TW201603591A - 音響波導管及使用其之條形音箱 - Google Patents

Abstract

本發明的第一態樣包括一音響波導管，而第二態樣為一條形音箱包括於第一態樣中描述的音響波導管。該音響波導管包括喉部用於從聲音源接收聲音。該喉部包括一第一喉部寬度。該音響波導管更包括一口部將由該喉部所接收的聲音發出。該口部有一第一口部寬度，該第一口部寬度與該第一喉部寬度共面並且更窄。

Description

音響波導管及使用其之條形音箱

本發明係為音響波導管。本發明主要為應用於電影聲音系統的音響波導管，但不限於此特殊應用。

家庭影院條形音箱（Home cinema soundbars）屬於一種發展非常快的產品。此類條形音箱能夠產生比電視內置揚聲器效果更好的聲音。這些條形音箱占地面積小，便於安裝擺放。

但是之前的條形音箱的缺點是不能產生類似於多聲道家庭影院系統那樣身臨其境的環繞聲，其能夠提供寬闊前臺的感覺，並能夠產生真正的環繞音。為了能夠解決這些缺點，可以通過使用聲音處理和音響設備以產生一種身臨其境的體驗，而不需要使用更大體型設計的條形音箱來獲得這種效果。

例如，可以通過向室內某側牆壁發出聲能（sound energy）來達到提升的聲音體驗，而同時防止聲能直接射向聽眾。因此，聽眾能夠通過牆壁反射聽到聲音，他們所能夠聽到的聲音的寬度將大過正常沒有採用這種從側壁聚束聲能的技術的條形音箱所能達到的效果。

但是，一般使用的揚聲器驅動（loudspeaker driver）和特別使用於高頻的高頻揚聲器（tweeter）會對感興趣的頻率範圍做出全向行為。也就是說，它們會向遠離揚聲器前的所有方向發出聲音，在這個過程中，會向各個方向發出同等數量級的能量的聲音。此類全向行為限制了從房間側壁聚束聲能的技術的功效，因而會降低預期身臨其境式聲音的效果。

本發明的目標是克服或改善至少一種先前技術所述缺點，或提供有用的替代方法。

本發明的第一態樣提供一種音響波導管，其包括：一喉部用於接收來自一聲音源的聲音，該喉部具有一第一喉部寬度；及一口部，發出自該喉部接收到的聲音，該口部具有一第一口部寬度，其與該第一喉部寬度共面並且較窄。

在一個實施例中，該第一口部寬度小於10毫米。在一個實施例中，喉部是圓形的，而第一喉部寬度是該圓形喉部的直徑。

在一個實施例中，喉部包括第二喉部寬度垂直於第一喉部寬度，而口部包括一第二口部寬度垂直於第一口部寬度，且第二口部寬度大於第二喉部寬度。在一個實施例中， 第二口部寬被選擇為用以提供所需的低頻截止點。在一個實施例中，第二口部寬度等於或大於60毫米。在一個實施例中，喉部是圓形的，而第一喉部寬度和第二喉部寬度為圓形喉部的直徑，因而是相等的。

在一個實施例中，音響波導管在喉部的中心和口部的中心之間有一個中心長度，其覆蓋角度（coverage angle）計算公式如下： φ= arctan((W_M2 – W_T2 ) / (2*L)) * (180 / π) 其中： φ為覆蓋角度； W_M2 為第二口部寬度； W_T2 為第二喉部寬度；及 L為中心長度。

在一個實施例中，覆蓋角度等於或小於15度。

在一個實施例中，口部為矩形。在一個實施例中，口部的一邊或多邊或所有邊緣都是光滑的。

在一個實施例中，音響波導管包括：一波導管具有二開口端以及開口端之間的一個或多個側壁，喉部為其中一個開口端，口部作為另一開口端，其中側壁是直的。

在一個實施例中，聲音從口部呈輻射圖型（radiation pattern）發出，該輻射圖型在垂直於第一口部寬度的截面呈類似扇形，扇形從口部向外擴展，輻射圖型通過第一口部寬度時相對較窄小。

在一個實施例中，聲音在一個高音頻範圍內。在一個實施例中，聲音源是一個高頻揚聲器。

在一個實施例中，第一口部寬度是呈水平放置。在一個實施例中，口部被放置為向位於一正常座位的聽眾的一側投射出從喉部接收的聲音。在一個實施例中，口部被放置為向位於一正常座位的聽眾的一側的牆壁投射出從喉部接收的聲音，從而使聲音從牆壁反射到聽眾。

在一個實施例中，音響波導管是條形音箱的一部分。在一個實施例中，條形音箱包括一中央揚聲器和兩個橫向揚聲器，兩個橫向揚聲器分別位於中央揚聲器的任意一側，音響波導管從其中一個橫向揚聲器接收到聲音，條形音箱包括第二個所述的音響波導管，其從另一個橫向揚聲器接收到聲音。在一個實施例中，其中一個音響波導管的口部是面向條形音箱的左側且遠離中央揚聲器，而另一個音響波導管的口部為面向條形音箱的右側，該右側是與左側相對且亦遠離中央揚聲器。在一個實施例中，該橫向揚聲器為高頻揚聲器。

在第二態樣中，本發明提供一種條形音箱，其包括一種前文所述的音響波導管。

在一個實施例中，條形音箱包括一個中央揚聲器和兩個橫向揚聲器，兩個橫向揚聲器分別位於中央揚聲器的任意一側，音響波導管從其中一個橫向揚聲器接收到聲音，條形音箱包括第二個所述的音響波導管，其從另一個橫向揚聲器接收到聲音。在一個實施例中，其中一個音響波導管的口部為面向條形音箱的左側並遠離中央揚聲器，而另一個聲音波導管的口部為面向條形音箱的右側，該右側是與左側相對且亦遠離中央揚聲器。在一個實施例中，橫向揚聲器是高頻揚聲器。

可以理解本發明的上述各種實施例的特徵可於不同實施例以不同方式結合 。

在整個說明書包括申請專利範圍，「包含」、 「構成」、「組成」等類似術語均含有包括的意義，也就是「包括但不限於」，且沒有僅有或詳盡等意義，除非文中另有要求。

根據圖式，本發明的第一實施例包括一種音響波導管1。音響波導管1包括一喉部2用以接收來自聲音源3的聲音。喉部2有一第一喉部寬度4。音響波導管1還包括一口部5讓喉部2所接收的聲音能夠發出。口部5有一第一口部寬度6，其與第一喉部寬度4共面但較窄。

通過使第一口部寬度6窄於第一喉部寬度4，聲音能夠以一個橫跨第一口部寬度6的非常窄小的聲束從口部5發出。第一口部寬度6的實際大小可根據各個特殊應用要求選擇 。但已發現的是使第一口部寬度6小於10毫米可提供良好效果，尤其是在同一個平面內分佈聲能的時候，及當用於家庭影院聲音系統的時候。

在本實施例中，喉部2是圓形的，第一喉部寬度4是圓形喉部的直徑。但是本發明不限於圓形喉部，在其他實施例中，喉部可以是各種形狀的。通常喉部2的形狀由聲音源3的表面的形狀決定，這是因為喉部2通常剛好貼合聲音源3的表面進行安裝。例如，圓形喉部2通常用於有圓形表面的揚聲器。

在本實施例中，喉部2的第二喉部寬度7垂直於第一喉部寬度4，及口部5的第二口部寬度8垂直於第一口部寬度6，且第二口部寬度8大於第二喉部寬度7。第二口部寬度8決定音響波導管1的低頻截止點。因此第二口部寬度8被選擇為用以提供所需的低頻截止點。第二口部寬度8的實際大小因而由各個特殊應用的要求來決定。但已發現的是當第二口部寬度8等於或大於60毫米會獲得較的好效果，尤其是在縮小朝向預定目標的聲束時，例如朝向屋內的側壁，或在家庭影院聲音系統環境中。

由於在本實施例中，喉部2是圓形的，第一喉部寬度4和第二喉部寬度7是相同的，都是圓形喉部的直徑。

音響波導管1在喉部2的中心和口部5的中心之間有一個中心長度9。根據以下公式可得出覆蓋角度10： φ= arctan((W_M2 – W_T2 ) / (2*L)) * (180 / π) 其中： φ為覆蓋角度10； W_M2 為第二口部寬度8； W_T2 為第二喉部寬度7；及 L為中心長度9。

因此，舉例來說，在具有一預期的覆蓋角度10、一預期的中心長度9及已知的第二喉部寬度7情況下，就可以計算出所需的第二口部寬度8。或者，在具有一預期的覆蓋角度10、已知的第二喉部寬度7及一組可能的中心長度9的情況下，可以計算相對應的第二口部寬度8。通常情況下，第二喉部寬度7由安裝有喉部2的聲音源3的尺寸決定 。覆蓋角度10等於或小於15度時會獲得較好效果，尤其是在家庭影院聲音系統中。

已發現在的是當增加中心長度9會增加模態密度，同時會降低音響波導管1的可操作頻率。增加第一口部寬度6會增加第一口部寬度6所處平面的聲音方向性。高模態密度和高方向性均為期望的，所以第二口部寬度8和中心長度9之間的比率需要平衡。增加第一口部寬度6和第二口部寬度8會分別增加第一口部寬度6所在平面和第二口部寬度8所在平面的方向性。降低第一口部寬度6和第二口部寬度8會分別降低第一口部寬度6所在平面和第二口部寬度8所在平面的方向性。最終的口部高寬比，即第一口部寬度6和第二口部寬度8之間的比率能夠決定方向性的量和可操作頻率的範圍。換句話說，尺寸越小，沿該尺寸的方向性就越小。因此，小型開口所射出的聲波會沿著該小尺寸展開並散播。相反地，尺寸越大，沿該尺寸的方向性越高。因此，大型開口所射出的聲波會聚集並沿著該尺寸集中。

在本實施例中，口部5是矩形的。第一口部寬度6是矩形口部5的較小尺寸，而第二口部寬度8是矩形口部5的較大尺寸。音響波導管1定向為以使得第一口部寬度6呈水平。

聲音以輻射圖型從口部5發出，輻射圖型垂直於第一口部寬度6的截面呈近似扇形，扇形從口部5向外延伸。輻射圖型通過第一口部寬度6時相對較窄 。由於音響波導管1是定向為以使得第一口部寬度6呈水平，輻射圖型的扇形截面是呈垂直的。

聲音波導管1包括一個有雙開口端的波導管（喇叭）11以及在雙開口端之間具有一個或多個側壁11a。喉部2在其中一個開口端，口部5在另一個開口端。側壁11a優選為直的。在音響喇叭的專有名詞中，這類似於一種錐形喇叭（conical horn）。

前文所述的關於音響波導管1的特徵使音響波導管1能夠有效地將揚聲器的全方向聲音的輻射圖型轉變為定向聲音的輻射圖型。因此音響波導管1是作為「方向性轉換器」，將從揚聲器發出的聲能集中到一指定方向，因而來自揚聲器朝向指定方向輻射的聲能的比例高於向所有其他方向輻射的聲能。

這樣就能讓音響波導管1更加有效地，例如將聲能聚束射向室內的側壁，且同時防止聲能聚束直接射向聽眾。當被組裝至條形音箱後，本發明的音響波導管，例如音響波導管1能夠有效地產生一種感覺，即比起沒有音響波導管1的情況，條形音箱能夠提供更廣闊的聲音。通常在此類應用情況下，口部5被定位於將從喉部2接收的聲音投向坐在正常座位的聽眾的一側。具體地來說，口部5被定位於將從喉部2接收的聲音投向坐在正常座位的聽眾所在的一側的牆壁，以使得聲音從牆壁反射到聽眾。

當聲音為高音頻時，音響波導管1特別有用，如當聲音源3是一種高頻揚聲器時。已發現的是高音頻對聲音寬度感知非常重要，這是因為高音頻能夠為人耳聽覺系統提供定位信號。因此，當配合高頻聲音使用時，以及口部5位於聽眾側或聽眾所在側的牆壁時，與沒有音響波導管情況相比較，有音響波導管1能夠更有效地產生一種更寬的聲音。

音響波導管1可以用於其他三維聲音產品。

在本發明的第二實施例中，提供一種條形音箱12，其包括音響波導管1。

一般情況下，條形音箱12包括一個中央揚聲器13和二橫向揚聲器14、15，兩個橫向揚聲器14、15每個位於中央揚聲器13的任意一側，以及一第二個所述的音響波導管16。在本實施例中，第二音響波導管16與音響波導管1完全一樣。音響波導管1從橫向揚聲器14接收到聲音，第二音響波導管16從另一個橫向揚聲器15接收聲音。二橫向揚聲器14、15都是高頻揚聲器。中央揚聲器13是朝前方設置，且面向位於正常座位的聽眾。

音響波導管1的口部5定向為面向條形音箱12的左側且遠離中央揚聲器13，及另一個音響波導管16的口部5是定向為面向條形音箱12的右側，右側是與左側相對且亦遠離中央揚聲器13。如上文所述，每個音響波導管1、16皆被放置為使得第一口部寬度6是呈水平的，而聲音從口部以輻射圖型射出來，該輻射圖型在垂直方向具有一個扇形截面。

在本實施例中，條形音箱12包括兩個位於條形音箱12的中央的正向揚聲器17、18，其分別緊密地鄰近中央揚聲器13的任一側。此外還有兩個正向外置揚聲器19、20位於三個位於條形音箱12中央的揚聲器13、17及18的其中一側。這兩個正向外置揚聲器19、20分別位於條形音箱12的其中一端，且與該三個位於中央的揚聲器13、17及18之間間隔開 。最後條形音箱12包括一般位於中央位置面朝下的揚聲器21。

但是，應可理解的是，本發明的條形音箱可根據特殊設計要求配備任何數量的揚聲器。揚聲器可為各種不同類型，如產生中音頻的揚聲器、低音揚聲器、超低音揚聲器、高音揚聲器及超高音揚聲器。此外，不同類型的揚聲器或不同的揚聲器組合可以從一音響系統的不同立體聲聲道發聲。例如，條形音箱12可包括三個位於中間的正向中音頻揚聲器13、17及18、兩個正向中音頻外置揚聲器19、20，分別設置於位於中間的中音頻揚聲器的任一側並與中音頻揚聲器間隔開、一個位於中央位置面朝下的高頻揚聲器21、以及兩個側向的高頻揚聲器14、15，其位於條形音箱的任一端部。兩個側向安裝的高頻揚聲器14、15分別連接至本發明的音響波導管1和16。位於條形音箱12的同一側的外置揚聲器19和高頻揚聲器14能夠從一立體聲聲道發出聲音，而另一側的外置揚聲器20和高頻揚聲器15能夠從一第二立體聲聲道發出聲音。

應可理解的是，上述實施例只作為例示的實施例來描述本發明的原理，但本發明不限於此。在沒有偏離本發明精神和本質情況下，可利用常見技術進行各種變更， 這些變更仍會包含在本發明的範圍內。因此，儘管本發明已被描述於具體實施例中，但對於所屬技術領域中具有通常知識者而言，本發明能夠以許多其他形式來表達。此外，對於所屬技術領域中具有通常知識者而言，各種技術特徵亦可以組合為其他各種組合。

1‧‧‧音響波導管
2‧‧‧喉部
3‧‧‧聲音源
4‧‧‧第一喉部寬度
5‧‧‧口部
6‧‧‧第一口部寬度
7‧‧‧第二喉部寬度
8‧‧‧第二口部寬度
9‧‧‧中心長度
10‧‧‧覆蓋角度
11‧‧‧波導管
11a‧‧‧側壁
12‧‧‧條形音箱
13‧‧‧中央揚聲器
14、15‧‧‧橫向揚聲器
16‧‧‧第二音響波導管
17、18‧‧‧正向揚聲器
19、20‧‧‧正向外置揚聲器

[第1圖] 為本發明一實施例之音響波導管之示意圖； [第2圖] 為第1圖所示音響波導管之俯視圖，係從第1圖所示的A點觀察； [第3圖] 為第1圖所示音響波導管之前視圖，係從第1圖所示B點觀察； [第4圖] 為第1圖所示音響波導管之後視圖，係從第1圖所示C點觀察； [第5圖] 為本發明一實施例之條形音箱之示意圖； [第6圖] 為第5圖所示條形音箱之前視圖，係從第5圖所示D點觀察； [第7圖] 為第5圖所示條形音箱之仰視圖，係從第5圖所示E點觀察； [第8圖] 為第5圖所示條形音箱之左側視圖，係從第5圖所示F點觀察； [第9圖] 為第5圖所示條形音箱之右側視圖，係從第5圖所示G點觀察； [第10圖] 為第5圖所示條形音箱之前視圖，係從第5圖所示D點觀察，並顯示條形音箱內部零件；及 [第11圖] 為第5圖所示條形音箱之仰視圖，係從第5圖所示E點觀察，並顯示條形音箱內部零件。

1‧‧‧音響波導管

2‧‧‧喉部

3‧‧‧聲音源

5‧‧‧口部

11‧‧‧波導管

11a‧‧‧側壁

Claims (25)

1. 一種音響波導管，包括： 一喉部，用於接收來自一聲音源的聲音，該喉部且有一第一喉部寬度；及 一口部，發出自該喉部接收到的聲音，該口部具有一第一口部寬度，其與該第一喉部寬度共面並且較窄。
2. 如請求項1所述之音響波導管，其中該第一口部寬度小於10毫米。
3. 如請求項1所述之音響波導管，其中該喉部係呈圓形，且該第一喉部寬度是該圓形喉部的直徑。
4. 如請求項1所述之音響波導管，其中該喉部具有一第二喉部寬度垂直於該第一喉部寬度，該口部具有一第二口部寬度垂直於該第一口部寬度，該第二口部寬度大於該第二喉部寬度。
5. 如請求項4所述之音響波導管，其中該第二口部寬度被選擇為用以提供一所需的低頻截止點。
6. 如請求項4所述之音響波導管，其中該第二口部寬度等於或大於60毫米。
7. 如請求項4所述之音響波導管，其中該喉部係呈圓形，而該第一喉部寬度和該第二喉部寬度為該圓形喉部的直徑，因而是相等的。
8. 如請求項4所述之音響波導管，包括一中心長度為該喉部的中心至該口部的中心之間的長度，以及一覆蓋角度，該覆蓋角度計算公式如下： φ= arctan((W_M2 – W_T2 ) / (2*L)) * (180 / π) 其中： φ為該覆蓋角度； W_M2 為該第二口部寬度； W_T2 為該第二喉部寬度；及 L為該中心長度。
9. 如請求項8所述之音響波導管，其中該覆蓋角度等於或小於15度。
10. 如請求項1所述之音響波導管，其中該口部係呈矩形。
11. 如請求項1所述之音響波導管，包括一波導管具有二開口端以及一或多個側壁在該些開口端之間，該喉部為該些開口端的其中之一，該口部為該些開口端的另一，其中該側壁是直的。
12. 如請求項1所述之音響波導管，其中該聲音從該口部以一輻射圖型發出，該輻射圖型包括一截面，該截面與該第一口部寬度垂直，且該輻射圖型之該截面呈扇形，該扇形從該口部向外延伸，該輻射圖型通過該第一口部寬度時相對較窄 。
13. 如請求項1所述之音響波導管，其中該聲音處於高音頻。
14. 如請求項1所述的音響波導管，其中該聲音源為一高頻揚聲器。
15. 如請求項1所述之音響波導管，其中該第一口部寬度係呈水平放置。
16. 如請求項1所述之音響波導管，其中該口部被定位為將從該喉部所接收的聲音投射向位於一正常座位的一聽眾的一側。
17. 如請求項1所述之音響波導管，其中該口部定位為將從該喉部所接收的聲音投射向位於一正常座位的一聽眾一側的一牆壁，使該聲音能夠從該牆壁反射並傳送至該聽眾。
18. 如請求項1所述之音響波導管，其中該音響波導管為一條形音箱的一部分。
19. 如請求項18所述之音響波導管，其中該條形音箱包括一中央揚聲器和二橫向揚聲器分別位於該中央揚聲器的任一側，該音響波導管從該些橫向揚聲器的其中之一接收到聲音，且該條形音箱包括一第二個所述的音響波導管從該些橫向揚聲器的另一接收到聲音。
20. 如請求項19所述之音響波導管，其中該些音響波導管的其中之一的該口部係面向該條形音箱的左側並遠離該中央揚聲器，而該些音響波導管的另一的該口部係面向該條形音箱的右側，該右側係相對該左側並遠離該中央揚聲器。
21. 如請求項19所述之音響波導管，其中該些橫向揚聲器是高頻揚聲器。
22. 一種條形音箱，包括如請求項1所述之音響波導管。
23. 如請求項22所述之條形音箱，包括：一中央揚聲器以及二橫向揚聲器，該些橫向揚聲器分別位於該中央揚聲器的任一側，該音響波導管從該橫向揚聲器的其中之一接收到聲音，該條形音箱包括一第二個所述的音響波導管，該第二音響波導管可以從該些橫向揚聲器的另一接收聲音。
24. 如請求項23所述之條形音箱，其中該些音響波導管的其中之一的該口部係面向對該條形音箱的左側，並遠離該中央揚聲器，而該些音響波導管的另一的該口部係面向該條形音箱的右側，該右側係其相對於該左側並遠離該中央揚聲器。
25. 如請求項23所述之條形音箱，其中該橫向揚聲器為高頻揚聲器。