JP5592566B2 - Active and passive directional acoustic radiation - Google Patents

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Description

本明細書では、指向性音声デバイスを使用するテレビジョン受像機用音声システムについて記述する。   This specification describes an audio system for a television receiver that uses a directional audio device.

下記の文献が従来技術として知られている。   The following documents are known as prior art.

米国特許第5,870,484号U.S. Pat.No. 5,870,484 米国特許第5,809,153号U.S. Pat.No. 5,809,153 米国特許出願公開第2009-0214066 A1号US Patent Application Publication No. 2009-0214066 A1 米国特許出願第12/716,309号U.S. Patent Application No. 12 / 716,309 米国特許出願公開第2009-0274329 A1号US Patent Application Publication No. 2009-0274329 A1

Boone他、Design of a Highly Directional Endfire Loudspeaker Array、J. Audio Eng. Soc.、Vol 57Boone et al., Design of a Highly Directional Endfire Loudspeaker Array, J. Audio Eng. Soc., Vol 57 van der Wal他、Design of Logarithmically Spaced Constant Directivity-Directivity Transducer Arrays、J. Audio Eng. Soc.、Vol. 44, No. 6、1996年6月van der Wal et al., Design of Logarithmically Spaced Constant Directivity-Directivity Transducer Arrays, J. Audio Eng. Soc., Vol. 44, No. 6, June 1996 Ward他、Theory and design of broadband sensor arrays with frequency invariant far-field beam patterns、J. Acoust. Soc. Am. 97 (2)、1995年2月Ward et al., Theory and design of broadband sensor arrays with frequency invariant far-field beam patterns, J. Acoust. Soc. Am. 97 (2), February 1995.

一態様では音声システムが、少なくとも左チャネル、右チャネル、および中央チャネルを含む。この音声システムは、左チャネル、右チャネル、および中央チャネルを低域周波数コンテンツ、中域周波数コンテンツ、および高域周波数コンテンツに分割するためのクロスオーバネットワークと、混合された左チャネル、右チャネルおよび中央チャネルの低域周波数コンテンツに対応する音響エネルギーを放射する全方向性音響デバイスと、左チャネルの信号および右チャネルの信号のうちの一方の信号の中域コンテンツに対応する音響エネルギーが他の方向よりも横方向に多く放射されるように、左チャネルの信号および右チャネルの信号のうちの一方の信号の中域コンテンツに対応する音響エネルギーを放射するための信号処理回路および2つ以上の音響ドライバを備える第1の指向性アレイと、左チャネルの信号および右チャネルの信号のうちの一方の信号の高域周波数コンテンツに対応する音響エネルギーが他の方向よりも横方向に多く放射されるように、左チャネルの信号および右チャネルの信号のうちの一方の信号の高域周波数コンテンツに対応する音響エネルギーを放射するための第1の受動的指向性デバイスと、を備える。音声システムは、音響エネルギーを放射するための第2の指向性アレイであって、左チャネルの信号および右チャネルの信号のうちの他方の信号の中域コンテンツに対応する音響エネルギーが他の方向よりも横方向に多く放射されるように、左チャネルの信号および右チャネルの信号のうちの他方の信号の中域コンテンツに対応する音響エネルギーを放射するための信号処理回路および2つ以上の音響ドライバを備える第2の指向性アレイと、左チャネルの信号および右チャネルの信号のうちの他方の信号の高域周波数コンテンツに対応する音響エネルギーが他の方向よりも横方向に多く放射されるように、左チャネルの信号および右チャネルの信号のうちの他方の信号の高域周波数コンテンツに対応する音響エネルギーを放射するための第2の受動的指向性デバイスと、を含むことができる。第1の指向性アレイ、第2の指向性アレイ、第1の受動的指向性デバイスおよび第2の受動的指向性デバイスは、共通の筐体内に取り付けることができる。共通の筐体はテレビジョン受像機キャビネットでありうる。第1の指向性アレイおよび第2の指向性アレイは、少なくとも1つの音響ドライバを共有しうる。音声システムはさらに、音響エネルギーを放射する第3の指向性アレイを含むことがあり、この第3の指向性アレイは、中央チャネル信号に対応する音響エネルギーが、第1の指向性アレイのより多い放射の方向と第2の指向性アレイのより多い放射の方向とに実質的に直交する方向により多く放射されるように、中央チャネルの信号の中域コンテンツに対応する音響エネルギーを放射するための、信号処理回路および2つ以上の音響ドライバを備える。音声システムは、中央チャネルの高域周波数コンテンツを放射する無指向性高域周波数音響デバイスをさらに含みうる。無指向性高域周波数デバイスおよび第3の指向性アレイは、テレビジョン受像機においてテレビジョン受像機画面の垂直方向の両側に配置することができる。第1の指向性アレイ、第2の指向性アレイおよび第3の指向性アレイのうちの少なくとも2つは、少なくとも1つの音響ドライバを共有しうる。第1の指向性アレイの放射のより大きい方向と第2の指向性アレイの放射のより大きい方向とに実質的に直交する方向は、実質的に上向きである。第1の指向性アレイの放射のより大きい方向と第2の指向性アレイの放射のより大きい方向とに実質的に直交する方向は、意図された聴取場所に実質的に向かう方向である。全方向性デバイスは導波路を備えうる。導波路は、テレビジョン受像機キャビネット内に取り付けることができる。第1の指向性アレイ、第2の指向性アレイおよび第3の指向性アレイのうちの少なくとも2つは、2つ以上の音響ドライバを共有している。第1の指向性アレイ、第2の指向性アレイおよび第3の指向性アレイは、2つ以上の音響ドライバを共有しうる。音声システムは、テレビジョン受像機のキャビネット内に取り付けることができる。全方向性音響デバイス、第1の指向性アレイ、第2の指向性アレイ、第3の指向性アレイ、第1の受動的指向性デバイス、および第2の受動的指向性デバイスはそれぞれ、音響エネルギーを周囲に向けて放射する出口を有し、これらの出口はどれもテレビジョン受像機の前面にあり得ない。第1の受動的指向性デバイスは、管に音響的に結合されて管の中に音響エネルギーを放射する音響ドライバを含む溝付き管型受動的指向性音響デバイスを備えうる。管は、管の全長の少なくとも一部分に沿った細長い開口と、圧力波を周囲に向けて放射する開口内の音響抵抗材料とを含みうる。圧力波は、体積速度によって特性が示される。管、開口、および音響抵抗材料は、体積速度が管の全長に沿って実質的に一定になるように構成される。   In one aspect, the audio system includes at least a left channel, a right channel, and a center channel. The audio system includes a crossover network for dividing the left, right and center channels into low frequency content, mid frequency content and high frequency content, and mixed left, right and center channels. The omnidirectional acoustic device that radiates acoustic energy corresponding to the low frequency content of the channel and the acoustic energy corresponding to the middle frequency content of one of the left channel signal and right channel signal from the other direction Signal processing circuit and two or more acoustic drivers for radiating acoustic energy corresponding to the mid-frequency content of one of the left channel signal and the right channel signal A first directional array with a left channel signal and a right channel signal. The high frequency of one of the left channel signal and the right channel signal so that the acoustic energy corresponding to the high frequency content of one of the signals is emitted more in the lateral direction than in the other direction. A first passive directional device for emitting acoustic energy corresponding to the frequency content. The audio system is a second directional array for radiating acoustic energy, and the acoustic energy corresponding to the mid-range content of the other signal of the left channel signal and the right channel signal is from other directions. Signal processing circuit and two or more acoustic drivers for radiating acoustic energy corresponding to the mid-range content of the other of the left channel signal and the right channel signal A second directional array comprising: and the acoustic energy corresponding to the high frequency content of the other of the left channel signal and the right channel signal radiated more laterally than the other direction. A second receiver for radiating acoustic energy corresponding to the high frequency content of the other of the left channel signal and the right channel signal. Dynamic directional devices. The first directional array, the second directional array, the first passive directional device, and the second passive directional device can be mounted in a common housing. The common housing can be a television receiver cabinet. The first directional array and the second directional array may share at least one acoustic driver. The audio system may further include a third directional array that radiates acoustic energy, the third directional array having more acoustic energy corresponding to the central channel signal than the first directional array. For radiating acoustic energy corresponding to the mid-band content of the signal in the central channel so that more is emitted in a direction substantially orthogonal to the direction of radiation and the direction of more radiation of the second directional array A signal processing circuit and two or more acoustic drivers. The audio system may further include an omnidirectional high frequency acoustic device that emits high frequency content of the central channel. The omnidirectional high frequency device and the third directional array can be arranged on both sides of the television receiver screen in the vertical direction in the television receiver. At least two of the first directional array, the second directional array, and the third directional array may share at least one acoustic driver. The direction substantially orthogonal to the greater direction of radiation of the first directional array and the greater direction of radiation of the second directional array is substantially upward. The direction substantially perpendicular to the greater direction of radiation of the first directional array and the greater direction of radiation of the second directional array is the direction substantially toward the intended listening location. An omnidirectional device may comprise a waveguide. The waveguide can be mounted in a television receiver cabinet. At least two of the first directional array, the second directional array, and the third directional array share two or more acoustic drivers. The first directional array, the second directional array, and the third directional array may share two or more acoustic drivers. The audio system can be installed in the cabinet of the television receiver. The omnidirectional acoustic device, the first directional array, the second directional array, the third directional array, the first passive directional device, and the second passive directional device are each acoustic energy. Are radiated toward the surroundings, none of which can be in front of the television receiver. The first passive directional device may comprise a grooved tube passive directional acoustic device that includes an acoustic driver that is acoustically coupled to the tube and emits acoustic energy into the tube. The tube may include an elongated opening along at least a portion of the entire length of the tube and an acoustic resistance material in the opening that radiates pressure waves toward the periphery. Pressure waves are characterized by volume velocity. The tube, aperture, and acoustic resistance material are configured such that the volume velocity is substantially constant along the entire length of the tube.

別の態様では、少なくとも左チャネル、右チャネルおよび中央チャネルを備える音声システムを動作させる方法は、混合された左チャネル、右チャネルおよび中央チャネルの低域周波数コンテンツに対応する音響エネルギーを全方向性で放射するステップと、信号処理回路および2つ以上の音響ドライバを備える第1の指向性アレイから、左チャネルの中域コンテンツに対応する音響エネルギーを、左チャネル信号に対応する音響エネルギーが他の方向よりも左方向に多く放射されるように指向性で放射するステップと、信号処理回路および2つ以上の音響ドライバを備える第2の指向性アレイから、右チャネルの中域コンテンツに対応する音響エネルギーを、右チャネル信号に対応する音響エネルギーが他の方向よりも右方向に多く放射されるように指向性で放射するステップと、信号処理回路および2つ以上の音響ドライバを備える第3の指向性アレイから、中央チャネルの中域コンテンツに対応する音響エネルギーを、中央チャネル信号に対応する音響エネルギーが、第1の指向性アレイの放射のより大きい方向と第2の指向性アレイの放射のより大きい方向とに実質的に直交する方向により多く放射されるように指向性で放射するステップと、第1の受動的指向性デバイスから、左チャネルの高域周波数コンテンツに対応する音響エネルギーを、音響エネルギーが他の方向よりも左方向に多く放射されるように指向性で放射するステップと、第2の受動的指向性デバイスから、右チャネルの高域周波数コンテンツに対応する音響エネルギーを、音響エネルギーが他の方向よりも右方向に多く放射されるように指向性で放射するステップとを含む。この方法はさらに、中央チャネルの高域周波数コンテンツを無指向性で放射するステップを含みうる。中央チャネルの高域周波数コンテンツを無指向性で放射するステップは、テレビジョン受像機画面の、中央チャネルの中域コンテンツを指向性で放射するのとは垂直方向に反対の側から放射するステップを含みうる。混合された左チャネル、右チャネルおよび中央チャネルの低域周波数コンテンツに対応する音響エネルギーを全方向性で放射するステップは、導波路から放射するステップを含みうる。全方向性で放射するステップは、テレビジョン受像機キャビネット内に取り付けられた導波路から放射するステップを含みうる。第1の指向性アレイの放射のより大きい方向と第2の指向性アレイの放射のより大きい方向とに実質的に直交する方向に指向性で放射するステップは、実質的に上向きで放射するステップを含みうる。第1の指向性アレイの放射のより大きい方向と第2の指向性アレイの放射のより大きい方向とに実質的に直交する方向に指向性で放射するステップは、意図された聴取場所に実質的に向けて放射するステップを含みうる。第1の指向性アレイから指向性で放射するステップと、第2の指向性アレイから指向性で放射するステップと、第3の指向性アレイから指向性で放射するステップと、第1の受動的指向性デバイスから指向性で放射するステップと、第2の受動的指向性デバイスから指向性で放射するステップとは、テレビジョン受像機キャビネットから放射するステップを含みうる。第1の指向性アレイから指向性で放射するステップと、第2の指向性アレイから指向性で放射するステップと、第3の指向性アレイから指向性で放射するステップと、第1の受動的指向性デバイスから指向性で放射するステップと、第2の受動的指向性デバイスから指向性で放射するステップとは、テレビジョン受像機キャビネットの側面、底面または上面のうちの1つから放射するステップを含みうる。   In another aspect, a method of operating an audio system comprising at least a left channel, a right channel, and a center channel includes omnidirectional acoustic energy corresponding to the mixed left channel, right channel, and center channel low frequency content. Radiating and from a first directional array comprising a signal processing circuit and two or more acoustic drivers, acoustic energy corresponding to the left channel mid-range content and acoustic energy corresponding to the left channel signal in the other direction From the second directional array with signal processing circuitry and two or more acoustic drivers, and acoustic energy corresponding to the mid-range content of the right channel The acoustic energy corresponding to the right channel signal is emitted more in the right direction than in other directions. From a third directional array comprising a signal processing circuit and two or more acoustic drivers, the acoustic energy corresponding to the mid-range content of the central channel, and the acoustic energy corresponding to the central channel signal. Radiating in a directional manner such that more is emitted in a direction substantially orthogonal to a greater direction of radiation of the first directional array and a greater direction of radiation of the second directional array; Radiating acoustic energy corresponding to the high frequency content of the left channel from the first passive directional device in a directional manner so that more acoustic energy is emitted in the left direction than in other directions; From the two passive directional devices, the acoustic energy corresponding to the high-frequency content of the right channel is higher in the right direction than in other directions. And a step of emitting a directional property as radiation. The method may further include irradiating the high frequency content of the center channel omnidirectionally. The step of radiating the high frequency content of the central channel in an omnidirectional manner is the step of radiating from the opposite side of the television receiver screen in the direction perpendicular to that of the central channel. May be included. Radiating acoustic energy omnidirectionally corresponding to the mixed left channel, right channel, and center channel low frequency content may include radiating from the waveguide. Radiating in an omnidirectional manner may include radiating from a waveguide mounted in a television receiver cabinet. Radiating directionally in a direction substantially orthogonal to a greater direction of radiation of the first directional array and a greater direction of radiation of the second directional array is radiating substantially upwards Can be included. Radiating directionally in a direction substantially orthogonal to the greater direction of radiation of the first directional array and the greater direction of radiation of the second directional array is substantially at the intended listening location. Radiating toward. Radiating directionally from the first directional array, radiating directionally from the second directional array, radiating directionally from the third directional array, and first passive Radiating directionally from the directional device and radiating directionally from the second passive directional device may include radiating from the television receiver cabinet. Radiating directionally from the first directional array, radiating directionally from the second directional array, radiating directionally from the third directional array, and first passive The step of radiating directionally from the directional device and the step of radiating directionally from the second passive directional device are steps of radiating from one of the side, bottom or top surfaces of the television receiver cabinet. Can be included.

別の態様では、テレビジョン受像機用音声システムが、テレビジョン受像機キャビネットと、溝付き管型受動的指向性音響デバイスとを含むことがあり、この音響デバイスは、管に音響的に結合されて管の中に音響エネルギーを放射する音響ドライバを含む。管は、管の全長の少なくとも一部分に沿った細長い開口と、圧力波を周囲に向けて放射する開口内の音響抵抗材料とを含みうる。圧力波は、体積速度によって特性が示されうる。管、開口、および音響抵抗材料を、体積速度が管の全長に沿って実質的に一定になるように構成することができる。受動的指向性音響デバイスは、テレビジョン受像機キャビネットから音波を横方向に指向性で放射するようにテレビジョン受像機キャビネット内に取り付けることができ、管は、曲がったものまたは湾曲したものの少なくとも1つでありうる。開口は、その全長に沿って曲がったものまたは湾曲したものの少なくとも1つでありうる。開口は、曲がった面または湾曲した面にありうる。テレビジョン受像機キャビネットは後方に少しずつ狭めることができ、受動的指向性音響デバイスは、溝付き管型受動的指向性音響デバイスの曲がった壁または湾曲した壁がテレビジョン受像機キャビネットの裏面および側壁と実質的に平行になるように取り付けることができる。開口は、管の上面にある第1の区域と、管の側面にある第2の区域との2つの区域を備えることがある。音響装置は、左チャネルまたは右チャネルの高域周波数コンテンツをテレビジョン受像機から横方向に放射するためのものであり得る、請求項10.0に記載のテレビジョン受像機用音声システム。受動的指向性音響デバイスは、2kHzを超える左チャネルコンテンツまたは右チャネルコンテンツを放射するためのものでありうる。音声システムはさらに、左チャネルまたは右チャネルの中域周波数コンテンツをテレビジョン受像機から横方向に放射する指向性アレイを含みうる。音声システムは、左チャネルまたは右チャネルと、左チャネルまたは右チャネルのもう一方のものと、中央チャネルとのバス周波数コンテンツを放射する導波路構造物をさらに含みうる。管の断面積は、管の全長に沿って減少しうる。   In another aspect, an audio system for a television receiver may include a television receiver cabinet and a grooved tube passive directional acoustic device that is acoustically coupled to the tube. And an acoustic driver that radiates acoustic energy into the tube. The tube may include an elongated opening along at least a portion of the entire length of the tube and an acoustic resistance material in the opening that radiates pressure waves toward the periphery. Pressure waves can be characterized by volume velocity. The tube, opening, and acoustic resistance material can be configured such that the volume velocity is substantially constant along the entire length of the tube. A passive directional acoustic device can be mounted in a television receiver cabinet to radiate sound waves laterally and directionally from the television receiver cabinet, and the tube is at least one of bent or curved. Can be one. The opening may be at least one bent or curved along its entire length. The opening can be on a curved surface or a curved surface. The television receiver cabinet can be narrowed back and forth, and the passive directional acoustic device has a curved wall or curved wall of the grooved tube passive directional acoustic device and the back of the television receiver cabinet and It can be mounted so as to be substantially parallel to the side wall. The opening may comprise two areas, a first area on the top surface of the tube and a second area on the side of the tube. The audio system for a television receiver according to claim 10.0, wherein the audio device may be for radiating left-channel or right-channel high-frequency content laterally from the television receiver. The passive directional acoustic device may be for emitting left channel content or right channel content above 2 kHz. The audio system may further include a directional array that radiates left channel or right channel mid-frequency content laterally from the television receiver. The audio system may further include a waveguide structure that radiates bus frequency content of the left channel or right channel, the other of the left channel or right channel, and the center channel. The cross-sectional area of the tube can decrease along the entire length of the tube.

他の特徴、目的、および利点は、以下の詳細な説明を以下の図面と併せ読めば明らかになろう。   Other features, objects, and advantages will become apparent from the following detailed description when read in conjunction with the following drawings.

テレビジョン受像機内に取り付けられた音声モジュールの上面図である。It is a top view of the audio | voice module attached in the television receiver. テレビジョン受像機内に取り付けられた音声モジュールの前面図である。It is a front view of the audio | voice module attached in the television receiver. テレビジョン受像機内に取り付けられた音声モジュールの上面図である。It is a top view of the audio | voice module attached in the television receiver. テレビジョン受像機内に取り付けられた音声モジュールの前面図である。It is a front view of the audio | voice module attached in the television receiver. テレビジョン受像機内に取り付けられた音声モジュールの上面図である。It is a top view of the audio | voice module attached in the television receiver. 中央チャネルスピーカの位置を示す、音声モジュールの前面図である。FIG. 6 is a front view of the audio module showing the position of the center channel speaker. 音声システムのブロック図である。1 is a block diagram of an audio system. 図3Aの音声システムの諸要素の一部の代替構成を示すブロック図である。FIG. 3B is a block diagram illustrating an alternative configuration of some of the elements of the audio system of FIG. 3A. 音声システムの低周波デバイスの図である。1 is a diagram of a low frequency device of an audio system. 音声システムの実際の実施態様の等角図である。1 is an isometric view of an actual implementation of an audio system. 音声モジュールの図である。It is a figure of an audio | voice module. 指向性アレイとして使用される音声モジュールの諸要素の図である。FIG. 2 is a diagram of elements of a voice module used as a directional array. 指向性アレイとして使用される音声モジュールの諸要素の図である。FIG. 2 is a diagram of elements of a voice module used as a directional array. 指向性アレイとして使用される音声モジュールの諸要素の図である。FIG. 2 is a diagram of elements of a voice module used as a directional array. 指向性アレイとして使用される音声モジュールの諸要素の図である。FIG. 2 is a diagram of elements of a voice module used as a directional array. 受動的指向性音響デバイスの図である。1 is a diagram of a passive directional acoustic device. FIG. 受動的指向性音響デバイスの図である。1 is a diagram of a passive directional acoustic device. FIG. 図7Aおよび図7Bの受動的指向性デバイスの実際の実施態様の等角図である。FIG. 8 is an isometric view of an actual implementation of the passive directional device of FIGS. 7A and 7B. テレビジョン受像機内に取り付けられた受動的指向性音声デバイスの図である。1 is a diagram of a passive directional audio device installed in a television receiver. FIG.

図面のいくつかの図の諸要素は、ブロック図に個別要素として示され説明されることがあり、また「回路」と呼ばれることがあるが、特に指示がない限り、これらの要素は、アナログ回路、デジタル回路、あるいはソフトウェア命令を実行する1つまたは複数のマイクロプロセッサのうちの1つ、または組み合わせとして実施されてよい。ソフトウェア命令には、デジタル信号処理(DSP)命令が含まれうる。諸動作は、アナログ回路またはマイクロプロセッサによって実施することができ、このマイクロプロセッサは、アナログ動作と数学的または論理的に等価なものを実施するソフトウェアを実行する。特に指示がない限り信号線は、個別のアナログもしくはデジタル信号線として、音声信号の別々の流れを処理する適切な信号処理と共に単一の個別デジタル信号線、あるいは無線通信システムの要素として実施されてよい。処理の一部はブロック図で説明されることがある。各ブロックで実施される機能は、1つの要素によっても複数の要素によっても実施することができ、また時間的に隔てることもできる。あるブロックの機能を実施する諸要素は、物理的に分離されていてよい。1つの要素が2つ以上のブロックの機能を実施することがある。特に指示がない限り、音声信号もしくは映像信号、または両方がデジタル形式またはアナログ形式で符号化および伝送されてよく、従来のデジタル-アナログ変換器またはアナログ-デジタル変換器が図に示されないことがある。表現を簡単にするために、「チャネルxの音声信号に対応する音響エネルギーを放射する」を「チャネルxを放射する」と言うことがある。本明細書で「指向性アレイ」とは、放射がいくつかの方向で他の方向よりも大きくなるようにするために、信号処理と2つ以上の音響ドライバの形状、配置および構成とを合わせたものを用いるアレイを指す。指向性アレイには、米国特許第5,870,484号および米国特許第5,809,153号などに記載されている干渉アレイが含まれる。本明細書で「受動的指向性デバイス」とは、何らかの信号処理を用いるのではなく、放射要素の直径と比べて大きい(例えば、×2)波長の放射がいくつかの方向で他の方向よりも大きくなるようにするための、機械的または物理的な構成物もしくはデバイスだけを用いるデバイスを指す。受動的指向性デバイスには、以下および図7A〜7Cに示され、また本明細書の対応する部分で説明される音響レンズ、ホーン、ダイポール放射器またはスロット管型の指向性デバイスが含まれうる。   Elements of several figures of the drawings may be illustrated and described as individual elements in the block diagrams, and may also be referred to as “circuits”, unless otherwise indicated, these elements are analog circuits. , Digital circuitry, or one or a combination of one or more microprocessors that execute software instructions. The software instructions can include digital signal processing (DSP) instructions. The operations can be performed by analog circuitry or a microprocessor, which executes software that performs the mathematical or logical equivalent of the analog operation. Unless otherwise indicated, signal lines are implemented as individual analog or digital signal lines, single individual digital signal lines with appropriate signal processing to process separate streams of audio signals, or as elements of a wireless communication system. Good. Some of the processing may be illustrated in a block diagram. The functions performed in each block can be performed by one element or a plurality of elements, and can be separated in time. Elements that perform the functions of a block may be physically separated. An element may perform the function of more than one block. Unless otherwise indicated, audio and / or video signals may be encoded and transmitted in digital or analog form, and conventional digital-to-analog or analog-to-digital converters may not be shown in the figure . In order to simplify the expression, “radiating acoustic energy corresponding to the audio signal of channel x” may be referred to as “radiating channel x”. As used herein, a “directional array” refers to the combination of signal processing and the shape, arrangement, and configuration of two or more acoustic drivers so that radiation is greater in some directions than others. Refers to an array using Directional arrays include interference arrays such as those described in US Pat. No. 5,870,484 and US Pat. No. 5,809,153. As used herein, a “passive directional device” does not use any signal processing, but radiation with a wavelength that is large (e.g., × 2) compared to the diameter of the radiating element in some directions than in other directions. Refers to a device that uses only mechanical or physical components or devices to be large. Passive directional devices may include acoustic lenses, horns, dipole radiators or slot tube type directional devices shown below and in FIGS. 7A-7C and described in corresponding portions herein. .

図1Aは、音声モジュール10の図を示す。音声モジュール10は、テレビジョン受像機12に付属または内蔵することができる。音声モジュールは、少なくとも左チャネル、右チャネルおよび中央チャネルを含む音声システムに対応するいくつかの周波数範囲の音響信号を放射する。   FIG. 1A shows a diagram of the audio module 10. The audio module 10 can be attached to or built in the television receiver 12. The audio module emits acoustic signals in several frequency ranges corresponding to an audio system including at least a left channel, a right channel, and a center channel.

左チャネル中域(LM)周波数の音は、図示のように、聴取場所に対して他の方向よりも横左方向に多くの音響エネルギーが放射されるように指向性アレイによって放射される。右チャネル中域(RM)周波数の音は、図示のように、他の方向よりも横右方向に多くの音響エネルギーが放射されるように指向性アレイによって放射される。   As shown, the left channel mid-range (LM) frequency sound is radiated by the directional array so that more acoustic energy is radiated in the left lateral direction than in the other direction relative to the listening location. Sound in the right channel mid-range (RM) frequency is radiated by the directional array so that more acoustic energy is radiated in the lateral right direction than in other directions, as shown.

左チャネル高域(LH)周波数の音は、図示のように、他の方向よりも横左方向に多くの音響エネルギーが放射されるように受動的指向性デバイスによって放射される。右チャネル高域(RH)周波数の音は、図示のように、他の方向よりも横右方向に多くの音響エネルギーが放射されるように受動的指向性デバイスによって放射される。   The left channel high frequency (LH) frequency sound is radiated by the passive directional device so that more acoustic energy is emitted in the lateral left direction than in the other direction, as shown. The sound at the right channel high frequency (RH) frequency is radiated by the passive directional device so that more acoustic energy is radiated in the lateral right direction than in the other direction, as shown.

左右のチャネルが指向性で横方向に放射されることにより、聴取者が受ける放射は、直接放射または聴取場所に向かう左右のチャネルの放射よりも間接放射が多くなる。より多くの放射が間接放射になるようにすると、より広々とした音像が生じ、また聴取場所の横方向中間のデバイスから左右のチャネルを放射することが可能になる。   By radiating the left and right channels directionally and laterally, the radiation received by the listener is more indirect than the direct radiation or the left and right channels towards the listening location. Making more radiation become indirect radiation results in a more spacious sound image and allows the left and right channels to be radiated from a laterally intermediate device at the listening location.

図1B〜1Eは、中央チャネルの放射パターンのそれぞれ異なる実施態様を示す。   1B-1E illustrate different embodiments of the central channel radiation pattern.

図1Bおよび図1Cでは、中央チャネル中域(CM)周波数の音は、左右チャネルの中域周波数の音の最大放射の方向と実質的に直交する方向に放射されるエネルギーが他の方向に放射されるものより多くなるように、指向性アレイによって放射される。中央チャネル高域(CH)周波数の音は、左右チャネルの中域周波数の音の最大放射の方向と実質的に直交する方向に放射されるエネルギーが他の方向に放射されるものより多くなるように、受動的指向性デバイスによって指向性放射される。図1Bで、中央チャネル中域周波数の音および高域周波数の音の最大放射の方向は、聴取場所に対して上向きである。図1Cでは、中央チャネル中域周波数の音および高域周波数の音の最大放射の方向は、聴取場所に向かう方向である。他の実施態様では、中央チャネル中域周波数および高域周波数の最大放射の方向は、実質的に下向きになることがある。中央チャネル中域周波数の音の最大放射の方向と、中央チャネル高域周波数の音の最大放射の方向とは、同じ方向である必要がない。例えば、中央チャネル中域周波数の音は実質的に上向きに放射されてよく、中央チャネル高域周波数の音は実質的に聴取場所に向けて放射されてよい。以下で説明する低周波デバイスを、テレビジョン受像機キャビネット46内に取り付けることができる。   In FIGS. 1B and 1C, the sound of the central channel midrange (CM) frequency is radiated in the other direction with the energy radiated in a direction substantially orthogonal to the direction of maximum emission of the midband frequency sound of the left and right channels. It is emitted by the directional array so that it is more than what is done. The sound of the center channel high frequency (CH) frequency is such that the energy radiated in the direction substantially orthogonal to the direction of maximum emission of the sound of the middle frequency of the left and right channels is greater than that radiated in the other direction. Directional radiation by passive directional devices. In FIG. 1B, the direction of maximum emission of the mid-channel mid-range sound and the high-frequency sound is upward with respect to the listening location. In FIG. 1C, the direction of maximum emission of the mid-channel mid-frequency sound and the high-frequency sound is the direction toward the listening location. In other implementations, the direction of maximum emission of the central channel mid-frequency and high-frequency can be substantially downward. The direction of maximum emission of the sound of the central channel mid-frequency and the direction of maximum emission of the sound of the central channel high-frequency need not be the same direction. For example, mid-channel mid-frequency sounds may be emitted substantially upward, and mid-channel high-frequency sounds may be emitted substantially toward the listening location. The low frequency devices described below can be mounted in the television receiver cabinet 46.

図1Dおよび図1Eで、中央チャネル中域周波数の音は、左右チャネルの中域周波数の音の最大放射の方向と実質的に直交する方向に放射されるエネルギーが他の方向に放射されるものより多くなるように、指向性アレイによって放射される。中央チャネル高域周波数の音は、実質的に全方向性で放射される。図1Dで、中央チャネル中域周波数の最大放射の方向は、聴取場所に対して上向きである。図1Eでは、中央チャネル中域周波数の音の最大放射の方向は、聴取場所に向かう方向である。   In FIGS. 1D and 1E, the sound of the mid-frequency in the center channel is radiated in the other direction with energy radiated in a direction substantially orthogonal to the direction of maximum emission of the sound of the mid-frequency of the left and right channels. Radiated by the directional array to be more. The sound of the center channel high frequency is radiated substantially omnidirectionally. In FIG. 1D, the direction of maximum emission of the center channel mid-range frequency is upward with respect to the listening location. In FIG. 1E, the direction of the maximum emission of the mid-channel mid-frequency sound is the direction toward the listening location.

テレビジョン受像機で実施される場合、中央チャネル高域周波数音響デバイスは、音像がテレビジョン受像機画面上の垂直方向の中心に来ることになるように、テレビジョン受像機画面の垂直方向で、中央チャネル指向性アレイの反対側に配置することができる。例えば、図2に示されるように、中央チャネル指向性アレイ44がテレビジョン受像機画面52の上方にある場合、中央チャネル高域周波数音響デバイス45をテレビジョン受像機画面の下方に配置することができる。   When implemented in a television receiver, the central channel high frequency acoustic device is in the vertical direction of the television receiver screen so that the sound image will be centered in the vertical direction on the television receiver screen. It can be placed on the opposite side of the central channel directional array. For example, as shown in FIG. 2, if the central channel directional array 44 is above the television receiver screen 52, the central channel high frequency acoustic device 45 may be placed below the television receiver screen. it can.

図3Aは、図1A〜1Eの音声モジュール10のいくつかの信号処理要素を示すブロック図である。図3Aの信号処理要素は、スリーウェイクロスオーバシステムの一部であり、このシステムは、入力チャネルを3つの周波数帯域(以下、バス周波数帯域、中域周波数帯域、および高域周波数帯域と呼ぶ)に分割し、これらのどれもが他の周波数帯域を実質的に少しも包含しない。図3Aの信号処理要素は、3つの周波数帯域を別々に処理し放射する。   FIG. 3A is a block diagram illustrating some signal processing elements of the audio module 10 of FIGS. The signal processing element of FIG. 3A is part of a three-way crossover system, which has input channels in three frequency bands (hereinafter referred to as the bus frequency band, mid-frequency band, and high-frequency band). None of these contain substantially any other frequency band. The signal processing element of FIG. 3A processes and radiates the three frequency bands separately.

左チャネル信号L、右チャネル信号Rおよび中央チャネル信号Cは、信号加算器29で混合され、低域通過フィルタ24で低域通過フィルタリングされて複合低域周波数信号が得られる。複合低域周波数信号は、ウーファまたは別の音響デバイス(ポート、導波路、または受動放射器などの低域周波数増強要素を含む)などの低域周波数放射デバイス26によって放射される。あるいは、図3Bに示されるように、左チャネル信号、右チャネル信号および中央チャネル信号は、低域通過フィルタリングしてから、低域周波数放射デバイスによって放射される前に混合せることもできる。   The left channel signal L, the right channel signal R, and the center channel signal C are mixed by the signal adder 29 and low-pass filtered by the low-pass filter 24 to obtain a composite low-frequency signal. The composite low frequency signal is radiated by a low frequency radiating device 26, such as a woofer or another acoustic device (including a low frequency enhancement element such as a port, waveguide, or passive radiator). Alternatively, as shown in FIG. 3B, the left channel signal, the right channel signal, and the center channel signal can be low pass filtered and then mixed before being emitted by the low frequency radiating device.

図3Aで、左チャネル信号は、帯域通過フィルタ28で帯域通過フィルタリングされ、左チャネルアレイ30によって指向性で放射される。左チャネル信号は、高域通過フィルタ32で高域通過フィルタリングされ、受動指向性デバイス34によって(要素34から延びる矢印で示されるように)指向性で放射される。   In FIG. 3A, the left channel signal is bandpass filtered with a bandpass filter 28 and radiated directionally by the left channel array 30. The left channel signal is high pass filtered with a high pass filter 32 and radiated directionally (as indicated by the arrows extending from element 34) by a passive directional device 34.

右チャネル信号は、帯域通過フィルタ28で帯域通過フィルタリングされ、図1A〜1Eに示されるように、右チャネルアレイ38によって指向性で放射される。右チャネル信号は、高域通過フィルタ32で高域通過フィルタリングされ、受動指向性デバイス42によって指向性で放射される。   The right channel signal is bandpass filtered with a bandpass filter 28 and radiated directionally by the right channel array 38, as shown in FIGS. The right channel signal is high pass filtered by a high pass filter 32 and radiated directionally by a passive directional device 42.

中央チャネル信号は、帯域通過フィルタ28で帯域通過フィルタリングされ、図1B〜1Eに示されるように、中央チャネルアレイ44によって指向性で放射される。中央チャネル信号は、高域通過フィルタ32で高域通過フィルタリングされ、高域周波数音響デバイス45によって指向性で放射される(上述したように、この放射は、要素45から延びる点線の矢印で示されるように指向性でも全方向性でもよい)。   The center channel signal is bandpass filtered with a bandpass filter 28 and radiated directionally by the center channel array 44, as shown in FIGS. The center channel signal is high pass filtered with a high pass filter 32 and radiated directionally by a high frequency acoustic device 45 (as described above, this radiation is indicated by a dotted arrow extending from element 45. Can be directional or omnidirectional).

一実施態様では、低域通過フィルタ24の折点周波数は250Hz、帯域通過フィルタ28の通過帯域は250Hz〜2.5kHz、高域通過フィルタ32の折点周波数は2kHzである。   In one embodiment, the low pass filter 24 has a corner frequency of 250 Hz, the band pass filter 28 has a pass band of 250 Hz to 2.5 kHz, and the high pass filter 32 has a corner frequency of 2 kHz.

一実施態様では、図3Aの低周波デバイス26は、参照することによりその全体が本明細書に組み込まれる米国特許出願公開第2009-0214066 A1号に記載されている導波路構造物を含む。この導波路構造物は図4Aに図示されている。図4Aの低周波デバイスの実際の一実施態様が図4Bに示されている。図4Bの参照番号は、同様に番号付けされた図4Aの各要素に対応する。低周波デバイスは導波路412を含むことがあり、これは、導波路の閉鎖端411の近くに取り付けられた6つの2.25インチ音響ドライバ410A〜410Fによって駆動される。導波路に沿って、場所434Aおよび434Bで導波路に音響的に結合された音響容積422Aおよび422Bがある。導波路の断面積は開放端418で大きくなる。図4Bの実施態様は、1つの寸法が他の2つの寸法と比べて小さく、テレビジョン受像機12のキャビネット46などのフラットパネルワイド画面テレビジョン受像機のキャビネット内に都合よく密閉することができる。   In one embodiment, the low frequency device 26 of FIG. 3A includes a waveguide structure as described in US Patent Application Publication No. 2009-0214066 A1, which is hereby incorporated by reference in its entirety. This waveguide structure is illustrated in FIG. 4A. An actual implementation of the low frequency device of FIG. 4A is shown in FIG. 4B. The reference numbers in FIG. 4B correspond to similarly numbered elements in FIG. 4A. The low frequency device may include a waveguide 412 that is driven by six 2.25 inch acoustic drivers 410A-410F mounted near the closed end 411 of the waveguide. Along the waveguide are acoustic volumes 422A and 422B acoustically coupled to the waveguide at locations 434A and 434B. The cross-sectional area of the waveguide increases at the open end 418. The embodiment of FIG. 4B is smaller in one dimension than the other two dimensions and can be conveniently sealed within a flat panel wide screen television receiver cabinet such as the cabinet 46 of the television receiver 12. .

指向性アレイ30、38および44が、図3Aに2つの音響ドライバを有して図示されている。実際の実施態様では、これらのアレイは2つより多い音響ドライバを有することがあり、また共通の音響ドライバを共有することがある。一実施態様では、左指向性アレイ30、右指向性アレイ38、および中央指向性アレイ44は、参照することによりその全体が本明細書に組み込まれる、Berardi他の2010年3月3日出願の米国特許出願第12/716,309号に記載されているものなどの多要素指向性アレイとして実施される。   Directional arrays 30, 38 and 44 are shown in FIG. 3A with two acoustic drivers. In actual implementations, these arrays may have more than two acoustic drivers and may share a common acoustic driver. In one embodiment, left directional array 30, right directional array 38, and central directional array 44 are disclosed in Berardi et al., Filed Mar. 3, 2010, which is incorporated herein by reference in its entirety. It is implemented as a multi-element directional array such as that described in US patent application Ser. No. 12 / 716,309.

図5は、左チャネルアレイ30、図3Aの右チャネルアレイ38、および中央チャネルアレイ44(すべて図3Aに図示)に適している音響モジュールを示す。音声モジュール212は複数の、この実施形態では7つの、音響ドライバ218-1〜218-7を含む。音響ドライバのうちの1つ218-4は、モジュールの横方向中心の近くの、音声モジュールの最上部の近くに配置される。3つの音響ドライバ218-1〜218-3は、音声モジュールの左末端220の近くに配置され、距離l1≠l2、l2≠l3、l1≠l3になるように、接近した不均一な間隔があけられる。加えて、この間隔はl1<l2<l3になるように配置される。同様に、距離l6≠l5、l5≠l4、l6≠l4である。加えて、この間隔はl6<l5<l4になるように配置されてよい。一実施態様では、l1=l6=55mm、l2=l5=110mm、およびl3=l4=255mmである。図3Aの左チャネルアレイ30、右チャネルアレイ38および中央チャネルアレイ44はそれぞれ、7つの音響ドライバ218-1〜218-7のサブセットを含む。   FIG. 5 shows an acoustic module suitable for the left channel array 30, the right channel array 38 of FIG. 3A, and the central channel array 44 (all shown in FIG. 3A). The audio module 212 includes a plurality, seven in this embodiment, acoustic drivers 218-1 through 218-7. One of the acoustic drivers 218-4 is located near the top of the audio module, near the lateral center of the module. The three acoustic drivers 218-1 to 218-3 are located near the left end 220 of the audio module and are closely spaced apart so that the distances l1 ≠ l2, l2 ≠ l3, l1 ≠ l3 It is done. In addition, this interval is arranged so that l1 <l2 <l3. Similarly, the distances l6 ≠ l5, l5 ≠ l4, and l6 ≠ l4. In addition, the spacing may be arranged such that l6 <l5 <l4. In one embodiment, l1 = l6 = 55 mm, l2 = l5 = 110 mm, and l3 = l4 = 255 mm. Each of left channel array 30, right channel array 38, and center channel array 44 of FIG. 3A includes a subset of seven acoustic drivers 218-1 through 218-7.

図1A〜1Eの中域周波数帯域の指向性放射パターンは、音響ドライバ218-1〜218-7のサブセットから成る干渉型指向性アレイによって実現することができる。干渉型指向性アレイは、米国特許第5,870,484号および米国特許第5,809,153号で論じられている。個々の音響ドライバが実質的に全方向性で放射する周波数において(例えば、音響ドライバの放射面の直径の2倍を超える波長に該当する周波数)、それぞれの音響ドライバからの放射は、他のそれぞれの音響ドライバからの放射と弱め合うように、または強め合うように干渉する。弱め合う干渉と強め合う干渉を合わせた効果は、いくつかの方向の放射がいずれかの方向の最大放射と比べて、例えば-14dBと著しく小さくなることである。放射がいずれかの方向の最大放射よりも著しく小さくなる方向は、「ヌル方向」と呼ばれることがある。聴取者が受ける放射のより多くを間接放射にすることは、音声モジュールと聴取者の間の方向がヌル方向になるようにすることで実現され、その結果、より多くの放射が聴取者に対して横方向に向けられることになる。   The directional radiation pattern in the mid-frequency band of FIGS. 1A-1E can be realized by an interferometric directional array consisting of a subset of acoustic drivers 218-1 through 218-7. Interferometric directional arrays are discussed in US Pat. No. 5,870,484 and US Pat. No. 5,809,153. At frequencies that an individual acoustic driver emits in a substantially omnidirectional direction (for example, a frequency that is more than twice the diameter of the acoustic driver's emitting surface), the radiation from each acoustic driver is Interfere with the radiation from the acoustic driver in a way that weakens or strengthens it. The effect of combining destructive and constructive interference is that the radiation in some directions is significantly smaller, for example -14 dB, compared to the maximum radiation in either direction. The direction in which the radiation is significantly smaller than the maximum radiation in either direction is sometimes referred to as the “null direction”. Making more of the radiation received by the listener indirect radiation is achieved by ensuring that the direction between the audio module and the listener is in the null direction, so that more radiation is delivered to the listener. Will be directed sideways.

図6Aは、音声モジュール212の図であり、この音声モジュールの指向性アレイの構成が示されている。音声モジュールは、多チャネル音声信号源222のチャネルを放射するために使用される。通常、テレビジョン受像機で使用するための多チャネル音声信号源は、少なくとも左(L)、右(R)および中央(C)のチャネルを有する。図6Aで、左チャネルアレイ30は、音響ドライバ218-1、218-2、218-3、218-4および218-5を含む。音響ドライバ218-1〜218-5は、それぞれ信号処理回路224-1〜224-5によって左チャネル信号源238に結合され、これら信号処理回路はそれぞれ、伝達関数H1L(z)〜H5L(z)によって表される信号処理を施す。左チャネル音声信号に対する伝達関数H1L(z)〜H5L(z)の効果には、移送シフト、時間遅延、転極、およびその他のうちの1つ以上が含まれうる。伝達関数H1L(z)〜H5L(z)は通常、デジタルフィルタとして実施されるが、同等のアナログデバイスで実施されてもよい。   FIG. 6A is a diagram of the audio module 212, showing the configuration of the directional array of the audio module. The audio module is used to radiate the channels of the multi-channel audio signal source 222. Usually, a multi-channel audio signal source for use in a television receiver has at least left (L), right (R) and center (C) channels. In FIG. 6A, the left channel array 30 includes acoustic drivers 218-1, 218-2, 218-3, 218-4 and 218-5. The acoustic drivers 218-1 to 218-5 are coupled to the left channel signal source 238 by signal processing circuits 224-1 to 224-5, respectively, which are respectively transfer functions H1L (z) to H5L (z). The signal processing represented by The effects of the transfer functions H1L (z) -H5L (z) on the left channel audio signal may include one or more of transport shift, time delay, polarization, and others. The transfer functions H1L (z) to H5L (z) are typically implemented as digital filters, but may be implemented with equivalent analog devices.

動作時、伝達関数H1L(z)〜H5L(z)によって修正された左チャネル信号Lは、音響ドライバ218-1〜218-5によって音響エネルギーに変換される。各音響ドライバからの放射は、弱め合うようにも強め合うようにも干渉して所望の指向性放射パターンが得られる。広々としたステレオ音像を実現するために、左アレイ232は、矢印213で示されるように放射を部屋の左側境界の方に横方向に向け、聴取者に向かう放射を相殺する。伝達関数を適用して指向性干渉アレイを作り出すデジタルフィルタの使用法は、例えば、Boone他、Design of a Highly Directional Endfire Loudspeaker Array、J. Audio Eng. Soc., Vol 57に記載されている。この概念はまた、マイクロフォンに関してvan der Wal他、Design of Logarithmically Spaced Constant Directivity-Directivity Transducer Arrays、J. Audio Eng. Soc.、Vol. 44, No. 6、1996年6月、で論じられており(スピーカに関しても論じられている)、またWard他、Theory and design of broadband sensor arrays with frequency invariant far-field beam patterns、J. Acoust. Soc. Am. 97 (2)、1995年2月、で論じられている。数学的に、指向性マイクロフォンアレイの概念は、一般にスピーカに適用することができる。   In operation, the left channel signal L modified by the transfer functions H1L (z) to H5L (z) is converted into acoustic energy by the acoustic drivers 218-1 to 218-5. The radiation from each acoustic driver interferes both destructively and reinforces to obtain the desired directional radiation pattern. To achieve a spacious stereo sound image, the left array 232 directs the radiation laterally toward the left boundary of the room, as indicated by arrow 213, to offset the radiation toward the listener. The use of a digital filter that applies a transfer function to create a directional interference array is described, for example, in Boone et al., Design of a Highly Directional Endfire Loudspeaker Array, J. Audio Eng. Soc., Vol 57. This concept is also discussed in terms of microphones in van der Wal et al., Design of Logarithmically Spaced Constant Directivity-Directivity Transducer Arrays, J. Audio Eng. Soc., Vol. 44, No. 6, June 1996 ( Also discussed in Ward et al., Theory and design of broadband sensor arrays with frequency invariant far-field beam patterns, J. Acoust. Soc. Am. 97 (2), February 1995. ing. Mathematically, the concept of a directional microphone array can generally be applied to speakers.

同様に、図6Bで、右チャネルアレイ38は、音響ドライバ218-3、218-4、218-5、218-6および218-7を含む。音響ドライバ218-3〜218-7は、それぞれ右チャネル信号源240および信号処理回路224-3〜224-7に結合され、これら信号処理回路はそれぞれ、伝達関数H3R(z)〜H7R(z)によって表される信号処理を施す。伝達関数H3R(z)〜H7R(z)の効果には、移送シフト、時間遅延、転極、およびその他のうちの1つ以上が含まれうる。伝達関数H3R(z)〜H7R(z)は通常、デジタルフィルタとして実施されるが、同等のアナログデバイスで実施されてもよい。   Similarly, in FIG. 6B, the right channel array 38 includes acoustic drivers 218-3, 218-4, 218-5, 218-6 and 218-7. The acoustic drivers 218-3 to 218-7 are respectively coupled to the right channel signal source 240 and the signal processing circuits 224-3 to 224-7, which are respectively transfer functions H3R (z) to H7R (z). The signal processing represented by The effects of the transfer functions H3R (z) -H7R (z) may include one or more of transfer shift, time delay, inversion, and others. The transfer functions H3R (z) to H7R (z) are typically implemented as digital filters, but may be implemented with equivalent analog devices.

動作時、伝達関数H3R(z)〜H7R(z)によって修正された右チャネル信号Rは、音響ドライバ218-3〜218-7によって音響エネルギーに変換される。各音響ドライバからの放射は、弱め合うようにも強め合うようにも干渉して所望の指向性放射パターンが生じる。広々としたステレオ音像を実現するために、右アレイ234は、矢印215で示されるように放射を部屋の右側境界の方に横方向に向け、聴取者に向かう放射を相殺する。   In operation, the right channel signal R modified by the transfer functions H3R (z) to H7R (z) is converted into acoustic energy by the acoustic drivers 218-3 to 218-7. The radiation from each acoustic driver interferes both destructively and strengthens to produce the desired directional radiation pattern. In order to achieve a spacious stereo sound image, the right array 234 directs the radiation laterally toward the right boundary of the room, as indicated by arrow 215, to cancel the radiation toward the listener.

図6Cで、中央チャネルアレイ44は、音響ドライバ218-2、218-3、218-4、218-5および218-6を含む。音響ドライバ218-2〜218-6は、それぞれ信号処理回路224-2〜224-6によって中央チャネル信号源242に結合され、これら信号処理回路はそれぞれ、伝達関数H2C(z)〜H6C(z)によって表される信号処理を施す。伝達関数H2C(z)〜H6C(z)の効果には、移送シフト、時間遅延、転極、およびその他のうちの1つ以上が含まれうる。伝達関数H2C(z)〜H6C(z)は通常、デジタルフィルタとして実施されるが、同等のアナログデバイスで実施されてもよい。   In FIG. 6C, the central channel array 44 includes acoustic drivers 218-2, 218-3, 218-4, 218-5 and 218-6. The acoustic drivers 212-2 to 218-6 are coupled to the central channel signal source 242 by signal processing circuits 224-2 to 224-6, respectively, which are respectively transfer functions H2C (z) to H6C (z). The signal processing represented by The effects of the transfer functions H2C (z) -H6C (z) may include one or more of transfer shift, time delay, inversion, and others. The transfer functions H2C (z) to H6C (z) are typically implemented as digital filters, but may be implemented with equivalent analog devices.

動作時、伝達関数H2C(z)〜H6C(z)によって修正された中央チャネル信号Cは、音響ドライバ218-2〜218-6によって音響エネルギーに変換される。各音響ドライバからの放射は、弱め合うようにも強め合うようにも干渉して所望の指向性放射パターンが生じる。   In operation, the center channel signal C modified by the transfer functions H2C (z) to H6C (z) is converted to acoustic energy by acoustic drivers 218-1 to 218-6. The radiation from each acoustic driver interferes both destructively and strengthens to produce the desired directional radiation pattern.

中央チャネルアレイ44の代替構成が図6Dに示され、中央チャネルアレイ44は、音響ドライバ218-1、218-3、218-4、218-5および218-7を含む。音響ドライバ218-1、218-3〜218-5、および218-7は、それぞれ信号処理回路224-1、224-3〜224-5、および224-7によって中央チャネル信号源242に結合され、これら信号処理回路はそれぞれ、伝達関数H1C(z)、H3C(z)〜H5C(z)、およびH7C(z)によって表される信号処理を施す。伝達関数H1C(z)、H3C(z)〜H5C(z)、およびH7C(z)の効果には、移送シフト、時間遅延、転極、およびその他のうちの1つ以上が含まれうる。伝達関数H1C(z)、H3C(z)〜H5C(z)、およびH7C(z)は通常、デジタルフィルタとして実施されるが、同等のアナログデバイスで実施されてもよい。   An alternative configuration of the central channel array 44 is shown in FIG. 6D, which includes acoustic drivers 218-1, 218-3, 218-4, 218-5 and 218-7. The acoustic drivers 218-1, 218-3 to 218-5, and 218-7 are coupled to the central channel signal source 242 by signal processing circuits 224-1, 224-3 to 224-5, and 224-7, respectively. Each of these signal processing circuits performs signal processing represented by transfer functions H1C (z), H3C (z) to H5C (z), and H7C (z). The effects of transfer functions H1C (z), H3C (z) -H5C (z), and H7C (z) may include one or more of transfer shift, time delay, inversion, and others. The transfer functions H1C (z), H3C (z) -H5C (z), and H7C (z) are typically implemented as digital filters, but may be implemented with equivalent analog devices.

動作時、伝達関数H1C(z)、H3C(z)〜H5C(z)、およびH7C(z)によって修正された中央チャネル信号Cは、音響ドライバ218-1、218-3〜218-5、および218-7によって音響エネルギーに変換される。各音響ドライバからの放射は、弱め合うようにも強め合うようにも干渉して所望の指向性放射パターンが生じる。   In operation, the center channel signal C modified by the transfer functions H1C (z), H3C (z) -H5C (z), and H7C (z) is the acoustic driver 218-1, 218-3-218-5, and Converted to acoustic energy by 218-7. The radiation from each acoustic driver interferes both destructively and strengthens to produce the desired directional radiation pattern.

図6Cおよび図6Dの中央チャネルアレイ44は、矢印217で示されるように、放射を上の方に向けることができ、またいくつかの実施態様では、放射をわずかに後方に向けて聴取者の方への放射を相殺することができ、あるいは他の実施態様では、聴取場所の方に放射を向けることもできる。   The central channel array 44 of FIGS. 6C and 6D can direct the radiation upward, as indicated by arrow 217, and in some embodiments, the radiation is directed slightly back to the listener. Can be offset, or in other embodiments, the radiation can be directed toward the listening location.

他のタイプの指向性アレイで、指向性アレイ30、38、および44として使用するのに適切なものがありうる。例えば、それぞれのアレイが有する音響ドライバは、どの音響ドライバも複数のアレイによって共有されなければ、わずか2つでもよい。   There may be other types of directional arrays suitable for use as directional arrays 30, 38, and 44. For example, each array may have only two acoustic drivers, provided that no acoustic driver is shared by multiple arrays.

一実施態様では、図3Aの左の受動的指向性デバイス34および右の受動的指向性デバイス42が、図7Cの実際例(音響ドライバなし)と共に図7Aおよび図7Bに図示されるように実施される。図7Aおよび図7Bの受動的指向性デバイスは、参照することによりその全体が本明細書に組み込まれる米国特許出願公開第2009-0274329 A1号に記載されている原理により動作する。   In one implementation, the left passive directional device 34 and right passive directional device 42 of FIG. 3A are implemented as illustrated in FIGS. 7A and 7B along with the actual example of FIG. 7C (no acoustic driver). Is done. The passive directional devices of FIGS. 7A and 7B operate according to the principles described in US Patent Application Publication No. 2009-0274329 A1, which is hereby incorporated by reference in its entirety.

図7A〜7Cの受動的指向性デバイス310は、音響ドライバ314が一方の端部に取り付けられた長方形の管316を含む。この管は、音響ドライバ314が取り付けられている端部から他方の端部に向かって、他方の端部の断面積が実質的にゼロになるように先細りになっている。実質的に管の全長にわたって伸びる縦方向の溝318が、165×800平綾畳織の非焼結ステンレス鋼ワイヤクロスなどの音響抵抗材料320で覆われる。管、溝および音響抵抗材料の寸法および特性は、体積速度が管の全長に沿って実質的に一定になるように設定される。   The passive directional device 310 of FIGS. 7A-7C includes a rectangular tube 316 with an acoustic driver 314 attached to one end. The tube is tapered from the end where the acoustic driver 314 is attached to the other end so that the cross-sectional area of the other end is substantially zero. A longitudinal groove 318 extending substantially the entire length of the tube is covered with an acoustic resistance material 320 such as a 165 × 800 plain twill woven unsintered stainless steel wire cloth. The dimensions and properties of the tube, groove and acoustic resistance material are set such that the volume velocity is substantially constant along the entire length of the tube.

図7Cの実際の実施態様では、長方形管の1つの縦方向区域354が、第2の区域352に対して45度の角度で曲げられている。図7Aの溝318は、管の第1の区域354の側面356の溝の1つの区域318Aと、管の第2の区域352の上面358の溝318Bの第2の区域との、2つの区域に分割される。   In the actual embodiment of FIG. 7C, one longitudinal section 354 of the rectangular tube is bent at a 45 degree angle with respect to the second section 352. The groove 318 in FIG. 7A is divided into two areas, one area 318A on the side 356 of the first area 354 of the tube and the second area of the groove 318B on the upper surface 358 of the second area 352 of the tube. It is divided into.

図7Bの溝付き管型指向性スピーカの実施態様は、いくつかの状況で特に有利である。図8は、テレビジョン受像機キャビネット112内の湾曲または曲がった溝付き型指向性放射器110を示す。点線は、上から見たテレビジョン受像機キャビネット112の側面および裏面を表す。見かけまたは他の理由で、キャビネットの後部は内側に少しずつ狭められ、その結果、キャビネットの後部は前部よりも狭くなる。溝付き管型指向性放射器は、湾曲部または曲がり部が概してキャビネットの少しずつ狭くなる部分に追従するように、言い換えると、溝付き管型指向性放射器の湾曲または傾斜した壁が実質的にテレビジョン受像機の裏面および側面と平行になるように、キャビネット内に配置される。指向性放射器は、キャビネットの側面の、例えばルーバ付き開口であり得る開口を通して放射することができる。この指向性スピーカの最強放射の方向は概して、矢印62で示されるように横向きでわずかに前方に向かい、このスピーカは、図3Aのデバイス32および42などの受動的指向性デバイスとして使用するのに望ましい。   The grooved tube directional speaker embodiment of FIG. 7B is particularly advantageous in some situations. FIG. 8 shows a curved or bent grooved directional radiator 110 in a television receiver cabinet 112. The dotted lines represent the side and back surfaces of the television receiver cabinet 112 viewed from above. For apparent or other reasons, the rear of the cabinet is narrowed inwardly, so that the rear of the cabinet is narrower than the front. Grooved tube directional radiators follow a portion of the cabinet where the bend or bend is generally narrower, i.e., the curved or inclined wall of the grooved tube directional radiator is substantially Are disposed in the cabinet so as to be parallel to the rear and side surfaces of the television receiver. The directional radiator can radiate through an opening on the side of the cabinet, which can be, for example, a louvered opening. The direction of the strongest radiation of this directional speaker is generally sideways and slightly forward as indicated by arrow 62, and this speaker is suitable for use as a passive directional device such as devices 32 and 42 of FIG. 3A. desirable.

他のタイプの受動的指向性デバイスで、例えばホーン、レンズなど、受動的指向性デバイス32および42として適切なものがありうる。   There may be other types of passive directional devices suitable as passive directional devices 32 and 42, such as horns, lenses, and the like.

高域周波数に対して受動的指向性デバイスを使用することは、指向性アレイを必要とせずに所望の指向性が得られるので有利である。高域周波数に該当する短波長で効果的に動作する指向性アレイを設計するのは困難である。放射要素の直径に近づく波長に該当する周波数では、放射要素自体が指向性になりうる。   The use of passive directional devices for high frequency is advantageous because the desired directivity can be obtained without the need for a directional array. It is difficult to design a directional array that operates effectively at short wavelengths corresponding to high frequencies. At frequencies corresponding to wavelengths approaching the diameter of the radiating element, the radiating element itself can be directional.

本明細書に開示された特定の装置および技法の多数の利用および展開が、本発明の概念から逸脱することなく行われうる。結果として、本発明は、本明細書に開示されたあらゆる新規の特徴、および諸特徴の新規の組み合わせを包含すると解釈されるべきであり、また添付の特許請求の趣旨および範囲によってのみ限定されるべきである。   Numerous uses and deployments of the specific devices and techniques disclosed herein can be made without departing from the inventive concepts. As a result, the invention is to be construed as including all novel features and combinations of features disclosed herein, and is limited only by the spirit and scope of the appended claims. Should.

10 音声モジュール
12 テレビジョン受像機
24 低域通過フィルタ
26 低域周波数放射デバイス
28 帯域通過フィルタ
29 信号加算器
30 左チャネルアレイ
32 高域通過フィルタ
34 左の受動的指向性デバイス
38 右チャネルアレイ
42 右の受動的指向性デバイス
44 中央チャネルアレイ
45 要素
52 テレビジョン受像機画面
62 矢印
110 湾曲または曲がった溝付き型指向性放射器
112 テレビジョン受像機キャビネット
212 音声モジュール
213 矢印
215 矢印
217 矢印
218-1〜218-7 音響ドライバ
220 音声モジュールの左末端
222 多チャネル音声信号源
224-1〜224-7 信号処理回路
232 左アレイ
238 左チャネル信号源
310 受動的指向性デバイス
314 音響ドライバ
316 管
318 溝
318A 溝の1つの区域
318B 溝の第2の区域
320 音響抵抗材料
352 第2の区域
354 縦方向区域、第1の区域
356 側面
358 上面
410A〜410F 2.25インチ音響ドライバ
412 導波路
418 開放端
422A、422B 音響容積
434A、434B 場所
LM 左チャネル中域
LH 左チャネル高域
RM 右チャネル中域
RH 右チャネル高域
CM 中央チャネル中域
CH 中央チャネル高域
L 左チャネル
R 右チャネル
C 中央チャネル
H1L(z)〜H5L(z) 伝達関数
H3R(z)〜H7R(z) 伝達関数
H2C(z)〜H6C(z) 伝達関数
H1C(z)、H3C(z)〜H5C(z)、H7C(z) 伝達関数
10 Voice module
12 Television receiver
24 Low pass filter
26 Low-frequency radiation device
28 Bandpass filter
29 Signal adder
30 Left channel array
32 high-pass filter
34 Left passive directional device
38 Right channel array
42 Passive directional device on the right
44 Central channel array
45 elements
52 Television receiver screen
62 Arrow
110 Curved or curved grooved directional radiator
112 Television receiver cabinet
212 audio module
213 arrow
215 arrow
217 arrow
218-1 to 218-7 Acoustic driver
220 Left end of audio module
222 Multi-channel audio source
224-1 to 224-7 Signal processing circuit
232 Left array
238 Left channel signal source
310 Passive Directional Device
314 Acoustic Driver
316 tubes
318 groove
318A 1 area of groove
318B Groove second area
320 Acoustic resistance material
352 2nd area
354 Longitudinal zone, first zone
356 side
358 Top view
410A ~ 410F 2.25 inch acoustic driver
412 Waveguide
418 Open end
422A, 422B acoustic volume
434A, 434B location
LM Left channel midrange
LH Left channel high range
RM Mid right channel
RH Right channel high range
CM Central channel midrange
CH Central channel high range
L Left channel
R right channel
C center channel
H1L (z) to H5L (z) transfer function
H3R (z) to H7R (z) transfer function
H2C (z) to H6C (z) transfer function
H1C (z), H3C (z) to H5C (z), H7C (z) transfer function

Claims (15)

左チャネル、右チャネル、および中央チャネルを低域周波数コンテンツ、中域周波数コンテンツ、および高域周波数コンテンツに分割するクロスオーバネットワークと、
混合された左チャネル、右チャネルおよび中央チャネルの低域周波数コンテンツに対応する音響エネルギーを放射する全方向性音響デバイスと、
前記左チャネルの信号および前記右チャネルの信号のうちの一方の信号の中域コンテンツに対応する音響エネルギーが他の方向よりも横方向に多く放射されるように、前記左チャネルの信号および前記右チャネルの信号のうちの前記一方の信号の前記中域コンテンツに対応する音響エネルギーを放射するための信号処理回路および2つ以上の音響ドライバを備える第1の指向性アレイと、
前記左チャネルの信号および前記右チャネルの信号のうちの前記一方の信号の高域周波数コンテンツに対応する音響エネルギーが他の方向よりも横方向に多く放射されるように、前記左チャネルの信号および前記右チャネルの信号のうちの前記一方の信号の前記高域周波数コンテンツに対応する音響エネルギーを放射するための第1の受動的指向性デバイスと、
を備える、音声システム。
A crossover network that divides the left, right, and center channels into low frequency content, mid frequency content, and high frequency content;
An omnidirectional acoustic device that emits acoustic energy corresponding to the mixed left channel, right channel and center channel low frequency content;
The left channel signal and the right channel signal are radiated in a lateral direction more than the other direction in the middle content of one of the left channel signal and the right channel signal. A first directional array comprising a signal processing circuit and two or more acoustic drivers for emitting acoustic energy corresponding to the mid-range content of the one of the signals of the channel;
The left channel signal and the left channel signal and the left channel signal and the right channel signal so that the acoustic energy corresponding to the high frequency content of the one signal is radiated more in the lateral direction than in the other direction. A first passive directional device for emitting acoustic energy corresponding to the high frequency content of the one of the right channel signals;
An audio system comprising:
音響エネルギーを放射するための第2の指向性アレイであって、前記左チャネルの信号および前記右チャネルの信号のうちの他方の信号の中域コンテンツに対応する音響エネルギーが他の方向よりも横方向に多く放射されるように、前記左チャネルの信号および前記右チャネルの信号のうちの他方の信号の中域コンテンツに対応する音響エネルギーを放射するための信号処理回路および2つ以上の音響ドライバを備える第2の指向性アレイと、
前記左チャネルの信号および前記右チャネルの信号のうちの前記他方の信号の高域周波数コンテンツに対応する音響エネルギーが他の方向よりも横方向に多く放射されるように、前記左チャネルの信号および前記右チャネルの信号のうちの前記他方の信号の高域周波数コンテンツに対応する音響エネルギーを放射する第2の受動的指向性デバイスと、
をさらに備える、請求項1に記載の音声システム。
A second directional array for emitting acoustic energy, wherein the acoustic energy corresponding to the middle content of the other signal of the left channel signal and the right channel signal is transverse to the other direction; A signal processing circuit and two or more acoustic drivers for radiating acoustic energy corresponding to a mid-range content of the other of the left channel signal and the right channel signal so as to be radiated in a direction A second directional array comprising:
The left channel signal and the left channel signal and the left channel signal and the right channel signal such that the acoustic energy corresponding to the high frequency content of the other signal is radiated more in the lateral direction than in the other direction. A second passive directional device that emits acoustic energy corresponding to the high frequency content of the other signal of the right channel signal;
The audio system according to claim 1, further comprising:
前記第1の指向性アレイ、前記第2の指向性アレイ、前記第1の受動的指向性デバイスおよび前記第2の受動的指向性デバイスが共通の筐体内に取り付けられる、請求項2に記載の音声システム。   The first directional array, the second directional array, the first passive directional device and the second passive directional device are mounted in a common housing. Voice system. 前記第1の指向性アレイおよび前記第2の指向性アレイが少なくとも1つの音響ドライバを共有している、請求項2に記載の音声システム。   3. The audio system of claim 2, wherein the first directional array and the second directional array share at least one acoustic driver. 音響エネルギーを放射する第3の指向性アレイであって、前記中央チャネルの信号に対応する音響エネルギーが、前記第1の指向性アレイのより多い放射の方向と前記第2の指向性アレイのより多い放射の方向とに実質的に直交する方向により多く放射されるように、前記中央チャネルの信号の中域コンテンツに対応する音響エネルギーを放射するための信号処理回路および2つ以上の音響ドライバを含む第3の指向性アレイをさらに備える、請求項1に記載の音声システム。   A third directional array that radiates acoustic energy, wherein the acoustic energy corresponding to the signal of the central channel is greater than the direction of radiation of the first directional array and of the second directional array; A signal processing circuit and two or more acoustic drivers for radiating acoustic energy corresponding to the mid-band content of the signal of the central channel so that more radiation is emitted in a direction substantially orthogonal to the direction of more radiation; The audio system of claim 1, further comprising a third directional array including. 前記中央チャネルの高域周波数コンテンツを放射する無指向性高域周波数音響デバイスをさらに備える、請求項5に記載の音声システム。   6. The audio system of claim 5, further comprising an omnidirectional high frequency acoustic device that radiates high frequency content of the central channel. 前記第1の指向性アレイ、前記第2の指向性アレイおよび前記第3の指向性アレイのうちの少なくとも2つが、少なくとも1つの音響ドライバを共有している、請求項5に記載の音声システム。   6. The audio system according to claim 5, wherein at least two of the first directional array, the second directional array, and the third directional array share at least one acoustic driver. 前記全方向性音響デバイスが導波路を備える、請求項1に記載の音声システム。 The audio system of claim 1, wherein the omnidirectional acoustic device comprises a waveguide. 前記導波路がテレビジョン受像機キャビネット内に取り付けられる、請求項8に記載の音声システム。   9. The audio system of claim 8, wherein the waveguide is mounted in a television receiver cabinet. 前記第1の指向性アレイ、前記第2の指向性アレイおよび前記第3の指向性アレイのうちの少なくとも2つが、2つ以上の音響ドライバを共有している、請求項8に記載の音声システム。   9. The audio system of claim 8, wherein at least two of the first directional array, the second directional array, and the third directional array share two or more acoustic drivers. . 前記第1の指向性アレイ、前記第2の指向性アレイおよび前記第3の指向性アレイが、2つ以上の音響ドライバを共有している、請求項10に記載の音声システム。   11. The audio system of claim 10, wherein the first directional array, the second directional array, and the third directional array share two or more acoustic drivers. テレビジョン受像機のキャビネット内に取り付けられる、請求項1に記載の音声システム。   The audio system according to claim 1, wherein the audio system is installed in a cabinet of a television receiver. 前記全方向性音響デバイス、前記第1の指向性アレイ、前記第2の指向性アレイ、前記第3の指向性アレイ、前記第1の受動的指向性デバイス、および前記第2の受動的指向性デバイスがそれぞれ、音響エネルギーを周囲に向けて放射する出口を有し、前記出口のどれもが前記テレビジョン受像機の前面にはない、請求項12に記載の音声システム。   The omnidirectional acoustic device, the first directional array, the second directional array, the third directional array, the first passive directional device, and the second passive directional 13. The audio system of claim 12, wherein each device has an outlet that radiates acoustic energy towards the surroundings, none of the outlets being in front of the television receiver. 前記第1の受動的指向性デバイスが、
管に音響的に結合されて前記管の中に音響エネルギーを放射する音響ドライバを含む溝付き管型受動的指向性音響デバイスを備え、
前記管が、
前記管の全長の少なくとも一部分に沿った細長い開口と、圧力波を前記周囲に向けて放射する前記開口内の音響抵抗材料とを含み、
前記圧力波が体積速度によって特性が示され、前記管、前記開口、および前記音響抵抗材料が、前記体積速度が前記管の全長に沿って実質的に一定になるように構成される、請求項1に記載の音声システム。
The first passive directional device is
A grooved tube passive directional acoustic device including an acoustic driver acoustically coupled to the tube and emitting acoustic energy into the tube;
The tube
An elongated opening along at least a portion of the total length of the tube, and an acoustic resistance material in the opening that radiates pressure waves toward the periphery;
The pressure wave is characterized by a volume velocity, and the tube, the opening, and the acoustic resistance material are configured such that the volume velocity is substantially constant along the entire length of the tube. The audio system according to 1.
テレビジョン受像機キャビネットと、
請求項1〜14のいずれか1項に記載された音声システムと、
を備えるテレビジョン受像機用音声システム
A television receiver cabinet,
The voice system according to any one of claims 1 to 14 ,
Provided with, audio system for a television receiver.
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