JP2011515918A5

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Filing date: 2009-03-03
Publication date: 2013-11-28
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Description

オーディオ再生のための電力消費を減少させるシステム及び方法

本開示は、一般にオーディオシステムに関し、特に、入力オーディオ信号の包絡線及び／またはボリューム制御モジュールによって指示されるボリュームレベルに基づいてオーディオ電力増幅器に供給される電力を調整することによってオーディオシステムにおける電力消費を減少させるシステム及び方法に関する。

典型的なオーディオシステムの出力は、アナログセクションによって伴われるデジタルセクションからなる。例えば、デジタルセクションは、入力デジタルオーディオ信号を受信し、その入力デジタル信号上でいくつかの所定の信号処理を適用するように適合されたデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）を含むことができる。デジタルセクションの出力は、アナログセクションの入力につながれている。アナログセクションは、デジタルセクションから受信されたデジタルオーディオ信号をアナログオーディオ信号に変換するように適合されたデジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）を含むことができる。アナログセクションはまた、スピーカーを十分に駆動するためにアナログオーディオ信号の電力レベルを増加させるように適合された、クラスＡ，Ａ／Ｂ，Ｄ，ＥまたはＧの電力増幅器のような、電力増幅器（ＰＡ）を含むことができる。これは、次の例を参照してより詳細に説明される。

図１Ａは、例示的な従来のオーディオシステム１００のブロック図を示す。この例において、オーディオシステム１００は、ステレオ出力を生成するように構成されている。ステレオ出力の左チャネルセクションは、左チャネルのＮビット入力オーディオデジタル信号を受信し、その信号上でいくつかの所定の信号処理を実行するように適合されたＤＳＰ１０２−Ｌ、ＤＳＰ１０２−Ｌから受信されたデジタルオーディオ信号をアナログオーディオ信号に変換するように適合されたＤＡＣ１０４−Ｌ、及び左チャネルのスピーカー１０８−Ｌを十分に駆動するためにアナログオーディオ信号の電力レベルを増加させるように適合された電力増幅器（ＰＡ）１０６−Ｌを含む。ステレオ出力の右チャネルセクションは、ＤＳＰ１０２−Ｒ、ＤＡＣ１０４−Ｒ、及び電力増幅器（ＰＡ）１０６−Ｒを含み、右チャネルのスピーカー１０８−Ｒを駆動するために十分な電力のアナログオーディオ信号を生成するために右チャネルのＮビットの入力デジタルオーディオ信号上でそれが作用するということを除いて、左チャネルセクションと類似して構成されることができる。

一般に、デジタルセクションのための電源は、アナログセクションのための電源と異なって構成される。例えば、デジタルセクションのための電源は、およそ１．２ボルトの比較的低い供給電圧を生じさせることができる。ところが、アナログセクションのための電源は、およそ３．３ボルトのより高い供給電圧を生じさせることができる。両方の供給電圧は、一般に固定されている。アナログ電源は、アナログセクションが最大のオーディオ信号振幅をサポートすることができるように電力をアナログセクションに提供するように典型的に構成されている。しかしながら、アナログ信号振幅は、通常その最大の振幅にない。従って、これは、オーディオシステム１００によって用いられる電力における非効率に帰着する。これは、次の例を参照してより詳細に説明される。

図１Ｂは、上で議論されたように、従来のオーディオシステム１００の左チャネルのブロック図を示す。加えて、この図において、デジタルセクション、ＤＳＰ１０２−Ｌに電力を供給するための電源１１０が示されている。また、アナログセクション、ＤＡＣ１０４−Ｌに電力を供給するための電源１１２及び電力増幅器（ＰＡ）１０６−Ｌが示されている。上で議論されたように、電源１１２は、これらのデバイスが最大のオーディオ信号振幅を処理することができるようにＤＡＣ１０４−Ｌ及び電力増幅器１０６−Ｌに十分な電力を提供するように構成されている。更に、これらのデバイスのためのバイアス電流は、最悪のシナリオのために典型的に選択される。

アナログセクションが最大のサポートされた振幅より少ない振幅を伴うオーディオ信号をサポートしている場合、これは、オーディオシステム１００によって消費された電力において非効率に帰着する。例えば、オーディオシステム１００のボリューム制御が最大のボリュームより低くセットされる場合は本当である。加えて、音楽のような、多くのオーディオコンテンツは高信号振幅期間及び低信号振幅期間を有するので、オーディオシステム１００によって消費される電力の効率は、低オーディオ信号振幅でより低い。

概要

開示の観点は、オーディオシステムの電力消費における効率を改善する技術に関する。本質的には、その技術は、ボリューム制御モジュールによって指示されるボリュームレベルに応じて及び／または入力オーディオ信号の検出された特徴に応じて、電力増幅器のような、アナログセクションに電源から供給された電力を調整することである。このように、この方法において、アナログセクションは、処理する信号のレベルに従って動作される。加えて、そのシステム及び方法はまた、追加の電力を消費する必要がなく、システムの全部のダイナミックレンジを改善するためにアナログ信号及びデジタル信号のダイナミックレンジを調整する技術に関する。

例えば、比較的高いオーディオ信号レベルでは、アナログセクションに供給される電力は、比較的高い。比較的低いオーディオ信号レベルでは、アナログセクションに供給された電力は、比較的低い。アナログセクションによって処理されている実際上の信号レベルにかかわらず、最大の信号レベルでアナログセクションに電力を常に供給するシステムのそれ以上に電力消費の効率をこれは改善する。

１つの例示的な態様において、オーディオシステムは、第２のアナログオーディオ信号を生成するために第１のアナログオーディオ信号を増幅するように適合されたオーディオ増幅器と、電力を前記オーディオ増幅器に供給するように適合された電源と、前記第２のアナログオーディオ信号と関連したボリュームレベルを示す信号を生成するように適合されたボリューム制御モジュールと、前記ボリュームレベル信号に応じて前記電源によって前記オーディオ増幅器に供給される電力の量を制御するように適合された制御モジュールとを具備する。

別の例示的な態様において、オーディオシステムは、第２のアナログオーディオ信号を生成するために第１のアナログオーディオ信号を増幅するように適合されたオーディオ増幅器と、電力を前記オーディオ増幅器に供給するように適合された電源と、前記第１のアナログオーディオ信号の特徴と関連した信号を生成するように適合された検出モジュールと、前記特徴指示信号に応じて電源によって前記オーディオ増幅器に供給される電力の量を制御するように適合された制御モジュールとを具備する。

更に別の例示的な態様において、オーディオシステムは、第２のアナログオーディオ信号を生成するために第１のアナログオーディオ信号を増幅するように適合されたオーディオ増幅器と、電力を前記オーディオ増幅器に供給するように適合された電源と、前記第２のアナログオーディオ信号と関連したボリュームレベルを示す信号を生成するように適合されたボリューム制御モジュールと、前記第１のアナログオーディオ信号の特徴と関連した信号を生成するように適合された検出モジュールと、前記ボリュームレベル及び特徴指示信号に応じて前記電源によって前記オーディオ増幅器に供給される電力の量を制御するように適合された制御モジュールとを具備する。

継続して、別の例示的な態様において、オーディオシステムは、第１のデジタルオーディオ信号を受信し、前記第１のデジタルオーディオ信号及びデジタル利得パラメータＧ_Ｄの積である第２のデジタルオーディオ信号を生成するように適合されたデジタルコンパンダモジュールと、前記第２のデジタルオーディオ信号から得られた第１のアナログオーディオ信号を生成するように適合されたデジタル−アナログ（ＤＡＣ）変換器と、前記第１のアナログオーディオ信号を受信し、前記第１のアナログオーディオ信号及びアナログ利得パラメータＧ_Ａの積である第２のアナログオーディオ信号を生成するように適合されたアナログコンパンダモジュールと、前記第１のデジタルオーディオ信号の特徴に応じて前記デジタル利得パラメータＧ_Ｄ及び前記アナログ利得パラメータＧ_Ａを調整するように適合されたコントローラとを具備する。

本開示の他の観点、利点及び新しい特徴は、添付の図と合わせて考慮されるときに開示の次の詳細な記述から明白になるであろう。

図１Ａは、例示的な従来のオーディオシステムのブロック図を示す。図１Ｂは、従来のオーディオシステムの左チャネルのブロック図を示す。図２は、開示の観点に従って例示的なオーディオシステムのブロック図を示す。図３は、開示の別の観点に従って別の例示的なオーディオシステムのブロック図を示す。図４は、開示の別の観点に従って更に別の例示的なオーディオシステムのブロック図を示す。図５は、開示の別の観点に従って更に別のオーディオシステムのブロック図を示す。図６は、開示の別の観点に従って更に別のオーディオシステムのブロック図を示す。図７は、発明の別の態様に従ってオーディオシステムの例示的なノイズモデルの図を示す。図８は、開示の別の観点に従って更に別のオーディオシステムのブロック図を示す。

詳細な説明

図２は、開示の観点に従って例示的なオーディオシステム２００のブロック図を示す。この例において、オーディオシステム２００の左チャネルセクションだけが実例となる目的のために示されている。ここで記述されるコンセプトがオーディオシステム２００の右チャネルセクションに、またはオーディオシステムの中にあることができる任意のまたは他のオーディオチャネルに適用可能であるということは、理解されるだろう。例えば、ここで記述されるコンセプトは、モノ、ステレオ、サラウンド音響、及び他のタイプのオーディオシステムに適用可能である。

特に、オーディオシステム２００は、例えば、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）２０２−Ｌを含むデジタルセクションを備える。デジタルセクション形のまたは異なる構成要素を含むことができるということは、理解されるだろう。オーディオシステム２００はまた、デジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）２０４−Ｌ及び電力増幅器（ＰＡ）２０６−Ｌを含む、アナログセクションを備える。電力増幅器（ＰＡ）は、Ａ，Ａ／Ｂ，Ｄ，Ｅ，Ｇまたは他のクラスの増幅器として構成されることができる。デジタルセクションに関しては、アナログセクションが他のまたは異なる構成要素を含むことができるということは、理解されるだろう。

デジタルセクションの電源２１０がアナログセクションの電源２１２によってＤＡＣ２０４−Ｌに供給されるＶｄｄ電圧とは異なるＶｄｄ電圧をＤＳＰ２０２−Ｌに供給する場合、ＤＣレベルシフト２０３−Ｌは、適切なＤＣレベルシフトを提供するためにＤＳＰ２０２−Ｌ及びＤＡＣ２０４−Ｌの間に提供されることができる。同様に、アナログセクションの電源２１２が電力増幅器（ＰＡ）２０６−Ｌにそれが供給するＶｄｄ電圧とは異なるＶｄｄ電圧をＤＡＣ２０４−Ｌに供給する場合、ＤＣレベルシフトまたはブロック２０５−Ｌは、適切なＤＣレベルシフトまたはブロックを提供するためにＤＡＣ２０４−Ｌ及び電力増幅器（ＰＡ）２０６−Ｌの間に提供されることができる。

この例において、ＤＳＰ２０２−Ｌは、入力Ｎビットデジタルオーディオ信号を受信し、１つ以上の所定の処理をその入力信号上で実行する。ＤＡＣ２０４−Ｌは、ＤＳＰ２０２−Ｌから受信されたデジタルオーディオ信号をアナログオーディオ信号に変換する。電力増幅器（ＰＡ）２０６−Ｌは、アナログオーディオ信号を、下でより詳細に議論されるように示されるボリュームレベルに従って、Ｌ−チャネルスピーカー２０８−Ｌを駆動するために十分なレベルに増幅する。

オーディオシステム２００は、電力をデジタルセクション（例えば、ＤＳＰ２０２−Ｌ）に供給するための電源２１０を更に備える。加えて、オーディオシステム２００は、電力をアナログセクション（例えば、ＤＡＣ２０４−Ｌ及び電力増幅器（ＰＡ）２０６−Ｌ）に供給するための電源２１２を備える。電源２１２は、直流（ＤＣ）電力をアナログセクションに供給することができる。代替的に、または加えて、電源２１２は、パルス幅変調（ＰＷＭ）またはパルス周波数変調（ＰＦＭ）によるような、非ＤＣ技術によって電力をアナログセクションに供給することができる。上で議論されたように、電源２１２は、それが電力増幅器（ＰＡ）２０６―Ｌに電力を供給するのとは異なってＤＡＣ２０４−Ｌに電力を供給することができる。そのような場合において、制御モジュール２１４は、示されるボリュームレベルが所定のしきい値より上であるときにはＰＷＭ電力を生成するように、そして、示されるボリュームレベルが所定のしきい値より下であるときにはＰＦＭ電力を生成するように電源２１２に命じることができる。

オーディオシステム２００は、ボリューム制御モジュール２１６に応じて電源２１２によってアナログセクションに供給される電力の量を制御するための電源制御モジュール２１４を更に含む。オーディオシステム２００の電力消費における効率を改善するために、電源制御モジュール２１４は、アナログセクションに供給される電力がボリューム制御モジュール２１６によって指示される現在のボリュームレベルと関連するように電源２１２を制御する。アナログセクションに供給される電力及び現在のボリュームレベルの間の関連は、実質上線形または非線形であることができる。

１つの例として、ボリューム制御モジュール２１６によって指示される現在のボリュームレベルが最大のボリュームレベルにある場合、電源制御モジュール２１４は、およそ３．３ボルトの電圧をアナログセクションに供給するために電源２１２を制御することができる。ユーザがボリューム制御モジュール２１６によって指示されるように最大のボリュームレベルの５０％にボリュームを低下させる場合、電源制御モジュール２１４は、およそ２．２ボルトの電圧をアナログセクションに供給するために電源２１２を制御する。

別の例として、ボリューム制御モジュール２１６によって指示される現在のボリュームレベルが最大のボリュームレベルにある場合、電源制御モジュール２１４は、８５％のデューティサイクルを有するＰＷＭ信号をアナログセクションに供給するために電源２１２を制御することができる。ユーザがボリューム制御モジュール２１６によって指示されるように最大のボリュームレベルの５０％にボリュームを低下させる場合、電源制御モジュール２１４は、５５％のデューティサイクルを有するＰＷＭ信号をアナログセクションに供給するために電源２１２を制御する。

更に別の例として、ボリューム制御モジュール２１６によって指示される現在のボリュームレベルが最大のボリュームレベルにある場合、電源制御モジュール２１４は、３００ＭＨｚの周波数であるＰＦＭ信号をアナログセクションに供給するために電源２１２を制御することができる。ユーザがボリューム制御モジュール２１６によって指示されるように最大のボリュームレベルの５０％にボリュームを低下させる場合、電源制御モジュール２１４は、２５５ＭＨｚの周波数であるＰＦＭ信号をアナログセクションに供給するために電源２１２を制御する。

図３は、開示の別の観点に従って別の例示的なオーディオシステム３００のブロック図を示す。前の例において、電源制御モジュールは、ボリューム制御モジュール２１６によって指示されるボリュームレベルに応じてアナログセクションのために電源を制御する。この例において、電源制御モジュールは、入力オーディオ信号の検出された包絡線に応じてアナログセクションのために電源を制御する。これは、入力オーディオ信号のダイナミックに応じてオーディオシステム３００の電力消費効率を改善する。

前の例に関しては、オーディオシステム３００の左チャネルだけが実例となる目的のために示されている。ここで記述されるコンセプトがオーディオシステム３００の右チャネルセクションに、またはオーディオシステムの中にあることができる任意のまたは他のオーディオチャネルに適用可能であるということは、理解されるだろう。前に議論されたように、ここで記述されるコンセプトは、モノ、ステレオ、サラウンド音響、及び他のタイプのオーディオシステムに適用可能である。

特に、オーディオシステム３００は、下でより詳細に議論されるように、入力Ｎビットデジタルオーディオ信号上で特別のオーディオ処理を実行するためのデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）３０２−Ｌを含むデジタルセクションを備える。オーディオシステム３００は、ＤＳＰ３０２−Ｌから受信されたデジタルオーディオ信号をアナログオーディオ信号に変換するためのデジタル−アナログ（ＤＡＣ）変換器３０４−Ｌ、及びＬ−チャネルスピーカー３０８−Ｌを十分に駆動するために、入力デジタルオーディオ信号の包絡線に反応する電源制御モジュールに応じて、アナログオーディオ信号の振幅を増加させるための電力増幅器（ＰＡ）を含むアナログセクションを更に備える。

オーディオシステム３００は、ＤＳＰ３０２−Ｌのような、電力をデジタルセクションに供給するための電源３１０を更に備える。加えて、オーディオシステム３００は、ＤＡＣ３０４−Ｌ及び電力増幅器（ＰＡ）３０６−Ｌのような、アナログセクションに電力を供給するための電源３１２を備える。前の例に関しては、電源３１２は、直流（ＤＣ）電力をアナログセクションに供給することができる。代替的に、または加えて、電源３１２は、パルス幅変調（ＰＷＭ）またはパルス周波数変調（ＰＦＭ）によるような、非ＤＣ技術によって電力をアナログセクションに供給することができる。前に議論されたように、電源３１２は、それが電力増幅器（ＰＡ）３０６−Ｌに電力を供給するのとは異なってＤＡＣ３０４−Ｌに電力を供給することができる。そのような場合において、制御モジュール３１４は、包絡線信号によって示されるレベルが所定のしきい値より上であるときにはＰＷＭ電力を生成するように、そして、包絡線信号によって示されるレベルが所定のしきい値より下であるときにはＰＦＭ電力を生成するように電源３１２に命じることができる。

デジタルセクションの電源３１０がアナログセクションの電源３１２によってＤＡＣ３０４−Ｌに供給されるＶｄｄ電圧とは異なるＶｄｄ電圧をＤＳＰ３０２−Ｌに供給する場合、ＤＣレベルシフト３０３−Ｌは、適切なＤＣレベルシフトを提供するためにＤＳＰ３０２−ＬおよびＤＡＣ３０４−Ｌの間に提供されることができる。同様に、アナログセクションの電源３１２が電力増幅器（ＰＡ）３０６−Ｌにそれが供給するＶｄｄ電圧とは異なるＶｄｄ電圧をＤＡＣ３０４−Ｌに供給する場合、ＤＣレベルシフトまたはブロック３０５−Ｌは、適切なＤＣレベルシフトまたはブロックを提供するためにＤＡＣ３０４−Ｌ及び電力増幅器（ＰＡ）３０６−Ｌの間に提供されることができる。

オーディオシステム３００は、入力デジタルオーディオ信号の検出された包絡線に応じて電源３１２によってアナログセクションに供給される電力の量を制御するための電源制御モジュール３１４を更に含む。より具体的には、ＤＳＰ３０２−Ｌは、入力Ｎビットデジタルオーディオ信号に対して指定された処理を実行するように適合されたオーディオ処理モジュール３０２−Ｌ−１を備える。ＤＳＰ３０２−Ｌは、入力デジタルオーディオ信号の現在の包絡線と関連した信号を生成するように適合された包絡線検出モジュール３０２−Ｌ−３を更に備える。電源制御モジュール３１４は、包絡線検出モジュール３０２−Ｌ−３によって生成された信号に応じて電源３１２をそのとき制御する。ＤＳＰ３０２−Ｌは、包絡線検出モジュールの処理遅延を補うために遅延モジュール３０２−Ｌ−２を更に備える。遅延３０２−Ｌ−２は、アナログセクションに供給された電力がアナログセクションによって処理されているオーディオ信号の包絡線に適時に対応するということを保証する。

包絡線検出モジュール３０２−Ｌ−３は、入力デジタルオーディオ信号のｋ個のサンプルをバッファリングするまたは記憶することによって入力デジタルオーディオ信号の包絡線を検出することができる。１つの態様において、包絡線検出モジュール３０２−Ｌ−３は、ｋ個のサンプルのピーク値を決定し、そのピーク値を示す包絡線信号を生成する。この方法において、電源３１２は、ピーク値を処理するために電源を供給するように構成されている。別の態様において、包絡線検出モジュール３０２−Ｌ−３は、ｋ−サンプルに対して“平均の”振幅レベルを決定するためにｋ−サンプルの統合を実行し、ｋ−サンプルの“平均の”振幅レベルを示す包絡線信号を生成する。この方法において、信号品質におけるいくつかの妥協は、より低い電力消費のために与えられる。更に別の態様において、包絡線検出モジュール３０２−Ｌ−３は、ｋ−サンプルの実効値（ＲＭＳ）を決定し、ｋ−サンプルのＲＭＳ値を示す包絡線信号を生成する。同様に、この態様で、信号品質におけるいくつかの妥協は、より低い電力消費のために与えられる。

電源制御モジュール３１４は、包絡線検出モジュール３０２−Ｌ−３によって生成された包絡線指示信号に応じて電源３１２を制御することができる。包絡線検出モジュール３０２−Ｌ−３が入力デジタルオーディオ信号の包絡線と関連した信号を生成するために他のアルゴリズムを実行することができるということは、理解されるだろう。

オーディオシステム３００の電力消費における効率を改善するために、電源制御モジュール３１４は、アナログセクションに供給される電力が包絡線検出モジュール３０２−Ｌ−３によって指示されるように入力デジタルオーディオ信号の検出された包絡線と関連するように電源３１２を制御する。アナログセクションに供給される電力及び入力デジタルオーディオ信号の現在の包絡線の間の関連は、実質上線形または非線形であることができる。

さらに、包絡線検出モジュール３０２−Ｌ−３が入力デジタルオーディオ信号のｋ−サンプルを知ることにより、電源制御モジュールが３１４は、前記入力信号がハイからロウ、またはロウからハイへ急速に遷移しているか否かの予備知識を有する。このようにして、電源制御モジュール３１４は、例えば、ゆっくりとした速度で、電源３１２を制御し、クリック、ポップ、および歪がシステム３００の出力オーディオ信号に生じるのを回避することができる。例えば、Ｄ級電力増幅器（ＰＡ）を使用するいくつかの例では、電源除去は相対的に劣る可能性がある。入力デジタル−オーディオ信号のｋ−サンプルの事前の知識を持つことにより電源制御モジュール３１４は、電源３１２により供給される電力を変更する比率を制限して人間の可聴範囲（例えば、≦１０Ｈｚ）より低くして出力オーディオ信号の歪を防止するように構成することができる。

図４は、開示の別の観点に従って更に別の例示的なオーディオシステム４００のブロック図を示す。オーディオシステム４００は、基本的に、前に議論されたオーディオシステム２００及び３００の組み合わせである。したがって、オーディオシステム４００は、包絡線検出モジュール３０２−Ｌ−３によって指示されるように入力デジタルオーディオ信号の検出された包絡線及びボリューム制御モジュール２１６によって指示されるボリュームレベルに応じてアナログセクションに電源３１２によって供給される電力を制御する電源制御モジュール４１４を含む。

図５は、開示の別の観点に従って更に別のオーディオシステム５００のブロック図を示す。下でより詳細に議論されるように、オーディオシステム５００は、電力の効率的な方法において出力アナログオーディオ信号を生成するように構成されている。オーディオシステム５００は、デジタルオーディオセクション５１０、アナログオーディオセクション５３０、デジタル信号電力検出器５４０、例えば、スイッチモード電源（ＳＭＰＳ）として構成されることができる適合電源５５０、及び入力デジタルオーディオ信号を生成するためのデジタルオーディオソース５６０を備える。

デジタルセクション５１０は、順番に、第１のアップサンプリング補間モジュール５１２、有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタ５１４、第２のアップサンプリング補間モジュール５１６及びデジタルデルタ−シグマ変調装置５１８を備えることができる。第１のアップサンプリング補間モジュール５１２は、入力デジタルオーディオ信号をデジタルオーディオソース５６０から受信し、より高いサンプリング率でデジタルオーディオ信号を生じさせる。１つの例として、入力デジタルオーディオ信号は、８ｋＨｚから４８ｋＨｚまでのサンプリング率を有することができる。第１のアップサンプリング補間モジュール５１２は、そのとき、８倍高いサンプリング率（例えば、６４ｋＨｚから３８４ｋＨｚまで）でデジタルオーディオ信号を生成するために補間アルゴリズムを使用する。ＦＩＲフィルタ５１４は、第１のアップサンプリング補間モジュール５１２の出力を受信し、画像及び他の不要な信号を除去するために入力デジタルオーディオ信号の周波数の８倍のサンプリング率で発信器信号を使用する。

第２のアップサンプリング補間モジュール５１６は、出力信号をＦＩＲフィルタ５１６から受信し、より高いサンプリング率でデジタルオーディオ信号を生じさせる。１つの例として、ＦＩＲフィルタ５１４からの出力デジタルオーディオ信号は、６４ｋＨｚから３８４ｋＨｚまでのサンプリング率を有することができる。第２のアップサンプリング補間モジュール５１６は、そのとき、３２倍高いサンプリング率（例えば、２．０４８ＭＨｚから１２．２８８ＭＨｚまで）でデジタルオーディオ信号を生成するために補間アルゴリズムを使用する。デジタルデルタ−シグマ変調装置５１８は、デジタルセクション５１０によって生成されたデジタルオーディオ信号の量を示すビット数を減少させるために第２のアップサンプリング補間モジュール５１６からの出力デジタルオーディオ信号上でアルゴリズムを実行する。デジタルセクション５１０が他の方法において構成され得ることは、理解されるだろう。ここで記述されたデジタルセクション５１０は、単に一例にすぎない。

アナログセクション５３０は、順番に、デジタルセクション５１０からの出力デジタルオーディオ信号をアナログオーディオ信号に変換するためのデジタル−アナログ（ＤＡＣ）５３２を備えることができる。加えて、アナログセクション５３０は、ＤＡＣ５３２からのアナログオーディオ信号の電力をスピーカーを駆動するために十分なレベルに増加させるための電力増幅器（ＰＡ）５３６を更に備えることができる。アナログセクション５３０が他の方法において構成され得ることは、理解されるだろう。ここで記述されたアナログセクション５３０は、単に一例にすぎない。

デジタル信号電力検出器５４０は、順番に、入力デジタルオーディオ信号をデジタルオーディオソース５６０から受信し、入力デジタルオーディオ信号のおおよその電力レベルを示す信号を生成する。適合電源５５０は、デジタル信号電力検出器５４０によって生成された電力指示信号に基づいて電力をアナログセクション５３０に供給する。この構成において、適合電源５５０は、電力の効率的な方法において電力をアナログセクションに供給することができる。例えば、入力デジタルオーディオ信号の電力レベルがデジタル信号電力検出器５４０によって生成された信号によって示されるように比較的低いとき、適合電源５５０は、比較的低い電力をアナログセクション５３０に供給する。一方、入力デジタルオーディオ信号の電力レベルがデジタル信号電力検出器５４０によって生成された信号によって示されるように比較的高いとき、適合電源５５０は、比較的高い電力をアナログセクション５３０に供給する。

図６は、開示の別の観点に従って更に別のオーディオシステム６００のブロック図を示す。下でより詳細に議論されるように、オーディオシステム６００は、電力の効率的な方法において入力信号のダイナミックレンジを増加させる。特に、オーディオシステム６００は、デジタルオーディオセクション６１０、ＤＣレベルシフト６２０、アナログオーディオセクション６３０、ダイナミックレンジコントローラ６４０、及びデジタルオーディオソース６６０を備える。

デジタルセクション６１０は、前の態様のデジタルセクション５１０と同様に構成されることができ、第１のアップサンプリング補間モジュール６１２、ＦＩＲフィルタ６１４、第２のアップサンプリング補間モジュール６１６、及びデジタルデルタ−シグマ変調装置６１８を含むことができる。加えて、デジタルセクション６１０は、ダイナミックレンジコントローラ６４０から受信された制御信号に応じてデジタルオーディオソース６６０から受信された入力デジタルオーディオ信号のダイナミックレンジを調整するためのデジタルコンパンダモジュール６１１を備える。

アナログセクション６３０は、前の態様のアナログセクション５３０と同様に構成されることができ、ＤＡＣ６３２及び電力増幅器（ＰＡ）６３６を含むことができる。加えて、アナログセクション６３０は、ダイナミックレンジコントローラ６４０から受信された制御信号に応じてＤＡＣ６３２によって生成されるアナログオーディオ信号のダイナミックレンジを調整するためのアナログコンパンダモジュール６３４を含む。デジタル及びアナログセクション６１０及び６２０が異なるＶｄｄ電圧を供給される場合、ＤＣレベルシフト６２０は、適切なＤＣレベルのシフトを提供することができる。

ダイナミックレンジコントローラ６４０は、入力デジタルオーディオ信号をデジタルオーディオソース６６０から受信し、入力デジタルオーディオ信号の電力を決定し、入力デジタルオーディオ信号の検出された電力に基づいてデジタルコンパンダモジュール６１１及びアナログコンパンダモジュール６３４のためにダイナミックレンジ制御信号を生成するように構成されている。特に、ダイナミックレンジコントローラ６４０は、アナログコンパンダモジュール６３４の利得Ｇ_Ａが乗算されたデジタルコンパンダモジュール６１１の利得Ｇ_Ｄが実質上１（例えば、Ｇ_ＤｘＧ_Ａ＝１）であるように制御信号を生成するように構成されることができる。加えて、ダイナミックレンジコントローラ６４０は、逆に入力デジタルオーディオ信号の検出された電力でデジタルコンパンダモジュール６１１の利得Ｇ_Ｄを調整するように構成されることができる。デジタルコンパンダモジュール６１１のための最小の利得は、ゼロ（０）ｄＢにセットされることができる。この構成で、オーディオシステム６００は、次の例を参照してより詳細に説明されるように、その電力消費を増加させることなくそのダイナミックレンジを増加させることができる。

図７は、オーディオシステム６００の例示的なノイズモデルの図を示す。図において、変数Ｖｉｎは、オーディオシステム６００の入力デジタルオーディオ信号を表し、変数Ｖｏｕｔは、オーディオシステム６００の出力アナログオーディオ信号を表す。加えて、変数Ｖｎｑは、入力デジタルオーディオ信号のデジタル量子化ノイズを表し、変数Ｖｎｌｐｆは、ＤＡＣ６３２に起因するノイズを表し、Ｖｎｐａは、電力増幅器６３６に起因するノイズを表す。上で議論されたように、デジタルコンパンダモジュール６１１及びアナログコンパンダモジュール６３４の利得は、それぞれ、Ｇ_Ｄ及びＧ_Ａとして表される。

オーディオシステム６００の出力での全体のノイズ電力は、次の方程式によって表されることができる：

前に議論されたように、ダイナミックレンジコントローラ６４０は、積が実質上１であるようにデジタル及びアナログコンパンダモジュール６１１及び６３４のそれぞれの利得Ｇ_Ｄ及びＧ_Ａを制御する。これは、次のように表されることができる：

式２を式１に代入すると、オーディオシステム６００の出力での全体のノイズ電力は、

のように表されることができる。一般に、オーディオシステム６００の様々なデバイスの中で、支配的なノイズソースは、典型的にＤＡＣ＋ＳＣＬＰＦ（すなわち、Ｖｎｌｐｆ）からである。

入力デジタルオーディオ信号の電力が比較的小さいとき、ダイナミックレンジコントローラ６４０は、デジタルコンパンダモジュール６１１の利得を増加させる（すなわち、Ｇ_Ｄ＞＞１）。同時に、ダイナミックレンジコントローラ６４０は、アナログコンパンダモジュール６３４の利得ＧＡを減少させるので、利得Ｇ_Ｄ及びＧ_Ａの積は、実質上１と等しい（すなわち、Ｇ_Ａ＝１／Ｇ_Ｄ＜＜１）。アナログコンパンダモジュール６３４の利得Ｇ_Ａは比較的小さいので、ＤＡＣ６３２からのノイズＶｎｌｐｆは、全体の出力ノイズの構成要素（Ｖｎｌｐｆ＊Ｇ_Ａ）^２が比較的小さいので、大いに減じられる。したがって、このシナリオにおいて、全体の出力ノイズは、次のように近似されることができる：

したがって、入力デジタル入力信号の比較的低い電力レベルでは、オーディオシステム６００の全体の出力ノイズは、著しく減少させられる。入力デジタルオーディオ信号の比較的高い電力レベルでは、そのノイズは、高いオーディオ信号レベルに起因する少ない要因になる。したがって、オーディオシステム６００は、この目的を達成するためにその電力消費を増加させることなく比較的大きなダイナミックレンジを提供する。

図８は、開示の別の観点に従って別の例示的なオーディオシステム８００のブロック図を示す。ここで記述された態様のどれでも単一のオーディオシステムに組み合わせられることができる。例えば、図２−５を参照して記述されたように入力オーディオ信号の特徴及び／またはボリューム制御に応じてアナログセクションに供給される電力の量を制御することに関する態様は、図６−７を参照して記述されたオーディオコンパンダの態様と組み合わせられることができる。１つの例として、オーディオシステム８００は、ダイナミックレンジコントローラ６４０に応じてオーディオセクション（例えば、ＤＡＣ６３２及びＰＡ６３６）に供給される電力の量を制御する適合電源５５０と同様に、前に議論されたオーディオ圧縮技術を含むオーディオシステム６００を供える。ダイナミックレンジコントローラ６４０は、順番に、デジタルオーディオソース６６０からの入力信号オーディオ信号の特徴に応じて適合電源５５０を制御する。

１つ以上の例示的な態様において、記述された機能は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはそれらの任意の組み合わせにおいて実現されることができる。ソフトウェアにおいて実現される場合、機能は、コンピュータ読み取り可能媒体上の１つ以上の命令またはコードとして記憶または送信されることができる。コンピュータ読み取り可能媒体は、ある場所から別の場所へのコンピュータプログラムの転送を促進する任意の媒体を含む通信媒体及びコンピュータ記憶媒体両方を含む。記憶媒体は、コンピュータによってアクセスされることが可能な任意の利用可能な媒体であることができる。限定ではなく一例として、このようなコンピュータ読み取り可能媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭまたは他の光ディスク記憶装置、磁気ディスク記憶装置または他の磁気記憶デバイス、またはコンピュータによってアクセスされることが可能であり、命令またはデータ構成の形式で望まれるプログラムコードを搬送または記憶するために用いられることができる任意の他の媒体を備えることができる。また、任意の接続は、コンピュータ読み取り可能媒体と適切に称される。例えば、ソフトウェアがウェブサイト、サーバ、または同軸ケーブル、光ファイバケーブル、ツイストペア、ＤＳＬ（digital subscriber line）、または赤外線、無線、及びマイクロ波のような無線技術を用いる遠隔ソースから送信される場合、そのとき同軸ケーブル、光ファイバケーブル、ツイストペア、ＤＳＬ、または赤外線、無線、及びマイクロ波のような無線技術は、媒体の定義内に含まれる。ここで用いられるディスク（disk）及びディスク（disc）は、コンパクトディスク（disc）（ＣＤ）、レーザディスク（disc）、光ディスク（disc）、デジタルバーサタイルディスク（disc）（ＤＶＤ）、フロッピー（登録商標）ディスク（disk）及びブルーレイディスク（disc）を含み、ディスク（disk）は、通常磁気的にデータを再生するのに対し、ディスク（disc）は、レーザによって光的にデータを再生する。上記の組み合わせもまた、コンピュータ読み取り可能媒体の範囲内に含まれるべきである。

発明は様々な態様に関連して記述されているが、発明が更に変更可能であるということは理解されるであろう。この出願は、一般に、発明の原理に従い、発明が属する技術内で既知の及び習慣的な実施内となるような本開示からのそのような逸脱を含む発明の任意の変化、用途または適合をカバーすることを値とする。