerdo con la presente invención. Utilizando el modelo matemático preferido, como se describe a continuación, es posible crear un frente de onda acústico personalizado para dicho sistema de altavoces para producir los mejores resultados de rendimiento acústico para el espacio. Esto puede incluir reducir la energía acústica dirigida a superficies acústicas problemáticas dentro del espacio, limitar la energía acústica para que se dirija solo a las ubicaciones de la audiencia y optimizar los niveles de presión sonora y otras cualidades acústicas para crear una experiencia más uniforme en todo el campo del oyente.
En la figura 3 se representa un método 20 para configurar un sistema de lugar en vivo para adaptar los sistemas de altavoces de la presente invención en preparación para una actuación.
El método 20 comprende una primera etapa 22 mediante la cual se obtiene la información ambiental del lugar en el que se va a proyectar el sonido. Este pasa se puede realizar mediante el uso de un telémetro láser disponible en el mercado, tal como el Opti-logic RS800, que está montado en un soporte motorizado de giro e inclinación disponible en el mercado, tal como el JEC J-PT-1205. Un telémetro láser de este tipo típicamente tiene capacidades de interfaz informática, tal como RS232, y es operable para apuntar a superficies no reflectantes de entre 10 m y 30 m de alcance, como mínimo. Se instala un pequeño ordenador o microcontrolador en el telémetro láser disponible en el mercado sobre el soporte motorizado de giro e inclinación. Este pequeño ordenador puede controlar el soporte motorizado de giro e inclinación, así como leer los datos del telémetro láser. En una forma preferida, el pequeño ordenador puede ser un ordenador en miniatura Raspberry Pi, con puerto RS232 y puerto RS485 para controlar tanto el telémetro láser como el soporte motorizado.
En una realización de este método, se puede instalar un láser visible en el sistema general para permitir una retroalimentación visual que muestre la posición de puntería del telémetro láser. Como alternativa, se puede montar una cámara en el visor del telémetro láser, que puede transmitir en tiempo real a través de un enlace de video estándar a una interfaz de controlador. En una forma preferida, la cámara se conecta a la Rasberry Pi, o un ordenador en miniatura similar, para transmitir el video al operador a través de un enlace de red Ethernet estándar, por cable o inalámbrico.
Como parte de la obtención de la información ambiental del lugar en la etapa 22, el telémetro láser con el control motorizado de giro/inclinación puede ubicarse en cualquier sitio dentro del lugar. Sin embargo, en una situación preferida, el telémetro láser se monta en soportes de montaje o suspensión que vuelan o montan el sistema de altavoces de agrupación en plano de la presente invención dentro del lugar. De esta manera, el telémetro láser puede tener la misma vista que el altavoz, lo que simplifica los cálculos geométricos del lugar.
La Rasberry Pi, o un ordenador similar, se puede controlar de forma remota para escanear automáticamente el entorno local del lugar, desplazarse por todo el rango horizontal y vertical de inclinación del lugar y transmitir las mediciones de distancia desde el telémetro láser a una resolución establecida al pequeño ordenador para generar un modelo tridimensional de la sala. A partir de este modelo, se puede construir una matriz de datos que contenga información de distancia para cada ángulo de resolución horizontal y vertical. A continuación, el operador puede definir el área de cobertura diana para el altavoz a través de entrada manual.
En una forma preferida, el operador puede controlar la Rasberry Pi, o un ordenador similar, a través de una red Ethernet inalámbrica. De esta manera, el operador puede acceder de forma remota a los datos desde una posición de operador remota y, en primer lugar, determinar un mínimo de 4 ubicaciones de límites basándose en el modelo en 3D del lugar. Nominalmente, estas 4 ubicaciones de límites son, típicamente, la esquina posterior derecha de la ubicación de la audiencia del lugar, la esquina posterior izquierda de la ubicación de la audiencia del lugar, la esquina delantera izquierda de la ubicación de la audiencia del lugar y la esquina delantera derecha de la ubicación de la audiencia del lugar. Se apreciará que para lugares que tienen una forma o ubicación de audiencia más compleja, tal como una ubicación de audiencia circular o curva, se pueden establecer más de 4 ubicaciones de límites de audiencia.
Estas 4 o más ubicaciones de límites de audiencia proporcionan información de entrada coordinada para que el operador ajuste automáticamente la posición de giro e inclinación del soporte motorizado. Se prefiere una resolución de tamaño de incremento de 1 grado vertical y 1 grado horizontal, sin embargo, también son adecuadas otras resoluciones. Después de que el soporte motorizado se mueve a una posición, se lee la distancia del telémetro láser, construyendo así la matriz de datos de distancia para cada posición vertical y horizontal. Este proceso se repite hasta que toda la región delimitada por las 4 o más ubicaciones de límites esté cubierta de acuerdo con la resolución propuesta. Una vez que se ha creado la matriz de datos que contiene información de distancia relativa a la información del ángulo de giro e inclinación que está limitada a la ubicación de la audiencia, el operador tiene la información ambiental necesaria, completando así la etapa 22.
En la etapa 24, el operador debe definir, a continuación, las entradas al sistema de altavoces de agrupación en plano. Típicamente, esto requiere que el operador defina los tipos de altavoces adecuados para el lugar, lo que incluye una evaluación de la cantidad de altavoces necesarios, así como la disposición de los altavoces y la ubicación dentro del lugar.
En la etapa 26, al definir los requisitos del altavoz, se pueden determinar los parámetros generales del altavoz que incluyen el tamaño, la forma y la separación de los transductores individuales dentro de la caja del altavoz. Los parámetros de los altavoces se conocen generalmente mediante el uso de una biblioteca de parámetros proporcionada por el fabricante de los altavoces. Con dicho conocimiento del tipo de altavoces que se instalan en el lugar y los parámetros de esos altavoces, el operador puede calcular la mejor coincidencia de los parámetros del sistema de altavoces de agrupación en plano para optimizar el placer del oyente en el lugar específico. La selección óptima de los valores de a, b, la asimetría para la función de Airy, A y A se puede lograr (i) solo haciendo cálculos en los picos y valles de la distribución espacial, (ii) usando un ajuste de regresión sobre más puntos de datos, (iii)
usando análisis de Fourier para identificar periodicidades y amplitudes en la distribución espacial, o (iv) usando algoritmos genéticos/recocido simulado, etc.
En la etapa 28, una vez que se determinan los parámetros óptimos del sistema de altavoces de agrupación en plano, el operador puede implementar directamente los parámetros optimizados en los altavoces materiales. De esta manera, el operador puede programar de manera óptima el sistema de altavoces de agrupación en plano para crear un frente de onda acústico multidimensional que se adapte mejor a la forma de la audiencia y las distancias al oyente del lugar, mientras mantiene la mayor cantidad de energía acústica lejos de cualquier ubicación no de audiencia identificada en el mapa en 3D del lugar. Dicho método de configurar un sistema de altavoces para un lugar da como resultado una mejora significativa de la calidad del sonido dentro del entorno de la audiencia al eliminar tantos reflejos como sea posible. Además, el sonido dentro de la ubicación de la audiencia también está optimizado para ser lo más uniforme posible en términos de características tonales y niveles de presión sonora.
Funcionamiento en el lugar en vivo
Algunos lugares pueden tener un espacio abierto en el que se puede recibir a la audiencia, pero la audiencia puede congregarse solo en una parte de ese espacio, mientras que en otros lugares, la audiencia puede dispersarse por un espacio. Cuanto menos sonido se irradia hacia superficies donde no hay oyentes, menos reverberación y sonido más natural y de mayor calidad. En el transcurso de un evento dentro de un lugar, las ubicaciones y la ocupación de la audiencia pueden ser fluidas, cambiando constantemente.
Se apreciará que el método de configuración 20 descrito anteriormente en relación con la figura 3 proporciona un medio simple y eficaz para adaptar el sistema de altavoces de la presente invención al sonido que proyecta el lugar. Sin embargo, el sistema de la presente invención también puede proporcionar una adaptación continua del sistema de sonido durante un evento, a medida que varían los parámetros del lugar. El método 30 para lograr esto se representa en la figura 4.
En la etapa 31, el espacio de la audiencia del lugar se monitoriza durante el evento. Esto se puede lograr mediante el uso de un sistema de cámara en vivo y un software de reconocimiento facial, que puede evaluar y determinar las ubicaciones de los oyentes dentro del lugar. Al monitorizar los cambios en las ubicaciones de los oyentes, es posible actualizar el frente de onda acústico personalizado para que el sistema de altavoces limite la energía acústica de modo que se dirija específicamente a los espacios ocupados. Dicho sistema mejora la inteligibilidad y otras cualidades acústicas al reducir la energía acústica dirigida a las superficies reflectantes desocupadas.
Como se analizó anteriormente más arriba en relación con el método 20 para configurar el sistema de altavoces, un sistema de cámara disponible en el mercado se instala y configura típicamente para observar el espacio en el que está cubriendo un altavoz de agrupación en plano. Esta cámara puede ubicarse en cualquier sitio dentro del lugar, sin embargo, se da preferencia a que la cámara se monte en los soportes de montaje o suspensión que vuelan o montan el sistema de altavoces de agrupación en plano, o al lado de los altavoces. De esta forma, la cámara puede tener la misma vista que el altavoz, lo que simplifica los cálculos geométricos.
La provisión de software de reconocimiento facial de terceros, que se puede ejecutar en el sistema informático, proporciona un análisis continuo de la ocupación del lugar con coordenadas relativas en el plano X-Y de ubicaciones horizontales y verticales en relación con el altavoz. El software de reconocimiento facial de terceros preferido es un sistema de videovigilancia de Cisco. En este sentido, un operador puede monitorizar el software de reconocimiento facial de terceros para leer los datos de detección de ocupación, junto con la información de coordenadas. A continuación, esta información se puede traducir para actualizar las condiciones de límites de la audiencia en la etapa 32.
En la etapa 32, estas condiciones de límites de la audiencia se pueden actualizar al módulo "Configuración del lugar en vivo" como se perfiló anteriormente. Las nuevas ubicaciones de límites se pueden referenciar a una agrupación de información ya capturada mediante escaneo láser o medición física de distancias para cada posición vertical y horizontal dentro de la nueva ubicación de audiencia limitada, mediante la resolución propuesta (típicamente resolución de 1 grado tanto en horizontal como en vertical).
Una vez que se crea la matriz de datos, que contiene información de distancia relativa a la información del ángulo de giro e inclinación que está limitada a la ubicación de la audiencia, el operador tiene la información ambiental necesaria. En la etapa 33 se realiza una evaluación para determinar si las condiciones de límites de espacio de la audiencia han cambiado y si no hay ningún cambio, el sistema continúa monitorizando el espacio de la audiencia en la etapa 31. Sin embargo, si se determina en la etapa 33 que hay un cambio en el espacio de la audiencia debido a un aumento en el número de audiencia o una alteración en la configuración del espacio de la audiencia, y que el límite de espacio de la audiencia ha cambiado, el sistema buscará redefinir los requisitos del altavoz del lugar en la etapa 34. En la etapa 34, el operador debe definir las entradas al sistema de agrupación en plano, lo que típicamente implicará definir los tipos de altavoces, la cantidad de altavoces y la disposición de los altavoces que cubren la ubicación de la audiencia propuesta. También se determinarán otros aspectos de los altavoces, tales como el tamaño, la forma y la separación de los transductores individuales dentro de la caja del altavoz. En la mayoría de los casos, dichos aspectos del altavoz se conocerán mediante el uso de una biblioteca de parámetros publicada por
el fabricante del altavoz. En esta etapa, se espera que el operador introduzca manualmente el tipo de altavoces utilizados, la cantidad de altavoces y cómo se construye la agrupación de altavoces.
En la etapa 35, una vez que se conocen todas las entradas ambientales y de altavoz, el software puede calcular la mejor coincidencia de los parámetros del sistema de altavoces de agrupación en plano para que coincida con el entorno cambiante. La selección óptima de los valores de a, b, la asimetría para la función de Airy, A y A se puede lograr (i) solo haciendo cálculos en los picos y valles de la distribución espacial, (ii) usando un ajuste de regresión sobre más puntos de datos, (iii) usando análisis de Fourier para identificar periodicidades y amplitudes en la distribución espacial, o (iv) usando algoritmos genéticos/recocido simulado, etc.
En la etapa 36, una vez que se determinan los parámetros óptimos del sistema de altavoces de agrupación en plano, el operador puede implementar directamente los parámetros optimizados en los altavoces materiales. De esta manera, el operador puede programar de manera óptima el sistema de altavoces de agrupación en plano para crear un frente de onda acústico multidimensional que se adapte mejor a la forma de la audiencia y las distancias de los oyentes del lugar en constante cambio, mientras mantiene la mayor cantidad de energía acústica lejos de cualquier ubicación que no sea de audiencia del lugar. Dicho método de configuración de un sistema de altavoces para un lugar da como resultado una mejora significativa de la calidad del sonido dentro del entorno de la audiencia al eliminar tantos reflejos como sea posible. Además, el sonido dentro de la ubicación de la audiencia también está optimizado para ser lo más uniforme posible en términos de características tonales y niveles de presión sonora. Modo de monitor dual
En otra realización de la presente invención, el sistema de altavoces puede controlarse para proporcionar un modo de funcionamiento de monitor dual, por lo que el altavoz puede controlarse para producir uno o más frentes de onda acústicos al mismo tiempo. Utilizando más de una fuente de sonido y aplicando un procesamiento discreto diferente para cada fuente de sonido, los frentes de onda acústicos personalizados se pueden sumar y producir mediante un único sistema de altavoces de acuerdo con esta invención. A este respecto, la suma de los frentes de onda acústicos puede ocurrir antes o después de la fase de amplificación. Dicho modo de funcionamiento de monitor dual del sistema de altavoces de la presente invención proporciona una aplicación específica mediante la cual una mezcla de monitor de primera fase puede dirigirse hacia un artista en el escenario, mientras que una mezcla de monitor de segunda fase puede dirigirse hacia un artista diferente en el escenario, a través del sistema de altavoz único.
Como tal, el modo de funcionamiento de monitor dual se refiere a un método de hacer funcionar el presente sistema de altavoces de modo que dos o más frentes de onda acústicos multidimensionales se hacen funcionar simultáneamente, cada uno de los cuales es alimentado desde una entrada de audio independiente. En una primera etapa del método de hacer funcionar la presente invención en un modo de funcionamiento dual, un operador determina en primer lugar un primer frente de onda acústico deseado. Esto se logra, preferentemente, por un operador que define un frente de onda multidimensional utilizando entradas manuales de la dispersión diana deseada. Un ejemplo de la dispersión deseada del objetivo puede ser un haz de 40 grados de ancho en la horizontal, con un giro 20 grados en el plano horizontal, con un haz de 40 grados de ancho en la vertical, con un giro 45 grados en el plano vertical.
Después de establecer este primer frente de onda acústico deseado, el software del sistema es capaz de determinar la selección óptima de los valores de a, b, la asimetría para la función de Airy, A y A se puede lograr (i) solo haciendo cálculos en los picos y valles de la distribución espacial, (ii) usando un ajuste de regresión sobre más puntos de datos, (iii) usando análisis de Fourier para identificar periodicidades y amplitudes en la distribución espacial, o (iv) usando algoritmos genéticos/recocido simulado, etc. En esta etapa, se determinan los mejores parámetros de funcionamiento para cada elemento de altavoz para crear la forma de frente de onda acústico y la direccionalidad de este frente de onda acústico deseadas. Una vez establecidos estos parámetros, para el altavoz de agrupación en plano, estos parámetros se pueden implementar en el altavoz a través de un método de comunicación seleccionado, preferentemente mediante una conexión Ethernet inalámbrica.
De acuerdo con el modo de funcionamiento dual, una vez que se ha configurado el frente de onda acústico inicial con el sistema de altavoces, el operador puede definir entonces frentes de onda multidimensionales adicionales utilizando entradas manuales de la dispersión diana. Un ejemplo de esta dispersión diana puede ser un haz de 40 grados de ancho en la horizontal, con un giro -20 grados en el plano horizontal, con un haz de 40 grados de ancho en la vertical, con un giro de 45 grados en el plano vertical. Para cada frente de onda adicional, la selección óptima de los valores de a, b, la asimetría para la función de Airy, A y A se puede lograr (i) solo haciendo cálculos en los picos y valles de la distribución espacial, (ii) usando un ajuste de regresión sobre más puntos de datos, (iii) usando análisis de Fourier para identificar periodicidades y amplitudes en la distribución espacial, o (iv) usando algoritmos genéticos/recocido simulado, etc. A continuación, se pueden determinar los mejores parámetros para cada elemento de altavoz para crear la forma de frente de onda acústico y la direccionalidad de este frente de onda acústico deseadas. Estos parámetros calculados para el altavoz de agrupación en plano se pueden implementar a través del método de comunicación seleccionado, tal como una conexión Ethernet inalámbrica.
Mediante el uso del método anterior para establecer un modo de funcionamiento dual del sistema de altavoces de
agrupación en plano, se pueden enrutar dos o más entradas de audio a través de cada cadena de procesamiento separada para producir dos o más frentes de onda acústicos desde el altavoz de agrupación en plano, estando cada frente de onda superpuesto en el espacio, pero siendo producido por el altavoz de agrupación en un solo plano. En el ejemplo enumerado anteriormente, el mismo altavoz produce dos frentes de onda acústicos de 40 grados x 40 grados, cada uno separado por un ángulo de 40 grados en la vertical (estando un haz de sonido a -20 grados en la horizontal y estando el otro haz de sonido a 20 grados en la horizontal).
Se apreciará que la etapa de determinar los parámetros de funcionamiento óptimos para el altavoz de agrupación en plano puede simplificarse presentando al operador un preajuste de parámetros para el altavoz de agrupación en plano. El preajuste preferido sería el ejemplo de parámetros enumerado anteriormente, que proporciona dos frentes de onda acústicos de 40x40 grados con una separación de 40 grados, en un ángulo vertical de 45 grados, aunque es posible cualquier configuración preajustada. El uso de parámetros predefinidos preajustados para el modo de monitor dual de agrupación en plano ayudará con la facilidad de uso.
Seguimiento del artista en vivo
En otra realización de la presente invención, los altavoces de agrupación en plano también se pueden emplear para rastrear la posición de un artista en un escenario o dentro de un espacio acústico para garantizar que el sonido pueda dirigirse al artista en todo momento independientemente de su posición dentro el espacio. La posición del artista se puede comparar con la colocación y la posición conocidas de múltiples sistemas de altavoces que cubren el espacio. Dicho sistema puede compensar la distancia entre el artista y el altavoz y compensar las pérdidas por distancia del frente de onda acústico. Además, este método de funcionamiento se puede utilizar para reducir la posibilidad de retroalimentación, ya que las fuentes de micrófono abierto rastrean más cerca del origen del frente de onda acústico. Dicho modo de funcionamiento de la presente invención se denomina modo de seguimiento del artista en vivo.
En una primera etapa de hacer funcionar el sistema en un modo de seguimiento del artista en vivo, en primer lugar se obtiene un mapa tridimensional del espacio como se describió anteriormente en los modos de funcionamiento anteriores mencionados anteriormente.
Una vez que se ha creado un mapa tridimensional para el espacio, se instalan un mínimo de 3 antenas alrededor del perímetro de un escenario o el espacio del artista se puede alimentar a un ordenador, capturando la intensidad de la señal. A continuación se conecta un transmisor de RF al artista en movimiento que está transmitiendo una frecuencia establecida o una extensión de frecuencias. Se puede utilizar un transmisor de RF de frecuencia única básico, sin embargo, se prefiere un transmisor de RFID en forma de un transceptor inalámbrico compatible con IEEE802.15.4-2011 UWB, tal como como el DW1000 IC de DecaWave. Las señales recibidas de las 3 o más antenas receptoras son recibidas después por un sistema informático y, a través de un algoritmo de triangulación convencional, que considera la intensidad de la señal y la información de temporización de las señales, la posición del transmisor de RF en relación con las 3 (o más) antenas receptoras se pueden determinar con una precisión de hasta 10 cm o más.
La ubicación del transmisor se puede mapear a continuación dentro del espacio tridimensional por medio de un modelo informático convencional. Dentro de este modelo informático, la ubicación y orientación de uno o más sistemas de altavoces de agrupación en plano se introduce manualmente.
Durante la actuación, la posición del artista con respecto a uno o más altavoces de agrupación en plano se puede monitorizar de forma continua. A través de algoritmos geométricos simples, se puede calcular la información geométrica de la dirección del artista desde el altavoz de agrupación en plano. Una vez que se conoce la dirección del artista desde uno o más altavoces de agrupación en plano, los parámetros de giro e inclinación se pueden determinar automáticamente para permitir que la mezcla de audio personal del artista se dirija hacia el artista. El operador puede predeterminar la dispersión horizontal y vertical del frente de onda, sin embargo, se prefiere una dispersión de 40 grados horizontal y 40 grados vertical. El sistema puede entonces realizar una selección óptima de los valores de a, b, la asimetría para la función de Airy, A y A se puede lograr (i) solo haciendo cálculos en los picos y valles de la distribución espacial, (ii) usando un ajuste de regresión sobre más puntos de datos, (iii) usando análisis de Fourier para identificar periodicidades y amplitudes en la distribución espacial, o (iv) usando algoritmos genéticos/recocido simulado, etc. A partir de este análisis, se pueden determinar los mejores parámetros para cada elemento de altavoz para crear la forma de frente de onda acústico y la direccionalidad de este frente de onda acústico deseadas. A continuación, dichos parámetros para cada altavoz de agrupación en plano se pueden implementar en el altavoz a través del método de comunicación seleccionado, preferentemente a través de una Ethernet inalámbrica.
En una variación de este método, la distancia entre el artista y el altavoz de agrupación en plano se puede calcular basándose en la posición conocida del artista y la posición conocida del altavoz de agrupación en plano. A continuación, se puede aplicar un algoritmo simple que afecte a la ganancia global del altavoz de agrupación en plano. De esta manera, el nivel del audio que está siendo dirigido al artista se puede ajustar automáticamente, lo que permite un aumento del nivel cuanto más lejos esté el artista, y una reducción del nivel cuanto más cerca esté el artista del altavoz de agrupación en plano, en relación con un nivel predeterminado determinado por el artista y el
operador. De esta manera, el nivel de audio escuchado por el artista permanece constante, y los efectos de la retroalimentación debido a un micrófono con una ganancia demasiado alta en las proximidades del altavoz de agrupación en plano se pueden anular automáticamente.
Se apreciará que las etapas del modo de seguimiento del artista en vivo descritos anteriormente pueden repetirse continuamente para proporcionar una actualización continua y refrescar la dirección y amplitud de la mezcla de audio de los artistas. La frecuencia de actualización preferida es una actualización por segundo de tiempo, sin embargo, son posibles otros tiempos de actualización.
Barra de sonido de agrupación en plano tridimensional
De acuerdo con otra realización de la presente invención, el sistema de altavoces puede configurarse para producir uno o más frentes de onda acústicos al mismo tiempo. Utilizando más de una fuente de sonido, y aplicando un procesamiento discreto diferente para cada fuente de sonido anterior, los frentes de onda acústicos personalizados se pueden sumar y producir mediante un solo sistema de altavoces de acuerdo con esta invención. La suma puede ocurrir antes o después de la fase de amplificación. Solo como ejemplo, una mezcla cinematográfica de sonido envolvente puede dirigirse hacia un oyente en una sala, con diferentes sonidos que se dirigen desde techos, suelos y paredes con el propósito de reflejarse en estas superficies al oyente para proporcionar direccionalidad acústica, a través de dicho sistema de altavoz único.
Los sistemas de barra de sonido envolvente actuales solo proporcionan sonido envolvente en un solo eje horizontal. Además, la tecnología actual de la barra de sonido envolvente solo puede proporcionar dirección a través del retardo lineal (i) y el enfoque (ii). Cuando un oyente no está en el centro del espacio, el aumento de amplitud de la fuente de audio más cercana desplaza la imagen de audio para el oyente hacia la fuente acústica más ruidosa. Los ajustes de ganancia simples pueden corregir este equilibrio de amplitud entre las fuentes de sonido envolvente; sin embargo, la corrección tiene el coste de cambiar el enfoque de otros oyentes dentro del campo de sonido envolvente. Como tal, los sistemas de sonido envolvente actuales solo pueden optimizar la ubicación de un solo oyente.
Se puede producir un campo de sonido envolvente más inmersivo envolviendo al oyente añadiendo sonido controlado verticalmente. Como ejemplo solamente, una barra de sonido tridimensional doméstica para cine y juegos puede producir 13 canales de audio discretos:
Delantero izquierdo, delantero central, delantero derecho
Medio izquierdo, medio derecho, envolvente izquierdo, envolvente derecho
Superior izquierdo, superior central, superior derecho
Inferior izquierdo, Inferior central, Inferior derecho
Además, al combinar la asimetría y la oblicuidad de la función de Airy, se puede producir un campo de sonido que compensa y normaliza la ganancia acústica entre diferentes ubicaciones de oyentes dentro de un espacio para todas y cada una de las fuentes de audio, conservando así el enfoque acústico para todos los oyentes dentro del entorno de campo envolvente. Al hacer esto, el "punto óptimo" de la ubicación óptima de los asientos para conservar las imágenes espaciales se amplía a todo el espacio de la audiencia. Un sistema de altavoces de acuerdo con esta invención puede optimizar el campo de sonido envolvente para todos los oyentes simultáneamente.
Método:
1) Los medios cinematográficos y de juegos se pueden codificar con varios canales de audio discretos que se decodifican. El número de canales de audio decodificados se transpone para correlacionarlo con el número de canales disponibles en la barra de sonido tridimensional. El número preferido de canales es 13 canales, sin embargo, son posibles otros recuentos de canales.
2) Cada implementación específica de la barra de sonido de agrupación en plano tridimensional está preprogramada con un procesamiento discreto diferente para cada fuente de sonido. La implementación preferida ve las siguientes características de dispersión del frente de onda acústico:
Delantero izquierdo: solo se utiliza un tercio de los transductores de la barra de sonido del lado izquierdo. Haz de dispersión de 20x20 grados, con ángulo -10 grados horizontal, 0 grados vertical.
Delantero central: se utilizan todos los transductores de la barra de sonido. Haz de dispersión de 20x20 grados, con ángulo 0 grados horizontal, 0 grados vertical.
Delantero derecho: solo se utiliza un tercio de los transductores de la barra de sonido del lado derecho. Haz de dispersión de 30x30 grados, con ángulo 10 grados horizontal, 0 grados vertical.
Medio izquierdo: se utilizan todos los transductores de la barra de sonido. Haz de dispersión de 20x20 grados, con ángulo -45 grados horizontal, 0 grados vertical.
Medio derecho: se utilizan todos los transductores de la barra de sonido. Haz de dispersión de 20x20 grados, con ángulo 45 grados horizontal, 0 grados vertical.
Envolvente izquierdo: se utilizan todos los transductores de la barra de sonido. Haz de dispersión de 20x20 grados, con ángulo -15 grados horizontal, 0 grados vertical.
Envolvente derecho: se utilizan todos los transductores de la barra de sonido. Haz de dispersión de 20x20 grados, con ángulo 15 grados horizontal, 0 grados vertical.
Superior izquierdo: se utilizan todos los transductores de la barra de sonido. Haz de dispersión de 20x20 grados, con ángulo -45 grados horizontal, 45 grados vertical.
Superior central: se utilizan todos los transductores de la barra de sonido. Haz de dispersión de 20x20 grados, con ángulo 0 grados horizontal, 45 grados vertical.
Superior derecho: se utilizan todos los transductores de la barra de sonido. Haz de dispersión de 20x20 grados, en ángulo 45 grados horizontal, 45 grados vertical.
Inferior izquierdo: se utilizan todos los transductores de la barra de sonido. Haz de dispersión de 20x20 grados, con ángulo -45 grados horizontal, -45 grados vertical.
Inferior central: se utilizan todos los transductores de la barra de sonido. Haz de dispersión de 20x20 grados, con un ángulo de -0 grados horizontal, -45 grados vertical.
Inferior derecho: se utilizan todos los transductores de la barra de sonido. Haz de dispersión de 20x20 grados, con ángulo 45 grados horizontal, -45 grados vertical.
3) Cada señal de audio decodificada se alimenta a través de su canal de procesamiento discreto, creando el campo de sonido inmersivo tridimensional.
Para emplear dicho sistema, un usuario puede introducir las dimensiones de su sala, ubicación de asientos y modelo de barra de sonido tridimensional en una interfaz informática. Una vez que se conocen las condiciones ambientales, el software puede realizar entonces una selección óptima de los valores de a, b, la asimetría para la función de Airy, A y A se puede lograr (i) solo haciendo cálculos en los picos y valles de la distribución espacial, (ii) usando un ajuste de regresión sobre más puntos de datos, (iii) usando análisis de Fourier para identificar periodicidades y amplitudes en la distribución espacial, o (iv) usando algoritmos genéticos/recocido simulado, etc. Los parámetros calculados para el altavoz de agrupación en plano se pueden implementar a través del método de comunicación seleccionado, preferentemente a través de una conexión Ethernet inalámbrica.
Cine de agrupación en plano tridimensional
Se apreciará que la presente invención también proporciona una aplicación en una situación de cine para crear un cine de agrupación en plano tridimensional. Dicha realización de la presente invención puede utilizar o no la capacidad del presente sistema de altavoces para producir uno o más frentes de onda acústicos al mismo tiempo. Al utilizar más de una fuente de sonido y aplicar un procesamiento discreto diferente para cada fuente de sonido anterior, los frentes de onda acústicos personalizados se pueden sumar y producir mediante un solo sistema de altavoces. En dicha realización de la presente invención, se puede construir un sistema de altavoces de agrupación en plano de gran formato detrás de una pantalla de proyección acústicamente transparente. Se puede generar un sonido con un enfoque acústico en cualquier ubicación de la pantalla restringiendo el número de elementos dentro del sistema de agrupación en plano que se está utilizando para producir la señal de audio. Esta fuente de sonido se puede proyectar, a continuación, a todos los oyentes dentro del plano de la audiencia del cine. Como tal, el enfoque acústico y visual está perfectamente alineado.
Además, la configuración de frente de onda acústico personalizado se puede calcular para que la fuente acústica cubra perfectamente todo el plano de la audiencia y pueda compensar las pérdidas por distancia, proporcionando una cobertura uniforme con respecto a los niveles de presión sonora. Combinando la asimetría y la oblicuidad de la función de Airy, se puede producir un campo de sonido que compensa y normaliza la ganancia acústica entre diferentes ubicaciones de oyentes dentro de un espacio para todas y cada una de las fuentes de audio, conservando así el enfoque acústico para todos los oyentes dentro del entorno de campo envolvente. Al hacer esto, el "punto óptimo" de la ubicación óptima de los asientos para conservar las imágenes espaciales se amplía a todo el espacio de la audiencia. Un sistema de altavoces de acuerdo con esta invención puede optimizar el campo de sonido envolvente para todos los oyentes simultáneamente.
Método:
1) Los medios cinematográficos se pueden codificar con varios canales de audio discretos. Cada canal de audio también está codificado con las coordenadas X-Y-Z relacionadas con el enfoque acústico dentro del espacio tridimensional dentro de la sala.
2) El cine tiene una información de entorno y fuente conocida, que detalla el tamaño, la forma geométrica y las dimensiones del espacio del cine, así como el tamaño y la ubicación del sistema de altavoces de agrupación en plano, las separaciones de los altavoces y los tamaños y la separación de los transductores.
Los algoritmos informáticos personalizados reciben información codificada de la ubicación del enfoque acústico. El software puede realizar, a continuación, una selección óptima de los valores de a, b, la asimetría para la función de Airy, A y A (i) solo haciendo cálculos en los picos y valles de la distribución espacial, (ii) usando un ajuste de regresión sobre más puntos de datos, (iii) usando análisis de Fourier para identificar periodicidades y amplitudes en la distribución espacial, o (iv) usando algoritmos genéticos/recocido simulado, etc. A partir de este análisis, el software puede determinar los mejores parámetros para cada elemento de fuente para crear el enfoque acústico, la forma del frente de onda acústico y la direccionalidad acústica deseados para cada fuente acústica, que está optimizada para el tamaño y la forma de la audiencia. Los parámetros calculados por software para el altavoz de agrupación en plano se pueden implementar a través del método de comunicación seleccionado. El método de comunicación preferido es Ethernet inalámbrico.
3) Preferentemente, el algoritmo informático siempre está actualizando y calculando parámetros acústicos ideales basándose en las instrucciones codificadas que acompañan al flujo de audio codificado. Como tal, el software puede admitir el movimiento de fuentes al tiempo que conserva el enfoque acústico para todos los miembros de la audiencia.
Software de diseño y modelización
- Se puede usar un paquete de software de acuerdo con esta invención para ayudar en las tareas de modelizar distribuciones de sonido y personalizar los frentes de onda para que coincidan con un entorno operativo deseado. El software preferentemente hará uso de la aceleración de hardware cuando esté disponible para paralelizar el procesamiento cuando sea necesario realizar bucles sobre varias variables.
- El software puede comprender los siguientes componentes:
1) Terminal de entrada de interfaz gráfica de usuario: una interfaz (ya sea de escritorio, basada en la web o de otro tipo) que permite funciones tales como configurar la agrupación de altavoces y los parámetros ambientales (por ejemplo, mediante la entrada tabular de datos o un control gráfico interactivo) o configurar manualmente la magnitud y el retardo de los altavoces, ver el frente de onda resultante y la respuesta de frecuencia, y exportar los resultados y la configuración de la agrupación de altavoces. Una secuencia de ejecución típica del terminal de entrada es (i) Cargar datos de altavoces (parámetros que definen un grupo de altavoces, por ejemplo, número y separación de compensación entre cajas y para cada banda de frecuencia el rango de frecuencia, SPL, tamaño, separación y número de altavoces) (ii) Cargar datos ambientales (parámetros calculados a partir de un escaneo láser del entorno, por ejemplo, la distancia hasta la audiencia y para cada haz la extensión de giro/inclinación horizontal y vertical, oblicuidad y pendientes superior, inferior, izquierda y derecha de un cuadrilátero circundante aproximado), (iii) Compilar núcleos de tiempo de ejecución (por ejemplo, para diseño, modelización 3D a frecuencias únicas y un promedio de banda ancha, respuesta de frecuencia) (iv) Configurar la interfaz gráfica de usuario (por ejemplo, utilizando un marco basado en eventos tal como GTK o Qt).
2) Unidad final de diseño: la unidad final de diseño tomará como argumentos un conjunto de parámetros ambientales y algunos parámetros que definen la agrupación de altavoces, a partir de los cuales produce una agrupación de valores de retardo para cada altavoz en la agrupación. Un ejemplo de dichos parámetros ambientales son las compensaciones angulares (por ejemplo, giro/inclinación),
3) propagación y oblicuidad para cada dimensión en el frente de onda, y para cada par de dimensiones, un conjunto de 4 pendientes que definen un cuadrilátero circundante (por ejemplo, pendientes superior, 4) inferior, izquierda y derecha). Los parámetros de los altavoces pueden, por ejemplo, incluir el número de altavoces y la separación para cada dimensión de la agrupación de altavoces y, para grupos de altavoces, su número respectivo y la separación para cada dimensión del grupo. El algoritmo utilizará las ecuaciones (1), (3) y (4) para calcular la distribución de fase a través de la agrupación de altavoces y, a partir de eso, calculará los valores de retardo para cada altavoz.
5) Unidad final de modelización: la unidad final de modelización es un envoltorio para núcleos donde la aceleración de hardware está disponible o falla y ejecuta los algoritmos de una manera no paralela. Para modelizar el frente de onda espacial (ya sea 2d o 3d), el método de cálculo es que para cada banda y canal se realiza una iteración sobre las dimensiones del frente de onda para calcular la magnitud y la fase como una suma de las contribuciones de cada altavoz (y la frecuencia si se desea un resultado de banda ancha) (preferentemente usando núcleo para paralelizar sobre un conjunto de variables de dimensión y aprovechar simetrías donde existan). La propagación de ondas se calcula utilizando las ecuaciones de difracción de Fresnel. Para modelizar la respuesta de frecuencia se toma un método similar al modelo de banda ancha en 3D, excepto que se usa una resolución espacial más grosera y una resolución de frecuencia más fina para el
modelo. A partir de la respuesta de frecuencia, se calculan los valores del filtro EQ que aplanarán la respuesta de frecuencia.
La fórmula para la difracción de Fresnel utilizada por el software de modelización viene dada por:
E(w-iw2 z) = ~ f f E (5t s2)^ í-d51d52 (8)
donde E es el campo (sonoro), 1 = 2n/k es la longitud de onda, wi,2 son dimensiones de frente de onda, si,2 son las dimensiones a través de la agrupación de altavoces, z es la normal a ellas y r = ((w1 - s-i)2 (w2 - s2)2 z2)1/2 es el radio desde la fuente del altavoz hasta el punto considerado.
Un experto en la materia apreciará que se pueden realizar numerosas variaciones y/o modificaciones a la presente invención como se muestra en las realizaciones específicas sin apartarse del alcance de la invención como se define en las reivindicaciones adjuntas. Por lo tanto, las presentes realizaciones deben considerarse en todos los aspectos ilustrativas y no restrictivas. Por ejemplo, la forma y configuración de la carcasa de altavoz, el número y tamaño de las agrupaciones/segmentos/capas de banda limitada/fuentes acústicas/excitadores y los métodos de montaje de los segmentos HF y LF pueden cambiar de acuerdo con la aplicación y la preferencia de diseño. Además, la selección óptima de los valores de A y A se puede lograr (i) solo haciendo cálculos en los picos y valles de la distribución espacial, (ii) usando un ajuste de regresión sobre más puntos de datos, (iii) usando el análisis de Fourier para identificar periodicidades y amplitudes en la distribución espacial, o (iv) usando algoritmos genéticos/recocido simulado, etc. Además, aunque las realizaciones preferidas se han descrito con el propósito de simplicidad en el contexto de dianas y agrupaciones de altavoces unidimensionales, la presente invención se extiende a dianas multidimensionales y agrupaciones de altavoces multidimensionales.
Claims (6)
1. Un sistema de altavoces que incluye una fuente de audio y una carcasa de altavoz (1) que tiene en su interior al menos una agrupación bidimensional primaria de altavoces de alta frecuencia (3) y al menos una agrupación bidimensional secundaria de altavoces de baja frecuencia (5) dispuesta detrás de dicha agrupación bidimensional primaria, teniendo dicha agrupación bidimensional primaria (3) un espacio entre los altavoces de alta frecuencia de al menos el 10 % del área total de la agrupación bidimensional primaria (3) para permitir la transparencia acústica de modo que un frente de onda de dicha agrupación bidimensional secundaria de altavoces de baja frecuencia (5) puede pasar a través de dicha agrupación bidimensional primaria de altavoces de alta frecuencia (3), donde cada uno de los altavoces de la agrupación bidimensional primaria (3) y la agrupación dimensional secundaria (5) está en comunicación con la fuente de audio para recibir una señal procesada y amplificada desde la misma, de modo que cada uno de los altavoces de la agrupación bidimensional primaria (3) y la agrupación bidimensional secundaria (5) cooperen para crear un patrón de sonido horizontal y vertical controlado en amplitud y en fase, donde la agrupación bidimensional primaria de altavoces de alta frecuencia comprende un mayor número de altavoces que la agrupación bidimensional secundaria de altavoces de baja frecuencia, y donde la agrupación bidimensional primaria y la agrupación bidimensional secundaria son de forma, tamaño y orientación sustancialmente idénticos.
2. El sistema de altavoces de acuerdo con la reivindicación 1, donde la agrupación bidimensional primaria (3) y la agrupación bidimensional secundaria (5) están adaptadas para controlar rangos de frecuencia dedicados y tienen superficies radiantes de fuente acústica y donde una distancia medida entre los bordes externos de una superficie radiante de fuente acústica de un altavoz y los bordes externos de una superficie radiante de fuente acústica de un altavoz adyacente en dichas agrupación bidimensional primaria (3) y agrupación bidimensional secundaria (5) no es mayor que diez longitudes de onda de distancia de la frecuencia más alta controlada por dicho altavoz y dicho altavoz adyacente.
3. El sistema de altavoces de acuerdo con la reivindicación 2, donde el tamaño de cada altavoz de la agrupación bidimensional primaria (3) y la agrupación bidimensional secundaria (5) tiene un tamaño inferior a diez longitudes de onda de la frecuencia más alta controlada por ese altavoz.
4. El sistema de altavoces de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, que comprende, además, componentes electrónicos que tienen una pluralidad de filtros de limitación de banda, donde dicho sistema de altavoces está adaptado para producir un rango de frecuencias que se dividen en bandas de frecuencia mediante el uso de dichos filtros de limitación de banda.
5. El sistema de altavoces de acuerdo con la reivindicación 4, que comprende, además, un transmisor RFID fijado a un artista y antenas receptoras para rastrear la ubicación y el movimiento del artista a través de un escenario o espacio acústico para dirigir el sonido específicamente al artista en términos de dirección de frente de onda acústico con control de dirección tanto vertical como horizontal.
6. El sistema de altavoces de acuerdo con la reivindicación 1, donde la fuente de audio es un medio cinematográfico o de juegos.
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Families Citing this family (11)
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| US10638218B2 (en) | 2018-08-23 | 2020-04-28 | Dts, Inc. | Reflecting sound from acoustically reflective video screen |
| US11490192B2 (en) | 2018-08-23 | 2022-11-01 | Dts, Inc. | Reflecting sound from acoustically reflective video screen |
| US11044540B2 (en) * | 2018-09-25 | 2021-06-22 | Coastal Source, LLC | Audio speaker |
| CN109257682B (zh) * | 2018-09-29 | 2020-04-24 | 歌尔科技有限公司 | 拾音调节方法、控制终端及计算机可读存储介质 |
| WO2020252063A1 (en) * | 2019-06-11 | 2020-12-17 | MSG Sports and Entertainment, LLC | Integrated audiovisual system |
| CN111641898B (zh) * | 2020-06-08 | 2021-12-03 | 京东方科技集团股份有限公司 | 发声装置、显示装置、发声控制方法及装置 |
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Family Cites Families (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BE756400A (fr) * | 1969-11-26 | 1971-03-01 | Elektroakusztikai Gyar | Enceinte acoustique |
| JP3067140B2 (ja) * | 1989-11-17 | 2000-07-17 | 日本放送協会 | 立体音響再生方法 |
| JP2748792B2 (ja) * | 1992-09-18 | 1998-05-13 | 松下電器産業株式会社 | 指向性スピーカ装置 |
| DE60036958T2 (de) * | 1999-09-29 | 2008-08-14 | 1...Ltd. | Verfahren und vorrichtung zur ausrichtung von schall mit einer gruppe von emissionswandlern |
| US7260235B1 (en) * | 2000-10-16 | 2007-08-21 | Bose Corporation | Line electroacoustical transducing |
| US7643640B2 (en) * | 2004-10-13 | 2010-01-05 | Bose Corporation | System and method for designing sound systems |
| US8031891B2 (en) * | 2005-06-30 | 2011-10-04 | Microsoft Corporation | Dynamic media rendering |
| US8027493B2 (en) | 2005-10-07 | 2011-09-27 | Bohlender Graebener Corporation | Biplane line array speaker with arcuate tweeter array providing controlled directivity |
| WO2007113718A1 (en) * | 2006-03-31 | 2007-10-11 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | A device for and a method of processing data |
| US7813516B1 (en) * | 2006-07-24 | 2010-10-12 | Graber Curtis E | System for cardioid sound field generation from dissimilar sources |
| JP4878989B2 (ja) * | 2006-11-14 | 2012-02-15 | ティーオーエー株式会社 | スピーカシステム |
| CN201044502Y (zh) * | 2007-04-02 | 2008-04-02 | 奎硕电子（东莞）有限公司 | 可随环境改变自动调节音效的音箱 |
| US8509454B2 (en) | 2007-11-01 | 2013-08-13 | Nokia Corporation | Focusing on a portion of an audio scene for an audio signal |
| WO2009066290A2 (en) * | 2007-11-21 | 2009-05-28 | Audio Pixels Ltd. | Digital speaker apparatus |
| JP5851674B2 (ja) * | 2008-09-08 | 2016-02-03 | 三星電子株式会社Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ． | 指向性音響発生装置及びそれを備えた指向性スピーカーアレイ |
| US7991175B2 (en) * | 2008-10-06 | 2011-08-02 | Bang & Olufsen A/S | Method and a system to adjust the acoustical performance of a loudspeaker |
| CN202143200U (zh) * | 2011-05-20 | 2012-02-08 | 广州励华声光科技有限公司 | 可变指向性音箱 |
| US20130010984A1 (en) * | 2011-07-09 | 2013-01-10 | Thomas Hejnicki | Method for controlling entertainment equipment based on performer position |
| US9107020B2 (en) * | 2011-10-21 | 2015-08-11 | Zetta Research And Development Llc-Forc Series | System and method for wireless microphone apparent positioning |
| CN104604257B (zh) * | 2012-08-31 | 2016-05-25 | 杜比实验室特许公司 | 用于在各种收听环境中渲染并且回放基于对象的音频的系统 |
| US9185478B2 (en) * | 2012-09-15 | 2015-11-10 | Definitive Technology, Llc | Ruggedized sound system |
| US8967323B1 (en) * | 2012-12-27 | 2015-03-03 | James Robert Grenier | Multi-directional foldback and front of house speaker enclosure |
| AU2014225904B2 (en) * | 2013-03-05 | 2017-03-16 | Apple Inc. | Adjusting the beam pattern of a speaker array based on the location of one or more listeners |
| US9911406B2 (en) * | 2013-03-15 | 2018-03-06 | Loud Audio, Llc | Method and system for large scale audio system |
| CN203722795U (zh) * | 2013-07-17 | 2014-07-16 | 深圳市赛诗电声有限公司 | 一种同轴阵列号角音箱 |
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