KR20140079400A - 디지털 음향 시스템 - Google Patents

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KR20140079400A
KR20140079400A KR1020147009605A KR20147009605A KR20140079400A KR 20140079400 A KR20140079400 A KR 20140079400A KR 1020147009605 A KR1020147009605 A KR 1020147009605A KR 20147009605 A KR20147009605 A KR 20147009605A KR 20140079400 A KR20140079400 A KR 20140079400A
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KR1020147009605A
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아키라 야스다
준이치 오카무라
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트라이젠스 세미컨덕터 가부시키가이샤
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Abstract

디지털 입력 신호를 변조해 디지털 신호를 출력하는 ΔΣ변조기와, ΔΣ변조기에 접속되어 상기 디지털 신호를 미스매치 쉐이핑하여 변환하는 후치 필터와, 후치 필터가 변환한 디지털 신호를 시리얼 전송되는 디지털 신호로 변환하는 패러렐·시리얼 변환기와, 패러렐·시리얼 변환기에 의해 변환된 디지털 신호를 복원하는 시리얼·패러렐 변환기와, 시리얼·패러렐 변환기에 의해 복원된 디지털 신호를 받아, 구동 소자를 구동하여 아날로그 음성으로 변환하는 구동 회로를 가지는 디지털 음향 시스템을 제공한다.

Description

디지털 음향 시스템{DIGITAL ACOUSTIC SYSTEM}
본 발명은, 디지털 신호를 아날로그 음성으로 직접 변환하는 디지털 스피커 장치를 사용한 디지털 음향 시스템 및 그 어플리케이션 등에 관한 것이다.
디지털 신호를 아날로그 음성으로 직접 변환하는 디지털 스피커 기술이 제안되고 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조.).
특허 문헌 1의 Fig. 22에는, X(L) 및 Y(R)의 2개의 디지털 음성 신호를 입력으로 하여, ΔΣ변조기와 미스매치 쉐이핑(mismatch shaping) 필터 회로에 의해 복수의 디지털 신호를 출력하는 회로와, 상기 복수의 디지털 신호에 의해 구동되는 복수의 스피커 혹은 복수의 구동 소자에 의해, 아날로그 음성을 직접 변환하는 방법이 도시되어 있다.
이러한, 디지털 신호를 아날로그 음성으로 직접 변환하는 디지털 스피커 기술을 이용한 디지털 스피커 장치는, 아날로그 전기신호에 의해 구동되고 있던 아날로그 스피커 장치에 비해, 소비 전력이 작다는 특징이 있다. 또한, 이에 더해, 이러한 디지털 스피커 장치는, 복수의 스피커 소자 혹은 복수의 구동 소자(코일 등)를 사용하므로, 종래의 하나의 스피커 소자 혹은 단일의 구동 소자를 사용한 스피커에 비해, 큰 소리를 내는 것이 가능하다.
그렇지만, 디지털 스피커 장치에서는 PCM 음원으로부터의 디지털 신호를 ΔΣ변조기와 미스매치 쉐이핑 필터 회로에 의해 복수의 디지털 신호를 출력하는 회로가 필수이며, 이들 회로를 LSI 상에 실장하기 위해서는 미세 디지털 프로세스를 사용할 필요가 있다.
도 1에, 종래의 디지털 스피커 장치를 사용한 디지털 음향 시스템의 대표적인 예로서, 디지털 스피커 장치의 시스템의 종래예를 나타낸다. 이 종래 예의 디지털 스피커 장치의 시스템은, ΔΣ변조기와 후치 필터 회로에 의해 복수의 디지털 신호를 출력하는 회로와 복수의 스피커 구동 소자로 이루어진다. 1비트의 디지털 입력 신호(110)는 ΔΣ변조기(101)에 입력되어, ΔΣ변조기(101)에서 n비트의 복수의 디지털 신호(111)로 변환한다. n비트의 복수의 디지털 신호는 후치 필터(102)에서 미스매치 쉐이핑된 m개의 디지털 신호(112)로 변환된다. m개의 디지털 신호는, 스피커 구동 회로(103)에 입력되어 s개의 구동 소자(104)를 구동하여 아날로그 음성을 진동막(105)에 의해 직접 변환한다. 상기 ΔΣ변조기(101)와 후치 필터(102)와 스피커 구동 회로(103)가 디지털 스피커 장치(100)의 구성 요소이다.
특허 문헌 1: 국제 공개 제2007/135928호
종래예에서는, ΔΣ변조기(101)와 후치 필터(102)와 스피커 구동 회로(103)가 스피커 마다 필요하게 되므로, 다수의 스피커가 이용되는 영화관이나 극장에 디지털 스피커 장치를 사용하는 경우에 미세 디지털 프로세스의 LSI를 다수 필요로 하는 과제가 있다.
본 발명은, 디지털 신호에 의해 구동되는 복수의 스피커(코일)에 의해 아날로그 음성을 직접 변환하는 디지털 스피커 장치에 최적한 디지털 음향 시스템을 제안하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일실시 형태로서, 디지털 입력 신호를 변조해 n비트의 디지털 신호를 출력하는 ΔΣ변조기와, 상기 ΔΣ변조기에 접속되어 상기 n비트의 디지털 신호를 미스매치 쉐이핑하여 m개의 디지털 신호로 변환하는 후치 필터와, 상기 후치 필터가 변환한 m개의 디지털 신호를 시리얼 전송되는 디지털 신호로 변환하는 패러렐·시리얼 변환기와, 상기 패러렐·시리얼 변환기에 의해 변환된 디지털 신호를 m개의 디지털 신호로 변환해 복원하는 시리얼·패러렐 변환기와, 상기 시리얼·패러렐 변환기에 의해 복원된 m개의 디지털 신호를 받아, s개의 구동 소자를 구동하여 아날로그 음성으로 변환하는 구동 회로를 가지는 디지털 음향 시스템을 제공한다.
본 발명의 일실시 형태로서, 디지털 입력 신호를 m개의 디지털 신호로 변환하는 프로세서와, 상기 프로세서가 변환한 m개의 디지털 신호를 시리얼 전송되는 디지털 신호로 변환하는 패러렐·시리얼 변환기와, 상기 패러렐·시리얼 변환기에 의해 변환된 디지털 신호를 m개의 디지털 신호로 변환해 복원하는 시리얼·패러렐 변환기와, 상기 시리얼·패러렐 변환기에 의해 복원된 m개의 디지털 신호를 받아, s개의 구동 소자를 구동하여 아날로그 음성으로 변환하는 구동 회로를 가지고, 상기 프로세서는, 상기 프로세서를, 디지털 입력 신호를 변조해 n비트의 디지털 신호를 출력하는 ΔΣ변조기와, 상기 ΔΣ변조기에 접속되어 상기 n비트의 디지털 신호를 미스매치 쉐이핑하여 m개의 디지털 신호로 변환하는 후치 필터로서, 동작시키기 위한 프로그램에 의해, 제어되는 것을 특징으로 하는 디지털 음향 시스템을 제공한다.
본 발명에 의하면, 디지털 스피커의 특성으로서 저 소비전력 특성을 손상하지 않고, 다수의 스피커를 사용하는 용도인 영화관이나 극장에 디지털 스피커 장치를 사용하는 경우에도, 종래의 디지털 음향 시스템에 비해 단순한 장치의 조합으로 디지털 음향 시스템을 구축할 수 있기 때문에, 디지털 음향 시스템의 코스트의 저감이 가능하게 된다.
도 1은 종래의 디지털 음향 시스템의 구성의 일례도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 디지털 음향 시스템의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 디지털 음향 시스템의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 디지털 음향 시스템의 구성도이다.
도 5는 본 발명의 제4 실시 형태에 따른 디지털 음향 시스템의 구성도이다.
도 6은 본 발명의 제5 실시 형태에 따른 디지털 음향 시스템의 구성도이다.
도 7은 본 발명의 제6 실시 형태에 따른 디지털 음향 시스템의 구성도이다.
도 8은 본 발명의 제7 실시 형태에 따른 디지털 음향 시스템의 구성도이다.
도 9는 본 발명의 제8 실시 형태에 따른 디지털 음향 시스템의 구성도이다.
(제1 실시 형태)
도 2에 본 발명의 제1 실시 형태에 따른, 디지털 스피커 장치를 사용한 디지털 음향 시스템의 구성을 나타낸다. 본 실시 형태에 따른 디지털 스피커 장치는, 디지털 신호로부터 복수의 디지털 신호를 출력하는 장치와, 이 장치가 출력하는 복수의 디지털 신호에 의해 복수의 스피커 구동 소자를 구동하는 구동 장치로 구성된다. 본 실시 형태의 특징의 하나는, 복수의 디지털 신호를 출력하는 장치와 스피커 구동 소자를 구동하는 구동 장치 사이를 패러렐·시리얼 변환 장치와 시리얼·패러렐 변환 장치에 의해 접속하는 점이다.
도 2를 참조하면, 디지털 입력 신호(210)는 ΔΣ변조기(201)에 입력되어, ΔΣ변조기(201)에서 n비트의 복수의 디지털 신호(211)로 변환된다. n비트의 복수의 디지털 신호는 후치 필터(202)에서 미스매치 쉐이핑된 m개의 디지털 신호(212)로 변환된다. m개의 디지털 신호는, 패러렐·시리얼 변환기(203)에서 시리얼 전송되는 디지털 신호(213)로 변환되어, 시리얼·패러렐 변환기(204)에서 m개의 디지털 신호(214)로 되돌려진다. 시리얼 전송되는 디지털 신호(213)의 비트 수로서는 예를 들면 1을 들 수 있지만, 1로 한정되지는 않는다. m개의 디지털 신호(214)를 받은 스피커 구동 회로(205)는 s개의 구동 소자(206)를 구동하여 아날로그 음성을 진동막(207)에 의해 직접 변환한다. 여기서, ΔΣ변조기(201)와 후치 필터(202)와 패러렐·시리얼 변환기(203)가 디지털 신호로부터 복수의 디지털 신호를 출력하는 장치(200)를 구성하고 있다. 또한, 시리얼·패러렐 변환기(204)와 스피커 구동 회로(205)가 스피커 구동 소자를 구동하는 구동 장치(220)를 구성하고 있다.
본 실시 형태와 같이, 입력된 디지털 신호로부터 복수의 디지털 신호를 출력하는 장치와, 스피커 구동 소자를 구동하는 구동 장치를 시리얼 신호로 연결하는 것이 가능하게 되면, 디지털 신호로부터 복수의 디지털 신호를 출력하는 장치에 대해 복수의 스피커 구동 소자를 구동하는 구동 장치를 시리얼 신호로 접속하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 다수의 스피커를 사용하는 예를 들면 영화관이나 극장에 디지털 스피커 장치를 사용하는 경우에도, 종래의 디지털 음향 시스템에 비해 단순한 장치의 조합으로 디지털 음향 시스템을 구축할 수 있다. 이에 따라, 디지털 음향 시스템의 코스트의 저감이 가능하게 된다.
도 2에 나타내는 제1 실시 형태에 따른 구성의 일례로서, 디지털 신호로부터 복수의 디지털 신호를 출력하는 장치와, 스피커 구동 소자를 구동하는 구동 장치를 전기적으로 시리얼 신호로 연결하는 예가 도시되어 있다. 그러나, 본 실시 형태는, 이 예에 한정되는 것은 아니며, 시리얼 신호를 무선 장치로 접속하거나, 광 신호로 접속하거나 하는 등, 전자 유도나 전계의 강도에 따라 전송하는 구성도 본 실시 형태에 포함된다. 또한, 도 2에 도시한 패러렐·시리얼 변환기(203)에서, 패러렐 신호(212)를, 복수의 시리얼 신호로 변환하는 실시예도 포함된다.
또한, 스피커 구동 소자를 구동하는 구동 장치를 디지털 신호로부터 복수의 디지털 신호를 출력하는 장치에서 구분하는 것으로, 각각의 장치에 최적한 디바이스 테크놀로지를 이용해 LSI화를 진행시키는 것이 가능하게 된다. 이에 따라, 시스템 전체의 코스트를 저감하거나, 스피커 구동 소자를 구동하는 구동 장치 측의 동작 전압을 올릴 수 있다. 따라서, 대음량을 재생하는 것도 코스트의 증대를 수반하지 않고 용이하게 구성하는 것이 가능하게 된다.
(제2 실시 형태)
도 3에, 본 발명의 제3 실시 형태에 따른, 복수의 디지털 신호를 출력하는 회로와 복수의 스피커 구동 소자를 갖추는 디지털 스피커 장치의 구성을 나타낸다. 디지털 입력 신호(310)는 마이크로 컴퓨터 장치(301)에 입력되어 미스매치 쉐이핑된 m개의 디지털 신호(311)로 변환된다. m개의 디지털 신호는, 패러렐·시리얼 변환기(302)에서 1비트의 디지털 신호(312)로 변환되고, 시리얼·패러렐 변환기(303)에서 m개의 디지털 신호(313)로 되돌려진다. m개의 디지털 신호(214)를 받은 스피커 구동 회로(304)는 s개의 구동 소자(305)를 구동하여 아날로그 음성을 진동막(306)에 의해 직접 변환한다.
여기서, 마이크로 컴퓨터 장치(301)와 패러렐·시리얼 변환기(302)가, 디지털 신호로부터 복수의 디지털 신호를 출력하는 장치(300)를 구성하고, 시리얼·패러렐 변환기(303)와 스피커 구동 회로(304)가 구동 장치(320)를 구성하고 있다. 구동 장치(320)에서, 스피커 구동 소자가 구동된다. 마이크로 컴퓨터 장치(301)는, 프로세서를 가지고, 프로세서는, 디지털 입력 신호를 변조해 n비트의 디지털 신호를 출력하는 ΔΣ변조기와, ΔΣ변조기에 접속되어 n비트의 디지털 신호를 미스매치 쉐이핑하여 m개의 디지털 신호로 변환하는 후치 필터로서, 동작시키기 위한 프로그램에 의해, 제어된다
본 실시 형태와 같이, 입력된 디지털 신호로부터 복수의 디지털 신호를 출력하는 장치로서, 프로세서를 가지는 마이크로 컴퓨터 장치를 이용 함으로써, 제1 실시 형태의 ΔΣ변조기와 후치 필터에서 실시한 것과 같은 디지털 신호 처리를, 프로그램에서 처리하는 것이 가능하게 된다. 프로그램에서 처리 함으로써 ΔΣ변조기의 변조 특성이나 후치 필터에서의 필터 특성을 하드웨어의 변경 없이 갱신하고 개량하는 것이 가능하게 된다.
(제3 실시 형태)
도 4에 복수의 디지털 신호를 출력하는 회로와 복수의 스피커 구동 소자로 이루어지는 디지털 스피커 장치의 시스템 형태의 제3 실시 형태를 나타낸다. 디지털 입력 신호(410)는 마이크로 컴퓨터 장치(401)에 입력되어 미스매치 쉐이핑된 m개의 디지털 신호(411)로 변환된다. m개의 디지털 신호는, 포맷 변환기(402)에서 기억 장치(312)에 일단 기록되고, 다시 포맷 변환기(403)에서 m개의 디지털 신호(413)로 되돌려진다. 또한, 포맷 변환기(402)의 출력을 패러렐·시리얼 변환기에 의해 시리얼 전송되는 디지털 신호로 변환하고, 기억 장치(312)에 디지털 신호를 기억해도 무방하다. 또한, 기억 장치(312)로부터 독출된 디지털 신호는, 시리얼·패러렐 변환기에 입력되어 포맷 변환기(403)에 입력되어도 무방하다. 또한, 포맷 변환기(402)가 패러렐·시리얼 변환기를 포함하고, 포맷 변환기(403)가 시리얼·패러렐 변환기를 포함하는 구성이어도 무방하다.
상기 m개의 디지털 신호(414)를 받은 스피커 구동 회로(404)는 s개의 구동 소자(405)를 구동하여 아날로그 음성을 진동막(406)에 의해 직접 변환한다. 여기서, 마이크로 컴퓨터 장치(401)와 포맷 변환기(402)가, 디지털 신호로부터 복수의 디지털 신호를 출력하는 장치(400)를 구성하고 있다. 또한, 포맷 변환기(403)와 스피커 구동 회로(404)가 스피커 구동 소자를 구동하는 구동 장치(420)를 구성하고 있다.
제3 실시 형태와 같이 디지털 신호로부터 복수의 디지털 신호를 출력하는 장치와 스피커 구동 소자를 구동하는 구동 장치를 기억 장치로 연결하는 것이 가능하게 되면, 음성 재생의 실시간 처리를 할 수 없는, 예를 들면 처리 속도가 느린 마이크로 컴퓨터 장치를 이용해도, 제1 실시 형태의 ΔΣ변조기와 후치 필터에서 실시한 것과 같은 디지털 신호 처리를 프로그램에서 처리하는 것이 가능하게 되므로, 종래의 디지털 음향 시스템에 비해, 보다 저 소비전력의 디지털 음향 시스템이 가능하게 된다.
또한, 디지털 신호 처리를 프로그램에서 처리한 결과를 복수 회 재생하는 경우에는, 기억 장치로부터 사전에 계산한 결과를 독출하기만 하면 되므로, 재계산을 실시할 필요가 없어지므로, 종래의 디지털 음향 시스템에 비해, 보다 저 소비전력의 디지털 음향 시스템이 가능하게 된다.
또한, 포매터 변환기(402)에서는, 미스매치 쉐이핑된 m개의 디지털 신호에 대해 로스리스(lossless) 데이터 압축을 실시하는 것도 가능하다. 포맷 변환기(403)에서는, 데이터의 신장을 실시하여 원래의 m개의 디지털 신호를 재생한다. 이와 같이 데이터를 압축 함으로써 필요한 기억 매체의 용량을 큰 폭으로 저감하는 것이 가능해진다. 여기서, 데이터의 압축 신장 방법에는, 연산량 및 데이터 압축률을 감안해 선택하는 것으로 기억 매체 및 하드웨어 규모의 최적을 도모하는 것도 가능해진다.
(제4 실시 형태)
도 5에 복수의 디지털 신호를 출력하는 회로와 복수의 스피커 구동 소자로 이루어지는 디지털 스피커 장치의 시스템 형태의 제4 실시 형태를 나타낸다. 디지털 입력 신호(510)는 마이크로 컴퓨터 장치(501)에 입력되어 미스매치 쉐이핑된 m개의 디지털 신호(511)로 변환된다. m개의 디지털 신호는, 패러렐·시리얼 변환기(502)에서, 시리얼 전송되는 예를 들면 1비트의 디지털 신호(512)로 일단 변환되고, 다시 시리얼·패러렐 변환기(503)에서 m개의 디지털 신호(513)로 되돌려진다. 상기 m개의 디지털 신호(514)를 받은 스피커 구동 회로(504)는 s개의 구동 소자(505)를 구동하여 아날로그 음성을 진동막(506)에 의해 직접 변환한다. 여기서, 마이크로 컴퓨터 장치(501)와 패러렐·시리얼 변환기(502)가, 디지털 신호로부터 복수의 디지털 신호를 출력하는 장치(500)를 구성하고 있다. 또한, 시리얼·패러렐 변환기(503)와 스피커 구동 회로(504)가, 스피커 구동 소자를 구동하는 구동 장치(520)를 구성하고 있다. 게다가, 구동 장치(520)는 스피커 구동 회로의 개수나 특성을 기억한 ID 소자(521)를 갖추고, 그 ID 소자로부터의 정보를, 복수의 디지털 신호를 출력하는 장치(500)에 전달하는 전송 수단(522)을 설치한다. 전송 수단(522)은, 마이크로 컴퓨터 장치(501)에 ID 소자(521)로부터의 정보를 전송한다.
본 실시 형태와 같이, 디지털 신호로부터 복수의 디지털 신호를 출력하는 장치에 마이크로 컴퓨터 장치를 이용 함으로써, 제1 실시 형태의 ΔΣ변조기와 후치 필터에서 실시한 것과 같은 디지털 신호 처리를 프로그램에서 처리할 수 있게 된다. 게다가, 구동 장치(520)의 정보를 이용 함으로써, 구동 회로의 개수나 특성에 적합한 디지털 신호 처리를 프로그램에 의해 대응할 수 있게 되므로, 다른 구동 장치를 하나의 복수의 디지털 신호를 출력하는 장치에 접속하는 것이 가능하게 된다.
(제5 실시 형태)
도 6에 복수의 디지털 신호를 출력하는 회로와 복수의 스피커 구동 소자로 이루어지는 디지털 스피커 장치의 시스템 형태의 제5 실시 형태를 나타낸다. 도 4에 도시한 제 3의 실시 형태와 같이, 미리 복수의 스피커 구동 소자를 구동하는 신호를, 디지털 신호로부터 복수의 디지털 신호를 출력하는 장치(600)에 의해 생성하여, 보존 미디어(기억 매체)(613)에 보존해 두는 것이 가능하다. 이에 따라, 변환된 데이터를, 보존 미디어(613)를 사용해 유통시키는 것이 가능해진다. 이 미리 변환된 데이터를 네트워크 통해 직접 고객에게 배신하거나, 미리 변환된 데이터를 보존 미디어(기억 매체)에 기록해 유통시킴으로써, 종래 필요했던 포매터 변환기(602)를, 재생하는 장치 측에서 준비할 필요가 없어져, 디지털 스피커 장치를 더 저렴하게 제공할 수 있게 된다.
보존 미디어(기억 매체)로서는, 광디스크, 메모리 카드 등의 매체를 들 수 있다. 이들 매체는, 기억 장치에 탈부착 할 수 있는 것이 바람직하다. 따라서, 이들 광디스크, 메모리 카드는 거치형이나 휴대형 재생 장치로서의 구동 장치(620)에 장착해 재생을 실시해도 무방하다. 또한, 네트워크를 통해 직접 고객에게 전달하는 경우에는, 스트림 형식으로 배신을 실시하거나, 고객이 가지는 보존 미디어(기억 매체)에 배신한 데이터를 일단 기록해도 무방하다.
또한, 미리 몇 개의 구동 소자 수에 대응시킨 데이터를 생성해, 기록 함으로써, 구동 소자 수가 다른 디지털 스피커 시스템에 대응시키는 것도 가능하다. 이 방법은 특히 기록 매체의 기록 밀도가 상승하고 단가가 낮은 경우에는 코스트를 저감할 수 있는 유효한 수단이 된다.
또한, 복수의 스피커 구동 소자를 구동하는 신호를 디지털 신호로부터 복수의 디지털 신호를 출력하는 장치(600)로부터의 출력은, 디지털 변조되고 있기 때문에, 변조 전의 디지털 신호로 되돌리는 것이 곤란해지는 경우가 있다. 따라서, 장치(600)로부터의 출력에, 카피(Copy) 프로텍트된 것과 동등한 효과를 갖게 할 수 있다. 게다가, 보안 수준을 높이기 위해, 상기 기억 매체에 기록할 때에 암호화를 실시하거나, 디지털 워터마크 데이터를 중첩하는 것도 가능하다. ΔΣ변조기(601)를 이용하고 있기 때문에, 음악 신호 등의 신호 대역 이외의 대역(통상 신호 대역 이상의 주파수 대역)에, 디지털 워터마크 신호를 삽입하는 것에 의해, 최종적으로 음향 신호로 변환되었을 때의 음질의 열화를 최소한으로 디지털 워터마크를 사용할 수 있게 된다. 암호화나 디지털 워터마크 데이터의 중첩은, 예를 들면 ΔΣ변조기(601), 후치 필터(602) 또는 패러렐·시리얼 변환기(603)에서 실행시킬 수 있다. 예를 들면, ΔΣ변조기(601), 후치 필터(602) 또는 패러렐·시리얼 변환기(603)에, 암호화나 디지털 워터마크 데이터의 중첩을 위한 장치를 갖추어도 무방하다. 또한, 그러한 장치는 독립한 장치여도 무방하다.
게다가, 이용하는 코일 수를 변경할 수 있는 데이터를 기록 매체 등에 기록하는 것에 의해, 한 가지의 데이터만을 기록하는 것으로, 복수의 코일 수에 대응시키는 것이 가능해져, 편리성을 향상시키는 것도 가능하다.
(제6 실시 형태)
실시 형태 1부터 5에 있어서의 ΔΣ변조기에, 캐스코드형 ΔΣ변조기를 이용하는 것도 가능하다. 도 7에 캐스코드형 ΔΣ변조기의 내부 양자화기에 다 비트를 이용한 경우의 실시 형태를 나타낸다. 캐스코드형 ΔΣ변조기(701)에서는, 초단 및 2단째 이후의 복수의 내부 ΔΣ변조기가 출력된다. 초단의 n1비트의 복수의 디지털 신호(711a)는 후치 필터(702a)에서 미스매치 쉐이핑된 m1개의 디지털 신호(712a)로 변환된다. 2단째 이후의 nx출력(711b)에는 후치 필터(702b)에서 주파수 특성을 부가해, 한층 더 미스매치 쉐이핑된 mx개의 디지털 신호(712b)로 변환된다.
m1＋m2+…+mx개의 디지털 신호는, 패러렐·시리얼 변환기(703)에서 1비트의 디지털 신호(713)로 일단 변환되고, 다시 시리얼·패러렐 변환기(704)에서 m1＋m2+…+mx개의 디지털 신호(714)로 되돌려진다. 상기 m1＋m2+…+mx개의 디지털 신호(714)를 받은 스피커 구동 회로(705)는 s개의 구동 소자(706)를 구동하여 아날로그 음성을 진동막(707)에 의해 직접 변환한다. 여기서, 캐스코드형 ΔΣ변조기(701)와 후치 필터(702a, b)와 패러렐·시리얼 변환기(703)가, 디지털 신호로부터 복수의 디지털 신호를 출력하는 장치(700)를 구성하고 있다. 또한, 시리얼·패러렐 변환기(704)와 스피커 구동 회로(705)가, 스피커 구동 소자를 구동하는 구동 장치(720)를 구성하고 있다.
캐스캐이드형 ΔΣDAC와 같이, 2단째 이후의 출력은 1단째 출력에 포함되는 잡음 성분을 지우는 부호가 된다. 이 때문에, 구동 소자(606)가 m1＋m2+…+mx보다 적은 경우는, 후단의 m2…mx를 사용하지 않아도 충분히 고정밀의 변환을 실시하는 것이 가능하다.
(제7 실시 형태)
도 8에, 본 발명의 제7 실시 형태에 따른, 복수의 디지털 신호를 출력하는 회로와 복수의 스피커 구동 소자를 갖추는 디지털 스피커 장치의 구성을 나타낸다. 디지털 입력 신호(810)는 디지털 시그널 프로세서 장치(DSP)(801)에 입력되어 미스매치 쉐이핑된 m개의 디지털 신호(811)로 변환된다. m개의 디지털 신호(811)는, 패러렐·시리얼 변환기(802)에서 s개의 디지털 신호(812)로 변환되고, 시리얼·패러렐 변환기(803)에서 m개의 디지털 신호(813)로 되돌려진다. m개의 디지털 신호(814)를 받은 스피커 구동 회로(804)는 s개의 구동 소자(805)를 구동하여 아날로그 음성을 진동막(806)에 의해 직접 변환한다.
패러렐·시리얼 변환기(802)의 입력 디지털 신호의 개수와 출력 신호의 개수의 관계는 s＜m이며, s개의 디지털 신호(812)에는 시리얼·패러렐 변환기(803)에서의 복조에 필요한 정보를 포함하고 있다.
여기서, 디지털 시그널 프로세서 장치(801)와 패러렐·시리얼 변환기(802)가, 디지털 신호로부터 복수의 디지털 신호를 출력하는 장치(800)를 구성하고, 시리얼·패러렐 변환기(803)와 스피커 구동 회로(804)가, 구동 장치(820)를 구성하고 있다. 구동 장치(820)에서 스피커 구동 소자가 구동된다.
본 실시 형태와 같이, 입력된 디지털 신호로부터 복수의 디지털 신호를 출력하는 장치로서, 디지털 시그널 프로세서 장치를 이용 함으로써, 제1 실시 형태의 ΔΣ변조기와 후치 필터에서 실시한 것과 같은 디지털 신호 처리를, 프로그램에서 처리하는 것이 가능하게 된다. 프로그램에서 처리하는 것으로 ΔΣ변조기의 변조 특성이나 후치 필터에서의 필터 특성을 하드웨어의 변경 없이 갱신하고 개량하는 것이 가능하게 된다.
(제8 실시 형태)
도 9에 복수의 디지털 신호를 출력하는 회로와 복수의 스피커 구동 소자로 이루어지는 디지털 스피커 장치의 시스템 형태의 제8 실시 형태를 나타낸다. 디지털 입력 신호(910)는 디지털 시그널 프로세서 장치(마이크로 컴퓨터 장치)(901)에 입력되어 미스매치 쉐이핑된 m개의 디지털 신호(811)로 변환된다. m개의 디지털 신호는, 포맷 변환기(902)에서 포맷이 변환되어 m개의 디지털 신호를 나타내는 정보로서 출력된다. 포맷 변환기(902)로부터 출력되는 m개의 디지털 신호는, 도 9에 도시한 바와 같이, 기억 장치(912)의 기억 매체에 일단 기록되어도 무방하다. 이 경우, 포맷 변환기(902)에 의한 포맷의 변환은, 기억 매체의 기억에 적절한 포맷으로 변환하는 것이다. 기억 장치(912)의 기억 매체에 기록된 m개의 디지털 신호를 나타내는 정보는, 다시 포맷 변환기(903)에서 m개의 디지털 신호(913)로 되돌려진다. 상기 m개의 디지털 신호(913)를 받은 스피커 구동 회로(904)는 s개의 구동 소자(905)를 구동하여 아날로그 음성을 진동막(906)에 의해 직접 변환한다. 여기서, 마이크로 컴퓨터 장치(901)와 포맷 변환기(902)가, 디지털 신호로부터 복수의 디지털 신호를 출력하는 장치(900)를 구성하고 있다. 또한, 포맷 변환기(903)와 스피커 구동 회로(904)가, 스피커 구동 소자를 구동하는 구동 장치(920)를 구성하고 있다.
또한, 포맷 변환기(902)로부터 출력되는 m개의 디지털 신호는, 전송로에 출력되어 전송되어도 무방하다. 예를 들면, 통신에 의해 송신 되거나, 혹은 복수의 수신자에게 동시에 방송으로서 송신 되어도 무방하다. 송신은 무선이어도 무방하고, 유선이어도 무방하다. 이 경우, 수신 측에서는, m개의 디지털 신호를 수신하고, 포맷 변환기(903)에서 m개의 디지털 신호(913)로 되돌려진다. 이후의 처리는 상술한 대로이다.
여기서, 포맷 변환기(902)에서 변환되는 포맷으로는, 가역 변환이 가능한 어떠한 종류의 디지털 포맷을 이용할 수 있다.
제8 실시 형태와 같이, 디지털 신호로부터 복수의 디지털 신호를 출력하는 장치와, 스피커 구동 소자를 구동하는 구동 장치를 기억 장치나 전송로로 연결하는 것이 가능하게 된다. 특히, 기억 장치를 이용하는 경우에는, 음성 재생의 실시간 처리를 할 수 없는, 예를 들면 처리 속도가 느린 디지털 시그널 프로세서 장치를 이용해도, 제1 실시 형태의 ΔΣ변조기와 후치 필터에서 실시한 것과 같은 디지털 신호 처리를 프로그램에서 처리하는 것이 가능해지므로, 종래의 디지털 음향 시스템에 비해, 보다 저 소비전력의 디지털 음향 시스템이 가능하게 된다.
또한, 디지털 신호 처리를 프로그램에서 처리한 결과를 복수 회 재생하는 경우에는, 기억 장치로부터 사전에 포맷 변조한 결과를 독출하기만 하면 되므로, 포맷 복조에 필요한 계산량을 억제한 디지털 포맷을 이용 함으로써, 종래의 디지털 음향 시스템에 비해, 보다 저 소비전력의 디지털 음향 시스템이 가능하게 된다.
또한, 포맷 변환기(902)에서는, 미스매치 쉐이핑된 m개의 디지털 신호에 대해 로스리스 데이터 압축을 실시하는 것도 가능하다. 포맷 변환기(903)에서는, 데이터의 신장을 실시하여 원래의 m개의 디지털 신호를 재생한다. 이와 같이 데이터를 압축 함으로써 필요한 기억 매체의 용량을 큰 폭으로 저감하는 것이 가능해진다. 여기서, 데이터의 압축 신장 방법에는, 연산량 및 데이터 압축률을 감안해 선택하는 것으로 기억 매체 및 하드웨어 규모의 최적을 도모하는 것도 가능해진다.
이와 같이, 본 실시 형태에서는 동일한 시리얼 신호를 이용한 경우에도, 디지털 스피커 유닛에서의 코일 수를 변경하는 것이 가능해진다.
특히, 제3 및 제5 실시 형태에서, 미리 데이터를 생성해 두지만, 재생 측에서 이용하는 코일 수를 선택할 수 있기 때문에, 복수 코일 수에 대응시킨 데이터를 미리 준비해 둘 필요가 없어, 데이터량을 삭감하는 것이 가능해진다.

Claims (22)

  1. 디지털 입력 신호를 변조해 n비트의 디지털 신호를 출력하는 ΔΣ변조기와,
    상기 ΔΣ변조기에 접속되어 상기 n비트의 디지털 신호를 미스매치 쉐이핑(mismatch shaping)하여 m개의 디지털 신호로 변환하는 후치 필터와,
    상기 후치 필터가 변환한 m개의 디지털 신호를 시리얼 전송되는 디지털 신호로 변환하는 패러렐·시리얼 변환기와,
    상기 패러렐·시리얼 변환기에 의해 변환된 디지털 신호를 m개의 디지털 신호로 변환해 복원하는 시리얼·패러렐 변환기와,
    상기 시리얼·패러렐 변환기에 의해 복원된 m개의 디지털 신호를 받아, s개의 구동 소자를 구동하여 아날로그 음성으로 변환하는 구동 회로
    를 가지는 디지털 음향 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 시리얼 전송되는 디지털 신호의 비트 수가 1인 것을 특징으로 하는 디지털 음향 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 패러렐·시리얼 변환기에 의해 변환된 디지털 신호를 기억하고, 기억된 디지털 신호를 독출해 상기 시리얼·패러렐 변환기에 출력하는 기억 장치를 가지는 디지털 음향 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 기억 장치는, 탈부착 가능한 기억 매체에 상기 패러렐·시리얼 변환기에 의해 변환된 디지털 신호를 기억하고, 독출하는 것이 가능한 것을 특징으로 하는 디지털 음향 시스템.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 기억 장치는, 디지털 워터마크 데이터가 중첩된 데이터를 기억하는 것을 특징으로 하는 디지털 음향 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 디지털 워터마크 데이터는, 상기 아날로그 음성의 대역 외의 데이터로서 중첩되는 것을 특징으로 하는 디지털 음향 시스템.
  7. 디지털 입력 신호를 m개의 디지털 신호로 변환하는 프로세서와,
    상기 프로세서가 변환한 m개의 디지털 신호를 시리얼 전송되는 디지털 신호로 변환하는 패러렐·시리얼 변환기와,
    상기 패러렐·시리얼 변환기에 의해 변환된 디지털 신호를 m개의 디지털 신호로 변환해 복원하는 시리얼·패러렐 변환기와,
    상기 시리얼·패러렐 변환기에 의해 복원된 m개의 디지털 신호를 받아, s개의 구동 소자를 구동하여 아날로그 음성으로 변환하는 구동 회로
    를 가지고,
    상기 프로세서는, 상기 프로세서를, 디지털 입력 신호를 변조해 n비트의 디지털 신호를 출력하는 ΔΣ변조기와, 상기 ΔΣ변조기에 접속되어 상기 n비트의 디지털 신호를 미스매치 쉐이핑하여 m개의 디지털 신호로 변환하는 후치 필터로서, 동작시키기 위한 프로그램에 의해, 제어되는 것을 특징으로 하는 디지털 음향 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 구동 소자의 수를 기억하는 소자를 가지고,
    상기 프로그램은, 상기 소자에 기억된 상기 구동 소자의 수를 독취하여, 상기 프로세서를 제어하는 것을 특징으로 하는 디지털 음향 시스템.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 프로세서는 디지털 시그널 프로세서인 디지털 음향 시스템.
  10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 패러렐·시리얼 변환기가 출력하는 신호의 개수는, 상기 패러렐·시리얼 변환기에 입력되는 신호의 개수보다 작고, 상기 패러렐·시리얼 변환기가 출력하는 신호는, 상기 시리얼·패러렐 변환기에서의 복조에 필요한 정보를 포함하는 디지털 음향 시스템.
  11. 디지털 입력 신호를 m개의 디지털 신호로 변환하는 디지털 시그널 프로세서와,
    상기 디지털 프로세서가 변환한 m개의 디지털 신호의 포맷을 변환해 기억 매체에 기억하는 포맷 변환기
    를 가지고,
    상기 디지털 시그널 프로세서는, 상기 프로세서를, 디지털 입력 신호를 변조해 n비트의 디지털 신호를 출력하는 ΔΣ변조기와, 상기 ΔΣ변조기에 접속되어 상기 n비트의 디지털 신호를 미스매치 쉐이핑하여 m개의 디지털 신호로 변환해 출력하는 후치 필터로서, 동작시키기 위한 프로그램에 의해, 제어되는 것을 특징으로 하는 디지털 음향 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 포맷 변환기에 의한 포맷의 변환은 가역 변환인 디지털 음향 시스템.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 포맷 변환기에 의한 포맷의 변환은 데이터 압축을 포함하는 디지털 음향 시스템.
  14. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 후치 필터는, 기억 매체 또는 전송로에 출력을 행하는 음향 시스템.
  15. 디지털 입력 신호를 변조하는 ΔΣ변조기의 출력을 미스매치 쉐이핑하는 후치 필터가 출력한 디지털 신호를 기억한 기록 매체로부터 상기 디지털 신호를 독취하고, 구동 소자를 구동하여 아날로그 음성으로 변환하는 구동 회로를 가지는 디지털 재생 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 기록 매체가 기억하는 디지털 신호에는, 상기 구동 회로의 구동 소자의 수가 포함되는 것을 특징으로 하는 디지털 재생 장치.
  17. 제15항 또는 제16항에 있어서,
    상기 기록 매체가 기억하는 디지털 신호에는, 디지털 워터마크 데이터가 중첩된 데이터를 기억하는 것을 특징으로 하는 디지털 재생 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    디지털 워터마크 데이터는, 상기 아날로그 음성의 대역 외의 데이터로서 중첩되는 것을 특징으로 하는 디지털 재생 장치.
  19. 디지털 입력 신호를 변조하는 ΔΣ변조기의 출력을 미스매치 쉐이핑하는 후치 필터가 출력한 디지털 신호를 수신하고, 구동 소자를 구동하여 아날로그 음성으로 변환하는 구동 회로를 가지는 디지털 재생 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 수신되는 디지털 신호에는, 상기 구동 회로의 구동 소자의 수가 포함되는 것을 특징으로 하는 디지털 재생 장치.
  21. 제19항 또는 제20항에 있어서,
    상기 수신되는 디지털 신호에는, 디지털 워터마크 데이터가 중첩된 데이터를 기억하는 것을 특징으로 하는 디지털 재생 장치.
  22. 제21항에 있어서,
    디지털 워터마크 데이터는, 상기 아날로그 음성의 대역 외의 데이터로서 중첩되는 것을 특징으로 하는 디지털 재생 장치.
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