專利名稱：聲音再現(xiàn)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聲音再現(xiàn)系統(tǒng)，并且特別但非專門地涉及針對空間音頻的聲音再現(xiàn)。
背景技術(shù)：
空間聲音再現(xiàn)被廣泛地用于包括消費設(shè)備及其他聲音再現(xiàn)系統(tǒng)的許多應(yīng)用中。例如，立體聲音再現(xiàn)對于許多聲音系統(tǒng)來說是很平常的，并且例如，被用于收音機和電視聲音再現(xiàn)。然而，這種系統(tǒng)具有的缺點是它們需要多個揚聲器，以便能提供期望的空間體驗。確實，立體聲設(shè)備對于每個聲道都需要揚聲器，這對于許多小的形狀因數(shù)(form factor)設(shè)備來說是不方便的。例如，在小的電視或便攜式收音機內(nèi)定位揚聲器系統(tǒng)通常是困難的，并且導(dǎo)致形狀因數(shù)增加。這是特別不利的，因為需要相對較大的揚聲器尺寸，以便確保足夠質(zhì)量的低頻操作。此外，多個揚聲器傾向于充分地增加所述設(shè)備的成本和復(fù)雜性。因此，允許較小的形狀因數(shù)、質(zhì)量提高的聲音表現(xiàn)(render)和空間聲音表現(xiàn)、提高的低頻性能、降低的成本、降低的復(fù)雜性和/或提高的性能的系統(tǒng)將是有利的。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明試圖優(yōu)選地單獨或以任何組合來緩解、減輕或消除上述缺點中的一個或多個。依照本發(fā)明的一個方面，提供了一種聲音再現(xiàn)系統(tǒng)，該聲音再現(xiàn)系統(tǒng)包括揚聲器單元，所述揚聲器單元包括圓錐體，第一轉(zhuǎn)換器，用于將第一電信號轉(zhuǎn)換成所述圓錐體的運動，以及第二轉(zhuǎn)換器，用于將第二電信號轉(zhuǎn)換成所述圓錐體的運動；以及驅(qū)動電路，用于通過生成不同于所述第二電信號的所述第一電信號，來至少部分獨立地驅(qū)動所述第一轉(zhuǎn)換器和所述第二轉(zhuǎn)換器。本發(fā)明可以允許一種改進的聲音再現(xiàn)系統(tǒng)。特別地，可以從允許更加靈活且多樣化的聲音再現(xiàn)的單個揚聲器單元中生成有差別的聲音。在許多實施例中，本發(fā)明可以允許復(fù)雜性、尺寸和/或成本降低。例如，可以通過單個揚聲器單元實現(xiàn)多個聲源再現(xiàn)。可以從單個揚聲器單元提供空間聲音體驗。本發(fā)明可以在許多情況下允許提高的音頻質(zhì)量。特別地，可以實現(xiàn)改進的低頻性能，因為通過這兩個轉(zhuǎn)換器以及通過多個聲源，可以利用整個圓錐體區(qū)域。因此，可以實現(xiàn)低頻擴展，其中，由對應(yīng)于所述圓錐體的整個區(qū)域的圓錐體區(qū)域給出兩個信號的低頻性能，而不需要為每個信號提供這樣的圓錐體區(qū)域。具體地，所述第一和/或第二轉(zhuǎn)換器可以是電磁轉(zhuǎn)換器，并且可以包含相對于所述揚聲器單元的固定元件的可移動部分和固定部分。所述可移動部分可以附接到所述圓錐體。例如，這兩部分可以對應(yīng)于永久磁鐵和音圈，通過它們可以發(fā)送電信號。所述音圈可以附接到所述圓錐體，并且所述永久磁鐵可以附接到所述揚聲器單元的固定結(jié)構(gòu)。具體地，所述部分獨立地驅(qū)動可以指所述第一電信號和所述第二電信號可以是不同的。具體地，所述驅(qū)動電路被布置為能夠生成兩個不同的信號以驅(qū)動所述兩個電磁轉(zhuǎn)換器。依據(jù)本發(fā)明的可選特征，所述驅(qū)動電路被布置為生成第一電信號來對應(yīng)于第一聲源，以及生成第二電信號來對應(yīng)于第二聲源。本發(fā)明可以允許從單個揚聲器單元提供多個聲源，從而對于用于多個音頻源的聲音表現(xiàn)系統(tǒng)來說，允許減少的成本、復(fù)雜性、尺寸，和/或提高的性能。依據(jù)本發(fā)明的可選特征，所述驅(qū)動電路被布置為生成第一電信號來對應(yīng)于至少第一頻率間隔中的第一音頻聲道的第一聲道信號，以及生成第二電信號來對應(yīng)于所述第一頻率間隔中的第二音頻聲道的第二聲道信號。本發(fā)明可以允許從單個揚聲器單元表現(xiàn)多個聲道，從而對于多聲道聲音表現(xiàn)系統(tǒng)來說，允許減少的成本、復(fù)雜性、尺寸，和/或提高的性能。依據(jù)本發(fā)明的可選特征，第一音頻聲道和第二音頻聲道是空間聲道。本發(fā)明尤其對于表現(xiàn)多空間聲道來說可以是有利的。具體地，所述第一和第二音頻聲道可以是立體聲信號的左和右聲道。因此，本發(fā)明可以允許來自單個揚聲器單元的立體聲再現(xiàn)，從而提供更加緊湊和/ 或改進的音頻質(zhì)量立體聲系統(tǒng)。例如，本發(fā)明可以允許改進和/或較小的立體聲消費設(shè)備， 例如電視或收音機。依據(jù)本發(fā)明的可選特征，所述驅(qū)動電路進一步地被布置為接收低頻效應(yīng)聲道信號，并且響應(yīng)于所述低頻效應(yīng)聲道信號生成所述第一電信號和所述第二電信號這兩者。這樣可以提供附加聲道的高效再現(xiàn)，而不需要附加的揚聲器，并且可以具體地允許緊湊、低復(fù)雜性和/或高性能的2. 1空間音頻再現(xiàn)系統(tǒng)。依據(jù)本發(fā)明的可選特征，所述驅(qū)動電路被布置為通過組合第二頻率間隔中的所述第一聲道信號和所述第二聲道信號而生成組合信號，并且生成所述第一電信號和所述第二電信號這兩者來對應(yīng)于所述第二頻率間隔中的所述組合信號。這樣可以在許多情形下提供改進的性能。特別地，其可以允許由所述整個圓錐體表現(xiàn)的信號分量在兩個轉(zhuǎn)換器之間緊密相關(guān)。這樣可以在許多情形下提供改進的音頻質(zhì)量。依據(jù)本發(fā)明的可選特征，所述第二頻率間隔包含比所述第一頻率間隔低的頻率。這可以在許多情形下提供改進的性能。特別地，其可以允許由所述整個圓錐體表現(xiàn)的低頻信號分量在兩個轉(zhuǎn)換器之間緊密相關(guān)。這可以在許多情形下提供改進的音頻質(zhì)量。特別地，可以通過組合所述第一和第二音頻聲道的低頻信號來生成低頻單聲道信號。所述組合可以例如通過所述第一和第二聲道信號的低通濾波來生成，諸如例如求和之類的組合跟隨低通濾波。依據(jù)本發(fā)明的可選特征，所述圓錐體的第一部分附接到所述第一轉(zhuǎn)換器的第一可移動元件，并且所述圓錐體的第二部分附接到所述第二轉(zhuǎn)換器的第二可移動元件。這種方法可以提供有益的操作、結(jié)構(gòu)和/或性能。有利地，在許多情形下可以將所述第一部分和第二部分分開至少3或5厘米的距離。依據(jù)本發(fā)明的可選特征，所述第一部分提供具有由所述第一可移動元件的運動完全確定的運動的第一圓錐體區(qū)域，第二部分提供具有由所述第二可移動元件的運動完全確定的運動的第二圓錐體區(qū)域，并且所述圓錐體進一步包含具有由所述第一可移動元件和所述第二可移動元件兩者的運動確定的運動的第三圓錐體區(qū)域。這可以提供有益的操作、結(jié)構(gòu)和/或性能。具體地，該布置可以提供通過三個區(qū)域即第一圓錐體區(qū)域、第二圓錐體區(qū)域和第三圓錐體區(qū)域的部分獨立的音頻生成。所述第一圓錐體區(qū)域可以主要通過控制所述第一可移動元件的運動來控制，而所述第二圓錐體區(qū)域可以主要通過控制所述第二可移動元件的運動來控制。第三圓錐體區(qū)域通過所述第一和第二可移動元件這兩者來控制(并且典型地，對稱地取決于所述第一和第二可移動元件這兩者的運動)。具體地，所述第一和第二圓錐體區(qū)域可以對應(yīng)于相對小尺寸的區(qū)域，而具體地，所述第三圓錐體區(qū)域可以對應(yīng)于相對大的區(qū)域。具體地，所述方法可以允許從所述第一和第二區(qū)域相對獨立地發(fā)出較高的頻率， 并且主要由所述第三圓錐體區(qū)域組合和發(fā)出較低的頻率。因此，可以主要從所述圓錐體的分離且不同的區(qū)域發(fā)出包含聽者的大多數(shù)方向提示(directional cue)的高頻分量，而從整個圓錐體發(fā)出包含較少方向提示的較低頻率，從而提供改進的低頻性能。通過所述第一可移動元件的運動完全確定所述第一圓錐體區(qū)域，從而如果已知所述第一可移動元件的確切知識，則完全地給出所述第一圓錐體區(qū)域的運動，而不需要考慮所述第二可移動元件的運動。這與所述第一可移動元件的運動是否由第一轉(zhuǎn)換器引起或者例如是否是經(jīng)由所述圓錐體傳播的第二可移動元件的運動的函數(shù)無關(guān)。同樣，通過所述第二可移動元件的運動完全地確定所述第二圓錐體區(qū)域，從而如果已知所述第二可移動元件的確切知識，則完全地給出所述第二圓錐體區(qū)域的運動，而不需要考慮所述第一可移動元件的運動。這與所述第二可移動元件的運動是否由第二轉(zhuǎn)換器引起或者例如是否是經(jīng)由所述圓錐體傳播的第一可移動元件的運動的函數(shù)無關(guān)。相反，所述第三區(qū)域的運動是所述第一和第二可移動元件這兩者的運動的函數(shù)， 并且不能根據(jù)關(guān)于這兩個可移動元件中的僅僅一個的運動的信息來確定。依據(jù)本發(fā)明的可選特征，在所述第一圓錐體區(qū)域和所述第二圓錐體區(qū)域之間的聲道間隔至少是10dB。這可以在許多情形下提供改進的性能。在一些實施例中，有利地，所述聲道間隔不小于20dB或30dB。當所述第一和第二轉(zhuǎn)換器之一沒有被饋送任何電信號而另一個被有效驅(qū)動時，可以將所述聲道間隔確定為由所述第一和第二區(qū)域之一產(chǎn)生的聲音等級相對于另一個的相對差。在許多實施例中，當所述第一轉(zhuǎn)換器沒有被饋送電信號時所述第一區(qū)域的最大位移比當所述第二電信號包含表現(xiàn)的音頻信號時(即所述第二電信號不為零)所述第二區(qū)域的最大位移的一半還小。例如，可以針對來自所述第二區(qū)域的給定聲音等級進行這樣的測量。依據(jù)本發(fā)明的可選特征，所述第一可移動元件和所述第二可移動元件是音圈，并且所述第一圓錐體區(qū)域和所述第二圓錐體區(qū)域是位于所述音圈周界之內(nèi)的圓錐體的區(qū)域。這可以提供實際實施和/或改進的性能。具體地，所述第一和/或第二圓錐體區(qū)域可以對應(yīng)于所述揚聲器單元的圓錐體圓頂或防塵罩。依據(jù)本發(fā)明的可選特征，所述第三部分對于所述第一電信號具有比低于交叉頻率的第一圓錐體區(qū)域高的效率，并且對于所述第一電信號具有比高于所述交叉頻率的第一圓錐體區(qū)域低的效率。同樣，所述第三部分對于所述第二電信號可以具有比低于交叉頻率的第二圓錐體區(qū)域高的效率，并且對于所述第二電信號可以具有比高于所述交叉頻率的第二圓錐體區(qū)域低的效率。這可以提供改進的聲音質(zhì)量。有利地，在許多應(yīng)用中，所述交叉頻率可以位于 150Hz和600Hz之間，并且具體地位于200Hz和400Hz之間。依據(jù)本發(fā)明的可選特征，所述圓錐體的圓錐周界具有小于5厘米X20厘米的尺寸。本發(fā)明可以允許通過緊湊的揚聲器布置生成相對高質(zhì)量的音頻，并且同時提供空間聲音表現(xiàn)。特別地，當從正面(沿著主要的中心軸)觀看時，所述揚聲器單元可以具有不高于5厘米的高度和不寬于20厘米的寬度。此外，本發(fā)明可以允許使用這樣的揚聲器該揚聲器具有的形狀與根據(jù)常規(guī)揚聲器已知的圓形形狀相比更加緊密地接近矩形形狀。這可以在實現(xiàn)音頻系統(tǒng)時提供更多的靈活性。依據(jù)本發(fā)明的可選特征，在所述圓錐體的圓錐周界的點之間的最大橫截面距離不大于20厘米。本發(fā)明可以允許為緊湊的揚聲器布置生成相對高質(zhì)量的音頻。依照本發(fā)明的一個方面，提供了一種驅(qū)動揚聲器單元的方法，所述揚聲器單元包括圓錐體，第一轉(zhuǎn)換器，用于將第一電信號轉(zhuǎn)換成所述圓錐體的運動，以及第二轉(zhuǎn)換器， 用于將第二電信號轉(zhuǎn)換成所述圓錐體的運動；所述方法包括通過生成不同于所述第二電信號的所述第一電信號，來至少部分獨立地驅(qū)動所述第一電磁轉(zhuǎn)換器和所述第二電磁轉(zhuǎn)換
ο本發(fā)明的這些以及其他方面、特征和優(yōu)點從以下描述的實施例中將變得顯而易見，并且參照這些實施例進行闡明。


下面僅作為示例參照附圖來描述本發(fā)明的實施例，其中圖1圖示了依據(jù)本發(fā)明一些實施例的聲音再現(xiàn)系統(tǒng)的實例；圖2圖示了雙電動機揚聲器單元的實例；圖3圖示了依據(jù)本發(fā)明一些實施例的聲音再現(xiàn)系統(tǒng)的實例；以及圖4圖示了依據(jù)本發(fā)明一些實施例的聲音再現(xiàn)系統(tǒng)的實例。
具體實施例方式圖1圖示了依據(jù)本發(fā)明一些實施例的聲音再現(xiàn)系統(tǒng)的實例。該系統(tǒng)包括揚聲器單元101，其是雙電動機揚聲器單元。具體地，揚聲器單元101從可以通過兩個不同致動器移動的圓錐體發(fā)出聲音。揚聲器單元101包括第一(電磁)轉(zhuǎn)換器，其可以接收第一電信號，并且將所述第一電信號轉(zhuǎn)換成所述圓錐體的機械運動。此外，揚聲器單元101包括第二 (電磁)轉(zhuǎn)換器，其可以接收第二電信號，并且將所述第二電信號轉(zhuǎn)換成所述圓錐體的機械運動。例如，每個轉(zhuǎn)換器可以包括耦合到移動音圈的永久磁鐵，所述移動音圈附接到所述圓錐體。因此，所述揚聲器是多電動機揚聲器單元，其可以由附接到所述圓錐體的不同部分的兩個不同致動器驅(qū)動。揚聲器單元101耦合到驅(qū)動單元103，驅(qū)動單元103被布置為生成第一和第二電信號。具體地，驅(qū)動單元103生成第一和第二信號，從而它們可以是獨立的，并且具體地，它們可以對應(yīng)于兩個不同的聲源。因此，雙電動機揚聲器單元101不僅用于擴展單個聲源的低頻性能，而且還用于提供兩個不同的聲源，由此允許單個揚聲器單元為多于一個的聲源提供聲音再現(xiàn)。此外，所述兩個聲源將空間分隔地出現(xiàn)，如同它們(至少部分地)源自揚聲器單元101的圓錐體的不同部分。在這個實例中，所述兩個聲源用于表示不同的聲道，并且具體地用于表示不同的空間聲道。因此，單個揚聲器單元101用于提供多于一個的空間聲道，同時空間聲道感覺就像是源自不同方向，盡管它們是由相同的圓錐體產(chǎn)生的。在這個特定實例中，驅(qū)動單元103包括第一驅(qū)動器105，其接收第一音頻聲道，并且從中生成第一電信號。此外，驅(qū)動單元103包括第二驅(qū)動器107，其接收第二音頻聲道，并且從中生成第二電信號。在這個實例中，第一和第二驅(qū)動器105，107是彼此完全獨立的，并且在所述不同的音頻聲道的信號之間沒有相互作用(除了經(jīng)由揚聲器單元101的圓錐體之外)。例如，驅(qū)動器105，107可以包括適當?shù)囊纛l濾波器、放大器、音量控制器等，如同對普通技術(shù)人員公知的那些。這兩個音頻聲道可以是空間聲道，例如立體聲信號的兩個聲道。因此，所述驅(qū)動電路可以接收立體聲信號的左和右聲道，并且可以從中生成對應(yīng)于左聲道的驅(qū)動信號和對應(yīng)于右聲道的單獨的驅(qū)動信號。然而，所述驅(qū)動信號未饋送到不同的揚聲器或揚聲器驅(qū)動器， 而是饋送到相同揚聲器單元101的不同轉(zhuǎn)換器/致動器。因此，在這個系統(tǒng)中，相同的圓錐體被驅(qū)動以再現(xiàn)左聲道和右聲道這兩者。布置所述雙電動機驅(qū)動電路，使得這個雙驅(qū)動導(dǎo)致發(fā)出的聲音不僅對應(yīng)于組合的單聲道信號，而且發(fā)出的聲音還具有空間分布，并且包括右和左聲道的不同的空間提示。更詳細地，對于較高頻率，主要通過接近于致動點的圓錐體區(qū)域生成聲音再現(xiàn)，并且因此所述左信號的較高頻率內(nèi)容將主要從饋送左電信號的轉(zhuǎn)換器的附接點附近的圓錐體區(qū)域發(fā)出。同樣，所述右信號的較高頻率內(nèi)容將主要從饋送右電信號的轉(zhuǎn)換器的附接點附近的圓錐體區(qū)域發(fā)出。因此，通過圓錐體的不同部分發(fā)出左和右聲道的發(fā)出的聲音的較高頻率內(nèi)容，從而提供允許聽者的空間體驗的方向提示。對于正降低的頻率，從圓錐體逐漸增大的區(qū)域發(fā)出聲音，并且對于低頻，典型地從整個圓錐體區(qū)域發(fā)出聲音。因此，在較低頻率處，所發(fā)出的聲音不對應(yīng)于個體單獨的聲道， 而是提供了兩個聲道的組合聲音。因此，對于低頻，發(fā)出單聲道聲音。然而，因為可以通過整個圓錐體區(qū)域發(fā)出兩個聲道低頻處的聲音，所以可以實現(xiàn)大大提高的效率和低頻性能。實質(zhì)上，所述雙電動機揚聲器單元允許對應(yīng)于整個圓錐體區(qū)域的每個聲道的低頻性能，同時不要求針對每個聲道單獨提供這個區(qū)域。因此，有效地平分了所述系統(tǒng)的整個圓錐體區(qū)域(即通常需要具有這種圓錐體區(qū)域的兩個揚聲器)，以便提供給定的低頻性能。盡管這可能會為了更低頻率而以方向提示為代價，但是這一般是可接受的，甚至是無關(guān)緊要的，因為人的感知主要對高頻方向提示敏感，而對低頻方向提示不敏感。因此，所述方法可以允許單個揚聲器單元提供空間體驗和高效低頻響應(yīng)這二者，同時保持非常緊湊的結(jié)構(gòu)。此外，可以充分地降低成本，因為僅需要單個揚聲器單元。例如，所述系統(tǒng)可以有利地用于緊湊的消費設(shè)備中，例如平板電視或便攜式收音機。圖2更詳細地圖示了揚聲器單元101，且特別示出了安裝在外殼201中的揚聲器單元101的橫截面。揚聲器單元101包括安裝架203，其用于固定揚聲器單元101。在這個特定實例中，揚聲器單元101安裝在外殼201中，例如，外殼201可以安裝在平板電視或便攜式收音機中。在這個實例中，外殼201還包括低音反射端口 205，其支持揚聲器單元101以提供改進的低頻響應(yīng)。安裝架203為揚聲器單元101的元件提供剛性支撐。將安裝架(mounting frame) 203牢固且堅固地安裝在外殼201中，例如經(jīng)由適當?shù)墓潭c(例如，安裝架203可以包含螺絲孔，這些螺絲孔可用于通過螺釘將擴音器單元101固定到外殼201)。此外，擴音器單元101包括圓錐體207，其柔性地附接到安裝架203。在圖2的實例中，圓錐體207通過允許圓錐體207相對于安裝架203移動的彈性或柔性裝配件 (mounting)而附接到安裝架203。具體地，將圓錐體207經(jīng)由貼膠邊緣209固定到所述安裝架。揚聲器單元101包括兩個轉(zhuǎn)換器，這兩個轉(zhuǎn)換器被布置為將電信號轉(zhuǎn)換成圓錐體 207的運動。第一轉(zhuǎn)換器包含固定到安裝架203的元件和附接到圓錐體207且可以相對于固定元件和進而安裝架203移動的可移動元件。在這個實例中，所述固定元件是永久磁鐵 211，并且所述可移動部分是音圈213。因此，當將電信號饋送音圈213時，得到的磁場導(dǎo)致音圈213以及進而圓錐體207相對于永久磁鐵211以及進而安裝架203移動。同樣，第二轉(zhuǎn)換器包括永久磁鐵215形式的固定元件和附接到圓錐體207的音圈 217形式的可移動元件。第一和第二音圈213，217附接到圓錐體207的不同元件，并且因此將不同地給予相對圓錐體207的運動。圓錐體207具有相對大的圓錐體區(qū)域，并且可以被布置為具有非圓形的周界。具體地，圓錐體207的周界(對應(yīng)于圓錐體連接到邊緣209的部分)具有更接近于橢圓或矩形形狀的非圓形的形狀。具體地，沿著通過兩個轉(zhuǎn)換器的中心點的線在相對的周界點之間 (即，在音圈213，217的中心點之間)測量的寬度比沿著垂直于此的線在相對的周界點之間測量(例如，在所述轉(zhuǎn)換器的中心處測量，或在這些中心之間的點處測量)的高度長。實際上，在許多實施例中，所述寬度至少是所述高度的兩倍，并且常常有利地可以是至少3倍、4倍、5倍或更長。在許多消費電子設(shè)備中，這種布置可以提供適用于集成的形狀。此外，在許多情形下，這可以確保在由揚聲器單元表現(xiàn)的不同聲源之間改進的空間差別。實際上，已經(jīng)經(jīng)常發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)擴音器的圓形形狀是不實用的，并且已試圖用類似的低音響應(yīng)創(chuàng)建擴音器，而采用更加矩形或橢圓的外形。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這種揚聲器的一個問題是， 更加難以對稱且足夠精確地驅(qū)動圓錐體，以避免來自所述圓錐體在不同區(qū)域中的非對稱運動的變形(distortion)(例如，在不沿著最短軸針對圓錐體導(dǎo)致運動變形的情況下，所述轉(zhuǎn)換器不能有效地沿著最長軸移動所述圓錐體的最遠區(qū)域)。已建議通過在兩個不同圓錐體點同樣地移動圓錐體而提供更加一致的圓錐體運動。這種揚聲器可以包括在不同點附接到圓錐體的兩個轉(zhuǎn)換器，向這兩個轉(zhuǎn)換器饋送相同的信號以便一致地驅(qū)動所述圓錐體。然而，圖1的系統(tǒng)使用了一種完全不同的方法，其中，將不同的信號饋送到不同的轉(zhuǎn)換器，從而使用單個圓錐體提供多個空間分隔的聲源。實際上，當前方法明確地試圖非一致地驅(qū)動所述圓錐體，并且在所述圓錐體的不同部分具有不同的運動，以便從單個揚聲器元件提供這種多聲源位置。在圖2的揚聲器單元中，圓錐體207可以被認為包括三個不同的部分。第一部分是可以由第一音圈213的運動完全確定的圓錐體的部分。在這個特定實例中，這個部分對應(yīng)于處于第一音圈213的附件(attachment)的周界內(nèi)的圓錐體的區(qū)域， 即在這個特定實例中，第一部分對應(yīng)于附接到第一音圈213的防塵罩或圓頂圓錐體219。之后，將所述圓錐體的第一部分/區(qū)域稱為第一防塵罩219。應(yīng)該意識到，因為第一防塵罩219沿著第一防塵罩219的整個圓周附接到第一音圈213，所以對第一音圈213的運動的準確認知還將允許確定第一防塵罩219的準確運動。 例如，如果將電信號施加于第一音圈213，則這將控制第一音圈213的運動，并且這還將控制防塵罩219的運動。如果沒有信號被施加于第一音圈213，運動可以從第二音圈217的運動到達第一防塵罩219，并且可以導(dǎo)致第一防塵罩219移動。然而，即使在這種情況中，仍然可以從對第一音圈(21 的運動的認知中確定第一防塵罩219的運動，因為這將被相應(yīng)地移動。應(yīng)該意識到，可以將相同的注解同樣地用于第二轉(zhuǎn)換器，并且因此圓錐體207包括第二部分/區(qū)域，其具有可以從對第二音圈217的運動的認知完全確定的運動。在這個特定實例中，這個第二部分對應(yīng)于第二防塵罩221。此外，圓錐體207包含第三部分223，其運動不能僅從對音圈213，217的僅僅一個的運動的認知來完全確定。具體地，這個第三部分223包括圓錐體207的剩余部分，即不是防塵罩219，221的那部分。應(yīng)當明了的是，這個第三部分223的任一點的運動不是排他地通過音圈213，217的僅僅一個的運動來確定，而是取決于音圈213，217這兩者的運動。當使用時，將主要通過第一防塵罩219和第一音圈219附近的第三部分223的小區(qū)域發(fā)出饋送到第一轉(zhuǎn)換器的信號的高頻分量。同樣，將主要通過第二防塵罩221和第二音圈221附近的第三部分223的小區(qū)域發(fā)出饋送到第二轉(zhuǎn)換器的信號的高頻分量。然而， 主要通過第三部分223發(fā)出第一和第二信號兩者的低頻，第三部分223典型地組成圓錐體 207的主要區(qū)域。因此，揚聲器單元101將傾向于發(fā)出不同聲音，并且對于不同頻率從圓錐體207的不同部分發(fā)出。在較高頻率處，從音圈213，217內(nèi)或附近的小區(qū)域發(fā)出兩個輸入聲道的局部且空間上有差別的聲音。對于正降低的頻率，圓錐體(一個或多個)207的有效區(qū)域可以逐漸增加，并且對于低頻，將整個圓錐體區(qū)域用于兩個聲道的組合的聲音發(fā)出。因此，對于正增加的頻率，逐漸增加空間差別，并且對于正降低的頻率，逐漸增加有效的圓錐體區(qū)域。 因此，單個揚聲器單元101的這種性能對于表現(xiàn)多空間音頻聲道(例如立體聲信號)尤其是有利的，因為人的感知對高頻的方向提示敏感，而不是對低頻敏感，然而較低頻處的高音頻質(zhì)量需要更大的圓錐體區(qū)域。在這個系統(tǒng)中，因此在較低頻處，由第三部分223提供的聲壓等級高于防塵罩 219，221的聲壓等級，而在較高頻處，由防塵罩219，221提供的聲壓等級高于第三部分223的聲壓等級。因此，第三部分223對于第一電信號具有比低于給定交叉頻率的第一圓錐體區(qū)域(第一防塵罩219)高的效率，并且對于第一電信號具有比高于交叉頻率的第一圓錐體區(qū)域(第一防塵罩219)低的效率。在許多實施例中，有利地，所述交叉頻率在150和600Hz 之間，并且更有利地，在200Hz和300Hz之間(包括該間隔的兩個端點)。在這個系統(tǒng)中，所述揚聲器單元在對應(yīng)于第一部分和第二部分(即，在特定實例中的第一和第二防塵罩219、221之間)的兩個圓錐體區(qū)域之間具有IOdB或更多的聲道間隔。可以將所述聲道間隔測量為僅驅(qū)動轉(zhuǎn)換器之一的情形中的由圓錐體區(qū)域(防塵罩)生成的聲音等級之間的差。例如，可以將測試信號施加于第一音圈213，而不將信號施加于第二音圈217?？梢詫⑺鲱l率選擇得相對高，例如高于1kHz。然后可以確定由第一防塵罩219生成的聲音等級(例如，通過分析或測量)。然而，在這個情形下，第一音圈213的運動可以通過圓錐體207傳播到第二防塵罩221，導(dǎo)致圓錐體207的這個部分也移動，并且因此生成聲音。然后，可以確定這個聲音等級(例如通過分析或測量)。揚聲器單元101的這種結(jié)構(gòu)(例如， 圓錐體的剛性)是這樣的這些聲音等級之間的差至少是10dB，并且在許多實施例中，甚至更有利地至少是20dB或甚至是30dB。這樣可以確保來自單個圓錐體207的改進的空間體驗。在一些情形中，當僅有效地驅(qū)動音圈219和221之一時，可以基于兩個防塵罩219 和221的相對運動/偏移確定所述聲道間隔。例如，由第二音圈217的運動引起的到第一防塵罩219的偏移充分小于第二防塵罩221的偏移。在許多情形下，有利地，第一防塵罩219 的偏移可以小于第二防塵罩221的偏移的1/5或1/10。因此，所述系統(tǒng)可以提供多個空間上分隔的聲源，并且從單個緊湊揚聲器單元101 提供高質(zhì)量的低頻再現(xiàn)。實際上，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)所述方法提供了對于非常小的揚聲器單元101 的良好的用戶體驗，并且在許多實施例中，揚聲器單元101的寬度可以小于20厘米(并且因此，最大橫截面距離可以小于20厘米)。此外，所述高度可以小于5厘米。因此，所述方法可以允許來自小于20厘米X5厘米的區(qū)域的高質(zhì)量多聲道聲音再現(xiàn)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)實際的實施方式對于高度大約在30mm，寬度在135mm和180mm之間來說提供了高度有利的性能。對于這些實施方式，防塵罩具有大約15mm的直徑。發(fā)現(xiàn)這些實施方式在特定外殼中提供了可感覺的立體聲效果和擴展到大約80Hz的低音這二者。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的是，對于與常規(guī)揚聲器一起使用的相似大小的外殼，所述低音僅典型地擴展到大約 200Hz。因此，發(fā)現(xiàn)將實現(xiàn)非常充分的低頻擴展。在圖1的系統(tǒng)中，第一電信號對應(yīng)于音頻聲道，并且特別地對應(yīng)于立體聲信號的左音頻聲道，而第二電信號對應(yīng)于第二音頻聲道，并且特別地對應(yīng)于立體聲信號的右音頻聲道。在這個實例中，這就是整個頻率間隔中的情況，因為生成第一和第二電信號以在整個頻率范圍上分別表示第一音頻和第二音頻聲道中的信號。因此，在這個實例中，在較低頻處的信號的組合出現(xiàn)于圓錐體207本身。在一些實施例中，驅(qū)動轉(zhuǎn)換器的電信號可以僅直接對應(yīng)于有限頻率范圍中的各個輸入音頻聲道。在這樣的實施例中，當生成電信號時，輸入音頻聲道可以例如被組合在其他頻率范圍中。圖3圖示了這種方法的一個實例。這個實例對應(yīng)于圖1的方法，但是具有更改的驅(qū)動電路103。具體地，預(yù)處理輸入立體聲聲道以生成頻率間隔中的組合信號，其中驅(qū)動轉(zhuǎn)換器的電信號從這個頻率間隔中的組合信號生成。在頻率間隔外，所述電驅(qū)動信號主要從音頻聲道的輸入信號生成。在圖3的系統(tǒng)中，將來自左輸入音頻聲道的信號饋送到低通濾波器301，低通濾波器301生成具有截止頻率的低通濾波的信號，截止頻率可以具體地處于300-600HZ的范圍中。同樣，將來自右輸入音頻聲道的信號饋送到低通濾波器303，低通濾波器303也生成具有截止頻率的低通濾波的信號，所述截止頻率可以具體地處于300-600HZ的范圍中。在圖3 的系統(tǒng)中，這兩個低通濾波器301，303實質(zhì)上是相同的。然后，在組合器305 (在這個特定實例中是簡單加法器)中組合低通濾波的信號，從而生成組合信號。因此，所述組合信號是從低頻間隔中的輸入立體聲信號生成的單聲道信號。將來自第一低通濾波器301的右低通濾波的信號進一步饋送到第一減法器307， 第一減法器307從輸入右信號中減去右低通濾波的信號，以生成右剩余信號。同樣，將來自第二低通濾波器303的左低通濾波的信號進一步饋送到第二減法器309，第二減法器309從輸入左信號中減去左低通濾波的信號，以生成左剩余信號。 組合器305和第一減法器307耦合到第一組合器311，第一組合器311組合右剩余信號和公共組合信號，以生成右更改的信號。同樣，組合器305和第二減法器309耦合到第二組合器313，第二組合器313組合左剩余信號和公共組合信號，以生成左更改的信號。因此，生成左和右更改的信號，其對應(yīng)于較高頻率的原始的左和右輸入信號，但是對于較低頻率，它們是相同的。因此，生成立體聲信號，其對應(yīng)于較高頻率的原始的輸入立體聲信號，但是對應(yīng)于較低頻率的公共單聲道信號。第一和第二組合器311，313(具體地， 它們可以是求和器)耦合到第一和第二驅(qū)動器105，107，第一和第二驅(qū)動器105，107從這些更改的信號中生成左和右驅(qū)動信號。因此，在圖3的實例中，通過高頻分量從擴音器單元101的圓錐體207的不同部分的表現(xiàn)來提供空間用戶體驗。然而，在較低頻率處，提供公共的單聲道信號，導(dǎo)致發(fā)出一致的單聲道聲音。這在許多情形下可以提供改進的性能，因為圓錐體的低頻公共驅(qū)動可以提供圓錐體207的更加一致的運動，從而例如需要圓錐體207彎曲得更少。因此，可以降低圓錐體變形，從而導(dǎo)致改進的低頻性能。在一些實施例中，驅(qū)動電路103還可以接收低頻效應(yīng)(LFE)聲道。因此，輸入信號可以是2. 1空間信號，而不是立體聲信號。在這個情況下，還可以通過單個揚聲器單元101 表現(xiàn)所述LFE聲道。具體地，驅(qū)動電路可以不僅從左和右輸入信號、而且還可以響應(yīng)于所述 LFE聲道的信號來生成第一和第二電信號這兩者。圖4中圖示了實施來從單個揚聲器單元101表現(xiàn)2. 1信號的系統(tǒng)的實例。這個實例對應(yīng)于圖3的系統(tǒng)，但是代替從輸入信號生成組合信號，直接使用LFE信號。因此，通過組合所述LFE信號和右信號生成到第一驅(qū)動器105的輸入，并且通過組合所述LFE信號和左信號生成到第二驅(qū)動器107的輸入。因此，所述LFE信號一致地驅(qū)動揚聲器單元101的這兩個轉(zhuǎn)換器，從而導(dǎo)致形成所述LFE信號的低頻信號分量的高效且高質(zhì)量的表現(xiàn)。應(yīng)當意識到，可以僅僅通過組合所述LFE聲道信號和來自組合器305的組合信號、 以及將這個結(jié)果信號饋送到組合器311，313來容易地組合圖3和4的系統(tǒng)。應(yīng)當意識到，為了清楚起見，上述描述已經(jīng)參照不同功能單元和處理器描述了本發(fā)明的實施例。然而，將清楚明白的是，在不損害本發(fā)明的情況下，可以使用不同功能單元或處理器之間的功能的任意適當?shù)姆植?。例如，圖示為由單獨的處理器或控制器執(zhí)行的功能可以通過相同的處理器或控制器執(zhí)行。因此，對特定功能單元的參考僅被視為是對用于提供所描述的功能的適當裝置的參考，而不是指示嚴格的邏輯或物理結(jié)構(gòu)或機構(gòu)?？梢砸园ㄓ布④浖?、固件或這些的任何組合的任意適當形式實施本發(fā)明。本發(fā)明可以可選地至少部分地作為運行在一個或多個數(shù)據(jù)處理器和/或數(shù)字信號處理器上的計算機軟件來實施。本發(fā)明實施例的元件和部件可以以任意適當方式物理地、功能性地和邏輯地實施。實際上，所述功能可以在單個單元中、多個單元中或作為其他功能單元的一部分來實施。照此，本發(fā)明可以在單個單元中實施，或者可以物理地和功能性地分布在不同單元和處理器之間。盡管已經(jīng)結(jié)合一些實施例描述了本發(fā)明，但是本發(fā)明并非意圖受限于本文所闡明的特定形式。而是，本發(fā)明的范圍僅僅由所附權(quán)利要求來限制。另外，盡管特征可能看起來是結(jié)合特定實施例描述的，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將認識到，所描述的實施例的不同特征可以按照本發(fā)明進行結(jié)合。在權(quán)利要求中，術(shù)語“包括”并不排除其他元件或步驟的存在。此外，盡管單獨列出，但是可以由例如單個單元或處理器來實施多個裝置、元件或方法步驟。另外，盡管各個特征可能包括在不同權(quán)利要求中，但是它們可能被有利地組合， 并且包括在不同權(quán)利要求中并不意味著特征的組合是不可行的和/或不是有利的。同樣， 特征包括在一類權(quán)利要求中并不意味著限制于此類別，而是表示所述特征視情況同樣適用于其他權(quán)利要求類別。此外，權(quán)利要求中特征的次序不意味著這些特征必須照此工作的任何特定次序，并且特別地，方法權(quán)利要求中的各個步驟的次序并不意味著必須以這個次序執(zhí)行所述步驟。相反，可以以任意適當?shù)拇涡驁?zhí)行所述步驟。另外，單數(shù)引用不排除多個。 因此，對“一種”、“一”、“第一”、“第二”等的引用不排除多個。權(quán)利要求中的附圖標記僅僅是作為澄清的實例來提供，不應(yīng)理解為以任意方式限制權(quán)利要求的范圍。
權(quán)利要求
1.一種聲音再現(xiàn)系統(tǒng)，所述聲音再現(xiàn)系統(tǒng)包括揚聲器單元(101)，所述揚聲器單元(101)包括圓錐體(207)，第一轉(zhuǎn)換器011，213)，用于將第一電信號轉(zhuǎn)換成所述圓錐體Q07)的運動，以及第二轉(zhuǎn)換器015，217)，用于將第二電信號轉(zhuǎn)換成所述圓錐體Q07)的運動；以及驅(qū)動電路(103)，用于通過生成不同于所述第二電信號的所述第一電信號來至少部分獨立地驅(qū)動所述第一轉(zhuǎn)換器(211，21；3)和所述第二轉(zhuǎn)換器015，217)。
2.依照權(quán)利要求1所述的聲音再現(xiàn)系統(tǒng)，其中，所述驅(qū)動電路(103)被布置為生成所述第一電信號來對應(yīng)于第一聲源，并且生成所述第二電信號來對應(yīng)于第二聲源。
3.依照權(quán)利要求1所述的聲音再現(xiàn)系統(tǒng)，其中，所述驅(qū)動電路(103)被布置為生成所述第一電信號來對應(yīng)于至少第一頻率間隔中的第一音頻聲道的第一聲道信號，并且生成所述第二電信號來對應(yīng)于所述第一頻率間隔中的第二音頻聲道的第二聲道信號。
4.依照權(quán)利要求3所述的聲音再現(xiàn)系統(tǒng)，其中，所述第一音頻聲道和所述第二音頻聲道是空間聲道。
5.依照權(quán)利要求4所述的聲音再現(xiàn)系統(tǒng)，其中，所述驅(qū)動電路(103)還被布置為接收低頻效應(yīng)聲道信號，并且響應(yīng)于所述低頻效應(yīng)聲道信號生成所述第一電信號和所述第二電信號這兩者。
6.依照權(quán)利要求3所述的聲音再現(xiàn)系統(tǒng)，其中，所述驅(qū)動電路(103)還被布置為通過組合第二頻率間隔中的所述第一聲道信號和第二聲道信號生成組合信號，并且生成所述第一電信號和所述第二電信號這兩者來對應(yīng)于所述第二頻率間隔中的所述組合信號。
7.依照權(quán)利要求6所述的聲音再現(xiàn)系統(tǒng)，其中，所述第二頻率間隔包括比所述第一頻率間隔低的頻率。
8.依照權(quán)利要求1所述的聲音再現(xiàn)系統(tǒng)，其中，所述圓錐體的第一部分附接到所述第一轉(zhuǎn)換器011，213)的第一可移動元件013)，并且所述圓錐體的第二部分附接到所述第二轉(zhuǎn)換器015，217)的第二可移動元件017)。
9.依照權(quán)利要求8所述的聲音再現(xiàn)系統(tǒng)，其中，所述第一部分提供具有由所述第一可移動元件013)的運動完全確定的運動的第一圓錐體區(qū)域019)，所述第二部分提供具有由所述第二可移動元件017)的運動完全確定的運動的第二圓錐體區(qū)域021)，并且所述圓錐體(207)還包括具有由所述第一可移動元件(21 和所述第二可移動元件(21 兩者的運動確定的運動的第三圓錐體區(qū)域(223)。
10.依照權(quán)利要求9所述的聲音再現(xiàn)系統(tǒng)，其中，在所述第一圓錐體區(qū)域(219)和所述第二圓錐體區(qū)域021)之間的聲道間隔至少是10dB。
11.依照權(quán)利要求9的所述聲音再現(xiàn)系統(tǒng)，其中，所述第一可移動元件(21 和所述第二可移動元件(21 是音圈，并且所述第一圓錐體區(qū)域(219)和所述第二圓錐體區(qū)域021) 是處于所述音圈周界內(nèi)的所述圓錐體007)的區(qū)域。
12.依照權(quán)利要求9所述的聲音再現(xiàn)系統(tǒng)，其中，所述第三部分(223)對于所述第一電信號具有比低于交叉頻率的所述第一圓錐體區(qū)域(219)高的效率，并且對于所述第一電信號具有比高于所述交叉頻率的所述第一圓錐體區(qū)域(219)低的效率。
13.依照權(quán)利要求1所述的聲音再現(xiàn)系統(tǒng)，其中，所述圓錐體的圓錐體周界具有小于5厘米X 20厘米的尺寸。
14.依照權(quán)利要求1所述的聲音再現(xiàn)系統(tǒng)，其中，所述圓錐體O07)的圓錐體周界的點之間的最大橫截面距離不大于20厘米。
15.一種驅(qū)動揚聲器單元(101)的方法，所述揚聲器單元(101)包括圓錐體007)，第一轉(zhuǎn)換器011，213)，用于將第一電信號轉(zhuǎn)換成所述圓錐體Q07)的運動，以及第二轉(zhuǎn)換器 015，217)，用于將第二電信號轉(zhuǎn)換成所述圓錐體Q07)的運動；所述方法包括通過生成不同于所述第二電信號的所述第一電信號至少部分獨立地驅(qū)動所述第一電磁轉(zhuǎn)換器011，213)和所述第二電磁轉(zhuǎn)換器015，217)。
全文摘要
一種聲音再現(xiàn)系統(tǒng)包括揚聲器單元(101)，所述揚聲器單元(101)包括圓錐體(207)，第一轉(zhuǎn)換器(211，213)，用于將第一電信號轉(zhuǎn)換成所述圓錐體(207)的運動，以及第二轉(zhuǎn)換器(215，217)，用于將第二電信號轉(zhuǎn)換成所述圓錐體(207)的運動。所述系統(tǒng)還包括驅(qū)動電路(103)，用于通過生成不同于所述第二電信號的所述第一電信號來至少部分獨立地驅(qū)動所述第一電磁轉(zhuǎn)換器(211，213)和所述第二電磁轉(zhuǎn)換器(215，217)。例如，所述不同的信號可以源于不同的空間音頻聲道，例如立體聲信號，使得單個緊湊的揚聲器單元(101)可以提供高質(zhì)量的低頻性能和空間體驗這兩者。
文檔編號H04R1/28GK102484755SQ201080033491
公開日2012年5月30日 申請日期2010年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月24日
發(fā)明者F·J·K·克維克, G·K·S·戈扎利, N·S·蘇雷什 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司