JP2003299180A - Method for driving ultrasonic loud speaker and loud speaker system - Google Patents

Method for driving ultrasonic loud speaker and loud speaker system

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JP2003299180A
JP2003299180A JP2003074331A JP2003074331A JP2003299180A JP 2003299180 A JP2003299180 A JP 2003299180A JP 2003074331 A JP2003074331 A JP 2003074331A JP 2003074331 A JP2003074331 A JP 2003074331A JP 2003299180 A JP2003299180 A JP 2003299180A
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JP
Japan
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signal
ultrasonic
frequency
loudspeaker
preprocessing
Prior art date
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Application number
JP2003074331A
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Japanese (ja)
Inventor
Shaobingu San
シャオビング サン
Yugang Ma
ユガング マ
Kanzo Okada
勘三 岡田
Kokku Ren Ton
コック レン トン
Original Assignee
Sony Electronics Singapore Pte Ltd
ソニー エレクトロニクス (シンガポール) プライベート リミテッド
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a new and useful loud speaker system which preprocesses a sound signal, before an ultrasonic carrier is modulated with the sound signal and is supplied to an ultrasonic loud speaker. <P>SOLUTION: A Fourier transformation portion 121 transforms the sound signal into a signal in a frequency region. A weighting portion 122 multiplies each frequency component with a weighting value. A zero setting and inverse Fourier transformation portion 124 removes either a group of weighted positive frequency components or group of weighted negative frequency components, and returns the signal into a signal in a time region. When an ultrasonic signal is modulated with this preprocessed sound signal, an ultrasonic signal of a single sideband (SSB) can be obtained. Weighting computation can be performed by comparatively simple processing, and its processing load is comparatively light, and a favorable result can be obtained even if the band width 25 of a directive ultrasonic transducer 40 is comparatively narrow. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、信号を、ラウドス
ピーカの変換器に供給する前に、前処理する超音波ラウ
ドスピーカの駆動方法、前処理装置及びラウドスピーカ
システムに関する。特に、本発明は、音響周波数帯域の
信号(audio-frequency signal)によって変調された超
音波振動(ultrasonic vibration)の指向性ビームを生
成する指向性超音波ラウドスピーカに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic loudspeaker driving method, a preprocessing device and a loudspeaker system for preprocessing a signal before supplying it to a transducer of the loudspeaker. In particular, the present invention relates to a directional ultrasonic loudspeaker that produces a directional beam of ultrasonic vibrations modulated by an audio-frequency signal.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のラウドスピーカにより生成される
音響信号は、通常、略全方向に放出される。すなわち、
ラウドスピーカによる振動は、狭い角度範囲の方向のみ
には出力されない。中間及び低周波数帯の音波を、高い
指向性を持って出力するには、ラウドスピーカアレイの
個々のラウドスピーカを複雑に配置してのみ実現可能で
ある。
Acoustic signals generated by conventional loudspeakers are usually emitted in almost all directions. That is,
Vibrations from the loudspeaker are not output only in the direction of the narrow angle range. Outputting sound waves in the middle and low frequency bands with high directivity can be achieved only by arranging the individual loudspeakers of the loudspeaker array in a complicated manner.

【0003】ところで、強力な変調超音波信号を空中に
送出した場合(例えば、参考文献[3] Masahide Yoneyam
a etc. “The Audio Spotlight: An Application of No
nlinear Interaction of Sound Wave to a New Type of
Loudspeaker Design” J. Acoust. Soc. AM. 73(5), M
ay 1983. [4] F. Joseph Pompei “The Use of Airborn
e Ultrasonic for Generating Audible Sound Beams”
J. Audio Eng. Soc.,Vol. 47, No. 9, 1999, Septembe
r. [5] Mark F. Hamilton “Nonlinear Effects in Sou
nd Beams” Handbooks of Acoustics, Edited by Malco
lm J. Crocker,Chapter 20, pp221-pp228, John Wiley
& Sons Inc., 1998を参照)、空中の非線形性により、
変調超音波信号のエンベロープが自動的に復調され得る
ことは広く知られている。また、超音波は容易に細いビ
ームとして集中させることができることから、変調超音
波信号の再生を、この細いビーム内に限定させることが
できる。変調信号が音響信号である場合、細い音響ビー
ムが形成される。これが指向性ラウドスピーカの基本メ
カニズムである。
By the way, when a strong modulated ultrasonic signal is transmitted in the air (for example, reference [3] Masahide Yoneyam)
a etc. “The Audio Spotlight: An Application of No
nlinear Interaction of Sound Wave to a New Type of
Loudspeaker Design ”J. Acoust. Soc. AM. 73 (5), M
ay 1983. [4] F. Joseph Pompei “The Use of Airborn
e Ultrasonic for Generating Audible Sound Beams ”
J. Audio Eng. Soc., Vol. 47, No. 9, 1999, Septembe
r. [5] Mark F. Hamilton “Nonlinear Effects in Sou
nd Beams ”Handbooks of Acoustics, Edited by Malco
lm J. Crocker, Chapter 20, pp221-pp228, John Wiley
& Sons Inc., 1998), due to non-linearity in the air,
It is widely known that the envelope of a modulated ultrasound signal can be demodulated automatically. In addition, since the ultrasonic waves can be easily concentrated as a thin beam, the reproduction of the modulated ultrasonic signal can be limited to this thin beam. If the modulating signal is an acoustic signal, a thin acoustic beam is formed. This is the basic mechanism of directional loudspeakers.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】現実的には、復調信号
は、振幅変調信号(以下、AM信号という。)のエンベ
ロープに直接的には比例していない。Berktayにより示
された音響学の非線形理論に基づく所定の簡素化された
仮説を用いると、AM信号においては、圧力p(t)の
一次波が送出された場合、空中で変調された後に、圧力
(t)の二次波が生成されることが証明されている。
圧力p(t)及びp(t)は、下記式(1)、(2)のよう
に表現される。
In reality, the demodulated signal is not directly proportional to the envelope of the amplitude modulation signal (hereinafter referred to as AM signal). Using a certain simplified hypothesis based on the non-linear theory of acoustics presented by Berktay, in an AM signal, when the primary wave of pressure p 1 (t) was transmitted, after being modulated in air, It has been demonstrated that a secondary wave of pressure p 2 (t) is generated.
The pressures p 1 (t) and p 2 (t) are expressed by the following equations (1) and (2).

【0005】 p(t)=PE(t)sin(ωt) (1)[0005] p 1 (t) = P 1 E (t) sin (ω c t) (1)

【0006】[0006]

【数1】 [Equation 1]

【0007】ここで、Pは一次波の音源音圧(ピーク
値)であり、E(t)は変調信号のエンベロープであり、
ωはキャリア周波数であり、βは空気の非線形係数で
あり、ρは空気密度であり、cは小信号波動伝搬速
度であり、Aはビームの断面積であり、zは軸距離であ
り、αは(周波数ωの場合の)音波の吸収係数であ
り、τ=t−z/cは遅れ時間である。変調信号のエ
ンベロープE(t)と音響信号f(t)との関係は、式(3)
で表される。
Here, P 1 is the sound source sound pressure (peak value) of the primary wave, E (t) is the envelope of the modulation signal,
ω c is the carrier frequency, β is the nonlinear coefficient of air, ρ 0 is the air density, c 0 is the small signal wave propagation velocity, A is the cross-sectional area of the beam, and z is the axial distance. Yes, α is the absorption coefficient of the sound wave (at the frequency ω c ), and τ = t−z / c 0 is the delay time. The relationship between the envelope E (t) of the modulation signal and the acoustic signal f (t) is expressed by equation (3)
It is represented by.

【0008】 E(t)=1+mf(t) (3) ここで、mはAMの変調度を表す。前処理の主な機能
は、E(t)における式(2)の非線形作用を軽減する、す
なわち変調前にf(t)を前処理することにより、二次波
の出力をf(t)に直接比例させることである。これは、
E(t)を修正した下記E’(t)を生成することにより、
実現することができる。
E (t) = 1 + mf (t) (3) Here, m represents the modulation factor of AM. The main function of the pre-processing is to reduce the non-linear effect of Eq. (2) in E (t), that is, to pre-process f (t) before modulation so that the output of the secondary wave becomes f (t). It is directly proportional. this is,
By generating the following E ′ (t) in which E (t) is modified,
Can be realized.

【0009】 E’(t)=[1+∫∫f(τ)dτ]1/2 (4) この一見簡単な前処理は、実施することが非常に困難で
ある。主な難点は、平方根の演算にある。平方根の演算
は、非線形演算であるので、信号の帯域幅を大きく増加
させる。信号の帯域幅が広いと、回路の帯域幅、特に超
音波変換器に非常に厳しい条件を強いることとなる。広
帯域幅とパワーの高効率化を同時に備えた超音波変換器
を製作するのは非常に困難である。また、2重積分の演
算も、アナログ積分が容易に飽和することから、実施す
ることが難しい。
E ′ (t) = [1 + ∫∫f (τ) dτ 2 ] 1/2 (4) This seemingly simple pretreatment is very difficult to implement. The main difficulty lies in the calculation of the square root. Since the square root calculation is a non-linear calculation, it significantly increases the signal bandwidth. A wide signal bandwidth imposes very severe requirements on the circuit bandwidth, especially the ultrasonic transducer. It is very difficult to manufacture an ultrasonic transducer having a wide bandwidth and high power efficiency at the same time. Further, the calculation of double integration is difficult to carry out because the analog integration is easily saturated.

【0010】式(4)を直接使用することを回避し、同時
に式(2)の2乗演算による、異なった周波数成分同士の
非線形の干渉を減少させるためには、例えば参考文献
[3] Masahide Yoneyama etc. “The Audio Spotlight:
An Application of NonlinearInteraction of Sound Wa
ve to a New Type of Loudspeaker Design” J. Acous
t. Soc. AM. 73(5), May 1983では、小さな変調度mを
使用することを推奨しているものの、変調度mを小さく
すると、再生される音響信号の出力が減少し、システム
全体としての出力の効率を減少させる。例えば、参考文
献[4] F. JosephPompei “The Use of Airborne Ultras
onic for Generating Audible Sound Beams” J. Audio
Eng. Soc., Vol. 47, No. 9, 1999, Septemberには、
式(4)に忠実に従うことが推奨されているが、これでは
上述した問題が現われる。この妥協案としては、参考文
献[7] Tomoo Kamakura, Tasahide Yoneyama and Kazuo
Ikegaya “Studies for the Realization of Parametri
c Loudspeaker” J. Acoust.Soc. Japan, No. 6 Vol. 4
1, 1985に記載されている、変調信号として、平方根を
伴わない単側波帯(以下、SSBという。)信号を使用
する方法もある。この方法は、式(4)に比べて、必要な
周波数帯域を大幅に減少させ、直接両側波帯(以下、D
SBという。)信号、すなわち式(3)に比べて、内部自
己干渉を減少させる効果があるものの、音質を低下させ
るという難点を有する。
In order to avoid the direct use of the equation (4) and at the same time reduce the non-linear interference between different frequency components due to the square operation of the equation (2), for example, the reference document
[3] Masahide Yoneyama etc. “The Audio Spotlight:
An Application of Nonlinear Interaction of Sound Wa
ve to a New Type of Loudspeaker Design ”J. Acous
Although t. Soc. AM. 73 (5), May 1983 recommends using a small modulation factor m, if the modulation factor m is decreased, the output of the reproduced acoustic signal decreases, and the entire system is reduced. As the output efficiency is reduced. For example, reference [4] F. Joseph Pompei “The Use of Airborne Ultras
onic for Generating Audible Sound Beams ”J. Audio
Eng. Soc., Vol. 47, No. 9, 1999, September,
It is recommended to follow equation (4) faithfully, but this presents the problems described above. As a compromise, refer to [7] Tomoo Kamakura, Tasahide Yoneyama and Kazuo.
Ikegaya “Studies for the Realization of Parametri
c Loudspeaker ”J. Acoust.Soc. Japan, No. 6 Vol. 4
There is also a method of using a single sideband (hereinafter referred to as SSB) signal without a square root as a modulation signal described in 1, 1985. This method drastically reduces the required frequency band compared to the equation (4), and the direct double sideband (hereinafter, D
It is called SB. ) Although it has an effect of reducing internal self-interference compared to the signal, that is, the formula (3), it has a drawback of degrading sound quality.

【0011】SSB信号を平方根を伴う理想的なエンベ
ロープに近づけるためには、前処理をして音質を改善さ
せることが可能であるが、前処理は処理費用の増大を伴
う。
In order to bring the SSB signal closer to an ideal envelope with a square root, it is possible to perform preprocessing to improve the sound quality, but preprocessing involves an increase in processing cost.

【0012】そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて
なされたものであり、本発明の目的は、超音波キャリア
に変調をかけてラウドスピーカの超音波変換器に供給す
る前に、音響信号を前処理する新規且つ有用な超音波ラ
ウドスピーカの駆動方法、前処理装置及びラウドスピー
カシステムを提供するものである。
Therefore, the present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and an object of the present invention is to provide an acoustic signal before modulating an ultrasonic carrier and supplying it to an ultrasonic transducer of a loudspeaker. The present invention provides a novel and useful ultrasonic loudspeaker driving method, a preprocessing device, and a loudspeaker system for preprocessing.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明は、所定の重み付
け係数により各周波数成分を重み付けすることで音響信
号を周波数領域で処理することを提案する。さらに、本
発明では、音響信号が時間領域の信号に再変換(戻され
る)される前に、正の周波数成分群あるいは負の周波数
成分群が除去されることにより、超音波信号が前処理さ
れた音響信号によって変調されたときには、単側波帯
(以下、SSBという。)の超音波信号を得ることがで
きる。
The invention proposes to process the acoustic signal in the frequency domain by weighting each frequency component by a predetermined weighting factor. Further, in the present invention, the ultrasonic signal is pre-processed by removing the positive frequency component group or the negative frequency component group before the acoustic signal is reconverted (returned) to the time domain signal. When modulated by an acoustic signal, a single sideband (hereinafter referred to as SSB) ultrasonic signal can be obtained.

【0014】ここで提案される重み付け計算は、比較的
簡単な処理操作にて実行可能であり、これにより、本発
明の実施に当たって要求される処理は少なくて済む。以
下に説明するように、この重み付け計算は、コンピュー
タの演算負荷が少なく、広帯域の変換器を必要とする変
調超音波信号を生成することなく、実用的で、正確且つ
安定した前処理を提供するのに十分である。
The weighting calculation proposed here can be performed by a relatively simple processing operation, which requires less processing in implementing the present invention. As will be explained below, this weighting calculation provides a practical, accurate and stable pre-processing with a low computational load on the computer and without generating a modulated ultrasound signal which requires a wide band transducer. Is enough for

【0015】上述の課題を解決するために、本発明に係
る超音波ラウドスピーカの駆動方法は、音響信号を前処
理して前処理音響信号を生成し、前処理音響信号を使用
して超音波信号を変調し、変調超音波信号を使用してラ
ウドスピーカの変換器を駆動する方法であって、音響信
号を周波数領域の信号に変換するステップと、変換され
た信号の異なる周波数成分を、重み値テーブルに記憶さ
れている対応した重み値で重み付けするステップと、重
み付けされた周波数成分の正の周波数成分群と負の周波
数成分群のいずれか一方を除去するステップと、残った
周波数成分を周波数領域から時間領域に変換するステッ
プとを有し、音響信号を前処理して前処理音響信号を生
成する。
In order to solve the above-mentioned problems, an ultrasonic loudspeaker driving method according to the present invention pre-processes an acoustic signal to generate a pre-processed acoustic signal, and uses the pre-processed acoustic signal to perform an ultrasonic wave. A method of modulating a signal and using a modulated ultrasonic signal to drive a transducer of a loudspeaker, the method comprising: transforming an acoustic signal into a frequency domain signal; and weighting different frequency components of the transformed signal. Weighting with the corresponding weight values stored in the value table, removing either the positive frequency component group or the negative frequency component group of the weighted frequency components, and the remaining frequency components Transforming from the domain to the time domain, pre-processing the acoustic signal to generate a pre-processed acoustic signal.

【0016】なお、この超音波ラウドスピーカの駆動方
法では、周波数成分に重み付けするステップと、正又は
負の周波数成分群を除去するステップとの順序付けを意
味するものではなく、これらの2ステップは、任意の順
序で実行してもよく、あるいは同時に実行してもよい。
In this ultrasonic loudspeaker driving method, the step of weighting the frequency components and the step of removing the positive or negative frequency component group are not meant to be ordered, and these two steps are They may be performed in any order or at the same time.

【0017】本発明に係る前処理装置は、ラウドスピー
カに使用されるものであり、音響信号を周波数領域の信
号に変換する第1の変換手段と、第1の変換手段で変換
された信号の異なる周波数成分を、重み値テーブルに記
憶されている対応した重み値で重み付けする重み付け手
段と、重み付けされた周波数成分の正の周波数成分群と
負の周波数成分群のいずれか一方を除去する除去手段
と、残った周波数成分を周波数領域から時間領域に変換
して、超音波を変調するための前処理信号を生成する第
2の変換手段とを備える。
The preprocessing device according to the present invention is used for a loudspeaker, and includes a first conversion means for converting an acoustic signal into a signal in the frequency domain, and a signal converted by the first conversion means. Weighting means for weighting different frequency components with corresponding weight values stored in the weight value table, and removing means for removing one of the positive frequency component group and the negative frequency component group of the weighted frequency components. And second conversion means for converting the remaining frequency components from the frequency domain to the time domain to generate a pre-processed signal for modulating the ultrasonic waves.

【0018】重み付け計算の第1の具体例としては、適
切なAM変調度を有する単側波帯信号を使用することに
よって、式(4)の平方根の演算を回避することができ
る。この場合、周波数領域において、式(4)の2重積分
は、周波数成分を対応する周波数の2乗に比例した因数
で割る割り算として表現することができる。
As a first concrete example of the weighting calculation, the calculation of the square root of the equation (4) can be avoided by using a single sideband signal having an appropriate AM modulation factor. In this case, in the frequency domain, the double integral of equation (4) can be expressed as division of the frequency component divided by a factor proportional to the square of the corresponding frequency.

【0019】重み付け計算の第2の具体例としては、周
波数成分は、ラウドスピーカの超音波変換器の周波数依
存性を補正することができる、それぞれに対応した数値
によって重み付けを行うことができる。
As a second specific example of the weighting calculation, the frequency components can be weighted by corresponding numerical values capable of correcting the frequency dependence of the ultrasonic transducer of the loudspeaker.

【0020】これらの2つの重み付け計算は、一見論理
的に独立しているものの、各周波数成分が1/ω2C
(ω+ω)に比例した重み付け値にて重み付け計算され
るよう、これらを組み合わせて使用することが好まし
い。なお、ωは周波数であり、C(ω+ω)は、ラウド
スピーカの基本共振周波数ωより上の周波数ωにおけ
る変換器の周波数応答の測定値である。
Although these two weighting calculations are logically independent, each frequency component is 1 / ω2C.
It is preferable to use these in combination so that weighting calculation is performed with a weighting value proportional to (ω + ω c ). Note that ω is the frequency, and C (ω + ω c ) is the measured value of the frequency response of the converter at the frequency ω above the fundamental resonance frequency ω c of the loudspeaker.

【0021】前処理は、デジタルで行うことが好ましい
が、前処理装置は、アナログ信号及び/又はデジタル信
号の如何なる組合せの信号でも入力できることが好まし
い。前処理装置の入力手段は、入力信号に含まれる如何
なるアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログ/
デジタル変換器を備える。同様に、前処理装置は、変調
に使用するアナログ信号を生成するためのデジタル/ア
ナログ変換器を備えることが好ましい。
The pre-processing is preferably performed digitally, but the pre-processing device is preferably able to input signals in any combination of analog and / or digital signals. The input means of the preprocessor is an analog / analog converter that converts any analog signal contained in the input signal into a digital signal.
Equipped with a digital converter. Similarly, the preprocessor preferably comprises a digital-to-analog converter for producing an analog signal for use in modulation.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る超音波ラウド
スピーカの駆動方法、前処理装置及びラウドスピーカシ
ステムについて、図面を参照して説明する。図1は、本
発明を適用したラウドスピーカシステムの一具体的な構
成を示すブロック図である。このラウドスピーカシステ
ムは、図1に示すように、入力される少なくとも1つの
音響信号(audio signal)を前処理する前処理装置10
と、発振器30で生成された超音波キャリアを前処理さ
れた音響信号によって、例えば式(1)によって振幅変調
する変調器20と、例えば超音波ラウドスピーカからな
る指向性超音波変換器40とを備える。なお、前処理装
置10は、アナログ音響信号及びデジタル音響信号のい
ずれか又は両方が入力可能であることが好ましい。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An ultrasonic loudspeaker driving method, a preprocessing device and a loudspeaker system according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a specific configuration of a loudspeaker system to which the present invention is applied. This loudspeaker system is, as shown in FIG. 1, a pre-processing device 10 for pre-processing at least one input audio signal.
And a modulator 20 that amplitude-modulates the ultrasonic carrier generated by the oscillator 30 by a pre-processed acoustic signal, for example, according to Expression (1), and a directional ultrasonic transducer 40 that includes, for example, an ultrasonic loudspeaker. Prepare In addition, it is preferable that the pre-processing apparatus 10 can input either or both of an analog acoustic signal and a digital acoustic signal.

【0023】図2は、前処理装置10の一具体的な構成
を示すブロック図である。前処理装置10は、図2に示
すように、入力部11と、前処理部12とを備える。入
力部11は、入力アナログ音響信号をデジタル音響信号
に変換するフィルタ及びアナログ/デジタル変換器(以
下、フィルタ及びA/D変換器という。)111と、例
えばコンパクトディスク又はMP3等からのデジタル音
響信号をデコードするデコーダ112とを備える。フィ
ルタ及びA/D変換器111は、入力されるアナログ音
響信号をフィルタリングした後、デジタル音響信号に変
換し、前処理部に供給する。一方、前処理部112は、
例えばコンパクトディスクプレーヤから入力されるデジ
タル音響信号、あるいは所謂MP3形式で配信される圧
縮されたデジタル音響信号をデコードし、得られるデジ
タル音響信号を前処理部112に供給する。したがっ
て、入力信号がいずれの場合であっても、入力部11か
ら前処理部12に供給される信号は、デジタル音響信号
である。
FIG. 2 is a block diagram showing a specific structure of the preprocessing apparatus 10. As shown in FIG. 2, the preprocessing device 10 includes an input unit 11 and a preprocessing unit 12. The input unit 11 includes a filter and an analog / digital converter (hereinafter referred to as a filter and an A / D converter) 111 that converts an input analog audio signal into a digital audio signal, and a digital audio signal from, for example, a compact disc or MP3. And a decoder 112 for decoding The filter and A / D converter 111 filters the input analog acoustic signal, converts it into a digital acoustic signal, and supplies the digital acoustic signal to the preprocessing unit. On the other hand, the preprocessing unit 112
For example, the digital audio signal input from the compact disc player or the compressed digital audio signal distributed in the so-called MP3 format is decoded, and the obtained digital audio signal is supplied to the preprocessing unit 112. Therefore, in any case of the input signal, the signal supplied from the input unit 11 to the preprocessing unit 12 is a digital acoustic signal.

【0024】前処理部12は、図2に示すように、入力
部11から供給されるデジタル音響信号を周波数領域の
信号に変換するフーリエ変換部121と、周波数領域の
信号を重み付けする重み付け部122と、重み付けされ
た周波数成分の正の周波数成分群と負の周波数成分群の
いずれか一方を除去するとともに、時間領域の信号に変
換するゼロ設定及び逆フーリエ変換部124と、時間領
域の信号をアナログ信号に変換するとともに、フィルタ
リングするデジタル/アナログ変換器及びフィルタ(以
下、D/A変換器及びフィルタという。)125とを備
える。フーリエ変換部121は、例えば高速フーリエ変
換器からなり(以下、FFT部121という。)、時間
領域のデジタル音響信号f(t)を周波数領域の信号F
(ω)に変換する。
As shown in FIG. 2, the preprocessing unit 12 transforms the digital acoustic signal supplied from the input unit 11 into a frequency domain signal and a Fourier transform unit 121, and a frequency domain signal weighting unit 122. And a zero-setting and inverse Fourier transform unit 124 that removes either the positive frequency component group or the negative frequency component group of the weighted frequency components and converts the weighted frequency component into a time domain signal, and the time domain signal A digital / analog converter and a filter (hereinafter, referred to as a D / A converter and a filter) 125 for converting and filtering an analog signal are provided. The Fourier transform unit 121 includes, for example, a fast Fourier transformer (hereinafter, referred to as FFT unit 121), and converts the digital acoustic signal f (t) in the time domain into the signal F in the frequency domain.
Convert to (ω).

【0025】重み付け部122は、FFT変換部121
から供給される各周波数成分に、重み値テーブル123
に記憶されている、それぞれに対応する異なった重み値
をかける。ここで、この重み値テーブル123の重み値
の設定を、図3及び図4を参照しながら説明する。重み
値テーブル123は、例えばROM又はRAMからな
り、メモリ内には、予め算出された重み値が記憶されて
いることが好ましい。
The weighting unit 122 is an FFT conversion unit 121.
The weight value table 123 is added to each frequency component supplied from
The different weight values corresponding to each stored in are applied. Here, the setting of the weight value of the weight value table 123 will be described with reference to FIGS. 3 and 4. The weight value table 123 is composed of, for example, a ROM or a RAM, and it is preferable that the weight values calculated in advance be stored in the memory.

【0026】図3は、例えば超音波ラウドスピーカから
なる指向性超音波変換器40の周波数関数としてのゲイ
ン特性を示すグラフである。このゲイン特性は、図3に
示すように、周波数通過帯域25を有し、帯域の中心周
波数が、通常は略共振周波数ωである。この周波数通
過帯域25の中心周波数は、発振器30で生成された超
音波の周波数であることが好ましい。
FIG. 3 is a graph showing the gain characteristic as a frequency function of the directional ultrasonic transducer 40, which is composed of an ultrasonic loudspeaker, for example. As shown in FIG. 3, this gain characteristic has a frequency pass band 25, and the center frequency of the band is usually approximately the resonance frequency ω c . The center frequency of the frequency pass band 25 is preferably the frequency of the ultrasonic wave generated by the oscillator 30.

【0027】図4は、重み値の選択方法を示す図であ
る。破線35は、重み値テーブル123に予め記憶され
ている重み値を示しており、この重み値は、重み付け部
122において、式(4)の平方根を求める前の2重積分
を実行するために使用される。殆どの場合、破線35で
示される重み値は、約−12dB/オクターブとなる。
FIG. 4 is a diagram showing a method of selecting a weight value. The broken line 35 indicates the weight value stored in advance in the weight value table 123, and this weight value is used in the weighting unit 122 to execute the double integration before obtaining the square root of the equation (4). To be done. In most cases, the weight value shown by dashed line 35 will be approximately -12 dB / octave.

【0028】なお、重み値テーブル123に実際に記憶
され、重み付け部122において使用される重み値は、
1/ωC(ω+ω)であるように選択されることがよ
り好ましい。ここで、C(ω+ω)は、図3に示すよう
に、指向性超音波変換器40の周波数ω+ωにおける
周波数応答の測定値である。この重み値は、指向性超音
波変換器40、すなわち超音波ラウドスピーカの周波数
通過帯域25の外側の周波数においてはゼロであっても
よく、以下に説明するように、ゼロ設定及び逆フーリエ
変換部124によって除去される全ての周波数において
ゼロであることが好ましい。なお、重み値は、その他の
周波数C(ω+ω)においては、図3に示す変換器ゲイ
ンに応じて変化させてもよい、例えば同等であってもよ
い。したがって、重み付け部122は、2重積分を実行
するのみならず、指向性超音波変換器40の周波数ゲイ
ンの変動を補正するための作用もある。
The weight values actually stored in the weight value table 123 and used in the weighting section 122 are
More preferably, it is selected to be 1 / ω 2 C (ω + ω c ). Here, C (ω + ω c ) is the measured value of the frequency response of the directional ultrasonic transducer 40 at the frequency ω + ω c, as shown in FIG. This weight value may be zero at frequencies outside the frequency pass band 25 of the directional ultrasonic transducer 40, ie, the ultrasonic loudspeaker, and as described below, the zero-setting and inverse Fourier transform unit. It is preferably zero at all frequencies removed by 124. Note that the weight value may be changed according to the converter gain shown in FIG. 3 at other frequencies C (ω + ω c ), for example, may be the same. Therefore, the weighting unit 122 not only executes the double integration, but also has an effect of correcting the fluctuation of the frequency gain of the directional ultrasonic transducer 40.

【0029】したがって、重み付け部122の出力G
(ω)は、下記式(5)で表される。
Therefore, the output G of the weighting unit 122
(ω) is expressed by the following equation (5).

【0030】[0030]

【数2】 [Equation 2]

【0031】重み付け部122の出力は、ゼロ設定及び
逆フーリエ変換部124に供給され、ゼロ設定及び逆フ
ーリエ変換部124は、G(ω)の負の周波数成分あるい
は正の周波数成分のいずれか一方を抑圧して、所望のベ
ースバンドを生成し、その側波帯を逆フーリエ変換、好
ましくは高速逆フーリエ変換(以下、IFFTとい
う。)して、時間領域の信号に変換する。例えば、G
(ω)の負の周波数成分をG(ω−)と表現し、G(ω−)を
IFFT変換して得られる複素信号g(t)は、式(6)で
表される。
The output of the weighting unit 122 is supplied to the zero setting and inverse Fourier transform unit 124, and the zero setting and inverse Fourier transform unit 124 outputs either the negative frequency component or the positive frequency component of G (ω). Is suppressed to generate a desired baseband, and its sideband is subjected to inverse Fourier transform, preferably fast inverse Fourier transform (hereinafter referred to as IFFT), to be converted into a signal in the time domain. For example, G
A negative frequency component of (ω) is expressed as G (ω−), and a complex signal g (t) obtained by IFFT transforming G (ω−) is represented by Expression (6).

【0032】 g(t)=g(t)+jg(t)=IFFT(G(ω−)) (6) ここで、g(t)、g(t)は、ベースバンドSSB信
号の実部、虚部であり、図2では、ゼロ設定及び逆フー
リエ変換部124の出力I、Qとして示される。
G (t) = g I (t) + jg Q (t) = IFFT (G (ω−)) (6) where g I (t) and g Q (t) are baseband SSB signals. 2 is shown as outputs I and Q of the zero setting and inverse Fourier transform unit 124 in FIG.

【0033】ゼロ設定及び逆フーリエ変換部124から
の複素信号g(t)は、D/A変換器及びフィルタ125
に供給され、D/A変換器及びフィルタ125は、複素
信号g(t)の実部g(t)と虚部g(t)をアナログ信
号に変換するとともに、フィルタリングし、前処理装置
10の2つの対応する出力として、変調器20に供給す
る。
The complex signal g (t) from the zero setting and inverse Fourier transform unit 124 is converted into a D / A converter and filter 125.
And the D / A converter and filter 125 converts the real part g I (t) and the imaginary part g Q (t) of the complex signal g (t) into an analog signal and filters the analog signal. Two corresponding outputs of 10 are provided to the modulator 20.

【0034】変調器20は、発振器30から供給される
超音波キャリア、及びそれに対して位相が90度シフト
した超音波キャリアを、複素信号g(t)の実部g(t)
と虚部g(t)でそれぞれ振幅変調するとともに、片方
の側波帯を抑圧して出力する。変調器20から出力され
る帯域通過されたSSB信号h(t)は、式(7)で表され
る。
The modulator 20 supplies the ultrasonic carrier supplied from the oscillator 30 and the ultrasonic carrier whose phase is shifted by 90 degrees to the real part g I (t) of the complex signal g (t).
And the imaginary part g Q (t) are respectively amplitude-modulated, and one sideband is suppressed and output. The band-passed SSB signal h (t) output from the modulator 20 is expressed by Expression (7).

【0035】 h(t)=(1+mg(t))cos(ωt)+(1+mg(t))sin(ωt) (7) このSSB信号h(t)は、出力増幅器(図示せず)で増
幅された後、指向性超音波変換器40を駆動するために
使用される。指向性超音波変換器40は、例えば超音波
ラウドスピーカからなり、振幅変調された超音波を狭い
角度の方向に放出する。
[0035] h (t) = (1 + mg I (t)) cos (ω c t) + (1 + mg Q (t)) sin (ω c t) (7) The SSB signal h (t), the output amplifier ( After being amplified (not shown), it is used to drive the directional ultrasonic transducer 40. The directional ultrasonic transducer 40 is composed of, for example, an ultrasonic loudspeaker, and emits amplitude-modulated ultrasonic waves in a narrow angle direction.

【0036】図5(A)は、音響信号が単一の音響信号
ωのみを含む場合に式(4)から得られる理想的な平方
根DSB変調信号(square-rooted DSB modulation sig
nal)のスペクトルを示す図である。この平方根DSB
変調信号のスペクトルの帯域幅は、キャリア周波数の上
下においてωの整数倍の間隔で各成分が存在する広い
帯域幅である。
FIG. 5A shows an ideal square-rooted DSB modulation signal obtained from equation (4) when the acoustic signal contains only a single acoustic signal ω 0.
is a diagram showing a spectrum of (nal). This square root DSB
The bandwidth of the spectrum of the modulated signal is a wide bandwidth in which each component exists at intervals of an integral multiple of ω 0 above and below the carrier frequency.

【0037】図5(B)は、本発明を適用した場合の信
号のスペクトルを示す図である。このスペクトルでは、
キャリアに加え、単一の周波数成分ω−ω(あるい
はω +ω)のみが存在する。
FIG. 5B shows a signal when the present invention is applied.
It is a figure which shows the spectrum of No. In this spectrum,
In addition to carrier, single frequency component ωc−ω0(Okay
Is ω c+ Ω0) Only exists.

【0038】上側波帯及び下側波帯の異なる周波数成分
同士の自己干渉が除去されているため、結果として出力
される音響信号は、従来のDSB信号(式(3))よりも
高いフィデリティ(忠実性)を有する。残っている側波
帯内での異なる周波数成分の自己干渉がまだ残っている
ため、本発明を適用して得られる信号は、理想的な平方
根DSB変調信号よりは忠実性が劣ることは事実である
ものの、理想的な平方根DSB変調信号は、図5(A)
に示すように、無限の帯域幅を要するため、実際に実現
するのは不可能である。以上の説明でも明らかなよう
に、本発明を適用したラウドスピーカシステムは、シス
テムの複雑性と音質忠実性とに対し、上述した従来のシ
ステム又は方法よりも、より良い妥協案を提供するもの
である。
Since the self-interference between the different frequency components of the upper sideband and the lower sideband is removed, the resulting acoustic signal has a higher fidelity (equation (3)) than the conventional DSB signal (equation (3)). Fidelity). It is true that the signal obtained by applying the present invention has less fidelity than an ideal square root DSB modulated signal, since there is still self interference of different frequency components in the remaining sidebands. However, the ideal square root DSB modulated signal is shown in FIG.
As shown in, it is impossible to actually realize because it requires infinite bandwidth. As is clear from the above description, the loudspeaker system to which the present invention is applied provides a better compromise in system complexity and sound fidelity than the above-mentioned conventional systems or methods. is there.

【0039】なお、上述の説明では、本発明を一実施の
形態のみによって説明したが、本発明は、本発明の要旨
を逸脱することなく、特定用途に応じて種々の変形変更
が可能であることは、当業者に明らかである。
In the above description, the present invention has been described with reference to only one embodiment, but the present invention can be variously modified and changed according to a specific application without departing from the gist of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art.

【0040】例えば、最終的な音声出力の忠実性をさら
に改善するために、本発明の実施の形態を、周波数/時
間領域で更なる信号処理を含むように変更することがで
きる。例えば、これらの信号処理は、周波数領域にて適
宜行うことができる。
For example, embodiments of the present invention may be modified to include additional signal processing in the frequency / time domain to further improve the fidelity of the final audio output. For example, these signal processings can be appropriately performed in the frequency domain.

【0041】さらに、本発明を、信号処理を行う「部」
として説明したが、これらの部は、物理的に離れている
必要はなく、例えば物理的に離れている任意の数の信号
処理部によって実行されるソフトウェアの一部として実
現してもよい。
Furthermore, the present invention provides a "section" for performing signal processing.
However, these units do not have to be physically separated, and may be realized as a part of software executed by any number of physically separated signal processing units, for example.

【0042】[0042]

【発明の効果】本発明では、超音波キャリアを音響信号
で変調して、ラウドスピーカの超音波変換器に供給する
前に、音響信号を前処理することにより、従来のシステ
ムに比して、システム構成を簡単にすることができると
ともに、音質忠実性を向上させることができる。
According to the present invention, by modulating the ultrasonic carrier with the acoustic signal and pre-processing the acoustic signal before supplying it to the ultrasonic transducer of the loudspeaker, compared with the conventional system, The system configuration can be simplified and the sound quality fidelity can be improved.

【0043】また、本発明における重み付けの計算は、
比較的簡単な処理で実行することができ、これにより、
本発明の実施に当たって要求される処理は少なくて済
む。さらに、上述したように、この重み付け計算は、コ
ンピュータ演算負荷が低く、広帯域の変換器を必要とす
る変調超音波信号を生成することなく、実用的で、正確
且つ安定した前処理を行うことができる。
The weighting calculation in the present invention is as follows.
It can be done with relatively simple processing,
Less processing is required to implement the invention. Further, as described above, this weighting calculation has a low computational load, and can perform practical, accurate, and stable preprocessing without generating a modulated ultrasonic signal that requires a wideband converter. it can.

【0044】(参考文献)[1] Tsuneo Tanaka, Mikio I
wasa, Youichi Kimura and Akira Nakamura. “Directi
onal Loudspeaker System” U.S. Patent No. 4,823,90
8, 1989. [2] Hans-Joachim Raida and Oskar Bschorr. “Direct
ed Radiator with Modulated Ultrasonic Sound” U.S.
Patent No. 6,016,351, 2000. [3] Masahide Yoneyama etc. “The Audio Spotlight:
An Application of Nonlinear Interaction of Sound W
ave to a New Type of Loudspeaker Design”J. Acous
t. Soc. AM. 73(5), May 1983. [4] F. Joseph Pompei “The Use of Airborne Ultraso
nic for Generating Audible Sound Beams” J. Audio
Eng. Soc., Vol. 47, No. 9, 1999, September. [5] Mark F. Hamilton “Nonlinear Effects in Sound
Beams” Handbooks ofAcoustics, Edited by Malcolm
J. Crocker, Chapter 20, pp221-pp228, JohnWiley & S
ons Inc., 1998. [6] Elwood G. Norris and James J. Croft III, “Met
hod and Device for Developing A Virtual Speaker Di
stant from the Source” U.S. Patent No. 6,229,889,
2001. [7] Tomoo Kawamura, Tasahide Yoneyama and Kazuo Ik
egaya “Studies forthe Realization of Parametric L
oudspeaker” J. Acoust. Soc. Japan, No. 6Vol. 41,
1985.
(References) [1] Tsuneo Tanaka, Mikio I
wasa, Youichi Kimura and Akira Nakamura. “Directi
onal Loudspeaker System ”US Patent No. 4,823,90
8, 1989. [2] Hans-Joachim Raida and Oskar Bschorr. “Direct
ed Radiator with Modulated Ultrasonic Sound ”US
Patent No. 6,016,351, 2000. [3] Masahide Yoneyama etc. “The Audio Spotlight:
An Application of Nonlinear Interaction of Sound W
ave to a New Type of Loudspeaker Design ”J. Acous
t. Soc. AM. 73 (5), May 1983. [4] F. Joseph Pompei “The Use of Airborne Ultraso
nic for Generating Audible Sound Beams ”J. Audio
Eng. Soc., Vol. 47, No. 9, 1999, September. [5] Mark F. Hamilton “Nonlinear Effects in Sound
Beams ”Handbooks of Acoustics, Edited by Malcolm
J. Crocker, Chapter 20, pp221-pp228, JohnWiley & S
ons Inc., 1998. [6] Elwood G. Norris and James J. Croft III, “Met
hod and Device for Developing A Virtual Speaker Di
stant from the Source ”US Patent No. 6,229,889,
2001. [7] Tomoo Kawamura, Tasahide Yoneyama and Kazuo Ik
egaya “Studies for the Realization of Parametric L
oudspeaker ”J. Acoust. Soc. Japan, No. 6Vol. 41,
1985.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明を適用したラウドスピーカシステムの具
体的な構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a specific configuration of a loudspeaker system to which the present invention is applied.

【図2】図1に示す前処理装置の具体的な構成を示すブ
ロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a specific configuration of the pretreatment device shown in FIG.

【図3】図1に示す指向性超音波変換器の周波数応答特
性の一例を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing an example of frequency response characteristics of the directional ultrasonic transducer shown in FIG.

【図4】重み値の選択方法を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a method of selecting a weight value.

【図5】理想的な平方根DSB変調信号のスペクトル
と、本発明を適用したラウドスピーカシステムで再生さ
れる信号のスペクトルを示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a spectrum of an ideal square root DSB modulated signal and a spectrum of a signal reproduced by a loudspeaker system to which the present invention is applied.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 前処理装置、11 入力部、111 フィルタ及
びA/D変換器、112デコーダ、12 前処理部、1
21 フーリエ変換部、122 重み付け部、123
重み値テーブル、124 ゼロ設定及び逆フーリエ変換
部、125 D/A変換器及びフィルタ
10 pre-processing device, 11 input unit, 111 filter and A / D converter, 112 decoder, 12 pre-processing unit, 1
21 Fourier transform unit, 122 Weighting unit, 123
Weight value table, 124 Zero setting and inverse Fourier transform unit, 125 D / A converter and filter

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 サン シャオビング シンガポール共和国 117684 シンガポー ルサイエンスパークII ジ・アルファ #03−08 サイエンスパークロード 10 ソニー エレクトロニクス (シンガポー ル) プライベート リミテッド シンガ ポール リサーチラボラトリー内 (72)発明者 マ ユガング シンガポール共和国 117684 シンガポー ルサイエンスパークII ジ・アルファ #03−08 サイエンスパークロード 10 ソニー エレクトロニクス (シンガポー ル) プライベート リミテッド シンガ ポール リサーチラボラトリー内 (72)発明者 岡田 勘三 シンガポール共和国 117684 シンガポー ルサイエンスパークII ジ・アルファ #03−08 サイエンスパークロード 10 ソニー エレクトロニクス (シンガポー ル) プライベート リミテッド シンガ ポール リサーチラボラトリー内 (72)発明者 トン コック レン シンガポール共和国 117684 シンガポー ルサイエンスパークII ジ・アルファ #03−08 サイエンスパークロード 10 ソニー エレクトロニクス (シンガポー ル) プライベート リミテッド シンガ ポール リサーチラボラトリー内 Fターム(参考) 5D019 AA07 FF01 5D020 AC11    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Sun Shaobing             Republic of Singapore 117684 Singapore             Le Science Park II The Alpha             # 03-08 Science Park Road 10             Sony Electronics (Singapo             Le) Private Limited Singa             Inside Paul Research Laboratory (72) Mayor Gang, the inventor             Republic of Singapore 117684 Singapore             Le Science Park II The Alpha             # 03-08 Science Park Road 10             Sony Electronics (Singapo             Le) Private Limited Singa             Inside Paul Research Laboratory (72) Inventor Kanzo Okada             Republic of Singapore 117684 Singapore             Le Science Park II The Alpha             # 03-08 Science Park Road 10             Sony Electronics (Singapo             Le) Private Limited Singa             Inside Paul Research Laboratory (72) Inventor Tong Kok Ren             Republic of Singapore 117684 Singapore             Le Science Park II The Alpha             # 03-08 Science Park Road 10             Sony Electronics (Singapo             Le) Private Limited Singa             Inside Paul Research Laboratory F-term (reference) 5D019 AA07 FF01                 5D020 AC11

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 音響信号を前処理して前処理音響信号を
生成し、該前処理音響信号を使用して超音波信号を変調
し、該変調超音波信号を使用してラウドスピーカの変換
器を駆動する超音波ラウドスピーカの駆動方法におい
て、 上記音響信号を周波数領域の信号に変換するステップ
と、 上記変換された信号の異なる周波数成分を、重み値テー
ブルに記憶されている対応した重み値で重み付けするス
テップと、 上記重み付けされた周波数成分の正の周波数成分群と負
の周波数成分群のいずれか一方を除去するステップと、 上記残った周波数成分を周波数領域から時間領域に変換
するステップとを有し、 上記音響信号を前処理して上記前処理音響信号を生成す
ることを特徴とする超音波ラウドスピーカの駆動方法。
1. A transducer for a loudspeaker using a pre-processed acoustic signal to generate a pre-processed acoustic signal, the pre-processed acoustic signal being used to modulate an ultrasonic signal, and the modulated ultrasonic signal being used to modulate the ultrasonic signal. In the method for driving an ultrasonic loudspeaker for driving a sound signal, a step of converting the acoustic signal into a signal in a frequency domain, and different frequency components of the converted signal with corresponding weight values stored in a weight value table. A step of weighting, a step of removing one of the positive frequency component group and the negative frequency component group of the weighted frequency component, and a step of converting the remaining frequency component from the frequency domain to the time domain. A method for driving an ultrasonic loudspeaker, comprising: pre-processing the acoustic signal to generate the pre-processed acoustic signal.
【請求項2】 上記重み値は、対応する周波数の2乗に
反比例して変化することを特徴とする請求項1に記載の
超音波ラウドスピーカの駆動方法。
2. The method for driving an ultrasonic loudspeaker according to claim 1, wherein the weight value changes in inverse proportion to the square of the corresponding frequency.
【請求項3】 ωを重み値に対応する周波数とし、ω
を定数とし、C(ω+ω )を上記ラウドスピーカの変換
器の周波数ωにおける周波数応答の測定値とすると
き、上記重み値は、1/ωC(ω+ω)に比例すること
を特徴とする請求項1に記載の超音波ラウドスピーカの
駆動方法。
3. ω is a frequency corresponding to the weight value, and ωc
Is a constant, and C (ω + ω c) To the above loudspeaker conversion
Frequency ωcAnd the measured frequency response at
The above weight value is 1 / ωTwoC (ω + ωc)
The ultrasonic loudspeaker according to claim 1, wherein
Driving method.
【請求項4】 上記音響信号はデジタル信号であり、上
記前処理はデジタル処理であり、アナログ信号を含む入
力信号から上記音響信号を生成するステップをさらに有
する請求項1乃至3のいずれか1項に記載の超音波ラウ
ドスピーカの駆動方法。
4. The acoustic signal is a digital signal, the pre-processing is digital processing, and the method further comprises the step of generating the acoustic signal from an input signal including an analog signal. 7. A method for driving an ultrasonic loudspeaker according to.
【請求項5】 上記入力信号は、デジタル信号をさらに
含むことを特徴とする請求項4に記載の超音波ラウドス
ピーカの駆動方法。
5. The method for driving an ultrasonic loudspeaker according to claim 4, wherein the input signal further includes a digital signal.
【請求項6】 上記前処理は、上記前処理されたデジタ
ル信号をアナログ信号に変換するするステップを有し、 上記アナログ信号は、上記変調に使用される前にフィル
タリングされること特徴とする請求項4又は5に記載の
超音波ラウドスピーカの駆動方法。
6. The pre-processing comprises the step of converting the pre-processed digital signal into an analog signal, the analog signal being filtered prior to being used for the modulation. Item 6. A method for driving an ultrasonic loudspeaker according to Item 4 or 5.
【請求項7】 上記超音波ラウドスピーカから放出され
る超音波ビームは、指向性ビームであることを特徴とす
る請求項1乃至6のいずれか1項に記載の超音波ラウド
スピーカの駆動方法。
7. The method for driving an ultrasonic loudspeaker according to claim 1, wherein the ultrasonic beam emitted from the ultrasonic loudspeaker is a directional beam.
【請求項8】 ラウドスピーカに使用する前処理装置に
おいて、 音響信号を周波数領域の信号に変換する第1の変換手段
と、 上記第1の変換手段で変換された信号の異なる周波数成
分を、重み値テーブルに記憶されている対応した重み値
で重み付けする重み付け手段と、 上記重み付けされた周波数成分の正の周波数成分群と負
の周波数成分群のいずれか一方を除去する除去手段と、 上記残った周波数成分を周波数領域から時間領域に変換
して、超音波を変調するための前処理信号を生成する第
2の変換手段とを備える前処理装置。
8. A preprocessing device for use in a loudspeaker, wherein first conversion means for converting an acoustic signal into a frequency domain signal, and different frequency components of the signal converted by the first conversion means are weighted. Weighting means for weighting with the corresponding weight value stored in the value table, removing means for removing either the positive frequency component group or the negative frequency component group of the weighted frequency components, and the remaining A preprocessing device comprising: a second conversion unit that converts a frequency component from a frequency domain to a time domain to generate a preprocessing signal for modulating an ultrasonic wave.
【請求項9】 上記重み値テーブルの重み値は、対応す
る周波数の2乗に反比例して変化することを特徴とする
請求項8に記載の前処理装置。
9. The preprocessing apparatus according to claim 8, wherein the weight value of the weight value table changes in inverse proportion to the square of the corresponding frequency.
【請求項10】 ωを重み値に対応する周波数とし、ω
を定数とし、C(ω+ω)を上記ラウドスピーカの周
波数ωにおける周波数応答の測定値とするとき、上記
重み値は、1/ωC(ω+ω)に比例することを特徴と
する請求項8に記載の前処理装置。
10. Let ω be a frequency corresponding to a weight value, and ω
When c is a constant and C (ω + ω c ) is a measurement value of the frequency response at the frequency ω c of the loudspeaker, the weight value should be proportional to 1 / ω 2 C (ω + ω c ). The pretreatment device according to claim 8, wherein
【請求項11】 入力信号が供給され、該入力信号のア
ナログ成分をデジタル信号に変換するアナログ/デジタ
ル変換器を有する入力手段をさらに備える請求項8乃至
10のいずれか1項に記載の前処理装置。
11. Preprocessing according to any one of claims 8 to 10, further comprising input means supplied with an input signal and having an analog / digital converter for converting an analog component of the input signal into a digital signal. apparatus.
【請求項12】 上記入力手段には、さらにデジタル信
号が供給されることを特徴とする請求項11に記載の前
処理装置。
12. The preprocessing device according to claim 11, wherein a digital signal is further supplied to the input means.
【請求項13】 デジタル信号の上記前処理信号をアナ
ログ信号に変換するデジタル/アナログ変換器をさらに
備え、 上記アナログ信号は、上記変調に使用される前にフィル
タリングされること特徴とする請求項11又は12に記
載の前処理装置。
13. The digital / analog converter for converting the pre-processed signal of a digital signal into an analog signal, the analog signal being filtered prior to being used for the modulation. Or the pretreatment device according to item 12.
【請求項14】 請求項8乃至13のいずれか1項に記
載の前処理装置を有するラウドスピーカシステムであっ
て、 上記前処理信号が供給され、該前処理信号を使用して超
音波信号を変調し、変調超音波信号を生成する変調器
と、 上記変調超音波信号から超音波ビームを生成する超音波
変換器とをさらに備えるラウドスピーカシステム。
14. A loudspeaker system having the preprocessing device according to claim 8, wherein the preprocessing signal is supplied, and an ultrasonic signal is generated using the preprocessing signal. A loudspeaker system further comprising: a modulator that modulates and generates a modulated ultrasonic signal; and an ultrasonic transducer that generates an ultrasonic beam from the modulated ultrasonic signal.
【請求項15】 上記超音波変換器は指向性ビームを生
成することを特徴とする請求項14のラウドスピーカシ
ステム。
15. The loudspeaker system of claim 14, wherein the ultrasonic transducer produces a directional beam.
JP2003074331A 2002-03-18 2003-03-18 Method for driving ultrasonic loud speaker and loud speaker system Pending JP2003299180A (en)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006001272A1 (en) * 2004-06-23 2006-01-05 Yamaha Corporation Loudspeaker array device and method for setting sound beam of loudspeaker array device
WO2006004159A1 (en) * 2004-07-07 2006-01-12 Yamaha Corporation Loudspeaker directivity control method and audio reproduction device
JP2007143157A (en) * 2005-11-21 2007-06-07 Solitonix Co Ltd Superdirectional speaker system and signal processing method
JP2013537741A (en) * 2010-07-22 2013-10-03 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ Driving parametric loudspeakers

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03284800A (en) * 1990-03-31 1991-12-16 Mazda Motor Corp Accoustic device
DE4316297C1 (en) * 1993-05-14 1994-04-07 Fraunhofer Ges Forschung Audio signal frequency analysis method - using window functions to provide sample signal blocks subjected to Fourier analysis to obtain respective coefficients.
JP3305496B2 (en) * 1994-04-28 2002-07-22 株式会社アドバンテスト Doppler compensator using high-resolution frequency analyzer
JP3285533B2 (en) * 1998-04-01 2002-05-27 三菱電機株式会社 Acoustic device using variable directional microphone system

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006001272A1 (en) * 2004-06-23 2006-01-05 Yamaha Corporation Loudspeaker array device and method for setting sound beam of loudspeaker array device
US8422704B2 (en) 2004-06-23 2013-04-16 Yamaha Corporation Speaker array apparatus and method for setting audio beams of speaker array apparatus
US7889878B2 (en) 2004-06-23 2011-02-15 Yamaha Corporation Speaker array apparatus and method for setting audio beams of speaker array apparatus
WO2006004159A1 (en) * 2004-07-07 2006-01-12 Yamaha Corporation Loudspeaker directivity control method and audio reproduction device
JP4501559B2 (en) * 2004-07-07 2010-07-14 ヤマハ株式会社 Directivity control method of speaker device and audio reproducing device
US8315403B2 (en) 2004-07-07 2012-11-20 Yamaha Corporation Method for controlling directivity of loudspeaker apparatus and audio reproduction apparatus
JP2006025153A (en) * 2004-07-07 2006-01-26 Yamaha Corp Directivity control method of speaker system and audio reproducing device
JP2007143157A (en) * 2005-11-21 2007-06-07 Solitonix Co Ltd Superdirectional speaker system and signal processing method
US7929715B2 (en) 2005-11-21 2011-04-19 Sonicast Inc. Ultra directional speaker system and signal processing method thereof
JP2013537741A (en) * 2010-07-22 2013-10-03 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ Driving parametric loudspeakers
US9078062B2 (en) 2010-07-22 2015-07-07 Koninklijke Philips N.V. Driving of parametric loudspeakers

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