WO2022119551A1 - Acoustic system - Google Patents

Acoustic system Download PDF

Info

Publication number
WO2022119551A1
WO2022119551A1 PCT/UA2020/000103 UA2020000103W WO2022119551A1 WO 2022119551 A1 WO2022119551 A1 WO 2022119551A1 UA 2020000103 W UA2020000103 W UA 2020000103W WO 2022119551 A1 WO2022119551 A1 WO 2022119551A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
frequency
invention according
loudspeaker
loudspeakers
mid
Prior art date
Application number
PCT/UA2020/000103
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Максим Викторович ЧИЖОВ
Original Assignee
Максим Викторович ЧИЖОВ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Максим Викторович ЧИЖОВ filed Critical Максим Викторович ЧИЖОВ
Priority to PCT/UA2020/000103 priority Critical patent/WO2022119551A1/en
Publication of WO2022119551A1 publication Critical patent/WO2022119551A1/en

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
    • H04R1/02—Casings; Cabinets ; Supports therefor; Mountings therein
    • 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
    • H04R1/22—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired frequency characteristic only 
    • H04R1/28—Transducer mountings or enclosures modified by provision of mechanical or acoustic impedances, e.g. resonator, damping means

Definitions

  • the invention relates to the design of acoustic systems, and serves for acoustic design of dynamic heads installed in it, and can be used for domestic and industrial (public) purposes as an acoustic system.
  • the main task of high-quality sound reproduction is to ensure the most accurate correspondence between the sound information perceived by a person and the reproduced electrical signal.
  • the current state of the art provides a solution to the problems of sound reproduction, however, imposes significant restrictions on the listening conditions, and does not provide a variable and convenient change in the parameters of binaural perception of music at the level of physical change by the user of the speaker system configuration, while maintaining high fidelity.
  • the closest, in terms of the totality of features, to the claimed invention is an acoustic system that contains one low-frequency, one mid-range, one high-frequency loudspeakers located in individual enclosures spaced apart in space, and the individual enclosures of the mid-frequency speaker and tweeter are fixed in space by means of two holders with hinges, providing at least 2 degrees of freedom, i.e. moves vertically and horizontally relative to the platform on which the holders are fixed, and the housing of the low-frequency loudspeaker is located on the supports.
  • the claimed invention coincides with the well-known acoustic system according to the following set of essential features: it contains low-frequency, mid-frequency and high-frequency loudspeakers located in individual housings spaced apart in space, and the housings of the mid-frequency and high-frequency loudspeakers are mechanically connected to the platform by means of holders, with the possibility of changing their position relative to the subwoofer.
  • the known acoustic system does not provide the technical result of the claimed invention, which is due to its design, containing one loudspeaker for each of the sound reproduction ranges, and excluding sound reproduction simultaneously in multiple directions.
  • the known design allows you to adjust the position and orientation of single speakers, thus focusing the sound and synchronizing the phases of sound vibrations in a limited listening area, and does not solve the problem of the claimed invention.
  • the problem to which the invention is directed is to improve the known acoustic system by changing its design, which will provide the effect of a diffuse sound field, characterized by a linear frequency response, almost the entire volume of the room where the acoustic system is installed, while maintaining high fidelity of the sound stage parameters, which is not typical for a diffuse sound field, and will also provide the possibility of physically changing the shape of the elements of the acoustic system that determine the configuration of the sound field in the range of medium and high frequencies, thereby changing the psychoacoustic parameters of binaural perception without compromising the fidelity of sound reproduction.
  • the problem is solved in an acoustic system containing low-frequency, mid-frequency and high-frequency loudspeakers, located in individual housings spaced apart in space, and the housings of the mid-frequency and high-frequency loudspeakers are mechanically connected to the platform by means of holders, with the possibility of changing its position relative to the low-frequency loudspeaker in that, according to the subject of the invention, it additionally contains at least one mid-frequency loudspeaker, the platform is located above the low-frequency loudspeaker housing oriented horizontally upwards, and the platform support is directed towards the housing down, and preferably, the height of the subwoofer housing does not exceed 0.7 m.
  • the claimed invention provides a technical result consisting in the generation of space-distributed acoustic oscillations of a special configuration for each of the sound reproduction ranges, while the uniformity of the frequency response is ensured by the claimed design, and the variability of the physical parameters of the acoustic system allows you to further change the parameters of psychoacoustic perception, without degrading the sound reproduction parameters in difficult conditions. acoustic rooms, when secondary reflections have a significant level.
  • An additional technical result which consists in providing 5 degrees of freedom - three coordinates of movement, tilt and rotation of the medium and high-frequency loudspeaker in space in a wide range of values, without performing any additional actions, such as weakening or increasing the rigidity of the structure by means of screws, is ensured by that the mid and high frequency loudspeaker enclosures are connected to the platform by means of flexible holders.
  • An additional technical result which consists in making it possible to make a high-frequency loudspeaker case, a platform and a stand of arbitrary shape, simplify the production process, and ensure the unity of the system design, is ensured by the fact that it is made of concrete, ceramic or polymer concrete.
  • FIG.1 Speaker system with one additional midrange speaker The proposed acoustic system is illustrated by drawings, which show: Fig.1 Speaker system with one additional midrange speaker;
  • Fig.5 An example of a mid-range loudspeaker in an individual case with fasteners
  • Fig.b Wiring diagrams for connecting loudspeakers of four frequency ranges to individual amplifiers, with preliminary separation of frequencies by active filters;
  • Fig.7 Electrical circuits for connecting loudspeakers of four frequency ranges into a single electrical circuit using passive filters
  • Fig.9 frequency response of the acoustic system of the best implementation, measured in an empty semi-basement area of 34m 2 at a distance of 1m, from the front, at the same height with a high-frequency loudspeaker;
  • Fig.10 frequency response of the acoustic system of the best implementation, measured in an empty basement area of 34m 2 at a distance of 3m, at the height of the high-frequency loudspeaker;
  • Fig.11 The location of the acoustic system and the measuring microphone in the room when performing measurements of the frequency response presented in Fig.9, Fig.10;
  • Fig.12 Diagram of the propagation of sound waves in the "upper bass" range, in a conditional rectangular room. View from above;
  • Fig.13 Diagram of the propagation of sound waves in the "upper bass” range, in a conditional room relative to the listener. Side view;
  • Fig. 14 Diagram of the distribution of sound waves in the "upper bass" range in a rectangular room, generated by an acoustic system of a standard design, with a vertical orientation of the loudspeaker. View from above;
  • Fig.16 The family of the frequency response of the mid-range loudspeaker in an individual corps
  • Fig.17 Diagram of the propagation of sound waves from a plurality of mid-frequency loudspeakers of the proposed design in a conditional room, top view;
  • Fig.18 An example of the orientation of the mid-range loudspeakers of a real acoustic system of the claimed design No. 1;
  • Fig.19 An example of the orientation of the mid-range loudspeakers of a real acoustic system of the claimed design No. 2;
  • Fig.20 An example of the orientation of the mid-range loudspeakers of a real acoustic system of the claimed design No. 3;
  • Fig.21 An example of a predominantly vertical arrangement of mid-range loudspeakers
  • Fig.22 An example of a space-distributed arrangement of midrange loudspeakers
  • Fig.23 An example of a horizontal arrangement of mid-range loudspeakers
  • Fig.24 An example of a localized arrangement of mid-range loudspeakers
  • Fig.25 An example of alignment of mid-range loudspeakers in the same plane with a high-frequency loudspeaker
  • Fig.26 An example of the alignment of mid-range loudspeakers in a plane receding back from the plane of the high-frequency loudspeaker
  • Fig.27 An example of the alignment of mid-range loudspeakers in a plane protruding forward from the plane of the high-frequency loudspeaker
  • Fig.28 An example of alignment of mid-range loudspeakers on an imaginary plane, providing a flat wavefront
  • Fig.29 An example of alignment of mid-range loudspeakers on an imaginary convex surface, providing a defocused wavefront
  • Fig.30 An example of alignment of mid-range loudspeakers on an imaginary concave surface, providing a focused wavefront
  • Fig.31 Performing the orientation of the midrange speakers in vertical plane
  • Fig.32 The implementation of the orientation of the mid-range loudspeakers in the horizontal plane.
  • the proposed speaker system shown in Fig.1, 2 consists of a housing 1, which is made in the form of a hollow volumetric body in the form of an elongated spheroid, preferably made of polymeric material, concrete or polymer concrete, in the upper part of which the loudspeaker 2 is installed, while the mass of the housing 1 provides balancing of the masses of the remaining structural elements, above which the support 3 is installed with a platform 4, on which, by means of flexible holders 5, made in the form of extended flexible tubular structures from coiled elastic and plastically deformable springs, individual cases 6 of mid-frequency loudspeakers 7 are fixed, which are made, preferably from coconut endocarp, but can be made of any material that is usually used for these purposes - polymer, wood, etc., at least two (one or more, preferably four), and an individual case 8 of a high-frequency loudspeaker 9 which is made mainly polymer concrete, but can be made of any material that is commonly used for these purposes, such as wood, plastic.
  • Housing 1 may additionally contain a phase inverter port 10 installed in its lower part. Under the lower part of the body 1 there can be holes or slots 11, which can be formed both by the body 1's own geometry, and by means of fixing it on the racks 12, fixed on the stand 13, which provide a free exit of the sound wave along the perimeter of the lower part of the body without significant turbulence in the air flow. Housings 1, 6 may contain damping, sound-absorbing material 14.
  • the preferred material for housing 1, platform 4, housing 8, stand 13 is the use of polymer concrete - a mineral filler with a polymer binder.
  • the electrical circuits for switching on loudspeakers 2, 7, 9 are shown below.
  • the range of its operation is limited from above to 60-150 Hz, and the range from 60 (150) Hz to 250 (500) Hz, which is critical in source localization, which is ensured by direct, unhindered signal propagation from the loudspeaker membrane to the listener, reproduced by loudspeaker 2;
  • vibration-decoupling elements 18 made of foamed elastic materials of rubber, silicone and the like under the stand 13 ( Figure 4), and between the body 6 and fasteners 19 ( Figure 5);
  • coated flexible holders 5 with one or more different vibration-absorbing and/or damping, decorative materials 20 - rubber, rubber, silicone, leather, various braids and similar materials. This allows isolating and damping acoustic vibrations that may occur in the extended and elastic structure of the flexible holders 5, as well as giving the structure a pleasant aesthetic appearance.
  • Loudspeakers 9, 7, 2 and 17 can be connected to a single electrical circuit by means of passive filters 29, 30, 31, 32.
  • Filter 29 - provides a range of 2 (10) kHz
  • filter 30 provides a range of 500-2 (10) kHz
  • 31 - range 100-500Hz
  • 32 - range up to 100Hz (Fig. 7).
  • the impedance of the loudspeakers 9,7,2,17 and their sensitivity can vary significantly, and in the case of dividing the operating range of the acoustic system into four spectral bands, it is essential and the steepness of the characteristic near the frequency separation, then for the best matching of the loudspeakers and ensuring the most even frequency response, it is necessary to use active filtering, and connect the loudspeakers to individual amplifiers (Fig.6).
  • the number of loudspeakers 7 is desirable to choose a multiple of two or three, for effective connection into an array, by means of matching in a parallel-serial connection.
  • amplifiers 21,22,23,24 are external devices, however, in accordance with the state of the art, such amplifiers can be installed in the cabinet 1 of the acoustic system, which, however, does not change the essence of the claimed invention.
  • the proposed speaker system works as follows.
  • the design shown in Fig.4 includes one horizontally oriented speaker 2, four speakers 6, one speaker 8 and one speaker 17.
  • the AC speakers operate in four frequency ranges: “lower bass” 17-100Hz, "upper bass” 100-500 Hz “medium frequencies” 500Hz-10kHz, "high frequencies” 10kHz-40kHz.
  • the frequencies of separation of the musical signal into operating ranges can be chosen somewhat different, which is determined by the electro-acoustic properties of the loudspeakers used, and the given values do not limit the essence of the claimed invention, but are a particular example of the best design.
  • FIG. 9.10 A graphical display of the effect of improving the frequency response of the generated sound field is shown in Fig. 9.10.
  • the layout of the room, the location of the speakers and the measuring microphone, top view, is shown in Fig.P, where 32 is the speaker system shown in Fig. 4.
  • the speaker system 32 was connected to an amplifier designed specifically to provide amplification by 8 individual amplifiers, according to 4 per channel operating in the respective frequency bands.
  • Frequency response measurements were made using the Room EQ Wizard software and hardware complex, which includes the use of a UMIK-1 microphone and laptop. Measurement conditions - an empty semi-basement area of 34m 2 .
  • the claimed set of essential features provides a technical result, expressed in the equalization of the frequency response.
  • the system When the system is operating in an acoustically complex room - a square shape, with bare, strongly sound-reflecting walls, it is necessary to place the systems at some distance from the listener. It has been experimentally established that this speaker provides the claimed technical result at distances of more than 1.5 m from the listener, however, at a distance of at least 1 m from the walls.
  • the claimed speaker design provides conditions for direct, unhindered propagation of sound energy from the loudspeaker to the listener, sitting or standing at any point in space within the line of sight of the system, as well as the generation of a continuous, most uniform sound field of primary and secondary reflections from walls, which minimizes the effect of a standing wave , characteristic of a vertically oriented loudspeaker in standard acoustic design midrange region.
  • Support 3 platform 4 made in the form of a basket, can be covered with sound-permeable material (fabric, mesh, perforated sheet), which performs a decorative and protective function.
  • Support 3 provides a free exit of sound energy and the best parameters of acousto-mechanical coupling, for which it can have additional design features, using materials of different density, rigidity, elasticity, and attenuation decrement.
  • Medium frequencies reproduce at least two loudspeakers 7 in individual cases 6, fixed in space relative to the case 1 on flexible holders 5, generating two waves with a spatial phase shift of the oscillations, while the spatial difference between the two emitters on a scale of up to 1 m, in combination with an arbitrarily chosen direction of radiation , enough to have a significant effect on the spatial frequency response, and provide a noticeable effect of averaging and equalization of the frequency response, as well as a very pronounced change in the spatial characteristics of the sound.
  • FIG.16 A graphical representation of the features of the frequency response family of one loudspeaker 7 "midrange" in an individual housing 6 when measured on the axis, 90° and 180° (behind) is shown in Fig.16.
  • the measurements were taken at a distance of 1 m from the floor, in the center of the room 34 m 2 , the measuring microphone 33 was located at a distance of 30 cm from the loudspeaker/case.
  • the frequency range 4 kHz - 10 kHz mainly accounts for the energy spectrum of overtones, which have little effect on the perception of the sound timbre, however, in binaural perception, the manifestation of the effect of the room on the spatiality of the sound is important, since sound frequencies with wavelengths less than 10 cm are effectively reflected from the walls.
  • the Haas effect states that in the interval up to 5 ohms, the brain only recognizes the first signal, even if the later sound is louder on 100 dB.
  • the signal delay from the loudspeaker oriented towards the back wall will be less than 6m (2 m / 343 ms), and will not lead to distortion of the parameters of the sound stage embedded in the recording.
  • such a delayed signal leads to a clearer, more expressive and larger sound perception.
  • This effect is used in computer games, when due to special software signal processing, introducing delays, it provides highlighting, emphasizing certain sounds, as well as giving the sound scale.
  • the variability of binaural panning is also fully realized, when the perception of the parameters of the musical scene, such as the size and acoustic properties of the recording room, the location of imaginary sources of musical signals can be enhanced or reduced by changing the direction of the emitters relative to the listener, which determines the level ratios the volume of direct and reflected acoustic signals that have reached the listener, and cross effects, in particular, the perception of the sounds of the right channel by the left ear, the left channel by the right ear.
  • the brain perceiving the amplitude, temporal and phase characteristics of the sounds that have reached the left and right ears, reconstructs the sound stage. Depending on the location and orientation of the loudspeakers, these characteristics vary over a wide range of values.
  • a plurality of loudspeakers operating in a single frequency range can set a single wave front having a shape corresponding to the spatial arrangement of the loudspeakers.
  • the claimed acoustic system provides the claimed technical result, which consists in improving the acoustic characteristics of the generated sound field, as well as variations in the parameters of psychoacoustic perception of sound due to the formation of delayed reflections from the walls of the listening room, changes in the amplitude, time and phase characteristics of the signal that reached the listener.
  • flexible holders 4 as load-bearing structural elements provides the most pronounced variability in the spatial arrangement and orientation of loudspeakers 7 and 9 in individual cases 6 and 8, respectively, in combination with the convenience of this variation. Examples of variations in the spatial arrangement of midrange loudspeakers 7 in individual housings b, fixed in space by means of flexible holders 5 are shown in Fig.18, 19.20.
  • coconut endocarp mid-frequency loudspeaker 7 determines high-quality sound reproduction, and by experimental selection of the mass and size parameters of the body 6, loudspeaker 7, mass parameters, length, and rigidity of the flexible holders 4, excellent acoustic-mechanical and operational characteristics are provided. characteristics of the system, namely at high power levels, the mid-frequency loudspeakers 7 do not have significant vibration, retain their spatial orientation, but changing their orientation does not require significant effort, and can be carried out even by a child.
  • the characteristic force required to change the shape of flexible holders is about 2 kg.
  • the reproduction of high frequencies is carried out by one loudspeaker 9, which ensures the preservation of critical parameters of the sound stage due to the radiation directivity characteristic of the HF range, however, it remains possible to change the orientation of the loudspeaker 9, and, accordingly, the direction of the predominant radiation and the optimal stereo zone.
  • the inventive acoustic system can be made in a larger size and with a large number of speakers 7, fixed in space by means of flexible stands, for example, include six or eight speakers 7 midrange.
  • the invention can be used for domestic and professional purposes as an acoustic system.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Otolaryngology (AREA)
  • Stereophonic System (AREA)

Abstract

The claimed acoustic system comprises a low-frequency loudspeaker (2), a midrange-frequency loudspeaker (7) and a high-frequency loudspeaker (9), arranged in individual housings (1, 6, 8) that are spaced apart. The housings (6, 8) of the midrange-frequency loudspeaker (7) and of the high-frequency loudspeaker (9) are mechanically attached to a platform (4) by means of holders (5), and are designed to allow their positions to be changed in relation to the low-frequency loudspeaker (2). The system additionally comprises at least one midrange-frequency loudspeaker (7), the platform (4) is arranged above the housing (1) of the low-frequency loudspeaker (2), the latter being oriented horizontally upwards, and the support (3) of the platform (4) is directed downward toward the housing (1).

Description

АКУСТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ACOUSTIC SYSTEM
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ FIELD OF TECHNOLOGY
Изобретение относится к области конструкций акустических систем, и служит для акустического оформления динамических головок, установленных в нем, и может быть использовано в бытовых и промышленных (общественных) целях как акустическая система. The invention relates to the design of acoustic systems, and serves for acoustic design of dynamic heads installed in it, and can be used for domestic and industrial (public) purposes as an acoustic system.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ PRIOR ART
Основной задачей качественного звуковоспроизведения является обеспечение наиболее точного соответствия воспринимаемой человеком звуковой информации и воспроизводимого электрического сигнала. The main task of high-quality sound reproduction is to ensure the most accurate correspondence between the sound information perceived by a person and the reproduced electrical signal.
Однако реальные условия прослушивания крайне разнообразны, а высокие параметры верности акустики обеспечиваются только в малой области пространства, при соблюдении множества стандартных рекомендации и требований, как к помещению, так и расположению акустических систем и слушателя. However, real listening conditions are extremely diverse, and high acoustic fidelity parameters are provided only in a small area of space, subject to many standard recommendations and requirements, both for the room and for the location of the acoustic systems and the listener.
Отдельно нужно отметить эффекты бинаурального восприятия, которые в наиболее обобщённой формулировке, придают звучанию эффектности, но такие эффекты реализуются главным образом за счёт соответствующей обработки электрического сигнала, и не обеспечиваются вариативностью физических параметров акустической системы. Separately, it is necessary to note the effects of binaural perception, which, in the most generalized formulation, give effect to the sound, but such effects are realized mainly due to the appropriate processing of the electrical signal, and are not provided by the variability of the physical parameters of the acoustic system.
Таким образом, современный уровень техники обеспечивает решение задач звуковоспроизведения, однако накладывает существенные ограничения на условия прослушивания, и не обеспечивают вариативного и удобного изменения параметров бинаурального восприятия музыки на уровне физического изменения пользователем конфигурации акустической системы, при сохранении высокой верности. Thus, the current state of the art provides a solution to the problems of sound reproduction, however, imposes significant restrictions on the listening conditions, and does not provide a variable and convenient change in the parameters of binaural perception of music at the level of physical change by the user of the speaker system configuration, while maintaining high fidelity.
Из существующего уровня техники, который относится к рассматриваемой области, наиболее близким, по совокупности признаков, к заявляемому изобретению является акустическая система, которая содержит один низкочастотный, один среднечастотный, один высокочастотный громкоговорители, располагающиеся в индивидуальных корпусах, разнесенных в пространстве, причём индивидуальные корпуса среднечастотного громкоговорителя и высокочастотного громкоговорителя фиксируются в пространстве по средствам двух держателей с шарнирами, обеспечивающих по меньшей мере 2 степени свободы, т.е. перемещается по вертикали и горизонтали относительно платформы, на которой закреплены держатели, и расположен корпус низкочастотного громкоговорителя на опорах. (US 7441630 В1, МПК: H04R 1/02, публ. 2008-10-28). Of the existing prior art, which relates to the area under consideration, the closest, in terms of the totality of features, to the claimed invention is an acoustic system that contains one low-frequency, one mid-range, one high-frequency loudspeakers located in individual enclosures spaced apart in space, and the individual enclosures of the mid-frequency speaker and tweeter are fixed in space by means of two holders with hinges, providing at least 2 degrees of freedom, i.e. moves vertically and horizontally relative to the platform on which the holders are fixed, and the housing of the low-frequency loudspeaker is located on the supports. (US 7441630 B1, IPC: H04R 1/02, published 2008-10-28).
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ DISCLOSURE OF THE INVENTION
Изобретение, которое заявляется, совпадает с известной акустической системой по следующей совокупности существенных признаков: содержит низкочастотный, среднечастотный и высокочастотный громкоговорители, расположенные в индивидуальных корпусах, разнесенных в пространстве, причем корпуса среднечастотного и высокочастотного громкоговорителей механически связаны с платформой посредством держателей, с возможностью изменения своего положения относительно низкочастотного громкоговорителя.The claimed invention coincides with the well-known acoustic system according to the following set of essential features: it contains low-frequency, mid-frequency and high-frequency loudspeakers located in individual housings spaced apart in space, and the housings of the mid-frequency and high-frequency loudspeakers are mechanically connected to the platform by means of holders, with the possibility of changing their position relative to the subwoofer.
Однако известная акустическая система не обеспечивает технического результата заявляемого изобретения, что обусловлено его конструкцией, содержащей по одному громкоговорителю на каждый из диапазонов звуковоспроизведения, и исключающей звуковоспроизведение одновременно в множестве направлений. However, the known acoustic system does not provide the technical result of the claimed invention, which is due to its design, containing one loudspeaker for each of the sound reproduction ranges, and excluding sound reproduction simultaneously in multiple directions.
Известная конструкция позволяет настраивать положение и ориентацию одиночных громкоговорителей, таким образом фокусировать звук, и синхронизировать фазы звуковых колебаний в ограниченной области прослушивания, и не решает задачи заявляемого изобретения. The known design allows you to adjust the position and orientation of single speakers, thus focusing the sound and synchronizing the phases of sound vibrations in a limited listening area, and does not solve the problem of the claimed invention.
Задача, на решение которой направлено изобретение состоит в усовершенствовании известной акустической системы путем изменения ее конструкции, что обеспечит эффект диффузного звукового поля, характеризуемого линейностью АЧХ, почти всем объеме помещения, где установлена акустическая система, при сохранении высокой верности параметров звуковой сцены, что не характерно для диффузного звукового поля, а также обеспечит возможность физического изменения формы элементов акустической системы, определяющих конфигурацию звукового поля в диапазоне средних и высоких частот, тем самым изменяя психоакустические параметры бинаурального восприятия без ухудшения верности звуковоспроизведения. The problem to which the invention is directed is to improve the known acoustic system by changing its design, which will provide the effect of a diffuse sound field, characterized by a linear frequency response, almost the entire volume of the room where the acoustic system is installed, while maintaining high fidelity of the sound stage parameters, which is not typical for a diffuse sound field, and will also provide the possibility of physically changing the shape of the elements of the acoustic system that determine the configuration of the sound field in the range of medium and high frequencies, thereby changing the psychoacoustic parameters of binaural perception without compromising the fidelity of sound reproduction.
Поставленная задача решается в акустической системе, содержащей низкочастотный, среднечастотный и высокочастотный громкоговорители, расположенные в индивидуальных корпусах, разнесенных в пространстве, причем корпуса среднечастотного и высокочастотного громкоговорителей механически связаны с платформой посредством держателей, с возможностью изменения своего положения относительно низкочастотного громкоговорителя тем, что согласно предмета изобретения, она дополнительно содержит минимум один среднечастотный громкоговоритель платформа расположена над корпусом низкочастотного громкоговорителя ориентированного горизонтально вверх, а опора платформы направлены в сторону корпуса вниз, и предпочтительно, высота корпуса низкочастотного громкоговорителя не превышает 0,7м. The problem is solved in an acoustic system containing low-frequency, mid-frequency and high-frequency loudspeakers, located in individual housings spaced apart in space, and the housings of the mid-frequency and high-frequency loudspeakers are mechanically connected to the platform by means of holders, with the possibility of changing its position relative to the low-frequency loudspeaker in that, according to the subject of the invention, it additionally contains at least one mid-frequency loudspeaker, the platform is located above the low-frequency loudspeaker housing oriented horizontally upwards, and the platform support is directed towards the housing down, and preferably, the height of the subwoofer housing does not exceed 0.7 m.
Заявляемое изобретение обеспечивает технический результат, заключающийся в генерации распределённых в пространстве акустических колебаний особой конфигурации по каждому из диапазонов звуковоспроизведения, при этом равномерность АЧХ обеспечивается заявляемой конструкцией, а вариативность физических параметров акустической системы позволяет дополнительно изменять параметры психоакустического восприятия, без ухудшения параметров звуковоспроизведения в условиях сложных акустических помещений, когда вторичные отражения имеют существенный уровень. The claimed invention provides a technical result consisting in the generation of space-distributed acoustic oscillations of a special configuration for each of the sound reproduction ranges, while the uniformity of the frequency response is ensured by the claimed design, and the variability of the physical parameters of the acoustic system allows you to further change the parameters of psychoacoustic perception, without degrading the sound reproduction parameters in difficult conditions. acoustic rooms, when secondary reflections have a significant level.
Дополнительный технический результат, заключающийся в обеспечении 5ти степеней свободы - три координаты перемещения, наклон и поворот средне и высокочастотного громкоговорителя в пространстве в широком интервале величины, без выполнения каких-либо дополнительных действий, таких как ослабление или повышение жесткости конструкции по средствам винтов обеспечивается тем, что корпуса средне и высокочастотных громкоговорителей связанны с платформой посредствам гибких держателей. An additional technical result, which consists in providing 5 degrees of freedom - three coordinates of movement, tilt and rotation of the medium and high-frequency loudspeaker in space in a wide range of values, without performing any additional actions, such as weakening or increasing the rigidity of the structure by means of screws, is ensured by that the mid and high frequency loudspeaker enclosures are connected to the platform by means of flexible holders.
Дополнительный технический результат, заключающийся в минимизации масса-габаритных показателей индивидуальных корпусов громкоговорителей, что позволяет их надёжно фиксировать в пространстве посредством гибких держателей невысокой жёсткости, что необходимо для изменения их формы без чрезмерных усилий обеспечивается тем, что корпус среднечастотного громкоговорителя и высокочастотного громкоговорителя выполнен из эндокарпа кокосового ореха. An additional technical result, which consists in minimizing the weight and dimensions of individual loudspeaker housings, which allows them to be securely fixed in space by means of flexible holders of low rigidity, which is necessary to change their shape without excessive effort, is ensured by the fact that the housing of the mid-frequency loudspeaker and high-frequency loudspeaker is made of endocarp coconut.
Дополнительный технический результат, заключающийся в одновременном повышении удельной акустической мощности, минимизации интермодуляционных искажений, расширения диапазона в сторону инфранизких частот обеспечивается тем, что в корпусе 1 установлено два горизонтально ориентированных громкоговорителя, один в нижней части корпуса, функционирующий в диапазоне 17-100Гц, условно называемым диапазоном «нижнего баса», второй в верхней части корпуса в диапазоне 100- 500Гц соответственно называемый диапазоном «верхнего баса». Additional technical result, which consists in the simultaneous increase in specific acoustic power, minimization intermodulation distortion, range expansion towards infra-low frequencies is ensured by the fact that in case 1 two horizontally oriented loudspeakers are installed, one in the lower part of the case, operating in the range of 17-100 Hz, conventionally called the “lower bass” range, the second in the upper part of the case in the range 100-500Hz respectively called the "upper bass" range.
Дополнительный технический результат, заключающийся в уменьшении масса-габаритных показателей корпуса при одновременной минимизации вибрации корпуса при высокой мощности акустического сигнала на низких частотах обеспечивается тем, что корпус низкочастотного громкоговорителя изготовлен из бетона, керамики или полимербетона. An additional technical result, which consists in reducing the weight and dimensions of the housing while minimizing vibration of the housing at high acoustic signal power at low frequencies, is ensured by the fact that the housing of the low-frequency loudspeaker is made of concrete, ceramic or polymer concrete.
Дополнительный технический результат, заключающийся в обеспечении возможности выполнения корпуса высокочастотного громкоговорителя, платформы и подставки произвольной формы, упрощения производственного процесса, обеспечения единства дизайна системы обеспечивается тем, что он выполнен из бетона, керамики или полимербетона. An additional technical result, which consists in making it possible to make a high-frequency loudspeaker case, a platform and a stand of arbitrary shape, simplify the production process, and ensure the unity of the system design, is ensured by the fact that it is made of concrete, ceramic or polymer concrete.
Дополнительный технический результат, заключающийся минимизации уровня вторичных излучений и внутренних резонансов обеспечивается тем, что гибкие держатели покрыты одним, или несколькими различными вибропоглащающими, демпфирующими материалами - ткань, резина, силикон, кожа и подобные. An additional technical result, which consists in minimizing the level of secondary radiation and internal resonances, is ensured by the fact that the flexible holders are covered with one or several different vibration-absorbing, damping materials - fabric, rubber, silicone, leather, and the like.
Дополнительный технический результат, заключающийся в минимизации резонансных явлений обеспечивается тем, что индивидуальные корпуса среднечастотных громкоговорителей механически соединены с поддерживающими их гибкими держателями через виброизоляционный материал - каучук, вспененная резина, пробка, войлок или подобные. An additional technical result, which consists in minimizing resonance phenomena, is ensured by the fact that the individual housings of the mid-frequency loudspeakers are mechanically connected to the flexible holders supporting them through a vibration-insulating material - rubber, foamed rubber, cork, felt or the like.
Дополнительный технический результат, заключающийся в уменьшении интермодуляционных искажений, повышении коэффициента демпфирования громкоговорителя и повышении спектральной плотности мощности обеспечивается тем, что каждый из громкоговорителей или группы среднечастотных громкоговорителей подключается к индивидуальному усилителю, функционирующему в соответствующем частотном диапазоне. An additional technical result, which consists in reducing intermodulation distortion, increasing the damping factor of the loudspeaker and increasing the power spectral density, is ensured by the fact that each of the loudspeakers or a group of mid-range loudspeakers is connected to an individual amplifier operating in the corresponding frequency range.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Предложенная акустическая система поясняется чертежами, на которых изображено: Фиг.1 Акустическая система с одним дополнительным среднечастотным громкоговорителем; The proposed acoustic system is illustrated by drawings, which show: Fig.1 Speaker system with one additional midrange speaker;
Фиг.2 Сечение по Фиг.1; Fig.2 Section according to Fig.1;
Фиг.З Лучшее выполнение заявляемого изобретения; Fig.3 The best implementation of the claimed invention;
Фиг.4 Сечение по Фиг.З; Fig.4 Section according to Fig.Z;
Фиг.5 Пример выполнения среднечастотного громкоговорителя в индивидуальном корпусе с элементами крепежа; Fig.5 An example of a mid-range loudspeaker in an individual case with fasteners;
Фиг.б Электрические схемы подключения громкоговорителей четырёх частотных диапазонов к индивидуальным усилителям, с предварительным разделением частот активными фильтрами; Fig.b Wiring diagrams for connecting loudspeakers of four frequency ranges to individual amplifiers, with preliminary separation of frequencies by active filters;
Фиг.7 Электрические схемы включения громкоговорителей четырёх частотных диапазонов в единую электрическую цепь с использованием пассивных фильтров; Fig.7 Electrical circuits for connecting loudspeakers of four frequency ranges into a single electrical circuit using passive filters;
Фиг.8 Электрические схемы включения среднечастотных громкоговорителей в единую электрическую цепь; Fig.8 Electrical circuits for turning on mid-range loudspeakers in a single electrical circuit;
Фиг.9 АЧХ акустической системы лучшей реализации, измеренной в пустом полуподвальном помещении площадью 34м2 на расстоянии 1м, с фронта, на одной высоте с высокочастотным громкоговорителем; Fig.9 frequency response of the acoustic system of the best implementation, measured in an empty semi-basement area of 34m 2 at a distance of 1m, from the front, at the same height with a high-frequency loudspeaker;
Фиг.10 АЧХ акустической системы лучшей реализации, измеренной в пустом полуподвальном помещении площадью 34м2 на расстоянии Зм, на высоте высокочастотного громкоговорителя; Fig.10 frequency response of the acoustic system of the best implementation, measured in an empty basement area of 34m 2 at a distance of 3m, at the height of the high-frequency loudspeaker;
Фиг.11 Расположение акустической системы и измерительного микрофона в помещении при выполнении измерений АЧХ, представленных на фиг.9, фиг.10; Фиг.12 Диаграмма распространения звуковых волн диапазона «верхнего баса», в условном помещении прямоугольной формы. Вид сверху; Fig.11 The location of the acoustic system and the measuring microphone in the room when performing measurements of the frequency response presented in Fig.9, Fig.10; Fig.12 Diagram of the propagation of sound waves in the "upper bass" range, in a conditional rectangular room. View from above;
Фиг.13 Диаграмма распространения звуковых волн диапазона «верхнего баса», в условном помещении относительно слушателя. Вид сбоку; Fig.13 Diagram of the propagation of sound waves in the "upper bass" range, in a conditional room relative to the listener. Side view;
Фиг.14 Диаграмма распространения звуковых волн диапазона «верхнего баса» в помещении прямоугольной формы, генерируемых акустической системой стандартной конструкции, с вертикальной ориентацией громкоговорителя. Вид сверху; Fig. 14 Diagram of the distribution of sound waves in the "upper bass" range in a rectangular room, generated by an acoustic system of a standard design, with a vertical orientation of the loudspeaker. View from above;
Фиг.15 Колебательные процессы, возбуждаемые в акустической системе заявляемой конструкции при горизонтальной и вертикальной ориентации низкочастотного громкоговорителя; Fig.15 Oscillatory processes excited in the speaker system of the proposed design with horizontal and vertical orientation of the subwoofer;
Фиг.16 Семейство АЧХ среднечастотного громкоговорителя в индивидуальном корпусе; Fig.16 The family of the frequency response of the mid-range loudspeaker in an individual corps;
Фиг.17 Диаграмма распространения звуковых волн от множества среднечастотных громкоговорителей заявляемой конструкции в условном помещении, вид сверху; Fig.17 Diagram of the propagation of sound waves from a plurality of mid-frequency loudspeakers of the proposed design in a conditional room, top view;
Фиг.18 Пример ориентации среднечастотных громкоговорителей реальной акустической системы заявляемой конструкции №1; Fig.18 An example of the orientation of the mid-range loudspeakers of a real acoustic system of the claimed design No. 1;
Фиг.19 Пример ориентации среднечастотных громкоговорителей реальной акустической системы заявляемой конструкции №2; Fig.19 An example of the orientation of the mid-range loudspeakers of a real acoustic system of the claimed design No. 2;
Фиг.20 Пример ориентации среднечастотных громкоговорителей реальной акустической системы заявляемой конструкции №3; Fig.20 An example of the orientation of the mid-range loudspeakers of a real acoustic system of the claimed design No. 3;
Фиг.21 Пример преимущественно вертикального расположения среднечастотных громкоговорителей; Fig.21 An example of a predominantly vertical arrangement of mid-range loudspeakers;
Фиг.22 Пример распределённого в пространстве расположения среднечастотных громкоговорителей; Fig.22 An example of a space-distributed arrangement of midrange loudspeakers;
Фиг.23 Пример горизонтального расположения среднечастотных громкоговорителей; Fig.23 An example of a horizontal arrangement of mid-range loudspeakers;
Фиг.24 Пример локализированного расположения среднечастотных громкоговорителей; Fig.24 An example of a localized arrangement of mid-range loudspeakers;
Фиг.25 Пример выравнивания среднечастотных громкоговорителей в одной плоскости с высокочастотным громкоговорителем; Fig.25 An example of alignment of mid-range loudspeakers in the same plane with a high-frequency loudspeaker;
Фиг.26 Пример выравнивания среднечастотных громкоговорителей в плоскости, отступающей назад от плоскости высокочастотного громкоговорителем; Fig.26 An example of the alignment of mid-range loudspeakers in a plane receding back from the plane of the high-frequency loudspeaker;
Фиг.27 Пример выравнивания среднечастотных громкоговорителей в плоскости, выступающей вперёд от плоскости высокочастотного громкоговорителем; Fig.27 An example of the alignment of mid-range loudspeakers in a plane protruding forward from the plane of the high-frequency loudspeaker;
Фиг.28 Пример выравнивания среднечастотных громкоговорителей по воображаемой плоскости, обеспечивающее плоский волновой фронт; Fig.28 An example of alignment of mid-range loudspeakers on an imaginary plane, providing a flat wavefront;
Фиг.29 Пример выравнивания среднечастотных громкоговорителей по воображаемой выпуклой поверхности, обеспечивающее расфокусированный волновой фронт; Fig.29 An example of alignment of mid-range loudspeakers on an imaginary convex surface, providing a defocused wavefront;
Фиг.ЗО Пример выравнивания среднечастотных громкоговорителей по воображаемой вогнутой поверхности, обеспечивающее сфокусированный волновой фронт; Fig.30 An example of alignment of mid-range loudspeakers on an imaginary concave surface, providing a focused wavefront;
Фиг.31 Выполнение ориентации среднечастотных громкоговорителей в вертикальной плоскости; Fig.31 Performing the orientation of the midrange speakers in vertical plane;
Фиг.32 Выполнение ориентации среднечастотных громкоговорителей в горизонтальной плоскости. Fig.32 The implementation of the orientation of the mid-range loudspeakers in the horizontal plane.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ IMPLEMENTATION OF THE INVENTION
Предложенная акустическая система приведенная на Фиг.1, 2, состоит из корпуса 1, который выполнен в виде полого объемного тела в форме вытянутого сфероида, предпочтительно из полимерного материала, бетона или полимербетона, в верхней части которого установлен громкоговоритель 2, при этом масса корпуса 1 обеспечивает уравновешивание масс остальных элементов конструкции, над которым установлена опора 3 с платформой 4, на котором по средствам гибких держателей 5 выполненных в виде протяжённых гибких трубчатых структур из навитых упругих и пластически деформируемых пружин, фиксируются индивидуальные корпуса 6 среднечастотных громкоговорителей 7 которые выполнены, предпочтительно из эндокарпа кокосового ореха, но может быть выполнен из любого материала, который обычно используется для этих целей - полимер, дерево и т.д., минимум два (один и более, предпочтительно четыре), и индивидуальный корпус 8 высокочастотного громкоговорителя 9 который выполненный, преимущественно из полимербетона, но может быть выполнен из любого материала, который обычно используется для этих целей, например дерево, пластмасса. Корпус 1 может содержать дополнительно фазоинверторный порт 10 установленный в его нижней части. Под нижней частью корпуса 1 могут быть расположены отверстия или прорези 11, которые могут быть образованны как собственной геометрией корпуса 1, так и по средствам фиксации его на стойках 12, закреплённых на подставке 13 что обеспечивают свободный выход звуковой волны по периметру нижней части корпуса без возникновения существенных завихрений воздушного потока. Корпуса 1, 6 могут содержать демпфирующий, звукопоглощающий материал 14. Предпочтительным материалом корпуса 1, платформы 4, корпуса 8, подставки 13 является использование полимербетона - минерального наполнителя с полимерным связующим. Электрические схемы включения громкоговорителей 2, 7, 9 приведены ниже. The proposed speaker system shown in Fig.1, 2, consists of a housing 1, which is made in the form of a hollow volumetric body in the form of an elongated spheroid, preferably made of polymeric material, concrete or polymer concrete, in the upper part of which the loudspeaker 2 is installed, while the mass of the housing 1 provides balancing of the masses of the remaining structural elements, above which the support 3 is installed with a platform 4, on which, by means of flexible holders 5, made in the form of extended flexible tubular structures from coiled elastic and plastically deformable springs, individual cases 6 of mid-frequency loudspeakers 7 are fixed, which are made, preferably from coconut endocarp, but can be made of any material that is usually used for these purposes - polymer, wood, etc., at least two (one or more, preferably four), and an individual case 8 of a high-frequency loudspeaker 9 which is made mainly polymer concrete, but can be made of any material that is commonly used for these purposes, such as wood, plastic. Housing 1 may additionally contain a phase inverter port 10 installed in its lower part. Under the lower part of the body 1 there can be holes or slots 11, which can be formed both by the body 1's own geometry, and by means of fixing it on the racks 12, fixed on the stand 13, which provide a free exit of the sound wave along the perimeter of the lower part of the body without significant turbulence in the air flow. Housings 1, 6 may contain damping, sound-absorbing material 14. The preferred material for housing 1, platform 4, housing 8, stand 13 is the use of polymer concrete - a mineral filler with a polymer binder. The electrical circuits for switching on loudspeakers 2, 7, 9 are shown below.
Лучшая реализация заявляемого изобретения является конструкция, приведена на фиг. 3,4: The best implementation of the claimed invention is the design shown in Fig. 3.4:
• с использованием четырёх громкоговорителей 6 в индивидуальных корпусах 5, зафиксированных в пространстве относительно корпуса 1 на четырёх гибких держателях 4. Такая конструкция обеспечивает наиболее выраженный эффект диффузного звукового поля в сочетании с возможностью выраженной вариацией параметров звукового поля при относительно небольшом количестве громкоговорителей и эстетически привлекательного внешнего вида; • using four loudspeakers 6 in individual housings 5 fixed in space relative to housing 1 on four flexible holders 4. This design provides the most pronounced diffuse sound field effect in combination with the possibility of a pronounced variation in sound field parameters with a relatively small number of speakers and an aesthetically attractive appearance;
• с разбиением диапазона низких частот на два субдиапазона -• with a division of the low frequency range into two sub-ranges -
«нижний бас» до 100Гц и «верхний бас» 100Гц-500Гц. Это обеспечивается тем, что корпус 1 разделён на два герметичных объёма 15 и 16, в объеме 16 установлен низкочастотный громкоговоритель 2, а в объёме 15 установлен дополнительный низкочастотный громкоговоритель 17, что позволяет повысить качество и мощность воспроизведения низких частот при использовании корпуса минимального объема, а также минимизировать интермодуляционные искажения. Для воспроизведения мощного инфранизкочастотного баса в минимальном объёме необходимо использовать чрезвычайно мощный громкоговоритель 17, с большой амплитудой колебаний, однако с невысокой чувствительностью и соответственно плохой функцией отклика - так называемый медленный бас. Для исключения проявления негативных качеств мощного инфранизкочастотного громкоговорителя 17 диапазон его функционирования ограничивается сверху на 60-150Гц, а диапазон от 60(150)Гц до 250(500)Гц, критически важный в локализации источника, что обеспечивается прямым, беспрепятственным распространением сигнала от мембраны громкоговорителя до слушателя, воспроизводится громкоговорителем 2; "lower bass" up to 100Hz and "upper bass" 100Hz-500Hz. This is ensured by the fact that the case 1 is divided into two sealed volumes 15 and 16, a subwoofer 2 is installed in volume 16, and an additional low-frequency loudspeaker 17 is installed in volume 15, which improves the quality and power of low-frequency reproduction when using a case of minimal volume, and also minimize intermodulation distortion. To reproduce a powerful infra-low-frequency bass in a minimum volume, it is necessary to use an extremely powerful loudspeaker 17, with a large oscillation amplitude, but with low sensitivity and, accordingly, a poor response function - the so-called slow bass. To eliminate the manifestation of the negative qualities of a powerful infra-low-frequency loudspeaker 17, the range of its operation is limited from above to 60-150 Hz, and the range from 60 (150) Hz to 250 (500) Hz, which is critical in source localization, which is ensured by direct, unhindered signal propagation from the loudspeaker membrane to the listener, reproduced by loudspeaker 2;
• с выполнением опоры 3 в виде сварной конструкции из металла в виде корзины, обтянутой тканью или подобным звукопроницаемым материалом; • with support 3 in the form of a welded metal structure in the form of a basket, covered with fabric or similar sound-permeable material;
• с использованием в качестве материала корпуса 1 полимербетона - минерального наполнителя с полимерным связующим; • using as the material of the body 1 polymer concrete - mineral filler with a polymer binder;
• с использованием в качестве материала платформы 4 полимербетона; • using 4 polymer concrete as platform material;
• с использованием в качестве материала корпуса 8 высокочастотного громкоговорителя 9 полимербетона; • using as the material of the case 8 high-frequency loudspeaker 9 polymer concrete;
• с использованием в качестве корпуса 6 среднечастотного громкоговорителя 7 эндокарпа кокосового ореха; • using coconut endocarp 7 as a housing 6;
• с использованием виброразвязывающих элементов 18 из вспененных упругих материалов резины, силикона и подобных под подставкой 13 (Фиг.4), и между корпусом 6 и элементами крепежа 19 (Фиг.5); • using vibration-decoupling elements 18 made of foamed elastic materials of rubber, silicone and the like under the stand 13 (Figure 4), and between the body 6 and fasteners 19 (Figure 5);
• с использованием ленточного высокочастотного громкоговорителя 9, характеризуемого ровной АЧХ вплоть частот 40кГц, широкой диаграммой направленности в горизонтальной плоскости и относительно выраженной направленностью по вертикали, что, однако, полностью компенсируется возможностью изменения ориентации (в первую очередь наклоном) громкоговорителя 9 за счёт фиксации его в пространстве на гибком держателе 5; • using a ribbon high-frequency loudspeaker 9, which is characterized by a flat frequency response up to frequencies of 40 kHz, a wide directivity pattern in the horizontal plane and a relatively pronounced vertical directivity, which, however, is fully compensated by the possibility of changing the orientation (primarily by tilt) of the loudspeaker 9 by fixing it in space on the flexible holder 5;
• с покрытием гибких держателей 5 одним или несколькими разными вибропоглащающими и/или демпфирующими, декоративными материалами 20 - резина, каучук, силикон, кожа, различные оплётки и подобные материалы. Это позволяет изолировать и погасить акустические колебания, которые могут возникать в протяжённой и упругой структуре гибких держателей 5, а также придать конструкции приятный эстетический вид. • coated flexible holders 5 with one or more different vibration-absorbing and/or damping, decorative materials 20 - rubber, rubber, silicone, leather, various braids and similar materials. This allows isolating and damping acoustic vibrations that may occur in the extended and elastic structure of the flexible holders 5, as well as giving the structure a pleasant aesthetic appearance.
• предпочтительный тип крепления/соединения динамиков и элементов конструкции клеевой; • the preferred type of fastening / connection of speakers and structural elements is adhesive;
• с подключением громкоговорителей 9,7,2,17 каждой из четырёх полос звуковоспроизведения к индивидуальным усилителям 21,22,23,24, каждый из которых функционирует в соответствующих диапазонах частот благодаря активным фильтрам 25,26,27,28 соответственно (Фиг.6). • with the connection of loudspeakers 9,7,2,17 of each of the four sound reproduction bands to individual amplifiers 21,22,23,24, each of which operates in the corresponding frequency ranges due to active filters 25,26,27,28, respectively (Fig.6 ).
Громкоговорители 9, 7, 2 и 17 могут быть подключены в единую электрическую цепь по средствам пассивных фильтров 29, 30, 31, 32. Фильтр 29 - обеспечивает диапазон от 2(10) кГц, фильтр 30 обеспечивает диапазон 500- 2(10) кГц, 31 - диапазон 100-500Гц, 32 - диапазон до 100Гц (Фиг. 7). Однако, поскольку сопротивления громкоговорителей 9,7,2,17 и их чувствительность могут существенно различаться, а в случае разбиения рабочего диапазона акустической системы на четыре спектральных полосы существенным является и крутизна характеристики вблизи разделения частот, то для наиболее качественного согласования работы громкоговорителей и обеспечении максимально ровной АЧХ необходимо использовать активную фильтрацию, а громкоговорители подключать к индивидуальным усилителям (Фиг.6). Loudspeakers 9, 7, 2 and 17 can be connected to a single electrical circuit by means of passive filters 29, 30, 31, 32. Filter 29 - provides a range of 2 (10) kHz, filter 30 provides a range of 500-2 (10) kHz , 31 - range 100-500Hz, 32 - range up to 100Hz (Fig. 7). However, since the impedance of the loudspeakers 9,7,2,17 and their sensitivity can vary significantly, and in the case of dividing the operating range of the acoustic system into four spectral bands, it is essential and the steepness of the characteristic near the frequency separation, then for the best matching of the loudspeakers and ensuring the most even frequency response, it is necessary to use active filtering, and connect the loudspeakers to individual amplifiers (Fig.6).
Предпочтительным, является включение четырёх громкоговорителей среднечастотного диапазона 7 в группу - параллельное, и параллельнопоследовательное, приведено на Фиг.6. Количество громкоговорителей 7 желательно выбирать кратным двум или трём, для эффективного соединения в массив, по средствам согласования в параллельно-последовательном соединении. It is preferable to include four mid-range loudspeakers 7 in a group - parallel and parallel-series, shown in Fig.6. The number of loudspeakers 7 is desirable to choose a multiple of two or three, for effective connection into an array, by means of matching in a parallel-serial connection.
Предполагается что усилители 21,22,23,24 - это внешние устройства, однако в соответствии с современным уровнем техники такие усилители могут быть установлены в корпус 1 акустической системы, что, однако не меняет сущности заявляемого изобретения. It is assumed that the amplifiers 21,22,23,24 are external devices, however, in accordance with the state of the art, such amplifiers can be installed in the cabinet 1 of the acoustic system, which, however, does not change the essence of the claimed invention.
Предложенная акустическая система работает следующим образом. Конструкция, приведённая на Фиг.4 включающая себя один горизонтально ориентированный громкоговоритель 2, четыре громкоговорителя 6, один громкоговоритель 8 и один громкоговоритель 17. Таким образом, громкоговорители АС функционирует в четырёх частотных диапазонах: «нижний бас» 17-100Гц, «верхний бас» 100-500 Гц «средние частоты» 500Гц- ЮкГц, «высокие частоты» 10кГц-40кГц. The proposed speaker system works as follows. The design shown in Fig.4 includes one horizontally oriented speaker 2, four speakers 6, one speaker 8 and one speaker 17. Thus, the AC speakers operate in four frequency ranges: "lower bass" 17-100Hz, "upper bass" 100-500 Hz "medium frequencies" 500Hz-10kHz, "high frequencies" 10kHz-40kHz.
Частоты разделения музыкального сигнала на рабочие диапазоны могут быть выбраны несколько другими, что определяется электроакустическими свойствами используемых громкоговорителей, а приведенные значения не ограничивают сути заявляемого изобретения, а являются частным примером наилучшего выполнения конструкции. The frequencies of separation of the musical signal into operating ranges can be chosen somewhat different, which is determined by the electro-acoustic properties of the loudspeakers used, and the given values do not limit the essence of the claimed invention, but are a particular example of the best design.
Графическое отображение эффекта улучшения АЧХ генерируемого звукового поля приведена на Фиг. 9,10. Схема помещения, расположения АС и измерительного микрофона, вид сверху, приведена на фиг.П, где 32 - акустическая система, приведенная на Фиг.4 Во Для выполнения измерений акустическая система 32 подключалась к усилителю, разработанному специально для обеспечения усиления 8мю индивидуальными усилителями, по 4 на канал, работающими в соответствующих частотных диапазонах. Измерения АЧХ производились при помощи программно-аппаратного комплекса Room EQ Wizard, включающего использование микрофона UMIK-1 и ноутбук. Условия измерений - пустое полуподвальное помещение площадью 34м2. A graphical display of the effect of improving the frequency response of the generated sound field is shown in Fig. 9.10. The layout of the room, the location of the speakers and the measuring microphone, top view, is shown in Fig.P, where 32 is the speaker system shown in Fig. 4. To perform measurements, the speaker system 32 was connected to an amplifier designed specifically to provide amplification by 8 individual amplifiers, according to 4 per channel operating in the respective frequency bands. Frequency response measurements were made using the Room EQ Wizard software and hardware complex, which includes the use of a UMIK-1 microphone and laptop. Measurement conditions - an empty semi-basement area of 34m 2 .
Как видно, на фиг. 9 эффект усреднения и выравнивания АЧХ в диапазоне «средних» частот 400Гц-10000Гц чётко прослеживается уже на расстоянии 1м, хотя на таком расстоянии проявляется небольшая периодическая неравномерность в диапазоне 5-10кГц, обусловленная интерференционными явлениями дискретных, когерентных источников - четырёх среднечастотных громкоговорителей 7 в индивидуальных корпусах 6 . В диапазоне «верхнего баса» наблюдается типичная неравномерность АЧХ, вызванная влиянием помещения. Однако, на расстоянии Зм от акустической системы характер АЧХ существенно изменяется. На Фиг.10 видно выравнивание диапазона как «верхнего баса», так и исчезновение интерференционного процесса в частотном диапазоне 5-10кГц. Таким образом, заявляемая совокупность существенных признаков обеспечивает технический результат, выражающийся в выравнивании АЧХ. При функционировании системы в акустически сложном помещении - квадратной формы, с голыми, сильно отражающими звук стенами, необходимо располагать системы на некотором удалении от слушателя. Экспериментально установлено, что данная АС обеспечивает заявляемый технический результат на расстояниях более 1,5м от слушателя, однако при удалении от стен по крайней мере на 1м. As can be seen in Fig. 9, the effect of averaging and equalizing the frequency response in the “medium” frequency range of 400Hz-10000Hz is clearly visible already at a distance of 1m, although at this distance a slight periodic unevenness appears in the range of 5-10kHz, due to the interference phenomena of discrete, coherent sources - four mid-frequency loudspeakers 7 in individual cases 6 . In the “upper bass” range, typical frequency response unevenness is observed, caused by the influence of the room. However, at a distance of 3m from the acoustic system, the nature of the frequency response changes significantly. Figure 10 shows the alignment of the range of both the "upper bass", and the disappearance of the interference process in the frequency range of 5-10 kHz. Thus, the claimed set of essential features provides a technical result, expressed in the equalization of the frequency response. When the system is operating in an acoustically complex room - a square shape, with bare, strongly sound-reflecting walls, it is necessary to place the systems at some distance from the listener. It has been experimentally established that this speaker provides the claimed technical result at distances of more than 1.5 m from the listener, however, at a distance of at least 1 m from the walls.
Экспериментально установлено, что на частотах до 500Гц возникновение эффекта диффузного звукового поля, в рамках отношения характерных габаритов одной акустической системы порядка 0,5м к длине волны воспроизводимого сигнала, порядка 0,7м, в большей степени зависит от количества обеспечиваемых акустической системой отражений от границ помещения, т.е. обеспечивается все направленностью излучения, возникающей благодаря горизонтальной ориентацией громкоговорителя вверх. Иллюстрация распространения звуковых волн в горизонтальной плоскости помещения приведена на фиг.12 Эффект отражения или рассеяния звука по средствам платформы слабо выражен в виду того, что его линейные размеры меньше характерной длинны волны на самой высокой частоте рабочего диапазона указанного громкоговорителя. It has been experimentally established that at frequencies up to 500 Hz, the occurrence of the effect of a diffuse sound field, within the ratio of the characteristic dimensions of one acoustic system of about 0.5 m to the wavelength of the reproduced signal, about 0.7 m, largely depends on the number of reflections provided by the acoustic system from the boundaries of the room , i.e. It is ensured by all the directivity of the radiation that occurs due to the horizontal orientation of the loudspeaker upwards. An illustration of the propagation of sound waves in the horizontal plane of the room is shown in Fig. 12. The effect of reflection or scattering of sound through the means of the platform is weakly expressed in view of the fact that its linear dimensions are smaller than the characteristic wavelength at the highest frequency of the operating range of the specified loudspeaker.
Качественное звуковоспроизведение в диапазона «верхнего баса» обеспечивается тем, что мембрана низкочастотного громкоговоритель, функционирующий до 500Гц, видна из любой точки прослушивания системы, что обеспечивается также тем, что высота расположения низкочастотного громкоговорителя 2 не превышает 0,7м, а платформа в диаметре меньше диаметра громкоговорителя (фиг.2, фиг.4). Иллюстрация распространения звуковых волн в вертикальной плоскости помещения приведена на Фиг.13. Заявляемая конструкция АС обеспечивает условия прямого, беспрепятственное распространение звуковой энергии от громкоговорителя до слушателя, сидящего или стоящего в любой точке пространства в пределах прямой видимости системы, а также генерацию сплошного, максимально однородного звукового поля первичных и вторичных отражении от стен, что минимизирует эффект стоячей волны, характерной для вертикально ориентированного громкоговорителя в стандартном акустическом оформлении 34 Фиг.14 В рамках конструкции заявляемого изобретения важно, что неизменная все направленность обеспечивается только в диапазоне до 500Гц, и возникающий эффект диффузного звукового поля линеаризует АЧХ, не затрагивая информации звуковой сцены, приходящей преимущественно на область средних частот. High-quality sound reproduction in the “upper bass” range is ensured by the fact that the subwoofer membrane, operating up to 500 Hz, is visible from any listening point of the system, which is also ensured by the fact that the height of the subwoofer 2 does not exceed 0.7 m, and the platform in diameter is less than the diameter of the loudspeaker (figure 2, figure 4). An illustration of the propagation of sound waves in the vertical plane of the room is shown in Fig.13. The claimed speaker design provides conditions for direct, unhindered propagation of sound energy from the loudspeaker to the listener, sitting or standing at any point in space within the line of sight of the system, as well as the generation of a continuous, most uniform sound field of primary and secondary reflections from walls, which minimizes the effect of a standing wave , characteristic of a vertically oriented loudspeaker in standard acoustic design midrange region.
Опора 3 платформы 4, выполненная в виде корзины, может быть обтянута звукопроницаемым материалом (ткань, сетка, перфорированный лист), выполняющим декоративную и защитную функцию. Опора 3 обеспечивает свободный выход звуковой энергии и наилучшие параметры акусто- механической связи, для чего может иметь дополнительные конструктивные особенности, с использованием материалов различной плотности, жёсткости, упругости, декремента затухания. Support 3 platform 4, made in the form of a basket, can be covered with sound-permeable material (fabric, mesh, perforated sheet), which performs a decorative and protective function. Support 3 provides a free exit of sound energy and the best parameters of acousto-mechanical coupling, for which it can have additional design features, using materials of different density, rigidity, elasticity, and attenuation decrement.
Также экспериментально установлено, что на частотах до 500Гц, в акустической системе заявляемой конструкции крайне важно ориентировать низкочастотный громкоговоритель 2 горизонтально, поскольку в этом случае дополнительно минимизируется колебательный процесс на гибких держателях 5, фиксирующих в пространстве индивидуальные корпуса 6 и 8 средне и высокочастотных громкоговорителей. Иллюстрация характера колебательных процессов, возбуждаемых в различных частях АС низкочастотным громкоговорителем 2 и 17 приведена на фиг.15, где направление возбуждение колебаний элементов АС обозначено стрелками. При возбуждении вибраций корпуса 1 вертикально, амплитуда таких колебаний, обозначенная «Е» минимальна, поскольку осуществляется против массы системы, против реакции опоры со стороны пола, а также дополнительно может быть рассеяна на упругом материале под подставкой 18 акустической системы. Амплитуда колебаний индивидуальных корпусов, обозначаемая «F» и «G» также минимальна, поскольку минимальна амплитуда первичных колебаний корпуса 1. Также вертикальные колебания не приводят к возникновению заметных интермодуляционных искажений на мембране громкоговорителей 7 и 9, поскольку осуществляются преимущественно вдоль мембран громкоговорителей 7, 9 и не накладываются на их собственные колебания. It has also been experimentally established that at frequencies up to 500 Hz, in the acoustic system of the claimed design, it is extremely important to orient the low-frequency loudspeaker 2 horizontally, since in this case the oscillatory process on flexible holders 5 is additionally minimized, fixing individual cases 6 and 8 of medium and high-frequency loudspeakers in space. An illustration of the nature of the oscillatory processes excited in different parts of the AU subwoofer 2 and 17 is shown in Fig.15, where the direction of excitation of oscillations of the AU elements is indicated by arrows. When excitation of vibrations of the body 1 is vertical, the amplitude of such vibrations, marked "E", is minimal, since it is carried out against the mass of the system, against the reaction of the support from the floor, and can also be additionally dissipated by elastic material under the speaker stand 18. The oscillation amplitude of individual enclosures, denoted by “F” and “G”, is also minimal, since the amplitude of the primary oscillations of enclosure 1 is minimal. Also, vertical oscillations do not lead to noticeable intermodulation distortions on the membrane of loudspeakers 7 and 9, since they are carried out mainly along the membranes of loudspeakers 7, 9 and are not superimposed on their own oscillations.
При возбуждении колебательного процесса горизонтально, обозначаемая «Н», акустическая система раскачивается, особенно на больших мощностях функционирования громкоговорителя 17, а гибкие держатели 5 являвшиеся рычагами, относительно плоскости опоры акустической системы, приводят к увеличению амплитуды колебательных процессов, обозначаемая «I» и «J», возбуждаемых в индивидуальных корпусах 6 средне и высокочастотных 8 громкоговорителей. Горизонтальные колебания «I» и «J» накладывается на собственные колебания мембран громкоговорителей 7 и 9, приводя к возникновению существенной интермодуляции. When the oscillatory process is excited horizontally, denoted by “H”, the acoustic system sways, especially at high powers of the loudspeaker 17, and the flexible holders 5, which were levers, relative to the plane of the speaker system support, lead to an increase in the amplitude of oscillatory processes, denoted by “I” and “J ”, excited in individual cases 6 medium and high-frequency 8 loudspeakers. The horizontal vibrations "I" and "J" are superimposed on the natural vibrations of the membranes of loudspeakers 7 and 9, resulting in significant intermodulation.
Средние частоты воспроизводят минимально два громкоговорителя 7 в индивидуальных корпусах 6, зафиксированных в пространстве относительно корпуса 1 на гибких держателях 5, генерируя две волны с пространственным сдвигом фаз колебаний, при этом пространственной разносности двух излучателей в масштабах до 1м, в сочетании с произвольно выбранным направлением излучения, достаточно чтобы оказать существенное влияние на пространственную АЧХ, и обеспечить ощутимый эффект усреднения и выравнивания АЧХ, а также очень выраженное изменение пространственных характеристик звучания. Medium frequencies reproduce at least two loudspeakers 7 in individual cases 6, fixed in space relative to the case 1 on flexible holders 5, generating two waves with a spatial phase shift of the oscillations, while the spatial difference between the two emitters on a scale of up to 1 m, in combination with an arbitrarily chosen direction of radiation , enough to have a significant effect on the spatial frequency response, and provide a noticeable effect of averaging and equalization of the frequency response, as well as a very pronounced change in the spatial characteristics of the sound.
Графическое отображение особенности семейства АЧХ одного громкоговорителя 7 «среднечастотного диапазона» в индивидуальном корпусе 6 при измерении на оси, 90° и 180°(позади) приведена на Фиг.16. Измерения выполнялись на расстоянии 1м от пола, в центре помещения 34м2, измерительный микрофон 33 был расположен на расстоянии 30 см от громкоговорителя/корпуса. A graphical representation of the features of the frequency response family of one loudspeaker 7 "midrange" in an individual housing 6 when measured on the axis, 90° and 180° (behind) is shown in Fig.16. The measurements were taken at a distance of 1 m from the floor, in the center of the room 34 m 2 , the measuring microphone 33 was located at a distance of 30 cm from the loudspeaker/case.
Экспериментально установлено, что на частотах до 4 кГц, среднечастотные громкоговорители 7 в индивидуальных корпусах 6, выполненных из эндокарпа кокосового ореха, с линейными размерами не более 15см излучают во все стороны практически с линейной АЧХ и различием интенсивности в пределах 5 дБ. Это означает, что до частот порядка 4кГц, приходящаяся на основной энергетический спектр большинства реальных источников звука, в соответствии с принципом Гюйгенса-Френеля, среднечастотные громкоговрители 7 функционируют практически как точечные источники звука, и их ориентация не изменяет АЧХ, но эффективно усредняется и линеаризуются. Это обеспечивает генерацию диффузного звукового поля с не присущем ему качеством звуковоспроизведения, неизменно от направления громкоговорителей 7. It has been experimentally established that at frequencies up to 4 kHz, mid-frequency loudspeakers 7 in individual cases 6, made of coconut endocarp, with linear dimensions of not more than 15 cm, radiate in all directions with a practically linear frequency response and an intensity difference within 5 db. This means that up to frequencies of the order of 4 kHz, which fall on the main energy spectrum of most real sound sources, in accordance with the Huygens-Fresnel principle, mid-frequency loudspeakers 7 function almost like point sound sources, and their orientation does not change the frequency response, but is effectively averaged and linearized. This ensures the generation of a diffuse sound field with a non-intrinsic sound reproduction quality, invariably from the direction of the loudspeakers 7.
На частотах выше 4кГц наблюдается монотонный спад интенсивности громкости, что крайне важно для качественной вариации АЧХ и направления распространения звуковых волн. На частотный диапазон 4кГц- ЮкГц приходится в основном энергетический спектр обертонов, мало влияющих на восприятие тембра звука, однако важно в бинауральном восприятии проявлении влияния помещения на пространственность звучания, поскольку звуковые частоты с длинами волн менее 10см эффективно отражается от стен.At frequencies above 4 kHz, a monotonous decrease in the loudness intensity is observed, which is extremely important for the qualitative variation of the frequency response and the direction of propagation of sound waves. The frequency range 4 kHz - 10 kHz mainly accounts for the energy spectrum of overtones, which have little effect on the perception of the sound timbre, however, in binaural perception, the manifestation of the effect of the room on the spatiality of the sound is important, since sound frequencies with wavelengths less than 10 cm are effectively reflected from the walls.
Таким образом поскольку половина критически важного диапазона частот существенно не зависит от ориентации громкоговорителей 7, в большей степени зависит от их пространственного расположения, а вторая половина диапазона зависит в большей степени от ориентации, чем от расположения громкоговорителя, обеспечивается возможность генерации качественного диффузного звукового поля и возможностью вариации психоакустического восприятия звучания, сохраняя точность и качество звуковоспроизведения относительно воспроизводимого электрического сигнала. Диаграмма распространения звука приведена на фиг.17. Сплошная линия соответствует распространению прямого сигнала, пунктирная - огибающего. Thus, since half of the critical frequency range does not significantly depend on the orientation of the loudspeakers 7, depends more on their spatial arrangement, and the second half of the range depends more on the orientation than on the location of the loudspeaker, it is possible to generate a high-quality diffuse sound field and the possibility variations of the psychoacoustic perception of sound, while maintaining the accuracy and quality of sound reproduction relative to the reproduced electrical signal. The sound propagation diagram is shown in Fig.17. The solid line corresponds to the propagation of the direct signal, the dotted line corresponds to the envelope.
Помимо эффекта диффузного звукового поля, описанного выше, физически определяющего эффект усреднения и линеаризации АЧХ, регистрируемого измерительным микрофоном, большое значение имеет особенности психоакустического восприятия звука. In addition to the effect of the diffuse sound field described above, which physically determines the effect of averaging and linearization of the frequency response recorded by the measuring microphone, the features of the psychoacoustic perception of sound are of great importance.
Возможные вариации пространственного расположения среднечастотных громкоговорителей характеризуются 2 параметрами: пространственным расположением - 3 координаты, и ориентацией - наклон и поворот. В зависимости от условий прослушивания и желаемого психоакустического эффекта, влияние этих параметров объясняется следующим образом. Possible variations in the spatial arrangement of mid-range loudspeakers are characterized by 2 parameters: spatial arrangement - 3 coordinates, and orientation - tilt and rotation. Depending on the listening conditions and the desired psychoacoustic effect, the influence of these parameters is explained as follows.
Эффект Хааса - «закон первого волнового фронта», гласит, что в интервале до 5 Оме мозг идентифицирует только первый сигнал, даже если позже пришедший звук будет громче на ЮдБ. Например, при расположении заявляемой акустической системы на расстоянии от стены в 1м запаздывание сигнала от громкоговорителя, ориентированного в сторону задней стены составит менее бме (2м/343мс ), и не приведёт к искажению параметров звуковой сцены, заложенной в записи. Однако такой запаздывающий сигнал приводит к более чёткому, выразительному и масштабному восприятию звука. Такой эффект используется в компьютерных играх, когда за счёт специальной программной обработки сигнала, внесения запаздываний, обеспечивает выделение, подчёркивание определённых звуков, а также придание звуку масштабности. Таким образом эффект Хааса позволяет панорамировать звук, обеспечивает эффектное звучание, и что важно, этот эффект восприятия работает только в среде с боковыми отражениями, где стереофонические маркеры стабильного тона (разницы в амплитуде и фазе) являются неоднозначными из-за многократных отражений. В этом случае ухо цепляется только за один однозначный признак звука — того, который пришел быстрее.The Haas effect - "the law of the first wave front", states that in the interval up to 5 ohms, the brain only recognizes the first signal, even if the later sound is louder on 100 dB. For example, when the inventive speaker system is located at a distance of 1 m from the wall, the signal delay from the loudspeaker oriented towards the back wall will be less than 6m (2 m / 343 ms), and will not lead to distortion of the parameters of the sound stage embedded in the recording. However, such a delayed signal leads to a clearer, more expressive and larger sound perception. This effect is used in computer games, when due to special software signal processing, introducing delays, it provides highlighting, emphasizing certain sounds, as well as giving the sound scale. So the Haas effect allows you to pan the sound, provides an impressive sound, and importantly, this perceptual effect only works in an environment with side reflections, where stable tone stereo markers (differences in amplitude and phase) are ambiguous due to multiple reflections. In this case, the ear clings to only one unambiguous sign of the sound - the one that came faster.
Помимо описанного эффекта, также в полной мере реализуется вариативность бинаурального панорамирования, когда восприятие параметров музыкальной сцены, таких как размеры и акустические свойства помещения звукозаписи, расположение мнимых источников музыкальных сигналов могут быть усилены или уменьшены за счёт изменения направления излучателей относительно слушателя, что определяет соотношения уровней громкости прямых и отражённых акустических сигналов, дошедших до слушателя, и перекрёстных эффектов, в частности восприятие звуков правого канала левым ухом, левого канала -правым ухом. Мозг, воспринимая амплитудные, временные и фазовые характеристики звуков, дошедших до левого и правого уха, реконструирует звуковую сцену. В зависимости от расположения и ориентации громкоговорителей эти характеристики изменяются в широком интервале значений. In addition to the described effect, the variability of binaural panning is also fully realized, when the perception of the parameters of the musical scene, such as the size and acoustic properties of the recording room, the location of imaginary sources of musical signals can be enhanced or reduced by changing the direction of the emitters relative to the listener, which determines the level ratios the volume of direct and reflected acoustic signals that have reached the listener, and cross effects, in particular, the perception of the sounds of the right channel by the left ear, the left channel by the right ear. The brain, perceiving the amplitude, temporal and phase characteristics of the sounds that have reached the left and right ears, reconstructs the sound stage. Depending on the location and orientation of the loudspeakers, these characteristics vary over a wide range of values.
Также, в виду принципа Гюйгенса-Френеля, множество громкоговорителей, функционирующих в едином частотном диапазоне могут задавать единый волновой фронт, имеющий форму, соответствующую пространственному расположению громкоговорителей. Also, in view of the Huygens-Fresnel principle, a plurality of loudspeakers operating in a single frequency range can set a single wave front having a shape corresponding to the spatial arrangement of the loudspeakers.
Таким образом заявляемая акустическая система обеспечить заявляемый технический результат, заключающийся как улучшении акустических характеристик генерируемого звукового поля, так и вариации параметров психоакустического восприятия звука за счёт формирования запаздывающих отражений от стен помещения прослушивания, изменения амплитудных, временных и фазовых характеристик сигнала, дошедшего до слушателя. Thus, the claimed acoustic system provides the claimed technical result, which consists in improving the acoustic characteristics of the generated sound field, as well as variations in the parameters of psychoacoustic perception of sound due to the formation of delayed reflections from the walls of the listening room, changes in the amplitude, time and phase characteristics of the signal that reached the listener.
Использование гибких держателей 4 в качестве несущих элементов конструкции обеспечивает наиболее выраженную вариативность пространственного расположения и ориентации громкоговорителей 7 и 9 в индивидуальных корпусах 6 и 8, соответственно, в сочетании с удобством осуществления этой вариации. Примеры вариации пространственного расположения громкоговорителей среднечастотного диапазона 7 в индивидуальных корпусах б, фиксируемых в пространстве по средствам гибких держателей 5 приведены на Фиг.18, 19,20. The use of flexible holders 4 as load-bearing structural elements provides the most pronounced variability in the spatial arrangement and orientation of loudspeakers 7 and 9 in individual cases 6 and 8, respectively, in combination with the convenience of this variation. Examples of variations in the spatial arrangement of midrange loudspeakers 7 in individual housings b, fixed in space by means of flexible holders 5 are shown in Fig.18, 19.20.
Использование в качестве корпуса 6 среднечастотного громкоговорителя 7 эндокарпа кокосового ореха, само по себе определяет высококачественное звуковоспроизведение, и путём экспериментального подбора массогабаритных показателей совокупности корпус 6, громкоговоритель 7, параметров массы, протяжённости, и жёсткости гибких держателей 4, обеспечивается превосходные акусто-механические и эксплуатационные характеристики системы, а именно на высоких уровнях мощности среднечастотные громкоговорители 7 не имеют значительной вибрации, сохраняют пространственную ориентацию, но при этом изменение их ориентации не требует приложения существенного усилия, и может быть осуществлено даже ребёнком. Характерное усилие, необходимое для изменения формы гибких держателей составляет порядка 2кг. The use of coconut endocarp mid-frequency loudspeaker 7 as a body 6, in itself, determines high-quality sound reproduction, and by experimental selection of the mass and size parameters of the body 6, loudspeaker 7, mass parameters, length, and rigidity of the flexible holders 4, excellent acoustic-mechanical and operational characteristics are provided. characteristics of the system, namely at high power levels, the mid-frequency loudspeakers 7 do not have significant vibration, retain their spatial orientation, but changing their orientation does not require significant effort, and can be carried out even by a child. The characteristic force required to change the shape of flexible holders is about 2 kg.
Воспроизведение высоких частот осуществляется одним громкоговорителем 9, что обеспечивает сохранение критически важных параметров звуковой сцены за счёт направленности излучения, характерной для ВЧ диапазона, однако сохраняется возможность изменения ориентации громкоговорителя 9, и соответственно направления преимущественного излучения и оптимальной зоны стереобазы. The reproduction of high frequencies is carried out by one loudspeaker 9, which ensures the preservation of critical parameters of the sound stage due to the radiation directivity characteristic of the HF range, however, it remains possible to change the orientation of the loudspeaker 9, and, accordingly, the direction of the predominant radiation and the optimal stereo zone.
Заявляемая акустическая система может быть выполнена в большем размере и с большим числом громкоговорителей 7, фиксируемых в пространстве по средствам гибких штативов, например, включать шесть или восемь громкоговорителей 7 среднечастотного диапазона. ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРЕМЕНИМОСТЬThe inventive acoustic system can be made in a larger size and with a large number of speakers 7, fixed in space by means of flexible stands, for example, include six or eight speakers 7 midrange. INDUSTRIAL APPLICABILITY
Изобретение может быть использовано в бытовых и профессиональных целях как акустическая система. The invention can be used for domestic and professional purposes as an acoustic system.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ CLAIM
1. Акустическая система, содержащая низкочастотный, среднечастотный и высокочастотный громкоговорители, расположенные в индивидуальных корпусах, разнесенных в пространстве, причем корпуса среднечастотного и высокочастотного громкоговорителей механически связаны с платформой посредством держателей, с возможностью изменения своего положения относительно низкочастотного громкоговорителя тем, что согласно предмета изобретения, она дополнительно содержит минимум один среднечастотный громкоговоритель, платформа расположена над корпусом низкочастотного громкоговорителя ориентированного горизонтально вверх, а опора платформы направлены в сторону корпуса вниз. 1. An acoustic system containing low-frequency, mid-frequency and high-frequency loudspeakers located in individual housings spaced apart in space, and the housings of the mid-frequency and high-frequency loudspeakers are mechanically connected to the platform by means of holders, with the possibility of changing its position relative to the low-frequency loudspeaker in that, according to the subject matter of the invention, it additionally contains at least one mid-range loudspeaker, the platform is located above the low-frequency loudspeaker housing oriented horizontally upwards, and the platform support is directed towards the housing downwards.
2. Изобретение по п.1 отличающееся тем, что содержит четыре среднечестотных громкоговорителя в индивидуальных корпусах, фиксируемых в пространстве посредствам индивидуальных держателей. 2. The invention according to claim 1, characterized in that it contains four medium frequency loudspeakers in individual cases, fixed in space by means of individual holders.
3. Изобретение по п.1 отличающееся тем, что высота корпуса, измеряемая от плоскости крепления, горизонтально ориентированного вверх, низкочастотного громкоговорителя не превышает 0,7 м над уровнем пола. 3. The invention according to claim 1, characterized in that the height of the housing, measured from the mounting plane, horizontally oriented upwards, of the low-frequency loudspeaker does not exceed 0.7 m above the floor level.
4. Изобретение по п.1 отличающееся тем, что диаметр платформы не превышает 85% от диаметра мембраны горизонтально ориентированного вверх низкочастотного громкоговорителя. 4. The invention according to claim 1, characterized in that the diameter of the platform does not exceed 85% of the diameter of the membrane of a horizontally oriented upward subwoofer.
5. Изобретение по п.1 отличающееся тем, что отношение диаметра нижней части опоры платформы к её высоте не более 5. 5. The invention according to claim 1, characterized in that the ratio of the diameter of the lower part of the platform support to its height is not more than 5.
6. Изобретение по п.1 отличающееся тем, что диапазон генерирования полусферического звукового поля низкочастотным громкоговорителем, горизонтально ориентированным вверх не превышает 500Гц. 6. The invention according to claim 1, characterized in that the range of generation of a hemispherical sound field by a low-frequency loudspeaker, horizontally oriented upwards, does not exceed 500 Hz.
7. Изобретение по п.1 отличающееся тем, что габаритный размер корпуса среднечастотного громкоговорителя не превышает 15см. 7. The invention according to claim 1, characterized in that the overall size of the housing of the mid-frequency loudspeaker does not exceed 15 cm.
8. Изобретение по п.1 отличающееся тем, что диапазон функционирования среднечастотных громкоговорителей, составляет 500Гц-10000Гц. 8. The invention according to claim 1, characterized in that the range of operation of mid-frequency loudspeakers is 500Hz-10000Hz.
9. Изобретение по п.1 отличающееся тем, что в корпуса средне и высокочастотных громкоговорителей связанны с опорным элементом по средствам гибких держателей, а усилие, необходимое для изменения их формы находится в пределах Мкг. 9. The invention according to claim 1, characterized in that the housings of medium and high-frequency loudspeakers are connected to the support element by means of flexible holders, and the force required to change their shape is within Mg.
10. Изобретение по п.1 отличающееся тем, что корпус среднечастотного громкоговорителя выполнен из эндокарпа кокосового ореха. 10. The invention according to claim 1, characterized in that the body of the midrange loudspeaker is made of coconut endocarp.
И. Изобретение по п.1 отличающееся тем, что корпус низкочастотного громкоговорителя дополнительно содержит горизонтально ориентированный низкочастотный громкоговоритель, установленный в нижней его части, функционирующий до 100Гц. I. The invention according to claim 1, characterized in that the housing of the low-frequency loudspeaker additionally contains a horizontally oriented low-frequency loudspeaker installed in its lower part, functioning up to 100 Hz.
12. Изобретение по п.1 отличающееся тем, что корпус низкочастотного громкоговорителя изготовлен из полимербетона. 12. The invention according to claim 1, characterized in that the housing of the subwoofer is made of polymer concrete.
13. Изобретение по п.1 отличающееся тем, что корпуса высокочастотного громкоговорителя, платформы выполнены из полимербетона 13. The invention according to claim 1, characterized in that the housings of the high-frequency loudspeaker, platforms are made of polymer concrete
14. Изобретение по п.1 отличающееся тем, что держатели покрыты одним или несколькими разными вибропоглащающими и/или демпфирующими материалами. 14. The invention according to claim 1, characterized in that the holders are covered with one or more different vibration-absorbing and/or damping materials.
15. Изобретение по п. 1 отличающееся тем, что держатели связаны с корпусом среднечастотного громкоговорителя через виброизоляционный материал - каучук, вспененная резина, пробка, войлок или подобных. 15. The invention according to claim 1, characterized in that the holders are connected to the body of the mid-frequency loudspeaker through a vibration-insulating material - rubber, foam rubber, cork, felt or the like.
16. Изобретение по п. 1 отличающееся тем, что каждый из громкоговорителей подключается к индивидуальному усилителю. 16. The invention according to claim 1, characterized in that each of the loudspeakers is connected to an individual amplifier.
PCT/UA2020/000103 2020-12-02 2020-12-02 Acoustic system WO2022119551A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/UA2020/000103 WO2022119551A1 (en) 2020-12-02 2020-12-02 Acoustic system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/UA2020/000103 WO2022119551A1 (en) 2020-12-02 2020-12-02 Acoustic system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022119551A1 true WO2022119551A1 (en) 2022-06-09

Family

ID=81855032

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/UA2020/000103 WO2022119551A1 (en) 2020-12-02 2020-12-02 Acoustic system

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2022119551A1 (en)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3054856A (en) * 1959-02-24 1962-09-18 Arany Donald Sound reproducing system
US4357490A (en) * 1980-07-18 1982-11-02 Dickey Baron C High fidelity loudspeaker system for aurally simulating wide frequency range point source of sound
US4450322A (en) * 1981-11-02 1984-05-22 Wilson David A Adjustable speaker system and method of adjustment
US4882760A (en) * 1983-12-02 1989-11-21 Yee Raymond M Sound reproduction system
US4953223A (en) * 1988-09-08 1990-08-28 Householder George G Speaker mounting system
US5227591A (en) * 1988-11-08 1993-07-13 Timo Tarkkonen Loudspeaker arrangement
US5388162A (en) * 1991-07-09 1995-02-07 Sohn; Tong-Hoon Sound innovation speaker system
US20120183158A1 (en) * 2007-04-25 2012-07-19 Tracy Dennis A Modular speaker system

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3054856A (en) * 1959-02-24 1962-09-18 Arany Donald Sound reproducing system
US4357490A (en) * 1980-07-18 1982-11-02 Dickey Baron C High fidelity loudspeaker system for aurally simulating wide frequency range point source of sound
US4450322A (en) * 1981-11-02 1984-05-22 Wilson David A Adjustable speaker system and method of adjustment
US4882760A (en) * 1983-12-02 1989-11-21 Yee Raymond M Sound reproduction system
US4953223A (en) * 1988-09-08 1990-08-28 Householder George G Speaker mounting system
US5227591A (en) * 1988-11-08 1993-07-13 Timo Tarkkonen Loudspeaker arrangement
US5388162A (en) * 1991-07-09 1995-02-07 Sohn; Tong-Hoon Sound innovation speaker system
US20120183158A1 (en) * 2007-04-25 2012-07-19 Tracy Dennis A Modular speaker system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6257365B1 (en) Cone reflector/coupler speaker system and method
JP3703528B2 (en) Electroacoustic conversion system and sound field forming apparatus
JP2945983B2 (en) Speaker device
AU2016210715B2 (en) Acoustic Diffusion Generator
JP3482224B2 (en) Speaker unit
JP2575318B2 (en) Theater speaker and screen device
US4134471A (en) Narrow angle cylindrical wave full range loudspeaker system
US9226061B2 (en) Speaker assembly
WO2018231269A1 (en) Speaker system for high fidelity reproduction of audio signals
JP7244786B2 (en) Compact speaker system with controlled directivity
KR102166407B1 (en) Loudspeaker
WO2022119551A1 (en) Acoustic system
US20060065476A1 (en) Speaker system
JP3992974B2 (en) Speaker device
US3400217A (en) Method of and means for loudspeaker sound wave distribution
JP3164791U (en) Speaker system
CN2393285Y (en) Ceiling type loudspeaker box
CN106131758A (en) A kind of loudspeaker assembly and audio amplifier
CA1232842A (en) Tweeter bidirectional radiating
US11950034B2 (en) Loudspeaker enclosure
US20220264220A1 (en) Sound Emitting Apparatus
CN213280078U (en) Single loudspeaker device
US5027411A (en) High frequency loudspeaker
JP2022044518A (en) Acoustic device
WO2024084430A1 (en) Furniture for sound reproduction

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20964412

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20964412

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1