电子音频设备、电子音频装置和产生可听声的方法制造方法及图纸

本发明专利技术描述了其壳体或外壳面板用作声学系统的一部分的电子设备。面板被划分为若干子面板。对于每个子面板，设备包括附接的一个或多个致动器来使得子面板振动。致动器及其附接的子面板将音频信号转换为声学输出。每个致动器和子面板组合可接收独立音频信号。设备包括数字信号处理器以用于控制子面板驱动音频信号中的每个子面板驱动音频信号。设备还可包括被附接到面板以为子面板提供边界条件的一个或多个背框。边界条件为每个子面板限定谐振频率。

Mechanically actuated panel acoustic system

The present invention describes an electronic device for a part of a silent system of a housing or panel of a housing. The panel is divided into several sub panels. For each sub panel, the device includes attached one or more actuators to vibrate the sub panel. The actuator and its attached sub panel converts the audio signal to acoustic output. Each actuator and sub panel assembly can receive separate audio signals. The device comprises a digital signal processor for controlling the sub panel to drive each of the sub signals in the audio signal to drive the audio signal. The device may also include one or more back frames that are attached to the panel to provide boundary conditions for the sub panel. The boundary condition defines the resonant frequency for each sub panel.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】机械致动的面板声学系统
本专利技术的实施方案涉及用于消费电子设备诸如台式计算机的电子控制声音产生系统。还描述了其他实施方案。
技术介绍
许多消费电子设备，诸如台式计算机、膝上型计算机和智能电话正变得更加紧凑。随着这些设备变得更小，其壳体或外壳内可用于内置扬声器的内部空间也变得更小。这一点尤其真实，因为设备壳体内用于扬声器的空间可能与许多其他部件，诸如电路板、海量存储设备和显示器竞争。通常，随着扬声器尺寸变小，可能移动较小气团并且因此音质(或至少响度)会降低。对于音频频谱较低端，例如1kHz以下的声音来说可能尤其引人注意。而且，随着电子设备内部可用的开放气腔减小，对于扬声器有较少的空气振动并且因此限制了听觉反应。类似地，随着扬声器的尺寸减小，能由扬声器产生的音量和频率可能也降低。因此，随着电子设备的尺寸不断减小，对于设备产生的音频可能经受有害影响。从薄型消费电子设备产生低频音频内容(低音)成为现代音频工程中的最重要问题之一。
技术实现思路
可利用消费电子设备的壳体或外壳的大表面积以有助于机械致动面板声学系统。本公开的实施方案为其壳体或外壳被用作声学系统(电子控制声音产生系统)的一部分的电子设备。面板被划分为若干子面板。对于每个子面板，设备包括附接的一个或多个子面板致动器以使子面板振动。致动器及其附接的子面板将音频信号转换为声学输出。每个致动器和子面板组合可接收独立音频信号。设备包括数字信号处理器用于控制子面板驱动音频信号中的每一个。设备还可包括附接到面板(例如，面板的内表面)来为子面板提供边界条件的一个或多个背框。边界条件为每个子面板限定谐振频率。在一个实施方案中，不同子面板被设计为具有不同谐振频率。对于每个子面板，驱动子面板的致动器的音频信号可被限制到子面板的谐振频率下的窄频带。子面板的声学输出的总和在宽频带上产生低频声。在一个实施方案中，子面板的谐振频率对应于音阶上的音符。对于每个子面板，数字信号处理器处理或控制正驱动子面板的音频信号使得子面板的声学输出是相干的并且因此可构造性地求和或组合。在一个实施方案中，每个子面板具有密封的(空气的)后腔。在另一实施方案中，背框具有连通子面板的两个或更多个的后气腔的空气通道，使得那些子面板共享共用后气腔。在一个实施方案中，这样的子面板划分为左右对称，以及子面板(当由其音频信号激励时)可产生立体音频。在另一实施方案中，子面板划分为非对称并且可激励子面板中的两个或更多个来产生单声道音频。本公开的另一实施方案为用于在设备上产生可听声的方法。通过对接收的音频信号进行滤波来生成若干子频带音频信号。该方法随后独立处理子频带音频信号使得子频带音频信号可被转换为相干并且因此可构造性地求和或组合的声学输出。作为设备上的面板的一部分的若干子面板随后分别由经处理的子频带音频信号驱动。面板可为设备的外部壳体的一部分。在一个实施方案中，子频带音频信号具有窄频带，该窄频带围绕由子频带音频信号驱动的子面板的谐振频率。为了处理子频带音频信号，该方法针对子频带音频信号的每个频率分量，确定该频率下的子频带音频信号的幅值是否超过阈值。如果超过阈值，则在该频率下的子频带音频信号与子面板的谐振频率对准。在一个实施方案中，子面板的谐振频率对应于音阶上的音符。以上概述不包括本公开的所有方面的详尽列表。可预期的是，本专利技术包括可由上文概述的各个方面以及在下文的具体实施方式中公开并且在随该专利申请提交的权利要求中特别指出的各种方面的所有合适的组合来实施的所有系统和方法。此类组合具有未在上述
技术实现思路
中具体阐述的特定优点。附图说明在附图的图示中通过举例而非限制的方式示出了实施方案，在附图中类似的附图标号指示类似的元件。应当指出的是，在本公开中提到“一”或“一个”实施方案未必是同一实施方案，并且其意指至少一个。图1示出了具有划分为若干子面板的面板以形成机械致动面板声学系统的一个实施方案的音频设备的实施例。图2A示出了图1的音频设备的一部分的截面侧视图。图2B示出了驱动图1和图2A的音频设备的子面板的窄频带音频信号的实施例。图3示出了使用音频设备上的面板来形成机械致动面板声学系统的另一实施例。图4示出了具有非均匀厚度的机械致动面板声学系统的一部分的截面侧视图。图5示出了使用多个数字信号处理器独立处理机械致动面板声学系统的子面板音频信号的音频信号处理系统的框图。图6为在设备中执行的使用设备的面板来产生声学输出的过程操作的列表。图7示出了将子面板音频信号与音阶上的音符对准的实施例。图8示出了在设备中执行的用于将音频信号与音阶上的音符对准的操作的流程图。图9示出了其中所有子面板正共享共有后气腔的一个实施方案的声学系统的实施例。具体实施方式在这个章节中，我们将参考附图来解释本公开的若干优选实施方案。每当在实施方案中描述的部件的形状、相对位置和其它方面未明确限定时，本公开的范围并不仅局限于所示出的部件，所示出的部件仅用于例证的目的。另外，虽然阐述了许多细节，但应当理解，本公开的一些实施方案可在没有这些细节的情况下被实施。在其他情况下，未详细示出熟知的结构和技术，以免模糊对本描述的理解。本领域技术人员将认识到，术语“前”、“向前”、“后/背”或“向后”仅用来使得理解更容易而不是限制本专利技术的范围。在一个实施方案中，在本公开中描述的前面板或后面板可为设备上的任一面板。图1示出了根据具有划分为若干子面板的面板以形成机械致动面板声学系统的本专利技术的一个实施方案的音频设备的实施例。如在附图中所示，音频设备100为具有被划分为若干子面板120-125的面板(例如，后面板)110的装置。子面板120-125中的每一个起到换能器(扬声器)的隔膜的作用。采取机械致动来产生声学输出。每个子面板由各个数字信号处理音频信号(所谓的子面板音频信号)单独致动或驱动。音频设备100能存储和/或处理信号诸如用来生成声音的那些信号。音频设备100可为膝上型计算机、手持式电子设备、移动电话、平板电脑、显示设备、音频回放设备，诸如MP3播放器、或其他电子音频设备。面板110可为音频设备100的后面板，或者作为音频设备100的外部壳体的一部分的其他面板。面板110可由玻璃、铝或其他适合材料制成，只要相当坚硬并且相当平坦，但是足够有弹性振动用于产生声音。在一个实施方案中，面板110为均匀面板(例如，具有均匀厚度)。子面板120-125由一个或多个背框130划分以及可由一个或多个背框130限定，使得只有位于背框130形成的边界内的面板110的区域可弯曲或振动。背框130产生子面板120-125的正确边界条件以获得每个子面板的理想谐振频率。背框130可由整体件或独立件形成。背框130可由足够重并且足够坚硬的板形成，板具有限定子面板的振动区域的开口。在一个实施方案中，背框130可为音频设备100的前或后外壁。在一个实施方案中，外壁可由用户触摸。上面针对本公开的一个实施方案描述了音频设备100。本领域技术人员将认识到，在其他实施方案中，可采用不同方式实现该设备。例如，与将面板110划分为六个子面板不同，面板110可被划分为两个子面板、三个子面板或多于三个子面板。在一个实施方案中，子面板的数量取决于面板110的硬度和面板的尺寸。在一个实施方案中，子面板的数量还取决于另外扬声器(未本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电子音频设备，包括：面板，所述面板作为所述电子设备的外部壳体的一部分，其中所述面板被划分为多个子面板；多个子面板致动器，所述多个子面板致动器各自附接到所述多个子面板的相应一个子面板并且通过使相应子面板振动将相应子面板音频信号转换为声学输出；以及多个数字信号处理器，所述多个数字信号处理器各自控制正在驱动所述子面板致动器的相应子面板音频信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.11.24 US 14/551,6311.一种电子音频设备，包括：面板，所述面板作为所述电子设备的外部壳体的一部分，其中所述面板被划分为多个子面板；多个子面板致动器，所述多个子面板致动器各自附接到所述多个子面板的相应一个子面板并且通过使相应子面板振动将相应子面板音频信号转换为声学输出；以及多个数字信号处理器，所述多个数字信号处理器各自控制正在驱动所述子面板致动器的相应子面板音频信号。2.根据权利要求1所述的电子设备，还包括一个或多个背框，所述一个或多个背框附接到所述面板以为所述多个子面板提供边界条件，其中所述边界条件限定针对每个子面板的谐振频率。3.根据权利要求2所述的电子设备，其中所述子面板中的至少两个子面板具有不同谐振频率。4.根据权利要求2所述的电子设备，其中所述相应子面板音频信号的频谱内容在所述子面板的谐振频率处或周围。5.根据权利要求4所述的电子设备，其中所述多个子面板的声学输出的总和在宽频带上产生低频声。6.根据权利要求2所述的电子设备，其中所述一个或多个背框具有连接所述多个子面板的后气腔的空气通道，使得所述多个子面板共享后气腔。7.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述子面板划分为左右对称，并且所述多个子面板能够产生立体音频。8.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述子面板划分为非对称，并且所述多个子面板中的两个或更多个子面板能够被激励以产生单声道音频。9.根据权利要求1所述的电子设备，其中每个子面板具有密封的后腔。10.一种用于在设备上产生可听声的方法，所述方法包括：接收音频信号；通过对所述音频信号进行滤波来生成多个子频带音频信号；独立处理所述多个子频带音频信号；以及借助多个经处理的子频带音频信号来驱动与所述设备上的面板的多个子面板相关联的多个致动器，其中所述面板为所述设备...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·A·多纳尔斯基，D·K·布斯，J·D·克罗斯比，M·R·勒纳，
申请(专利权)人：苹果公司，
类型：发明
国别省市：美国,US