JP2003510924A - 音響指向方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は可聴ステアリングアンテナおよび多様な効果を達成するためのそれらの使用に関する。本発明は入力信号を取り入れ、それを数回複写して各レプリカを修正した後で所望の音場が生成されるように各出力トランスジューサへ送る。この音場は指向されたビーム、集束ビームまたはシミュレートされた音源を含むことができる。さらに、既存の音場内にヌル（無音又は閑静なスポット）を生成するように“反音”を指向させることができる。入力信号レプリカはその振幅を変化させたりフィルタリングして所望の遅延を与えるように修正することもできる。反射または共振面を使用してサラウンド音響効果を達成することができ、マイクロホンをラウドスピーカアレイの前に配置することができ、光線を使用して現在の焦点位置を識別するすることができ、制限装置を使用して同じ装置から二つ以上の入力信号が出力される時にクリッピングや歪が低減されるのを保証することができ、ビーム指向性の概念を使用して入力トランスジューサアレイにより構成されるマイクロホン内の入力ヌルまたはビームを達成することができる。さらに、音場整形情報をオーディオ信号と関連づけて放送することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は操舵可能な若しくはステアラブル（ｓｔｅｅｒａｂｌｅ）音響アンテ
ナに関し、特に、デジタル電子ステアラブル音響アンテナに関する。

【０００２】 フェーズドアレーアンテナは電磁気および超音波音響分野の両方において良く
知られている。良く知られてはいないが、それらは単純な形でソニック（可聴）
音響領域にも存在する。後者は比較的未完成であり、本発明はその出力を多かれ
少なかれ自由に指向するようにステアリングすることができる優れたオーデオ音
響アレイに関する改善を提供しようとするものである。

【０００３】 ＷＯ ９６／３１０８６は単項符号化信号を使用して出力トランスジューサア
レイを駆動するシステムについて記載している。各トランスジューサは音圧パル
スを作り出すことができ出力される全信号を再生することはできない。

【０００４】 本発明の第１の側面は音場を整形できることが望ましいという問題に向けられ
ている。

【０００５】 第１の側面に従って、出力トランスジューサアレイを使用して信号から引き出
された音波を指向させる方法が提供され、前記方法は、 各出力トランスジューサについて、信号の遅延レプリカを得るステップであっ
て、遅延レプリカは各トランスジューサのアレイ内の位置および所与の方向に従
って前記信号から引き出された音波を前記方向へ指向させるように選択される各
遅延だけ遅延されるステップと、 遅延されたレプリカを各出力トランスジューサへ送る（ルーティングする）ス
テップと、を含んでいる。

【０００６】 やはり本発明の第１の側面に従って、出力トランスジューサのアレイを使用し
てシミュレートされた音源（ｏｒｉｇｉｎ）を有する音場を作り出す方法が提供
され、前記方法は、 各出力トランスジューサについて、入力信号の遅延レプリカを得るステップで
あって、遅延レプリカは各トランスジューサのアレイ内の位置およびシミュレー
トされた音源の位置に従って、実質的に前記シミュレートされた音源において生
じるように見える音場を作り出すように選択される各遅延だけ遅延されるステッ
プと、 遅延されたレプリカを各出力トランスジューサへ送るステップと、を含んでい
る。

【０００７】 さらに、本発明の第１の側面に従って、音波を指向させる装置が提供され、前
記装置は、 出力トランスジューサのアレイと、 各出力トランスジューサについて、信号の遅延レプリカを得るレプリケーショ
ン（複写又は複製）および遅延手段であって、遅延レプリカは前記信号から引き
出された音波を実質的に前記方向へむけられるように各トランスジューサのアレ
イ内の位置および所与の方向に従って選択される各遅延だけ遅延される複写およ
び遅延手段と、 遅延レプリカを各出力トランスジューサへ送る手段と、を含んでいる。

【０００８】 さらに、本発明の第１の側面に従って、シミュレートされた音源を有する音場
を作り出す装置が提供され、前記装置は、 出力トランスジューサのアレイと、 各出力トランスジューサについて、入力信号の遅延レプリカを得る複写および
遅延手段であって、遅延レプリカは前記シミュレートされた音源において生じる
ように見える音場を作り出すように各トランスジューサのアレイ内の位置および
シミュレートされた音源の位置に従って、選択される各遅延だけ遅延される複写
および遅延手段と、 遅延レプリカを各出力トランスジューサへ送る手段と、を含んでいる。

【０００９】 したがって、効率的に音場を整形する方法および装置が提供される。

【００１０】 本発明の第２の側面はある特定方向の音波をキャンセルできることがしばしば
望ましいことがあるという問題に向けられている。この側面はトランスジューサ
アレイを使用して特定の位置における音波をキャンセルすることに向けられる。

【００１１】 本発明の第２の側面に従って、出力トランスジューサアレイを使用してヌル（
ｎｕｌｌ）位置における信号から引き出された音波をキャンセルする方法が提供
され、前記方法は、 各出力トランスジューサについて、キャンセルされる信号の遅延レプリカを得
るステップであって、遅延レプリカは各トランスジューサのアレイ内の位置およ
びヌル位置に従って選択される各遅延だけ遅延されるステップと、 前記各遅延レプリカ信号をスケーリングおよび反転するステップと、 スケーリングおよび反転されたレプリカを、前記ヌル位置における音場を少な
くとも部分的にキャンセルするように、各出力トランスジューサへ送るステップ
と、を含んでいる。

【００１２】 さらに、本発明の第２の側面に従って、ヌル位置における音波をキャンセルす
る装置が提供され、前記装置は、 出力トランスジューサのアレイと、 各出力トランスジューサについて、キャンセルされる信号の遅延レプリカを得
る複写および遅延手段であって、遅延レプリカは各トランスジューサのアレイ内
の位置およびヌル位置に従って選択される各遅延だけ遅延される複写および遅延
手段と、 前記各遅延レプリカ信号をスケーリングおよび反転するスケーラー手段および
インバーター手段と、 スケーリングおよび反転された遅延レプリカを、前記ヌル位置における音場を
少なくとも部分的にキャンセルするように、各出力トランスジューサへ送る手段
と、を含んでいる。

【００１３】 本発明のこの側面により音波を効率的にキャンセルすることができる。

【００１４】 本発明の第３の側面は従来のステレオまたはサラウンド音響装置が多くの配線
および対応するセットアップ時間のあるラウドスピーカユニットを有するという
問題に向けられている。したがって、この側面は従来ステレオおよびサラウンド
音響システムに付随する配線および個別ラウドスピーカ無しで真のステレオまた
はサラウンド音場を作り出すことに関連している。

【００１５】 したがって、本発明の第３の側面は各チャネルを表わす複数の入力信号が空間
内の各異なる位置から生じるように見えるようにする方法を提供し、前記方法は
、 空間内の前記各位置に音響反射または共振面を設けるステップと、 前記出力トランスジューサアレイを使用して、各チャネルの音波を空間内の各
位へ指向させて前記音波が前記反射または共振面により再伝播されるようにする
ステップと、を含み、 前記指向させるステップは、 各トランスジューサについて、チャネルの音波がそのチャネルに関する空間内
の位置へ向けられるように、各出力トランスジューサのアレイ内の位置および空
間内の前記各位置に従って選択される各遅延だけ遅延された各入力信号の遅延レ
プリカを得るステップと、 各トランスジューサについて、各入力信号の各遅延レプリカを合計して出力信
号を生じるステップと、 出力信号を各トランスジューサへ送るステップと、を含んでいる。

【００１６】 さらに、本発明の第３の側面に従って、各チャネルを表わす複数の入力信号が
空間内の各異なる位置から生じるように見えるようにする装置が提供され、前記
装置は、 空間内の前記各位置における音反射または共振面と、 空間内の前記位置から遠い出力トランスジューサのアレイと、 前記出力トランスジューサアレイを使用して、各チャネルの音波を空間内のそ
のチャネルの各位置へ指向させて前記音波が前記反射または共振面により再伝播
されるようにするコントローラと、を含み、 前記コントローラは、 各トランスジューサについて、チャネルの音波がその入力信号に関する空間内
の位置へ向けられるように、各出力トランスジューサのアレイ内の位置および空
間内の前記各位置に従って選択される各遅延だけ遅延された入力信号の遅延レプ
リカを得るようにされた複写遅延手段と、 各トランスジューサについて、各入力信号の各遅延レプリカを合計して出力信
号を生じる加算器手段と、 チャネル音波がその入力信号に関する空間内の位置へ向けられるように出力信
号を各トランスジューサへ送る手段と、を含んでいる。

【００１７】 本発明の第４の側面はある特殊効果を達成できるようにトランスジューサがど
こに配置されているかを正確に知ることが有用であるという問題に向けられる。

【００１８】 本発明の第４の側面に従って、出力トランスジューサアレイ付近の入力トラン
スジューサの位置を検出する方法が提供され、前記方法は、 前記アレイの少なくとも３つの出力トランスジューサから区別できる可聴テス
ト信号を出力するステップと、 各入力トランスジューサにおいて前記各テスト信号を受信するステップと、 各テスト信号の出力と入力トランスジューサにおけるその受信との間の時間を
検出するステップと、 前記検出された時間を使用して三角測量により前記入力トランスジューサの見
かけの位置を計算するステップと、を含んでいる。

【００１９】 さらに、本発明の第４の側面に従って、入力トランスジューサアレイ付近に置
かれた出力トランスジューサの位置を検出する方法が提供され、前記方法は、 前記出力トランスジューサから可聴テスト信号を出力するステップと、 前記アレイ内の少なくとも３つの入力トランスジューサにおいて前記各テスト
信号を受信するステップと、 前記テスト信号の出力と各入力トランスジューサにおけるその受信との間の時
間を検出するステップと、 前記検出された時間を使用して三角測量により前記出力トランスジューサの見
かけの位置を計算するステップと、を含んでいる。

【００２０】 また、本発明の第４の側面に従って、出力トランスジューサアレイ付近に置か
れた入力トランスジューサの位置を検出するように動作する装置が提供され、前
記装置は、 出力トランスジューサのアレイと、 入力トランスジューサと、 前記出力トランスジューサのアレイおよび前記入力トランスジューサに接続さ
れたコントローラであって、前記コントローラは区別できる各可聴テスト信号を
少なくとも３つの前記出力トランスジューサへ送って各テスト信号の出力と入力
トランスジューサにおけるその受信間との時間を検出して前記入力トランスジュ
ーサの見かけの位置を三角測量により計算するようにされているコントローラと
、を含んでいる。

【００２１】 さらに、本発明の第４の側面に従って、入力トランスジューサアレイ付近に置
かれた出力トランスジューサの位置を検出するように動作する装置が提供され、
前記装置は、 入力トランスジューサのアレイと、 出力トランスジューサと、 前記入力トランスジューサのアレイおよび前記出力トランスジューサに接続さ
れたコントローラであって、前記コントローラは可聴テスト信号を前記出力トラ
ンスジューサへ送って前記テスト信号の出力と少なくとも３つの前記入力トラン
スジューサにおけるその受信との間の時間を検出して前記入力トランスジューサ
の見かけの位置を三角測量により計算するようにされているコントローラと、を
含んでいる。

【００２２】 したがって、この側面によりラウドスピーカアレイ近くのマイクロホンの位置
またはマイクロホンアレイの近くのラウドスピーカの位置を標定することができ
る。この標定機能は音検出およびヌル位置決め機能と有用に組み合わせることが
できる。

【００２３】 本発明の第５の側面は入力信号のみの単一周波数帯域について音場を整形する
ことに関連している。

【００２４】 本発明の第５の側面に従って、出力トランスジューサアレイを使用して音波を
伝播させる方法が提供され、前記方法は、 入力信号を少なくとも２つの周波数帯域へ分周するステップと、 前記出力トランスジューサアレイの各出力トランスジューサについて、前記第
１の入力信号の第１の帯域から引き出された音場が所望するように整形されるよ
うに各出力トランスジューサのアレイ内の位置に従って選択される各遅延だけ遅
延された入力信号の第１の帯域の遅延レプリカを得るステップと、 各出力トランスジューサについて、入力信号の第２の帯域の遅延レプリカを得
るステップと、 前記第１および第２の帯域の各レプリカを合計して各トランスジューサについ
て各出力信号を作り出すステップと、 前記出力信号を各トランスジューサへ送るステップと、を含んでいる。

【００２５】 さらに、本発明の第５の側面に従って、出力トランスジューサアレイを使用し
て音波を伝播させる方法が提供され、前記方法は、 入力信号を少なくとも２つの周波数帯域へ分周するステップと、 前記出力トランスジューサアレイの各出力トランスジューサについて、各出力
トランスジューサのアレイ内の位置および第１の選択された方向に従って選択さ
れる各遅延だけ遅延された入力信号の第１の帯域の遅延レプリカを得るステップ
と、 前記入力信号の前記第１の帯域の前記遅延レプリカをスケーリングおよび反転
するステップと、 各出力トランスジューサについて、入力信号の第２の帯域の遅延レプリカを得
るステップと、 前記第１および第２の帯域の各レプリカを合計して各トランスジューサについ
て各出力信号を作り出すステップと、 前記入力信号の第１の帯域から引き出された音波が特定の方向において少なく
とも部分的にキャンセルされるように前記出力信号を各トランスジューサへ送る
ステップと、を含んでいる。

【００２６】 また、本発明の第５の側面に従って、音波を伝播させる装置が提供され、それ
は、 出力トランスジューサのアレイと、 入力信号を少なくとも２つの周波数帯域へ分割する分周器手段と、 前記出力トランスジューサアレイの各出力トランスジューサについて、各出力
トランスジューサのアレイ内の位置に従って選択される各遅延だけ遅延された入
力信号の第１の帯域の遅延レプリカを得る複写遅延手段と、を含み、 前記複写および遅延手段はさらに、各出力トランスジューサについて、入力信
号の第２の帯域の遅延レプリカを得るようにされており、さらに、 前記第１および第２の帯域の各遅延レプリカを合計して各トランスジューサに
ついて各出力信号を作り出す加算器手段と、 前記出力信号を各トランスジューサへ送る手段と、を含んでいる。

【００２７】 さらに、本発明の第５の側面に従って、音波を伝播させる装置が提供され、そ
れは、 出力トランスジューサのアレイと、 入力信号を少なくとも２つの周波数帯域へ分割する分周器手段と、 前記出力トランスジューサアレイの各出力トランスジューサについて、各出力
トランスジューサのアレイ内の位置および第１の選択された方向に従って選択さ
れる各遅延だけ遅延された入力信号の第１の帯域の遅延レプリカを得る複写およ
び遅延手段と、 前記入力信号の前記第１の帯域の前記遅延レプリカをスケーリングおよび反転
するスケーラー手段およびインバータ手段と、を含み、 前記複写および遅延手段はさらに、各出力トランスジューサについて、入力信
号の第２の帯域のレプリカを得るようにされており、さらに、 前記第１および第２の帯域の各遅延レプリカを合計して各トランスジューサに
ついて各出力信号を作り出す加算器と、 前記入力信号の第１の帯域から引き出された音波が特定の方向において少なく
とも部分的にキャンセルされるように前記出力信号を各トランスジューサへ送る
手段と、を含んでいる。

【００２８】 過剰に大きいエリアにわたってキャンセルしてしまうことがあるため低周波数
については反ビーム（ａｎｔｉ−ｂｅａｍ）を伝播させないことが望ましいため
、前記した分周はヌリング（ｎｕｌｌｉｎｇ）若しくは無音化時に特に有用であ
る。

【００２９】 本発明の第６の側面は音波がどこに集束されるかをオペレータが標定するのが
困難で、システムのセットアップが困難となることがある問題に向けられている
。

【００３０】 本発明の第６の側面に従って、音響の集束位置を示す方法が提供され、前記方
法は、 空間内の第１の位置で光線が交差するように個別の光源から第１の光線を第１
の方向へ第２の光線を第２の方向へ照射するステップと、 第１の入力信号から引き出された第１の音波を空間内の前記第１の位置に集束
させるステップと、を含んでいる。

【００３１】 さらに、本発明の第６の側面に従って、音波がどこへ集束されるかをユーザが
選択できるようにする装置が提供され、前記装置は、 第１の入力信号および前記第１の入力信号から引き出される出力音波を受信す
るようにされた少なくとも一つの出力トランスジューサと、 選択可能な第１の方向に第１の光線を照射する第１の光源と、 選択可能な第２の方向に第２の光線を照射する第２の光源と、 前記出力トランスジューサおよび前記第１および第２の光源に接続されたコン
トローラであって、前記コントローラはユーザ選択に応答して前記第１および第
２の方向を選択しかつ前記少なくとも一つの出力トランスジューサを制御して前
記第１の入力信号から引き出された音波が前記光線が交差する空間内の第１の位
置に集束されるようにするコントローラと、を含んでいる。

【００３２】 本発明の第６の側面により可視光線を使用して信号がどこに集束されるかを表
示することができる。これはシステムをセットアップして所望の効果を達成する
時に特に有用である。

【００３３】 本発明の第７の側面は出力トランスジューサへ二つ以上の入力信号が送られる
時に信号がクリップするすなわち歪むことがある問題に向けられている。

【００３４】 本発明の第７の側面に従って、第１および第２の信号から発生される少なくと
も一つの出力信号を制限する方法が提供され、前記方法は、 前記第１の信号をウィンドウして前記第１の信号の連続サンプルを含む第１の
ウィンドウ部を作り出すステップと、 前記第１の信号の前記ウィンドウ部内の最大サンプルの大きさを求めるステッ
プと、 前記第２の信号をウィンドウして前記第２の信号の連続サンプルを含む第２の
ウィンドウ部を作り出すステップと、 前記第２の信号の前記ウィンドウ部内の最大サンプルの大きさを求めるステッ
プと、 前記第１および第２のウィンドウ部からの前記最大サンプルを一緒に合計して
第１の制御信号を得るステップと、 前記制御信号の大きさに従って前記第１および第２の信号の大きさを減衰させ
るステップと、 前記第１および第２の信号から前記少なくとも一つの出力信号を発生するステ
ップと、を含んでいる。

【００３５】 さらに、本発明の第７の側面に従って信号制限装置が提供され、それは、 第１の信号の一連の連続サンプルを格納する第１のバァッファと、 第２の信号の一連の連続サンプルを格納する第２のバァッファと、 各サンプリングクロック周期において各バァッファ内に格納された最大値を求
める解析手段と、 制御信号を得るように前記最大値を加算する加算器と、 前記制御信号に従って前記第１および第２の信号の各々をある量だけ減衰させ
る減衰器と、 前記第１および第２の信号から出力信号を発生する手段と、を含んでいる。

【００３６】 したがって、第７の側面により単純かつ有効な方法で入力信号が適切にスケー
リングされていかなるクリッピングすなわち歪も回避される。

【００３７】 本発明の第８の側面はアレイの出力トランスジューサが故障して望ましくない
ビームステアリング効果を生じる問題に向けられている。したがって、この側面
はアレイ内の故障した出力トランスジューサの検出、およびその影響の緩和に関
連している。

【００３８】 本発明の第８の側面に従って、出力トランスジューサのアレイ内の故障したト
ランスジューサを検出する方法が提供され、前記方法は、 テスト信号をアレイの各出力トランスジューサへ送るステップと、 前記出力トランスジューサアレイ付近の入力トランスジューサにおいて得られ
た信号を解析して各出力トランスジューサが故障しているかどうかを確認するス
テップと、を含んでいる。

【００３９】 本発明の第９の側面は光線がどこへ向けて進められるかあるいは音がどこから
来るように見えるかをオペレータが選択する必要がある問題に向けられる。

【００４０】 本発明の第９の側面に従ってオーディオ信号を再生する方法が提供され、前記
方法は、 前記オーディオ信号に関連する情報信号を復号するステップと、 前記復号ステップにおいて復号される情報信号に従って前記オーディオ信号を
処理するステップと、 前記処理されたオーディオ信号を再生するステップと、を含んでいる。

【００４１】 また、本発明の第９の側面に従って、 再生中にオーディオ信号を含む音場をどのように整形すべきかを判断するステ
ップと、 前記判断結果に従って前記情報信号を符号化するステップと、 を含む方法が提供される。

【００４２】 さらに、本発明の第９の側面に従ってオーディオ信号を再生する装置が提供さ
れ、それは、 オーディオ信号を入力する入力端子と、 情報信号を入力する入力端子と、 情報信号を復号する手段と、 出力トランスジューサアレイの各出力トランスジューサについて、各出力トラ
ンスジューサのアレイ内の位置および復号された情報信号に従って選択される各
遅延だけ遅延された入力信号の遅延レプリカを得るようにされたレプリケータお
よび遅延手段と、 前記情報信号に従って音場が達成されるように各遅延レプリカオーディオ信号
を各出力トランスジューサへ送る手段と、を含んでいる。

【００４３】 さらに、本発明の第９の側面に従ってデコーダが提供され、 従来の出力トランスジューサドライバとインターフェイスする手段と、 複数のオーディオ信号および複数の関連する情報信号を受信する手段と、 前記情報信号を復号し前記復号結果を使用して従来の出力トランスジューサに
より所望の効果が達成されるように前記オーディオ信号を前記出力トランスジュ
ーサドライバへ送る手段と、を含んでいる。

【００４４】 したがって、この側面は音場整形情報が記録されるようにしかつ従来の再生装
置とのバックコンパチビリティを許す出力トランスジューサアレイにより再生さ
れるオーディオ信号を格納する有利な方法に関連している。したがって、オペレ
ータは信号が再生される度に音場を整形する（例えば、シネマにおける）必要が
ない。

【００４５】 本発明の第１０の側面はいくつかの衝突する可能性のある制約が与えられると
音場を設計するのが困難となることがある問題に向けられる。したがって、この
側面はトランスジューサアレイにより出力される音場の設計に関連している。特
に、それは所与の優先順位に従って所望の音響効果を達成するのに適切な遅延量
およびフィルタ係数の選択に関連している。

【００４６】 本発明の第１０の側面に従って、出力トランスジューサアレイにより作り出さ
れるのが望ましい音場の設計方法が提供され、前記方法は、 実質的に均一なカバレッジが所望されるエリアを識別するステップと、 特定の周波数帯域内の最小カバレッジが所望されるエリアを識別するステップ
と、 前記識別を重要度順に優先順位付けするステップと、 第２の優先順位の試みられた達成状態が第１の優先順位の達成状態を損なうこ
とがある量を識別するステップと、 前記出力トランスジューサアレイの各出力トランスジューサについて、指向性
音場が得られるように各出力トランスジューサへ送られる入力信号をフィルタリ
ングするのに使用される係数を選択するステップであって、音場は第１の優先順
位が実際的な拘束内で達成され第２の優先順位の実際的な達成は第１の優先順位
の達成を識別された量しか損なわないステップと、を含んでいる。

【００４７】 一般的に、本発明は好ましくは二次元アレイとして配列された複数の空間分布
可聴電気音響トランスジューサ（ＳＥＴ）を含み、その各々が所望の指向性効果
を達成するために入力信号を修正してから各ＳＥＴへ供給する入力信号分配器を
経て同じデジタル信号入力に接続される全デジタルステアラブル音響フェーズド
アレーアンテナ（デジタルフェーズドアレーアンテナ、すなわちＤＰＡＡ）シス
テムに応用される。

【００４８】 これにはさまざまな可能性が本来備わっており、実際に好ましいバージョンは
下記の文章から判る。

【００４９】 好ましくはＳＥＴは空間内にランダムに配列されるのではなく、平面または曲
面（表面）内に配置される。しかしながら、これらは二つ以上の隣接サブアレイ
の二次元スタック−前後に並べて配置された二つ以上の接近した間隔の平行平面
または曲面とすることもできる。

【００５０】 表面内でアレイを構成するＳＥＴは好ましくは接近した間隔とされ、理想的に
は全体アンテナアパーチュアを完全に満たす。これは真の円形断面ＳＥＴでは実
際的ではないが三角、四角または六角断面ＳＥＴ、または一般的に平面をタイル
する任意の断面により達成することができる。ＳＥＴ断面が平面をタイルしない
場合には、ＳＥＴの少なくとももう一つの表面が少なくとも一つの他のこのよう
な表面の後ろに搭載され、各後方アレイ内のＳＥＴが前方アレイ内の間隙間へ放
射するスタック形状のアレイすなわち−三次元−のアレイを作ることにより満た
されたアパーチュアの近い近似を達成することができる。

【００５１】 ＳＥＴは好ましくは類似しており、理想的には同一である。もちろん、それら
は可聴−すなわち、オーディオ−装置であり、最も好ましくは恐らく２０Ｈｚ（
または、それ以下）から２０ｋＨｚ以上（オーディオ帯域）までの全オーディオ
帯域を均一にカバーすることができる。あるいは、異なる可聴能力のＳＥＴが使
用されることもあるが所望の全範囲を一緒にカバーする。したがって、多数の異
なるＳＥＴを物理的に一緒に分類して個別のＳＥＴが出来なくても異なるＳＥＴ
のグループがオーディオ帯域をカバーできるように複合ＳＥＴ（ＣＳＥＴ）を形
成することができる。さらなるバージョンとして、各々が部分的なオーディオ帯
域カバレッジしかできないＳＥＴを分類することはできないが、替わりにＳＥＴ
間でアレイが全体としてオーディオ帯域の完全またはほぼ完全なカバレッジを有
するのに十分なバリエーションでアレイ全体にわたって分散される。

【００５２】 別の形のＣＳＥＴは、各々が同じ信号により駆動される、いくつかの（典型的
には二つの）同一のトランスジューサを含んでいる。それにより、大型ＤＰＡＡ
の利点の多くを保持しながら必要な信号処理および駆動電子装置の複雑さが低減
される。以後ＣＳＥＴの位置が引き合いに出される場合には、この位置は全体と
してＣＳＥＴの重心である、すなわち、ＣＳＥＴを構成する個別の全ＳＥＴの重
力の中心であることが理解される。

【００５３】 表面内でＳＥＴまたはＣＳＥＴの間隔（以後この二つは単にＳＥＴとして示す
）−すなわち、アレイの一般的なレイアウトおよび構造およびその中に個別のト
ランスジューサが配置される方法−は好ましくは規則正しく、それらの表面周り
の分布は望ましくは対称的である。したがって、ＳＥＴは最も好ましくは三角、
四角または六角格子の間隔とされる。格子のタイプおよび方位はサイドローブの
間隔および方向を制御するように選択することができる。

【００５４】 重要ではないが、各ＳＥＴは好ましくは有効に放射（または受波）することが
できる全波長において少なくとも半球内に全方向性入出力特性を有する。

【００５５】 各出力ＳＥＴは音響放射装置（例えば、従来のラウドスピーカ）の任意簡便な
または所望の形をとることができ、好ましくは全てが同じではあるが異なること
もできる。ラウドスピーカはピストニック音響放射器（トランスジューサ振動板
がピストンにより移動される）として知られるタイプとすることができ、このよ
うなケースでは個別のＳＥＴのピストン放射器の最大半径方向範囲（例えば、円
形ＳＥＴに対する有効ピストン径）は好ましくは出来るだけ小さく、理想的には
オーディオ帯域の最高周波数の音響波長以下である（例えば、空中では、２０ｋ
Ｈｚ音波はおよそ１７ｍｍの波長を有し、円形ピストニックトランスジューサに
対しては、およそ１７ｍｍの最大直径が好ましい）。

【００５６】 アレイの平面内のＳＥＴの各アレイの全体ディメンジョンは、非常に好ましく
は、アレイの極放射パターンに著しく影響を及ぼすようにされる最低周波数の空
中における音響波長以上に選択される。したがって、周波数を３００Ｈｚまでも
の低周波数にビームすなわちステアリングできるようにしたい場合には、ステア
リングまたはビーミングが要求される各平面に直角な方向のアレイサイズは少な
くとも でなければならない（ｃ_sは音速）。

【００５７】 本発明は完全デジタルステアラブルソニック／可聴音響フェーズドアレーアン
テナシステムに応用することができ、実際のトランスジューサはアナログ信号に
より駆動することができるが、最も好ましくはデジタル電力増幅器により駆動さ
れる。典型的なこのようなデジタル電力増幅器はＰＣＭ信号入力、クロック入力
（または入力ＰＣＭ信号からクロックを引出す手段）、内部発生されるか入力ク
ロックまたは付加出力クロック入力から引き出される出力クロック、およびデジ
タル（ＰＣＭ）信号またはアナログ信号（後者のケースでは、このアナログ信号
は増幅器出力に対する電力を供給することもできる）とすることができるオプシ
ョナル出力レベル入力を内蔵している。デジタル電力増幅器の特徴は、任意のオ
プショナルアナログ出力フィルタリングの前に、その出力は離散値であってステ
ップ状に連続的であり、出力クロック周期に一致する間隔でしかレベルを変える
ことができないことである。離散出力値は、供給される場合は、オプショナル出
力レベル入力により制御される。ＰＷＭベースデジタル増幅器に対して、入力サ
ンプル周期の任意の整数倍にわたる出力信号の平均値は入力信号を表わす。他の
デジタル増幅器に対しては、出力信号の平均値は入力サンプル周期よりも大きい
周期にわたる入力信号の平均値へ向かう傾向がある。デジタル電力増幅器の好ま
しい形式はバイポーラパルス幅変調器、および１ビット２進変調器を含む。

【００５８】 デジタル電力増幅器の使用により、各トランスジューサ駆動チャネルにデジタ
ル／アナログコンバータ（ＤＡＣ）および線形電力増幅器を設ける−大概のいわ
ゆる“デジタル”システムで見られる−より一般的な要求条件が回避され、した
がって、電力駆動効率を非常に高くすることができる。さらに、大概の可動コイ
ル音響トランスジューサが本来誘導性であり、ローパスフィルタとして極めて効
率的に機械的に作用するため、デジタル駆動回路とＳＥＴ間で精巧な電子ローパ
スフィルタリングを付加することは不要となることがある。すなわち、ＳＥＴは
デジタル信号で直接駆動することができる。

【００５９】 ＤＰＡＡは一つ以上のデジタル入力端子（入力）を有する。二つ以上の入力端
子が存在する場合には、各入力信号を個別のＳＥＴへ送る手段を設ける必要があ
る。

【００６０】 それは各入力を一つ以上の入力信号分配器を経て各ＳＥＴに接続することによ
りなされる。最も基本的には、入力信号は単一分配器へ供給され、それは各ＳＥ
Ｔへの個別の出力を有する（後述するように、それが出力する信号は所望の目的
を達成するように適切に修正される）。あるいは、いくつかの類似の分配器があ
り、各々が入力信号またはその一部または個別の入力信号を取り込み、次に、各
々が個別の出力を各ＳＥＴへ供給する（後述するように、いずれの場合も、それ
が出力する信号は所望の目的を達成するように分配器により適切に修正される）
。複数の分配器の各々が全ＳＥＴへ供給する−後者のケースでは、各分配器から
任意の一つのＳＥＴへの出力は結合しなければならず、それは結果として生じる
給電が受けることがあるさらに任意の修正の前に加算器回路により簡便に行われ
る。

【００６１】 入力端子は好ましくはＤＰＡＡ（入力信号）により処理される音を表わす一つ
以上のデジタル信号を受信する。もちろん、放射される音を規定するオリジナル
電気信号はアナログ形式とすることができ、したがって、本発明のシステムは各
々が補助アナログ入力端子（アナログ入力）と一つの入力との間に接続された一
つ以上のアナログ／デジタルコンバータ（ＡＤＣ）を含むことができ、これらの
外部アナログ電気信号を各々が特定の（かつ適切な）サンプルレートＦ_Siを有す
る内部デジタル電気信号へ変換することができる。したがって、ＤＰＡＡ内で、
入力を越えて処理された信号はＤＰＡＡにより再生される音響波形を表わす時間
サンプル量子化デジタル信号である。

【００６２】 その入力に与えられた信号がＤＰＡＡの他のコンポーネントおよびそこへの入
力信号と同期していなければ、入力とＤＰＡＡの残りの内部電子処理システムと
の間にデジタル−サンプル−レートコンバータ（ＤＳＲＣ）を設ける必要がある
。各ＤＳＲＣからの出力は他の全てのＤＳＲＣと同相かつ同じレートでクロック
され、クロックレートおよび／または位相の異なる入力からの異種の外部信号は
ＤＰＡＡ内で一緒にされ、同期化され、有意に結合されて一つ以上のコンポジッ
ト内部データチャネルとされる。ＤＳＲＣはその入力信号のクロックが他の全て
のＤＳＲＣ出力に対するマスタークロックとして使用されるならば一つの“マス
ター”チャネル上で省くことができる。いくつかの外部入力信号が既に共通外部
または内部データタイミングクロックを共用しておれば、このようないくつかの
有効な“マスター”チャネルがあることがある。

【００６３】 そのアナログ／デジタル変換プロセスは直接同期に対して内部マスタークロッ
クにより制御することができるため、いかなるアナログ入力チャネルにもＤＳＲ
Ｃは不要である。

【００６４】 本発明のＤＰＡＡは所望の指向性効果を達成するために各ＳＥＴへ供給する前
に入力信号を修正する分配器を内蔵している。分配器は一入力と多数の出力を有
するデジタルデバイスまたは一片のソフトウェアである。ＤＰＡＡの入力信号の
一つはその入力へ与えられる。それは好ましくは各ＳＥＴに対する一つの出力を
有し、あるいは、一つの出力をいくつかのＳＥＴまたはＣＳＥＴの要素間で共用
することができる。分配器は入力信号の一般的に異なる修正バージョンをその各
出力へ送る。修正は固定したり、制御システムを使用して調整したりすることが
できる。分配器により実施される修正は信号遅延を加え、振幅制御を適用しかつ
／または調節可能にデジタルフィルタリングすることを含むことができる。これ
らの修正はそれぞれ分配器内に配置される信号遅延手段（ＳＤＭ）、振幅制御手
段（ＡＣＭ）および可調節デジタルフィルタ（ＡＤＦ）により実施することがで
きる。ＡＤＦはフィルタ係数を適切に選択することにより信号に遅延を加えるよ
うにすることができる。さらに、この遅延は入力信号の異なる周波数が異なる量
だけ遅延されるような周波数依存性とすることができフィルタは信号の任意数の
このような遅延バージョンの和の効果を作り出すことができる。ここで使用され
る“遅延している”または“遅延した”という用語はＳＤＭだけでなくＡＤＦに
より加えられる遅延のタイプも含んでいると解釈しなければならない。遅延はゼ
ロを含む任意の有用な持続時間とすることができるが、一般的には、少なくとも
一つの複写された入力信号が非ゼロ値だけ遅延される。

【００６５】 信号遅延手段（ＳＤＭ）は可変デジタル信号時間遅延要素である。ここでは、
これらは単一周波数または狭周波数帯域移相要素ではなく真の時間遅延であるた
め、ＤＰＡＡは広周波数帯域（例えば、オーディオ帯域）にわたって動作する。
所与の入力時間と各ＳＥＴ間の遅延を調節する手段があってもよく、各入力／Ｓ
ＥＴ組合せに対して別々の可調節遅延手段があれば有利である。

【００６６】 所与のデジタル信号に対して可能な最小遅延は好ましくはその信号のサンプル
周期Ｔ_s以下であり、所与のデジタル信号に対して可能な最大遅延は好ましくは
音がトランスジューサアレイを横方向に最大範囲Ｄ_max交差するのに要する時間
Ｔ_c以上に選択しなければならず、ここにＴ_c＝Ｄ_max／ｃ_sでありｃ_sは空中の音
速である。最も好ましくは、所与のデジタル信号に対して可能な遅延の最小増分
変化はその信号のサンプル周期Ｔ_sよりも大きくてはならない。そうでなければ
、信号の補間が必要である。

【００６７】 振幅制御手段（ＡＣＭ）は全体ビーム形状修正用のデジタル制御手段として簡
便に実現される。それは出力信号の大きさを増減するための増幅器またはオルタ
ネータを含むことができる。ＳＤＭと同様に、好ましくは各入力／ＳＥＴ組合せ
に対する可調節ＡＣＭがある。振幅制御手段は好ましくは分配器からの各信号出
力に異なる振幅制御を加えてＤＰＡＡが有限サイズである事実に対して相互作用
するようにされる。それはガウス曲線や累乗余弦曲線等の予め定められた曲線に
従って各出力信号の大きさを正規化することにより簡便に達成される。したがっ
て、一般的に、アレイの中心に近いＳＥＴへ行く出力信号は著しい影響は受けな
いが、アレイの周辺に近いものはアレイのエッジにどれだけ近いかに従って減衰
される。

【００６８】 信号を修正するもう一つの方法はその群遅延およびマグニチュード応答が周波
数（単純な時間遅延やレベル変化ではなく）の関数として指定されたように変動
するデジタルフィルタ（ＡＤＦ）を使用し−これらのフィルタを実現するのに単
純な遅延要素を使用して必要な計算を低減することができる。この方法では周波
数の関数としてＤＰＡＡ放射パターンを制御することができ、それによりＤＰＡ
Ａの放射パターンの制御は異なる周波数帯域内で個別に調節することができる（
ＤＰＡＡの波長サイズ、したがって、その指向性はそうでなければ周波数の強い
関数となるため、それは有用である）。例えば、２ｍ範囲のＤＰＡＡに対しては
その低周波数カットオフ（指向性に対する）は１５０Ｈｚ領域付近であり、人間
の耳はこのような低周波数において音の指向性を確認するのは困難であるため、
このような低周波数では“ビームステアリング”遅延および振幅重み付けは適用
せず替わりに最適化された出力レベルを得るように努める方がより有用である。
さらに、フィルタの使用により各ＳＥＴの放射パターンの不均一性をある程度補
償することができる。

【００６９】 ＳＤＭ遅延、ＡＣＭ利得およびＡＤＦ係数はユーザ入力に応答してまたは自動
利得下で固定したり変動させたりすることができる。好ましくは、チャネルが使
用される間に必要とされる任意の変化は不連続性が聞かれないように多くの小さ
な増分内でなされる。これらの増分はどれだけ迅速にパラメータを変化できるか
を記述する予め定められた“ロールオフ”および“アタック”レートを規定する
ように選択することができる。

【００７０】 アレイ内の異なるＳＥＴが異なる固有感度を有する場合には、信号処理パス内
のさらに奥でデジタル校正を利用するために生じる分解能の任意の損失を最小限
に抑えるために、ＳＥＴ自体および／またはそれらの電力駆動回路に直接関連す
るアナログ方法を使用してこのような差は除くことが好ましい。この細分は多数
の入力−チャネル−信号が一緒に（加算）結合されて個別のＳＥＴへ加えられる
システム内のポイントよりも前に低ビット数高オーバーサンプルレートデジタル
符号化が使用される場合に特に有用である。

【００７１】 二つ以上の入力が与えられる−すなわち、１番からＩ番までのＩ入力があり１
番からＮ番までのＮのＳＥＴがある場合には、各組合せに対して個別に調節可能
な遅延、振幅制御および／またはフィルタ手段Ｄ_in（ここに、Ｉ入力の各々およ
びＮのＳＥＴの各々間で、Ｉ＝１からＩ，ｎ＝１からＮ）を個別に設けることが
好ましい。したがって、各ＳＥＴに対してＳＥＴに加える前に結合すべき、個別
の分配器を経由する各入力から一つずつの、Ｉの遅延すなわちフィルタリングさ
れたデジタル信号がある。一般的に、各分配器内には、各ＳＥＴに対して一つず
つの、Ｎの個別のＳＤＭ，ＡＣＭおよび／またはＡＤＦがある。前記したように
、デジタル信号のこの結合はＩの個別の遅延信号のデジタル代数加算により簡便
に行われる−すなわち、各ＳＥＴへの信号はＩ入力の各々からの個別に修正され
た信号の線形結合である。クロックレートおよび／または位相の異なる二つ以上
のデジタル信号にデジタル加算を実施することは一般的に意味のあることではな
いので、ＤＳＲＣ（前記参照）が望ましい一つ以上の入力から生じる信号のデジ
タル加算を実施するのはこの要求条件のためである。

【００７２】 入力デジタル信号は好ましくはオーバーサンプリング−ノイズ−整形−量子化
器（ＯＮＳＱ）へ通され、それはそれらのビット幅を低減して音響帯域内の信号
ノイズ比（ＳＮＲ）を大部分不変としたままそれらのサンプル−レートを増加す
る。それを行う主な理由はデジタルトランスジューサ駆動回路（“デジタル増幅
器”）が実行可能なクロックレートで動作できるようにするためである。例えば
、ドライブがデジタルＰＷＭとして実現される場合には、ＰＷＭ回路への信号ビ
ット幅がｂビットで、そのサンプルレートがｓサンプル／秒であれば、ＰＷＭク
ロックレートｐは、例えば、ｂ＝１６およびｓ＝４４ｋＨｚに対してはｐ＝２^b
ｓＨｚである必要があり、ｐ＝２．８８ＧＨｚとなり、それは現在の技術レベル
では全く実際的ではない。しかしながら、入力信号が４回オーバーサンプルされ
てビット幅が８ビットへ低減される場合には、ｐ＝２⁸ｘ４ｘ４４ｋＨｚ＝４５
ＭＨｚとなり、それは標準論理すなわちＦＰＧＡ回路で容易に達成することがで
きる。一般的に、ＯＮＳＱの使用により信号ビットレートは増す。与えられた例
では、オリジナルビットレートはＲ₀＝１６ｘ４４０００＝７０４Ｋビット／秒
であり、オーバーサンプルビットレートはＲｑ＝８ｘ４４０００ｘ４＝１．４０
８Ｍビット／秒である（それは二倍高い）。ＯＮＳＱが入力とデジタル遅延発生
器（ＤＤＧ）への入力との間に接続される場合には、ＤＤＧは一般的により高い
ビットレートに適合させるためにより多くの記憶容量を必要とするが、ＤＤＧが
入力ビット幅およびサンプルレートで動作し（したがって、ＤＤＧ内に最小記憶
容量しか必要としない）、かつＯＮＳＱがＤＤＧ出力とＳＥＴデジタルドライバ
との間に接続される場合には、ＳＥＴ毎に一つのＯＮＳＱが必要となり、ＤＰＡ
Ａの複雑さが増しＳＥＴの数は大きい。後のケースではさらに二つのトレードオ
フがある。 １．ＤＧＧ回路は信号遅延の十分に細密な制御に対する要求条件を受ける低ク
ロックレートで動作することができる。 ２．個別のＯＮＳＱのアレイにより、各々からの量子化ノイズを残りの全てか
らのノイズと相関されないように設計することができ、ＤＰＡＡの出力において
量子化ノイズ成分は非相関的に加算されてＳＥＴの数が二倍になる毎に総量子化
ノイズパワーに対する６ｄＢではなく僅か３ｄＢしか増加しない。 これらの考慮によりポストＤＤＧ ＯＮＳＱ（すなわち、ＯＳＮＱの二段−一つ
の前置ＤＤＧおよび一つの後置ＤＤＧ）はより魅力的なインプリメンテーション
戦略となる。

【００７３】 入力デジタル信号は一つ以上の前置補償器へ有利に通されてＳＥＴの線形およ
び／または非線形応答特性を修正する。多数の入力／分配器を有するＤＰＡＡの
ケースでは、非線形補償が実施される場合に、それはやはりＤＤＧの後で行われ
るデジタル加算器における個別のチャネルの結合の後でデジタル信号に対して実
施されることが重要であり、その結果各ＳＥＴに対して個別の非線形補償器（Ｎ
ＬＣ）が必要となる。しかしながら、一つの入力／分配器しかない線形補償のケ
ースでは、補償器は入力の後のデジタル信号ストリーム内に直接配置することが
でき、入力当たりせいぜい一つの補償器しか必要としない。このような線形補償
器は広い周波数範囲にわたってＳＥＴを振幅および位相応答に対して修正するフ
ィルタとして有用に実現され、このような非線形補償器はＳＥＴモータおよびＳ
ＥＴ移動コンポーネントの著しい偏位が必要とされる一般的に非常に非線形な吊
下げコンポーネントの不完全（非線形）動作を修正する。

【００７４】 ＤＰＡＡシステムはある距離（理想的には、ＤＰＡＡの聴取エリア内のどこか
）にわたってＤＰＡＡ電子装置と通信し（有線、または無線または赤外または他
のワイヤレス技術により）、ＤＰＡＡの全ての主要機能にわたる手動制御を提供
する遠隔制御ハンドセットにより使用することができる。このような制御システ
ムは下記の機能を提供するのに最も有用である。 １） どの入力がどの分配器に接続されるか、どれが“チャネル”とも呼ばれ
るかの選択。 ２） 各チャネルの集束位置および／またはビーム形状の制御。 ３） 各チャネルに対する個別のボリュームレベル設定の制御。 ４） 組込みマイクロホンを有するハンドセットを使用する初期パラメータセ
ットアップ（後述）。 また、それらの放射パターン、集束および最適化手順を調整するためにこのよう
な二つ以上のＤＰＡＡを相互接続する手段、 遅延（ＤＤＧに対する）およびフィルタ係数（ＡＤＦに対する）のセットを格
納し呼び戻す手段、があってもよい。

【００７５】 これから提供される説明および図面は、各々がハードウェアコンポーネントま
たは信号処理ステップを表わす、ブロック図を使用して本発明を説明するもので
ある。原理的に、本発明は個別の物理的コンポーネントを各ステップを実施する
ように組立て、それらを図示するように相互接続して実現される。いくつかのス
テップは、恐らくはいくつかのステップを一つの回路内で結合する、専用または
プログラマブル集積回路を使用して実現される。実際上、デジタル信号プロセッ
サ（ＤＳＰ）または汎用マイクロプロセッサを使用して、いくつかの信号処理ス
テップをソフトウェアで実施するのが最も簡便と思われる。次に、個別のプロセ
ッサまたはマイクロプロセッサを共用する個別のソフトウェアルーチンによりス
テップのシーケンスを実施することができ、あるいは単一ルーチンへ結合して効
率を改善することができる。

【００７６】 図面は一般的にオーディオ信号パスしか図示しておらず、アイデァを伝えるの
に必要でない限りクロックおよび制御接続は省かれている。さらに、現実的に多
数の要素が含まれると図面が乱雑となって解釈するのが困難となるため、小数の
ＳＥＴ、チャネル、および関連回路しか図示されていない。

【００７７】 本発明の側面について説明する前に、各側面のいずれかに従って使用するのに
適した装置の実施例について説明するのが有用である。

【００７８】 図１のブロック図は単純なＤＰＡＡを示す。入力信号（１０１）が分配器（１
０２）へ供給され、その多くの（図では６）出力の各々がオプショナル増幅器（
１０３）を介して出力ＳＥＴ（１０４）に接続されており、それは二次元アレイ
（１０５）を形成するようにされている。分配器は各ＳＥＴへ送られる信号を修
正して所与の放射パターンを作り出す。分配器の前後に付加処理ステップがある
こともあり、それらについては後述する。増幅器部の詳細は図１０に示されてい
る。

【００７９】 図２は前面（２０１）および第２の表面（２０２）を形成するようにされたＳ
ＥＴ（１０４）を示し、裏面上のＳＥＴが前面内のＳＥＴ間の間隙を通って放射
するようにされている。

【００８０】 図３はアレイ（３０２）を作るようにされたＣＳＥＴ（３０１）、およびアレ
イ（３０５）を作るように組み合わされた異なる二種のＳＥＴ（３０３，３０４
）を示す。図３ａにおいて、ＣＳＥＴの“位置”はＳＥＴＳ群の重心にあるもの
と考えられる。

【００８１】 図４は矩形アレイ（４０１）および六角形アレイ（４０２）を形成するＳＥＴ
（１０４）の考えられる構成を示す。

【００８２】 図５は２つの入力信号（５０１，５０２）および三つの分配器（５０３−５０
５）を有するＤＰＡＡを示す。分配器５０３は信号５０１を処理し、５０４およ
び５０５は入力信号５０２を処理する。各ＳＥＴに対する各分配器からの出力は
加算器（５０６）により合計され、増幅器１０３を介してＳＥＴ１０４へ通され
る。入力部の詳細は図６および図７に示されている。

【００８３】 図６は、例示する目的で、三つのデジタル入力（６０１）および一つのアナロ
グ入力（６０２）を有する入力回路の可能な構成を示す。デジタル受信機および
アナログバッファリング回路は明瞭にするために省かれている。内部マスターク
ロックソース（６０３）があり、それは各デジタル入力上のＤＳＲＣ（６０４）
およびアナログ入力上のＡＤＣ（６０５）へ加えられる。大概の現在のオーディ
オ伝送フォーマット（例えば、Ｓ／ＰＤＩＦ， ＡＥＳ／ＥＢＵ），ＤＳＲＣお
よびＡＤＣは（ステレオ）チャネル対を一緒に処理する。したがって、入力チャ
ネルを対として処理するのが最も簡便である。

【００８４】 図７は同期していることが知られておりかつそこからＰＬＬまたはクロック回
復手段（７０２）を使用してマスタークロックが引き出される二つのデジタル入
力（７０１）がある構成を示す。この状況は、例えば、いくつかのチャネルが外
部サラウンド音響デコーダから供給される場合に生じる。このクロックは次に残
りの入力（６０１）上のＤＳＲＣ（６０４）へ加えられる。

【００８５】 図８は分配器のコンポーネントを示す。それは入力回路から来る単一入力信号
（１０１）および、各ＳＥＴまたはＳＥＴ群に対して一つずつの、多数の出力（
８０２）を有する。入力から各出力へのパスはＳＤＲ（８０３）および／または
ＡＤＦ（８０４）および／またはＡＣＭ（８０５）を含んでいる。各信号パスに
おいてなされる修正が同じであれば、分配器は信号を分割する前にグローバルＳ
ＤＭ，ＡＤＦおよび／またはＡＣＭ段（８０６−８０８）を含むことにより一層
効率的に実現することができる。各分配器の各部分のパラメータはユーザまたは
自動制御により変えることができる。それに必要な制御接続は図示しない。

【００８６】 ある環境、特にコンサートホールおよび円形劇場の環境では、トランスジュー
サのアレイがオープンバックで作られる場合において（すなわち、トランスジュ
ーサの裏側周りに音を通さないキャビネットが配置されない）、実焦点を有する
ビームが形成される時に、ＤＰＡＡはその放射パターンがフロント−バック対称
であるという事実を使用することもできる。例えば、音響反射または散乱表面が
ＰＤＡＡの“フロント”のこのような実焦点の近くに配置される場合には、この
ような付加反射または散乱表面はＤＰＡＡの後ろの鏡像実焦点に有利に配置して
音をさらに所望するように指向させることができる。特に、ＤＰＡＡがその側面
を目標聴衆エリアへ向けて配置され、アレイ前面からの軸ずれビームが特定区画
の聴衆、例えば、聴衆席の左側へ向けられる場合には、ＤＰＡＡの裏側からのそ
の鏡像集束ビーム（逆位相）は聴衆席の右側の良く分離された区画の同じ聴衆へ
向けられる。このようにして、トランスジューサのフロントおよびレア放射場の
両方から有用な音響パワーを引出すことができる。図９はオープンバックＤＰＡ
Ａ（９０１）を使用して左側および右側区画の聴衆（９０２，９０３）へ信号を
運び、レア放射を利用する様子を示す。異なる部分の聴衆が反対極性の信号を受
信する。このシステムはマイクロホン位置を検出するのに使用され（後述する）
、その場合いかなる曖昧さもマイクロホンが受信した信号の極性を調べて解消す
ることができる。

【００８７】 図１０は可能な電力増幅器構成を示す。一つのオプションでは、恐らくは分配
器または加算器からの、入力デジタル信号（１００１）はＤＡＣ（１００２）お
よびオプショナル利得／ボリューム制御入力（１００４）を有する線形電力増幅
器（１００３）を通過する。出力はＳＥＴまたはＳＥＴ群（１００５）へ供給さ
れる。二つのＳＥＴへの供給を示す好ましい構成では、入力（１００６）はオプ
ショナルグローバルボリューム制御入力（１００８）を有するデジタル増幅器（
１００７）へ直接供給する。グローバルボリューム制御入力は出力駆動回路への
電源としても働く。離散値デジタル増幅器出力は随意アナログローパスフィルタ
（１００９）を通過してからＳＥＴ（１００５）に達する。

【００８８】 図１１は分配器の前、（１１０１）のように、または加算器の後、（１１０２
）のように、または両方の位置でＯＮＳＱ段をＤＰＡＡに内蔵できることを示し
ている。他のブロック図と同様に、これはＤＰＡＡアーキテクチュアの一つの苦
心策を示しているにすぎない。いくつかの苦心策が同時に使用される場合には、
追加処理ステップを任意の順序で挿入することができる。

【００８９】 図１２は線形補償器（１２０１）および／または線形補償器（１２０２）の単
一分配器ＤＰＡＡへの内蔵を示す。分配器が遅延を加えるだけでフィルタリング
や振幅変化を行わない場合には、この位置で非線形補償しか使用できない。

【００９０】 図１３はマルチ分配器ＤＰＡＡにおける線形および／または非線形補償に対す
る構成を示す。線形補償１３０１は分配器の前の入力段において再度適用するこ
とができるが、各出力は個別に非線形に補償しなければならない１３０２。この
構成では分配器が信号のフィルタリングまたは振幅変化を行う場合にも非線形補
償を行うことができる。デジタル補償によりいかなる欠点も考慮することができ
るため、補償器の使用により比較的低廉なトランスジューサを使用して良い結果
を得ることができる。複写の前に補償が実施される場合には、入力信号当たり一
つの補償器しかいらないという付加利点がある。

【００９１】 図１４は三つのＤＰＡＡ（１４０１）の配線を示す。このケースでは、入力（
１４０２）、入力回路（１４０３）および制御システム（１４０４）は三つのＤ
ＰＡＡ全てにより共用される。入力回路および制御システムは個別に収納したり
ＤＰＡＡの一つに内蔵したりすることができ、他はスレーブとして作用する。あ
るいは、三つのＤＰＡＡは同一とすることができ、スレーブＤＰＡＡ内の冗長回
路は単にイナクティブである。このセットアップによりパワーを増加することが
でき、アレイが横に並べられる場合には、低周波数における指向性が良好となる
。

【００９２】 （本発明の第１の側面） 次に、図１５および図１６Ａ−Ｄに関して本発明の第１の側面を一般的に説明
する。第１の側面の装置は図１に示す一般的構造を有する。図１５はこの実施例
の分配器（１０２）をさらに詳細に示す。

【００９３】 図５からお判りのように、入力信号（１０１）は入力端子（１５１４）により
レプリケータ（１５０４）へ送られる。レプリケータ（１５０４）は入力信号を
所定回数複写して同じ信号を前記所定数の出力端子（１５１８）へ与える。次に
、入力信号の各レプリカはそれを修正する手段（１５０６）へ供給される。一般
的に、レプリカを修正する手段（１５０６）は信号遅延手段（１５０８）、振幅
制御手段（１５１０）および可調節デジタルフィルタ手段（１５１２）を含む。
しかしながら、振幅制御手段（１５１０）は完全にオプショナルである。さらに
、信号遅延手段（１５０８）および可調節デジタルフィルタ手段（１５１２）の
一方または他方は無しで済ますこともできる。レプリカを修正する手段（１５０
６）の最も基本的な機能は異なるレプリカがある意味で一般的に異なる量だけ遅
延されるようにすることである。出力トランスジューサ（１０４）が入力信号（
１０１）のさまざまな遅延バージョンを出力する時に達成される音場を決定する
のは遅延の選択である。遅延され好ましくは別に修正されたレプリカは分配器（
１０２）から出力端子（１５１６）を介して出力される。

【００９４】 前記したように、各信号遅延手段（１５０８）および／または可調節デジタル
フィルタ手段（１５１２）により実施される各遅延の選択は達成される音場のタ
イプに決定的な影響を及ぼす。本発明の第１の側面は四つの特に有利な音場およ
びその線形結合に関連している。

【００９５】 （第１の実施例） 本発明の第１の側面に従った音場が図１６Ａに示されている。

【００９６】 さまざまな出力トランスジューサ（１０４）を含むアレイ（１０５）が平面図
に示されている。出力トランスジューサの他の列は、例えば、図４Ａまたは図４
Ｂに示す列よりも上または下に配置することができる。

【００９７】 この実施例では、さまざまな信号遅延手段（５０８）により各レプリカに加え
られる遅延は同じ値、例えば０（例示された平面アレイの場合）、または表面の
形状の関数である値（曲面の場合）に設定される。それにより入力信号（１０１
）を表わすほぼ平行な音の“ビーム”を発生し、それはアレイ（１０５）に平行
な波面Ｆを有する。一般的には“サイドローブ”もあるが、ビーム方向（波面に
垂直）の放射は他の方向よりも著しく強い。アレイ（１０５）は関心のある音響
周波数において１または数波長の物理的範囲を有するものと推定される。この事
実は必要ならばＡＣＭまたはＡＤＦを調節することによりサイドローブは一般的
に減衰または移すことができることを意味する。

【００９８】 この第１の実施例における動作モードは一般的にアレイ（１０５）が非常に大
きな従来のラウドスピーカを模倣するものと考えることができる。アレイ（１０
５）の個別のトランスジューサ（１０４）は全て同相で作動されてアレイの平面
に垂直な主方向を有する対称的ビームを発生する。得られる音場は直径Ｄを有す
る単一の大型ラウドスピーカが使用された場合に得られるものに非常に似ている
。

【００９９】 （第２の実施例） 第１の実施例はより一般的な第２の実施例の特定の例と考えられる。

【０１００】 この実施例では、信号遅延手段（１５０８）または可調節デジタルフィルタ手
段（１５１２）により各レプリカに加えられる遅延は、アレイの表面を横切るあ
る選択された方向においてトランスジューサ（１０４）間で体系的に増加するよ
うに変動される。これは図１５Ｂに示されている。各出力トランスジューサ（１
０４）へ送られる前にさまざまな信号に加えられた遅延はトランスジューサの後
ろを延びる点線により図１５Ｂに示すことができる。長い点線は長い遅延時間を
表わす。一般的に、点線と実際の遅延時間との間の関係はｄ_n＝ｔ_n ^*ｃとなり、
ｄは点線の長さを表わし、ｔは各信号に加えられる遅延量を表わしｃは空中の音
速を表わす。

【０１０１】 図１５Ｂからお判りのように、出力トランスジューサに加えられる遅延は図１
５Ｂを左から右へ移動するにつれて線形に増加する。したがって、トランスジュ
ーサ（１０４ａ）へ送られる信号には実質的に遅延はなくアレイを出る一番目の
信号である。トランスジューサ（１０４ｂ）へ送られる信号には小さな遅延が加
えられ、この信号はアレイを出る二番目の信号である。トランスジューサ（１０
４ｃ，１０４ｄ，１０４ｅ等）に加えられる遅延は、隣接するトランスジューサ
の出力間に固定遅延があるように連続的に増加する。

【０１０２】 このような一連の遅延は、使用された体系的遅延増加量によって決まる量だけ
ビームが曲げられる点を除けば、第１の実施例で発生したものと類似のほぼ平行
な音の“ビーム”を発生する。非常に小さな遅延（ｔ_n＜＜Ｔ_c，ｎ）に対しては
ビーム方向はアレイ（１０５）に直交する方向に非常に近く、より大きな遅延（
ｍａｘ ｔ_n）〜Ｔ_cに対してはビームは表面にほぼ接するように方向に向けるこ
とができる。

【０１０３】 前記したように、各トランスジューサからの音波の同じ時間的部分（音波の同
じ情報を表わす部分）が一緒に特定方向に進む波面Ｆを形成するように遅延を選
択することにより音波を集束することなく指向させることができる。

【０１０４】 分配器によりアレイのエッジ近くに配置されたＳＥＴへ与えられる信号の振幅
を低減することにより（アレイの中央に近いＳＥＴへ与えられる振幅に対して）
、放射パターン内のサイドローブのレベル（有限アレイサイズによる）を低減す
ることができる。例えば、ガウスまたは累乗余弦曲線を使用して各ＳＥＴからの
信号の振幅を求めることができる。有限アレイサイズの影響に対する調節と外側
のＳＥＴの低減された振幅によるパワーの減少との間でトレードオフが達成され
る。

【０１０５】 （第３の実施例） 信号遅延手段（１５０８）および／または適応デジタルフィルタ手段（１５１
２）により加えられる信号遅延が、遅延プラスそのＳＥＴ（１０４）からＤＰＡ
Ａの前の空間内の選定点までの音響進行時間の和が全てのＳＥＴに対して同じ値
となる−すなわち、選定点における各出力トランスジューサから音波が同相音と
して到来する−ように選択される場合には、ＤＰＡＡはその点Ｐに音を集束させ
るようにすることができる。これは図１６Ｃに示されている。

【０１０６】 図１６Ｃからお判りのように、出力トランスジューサ（１０４ａから１０４ｈ
）の各々に加えられる遅延は、線形ではないが、やはり増加する。それにより焦
点上に集束する湾曲波面Ｆは焦点およびその周り（音の各スペクトル成分の波長
にほぼ等しいディメンジョンの領域内）の音響強度が付近の他の点よりも著しく
高くなるようにされる。

【０１０７】 集束する音波を得るのに必要な計算は次のように一般化することができる。 焦点位置ベクトル、 第ｎトランスジューサ位置、 第ｎトランスジューサに対する走行時間、 各トランスジューサに対する所要遅延、ｄ_n＝ｋ−ｔ_n ここに、ｋは全ての遅延が正で信頼できることを保証する定オフセットである。

【０１０８】 焦点の位置は前記したように遅延セットを適切に選択することによりＤＰＡＡ
の前のほとんどどこででも広範に変動させることができる。

【０１０９】 （第４の実施例） 図１６Ｄは各出力トランスジューサへ送られる信号に加えられる遅延を求める
ためにさらにもう一つの原理が使用される第１の側面の第４の実施例を示す。こ
の実施例では、見掛けの音源Ｏを有する音場をシミュレートするためにホイヘン
スウェーブレットが呼び出される。これは信号遅延手段（１５０８）または適応
デジタルフィルタ（１５１２）により作り出される信号遅延をアレイの後ろの空
間内の点から各出力トランスジューサまでの音響進行時間に等しく設定すること
により達成される。これらの遅延は図１６Ｄに点線で示されている。

【０１１０】 図１６Ｄからシミュレートされた音源位置に最も近く配置されたこれらの出力
トランスジューサは音源位置からさらに遠くに配置されたトランスジューサより
も前に信号を出力することが判る。各トランスジューサから放出される波により
セットアップされる干渉パターンは音場を生成しそれは、アレイの前の近距離音
場内の聴取者には、シミュレートされた音源から生じるように見える。

【０１１１】 半球波面が図１６Ｄに示されている。これらの和はシミュレート音源から生じ
ている場合に有する波面と同じ曲率および移動方向を有する波面Ｆを生成する。
したがって、真の音場が得られる。遅延を計算する方程式は次のようになり、 ｄ_n＝ｔ_n−ｊ ここに、ｔ_nは第３の実施例のように定義されｊは任意のオフセットである。

【０１１２】 したがって、本発明の第１の側面に従った方法はレプリケータ（１５０４）を
使用して、Ｎの出力トランスジューサの各々について一つずつの、Ｎのレプリカ
信号を得るステップを含む。これらの各レプリカが次にアレイ内の各出力トラン
スジューサの位置および達成すべき効果に従って選択される各遅延だけ遅延され
る（恐らくフィルタリングにより）。次に、遅延信号が各出力トランスジューサ
へ送られて適切な音場を生成する。

【０１１３】 分配器（１０２）は好ましくは信号を複写することができ各レプリカに遅延を
加えられるように個別の複写および遅延手段を含んでいる。しかしながら、例え
ば、タップ位置が遅延量を決定するＮタップ付き入力バァッファ等の他の構成も
本発明に含まれる。

【０１１４】 説明するシステムは線形であるため特定の出力トランスジューサに対する所要
遅延信号を単純に一緒に加算することにより前記した四つの効果のいずれかを結
合することができる。同様に、システムの線形性はいくつかの入力の各々を前記
したように個別に異なって集束させて、異なる音場（異なる入力における信号を
表わす）をＤＰＡＡプロパーから遠隔に確立することができる制御され潜在的に
広く分離された領域を生じることができることを意味する。

【０１１５】 （本発明の第２の側面） 本発明の第２の側面は音源を指向またはシミュレートせずに“反音（ａｎｔｉ
−ｓｏｕｎｄ）”を指向させて音場内に無音スポットを作り出すことができるＤ
ＰＡＡの使用に関連している。

【０１１６】 第２の側面に従ったこのような方法はラウドスピーカの近くに物理的に配置さ
れたマイクロホンから生じる増幅された信号によりラウドスピーカシステムが駆
動される時は常に“ハウリング”すなわち正電気音響帰還に苦しむことがある拡
声（ＰＡ）システムにおいて特に有用である。

【０１１７】 この状態において、ラウドスピーカの出力が到達し（しばしばかなり狭い周波
数帯域で）、マイクロホンによりピックアップされ、次に増幅されてラウドスピ
ーカへ供給され、そこから再度マイクロホンに到達し．．．受信信号の位相およ
び周波数が本マイクロホン信号の出力と一致する場合には、システムが飽和する
まで結合された信号が迅速に蓄積してうるさく不快なホイッスルすなわち“ハウ
リング”を放出する。

【０１１８】 音響帰還を低減または抑制するための反帰還または反ハウルラウンド（ａｎｔ
ｉ−ｈｏｗｌｒｏｕｎｄ）装置が知られている。それらはいくつかの異なる方法
で動作することができる。例えば、それらはハウルラウンドが生じる特定の周波
数における−利得−増幅量を低減してこれらの周波数におけるループ利得が１よ
りも小さくなるようにすることができる。あるいは、それらはこのような周波数
における位相を修正してラウドスピーカ出力がマイクロホン信号に加わるのでは
なくそれをキャンセルするようにすることができる。

【０１１９】 もう一つの可能性はマイクロホンからラウドスピーカへの信号パス内に周波数
偏移装置（しばしば僅か２，３ヘルツの周波数偏移を作り出す）を含めて、帰還
信号がマイクロホン信号と一致しないようにすることである。

【０１２０】 これらの方法はいずれも完全に満足できるものではなく、本発明の第２の側面
はマイクロホン／ラウドスピーカシステムがアレイとして配列された複数の個別
のトランスジューサユニットを利用する任意の状況、特に、国際特許ＷＯ９６／
３１，０８６の明細書に開示されているような多数のこのようなトランスジュー
サユニットを利用するラウドスピーカシステムにおいて適切な新しい方法を提案
する。より詳細には、本発明の第２の側面は各トランスジューサユニットへ供給
される信号の位相および／または振幅が、アレイへの影響により一つ以上の選択
された方向（それに沿って実際にかつ有効にマイクロホンが並べられている）ま
たは一つ以上の選択されたポイントにおける“感度”レベルが著しく低減される
ようにされる。すなわち、本発明の第２の側面は、１実施例において、音をピッ
クアップしてハウリングを生じるマイクロホンがある時は常に、またはある理由
から高い音響レベルを指向させることが望ましくない場合は常に指向される出力
ヌルをラウドスピーカユニットが発生することを提案する。

【０１２１】 音波はキャンセルされる信号の反転バージョンを特定の位置へ集束すなわち指
向させることによりキャンセルすることができる（すなわち、ヌルを発生するこ
とができる）。キャンセルされる信号は計算または測定により得ることができる
。したがって、本発明の第２の側面の方法は一般的に図１の装置を使用して遅延
の適切な選択により与えられる指向性音場を提供する。さまざまなトランスジュ
ーサ（１０４）により出力される信号は非反転入力信号から引き出される音場内
の信号をキャンセルしようとする音場信号の反転されスケーリングされたバージ
ョンである。この機構の例が図１７に示されている。ここで、入力信号（１０１
）はコントローラ（１７０４）へ入力される。コントローラは、恐らく遅延を加
えた後で、入力信号を従来のラウドスピーカ（１７０２）へ送る。ラウドスピー
カ（１７０２）は入力信号から引き出される音波を音場（１７０６）へ出力する
。ＤＰＡＡ（１０４）はこの音場内のいわゆる“ヌル”位置Ｐに実質的に無音ス
ポットを生じるようにされている。これはラウドスピーカ（１７０２）からの信
号によるポイントＰにおける音圧の値を計算して達成される。次に、この信号は
本発明の第１の側面に従って説明した正規の音響信号を集束させるのと同様な方
法を使用して反転されポイントＰに集束される（図１７参照）。位置Ｐにおける
音場の正確なレベルを計算または測定しより正確なキャンセルを達成するように
反転された信号をスケーリングすることによりほぼ全部のキャンセリングを達成
することができる。

【０１２２】 ヌルポイントで測定されるラウドスピーカのインパルス応答により影響される
（部屋の音響にも影響されるが、簡単にするためそれは無視する）点を除けばキ
ャンセルすべき音場内の信号はラウドスピーカ（１７０２）に供給される信号と
ほぼ正確に同じである。したがって、ヌリングが正確に実施されることを保証す
るラウドスピーカインパルス応答のモデルを有することが有用である。インパル
ス応答を考慮する修正が使用されない場合には、事実信号をキャンセルするので
はなく強化してしまうことがある（例えば、１８０°移相している場合）。イン
パルス応答（無限の大きさおよび無限に小さい持続時間を有し、しかも有限面積
を有するシャープなインパルスに対するラウドスピーカの応答）は一般的にイン
パルスが加えられた後の連続時間におけるサンプルにより表わされる一連の値か
らなっている。これらの値はラウドスピーカ（１７０２）への信号入力に加えて
インパルス応答を考慮するように修正された信号を得ることができるＦＩＲフィ
ルタの係数を得るようにスケーリングすることができる。次に、この修正された
信号を使用して適切な反音を発することができるようにヌリングポイントにおけ
る音場を計算することができる。ヌリングポイントにおける音場は“キャンセル
すべき信号”と呼ばれる。

【０１２３】 前記したＦＩＲフィルタにより信号フロー内に遅延が生じるため、適切な同期
を得るために他の何でも遅延させることが有用である。すなわち、ラウドスピー
カ（１７０２）への入力信号はＦＩＲフィルタにラウドスピーカ（１７０２）の
インパルス応答を使用して音場を計算する時間があるように遅延される。

【０１２４】 インパルス応答はラウドスピーカ（１７０２）へ送られる信号にテスト信号を
加えヌリングポイントにおける入力トランスジューサを使用してそれらを測定す
ることにより測定することができる。あるいは、システムのモデルを使用して計
算することができる。

【０１２５】 本発明のこの側面のもう一つの実施例が図１８に示されている。ここでは、個
別のラウドスピーカ（１７０２）を使用して初期音場を生成する替わりに、ＤＰ
ＡＡがこの目的のためにも使用される。このケースでは、入力信号は複写されて
各出力トランスジューサへ送られる。位置Ｐにおける音はＤＰＡＡ出力によるも
のだけであるため、この位置における音響信号の大きさは極めて容易に計算する
ことができる。これは最初に各出力トランスジューサからヌリングポイントまで
の走行時間を計算することにより達成される。ヌリングポイントにおけるインパ
ルス応答は、入力信号が初期音場を生成する時に遅延されフィルタリングされ、
さらにヌリングポイントまでの走行時間だけ遅延され１／ｒ²距離効果により減
衰される各出力トランスジューサに対する各インパルス応答からなっている。

【０１２６】 厳密に言えば、このインパルス応答は個別のアレイトランスジューサのインパ
ルス応答により畳み込まれなければならない（すなわち、フィルタリングされる
）。しかしながら、ヌリング信号はこれらの同じトランスジューサを介して再生
され、その段において同じフィルタリングを受ける。ヌリングに対するモデルベ
ースインパルス応答ではなく測定した応答を使用している場合には（後述する）
、通常出力トランスジューサのインパルス応答により測定した応答を逆畳込み（
ｄｅｃｏｎｖｏｌｖｅ）する必要がある。

【０１２７】 前記した要件を使用して得られたキャンセルすべき信号は反転およびスケーリ
ングするされた後で再度複写される。次に、これらのレプリカは反転信号が位置
Ｐに集束されるように遅延される。通常反転（ヌリング）信号はそれがヌルする
ように設計される音場と同じ時間にヌリングポイントに到達できるように、オリ
ジナル（非反転）入力信号をさらに遅延させる必要がある。各出力トランスジュ
ーサに対して、入力信号レプリカおよび各遅延反転入力信号レプリカは互いに加
えられてそのトランスジューサに対する出力信号を生成する。

【０１２８】 この効果を達成する装置が図１９に示されている。入力信号（１０１）が第１
の分配器（１９０６）およびプロセッサ（１９１０）へ送られる。そこからイン
バータ（１９０２）へ送られ反転入力信号が第２の分配器（１９０８）へ送られ
る。第１の分配器（１９０６）において入力信号は遅延無しに、または一定の遅
延で、さまざまな加算器（１９０４）へ送られる。あるいは、指向された入力信
号を得るために遅延セットを加えることができる。プロセッサ（１９１０）は入
力信号を処理して入力信号により確立される（入力信号の任意の指向を考慮して
）音場を表わす信号を得る。前記したように、この処理は一般的にさまざまなト
ランスジューサの既知のインパルス応答、各入力信号レプリカに加えられる既知
の遅延時間および各トランスジューサからヌリングポイントまでの既知の走行時
間を使用してヌリングポイントにおける音場を求めることを含んでいる。第２の
分配器（１９０８）は反転音場信号を複写して遅延させ、遅延レプリカがさまざ
まな加算器（１９０４）へ送られて第１の分配器からの出力に加えられる。次に
、単一出力信号が各出力トランスジューサ（１０４）へ送られる。前記したよう
に、第１の分配器（１９０６）は指向性すなわちシミュレートされた音源音場を
供給することができる。これは複数の音波を特定の方向へ向けたい時に有用であ
るが、得られる音場のある部分は非常に静かである必要がある。

【０１２９】 システムが線形であるため、インバータ（１９０２）において実施される反転
は第２の分配器を去る各レプリカに対して実施することができる。そのとき一つ
のインバータ（１９０２）しか必要としないため、明らかに複写する前に反転ス
テップを実施するのが有利である。反転ステップはフィルタに内蔵することもで
きる。さらに、分配器（１９０６）がＡＤＦを内蔵する場合には、初期音場およ
びヌリングビームに関連するフィルタ係数を合計することにより、初期音場とヌ
リングビームの両方をそれにより発生することができる。

【０１３０】 関心ある位置における音を測定するのに入力トランスジューサ（例えば、マイ
クロホン）が使用される場合には、既知の装置により生成されていない音場内に
ヌルポイントを形成することができる。図２０はこのようなシステムのインプリ
メンテーションを示す。マイクロホン（２００４）がコントローラ（２００２）
に接続され空間内の特定位置における音響レベルを測定するようにされている。
コントローラ（２００２）は測定信号を反転させてこの反転信号の遅延レプリカ
を生成し、反転信号をマイクロホン位置に集束するようにする。これによりマイ
クロホン位置における音場に関する負帰還ループが生成されマイクロホン位置に
おける無音を保証する。もちろん、マイクロホン（２００４）により検出された
実際の音響（例えば、ノイズの多い部屋による）とマイクロホン位置に到達する
反転検出信号を表わす音波との間に遅延があることがある。しかしながら、低周
波数に対しては、この遅延は許容できる。この影響を考慮するために、ＤＰＡＡ
の出力トランスジューサ（１０４）により出力される信号は低周波数成分しか含
まないようにフィルタリングすることができる。

【０１３１】 前記した実施例は一点に集束される反転された（かつ、恐らくはスケーリング
された）音場信号を使用する“ヌリング”の概念について説明している。しかし
ながら、より一般的なヌリングは第１の側面の第１および第２の実施例について
説明したのと同じ方法を使用して平行ビームを指向させることを含んでいる。

【０１３２】 アレイまたは本発明の利点はさまざまである。その一つは音響エネルギを選択
的に指向させないようにして“無音スポット”を作り出し、周囲領域の残りに指
向されたエネルギは大部分不変のままとすることができることである（前記した
ように、それはポジティブビームを形成するように整形することができる）。こ
れはラウドスピーカへ供給される信号が全てまたは一部ラウドスピーカアレイ近
くのマイクロホンから引き出される場合に特に有用であり、スピーカアレイから
このようなマイクロホンへ“反ビーム”が指向されると、システムのループ利得
がこの方向またはこのポイントだけで低減されハウルラウンドが起こる可能性を
低減することができる、すなわち、マイクロホンまたはその近くにヌルまたは部
分ヌルが配置される。ステージ上または会議でよく見かけるように多数のマイク
ロホンがある場合には、多数の反ビームをそのように形成して各マイクロホンに
指向させることができる。

【０１３３】 聴取エリアの一つ以上の領域が壁その他の境界からの反射の悪影響を受ける所
で、反ビームをこれらの境界へ向けてそこからの任意の反射の悪影響を低減して
聴取エリア内の音響の品質を改善する時に第３の利点も見られる。

【０１３４】 利用される音響の波長がアレイの物理的ディメンジョンに比べて極端である所
では本発明のスピーカシステムにより問題が起こることがある。したがって、ト
ランスジューサアレイの主要な２Ｄディメンジョンの一方または両方のアレイ範
囲が、システムの有用な使用範囲内で所与の周波数（Ｆｃ）よりも下で音の一ま
たは少数の波長よりも小さい場合には、これらのディメンジョンのいずれかまた
は両方で顕著な指向性を作り出すその能力が幾分または著しく低減される。さら
に、関連するディメンジョンに比べて波長が非常に大きい場合には、指向性は本
質的にゼロとなる。したがって、アレイはいずれの場合にもＦｃよりも低い周波
数では指向性の目的に対して有効ではない。しかしながら、さらに悪いことは反
ビームを発生するのに使用されるトランスジューサアレイの不要な副作用により
、Ｆｃよりも遥かに低い周波数において、全方向の出力エネルギが無意識に遥か
に低減されることがあることであり、それは放射器と見なされるトランスジュー
サアレイが波長よりも空間的に遥かに分離されていない多数の正相および逆相要
素を有し、破壊的干渉を発生しその影響は遠距離場内の全方向ではなくとも多く
の方向の放射をキャンセルするほど大きく−それは反ビームの発生において望ま
しくないためである。

【０１３５】 この特殊なケースに対処するために、トランスジューサアレイへの駆動信号は
最初にＦｓよりも低い周波数（ＢａｎｄＬｏｗ）およびＦｓよりも高い周波数（
ＢａｎｄＨｉｇｈ）へ分割しなければならず、ＦｓはＦｃの領域内のどこかにあ
る（すなわち、Ｆｓよりも低い周波数の信号の波長に比べてそのサイズが小さい
ため遠距離場内で破壊的に干渉を開始する所）。次に、ＢａｎｄＨｉｇｈが信号
が遅延要素を介して標準的方法によりトランスジューサアレイ要素へ供給され、
ＢａｎｄＬｏｗ信号は個別に遅延要素周りに向けられアレイ内の全ての出力トラ
ンスジューサへ直接供給される（各トランスジューサにおいてその各ＢａｎｄＨ
ｉｇｈ信号の出力と合計される）。このようにして、Ｆｓよりも低い周波数が全
体アレイを横切って同相で要素へ供給されて遠距離場内で破壊的に干渉せず、Ｆ
ｓよりも高い周波数は一つ以上のＳＤＭ群によりビーミングおよび反ビーミング
されて遠距離場内に有用なビーミングおよび反ビーミングを発生し、低周波数出
力は完全なままとされる。このような分周を使用する本発明の実施例は本発明の
第５の側面に関して後述する。

【０１３６】 図２０および図１８の装置はマイクロホン（２００４）において検出される入
力信号が一般的にＤＰＡＡのトランスジューサ（１０４）により出力されるが、
マイクロホン自体の位置においてこの出力信号のキャンセルが行われるように結
合することができる。前記したように、システム利得があるレベルよりも高く設
定される場合には、通常ハウルラウンド（正電気音響帰還）の確率がある。しば
しばこの制限レベルは十分低くマイクロホンのユーザは適切な感度とするために
非常に近づかなければならず、それは問題を生じることがある。しかしながら、
マイクロホンの方向にヌルすなわち反ビームを作り出すＤＰＡＡセットにより、
この望ましくない影響を著しく低減することができ、システム利得をより高いレ
ベルまで高めてより有用な感度を与えることができる。

【０１３７】 （本発明の第３の側面） 本発明の第３の側面は本発明の第１および第２の側面に関して前記した装置と
同様な単一音響放出装置だけを使用してサラウンド音響またはステレオ効果を生
成するＤＰＡＡシステムの使用に関連している。特に、本発明の第３の側面は音
波が反射または共振表面に衝突して再伝播されるように音響の異なるチャネルを
異なる方向に指向させることに関連している。

【０１３８】 本発明の第３の側面はＤＰＡＡが屋外（または、実質的に無響状況を有する任
意他の場所）で作動される場合に、観察者は個別の音場を容易に知覚するために
音響が集束されている領域の近くへ移動する必要がある問題に向けられている。
そうしなければ、観察者は生成されている個別の音場を突き止めるのが困難であ
る。

【０１３９】 音響反射面、あるいは吸収した入射音響エネルギを再放射する音響共振体がこ
のような集束領域内に配置される場合、それは集束された音響を再放射して効果
的に、ＤＰＡＡから離れされ、焦点領域に配置された新しい音源となる。平面反
射体が使用される場合には、反射音響は主に特定の方向へ向けられ、拡散反射体
が存在する場合には、音は反射体の集束された音響がＤＰＡＡから入射するのと
同じ側の焦点領域から離れる全方向に多かれ少なかれ再放射される。したがって
、異なる入力信号を表わすいくつかの異なる音響信号が前記したようにＤＰＡＡ
により異なる焦点領域に集束され、かつ各焦点領域内にそこから音を再指向させ
るような反射体または共振器が配置される場合には、ここに記載されている設計
の単一ＤＰＡＡを使用して真の多重分離音源音響放射器システムを構成すること
ができる。音を集束させることは重要ではなく、音は本発明の第１の側面の第２
の実施例のように指向させることができる。

【０１４０】 多数の硬くかつ／または堅固な反射境界面がある非無響状況（通常の室内環境
）において、ＤＰＡＡが多重分離集束ビームについて前記したように作動され−
すなわち、異なる入力信号を表わす音響信号が異なる分離された領域内に集束さ
れ−、特に、これらの集束領域が一つ以上の反射境界面へ向けられる場合には、
観察者は自分の正規の指向性音響知覚力だけで個別の音場を容易に知覚すること
ができ、同時にこれらの領域から観察者に達する反射音（境界からの）によりそ
れらの各々を空間内の個別の焦点領域において突き止めることができる。

【０１４１】 このようなケースでは、観察者は人工的な心理音響学的要素を音響信号内へ導
入するＤＰＡＡには決して依存しない真の分離された音場を知覚することを強調
したい。したがって、観察者がＤＰＡＡの近距離音場から十分遠ければ、観察者
の位置は真の音響標定にとって比較的重要ではない。このようにして、最もリア
ルな環境において見つかった自然な境界を使用して、一つの物理的ラウドスピー
カ（ＤＰＡＡ）だけでマルチチャネル“サラウンド音響”を達成することができ
る。

【０１４２】 適切な自然反射境界を欠く環境において同じ効果を作り出す場合、音源が生じ
て次にこれらの表面にビームを向けるように見えることが望ましい人工的反射ま
たは共振面の適切な配置により同様に分離されたマルチソース音場を達成するこ
とができる。例えば、大きなコンサートホールや外部環境では光学的に透明なプ
ラスチックまたはガラスパネルを配置して視覚インパクトの少ない音響反射体と
して使用することができる。これらの領域からの音響の広い分散が望ましい場合
には、音響散乱反射体または広帯域共振器を替わりに導入することができる（こ
れはより困難であるが光学的に透明とするのは不可能ではない）。

【０１４３】 図２１は聴取者（２１０３）にマルチソースを提供するための単一ＤＰＡＡお
よび多数の反射または共振面（２１０２）の使用を示す。心理音響学的キュー（
ｃｕｅ）に依存しないため、聴取エリア全体をとおしてサラウンド音響効果を聴
くことができる。

【０１４４】 単なる指向ではなく集束が使用される場合には、焦点のサイズにほぼ等しい直
径を有する球形反射体を使用して広い角度にわたって拡散反射を達成することが
できる。拡散反射効果をさらに強化するために、表面は拡散したい音響周波数の
波長程度のの粗さを持たなければないない。

【０１４５】 本発明のこの第３の側面は本発明の第２の側面と共に使用して他方のチャネル
の反ビームを所与のチャネルに関連する反射体へ向けられるようにすることがで
きる。ステレオ（２−チャネルシステム）の例をとると、チャネル１は反射体１
へ集束されチャネル２は反射体２へ集束されて反射体２においてチャネル１をヌ
ルしかつ反射体１においてチャネル２をヌルする適切なヌリングが含まれる。こ
れは正しいチャネルが各反射面において相当なエネルギを有することを保証する
。

【０１４６】 本発明の第３の側面の大きな利点は前記した全てが単一ＤＰＡＡ装置により達
成され、各トランスジューサに対する出力信号が（恐らく修正され反転された）
入力信号の遅延されたレプリカの合計から蓄積されるということである。したが
って、従来サラウンド音響システムに付随する多くの配線および装置がなくて済
む。

【０１４７】 （本発明の第４の側面） 本発明の第４の側面は出力トランスジューサアレイ付近におけるマイクロホン
の位置またはマイクロホンアレイ付近におけるラウドスピーカの位置を標定する
ためのマイクロホン（入力トランスジューサ）およびテスト信号の使用に関連し
ている。

【０１４８】 この側面に従って、ＤＰＡＡからの音響放出を感知することができ、配線また
はワイヤレス手段によりＤＰＡＡ制御電子装置に接続される一つ以上のマイクロ
ホンが提供される。ＤＰＡＡは三つ以上の（一般的には全ての）ＳＥＴからマイ
クロホンまでの信号の伝播時間を測定し三角測量することにより一つ以上のＤＰ
ＡＡ ＳＥＴに対するマイクロホンの標定を計算できるようにされたシステムを
内蔵しており、プログラム材料音響の聴取者知覚と干渉することなくＤＰＡＡの
使用中にマイクロホンの動きを追跡する可能性が与えられる。ＤＰＡＡ ＳＥＴ
アレイがオープンバックである−すなわち、ダイポールのようにトランスジュー
サの両側から放射する−場合には、ＤＰＡＡの前後におけるマイクロホン位置の
潜在的な曖昧さは受信信号の位相（特に、低周波数における）を調べることによ
り解消することができる。

【０１４９】 演奏中に空気温度と共に変化し、現場の音響効果やスピーカシステムの性能に
影響を及ぼす、音速は付加三角測量点を使用することにより同じプロセスにおい
て求めることができる。マイクロホン標定は特定のテストパターンを使用するか
（例えば、順次各ＳＥＴへの擬似ランダムノイズシーケンスまたはショートパル
スシーケンス、ここで において、パルス長ｔ_pは所要空間分解能ｒ_s以下）あるいはＤＰＡＡにより放送
されるプログラム材料を有する低レベルテスト信号（聞き取れないように設計す
ることができる）を導入し、次に相互相関によりこれらを検出することにより行
うことができる。

【０１５０】 ＳＤＭにより加えられる遅延および／またはＡＤＦのフィルタ係数を変更する
ことにより、一つ以上の特定位置における音場を最適化する（ある所望の感覚で
）制御システムをＤＰＡＡに付加することができる。前記したマイクロホンが利
用できる場合には、この最適化はセットアップ時−例えば、ＤＰＡＡの動作前使
用中−または実際の使用中に行うことができる。後者の場合、ＤＰＡＡを制御す
るのに使用されるハンドセット内に一つ以上のマイクロホンを埋め込むことがで
き、この場合制御システムはマイクロホンをリアルタイムでアクティブに追跡し
てハンドセットの位置、したがって、少なくとも一人の聴取者の推定位置におい
て音響を連続的に最適化するように設計することができる。制御システム内にＤ
ＰＡＡのモデル（最もありそうなのはソフトウェアモデル）とその音響特性、プ
ラス随意現在その中に配置されている環境（すなわち、それが使用されている所
、例えば聴取室）のモデルを組み込むことにより、制御システムはこのモデルを
使用して任意のユーザ指定位置における音響を最適化して任意の煩わしいサイド
ローブを低減するためのＤＰＡＡパラメータの所要調節を自動的に推定すること
ができる。

【０１５１】 前記した制御システムは、さらに、一つ以上の特定位置−例えば、ＤＰＡＡに
接続されるライブ演奏マイクロホンが配置される位置、または望ましくない反射
面があることが知られている位置−における音響レベルを最小限に抑えて、“不
感帯”を生成するように調節することができる。このようにして、不要な室内残
響を回避できるように、不要ｍｉｃ／ＤＰＡＡ帰還を回避することができる。こ
の可能性は本発明の第２の側面に関して検討されている。

【０１５２】 埋込みテスト信号−すなわち、大部分聴衆には知覚できないように設計され、
低レベル擬似ランダムノイズシーケンスにより代表され、プログラム信号上に重
畳されるＤＰＡＡ電子装置内に発生された付加信号−を使用することにより、一
つ以上のライブ演奏マイクロホンを空間的に追跡することができる（前記マイク
ロホンとＤＰＡＡトランスジューサ間の遅延パターンの適切な処理により）。次
に、このマイクロホン空間情報はマイクロホンが移動される時はいつでも“不感
帯”の位置決め等の目的に対して使用することができる（埋込みテスト信号はマ
イクロホン位置において非ゼロ振幅である必要があることをお判り願いたい）。

【０１５３】 図２２は聴取エリア内の場所を指定するマイクロホンの使用に対して可能な構
成を示す。マイクロホン（２２０１）は無線送信機（２２０２）および受信機（
２２０３）を介してＤＰＡＡ（１０５）のアナログまたはデジタル入力（２２０
４）に接続される。より簡便であればワイヤまたは他のワイヤフリー接続を替わ
りに使用することができる。大概のＳＥＴ（１０４）は正規動作に使用されるか
または無音である。少数のＳＥＴ（２２０５）がテスト信号を発し、通常のプロ
グラム信号に加えられるかその代わりとされる。テストＳＥＴとマイクロホン間
のパス長（２２０６）はテスト信号とマイクロホン信号の比較により推定され、
三角測量によりマイクロホンの位置を推定するのに使用される。受信したテスト
信号の信号対ノイズ比が悪ければ、数秒にわたって応答を積分することができる
。

【０１５４】 屋外演奏では、風がラウドスピーカシステムの性能に著しいインパクトを与え
る。音の伝播方向は風により影響される。特に、音の所望の伝播方向に垂直に聴
衆を横切って吹く風は音響パワーの多くを現場の外へ送り出してしまい、内部の
カバレッジは不十分となる。図２３はこの問題を示す。点線に囲まれたエリア２
３０２は風が無い場合のＤＰＡＡ（１０５）の音場形状を示す。風Ｗは音場２３
０４が得られるように右から吹き、それは音場２３０２の歪められたバージョン
である。

【０１５５】 ＤＰＡＡシステムにより、マイクロホン位置発見信号の伝播は横風により同様
に影響を受ける。したがって、マイクロホンＭが聴衆エリアの中央に配置されて
いるが、西から横風が吹いていた場合には、位置発見システムにはマイクロホン
が聴衆エリアの西にあるように見える。図２３の例をとると、風Ｗによりテスト
信号はＤＰＡＡからマイクロホンまで湾曲パスをとる。これによりシステムはマ
イクロホンを、真の位置Ｍの西の、位置Ｐに誤標定する。これを考慮するために
、アレイウェイの放射パターンは見かけのマイクロホン位置Ｐ周りのカバレッジ
を最適化し、風を補償し、実際の聴衆エリア内に最適カバレッジを与えるように
調節される。ＤＰＡＡ制御システムは演奏中にこれらの調節を自動的に行うこと
ができる。制御システムの安定性を保証するために、緩やかな変化しか行っては
ならない。システムのロバストさは聴衆エリア全体にわたって既知の位置で多数
のマイクロホンを使用して改善することができる。風が変わる場合であっても、
音場は所望の方向に実質的に一定に指向し続けることができる。

【０１５６】 本発明の第３の側面に関して前記したように、ＤＰＡＡから遠隔に見かけの音
源を配置したい（音響エネルギビームを適切な反射面上に集束させることにより
）場合には、前記したマイクロホンの使用により単純な方法でこの状況をセット
アップすることができる。一つのマイクロホンが遠隔音源となる表面の近くに配
置され、マイクロホンの位置は前記したＤＰＡＡサブシステムにより正確に決定
される。次に、制御システムはマイクロホンの位置において集束すなわち指向さ
れたビーム（一つ以上のユーザ選択入力に接続される）を標定するための最適ア
レイパラメータを計算する。その後、マイクロホンは除去することができる。次
に、個別の遠隔音源が選択位置における表面から音響を発する。

【０１５７】 ある程度の冗長度をシステム内に組み込んでより正確な結果を与えるのが有利
である。例えば、テスト信号が各出力トランスジューサから入力トランスジュー
サまで進行するのに要する時間を一般的にアレイ内の全出力トランスジューサに
対して計算して、解くべき変数（三つの空間変数および音速）よりも多くの連立
方程式を生じることができる。方程式を適切に解くことにより最低全体誤差を生
じる変数に対する値を得ることができる。

【０１５８】 テスト信号は擬似ランダムノイズ信号または非可聴信号を含むことができ、そ
れらはＤＰＡＡ ＳＥＴにより出力されるかまたはいかなる入力信号成分も出力
しないトランスジューサを介して出力される遅延入力信号レプリカへ加えられる
。

【０１５９】 本発明の第４の側面に従ったシステムは付近に出力トランスジューサがある入
力トランスジューサアレイにより構成されるＤＰＡＡ装置にも応用することがで
きる。出力トランスジューサはアレイ内の各入力トランスジューサにより受信さ
れる単一テスト信号しか出力することができない。次に、テスト信号の出力とそ
の受信との間の時間を使用して出力トランスジューサの位置を三角測量しかつ／
または音速を計算することができる。

【０１６０】 このシステムにより“入力ヌル”を生成することができる。これらは入力トラ
ンスジューサアレイがそれに対して低減された感度を有するエリアである。図２
４から２６はこのような入力ヌルがどのようにセットアップされるかを示す。最
初に、入力ヌルが配置されるべき位置Ｏが選択される。この位置において、全体
として入力トランスジューサ（２４０４）のアレイによりピックアップされない
ノイズを作ることができる。この入力ヌルを生成する方法は、実際にはさらに多
くを使用することができるが、三つの入力トランスジューサ（２４０４ａ，２４
０４ｂおよび２４０４ｃ）しかないアレイに関して説明する。

【０１６１】 最初に、位置Ｏに配置された点音源から音が発せられる状況について考える。
時間０において音が発せられると、パス長が異なるためそれは最初にトランスジ
ューサ（２４０４ｃ）に達し、次にトランスジューサ（２４０４ｂ）その次にト
ランスジューサ（２４０４ａ）に達する。説明を容易にするために、パルスが１
秒後にトランスジューサ（２４０４ｃ）に達し、１．５秒後にトランスジューサ
（２４０４ｂ）に達し２秒後にトランスジューサ（２４０４ａ）に達するものと
仮定する（これらは単に例示を容易にするために選択された非現実的に大きな図
である）。これは図２５Ａに示されている。これらの受信された入力信号は、次
に、アレイの入力感度を実際に位置Ｏ上に集束するように量を変動させることに
より遅延される。このケースでは、これはトランスジューサ（２４０４ｂ）にお
いて受信された入力を０．５秒遅延させ、トランスジューサ（２４０４ｃ）にお
いて受信された入力を１秒遅延させることを含んでいる。図２５Ｂから判るよう
に、この結果全入力信号が時間を揃えるように修正される（遅延を加えることに
より）。次に、これらの三つの入力信号は合計されて図２５Ｃに示す出力信号を
得る。次に、この出力信号をほぼアレイ内の入力トランスジューサ数で割ること
によりその大きさが減少される。このケースでは、これは出力信号を３で割って
図２５Ｄに示す出力信号を得ることを含んでいる。図２５Ｂに示す信号を達成す
るためにさまざまな入力信号に加えられた遅延が、次に、出力信号のレプリカか
ら除去される。したがって、出力信号は各入力信号に加えられた遅延量と同じ量
を変動させることにより複写され進められる。そのため、図２５Ｄの出力信号は
全く進められず最初のヌリング信号Ｎａを生成することはない。出力信号のもう
一つのレプリカは０．５秒進められてヌリング信号Ｎｂを生成し出力信号の第３
のレプリカは１秒進められてヌリング信号Ｎｃを生成する。ヌリング信号は図２
５Ｅに示されている。

【０１６２】 最終ステップとして、これらのヌリング信号は各入力信号から減じられて一連
の修正された入力信号を与える。Ｏ点において生じる音のケースに対して予期す
るように、本例のヌリング信号は入力信号と全く同じであり実質的にゼロの大き
さを有する三つの修正された信号が得られる。したがって、本発明の第４の側面
の入力ヌリング方法は入力ヌルが配置されている位置Ｏから発せられる信号をＤ
ＰＡＡに無視させるように働くことが判る。

【０１６３】 Ｏ以外の音場内の位置から生じる信号は、図２４の位置Ｘに配置された音源に
より入力トランスジューサにおいて得られる信号を本発明の方法がどのように処
理するかを考えれば判るように、ゼロに低減されることはない。位置Ｘから生じ
る音は最初にトランスジューサ（２４０４ａ）に到達し次にトランスジューサ（
２４０４ｂ）に最後にトランスジューサ（２４０４ｃ）に到達する。これは図２
６Ａに示す音響パルスにより理想化される。入力ヌリング方法に従って、これら
の受信信号は感度を位置Ｏ上に集束させる量だけ遅延される。したがって、トラ
ンスジューサ（２４０４ａ）における信号は遅延されず、トランスジューサ（２
４０４ｂ）における信号は０．５秒遅延されトランスジューサ（２４０４ｃ）に
おける信号は１秒遅延される。これから生じる信号が図２５Ｂに示されている。

【０１６４】 次に、これら三つの信号は一緒に加えられて図２６Ｃに示す出力信号を達成す
る。次に、この出力信号はその大きさを低減するように適切な入力トランスジュ
ーサ数で除される。得られる信号が図２６Ｄに示されている。次に、得られた信
号は複写され各レプリカは図２６Ｂに示す信号を達成するために入力信号が遅延
された量だけ進められる。得られる三つの信号が図２６Ｅに示されている。次に
、これらのヌル信号Ｎａ，ＮｂおよびＮｃはオリジナル信号から減じられて修正
された入力信号Ｍａ，ＭｂおよびＭｃを得る。図２６Ｆに示す得られる信号から
判るように、入力パルスは修正により無視できる程度しか変化しない。入力パル
ス自体が元のレベルの２／３へ低減されオリジナルパルスレベルの１／３の他の
負パルスはノイズとして加えられている。多くの入力トランスジューサを使用す
るシステムに対して、パルスレベルは一般的にパルスの（Ｎ−１）／（Ｎ）だけ
低減されノイズは一般的にパルスの（１／Ｎ）の大きさを有する。したがって、
例えば１００のトランスジューサに対して、音がヌリング位置Ｏから遠い点から
来る時は修正の影響は無視できる。次に、２６Ｆの信号を従来のビーム形成に使
用してＸからの信号を回復することができる。

【０１６５】 本発明の第４の側面で使用したさまざまなテスト信号はさまざまな入力信号に
相関関数を適用することにより区別することができる。検出すべきテスト信号は
任意の入力信号により相互相関され、このような相互相関の結果が解析されてテ
スト信号が入力信号内に存在するかどうかを示す。擬似ランダムノイズ信号はど
の信号も群内の任意数の他の信号の一次結合とはならないように互いに独立して
いる。それにより相互相関プロセスが問題とするテスト信号を識別することが保
証される。

【０１６６】 テスト信号は望ましくはそれらの非可聴性を最大とするように非フラットなス
ペクトルを有するように定式化される。これは擬似ランダムノイズ信号をフィル
タリングして行われる。最初に、それらは耳が比較的鈍感であるオーディオ帯域
の領域内に配置されたパワーを有することがある。例えば、耳は３．５ｋＨｚ付
近に最大感度を有し、そのためテスト信号は好ましくはこの周波数付近に最小パ
ワーがある周波数スペクトルを有する。第２に、プログラム信号に従ってテスト
信号を適応的に変え、テスト信号パワーの多くをマスクされるスペクトルの一部
に置くことによりマスキング効果を使用することができる。

【０１６７】 図２７はＤＰＡＡに内蔵するテスト信号発生および解析のブロック図を示す。
テスト信号はブロック（２７０１）において発生および解析される。それは入力
として、所望のオーディオ信号によるマスキングにより知覚不能とされるテスト
信号を設計するための正規の入力チャネル、およびマイクロホン入力２２０４を
有する。ＤＳＲＣおよび／またはＡＤＣ等の通常の入力回路は判り易くするため
に省かれている。テスト信号は専用ＳＥＴ（２７０３）または共用ＳＥＴ２２０
５により発せられる。後者のケースでは、テスト信号はテスト信号挿入ステップ
（２７０２）において各ＳＥＴへ供給する信号に内蔵される。

【０１６８】 図２８は二つの可能な信号挿入ステップを示す。プログラム入力信号（２８０
１）は分配器または加算器から来る。テスト信号（２８０２）は図２７のブロッ
ク２７０１から来る。出力信号（２８０３）はＯＮＳＱ、非線形補償器、または
直接増幅器段へ行く。挿入ステップ（２８０４）において、テスト信号はプログ
ラム信号へ加えられる。挿入ステップ（２８０５）において、テスト信号はプロ
グラム信号に取って代わる。制御信号は省かれる。

【０１６９】 （本発明の第５の側面） 第２の側面に関して前記したように、入力信号を二つ以上の周波数帯域へ分割
しＤＰＡＡ装置を使用して達成される指向性に関してこれらの周波数帯域に個別
に対処することがしばしば有利である。このような技術はビーム指向時だけでな
く、特定位置における音をキャンセルしてヌルを生成する時にも有用である。

【０１７０】 図２９は異なる周波数帯域のビームを選択的に放つ一般的装置を示す。

【０１７１】 入力信号１０１は信号スプリッタ／コンバイナ（２９０３）に接続され、した
がって、並列チャネル内のローパスフィルタ（２９０１）およびハイパスフィル
タ（２９０２）に接続される。ローパスフィルタ（２９０１）は分配器（２９０
４）に接続され、それは全ての加算器（２９０５）に接続され、それは次にＤＰ
ＡＡ（１０５）のＮのトランスジューサ（１０４）に接続される。

【０１７２】 ハイパスフィルタ（２９０２）は図２の装置（１０２）と同じ装置（１０２）
（一般的に、Ｎの可変振幅可変時間遅延要素を含んでいる）に接続され、それは
次に加算器（２９０５）の他方のポートに接続されている。

【０１７３】 このシステムはアレイサイズがこれらの低周波数における波長に比べて小さい
ことによる低周波数の遠距離音場キャンセル効果を克服するのに使用することが
できる。したがって、このシステムは異なる周波数を音場の整形に関して異なっ
て処理することができる。ソース／検出器およびトランスジューサ（２９０４）
間を低周波数は全て同じ時間遅延（通常はゼロ）および振幅で通過し、より高い
周波数はＮトランスジューサの各々について独立にかつ適切に時間遅延および振
幅制御される。これにより低周波数のグローバル遠距離音場ヌリング無しにより
高い周波数のアンチビーミングすなわちヌリングを行うことができる。

【０１７４】 本発明の第５の側面に従った方法は可調節デジタルフィルタ（５１２）を使用
して実施できることをお判り願いたい。このようなフィルタはフィルタ係数に対
する適切な値を選択するだけで異なる周波数に対して異なる遅延を与えることが
できる。この場合、周波数帯域を個別に分割して各周波数帯域から引き出される
レプリカに異なる遅延を適用する必要がない。単一入力信号のさまざまなレプリ
カをフィルタリングするだけで適切な効果を達成することができる。

【０１７５】 （本発明の第６の側面） 本発明の第６の側面はＤＰＡＡシステムのユーザが特定のチャネルの音が任意
特定の時間にどこに集束されるかを必ずしも容易に標定できないという問題に取
り組むものである。この問題は空間内の音が集束されるポイントで交差するよう
にすることができる二本のステアラブル光線を提供することにより緩和される。
光線はオペレータの制御下にあり、ＤＰＰＡコントローラはオペレータが光線を
交差させる時は常に音響チャネル集束が行われるようにされている。これは部屋
の数学的モデルの生成や他の複雑な計算に依存しない非常にセットアップの容易
なシステムを提供する。

【０１７６】 二本の光線が提供される場合、それらは空間内のチャネルの集束領域の中心ま
たはその近くで交差するようにＤＰＡＡ電子装置により自動的にステアリングさ
れ、再度たくさんの有用なセットアップ帰還情報をオペレータに提供する。

【０１７７】 二本の光線の色を異ならせることは有用であり、重複領域では第３のの色が知
覚されるように異なる原色、例えば、赤および緑が最善である。

【０１７８】 どのチャネルセッティングが光線の位置を制御するかを選択する手段も設けな
ければならず、これらは全てハンドセットから制御することができる。

【０１７９】 三本以上の光線が提供される場合には、ステアラブル光線対の空間内の交差位
置により多数のチャネルの集束領域を同時に際立たせることができる。

【０１８０】 小さなレーザビーム、特に、固体ダイオードレーザは有用なコリメート光源を
提供する。

【０１８１】 ステアリングはガルボ（ｇａｌｖｏ）やモータにより、あるいは英国特許出願
第０００３，１３６．９号の明細書に記載されているようなＷＨＥＲＭ機構によ
り駆動される小型ステアラブルミラーを介して容易に達成することができる。

【０１８２】 図３０はＤＰＡＡ上のプロジェクタ（３００１，３００２）から発せられて焦
点（３００５）を示すステアラブル光線（３００３，３００４）の使用を示す。
プロジェクタ（３００１）が赤色光を発しプロジェクタ（３００２）が緑色光を
発する場合、焦点では黄色光線が見える。

【０１８３】 （本発明の第７の側面） ＤＰＡＡ内の多数の光源が同時に使用される場合には、クリッピングや歪を回
避するために、ＳＥＴに与えられた合計された信号のどれもがＳＥＴピストンま
たは合計器、デジタル増幅器、ＯＮＳＱまたは線形または非線形補償器のフルス
ケールデジタルレベル（ＦＳＤＬ）の最大偏位を越えないことを保証することが
重要となることがある。これはＩピーク信号の各々をスケールダウンまたはピー
ク制限してどのピークもフルスケールレベルの１／Ｉを越えないようにすること
により回りくどくなく達成することができる。この方法は入力信号がＦＳＤＬに
おいて一緒にピーとなる最悪のケースに対処はするが、単一入力に利用できる出
力パワーを厳しく制限する。大概のケースでは時折の瞬間（映画サウンドトラッ
クの爆音等）を除けばこれは起こりそうもない。したがって、より高いレベルが
使用されこのような同時ピーク中だけピーク制限を使用して過負荷が回避されれ
ば、デジタルシステムのダイナミックレンジをより良く使用することができる。

【０１８４】 デジタルピーリミッターは必要に応じて入力信号デジタルオーディオ信号をス
ケールダウンして出力信号が指定された最大レベルを超えるのを防止するシステ
ムである。それは入力信号から制御信号を引出し、それをサブサンプリングして
所用の計算を低減することができる。制御信号は平滑されて出力信号の不連続性
を防止する。利得がピーク（アタック時定数）の前に低減され後で正規に戻され
る（リリース時定数）レートはリミッターの可聴効果を最小限に抑えるように選
択される。それらはユーザの制御下で工場プリセットされるか、または入力信号
の特性に従って自動的に調節される。少量のレーテンシが許容できる場合には、
制限アクションのアタックフェーズが突然のピークを予想できるように、制御信
号を“ルックアヘッド”することができる（制御信号は遅延させずに入力信号を
遅延させて）。

【０１８５】 各ＳＥＴが異なる相対遅延を有する入力信号の和を受信するため、入力信号の
和からピーリミッター用制御信号を引出すことは十分単純なことではなく、それ
は一つの和内で一致しないピークが一つ以上のＳＥＴへ与えられる遅延和におい
てもそうすることがあるためである。各合計信号に独立したピーリミッターが使
用される場合、あるＳＥＴが制限され他は制限されなければ、アレイの放射パタ
ーンが影響を受ける。

【０１８６】 この影響は全てが同量の利得低減を加えるようにリミッターを連結して回避す
ることができる。しかしながら、一般的にそうであるが、Ｎが大きいとこれは実
現するのが複雑であり合計点における過負荷を防止しない。

【０１８７】 本発明の第７の側面に従った別の方法はマルチチャネルマルチフェーズリミッ
ター（ＭＭＬ）であり、その線図が図３１に示されている。この装置は入力信号
に作用する。それは現在ＳＤＭにより実現される遅延範囲にわたるタイムウィン
ドウ内の各入力信号のピークレベルを見つけ、次に、これらのＩピークレベルを
合計してその制御信号を作り出す。制御信号がＦＳＤＬを越えなければ、個別の
ＳＥＴへ与えられたどの遅延和もできず、制限作用は不要である。越える場合に
は、入力信号はレベルをＦＳＤＬへ下げるように制限しなければならない。アタ
ックおよびリリース時定数およびルックアヘッド量はユーザの制御下としたり応
用に従って工場プリセットとすることができる。

【０１８８】 ＯＮＳＱと共に使用される場合、ＭＭＬはオーバーサンプラーの前または後で
作用することができる。

【０１８９】 オーバーサンプリングの前に入力信号から制御信号を引出し、次に、オーバー
サンプルされた信号に制限作用を適用することによりより低いレーテンシを達成
することができ、帯域幅が制限されているため、より低次のより低い郡遅延アン
チイメージングフィルタを制御信号に使用することができる。

【０１９０】 任意数のチャネル（入力信号）に対して外挿することができるが、図３１はＭ
ＭＬの２−チャネルインプリメンテーションを示す。入力信号（３１０１）は入
力回路または線形補償器から来る。出力信号（３１１１）は分配器へ行く。各遅
延ユニット（３１０２）はバァッファを含みその入力信号のいくつかのサンプル
を格納し、そのバァッファ内に含まれた最大絶対値を（３１０３）として出力す
る。バァッファの長さは図示せぬ制御信号により分配器内に実現される遅延範囲
を追跡するように変えることができる。加算器（３１０４）は各チャネルからの
これらの最大値を合計（ｓｕｍｓ）する。その出力は応答整形器（３１０５）に
より指定されたアタックおよびリリースレートを有するより滑らかに変動する利
得制御信号へ変換される。分配器（３１１１）へ送られる前に、段（３１１０）
において入力信号はそれぞれ利得制御信号に従って減衰される。好ましくは、信
号は利得制御信号に比例して減衰される。

【０１９１】 利得変化がピークを予想できるようにするために、チャネル信号パスに遅延（
３１０９）を内蔵することができる。

【０１９２】 オーバーサンプリングが内蔵される場合には、それはＭＭＬ内に配置すること
ができアップサンプリング段（３１０６）にアンチイメージフィルタ（３１０７
−３１０８）が続く。高品質アンチイメージフィルタは通過帯域内に著しい群遅
延を有することがある。３１０８に対する群遅延の少ないフィルタ設計を使用し
て遅延３１０９を低減または解消することができる。

【０１９３】 分配器はグローバルＡＤＦ（８０７）を内蔵しており、ＭＭＬは信号パス内の
それらの後に最も有用に内蔵され、分配器を個別のグローバルかつパーＳＥＴ段
へ分割する。

【０１９４】 したがって、本発明の第７の側面により構造が単純で、クリッピングおよび歪
を有効に防止し所用の放射形状を維持する制限装置が得られる。

【０１９５】 （本発明の第８の側面） 本発明の第８の側面はアレイ内の故障したトランスジューサを検出し、その影
響を緩和する方法に関連している。

【０１９６】 第８の側面に従った方法は、トランスジューサが故障しているかを確認するた
めに、テスト信号がアレイの各出力トランスジューサへ送られ近くに配置された
入力トランスジューサにより受信される（またはされない）ことが必要である。
互いに区別できるかぎり、テスト信号は各トランスジューサから順次または同時
に出力することができる。テスト信号は一般的に前記した本発明の第４の側面に
関連して使用されるものと同じである。

【０１９７】 故障検出ステップは初めにシステムをセットアップする前、例えば、“音響チ
ェック”中に実施することができ、あるいはテスト信号が非可聴すなわち目立た
ないことを保証することによりシステムの使用中常に実施することができる。こ
れはテスト信号が低振幅の擬似ランダムノイズ信号を含むことにより達成される
。それらはトランスジューサ群により一時に送ることができ、これらの群は結局
全トランスジューサがテスト信号を送るように変化し、あるいはそれらは実質的
に常に全トランスジューサにより送ることができ、ＤＰＡＡから出力したい信号
へ加えられる。

【０１９８】 トランスジューサ故障が検出されると、しばしば予測できない出力を回避する
ためにトランスジューサを無音とすることが望ましい。さらに、故障したトラン
スジューサの影響を緩和するために無音とされたトランスジューサに隣接するト
ランスジューサの出力の振幅を低減することが望ましい。この修正は無音とされ
たトランスジューサの近くに配置された一群の作動中のトランスジューサの振幅
を制御するように拡張することができる。

【０１９９】 （本発明の第９の側面） 第９の側面は一つまたは複数の個別の方向に送信されるようにオーディオ出力
信号をステアリングするＤＰＡＡ等の再生装置において受信されるオーディオ信
号を再生する方向に関連している。

【０２００】 一般的に、ＤＰＡＡに対しては、各トランスジューサにおいて観察される遅延
量はオーディオ信号が向けられる方向を決定する。したがって、このようなシス
テムのオペレータは信号を特定の方向へ向けるように装置をプログラムする必要
がある。所望の方向が変化すれば、装置を再プログラムする必要がある。

【０２０１】 本発明の第９の側面は出力オーディオ信号を自動的に指向させることができる
方法および装置を提供することにより前記した問題を緩和することができる。

【０２０２】 これはオーディオ信号に関連する情報信号を提供するとにより達成することが
でき、情報信号は任意特定の時間に音場をどのように整形すべきかについての情
報を含んでいる。したがって、オーディオ信号が再生される度に、関連する情報
信号が復号され音場を整形するのに使用される。これによりオペレータはオーデ
ィオ信号がどこへ向けられなければならないかをプログラムする必要がなくなり
、オーディオ信号の再生中にオーディオ信号ステアリング方向を所望により変え
ることができる。

【０２０３】 本発明の第９の側面は一つまたはいくつかのオーディオチャネルを再生するこ
とができる音響再生システムであり、これらのチャネルのいくつかまたは全てが
時間変化ステアリング情報の関連ストリーム、およびいくつかのラウドスピーカ
給電を有する。ステアリング情報の各ストリームは関連するオーディオチャネル
からの信号がラウドスピーカ給電間にどのように分配されるかを制御するために
復号システムにより使用される。ラウドスピーカ給電数は典型的に録音されたオ
ーディオチャネル数よりも著しく大きく使用されるオーディオチャネル数はプロ
グラムの途中で変化することがある。

【０２０４】 第９の側面は主として音をいくつかの方向中の一つの方向へ向けることができ
る再生システムに応用される。これは複数の方法で行うことができる。 ・ 多くの独立したラウドスピーカを聴衆席周りに分散させ所望の方向に最も近
いラウドスピーカ、または最も近いいくつかのラウドスピーカ、へ単純にオーデ
ィオ信号を送ることにより指向性を得ることができ、各信号のレベルおよび時間
遅延はスピーカ間の所望のポイントにおいてより正確な標定を行うように設定さ
れる。 ・ 機械的に制御可能なラウドスピーカを使用することができる。この方法は音
のビームを投射するための従来のトランスジューサ周りのパラボラディッシュま
たは超音波搬送波の使用を含むことができる。指向性は音のビームを機械的に回
転させたり他に指向させて達成することができる。 ・ 好ましくは、多数のラウドスピーカが（好ましくは、２Ｄの）フェーズドア
レーに配列される。他の側面に関して前記したように、各ラウドスピーカには独
立した給電が提供され各給電は音のビームがアレイから投射されるように制御さ
れるその利得、遅延およびフィルタリングを有することができる。このシステム
は特定のポイントへビームを投射したり音がアレイの後ろのポイントから来るよ
うに見えるようにすることができる。音のビームはそれを聴衆席の壁上に集束さ
せることによりそこから来るように見えるようにすることができる。

【０２０５】 前記した実施例に従って、大概のラウドスピーカ給電はラウドスピーカの大き
な二次元アレイを駆動してフェーズドアレーを形成する。聴衆席の周りには独立
した、個別のラウドスピーカおよびさらにフェーズドアレーがあることもある。

【０２０６】 第９の側面は実際のオーディオ信号自体を有する関連する音場整形情報を含み
、整形情報はオーディオ信号がどのように指向されるかを指示するのに使用する
ことができる。整形情報はその上にビームを集束させたいまたはそこで音源をシ
ミュレートしたい一つ以上の物理的位置を含むことができる。

【０２０７】 ステアリング情報はオーディオ信号の各レプリカへ与えられる実際の遅延から
なることができる。しかしながら、この方法によりたくさんの情報からなるステ
アリング信号となってしまうことがある。

【０２０８】 ステアリング情報は好ましくはオーディオチャネルとして同じデータストリー
ム内へ多重化される。既存の標準の単純な拡張を介して、それらをＭＰＥＧスト
リーム内へ結合しＤＶＤ，ＤＶＢ，ＤＡＢまたは任意の将来のトランスポートレ
イヤにより送り出すことができる。さらに、シネマ内に既に存在する従来のデジ
タル音響システムを拡張して本発明のコンポジット信号を使用することができる
。

【０２０９】 各ラウドスピーカに対する利得、遅延およびフィルタ係数からなるステアリン
グ情報を使用する替わりに、音がどこへ集束されるかまたはどこから来ているよ
うに見えるかを単純に記述することができる。聴衆席内に設置する間、復号シス
テムは各ラウドスピーカ給電により駆動されるラウドスピーカの位置および聴取
エリアの形状がプログラムされる、またはひとりでに決定される。それは各チャ
ネルがステアリング情報により記述される位置から来るようにするのに必要な利
得、遅延およびフィルタ係数を引出すためにこの情報を使用する。ステアリング
情報を格納するこの方法により同じレコーディングを異なるスピーカおよびアレ
イ構成で異なるサイズの空間内で使用することができる。また、格納または送信
されるステアリング情報の量が著しく低減される。

【０２１０】 オーディオ−ビジュアルシネマ応用では、アレイは典型的にスクリーン（音響
透明材料製）の後ろに配置され、スクリーンサイズのほんの僅かにすぎない。こ
のような大きなアレイの使用により音響のチャネルは投射されたイメージ内の対
象の位置に対応するスクリーンの後ろの任意のポイントから来るように見えるよ
うにすることができる。スクリーン高さおよび幅の単位を使用してステアリング
情報を符号化し、復号システムにスクリーンの位置を知らせることにより、見か
けの音源がイメージ内の同じ場所に留まる間に同じステアリング情報を異なるサ
イズスクリーンを有するのシネマ内で使用することができる。このシステムは個
別の（非アレイ）ラウドスピーカまたは追加アレイにより増大することができる
。天井にアレイを置くと特に便利である。

【０２１１】 図３２は本発明を実施する装置を示す。情報信号により多重化されたオーディ
オ信号がデマルチプレクサ３２０７の端子３２０１へ入力される。デマルチプレ
クサ３２０７はオーディオ信号および情報信号を個別に出力する。オーディオ信
号は復号装置３２０８の入力端子３２０２へ送られ情報信号は復号装置３２０８
の端子３２０３へ送られる。複写装置３２０４は入力端子３２０２のオーディオ
信号入力をいくつかの同じレプリカへ複写する（ここでは、四つのレプリカが使
用されるが、任意の数が可能である）。したがって、複写装置３２０４は各々が
入力端子３２０２に与えられた信号と同じである四つの信号を出力する。情報信
号は端子３２０３からコントローラ３２０９へ送られ、それは各遅延要素３２１
０の各複写信号へ加えられる遅延量を制御することができる。次に、遅延され複
写された各オーディオ信号が出力端子３２０５を介して個別のトランスジューサ
３２０６へ送られ指向性音響出力を与える。

【０２１２】 端子３２０３における情報信号入力を含む情報は、出力オーディオ信号を情報
信号に従って聴衆席周りに指向できるように、時間と共に連続的に変化させるこ
とができる。これはオペレータがオーディオ信号出力方向を連続的に監視して必
要な調節を行う必要性が起こらないようにする。

【０２１３】 端子３２０３へ入力される情報信号は各トランスジューサ３２０６へ入力され
る信号へ加えるべき遅延値を含むことができる。しかしながら、情報信号内に格
納される情報は替わりにデコーダ３２０９内で適切な遅延セットへ復号される物
理的位置情報を含むことができる。これは聴衆席内の物理的位置に遅延セットを
マッピングしてその位置への指向性を達成するルックアップテーブルを使用して
達成することができる。好ましくは、本発明の第１の側面の記述において与えら
れたような数学アルゴリズムが使用され物理的位置を遅延値セットへ変換する。

【０２１４】 本発明の第９の側面はステアリング情報を使用して従来のステレオ音響または
サラウンド音響を提供できるように従来のオーディオ再生装置と一緒に使用でき
るデコーダも含んでいる。ヘッドホーンプレゼンテーションに対しては、ヘッド
関連伝達関数を使用してレコーディングの両耳表現を合成し聴取者周りの見かけ
の音源を位置決めするためにステアリング情報を使用することができる。このデ
コーダを使用して、記録された信号はオーディオチャネルを含み関連するステア
リング情報は、例えば、フェーズドアレーを利用できないため所望ならば従来の
方法で再生することができる。

【０２１５】 この明細書において、“聴衆席”が引き合いに出された。しかしながら、前記
した技術は大きな公共空間だけでなくホームシネマおよび音楽再生を含む多数の
応用に適用することができる。

【０２１６】 前記した説明はアレイ内の全トランスジューサを介して再生される単一オーデ
ィオ入力を使用するシステムに関連している。しかしながら、本システムは各入
力を個別に処理して各入力に対する一組の遅延係数を計算し（その入力に関連す
る情報入力に基づいて）各トランスジューサに対して得られた遅延オーディオ入
力を合計することにより多数のオーディオ入力の再生に拡張することができる（
やはり、全トランスジューサを使用して）。これはシステムの線形性により可能
である。これにより同じトランスジューサを使用して個別のオーディオ入力を異
なる方法で指向させることができる。したがって、演奏全体をとおして自動的に
変化する特定の方向に指向性を有するように多くのオーディオ入力を制御するこ
とができる。

【０２１７】 （本発明の第１０の側面） 本発明の第１０の側面はＤＰＡＡにより出力される音場を設計する方法に関連
する。

【０２１８】 ユーザが放射パターンを指定したい場合には、ＡＤＦの使用により制約された
最適化手順に多くの自由度が許される。ユーザはターゲット、典型的にはカバレ
ッジができるだけ均一でなければならない現場のエリアを指定し、あるいはカバ
レッジを最小限に抑えなければならない他の領域さらにはカバレッジが問題にな
らない領域を、恐らくは特定の頻度で、距離と共に体系的に変動させなければな
らない。領域はマイクロホンまたは他の位置決めシステムの使用により、手動ユ
ーザ入力、またはアーキテクチュアや音響モデル化システムからのデータセット
を使用して指定することができる。ターゲットは優先順位によりランク付けする
ことができる。最適化手順はＤＰＡＡ自体内で実施することができその場合、前
記したように、風の変動に応答してあるいは外部コンピュータを使用する個別ス
テップとして適応させることができる。一般的に、最適化はＡＤＦに対して適切
な係数を選択して所望の効果を得ることを含んでいる。これは、例えば、本発明
の第１の側面において前記したように単一遅延セットと等価のフィルタ係数で開
始し、得られる放射パターンをシミュレーションにより計算して行うことができ
る。次に、さらに正負ビーム（異なる、適切な遅延を有する）を反復して加え、
それらの対応するフィルタ係数を既存セットへ加えるだけで、放射パターンを改
善することができる。

【０２１９】 （さらに好ましい特徴） 放射パターンおよび各入力に関連する信号の焦点を、これらの入力におけるプ
ログラムデジタル信号の値に応答して、調節する手段を提供することもでき、こ
のような方法はその入力だけから再生される大きな音がある時にこれらの信号の
焦点をしばらく外へ移すことによりステレオ信号およびサラウンド音響効果を誇
張するのに使用することができる。したがって、実際の入力信号自体に従ってス
テアリングを達成することができる。

【０２２０】 一般的に、焦点が移される時は各レプリカに加えられる遅延を変化させる必要
があり、それは適切ならばサンプルの複製またはスキップを含む。例えば、多数
のサンプルが一時にスキップされる場合に生じるいかなる可聴クリックも回避す
るように、好ましくは、これは徐々に行われる。

【０２２１】 本発明の技術の実際的な応用は下記の事柄を含む。 家庭娯楽に対しては、多数の真の音源を聴取室内の異なる位置へ投射する能力
により、多数の個別の有線ラウドスピーカのクラッター、複雑さおよび配線問題
無しにマルチチャネルサラウンド音響を再生することができる。 拡声およびコンサート音響システムに対しては、ＤＰＡＡの放射パターンを三
次元内で適応させる能力、および多数の同時ビームにより、 ＤＰＡＡの物理的方位は非常に重要ではなく繰り返し調節する必要がないため
、より高速のセットアップ、 典型的には各々が適切なホーン付きの専用スピーカを必要とする多様な放射パ
ターンを一種のスピーカ（ＤＰＡＡ）で達成できるため、より少ないラウドスピ
ーカ在庫、 反射面に到達する音響エネルギを低減することができ、したがって、フィルタ
および遅延係数を調節するだけで支配的エコーを低減するため、より良い了解度
、および、 ＤＰＡＡ入力に接続されたライブマイクロホンに到達するエネルギを低減する
ようにＤＰＡＡ放射パターンを設計できるため、不要音響帰還のより良い制御、
が許され、 群集制御および軍事活動に対しては、ＤＰＡＡビームの集束およびステアリン
グにより（かさばるラウドスピーカおよび／またはホーンを物理的に移動させる
必要がなく）容易かつ迅速に再位置決めすることができ、かつ光源追跡手段によ
り容易にターゲット上へ指向される非常に強い音場を遠方領域内に発生し、かつ
非侵襲性の強力な音響武器を提供する能力、大きなアレイが使用されるあるいは
調整された個別のＤＰＡＡパネル群が広い間隔である場合には、音場はＤＰＡＡ
ＳＥＴ近くよりも焦点領域内で遥かに強くすることができる（全体アレイディ
メンジョンが十分大きければ、可聴帯域の低端であっても）。

【図面の簡単な説明】

【図１】 単純な単一入力装置の表現を示す図である。

【図２Ａ】 トランスジューサの多表面アレイの正面および斜視図である。

【図２Ｂ】 トランスジューサの多表面アレイの正面および斜視図である。

【図３Ａ】 可能なＣＳＥＴ構成の正面図および他種のＳＥＴからなるアレイの正面図であ
る。

【図３Ｂ】 可能なＣＳＥＴ構成の正面図および他種のＳＥＴからなるアレイの正面図であ
る。

【図４Ａ】 ＳＥＴの矩形および六角形アレイの正面図である。

【図４Ｂ】 ＳＥＴの矩形および六角形アレイの正面図である。

【図５】 多入力装置のブロック図である。

【図６】 それ自体のマスタークロックを有する入力段のブロック図である。

【図７】 外部クロックを回復する入力段のブロック図である。

【図８】 汎用分配器のブロック図である。

【図９】 音を体系的に聴取者へ向けるように動作する出力トランスジューサのオープン
バックアレイを示す図である。

【図１０】 本発明の好ましい実施例で使用される線形増幅器およびデジタル増幅器のブロ
ック図である。

【図１１】 図５に示すのと同じ装置内にＯＮＳＱ段を内蔵することができるポイントを示
すブロック図である。

【図１２】 図１に示すのと同じ装置内のどこに線形および非線形補償を内蔵することがで
きるかを示すブロック図である。

【図１３】 多入力装置装置内のどこに非線形補償を内蔵することができるかを示すブロッ
ク図である。

【図１４】 共通制御および入力段を有するいくつかのアレイの相互接続を示す図である。

【図１５】 本発明の第１の側面に従った分配器である。

【図１６Ａ】 本発明の第１の側面の装置を使用して達成することができる四種の音場を示す
図である。

【図１６Ｂ】 本発明の第１の側面の装置を使用して達成することができる四種の音場を示す
図である。

【図１６Ｃ】 本発明の第１の側面の装置を使用して達成することができる四種の音場を示す
図である。

【図１６Ｄ】 本発明の第１の側面の装置を使用して達成することができる四種の音場を示す
図である。

【図１７】 ラウドスピーカによる信号出力を選択的にヌリングする装置を示す図である。

【図１８】 出力トランスジューサのアレイによる信号出力を選択的にヌリングする装置を
示す図である。

【図１９】 選択的ヌリングを実現する装置のブロック図である。

【図２０】 ハウリングを低減するためのマイクロホン上へのヌルの集束を示す図である。

【図２１】 サラウンディング音響効果を達成するための出力トランスジューサおよび反射
／共振面のアレイの平面図である。

【図２２】 三角測量を使用して入力トランスジューサの位置を標定する装置を示す図であ
る。

【図２３】 音場上への風の影響およびこの影響を低減する装置を示す平面図である。

【図２４】 Ｏ点に位置する入力ヌルを有する三つの入力トランスジューサのアレイを示す
平面図である。

【図２５Ａ】 Ｏから生じる信号がどのように少ないウェイトを与えられるかを説明する時間
線図である。

【図２５Ｂ】 Ｏから生じる信号がどのように少ないウェイトを与えられるかを説明する時間
線図である。

【図２５Ｃ】 Ｏから生じる信号がどのように少ないウェイトを与えられるかを説明する時間
線図である。

【図２５Ｄ】 Ｏから生じる信号がどのように少ないウェイトを与えられるかを説明する時間
線図である。

【図２５Ｅ】 Ｏから生じる信号がどのように少ないウェイトを与えられるかを説明する時間
線図である。

【図２５Ｆ】 Ｏから生じる信号がどのように少ないウェイトを与えられるかを説明する時間
線図である。

【図２６Ａ】 Ｘから生じる信号がどのように入力ヌルによる影響を無視できるようにされる
かを説明する時間線図である。

【図２６Ｂ】 Ｘから生じる信号がどのように入力ヌルによる影響を無視できるようにされる
かを説明する時間線図である。

【図２６Ｃ】 Ｘから生じる信号がどのように入力ヌルによる影響を無視できるようにされる
かを説明する時間線図である。

【図２６Ｄ】 Ｘから生じる信号がどのように入力ヌルによる影響を無視できるようにされる
かを説明する時間線図である。

【図２６Ｅ】 Ｘから生じる信号がどのように入力ヌルによる影響を無視できるようにされる
かを説明する時間線図である。

【図２６Ｆ】 Ｘから生じる信号がどのように入力ヌルによる影響を無視できるようにされる
かを説明する時間線図である。

【図２７】 テスト信号発生および解析を図５に示すのと同じ装置にどのように内蔵できる
を示すブロック図である。

【図２８】 テスト信号を出力信号内へ挿入する二つの方法を示すブロック図である。

【図２９】 異なる周波数を異なる方法で整形することができる装置を示すブロック図であ
る。

【図３０】 焦点の可視化を許す装置の平面図である。

【図３１】 二つの入力信号を制限してクリッピングや歪を回避する装置のブロック図であ
る。

【図３２】 オーディオ信号に関連する音場整形情報を抽出することができる再生装置のブ
ロック図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｒ 3/02 Ｈ０４Ｒ 5/02 Ｈ 3/12 Ｈ０４Ｓ 7/00 Ｆ 5/02 Ｇ１０Ｋ 11/16 Ｈ Ｈ０４Ｓ 7/00 Ｇ０１Ｓ 7/52 Ｊ (31)優先権主張番号 ００２２４７９．０ (32)優先日 平成12年９月13日(2000．9．13) (33)優先権主張国 イギリス（ＧＢ） (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ， ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ， ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＢＺ，Ｃ Ａ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ， ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，Ｋ Ｅ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ， ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，Ｒ Ｕ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ， ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 ゴーディー、アンガス、ゲイビン イギリス国 ケンブリッジ、カウリイ ロ ード、 セント ジョーンズ イノベイシ ョン センター、１．．． リミテッド (72)発明者 ビーネク、アービング、アレクサンダー イギリス国 ケンブリッジ、カウリイ ロ ード、 セント ジョーンズ イノベイシ ョン センター、１．．． リミテッド (72)発明者 ウインドル、ポール、レイモンド イギリス国 ケンブリッジ、カウリイ ロ ード、 セント ジョーンズ イノベイシ ョン センター、１．．． リミテッド Ｆターム(参考） 5D018 AF14 AF22 5D020 CC03 CC04 CC05 CC06 5D061 FF02 FF07 5D062 CC13 5J083 AA04 AC07 AC26 AC29 AD04 AE07 BA01 CA02 【要約の続き】 情報をオーディオ信号と関連づけて放送することができ る。

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 各チャネルを表わす複数の入力信号が空間内のそれぞれ異な
   る位置から生じるように見えるようにする方法であって、前記方法は、 空間内の前記各位置に反射または共振面を設けるステップと、 空間内の前記位置から遠くに出力トランスジューサのアレイを設けるステップ
   と、 前記出力トランスジューサのアレイを使用して、各チャネルの音波を空間内の
   それぞれの位置へ指向させて前記音波が前記反射または共振面により再伝播され
   るようにするステップと、を含み、 前記指向させるステップは、 各トランスジューサについて、チャネルの音波が空間内のそのチャネルに関す
   る位置へ向けられるように、各出力トランスジューサのアレイ内の位置および空
   間内の前記各位置に従って選択される各遅延だけ遅延された各入力信号の遅延さ
   れたレプリカを得るステップと、 各トランスジューサについて、各入力信号の各遅延されたレプリカを合計して
   出力信号を作り出すステップと、 出力信号を各トランスジューサへ送るステップと、 を含む方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の方法であって、各出力トランスジューサにつ
   いて、入力信号の遅延されたレプリカを得る前記ステップは、 前記入力信号を前記予め定められた回数だけ複写して各出力トランスジューサ
   に関するレプリカ信号を得るステップと、 各出力トランスジューサのアレイ内の位置および空間内の前記各位置に従って
   選択される前記各遅延だけ前記入力信号の各レプリカを遅延させるステップと、 を含む方法。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の方法であって、さらに、 各出力トランスジューサとその入力信号に関する空間内の位置との間の距離を
   求め、 信号チャネルに対する各トランスジューサからの音波が空間内の前記位置に同
   時に到達するように各遅延値を引出す、ことにより、 前記遅延ステップの前に、各入力信号レプリカに関する各遅延を計算するステ
   ップを含む方法。
4. 【請求項４】 請求項１から３のいずれかに記載の方法であって、さらに、 前記複数の入力信号の中の一つを反転させるステップと、 各出力トランスジューサについて、前記反転された入力信号から引出された音
   波が空間内のその位置のその入力信号から引出された音波を少なくとも部分的に
   キャンセルするように空間内の位置へ向けられるように、各トランスジューサの
   アレイ内の位置に従って選択される各遅延だけ遅延された前記反転された入力信
   号の遅延されたレプリカを得るステップと、 を含む方法。
5. 【請求項５】 請求項４記載の方法であって、各出力トランスジューサにつ
   いて、前記反転された入力信号の遅延されたレプリカを得る前記ステップは、 前記反転された入力信号を前記予め定められた回数だけ複写して各出力トラン
   スジューサに関するレプリカ信号を得るステップと、 各出力トランスジューサのアレイ内の位置に従って選択される各予め定められ
   た遅延だけ前記反転された入力信号の各レプリカを遅延させるステップと、 を含む方法。
6. 【請求項６】 請求項４または５記載の方法であって、前記反転された入力
   信号はそこから引出された音波が空間内の前記位置におけるその入力信号から引
   出された音波を実質的にキャンセルするようにスケーリングされる方法。
7. 【請求項７】 請求項６記載の方法であって、前記スケーリングは、反転さ
   れている入力信号について、空間内の前記位置における音波の大きさを求め前記
   反転された入力信号から引出された音波がその位置における大きさと実質的に同
   じ大きさを有するように前記スケーリングを選択することにより選択される方法
   。
8. 【請求項８】 請求項１から７のいずれかに記載の方法であって、前記表面
   の少なくとも一つは部屋その他の永久構造の壁により提供される方法。
9. 【請求項９】 各チャネルを表わす複数の入力信号が空間内のそれぞれ異な
   る位置から生じるように見えるようにする装置であって、前記装置は、 空間内の前記各位置における音響反射または共振面と、 空間内の前記位置から遠い出力トランスジューサのアレイと、 前記出力トランスジューサのアレイを使用して、各チャネルの音波を空間内の
   そのチャネルのそれぞれの位置へ指向させて前記音波が前記反射または共振面に
   より再伝播されるようにするコントローラと、を含み、 前記コントローラは、 各トランスジューサについて、チャネルの音波が空間内のその入力信号に関す
   る位置へ向けられるように、各出力トランスジューサのアレイ内の位置および空
   間内の前記各位置に従って選択される各遅延だけ遅延された入力信号の遅延され
   たレプリカを得るようにされている複写および遅延手段と、 各トランスジューサについて、各入力信号の各遅延されたレプリカを合計して
   出力信号を作り出すようにされている加算器手段と、 チャネル音波がその入力信号に関する空間内の位置へ向けられるように出力信
   号を各トランスジューサへ送る手段と、 を含む装置。
10. 【請求項１０】 請求項９記載の装置であって、前記コントローラは、さら
    に、 各出力トランスジューサとその入力信号に関する空間内の位置との間の距離を
    求め、 信号チャネルに対する各トランスジューサからの音波が空間内の前記位置に同
    時に到達するように各遅延値を引出す、ことにより、 各入力信号レプリカについて各遅延を計算する計算手段を含む装置。
11. 【請求項１１】 請求項９または１０記載の装置であって、前記コントロー
    ラは、さらに、 前記複数の入力信号の中の一つを反転させるインバータと、 各出力トランスジューサについて、前記反転された入力信号から引出された音
    波が空間内の第２の位置の入力信号から引出された音波を少なくとも部分的にキ
    ャンセルするように空間内の前記第２の位置へむけられるように、各トランスジ
    ューサのアレイ内の位置および空間内の前記第２の位置に従って選択される各遅
    延だけ遅延された前記反転された入力信号の遅延されたレプリカを得るようにさ
    れている第２の複写および遅延手段と、 を含む装置。
12. 【請求項１２】 請求項１１記載の装置であって、前記コントローラは、さ
    らに、前記反転された入力信号から引出された音波が空間内の前記第２の位置の
    入力信号から引出された音波を実質的にキャンセルするように前記反転された入
    力信号をスケーリングするスケーラーを含む装置。
13. 【請求項１３】 請求項９から１２のいずれかに記載の装置であって、前記
    表面は反射面でありそれが拡散反射したい音響周波数の波長程度の粗さを有する
    装置。
14. 【請求項１４】 請求項９から１３のいずれかに記載の装置であって、前記
    表面は光学的に透明である装置。
15. 【請求項１５】 請求項１０から１４のいずれかに記載の装置であって、前
    記表面の少なくとも一つは部屋その他永久構造の壁である装置。