Это одна из самых интересных концепций «системы и метода настольного мониторинга». Патент США 9036837, выданный в 2015 г. Джеймсу Туоми (Фрамингем, Массачусетс), Барри Майклу Кошерику (Хадсон, Массачусетс), Лори Уилк (Фрамингем, Массачусетс) и Дж. Ричарду Эйлуорду (Ашленд, Массачусетс).

Интересная система для настольного мониторинга

Эта концепция была фактически представлена ​​на рынке и дебютировала на выставке NAMM Show 2015 компанией Phasx Technologies. Новый патент, поданный в 2010 году, был заслуженно предоставлен этой настольной аудиосистеме громкоговорителей с инновационным решением по излучению для уменьшения эффекта многолучевости, вызванного отражением звука от рабочего стола.

Система и способ настольного аудиомонитора

• Номер патента США: 9036837
• www.freepatentsonline.com/9036837.pdf
• Изобретатели: Джеймс Туоми (Фрамингем, Массачусетс),
• Барри Майкл Кошерик (Хадсон, Массачусетс), Лори Уилк
• (Фрамингем, Массачусетс) и Дж. Ричард Эйлуорд (Ашленд, Массачусетс)
• Заявитель/правопреемник: Джеймс Туоми (Фрамингем, Массачусетс),
• Барри Майкл Кошерик (Хадсон, Массачусетс), Лори Уилк
• (Фрамингем, Массачусетс) и Дж. Ричард Эйлуорд (Ашленд, Массачусетс)
• Подано: 17 июня , 2010 г.
• Классы США: 381/160
• Выдан: 19 мая 2015 г.
• Количество пунктов формулы изобретения: 18
• Количество рисунков: 14

Выдержка из патента

Настольная аудиосистема громкоговорителей для размещения слушателя на рабочем столе, используемом в качестве рабочей поверхности, включает в себя корпус для размещения на рабочем столе или над ним, причем корпус имеет переднюю поверхность; первый громкоговоритель, установленный в корпусе, при этом первый громкоговоритель излучает звук из корпуса через переднюю поверхность по прямому пути к ушам слушателя. Этот вариант осуществления также включает в себя первый отражающий элемент, имеющий поверхность, причем первый отражающий элемент установлен по отношению к корпусу таким образом, чтобы уменьшить эффекты многолучевости, вызванные отражением звука от рабочего стола, при этом поверхность первого отражающего элемента расположена поперечно относительно корпуса. к лицевой поверхности корпуса и образуя с лицевой поверхностью угол, для отражения звука, исходящего из первой акустики.

На рисунке 14 из патента США 9036837 показана настольная акустическая система с громкоговорителем, размещенным на столе или над ним. рабочая поверхность определяет горизонтальную плоскость слушателем, находящимся перед рабочим столом.

Независимые претензии обеспечение отражающего элемента, имеющего поверхность; и установку отражающего элемента по отношению к корпусу, между первым громкоговорителем и рабочим столом, чтобы уменьшить эффекты многолучевости, вызванные отражением звука от рабочего стола, за счет расположения поверхности отражающего элемента поперек по отношению к передней плоскости корпуса и образующих угол с передней плоскостью, для отражения звука, исходящего из громкоговорителя, попадающего на поверхность отражающего элемента, в сторону от рабочего стола в направлении, исключающем прямой путь к ушам слушателя. слушателя, так что относительно небольшое количество звука достигает рабочего стола, чтобы отразиться им, а звук, который отражается отражающим элементом, не имеет прямого пути к ушам слушателя и, таким образом, ослабляется и задерживается, когда достигает ушей слушателя.

7. Настольная аудиосистема громкоговорителей для размещения на рабочем столе или над ним, используемом в качестве рабочей поверхности, при этом рабочая поверхность образует горизонтальную плоскость, слушателем, расположенным перед рабочим столом таким образом, чтобы уши слушателя находились над ним.

Акустика представляет горизонтальная плоскость, система содержит: корпус для размещения на рабочем столе или над ним, причем корпус имеет переднюю поверхность, определяющую переднюю плоскость корпуса; и первый громкоговоритель, установленный в корпусе, при этом корпус и громкоговоритель сконфигурированы так, что, когда корпус расположен на рабочем столе или над ним, а слушатель смотрит на переднюю плоскость, первый громкоговоритель излучает звук из корпуса за переднюю поверхность, в основном в направлении, нормальном к передней плоскости, и на прямом пути к ушам слушателя, расположенного таким образом; и первый отражающий элемент, имеющий поверхность, при этом первый отражающий элемент установлен по отношению к корпусу между первым громкоговорителем и рабочим столом, чтобы уменьшить эффекты многолучевости, вызванные отражением звука рабочим столом, при этом поверхность первого отражающего элемента элемент расположен поперечно по отношению к передней плоскости корпуса и образует с передней плоскостью угол для отражения звука, исходящего из первого громкоговорителя, попадающего на поверхность отражающего элемента, от рабочего стола в направлении что позволяет избежать прямого пути к ушам слушателя.

15. Система по п.7, дополнительно содержащая: второй громкоговоритель, установленный в корпусе, причем второй громкоговоритель излучает звук из корпуса за переднюю поверхность, в основном в направлении, нормальном к передней плоскости, и на прямом пути к расположенные таким образом уши слушателя, причем второй громкоговоритель излучает в частотном диапазоне, отличном от частотного диапазона первого громкоговорителя; второй отражающий элемент, имеющий поверхность, причем второй отражающий элемент установлен по отношению к корпусу между вторым громкоговорителем и рабочим столом, чтобы уменьшить эффекты многолучевости, вызванные отражением звука рабочим столом, при этом поверхность второго отражающего элемента элемент расположен поперечно по отношению к передней плоскости корпуса и образует угол с передней плоскостью для отражения звука,

На рисунке 12 из патента США 9 036 837 показан первый отражающий элемент, установленный по отношению к корпусу, чтобы уменьшить эффекты многолучевости, вызванные отражением звука от рабочего стола.

Комментарии рецензента

В патенте описана настольная акустическая система, основным атрибутом которой является решение проблемы акустических отражений от поверхности рабочего стола, мешающих прямому звуку из громкоговорителя, когда два сигнала суммируются в ушах слушателя. Все изобретатели родом из района Фрамингема, Массачусетс, и по крайней мере один из них является самым плодовитым — покойный Ричард Эйлуорд ранее работал в Bose, и его имя фигурирует во многих наиболее интересных патентах Bose.

В течение многих лет были признаны слышимые последствия граничных отражений и прямого взаимодействия звука, и велись дебаты по крайней мере по двум категориям интерпретации этих отражений и взаимодействий, а также по первопричинам измеренных и слышимых результатов. Первая категория — это слышимость коррелированных и некоррелированных отражений или, в данном случае, вертикальных и боковых отражений.

Один лагерь на самом деле не обсуждает вертикальные отражения, но поддерживает усиление горизонтальных отражений или не считает, что есть существенная разница: «… не имеет значения, отражения есть отражения», как высказался один в настоящее время вышедший на пенсию отраслевой эксперт и автор. этот рецензент. Другой лагерь считает, что коррелированные и вертикальные отражения (они также могут исходить от передней стены) являются одним из наиболее значительных источников тональной окраски.

Исторически, на протяжении многих десятилетий, в макромасштабе было обнаружено, что коррелированные или вертикальные отражения были значительным источником окрашивания в концертных залах. Более новые залы, в которых размещается большая аудитория, как правило, имеют более низкие потолки и большую ширину по сравнению с некоторыми из наиболее популярных слышимых залов. В то время как старые залы имеют относительно более высокие потолки и меньшую ширину, что создает более слабое соотношение вертикального и бокового отражения, которое было определено как одно из средств для более низкой окраски зала для выступлений.

Чтобы перенести это в комнату для прослушивания более домашнего масштаба, была выделена интересная группа статей Йормы Салми и Андерса Векстрома, начиная с их статьи 1982 года Audio Engineering Society (AES) «Влияние комнаты для прослушивания на качество звука акустики и способы его минимизации» Всё это исследовали с помощью ряда экспериментов, включая обход прямого провода и безэховые и эхо-комнаты, представление о том, что коррелированные вертикальные отражения были основным источником воспринимаемой окраски от громкоговорителей в комнатах.

Ранними решениями этой проблемы в домашних условиях были вертикально направленные электростатические и планарно-магнитные громкоговорители (часто ошибочно рекламируемые больше из-за их малой массы диафрагмы, чем из-за их преимуществ вертикальной направленности). Помимо некоторых профессиональных динамических систем источника линии драйвера, некоторые из самых ранних эффективных работ в этой области были сделаны покойным Питером Гарландом Снеллом, как раскрыто в его патенте 1976 года, патенте США 3 964 571 «Акустическая система», который породил хорошо известный тип Snell Type. «А» и, что более интересно, малоизвестный Snell Type One (около 1981 г.).

Snell Type One использовал довольно длинную (~ 30 дюймов) рампу, выходящую вперед из нижней передней части корпуса, которая служила для гармонизации прямого и отраженного от пола волнового фронта (очень похоже на громкоговоритель, эквивалентный PZM-микрофону), так что они суммировались синфазно у слушателя. Тщательные двойные слепые тесты показали, что это один из самых нейтральных громкоговорителей с низким уровнем окрашивания, когда-либо созданных.

(Для ясности, помимо устранения эффекта отражения от пола, Snell Type One имели исключительно плоскую амплитудную характеристику и согласование пары левый/правый в пределах менее 1 дБ.) К сожалению, из-за недружественного для страны внешнего вида их производство было прекращено менее чем через два года.

Компания Phasx Technologies выбрала летнюю выставку NAMM 2014, чтобы представить системы настольных мониторов PX 300 и PX 600.

Вторая категория споров касается зеркального граничного отражения, суммирующегося с прямым звуком у слушателя, и взаимодействия границы акустического импеданса с самим преобразователем с граничным отражением, возвращающимся к динамику, в результате чего динамик имеет уменьшенный ход и выходной сигнал, когда ¼ длины волны от одну или несколько границ. Авторы Ричард Кук и Ричард Уотерхаус, Рой Эллисон и Дж. А. С. Ангус задокументировали последнюю точку зрения.

Получается, что в игру вступают оба эффекта, но очень разные по своему отношению к количеству границ и направленности эффекта. Эффект Эллисона (как его часто называют) минимален для одной границы расстояния в ¼ длины волны, резко увеличиваясь с каждой дополнительной границей в 1/4 длины волны, а также в значительной степени согласован во всех направлениях и не зависит от положения слушателя в своем измеряемом эффекте. Принимая во внимание, что зеркальные отражения являются наиболее значительными для одной границы и могут фактически уменьшаться с каждой дополнительной границей равной 1/2 длины волны разности прямого/отражения, а зеркальные отражения варьируются в зависимости от положения слушателя.

Кроме того, эффект Эллисона наиболее силен на частоте граничного расстояния в первой четверти длины волны, а для более высоких частот, где граничное расстояние превышает ¾ длины волны, эффект практически исчезает. С другой стороны, зеркальные отражения могут воздействовать как на низкие частоты, так и вызывать значительную гребенчатую фильтрацию вплоть до средних частот и даже выше, хотя плотность гребенчатого отражения увеличивается с увеличением частоты до такой степени, что слышимость на высоких частотах минимальна.

По-видимому, есть недостаток литературы, посвященной этим двум эффектам и их индивидуальным характеристикам. Итак, с точки зрения рассматриваемого изобретения (см. рис. 1 и рис. 2) раскрыт ряд конфигураций громкоговорителей, устанавливаемых на стол/на столе, направленных на устранение зеркальных отражений от границы поверхности стола и их потенциальных помех прямому излучению. звук.

Поскольку поверхность стола, как правило, обеспечивает сингулярное граничное отражение, которое намного сильнее, чем отраженная энергия от других более удаленных границ, эта модель использования может создать наихудшую проблему зеркального отражения интерференционного отражения от одной границы.

На выставке NAMM 2015 компания Phasx Technologies продемонстрировала свои настольные мониторы

В качестве решения изобретение предлагает отражающий элемент, имеющий поверхность, установленную перед преобразователями и между, по меньшей мере, первым преобразователем и рабочим столом, чтобы уменьшить интерференционные эффекты, вызванные отражением звука рабочим столом, взаимодействующим с прямым звуком, когда они оба достигают слушателя. Поверхность отражающего элемента расположена поперечно по отношению к передней плоскости корпуса и образует с передней плоскостью угол для отражения звуковых волн, исходящих от преобразователя, от рабочего стола в направлении, избегающем эффективного отражения волны. путь к ушам слушателя.

Цель состоит в том, чтобы относительно небольшой звук достигал рабочего стола при эффективном угле отражения, чтобы звуковые волны, отраженные отражающим элементом, не имели прямого пути к ушам слушателя и, таким образом, ослаблялись и/или задерживались, так что отраженная волна больше не имеет достаточной амплитуды, чтобы значительно мешать прямому звуку, поступающему к слушателю.

Существует несколько конфигураций с разными углами отклонения. Большинство раскрытых «отражающих элементов» довольно малы по сравнению с более длинными волнами, воспроизводимыми настольными системами, расстояние до границы стола, как правило, намного короче, чем у напольных/напольных систем, поэтому частоты, на которых отражения от поверхности стола вызывают проблемы, как правило, более высокие частоты с более короткими длинами волн, поэтому меньшие отражающие поверхности могут эффективно перенаправлять отраженную энергию.

Интересное альтернативное решение раскрыто в статье Владимира Филевского AES «Дипольный мультимедийный громкоговоритель», представленной на 120-й конференции AES в 2006 г., в которой исследуется и решается та же самая проблема настольного зеркального отражения. Filevski исследует широкий спектр конфигураций, включая направленные рупоры и тесную граничную связь, и в итоге получил громкоговоритель с открытым диполем, который наклонен назад, чтобы «направить» ноль диполя на рабочий стол под соответствующим углом, чтобы существенно устранить отражение от рабочего стола.

Эффективный вариант дипольного решения Филевского был независимо разработан несколькими годами ранее Брюсом Тигпеном и Дэвидом Грэбенером, оба использовали свои собственные версии планарных магнитных преобразователей для создания открытой дипольной системы, которая также имела большую вертикальную направленность.

Все эти системы могут обеспечить эффективное решение очень заметной проблемы, которая чаще всего игнорируется при использовании настольных устройств. Варианты осуществления, раскрытые в рассматриваемом в настоящее время патенте, также должны обеспечивать полезные решения проблемы зеркального отражения от поверхности стола.

статья была первоначально опубликована в Voice Coil, август 2015 г. переведена С.Г. Кривошипом