NL1032702C2 - Method and equipment for transformation of wave front of acoustic signal and create channel combination of first channel two or more second channels together with one or more channel splitting components between first and second channels - Google Patents
Method and equipment for transformation of wave front of acoustic signal and create channel combination of first channel two or more second channels together with one or more channel splitting components between first and second channels Download PDFInfo
- Publication number
- NL1032702C2 NL1032702C2 NL1032702A NL1032702A NL1032702C2 NL 1032702 C2 NL1032702 C2 NL 1032702C2 NL 1032702 A NL1032702 A NL 1032702A NL 1032702 A NL1032702 A NL 1032702A NL 1032702 C2 NL1032702 C2 NL 1032702C2
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- channel
- channels
- acoustic signal
- mouths
- sound
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
- H04R1/20—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics
- H04R1/32—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired directional characteristic only
- H04R1/34—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired directional characteristic only by using a single transducer with sound reflecting, diffracting, directing or guiding means
- H04R1/345—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired directional characteristic only by using a single transducer with sound reflecting, diffracting, directing or guiding means for loudspeakers
Abstract
Description
WERKWIJZE EN INRICHTING VOOR HET GERICHT AFGEVEN OF OPVANGEN VANMETHOD AND DEVICE FOR DIRECTLY DELIVERING OR COLLECTING
EEN AKOESTISCH SIGNAALAN ACOUSTIC SIGNAL
De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze 5 en inrichting voor het transformeren van het golffront van een akoestisch signaal, in het bijzonder heeft de uitvinding betrekking op een inrichting en werkwijze voor het transformeren van enkelvoudig (ééndimensionaal) akoestisch signaal naar een opgelegd golffront of omgekeerd. De uitvinding heeft tevens 10 betrekking op geluidbronnen, geluidopnemers of installaties voorzien van een dergelijk toestel.The present invention relates to a method and method for transforming the wavefront of an acoustic signal, in particular the invention relates to a device and method for transforming a single (one-dimensional) acoustic signal into an imposed wavefront or vice versa . The invention also relates to sound sources, sound recorders or installations provided with such a device.
In veel situaties is het gewenst om een geluidsignaal niet overal te doen klinken, maar dit bijvoorbeeld te richten op een doelgroep, zonder dat andere personen daardoor onnodig gestoord 15 of gehinderd worden. Ook kan er sprake zijn van geluid van installaties dat zonder verdere functie in de omgeving van deze installatie hoorbaar is. Dit kan een smalbandig alarmsignaal zijn, maar ook een breedbandig signaal met bijvoorbeeld spraak of muziek of het geluid van een installatie. Omgekeerd is er ook 20 vaak behoefte bij het meten van geluid om slechts de bijdrage te kennen vanuit een gedeeltelijke zichthoek vanaf de geluidopnemer, zonder de stoor-invloed te ondervinden vanuit andere richtingen.In many situations it is desirable not to make a sound signal sound everywhere, but to focus this on a target group, for example, without unnecessarily disturbing or hindering other people. There may also be sound from installations that can be heard in the vicinity of this installation without further function. This can be a narrow-band alarm signal, but also a broad-band signal with, for example, speech or music or the sound of an installation. Conversely, there is also often a need in measuring noise to know only the contribution from a partial viewing angle from the sound recorder, without experiencing the interference influence from other directions.
Een bezwaar van de bekende luidsprekersystemen is dat het 25 geluid eveneens in de omgeving wordt gehoord, waar andere mensen - die het signaal niet hoeven te horen - daarvan hinder kunnen ondervinden. Er zijn luidsprekersystemen bekend met meerdere individuele luidsprekers die ieder separaat aangestuurd worden, de zogeheten array-systemen. Een nadeel van deze systemen is dat 30 meerdere geluidbronnen nodig zijn tezamen met een elektronische regel-unit.A drawback of the known loudspeaker systems is that the sound is also heard in the environment, where other people - who do not have to hear the signal - may be disturbed by this. There are speaker systems known with several individual speakers, each of which is controlled separately, the so-called array systems. A disadvantage of these systems is that several sound sources are required together with an electronic control unit.
Een bezwaar van de bekende luidsprekersystemen is dat bij 1032702 2 toepassing in ruimten, een groot deel van het geluid in richtingen wordt verstuurd, waar het leidt tot galm bij de ontvangers, en daardoor een minder duidelijke hoorbaar signaal. Een bezwaar van bestaande microfoonsystemen is dat deze veelal 5 het rondom geluid opnemen, en daarmee ook onnodig veel invloed ondervinden van geluidbronnen waar men op dat moment niet in is geïnteresseerd. Een bezwaar van bekende conventionele richtmicrofoons is dat deze een redelijk grote openingshoek hebben, waar deze gevoelig zijn, en dat de grenzen relatief 10 geleidelijk verlopen.A drawback of the known loudspeaker systems is that with application in rooms, a large part of the sound is sent in directions, where it leads to reverberation at the receivers, and therefore a less clear audible signal. A drawback of existing microphone systems is that they often record all-around sound, and therefore also experience unnecessarily much influence from sound sources that people are not interested in at that moment. A drawback of known conventional directional microphones is that they have a fairly large opening angle, where they are sensitive, and that the boundaries run relatively gradually.
Andere bekende systemen voor het meten van geluid uit richtingen, zogeheten array-microfoons, hebben het nadeel dat een groot aantal microfoons nodig is met een complexe rekenprocessor voor de verwerking van de signalen tot het 15 gewenste resultaat.Other known systems for measuring sound from directions, so-called array microphones, have the disadvantage that a large number of microphones are required with a complex calculation processor for processing the signals into the desired result.
De uitvinding heeft tot doel om een werkwijze en inrichting te verschaffen waarin ten minste enige van de bovengenoemde bezwaren zijn ondervangen.The invention has for its object to provide a method and device in which at least some of the above-mentioned drawbacks are obviated.
Voorts heeft de uitvinding tot doel om een werkwijze en 20 inrichting te verschaffen die zowel geschikt zijn voor het afgeven van gericht geluid als voor het gericht opvangen van geluid (bijvoorbeeld om het geluid te meten).A further object of the invention is to provide a method and device that are suitable both for delivering directed sound and for directed sound capture (for example for measuring the sound).
Volgens een eerste aspect wordt hiertoe een werkwijze verschaft voor het transformeren van het golffront van een 25 akoestisch signaal, de werkwijze omvattende: - het verschaffen van een kanaalstelsel dat is opgebouwd uit een eerste kanaal, twee of meer tweede kanalen alsmede één of meer tussen de eerste en tweede kanalen aangebrachte kanaalsplitsingselementen; 30 - het opvangen van een ingaand akoestische signaal van een ingaande golffrontvorm in het eerste kanaal of in de tweede kanalen; - het via de kanaalsplitsingselementen leiden van het 3 akoestische signaal naar de monden van respectievelijk de tweede kanalen en het eerste kanaal; - het via de monden van de tweede kanalen respectievelijk de mond van het eerste kanaal afgeven van een 5 uitgaand akoestisch signaal van een getransformeerde uitgaande golffrontvorm, waarbij het kanaalstelsel is uitgevoerd om door interferentie het uitgaande akoestische signaal naar in in hoofdzaak een of meer voorkeursrichtingen te richten respectievelijk het ingaande akoestische signaal uit in 10 hoofdzaak slechts één of meer voorkeursrichtingen op te vangen.According to a first aspect, for this purpose a method is provided for transforming the wavefront of an acoustic signal, the method comprising: - providing a channel system that is composed of a first channel, two or more second channels as well as one or more between the first and second channels arranged channel splitting elements; - receiving an input acoustic signal from an input wavefront shape in the first channel or in the second channels; - conducting the acoustic signal via the channel splitting elements to the mouths of the second channels and the first channel, respectively; outputting an outgoing acoustic signal of a transformed outgoing wavefront shape via the mouths of the second channels or the mouth of the first channel, wherein the channel system is designed to cause the outgoing acoustic signal to be transmitted in substantially one or more preferred directions by interference. align the incoming acoustic signal or substantially only one or more preferred directions.
Voor de overdracht van geluid geldt het zogeheten reciprociteits-beginsel. Dit beginsel stelt dat de overdracht van een bron naar een ontvanger identiek is aan de overdracht van de ontvanger naar de bron (hetzelfde pad in omgekeerde 15 richting). Volgens de werkwijze is van een bron afkomstig geluid dan ook niet alleen te richten in een of meer voorkeursrichtingen (of voorkeursbereiken), maar kan volgens de werkwijze ook geluid van een of meer voorkeursrichtingen (of bereiken) opgevangen worden.The so-called reciprocity principle applies to the transmission of sound. This principle states that the transfer from a source to a receiver is identical to the transfer from the receiver to the source (the same path in reverse). According to the method, sound from a source can therefore not only be directed in one or more preferred directions (or preferred ranges), but according to the method, sound from one or more preferred directions (or ranges) can also be picked up.
20 Volgens een ander aspect van de uitvinding wordt een inrichting voor het transformeren van het golffront van een akoestisch signaal, de inrichting omvattende een kanaalstelsel omvattende een eerste kanaal, twee of meer tweede kanalen alsmede een of meer tussen de eerste en tweede kanalen 25 aangebrachte kanaalsplitsings-elementen, waarbij het kanaalstelsel is uitgevoerd voor het opvangen van een ingaand akoestische signaal van een ingaande golffrontvorm in het eerste kanaal of in de tweede kanalen, het via de kanaalsplitsingselementen leiden van het akoestische signaal 30 naar de monden van respectievelijk de tweede kanalen en het eerste kanaal, het via de monden van de tweede kanalen respectievelijk de mond van het eerste kanaal afgeven van een uitgaand akoestisch signaal van een getransformeerde uitgaande 4 golffrontvorm, en het door interferentie richten van het uitgaande akoestische signaal naar in in hoofdzaak een of meer voorkeursrichtingen respectievelijk het opvangen van het ingaande akoestische signaal uit in hoofdzaak slechts een of 5 meer voorkeurs-richtingen.According to another aspect of the invention, a device for transforming the wavefront of an acoustic signal, the device comprising a channel system comprising a first channel, two or more second channels, and one or more channel splits arranged between the first and second channels. elements, the channel system being designed to receive an incoming acoustic signal from an input wavefront shape in the first channel or in the second channels, guiding the acoustic signal 30 via the channel splitting elements to the mouths of the second channels and the first channel, outputting an outgoing acoustic signal of a transformed outgoing 4 wavefront shape through the mouths of the second channels and the mouth of the first channel, and directing the outgoing acoustic signal through interference to substantially one or more preferred directions, respectively catching it incoming acoustic signal from essentially only one or more preferred directions.
Bij toepassing van de werkwijze op een luidspreker kan de optredende hinder voor de omgeving beperkt worden zonder dat het geluidsignaal zijn kwaliteit voor de doelgroep verliest. Ook kunnen de werkwijze en inrichting bij luidsprekers worden 10 ingezet om in ruimten met veel galm, het geluid direct op de doelgroep te richten, waarbij het galmveld van minder geluidenergie wordt voorzien, zodat er toch een acceptabele akoestische situatie ontstaan voor het publiek. Dit kan bijvoorbeeld een richtluidspreker zijn zoals bijvoorbeeld op 15 stations of in kerken wordt toegepast.When the method is applied to a loudspeaker, the nuisance occurring for the environment can be limited without the sound signal losing its quality for the target group. The method and arrangement can also be used at loudspeakers to direct the sound directly to the target group in rooms with a lot of reverb, whereby the reverb field is provided with less sound energy, so that an acceptable acoustic situation is created for the audience. This can be, for example, a directional loudspeaker such as is applied at 15 stations or in churches.
Bij toepassing op een geluidopnemer kunnen tevens de invloeden van stoorsignalen op het te meten signaal vanuit een gewenste zichthoek beperkt worden, zonder dat het te meten geluidsignaal zijn kwaliteit verliest.When applied to a sound recorder, the influences of interference signals on the signal to be measured can also be limited from a desired viewing angle, without the sound signal to be measured losing its quality.
20 In een voorkeursuitvoering omvat de inrichting een aansluitkanaal om de geluidsbron of het geluidmeetsysteem op aan te sluiten alsmede een kanaalsysteem, omvattende één of meerdere splitsingselementen en aansluitkanalen en bochten om de openingen aan de andere zijde op het gewenste patroon te laten 25 uitmonden.In a preferred embodiment the device comprises a connecting channel for connecting the sound source or the sound measuring system as well as a channel system, comprising one or more splitting elements and connecting channels and bends to open the openings on the other side to the desired pattern.
Volgens een voorkeursuitvoering op de geluidsbron aansluitbaar kanaalstelsel voor het splitsen van het geluidsignaal in verscheidene geluidsignalen waarin het splitsingselement is uitgevoerd voor het verschaffen van een 30 zodanig faseverschil tussen de verschillende geluidsignalen dat door interferentie de in hoofdzaak een of meer voorkeursrichtingen te verschaffen zijn.According to a preferred embodiment, a channel system connectable to the sound source for splitting the sound signal into various sound signals in which the splitting element is designed to provide such a phase difference between the different sound signals that the substantially one or more preferred directions can be provided by interference.
Volgens een verdere voorkeursuitvoering is het toestel 5 opgebouwd uit een invoerkanaal dat zich met individuele splitsingselementen één of meerdere malen serieel en/of parallel splitst in uiteindelijk een gewenst aantal uitvoerkanalen voor het splitsen van het signaal van de geluidsbron, waarbij de 5 uitmondingen van de uitvoerkanalen op de gewenste onderlinge afstanden zijn gesitueerd voor het verschaffen van een gewenst faseverschil tussen signalen uit de diverse openingen. Daarbij is elk individueel splitsingselement bij voorkeur symmetrisch uitgevoerd. Elk splitsingselement is bij voorkeur 10 stromingstechnisch geoptimaliseerd. Om dit te bereiken zijn de kanalen van het toestel ten minste gedeeltelijk gekromd uitgevoerd. De uiteinden van de uitvoerkanalen naar de buitenlucht zijn bij voorkeur trompetvormig uitgevoerd, om zoveel mogelijk geluidenergie te kunnen uitstralen of opvangen. 15 Verdere voordelen, kenmerken en details van de onderhavige uitvinding volgen uit de navolgende beschrijving van enige voorkeursuitvoeringen daarvan. In de beschrijving wordt verwezen naar de figuren, waarin tonen: - figuur l een schematische weergave van de 20 akoestische transformator met zijden A en B.According to a further preferred embodiment, the device 5 is made up of an input channel which, with individual splitting elements, splits serially and / or in parallel one or more times into a desired number of output channels for splitting the signal from the sound source, the ends of the output channels are situated at the desired mutual distances to provide a desired phase difference between signals from the various openings. Each individual splitting element is herein preferably symmetrical. Each cleavage element is preferably optimized in terms of flow. To achieve this, the channels of the device are at least partially curved. The ends of the output channels to the outside air are preferably made in the form of a trumpet in order to be able to emit or absorb as much sound energy as possible. Further advantages, features and details of the present invention follow from the following description of some preferred embodiments thereof. Reference is made in the description to the figures, in which: figure 1 shows a schematic representation of the acoustic transformer with sides A and B.
- figuur 2 een schematische weergave van de akoestische transformator, met aan zijde A een geluidbron aangesloten.figure 2 shows a schematic representation of the acoustic transformer, with a sound source connected on side A.
- figuur 3 een schematische weergave van de 25 akoestische transformator, met aan zijde A een geluidmeetsysteem aangesloten.figure 3 shows a schematic representation of the acoustic transformer, with a sound measuring system connected on side A.
- figuur 4 een schematische voorstelling van de akoestische transformator geplaatst op de uitlaat van een installatie.figure 4 shows a schematic representation of the acoustic transformer placed on the outlet of an installation.
30 - figuren 5 respectievelijk een bovenaanzicht en twee zijaanzichten van een tweede voorkeursuitvoering van de uitvinding.Figures 5 and a top view and two side views, respectively, of a second preferred embodiment of the invention.
- figuren 6A t/m 6F richtkarakteristieken van de 6 akoestische transformator.- figures 6A to 6F are directional characteristics of the 6 acoustic transformer.
- figuren 7A t/m 7F richtkarakteristieken van de akoestische transformator met 128 openingen, bij verschillende frequenties ten opzichte van de basisfrequentie.- figures 7A to 7F are directional characteristics of the acoustic transformer with 128 openings, at different frequencies with respect to the basic frequency.
5 - figuur 8 de configuratie van de openingen bij toepassing van de geluidtransformator op een cylindersegment.5 - figure 8 shows the configuration of the openings when applying the sound transformer to a cylinder segment.
- figuren 9 richtkarakteristieken van toestel met 128 openingen met enkele verschillende kromtestralen.- Figures 9 are directional characteristics of a device with 128 openings with a few different curvature rays.
- figuur 10 een schematische weergave van vier 10 geluidsbronnen nabij elkaar.figure 10 shows a schematic representation of four sound sources close to each other.
- figuur 11 de richtkarakteristiek van geluidbronnen volgens figuur 10.- figure 11 shows the directional characteristic of sound sources according to figure 10.
Figuur 1 toont een schematische weergave van de akoestische transformator met zijden A en B. Zijde A bestaat uit één 15 opening. Zijde B bestaat uit een N-tal openingen, met onderlinge afstanden tussen openingen Bi en Bi+1 van Di. Deze afstanden kunnen in principe verschillend zijn, maar zullen bij grotere aantallen openingen veelal in hoofdzaak gelijk zijn aan elkaar. De verbinding tussen zijde A en zijde B bestaat uit een 20 kanaalstelsel, waarbij de weglengte en het aantal (identieke) bochten en kanaalsplitsingselementen (1) vanaf de zijde A naar elke opening Bi aan zijde B aan elkaar gelijk is. Voor een aantal doeleinden kan ook een steeds wel-gedefinieerde verschillende afstand worden gebruikt, teneinde de gewenste 25 looptijdverschillen te verkrijgen. De openingen kunnen zowel op een rechte of gekromde lijn liggen, als op een recht of gekromd vlak. Een vlak met openingen kan verkregen worden door bij de splitsingen het signaal bijvoorbeeld steeds in vier kanaaltjes te splitsen.Figure 1 shows a schematic representation of the acoustic transformer with sides A and B. Side A consists of one opening. Side B consists of about N openings, with mutual distances between openings Bi and Bi + 1 of Di. These distances can in principle be different, but will often be substantially the same for larger numbers of openings. The connection between side A and side B consists of a channel system, wherein the path length and the number of (identical) bends and channel splitting elements (1) from side A to each opening Bi on side B are equal to each other. For a number of purposes, a different well-defined different distance can also be used in order to obtain the desired transit time differences. The openings may lie on a straight or curved line as well as on a straight or curved surface. A plane with openings can be obtained by, for example, always splitting the signal into four channels at the splits.
30 Figuur 2 een schematische weergave van de akoestische transformator, met aan zijde A een geluidbron (1) aangesloten, met als doel om aan zijde B een richtwerking van het geluid tot stand te brengen.Figure 2 shows a schematic representation of the acoustic transformer, with a sound source (1) connected on side A, with the aim of producing a directing effect of the sound on side B.
77
Figuur 3 een schematische weergave van de akoestische transformator met een geluidopnemer aangesloten aan zijde A. Hierbij is het doel om het geluid uit een beperkte zichthoek aan zijde B te bemeten. De geluidopnemer is als voorbeeld uitgevoerd 5 door een kanaal op zijde A aan te sluiten, die eindigt met een zogeheten akoestisch dode afsluiting. Dat is een afgesloten stuk pijp, gevuld met akoestisch absorberend materiaal, om reflecties te vermijden. Vervolgens is in de wand van het tussenkanaal een drukmicrofoon aangebracht. Dit zou alternatief ook een midden in 10 het kanaaltje geplaatste deeltjessnelheidsopnemer kunnen zijn, bijvoorbeeld een microflown.Figure 3 shows a schematic representation of the acoustic transformer with a sound sensor connected to side A. The aim here is to measure the sound from a limited viewing angle on side B. The sound recorder is designed as an example by connecting a channel to side A, which ends with a so-called acoustically dead end. This is a sealed pipe, filled with acoustically absorbent material, to prevent reflections. A pressure microphone is then fitted in the wall of the intermediate channel. This could alternatively also be a particle speed sensor placed in the middle of the channel, for example a microflown.
Figuur 4 een schematische voorstelling van de akoestische transformator (1), geplaatst op de schoorsteen (2) van een installatie (3). Hierbij is het doel om een zodanige verzwakking 15 van het geluid in het vlak, haaks of schuin op de openingen van de akoestische transformator te verkrijgen, bij bepaalde frequenties of frequentie-gebieden, dat daardoor minder hinder ontstaat voor omwonenden. Dit kan in het bijzonder interessant zijn voor lage frequenties, waar het geluid met behulp van 20 bestaande geluidreducerende technieken in het algemeen zeer lastig te reduceren is of in situaties waar de installatie een overheersende geluidtoon produceert bij een gedefinieerde, bekende frequentie. Ook voor een breedbandig signaal kan dit werken.Figure 4 shows a schematic representation of the acoustic transformer (1), placed on the chimney (2) of an installation (3). The aim here is to obtain such a weakening of the sound in the plane, perpendicular or obliquely to the openings of the acoustic transformer, at certain frequencies or frequency ranges, that as a result less inconvenience is caused for local residents. This can be of particular interest for low frequencies, where the sound is generally very difficult to reduce using existing noise-reducing techniques or in situations where the installation produces a predominant sound at a defined, known frequency. This can also work for a broadband signal.
25 Figuur 5 toont respectievelijk een bovenaanzicht en twee zijaanzichten van een tweede voorkeursuitvoering van de uitvinding. In deze figuur is getoond op welke wijze het geluidsignaal wat in het eerste kanaal intreedt, gesplitst kan worden, waarbij de tweede openingen in een vlak uitkomen. De 30 bron (1) is aangesloten op de eerste kanaalopening (2) van de geluidtransformator. Het geluid uit de bron wordt eerst in element (3) gesplitst in tweeën. Vervolgens wordt dit in element (4) gesplitst, opdat de tweede openingen(5) ieder dezelfde 8 weglengte en het aantal bochten tussen zijde A en zijde B hebben. Hierbij is de akoestische transformator op betrekkelijk compacte wijze gebouwd naar een vlak met 2x4 openingen.Figure 5 shows a top view and two side views, respectively, of a second preferred embodiment of the invention. This figure shows how the sound signal entering the first channel can be split, with the second openings ending in a plane. The source (1) is connected to the first channel opening (2) of the sound transformer. The sound from the source is first split into element (3) in two. This is then split into element (4), so that the second openings (5) each have the same 8 path length and the number of bends between side A and side B. The acoustic transformer is hereby built in a relatively compact manner to a surface with 2x4 openings.
Figuren 6A t/m 6F tonen richtkarakteristieken van 5 respectievelijk N = 2, 4, 8, 16, 32 en 64 openingen. Deze grafieken kunnen enerzijds geïnterpreteerd worden als de richtkarakteristiek van een middels de akoestische transformator gerichte bron, waarbij N verschillende openingen zijn toegepast, en anderzijds als de richtkarakteristiek van een richtmicrofoon, 10 verkregen door een geluidmeetsysteem op de zijde A van de akoestische transformator aan te sluiten. In deze richtkarakteristieken geldt dat de onderlinge afstand D tussen de openingen gelijk is aan de halve golflengte van de frequentie f (ter informatie: golflengte = geluidsnelheid 15 gedeeld door frequentie). In deze richtkarakteristieken, en de volgende richtkarakteristieken van figuren 7 en 9, is de richtwerking die door elke individuele opening wordt veroorzaakt niet meegenomen, en ook is de richtwerking en eventuele afscherming door de fysieke afmetingen van de geluid-20 transformator niet meegenomen.Figures 6A to 6F show directional characteristics of 5 and N = 2, 4, 8, 16, 32 and 64 openings, respectively. These graphs can be interpreted on the one hand as the directional characteristic of a source directed by means of the acoustic transformer, where N different openings are applied, and on the other hand as the directional characteristic of a directional microphone, obtained by connecting a sound measurement system to the side A of the acoustic transformer . In these directional characteristics, it holds that the mutual distance D between the openings is equal to half the wavelength of the frequency f (for information: wavelength = sound speed 15 divided by frequency). In these directional characteristics, and the following directional characteristics of Figures 7 and 9, the directional effect caused by each individual aperture is not included, and also the directional action and any shielding due to the physical dimensions of the sound transformer are not included.
Figuren 7 richtkarakteristieken van de akoestische transformator met 128 openingen, waarbij de uitgezonden frequentie varieert ten opzichte van de basisfrequentie. De basisfrequentie is de frequentie waarvan de halve golflengte 25 overeenkomt met de onderlinge afstand D tussen de openingen.Figs. 7: Directional characteristics of the acoustic transformer with 128 openings, the transmitted frequency varying with respect to the basic frequency. The basic frequency is the frequency of which half the wavelength 25 corresponds to the mutual distance D between the openings.
Deze richtkarakteristieken gelden wederom identiek voor de richtwerking van een geluidbron met het genoemde aantal openingen als voor de richtwerking van een geluidopnemer met een kanaalstelsel met het genoemde aantal openingen. Deze grafieken 30 maken duidelijk dat het toestel een sterke richtwerking heeft voor breedbandig geluid.These directional characteristics are again identical for the directional action of a sound source with the said number of openings as for the directional action of a sound recorder with a channel system with the said number of openings. These graphs make it clear that the device has a strong directional effect for broadband sound.
Figuur 8 het frontvlak van een geluidrichter met één zijde recht en één zijde gekromd, tezamen een cylindersegment vormend.Figure 8 shows the front face of a sound director with one side straight and one side curved, together forming a cylinder segment.
99
De relatie tussen de kromming R, het aantal openingen N, de onderlinge afstand tussen de openingen D en de openingshoek Θ is: R := (N - I)· — Θ 5 Figuren 9A t/m 9D richtkarakteristieken van een toestel met N=128 openingen op een cirkelsegment (of cylindersegment), voor een aantal waarden van de openingshoek Θ . Deze richtkarakteristieken gelden wederom identiek voor de richtwerking van een geluidbron met het genoemde aantal 10 openingen als voor de richtwerking van een geluidopnemer met een kanaalstelsel met het genoemde aantal openingen. Vergelijkbare richtkarakteristieken kunnen ook worden verkregen door uit te gaan van een vlakke plaat met openingen, waarbij de openingshoek dan wordt verkregen door de kanaallengtes van de geluidbron (of 15 geluidopnemer) naar de verschillende openingen zodanig te kiezen dat door de daarmee te vormen looptijden het gewenste golffront uittreedt (de gewenste openingshoek ontstaat). Opmerking: een vergelijkbaar effect is te bereiken door uit te gaan van een vlakke vorm van de openingen, maar door de weglengtes zodanig te 20 maken dat daardoor een golffront met de gewenste kromming ontstaat. Deze laatste oplossing heeft waarschijnlijk productie-technische voordelen.The relationship between the curvature R, the number of apertures N, the mutual distance between the apertures D and the aperture angle Θ is: R: = (N - I) · - Θ 5 Figures 9A to 9D directional characteristics of a device with N = 128 openings on a circle segment (or cylinder segment), for a number of values of the opening angle Θ. These directional characteristics again apply identically to the directional action of a sound source with the said number of openings as to the directional action of a sound recorder with a channel system with the said number of openings. Comparable directional characteristics can also be obtained by starting from a flat plate with openings, the opening angle being then obtained by selecting the channel lengths from the sound source (or sound recorder) to the different openings in such a way that the desired transit times can be achieved wave front (the desired opening angle is created). Remark: a comparable effect can be achieved by starting from a flat shape of the openings, but by making the path lengths such that a wave front with the desired curvature is thereby created. The latter solution probably has production-technical advantages.
Figuur 10 een schematische weergave van vier geluidsbronnen nabij elkaar, op afstand Z>, = 1/2 en f>2 =iT2-l/2, met de geluidsstralen 25 getekend onder een hoek a. Hiermee wordt aangetoond dat er bij vier coherente bronnen, enkele hoeken ontstaan waarbij het geluid door interferentie uitdooft, aangezien de weglengteverschillen van de bronparen dan gelijk worden aan de halve golflengte. Bij het hanteren van een groter aantal 30 coherente bronnen, ontstaan er steeds meer hoeken, waarbij deze uitdoving optreedt, waarbij de richtwerking toeneemt met het 10 aantal bronnen. Om de weglengtes en het aantal bochten identiek te houden, is een aantal bronnen van N = 2k handig (k=geheel getal), hoewel dit niet strikt noodzakelijk is voor de werking. Voor de bochten is een splitsing in twee of vier kanalen in het 5 algemeen eveneens handig; splitsing in een ander aantal is echter ook mogelijk.Figure 10 shows a schematic representation of four sound sources close to each other, at a distance Z>, = 1/2 and f> 2 = iT2-1/2, with the sound rays 25 drawn at an angle a. This shows that at four coherent sources , some angles are created where the sound goes out due to interference, since the path length differences of the source pairs then become equal to half the wavelength. When handling a larger number of coherent sources, more and more angles are formed, this quenching occurring, the directing effect increasing with the number of sources. To keep the path lengths and the number of bends identical, a number of sources of N = 2k is useful (k = integer), although this is not strictly necessary for the operation. For the bends, a split into two or four channels is generally also useful; however, splitting into a different number is also possible.
Figuur 11 de richtwerking die ontstaat volgens de situatie die in figuur 10 is geschetst. Zoals uit figuur 11 blijkt, treedt de maximale demping op onder in die richting waarbij het 10 weglengteverschil gelijk is aan Μλ (NB: een verschil van ϋίλ, 2Μλ, etc geeft ook sterke uitdoving).Figure 11 shows the directing effect that arises according to the situation outlined in Figure 10. As can be seen from figure 11, the maximum damping occurs in the direction in which the path length difference is equal to Μλ (NB: a difference of ϋίλ, 2Μλ, etc also gives strong cancellation).
Het toestel is in meer of mindere mate gevoelig voor kleine afwijkingen, bijvoorbeeld door de variatie in de geluidssnelheid vanwege variaties in de temperatuur. Daardoor neemt bij een 15 zekere frequentie de golflengte af of toe bij dalen/toename van de temperatuur. Als het weglengte-verschil naar de coherente geluidsbronnen in de buurt van (of Ι^λ, 2Μλ, etc.) komt, treedt reeds een goede geluidreductie op ten opzichte van α = 0°.The device is more or less sensitive to small deviations, for example due to the variation in sound speed due to variations in temperature. As a result, the wavelength increases or decreases with a certain frequency with decreasing / increasing temperature. If the path length difference to the coherent sound sources comes close to (or Ι ^ λ, 2Μλ, etc.), a good noise reduction already occurs with respect to α = 0 °.
20 In sommige uitvoeringsvormen kan het nodig zijn om voor bovengenoemde temperatuurinvloeden te compenseren. Dat is bijvoorbeeld mogelijk door de uit te zenden frequentie(s) aan te passen aan de temperatuur, of door de afstand D variabel te maken. Zo zou de afstand D onder invloed van de temperatuur 25 beïnvloed kunnen worden door gebruik te maken van materialen met een geschikt gekozen thermische uitzettingscoëfficient, of door middel van een bimetaal. Er zijn zelfs ook uitvoeringen denkbaar waarin een aanstuureenheid is gekoppeld met een temperatuurmeter waarin de genoemde afstand(en) D tussen de geluidsbronnen en/of 30 de frequentie van het uitgezonden geluid afhankelijk van de door de sensor gemeten temperatuur wordt aangepast.In some embodiments, it may be necessary to compensate for the above temperature influences. This is possible, for example, by adapting the frequency (s) to be transmitted to the temperature, or by making the distance D variable. For example, the distance D could be influenced under the influence of the temperature by using materials with a suitably chosen thermal expansion coefficient, or by means of a bimetal. Embodiments are even conceivable in which a control unit is coupled to a temperature meter in which the said distance (s) D between the sound sources and / or the frequency of the transmitted sound is adjusted in dependence on the temperature measured by the sensor.
Van bovengenoemde fenomenen kan goed gebruik gemaakt worden 11 bij het ontwerp van het toestel. Als bijvoorbeeld een geluidsbron gericht moet worden, die een signaal geeft dat uit meerdere tonen bestaat, dan kan op grond van de optredende richtkarakteristieken een optimaal compromis gezocht worden.The aforementioned phenomena can be well used in the design of the device. If, for example, a sound source is to be aimed which gives a signal that consists of several tones, an optimum compromise can be sought on the basis of the directing characteristics occurring.
5 De geluid-transformator kan overigens ook worden toegepast door parallel meerdere luidsprekers op te gebruiken met elke hun eigen geluid-transformator, om zo het gewenste totale frequentie-bereik met de gewenste frequentiekarakteristiek te kunnen verkrijgen.The sound transformer can also be applied by using several speakers in parallel, each with their own sound transformer, in order to obtain the desired total frequency range with the desired frequency characteristic.
10 De berekeningen zijn gebaseerd op de optelling van het geluid van een aantal coherente bronnen op een lijn of een kromme. De gehanteerde formules zijn hierna weergegeven.The calculations are based on the addition of the sound from a number of coherent sources on a line or curve. The formulas used are shown below.
De uitbreiding van het geluid van een enkele bron wordt weergegeven door: p j(kr--Cüt)The extension of the sound from a single source is represented by: p j (kr - Cüt)
Pj(r,t) --e 1 ' (DPj (r, t) - e 1 '(D
15 r met: p^r^t) = geluidsdruk op afstand ^ van bron i [Pa] P = drukamplitude van de bron op lm [Pa] ω = omloopsnelheid, hoeksnelheid) = 2.n.f [rad/s] t = tijd [s] 20 k golfgetal (ω/c = 2.π/λ) [1/m]15 r with: p ^ r ^ t) = remote sound pressure ^ from source i [Pa] P = pressure amplitude of the source at lm [Pa] ω = circulation speed, angular speed) = 2.nf [rad / s] t = time [s] 20 k wave number (ω / c = 2.π / λ) [1 / m]
De optelling van het geluid van meerdere bronnen is:The sum of the sound from multiple sources is:
NN
ptot(r,t) := ^ Pj(r,t) (2) i = 1 met: Pi = drukamplitude van geluidsgolf uit één opening [Pa]ptot (r, t): = ^ Pj (r, t) (2) i = 1 with: Pi = pressure amplitude of sound wave from one opening [Pa]
25 ptot = drukamplitude van totale geluidsgolf uit alle N25 ptot = pressure amplitude of total sound wave from all N
openingen [Pa]openings [Pa]
De effectieve of rms-waarde van de totale geluiddruk wordt berekend met: 12The effective or rms value of the total sound pressure is calculated with: 12
Ptot_mis<r):=Ï i Ptol<r',>dt 131Ptot_mis <r): = Ptol <r ',> dt 131
1 JQ1 JQ
waarin: pCot rms = effectieve waarde van het geluid T = omloopsnelheid = l/f [s] 5where: pCot rms = effective value of the sound T = turnover rate = 1 / f [s] 5
Het geluiddrukniveau wordt vervolgens berekend met: ( Ptot_rms(r)^The sound pressure level is then calculated with: (Ptot_rms (r) ^
Lptot(r) := 20-log-- 4 V Pref ) met: Lptot(r) = het totale geluiddrukniveau in [dB] 10 pref = het referentie-geluiddrukniveau 2.10'5 [Pa]Lptot (r): = 20-log - 4 V Pref) with: Lptot (r) = the total sound pressure level in [dB] 10 pref = the reference sound pressure level 2.10'5 [Pa]
De onderhavige uitvinding is niet beperkt tot de bovenbeschreven voorkeursuitvoeringsvormen daarvan; de gevraagde rechten worden bepaald door de navolgende conclusies, binnen de 15 strekking waarvan velerlei modificaties denkbaar zijn.The present invention is not limited to the above described preferred embodiments thereof; the rights sought are defined by the following claims, within the scope of which many modifications can be envisaged.
1032/021032/02
Claims (21)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL1032702A NL1032702C2 (en) | 2006-10-18 | 2006-10-18 | Method and equipment for transformation of wave front of acoustic signal and create channel combination of first channel two or more second channels together with one or more channel splitting components between first and second channels |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL1032702 | 2006-10-18 | ||
| NL1032702A NL1032702C2 (en) | 2006-10-18 | 2006-10-18 | Method and equipment for transformation of wave front of acoustic signal and create channel combination of first channel two or more second channels together with one or more channel splitting components between first and second channels |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NL1032702C2 true NL1032702C2 (en) | 2008-04-22 |
Family
ID=38162290
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NL1032702A NL1032702C2 (en) | 2006-10-18 | 2006-10-18 | Method and equipment for transformation of wave front of acoustic signal and create channel combination of first channel two or more second channels together with one or more channel splitting components between first and second channels |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| NL (1) | NL1032702C2 (en) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1644795A (en) * | 1925-04-15 | 1927-10-11 | Stevens Leslie | Sound amplifier |
| US2087052A (en) * | 1934-12-10 | 1937-07-13 | Steuart Douglas Stuart Spens | Apparatus for conducting sound |
-
2006
- 2006-10-18 NL NL1032702A patent/NL1032702C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1644795A (en) * | 1925-04-15 | 1927-10-11 | Stevens Leslie | Sound amplifier |
| US2087052A (en) * | 1934-12-10 | 1937-07-13 | Steuart Douglas Stuart Spens | Apparatus for conducting sound |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101682809B (en) | Sound discrimination method and apparatus | |
| CN100358393C (en) | Method and apparatus to direct sound | |
| CA2407855C (en) | Interference suppression techniques | |
| US8204241B2 (en) | Sound outputting apparatus, sound outputting method, sound output processing program and sound outputting system | |
| US5969838A (en) | System for attenuation of noise | |
| US20060115103A1 (en) | Systems and methods for interference-suppression with directional sensing patterns | |
| US6590661B1 (en) | Optical methods for selectively sensing remote vocal sound waves | |
| US9906870B2 (en) | Apparatuses and methods for sound recording, manipulation, distribution and pressure wave creation through energy transfer between photons and media particles | |
| Zhang et al. | EarArray: Defending against DolphinAttack via Acoustic Attenuation. | |
| WO2021227570A1 (en) | Smart speaker device, and method and system for controlling smart speaker device | |
| US5058171A (en) | Microphone arrangement | |
| JP2008252625A (en) | Directional speaker system | |
| Bates et al. | Effects of filtering of harmonics from biosonar echoes on delay acuity by big brown bats (Eptesicus fuscus) | |
| NL1032702C2 (en) | Method and equipment for transformation of wave front of acoustic signal and create channel combination of first channel two or more second channels together with one or more channel splitting components between first and second channels | |
| US8787114B1 (en) | Audio surveillance system | |
| JP4708960B2 (en) | Information transmission system and voice visualization device | |
| Iijima et al. | Audio hotspot attack: An attack on voice assistance systems using directional sound beams | |
| US6631193B1 (en) | Audio system enhancement using psycho acoustic matrix | |
| Brown | Fundamentals of audio and acoustics | |
| Karjalainen et al. | Head-tracking and subject positioning using binaural headset microphones and common modulation anchor sources | |
| CN101165775A (en) | Method and apparatus to direct sound | |
| EP1448016A1 (en) | Device and method for detecting wind noise | |
| NL8303306A (en) | MICROPHONE DEVICE. | |
| EP0777404B1 (en) | System for attenuation of noise | |
| Halmrast | When source is also receiver |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD2B | A search report has been drawn up | ||
| V1 | Lapsed because of non-payment of the annual fee |
Effective date: 20100501 |