JPH10508168A

JPH10508168A - 電子的音声信号を強化する装置及び方法

Info

Publication number: JPH10508168A
Application number: JP8514512A
Authority: JP
Inventors: ガーシア，アートゥロー・ジェイ
Original assignee: トゥルー・ディメンショナル・サウンド・インコーポレーテッド
Priority date: 1993-02-23
Filing date: 1994-10-27
Publication date: 1998-08-04
Also published as: US5361306A; DE69418732D1; EP0788722A1; EP0788722B1; DE69418732T2; WO1996013959A1; AU1044195A

Abstract

(57)【要約】本発明は、高調波を電子的音声信号に加えることにより電子的音声信号を強化する。本発明は入力段（１２）及び出力段（２２）を含み、該入力段（１２）は、電磁場を設定するため場誘導コイル（１８）を介して入力電子的音声信号が送られるべき当該場誘導コイル（１８）を有する。場誘導コイル（１８）は、入力電子的音声信号が前記場誘導コイルを介して送られるとき入力電子的音声信号の高調波成分と比較して強化された高調波成分を有する誘導された電子的音声信号が生成されるように電磁場レセプタ（２６）に弱く結合されている。

Description

【発明の詳細な説明】音声信号を強化するための装置及び方法本発明の分野本発明は、電子的音声信号から生成される音の質を改善するため電子的音声信号を強化する（ｅｎｈａｎｃｅ）装置及び方法に関し、より詳細には強化する高調波を電子的音声信号に加える装置及び方法に関する。本発明の背景音楽や歌や他のこのような音を生で聴くことは、それが電子的音声信号に変換され可聴音に再変換されて戻された後の同じ音を聴くよりより楽しいとしばしば思われる。音質におけるこの知覚できる低下には多くの理由があり得る。１つの理由は、音の再生プロセス自体にある。我々が聴く多くの音、特に音符の音（ｍｕｓｉｃａｌｎｏｔｅｓ）は、複合体である場合が多い。例えば、基本ピッチ又は基本周波数を有する音符の音は、高調波と呼ばれる基本周波数の成分を通常含む。これらの高調波は、楽器あるいは他の音生成源に対してしばしば独特である、音符の音のような、音に関する質又は音の音色を生成する。換言すると、これらの高調波は、我々が聴く音を豊かにする。人間の耳は通常個々の高調波を識別することができないが、一方、人間の耳は、これらの高調波の存在又は不在を音の質におけるそれぞれの増大又は低減として知覚することができる。生の音を電子的音声信号に変換するための装置（例えば、マイクロフォン又は類似の装置）は、通常、適切に生の音の全部の質を記録し且つ変換しない。こうして、電子的音声信号は元の高調波の多くを含まない。多数の音再生システムが、高調波の強化成分をこのような不完全な音声信号に加える試みをするよう開発されて来た。しかしながら、これらのシステムは、しばしば非常に複雑且つ高価となり、そして、このようなシステムにより生成された音質は依然として生で聴いた音の元の音質に達していない。再生音が生の音より質が低いとしばしば知覚される別の理由は、音が生成され記録される環境に起因すると考えられる。例えば、野外で演奏された音楽は、多くの音波が野外に放散され聴取者により聴かれないので、通常一次元的に音が鳴る。他方、音響的に設計された部屋で演奏された音楽は、通常豊かで且つ十全に音が鳴り、個々の音源、例えば楽器は、通常一層区別可能である。この差異の１つの理由は、聴取者が聴く音が高い質の反響音を含み、該反響音は組合わさって非常に高い質の高調波を含有する可聴音を生成するためである。再生された音の全てが音響的に設計された環境内に生じるのではなく、従ってこのような質の高い反響音の恩恵を受けない。音響的に設計された環境が用いられるときでさえ、例えば、音変換装置（例えば、マイクロフォン又は類似のもの）が質の高い反響音を記録することができない場合、質の高い反響音は記録過程において失われ得る。音楽のような再生音による別の問題は、高いボリュームで聴いたとき再生音が歪むようになる場合があることである。ボリュームが増大するにつれ、歌われている歌の中の言葉を明瞭に聴くことが、あるいは１つの楽器を別の楽器から区別することがしばしば難しくなる。更なる問題は、室内で演奏されている記録された音楽の質が室内の幾何学的形状、また聴取者が音源（例えばスピーカ）に関して室内において居る位置に応じて変わり得ることである。このことが生じる場合、音楽は、室内の１つ以上の特定の位置でより良く音が聞こえる。このような位置は、よく甘い点（ｓｗｅｅｔｓｐｏｔｓ）と呼ばれる。こうして、記録された音楽の最大限の潜在力を楽しむため、聴取者はこれらの甘い点に居ることを強いられる。強化された電子的音声信号が可聴音に変換されたとき、音響的に設計された環境で元の生の音を聴く経験を一層密接に再現するものとして知覚される強化された電子的音声信号を生成するため、種々の複雑で高価なシステムが努力して開発されて来た。本発明は、相対的に安価で複雑でないという改善にある。本発明の概要本発明によれば、音声信号から生成される可聴音の質が、あたかも音響的に設計された環境で生を聴くかのような元の音の質に一層密接に近づくように、電子的音声信号を単純で且つ安価に強化するための方法及び装置が提供される。本発明は、強化する高調波を電子的音声信号に対して加える。本発明に従って強化された音声信号から生成された音は、高いボリュームで歪むようになることに抗するように見え、甘い点の形成を排除、あるいは少なくとも著しく低減しようとする。これらのため、また本発明の原理に従って、電子的音声信号は磁気コイル音声エネルギ伝達システムを介して伝達される。該システムは、強化された音声信号から生成される可聴音が知覚的により豊かに且つより十全であるように電子的音声信号を強化する。詳細には、電子的音声信号は、電磁場（ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄ）を誘導するコイルを介して電気的に伝達され、元の電子的音声信号と相関した場信号（ｆｉｅｌｄｓｉｇｎａｌ）を発生する。次いで、該場信号は場レセプタに弱く又はゆるく結合される。該場レセプタは、場信号を、強化されたしかし弱い電子的音声信号に変換する。次いで、この電子的音声信号は、スピーカや類似のもののような通常の音声再生装置での再生のため、必要ならば、増幅され得る。弱い又はゆるい結合により、誘導コイルにより設定される電磁場の小さい部分のみが、場レセプタ（ｆｉｅｌｄｒｅｃｅｐｔｏｒ）を通る。誘導された場信号のレセプタへの弱い結合は、電子的音声信号をもたらし、こうして該信号から発生され且つ所望の高調波を加えることにより強化された音を生じる。誘導コイルと場レセプタとの弱い又はゆるい結合により、高周波数の周知の負の信号歪みが助けられ、且つ低周波数が減衰される。本発明は、この種の不所望の歪み即ち劣化と一緒に、所望の高調波を信号に加えることから結果として得られる所望の歪み即ち強化もあるという発見に基づいている。負の歪み（即ち、低周波数を犠牲にして高周波数を有利にすること）はこのような高調波強化を承認できなくするので、今まで、この高調波強化は看破されていないままであったと考えられる。弱い結合と関連する不所望の歪みはそのように十分確立され周知であるが、発見された高調波強化は知られていなかったので、弱い結合は避けられ、本発明のように採用されることはなかった。本発明の誘導コイル及び場レセプタは、先に知られていない高調波強化の故この不所望の歪みを促進するため弱く又はゆるく結合される。場誘導コイルは、少なくとも１ターンを有するワイヤ巻線であり得ると考えられるが、誘導コイルが複数のターン数を有するワイヤ巻線であることが望ましい。レセプタは、電磁的伝導性ワイヤ、板、管、あるいは他の構造であり得ると考えられるが、場レセプタは複数のターン数を有するコイルであることが望ましい。場誘導コイルと場レセプタ・コイルとが同じターン数を有することが望ましく、更に、場レセプタが場誘導コイルより多くのターン数を有することが一層望ましい。誘導コイル及びレセプタ・コイルは各々別個のコアに取り付けられ、又は双方共単一の共用のコアに取り付けられ得る。コアが、例えば、空気、プラスティック及び厚紙コアのような非透磁性又は低透磁性のコアであることが望ましい。従って、前述したことによって、音響的に設計された環境において聴かれたような元の生の音の質に近づいて聴覚的に再生されたときの質が近づくように、電子的音声信号を強化する単純で且つ安価な装置及び方法が提供される。本発明の目的、特徴及び利点は、以下の記載及び添付の図面を考慮すると更に明らかになろう。図面の簡単な説明図１は、本発明の原理に従った音声信号強化装置のブロック図である。図２は、本発明に従った誘導コイル及び場レセプタ・コイルの一実施形態の斜視図である。図３は、図１の装置に類似する二重チャネル音声信号強化装置の回路図である。図４は、本発明に従った誘導コイル及び場レセプタ・コイルの代替実施形態の図解断面側面図である。本発明の詳細な説明図１を参照すると、本発明の原理に従った電子的音声信号を強化するためのシステム１０の一実施形態が示されている。システム１０は、入力段１２を含み、該入力段１２は、電源１４、入力増幅器１６、及び電磁場（ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄ）を誘導するコイル１８を有する。該電磁場誘導コイル１８を介して多重周波数入力電子的音声信号が入力増幅器１６により駆動され、マイクロフォン、磁気テープ・プレーヤ、光学的ディスク・プレーヤ、ラジオ受信機、テレビジョン音声受信機、電話受信機あるいはこれに類似のもののような電子的音声信号源２０からの元の入力信号と相関する場信号（ｆｉｅｌｄｓｉｇｎａｌ）を発生する。システム１０はまた、入力段１２から発生された場信号を、本発明の原理に従って強化され且つスピーカ及び類似のもののような通常の音生成装置により可聴音に再生され得る電子的音声信号に変換するための出力段２２を含む。出力段２２は、電源３０により給電される出力増幅器２８に接続されている場レセプタ（ｆｉｅｌｄｒｅｃｅｐｔｏｒ）２６を含む。場レセプタ２６は、いずれかの感知し得る量の不所望のフィードバック電流をコイル１８に誘導することなしに、コイル１８により生成される場信号の非常に弱い一部を受け取るよう配置されている。入力増幅器１６は電力増幅器であり、該電力増幅器は電子的音声信号源２０からの入力信号を相当に増幅し、且つ元の入力信号に追加の所望の高調波を加えたものから成る強化された電子的音声信号に変換するためレセプタ２６により受け取られるのに十分な強さで上記信号を入力段１２のコイル１８を介して駆動する。こうして、コイル１８に誘導された場信号は、出力段２２の場レセプタ２６に弱く結合される。即ち、レセプタ２６は、コイル１８により生成される場内に、しかし不所望なフィードバックをコイル１８に導入することなしに強化された信号を受け取るように電磁場的に十分な距離に配置される。弱く結合されたコイル１８及びレセプタ２６は、磁気コイル音声エネルギ伝達システム５４を形成する。コイル１８は、コア３６上に巻かれた絶縁されたワイヤ３４の単一ターンのコイルで有り、且つレセプタ２６は導電性ワイヤ、管、あるいは板で有り得ると考えられる。しかしながら、コイル１８及びレセプタ２６の双方は、絶縁されたマグネットワイヤ３４及びワイヤ４４のそれぞれの複数ターン数のコイルで且つ同じターン数であるコイルであるのが望ましい。コイル１８及び２６は、円筒状又は円形の形状であるように示されているが、本発明はこれに限定されることを意図するものではない。レセプタ・コイル２６は、コア３６と同じコアの一部を形成するのが望ましいコア４６に巻かれている。コイル1８からの場信号に応答して、強化された電子的音声信号が、レセプタ・コイル２６に発生されるが、しかし、弱い結合の故に、コイル１８を介して駆動された入力信号と比較して非常に小さい振幅である。強化された信号がレセプタ・コイル２６を通るとき相当に弱く、そのため、強化された信号が誘導し得る場信号は弱すぎてそれ自身有意のフィードバック信号をコイル１８に発生することができない。レセプタ・コイル２６の出力は、音再生装置２４により用いられるのに十分な程強化された信号を増幅するため出力増幅器２８に接続される。コイル１８により誘導された場信号は、より高い周波数に対してよりより低い周波数に対するほうが弱い。従って、レセプタ・コイル２６により発生された強化された音声信号のより低い周波数は、該強化された音声信号のより高い周波数成分より弱い。換言すると、強化された音声信号が増幅される前は、強化された音声信号の高周波数の端が、コイル1８を介して駆動された元の入力音声信号と比較して該強化された音声信号の低い周波数の端よりより高い振幅（電力レベル）を有する。従って、出力増幅器２８が周波数整形回路網１０９（図３参照）を含むことが望ましい。該周波数成形回路網１０９は、低周波数を助け、高周波数を減衰し、そのため、入力段１２に入る前の入力音声信号と、出力段２２を離れるときの強化された音声信号とを比較するとき、正味の結果が全く平坦な周波数応答となる。図２に見られるように、コア３６及び４６の各々が、コイル１８及び２６が中心軸４８に沿って同軸に且つ距離Ｇだけ離間するように、単一のコア部材５２を形成することが望ましい。円形断面を有する厚紙、プラスチックあるいは他の適切な材料の管として示されているが、コア５２は、矩形のような他の断面形状でも良く、且つアクリル性のあるいは他の十分に低い透磁率の材料の中実の棒でも良い。単一のコア５２に巻かれていることにより、エネルギ伝達システム５４のコイル１８及び２６はそれぞれ、損失のあるトランスの１次及び２次として見えることが分かり得る。即ち、コイル１８とコイル２６の間の結合は、これらコイル間の実際のトランス作用はあるとしても少ししかないように意識的に弱い。むしろ、コイル２６は、コイル１８により誘導された場のレセプタとして主に作用すると考えられており、従って、入力信号の強化を著しく歪ませないようにコイル１８に対して位置決めされる。低透磁率コアの使用が、所望され、本発明において有利であるようなコイル間の弱い結合に寄与する。また、ほぼ１即ち単位の透磁率を持つような１つ以上の低透磁率コアを使用することにより、コイル１８及び２６は、共に十分近接して保たれ、入力段１２及び出力段２２を比較的小さいパッケージに収納するようにすることができる。コイル間の間隙が弱い結合を維持するため大きくなりそうであるにも拘わらず、より高い透磁率のコアの使用、そして多分強磁性のコアの使用さえも満足し得る。更に、コイルの他に、レセプタ２６は、代わりに、コイル１８により誘導される場を受け取りそして新しく且つ強化された電子的音声信号に変換する磁気的伝導性の板、ある長さのワイヤ、管あるいは他の構造体であり得ると考えられる。システム１０の動作を強化するため、入力段１２と出力段２２とが、（コイル１８及び２６の相互作用領域でのシステム５４を介する弱い場結合を除いて）良好に電気的及び電磁的に絶縁されているのが望ましい。このため、別個の電源１４及び３０が、各々別個の接地を有するそれぞれの段１２及び２２に設けられている。また、電源１４及び３０の各々は、双方の段１２及び２２から物理的に離れているように保たれ、あるいは当該技術において周知の遮蔽技術及び材料によるようにして段１２及び２２から遮蔽されている。（マイクロフォン、磁気テープ・プレーヤ、光学的ディスク・プレーヤ、ラジオ受信機、テレビジョン音声受信機、電話受信器あるいは類似のもののような）通常の電子的音声信号源２０は、スピーカのような音生成装置２４に通常接続されている。音生成装置２４が通常の電子的音声信号源２０からの電子的音声信号を可聴音に変換するとき、生成された音は、元の生の音が記録される前に持っていた豊かさ及びフルネスの程度（即ち、質）を持たない。生成された音声信号の質は、電子的音声信号源２０と音生成装置２４との間に本発明のシステム１０を導入することにより実質的に強化される。電子的音声信号源２０からの電子的音声信号の出力が入力段１２に接続され、出力段２２の出力が音変換装置２４の入力に接続されており、その結果可聴音に変換される前に、いずれの電子的音声信号も磁気コイル音声エネルギ伝達装置５４を通らなければならない。この可聴音が聴取者により聴かれるとき、その質は、あたかも元の演奏が生で音響的に優秀な環境でなされているかのように音が鳴る点（ｐｏｉｎｔｏｆｓｏｕｎｄｉｎｇ）に対して強化される。２つのシステム１０（即ち、二重チャンネル）が用いられ、ステレオ音再生システムのそれぞれのチャンネルの各々に対して１つ当てであるのが望ましい。システム１０の一つの二重チャンネル版（ｖｅｒｓｉｏｎ）は、以下の市販されている電子的構成要素により作られた。（ａ）二重チャンネル入力増幅器（１６）−リアリスティック（Ｒｅａｌｉｓｔｉｃ）Ｓ−２０ソリッド・ステート・ステレオ１２ワット増幅器、モデルＮｏ．３１−Ｂ、（ｂ）２つの入力コイル（１８）−各々が８オームで２ワットの定格の標準スピーカ・コイル、（ｃ）２つのレセプタ・コイル（２６）−各々が８オームで２ワットの定格の標準スピーカ・コイル、及び（ｄ）二重チャンネル出力増幅器（２８）−リアリスティック・ステレオ１．５ワット前置増幅器、モデルＮｏ．４２−２１０９。上記のスピーカ・コイル１８、２６は、タンディ社（ＴａｎｄｙＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）により製造された３インチ直径のスピーカ、モデルＮｏ．４０− ２４８から取られた。各巻線１８、２６は、約０．１５インチ（０．３８ｃｍ）の幅Ｗ（図２参照）及びほぼ０．５２インチ（１．３２ｃｍ）の内径を有し、且つほぼ１０５インチ（２６７ｃｍ）の長さと、その絶縁部を含め約０．００５インチ（０．０１３ｃｍ）の直径を有するマグネットワイヤの約３０ターンの２つの層（合計約６０ターン）により形成された。各対の巻線１８及び２６は、インチでほぼ３／４×１／４（１．９×０．６４ｃｍ）の矩形断面を有し且つ双方のコイル１８及び２６を完全に通っている中実のアクリル樹脂の単一コアに同軸状に取り付けられた。コイル１８とコイル２６の間隙Ｇはほぼ０．０６０インチ（０．１５２ｃｍ）のオーダであった。リアリスティック増幅器もタンディ社により製造された。一般に、入力増幅器１６により与えられる音声信号の増幅度と、巻線１８と巻線２６との間の最適間隙Ｇ（図２参照）とは直接関連する。例えば、全ての他の変数が同じままである場合、入力増幅器１６による音声信号の増幅が増大するにつれ、間隙Ｇを最終的に増大させる必要があると考えられる。前述したように、間隙Ｇはまたコア５２の透磁率と共に直接変化すると考えられる。本発明のこの初期の実施形態は、強化された音を生成したが、また幾らかの不所望な特性を示した。これらの問題を克服するため、システム１０の別の二重チャンネルの実施形態が、ここで図３を参照して記載されるように作られた。ここで図３を見ると、左側システム１０ａと同一の右側システム１０ｂとを含むシステム１０の二重チャンネル即ちステレオ版１００が詳細に示されている。システム１０ａ及び１０ｂは、以下に記載されるであろうように、共通入力段電源１４と共通出力段電源３０とを共用する。２つのシステム１０ａ及び１０ｂの入力段１２ａと１２ｂとは同一であり、その出力段２２ａと２２ｂとは同一である。従ってシステム１０ａの回路のみが以下に詳細に記載され、システム１０ｂは同じであることが理解されるであろう。詳細には、入力段１２ａは、第１の対の電子的音声入力７０及び７２を含み、該第１の対の電子的音声入力７０及び７２はそれぞれ、電源１４及び入力段１２ａの接地（ＧＮＤ１）と、１０キロオームのポテンショメータ７４とに接続されている。ポテンショメータ７４のワイパは、１０μＦのキャパシタ７６を介してＬＭ３８３演算増幅器７８の非反転入力に接続されている。演算増幅器７８の出力８０は、１／２ワットの接地された直列抵抗８４及び８５（それぞれ２００オームと１０オーム）の接続点から４７０μＦのキャパシタ８６を介して演算増幅器７８の反転入力にフィードバックされる。演算増幅器７８の出力８０は更に、１オーム１／２ワット抵抗８８と０．２μＦのキャパシタ９０との直列分岐を介してＧＮＤ１に接続されている。出力８０は、次に、磁石コイル音声エネルギ伝達システム５４の誘導コイル1８に２２００μＦのキャパシタ９２を介して接続され、入力７０、７２からの電子的音声信号をコイル１８を介して駆動し、前述したように場信号を誘導する。エネルギ伝達システム５４は、場レセプタ２６を含み、該場レセプタ２６は、１キロオームのポテンショメータ９６に接続されており、該ポテンショメータ９６のワイパは１０キロオームの抵抗９８及び１μＦのキャパシタ１０１を介してＬＭ１４５８Ｎ演算増幅器１０２の非反転入力に接続されている。コイル１８及びレセプタ２６は、市販の電子的構成要素を用いてシステム１０の前述した版に見い出される各々同じ標準の８オーム、２ワットのスピーカ・コイルである。エネルギ伝達システム５４、コイル１８及びレセプタ２６の双方は構造的完全さのため低透磁率のポリマー・ポッティング材料により完全に密封されている。ミメソタ州Ｓｔ．Ｐａｕｌの３Ｍにより製造されたＤＰ−２７０、黒色エポキシ・ポッティング化合物／接着剤は、十分な構造的強度と低透磁率を与えた。コイル１８及び２６の双方は、それらの元の円筒形態に且つ図２に示される同軸の向きにほぼ０．０２５インチ（０．０６３５ｃｍ）の間隙Ｇでポット（ｐｏｔ）されている。増幅器１０２の出力１０４が、強化された音声出力ポート１０６に接続され、該出力ポート１０６は、前述したように、接地された出力ポート１０８と共働して、強化された電子的音声信号を再生装置２４に与える。抵抗９８とキャパシタ１０１との接続点が、出力段電源の接地（ＧＮＤ２）に、以下のような３つの並列回路分岐から成る整形回路１０９を介して接続されている。該３つの並列回路分岐は、５．１キロオームの抵抗１１０、０．０５μＦのキャパシタ１１１及び開放終端を持つ５０キロオームのポテンショメータ１１２の直列回路と、０．００２μＦのキャパシタ１１４と、５．１キロオームの抵抗１１６及び０．１ μＦのキャパシタ１１７の直列回路とである。増幅器１０２の出力１０４が、並列の４９９キロオームの抵抗１２２及び０．００５μＦのキャパシタ１２３と、並列の４９．９キロオームの抵抗１２４及び０．０１μＦのキャパシタ１２５と、並列の１０．０キロオームの抵抗１２６及び０．００５μＦのキャパシタ１２７と、１０．０キロオームの抵抗１２８との直列回路を介して戻すようにその増幅器１０２の反転入力に接続されている。出力増幅器１０２の反転入力（並びにシステム１０ｂの匹敵する出力増幅器の反転入力）は、電源３０の調整器１２９から調整された電圧に、１．５キロオームの抵抗１３０を介して、ノード１３７で５ボルトである、５１０オームの抵抗１３２と５ボルト・ツェナー・ダイオード１３４と１０μＦのキャパシタ１３６との接続点に接続されている。出力増幅器１０２の非反転入力は、同様に、５ボルト基準１３７に１００キロオームの抵抗１３８を介して結合されている。ここに記載されるように、電源１４及び３０に対して、二重トランス１４０は、約１４ボルトを各電源１４及び３０の平衡点に与える。入力段の電源１４はダイオード・ブリッジ１４２を含み、該ダイオード・ブリッジ１４２は、二重トランス１４０の１つの１４ボルト出力から全波整流された出力を生成する。該全波整流された出力は、１オーム１／２ワットの抵抗１４４、２２００μＦのキャパシタ１４５、１０キロオーム１／２ワットの抵抗１４６及び１μＦのキャパシタ１４７から成る回路により平滑化（フィルタリング）され、入力段１２ａ及び１２ｂの各々に対して公称１８ボルトの未調整の供給電圧と接地（ＧＮＤ１）とを与える。同様に、出力段の電源３０は、二重トランス１４０の他方の１４ボルト出力に接続された全波整流器ダイオード・ブリッジ１５０を含む。全波整流器ダイオード・ブリッジ１５０の出力は、１００オーム１／２ワットの抵抗１５１、４７０μＦのキャパシタ１５２、１０キロオーム１／２ワットの抵抗１５３及び１ μＦのキャパシタ１５４から成る回路により平滑化され、未調整の公称１８ボルトを電圧調整器１２９に与える。電圧調整器１２９の出力は、接地（ＧＮＤ２）に１０μＦの平滑化キャパシタ１５８及び０．０１μＦの平滑化キャパシタ１６０を介してバイパスされ、出力段２２ａ及び２２ｂの各々に対して調整された１２ボルトの供給電圧及び接地（ＧＮＤ２）を与える。キャパシタ１５８はより低い周波数をフィルタリングし、キャパシタ１６０はより高い周波数をフィルタリングする。各システム１０ａ及び１０ｂの入力増幅器７８が、個別の集積回路パッケージに設けられ、電源１４から独立に給電されており、一方各出力段２２ａ及び２２ｂの出力増幅器１０２が、単一の集積回路パッケージに設けられており、電源３０から共通に給電されている。それぞれの音声信号への干渉を防止するため、それぞれのキャパシタ１４７及び１５４の前の電源１４及び３０の部分が入力段及び出力段から離しておく、あるいは前述したように遮蔽されるのが望ましい。更に、各チャンネルのためのエネルギ伝達システム５４（場誘導コイル及び場レセプタ）もまた、該エネルギ伝達システム５４を不所望な干渉外来要素あるいは他の要素から防護するため遮蔽される必要があり得る。動作において、各チャンネルに対する電子的音声信号が、標準ジャック又は類似のもの（図示せず）により、それぞれの入力ポート７０、７２に接続される。認められるように、電子的音声信号は、通常広範囲の音声周波数を含む。それぞれの入力レベルは、ポテンショメータ７４で調整され、その結果２つのチャンネルの入力信号レベルはほぼ等しく、また入力増幅器７８がクリップなしで又はさもなければ入力信号を不都合に歪ませることなしに入力信号を可能な最大程度まで増幅することを可能にする。次いで、音声信号は、エネルギ伝達システム５４を介して強化され、該強化された音声信号は、それぞれのポテンショメータ９６によりレベルが調整され、それぞれのポテンショメータ１１２により所望の平坦な周波数応答に対して調整され、また該ポテンショメータ１１２が整形回路１０９を幾分変更して音質を聴取者の所望に応じて調整するため用いられ得る。次いで、強化された音声信号は、出力増幅器１０２により増幅され、別の増幅器又はスピーカ・システムのような音再生装置２４に出力１０６、１０８を介して（例えば標準ジャックにより）接続され、可聴音に変換される。代替として、音生成装置２４は、強化された音声信号を、記録媒体、例えば磁気テープ又は光学的ディスクの或る形式上に記録するための電子的音声信号の別の記録装置であり得る。図４を参照すると、磁気コイル音声エネルギ伝達システム５４が、その誘導コイル１９より非常に多いターン数を有するレセプタ・コイル２７により形成されるのがより望ましいことが分かった。レセプタ・コイル２７は、本発明の原理により作られた円筒形コア５３の周りに巻かれている。例えば、コア５３は、中実であり、低透磁率のプラスチック材料で作られ、一端に肩フランジ５５を有し得る。コア５３はまた、厚紙、プラスチックあるいは他の適切な材料から（コア５２に似て）管状にまたは管状ではなく形成された空心（ａｉｒｃｏｒｅ）であり得る。誘導コイル１９は、レセプタ・コイル２７の外側の周りに巻かれている。各コイル1９及び２７は、それぞれのリード２１ａ、２１ｂと、２９ａ、２９ｂを有し、各リードはフランジ５５を通るよう形成された孔を通っている。リード２１ａ、２１ｂと、２９ａ、２９ｂの各々は、適切な回路に接続されるようなされている。誘導コイル１９と比較してレセプタ・コイル２７のターン数を増大することにより、誘導コイル1９を介して駆動された電子的音声信号が、レセプタ・コイル２７に十分な強度の信号を誘導する程に増幅される必要はない。本発明が多数の実施形態を参照して記載され示されたが、またこれらの実施形態が相当に詳細に記載されたが、請求の範囲をこのように詳細に制限するあるいはいずれかの限定をする意図ではない。追加の利点及び変更は当業者には容易に見えるだろう。例えば、電子的音声信号の形態でのコンパクト・ディスク・プレーヤからの音楽あるいは声楽（ｖｏｃａｌｓ）が本発明のシステム１００を介して伝送され、その結果の強化された電子的音声信号が、カセット・プレーヤ／レコーダを用いてカセット・テープ上に再記録される場合、記録されたカセット・テープから生成される音楽あるいは声楽の質は、コンパクト・ディスクから直接生成される同じ音楽あるいは声楽より、知覚できるほど一層良いことが分かった。このことは、たとえコンパクト・ディスク・フォーマットがカセット・テープ・フォーマットと比較してより優れた音質を生成すると広く認められていても生じる。記録媒体（例えば磁気テープあるいは光学的ディスク）に記録する前に、又は（例えばテレビジョンあるいはセル方式電話機のため）空中を通って送られる前に、あるいは（例えばコンサートあるいは演奏で）可聴音に直接変換される前に、音変換装置、例えばマイクロフォンあるいは類似のものから電子的音声信号を強化するため、本発明を用いることができると考えられる。従って、本発明は、そのより広い局面において、特定の詳細、代表的な装置及び方法、及び示され且つ記載された例示に限定されない。従って、本発明の一般の発明概念の精神と範囲から離れることなくこのような詳細から発展がなされ得る。

【手続補正書】特許法第１８４条の８【提出日】１９９６年１２月１３日【補正内容】明細書電子的音声信号を強化する装置及び方法本発明の分野本発明は、電子的音声信号から生成される音の質を改善するため電子的音声信号を強化する（ｅｎｈａｎｃｅ）装置及び方法に関し、より詳細には強化する高調波を電子的音声信号に加える装置及び方法に関する。本発明の背景音楽や歌や他のこのような音を生で聴くことは、それが電子的音声信号に変換され可聴音に再変換されて戻された後の同じ音を聴くよりより楽しいとしばしば思われる。音質におけるこの知覚できる低下には多くの理由があり得る。１つの理由は、音の再生プロセス自体にある。我々が聴く多くの音、特に音符の音（ｍｕｓｉｃａｌｎｏｔｅｓ）は、複合体である場合が多い。例えば、基本ピッチ又は基本周波数を有する音符の音は、高調波と呼ばれる基本周波数の成分を通常含む。これらの高調波は、楽器あるいは他の音生成源に対してしばしば独特である、音符の音のような、音に関する質又は音の音色を生成する。換言すると、これらの高調波は、我々が聴く音を豊かにする。人間の耳は通常個々の高調波を識別することができないが、一方、人間の耳は、これらの高調波の存在又は不在を音の質におけるそれぞれの増大又は低減として知覚することができる。生の音を電子的音声信号に変換するための装置（例えば、マイクロフォン又は類似の装置）は、通常、適切に生の音の全部の質を記録し且つ変換しない。こうして、電子的音声信号は元の高調波の多くを含まない。例えば、イコライザやトーン・コントロール装置のような多数の音再生システムが、高調波の強化成分をこのような不完全な音声信号に加える試みをするよう開発されて来た。しかしながら、これらのシステムは、しばしば非常に複雑且つ高価となり、そして、このようなシステムにより生成された音質は依然として生で聴いた音の元の音質に達していない。更なる問題は、室内で演奏されている記録された音楽の質が室内の幾何学的形状、また聴取者が音源（例えばスピーカ）に関して室内において居る位置に応じて変わり得ることである。このことが生じる場合、音楽は、室内の１つ以上の特定の位置でより良く音が聞こえる。このような位置は、よく甘い点（ｓｗｅｅｔｓｐｏｔｓ）と呼ばれる。こうして、記録された音楽の最大限の潜在力を楽しむため、聴取者はこれらの甘い点に居ることを強いられる。強化された電子的音声信号が可聴音に変換されたとき、音響的に設計された環境で元の生の音を聴く経験を一層密接に再現するものとして知覚される強化された電子的音声信号を生成するため、種々の複雑で高価なシステムが努力して開発されて来た。本発明は、相対的に安価で複雑でないという改善にある。本発明の概要本発明によれば、音声信号から生成される可聴音の質が、あたかも音響的に設計された環境で生を聴くかのような元の音の質に一層密接に近づくように、電子的音声信号を単純で且つ安価に強化するための方法及び装置が提供される。本発明は、音声信号内の強化する高調波を増幅することにより電子的音声信号の高調波の質を改善する。本発明に従って強化された音声信号から生成された音は、高いボリュームで歪むようになることに抗するように見え、甘い点の形成を排除、あるいは少なくとも著しく低減しようとする。これらのため、また本発明の原理に従って、電子的音声信号は磁気コイル音声エネルギ伝達システムを介して伝達される。該システムは、強化された音声信号から生成される可聴音が知覚的により豊かに且つより十全であるように電子的音声信号を強化する。詳細には、電子的音声信号は、電磁場（ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄ）を誘導するコイルを介して電気的に伝達され、元の電子的音声信号と相関した場信号（ｆｉｅｌｄｓｉｇｎａｌ）を発生する。次いで、該場信号は場レセプタに弱く又はゆるく結合される。該場レセプタは、場信号を、強化されたしかし弱い電子的音声信号に変換する。次いで、この電子的音声信号は、スピーカや類似のもののような通常の音声再生装置での再生のため、必要ならば、増幅され得る。弱い又はゆるい結合により、誘導コイルにより設定される電磁場の小さい部分のみが、場レセプタ（ｆｉｅｌｄｒｅｃｅｐｔｏｒ）を通る。誘導された場信号のレセプタへの弱い結合は、電子的音声信号をもたらし、こうして該信号から発生され且つ所望の高調波の強調により強化された音を生じる。誘導コイルと場レセプタとの弱い又はゆるい結合により、高周波数の周知の負の信号歪みが助けられ、且つ低周波数が減衰される。本発明は、この種の不所望の歪み即ち劣化と一緒に所望の歪み即ち強化もあるという発見に基づいている。負の歪み（即ち、低周波数を犠牲にして高周波数を有利にすること）はこのような高調波強化を承認できなくするので、今まで、この高調波強化は看破されていないままであったと考えられる。弱い結合と関連する不所望の歪みはそのように十分確立され周知であるが、発見された高調波強化は知られていなかったので、弱い結合は避けられ、本発明のように採用されることはなかった。誘導コイル及び場レセプタは、先に知られていない高調波強化の故この不所望の歪みを促進するため弱く又はゆるく結合される。場誘導コイルは、少なくとも１ターンを有するワイヤ巻線であり得ると考えられるが、誘導コイルが複数のターン数を有するワイヤ巻線であることが望ましい。レセプタは、電磁的伝導性ワイヤ、板、管、あるいは他の構造であり得ると考えられるが、場レセプタは複数のターン数を有するコイルであることが望ましい。場誘導コイルと場レセプタ・コイルとが同じターン数を有することが望ましく、更に、場レセプタが場誘導コイルより多くのターン数を有することが一層望ましい。誘導コイル及びレセプタ・コイルは各々別個のコアに取り付けられ、又は双方共単一の共用のコアに取り付けられ得る。コアが、例えば、空気、プラスティック及び厚紙コアのような非透磁性又は低透磁性のコアであることが望ましい。図４を参照すると、磁気コイル音声エネルギ伝達システム５４が、その誘導コイル１９より非常に多いターン数を有するレセプタ・コイル２７により形成されるのがより望ましいことが分かった。レセプタ・コイル２７は、本発明の原理により作られた円筒形コア５３の周りに巻かれている。例えば、コア５３は、中実であり、低透磁率のプラスチック材料で作られ、一端に肩フランジ５５を有し得る。コア５３はまた、厚紙、プラスチックあるいは他の適切な材料から（コア５２に似て）管状にまたは管状ではなく形成された空心（ａｉｒｃｏｒｅ）であり得る。誘導コイル１９は、レセプタ・コイル２７の外側の周りに巻かれている。各コイル１９及び２７は、それぞれのリード２１ａ、２１ｂと、２９ａ、２９ｂを有し、各リードはフランジ５５を通るよう形成された孔を通っている。リード２１ａ、２１ｂと、２９ａ、２９ｂの各々は、適切な回路に接続されるようなされている。誘導コイル１９と比較してレセプタ・コイル２７のターン数を増大することにより、誘導コイル１９を介して駆動された電子的音声信号が、レセプタ・コイル２７に十分な強度の信号を誘導する程に増幅される必要はない。本発明が多数の実施形態を参照して記載され示されたが、またこれらの実施形態が相当に詳細に記載されたが、請求の範囲をこのように詳細に制限するあるいはいずれかの限定をする意図ではない。追加の利点及び変更は当業者には容易に見えるだろう。例えば、電子的音声信号の形態でのコンパクト・ディスク・プレーヤからの音楽あるいは声楽（ｖｏｃａｌｓ）が本発明のシステム１００を介して伝送され、その結果の強化された電子的音声信号が、カセット・プレーヤ／レコーダを用いてカセット・テープ上に再記録される場合、記録されたカセット・テープから生成される音楽あるいは声楽の質は、コンパクト・ディスクから直接生成される同じ音楽あるいは声楽より、知覚できるほど一層良いことが分かった。このことは、たとえコンパクト・ディスク・フォーマットがカセット・テープ・フォーマットと比較してより優れた音質を生成すると広く認められていても生じる。記録媒体（例えば磁気テープあるいは光学的ディスク）に記録する前に、又は（例えばテレビジョンあるいはセル方式電話機のため）空中を通って送られる前に、あるいは（例えばコンサートあるいは演奏で）可聴音に直接変換される前に、音変換装置、例えばマイクロフォンあるいは類似のものから電子的音声信号を強化するため、本発明を用いることができると考えられる。従って、本発明は、そのより広い局面において、特定の詳細、代表的な装置及び方法、及び示され且つ記載された例示に限定されない。従って、本発明の一般の発明概念の精神と範囲から離れることなくこのような詳細から発展がなされ得る。請求の範囲１．電子的音声信号内の選択された周波数の振幅を変えることにより当該電子的音声信号の質を強化する装置（１０）において、電磁場を設定するため場誘導コイル（１８）を介して入力電子的音声信号が送られるべき当該場誘導コイル（１８）を有する入力段（１２）と、電磁場レセプタ（２６）と出力とを有する出力段（２２）とを備え、前記場誘導コイル（１８）と前記電磁場レセプタ（２６）とは、入力電子的音声信号が前記場誘導コイルを介して送られるとき入力電子的音声信号の高調波成分と比較して改善された高調波の質を有する強化された電子的音声信号が前記出力で利用可能であるように弱く結合されていることを特徴とする装置。２．前記電磁場レセプタ（２６）は、複数のターン数を有するレセプタ・コイル（４４）であり、前記場誘導コイル（１８）と前記レセプタ・コイル（４４）とは、入力音声信号が前記場誘導コイルを介して送られるとき、強化された音声信号が前記出力で利用可能であるように弱く結合されている請求項１記載の装置（１０）。３．前記レセプタ・コイル（４４）が、前記場誘導コイル（１８）より非常に多いターン数を有する請求項２記載の装置（１０）。４．前記出力に接続され前記強化された音声信号を可聴音に変換する音生成装置（２４）を更に含む請求項１記載の装置（１０）。５．前記出力に接続され前記強化された音声信号を記録媒体に記録する記録装置（２４）を更に含む請求項１記載の装置（１０）。６．前記出力に接続され前記強化された音声信号を１つの位置から別の位置に送る送信機を更に含む請求項１記載の装置（１０）。７．電子的音声信号内の選択された周波数の振幅を変えることにより当該電子的音声信号の質を強化する方法において、少なくとも１つの入力音声信号を与えるステップと、前記少なくとも１つの入力音声信号を場誘導コイル（１８）を介して送ることにより少なくとも１つの電磁場を設定するステップと、前記少なくとも１つの電磁場を電磁場レセプタ（２６）に弱く結合して、入力音声信号の高調波の質と比較して改善された高調波の質を有する少なくとも１つの強化された音声信号を前記場レセプタ（２６）に発生するステップとを備えることを特徴とする方法。８．前記強化された音声信号を可聴音に処理するステップを更に備える請求項７記載の方法。９．請求項８記載の方法に従って生成される音。１０．前記強化された音声信号を１つの位置から別の位置に送るステップを更に備える請求項７記載の方法。１１．前記強化された音声信号を記録媒体に記録するステップを更に備える請求項７記載の方法。１２．請求項１１記載の方法により少なくとも１つの強化された音声信号が記録された記録媒体。１３．請求項７記載の方法に従って強化された電子的音声信号。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ)，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims

【特許請求の範囲】１．電磁場を設定するため場誘導コイルを介して入力電子的音声信号が送られるべき当該場誘導コイルを有する入力段と、場レセプタと出力とを有する出力段とを備え、前記場誘導コイルと前記電磁場レセプタとは、入力電子的音声信号が前記場誘導コイルを介して送られるとき入力電子的音声信号の高調波成分と比較して強化された高調波成分を有する強化された電子的音声信号が前記出力で利用可能であるように弱く結合されている電子的音声信号の質を強化する装置。２．前記場誘導コイルは複数のターン数を有する請求項１記載の装置。３．前記電磁場レセプタは、複数のターン数を有する場レセプタ・コイルである請求項２記載の装置。４．前記場レセプタ・コイルが、前記場誘導コイルより非常に多いターン数を有する請求項３記載の装置。５．前記コイルが少なくとも１つの低透磁率コアに支持されている請求項３記載の装置。６．前記少なくとも１つの低透磁率コアがほぼ単位の透磁率を有する請求項５記載の装置。７．前記電磁場レセプタは、管、ある長さのワイヤ、コイル及び板から成る群からの少なくとも１つである請求項１記載の装置。８．前記弱い結合により生じた不所望の周波数整形を打ち消すための周波数再整形回路網を含む請求項１記載の装置。９．前記強化された電子的音声信号が可聴音に処理されることを可能にする増幅器を含む請求項１記載の装置。１０．少なくとも１つの入力電子的音声信号を与えるステップと、前記少なくとも１つの入力電子的音声信号を場誘導コイルを介して送ることにより、少なくとも１つの電磁場を設定するステップと、前記少なくとも１つの電磁場を電磁場レセプタに弱く結合させて、前記入力電子的音声信号の高調波成分と比較して強化された高調波成分を有する少なくとも１つの強化された電子的音声信号を前記場レセプタに発生するステップとを備える電子的音声信号を強化する方法。１１．前記少なくとも１つの強化された電子的音声信号を可聴音に処理するステップを更に備える請求項１０記載の方法。１２．前記少なくとも１つの強化された電子的音声信号を記録媒体に記録するステップを更に備える請求項１０記載の装置。１３．請求項１２の方法によりその上に記録された少なくとも１つの強化された電子的音声信号を有する当該記録媒体。１４．前記少なくとも１つの入力電子的音声信号と前記少なくとも１つの強化された電子的音声信号のうちの一方又は他方あるいは双方を再整形して、前記弱い結合により生じた不所望の周波数整形を打ち消すステップを含む請求項１０記載の方法。