JP2022541651A

JP2022541651A - マルチバンドデジタル信号処理装置のためのアナログ－デジタル変換の実効信号対ノイズ比を改善するための方法及び装置

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Publication number: JP2022541651A
Application number: JP2022505254A
Authority: JP
Inventors: ベアフット、トーマス
Original assignee: ベアフットサウンドエルエルシー
Priority date: 2019-07-24
Filing date: 2020-07-22
Publication date: 2022-09-26
Also published as: EP3994592A1; US11109156B2; US20210029449A1; WO2021016322A1; EP3994592A4; US20220167086A1; US11638095B2

Abstract

アクティブラウドスピーカ用のアナログ－デジタル変換器（ＡＤＣ）の実効ＳＮ比（ＳＮＲ）を改善する方法では、ステレオＡＤＣの２つの利用可能なチャンネルを使用して、音声信号の低域成分と高域成分を別々に処理する。音楽のパワースペクトル密度は、ピンクノイズスペクトルに近似するので、信号の高周波成分は、最大ＡＤＣ入力レベルを超えることを回避するのに十分低いピークレベルを有する。音声信号は、アナログハイパスフィルタ処理され、その結果の高周波信号成分は減衰なしで直接第１のＡＤＣチャンネルに送られる。残りの低周波成分は減衰され、第２のＡＤＣチャンネルに送られる。デジタル信号は処理され、アナログに戻され、増幅され、ラウドスピーカドライバによって再生される。低域のノイズや歪みは、高域よりも聞こえにくいため、高域のＳＮＲが向上すると、オーディオの忠実度が大幅に実用的に改善される。

Description

本発明は、一般に、アナログ－デジタル信号変換装置及び方法に関し、より詳細には、アナログ入力信号の低周波成分及び高周波成分をそれぞれ別々に処理するためにステレオアナログ－デジタル変換装置の２つのチャンネルを使用することによって、アクティブラウドスピーカ、及び他のマルチバンドデジタル信号処理装置のためのアナログ－デジタル変換の実効信号対ノイズ比を改善するための方法、並びにそれらの方法を採用するアクティブラウドスピーカ装置に関する。

アクティブラウドスピーカとは、ラインレベルの音声入力信号には別のオーディオアンプが不要なように、１つのユニット内の１つ又は複数のアンプと組み合わせるラウドスピーカのことである。典型的には、アクティブラウドスピーカが音声信号を２つ以上の周波数帯域（例えば、２ウェイアクティブスピーカでは高及び低周波数成分、又は３ウェイアクティブスピーカでは高、中及び低周波数成分）に分離するためのクロスオーバーフィルタ（「クロスオーバー」）を含み、別々のスピーカドライバ（例えば、高周波数成分のためのツィーター及び低周波数成分のためのウーファー）で再生される。クロスオーバーは、増幅後（「パッシブクロスオーバー」）又は増幅前（「アクティブクロスオーバー」）に音声信号に適用することができる。パッシブクロスオーバーを使用するアクティブスピーカでは１つのアンプしか必要としないが、アクティブクロスオーバーを使用するアクティブスピーカでは、周波数帯域ごとに別々のアンプ（つまり、２ウェイアクティブスピーカでは２つのアンプ）が必要になる。

クロスオーバーは、アナログ回路又はデジタル回路のいずれかで実装することができる。ハイエンドのアクティブラウドスピーカは、通常、デジタルシグナルプロセッサ（「ＤＳＰ」）回路を使用してアクティブクロスオーバーを実装する。ＤＳＰを使用することにより、アナログ信号処理回路によって導入される損失、信号劣化、付加的な部品コストを伴わずに、アナログ音声入力信号の処理が可能になる。デジタル的にクロスオーバー機能を実行することにより、アナログフィルタと比較して、より大きな選択性とよりシャープな周波数カットオフを達成することができる。また、ＤＳＰは、追加の回路を追加することなく、イコライゼーション、ダイナミックレンジ圧縮、ディレイ、リバーブ、変調、又は複数の同時信号入力のミキシングと再生などのオーディオエフェクトを含む追加の機能を、アクティブラウドスピーカに簡単かつ安価に追加することができる。

図１は、ＤＳＰを用いてクロスオーバーを実装する２ウェイアクティブラウドスピーカ１０１の例の概略図を示す。図１に示すような従来のアクティブスピーカは、典型的にはアナログ音声入力段１０２、アナログ減衰段１０３、ステレオアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）１０４、ＤＳＰ１０５、ステレオデジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）１０６、アナログ信号ブースタ段１０７、１つ又は複数の電力増幅器１０８、及び１つ又は複数のラウドスピーカドライバ１０９を含む電子構成要素のチェーンとして実装される。これらの構成要素のうちの２つ以上は単一の集積回路チップ内に組み合わされてもよい（例えば、ＡＤＣ及びＤＡＣは、単一のチップ内の付加的なＤＳＰ回路と共に含まれてもよい）。

プロの音声機器におけるラインレベル入力及び出力の最大ピーク信号レベルは、典型的には１２ボルト以上のオーダーであり、一方、最も一般的に利用可能な音声ＡＤＣ及びＤＡＣ装置の最大ピーク入力及び出力ラインレベルは２ボルトの範囲であり、デジタル回路で典型的に使用される５ボルト又は３．３ボルトの標準供給電圧によって制限される。従って、アナログ減衰段１０３は、アナログ音声入力１０２を介して業務用音声機器ソースに接続される場合、ＡＤＣ１０４の制限されたピーク・ツー・ピーク入力範囲に対応するために必要である。必要な減衰量は、通常１５ｄＢ（つまり－１５ｄＢの利得）である。同様に、アナログ信号ブースタ段１０７は、ＤＡＣ１０６の出力を約＋１５ｄＢ増幅して、ラウドスピーカ電力増幅器１０８によって必要とされる１２ボルトの業務用音声機器信号レベルに適合させる。

ディスクリートパッケージＡＤＣデバイスは、通常、１つのデバイスをステレオ音声信号のデジタル化に使用できるように、２つの音声チャンネルを備えている。しかしながら、個々のラウドスピーカは、一般的に、モノラル信号入力（例えばステレオ信号の左右いずれかのチャンネル）を有し、そのため単一のＡＤＣチャンネルしか必要としない。第２のＡＤＣチャンネルがモノラルアクティブラウドスピーカ内に存在すると仮定すると、それを未使用のままにしない（したがって「無駄にする」）ことが望ましい。従って、第２のチャンネルは、従来のアクティブラウドスピーカにおける信号対ノイズ比（ＳＮＲ）を改善する試みにおいてしばしば使用される。これは、ＡＤＣチャンネル１１０に供給される極性と比較して、ＡＤＣチャンネル１１１に供給される減衰段１０３からの減衰入力信号の極性を反転することによって達成される。２つのＡＤＣチャンネルの出力は、ＤＳＰ１０５上で実行されるプログラム命令によって互いに減算１１２される。この方法は、ＡＤＣ入力における無相関のノイズを理論的に３ｄＢ低減できる。しかし、実際には、ＡＤＣ入力にはあまり無相関のノイズは存在しない。なぜなら、両方のＡＤＣチャンネル回路は通常、単一のシリコンチップ上に互いに密接にレイアウトされており、したがって、外部ノイズ源によってほぼ等しく影響されるからである。したがって、この方法で達成されるノイズ低減は、通常、３ｄＢよりはるかに低い。

２つのＡＤＣチャンネルからの差分信号は、パス１１３に沿ってハイパスフィルタ段１１４に供給され、パス１１５に沿ってＤＳＰ１０５のローパスフィルタ段１１６に供給される。ハイパス／ローパスフィルタ段１１４、１１６は、入力信号を高周波成分と低周波成分に分離するクロスオーバーフィルタをＤＳＰ１０５内部に形成する。図１は、高周波数フィルタ段１１４及び低周波数フィルタ段１１６の各々における２つのカスケード接続された２次フィルタの典型的な例を示す。処理後、フィルタリングされた高周波成分及び低周波成分の各々は、ステレオＤＡＣ１０６を介して別個のアナログ信号に逆変換される。次いで、分離された高周波及び低周波のアナログ信号成分は、アナログ信号ブースタ段１０７によってブーストされて、１２ボルトの音声信号レベルを復元し、高周波及び低周波のラウドスピーカ変換器１０９を駆動する電力増幅器１０８に送られる。

一般的に、利用可能なＡＤＣ及びＤＡＣ装置の限定されたピーク・ツー・ピーク入力及び出力信号範囲は、信号対ノイズ比に関して重大な欠点を提示する。前ＡＤＣ減衰段１０３及び後ＤＡＣ利得段１０７はそれぞれ、音声信号にノイズを招く。このノイズは、ＡＤＣ１０４及びＤＡＣ１０６の公表されているＳＮＲの仕様を制限する。さらに、信号の減衰は、本質的に、効果的な音声解像度と最終的にはラウドスピーカの忠実度を減少させる。例えば、ＡＤＣ１０４が２４ビットの分解能を有し、減衰段１０３が入力信号レベルを１５ｄＢ減少させる場合、入力信号分解能は、減衰されていない入力信号（Ｌｏｇ_２［１０^{１５ｄＢ／１０ｄＢ}］≒５ビットであるため）に対して実質的に５ビット減少されたので、２４ビットＡＤＣ１０４の入力信号分解能は、実質的にわずか１９ビットである。これにより、ＤＳＰ１０５で信号処理に利用できるヘッドルームが減少し、音質の可聴低下を招くことがある。

従って、入力信号分解能の低下を伴わないアナログ－デジタル信号変換が必要とされ、それによってアクティブラウドスピーカ及び他の装置における実効的な信号対ノイズ比が改善される。

アクティブラウドスピーカ及び他のマルチバンドデジタル信号処理装置のためのアナログ‐デジタル及びデジタル‐アナログ変換の実効信号対ノイズ比を改善する方法を示した。１つ以上の実施形態では、本発明の方法は、ステレオアナログ－デジタル変換装置の２つの利用可能なチャンネルを使用して、信号の低周波成分と高周波成分を別々に処理する。

音楽のパワースペクトル密度は、ピンクノイズ（１／ｆノイズとしても知られている）スペクトル、即ち、信号の電力密度が周波数に反比例するスペクトルのパワースペクトル密度に近似する。したがって、ピンクノイズならびに典型的な音楽の場合、オーディオスペクトラムの中間より上（即ち、６００Ｈｚ付近及びそれよりも高い）の信号周波数に対する電力密度は、２０Ｈｚ付近の信号周波数に対する電力密度よりも約１５ｄＢ低い。したがって、音声信号のより高い周波数成分（即ち、約６００Ｈｚを超える音声周波数）は、ＡＤＣ段に入る前に１５ｄＢ減衰させる必要はない。なぜなら、その高い周波数成分は、２０Ｈｚでのピーク信号レベルよりも少なくとも１５ｄＢ低いピーク信号レベルを既に有するからである。

１つ又は複数の実施形態では、デジタル信号処理回路を有するアクティブスピーカは、１／ｆ電力密度スペクトルのこの特性を利用して、実効信号対ノイズ比を改善する。一つ以上の実施形態では、音声信号の高周波成分が、任意の減衰、又はアナログからデジタルへの変換の前に、音声信号から分離される。この高周波成分は、アナログハイパスフィルタ段によりアナログ領域で減衰しない入力信号をハイパスフィルタすることにより形成される。次いで、得られた高周波成分は、減衰なしでＡＤＣの１つのチャンネルに送られ、それによって、高周波成分の実効ＳＮＲが１５ｄＢ、即ち５ビットの分解能で増加する。

１つ以上の実施形態では、元の音声信号（高周波成分と低周波成分の両方を含む）がアナログ減衰段で１５ｄＢ減衰され、減衰された音声信号が生成された後、ＡＤＣの他方のチャンネルに送られる。減衰された音声信号は、処理され、ＤＳＰでデジタルローパスフィルタ処理されて、音声信号の低周波成分が生成される。高域成分は別々に処理され、ＤＳＰでフィルタリングされる。次に、高周波成分と低周波成分の両方が、ＤＡＣによってアナログ信号に再度変換される。低周波成分は、アナログ信号ブースタ段でブーストされ、減衰前のレベルに戻される。その後、両方の信号成分が別々の電力増幅器で増幅され、別々のラウドスピーカドライバで可聴再生される。

人間の聴覚は、中域及び高域よりも低域のノイズ及び歪みに対する感度が低いため、中域及び高域のＳＮＲ及び有効ビット深度が向上すると、全体的なラウドスピーカの性能及びオーディオ忠実度が大幅に実用的に改善される。

本発明は、添付の図面を参照することによって、より良く理解され、その特徴が当業者に明らかになるのであろう。

デジタル信号処理回路を備えた従来の２方向アクティブラウドスピーカの概略図である。ピンクノイズのスペクトルの電力密度対周波数、ならびに本発明の実施形態で使用されるハイパスフィルタの減衰量対周波数を示すグラフである。本発明の一実施形態で改良された実効信号対ノイズ比を有するデジタル信号処理回路を備えた２方向アクティブラウドスピーカの概略図である。

異なる図面における同じ参照符号の使用は、類似又は同一のアイテムを示す。

アクティブラウドスピーカ及び他のマルチバンドデジタル信号処理装置のためのアナログ－デジタル及びデジタル－アナログ変換の実効信号対ノイズ比を改善する方法を示した。１つ以上の実施形態では、本発明の方法がステレオアナログ－デジタル変換装置の２つの利用可能なチャンネルを使用して、信号の低周波成分と高周波成分を別々に処理する。

音楽のパワースペクトル密度はピンクノイズ（１／ｆノイズとしても知られている）スペクトル、即ち、信号の電力密度が周波数に反比例するスペクトルのパワースペクトル密度に近似する。従って、典型的な音楽と同様にピンクノイズに対しても、特定の周波数におけるピーク信号電力（従って、ピーク信号レベル）は、周波数が２倍になるごとに３ｄＢ低下し、これは、２０Ｈｚ～２０ｋＨｚの可聴スペクトルの範囲にわたるピーク信号レベル間の３０ｄＢの差に相当する。

図２は、ピンクノイズのスペクトルの電力密度対周波数、ならびに本発明の実施形態で使用されるハイパスフィルタの減衰対周波数を示すグラフ２０１である。グラフ２０１の左垂直スケール２０２、右垂直スケール２０３、及び水平スケール２０４は、すべて対数的である。左側垂直スケール２０２は、特定の周波数における電力密度をｄＢで表し、ゼロｄＢレベルは、信号全体の最大電力レベルに正規化される。右側垂直スケール２０３は、本発明の実施形態で使用されるような約６００Ｈｚのカットオフ周波数を有するハイパスフィルタの特定の周波数における信号減衰量をｄＢで表す。

図２は、音声スペクトラムの中間より上（即ち、６００Ｈｚ付近及びそれよりも高い）の信号周波数に対する電力密度が、２０Ｈｚ付近の信号周波数に対する電力密度よりも約１５ｄＢ低いことを示している。これは、Ｐｆで表される特定の周波数での電力密度が１／ｆに比例するため、６００Ｈｚと２０Ｈｚの間の電力密度の違いが次のようになるためである：

したがって、音声信号のより高い周波数成分（即ち、約６００Ｈｚを超える音声周波数）は、ＡＤＣ段に入る前に１５ｄＢ減衰させる必要はない。なぜなら、その高い周波数成分は、２０Ｈｚでのピーク信号レベルよりも少なくとも１５ｄＢ低いピーク信号レベルを既に有するからである。

図３は、実効信号対ノイズ比を改善するために１／ｆ電力密度スペクトルのこの特性を利用するデジタル信号処理回路を有するステレオアクティブスピーカの概略図である。図３の実施形態では、アクティブラウドスピーカ３０１がアナログ音声入力段３０２、アナログハイパスフィルタ段３０３、アナログ減衰段３０４、ステレオアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）３０５、ＤＳＰ３０６、ステレオデジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）３０７、アナログユニティゲイン段３０８、アナログ信号ブースタ段３０９、電力増幅器３１０、及びラウドスピーカドライバ３１１を含む。

図３の実施形態では、音声入力信号が経路３１２に沿ってハイパスフィルタ段３０３に供給され、任意の減衰又はアナログ－デジタル変換の前に、経路３１３に沿って別々にアナログ減衰段３０４に供給される。経路３１２に沿ってハイパスフィルタ段３０３に供給された入力信号は、アナログハイパスフィルタ段３０３によってアナログ領域でハイパスフィルタ処理され、次いで、ＡＤＣ３０５の第１のＡＤＣチャンネル３１４に送られて、信号の減衰されていないデジタル高周波成分を生成する。

図３の実施形態では、アナログハイパスフィルタ段３０３は、オペランプと抵抗－容量回路とを含むユニティゲインを有するアクティブ２次ハイパスフィルタであり、カットオフ周波数がほぼ６００Ｈｚとなるように電子部品の値が選択されている。１つ又は複数の代替実施形態では、アナログハイパスフィルタ段３０３は、１より大きい又は小さい利得を有することができる。例えば、アナログハイパスフィルタ段３０３は信号を少量だけ減衰させることができるが、アナログ減衰段３０４によって適用される減衰の１５ｄＢよりはるかに小さい。あるいは、１つ以上の実施形態では、アナログハイパスフィルタ段３０３は、パッシブハイパスフィルタ又は任意の他のタイプのオーディオ周波数フィルタであってもよい。１つ又は複数の実施形態では、信号減衰なしにＡＤＣ３０５の入力信号レベル限界を超えることを回避するために必要とされる高域通過カットオフ周波数は、通常、４００～８００Ｈｚの間の値であるが、アナログハイパスフィルタ段３０３は、ＡＤＣ３０５の入力限界を超えることを回避するために必要とされるより高い又はより低いカットオフ周波数を有することができる。

図３の実施形態では、アナログハイパスフィルタ段３０３が図１に示される２次ハイパスフィルタ１１４の１つと同様の機能を実行する。そのため、１つのデジタル２次ハイパスフィルタ３１５のみがＤＳＰ３０６に含まれ、図１に示される２次ハイパスフィルタ１１４の１つの代わりに、ユニティフィルタ段３１６が使用される。１つ以上の代替実施形態では、ユニティフィルタ段３１６は省略されてもよく、又は所望のクロスオーバフィルタリング機能を達成するために必要に応じて、アナログハイパスフィルタ段３０３又はＤＳＰ３０６のいずれか又は両方に、追加又は代替の１次、２次、又はより高次のハイパスフィルタ段が含まれてもよい。

図３の実施形態では、ハイパスフィルタ３１５から出力されるデジタル高周波成分が次に、ＤＡＣ３０７の第１のチャンネルにおいてアナログ高周波信号成分に再度変換される。次いで、アナログ高周波成分は、アナログユニティゲイン段３０８を通過し、第１の電力増幅器３１０によって増幅され、第１のラウドスピーカドライバ３１１（即ち、ツィータ）によって可聴に再生される。１つ以上の代替実施形態では、アナログユニティゲイン段３０８は、ＤＡＣ３０７の第１のチャンネルの出力が電力増幅器３１０に直接送られるように、省略されてもよい。

１つ以上の実施形態では、高周波音声信号成分の減衰がないことにより、ＤＳＰ３０６は、その高周波成分をより高い有効ビット分解能で処理することができる。さらに、高周波信号成分は、ＤＡＣ３０７の後にブーストされる必要はなく、それによって、音声信号の高周波成分への付加的なノイズ及び歪みの導入を回避する。図３の実施形態では、高周波成分の実効ＳＮＲが、分解能の１５ｄＢ、即ち５ビットだけ増加する。

図２に示されるように、音声信号の低周波成分は、より大きなピーク信号振幅がＡＤＣ３０５の入力範囲を超えないように減衰させなければならない。図３の実施形態では、アナログハイパスフィルタ３０３を通過しない音声入力信号が、アナログ減衰段３０４において１５ｄＢ減衰され、次いで、ＡＤＣ３０５の第２のＡＤＣチャンネル３１７に送られる。図３の実施形態では、減衰された音声信号が次に、デジタル低周波成分を生成するために、ＤＳＰ３０６内のデジタル２次ローパスフィルタ３１８を通過する。１つ又は複数の実施形態では、所望のクロスオーバーフィルタ機能を達成するために、必要に応じて、追加の又は代替の１次、２次、又はより高次のローパスフィルタ段をＤＳＰ３０６に含めることができる。

図３の実施形態では、ローパスフィルタ３１８から出力されるデジタル高周波成分が次に、ＤＡＣ３０７の第２のチャンネル内でアナログ低周波信号成分に再度変換される。次いで、アナログ低周波信号成分は、アナログ信号ブースタ段３０９によってブーストされ、第２の電力増幅器３１０によって増幅され、第２のラウドスピーカドライバ３１１（即ち、ウーファ）によって可聴に再生される。１つ又は複数の実施形態では、アナログ減衰段３０４、及びアナログ信号ブースタ段３０９が音声信号の低周波数成分にいくらかの追加のノイズ及び歪みを導入するが、人間の聴覚は中周波数及び高周波数におけるよりも低周波数におけるノイズ及び歪みに対して感度が低いため、ノイズ及び歪みは高周波数音声コンテンツの場合よりも可聴性が低い。従って、図３の実施形態では、中域及び高域における改善されたＳＮＲ及び有効ビット深度が、全体的なラウドスピーカ性能及びオーディオ忠実度における顕著な実用的改善をもたらす。

１つ以上の実施形態では、音声信号が３つ以上の成分に分割されてもよい。たとえば、３ウェイラウドスピーカでは、音声信号が低域、中域、高域の成分に分割される。一つ以上の実施形態では低周波成分が減衰され、デジタル化され、デジタルローパスフィルタされ、アナログに逆変換され、増幅され、上述したようにウーファースピーカドライバに送られるが、例えば３００Ｈｚのローパスフィルタカットオフが下がっている。同様に、高周波成分は、アナログハイパスフィルタされ、デジタル化され、デジタルハイパスフィルタされ、アナログに逆変換され、増幅され、上述のようにツィータースピーカドライバに回されるが、例えば２０００Ｈｚに上昇されたハイパスフィルタカットオフを有する。

中域周波数は低域よりも少ない減衰を必要とするため、中域周波数成分はアナログバンドパスフィルタされ、ＡＤＣに入る前に低域成分よりも少ない量だけ減衰されてもよい。例えば、１つ以上の実施例ではアナログ中域バンドパスフィルタが３００Ｈｚの下限カットオフと２０００Ｈｚの上限カットオフとを有し、中域周波数減衰量は僅か３ｄＢである。これは、３００Ｈｚと２０Ｈｚの間の電力密度の差があるためである：

このため、２０Ｈｚに対して－１５ｄＢの信号レベルに到達するのに約３ｄＢの減衰しか必要としない。あるいは複雑さ及び電子部品コストを低減するために、中域周波数成分は例えば、３００Ｈｚのカットオフでアナログハイパスフィルタ処理されるだけでよく、さらなるバンドパスフィルタ処理は、ＤＳＰ３０６内でデジタル的に実行される。その後、中域成分はデジタル化され、デジタル的にバンドパスフィルタされ、アナログに逆変換され、増幅され、中域スピーカドライバに送られる。したがって、１つ又は複数の実施形態では、ＳＮＲ及び有効ビット深度が複数の周波数帯に対して最適化され、２ウェイスピーカの例よりもさらに可聴歪みを最小化することができる。

１つ以上の実施形態では、経路３１３の音声信号が信号の高周波成分のエネルギー含有量を除去するために減衰前にアナログローパスフィルタされてもよく、それによって、アナログ減衰段３０４で必要とされる減衰及びアナログ信号ブースタ段３０９での後続のブーストをわずかに低減する。信号の高周波成分は、わずかな付加エネルギーしか信号に加えないが、それをフィルタで除去することで約２ｄＢのヘッドルームを節約することができる。これにより、必要な減衰を減らし、低周波分解能を０．６６ビット上げることができる。最高のオーディオ忠実度を必要とする実施形態では、この改善が追加のアナログローパスフィルタの追加のコスト及び複雑さに値する可能性がある。

図３の実施形態ではアナログ音声入力段３０２、アナログハイパスフィルタ段３０３、アナログ減衰段３０４、及びＡＤＣ３０５が平衡信号入出力と共に示されており、これは音声信号に対する外部電磁ノイズの影響を低減するために、業務用音声機器のラインレベル信号入出力において一般的に使用されている。１つ又は複数の代替実施形態では、アナログ音声入力段３０２、アナログハイパスフィルタ段３０３、アナログ減衰段３０４、及び／又はＡＤＣ３０５は、代わりに、プリＤＳＰ信号経路のすべて又は一部に対して、アンバランス信号入力及び／又は出力（即ち、コンシューマグレード音声機器で一般に使用されるようなシングルエンド信号ワイヤ及びグランド）を使用することができる。同様に、図３の実施形態では、ゲイン段３０８及び３０９及び電力増幅器３１０がアンバランス信号入出力とともに示されているが、代わりに、１つ以上の別の実施例において、ポストＤＳＰ信号経路の全て又は一部に対して、バランス信号入力及び／又は出力を使用してもよい。

このようにして、信号の低周波成分と高周波成分を別々に処理するためにステレオアナログ－デジタル変換装置の２つの利用可能なチャンネルを使用することによって、アクティブラウドスピーカ及び他のマルチバンドデジタル信号処理装置のためのアナログ－デジタル及びデジタル／アナログ変換の実効信号対ノイズ比を改善する方法が記載される。本発明を特定の実施形態に関して説明したが、本発明の本発明の特徴が他の実施形態にも適用可能であり、そのすべてが本発明の範囲内にあることが意図されることは当業者には明らかであろう。例えば、ローパスフィルタ、バンドパスフィルタ、及び／又はハイパスフィルタのカットオフ周波数は、各スピーカドライバの周波数応答範囲に適合するように調整され得る。同様に、ＡＤＣ前段の減衰量及び／又はＤＡＣ後段のブースト量は、最大ピーク・ツー・ピーク入力信号レベル及びＡＤＣの最大許容信号レベルに従って調整されてもよい。さらに、この方法は特に、音声コンプレッサ、音声エフェクトプロセッサ、音声及び／又はビデオ記録装置、サウンド補強又はパブリックアドレスシステム、又はスピーチ認識などのマルチバンドデジタル信号処理を使用する任意のアプリケーションにおいて、実効信号対ノイズ比を改善するために使用され得る。

Claims

アクティブラウドスピーカのための実効信号対ノイズ比を改善する方法であって、
前記方法は、
アナログ音声信号の受信し、
第１の高周波アナログ信号、及び第１の低周波アナログ信号を生成するために、前記アナログ音声信号をハイパスフィルタし、
前記第１の高周波アナログ信号を、高周波デジタル信号に変換し、
減衰されたアナログ信号を生成するために、第１の低周波アナログ信号を減衰させ、
前記減衰されたアナログ信号を、減衰されたデジタル信号に変換し、
前記高周波デジタル信号、及び／又は前記減衰されたデジタル信号にデジタル信号処理を適用し、
前記高周波デジタル信号を、第２の高周波アナログ信号に変換し、
前記減衰されたデジタル信号を、第２の低周波アナログ信号に変換し、
増幅された高周波アナログ信号を生成するために、前記第２の高周波アナログ信号を増幅し、
増幅された低周波アナログ信号を生成するために、前記第２の低周波アナログ信号を増幅し、
前記増幅された高周波アナログ信号を１台目のラウドスピーカドライバで再生し、
前記増幅された低周波アナログ信号を２台目のラウドスピーカドライバで再生する
ことを含む、方法。
前記第１のアナログ信号をハイパスフィルタすることは、約６００Ｈｚのカットオフ周波数を選択することを含む、請求項１に記載の方法。
前記第１のアナログ信号をハイパスフィルタすることは、４００Ｈｚ～８００Ｈｚの間のカットオフ周波数を選択することを含む、請求項１に記載の方法。
前記第１の低周波アナログ信号を減衰させることは、前記第１の低周波アナログ信号を約１５ｄＢ減衰させることを含む、請求項１に記載の方法。
前記デジタル信号処理を適用することは、前記高周波デジタル信号にデジタルハイパスフィルタを適用することを含む、請求項１に記載の方法。
前記デジタルハイパスフィルタは、２次ハイパスフィルタを含む、請求項５に記載の方法。
前記デジタル信号処理を適用することは、前記減衰されたデジタル信号にデジタルローパスフィルタを適用することを含む、請求項１に記載の方法。
前記デジタルローパスフィルタは、２次ローパスフィルタを含む、請求項７に記載の方法。
前記デジタルローパスフィルタは、複数のカスケード接続されたローパスフィルタを含む、請求項７に記載の方法。
前記第２の低周波アナログ信号を増幅することは、
低周波アナログ信号をブーストし、
電力増幅器を使って、ブーストされた低周波アナログ信号を増幅する
ことを含む、請求項１に記載の方法。
アナログ音声入力段と、
前記アナログ音声入力段に接続されたハイパスフィルタ入力段と、ハイパスフィルタ出力段とを含む、アナログハイパスフィルタ段と、
前記アナログ音声入力段に接続された減衰入力段と、減衰出力段とを含む、アナログ減衰段と、
前記ハイパスフィルタ出力段に接続された第１のＡＤＣチャンネル入力と、前記減衰出力段に接続された第２のＡＤＣチャンネル入力と、第１のＡＤＣチャンネル出力と、第２のＡＤＣチャンネル出力とを含む、ステレオアナログ－デジタル変換器（ＡＤＣ）と、
前記第１のＡＤＣチャンネル出力に接続された第１のＤＳＰチャンネル入力と、前記第２のＡＤＣチャンネル出力に接続された第２のＤＳＰチャンネル入力と、第１のＤＳＰチャンネル出力と、第２のＤＳＰチャンネル出力とを含む、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）と、
前記第１のＤＳＰチャンネル出力に接続された第１のＤＡＣチャンネル入力と、前記第２のＤＳＰチャンネル出力に接続された第２のＤＡＣチャンネル入力と、第１のＤＡＣチャンネル出力と、第２のＤＡＣチャンネル出力とを含む、ステレオデジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）と、
前記第１のＤＡＣチャンネル出力に接続された第１の電力増幅器入力と、第１の電力増幅器出力とを含む、第１の電力増幅器と、
前記第２のＤＡＣチャンネル出力に接続された第２の電力増幅器入力と、第２の電力増幅器出力とを含む第２の電力増幅器と、
前記第１の電力増幅器出力に接続された第１のラウドスピーカドライバと、
前記第２の電力増幅器出力に接続された第２のラウドスピーカドライバと、
を備える、アクティブラウドスピーカ。
前記アナログハイパスフィルタ段は、約６００Ｈｚのカットオフ周波数をさらに含む、請求項１１に記載のアクティブラウドスピーカ。
前記アナログハイパスフィルタ段は、４００Ｈｚ～８００Ｈｚの間のカットオフ周波数をさらに含む、請求項１１に記載のアクティブラウドスピーカ。
前記アナログ減衰段は、約１５ｄＢの減衰量を提供する、請求項１１に記載のアクティブラウドスピーカ。
前記ＤＳＰは、前記第１のＤＳＰチャンネル入力と前記第１のＤＳＰチャンネル出力との間に接続されたデジタルハイパスフィルタをさらに含む、請求項１１に記載のアクティブラウドスピーカ。
前記デジタルハイパスフィルタは、２次ハイパスフィルタを含む、請求項１５に記載のアクティブラウドスピーカ。
前記ＤＳＰは、前記第２のＤＳＰチャンネル入力と前記第２のＤＳＰチャンネル出力との間に接続されたデジタルローパスフィルタをさらに含む、請求項１１に記載のアクティブラウドスピーカ。
前記デジタルローパスフィルタは、２次ローパスフィルタを含む、請求項１７に記載のアクティブラウドスピーカ。
前記デジタルローパスフィルタは、複数のカスケード接続されたローパスフィルタを備える、請求項１７に記載のアクティブラウドスピーカ。
前記第２の電力増幅器は、アナログ信号ブースタ段をさらに含む、請求項１１に記載のアクティブラウドスピーカ。