JPH0446497A - パラメトリック音源の音質改善方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は超指向性音源装置等として使用されるパラメト
リック音源の音質改善方法に関する。

〔従来の技術〕

第２図はパラメトリック音源の構成を示す。

図において、１は超音波信号ｅ（１（ｔ）−ｅｏｅＩｏ
ｏｌを発生する発生器、２ａ、２ｂは増幅器、３は超音
波振動子である。また１１は音響信号Ｅ　（ｔ）の入力
端子である。

第２図および第３図でパラメトリック音源の動作原理の
概略を説明する。

第２図において超音波振動子３の共振角周波数ω。に対
応する正弦波電気信号ｅｏ（ｔ）−ｅ、ｅｉｍＯ＋を信
号発生器１より発生させる。また、外部入力端子１１よ
りパラメトリック音源から発生させたい音響信号に対応
する電気信号Ｅ　（ｔ）を入力する。

電気信号Ｅ　（ｔ）は増幅器２ｂｄ増幅後、変調器１２
に印加し、搬送波に対応する電気信号ｅ。

（１）を変調し、変調信号ｅ　（ｔ）を生しさせる。

ここで増幅度は省略して記述する。

変調電気信号ｅ　（ｔ）は、増幅器２ａで増幅された後
、平面状に配列された超音波振動子３の各々に同時に印
加される。

第３図において、バッフル乙に取り付けた超音波振動子
群の各々の振動子３に変調信号ｅ　（ｔ）を同時に印加
すると、超音波振動子３は対応する変調音圧信号Ｐ　（
ｒＯ、ｔ）　＝ＰＯＥ（ｔ）　ｅ”０を発生する。Ｐｏ
は搬送波電気信号の振幅ｅ。に対応する音圧振幅である
。

超音波振動子群３の前面からの距Ｍｒが、一定の距離ｒ
。より小さいとき（ｒ＜ｒ□）は発生音圧はＰ　（ｒｏ
　、ｔ）＝ＰＯＥ　（ｔ）ｅ””である。

距離ｒＯは搬送波の音圧振幅Ｐｏ及び超音波振動子の個
数、配列により決まるものである。

距離ｒが大きくなると（ｒ＞＞ｒＯ）、大振幅超音波の
非線形音響効果により、バッフル４に設置した超音波振
動子群３で構成されるパラメトリック音源から発生する
音圧Ｐ（ｒ、ｔ）は、近代的に次式で与えられる。

・・・・・・　　（１） β−（γ−１）／２、γ（比熱比）−Ｃｐ／Ｃｒ、Ｓ、
音源の面積、Ｃ：媒体の音速、「：音源面からの距離 第４図および第５図によりパラメトリック音源の発生音
圧の特性の概略例を説明する。

第４図は、超音波振動子群３をバッフル４に配列したパ
ラメトリック音源の法線軸からの角度に対する放射音圧
レベルの偏差（指向特性と呼ぶ）の−例を示したもので
ある。この図からパラメトリック音源は極めて鋭い指向
特性を示すことがわかる。

第５図は、端子１１に入力した音響信号用電気入力信号
Ｅ　（ｔ）のスペクトルＥ（ω）６と電気信号Ｅ　（ｔ
）に対応してパラメトリック音源から放射音圧Ｐ　（ｒ
、ｔ）のスペクトルＰ　（ｒ、ω）７を示したものであ
る。

放射音圧のスペクトルＰ（ｒ、ω）７が本来入力信号の
スペクトルＥ（ω）６と一致すれば、この信号を忠実に
音響信号として発生させたことになるが、第５図では、
スペクトル７はスペクトル６に比べて高周波成分が相対
的に大きく発生しており、原信号波形Ｅ　（ｔ）と発生
した音圧波形Ｐ（ｒ、ｔ）が異なることになり音質に歪
みが生じることになる。

〔発明が解決しようとする課題〕

第５図に示した原信号Ｅ　（ｔ）のスペクトルＥ（ω）
６に対して音圧波形Ｐ（ｒ、ｔ）のスペクトルＰ（「、
ω）７が高周波成分で相対的に大きくなるのは式（１）
かられかるように、音圧Ｐ（ｒ、ｔ）が原信号Ｅ　（ｔ
）に比例するのでなく、Ｅ　（ｔ）の時間ｔに関する２
階導関数９２／ａｔ２　（Ｅ（ｔ）ｌ　に比例すること
による。

今、例として、原信号Ｅ　（ｔ）を振幅Ｅ１角周波数ω
の正弦波信号とすると、Ｅ（ｔ）−Ｅｅ’“であり、こ
の場合時間に関する２階の導関数ａ２／ｅ　ｔ２　ｔＥ
　（ｔ））ｉｏｔａ２／９　ｔ２　（Ｅ　（ｔ）１（１
，＋　２　Ｅ　ｅ　ｌ　ｌ　＋＋＋　Ｌ　＋　ｚ　）と
なり、原信号Ｅ　（ｔ）に比べて、振幅が０２倍、波形
の位相角がπだけ進むことになる。

この結果から明らかなように、原波形Ｅ　（ｔ）に含ま
れる高周波成分はど、音圧波形、Ｐ（ｒ。

ｔ）では相対的に大きく発生されることになり、発生音
圧波形Ｐ（ｒ、ｔ）は原信号Ｅ（ｔ）に比べて音質が歪
むことになる。

この発生音圧波形Ｐ（ｒ、ｔ）が原波形Ｅ（【）より歪
むことは、音楽などを音響信号として発生させる場合に
、著しく聴衆の感覚を損ねることになる。

〔課題を解決するための手段〕

本発明においては、原波形Ｅ　（ｔ）のスペクトルＥ（
ω）に比べて発生音圧波形Ｐ　（ｐ、ｔ）のスペクトル
Ｐ（ｒ、　ω）は、高周波成分はど角周波数ωについて
ω２に比例して増加することに着目し、原波形Ｅ　（ｔ
）の入力回路にω２に反比例する等化器を挿入する。

等化器は、全周波数に連続的に挿入することは等化器の
チャンネル数が著しく多くなるので、定周波数バンド毎
に挿入する。

個々のパラメトリック音源により、原波形Ｅ（１）と発
生音圧波形Ｐ（ｒ、ｔ）のスペクトルＥ（ω）とＰ（「
、ω）の各周波成分の変換特性は異なることがあるので
、個々のバラメトリック音源毎にＨ（ω）　＝Ｐ　（ｒ
、　ω）／Ｅ（ω）を測定して、［Ｈ（ω）　］　−’
の特性をもつような等什器を原波形の入力回路に挿入す
る。

〔実施例〕

第１図は等什器を挿入したパラメトリック音源のブロッ
ク図である。

本発明においては、第２図の従来の装置の信号入力端子
に後続して等什器２１が配置されている。

一定の周波数バンド毎に、該バンドの中心角周波数Ωに
ついて、電気信号Ｅ　（ｔ）の周波数成分の振幅Ｅ（ω
）が１／Ω２倍になるような等什器２１を挿入すること
により、パラメトリック音源からの放射音圧波形Ｐ（ｒ
、ｔ）のスペクトルＰ（ｒ、ω）の高周波数成分が相対
的に抑制され、原信号波形Ｅ　（ｔ）により忠実な放射
音圧波形Ｐ（ｒ、ｔ）を得ることができる。

パラメトリック音源の入力電気信号スペクトルＥ（ω）
に対して、放射音圧波形のスペクトルＰ（ｒ、ω）との
比Ｈ（ω）＝Ｐ　（ｒ、　　ω）／Ｅ（ω）に関して［
Ｈ（ω）］　−１の特性をもつ等什器２１を挿入するこ
とにより、パラトリック音源からの放射音圧波形Ｐ（ｒ
、ｔ）のスペクトルＰ　（ｒ、ω）を原信号波形Ｅ　（
ｔ）のスペクトルＥ（ω）に近付けることができ、原信
号Ｅ　（ｔ）により忠実な音圧波形Ｐ（ｒ、ｔ）を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図である。第２図
は従来のものの一例を示す構成図である。第３図はパラ
メトリック音源による音響信号の発生図である。第４図
はパラメトリック音源の指向特性を示す。第５図はパラ
メトリック音源の発生音圧力レベルのスペクトル例を示
す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 超音波信号と、音響信号とを変調器に入力し、変調され
   た信号をバッフル上に配列した超音波振動子から発音す
   るパラメトリック音源において、音響信号波形のスペク
   トルＥ（ω）に対して、ｒを音源からの距離として、放
   射音圧波形のスペクトルＰ（ｒ、ω）との比 Ｈ（ω）＝Ｐ（ｒ、ω）／Ｅ（ω）に関して［Ｈ（ω）
   ］＾−＾１である特性を持った等化器を設けて音響信号
   を等化した後変調することを特徴とするパラメトリック
   音源の音質改善方法。