JP5173032B2 - デジタル・キャリブレーション・ジェネレータを用いた試験システム - Google Patents

Description

本発明は、データ通信インタフェースを介して、デジタル・オーディオ・デバイスを試験するためのコンピュータ化試験システムのキャリブレーションに関する。コンピュータ化試験システムは、そのコンピュータ化試験システムの少なくとも信号受信チャネルをキャリブレーションするためのデジタル・キャリブレーション・ジェネレータを備える。

内蔵または外付けのサウンドカードを有するパーソナルコンピュータに基づいた、デジタル・オーディオ・デバイスのためのコンピュータ化試験システムは、デジタル・オーディオ・デバイスの電気音響特性を試験するための広範にわたる望ましい機能を提供することができる。標準的なサウンドカードに結合しているパーソナルコンピュータを用いると、ユーザフレンドリなグラフィカル・インタフェースを有し、高度化されフレキシブルな試験システムを構築できるにもかかわらず、ハードウェアコンポーネントのコストは適度なレベルに維持される。

ＷＯ２００２／０８２７９０ 米国特許出願第２００６／０６２４０７号 ＷＯ２００７／１１０４７６

しかし、デジタル・オーディオ・デバイスの電気音響特性の測定を正確で迅速に行うために、このようなパーソナルコンピュータベースの試験システムの性能をさらに向上させるには、実質的な課題が残っている。標準的なサウンドカードは一般に、クリティカルテスト（ｃｒｉｔｉｃａｌ ｔｅｓｔ）や計測システム用には設計されておらず、したがって、試験信号生成チャネルおよび応答信号受信チャネルの周波数応答について厳しく管理されていない。こうした精度の欠如により、アナログ入力バッファまたはアナログ入力増幅器、アナログ出力バッファまたはアナログ出力増幅器、エリアシングフィルタ、Ａ／Ｄコンバータ、およびＤ／Ａコンバータなどの周波数応答変動のような、いくつかの異なる要因がもたらされる場合がある。このことは、デジタル・オーディオ・デバイスに与えられる試験信号と、デジタル・オーディオ・デバイスによって生成される応答信号の絶対レベルが正確ではなく、したがって試験中のデバイスの電気音響特性の判定が不正確になることを意味する。

従来技術
ＷＯ２００２／０８２７９０では、電話回線の電気インピーダンスを試験するためのコンピュータ制御された試験システムが開示されている。この試験システムは、ポータブル型のパーソナルコンピュータに取り付けられた標準的なサウンドカードを使用する。サウンドカード出力部分は、直列に接続された試験抵抗器を介して複数の周波数の試験信号を電話回線に印加するために用いられる。試験抵抗器両端の電圧降下がサウンドカードの２つの入力チャネルＬ／Ｒにかかる試験抵抗器電圧を検出することによって計測され、計測された電圧降下から電話回線のインピーダンスが計算される。この試験システムは、電話回線が切断された状態でサウンドカード出力部分からの出力信号が試験抵抗器に印加されるキャリブレーション・モード、またはキャリブレーション設定を含む。試験抵抗器両端の電圧は、その試験抵抗器両端の電圧降下を検出するためにサウンドカードの２つの入力チャネルに加えられている。

米国特許出願第２００６／０６２４０７号では、スピーカの音響試験のためのコンピュータ制御された試験システムが開示されている。この試験システムは、パーソナルコンピュータに取り付けられた標準的なサウンドカードを使用する。スピーカの試験の間、試験中のスピーカの内部に取り付けられたスピーカ制御ユニットに、データインタフェースを介してコマンドが送信される。この試験コマンドは、スピーカ制御ユニットに記憶された特定の試験信号を再生するようにスピーカに指示することができる。標準的なサウンドカードの入力チャネルは、試験中のスピーカが再生した応答信号を取り込むように適合されている。この試験システムは、試験システムの伝達関数を決定するために矩形のアナログパルスが標準的なサウンドカードの入力チャネルに印加されるキャリブレーション機能を含む。

ＷＯ２００７／１１０４７６では、サウンドカードの入力部と出力部の間にフィードバックループを接続することによって、サウンドカードの最大入力信号レベルおよび最大出力信号レベルを検出する方法が開示されている。

本発明の第１の態様によれば、サウンドカードに動作可能に接続されたパーソナルコンピュータを備える、デジタル・オーディオ・デバイスのためのコンピュータ化試験システムが提供される。サウンドカードは、アナログ試験信号を受信するためのサウンドカード入力部、アナログ試験信号をデジタル試験信号に変換するように適合されたＡ／Ｄコンバータ、および、デジタル応答信号を受信し、サウンドカード出力部において提供されるアナログ出力信号に変換するための、信号受信チャネルに動作可能に結合したＤ／Ａコンバータを備える。デジタル・キャリブレーション・ジェネレータは、パーソナルコンピュータ上で実行可能なキャリブレーション・プログラムによって与えられるキャリブレーション信号データに従って、所定のレベルおよびスペクトル成分のデジタル・キャリブレーション信号を生成するように適合されている。データ通信インタフェースは、所定の通信プロトコルに従ってデータを送信および／または受信するように適合されている。データ通信インタフェースは、デジタル試験信号またはデジタル・キャリブレーション信号を受信し、エンコードし、外部のデジタル・オーディオ・デバイスに送信するように適合されたエンコーダ、および、外部のデジタル・オーディオ・デバイスからエンコードされたデジタル応答信号を受信し、デコードして、デジタル応答信号を信号受信チャネルに提供するように適合されたデコーダを備える。スイッチング構成は、キャリブレーション・プログラムによって与えられるモード制御信号に従って動作し、
− デジタル・キャリブレーション信号を信号受信チャネルに加えるために、デジタル・キャリブレーション信号がカスケード接続されたエンコーダとデコーダを通して送られる第１のモード、または
− デジタル試験信号がデータ通信インタフェースを介して外部のデジタル・オーディオ・デバイスに送られる第２のモード
のいずれかにおいて、コンピュータ化試験システムを選択的に動作させるように構成されている。デジタル・キャリブレーション信号は、試験中のデジタル・オーディオ・デバイスの音響性能または音響特性を、可聴周波数範囲のより狭い部分またはより広い部分で評価できるように、１００Ｈｚと１０ｋＨｚ間、または３００Ｈｚと３ｋＨｚ間などの、２０Ｈｚと２０ｋＨｚ間の周波数を有するデジタル・オーディオ信号を含むことが好ましい。

コンピュータ化試験システムの第１のモードによって、デジタル・オーディオ・デバイスの試験中にコンピュータ化試験システムを通って行き来する試験信号とデジタル応答信号を伝える試験信号受信チャネルおよび／または試験信号生成チャネルの特定部分について、周波数応答を決定することができる。データ通信インタフェースのうちカスケード接続されたエンコーダとデコーダの少なくとも測定周波数応答を特徴づけるキャリブレーションデータが決定され、パーソナルコンピュータのデータメモリ内のファイルとしてそのパーソナルコンピュータの適切なメモリ領域に、または光ディスクもしくはハードディスクに記憶されることが好ましい。本発明の好ましい実施形態では、キャリブレーションデータは、信号受信チャネルの測定周波数応答と信号伝送チャネルの測定周波数応答との両方を特徴づける。このことによって、Ａ／Ｄコンバータ、Ｄ／Ａコンバータ、およびデータ通信インタフェースのカスケード接続されたエンコーダとデコーダなどの全てのサウンドカード回路について、それぞれの周波数応答がキャリブレーションデータ内に含まれることが確実となる。あるいは、キャリブレーションデータは、Ａ／Ｄコンバータおよび／またはＤ／Ａコンバータなどの１つまたは複数の特定のサウンドカード回路の周波数応答だけを、残りのサウンドカード回路の周波数応答がそれぞれ正確であるとわかっている場合には特徴づけることもできる。

本発明の特定の実施形態では、ダウンサンプラはエンコーダの入力に配置され、および／または、アップサンプラは信号受信チャネルにおいてデコーダとＤ／Ａコンバータの中間に配置される。ダウンサンプラは、デジタル試験信号および／またはデジタル・キャリブレーション信号を、第１のサンプルレートから第２のより低いサンプルレートに変換するように構成することができる。第１のサンプルレートまたはサンプル周波数は、３２ｋＨｚ、４４．１ｋＨｚ、または４８ｋＨｚなどの標準化デジタル・オーディオ・サンプリング周波数であってよいが、第２のサンプルレートは、２２．０５ｋＨｚ、１６ｋＨｚ、もしくは８ｋＨｚのいずれかであるような低サンプルレート、または任意の他の低サンプルレートであってもよい。この低サンプルレートは、データ通信インタフェースのエンコーダの特定要件に対応するように、またはデジタル・オーディオ・デバイスが要求するサンプルレートの要件に対応するように設定することができる。アップサンプラは、１６ｋＨｚまたは８ｋＨｚなどの上記の第２のサンプルレートから、サウンドカードのＤ／Ａコンバータの特定要件に対応させるために必要とされる場合のあるより高いサンプルレートに、デジタル応答信号を変換するように適合され得る。サウンドカードのＤ／Ａコンバータは、３２ｋＨｚ、４４．１ｋＨｚ、または４８ｋＨｚなどの限られた数の標準的なデジタル・オーディオ・サンプルレートで動作することしかできない、またはデジタル応答信号を適切な信号品質でアップサンプリングすることができない場合がある。

デジタル・キャリブレーション・ジェネレータは、ソフトウェア、ハードウェア、または両者の組み合わせによるいくつかの異なる方法で実施することができる。一実施形態では、デジタル・キャリブレーション・ジェネレータは、キャリブレーション信号周波数およびレベルを設定するために内部設定抵抗器が用いられるプログラマブル論理ブロックとして提供される。本発明の別の実施形態では、デジタル・キャリブレーション・ジェネレータは、デジタル・キャリブレーション信号のデジタル・オーディオ・サンプルについてあらかじめ記憶された組をデータファイルから読み出すことによって、デジタル・キャリブレーション信号を生成するように適合されている。デジタル・オーディオ・サンプルのあらかじめ記憶された組は、サウンド・カード・メモリに書き込むことができ、そのサウンド・カード・メモリから繰り返して再生することができる。デジタル・オーディオ・サンプルは、ダイレクトエックス（Ｄｉｒｅｃｔ−Ｘ）ＡＰＩまたは他の好適なウィンドウズ（登録商標）（Ｗｉｎｄｏｗｓ）ドライバによってサウンド・カード・メモリに書き込むことができる。複数のデジタル・オーディオ・サンプルの個々のオーディオ・サンプル値は、ＭＡＴＬＡＢなどの市販の技術計算プログラムか、またはその目的のために特別に設計された独自の計算プログラムによって計算し、データファイルに書き込んでおくことができる。

本コンピュータ化試験システムの好ましい実施形態によれば、デジタル・キャリブレーション・ジェネレータは、所定の数学的アルゴリズムに従うデジタル・オーディオ・サンプルの計算によってデジタル・キャリブレーション信号を生成し、計算されたデジタル・オーディオ・サンプルを次の再生またはプレイバックのためにサウンド・カード・メモリにストリーミングするように適合されている。この実施形態は、デジタル・オーディオ・サンプルをサウンド・カード・メモリに直接ストリーミングするため、（繰り返しプレイバック用に）あらかじめ記憶されるデータファイルは必要ない。したがって、あらかじめ記憶された誤ったデータファイルを不注意に選択したことによって引き起こされる、コンピュータ化試験システムの誤ったキャリブレーションが防止される。さらに、非繰り返し波形または長い繰り返し時間を有する波形などの複雑な波形を有するデジタル・キャリブレーション信号が、サウンド・カード・メモリの多くの部分を占有することなく所定の数学的アルゴリズムによって容易に生成される。

データ通信インタフェースは、無線または有線のローカルエリアネットワーク、ブルートゥース、ＵＳＢ（ユニバーサルシリアルバス）、ＲＳ２３２、Ｉ^２Ｃ、ＳＰＩの群から選択されるデータインタフェースを含むことができる。本発明の一実施形態では、有線または無線のＬＡＮインタフェースは、エンコードされたデジタル試験信号のデジタル・オーディオ・サンプルの組を、試験中のデジタル・オーディオ・デバイスへの伝送のために、リアルタイム伝送プロトコル（ＲＴＰ）に従ってデータパッケージ（ｄａｔａ ｐａｃｋａｇｅ）にまとめるように適合されている。本発明のある有利な実施形態では、コンピュータ化試験システムは、いくつかの異なるタイプのデータ通信インタフェースを含み、それによって、ブルートゥース携帯電話、ブルートゥース使用可能補聴器、ブルートゥース使用可能ヘッドホンまたはヘッドセット、およびＬＡＮ使用可能インターネットプロトコル（ＩＰ）電話などの異なるタイプの外部のデジタル・オーディオ・デバイスを、同一のコンピュータ化試験システムによって試験することができる。多くの場合、各タイプのデータ通信インタフェースのエンコーダ部分およびデコーダ部分の信号利得もしくは損失または他の主要なオーディオ特性は、未知の要因である。したがって、外部のデジタル・オーディオ・デバイスの正確な試験を行うことができるように、データ通信インタフェースのこれらの主要なオーディオ特性を決定する場合には、本コンピュータ化試験システムおよびキャリブレーション・プログラムは極めて有益である。

キャリブレーション・プログラムは、コントロールボタンおよび／またはエントリーボックスを有するグラフィカル・ユーザ・インタフェースを含み、コンピュータ化試験システムの以下のモードまたはパラメータ
ａ）コンピュータ化試験システムの第１の動作モードまたは第２の動作モードを選択する制御信号を設定すること、
ｂ）デジタル・キャリブレーション信号の周波数およびレベルを設定すること、
ｃ）デジタル応答信号のサンプルレートを変更するまたはデジタル・キャリブレーション信号のサンプルレートを変更すること、
ｄ）モード制御信号によってデジタル・キャリブレーション・ジェネレータを有効または無効にすること、
ｅ）第１のモードにおいてループバック信号経路の特性を制御すること、
ｆ）例えば、ボイス・オーバー・インターネット・プロトコル（Ｖｏｉｃｅ ｏｖｅｒ ＩＰ）によく用いられるセッション確立プロトコル（ＳＩＰ）を利用することによって、データ通信インタフェースを介してデジタル・オーディオ・デバイスへのオーディオ通信経路を確立すること、
のうちの１つまたは複数をオペレータに選択させることができることが好ましい。

本発明の第２の態様は、
ａ）キャリブレーション・プログラムによって与えられるキャリブレーション信号データに従って、所定のレベルおよびスペクトル成分のデジタル・オーディオ・キャリブレーション信号を生成するステップと、
ｂ）データ通信インタフェースのエンコーダによってデジタル・オーディオ・キャリブレーション信号をエンコードして、エンコードされたデジタル・オーディオ・キャリブレーション信号を提供するステップと、
ｃ）エンコードされたデジタル・オーディオ・キャリブレーション信号をデータ通信インタフェースのデコーダに送って、デコードされたデジタル・オーディオ・キャリブレーション信号を生成するステップと、
ｄ）デコードされたデジタル・オーディオ・キャリブレーション信号をサウンドカードの信号受信チャネルを通して送るステップと、
ｅ）デコードされたデジタル・オーディオ・キャリブレーション信号をサウンドカードのＤ／Ａコンバータにおいてアナログ出力信号に変換し、アナログ出力信号をサウンドカード出力部に送るステップと、
ｆ）デジタル・オーディオ・キャリブレーション信号とアナログ出力信号との間の第１の周波数応答を決定するステップと、
ｇ）アナログ試験信号をサウンドカードのサウンドカード入力部に印加するステップと、
ｈ）アナログ試験信号をサウンドカードのＡ／Ｄコンバータによってデジタル試験信号に変換するステップと、
ｉ）アナログ試験信号とデジタル試験信号との間の第２の周波数応答を決定するステップと、
ｊ）第１の周波数応答および第２の周波数応答を特徴づけるキャリブレーションデータの組を決定し記憶するステップと
を含む、サウンドカードベースのコンピュータ化試験システムの周波数応答キャリブレーションデータを決定する方法に関する。

ステップｆ）およびステップｉ）において、第１の周波数応答および第２の周波数応答は、それぞれ２０Ｈｚと２０ｋＨｚ間の可聴範囲内にあるいくつかの所定周波数における利得および任意選択の位相の各測定値に基づいたものであってよい。しかし、第１および第２のより細かい周波数応答特性が必要な場合には、これらの周波数応答特性は、１０個と１００個の間で追加された周波数などの、さらなる周波数の組において決定されてもよい。

キャリブレーションデータの組は、適切なメモリ領域、またはキャリブレーション・プログラムに関連づけられたファイル構造体に記憶することが好ましい。本発明の一実施形態では、キャリブレーションデータの組は自動的に検索され、通信インタフェースを介して、サウンドカード入力部およびサウンドカード出力部に結合した外部のオーディオ・アナライザ・ジェネレータに送信される。外部のオーディオ・アナライザ・ジェネレータは、キャリブレーションデータの組に基づいて、サウンドカード入力部に印加されるアナログ試験信号が適切にキャリブレーションされるレベルを計算するかまたは設定するように適合されている。別の実施形態では、キャリブレーションデータの組は、本コンピュータ化試験システムから試験オペレータによって手動で検索され、複合オーディオ・アナライザ・ジェネレータにおける適切な領域に手動で入力される。本発明のさらに別の実施形態では、決定されたキャリブレーションデータの組は、プログラマブル・プリアンプ、Ｄ／Ａコンバータ、またはＡ／Ｄコンバータなどの、サウンドカードのサウンド処理回路において、特定のオーディオ周波数における１つまたは複数の利得値を自動または手動で直接調整して、公称周波数応答すなわちキャリブレーションされた周波数応答からの測定周波数応答のずれを補償するために用いられてもよい。

本発明の好ましい実施形態を添付の図面に関連づけてより詳細に説明する。

本発明の一実施形態による試験モードにおいて動作するコンピュータ化試験システムによってデジタル・オーディオ・デバイスを試験するための測定構成の概略図である。 試験モードにおいて動作するコンピュータ化試験システムの概略図である。 キャリブレーション・モードにおいて動作するコンピュータ化試験システムの概略図である。

図１は、本発明によるコンピュータ化試験システム２０によって外部のデジタル・オーディオ・デバイス３０を試験するための測定構成１を示す。複合オーディオ・アナライザ・ジェネレータ１０は、コンピュータ化試験システム２０のサウンドカード入力部２に電気的に接続されており、その入力部２は、複合オーディオ・アナライザ・ジェネレータ１０のジェネレータ部分によって供給されるアナログ入力信号、すなわち試験信号を受信するように適合されている。試験信号は、試験中の特定のデバイスに関連する計測標準に従って、周波数応答、最大出力音圧、非線形歪み、ラブ・バズ（ｒｕｂ−ｂｕｚｚ）雑音、入出力特性などの、デジタル・オーディオ・デバイス３０すなわち試験中のオーディオデバイス３０のさまざまな性能パラメータを測定するようになされた信号であってよい。デジタル・オーディオ・デバイス３０は、例えばＩＴＵ勧告ＩＴＵ−Ｔ Ｐ５８、Ｐ６４、およびＰ７９の１つまたは複数に従って試験されるＩＰ電話を含むことができる。

コンピュータ化試験システム２０は、内部スイッチング構成の設定に応じて、２つの異なる試験モードで動作することができる。図示されている第２のモードすなわち試験モードでは、複合オーディオ・アナライザ・ジェネレータ１０によって生成された入力信号すなわち試験信号が、信号生成器チャネル２１を通して送られ、ＬＡＮインタフェースとして示されているデータ通信インタフェースを通して、試験信号を受信するように適合されているＬＡＮ互換データインタフェースを自らが含むオーディオデバイス３０に送信される。第１のモードすなわちキャリブレーション・モードでは、複合オーディオ・アナライザ・ジェネレータ１０によって生成された入力信号すなわち試験信号は、信号生成器チャネルを通して送られるが、ＬＡＮインタフェースを介して試験中のオーディオデバイス３０に送られる代わりに、データ通信インタフェースのカスケード接続されたエンコーダとデコーダをループして、コンピュータ化試験システム２０の信号受信チャネル２５を通してサウンドカード出力部３に戻される。試験モードおよびキャリブレーション・モードにおけるコンピュータ化試験システム２０の動作は、図２および図３に関連づけて以下に詳細に説明する。

オーディオデバイス３０は、ＩＰ電話、携帯電話、ブルートゥース・ヘッドセットなどの、内蔵データ通信インタフェースを有するさまざまな据え置き型もしくはポータブル型の通信手段または移動端末を含むことができ、この内蔵データ通信インタフェースを介して単一方向または全二重のデジタル・オーディオ・データが伝送される。データ通信インタフェースは、有線または無線のローカルエリアネットワーク・インタフェースを含むことができる。本発明の好ましい実施形態によれば、コンピュータ化試験システム２０はＬＡＮインタフェースを含むが、本発明の他の実施形態は、ブルートゥース、ＵＳＢ（ユニバーサルシリアルバス）、ＲＳ２３２、Ｉ^２Ｃ、ＳＰＩのデータ通信インタフェースのうち１つまたは複数を代替的または付加的に含むことができる。

図２は、図１の測定構成１で示された第２のモードすなわち試験モードまたは試験状態において構成されたコンピュータ化試験システム２０の概略図である。試験ジェネレータ信号はサウンドカード入力部（ＩＮＰ）で受信され、このサウンドカード入力部は、図示されている点線のボックス内にある標準的なサウンドカードに配置され、アナログ試験信号を受信するように適合されている。プリアンプは、アナログ試験信号を増幅するかまたはバッファリングし、バッファリング／増幅された試験信号をＡ／Ｄコンバータに送り、Ａ／Ｄコンバータは、バッファリング／増幅されたアナログ試験信号を、例えば１６ｋＨｚ、４４．１ｋＨｚ、または４８ｋＨｚのサンプルレートにおいて１６ビットである、所定の分解能およびサンプルレートを有する対応するデジタル試験信号に変換する。ＶＵの記号で図示されている入力チャネルレベルメータ２２によって、以降で説明するキャリブレーションのために、デジタル試験信号の絶対信号レベルを測定するかまたは計算することができる。任意選択のダウンサンプラは、デジタル試験信号を受信し、デジタル試験信号のサンプルレートを、ＬＡＮベースのデータ通信インタフェースのエンコーダの特定要件、すなわちデジタル・オーディオ・デバイス３０が要求するサンプルレートに対する要件に対応する、より低いサンプルレートに変換するように適合されている。

エンコーディングの後、コード化されたデジタル試験信号は、ＬＡＮインタフェースを介してオーディオデバイス３０（図１参照）に送信される。オーディオデバイス３０は、コード化されたデジタル試験信号を自らの電気音響トランスデューサに印加するのに適したデジタル・オーディオ試験信号に変換するための適切なデコーダを含む。オーディオデバイス３０の応答信号は、ある場合には人工耳内、またはオーディオデバイス３０の電気音響トランスデューサに音響学的に結合した他のタイプの音響負荷内もしくはカプラ内で測定することができ、また複合オーディオ・アナライザ・ジェネレータ１０のアナライザ入力部によって記録することができる。データ通信インタフェースは、この印加時には、単一方向のデータ伝送、すなわちコンピュータ化試験システム２０からオーディオデバイス３０への伝送を単にサポートすることができる。しかし、データ通信インタフェースは全二重データ伝送をサポートすることが好ましく、それによって例えば、オーディオデバイス３０の図示されているマイクロフォンによって生成された応答信号が、反対方向のデジタル試験信号の伝送と同時にデータ通信インタフェースを介して伝送され、信号受信チャネル２５を通って複合オーディオ・アナライザ・ジェネレータ１０のアナライザ入力部に接続されたサウンドカード出力部３に伝送される。信号受信チャネルは、図示されているが任意選択のアップサンプラを含むことができ、このアップサンプラは応答信号のサンプルレートをより高い別のサンプルレートに変換するように適合されている。その、より高いサンプルレートは、３２ｋＨｚ、４４．１ｋＨｚ、または４８ｋＨｚなどの限られた数の標準的なデジタル・オーディオ・サンプルレートだけをサポートすることができるＤ／Ａコンバータの特定要件に、応答信号を対応させるために必要とされることがある。

信号受信チャネル２５および入力信号チャネル２１のいくつかの信号ノードに結合したスイッチＳＷ１ａ、ＳＷ１ｂ、ＳＷ２ａ、ＳＷ２ｂ、ＳＷ４ａ、およびＳＷ４ｂを含むスイッチング構成により、ポータブルコンピュータ上で動作するキャリブレーション・プログラムによって与えられるモード制御信号に従って、コンピュータ化試験システム２０の動作状態または動作モードを２つの異なるモード間で切り換えることができる。上記のように、図２に示されているモードは第２のモードすなわち試験モードである。

当業者は、コンピュータ化試験システムが、パーソナルコンピュータの好適なマイクロプロセッサ、またはサウンドカードプロセッサ上で動作するかもしくは実行可能な、ソフトウェア／アプリケーションプログラムまたはプログラムルーチンとして実施され得ることを理解するであろう。このことは、ダウンサンプラ、アップサンプラ、エンコーダ、デコーダ、またはスイッチＳＷ１ａ、ＳＷ１ｂ、ＳＷ２ａ、ＳＷ２ｂ、ＳＷ４ａ、ＳＷ４ｂなどの概略的に図示された信号処理機能もしくは信号ルーティング機能がそれぞれ、好適なソフトウェア開発ツールにおいて例えばＣ＋＋で書かれたコンピュータプログラムコードまたはコンピュータプログラムルーチンとして、部分的または全体的に実施され得ることを意味する。同じことが、図３に示されているデジタル・キャリブレーション・ジェネレータ３１にも当てはまる。これらの機能のいくつかは、市販の論理機能ライブラリによって構成またはプログラムすることが可能な、プログラマブル・ゲート・アレイなどの専用の論理回路ブロックによって代替的に実施することもできる。

図３は、スイッチＳＷ１ａ、ＳＷ１ｂ、ＳＷ２ａ、ＳＷ２ｂ、ＳＷ４ａ、およびＳＷ４ｂを含むスイッチング構成の図示されている設定に基づいて、第１のモードすなわちキャリブレーション・モードまたはキャリブレーション状態に構成されたコンピュータ化試験システム２０の概略図である。デジタル・キャリブレーション信号を信号受信チャネル２５に加えるために、スイッチング構成の図示されている設定によって、デジタル・キャリブレーション信号がカスケード接続されたエンコーダの出力部とデコーダの入力部を通して送られる。このキャリブレーション・モードでは、コンピュータ化試験システム２０は、デジタル・キャリブレーション信号とサウンドカード出力部（ＯＵＴ）との間の第１の周波数応答、すなわち、カスケード接続された（「ループバック結合している」）エンコーダとデコーダ、アップサンプラ、および信号受信チャネル２５の残りの部分をまわってサウンドカード出力部（ＯＵＴ）に向かう部分の周波数応答を決定することが好ましい。同様に、サウンドカード入力部２に印加されるアナログ入力信号と、入力チャネルレベルメータ２２（ＶＵメータ）における測定ノードとの間の第２の周波数応答が測定されることが好ましく、それによって、コンピュータ化試験システム２０の一連のオーディオ処理要素または回路が、４００Ｈｚ、１ｋＨｚ、３ｋＨｚなどの１つもしくは複数の関連するオーディオ周波数において、または２０Ｈｚと２０ｋＨｚ間の可聴周波数範囲の任意の他の組において、周波数応答もしくは少なくとも利得値によって特徴づけられる。

デジタル・キャリブレーション・ジェネレータ３１は、パーソナルコンピュータ上で動作するキャリブレーション・プログラムによって与えられるキャリブレーション信号データに従って、所定のレベルおよびスペクトル成分のデジタル・キャリブレーション信号を生成する。デジタル・キャリブレーション信号は、１ｋＨｚなどの単一の所定周波数を中心とする狭帯域の正弦波信号か、または各周波数における信号損失および利得を測定するために、対象周波数範囲にわたる所定の組の周波数を中心とする正弦波信号を含むことができる。好ましくは、２０Ｈｚと２０ｋＨｚ間、または２００Ｈｚと４ｋＨｚ間のように特定の対象周波数範囲にわたって全ての周波数応答が測定される。このように、特定の組の周波数における信号利得／損失、および任意選択の位相を含む周波数応答は、狭帯域もしくは広帯域のオーディオ周波数帯域、または、例えば特定計測標準の計測帯域幅の要件に基づく範囲にわたって測定することができる。

次に、測定された第１および第２の周波数応答から計算されたキャリブレーションデータは、検索して複合オーディオ・アナライザ・ジェネレータ１０へ自動伝送または手動入力するために、適切なメモリ領域、またはキャリブレーション・プログラムに関連づけられたファイル構造体に記憶される。複合オーディオ・アナライザ・ジェネレータ１０は、次いでキャリブレーションデータを読み込み、デジタル・オーディオ・デバイスの試験中に、適切にキャリブレーションされたアナログ試験信号のレベルを計算するかまたは設定するように適合されている。本発明の他の実施形態によれば、決定されたキャリブレーションデータは、公称利得値すなわちキャリブレーションされた利得値に届くように、サウンドカードのプログラマブル・プリアンプまたはＡ／Ｄコンバータにおける１つまたは複数の利得値を直接調整するために用いられてもよい。同様に、信号受信チャネル２５における１つまたは複数の利得値が、そのチャネルの公称利得値すなわちキャリブレーションされた利得値を得るために直接適用されてもよい。

本コンピュータ化試験システム２０のいくつかの実施形態において、カスケード接続されたエンコーダとデコーダの周波数応答が前もってわかっている場合があり、それによってキャリブレーションサイクル中に信号経路におけるこの特定の周波数応答の測定が不要となる。そのため、スイッチＳＷ２ａ、ＳＷ２ｂを図３に示されている位置と反対側の位置に設定することができ、それによってエンコーダとデコーダがバイパスされ、信号受信チャネル２５の残りの部分の周波数応答が測定されるかまたは決定される。場合によっては、スイッチＳＷ２ａ、ＳＷ２ｂについて両方の状態の周波数応答を測定することが有利である場合さえあり、それによって、それぞれの信号経路に対してそれぞれの周波数応答を別々に決定することもできる。

Claims (9)

1. − サウンドカードに動作可能に接続されたパーソナルコンピュータであって、
   − 前記サウンドカードが、アナログ試験信号を受信するためのサウンドカード入力部、前記アナログ試験信号をデジタル試験信号に変換するように適合されたＡ／Ｄコンバータ、および、デジタル応答信号を受信し、サウンドカード出力部において提供されるアナログ出力信号に変換するための、信号受信チャネルに動作可能に結合したＤ／Ａコンバータを備える、パーソナルコンピュータと、
   − 前記パーソナルコンピュータ上で実行可能なキャリブレーション・プログラムによって与えられるキャリブレーション信号データに従って、所定のレベルおよびスペクトル成分のデジタル・キャリブレーション信号を生成するように適合されたデジタル・キャリブレーション・ジェネレータと、
   − 所定の通信プロトコルに従ってデータを送信および／または受信するように適合されており、
   − 前記デジタル試験信号または前記デジタル・キャリブレーション信号を受信し、エンコードし、外部のデジタル・オーディオ・デバイスに送信するように適合されたエンコーダ、および、前記外部のデジタル・オーディオ・デバイスからエンコードされたデジタル応答信号を受信し、デコードして、前記デジタル応答信号を前記信号受信チャネルに提供するように適合されたデコーダを備える、データ通信インタフェースと、
   − 前記キャリブレーション・プログラムによって与えられるモード制御信号に従って動作し、
   − 前記デジタル・キャリブレーション信号を前記信号受信チャネルに加えるために、前記デジタル・キャリブレーション信号がカスケード接続された前記エンコーダと前記デコーダを通して送られる第１のモード、または
   − 前記デジタル試験信号が前記データ通信インタフェースを介して前記外部のデジタル・オーディオ・デバイスに送られる第２のモード
   のいずれかにおいて、コンピュータ化試験システムを選択的に動作させるように構成されたスイッチング構成と
   を備える、デジタル・オーディオ・デバイスのためのコンピュータ化試験システム。
2. 前記エンコーダの入力に配置されたダウンサンプラ、および／または、前記信号受信チャネルにおいて前記デコーダと前記Ｄ／Ａコンバータの中間に配置されたアップサンプラを備える、請求項１に記載のコンピュータ化試験システム。
3. 前記デジタル・キャリブレーション・ジェネレータが、
   − 前記デジタル・キャリブレーション信号を定める、デジタル・オーディオ・サンプルのあらかじめ記憶された組をデータファイルから読み出すことによって、前記デジタル・キャリブレーション信号を形成し、
   − 前記デジタル・キャリブレーション信号をサウンド・カード・メモリに書き込み、
   − 前記サウンド・カード・メモリから前記デジタル・キャリブレーション信号を繰り返して再生する
   ようにさらに適合された、請求項１または２に記載のコンピュータ化試験システム。
4. 前記デジタル・キャリブレーション・ジェネレータが、
   − 所定の数学的アルゴリズムに従うデジタル・オーディオ・サンプルの計算によって前記デジタル・キャリブレーション信号を生成し、
   − 計算されたデジタル・オーディオ・サンプルを、次の再生のためにサウンド・カード・メモリにストリーミングする
   ように適合された、請求項１または２に記載のコンピュータ化試験システム。
5. 前記データ通信インタフェースが、ＬＡＮ、ブルートゥース、ＵＳＢ（ユニバーサルシリアルバス）、ＲＳ２３２、Ｉ^２Ｃ、ＳＰＩなどの有線または無線通信ネットワークの群から選択されるデータインタフェースを含む、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のコンピュータ化試験システム。
6. 前記キャリブレーション・プログラムが、コントロールボタンおよび／またはエントリーボックスを有するグラフィカル・ユーザ・インタフェースを含み、コンピュータ化試験システムの以下のモードまたはパラメータ
   ａ）コンピュータ化試験システムの前記第１のモードまたは前記第２のモードを選択する前記モード制御信号を設定すること、
   ｂ）前記デジタル・キャリブレーション信号の周波数およびレベルを設定すること、
   ｃ）前記デジタル応答信号のサンプルレートを変更するまたは前記デジタル・キャリブレーション信号のサンプルレートを変更すること、
   ｄ）前記モード制御信号によって前記デジタル・キャリブレーション・ジェネレータを有効または無効にすること、
   ｅ）前記第１のモードにおいてループバック信号経路の特性を制御すること、
   ｆ）例えばセッション確立プロトコルを利用することによって、前記データ通信インタフェースを介して前記デジタル・オーディオ・デバイスへのオーディオ通信経路を確立すること
   のうちの１つまたは複数に関するユーザ制御を可能にする、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のコンピュータ化試験システム。
7. 前記パーソナルコンピュータが、前記データ通信インタフェースのうちカスケード接続されたエンコーダとデコーダの少なくとも測定周波数応答を特徴づけるキャリブレーションデータを記憶するメモリ領域を含む、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のコンピュータ化試験システム。
8. 前記キャリブレーションデータが、前記サウンドカードの前記Ａ／Ｄコンバータおよび前記Ｄ／Ａコンバータのうち少なくとも一方の周波数応答を付加的に特徴づける、請求項７に記載のコンピュータ化試験システム。
9. ａ）キャリブレーション・プログラムによって与えられるキャリブレーション信号データに従って、所定のレベルおよびスペクトル成分のデジタル・オーディオ・キャリブレーション信号を生成するステップと、
   ｂ）データ通信インタフェースのエンコーダによって前記デジタル・オーディオ・キャリブレーション信号をエンコードして、エンコードされたデジタル・オーディオ・キャリブレーション信号を提供するステップと、
   ｃ）前記エンコードされたデジタル・オーディオ・キャリブレーション信号を前記データ通信インタフェースのデコーダに送って、デコードされたデジタル・オーディオ・キャリブレーション信号を生成するステップと、
   ｄ）前記デコードされたデジタル・オーディオ・キャリブレーション信号をサウンドカードの信号受信チャネルを通して送るステップと、
   ｅ）前記デコードされたデジタル・オーディオ・キャリブレーション信号を前記サウンドカードのＤ／Ａコンバータにおいてアナログ出力信号に変換し、前記アナログ出力信号をサウンドカード出力部に送るステップと、
   ｆ）前記デジタル・オーディオ・キャリブレーション信号と前記アナログ出力信号との間の第１の周波数応答を決定するステップと、
   ｇ）アナログ試験信号を前記サウンドカードのサウンドカード入力部に印加するステップと、
   ｈ）前記アナログ試験信号を前記サウンドカードのＡ／Ｄコンバータによってデジタル試験信号に変換するステップと、
   ｉ）前記アナログ試験信号と前記デジタル試験信号との間の第２の周波数応答を決定するステップと、
   ｊ）前記第１の周波数応答および前記第２の周波数応答を特徴づけるキャリブレーションデータの組を決定し記憶するステップと
   を含む、デジタル・オーディオ・デバイスを試験するための、サウンドカードベースのコンピュータ化試験システムの周波数応答キャリブレーションデータを決定する方法。

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