具有减小的音量的鼓皮
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求2019年10月23日提交的、名称为“具有减小的音量的鼓皮(drumhead with reduced volume)”的美国临时专利申请no.62/924,720的优先权，该美国临时专利申请的全部内容通过引用的方式并入本文。
技术领域
3.所公开的实施例涉及鼓，尤其涉及一种用于鼓的鼓皮，与相同类型的标准鼓相比，该鼓以减小的音量产生真实的自然声调。


背景技术：

4.普通鼓或“标准”鼓，例如嗵嗵鼓(tom drum)，以通常高于100dba的最大音量(full volume)产生声音。在某些情况下已经意识到最大音量的问题后，本行业已经开发了被认为是“低音量”的鼓和鼓皮，迄今为止，它们基本上仅在练习环境中使用。已知的低音量鼓皮无法准确地模仿标准鼓的自然音调特性，并且过于安静，以至于不能在演奏环境中使用。此外，很多鼓手报告，感觉敲击低音量鼓皮(通常由网状材料或类似的多孔织物制成)的响应并不自然，因为鼓槌会更强烈地并且在不同的方向上反弹。这在音乐领域中通常被称为网状鼓皮的“蹦床效应”。
5.存在很多环境或情形，其中鼓手期待鼓(例如嗵嗵鼓或大鼓)的自然声音，该声音具有比标准音量低的减小的音量，但比低音量更能听清且适合于演奏环境，同时不牺牲自然的音调特征。因此，如下方案将是有用的：它克服了这些缺陷，同时还提供更像标准的最大音量鼓皮的感觉，但具有减小的音量。


技术实现要素：

6.所公开的具有减小的音量的鼓皮的一个实施例包括多孔材料层，该多孔材料可以是网，具有可压缩材料(例如泡沫)的环。该环被附着到该多孔材料的表面。
7.在具有减小的音量的鼓皮的另一个实施例中，多孔材料层跨越大致圆形的箍拉伸并且具有第一表面和第二表面。泡沫材料的环被与所述箍基本同轴地附着到该多孔材料的第二表面。当用dba加权分贝读取器在半消声工作室环境中测试时，在敲击该鼓皮时，与相同尺寸和形状的标准鼓皮相比，它呈现约50
‑
95％的声压降低、以及声级降低。
8.在所公开的具有减小的音量的鼓皮的又一个实施例中，多孔材料层在张力下被拉伸并具有第一表面和第二表面。泡沫材料单元在基本居中定位的位置上附着到该第二表面。该泡沫材料单元限定了所述多孔材料层的内侧部分。当用dba加权分贝读取器在半消声工作室环境中测试时，当在该内侧部分内的位置上在第一表面上敲击该鼓皮时，与相同尺寸和形状的标准鼓皮相比，该鼓皮呈现约5
‑
25db的声级降低以及约50
‑
95％的声压降低。
附图说明
9.图1是从所公开的具有减小的音量的鼓皮的底侧看到的视图，该鼓皮由多孔网层和圆柱形泡沫环形成；
10.图2是图1的鼓皮的顶部透视图；
11.图3是图1的鼓皮的俯视图；
12.图4是所公开的鼓皮的侧透视图，其中为了清楚起见，省略了边沿；
13.图5是图4的鼓皮的侧视截面图，其中省略了边沿；
14.图6示出了用于在所公开的音量减小的鼓皮内使用的示例性的环节段(segment)；并且
15.图7示出了鼓皮的替代实施例，它使用了与图6中所示的环节段类似的环节段。
具体实施方式
16.在这里公开的益处和改进中，所公开的实施例的其它目的和优点将从下文中变得明显，其中，在这几幅图中，相同的附图标记表示相同的部件。公开了具有减小的音量的鼓皮的详细实施例；然而，应当理解，所公开的实施例仅是为了举例说明本发明，本发明可以以各种形式来实施。另外，结合本发明的各种实施例给出的每个示例都旨在是示意性的，而非限制性的。
17.在整个说明书和权利要求书中，除非上下文另外明确指出，否则以下术语具有本文中明确关联的含义。本文中使用的短语“在一些实施例中”不一定指相同的实施例，尽管它可以这样。本文中使用的短语“在另一实施例中”和“在一些其它实施例中”不一定指不同的实施例，尽管它可以这样。因此，如下所述，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，各种实施例可以容易地组合。
18.另外，如本文中所使用的，术语“或”是包含性的“或”运算符，并且等同于术语“和/或”，除非上下文另外明确指出。术语“基于”不是排他性的，而是允许基于其它未描述的因素，除非上下文另外明确指出。另外，在整个说明书中，“一”、“一个”和“该”的含义包括复数引用。“在
…
中”的含义包括“在
…
中”和“在
…
上”。
19.此外，术语“基本”、“基本上”、“相似”、“相似地”、“类似”、“类似地”、“近似”、“近似地”及其任意组合是指所比较的特征或特性之间的差异小于测量和/或定义所比较的特征或特性的相应值/幅度的25％。
20.参考附图，在此公开了鼓皮组件10的第一实施例，当用鼓槌或槌棒敲击鼓皮组件10时，该鼓皮组件10以减小的音量产生类似于传统鼓的音调，并且感觉像传统的鼓。最基本地，鼓皮10包括多孔材料(例如网)的层12和惰性可压缩材料的环14，该环14被附接到多孔层12。环14的可压缩属性赋予在张力下的可拉伸性，在本发明实施例的上下文中，这允许在敲击时改变音质和鼓皮的感觉。如制鼓技术(drumming art)中常见的那样，该多孔层12是圆形形状的，并且跨越标准的圆形箍16拉伸。当鼓皮10被组装好并使用时，环14位于多孔层12的与敲击侧相反的下侧上。这样，图1示出了从下侧看到的鼓皮10的代表性实施例，而图2和3描绘了从不同的俯视角度看到的鼓皮10，其中，环14在网层12下方。
21.优选地，环14由泡沫材料形成，并且与多孔层12和鼓皮边沿16基本同轴地附着到多孔层12的表面。如图4和图5的侧视图中最清楚示出的，环14在其外边缘22和内边缘24之
间具有径向厚度t
r
，并且在轴向方向t
a
上具有预定厚度。在本实施例中，环14被定位成在其外边缘22与鼓皮的由箍16限定的周边(periphery)之间具有间隔，该间隔在图3和图5中由附图标记t
s
标识。内边缘24限定了开放的内侧中央区域(open inner central area)20。在外边缘22与多孔层12的由箍16限定的外周边之间限定了开放的外侧区域(open outer area)18。在本发明的鼓皮10的典型使用中，乐手将在径向中心位置(中央区域20内的某处)中敲击网层12，环14的一部分不在该径向中心位置正下方，从而限定了鼓皮10的敲击区域。
22.通常，通过首先用粘合剂将环14附着到多孔材料层12来制造鼓皮10。然后，在环14相对于箍16处于基本同轴的位置上的情况下，将多孔层12跨越箍16拉伸，并沿着外周边缘用粘合剂324(优选为环氧基粘合剂)固定。多孔材料层12的拉伸将导致环14也拉伸。当敲击所形成的鼓皮时，能够调节拉伸的程度，以赋予不同的音调特性和/或感觉。在该多孔层12和箍16之间的、可替代或另外的附接手段包括所有已知的机械附接方法。例如，在一个可替代实施例中，多孔层12被与箍16压接锁定(crimp locked)，而不使用粘合剂。
23.网层12和泡沫环14的组合能够与音乐领域中已知的其它音调塑造元件和技术相结合。例如，能够使用涂层、印刷层和/或热处理来调节鼓皮10的声学特性。另外，合成响弦声音复制装置或元件能够与多孔层12和环14相组合地附接。在共同拥有的美国专利申请no.17/024,782中公开了这种响弦复制元件的示例并要求保护这种响弦复制元件。这些响弦单元(snare units)由附接到鼓皮并且构造成在被敲击时抵靠着鼓皮表面振动的膜材料形成。存在其它实施例，其包括不止一层的多孔材料12或包括多孔材料的复合层，这可能是优选的，以改变鼓皮10的声学特性和/或感觉。另外，如下文所讨论的，存在如下实施例：其中，该环是不连续的，并且包括带有间隔的一个或多个周向间断(即，由多个分开的弧形节段形成)。
24.参考图6和7，在另一个实施例中，环114由多个弧形的环节段115形成，其中，在相邻的弧形节段115的每个相邻边缘之间具有小的间隙117。鼓皮100的此实施例与鼓皮10的先前的实施例共有很多特性。像先前的实施例那样，弧形节段115被附着到多孔材料层112，该多孔材料层112跨越箍116拉伸以形成音量减小的鼓皮100。
25.每个节段115包括径向外边缘122和径向内边缘124，在该径向外边缘122和径向内边缘124之间限定径向厚度t
r
。不是像先前的实施例那样形成不间断的环，这些节段115中的每一个在前边缘123和后边缘125之间沿周向延伸。节段115相对于彼此对准地被固定到多孔材料层112，以形成周向间断的环114，其中在每个前边缘125与相邻节段115的后边缘123之间具有间隔117。
26.也像先前的实施例那样，节段115被固定到多孔层112，其中，在每个外边缘122与该鼓皮的由箍116限定的周边之间具有间隔(在图7中，该间隔被标识为附图标记t
s
)。每个节段115的内边缘124彼此面向并且组合形成开放的内侧中央区域120，该内侧中央区域120形成鼓手的敲击区域。同样，在这些节段的外边缘122与多孔层112的由箍116限定的外周边之间限定了开放的外侧区域118。
27.优选地，每个节段具有相同的径向厚度t
r
，并且被组装在多孔层112上以产生基本恒定的外侧区域厚度t
s
。如图7中所示，本实施例中的节段115彼此相同，并且形成具有对称地定位的间隔117的环形结构114。然而，这些特征是非限制性的，因为还存在本发明的鼓皮的如下实施例：其具有不同尺寸的环节段，和/或相对于彼此和/或相对于箍116非对称地组
装的节段。
28.环14/114优选由泡沫、橡胶或聚合材料形成，例如选自由以下项组成的非限制性组的材料：海绵橡胶；硅树脂；氨基甲酸酯；氨基甲酸酯泡沫(例如聚氨酯泡沫)、热塑性聚氨酯、膨胀聚氨酯和膨胀热塑性聚氨酯、膨胀聚丙烯、膨胀聚乙烯、乙烯乙酸乙烯酯；天然橡胶；橡胶泡沫；乙烯基泡沫；聚苯乙烯泡沫塑料；软木；热塑性泡沫和热塑性弹性体泡沫。特别优选的材料是弹性闭孔聚氨酯泡沫。
29.可压缩环14/114的材料和构造被选择和设计成允许其在张力下保持一定程度的延展性或可拉伸性。当被组装时，通过拉伸该多孔层12/112的传统调谐技术来调谐鼓皮10/100，可以拉伸并改变泡沫环14/114中的张力，以在受到敲击时改变鼓皮的音调。最优选的材料将高弹性、拉伸强度和耐用性与低密度相组合。
30.优选地，环14由聚氨酯泡沫材料形成，聚氨酯泡沫材料在iso8307(球回弹)或din 53512(摆锤)测试条件下呈现超过50％的回弹。甚至更优选地，该材料在这些测试条件下呈现超过55％的回弹。
31.在鼓皮10/100的一个实施例中，泡沫环14/114由膨胀热塑性聚氨酯形成，其可以是由basf corporation制造和销售的热塑性聚氨酯泡沫。在鼓皮的另一个优选实施例中，环14/114由海绵橡胶形成，它可以是由griswold llc制造和销售的、被标为griswold 3130的天然海绵橡胶材料。由海绵橡胶形成的环已经在具有相对较大直径的鼓皮中显示出了特殊功效，该鼓皮用作音量减小的低音鼓皮。值得注意的是，当在相对较大的鼓皮内使用时，具有相对较高密度的材料已经显示出有效性。
32.多孔层12/112能够由具有孔的任何合适的材料形成，当敲击鼓皮10/100时，这些孔允许空气从鼓的外部流到鼓的内部。例如，能够采用具有可变孔径的聚合物丝或网。此外，能够通过跨越鼓的边沿拉伸该材料层12/112(即，对鼓皮进行调谐)来调节这些孔的尺寸。该网可以由单丝或复丝材料以编织、扭转、打结、针织和/或织带构型形成，以形成多孔网织物。另外，该多孔层在纤维的特定定向方面不受限制。其它实施例可以包括多孔材料和/或膜的多个层，或者可以包括被形成为两种或更多种不同的单独材料或纤维之间的复合物的一体层。用于形成该网层的示例性材料包括品牌和相关的芳族聚酰胺合成纤维和peek。
33.能够根据需要针对不同尺寸的鼓皮或为了实现不同的声学特性而调节多孔层12/112和环14/114的确切尺寸和其它构造。用于嗵嗵鼓鼓皮(tom drumhead)的环14/114的径向厚度t
r
优选在约0.5英寸到约3.5英寸的范围内，更优选在约3.0英寸到约1.0英寸的范围内，更进一步优选在约2.5英寸到约1.5英寸的范围内。用于在12英寸的嗵嗵鼓鼓皮中使用的一个特别优选的实施例包括具有约2.0英寸的径向厚度的环14/114。
34.用于在低音鼓皮内使用的环14/114的径向厚度t
r
大于嗵嗵鼓鼓皮的径向厚度，并且优选在约2.0到约6.0英寸的范围内。更优选地，用于低音鼓皮的该环的径向厚度t
r
在3.0
‑
5.0英寸的大致范围内。用于在22英寸的嗵嗵鼓鼓皮中使用的一个特别优选的实施例包括具有约4.0英寸的径向厚度的环14/114。
35.环14/114的轴向厚度t
a
优选大于约0.05英寸。更优选地，轴向厚度t
a
在约0.05英寸到约0.50英寸的范围内。在相对较小的嗵嗵鼓鼓皮中，轴向厚度t
a
更优选在约0.05英寸到
约0.25英寸的范围内。在用于在12英寸的嗵嗵鼓鼓皮中使用的优选实施例中，该环具有约0.10英寸的轴向厚度t
a
。在相对较大的低音鼓皮中，轴向厚度t
a
更优选在约0.25英寸到约0.50英寸的范围内。在用于在12英寸的嗵嗵鼓鼓皮中使用的优选实施例中，该环具有约0.33英寸的轴向厚度t
a
。
36.另外，环14的径向尺寸可以被确定为适合于给定的鼓皮10/100。在优选实施例中，环14/114和多孔层12/112被设定尺寸，使得多孔层12/112的外周边与环14/114的外边缘22/122之间的间隔t
s
在约0.5英寸到约6.0英寸的范围内，更优选在约1.0英寸到约5.0英寸的范围内。在用作嗵嗵鼓鼓皮的相对较小的实施例中，间隔t
s
更优选在约2.5英寸到约1.5英寸的范围内。在12英寸的嗵嗵鼓鼓皮的特别优选的实施例中，该环和多孔层被设定尺寸，使得间隔t
s
为约2.0英寸。在相对较大的低音鼓皮中，间隔t
s
优选在约2.0英寸到约4.0英寸的范围内。在22英寸的低音鼓皮的优选实施例中，间隔t
s
为约3.0英寸。
37.在使用中，所公开的具有多孔层12/112和可压缩环14/114的鼓皮10和100的实施例在被用户敲击时已经在音调和感觉这两方面显示出了显著的结果。乐手们报告说，由于环14/114的存在“减弱了”与通常由网形成的低音量鼓皮相关联的类似弹簧的响应(即“蹦床效应”)，鼓皮10/100提供了准确地模仿标准鼓(高音量)的感觉。另外，通过敲击鼓皮而产生的声调非常类似于传统鼓的声调，但是音量相对减小了。本发明的实施例已经显示出适用于多种类型的鼓皮，例如包括用于嗵嗵鼓、军鼓和低音鼓的鼓皮。
38.如上所述，用作音量减小的嗵嗵鼓(tom)的鼓皮10/100的优选实施例具有在6英寸到18英寸的大致范围内、更优选在10英寸到14英寸的大致范围内的直径。如所指出的，用作嗵嗵鼓的特别优选的音量减小的鼓皮具有约12英寸的直径。
39.附图中描绘的鼓皮10/100的实施例旨在用作嗵嗵鼓，然而，本发明构思不限于此。例如，并且如上文所讨论的，还存在鼓皮的其它实施例：其具有较大的尺寸，被配置成用作音量减小的低音鼓。这样的鼓皮通常具有在16英寸到26英寸的大致范围内、更优选在20英寸到24英寸的大致范围内的直径。用作低音鼓的鼓皮的一个特别优选的实施例是直径为22英寸。总之，在这里公开的音量减小的鼓皮在鼓皮/多孔层12/112或环14/114的具体尺寸方面不受限制。一些优选的实施例包括多个弧形节段115，这些弧形节段115形成环114，在这些节段的相邻边缘之间具有间隔。
40.鼓皮100的两个示例性的优选实施例的关键尺寸如下所示：
41.示例性实施例a
–
嗵嗵鼓鼓皮
42.·
环的材料：聚氨酯泡沫
43.·
鼓皮(100)/多孔层(112)的外径：12英寸
44.·
由节段(115)形成的泡沫环(114)的外径：8英寸
45.·
由节段(115)形成的泡沫环(114)的内径：6英寸
46.·
环或每个节段的径向厚度(t
r
)：1.0英寸
47.·
与箍的径向间隔(t
s
)：2.0英寸
48.·
轴向厚度(t
a
)：0.100英寸
49.·
t
r
：t
a
比：10：1
50.示例性实施例b
–
低音鼓皮
51.·
环的材料：聚氨酯泡沫
52.·
鼓皮(100)/多孔层(112)的外径：22英寸
53.·
由节段(115)形成的泡沫环(114)的外径：16英寸
54.·
由节段(115)形成的泡沫环(114)的内径：8英寸
55.·
环或每个节段的径向厚度(t
r
)：4.0英寸
56.·
与箍的径向间隔(t
s
)：3.0英寸
57.·
轴向厚度(t
a
)：0.333英寸
58.·
t
r
：t
a
比：12：1
59.当然，这些尺寸并非限制在此描述的发明构思。如本领域技术人员将容易理解的，随着鼓皮的直径增加，该环的轴向厚度t
a
和/或径向厚度t
r
增加，以提供期望水平的、该多孔材料对蹦床效应的衰减和期望的声学特性。通常，在所公开的实施例内，具有在鼓皮的直径的60％和80％之间的外径和在鼓皮的直径的30％和50％之间的内径的环已经显示出显著的结果。
60.优选地，当被敲击时，与具有相同尺寸的传统鼓相比，例如，12英寸的音量减小的鼓皮10/100与12英寸的传统嗵嗵鼓相比，音量减小的鼓皮10/100呈现声压级(spl)的显著降低。与相同尺寸的传统嗵嗵鼓相比，鼓皮10/100的实施例呈现至少约50％的spl降低，更优选至少约60％的spl降低，更进一步优选至少约70％的spl降低。在特别优选的实施例中，与相同尺寸的传统嗵嗵鼓相比，spl降低了约80
‑
90％。
61.此外，与相同尺寸的标准嗵嗵鼓相比，音量减小的鼓皮10/100已经显示出将声级降低了至少约5db，更优选降低了至少10db。与附图中描绘的鼓皮类似的鼓皮已经显示出相对于相同尺寸的传统嗵嗵鼓的、在5
‑
25db的大致范围内的声级降低，优选在10
‑
20db的大致范围内的声级降低。
62.与具有相同尺寸的传统低音鼓相比，例如，如一般地被示为附图标记10/100的22英寸的鼓皮与传统的22英寸的低音鼓相比，用作音量减小的低音鼓的鼓皮10/100的较大版本在声压级(spl)方面呈现类似的相对降低。与相同尺寸的传统低音鼓相比，用作低音鼓的较大鼓皮10的实施例呈现至少约50％的spl降低，更优选至少约60％、再优选至少约70％的spl降低，更进一步优选至少约80％的spl降低。在特别优选的实施例中，与相同尺寸的传统低音鼓相比，spl降低了约85
‑
95％。
63.与传统的低音鼓相比，音量减小的低音鼓皮的声级也显著降低了。优选地，与相同尺寸的标准低音鼓相比，声级降低了至少约5db，更优选降低了至少10db，更进一步优选降低了至少15db。与附图中描绘的低音鼓皮类似的低音鼓皮已经相对于相同尺寸的传统低音鼓显示出在10
‑
30db的大致范围内的声级降低，优选在15
‑
25db的大致范围内的降低。
64.以下实例是为了示意性的目的提供的，以示出所公开的形式为嗵嗵鼓鼓皮和低音鼓皮的、音量减小的鼓皮10/100的功效，并非用于限制本文中公开的发明实施例的范围。
65.示例
66.进行了声音特性测量，以将具有12英才直径的如图中被示为附图标记10的代表性的音量减小的嗵嗵鼓鼓皮(“rv”版本)与具有12英寸直径的标准声学嗵嗵鼓(“声学“版本)进行比较。进行了类似的测量，以将具有22英寸直径的代表性的音量减小的低音鼓皮(“rv”版本)与具有22英寸直径的标准低音鼓(“声学”版本)进行比较。在下面的表1中呈现的数据是用dba加权分贝读取器在6英尺的距离和距地面5英尺的高度处在半消声工作室环境中通
过声音研究而收集的(以参考声压p0＝20μpa计算的dba)。
67.表1：音量减小的嗵嗵鼓和低音鼓的比较声音数据
[0068] db声学db rvspl声学spl rvspl降低(％)嗵嗵鼓92750.7960.11285.9％低音鼓89690.5640.05690.0％
[0069]
如表1的数据中所反映的，相对于相同尺寸的标准/声学嗵嗵鼓，在上面总结的测试条件下，音量减小的嗵嗵鼓鼓皮10/100将声级降低了17db，并且将spl降低了85.9％，同时维持与传统嗵嗵鼓一致的音调特征。相对于相同尺寸的标准低音鼓，用作音量减小的低音鼓的鼓皮显示出了20db的声级降低和90.0％的spl降低。与嗵嗵鼓鼓皮和低音鼓皮相关联的声音特性被识别并认为足以听见，从而可用于在较低音量环境下的演奏。此外，当敲击相应的鼓皮时，与已知的网鼓皮相比，乐手们报告了真实的音调和更自然的感觉。
[0070]
总之，在提供与被认为对于很多环境而言太安静的低音量鼓皮和被认为对于其它环境而言太响的标准声学鼓相关联的现有问题的解决方案方面，所公开的各种尺寸的鼓皮10/100的实施例显示出显著的功效。所公开的实施例提供了一种中等的音量减小的鼓皮，该鼓皮以低于标准音量但比低音量更能听见且适合于演奏环境的音量提供自然的声音。
[0071]
存在所公开的鼓皮的可替代实施例，包括环14具有不规则性的实施例，例如内边缘和外边缘二者中的一个或两个具有波状或凹口构形。还存在这样的实施例：其中，该环在圆周上具有一个或多个间断(breaks)，不是完美的环(即，是卵形或甚至多边形形状的)，和/或具有厚度相对于彼此变化的不同区段。
[0072]
尽管已经出于示意的目的阐述了优选实施例，但前述说明不应被认为是对本发明的限制。因此，在不脱离本发明的精神和要求保护的范围的前提下，本领域技术人员可以进行各种修改、改编和替代。