RU2129762C1

RU2129762C1 - Resonance acoustic system

Info

Publication number: RU2129762C1
Application number: RU95121785A
Authority: RU
Inventors: Су Ин Ким; В.М. Башкин; А.Н. Негодайлов; Г.П. Беккер; С.Ю. Маливанов
Original assignee: Ким Су Ин.; Башкин Виктор Михайлович
Priority date: 1995-12-22
Filing date: 1995-12-22
Publication date: 1999-04-27

Abstract

FIELD: sound production equipment. SUBSTANCE: device has sound source and resonant electroacoustic transducer which consists of housing, set of loudspeaker heads and acoustic reflectors which are shaped as disks which are located in opposite to speaker cones of loudspeakers along axis of resonator. One acoustic pair of loudspeaker and reflector is chosen as base on and is tune to basic tone. Other loudspeakers and reflectors are spaced from base ones by distance which provides comb-shaped amplitude-frequency response which maximums correspond to natural scale frequencies. This results in possibility in generation of overtones and suppression of dissonant constituents. Sound signal is spread in space as hyper-spherical acoustic waves. EFFECT: three-dimensional perception effect independently from position of hearer. 10 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к области акустических средств и может быть применено при воспроизведении музыки и речи с созданием эффекта объемного звучания, активно воздействующего на психофизиологическое состояние человека. The invention relates to the field of acoustic means and can be applied when playing music and speech with the creation of a surround sound effect that actively affects the psychophysiological state of a person.

Известна монофоническая система звукопередачи, содержащая источник колебаний звуковой частоты, усилитель и громкоговоритель /Д.И.Гаклин и др. Стереофоническое радиовещание и звукозапись. М., Л., 1962, с. 7-8/. Известная система звукопередачи характеризуется тем, что звук исходит из одной точки, а восприятие звучания зависит от положения слушателя относительно этой точки. Known monophonic sound transmission system containing a source of oscillations of the sound frequency, amplifier and loudspeaker / D.I. Gaklin and others. Stereophonic broadcasting and sound recording. M., L., 1962, p. 7-8 /. The known sound transmission system is characterized by the fact that the sound comes from one point, and the perception of sound depends on the position of the listener relative to this point.

Известна стереофоническая система звукопередачи /Д.И.Гаклин и др., указ. соч., с. 12-13/, включающая источник колебания звуковой частоты, усилитель и многоканальный тракт передачи, а также громкоговорители, подключенные к каждому тракту. При идентичности каналов громкоговорители возбуждают идентичные звуковые поля, а при звукопередаче не сохраняется полная пространственная перспектива. Последняя улучшается с увеличением числа каналов, изменяющим пространственную структуру звука, однако это усложняет аппаратуру в целом, а при малом количестве каналов из-за большого расстояния между громкоговорителями возникают фазовые искажения вторичного звукового сигнала, приводящие к изменению тембральной окраски звука. Известная конструкция акустической системы не отвечает условию оптимального согласования звукового поля с психоакустическим восприятием человека. Known stereo sound system / D.I. Gaklin and others, decree. Op., p. 12-13 /, including a source of oscillation of the audio frequency, an amplifier and a multi-channel transmission path, as well as loudspeakers connected to each path. When the channels are identical, the loudspeakers excite identical sound fields, and when transmitting sound, the full spatial perspective is not preserved. The latter improves with an increase in the number of channels, which changes the spatial structure of sound, however, this complicates the apparatus as a whole, and with a small number of channels, phase distortions of the secondary sound signal occur due to the large distance between the speakers, leading to a change in the tonal color of the sound. The known design of the acoustic system does not meet the condition of optimal matching of the sound field with the psychoacoustic perception of a person.

Известно устройство для формирования стереофонического звукового поля /Япония, заявка N 61-50440, МПК H 04 S 5/00, опубл. 04.11.86/, содержащая источник монофонического звука, блоки задержки звукового сигнала и блоки смешения монофонического сигнала с задержанными сигналами. Выбором времени задержки и сдвига фаз можно добиться удовлетворительного звучания, однако известное устройство отличается сложностью конструкции, создаваемое звуковое поле не согласовано с психоакустическими характеристиками человека, система шунтирует биологически ценные параметры живой речи и музыки вследствие фазовых искажений. В подобных системах стереофоническое звуковое поле, формируемое прямыми компрессионными волнами, воспроизводит объемность тембра звука лишь в некоторых пространственных точках "оптимального звучания". A device for the formation of a stereo sound field / Japan, application N 61-50440, IPC H 04 S 5/00, publ. 11/04/86 /, containing the source of monophonic sound, blocks delay audio signal and mixing blocks of a monophonic signal with delayed signals. By choosing the delay time and phase shift, you can achieve a satisfactory sound, however, the known device is notable for its design complexity, the generated sound field is not consistent with the psychoacoustic characteristics of a person, the system shunts biologically valuable parameters of live speech and music due to phase distortions. In such systems, a stereo sound field generated by direct compression waves reproduces the volume of the timbre of sound only at some spatial points of the “optimal sound”.

Известна акустическая система, содержащая источник звукового сигнала, усилитель и электроакустический преобразователь, выполняющий функции резонатора /СССР, авт.св. N 936462, МПК H 04 S 5/00, 1982/. Резонатор содержит корпус, ряд головок громкоговорителей, которые образуют пары, включенные синфазно и расположенные оппозитно излучающими поверхностями на расстоянии, определяемым минимальной частотой данной пары, а система в целом обращена раскрывом в зону прослушивания. Наименьшее расстояние между поверхностями громкоговорителей - излучающими - выбрано равным характерному диаметру головы человека. При воспроизведении звука сигнал через усилитель подается на синфазно включенные громкоговорители, которые за счет изменяющегося расстояния между соседними парами формируют часть фронта сферической волны, дающей высокую степень диффузности звукового поля и объемность звуковой картины, воспринимаемой слушателем. Для создания равноценных условий воспроизведения сигнала на разных частотах необходимо установить не менее трех пар излучателей, поскольку каждая пара излучателей является резонатором, собственная резонансная частота которого определяется расстоянием между элементами пары. Для пары излучателей с наименьшей базой устанавливается основная частота вблизи 1760 Гц, в других звеньях основные частоты ниже этой величины. A known acoustic system containing a sound source, an amplifier and an electro-acoustic transducer that functions as a resonator / USSR, ed. N 936462, IPC H 04 S 5/00, 1982 /. The resonator contains a housing, a series of loudspeaker heads that form pairs connected in-phase and located opposite radiating surfaces at a distance determined by the minimum frequency of this pair, and the system as a whole faces open to the listening area. The smallest distance between the surfaces of the loudspeakers - emitting - is chosen equal to the characteristic diameter of the human head. When reproducing sound, the signal through the amplifier is fed to the in-phase loudspeakers, which, due to the varying distance between adjacent pairs, form a part of the front of the spherical wave, which gives a high degree of diffusion of the sound field and the volume of the sound picture perceived by the listener. To create equivalent conditions for reproducing a signal at different frequencies, it is necessary to establish at least three pairs of emitters, since each pair of emitters is a resonator whose natural resonant frequency is determined by the distance between the elements of the pair. For a pair of emitters with the smallest base, the fundamental frequency is set near 1760 Hz, in other links the fundamental frequencies are lower than this value.

Известная система звукопередачи характеризуется хорошим качеством звучания, объемным звуком. Однако систему отличает громоздкость, высокие требования к идентичности излучателей в паре, искажения частотной характеристики - срез на высоких и низких частотах. Также трудно добиться симметричной в пространстве диаграммы направленности, что является существенным недостатком устройства. The well-known sound system is characterized by good sound quality, surround sound. However, the system is distinguished by bulkiness, high requirements for the identity of the emitters in a pair, distortion of the frequency response - a cut at high and low frequencies. It is also difficult to achieve a symmetrical spatial pattern, which is a significant drawback of the device.

Известная система принята за наиболее близкий аналог предлагаемой резонансной акустической системы. The known system is taken as the closest analogue of the proposed resonant speaker system.

Задача, решаемая изобретением, состоит в улучшении объемных резонансных характеристик звучания за счет формирования пространственно симметричной диаграммы направленности и согласования этих характеристик с психофизиологическими особенностями человека. The problem solved by the invention is to improve the volumetric resonant characteristics of the sound by forming a spatially symmetric radiation pattern and matching these characteristics with the psychophysiological characteristics of a person.

Задача решена тем, что известная резонансная акустическая система, содержащая источник звукового сигнала, усилитель и электроакустический преобразователь в виде резонатора, включающего корпус, ряд головок громкоговорителей, разнесенных вдоль оси резонатора, в соответствии с изобретением снабжена акустическими отражателями, выполненными в виде дисков, которые установлены оппозитно диффузорам громкоговорителей вдоль оси резонатора, при этом один громкоговоритель и соответствующий ему отражатель выбраны в качестве базовых, а остальные громкоговорители удалены от базового отражателя на расстояние h, определяемое величиной
h_m= C/(2•f_n•m^±1/2) (1)
где f_n - частота музыкального звукоряда,
C - скорость звука в среде,
m = 1, 2, 3... K - целые числа, равные порядковому номеру громкоговорителя,
при этом корпус резонатора в раскрыве связан с одним из отражателей и имеет характерные размеры, пропорциональные длине волны основного тона, а сам корпус выполнен из акустически активного материала.The problem is solved in that the known resonant acoustic system containing a sound source, an amplifier and an electro-acoustic transducer in the form of a resonator including a housing, a number of loudspeaker heads spaced along the axis of the resonator, in accordance with the invention is equipped with acoustic reflectors made in the form of disks that are installed opposite to the speaker diffusers along the axis of the resonator, with one speaker and its corresponding reflector selected as the base, and the rest e loudspeakers removed from the base of the reflector by a distance h, determines the value
h _m = C / (2 • f _n • m ^{± 1/2} ) (1)
where f _n is the frequency of the musical scale,
C is the speed of sound in the medium,
m = 1, 2, 3 ... K - integers equal to the serial number of the speaker,
wherein the resonator body in the aperture is connected with one of the reflectors and has characteristic dimensions proportional to the wavelength of the fundamental tone, and the body itself is made of acoustically active material.

Задача решена тем, что корпус резонатора выполнен в форме тела вращения, например коническим. The problem is solved in that the resonator body is made in the form of a body of revolution, for example, conical.

Задача решена также тем, что корпус резонатора выполнен в форме усеченного конуса. The problem is also solved by the fact that the resonator body is made in the form of a truncated cone.

Задача решена тем, что отражатель, связанный с раскрывом корпуса резонатора, установлен на торце корпуса и удален от раскрыва на расстояние, кратное одной четверти длины волны основного тона. The problem is solved in that the reflector associated with the opening of the resonator housing is mounted at the end of the housing and is removed from the aperture by a multiple of one quarter of the fundamental wavelength.

Задача решена тем, что по крайней мере один громкоговоритель и соответствующий ему отражатель установлены над отражателем, связанным с раскрывом корпуса резонатора, при этом отражатели разнесены на расстояние, равное одной четвертой длины волны основного тона. The problem is solved in that at least one loudspeaker and its corresponding reflector are installed above the reflector associated with the opening of the resonator body, while the reflectors are spaced apart by a distance equal to one fourth of the fundamental wavelength.

Задача решена тем, что диаметры отражателей составляют величину D_k, равную
D_k = C • k^1/3/f_on, (2)
где C - скорость звука в среде;
k - порядковый номер отражателя,
f_on - основная частота звучания (основной тон).The problem is solved in that the diameters of the reflectors are D _k equal to
D _k = C • k ^1/3 / f _on , (2)
where C is the speed of sound in the medium;
k is the serial number of the reflector,
f _on - the main frequency of the sound (main tone).

Задача решена тем, что частота основного тона выбрана равной 440 Гц. The problem is solved in that the frequency of the fundamental tone is chosen equal to 440 Hz.

Задача решена тем, что в качестве акустически активного материала корпуса резонатора выбрана древесно-стружечная плита с сотовым наполнителем. The problem is solved in that a wood-particle board with a honeycomb core is selected as the acoustically active material of the resonator body.

Задача решена тем, что отражатели выполнены из акустически активных материалов с модулем упругости, пропорциональным частоте основного тона соответствующей акустической пары громкоговоритель - отражатель, например из металла или керамики. The problem is solved in that the reflectors are made of acoustically active materials with an elastic modulus proportional to the fundamental frequency of the corresponding acoustic pair of the loudspeaker-reflector, for example, of metal or ceramic.

Задача решена тем, что в системе использованы громкоговорители с плоским сотовым диффузором, характеризующимся гладкой передаточной функцией электромеханического резонанса. The problem is solved in that the system uses loudspeakers with a flat cellular diffuser, characterized by a smooth transfer function of electromechanical resonance.

Сущность изобретения поясняется фиг.1-6, на которых представлены: фиг.1 - структурная схема акустической системы, фиг.2 - выполнение резонатора в коническом корпусе с двумя акустическими парами громкоговоритель - отражатель, фиг.3 - амплитудно-частотная характеристика акустической системы, фиг.4 - схема формирования внутреннего акустического поля в резонаторе, фиг.5 - диаграмма направленности резонатора, фиг.6 - конструкция корпуса резонатора: а) коническая форма, б) цилиндрическая форма, в) форма рупора. The invention is illustrated in figures 1-6, which show: figure 1 - structural diagram of the speaker system, figure 2 - the implementation of the resonator in a conical body with two acoustic pairs of loudspeaker-reflector, figure 3 - amplitude-frequency characteristic of the speaker system, 4 is a diagram of the formation of an internal acoustic field in a resonator, FIG. 5 is a radiation pattern of a resonator, FIG. 6 is a design of a resonator body: a) a conical shape, b) a cylindrical shape, c) a shape of a horn.

Сущность изобретения заключается в следующем. После подключения источника звукового сигнала через усилитель к системе последовательно включенных катушек громкоговорителей в резонаторе происходит формирование и преобразование акустического поля, обеспечивающего его новые, качества. В каждой акустической паре основной процесс взаимодействия связан с излучением и отражением волны, которая тензорными токами взаимодействует с магнитоэлектрическими полями и токами катушек /Г.Крон, Тензорный анализ сетей, М., 1978/. Можно показать, что вторичное акустическое поле резонатора имеет структуру и топологию, определяемую тензорными величинами возбужденной кроновской сети (полиэдра). Пульсирующее объемное поле каждой акустической пары приобретает форму гипертора, который трансформируется в гиперсферу, а согласованный реактивный акустический резонатор вместо компрессионных звуковых волн, поглощаемых средой, формирует солитонный звук (в режиме нагрузки волнового резонатора на эквивалентное волновое сопротивление гиперсферы). The invention consists in the following. After connecting the source of the sound signal through the amplifier to the system of series-connected speaker coils in the resonator, the formation and transformation of the acoustic field occurs, ensuring its new qualities. In each acoustic pair, the main interaction process is associated with the emission and reflection of the wave, which interacts with tensor currents with magnetoelectric fields and coil currents / G.Kron, Tensor analysis of networks, M., 1978 /. It can be shown that the secondary acoustic field of the resonator has a structure and topology determined by the tensor values of the excited Kronov network (polyhedron). The pulsating volume field of each acoustic pair takes the form of a hypertor, which transforms into a hypersphere, and a matched reactive acoustic resonator instead of compression sound waves absorbed by the medium forms a soliton sound (in the mode of loading the wave resonator on the equivalent wave impedance of the hypersphere).

Экспериментально снятая диаграмма направленности (фиг.5) показывает равномерность пространственной характеристики звука. Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) резонатора имеет гребенчатую форму, которая характеризует не искажения звукового поля, а первичные форманты живого звука. Вид и характер передаточной функции может корректироваться в зависимости от геометрических, спектральных и энергетических параметров резонатора и системы в целом (фиг. 3). При установке электродинамических громкоговорителей разных диапазонов частот вдоль оси симметрии корпуса (фиг. 1, 2) формируются вложенные друг в друга тороидальные полевые структуры, обладающие аналогичными свойствами. При этом в случае совмещения верхнего основания корпуса резонатора с основным отражательным диском, составляющим акустическую пару с громкоговорителем низких частот, происходит формирование гипертора магнитно-акустического поля максимального диаметра, в который индуктивно вкладываются акустические поля акустических пар среднего и высшего диапазона частот. The experimentally recorded radiation pattern (figure 5) shows the uniformity of the spatial characteristics of sound. The amplitude-frequency characteristic (AFC) of the resonator has a comb shape, which characterizes not the distortions of the sound field, but the primary formants of live sound. The type and nature of the transfer function can be adjusted depending on the geometric, spectral and energy parameters of the resonator and the system as a whole (Fig. 3). When installing electrodynamic loudspeakers of different frequency ranges along the axis of symmetry of the case (Fig. 1, 2), toroidal field structures embedded in each other with similar properties are formed. In this case, in the case of combining the upper base of the resonator housing with the main reflective disk, which is an acoustic pair with a low-frequency loudspeaker, a hyper-magnetor of a maximum diameter magnetic field is formed, into which the acoustic fields of acoustic pairs of the middle and high frequency ranges are inductively embedded.

Выполнение корпуса резонатора в форме тела вращения (усеченного конуса, цилиндра, рупора и др.) способно оптимальным образом сформировать геометрию поля (фиг. 4). Акустическая пара для диапазона высоких частот может быть размещена над верхним основанием корпуса, причем расстояние между активными поверхностями выбирается равным одной четвертой длины волны основного тона пары. The implementation of the resonator housing in the form of a body of revolution (truncated cone, cylinder, horn, etc.) is able to optimally form the field geometry (Fig. 4). An acoustic pair for the high frequency range can be placed above the upper base of the case, and the distance between the active surfaces is chosen equal to one fourth wavelength of the fundamental tone of the pair.

Акустическая пара для высоких частот, размещенная таким образом, формирует целостную звуковую картину в данном частотном диапазоне. Дополнительная корректировка общего звукового поля достигается выбором акустически активного материала для отражательных дисков, имеющего модуль упругости, возрастающий пропорционально частоте основного тона акустических пар, например металл или керамика, что позволяет формировать вторичное акустическое поле с линейными параметрами. При выборе громкоговорителей с плоскими сотовыми диффузорами и с пологой характеристикой собственного электромеханического резонанса добротность полевого резонатора возрастает. An acoustic pair for high frequencies, placed in this way, forms an integral sound picture in this frequency range. Additional adjustment of the total sound field is achieved by choosing an acoustically active material for reflective disks having an elastic modulus that increases in proportion to the frequency of the fundamental tone of the acoustic pairs, such as metal or ceramic, which allows the formation of a secondary acoustic field with linear parameters. When choosing loudspeakers with flat cellular diffusers and with a gentle characteristic of their own electromechanical resonance, the quality factor of the field resonator increases.

Для получения естественного тембра звука в качестве акустически активного материала отражательных дисков и корпуса целесообразно использовать натуральную целлюлозу хвойных пород древесины, многослойные конструкции дисков с сотовыми заполнителями позволяют получать необходимую упругость и линейность характеристик при малой плотности (удельном весе). Сам принцип многослойности конструкции резонатора соответствует структуре эквивалентного акустического поля в виде вложенных торов или сфер. To obtain a natural timbre of sound, it is advisable to use natural softwood pulp as the acoustically active material of reflective disks and the casing; multilayer construction of disks with honeycomb aggregates allows obtaining the necessary elasticity and linearity of characteristics at low density (specific gravity). The principle of multilayer resonator design corresponds to the structure of an equivalent acoustic field in the form of embedded tori or spheres.

Помимо набора основных резонансных частот акустических пар, определяемых формулой (1), резонатор эффективно воспроизводит дополнительные резонансные частоты, определяющие тембр звуковой картины. Для этого воспроизводится структура музыкального звукоряда при выборе в качестве основной частоты f_on= 440 Гц и отношении диаметров отражательных дисков D_k по формуле (2). Пики и провалы АЧХ в этом случае располагаются в соответствии с последовательностью интервалов музыкального звукоряда, построенного на опорной частоте 440 Гц. При этом сам механизм воспроизводства звука максимально соответствует натуральным источникам звука (голоса птиц, человека, музыкальные инструменты и т.п.), которые функционируют как резонаторы, генерирующие целостную звуковую картину, содержащую наряду с основным тоном и все обертоны.In addition to the set of main resonant frequencies of acoustic pairs defined by formula (1), the resonator effectively reproduces additional resonant frequencies that determine the timbre of the sound picture. For this, the structure of the musical scale is reproduced when the f _on = 440 Hz and the ratio of the diameters of the reflective disks D _{k are} selected as the main frequency according to formula (2). The peaks and dips of the frequency response in this case are located in accordance with the sequence of intervals of the musical scale constructed at a reference frequency of 440 Hz. At the same time, the sound reproduction mechanism itself is as close as possible to natural sources of sound (the voices of birds, humans, musical instruments, etc.), which function as resonators that generate an integral sound picture containing, along with the main tone, all overtones.

Таким образом, формирование стоячих (пульсирующих) гиперсферических волн, состоящих из уравновешенных волновых пар, обеспечивает получение устойчивой объемной звуковой картины, слуховое восприятие которой практически не зависит от местоположения слушателя по отношению к акустической системе. Thus, the formation of standing (pulsating) hyperspherical waves, consisting of balanced wave pairs, provides a stable surround sound picture, the auditory perception of which is practically independent of the location of the listener with respect to the speaker system.

Резонансная акустическая система (фиг. 1) содержит источник звукового сигнала 1, усилитель 2 и резонатор 3, состоящий из корпуса 4 и головок громкоговорителей 5, 6, 7 со звуковыми катушками 8, которые установлены вдоль оси симметрии корпуса 4 с помощью опорных деталей - колец 9 и стержней 10. The resonant speaker system (Fig. 1) contains a sound source 1, amplifier 2, and a resonator 3, consisting of a housing 4 and loudspeaker heads 5, 6, 7 with sound coils 8, which are installed along the symmetry axis of the housing 4 using supporting parts - rings 9 and rods 10.

Устройство содержит акустические отражатели 12, выполненные в виде плоских дисков, установленных параллельно горизонтально излучающим диффузорам 13, 14 и 15 громкоговорителей (фиг. 1, 2). Внутренняя поверхность 16 каждого отражателя, расположенная против диффузора, формирует стоячую сферическую волну основного тона соответствующего громкоговорителя. Громкоговорители 5, 6, 7, расположенные по вертикали друг под другом, соответствуют диапазонам нижних, средних и верхних частот формируемого общего звукового поля. The device contains acoustic reflectors 12, made in the form of flat disks mounted parallel to the horizontally radiating diffusers 13, 14 and 15 of the loudspeakers (Fig. 1, 2). The inner surface 16 of each reflector, located opposite the diffuser, forms a standing spherical wave of the fundamental tone of the corresponding loudspeaker. Loudspeakers 5, 6, 7, located vertically one below the other, correspond to the ranges of low, middle and high frequencies of the generated common sound field.

Внешние поверхности 17 отражателей участвуют в преобразовании и формировании внешнего объемного поля резонатора, корпус резонатора, представляющий собой геометрически тело вращения (фиг.6) выполнен из акустически активного материала (например, целлюлоза со слоистой структурой и сотовыми заполнителями). Звуковые катушки громкоговорителей 8 включены между собой последовательно и подключены кабелем 18 к источнику звукового сигнала через усилитель. Над верхним основанием корпуса 12, выполняющим функции основного отражателя (нижнего диапазона частот), установлена акустическая пара 19, отражательный диск 20 и громкоговоритель 21 для высшего диапазона частот. Расстояние между их активными поверхностями 22 и 23 выбрано равным одной четвертой длины волны основного тона. Дополнительная акустическая пара зафиксирована равномерно расположенными вдоль окружности диска 20 опорными стержнями 24. А основной громкоговоритель зафиксирован на опорном кольце 25 (фиг. 2). The outer surfaces 17 of the reflectors are involved in the conversion and formation of the external volume field of the resonator, the resonator body, which is a geometrically rotational body (Fig.6) is made of acoustically active material (for example, cellulose with a layered structure and honeycomb core). The voice coils of the loudspeakers 8 are connected among themselves in series and are connected by a cable 18 to the source of the sound signal through an amplifier. Above the upper base of the housing 12, which serves as the main reflector (lower frequency range), there is an acoustic pair 19, a reflective disk 20 and a loudspeaker 21 for the higher frequency range. The distance between their active surfaces 22 and 23 is chosen equal to one fourth of the fundamental wavelength. An additional acoustic pair is fixed by the support rods evenly spaced along the circumference of the disk 20. And the main speaker is fixed on the support ring 25 (Fig. 2).

Расстояния от основного отражателя 12, совмещенного конструктивно с верхним основанием корпуса, до излучающих поверхностей диффузоров громкоговорителей трех диапазонов частот (фиг. 1) определяются из соотношения (1), а диаметры отражателей - из соотношения (2). The distances from the main reflector 12, structurally combined with the upper base of the housing, to the radiating surfaces of the speaker cones of the three frequency ranges (Fig. 1) are determined from relation (1), and the diameters of the reflectors from relation (2).

Верхнее основание (отражатель) 12 корпуса резонатора 4 установлено на опорных стержнях 10 выше торца корпуса 26 на величину, равную или кратную четверти длины волны основного тона нижнего диапазона частот. The upper base (reflector) 12 of the housing of the resonator 4 is mounted on the support rods 10 above the end of the housing 26 by an amount equal to or a multiple of a quarter wavelength of the fundamental tone of the lower frequency range.

Корпус резонатора монет быть выполнен в виде усеченного конуса 27 (фиг.6 а), установленного вертикально на меньшем основании 28, либо в форме цилиндра 29 (фиг. 6 б), или в форме рупора (фиг. 6 в), установленного на основании, находящемся в цилиндрической части корпуса. The case of the resonator of coins to be made in the form of a truncated cone 27 (Fig.6 a) mounted vertically on a smaller base 28, or in the form of a cylinder 29 (Fig. 6 b), or in the form of a horn (Fig. 6 c) mounted on the base located in the cylindrical part of the housing.

Частота основного тона нижнечастотного громкоговорителя во всех формах конструктивного исполнения может быть выбрана равной 440 Гц. Эта величина однозначно определяет размеры (габариты) корпуса резонатора, если определено число акустических пар, громкоговорителей и отражательных дисков. Минимальное количество отражателей k = 1, когда основной отражательный диск совмещен с верхним основанием корпуса резонатора. Минимальное количество громкоговорителей m = 1, оптимальным является m = 2 (фиг. 2) и m = 3 (фиг.1), возможно создание объемного резонансного акустического поля при m > 3 и k > 2. The frequency of the fundamental tone of the low-frequency loudspeaker in all forms of design can be selected equal to 440 Hz. This value uniquely determines the dimensions (dimensions) of the resonator housing, if the number of acoustic pairs, loudspeakers and reflective disks is determined. The minimum number of reflectors k = 1 when the main reflective disk is combined with the upper base of the resonator housing. The minimum number of speakers is m = 1, optimal is m = 2 (Fig. 2) and m = 3 (Fig. 1), it is possible to create a volume resonant acoustic field for m> 3 and k> 2.

Звуковой сигнал, воспроизводимый предлагаемой резонансной системой, становясь источником пульсирующих гиперсферических волн, распространяется в пространстве равномерно, его восприятие не зависит от взаимного расположения прибора и слушателя. The sound signal reproduced by the proposed resonant system, becoming a source of pulsating hyperspherical waves, spreads uniformly in space, its perception does not depend on the relative position of the device and the listener.

В качестве модельного примера исследован резонатор с тремя громкоговорителями, удаленными от дискового отражателя соответственно на 39 см, 31 см и 24 см, настроенный на основной тон 440 Гц. Экспериментальной группе слушателей (36 человек) с разными психофизиологическими типами восприятия, разных возрастов и т.д. предъявлялись фрагменты музыкальных произведений длительностью от 10 минут до двух часов - классическая, эстрадная, медитативная музыка. Приборными методами на субъективном уровне зафиксировано благоприятное влияние объемного звука на человека (нормализация ряда нервно-психических функций, повышение устойчивости к стрессам, устранение переутомлений и т.п.). Было установлено снижение и стабилизация частоты сердечных сокращений (на 10%), снижение числа перебоев сердца невротического характера, дисперсия межпульсовых интервалом снизилась на 50%, что говорит о росте общей ритмичности пульса. As a model example, a resonator with three loudspeakers remote from the disk reflector by 39 cm, 31 cm, and 24 cm, tuned to the main tone of 440 Hz, was studied. An experimental group of listeners (36 people) with different psychophysiological types of perception, different ages, etc. presented fragments of musical works lasting from 10 minutes to two hours - classical, pop, meditative music. The instrumental methods at the subjective level recorded a favorable effect of surround sound on a person (normalization of a number of neuropsychic functions, increased resistance to stress, elimination of overwork, etc.). It was found that heart rate reduction and stabilization (by 10%), a decrease in the number of interruptions in the heart of a neurotic nature, the dispersion of the inter-pulse interval decreased by 50%, indicating an increase in the overall rhythm of the pulse.

Предлагаемая акустическая система выполняет функцию профилактического и биотерапевтического прибора, обеспечивающего передачу биологически ценной для восприятия информации в процессе преобразования физического колебательного процесса в целостные образы музыкальных произведений и речи. The proposed acoustic system performs the function of a prophylactic and biotherapeutic device, providing the transfer of biologically valuable information for perception in the process of converting the physical oscillatory process into integral images of musical works and speech.

Claims

1. A resonant acoustic system containing a sound channel source, an amplifier and an electro-acoustic transducer in the form of a resonator including a housing, a number of loudspeaker heads spaced along the axis of the resonator, characterized in that it is equipped with acoustic reflectors made in the form of disks that are installed opposite to the loudspeaker diffusers along the axis of the resonator, while one loudspeaker and its corresponding reflector are selected as the base, and the remaining loudspeakers are removed from the bases the first reflector at a distance h _m, determines the value
h _m = (C / 2) • (f _n • m ^{^} (± 1/2)) ^{^} (-1),
where f _n are the frequencies of the musical scale;
C is the speed of sound in the medium,
m = 1,2,3 - integers equal to the serial number of the speaker,
one of the reflectors is combined with the upper base of the resonator body, the characteristic dimensions of the resonator body are proportional to the wavelength of the fundamental tone, and the body itself is made of acoustically active material.

2. The system according to claim 1, characterized in that the resonator housing is made in the form of a body of revolution.

3. The system according to claim 1 or 2, characterized in that the resonator housing is made in the form of a truncated cone.

4. The system according to claim 1, characterized in that the upper base of the resonator body with the reflector combined with it is mounted on the support rods above the end of the case and is removed from the end of the case by a multiple of one quarter of the fundamental wavelength.

5. The system according to claim 1, characterized in that at least one additional loudspeaker and its corresponding additional reflector are installed above the reflector combined with the upper base of the housing, while said reflectors are spaced apart by a quarter of the fundamental wavelength.

6. The system according to claim 1, characterized in that the diameters of the reflectors D _k are
D _k = C • k ^{^} (1/3) / f ₀ ,
where C is the speed of sound in the medium;
k is the serial number of the reflector;
f ₀ is the fundamental frequency of the sound (fundamental tone).

7. The system according to any one of claims 1, 4, 5 and 6, characterized in that the fundamental frequency is selected equal to 440 Hz.

8. The system according to claim 1, characterized in that a wood-particle board with a honeycomb core is selected as the acoustically active material of the resonator body.

9. The system according to claim 1, characterized in that the reflectors are made of metal or ceramic.

10. The system according to claim 1, characterized in that the speakers have flat cellular diffusers.