扬声器组件及相关方法技术

一种扬声器组件，包括：第一扬声器，被配置为接收第一电信号并且基于所述第一电信号沿着第一主发射轴产生声音；第二扬声器，被配置为接收第二电信号并且基于所述第二电信号沿着第二主发射轴产生声音；第三扬声器，其被配置为接收第三电信号并且基于所述第三电信号沿着第三主发射轴产生声音；以及控制单元，被配置为基于表示音频的输入信号产生第一电信号、第二电信号和第三电信号中的每一个。在第一主发射轴和第二主发射轴之间存在第一角度偏差，并且在第一主发射轴和第三主发射轴之间存在第二角度偏差。控制单元被配置为对第一电信号、第二电信号和第三电信号中的至少两个进行滤波，使得在第一电信号和第二电信号之间存在第一增益和相位差，并且在第一电信号和第三电信号之间存在第二增益和相位差。第一角度偏差和第二角度偏差以及第一增益和相位差和第二增益和相位差被配置为使得当扬声器组件在使用中时，根据每个扬声器组件中的预定消除条件，消除第一收听位置和第二收听位置上由扬声器组件中的多个扬声器产生的直接声音。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】扬声器组件及相关方法
本专利技术涉及扬声器组件及相关方法。
技术介绍
扬声器组件经常用于诸如家庭影院、消费电子产品和汽车等应用中。在这样的应用中，将来自扬声器组件的声音在特定的方向上引导是有利的，例如朝向收听来自扬声器组件声音的人将位于的预期收听位置。在这样的应用中，能够在特定方向上投射声音(特别是产生高指向性的声音)是有利的，所以声音就不会被发送到不需要的区域而被浪费。此外，在扬声器组件需要播放音乐、电视音频或电影音频的应用中，要投射到听者的声音可以包含大范围的音频。因此，扬声器组件必须在很宽的频率范围内产生高指向性声音，使得可以将全频率范围引导至听者。通常，用于诸如家庭影院、消费电子产品和汽车等应用的扬声器组件很小，例如由于空间限制和/或成本限制。由于扬声器驱动器的尺寸较小，所以小尺寸扬声器组件经常受到损害，因为它们在产生低频声音方面不太有效。因此，对于小型扬声器单元而言，要求在音频频率范围的低端产生高指向性的声音。扬声器的指向性涉及来自扬声器的声输出(声音)的分布，并且可以根据指向性指数(例如，如下文所定义)来定义。具有高指向性指标的扬声器更好地在给定的一个或多个方向上投射，而具有低指向性指数的扬声器倾向于更均匀地投射声音(在所有方向上均等)。在涉及封闭空间的许多情况下，例如在房子的房间或汽车中，扬声器优选具有高指向性指数，使得声音朝需要声音的收听位置(例如对汽车驾驶员)投射，而不是将声音投射到不需要的位置来浪费能量。传统的扬声器，如锥形扬声器，凭借锥形扬声器振膜以及由于它们通常以防止声音从扬声器背面逸出的方式安装而具有一定的指向性。通过组合使用一系列扬声器，包括多个扬声器阵列的扬声器组件的指向性可以比单个扬声器的指向性大大提高。具体地，通过利用滤波后的电信号来驱动扬声器阵列，使得电信号之间的增益和/或相位存在差异，可以实现具有高指向性的扬声器组件输出，例如主要在一个给定的方向投射声音。图1(a)示出被称为心形扬声器组件1001的简单扬声器组件，其包括两个扬声器L1、L2的阵列，每个扬声器被构造为沿着各自的主发射轴X1、X2产生声音S1、S2。扬声器L1、L2安装成在它们的主发射轴X1、X2之间具有角度偏差。每个扬声器L1、L2被构造为从控制单元1020接收各自的电信号E1、E2，该控制单元1020基于代表音频的输入信号Ain产生每个电信号E1、E2。扬声器L1、L2包括接收未滤波的电信号E1的主扬声器L1和接收相对于由主扬声器L1接收的电信号E1滤波过的电信号E2的辅助扬声器L2，使得在由L1、L2接收的电信号E1、E2之间具有增益差和相位差(用于实现增益和相位差的信号处理可以包括例如信号反相器、延迟和增益)。具体地，辅助扬声器L2由电信号E2驱动，用由主扬声器L1接收的电信号E1定义的增益和相位差滤波该电信号E2，使得由扬声器L1、L2产生的直接声音S1、S2在收听位置P1处彼此抵消。图1(b)是示出由图1(a)的心形扬声器组件1001以不同频率产生的直接声音(声压级)的一系列2D极坐标图。声音具有心形形状的极性图案，由心形扬声器组件消除产生的直接声音，从而在收听位置P1处形成“零”(null)。请注意，随着频率的增加，扬声器L1、L2变得更具指向性。心形扬声器组件1001的典型应用是所谓的电视“条形音箱”，其尝试产生比条形音箱的表观物理宽度宽得多的聆听感受。主要原理是听者位于由直接声音S1、S2形成的心形的“零”处，使得在收听位置P1处几乎听不到直接声音，而是在收听位置P1听到从附近墙壁反射之后的反射(间接)声音。众所周知，来自墙壁的反射可以充当虚拟声源，使得听者从附着在反射点的虚拟扬声器感知声音。因此，需要能够在大空间上产生高指向性声输出的心形扬声器组件1001以满足条形音箱的性能和成本要求。心形扬声器组件1001可以被称为超指向系统，因为它通常使用高指向性的扬声器。本专利技术人已经观察到，由于心形扬声器组件1001的零位相当窄，因此由反射声音而不是直接声音支配的“最有效点”声音相当受限制。本专利技术人还观察到，当听者围绕心形转向时，由心形扬声器组件1001产生的声波的极性改变。已知可以通过使用安装成具有平行的主发射轴的大量扬声器单元(通常为10个或更多)来制作指向性扬声器阵列，每个扬声器由合适的电信号馈送，该电信号基本上是输入信号的延迟的和/或滤波的并增益的复制品，参见例如“优化DSP控制的扬声器阵列的指向性特性”，G.W.J.万博伊宁根(vanBeuningen)，E.W.斯达特(Start)于2004年11月17日至19日在英国埃文河畔斯特拉特福举行的“再现声音16会议”上发表。但是这些系统成本很高。鉴于上述考虑而设计了本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的第一方面可提供：一种扬声器组件，包括：第一扬声器，其被配置为接收第一电信号并且基于所述第一电信号沿着第一主发射轴产生声音；第二扬声器，其被配置为接收第二电信号并且基于所述第二电信号沿着第二主发射轴产生声音；第三扬声器，其被配置为接收第三电信号并且基于所述第三电信号沿着第三主发射轴产生声音；和控制单元，被配置为基于表示音频的输入信号产生所述第一电信号、第二电信号和第三电信号中的每一个；其中在所述第一主发射轴线和第二主发射轴线之间存在第一角度偏差，并且在所述第一主发射轴线和第三主发射轴线之间存在第二角度偏差；其中所述控制单元被配置为对所述第一电信号、所述第二电信号和所述第三电信号中的至少两个进行滤波，使得在所述第一电信号与所述第二电信号之间存在第一增益和相位差，并且在所述第一电信号与第三电信号之间存在第二增益和相位差；其中，所述第一角度偏差和第二角度偏差以及所述第一增益和相位差和第二增益和相位差被配置为使得当所述扬声器组件处于使用中时，根据每个扬声器组件中的预定消除条件来消除第一收听位置和第二收听位置的每一处的由所述扬声器组件中的多个扬声器产生的直接声音。用这种方式，当扬声器组件在封闭空间中使用时，位于第一收听位置或第二收听位置或者在这些位置之间的较小程度的任何听众成员将由于对处于第一收听位置和第二收听位置的由扬声器产生的直接声音的消除效应，而获得增强的声音比例，该声音从封闭空间外围的隔音墙的反射。这种反射可以充当虚拟声源，从而改善听众成员的听觉体验。为了避免任何疑问，根据预定消除条件在给定收听位置消除产生直接声音的扬声器组件的多个扬声器(当扬声器在使用中时)可包括扬声器组件中除了第一扬声器、第二扬声器和第三扬声器之外存在的扬声器(例如参见下面图4的讨论，其中在步骤4中在P2处消除部分通过由第四扬声器L4产生的直接声音获得)。为了避免任何疑问，当评估在该收听位置处由扬声器组件中的多个扬声器产生的直接声音是否根据的预定取消条件消除时，可以忽略任何被认为在收听位置处具有不明显效果的扬声器贡献(例如参见下面的图4的讨论，其中在P1处L4的贡献被忽略)。由扬声器组件中的扬声器产生的直接声音可以被定义为由扬声器产生的声音，没有被中间表面反射。例如，可以在消声室中测量直接声音。例如，在正常(非消声)环境中，也可以通过使用门控测量来测量直接声音，其中通过使用适当定义的时间窗测量直接声音来排除反射声音。扬声器组件可以包括一个或多个附加的扬声器。例如，扬声器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种扬声器组件，其特征在于，包括：第一扬声器，其被配置为接收第一电信号并且基于所述第一电信号沿着第一主发射轴产生声音；第二扬声器，其被配置为接收第二电信号并且基于所述第二电信号沿着第二主发射轴产生声音；第三扬声器，其被配置为接收第三电信号并且基于所述第三电信号沿着第三主发射轴产生声音；和控制单元，被配置为基于表示音频的输入信号产生所述第一电信号、第二电信号和第三电信号中的每一个；其中在所述第一主发射轴线和第二主发射轴线之间存在第一角度偏差，并且在所述第一主发射轴线和第三主发射轴线之间存在第二角度偏差；其中所述控制单元被配置为对所述第一电信号、所述第二电信号和所述第三电信号中的至少两个进行滤波，使得在所述第一电信号与所述第二电信号之间存在第一增益和相位差，并且在所述第一电信号与第三电信号之间存在第二增益和相位差；其中，所述第一角度偏差和第二角度偏差以及所述第一增益和相位差和第二增益和相位差被配置为使得当所述扬声器组件处于使用中时，根据每个扬声器组件中的预定消除条件来消除第一收听位置和第二收听位置处由所述扬声器组件中的多个扬声器产生的直接声音。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.15 GB 1522136.91.一种扬声器组件，其特征在于，包括：第一扬声器，其被配置为接收第一电信号并且基于所述第一电信号沿着第一主发射轴产生声音；第二扬声器，其被配置为接收第二电信号并且基于所述第二电信号沿着第二主发射轴产生声音；第三扬声器，其被配置为接收第三电信号并且基于所述第三电信号沿着第三主发射轴产生声音；和控制单元，被配置为基于表示音频的输入信号产生所述第一电信号、第二电信号和第三电信号中的每一个；其中在所述第一主发射轴线和第二主发射轴线之间存在第一角度偏差，并且在所述第一主发射轴线和第三主发射轴线之间存在第二角度偏差；其中所述控制单元被配置为对所述第一电信号、所述第二电信号和所述第三电信号中的至少两个进行滤波，使得在所述第一电信号与所述第二电信号之间存在第一增益和相位差，并且在所述第一电信号与第三电信号之间存在第二增益和相位差；其中，所述第一角度偏差和第二角度偏差以及所述第一增益和相位差和第二增益和相位差被配置为使得当所述扬声器组件处于使用中时，根据每个扬声器组件中的预定消除条件来消除第一收听位置和第二收听位置处由所述扬声器组件中的多个扬声器产生的直接声音。2.根据权利要求1所述的扬声器组件，其特征在于，所述的扬声器组件包括：第四扬声器，其被配置为接收第四电信号并且基于所述第四电信号沿着第四主发射轴产生声音；和其中所述控制单元被配置为基于表示音频的所述输入信号来产生所述第四电信号；其中在所述第一主发射轴和第四主发射轴之间存在第三角度偏差；其中所述控制单元被配置为对所述第四电信号进行滤波，使得所述第一电信号和所述第四电信号之间存在第三增益和相位差；其中所述第一角度偏差、第二角度偏差和第三角度偏差以及所述第一增益和相位差、第二增益和相位差和第三增益和相位差被配置为使得当所述扬声器组件被使用时，根据预定的消除条件消除所述第一收听位置、第二收听位置和第三收听位置中每一处由所述扬声器组件中的多个扬声器产生的直接声音。3.根据前述权利要求中任一项所述的扬声器组件，其特征在于，所述扬声器组件中的每个扬声器在3kHz的频率处具有至少6dB的指向性指数。4.根据前述权利要求中任一项所述的扬声器组件，其特征在于，每个增益和相位差在150Hz以下为零。5.根据权利要求1所述的扬声器组件，其特征在于，在每个收听位置处的所述预定消除条件要求在200Hz-3kHz的频率范围内，由所述扬声器组件中的多个扬声器在收听位置处产生的直接声音的声压级比由扬声器组件中的扬声器的子集在收听位置处产生的直接声音的声压级低至少12dB。6.根据前述权利要求1所述的扬声器组件，其特征在于，在扬声器组件中每对扬声器的主轴之间存在至少30°的角度偏差。7.根据前述权利要求中任一项所述的扬声器组件，其特征在于，所述扬声器组件中的所述扬声器被布置为使得在所述扬声器组件中的每对扬声器之间存在不超过50cm的距离。8.根据前述权利要求中任一项所述的扬声器组件，其特征在于，所述扬声器组件中的所述扬声器安装在单个扬声器组件外壳内，其中所述收听位置位于所述扬声器组件外壳外部。9.根据权利要求8所述的扬声器组件，其特征在于，所述扬声器组件包括安装在单个扬声器组件外壳内的以线性阵列布置的四个扬声器，其中，所述线性阵列端部上的两个扬声器具有从所述单个扬声器组件外壳的相对的侧面指出的主发射轴，并且在所述线性阵列的端部上的两个扬声器内部的两个扬声器具有指向所述单个扬声器组件外壳的前表面的主发射轴，其中所述单个扬声器组件外壳的前表面面向所述收听位置。10.根据权利要求8或9所述的扬声器组件，其特征在于，所述扬声器组件外壳具有棒状形状。11.根据前述权利要求任一所述的扬声器组件，其特征在于，每个扬声器是电动扬声器，所述扬声器包括：包括金属部件和永磁体的永磁体组件...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·威廉斯，
申请(专利权)人：PSS比利时股份有限公司，
类型：发明
国别省市：比利时,BE