ГРОМКОГОВОРЯЩЕЕ УСТРОЙСТВО С КРУГОВЫМ ВОРОНКООБРАЗНЫМ ЗВУКОВЫМ ВЫХОДНЫМ ОТВЕРСТИЕМ Российский патент 2016 года по МПК H04R1/34 

Изобретение относится к громкоговорящему устройству, которое содержит по меньшей мере одни звукогенерирующие средства, причем в одном направлении излучения звука звукогенерирующих средств по меньшей мере частично расположен канал, проводящий звук и выполненный с возможностью направления звука, выходящего из звукогенерирующих средств, вдоль этого звукопроводящего канала таким образом, что звук выходит из громкоговорящего устройства на втором конце, выполненном в форме звукового выходного отверстия, звукопроводящего канала под углом излучения, определенным звуковым выходным отверстием.

Громкоговорящее устройство, которое излучает генерируемый звук всенаправленно, давно известно. В этом случае в целом коническое звукоотражающее средство расположено перед звукогенерирующим блоком таким образом, что излучаемый звук отражается стенками конуса и излучается под большим углом радиально вокруг оси, которая представляет собой ось конуса. Техническим использованием этого являются, например, устройства подачи сирены и сигнала тревоги.

Подобное устройство, однако, также является эффективным для передачи речи и музыки, например вещания звука на большие пространства, залы, стадионы, торговые центры и т.п. Поэтому, например, сущностью публикации DE 4108409 А1 является то, что обеспечивается повышение звукового давления одновременно с многонаправленным излучением звука. Для этого звукопроводящие каналы выполнены расширяющимися наподобие рупора. Это устройство поэтому также называют круглым рупором.

Аналогичным образом, задачей публикации DE 19849401 А1 является увеличение эффективности всенаправленного излучения громкоговорящего устройства, чтобы иметь возможность обеспечивать звуком большие площади даже при низкой мощности усилителя. В этой публикации тоже описывается звуковой канал, расширяющийся наподобие рупора.

Подобные устройства уже были разработаны в начале 20-го века. Так, например, всенаправленно излучающий рупор был также раскрыт в публикации US 1943499. В этой публикации дополнительно описаны варианты реализации, в которых звукопроводящий канал имеет один или более витков для возможности увеличения объема рупора и тем самым дополнительного увеличения звукового давления. Удлинение, достигаемое этим способом, дополнительно увеличивает звуковое давление. Кроме того, в зависимости от модификации витков и радиусов кривизны является возможным задавать предпочтительное направление излучения звука.

Еще один пример всенаправленно излучающего громкоговорителя раскрыт в GB 248061. В этом документе раскрыт громкоговоритель, в котором звук, излучаемый им после того, как звуковое давление было увеличено рупором, сталкивается с грибообразным приспособлением, которое отклоняет звук всенаправленно.

Подобный принцип раскрыт в DE 102007019450. В том документе раскрыт всенаправленно излучающий и принимающий акустический рупор. В этом акустическом рупоре тоже имеется рупорообразная воронка, у более узкого конца которой может быть расположен микрофон или громкоговоритель. Другой конец воронки имеет прикрепленное к нему конусообразное твердое тело, которое вместе с нижним твердым телом формирует звуковой канал, через который звук передается таким образом, что он может выходить радиально из устройства.

Низкое звуковое давление, получаемое излучением звука практически по всей периферии устройства, устраняется в определенных направлениях этими устройствами согласно уровню техники с помощью рупорообразных конструкций звукопроводящего канала. Хотя это имеет положительное влияние, например, на звуковое давление и эффективность, это порождает различные недостатки, которые препятствуют применению громкоговорительных систем этого типа в hi-fi-секторе. Таким образом, например, обычно рупорные громкоговорители с высокой характеристикой направленности противопоставляются концепции всенаправленно излучающего громкоговорителя с практически равными качеством звука и громкостью по всему пространству. Ввиду отражения внутри рупора, является возможным возникновение искажений и потери фаз, а также увеличение времени прохождения сигнала. Это снижение точности воспроизведения является нежелательной в hi-fi-секторе. Аналогичным образом, малая ширина полосы частот и, в частности, чрезмерно высокая предельная нижняя частота в случае приемлемого конструктивного размера препятствуют использованию в быту.

Современные громкоговорители и усилители уже имеют рабочие характеристики, которые не основываются на высокой степени эффективности рупорных громкоговорителей, в частности, в случае вещания звука на относительно малые пространства. Производство звука настолько близко, насколько это возможно, к оригиналу является по существу главным требованием.

Задачей настоящего изобретения является, таким образом, создание всенаправленно излучающего громкоговорящего устройства, в котором устранены недостатки звукопроводящих каналов, имеющих форму наподобие рупора, и которое, таким образом, обеспечивает улучшенный акустический результат.

Эта задача решена согласно изобретению с помощью громкоговорящего устройства, которое содержит по меньшей мере одни звукогенерирующие средства; канал, который проводит звук по меньшей мере частично, расположенный в одном направлении излучения звука звукогенерирующими средствами, причем канал выполнен с возможностью направления звука, выходящего из звукогенерирующих средств, вдоль этого звукопроводящего канала таким образом, что звук выходит из громкоговорящего устройства на втором конце, выполненном в форме звукового выходного отверстия, звукопроводящего канала под углом излучения, определенным звуковым выходным отверстием, и звукопроводящий канал имеет на внутренней стенке в целом звукоотражающий материал в некоторых частях, и в целом звукопоглощающий материал в других частях либо выполнен в целом звукоотражающим в некоторых частях и в целом звукопоглощающим в других частях соответствующим образом.

Частичное расположение в целом звукоотражающего и в целом звукопоглощающего материалов внутри канала служит для уменьшения отражений звука. Этим способом отражения между звукоотражающими и звукопоглощающими частями звукопроводящего канала уменьшены. Это приводит к тому, что увеличенное время прохождения сигнала, которое обусловлено множеством отражений внутри канала, а также искажения и потери фаз, которые обусловлены тем же, могут быть сведены к минимуму, а это, в свою очередь, приводит к улучшенному и более чистому звуковому образу.

Кроме того, согласно настоящему изобретению задача решена громкоговорящим устройством, которое содержит по меньшей мере одни звукогенерирующие средства; канал, который проводит звук по меньшей мере частично, расположенный в одном направлении излучения звука звукогенерирующими средствами, причем канал выполнен с возможностью направления звука, выходящего из звукогенерирующих средств, вдоль этого звукопроводящего канала таким образом, что звук выходит из громкоговорящего устройства на втором конце, выполненном в форме звукового выходного отверстия, звукопроводящего канала под углом излучения, определенным звуковым выходным отверстием, и поперечное сечение звукопроводящего канала выполнено по существу постоянным на по меньшей мере 50% длины, предпочтительно на по меньшей мере 70% длины и наиболее предпочтительно на по меньшей мере 80% длины звукопроводящего канала.

Ввиду этого параллельного исполнения границ звукопроводящего канала рупорообразное исполнение устранено, и звукопроводящий канал используется лишь для отклонения звука и для его радиального излучения, в то время как качество звука является настолько высоким, насколько возможно. Звукоизменяющие свойства рупорообразных каналов по существу устранены. Поверхность, расположенная радиально внутри, называется в этом случае внутренней границей звукопроводящего канала, а поверхность, расположенная радиально снаружи, называется наружной границей; эти поверхности ограничивают звукопроводящий канал вдоль его направления. В этом контексте выражение «поперечное сечение остается по существу постоянным» означает, что расстояние между поверхностью, расположенной радиально внутри, и поверхностью, расположенной радиально снаружи, остается по существу постоянным вдоль направления этого звукопроводящего канала. Отклонения менее 10% (т.е. изменение расстояния между поверхностью, расположенной радиально внутри, и поверхностью, расположенной радиально снаружи, вдоль направления, т.е. длины, канала), предпочтительно менее 5%, более предпочтительно менее 2%, наиболее предпочтительно менее 1%, однако, является возможным.

Помимо звукового входного отверстия и звукового выходного отверстия, звукопроводящий канал является закрытым. Области, которые выполнены в целом звукопоглощающими, однако могут иметь отверстия, через которые звук может проходить в звукопоглощающую среду или пространства, расположенные позади этих областей.

В этом случае поперечное сечение звукопроводящего канала является постоянным в настолько большой области, насколько возможно, для устранения недостатков рупорообразных каналов. Однако конец канала может, что не является обязательным, иметь прикрепленное к нему звуковое выходное отверстие, которое имеет поперечное сечение, отличающееся от поперечного сечения звукопроводящего канала, и которое, таким образом, определяет специальный угол отверстия для выхода звука. Расширения или сужения являются возможными в этой области. Аналогичным образом, является возможным отклонение от постоянного поперечного сечения в области звукового входного отверстия. Поскольку точка, в которой внутренняя граница звукопроводящего канала начинается и которая представляет собой вершину конусообразной формы, сформированной поверхностью, расположенной радиально внутри, предпочтительно не находится в непосредственном контакте со звукогенерирующими средствами, в этой области звукового входного отверстия ширина звукопроводящего канала определена лишь поверхностью, расположенной радиально снаружи.

Крутые изгибы, малые радиусы кривизны, петли и подобные схемы звукопроводящего канала оказывают отрицательное влияние на качество звука. В наиболее предпочтительном варианте реализации громкоговорящего устройства поэтому наружная и внутренняя границы звукопроводящего канала по существу следуют в каждом случае форме кривой, которая соответствует части, предпочтительно четверти, периферии круга или периферии эллипса. Эта схема, как выяснили, является наиболее выгодной, поскольку, например, отражения звука внутри канала в результате могут быть сведены к минимуму. Горизонтальная ориентация громкоговорителя и, следовательно, в целом вертикальное излучение звука внутрь одного отверстия звукопроводящего канала в сочетании со звукопроводящими каналами, схема которых соответствует точно четверти периферии круга или периферии эллипса, являются сами собой разумеющимися, если по существу горизонтальное излучение звука является желательным. Это является эффективным, например, если громкоговорящее устройство расположено на уровне приемника или слушателя, соответственно.

Однако если громкоговорящее устройство расположено на другом уровне, схемы звукопроводящего канала, которые не соответствуют четверти периферии круга или периферии эллипса, а являются большими или меньшими, являются сами собой разумеющимися. Таким образом, в случае подвесной потолочной акустической системы, например, излучение звука, направленное немного вниз, является желательным, и поэтому звукопроводящий канал является, если возможно, более коротким, чем точно четверть периферии круга или периферии эллипса. В случае звукогенерирующих средств, которые излучают вверх и которые могут быть использованы, например, на вышках для вещания звука на большие площади и пространства, звукопроводящий канал является, в идеале, более длинным, чем точно четверть периферии круга или периферии эллипса, чтобы отклонять звук в направлении земли.

Длина звукопроводящего канала может быть выбрана исходя из необходимости и может, таким образом, быть адаптирована к соответствующим условиям окружающей среды. Таким образом, например, в областях, в которых слушатель расположен относительно близко к громкоговорящему устройству, таких как, например, автомобильная hi-fi и домашняя музыкальная система, более короткие звукопроводящие каналы являются достаточными и эффективными для однородного звукового образа. Для вещания звука на больших площадях, стадионах, в залах и т.п., однако, является эффективным использовать громкоговорящее устройство с большим радиусом и, следовательно, также длинными звукопроводящими каналами. Громкоговорящие устройства этого типа могут также быть скомбинированы для формирования систем-линейных массивов. Также является возможным комбинирование громкоговорящих устройств со звукопроводящими каналами разной длины, в результате чего возможна комбинация разных углов излучения для вещания.

В наиболее предпочтительном варианте реализации громкоговорящего устройства в целом звукоотражающий материал расположен внутри звукопроводящего канала на поверхности, расположенной радиально внутри, а в целом звукопоглощающий материал расположен внутри звукопроводящего канала на поверхности, расположенной радиально снаружи. Благодаря этому варианту реализации является возможным, что хотя звук отражается в направлении звукового выходного отверстия канала в целом звукоотражающим материалом на поверхности, расположенной радиально внутри, большое количество отражений внутри канала сведено к минимуму.

Как в целом звукоотражающий материал, так и в целом звукопоглощающий материал в этом случае могут полностью покрывать соответствующую область или могут быть расположены лишь в определенных частях на соответствующей области, например в частях с наиболее малым радиусом кривизны. Как в целом звукоотражающий материал, так и в целом звукопоглощающий материал могут быть выбраны таким образом, что они имеют соответствующее свойство лишь для определенных частот или диапазонов частот. Посредством подходящей расстановки материалов, в целом звукопоглощающих, для разных диапазонов частот, например, вдоль канала, является возможным влиять на наиболее критичные отражения звука в определенных областях.

В особом варианте реализации громкоговорящего устройства звуковое входное отверстие звукопроводящего канала имеет внутренний диаметр, который соответствует по существу наружному диаметру громкоговорителя, и звуковое входное отверстие находится в непрямом контакте с громкоговорителем. В этом контексте «непрямой контакт» означает, что звуковое входное отверстие звукопроводящего канала соединено посредством звукопоглощающего элемента, такого как, например, резиновое кольцо, с разделительной перегородкой громкоговорителя, но по существу отделено от нее. В этом варианте реализации звук, который испускается громкоговорителем, проходит непосредственно через звуковое входное отверстие внутрь звукопроводящего канала. Плотное соединение канала с наружной границей громкоговорителя имеет эффект, заключающийся в том, что звуковые волны могут проходить внутрь звукопроводящего канала без дополнительных препятствий. Недействующие объемы, которые были бы сформированы, если бы звуковое входное отверстие было больше, чем наружный диаметр громкоговорителя, устранены. В то же время звук не может испускаться громкоговорителем непосредственно на наружную стенку звукопроводящего канала, где происходили бы нежелательные отражения.

В некоторых случаях, однако, целесообразно отфильтровывать звуковые волны, которые испускаются громкоговорителем и которые ударяют в наружную стенку звукопроводящего канала под особенно большим углом. Поскольку эти звуковые волны отражались бы по существу чаще внутри звукопроводящего канала между его наружными стенками, это привело бы к увеличению времени прохождения сигнала. Это может быть предотвращено, например, за счет расположения звукового входного отверстия на некотором расстоянии от громкоговорителя. Область, расположенная между ними, может быть, например, открытой или может быть снабжена в целом звукопоглощающим материалом.

Всенаправленно излучающее громкоговорящее устройство следует использовать, в частности, для обеспечения хороших слуховых ощущений повсюду в пространстве для слушателя. Поэтому рекомендуется горизонтальное испускание звука в окружающую среду из громкоговорящего устройства через звуковое выходное отверстие под настолько большим углом, насколько возможно.

Для того чтобы обеспечить это, в предпочтительном варианте реализации громкоговорящего устройства громкоговоритель, который содержит звукогенерирующие средства и который излучает генерируемый звук вертикально вверх или вниз по меньшей мере частично, расположен по существу горизонтально. Излучаемый звук может, таким образом, быть отклонен посредством по существу осесимметричного звукопроводящего канала так, что он покидает громкоговорящее устройство по существу горизонтально радиально. Как уже было описано выше, в зависимости от варианта реализации, также возможны углы излучения, которые отклонены от по существу горизонтального направления излучения. В этом случае тоже, однако, горизонтальное положение громкоговорителя и/или вертикальное направление излучения звука громкоговорителем является возможным или являются возможными.

В еще одном предпочтительном варианте реализации громкоговорящего устройства громкоговорящее устройство имеет по меньшей мере два громкоговорителя (по меньшей мере один, излучающий звук вертикально вверх по меньшей мере частично, и по меньшей мере другой, излучающий звук вертикально вниз по меньшей мере частично), и предпочтительно эти по меньшей мере два громкоговорителя имеют звукопроводящий канал в направлении излучения звука звукогенерирующими средствами. В варианте реализации этого типа является возможным, чтобы кольцеобразные звуковые выходные отверстия двух громкоговорителей были расположены близко друг к другу. Если, например, два громкоговорителя являются низкочастотным и высокочастотным, возможно, чтобы источники звука, а именно звуковые выходные отверстия, воспринимаемые слушателем, были расположены близко друг к другу, так что в идеальном случае лишь один источник звука может быть идентифицирован слушателем, и невозможно дифференцировать источник звука высоких частот от источника звука средних/низких частот. Таким образом, производится в высокой степени однородный звуковой образ.

Если звуковое выходное отверстие расположено на уровне слушателя, является предпочтительным, чтобы громкоговорящее устройство было выполнено так, что по меньшей мере один звукопроводящий канал выполнен криволинейным таким образом, что звук выходит из звукового выходного отверстия по существу горизонтально. Этот вариант реализации является эффективным, например, если громкоговорящее устройство является частью напольной акустической системы (стоящим изделием) или, возможно, настенной акустической системы.

Если громкоговорящее устройство этого типа работает не на уровне слушателя, а, например, в качестве потолочной акустической системы, иногда является предпочтительным, как уже описано выше, отклонение от вышеописанного варианта реализации. Если, например, используется вариант реализации с двумя громкоговорителями в виде потолочных акустических систем, это может быть примером такого направления звукопроводящего канала, которое соответствует кривизне, которая составляет часть, большую, чем четверть периферии круга или периферии эллипса. Для испускания звука по существу конически вниз через звуковое выходное отверстие канал громкоговорителя, ориентированного вниз, должен быть меньше, чем четверть периферии круга или периферии эллипса. Для обеспечения такого же угла выхода из звукового выходного отверстия в случае звукогенерирующих средств, ориентированных вверх, однако, более длинный или значительно искривленный канал, который больше, чем четверть периферии круга или периферии эллипса, необходим в этом случае.

В предпочтительном варианте реализации громкоговорящего устройства по меньшей мере один звукопроводящий канал выполнен таким образом, что звук выходит радиально из звукового выходного отверстия под углом по меньшей мере 5°, предпочтительно по меньшей мере 150°, более предпочтительно по меньшей мере 180°, еще более предпочтительно по меньшей мере 230° и наиболее предпочтительно по меньшей мере 270°. В этом случае звуковое выходное отверстие открыто по существу по всей периферии.

Таким образом, звукопроводящий канал громкоговорящего устройства выполнен таким образом, что звук выходит радиально из звукового выходного отверстия по существу на всей периферии, и в этом случае является возможным, чтобы части громкоговорящего устройства, которые препятствуют прямому выходу звука или искажают прямой выход звука, были расположены в звукопроводящем канале и/или на пути, который звук проходит после выхода из звукового выходного отверстия. Эти части громкоговорящего устройства, которые расположены в канале, в звуковом выходном отверстии или в направлении излучения звука, могут представлять собой, например, прикрепляющие элементы, которые удерживают конусообразный элемент, который составляет границу, расположенную радиально внутри, канала. Кроме того, другие элементы, такие как направляющие для кабелей и т.п., могут проходить через канал или звуковое выходное отверстие, или они могут быть расположены в направлении излучения звука. Направляющие для кабелей служат, например, для питания дополнительных громкоговорителей или звукогенерирующих средств. Кабели могут представлять собой электрические кабели, оптоволоконные кабели или другие подходящие кабели. Также является возможным, чтобы направляющие для кабелей и прикрепляющие элементы были скомбинированными для формирования единых элементов.

Аналогичным образом, является возможным, чтобы звукопоглощающие материалы были включены внутрь звукопроводящего канала, внутрь звукового выходного отверстия или в направлении излучения звука. Благодаря звукопоглощающим элементам этого типа является возможным при одновременной работе нескольких громкоговорящих устройств этого типа уменьшать отрицательные звуковые эффекты, которые возникают между громкоговорящими устройствами в результате того, что звуковые волны, возможно, сходятся со смещением фазы. Таким образом, например, в парной работе громкоговорящих устройств является возможным наличие амплитудной модуляции, такой как, например, устранение звуковых волн в области между громкоговорителями. Наиболее малый угол в по меньшей мере 5°, в котором звук выходит из звукового выходного отверстия, предпочтительно должен обеспечиваться целенаправленным введением звукопоглощающих материалов внутрь звукопроводящего канала.

Ввиду излучения звука в целом радиально и, возможно, горизонтально, в частности, при использовании громкоговорящего устройства согласно изобретению в качестве потолочной акустической системы может произойти то, что непосредственно под громкоговорителем излучаемый звук не может быть различим вовсе или является лишь слабым и потому неразборчивым. В предпочтительном варианте реализации громкоговорящего устройства поверхность, расположенная радиально внутри, звукопроводящего канала поэтому имеет средства, которые обеспечивают возможность прохождения звука по меньшей мере частично. Таким образом, является возможным, чтобы звук, излучаемый звукогенерирующими средствами, не отклонялся полностью посредством звукопроводящего канала и не излучался полностью радиально, а проходил сквозь поверхность, расположенную радиально внутри, звукопроводящего канала и поэтому мог быть различим непосредственно в направлении излучения звука звукогенерирующих средств. В случае потолочной акустической системы является, таким образом, возможным, чтобы звук, излучаемый звукогенерирующими средствами, также был различим непосредственно ниже громкоговорящего устройства.

Возможные варианты модификации поверхности, расположенной радиально внутри, звукопроводящего канала, которые обеспечивают это, представляют собой, например, перфорацию или усечение вершины поверхности, выполненной наподобие конуса и расположенной радиально внутри, звукопроводящего канала.

Как уже описано, является эффективным, чтобы звукопроводящий канал имел одинаковое поперечное сечение на большей части его длины, т.е. он, следовательно, ни расширялся, ни сужался. Однако для возможности влияния на угол излучения является возможным, чтобы конец звукопроводящего канала имел прикрепленное к нему звуковое выходное отверстие, отверстие которого выполнено расширенным или суженным по отношению к звукопроводящему каналу.

Предпочтительный вариант реализации громкоговорящего устройства, таким образом, характеризуется тем, что звуковое выходное отверстие выполнено расширенным по отношению к звукопроводящему каналу.

В еще одном предпочтительном варианте реализации громкоговорящего устройства звукопроводящий канал расположен внутри корпуса громкоговорителя, а по меньшей мере одно звуковое выходное отверстие предпочтительно составляет отверстие этого корпуса. Конструкция этого типа делает возможным включать громкоговорящее устройство в соответствующий корпус и тем самым дополнительно влиять как на дизайн, так и на звуковые характеристики. Является, таким образом, возможным, чтобы громкоговорящее устройство согласно изобретению было включено, например, в корпуса напольной или настенной акустической системы. Аналогичным образом, является также возможным, чтобы громкоговорящее устройство было снабжено подходящими удерживающими элементами и было включено в надлежаще подготовленное вмещающее приспособление. Это может быть желательным, например, если громкоговорящее устройство этого типа выполнено в качестве составной части архитектурных проектов. В очень простом варианте реализации оно может быть использовано в качестве потолочных акустических систем в общественных зданиях, таких как железнодорожные вокзалы, торговые центры, аэропорты, офисы, крытые рынки, стадионы, спортивные залы, концертные залы и многоцелевые залы и т.п. В некоторых конкретных случаях, однако, также обеспечено, что громкоговорящее устройство этого типа включено в форме интегрированной составной части в сооружение. Это является желательным, например, когда требуются выдающиеся звуковые характеристики. Это является желательным, например, в концертных залах, театрах, оперных зданиях, специальных кинотеатрах и т.п., в которых специальные эффекты, влияющие на звук, и/или специальная архитектура имеют место в результате точного позиционирования громкоговорящих устройств этого типа и их взаимодействия с архитектурной окружающей средой.

В предпочтительном варианте реализации, в котором звукопроводящий канал имеет одинаковое поперечное сечение на большей части его длины, т.е. ни расширяющееся, ни сужающееся, и не изменяется в отношении формы поперечного сечения, а следовательно, не имеет эффектов повышения звукового давления рупорообразных громкоговорителей, может быть необходимым повышать звуковое давление другими мерами. Таким образом, в предпочтительном варианте реализации громкоговорящего устройства обеспечено, что звукопроводящий канал имеет повышающие звуковое давление средства. Они могут представлять собой, например, элементы, которые введены внутрь звукопроводящего канала. В качестве примера, является возможным, чтобы выступы, кольца, специальные выпуклости, углубления и т.п. внутри звукопроводящего канала обеспечивали эффект повышения звукового давления.

В принципе, любые материалы, которые имеют желаемую функцию по отношению к акустическим характеристикам, являются подходящими в качестве материалов для использования в громкоговорящем устройстве согласно изобретению. В предпочтительном варианте реализации громкоговорящего устройства, таким образом, звукопроводящий канал изготовлен из металла, стекла, древесины, камня, пластика и/или материала «Перспекс». При совместном использовании разных материалов как акустические характеристики, так и оптические характеристики могут сочетать друг с другом. Посредством такого совместного использования материалов является возможным такое воплощение громкоговорящего устройства, которое сочетает звуковые характеристики, дизайн и стоимость материалов согласно желанию потребителя.

Еще одним важным аспектом является использование громкоговорящего устройства согласно изобретению, при котором громкоговорящее устройство используют для вещания звука на большие площади или здания, такие как, например, стадионы, залы, большие комнаты, торговые центры и т.п., и/или для вещания звука внутри транспортных средств, таких как, например, малые и крупные корабли, поезда, метрополитен, городские железные дороги, воздушные суда, автобусы, частные пассажирские автомобили (автомобильные hi-fi системы) и т.п., и/или для распространения коммерческой информации, такой как, например, реклама, новости и т.п., и/или в медицинских приборах, и/или в громкоговорителях для hi-fi-сектора, и/или сфере профессиональных звукозаписи и воспроизведения звука, и/или в архитектурных объектах.

Возможные медицинские приборы, в которых громкоговорящее устройство согласно настоящему изобретению может быть использовано, представляют собой приборы для борьбы с шумом в ушах, сонографические приборы, приборы для тестирования слуха и другие медицинские приборы, которые воздействуют на пациента звуком.

Способность громкоговорящего устройства согласно изобретению излучать звук многонаправленно делает комбинации с другими громкоговорителями, которые излучают всенаправленно, целесообразными. В зависимости от соответствующих частотных диапазонов может быть эффективным, например, чтобы громкоговорящее устройство согласно изобретению в форме низкочастотного громкоговорителя было скомбинировано с плазменным высокочастотным громкоговорителем. Кроме того, комбинации с другими громкоговорителями, которые излучают всенаправленно, такими как ионные громкоговорители, являются возможными. Комбинация с излучателем изгибных волн может тоже быть выгодной.

Другие преимущества, задачи и характеристики настоящего изобретения объяснены в нижеприведенном описании прилагаемых чертежей, на которых громкоговорящее устройство согласно изобретению изображено в качестве примера и на которых

фигура 1 - схематичный вид сбоку громкоговорящего устройства;

фигура 2 - разрез громкоговорящего устройства в корпусе;

фигура 3 - вид сбоку громкоговорящего устройства согласно варианту реализации с двумя звукогенерирующими средствами, направленными противоположно друг другу;

фигура 4 - разрез громкоговорящего устройства внутри корпуса громкоговорителя в варианте реализации с двумя звукогенерирующими средствами, направленными противоположно друг другу;

фигура 5 - иллюстрация звукопоглощающих элементов;

фигура 6 - схематичный вид громкоговорящего устройства внутри корпуса громкоговорителя с круглым поперечным сечением;

фигура 7 - схематичный вид сбоку громкоговорящего устройства в подвесном исполнении, например, в виде полочной акустической системы;

фигура 8 - схематичный вид сбоку еще одного варианта реализации громкоговорящего устройства в подвесном исполнении, например, в виде потолочной акустической системы;

фигура 9 - схематичный вид громкоговорящего устройства с усечением вершины поверхности, выполненной наподобие конуса и расположенной радиально внутри, звукопроводящего канала, и

фигура 10 - схематичный вид сбоку громкоговорящего устройства с перфорацией вершины поверхности, выполненной наподобие конуса и расположенной радиально внутри, звукопроводящего канала.

Фигура 1 - схематичный вид сбоку громкоговорящего устройства 1. В этом случае по меньшей мере один звукопроводящий канал 4, который выполнен в форме промежуточного пространства между границей 5, расположенной радиально внутри, и границей 6, расположенной радиально снаружи, расположен в направлении 2 излучения звука звукогенерирующими средствами 3. Две границы 5 и 6 выполнены в форме воронок в этом случае. Выпуклость соответствует четверти периферии круга или периферии эллипса. Граница 5, расположенная радиально внутри, заканчивается в вершине 7 в точке, которая подходит ближе всего к звукогенерирующим средствам 3. Граница 6, расположенная радиально снаружи, заканчивается на одном уровне со звукогенерирующими средствами 3 в области 8, которая подходит ближе всего к ним.

Выпуклость границы 5, расположенной радиально внутри, и границы 6, расположенной радиально снаружи, выбрана таким образом, что поперечное сечение 9 звукопроводящего канала 4 является по существу постоянным по длине этого звукопроводящего канала 4. Конец звукопроводящего канала 4, удаленный от звукогенерирующих средств 3, составляет звуковое выходное отверстие 10, через которое звук может испускаться в окружающую среду под большим углом радиально к направлению 2 излучения звука звукогенерирующими средствами 3. Части корпуса 11 громкоговорящего устройства 1 прикреплены к нижней стороне этого отверстия, которая в то же время составляет один конец границы 6, расположенной радиально снаружи. Прикрепляющие средства, которые удерживают границу 5, расположенную радиально внутри, не показаны на этой фигуре.

Фигура 2 - разрез громкоговорящего устройства 1 в корпусе 11. В этом случае тоже виден звукопроводящий канал 4, который расположен в направлении 2 излучения звука звукогенерирующими средствами 3 и который определен границей 5, расположенной радиально внутри, и границей 6, расположенной радиально снаружи. Воронкообразная граница 6 выполнена в этом случае таким образом, что кривизна или выпуклость соответствует четверти периферии круга. Выпуклость воронкообразной границы 5 тоже соответствует части периферии круга. Последняя, однако, выбрана таким образом, чтобы быть немного меньше, с тем чтобы удерживать вершину 7 на небольшом расстоянии от звукогенерирующих средств 3. Кроме того, видна область 8, которая подходит ближе всего к звукогенерирующим средствам 3. Поперечное сечение 9 звукопроводящего канала 4 является по существу постоянным практически на всей длине. Хорошо видно, что звуковое выходное отверстие 10 звукопроводящего канала 4 излучает звук, испускаемый звукогенерирующими средствами 3, в окружающую среду под углом радиально к направлению 2 излучения звука звукогенерирующими средствами 3, причем этот угол составляет по существу всю периферию громкоговорящего устройства 1. Звуковое выходное отверстие 10, проходящее по всей периферии, прерывается на практике лишь показанными прикрепляющими средствами 13, которые удерживают границу 5, расположенную радиально внутри.

Фигура 3 - вид сбоку громкоговорящего устройства 1 согласно варианту реализации с двумя звукогенерирующими средствами 3, направленными противоположно друг другу. Как и в варианте реализации лишь с одними звукогенерирующими средствами 3, один звукопроводящий канал 4 расположен в каждом случае в направлениях 2 излучения звука звукогенерирующими средствами 3, которые (звукопроводящие каналы) определены границами 5, расположенными радиально внутри, и границами 6, расположенными радиально снаружи. Границы 5, расположенные радиально внутри, двух звукопроводящих каналов 4 формируют в этом случае единое тело 12, которое его формой похоже на карточную масть «бубны», вращаемую вокруг ее продольной оси. В показанном примере наружный радиус этого тела 12 и, следовательно, также границ 5, расположенных радиально внутри, приблизительно равен по длине радиусу соответствующих границ 6, расположенных радиально снаружи. В результате два звукопроводящих канала 4 выполнены таким образом, что они открываются внутрь отдельных звуковых выходных отверстий 10. Таким образом, сформированы два отдельных звуковых выходных отверстия 10, которые могут быть расположены очень близко друг к другу. Однако также является возможным, чтобы границы 5, расположенные радиально внутри, имели наружный диаметр, уменьшенный по отношению к границам 6, расположенным радиально снаружи, в результате чего два звукопроводящих канала 4 открываются в единое звуковое выходное отверстие 10. Благодаря совместному использованию одного звукового выходного отверстия 10 или пространственной близости двух отдельных звуковых выходных отверстий 10 звуковые волны, выходящие из корпуса 11 громкоговорителя, достигают слушателя таким образом, что несмотря на наличие двух звукогенерирующих средств 3 он или она может определить лишь один источник звука. Таким образом, например, разделение высоких частот и низких частот, которые являются обычными в случае стандартных громкоговорителей, и искажения, связанные с этим, могут быть предотвращены.

На этом чертеже прикрепляющие средства 13, которые несут границы 5, расположенные радиально внутри, и тело 12, соответственно, тоже не показаны. Питающие линии, которые требуются для энергоснабжения и/или приведения в действие верхних звукогенерирующих средств 3, могут также быть проведены через эти прикрепляющие средства 13.

Фигура 4 - это разрез громкоговорящего устройства 1 внутри корпуса 11 громкоговорителя в варианте реализации с двумя звукогенерирующими средствами 3, направленными противоположно друг другу. В изображенном варианте реализации два звукогенерирующих средства 3 (не показаны), направленные противоположно друг другу, расположены в корпусе 11 громкоговорителя, который в этом случае выполнен в форме напольной акустической системы. Звукопроводящие каналы 4, которые определены границами 5, расположенными радиально внутри, и границами 6, расположенными радиально снаружи, расположены в каждом случае в направлениях 2 излучения звука звукогенерирующими средствами 3. Как и в примере, показанном на фигуре 3, наружный радиус границ 5, расположенных радиально внутри, равен по размеру наружному радиусу соответствующих границ 6, расположенных радиально снаружи, в результате чего два звукопроводящих канала 4 не имеют единого звукового выходного отверстия 10, а формируют отдельные звуковые выходные отверстия 10, расположенные очень близко друг к другу в боковых стенках корпуса 11 громкоговорителя. Расстояние между этими отдельными звуковыми выходными отверстиями 10 может варьироваться, как необходимо, в этом случае.

Ввиду осесимметричности этого варианта реализации громкоговорящего устройства 1 колоннобразные корпуса 11 громкоговорителя с аналогично круглым поперечным сечением являются особенно подходящими. В некоторых случаях, однако, комбинирование с непосредственно излучающими низкочастотными динамическими головками является желательным, с тем чтобы имелась возможность воспроизведения всего частотного диапазона в одном громкоговорителе.

Вертикально излучающее исполнение согласно изобретению звукогенерирующих средств с отклонением звука посредством звукопроводящего канала 4 является, таким образом, также возможным теоретически для низкочастотных динамических головок, но такое отклонение не подходит для наиболее низких частот ввиду их физических свойств. В таком случае громкоговорящее устройство 1 согласно изобретению может также быть включено в квадратные или прямоугольные корпуса 11 громкоговорителя.

В таком случае звук, выходящий из звукового выходного отверстия 10, должен покрывать больший путь в направлении углов корпуса 11 громкоговорителя, чем в направлении боковой стенки корпуса 11 громкоговорителя. В зависимости от расположения и размеров звукогенерирующих средств 3 и соответствующих звукопроводящих каналов 4, пути до границ корпуса 11 громкоговорителя могут быть выполнены в этом случае в форме отдельных выступов канала или в форме интегрированного (выполненного за одно целое) выступа канала.

Фигура 5 - иллюстрация звукопоглощающих элементов 14 согласно различным вариантам реализации, которые охватывают различные углы в каждом случае. Как показано, является возможным использовать звукопоглощающие элементы в форме клиньев и т.п. в различных вариантах, которые охватывают различные углы в каждом случае. Эти клинообразные звукопоглощающие элементы имеют высоту 15, которая соответствует приблизительно поперечному сечению 9 звукопроводящего канала 4. Клинья этого типа могут быть введены внутрь звукопроводящего канала 4 или звукопроводящих каналов 4, с тем чтобы таким образом устранять определенный частотный диапазон звукового излучения и/или уменьшать интенсивность звукового излучения в этом частотном диапазоне. Как уже описано, это может быть полезным для предотвращения интерференции в области непосредственно между двумя громкоговорящими устройствами 1 или даже для предотвращения излучения звука непосредственно на стену вблизи громкоговорящего устройства 1 и тем самым сведения к минимуму нежелательных отражений звука.

Фигура 6 - схематичный вид громкоговорящего устройства 1 внутри корпуса 11 громкоговорителя с круглым поперечным сечением. В отличие от варианта реализации, показанного на фигуре 4, в корпусах 11 громкоговорителей с круглым поперечным сечением не является необходимым для звука после выхода из звукопроводящего канала 4 в направлении углов покрывать больший путь внутри выступов канала, прежде чем он выйдет из корпуса 11 громкоговорителя через звуковое выходное отверстие 10. Это дает в результате меньшие изменения в звуке, которые могут возникать в выступах канала. Конструкция этого типа является, таким образом, наиболее предпочтительной. В некоторых вариантах реализации является также возможным, чтобы громкоговорящее устройство 1 этого типа было включено непосредственно в архитектурное сооружение без специального корпуса. Это может быть осуществлено, например, введением громкоговорящего устройства 1 внутрь стены или потолка здания.

В этой иллюстрации также видны прикрепляющие средства 13, которые расположены вдоль периферии громкоговорящего устройства 1 и которые несут границы 5, расположенные радиально внутри. Поскольку эти прикрепляющие средства 13 присутствуют в звуковом выходном отверстии, их диаметр выбран настолько малым, насколько возможно. В варианте реализации с двумя звукогенерирующими средствами 3, направленными противоположно друг другу, однако, кабели, которые используются для энергоснабжения и/или приведения в действие громкоговорящего устройства 1, могут также быть проведены через одно или более из этих прикрепляющих средств 13. В таком случае более прочные конструкции прикрепляющих средств 13 с направляющей для кабеля, расположенной внутри, являются также возможными. Эти более прочные прикрепляющие средства 13 также способны нести дополнительный вес, производимый вторым громкоговорящим устройством 1, и демпфировать вибрации.

Фигура 7 - схематичный вид сбоку громкоговорящего устройства 1 в подвесном исполнении, например, в виде потолочной акустической системы.

Показан потолок 16 помещения, который имеет углубление 17, внутрь которого громкоговорящее устройство 1 введено частично. Звукогенерирующие средства 3 и граница 6, присутствующая в направлении 2 излучения звука последними и расположенная радиально снаружи, звукопроводящего канала 4 введены полностью внутрь углубления 17. Лишь граница 5, расположенная радиально внутри, выступает по отношению к потолку 16. Для излучения звука радиально вниз рукава, которые формируют границы 5, расположенные радиально внутри, и границы 6, расположенные радиально снаружи, в этом примере описывают дугу окружности, которая не соответствует четверти периферии круга или периферии эллипса, а является меньшей. Это не позволяет основному направлению излучения звука проходить параллельно потолку, а обеспечивает его прохождение немного радиально вниз. Это в то же время уменьшает конус непосредственно ниже громкоговорящего устройства 1, внутрь которого звук не излучается непосредственно после выхода из звуковых выходных отверстий 10 в варианте реализации этого типа. Кроме того, отражения звука потолком тоже уменьшены.

Фигура 8 - разрез громкоговорящего устройства 1 в подвесном исполнении, например, в виде потолочной акустической системы. Потолок 16 комнаты выполнен не сплошным и имеет углубление 17, внутрь которого громкоговорящее устройство 1 введено настолько, что звукогенерирующие средства 3 и граница 6, присутствующая в направлении 2 излучения звука последними и расположенная радиально снаружи, звукопроводящего канала 4 введены полностью и, таким образом, расположены выше плоскости потолка. Граница 5, расположенная радиально внутри, выступает вниз из углубления 17 и таким образом оканчивается ниже плоскости, которая сформирована потолком 16.

Как и в варианте реализации, который показан на фигуре 7, рукава, которые формируют границы 5, расположенные радиально внутри, и границы 6, расположенными радиально снаружи, звукопроводящего канала 4, описывают дугу окружности, которая меньше, чем четверть периферии круга или периферии эллипса. В отличие от варианта реализации, показанного на фигуре 7, дуга окружности еще более уменьшена, чтобы аналогично уменьшить конус, который расположен непосредственно ниже громкоговорящего устройства 1 в звуковой тени границы 5, расположенной радиально внутри, и в котором звук, выходящий из звуковых выходных отверстий 10, не слышен с желаемой громкостью, поскольку в этой области непосредственное излучение звука не происходит.

Таким образом, главное направление излучения звука не проходит параллельно потолку, в результате чего отражения звука потолком уменьшены.

Фигура 9 - схематичный вид сбоку громкоговорящего устройства 1 с усечением вершины 7 границы 5, выполненной наподобие конуса и расположенной радиально внутри, звукопроводящего канала 4. Такое усечение вершины 7 является возможным для того, чтобы при исполнении в форме потолочной акустической системы в дополнение к радиальному излучению обеспечить излучение части звука также непосредственно в область ниже громкоговорителя, на которую в достаточной мере не действовал бы звук в случае исключительно радиального излучения в направлении звуковых выходных отверстий 10.

Фигура 10 - схематичный вид сбоку громкоговорящего устройства 1 с перфорацией 18 вершины 7 границы 5, выполненной наподобие конуса и расположенной радиально внутри, звукопроводящего канала 4. Перфорация представляет собой вторую возможность излучения части звука в дополнение к радиальному излучению также непосредственно в область ниже громкоговорителя, которая находилась бы в звуковой тени звуковых выходных отверстий 10 без этой меры.

Заявители оставляют за собой право заявить все признаки, раскрытые в заявочных документах, как являющиеся существенными для изобретения, если они являются новыми либо по отдельности, либо в сочетании по сравнению с уровнем техники.

Перечень позиций

1 громкоговорящее устройство 2 направление излучения звука 3 звукогенерирующие средства 4 звукопроводящий канал 5 граница, расположенная радиально внутри 6 граница, расположенная радиально снаружи 7 вершина 8 область, которая подходит ближе всего к звукогенерирующим средствам 9 поперечное сечение 10 звуковое выходное отверстие 11 корпус 12 тело 13 прикрепляющие средства 14 звукопоглощающий элемент 15 высота звукопоглощающего элемента 16 потолок 17 углубление 18 перфорация

Изобретение относится к акустике, в частности, к громкоговорителям. Устройство содержит звуковоспроизводящие средства, звукопроводящий канал, расположенный в заданном направлении излучения звука. Причем звукопроводящий канал выполнен с возможностью направления звука таким образом, что звук выходит из громкоговорящего устройства на втором конце, выполненном в форме звукового выходного отверстия под углом излучения по меньшей мере 5°, или 150°, или 180°, или 230°, или 270°. Звукопроводящий канал содержит на внутренней стенке звукоотражающий материал и звукопоглощающий материал. Звукоотражающий материал расположен внутри звукопроводящего канала на поверхности, расположенной радиально внутри, а в целом звукопоглощающий материал расположен внутри звукопроводящего канала на поверхности, расположенной радиально снаружи, и поперечное сечение звукопроводящего канала выполнено по существу постоянным по меньшей мере на 50% его длины. Граница, расположенная радиально внутри, и граница, расположенная радиально снаружи, звукопроводящего канала по существу следуют в каждом случае форме кривой, которая соответствует четверти круга или эллипса. Звукопроводящий канал имеет повышающие звуковое давление средства и может быть выполнен из металла, стекла, камня, древесины, пластика и/или материала «Перспекс». Технический результат - повышение качества звука. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Громкоговорящее устройство (1), содержащее по меньшей мере одни звукогенерирующие средства, причем в одном направлении излучения звука звукогенерирующих средств по меньшей мере частично расположен канал, проводящий звук и выполненный с возможностью направления звука, выходящего из звукогенерирующих средств, вдоль этого звукопроводящего канала таким образом, что звук выходит из громкоговорящего устройства на втором конце, выполненном в форме звукового выходного отверстия, звукопроводящего канала, под углом излучения, определенным звуковым выходным отверстием,
отличающееся тем, что
звукопроводящий канал содержит на внутренней стенке в целом звукоотражающий материал в некоторых частях и в целом звукопоглощающий материал в других частях, причем в целом звукоотражающий материал расположен внутри звукопроводящего канала на поверхности, расположенной радиально внутри, а в целом звукопоглощающий материал расположен внутри звукопроводящего канала на поверхности, расположенной радиально снаружи, и поперечное сечение звукопроводящего канала выполнено по существу постоянным по меньшей мере на 50% его длины.

2. Громкоговорящее устройство (1) по п. 1, отличающееся тем, что поперечное сечение звукопроводящего канала выполнено по существу постоянным по меньшей мере на 70% его длины, наиболее предпочтительно по меньшей мере на 80% его длины.

3. Громкоговорящее устройство (1) по любому из пп. 1, 2, отличающееся тем, что по меньшей мере один звукопроводящий канал выполнен таким образом, что звук выходит радиально из звукового выходного отверстия под углом по меньшей мере 5°, предпочтительно по меньшей мере 150°, более предпочтительно по меньшей мере 180°, еще более предпочтительно по меньшей мере 230°, наиболее предпочтительно по меньшей мере 270°.

4. Громкоговорящее устройство (1) по любому из пп. 1, 2, отличающееся тем, что граница, расположенная радиально внутри, и граница, расположенная радиально снаружи, звукопроводящего канала по существу следуют в каждом случае форме кривой, которая соответствует части, предпочтительно четверти, периферии круга или периферии эллипса.

5. Громкоговорящее устройство (1) по любому из пп. 1, 2, отличающееся тем, что звуковое входное отверстие звукопроводящего канала имеет внутренний диаметр, который по существу соответствует наружному диаметру громкоговорителя, причем звуковое входное отверстие находится предпочтительно в непрямом контакте с громкоговорителем.

6. Громкоговорящее устройство (1) по любому из пп. 1, 2, отличающееся тем, что громкоговоритель, который содержит звукогенерирующие средства, расположен по существу горизонтально и излучает генерируемый звук вертикально вверх или вниз по меньшей мере частично.

7. Громкоговорящее устройство (1) по любому из пп. 1, 2, отличающееся тем, что громкоговорящее устройство имеет по меньшей мере два громкоговорителя, из которых по меньшей мере один излучает звук вертикально вверх по меньшей мере частично, а по меньшей мере один другой излучает звук вертикально вниз по меньшей мере частично, и предпочтительно по меньшей мере два громкоговорителя имеют звукопроводящий канал в направлении излучения звука звукогенерирующих средств.

8. Громкоговорящее устройство (1) по любому из пп. 1, 2, отличающееся тем, что по меньшей мере один звукопроводящий канал выполнен криволинейным таким образом, что звук выходит из звукового выходного отверстия по существу горизонтально.

9. Громкоговорящее устройство (1) по п. 1, отличающееся тем, что поверхность, расположенная радиально внутри, звукопроводящего канала имеет средства, которые обеспечивают возможность прохождения звука по меньшей мере частично.

10. Громкоговорящее устройство (1) по любому из пп. 1, 2, 9, отличающееся тем, что звуковое выходное отверстие выполнено расширенным по отношению к звукопроводящему каналу.

11. Громкоговорящее устройство (1) по любому из пп. 1, 2, 9, отличающееся тем, что звукопроводящий канал расположен внутри корпуса громкоговорителя, а указанное по меньшей мере одно звуковое выходное отверстие предпочтительно составляет отверстие этого корпуса.

12. Громкоговорящее устройство (1) по любому из пп. 1, 2, 9, отличающееся тем, что звукопроводящий канал имеет повышающие звуковое давление средства.

13. Громкоговорящее устройство (1) по любому из пп. 1, 2, 9, отличающееся тем, что звукопроводящий канал изготовлен из металла, стекла, камня, древесины, пластика и/или материала «Перспекс».

14. Применение громкоговорящего устройства (1) по любому из пп.1-13, отличающееся тем, что громкоговорящее устройство применяют для вещания звука на большие площади или здания, такие как, например, стадионы, залы, большие комнаты, торговые центры, и/или для вещания звука внутри транспортных средств, таких как, например, малые и крупные корабли, поезда, метрополитен, городские железные дороги, воздушные суда, автобусы, частные пассажирские автомобили (автомобильные hi-fi системы), и/или для распространения коммерческой информации, такой как, например, реклама, новости, и/или в медицинских приборах, и/или в громкоговорителях для hi-fi-сектора, и/или в сфере профессиональных звукозаписи и воспроизведения звука, и/или в архитектурных объектах.