專(zhuān)利名稱(chēng)：陣列揚(yáng)聲器系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及其中多個(gè)揚(yáng)聲器單元以陣列形式布置的陣列揚(yáng)聲器系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
通常，我們知道通過(guò)使用陣列揚(yáng)聲器控制音頻信號(hào)束(即，轉(zhuǎn)換為具有方向性的波束的聲波)的技術(shù)，在所述陣列揚(yáng)聲器中多個(gè)揚(yáng)聲器單元規(guī)則地布置。例如，日本未審定專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)為No.H03-159500和日本未審定專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)為No.S63-9300的專(zhuān)利文獻(xiàn)中公開(kāi)了關(guān)于陣列揚(yáng)聲器系統(tǒng)的技術(shù)。
將參照?qǐng)D7描述陣列揚(yáng)聲器中聲音方向性的控制方法。
在圖7中，參考標(biāo)號(hào)sp-1至sp-n表示彼此之間以預(yù)定距離直線布置的揚(yáng)聲器單元。在產(chǎn)生朝向焦點(diǎn)X發(fā)射的音頻信號(hào)束的情況下，畫(huà)出一個(gè)半徑為到焦點(diǎn)X的距離L的圓Y，并且根據(jù)揚(yáng)聲器單元sp-i(其中i＝1，...，n)和交點(diǎn)之間的距離Li來(lái)計(jì)算延遲時(shí)間(＝Li/聲速(340m/s))，在所述交點(diǎn)圓Y分別與連接在焦點(diǎn)X和揚(yáng)聲器單元sp-1至sp-n之間的線段相交，其中，延遲時(shí)間被應(yīng)用于揚(yáng)聲器單元sp-i的輸入信號(hào)。因此，可以用這樣的方式來(lái)控制陣列揚(yáng)聲器的聲音方向性即，使分別從多個(gè)揚(yáng)聲器單元sp-1至sp-n發(fā)射的音頻信號(hào)束同時(shí)到達(dá)焦點(diǎn)X。
圖8是示出焦點(diǎn)和聲音方向性之間的關(guān)系的例子的示圖，并且其示出當(dāng)多個(gè)揚(yáng)聲器單元在X軸方向上布置在X軸的大約0厘米位置時(shí)，關(guān)于單頻信號(hào)的聲壓能量的等高線分布。如圖8所示，可以在朝向由符號(hào)“x”表示的焦點(diǎn)的方向產(chǎn)生很強(qiáng)的聲音方向性。
作為該技術(shù)的應(yīng)用，提供這樣一種技術(shù)即，將不同的聲音方向性賦予不同的內(nèi)容，從而實(shí)現(xiàn)分別在房間左邊和右邊聽(tīng)到不同內(nèi)容。例如，在日本未審定專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)為No.H11-27604的專(zhuān)利文獻(xiàn)中公開(kāi)了該技術(shù)。
通常，音頻信號(hào)在從20Hz至20kHz的音頻范圍內(nèi)具有很寬范圍的頻率成分。這種頻率范圍與從17m至1.7cm的波長(zhǎng)范圍相匹配。在陣列揚(yáng)聲器的實(shí)際形式中，以這樣的方式執(zhí)行聲音方向性控制即，使從多個(gè)揚(yáng)聲器單元發(fā)射的音頻信號(hào)束可以以相同相位到達(dá)特定焦點(diǎn)。這表示在焦點(diǎn)，音頻信號(hào)束以相同相位會(huì)聚，與音頻信號(hào)的頻率無(wú)關(guān)；因此，可加重音頻信號(hào)束?？墒?，在焦點(diǎn)之外的不同位置，因?yàn)椴ㄩL(zhǎng)不同，音頻信號(hào)束可以基本相同的相位會(huì)聚，所述不同波長(zhǎng)根據(jù)其頻率而不同。即，出現(xiàn)了一種聲音方向性根據(jù)頻率而不同的現(xiàn)象。
圖9示出了關(guān)于1kHz的單頻信號(hào)的聲音方向性的仿真結(jié)果；并且圖10示出了關(guān)于2kHz的單頻信號(hào)的聲音方向性的仿真結(jié)果。在圖9和10中設(shè)置相同的焦點(diǎn)。
比較圖9和圖10，明顯可見(jiàn)當(dāng)對(duì)規(guī)定的焦點(diǎn)執(zhí)行相似的聲音方向性控制時(shí)，隨著頻率變高聲音方向性變強(qiáng)(從而形成聲壓能量的銳利的等高線分布)。
前述聲音方向性的不同表明在焦點(diǎn)之外的任何位置，源音頻信號(hào)在頻率上變得不平衡。在遠(yuǎn)離焦點(diǎn)的位置，可能會(huì)在某種程度上聽(tīng)到低頻聲音；然而，高頻聲音可能會(huì)急劇衰減而無(wú)法聽(tīng)到。本質(zhì)上，聲音方向性控制提高了焦點(diǎn)處的聲壓能量，但是降低了其它位置的聲壓能量。在一個(gè)應(yīng)用的實(shí)際形式中，對(duì)于允許在一定程度(level)上欣賞音頻信號(hào)的多個(gè)有效點(diǎn)(sweet spot)來(lái)說(shuō)具有合適的面積是必要的。為此，最好是將相似的聲音方向性分布在某種程度上施加于高頻聲音和低頻聲音。
考慮到上述情形而作出本發(fā)明；因此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種具有優(yōu)良的聲音方向性的陣列揚(yáng)聲器系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的陣列揚(yáng)聲器系統(tǒng)中，將規(guī)定時(shí)間差賦予以陣列形式布置的多個(gè)揚(yáng)聲器單元，以便對(duì)音頻信號(hào)束執(zhí)行方向性控制，其中，將相對(duì)大的權(quán)值賦予布置在陣列揚(yáng)聲器中央的揚(yáng)聲器單元，同時(shí)將相對(duì)小的權(quán)值賦予布置在該陣列揚(yáng)聲器外圍的其它揚(yáng)聲器單元。另外，以這樣的方式設(shè)定陣列揚(yáng)聲器中的中央揚(yáng)聲器單元和外圍揚(yáng)聲器單元之間的權(quán)值系數(shù)的差即，應(yīng)用于輸入音頻信號(hào)的低頻成分的權(quán)值系數(shù)的差小于應(yīng)用于輸入音頻信號(hào)的高頻成分的權(quán)值系數(shù)的差。
對(duì)于輸入音頻信號(hào)的高頻成分，在陣列揚(yáng)聲器中，將相對(duì)大的權(quán)值賦予中央揚(yáng)聲器單元，同時(shí)將相對(duì)小的權(quán)值賦予外圍揚(yáng)聲器單元。對(duì)于低頻成分，在陣列揚(yáng)聲器中將相同的權(quán)值應(yīng)用于中央揚(yáng)聲器單元和全部外圍揚(yáng)聲器單元。
而且，輸入音頻信號(hào)被分為三個(gè)頻帶，即，低頻帶、中頻帶和高頻帶，其中，對(duì)于高頻帶，在陣列揚(yáng)聲器中，將相對(duì)大的權(quán)值賦予中央揚(yáng)聲器單元，同時(shí)將相對(duì)小的權(quán)值賦予外圍揚(yáng)聲器單元。與對(duì)于高頻帶分別賦予中央揚(yáng)聲器單元和外圍揚(yáng)聲器單元的權(quán)值差相比，對(duì)于中頻帶，分別賦予中央揚(yáng)聲器單元和外圍揚(yáng)聲器單元的權(quán)值差減?。豢蛇x地，賦予全部的中央揚(yáng)聲器單元和外圍揚(yáng)聲器單元相同的權(quán)值。對(duì)于低頻帶，不將時(shí)間差應(yīng)用于全部揚(yáng)聲器單元，從而將相同的權(quán)值賦予陣列揚(yáng)聲器中的中央揚(yáng)聲器單元和全部外圍揚(yáng)聲器單元。
這減小了輸入音頻信號(hào)的高頻成分和低頻成分之間的聲音方向性分布輪廓的差。


圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的陣列揚(yáng)聲器系統(tǒng)的控制電路的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖2A是示出應(yīng)用于輸入音頻信號(hào)的高頻成分的窗口函數(shù)(即，海明窗口)的示圖。
圖2B是示出應(yīng)用于輸入音頻信號(hào)的低頻成分的窗口函數(shù)的示圖。
圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的陣列揚(yáng)聲器的控制電路的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖4是示出引入窗口函數(shù)的陣列揚(yáng)聲器的控制電路的主要部分的框圖。
圖5是示出關(guān)于引入窗口函數(shù)的情況下1kHz頻率信號(hào)的聲音方向性分布的仿真結(jié)果的示圖。
圖6是示出關(guān)于引入窗口函數(shù)的情況下1kHz頻率信號(hào)的聲音方向性分布的仿真結(jié)果的示圖。
圖7是用于說(shuō)明陣列揚(yáng)聲器系統(tǒng)中的聲音方向性控制的示圖。
圖8是示出關(guān)于從陣列揚(yáng)聲器發(fā)出的聲音的聲音方向性分布的例子的示圖。
圖9是示出與基于1kHz的頻率信號(hào)的聲音的聲音方向性分布相關(guān)的仿真結(jié)果的示圖。
圖10是示出與基于2kHz的頻率信號(hào)的聲音的聲音方向性分布相關(guān)的仿真結(jié)果的示圖。
具體實(shí)施例方式
下面將參照附圖通過(guò)優(yōu)選實(shí)施例來(lái)詳細(xì)描述本發(fā)明。
首先，參照?qǐng)D4至6描述根據(jù)本發(fā)明的陣列揚(yáng)聲器系統(tǒng)中使用的窗口函數(shù)；其后，將描述本發(fā)明的實(shí)施例。
鑒于圖9和10中示出的陣列揚(yáng)聲器的聲音方向性分布，可以理解，聲壓能量的等高線可以在不處于主要方向位置的某些位置上以梳狀方式波動(dòng)。為了修正聲音方向性分布的不規(guī)則輪廓，必須根據(jù)揚(yáng)聲器單元的位置引入窗口函數(shù)(矩形窗口除外)。因此，這種窗口函數(shù)用于提取一定范圍的諸如具有規(guī)定的權(quán)值的傅立葉變換的時(shí)間相關(guān)函數(shù)，其中，可使用海明窗口和漢寧窗口(Hanning window)來(lái)減輕吉布斯現(xiàn)象(Gibbs phenomenon)。即，在形成陣列揚(yáng)聲器的多個(gè)揚(yáng)聲器單元內(nèi)，增加了應(yīng)用于中央揚(yáng)聲器單元的權(quán)值(或增益)，同時(shí)減小了應(yīng)用于側(cè)面-末端位置的揚(yáng)聲器單元的權(quán)值，因此修正了聲音方向性分布輪廓。
圖4是示出引入窗口函數(shù)的陣列揚(yáng)聲器的控制電路的結(jié)構(gòu)中的主要部分的框圖。此控制電路通過(guò)數(shù)字處理執(zhí)行延遲處理、乘法運(yùn)算和加法運(yùn)算；然而，因此不示出D/A轉(zhuǎn)換器和A/D轉(zhuǎn)換器。另外，不示出為了控制聲音方向性而執(zhí)行延遲時(shí)間的計(jì)算和設(shè)定的其它控制電路部件，諸如微型計(jì)算機(jī)。
在圖4中，參考標(biāo)號(hào)41-n和41-n+1表示陣列揚(yáng)聲器內(nèi)第n個(gè)和第(n+1)個(gè)揚(yáng)聲器單元。將應(yīng)用于控制電路的輸入音頻信號(hào)提供給延遲電路42，其后，在延遲電路42中將所述輸入音頻信號(hào)在實(shí)現(xiàn)延遲時(shí)間的抽頭輸出，將所述延遲時(shí)間按照期望的聲音方向性(即，音頻信號(hào)束的焦點(diǎn)位置)賦予揚(yáng)聲器單元。延遲電路42將具有與揚(yáng)聲器單元相對(duì)應(yīng)的延遲時(shí)間的音頻信號(hào)輸出到乘法器43-n和43-n+1，在乘法器43-n和43-n+1中將音頻信號(hào)與實(shí)現(xiàn)窗口函數(shù)的規(guī)定系數(shù)相乘；其后，將相乘的結(jié)果在放大器44-n和44-n+1中放大；之后，將放大的結(jié)果提供給揚(yáng)聲器單元44-n和44-n+1。即，揚(yáng)聲器單元發(fā)出音頻信號(hào)束，全部音頻信號(hào)束以相同相位到達(dá)規(guī)定空間中的單一點(diǎn)(即，某一焦點(diǎn))；因此，可實(shí)現(xiàn)期望的聲音方向性。
圖5和6是示出當(dāng)引入前述窗口函數(shù)時(shí)形成的聲音方向性分布的示圖。與圖9相似，圖5示出了當(dāng)將窗口函數(shù)應(yīng)用于1kHz頻率信號(hào)時(shí)形成的聲音方向性分布。與圖10相似，圖6示出了當(dāng)將窗口函數(shù)應(yīng)用于2kHz頻率信號(hào)時(shí)形成的聲音方向性分布。作為窗口函數(shù)，本實(shí)施例采用前述海明窗口。
當(dāng)比較圖9與圖5和比較圖10和圖6時(shí)，明顯可見(jiàn)，當(dāng)引入窗口函數(shù)時(shí)聲音方向性分布的輪廓整體上變得平滑，其中，在主要的方向上聲音分布被擴(kuò)展；并且聲壓能量的等高線波形的輪廓能夠變得規(guī)則。
為了擴(kuò)展聽(tīng)音位置的有效點(diǎn)，與聲音方向性分布的整體輪廓相比較，必須將規(guī)定的權(quán)值應(yīng)用于主要方向上的聲音方向性分布的指定輪廓(或聲音方向性分布的指定寬度)。考慮到與圖9和10中示出的以及圖5和6中示出的聲音方向性分布相關(guān)的仿真結(jié)果，可通過(guò)選擇針對(duì)1kHz和2kHz的頻率信號(hào)處在主要方向上的相似的聲音方向性分布輪廓來(lái)產(chǎn)生聲音方向性分布，所述聲音方向性分布通過(guò)將圖9和圖6中的示圖重疊在一起而形成。即，不將窗口函數(shù)應(yīng)用于1kHz頻率信號(hào)的聲音方向性分布，而是將窗口函數(shù)應(yīng)用于2kHz頻率信號(hào)的聲音方向性分布；因此，與前述通過(guò)對(duì)所有頻率信號(hào)進(jìn)行相同的數(shù)字處理來(lái)形成的聲音方向性分布輪廓相比較，可實(shí)現(xiàn)更為理想的聲音方向性分布輪廓。
如上所述，通過(guò)控制對(duì)頻率信號(hào)的窗口函數(shù)的應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)具有寬闊的有效點(diǎn)的基本上平坦的音頻頻率特性。
即，這樣設(shè)計(jì)本發(fā)明的陣列揚(yáng)聲器系統(tǒng)，使得所應(yīng)用的窗口函數(shù)根據(jù)頻帶而分別具有不同的特性；具體的是，將適度的窗口函數(shù)(在陣列揚(yáng)聲器中賦予中央揚(yáng)聲器單元的權(quán)值和賦予外圍揚(yáng)聲器單元的權(quán)值之間實(shí)現(xiàn)很小的差)應(yīng)用于低頻率，從而擴(kuò)展了具有基本平坦的頻率特性的有效點(diǎn)；因此，可產(chǎn)生優(yōu)選的聲音方向性分布。
接下來(lái)將描述基于前述知識(shí)設(shè)計(jì)的陣列揚(yáng)聲器系統(tǒng)的實(shí)施例。
圖1是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的陣列揚(yáng)聲器系統(tǒng)的主要部分的框圖。在該第一實(shí)施例中，將音頻信號(hào)分為兩個(gè)頻帶，即，高頻成分和低頻成分，從而將具有不同特性的窗口函數(shù)分別應(yīng)用于這些頻帶。與圖4相似，圖1不包括A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器、或控制電路的示圖。
圖1僅示出了包括在陣列揚(yáng)聲器系統(tǒng)中的關(guān)于由參考標(biāo)號(hào)1-n和1-n+1分別表示的第n和第(n+1)揚(yáng)聲器單元的電路；當(dāng)然，可使用相似的電路結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)其它的揚(yáng)聲器單元。在圖1中，參考標(biāo)號(hào)2表示用于提取輸入音頻信號(hào)的低頻成分的低通濾波器(LPF)；并且參考標(biāo)號(hào)5表示用于提取高頻成分的高通濾波器(HPF)。由于設(shè)置了濾波器2和5，所以將對(duì)應(yīng)于源的輸入音頻信號(hào)分為兩個(gè)頻帶，即，低頻成分和高頻成分。
將通過(guò)LPF 2傳送的輸入音頻信號(hào)的低頻成分提供給具有多個(gè)抽頭的延遲電路3；并且從所述抽頭提取延遲信號(hào)，所述抽頭用于分別賦予適合于應(yīng)用到揚(yáng)聲器單元的聲音方向性(即，音頻信號(hào)束的方向性)的延遲時(shí)間，其后將延遲信號(hào)提供給分別與揚(yáng)聲器單元1-n和1-n+1相連布置的乘法器4-n和4-n+1，這樣，所述延遲信號(hào)與實(shí)現(xiàn)應(yīng)用于低頻成分的窗口函數(shù)L的規(guī)定系數(shù)相乘。
將通過(guò)HPF 5傳送的輸入音頻信號(hào)的高頻成分提供給具有多個(gè)抽頭的延遲電路6；并且從所述抽頭提取延遲信號(hào)，所述抽頭用于分別賦予適合于應(yīng)用到揚(yáng)聲器單元的聲音方向性的延遲時(shí)間，其后將延遲信號(hào)提供給分別與揚(yáng)聲器單元1-n和1-n+1相連布置的乘法器7-n和7-n+1，其中，所述延遲信號(hào)與實(shí)現(xiàn)應(yīng)用于高頻成分的窗口函數(shù)H的規(guī)定系數(shù)相乘。在此，針對(duì)每一揚(yáng)聲器單元設(shè)置相同的延遲時(shí)間；因此，以相似的方式設(shè)置延遲電路3和6。
在與揚(yáng)聲器單元1-n和1-n+1相連布置的加法器8-n和8-n+1中，分別將從乘法器4-n和4-n+1輸出的低頻信號(hào)和從乘法器7-n和7-n+1輸出的高頻信號(hào)相加；其后，在放大器9-n和9-n+1中分別放大相加得到的信號(hào)；之后，將放大過(guò)的信號(hào)提供給揚(yáng)聲器單元1-n和1-n+1。
將海明窗口函數(shù)(即，強(qiáng)窗口函數(shù))直接用作高頻成分的窗口函數(shù)H。作為低頻成分的窗口函數(shù)L，可使用在陣列揚(yáng)聲器中應(yīng)用于中央揚(yáng)聲器單元的權(quán)值系數(shù)和應(yīng)用于外圍揚(yáng)聲器單元的權(quán)值系數(shù)之間實(shí)現(xiàn)很小的差(或?qū)崿F(xiàn)適度的聲音方向性分布)的某一窗口函數(shù)；可選的，不使用窗口函數(shù)(即，針對(duì)所有揚(yáng)聲器單元設(shè)置相同的權(quán)值系數(shù)“1”)。
因此，可根據(jù)高頻成分的聲音方向性來(lái)緩和聲壓能量的集中；因此，可使得高頻成分的聲音方向性分布輪廓與低頻成分的聲音方向性分布輪廓相似。結(jié)果，可擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)具有基本平坦的頻率特性的聲音再現(xiàn)的有效點(diǎn)。
圖2A和2B是示意性地示出高頻成分的窗口函數(shù)H和低頻成分的窗口函數(shù)L的示圖。即，圖2A示出了表示海明窗口的高頻成分的窗口函數(shù)H的實(shí)例。這里示出了應(yīng)用于由參考標(biāo)號(hào)1-1至1-8表示的8個(gè)揚(yáng)聲器單元構(gòu)成的陣列揚(yáng)聲器的窗口函數(shù)，其中，將應(yīng)用于這些揚(yáng)聲器單元的權(quán)值系數(shù)設(shè)置為0.0800、0.2532、0.6424、0.9544、0.9544、0.6424、0.2532和0.0800。
圖2B示出了低頻成分的窗口函數(shù)L的實(shí)例，其中，將一個(gè)偏移量應(yīng)用于前述海明窗口，從而減小了陣列揚(yáng)聲器中應(yīng)用于中央揚(yáng)聲器單元的權(quán)值系數(shù)和應(yīng)用于外圍揚(yáng)聲器單元的權(quán)值系數(shù)之間的差。將權(quán)值系數(shù)的最大值設(shè)置為“1”。這里，將偏移量設(shè)置為0.5；因此，分別將應(yīng)用于8個(gè)揚(yáng)聲器單元1-1至1-8的權(quán)值系數(shù)設(shè)置為0.5800、0.7532、1、1、1、1、0.7532和0.5800。
順便提一下，并不必須將用于低頻成分的適度的窗口函數(shù)L限定為前述例子；因此，可以使用各種方法創(chuàng)建的窗口函數(shù)L。
例如，當(dāng)對(duì)海明窗口開(kāi)平方根時(shí)，可分別將應(yīng)用于揚(yáng)聲器單元1-1至1-8的權(quán)值系數(shù)設(shè)置為0.5800、0.7532、1、1、1、1、0.7532和0.5800。
可選的，當(dāng)對(duì)海明窗口值和“1”之間的平均值進(jìn)行計(jì)算時(shí)，可分別將應(yīng)用于揚(yáng)聲器單元1-1至1-8的權(quán)值系數(shù)設(shè)置為0.5400、0.6266、0.8212、0.9772、0.9772、0.8212、0.6266和0.5400。
通過(guò)使用前述簡(jiǎn)單方法，可通過(guò)使在陣列揚(yáng)聲器中應(yīng)用于中央揚(yáng)聲器單元的權(quán)值和應(yīng)用于外圍揚(yáng)聲器單元的權(quán)值之間形成的傾斜變緩；因此，可實(shí)現(xiàn)處在圖10中示出的聲音方向性分布(即，不涉及窗口函數(shù))和圖6中示出的聲音方向性分布(即，應(yīng)用了海明窗口函數(shù))之間的中間聲音方向性分布。
該第一實(shí)施例設(shè)計(jì)為通過(guò)LPF 2和HPF 5將輸入音頻信號(hào)分為兩個(gè)頻帶，即低頻成分和高頻成分。不必將本發(fā)明限制為第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)；因此，還可通過(guò)使用帶通濾波器(BPF)等將輸入音頻信號(hào)分為3個(gè)或更多頻帶，其中，通過(guò)使用不同的窗口函數(shù)將權(quán)值賦予各個(gè)頻率信號(hào)。
第一實(shí)施例設(shè)計(jì)為使用海明窗口作為窗口函數(shù)；當(dāng)然，可以使用其它窗口函數(shù)，諸如漢寧窗口。
實(shí)際上，由于揚(yáng)聲器的大小和波長(zhǎng)之間的關(guān)系，很難對(duì)輸入音頻信號(hào)的頻帶內(nèi)頻率為幾百赫茲或更低的低頻帶執(zhí)行聲音方向性控制。為此，優(yōu)選地是，通過(guò)不對(duì)與音頻信號(hào)分離的低頻帶信號(hào)成分進(jìn)行聲音方向性控制或通過(guò)使所述低頻帶信號(hào)成分不具有方向性，來(lái)執(zhí)行在有效點(diǎn)實(shí)現(xiàn)優(yōu)良的聲壓能量均衡的增益調(diào)整。
圖3是示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的陣列揚(yáng)聲器系統(tǒng)的控制電路的主要部分的框圖，其中，使頻率為幾百赫茲或更低的低頻帶不具有方向性。與示出第一實(shí)施例的圖1相似，圖3僅示出了第二實(shí)施例中與兩個(gè)揚(yáng)聲器單元11-n和11-n+1相關(guān)的電路結(jié)構(gòu)。
在圖3中，參考標(biāo)號(hào)12表示截止頻率設(shè)定為幾百赫茲的LPF；并且與揚(yáng)聲器單元11-n和11-n+1相對(duì)應(yīng)，參考標(biāo)號(hào)13-n和13-n+1表示將增益賦予信號(hào)的低頻帶成分的乘法器，所述信號(hào)的頻率是幾百赫茲或更低，并且通過(guò)LPF 12傳送?？紤]到與信號(hào)的其它頻帶之間的均衡來(lái)決定這些增益。參考標(biāo)號(hào)14表示通過(guò)其傳送中頻帶信號(hào)(例如，其范圍從幾百赫茲到一千幾百赫茲)的BPF；參考標(biāo)號(hào)15表示根據(jù)將由揚(yáng)聲器單元分別實(shí)現(xiàn)的聲音方向性(即，音頻信號(hào)束的方向性)將延遲時(shí)間應(yīng)用于信號(hào)的中頻成分的延遲電路；以及參考標(biāo)號(hào)16-n和16-n+1表示根據(jù)適度的窗口函數(shù)L將權(quán)值賦予信號(hào)的中頻成分的乘法器，由延遲電路15將不同的延遲時(shí)間應(yīng)用于所述信號(hào)的中頻成分。而且，參考標(biāo)號(hào)17表示用于通過(guò)其傳送信號(hào)的高頻成分的HPF；參考標(biāo)號(hào)18表示與延遲電路15結(jié)構(gòu)相似的延遲電路；以及參考標(biāo)號(hào)19-n和19-n+1表示根據(jù)適度的窗口函數(shù)H將權(quán)值賦予信號(hào)的高頻成分的乘法器，由延遲電路18將不同的延遲時(shí)間應(yīng)用于所述信號(hào)的高頻成分。順便提一下，可以通過(guò)將賦予信號(hào)的中頻成分的所有權(quán)值設(shè)置為“1”而不采用窗口函數(shù)。
在加法器20-n中將乘法器13-n、16-n和19-n的輸出信號(hào)相加，由放大器21-n放大加法器20-n的輸出，其后將放大器21-n的輸出提供給揚(yáng)聲器單元11-n。類(lèi)似地，在加法器20-n+1中將乘法器13-n+1、16-n+1和19-n+1的輸出信號(hào)相加，由放大器21-n+1放大加法器20-n+1的輸出，其后將放大器21-n+1的輸出提供給揚(yáng)聲器單元11-n+1。
如上所述，這樣設(shè)計(jì)第二實(shí)施例即，不對(duì)頻率為幾百赫茲或更低且由LPF 12提取的信號(hào)的低頻成分進(jìn)行用于控制聲音方向性(即，音頻信號(hào)束的方向性)的延遲處理，而是僅對(duì)其進(jìn)行增益調(diào)整，之后將其提供給相應(yīng)的揚(yáng)聲器單元。
在前述第二實(shí)施例中，可以在頻率范圍從低頻到高頻的廣闊范圍內(nèi)以?xún)?yōu)良的聲壓能量均衡來(lái)擴(kuò)展有效點(diǎn)。
針對(duì)其中多個(gè)揚(yáng)聲器單元單線布置的一維陣列揚(yáng)聲器描述前述實(shí)施例。類(lèi)似地，本發(fā)明可應(yīng)用于其中多個(gè)揚(yáng)聲器單元以矩陣方式布置的二維陣列揚(yáng)聲器。在此情況下，根據(jù)行方向和列方向?qū)⑵浞譃橐痪S陣列，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)聲音方向性分布的控制，其中，將與一維陣列中的權(quán)值系數(shù)相乘的值設(shè)置為將賦予揚(yáng)聲器單元的權(quán)值。
如上所述，將本發(fā)明的陣列揚(yáng)聲器系統(tǒng)設(shè)計(jì)為將從揚(yáng)聲器單元發(fā)出的聲波信號(hào)分為多個(gè)頻帶，其中，將強(qiáng)窗口函數(shù)應(yīng)用于高頻帶，同時(shí)將適度的窗口函數(shù)應(yīng)用于低頻帶(可選的，不將窗口函數(shù)應(yīng)用于低頻帶)。因此，可以在相對(duì)寬的頻帶范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)相似的聲音方向性分布輪廓；因此，可以在不擾亂源音頻信號(hào)頻率特性的均衡的情況下，擴(kuò)展允許欣賞最佳音質(zhì)的有效點(diǎn)。
順便提一下，本發(fā)明不必限于前述實(shí)施例；因此，本發(fā)明包含由所附權(quán)利要求限定的發(fā)明范圍內(nèi)的各種變型。
權(quán)利要求
1.一種包括陣列揚(yáng)聲器的陣列揚(yáng)聲器系統(tǒng)，所述陣列揚(yáng)聲器由以陣列形式布置的多個(gè)揚(yáng)聲器單元構(gòu)成，并且所述陣列揚(yáng)聲器以揚(yáng)聲器單元之間的預(yù)定時(shí)間差發(fā)出音頻信號(hào)束，以便控制聲音的方向性，所述陣列揚(yáng)聲器系統(tǒng)的特征在于，在陣列揚(yáng)聲器中，將相對(duì)大的權(quán)值賦予中央揚(yáng)聲器單元，并且將相對(duì)小的權(quán)值賦予外圍揚(yáng)聲器單元，其中，對(duì)于輸入音頻信號(hào)的低頻成分，與應(yīng)用于高頻成分的權(quán)值之間的差相比，在陣列揚(yáng)聲器中賦予中央揚(yáng)聲器單元的權(quán)值和賦予外圍揚(yáng)聲器單元的權(quán)值之間的差被減小。
2.一種包括陣列揚(yáng)聲器的陣列揚(yáng)聲器系統(tǒng)，所述陣列揚(yáng)聲器由以陣列形式布置的多個(gè)揚(yáng)聲器單元構(gòu)成，并且所述陣列揚(yáng)聲器以揚(yáng)聲器單元之間的預(yù)定時(shí)間差發(fā)出音頻信號(hào)束，以便控制聲音的方向性，所述陣列揚(yáng)聲器系統(tǒng)的特征在于，對(duì)于輸入音頻信號(hào)的高頻成分，在陣列揚(yáng)聲器中將相對(duì)大的權(quán)值賦予中央揚(yáng)聲器單元，并且將相對(duì)小的權(quán)值賦予外圍揚(yáng)聲器單元，其中，對(duì)于輸入音頻信號(hào)的低頻成分，在陣列揚(yáng)聲器中，將相同的權(quán)值賦予全部中央揚(yáng)聲器單元和全部外圍揚(yáng)聲器單元。
3.一種包括陣列揚(yáng)聲器的陣列揚(yáng)聲器系統(tǒng)，所述陣列揚(yáng)聲器由以陣列形式布置的多個(gè)揚(yáng)聲器單元構(gòu)成，并且所述陣列揚(yáng)聲器以揚(yáng)聲器單元之間的預(yù)定時(shí)間差發(fā)出音頻信號(hào)束，以便控制聲音的方向性，所述陣列揚(yáng)聲器系統(tǒng)的特征在于，將輸入音頻信號(hào)劃分為包括低頻成分、中頻成分和高頻成分的三個(gè)頻帶；對(duì)于輸入音頻信號(hào)的高頻成分，在陣列揚(yáng)聲器中，將相對(duì)大的權(quán)值賦予中央揚(yáng)聲器單元，并且將相對(duì)小的權(quán)值賦予外圍揚(yáng)聲器單元；對(duì)于輸入音頻信號(hào)的中頻成分，與賦予高頻成分的權(quán)值之間的差相比，在陣列揚(yáng)聲器中賦予中央揚(yáng)聲器單元的權(quán)值和賦予外圍揚(yáng)聲器單元的權(quán)值之間的差被減小，或者在陣列揚(yáng)聲器中將相同的權(quán)值賦予全部中央揚(yáng)聲器單元和全部外圍揚(yáng)聲器單元；對(duì)于輸入音頻信號(hào)的低頻成分，不將時(shí)間差應(yīng)用于各揚(yáng)聲器單元，在陣列揚(yáng)聲器中將相同的權(quán)值賦予中央揚(yáng)聲器單元和外圍揚(yáng)聲器單元。
全文摘要
將輸入音頻信號(hào)分為低頻成分和高頻成分。對(duì)應(yīng)于關(guān)于各揚(yáng)聲器單元的期望的焦點(diǎn)位置分別對(duì)低頻成分和高頻成分二者進(jìn)行延遲處理。通過(guò)使用第一窗口函數(shù)對(duì)已被延遲的低頻成分進(jìn)一步進(jìn)行加權(quán)，并且通過(guò)使用第二窗口函數(shù)(例如，海明窗口函數(shù))對(duì)已被延遲的高頻成分進(jìn)行加權(quán)。針對(duì)各揚(yáng)聲器單元將已加權(quán)的高頻成分和已加權(quán)的低頻成分彼此相加，從而分別驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器單元。使得應(yīng)用于低頻成分的第一窗口函數(shù)比應(yīng)用于高頻成分的第二窗口函數(shù)進(jìn)行加權(quán)更緩和。因此，可以減小音頻信號(hào)的低頻成分和高頻成分之間的聲音方向性的差。
文檔編號(hào)H04S7/00GK1799279SQ20048001509
公開(kāi)日2006年7月5日 申請(qǐng)日期2004年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月2日
發(fā)明者小長(zhǎng)井裕介 申請(qǐng)人:雅馬哈株式會(huì)社