JP2014535205A - デジタル・スピーカ・アレイ・システムのチャネル等化およびビーム制御方法およびデバイス - Google Patents
デジタル・スピーカ・アレイ・システムのチャネル等化およびビーム制御方法およびデバイス Download PDFInfo
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Abstract
Description
ここで、se=sv−yである。N次元ベクトルedがアレイユニット間の不整合誤差を表し、edの全要素の合計が0であるとすれば、スピーカアレイによって任意の空間位置で各アレイの出力音場の重ね合わせにより取得されるアレイの出力音響信号の式は、次のようになる。
Claims (25)
- デジタル・スピーカ・アレイ・システムのためのチャネル等化およびビーム制御の方法であって、
(1)原信号を、PCM符号化に基づくデジタル信号へ変換するために、デジタル形式を変換するステップと、
(2)チャネル等化処理を行うステップと、
(3)ビーム形成を制御するステップと、
(4)マルチビットΣ−Δ変調を行うステップと、
(5)ビット幅Mを有する低ビットPCM符号化信号を、2M伝送チャネルに対応するデジタル出力増幅器およびトランスデューサ負荷の単進符号ベクトルへ変換するために、サーモメータ符号変換を行うステップと、
(6)サーモメータ符号化ベクトルを再順位づけるために、動的不整合整形処理を行うステップと、
(7)デジタル出力増幅器へ送って負荷音を駆動するために、チャネル情報を抽出するステップと、
を備える方法。 - 前記ステップ(1)において、変換される前記原信号は、アナログ信号であり、
前記ステップ(1)において、該アナログ信号は、まず、アナログ/デジタル変換によって、PCM符号化に基づくデジタル信号へ変換され、次いで、設計されたビット幅およびサンプリング速度のパラメータ要求に関して、該パラメータ要求を満たすPCM符号化信号へ変換される、請求項1に記載の方法。 - 前記ステップ(1)において、変換される前記原信号は、デジタル信号であり、
前記ステップ(1)において、該デジタル信号は、設計されたビット幅およびサンプリング速度のパラメータ要求に関して、PCM符号化信号へ変換される、請求項1に記載の方法。 - 前記ステップ(2)において、チャネル等化は、測定および計算によって取得されたパラメータを用いて等化器によって処理される、請求項1に記載の方法。
- 前記ステップ(4)において、マルチビットΣ−Δ変調の処理は、オーバサンプリングPCM符号化信号を取得するために、等化処理の後で、設計されたオーバサンプリング因子に従って高ビットPCM符号を補間フィルタによって補間フィルタリングし、それから、可聴帯域幅内の雑音エネルギーを可聴帯域の外へ押し出すために、Σ−Δ変調を行い、これによって、前記高ビットPCM符号を低ビットPCM符号へ変換する、請求項1に記載の方法。
- 前記ステップ(4)において、マルチビットΣ−Δ変調は、前記雑音エネルギーを前記可聴帯域の外へ押し出すために、高順位単段直列変調方法または多段並列変調方法のいずれかを利用することによって、前記補間フィルタから出力されたオーバサンプリング信号に雑音整形処置を適用する、請求項6に記載の方法。
- 前記ステップ(5)において、単進符号ベクトルの各ディジットの符号は、対応するデジタルチャネルへ送られ、各ディジットの符号は、いつでも「0」または「1」の2レベル状態のみを有し、トランスデューサ負荷は、「0」状態のときオフにされ、「1」状態のときオンにされる、請求項1に記載の方法。
- 前記ステップ(6)の動的不整合整形処理において、アレイ要素間の周波数応答差から生じた非線形調波ひずみ周波数スペクトルを整形し、帯域内調波ひずみ成分の振幅を低減して出力を帯域外高周波部分へ押し出すために、DWA(データ加重平均)、VFMS(ベクトルフィードバック不整合整形)、および/またはTSMS(ツリー構造不整合整形)を含む整形アルゴリズムが利用される、請求項1に記載の方法。
- 前記ステップ(7)において、チャネル情報抽出は、各チャネルへの符号化情報分配を行い、信号処理において、まず、各チャネルの動的不整合整形器は、再順位づけられた整形ベクトルを取得するために、動的不整合整形を行い、それから、設計されたディジット符号は、或る抽出選択規則に従って、各チャネルの整形ベクトルの2Mディジットから、チャネルの出力符号として選択され、情報が完全に復元されることを確保するため、1つのチャネルの選択されたディジットの数は、他のチャネルのそれとは異なり、全ての2Mチャネルの選択された全てのディジットの数は、ディジット順位1〜2Mを完全に含む、請求項1に記載の方法。
- 前記チャネル情報抽出の処理において、ディジット選択は、第iチャネルが第iディジット符号化情報を整形ベクトルから選択する簡単な規則に従って、実行される、請求項10に記載の方法。
- 前記ステップ(7)において、駆動される負荷は、複数のスピーカユニットを含むデジタル・スピーカ・アレイ、複数の音声コイル巻き線を有するスピーカユニット、または複数の音声コイルの複数のスピーカユニットを含むデジタル・スピーカ・アレイである、請求項1に記載の方法。
- チャネル等化およびビーム制御機能を有するデジタル・スピーカ・アレイ・システムであって、
システムによって再生される情報である音源(1)と、
入力信号を、ビット幅Nおよびサンプリング速度fsを有する高ビットPCM符号化信号へ変換するために、前記音源(1)の出力端へ電気的に結合されたデジタル変換器(2)と、
各チャネルの周波数応答上で逆フィルタリング等化を行い、チャネルの帯域内周波数応答揺らぎを削除するために、前記デジタル変換器(2)の出力端へ電気的に結合されたチャネル等化器(3)と、
スピーカアレイのビームの空間定義域放出整形を制御し、音場分布特性、たとえば3Dステレオ音場、仮想環境音場、および指向性音場などを創出し、特殊音響効果の再生目的を達成するために、前記チャネル等化器(3)の出力端へ電気的に結合されたビーム形成器(4)と、
オーバサンプリング補間フィルタリングおよびマルチビットΣ−Δ符号変調を達成し、低減されたビット幅を有する低ビットPCM符号化信号を取得するために、前記ビーム形成器(4)の出力端へ電気的に結合されたΣ−Δ変調器(5)と、
低ビットPCM符号化信号を、システムのデジタルチャネルと等しい数量である単進符号ベクトルへ変換し、これによってチャネルスイッチの制御ベクトルをデジタル化するために、前記Σ−Δ変調器(5)の出力端へ電気的に結合されたサーモメータ符号器(6)と、
アレイ要素間の周波数応答差から生じた空間定義域合成信号の非線形調波ひずみ成分を削除し、帯域内調波ひずみ成分の振幅を低減し、調波周波数成分の出力を帯域外高周波数部分へ押し出し、ゆえに帯域内調波ひずみの振幅を低減し、Σ−Δ符号化信号の音質を改善するために、前記サーモメータ符号器(6)の出力端へ電気的に結合された動的不整合整形器(7)と、
各チャネルの整形ベクトルから或るデジタル符号化情報を抽出し、チャネルのオン/オフ行動情報を制御するために、前記動的不整合整形器(7)へ電気的に結合された抽出選択器(8)と、
各チャネルの制御符号化信号の出力を増幅し、後段階のデジタル負荷のオン/オフ行動を駆動するために、前記抽出選択器(8)へ電気的に結合された多チャネルデジタル増幅器(9)と、
電気/音響変換を達成し、スイッチのデジタル電気信号をアナログ形式の空気振動信号へ変換するために、前記多チャネルデジタル増幅器(9)の出力端へ電気的に結合されたデジタルアレイ負荷(10)と、
を備えるシステム。 - 前記音源(1)は、アナログ信号またはデジタル符号化信号を備える、請求項13に記載のシステム。
- 前記デジタル変換器(2)は、アナログ/デジタル変換器、デジタルインタフェース回路、たとえばUSB、LAN、COMなど、およびインタフェース・プロトコル・プログラムを含む、請求項13に記載のシステム。
- 前記チャネル等化器(3)は、各チャネルの帯域内周波数応答揺らぎを削除してチャネルの周波数応答差を補正するため、逆フィルタリングの応答パラメータに関して、時間定義域または周波数定義域において等化処理を行う、請求項13に記載のシステム。
- 前記ビーム形成器(4)は、振幅および位相情報を調整するために、設計された加重ベクトルを利用することによって、各チャネルの伝送された信号へ加重処理を実行する、請求項13に記載のシステム。
- 前記Σ−Δ変調器(5)の信号処理においては、まず、ビット幅Nおよびサンプリング速度fsを有するPCM符号化信号は、ビット幅Nおよびサンプリング速度m0fsを有するPCM符号化信号を取得するために、オーバサンプリング因子m0に従ってオーバサンプリング補間フィルタリングへ供され、それから、ビット幅Nを有するPCM符号化信号は、ビット幅M(M<N)を有する低ビットPCM符号化信号へ変換される、請求項13に記載のシステム。
- 前記Σ−Δ変調器(5)は、高順位単段直列変調器構造または多段並列変調器構造に関して、帯域外へ雑音エネルギーを押し出すために、補間フィルタから出力されたオーバサンプリング信号上で雑音整形を行う、請求項13に記載のシステム。
- 前記サーモメータ符号器(6)は、ビット幅Mを有する低ビットPCM符号化信号を、2Mチャネルに対応するデジタル増幅器およびトランスデューサ負荷の単進符号信号ベクトルへ変換するために、使用され、
単進符号ベクトルの各ディジットの符号情報は、トランスデューサ負荷を信号符号化フローの中に入れてトランスデューサ負荷に対してデジタル符号化およびデジタルスイッチ制御を達成するために、対応するデジタルチャネルへ割り当てられる、請求項13に記載のシステム。 - 前記動的不整合整形器(7)は、アレイ要素間の周波数応答差から生じた非線形調波ひずみ周波数スペクトルを整形するために、DWA(データ加重平均)、VFMS(ベクトルフィードバック不整合整形)、および/またはTSMS(ツリー構造不整合整形)を含む整形アルゴリズムを利用し、帯域内調波ひずみ成分の振幅を低減して、その出力を帯域外高周波部分へ押し出し、ゆえに帯域内調波ひずみの振幅を低減する、請求項13に記載のシステム。
- 前記抽出選択器(8)は、後段階のトランスデューサ負荷のオン/オフ行動を制御するために、或る抽出規則に従って、2Mデジタルチャネルの各チャネルの整形ベクトルから、1つのディジットの情報を、対応するチャネルの出力符号化情報として抽出する、請求項13に記載のシステム。
- 前記多チャネルデジタル増幅器(9)は、前記抽出選択器(8)から出力されたスイッチ信号を、フルブリッジ出力増幅回路のMOSFET格子端へ送り、これにより電源から負荷への回路のオン/オフ行動は、MOSFETのオン/オフ状況によって制御される、請求項13に記載のシステム。
- 前記デジタルアレイ負荷(10)は、複数のスピーカユニットを備えて各デジタルチャネルが1つまたは複数のスピーカユニットからなるデジタルアレイ、各デジタルチャネルが1つまたは複数の音声コイルからなる複数の音声コイルのスピーカユニット、または各デジタルチャネルが複数の音声コイルおよび複数のスピーカユニットからなる複数の音声コイルのスピーカのアレイである、請求項13に記載のシステム。
- 前記デジタルアレイ負荷(10)のアレイ構成は、トランスデューサユニットの数量および実際の応用要求に従って配列される、請求項13または24に記載のシステム。
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