具有用于反射声音渲染的向上发射驱动器的音频扬声器制造技术

实施例针对使声音从天花板反射到与扬声器相距一段距离的收听位置的向上发射扬声器。反射的声音提供高度线索以再现具有头顶音频分量的音频对象。基于方向听觉模型的虚拟高度滤波器被应用到向上发射驱动器信号以改善对于由虚拟高度扬声器发射的音频信号的高度的感知以便提供头顶反射声音的最优再现。向上发射驱动器以相对于扬声器的水平轴成近似于20度的倾角而倾斜，并且单独的高度和直接终端连接被提供以与自适应音频渲染系统接口。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】对相关申请的交叉引用本申请要求于2014年6月3日提交的美国临时专利申请No.62/007,354的优先权权益，该申请通过引用被整体结合于此。
一个或多个实现一般地涉及音频扬声器，以及更多涉及用于使用反射的信号渲染自适应音频内容的向上发射扬声器和相关联的高度滤波器电路。
技术介绍
数字影院的出现创造了影院声音的新标准，诸如音频的多个声道的结合，以便允许内容创建者有更大的创造性以及观众具有更包容(enveloping)和真实的听觉体验。基于模型的音频描述已被开发以扩展超越传统的扬声器馈送和基于声道的音频作为用于在不同的回放配置中分配空间音频内容以及进行渲染的手段。在真实三维(3D)或虚拟3D环境中的声音的回放已经成为被越来越多地研究和开发的领域。声音的空间表示利用音频对象，该音频对象是带有视在源位置(例如3D坐标)、视在源宽度和其他参数的相关参数源描述的音频信号。基于对象的音频可以用于许多多媒体应用(诸如数字电影、视频游戏、仿真器)，并且在家庭环境中尤其重要，在家庭环境中，扬声器的数目和它们的布置通常受到相对小的收听环境的局限的限制或约束。各种技术已经被开发以便在全影院环境和更小规模的家庭环境两者中更精确地捕获和再现创建者对音轨的艺术意图。包括音频对象和传统的基于声道的扬声器馈送以及用于音频对象的位置元数据的下一代空间音频(也被称为“自适应音频”)格式(在系统中实现)已经被开发。在空间音频解码器中，声道被直接发送到它们的相关联的扬声器或下混到现存的扬声器组，并且音频对象由解码器以灵活的(flexible)方式渲染。与每个对象相关联的参数源描述(诸如3D空间中的位置轨迹)被与连接到解码器的扬声器的数目和位置一起作为输入。渲染器利用某些算法以在附接的扬声器组中分发与每个对象相关联的音频。因而，所创作的每个对象的空间意图通过存在于收听环境中的、特定的扬声器配置被最优化地呈现。当前的空间音频系统提供了前所未有的观众沉浸水平和最高精度的音频位置和运动。但是，因为它们通常针对于影院应用被开发，所以它们牵涉到在大房间中的部署和对包括环绕剧院分布的多个扬声器的阵列的、相对昂贵的器材的使用。但是，越来越大量的先进音频内容正被使得能够用于通过流传输技术和先进媒体技术(诸如蓝光光盘等)在家庭环境中回放。为了空间音频(例如DolbyAtmos)内容的最优回放，家庭收听环境应该包括可以复制打算源自三维空间中收听者上方的音频的扬声器。为了实现这一点，消费者可以在天花板上在传统二维环绕系统上方的推荐位置安装附加的扬声器，并且一些家庭剧院爱好者可能欢迎这个方法。但是，对于许多消费者，这种高度扬声器可能不能负担得起或可能造成安装困难。在这种情况下，如果仅通过在地板或墙上安装的扬声器来播放头顶(overhead)的声音对象，那么高度信息会丢失。因此，所需要的是如下这样的扬声器设计，其使得落地式和书架式扬声器能够复制音频，就好像声源源自天花板一样。还需要的是提供完全包容三维音频而无需昂贵的安装或对现存的消费者家庭剧院覆盖区的改变的家庭音频扬声器系统。在背景部分中讨论的主题不应该仅仅因为它在背景部分中提到而被假设为现有技术。类似地，在背景部分中提到的或与背景部分的主题相关的问题不应该被假设为先前已经在现有技术中认识到。在背景部分的主题仅表示不同的方法，该方法本身也可以是专利技术。Dolby和Atmos是杜比实验室授权公司的注册商标。
技术实现思路
实施例针对用于发送将从收听环境的上表面反射的声波的扬声器，该扬声器包括机壳(cabinet)、在机壳内并且被定向为沿着基本上垂直于机壳的前部表面的水平轴发射声音的直接发射驱动器、被定向为相对于水平轴具有18度到22度之间的倾角的向上发射驱动器、和具有到直接发射驱动器和向上发射驱动器的分开的输入连接的、被固定到机壳外侧的终端板。向上发射驱动器被嵌入机壳的顶部表面内的凹部中，并且被配置为从收听环境的天花板上的反射点反射声音，并且来自向上发射驱动器的直接响应的对应的角度标称为相对于水平轴为70度。扬声器还包括布置在机壳的顶部表面的凹陷区域中的声音吸收泡沫体，该声音吸收泡沫体被布置为至少部分地围绕向上发射驱动器以减小驻波和衍射效应并且帮助平滑化该向上发射驱动器的频率响应。机壳可以具有跨越内侧布置的内架以便在向上发射驱动器和直接发射驱动器之间提供声学分离。在实施例中，终端板包括将音频系统连接到直接发射驱动器的第一组输入终端结合连接器，和将音频系统连接到向上发射驱动器的第二组输入终端结合连接器。第一组输入终端结合连接器的极性等于第二组输入终端结合连接器的极性。向上发射驱动器通常具有6ohm或更大的额定阻抗以及至少4.8ohm的最小阻抗。在沿着水平轴1米的距离处以及在向上发射驱动器的额定功率处理水平下，在100Hz和15kHz之间有不多于3dB的压缩。在实施例中，扬声器具有或被耦合到虚拟高度滤波器电路，该虚拟高度滤波器电路将频率响应曲线应用到被发送到向上发射驱动器的信号以创建目标传递曲线。虚拟高度滤波器补偿存在于直接发送通过收听环境的声波中的高度线索，有利于(infavorof)存在于从收听环境的上表面反射的声音中的高度线索。在实施例中，向上发射驱动器的低频响应特性遵循具有180Hz的目标截止频率和0.707的品质因数的二阶高通滤波器的低频响应特性。直接响应传递函数在沿着水平轴1米的距离处以相对于水平轴为70度的角度使用正弦对数扫描法被测量，其中70度角响应与直接响应的比率在5kHz处至少为5dB，在10kHz处至少为10dB。扬声器还可以具有与虚拟高度滤波器集成的分频电路(crossovercircuit)，该分频具有被配置为将低于阈值频率的低频信号发送到直接发射驱动器的低通部分，和被配置为将高于阈值频率的高频信号发送到向上发射驱动器的高通部分。机壳可以由0.75英寸厚度的中密度纤维板(MDF)制成。向上发射驱动器和直接发射驱动器可以被封闭在外壳内，作为集成的虚拟高度扬声器系统，并且使用在2.83Vrms的正弦对数扫描在沿着水平轴1米距离处产生的、在由来自向上发射驱动器的声音投射定义的参考轴上的、从1到5kHz的三分之一倍频带中的线性压力水平的均值沿着水平轴比直接驱动器低不多于3dB。可替代地，扬声器可以包括封闭向上发射驱动器的向上发射驱动器机壳，该机壳布置在封闭直接发射驱动器的直接发射驱动器机壳的上表面上。这样的扬声器和电路被配置为与用于使用反射的声音元素渲染声音的自适应音频系统结合使用，该自适应音频系统包括用于围绕收听环境分布的音频驱动器阵列，其中驱动器中的一些是直接驱动器，其他的是将声波朝着收听环境的天花板投射以便反射到特定收听区域的向上发射驱动器；用于处理音频流和一个或多个元数据集合的渲染器，该一个或多个元数据集合与每个音频流相关联并且指定相应的音频流的在收听环境中的回放位置，其中音频流包括一个或多个反射音频流和一个或多个直接音频流；以及用于根据该一个或多个元数据集合将音频流渲染到音频驱动器阵列的回放系统，其中该一个或多个反射音频流被发送到反射音频驱动器。实施例还针对将期望的频率传递函数直接合并到扬声器的换能器设计中的扬声器或扬声器系统，该换能器设计被配置为从上表面反射声音，其中期望的频率传递函本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于发送声波的扬声器，该声波将从收听环境的上表面被反射，该扬声器包括：机壳；直接发射驱动器，位于所述机壳内部，并被定向为沿着与所述机壳的前部表面基本垂直的水平轴发送声音；向上发射驱动器，被定向为相对于水平轴成18度到22度之间的倾角；及终端板，被固定到所述机壳的外侧，具有分开的与所述直接发射驱动器和所述向上发射驱动器的输入连接。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.03 US 62/007,3541.一种用于发送声波的扬声器，该声波将从收听环境的上表面被反射，该扬声器包括：机壳；直接发射驱动器，位于所述机壳内部，并被定向为沿着与所述机壳的前部表面基本垂直的水平轴发送声音；向上发射驱动器，被定向为相对于水平轴成18度到22度之间的倾角；及终端板，被固定到所述机壳的外侧，具有分开的与所述直接发射驱动器和所述向上发射驱动器的输入连接。2.如权利要求1所述的扬声器，其中向上发射驱动器嵌入所述机壳的顶部表面内并被配置为从收听环境的天花板上的反射点反射声音，并且其中关于向上发射驱动器的直接响应的对应角度通常为相对于水平轴成70度。3.如权利要求2所述的扬声器，还包括声音吸收泡沫体，所述声音吸收泡沫体放置在机壳的顶部表面的凹陷区域中并且至少部分地围绕向上发射驱动器设置以减小驻波和衍射效应并且帮助平滑化向上发射驱动器的频率响应。4.如权利要求1、2和3中任一项所述的扬声器，还包括跨机壳的内腔放置的内架以提供在向上发射驱动器和直接发射驱动器之间的声学分离。5.如权利要求1所述的扬声器，其中，终端板包括：第一组输入终端接合连接器，用于将音频系统连接到直接发射驱动器；及第二组输入终端接合连接器，用于将音频系统连接到向上发射驱动器。6.如权利要求5所述的扬声器，其中第一组输入终端接合连接器的极性等于第二组输入终端接合连接器的极性。7.如权利要求1、2、3和4中任一项所述的扬声器，其中向上发射驱动器具有6ohm或更大的额定阻抗，以及至少4.8ohm的最小阻抗。8.如权利要求7所述的扬声器，其中在沿着水平轴1米距离处以及在向上发射驱动器的额定功率处理水平，在100Hz到15kHz之间有不多于3dB的压缩。9.如前面的权利要求中任一项所述的扬声器，还包括将频率响应曲线应用到被发送到向上发射驱动器的信号以创建目标传递曲线的虚拟高度滤波器电路。10.如权利要求9所述的扬声器，其中虚拟高度滤波器对存在于直接发送通过收听环境的声波中的高度线索进行补偿，有利于存在于从收听环境的上表面反射的声音中的高度线索。11.如权利要求10所述的扬声器，其中向上发射驱动器的低频响应特性遵循具有180Hz的目标截止频率和0.707的品质因数的二阶高通滤波器的低频响应特性。12.如权利要求10和11中任一项所述的扬声器，其中直接响应传递函数在沿着水平轴1米距离处以相对于水平轴成70度的角度使用正弦对数扫描方法被测量，并且其中，70度角响应与直接响应的比率在5kHz处至少是5dB，在10kHz处至少是10dB。13.如权利要求10所述的扬声器，还包括与虚拟高度滤波器集成的分频电路，该分频具有被配置为将低于阈值频率的低频信号发送到直接发射驱动器的低通部分，以及被配置为将高于阈值频率的高频信号发送到向上发射驱动器的高通部分。14.如前面的权利要求中任一项所述的扬声器，其中机壳由0.75英寸厚的中密度纤维板(MDF)制成。15.如权利要求1所述的扬声器，其中向上发射驱动器和直接发射驱动器被封闭在外壳内作为集成的虚拟高度扬声器系统，并且其中通过使用在2.83Vrms的正弦对数扫描在由来自向上发射驱动器的声音投射限定的参考轴上、在沿着水平轴1米的距离处产生的、从1至5kHz的三分之一倍频带中的线性压力水平的均值比直接驱动器沿着水平轴低不多于3dB。16.如权利要求1所述的扬声器，还包括被放置在封闭直接发射驱动器的直接发射驱动器机壳的上表面上的、封闭向上发射驱动器的向上发射驱动器机壳。17.一种用于将声波从房间天花板反射到房间中的收听位置的扬声器系统，包括：机壳；直接发射驱动器，在机壳内部并且被定向为将声音沿着与机壳的前部表面基本垂直的水平轴发送；向上发射驱动器，嵌入机壳的顶部表面内的凹部中，并且被配置为使声音从天花板上的反射点反射，并且其中关于向上发射驱动器的直接响应的对应角度通常为相对于水平轴成70度；及虚拟高度滤波器电路，将频率响应曲线应用到被发送到向上发射驱动器的信号以创建如下这样的目标传递曲线：该目标传递曲线通过至少部分地移除来自扬声器位置的方向性线索并且至少部分地插入来自反射点的方向性线索而对存在于被直接发送通过房间的声波中的高度线索...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·G·克罗克特，A·J·希菲尔德，C·P·布朗，
申请(专利权)人：杜比实验室特许公司，
类型：发明
国别省市：美国;US