СИСТЕМА ЗВУКОВОГО ВЕЩАНИЯ
SYSTEM FOR SOUND BROADCASTING

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[001] Настоящее изобретение в общем относится к области профессионального или домашнего звуковоспроизведения. В частности, оно направлено на систему передачи звука в виде колонки, подходящую для создания высокого уровня звукового давления («SPL», sound pressure level) на большой дальности для охвата большой аудитории, при этом поддерживая высокий уровень когерентности/разборчивости.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[002] Известно, что звук может быть образован путем распространения звукового сигнала от источника звука, такого как громкоговоритель, вероятно оснащенного акустическим боксом, или ящиком громкоговорителя, содержащим множество громкоговорителей и/или акустических боксов.
[003] Также известна возможность увеличения дальности и охвата большой аудитории путем использования нескольких источников звука в устройстве или системе передачи звука. Правильное суммирование вклада каждого источника звука будет происходить, если все источники звука находятся в одной точке. Это невозможно на практике, так как объем источника звука не является пренебрежимо малым.
[004] Таким образом, размещение источников звука с укладкой в стопу может создавать более высокий уровень звукового давления, чем уровень звукового давления, создаваемый одним источником звука. Направленность в вертикальной плоскости вертикальной стопы источников звука характеризуется узким и в значительной мере продолговатым лепестком. Направленность в вертикальной плоскости также выше направленности в вертикальной плоскости одного источника звука, что увеличивает дальность и охватываемый объем аудитории. Однако добавление источников звука является непростой задачей, и неизбежные расстояния между источниками звука образуют интерференции, которые ухудшают когерентность/разборчивость.
[005] Также известны преимущества наклона направленности в вертикальной плоскости устройства передачи звука под небольшим отрицательным углом относительно горизонтали. Для устройства передачи звука, традиционно устанавливаемого на малой высоте, это, во-первых, обеспечивает возможность охвата большей аудитории и, во-вторых, позволяет избегать распространения по направлению к потолку, что приводило бы к потере энергии, так как рядом с потолком нет слушателей, и может образовывать нежелательные отражения, которые могут ухудшать разборчивость. Отрицательный наклон направленности в вертикальной плоскости в целом обеспечивают посредством наклона источника или источников звука, или устройства передачи звука.
[006] Узкая, продолговатая и преимущественно наклоненная направленность в вертикальной плоскости требуется для увеличения дальности. С другой стороны, требуется большая горизонтальная направленность, например между 60 и 180°. Для достижения этого накладывание источников звука друг на друга с укладкой в вертикальную стопу является преимущественным.
[007] Другое ограничение системы передачи звука заключается в визуальном объединении в одно целое. Для способствования этому преимущественно иметь систему с наименьшими возможными визуальными габаритами. Это ограничение в сочетании с предшествующим ограничением делают конфигурацию источников звука в виде колонки преимущественной.
ЗАДАЧА ИЗОБРЕТЕНИЯ
[008] Задача изобретения заключается в раскрытии системы передачи звука, которая представляет собой компромисс между очевидно взаимоисключающими характеристиками увеличения уровня звукового давления и дальности, при этом сохраняя высокий уровень когерентности/разборчивости.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[009] Эта задача достигается посредством системы передачи звука, содержащей секцию высоких частот, содержащую по меньшей мере один источник звука высокой частоты, и секцию средних частот, содержащую по меньшей мере два источника звука средней частоты, причем источники звука наложены друг на друга вертикально, в которой секция средних частот содержит нижнюю подсекцию, расположенную ниже секции высоких частот и содержащую по меньшей мере один источник звука средней частоты, и верхнюю подсекцию, расположенную выше секции высоких частот и содержащую по меньшей мере один источник звука средней частоты, и в которой направленность в вертикальной плоскости секции высоких частот имеет наклон относительно горизонтали, который приблизительно равняется наклону направленности в вертикальной плоскости секции средних частот относительно горизонтали, таким образом, что общая направленность в вертикальной плоскости устройства имеет ненулевой наклон относительно горизонтали.
[0010] В соответствии с другой характеристикой наклоны относительно горизонтали являются отрицательными.
[0011] В соответствии другой характеристикой секция высоких частот имеет дисимметричный волновой фронт в вертикальной плоскости.
[0012] В соответствии с другой характеристикой волновой фронт имеет переменную кривизну, предпочтительно увеличивающуюся по направлению вниз, и еще более предпочтительно - непрерывно изменяющуюся так, чтобы образовывать форму буквы J.
[0013] В соответствии с другой характеристикой однородность волнового фронта обеспечена путем использования волновода в вертикальной плоскости, интегрирующего по меньшей мере один источник звука высокой частоты, предпочтительно все источники звука высокой частоты.
[0014] В соответствии с другой характеристикой акустический центр нижней подсекции размещен со смещением назад относительно акустического центра верхней подсекции на такое расстояние, что ось, соединяющая акустический центр нижней подсекции с акустическим центром верхней подсекции, имеет угол отклонения относительно вертикали, приблизительно равный наклону.
[0015] В соответствии с другой характеристикой источники звука средней частоты нижней подсекции выровнены друг с другом вдоль первой вертикальной оси и/или источники звука средней частоты верхней подсекции выровнены друг с другом вдоль второй вертикальной оси.
[0016] В соответствии с другой характеристикой секция высоких частот содержит первое количество источников звука высокой частоты, предпочтительно идентичных, причем первое количество предпочтительно равно 3.
[0017] В соответствии с другой характеристикой по меньшей мере один источник звука высокой частоты представляет собой компрессионный драйвер.
[0018] В соответствии с другой характеристикой нижняя подсекция содержит второе количество источников звука средней частоты, а верхняя подсекция содержит третье количество источников звука средней частоты, причем источники звука средней частоты предпочтительно являются идентичными, и абсолютное значение разницы между вторым количеством и третьим количеством меньше или равно 2, причем второе количество предпочтительно больше третьего количество, также предпочтительно, второе количество равно 4, и/или третье количество равно 2, или указанная разница равна нулю.
[0019] В соответствии с другой характеристикой однородность волнового фронта в вертикальной плоскости электронным образом по меньшей мере частично обеспечивается путем обработки звуковых сигналов, посылаемых на каждый из источников звука высокой частоты, соответственно.
[0020] В соответствии с другой характеристикой обеспечено воспроизведение по меньшей мере части (Rb) отступа путем задержки звуковых сигналов, посылаемых на каждый из источников звука средней частоты нижней подсекции и/или верхней подсекции, соответственно, на задержку, равную времени, за которое звук проходит вдоль части отступа.
[0021] В соответствии с другой характеристикой устройство выполнено в виде одного ящика громкоговорителя типа колонки.
[0022] Изобретение также относится к системе передачи звука, содержащей первое устройство передачи звука в соответствии с одним из предшествующих вариантов реализации, второе устройство передачи звука, содержащее секцию низких частот и/или секцию очень низких частот.
[0023] В соответствии с другой характеристикой система также содержит средство механического сопряжения между первым устройством и вторым устройством, выполненное с возможностью обеспечения поддержания одним из устройств, предпочтительно вторым устройством, другого устройства со сборкой или без нее, и/или средство электрического сопряжения между первым устройством и вторым устройством, которое выполнено с возможностью обеспечения передачи одним из устройств, предпочтительно вторым устройством, звуковых сигналов и/или электропитания на другое устройство.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0024] Другие новаторские характеристики и преимущества изобретения будут понятны после прочтения следующего описания, предоставленного исключительно в информативных целях и не являющегося ограничивающим, со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
- на ФИГ. 1а показана направленность источника звука в случае точечного источника рупорного типа,
Dir
Meca
Dir
на ФИГ. 1b показана направленность, наклоненная по направлению вниз под углом θ, полученным путем наклона источника по ФИГ. 1а по направлению вниз под углом θ=θ,
- на ФИГ. 2 показан вид сбоку устройства в соответствии с предшествующим уровнем техники.
- на ФИГ. 3 показан вид сбоку устройства в соответствии с изобретением,
- на ФИГ. 4 показана направленность в вертикальной плоскости источника звука средней частоты в случае точечного источника рупорного типа,
- на ФИГ. 5 показана направленность в вертикальной плоскости накладывания источников звука средней частоты, подобных источнику по ФИГ. 4,
- на ФИГ. 6 показана направленность в вертикальной плоскости накладывания источников звука высокой частоты,
- на ФИГ. 7а показана направленность в вертикальной плоскости такого же накладывания источников звука высокой частоты, оснащенных плоскостным волноводом,
Dir
Meca
Dir
- на ФИГ. 7b показана направленность в вертикальной плоскости, наклоненная по направлению вниз под углом θ, полученным путем наклона устройства по ФИГ. 7а по направлению вниз под углом θ=θ,
- на ФИГ. 8 показана направленность в вертикальной плоскости такого же накладывания источников звука высокой частоты, оснащенных дисимметричным волноводом с постоянной кривизной,
- на ФИГ. 9 показана направленность в вертикальной плоскости такого же накладывания источников звука высокой частоты, оснащенных дисимметричным волноводом с переменной кривизной,
- на ФИГ. 10а-b показано функционирование волновода,
- на ФИГ. 11a-b показаны разные типы волновода,
- на ФИГ. 12 показан вид сбоку, изображающий предпочтительный вариант реализации волновода дисимметричного типа с переменной кривизной, увеличивающейся по направлению вниз и характеризующейся постоянной изменчивостью, имеющей форму буквы J,
- на ФИГ. 13 показан вид сбоку, изображающий один вариант реализации устройства в соответствии с изобретением,
- на ФИГ. 14 показан вид сбоку другого варианта реализации устройства в соответствии с изобретением,
- на ФИГ. 15 показан перспективный вид, изображающий вариант реализации устройства в соответствии с изобретением,
- на ФИГ. 16 показан перспективный вид, изображающий систему в соответствии с изобретением;
- на ФИГ. 17 показан перспективный вид, изображающий собранную систему по ФИГ. 16;
- на ФИГ. 18а-b показаны виды спереди и сбоку, соответственно, изображающие один вариант реализации устройства.
[0025] Для большей ясности, идентичные или подобные элементы обозначены идентичными ссылочными позициями на всех чертежах.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0026] Источник S звука или система 1 передачи звука, содержащая множество источников S звука, может характеризоваться диаграммой направленности, содержащей уровень звукового давления («SPL», sound pressure level) как функцию от пространственного положения. Эта диаграмма обычно содержит расположенные друг в друге трехмерные лепестки, уровень звукового давления остается по существу неизменным в пределах лепестка и уменьшается с увеличением расстояния от источника S или устройства 1. Секция или проекция в горизонтальной или вертикальной плоскости отображает направленность в горизонтальной или вертикальной плоскости, соответственно.
Dir
Dir
[0027] На ФИГ. 1а показана направленность в вертикальной плоскости одного источника S звука, например в случае точечного источника рупорного типа. Источник звука точечного типа обеспечивает изотропное излучение и имеет сферическую направленность. Рупор по существу конической формы может ограничивать эту направленность до преимущественно более ограниченного углового сектора. Примером точечного рупорного источника S звука является изделие Х12 заявителя. Направленность такого источника S звука имеет акустическую ось А, соединяющую источник S с максимальным уровнем звукового давления, приблизительно на уровне с горизонталью Н. Таким образом, если угол θ определен как угол между горизонталью Η и акустической осью А, выражающей направленность источника S, для ФИГ. 1а может быть сформулировано следующее: θ=0.
Meca
Meca
[0028] Источник S звука может быть наклонен по направлению вниз под углом наклона θ. В результате этого обеспечивается идентичный наклон направленности и акустической оси А под одинаковым углом наклона θ, как показано на ФИГ. 1b.
[0029] Обычно источник показывают слева всех диаграмм направленности, а его распространение - по направлению направо. Слушатели распределены по всей ширине диаграммы и главным образом сосредоточены горизонтально внизу диаграммы. Для ознакомления, область диаграммы отображает высоту 5 м и ширину/глубину 40 м. Каждое изменение в оттенке серого соответствует уменьшению на 3 дБ с увеличением расстояния от источника S звука.
Dir
Dir
[0030] Для распространения звукового сигнала источник S звука или систему 1 передачи звука обычно располагают по направлению к слушателям, причем акустическая ось А по существу горизонтальна так, что лепесток охватывает слушателей. На сравнении ФИГ. 1b с ФИГ. 1а показано, что незначительно отрицательный наклон θ акустической оси А относительно горизонтали Η является преимущественным с точки зрения охватываемого объема аудитории и с точки зрения однородности уровня звукового давления. Это особенно актуально при большом расстоянии. Кроме того, такой отрицательный наклон θ предотвращает нежелательное и/или пагубное распространение по направлению к потолку.
[0031] В системе 1 передачи звука звуковой спектр обычно разделяют на диапазоны частот и присваивают одну секцию, содержащую один или множество источников звука, каждому диапазону частот. Это обеспечивает возможность изготовления каждой секции с одним или несколькими источниками звука, приспособленными к этому частотному диапазону.
[0032] Одна необязательная, на часто используемая в области техники конфигурация, заключается в разделении звукового спектра следующим образом, по меньшей мере частично охватывая спектр, слышимый людьми: 20 Гц - 20 кГц в трех или четырех диапазонах. Диапазон высоких частот ВЧ (HF) охватывает наиболее высокие частоты, обычно в интервале 1 кГц - 20 кГц. Диапазон средних частот СЧ (MF) охватывает средние частоты, обычно в интервале 200 Гц - 1 кГц. Диапазон низких частот НЧ (LF) охватывает наиболее низкие частоты, обычно в интервале 50 Гц - 200 Гц. Дополнительно, необязательный диапазон очень низких частот ОНЧ (VLF) охватывает самые низкие частоты, обычно частоты ниже 50 Гц.
HF
MF
HF
MF
[0033] Предложено устройство 1 в соответствии с первым вариантом реализации изобретения, охватывающее два верхних диапазона; диапазон высоких частот и диапазон средних частот. Это устройство 1 передачи звука содержит секцию 2 высоких частот и секцию 3 средних частот, 4. Секция 2 высоких частот содержит один или множество источников S звука высокой частоты. Секция 3, 4 средних частот содержит множество источников S звука средней частоты. Так как устройство выполнено по типу колонки, все источники S, S звука высокой частоты и низкой частоты наложены друг на друга вертикально, при этом их выравнивание не является обязательным.
HF
MF
[0034] Как показано на ФИГ. 2, обычно в вышеуказанном и как подтверждено анализом изделий на рынке, существующие устройства, во-первых, сочетают все источники звука высокой частоты в пределах одного узла высоких частот ВЧ и, во-вторых, все источники звука средней частоты в пределах одного узла средних частот СЧ, а затем, совмещают два узла ВЧ и СЧ друг с другом. Это является пагубным, так как вследствие не пренебрежимо малого размера источников звука акустический центр C высоких частот находится на расстоянии от акустического центра C средних частот. Это смещение обуславливает ухудшение когерентности/разборчивости звука.
[0035] В соответствии с одной характеристикой, в частности изображенной на ФИГ. 3, эта проблема устранена путем обеспечения устройства 1, разделяющего секцию средних частот на две подсекции 3, 4 и располагающего эти две подсекции 3, 4 на противоположных сторонах секции 2 высоких частот. Таким образом, каждая из двух подсекций расположена ниже секции 2 высоких частот и именуется нижней подсекцией 3, причем другая подсекция расположена выше секции 2 высоких частот и именуется верхней подсекцией 3.
MF
HF
HF
MF
[0036] Как показано на ФИГ. 3, в результате такой конфигурации акустический центр C средних частот, образуемый двумя подсекциями 3, 4, расположен между двумя подсекциями 3, 4 и может находиться рядом с акустическим центром C высоких частот или даже преимущественно совпадать с ним. Такое близкое расположение акустических центров C и C высоких частот и средних частот улучшает когерентность/разборчивость звука.
HF
MF
HF
MF
[0037] Для распространения звука с хорошей когерентностью/разборчивостью, направленности средних частот и высоких частот по существу наложены друг на друга подходящим образом. Для достижения этого желательно, чтобы наклон θ максимального уровня звукового давления высоких частот направленности в вертикальной плоскости секции 2 высоких частот относительно горизонтали Η и наклон θ максимального уровня звукового давления средних частот направленности в вертикальной плоскости секции 3 средних частот 4 относительно горизонтали Η были по существу одинаковыми. «По существу одинаковый» означает, что абсолютное значение разницы между наклоном θ и наклоном θсоставляет от 0° до 5°, и предпочтительно от 0° до 2°.
HF
HF
MF
MF
HF
LMF
[0038] Устройство 1, содержащее секцию 2 высоких частот, окруженную двумя подсекциями 3, 4 средних частот, причем две подсекции 3, 4 и секция 2 высоких частот находятся по существу на одной линии вдоль вертикальной оси, имеет направленность в вертикальной плоскости высоких частот, выведенную из центра C высоких частот и имеющую по существу нулевой наклон θ высоких частот относительно горизонтали Н, и направленность средних частот, выведенную из центра C средних частот и имеющую по существу нулевой наклон θ средних частот относительно горизонтали Н. Таким образом, два наклона θ, θ являются по существу одинаковыми. В результате, направленности высоких частот и средних частот в значительной степени наложены друг на друга.
Dir
Dir
MF
HF
Meca
[0039] Как указанно выше, преимущественно, направленность в вертикальной плоскости имеет отрицательный наклон θ таким образом, чтобы охватывать аудиторию, обычно расположенную ниже. В соответствии с первым вариантом реализации это наклон θ, который должен быть одинаковым для наклона θ средних частот и для наклона θ высоких частот, может быть обеспечен путем наклона устройства 1 от вертикали ν под углом θ. Преимущественно, наклон направленностей в вертикальной плоскости источников средних частот или высоких частот имеет абсолютное значение, составляющее от 1° до 30°.
[0040] Наложение источников S звука теоретически приводит к интерференции вследствие неизбежного разделения между источниками S звука. Правило, используемое в общепринятой практике, указывает на то, что расстоянием между двумя источниками S звука можно пренебречь с точки зрения интерференции, если это расстояние не превышает величину, которая представляет собой увеличивающуюся функцию длины волны. Несмотря на то, что размер источников звука уменьшается с уменьшением длины волны, соблюдение этого правила усложняется по мере уменьшения длины волны.
MF
MF
[0041] Учитывая размеры предусмотренных источников S звука средней частоты, это правило может быть соблюдено для секции 3, 4 средних частот, даже с внедренной секцией 2 высоких частот, таким образом увеличивая расстояние между источниками S звука средней частоты. К сведению, стоит отметить, что в одном предпочтительном варианте реализации высота секции высоких частот составляет приблизительно несколько десятков сантиметров.
MF
MF
MF
[0042] На ФИГ. 4 и 5 можно видеть, что это правило соблюдено. На ФИГ. 4 показана направленность в вертикальной плоскости одного источника S средних частот. В сравнении, на ФИГ. 5 показана результирующая направленность в вертикальной плоскости для стопы источников S звука средних частот. Расположение множества источников S звука средней частоты с укладкой в стопу преимущественно увеличивает результирующую дальность. При этом не возникает искажения, что указывает на отсутствие интерференции в целом.
HF
HF
HF
[0043] С другой стороны, учитывая размеры доступных источников S звука высокой частоты, этому правилу может быть сложно следовать для секции 2 высоких частот. На ФИГ. 6 показана результирующая направленность в вертикальной плоскости для стопы источников S звука высокой частоты, в этом случае три источника. Расположение множества источников S звука высокой частоты с укладкой в стопу преимущественно увеличивает результирующую дальность по сравнению с одним источником звука. Однако искажение диаграммы указывает на проблему интерференции.
HF
[0044] В связи с невозможностью устранения причины, перемещение источников S звука высокой частоты ближе может устранить проблему интерференции путем использования волновода 5. Волновод 5 представляет собой устройство, содержащее один или множество источников S звука и предназначенное для выполнения двух функций. Первая функция заключается в устранении интерференции путем фазирования указанных интегрированных источников звука, которые затем функционируют как один более мощный источник. Вторая функция заключается в обеспечении однородности выходного фронта звуковой волны в соответствии с данным профилем. Принцип и конструкция волновода, изобретенные заявителем, в частности описаны в документе US 5163167.
[0045] Действие волновода 5 изображено на ФИГ. 10а-b. Три источника S звука наложены друг на друга на ФИГ. 10а. Каждый из источников S, которые предположительно являются точечными источниками, образует сферический волновой фронт F. Каждый фронт F центрирован на своем источнике S. Также, фронты F некогерентны между собой и потенциально являются источником интерференции. На ФИГ. 10b, эти же три источника S совмещены с использованием волновода 5. Образованный волновой фронт F является единым.
HF
[0046] Специалист в области техники сможет разработать волновод 5, во-первых, в зависимости от источников S звука и, во-вторых, от требуемого волнового фронта.
[0047] Таким образом, в соответствии с другой характеристикой волновод 5 преимущественно используют для устранения негативных последствий интерференции на секции 2 высоких частот.
[0048] Волновод ошибочно характеризуют формой волнового фронта, который он образует. Таким образом, например, волновод 5 по ФИГ. 10b, придающий волновому фронту F, образуемому на выходе, форму плоскости, именуют плоскостным волновод.
HF
Meca
Dir
Meca
[0049] На ФИГ. 7а показана направленность в вертикальной плоскости, обусловленная вертикальным наложением множества источников S высоких частот, встроенных в плоскостной волновод 5. Сравнение с ФИГ. 6 предоставляет измерение предоставленного улучшения с точки зрения однородности образуемого уровня звукового давления и увеличения дальности. Такое устройство может быть выполнено под наклоном θ таким образом, чтобы наклонять направленность под таким же наклоном θ=θ, как показано на ФИГ. 7b.
[0050] Полезный эффект преимущественного наличия такого волновода 5 обеспечен путем использования указанного волновода 5 для придания однородности волновому фронту, выходящему из секции 2 высоких частот, и, следовательно, направленности высоких частот таким образом, чтобы оптимизировать охват аудитории.
HF
[0051] Кроме того, в соответствии с другой характеристикой волновой фронт является дисимметричным. Эта дисимметрия, которая усиливается по направлению вниз, представляет другой вариант реализации для образования отрицательного наклона θ высоких частот.
2
1
1
[0052] На ФИГ. На показан пример волновода, симметричного по горизонтали Н. На ФИГ. 11b показан сравнительный вид примера дисимметричного волновода: абсолютное значение верхнего угла θ отличается от абсолютного значения нижнего угла θ, и в этом случае меньше нижнего угла θ. Это приводит к эквивалентной дисимметрии волнового фронта.
HF
[0053] Дисимметрия волнового фронта может быть использована для обеспечения наклона θ высоких частот направленности в вертикальной плоскости, также преимущественно отрицательного, и таким образом заменяет наклон секции 2 высоких частот или устройства 1. Это преимущественно позволяет сохранить вертикальное расположение секции 2 высоких частот или устройства 1, таким образом, усовершенствуя визуальные габариты и способствуя целостности архитектуры.
Dir
[0054] Альтернативно и, в частности, если требуется расположение устройства 1 выше и если требуется увеличение наклона θ общей направленности устройства 1, наклон, обеспеченный дисимметрией волнового фронта, может быть совмещен с наклоном устройства 1, причем эти два наклона суммируются.
[0055] Форма волнового фронта может быть произвольной и преимущественно определяется кривизной. Указанная кривизна может быть произвольной. Таким образом, постоянная кривизна обеспечивает круглую наружную поверхность.
[0056] На ФИГ. 11а-b снова показана кривизна волновода 5. В случае постоянной кривизны, радиус R1, R2 кривизны является постоянным и равен во всех точках. В случае переменной кривизны, радиус кривизны варьируется, и R1 может отличаться от R2.
[0057] В соответствии с другой характеристикой переменная кривизна является преимущественной, так как позволяет обеспечивать однородность направленности так, что она может охватывать большую аудиторию.
[0058] В соответствии с другой предпочтительной характеристикой кривизна варьируется так, чтобы увеличиваться по направлению вниз или, эквивалентно, чтобы радиус кривизны уменьшался по направлению вниз. Таким образом, в соответствии с одним предпочтительным вариантом реализации кривизна является непрерывно переменной. В таком случае, волновой фронт имеет форму буквы «J» с радиусом кривизны, уменьшающимся по мере увеличения расстояния по направлению вниз.
[0059] Следовательно, на ФИГ. 8 показана направленность в вертикальной плоскости, полученная для секции 2 высоких частот, с дисимметричным волновым фронтом с постоянной кривизной. Для измерения полученного улучшения в целом сточки зрения однородности уровня звукового давления, полученного в охватываемой зоне, эту направленность можно сравнить с направленностью на ФИГ. 7b, полученной устройством с плоскостным волновым фронтом. Посредством сравнения, при идентичности во всем остальном, на ФИГ. 9 показана направленность, полученная для дисимметричного волновода с переменной кривизной, причем кривизна увеличивается по направлению вниз. Обеспечено существенное увеличение в дальности и однородности уровня звукового давления.
[0060] На ФИГ. 12 показан один возможный вариант реализации такого волновода 5, дисимметричного с переменной кривизной, причем кривизна увеличивается по направлению вниз, непрерывно переменной, чтобы иметь форму буквы «J».
HF
HF
HF
MF
[0061] Обеспечение однородности волнового фронта, главным образом посредством его дисимметрии, обеспечивает возможность отрицательного наклона θ высоких частот. Должен быть обеспечен почти идентичный наклон θ средних частот так, чтобы устройство 1 было сбалансированным. Как указано выше, «почти идентичный» означает, что абсолютное значение разницы между наклоном θ и наклоном θ составляет от 0° до 5°, а предпочтительно от 0° до 2°.
inf
sup
MF
MF
HF
inf
sup
D
HF
MF
HF
[0062] Для обеспечения этого и, как указано на ФИГ. 13, в соответствии с другой характеристикой, акустический центр C нижней подсекции отступает назад относительно акустического центра Cверхней подсекции 4 на отступ R. Этот отступ R образует наклон θ направленности средних частот. Также, для того, чтобы наклон θ средних частот был почти идентичным наклону θ высоких частот, полученному для секции 2 высоких частот, отступ R должен быть таким, чтобы ось, соединяющая две подсекции 3, 4 или, более конкретно, акустический центр C нижней подсекции 3, с акустическим центром C верхней подсекции 4, образовывала угол θ отклонения относительно вертикали V, приблизительно равняющийся углу наклона направленности θ высоких частот. Таким образом, подтверждается равенство углов наклона θ, θ. В результате направленности в вертикальной плоскости высоких и средних частот являются по существу наложенными друг на друга.
MF
MF
[0063] Расстановка источников S звука средней частоты в пределах подсекции 3, 4 предположительно произвольна. Предпочтительно, выравнивание источников S звука средних частот в подсекции 3, 4 более эффективно с точки зрения суммирования мощностей для получения высокого результирующего уровня звукового давления.
MF
inf
sup
[0064] Таким образом, идеальной конфигурацией для образуемого звука является конфигурация, в которой источники Sзвука средней частоты в пределах подсекции 3, 4 выровнены на ранее описанной оси, соединяющей акустические центры C и C подсекций 3, 4. Однако такая конфигурация увеличивает размеры, главным образом в глубину, и ухудшает визуальные габариты.
MF
MF
[0065] Дополнительно, может быть предпочтительной другая конфигурация, которая существенно не ухудшает образуемый звук. В этой другой конфигурации источники S звука средней частоты нижней подсекции 3 выровнены друг с другом вдоль первой вертикальной оси. Альтернативно или дополнительно, источники S звука средней частоты верхней подсекции 4 выровнены друг с другом вдоль второй вертикальной оси, которая может быть идентичной первой оси. Эти конфигурации являются преимущественными тем, что они обеспечивают малые визуальные габариты и, следовательно, способствуют целостности архитектуры.
HF
MF
[0066] Жесткое ограничение касательно положения подсекций 3, 4 относительно секции 2 высоких частот вдоль горизонтальной оси в глубину отсутствует. Предпочтительно не отдалять их друг от друга на слишком большое расстояние, чтобы избегать чрезмерного отделения акустических центров C и C, а также, подсекции 3, 4 предпочтительно выровнены с секцией 2 высоких частот. В соответствии с одним возможным вариантом реализации, показанным на ФИГ. 13, верхняя подсекция 4 находится на одной линии с верхней частью секции 2 высоких частот таким образом, чтобы ограничивать размер устройства 1 в глубину. Это также проиллюстрировано вариантом реализации на ФИГ. 14.
HF
HF
HF
HF
HF
HF
HF
HF
[0067] Секция 2 высоких частот содержит первое количество n источников S звука высокой частоты. Это количество главным образом зависит от требуемого уровня звукового давления на высоких частотах, причем этот уровень повышается с количеством источников S звука высокой частоты. Возможно наличие одного источника S звука высокой частоты. Следует отметить, что волновод выполнен с возможностью функционирования с одним источником звука. Увеличение количества источников S звука высокой частоты может иметь негативное влияние тем, что оно увеличивает расстояние между двумя подсекциями 3, 4. Однако это негативное влияние остается незначительным вследствие малого размера, обычного для высокочастотных источников S. На ФИГ. 3, 13-14 или 18а-b, иллюстративно показана секция 2 высоких частот, содержащая два, три или четыре источника S звука высокой частоты, и в таком случае высота может приблизительно составлять от 20 до 40 см. Преимущественно, но не обязательно, эти источники S звука высокой частоты являются идентичными. В соответствии с одним предпочтительным вариантом реализации первое количество n источников S звука высокой частоты секции 2 высоких частот равно 3. Предпочтительно, это первое целое количество n находится в пределах диапазона [2; 5].
HF
[0068] Стремление к высокому уровню звукового давления, включая секции 2 высоких частот, и в малом объеме компоновки приводит к предпочтительному использованию по меньшей мере одного компрессионного драйвера для образования одного или множества источников S высоких частот, вследствие преимущественно высокой плотности мощности, обеспечиваемой таким компонентом.
MF
MF
MF
MF
MF
MF
MF
MF
[0069] Нижняя подсекция 3 содержит второе количество m источников S звука средней частоты, а верхняя подсекция 4 содержит третье количество p источников S звука средней частоты. Общее количество m+р главным образом зависит от требуемого уровня звукового давления на средних частотах, причем этот уровень увеличивается с общим количеством источников S звука средней частоты. Это уровень звукового давления предпочтительно согласуется с уровнем звукового давления на высоких частотах. Возможен один источник S звука средней частоты в одной или обеих из подсекций 3, 4. Единственное негативное влияние увеличения количества источников S звука средней частоты заключается в том, что оно увеличивает высоту и, следовательно, размер устройства 1. В соответствии с одним предпочтительным вариантом реализации секция средних частот содержит 6 источников S звука средней частоты: второе количество m источников S звука средней частоты верхней подсекции 4 равно 2, а третье количество p источников S звука средней частоты нижней подсекция 3 равно 4. Предпочтительно, второе целое количество m находится в пределах диапазона [1; 5], а третье целое количество p находится в пределах диапазона [2; 6].
MF
HF
MF
HF
[0070] В соответствии с предыдущим вариантом реализации, содержащим 6 источников S звука средней частоты, совмещенных с секцией 2 высоких частот, содержащей 3 источника S звука высокой частоты, для достижения проиллюстрированного уровня звукового давления, приблизительно составляющего 130 дБ, высота источника S звука средней частоты приблизительно составляет 13 см, а высота источника S звука высокой частоты приблизительно составляет 8 см. В результате высота устройства 1 преимущественно меньше 1,30 м, таким образом, упрощая обращение.
[0071] Что касается интерференции, было обнаружено, что расстояние между двумя наложенными смежными источниками звука должно оставаться меньше величины, которая является увеличивающейся функцией длины волны. Это ограничение является намного менее строгим для средних частот, чем для высоких частот. Это обеспечивает возможность разделения секции средних частот на две подсекции 3, 4. Это также предотвращает необходимость использования волновода 5 для средних частот.
MF
MF
HF
MF
[0072] Возможно любое произвольное распределение источников S звука средней частоты между двумя подсекциями 3, 4. Идеально чтобы акустический центр C средних частот находился как можно ближе к акустическому центру C высоких частот; предпочтительно равенство, а именно, равенство второго количества m и третьего количества р. На ФИГ. 13 иллюстративно показаны сбалансированные нижняя подсекция 3 и верхняя подсекция 4, каждая из которых содержит три источника S звука средней частоты.
MF
MF
[0073] Однако небольшой дисбаланс является допустимым. Разница между вторым количеством m источников S звука средней частоты в верхней подсекции 4 и третьим количеством ρ источником S звука средней частоты в нижней подсекции 3, имеющая абсолютное значение, которое меньше или равно 2, является допустимой. В зависимости от предпочтения, любая из нижней подсекции 3 или верхней подсекции 4 может являться наиболее объемной подсекцией.
MF
HF
MF
HF
[0074] В соответствии с одним предпочтительным вариантом реализации, более конкретно изображенным на ФИГ. 14, предпочтительна нижняя подсекция 3, например, выполненная с одним или, как показано, с двумя дополнительными источниками звука. Это обеспечивает незначительно отделение акустического центра C средних частот от акустического центра C высоких частот, однако последствиями этого можно пренебречь. Однако преимущественно, это обеспечивает возможность повышения усредненной оси распространения, проходящей приблизительно через середину акустических центров C, C устройства 1, таким образом, чтобы приспосабливать его к высоте восприятия слушателей. Это является особенно преимущественным для стационарного устройства 1.
MF
[0075] Преимущественно, но не обязательно, источники S звука средней частоты являются идентичными. Идентичность может иметь место в пределах подсекции 3, 4, или она может быть общей.
[0076] В соответствии с первым вариантом реализации однородность волнового фронта может быть обеспечена механически с использованием волновода 5. В этом случае волновод 5 представляет собой раму, специально выполненную для образования требуемого волнового фронта, удерживающую источники звука и задающую им положение и относительную ориентацию.
HF
[0077] В соответствии с другой технической характеристикой однородность волнового фронта обеспечена электронным образом путем обработки звуковых сигналов, посылаемых на каждый из источников S звука высокой частоты, соответственно. Это электронное придание однородности может быть частичным или полным.
HF
HF
HF
[0078] В случае полного электронного придания однородности волновому фронту, электронное придание однородности полностью заменяет механический волновод 5 и электронным образом фиксирует относительное положение и ориентацию источников S звука. В этом случае кривизна, придаваемая источникам S звука волноводом 5, больше не выполняет никакой функции. В этом случае, это обеспечивает возможность расположения множества, преимущественно всех, источников S звука высокой частоты секции 2 высоких частот в выбранной конфигурации, например, выровненными друг с другом и предпочтительно выровненными вдоль вертикальной оси. Эта характеристика может оптимизировать уменьшение визуальных габаритов.
[0079] В случае частичного электронного придания однородности волновому фронту используют механический волновод 5. Затем электронная обработка завершает придание формы волновому фронту, образуемого механически волноводом 5 для усиления или уменьшения кривизны.
MF
[0080] Было обнаружено, что направленность в вертикальной плоскости в средних частотах была наклонена по направлению вниз посредством отступа R, образованного на нижней подсекции 3 относительно верхней подсекции 4. В соответствии с первым вариантом реализации этот отступ R может быть геометрически применен путем физического перемещения нижней подсекция 3 назад. Таким образом, с источниками S звука средней частоты, имеющими высоту, приблизительно составляющую 13 см, отступ, приблизительно составляющий 40 см, может обеспечивать наклон 6mf направленности в вертикальной плоскости на средних частотах, составляющий -3°.
MF
[0081] В соответствии с другим вариантом реализации этот отступ 4 может быть обеспечен частично или полностью электронным образом. Это требует обработки звуковых сигналов, посылаемых на каждый из источников S звука средней частоты нижней подсекции 3 и/или верхней подсекции 4.
MF
inf
sup
[0082] Отступ R образован путем запаздывания звуковых сигналов, посылаемых на источники S звука средней частоты, которые подлежат отступанию назад, а именно, находящиеся в нижней подсекции 3. Таким образом, примененная задержка Τ соответствует времени, за которое звук проходит расстояние R. Применение такой относительной задержки Τ между нижней подсекцией 3 и верхней подсекцией 4 в таком случае обеспечивает возможность геометрического выравнивания двух подсекций 3, 4 или, точнее, их акустических центров C и C соответственно, вдоль вертикальной оси. Эта характеристика является преимущественной с точки зрения визуальных габаритов устройства 1 и целостности архитектуры.
MF
[0083] В соответствии с совмещенным вариантом реализации первая часть Ra отступа R геометрически обеспечена путем фактического отодвигания источников S звука назад на расстояние Ra, причем вторая часть Rb отступа R обеспечена электронным образом путем замедления звуковых сигналов посредством задержки, соответствующей времени, за которое звук проходит расстояние Rb. Две части суммируются с образованием отступа: Ra+Rb=R.
MF
MF
[0084] Каждый источник S звука средней частоты выполнен с возможностью индивидуального электронного управления. Однако средства электронной обработки являются дорогостоящими. В одном конкретном преимущественном варианте реализации одну электронную обработку, содержащую заданную задержку, применяют к звуковым сигналам источников S звука средней частоты нижней подсекции 3 таким образом, чтобы уменьшать количество этих средств обработки. Если задержка соответствует отступу R, источники звука нижней подсекции 3 могут быть вертикально выровнены с верхней подсекцией 4.
[0085] Устройство 1, как описано выше, может быть выполнено другими способами. Таким образом, оно может быть выполнено в виде модульной конструкции из элементов в наборе. В соответствии с одним предпочтительным вариантом реализации оно преимущественно интегрировано в один ящик громкоговорителя.
[0086] Устройство 1, как описано выше, распространяет высокие частоты и средние частоты. Устройство 1 преимущественно дополняют вторым устройством 7 передачи звука, содержащим секцию низких частот и/или секцию 9 очень низких частот, таким образом, чтобы образовывать систему, выполненную с возможностью охвата всего слышимого звукового спектра.
[0087] Такой вариант реализации, в котором низкие и/или очень низкие частоты разделены, является преимущественным, так как объем и, следовательно, боковой размер и глубина источника звука увеличивается по мере понижения частоты. Также, источник звука низкой частоты и очень низкой частоты, несмотря на то, что он задает ширину/глубину системы по всей ее высоте, в результате обеспечивает очень широкую систему с сильным зрительным образом.
[0088] Разделение, во-первых, средних и высоких частот и, во-вторых, низких и/или очень низких частот обеспечивает возможность изготовления системы, как проиллюстрировано на ФИГ. 16, со значительно меньшим зрительным образом, по меньшей мере что касается устройства 1.
[0089] Изготовление системы распространения в двух устройствах 1, 7 также является преимущественным с точки зрения целостности архитектуры. Второе устройство 7 обычно располагают на полу или на сцене. Первое устройство 1 может быть преимущественно независимо подвешено, как показано на ФИГ. 15.
[0090] Альтернативно, если требуется наличие однокомпонентной системы распространения, два устройства 1, 7 могут быть совмещены. В соответствии с одним вариантом реализации, более конкретно изображенным на ФИГ. 16, устройства 1, 7 содержат средство 8 сопряжения, такое как охватываемые/охватывающие контактные поверхности, расположенные на одном или другом из первого устройства 1 и второго устройства 7, 9, или распределенные на обоих из.
[0091] Это средство 8 сопряжения преимущественно содержит средство механического сопряжения, обеспечивающее возможность поддержки одним из устройств 1, 7 другого устройства. Учитывая относительные массы, второе устройство 7 предпочтительно является устройством, поддерживающим первое устройство 1 и, следовательно, которое вмещает механическое средством сопряжения. Этот узел может быть выполнен со сборкой на поверхности взаимодействия или без нее. Результат сочетания первого устройства 1 и второго устройства 7 проиллюстрирован на ФИГ. 17. В соответствии с этим вариантом реализации это средство механического сопряжения может обеспечивать возможность зацепления одного из устройств 1, 7 в другом.
[0092] Устройство 8 сопряжения также преимущественно содержит средство электрического сопряжения, которое может позволять одному из устройств 1, 7 передавать звуковые сигналы и/или электропитание на другое устройство таким образом, что требуется только однократное соединение с центром управления.
MF
MF
HF
[0093] На ФИГ. 18а-b показан вид спереди и вид сбоку, соответственно, одного варианта реализации устройства 1. В этом случае верхняя подсекция 4 содержит два источника S звука средней частоты, а нижняя подсекция 3 содержит четыре источника S звука средней частоты. Секция 2 высоких частот содержит три источника S звука высокой частоты и волновод 5 с непрерывно переменной кривизной, имеющей форму буквы «J».
[0094] Изобретение описано выше в качестве примера. Следует понимать, что специалист в данной области техники сможет составить другие разновидности вариантов реализации изобретения, например, путем сочетания различных характеристик, описанных выше, взятых по отдельности или в сочетании, не выходя за пределы объема изобретения.