本发明大体上涉及包括多个扬声器的设备，并且更具体地涉及包括可控制的指向特性的这样的设备。
背景技术：
在包括将声音辐射到在扬声器前方的收听区中的左扬声器和右扬声器的立体声声音再现设置机构中，可以在两个扬声器之间的对称平面中获得最优化的立体声声音再现。因此，如果向两个扬声器提供基本上相同的信号，则坐在对称平面中的扬声器的前方的收听者将感知在该扬声器之间的对称平面中的声像。然而，如果收听者例如相对于对称平面移动至右侧，则在收听者与右扬声器之间的距离将减小并且在收听者与左扬声器之间的距离将增加，导致所感知的声像将在右扬声器的方向上移动，尽管仍然向两个扬声器施加相同的信号。因此，通常，特定声像在总立体声像中被感知的(例如类似于歌手或管弦乐队中的特定乐器)位置将取决于相对于扬声器设置机构的收听者的横向位置。然而，该效应是不期望的，因为期望稳定的立体声声像，即这样的声像，其中如果收听者正在倾听站在例如被管弦乐队围绕的舞台某处的真实的歌手，那么如其将做的那样，当收听者在扬声器前方横向移动时，在声像的每个特定细节的空间中的位置诸如歌手的位置保持不变在。因此需要一种立体声扬声器设置机构，该立体声扬声器设置机构不受到相对于扬声器设置机构的收听者的位置对所感知的声像的不利影响。
此外，在传统的立体声扬声器系统中使用的扬声器单元的指向特性取决于频率。在低频处，扬声器单元可以具有基本上全方向的特性，在所有方向上基本上相等地辐射声能。然而，在中频以及甚至在高频处，指向特性趋向于越来越窄，使得扬声器单元主要地在扬声器对称轴的方向上以窄波束辐射声能。这可能导致对于相对于扬声器系统离轴定位的收听者来说恶化的声音再现。因此，需要具有降低对频率的依赖的指向特性的扬声器系统。
技术实现要素：
在上述背景下，本发明的目的是提供一种扬声器系统或设备，其至少在扬声器系统或设备前方的部位中保持稳定的立体声声像，使得收听者相对于该扬声器系统或设备的横向位移不会在实质上影响所感知的立体声像。
本发明的另外的目的是提供一种扬声器系统或设备，其可以针对特定的使用情况进行优化，例如(但不限于)被优化用作与电视机连接的条形音箱、或与个人计算机连接的立体声声音渲染设备、或用于在汽车舱室内使用。
本发明另外的目的是提供一种具有指向性图案对频率的变化减小的扬声器系统或设备。
本发明另外的目的是提供一种扬声器系统或设备，其中可以控制系统或设备的主瓣的方向和/或波束宽度，以便在各种使用情况下获得最优化的收听条件。
通过根据本发明的包括多个扬声器配置的扬声器系统和扬声器设备来获得了以上的以及另外的目的和优点，该多个扬声器配置提供波束方向的适应和对于每个具体使用情况最优化的波束方向。
根据本发明的第一方面，提供了一种扬声器系统，该扬声器系统被配置为使得由系统生成的声场是可控制的，其中该系统包括：
-左扬声器布置结构和右扬声器布置结构，该左扬声器布置结构和右扬声器布置结构被配置为向周围环境(r)辐射至少将中频和高频声音，并且用于分别控制左扬声器布置结构和右扬声器布置结构的声辐射图案，使得可以改变相应的左扬声器布置结构和右扬声器布置结构的指向性图案的主瓣的波束宽度和/或方向；
-至少一个信号处理器，该至少一个信号处理器被配置为处理待提供给相应的扬声器布置结构的扬声器的信号，使得可以改变在每个相应的布置结构中指向特性，诸如扬声器的指向性图案的主瓣的波束宽度和/或方向；
由此，系统的所产生的指向特性可以适应于特定的使用情况。
在第一方面的实施方式中，左扬声器布置结构包括设置在左扬声器布置结构的正面中的至少两个扬声器，并且右扬声器布置结构包括设置在右扬声器布置结构的正面中的至少两个扬声器，在相应的扬声器布置结构中，至少一个扬声器具有与相应的扬声器布置结构的正面基本上垂直的轴线(c)，并且至少一个扬声器具有以一角度倾斜、基本上与第一扬声器的轴线(c)不同的轴线(d、e)。
在第一方面的实施方式中，在左扬声器布置结构中的至少两个扬声器在系统的横向方向(x)上并排地设置，并且右扬声器布置结构中的至少两个扬声器在系统的横向方向(x)上并排地设置。
在第一方面的实施方式中，在左扬声器布置结构中的至少两个扬声器彼此上下设置，即基本上在z轴线的方向上(垂直于横向方向x)。
在第一方面的实施方式中，组合的左扬声器布置结构和右扬声器布置结构的指向特性分别具有相对大的波束宽度，该相对大的波束宽度具有相对于扬声器系统的正面呈一倾斜角的最大声辐射，其中指向特性的最大值的方向指向在扬声器系统前方位于离系统的正面一距离处的点p。优选地，所述点p位于扬声器系统的对称平面中，但是p的位置离开对称平面也将是有可能的并且将在本发明的范围内。当以这种方式配置时，提供具有相同信号的(例如代表位于扬声器设置机构的对称平面中的歌手)相应的左扬声器布置结构和右扬声器布置结构将致使在扬声器系统前方一距离处、位于对称平面中(不一定在点p处)的收听者将从扬声器组合中的任何一个接收同样强的声音信号，并且因此将感知处于对称平面中的期望位置中的(歌手的)声像。然而，当收听者例如横向向右移动，仍然保持距相应的扬声器布置结构之间的线相同的距离时，由于右扬声器布置结构的指向特性，由右扬声器布置结构辐射的声音的大小(magnitude，幅度、量级)将减小，而由于左扬声器布置结构的指向特性，由左扬声器布置结构辐射的声音的大小将增加。利用对相应的左扬声器布置结构和右扬声器布置结构的指向特性的适当选择，这将具有下述影响：所感知的(在该实施例中为歌手的)声像将保持基本上位于其在对称平面中的原始位置处，尽管收听者已经相对于系统横向移动。因此，如所期望的已经实现了立体声像稳定效应。
在第一方面的实施方式中，系统还包括低频布置结构，该低频布置结构包括安装在外壳中的一个或多个扬声器的布置结构，并且被配置为使得扬声器向周围环境r辐射声能。
在第一方面的实施方式中，外壳被配置为低音反射式音箱，该外壳设置有低音反射声音通道，该低音反射声音通道具有入口区和出口或端口区，该入口区被配置为接收来自低频布置结构中的扬声器的声能，该出口或端口区被配置为向周围环境r提供声能，其中端口区基本上大于入口区，使得由所述扬声器生成的声音在通道中的体积速度在端口区中相对于入口区降低，引起降低的端口噪音，由此当通过低频布置结构再现高强度低频声音时，低频处的声音质量被改善。
在第一方面的实施方式中，该外壳包括内部壳体部分和外部壳体部分，其中外部壳体部分部分地围绕内部壳体部分，从而在内部壳体部分与外部壳体部分之间形成通道或间隙，并且其中，内部壳体部分限定内部空间或腔体，该内部空间或腔体经由入口部分与所述通道或间隙声通信，入口部分限定到通道或间隙的入口区，并且其中所述通道或间隙经由限定端口区的出口开口或端口与周围环境r声通信，并且其中所述一个或多个扬声器被配置为将声能辐射到所述空间或腔体中，并且其中所述端口区基本上大于所述入口区，从而使声音在端口区中的体积速度基本上相对于声音在入口区中的体积速度降低，由此，将降低端口噪音并且因此改善由系统产生的处于低频的声音的声音质量。
在第一方面的实施方式中，系统关于对称平面(y，z)基本上对称地配置，使得所述左扬声器布置结构和右扬声器布置结构分别在系统的横向方向(x)上关于对称平面(y，z)基本上对称地定位。
在第一方面的实施方式中，系统包括至少一个高频扬声器，该高频扬声器中的至少一个基本上位于系统的对称平面处。
在第一方面的实施方式中，扬声器系统设置有控制系统，该控制系统被配置为控制扬声器系统的各个扬声器的指向特性，该控制系统包括：
-多个数字信号处理器，每个数字信号处理器具有输入和输出，每个处理器被配置为在相应处理器的输出处提供输入信号的经处理的版本；
-输入端子，该输入端子用于接收输入信号；
-输出端子，该输出端子用于向相应的扬声器提供输入信号的经处理的版本；
-输出选择装置，该输出选择装置被配置为选择来自数字信号处理器中的一个或多个数字信号处理器的经处理的输出，并且向系统中预定的扬声器提供所选择的输出。
在第一方面的实施方式中，数字信号处理器被配置为提供输出，所提供的输出是到相应的信号处理器的输入的频率加权版本、时间延迟版本、相位修整版本或增益修整版本的任意组合。
在第一方面的实施方式中，左扬声器布置结构和右扬声器布置结构的相应的指向特性被优化，以提供对由收听者在扬声器系统前方的不同位置处感知的立体声像的稳定效应。
在第一方面的实施方式中，左扬声器布置结构的指向特性的主瓣的方向相对于左扬声器布置结构与右扬声器布置结构之间的线以一角度β倾斜，并且其中，右扬声器布置结构的指向特性的主瓣的方向相对于左扬声器布置结构与右扬声器布置结构之间的线以一角度γ倾斜，其中β和γ小于90度。
在第一方面的实施方式中，角度β和γ小于80度，优选地小于70度并且更优选地小于60度。
在第一方面的实施方式中，左扬声器布置结构和右扬声器布置结构关于由x＝0限定的对称平面对称。
在第一方面的实施方式中，表明了，对于在横向方向x上位于左扬声器布置结构与右扬声器布置结构之间的线的前方并且与左扬声器布置结构和右扬声器布置结构之间的线基本上平行的线上的收听点，右扬声器布置结构的指向特性的大小与左扬声器布置结构的指向特性的大小之间的比率基本上等于量c乘以右扬声器布置结构和收听点之间的距离与左扬声器布置结构和收听点之间的距离之间的比率。
在第一方面的实施方式中，量c在预确定的频率范围内是基本上恒定的。
在第一方面的实施方式中，预确定的频率范围是被认为是用于确定在立体声设置机构中所感知的声像(虚拟声源)的位置最重要的频率范围。
在第一方面的实施方式中，预确定的频率范围包括从大约500hz到2000hz的范围。
根据本发明的第二方面，提供一种扬声器设备，该扬声器设备被配置为使得由该设备生成的声场是可控制的，该扬声器设备包括：
-壳体，壳体设置有基本上在横向方向(x)上延伸的正面(8)；
-左扬声器布置结构，该左扬声器布置结构包括设置在正面中的至少两个扬声器，并且被配置为将声能辐射到周围环境r中；
-右扬声器布置结构，该右扬声器布置结构包括设置在所述左扬声器布置结构右方的正面中的至少两个扬声器，并且被配置为将声能辐射到周围环境r中；
-其中，在左扬声器布置结构中的所述扬声器的第一扬声器具有基本上垂直正面定向的扬声器轴线，并且在左扬声器布置结构中的所述扬声器的第二扬声器具有在(x，y)平面中相对于第一扬声器的扬声器轴线以不同于零的角度α延伸的扬声器轴线；并且
-其中，在右扬声器布置结构中的所述扬声器的第一扬声器具有基本上垂直正面定向的扬声器轴线，并且在右扬声器布置结构中的所述扬声器的第二扬声器具有在(x，y)平面中相对于第一扬声器的扬声器轴线以不同于零的角度α延伸的扬声器轴线。
参考在本发明的具体实施方式中详细描述的图1、图2和图3，限定了相应的x轴线、y轴线和z轴线。
在第二方面的实施方式中，该设备还包括被配置为将声能辐射到周围环境r中的一个或多个低频扬声器。
在第二方面的实施方式中，该低频扬声器设置在所述正面中。
在第二方面的实施方式中，该壳体具有在对称平面(y，z)的任一侧上在横向方向(x)上延伸的总体伸长的形状。
在第二方面的实施方式中，在左扬声器布置结构中的一个扬声器具有沿朝向所述对称平面的方向指向的扬声器轴线(e)，并且在右扬声器布置结构中的一个扬声器具有沿朝向所述对称平面的方向指向的扬声器轴线(d)。
在第二方面的实施方式中，该设备关于对称平面是基本上对称的。
在第二方面的实施方式中，组合的左扬声器布置结构和右扬声器布置结构的指向特性分别具有相对大的波束宽度，该相对大的波束宽度具有相对于扬声器设备的正面呈一倾斜角的最大声辐射，其中指向特性的最大值的方向指向在扬声器设备前方位于离该设备的正面一距离处的点p。优选地，所述点p位于扬声器设备的对称平面中，但是p的位置离开对称平面也将是有可能的并且将在本发明的范围内。当以这种方式配置时，提供具有相同信号(例如代表位于扬声器设置机构的对称平面中的歌手)的相应的左扬声器布置结构和右扬声器布置结构将致使在扬声器设备前方一距离处、位于对称平面中(不一定在点p处)的收听者将从扬声器组合中的任何一个接收同样强的声音信号，并且因此将感知处于设备的对称平面中的期望位置中的(歌手的)声像。当收听者例如横向向右移动，仍然保持距相应的扬声器布置结构之间的线相同的距离时，由于右扬声器布置结构的指向特性，由右扬声器布置结构辐射的声音的大小将减小，而由于左扬声器布置结构的指向特性，由左扬声器布置结构辐射的声音的大小将增加。利用对相应的左扬声器布置结构和右扬声器布置结构的指向特性的适当选择，这将具有下述影响：所感知的(在该实施例中为歌手的)声像将保持基本上位于其在设备的对称平面中的原始位置处，尽管收听者已经相对于设备横向移动。因此，如所期望的已经实现了立体声像稳定效应。
在第二方面的实施方式中，该壳体包括内部壳体部分和外部壳体部分，其中外部壳体部分部分地围绕内部壳体部分，从而在内部壳体部分与外部壳体部分之间形成通道或间隙，并且内部壳体部分限定内部空间或腔体，该内部空间或腔体经由一部分与该通道或间隙声通信，该部分限定到通道或间隙的入口区，并且该通道或间隙经由限定端口区的出口开口或端口与周围环境r声通信，并且该一个或多个扬声器被配置为将声能辐射到所述空间或腔体中，并且该端口区基本上大于该入口区，从而使声音在端口区中的体积速度基本上相对于声音在该入口区中的体积速度降低，由此，当通过低频布置结构再现高强度低频声音时，将降低端口噪音并且因此将改善由系统产生的处于低频的声音的声音质量。
在第二方面的实施方式中，该设备还包括设置在正面中的高频扬声器。
在第二方面的实施方式中，高频扬声器基本上设置在对称平面中。
在第二方面的实施方式中，扬声器设备设置有控制系统，该控制系统被配置为控制扬声器设备的各个扬声器的指向特性，该控制系统包括：
-多个数字信号处理器，每个数字信号处理器具有输入和输出，每个处理器被配置为在相应处理器的输出处提供输入信号的经处理的版本；
-输入端子，该输入端子用于接收输入信号；
-输出端子，该输出端子用于向相应的扬声器提供输入信号的经处理的版本；
-输出选择装置，该输出选择装置被配置为选择来自数字信号处理器中的一个或多个数字信号处理器的经处理的输出，并且向设备中的预定的扬声器提供所选择的输出。
在第二方面的实施方式中，数字信号处理器被配置为提供输出信号，该输出信号是到相应的信号处理器的输入信号的频率加权版本、时间延迟版本、相位修整版本或增益修整版本的任意组合。
在第二方面的实施方式中，左扬声器布置结构和右扬声器布置结构的相应的指向特性被优化，以提供对由收听者在扬声器设备前方的不同位置处感知的立体声像的稳定效应。
在第二方面的实施方式中，左扬声器布置结构的指向特性的主瓣的方向相对于左扬声器布置结构与右扬声器布置结构之间的线以一角度β倾斜，并且右扬声器布置结构的指向特性的主瓣的方向相对于左扬声器布置结构与右扬声器布置结构之间的线以一角度γ倾斜，其中β和γ小于90度。
在第二方面的实施方式中，角度β和γ小于80度，优选地小于70度并且更优选地小于60度。
在第二方面的实施方式中，该左扬声器布置结构和右扬声器布置结构关于对称平面对称。
在第二方面的实施方式中，表明了，对于位于在横向方向x上位于左扬声器布置结构与右扬声器布置结构之间的线的前方并且与左扬声器布置结构和右扬声器布置结构之间的线(或设备的正面)基本上平行的线上的收听点，右扬声器布置结构的指向特性的大小与左扬声器布置结构的指向特性的大小之间的比率基本上等于量c乘以右扬声器布置结构和收听点之间的距离与左扬声器布置结构和收听点之间的距离之间的比率。
在第二方面的实施方式中，量c在预确定的频率范围内是基本上恒定的。
在第二方面的实施方式中，预确定的频率范围是被认为是用于确定在立体声设置机构中所感知的声像(虚拟声源)的最重要的频率范围。
在第二方面的实施方式中，预确定的频率范围包括从大约500hz到2000hz的范围。
根据本发明的第三方面，提供一种用于稳定立体声声像的方法，该立体声声像由沿线l以给定距离相隔放置的至少左扬声器布置结构和右扬声器布置结构创建，其中，选择相应的指向特性dl和dr使得在扬声器布置结构前方处于离线l给定距离处的收听点l(x)处，指向特性dl与dr的大小之间的比率基本上等于量c乘以从左扬声器布置结构到收听点l(x)的距离rl与从右扬声器布置结构到收听点l(x)的距离rr之间的比率。
在第三方面的实施方式中，量c是基本上恒定的。
在第三方面的实施方式中，量c基本上等于一。
应注意，尽管在本发明的具体实施方式中描述了根据本发明的设备的实施方式，该设备包括壳体，所有扬声器都安装在该壳体中，但是本发明不限于这样的单壳体配置。因此，可以使用包括根据本发明所使用的扬声器的总数量中的一个或一些的本发明的各种部件，从而形成根据本发明的基本原理运作的扬声器的系统。这样的系统的示例性实施方式将在本发明的具体实施方式中简要地描述。
附图说明
在阅读结合随附附图的本发明的非限制性示例性实施方式的具体描述之后，本发明的另外的益处和优点将变得显而易见，在附图中
图1示出了根据本发明的设备的实施方式的示意性立体图，该图示出了放置在设备的正面中的扬声器以及在该实施方式中应用的低音反射式系统的端口区段；
图2示出了在图1中示出的根据本发明的设备的实施方式的示意性截面视图，连同各种扬声器的示意性指向特性以及本发明的该实施方式中使用的扬声器的组合；
图3示出了根据本发明的系统的实施方式的示意性截面视图，该系统包括独立的左扬声器设备、中心扬声器设备和右扬声器设备；
图4示出了控制系统的示意性框图，该控制系统被配置为控制根据本发明的系统或设备的各种扬声器的指向特性；
图5a、图5b、图5c和图5d示出了根据本发明的实施方式的扬声器设备的指向特性的实施例，该扬声器设备设置有如图4所示的控制系统；以及
图6示出了提供立体声像稳定效应的左扬声器布置结构和右扬声器布置结构的指向特性的实施例的图示。
具体实施方式
在下文中，给出本发明的示例性实施方式的详细描述。然而，应理解，本发明的原理可以以其他方式得以体现。
参考图1，示出了根据本发明的实施方式的扬声器设备，该扬声器设备总体由附图标记1指示。该设备包括具有正面8的壳体，在示出的实施方式中该正面基本上为平面，但是可以可替换地使用其他形状(诸如曲面)。该壳体包括内部壳体部分3和外部壳体部分2，如将在下文中详细描述的，在内部壳体部分中特别地安装了多个扬声器，外部壳体部分以距内部壳体部分3的邻接表面部分距离d来部分地围绕内部壳体部分3。在图1中，距离d是基本上恒定的，使得在壳体的外部壳体部分2与内部壳体部分3之间形成基本上恒定宽度的间隙6(参见图2)。然而，距离d可以可替换地改变，因此形成宽度变化的间隙。在内部壳体部分3的正面8处，间隙6形成开口区7，通过该开口区，声音可以从间隙6辐射出并辐射到周围环境中，如在图1中由箭头p示意性地指示的。
壳体的内部壳体部分3限定给定体积v的内部空间或腔体9(参见图2)，该空间或腔体9在部分10处与由间隙6形成的部位声通信。从而，在内部空间9中生成的声音可以通过间隙6传播并且从开口区7辐射到周围环境。
在根据本发明的设备的实施方式中，设备1的宽度w基本上大于设备1的厚度t。然而，本发明不限于设备的这种伸长的形状，并且技术人员可以构思适合于提供本发明的原理的其他形状，而不偏离本发明的范围。
在该实施方式中，在壳体的内部壳体部分3的正面8中，安装了覆盖可听频率范围的较低部分的四个扬声器11、12、13、14。这些扬声器被配置为如由箭头a所指示的直接向周围环境辐射声音(参见图2)并且如由箭头b所指示的向壳体的内部壳体部分3的内部空间或腔体9辐射声音(参见图2)。
在本发明的该实施方式中，内部空间或腔体9和间隙6形成helmholz共鸣器，该共鸣器具有与周围环境通信的开口或端口7并且具有对扬声器11、12、13、14和helmholz共鸣器的声学参数的适当选择，可以形成低音反射式扬声器系统，从而增加扬声器设备的低频范围的部分。
根据本发明的该实施方式，低音反射式系统的开口或端口7具有形成设备与周围环境之间的界面的大的开口区，在示出的实施方式中，该大的开口区围绕内部壳体部分3的整个正面8。通过以这种方式扩大低音反射式系统的开口或端口7，降低在开口或端口7中的体积速度，由此降低在开口或端口7处生成的端口噪音。因此，相比于利用如在低音反射式音箱中传统地使用的相对小的端口区——诸如在内部腔体与周围环境之间的管的开口——所可能获得的，可以获得具有良好声音质量的较大的低频输出。
根据本发明的多扬声器布置结构允许扬声器布置结构的波束方向和波束宽度对特定使用情况的最优化适应。
除了低频扬声器11、12、13、14之外，所示出的本发明的实施方式相应地包括左扬声器组合16、18和右扬声器组合15、17。
在立体声设置机构中，两个左扬声器16、18可以用作组合的左通道扬声器，并且类似地，两个右扬声器15、17可以用作组合的右通道扬声器。
组合的左通道扬声器16、18和组合的右通道扬声器15、17可以利用图1中所示的配置分别单独用于将波束方向从垂直于正面8(如在图2中由箭头c指示的)改变为相对于正面8呈倾斜角(如在图2中由箭头d和箭头e指示的)，或者它们可以被组合使用以提供波束宽度控制，如在图2中分别由区域25和26示意性地指示的，其中相应地，波束25和26的波束宽度分别小于波束21、22、23和24的波束宽度。
中心放置的扬声器19使设备能够被用作单通道扬声器，并且使设备能够例如使用四个扬声器15、16、17和18作为中音激励器(drivers，单元)并且使用中心放置的扬声器19作为高频激励器(高音扬声器)。
根据本发明的设备的实施方式，扬声器15、16、17、18被设计以覆盖可听频率的中频和/或高频范围，并且中心定位扬声器19被设计以覆盖高频。
每对右扬声器和左扬声器15、16(右和左，如从在扬声器设备1前方的空间中的部位r可见的)中的一个扬声器安装在正面8中使得这些扬声器15、16的轴线c基本上垂直于正面8的平面(x，y)。指向特性(在这些扬声器的频率范围的给定频率下或给定频率范围中)分别由区域21和22示意性地指示。
邻近扬声器15安装有也朝向在扬声器设备1前方的部位r辐射声音的扬声器17。然而，扬声器17的轴线e在(x，y)平面中相对于正面8以角度α在朝向设备的对称平面(y，z)的方向上倾斜。类似地，扬声器18邻近扬声器16设置，其中扬声器18的轴线d在(x，y)平面中相对于正面8以角度α在朝向设备的对称平面(y，z)的方向上倾斜。扬声器17和18的指向特性分别由区域23和24示意性地示出。扬声器17和18相对于正面8倾斜，并且在所示出的实施方式中正面8由在正面8与这些扬声器中相应的扬声器之间的部分19延伸，因此形成用于来自这些扬声器的声音的退出部位20。然而可以应用扬声器17和18的其他安装布置结构。
在图1和图2中示出的实施方式中(以及还在图3中示出的实施方式中)，倾斜的扬声器17、18定位为最靠近设备或系统的对称平面((y，z)平面)。然而，根据依据本发明的设备和系统的替换性实施方式(未示出)，倾斜的扬声器17、18放置为离对称平面最远(例如，基本上分别地位于垂直辐射的扬声器15和16的位置处)并且垂直辐射的扬声器15、16被放置为最靠近对称平面(例如，基本上分别地位于倾斜的扬声器17和18的位置处)。
在正面8的中心部位中，还设置有扬声器19，该扬声器被设计使得扬声器可以发射高频声音。扬声器19的轴线f基本上垂直于正面8的平面(x，z)并且其指向特性(在给定的频率下或在给定的频率范围中)在图1中由区域27示意性地示出。
然而扬声器15到19的指向特性在从正面8到设备1前方的部位r的方向上具有不同程度地(moreorless，大体上、或多或少)明显的主瓣，低频扬声器11、12、13和14(连同如上所述的低音反射式系统)将具有基本上全向的特性，如由区域28示意性示出的。
应特别注意，尽管上文中详细描述的根据本发明的设备的实施方式利用四个低频扬声器11、12、13和4，但是其他实施方式可以使用不同数量的低频扬声器。
在根据本发明的设备的另外其他实施方式中，在完全没有所描述的低音反射式系统的情况下，低频再现可以是可接受的。在这样的实施方式中，设备的壳体可以仅由内部壳体部分3构成，该内部壳体部分包括所需数量的扬声器，例如在上文中描述的那些。
参考图3，示出了根据本发明的系统的实施方式的示意性截面视图，该系统总体由附图标记29指示，包括独立的左扬声器设备、中心扬声器设备和右扬声器设备。
在示出的实施方式中，中心扬声器设备30包括外部壳体部分31，该外部壳体部分基本上以与先前结合图1和图2中示出的实施方式描述的同样的方式部分地围绕内部壳体部分32。内部壳体部分32包括正面33，在该正面中，安装有一对低频扬声器37用于将声音辐射到周围环境中。此外，正面33设置有中心定位的高频扬声器38。内部壳体部分32限定内部空间或腔体34，该内部空间或腔体通过相应地在外部壳体部分31与内部壳体部分32之间形成的通道或间隙35与周围环境声通信。该通道或间隙35在端口区段36处朝向周围环境敞开。该系统以结合图1和图2中示出的实施方式描述的方式形成低音反射式音箱，并且由于延伸的端口区36，在图3的实施方式中也获得先前提到的端口噪音降低。
此外，在图3中示出的系统包括设置有由45总体指示的正面的独立的左扬声器设备39以及设置有由46总体指示的正面的独立的右扬声器设备40。左扬声器设备39包括：扬声器41，其主辐射轴线基本上垂直于左扬声器设备39的正面45的平面；以及扬声器43，其主轴线相对于正面45的平面在如图3所示的(x，y)平面中形成一倾斜角。扬声器组合41、43可以基本上如以上关于图1和图2的实施方式所述的方式得以控制，以获得所辐射的声音的波束方向和波束宽度的期望变化。
右扬声器设备40包括：扬声器42，其主辐射轴线基本上垂直于右扬声器设备40的正面46的平面；以及扬声器44，其主轴线相对于正面46的平面在(x，y)平面中形成一倾斜角。扬声器组合42、44可以基本上如以上关于图1和图2的实施方式所述的方式得以控制，以获得所辐射的声音的波束方向和波束宽度的期望的变化。
在根据本发明的系统的实施方式中，三个独立的扬声器设备30、39、40的正面33、45和46基本上位于相同的平面中，如图3所示。然而，根据本发明，也可以定位各个扬声器设备30、39和40而使其相应的正面33、45和46没有定位在共同的平面中。因此，例如，扬声器设备39和40可以相对于扬声器设备30在y轴的方向上移位。可替换地——或者与之结合地——扬声器设备39和40可以相对于扬声器设备30旋转，使得相应的正面45和46相对于扬声器设备30的正面33形成一角度。在图3中示出的根据本发明的实施方式的扬声器系统的设置提供了各种单独的扬声器的实际相对位置的增强的灵活性，诸如在图1和图2中示出的那些。
作为一实施例，根据本发明的设备可以用作电视机中的条形音箱，或被配置为立体声声音渲染设备。来自设备中的各种扬声器的声波束被相应地配置。当在立体声设置机构中使用时，扬声器11、12、16和18可以分配给左通道，并且扬声器13、14、15和17可以分配给右通道。
参考图4，示出了控制系统的实施方式的示意性框图，该控制系统被配置为控制根据本发明的系统或设备的各种扬声器的指向特性。
该控制系统包括多个数字处理(dsp)单元49到56，该多个数字处理单元被配置用于接收和处理输入信号48，该输入信号可以是单通道(单声道)信号或多通道信号，诸如双通道(立体声)信号。
在根据本发明的控制系统的实施方式中，dsp单元被配置为提供一个或多个输出信号，该一个或多个输出信号可以是相应的输入信号的频率加权版本、时间延迟版本、相位修整版本或增益修整版本的任意组合。应注意，另外的信号处理可以在dsp单元中进行并且这样的处理也将落入本发明的范围内。
来自dsp单元49(用于hf的dsp)、50(用于hf的dsp轮廓(contour，围道、围线)宽)、52(dsphf轮廓窄)和54(dsphf单通道)的经处理的输出信号被提供至如图4中以57指示的外部(或垂直定向的)扬声器15和16。
来自dsp单元49(用于hf的dsp)、50(用于hf的dsp轮廓宽)、52(dsphf轮廓窄)和54(dsphf单通道)的经处理的输出信号被提供至如图4中以58指示的内部(或倾斜的)扬声器17和18。
来自dsp单元55(dsptw单通道)的经处理的输出信号被提供至如图4中以59指示的中心定位高频扬声器(高音扬声器)19。
来自dsp单元51(dsplf轮廓宽)、53(dsplf轮廓窄)和56(用于lf的dsp单通道)的经处理的输出信号被提供至如图4中以60指示的低频扬声器(低音扬声器)11、12、13、14。
如上所述，将相应的经处理的输出信号提供至相应的扬声器由图4中在aa处示出的箭头线指示。
取决于在dsp单元49到56中执行的特定信号处理，可以获得由附图标记61到65象征性地指示的声像。因此，来自扬声器15和16的外部hf对，扬声器17和18的内部hf对以及低音扬声器11、12、13、14的组合的辐射可以提供立体声直宽波束图案61。
可替换地，通过在dsp单元49到56中适当的信号处理，来自上述扬声器的组合的辐射可以提供立体声直窄波束图案62、tv/交叉干扰(crossfire，串象、串扰)宽波束图案63或tv/交叉干扰窄波束图案64。在图4中示出的实施方式中，来自高音扬声器19的辐射可以与来自设置机构中的其他扬声器的辐射结合以产生单/多通道设置机构65。
如图4中示意性示出的，将来自相应的dsp单元49到56的输出提供给系统或设备中被选择的扬声器。这被图4中的箭头aa象征性地示出，但是应理解，根据本发明，可以从相应的dsp单元选择应当被提供给不同的扬声器的输出。该选择可以例如通过输出选择器(输出选择装置)进行，该输出选择器将相应的输出信号传送至期望的扬声器。该选择器未在图4中示出。
应注意，尽管在图4中示出的控制系统包括单独的dsp单元或处理器，但是也可以构思控制系统的不具有在图4中示出的特定布局的其他实施。这样的系统或软件实施也将落入本发明的范围内。
参考图5a、图5b、图5c和图5d，示出了根据本发明的实施方式的扬声器系统或设备的指向特性的实施例，该扬声器系统或设备设置有在图4中示出的控制系统的实施方式。
图5a示出了左扬声器组合的交叉干扰宽波束指向特性70(处于给定频率)的实施例，其中该指向特性具有在相对于系统/设备的正面倾斜的方向71上的主瓣。应注意，辐射方向71朝向系统/设备的右侧。类似地，右扬声器组合具有指向特性72，该指向特性指向相对于系统/设备的左方且具有由73指示的主瓣的轴线。在系统/设备前方的三个不同的收听位置分别由67、68和69指示。
图5b示出了左扬声器组合的交叉干扰窄波束指向特性74(处于给定的频率)的实施例，其中该指向特性具有在相对于系统/设备的正面倾斜的方向75上的主瓣。应注意，辐射方向75朝向系统/设备的右侧。类似地，右扬声器组合具有指向特性76，该指向特性指向相对于系统/设备的左方且具有由77指示的主瓣的轴线。在系统/设备前方的三个不同的收听位置分别由67、68和69指示。
图5c示出了左扬声器组合的立体声直窄波束指向特性(处于给定的频率)80的实施例，其中该指向特性具有在方向81上的主瓣。类似地，右扬声器组合具有指向特性78，该指向特性具有由79指示的主瓣。在系统/设备前方的三个不同的收听位置分别由67、68和69指示。
图5d示出了左扬声器组合的立体声直宽波束指向特性(处于给定的频率)84的实施例，其中该指向特性具有在方向85上的主瓣。类似地，右扬声器组合具有指向特性82，该指向特性具有由83指示的主瓣。在系统/设备前方的三个不同的收听位置分别由67、68和69指示。
当被配置为用于tv用途的条形音箱时，扬声器被驱动使得声像在屏幕的中间被感知。
根据本发明的设备的操作的替换性模式是：
-单通道；
-中心
-立体声
-tv模式补偿
-环境(ambient，环绕)
根据本发明的实施方式，声辐射的宽度和方向由以如下方式的扬声器的配置控制：
(1)在正常的立体声设置机构中，具有基本上垂直于正面8的平面p的轴线的扬声器(即扬声器11、12、13、14、15、16和19)将各自具有由相应的扬声器的实际物理尺寸限定的波束宽度。高频将有较多的指向性并且较低频率有较少的指向性。通过添加在较低频率下来自成角度的扬声器17、18的时间和频率优化的输出，可以分别增加组合的扬声器15、17和16、18的指向性，在该较低频率情况下，对应的垂直定向的扬声器15、16有较少的方向性。可替换地，通过添加在高频率下来自成角度的扬声器17、18的输出，可以降低相应的扬声器组合15、17和16、18的指向性，从而创建具有方向性对频率的较少变化的输出，在该高频情况下，对应的垂直定向的扬声器15、16有较多的指向性。
(2)在成角度的扬声器17、18用作设备的主扬声器并且需要如图1中例如由箭头d和箭头e指示的声音的交叉干扰方向的设置机构中，添加来自基本上以垂直于正面8的平面p的方式辐射声音的扬声器15和16的时间和频率优化的输出将增加在较低频率下的指向性，并且此外，可以通过相应地添加从垂直辐射的扬声器15和16到从成角度的扬声器17和18辐射的声音的输出来降低在高频下的指向性，其指向性在高频下相对高。
(3)在上述设置机构中的任何一个中，两个扬声器的组合(分别为15和17；以及16和18)与来自仅相应的扬声器对的单个扬声器的声辐射相比可以提供受控的(例如降低的)指向性。
(4)在上述设置机构中的任何一个中，并且在两个扬声器(分别为15和17；16和18)具有重叠的辐射图案的频带中，到相应的扬声器两者，即分别到扬声器15和17以及16和18的时间和频率优化的输入将使得可以控制组合的主声波束(指向性特性的主瓣)的方向。
(5)扬声器的定向确定高频辐射的主轴线的定向，并且因此限定用于波束宽度的完全频率控制的主轴线。
应注意，对于设备1的不同的宽度w(参见图1)，将优化辐射的不同角度以覆盖不同的使用情况。较宽的设备将要求相对于正面8倾斜的扬声器17和18的角度α和β减小，并且较少宽度的设备将要求较小的角度α和β。
(6)通过以时间和频率优化的方式使用来自低频扬声器11、12、13、14的声输出，可以在四个外部扬声器15、16、17、18的低音带的较低频率下进一步控制波束宽度。
(7)当根据本发明的设备用作在多通道或双通道设置机构中的单声道扬声器时，中心定位的高频扬声器19可以用于获得最优化辐射。
在这种情况下，取决于扬声器19的物理/声学特性，中心定位的扬声器19可以覆盖尽可能低的频率，诸如例如从大约2khz朝上的频率，并且四个外部扬声器15、16、17和18可以覆盖从例如200到300hz上至中心定位的扬声器19的频率范围的中间频率，例如上至大约2khz。
低频扬声器11、12、13和14将覆盖低于大约200到300hz的频率。
(8)在根据本发明的设备的单声道配置中，将时间和频率优化的信号添加到四个中频扬声器15、16、17、18将允许控制在中心定位的高频扬声器19的较低频率范围下的波束宽度，在该频率范围处，扬声器19的指向性相对低，从而获得声能对频率的更均匀的辐射。
(9)如根据上文(6)中提到的，低频扬声器11、12、13、14可以用于进一步控制在设备的单声道配置中的波束宽度。
相应的扬声器的尺寸将影响设备中的每个单独的扬声器的频率范围和指向特性。根据本发明，通过频率范围的受控的重叠以及相应扬声器的延迟来实现波束宽度控制。
在上述本发明的实施方式中使用的扬声器的典型的——但决不是唯一可能的——特性是：
扬声器15、16、17和18是具有在stereo和video模式下大约300hz到20khz的频率范围以及在mono模式下大约300hz到2khz的频率范围的1.5"扬声器。
扬声器11、12、13和14是典型地覆盖大约20hz到300hz的频率范围的低频扬声器。然而，如果这些扬声器用于波束宽度控制(如上所述)，则频率上限将较高，例如大约1khz。
中心定位的高频扬声器19典型地将是具有从2khz朝上的频率范围的高音扬声器。
中心定位的扬声器主要地(但是不一定专门地)用于优化用于单声道再现的设备。
参考图6，示出了提供立体声像稳定效应的左扬声器布置结构和右扬声器布置结构的指向特性的实施例的图示。
在本发明的该实施方式中，分别在左扬声器布置结构86中组合的扬声器和在右扬声器布置结构88中组合的扬声器的指向特性87和89分别具有相对大的波束宽度，该相对大的波束宽度在相对于扬声器设备或系统的正面或线90的倾斜角β(对于左扬声器布置结构)处和γ(对于右扬声器布置结构)处分别具有最大声辐射，其中相应的指向特性87、89的最大值的方向指向在扬声器设备或系统前方的、距设备或系统的正面或线90一定距离的点p。当以这种方式配置时，提供具有相同电信号(例如，表示位于扬声器设置机构的对称平面91中的歌手)的相应的左扬声器布置结构和右扬声器布置结构86、88将致使在扬声器设备或系统前方一距离处、位于对称平面中(例如在点95处)的收听者将从扬声器布置结构86、88中的任何一个接收同样强的声音信号，并且因此将感知处于对称平面91中的期望位置中的(歌手的)声像。当收听者例如如箭头96所指示的横向向右移动，仍然保持距相应的扬声器布置结构86、88之间的线90相同的距离时，由于右扬声器布置结构88的指向特性89，由右扬声器布置结构88辐射的声音的大小将减小，而由于左扬声器布置结构86的指向特性87，由左扬声器布置结构86辐射的声音的大小将增加。利用对相应的扬声器布置结构的指向特性的适当选择，这将具有下述影响：所感知的(在该实施例中为歌手的)声像将保持基本上位于其在对称平面91中的原始位置处，尽管收听者已经相对于设备或系统横向移动至例如图6中在97处所指示的新位置。因此，如所期望的已经实现了立体声声像稳定效应。
理想地，在设计关注立体声稳定效应的设备或系统时，不仅必须考虑相应的指向特性87、89，而且必须考虑收听者与相应的左扬声器布置结构和右扬声器布置结构之间的距离。以下表达式可以用于确定最优化立体声稳定效应：
其中：
β和γ是在图6中所指示的相应的角度；
dr(γ)是在方向γ上右扬声器布置结构88的指向特性的大小；
dl(β)是在方向β上左扬声器布置结构86的指向特性的大小；
rl(β)是左扬声器布置结构86与收听者之间的距离；并且
rr(γ)是右扬声器布置结构88与收听者之间的距离。
为了获得最优化的立体声稳定效应，量c对于与特定设置机构相关的γ和β的所有值而言应该是恒定的。
对于图6中示出的对称设置机构，c对于γ和β的所有值而言都应该接近一(closetounity)。在对称平面91中，c对于该设置机构而言将刚好为1。
通常，应注意，指向特性87、89不仅是相应的角度γ和β的函数，也是频率的函数。因此，对于在左扬声器布置结构和右扬声器布置结构的频率范围内的所有频率而言，或者至少对于形成立体声像最重要的那些频率范围而言，理想地应该满足上述要求。
尽管已经关于上述实施方式解释了本发明，但是应理解的是，在不脱离本发明的范围的情况下，可以做出许多其他可能的修改和变化。因此，例如，低频扬声器的数量可以降低至两个而不是上述的四个。类似地，在一些实施方式中，中心定位的扬声器19可以省略。此外，在一些实施方式中，本发明的设备的形状和精确的几何细节可以与附图中示出的不同。因此，可预期的是，随附的一个或多个权利要求将覆盖落入本发明的真实范围内的这样的修改和变化。
还要特别注意的是，尽管包括低频扬声器以及——在一些实施方式中——包括低音反射式系统的根据本发明的系统或设备的中心低频部分，以及包括具有可控制的指向特性的扬声器组合的系统或设备的相应的左边部分和右边部分，已经被描述为设备的集成系统，但是可以单独地使用这些相应的部分并且可以与除上述那些之外的其他实体结合地使用这些相应部分。因此，申请人保留他提交覆盖本发明的这些方面的分案申请的权力。