NO124970B

NO124970B -

Info

Publication number: NO124970B
Application number: NO1142/70A
Authority: NO
Inventors: D Huszty
Original assignee: Elektroakusztikai Gyar
Priority date: 1969-11-26
Filing date: 1970-03-25
Publication date: 1972-06-26
Also published as: FI51884B; DE2017649B2; NL7008149A; DE2017649A1; SE358539B; BG29729A3; CA931082A; BE756400A; FI51884C; GB1310165A; PL81317B1; CH526245A; US3648801A; CS164868B2; AT320766B; ES384044A1; FR2071569A5; DK143089C; DK143089B

Description

Lydstråler. Sound beams.

Oppfinnelsen angår en lydstråler bestående av et The invention relates to a sound beam consisting of a

eller flere strålerelementer som hvert Inneholder minst tre enkle og/eller sammensatte hoyttalere. or several beam elements that each contain at least three simple and/or compound loudspeakers.

For fagfolk som beskjeftiger seg med problemene For professionals dealing with the issues

med akustisk overforing, er det kjent at med en lydstråler som er bygget opp av en enkelt hoyttaler kan det ikke frembringes noen with acoustic transmission, it is known that with a sound array made up of a single loudspeaker, no

stor lydeffekt. Det er videre kjent at karakteristikken for det frembrakte lydfelt, dvs. lydtrykkfrekvensen og retningskarakteristikken av stråleren, påvirkes av den konstruktive oppbygning av lydstråleren som er sammensatt av flere strålerelementer. Det skal bemerkes at et strålerelement i seg selv eventuelt kan benyttes som great sound effect. It is also known that the characteristic of the produced sound field, i.e. the sound pressure frequency and the directional characteristic of the radiator, is affected by the constructive structure of the sound radiator, which is composed of several radiator elements. It should be noted that a beam element itself can possibly be used as

lydstråler. Ved slike anordninger oppstår det i nærheten av lydstråleren et uhomogent, såkalt interferenslydfelt. Utbredelsen og uhomogeniteten er avhengig, av den anvendte lydstråler, av dens dimensjoner og av den innbyrdes anordning av strålerelementene. Undersokelser av forskjellige losninger har gitt en merkbar sammen-heng mellom uhomogenitet av nærfeltet og retningskarakteristikken av stråleren. Ifolge teorien blir retningskarakteristikken av flatestrålere skarpere ved hbye frekvenser. sound beams. With such devices, an inhomogeneous, so-called interference sound field occurs in the vicinity of the sound radiator. The spread and the inhomogeneity depend on the sound beam used, its dimensions and the mutual arrangement of the beam elements. Investigations of different solutions have given a noticeable connection between inhomogeneity of the near field and the directional characteristics of the radiator. According to the theory, the directional characteristics of flat radiators become sharper at high frequencies.

Denne kjensgjerning forårsaker en minskning av lydtrykket i sideretningene. På fig. 1 er vist en lydstråler 1 sett fra siden hvor vektorene 2 som danner opprinnelsen til fjernfeltet er målt i en vinkel oC med hovedutstrålingsretningen. Fig. 2 viser en ideell lydtrykkfrekvenskurve p = p(f) i aksen oC = 0° og en vil-kårlig vinkel OC ^ 0°. Ved hoyere frekvenser faller lydtrykkfrekvenskurven i sideretningen i forhold til akseretningen. Denne teoretiske erfaring kan ofte bevises i praksis. Som bekjent fremstilles det vanligvis konvekse eller konkave strålere. På fig. 3 er vist en konveks stråler 3 °g en konkav stråler 4- Ved slike strålere forsterkes den ovenfor nevnte virkning og lydtrykkfrekvenskurven blir ujevn i aksen oC ^ 0°. Fig. 4 °g 5 viser lydtrykkfrekvenskurver p = p(f) avhengig av vinkelen OC. I praksis opptrer i begge tilfeller ytterligere ujevnheter. Ved konvekse lydstrålere opptrer det i frekvensområdet mellom 2-5 kHz en karakteristisk innbuktning. Ved konkave lydstrålere oppstår i området av de mid-lere og hoyere frekvenser hvor bolgelengdene faller sammen med hensyn til fokuseringsavstanden og måleavstanden, fordi den foku-serende virkning gir et maksimum av lydtrykket. Erfaringsmessig avtar også fokuseringsavstanden ved hoyere frekvenser på grunn av avtakende bolgelengde. I dette tilfelle vil iakttakeren, i dette tilfelle mikrofonen, befinne seg i et lydfelt hvor lydtrykkfrekvenskurven ved hoyere frekvenser også ved ot = o° har en fallende karakter. En praktisk utnyttelse av disse overveielser kan også komme i betraktning ved såkalte lydsoyler som i grensetilfeller kan betraktes som flatestrålere. This fact causes a reduction in the sound pressure in the lateral directions. In fig. 1 shows a sound beam 1 seen from the side where the vectors 2 which form the origin of the far field are measured at an angle oC with the main radiation direction. Fig. 2 shows an ideal sound pressure frequency curve p = p(f) in the axis oC = 0° and an arbitrary angle OC ^ 0°. At higher frequencies, the sound pressure frequency curve falls in the lateral direction in relation to the axial direction. This theoretical experience can often be proven in practice. As you know, convex or concave radiators are usually produced. In fig. 3 shows a convex radiator 3 °g a concave radiator 4- With such radiators the effect mentioned above is amplified and the sound pressure frequency curve becomes uneven in the axis oC ^ 0°. Fig. 4 °g 5 shows sound pressure frequency curves p = p(f) depending on the angle OC. In practice, further irregularities occur in both cases. In the case of convex sound radiators, a characteristic indentation occurs in the frequency range between 2-5 kHz. In the case of concave sound radiators, in the area of the middle and higher frequencies, the wavelengths coincide with respect to the focusing distance and the measuring distance, because the focusing effect produces a maximum of the sound pressure. From experience, the focusing distance also decreases at higher frequencies due to the decreasing wavelength. In this case, the observer, in this case the microphone, will be in a sound field where the sound pressure frequency curve at higher frequencies also at ot = o° has a falling character. A practical utilization of these considerations can also come into consideration in the case of so-called sound columns which, in borderline cases, can be considered as surface radiators.

En egen betraktning fortjener kulestrålerne som i vanligste utforelse er konvekse strålere. I fritt lydfelt frembringer disse lydstrålere et svakt interferensfelt med avvikende karakter overfor den elementære stråling fra kulestrålerne. I lukkede rom f.eks. i nærheten av reflekterende stive flater vil styrken av interferensfeltet bkes ved refleksjon. Derved blir det virtuelle lydbilde utvidet og stedet for lydkilden kan subjektivt ikke lokaliseres noyaktig og innvirkningen av rommet trer sterkt frem. The ball jets, which in their most common form are convex jets, deserve a separate consideration. In a free sound field, these sound emitters produce a weak interference field with a deviant character compared to the elementary radiation from the spherical emitters. In closed rooms, e.g. in the vicinity of reflective rigid surfaces, the strength of the interference field will be reduced by reflection. Thereby, the virtual sound image is expanded and the location of the sound source cannot subjectively be accurately located and the impact of the room is strongly emphasized.

Selvom et slikt Jioyttalersystem betyr et betydelig fremskritt sammenliknet med en enkelt hbyttaler, hvilket i forste rekke kan forklares ved at uhomogeniteten av det frembrakte lydfelt okesj krever den videre utvikling allikevel en vurdering av kravene med hensyn til lydstrålerne og de subjektive erfaringer. Under en slik vurdering må det bringes på det rene hvilke krav og hvorfor nettopp dis^e må stilles til lydstrålere med naturtro gjengivelse. Although such a Jioyttaler system means a significant advance compared to a single Hbyt speaker, which can primarily be explained by the fact that the inhomogeneity of the produced sound field may well require further development, nevertheless, an assessment of the requirements with regard to the sound rays and the subjective experiences. During such an assessment, it must be made clear which requirements and why precisely dis^e must be made for sound radiators with lifelike reproduction.

Lydtrykkfrekvenskurven og retningskarakteristikken for lydstråleren skal være jevn og mest mulig frekvensuavhengig i hele det frekvensbånd som skal gjengis eller disse betingelser skal i det minste tilfredsstilles i et bredt bånd. Dette er en meget viktig betingelse ved gjengivelse av stereofoniske lydbilder. Foruten de ovenfor nevnte betingelser bor det også være overensstemmelse mellom lydtrykkfrekvenskurveTi som er målt i aksen i fritt lydfelt og i lukket rom. I dette tilfelle kan. det i små og middels store rom fremstilles samme subjektive inntrykk, dvs. at det ved hjelp av lydstråleren frembrakte lydbilde skal være romuavhengig^ Dette kan forklares ved at den fra lydstråleren avgitte energi er den samme, hvilket er mulig i tilfelle av de anforte fordringer. The sound pressure frequency curve and the directional characteristic of the sound emitter must be uniform and as frequency independent as possible throughout the frequency band to be reproduced or these conditions must at least be satisfied in a wide band. This is a very important condition when reproducing stereophonic sound images. In addition to the conditions mentioned above, there must also be agreement between the sound pressure frequency curve Ti which is measured in the axis in a free sound field and in a closed room. In this case can. the same subjective impression is produced in small and medium-sized rooms, i.e. that the sound image produced by the sound radiator must be room-independent^ This can be explained by the fact that the energy emitted from the sound radiator is the same, which is possible in the case of the stated requirements.

Det er imidlertid spbrsmål om hva man skal forstå ved jevnhet i frekvenskurven. However, there are questions about what is to be understood by smoothness in the frequency curve.

Ved det signal som skal gjengis, f.eks. tale, musikk, naturlige eller andre lyder, er egentlig aldri en sinussving-ning med linjespektrum, men alltid et signal med endelig båndbredde. Naturlige lyder som f.eks. tale og også musikk har nodvendigvis en begynnelse og en slutt, dvs. at de har et endelig tidsforlop. På basis av Fourier-analyse er det klart at oret nesten aldri påvirkes av rene sinusformede lyder. Videre må det tas i betraktning at den spektrale bredde av en sinuslyd som i et uendelig tidsrom kan karakteriseres som en enkelt spektrallinje, i tilfelle av et endelig tidsforlop utbrer seg etter betingelsen A f = 2£~t' Her er At tiden og A f er båndbredden av signalet som f.eks. i tilfelle av At = 50 msek. er 4. 0 Hz. Ifolge undersokelser inneholder lydene i tale og hurtige akkorder av musikk signaler hvis tidsforlop har en størrelsesorden av 50 msek. Systemet blir altså i virkeligheten som oftest ikke påvirket av en ren tone, men av et båndspektrum hvis konfigurasjon forandrer seg med tiden. At the signal to be reproduced, e.g. speech, music, natural or other sounds, is never really a sine wave with a line spectrum, but always a signal with a finite bandwidth. Natural sounds such as speech and also music necessarily have a beginning and an end, i.e. they have a finite course of time. On the basis of Fourier analysis, it is clear that the ear is almost never affected by pure sinusoidal sounds. Furthermore, it must be taken into account that the spectral width of a sinusoidal sound which in an infinite period of time can be characterized as a single spectral line, in the case of a finite time course spreads according to the condition A f = 2£~t' Here At is the time and A f is the bandwidth of the signal such as in case of At = 50 msec. is 4.0 Hz. According to investigations, the sounds in speech and fast chords of music contain signals whose time course has an order of magnitude of 50 msec. In reality, therefore, the system is most often not affected by a pure tone, but by a band spectrum whose configuration changes with time.

Det er kjent at oret uten hensyn til frekvensen, adderer styrken av komponentene innenfor et kritisk bånd hvis tids-forløpet av en slik påvirkning overskrider 10 msek. Variasjoner innenfor et kritisk bånd kan imidlertid ikke oppfattes hvilket kan begrunnes med folgende erfaring. Det må tas i betraktning at ved direkte lytting, dvs. fri for ethvert elektroakustisk hjelpemiddel, er lytterens akustiske omgivelse på grunn av refleksjoner på rommets begrensningsflater og diffraksjonsvirkning som skyldes det menne-skelige legeme, et interferensfelt. Uhomogenitet av dette interferensfelt kan erfaringsmessig også i ideell refleks!ri omgivelser, f.eks. i et lyddodt rom, ikke oppfattes. Hvis nemlig en naturlig lydkilde, f.eks. en talende person avlyttes i et lyddodt rom og denne person dreier seg noe, så vil lytterens bre som folge av det endrede geometriske forhold bringes inn i et annet fysisk godt målbart lydfelt, men endringen av lydkilden kan allikevel ikke oppfattes. Her spiller det byensynlig en stor rolle at signalet er tale som som bekjent er signaler med endelig båndbredde. Det samme vil man erfare ved avlytting av naturlige, musikalske lyder eller stbykilder. Denne uregelmessighet av lydfeltet opptrer sågar oftere ved naturlige omgivelser med reflekterende overflater. Det er f.eks. nok å henvise til de sterkt varierende lydtrykkfrekvenskurver for en lydstråler som arbeider i et lukket rom, hvilken frekvenskurve kan måles med et sinusformet foranderlig signal. It is known that the oret, regardless of the frequency, adds the strength of the components within a critical band if the time course of such an influence exceeds 10 msec. However, variations within a critical band cannot be perceived, which can be justified by the following experience. It must be taken into account that during direct listening, i.e. free of any electroacoustic aid, the listener's acoustic environment is an interference field due to reflections on the bounding surfaces of the room and diffraction effect caused by the human body. Inhomogeneity of this interference field can, according to experience, also in ideal reflective environments, e.g. in an anechoic room, not perceived. If a natural sound source, e.g. a speaking person is eavesdropped in an anechoic room and this person turns somewhat, then the listener's head will, as a result of the changed geometrical relationship, be brought into another physically well-measurable sound field, but the change in the sound source can still not be perceived. The fact that the signal is speech, which as you know are signals with a finite bandwidth, obviously plays a big role here. You will experience the same when listening to natural, musical sounds or urban sources. This irregularity of the sound field even occurs more often in natural environments with reflective surfaces. It is e.g. enough to refer to the highly varying sound pressure frequency curves for a sound jet working in a closed space, which frequency curve can be measured with a sinusoidally changing signal.

Videre har det vist seg at det i gjengivelseskarak-teristikken ikke kan oppfattes tilstedeværelsen av en innbuktning med en relativ båndbredde på - =g— -0,1 ved subjektiv avlytting. Furthermore, it has been shown that the presence of an indentation with a relative bandwidth of - =g— -0.1 cannot be perceived in the reproduction characteristic by subjective listening.

Av det ovenstående folger at det ikke er noen praktisk grunn å tillegge uregelmessigheter i lydtrykkfrekvenskurven i midten av det kritiske bånd, resp. interferensliknende skarpe innbuktninger i retningskarakteristikken noen betydning. På den annen side er det imidlertid bryet verd å ta i betraktning bredere åpninger og utbuktninger i frekvenskurven, dvs. når disse når kritisk båndbredde. Tilstedeværelsen av slike er da også godt hbrbare og forstyrrende når de stammer fra interferenser.' From the above it follows that there is no practical reason to add irregularities in the sound pressure frequency curve in the middle of the critical band, resp. interference-like sharp indentations in the directional characteristic have no significance. On the other hand, however, it is worth the trouble to take into account wider openings and bulges in the frequency curve, i.e. when these reach critical bandwidth. The presence of such is then also very helpful and disturbing when they originate from interferences.'

Av de vanlige data for lydstrålere betraktes formen av lydtrykkfrekvenskurven vanligvis i strålingsaksen og i gjengiv-elsesområdet. Variasjoner på 5 dB er ingen skjeldenhet. På bakgrunn av erfaringer kan variasjoner på - 2 dB på enkelte steder av Of the usual data for sound radiators, the shape of the sound pressure frequency curve is usually considered in the radiation axis and in the reproduction area. Variations of 5 dB are not uncommon. Based on experience, variations of - 2 dB can occur in some places

kurven oppfattes. Hvis karakteristikken har ujevnheter på noen dB the curve is perceived. If the characteristic has unevenness of a few dB

i noen områder som er bredere enn det kritiske bånd, vil klang- in some areas that are wider than the critical band, the sound will

farven ved subjektiv beddmmelse i slike tilfeller bli farvelds, the color by subjective judgment in such cases be dismissed,

dvs. hard og metallklingende. Det vil si at som folge av en innbuktning i det midtre område 2-5 kHz kan en fjerntliggende lyd- i.e. hard and metallic sounding. That is, as a result of an indentation in the middle range 2-5 kHz, a distant audio

kilde ved en liten okning i frekvenskurven gi inntrykk av en nær lydkilde. source by a small increase in the frequency curve give the impression of a close sound source.

Disse subjektive iakttakelser forer ved den tek- These subjective observations lead to the technical

niske utforelse av lydstrålere til meget strenge krav hovedsakelig på grunn av at avlytningen skjer i et lydfelt i lytterens omgivelse hvor det alltid frembringes ytterligere uregelmessigheter. low design of sound emitters to very strict requirements mainly due to the fact that the listening takes place in a sound field in the listener's surroundings where further irregularities are always produced.

Ved konstruksjon av de kjente lydstrålere legges In the construction of the known sound radiators are laid

de ovenfor nevnte teoretiske betraktninger til grunn, slik at man bestreber seg på å gjore lydstrålerens interferensfelt minst mulig og i stdrst mulig grad utelukke ujevnhetene. Som tilfelle er ved de ovenfor nevnte lydstrålertyper på fig. 1 - 5> nar disse bare delvis oppnådd forbedringer og også ved de beste hoyttalertyper kan slike objektivt målbare ujevnheter i lydtrykket iakttas og disse kan oppfattes subjektivt av en lytters ore. Likeledes er forsoket på å fjerne de alltid bestående ujevnheter i interferensfeltene en umulig oppgave. the above-mentioned theoretical considerations as a basis, so that one strives to make the interference field of the sound beam as small as possible and to the greatest possible extent exclude the unevenness. As is the case with the above-mentioned sound beam types in fig. 1 - 5> when these only partially achieved improvements and even with the best loudspeaker types, such objectively measurable unevenness in the sound pressure can be observed and these can be perceived subjectively by a listener's ears. Likewise, the attempt to remove the ever-existing irregularities in the interference fields is an impossible task.

Til grunn for oppfinnelsen ligger den grunntanke at strålerens interferensf elt nettopp ikke skal fjernes, men at det skal frembringes et utpreget sterkt interferensfelt hvor ujevn- The invention is based on the basic idea that the radiator's interference field should not be removed, but that a distinctly strong interference field should be produced where uneven

hetene i karakteristikken ligger så nær hverandre at dette Ikke lenger kan oppfattes subjektivt. Til tross for at slike fine ujevnheter i lydfeltet kan påvises ved objektiv måling, får lytterens bre inntrykk av et subjektivt homogenfelt. the heats in the characteristic are so close to each other that this can no longer be perceived subjectively. Despite the fact that such fine irregularities in the sound field can be detected by objective measurement, the listener gets the impression of a subjectively homogeneous field.

Hensikten med oppfinnelsen er derfor å tilveie- The purpose of the invention is therefore to provide

bringe en lydstråler med et slikt lydfelt hvor ujevnheter som folge av interferens i lydfeltet er meget sterke. Hvis nemlig ujevn- bring a sound beam with such a sound field where unevenness as a result of interference in the sound field is very strong. Namely, if uneven

hetene i lydfeltet endrer seg som funksjon av frekvensen, tiden og rommet og ligger innenfor lytterens kritiske bånd, så kan disse ujevnheter ikke lenger oppfattes og lydbildet blir subjektivt meget godt. Dessuten må det på grunn av det som er nevnt ovenfor frembringes et så sterkt interferensfelt at betingelsen—— 0,1°PPf<y>lies. the heat in the sound field changes as a function of frequency, time and space and lies within the listener's critical band, then these irregularities can no longer be perceived and the sound image is subjectively very good. Moreover, due to what has been mentioned above, such a strong interference field must be produced that the condition—— 0.1°PPf<y>lies.

I dette tilfelle vil forstyrrelser i rommet eller_omgivelsene på In this case, disturbances in the room or_the surroundings will on

grunn av ujevnhet i lydfeltet bli kompensert, dvs. den elektroakus-tiske gjengivelse blir praktisk talt uavhengig av omgivelsene. For due to unevenness in the sound field be compensated, i.e. the electroacoustic reproduction becomes practically independent of the surroundings. For

å utjevne avvikelsene mellom den subjektive bedommelse og de objektive målbare parametere bor man ved måling istedet for de i praksis vanlige sinusformede signaler anvende et målesignal med statistisk karakter som har bedre tilnærmelse til de virkelige egenskaper ved programsignalet. Denne betingelse kan med god tilnærmelse oppfylles ved anvendelse av rosa båndpasstoy med en tredjedels oktav båndbredde . to equalize the deviations between the subjective assessment and the objective measurable parameters, when measuring, instead of the usual sinusoidal signals in practice, a measurement signal with a statistical character should be used which has a better approximation to the real characteristics of the program signal. This condition can be met with a good approximation by using pink ribbon pass toys with a one-third octave bandwidth.

Det må betviles at dette mål kan oppnås bare med It must be doubted that this goal can be achieved only with

en sammensatt av flere hbyttalere bestående strålerenhet, resp. a beam unit composed of several hbyt speakers, resp.

med en av slike elementer bestående lydstråler. with one such element consisting of sound beams.

Ifolge oppfinnelsen blir det sterke .i nterf erenslyd-1'elt frembragt av strålerelementer som bestar av ilere nbyt-talere umiddelbart ved strålerelementets lydåpning. Med lydåpning skal forstås enhver virkelig eller fiktivt begrenset flateenhet av lydstråleren hvor det frembrakte lydfelt går direkte over i mediets lydfelt. Ved et antall av mulige anordninger står denne lydåpning i hbyttalerens hovedutstrålingsromvinkel i et eller flere punkter i berbring med omformerelementer i de enkelte hbyttalere. I lydåpningens flate i strålerelementets nærfelt forandrer amplituden og fasen av de svingninger som når luftpartiklene seg raskt fra punkt til punkt.Den langs lydåpningens flate som funksjon av stedet raskt foranderlige fase av svingningene gir den mulighet at strålerelementet får meget retningsfrembringende egenskaper, dvs. at retningskarakteristikken praktisk talt ikke blir skarpere ved bkende frekvens. According to the invention, the strong interference sound is produced by radiator elements consisting of several replacement speakers immediately at the radiator element's sound opening. A sound opening is to be understood as any real or fictitious limited area unit of the sound radiator where the produced sound field passes directly into the medium's sound field. In the case of a number of possible devices, this sound opening is in the speaker's main radiation space angle at one or more points in contact with converter elements in the individual speakers. In the surface of the sound opening in the near field of the radiation element, the amplitude and phase of the oscillations that reach the air particles change rapidly from point to point. The rapidly changing phase of the oscillations along the surface of the sound opening as a function of location gives the possibility that the radiation element acquires very direction-producing properties, i.e. that the directional characteristic practically does not become sharper at increasing frequency.

Et strålerelement ifolge oppfinnelsen kan tilpasses ethvert akustisk forhold ved sammenbygning til forskjelligartede lydstrålere ved at de i hbyttalernes strålingsflater liggende i det minste tre plan, innbyrdes danner en vinkel på mindre enn l8o° og at skjæringslinjene for disse plan er parallelle og skjæringslinjen mellom et plan vinkelrett på skjæringslinjene og planene er en siksaklinje, idet strålingssymmetriaksen for de enkelte ved siden av hverandre beliggende hbyttalere resp. deres projeksjon i det nevnte vinkelrette plan, avvekslende skjærer hverandre i skjæringspunkter foran siksaklinjen og ■ i.skjæringspunkter bak siksaklinjen, og strålingssentrene for de til hverandre grensende hbyttalere har en avstand som er mindre enn ti ganger bblgelengden av den ovre grensefrekvens av det frekvensbånd som skal utstråles. A radiating element according to the invention can be adapted to any acoustic situation by combining it with different types of sound radiators in that the radiating surfaces of the loudspeakers lying in at least three planes mutually form an angle of less than 18o° and that the intersecting lines for these planes are parallel and the intersecting line between a plane is perpendicular on the intersecting lines and plans is a zigzag line, as the radiation symmetry axis for the individual speakers located next to each other resp. their projection in the aforementioned perpendicular plane, alternately intersect at intersections in front of the zigzag line and at intersections behind the zigzag line, and the radiation centers of the adjacent high-frequency speakers have a distance that is less than ten times the beam length of the upper limit frequency of the frequency band to be radiated.

Med ovre grensefrekvens skal forstås den frekvens ved hvilken den i strålingsaksen i en avstand av 1 m målte verdi av lydtrykket faller -10 dB, for en verdi midt i et oktavbånd i nærheten av maksimal folsomhet. Skarpe innbuktninger og utbuktninger som er smalere enn tt oktav kan man se bort fra. Hvis det i planene for et like antall i en symmetrisk anordning anvendes hbyttalere av samme utforming, får man en lydutstråling med symmetrisk retningsvirkning mens det ved anvendelse av et ulike antall plan oppnås en spesiell retningsvirkning, dvs. at hovedstråleret-ningen avbbyes. Innvirkning av denne avbbyningen blir i lydstråler-elementet svakere ved anvendelse av flere hbyttalere og sterkere ved et strålerelement med et mindre antall hbyttalere. Mest utpreget gjor det seg gjeldende ved et element med tre hbyttalere. The upper limit frequency is to be understood as the frequency at which the sound pressure value measured in the radiation axis at a distance of 1 m falls by -10 dB, for a value in the middle of an octave band near maximum sensitivity. Sharp bends and bends that are narrower than 10 octaves can be ignored. If in the planes for an equal number in a symmetrical arrangement, double speakers of the same design are used, a sound radiation with a symmetrical directivity is obtained, while by using a different number of planes, a special directivity is achieved, i.e. that the main beam direction is deflected. The impact of this deflection in the sound beam element is weaker when using several moving speakers and stronger with a beam element with a smaller number of moving speakers. This is most evident in an element with three moving speakers.

Naturligvis kan hbyttalerne også anordnes usymme-trisk og de kan ha forskjellige dimensjoner og utformning slik at ytterligere bnskede effekter oppnås. Naturally, the speakers can also be arranged asymmetrically and they can have different dimensions and designs so that further desired effects are achieved.

I planet som ligger i høyttalerens strålingsåp- In the plane that lies in the speaker's radiation app-

ning resp. i lydåpningens plan kan det også anordnes flere hbyttalere . ning or In the plan of the sound opening, several speakers can also be arranged.

Noen utfbrelseseksempler på oppfinnelsen skal forklares nærmere under henvisning til tegningen. Fig. 6 viser skjematisk i perspektiv et strålerelement ifolge oppfinnelsen med fem hbyttalere. Fig. 7 viser i perspektiv et strålerelement ifolge oppfinnelsen i form av en linjestråler med tre like hbyttalere på Some examples of the invention will be explained in more detail with reference to the drawing. Fig. 6 schematically shows in perspective a radiation element according to the invention with five moving speakers. Fig. 7 shows in perspective a radiation element according to the invention in the form of a line radiation with three identical speakers on

en linje. a line.

Fig. 8 viser på samme måte et strålerelement med Fig. 8 similarly shows a beam element with

fire like hbyttalere på en linje. four identical speakers on a line.

Fig. 9 viser på samme måte et strålerelement ifolge oppfinnelsen med fem like hbyttalere på en linje. Fig. 10 viser i perspektiv en lydstråler ifolge oppfinnelsen sammensatt av to strålerelementer som hver inneholder fire hbyttalere på en linje og hvor til hverandre svarende hbyttalere i de to elementer ligger i samme plan. Fig. 11 viser en lydstråler bestående av to strålerelementer med hver tre like hbyttalere hvor to til hverandre svarende hbyttalere i hvert element ligger i samme plan. Fig. 9 similarly shows a radiation element according to the invention with five identical speakers on a line. Fig. 10 shows in perspective a sound beam according to the invention composed of two beam elements which each contain four moving speakers in a line and where corresponding moving speakers in the two elements lie in the same plane. Fig. 11 shows a sound beam consisting of two beam elements each with three identical high-frequency speakers, where two corresponding high-frequency speakers in each element lie in the same plane.

Fig. 12 viser i perspektiv en lydstråler som be- Fig. 12 shows in perspective a sound beam that

står av to liké"strålerelementer med hver tre hbyttalere, hvor hoyt-tålerene i"hvert element ligger i forskjellige plan og hvor elementene er innbyrdes forskutt. consists of two identical beam elements with three high-frequency speakers each, where the high-frequency speakers in each element lie in different planes and where the elements are offset from each other.

■Fig. 13 viser på samme måte en liknende utfdreise ■Fig. 13 shows a similar exit in the same way

med fire hbyttalere i hvert strålerelement. with four moving speakers in each beam element.

Fig. 14 viser i perspektiv en lydstråler for stor utstrålt energi hvor de enkelte hbyttalere skal anvendes hver for seg eller i forskjellige kombinasjoner slik at det dannes flate- Fig. 14 shows in perspective a sound beam for large radiated energy where the individual speakers are to be used separately or in different combinations so that a flat

eller linjestrålere hvis retningsvirkning kan endres. or line emitters whose directivity can be changed.

Fig. 15 viser i perspektiv en lydstråler hvor det i de enkelte plan er anordnet flere hbyttalere. Fig. 15 shows a perspective view of a sound beam where several moving speakers are arranged in the individual planes.

På' fig. 6 har strålerelementet 5 enkle eller sammensatte hbyttalere 5 som er anordnet slik at de i hbyttalernes strål-ingsflate' lagte plan 6 danner en vinkel 7 forskjellig fra l8o° med hverandre og skjæringslinjene 8 mellom planene 6 er parallelle og skjæringslinjen 10 mellom planene 6 og et plan 9 vinkelrett på On' fig. 6, the radiation element 5 has simple or compound speakers 5 which are arranged so that the planes 6 laid in the radiation surface of the speakers form an angle 7 different from 18o° with each other and the lines of intersection 8 between the planes 6 are parallel and the line of intersection 10 between the planes 6 and a plane 9 perpendicular to

disse danner en siksaklinje, idet hbyttalerne 5 er anordnet slik at strålingssymmetriaksene 11 for de enkelte hbyttalere 5 resp. projeksjonene 12 av strålingssymmetriaksene 11 på planet 9 avvekslende skjærer hverandre foran og bak skjæringslinjen 10 i skjæringspunk-tet 13 resp. 14 og strålingssenteret 15 for til hverandre grensende hbyttalere 5 nar mindre innbyrdes avstand enn ti ganger bølgelengden av den ovre grensefrekvens av det frekvensbånd som skal utstråles. these form a zigzag line, as the high-frequency speakers 5 are arranged so that the radiation symmetry axes 11 for the individual high-frequency speakers 5 resp. the projections 12 of the radiation symmetry axes 11 on the plane 9 alternately intersect in front of and behind the intersection line 10 at the intersection point 13 resp. 14 and the radiation center 15 for adjacent speakers 5 when the distance between them is less than ten times the wavelength of the upper limit frequency of the frequency band to be radiated.

På fig. 7 til 15 er vist forskjellige utfbrelses-former på bakgrunn av prinsippet på fig. 6 og en nærmere forklaring av disse figurer skulle derfor være unbdvendig. In fig. 7 to 15 show different embodiments based on the principle of fig. 6 and a further explanation of these figures would therefore be necessary.

Lydstrålerne mates fra samme signalkilde. Strålerelementet resp. -elementene ifolge oppfinnelsen frembringer et sterkere interferensfelt enn vanlige lydstrålerkonstruksjoner i form av plane lydstrålere eller kulelydstrålere. The sound beams are fed from the same signal source. The radiator element or - the elements according to the invention produce a stronger interference field than usual sound beam constructions in the form of planar sound beams or spherical sound beams.

Den særlige fordel ved dette består i at ved sammenlikning f.eks. av en lydstråler i form av kuleflate har lydtrykkfrekvenskurven ingen innbuktning mellom 2000 - 5000 Hz og retningskarakteristikken blir derfor frekvensuavhengig. Til sammenlikning viser fig. 16 lydtrykkfrekvenskurver målt i strålingsaksen i samme måleavstand og kurve l6 viser en lydstråler ifolge fig. 10 bestående av åtte hbyttalere av samme type som er parallellkoplet, mens kur- The particular advantage of this is that when comparing e.g. of a sound jet in the form of a spherical surface, the sound pressure frequency curve has no indentation between 2000 - 5000 Hz and the directional characteristic therefore becomes frequency independent. For comparison, fig. 16 sound pressure frequency curves measured in the radiation axis at the same measuring distance and curve l6 shows a sound beam according to fig. 10 consisting of eight speakers of the same type which are connected in parallel, while cur-

ven 17 viser lydtrykkfrekvenskurven for en tidligere kjent lydstråler. Begge kurver er målt med rosa båndpasstby med en bredde på ^ oktav. Lydstrålerne var anordnet i kabinetter av samme volum og fylt med vatt. Hbyttalerne i lydstråleren ifolge oppfinnelsen hadde en vinkel £ = 145° (se 7 på fig. 6) og den kjente lydstråler ven 17 shows the sound pressure frequency curve for a previously known sound jet. Both curves are measured with a pink bandpasstby with a width of ^ octave. The sound beams were arranged in cabinets of the same volume and filled with cotton wool. The transducers in the sound radiator according to the invention had an angle £ = 145° (see 7 in Fig. 6) and the known sound radiator

hadde en vinkel f> på 135° • had an angle f> of 135° •

Bredden av kabinettet var i begge tilfeller 0,6 m og volumet i målerommet var 125 m^ med en etterklang mellom 100 - 1000 Hz på 0,45 sek- mecl en avvikelse på 0,05 sek. Målemikro-fonen var av typen 4135.fra firma Briiél og Kjær. Sammenliknings-målingene viser at ved samme dimensjoner og hbyttalere har lydstråleren ifolge oppfinnelsen flere fordeler fremfor'deri kjente anordning som er en tilnærmet kulestråler. Det samme viste seg å The width of the cabinet was in both cases 0.6 m and the volume in the measuring room was 125 m^ with a reverberation between 100 - 1000 Hz of 0.45 sec- with a deviation of 0.05 sec. The measuring microphone was of type 4135 from the company Briiél og Kjær. The comparison measurements show that with the same dimensions and speakers, the sound radiator according to the invention has several advantages over the known device which is an approximate spherical radiator. The same turned out to

være tilfelle i fritt lydfelt. I foreliggende tilfelle ble sammen-likningsmålingene foretatt i refleksjonsfritt rom. Resultatet er målt i en avstand av 2 m fra lydstrålerne. Retningskarakteristikker for lydstråleren ifolge oppfinnelsen er vist på fig. 17a, b, c, d, e for henholdsvis båndmittefrekvenser 1, 2, 4> 8 og 16 kHz. Retningskarakteristikkene som er vist på fig. l8a, b, c, d, e stammer fra tilsvarende målinger av den kjentelydstråler. Stabiliser-ingen av retningskarakteristikken ved bkning av båndmittefrekvensen og den dermed i forbindelse stående direktivitet fremgår for lydstråleren ifolge oppfinnelsen tydelig av fig. 17-Lydstrålerelementet ifolge oppfinnelsen gir ved anvendelse en symmetrisk anordning med et like tall like hbyttalere, en symmetrisk retningskarakteristikk. Hvis imidlertid en usymme-trisk hoyttaleranordning anvendes med et like antall hbyttalere men med Innbyrdes forskjellig fblsomhet., så vil retningskarakteristikkeTis maksimum forskyves 1 retning-av deli stbrre antall hbyttalere, resp. be the case in a free sound field. In the present case, the comparison measurements were made in a reflection-free room. The result is measured at a distance of 2 m from the sound beams. Directional characteristics of the sound radiator according to the invention are shown in fig. 17a, b, c, d, e for band center frequencies 1, 2, 4> 8 and 16 kHz respectively. The directional characteristics shown in fig. l8a, b, c, d, e originate from corresponding measurements of the known sound rays. The stabilization of the directional characteristic by bending the band center frequency and the directivity thus connected is evident for the sound radiator according to the invention clearly from fig. 17-The sound beam element according to the invention provides, when used in a symmetrical device with an equal number of equal displacement speakers, a symmetrical directional characteristic. If, however, an asymmetric loudspeaker arrangement is used with an equal number of speakers but with mutually different sensitivity, then the maximum of the directional characteristic will be shifted 1 direction by the greater number of speakers, resp.

i retning av hbyttalerne med stbrst fblsomhet. Ved anvendelse a.v lydstråleren ifolge oppfinnelsen kan som allerede -nevnt et strålerelement med forskjbvet hovedstrålingsretning oppnås ved egnet sammenbygning av strålerelementene 1 lydstråleren. in the direction of the speakers with stbrst fblsness. When using the sound emitter according to the invention, as already mentioned, a beam element with a shifted main radiation direction can be obtained by suitable assembly of the beam elements 1 the sound beam.

Med lydstråleren på fig. 1 ble det foretatt målinger som er vist på fig. 19a - e hvor retningskarakteristikken viser en forskyvning av symmetriaksen for retningskarakteristikken. Måle-forholdene var her de samme som beskrevet under henvisning til With the sound radiator in fig. 1, measurements were made which are shown in fig. 19a - e where the directional characteristic shows a displacement of the symmetry axis of the directional characteristic. The measuring conditions were here the same as described with reference to

fig. 17 og 18. fig. 17 and 18.

Hvis strålerelementer sammenbygges slik at elementene innbyrdes danner en vinkel på l80° så kan symmetrien resp. usymme-trien i retningskarakteristikken også oppnås i vertikalplanet. If beam elements are assembled so that the elements mutually form an angle of l80°, then the symmetry or the asymmetry in the directional characteristic is also achieved in the vertical plane.

For å forsterke ujevnheten av interferensfeltet dvs. frekvensavhengig påvirkning av retningskarakteristikken, kan man foran hbyttaleren anordne hindringer hvis dimensjoner er sammenlikn- In order to reinforce the unevenness of the interference field, i.e. frequency-dependent influence of the directional characteristic, obstacles can be arranged in front of the speaker whose dimensions are comparable

bare med bølgelengden. Langs overflaten av disse hindringer opp- only with the wavelength. Along the surface of these obstacles up-

står bket avboyning når det dannes faseendringer i strålerelemen- deflection occurs when phase changes are formed in the beam element

tets lydåpning. Hvis dimensjonene av hindringene foran hoyttaleren er halvparten av bølgelengden av den ovre grensefrekvens av det frekvensbånd som skal utstråles, vil den beskrevne virkning opptre. tet's sound opening. If the dimensions of the obstacles in front of the loudspeaker are half the wavelength of the upper limit frequency of the frequency band to be radiated, the described effect will occur.

Beviset for dette er vist i retningskarakteristikkene på fig. 21a - The proof of this is shown in the directional characteristics of fig. 21a -

e hvor lydstråleren hadde den utforming som er vist på fig. 20a og 20b hvor hindringene besto av sylindere 18 av'tre. Ved sammenlik- e where the sound radiator had the design shown in fig. 20a and 20b where the obstacles consisted of cylinders 18 of wood. By comparing

ning av figurene 17 og 21 fremgår det klart at anbringelsen av hindringene i retningskarakteristikker med en sterkere superdirek- ning of Figures 17 and 21, it is clear that the placement of the obstacles in directional characteristics with a stronger superdirecti-

tiv karakter. Retningskarakteristikkene blir bredere ved okende frekvens som folge av avboyning på sylinderne 18. Det særegne ved denne virkning er at frekvensuavhengig av den akustiske impedans til luft er avhengig av de anvendte hindringer. tive character. The directional characteristics become wider with increasing frequency as a result of deflection on the cylinders 18. The peculiarity of this effect is that the acoustic impedance to air is independent of the frequency and depends on the obstacles used.

Fig. 22, 23 og 24 viser lydtrykkfrekvenskurver Fig. 22, 23 and 24 show sound pressure frequency curves

målt i strålingsaksen og i fritt felt. Ved målingene ble det for retningskarakteristikken anvendt de ovenfor nevnte geometriske anordninger og rosa båndpasstdy med en båndbredde på oktav. Fig. measured in the radiation axis and in the free field. In the measurements, the above-mentioned geometric devices and pink band passtdy with a bandwidth of one octave were used for the directional characteristics. Fig.

22 viser måleresultatene for lydstråleren ifolge oppfinnelsen på 22 shows the measurement results for the sound emitter according to the invention on

fig. 10, fig. 23 viser den kjente kulestråler, og fig. 10 viser måleresultatene for utfdreisen på fig. 1 20. Ved sammenlikning av fig. l6 og 22 er det klart at utforelsen ifolge oppfinnelsen gir en bedre overensstemmelse mellom lydtrykkfrekvenskurven i strålings- fig. 10, fig. 23 shows the known bullet jets, and fig. 10 shows the measurement results for the output journey in fig. 1 20. By comparing fig. l6 and 22, it is clear that the embodiment according to the invention provides a better agreement between the sound pressure frequency curve in the radiation

aksen i fritt felt og i lukket rom. Retningskarakteristikkens fre-kvensuavhengighet og også de superdirektive egenskaper er oppnådd. axis in free field and in closed space. The frequency independence of the directional characteristics and also the superdirective properties have been achieved.

Ved sammenlikning av de målte resultater med de i beskrivelsesinn- When comparing the measured results with those in the description

ledningen nevnte subjektive erfaringer fremgår det at ved anvendelse av lydstrålere ifolge oppfinnelsen oppnås en subjektiv god virkning samtidig som de objektive parametere viser hvorledes forbedrede konstruksjoner kan oppnås. subjective experiences mentioned in the lead, it appears that when using sound radiators according to the invention, a subjectively good effect is achieved at the same time that the objective parameters show how improved constructions can be achieved.

Claims

1. Sound beams consisting of one or more beam relays

ments which each contain at least three simple and/or compound speakers, characterized in that the radiation surfaces of the speakers (5) lying in at least three planes (6) mutually form an angle (7) of less than 180°, and that the intersecting lines ( 8) for these planes are parallel and the intersection line (10) between a plane (9) perpendicular to the intersection lines (8) and the planes (g) is a zigzag line, the radiation symmetry axis (11) for the individuals next to Loudspeakers located next to each other or their projection (12) in the aforementioned perpendicular plane (9) alternately intersect at intersections (13) in front of the zigzag line (10) and at intersections (14) behind the zigzag line (10), and the radiation centers (15) of neighboring loudspeakers have a distance that is less than ten times the wavelength of the upper limit frequency of the frequency band to be radiated (fig. 6).

2.: Sound beams according to claim 1, characterized by at least one beam element consisting of three loudspeakers whose radiation axes lie in the same plane (fig. 7, 8, 9)"

3. Sound beams according to claim 2, characterized by at least two beam elements of the same design, where the beam rafts of corresponding loudspeakers in the individual elements lie in the same plane (fig. 10, 11).

4. Sound beams according to claim 2, characterized by at least two beam elements of the same design, where the beam surfaces of adjacent loudspeakers in the individual elements lie in the same plane (fig. 12, 13).

5. Sound beams according to claim 1, characterized in that at least one of the radiating elements has at least two loudspeakers whose radiating surfaces lie in the same plane (fig. 14)"

6. Sound beams according to one of the claims 1 - 5> characterized in that at least one of the elements has at least two loudspeakers of different design (fig. 15)«7. Sound beams according to one of claims 1-6, characterized in that at least one obstacle is placed in front of at least one of the loudspeakers, the extent of which is cr 0.1 times greater than the wavelength of the upper limit frequency of the frequency band to be radiated, and that the distance to this obstacle from the center of the membrane of at least one loudspeaker is greater than half the wavelength of the upper limit frequency in the frequency band to be radiated.