JP2004215030A - Speaker controller and speaker system - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スピーカ制御装置及びスピーカシステムの技術分野に属する。
【0002】
【従来の技術】
従来、一般にスピーカシステムにおいてその周波数特性を改善するためには、平坦な出力値を有する周波数範囲をなるべく低周波数の領域まで広げることが行われる。
【0003】
そしてこのような低周波数帯域の出力特性を改善するための方法として、スピーカ装置におけるボイスコイル又は振動板の運動状態を、検出部を設けて検出し、これを電気信号に変換して入力信号に帰還するMFB(Motional Feedback)方式があり、なかでも、スピーカ装置における振動板からの音圧を電気信号に変換して入力信号に帰還する、いわゆるAFB(Acoustic Feedback)方式が用いられていた(例えば、特許文献1及び特許文献2参照)。
【0004】
このMFB方式は、一般にボイスコイル又は振動板の運動状態を用いた制御となるため、スピーカ装置の放射特性が振動板の運動状態にのみ左右される、いわゆる密閉型のスピーカ装置にしか適用できないが、AFB方式によれば、振動板からの音圧を検出して帰還に用いるため、振動板からの放射音による音圧とダクトからの放射音による音圧との合成音圧を検出できるようにすれば、いわゆるバスレフ型のスピーカ装置にも適用することができる。
【0005】
この場合、AFBにおいては平坦な周波数特性が必要とするため、音圧を検出するマイクとして、コンデンサマイクが用いられていた。
【特許文献1】
特開平8−237788号公報
【特許文献2】
特開平10−32895号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この場合エンクロージャ内にマイクをセットすることによって十分なSN比を得ることが出来るが、音圧が極端に高いため通常のコンデンサマイクではオーバーロードになってしまう。そのため測定器に用いる高電圧のバイアスを掛けた特殊なコンデンサマイクが必要となり、このようなコンデンサマイクは非常に高価なものとなるため、スピーカ装置全体としてコストがかさんでしまうという問題点があった。
【0007】
そこで、本発明は上記の問題点を考慮して為されたものであり、その課題の一例としては、安価でかつ高性能なスピーカ制御装置及びスピーカシステムを提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項1に記載のスピーカ制御装置の発明は、スピーカ装置内の音圧変化により振動する振動材の当該振動速度に応じて発生する電圧に基づいて前記音圧を検出し、当該検出した音圧に対応する音圧信号を生成する動電型変換手段と、前記検出した音圧信号の出力特性を平坦化し、帰還用の帰還信号を生成する生成手段と、放射すべき音に対応する入力信号に対して前記生成された帰還信号を帰還し、帰還入力信号を生成する帰還手段と、前記帰還入力信号に基づいて前記スピーカ装置に含まれるスピーカを駆動して前記音を放射させる駆動手段と、を備えることを特徴として構成する。
【0009】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に好適な実施の形態について、図面2乃至4を用いて説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、ダクトを備えるスピーカ装置(以下、バスレフ型スピーカ装置と称する)を駆動・制御するスピーカ制御装置に対して本発明を適用した場合の実施の形態である。
【0010】
最初に、図2を用いて以下に説明する本実施形態に係るスピーカシステムの構成について説明する。なお、図2は本実施形態に係るスピーカシステムの構成を示すブロック図である。
【0011】
図2に示すように、本実施形態のスピーカシステムSは、スピーカ制御装置10と、バスレフ型のスピーカ装置20と、を含んで構成されている。
【0012】
このうちスピーカ制御装置10は、帰還手段としての帰還部11と、駆動手段としての駆動アンプ12と、動電型変換手段としての検出部24と、生成手段としての特性補正回路13aを含む信号処理部13と、を含んで構成される。
【0013】
なお、特性補正回路13aは、例えば図示しないコンデンサ、抵抗、演算増幅器等から構成されるフィルタである。上記音圧の検出に動電型のマイクロフォンを使用しているため、低域の出力が減少することとなることから、特性補正回路13aで電気的に補正するものである。
【0014】
また、スピーカ装置20は、筐体としてのエンクロージャ21と、当該エンクロージャ21における放射方向(図2中右方向)の面に設けられ、ボイスコイル22a及び振動板22bを含むスピーカユニット22と、スピーカユニット22の裏面方向(エンクロージャ21の内側方)に放射された音の位相を反転して上記放射方向に放射するダクト23と、により構成され、上記の検出部24がエンクロージャ21内に設置されている。
【0015】
次に、この検出部24について説明する。検出部24には、コンデンサ型マイクロフォンに比べ一般的に安価であり、また電源が不要なムービングコイル型(ダイナミック型)のマイクロフォンが用いられる。
【0016】
図3は、このムービングコイルマイクロフォンの構造例について概念的に示した図である。
【0017】
図3に示すように代表的な動電型変換器としてのムービングコイル型マイクロフォンは、固定されたマグネット31の周囲にボイスコイル33を巻きつけたもので、ボイスコイル33に貼った振動板32が空気の振動によって動くことで、ボイスコイル33が磁束を横切るためボイスコイル33の末端に振動速度に応じた電圧が発生する。
【0018】
次に動作について説明する。
【0019】
動電型変換手段としての検出部24は、エンクロージャ21内の音圧を検出し、対応する音圧信号Spoを生成して信号処理部13へ出力する。
【0020】
出力された音圧信号Spoは、信号処理部13内の特性補正回路13aに入力され、特性補正回路13aにより必要帯域に亘り周波数特性を平坦にする補正が行われ、信号処理部13は後述の処理を施し帰還信号Sfbを生成し出力する。
【0021】
帰還部11は、出力されてきた帰還信号Sfbと、外部から入力されてくる入力信号Sinとを加算し、帰還入力信号Ssyを生成する。
【0022】
駆動アンプ12は、当該帰還入力信号Ssyをあらかじめ設定された増幅率により増幅し、駆動信号Sdrを生成して上記スピーカユニット22に出力して当該スピーカユニット22を駆動する。
【0023】
次に周波数特性について図4を用いて説明する。
【0024】
図4は周波数特性の一例について示した図である。
【0025】
駆動アンプ12から出力される駆動信号Sdrの周波数特性は、図4(a)に示すように全体的に平坦な特性を有している。
【0026】
また、スピーカユニットから放射される音の音圧周波数特性は、図4(b)に示すようにスピーカ装置20における最低共振周波数f0以上の周波数帯域に亘って平坦な特性を有している。
【0027】
さらに検出部24の周波数特性についても同様に、図4(C)に示すように最低共振周波数f0以上の周波数帯域に亘って平坦な特性を有している。
【0028】
なお、信号処理部13から出力される帰還信号Sfbの周波数特性は、どのような帰還を行うかにより異なることとなる。帰還の種類としては、例えば加速度負帰還処理、振幅正帰還処理、速度負帰還処理等の任意の処理を施すことが想定される。
【0029】
例えば、加速度負帰還を施す場合においては、処理信号処理部13においては、音圧信号Spoが2回微分され、さらに当該2回微分された音圧信号Spoの極性が反転されたものが上記帰還信号Sfbとして帰還部11へ出力される。これによりスピーカユニット22の振動系における質量を増大させることができることとなり、当該スピーカユニット22から放射される音の周波数特性における低周波数帯域部分を改善することができる。
【0030】
また、振幅正帰還処理を施す場合においては、信号処理部13においては、音圧信号Spoがそのまま上記帰還信号Sfbとして帰還部11へ出力される。これにより、スピーカユニット22の振動系における等価スチフネスを減じることができ、当該スピーカユニット22から放射される音の周波数特性における低周波数帯域部分を改善することができる。
【0031】
また、速度負帰還処理を施す場合においては、エンクロージャ21の内側の音圧を検出し、対応する音圧信号Spoを1回微分され、さらに当該1回微分された音圧信号Spoの極性が反転されたものが上記帰還信号Sfbとして入力信号Sinに帰還してスピーカユニット22を駆動する。これによりスピーカユニット22の振動系における機械抵抗が制御できることとなり、共振における制動作用を制御して当該スピーカユニット22から放射される音の周波数特性における低周波数帯域部分を改善することができる。
【0032】
またこれらに限らず、信号処理部13においては、スピーカ装置20としての目標とする周波数特性を実現するために、加速度正帰還処理、速度正帰還処理、振幅負帰還処理等任意の帰還処理を行うことが可能である。
【0033】
以上説明したように、本実施形態におけるスピーカ制御装置10の動作によれば、バスレフ型のスピーカ装置20内の音圧を動電型の検出部4により検出して対応する音圧信号Spoを生成し、当該音圧信号Spoに基づいて特性補正回路13aで補正し生成された帰還信号Sfbを入力信号Sinに対して帰還してスピーカユニット22を駆動するので、スピーカ装置20の外部に放射される音の周波数特性を改善することができる。
【0034】
また、従来のコンデンサマイクに比べ安価なムービングコイル型マイクロフォン等の動電型変換器を音圧の検出に使用し、動電型における低域の出力の減少を特性補正回路13aで補正し、最低共振周波数f0以上の周波数帯域に亘り平坦な特性を有しているので、スピーカ装置全体としてコストアップを効果的に抑えつつ、高性能なスピーカを実現することができる。
【0035】
さらに、音圧の検出に動電型を用いており、検出出力が大きくなるため、取り扱いが容易になる。特に小型スピーカのバスレフ方式に適用できるので、スピーカユニットへの負担を軽減することが可能となる。
【0036】
また、検出部24はスピーカ装置20のエンクロージャ内に設置されているので、振動板22b及びダクト23からの放射音以外の外部雑音による音圧まで検出してしまうことがなく、周波数特性の制御が容易となる。
【0037】
なお、本実施形態においてはスピーカ制御装置10とスピーカ装置20とを別個のものとして説明したが、当該スピーカ制御装置10全体がスピーカ装置20の内部に設けられていても良い。またスピーカ装置20から離れた位置にスピーカ制御装置10を配置し、この状態でスピーカ装置20の動作を制御するように構成することもできる。
【0038】
さらに、本実施形態においてバスレフ型スピーカ装置について説明したが、これに限られるものではなく、密閉型スピーカ装置についても適用可能であることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来技術を示す図である。
【図2】実施形態に係るスピーカシステムの構成を示す図である。
【図3】ムービングコイル型マイクロフォンの構成を示す図である。
【図4】周波数特性について示した図である。
【符号の説明】
1・・・帰還部
2・・・駆動アンプ
3・・・スピーカユニット
4・・・コンデンサマイク
5・・・ダクト
6・・・エンクロージャ
7・・・信号処理部
S・・・スピーカシステム
10・・・スピーカ制御装置
20・・・スピーカ装置
11・・・帰還部
12・・・駆動アンプ
13・・・信号処理部
13a・・・特性補正回路
21・・・エンクロージャ
22・・・スピーカユニット
22a・・・ボイスコイル
22b・・・振動板
23・・・ダクト
24・・・検出部
31・・・マグネット
32・・・振動板
33・・・ボイスコイル
Spo・・・音圧信号
Sin・・・入力信号
Sfb・・・帰還信号
Ssy・・・帰還入力信号
Sdr・・・駆動信号[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention belongs to the technical field of a speaker control device and a speaker system.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in general, in order to improve the frequency characteristics of a speaker system, a frequency range having a flat output value is extended to a low frequency region as much as possible.
[0003]
As a method for improving the output characteristics in such a low frequency band, a motion state of a voice coil or a diaphragm in a speaker device is detected by providing a detection unit, and this is converted into an electric signal and converted into an input signal. There is an MFB (Motional Feedback) system that returns, and among them, a so-called AFB (Acoustic Feedback) system that converts sound pressure from a diaphragm in a speaker device into an electric signal and feeds back to an input signal has been used (for example, , Patent Documents 1 and 2).
[0004]
Since the MFB method generally performs control using the motion state of the voice coil or the diaphragm, it can be applied only to a so-called closed-type speaker device in which the radiation characteristics of the speaker device are influenced only by the motion state of the diaphragm. According to the AFB system, since the sound pressure from the diaphragm is detected and used for feedback, the combined sound pressure of the sound pressure due to the sound radiated from the diaphragm and the sound pressure due to the sound radiated from the duct can be detected. Then, the present invention can be applied to a so-called bass reflex type speaker device.
[0005]
In this case, since the AFB requires a flat frequency characteristic, a condenser microphone has been used as a microphone for detecting sound pressure.
[Patent Document 1]
JP-A-8-237788 [Patent Document 2]
JP-A-10-32895 [0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in this case, a sufficient SN ratio can be obtained by setting the microphone in the enclosure. However, since the sound pressure is extremely high, a normal condenser microphone is overloaded. For this reason, a special condenser microphone with a high voltage bias used for a measuring instrument is required, and such a condenser microphone is very expensive. Was.
[0007]
Therefore, the present invention has been made in consideration of the above problems, and an example of the problem is to provide an inexpensive and high-performance speaker control device and speaker system.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, an invention of a speaker control device according to claim 1 is configured such that the sound pressure is controlled based on a voltage generated according to a vibration speed of a vibrating member vibrating due to a change in sound pressure in the speaker device. Electrodynamic conversion means for generating a sound pressure signal corresponding to the detected sound pressure, flattening the output characteristics of the detected sound pressure signal, and generating means for generating a feedback signal for feedback, Feedback the generated feedback signal with respect to the input signal corresponding to the sound to be emitted, feedback means for generating a feedback input signal, and driving a speaker included in the speaker device based on the feedback input signal. And driving means for emitting the sound.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The embodiment described below is an embodiment in which the present invention is applied to a speaker control device that drives and controls a speaker device including a duct (hereinafter, referred to as a bass reflex type speaker device).
[0010]
First, the configuration of the speaker system according to the present embodiment described below with reference to FIG. 2 will be described. FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of the speaker system according to the present embodiment.
[0011]
As shown in FIG. 2, the speaker system S of the present embodiment includes a speaker control device 10 and a bass reflex type speaker device 20.
[0012]
The speaker control device 10 includes a feedback unit 11 as a feedback unit, a drive amplifier 12 as a drive unit, a detection unit 24 as an electrodynamic type conversion unit, and a signal processing unit including a characteristic correction circuit 13a as a generation unit. And a unit 13.
[0013]
The characteristic correction circuit 13a is a filter including, for example, a capacitor, a resistor, and an operational amplifier (not shown). Since an electrodynamic microphone is used for detecting the sound pressure, the output in the low frequency range is reduced. Therefore, the characteristic correction circuit 13a electrically corrects the output.
[0014]
Further, the speaker device 20 includes an enclosure 21 as a housing, a speaker unit 22 provided on a surface of the enclosure 21 in a radiation direction (right direction in FIG. 2) and including a
[0015]
Next, the detection unit 24 will be described. As the detection unit 24, a moving coil type (dynamic type) microphone which is generally less expensive than a condenser type microphone and does not require a power supply is used.
[0016]
FIG. 3 is a diagram conceptually showing an example of the structure of the moving coil microphone.
[0017]
As shown in FIG. 3, a moving coil type microphone as a typical electrodynamic converter has a voice coil 33 wound around a fixed magnet 31, and a diaphragm 32 attached to the voice coil 33 is Since the voice coil 33 crosses the magnetic flux by moving due to the vibration of air, a voltage corresponding to the vibration speed is generated at the end of the voice coil 33.
[0018]
Next, the operation will be described.
[0019]
The detection unit 24 serving as an electrokinetic conversion unit detects the sound pressure in the enclosure 21, generates a corresponding sound pressure signal Spo, and outputs it to the signal processing unit 13.
[0020]
The output sound pressure signal Spo is input to a characteristic correction circuit 13a in the signal processing unit 13, where the characteristic correction circuit 13a performs correction to flatten the frequency characteristics over a necessary band, and the signal processing unit 13 Processing is performed to generate and output a feedback signal Sfb.
[0021]
The feedback section 11 adds the output feedback signal Sfb and the input signal Sin input from the outside to generate a feedback input signal Ssy.
[0022]
The drive amplifier 12 amplifies the feedback input signal Ssy with a preset amplification factor, generates a drive signal Sdr, outputs the drive signal Sdr to the speaker unit 22, and drives the speaker unit 22.
[0023]
Next, the frequency characteristics will be described with reference to FIG.
[0024]
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the frequency characteristic.
[0025]
The frequency characteristic of the drive signal Sdr output from the drive amplifier 12 has a flat characteristic as a whole as shown in FIG.
[0026]
In addition, the sound pressure frequency characteristics of the sound radiated from the speaker unit have flat characteristics over a frequency band equal to or higher than the lowest resonance frequency f0 of the speaker device 20, as shown in FIG.
[0027]
Similarly, the frequency characteristic of the detection unit 24 has a flat characteristic over a frequency band equal to or higher than the lowest resonance frequency f0 as shown in FIG.
[0028]
Note that the frequency characteristics of the feedback signal Sfb output from the signal processing unit 13 differ depending on what kind of feedback is performed. As the type of feedback, it is assumed that arbitrary processing such as negative acceleration feedback processing, positive amplitude feedback processing, and negative velocity feedback processing is performed.
[0029]
For example, when performing acceleration negative feedback, the processed signal processing unit 13 differentiates the sound pressure signal Spo twice and further reverses the polarity of the twice differentiated sound pressure signal Spo. The signal is output to the feedback unit 11 as a signal Sfb. As a result, the mass of the speaker unit 22 in the vibration system can be increased, and the low frequency band portion in the frequency characteristics of the sound radiated from the speaker unit 22 can be improved.
[0030]
When performing the amplitude positive feedback processing, the signal processing unit 13 outputs the sound pressure signal Spo to the feedback unit 11 as the feedback signal Sfb as it is. Thereby, the equivalent stiffness in the vibration system of the speaker unit 22 can be reduced, and the low frequency band portion in the frequency characteristic of the sound radiated from the speaker unit 22 can be improved.
[0031]
When performing the speed negative feedback process, the sound pressure inside the enclosure 21 is detected, the corresponding sound pressure signal Spo is differentiated once, and the polarity of the once differentiated sound pressure signal Spo is inverted. The result is fed back to the input signal Sin as the feedback signal Sfb to drive the speaker unit 22. As a result, the mechanical resistance in the vibration system of the speaker unit 22 can be controlled, and the braking action at resonance can be controlled to improve the low frequency band portion of the frequency characteristics of the sound radiated from the speaker unit 22.
[0032]
The present invention is not limited thereto, and the signal processing unit 13 performs arbitrary feedback processing such as acceleration positive feedback processing, velocity positive feedback processing, and amplitude negative feedback processing in order to achieve a target frequency characteristic of the speaker device 20. It is possible.
[0033]
As described above, according to the operation of the speaker control device 10 in the present embodiment, the sound pressure in the bass reflex type speaker device 20 is detected by the electrodynamic type detection unit 4 and the corresponding sound pressure signal Spo is generated. Then, the feedback signal Sfb corrected and generated by the characteristic correction circuit 13a based on the sound pressure signal Spo is fed back to the input signal Sin to drive the speaker unit 22, so that it is radiated to the outside of the speaker device 20. The frequency characteristics of the sound can be improved.
[0034]
In addition, an electrodynamic transducer such as a moving coil microphone which is inexpensive compared to a conventional condenser microphone is used for sound pressure detection, and a decrease in low-frequency output in the electrodynamic type is corrected by the characteristic correction circuit 13a. Since it has flat characteristics over a frequency band equal to or higher than the resonance frequency f0, it is possible to realize a high-performance speaker while effectively suppressing an increase in cost of the entire speaker device.
[0035]
Furthermore, the electrodynamic type is used for detecting the sound pressure, and the detection output is large, so that the handling is easy. In particular, since the present invention can be applied to the bass reflex system of a small speaker, it is possible to reduce the load on the speaker unit.
[0036]
Further, since the detection unit 24 is installed in the enclosure of the speaker device 20, the sound pressure due to external noise other than the sound radiated from the
[0037]
In the present embodiment, the speaker control device 10 and the speaker device 20 have been described as separate components, but the entire speaker control device 10 may be provided inside the speaker device 20. Further, the speaker control device 10 may be arranged at a position distant from the speaker device 20, and the operation of the speaker device 20 may be controlled in this state.
[0038]
Further, in the present embodiment, the bass reflex type speaker device has been described.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a conventional technique.
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a speaker system according to the embodiment.
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a moving coil microphone.
FIG. 4 is a diagram showing frequency characteristics.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Feedback part 2 ... Drive amplifier 3 ... Speaker unit 4 ... Condenser microphone 5 ... Duct 6 ... Enclosure 7 ... Signal processing part S ... Speaker system 10 ... Speaker control device 20 Speaker device 11 Feedback unit 12 Drive amplifier 13 Signal processing unit 13 a Characteristic correction circuit 21 Enclosure 22
Claims (5)
前記検出した音圧信号の出力特性を平坦化し、帰還用の帰還信号を生成する生成手段と、
放射すべき音に対応する入力信号に対して前記生成された帰還信号を帰還し、帰還入力信号を生成する帰還手段と、
前記帰還入力信号に基づいて前記スピーカ装置に含まれるスピーカを駆動して前記音を放射させる駆動手段と、
を備えたスピーカ制御装置。Electrodynamic conversion for detecting the sound pressure based on a voltage generated according to the vibration speed of a vibrating member vibrating due to a change in sound pressure in the speaker device, and generating a sound pressure signal corresponding to the detected sound pressure Means,
Generating means for flattening the output characteristics of the detected sound pressure signal and generating a feedback signal for feedback;
Feedback means for feeding back the generated feedback signal to an input signal corresponding to a sound to be emitted, and generating a feedback input signal;
Driving means for driving a speaker included in the speaker device based on the feedback input signal to emit the sound,
A speaker control device comprising:
前記動電型変換手段は、前記スピーカ装置におけるエンクロージャの内側の音圧を検出することを特徴とするスピーカ制御装置。The speaker control device according to claim 1,
The speaker control device, wherein the electrodynamic conversion means detects a sound pressure inside the enclosure in the speaker device.
前記スピーカ装置における最低共振周波数以上の周波数帯域にわたり前記出力特性の平坦化を行うことを特徴とするスピーカ制御装置。The speaker control device according to claim 1 or 2,
A speaker control device for flattening the output characteristics over a frequency band equal to or higher than a lowest resonance frequency in the speaker device.
前記動電型変換手段はムービングコイル型マイクロフォンであることを特徴とするスピーカ制御装置。The speaker control device according to any one of claims 1 to 3,
The loudspeaker control device according to claim 1, wherein the electrodynamic conversion means is a moving coil microphone.
前記スピーカ装置と、を備えることを特徴とするスピーカシステム。A speaker control device according to any one of claims 1 to 4,
A speaker system comprising: the speaker device.
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JP2008085647A (en) * | 2006-09-27 | 2008-04-10 | Funai Electric Co Ltd | Speaker system and method of adjusting sound quality of speaker |
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- 2003-01-06 JP JP2003000496A patent/JP2004215030A/en active Pending
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