專利名稱：定向傳聲器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種定向傳聲器。
在高保真度系統(tǒng)中傳聲器是最薄弱的環(huán)節(jié)，因?yàn)樗鼈儽徽J(rèn)為對(duì)于記錄或放大的信號(hào)增加最多的失真。攝影場(chǎng)以及影片的制作都被傳聲器的使用而限制。通常，傳聲器需要放置在靠近目標(biāo)的地方以便減少周圍環(huán)境無用聲音的拾取。這將真正地干擾拍攝。
在安靜的環(huán)境下放置距離也可能是一個(gè)問題，比如，有效的拾取范圍受到了限制。
室外廣播，比如實(shí)況轉(zhuǎn)播采訪，常常受到上述限制外加遭受非常高的級(jí)別和各種無用聲音來源的干擾，它們可能被傳聲器接收因而與傳聲器意欲接收的所需要聲音信號(hào)一起傳輸。
定向傳聲器另一個(gè)主要的問題是聲音染色(即，傳聲器的頻率響應(yīng))。針對(duì)傳聲器的單邊改變頻率響應(yīng)，因此可能使傳聲器記錄的人的語音失真。
大多數(shù)普通的傳聲器或者是通過靜電振動(dòng)片工作的駐極體電容傳聲器，或者是通過動(dòng)圈式工作的電動(dòng)傳聲器。駐極體傳聲器通常大多數(shù)是專業(yè)的傳聲器。這些傳聲器具有若干重要的特征，即靈敏度、頻率響應(yīng)(染色)以及定向拾取模式(極化圖)。靈敏度和頻率響應(yīng)兩者通常都是由駐極體傳聲器滿足的。拾取模式(或者極化圖)涉及到靈敏度和來自不同的方向聲音的頻率響應(yīng)。拾取模式對(duì)所有的傳聲器都適用而且基本上是四種類型全方向的，它提供所有方向的均勻響應(yīng)而且通常提供優(yōu)良的聲音染色。
圖8，其是意欲從前面和后面拾取聲音，而且在較高頻率具有好的聲音染色但是在低頻區(qū)聲音染色差。
單向的，其是意欲粗略地從半環(huán)繞形拾取聲音而且在較高頻率具有好的聲音染色但是在低頻區(qū)聲音染色差。
散射的，其是意欲從假定60-120度角拾取聲音，而且通常具有差的聲音染色。
散射響應(yīng)通常具有在弧形60-120之間前向的拾取模式，而且該拾取模式在低頻區(qū)隨著趨向全方向響應(yīng)而高度失真。這類傳聲器通常習(xí)慣使用于嘈雜地方錄制語音，比如在人群中和公開的或者室外采訪期間。它是不適合于專業(yè)的錄音，尤其不適合音樂和影片類的產(chǎn)品。
本發(fā)明提供一種定向傳聲器，其包括陣列傳聲器陣列，它具有至少兩個(gè)用于轉(zhuǎn)換聲波到電音頻信號(hào)的空間分開的傳聲器單元；和一個(gè)用于接收來自該傳聲器單元的電信號(hào)的處理部分，該處理部分包括檢測(cè)裝置，其用于在一個(gè)傳聲器單元處檢測(cè)聲波到達(dá)；以及方向鑒別裝置，其根據(jù)聲波從所述一個(gè)傳聲器單元到另一個(gè)傳聲器單元的傳播時(shí)間，用于有選擇地允許電信號(hào)傳送給輸出。
根據(jù)從一個(gè)傳聲器單元到另一個(gè)傳聲器單元傳播時(shí)間，通過有選擇地允許信號(hào)傳送到輸出，只有從預(yù)定方向輸送的信號(hào)才能夠傳送到輸出，因?yàn)槿绻瑯宇l率的聲波從不同的方向傳播，則從所述一個(gè)傳聲器單元到另一個(gè)傳聲器單元的聲波傳送的傳播時(shí)間將是不同的，因此使要拒絕該信號(hào)成為可能。所以，只有來自預(yù)定方向的信號(hào)由傳聲器來處理，與它們對(duì)應(yīng)的音頻信號(hào)傳送給輸出。
更可取的是方向鑒別裝置，其用于根據(jù)聲波從所述一個(gè)傳聲器單元到所述另一個(gè)傳聲器單元的傳播時(shí)間以及聲波頻率，有選擇地允許電信號(hào)傳送給輸出。
更可取的是檢測(cè)裝置，它包括用于通過所述一個(gè)傳聲器單元檢測(cè)音頻信號(hào)過零點(diǎn)的過零點(diǎn)檢測(cè)器，其音頻信號(hào)對(duì)應(yīng)于通過所述一個(gè)傳聲器單元接收并且由所述一個(gè)傳聲器單元變?yōu)殡娦盘?hào)的聲波。
更可取的是方向辨別裝置，它包括為響應(yīng)檢測(cè)裝置用于輸出定時(shí)信號(hào)的信號(hào)定時(shí)裝置，還包括連接所述另一個(gè)傳聲器單元用于接收信號(hào)定時(shí)信號(hào)的開關(guān)，以致于根據(jù)信號(hào)定時(shí)信號(hào)的接收，開關(guān)能夠啟動(dòng)以便使電音頻信號(hào)可以通過從所述另一個(gè)傳聲器單元到輸出，而其中定時(shí)信號(hào)的持續(xù)時(shí)間，取決于一時(shí)間范圍，該時(shí)間范圍確定了在將由傳聲器接收和由傳聲器處理聲波的弧形內(nèi)的三維角度，以便在輸出端提供電信號(hào)，而且定時(shí)信號(hào)的持續(xù)時(shí)間確定了聲波從所述一個(gè)傳聲器單元到所述另一個(gè)傳聲器單元傳播的時(shí)間周期。
更可取的是該方向辨別裝置包括濾波器裝置，其用于濾波電信號(hào)以便限制電信號(hào)在預(yù)定的帶寬。
更可取的是信號(hào)定時(shí)裝置，它包括一對(duì)連接到檢測(cè)裝置的單穩(wěn)態(tài)電路，單穩(wěn)態(tài)電路之一輸出一個(gè)第一持續(xù)時(shí)間的負(fù)脈沖，而另一個(gè)單穩(wěn)態(tài)電路輸出一個(gè)第二個(gè)較長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間的正脈沖，正持續(xù)時(shí)間的共同周期確定了定時(shí)信號(hào)的持續(xù)時(shí)間。
更可取的是單穩(wěn)態(tài)電路與一個(gè)“與”門連接，以致當(dāng)兩個(gè)單穩(wěn)態(tài)電路提供高電平信號(hào)時(shí)，“與”門就產(chǎn)生一個(gè)對(duì)應(yīng)于由單穩(wěn)態(tài)電路產(chǎn)生的高電平信號(hào)重疊部分的高電平信號(hào)，由此提供需要持續(xù)時(shí)間的所述定時(shí)信號(hào)。
更可取的是“與”門連接到一個(gè)D觸發(fā)器，以致當(dāng)定時(shí)信號(hào)由該觸發(fā)器接收到而電信號(hào)由所述另一個(gè)傳聲器單元接收時(shí)，該觸發(fā)器被控制以產(chǎn)生在極性上與定時(shí)信號(hào)一致的輸出信號(hào)，而且其具有剛好超過所述另一個(gè)傳聲器單元產(chǎn)生的電信號(hào)的二分之一波長(zhǎng)的持續(xù)時(shí)間，該觸發(fā)器的輸出與開關(guān)連接，以便控制該開關(guān)使由所述另一個(gè)傳聲器單元產(chǎn)生的電信號(hào)能夠提供給輸出。
更可取的是第二濾波器實(shí)質(zhì)上與提供在開關(guān)和所述另一個(gè)傳聲器單元之間的第一濾波器一樣，以致于只有在預(yù)定頻帶內(nèi)的頻率被傳輸?shù)介_關(guān)。
更可取的是第二過零點(diǎn)檢測(cè)器與第二濾波器連接，其用于當(dāng)聲波在所述另一個(gè)傳聲器單元被接收時(shí)觸發(fā)該觸發(fā)器，以致在那時(shí)，如果信號(hào)在由定時(shí)信號(hào)設(shè)置的時(shí)間周期內(nèi)到達(dá)就啟動(dòng)開關(guān)，因此由所述另一個(gè)傳聲器單元產(chǎn)生的電信號(hào)被允許通過開關(guān)到輸出。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，處理部分包括一個(gè)處理陣列，它由多個(gè)所述檢測(cè)裝置和方向辨別裝置組成，每個(gè)都用于檢測(cè)和傳送對(duì)應(yīng)于預(yù)定頻率聲波的電信號(hào)。
在這個(gè)實(shí)施例中，在該陣列中每個(gè)處理部分的濾波器，提供跨越所期望的音頻頻譜寬度的不同頻率的帶寬。
在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，所述一個(gè)傳聲器單元是包含前面?zhèn)髀暺鲉卧亩鄠€(gè)傳聲器單元之一，而所述另一個(gè)傳聲器單元包括一個(gè)后面?zhèn)髀暺鲉卧瑐髀暺骶哂卸鄠€(gè)所述處理陣列，而每個(gè)前面?zhèn)髀暺鲉卧寂c各自的所述處理陣列連接，而每個(gè)處理陣列與所述后面?zhèn)髀暺鲉卧鸵纛l混頻器兩者連接，該音頻混頻器用于混合來自處理陣列的輸出以便提供一個(gè)音頻輸出信號(hào)。
更可取的是多個(gè)前面?zhèn)髀暺鲉卧c在后面的傳聲器單元按照不同的距離以及逐步加大的距離分隔開，并且每個(gè)傳聲器單元實(shí)質(zhì)上是在一條直線上。
更可取的是該方向辨別裝置包括控制裝置，其用于改變定時(shí)信號(hào)的持續(xù)時(shí)間，由此而改變?cè)谄渲薪邮蘸吞幚硪纛l信號(hào)的弧形處的三維角度，以便在輸出提供電信號(hào)。
更可取的是該控制裝置包括一個(gè)控制器，它用于控制單穩(wěn)態(tài)電路改變來自產(chǎn)生所述定時(shí)信號(hào)的單穩(wěn)態(tài)電路的信號(hào)重疊部分的時(shí)間。
本發(fā)明還提供一種定向傳聲器，其包括一個(gè)包含至少兩個(gè)傳聲器單元在內(nèi)的陣列傳聲器陣列，每個(gè)用于轉(zhuǎn)換由傳聲器接收的聲波到電音頻信號(hào)；以及包括處理裝置，其用于接收來自傳聲器單元的聲音電信號(hào)，和用于允許具有相位差的信號(hào)落在要提供給輸出的相位差特定范圍內(nèi)，該相位差范圍設(shè)置在其中將由傳聲器接收以及由傳聲器處理聲波的弧形的三維角度，以便在輸出端提供輸出信號(hào)。
因此，通過選擇相位差的范圍，有效的弧形的三維角度，因此傳聲器方向性可以得到控制，以致于在弧形范圍內(nèi)的信號(hào)輻射通過傳聲器處理，以便從該傳聲器提供輸出。
在一個(gè)實(shí)施例中，處理裝置包括第一電路裝置，它用于提供表示由一個(gè)傳聲器單元檢測(cè)聲波的第一輸出；第二電路裝置，它用于提供一個(gè)響應(yīng)第一電路裝置輸出的定時(shí)信號(hào)；連接到另一個(gè)傳聲器單元的第三電路裝置，該第三電路裝置包括開關(guān)裝置，其用于有選擇地將另一個(gè)傳聲器單元產(chǎn)生的音頻信號(hào)轉(zhuǎn)接到輸出；第四電路裝置，它用于提供一個(gè)表示在所述另一個(gè)傳聲器單元處聲波到達(dá)的第二輸出；與第二和第四電路連接的開關(guān)控制電路，它用于響應(yīng)來自第四電路和定時(shí)信號(hào)的輸出來啟動(dòng)開關(guān)，以致于在定時(shí)信號(hào)的持續(xù)時(shí)間期間，在接收第二輸出信號(hào)之后，將來自另一個(gè)傳聲器單元的音頻信號(hào)由開關(guān)裝置傳送到輸出。
更可取的是，第二電路包括一對(duì)連接到檢測(cè)裝置的單穩(wěn)態(tài)電路，單穩(wěn)態(tài)電路之一輸出一個(gè)第一持續(xù)時(shí)間的負(fù)脈沖，而另一個(gè)單穩(wěn)態(tài)電路輸出一個(gè)較長(zhǎng)的第二持續(xù)時(shí)間的正脈沖，正持續(xù)時(shí)間的共同周期確定了定時(shí)信號(hào)的持續(xù)時(shí)間。
更可取的是單穩(wěn)態(tài)電路與一個(gè)“與”門連接，以致當(dāng)兩個(gè)單穩(wěn)態(tài)電路提供高電平信號(hào)時(shí)，“與”門就產(chǎn)生一個(gè)對(duì)應(yīng)于由單穩(wěn)態(tài)電路產(chǎn)生的高電平信號(hào)的重疊部分的高電平信號(hào)，由此提供需要持續(xù)時(shí)間的所述定時(shí)信號(hào)。
更可取的是該“與”門連接到一個(gè)包括D觸發(fā)器的開關(guān)電路，以致當(dāng)定時(shí)信號(hào)和第二輸出兩者由該觸發(fā)器接收時(shí)，該觸發(fā)器將產(chǎn)生一個(gè)與定時(shí)信號(hào)極性一致的輸出，而且具有剛好超過由所述另一個(gè)傳聲器單元產(chǎn)生的電音頻信號(hào)二分之一波長(zhǎng)的持續(xù)時(shí)間，該觸發(fā)器的輸出與開關(guān)連接，以便控制該開關(guān)使由所述另一個(gè)傳聲器單元產(chǎn)生的電音頻信號(hào)能夠提供給輸出。
更可取的是第二濾波器實(shí)質(zhì)上與提供在第三電路和所述另一個(gè)傳聲器單元之間的第一濾波器一樣，以致于只有在預(yù)定頻帶內(nèi)的頻率被傳輸給開關(guān)。
更可取的是第四電路與過零點(diǎn)檢測(cè)器連接，其用于當(dāng)聲波在所述另一個(gè)傳聲器單元被接收時(shí)觸發(fā)該觸發(fā)器，以致在那時(shí)，如果信號(hào)在由定時(shí)信號(hào)設(shè)置的時(shí)間周期內(nèi)到達(dá)就啟動(dòng)開關(guān)，因此由所述另一個(gè)傳聲器單元產(chǎn)生的電信號(hào)被允許通過開關(guān)裝置到輸出。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，處理部分包括一個(gè)處理陣列，它由多個(gè)所述檢測(cè)裝置和方向辨別裝置組成，每個(gè)都用于檢測(cè)和傳送對(duì)應(yīng)于預(yù)定頻率聲波的電信號(hào)。
在這個(gè)實(shí)施例中，在該陣列中每個(gè)方向辨別裝置的濾波器提供跨越期望音頻頻譜寬度的不同頻率的帶寬。
在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，所述一個(gè)傳聲器單元是包含前面?zhèn)髀暺鲉卧亩鄠€(gè)傳聲器單元之一，而所述另一個(gè)傳聲器單元包括一個(gè)后面?zhèn)髀暺鲉卧?，傳聲器具有多個(gè)所述處理陣列而每個(gè)前面?zhèn)髀暺鲉卧寂c各自的所述處理陣列連接，每個(gè)處理陣列與所述后面?zhèn)髀暺鲉卧鸵纛l混頻器兩者連接，其音頻混頻器用于混合來自處理陣列的輸出以便提供一個(gè)音頻輸出信號(hào)。
更可取的是多個(gè)前面?zhèn)髀暺鲉卧c后面的傳聲器單元按照不同的距離而且逐漸加大的距離分隔開，并且每個(gè)傳聲器單元實(shí)質(zhì)上是在一條直線上。
更可取的是第二電路包括控制裝置，其用于改變定時(shí)信號(hào)的持續(xù)時(shí)間，由此而改變?cè)谄渲心軌蚪邮蘸吞幚砺暡ㄐ盘?hào)的弧形的三維角度，以便在輸出提供電信號(hào)。
更可取的是控制裝置包括一個(gè)控制器，它用于控制單穩(wěn)態(tài)電路以改變產(chǎn)生所述定時(shí)信號(hào)的單穩(wěn)態(tài)電路的信號(hào)重疊部分的時(shí)間。
本發(fā)明更進(jìn)一步提供一種定向傳聲器，其包括具有至少兩個(gè)傳聲器單元的陣列傳聲器陣列，每個(gè)用于轉(zhuǎn)換由傳聲器接收的聲波到電音頻信號(hào)；與第一傳聲器單元連接的第一電路，其用于接收來自第一傳聲器單元的音頻信號(hào)，而且用于提供表示由第一傳聲器單元接收聲波的第一輸出；第二電路，其用于接收來自第一電路的輸出和用于產(chǎn)生表示預(yù)定時(shí)間周期的定時(shí)信號(hào)，以便為傳播來自第一傳聲器單元的聲波到另一個(gè)傳聲器單元提供一個(gè)時(shí)隙窗口；第三電路，其用于接收來自另一個(gè)傳聲器單元的輸出音頻信號(hào)，而且用于提供一個(gè)表示由另一個(gè)傳聲器單元接收聲波的第二輸出；與第二和第三電路連接的第四電路，其在由第二電路提供的定時(shí)信號(hào)的持續(xù)時(shí)間期間，用于提供響應(yīng)第二輸出的開關(guān)控制信號(hào)；以及與所述另一個(gè)傳聲器單元連接的開關(guān)裝置，它用于接收由所述另一個(gè)傳聲器單元產(chǎn)生的音頻信號(hào)，并且它還與第四電路連接，其用于接收來自第四電路的開關(guān)控制信號(hào)以及用于將來自所述另一個(gè)傳聲器單元的音頻信號(hào)轉(zhuǎn)接到輸出。
更可取的是，第二電路包括一對(duì)連接到檢測(cè)裝置的單穩(wěn)態(tài)電路，單穩(wěn)態(tài)電路之一輸出一個(gè)第一持續(xù)時(shí)間的負(fù)脈沖，而另一個(gè)單穩(wěn)態(tài)電路輸出一個(gè)較長(zhǎng)的第二持續(xù)時(shí)間的正脈沖，正持續(xù)時(shí)間的共同周期確定了定時(shí)信號(hào)的持續(xù)時(shí)間。
更可取的是單穩(wěn)態(tài)電路與一個(gè)“與”門連接，以致當(dāng)兩個(gè)單穩(wěn)態(tài)電路提供高電平信號(hào)時(shí)，“與”門就產(chǎn)生一個(gè)對(duì)應(yīng)于由單穩(wěn)態(tài)電路產(chǎn)生的高電平信號(hào)的重疊部分的的高電平信號(hào)，由此提供所需要的持續(xù)時(shí)間的所述定時(shí)信號(hào)。
更可取的是，第四電路是一個(gè)D觸發(fā)器，而“與”門與該觸發(fā)器連接，以致當(dāng)定時(shí)信號(hào)是由該觸發(fā)器接收而電信號(hào)是由所述另一個(gè)傳聲器單元接收時(shí)，該觸發(fā)器被控制以產(chǎn)生在極性上與定時(shí)信號(hào)一致的輸出，而且具有剛好超過由所述另一個(gè)傳聲器單元產(chǎn)生的電音頻信號(hào)的二分之一波長(zhǎng)的持續(xù)時(shí)間，該觸發(fā)器的輸出與開關(guān)連接，以便控制該開關(guān)使由所述另一個(gè)傳聲器單元產(chǎn)生的電音頻信號(hào)能夠提供給輸出。
更可取的是第一電路包括一個(gè)第一濾波器，其用于將音頻信號(hào)限制在預(yù)定的信號(hào)帶寬。
更可取的是第三電路實(shí)質(zhì)上具有一個(gè)第二濾波器，它與提供在開關(guān)裝置和所述另一個(gè)傳聲器單元之間的第一濾波器一樣，以致于只有在預(yù)定頻帶內(nèi)的頻率才被傳輸給開關(guān)。
更可取的是，第三電路具有一個(gè)與第二濾波器連接的第二過零點(diǎn)檢測(cè)器，其用于當(dāng)聲波在所述另一個(gè)傳聲器單元被接收時(shí)觸發(fā)該觸發(fā)器，以致在那時(shí)，如果信號(hào)在由定時(shí)信號(hào)設(shè)置的時(shí)間周期內(nèi)到達(dá)就啟動(dòng)開關(guān)，因此由所述另一個(gè)傳聲器單元產(chǎn)生的電信號(hào)被允許通過開關(guān)裝置到輸出。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，處理陣列由多個(gè)所述第一電路、第二電路、第三電路、第四電路和提供的開關(guān)裝置組成。
在這個(gè)實(shí)施例中，在陣列中的每個(gè)相應(yīng)的第一電路和第三電路的濾波器提供跨越所期望的音頻頻譜寬度的不同帶寬。
在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中，所述一個(gè)傳聲器單元是包含前面?zhèn)髀暺鲉卧亩鄠€(gè)傳聲器單元之一，而所述另一個(gè)傳聲器單元包括一個(gè)后面?zhèn)髀暺鲉卧?，傳聲器具有多個(gè)所述處理陣列，而每個(gè)前面?zhèn)髀暺鲉卧寂c各自的所述處理陣列連接，每個(gè)處理陣列與所述后面?zhèn)髀暺鲉卧鸵纛l混頻器兩者連接，其音頻混頻器用于混合來自處理陣列的輸出以便提供一個(gè)音頻輸出信號(hào)。
更可取的是，多個(gè)前面?zhèn)髀暺鲉卧c后面的傳聲器單元按照不同的距離而且逐漸加大的距離分隔開，并且每個(gè)傳聲器單元實(shí)質(zhì)上是在一條直線上。
更可取的是第二電路包括控制裝置，其用于改變定時(shí)信號(hào)的持續(xù)時(shí)間，由此而改變?cè)谄渲心軌蚪邮蘸吞幚硪纛l信號(hào)的弧形的三維角度，以便在輸出提供電信號(hào)。
更可取的是控制裝置包括一個(gè)控制器，它用于控制單穩(wěn)態(tài)電路以改變產(chǎn)生所述定時(shí)信號(hào)的單穩(wěn)態(tài)電路的信號(hào)重疊部分的時(shí)間。
更可取的是，第一和第二傳聲器單元按照小于將由第一傳聲器單元接收的最短波長(zhǎng)的音頻信號(hào)的四分之一波長(zhǎng)距離分隔開。
更可取的是，每個(gè)前面?zhèn)髀暺鲉卧c后面?zhèn)髀暺鲉卧凑招∮谟赡切┫鄳?yīng)傳聲器單元接收的最短波長(zhǎng)的四分之一波長(zhǎng)的距離分隔開。
本發(fā)明還提供一種為具有陣列傳聲器陣列的定向傳聲器提供的處理部分，該陣列具有至少兩個(gè)空間分隔開的用于轉(zhuǎn)換聲波到電音頻信號(hào)的傳聲器部件；具有一個(gè)輸入端的處理部分，其用于接收來自傳聲器單元的電信號(hào)；用于在一個(gè)傳聲器單元處檢測(cè)聲波到達(dá)的檢測(cè)裝置；以及方向鑒別裝置，其根據(jù)聲波從所述一個(gè)傳聲器單元到另一個(gè)傳聲器單元的傳播時(shí)間，用于有選擇地允許電信號(hào)傳送給輸出。
本發(fā)明更進(jìn)一步為定向傳聲器提供一種處理部分，該定向傳聲器具有包括至少兩個(gè)傳聲器單元的陣列傳聲器陣列，每個(gè)用于轉(zhuǎn)換由傳聲器接收的聲波到電音頻信號(hào)，該處理部分包括用于接收來自傳聲器的電音頻信號(hào)的輸入裝置；以及處理裝置，其用于允許具有落在規(guī)定的相位差范圍內(nèi)的相位差的信號(hào)被提供給輸出，該相位差范圍設(shè)置能夠由傳聲器接收和由傳聲器處理聲波的弧形的三維角度，以便在輸出端提供輸出信號(hào)。
本發(fā)明更進(jìn)一步為定向傳聲器提供一個(gè)處理部分，該定向傳聲器包括至少兩個(gè)傳聲器單元的陣列傳聲器陣列，每個(gè)用于轉(zhuǎn)換由傳聲器接收的聲波到電音頻信號(hào)，該處理部分包括與第一傳聲器單元連接的第一電路，其用于接收來自第一傳聲器單元的音頻信號(hào)，而且用于提供表示由第一傳聲器單元接收聲波的第一輸出；第二電路，其用于接收來自第一電路的輸出和用于產(chǎn)生表示預(yù)定時(shí)間周期的定時(shí)信號(hào)，以便為傳播來自第一傳聲器單元的聲波到另一個(gè)傳聲器單元提供一個(gè)時(shí)隙窗口；第三電路，其用于接收來自另一個(gè)傳聲器單元的輸出音頻信號(hào)，而且用于提供表示由另一個(gè)傳聲器單元接收聲波的第二輸出；與第二和第三電路連接的第四電路，其用于在由第二電路提供的定時(shí)信號(hào)的持續(xù)時(shí)間期間，提供響應(yīng)第二輸出的開關(guān)控制信號(hào)；以及與所述另一個(gè)傳聲器單元連接的開關(guān)裝置，它用于接收由所述另一個(gè)傳聲器單元產(chǎn)生的音頻信號(hào)，并且它還與第四電路連接，其用于接收來自第四電路的開關(guān)控制信號(hào)以及用于轉(zhuǎn)接來自所述另一個(gè)傳聲器單元的音頻信號(hào)到輸出。
該傳聲器是用包括多個(gè)傳聲器單元的陣列傳聲器陣列3來表示的。在這個(gè)實(shí)施例中，提供兩個(gè)傳聲器單元4和5。
傳聲器單元可以是用于轉(zhuǎn)換聲波到電音頻信號(hào)的任何適用的傳感器形式，諸如靜電式振動(dòng)片或者動(dòng)圈-類型器件。
在

圖1中，發(fā)源于聲源1的聲波2被陣列傳聲器陣列3接收。陣列3是這樣安排(即，直線連接傳聲器單元4和5)以致于傳聲器-陣列3的軸線與聲波2的傳播方向平行。換句話說，傳聲器直接地指向聲源1，如箭頭6所示其表示傳聲器軸線的方向。
圖2是一個(gè)顯示聲波撞擊在傳聲器-陣列3上的圖。眾所周知，聲波有一些用虛線8表示的波峰和波谷和過零點(diǎn)9。換句話說，波峰表示在一個(gè)方向上的最大振幅，波谷表示在相反方向上的最大振幅，而過零點(diǎn)9具有零振幅。
傳聲器單元4和5之間的距離是小于傳聲器所希望接收的最短波長(zhǎng)的四分之一波長(zhǎng)。
如圖1和圖2所示，如果聲波在傳聲器軸線方向上傳播，軸線是用箭頭6表示，從前面?zhèn)髀暺鲉卧?到后面?zhèn)髀暺鲉卧?傳播需要的過零點(diǎn)距離用圖2中距離10表示，它是沿軸線6方向上傳聲器單元4與傳聲器單元5之間的距離。
圖3顯示一個(gè)類似于圖2的例子，但是這里聲波是以一定的角度傳播到傳聲器。在這個(gè)例子中，從前面?zhèn)髀暺鲉卧?傳播到后面?zhèn)髀暺鲉卧?需要的過零點(diǎn)距離用圖3中距離X表示，這個(gè)距離小于圖2中的距離10。
圖4實(shí)際上顯示一種聲波以與傳聲器軸線垂直的方向傳播的情況。在這種情況下，從前面?zhèn)髀暺鲉卧?傳播到后面?zhèn)髀暺鲉卧?的過零點(diǎn)距離是零，如圖4中數(shù)字9所示，因?yàn)檫^零點(diǎn)同時(shí)在傳聲器單元4與5兩者上撞擊。
因此，在傳聲器單元4和5上的聲波撞擊角度，從圖1與2中聲波沿傳聲器軸線方向傳播的情況改變到垂直于傳聲器的方向，如圖4所示，從傳聲器單元5傳播到傳聲器單元4需要的過零點(diǎn)距離減小。因此，對(duì)于任何給定的頻率，從傳聲器單元5傳播到傳聲器單元4的過零點(diǎn)時(shí)間也減少，因?yàn)槁暡ǖ膫鞑ニ俣葘⑹且粯拥亩c方向無關(guān)。如上所述，從圖1和2到圖4的情況，這是因?yàn)槭紫茸矒羟懊鎮(zhèn)髀暺鲉卧?然后再撞擊后面?zhèn)髀暺鲉卧?，聲波需要傳播的距離減小，而聲波到傳聲器軸線的角度增加。
如果假定聲波發(fā)源于傳聲器的后面，則從前面?zhèn)髀暺鲉卧?到后面?zhèn)髀暺鲉卧?的傳播距離實(shí)際上是一個(gè)負(fù)距離而且時(shí)間取負(fù)的時(shí)間，有關(guān)狀態(tài)顯示在圖1到圖4中。
從前面?zhèn)髀暺鲉卧?傳播到后面?zhèn)髀暺鲉卧?過零點(diǎn)需要的距離差值可以利用聲波的相位來表示。例如，在圖2的狀態(tài)中，相位差實(shí)際上幾乎是90。因?yàn)閭髀暺鲉卧?與5的間隔剛好稍微小于聲波的四分之一波長(zhǎng)。
這將保證在檢波器4和5接收波之間的相位差總是在0到90之間。
圖5顯示相位差與相對(duì)于傳聲器軸線6聲波傳播的角度之間的關(guān)系。
大家可以從圖5中軌跡A看出，如圖1與圖2的情況下，在零度角相位差幾乎是90，如圖2中表示。如圖4中的情況，在90度相位差是0，代表的事實(shí)是過零點(diǎn)同時(shí)到達(dá)傳聲器單元4與5。因此，通過選擇合適的相位差范圍，傳聲器的弧形的三維角度，換言之，前向張角是可以選擇的。例如，參考圖5，如果相位差的范圍在80和90之間選擇，如圖5所示，弧形的三維角度將從-20到20。
由此產(chǎn)生一個(gè)40度的傳聲器的弧形有效方位角。如果范圍被限制在接近90則弧形有效角度是0，其意味著只有在圖1與圖2中沿箭頭6方向輻射的聲音可以由傳聲器處理。因此，弧形的有效角度轉(zhuǎn)化為前面?zhèn)髀暺鲉卧?與后面?zhèn)髀暺鲉卧?過零點(diǎn)接收之間的時(shí)間差。在給定溫度的空氣中，如果提供的時(shí)間差剛好等于聲波從前面?zhèn)髀暺鲉卧獋鞑サ胶竺鎮(zhèn)髀暺鲉卧?的時(shí)間，如時(shí)間ta，這將相當(dāng)于上述例子的90，其中只有來源于軸線6方向的輻射才由傳聲器處理。然而，如果時(shí)間給定一個(gè)容許誤差或者范圍，比如ta+Ata2或者-Ata1，則可以接收聲音的角度范圍向上開放。明顯地，范圍越大角度就越大。因此，對(duì)于非常精確的方向性，Ata1是非常小的，而對(duì)于較小精確和較大的弧形的三維角度，Octal越大。這將在下文中參考圖7A更詳細(xì)地描述。
圖5中軌跡A表示第一頻率的圖1與2中顯示聲波的狀態(tài)。圖5中虛線所示的軌跡B顯示了對(duì)于較大的波長(zhǎng)或者較低頻率的聲波狀態(tài)。大家可以從較低頻率的信號(hào)B看到，相同概念的應(yīng)用和聲音可以通過選擇合適的相位差角度限制在的特定方向，以便提供所期望的由傳聲器為這個(gè)頻率接收和處理的弧形的三維角度。
圖6顯示本發(fā)明的第二實(shí)施例，其中包括附加的前面?zhèn)髀暺鲉卧?2和13。因此，在這個(gè)實(shí)施例中，陣列傳聲器陣列3包括后面?zhèn)髀暺鲉卧?，和前面?zhèn)髀暺鲉卧?、12和13。從后面?zhèn)髀暺鲉卧?到每個(gè)傳聲器單元5、12或者13的距離是用圖6中的箭頭9、14和15來表示。
更可取的是，這些距離按比例地增加，如箭頭9、14和15所示。
增加前面?zhèn)髀暺鲉卧獢?shù)量的理由將在下文解釋。
圖7顯示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的方框圖。參考圖7，陣列傳聲器陣列3顯示含有后面?zhèn)髀暺鲉卧?和前面?zhèn)髀暺鲉卧?。傳聲器單元4和5可以連接到用于放大由傳聲器單元4和5產(chǎn)生的電信號(hào)的放大器17和18。
傳聲器單元4和5與處理部分19連接。該處理部分19包括第一帶通濾波器20，它通過放大器17與傳聲器單元5連接，包括相同的第二濾波器21，它通過放大器18與后面?zhèn)髀暺鲉卧?連接。為了響應(yīng)由傳聲器單元4和5檢測(cè)的聲波而選擇窄帶音頻，帶通濾波器20和帶通濾波器21都是窄帶濾波器。因此，只有對(duì)應(yīng)于濾波器20和21的窄帶頻率的聲波通過濾波器20和21。
濾波器20連接到第一過零點(diǎn)檢測(cè)器23。檢測(cè)器23與一對(duì)單穩(wěn)態(tài)電路25和26連接。當(dāng)對(duì)應(yīng)于由傳聲器單元5產(chǎn)生的電音頻信號(hào)過零點(diǎn)的聲波過零點(diǎn)出現(xiàn)在傳聲器單元5時(shí)，單穩(wěn)態(tài)電路25依據(jù)檢測(cè)器23的輸出產(chǎn)生一個(gè)負(fù)脈沖。響應(yīng)傳聲器單元5的聲波過零點(diǎn)檢測(cè)，單穩(wěn)態(tài)電路26依據(jù)檢測(cè)器23輸出的接收產(chǎn)生一個(gè)較長(zhǎng)的正脈沖。單穩(wěn)態(tài)電路25和26的輸出連接到“與”門27?！芭c”門27與D觸發(fā)器28的輸入端D連接。帶通濾波器21連接到過零點(diǎn)檢測(cè)器24同時(shí)也連接到電子開關(guān)29。過零點(diǎn)檢測(cè)器24連接到觸發(fā)器28的輸入端C。觸發(fā)器28的輸出端Q連接到開關(guān)29以便控制開關(guān)29。開關(guān)29連接到與帶通濾波器20和21一樣的窄帶帶通濾波器22。
當(dāng)音頻信號(hào)由前面?zhèn)髀暺鲉卧?檢測(cè)到時(shí)，該音頻信號(hào)就由傳聲器單元5變換為電的形式而且由放大器17傳送給濾波器20。
如果該音頻信號(hào)在濾波器20的帶寬之內(nèi)，信號(hào)就傳送給過零點(diǎn)檢測(cè)器23。一旦檢測(cè)到過零點(diǎn)，檢測(cè)器23就輸出一個(gè)信號(hào)給單穩(wěn)態(tài)電路25和26。根據(jù)單穩(wěn)態(tài)電路25和26信號(hào)的接收使其單穩(wěn)態(tài)電路輸出它們的正和負(fù)的脈沖。
如圖7A的最佳顯示，來自單穩(wěn)態(tài)電路25的負(fù)脈沖，它比來自單穩(wěn)態(tài)電路26的正脈沖具有較短的持續(xù)時(shí)間，結(jié)果導(dǎo)致在t3-t2時(shí)間提供給“與”門27的高電平信號(hào)重疊。存在t3-t2時(shí)間周期的高電平信號(hào)使“與”門27的輸出處于高電平，而這個(gè)高電平信號(hào)施加到觸發(fā)器28的D輸入端。
時(shí)間周期t3-t2表示音頻信號(hào)能夠從前面?zhèn)髀暺鲉卧?傳播到后面?zhèn)髀暺鲉卧?的時(shí)間范圍，而且還被認(rèn)為是在傳聲器接受的弧形三維角度的范圍之內(nèi)，如下文中所描述。如圖7A所示，時(shí)間ta表示先前描述在0度角接受的時(shí)間，(即，僅僅沿軸線6方向的聲波)，然而-Ata1和+Ata2提供3維弧形給定的40度范圍，例如在-20與20之間，這是傳聲器能夠接受的。明顯地，通過使Ata1小一些，由傳聲器接收的弧形角度減小，因此增加了傳聲器的方向精度。在時(shí)間t1(檢測(cè)器23接收過零點(diǎn)和提供輸出給單穩(wěn)態(tài)電路25和26的時(shí)間)與時(shí)間t2(表示聲波從前面?zhèn)髀暺鲉卧?傳播到后面?zhèn)髀暺鲉卧?所用的時(shí)間)之間的時(shí)間，在時(shí)隙窗口之前開始由傳聲器接收聲音信號(hào)并且處理這些聲音信號(hào)。時(shí)間周期t3-t2是通過改變周期Ata1來調(diào)整的，同時(shí)保持時(shí)間周期Ata2基本不變?？傊芷趖a-t1最好總是保持與周期t2-t1成比例。時(shí)間t2-t1是沒有取信號(hào)的部分開度，而Ata的t3-t2是時(shí)機(jī)或者時(shí)間周期的窗口，此時(shí)信號(hào)將被接收并且提供給輸出。時(shí)間Ata2，雖然顯示與圖7A中Octal一樣的大小，通常是許多小的并且表示分量(componentry)的容許誤差度。
因此，傳聲器單元4接收的相同頻率的同樣聲波，而且符合通過濾波器21的電音頻信號(hào)也觸發(fā)過零點(diǎn)檢測(cè)器24，以便提供輸出給觸發(fā)器28的輸入端C。當(dāng)輸入端C接收到時(shí)，輸入端D的狀態(tài)轉(zhuǎn)移到輸出端Q而且如果這是正的，如圖7A所示時(shí)間t3-t2的情況，輸出將是正的，由此觸發(fā)開關(guān)29以便關(guān)閉開關(guān)29。因此，通過濾波器21的信號(hào)能夠通過開關(guān)29到濾波器22，由此到輸出端30。因此，僅有從傳聲器輸出的信號(hào)是輸出端30的信號(hào)，其表示在傳聲器需要的三維弧度之內(nèi)被接收的信號(hào)，由此保證只有需要的定向信號(hào)被選擇，而且事實(shí)上是由傳聲器處理并且被傳輸?shù)捷敵鲆员闶褂谩?br> 由于開關(guān)29的接通對(duì)應(yīng)于單穩(wěn)態(tài)電路25和26、“與”門27以及觸發(fā)器28接收的信號(hào)，所以在可能發(fā)生充填小的間隙中，帶通濾波器22擔(dān)任特殊的角色。任何濾波器具有固有的能力，以便在小時(shí)間周期以類似于鈴聲環(huán)繞的方式來環(huán)繞或者維持它的輸出。這種效果用來重建遺漏部分的信號(hào)，它已經(jīng)通過拒絕來自傳聲器的信號(hào)暫時(shí)地被阻斷。
因此，由傳聲器產(chǎn)生的聲音是一個(gè)連續(xù)的聲音沒有任何明顯的間斷。
圖8顯示圖7實(shí)施例的演變。在圖7中只有單一的帶寬(如濾波器20、21和22帶寬所表現(xiàn)的)是由傳聲器處理的。明顯地，實(shí)際上頻率的寬帶需要由傳聲器控制以便實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，處理電路19實(shí)際上是在信號(hào)處理陣列31中多次復(fù)制。圖8中的每個(gè)處理器19與圖7顯示的結(jié)構(gòu)一樣，只是濾波器20、21和22(它們包含每個(gè)處理器中)的帶寬是不同的，以便累積時(shí)提供較寬的帶寬覆蓋。在圖8的例子中，只有四個(gè)處理器19顯示在陣列31中。然而，實(shí)際上可能包括更大的數(shù)量。因此，每個(gè)處理器19實(shí)際上以圖7描述的方式控制著慎重的帶寬，而且處理器19的所有輸出都提供給音頻混頻器32，該音頻混頻器接收其輸出并且混頻這些輸出以便提供最終輸出信號(hào)33。圖8中的每個(gè)處理器19配備有按照?qǐng)D7實(shí)施例的單穩(wěn)態(tài)電路25和26，只是單穩(wěn)態(tài)電路25和26的輸出持續(xù)時(shí)間對(duì)應(yīng)于不同頻率是不同的，這些頻率要通過每個(gè)處理器19中的濾波器。
圖9是一個(gè)適用于圖6實(shí)施例的方框圖，其中提供三個(gè)前面?zhèn)髀暺鲉卧宜鼈兣c后面?zhèn)髀暺鲉卧?按照?qǐng)D6所示的9、14和15的距離隔開。
在這種實(shí)施例中，傳聲器單元4、5、12和13與放大器18、17、35和36連接而放大器的輸出連接到處理陣列3 1。
如大家所能夠看到的，后面?zhèn)髀暺鲉卧?與每個(gè)處理電路31連接而傳聲器單元5、12和13與處理部分31的一端連接。
該處理部分31與圖8中顯示的傳聲器單元31一樣，它由圖7中的多個(gè)處理電路19組成。這些傳聲器單元以與圖8和7進(jìn)行描述的傳聲器單元31和傳聲器單元19完全同樣的方式工作。
然而，對(duì)應(yīng)于自傳聲器單元4的各個(gè)傳聲器單元5、12或者13的間隔，每個(gè)陣列31將有不同的Ata時(shí)間周期。在這個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)處理電路31意欲控制不同的波長(zhǎng)或者頻率范圍。例如，與傳聲器單元5連接的最上面的電路31可能具有圖8中傳聲器單元31完全同樣的方式，而且控制相對(duì)短的波長(zhǎng)，連接到傳聲器單元12的第二個(gè)電路31，它與后面?zhèn)髀暺鲉卧?分開更大的距離，可能控制更長(zhǎng)的波長(zhǎng)，而與傳聲器單元13連接的底下的電路31將控制還要長(zhǎng)的波長(zhǎng)。
電路31與混合器37連接以便提供輸出38。
多個(gè)前面?zhèn)髀暺鲉卧氖褂?，如圖6和9的實(shí)施例中的情況，使其能夠比僅僅用一個(gè)前面?zhèn)髀暺鲉卧膶?shí)施例更加容易地控制較高的頻率，因?yàn)樵谳^低聲音頻率，相位差變得較小以致在后面?zhèn)髀暺鲉卧?與前面?zhèn)髀暺鲉卧?之間的單一距離過零點(diǎn)的電子鑒別變得不可靠。通過使用更多的前面?zhèn)髀暺鲉卧?，低的聲音頻率或者長(zhǎng)的波長(zhǎng)能夠控制非常好，因?yàn)楹竺鎮(zhèn)髀暺鲉卧?與各自前面?zhèn)髀暺鲉卧g有較大的間隔。
圖10顯示一個(gè)能夠通過傳聲器接收的弧形三維角度的極化圖。
明顯地，僅僅二維空間顯示在附圖中，但是選擇圖7A中時(shí)間t2與t3之間適當(dāng)?shù)某掷m(xù)時(shí)間將是可理解的，由傳聲器接收與處理的弧形三維角度也是可以選擇的。在圖10顯示的例子中，傳聲器有一個(gè)向前的軸線39和傳聲器接收與處理的三維弧度40。落在區(qū)域40外的區(qū)域41的信號(hào)輻射沒有被傳聲器處理，因此也沒有被傳輸?shù)捷敵鍪褂谩?br> 圖11顯示圖7實(shí)施例的另外一種改進(jìn)。在這個(gè)實(shí)施例中，處理部分19包括由低電平信號(hào)檢測(cè)器42和電子開關(guān)43組成的噪聲抑制器。因此，在輸出端30接收的低電平信號(hào)是通過檢測(cè)器42檢測(cè)，它打開開關(guān)43由此防止輸出信號(hào)30被傳輸?shù)阶罱K輸出44。
這個(gè)實(shí)施例可能還包括一個(gè)用戶-可調(diào)節(jié)張角控制器45，它連接到單穩(wěn)態(tài)電路25和26以便改變它們的時(shí)間，因此能夠改變前向張角或者，改變傳聲器接收和處理的弧形三維角度(比如圖10中顯示的弧形區(qū)40)。控制器45實(shí)際上改變時(shí)間Atal和圖7A中顯示的時(shí)間間隔t3-t2，以致改變將由傳聲器3接收和處理的弧形的三維角度。因此，傳聲器的方向角度可以通過控制器45的控制來調(diào)整。
明顯地，圖8和9實(shí)施例中的處理部分19還可以包含一些圖11中的改進(jìn)。
圖12顯示一個(gè)圖8實(shí)施例的進(jìn)一步發(fā)展。在圖12中，音頻壓縮器46連接在放大器17和18與處理陣列31之間。這是利用固定的壓縮水平改進(jìn)噪聲控制以便為不同的音頻信號(hào)處理階段創(chuàng)造高水平音頻信號(hào)，由此在音頻信號(hào)處理期間產(chǎn)生的任何噪音通過具有固定解壓縮水平的音頻解壓縮器47來減小，然后恢復(fù)該音頻信號(hào)到它們的正確形式。
另一種改進(jìn)包含一個(gè)用戶可調(diào)整的自動(dòng)增益控制器50，以便傳送選擇的音頻壓縮的級(jí)別給最終輸出端53的輸出處理。
另一種改進(jìn)是提供一個(gè)用戶-可調(diào)整的環(huán)境控制，由此低通音頻濾波器48跟隨一個(gè)音量控制器49，它的輸出端饋送到音頻混頻器32。
另一種改進(jìn)是提供一個(gè)用戶-可調(diào)整的音調(diào)控制器51，以致考慮到音頻功能，比如低音控制或者高音音調(diào)控制，以及最后再進(jìn)一步改進(jìn)提供一個(gè)用戶-可調(diào)整的音頻放大器52，其作用如一個(gè)音量控制以致另外提供一個(gè)均衡處理的音頻輸出53。
圖13、13A、13B、13C和13D是包含信號(hào)的軟件控制處理的本發(fā)明的實(shí)施例，而不是如前面實(shí)施例中通過硬件傳聲器單元的信號(hào)處理。
參考圖13，顯示的是用于兩個(gè)實(shí)施例中的處理系統(tǒng)。在這個(gè)實(shí)施例中，后面?zhèn)髀暺鲉卧?4相當(dāng)于先前描述的后面?zhèn)髀暺鲉卧?，而前面?zhèn)髀暺鲉卧?5(在本例子中顯示三個(gè))相當(dāng)于傳聲器單元5、12和13。傳聲器單元54到55都連接到放大器56而放大器56的每個(gè)輸出端都與模擬-數(shù)字變換器57連接。模擬-數(shù)字變換器連接到執(zhí)行所有信號(hào)處理的微處理器58，這將在下文中描述。
處理器58的輸出端連接到一個(gè)數(shù)-模轉(zhuǎn)換器59而轉(zhuǎn)換器59的輸出到放大器60以便提供放大的輸出61。
圖13A是根據(jù)一個(gè)執(zhí)行軟件實(shí)施例的處理器58的例子，而在這個(gè)附圖中顯示的方框表示處理器58執(zhí)行的處理方案。在圖13A中顯示的多個(gè)模塊是包含在處理器58中的，而這些模塊包含有限脈沖響應(yīng)或者無限脈沖響應(yīng)濾波器90和91。濾波器90的輸入是來自于傳聲器單元54并且用圖13A中的參考符號(hào)88表示，而來自其它前面?zhèn)髀暺鲉卧?5之一的輸入用濾波器91的輸入89來表示。濾波器90和91連接到依次控制開關(guān)93的相位處理器92。開關(guān)93連接到另外的有限脈沖響應(yīng)或者無限脈沖響應(yīng)濾波器94以便提供輸出95。
在圖13B中顯示第二實(shí)施例，其中輸入96和97分別相當(dāng)于傳聲器單元54和前面?zhèn)髀暺鲉卧?5之一的輸出，它們每個(gè)連接到快速傅里葉變換處理器98和99。
快速傅里葉變換處理器98和99與相位處理部分100連接。相位處理部分100的輸出連接到一個(gè)快速傅里葉逆變換處理器101而處理器101的輸出連接到選擇輸出處理電路102以便提供輸出103。
參考圖13C，其顯示圖13和13A的軟件控制處理操作的流程圖，可以看到程序在步驟115開始，在步驟116通過處理器58獲得接收信號(hào)的采樣，而這些信號(hào)的采樣在步驟117通過濾波器90和91傳送。在步驟118，判斷是否過零點(diǎn)已經(jīng)發(fā)生在通道1，其對(duì)應(yīng)于前面?zhèn)髀暺鲉卧?5之一接收的信號(hào)。如果答案是“是”，程序進(jìn)行到步驟119，在這兒軟件控制的定時(shí)器被觸發(fā)以致設(shè)置一個(gè)時(shí)間，該時(shí)間是后面?zhèn)髀暺鲉卧?4可以接收音頻信號(hào)的有效時(shí)隙窗口。在步驟120，軟件在通道2尋找一個(gè)過零點(diǎn)，其用于識(shí)別來源于后面?zhèn)髀暺鲉卧?4的信號(hào)。如果本答案是“是”，程序進(jìn)行到步驟121，在哪里確定過零點(diǎn)是否落在由軟件定時(shí)器的觸發(fā)器設(shè)置的時(shí)間窗口內(nèi)。如果答案是“是”，程序就轉(zhuǎn)移到步驟122，設(shè)置一個(gè)使能標(biāo)志“1”。如果答案是“否”，在步驟123清除該使能標(biāo)志。
在步驟124，判斷標(biāo)志的設(shè)置而且如果該標(biāo)志是設(shè)置為“1”，就按照步驟125提供通道2的輸出。如果答案是“否”，輸出設(shè)置為“0”，所以實(shí)際上提供零輸出，由此阻斷或者除去該信號(hào)，因?yàn)樗鼪]有落在步驟121確定的時(shí)間窗口內(nèi)。這有效地提供了圖13A中顯示的開關(guān)93的功能。然后在步驟127，信號(hào)通過輸出濾波器94傳送，而且信號(hào)是傳聲器單元95識(shí)別輸出的，從圖13的處理器58到圖13中顯示的數(shù)模轉(zhuǎn)換器59。
在步驟128，軟件控制的程序然后返回到步驟116，而來自前方傳聲器單元55和后面?zhèn)髀暺鲉卧?4在圖13中的88和89提供的信號(hào)采樣再以如上所述的方式進(jìn)行處理。
因此，可以在本發(fā)明的軟件執(zhí)行中看到，其程序繼續(xù)工作在信號(hào)的規(guī)定時(shí)間，而且在傳聲器單元54，信號(hào)在預(yù)定時(shí)隙窗口之內(nèi)到達(dá)并且如果這個(gè)發(fā)生，為了轉(zhuǎn)換到數(shù)字形式就提供該信號(hào)給處理器58的輸出，然后為了放大提供給放大器60，以便提供輸出61。
圖13D是一個(gè)描述圖13B的實(shí)施例實(shí)現(xiàn)的流程圖，其使用信號(hào)的快速傅里葉變換以便確定提供給輸出的信號(hào)。程序在步驟104開始，在步驟105，在兩個(gè)通道96和97執(zhí)行快速傅里葉變換，兩個(gè)通道對(duì)應(yīng)于后面?zhèn)髀暺鲉卧?4以及前方傳聲器單元55之一。在步驟105，復(fù)雜的快速傅里葉變換產(chǎn)生一個(gè)復(fù)數(shù)，它被轉(zhuǎn)換成給出相位值與幅度大小的極化旋轉(zhuǎn)。在步驟106，在每個(gè)通道獲得轉(zhuǎn)換信號(hào)第一采樣點(diǎn)的采樣，因此獲得采樣點(diǎn)的相位與振幅，然后判斷這些采樣點(diǎn)的相位是否在預(yù)定范圍之內(nèi)。如果答案是“否”，在步驟110，則N個(gè)采樣的幅值設(shè)置為零。如果答案是“是”，在步驟108，計(jì)數(shù)N增加1，而且在步驟109，判斷快速傅里葉變換信號(hào)的所有采樣點(diǎn)是否已經(jīng)考慮。如果答案是“否”，程序就返回到步驟107，以便考慮下一個(gè)采樣點(diǎn)。采樣和相位是否在預(yù)定的范圍內(nèi)的判斷繼續(xù)通過步驟107到109循環(huán)，直到快速傅里葉變換信號(hào)采樣點(diǎn)已經(jīng)用上面描述的方式處理完。當(dāng)已經(jīng)判斷在步驟109所有采樣點(diǎn)已經(jīng)處理完時(shí)，快速傅里葉變換信號(hào)的輸出提供沒有落在相位設(shè)置為零范圍內(nèi)的采樣點(diǎn)幅度，以及提供落在不變范圍內(nèi)的其它采樣點(diǎn)幅度。
在步驟111，根據(jù)圖13B的傳聲器單元101可以執(zhí)行附加處理過程。這個(gè)附加處理過程可以包含均衡、噪聲消除、等等，其中采樣點(diǎn)進(jìn)一步減小到幅度零或者根據(jù)預(yù)定方案另外改變。在步驟112，執(zhí)行快速傅里葉逆變換，而在步驟113，還執(zhí)行附加處理過程比如附加的濾波、環(huán)境調(diào)節(jié)、等等，然后提供輸出，如圖13B的輸出103，但是可能包括本發(fā)明實(shí)施例中處理器58的輸出。這個(gè)信號(hào)由數(shù)模轉(zhuǎn)換器59接收而且為了提供給放大器60將其轉(zhuǎn)換成模擬形式，以便提供輸出61。
在步驟114，軟件按慣例簡(jiǎn)單地返回到步驟105，繼續(xù)對(duì)來自后面?zhèn)髀暺鲉卧?4和前面?zhèn)髀暺鲉卧?5之一的輸入信號(hào)進(jìn)行分析。
明顯地，在圖13A的情況下，根據(jù)圖13、13A和13B實(shí)施例的話筒的方向是通過觸發(fā)器軟件定時(shí)器和定時(shí)器的持續(xù)時(shí)間來設(shè)置，而在圖13B的實(shí)施例中，是通過在步驟107設(shè)置的相位差范圍來設(shè)置。
這些數(shù)值可以根據(jù)分析的頻率來設(shè)置。
如在開始的實(shí)施例中，參考圖13A和13B描述的一些模塊可能包含在處理器58中，利用每個(gè)模塊接收來自傳聲器單元54、放大器56以及模擬-數(shù)字變換器57的輸出，以及還有傳聲器單元55之一的輸出，它與放大器56有關(guān)而且與模擬-數(shù)字變換器57有關(guān)。
圖14和15顯示一個(gè)本發(fā)明實(shí)際的實(shí)施例，其中話筒覆蓋一塊包含后面?zhèn)髀暺鲉卧?6和前面?zhèn)髀暺鲉卧?7的印刷電路板65。傳聲器單元66和67支撐在腔體68中，而且提供支撐管69安放電路板65。支撐管69與電路板65通過彈性的O形環(huán)71支撐在電路板槽口70處，O形環(huán)71安裝在保護(hù)殼體73中的掛鉤72上。蓋子74可以蓋在殼體73上，而保護(hù)殼體73可以安裝在手柄75上。手柄75包含一個(gè)腔體76和一個(gè)螺釘安裝座77，它用于安裝能夠與電纜79連接的接線器78。電纜79則能夠與護(hù)罩81的接線器80連接，其中可以包含先前描述的處理電路，而這是用組件82舉例說明的。輸出接線器83和控制面板84也可以安裝在護(hù)罩81上。護(hù)罩81可以包含電池組件85并且護(hù)罩81可以依靠便攜皮帶87或者皮帶卡子86支撐。
為了給能夠改變聲波在話筒環(huán)境中傳播速度的溫度提供溫度補(bǔ)償，在傳聲器單元4、5、12和13(參考圖13描述的相應(yīng)傳聲器單元54和55)附近安裝熱敏傳聲器單元200，而且輸出與溫度相關(guān)的信號(hào)給處理器201(參見圖7)，致使根據(jù)溫度在單穩(wěn)態(tài)電路25和26(或者在處理器58中的時(shí)間計(jì)數(shù)或者相位范圍)設(shè)置時(shí)間周期Octal，因此，基于空氣溫度的變化來調(diào)整前方傳聲器單元和后面?zhèn)髀暺鲉卧g的給定頻率聲波的各種速度。因此，當(dāng)溫度改變時(shí)，通過時(shí)間周期或者相位差設(shè)置的時(shí)隙窗口自動(dòng)地調(diào)節(jié)，以賠償由于空氣溫度引起的聲波速度變化。
在本發(fā)明所有的實(shí)施例中一個(gè)重要的內(nèi)涵以及圖14和15所描述的就是溫度補(bǔ)償傳聲器單元。
在其它的實(shí)施例(在附圖中沒有顯示)中，通過在濾波器提供一個(gè)反饋電路的方法以及使用控制電路來控制反饋量，濾波器阻尼震蕩現(xiàn)象可以根據(jù)聲源適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行控制。
另外，同樣的系統(tǒng)，可以通過峰值檢測(cè)頻率值以及使用具有可變衰減率的指數(shù)衰減，在快速傅里葉變換模型上實(shí)現(xiàn)。
通過監(jiān)測(cè)輸入信號(hào)，控制系統(tǒng)則可以改進(jìn)阻尼震蕩以致于改善聲音質(zhì)量。
另外，通過在特定的頻率取數(shù)值的平均值，然后利用它在這個(gè)頻率來產(chǎn)生“固有噪音電平”，則該系統(tǒng)可以消除低于這個(gè)電平的任何信號(hào)，即，自適應(yīng)環(huán)境噪聲處理。
權(quán)利要求
1.一種定向傳聲器，其中包括傳聲器陣列，它具有至少兩個(gè)用于將聲波轉(zhuǎn)換成電音頻信號(hào)的空間分開的傳聲器單元；一個(gè)用于接收來自所述傳聲器單元的電信號(hào)的處理部分，該處理部分包括檢測(cè)裝置，其用于在所述一個(gè)傳聲器單元處檢測(cè)聲波到達(dá)；以及方向鑒別裝置，其根據(jù)從所述一個(gè)傳聲器單元到所述另一個(gè)傳聲器單元的聲波傳播時(shí)間，用于有選擇地允許電信號(hào)傳送給輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳聲器，其特征在于所述方向鑒別裝置根據(jù)聲波從所述一個(gè)傳聲器單元到所述另一個(gè)傳聲器單元的傳播時(shí)間以及聲波頻率，用于有選擇地允許電信號(hào)傳送給輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳聲器，其特征在于所述檢測(cè)裝置包括用于檢測(cè)利用所述輸出之一檢測(cè)的音頻信號(hào)過零點(diǎn)的過零點(diǎn)檢測(cè)器，所述輸出的音頻信號(hào)對(duì)應(yīng)于通過所述一個(gè)傳聲器單元接收的并且由所述一個(gè)傳聲器單元變?yōu)殡娦盘?hào)的聲波。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳聲器，其特征在于所述方向辨別裝置包括為響應(yīng)檢測(cè)裝置用于輸出定時(shí)信號(hào)的信號(hào)定時(shí)裝置；連接所述另一個(gè)傳聲器單元用于接收信號(hào)定時(shí)信號(hào)的開關(guān)，以致于根據(jù)信號(hào)定時(shí)信號(hào)的接收，開關(guān)能夠啟動(dòng)以便使電音頻信號(hào)可以從所述另一個(gè)傳聲器單元傳送給輸出，而其中定時(shí)信號(hào)的持續(xù)時(shí)間取決于在由傳聲器接收和由傳聲器處理聲波以在輸出端提供電信號(hào)的弧形內(nèi)的三維角度確定的時(shí)間范圍，而且定時(shí)信號(hào)的持續(xù)時(shí)間確定了聲波從所述一個(gè)傳聲器單元到所述另一個(gè)傳聲器單元傳播的時(shí)間周期。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的傳聲器，其特征在于所述方向辨別裝置包括濾波器裝置，其用于濾波電信號(hào)以便將電信號(hào)限制在預(yù)定的帶寬。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的傳聲器，其特征在于所述信號(hào)定時(shí)裝置包括連接到檢測(cè)裝置的一對(duì)單穩(wěn)態(tài)電路，一個(gè)單穩(wěn)態(tài)電路輸出一個(gè)第一持續(xù)時(shí)間的負(fù)脈沖，而另一個(gè)單穩(wěn)態(tài)電路輸出第二個(gè)較長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間的一個(gè)正脈沖，所述持續(xù)時(shí)間的差確定了定時(shí)信號(hào)的持續(xù)時(shí)間。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的傳聲器，其特征在于所述單穩(wěn)態(tài)電路與一個(gè)“與”門連接，以致當(dāng)兩個(gè)單穩(wěn)態(tài)電路都提供一個(gè)高電平信號(hào)時(shí)，“與”門就產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于由單穩(wěn)態(tài)電路產(chǎn)生的高電平信號(hào)重疊部分的高電平信號(hào)，由此提供所需要的持續(xù)時(shí)間的所述定時(shí)信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的傳聲器，其特征在于所述“與”門連接到一個(gè)D觸發(fā)器，以致當(dāng)定時(shí)信號(hào)由觸發(fā)器接收到而電信號(hào)由所述另一個(gè)傳聲器單元接收時(shí)，所述觸發(fā)器受控制以產(chǎn)生在極性上與定時(shí)信號(hào)一致的輸出信號(hào)，而且其具有剛好超過所述另一個(gè)傳聲器單元產(chǎn)生的電信號(hào)的二分之一波長(zhǎng)的持續(xù)時(shí)間，觸發(fā)器的輸出與所述開關(guān)連接，以便控制該開關(guān)使由所述另一個(gè)傳聲器單元產(chǎn)生的電信號(hào)能夠提供給輸出。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的傳聲器，其特征在于所述第二濾波器實(shí)質(zhì)上與提供在所述開關(guān)和所述另一個(gè)傳聲器單元之間的第一濾波器一樣，以致于只有在預(yù)定頻帶內(nèi)的頻率被傳輸?shù)剿鲩_關(guān)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的傳聲器，其特征在于第二過零點(diǎn)檢測(cè)器與所述第二濾波器連接，其用于當(dāng)聲波在所述另一個(gè)傳聲器單元被接收時(shí)觸發(fā)該觸發(fā)器，以致在那時(shí)，如果信號(hào)在由定時(shí)信號(hào)設(shè)置的時(shí)間周期內(nèi)到達(dá)就啟動(dòng)開關(guān)，以致使由所述另一個(gè)傳聲器單元產(chǎn)生的電信號(hào)被允許通過開關(guān)到輸出。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的傳聲器，其特征在于所述處理部分包括一個(gè)處理陣列，它由多個(gè)所述檢測(cè)裝置和方向辨別裝置組成，每個(gè)都用于檢測(cè)和傳送對(duì)應(yīng)于預(yù)定頻率聲波的電信號(hào)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的傳聲器，其特征在于在該陣列中每個(gè)處理部分的濾波器提供音頻頻譜范圍內(nèi)的不同的頻帶帶寬。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的傳聲器，其特征在于所述一個(gè)傳聲器單元是包含前面的傳聲器單元的多個(gè)傳聲器單元之一，而所述另一個(gè)傳聲器單元包括一個(gè)后面?zhèn)髀暺鲉卧瑐髀暺骶哂卸鄠€(gè)所述處理陣列，而每個(gè)前面的傳聲器單元都與各自的所述處理陣列連接，而每個(gè)處理陣列與所述后面的傳聲器單元和音頻混頻器兩者連接，該音頻混頻器用于混合來自所述處理陣列的輸出以提供一個(gè)音頻輸出信號(hào)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的傳聲器，其特征在于所述多個(gè)前面?zhèn)髀暺鲉卧c在后面的傳聲器單元是按照不同的距離以及逐步加大的距離分隔開，并且每個(gè)傳聲器單元實(shí)質(zhì)上是在一條直線上。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳聲器，其特征在于所述方向辨別裝置包括控制裝置，其用于改變定時(shí)信號(hào)的持續(xù)時(shí)間，由此而改變?cè)谀軌蚪邮蘸吞幚淼囊纛l信號(hào)的弧形處的三維角度，以便在輸出提供電信號(hào)。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳聲器，其特征在于包括空氣溫度傳感器裝置，其用于測(cè)量聲波傳輸通過的空氣的溫度，而且根據(jù)空氣的溫度，調(diào)整在所述另一個(gè)傳聲器單元的所期望接收的聲波的傳輸時(shí)間。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳聲器，其特征在于所述處理部分包括一個(gè)軟件控制的處理器，其設(shè)置有檢測(cè)裝置和方向辨別裝置，它們?cè)谝粋€(gè)傳聲器單元處檢測(cè)聲波的到達(dá)，而且根據(jù)從所述一個(gè)傳聲器單元到另一個(gè)傳聲器單元的聲波傳播時(shí)間有選擇地允許電信號(hào)傳遞給輸出。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的定向傳聲器，其特征在于所述處理部分還包括一個(gè)模擬-數(shù)字變換器，它用于將模擬電信號(hào)變換成提供給處理器的數(shù)字信號(hào)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的定向傳聲器，其特征在于所述處理器對(duì)提供給處理器的信號(hào)采樣，以便確定從所述一個(gè)傳聲器單元和所述另一個(gè)傳聲器單元接收的信號(hào)的過零點(diǎn)，依據(jù)來自所述一個(gè)傳聲器單元的信號(hào)過零點(diǎn)的檢測(cè)設(shè)置一個(gè)定時(shí)器，以及所述處理器確定來自所述另一個(gè)傳聲器單元的信號(hào)過零點(diǎn)是否已經(jīng)在由所述定時(shí)器設(shè)置的時(shí)間周期之內(nèi)到達(dá)，因此如果過零點(diǎn)在所述時(shí)間周期范圍之內(nèi)，就將來自所述另一個(gè)傳聲器單元的信號(hào)提供給輸出。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的定向傳聲器，其特征在于所述電音頻信號(hào)由所述處理器通過對(duì)該信號(hào)執(zhí)行快速富里葉變換進(jìn)行處理，確定采樣信號(hào)的相位和比較該相位是否在預(yù)定的范圍之內(nèi)，以致于如果相位在預(yù)定的范圍內(nèi)，這表示相應(yīng)的音頻信號(hào)在預(yù)定時(shí)間周期內(nèi)，已經(jīng)從所述一個(gè)傳聲器單元傳送到所述另一個(gè)傳聲器單元，而如果相位不在所述預(yù)定范圍內(nèi)，就設(shè)置采樣到幅度零以便阻斷或者消除采樣，在阻斷或者消除那些沒有落在相位范圍內(nèi)的采樣之后，處理器還對(duì)信號(hào)執(zhí)行傅里葉逆變換并且將這些信號(hào)提供給輸出。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的定向傳聲器，其特征在于在信號(hào)提供給輸出之前，執(zhí)行附加的信號(hào)處理以便增強(qiáng)信號(hào)。
22.根據(jù)權(quán)利要求15所述的傳聲器，其特征在于所述控制裝置包括一個(gè)控制器，它用于控制單穩(wěn)態(tài)電路去改變來自產(chǎn)生所述定時(shí)信號(hào)的單穩(wěn)態(tài)電路的信號(hào)的重疊時(shí)間。
23.一種定向傳聲器，其特征在于包括至少包括兩個(gè)傳聲器單元的陣列傳聲器陣列，每個(gè)傳聲器單元用于將由傳聲器接收的聲波轉(zhuǎn)換成電音頻信號(hào)；以及處理裝置，其用于接收來自傳聲器單元的聲音電信號(hào)，和用于允許具有落在一相位差特定范圍內(nèi)的相位差的信號(hào)將被提供給輸出，該相位差范圍設(shè)置能夠由傳聲器接收以及由傳聲器處理的聲波的弧形的三維角度，以便在輸出端提供輸出信號(hào)。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的傳聲器，其特征在于所述處理裝置包括第一電路裝置，它用于提供表示由所述一個(gè)傳聲器單元檢測(cè)的聲波的第一輸出；第二電路裝置，它用于響應(yīng)第一電路裝置的輸出，提供一個(gè)定時(shí)信號(hào)；連接到另一個(gè)傳聲器單元的第三電路裝置，該第三電路裝置包括開關(guān)裝置，開關(guān)裝置用于選擇地將由另一個(gè)傳聲器單元產(chǎn)生的音頻信號(hào)轉(zhuǎn)接到輸出；第四電路裝置，它用于提供表示在所述另一個(gè)傳聲器單元處聲波到達(dá)的第二輸出；與第二和第四電路連接的開關(guān)控制電路，它用于響應(yīng)來自第四電路的輸出和定時(shí)信號(hào)來啟動(dòng)開關(guān)，以致于在定時(shí)信號(hào)的持續(xù)時(shí)間期間，在接收第二輸出信號(hào)之后，通過開關(guān)裝置將來自另一個(gè)傳聲器單元的音頻信號(hào)傳送到輸出。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的傳聲器，其特征在于所述第二電路包括連接到檢測(cè)裝置的一對(duì)單穩(wěn)態(tài)電路，一個(gè)單穩(wěn)態(tài)電路輸出第一持續(xù)時(shí)間的負(fù)脈沖，而另一個(gè)單穩(wěn)態(tài)電路輸出較長(zhǎng)的第二持續(xù)時(shí)間的正脈沖，正持續(xù)時(shí)間的共同周期確定了定時(shí)信號(hào)的持續(xù)時(shí)間。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的傳聲器，其特征在于所述單穩(wěn)態(tài)電路與一個(gè)“與”門連接，以致當(dāng)兩個(gè)單穩(wěn)態(tài)電路提供高電平信號(hào)時(shí)，“與”門就產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于由單穩(wěn)態(tài)電路產(chǎn)生的高電平信號(hào)的重疊部分的高電平信號(hào)，由此提供所需要的持續(xù)時(shí)間的所述定時(shí)信號(hào)。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的傳聲器，其特征在于所述“與”門連接到包括D觸發(fā)器的所述開關(guān)電路，以致當(dāng)定時(shí)信號(hào)和第二輸出由觸發(fā)器接收時(shí)，該觸發(fā)器將產(chǎn)生一個(gè)與定時(shí)信號(hào)極性一致的輸出，而且具有剛好超過由所述另一個(gè)傳聲器單元產(chǎn)生的電音頻信號(hào)的二分之一波長(zhǎng)的持續(xù)時(shí)間，觸發(fā)器的輸出與所述開關(guān)連接，以便控制該開關(guān)使由所述另一個(gè)傳聲器單元產(chǎn)生的電音頻信號(hào)能夠提供給輸出。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的傳聲器，其特征在于所述第二濾波器實(shí)質(zhì)上與提供在第三電路和所述另一個(gè)傳聲器單元之間的第一濾波器一樣，以致于只有在預(yù)定頻帶內(nèi)的頻率被傳輸給開關(guān)。
29.根據(jù)權(quán)利要求24所述的傳聲器，其特征在于所述第四電路是一個(gè)過零點(diǎn)檢測(cè)器，其用于當(dāng)在所述另一個(gè)傳聲器單元接收聲波時(shí)觸發(fā)該觸發(fā)器，以致在那時(shí)，如果信號(hào)在由定時(shí)信號(hào)設(shè)置的時(shí)間周期內(nèi)到達(dá)就啟動(dòng)開關(guān)，以致由所述另一個(gè)傳聲器單元產(chǎn)生的電信號(hào)被允許通過開關(guān)裝置傳輸?shù)捷敵觥?br> 30.根據(jù)權(quán)利要求27所述的傳聲器，其特征在于所述處理部分包括一個(gè)處理陣列，它由多個(gè)所述檢測(cè)裝置和方向辨別裝置組成，每個(gè)都用于檢測(cè)和傳送對(duì)應(yīng)于預(yù)定頻率的聲波的電信號(hào)。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的傳聲器，其特征在于在該陣列中的每個(gè)方向辨別裝置的濾波器，提供跨越所期望的音頻頻譜寬度的不同頻率的帶寬。
32.根據(jù)權(quán)利要求30所述的傳聲器，其特征在于所述一個(gè)傳聲器單元是包含前面?zhèn)髀暺鲉卧亩鄠€(gè)傳聲器單元之一，而所述另一個(gè)傳聲器單元包括一個(gè)后面?zhèn)髀暺鲉卧?，傳聲器具有多個(gè)所述處理陣列而每個(gè)前面?zhèn)髀暺鲉卧寂c各自的所述處理陣列連接，每個(gè)處理陣列與所述后面?zhèn)髀暺鲉卧鸵纛l混頻器兩者連接，音頻混頻器用于混合來自處理陣列的輸出以便提供一個(gè)音頻輸出信號(hào)。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的傳聲器，其特征在于所述多個(gè)前面?zhèn)髀暺鲉卧c后面的傳聲器單元是按照不同的距離而且逐漸加大的距離分隔開，并且每個(gè)傳聲器單元實(shí)質(zhì)上是在一條直線上。
34.根據(jù)權(quán)利要求24所述的傳聲器，其特征在于所述第二電路包括控制裝置，其用于改變定時(shí)信號(hào)的持續(xù)時(shí)間，由此而改變能夠接收和處理音頻信號(hào)的弧形的三維角度，以便在輸出提供電信號(hào)。
35.根據(jù)權(quán)利要求28所述的傳聲器，其特征在于所述控制裝置包括一個(gè)控制器，它用于控制單穩(wěn)態(tài)電路以改變來自產(chǎn)生所述定時(shí)信號(hào)的單穩(wěn)態(tài)電路的信號(hào)的重疊部分的時(shí)間。
36.根據(jù)權(quán)利要求23所述的傳聲器，其特征在于包括空氣溫度傳感器裝置，其用于測(cè)量聲波傳輸通過的空氣的溫度，而且根據(jù)空氣的溫度，調(diào)整在所述另一個(gè)傳聲器單元的所期望接收的聲波的傳輸時(shí)間。
37.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳聲器，其特征在于所述處理部分包括一個(gè)軟件控制的處理器，它根據(jù)從所述一個(gè)傳聲器單元到另一個(gè)傳聲器單元的聲波傳播時(shí)間和由此表示的相位差，有選擇地允許電信號(hào)傳遞給輸出。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的定向傳聲器，其特征在于所述處理部分還包括一個(gè)模擬-數(shù)字變換器，它用于將模擬電信號(hào)變換成提供給處理器的數(shù)字信號(hào)。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的定向傳聲器，其特征在于所述處理器采樣提供給處理器的信號(hào)，以便確定從所述一個(gè)傳聲器單元和所述另一個(gè)傳聲器單元接收的信號(hào)的過零點(diǎn)，依據(jù)來自所述一個(gè)傳聲器單元的信號(hào)的過零點(diǎn)的檢測(cè)設(shè)置一個(gè)定時(shí)器，以及所述處理器確定來自所述另一個(gè)傳聲器單元的信號(hào)的過零點(diǎn)是否已經(jīng)在所述定時(shí)器設(shè)置的時(shí)間周期之內(nèi)到達(dá)，因此如果過零點(diǎn)在所述時(shí)間周期范圍之內(nèi)，就將來自所述另一個(gè)傳聲器單元的信號(hào)提供給輸出。
40.根據(jù)權(quán)利要求38所述的定向傳聲器，其特征在于所述電音頻信號(hào)是由處理器通過對(duì)該信號(hào)執(zhí)行快速富里葉變換進(jìn)行處理的，確定采樣信號(hào)的相位和比較該相位是否在預(yù)定的范圍之內(nèi)，以致于如果相位在預(yù)定的范圍內(nèi)，這表示相應(yīng)的音頻信號(hào)在預(yù)定時(shí)間周期內(nèi)，已經(jīng)從所述一個(gè)傳聲器單元傳送到所述另一個(gè)傳聲器單元，而如果相位不在范圍內(nèi)，就設(shè)置采樣到幅度零以便阻斷或者消除采樣，在阻斷或者消除那些沒有落在相位范圍內(nèi)的采樣之后，處理器還執(zhí)行傅里葉逆變換并且將這些信號(hào)提供給輸出。
41.根據(jù)權(quán)利要求40所述的定向傳聲器，其特征在于在信號(hào)提供給輸出之前，執(zhí)行附加的信號(hào)處理以便增強(qiáng)信號(hào)。
42.一種定向傳聲器，其包括具有至少兩個(gè)傳聲器單元的陣列傳聲器陣列，每個(gè)傳聲器單元用于將由傳聲器接收的聲波轉(zhuǎn)換成電音頻信號(hào)；與第一傳聲器單元連接的第一電路，其用于接收來自第一傳聲器單元的音頻信號(hào)，而且用于提供表示由第一傳聲器單元接收聲波的第一輸出；第二電路，其用于接收來自第一電路的輸出和用于產(chǎn)生表示預(yù)定時(shí)間周期的定時(shí)信號(hào)，以便為自第一傳聲器單元的聲波到另一個(gè)傳聲器單元的聲波傳播提供一個(gè)時(shí)隙窗口；第三電路，其用于接收來自另一個(gè)傳聲器單元的輸出音頻信號(hào)，而且用于提供表示由所述另一個(gè)傳聲器單元接收的聲波的第二輸出；與第二和第三電路連接的第四電路，其在由第二電路提供的定時(shí)信號(hào)的持續(xù)時(shí)間期間，用于響應(yīng)第二輸出提供一開關(guān)控制信號(hào)；以及與所述另一個(gè)傳聲器單元連接的開關(guān)裝置，它用于接收由所述另一個(gè)傳聲器單元產(chǎn)生的音頻信號(hào)，并且它還與第四電路連接，其用于接收來自第四電路的開關(guān)控制信號(hào)以及用于將來自所述另一個(gè)傳聲器單元的音頻信號(hào)轉(zhuǎn)接到輸出。
43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的傳聲器，其特征在于所述第二電路包括連接到檢測(cè)裝置的一對(duì)單穩(wěn)態(tài)電路，一個(gè)單穩(wěn)態(tài)電路輸出第一持續(xù)時(shí)間的負(fù)脈沖，而另一個(gè)單穩(wěn)態(tài)電路輸出較長(zhǎng)的第二持續(xù)時(shí)間的正脈沖，正持續(xù)時(shí)間的共同周期確定了定時(shí)信號(hào)的持續(xù)時(shí)間。
44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的傳聲器，其特征在于所述單穩(wěn)態(tài)電路與一個(gè)“與”門連接，以致當(dāng)兩個(gè)單穩(wěn)態(tài)電路提供高電平信號(hào)時(shí)，“與”門就產(chǎn)生一個(gè)對(duì)應(yīng)于由單穩(wěn)態(tài)電路產(chǎn)生的高電平信號(hào)的重疊部分的高電平信號(hào)，由此提供所需要持續(xù)時(shí)間的所述定時(shí)信號(hào)。
45.根據(jù)權(quán)利要求44所述的傳聲器，其特征在于所述第四電路是一個(gè)D觸發(fā)器，而且“與”門與所述觸發(fā)器連接，以致當(dāng)定時(shí)信號(hào)是由觸發(fā)器接收而電信號(hào)由所述另一個(gè)傳聲器單元接收時(shí)，觸發(fā)器被控制以產(chǎn)生在極性上與定時(shí)信號(hào)一致的輸出，而且具有剛好超過由所述另一個(gè)傳聲器單元產(chǎn)生的電音頻信號(hào)的二分之一波長(zhǎng)的持續(xù)時(shí)間，觸發(fā)器的輸出與開關(guān)連接，以便控制該開關(guān)使由所述另一個(gè)傳聲器單元產(chǎn)生的電音頻信號(hào)能夠提供給輸出。
46.根據(jù)權(quán)利要求42所述的傳聲器，其特征在于所述第一電路包括第一濾波器，其用于限制音頻信號(hào)到預(yù)定的信號(hào)帶寬。
47.根據(jù)權(quán)利要求46所述的傳聲器，其特征在于所述第三電路實(shí)質(zhì)上具有一個(gè)第二濾波器，它與提供在開關(guān)裝置和所述另一個(gè)傳聲器單元之間的第一濾波器一樣，以致于只有在預(yù)定頻帶內(nèi)的頻率才被傳輸給開關(guān)。
48.根據(jù)權(quán)利要求42所述的傳聲器，其特征在于所述第三電路具有一個(gè)與第二濾波器連接的第二過零點(diǎn)檢測(cè)器，其用于當(dāng)聲波在所述另一個(gè)傳聲器單元被接收時(shí)觸發(fā)該觸發(fā)器，以致在那時(shí)，如果信號(hào)在由定時(shí)信號(hào)設(shè)置的時(shí)間周期內(nèi)到達(dá)就啟動(dòng)開關(guān)，因此由所述另一個(gè)傳聲器單元產(chǎn)生的電信號(hào)被允許通過開關(guān)裝置到輸出。
49.根據(jù)權(quán)利要求42所述的傳聲器，其特征在于所述處理陣列由多個(gè)所述第一電路、第二電路、第三電路、第四電路和提供的開關(guān)裝置組成。
50.根據(jù)權(quán)利要求49所述的傳聲器，其特征在于所述第一和第二電路包括在所述陣列中的每個(gè)相應(yīng)的第一電路和第三電路的濾波器，濾波器提供跨越所期望的音頻頻譜寬度的不同帶寬。
51.根據(jù)權(quán)利要求50所述的傳聲器，其特征在于所述一個(gè)傳聲器單元是包含前面?zhèn)髀暺鲉卧亩鄠€(gè)傳聲器單元之一，而所述另一個(gè)傳聲器單元包括一個(gè)后面?zhèn)髀暺鲉卧?，傳聲器具有多個(gè)所述處理陣列，而且每個(gè)前面?zhèn)髀暺鲉卧寂c各自的所述處理陣列連接，每個(gè)處理陣列與所述后面?zhèn)髀暺鲉卧鸵纛l混頻器兩者連接，其音頻混頻器用于混合來自所述處理陣列的輸出以便提供一個(gè)音頻輸出信號(hào)。
52.根據(jù)權(quán)利要求51所述的傳聲器，其特征在于所述多個(gè)前面?zhèn)髀暺鲉卧c后面的傳聲器單元是按照不同的距離而且逐漸加大的距離分隔開，并且每個(gè)傳聲器單元實(shí)質(zhì)上是在一條直線上。
53.根據(jù)權(quán)利要求42所述的傳聲器，其特征在于所述第二電路包括控制裝置，其用于改變定時(shí)信號(hào)的持續(xù)時(shí)間，由此而改變能夠接收和處理音頻信號(hào)的弧形內(nèi)的三維角度，以便在輸出提供電信號(hào)。
54.根據(jù)權(quán)利要求53所述的傳聲器，其特征在于所述控制裝置包括一個(gè)控制器，它用于控制單穩(wěn)態(tài)電路改變產(chǎn)生所述定時(shí)信號(hào)的單穩(wěn)態(tài)電路的信號(hào)重疊部分的時(shí)間。
55.根據(jù)權(quán)利要求42所述的傳聲器，其特征在于所述第一和第二傳聲器單元是按照小于期望由第一傳聲器單元接收的最短波長(zhǎng)聲信號(hào)的四分之一波長(zhǎng)的距離分隔開。
56.根據(jù)權(quán)利要求51所述的傳聲器，其特征在于所述每個(gè)前面?zhèn)髀暺鲉卧c后面?zhèn)髀暺鲉卧前凑招∮趯⒂筛鱾€(gè)相應(yīng)的傳聲器單元接收的最短波長(zhǎng)長(zhǎng)度的距離分隔開。
57.一種為具有陣列傳聲器陣列的定向傳聲器提供的處理部分，該陣列具有至少兩個(gè)空間分隔開的用于轉(zhuǎn)換聲波到電音頻信號(hào)的傳聲器部件；所述處理部分具有處理部分用于接收來自傳聲器單元的電信號(hào)的；用于在一個(gè)傳聲器單元處檢測(cè)聲波到達(dá)的檢測(cè)裝置；以及方向鑒別裝置，其根據(jù)聲波從所述一個(gè)傳聲器單元到另一個(gè)傳聲器單元的傳播時(shí)間，用于有選擇地允許電信號(hào)傳送給輸出。
58.根據(jù)權(quán)利要求57所述的處理部分，其特征在于所述方向鑒別裝置根據(jù)聲波從所述一個(gè)傳聲器單元到所述另一個(gè)傳聲器單元的傳播時(shí)間以及聲波頻率，用于有選擇地允許電信號(hào)傳送給輸出。
59.根據(jù)權(quán)利要求57所述的處理部分，其特征在于所述檢測(cè)裝置包括用于檢測(cè)由所述一個(gè)傳聲器單元檢測(cè)的音頻信號(hào)的過零點(diǎn)的過零點(diǎn)檢測(cè)器，其中所述音頻信號(hào)對(duì)應(yīng)于由所述一個(gè)傳聲器單元接收的并且由所述一個(gè)傳聲器單元轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的聲波。
60.根據(jù)權(quán)利要求57所述的處理部分，其特征在于所述方向辨別裝置包括響應(yīng)檢測(cè)裝置用于輸出定時(shí)信號(hào)的信號(hào)定時(shí)裝置；連接所述另一個(gè)傳聲器單元用于接收信號(hào)定時(shí)信號(hào)的開關(guān)，以致于根據(jù)信號(hào)定時(shí)信號(hào)的接收，開關(guān)能夠啟動(dòng)以便使電音頻信號(hào)可以從所述另一個(gè)傳聲器單元傳輸給輸出，而其中定時(shí)信號(hào)的持續(xù)時(shí)間取決于一時(shí)間范圍，該時(shí)間范圍確定在將由傳聲器接收和由傳聲器處理聲波的弧形內(nèi)的三維角度，以便在輸出端提供電信號(hào)，而且定時(shí)信號(hào)的持續(xù)時(shí)間確定了從所述一個(gè)傳聲器單元到所述另一個(gè)傳聲器單元的聲波傳播的時(shí)間周期。
61.根據(jù)權(quán)利要求58所述的處理部分，其特征在于所述方向辨別裝置包括濾波器裝置，其用于濾波電信號(hào)以便將電信號(hào)限制在預(yù)定的帶寬。
62.根據(jù)權(quán)利要求60所述的處理部分，其特征在于所述信號(hào)定時(shí)裝置包括一對(duì)連接到檢測(cè)裝置的單穩(wěn)態(tài)電路，一個(gè)單穩(wěn)態(tài)電路輸出第一持續(xù)時(shí)間的負(fù)脈沖，而另一個(gè)單穩(wěn)態(tài)電路輸出第二個(gè)較長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間的正脈沖，正持續(xù)時(shí)間的共同周期確定了定時(shí)信號(hào)的持續(xù)時(shí)間。
63.根據(jù)權(quán)利要求62所述的處理部分，其特征在于所述單穩(wěn)態(tài)電路與一個(gè)“與”門連接，以致當(dāng)兩個(gè)單穩(wěn)態(tài)電路提供高電平信號(hào)時(shí)，“與”門就產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于由單穩(wěn)態(tài)電路產(chǎn)生的高電平信號(hào)的重疊部分的高電平信號(hào)，由此提供所需要的持續(xù)時(shí)間的所述定時(shí)信號(hào)。
64.根據(jù)權(quán)利要求63所述的處理部分，其特征在于所述“與”門連接到一個(gè)D觸發(fā)器，以致當(dāng)定時(shí)信號(hào)由觸發(fā)器接收到時(shí)而電信號(hào)由所述另一個(gè)傳聲器單元接收時(shí)，觸發(fā)器被控制以產(chǎn)生在極性上與定時(shí)信號(hào)一致的輸出信號(hào)，而且起具有剛好超過所述另一個(gè)傳聲器單元產(chǎn)生的電信號(hào)的二分之一波長(zhǎng)的持續(xù)時(shí)間，觸發(fā)器的輸出與開關(guān)連接，以便控制該開關(guān)使由所述另一個(gè)傳聲器單元產(chǎn)生的電信號(hào)能夠提供給輸出。
65.根據(jù)權(quán)利要求64所述的處理部分，其特征在于所述第二濾波器實(shí)質(zhì)上與提供在開關(guān)和所述另一個(gè)傳聲器單元之間的第一濾波器一樣，以致于只有在預(yù)定頻帶內(nèi)的頻率被傳輸?shù)介_關(guān)。
66.根據(jù)權(quán)利要求65所述的處理部分，其特征在于所述第二過零點(diǎn)檢測(cè)器與第二濾波器連接，其用于當(dāng)在所述另一個(gè)傳聲器單元接收聲波時(shí)觸發(fā)該觸發(fā)器，以致在那時(shí)，如果信號(hào)在由定時(shí)信號(hào)設(shè)置的時(shí)間周期內(nèi)到達(dá)就啟動(dòng)開關(guān)，因此由所述另一個(gè)傳聲器單元產(chǎn)生的電信號(hào)被允許通過開關(guān)到輸出。
67.根據(jù)權(quán)利要求66所述的處理部分，其特征在于所述處理部分包括一個(gè)處理陣列，它由多個(gè)所述檢測(cè)裝置和方向辨別裝置組成，每個(gè)都用于檢測(cè)和傳送對(duì)應(yīng)于預(yù)定頻率聲波的電信號(hào)。
68.根據(jù)權(quán)利要求67所述的處理部分，其特征在于在所述陣列中每個(gè)處理部分的濾波器提供跨越所期望的音頻頻譜寬度的不同頻率的帶寬。
69.根據(jù)權(quán)利要求67所述的處理部分，其特征在于所述一個(gè)傳聲器單元是包含前面?zhèn)髀暺鲉卧亩鄠€(gè)傳聲器單元之一，而所述另一個(gè)傳聲器單元包括一個(gè)后面?zhèn)髀暺鲉卧瑐髀暺骶哂卸鄠€(gè)所述處理陣列，而每個(gè)前面?zhèn)髀暺鲉卧寂c各自的所述處理陣列連接，而每個(gè)處理陣列與所述后面?zhèn)髀暺鲉卧鸵纛l混頻器兩者連接，該音頻混頻器用于混合來自所述處理陣列的輸出以便提供一個(gè)音頻輸出信號(hào)。
70.根據(jù)權(quán)利要求69所述的處理部分，其特征在于所述多個(gè)前面?zhèn)髀暺鲉卧c在后面的傳聲器單元是按照不同的距離以及逐步加大的距離分隔開，并且每個(gè)傳聲器單元實(shí)質(zhì)上是在一條直線上。
71.根據(jù)權(quán)利要求57所述的處理部分，其特征在于所述方向辨別裝置包括控制裝置，其用于改變定時(shí)信號(hào)的持續(xù)時(shí)間，由此而改變?cè)谄渲心軌蚪邮蘸吞幚硪纛l信號(hào)的弧形內(nèi)的三維角度，以便在輸出提供電信號(hào)。
72.根據(jù)權(quán)利要求57所述的傳聲器，其特征在于包括空氣溫度傳感器裝置，其用于測(cè)量聲波傳輸通過的空氣的溫度，而且根據(jù)空氣的溫度，調(diào)整在所述另一個(gè)傳聲器單元的所期望的接收的聲波的傳輸時(shí)間。
73.根據(jù)權(quán)利要求57所述的傳聲器，其特征在于所述處理部分包括一個(gè)軟件控制的處理器，其提供檢測(cè)裝置和方向辨別裝置，它們檢測(cè)在一個(gè)傳聲器單元的聲波的到達(dá)，而且根據(jù)聲波從所述一個(gè)傳聲器單元到另一個(gè)傳聲器單元的傳播時(shí)間有選擇地允許電信號(hào)傳遞給輸出。
74.根據(jù)權(quán)利要求73所述的定向傳聲器，其特征在于所述處理部分還包括一個(gè)模擬-數(shù)字變換器，它用于將模擬電信號(hào)變換成提供給處理器的數(shù)字信號(hào)。
75.根據(jù)權(quán)利要求73所述的定向傳聲器，其特征在于所述處理器采樣提供給處理器的信號(hào)，以便確定從所述一個(gè)傳聲器單元和所述另一個(gè)傳聲器單元接收的信號(hào)的過零點(diǎn)，依據(jù)來自所述一個(gè)傳聲器單元的信號(hào)過零點(diǎn)的檢測(cè)設(shè)置一個(gè)定時(shí)器，以及所述處理器確定來自所述另一個(gè)傳聲器單元的信號(hào)過零點(diǎn)是否已經(jīng)在所述定時(shí)器設(shè)置的時(shí)間周期之內(nèi)到達(dá)，因此如果過零點(diǎn)在所述時(shí)間周期范圍之內(nèi)，就將來自所述另一個(gè)傳聲器單元的信號(hào)提供給輸出。
76.根據(jù)權(quán)利要求73所述的定向傳聲器，其特征在于所述電音頻信號(hào)是由處理器對(duì)該信號(hào)執(zhí)行快速富里葉變換進(jìn)行處理的，確定采樣信號(hào)的相位和比較該相位是否在預(yù)定的范圍之內(nèi)，以致于如果相位在預(yù)定的范圍內(nèi)，這表示相應(yīng)的音頻信號(hào)在預(yù)定時(shí)間周期內(nèi)已經(jīng)從所述一個(gè)傳聲器單元傳送到所述另一個(gè)傳聲器單元，而如果相位不在所述預(yù)定范圍內(nèi)，就設(shè)置采樣到幅度零以便阻斷或者消除采樣，在阻斷或者消除那些沒有落在相位范圍內(nèi)的采樣之后，處理器還執(zhí)行傅里葉逆變換并且將這些信號(hào)提供給輸出。
77.根據(jù)權(quán)利要求76所述的定向傳聲器，其特征在于在信號(hào)提供給輸出之前，執(zhí)行附加的信號(hào)處理以便增強(qiáng)信號(hào)。
78.一種為定向傳聲器提供的處理部分，該定向傳聲器具有包括至少兩個(gè)傳聲器單元的陣列傳聲器陣列，每個(gè)用于將由傳聲器接收的聲波轉(zhuǎn)換成電音頻信號(hào)，該處理部分包括用于接收來自傳聲器的電音頻信號(hào)的輸入裝置；以及處理裝置，其用于允許具有相位差的信號(hào)落在規(guī)定的相位差范圍內(nèi)以便提供給輸出，該相位差范圍設(shè)置了在其中能夠由傳聲器接收和由傳聲器處理聲波的弧形中的三維角度，以便在輸出端提供輸出信號(hào)。
79.根據(jù)權(quán)利要求78所述的處理部分，其特征在于所述處理裝置包括第一電路裝置，其用于提供表示由一個(gè)傳聲器單元檢測(cè)的聲波的第一輸出；第二電路裝置，其用于響應(yīng)第一電路裝置的輸出提供一個(gè)定時(shí)信號(hào)；與另一傳聲器單元連接的第三電路裝置，所述第三電路裝置包括開關(guān)裝置，其用于有選擇地將所述其它傳聲器單元產(chǎn)生的音頻信號(hào)轉(zhuǎn)接到輸出；第四電路裝置，其用于提供表示在所述另一傳聲器單元處音頻波形到達(dá)的第二輸出信號(hào)；與第二和第四電路連接的開關(guān)控制電路，它用于響應(yīng)來自第四電路和定時(shí)信號(hào)的輸出來啟動(dòng)開關(guān)，以致于在定時(shí)信號(hào)的持續(xù)時(shí)間期間，在接收第二輸出信號(hào)之后，將來自所述另一個(gè)傳聲器單元的音頻信號(hào)由開關(guān)裝置傳送到輸出。
80.根據(jù)權(quán)利要求79所述的處理部分，其特征在于所述第二電路包括連接到檢測(cè)裝置的一對(duì)單穩(wěn)態(tài)電路，一個(gè)單穩(wěn)態(tài)電路輸出第一持續(xù)時(shí)間的負(fù)脈沖，而另一個(gè)單穩(wěn)態(tài)電路輸出較長(zhǎng)的第二持續(xù)時(shí)間的正脈沖，正持續(xù)時(shí)間的共同周期確定了定時(shí)信號(hào)的持續(xù)時(shí)間。
81.根據(jù)權(quán)利要求80所述的處理部分，其特征在于所述單穩(wěn)態(tài)電路與一個(gè)“與”門連接，以致當(dāng)兩個(gè)單穩(wěn)態(tài)電路提供高電平信號(hào)時(shí)，“與”門就產(chǎn)生一個(gè)對(duì)應(yīng)于由單穩(wěn)態(tài)電路產(chǎn)生的高電平信號(hào)的重疊部分的高電平信號(hào)，由此提供所需要的持續(xù)時(shí)間的所述定時(shí)信號(hào)。
82.根據(jù)權(quán)利要求81所述的處理部分，其特征在于所述“與”門連接到一個(gè)包括D觸發(fā)器的開關(guān)電路，以致當(dāng)定時(shí)信號(hào)和第二輸出兩者由觸發(fā)器接收時(shí)，該觸發(fā)器將產(chǎn)生一個(gè)與定時(shí)信號(hào)極性一致的輸出，而且具有剛好超過由所述另一個(gè)傳聲器單元產(chǎn)生的電音頻信號(hào)的二分之一波長(zhǎng)的持續(xù)時(shí)間，觸發(fā)器的輸出與開關(guān)連接，以便控制該開關(guān)使由所述另一個(gè)傳聲器單元產(chǎn)生的電音頻信號(hào)能夠提供給輸出。
83.根據(jù)權(quán)利要求82所述的處理部分，其特征在于所述第二濾波器實(shí)質(zhì)上與提供在第三電路和所述另一個(gè)傳聲器單元之間的第一濾波器一樣，以致于只有在預(yù)定頻帶內(nèi)的頻率被傳輸給開關(guān)。
84.根據(jù)權(quán)利要求79所述的處理部分，其特征在于所述第四電路與過零點(diǎn)檢測(cè)器連接，其用于當(dāng)在所述另一個(gè)傳聲器單元接收聲波時(shí)觸發(fā)該觸發(fā)器，以致在那時(shí)，如果信號(hào)在由定時(shí)信號(hào)設(shè)置的時(shí)間周期內(nèi)到達(dá)就啟動(dòng)開關(guān)，以致使由所述另一個(gè)傳聲器單元產(chǎn)生的電信號(hào)被允許通過開關(guān)裝置到輸出。
85.根據(jù)權(quán)利要求84所述的處理部分，其特征在于所述處理部分包括一個(gè)處理陣列，它由多個(gè)所述檢測(cè)裝置和方向辨別裝置組成，每個(gè)都用于檢測(cè)和傳送對(duì)應(yīng)于預(yù)定頻率的聲波的電信號(hào)。
86.根據(jù)權(quán)利要求85所述的處理部分，其特征在于在所述陣列中的每個(gè)方向辨別裝置的濾波器提供跨越所期望的音頻頻譜寬度的不同頻率的帶寬。
87.根據(jù)權(quán)利要求86所述的處理部分，其特征在于所述一個(gè)傳聲器單元是包含前面?zhèn)髀暺鲉卧亩鄠€(gè)傳聲器單元之一，而所述另一個(gè)傳聲器單元包括一個(gè)后面?zhèn)髀暺鲉卧?，傳聲器具有多個(gè)所述處理陣列而每個(gè)前面?zhèn)髀暺鲉卧寂c各自的所述處理陣列連接，每個(gè)處理陣列與所述后面?zhèn)髀暺鲉卧鸵纛l混頻器兩者連接，其音頻混頻器用于混合來自所述處理陣列的輸出以便提供一個(gè)音頻輸出信號(hào)。
88.根據(jù)權(quán)利要求87所述的處理部分，其特征在于所述多個(gè)前面?zhèn)髀暺鲉卧c后面的傳聲器單元是按照不同的距離而且逐漸加大的距離分隔開，并且每個(gè)傳聲器單元實(shí)質(zhì)上是在一條直線上。
89.根據(jù)權(quán)利要求79所述的處理部分，其特征在于所述第二電路包括控制裝置，其用于改變定時(shí)信號(hào)的持續(xù)時(shí)間，由此而改變?cè)谄渲心軌蚪邮蘸吞幚硪纛l信號(hào)的弧形的三維角度，以便在輸出端提供電信號(hào)。
90.根據(jù)權(quán)利要求89所述的處理部分，其特征在于所述控制裝置包括一個(gè)控制器，它用于控制單穩(wěn)態(tài)電路以改變產(chǎn)生所述定時(shí)信號(hào)的單穩(wěn)態(tài)電路的信號(hào)重疊部分的時(shí)間。
91.根據(jù)權(quán)利要求78所述的處理部分，其特征在于包括空氣溫度傳感器裝置，其用于測(cè)量聲波傳輸通過的空氣的溫度，而且根據(jù)空氣的溫度，調(diào)整在所述另一個(gè)傳聲器單元的所期望接收的聲部的傳輸時(shí)間。
92.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理部分，其特征在于所述處理部分包括一個(gè)軟件控制的處理器，它根據(jù)聲波從所述一個(gè)傳聲器單元到另一個(gè)傳聲器單元的傳播時(shí)間和由此表示的相位差，有選擇地允許電信號(hào)傳遞給輸出。
93.根據(jù)權(quán)利要求78所述的處理部分，其特征在于所述處理部分還包括一個(gè)模擬-數(shù)字變換器，它用于將模擬電信號(hào)變換成提供給處理器的數(shù)字信號(hào)。
94.根據(jù)權(quán)利要求92所述的處理部分，其特征在于所述處理器采樣提供給處理器的信號(hào)，以便確定從所述一個(gè)傳聲器單元和所述另一個(gè)傳聲器單元接收的信號(hào)的過零點(diǎn)，依據(jù)來自所述一個(gè)傳聲器單元的信號(hào)過零點(diǎn)的檢測(cè)設(shè)置一個(gè)定時(shí)器，以及所述處理器確定來自所述另一個(gè)傳聲器單元信號(hào)過零點(diǎn)是否已經(jīng)在所述定時(shí)器設(shè)置的時(shí)間周期之內(nèi)到達(dá)，因此如果過零點(diǎn)在所述時(shí)間周期范圍之內(nèi)，就將來自所述另一個(gè)傳聲器單元的信號(hào)提供給輸出。
95.根據(jù)權(quán)利要求92所述的處理部分，其特征在于所述電音頻信號(hào)是由處理器對(duì)該信號(hào)執(zhí)行快速富里葉變換進(jìn)行處理的，確定采樣信號(hào)的相位和比較該相位是否在預(yù)定的范圍之內(nèi)，以致于如果相位在預(yù)定的范圍內(nèi)，這表示相應(yīng)的音頻信號(hào)在預(yù)定時(shí)間周期內(nèi)已經(jīng)從所述一個(gè)傳聲器單元傳送到所述另一個(gè)傳聲器單元，而如果相位不在范圍內(nèi)，就設(shè)置采樣為幅度零以便阻斷或者消除采樣，在阻斷或者消除那些沒有落在相位范圍內(nèi)的采樣之后，處理器還執(zhí)行傅里葉逆變換并且將這些信號(hào)提供給輸出。
96.根據(jù)權(quán)利要求95所述的處理部分，其特征在于在信號(hào)提供給輸出之前還執(zhí)行附加的信號(hào)處理，以便增強(qiáng)信號(hào)。
97.一種為定向傳聲器提供的處理部分，定向傳聲器包括具有至少兩個(gè)傳聲器單元的陣列傳聲器陣列，每個(gè)用于轉(zhuǎn)換由傳聲器接收的聲波到電音頻信號(hào)，所述處理部分包括與第一傳聲器單元連接的第一電路，其用于接收來自第一傳聲器單元的音頻信號(hào)，而且用于提供表示由第一傳聲器單元接收的聲波的第一輸出；第二電路，其用于接收來自第一電路的輸出和用于產(chǎn)生表示預(yù)定時(shí)間周期的定時(shí)信號(hào)，以便為從第一傳聲器單元到另一個(gè)傳聲器單元的聲波傳播提供一個(gè)時(shí)隙窗口；第三電路，其用于接收來自另一個(gè)傳聲器單元的輸出音頻信號(hào)，而且用于提供表示由另一個(gè)傳聲器單元接收的聲波的第二輸出；與第二和第三電路連接的第四電路，其在由第二電路提供的定時(shí)信號(hào)的持續(xù)時(shí)間期間，用于響應(yīng)第二輸出提供一開關(guān)控制信號(hào)；以及與所述另一個(gè)傳聲器單元連接的開關(guān)裝置，它用于接收由所述另一個(gè)傳聲器單元產(chǎn)生的音頻信號(hào)，并且它還與第四電路連接用于接收來自第四電路的開關(guān)控制信號(hào)，以便將來自所述另一個(gè)傳聲器單元的音頻信號(hào)轉(zhuǎn)接到輸出。
98.根據(jù)權(quán)利要求97所述的處理部分，其特征在于所述第二電路包括連接到檢測(cè)裝置的一對(duì)單穩(wěn)態(tài)電路，一個(gè)單穩(wěn)態(tài)電路輸出第一持續(xù)時(shí)間的負(fù)脈沖，而另一個(gè)單穩(wěn)態(tài)電路輸出較長(zhǎng)的第二持續(xù)時(shí)間的正脈沖，正持續(xù)時(shí)間的共同周期確定了定時(shí)信號(hào)的持續(xù)時(shí)間。
99.根據(jù)權(quán)利要求98所述的處理部分，其特征在于所述單穩(wěn)態(tài)電路與一個(gè)“與”門連接，以致當(dāng)兩個(gè)單穩(wěn)態(tài)電路提供高電平信號(hào)時(shí)，“與”門就產(chǎn)生一個(gè)對(duì)應(yīng)于由單穩(wěn)態(tài)電路產(chǎn)生的高電平信號(hào)的重疊部分的高電平信號(hào)，由此以延遲預(yù)定持續(xù)時(shí)間的高電平信號(hào)的形式，來提供所需要的持續(xù)時(shí)間的所述定時(shí)信號(hào)。
100.根據(jù)權(quán)利要求99所述的處理部分，其特征在于所述第四電路是一個(gè)D觸發(fā)器，而且所述“與”門與所述觸發(fā)器連接，以致當(dāng)定時(shí)信號(hào)是由所述觸發(fā)器接收而電信號(hào)是由所述另一個(gè)傳聲器單元接收時(shí)，所述觸發(fā)器被控制以產(chǎn)生在極性上與定時(shí)信號(hào)兩者一致的輸出，而且具有剛好超過由所述另一個(gè)傳聲器單元產(chǎn)生的電音頻信號(hào)的二分之一波長(zhǎng)的持續(xù)時(shí)間，觸發(fā)器的輸出與開關(guān)連接，以便控制該開關(guān)使由所述另一個(gè)傳聲器單元產(chǎn)生的電音頻信號(hào)能夠提供給輸出。
101.根據(jù)權(quán)利要求97所述的處理部分，其特征在于所述第一電路包括一個(gè)第一濾波器，其用于將音頻信號(hào)限制到預(yù)定的信號(hào)帶寬。
102.根據(jù)權(quán)利要求101所述的處理部分，其特征在于所述第三電路具有一個(gè)第二濾波器，它實(shí)質(zhì)上與提供在開關(guān)裝置和所述另一個(gè)傳聲器單元之間的第一濾波器一樣，以致于只有在預(yù)定頻帶內(nèi)的頻率才被傳輸給開關(guān)。
103.根據(jù)權(quán)利要求97所述的處理部分，其特征在于所述第三電路具有一個(gè)與第二濾波器連接的第二過零點(diǎn)檢測(cè)器，其用于當(dāng)聲波在所述另一個(gè)傳聲器單元被接收時(shí)觸發(fā)該觸發(fā)器，以致在那時(shí)，如果信號(hào)在由定時(shí)信號(hào)設(shè)置的時(shí)間周期內(nèi)到達(dá)就啟動(dòng)開關(guān)，因此由所述另一個(gè)傳聲器單元產(chǎn)生的電信號(hào)被允許通過開關(guān)裝置到輸出。
104.根據(jù)權(quán)利要求97所述的處理部分，其特征在于所述處理陣列由多個(gè)所述第一電路、第二電路、第三電路、第四電路和提供的開關(guān)裝置組成。
105.根據(jù)權(quán)利要求104所述的處理部分，其特征在于所述第一和第二電路包括在所述陣列中的每個(gè)各自的第一電路和第三電路的濾波器，濾波器提供跨越所期望的音頻頻譜寬度的不同帶寬。
106.根據(jù)權(quán)利要求105所述的處理部分，其特征在于所述一個(gè)傳聲器單元是包含前面?zhèn)髀暺鲉卧亩鄠€(gè)傳聲器單元之一，而所述另一個(gè)傳聲器單元包括一個(gè)后面?zhèn)髀暺鲉卧?，傳聲器具有多個(gè)所述處理陣列而每個(gè)前面?zhèn)髀暺鲉卧寂c各自的所述處理陣列連接，每個(gè)處理陣列與所述后面?zhèn)髀暺鲉卧鸵纛l混頻器兩者連接，其音頻混頻器用于混合來自處理陣列的輸出以便提供一個(gè)音頻輸出信號(hào)。
107.根據(jù)權(quán)利要求106所述的處理部分，其特征在于所述多個(gè)前面?zhèn)髀暺鲉卧c后面的傳聲器單元是按照不同的距離而且逐漸加大的距離分隔開，并且每個(gè)傳聲器單元實(shí)質(zhì)上是在一條直線上。
108.根據(jù)權(quán)利要求97所述的處理部分，其特征在于所述第二電路包括控制裝置，其用于改變定時(shí)信號(hào)的持續(xù)時(shí)間，由此而改變?cè)谄渲心軌蚪邮蘸吞幚砺暡ㄐ盘?hào)的弧形內(nèi)的三維角度，以便在輸出提供電信號(hào)。
109.根據(jù)權(quán)利要求108所述的處理部分，其特征在于所述控制裝置包括一個(gè)控制器，它用于控制單穩(wěn)態(tài)電路改變產(chǎn)生所述定時(shí)信號(hào)的單穩(wěn)態(tài)電路的信號(hào)重疊部分的時(shí)間。
110.根據(jù)權(quán)利要求97所述的處理部分，其特征在于所述第一和第二傳聲器單元是按照小于將由第一傳聲器單元接收的最短波長(zhǎng)的音頻信號(hào)的四分之一波長(zhǎng)的距離分隔開的。
111.根據(jù)權(quán)利要求110所述的處理部分，其特征在于所述每個(gè)前面?zhèn)髀暺鲉卧c后面?zhèn)髀暺鲉卧前凑招∮趯⒂赡切┫鄳?yīng)的傳聲器單元接收的最短波長(zhǎng)的四分之一波長(zhǎng)的距離分隔開。
112.一種定向傳聲器，其特征在于包括第一傳聲器單元；至少一個(gè)與第一傳聲器單元空間分開的第二傳聲器單元；溫度傳感器裝置，其用于測(cè)量這些傳聲器單元附近的空氣溫度；而其中所述傳聲器單元的輸出能夠被處理，以便根據(jù)從一個(gè)傳聲器單元到另一個(gè)傳聲器單元的聲波傳播，確定由傳聲器接收的聲波的方向性，以及溫度傳感器裝置的輸出可以被用于根據(jù)溫度和由于溫度變化造成的在空氣中的聲波速度的變化，調(diào)整處理過程。
全文摘要
一種定向傳聲器，它包括一個(gè)具有多個(gè)傳聲器單元(4、5、12、13)的傳聲器陣列(3)，其中傳聲器單元(4)是后面?zhèn)髀暺鲉卧渌膫髀暺鲉卧乔懊鎮(zhèn)髀暺鲉卧?。一個(gè)處理器(19、31)與這些傳聲器單元相連接。該處理器可以是用于處理信號(hào)的一種硬件處理器或者它可以是用于處理信號(hào)的一種軟件控制系統(tǒng)。該處理器確定在前面?zhèn)髀暺鲉卧?5、12、13)之一的聲波的到達(dá)，然后為了在后面?zhèn)髀暺鲉卧?4)接收聲波建立一個(gè)時(shí)隙窗口。如此設(shè)置時(shí)隙窗口以致只有從特定方向輻射的聲波可能在該期間到達(dá)，由此使來自這個(gè)方向的聲波能夠通過傳聲器處理，而消除來自不同的方向的聲波。接收和處理聲波的傳聲器的弧形的角度可以通過改變時(shí)隙窗口t3－t2的尺寸來設(shè)置。在硬件實(shí)現(xiàn)中，處理器包括濾波器(21、22)、過零檢測(cè)器(23、24)、單穩(wěn)態(tài)電路(25、26)和觸發(fā)器(28)，它們用于設(shè)置定時(shí)信號(hào)和觸發(fā)觸發(fā)器(28)以便控制開關(guān)(29)，以致于如果一個(gè)聲波在濾波器(21、22)的帶寬內(nèi)沒有到達(dá)傳聲器單元(4)，則對(duì)應(yīng)于該聲波的音頻信號(hào)從傳聲器單元(4)經(jīng)過開關(guān)(29)傳輸?shù)捷敵?30)。
文檔編號(hào)H04R1/40GK1475094SQ01818784
公開日2004年2月11日 申請(qǐng)日期2001年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月13日
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