JP2011519528A - スピーカー用電気システムとその制御装置 - Google Patents

Abstract

スピーカー用電気システムとその制御装置
電気装置は、フレーム、フレームに接続されたスピーカー、オーディオデータとスピーカーを制御する制御データを受信するため、スピーカーと交信するデジタル信号プロセッサ、フレームに接続されたデジタル信号プロセッサおよびスピーカーとレシーバーに電気的に接続されたランプベース連結器を含み、ランプベース連結器は、電源が存在している場合、電源に取り外し可能に接続することができる。特に指定されたデフューザーを使用することによって、拡散されたサウンドフィールドを生成する方法が（本発明によって）公開される。拡散されたサウンドフィールドを操作する方法は、オーディオシステム中の複数のスピーカー（Ｍ）の各々を通して、少なくとも１つの校正用オーディオ信号を放送するプロセス、リスニング ポジションの周りに間隔と取って配置してなる複数のマイクロホンに、少なくとも１つの校正用オーディオ信号を受信させるプロセス、並びに複数のマイクロホンによる少なくとも１つの校正用オーディオ信号の受信に答え、スピーカーの相対的配置アングルと複数のスピーカー各々の間のリスニング ポジションの関係を計算するプロセスを含む。ここでは、仮装チャンネルの配置を容易にするため、複数のスピーカーの各々のアンギュラーロケーションがリスニングポジションごとに査定される。

Description

本発明はスピーカー、特にホテル、レストラン、家庭あるいは生活圏内での使用に適したスピーカーに関する。

録音された音楽、オーディオサウンドやムービーサウンドトラックが平均的消費者によって、家庭その他の環境でプレーバック用に急速に利用できるようになってきている。レストランやホテルスーツのような商業企業が自分達の顧客に音楽も提供している。このようなシステム中のスピーカーは大抵、中央アンプ源から出力される増幅されたアナログ音声信号に物理的に接続して、これを受信する。幾つかのアプリケーションでは、マルチチャネルプレーバックが望まれ、そのゴールは方向性サウンドキューを使って、サラウンドサウンドを生成させて、これを体験させることである。この効果を達成するため、異なったスピーカーが異なった音声信号を受信する場合がある。予め録音したこのようなマルチチャンネルサウンドのプレーバックは、前もって定めた聞き手の位置でリスナーがこのようなマルチチャンネルエンコーデングのフル効果が経験されるように、予め定めた場所にスピーカーを配置することによって完全に実感される。更に、方向性サウンドキューがはっきり識別できるように、スピーカーから出る音を予め定めたリスニングポジションに向けることが必要である。スピーカーは一般にその前部から音が出るように設計されている。従って、適切な方向性サウンドキューは、サウンドが予め決めたリスニングポジションに向けられるようにスピーカーを適切に配置することよって達成される。システムの全体的設定はそれ故に、中央アンプから各スピーカーまでの間に独立した配線を施し、これらのスピーカーの各々を慎重に配置して、快適なサラウンドサウンドが経験されるようにする必要がある。

例えば、Ｄｏｌｂｙ５．１サウンドあるいはＤＴＳ５．１サウンドが得られるようにエンコードされた映画を典型的なリビングルームで適切にプレーバック（図１（先行技術）参照）するには、リスナーのポジションに対するフロントスピーカー、センタースピーカーおよび右スピーカー（１０２、１０４、１０６）並びにリスナーポジションの左と右に位置するサラウンド左スピーカーおよびサラウンド右スピーカー（１１０、１１２）を予め定めたポジション（各々を以後チャンネルまたは理想のチャンネルと呼ぶ）にそれぞれ配置することが要求されるだろう。

受信アンプ１１４のような中央音源よって駆動されるチャンネルに対して、スピーカーをプロに徹した審美的な配置にするには、スピーカーケーブルを中央アンプソーズから各スピーカーに配線して、壁あるいは天井の内側のスペースに入れる必要があるかもしれない。スピーカーは、リスニングポジションとの間の配置角度と方位からなる重要な側面を考慮して慎重に位置決めする必要がある。このようにエンコードするためのサブ・ウーファーの配置にも、それほど重大でないが、スピーカーケーブルおよび／または電源ケーブルの配線が必要となる。近接する屋根裏あるいは地下室へのアクセス手段が用意されていないか、中空構造の壁がない幾つかの消費者家屋の場合、当該配線が困難あるいは高価なものになる恐れがある。消費者によっては、このような設置を審美的に達成することは不可能かもしれない。予め増幅したオーディオ信号を無線で受け取ることができるスピーカーの場合でも、殆どのスピーカーには、大抵１２０Ｖと２３０Ｖの間に収まる電圧を使用する電源への適切なアクセス手段が必要となるので、類似の挑戦がなされなければならない。

サウンドのシングルトラックだけがすべてのスピーカーを通して再生されるレストランのような異なったシナリオの場合、配線は扱い難く、厄介である。更に、各スピーカーは増幅された同じアナログオーディオ信号を受け取るので、各スピーカーの音量を独立して制御するこができない。従って、同じ音量レベルのサウンドがすべての顧客に付与される。

不都合あるいは高価な解体および消費者家屋の補修の必要性がなく、ポピュラーなエンコーディングフォーマットの適切な音声放送を可能にするため、適切なシグナリングとパワーに対して、容易な設置方法が規定され且つ、各スピーカーの独立制御が可能なオーディオシステムに対するニーズは未だに満たされていない。

フレームと、フレームに接続されたスピーカーおよびフレームに接続され、スピーカーを制御するため、スピーカーとの交信で、オーディオデータを受け取り、データを制御するデジタル信号プロセッサとを含む電気装置が開示される。ランプベースカプラーは電気的にスピーカーとレシーバーに接続されているが、例えば、スクリュースレッドベース、差込み式取り付け装置およびマルチ・プロングピンベースを通して電源に取り外し可能に接続可能である。上記具体化例に従うと、フレーム上のスピーカーとデジタル信号プロセッサを、ランプベースカプラーを通して電源に取り外し可能に接続して、音声信号を個別に制御できるようにすることができる。

１つの具体化で、デジタル信号プロセッサは音声データと制御データを無線周波数（ＲＦ）あるいは電源ラインコミュニケーションテクニックを使って受け取り、データを制御することができる。

１つの具体化で、特別に設計されたサウンドディフューザーを通して拡散されたサウンドフィールドを作るための方法が提示される。

もう１つの具体化で、その電気装置を、光の色を個別に制御することができるように、電気的にランプベースに接続される照明装置から成り立たたせることもできる。

本発明のもう一つの具体化では、サウンドフィールドを操作する方法に：オーディオシステム中にある複数のスピーカー（Ｍ）を交差させて、少なくとも１つの校正用オーディオ信号を放送するプロセス、リスニングポジションに間隔と取って配置してなる複数のマイクロホン中に少なくとも１つの校正用オーディオ信号を受信させるプロセス、および、複数のマイクロホンによる少なくとも１つの校正用オーディオ信号の受信に答え、各相対配置アングルを、複数のスピーカー各々の間のリスニングポジションごとに計算するプロセスを含め、複数のスピーカーの各々のアンギュラーロケーションがリスニングポジションごとに査定されて、仮装チャンネルの配置を容易にする。

発明の実行に使用する方法には、サウンドフィールドを代表する入力オーディオチャンネル振幅ベクトルを生成する複数のインプットデジタル信号チャンネル（Ｎ）を含むデジタルオーディオ信号を受信するプロセス、複数のインプットデジタルオーディオ信号チャンネル（Ｎ）の各々に対するリスニングポジションに関連する理想的チャンネルポジションを定めるプロセス、サウンドフィールドを回転させて、仮想アウトプットオーディオチャンネル振幅ベクトルを生成させて、リスニングポジションに関する理想的仮想チャンネルポジションをシミュレートするプロセス、および仮想アウトプットオーディオチャンネル振幅ベクトルを複数のスピーカー（Ｍ）を通して増幅するプロセスを含め、リスニングポジションに関する理想的チャンネルポジションをシミュレートするオーディオシステム中での放送のため、複数のスピーカー（Ｍ）を通して行う増幅を目的として、複数のインプットデジタル信号（Ｎ）を回転させる。

図中のコンポーネントは発明の原理を例証する目的で挿入されたもので、必ずしも尺度や強調を示すか行うものではない。引用と同じように、数値により、異なった画面中の対応する部分を指定する。
理想的チャンネルロケーションにある室内に位置させた５個のスピーカーを使って、５．１がエンコード済みのオーディオ信号をリスニングポジションに放送する目的で構成されたオーディオシステムのブロックダイアグラムである。 図６に例示した送信装置によって駆動されるスピーカーと照明装置のアセンブリーを１つの具体化例を使って例証する立体分解図である。 図２に例示したスピーカーと照明のアセンブリーの平面図である。 １つの具体化で、スピーカーを駆動し、照明を制御するため、図６に例示した送信装置からオーディオデータと制御データを受け取る受信装置のブロックダイアグラムである。 １つの具体化で、リスニングポジションに関して、理想的なチャンネル配置をシミュレートするオーデオアウトプットのデザインを可能にするよう、複数のマイクロホンを使って構成されたオーディオシステムのブロックダイアグラムである。 １つの具体化で、リスニングポジションに関して、理想的なチャンネル配置をシミュレートするため、複数のオーディオチャンネルを操作するマルチチャンネルオーディオ信号をデザインし且つ送信するための送信装置のブロックダイアグラムである。 １つの具体化で、リスニングポジションに関して、理想的なチャンネル配置のシミュレーションを可能にするオーディオフィールドデザインパラメータの生成を例示するプロセスフロー ダイアグラムである。 マルチチャンネルフィールドを回転させるためのローテーションマトリックスの構造を例示するフローダイアグラムの１つの具体化例である。 非理想的スピーカーが配置されていないオーディオシステム中における理想的なチャンネルの配置をシミュレートするため、サウンドフィールドを回転させる図７と図８のデザインパラメータを例示するフローダイアグラムの１つの具体化例である。 １つの具体化例で、リスニングポジションに関して、理想的なチャンネル配置をシミュレートする複数のデジタルインプットオーディオチャンネルを操作するため、図２と図３に例示したスピーカーと照明装置のアセンブリーと一緒に使用するオーディオシステムである。 リスニングポジションに関して、理想的なチャンネル配置をシミュレートする複数のデジタルインプットオーディオチャンネルを操作するため、図２と図３に例示したスピーカーと照明装置のアセンブリーと一緒に使用するオーディオシステムの他の実施例におけるブロックダイアグラムである。

図２はスピーカーと照明装置のアセンブリーの１つの具体化を例示したものである。運転中に発生した廃熱になるべく熱伝導の機会を提供するボデーハウジング２０８の中に位置させるため、フレームはなるべくスピーカー取り付け用ブラケット２０２を使って、スピーカー２０４とプリント基板（ＰＣＢ）２０６を受け取る。１つの具体化では、レシーバー４００（以下参照）は、スピーカー２０４を駆動するためのデジタル信号プロセッサおよび（図中には見えない）アンプのようなスピーカーエレクトニックスを含めて、ＰＣＢ２０６の上に置かれる。廃熱が熱伝導によってスピーカーエレクトニックスから他に移動するのを容易にするため、ボデーハウジング２０８はなるべくアルミのような金属を使って形成される。信号に関して、１個のアンテナより高い信号多様性が得られるように、２個のＲＦアンテナがスピーカー取り付けブラケット２０２の反対側のＰＣＢ２０８に接続される。サウンドデフューザー２１５を形成する上部クラムシェルと下部クラムシェル（２１２、２１４）は、取り付けブラケットアセンブリー２１６を通して、スピーカーブラケット２０２に結合される。運転中に拡散されたサウンドフィールドを形成するため、サウンドデフューザーを優先的にスピーカー２０４の反対側に位置する場所に形成する。下部クラムシェル２１４は、望ましい拡散音を提供するため、なるべく円錐形か規定の形にする。

実施形態において、半透明の装飾用フィルター２２０を通して光を投ずるため、ＬＥＤ照明装置２１８をデフューザーアセンブリー２１５の内側に位置させる。上部クラムシェルと下部クラムシェル（２１２、２１４）は、なるべく、曇り加工を施した半透明ポリカーボネートか熱可塑性重合体もしくはＬＣＤ照明装置に近接する部位に見られるような熱に対して抵抗性を持ち、適度に半透明になるように加工されたガラスまたはその他の樹脂製のものである。ＬＥＤ２１８から発生した廃熱に熱伝導の機会を付与するため、デフューザーアセンブリー２１５にはなるべく、上部クラムシェル（２１２）と下部クラムシェル（２１４）の間にアルミ製の連結装置２２２を含める。ハウジング用アウターリング２２４はなるべく、半透明のポリウレタン材を成形して作成し、ボデーハウジング２０８の近接端部の周りに円周状に存在しているスピーカーブラケット２０２の上に位置させる。トップリング２２８はなるべく半透明なポリカーボネート材を成形して作成し、ボデーハウジング２０８の遠心端上に円周状に取り付ける。１つの具体化で、アンプベース連結器２３２を、家庭用標準電源回路あるいは商業用ビジネス電源回路に取り外し可能に連結するため、ボデーハウジング２０８に連結する。ランプベース連結器はエジソン型ねじソケット（Ｅベース）、バイオネットマウントあるいは２ピンまたは３ピンソケットに使うようなマルチプロンジピンベースを含めて、使用地域に適用される法体系に含まれる利用基準や国家基準に規定されている要件を満たすものであることが望ましい。２ピンまたは３ピンソケットの例には、インドその他の国々で使われているタイプＣ（ＣＥＥ ７／１６、 ＣＥＥ ７／１７）、Ｄ（ＢＳ ５４６ ５Ａ／２５０Ｖ）、タイプＭ（ＢＳ ５４６ １５Ａ）および合衆国で使われているタイプＡ （ＮＥＭＡ １−１５ ＵＳＡ ２ ｐｉｎ）およびタイプＢ（ＮＥＭＡ ５−１５ ＵＳＡ ３ｐｉｎ）等が含まれる。

家庭あるいはレストランでの使用に適した１個のスピーカーと照明装置からなるアセンブリーの場合、図３に例示されたアセンブリーの様々な要素は、表１に列記した概略寸法のものとなる。

レシーバー４００は、図２および図３中に例示されたスピーカーとランプのアセンブリー中での使用を目的として、図４を引用して例証される。ＲＦ送／受信装置４０２およびパワーライン送/受信装置４０４はそれぞれアンテナ４０６とレシーバーパワーライン４０８からのオーディオデータと制御データルデータを受けるように設定される。ＲＦ送／受信装置４０２はなるべく、処理したデジタルオーディオ信号を、処理済みのデジタルオーディオ信号パス４０９を通って、デジタル信号プロセッサ４０６にパスさせる。ボリューム、照明あるいは送信装置制御データのようなエンドユーザー制御データは、赤外線レシーバー４１２を経由し、制御データパスを通ってレシーバーコントローラー４１０の中に受信される。明るいボリュームのような、エンドユーザー制御装置データあるいは送信制御装置データが制御装置データ道４１２を通ってレシーバーコントローラー４１０によって赤外線のレシーバー４１２を通して受け取られる。他の具体化で、当該エンドユーザー制御データは、ＲＦ送／受信装置４０２を通してレシーバー４００によって受信されることもできる。

照明コントローラー４１６は、ＬＥＤ７１８（図７参照）を含むスピーカーと照明のアセンブリー２００中の照明を制御するため、照明制御データパス４１８を通してレシーバーコントローラー４１０と交信する。レシーバーオーディオアンプ４２０は、デジタルオーディオ信号を（図には見えない）スピーカー２０４のため増幅するため、デジタルオーディオ信号パス４２２を通してデジタル信号プロセッサ１００６に連結される。レシーバーコントローラー４１０によって、ＤＳＰ制御データパス４１１を通して受信されたか、赤外線レシーバー４１２を通して、エンドユーザーから受信されたボリューム増減制御データ等を得るため、レシーバーオーディオアンプ４２０もレシーバーコントローラーデータパス４２４を通してレシーバーコントローラー４１０と交信する。１つの実施例では、照明制御データはデジタル信号プロセッサからレシーバーコントローラー４１０を通して受け取ることができる。当該データは、当該オーディオ信号を使った視覚情報を提供するため、デジタルオーディオ信号のボリュームまたは周波数特性と関連付けられる。

図５は、予め定めた理想的チャンネルの位置から離れた場所に配置されたスピーカーを使って、理想的チャンネルをシミュレートするマルチチャンネル音声フィールド回転用オーディオパラメータをデザインすることを可能にするため、図１で最初に例示したルーム中にある複数のマイクロホン５０２の使用方法を図解したものである。理想的な左チャンネル、中央チャンネルおよび右チャンネル（１０２、１０４、１０６）並びに理想的なサラウンド左チャンネルおよび右チャンネル（１１０、１１２）を、リスナーポジション１０８に対する各々の理想的配置を示す点線として例示する。追従するアルゴリズムの１つの具体化に対するデスカッションを容易にするため、スピーカーの任意配置を実腺を使って例示し、５．１チャンネルサラウンドサウンドオーディオエンコード信号を使った使用を考察する。例えば、フロント左スピーカーとフロント右スピーカー（５０４、５０６）は５．１サラウンドサウンドの理想的チャンネル配置を得るため予め決められると思われる位置ではなく、理想的センターチャンネル１０４から更に除去した位置に例示される。同様に、サラウンド左スピーカーとサラウンド右スピーカー（５０８、５１０）は実線を使って例示し、５．１チャンネルサラウンドオーディオエンコード信号のプレーバック用に処方されたものから除去した部位に位置させる。音源５１２は家庭用電力配線システムのような物理的接続を通して、アナログオーディオ信号とデータに対するスピーカー（５０４、１０４、５０６、５０８、５１０）と交信できる場所に位置させる。あるいは、音声信号とデータ信号をなるべくＲＦ無線送信装置や（図では見えない）受信装置を使って、このようなスピーカーの各々に送る。各々を離れた部位に配置し、リスニングポジションの周囲に位置させた複数のマイクロホン５０２もここに例示される。当該マイクロホンは、以下で述べる通りに、チャンネルの理想的配置をシミュレートするマルチチャンネルサウンドフィールドを回転させるオーディオパラメータの初期デザインを可能にするため、マイクロホンケーブル５１３を通して音源５１２と交信する。

１つの具体化中のオーディオソース５１２について図５と図６を参照すると、送信装置６００には、ＲＣコネククター、オーディオジャックあるいはミニＤＩＮコネクターから受け取ることができるようなアナログオーディオデータ６０４を受信するため、アナログ信号をデジタル信号に変換するコンバータ（“Ａ／Ｄ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ”）６０２が装備されているのがわかる。デジタル同軸オーディオコネクターから得られるようなデジタルオーディオ信号６０８を受信するため、デジタルオーディオレシーバー６０６をなるべく送信装置６００の中に装備する。コネクターを作動させるには、標準、事実上の業界標準あるいは専有のデジタルオーディオデータデータおよび制御データを受け取るＩＥＥＥ １３９４インターフェースその他の適したデジタルオーディオ接続が必要である。デジタルオーディオ信号をデジタル信号プロセッサ６１４に伝達するために、デジタルオーディオ信号パス（６１０、６１２）が、Ａ／Ｄコンバータ６０２およびデジタルオーディオ信号受信装置６０６に対してそれぞれ提供される。デジタル信号プロセッサ６１４は、結果として無線周波数（ＲＦ）送／受信装置６１８を通して空中あるおいは送電線送／受信装置上に送られるように、処理済みのデジタルオーディオ信号を処理済みデジタルオーディオ信号パス６１８に伝達する。処理されたデジタルオーディオ信号は、（図には見えない）アナログアウトプットターミナルでも得られるように、デジタル／アナログコンバータ６２４を使ってアナログオーディオ信号６２２に変換することができる。Ａ／Ｄコンバータ６０２とデジタルオーディオレシーバー６０６にそれぞれ接続された制御データパス（６２６、６２８）はトランスミッターコントローラー６３０に制御データを送信することを可能にする。

Ａ／Ｄコンバーター６０２およびデジタルオーディオレシーバー６０６からデジタル信号プロセッサ８１４に入るデジタルオーディオ信号を適切に処理するため、トランスミッターコントローラー６３０は制御情報データを優先的にデジタル信号プロセッサ６１４に送る。例えば、デジタルオーディオレシーバー６０６は、デジタルオーディオレシーバー８０６から制御データパス６１２を通ってデジタル信号プロセッサ８１４に提供されたデジタルオーディオ信号を適切にサンプリングするため、情報をＰＣＭプロセスやドルビープロセスのような信号エンコード方法を提供するトランスミッターコントローラー６３０伝達することができる。Ａ／Ｄコンバーター６０２からデジタルオーディオ信号を受け取るため、トランスミッターコントローラー６３０が適切な制御情報をデジタル信号プロセッサ６１４に提供するように、Ａ／Ｄコンバーター６０２はサンプリングレート情報を制御データパス６２８を経由して提供することができる。

本発明の１つの具体化において、マイクロホンアンプ６３２は、マルチチャンネルサウンドフィールドの回転を可能にするオーディオパラメータをデザインするため、アナログオーディオデータパス６３６を経由してＡ／Ｄコンバーター６０２と交信して、マイクロホン信号６３４をデジタル信号プロセッサ６１４に移送する。

ＲＦ無線送/受信装置６１８を含む発明の具体化で、オーディオデータや制御データを含むＲＦ信号を受け取るため、アンテナ６３８は、ＲＦ信号パスを経由してＲＦ無線送/受信装置６１８に接続される。ＲＦレシーバーあるいは赤外線（ＩＲ）レシーバー６４２は、オーディオソース選択、サラウンドエンコーデングの選択、（更なる配布のための）照明制御等を含むトランスミッター６００用制御データもしくは制御データパス６４６を経由させて行うトランスミッターコントローラー６００との通信のためのその他のレシーバーエンドユーザー情報を受け取るよう設定される。

図７に例示したオペレーションの具体化で、トランスミッター６００は理想的なチャンネルの配置をシミュレートするマルチチャンネルサウンドフィールドのローテーションを可能にするため、デザインパラメータの計算を実施する。図５に例示されたスピーカーの非理想的配置の予測で、デジタル信号プロセッサはスピーカーカウントを数値１（ブロック７００）に初期設定する。スピーカーカウントが以前にデジタル信号プロセッサによって検出されたスピーカーの数プラス１（ブロック７０２）に等しくない場合、１個もしくはそれ以上のオーディオ信号（校正用オーディオ信号）が問題のスピーカーを通してオーディオ信号周波数スウィープ（ブロック７０４）上に優先的に放送される。放送された校正オーディオ信号はリスニングポジション（ブロック７０６）に位置する複数のマイクロホンを通して受信され、デジタル信号プロセッサに提供される。実施形態で、問題のスピーカーの物理的配置がデジタル信号プロセッサによって２次元で検出されるように、約６センチ離れた等辺三角形のカマーにおける１つの平面の中に３個のマイクロホンを配置する。あるいは、スピーカーを３次元で検出するため、四面体中のように、約６センチ離して互いに等距離の場所に配置した４個のマイクロホンを問題のスピーカーを３次元で検出するのに使うことができる。放送校正オーディオ信号のためのパルス応答は、なるべく、周波数スウィープ信号のＥＦＴと受信したマイクロホン信号のＦＦＴの比率の逆フーリエ変換をとることによって計算される。（ブロック７０８）クロスオーバー（“Ｘｏｖｅｒ”）フィルターは、以前に計算されたパルス応答の周波数特性からカットオフ周波数が決まる第４次Ｂｕｔｔｅｒｗｏｒｔｈフィルターとして計算される。全周波数範囲の中で、周波数応答の振幅が最大振幅の−１０ｄＢ下がる点をなるべくカットオフ周波数とみす。その後、第４オーダーのローパス係数と第４オーダーのＢｕｔｔｅｒｗｏｒｔｈハイパス係数が計算される。上で述べた複数のマイクロホンを使って、問題となっているスピーカーアングルと高さが、リスナーのポジション（マイクロホンの位置）毎に計算（ブロック７１２）される。より詳しくは、マイクロホンの総ての対の間に対して、各マイクロホンのインパルス応答を使って、インパルス応答のピーク振幅の間の時間差（Δｔ）を先ず計算する。時間差（Δｔ）を音響方向の入射角を与えるために利用する。例えば、時間差（Δｔ） がゼロ秒であることは、対にした問題のマイクロホンの両方に音が同時に到着し、音源が両方のマイクロホンから同距離であるハイパー平面に置かれていることを示す。同様に、２個のマイクロホン間の距離をカバーするため音によって取られた時間差に等しい時間差（Δｔ）は音の源が２個のマイクロホンを結ぶ直線上にあることを示す。２個のマイクロホンを結ぶラインに関する入射音の角度は、音が問題となっている２個のマイクロホン間の距離を横断するに要した時間に対する比率Δｔの逆コサインとして計算される。このような角度の各々は、校正信号を放送する問題のスピーカーがマイクロホンの問題の対に関して位置することができる可能なハイパー平面を表す。リスニングロケーションと関連する問題のスピーカーの物理的ロケーションは、マイクロホンの複数の対から得られるデータを使ってローカライズされる。計算された総てのハイパー平面に対して最小のエラーを付与する物理的ロケーションを放送スピーカーのロケーションであるとみなす。放送音源のデカルト座標を使って、フロントと高さに関する水平面中の問題スピーカーの角度は計算される。

問題となっているスピーカーに対する総ての周波数応答の大きさの平均を計算することによって、レベル補償を計算する（ブロック７１４）ため、問題のスピーカーを通して行われた校正信号放送の受信に応えて、問題となっているスピーカーのラウドネスを査定する。これの逆を、後に続く各スピーカーのボリュームをマッチさせるために利用する。なるべく、インパルスレパルスが最大となる点の試験を通して、校正信号の放送とマイクロホンにおける当該信号の受信の間に発生する遅延を先ず計算することによって、遅延補償を計算（ブロック７１６）する。システムに許容される最大の遅延であって、事前に規定したものものからこの遅延を引いて得られる値を遅延補償要因として使用する。以前に査定したインパルスレスポンスのむらのある周波数レスポンスを後で補償するため、問題のスピーカーに対して、ＥＱフィルターを計算（ブロック７１８）する。人間の聴覚系統にある非線形周波数スケールを模倣するため、インパルスレスポンスを先ず、一組のオールパスフィルターを貫通させる。その後ＦＦＴを使って、この修正されたインパルスレスポンスの大きさ（ｍ）を計算する。有限インパルスレスポンス（ＦＩＲ）、１ｗを計算する。これは大きさに対するレスポンスがｍの逆の最小フェーズフィルターである。その後、ＦＩＲ １ｗを非線形マッピングを反転させる１組のオールパスフィルターを貫通させて、最終ＥＱフィルターを得る。

スピーカーカウントは増加（ブロック７２０）し、再びオーディオシステム中で最大のスピーカーに匹敵するものとなる。スピーカーカウントがＭａｘ＋１スピーカーと等しくない場合、出来る限り、（ブロック７０２、７０４）問題になっている次のスピーカーを貫通する１つまたはそれ以上の校正用オーディオ信号の放送を使って、プロセスを繰り返す。あるいは、（ブロック７０２）スピーカーカウントがＭａｘ＋１スピーカーに等しい場合、上に述べたブロック７１２の中に生成されたスピーカーアングルと高さのデータからローテーションマトリックを計算するデジタル信号プロセッサを使って、デザインプロセスの次のステップを続ける。

図８は、１つの具体化で、マルチチャンネルフィールドを回転させるためのローテーションマトリックスのデザインを実施するフローダイアグラムを例示する。インプットデジタルオーディオ信号チャネルの数は、リスニングポジション（ブロック８０４）と関連する理想的な仮想チャンネルの付随部分を求めるため決定される。例えば、Ｄｏｌｂｙ５．１またはＤＴＳ５．１システムは、センターチャンネルから１．５メーター離れた場所の反対側に位置する左右のスピーカーおよびセンタースピーカーによって規定されるだろう。左右のサラウンドスピーカーは、リスニングポジションから約１．５メーター離れた反対側の場所に置かれるだろう。総てのマイクロホンによる校正用オーディオ信号放送の取り込みに答えて、問題となっている理想的な仮想チャンネルポジションの反対側にある最も近いペアのスピーカー、ｓ１とｓ２は、スピーカーアングルの計算式（ブロック８０６）から計算される。システムが最も近いスピーカーのペアの計算（ブロック８０８）に成功した場合、スピーカーｓ１とｓ２の間に得られる角度差および問題の仮想チャンネルポジションが決まる。（それぞれＩａ１、* ｌａ２）（ブロック８１０）（図５参照）。例えば、図５に例示するように、フロント左スピーカー５０４とセンタースピーカー１０４はスピーカーｓ１とｓ２をそれぞれ表すだろう。スピーカーｓ１とｓ２および問題の理想的仮想チャンネルポジションの間の角差を表すアングルｌａ１とｌａ２はそれぞれ約１６．６度と３９．７度である。スピーカーの位置を３次元で決めることができるオーディオシステムのためのその他の具体化では、スピーカーｓ１とｓ２およびこれらの各理想的仮想チャンネルポジションの間の３−Ｄ角差（ｌａ１、ｌａ２）が決められる（ブロック８１２）。スピーカー計数、ｇ１とｇ２がスピーカーｓ１とスピーカーｓ２に対してそれぞれ計算される。２−Ｄに関する計算は以下の式（ブロック８１４）によって実行される：
(1) sqrt(gl*gl +g2*g2) = 1
(2) gl/g2 = cos(la1)/cos(la2)

その後、ＭｘＮローテンションマトリックスがスピーカー係数を使ってポピュレートされる。（ブロック５１６）

オーディオシステムが上の説明（８０８）に従っても、スピーカーｓ１とｓ２の最も近い対を計算できない場合、問題とされている理想的チャンネルのためのＭｘＮローテーションマトリックに関するコラムＮを、デジタルインプットの振幅を問題のスピーカー（ブロック８１８）全部に均等に分布させるために１／ｓｑｒｔ（Ｍ）にセットされた係数を使ってポピュレートする。

図８に例示したローテーションマトリックスを使った具体化例では、図９は、スピーカーが理想的に配置さていないオーディオシステム中で理想的なチャンネルの配置をシミュレートするため、サウンドフィールドを回転させるこのようなデザインパラメータの使用を例証するフローダイアグラムの１つの具体例を例証する。デジタルオーディオサンプル９００のインプットデジタルオーディオ信号チャンネル（Ｎ）を各クロスオーバーフィルター９０２を貫通させて、仮想アウトプットスピーカーチャンネル振幅ベクトル９０８を生成するため、図８のフローダイアグラムで述べたローテーションマトリックス９０６掛けてインプットオーディオチャンネル振幅ベクトル９０４を形成させる。スピーカーチャンネル１〜Ｍがローテーションマトリックス９０６の２−Ｄ具体化の中に存在し、その後、各遅延補償ブロック９１０、レベル補償ブロック９１２およびＥＱフィルターのような更なるオーディオ補償フィルター類を通して導入された場合、結果として生じる処理済みデジタルオーディオ信号１〜Ｍ９１６を増幅して、各スピーカーチャンネルを経由して放送すべきである。

（図には見えない）３−Ｄローテーションマトリックスが設定されているもう１つの具体化では、遅延補償ブロックを各スピーカーチャンネル１〜Ｍのため更に遅延補償を施すことなく利用可能と思われる３次元計算と角差計算の結果として除去することができる。

図１０は、理想的でないロケーションに位置したスピーカーを使って理想的なチャンネル配置をシミュレートする複数のデジタルインプットオーディオチャンネルを含むサウンドフィールドを操作するため、図２と図３に提示したスピーカーと照明のアセンブリーを使うマルチ・チャンネルオーディオシステムアレンジメントの１つの具体化を例示する。前部左、前部右、センター、左サラウンドおよび右サラウンドスピーカーと照明器具アセンブリー（それぞれ、１００２、１００４、１００６、１００８、１０１０）は、図２および図３に例示されているスピーカーと照明のアセンブリーに取り外し可能に接続された松明形の照明スタンドとは別に例示する。当該スピーカーと照明アセンブリーには、エジソン型ねじソケット（Ｅベース）あるいはバイヨネット取り付け器具（Ｂベース）を含んで、使用する地域に適用される利用法規や国家基準の要件を満たす利用ランプベース連結装置を使うことができるのでありがたい。

図１１は、図２と図３に例示されたスピーカーと照明アセンブリーを使用している部屋の中にあるオーディオシステムのその他の具体化を例示する。ここには、スピーカーと照明アセンブリー２００が、前面左、センターおよび前面右スピーカー（１００２、１００４、１００６）用の松明形ランプポストに取り外し可能に連結されると例示されている。この具体化例では、ＲＦ信号を受信できるように、スピーカーと照明アセンブリー２００が左サラウンド壁燭台１１０４および右サラウンド壁燭台１１０４にも取り付けられている。あるいは、スピーカーと照明のアセンブリー２００は、オーディオデータと制御データを音源５１２に電気的に接続されているその部屋の電源ラインから受け取ることができる。

発明の様々な実施形態を説明したが、発明分野の普通の技能者達にとって、本発明の範囲にもっと多くの具体化例や実施形態が可能であることは明白である。

Claims (21)

1. フレームと、
   当該フレームに接続されたスピーカーと、
   オーディオデータおよび当該スピーカーを制御する制御データを受け取るため、前記スピーカーと交信するデジタル信号プロセッサであって、前記フレームに接続された当該デジタル信号プロセッサと、
   前記スピーカーおよびレシーバーに電気的に接続されたランプベースカプラーであって、電源が存在している場合、電源に取り外し可能に接続できる当該ランプベースカプラーとを含み、
   但し、前記フレーム上の前記スピーカーおよびデジタル信号プロセッサは、前記ランプベースカプラーを通して電源に、取り外し可能に接続することができることを条件とする電気装置。
2. 前記ランプベースカプラーが、ねじスレッドベース、バイヨネット取り付け用具およびマルチプロンジ式ピンベースからなるグループの中から選んだタイプのものであることを特徴とする、請求項１に規定する装置。
3. 前記ランプベースカプラーに電気的に接続された照明装置を更に含むことを特徴とする、請求項１と請求項２に規定した装置。
4. 前記デジタル信号プロセッサと交信して無線周波数（ＲＦ）のオーディオデータおよび制御データを受け取るアンテナを更に含むことを特徴とする、請求項１と請求項１に規定する要件を満たした装置。
5. 無線周波数（ＲＦ）の制御データとオーディオデータを受信し、且つ、無線周波数（ＲＦ）の制御データを発信するため、前記アンテナと前記デジタル信号プロセッサの間に接続されたトランシーバーを更に含むことを特徴とする、請求項４に規定する要件を満たした装置。
6. 制御データとオーディオデータを発信するため、前述のデジタル信号プロセッサに接続されたパワーライントランシーバーを更に含むことを特徴とする、請求項１と請求項１に規定する要件を満たした装置。
7. 前記デジタル信号プロセッサ並びに前記スピーカーを駆動するアンプを収容し、廃熱に熱伝導の機会を提供するボデーハウジングを更に含むことを特徴とし、前記請求項の総てに規定する要件を満たした装置。
8. 前記デジタル信号プロセッサに接続された前記トランシーバーを経由して送信するため、エンドユーザーデータを受け取る赤外線レシーバーを更に含むことを特徴とし、前記請求項の総てに規定する要件を満たした装置。
9. 前記照明装置と交信し、当該装置のアウトプットを制御する目的で使用可能な照明コントローラーを更に含むことを特徴とする、請求項８に規定する要件を満たした装置。
10. 前記スピーカーの相補的反対側（ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ ｏｐｐｏｓｉｔｉｏｎ）に位置し、当該スピーカーを運転中に拡散されたサウンドフィールドを生成するサウンドデフューザーを更に含むことを特徴とし、前記請求項の総てに規定する要件を満たした装置。
11. 円錐形のサウンドデフューザーを含むことを特徴とする、請求項１０に規定する要件を満たした装置。
12. 前記デフューザーの内部に前記照明装置が位置していることを特徴とする、請求項１０に規定する要件を満たした装置。
13. 前記照明装置がＬＥＤ照明装置であることを特徴とする、前記請求項の総てが規定する要件を満たした装置。
14. 前記照明装置が色を選択的に変えるように運転可能であることを特徴とする、請求項１３に規定する要件を満たした装置。
15. 前記ＬＥＤ照明装置が音楽の振幅特性あるいは周波数特性に応じて色を選択的に変えるように運転可能であることを特徴とする、請求項１３に規定する要件を満たした装置。
16. オーディオシステム中の複数のスピーカー（Ｍ）の各々を通して、少なくとも１つの校正用オーディオ信号を放送するプロセスと、
    リスニングポジションに間隔を置いて配置した複数のマイクロホンに少なくとも１個の校正用オーディオ信号を受信させるプロセスと、
    当該複数のマイクロホンによる少なくとも１個の校正用オーディオ信号の受信に応じて、当該複数のスピーカーの間に設けた前記リスニングポジションと関連させて、各相対的スピーカー配置アングルを計算するプロセスとを含み、
    但し、当該複数のスピーカーの各々の角度ロケーションを、仮想チャンネルの配置を容易にするため、前記リスニングポジションと関連させて決める、サウンドフィールドを操作する方法。
17. サウンドフィールドを代表するインプットオーディオチャンネル振幅ベクトルを生成するため、複数のインプットデジタルオーディオ信号チャンネル（Ｎ）を含むデジタルオーディオサンプルを受け取るプロセスと、
    当該複数のインプットデジタルオーディオ信号チャンネル（Ｎ）毎に、理想的仮想チャンネルポジションと前記リスニングポジションの関係を定めるプロセスと、
    前記サウンドフィールドを回転させて、前記リスニングポジションと関連させて理想的仮想チャンネルポジションをシミュレートし、仮想アウトプットオーディオチャンネル振幅ベクトルを生成するプロセスと、
    当該複数のスピーカー（Ｍ）を通して、前記アウトプットオーディオチャンネル振幅ベクトルを増幅するプロセスと、を更に含み、
    但し、当該複数のインプットデジタルオーディオ信号（Ｎ）を、前記リスニングポジションと関連させて理想的チャンネルポジションをシミュレートするオーディオシステム中に放送する目的で、当該複数のスピーカー（Ｍ）を通して増幅するため回転させる、請求項１６の方法。
18. サウンドフィールドを回転させる前記プロセスが、当該複数のスピーカーに前記インプットデジタル信号チャンネル（Ｎ）をマップするプロセスと、前記マッピングによって前記インプットオーディオチャンネル振幅ベクトルを倍増させて、仮想アウトプットスピーカーチャンネル振幅ベクトルを生成するプロセスを含むことを特徴とする、請求項１７の方法。
19. 前記マッピングプロセスが、
    前記仮想チャンネルポジションの反対側に位置し、当該複数のスピーカー（Ｍ）からなるグループの中から選んだスピーカー（ｓ１、ｓ２）の最も近い組を各理想的な仮想チャンネルポジション毎に計算するプロセスと、
    各スピーカーｓ１、ｓ２の各々とそれらの各理想的仮想チャンネルポジションの間の角度差（ｌａ１、ｌａ２）と前記リスニングポジションの関係を計算するプロセスと、
    以下の関係式を使って、ローテーションマトリックス係数、ｇ１とｇ２を計算するプロセスと、
    sqrt(gl*gl + g2*g2) = 1
    gl /g2 = cos(la1)/cos(la2)
    セルＭ１Ｎ１とＭ２Ｎ１においてそれぞれ、少なくとも前述のｇ１とｇ２を使って、ＭｘＮローテーションマトリックスをポピュレートするプロセスと、
    を含むことを特徴とする、請求項１８の方法。
20. 前記放送が当該複数のスピーカーの各々を通して順次実施されることを特徴とする請求項１７の方法。
21. 当該少なくとも１個の校正用オーディオ信号が周波数スウィープを含むことを特徴とする請求項１７の方法。

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