專利名稱：揚(yáng)聲器系統(tǒng)、音頻放大器和音頻系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種改進(jìn)的揚(yáng)聲器系統(tǒng)、以及音頻系統(tǒng)，其允許在具有平坦特性的情況下輸出低音調(diào)聲音。
背景技術(shù)：
在包括被裝入箱體(cabinet)中的揚(yáng)聲器單元的揚(yáng)聲器(通常被稱為“揚(yáng)聲器系統(tǒng)”)的領(lǐng)域中，已提出了箱體的各種內(nèi)部結(jié)構(gòu)(所謂的“音箱(enclosures)”)，其中，為了增強(qiáng)低音調(diào)聲音再現(xiàn)效率，該箱體不僅可降低揚(yáng)聲器單元自身的單獨(dú)頻帶(lone-band)共振頻率f0，還允許以加重方式輸出低音調(diào)聲音。在Saeki Tamon的編輯指導(dǎo)下的、Seibundo Shinko Sha于1999年發(fā)表的“Encyclopedia of Speaker&Enclosure(揚(yáng)聲器和音箱的百科全書(shū))”中，提出了這樣的揚(yáng)聲器箱體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子。
圖1A-1C是示出揚(yáng)聲器箱體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的例子的視圖。具體地說(shuō)，圖1A示出了低音反射(bass-reflex)型箱體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，其在與揚(yáng)聲器相同的平面上具有圓柱形開(kāi)口(低音反射孔(port))。利用箱體內(nèi)的空氣和低音反射孔內(nèi)的空氣通過(guò)亥姆霍茲共振而在特定頻率上彼此共振這一現(xiàn)象，此內(nèi)部結(jié)構(gòu)允許低音調(diào)聲音的加重輸出?？赏ㄟ^(guò)下式來(lái)表示共振頻率fr＝(S/P)/2π其中，S表示箱體的內(nèi)部立體容積，而P表示該孔的內(nèi)部立體容積。
可通過(guò)將共振頻率fr設(shè)計(jì)為比揚(yáng)聲器單元的低頻帶共振頻率f0稍低，而改善揚(yáng)聲器的低頻再現(xiàn)特性。
此外，圖1B是示出“四等分管(quarter tube)”箱體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的視圖。四等分管用于通過(guò)管共振來(lái)加重低音調(diào)聲音，并且，通過(guò)在揚(yáng)聲器的后表面上提供的隔板(partition plate)而形成具有長(zhǎng)度h的共振管(封閉管(closedtube))?？赏ㄟ^(guò)Fr＝M/4h(其中，M表示聲速)來(lái)表示最低共振頻率Fr。此外，圖1C是示出利用管共振和亥姆霍茲共振的“傳輸線(transmission line)”箱體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的視圖。
通過(guò)前述箱體結(jié)構(gòu)中的每個(gè)，有可能通過(guò)共振來(lái)加重低音調(diào)聲音；然而，因?yàn)樵趽P(yáng)聲器單元和箱中，僅允許一個(gè)低頻帶共振頻率，所以，僅可在非常窄的頻帶范圍中利用共振作用。由此，低音反射型箱體可呈現(xiàn)出如圖2A所示的特性。特別地，然而，在將箱體設(shè)計(jì)為實(shí)現(xiàn)強(qiáng)共振的情況中，如在圖2B中所看到的那樣，將失去揚(yáng)聲器單元和低音反射孔之間的頻率特性平衡，這會(huì)經(jīng)常地使在寬的低頻帶范圍上獲得平坦的特性變得困難。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述情形，本發(fā)明的目的在于提供一種用于使用共振型箱體結(jié)構(gòu)、允許在具有平坦特性的情況下再現(xiàn)低音調(diào)聲音的技術(shù)。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種改進(jìn)的揚(yáng)聲器系統(tǒng)，其包括多個(gè)揚(yáng)聲器，每個(gè)揚(yáng)聲器包括具有低頻帶范圍中的共振頻率的箱體；以及揚(yáng)聲器單元，被裝入在箱體中，并且其中，使共振頻率在該多個(gè)揚(yáng)聲器中的各個(gè)揚(yáng)聲器的箱體之間不同。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種音頻放大器，用于輸入和放大多個(gè)聲道的音頻信號(hào)，由此輸出放大的音頻信號(hào)，該音頻放大器包括信號(hào)分離部分，其將多個(gè)聲道中的每個(gè)的音頻信號(hào)分離為低頻信號(hào)和高頻信號(hào)，并將各個(gè)聲道的低頻信號(hào)加到一起；移相部分，其利用在多個(gè)聲道之間不同的特性，偏移由信號(hào)分離部分分離出的多個(gè)聲道的低頻信號(hào)的各個(gè)相位；加法部分，其針對(duì)多個(gè)聲道中的每個(gè)而將由移相部分移相的低頻信號(hào)和由信號(hào)分離部分分離出的聲道的高頻信號(hào)加到一起，由此針對(duì)該聲道提供相加的信號(hào)；以及放大部分，其對(duì)由加法部分針對(duì)多個(gè)聲道中的每個(gè)而提供的相加信號(hào)進(jìn)行放大，并將放大的相加信號(hào)提供到對(duì)應(yīng)的揚(yáng)聲器。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種音頻系統(tǒng)，其包括如權(quán)利要求1所述的揚(yáng)聲器，該揚(yáng)聲器連接到如權(quán)利要求2所述的音頻放大器的放大部分。
在該音頻系統(tǒng)中，優(yōu)選地，針對(duì)多個(gè)聲道中的每個(gè)，移相部分利用與連接到除了所述聲道之外的其它聲道的揚(yáng)聲器的箱體的各個(gè)相位特性的組合相對(duì)應(yīng)的特性，偏移低頻信號(hào)。
也就是說(shuō)，在本發(fā)明中，采用了多個(gè)揚(yáng)聲器，其各自包括被裝入在共振型箱體中的揚(yáng)聲器單元，并且，使共振頻率在各個(gè)揚(yáng)聲器的箱體之間不同。通過(guò)這樣的配置，使要被加重的低頻帶頻率在揚(yáng)聲器之間不同，以便可通過(guò)揚(yáng)聲器的同時(shí)操作而在寬頻帶范圍上實(shí)現(xiàn)平坦的低頻再現(xiàn)特性。
通常，以用作截止頻率的箱體共振頻率使從共振型箱體輸出的低音調(diào)聲音反相。因?yàn)橄潴w的共振頻率在揚(yáng)聲器之間不同，所以，對(duì)要被輸出的低音調(diào)聲音進(jìn)行反相的頻率也在揚(yáng)聲器之間不同。由此，將出現(xiàn)這樣的頻帶范圍，其中，從揚(yáng)聲器輸出的聲音呈現(xiàn)相反的相位，例如，從揚(yáng)聲器中的一個(gè)輸出的聲音已被反相，而從揚(yáng)聲器中的另一個(gè)輸出的聲音未被反相。如果將同一信號(hào)輸入到這些揚(yáng)聲器、以從這些揚(yáng)聲器輸出聲音，則引入這樣的反相狀態(tài)的頻帶范圍將產(chǎn)生不利的情形(即，頻率特性中的“驟降(dip)”)，其中，從這些揚(yáng)聲器輸出的聲音彼此相消。
為避免上述不便，本發(fā)明被配置成偏移要輸入到各個(gè)揚(yáng)聲器的低頻信號(hào)的各自相位，從而即使在引起反相狀態(tài)的上述頻帶范圍內(nèi)，也防止聲音呈現(xiàn)反相，這是因?yàn)橐呀?jīng)根據(jù)本發(fā)明預(yù)先偏移了相位。這樣，本發(fā)明可避免頻率特性中的不利驟降。
具體地說(shuō)，在本發(fā)明中，針對(duì)多個(gè)聲道中的每個(gè)聲道，利用與連接到除了所述聲道之外的其它聲道的揚(yáng)聲器的箱體的相位特性的組合相對(duì)應(yīng)的特性(例如，在2聲道系統(tǒng)的情況下，利用另一個(gè)聲道的特性，或者，在5聲道系統(tǒng)的情況下，利用與其它四個(gè)聲道的相位特性的組合相對(duì)應(yīng)的特性)，偏移低頻信號(hào)。這樣，本發(fā)明允許所有聲道的低頻信號(hào)在相位上彼此一致，從而可在無(wú)損失的情況下加重低音調(diào)聲音。
也就是說(shuō)，根據(jù)本發(fā)明，有可能通過(guò)采用各自具有共振型箱體的多個(gè)揚(yáng)聲器、并在這些揚(yáng)聲器之間使低頻帶共振頻率不同，而在寬低頻帶范圍上實(shí)現(xiàn)平坦的頻率特性。
下面將描述本發(fā)明的實(shí)施例，但應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不限于所述實(shí)施例，并且，有可能存在本發(fā)明的各種修改，而不背離基本原理。因此，僅由所附權(quán)利要求來(lái)確定本發(fā)明的范圍。


為了更好地理解本發(fā)明的目的和其它特征，將在下文中通過(guò)參照附圖來(lái)更詳細(xì)地描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，附圖中圖1A-1C是示出共振型揚(yáng)聲器箱體的例子的視圖。
圖2A和2B是示出低音反射型揚(yáng)聲器的頻率特性的圖；
圖3A和3B是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的2聲道和5聲道揚(yáng)聲器系統(tǒng)的視圖；圖4A和4B是示出圖3A和3B的揚(yáng)聲器系統(tǒng)的相位和頻率特性的視圖；圖5是與圖3A的2聲道揚(yáng)聲器系統(tǒng)相連接的2聲道音頻放大器的方框圖；圖6是圖5的音頻放大器中的低頻信號(hào)的相位特性的說(shuō)明圖；圖7是與圖3A的2聲道揚(yáng)聲器系統(tǒng)相連接的虛擬環(huán)繞音頻放大器的方框圖；以及圖8是與圖3B的5聲道揚(yáng)聲器系統(tǒng)相連接的環(huán)繞音頻放大器的方框圖。
具體實(shí)施例方式
圖3A和3B是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的揚(yáng)聲器系統(tǒng)的視圖。在圖3A和3B的每一個(gè)中，一個(gè)揚(yáng)聲器系統(tǒng)包括多個(gè)全頻段揚(yáng)聲器。在本說(shuō)明書(shū)中，被裝入單個(gè)箱體中的多個(gè)揚(yáng)聲器單元(高音揚(yáng)聲器、低音揚(yáng)聲器等)將被簡(jiǎn)稱為“揚(yáng)聲器”，并且，多個(gè)這樣的揚(yáng)聲器的組合或組將被稱為“揚(yáng)聲器系統(tǒng)”，而在傳統(tǒng)上，被裝入單個(gè)箱體中的這樣的多個(gè)揚(yáng)聲器單元被稱為“揚(yáng)聲器系統(tǒng)”。
具體地說(shuō)，圖3A示出了用于立體聲2聲道或虛擬環(huán)繞2聲道的揚(yáng)聲器系統(tǒng)，其中，所述揚(yáng)聲器中的一個(gè)用于左(L)聲道，而另一個(gè)揚(yáng)聲器用于右(R)聲道。圖3A示出了5.1聲道環(huán)繞揚(yáng)聲器系統(tǒng)，其包括用于左(L)聲道、中央(C)聲道、右(R)聲道、環(huán)繞左(SL)聲道、環(huán)繞右(SR)聲道的揚(yáng)聲器。在使用這樣的5.1聲道環(huán)繞揚(yáng)聲器組的情況下，不采用亞低音揚(yáng)聲器(subwoofer)。
如圖3A或圖3B所示，將所述揚(yáng)聲器中的每個(gè)構(gòu)造為“直立型(tall-type)”結(jié)構(gòu)，其具有既用作箱體(即，揚(yáng)聲器盒或箱)也用作支架的在垂直方向上較長(zhǎng)的外殼(casing)。在圖3A和圖3B中示出的揚(yáng)聲器系統(tǒng)的每個(gè)中，每個(gè)揚(yáng)聲器中的箱體部分具有不同的長(zhǎng)度，并且剩余部分(即，支架部分)也具有不同的長(zhǎng)度；也就是說(shuō)，使箱體部分的長(zhǎng)度在揚(yáng)聲器之間(之中)不同。此外，在每個(gè)揚(yáng)聲器中，箱體部分為“低音反射”型，其中，在與揚(yáng)聲器單元4相同的平面中形成低音反射孔5。
如此將本發(fā)明應(yīng)用于“直立型”揚(yáng)聲器允許高效地使用支架部分。
在傳統(tǒng)公知的低音反射箱體的情況中，通過(guò)箱體2的內(nèi)部立體容積、以及低音反射孔5的內(nèi)部立體容積，而確定低頻帶共振頻率。然而，在圖3A的創(chuàng)新的揚(yáng)聲器系統(tǒng)中，通過(guò)使左和右聲道箱體2L和2R的尺寸彼此不同，使左和右聲道箱體2L和2R的低頻帶共振頻率彼此不同。例如，左聲道箱體2L的低頻帶共振頻率被設(shè)為30Hz，而右聲道箱體2R的低頻帶共振頻率被設(shè)為50Hz。
同樣，在圖3B的5聲道揚(yáng)聲器系統(tǒng)中，通過(guò)使各個(gè)揚(yáng)聲器的箱體的尺寸不同，也使各個(gè)揚(yáng)聲器的箱體的低頻帶共振頻率彼此不同。
也就是說(shuō)，通過(guò)在揚(yáng)聲器箱體之間使低頻帶共振頻率不同，本發(fā)明可使各個(gè)揚(yáng)聲器的頻率特性(即，在各個(gè)揚(yáng)聲器箱體中要被加重的低頻帶共振頻率)不同。通過(guò)組合這樣不同的頻率特性，本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)整個(gè)低頻帶范圍上的平坦頻率特性。
在將各個(gè)揚(yáng)聲器連接到不同的聲道的情況下，可以上述方式實(shí)現(xiàn)平坦頻率特性的好處。在可替換方案中，可通過(guò)僅將各個(gè)聲道的音頻信號(hào)的低頻信號(hào)組合為單聲道低頻信號(hào)、然后將該單聲道低頻信號(hào)加到各個(gè)聲道，而在具有平坦的頻率特性的情況下輸出所有聲道的低頻信號(hào)。在該可替換方案中，將各個(gè)聲道的音頻信號(hào)的低頻帶信號(hào)組合為單聲道低頻信號(hào)將不具有顯著的反作用。這是因?yàn)槿祟惵?tīng)覺(jué)一般會(huì)感覺(jué)到具有高音調(diào)聲音的聲像定位(soundimage localization)，而幾乎不會(huì)感覺(jué)到具有低音調(diào)聲音的聲像定位。由此，只要對(duì)多個(gè)聲道中的高音調(diào)聲音適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行定位控制，那么，即使將低頻信號(hào)組合為單聲道低頻信號(hào)，人類聽(tīng)覺(jué)也能感覺(jué)到正常的聲像定位。
盡管將所述實(shí)施例示出并描述為利用亥姆霍茲共振而采用低音反射型箱體，但本發(fā)明可采用任意其它基于共振的構(gòu)造(例如，四等分管構(gòu)造、或傳輸線構(gòu)造)的箱體。
在采用了本發(fā)明的揚(yáng)聲器系統(tǒng)的情況下，并且，如果可忽略從低音反射孔5輸出的低音調(diào)聲音的相位(例如，如果各個(gè)揚(yáng)聲器被隨機(jī)定向，如果在每個(gè)揚(yáng)聲器的低音反射孔和聽(tīng)者之間提供隔墻，等等)，那么，可通過(guò)連接到普通的音頻放大器的揚(yáng)聲器系統(tǒng)再現(xiàn)在具有平坦特性的情況下被加重的低音調(diào)聲音。
然而，在普通形式的安裝中，其中所有揚(yáng)聲器都朝向預(yù)定的聽(tīng)點(diǎn)，從各個(gè)揚(yáng)聲器的低音反射孔5輸出的低音調(diào)聲音的相位造成問(wèn)題。
接下來(lái)，為了簡(jiǎn)化說(shuō)明，將關(guān)于2聲道的揚(yáng)聲器系統(tǒng)而給出描述。
在低音反射型揚(yáng)聲器的情況下，如圖4A所示，從每個(gè)低音反射孔5輸出的聲音在低頻帶共振頻率處或附近反相。具體地說(shuō)，在圖3A的2聲道揚(yáng)聲器系統(tǒng)中，以作為截止頻率的30Hz將從左聲道的揚(yáng)聲器1L輸出的聲音反相，同時(shí)以作為截止頻率的50Hz將從右聲道的揚(yáng)聲器1R輸出的聲音反相。由此，從這兩個(gè)揚(yáng)聲器1L和1R的各自低音反射孔5L和5R以相反相位輸出30Hz-50Hz的范圍內(nèi)的頻帶的聲音。如果將上述頻帶范圍中的相同低頻信號(hào)輸入到左和右聲道，則完全反相的聲音被傳送到聽(tīng)點(diǎn)，從而彼此相消，使得上述頻帶范圍內(nèi)的聲音將不利地丟失。因此，揚(yáng)聲器系統(tǒng)不能呈現(xiàn)與各個(gè)揚(yáng)聲器的頻率特性的相加結(jié)果相對(duì)應(yīng)的特性，從而在上述頻帶范圍中，會(huì)產(chǎn)生不利的“驟降(dip)”。
如果將多個(gè)聲道的音頻信號(hào)的低頻信號(hào)加到一起，并將所得到的和、或相加信號(hào)重新輸入到各個(gè)聲道，那么，各個(gè)聲道的低頻信號(hào)將變?yōu)楸舜送耆嗤?，從而如上所述由于反相而彼此相消。即使在將分離的音頻信號(hào)輸入到彼此獨(dú)立的每個(gè)聲道的情況中，因?yàn)楦鱾€(gè)聲道的低頻信號(hào)經(jīng)常彼此相似，所以，盡管揚(yáng)聲器系統(tǒng)在總體上可實(shí)現(xiàn)平坦的特性，但如上所述，仍將會(huì)出現(xiàn)低頻信號(hào)的消除。
由此，以通過(guò)使要被輸入到各個(gè)揚(yáng)聲器的低頻信號(hào)的相位不同而防止在任何頻帶范圍內(nèi)輸出完全反相的聲音的方式，構(gòu)造下面將要描述的音頻放大器。
圖5是與圖3A的2聲道揚(yáng)聲器系統(tǒng)相連接的、作為用于立體聲2聲道的放大器的音頻放大器的方框圖。由各自的功率放大器10L和10R來(lái)驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器1L和1R。將L聲道的高頻信號(hào)、以及L聲道和R聲道的低頻信號(hào)的相加結(jié)果輸入到功率放大器10L。將R聲道的高頻信號(hào)、以及L聲道和R聲道的低頻信號(hào)的相加結(jié)果輸入到功率放大器10R。也就是說(shuō)，L聲道揚(yáng)聲器1L再現(xiàn)性地輸出L聲道的高頻信號(hào)、以及L聲道和R聲道的低頻信號(hào)的相加結(jié)果，而R聲道揚(yáng)聲器1R再現(xiàn)性地輸出R聲道的高頻信號(hào)、以及L聲道和R聲道的低頻信號(hào)的相加結(jié)果。
將L聲道的音頻信號(hào)輸入到高通濾波器(HPF)11L、以及低通濾波器(LPF)12L，使得其被劃分或分離為高頻信號(hào)和低頻信號(hào)。類似地，將R聲道的音頻信號(hào)輸入到高通濾波器(HPF)11R、以及低通濾波器(LPF)12R，使得其被分離為高頻信號(hào)和低頻信號(hào)。高通濾波器11L、11R和低通濾波器12L、12R之間的交叉頻率(crossover frequency)被設(shè)為約150Hz。
將通過(guò)了高通濾波器11L的高頻信號(hào)經(jīng)由加法電路15L而傳遞到功率放大器10L，并將通過(guò)了高通濾波器11R的高頻信號(hào)經(jīng)由加法電路15R而傳遞到功率放大器10R。
由加法電路13將通過(guò)了低通濾波器12L的低頻信號(hào)和通過(guò)了低通濾波器12R的低頻信號(hào)加到一起。因此，加法電路13輸出被轉(zhuǎn)換為單聲道形式的低頻信號(hào)。
隨后，由移相器14L和14R將所轉(zhuǎn)換的單聲道低頻信號(hào)移相。將由移相器14L移相的低頻信號(hào)經(jīng)由加法電路15L而傳遞到功率放大器10L，而將由移相器14R移相的低頻信號(hào)經(jīng)由加法電路15R而傳遞到功率放大器10R。
移相器14L和14R各自可為全通濾波器的形式。將L聲道移相器14L設(shè)計(jì)為利用與R聲道揚(yáng)聲器1R的低音反射箱體2R相同的相位特性(截止頻率)而使信號(hào)相位循環(huán)偏移(rotate)，而將R聲道移相器14R設(shè)計(jì)為利用與L聲道揚(yáng)聲器1L的低音反射箱體2L相同的相位特性(截止頻率)而使信號(hào)相位循環(huán)偏移。
通過(guò)以前述方式設(shè)計(jì)的L和R聲道移相器14L和14R，如圖6所示，根據(jù)R聲道低音反射箱體的相位特性而對(duì)L聲道低頻信號(hào)進(jìn)行移相，同時(shí)根據(jù)L聲道低音反射箱體的相位特性而對(duì)R聲道低頻信號(hào)進(jìn)行移相。隨后，根據(jù)L聲道低音反射箱體的相位特性而對(duì)L聲道低頻信號(hào)進(jìn)行移相，同時(shí)根據(jù)R聲道低音反射箱體的相位特性而對(duì)R聲道低頻信號(hào)進(jìn)行移相，以便允許從左和右揚(yáng)聲器輸出的低頻信號(hào)在相位上完全一致，由此將不會(huì)彼此相消。因此，與各個(gè)揚(yáng)聲器(各自包括揚(yáng)聲器單元和低音反射孔)的頻率特性的相加信號(hào)相對(duì)應(yīng)的特性變?yōu)檎麄€(gè)揚(yáng)聲器系統(tǒng)的頻率特性，由此，即使各個(gè)聲道的揚(yáng)聲器朝向聽(tīng)點(diǎn)，也有可能實(shí)現(xiàn)平坦的低頻再現(xiàn)特性。
盡管本發(fā)明實(shí)施例是關(guān)于左和右聲道的相位被調(diào)節(jié)為彼此完全一致的理想情況來(lái)描述的，但只要通過(guò)使任一個(gè)聲道的信號(hào)循環(huán)偏移到從各個(gè)揚(yáng)聲器的低音反射孔輸出的聲音不呈現(xiàn)完全反相的程度，就可防止如圖4所示的頻率特性的驟降。
圖7是與圖3A的2聲道揚(yáng)聲器系統(tǒng)相連接的虛擬環(huán)繞音頻放大器的方框圖。將此虛擬環(huán)繞音頻放大器設(shè)計(jì)為從5個(gè)聲道的音頻信號(hào)中提取低頻信號(hào)，并將所提取的低頻信號(hào)和亞低音揚(yáng)聲器信號(hào)加到一起，以將相加結(jié)果(相加的信號(hào))提供到揚(yáng)聲器。
將來(lái)自5.1聲道的左(L)、中央(C)、右(R)聲道、環(huán)繞左(SL)和環(huán)繞右(SR)聲道的信號(hào)輸入到高通濾波器21，并還經(jīng)由加法電路24將其加到一起，此后，將這些信號(hào)的相加信號(hào)傳遞到低通濾波器22。高通濾波器21逐聲道地對(duì)高頻信號(hào)進(jìn)行濾波。高通濾波器21和低通濾波器22之間的交叉頻率被設(shè)為約150Hz。
將來(lái)自高通濾波器21的如此濾波的信號(hào)傳遞到虛擬環(huán)繞電路23，并與L和R聲道的信號(hào)相組合。將左聲道的高頻信號(hào)經(jīng)由加法電路27L而傳遞到功率放大器20L。將右聲道的高頻信號(hào)經(jīng)由加法電路27R而傳遞到功率放大器20R。
將由低通濾波器22濾波的5個(gè)聲道的低頻信號(hào)輸入到加法電路25，還向加法電路25輸入亞低音揚(yáng)聲器(SW)聲道的信號(hào)。將由將輸入信號(hào)加到一起的加法電路25得到的信號(hào)(低頻信號(hào))提供到移相器26L和26R。類似于圖5的上述移相器14L和14R，移相器26L和26R各自包括全通濾波器，并且，將L聲道移相器26L設(shè)計(jì)為利用與R聲道揚(yáng)聲器1R的低音反射箱體2R相同的相位特性(截止頻率)而使信號(hào)相位循環(huán)偏移，同時(shí)將R聲道移相器26R設(shè)計(jì)為利用與L聲道揚(yáng)聲器1L的低音反射箱體2L相同的相位特性(截止頻率)而使信號(hào)相位循環(huán)偏移。
以上述方式，從左和右揚(yáng)聲器1L和1R輸出的低音調(diào)信號(hào)可在相位上彼此完全一致，使得揚(yáng)聲器系統(tǒng)在整體上可實(shí)現(xiàn)平坦的低頻特性。
圖8是與圖3B的5聲道揚(yáng)聲器系統(tǒng)相連接的環(huán)繞音頻放大器的方框圖。將此虛擬環(huán)繞音頻放大器設(shè)計(jì)為從5個(gè)聲道的音頻信號(hào)中提取低頻信號(hào)，并將所提取的低頻信號(hào)和亞低音揚(yáng)聲器信號(hào)加到一起，以將相加結(jié)果提供到各個(gè)揚(yáng)聲器。
將來(lái)自5.1聲道的左(L)、中央(C)、右(R)聲道、環(huán)繞左(SL)和環(huán)繞右(SR)聲道的信號(hào)輸入到高通濾波器31，并還經(jīng)由加法電路34而將其加到一起，此后，將這些信號(hào)的相加結(jié)果傳遞到低通濾波器32。高通濾波器31逐聲道地對(duì)高頻信號(hào)進(jìn)行濾波。高通濾波器31和低通濾波器32之間的交叉頻率被設(shè)為約150Hz。
將來(lái)自高通濾波器31的這樣濾波的信號(hào)經(jīng)由加法電路33L、33C、33R、33SL和33SR而提供到對(duì)應(yīng)聲道的功率放大器30L、30C、30R、30SL和33SR。5個(gè)聲道的揚(yáng)聲器1L、1C、1R、1SL和1SR分別與功率放大器30L、30C、30R、30SL和33SR耦接。
將由低通濾波器32濾波的5個(gè)聲道的低頻信號(hào)輸入到加法電路35，還向加法電路35輸入亞低音揚(yáng)聲器(SW)聲道的信號(hào)。將由將輸入信號(hào)加到一起的加法電路35得到的信號(hào)(低頻信號(hào))提供到移相器36L、36C、36R、36SL、和36SR。
移相器36L、36C、36R、36SL、和36SR包括多個(gè)全通濾波器級(jí)，并且，將移相器36L、36C、36R、36SL、和36SR中的每個(gè)設(shè)計(jì)為利用與其它4個(gè)聲道的揚(yáng)聲器(低音反射箱體)的各個(gè)相位特性的組合相對(duì)應(yīng)的相位特性而使信號(hào)相位循環(huán)偏移。
也就是說(shuō)，如圖3B所示，揚(yáng)聲器1L、1C、1R、1SL和1SR在箱體的內(nèi)部立體容積上彼此不同，由此，在低頻帶共振頻率上彼此不同。因此，利用作為截止頻率的低頻帶共振頻率而使從每個(gè)低音反射孔輸出的聲音反相。移相器36L具有與其它聲道的揚(yáng)聲器1C、1R、1SL和1SR的相位特性的相加結(jié)果相對(duì)應(yīng)的特性。類似地，其它移相器36C、36R、36SL和36SR中的每個(gè)具有與其它聲道的揚(yáng)聲器的低音反射箱體的相位特性的相加結(jié)果相對(duì)應(yīng)的特性。
將由移相器36L、36C、36R、36SL和36SR移相的低頻信號(hào)經(jīng)由加法電路33L、33C、33R、33SL和33SR而提供到對(duì)應(yīng)聲道的功率放大器30L、30C、30R、30SL和33SR。
以上述方式，從各個(gè)聲道的揚(yáng)聲器1L、1C、1R、1SL和1SR輸出的低音調(diào)聲音可在相位上彼此完全一致，使得揚(yáng)聲器系統(tǒng)在整體上可實(shí)現(xiàn)平坦的低頻特性。
盡管已將本發(fā)明實(shí)施例描述為通過(guò)使揚(yáng)聲器箱體的內(nèi)部立體容積不同而使揚(yáng)聲器箱體的低頻帶頻率不同，但可通過(guò)使各個(gè)低音反射孔的內(nèi)部立體容積不同而使揚(yáng)聲器箱體的低頻帶頻率彼此不同。在另一個(gè)可替換方案中，可通過(guò)使揚(yáng)聲器箱體和低音反射孔兩者的內(nèi)部立體容積不同，而使揚(yáng)聲器箱體的低頻帶頻率不同。
權(quán)利要求
1.一種揚(yáng)聲器系統(tǒng)，包括多個(gè)揚(yáng)聲器，所述揚(yáng)聲器中的每個(gè)包括具有低頻帶范圍中的共振頻率的箱體；以及揚(yáng)聲器單元，被裝入在所述箱體中，其中，使共振頻率在所述多個(gè)揚(yáng)聲器中的各個(gè)揚(yáng)聲器的所述箱體之間不同。
2.一種音頻放大器，用于輸入和放大多個(gè)聲道的音頻信號(hào)，由此輸出放大的音頻信號(hào)，所述音頻放大器包括信號(hào)分離部分，其將多個(gè)聲道中的每個(gè)的音頻信號(hào)分離為相對(duì)于高通濾波器與低通濾波器之間的交叉頻率的低頻信號(hào)和相對(duì)于高通濾波器與低通濾波器之間的交叉頻率的高頻信號(hào)，并將多個(gè)聲道的各個(gè)聲道的低頻信號(hào)加到一起；移相部分，其利用在多個(gè)聲道之間不同的特性，偏移由所述信號(hào)分離部分分離出的多個(gè)聲道的低頻信號(hào)的各個(gè)相位；加法部分，其針對(duì)多個(gè)聲道中的每個(gè)而將由所述移相部分移相的低頻信號(hào)和由所述信號(hào)分離部分分離出的聲道的高頻信號(hào)加到一起，由此針對(duì)該聲道提供相加的信號(hào)；以及放大部分，其對(duì)由所述加法部分針對(duì)多個(gè)聲道中的每個(gè)而提供的相加信號(hào)進(jìn)行放大，并將放大的相加信號(hào)提供到對(duì)應(yīng)的揚(yáng)聲器。
3.一種音頻系統(tǒng)，包括如權(quán)利要求1所述的揚(yáng)聲器，其連接到如權(quán)利要求2所述的音頻放大器的放大部分。
4.如權(quán)利要求3所述的音頻系統(tǒng)，其中，針對(duì)多個(gè)聲道中的每個(gè)，所述移相部分利用與連接到除了所述聲道之外的其它聲道的各個(gè)聲道的揚(yáng)聲器的箱體的相位特性的組合相對(duì)應(yīng)的特性，偏移低頻信號(hào)。
5.一種音頻放大器，用于輸入和放大多個(gè)聲道的音頻信號(hào)，由此輸出放大的音頻信號(hào)，所述音頻放大器包括信號(hào)分離裝置，用于將多個(gè)聲道中的每個(gè)的音頻信號(hào)分離為相對(duì)于高通濾波器與低通濾波器之間的交叉頻率的低頻信號(hào)和相對(duì)于高通濾波器與低通濾波器之間的交叉頻率的高頻信號(hào)，并將多個(gè)聲道的各個(gè)聲道的低頻信號(hào)加到一起；移相裝置，用于利用在多個(gè)聲道之間不同的特性，偏移由所述信號(hào)分離裝置分離出的多個(gè)聲道的低頻信號(hào)的各個(gè)相位；加法裝置，用于針對(duì)多個(gè)聲道中的每個(gè)，將由所述移相裝置移相的低頻信號(hào)和由所述信號(hào)分離裝置分離出的聲道的高頻信號(hào)加到一起，由此針對(duì)該聲道提供相加的信號(hào)；以及放大裝置，用于對(duì)由所述加法裝置針對(duì)多個(gè)聲道中的每個(gè)而提供的相加信號(hào)進(jìn)行放大，并將放大的相加信號(hào)提供到對(duì)應(yīng)的揚(yáng)聲器。
6.一種音頻系統(tǒng)，包括如權(quán)利要求1所述的揚(yáng)聲器，其連接到如權(quán)利要求5所述的音頻放大器的放大裝置。
7.如權(quán)利要求6所述的音頻系統(tǒng)，其中，針對(duì)多個(gè)聲道中的每個(gè)，所述移相裝置利用與連接到除了所述聲道之外的其它聲道的各個(gè)聲道的揚(yáng)聲器的箱體的相位特性的組合相對(duì)應(yīng)的特性，偏移低頻信號(hào)。
全文摘要
由各自包括低音反射型箱體的多個(gè)揚(yáng)聲器來(lái)構(gòu)造揚(yáng)聲器系統(tǒng)。該揚(yáng)聲器系統(tǒng)被設(shè)計(jì)成通過(guò)使揚(yáng)聲器箱體的內(nèi)部立體容積彼此不同，而使揚(yáng)聲器之間的低頻帶共振頻率不同。將不同聲道的音頻信號(hào)輸入到每個(gè)揚(yáng)聲器，并且，僅將所有聲道的低頻信號(hào)加到一起，以便將相加結(jié)果提供到所有揚(yáng)聲器。由此，使用不同的低頻帶共振頻率，該揚(yáng)聲器系統(tǒng)允許在具有平坦特性的情況下再現(xiàn)低音調(diào)聲音。
文檔編號(hào)H04R5/04GK1791279SQ200510118750
公開(kāi)日2006年6月21日 申請(qǐng)日期2005年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月29日
發(fā)明者野呂正夫 申請(qǐng)人:雅馬哈株式會(huì)社