ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО С ОТРАЖАТЕЛЕМ ЗВУКОВЫХ ВОЛН
VEHICLE WITH SOUND WAVE REFLECTOR

Настоящее изобретение относится к транспортному средству, которое содержит отражатель звуковых волн, так что звуковая волна, распространяемая динамиком и отраженная в отражателе звуковых волн, может восприниматься как рассеянный звук.
В патенте США 7,424,127 В1 описан динамик, вмонтированный в сиденье, при этом в спинке сиденья два электроакустических преобразователя или динамик встроены и ориентированы так, что соответствующие оси по существу вертикальны относительно головы человека, сидящего на сиденье транспортного средства. Преобразователи используются для того, чтобы способствовать распространению направленных звуковых сигналов, например, от левого и правого стереофонических устройств, которые распространяются в направлении, аксиальном к подголовнику в салоне транспортного средства. Встроенный динамик главным образом распространяет звуковые волны в аксиальном направлении подголовника. Задача патента США состоит в формировании и обеспечении улучшенного объемного звучания для пассажиров, сидящих в транспортном средстве.
Напротив, задача настоящего изобретения состоит в обеспечении восприятия рассеянного звука в пассажирском салоне. Данная задача может быть решена посредством предмета изобретения, определяемого пунктами 1 и 14 формулы изобретения и соответствующими зависимыми пунктами 2-13 и 15 формулы изобретения.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления изобретения транспортное средство содержит потолок транспортного средства, первую часть, отражающую звуковые волны, и вторую часть, при этом первая часть, отражающая звуковые волны, отражает звуковые волны в большей степени, чем вторая часть, отражающая звуковые волны, и, по меньшей мере, один динамик расположен в транспортном средстве так, что распространенная звуковая волна, которая отражается первой частью, отражающей звуковые волны, приводит к восприятию рассеянного звука в пассажирском салоне транспортного средства. Первая часть, отражающая звуковые волны, может представлять собой отдельный элемент, выполненный с возможностью закрепления на потолке транспортного средства.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления указанный, по меньшей мере, один динамик может быть встроен в подголовник или в звуковую колонку, которая выполнена с возможностью прикрепления к спинке сиденья или к обычному подголовнику сиденья транспортного средства.
В соответствии с другим аспектом изобретения устройство обработки звука сконфигурировано для выдачи, по меньшей мере, двух декоррелированных звуковых сигналов для двух динамиков, расположенных в подголовнике сиденья транспортного средства или в звуковой колонке, которая выполнена с возможностью прикрепления к спинке сиденья или к подголовнику сиденья транспортного средства. Декоррелятор может быть использован для декорреляции двух выходных сигналов.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 показывает схематический вид сбоку транспортного средства, содержащего отражатель звуковых волн в потолке транспортного средства в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения.
Фиг.2 показывает другой вид сбоку транспортного средства, содержащего отдельный отражатель звуковых волн на потолке транспортного средства в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения.
Фиг.3 показывает фотографию подголовника, содержащего два динамика для генерирования декоррелированного звука.
Фиг.4 показывает фотографию подголовника или звуковой колонки, содержащей два динамика и фазоинверторные трубки в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения.
Фиг.5 показывает другую фотографию детали транспортного средства с двумя первыми частями, отражающими звуковые волны, и соответствующим подголовником для сиденья транспортного средства, содержащим, по меньшей мере, один динамик в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения.
Подробное описание вариантов осуществления
Со ссылкой на сопровождающие фигуры 1-5 приведены разъяснения и варианты осуществления, относящиеся к транспортному средству с отражателем звуковых волн и динамиком, расположенным в транспортном средстве так, что распространенная звуковая волна, которая отражается в отражателе звуковых волн, может восприниматься как рассеянный звук пассажиром транспортного средства.
На фиг.1 показан схематический вид сбоку транспортного средства в соответствии с вариантами осуществления изобретения. Транспортное средство 100 содержит потолок 5 транспортного средства, имеющий первую часть 10, отражающую звуковые волны, при этом первая часть 10, отражающая звуковые волны, имеет первую характеристику отражения звуковых волн. Кроме того, потолок 5 транспортного средства содержит вторую часть 20, имеющую вторую характеристику отражения звуковых волн. В соответствии с вариантами осуществления первая часть 10, отражающая звуковые волны, отражает звуковые волны в большей степени по сравнению со второй частью 20, отражающей звуковые волны. Кроме того, по меньшей мере, один динамик 50 расположен в транспортном средстве 100 так, что основное направление 30 распространения звука динамиком направлено к первой части 10, отражающей звуковые волны. В результате звуковая волна, которая распространяется динамиком 50, отражается в первой части 10, отражающей звуковые волны, и может восприниматься в качестве рассеянного звука человеком в транспортном средстве.
Термин «транспортное средство» может охватывать, например, автомобиль, автобус, поезд, самолет, судно, метрополитен и т.д. В целом транспортное средство может представлять собой любое средство, способное транспортировать людей в воздухе, по воде, по земле или под землей. Первая часть, отражающая звуковые волны, также названа в данном документе отражателем звуковых волн.
Схематическое транспортное средство 100, показанное на фиг.1, например, представляет собой автомобиль, имеющий передние и задние сиденья. В других транспортных средствах может иметься множество сидений транспортного средства в соответствии с дополнительными вариантами осуществления изобретения. По меньшей мере, один динамик 50 может быть встроен, например, в подголовник 60, который прикреплен к переднему сиденью 18. Первая часть 10, отражающая звуковые волны, и вторая часть 20 могут быть сформированы как неотъемлемые части потолка транспортного средства. Обе части, а именно первая часть 10, отражающая звуковые волны, и вторая часть 20, могут вместе образовывать потолок 5 транспортного средства или, по меньшей мере, часть потолка транспортного средства. Первая часть 10, отражающая звуковые волны, и вторая часть 20 могут быть выполнены из разных материалов, так что первая характеристика отражения звуковых волн будет отличаться от второй характеристики отражения звуковых волн, которую имеет вторая часть 20. Первая характеристика отражения звуковых волн характеризует первую часть 10, отражающую звуковые волны, как отражающую звуковые волны в большей степени, чем вторая часть, имеющая вторую характеристику отражения звуковых волн. Звуковая волна, которая подвергает воздействию распространения первую часть 10, отражающую звуковые волны, может отражаться с меньшими потерями по сравнению со звуковой волной, которая отражается во второй части 20.
Динамик 50, который может быть встроен в подголовник 60, может во время работы распространять звуковую волну в направлении первой части 10, отражающей звуковые волны, так что распространяемая звуковая волна будет отражаться в первой части 10, отражающей звуковые волны. Отраженная звуковая волна может быть направлена в разных направлениях в пассажирском салоне, так что создается «облако» рассеянного звука. Это означает, что человек, сидящий в транспортном средстве, может воспринимать улучшенный рассеянный звук, если распространенный звук отражается в отражателе 10 звуковых волн. Пассажиру может быть трудно определить местоположение источника «облака» рассеянного звука, то есть, по меньшей мере, одного динамика. В соответствии с другими вариантами осуществления динамик может быть расположен в другом месте в транспортном средстве, так что основное направление 30 распространения звука будет направлено к первой части 10, отражающей звуковые волны.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления материал для первой части, отражающей звуковые волны, может содержать, например, один из материалов, пластик, синтетический материал, дерево, металл, сталь, листовой металл, стекло, камень и т.д. Вторая часть 20 также может содержать, например, пластик, синтетический материал, металл, ткань, дерево, искусственное волокно или другие надлежащие материалы для потолка транспортного средства. Вторая часть 20 может быть изготовлена из материала, имеющего более высокий коэффициент поглощения звука по сравнению с первой частью, отражающей звуковые волны. В вариантах осуществления первая часть, отражающая звуковые волны, может иметь первую характеристику отражения звуковых волн, которая отличается от второй характеристики звуковых волн, которую имеет вторая часть 20. Первая часть 10, отражающая звуковые волны, может иметь большую способность к отражению звуковых волн, чем вторая часть. Это означает, что первая часть, отражающая звуковые волны, может иметь более высокий показатель или коэффициент отражения звука, чем вторая часть. Вторая часть 20 может представлять собой лучший звукопоглотитель, чем первая часть 10, отражающая звуковые волны. Вторая часть может содержать звукопоглощающий материал, в то время как первая часть, отражающая звуковые волны, может содержать материал с более высоким коэффициентом отражения мощности звука по сравнению со второй частью. Вторая часть 20 может иметь бóльшую способность к поглощению звука по сравнению с первой частью, отражающей звуковые волны.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления первая часть 10, отражающая звуковые волны, может быть изготовлена из материала, который тверже материала второй части 20, так что звуковая волна отражается от первой части, отражающей звуковой волны, с меньшими потерями по сравнению со звуковой волной, отраженной во второй части. Твердость первой части 10, отражающей звуковые волны и имеющей первую характеристику отражения звуковых волн, может быть больше твердости второй части 20, имеющей вторую характеристику отражения звуковых волн.
Форма первой части 10, отражающей звуковые волны, которая может быть встроена в потолок 5 транспортного средства или которая может представлять собой отдельный элемент, который закреплен на потолке 5 транспортного средства, может быть, например, прямоугольной, круглой, эллипсоидной, треугольной, трапециевидной или многоугольной.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления поверхность первой части 10, отражающей звуковые волны, отличается от поверхности второй части 20. Первая часть, отражающая звуковые волны, и вторая часть могут быть выполнены из одинакового материала или из разных материалов, но первая часть, отражающая звуковые волны, может иметь поверхность, отличающуюся от поверхности второй части, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления. Структура поверхностей первой части, отражающей звуковые волны, и второй части может быть различной. Вследствие разных поверхностей первая часть, отражающая звуковые волны, может отражать звуковые волны в большей степени, чем вторая часть, если звуковая волна падает на первую часть, отражающую звуковые волны, и на вторую часть.
2
2
2
2
2
2
Первая часть 10, отражающая звуковые волны, может иметь размер от 50 см до 10000 см, от 100 см до 3000 см или от 200 см до 1000 см. В некоторых вариантах осуществления первая часть, отражающая звуковые волны, расположена над, по меньшей мере, одним динамиком 50 в транспортном средстве 100. Это означает, что, по меньшей мере, один динамик 50 может распространять звуковую волну вверх в направлении к потолку транспортного средства так, что звуковая волна будет отражаться в первой части 10, отражающей звуковые волны. Первая часть, отражающая звуковые волны, может быть смонтирована, закреплена на потолке 5 транспортного средства или встроена в потолок 5 транспортного средства. В некоторых вариантах осуществления первая часть 10, отражающая звуковые волны, может представлять собой отдельный элемент, который может быть закреплен на потолке 5 транспортного средства. Вторая часть 20 может представлять собой окружающий потолок транспортного средства. Первая часть, отражающая звуковые волны, может быть смонтирована непосредственно над динамиком, который встроен в подголовник или в звуковую колонку, которая выполнена с возможностью прикрепления к подголовнику или к спинке сиденья транспортного средства. В этом случае во время работы динамик распространяет звуковую волну вверх главным образом к первой части, отражающей звуковые волны. Как правило, основное направление 30 распространения звука, по меньшей мере, одним динамиком 50 может быть направлено к первой части 10, отражающей звуковые волны, так что распространенная звуковая волна падает в основном на первую часть 10, отражающую звуковые волны. Динамик 50 может быть расположен наклонно относительно стенки транспортного средства, и основное направление распространения звука может быть направлено к отражателю звуковых волн.
На фиг.2 показан дополнительный схематический вид сбоку транспортного средства в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения. В данном варианте осуществления первая часть 10, отражающая звуковые волны, может представлять собой отдельный элемент, который прикреплен к потолку 5 транспортного средства, при этом потолок транспортного средства образует вторую часть 20. Первая часть 10, отражающая звуковые волны, может быть, например, механически прикреплена к потолку транспортного средства. Окружающая зона потолка транспортного средства может образовывать вторую часть 20, как описано в данном документе. Первая часть 10, отражающая звуковые волны, может иметь поверхность, которая выполнена по меньшей мере частично вогнутой, так что падающая звуковая волна, которая отражается в вогнутой части, отражается в разных направлениях в пассажирском салоне. Как следствие, человек в транспортном средстве может ощущать звук как рассеянный, то есть человек, возможно, не сможет точно определить местоположение динамика. Отражатель звуковых волн может иметь прямоугольную форму и вогнутую поверхность. Толщина D вогнутого отражателя звуковых волн у вершины или расстояние D между потолком транспортного средства и вершиной 11 может составлять, например, от 0,5 см до 5 см, например, приблизительно 1 см. Отражатель звуковых волн может представлять собой, например, лист металла или пластика, который изогнут с образованием вогнутости, при этом расстояние D от потолка транспортного средства до вершины (vertex) 11 или вершины (apex) листа, изогнутого с образованием вогнутости, составляет от 0,5 см до 5 см.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления по фиг.3 динамик 50 может быть встроен в подголовник 60 для сиденья транспортного средства или в звуковую колонку 70, которая может быть прикреплена к подголовнику или к спинке сиденья транспортного средства. На фиг.3 подголовник 60 или звуковая колонка 70 содержит два динамика 50, которые расположены с заглублением их в подголовнике или в звуковой колонке, так что звуковые волны, которые распространяются из отдельных динамиков, смешиваются в полости 25. Посредством заглубленного динамика в полости 25 может быть образовано «облако» декоррелированного рассеянного звука, которое затем отражается посредством первой части 10, отражающей звуковые волны, в пассажирский салон, так что у человека в транспортном средстве будет ощущение рассеянного звука.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления транспортное средство 100 может содержать, по меньшей мере, два динамика 50, расположенных в подголовнике 60 или в звуковой колонке 70, при этом звуковая колонка выполнена с возможностью прикрепления к спинке или к обычному подголовнику сиденья транспортного средства, так что разные звуковые волны, которые распространяются, по меньшей мере, двумя динамиками и которые отражаются первой частью 10, отражающей звуковые волны, могут восприниматься как декоррелированные звуковые волны. Динамики 50 могут быть размещены в подголовнике с заглублением, как показано на фиг.3, или в соответствии с дополнительными вариантами осуществления - в звуковой колонке, которая может быть закреплена на обычном подголовке или на сиденье транспортного средства. В соответствии с другими вариантами осуществления динамики не заглублены в подголовнике сиденья транспортного средства или в звуковой колонке.
По меньшей мере, один динамик 50 может быть расположен в полости 25, образованной в подголовнике или в звуковой колонке 70. Полость может иметь отверстие для выхода звука, так что звуковая волна, распространяемая динамиком во время работы в основном направлении 30 распространения звука, будет падать на первую часть 10, отражающую звуковые волны. Как показано на фиг.3, отверстие для выхода звука может быть создано, например, благодаря отсутствию верхней стенки полости 25 или звуковой колонки.
На фиг.3, по меньшей мере, один динамик 50 расположен в полости 25 с открытым верхом, так что распространяемая звуковая волна может выходить в направлении вверх. В других вариантах осуществления отверстие для выхода звука может быть образовано, например, пазами или отверстиями в стенке подголовника или звуковой колонки.
На фиг.4 показан другой вариант осуществления динамика, который расположен в подголовнике сиденья для транспортного средства. В данном варианте осуществления также два динамика 50а, 50b расположены в подголовнике 60 или в звуковой колонке 70 и, кроме того, две фазоинверторные трубки 65 также встроены в подголовник 60, соответственно - в звуковую колонку 70. Благодаря фазоинверторным трубкам распространенный звук может быть более насыщенным.
По меньшей мере, один динамик 50 может представлять собой часть аудиосистемы транспортного средства. Подобная аудиосистема может содержать, например, устройство обработки звука, которое выполнено с конфигурацией, обеспечивающей выдачу двух декоррелированных звуковых сигналов. Первый сигнал предназначен для первого динамика 50а в подголовнике 60 или в звуковой колонке 70, выполненной с возможностью прикрепления к спинке или к подголовнику сиденья транспортного средства, и второй звуковой сигнал предназначен для второго динамика 50b в подголовнике 60 или в звуковой колонке 70, выполненной с возможностью прикрепления к спинке или к обычному подголовнику сиденья транспортного средства. Первый и второй звуковые сигналы могут представлять собой разные звуковые сигналы. Это означает, что динамики 50а, 50b могут выдавать разные звуковые сигналы, которые могут, например, смешиваться в вышеупомянутой полости 25, так что декоррелированная звуковая волна может распространяться в направлении к первой части 10, отражающей звуковые волны. Полость 25 может служить в качестве декоррелятора для создания первого выходного сигнала, декоррелированного относительно второго выходного сигнала. Декоррелятор может быть образован посредством полости, в которой содержатся размещенные с заглублением первый и второй динамики 50а и 50b. В целом устройство обработки звука может дополнительно содержать декоррелятор для формирования первого выходного сигнала, декоррелированного относительно второго выходного сигнала.
На фиг.5 показана фотография части транспортного средства 100 с потолком 5 транспортного средства, имеющим первую часть 10а, b, отражающую звуковые волны, и вторую часть 20, имеющую вторую характеристику отражения звуковых волн, и, по меньшей мере, одним динамиком 50, который в данном варианте осуществления расположен в подголовнике 60 или звуковой колонке 70. Звуковая колонка 70 может быть выполнена, например, с возможностью механического крепления к обычному подголовнику или к спинке сиденья 18 транспортного средства. В автомобиле, показанном на фиг.5, отражатель 10а звуковых волн расположен, например, над первым передним сиденьем, и второй отражатель 10b звуковых волн расположен над вторым передним сиденьем автомобиля. В других вариантах осуществления отражатель 10 звуковых волн, представляющий собой соответственно первую часть 10, отражающую звуковые волны, может быть расположен над задними сиденьями транспортного средства. В других транспортных средствах, например в самолетах или на судах, может быть предусмотрено множество первых частей, отражающих звуковые волны и расположенных на потолке транспортного средства. В некоторых вариантах осуществления общая первая часть, отражающая звуковые волны, может быть предназначена для множества сидений транспортного средства. Каждое сиденье транспортного средства может содержать, например, подголовник с, по меньшей мере, одним динамиком, при этом основное направление распространения звука, распространяемого динамиком, будет направлено к общей первой части 10, отражающей звуковые волны.
В соответствии с одним аспектом изобретения устройство обработки звука сконфигурировано для выдачи декоррелированных звуковых сигналов - первого сигнала для первого динамика в подголовнике или в звуковой колонке, выполненной с возможностью прикрепления к спинке или к подголовнику сиденья транспортного средства, и второго звукового сигнала для второго динамика в подголовнике или в звуковой колонке. В целом транспортное средство 100 может содержать множество динамиков, управление которыми осуществляется посредством устройства обработки звука, соответственно - аудиосистемы, которая управляет различными звуковыми каналами.
Варианты осуществления изобретения также имеют отношение к расположению динамиков в подголовниках. В данном документе описано новое расположение динамиков в подголовниках и управление ими, которое в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, предназначенными для воспроизведения объемного звука в пространствах небольшого объема, например, в пассажирском салоне или в кабине автомобиля, является вполне удовлетворительным.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления два динамика встроены в подголовник сиденья, например сиденья транспортного средства. Если транспортное средство содержит четыре сиденья, то может быть достаточно двух подголовников передних сидений. Динамики могут распространять волны вверх к потолку транспортного средства. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления на потолке транспортного средства, например, над подголовником предусмотрена более твердая зона по сравнению с окружающим обычным потолком транспортного средства для обеспечения хорошего отражения распространяемых звуковых волн. Более твердая зона 10 может представлять собой, например, пластиковую пластину. Более твердая зона 10 в данном документе описана также в качестве отражателя 10 звуковых волн или первой части 10, отражающей звуковые волны, которая может быть смонтирована на потолке транспортного средства над подголовником. Поверхность отражателя звуковых волн может быть слегка искривлена с вогнутостью - например, приблизительно 1 см - для поддержания распространения рассеянного звука. Размеры отражателя звуковых волн могут составлять, например, 340×180 мм.
2
2
2
2
В соответствии с другими вариантами осуществления площадь отражателя звуковых волн может составлять, например, от 50 см до 10000 см или от 100 см до 2000 см. Отражатель 10 звуковых волн может иметь, например, квадратную, прямоугольную, круглую или трапециевидную форму. Применение подголовников обеспечивает возможность использования достаточно больших динамиков с не слишком малым объемом сзади. Это может быть необходимым для обеспечения достаточной нижней частоты среза от, например, 150 Гц. Для воспроизведения декоррелированного стереофонического сигнала для человека должны быть использованы два динамика на подголовник. Над динамиками, расположенными в подголовнике, имеется одно общее пространство полости 9 для обоих динамиков.
Вследствие заглубления динамиков относительно верхнего края на, по меньшей мере, 40 мм в подголовнике и смешения сигналов от обоих динамиков в образующейся в результате полости 9 и частичного распространения через посредство отражателя 10, местоположение самого динамика 50 не может быть обнаружено, и может быть обеспечено желательное «облако» рассеянного звука с верхней стороны. Это применяется в отношении восприятия звука для человека, находящегося спереди от подголовника, а также для человека, находящегося сзади от подголовника, на заднем сиденьи. Удлинение данного «облака» звука и ощущение объемного звука могут быть обеспечены посредством других динамиков в пространстве воспроизведения путем воспроизведения через посредство дополнительных пар декоррелированных сигналов.
В соответствии с вариантами осуществления, по меньшей мере, один динамик в подголовнике сиденья транспортного средства или в звуковой колонке, как описано в данном документе, может быть частью большей аудиосистемы, которая включает в себя дополнительные динамики, распределенные в салоне транспортного средства.