JP2010246115A - モーショナルフィードバックシステム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ラウドスピーカの非線形歪みを最小化するモーショナルフィードバックシステムであって、該システムは、可変出力インピーダンスを有する出力を有するオーディオ増幅器であって、該出力は、ラウドスピーカを駆動するために、増幅されたオーディオ信号を供給するように構成されている、オーディオ増幅器と、該オーディオ増幅器内に含まれるインピーダンス制御モジュールであって、該インピーダンス制御モジュールは、該可変出力インピーダンスを、該オーディオ信号の周波数の関数として制御するように構成されている、インピーダンス制御モジュールとを備えている、モーショナルフィードバックシステム。
【選択図】図1
Description
本願は、2009年3月31日に出願された米国仮出願第61/165,240号と、2010年3月26日に出願された米国特許出願第12/748,097号からの優先権の利益を主張する。
本発明は、オーディオシステムに関し、より具体的には、オーディオシステムにおけるラウドスピーカのモーショナルフィードバック関連制御に関する。
オーディオシステムは、典型的に、オーディオ信号の形態で、オーディオコンテンツを提供するオーディオ供給源と、オーディオ信号を増幅する増幅器と、増幅されたオーディオ信号を音波に変換する1つ以上のラウドスピーカとを含む。ラウドスピーカは、典型的には、公称インピーダンス値(例えば、4オームまたは8オーム)を有するように、ラウドスピーカ製造業者によって示されている。実際には、ラウドスピーカのインピーダンス、および結果としてラウドスピーカを駆動する増幅器上の負荷は、周波数によって変化する。さらに、ラウドスピーカのインピーダンスは、しばしば、かなり非線形である。周波数に対するラウドスピーカインピーダンスの変化は、ラウドスピーカインピーダンス曲線によって示され得、この曲線は、しばしば、ラウドスピーカの製造モデルと共に製造業者によって提供される。負荷インピーダンスの非線形局面は、決して公開されない。
増幅されたオーディオ信号を用いてラウドスピーカを駆動する電圧制御されたオーディオ増幅器を有するオーディオシステムは、インピーダンス制御モジュールを含み得る。このインピーダンス制御モジュールは、オーディオ増幅器と協働的に動作し得、ラウドスピーカの歪みを最小化するために、オーディオ増幅器の出力インピーダンスを最適化する。このようなシステムにおいて、オーディオ増幅器は、最初に、1つ以上の特定のラウドスピーカと対にされる。このペアリングに基づいて、インピーダンス制御モジュールは、ラウドスピーカに対する推定された最適な供給源インピーダンスを提供され得る。インピーダンス制御モジュールは、増幅器と対にされた特定のラウドスピーカに対する最適な供給源インピーダンスを表すように設計されたフィルタを含み得る。
(項目1)
ラウドスピーカの非線形歪みを最小化するモーショナルフィードバックシステムであって、該システムは、
可変出力インピーダンスを有する出力を有するオーディオ増幅器であって、該出力は、ラウドスピーカを駆動するために、増幅されたオーディオ信号を供給するように構成されている、オーディオ増幅器と、
該オーディオ増幅器内に含まれるインピーダンス制御モジュールであって、該インピーダンス制御モジュールは、該可変出力インピーダンスを、該オーディオ信号の周波数の関数として制御するように構成されている、インピーダンス制御モジュールと
を備え、該インピーダンス制御モジュールは、所定の閾値周波数より下では負のインピーダンスを表すために、該出力インピーダンスを変更するように構成され、
該インピーダンス制御モジュールは、該所定の閾値周波数より上では正のインピーダンスを表すために、該出力インピーダンスを変更するようにさらに構成されている、モーショナルフィードバックシステム。
(項目2)
上記インピーダンス制御モジュールは、上記可変出力インピーダンスを制御するために、上記ラウドスピーカに供給された上記増幅されたオーディオ信号の電流に応答するフィードバックループを含む、上記項目のいずれかに記載のモーショナルフィードバックシステム。
(項目3)
上記インピーダンス制御モジュールは、上記ラウドスピーカの非線形歪みを最小化するために、最適な供給源インピーダンスを表すフィルタ応答を有するように構成されたフィルタを備えている、上記項目のいずれかに記載のモーショナルフィードバックシステム。
(項目4)
上記ラウドスピーカに対する最適な供給源インピーダンスを表す上記フィルタ応答は、位相反転と利得とを含む、上記項目のいずれかに記載のモーショナルフィードバックシステム。
(項目5)
上記位相反転は、上記所定の閾値周波数周辺の移行帯域内で発生するように構成されている、上記項目のいずれかに記載のモーショナルフィードバックシステム。
(項目6)
上記インピーダンス制御モジュールは、上記フィルタ応答と、上記ラウドスピーカに供給された上記増幅されたオーディオ信号の電流に基づいて、上記オーディオ増幅器の上記出力インピーダンスを制御するように構成されている、上記項目のいずれかに記載のモーショナルフィードバックシステム。
(項目7)
上記インピーダンス制御モジュールは、能動フィルタを含む、上記項目のいずれかに記載のモーショナルフィードバックシステム。
(項目8)
上記能動フィルタは、単一の演算増幅器を含む、上記項目のいずれかに記載のモーショナルフィードバックシステム。
(項目9)
上記所定の閾値周波数は、ユーザ指定の周波数の移行帯域である、上記項目のいずれかに記載のモーショナルフィードバックシステム。
(項目10)
ラウドスピーカの非線形歪みを最小化する方法であって、
オーディオ供給源から、オーディオ信号を受信することと、
オーディオ増幅器を用いて該オーディオ信号を増幅することと、
該オーディオ増幅器の出力を用いて、該増幅されたオーディオ信号でラウドスピーカを駆動することであって、該出力は、制御された出力インピーダンスを有する、ことと、
所定の閾値周波数より下では負のインピーダンスを示すように該出力インピーダンスを制御することと、
該所定の閾値周波数より上では正のインピーダンスを示すように該出力インピーダンスを制御することと
を包含する、方法。
(項目11)
上記負のインピーダンスを制御することと、上記正のインピーダンスを制御することとは、上記所定の閾値周波数より下では正の電流フィードバックである電流フィードバックと、該所定の閾値周波数をより上では負の電流フィードバックである電流フィードバックとを用いることを包含する、上記項目のいずれかに記載の方法。
(項目12)
上記出力インピーダンスを上記負のインピーダンスに制御することと、該出力インピーダンスを上記正のインピーダンスに制御することとは、上記オーディオ増幅器を用いて、上記増幅されたオーディオ信号に供給された電流をモニタリングすることと、ラウドスピーカの歪みを最小化するために、電流フィードバックループを用いて、該ラウドスピーカに対して上記制御された出力インピーダンスを最適化することとを包含する、上記項目のいずれかに記載の方法。
(項目13)
上記出力インピーダンスを上記負のインピーダンスに制御することと、該出力インピーダンスを上記正のインピーダンスに制御することとは、フィルタ応答の周波数ベースの利得を、上記増幅されたオーディオ信号の出力電流の周波数スペクトルに適用することと、該ラウドスピーカの歪みを最小化するために、該ラウドスピーカに対する制御供給源インピーダンスに近似させることとを包含する、上記項目のいずれかに記載の方法。
(項目14)
上記出力インピーダンスを上記負のインピーダンスに制御することは、フィルタ応答の第一の利得を、上記所定の閾値周波数より下では、上記オーディオ信号に含まれる電流の周波数の第一の範囲に適用することを包含し、該出力インピーダンスを上記正のインピーダンスに制御することは、第二の利得を、該所定の閾値周波数より上では、オーディオ信号の該電流の周波数の第二の範囲に適用することを包含する、上記項目のいずれかに記載の方法。
(項目15)
上記出力インピーダンスを上記負のインピーダンスに制御することと、該出力インピーダンスを上記正のインピーダンスに制御することとは、上記所定の閾値周波数より下では正の電流フィードバックを有し、該所定の閾値周波数より上では負の電流フィードバックを有する電流フィードバックを動作することを包含する、上記項目のいずれかに記載の方法。
(項目16)
上記出力インピーダンスを上記負のインピーダンスに制御することと、該出力インピーダンスを上記正のインピーダンスに制御することとは、上記オーディオ増幅器に提供された入力オーディオ信号を、フィードバックループにおけるフィルタ応答を用いて生成されたエラー信号を用いて修正することを包含し、該修正された入力オーディオ信号は、非線形歪みを最小化するために、該オーディオ増幅器を用いて増幅され、上記ラウドスピーカに提供される、上記項目のいずれかに記載の方法。
(項目17)
上記出力インピーダンスを上記負のインピーダンスに制御することは、上記ラウドスピーカの音声コイルを実質的に表す負荷インピーダンスを実質的に無効にすることを包含し、該出力インピーダンスを上記正のインピーダンスに制御することは、該ラウドスピーカの漏出を実質的に表す負荷インピーダンスを実質的に超えることを包含する、上記項目のいずれかに記載の方法。
(項目18)
コンピュータ読み取り可能な命令を格納するように構成されたコンピュータ読み取り可能な格納媒体であって、該コンピュータ読み取り可能な命令は、ラウドスピーカの非線形歪みを最小化するために、プロセッサによって実行可能であり、該コンピュータ読み取り可能な格納媒体は、
オーディオ供給源からオーディオ信号を受信する命令であって、該オーディオ供給源は複数の周波数を含む、命令と、
該オーディオ信号を、オーディオ増幅器を用いて処理する命令と、
ラウドスピーカを駆動するために、該オーディオ増幅器のオーディオ出力上で、該処理されたオーディオ信号の出力を可能にする命令と、
所定の閾値周波数より下では、該オーディオ信号の周波数の第一の帯域に対する負のインピーダンスに、該オーディオ増幅器の該出力インピーダンスを制御する命令と、
該所定の閾値周波数より上では、該オーディオ信号の周波数の第二の帯域に対する正のインピーダンスに、該オーディオ増幅器の該出力インピーダンスを制御する命令と
を含む、コンピュータ読み取り可能な格納媒体。
(項目19)
フィルタを含む電流フィードバックループを動作する命令をさらに含み、該フィルタは、上記周波数の第一の帯域および該周波数の第二の帯域にわたり上記ラウドスピーカに対する最適な供給源インピーダンスを実質的に表すフィルタ応答を有する、上記項目のいずれかに記載のコンピュータ読み取り可能な格納媒体。
(項目20)
上記フィルタ応答の利得および位相は、該位相が、上記所定の閾値周波数より下での負の位相から、該所定の閾値周波数より上での正の位相まで移行するように構成されている、上記項目のいずれかに記載のコンピュータ読み取り可能な格納媒体。
(項目21)
上記周波数の第一の帯域内の上記フィルタ応答の上記利得は、上記周波数の第二の帯域内の上記フィルタ応答の上記利得未満である、上記項目のいずれかに記載のコンピュータ読み取り可能な格納媒体。
(項目22)
ラウドスピーカのためのモーショナルフィードバックシステムであって、
入力と出力とを有するオーディオ増幅器であって、該入力は、オーディオ信号を受信するように構成され、該出力は、該オーディオ信号の増幅されたバージョンを供給するように構成され、該オーディオ信号の該増幅されたバージョンは、ラウドスピーカを駆動するために使用される、オーディオ増幅器と、
該出力において供給された該増幅されたオーディオ信号の電流を感知し、該ラウドスピーカの歪みを最小化するために、該電流をフィードバック電流として該オーディオ増幅器に供給するように構成された電流センサと、
該オーディオ増幅器内に含まれ、該電流センサに結合されたフィルタであって、該フィルタは、周波数の第一の範囲内の正のフィードバック電流と、周波数の該第一の範囲よりも高い周波数の第二の範囲内の負のフィードバック電流との間で、該フィードバック電流を選択的に移行するように構成されている、フィルタと
を備えている、モーショナルフィードバックシステム。
(項目23)
上記フィルタは、所定の周波数の移行帯域を有するように構成され、該移行帯域内で、上記正のフィードバック電流と上記負のフィードバック電流との間の選択的移行が発生する、上記項目のいずれかに記載のモーショナルフィードバックシステム。
(項目24)
上記増幅器は、上記正のフィードバック電流および上記負のフィードバック電流に応答して、出力インピーダンスを上記ラウドスピーカに示すように構成され、該出力インピーダンスは、上記周波数の第一の範囲において負のインピーダンスであり、上記周波数の第二の範囲において正のインピーダンスである、上記項目のいずれかに記載のモーショナルフィードバックシステム。
(項目25)
上記負のインピーダンスは、上記周波数の第一の範囲において上記ラウドスピーカの抵抗を表し、上記正のインピーダンスは、上記周波数の第二の範囲において、該ラウドスピーカのインピーダンスを超える、上記項目のいずれかに記載のモーショナルフィードバックシステム。
(項目26)
ラウドスピーカの非線形歪みを最小化する方法であって、
オーディオ供給源からオーディオ信号を受信することであって、該オーディオ供給源は複数の周波数を含む、ことと、
該オーディオ信号を、オーディオ増幅器を用いて増幅することと、
該増幅されたオーディオ信号を用いてラウドスピーカを駆動することと、
該増幅されたオーディオ信号内に供給される電流をモニタリングすることと、
該電流に基づいて、所定の閾値周波数より下の周波数に対して負のインピーダンスになるように該オーディオ増幅器の出力インピーダンスを制御することと、
該電流に基づいて、該所定の閾値周波数より上の周波数に対して正のインピーダンスになるように該オーディオ増幅器の該出力インピーダンスを制御することと
を包含する、方法。
オーディオ増幅器と対にされたラウドスピーカ内の歪みを最小化するように、最適化された供給源インピーダンスを有するオーディオシステムにおいてオーディオ増幅器は動作される。オーディオ増幅器は、ラウドスピーカを駆動するために、増幅されたオーディオ信号を提供する。オーディオ増幅器の可変出力インピーダンスは、フィードバック制御ループを用いて制御され、低周波数において負の出力インピーダンスが、より高い周波数において正の出力インピーダンスに変化することを可能にする。負の出力インピーダンスから正の出力インピーダンスまでの変化は、所定の閾値周波数または所定の移行周波数帯域において起こる。
102 オーディオ供給源
104 オーディオ増幅器
106 負荷
Claims (26)
- ラウドスピーカの非線形歪みを最小化するモーショナルフィードバックシステムであって、該システムは、
可変出力インピーダンスを有する出力を有するオーディオ増幅器であって、該出力は、ラウドスピーカを駆動するために、増幅されたオーディオ信号を供給するように構成されている、オーディオ増幅器と、
該オーディオ増幅器内に含まれるインピーダンス制御モジュールであって、該インピーダンス制御モジュールは、該可変出力インピーダンスを、該オーディオ信号の周波数の関数として制御するように構成されている、インピーダンス制御モジュールと
を備え、該インピーダンス制御モジュールは、所定の閾値周波数より下では負のインピーダンスを表すために、該出力インピーダンスを変更するように構成され、
該インピーダンス制御モジュールは、該所定の閾値周波数より上では正のインピーダンスを表すために、該出力インピーダンスを変更するようにさらに構成されている、モーショナルフィードバックシステム。 - 前記インピーダンス制御モジュールは、前記可変出力インピーダンスを制御するために、前記ラウドスピーカに供給された前記増幅されたオーディオ信号の電流に応答するフィードバックループを含む、請求項1に記載のモーショナルフィードバックシステム。
- 前記インピーダンス制御モジュールは、前記ラウドスピーカの非線形歪みを最小化するために、最適な供給源インピーダンスを表すフィルタ応答を有するように構成されたフィルタを備えている、請求項1に記載のモーショナルフィードバックシステム。
- 前記ラウドスピーカに対する最適な供給源インピーダンスを表す前記フィルタ応答は、位相反転と利得とを含む、請求項3に記載のモーショナルフィードバックシステム。
- 前記位相反転は、前記所定の閾値周波数周辺の移行帯域内で発生するように構成されている、請求項4に記載のモーショナルフィードバックシステム。
- 前記インピーダンス制御モジュールは、前記フィルタ応答と、前記ラウドスピーカに供給された前記増幅されたオーディオ信号の電流に基づいて、前記オーディオ増幅器の前記出力インピーダンスを制御するように構成されている、請求項3に記載のモーショナルフィードバックシステム。
- 前記インピーダンス制御モジュールは、能動フィルタを含む、請求項1に記載のモーショナルフィードバックシステム。
- 前記能動フィルタは、単一の演算増幅器を含む、請求項7に記載のモーショナルフィードバックシステム。
- 前記所定の閾値周波数は、ユーザ指定の周波数の移行帯域である、請求項1に記載のモーショナルフィードバックシステム。
- ラウドスピーカの非線形歪みを最小化する方法であって、
オーディオ供給源から、オーディオ信号を受信することと、
オーディオ増幅器を用いて該オーディオ信号を増幅することと、
該オーディオ増幅器の出力を用いて、該増幅されたオーディオ信号でラウドスピーカを駆動することであって、該出力は、制御された出力インピーダンスを有する、ことと、
所定の閾値周波数より下では負のインピーダンスを示すように該出力インピーダンスを制御することと、
該所定の閾値周波数より上では正のインピーダンスを示すように該出力インピーダンスを制御することと
を包含する、方法。 - 前記負のインピーダンスを制御することと、前記正のインピーダンスを制御することとは、前記所定の閾値周波数より下では正の電流フィードバックである電流フィードバックと、該所定の閾値周波数をより上では負の電流フィードバックである電流フィードバックとを用いることを包含する、請求項10に記載の方法。
- 前記出力インピーダンスを前記負のインピーダンスに制御することと、該出力インピーダンスを前記正のインピーダンスに制御することとは、前記オーディオ増幅器を用いて、前記増幅されたオーディオ信号に供給された電流をモニタリングすることと、ラウドスピーカの歪みを最小化するために、電流フィードバックループを用いて、該ラウドスピーカに対して前記制御された出力インピーダンスを最適化することとを包含する、請求項10に記載の方法。
- 前記出力インピーダンスを前記負のインピーダンスに制御することと、該出力インピーダンスを前記正のインピーダンスに制御することとは、フィルタ応答の周波数ベースの利得を、前記増幅されたオーディオ信号の出力電流の周波数スペクトルに適用することと、該ラウドスピーカの歪みを最小化するために、該ラウドスピーカに対する制御供給源インピーダンスに近似させることとを包含する、請求項10に記載の方法。
- 前記出力インピーダンスを前記負のインピーダンスに制御することは、フィルタ応答の第一の利得を、前記所定の閾値周波数より下では、前記オーディオ信号に含まれる電流の周波数の第一の範囲に適用することを包含し、該出力インピーダンスを前記正のインピーダンスに制御することは、第二の利得を、該所定の閾値周波数より上では、オーディオ信号の該電流の周波数の第二の範囲に適用することを包含する、請求項10に記載の方法。
- 前記出力インピーダンスを前記負のインピーダンスに制御することと、該出力インピーダンスを前記正のインピーダンスに制御することとは、前記所定の閾値周波数より下では正の電流フィードバックを有し、該所定の閾値周波数より上では負の電流フィードバックを有する電流フィードバックを動作することを包含する、請求項10に記載の方法。
- 前記出力インピーダンスを前記負のインピーダンスに制御することと、該出力インピーダンスを前記正のインピーダンスに制御することとは、前記オーディオ増幅器に提供された入力オーディオ信号を、フィードバックループにおけるフィルタ応答を用いて生成されたエラー信号を用いて修正することを包含し、該修正された入力オーディオ信号は、非線形歪みを最小化するために、該オーディオ増幅器を用いて増幅され、前記ラウドスピーカに提供される、請求項10に記載の方法。
- 前記出力インピーダンスを前記負のインピーダンスに制御することは、前記ラウドスピーカの音声コイルを実質的に表す負荷インピーダンスを実質的に無効にすることを包含し、該出力インピーダンスを前記正のインピーダンスに制御することは、該ラウドスピーカの漏出を実質的に表す負荷インピーダンスを実質的に超えることを包含する、請求項10に記載の方法。
- コンピュータ読み取り可能な命令を格納するように構成されたコンピュータ読み取り可能な格納媒体であって、該コンピュータ読み取り可能な命令は、ラウドスピーカの非線形歪みを最小化するために、プロセッサによって実行可能であり、該コンピュータ読み取り可能な格納媒体は、
オーディオ供給源からオーディオ信号を受信する命令であって、該オーディオ供給源は複数の周波数を含む、命令と、
該オーディオ信号を、オーディオ増幅器を用いて処理する命令と、
ラウドスピーカを駆動するために、該オーディオ増幅器のオーディオ出力上で、該処理されたオーディオ信号の出力を可能にする命令と、
所定の閾値周波数より下では、該オーディオ信号の周波数の第一の帯域に対する負のインピーダンスに、該オーディオ増幅器の該出力インピーダンスを制御する命令と、
該所定の閾値周波数より上では、該オーディオ信号の周波数の第二の帯域に対する正のインピーダンスに、該オーディオ増幅器の該出力インピーダンスを制御する命令と
を含む、コンピュータ読み取り可能な格納媒体。 - フィルタを含む電流フィードバックループを動作する命令をさらに含み、該フィルタは、前記周波数の第一の帯域および該周波数の第二の帯域にわたり前記ラウドスピーカに対する最適な供給源インピーダンスを実質的に表すフィルタ応答を有する、請求項18に記載のコンピュータ読み取り可能な格納媒体。
- 前記フィルタ応答の利得および位相は、該位相が、前記所定の閾値周波数より下での負の位相から、該所定の閾値周波数より上での正の位相まで移行するように構成されている、請求項19に記載のコンピュータ読み取り可能な格納媒体。
- 前記周波数の第一の帯域内の前記フィルタ応答の前記利得は、前記周波数の第二の帯域内の前記フィルタ応答の前記利得未満である、請求項20に記載のコンピュータ読み取り可能な格納媒体。
- ラウドスピーカのためのモーショナルフィードバックシステムであって、
入力と出力とを有するオーディオ増幅器であって、該入力は、オーディオ信号を受信するように構成され、該出力は、該オーディオ信号の増幅されたバージョンを供給するように構成され、該オーディオ信号の該増幅されたバージョンは、ラウドスピーカを駆動するために使用される、オーディオ増幅器と、
該出力において供給された該増幅されたオーディオ信号の電流を感知し、該ラウドスピーカの歪みを最小化するために、該電流をフィードバック電流として該オーディオ増幅器に供給するように構成された電流センサと、
該オーディオ増幅器内に含まれ、該電流センサに結合されたフィルタであって、該フィルタは、周波数の第一の範囲内の正のフィードバック電流と、周波数の該第一の範囲よりも高い周波数の第二の範囲内の負のフィードバック電流との間で、該フィードバック電流を選択的に移行するように構成されている、フィルタと
を備えている、モーショナルフィードバックシステム。 - 前記フィルタは、所定の周波数の移行帯域を有するように構成され、該移行帯域内で、前記正のフィードバック電流と前記負のフィードバック電流との間の選択的移行が発生する、請求項22に記載のモーショナルフィードバックシステム。
- 前記増幅器は、前記正のフィードバック電流および前記負のフィードバック電流に応答して、出力インピーダンスを前記ラウドスピーカに示すように構成され、該出力インピーダンスは、前記周波数の第一の範囲において負のインピーダンスであり、前記周波数の第二の範囲において正のインピーダンスである、請求項22に記載のモーショナルフィードバックシステム。
- 前記負のインピーダンスは、前記周波数の第一の範囲において前記ラウドスピーカの抵抗を表し、前記正のインピーダンスは、前記周波数の第二の範囲において、該ラウドスピーカのインピーダンスを超える、請求項24に記載のモーショナルフィードバックシステム。
- ラウドスピーカの非線形歪みを最小化する方法であって、
オーディオ供給源からオーディオ信号を受信することであって、該オーディオ供給源は複数の周波数を含む、ことと、
該オーディオ信号を、オーディオ増幅器を用いて増幅することと、
該増幅されたオーディオ信号を用いてラウドスピーカを駆動することと、
該増幅されたオーディオ信号内に供給される電流をモニタリングすることと、
該電流に基づいて、所定の閾値周波数より下の周波数に対して負のインピーダンスになるように該オーディオ増幅器の出力インピーダンスを制御することと、
該電流に基づいて、該所定の閾値周波数より上の周波数に対して正のインピーダンスになるように該オーディオ増幅器の該出力インピーダンスを制御することと
を包含する、方法。
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