JP2008517512A - 通気型スピーカボックスシステム及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

通気型スピーカボックスシステムが、通気型スピーカボックスと、音楽内容分析装置と、低音制御装置とを有している。上記通気型スピーカボックスは音楽信号を再生するために使用され、上記音楽内容分析装置は上記音楽信号の低音内容を検出するために使用され、上記低音制御装置は検出された結果に基づいて上記通気型スピーカボックスの低音ブースト周波数を調整するために使用される。低音ブースト周波数は、低音ポートの長さを調整することにより調整される。本発明によれば、特別な優勢低音周波数における低音成分を、通気型スピーカボックスにより音楽信号を再生している間に適切に強めることができ、低音ポートの長さが該低音成分の優勢低音周波数に適応的且つ連続的に整合され、これにより、該通気型スピーカボックスシステムの低音性能を大幅に改善する。

Description

本発明は、スピーカボックス及びその制御方法に係り、より特定的には通気型（vented：バスレフ型）スピーカボックスシステム及び斯かる通気型スピーカボックスの制御方法に関する。

一般的に、スピーカボックスは、ボックスの設計に基づいて密閉型スピーカボックスと通気型スピーカボックスとに分類することができる。

密閉型スピーカボックスにおいては、スピーカは閉じられたボックス上に取り付けられる。即ち、ユーザが十分に大きなバッフル板の一方の側で音を聞くかのように、ボックス内の音は外側の音とは完全に分離される。

密閉型スピーカボックスの場合、ボックスの内側の音波は無駄となる。しかしながら、上記無駄な音波（定常波）によりスピーカの振動に与えられる干渉を除去するために、通常、多孔綿（porous cotton）等の高効率音減衰材料をボックス内に配置することができる。斯かる減衰材料は音波を吸収することができるのみならず、空気中の音の伝搬速度を減少させることもできる。減衰材料を使用することは、ボックスの寸法を増大させること及び共振周波数におけるインピーダンスピーク値を減少させることと等価である。更に、ボックス内の空気は等温圧縮状態に留まることができ、これにより該ボックスの実質的容積が増加する。

密閉型スピーカボックスの利点は、その低周波数における力強さ、速い応答及び低周波数における明瞭さにある。該スピーカボックスは、クラシック及び室内楽にとっては優れているが、低音性能は余り良くはない。

迷路型、音響インピーダンス型、スピーカ型等の多くの種類の通気型スピーカボックスが存在する。これらは全て、スピーカボックスのボードに低音ポート（通気孔）が設けられているという特徴を有している。

通気型スピーカボックスは、ヘルムホルツ共振器の原理の下で動作する。通気型スピーカボックスの密閉型スピーカボックスとの間の相違点は、ボックスのボードに円筒状の低音ポートが設けられ、ボックスの内側と外側との間の空気交換を可能にしている点にある。斯かる低音ポートの寸法及び位置が適切に設計されるならば、スピーカの背面からの音波は、或る周波数帯域で反転された音波の位相を有し、当該スピーカの前側からの音波と加算されるように低音ポートを通過することができる。この場合、両音波は同相で放射する。言い換えると、通気型スピーカボックスは該ボックス内の空気及び低音ポート内の空気の振動を該スピーカボックスの背面ボードの反射機能と一緒に利用して、スピーカの背面からの音波を１８０度反転すると共に該反転された音波を低音ポートを介して伝送する。この場合、上記の伝送された音波はスピーカから直に発生された音波の位相と同一の位相を有し、かくして低周波数における放射エネルギが強められる。

密閉型スピーカボックスと比較して、通気型スピーカボックスは低周波数の下限を更に延長する。例えば、適切な通気型スピーカボックス内に取り付けられたスピーカは、同一のスピーカが同一の容積を持つ密閉型スピーカボックス内に取り付けられた場合に得られるものより３ｄＢ高い低周波数音圧を有するであろう。かくして、これは低周波数の性能にとり良い。

通気型スピーカボックスシステムの低音性能は、その音響的な調整（tuning）及び電子的な低音支援調整に依存する。従来の通気型スピーカボックスシステムにおいては、スピーカの行程の理由により、スピーカの音響調整は固定であり、電子ブースト（boost）低音は固定周波数に調整される。音楽信号の優勢な低音周波数が当該スピーカボックスの低音ブースト周波数に一致しないと、低音性能は最適とはならない。理想的には、低音ブーストの中心周波数は、当該音楽における低音内容に一致すべきである。

一般的に、スピーカボックスの低音ブースト周波数は通気型スピーカボックスの反共振周波数に調整される。その理由は、反共振周波数においてはウーファのコーン行程が最小となり従って低音ブーストが最大となり得るということである。

しかしながら、スピーカボックスの低音ブースト周波数が例えば５５Ｈｚ（ローＡ又はＬａである）に調整され、音楽信号の優勢な低音周波数がより高い場合、低音ブーストは部分的に又は完全に機能を失う。音楽信号の優勢な低音周波数がローＦ又はＦａの場合、スピーカボックスの低音ブースト周波数を86.9135Hzに調整する方が良い。同様に、音楽信号の優勢な低音周波数が更に高い場合にも、スピーカボックスの低音ブースト周波数は86.9135Hzに調整されるべきである。

上述した調整は、低音ポートの長さを変化させることにより実施することができる。

一般的に、通気型スピーカボックスにおけるオーディオ周波数をフィルタするフィルタ回路は固定であり、これはフィルタされた音楽信号の対応する優勢低音周波数が調整可能ではないことを意味する。通気型スピーカボックスにより再生される音楽は多種存在するので、優勢低音周波数が調整可能でないなら、該通気型スピーカボックスの低音ブースト性能は満足なものではあり得ない。

１９９４年１２月２７日に出願された特許出願第H06-326416号にはサウンド制御装置が開示されている。図１に示されるように、サウンド制御装置は、サウンドスイッチ２と、サウンド制御ユニット３と、低音ポート長制御ユニット４と、スピーカユニット１４とを有している。

サウンドスイッチ２は、プログラムに対応してサウンドモードＡ、Ｂ、Ｃ及びＤを選択する例えばスリップシートスイッチにより構成され、選択信号Ａ１、Ｂ１、Ｃ１及びＤ１をサウンド制御ユニット３及び低音ポート長制御ユニット４に供給する。

低音ポート長制御ユニット４は、サウンドスイッチの選択信号Ａ１、Ｂ１、Ｃ１及びＤ１に対応する目標位置信号及びセンサからの低音ポートカバーの実際の位置信号ＳＰＩからの差信号を計算し、該差信号に基づいて、モータ駆動信号ＶＭを発生すると共に、該信号を上記低音ポートカバーの位置を調整するためのモータ１８に供給し、かくして、低音ポートの長さを調整する。

低音ポートカバーの目標位置が、音楽のタイプに従ってサウンドスイッチにより手動で設定されることが分かる。しかしながら、実際には、異なる曲目（楽曲又は歌）が異なる優勢な低音周波数を有するのみならず、１つの曲目の優勢な低音周波数も変動し得る。１つの曲目の優勢な低音周波数が動的に且つ連続して変化する場合、上述した従来技術にとり、優勢な低音周波数及び低音ポートカバーの位置を音楽の題目に従って連続的に調整することは困難である。従って、この静的制御方法は通気型スピーカボックスの低音ブースト周波数が再生される音楽の優勢な低音周波数に適応的に一致し得ないという技術的困難さを解決することはできない。

上述した理由により、再生される音楽に従って通気型スピーカボックスの低音ポート長を動的に制御すると共にフィルタされた音楽の優勢低音周波数を変化させることができ、これにより、通気型スピーカの動作を介して音楽が再生される過程の間において該音楽の優勢低音周波数における低音成分を選択的に強めると共に、低音ポートの長さを各曲目の優勢低音周波数に適応的且つ連続的に一致させることができるような通気型スピーカボックスシステムを提供したいという要望が存在する。

従って、本発明の目的は、再生される音楽信号の低音内容を連続的に監視することができると共に、通気型スピーカボックスの低音ブースト周波数を該通気型スピーカボックスの低音ポートの音響的長さを変化させることにより動的に調整することができるような通気型スピーカボックスシステムを提供することである。

また、本発明の他の目的は、再生される音楽信号の対応する優勢低音周波数における低音成分を該再生される音楽信号の低音内容に従って選択的に強めることができるような通気型スピーカボックスシステムを提供することである。

また、本発明の更に他の目的は、入力される音楽信号の低音内容に従って、通気型スピーカボックスの低音ブースト周波数を該通気型スピーカボックスの低音ポートの音響的長さを変化させることにより動的に調整することができると共に、再生される音楽信号の対応する優勢低音周波数における低音成分を選択的に強めることができるような通気型スピーカボックスシステムを提供することである。

また、本発明の更に他の目的は、入力される音楽信号の低音内容に従って、通気型スピーカボックスの低音ブースト周波数を該通気型スピーカボックスの低音ポートの音響的長さを変化させることにより動的に調整することができると共に、再生される音楽信号の対応する優勢低音周波数における低音成分を選択的に強めることができるような通気型スピーカボックスの制御方法を提供することである。

この目的のために、本発明によれば、音楽信号を再生する通気型スピーカボックスと、上記音楽信号の低音内容を検出する音楽内容分析装置と、該音楽内容分析装置から出力される比較結果信号に従って上記通気型スピーカボックスの低音ブースト周波数を調整する低音制御装置とを有するような通気型スピーカボックスシステムが提供される。

本発明の一態様によれば、上記通気型スピーカボックスは、少なくとも１つのスピーカと、当該スピーカボックスの低音ブースト周波数を調整するための調整可能な長さを持つ低音ポートとを含む。

上記音楽内容分析装置は、入力された前記音楽信号を各々フィルタすると共に異なる低音周波数帯域内の複数のフィルタされた信号を対応して出力するような異なる周波数範囲の複数のフィルタ装置と、これらフィルタ装置から出力される対応するフィルタされた信号を各々検出すると共に複数の信号レベルを対応して出力するような、上記フィルタ装置の数に対応する数の複数のレベル検出装置と、上記信号レベルを比較すると共にこれら信号レベルのうちの最大信号レベルを表すような比較結果信号を出力する比較装置とを含む。

本発明の他の態様によれば、上記通気型スピーカボックスは再生される音楽信号の対応する優勢低音周波数における低音成分を上記比較結果信号に従って選択的に強める低音増強（enhancement）装置を更に含む。

上記低音増強装置は、異なる周波数範囲を持つ複数のフィルタ装置と、増幅装置と、前記比較結果信号に従い上記フィルタ装置のうちの１つを上記増幅装置に選択的に接続して、当該フィルタ装置から出力された対応する優勢低音周波数を持つ低音成分信号を上記増幅装置に伝送し、次いで該増幅装置により増幅された後に前記通気型スピーカボックスに伝送するスイッチング装置とを含む。

また、本発明によれば、音楽信号を再生する通気型スピーカボックスと、該音楽信号の低音内容を分析する音楽内容分析装置と、上記音楽信号の対応する優勢低音周波数における低音成分を上記音楽内容分析装置から出力される比較結果信号に従って選択的に強める低音増強装置とを有するような通気型スピーカボックスシステムが更に設けられる。

また、本発明によれば、音楽信号を再生する通気型スピーカボックスのための制御方法が更に設けられ、該方法は上記音楽信号の低音内容を検出するステップと、上記通気型スピーカボックスの低音ブースト周波数を該検出された結果に従って調整するステップとを有する。

更に、本発明によれば、音楽信号を再生する通気型スピーカボックスのための制御方法が更に設けられ、該方法は上記音楽信号の低音内容を検出するステップと、該音楽信号の対応する優勢低音周波数における低音成分を上記の検出された結果に従って選択的に強めるステップとを有する。

本発明による通気型スピーカボックスシステム及び通気型スピーカボックスのための制御方法によれば、音楽信号の対応する優勢低音周波数における低音成分を、該音楽信号が通気型スピーカボックスにより再生される場合に選択的に強めることができ、該通気型スピーカボックスの低音ポートの長さは上記優勢低音周波数に適応的且つ連続的に整合され、かくして該通気型スピーカボックスシステムの低音効果を大幅に改善する。

本発明のこれら及び他の目的、フィーチャ並びに利点は、添付図面を参照した下記詳細な説明から明らかとなるであろう。

以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する。

図２は、本発明の第１実施例による通気型スピーカボックスシステムの概要図である。図２に示されるように、本発明による該通気型スピーカボックスシステムは通気型スピーカボックス１２を含んでいる。通気型スピーカボックス１２は、少なくとも１つのスピーカ１１と、長さを調整することが可能な低音ポート１０とを含んでいる。スピーカ１１は音楽信号の好ましい低周波数における低音成分を再生するためのものであり、該通気型スピーカボックス１２の低音ブースト周波数は低音ポート１０の長さを調整することにより調整することができる。低音ポート１０の長さはモータ９により調整することができる。

低音ポート１０は２つの同調位置、即ち低音周波数ｆＬ（５５Ｈｚ〜Ｌａ）のための最低周波数同調位置及び高音周波数ｆＨ（86.9135Hz〜Ｆａ）のための最高同調位置を有している。これらの周波数は、最適効果を達成するために良好に調律されたウェストアトランチック（West Atlantic）に従い同調された音の周波数である。

本発明による通気型スピーカボックスシステムは、音楽信号の低音内容を分析する音楽内容分析装置２１を更に含んでいる。

音楽内容分析装置２１は、第１フィルタ装置１、該第１フィルタ装置１のものとは異なる周波数範囲を有する第２フィルタ装置２、第１レベル検出装置５、第２レベル検出装置６、及び比較装置７を有している。第１フィルタ装置１はｆ_-3dB＝６０Ｈｚの四次バタワース（Butterworth）低域通過フィルタであり、第２フィルタ装置２はｆ_-3db＝７０Ｈｚ及び９０Ｈｚの四次バタワース帯域通過フィルタ（各スロープは二次）である。

本発明による通気型スピーカボックスシステムは、通気型スピーカボックス１２の低音ブースト周波数を音楽内容分析装置２１から出力される比較結果信号に従って調整する低音制御装置８を更に含んでいる。

該通気型スピーカボックスシステムは、上記音楽内容分析装置２１から出力される比較結果信号に従って、再生される音楽信号の特別な優勢周波数における低音成分を増幅すると共にこれらをスピーカ１１に伝送する低音増強装置２２を更に含んでいる。

低音増強装置２２は、第３フィルタ装置３、該第３フィルタ装置３のものとは異なる周波数範囲を有する第４フィルタ装置４、スイッチング装置１３、及び増幅装置１４を有している。第３フィルタ装置３及び第４フィルタ装置４はスイッチング装置１３を介して増幅装置１４に選択的に接続され、該増幅装置１４はスピーカ１１に接続されている。

本発明による当該第１実施例において、第３フィルタ装置３は５５Ｈｚの周波数における低音成分信号を生成するような低音増強フィルタ装置であり、第４フィルタ装置４は86.9135Hzの周波数における低音成分信号を生成するような低音増強フィルタ装置である。勿論、異なるパラメータを有する第３フィルタ装置３及び第４フィルタ装置４が必要に従って選択され、発生される低音成分信号の周波数を、それに応じて変化させることもできる。

図２に示されるように、第１フィルタ装置１及び第２フィルタ装置２は音楽ソース（図示略）から音楽信号ＳＯを各々入力し、該音楽信号ＳＯをフィルタして第１のフィルタされた信号Ｓ１及び第２のフィルタされた信号Ｓ２を各々生成する。第１レベル検出装置５及び第２レベル検出装置６は、第１のフィルタされた信号Ｓ１及び第２のフィルタされた信号Ｓ２の実際の信号レベルを各々検出し、第１信号レベルＳ５及び第２信号レベルＳ６を出力する。

第１フィルタ装置１はｆ_-3dB＝６０Ｈｚの低域通過フィルタであり、第２フィルタ装置２はｆ_-3db＝７０Ｈｚ及び９０Ｈｚの帯域通過フィルタであるので、第１信号レベルＳ５及び第２信号レベルＳ６は、音楽信号ＳＯにおける６０Ｈｚより低い周波数（低域通過）の信号及び７０Ｈｚと９０Ｈｚとの間の周波数（高い帯域）の信号のエネルギを各々表す。

本発明の第１の好ましい実施例においては、第１のフィルタされた信号Ｓ１と第１信号レベルＳ５との間の関係はデジタルドメインでは、

と表すことができる。

同様に、第２のフィルタされた信号Ｓ２と第２信号レベルＳ６との間の関係は、

と表すことができ、ここで、

である。本実施例において、上記パラメータは、

なる値を有し、ここで、τ_ａ及びτ_ｒは"アタック時定数"及び"リリース時定数"とも呼ばれる。

比較装置７は第１信号レベルＳ５と第２信号レベルＳ６とを比較する。比較結果に応じて、比較結果信号Ｓ７は低音ポート１０の長さ調整を制御するため及び／又はスイッチング装置１３の選択のために出力される。更に、比較装置７は２つの機能、即ち、１）ヒステリシス関数を形成することにより上記比較結果信号Ｓ７の安定した出力を保証する機能、及び２）ノイズでの起動を防止する機能を有している。比較結果信号Ｓ７は第１ビットS7[1]及び第２ビットS7[2]を含む２ビット信号である。

ヒステリシス関数を作成するために、"交差閾（cross-threshold）"なる係数が定義される。

通常、Ｓ５＞Ｓ６ｘ交差閾ならば、言い換えるとＳ５／Ｓ６＞交差閾ならば、第１信号レベルＳ５は第２信号レベルＳ６より大きい、及びその逆と見なされる。

この条件は、２つの信号が略等しく、連続して互いを追い抜くような場合の比較装置７の"神経質な"反応を防止することができる。この実施例において、交差閾＝１.２である。

下記の表１は第１信号レベルＳ５、第２信号レベルＳ６及び比較結果信号Ｓ７の間の関係を記載している。

比較装置７は、第１信号レベルＳ５又は第２信号レベルＳ６の何れが最も重要であるか、即ち一層高い値を有するかをチェックするために使用される。第１信号レベルＳ５及び第２信号レベルＳ６は第１レベル検出装置５及び第２レベル検出装置６から各々到来するので、これら信号は第１フィルタ装置１及び第２フィルタ装置２により決定された帯域における信号のエネルギを表す。

比較装置７は、信号が存在しない状況、例えばポーズ（休止）又はトラック変更の間の状況も処理しなければならない。この場合、雑音のみが存在し、比較装置７が斯かる意味のない雑音信号に反応する危険性が存在する。当該システムが雑音に反応するのを回避するために、雑音閾なる係数が導入される。第１フィルタ装置１及び第２フィルタ装置２からの両信号が等しいか又は設定された閾より小さい場合、斯かる信号は雑音であると判定される。この場合、比較装置７の比較結果信号Ｓ７のS7[1]及びS7[2]は共に１に設定されるように強制され（表２に示されるように）、低音ポート１０を現実の位置に維持する。

比較結果信号Ｓ７、及び低音ポート１０から到来すると共に該低音ポート１０の同調位置を表す低音ポート位置信号Ｓ９は、低音制御装置８に入力される。

低音ポート位置信号Ｓ９も、第１ビットS9[1]及び第２ビットS9[2]を含む２ビット信号である。

下記の表３は低音ポート位置信号Ｓ９の第１ビットS9[1]及び第２ビットS9[2]と、低音ポート１０の同調状態との間の関係を記載している。

低音制御装置８は、比較結果信号Ｓ７及び低音ポート位置信号Ｓ９に基づいて低音ポート１０の同調位置を調整するためにモータ９にモータ制御信号Ｓ８を出力すると共にスイッチング装置１３にスイッチ制御信号Ｓ１０を出力する。

モータ制御信号Ｓ８も、第１ビットS8[1]及び第２ビットS8[2]を含む２ビット信号である。

下記の表４は、モータ制御信号Ｓ８の第１ビットS8[1]及び第２ビットS8[2]と、モータ９により調整される低音ポート１０の動作状態との間の関係を記載している。

図２を更に参照すると、低音制御装置８は音楽信号ＳＯの低音内容に基づいてスイッチ制御信号Ｓ１０をスイッチング装置１３に出力し、第３フィルタ装置３又は第４フィルタ装置４が増幅装置１４の入力端に接続するために選択される。

言い換えると、第１信号レベルＳ５が第２信号レベルＳ６より大きい場合、低音制御装置８はスイッチ制御信号Ｓ１０を生成して、第３フィルタ装置３を増幅装置１４に接続する。第３フィルタ装置３は音楽ソースから音楽信号ＳＯを入力して該音楽信号ＳＯをフィルタし、これにより、第３のフィルタされた信号Ｓ３を生成し、これに対応して当該音楽信号の優勢低音周波数を５５Ｈｚに設定する。

第１信号レベルＳ５が第２信号レベルＳ６より小さい場合、低音制御装置８はスイッチ制御信号Ｓ１０を生成して、第４フィルタ装置４を増幅装置１４に接続する。第４フィルタ装置４は音楽ソースから音楽信号ＳＯを入力して該音楽信号ＳＯをフィルタし、これにより、第４のフィルタされた信号Ｓ４を生成し、これに対応して当該音楽信号の優勢低音周波数を86.9135Ｈｚに設定する。

この実施例において、スイッチ制御信号Ｓ１０＝１である場合、増幅装置１４は第３フィルタ装置３につながり、第３のフィルタされた信号Ｓ３が該増幅装置１４に供給される。スイッチ制御信号Ｓ１０＝０である場合、増幅装置１４は第４フィルタ装置４につながり、第４のフィルタされた信号Ｓ４が該増幅装置１４に供給される。

第３のフィルタされた信号Ｓ３及び第４のフィルタされた信号Ｓ４は低音成分信号であり、増幅装置１４により増幅された後、スピーカ１１に供給されて期待された周波数において低音ブースト効果を生じさせる。

下記の表５は、比較結果信号Ｓ７及び低音ポート位置信号Ｓ９と、モータ制御信号Ｓ８及びスイッチ制御信号Ｓ１０との間の関係を記載している。

ここで、Ｓ１０＝S8[2]である。

低音制御装置８は、最終的に、低音ポート１０の好ましい位置及びスイッチング装置１３のスイッチング位置を決定する。また、低音ポート１０の現実の位置を示す低音ポート位置信号Ｓ９が、該低音制御装置８に帰還される。低音ポート位置信号Ｓ９は、第１ビットS9[1]及び第２ビットS9[2]を含む２ビット信号であり、当該低音ポート上に取り付けられた２つのスイッチにより決定される。

閉じた場合、該スイッチは論理"１"を表す。開いた場合は、該スイッチは論理"０"を表す。低音ポート位置信号Ｓ９の第１ビットS9[1]及び第２ビットS9[2]が共に"０"である場合、低音ポートはｆＨに対応する最長位置にある。上記２つのスイッチが閉じている場合、第１ビットS9[1]及び第２ビットS9[2]は共に"１"であり、当該低音ポートはｆＬに対応する最短位置にある。このような構成は１つの例に過ぎない。他の例として、低音ポートの長さは他の態様で調整することもできる。

S9[1]＝０及びS9[2]＝１の場合、低音ポートは移動している。低音制御装置８は、低音ポート位置の現位置を上述した態様で符号化された第１ビットS9[1]及び第２ビットS9[2]で表す低音ポート位置信号Ｓ９を入力するので、該低音制御装置は低音ポートの同調位置が調整されたかを示すモータ制御信号Ｓ８を出力することができる。

前記表５は下記のような階層規則に従って形成されている。

１）低音ポートが何れかの方向に移動している場合、その間に比較結果信号Ｓ７が変化したとしても、低音ポートが目標位置に到達するまで（低音ポート位置信号Ｓ９により感知する）、該低音ポートを確実に移動させ続ける。さもなければ、低音ポートは神経質な動きを行い得、これは恐らくユーザにより望まれるものではなく、恐らくモータの雑音を伴う。

２）モータ９及びスイッチング装置１３の遅い応答を考慮する。モータ９が回転を開始した場合、スイッチング装置１３は、その状態を即座には変化させない。

下記に一例を示す。
１）S7[1]＝S7[2]＝１ --> 雑音を発する、
２）S9[1]＝S9[2]＝０ --> 低音ポートは現在ｆＨ位置にある、
３）S8[1]＝＝１ --> 低音ポートは停止しているか又はｆＬ位置に移動している。

状態２）及び３）からは、低音ポート１０はｆＬ位置に向かって移動を開始しているが、スイッチング装置１３は未だ反応していないと判定される。

状態１）は現在のところ雑音のみが検出されることを示すが、それでも、低音ポート１０を確実に移動し続けることができる。

スイッチング装置１３の動作を制御すると共に、低音ポートの長さ（従って、当該通気型スピーカボックスの低音ブースト周波数）を調整することにより、該通気型スピーカボックスの低音ブースト周波数は、低音内容の殆どが聴取者により聴き取られ得るような周波数に適応的に調整される。このように、聴取者は最適な低音性能を体験することになる。

図３は、本発明の第１実施例による通気型スピーカボックスシステムの第３フィルタ装置３の周波数応答曲線である。図４は、本発明の第１実施例による通気型スピーカボックスシステムの第４フィルタ装置４の周波数応答曲線である。

図３及び図４に示されるように、上記第３フィルタ装置及び第４フィルタ装置の周波数応答曲線のピーク値は当該通気型スピーカボックスのヘルムホルツ周波数で発生する。周波数がヘルムホルツ周波数より低い場合、スピーカの振幅は鋭く増加し、同時に感度は低下する。これは、歪を生じさせる。従って、周波数がヘルムホルツ周波数より低い場合、上記第３フィルタ装置及び第４フィルタ装置の利得は低減される。ヘルムホルツ周波数より低い周波数における信号を良好に抑圧するために、上記第３フィルタ装置及び第４フィルタ装置に各々直列に接続される高域通過フィルタ装置を付加的に設けることもできる。

図５は、本発明の第２実施例による通気型スピーカボックスシステムの概要図である。

該第２実施例において、同一の符号は、第１実施例におけるのと同一の部分を示している。簡略化のために、これらの部分の説明は省略する。

該第２実施例の通気型スピーカボックスシステムは、第１実施例のものとは、低音増強装置２２ａが第３フィルタ装置３及び増幅装置１４しか有さず、従って音楽信号の特別な優勢低音周波数における低音成分を音楽内容分析装置２１の検出結果に基づいて選択的に強めることはできない点で相違する。第３フィルタ装置３は、音楽信号をフィルタして、優勢な低音周波数における低音成分信号を生成するために使用される。該優勢な低音周波数は第３フィルタ装置３により規定される。増幅装置１４は、第３フィルタ装置３に接続され、上記低音成分信号を増幅すると共に該増幅された低音成分信号をスピーカ１１に伝送するために使用される。

上記第３フィルタ装置のパラメータは、該第３フィルタ装置により発生される低音成分の優勢低音周波数が所望の固定値となるように選定される。また、該第３フィルタ装置のパラメータは、優勢低音周波数を段階的に調整することができるような低音成分を発生することができるように、必要に応じて選定される。

上記第３フィルタ装置により発生される低音成分の優勢低音周波数が固定値である場合、スピーカ１１により入力される音楽信号の優勢低音周波数は変更することはできず、該通気型スピーカボックスの低音ポートの長さのみが、音楽信号の低音内容に従って調整される。該通気型スピーカボックスの低音ポートの長さの調整態様は、第１実施例におけるものと同一であり、繰り返して説明しない。

図６は、本発明の第３実施例による通気型スピーカボックスシステムのブロック図を示す。

該第３実施例において、同一の符号は、第１実施例におけるのと同一の部分を示している。簡略化のために、これらの部分の説明は省略する。

該第３実施例の通気型スピーカボックスシステムは、第１実施例のものとは、低音制御装置８が、再生される音楽信号の対応する優勢低音周波数における低音成分を音楽内容分析装置２１により出力される比較結果信号Ｓ７に従って選択的に強めるのみで、通気型スピーカボックス１２の低音ポート１０の長さは調整せず、更に、該低音ポートの現実の位置を監視する必要もない点で相違する。

勿論、簡略化のために、本通気型スピーカボックスシステムは低音制御装置８を有さなくてもよく、今度は、斯様なシステムは比較結果信号Ｓ７に従ってスイッチング装置１３を直接制御することができ、かくして、再生される音楽信号の対応する優勢低音周波数における低音成分を選択的に強くめることができる。

図７は、本発明の第４実施例による、通気型スピーカボックスのための制御方法のフローチャートである。

本発明によれば、通気型スピーカボックスのための該制御方法は、
音楽信号の低音内容を検出するステップと、
該検出結果に従い、当該通気型スピーカボックスの低音ブースト周波数を対応して調整するステップと、
を有する。

本発明によれば、通気型スピーカボックスのための該制御方法は、上記検出結果に従って、再生される音楽信号の対応する優勢低音周波数における低音成分を選択的に強めるステップを更に有する。

勿論、上記通気型スピーカボックスの低音ブースト周波数を調整するステップ、及び再生される音楽信号の対応する優勢低音周波数における低音成分を選択的に強めるステップは、個別に又は同時に実行することができる。

更に詳細には（図７参照）、再生される音楽信号の低音内容を検出するステップは、
上記音楽信号を異なる周波数範囲を持つ複数のフィルタ装置を用いてフィルタするステップ（ステップ１０１）と、
上記フィルタされた信号の実際の信号レベルを検出すると共に、対応して複数の信号レベルを出力するステップ（ステップ１０２）と、
上記複数の信号レベルを比較するステップ（ステップ１０３）と、
を有する。

上記通気型スピーカボックスの低音ブースト周波数を調整するステップは、当該通気型スピーカボックスの低音ポートの長さを上記複数の信号レベルの比較結果に従って調整するステップ（ステップ１０４）を含む。

また、上記再生される音楽信号の対応する優勢低音周波数における低音成分を上記検出結果に従って選択的に強めるステップ（ステップ１０５）は、
スイッチング装置の動作を上記複数の信号レベルの比較結果に従い制御して、異なる周波数範囲を持つフィルタ装置のうちの１つを、音楽ソースと増幅装置を経たスピーカとの間に接続し、これにより、上記音楽信号の低音成分の優勢低音周波数を変化させるステップ、
を含む。

本発明によれば、音楽内容分析装置２１は音楽信号の低音内容を連続的に監視及び分析して、スイッチ制御信号Ｓ１０をスイッチング装置１３にリアルタイムで供給し、かくして、第３フィルタ装置３又は第４フィルタ装置４が増幅装置１４に接続され、これにより異なる優勢低音周波数の低音成分を対応して増強する。更に、モータ９がモータ制御信号Ｓ８を入力すると、低音ポート１０の同調位置が、当該通気型スピーカボックスの低音ブースト周波数が上記低音成分の優勢低音周波数に対応する周波数に調整されるように調整される。従って、再生される音楽信号の低音性能が改善される。

以上、本発明を現状で好ましい実施例に関して説明したが、これら好ましい実施例は解説的なもので、限定するものと解釈されるべきでない。上記実施例を精読した後、当業者であれば、本発明の趣旨及び範囲を逸脱すること無しに種々の変形及び変更をなすことができるであろう。

例えば、上述した音楽内容分析装置２１は２つのフィルタ装置及び２つのレベル検出装置、即ち第１フィルタ装置、第２フィルタ装置、第１レベル検出装置及び第２レベル検出装置を有している。必要に応じて、該音楽内容分析装置は、第５フィルタ装置及び第３レベル検出装置（図示略）のように、上記第１フィルタ装置及び第２フィルタ装置のものとは異なる周波数範囲の他のフィルタ装置並びに他のレベル検出装置を有することもでき、上記第５フィルタ装置も同様に前記再生される音楽信号をフィルタして第３のフィルタされた信号を出力する。第３レベル検出装置は第３のフィルタされた信号の実際の信号レベルを検出して、この場合は第３信号レベルを出力する。比較装置は、第１信号レベル、第２信号レベル及び第３信号レベルを比較して、これらの間での最大の信号レベルを表す比較結果信号を出力する。

このように、上記音楽内容分析装置は音楽信号の３つの周波数帯域におけるエネルギを比較し、最も高いエネルギを持つ周波数帯域を選出することができる。

同様に、低音増強装置２２に含まれるフィルタ装置の数も１又は２に限定されるものではない。低音増強装置２２は、第３及び第４フィルタ装置のものとは異なる周波数範囲を持つ第６フィルタ装置（図示略）を有することもできる。この場合、前記低音制御装置からのスイッチ制御信号により、スイッチング装置１３は第３、第４及び第６フィルタ装置のうちの１つを前記増幅装置に選択的に接続し、再生される音楽信号のうちの対応する優勢低音周波数における低音成分を強める。

本発明によるフィルタ装置は、可調整フィルタ装置とすることもできる。即ち、同一の可調整フィルタ装置が、異なる周波数を持つ各信号をフィルタすることもできる。

本発明による通気型スピーカボックスシステムは、更に、音声の明瞭度を改善するために、特には音声及び音楽の両方が同時に提供されるような環境に適用することもできる。低音周波数が検出されない場合、音声を一層明瞭にするために、前記低音増強機能をスイッチオフすることができる。音声に対する帯域幅が３００Ｈｚから３ｋＨｚまでの周波数範囲に限定されるなら、低周波数信号は存在しないので、低音ブーストをオン又はオフさせても変わりがないであろう。

更に、本発明は、ヘッドフォンを備える例えばＭＰ３プレーヤ等の携帯型娯楽装置にも適用することができる。優勢な低音周波数を連続的に測定及び分析する前記方法は、再生される音楽に関連する中心周波数で低音ブーストを形成し、これにより優れた低音性能を得るために使用することができる。インナーイヤ（in-ear）型ヘッドフォンには、一般的に、低音ポートが設けられているので、この発明で開示された技術は、マイクロモータにより低音ポートを同調させるために使用することができる。

上述した好ましい実施例において、低音ポート１０は、２つの別個の同調位置を有している。勿論、低音ポート１０は３以上の別個の同調位置を有してもよい。更に、低音ポート１０の同調は、連続した又は非離散的な態様で実施することもできる。この場合、低音制御装置８は低音ポート１０の位置を連続的に監視しなければならない。このような構成は、モータにより制御されたポテンショメータにより実施することができる。

フルートの原理を採用することもできる。例えば、低音ポートの音響的長さを調整すべく、該低音ポートの孔を開閉するために弁が使用される。

本発明は、ＡＶシステム（サブウーファ）、ミニ及びマイクロシステム、マルチメディアスピーカ並びにテレビジョン装置のような種々の通気型スピーカシステムに適用することができる。

当業者であれば、本発明による通気型スピーカボックスシステムの幾つかの部分はソフトウェアにより実施化することができることが分かるであろう。

以上、本発明を現在において好ましい実施例を参照して説明したが、本発明は斯かる開示された実施例に限定されるものではないと理解されるべきである。むしろ、本発明は、添付請求項の趣旨及び範囲内で種々の変形及び等価な構成をも含むことを意図するものである。添付請求項は、全ての変形例並びに均等な構成及び機能を包含すべく、最も広い意味で解釈されるべきである。

図１は、従来技術のサウンド制御装置のブロック図を示す。 図２は、本発明の第１実施例による通気型スピーカボックスシステムの概要図である。 図３は、本発明の第１実施例による通気型スピーカボックスシステムの第３フィルタ装置の周波数応答図である。 図４は、本発明の第１実施例による通気型スピーカボックスシステムの第４フィルタ装置の周波数応答図である。 図５は、本発明の第２実施例による通気型スピーカボックスシステムの概要図である。 図６は、本発明の第３実施例による通気型スピーカボックスシステムの概要図である。 図７は、本発明の第４実施例による通気型スピーカボックスのための制御方法のフローチャートである。

Claims (15)

1. 音楽信号を再生するための通気型スピーカボックスと、
   前記音楽信号の低音内容を検出する音楽内容分析手段と、
   前記通気型スピーカボックスの低音ブースト周波数を前記検出結果に基づいて調整する低音制御手段と、
   を有する通気型スピーカボックスシステム。
2. 請求項１に記載のシステムにおいて、前記音楽内容分析手段が、
   前記音楽信号を各々フィルタし、異なる低音周波数を持つ一群のフィルタされた信号を対応して周波数する少なくとも２つのフィルタ手段と、
   前記一群のフィルタされた信号の対応する信号レベルを各々検出し、一群の対応する信号レベルを出力する少なくとも２つの対応するレベル検出手段と、
   前記一群の信号レベルを比較して、前記検出結果を出力する比較手段と、
   を含むようなシステム。
3. 請求項２に記載のシステムにおいて、前記一群の信号レベルにおける或る信号レベルの他の信号レベルに対する比が特定の因数より大きい場合に、前記比較手段から出力される前記検出結果が前記或る信号レベルが前記他の信号レベルよりも大きいことを示すようなシステム。
4. 請求項２に記載のシステムにおいて、前記一群の信号レベルのうちの何れかが閾より小さい場合に、前記比較手段から出力される前記検出結果が信号入力がないことを示すようなシステム。
5. 請求項１に記載のシステムにおいて、前記通気型スピーカボックスが少なくとも１つのスピーカと、長さが調整可能な低音ポートとを含み、前記低音制御手段が前記スピーカボックスの低音ブースト周波数を前記低音ポートの長さを調整することにより調整するようなシステム。
6. 請求項５に記載のシステムにおいて、前記低音ポートが、該低音ポートの異なる長さに対応する少なくとも２つの別個の同調位置を有するようなシステム。
7. 請求項５に記載のシステムにおいて、前記通気型スピーカボックスが前記低音ポートの長さを調整するためのモータを更に含むようなシステム。
8. 請求項１に記載のシステムにおいて、前記音楽信号の特定の優勢低音周波数における低音成分を強める低音増強手段を更に含むようなシステム。
9. 請求項１に記載のシステムにおいて、前記音楽信号の対応する優勢低音周波数における低音成分を前記検出結果に基づいて選択的に強める低音増強手段を更に含むようなシステム。
10. 音楽信号を再生するための通気型スピーカボックスと、
    前記音楽信号の低音内容を検出する音楽内容分析手段と、
    前記検出結果に基づいて、前記音楽信号の対応する優勢低音周波数における低音成分を選択的に強める低音増強手段と、
    を有する通気型スピーカボックスシステム。
11. 請求項１０に記載のシステムにおいて、
    前記低音増強手段が、異なる周波数範囲を持つ少なくとも２つのフィルタ手段、増幅手段及びスイッチング手段を含み、
    前記スイッチング手段は前記検出結果に基づいて前記少なくとも２つのフィルタ手段のうちの１つのフィルタ手段を前記増幅手段に選択的に接続するために使用され、これにより、前記１つのフィルタ手段から出力された対応する優勢低音周波数を持つ低音成分信号が前記増幅手段に供給され、次いで該増幅手段により増幅された後に前記通気型スピーカボックスに供給されるようなシステム。
12. 音楽信号を再生する通気型スピーカボックスのための制御方法において、該制御方法が、
    前記音楽信号の低音内容を検出するステップと、
    前記検出結果に基づいて、前記通気型スピーカボックスの低音ブースト周波数を連続的に調整するステップと、
    を有するような制御方法。
13. 請求項１２に記載の制御方法において、
    前記検出結果に基づいて、前記音楽信号の対応する優勢低音周波数における低音成分を選択的に強めるステップ、
    を更に有するような制御方法。
14. 音楽信号を再生する通気型スピーカボックスのための制御方法において、該制御方法が、
    前記音楽信号の低音内容を検出するステップと、
    前記検出結果に基づいて、前記音楽信号の対応する優勢低音周波数における低音成分を選択的に強めるステップと、
    を有するような制御方法。
15. 請求項１２又は請求項１４に記載の制御方法において、前記検出するステップが、
    前記音楽信号をフィルタして、異なる低音周波数を有する少なくとも２つの一群のフィルタされた信号を得るステップと、
    前記一群のフィルタされた信号の対応する実際の信号レベルを検出して、一群の対応する信号レベルを得るステップと、
    前記一群の信号レベルを比較して、前記検出結果を出力するステップと、
    を有するような制御方法。

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