KR20200040230A

KR20200040230A - 라우드스피커

Info

Publication number: KR20200040230A
Application number: KR1020207001257A
Authority: KR
Inventors: 마틴 슈나이더; 엠마누엘 하베츠; 스테판 웨첼
Original assignee: 프라운호퍼 게젤샤프트 쭈르 푀르데룽 데어 안겐반텐 포르슝 에. 베.
Priority date: 2017-07-14
Filing date: 2018-07-12
Publication date: 2020-04-17
Also published as: CA3069656A1; CN111052764B; CN111052764A; JP2020527308A; WO2019012070A1; KR102298634B1; JP6878675B2; EP3429224A1; US20200154198A1; AU2018298838A1; MX2020000368A; AU2018298838B2; RU2729972C1; EP3652963A1; BR112020000815A2

Abstract

라우드스피커는 하나 이상의 드라이버와 2개 이상의 도파관을 포함한다. 하나 이상의 드라이버가 음파를 방출하도록 배열되어 있다. 도파관은 하나 이상의 드라이버에 의해 방출되는 음파를 수신할 수 있도록 하나 이상의 드라이버와 결합한다. 최소 2개의 도파관 중 제 1 도파관은 라우드스피커의 제 1 위치에 출구위치가 있으며, 수신된 음파를 제 1 위치의 출구으로 전송하도록 구성되며, 여기에서, 최소 2개의 도파관 중 제 2 도파관는 라우드스피커의 제 2 위치에서 출구 위치를 갖고, 수신된 음파를 제 2 위치의 출구에 전송하도록 구성된다.

Description

라우드스피커

본 발명의 실시예는 라우드스피커이다. 바람직한 실시예는 음향 수단에 의한 라우드스피커　빔 포밍이다.

예를 들면 사운드 존, 음장 재생 또는 조정 가능 지향성[1, 2, 3, 4]과 같은 많은 적용에서, 라우드스피커 빔 포밍은 재생된 음향이 방사되는 방향을 제어하는데 사용된다.　첨단 기술에 의해, 이러한 기법들은 각각 개별 드라이버가 구비된 여러 개의 라우드스피커 배열을 사용될 수 있음을 시사한다. 드라이버에는 별도의　신호가 제공되며, 이는 일반적으로　동일한 수의 디지털-아날로그 변환기(DAC) 및 앰프가 있음을　시사한다.　DAC-증폭기-라우드스피커 캐스케이드 (DAC-amplifier-loudspeaker cascade)는 다음에서 재생 채널이라고 지칭한다.

효과적인 지향성 재생을 위한 더 낮은 주파수 한계치는 배열 구경(array aperture), 즉 상대적인 조향 치수(respective steering dimension)에서 2개의 라우드스피커 사이의 최대 거리로 결정된다. 한편, 제어된 음향 재생을 위한 주파수 상한은 앨리어싱(aliasing)에 의해 부과된다. 앨리어싱은 음향 파장이 각각의 조항 치수에서 2개의 이웃하는 라우드스피커 사이의 거리의 2배보다 작을 때마다 발생한다. 이 2가지 측면은 인접한 2개의 라우드스피커 사이의 거리가 가능한 짧아야 하고, 동시에 가능한 큰 거리를 가진 라우드스피커가 있어야 함을 시사한다. 2가지 최적화 목표를 모두 달성하려면, 많은 재생 채널을 사용해야 한다. 이 문제는 2차원 이상의 조향이 필요할 때 더욱 중요하다. 각각의 재생 채널을 갖는 것은 비용이 비교적 많이 들지만, 많은 수의 재생 채널을 사용하는 것은 실제 소비자 제품 영역에서는 가능하지 않다. 그러나, 많은 재생 채널을 사용하는 것은 빔 포밍에서 최신 기술로 간주된다(US2002012442A, US 2009060236A, US3299206).

많은 경우, 빔 형성장치는 단일 입력 신호를 수신하고 모든 라우드스피커 신호가 선형으로 종속되도록 정적 디지털 필터와 함께 작동한다. 또한 특정 등급의 빔 형성장치의 경우, 이러한 필터들은 또한 비-증폭 구성요소에 의해 실현될 수 있다. 이 특성을 충족시키는 잘 알려진 등급은 지연-합계(delay-and-sum) 빔 형성장치이며, 이는 그럼에도 불구하고 실현비용에 따라 다중 재생 채널을 사용하여 실현된다(US2004151325A, US2002131608). 이 문제는 US2013336505A에 공개된 단일 DAC-앰프 캐스케이드 (single DAC-amplifier cascade)로 구동되는 수동 회로요소(전자회로 영역에서)을 사용하여 완화할 수 있다. 그럼에도 불구하고, 이러한 시스템을 실현하기 위해서는 매우 고가의 구성요소로 알려진 여러 개별 라우드스피커 드라이버가 필요하다.

빔 포밍의 대안은 일반적으로 혼(horn, 원뿔) 형태의 지향성 라우드스피커 (GB484704A), 특수 하우징이 있는 라우드스피커(EP3018915A1)를 사용하거나 자체 복조 초음파 빔(US2004264707A, US4823908A) 또는 매우 특별한 구조(US5137110A)를 사용하는 것이다. 또한 혼 라우드스피커 또는 이와 유사한 변환기에는 음향 렌즈 (US3980829A, US2819771A)가 장착될 수 있다. 이러한 접근방식이 저비용 솔루션을 제공하지만, 빔 패턴 및 지향성 선택에 제한이 있다. 실제로, 이러한 접근방식의 목적은 종종 라우드스피커 개구에 수직으로 방사를 하거나 광범위한 주파수 범위에서 구형 방사를 달성하는 것이다. 지향성 한계 외에도 이러한 접근방식을 실현하려면 일반적으로 상당한 양의 고정된 형상(given shape)이 필요하다. 이로 인해 공간이 중요하고, 내장 구성요소의 모양이 종종 외관 디자인에 의해 미리 결정되는 전자 소비재 또는 자동차 응용분야에서 이러한 접근방식의 사용이 배제된다.

US2003132056A는 라우드스피커 드라이버에 연결된 다중 도파관 (multiple waveguides)이 있는 라우드스피커를 설명한다. 이 맥락에서, 다른 특허 공보는 US2002014368A이다. 특허 공보 US2011211720A는 단일 드라이버에 의해 구동되는 분리된 음향 경로의 사용을 공개하고 있다. 이러한 맥락에서 또 다른 특허 공보는 US2011019853A이다. 유사한 구성요소 세트를 설명하는 첨단기술이 있지만, 라우드스피커 멤브레인 후면에서 방사되는 음파를 처리하기 위해 다른 배열로 존재한다 (US4553628A, US5025886A). US4553628A가 후면에서 음향을 흡수하도록 지시하지만, US5025886A는 효율을 높이기 위해 방사하도록 지시한다.

US2002012442A, US 2009060236A, US3299206, US2004151325A, US2002131608, US2013336505A, GB484704A, EP3018915A1, US2004264707A, US4823908A, US5137110A, US3980829A, US2819771A, US2003132056A, US2002014368A, US2011211720A, US2011019853A, US4553628A, US5025886A, US4553628A, US5025886A

[1] O. Kirkeby and P. Nelson, "Reproduction of plane wave sound fields," The Journal of the Acoustical Society of America, vol. 94, no. 5, p. 2992, 1993. [2] M. Poletti, "An investigation of 2-d multizone surround sound systems," in Proceedings of the Convention of the Audio Engineering Society, Oct. 2008. [3] Y. Wu and T. Abhayapala, "Spatial multizone soundfield reproduction: Theory and design," IEEE Transactions on Audio, Speech, and Language Processing, vol. 19, no. 6, pp. 1711?1720, 2011. [4] L. Bianchi, R. Magalotti, F. Antonacci, A. Sarti, and S. Tubaro, "Robust beam- forming under uncertainties in the loudspeakers directivity pattern," in Proceedings of the IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing(ICASSP), 2014, pp. 4448?4452.

앞서 설명한 단점에서 시작하여, 본 발명의 목적은 빔 포밍이 가능한 간단하고 비용-효율적인 접근방식을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 독립적인 청구항들의 발명 주제에 의해 달성된다.

본 발명의 실시예는 하나 이상의 드라이버 및 최소 2개의 도파관을 포함하는 라우드스피커를 제공한다. 하나 이상의 드라이버는 음파를 방출하도록 배열되며, 여기에서 최소 2개의 도파관이 하나 이상의 드라이버와 결합하여 음파를 수신한다. 최소 2개의 도파관 중 제 1 도파관은 라우드스피커의 제 1 위치에 위치된 출구를 가지며, 수신된 음파를 출구로 전달하도록 구성되고, 이 경우 최소 2개의 도파관 중 제 2 도파관의 제 2 위치에서 출구 위치를 가지며, 수신한 음파를 각 출구에 전송하도록 구성된다. 바람직한 실시예에 따라, 라우드스피커는 1개의(싱글 측면에서) 드라이버 즉 압력실의 출구가 최소 2개의 도파관과 결합하는 압력실 드라이버(pressure chamber driver)로 구성된다. 실시예들에 따르면, 결합은 하나 이상의 드라이버와 최소 2개의 도파관 사이에 배열된 소위 음향 분할기 (acoustic splitter)로 지원되며, 이 경우 음향 분할기는 최소 2개의 도파관에 대한 하나의 입구 및 최소 2개의 출구를 포함하고, 입구에서 수신된 음파를 2개의 출구로 분할하도록 구성된다. 음향 분할기는 음파가 도파관에 최적으로 결합되도록 음향 차단을 수행한다. 또한, 음향 분할기는 양호한 임피던스 정합을 가능하게 하도록 설계될 수 있다.

여기서 알 수 있는 시사점(teaching)은 빔 포밍 수행이 활성화된 라우드스피커가 단일 음원, 예를 들어 단일 드라이버 또는 일반적으로 음향 신호(예를 들면 공통 소스 신호에 의해 구동되는)를 2개 이상의 도파관이 있는 도파관 배열로 방출하는 드라이버 배열에 의해 형성될 수 있다는 원리에 기초한다. 기술적 배경은 실시예에 따라 순수한 음향 수단 즉 주로 적절하게 설계된 도파관에 의한 특정 등급의 필터-합계 빔 형성장치(filter-sum-beamformers)를 실현하는 것이다. 도파관은 가요성 관 또는 PVC 관과 같은 단순한 고체물질 관으로 형성될 수 있으며, 음파를 다른 출구 위치에 분산하도록 수신된 음향 신호를 전송하도록 구성된다. 이를 위해, 핵심 아이디어에 따라, 음파가 분리되어 특정 위치에 배치된 출구(배출구)으로 적절히 선택된 특성을 갖는 도파관으로 공급된다. 출구/배출구의 다른 방출 위치 또는 전송된 음파에 대한 도파관의 영향으로 인해, 라우드스피커에서 방출된 음향의 빔 포밍이 달성될 수 있다. 따라서, 빔 포밍 또는 일반적으로 지향성 오디오 재생 (directional audio reproduction)은 하나의 라우드스피커 드라이버를 갖는 라우드스피커로 실현할 수 있다. 이 접근방식은 고가 하드웨어 구성요소가 필요한 재생 시스템을 저렴하고 유연하게 구현하는 것을 가능하게 한다. 성능은 여러 대의 라우드스피커를 갖춘 기존의 지연-합계 빔 형성장치 (delay-and-sum-beamformer) 와 유사하지만 비용은 훨씬 저렴한 것으로 밝혀졌다.

이후에 설명할 더 진보된 도파관 설계로 성능을 더욱 향상시킬 수 있고, 결과적인 설계는 다양한 소비자 전자 제품 또는 자동차 적용분야에 통합될 수 있을 정도로 유연한 것으로 볼 수 있다.

음향 분할기와 관련하여, 실시예에 따르면, 음향 분할기는 하나의 입구 및 2개 이상의 출구를 포함하며, 이 경우 분할기의 단면은 일정하게 유지된다. 즉 분할기의 길이는 하나 이상의 드라이버의 출구만큼 크다. 출구가 있는 압력실 라우드스피커로서 선호하는 드라이버의 구현에서 시작할 때, 이는 압력실 라우드스피커 출구의 단면적이 출구 사운드 단면과 실질적으로 동일하다는 것을 의미한다. 일반적으로 드라이버 당 하나의 분할기가 있다. 여러 드라이버를 사용하는 경우 출구과 결합된 여러 세트의 도파관이 사용된다.

다른 실시예에 따르면, 복수의 도파관의 음향 단면은 라우드스피커 드라이버의 배출구의 단면적과 실질적으로 동일하다. 이러한 설계는 도파관과 라우드스피커 드라이버 사이에서 양호하거나 충분히 양호한 음향 정합을 가능하게 한다. 양호한 음향 정합의 결과는 높은 음향 효율이다. 다른 실시예에 따르면, 도파관 또는 특히 최소 2개의 도파관 각각은 전송되는 음파의 파장의 절반보다 작은 단면적 치수를 갖는다.

도파관과 관련하여, 실시예들에 따르면, 제 1 도파관 및 제 2 도파관는 2개 도파관 중 제 1 도파관이 1차 지연이 있는 음파를 전송하고, 2차 도파관은 2차 지연이 있는 음파를 전송하고, 1차 지연 및 2차 지연의 차이가 달성된 빔 패턴을 결정한다는 점을 언급해야 한다. 다른 실시예에 따르면, 지연은 또한 원하는 재생 방향에 따라 동일할 수 있다. 지연에 관한 이 설계는 적어도 각각의 원하는 지연에 비례하는 길이를 갖는 2개의 도파관을 설계함으로써 달성할 수 있다. 선호하는 실시예에 따르면, 최소 2개의 도파관의 각각의 길이는 전송되는 음파의 파장의 절반 이상이어야 한다. 또한, 각각의 도파관은 도파관 설계의 결과로 전송되는 음파의 위상 또는 크기를 변경할 수 있도록 구성해야 한다.

추가 실시예들에 따르면, 각각의 도파관은 그 출구에서 음향 임피던스의 정합을 가능하게 하는 소위 출구 수단을 포함한다. 실시예들에 따르면, 출구 수단은 음향 임피던스와 일치하도록 구성된 혼(horn)형 요소로 형성할 수 있다.

위에 설명한 바와 같이, 제 1 위치 및 제 2 위치는 최소 2개의 도파관의 출구의 배열에 의해 배열을 형성할 수 있도록 서로 다르다. 다른 실시예들에 따르면, 제 1 위치은 전송할 음파의 파장의 절반보다 작은 거리만큼 제 2 위치에서 떨어져 있다. 다른 실시예에 따르면, 라우드스피커는 위치 3에서 출구를 갖고, 또한 음파를 수신하고 출구으로 동일하게 전송하도록 구성된 도파관 3을 포함한다. 대안으로는, 적어도 3개의 도파관의 출구를 2차원 패턴을 형성하도록 배열하는 것이다.

다른 실시예에 따르면, 각각의 도파관은 음향 필터, 즉 측면 채널 또는 피드백 채널을 포함하는 음향필터로 설계할 수 있다. 이 기능은 도파관 실시를 변경하여 음향설계를 개선할 수 있다.

라우드스피커(10)가 다른 위치에 배열된 배출구(14a_o 및 14b_o)에 음향신호를 분배할 수 있고, 이 경우 선택적으로 그리고 추가적으로　빔 포밍이 가능하다.

개별 도파관(14a' ~ 14d')의 모습을 거의 임의로 선택할 수 있고 그들이 서로 인접할 필요가 없기 때문에, 추가적인 노력 없이 구조적 장애물을 피할 수 있다.　여기서, 도파관(14a'~14d')은 임의로 형성될 수 있는 가요성 관 또는 PVC 관으로 형성할 수 있음을 유의해야 한다. 구조적 장애물을 피할 수 있는 가능성의 경우, 상기에서 설명한 맥락은 특정 구성요소에 대한 공간이 이미 패싱(passing)에 의해 정의되거나 다른 구성요소가 자동차 응용 또는 가전 제품에 전형적인 응용에 유리하게 사용될 수 있다.

도 1은 기본 실시예에 따른 라우드스피커의 개별(일부 선택적) 구성요소에 대한 개요를 제공하는 개략적인 구성도이다.
도 2는 기본 실시예에 따른 라우드스피커의 개략적인 예시(종단도)를 보여준다.
도 3은 도 2에 따른 설정을 위한 방사 패턴의 개략적인 실시를 보여준다.
도 4는 다른 실시예에 따른 라우드스피커의 개략적 예시(종단도)를 보여준다.
도 5는 도 4에 따른 설정을 위한 개략적인 방사 패턴을 보여준다.
도 6은 다른 실시예에 따른 라우드스피커의 개략적인 예시(종단도)를 보여준다.
도 7은 도 6에 따른 설정을 위한 개략적인 방사 패턴을 보여준다.
도 8은 다른 실시예에 따른 디지털 FIR 필터에 상응하는 필터 요소들에 의해 개선된 도파관의 개략적인 예시(단면도)를 보여준다.
도 9는 다른 실시예에 따른 디지털 IIR 필터와 동등한 필터 요소에 의해 강화된 도파관의 개략적인 예시(단면도)를 보여준다.
도 10a-c는 실시예들에 따른 라우드스피커 원형의 개략적인 예시를 보여준다.

실시예들은 첨부된 도면을 참조하여 이후에 논의할 것이며, 첨부된 도면에는 설명이 상호 적용되고, 상호 교환 될 수 있도록 동일한 또는 유사한 기능을 가진 요소들에 대해서는 동일한 참조 번호가 제공된다.　

도 1에서는, 발명의 개념에 대한 일반적인 개요가 제공되며, 여기에서 도 1에 표시된 라우드스피커(10)의 선택적 구성요소와 함께 구성요소들이 아래에서 설명된다.　

도 1은 적어도 라우드스피커 드라이버(12) 및 최소 2개의 도파관(14a 및 14b)을 포함하는 라우드스피커(10)를 보여준다.　도파관(14a 및 14b) 각각은 배출구(14a_o 및 14b_o)를 가질 수 있다.　배출구(14a_o 및 14b_o)는 참조 번호 18로 표시된 재생 공간으로의 천이를 형성한다.　

선택적으로, 2개의 도파관(14a 및 14b)과 라우드스피커(12) 사이에는 소위 음향 분할기(16)가 배치될 수 있다.　음향 분할기의 대안은 단일 도파관을 다수의 도파관 또는　음파를 분할/분배　하도록 구성된 다른 장치로 분기하는 것이다.　

라우드스피커 드라이버(12)는 압력실 라우드스피커(12)이거나 또는 요소 14a 및 14b)를 포함하는 도파관 장치(14)에 결합할 수 있는 인클로저 내부로 음압을 방출할 수 있는 다른 라우드스피커 드라이버 일 수 있다.　압력실 라우드스피커 드라이버(12)는 이들 드라이버가 원래 도파관(14) 또는 대표적인 도파관인 혼(horn)에 각각 연결되도록 설계 되었기 때문에 많은 응용분야에서 선택될 것이다.　

선택이 가능한 음향 분할기(16)는 드라이버(12)에 의해 생성된 음파(음향 신호) 또는 도파관이 결합되는 복수의 도파관 출구를 수신할 수 있도록 드라이버(12)에 연결된다.　즉, 음향 분할기(16)는 드라이버(12)에서 하나의 음향신호가 복수의 도파관(14a 및 14b)에 분산되도록 단일 도파관 입구를 다중 도파관 출구로 분할한다. 라우드스피커작동을 방해할 수 있는, 라우드스피커로 반사되는 파동을 피할 수 있도록 n개의 출구 각각에 대한 입구의 음향 임피던스를 보유하는 것은 음향 분할기(16)의 중요한 특성이다.　음향 임피던스 정합을 달성하기 위한 적절한 해결책은 드라이버(12)의 출구에서 분할기(16)의 출구까지의 단면적을 일정하게 하는 것이다. 선호되지만, 반드시 필요하지는 않지만, 음향 분할기(16)는 도파관(14a 및 14b)을 통해 방출된 음파가 재생 공간(18)에 도달할 수 있도록　재생 공간에 대해 라우드스피커 드라이버 공간을 밀폐한다. 선택적으로, 음향 분할기(16)는 각각의 개별 출구에 다른 음향 파워를 공급할 수 있도록 설계할 수 있다. 음향 분할기(16)의 모든 출구는 다음의 두 가지 목적을 위해 작동하는 개별 도파관(14a 및 14b)에 공급된다.　

- 첫째로, 각 위치의 배출구(14a_o, 14b_o)에 음향 파워를 공급한다.

- 둘째로, 원하는 빔 패턴을 생성할 수 있도록 파동이 적절한 위상 및 크기의 배출구(14a_0 및 14b_0)에 도달하도록 음파를 지연시킨다.

배출구(14a_o 및 14b_o)의 역할은 공급되는 파동의 위상 및 크기에 따라 재생 공간(18)에서의 방사 패턴을 결정하는 배출구의 위치에 의해 주로 결정된다.　또한, 배출구(14a_o 및 14b_o)는 재생 공간(18)에서 도파관들(14a 및 14b)의 음향 임피던스와 매체의 음향 임피던스를 일치시키도록 설계할 수 있다.　

라우드스피커(10)의 기본 구조를 설명했으므로, 이제 기능에 대해 설명한다.

드라이버(12)는 음향 분할기(16)를 통해 최소 2개의 도파관(14a 및 14b)으로 공급되는　음파를 발생시킨다.즉, 이는 분할기(16)가 수신된 음향신호를 출구(14a_o 및 14b_o)으로 전달하는 도파관(14a 및 14b)에 음향신호를 분배한다는 것을 의미한다.　출구(14a_o 및 14b_o)은 서로 다른 위치에 배치되고, 재생 공간(18)으로의 전이를 형성한다. 음향신호를 다른 위치로 분배하고, 도파관(14a 및 14b)이 제 1 도파관인 14a아 제 2 도파관인 14b에 다를 수 있는 전송된 음파의 지연을 가능하게 한다는 사실로 인해, 빔 포밍이 형성될 수 있다. 여기서, 빔 포밍은 신호처리 없이, 즉 일정한 수단에 의해 실현된다.　결과적으로, 라우드스피커(10)가 다른 위치에 배열된 배출구(14a_o 및 14b_o)에 음향신호를 분배할 수 있고, 이 경우 선택적으로 그리고 추가적으로　빔 포밍이 가능하다고 요약할 수 있다.　

도 1의 실시예는, 달리 표현하면 예를 들어　빔 형성을　위한 라우드스피커 드라이버(및 선택적인 DAC 및 증폭기)를 포함하는 단일 재생 채널로 설명할 수 있다. 제시된 방법은 단일 라우드스피커 드라이버(12)를 복수의 도파관(14a, 14b)에 결합하는 단계를 포함한다.　이들 도파관(14a, 14b) 각각은 적어도 특정 위치에서 특정 지연을 적용하고, 특정 위치의 배출구(14a_o, 14b_o)에 도달하기 전에 적어도 유도 파장을 추가로 적용하도록 설계된다.　이러한 방식으로, 특정 등급의 필터-합계 빔 형성장치를 실현할 수 있다.　배출구(14a_o, 14b_o), 도파관(14a, 14b) 및 모든 연결요소(16)는 저렴한 소재를 사용하여 제조할 수 있다.　본 발명은 서로에 대한 배출구들(14a_o 및 14b_o)의 위치만을 규정하기 때문에, 배출구(14a_o 및 14b_o)는 예를 들어 나란히 배열되고 바람직하게는 동일한 방향으로 향하여 음파를 병렬로 방출한다. 이러한 위치 및 도파관의 특성, 즉 길이(예를 들어, 도파관(14a, 14b)은 원하는 주파수 범위의 파장과 비슷한 길이를 가질 수 있다) 또는 음파를 지연시키는 능력으로 인해, 음향　빔 포밍이 구현될 수 있으며, 여기에서 공개된 티칭이 도파관(14a, 14b) 및 배출구(14a_o 및 14b_o)의 모양에 많은 여지를 남길 수 있다. 라우드스피커(10)는 공간 제약이 엄격한 환경에서 구현될 수 있다.　라우드스피커(10)의 다른 실시예는 도 2, 도 4, 도 6을 참조하여 아래에서 설명한다.　

도 2는 압력실 라우드스피커 드라이버(12), 각 도파관(14a 및 14b)이 나란히 배열된 각각의 출구(14a_o 및 14b_o)과 결합한 2개의 도파관(14a 및 14b)을 갖는 라우드스피커(10')의 실시예이다. 예를 들어, 2개의 배출구(14a_o 및 14b_o)는 재생 공간과 도파관(14a 및 14b) 사이의 임피던스 정합을 가능하게 하는 수단을 포함하거나, 이러한 수단으로서 형성될 수 있다.　따라서, 배출구(14a_o, 14b_o)는 혼 형 요소로서 형성될 수 있다.　대안으로는, 혼 형 요소 또는 임피던스 정합을 가능하게 하는 다른 요소를 도파관(14a 및 14b)의 출구에 장착할 수 있다.　

2개의 도파관(14a 및 14b)은 도파관(14a 및 14b)을 압력실 라우드스피커(12)와 연결하는 음향 분할기(16)에 연결된다.　

기능 구현을 위한 가능한 최소 숫자인 2개의 배출구(14a_o 및 14b_o)가 있는 도 2의 실시예는 화살표로 표시된 지향성 음향 방사를 가능하게 한다.　2개의 배출구(14a_o 및 14b_o)는 관심 주파수 범위를 고려하여 서로에 대해 파장의 반 이하의 거리에 재생 공간에 위치한다.　이는 관심 주파수 범위가 20Hz~20KHz 또는 40/100/200/400/1000Hz~ 16/20KHz일 수 있고, 일반적으로 오디오 신호의 제한된 대역폭에 의해 정의됨을 유의해야 한다.　

배출구(14a_o)에 연결된 도파관은 배출구(14b_o)에 연결된 도파관(14b)보다 길다.　따라서, 배출구(14a_o)에 의한 음파 방사는 배출구(14b_o)에 의해 방사된 파동과 비교할 때 지연된다.　음향 분할기(16)가 도파관(14a 및 14b)의 상이한 설계로 인해 양 도파관(14a 및 14b)에 음향 파워를 균일하게 분배하기 때문에 도파관(14a 및 14b)이 동일한 수신하고, 배출구(14a_o 및(14b_o)에 의한 음파 출력이 예를 들면 지연이나 크기 또는 위상과 관련하여 서로 다를 수 있다.　

라우드스피커 드라이버(12)의 경우, 동일한 특성을 갖는 것이 크게 중요하지 않음을 유의해야 한다. 또한, 도 2에 표시된 종단도는 2차원　도면이며,　축소 공간에서의 방사 패턴은 3차원에 의존한다. 이에 대한 설명의 경우, 배출구(14a_o 및 14b_o)의 방사 패턴은 배열 축이 양 배출구(14a_o 및 14b_o)의 위치를 통과하는 이상적인 지점 소스에 의해 충분히 근사치가 되는 것으로 가정된다.　결과적으로 발생하는 방사 패턴은 회전 대칭이며, 여기서 최대값은 면적 축에 수직이 아니라 배출구(14a_o)쪽으로 기울어진다.　결과적인 방사 패턴의 컴퓨터 시뮬레이션은 도 3과 같다.　

도 3의 시뮬레이션은 배출구(14a_o 및 14b_o)가 x축에서 ±5cm에 위치하고, 도파관으로 인한 지연 차이가 0.1ms, 길이 차이가 3.44cm(그리고 순서(order)에 대한 표면의 거리는 1KHz와 3KHz(예시 관심 파장) 사이의 누적 방사 파워를 표시)라는 가정에서 시작된다. 　

2개의 배출구(14a_o 및 14b_o)를 사용하는 것이 본 발명의 가장 간단한 가능한 실시예이지만, 더 많은 배출구를 사용하는 것이 실제 응용에서 바람직하며, 이 경우 3개 이상의 배출구를 라인 배열로 배열하거나 빔 포밍　능력을 2차원으로 향상시키기 위해 2차원 배열로 배열할 수 있다. 더 많은 배출구는 지향성을 증가시키는 반면, 개별 배출구의 경우 제조비용이 매우 저렴하다.　

4개의 배출구가 있는 예는 도 4와 같다. 도 4는 도파관의 길이가 배출구 1에서 배출구 4까지 선형적으로 감소하는 라우드스피커(10')이다(참조 번호 14a_o 및 14d_o).　

도 5에 표시된 바와 같이, 방사 패턴은 도 2 및 도 3과 관련하여 제시된 경우와 유사하지만 더 높은 지향성을 나타낸다.　도 5의 방사 패턴은 14d_o에 대한 배출구(14a)가 10cm 간역으로 x축에 정렬되고, 배출구(14a_o)가 양의 x축 상에 있다는 가정하에 시뮬레이션이 되었다. 배출구 1~4에 대한 상대 지연은 각각 0.3, 0.2, 0.1, 0ms이다.　

도 6은 도파관 4개의 배출구(14a'_o~14d'_0)가 있는 라우드스피커(10')를 도시하며, 여기서 4개의 배출구(14a'_o ~ 14d'_0)로 이어진 도파관(14a' ~ 14d')은 동일한 길이이다.　배열 축에 수직인 결과적인 방사 패턴은 도 7과 같다.　

도 6은 본 발명의 다른 장점을 보여준다: 개별 도파관(14a' ~ 14d')의 모습을 거의 임의로 선택할 수 있고 그들이 서로 인접할 필요가 없기 때문에, 추가적인 노력 없이 구조적 장애물을 피할 수 있다.　여기서, 도파관(14a'~14d')은 임의로 형성될 수 있는 가요성 관 또는 PVC 관으로 형성할 수 있음을 유의해야 한다. 구조적 장애물을 피할 수 있는 가능성의 경우, 상기에서 설명한 맥락은 특정 구성요소에 대한 공간이 이미 패싱(passing)에 의해 정의되거나 다른 구성요소가 자동차 응용 또는 가전 제품에 전형적인 응용에 유리하게 사용될 수 있다.

개별 구성요소, 특히 라우드스피커 드라이버, 도파관, 음향 분할기, 배출구의 설계는 아래에서 상세히 설명한다.　

본 발명이 지향성 오디오 재생에 관한 것이지만, 본 발명에 포함된 라우드스피커 드라이버는 공간 특성에 실질적으로 영향을 미치지 않는다.　그러나 재생된 음향의 스펙트럼 특성에 영향을 미쳐 결국 재생 품질에 영향을 미친다.　결과적으로 모든 라우드스피커 드라이버가 여기에 적합하게 적용되는 것은 아니다.　압력실 라우드스피커는 도파관 또는 여기에서 고려되는 음향 분할기 또는 여기서 고려된 사례에서는 음향 분할기에 부착되도록 설계되었다. 따라서 그들은 이 시나리오에서 사용할 준비가 된 구성요소이다.　그럼에도 불구하고 이것이 다른 목적으로 설계된 라우드스피커 드라이버에 적합하지 않은 것은 아니다. 전기역학　변환기에　대한 잘 알려진 Thiele-Small 매개변수를 고려할 때,　일반적인 권고는 결과적인 Qts가 혼-적재 드라이버의 경우 0.2~0.3 사이가　되도록　상대적으로 높은　Qms　와　상대적으로 낮은　Qes를 선택하는 것　이다.　동일한 권고가 여기에도 적용된다.　

음향 분할기의 목적은 음파의 후방 반사 또는 라우드스피커 드라이버와의 부하 불일치를 피하여 라우드스피커 드라이버로부터 나오는 음향 에너지를 개별 도파관으로 분배하는 것이다.　이를 달성하는 간단한 방법은 분할기의 전체 길이에 걸쳐 파동 이동 방향에 수직인 전체 단면적을 유지하는 것이며, 이 경우 도 2, 4 및 6은 이러한 구성요소의 원형적 사례이다. 이러한 분할기는 입구에서 출구로의 음향 임피던스를 유지한다.　일반적으로, 음향 분할기는 입구 임피던스가 라우드스피커 드라이버의 요건에 일치하는 한, 음향 임피던스를 변환하도록 제작할 수 있다.　

빔 형성장치의 사이드 로브(side lobe)는 개별 배열 요소에 의해 방사된 파워를 가중하여 제어할 수　있다는 것은 것 알려져 있다. 본 발명의 경우, 이는 개별 배출구가 방사한 음향 에너지를 가중하여 촉진할 수 있다.　그러나 배출구가 음향 파워를 흡수하거나 반사하는 경우에는 적합하지 않다.　따라서, 배출구 파워의 가중은 음향 분할기 즉 다른 직경의 출구가 있는 음향 분할기로 이미 촉진되었어야 한다.　

도파관은 공간 방사 패턴을 결정하므로 본 발명의 가장 중요한 구성요소 중 하나이다.　

이들 도파관은 일반적으로 2개의 대각 치수가 파장의 절반보다 작은 튜브형 모습을 나타낸다. 도파관의 길이는 일반적으로 파장의 길이에 비해 짧지 않음을 유의해야 한다. 이러한 기하학적 구조로 인해, 파동의 0차 모드만 전파할 수 있다.　이는 각각의 도파관이 실제로 유도된 파장의 도파관이 아닌 개별 도파관의 길이에 따라 달라지는 파동 지연을 초래한다는 것을 시사한다. 따라서, 도파관의 길이는 알려진 배출구의 위치를 고려할 때　지연-합계 빔 형성장치(delay-and-sum beamformer) 를 실현하도록 선택할 수 있다.　이러한 방식으로, 넓은 주파수 범위에서 메인 빔의 방향을, 좁은 주파수 범위에서 널(Null)을 선택할 수 있다.　또한 이러한 기하학적 구조는 도파관을 거의 임의의 곡률로 만들 수 있도록 한다. 이는　본 발명이 교차하는 장애물을 갖는 것들조차도 매우 다양한 부피 형태로　맞출　수 있도록 한다.　실제 튜브와 같은 모습은 0차 모드만이 전파된다는 사실로 인해 임의적 일 수 있다.　도파관을 정렬할 필요가 없기 때문에, 도파관의 길이는 음향 분할기에서 배출구까지의 거리에 독립적이다. 이는 예를 들어, 도 6에 표시된 구성에 사용되는데, 여기서 음향 분할기에서 배출구까지의 거리가 다름에도 불구하고 모든 도파관이 동일한 길이를 나타낸다.　

더욱 발전된 빔 포밍　기술이 실현되어야 하는 경우, 도파관은 공동, 측면 분기, 개별 도파관 사이의 연결 또는 유사한 구조를 추가하여 약간 다른 방식으로 설계할 수 있다.　원칙적으로, 이는 도파관 필터(전자기파)에 대해 알려진 많은 기법들이 적용될 수 있는 광범위한 수동 필터를 구현할 수 있도록 한다.　그러나 음파는 전자기파에 적용할 수 있는 일부 특정 기법의 사용을 배제하고, 전자기파가 수행할 수 없는 일부 경계 조건을 수행할 수 있다. 이들 필터 소자들은 상기 기술한 간단한 도파관과 달리, 0차 이상의 모드에서 전파되도록 할 수 있음을 유의해야 한다.　

도파관에 포함될 수 있는 필터 요소의 예는 도 8에 표시되어 있으며, 이 경우 간단한 유한 임펄스 응답(FIR, finite impulse response) 필터와 동일한 효과가 있다. 도 8은 디지털 FIR 필터에 상응하는 도파관 필터 소자이며, 여기에서 다른 소자를 형성하는 도파관(14'')은 3개의 채널(14''_ c1 내지 14''_ c3)을 포함한다.

3개의 채널(14''_c1~14''_c3)은 서로 비교할 때, 다른 직경을 갖는다.　요소들은 유입되는 파동의 파워를 1, 2. 3번으로 번호가 부여된 3개의 유사한 도파관에 분산한다. 도파관들의 직경이 다르기 때문에, 관련된 지연은 달라지고, 이를 각각 t1, t2, t3라고 한다. 또한, 도파관의 직경이 다르다는 것은 임펄스로 자기할 때 다른 에너지 양을 운반함을 의미　한다. 이 에너지 양을 각각 진폭 가중치 w1, w2, w3이라고 한다. 핀(pin) 1(t)을　입구 음파의 음압으로　정의할 때,　출구 파동은 다음 공식에 의해 주어진다.

(1)

이는 정확하게 FIR과의 중첩을 설명한다. 그러나 요소는 음(-)이고, 이는 다음을 시사한다.

(2)

필터 소자를 구현하기 위한 대안적인 형태가 도 9에 제시되었고, 여기서는 파동의 일부가 피드백이 된다.　도 9는　피드백 루프(14''_f)가 있는 도파관(14'')을　보여준다.　피드백 루프는 메인 채널(14''_ m)에 병열로 연결되고, 개구(14''_o)를 통해 피드백 루프(14''_f)에 결합한다. 여기서 개구부(14'''_o)는 피드백 루프(14'''_f)의 유입구 및 배출구의 역할을 한다는 점에 유의해야 한다.　다른 실시예에 따르면, 유입구 및 배출구를 위한 복수의 개구부를 사용할 수 있다.　

이 파동의 음압은　pfb(t)로 표시된다.　다음에서, 입구에서 출구로 이동하는 파동의 지연은 t4에 의해 주어지고, 피드백 경로의 지연은 t5이며, 피드백 도파관은 입구-출구 경로의 중간에 부착되는 것으로 가정한다. 또한 피드백 도파관의 개구는 w5에 비례하고 출구 도파관의 개구는 w4에 비례하고 임피던스 단계로 인해 반사파는 파동은 무시하는 것으로 가정한다.　그 후, 출구의 음압은 다음 공식에 의해 구한다.

(3)

여기에서

(4)

방정식을 주파수 영역으로 변환 할 때　pout2(t)에　대한 명확한 표현을　지정할　수 있으며, 여기서 ω는 각의 주파수를 나타내고 j는 허수 단위이다.

(5)

(6)

그 후, 방정식을 다음과 같이 풀 수 있다.

(7)

여기에서　H(jω)는 도파관 필터의 주파수 응답을 설명한다.　다른 대안은 도파관 스터브(stub) 필터를 사용하는 것이며, 이는 문헌에서 널리 취급되기 때문에 여기서는 설명하지 않는다.

각각의 단일 배출구의 목적은 도파관의 음향 임피던스를 재생 공간에서 공기의 음향 임피던스와 일치시키는 것이다.　또한, 배출구는 재생 공간에서 서로에 상대적인 개별 위치를 갖는다.　이들은 이전 섹션에서 설명한 지연과 함께　빔 형성장치의 방사 패턴을 결정한다.　단일 배출구의 실제 모양은 중요하지 않다.　가능한 모양들에는 원형, 직사각형 또는 긴 구멍과 같은 모양들이 있지만, 제한되는 않는다.　단일 배출구의 개구 치수는 일반적으로 관심 주파수 범위에서 파장의 반보다 작다.　

음향 임피던스를 정합하는 한 가지 방법은 도 2, 4, 6에 표시된 것처럼 작은 혼을 배출구로 사용하는 것이다. 이는 거의 이상적인 특성으로 인해 매우 일반적인 솔루션으로 사용된다. 다른 해결방법은 도파관을 개방된 공간까지 연장하고 파동의 음향 파워를 연장부의 이동 길이로 방출 할 수 있도록 연장부의 측면에 긴 구멍을 만드는 것이다. 　

배출구의 위치는　빔 포밍에　일반적으로 사용되는 기하학적 배열 구조에 따라 선택할 수 있다.　2개의 배출구 사이의 최대 거리는 일반적으로 관심 주파수 범위의 파장보다 크다. 앨리어싱이 허용되지 않을 때, 2개의 배출구 사이의 거리는 파장의 절반보다 작아야 한다. 엘리어싱으로 인해 사이드 로브가 적용을 방해하지 않는 경우, 이 요건을 포기할 수 있다. 간단한　기하학적 원형 배열 구조는 선형 배열이며, 이는 회전 대칭 빔 패턴 생성에 사용할 수 있다.　그러나, 제시된 접근방식은 배열 형태와 독립적이다. 빔 방향을 2차원으로 선택 할 수 있도록, 2차원 배출구 분포를 사용하여 평면형 배열을 실시하는 것이 가능하다.　이러한 구성에서, 평면 배열은 달리 다수의 비교적 고가의 변환기를 필요로 하기 때문에 제시된 접근방식의 경제적 장점이 더욱 명백해 질 것이다.　일반적으로, 배출구가 위치한 표면이 평평할 필요는 없다. 따라서, 배출구는 또한 반구 샘플링으로 위치를 찾을 수 있다. 곡선 선형 배열과 같이 덜 일반적인 배열형태를 실현하는 것도 가능하다.　각 배출구는 개별 도파관에 의해 공급된다는 사실로 인해, 배출구 위치를 임의로 선택할 수 있음을 유의한다. 이는(아마도 교차 된) 단일 입구 개구를(아마도 교차된) 단일 출구 개구에 연결하도록 제한된 음향 렌즈 기반 접근방식과의 실질적인 차이이다. 　

독립적인 신호마다 추가적인 드라이버 분할기-도파관 조합이 사용될 때. 독립적인 신호의 복수의 빔을 조정하기 위해 동일한 배출구 세트를 사용할 수 있음을 유의해야 한다.

도 10a~10c는 참조 번호가 13*로 표시된 복수의 도포관에 연결된 라우드스피커 챔버(12*) 내에 배열된 단일 드라이버가 있는 라우드스피커(10”)의 3개의 다른 사시도를 보여준다. 복수의 도파관 각각은 예를 들어 12mm²(5-25mm²)의 내경을 갖는 가요성 관으로 형성된다.　복수의 관(14”)은 참조번호 16*으로 표시된 부분의 드라이버(12*)d와 결합한다(즉, 위에 설명된 대로, 동일한 입구 및 출구의 교차 단면적이 있는 음향 분할기). 면적(16*) 내에서, 드라이버(12*)의 출구에서 복수의 도파관(14*)으로의 전이가 이루어지고, 여기서 복수의 관들(14*)이 번들로 회수되고, 이 번들은 주위에 대해 밀폐된다.　

도 10c에 표시된 대로, 각 도파관(14*)의 배출구는 개별 장치로서 구축되고 각각의 도파관(14*)에 부착된 혼(14*_o)에 의해 형성된다.　모든 혼(14*_o) 또는 일반적으로 모든 배출구(14*)는 동일한 방향으로 동일하게 지향하도록 배열할 수 있다.　결과적으로, 복수의 배출구(14*_o)의 음향 방출 방향은 서로 평행하며, 복수의 도파관(14*) 배출구(14*_o)에 의해 방출된 음파의 조합으로 인해, 지향성 패턴이 상술한 바와 같이 생성될 수 있다. 도 10a에 의해 더 알 수 있는 바와 같이, 모든 배출구 혼은 배열을 형성하도록 직렬로 배열된다.　

다른 실시예들과 관련하여 설명한 대로, 라우드스피커(10*)가 단일 라우드스피커 드라이버 또는 단일의 개별 조향 신호에 의해 구동되는 라우드스피커 배열을 사용하는 것도 충분하다.　드라이버(12*)에서 발생한 음파는 영역(16*)의 다수의 개별 도파관(14*)에 분배된다.　선택된 위치(14*)에서 개별 배출구(14*_o)로 공급되는 도파관은 이들을 통해 안내되는 파동을 지연할 수 있도록 주로 설계된다.　지연은 모든 배출구(14*_o)에서 방사되는 음파의 중첩이　원하는 공간 재생 패턴을 생성하도록 결정　된다.　이러한 속성에 따른 실시는 이미 상당히 강력한 실시를 허용한다.　고려해야 할 사실: 선택적으로, 도파관(14*)은 도 8 및 도 9와 관련하여 설명한 대로, 지연뿐 아니라 이들을 통해 도파관을 여과하도록 설계할 수 있다.　

다른 실시예에 따르면, 도파관은 서로 독립적으로 구성할 수 있다.　이는 공동 하우징을 공유하고 인접하게 배열할 수 있음에도 불구하고, 특히 그 기능이 공통 하우징 또는 인접 배열과 독립적이라는 것을 의미한다.　실시예에 따르면, 도파관(14*)의 길이는 일반적으로 관심 주파수 범위의 파장에 비해 작지 않다.　그러나, 도파관의 단면은 전형적으로 관심 파장 및 주파수 범위의 반보다 작을 수 있다.　

도 10a 및 10c에 표시된 바와 같이, 배출구들(14*_o)을 분리할 수 있다. 따라서, 배출구들이 인접한 배열에 있을 필요는 없지만, 있을 수 있다. 이는 배출구(14*_o)의 개구를 별도의 개구로 해석할 수 있음을 의미한다.　실시예에 따르면, 개별 배출구(14*_o)의 치수는 일반적으로 관심 주파수 범위에서 파장의 반보다 작을 수 있다.　2개의 배출구(14*_o) 사이의 최대 거리는 일반적으로 관심 주파수 범위의 파장보다 클 수 있다.　2개의 도파관(14*) 및 배출구(14*_o)를　각각 사용하는　것이 기능상 최소요건이며, 일반적으로 충분한 방향성을 달성하기 위해서는 2개 이상의 배출구가 사용된다.

위의 개념은 지향성 오디오 재생이 필요한 모든 분야에 적용할 수 있다.　2가지 주요 장점으로는 설계에서 비용이 저렴하고 유연성이 높다는 점이다. 따라서, 본 발명은 특히 가전제품이나 자동차 시나리오에서 적용하기에 적합하다.　이들의 경우 경제적인 압력이 높아 모든 구성요소의 가격이 매우 낮아야 한다.　또한, 이러한 시나리오에 적합한 구성요소의 모습은 가전기기의 설계 또는 차량 내부의 설계에 의해 사전에 결정된다. 이로 인해 유연한 설계의 중요성이 강조된다.　

또한, 라우드스피커 드라이버를 제외한 본 발명의 모든 부품을 금속 구성요소 없이도 제조할 수 있다.　이로 인해　자기 공명 영상 장치(MRI)의 내부와 같은 금속 성분이 허용되지 않는 환경에서 지향성 오디오 재생에 본 발명을 사용할　수 있다. 이 경우 라우드스피커 드라이버는 이러한 환경 외부에 위치한 반면, 도파관은 음향을 이러한 환경의 내부의 배출구로 안내한다.　

위에 설명한 예들은 단지 예시적인 것이며, 보호범위는 첨부된 청구 범위에 의해 정의된다는 점에 유의해야 한다.

Claims

라우드스피커에 있어서,
음파를 방출하도록 배열된 하나 이상의 드라이버(12, 12*);
상기 하나 이상의 드라이버(12, 12*)에 의해 방출되는 음파를 수신하도록 상기 하나 이상의 드라이버(12, 12*)에 결합되는 2개 이상의 도파관(14a, 14b, 14c, 14d, 14a', 14b', 14c', 14d', 14*);을 포함하며,
상기 2개의 도파관(14a, 14b, 14c, 14d, 14a', 14b', 14c', 14d', 14*) 중 제 1 도파관은 상기 라우드스피커(10, 10', 10'', 10''', 10*)의 제 1 위치에 위치한 출구(14a_o, 14b_o)를 가지며 수신한 음파를 상기 제 1 위치의 출구(14a_o, 14b_o)로 전송하도록 구성되고, 상기 2개의 도파관(14a, 14b, 14c, 14d, 14a', 14b', 14c', 14d', 14*) 중 제 2 도파관은 상기 라우드스피커(10, 10', 10'', 10''', 10*)의 제 2 위치에 위치한 출구(14a_o, 14b_o)를 가지며 수신한 음파를 제 2 위치의 출구(14a_o, 14b_o)로 전송하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 라우드스피커(10, 10', 10'', 10''', 10*).
제1항에 있어서,
상기 라우드스피커(10, 10', 10'', 10''', 10*)가 단지 하나의 드라이버(12, 12*)를 포함하는 것을 특징으로 하는 라우드스피커(10, 10', 10'', 10''', 10*).
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 라우드스피커(10, 10', 10'', 10''', 10*)는 상기 하나 이상의 드라이버(12, 12*)와 상기 2개 이상의 도파관(14a, 14b, 14c, 14d, 14a', 14b', 14c', 14d', 14*) 사이에 배열된 음향 분할기(16)를 포함하며,
상기 음향 분할기(16)는 상기 2개 이상의 도파관(14a, 14b, 14c, 14d, 14a', 14b', 14c', 14d', 14*)에 대한 하나의 입구 및 2개 이상의 출구(14a_o, 14b_o)를 포함하고, 입구에서 수신된 음파를 2개의 출구(14a_o, 14b_o)로 분할하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 라우드스피커(10, 10', 10'', 10''', 10*).
제3항에 있어서,
상기 음향 분할기(16)는 하나 이상의 채널을 포함하고, 상기 하나 이상의 채널의 단면은 상기 음향 분할기(16)의 길이를 따라 일정하게 유지되며, 상기 하나 이상의 채널은 상기 하나 이상의 드라이버(12, 12*)의 출구(14a_o, 14b_o)만큼 큰 합산된 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 라우드스피커(10, 10', 10'', 10''', 10*).
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 2개 이상의 도파관(14a, 14b, 14c, 14d, 14a', 14b', 14c', 14d', 14*) 중 제 1 도파관은 1차 지연이 있는 음파를 전송하도록 구성되고, 상기 2개 이상의 도파관(14a, 14b, 14c, 14d, 14a', 14b', 14c', 14d', 14*) 중 제 2 도파관은 2차 지연이 있는 음파를 전송하도록 구성되며, 각각의 지연의 차이는 빔 형성을 수행하도록 선택되는 것을 특징으로 하는 라우드스피커(10, 10', 10'', 10''', 10*).
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 2개 이상의 도파관(14a, 14b, 14c, 14d, 14a', 14b', 14c', 14d', 14*) 중 제 1 도파관이 전송되는 음파의 위상을 변경하고 전송되는 음파의 크기를 변경할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 라우드스피커(10, 10', 10'', 10''', 10*).
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 2개 이상의 도파관(14a, 14b, 14c, 14d, 14a', 14b', 14c', 14d', 14*)은 음향 임피던스와의 정합을 위한 출구 수단(14a_o, 14b_o, 14c_o, 14d_o, 14*_o, 14a'_o, 14b'_o, 14c'_o, 14d'_o)과 음향 임피던스와의 정합을 구성하기 위한 혼으로 구성되는 것을 특징으로 하는 라우드스피커(10, 10', 10'', 10''', 10*).
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 위치는 상기 2개 이상의 도파관(14a, 14b, 14c, 14d, 14a', 14b', 14c', 14d', 14*)의 출구(14a_o, 14b_o) 배열에 의한 배열을 형성할 수 있도록 상기 제 2 위치와 다르고,
상기 제 1 위치는 상기 2개 이상의 도파관(14a, 14b, 14c, 14d, 14a', 14b', 14c', 14d', 14*)이 전송하는 음파의 파장의 반 이하의 거리로 상기 제 2 위치와 떨어져 있는 것을 특징으로 하는 라우드스피커(10, 10', 10'', 10''', 10*).
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 2개 이상의 도파관(14a, 14b, 14c, 14d, 14a', 14b', 14c', 14d', 14*)은 상기 라우드스피커(10, 10', 10'', 10''', 10*)의 제 3 위치에 위치한 제 3 도파관(14a, 14b, 14c, 14d, 14a', 14b', 14c', 14d', 14*)을 포함하고, 제 3 위치에서 출구(14a_o, 14b_o)로 수신된 음파를 전송하도록 구성되거나, 또는
상기 2개 이상의 도파관(14a, 14b, 14c, 14d, 14a', 14b', 14c', 14d', 14*)은 상기 라우드스피커(10, 10', 10'', 10''', 10*)의 제 3 위치에서 출구(14a_o, 14b_o) 위치를 갖는 제 3 도파관(14a, 14b, 14c, 14d, 14a', 14b', 14c', 14d', 14*)을 포함하고, 제 3 위치에서 출구(14a_o, 14b_o)로 수신된 음파를 전송하도록 구성되고,
상기 2개 이상의 도파관(14a, 14b, 14c, 14d, 14a', 14b', 14c', 14d', 14*) 및 상기 제 3 도파관의 출구(14a_o, 14b_o)는 2차원 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 라우드스피커(10, 10', 10'', 10''', 10*).
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하나 이상의 드라이버(12, 12*)는 압력실 드라이버로 설계되고, 공통 압력실 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 라우드스피커(10, 10', 10'', 10''', 10*).
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 2개 이상의 도파관(14a, 14b, 14c, 14d, 14a', 14b', 14c', 14d', 14*)은 출구(14a_o, 14b_o)와 각 도파관(14a, 14b, 14c, 14d, 14a', 14b', 14c', 14d', 14*)을 연결하는 채널이나 관을 포함하고, 및/또는
상기 도파관(14a, 14b, 14c, 14d, 14a', 14b', 14c', 14d', 14*)은 혼 형태의 도파관(14a, 14b, 14c, 14d, 14a', 14b', 14c', 14d', 14*) 출구(14a_o, 14b_o)를 갖는 것을 특징으로 하는 라우드스피커(10, 10', 10'', 10''', 10*).
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 2개 이상의 도파관(14a, 14b, 14c, 14d, 14a', 14b', 14c', 14d', 14*)은 전송되는 음파 파장의 반 이하의 단면 치수를 갖는 것을 특징으로 하는 라우드스피커(10, 10', 10'', 10''', 10*).
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 2개 이상의 도파관(14a, 14b, 14c, 14d, 14a', 14b', 14c', 14d', 14*) 중 제 1 도파관의 길이는 상기 2개 이상의 도파관(14a, 14b, 14c, 14d, 14a', 14b', 14c', 14d', 14*) 중 제 2 도파관의 길이와 다른 것을 특징으로 하는 라우드스피커(10, 10', 10'', 10''', 10*).
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 2개 이상의 도파관(14a, 14b, 14c, 14d, 14a', 14b', 14c', 14d', 14*) 중 하나의 길이가 전송되는 음파의 파장의 반 이상인 것을 특징으로 하는 라우드스피커(10, 10', 10'', 10''', 10*).
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 2개 이상의 도파관(14a, 14b, 14c, 14d, 14a', 14b', 14c', 14d', 14*) 중 하나가 음향 필터를 형성할 수 있도록 피드백 채널이나 측면 채널을 포함하는 것을 특징으로 하는 라우드스피커(10, 10', 10'', 10''', 10*).
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 라우드스피커(10, 10', 10'', 10''', 10*)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 음향 시스템.