专利名称：环绕音效喇叭之三维数组结构的制作方法
技术领域：
本发明系有关于柱状环绕音效喇叭，特定而言系有关于具有 多种喇叭单元排列之单 一 柱状环绕音效喇叭之三维数组结 构。
背景技术：
目前之声音重制趋势一般为利用四至五个喇叭。例如，传统 之喇叭系统包含邻近于视讯影像之前喇叭，用以基于构成音效信
号之左及右声道(L+R)之总合信号提供声音输出。位于聆听区域 后方之后喇叭系基于左及右声道间之差异信号(L-R)或(R-L)提供 声音输出。左及右喇叭系各别位于聆听区域之左及右侧。左及右 声道喇叭系重制差异信号(L- R)或(R- L)，其中「~」之符号为增 益值，可改变或为固定于零到一之间之数值。至左及右喇叭之输 出系予以频宽限制以大体上滤除预定限值以下之频率部分。低音 喇叭亦可予以提供以输出(L+R)总合信号之低频部分。至前喇叭 之(L+R)总合信号输入系有助于定位视讯影像之对话。(L一R)或 (R—L)差异信号大体上移除对话音，因此侧边及后喇叭输出主要 包含声响环境及环绕音效。频宽限制左及右喇叭更有助于定位视 讯影像之对话。
如上述之传统环绕音效喇叭系统通常需要四至五个位于不 同位置之喇叭以重制环绕音效，且此类喇叭之位置大体上为不可 变动。因此，使用者需要在一房间内为不同方向之不同喇叭安排 放置之空间。对于使用者而言为不方便且浪费空间。因此，现今 仍需提供可节省空间且可变动位置之环绕音效喇叭。
发明内容
本发明提供具有多种喇叭单元排列之单 一 柱状环绕音效喇 叭。于本发明之一观点中，本单一柱状环绕音效喇叭包含中空柱体，其具有螺旋状形成之至少三开孔；至少三全音域喇叭，其装 附于该开孔内；支撑中空柱体之基座；以及声场重建单元，其形 成于中空柱体或基座之内或中空柱体与基座之外，其中声场重建 单元系耦合至该至少三全音域喇叭。
于本发明之另一观点中，本单一柱状环绕音效喇叭包含中空 柱体，其具有非对称或对称形成之至少三开孔；至少三全音域喇 叭，其装附于该开孔内；支撑中空柱体之基座；以及声场重建单 元，其形成于中空柱体或基座之内或中空柱体与基座之外，其中 声场重建单元系耦合至该至少三全音域喇叭。全音域喇叭系彼此 以串联或并联耦合。声场重建单元包含数字信号处理器及数字延 迟电路。
本发明之 一 优点为本单 一 柱状环绕音效喇叭可独立达到环 绕音效效果。
本发明之另一优点为由于使用微型全音域喇叭故本单一柱 状环绕音效喇叭之尺寸可显着减小。
本发明之又一优点为本单一柱状环绕音效喇叭可放置于房 间内之任何处，而环绕音效效果保持不变。
本发明之又 一 优点为本单 一 柱状环绕音效喇叭对于使用者 而言系便于使用、位置可变动且可节省空间。
此类及其它之优点从以下较佳实施例之叙述并伴随后附图 式及权利要求书将变为显而易见。
本发明可藉由说明书中若干较佳实施例及详细叙述以及后 附图式得以了解。图式中相同之组件符号系意指本发明中同一组 件。然而，此领域之技艺者应得以领会所有本发明之较佳实施例 系用以说明而非用以限制本发明之权利要求，其中
图1系为根据本发明之一实施例之单一柱状环绕音效喇叭之 前视图。
图2系为根据本发明之一实施例之单一柱状环绕音效喇叭之 后视图。
图3系为根据本发明之一实施例之单一柱状环绕音效喇叭之 侧视图。图4系为根据本发明之另一实施例之单一柱状环绕音效喇叭
之前视图
图5系为根据本发明之一实施例之声场重建单元之方块图 图中-
10单一柱状环绕音效喇叭 20单一柱状环绕音效喇叭 101圆柱体 开孔 开孔 开孔 开孔 开孔 开孔 开孔 开孔 开孔 开孔 开孔 开孔 装饰头
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
201
202
203
204
205
206
207
208
209 500
音效信号输入
圆柱体
开孔
开孔
开孔
开孔
开孔
开孔
装饰头
声场重建单元
500a数字信号处理器500b数字延迟电路
500c头部相关转移函数模块
501音源
502全音域喇叭
具体实施例方式
本发明将以较佳之实施例及观点加以详细叙述，而此类叙述 系解释本发明之结构及程序，只用以说明而非用以限制本发明之
权利要求。因此，除说明书中之较佳实施例之外，本发明亦可广 泛实行于其它实施例。
本发明系揭露具有多种喇叭单元排列之单 一 柱状环绕音效 喇叭。喇叭单元排列可为立体排列，例如于本发明之一实施例中 之螺旋形。于本发明之另一实施例中，喇叭单元排列可为非对称 或对称形。本发明之单一柱状环绕音效喇叭系藉由此样喇叭单元 排列以及藉由将于后叙述之三维声场重建技术而只以 一 柱状喇 叭达到环绕音效效果。
参照图1至图3，于本发明之一实施例中，单一柱状环绕音 效喇叭IO包含主要之中空柱体，例如圆柱体101，其具有复数个 开孔于四方向或方位形成其上。于本发明之一实施例中，圆柱体 101系以例如木材、塑料、不绣钢、合金或金属制成。圆柱体101 上每一方向形成有例如至少三个开孔成一直线。每一开孔系组装 有一真或假喇叭单元。于一实施例中，真喇叭单元系为具有高效 能之全音域喇叭。如图1至图3所示，开孔102、 103、 104系各 别相对于开孔108、 109、 110，而开孔105、 106、 107系各别相 对于开孔111、 112、 113。于本发明之一实施例中，开孔102至 113之直径约为45公厘至55公厘，以上尺寸只做一说明，非用 以限定本发明。此外，开孔102、 104、 105、 107、 109及112系 组装有真喇叭单元，而开孔103、 106、 108、 110、 111及113系 组装有假喇叭单元(假喇叭单元为非必要组件)。因此，真喇叭单 元系以顺(或逆)时钟螺旋形排列于圆柱体101上且彼此以并联或 串联耦合，以便单一柱状环绕音效喇叭IO朝四方向发声而达到 环绕音效。圆柱体101之下端系设置于基座115上以支撑圆柱体 101。基座115最好为二垂直木板。此领域之技艺者应注意，基座115可以任何形状形成。于本发明之一实施例中，基座115系 以任何适当材料制成，例如花梨木、石材、金属板或其等同。音 效信号输入116系形成于基座115之侧面上。圆柱体101之上端 系组装有装饰头114，其系以金属电镀，例如1012铁。
于本发明之另一实施例中，喇叭单元排列可为非对称或对称 形且去除假喇叭。参照图4，单一柱状环绕音效喇叭20包含主要 之圆柱体201，其具有例如六开孔于二方向非对称形成其上。于 本发明之一实施例中，圆柱体201系以木材、塑料、金属、合金、 不绣钢或其等同制成。圆柱体201上每一方向形成有三开孔成一 直线。每一开孔202至207系组装有一真喇叭单元。于一实施例 中，真喇叭单元系为具有高效能之全音域喇叭。于本发明之一实 施例中，开孔202至207之直径约为45公厘至55公厘，以上尺 寸只做一说明，非用以限定本发明。因此，真喇叭单元系非对称 排列于圆柱体201上且彼此以并联或串联耦合，以便单一柱状环 绕音效喇叭20朝二方向发声而达到环绕音效。圆柱体201之下 端系设置于基座208上以支撑圆柱体201。基座208最好为二垂 直木板。此领域之技艺者应注意，基座208可以任何形状形成。 于本发明之一实施例中，基座208系以任何适当材料制成，例如 花梨木、石材、金属板或其等同。圆柱体201之上端系组装有装 饰头209，其系以金属电镀，例如1012铁。
参照图5，于本发明之一实施例中，单一柱状环绕音效喇叭 可藉由上述喇叭单元排列以及藉由声场重建单元500而只以一柱 状喇叭达到环绕音效，该声场重建单元500系形成于圆柱体内且 耦合至全音域喇叭502。为达本发明之目的，声场重建单元500 为必须，其中声场重建单元500主要包含数字信号处理器 (DSP)500a、数字延迟电路500b以及头部相关转移函数(Head Related Transfer Function;HRTF)模块500c，以利用三维声场重建 技术藉由实时数字滤波、藉由动态压縮算法以及藉由重建不同声 响之大约时间延迟而清晰重制定位声音影像。声场重建单元500 可提供于单一柱状环绕音效喇叭之外部或内嵌于其基座或其圆 柱体内。三维声场重建技术亦包含丰富之头部相关转移函数 (HRTF)数据库；最新声场模拟技术，例如边界积分方程法(BIEM)
以及有限元素法(FEM);虚拟音源技术；主观测量技术；以及音场转换技术，其允许单 一 柱状环绕音效喇叭重制具有最小音质改 变例如反射及回响元素等之清晰声音成像。高质量重制数字滤波
器系由数字信号处理器(DSP)500a所实现且由头部相关转移函数 (HRTF)模块500c以测量数据库及完全理论模型实施。三维声场 重建技术产生极为宽广之音场而无引入任何显着之原音声染色 (coloration)，以及从上述之喇叭单元排列藉由滤波而创造出五个 虚拟喇叭之幻觉，以达到环绕音效效果。
为模拟位于三维空间内任意点之真实音源，三维声场重建技 术引入头部相关转移函数(HRTF)数据库，其系定义为一套音源至 人头部之双耳间之转移函数。头部相关转移函数(HRTF)系取决于 点音源之坐标及频率，且亦对于聆听者具有个别依赖性。头部相 关转移函数(HRTF)可实现为头部相关转移函数(HRTF)之时域表 现之脉冲响应，称为头部相关脉冲响应(Head Related Impulse Response;HRIR)。此头部相关转移函数(HRTF)或头部相关脉冲响 应(HRIR)系由完整之数学模型构成，其系基于声波理论及以大量 样本利用假人头麦克风及假人头实施之实际测量。该理论头部相 关转移函数(HRTF)具有若干优点，例如因其自然且简单之频率响 应以及较少计算作业而适于音乐重制之特性。
于一实施例中，组装于圆柱体之开孔内之真喇叭单元可为具 有高效能之微型全音域喇叭。例如，全音域喇叭具有 一 振膜 (diaphram)，其附有音圈(voice coil)沿着其周围设置并于一间隙中 延伸，稀土磁铁(rare earth magnet)之磁束(flux)系集中于该间隙 内，如美国专利申请第6,654,476号所揭露，此处一并列入参考。 该音圈可具有二或多平行连接之线圈(windings)。此类线圈可彼 此堆栈，因此音圈之阻抗以及其于运动方向之深度为小。音圈最 好系利用聚亚酰胺(polyimide)形或线圈架(bobbin)实施，该线圈 架己布有内嵌其中之引入导线之图形，以将电力带至音圈之周 围。引入导线一端连接至缠绕于线圈架上之线圈，另一端则延伸 至或穿过中心位于振膜后方之开孔，而提供稳固之带状输入连 接。带状引线可为对称，且中央开孔更提供空气通道，其可例如 耦合至辅助室以更加提升声音输出。磁铁可为轮状或环状磁铁， 且其置于大体上杯形之第一或下部极部(pole piece)上，该第 一 或 下部极部配合大体上垫圈形之第二或上部极部，以于沿着振膜(diaphram)周围延伸之区域内定义磁通间隙。
垫圈形之上表面最好系放射状向内倾斜至縮小厚度之边缘， 以减少中心质量。此亦于磁铁组件之前方提供进一步净空以用于 容纳呈大幅度弯曲弧形之带状引线而无须接触，以及减少中央通 道之长度以于振膜常发生大型位移时防止不期望之哨音。振膜可 为圆顶状以提供进一步之净空，且藉由应用例如丁基橡胶之材料 而予以加重或质量负载以降低其自然共振频率，藉此当于低频提 供急促滚落(rolloff)时扩大其有效响应频宽。负载可藉由夹层构 造而达成，其中圆顶之一面系整体涂布，且橡胶层更沿着振膜之 边缘呈带状延伸以悬挂该振膜于其外壳。磁性流体系选择性置于 间隙内以提升热传导及音圈集中。除上述之全音域喇叭之外，组 装于圆柱体之开孔内之喇叭单元可为任何其它此领域已知种类 之微型全音域喇叭。
因此，本发明之单一柱状环绕音效喇叭利用三维声场重建技 术仿真真实环绕音效，以及从音源产生经处理之声音信号以让多 种排列下之全音域喇叭单元朝不同方向输出，而只以一环绕音效 喇叭达到环绕音效效果。再者，本发明之单一柱状环绕音效喇叭 可放置于房间内任何处，而环绕音效效果保持不变，且由于使用 微型全音域喇叭单元故本单一柱状环绕音效喇叭之尺寸可显着 减小。是故，本发明之单一柱状环绕音效喇叭对于使用者而言系 便于使用、位置可变动且可节省空间。
上述叙述系为本发明之较佳实施例。此领域之技艺者应得以 领会其系用以说明本发明而非用以限定本发明所主张之权利要 求。其专利保护范围当视后附之权利要求书及其等同领域而定。 凡熟悉此领域之技艺者，在不脱离本专利精神或范围内，所作之 更动或润饰，均属于本发明所揭示精神下所完成之等效改变或设 计，且应包含在下述之权利要求书内。
权利要求
1. 一种环绕音效喇叭之三维数组结构，其特征在于所述环绕音效喇叭之三维数组结构包含一中空柱体，其具有至少三立体排列形成其上之开孔；至少三全音域喇叭，其装附于该开孔内；以及一基座，其支撑该中空柱体。
2.根据权利要求2所述之环绕音效喇叭之三维数组 结构，其特征在于所述之环绕音效喇叭之三维数组结构，其特征在于其还包含一声场重建单元，其形成于该中空柱体或该基座之内或该中空柱体与该基座之外，其中该声场重建单元系耦合至该至少三全音域喇叭。
3.根据权利要求2所述之环绕音效喇叭之三维数组 结构，其特征在于其中该声场重建单元包含一数字信号处理器。
4. 根据权利要求2所述之环绕音效喇叭之三维数组 结构，其特征在于其中该声场重建单元还包含 一数字延迟电路。
5. 根据权利要求2所述之环绕音效喇叭之三维数组 结构，其特征在于其中该立体排列包含螺旋形排列。
6. 根据权利要求1所述之环绕音效喇叭之三维数组 结构，其特征在于其中该立体排列包含对称或 非对称形排列。
7. 根据权利要求1所述之环绕音效喇叭之三维数组
8.<image>image see original document page 2</image>
9. 根据权利要求1所 结构，其特征在于
10.根据权利要求1所 结构，其特征在3 公厘至5 5公厘。系且经音全少该其。:合于耦在联征串特或其联，并构此结彼佳對属喇柱 O效空成中制该钢其夢或音绕环所于材1在木求征、要特料利其塑权，、据构金根结合且经 。数成且经音绕环述制 维木该其之音绕环述54为径开该
全文摘要
本发明提供具有多种喇叭单元排列之单一柱状环绕音效喇叭。于本发明之一观点中，本单一柱状环绕音效喇叭包含圆柱体，其具有螺旋状形成之至少三开孔；至少三全音域喇叭，其装附于该开孔内；支撑圆柱体之基座；以及声场重建单元，其形成于圆柱体或基座之内或圆柱体与基座之外，其中声场重建单元系耦合至全音域喇叭。
文档编号H04R5/02GK101431710SQ20071016631
公开日2009年5月13日 申请日期2007年11月6日 优先权日2007年11月6日
发明者巍 徐 申请人:巍世科技有限公司