JP4523248B2

JP4523248B2 - オーディオビデオ無線伝送装置

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Publication number: JP4523248B2
Application number: JP2003296094A
Authority: JP
Inventors: 敦史山田; 英治末松; 清増田; 正浩岸田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2003-08-20
Filing date: 2003-08-20
Publication date: 2010-08-11
Anticipated expiration: 2023-08-20
Also published as: JP2005065169A

Description

この発明は、オーディオ信号およびビデオ信号(以下、オーディオビデオ信号と言う)に基づいて、音声および映像の再生を行う際に用いられるオーディオビデオ無線伝送装置に関する。

近年、オーディオ装置において、５.１チャネル等、複数チャネルの音声信号を複数のスピーカを用いて再生するホームシアターが普及している(例えば、特許文献１参照)。このようなホームシアターにおけるスピーカの配置の一例について図５に示す。図５において、センタースピーカ１,フロントスピーカ２・３,リアスピーカ４・５,スーパーウーファおよび制御装置６で構成されている。

上記スーパーウーファおよび制御装置６内で音声信号に基づいて各スピーカ用に音声チャネルが生成され、合計５チャネルの音声信号がスピーカケーブル７を通してセンタースピーカ１〜リアスピーカ５に送出される。そして、通常、センタースピーカ１の後にＴＶモニター(図示せず)を設置する。こうすることによって、映像を見ながら複数のスピーカからのサラウンド音声を楽しむことができるのである。

しかしながら、上記構成を有するホームシアターにおいては、以下に示すような問題がある。すなわち、上記ホームシアターは、多くの場合には一般家庭のリビングルームに設置される。ところが、各スピーカ１〜５とスーパーウーファおよび制御装置６との間を有線で接続しているために床の上にスピーカケーブル７を這わせる必要があり、キャスター等の移動の際に邪魔になるという問題がある。また、リアスピーカ４,５とスーパーウーファおよび制御装置６とをスピーカケーブル７で接続するためには部屋を横断させるようにスピーカケーブル７を這わせる必要があり、特に問題が大きい。

そこで、上記スーパーウーファおよび制御装置６において上記音声信号をそのままＦＭ変調等による変調を行い、各スピーカ１〜５に対して無線伝送を行うことも考えられる。ところが、上記ホームシアター等のようにＴＶモニタやアンプ等複数の機器が集中する環境下においては、各機器からの不要放射による干渉が問題となり、高品位な音声を再生することが困難となる。
特開平１１‐２１５５８８号公報

そこで、この発明の課題は、例えば、ホームシアター等において、各機器の設置が容易であり、構成が簡単であり、信号処理による遅延のない再生を可能にするオーディオビデオ無線伝送装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明は、
オーディオ信号およびビデオ信号に基づいて生成されたミリ波帯信号を無線送信する唯一つのミリ波送信部と、この送信されたミリ波帯信号を受信すると共に、上記受信したミリ波帯信号に基づいて元のオーディオ信号およびビデオ信号を復元する複数のミリ波受信部とを、含んで構成されたオーディオビデオ無線伝送装置であって、
上記唯一つのミリ波送信部は、
デルタシグマ変調を行うデルタシグマ変調手段と、
周波数が異なる複数の高周波信号での変調を行うデジタル振幅変調手段,デジタル周波数変調手段およびデジタル位相変調手段のうちの何れか一つと、
上記複数の高周波信号での変調波を合成する合成手段と、
上記変調波をミリ波帯へ周波数上昇変換を行うミリ波アップコンバータと
を含んで構成されると共に、
上記オーディオ信号およびビデオ信号に対して上記デルタシグマ変調手段によってデルタシグマ変調を行って得られたビット列を、上記デジタル振幅変調(ＡＳＫ)手段,デジタル周波数変調(ＦＳＫ)手段およびデジタル位相変調(ＰＳＫ)手段のうちの何れか一つによって上記高周波信号で変調して変調波を形成し、上記合成手段によって上記複数の変調波を合成し、更に上記ミリ波アップコンバータによって上記変調波をミリ波帯へ周波数上昇変換を行った後、得られたミリ波帯信号を上記複数のミリ波受信部の夫々に無線送信するようになっている
ことを特徴としている。

上記構成によれば、デルタシグマ変調で形成されたビット列が、ミリ波帯を用いて無線伝送される。したがって、突発的な伝送誤りがあっても殆ど品質は劣化することがなく、エラー訂正等の信号処理回路を省略することが可能となるためデジタル信号処理回路が少なくなる。特に、受信側においては、デジタルスイチングアンプ以外は総てアナログ処理ですむため、パルスコード変調(ＰＣＭ)等を用いた伝送装置と比較して、伝送装置の構成が単純になり、信号処理による遅延もない。したがって、映像と完全に同期した音声を再生することが可能になる。

また、１実施例のオーディオビデオ無線伝送装置では、
上記周波数多重された複数の変調波の各々には、異なる音声チャネルおよび映像チャネルが、割り当てられている。

この実施例によれば、複雑なデジタル信号処理を行わずに、１つのミリ波送信部のみによって、複数の異なる音声チャネルおよび映像チャネルが伝送される。

また、１実施例のオーディオビデオ無線伝送装置では、
上記ミリ波受信部は、上記受信したミリ波帯信号を周波数下降変換し、周波数多重された複数の変調波に割り当てられている上記異なる音声チャネルおよび映像チャネルのうちから所望のチャネルの変調波を帯域通過フィルタによって取り出し、元のビット列に復調するようになっている。

この実施例によれば、周波数多重された異なる音声チャネルおよび映像チャネルのうちから所望のチャネルの変調波を帯域通過フィルタによって取り出すので、非常に単純な装置で複数のチャネルの変調波を分離して取り出すことが可能になる。その結果、信号処理による遅延のない音声や映像の再生が行われる。

また、１実施例のオーディオビデオ無線伝送装置では、
上記ミリ波受信部は、
上記周波数下降変換を行うミリ波ダウンコンバータと、
上記周波数多重された複数の変調波から所望のチャネルが割り当てられた変調波を取り出す帯域通過フィルタと、
上記取り出された変調波を元のビット列に復調するデジタル振幅復調手段,デジタル周波数復調手段およびデジタル位相復調手段のうちの何れか一つと
を含んで構成されている。

この実施例によれば、非常に単純な装置で複数のチャネルの変調波を分離して取り出すことが可能になる。

以上より明らかなように、この発明のオーディオビデオ無線伝送装置は、唯一つのミリ波送信部によって、オーディオ信号およびビデオ信号に対してデルタシグマ変調を行って得られたビット列を、ミリ波帯を用いて無線伝送するので、突発的な伝送誤りがあっても殆ど品質は劣化することがない。したがって、誤り訂正等の信号処理回路を省略することができ、デジタル信号処理回路を少なくすることができる。

特に、複数のミリ波受信部側においては、デジタルスイチングアンプ以外は総てアナログ処理ですむため、ＰＣＭ等を用いた伝送装置に比較して、伝送装置の構成を単純にして信号処理による遅延をなくすことができる。したがって、複数の上記ミリ波受信部によって、映像と完全に同期した音声を再生することができるのである。

以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。

・第１実施の形態
図１は、本実施の形態のオーディオビデオ無線伝送装置が適用されたオーディオ装置の構成を示す。このオーディオ装置は、センタースピーカ１１,フロントスピーカ１２・１３,リアスピーカ１４・１５,スーパーウーファおよび制御装置１６で概略構成される。そして、各スピーカ１１〜１５には、ミリ波受信機１７〜２１が搭載されている。また、スーパーウーファおよび制御装置１６には、ミリ波送信機２２が搭載されている。上記構成において、スーパーウーファおよび制御装置１６内で、各スピーカ１１〜１５用の音声チャネルが生成され、各チャネル毎の音声信号に基づいて、ミリ波帯信号が生成される。そして、ミリ波送信機２２から、無線によって、各スピーカ１１〜１５のミリ波受信機１７〜２１にミリ波帯信号２３が送信される。

図２は、上記ミリ波送信機２２およびミリ波受信機１７〜２１の構成を示す。以下、図２に従って、ミリ波送信機２２およびミリ波受信機１７〜２１について詳細に説明する。ミリ波送信機２２は、デルタシグマ変調器３１,ＡＳＫ変調器３２,合成器３３,ミリ波アップコンバータ３４およびミリ波アンテナ３５で構成されている。また、ミリ波受信機１７〜２１は、ミリ波アンテナ３６a〜３６e,ミリ波ダウンコンバータ３７a〜３７e,帯域通過フィルタ３８a〜３８eおよび復調器３９a〜３９eで構成されている。

続いて、上記構成を有するミリ波送信機２２およびミリ波受信機１７〜２１による無線伝送の動作について説明する。先ず、上記ミリ波送信機２２において、チャネル１〜チャネル５の音声信号(オーディオ信号)が、デルタシグマ変調器３１によって、例えば５.６４４８ＭＨzのサンプリングレートで１ビットオーディオ信号のビット列に変換される。次に、これらのビット列が、ＡＳＫ変調器３２によって、搬送波ｆ1〜ｆ5で変調される。ここで、上記搬送波ｆ1〜ｆ5は、例えば１.１ＧＨz,１.２ＧＨz,…,１.５ＧＨzであるとする。次に、中心周波数がｆ1〜ｆ5であるＡＳＫ変調信号は、合成器３３によって合成された後、ミリ波アップコンバータ３４によってミリ波帯信号に周波数上昇変換される。例えば、ミリ波の搬送波周波数が５９ＧＨzであるとすると、変換後のミリ波帯信号ｆ'1〜ｆ'5は、中心周波数が６０.１ＧＨz,６０.２ＧＨz,…,６０.５ＧＨzとなる。周波数上昇変換された総てのミリ波帯信号２３は、ミリ波アンテナ３５から空間に放出される。

こうして、空間に放出されたミリ波帯信号２３は、例えば、上記受信機１７におけるミリ波アンテナ３６aによって受信された後、ミリ波ダウンコンバータ３７aで、中心周波数がｆ1〜ｆ5の変調信号に周波数下降変換される。そして、帯域通過フィルタ３８aによって中心周波数ｆ1の信号のみが取り出され、ＡＳＫ復調器３９aによって元のビット列に変換される。受信機１８〜２１でも同様に、必要なチャネルの信号のみが帯域通過フィルタ３８b〜３８eで取り出されて元のビット列に変換される。こうして得られた各チャネルのビット列は、デジタルスイッチングアンプ(図示せず)で増幅され、ローパスフィルタ(図示せず)で音声信号に戻された後に、スピーカ１１〜１５で再生される。

ところで、上記ＰＣＭ等を用いた伝送の場合には、音声信号等をサンプリングおよび量子化した後に、１６ビット等のマルチビットに符号化されてシリアルで伝送される。その後、１６ビット等毎にデコードされてアナログ信号に戻される。そのために、信号処理に時間を要し、伝送された音声信号には、元の音声信号と比較して遅延が生ずる。一方、本実施の形態において用いるデルタシグマ変調を用いた伝送の場合には、アナログ信号のサンプリングと同時に１ビット化される。さらに、元のアナログ信号に戻すためには、ローパスフィルタを通すだけでよい。したがって、元の音声信号に対して殆ど遅延が生じないのである。また、デルタシグマ変調で形成されたビット列は、音声の強弱がビットの密度で表現されており、語同期の必要がないために突発的な伝送誤りがあっても殆ど品質が劣化しない。

また、無線伝送においては、周波数が高いほど直進性が大きくなり、回折やマルチパスの影響が少なくなる上に、他の機器からの不要放射の影響が少なくなる。したがって、元々突発的な伝送誤りに強いデルタシグマ変調で形成したビット列を、ミリ波帯を用いて無線伝送すれば、エラー訂正等の信号処理回路を省略することができ、デジタル信号処理回路を少なくすることができる。特に、受信側においては、上記デジタルスイッチングアンプ以外は総てアナログ処理ですむため、上記ＰＣＭ等を用いたシステムと比較して、システムの構成が単純になると共に、信号処理による遅延がなく、ホームシアター等に適用した場合には映像と完全に同期した音声を聴くことができる。

また、仮に、マルチパスや不要放射の影響が大きい周波数帯を用いてデルタシグマ変調で形成されたビット列を伝送した場合には、伝送経路による規則的あるいは周期的な伝送誤りが大きくなり、誤りを訂正するための何らかの信号処理が必要となり、システムが複雑になると共に遅延が生じる結果となってしまう。したがって、本実施の形態のごとく、デルタシグマ変調によって形成したビット列をミリ波帯を用いて無線伝送することによって、構成が単純で信号処理による遅延がないオーディオ装置を得ることが可能になるのである。

以上のごとく、本実施の形態においては、上記オーディオ装置のスピーカ１１〜１５にはミリ波受信機１７〜２１を搭載し、スーパーウーファおよび制御装置１６にはミリ波送信機２２を搭載している。そして、スーパーウーファおよび制御装置１６のミリ波送信機２２によって、チャネル１〜チャネル５の音声信号をデルタシグマ変調によってビット列に変換し、ミリ波帯信号としてスピーカ１１〜１５に無線伝送する。一方、スピーカ１１〜１５の受信機１７〜２１では、受信したミリ波帯信号から該当するチャネルのビット列を得るようにしている。こうして、デルタシグマ変調とミリ波帯信号での無線伝送とを用いることによって、構成が単純で信号処理による遅延のないオーディオ装置を得ることができるのである。

尚、本実施の形態においては、中心周波数が６０ＧＨz帯のミリ波帯信号を用いた場合を例に説明したが、伝送に必要な帯域を確保できるかぎり、他のミリ波帯域を用いても差し支えない。また、上記ＡＳＫを行う場合を例に説明したが、他のＦＳＫまたはＰＳＫ等の変調を用いることも可能である。

また、本実施の形態においては、スーパーウーファ以外の総てのスピーカへのミリ波無線伝送を行う場合を例に説明したが、例えばリアスピーカのみにミリ波無線伝送を行い、他のスピーカにはスピーカケーブルを結線して有線で信号伝送を行う等、無線と有線とを混在させても一向に構わない。さらには、スーパーウーファと制御装置とを切り離して、スーパーウーファに無線伝送を行うことも可能である。また、制御装置として５.１チャネルの出力が可能なパーソナルコンピュータを用いてもよい。

・第２実施の形態
上記第１実施の形態においては音声のみを無線伝送する例を上げて説明したが、本実施の形態においては、音声と映像とを同時に無線伝送する場合を例に説明する。

図３は、本実施の形態のオーディオビデオ無線伝送装置が適用されたホームシアターの構成を示す。上記第１実施の形態におけるオーディオ装置との違いは、映像用のチャネル(映像チャネル)を３チャネル追加した点である。

センタースピーカ４１,フロントスピーカ４２・４３,リアスピーカ４４・４５,スーパーウーファおよび制御装置４６,ミリ波受信機４７〜５１は、上記第１実施の形態におけるセンタースピーカ１１,フロントスピーカ１２・１３,リアスピーカ１４・１５,スーパーウーファおよび制御装置１６,ミリ波受信機１７〜２１と同じである。尚、ミリ波送信機５２は、上記第１実施の形態におけるミリ波送信機２２と具体的構成および動作を異にしている。

本実施の形態においては、上記構成に加えて映像表示装置５４を備えている。そして、映像表示装置５４にはミリ波受信機５５が搭載されている。図４は、ミリ波送信機５２およびミリ波受信機５５の構成を示す。尚、ミリ波受信機４７〜５１の具体的構成および動作については、上記第１実施の形態におけるミリ波受信機１７〜２１と同じであるから、説明を省略する。以下、図４に従って、ミリ波送信機５２およびミリ波受信機５５について詳細に説明する。

上記ミリ波送信機５２は、デルタシグマ変調器６１,ＡＳＫ変調器６２,合成器６３,ミリ波アップコンバータ６４およびミリ波アンテナ６５で構成されている。本実施の形態におけるデルタシグマ変調器６１およびＡＳＫ変調器６２は、図２に示す上記第１実施の形態におけるデルタシグマ変調器３１およびＡＳＫ変調器３２の構成に比して、映像用の３つのデルタシグマ変調器および映像用の３つのＡＳＫ変調器が追加されている。

一方、上記ミリ波受信機５５は、ミリ波アンテナ６６,ミリ波ダウンコンバータ６７,分配器６８,帯域通過フィルタ６９a〜６９cおよびＡＳＫ復調器７０a〜７０cで構成されている。

続いて、上記構成を有するミリ波送信機５２およびミリ波受信機５５による無線伝送の動作について説明する。先ず、５チャネルの音声信号(オーディオ信号)とＹ(輝度信号),Ｐb(青色差信号),Ｐr(赤色差信号)の３チャネルの映像信号(ビデオ信号)とが、デルタシグマ変調器６１によって、例えば５.６４４８ＭＨzのサンプリングレートで１ビット信号のビット列に変換される。次に、これらのビット列が、ＡＳＫ変調器６２によって搬送波ｆ1〜ｆ8で変調される。ここで、上記搬送波ｆ1〜ｆ8は、例えば１.１ＧＨz,１.２ＧＨz,…,１.８ＧＨzであるとする。次に、中心周波数がｆ1〜ｆ8であるＡＳＫ変調信号は、合成器６３で合成された後、ミリ波アップコンバータ６４によってミリ波帯信号に周波数上昇変換される。例えば、ミリ波の搬送波周波数が５９ＧＨzであるとすると、変換後のミリ波帯信号ｆ'1〜ｆ'8は、中心周波数が６０.１ＧＨz,６０.２ＧＨz,…,６０.８ＧＨzとなる。周波数上昇変換された総てのミリ波帯信号５３は、ミリ波アンテナ６５から空間に放出される。

こうして、空間に放出されたミリ波帯信号５３は、上記映像表示装置５４のミリ波受信機５５におけるミリ波アンテナ６６によって受信され、ミリ波ダウンコンバータ６７で、中心周波数がｆ1〜ｆ8の変調信号に周波数下降変換される。そして、分配器６８によって３分配された後、帯域通過フィルタ６９a,６９b,６９cによって中心周波数ｆ6,ｆ7,ｆ8の信号が取り出され、中心周波数ｆ6の信号はＡＳＫ復調器７０aで、中心周波数ｆ7の信号はＡＳＫ復調器７０bで、中心周波数ｆ8の信号はＡＳＫ復調器７０cで、夫々元のビット列に変換される。その後に、ローパスフィルタ(図示せず)等によって、Ｙ(輝度信号),Ｐb(青色差信号),Ｐr(赤色差信号)の各信号に戻されて、映像表示部(図示せず)へ送出されるのである。

以上のごとく、本実施の形態のオーディオビデオ装置においては、上記スーパーウーファおよび制御装置４６のミリ波送信機５２によって、５チャネルの音声信号と３チャネルの映像信号との両方をデルタシグマ変調した後に無線伝送するようにしている。したがって、スーパーウーファおよび制御装置４６とセンタースピーカ４１,フロントスピーカ４２・４３,リアスピーカ４４・４５および映像表示装置５４との間の配線が不要になり、各機器の設置が容易になる。また、デルタシグマ変調とミリ波帯信号での無線伝送とを用いるために、デジタル的な信号処理が殆ど必要なくなる。したがって、システムの構成が単純になると共に、信号処理による遅延がなく、映像と完全に同期した音声を聴くことができる。

尚、本実施の形態においては、上記映像信号として、Ｙ(輝度信号)とＰb(青色差信号)とＰr(赤色差信号)とを用いた例を示している。しかしながら、この発明においては、ＮＴＳＣ(National Television System Committee)等のコンポジットビデオ信号を用いても差し支えない。

さらには、映像用チャネルを５チャネルとし、Ｒ,Ｇ,Ｂの三種の色信号と水平同期信号と垂直同期信号との総てまたはそれらの一部に対してデルタシグマ変調を行ってビット列を形成するようにしても一向に構わない。また、映像信号のみを無線伝送し、音声信号は有線で伝送することも可能である。その逆も可能である。あるいは、図３において、スーパーウーファおよび制御装置４６に近い位置に在るセンタースピーカ４１,フロントスピーカ４２・４３および映像表示装置５４に対しては有線伝送し、遠い位置に在るリアスピーカ４４,４５に対しては無線伝送しても構わない。

また、上記各実施の形態においては、音声信号用チャネルのみを無線伝送する場合と、音声用チャネルおよび映像用チャネルを無線伝送する場合とについて説明したが、同様にして映像用チャネルのみを無線伝送することも可能である。

本発明のオーディオビデオ無線伝送装置は、オーディオビデオ信号に基づいて音声と映像との再生を行う際に有用であり、オーディオ装置やホームシアターに利用することができる。

この発明のオーディオビデオ無線伝送装置が適用されたオーディオ装置の構成を示す図である。図１におけるミリ波送信機および各スピーカのミリ波受信機の具体的構成を示す図である。この発明のオーディオビデオ無線伝送装置が適用されたホームシアターの構成を示す図である。図３におけるミリ波送信機および映像表示装置のミリ波受信機の具体的構成を示す図である。従来のホームシアターの構成を示す図である。

符号の説明

１１,４１…センタースピーカ、
１２,１３,４２,４３…フロントスピーカ、
１４,１５,４４,４５…リアスピーカ、
１６,４６…スーパーウーファおよび制御装置、
１７〜２１,４７〜５１,５５…ミリ波受信機、
２２,５２…ミリ波送信機、
２３,５３…ミリ波帯信号、
３１,６１…デルタシグマ変調器、
３２,６２…ＡＳＫ変調器、
３３,６３…合成器、
３４,６４…ミリ波アップコンバータ、
３５,３６,６５,６６…ミリ波アンテナ、
３７,６７…ミリ波ダウンコンバータ、
３８,６９…帯域通過フィルタ、
３９,７０…ＡＳＫ復調器、
５４…映像表示装置、
６８…分配器。

Claims

オーディオ信号およびビデオ信号に基づいて生成されたミリ波帯信号を無線送信する唯一つのミリ波送信部と、この送信されたミリ波帯信号を受信すると共に、上記受信したミリ波帯信号に基づいて元のオーディオ信号およびビデオ信号を復元する複数のミリ波受信部とを、含んで構成されたオーディオビデオ無線伝送装置であって、
上記唯一つのミリ波送信部は、
デルタシグマ変調を行うデルタシグマ変調手段と、
周波数が異なる複数の高周波信号での変調を行うデジタル振幅変調手段,デジタル周波数変調手段およびデジタル位相変調手段のうちの何れか一つと、
上記複数の高周波信号での変調波を合成する合成手段と、
上記変調波をミリ波帯へ周波数上昇変換を行うミリ波アップコンバータと
を含んで構成されると共に、
上記オーディオ信号およびビデオ信号に対して上記デルタシグマ変調手段によってデルタシグマ変調を行って得られたビット列を、上記デジタル振幅変調手段,デジタル周波数変調手段およびデジタル位相変調手段のうちの何れか一つによって上記高周波信号で変調して変調波を形成し、上記合成手段によって上記複数の変調波を合成し、更に上記ミリ波アップコンバータによって上記変調波をミリ波帯へ周波数上昇変換を行った後、得られたミリ波帯信号を上記複数のミリ波受信部の夫々に無線送信するようになっている
ことを特徴とするオーディオビデオ無線伝送装置。
請求項１に記載のオーディオビデオ無線伝送装置において、
上記周波数多重された複数の変調波の各々には、異なる音声チャネルおよび映像チャネルが、割り当てられている
ことを特徴とするオーディオビデオ無線伝送装置。
請求項２に記載のオーディオビデオ無線伝送装置において、
上記ミリ波受信部は、上記受信したミリ波帯信号を周波数下降変換し、周波数多重された複数の変調波に割り当てられている上記異なる音声チャネルおよび映像チャネルのうちから所望のチャネルの変調波を帯域通過フィルタによって取り出し、元のビット列に復調するようになっている
ことを特徴とするオーディオビデオ無線伝送装置。
請求項３に記載のオーディオビデオ無線伝送装置において、
上記ミリ波受信部は、
上記周波数下降変換を行うミリ波ダウンコンバータと、
上記周波数多重された複数の変調波から所望のチャネルが割り当てられた変調波を取り出す帯域通過フィルタと、
上記取り出された変調波を元のビット列に復調するデジタル振幅復調手段,デジタル周波数復調手段およびデジタル位相復調手段のうちの何れか一つと
を含んで構成されている
ことを特徴とするオーディオビデオ無線伝送装置。