基于一個或多個收聽者的位置來調(diào)整揚聲器陣列的波束圖案的制作方法
【專利說明】基于一個或多個收聽者的位置來調(diào)整揚聲器陣列的波束圖 案
[0001] 相關(guān)內(nèi)容
[0002] 本專利申請要求于2013年3月5日提交的美國臨時專利申請No. 61/773, 078的 較早提交日期的權(quán)益。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 音頻設(shè)備檢測收聽者距揚聲器陣列的距離，并且調(diào)整由揚聲器陣列輸出的波束圖 案的指向性指數(shù)以維持恒定的直達混響聲能比。還描述了其他實施例。
【背景技術(shù)】
[0004] 揚聲器陣列可被變化地驅(qū)動以形成多個不同的波束圖案?？煽刂撇⒏乃傻?波束圖案以改變聲輻射所通過的方向和區(qū)域。使用揚聲器陣列的這種屬性允許控制一些聲 學參數(shù)。一個此類參數(shù)是直達混響聲能比。該比率描述與多少聲音經(jīng)由離開房間中的墻壁 和其他反射物體的反射到達收聽者相比，收聽者直接從揚聲器陣列接收到多少聲音。例如， 如果由揚聲器陣列生成的波束圖案較窄并且指向收聽者，則直達混響聲能比將較大，因為 收聽者正在接收大量的直接能量和相對少量的反射能量?；蛘?，如果由揚聲器陣列生成的 波束圖案較寬，則直達混響聲能比較小，因為收聽者正在接收反射離開表面和物體的相對 較多的聲音。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 擴音器陣列可在房間或收聽區(qū)域內(nèi)的收聽者處發(fā)射直接聲能和間接或混響聲能。 直接聲能從揚聲器陣列中的換能器直接接收，而混響聲能在到達收聽者之前反射離開房間 中的墻壁或表面。隨著收聽者移動靠近揚聲器陣列，直達混響聲能級增大，因為直接聲音的 傳播距離顯著減小，而混響聲音的傳播距離相對不變或僅稍微增大。
[0006] 本發(fā)明的一個實施例是一種指向性調(diào)整設(shè)備，該指向性調(diào)整設(shè)備基于收聽者相對 于揚聲器陣列的所檢測到的位置來維持恒定的直達混響聲能比。該指向性調(diào)整設(shè)備可包括 距離估計器、指向性補償器和陣列處理器。距離估計器檢測揚聲器陣列與收聽者之間的距 離。例如，距離估計器可使用（1)用戶輸入設(shè)備；（2)麥克風；（3)紅外傳感器；和/或（4) 相機來確定揚聲器陣列與收聽者之間的距離。基于這個所檢測到的距離，指向性補償器計 算維持預(yù)定義的直達混響聲能比的來自由揚聲器陣列產(chǎn)生的波束的指向性指數(shù)。直達混響 聲能比可由指向性調(diào)整設(shè)備的制造商或設(shè)計者預(yù)先設(shè)置，并且能夠基于所播放的聲音節(jié)目 內(nèi)容的內(nèi)容而變化。陣列處理器接收所計算的指向性指數(shù)并且處理一條聲音節(jié)目內(nèi)容的每 個通道以產(chǎn)生一組音頻信號，該一組音頻信號驅(qū)動揚聲器陣列中的一個或多個換能器以生 成具有所計算的指向性指數(shù)的波束圖案。通過維持恒定的直達混響指向性比，指向性調(diào)整 設(shè)備改善由收聽者感知的聲音的一致性和質(zhì)量。
[0007] 以上概述不包括本發(fā)明的所有方面的詳盡列表?？梢灶A(yù)期的是，本發(fā)明包括可由 上文概述的以及在下文的【具體實施方式】中公開的并且在隨該專利申請?zhí)峤坏臋?quán)利要求中 特別指示的各種方面的所有合適的組合來實施的所有系統(tǒng)和方法。此類組合具有未在上述

【發(fā)明內(nèi)容】
中具體闡述的特定優(yōu)點。
【附圖說明】
[0008] 本發(fā)明的實施例以舉例的方式進行說明，而不僅限于各個附圖的圖示，在附圖中 類似的附圖標號指示類似的元件。應(yīng)當指出，本公開中提到"一"或"一個"實施例未必是 同一實施例，并且它們表示至少一個實施例。
[0009] 圖1示出了根據(jù)一個實施例的基于房間或收聽區(qū)域中的一個或多個收聽者的位 置來調(diào)整所生成的聲音圖案的寬度的波束調(diào)整系統(tǒng)。
[0010] 圖2A示出了根據(jù)一個實施例的具有容納在單個機殼中的多個換能器的一個擴音 器陣列。
[0011] 圖2B示出根據(jù)另一個實施例的具有容納在單個機殼中的多個換能器的另一個擴 音器陣列。
[0012] 圖3示出根據(jù)一個實施例的指向性調(diào)整設(shè)備的功能單元框圖和一些組成硬件部 件。
[0013] 圖4A和4B示出了收聽者位于距擴音器陣列的各種距離處。
[0014] 圖5示出了可由揚聲器陣列生成的具有不同指向性指數(shù)的一組示例性聲音圖案。
【具體實施方式】
[0015] 現(xiàn)在闡釋參考附圖所述的若干個實施例。雖然闡述了許多細節(jié)，但應(yīng)當理解，本發(fā) 明的一些實施例可在沒有這些細節(jié)的情況下被實施。在其他情況下，未詳細示出熟知的電 路、結(jié)構(gòu)和技術(shù)，以免模糊對該描述的理解。
[0016] 圖1示出了波束調(diào)整系統(tǒng)1，該波束調(diào)整系統(tǒng)1基于房間或收聽區(qū)域3中的一個或 多個收聽者2的位置來調(diào)整由揚聲器陣列4發(fā)射的所生成的聲音圖案的寬度。下文將通過 舉例的方式來描述波束調(diào)整系統(tǒng)1的每個元件。
[0017] 波束調(diào)整系統(tǒng)1包括一個或多個揚聲器陣列4以用于將聲音輸出到房間或收聽區(qū) 域3中。圖2A示出了具有容納在單個機殼6中的多個換能器5的一個揚聲器陣列4。在該 實例中，揚聲器陣列4具有在機殼5內(nèi)以八行和四列均勾對齊的32個不同的換能器5。在 其他實施例中，可使用具有均勻或非均勻間隔的不同數(shù)量的換能器5。例如，如圖2B所示， 10個換能器5可在機殼6中以單行對齊，以形成聲音棒樣式的揚聲器陣列4。雖然示出為 以平面或直線對齊，但換能器5可沿著弧線以彎曲型式對齊。
[0018] 換能器5可為全音域驅(qū)動器、中音域驅(qū)動器、亞低音揚聲器、低音揚聲器和高音揚 聲器的任何組合。換能器5中的每個換能器可使用輕質(zhì)膜片或錐形振膜，其經(jīng)由柔性懸架 連接到剛性框籃或框架，該柔性懸架約束線圈（例如，音圈）以軸向移動穿過圓柱形磁隙。 當電音頻信號施加到音圈時，由音圈中的電流形成磁場，從而使得其成為可變電磁體。線圈 與換能器5的磁系統(tǒng)相互作用，從而生成機械力，該機械力使得線圈（并且因此，所附接的 錐形振膜）前后移動，從而在來自源（例如，信號處理器、計算機和音頻接收器）的所施加 的電音頻信號的控制下重現(xiàn)聲音。雖然在本文中描述為具有容納在單個機殼6中的多個換 能器5,但在其他實施例中，揚聲器陣列4可包括容納在機殼6中的單個換能器5。在這些 實施例中，揚聲器陣列4是獨立的擴音器。
[0019] 每個換能器5可被單獨且分開地驅(qū)動以響應(yīng)于單獨且分立的音頻信號來產(chǎn)生聲 音。通過允許根據(jù)不同參數(shù)和設(shè)置（包括延遲和能級）單獨且分開地驅(qū)動揚聲器陣列4中 的換能器5,揚聲器陣列4可產(chǎn)生許多指向性圖案以模擬或更好地表示向收聽者2播放的聲 音節(jié)目內(nèi)容的相應(yīng)通道。例如，揚聲器陣列4可基于收聽者2相對于揚聲器陣列4的位置 來發(fā)射不同寬度和指向性的波束圖案。
[0020] 如圖2A和2B所示，揚聲器陣列4可包括電線或?qū)Ч?以用于連接到指向性調(diào)整 設(shè)備8。例如，每個揚聲器陣列4可包括兩個接線點，并且指向性調(diào)整設(shè)備8可包括互補接 線點。該接線點可分別為在揚聲器陣列4和指向性調(diào)整設(shè)備8的背側(cè)上的接線柱或彈簧夾。 電線7單獨地纏繞在相應(yīng)接線點周圍或以其他方式耦接到相應(yīng)接線點以將揚聲器陣列4電 耦接到指向性調(diào)整設(shè)備8。
[0021] 在其他實施例中，揚聲器陣列4使用無線協(xié)議耦接到指向性調(diào)整設(shè)備8,使得陣列 4和指向性調(diào)整設(shè)備8不被物理接合，但維持射頻連接。例如，揚聲器陣列4可包括WiFi接 收器，以用于從指向性調(diào)整設(shè)備8中的相應(yīng)WiFi發(fā)射器接收音頻信號。在一些實施例中， 揚聲器陣列4可包括集成放大器，以用于使用從指向性調(diào)整設(shè)備8接收的無線音頻信號來 驅(qū)動換能器5。
[0022] 雖然示出為包括兩個揚聲器陣列4,但音頻系統(tǒng)1可包括通過無線或有線連接來 耦接到指向性調(diào)整設(shè)備8的任何數(shù)量的揚聲器陣列4。例如，音頻系統(tǒng)1可包括六個揚聲 器陣列4,其表示左前通道、中前通道、右前通道、右后環(huán)繞通道、左后環(huán)繞通道和低頻通道 (