一种参量阵扬声器及声场移动系统的制作方法

专利检索2025-05-28  11


本发明涉及定向发声,特别涉及一种参量阵扬声器及声场移动系统。


背景技术:

1、参量阵扬声器是一种利用介质的非线性声学效应来产生定向声波的声学系统,由有限振幅超声(频率f1和f2)通过空气非线性自解调产生的差频可听声(频率f1~f2)。

2、超声波频率f1和f2在向前发射过程中,会不同解调出具有累积效应的,频率f1~f2的虚拟可听声的声源,形成一个类似端射阵扬声器的情况,从而实现高指向性的可听声波束,以及超长的可听声传播距离。

3、参量阵扬声器为了实现声场移动或指向性偏转,应用于如人头追踪等功能,通常会采用信号处理调整各通道的相位,相位调整主要使用延时实现,用于补偿各通道到定向发声位置的声音路程差。

4、采用多通道的信号处理调整各通道相位,需要将各通道之间的间距控制在小于超声波频率对应的波长,否则声场将出现旁瓣。如超声波频率40khz,对应声波波长约8.6mm,0.2m宽的超声换能器阵列,需要至少24个通道、如超声波频率80khz,对应声波波长约4.3mm,0.2m宽的超声换能器阵列,需要至少47个通道。因此,采用多通道的信号处理调整各通道相位的方式需要较多的通道数量,会造成系统复杂度和成本的提升。

5、或者采用多通道的参量扬声器实现声场移动,具体通过采用控制通道信号的方式实现声场移动,包括通过控制各通道是否发声来实现。但是该方案中其声场移动的精度是由单个通道的宽度来决定的,因此在例如人头追踪的功能中对人头的定位精度有限。由于只能通过减小通道宽度的方式提高精度,因此通道数量会大大增加。

6、因此,有必要对现有技术予以改良以克服现有技术中的所述缺陷。


技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种采用较少的发声通道来实现声场的高精度移动的参量阵扬声器及声场移动系统。

2、为了解决上述技术问题,第一方面,本发明提出了一种参量阵扬声器,包括超声换能器阵列,所述超声换能器阵列包括多个沿第一方向间隔设置的发声通道,每个所述发声通道包括至少一个超声换能器,每个所述发声通道独立控制,在运行时,根据目标物的位置信息,通过对超声换能器阵列中与所述位置信息相对应的部分发声通道中的每个发声通道施加对应的激励信号权重,使所述部分发声通道对准目标物的位置定向发声。

3、作为优选,每个位置信息对应至少覆盖住目标物的部分连续间隔设置的发声通道,对所述部分连续间隔设置的发声通道施加不同的激励信号权重,所述部分连续间隔设置的发声通道则对应对不同位置处的目标物定向发声,实现声场移动。

4、作为优选,所述声场移动的精度小于单个发声通道在第一方向上的宽度。

5、作为优选,在目标物移动过程中,对不同位置处的发声通道做均一化处理,使不同位置处的声压大小相同。

6、作为优选,所述均一化处理包括对发声通道的激励电压大小进行调整。

7、作为优选,控制除位置信息对应的部分发声通道的其余发声通道发用于对声场进行低频补偿的低频信号,所述低频信号为1khz以下的信号。

8、作为优选,所述多个沿第一方向间隔设置的发声通道形成发声通道组,所述超声换能器阵列包括沿一个或多个第二方向排列的一组或多组发声通道组。

9、作为优选,相邻两个所述发声通道的中心之间的间距以及相邻两个所述发声通道组的中心之间的间距均为1mm~100mm。

10、第二方面,本发明还提出了一种声场移动系统,包括:

11、位置采集模块,用于采集目标物的位置信息;

12、声场移动模块,与所述位置采集模块及上述参量阵扬声器相连,用于根据所述目标物的位置信息,对超声换能器阵列中与所述位置信息相对应的部分发声通道中的每个发声通道施加对应的激励信号权重,使所述部分发声通道对准目标物的位置定向发声。

13、作为优选,所述系统还包括:声场均一化模块,与所述声场移动模块和参量阵扬声器相连,用于在目标物移动过程中,对不同位置处的发声通道做均一化处理,使不同位置处的声压大小相同。

14、与现有技术相比,本发明具有以下优点:

15、1、本发明的参量阵扬声器,将超声换能器阵列分割成多个间隔设置的发声通道,每个发声通道包括至少一个超声换能器,并且每个发声通道相互独立控制,通过改变与目标物位置对应的部分发声通道的激励信号权重,实现声场的高精度移动,可以应用于如人头追踪等功能。且本发明可以采用较少的通道实现声场的高精度移动,从而降低系统复杂度和成本。

16、2、本发明通过在目标物移动过程中,对发声通道进行均一化处理,使得人头在不同位置处接收到的声压大小相等,降低声音接收者在移动过程中的听感差异。

17、3、本发明通过控制除对目标物定向发声的其余发声通道辐射低频波,在实现声场高精度移动的同时,也能够达到提高声场低频部分声压的效果。



技术特征:

1.一种参量阵扬声器,其特征在于,包括超声换能器阵列,所述超声换能器阵列包括多个沿第一方向间隔设置的发声通道,每个所述发声通道包括至少一个超声换能器,每个所述发声通道独立控制,在运行时,根据目标物的位置信息,通过对超声换能器阵列中与所述位置信息相对应的部分发声通道中的每个发声通道施加对应的激励信号权重,使所述部分发声通道对准目标物的位置定向发声。

2.根据权利要求1所述的参量阵扬声器,其特征在于,每个位置信息对应至少覆盖住目标物的部分连续间隔设置的发声通道,对所述部分连续间隔设置的发声通道施加不同的激励信号权重,所述部分连续间隔设置的发声通道则对应对不同位置处的目标物定向发声,实现声场移动。

3.根据权利要求2所述的参量阵扬声器,其特征在于,所述声场移动的精度小于单个发声通道在第一方向上的宽度。

4.根据权利要求2所述的参量阵扬声器,其特征在于,在目标物移动过程中,对不同位置处的发声通道做均一化处理,使不同位置处的声压大小相同。

5.根据权利要求4所述的参量阵扬声器,其特征在于,所述均一化处理包括对发声通道的激励电压大小进行调整。

6.根据权利要求1所述的参量阵扬声器,其特征在于,控制除位置信息对应的部分发声通道的其余发声通道发用于对声场进行低频补偿的低频信号,所述低频信号为1khz以下的信号。

7.根据权利要求1所述的参量阵扬声器,其特征在于,所述多个沿第一方向间隔设置的发声通道形成发声通道组,所述超声换能器阵列包括沿一个或多个第二方向排列的一组或多组发声通道组。

8.根据权利要求7所述的参量阵扬声器,其特征在于,相邻两个所述发声通道的中心之间的间距以及相邻两个所述发声通道组的中心之间的间距均为1mm~100mm。

9.一种声场移动系统,其特征在于,包括:

10.根据权利要求9所述的声场移动系统,其特征在于,所述系统还包括:


技术总结
本发明公开的一种参量阵扬声器及声场移动系统,其中参量阵扬声器包括超声换能器阵列,超声换能器阵列包括多个沿第一方向间隔设置的发声通道,每个发声通道包括至少一个超声换能器,每个发声通道独立控制,在运行时,根据目标物的位置信息,通过对超声换能器阵列中与位置信息相对应的那部分发声通道中的每个发声通道施加对应的激励信号权重,使部分发声通道对准目标物的位置定向发声。本发明可以采用较少的通道实现声场的高精度移动,从而降低系统复杂度和成本。

技术研发人员:毛峻伟,辜磊,王祺
受保护的技术使用者:苏州清听声学科技有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
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