ГРОМКОГОВОРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО
LOUDSPEAKER DEVICE

Область техники
[0001] Настоящее изобретение в целом относится к громкоговорителям и их акустическим характеристикам и более конкретно к громкоговорительному устройству.
Уровень техники
[0002] Вообще говоря, громкоговоритель (также называемый в данном документе «громкоговорительным устройством») - это устройство, включающее в себя корпус и динамические головки, способные преобразовывать электрический аудиосигнал в соответствующий звук.
[0003] При изготовлении громкоговорителя его качество обычно можно оценивать по конкретным акустическим характеристикам, указывающим пользовательское восприятие в отношении производимого им звука. Такие акустические характеристики могут включать в себя, например, согласованность частотной характеристики, связанной с громкоговорителем, и резонансными частотами громкоговорителя. Вообще говоря, вышесказанное указывает на способность громкоговорителя поддерживать постоянную амплитуду звукового сигнала в пределах диапазона рабочих частот громкоговорителя. Между тем, одна из резонансных частот может быть связана с шириной диапазона рабочих частот громкоговорителя, задающей его нижнюю границу, поскольку экспериментально может быть продемонстрировано, что на частоте ниже резонансной частоты амплитуда может значительно понизиться (например, на 12 дБ на октаву), что может вызвать искажения воспроизводимого звука, распознаваемого ухом.
[0004] Обычно диапазон рабочих частот громкоговорителя может задаваться множеством динамических головок громкоговорителя, соответственно выполненных с возможностью функционировать в пределах предварительно определенных частотных поддиапазонов, таких как: поддиапазон басовых частот (от примерно 20 Гц до примерно 320 Гц), поддиапазон средних частот (от примерно 320 Гц до примерно 1280 Гц) и поддиапазон дискантовых частот (от примерно 1280 Гц до примерно 20400 Гц), охватывающих звуковой диапазон человеческого слуха.
[0005] Однако при уменьшении размера корпуса громкоговорителя, например, для улучшения его эргономики, можно использовать только одну широкодиапазонную динамическую головку. Следовательно, это может обусловить высокие значения резонансной частоты, связанной с громкоговорителем, например, примерно от 200 до 250 Гц, тем самым сокращая диапазон рабочих частот громкоговорителя.
[0006] Умные громкоговорительные устройства (колонки) недавно были представлены на рынке. Перед производителями умных громкоговорительных устройств встала задача нахождения баланса между размером умного громкоговорительного устройства и акустическим качеством звука, производимого такими умными громкоговорительными устройствами.
[0007] Были предложены конкретные подходы предшествующего уровня техники для решения указанных выше технических проблем.
Европейский Патент №: 2577987, выданный
«Громкоговорительное устройство с окружным воронкообразным отверстием для выхода звука»,
[0008] 17 октября 2018 г. и под названием раскрывает громкоговорительное устройство, содержащее по меньшей мере одно средство генерации звука, причем в направлении излучения звука средство генерации звука образован, по меньшей мере, частично звукопроводящий канал, который выполнен с возможностью направления средства генерации звука, излучающего звук вдоль курса звукопроводящего канала так, чтобы звук, наводимый вторым концом, выполненным в виде звукового выходного отверстия звукопроводящего канала, выходил под задаваемым звуковым выходом углом излучения из громкоговорительного устройства.
[0009] Другой типичный подход предшествующего уровня техники к уменьшению отрицательных эффектов высоких значений резонансной частоты заключается в использовании пассивного излучателя. Однако этот подход оказался неэффективным, так как пассивный излучатель, чтобы быть эффективным, может потребовать в несколько раз большего размера по сравнению с размером одиночной динамической головки громкоговорителя, что не соответствует первоначальной цели уменьшения размера громкоговорителя или умного громкоговорительного устройства.
[0010] Еще одним подходом к решению данной технической проблемы может быть использование конического диффузора. Однако этот подход также может быть неэффективным для компактной реализации громкоговорителя, поскольку для достижения желаемой эффективности размер конического диффузора и его расстояние от единственной динамической головки должны быть значительно больше, чем длина волны, связанная с верхней границей диапазона рабочих частот громкоговорителя, что, в свою очередь, связано со значительными габаритными размерами такой реализации.
Сущность изобретения
[0011] Целью настоящего изобретения является устранение, по меньшей мере, некоторых неудобств, присущих известному уровню техники.
[0012] Не накладывающие ограничений варианты осуществления настоящего изобретения направлены на громкоговоритель, включающий в себя (1) цилиндрический корпус фазоинвертора; (2) динамическую головку, сориентированную горизонтально внутри цилиндрического корпуса фазоинвертора; и (3) конический волновод, расположенный на предварительно определенном расстоянии от единственной динамической головки.
[0013] В частности, цилиндрический корпус фазоинвертора, включающий в себя выполненный в форме кольца фазоинвертор, позволяет улучшить акустические характеристики громкоговорителя в поддиапазоне басовых частот. Это может быть достигнуто, например, (1) посредством оптимизации геометрии входа и выхода выполненного в форме кольца порта фазоинвертора (например, с помощью соответствующих раструбов), и (2) демпфирования выполненного в форме кольца порта фазоинвертора посредством  прикрытие выхода прозрачной для звука тканью. Такая реализация выполненного в форме кольца порта фазоинвертора позволяет минимизировать мощность, подаваемую в громкоговоритель, и количество искажений в пределах поддиапазона басовых частот, таких как обертоны, обусловленные турбулентностью воздушного потока.
,
[0014] Кроме того, конический волновод образует три конкретные области внутри громкоговорителя, обеспечивающих: (1) значительное уменьшение нежелательных резонансных эффектов в поддиапазоне средних частот и поддиапазоне дискантовых частот; (2) эффективное согласование акустического импеданса в диапазоне рабочих частот громкоговорителя; и (3) дифракционное явление, дополнительно позволяющее формировать сферическое однородное звуковое полехарактеризующееся, среди прочего, постоянной направленностью, связанной с громкоговорителем.
[0015] Согласно не накладывающим ограничений вариантам осуществления настоящего изобретения такая реализация громкоговорителя позволяет воспроизводить звук высокого качества в пределах диапазона рабочих частот, простирающегося, по меньшей мере, от 100 Гц до 20000 Гц.
[0016] Более конкретно, в соответствии с первым широким аспектом настоящего изобретения предложено громкоговорительное устройство для воспроизведения звука в пределах звукового спектра, включающего в себя нижний диапазон, средний диапазон и верхний диапазон. Громкоговорительное устройство содержит: корпус, включающий в себя верхнюю часть, нижнюю часть и боковую поверхность; по меньшей мере один громкоговоритель, размещенный внутри цилиндрического корпуса, причем по меньшей мере один громкоговоритель включает в себя фланец громкоговорителя, обращенный к нижней части; волновод, включающий в себя по меньшей мере первую поверхность, образующую по меньшей мере один звуковой канал для проведения заданного звука, создаваемого по меньшей мере одним громкоговорителем, при этом: первая поверхность образована в нижней части корпуса и включает в себя конический выступ, имеющий вершину, обращенную к фланцу громкоговорителя, причем вершина конического выступа и центр фланца громкоговорителя расположены на общей оси, по существу, перпендикулярной нижней части корпуса, так что упомянутый по меньшей мере один канал включает в себя первую область, вторую область и третью область, последовательно образуемые вдоль его длины, при этом: первая область образована, по меньшей мере, первым размером в поперечном сечении упомянутого по меньшей мере одного канала вдоль боковой поверхности корпуса между вершиной конического выступа и центром фланца громкоговорителя, причем первый размер в поперечном сечении определен так, что резонансные явления внутри частотной характеристики заданного звука на частотах, соответствующих среднему диапазону и верхнему диапазону, минимизированы; вторая область образована, по меньшей мере, вторым размером в поперечном сечении упомянутого по меньшей мере одного канала вдоль боковой поверхности корпуса, причем второй размер в поперечном сечении определен так, что акустическое сопротивление заданного звука в нем максимизировано; и третья область образована, по меньшей мере, третьим размером в поперечном сечении упомянутого по меньшей мере одного канала вдоль боковой поверхности корпуса на выходе упомянутого по меньшей мере звукового канала, причем третий размер в поперечном сечении определен так, чтобы соответствовать максимальному значению длины волны, связанному со звуковым спектром, для создания однородного звукового поля вблизи громкоговорительного устройства в пределах звукового спектра.
[0017] В некоторых вариантах реализации громкоговорительного устройства однородное звуковое поле характеризуется согласованностью частотной характеристики громкоговорительного устройства с заданным звуком вблизи от громкоговорительного устройства в пределах звукового спектра.
[0018] В некоторых вариантах реализации громкоговорительного устройства согласованность частотной характеристики громкоговорительного устройства обеспечена на частотах от примерно 100 Гц до примерно 20000 Гц звукового спектра.
[0019] В некоторых вариантах реализации громкоговорительного устройства согласованность частотной характеристики обеспечена посредством итеративного изменения по меньшей мере одного из второго размера в поперечном сечении и третьего размера в поперечном сечении упомянутого по меньшей мере одного канала для определения его соответствующих оптимальных значений.
[0020] В некоторых вариантах реализации громкоговорительного устройства изменение по меньшей мере одного из второго размера в поперечном сечении и третьего размера в поперечном сечении на каждой итерации выполняется с предварительно определенным шагом, причем предварительно определенный шаг выбирается из предварительно определенного диапазона шагов от примерно 0,5 мм до примерно 1 мм.
[0021] В некоторых вариантах реализации громкоговорительного устройства второй размер в поперечном сечении определен так, чтобы составлять от примерно 2 мм до примерно 4 мм.
[0022] В некоторых вариантах реализации громкоговорительного устройства третий размер в поперечном сечении определен так, чтобы составлять от примерно 15 мм до примерно 20 мм.
[0023] В некоторых вариантах реализации громкоговорительного устройства третья область дополнительно образована постепенным расширением упомянутого по меньшей мере одного звукового канала от его второго размера в поперечном сечении до его третьего размера в поперечном сечении.
[0024] В некоторых вариантах реализации громкоговорительного устройства третья область дополнительно выполнена с возможностью: усиления амплитуды заданного звука, по меньшей мере, на некоторых частотах верхнего диапазона звукового спектра; и ослабления амплитуды заданного звука, по меньшей мере, на некоторых частотах нижнего диапазона и среднего диапазона звукового спектра.
[0025] В некоторых вариантах реализации громкоговорительного устройства усиление составляет от примерно 15 дБ до примерно 20 дБ.
[0026] В некоторых вариантах реализации громкоговорительного устройства первый размер в поперечном сечении выбирается из первого предварительно определенного диапазона расстояний от примерно 2 мм до примерно 4 мм.
[0027] В некоторых вариантах реализации громкоговорительного устройства фланец громкоговорителя выполнен с возможностью вмещать в себя вогнутую мембрану громкоговорительного устройства.
[0028] В некоторых вариантах реализации громкоговорительного устройства боковая поверхность корпуса дополнительно образует порт фазоинвертора, порт фазоинвертора выполнен с возможностью минимизации одного или более звуковых искажений заданного звука на частотах, соответствующих нижнему диапазону звукового спектра.
[0029] В некоторых вариантах реализации громкоговорительного устройства одно или более звуковых искажений включают в себя обертоны и нелинейные звуковые искажения заданного звука на частотах, соответствующих нижнему диапазону звукового спектра.
[0030] В некоторых вариантах реализации громкоговорительного устройства порт фазоинвертора выполнен в качестве резонатора Гельмгольца.
[0031] В некоторых вариантах реализации громкоговорительного устройства порт фазоинвертора содержит по меньшей мере один раструб.
[0032] В некоторых вариантах реализации громкоговорительного устройства порт фазоинвертора дополнительно содержит демпфирующую крышку.
[0033] В некоторых вариантах реализации громкоговорительного устройства в демпфирующей крышке использована акустически прозрачная ткань.
[0034] В некоторых вариантах реализации громкоговорительного устройства порт фазоинвертора выполнен с возможностью отведения звукового давления, обусловленного заданным звуком, от громкоговорительного устройства, по меньшей мере, на частотах от примерно 150 Гц до примерно 200 Гц.
[0035] В некоторых вариантах реализации громкоговорительного устройства звуковой спектр включает в себя все из нижнего диапазона, среднего диапазона и верхнего диапазона.
[0036] В некоторых вариантах реализации громкоговорительного устройства волновод дополнительно включает в себя вторую поверхность, выступающую из боковой поверхности, по меньшей мере, частично над первой поверхностью, и второй размер в поперечном сечении и третий размер в поперечном сечении по меньшей мере одного канала образованы как соответствующие расстояния между первой поверхностью и второй поверхностью волновода.
[0037] Для целей данной заявки термины, относящиеся к пространственной ориентации, такие как вперед, назад, вверх, вниз, влево, вправо и т.п., являются такими, как они обычно понимаются пользователем или оператором устройства. Термины, относящиеся к пространственной ориентации при описании или обращении к компонентам или подсистемам устройства отдельно от устройства, следует понимать так, как они будут поняты, когда эти компоненты или подсистемы установлены в устройство.
[0038] Кроме того, следует четко понимать, что термины, относящиеся к пространственной ориентации, перечисленные выше, следует интерпретировать в контексте настоящего описания, как изображено на сопроводительных чертежах.
[0039] Каждый вариант реализации настоящего изобретения имеет по меньшей мере один из вышеупомянутых аспектов, но не обязательно имеет все из них. Следует понимать, что некоторые аспекты настоящего изобретения, которые возникли в попытке достичь вышеупомянутой цели, могут не удовлетворять этой цели и/или удовлетворять другим целям, которые не описаны в данном документе явным образом.
[0040] Дополнительные и/или альтернативные признаки, аспекты и преимущества вариантов реализации настоящего изобретения станут очевидными из последующего описания, сопроводительных чертежей и прилагаемой формулы изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0041] Для лучшего понимания настоящего изобретения, а также других аспектов и его дополнительных признаков, ссылка приводится на нижеследующее описание, которое должно использоваться в сочетании с сопроводительными чертежами, на которых:
[0042] Фиг. 1 представляет собой вид сверху в перспективе громкоговорительного устройства в соответствии с некоторыми не накладывающими ограничений вариантами осуществления настоящего изобретения;
[0043] Фиг. 2 представляет собой вид в перспективе с частичным разнесением деталей, сделанный сверху громкоговорительного устройства с Фиг. 1, изображающий акустический блок, размещенный внутри него, в соответствии с некоторыми не накладывающими ограничений вариантами осуществления настоящего изобретения;
[0044] Фиг. 3 представляет собой вид сбоку и вертикальное сечение громкоговорительного устройства, показанного на Фиг. 1, в соответствии с некоторыми не накладывающими ограничений вариантами осуществления настоящего изобретения;
[0045] Фиг. 4 представляет собой вид сверху громкоговорительного устройства с Фиг. 1 в соответствии с некоторыми не накладывающими ограничений вариантами осуществления настоящего изобретения;
[0046] Фиг. 5 представляет собой пример диаграммы частотной характеристики заданного звука, производимого громкоговорительного устройства с Фиг. 1, в соответствии с некоторыми не накладывающими ограничений вариантами осуществления настоящего изобретения.
Подробное описание
[0047] Ссылаясь сначала на Фиг. 1, на ней изображено громкоговорительное устройство 100 в соответствии с некоторыми не накладывающими ограничений вариантами осуществления настоящего изобретения. Громкоговорительное устройство 100 может быть помещено оператором (не показан) на плоской опорной поверхности, такой как, например, стол (не показан). Вообще говоря, в некоторых не накладывающих ограничений вариантах осуществления настоящего изобретения громкоговорительное устройство 100 может быть выполнено с возможностью преобразования электрических сигналов в соответствующие звуки в пределах предварительно определенного звукового спектра. Например, громкоговорительное устройство 100 может быть выполнено с возможностью воспроизведения песен и/или других аудиопотоков, которые оператор громкоговорительного устройства 100 желает слышать. В дополнительных не накладывающих ограничений вариантах осуществления настоящего изобретения громкоговорительное устройство 100 может быть выполнено с возможностью воспроизведения соответственных звуков в ответ на предварительно определенные речевые высказывания и/или тактильные взаимодействия оператора громкоговорительного устройства 100.
[0048] В некоторых не накладывающих ограничений вариантах осуществления настоящего изобретения предварительно определенный звуковой спектр, связанный с громкоговорительным устройством 100, может соответствовать диапазону, воспринимаемому человеческим ухом. С этой целью в этих вариантах осуществления предварительно определенный звуковой спектр может охватывать диапазон электромагнитного излучения с частотой от примерно 100 Гц до примерно 20000 Гц. В этом отношении, согласно некоторым не накладывающим ограничений вариантам осуществления настоящего изобретения, предварительно определенный звуковой спектр может включать в себя: (1) нижний диапазон от примерно 100 Гц до примерно 320 Гц (также называемый здесь «диапазоном басовых частот»); (2) диапазон средних частот от примерно 320 Гц до примерно 1280 Гц (также называемый здесь «диапазоном средних частот»); и (3) верхний диапазон от примерно 1280 Гц до примерно 20400 Гц (также называемый здесь «диапазоном дискантовых частот»). Кроме того, каждый из нижнего диапазона, среднего диапазона и верхнего диапазона может быть дополнительно подразделен на нижний поддиапазон, средний поддиапазон и верхний поддиапазон, что может стать очевидным для специалиста в данной области техники. Таким образом, в качестве примера, нижний диапазон может быть представлен как объединение поддиапазона нижних басов, поддиапазона средних басов и поддиапазона верхних басов. То, как громкоговорительное устройство 100 выполнено с возможностью воспроизведения заданного звука в предварительно образованном звуковом спектре, будет описано в данном документе ниже.
[0049] В некоторых не накладывающих ограничений вариантах осуществления настоящего изобретения громкоговорительное устройство 100 может быть выполнено с возможностью функционирования в пределах предварительно определенного звукового спектра с использованием конкретно выполненного акустического блока, такого как акустический блок 120, как изображено на Фигуре 2, в соответствии с некоторыми не накладывающими ограничений вариантами осуществления настоящего изобретения, компоненты которого будут описаны ниже.
[0050] Как показано на Фиг. 1 и 2, громкоговорительное устройство 100 включает в себя корпус, дополнительно включающий в себя боковую поверхность 102, выполненную с возможностью приема верхнего блока 104 и нижнего блока 106.
[0051] В некоторых не накладывающих ограничений вариантах осуществления настоящего изобретения корпус громкоговорительного устройства 100 представляет собой, например, компактный корпус, наибольший размер которого не превышает 100 мм.
[0052] Со ссылкой на Фиг. 4, в широком смысле, согласно некоторым не накладывающим ограничений вариантам осуществления настоящего изобретения, верхний блок 104 может быть выполнен с возможностью (i) приема команд от оператора (не показан) громкоговорительного устройства 100; и (ii) предоставления визуальной индикации для оператора. С этой целью в некоторых не накладывающих ограничений вариантах осуществления настоящего изобретения верхний блок 104 может включать в себя множество различных отверстий, включающих в себя, например, отверстия 302 для светодиодов, выполненные с возможностью приема соответственных светодиодных источников света. Кроме того, верхний блок 104 может дополнительно включать в себя кнопки, такие как сенсорные кнопки 304, выполненные с возможностью модуляции амплитуды заданного звука, производимого громкоговорительным устройством 100, в качестве примера.
[0053] Наконец, в соответствии с некоторыми не накладывающими ограничений вариантами осуществления настоящего изобретения верхний блок 104 может дополнительно образовывать множество акустических отверстий 306, выполненных с возможностью проведения заданного звука, производимого громкоговорительным устройством 100, в его внешней среде. Множество акустических отверстий 306 может различаться по форме и количеству, подходящим для обеспечения плавного распределения звуковых волн, связанных с заданным звуком, во внешней среде. В качестве примера, а не ограничения, множество акустических отверстий 306 может быть образовано по контуру верхнего блока 104 по кругу, как показано на Фиг. 4.
[0054] Кроме того, как показано на Фиг. 2 и 3, согласно некоторым не накладывающим ограничений вариантам осуществления настоящего изобретения, боковая поверхность 102 может иметь цилиндрическую форму, выполненную с возможностью приема верхнего блока 104 и нижнего блока 106, так что, когда громкоговорительное устройство 100 собрано, верхний блок 104 и нижний блок 106 выровнены заподлицо с верхом и низом боковой поверхности 102, соответственно.
[0055] Согласно некоторым не накладывающим ограничений вариантам осуществления настоящего изобретения боковая поверхность 102 может образовывать решетку 114 громкоговорителя. Как показано на Фиг. 2, решетка 114 громкоговорителя может быть образована вокруг боковой поверхности 102 в кольцевой форме (однако возможны другие форм-факторы) параллельно одному из верхнего блока 104 и нижнего блока 106. Кроме того, решетка 114 громкоговорителя может быть сдвинута по вертикали вдоль боковой поверхности 102, чтобы совпадать с выходом звукового канала громкоговорительного устройства 100, как будет описано ниже. Как можно понять, в некоторых не накладывающих ограничений вариантах осуществления настоящего изобретения решетка 114 громкоговорителя может быть расположена на виде в разрезе, изображенном на Фиг. 3, перед выходом звукового канала (например, по меньшей мере одного канала 204, изображенного на Фиг. 3) громкоговорительного устройства 100, тем самым проводя заданный звук, создаваемый им, в его окружающую среду, как будет описано ниже.
[0056] Кроме того, согласно некоторым не накладывающим ограничений вариантам осуществления настоящего изобретения, громкоговорительное устройство 100 может быть выполнено с возможностью включения в себя корпуса фазоинвертора (отражателя басов). С этой целью, как показано на Фиг. 2 и 3, боковая поверхность 102 может образовывать порт 112 фазоинвертора, выполненный с возможностью присоединения к ней трубной системы 116 фазоинвертора, расположенной внутри боковой поверхности 102 акустического блока 120.
[0057] В соответствии с некоторыми не накладывающими ограничений вариантами осуществления настоящего изобретения, трубная система 116 фазоинвертора может быть соединена с верхним блоком 104, тем самым формируя его замкнутую внутреннюю поверхность. Кроме того, первый край 117 трубной системы 116 фазоинвертора может быть соединен с портом 112 фазоинвертора громкоговорительного устройства 100; тогда как второй край 119 трубной системы 116 фазоинвертора может быть соединен с внутренней поверхностью боковой поверхности 102 громкоговорительного устройства 100. По существу, в некоторых не накладывающих ограничений вариантах осуществления настоящего изобретения трубная система 116 фазоинвертора может быть реализована как резонатор Гельмгольца.
[0058] Кроме того, в некоторых не накладывающих ограничений вариантах осуществления настоящего изобретения трубная система 116 фазоинвертора может демпфироваться, например, на порту 112 фазоинвертора. В этих вариантах осуществления демпфирование может быть реализовано посредством закрытия порта 112 фазоинвертора акустически прозрачной тканью (не изображена). В широком смысле термин «акустически прозрачный», используемый в данном документе, относится к свойствам ткани, указывающим на ее проницаемость для проходящих через нее звуковых волн. В некоторых не накладывающих ограничений вариантах осуществления может использоваться любой акустический текстиль.
[0059] Кроме того, в некоторых не накладывающих ограничений вариантах осуществления настоящего изобретения порт 112 фазоинвертора может дополнительно включать в себя по меньшей мере один раструб (не изображен), прикрепленный к нему снаружи громкоговорительного устройства 100. В этих вариантах осуществления по меньшей мере один раструб (не показан) может быть выполнен с возможностью оптимизации геометрии трубной системы 116 фазоинвертора, дополнительно позволяя минимизировать эффекты турбулизации воздуха внутри трубной системы 116 фазоинвертора, которые могут возникать, когда по меньшей мере один громкоговоритель 118 воспроизводит заданный звук. В некоторых не накладывающих ограничений вариантах осуществления настоящего изобретения по меньшей мере один раструб может быть выполнен, по существу, конической формы, расширяющейся наружу, и соответственных размеров.
[0060] Соответственно, в некоторых не накладывающих ограничений вариантах осуществления настоящего изобретения трубная система 116 фазоинвертора может таким образом быть выполнена с возможностью минимизации звуковых искажений, обусловленных турбулизацией воздуха внутри трубной системы 116 фазоинвертора, заданного звука, производимого громкоговорительным устройством 100 на частотах, соответствующих нижнему диапазону предварительно определенного звукового спектра. В некоторых не накладывающих ограничений вариантах осуществления настоящего изобретения трубная система 116 фазоинвертора может быть выполнена с возможностью минимизации звуковых искажений, включающих в себя по меньшей мере одно из обертонов и нелинейных звуковых искажений.
[0061] В контексте настоящего описания термин «обертоны» обозначает нежелательные (ненужные) звуковые волны, имеющие частоты, превышающие заданную фундаментальную частоту, из предварительно определенного звукового спектра заданного звука, производимого по меньшей мере одним громкоговорителем 118, которые могут вызывать искажения в нем, и, как следствие, в его общей ясности и качестве.
[0062] Кроме того, в контексте настоящего описания термин «нелинейные звуковые искажения» обозначает явление нелинейной зависимости между входным сигналом по меньшей мере одного громкоговорителя 118 и его выходным сигналом. Такое явление может происходить, например, когда электрический аудиосигнал, указывающий заданный звук, подается по меньшей мере в один громкоговоритель 118 и далее преобразуется в соответственные звуковые волны, которые включают в себя дополнительные (нежелательные) гармоники, указывающие частоты, которые отсутствовали в электрическом аудиосигнале.
[0063] Таким образом, трубная система 116 фазоинвертора может быть выполнена с возможностью отведения звукового давления, обусловленного заданным звуком, производимым громкоговорительным устройством 100. В результате эффективность громкоговорительного устройства 100 на частотах, соответствующих нижнему диапазону, следовательно, может быть увеличена. Более конкретно, в некоторых не накладывающих ограничений вариантах осуществления настоящего изобретения трубная система 116 фазоинвертора может, таким образом, быть выполнена с возможностью отведения звукового давления от громкоговорительного устройства 100 на частотах от примерно 100 Гц до примерно 200 Гц. Соответственно, в некоторых не накладывающих ограничений вариантах осуществления настоящего изобретения трубная система 116 фазоинвертора может быть выполнена с возможностью минимизировать резонансную частоту громкоговорительного устройства 100 в нижнем диапазоне до некоторого уровня около 100 Гц.
[0064] В контексте настоящего изобретения термин «резонансная частота» данного громкоговорительного устройства, такого как громкоговорительное устройство 100, обозначает частотный уровень, ниже которого амплитуда заданного звука, производимого громкоговорительным устройством 100, значительно падает с предварительно определенной скоростью. В некоторых не накладывающих ограничений вариантах осуществления настоящего изобретения на диаграмме частотной характеристики, такой как диаграмма 502 частотной характеристики, изображенная на Фигуре 5, громкоговорительного устройства 100, амплитуда заданного звука ниже резонансной частоты может упасть с предварительно определенной скоростью, равной или большей 3 дБ на октаву. Таким образом, в некоторых вариантах реализации громкоговорительного устройства 100 можно сказать, что его резонансная частота образует нижнюю границу предварительно определенного звукового спектра, внутри которого громкоговорительное устройство 100 выполнено с возможностью воспроизведения заданного звука.
[0065] Кроме того, в некоторых не накладывающих ограничений вариантах осуществления настоящего изобретения боковая поверхность 102 может образовывать различные порты для электрических сигналов (не изображены). Порты для электрических сигналов могут позволять подключать громкоговорительное устройство 100 к источнику электроэнергии и другим электронным устройствам (не показаны) с использованием проводного соединения. Например, как показано на Фиг. 4, боковая поверхность 102 может образовывать аудиопорт 308, позволяющий вводить электрический аудиосигнал (используя, например, аудиоразъем), указывающий заданный звук, в громкоговорительное устройство 100 от другого электронного устройства.
[0066] Согласно некоторым не накладывающим ограничений вариантам осуществления настоящего изобретения, боковая поверхность 102 может быть выполнена с возможностью размещения по меньшей мере одного громкоговорителя 118 (также называемого здесь «динамиком» или «динамической головкой») акустического блока 120 для воспроизведения заданного звука, принятого, например, из аудиопорта 308, громкоговорительным устройством 100 в пределах предварительно определенного звукового спектра. Вообще говоря, заданный звук представляет собой объединение звуковых волн, имеющих различные звуковые частоты. По меньшей мере один громкоговоритель 118 может быть соответственно выполнен с возможностью генерации звуковых волн в нижнем диапазоне, среднем диапазоне и верхнем диапазоне, как описано выше.
[0067] В некоторых не накладывающих ограничений вариантах осуществления настоящего изобретения по меньшей мере один громкоговоритель 118 представляет собой один громкоговоритель, размещенный внутри корпуса громкоговорительного устройства 100.
[0068] Согласно некоторым не накладывающим ограничений вариантам осуществления настоящего изобретения по меньшей мере один громкоговоритель 118 может включать в себя вогнутую мембрану 212 (также называемую здесь «диафрагмой громкоговорителя»), выполненную с возможностью преобразования электрического аудиосигнала, подаваемого в громкоговорительное устройство 100, в заданный звук. Вогнутая мембрана 212 может быть изготовлена из тонкого материала, такого как полипропилен, полиэфирэфиркетон, поликарбонат, биаксиально ориентированный полиэтилентерефталат и т.п., для обеспечения желаемого уровня чувствительности по отношению к по меньшей мере одному громкоговорителю 118.
[0069] Наконец, согласно некоторым не накладывающим ограничений вариантам осуществления настоящего изобретения, боковая поверхность 102 в ее нижней части может образовывать отверстие 110 громкоговорителя для приема фланца громкоговорителя по меньшей мере одного громкоговорителя 118 такого, как фланец громкоговорителя (не пронумерован отдельно), включающий в себя вогнутую мембрану 212, которая обращена к нижней части 106 громкоговорительного устройства 100, когда оно собрано. Как можно понять из Фиг. 2, в этих вариантах осуществления отверстие 110 громкоговорителя может быть отцентрировано в нижней части (в ориентации, показанной на Фиг. 2, не пронумерованной отдельно) боковой поверхности 102 и может, по существу, повторять форму фланца громкоговорителя по меньшей мере одного громкоговорителя 118.
[0070] Кроме того, как показано на Фиг. 2 и 3, в некоторых не накладывающих ограничений вариантах осуществления настоящего изобретения нижняя часть боковой поверхности 102 может быть сужена вниз к нижнему блоку 106, тем самым образуя боковую выступающую поверхность 202, ориентированную внутрь относительно боковой поверхности 102. Таким образом, боковая выступающая поверхность 202 может быть образована, по меньшей мере, частично над нижним блоком 106 громкоговорительного устройства 100.
[0071] В дополнительных не накладывающих ограничений вариантах осуществления настоящего изобретения боковая поверхность 102 может быть выполнена с возможностью размещения множества дополнительных аппаратных компонентов (не показаны) громкоговорительного устройства 100, которые были опущены на сопроводительных чертежах для их ясности и простоты, а также простоты настоящего описания. В этом отношении боковая поверхность 102 может дополнительно образовывать соответственные монтажные элементы для приема каждого из множества дополнительных аппаратных компонентов (не показаны). Например, множество дополнительных аппаратных компонентов громкоговорительного устройства 100 может включать в себя процессор (не показан). Когда громкоговорительное устройство 100 собрано, процессор коммуникативно соединен с верхним блоком 104 (например, посредством проводного соединения), с по меньшей мере одним громкоговорителем 118 и каждым из различных портов электрических сигналов, таких как аудиопорт 308.
[0072] Следует отметить, что в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения процессор может содержать один или более процессоров и/или один или более микроконтроллеров, выполненных с возможностью выполнения инструкций и выполнения операций, связанных с функционированием громкоговорительного устройства 100, которое включает в себя, без ограничения, инструкции, связанные с приемом команд от оператора громкоговорительного устройства 100, инструкции, связанные с генерированием указаний в ответ на их получение, и т.п. В различных не накладывающих ограничений вариантах осуществления настоящего изобретения процессор может быть реализован на одном кристалле, на множестве кристаллов и/или в качестве других электрических компонентов, включающих в себя одну или более интегральных схем и печатных плат. Процессор может дополнительно содержать блок кэш-памяти для временного локального хранения инструкций, данных или дополнительной компьютерной информации. В качестве примера, процессор может включать в себя один или более процессоров или один или более контроллеров, выделенных для конкретных задач обработки громкоговорительного устройства 100, или одного многофункционального процессора или контроллера.
[0073] Кроме того, явное использование термина "процессор" или "контроллер" не должно истолковываться как относящееся исключительно к аппаратному обеспечению, способному исполнять программное обеспечение, и может в неявной форме включать в себя, без ограничений, аппаратное обеспечение цифрового сигнального процессора (DSP), сетевой процессор, интегральную схему специального назначения (ASIC), программируемую пользователем вентильную матрицу (FPGA), постоянную память (ROM) для хранения программного обеспечения, оперативную память (RAM) и энергонезависимое хранилище.
[0074] Кроме того, согласно некоторым не накладывающим ограничений вариантам осуществления настоящего изобретения, множество дополнительных аппаратных компонентов (не изображены) громкоговорительного устройства 100 могут включать в себя модуль связи (не изображен). Такой модуль связи может быть выполнен с возможностью реализации одного из протоколов связи (как беспроводного, так и проводного), позволяющего процессору подключаться к другим электронным устройствам или удаленным серверам. Различные примеры того, как может быть реализован модуль связи, включают в себя, помимо прочего, модуль связи Bluetooth™, модуль связи UART™, модуль связи Wi-Fi™, модуль связи LTE™ и т.п.
[0075] Согласно не накладывающим ограничений вариантам осуществления настоящего изобретения связь между процессором и другими из множества дополнительных аппаратных компонентов, таких как модуль связи, а также между собой, может быть реализована одним или более внутренними и/или или внешними шинами (например, шиной PCI, универсальной последовательной шиной, шиной «Firewire» IEEE 1394, шиной SCSI, шиной Serial-ATA и т.д.), с которыми электрически соединен соответствующий один из множества дополнительных аппаратных компонентов громкоговорительного устройства 100.
[0076] Кроме того, в соответствии с некоторыми не накладывающими ограничений вариантами осуществления настоящего изобретения нижний блок 106 может образовывать конический выступ 108 с его вершиной (не пронумерованной отдельно), обращенной к фланцу громкоговорителя (не пронумерованному отдельно) по меньшей мере одного громкоговорителя 118. В этих вариантах осуществления вершина конического выступа 108 и центр фланца громкоговорителя по меньшей мере одного громкоговорителя 118 могут быть расположены на общей вертикальной оси (не показана), которая может быть, по существу, перпендикулярна одному из верхнего блока 104 и нижнего блока 106.
[0077] Несмотря на то, что на Фигуре 3 конический выступ 108 изображен имеющим форму усеченного конуса, следует четко понимать, что в других не накладывающих ограничений вариантах осуществления настоящего изобретения конический выступ 108 может иметь форму правильного конуса с более явной вершиной, например.
[0078] Таким образом, боковая выступающая поверхность 202 и внутренняя поверхность нижнего блока 106 могут образовывать волновод (отдельно не пронумерован) акустического блока 120, дополнительно образующий по меньшей мере один канал 204 громкоговорительного устройства 100, выполненный с возможностью проведения заданного звука, производимого по меньшей мере одним громкоговорителем 118.
[0079] Согласно некоторым не накладывающим ограничений вариантам осуществления настоящего изобретения по меньшей мере один канал 204 в его вертикальном поперечном сечении может быть структурно разделен по меньшей мере на три области, последовательно образуемые вдоль него: первая область, вторая область и третья область, каждая из которых будет описана ниже.
[0080] Продолжая ссылаться на Фиг. 3, в некоторых не накладывающих ограничений вариантах осуществления настоящего изобретения первая область может быть образована, по меньшей мере, первым размером 206 в поперечном сечении по меньшей мере одного канала 204. Как можно понять из Фиг. 3, первый размер 206 в поперечном сечении может быть определен между вершиной конического выступа 108 и центром фланца по меньшей мере одного громкоговорителя 118. В этих вариантах осуществления первый размер 206 в поперечном сечении может быть определен для минимизации резонансных явлений на частотах заданного звука, соответствующих среднему диапазону и верхнему диапазону заданного звукового спектра. Как может стать очевидным для специалиста в данной области техники, термин «резонансное явление», используемый здесь, относится к явлению значительного увеличения амплитуды заданного звука на соответственных частотных уровнях. Например, на диаграмме 502 частотной характеристики громкоговорительного устройства 100 данное резонансное явление может быть определено как пик амплитуды заданного звука на соответственном частотном уровне, имеющем подъем с последующим соответственным спадом, по меньшей мере один из которых равен или больше 6 дБ на октаву.
[0081] Более конкретно, в некоторых не накладывающих ограничений вариантах осуществления настоящего изобретения первая область может таким образом быть выполнена с возможностью минимизации резонансных явлений заданного звука на частотах от примерно 500 Гц до примерно 20000 Гц. Таким образом, в конкретных не накладывающих ограничений вариантах осуществления настоящего изобретения первый размер 206 в поперечном сечении может быть выбран из первого предварительно определенного диапазона расстояний, простирающегося от примерно 2 мм до примерно 4 мм. В некоторых не накладывающих ограничений вариантах осуществления первый размер 206 в поперечном сечении может быть выбран как минимально возможный для общего размера громкоговорительного устройства 100 при достижении вышеописанной функции.
[0082] Кроме того, согласно некоторым не накладывающим ограничений вариантам осуществления настоящего изобретения, вторая область может быть образована вторым размером 208 в поперечном сечении по меньшей мере одного канала 204. Как можно понять из Фиг. 3, вторая область может характеризоваться значительным сужением по меньшей мере одного канала 204 после первой области. Таким образом, в некоторых не накладывающих ограничений вариантах осуществления настоящего изобретения вторая область может быть образована как «щель» внутри по меньшей мере одного канала 204.
[0083] Таким образом, в некоторых не накладывающих ограничений вариантах осуществления настоящего изобретения вторая область может быть выполнена с возможностью обеспечения максимальных значений акустического сопротивления заданному звуку, проводимому в нее из первой области. Соответственно, в этих вариантах осуществления вторая область может быть выполнена с возможностью управления вводом заданного звука оттуда в третью область.
[0084] Согласно некоторым не накладывающим ограничений вариантам осуществления настоящего изобретения второй размер 208 в поперечном сечении может быть выбран из второго предварительно определенного диапазона расстояний от примерно 2 мм до примерно 4 мм.
[0085] Наконец, в некоторых не накладывающих ограничений вариантах осуществления настоящего изобретения третья область может быть образована третьим размером 210 в поперечном сечении. Другими словами, как можно понять из Фиг. 3, третья область может быть образована постепенным расширением по меньшей мере одного канала 204 от второго размера 208 в поперечном сечении до третьего размера 210 в поперечном сечении на выходе по меньшей мере одного канала 204, тем самым дополнительно образуя рупорную структуру громкоговорительного устройства 100.
[0086] Таким образом, согласно некоторым не накладывающим ограничений вариантам осуществления настоящего изобретения третья область может быть выполнена с возможностью усиления амплитуды заданного звука, производимого по меньшей мере одним громкоговорителем 118, на по меньшей мере, некоторых частотах, соответствующих верхнему диапазону предварительно определенного звукового спектра. В этих вариантах осуществления, например, усиление может составлять от примерно 15 дБ до примерно 20 дБ.
[0087] Кроме того, третья область может быть выполнена с возможностью ослабления амплитуды заданного звука на, по меньшей мере, других частотах, соответствующих нижнему диапазону и среднему диапазону заданного звукового спектра. Как может стать очевидным, в этих вариантах осуществления ослабление может быть выполнено за счет дифракционного явления, происходящего внутри третьей области и позволяющего звуковым волнам заданного звука проходить вокруг корпуса громкоговорительного устройства 100.
[0088] Таким образом, третья область может быть выполнена с возможностью обеспечения однородного звукового поля вокруг громкоговорительного устройства 100. В соответствии с некоторыми не накладывающими ограничений вариантами осуществления настоящего изобретения однородное звуковое поле может быть образовано как звуковое поле, создаваемое заданным звуком, внутри которого на предварительно определенном расстоянии от громкоговорительного устройства 100 вблизи от него частотная характеристика для заданного звука, по существу, согласована, то есть изменение амплитуды заданного звука на каждом без исключения частотном уровне в пределах предварительно определенного звукового спектра не превышает 3 дБ. В некоторых не накладывающих ограничений вариантах осуществления настоящего изобретения однородное звуковое поле может иметь сферический профиль. Такая конфигурация однородного звукового поля, создаваемого таким образом вокруг громкоговорительного устройства 100, может позволить обеспечить более реалистичное воспроизведение заданного звука для пользователя громкоговорительного устройства 100.
[0089] В некоторых не накладывающих ограничений вариантах осуществления настоящего изобретения третий размер 210 в поперечном сечении может быть определен на основе значения длины волны, соответствующего верхней границе предварительно определенного звукового спектра, связанного с громкоговорительным устройством 100. Таким образом, в конкретных не накладывающих ограничений вариантах осуществления настоящего изобретения третий размер 210 в поперечном сечении может быть выбран из третьего предварительно определенного диапазона расстояний от примерно 15 мм до примерно 20 мм.
[0090] Согласно некоторым не накладывающим ограничений вариантам осуществления настоящего изобретения соответственное оптимальное значение каждого из первого размера 206 в поперечном сечении, второго размера 208 в поперечном сечении и третьего размера 210 в поперечном сечении в пределах соответственного одного из первого предварительно определенного диапазона расстояний, второго предварительно определенного диапазона расстояний и третьего предварительно определенного диапазона расстояний могут быть определены посредством итеративного изменения по меньшей мере одного из них, так чтобы согласованность частотной характеристики громкоговорительного устройства 100 с заданным звуком внутри предварительно определенного звукового спектра максимизировалась.
[0091] В некоторых не накладывающих ограничений вариантах осуществления настоящего изобретения изменение может быть выполнено с использованием предварительно определенного шага, который может составлять, например, от примерно 0,5 мм до примерно 1 мм. Кроме того, за изменением на каждой итерации может следовать изготовление моделей громкоговорительного устройства 100, например, из пластика и/или формовочной глины для проверки, по меньшей мере, некоторых из акустических параметров громкоговорительного устройства 100. В некоторых не накладывающих ограничений вариантах осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, некоторые акустические параметры могут включать в себя диапазон предварительно определенного звукового спектра и согласованность диаграммы частотной характеристики с ним. Таким образом, общая геометрия по меньшей мере одного канала 204 может быть образована в громкоговорительном устройстве 100.
[0092] Со ссылкой на Фиг. 5 изображен пример диаграммы 502 частотной характеристики для заданного звука, производимого громкоговорительным устройством 100, в соответствии с некоторыми не накладывающими ограничений вариантами осуществления настоящего изобретения.
[0093] Как можно понять, диаграмма 502 частотной характеристики представляет, по существу, постоянные значения амплитуды, то есть около 60 дБ, например, внутри частотных уровней около 100 Гц и около 20000 Гц. Кроме того, диаграмма 502 частотной характеристики не включает в себя никаких резонансных явлений, представляющих соответственные подъемы и спады внутри диаграммы 502 частотной характеристики, превышающих 6 дБ на октаву, что может указывать на более плавное распределение заданного звука во внешней среде громкоговорительного устройства 100.
[0094] Таким образом, некоторые не накладывающие ограничений варианты осуществления настоящего изобретения направлены на громкоговорительное устройство, заключенное в компактный корпус и включающее в себя один громкоговоритель, такое как громкоговорительное устройство 100, частотная характеристика которого, по существу, согласована в пределах предварительно определенного звукового спектра от примерно 100 Гц до примерно 20000 Гц.
[0095] Модификации и улучшения описанных выше вариантов реализаций настоящего изобретения могут стать очевидными для специалиста в данной области техники. Предшествующее описание предназначено для того, чтобы быть примерным, а не ограничивающим. Поэтому предполагается, что объем настоящего изобретения ограничен лишь объемом, определяемым прилагаемой формулой изобретения.