JP2010529768A - 変換器アセンブリを有するビーム形成システム - Google Patents

Abstract

ビーム形成システムASYは、複数の変換器モジュールTM1, TM2, TM3で構成されるモジュール式変換器アセンブリMTAを含む。変換器モジュールは、異なる幾何学的方位を持つ複数のインタフェースを含む。インタフェースは、変換器モジュールが他の変換器モジュールに物理的に結合されることを可能にする。調査フェーズにおいて、ビーム形成システムは、モジュール式変換器アセンブリMTA中に存在する変換器モジュールを識別する。ビーム形成システムはさらに、変換器モジュールが互いに物理的に結合される際に従う構成を識別する。構成フェーズにおいて、ビーム形成システムは、調査フェーズで得られた識別データ及び所望の指向性レスポンスパターンに基づいて、変換器モジュール間の信号関係を規定する。

Description

本発明の態様は、変換器アセンブリを有するビーム形成システムに関する。例えば、ビーム形成システムは、一つ以上の特定の方向に音響エネルギーを放射するいくつかのスピーカを有するオーディオシステムの形であることができる。本発明の他の態様は、変換器モジュール、ビーム形成システムを動作させる方法、及びコンピュータプログラム製品に関する。

ビーム形成は、複数の変換器によって特定の指向性レスポンスパターンを達成することを可能にする技術である。送信モードにおいて、ビーム形成は、信号が送信されるべき特定の方向への放射パワーの集束を可能にする。つまり、ビーム形成は、送信器が所望の指向性放射パターンを持つことを可能にする。逆に、受信モードでは、ビーム形成は、所望の信号が到来する特定の方向における最大感度を可能にする。つまり、ビーム形成は、受信器が所望の指向性感度パターンを持つことを可能にする。ビーム形成は、空間フィルタリングとみなされることができる。例えば、ビーム形成は、任意の波長の音波及び電波によって実行されることができる。音響ビーム形成は、スピーカ若しくはマイクロフォン又はその両方のアレイを含むことができる。無線ビーム形成は、アンテナのアレイを含むことができる。

一般に、ビーム形成は、ビーム形成システムの一部を形成する変換器の間の特定の信号関係を規定することを伴う。変換器は、ビーム形成システムの中で特定の幾何学的位置を持つ。特定の指向性レスポンスパターンを達成するために必要とされる特定の信号関係は、それぞれの変換器が持つそれぞれの幾何学的位置によって決まる。適切にプログラムされたプロセッサは、以下の入力データに基づいて必要とされる特定の信号関係を計算することができる。所望の特定の指向性レスポンスパターン及びそれぞれの変換器のそれぞれの幾何学的位置。適切にプログラムされたプロセッサは同様に、それぞれの変換器のそれぞれの特性を考慮することができる。特定の信号関係は、個々の変換器ごとに特定の伝達関数を提供することによって、一般的に規定される。その場合、適切にプログラムされたプロセッサは、それぞれの変換器のためのそれぞれの伝達関数を計算する。

US2005/0175190A1で公開された米国特許出願は、装置記述を記憶するメモリを含む自己記述的マイクロフォンアレイを開示する。この装置記述は、マイクロフォンアレイの動作上の特性及び構成を規定するパラメータ情報を含む。一旦接続されると、マイクロフォンアレイはその装置記述を計算機に提供する。計算機内に存在する音響処理ソフトウェアは、続いて、マイクロフォンアレイによって供給される一つ以上の音声信号と適切に相互作用するように自動的に構成される。マイクロフォンアレイは、装置記述を自動的に更新するための自己較正を実行することができる。自己較正は、計算機への接続の際に、又は定期的な若しくはユーザが指定した間隔で実行される。

本発明の目的は、費用効果が優れている仕方でカスタマイズされることができるビーム形成システムを提供することである。独立請求項は、本発明のさまざまな態様を規定する。従属請求項は、本発明を有効に実施するための付加的な特徴を規定する。

本発明は、以下の点を考慮する。特定のアプリケーションは、変換器の数に関して、及び構造に関して、特定の変換器アセンブリを必要とする場合がある。例えば、特定のアプリケーションは、H型構成で配置される７つの変換器を必要とする場合がある。他の特定のアプリケーションは、3×3の変換器の方形として配置される９つの変換器を必要とする場合がある。所与のアプリケーションに対して試されることができる数多くの異なる変換器アセンブリが存在する。

原則として、さまざまな異なるアプリケーションのためのさまざまな変換器アセンブリを設計及び製造することが可能である。上述の従来技術に記載されたものと同様に、変換器アセンブリごとに、装置記述が確立されてメモリ中に記憶されることができる。しかしながら、このさまざまな変換器アセンブリが特定のアプリケーションに十分適する例を含まない場合がある。その場合、その特定のアプリケーションのために新たな変換器アセンブリが設計及び製造されなければならない。これは比較的費用がかかる。また、どの変換器アセンブリが特定のアプリケーションに最も適しているかが前もって分からない場合がある。その場合、いくつかの変換器アセンブリが、テストのために利用可能とされることを必要とする。これは一般的にかなりわずらわしく、したがって費用がかかる。

本発明によれば、ビーム形成システムは、複数の変換器モジュールで構成されるモジュール式の変換器アセンブリを有する。変換器モジュールは、異なる幾何学的方位を持つ複数のインタフェースを有する。インタフェースは、変換器モジュールが他の変換器モジュールに物理的に結合されること可能にする。調査フェーズにおいて、ビーム形成システムは、モジュール式変換器アセンブリ中に存在する変換器モジュールを識別する。ビーム形成システムはさらに、変換器モジュールが互いに物理的に結合される際に従う構成を識別する。構成フェーズにおいて、ビーム形成システムは、調査フェーズで得られた識別データ及び所望の指向性レスポンスパターンに基づいて、変換器モジュール間の信号関係を決定する。

したがって、本発明は、変換器モジュールを適切に組み立てることによって特定のアプリケーションのためのカスタム変換器アセンブリを構築することを可能にする。異なる構成の数多くの変換器アセンブリが、変換器モジュールの所与のセットによって構築されることができる。さらに、所与の変換器アセンブリは、変換器モジュールを追加又は除去することによって、容易に調整されることができる。重要なことは、本発明によるビーム形成システムは、変換器アセンブリ中に存在する変換器モジュールを自動的に識別して、その構成を識別する。ビーム形成システムは、この情報からそれぞれの変換器のそれぞれの幾何学的位置を導き出すことができる。ビーム形成システムは、したがって、所望の指向性レスポンスパターンを供給するそれぞれの変換器間の信号関係を自動的に定めることができる。従来技術とは対照的に、個々の変換器アセンブリがそれぞれ装置記述を持つさまざまな異なる変換器アセンブリを設計及び製造する必要がない。それらの理由のために、本発明は、費用効果が優れている仕方でカスタマイズされることができるビーム形成システムを可能にする。

本発明の実施形態は有利には、個々の従属請求項に対応する別々の段落に記載される一つ以上の以下の追加の特徴を有する。

変換器モジュールのインタフェースは、好ましくは、カップリング素子を有し、それを介して変換器モジュールが他の変換器モジュールとのデータリンクを確立することができる。

変換器モジュールは、好ましくは、モジュール式変換器アセンブリ内の変換器モジュールを一意的に識別するモジュール識別子を記憶するためのレジスタを有する。

変換器モジュールは好ましくは、インタフェース識別子に関連付けられたインタフェースを介して隣接する変換器モジュールにその識別子を送信し、前記インタフェース識別子は、前記識別子が前記隣接する変換器モジュールに送信される際に経由するインタフェースを識別する。隣接する変換器モジュールは好ましくは、受信された識別子が経由したインタフェースを識別する。

ビーム形成システムは、好ましくは、モジュール式変換器アセンブリにトークンを導入するドライバを有する。変換器モジュールは、トークンを検出し、それに応答して、受信されたトークンが経由したインタフェースを識別するインタフェース識別子とトークンが変換器モジュールから出るときに経由するインタフェースを識別する他のインタフェース識別子とに関連したその固有のモジュール識別子を提供する。

ドライバは好ましくは、初期値を持つ識別番号をトークン中に含める。変換器モジュールは好ましくは、トークンが変換器モジュールに到達したときに、トークン中に存在する識別番号に基づいて固有の識別子を決定し、トークンが変換器モジュールを出る前にトークン中の識別番号を修正する。

変換器モジュールは好ましくは、インタフェースを以下のモードのうちの一つに設定することができる（受信モード、送信モード、及び非活性モード）。

変換器モジュールのインタフェースは好ましくは、同様に一組の磁気カップリング素子が設けられている他の変換器モジュールに変換器モジュールを物理的に結合させるための一組の磁気カップリング素子を有する。したがって、一つの変換器モジュールと他の変換器モジュールは、磁気引力によって互いに物理的に結合される。

変換器モジュールは好ましくは、一組の磁気カップリング素子を介して受け取られた供給電力を、変換器モジュールの他のインタフェースの一部を構成する他の組の磁気カップリング素子に移す。

図面を参照した詳細な説明が、先に要約された本発明及び更なる特徴を説明する。

さまざまなスピーカを備えたモジュール式の変換器アセンブリを有するオーディオレンダリングシステムを説明するブロック図。 モジュール式の変換器アセンブリの一部を構成する変換器モジュールを説明する図。 変換器モジュールを説明するブロック図。 オーディオレンダリングシステムにおいて実行される一連のステップを説明するフローチャート。 オーディオレンダリングシステムにおいて実行される一連のステップを説明するフローチャート。 変換器モジュールにおいて実行される一連のステップを説明するフローチャート。 変換器モジュールにおいて実行される一連のステップを説明するフローチャート。 変換器モジュールにおいて実行される一連のステップを説明するフローチャート。

図1は、オーディオレンダリングシステムASYを示す。オーディオレンダリングシステムASYは、オーディオソースASC、オーディオドライバDRV、リモートコントロール装置RCD及びモジュール式変換器アセンブリMTAを有する。モジュール式変換器アセンブリMTAは、電力及びデータリンクPDLを介してオーディオドライバDRVに結合される。モジュール式変換器アセンブリMTAは、数多くの異なる形態で一緒に結合されることができるさまざまな変換器モジュールで構成される。

図1は、３つの変換器モジュールTM1, TM2, TM3がアレイを構成するように一緒に結合される基本的な例を説明する。各々の変換器モジュールは、少なくとも１つのスピーカを有する。例えば、各々の変換器モジュールが単一のスピーカを有する場合には、モジュール式変換器アセンブリMTAは３つのスピーカのアレイを提供する。図1は簡潔さのために単一のモジュール式変換器アセンブリを説明することがさらに留意されるべきである。実際には、オーディオレンダリングシステムASYは、ステレオサウンド再生のための２つのモジュール式変換器アセンブリを有することができる。サラウンドサウンド再生の場合は、さらに多くのモジュール式変換器アセンブリが存在することができる。

オーディオレンダリングシステムASYは基本的に以下のように動作する。ユーザは、リモートコントロール装置RCDによって特定のオーディオレンダリングプロファイルを選択することができる。ユーザが選択した特定のオーディオレンダリングプロファイルは、モジュール式変換器アセンブリMTAが特定の指向性放射パターンに従って音響エネルギーを放射することを必要とする場合がある。例えば、特定の指向性放射パターンは、音響エネルギーが実質的に特定の方向に放射されるようなパターンである場合がある。これは多くの場合、ビーム形成と呼ばれる。

オーディオドライバDRVは、モジュール式変換器アセンブリMTAが関係する特定の指向性放射パターンを提供するように各々の変換器モジュールを構成する。これは以下でより詳細に説明される。一旦モジュール式変換器アセンブリMTAが構成されると、オーディオドライバDRVは、オーディオソースASCが供給するオーディオ信号ASを処理し、処理されたオーディオ信号を電力及びデータリンクPDLを介してモジュール式変換器アセンブリMTAに適用する。応答して、モジュール式変換器アセンブリMTAは音響信号を生成し、この音響信号は、関係する特定の指向性放射パターンに従って放射される。

図2は変換器モジュールTMの図を示し、図1に描かれた３つの変換器モジュールの各々を表す。変換器モジュールTMは例えば矩形の箱の形である。変換器モジュールTMは、４つのインタフェースIF1, IF2, IF3, IF4、ノードプロセッサ（nodal processor）NP及びスピーカLOを有する。各々のインタフェースは、矩形の箱の個々の面に対応する。各々のインタフェースは、ノードプロセッサNPにそれぞれ結合される。各々のインタフェースは、一組の磁気カップリング素子及び容量カップリング素子を有する。例えば図2は、インタフェースIF1が、一組の磁気カップリング素子MC11, MC12及び容量カップリング素子CC1を有することを示す。

変換器モジュールTMは、所与の基準寸法を持つ。スピーカLOは、変換器モジュールTM中に所与の幾何学的位置を持つ。例えば、スピーカLOは、変換器モジュールTMの中央に位置することができる。したがって、変換器モジュールTMが同一の種類の他の変換器モジュールに結合される場合には、スピーカ距離はそれぞれの変換器モジュールの同一である所与の基準寸法に基づいて決定されることができる。

同じことが、変換器モジュールTMが異なる基準寸法を持つ異なる種類の他の変換器モジュールに結合される場合にも当てはまる。スピーカ距離は、それぞれの変換器モジュールの異なる場合があるそれぞれの基準寸法に基づいて決定されることができる。変換器モジュールは同様に、それぞれが変換器モジュールの中で所与の幾何学的位置を持ついくつかのスピーカを有することができる。スピーカ距離は、変換器モジュールが他の変換器モジュールに結合されたとの情報に基づいて、一方及び他方の変換器モジュール中のスピーカのそれぞれの幾何学的位置を所与として、同様に決定されることができる。

インタフェースの一組の磁気カップリング素子は、変換器モジュールTMが他の変換器モジュールに物理的に結合されることを可能にする。そのためには、変換器モジュールTMのインタフェースは、他の変換器モジュールのインタフェースに位置合わせされる。磁気カップリング素子の対のうち、所与の極性を持つ一方は、他の変換器モジュールの反対の極性の磁気カップリング素子に面する。同様に、この対の他方の磁気カップリング素子は、前記他の変換器モジュールの反対の極性のもう一つの磁気カップリング素子に面する。したがって、それぞれの変換器モジュールは、磁気引力によって物理的に結合される。各々の組の磁気カップリング素子は、好ましくは逆の磁気極性を持つ。その場合、２つの変換器モジュールがお互いに対して特定の方位を持つ場合にのみ、２つの変換器モジュールは互いに結合されることができる。

加えて、一組の磁気カップリング素子は、モジュール式変換器アセンブリMTAの全体にわたって供給電力を分配するのに役立つ。例えば、図2に説明される変換器モジュールTMは、インタフェースIF1の磁気カップリング素子MC11, MC12の組を介して、供給電力を受け取ることができる。変換器モジュールTMは、他のインタフェースIF2, IF3又はIF4の一対の磁気カップリング素子を介して、他の変換器モジュールに供給電力を渡すことができる。対のうちの一方の磁気カップリング素子は電源電圧を伝え、対のうちの他方の磁気カップリング素子は信号用接地を構成する。したがって、一対の磁気カップリング素子は、反対の電気極性を持つ。好ましくは、磁気カップリング素子の各々の組の反対の電気極性と反対の磁気極性との間には事前に決められた関係がある。これは、「フールプルーフ（fool proof）」アセンブリを可能にする。

インタフェースの容量カップリング素子は、変換器モジュールTMとそれに物理的に結合される他の変換器モジュールとの間のデータ転送を可能にする。変換器モジュールTMが、図2に説明されるインタフェースIF1を介して、他の変換器モジュールに物理的に結合されると仮定する。その場合、容量カップリング素子CC1は、この他の変換器モジュールの容量カップリング素子に面する。したがって、２つの変換器モジュール間の容量結合が確立されて、それを介して、データが２つのそれぞれの変換器モジュールで転送されることができる。

図3は、ブロック図の形で変換器モジュールTMを説明する。ノードプロセッサNP及びスピーカLOに加えて、変換器モジュールTMは、さまざまな他の機能エンティティ、シグナルプロセッサSP、増幅器AMP、及び電源回路PSCを有する。ノードプロセッサNPは、それぞれが特定のインタフェースIF1, IF2, IF3, IF4に属する変換器モジュールTMのそれぞれの容量カップリング素子CC1, CC2, CC3, CC4に結合される。電源回路PSCは、それぞれが特定のインタフェースIF1, IF2, IF3, IF4に属する磁気カップリング素子のそれぞれのペアMC11, MC12; MC21, MC22; MC31, MC32; MC41, MC42に結合される。同一の電気極性の磁気カップリング素子は、供給電圧ライン又は信号用接地ライン（どちらかが適用される）を構成するために、共にグループ化される。図3において、磁気カップリング素子MC11, MC21, MC31, MC 41が供給電圧ラインを構成し、そして磁気カップリング素子MC12, MC22, MC32, MC 42が信号用接地ラインを構成する。電源回路PSCは、変換器モジュールTMが受け取る電源電圧から得られる内部電源電圧VDDを供給する。

変換器モジュールTMは基本的に、音声をレンダリングするときに、以下のように動作する。ノードプロセッサNPは、図1を参照して先に述べられたようにオーディオドライバDRVがモジュール式変換器アセンブリMTAに与える処理されたオーディオ信号を受け取る。ノードプロセッサNPは、処理されたオーディオ信号からシグナルプロセッサSPのための入力信号ISを導き出す。入力信号ISは、処理されたオーディオ信号の特定の成分(例えば、左側チャネル成分又は右側チャネル成分)であることができる。入力信号ISはまた、処理されたオーディオ信号と同一であることができる。シグナルプロセッサSPは、ローカルドライバ信号DSを得るために、特定の伝達関数H_xに従って入力信号ISを処理する。増幅器AMPは、スピーカLOに適用されるスピーカ信号LSを得るために、ローカルドライバ信号DSを増幅する。

音声をレンダリングする前に、ノードプロセッサNPは、処理パラメータPPをシグナルプロセッサSPに適用する。処理パラメータPPは、シグナルプロセッサSPが実現する伝達関数H_xを規定する。伝達関数H_xを決定するいくつかの要因がある。一つの要因は、ユーザが選択したオーディオレンダリングプロファイルに関連する特定の指向性放射パターンである。伝達関数H_xを決定する他の要因は、モジュール式変換器アセンブリMTA内の変換器モジュールTMの幾何学的位置である。伝達関数H_xを決定するさらに別の要因は、変換器モジュールTMの電気音響特性である。ノードプロセッサNPは、これらの要因に基づいて伝達関数H_xを決定することができる。あるいは、オーディオドライバDRVが、これらの要因に基づいて伝達関数H_xを決定することができる。以下の説明において、後の例が利用されると仮定する。

図4A及び4Bは、オーディオドライバDRVがオンにされたときにオーディオレンダリングシステムASYが実行する一連のシステムステップSY1-SY11を示す。図4A及び4Bは、それぞれオーディオドライバDRV及びモジュール式変換器アセンブリMTAに関連する左側部分及び右側部分に分割される。オーディオドライバDRVにおいて実行されるシステムステップは左側部分に示される。モジュール式変換器アセンブリMTAの中で実行されるシステムステップは右側部分に示される。

モジュール式変換器アセンブリMTAは、オーディオドライバDRVがオンにされたときに、オーディオドライバDRVから電源電圧VCCを受け取り始める(PWU)。応答して、モジュール式変換器アセンブリMTAは、各々の変換器モジュールを初期状態にするシステムステップSY1を実行する(INIT)。システムステップSY2-SY3は調査フェーズを構成し、ここで、モジュール式変換器アセンブリMTA中に存在する変換器モジュールが識別される。オーディオシステムASYはさらに、変換器モジュールがどのような構成に従って互いに物理的に結合されているのかを識別する。

システムステップSY2において、オーディオドライバDRVは、モジュール式変換器アセンブリMTAにトークンTKを送り込む(INJ_TK)。トークンTKは、例えばモジュール式変換器アセンブリMTA内の各々の変換器モジュールによって認識されることができる固有のデータワードである。そのためには、トークンTKは、例えば、固有のプリアンブルを有することができる。オーディオドライバDRVがモジュール式変換器アセンブリMTAに送り込む(I)トークンTKは、(リセットされた)通過フラグTFL及び初期識別番号ID_INITを有する。

システムステップSY3において、トークンTKは、言わば、モジュール式変換器アセンブリMTAを通して伝播する(PRC_TK)。トークンTKは、各々の変換器モジュールを訪れる。変換器モジュールは、トークンTKが初めてその変換器モジュールを訪ねるときに、固有の識別子を受け取る。変換器モジュールは、トークンTKが変換器モジュールTM内に属する間に、トークンTKに一つ以上の要素を加えることができる。トークンTKに付加される一つ以上の要素は、関係する変換器モジュール及びモジュール式変換器アセンブリMTAの構成内でのその幾何学的位置に関する情報を提供することができる。

トークンTKは、モジュール式変換器アセンブリMTA中を伝わる間にサイズが大きくなり、その構成及びその中に含まれる変換器モジュールに関するますます多くの情報を運ぶ。一旦トークンTKがそれぞれの変換器モジュールを訪れると、トークンTKはモジュール式変換器アセンブリMTAを出て、オーディオドライバDRVに戻る。トークンTKは、その場合、モジュール式変換器アセンブリMTAについてのその構成及びその中に含まれる変換器モジュールに関する十分な情報を含む。これは、以下でさらに詳細に説明される。

システムステップSY4-SY9は構成フェーズを構成し、ここで、各々の変換器モジュールは、モジュール式変換器アセンブリMTAが関係する指向性放射パターンを提供するように構成される。システムステップSY4において、オーディオドライバDRVは、モジュール式変換器アセンブリMTAが返したトークンTKに基づいて、変換器アセンブリの幾何学的構成を決定する(TK(O) ⇒STR_MTA)。つまり、オーディオドライバDRVは、いわば、モジュール式変換器アセンブリMTAが返したトークンTK中に含まれる調査データに基づいてモジュール式変換器アセンブリMTAのマップを確立する。

システムステップSY5において、オーディオドライバDRVは、モジュール式変換器アセンブリMTA中の伝送網をその構成に基づいて確立する(STR_MTA⇒TNW_MTA)。伝送網は、好ましくは、変換器モジュールごとに、オーディオドライバDRVから関係する変換器モジュールまでの最も短い可能なデータ経路を提供する。伝送網は、いわば、各々の変換器モジュールからオーディオドライバDRVへの接続ラインを描くことによって得られる。伝送網は、それぞれが特定の送信モジュールと対応する一つ以上の分岐を一般的に含む。

システムステップSY6において、オーディオドライバDRVは、モジュール式変換器アセンブリMTA内の変換器モジュールごとにさまざまなネットワーク構成パラメータを確立する(TNW_MTA ⇒∀TM: AD, ∀IF: IP)。そのために、オーディオドライバDRVは、固有のアドレスADを各々の変換器モジュールに割り当てる。固有のアドレスADは好ましくは、変換器モジュールの幾何学的位置を表す直角座標に関する。加えて、オーディオドライバDRVは、各々のインタフェースに対するパラメータIPを決定する。そのようなインタフェースパラメータIPは、関係するインタフェースが受信モード若しくは送信モードで動作しなければならないか、又はインタフェースが非活性でなければならないかを決定する(RX/TX/XX)。例えば、変換器モジュールTMの一つのインタフェースが受信モードであり、もう一つのインタフェースが送信モードであり、他のインタフェースは非活性であると仮定する。その場合、変換器モジュールは、一つのインタフェースと他のインタフェースとの間の単一の接続ラインを構成する。今度は、変換器モジュールの一つのインタフェースが受信モードであり、いくつかの他のインタフェースが送信モードであると仮定する。その場合、変換器モジュールは、伝送網中の分岐を構成する。

図4Bに示されるシステムステップSY7において、オーディオドライバDRVは、各々の変換器モジュール中のシグナルプロセッサSPのための処理パラメータPPを確立する(STR_MTA ⇒ ∀TM: PP(F_x))。オーディオドライバDRVは、図3を参照して先に説明された幾つか要因に基づいて処理パラメータPPを確立する。これらの要因は、モジュール式変換器アセンブリMTAが返したトークンTKからオーディオドライバDRVがあらかじめ導き出したモジュール式変換器アセンブリMTAの幾何学的構成及びその中の変換器モジュールの幾何学的位置を含む。もう一つの要因は、ユーザが選択したオーディオレンダリングプロファイルに関連する、関係する指向性放射パターンである。

システムステップSY8において、オーディオドライバDRVは、モジュール式変換器アセンブリMTAに逐次的な構成メッセージCFMを送る(EM_CFM)。各々の構成メッセージCFMは、特定の変換器モジュール行きである。最初の構成メッセージCFMは、オーディオドライバDRVに直接結合される変換器モジュール行きである。第２の構成メッセージCFMは、前記の変換器モジュールに直接結合される変換器モジュール行きである。つまり、伝送網は、構成メッセージCFMが発行される順序を決定する。構成メッセージCFMは、先に記載されたようにオーディオドライバDRVが決定したさまざまな要素を含む。これらの要素は、固有のアドレスAD、インタフェースパラメータIP及び処理パラメータPPを含む。

システムステップSY9において、モジュール式変換器アセンブリMTAは、オーディオドライバDRVが逐次発行する構成メッセージCFMによって、段階的に構成される(∀TM: CFG)。各々の特定の変換器モジュールは、特定の変換器モジュールを対象とする構成メッセージCFMを処理する。そうすることで、特定の変換器モジュールは、構成メッセージCFM中に含まれる固有のアドレスADを引き受け、各々のインタフェースを受信モード若しくは送信モードに設定し、又はインタフェースを非活性化し、処理パラメータPPを変換器モジュールTMの中のシグナルプロセッサSPに適用する。

システムステップSY10-SY11は、構成フェーズが完了した時に入るレンダリングフェーズを構成する。レンダリングフェーズにおいて、オーディオレンダリングシステムASYは、図1に示されるようにオーディオソースASCが提供するオーディオ信号をレンダリングする。システムステップSY10において、オーディオドライバDRVは、処理されたオーディオ信号をモジュール式変換器アセンブリMTAに適用する(EM_AUD)。システムステップSY11において、図3を参照して先に説明されたように、各々の変換器モジュールは、変換器モジュールに特異的に適用される伝達関数H_xに従って、処理されたオーディオ信号をレンダリングする(RND_AUD)。

図5A, 5B及び5Cは、各々の変換器モジュールがオーディオドライバDRVから電源電圧VCCを受け取った際(VCC↑)にそれぞれ実行する一連の変換器ステップST1-ST29を示す。この一連の変換器ステップST1-ST29は、トークンTKがモジュール式変換器アセンブリMTAの中で処理される仕方の詳細な例を提供する。図2及び3に示される変換器モジュールTMの中のノードプロセッサNPが、以下に記載される変換器ステップを実行することができる。あるいは、他のプロセッサが、独立に又はノードプロセッサNPと共に、変換器ステップを実行することができる。

変換器ステップST1において、関係する変換器モジュールは、構成要素(例えば、識別番号、固有のアドレスAD、インタフェースパラメータIP及び処理パラメータPP)を記憶する役目をするさまざまなデータレジスタをクリアする(CLR)。つまり、変換器モジュールは初期状態にされ、これは図4Aに示されるシステムステップSY1と対応する。初期状態において、各々のインタフェースは受信モードである。言い換えると、変換器モジュールは全ての面でリスンしている。

変換器ステップST2において、変換器モジュールは、トークンTKが受信されたかどうかを確かめる(TK?)。トークンTKが変換器モジュールに到達した場合には、変換器モジュールは、図5Bに示される変換器ステップST8, ST9...を実行する。これらの変換器ステップは以下で説明される。変換器モジュールがトークンTKを受信しなかった場合には、変換器ステップST3が実行される。

変換器ステップST3において、変換器モジュールは、他の変換器モジュールからの照会(inquiry)が受信されるかどうかを確かめる(INQ?)。照会が受信されない場合には、変換器モジュールは変換器ステップST4へ進む。後者のステップにおいて、変換器モジュールは、構成メッセージCFMが受信されるかどうかを確かめる(CFM?)。構成メッセージCFMが変換器モジュールに到達した場合には、変換器モジュールは、図5Cに図示されている変換器ステップST23、及び選択的に変換器ステップST24, ST25, ...を実行する。これらのステップは以下で論じられる。構成メッセージCFMが受信されない場合には、変換器ステップST2が改めて実行される。

要するに、変換器ステップST2-ST4において、変換器モジュールは、以下の種類のデータのいずれかが受信されるかどうか連続的にモニタリングする:トークンTK、他の変換器モジュールからの照会INQ又は構成メッセージCFM。特定の種類のデータが受信される場合には、変換器モジュールは適切な動作を行う。なお、トークンTK及び照会INQは、図4を参照して先に述べられたようにシステムステップSY2, SY3を含む調査フェーズにおいて発生する。構成メッセージCFMは、システムステップSY8及びSY9を含む構成フェーズにおいて発生する。

変換器モジュールが変換器ステップST3において検出される照会を受信する場合には、変換器モジュールは変換器ステップST5を実行する。後者のステップにおいて、変換器モジュールは、識別番号が変換器モジュールに割り当てられているかどうかを確認する(ID?)。変換器モジュールがまだ識別番号を持たない場合には、変換器モジュールは変換器ステップST6において照会に対する応答を送信する(RPL)。照会を送信した変換器モジュールだけが応答を受信することを保証するために、応答は照会が到達したインタフェースを介して送信される。変換器モジュールが識別番号を持つ場合には、応答は送信されない。つまり、変換器モジュールは、変換器ステップST7において沈黙したままである(SIL)。したがって、照会を送信した変換器モジュールは、変換器モジュールが識別番号をすでに割り当てられたか否かを確認することができる。

変換器モジュールが、変換器ステップST3において検出されるトークンTKを受信したと仮定する。その場合、変換器モジュールは、図5Bに示される変換器ステップST8を実行する。後者のステップにおいて、変換器モジュールは、トークンTKの中の通過フラグTFLが設定されているか否かを確認する(TFL=ST?)。通過フラグTFLが設定されていない場合には、これは、トークンTKが初めてその変換器モジュールに到達したことを示す。その場合、変換器モジュールは、変換器ステップST12に到達する前に、変換器ステップST9-ST11を実行する。通過フラグTFLが設定されている場合には、これは、変換器モジュールがそのトークンTKをすでに受信しており、それが最初ではないことを知らせる。その場合、変換器モジュールは、変換器ステップST12を直接実行し始める。

変換器ステップST9において、変換器モジュールは、最初のエントリーポイントとして、トークンTKが受信されるインタフェースの識別情報を記憶する(IF_TOK=1EP)。したがって、変換器モジュールは、いわば、トークンTKが初めて変換器モジュールに到達したインタフェースを記憶することができる。これは、最初のエントリーポイントである。

変換器ステップST10において、変換器モジュールは、トークンTK中に含まれる識別番号を用いる(ID→TM)。言ってみれば、トークンTKは、トークンTKが運ぶ識別番号によって変換器モジュールにスタンプする。変換器ステップST11において、変換器モジュールは、識別番号を一単位インクリメントする(ID↑)。したがって、トークンが変換器モジュールに到達したときにトークンTK中に存在した識別番号は、インクリメントされた識別番号によって効果的に置き換えられる。この新たな識別番号は、トークンTKがまだ訪れていない変換器モジュールが存在する場合、そのような変換器モジュールにスタンプする役目をする。

変換器ステップST12-ST16において、トークンTKは、変換器モジュールからの出口を効果的に探す。トークンTKが変換器モジュールを出る際に経由する可能性がある変換器モジュールのそれぞれのインタフェースに対して、事前に決められた順位又は優先度の順序がある。好ましくは、順位の同じ順序が、モジュール式変換器アセンブリMTA内の全ての変換器モジュールに適用される。そのような順位の順序は特別重要ではなく、任意に選択されることができる。例えば、図2を参照して、順位の順序は以下の通りでもよい: IF1, IF2, IF3, IF4。つまり、幾何学的な用語では、順位の順序は以下ように表現されてもよい:右、下、左、上。変換器モジュールは、最も高い順位を持つインタフェースから始めて、トークンTKが特定のインタフェースを介して出なければならないかどうかを決定する。

変換器ステップST12において、変換器モジュールは、現在考慮中のインタフェースを構成するために最も高い順位を持つインタフェースを選択する(C_IF=IF_H)。変換器ステップST13において、変換器モジュールは、現在考慮中のインタフェースを介して照会を発行する(EM_INQ)。変換器ステップST14において、変換器モジュールは、照会に対する応答が受信されたか否かを判断する(RPL?)。応答が受信されなかった場合、変換器モジュールは、現在考慮中のインタフェースが最も低い順位を持つインタフェースであるかどうかを決定する(C_IF=IF_L?)。これは、変換器ステップST15において実行される。現在考慮中のインタフェースが最も低い順位を持たない場合には、変換器ステップST16が実行される。後者のステップにおいて、順位が一つ低いインタフェースが、現在考慮中のインタフェースになる(C_IF=IF_NXT)。その後、変換器ステップST13, ST14が改めて実行される。

変換器モジュールが所与のインタフェースを介して照会に対する応答を受信して、それが変換器ステップST14において検出されると仮定する。これは、変換器モジュールが、トークンTKがまだ訪れていない隣接する変換器モジュールを持つことを意味する。その場合、変換器ステップST17-ST19が実行される。

変換器ステップST17において、変換器モジュールは、トークンTKに付加情報を追加する(APP_TK)。トークンTKが初めて変換器モジュールを訪れた場合、この付加情報は変換器モジュールに割り当てられた識別番号を含むことができる。トークンTKに追加される付加情報はさらに、トークンTKが受信された際に経由した最初のエントリーポイントであるインタフェースの識別情報、及びトークンTKが変換器モジュールを出る際に経由するインタフェースの識別情報を含むことができる。付加情報は、変換器モジュールの機能特性若しくは幾何学的特性又はその両方に関する情報を提供する記述子要素をさらに有することができる。

変換器ステップST18において、変換器モジュールは、通過フラグTFLをクリアする(CLR_TFL)。これは、隣接する変換器モジュールに、それが初めてトークンTKを受信することを知らせる。変換器ステップST19において、トークンTKは、関係するインタフェースを介して、変換器モジュールを出る(PAS_TK)。一旦トークンTKが変換器モジュールを出ると、変換器モジュールは、図5Aに示される変換器ステップST2を改めて実行する。

変換器モジュールが、それぞれのインタフェースを介して照会を発行した後に応答を受信しなかったと仮定する。この場合は、現在考慮中のインタフェースが最も低い順位のインタフェースであるとの決定（変換器ステップST15）に対応する。その場合、トークンTKは、関係する変換器モジュールが初めてトークンTKを受信した隣接する変換器モジュールに渡される。そのために、変換器ステップST20, ST21が実行される。このようにして、トークンTKはドライバDRVへ戻る道を常に見つける。

変換器ステップST20において、変換器モジュールは、最初のエントリーポイントとして記憶されたインタフェースを選択する(IF=1EP)。変換器ステップST22において、変換器モジュールは、通過フラグTFLを設定する(ST_TFL)。これは、トークンTKが渡される変換器モジュールに、トークンTKがこの変換器モジュールをすでに訪れたことを知らせる。一旦トークンTKが変換器モジュールを出ると(それは変換器ステップST19において発生する)、変換器モジュールは改めて図5Aに示される変換器ステップST2を実行する。

図5Aを参照して、構成メッセージCFMが変換器ステップST4において検出されると仮定する。これは、調査フェーズが完了し、オーディオシステムが構成フェーズにあることを示す。構成メッセージCFMの検出に応じて、変換器モジュールは、図5Cに示される変換器ステップST23を実行する。

図5Cを参照して、構成ステップST23において、変換器モジュールは、調査フェーズにおいて変換器モジュールに割り当てられた識別番号と整合する識別番号を構成メッセージCFMが持つかどうかを確認する。これらのそれぞれの識別番号が整合しない場合、構成メッセージCFMは、モジュール式変換器アセンブリMTA中の他の変換器モジュールを対象とする。その場合、変換器モジュールは改めて、図5Aに示される変換器ステップST4を実行する。

変換器ステップST23において、構成メッセージCFM中の識別番号が、変換器モジュールの識別番号と整合すると仮定する(ID_CFM=ID_TC?)。その場合、変換器モジュールは変換器ステップST24-26を実行し、それによって変換器モジュールは適切に構成される。

変換器ステップST24において、変換器モジュールは、構成メッセージCFM中に含まれるアドレスADを呈する(AD→TM)。オーディオドライバDRVは、図4A及び4Bを参照して先に説明されたように、この固有のアドレスADを定めた。アドレスADは、伝送網中での特定の位置を規定する。変換器ステップST25において、変換器モジュールのそれぞれのインタフェースは、構成メッセージCFM中に含まれるインタフェースパラメータIPに従って、受信モード若しくは送信モードに設定され、又は非活性化される(∀IF: RX/TX/XX)。これは、変換器モジュールが伝送網中で果たす特定の役割を規定する。変換器ステップST26において、処理パラメータPPが、図3に示されるシグナルプロセッサSPに適用される(PP→SP(F_x))。これにより、シグナルプロセッサSPは、関係する指向性放射パターンを得るために必要とされる伝達関数H_xを提供する。

一旦変換器モジュールが構成されると、変換器モジュールはレンダリング開始メッセージを待つ(ST_RND?)。これは変換器ステップST27において行われる。レンダリング開始メッセージは、オーディオドライバDRVが処理されたオーディオ信号を構成フェーズにおいて構成された伝送網に適用することを、モジュール式変換器アセンブリMTAに知らせる。レンダリングフェーズが開始する。

変換器ステップST28において、変換器モジュールは、図3を参照して先に説明されたように、処理されたオーディオ信号に基づいて音響信号を生成する(RND_AUD)。変換器ステップST29において、変換器モジュールは、オーディオドライバDRVがエスケープ信号を発行したかどうかをモニタリングする(ESC?)。エスケープ信号は、オーディオドライバDRVが処理されたオーディオ信号をもはや適用せず、そしてオーディオシステムが再構成される可能性があることを変換器モジュールに知らせる。レンダリングフェーズは終わる。変換器モジュールがエスケープ信号を検出した場合には、変換器ステップST1が改めて実行される。これはいわばゼロ復帰を構成する。

先に説明されるオーディオレンダリングシステムASYは、モジュール式変換器アセンブリMTAの任意の所与の構成のための関係する指向性放射パターンを提供するように、それ自体を自動的に構成する。以下の例がこれを示す。図1に示したように、モジュール式変換器アセンブリMTAが３つの変換器モジュールTM1, TM2, TM3を含むと仮定する。さらに、変換器モジュールTM1, TM2, TM3の各スピーカ信号の間にそれぞれ1/2：1：1/2の振幅比がある場合に、関連する指向性放射パターンが得られると仮定する。

次の場合が考えられる。オーディオシステムがオフにされて、２つの変換器モジュールがモジュール式変換器アセンブリMTAに追加され、一つの変換器モジュールは変換器モジュールTM1の左に、もう一つの変換器モジュールは変換器モジュールTM3の右に追加される。したがって、５つの変換器モジュールのアレイが構成され、これは新たな構成である。オーディオレンダリングシステムASYは、調査フェーズにおいてこの新たな構成を自動的に認識する。さらに、オーディオレンダリングシステムASYは、構成フェーズにおいて、５つの変換器モジュール中のそれぞれのスピーカ信号の間の新たな振幅比を決定する。例えば1/3 : 2/3 : 1 : 2/3 : 1/3であることができるこの新たな振幅比は、それに対して行われた修正にも関わらず、関連する指向性放射パターンをモジュール式変換器アセンブリMTAに生成させる。

図面を参照した上述の詳細な説明は単に、特許請求の範囲で規定される本発明及び追加機構の例である。本発明は、数多くの異なる態様で実施されることができる。これを示すために、いくつかの変形例が簡潔に示される。

本発明は、変換器のアセンブリによるビーム形成に関連した任意の種類の製品又は方法に有効に適用されることができる。図1に示されるオーディオレンダリングシステムASYは、単なる例である。例えば、本発明は同様に、オーディオ変換器モジュールが一つ以上のマイクロフォンを備えている記録システムに有効に適用されることができる。他の例として、本発明は、変換器モジュールが一つ以上のアンテナを備えている無線受信システム及び無線送信システムに有効に適用されることができる。さらに別の例として、本発明は、変換器モジュールが超音波ビームを発するため若しくは超音波ビームを拾うため又はその両方のための一つ以上の変換器を備えている超音波撮像システムに有効に適用されることができる。

本発明によるビーム形成システムが実施されることができる数多くの異なる態様が存在する。図面を参照した詳細な説明は、それぞれの変換器モジュールのためのそれぞれの伝達関数がそれぞれの変換器モジュール内に存在するそれぞれのシグナルプロセッサによって実施される例を提供する。これは分散実装とみなされることができる。他の例として、それぞれの伝達関数は、モジュール式変換器アセンブリの外部にあるドライバ(例えば図1に示されるオーディオドライバDRV)中に実装されることができる。それぞれの伝達関数は、時分割で動作する単一のシグナルプロセッサによって実施されることができる。そのような集中型実装において、モジュール式変換器アセンブリは、異なるタイムスロットを含む時分割信号を受信する。それぞれのタイムスロットは特定の変換器モジュールに関連付けられ、その関連付けは構成フェーズにおいて定められることができる。所与の変換器モジュールに関連付けられたタイムスロットは、その所与の変換器モジュールを特異的に対象とするオーディオ信号成分を運ぶ。

本発明によるビーム形成システムが、変換器モジュールが物理的に互いに結合される際に従う構成を識別することができる数多くの異なる態様がある。図面を参照した詳細な説明は、ビーム形成システムがモジュール式変換器アセンブリに導入されるトークンによって構成を識別する例を提供する。他の例として、調査フェーズにおいて、それぞれの変換器モジュールは、全二重モードにおける動作中に、それぞれのインタフェースを介して事前に決められた固有の識別子を送信することができる。従って、それぞれの変換器モジュールはその隣接する変換器モジュールを識別することができ、隣接する変換器モジュールごとに、関係する変換器モジュールに隣接する変換器モジュールが物理的に結合される際に経るインタフェースを識別することができる。ドライバに直接結合される変換器モジュールは、この隣接するモジュールの情報をドライバに提供することができ、その隣接するモジュールに、それらが収集した隣接モジュール情報について問い合わせることができる。その後、これらの隣接モジュールは、隣接モジュール情報をドライバへ転送するために、それらの隣接モジュールに問い合わせる。したがってドライバは、ドミノのように徐々に、モジュール式変換器アセンブリに関するますます多くの情報を得る。

物理的及び電気的な観点から、変換器モジュールが実施されることができる数多くの異なる態様が存在する。図2は、変換器モジュールTMが矩形の箱であり、それぞれが矩形の箱の個々の面に対応する４つのインタフェースを備える基本的な実施例を示す。他の実施態様において、例えば、変換器モジュールは、六角箱の形であり、各々が六角箱の個々の面に対応する６つのインタフェースを備えることができる。数多くの異なる形状が可能である。重要なことは、各々が特定の幾何学的方位を持つそれぞれのインタフェースを変換器モジュールが備えていることである。

変換器モジュールが互いに物理的に結合されることができる数多くの異なる態様が存在する。図2は、物理的結合が磁気引力によって達成される例を示す。他の例として、変換器モジュールは、例えば、クリック接続又は任意の他の種類の機械的結合によって、互いに物理的に結合されることができる。

変換器モジュールがデータ転送の目的で互いに電気的に結合されることができる数多くの異なる態様が存在する。図2は、データが容量結合によって一つの変換器モジュールから他の変換器モジュールへと転送される例を示す。他の例として、データは、磁気結合によって、又は２つの導電性パッドを互いに接触させることによって、転送されることができる。

ハードウェア若しくはソフトウェア又はその両方のアイテムによって機能を実施するための数多くの方法が存在する。この点において、図面は非常に概略的であり、各々が本発明の一つの可能な実施の形態のみを表す。したがって、図面は異なる機能を異なるブロックとして示すが、これは、ハードウェア又はソフトウェアの単一のアイテムがいくつかの機能を実行することを決して排除しない。またそれは、ハードウェア若しくはソフトウェア又はその両方のアイテムのアセンブリが機能を実行することを排除しない。

上述の注釈は、図面を参照した詳細な説明が、本発明を制限するのではなく説明するものであることを示す。添付の請求の範囲の範囲内である数多くの変形例がある。請求の範囲中のいかなる参照符号も、請求の範囲を制限するものとして解釈されてはならない。「有する」「含む」「持つ」との用語は、請求の範囲中に挙げられた要素又はステップ以外の要素又はステップの存在を除外しない。単数形の要素又はステップは、複数のそのような要素又はステップの存在を除外しない。

Claims (12)

1. 複数の変換器モジュールからなるモジュール式変換器アセンブリを有するビーム形成システムであって、
   変換器モジュールは、異なる幾何学的方位を持つ複数のインタフェースを有し、
   インタフェースは前記変換器モジュールが他の変換器モジュールに物理的に結合されることを可能にし、
   前記モジュール式変換器アセンブリ中に存在する前記変換器モジュール及び前記変換器モジュールが互いに物理的に結合される際に従う構造が識別される調査フェーズ、並びに
   前記調査フェーズにおいて得られた識別データ及び所望の指向性レスポンスパターンに基づいて前記変換器モジュール間の信号関係が定められる構成フェーズ、
   を実行するビーム形成システム。
2. 変換器モジュールのインタフェースがカップリング素子を有し、当該カップリング素子を介して当該変換器モジュールが他の変換器モジュールとのデータリンクを確立する、請求項１に記載のビーム形成システム。
3. 変換器モジュールが、前記モジュール式変換器アセンブリ中の変換器モジュールを一意的に識別するモジュール識別子を記憶するためのレジスタを有する、請求項１に記載のビーム形成システム。
4. 前記変換器モジュールは、インタフェース識別子に関連付けられたインタフェースを介して隣接する変換器モジュールに前記識別子を送信し、前記インタフェース識別子は、前記識別子が前記隣接する変換器モジュールに送信される際に経由するインタフェースを識別し、前記隣接する変換器モジュールは、前記識別子が受信される際に経由したインタフェースを識別する、請求項３に記載のビーム形成システム。
5. 前記モジュール式変換器アセンブリにトークンを導入するドライバを有し、前記変換器モジュールは、前記トークンを検出して、それに応じて、インタフェース識別子及びもう一つのインタフェース識別子に関連付けられた固有のモジュール識別子を提供し、前記インタフェース識別子は、前記トークンが受信された際に経由したインタフェースを識別し、前記もう一つのインタフェース識別子は、前記トークンが前記変換器モジュールを出る際に経由するインタフェースを識別する、請求項３に記載のビーム形成システム。
6. 前記ドライバが前記トークンに初期値を持つ識別番号を含めて、前記変換器モジュールは、前記トークンが当該変換器モジュールに到達したときに、前記トークン中に存在する前記識別番号に基づいて固有の識別子を決定し、前記トークンが当該変換器モジュールを出る前に前記トークン中の前記識別番号を修正する、請求項５に記載のビーム形成システム。
7. 変換器モジュールが、インタフェースを、受信モード、送信モード及び非活性モードのうちの一つに設定する、請求項１に記載のビーム形成システム。
8. 変換器モジュールのインタフェースが、当該変換器モジュールを同様に一組の磁気カップリング素子を備える他の変換器モジュールに磁気引力によって物理的に結合するための一組の磁気カップリング素子を有する、請求項１に記載のビーム形成システム。
9. 前記変換器モジュールが、前記一組の磁気カップリング素子を介して受け取られる供給電力を、前記変換器モジュールの他のインタフェースの一部を構成する他の組の磁気カップリング素子に転送する、請求項８に記載のビーム形成システム。
10. 請求項１に記載のビーム形成システムにおいて用いられる変換器モジュールであって、異なる幾何学的方位を持つ複数のインタフェースを有し、インタフェースは当該変換器モジュールが他の変換器モジュールに物理的に結合されることを可能にする変換器モジュール。
11. 複数の変換器モジュールからなるモジュール式変換器アセンブリを有し、変換器モジュールは異なる幾何学的方位を持つ複数のインタフェースを有し、インタフェースは前記変換器モジュールが他の変換器モジュールに物理的に結合されることを可能にする、ビーム形成システムを動作させる方法であって、
    前記モジュール式変換器アセンブリ中に存在する前記変換器モジュール及び前記変換器モジュールが互いに物理的に結合される際に従う構造が識別される調査フェーズ、並びに
    前記調査フェーズにおいて得られた識別データ及び所望の指向性レスポンスパターンに基づいて前記変換器モジュール間の信号関係が定められる構成フェーズ、
    を有する方法。
12. プログラム可能プロセッサのためのコンピュータプログラム製品であって、前記プログラム可能プロセッサにロードされたときに、前記プログラム可能プロセッサに請求項１１に記載の方法を実行させる一セットの命令を有するコンピュータプログラム製品。

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