Digitale Lautsprecher

Digitale Lautsprecher sind eine Form der Lautsprechertechnik. Nicht zu verwechseln mit modernen digitalen Formaten und Verarbeitung verwechselt werden, sind sie eine ausgereifte Technologie, nachdem er mit ausgiebig von Bell Labs so weit zurück wie den 1920er Jahren experimentierte.

Funktionsprinzip

Das niedrigstwertige Bit treibt einen winzigen Lautsprechertreiber, gleich welcher physikalische Design gewählt wird; ein Wert von "1" bewirkt, dass diese Treiber, um die Amplitude, die einen Wert von "0" bewirkt, dass es aus sein angetrieben werden. Dies ermöglicht eine hohe Effizienz bei der Verstärker, der zu jeder Zeit entweder hindurchNullStrom oder erforderlich, um die Ausgangsspannung von Null Volt fallen daher in einem theoretischen idealen Verstärker jederzeit ableitenden keine Energie als Wärme. Der nächste niedrigstwertige Bit treibt einen Lautsprecher der doppelten Fläche, wieder entweder volle Amplitude, oder aus. Das nächste niedrigstwertige Bit steuert einen Lautsprecher zweimal diesem Bereich, und so weiter.

Andere Ansätze sind möglich. Beispielsweise anstelle einer Verdoppelung der Datenbereich der nächsten höchstwertigen Membransegment, könnte sie einfach angetrieben werden, doppelt so weit entfernt strich. Die digitale Arbeitsweise und die damit verbundenen Verstärkereffizienzvorteile bleiben würde.

Probleme

Obwohl digitale Lautsprecher funktionieren kann, gibt es verschiedene Probleme mit diesem Entwurf, der es unpraktisch für normale Anwendungen gegenwärtig zu machen.

Größe

Für die Anzahl von Bits, die für hohe Klangqualität benötigt wird unpraktisch groß die Größe des Systems. Beispielsweise für einen 16-Bit-System mit der gleichen Bit-Tiefe wie das 16-Bit-Audio-CD-Standard, die mit einer 0,5 cm² Treiber für das niedrigstwertige Bit würde eine Gesamtfläche für den Fahrer Array von 32.000 cm² erfordern, oder mehr als 34 square feet.

Ultraschall-Leistung

Um richtig zu arbeiten, würden alle der einzelnen Blendenelemente müssen sauber mit der Taktfrequenz zu betreiben. Die Eigenfrequenz Gang der verschiedenen Elemente werden mit ihrer Größe variieren. Dies erzeugt einen DAC, wobei die verschiedenen Bits unterschiedliche Bandpaßeigenschaften. Hohe kurzfristige Fehler erwartet werden kann.

Da dieses System die Umwandlung Digitalsignal in analoge, ist der Effekt des Aliasing unvermeidbar, so dass die Audioausgabe "reflektiert" auf gleicher Amplitude in dem Frequenzbereich, auf der anderen Seite von der Abtastfrequenz. Eine Lösung wäre, um die Wandlerelemente zu übertakten, stellen ein digitales Filter und befolgen Sie sie mit einem akustischen Tiefpassfilter.

Auch die Bilanzierung der in beträchtlichem Ausmaß geringere Effizienz der Lautsprecher-Treiber bei so hohen Frequenzen, war das Ergebnis auf einen unannehmbar hohen Begleit den gewünschten Ausgang Ultraschall zu erzeugen.

In elektronischer Digital-Analog-Umwandlung, wird dies durch den Einsatz von Tiefpassfiltern behandelt, um die störenden Oberfrequenzen zu beseitigen. Da diese Frequenzen im elektrischen Signal eliminiert werden, werden sie nicht an den Lautsprecher abgegeben und so Ultraschall Äther werden nicht erzeugt.

Jedoch ist die elektronische Filterung inhärent nicht in der Lage, dieses Problem mit dem digitalen Lautsprecher zu lösen. Die Lautsprecherelemente müssen mit Ultraschall arbeiten, um zu vermeiden, die Einführung hörbare Artefakte, und dies bedeutet, Ultraschall Äther sind unvermeidlich. Elektronik kann elektrische Signale zu filtern, kann aber nicht mit Ultraschallfrequenzen in der Luft bereits entfernen.

Leistungsfähigkeit

Obwohl Verstärkereffizienz ist gut mit diesem System arbeiten Moving Coil-Lautsprecher bei relativ niedrigen Wirkungsgrad im Ultraschallfrequenzbereich. Damit wird die ursprüngliche Ziel des Verfahrens ist besiegt.

Kosten

Die große Anzahl von Lautsprechertreiber in der Gruppe, und die ebenso große Anzahl von Verstärkerkanälen zu ihnen zu fahren macht für einen teuren Systems.

Verbesserungen

Es gibt Wege, um die obigen Probleme anzugehen, aber keiner zu einer wettbewerbsfähigen führen oder sogar auszustellen freies System.

Größe

Systemgröße kann leicht unter Verwendung von weniger als 16 Bit praktischen vorgenommen werden. Mit einem 0,5 cm² LSB, Systemgrößen sind:

  • 8 bit: 128 cm² Gesamtfeldbereich oder 11.3 cm x 11.3 cm
  • 10-Bit: 22,6 cm x 22,6 cm Größe des Arrays.

Eine größere Anzahl von Bits in einem gegebenen Raum durch Veränderung der Wurf der verschiedenen Elemente sowie deren Umgebung untergebracht werden. Dies kann eine Größenordnung oder mehr der Fläche Verbesserung für eine gegebene Bit-Tiefe zu erreichen. Man könnte eine 13-Bit-Array in einen Quadratfuß, oder ein 16-Bit-Array in 4 Quadratfuß passen.

Ultrasonics

Ein passiver Luftmembran gekoppelt über die Anordnung von digitalen Treibern ausgestattet kann als mechanischer Tiefpassfilter wirken. Allerdings ist eine scharfe Grenzfrequenz nicht möglich ist, so bedeutend, Ultraschall wäre immer noch vorhanden sein. Mehrere passive Membranen könnte dies zu verbessern, würde aber alle Ultraschall nie zu entfernen, und erst im Anschluss an bereits hohen Kosten und die Komplexität des Systems hinzuzufügen.

Unlösbare Probleme

Die Komplexität und damit kosten beide hoch im Vergleich zu Standard Moving Coil-Lautsprecher.

Die Effizienz der Lautsprecher mit Ultraschallfrequenzen betrieben niedrig ist, Auswischen jeder Effizienzgewinn im Verstärker.

Praktische Lautsprecher verlangen Produktion von ziemlich hohen Mengen aus ziemlich kleine Schränke, eine Kombination, die nur schwer mit Hilfe von Ultraschalllautsprechertreiber zu erzielen.

Vollständige Entfernung von Ultraschall-Leistung ist unpraktisch.

Die große Anzahl der erforderlichen Lautsprecher und Verstärkerelemente verringert die Zuverlässigkeit des Systems deutlich

Andere modernere Ansätze für einen hohen Wirkungsgrad, insbesondere Klasse-D-Verstärker, viel besser und zu viel geringeren Kosten als digitale Lautsprecher.

Lautsprecher als digitale markiert

Moderne Lautsprecher als "digital" vermarktet sind immer analoge Lautsprecher, in den meisten Fällen durch einen analogen Verstärker angetrieben. Die weit verbreitete Verwendung des Begriffs "digital" mit Lautsprechern ist ein Marketing-Trick soll eine bessere Eignung mit "digital" Quellmaterial, dadurch gekennzeichnet, oder unterstellen "höheren Technologie" als einige andere Redner, und vielleicht höheren Preis. Wenn gedrückt wird, können Hersteller behaupten, der Begriff bedeutet, dass das Produkt ist "bereit" für die Eingabe von digitalen Player; Dies gilt für praktisch alle Lautsprechersysteme.

Es gibt auch eine Minderheit der Klasse D und der Klasse T Digitalverstärker angetrieben analoge Lautsprecher, obwohl diese in der Regel nicht in separaten Computer-Lautsprecher oder Heimstereoanlagen gefunden. Dies sind in Laptops, wo ihre höheren Kosten wird durch Batteriestromersparnis gerechtfertigt gemeinsam. Die Lautsprecher in solchen Geräten sind immer noch analog.

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