JP2008504566A - 音響送信装置、音響受信装置、周波数範囲適応装置、音響信号送信方法 - Google Patents

Abstract

音響再生システムは、送信機装置（１）及び受信機装置（２）を有する。送信機装置（１）は、選択された周波数範囲の音響信号（Ｖｉｎ）のエンベロープ信号を決定し、そしてエンベロープ信号（Ｖ_Ｅ）を通信路（Ｃ）へ送信する。受信機装置（２）は、受信したエンベロープ信号（Ｖ_Ｅ）を発振器信号（Ｖ_Ｏ）と結合し、トランスデューサ信号を生成する。通信路（Ｃ）は、望ましくは無線である。トランスデューサ（３０）は、望ましくは、最大効率を達成するよう、その共振周波数で動作するよう設計される。

Description

本発明は、無線音響機器に関連する。より詳細には、本発明は、音響システムの他の構成要素と配線により接続されることなく用いられ得る、拡声器のような１つ以上の構成要素を有する音響システムに関連する。本発明はまた、音響信号を送信する方法、及び音響信号の周波数範囲をトランスデューサに適応する適応装置に関連する。

「音響システム」及び「音響再生システム」の語は、拡声器又は他のトランスデューサを用い音声を生成又は再生可能な如何なるシステムを参照することを意味する。音響システムは、他の機能を組み込んで良く、また従って（静止及び／又は動）画像（例えば、ビデオ、写真）を生成可能であって良く、又はデータ処理のような他の機能を実行可能であって良い。

システムの種々の構成単位が配線により接続されなければならないことは、音響システムにおいて良く知られている問題である。標準的に音響システムの本体（増幅器）に必要とされる交流電源配線に加え、スピーカー部を本体に接続するために追加配線が必須である。従来のステレオシステムは、本体に接続される必要がある２つのスピーカー部を有するが、最新の家庭用ビデオシステムは、標準的に所謂サブウーハーを含む５個のスピーカー部を有する。結果として、配線の数は増大し、同時に消費者は配線を障害物と考える。

音響システムの配線数は、従って問題である。無線技術を用い、例えば最新の高速デジタルプロトコルを用い、音響信号を増幅器から拡声器部へ（又は音響システムの如何なる他の部分の間で）送信可能である。しかしながら、音響信号を確実に送信する構成要素は、比較的高価であると同時に、音響システムの市場は非常に競争が激しい。
欧州特許出願第０３１０３３９８．８号明細書 欧州特許出願第０３１０３３９６．２号明細書 欧州特許出願第０４１０２３１４．４号明細書

従って、本発明の目的は、従来技術のこれら及び他の問題を克服し、及び比較的高価でない無線リンクを有する音響システムを提供することである。

従って、本発明は、音響送信装置を提供する。音響送信装置は、音響信号のエンベロープを検出し、及び対応するエンベロープ信号を生成する検出器手段、並びにエンベロープ信号を送信する送信機手段を有する。

本発明の音響送信装置は、音響信号のエンベロープが音響信号自体より非常に狭い帯域幅を有するという事実を利用する。従って、より経済的な無線リンクがエンベロープ信号を送信するために利用されて良く、結果として比較的高価でない音響システムを得る。

検出器手段は、知られているエンベロープ検出器、例えばピーク検出器により構成されて良い。非常に経済的な実施例では、この検出器は、ダイオードにより構成される。

本発明の音響送信装置は、増幅器のような音響システムの本体内に組み込まれて良く、エンベロープ信号を遠隔部、例えば拡声器を有する装置へ送信する。遠隔部は、送信されたエンベロープ信号に応じて拡声器信号を生成する適切な手段を有する。

好適な実施例では、本発明の音響送信装置は、音響信号の周波数範囲を選択する第１のフィルターを更に有する。このように、選択された周波数範囲のエンベロープだけが検出され、そして続いて送信される。結果として、エンベロープを送信するために必要な帯域幅は、更に削減される。周波数帯の選択は、エンベロープを検出する前に実行される。有利な実施例では、第１のフィルターは、望ましくは０Ｈｚ乃至２００Ｈｚ、より望ましくは２０Ｈｚ乃至１２０Ｈｚの範囲内の低音周波数を選択するために配置される。このように、エンベロープ信号は狭い帯域幅を有することが保証される。しかしながら、本発明は、低音周波数に限られず、送信機手段が十分な帯域幅を提供するならば高い周波数にも適用されて良い。

エンベロープ検出器により導入された如何なるアーティファクトも除去するため、及びエンベロープ信号の帯域幅を更に削減するため、本発明の音響送信装置は、エンベロープ信号が送信機手段へ供給される前に、エンベロープ信号を濾波する第２のフィルターを更に有して良い。

本発明の音響送信装置は単一の入力信号を受信するが、標準的な音響システムは、ステレオシステムにおけるＬ（左）及びＲ（右）のような複数の入力信号を用いる。有利なことに、従って、音響送信システムは、音響信号を結合する加算手段を有して良い。このような加算手段は、単に入力信号を加算するか、又は重み付け加算又は入力信号を考慮に入れる他の結合法を用いて良い。

上述のように、送信機手段は、望ましくは、例えば赤外光、超音波又は電磁波（無線波）による無線送信のために配置される。適切な高価でない技術は、良く知られているＺｉｇＢｅｅ（登録商標）技術である。

留意すべき点は、本発明が無線送信に限定されず、エンベロープ信号が有線、例えば交流電力線を通じて送信されて良いことである。このように、音響信号は、増幅器から拡声器へ、建物の電気配線を介し送信され得る。

上述の好適な実施例では、エンベロープ信号のみが送信される。これは、標準的に音響信号の概略周波数が、事前に知られているか、又は上述の第１のフィルターにより決定されるので、可能である。更に有利な実施例では、しかしながら、音響送信装置は、音響信号の周波数を検出し、及び対応する周波数信号を生成する追加検出器手段を更に有し、送信機手段は、周波数信号を送信するために配置される。

エンベロープ信号及び周波数信号の両方を送信することにより、音響信号のより正確な再構成が可能である。

留意すべき点は、周波数信号が適切に符号化され、必要な帯域幅を削減することである。音響信号を更に正確に再構成させるため、符号化された位相情報も同様に送信され得る。

以上の議論では、単一周波数帯のみのエンベロープ信号が送信されると仮定された。別の実施例では、しかしながら、本発明の音響送信装置は、音響信号の更なる周波数範囲を選択する更なる第１のフィルター、及び更なる周波数範囲の音響信号のエンベロープを検出し対応する更なるエンベロープ信号を生成する更なる検出器手段、を有し、発振器信号及び更なる発振器信号は、異なる周波数を有する。つまり、本発明の装置は、複数の並列路を有して良い。複数の並列路のそれぞれは、特定の周波数帯のために設計され、それぞれ対応するエンベロープ信号を生成する。エンベロープ信号は、単一の送信機手段を用い送信されて良い。代案として、装置は、更なるエンベロープ信号を送信する更なる送信機手段を有して良い。

本発明は、音響受信装置を更に設ける。音響受信装置は、送信されたエンベロープ信号を受信する受信機手段、及びエンベロープ信号に基づき音響信号を再構成する再構成手段、を有する。

本発明の音響受信装置は、送信されたエンベロープ信号を受信し、そして送信されたエンベロープ信号に基づき元の音響信号を再構成する。留意すべき点は、再構成は完全である必要はなく、再構成された音響信号と元の音響信号は同一でなくて良い。しかしながら、音響受信装置は、標準的に、元の音響信号と非常に類似し及び例えば実質的に同一のエンベロープを有する拡声器信号を生成する。

本発明の音響受信装置の好適な実施例では、再構成手段は、発振器信号を生成する発振器、及び再構成された信号を生成するために発振器信号と受信したエンベロープ信号を結合する結合部、を有する。結合部は、乗算器により構成されて良い。この結合部の出力信号は、従って、振幅変調信号である。振幅変調は、送信されたエンベロープ信号により決定される。

発振器の発振周波数は、所定の固定された周波数であって良い。周波数は、例えば、以上で参照された第１のフィルターの通過帯域の中間（中央値又は平均値）周波数又は最大（ピーク）周波数に設定され得る。このように、発振周波数は、当該フィルターの通過帯域の中央、及び従って選択された周波数範囲に対応する。

更に有利な実施例では、しかしながら、発振器は、周波数制御信号を受信するために配置される。つまり、発振器の周波数は、発振器に供給される周波数制御信号により制御され得る。この実施例では、発振器は、知られているＶＣＯ（電圧制御発振器）により構成されて良い。周波数制御信号は、外部信号又は周波数を調整可能にするため可変抵抗により制御される信号であって良い。しかしながら、有利な実施例では、音響受信装置は、周波数制御信号を生成する周波数制御部を更に有する。この周波数制御部は、トランスデューサを通じて流れる電流（の位相）のようなトランスデューサのパラメータから周波数制御信号を引き出すため、トランスデューサ（拡声器）と結合されて良い。このように、周波数帰還が設けられて良い。代案として、受信機手段は、周波数制御信号を生成するために配置される。この実施例では、受信機手段は、音響送信装置により送信された周波数制御信号を受信するために配置される。

発振器は、発振器信号の振幅を制御するため、振幅制御信号を受信するために更に配置されて良い。代案として、又は更に、本発明の音響受信装置は、再構成された音響信号を振幅制御信号と結合する更なる結合部を更に有して良い。この更なる結合部はまた、乗算器により構成されて良い。

音響受信装置はまた、再構成された音響信号を視覚化する視覚表示手段を有して良い。このような表示手段は、光又はＬＥＤ（発光ダイオード）により構成されて良い。

音響受信装置は、音響送信装置と接続するための配線を必要としない。音響受信装置は、バッテリーのような内部電源により電力を供給されて良く、従って全ての配線を除去し得る。装置は、再構成された音響信号を再生するトランスデューサを更に有するが、トランスデューサ（又はトランスデューサのセット）はまた、装置の外部にあっても良い。つまり、本発明の音響受信装置は、トランスデューサが接続され得る装置を構成して良い。

特に有利な実施例では、少なくとも１つのトランスデューサは、当該トランスデューサの共振周波数で動作するよう配置される。トランスデューサ自身の共振周波数又はその近くで動作することにより、トランスデューサの効率は、非常に高く、従って十分な電気的出力電力を生成するために少ない電気的入力電力しか必要としない。このような実施例は、バッテリーにより電力を供給される場合に特に適する。

少なくとも１つのトランスデューサが当該トランスデューサの共振周波数で動作するよう配置される非常に有利な実施例では、周波数制御部は、発振周波数がトランスデューサの共振周波数に実質的に等しく保たれる方法で、発振周波数を制御するために設けられる。周波数制御部は、望ましくは電気的又は機械的の何れかでトランスデューサと結合される。

本発明は、音響再生システムを更に提供する。音響再生システムは、以上に定められたような音響送信装置及び音響受信装置を有する。このような音響再生システムは、例えば音楽センター（家庭用ステレオシステム）、家庭用映画システム、又はテレビジョン装置に組み込まれて良いが、電子オルガン及びシンセサイザーのような楽器に組み込まれても良い。従って、本発明はまた、テレビジョン装置を提供する。テレビジョン装置は、以上に定められたような音響再生システムを有する。

本発明は、音響信号の周波数範囲をトランスデューサに適応する適応装置を更に提供する。適応装置は、
第１の音響周波数範囲内の第１の信号成分を検出する検出手段、
第２の音響周波数範囲内の第２の信号成分を生成する生成手段、及び
前記第１の信号成分の振幅に応じ、前記第２の信号成分の振幅を制御する制御手段、を有し、
前記第２の音響周波数範囲は、前記第１の音響周波数範囲より実質的に狭く、
前記トランスデューサは、前記第２の音響周波数範囲において最大効率を有し、及び
前記第１の信号成分の振幅は、前記検出器手段から前記制御手段へ通信リンクを介し送信される。

このような適応装置は、より高いトランスデューサの効率及び／又は第２の周波数範囲における感度を利用するために、第１の周波数範囲を第２の、より狭い周波数範囲に割り付け可能にする。

有利なことに、第２の周波数範囲は、第１の周波数範囲に含まれる。これは、効率的なことに第１の周波数範囲の帯域幅が削減されることを意味する。

本発明の適応装置は、より低い音響周波数範囲に特に適するが、装置はこれに限定されない。例えば、第１の音響周波数範囲は、２００Ｈｚを超えない、望ましくは１５０Ｈｚを超えない、より望ましくは約１２０Ｈｚである上限を有して良い。更に好適な実施例では、第２の音響周波数範囲は、５０Ｈｚより小さい、望ましくは１０Ｈｚより小さい、より望ましくは５Ｈｚより小さい範囲である。狭い第２の周波数範囲は、経済的な送信手段を用いることを可能にすることが明らかである。上述のように、通信リンクは、有利なことに無線リンクであって良い。

本発明の適応装置は、トランスデューサの特性に基づき第２の音響周波数範囲を決定する手段を更に有して良い。

本発明はまた、音響信号を送信する方法を提供する。方法は、
音響信号のエンベロープを検出し、対応するエンベロープ信号を生成する段階、
送信機を用い、前記エンベロープ信号を送信する段階、
受信機を用い、送信されたエンベロープ信号を受信する段階、
及び前記エンベロープ信号に基づき、前記音響信号を再構成する段階、を有する。

本発明の方法は、音響信号の周波数範囲を選択する段階を更に有して良い。特に、この周波数範囲は、エンベロープを検出する前に、選択される。

本発明は、以上に説明された方法を実施するコンピュータープログラムを更に提供する。コンピュータープログラムは、ＣＤ、ＤＶＤ、又は磁気ディスクのような、ソフトウェアプログラムが格納される担体を有して良い。ソフトウェアプログラムは、適切なプロセッサーに本発明の方法の段階を実行させるために設計される。プロセッサーは、汎用コンピューター（ＰＣ）又は専用プロセッサーにより構成されて良い。

本発明は、例である図示された実施例を参照し、以下に更に説明される。

図１に非限定的な例として示される音響再生システムは、音声、特に音楽を生成するために連携するよう設計される、送信機装置１及び受信機装置２を有する。

送信機装置１は、第１のフィルター１１、検出器１２、第２のフィルター１３及び送信機部１４を有する。第１のフィルター１１は、示された実施例では帯域通過フィルターであり、入力音響信号Ｖｉｎの周波数範囲を選択する。標準的な実施例では、この選択された範囲は、「低音」周波数範囲であり、第１のフィルター１１は、約２０Ｈｚ乃至約１２０Ｈｚの通過帯域を有して良い。他の範囲、例えば０Ｈｚ（ＤＣ）乃至２００Ｈｚ、又は１０Ｈｚ乃至８０Ｈｚも可能であることが理解される。

検出器１２は、選択された周波数範囲内で音響信号のエンベロープを検出し、そして当該エンベロープを表すエンベロープ信号を出力する。検出器１２は、ピーク検出器、エンベロープ検出器又は別の知られている検出器により構成されて良い。非常に経済的な実施例では、このエンベロープ検出器は、ダイオード及びキャパシターにより構成される。

例である音響信号Ｓ及び当該音響信号のエンベロープＥは、図８に図示される。示されるように、エンベロープＥは、音響信号Ｓ自体より非常に低い周波数及び非常に狭い帯域幅を有する。音響信号Ｓは約１００Ｈｚ（例えば２０Ｈｚ乃至１２０Ｈｚの範囲）の帯域幅を有して良いが、対応するエンベロープＥは、１０Ｈｚのみ（例えば０Ｈｚ乃至１０Ｈｚの範囲）の帯域幅を有して良い。本発明は、音響信号のエンベロープが音響信号全体より非常に狭い帯域幅を有するという事実を利用する。結果として、エンベロープは、狭周波数帯リンクを用い送信されて良い。

再び図１を参照する。エンベロープ信号は、送信機部１４へ供給される前に、（任意的な）第２のフィルター１３を通過する。この第２のフィルター１３は、標準的に低域フィルターであり、如何なる望ましくない周波数成分もエンベロープ信号から除去し、従ってエンベロープ信号の帯域幅を更に削減する。

送信機部１４は、エンベロープ信号を受信し、そしてこの信号を受信機装置２の受信機部２１へ送信する。上述のようにエンベロープ信号は比較的狭い帯域幅を有するので、この信号を送信するには、狭帯域及び従って高価でない送信リンクで十分である。例えば、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）送信機及び受信機部が用いられて良い。このような部分は、特に制御文字を送信するために用いられる。他の種類のリンクも用いられて良い。例えば、より広い帯域幅を提供する、良く知られているＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）技術に基づく送信機及び受信機である。しかしながら、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）の実施は、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）より、現在非常に高価である。

一般に、本発明は、送信機装置１及び受信機装置２の間の狭帯域リンクを用いることを提案する。標準的なリンクは、例えば赤外光、超音波又は電磁波（ラジオリンク）を用いる無線であるが、有線リンクもまた用いられて良い。

図１に示される例である受信機装置２は、受信機部２１、結合部２２、発振器部２３、トランスデューサ（拡声器）部３０及びバッテリー部２９を有する。

受信機部２１は、送信機装置１の送信機部１４に対応する部分である。受信機部２１は、通信リンクＣを介して送信されるンベロープ信号Ｖ_Ｅ（図８のＥ）を受信し、エンベロープ信号を結合部２２へ供給する。上述のように、通信リンクＣは、望ましくはＺｉｇＢｅｅ（登録商標）リンクのような無線リンクである。

発振器部２３は、第１のフィルター１１の通過帯域に対応する周波数を有し、例えばこの通過帯域の中心周波数と合致する正弦波信号を生成する。この発振器信号Ｖｏは、好適な実施例では乗算器により構成される結合部２２内で、エンベロープ信号Ｖ_Ｅと結合される。その結果生じる信号Ｖ_Ｔは、従って振幅変調されている。つまり信号Ｖ_Ｔの振幅（エンベロープ）は、受信機部２１により生成されたエンベロープ信号により決定され、同時に信号Ｖ_Ｔの周波数は、発振器２３により決定される。この振幅変調信号Ｖ_Ｔは、元の信号Ｖｉｎの再構成であり、トランスデューサ（拡声器）３０へ供給される。帯域制限された音響信号の再構成は、特許文献１に詳細に議論されている。特許文献１は、本願明細書に組み込まれる。

本発明は、音響信号を送信する非常に経済的な方法を提供することが分かる。先ず、周波数帯が選択される（第１のフィルター１１）。次に、この選択された周波数帯に含まれる信号のエンベロープが決定される。続いて、比較的狭帯域のエンベロープ信号は、高価でない通信路を用い送信される。そして最後に、元の信号は、送信されたエンベロープ信号及び発振器信号を用い再構成される。

留意すべき点は、図１の拡声器３０が、拡声器のセット、所謂「シェーカー」のような１つ以上の他の適切なトランスデューサで置き換えられて良いことである。特に有利な実施例では、拡声器（トランスデューサ）３０は、当該拡声器の共振周波数で動作するよう設計される。この種の適切なトランスデューサは、特許文献２に記載されている。トランスデューサ自身の共振周波数で動作するよう設計されたトランスデューサは、標準的に非常に効率的であり、高い（音響）出力電力を生成するため低い（電気的）入力電力しか必要としない。発振器２３は、電圧制御発振器（ＶＣＯ）であって良く、トランスデューサ３０の共振周波数に設定される。共振周波数、及び従って発振周波数は、第１のフィルター１１の通過帯域内である。帰還接続は、トランスデューサ３０及び発振器２３の間に用いられ、以下に図５を参照してより詳細に説明されるように、発振周波数に合わせて良い。

共振トランスデューサが用いられる場合、示された実施例では、トランスデューサ３０を有する受信機装置２を駆動するために比較的小さい電力が必要とされる。これは、受信機装置２に、バッテリーのような内部電源２９により電力を供給可能にし、従って如何なる配線の必要も除去する。このように、完全な無線受信機装置２が達成される。少なくとも１つの拡声器を有するこのような無線受信機装置は、拡声器を音響システムの本体（増幅器）、及び交流電源ソケットのような可能な外部電源と接続するために配線を用いられなければならない、既存の音響システムに大きな利益をもたらす。

バッテリーにより電力供給される受信機装置２は望ましいが、本発明はこれに限定されず、他の実施例は外部（例えば交流）電源を供給されて良く、この場合、バッテリー２９は省略されて良い。更に、無線通信路Ｃは、拡声器を音響システムの本体（増幅器）と接続する必要を除去する。

図１の実施例では、拡声器（一般にトランスデューサ）３０は、受信機装置２に含まれるように示される。これは、しかしながら必須ではなく、拡声器３０が別個の筐体に含まれ、受信機装置２に適切な線により接続される実施例が考えられ得る。

送信機装置１及び受信機装置２は、アナログ又はデジタル技術で実施されて良い。当業者は、デジタルの実施例が、従来良く知られているアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）及び／又はデジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換を必要とし得ることを理解する。受信機装置２のデジタルの実施例では、例えば、Ｄ／Ａ変換器は、結合部２２及び拡声器３０の間に挿入される。

送信機装置１の代案の実施例は、図２に図示される。この実施例では、（任意的な）第２のフィルター１３は省略されている。上述のように、第２のフィルター１３は、単に、エンベロープ検出器１２により導入されたアーティファクトのような不要な周波数成分を除去するよう機能し、及び本発明には必須ではない。

図２の実施例では、入力信号（図１のＶｉｎ）は、「５．１」として共通に参照される規格により定められた標準的な音響入力信号のセットから引き出される。これら信号は、左フロント信号Ｌｆ、左サラウンド信号Ｌｓ、中央信号Ｃ、右フロント信号Ｒｆ、右サラウンド信号Ｒｓ、及び「．１」として示される補助低音（サブウーハ）信号を有する。これらの信号は、加算部１０で加算される。加算部１０の出力信号は、第１のフィルター１１へ供給される。この実施例では、全ての音響信号は、（例えば加算により）結合され、第１のフィルター１１の入力信号を形成する。この入力信号は、従って、全ての利用可能な音響周波数を有する。

留意すべき点は、信号の単なる加算の代わりに、追加部１０が、いくつかの信号が他のチャネルより多くフィルター入力信号に貢献する重み付け加算を実行して良いことである。

本発明の音響再生システムが用いられ、低（低音）周波数のみを再生する場合、第１のフィルター１１は、標準的に全てのより高い周波数を除去し、及び第１のフィルター１１により通過した信号は、主としてサブウーハー信号「．１」に基づく。従って、図３の実施例では、加算回路１０は省略され、サブウーハー信号「．１」のみが第１のフィルター１１へ入力される。

図４に示される受信機部２の実施例は、第１の増幅器２５及び第２の増幅器２６を有する。第１の増幅器２５は、結合部２２により出力された信号が拡声器（トランスデューサ）３０へ供給される前に、結合部２２により出力された信号を増幅するよう機能する。第２の増幅器２６は、光バルブ２７又はＬＥＤ（発光ダイオード）のような視覚表示器を駆動するよう機能する。例として光バルブ２７は、拡声器３０により再生される音声のリズムで点滅し、及び従って追加娯楽刺激を提供する。図４に示される例では、第２の増幅器２６の入力は、結合部２２の出力と接続される。しかしながら、これは必須ではなく、第２の増幅器２６の入力は、代わりに受信機部２１の出力と接続されて良い。

図５の受信機部２はまた、（第１の）増幅器２５を有する。更に、発振周波数を調整するために、帰還路は、拡声器３０から発振器２３へ設けられる。周波数制御部２４は、電流又は（瞬間）インピーダンスのような適切なトランスデューサパラメータを、発振器部２３へ供給される周波数制御信号Ｖ_Ｆに変換する。周波数制御部２４は、標準的に、発振周波数がトランスデューサ３０の共振周波数と実質的に等しいように設計される。有利なことに、周波数制御部２４は、トランスデューサ３０により導入された位相シフトを用い、周波数制御信号Ｖ_Ｆを引き出して良い。共振周波数で駆動されるトランスデューサの詳細は、特許文献３に詳細に議論されている。特許文献３は、本願明細書に組み込まれる。

図５の実施例では、周波数だけでなく、発振器信号の振幅も制御されて良い。示された例では、外部振幅制御信号Ｖ_Ａは、発振器２３へ供給され、発振器信号の振幅を調整し、及び従って拡声器信号のレベルを制御する。代案として、（第１の）増幅器２５は、調整可能な利得を有して良い。この場合、振幅制御信号Ｖ_Ａは、増幅器２５へ供給されて良い。

別の代案の音声レベル制御機構は、図６に示される。図６では、追加結合部２８は、元の結合部２２と（第１の）増幅器２５の間に設けられる。この追加結合部２８では、元の（第１の）結合部２２の信号の出力信号及び振幅制御信号Ｖ_Ａは、結合され（つまり望ましくは乗算され）、信号レベル及び従って音声レベルを調整する。留意すべき点は、結合部２２及び２８の位置は、逆にされて良い。従って先ずエンベロープ信号のレベルを調整し、そして次にエンベロープ信号と発振器信号を結合する。代案として、追加（第２の）結合部２８は、発振器２３及び（第１の）結合部２２の間に位置して良い。

上述のように、本発明の音響再生システムは、望ましくは、ほぼトランスデューサの共振周波数で駆動されるよう設計されたトランスデューサを用い、低周波数（「低音」）音声を再生するために設計される。しかしながら、本発明はこれに限定されず、また実施例は、単一周波数帯だけでなく複数の周波数帯が再生可能であり、これら複数の周波数帯は、音響周波数スペクトラム全体を変換可能であると考えられる。このような複数の周波数帯の実施例では、複数の送信機装置１及び受信機装置２は、並列に配置され、それぞれ特定周波数帯のために設計される。第１のフィルター１１は、それぞれの発振周波数に対応する近接又は僅かに重複する通過帯域を有して良い。周波数帯毎に、個々の送信機部１４及び受信機部２１があって良い。又は送信機部及び受信機部は、周波数帯間で共有されて良い。

更に代案の実施例では、発振周波数は、事前に設定されず、又はトランスデューサの特性及び／又は挙動から引き出されないが、エンベロープ信号と共に送信される。このような実施例は、図７に示される。図７では、周波数検出器１５は、エンベロープ検出器１２と並列に配置される。周波数検出器１５は、例えばゼロ交差を数えることにより、音響信号の周波数を検出する、知られている検出器であって良い。より高度な周波数検出器、例えば多数の信号サンプルに対しＦＦＴ（高速フーリエ変換）を実行し周波数スペクトラムのピークを決定する検出器が用いられても良いことが理解される。

周波数検出器１５は、（第１の）フィルター１１による濾波の後、入力信号Ｖｉｎの（主要）周波数を示す周波数信号Ｖ_Ｆを生成する。この周波数信号Ｖ_Ｆは、エンベロープ検出器１２により生成されたエンベロープ信号Ｖ_Ｅと共に、送信機１４へ供給される。示された実施例では、単一の送信機１４が用いられ、エンベロープ信号Ｖ_Ｅ及び周波数信号Ｖ_Ｆの両方を送信する。しかしながら、他の実施例（示されない）では、エンベロープ信号Ｖ_Ｅ及び周波数信号Ｖ_Ｆは、個々の送信機を用い別々に送信されて良い。

図７の受信機装置２では、受信機部２１は、結合部２２及び発振器２３の両方に接続され、エンベロープ信号Ｖ_Ｅ及び周波数信号Ｖ_Ｆをそれぞれ供給するよう示される。従って、発振器（望ましくは電圧制御発振器、ＶＣＯ）の周波数は、周波数制御信号Ｖ_Ｆにより制御される。

例である音響入力信号（図１及び図７のＶｉｎ）及び当該音響入力信号のエンベロープは、図８に図示される。図８では、信号振幅Ａは、時間ｔの関数として示される。信号Ｓの時間的な大きさは、エンベロープＥにより決定される。示されるように、エンベロープＥの周波数及び帯域幅は、音響信号Ｓより非常に低い。エンベロープＥを送信することは、従って、実際の信号Ｓを送信するより少ない帯域幅しか必要としない。本発明は、この原理を利用し、非常に経済的な音響信号送信を提供する。

本発明の音響再生システムは、第１の周波数範囲を第２のより狭い周波数範囲に割り付けて良い。図９のグラフは、例として音響周波数分布を示す。グラフ５は、特定周波数ｆ（横軸）における音響信号の振幅Ａｍｐ（縦軸）を示す。示されるように、音響信号は、約１０Ｈｚより下に実質的に如何なる信号成分も有さない。以下の議論はグラフ５の低周波数部分に焦点を当てるので、説明の明確化のため、グラフの中及び高周波数部分は、省略されている。

本発明の音響再生システムでは、第１の周波数範囲は、望ましくは第１の周波数範囲に含まれる第２のより小さい周波数範囲に割り付けられる。図９の非限定的な例では、第１の周波数範囲Ｉは、２０Ｈｚ乃至１２０Ｈｚの範囲である。また第２の範囲ＩＩは、約６０Ｈｚ、例えば５５−６５Ｈｚの範囲である。この第１の範囲Ｉは、音響信号の「低周波数」部分を実質的に規定する。一方、図９の第２の範囲ＩＩは、拡声器のような特定のトランスデューサに対応するよう選択され、トランスデューサの特性に依存する。この第２の範囲ＩＩは、トランスデューサが最も効率的であり、結果として最も高い音声再生を行う周波数に対応する。

第２の範囲ＩＩの大きさ（帯域幅）も、トランスデューサの特性に依存して良いことが理解される。最も効率的である広い範囲の周波数（可能な複数の共振周波数）を有するトランスデューサ又はトランスデューサの配列は、より広い第２の範囲ＩＩにより利益を得る。最も効率的である単一の周波数（標準的に共振周波数）を有するトランスデューサ又はトランスデューサの配列は、全てのエネルギーを当該単一の周波数に集中させるので、極めて狭い第２の範囲ＩＩから利益を得る。

留意すべき点は、示された例では、第２の範囲ＩＩは、第１の範囲Ｉ内に位置することである。これは、第１の範囲Ｉが効率的に圧縮され、第１の範囲外の如何なる周波数も影響されないことを意味する。

本発明は、消費者音響（ステレオ）システム、家庭用映画システム、テレビジョンセット、カーオーディオシステム、ポータブル音響システム、他の音声再生システム、ラップトップコンピューター、デスクトップコンピューター、及び電子電子オルガン及びシンセサイザーのような楽器で用いられて良い。

留意すべき点は、上述の如何なる実施例も、如何なる他の実施例の特徴と結合されて良いことである。図５に示される周波数帰還（周波数制御部２４）は、例えば、図１、図４、図６及び図７の如何なる実施例に追加されて良い。同様に、図６の音量制御（振幅制御信号Ｖ_Ａ）はまた、図１、図５、及び図７の実施例で用いられて良い。図５、図６、及び図７の増幅器２５は、示されるように存在して良いが、また図１に示されるように省略されても良い。当業者は、発明力を必要とすることなく、特徴のより多くの結合が行われて良いことを理解する。

本発明は、音響信号のエンベロープが標準的に音響信号自体より非常に狭い帯域幅を有するという見識に基づく。結果として、エンベロープは、狭周波数帯リンクを用い送信され得る。本発明は、音響信号の元の周波数を有する信号によるエンベロープを乗算することにより、音響信号が音響信号のエンベロープから実質的に再構成され得るという更なる見識から利益を得る。

留意すべき点は、本願明細書で用いられた如何なる語も、本発明の範囲を限定するものと見なされるべきでないことである。特に、「有する」の語は、特に記述されない他の如何なる要素を排除するものではない。単一の（回路）要素は、複数の（回路）要素又はそれらの等価物により代用されて良い。

本発明の音響システムは、音楽信号の生成に特に適するが、発声信号のような他の音声信号の生成にも用いられ得る。本発明は、ステレオシステム、テレビジョン装置、家庭用映画システム、カーステレオシステム、拡声装置、及び他の音声再生システムに適用されて良い。

当業者には、本発明は以上に説明された例である実施例に限定されず、複数の変形及び変更が請求の範囲に定められた本発明の範囲内で可能であることが明らかであろう。

本発明による、送信機装置の第１の実施例及び受信機装置の第１の実施例を有する音響再生システムを図示する。 本発明による、送信機装置の第２の実施例を図示する。 本発明による、送信機装置の第３の実施例を図示する。 本発明による受信機装置の第２の実施例を図示する。 本発明による受信機装置の第３の実施例を図示する。 本発明による受信機装置の第４の実施例を図示する。 本発明による音響再生システムの別の実施例を図示する。 本発明で用いられる音響信号及び音響信号のエンベロープを図示する。 本発明の音響再生システムを用いる第２の周波数範囲に割り付けられた第１の周波数範囲を図示する。

Claims (35)

1. 音響送信装置であって、
   音響信号のエンベロープを検出し、及び対応するエンベロープ信号を生成する検出器手段、並びに
   前記エンベロープ信号を送信する送信機手段、
   を有する音響送信装置。
2. 前記音響信号の周波数範囲を選択する第１のフィルター、を更に有する請求項１記載の音響送信装置。
3. 前記第１のフィルターは、望ましくは０Ｈｚ乃至２００Ｈｚ、より望ましくは２０Ｈｚ乃至１２０Ｈｚの範囲内の低音周波数を選択するために配置される、請求項２記載の音響送信装置。
4. 前記エンベロープ信号を濾波する第２のフィルター、を更に有する請求項１記載の音響送信装置。
5. 音響信号を加算する結合手段、を更に有する請求項１記載の音響送信装置。
6. 前記送信機手段は、望ましくはＺｉｇＢｅｅ（登録商標）技術を用いる無線送信のために配置される、請求項１記載の音響送信装置。
7. 前記音響信号の周波数を検出し、及び対応する周波数信号を生成する追加検出器手段を更に有し、及び送信機手段は、前記周波数信号を送信するために配置される、請求項１記載の音響送信装置。
8. 前記音響信号の更なる周波数範囲を選択する更なる第１のフィルター、及び前記更なる周波数範囲の音響信号のエンベロープを検出し対応する更なるエンベロープ信号を生成する更なる検出器手段、を有する請求項２記載の音響送信装置。
9. 前記更なるエンベロープ信号を送信する更なる送信機手段、を更に有する請求項８記載の音響送信装置。
10. 音響受信装置であって：
    送信されたエンベロープ信号を受信する受信機手段、及び
    前記エンベロープ信号に基づき音響信号を再構成する再構成手段、
    を有する、音響受信装置。
11. 前記再構成手段は、発振器信号を生成する発振器、及び再構成された信号を生成するために前記発振器信号と前記受信したエンベロープ信号を結合する結合部を有する、請求項１０記載の音響受信装置。
12. 前記発振器は、周波数制御信号を受信するために配置される、請求項１０記載の音響受信装置。
13. 前記受信機手段は、前記周波数制御信号を生成するために配置される、請求項１２記載の音響受信装置。
14. 前記周波数制御信号を生成する周波数制御部を更に有し、前記周波数制御部は、望ましくは前記トランスデューサと結合される、請求項１２記載の音響受信装置。
15. 前記周波数制御部は、前記発振器信号の周波数を、前記トランスデューサの共振周波数と実質的に等しく保つために配置される、請求項１４記載の音響受信装置。
16. 前記トランスデューサは、前記トランスデューサの共振周波数で動作するよう配置される、請求項１０記載の音響受信装置。
17. 前記発振器は、振幅制御信号を受信するために配置される、請求項１０記載の音響受信装置。
18. 前記再構成された音響信号を振幅制御信号と結合する更なる結合部を更に有する、請求項１０記載の音響受信装置。
19. 前記再構成された音響信号を視覚化する視覚表示手段、を更に有する請求項１０記載の音響受信装置。
20. 内部電源により電力を供給される、請求項１０記載の音響受信装置。
21. 前記再構成された音響信号を再生するトランスデューサ、を更に有する請求項１０記載の音響受信装置。
22. 更なる発振器信号を生成する更なる発振器、及び再構成された信号を生成するために前記更なる発振器信号と受信した更なるエンベロープ信号を結合する更なる結合部を有する、請求項１０記載の音響受信装置。
23. 請求項１記載の音響送信装置及び請求項１０記載の音響受信装置を有する、音響再生システム。
24. 請求項２３記載の音響再生システムを有する、テレビジョン装置。
25. 装置であって、音響信号の周波数範囲をトランスデューサに適応し、前記装置は：
    第１の音響周波数範囲内の第１の信号成分を検出する検出手段
    第２の音響周波数範囲内の第２の信号成分を生成する生成手段、及び
    前記第１の信号成分の振幅に応じ、前記第２の信号成分の振幅を制御する制御手段、
    を有し、
    前記第２の音響周波数範囲は、前記第１の音響周波数範囲より実質的に狭く、
    前記トランスデューサは、前記第２の音響周波数範囲において最大効率を有し、及び
    前記第１の信号成分の振幅は、前記検出器手段から前記制御手段へ通信リンクを介し送信される、周波数範囲適応装置。
26. 前記第２の周波数範囲は、前記第１の周波数範囲内に含まれる、請求項２５記載の装置。
27. 前記第１の音響周波数範囲は、２００Ｈｚを超えない、望ましくは１５０Ｈｚを超えない、より望ましくは約１２０Ｈｚである上限を有する、請求項２５記載の装置。
28. 前記第２の音響周波数範囲は、５０Ｈｚより小さい、望ましくは１０Ｈｚより小さい、より望ましくは５Ｈｚより小さい範囲である、請求項２５記載の装置。
29. 前記通信リンクは、無線リンクである、請求項２５記載の装置。
30. トランスデューサの特性に基づき第２の音響周波数範囲を決定する手段を更に有する、請求項２５記載の装置。
31. 音響信号送信方法であって、前記方法は：
    音響信号のエンベロープを検出し、対応するエンベロープ信号を生成する段階、
    送信機を用い、前記エンベロープ信号を送信する段階、
    受信機を用い、送信されたエンベロープ信号を受信する段階、及び
    前記エンベロープ信号に基づき、前記音響信号を再構成する段階、
    を有する、音響信号送信方法。
32. 前記音響信号の周波数範囲を選択する段階、を更に有する請求項３１記載の方法。
33. 前記送信機手段は、望ましくはＺｉｇＢｅｅ（登録商標）技術を用いる無線送信のために配置される、請求項３１記載の方法。
34. 前記再構成された音響信号は、共振周波数で動作するよう設計されたトランスデューサへ供給される、請求項３１記載の方法。
35. コンピュータープログラムであって、請求項３１乃至３４の何れか記載の方法を実行する、コンピュータープログラム。
    

Images