JP2009524967A - 効率的なオーディオ再生 - Google Patents

Abstract

オーディオ入力信号Ｖ_ｉｎをトランスデューサユニット２０に適応させるための装置３０は、第１のオーディオ周波数範囲からの入力信号成分を第２のオーディオ周波数範囲にマッピングしてマッピングされたオーディオ信号Ｖ_Ｍを生成するためのマッピング手段１０を有し、前記第２のオーディオ周波数範囲は前記第１のオーディオ周波数範囲よりも狭く、前記トランスデューサユニット２０は前記第２のオーディオ周波数範囲において最大の効率を持ち、前記装置は更に、入力信号Ｖ_ｉｎをフィルタリングして、第３のオーディオ周波数範囲を持つフィルタリングされた入力信号Ｖ_ｉｎ'を生成するためのフィルタ手段３１と、マッピングされたオーディオ信号Ｖ_Ｍとフィルタリングされた入力信号Ｖ_ｉｎとを結合してトランスデューサ信号Ｖ_Ｔを生成するための結合手段３２と、を有する。前記第２のオーディオ周波数範囲は好適には前記第１のオーディオ周波数範囲に含まれ、前記第３のオーディオ周波数範囲は、前記第１のオーディオ周波数範囲に隣接しても良い。第２のオーディオ周波数範囲は好適には、トランスデューサユニット２０のヘルムホルツ周波数の５％以内に亘る。

Description

本発明は、オーディオ再生に関する。更に詳細には、本発明は、オーディオ信号をトランスデューサユニットに適応させるための装置及び方法に関する。

ラウドスピーカのようなオーディオトランスデューサは、特定の最低限の音声レベルで忠実に音声を再生することができる限られた周波数範囲を持つことは、良く知られている。高忠実度のオーディオシステムは一般に、高周波数範囲を再生するための比較的小さなトランスデューサ（ツイータ）と、低周波数範囲を再生するための比較的大きなトランスデューサ（ウーファ）とを持つ。結果として、適切な音声レベルで可聴の最低周波数（約２０乃至１００Ｈｚ）を再生するために必要とされるトランスデューサユニット（即ちトランスデューサが収容された筐体）は、かなりの場所をとる。しかしながら、消費者はしばしば、必然的に小さなトランスデューサユニットを持つような小型のオーディオセットを好む。

この問題を「仮想ピッチ」のような音響心理学的な現象を利用して解決することが、提案されてきた。低周波信号成分の高調波を生成することにより、これら成分を実際に再生することなく、斯かる信号成分の存在を示唆することができる。しかしながら、この方法は、低周波（「低音」）信号成分を実際に再生することの代用とはならない。

国際特許出願公開WO2005/027568（Philips社）は、選択されたオーディオ周波数範囲を、より狭いオーディオ周波数範囲に集中させる装置を開示している。このことは、第１のオーディオ周波数範囲における第１の信号成分を検出し、第２のオーディオ周波数範囲において第２の信号成分を生成し、前記第１の信号成分の振幅に応じて前記第２の信号成分の振幅を制御することにより達成される。結果として、より狭い第２の周波数範囲において特に効率的な、専用のトランスデューサが利用され得る。元の周波数範囲は、オーディオ信号のより低い周波数信号成分（低音成分）を含み得る。

該既知の装置は非常に効果的であるが、本質的に狭い周波数帯域のみの音声しか再生しない。結果として、該既知の装置により生成される音声は時々、過度に調的（tonal）に聞こえる。

本発明の目的は、先行技術のこれらの及び他の問題を克服し、より広い周波数範囲で効率的な音声再生を可能とする、オーディオ信号をトランスデューサに適応させるための装置及び方法を提供することにある。従って、本発明は、オーディオ入力信号をトランスデューサユニットに適応させるための装置であって、前記装置は、
第１のオーディオ周波数範囲からの入力信号成分を第２のオーディオ周波数範囲にマッピングして、マッピングされたオーディオ信号を生成するためのマッピング手段を有し、前記第２のオーディオ周波数範囲は前記第１のオーディオ周波数範囲よりも狭く、前記トランスデューサユニットは前記第２のオーディオ周波数範囲において最大の効率を持ち、前記装置は更に、
前記入力信号をフィルタリングして、第３のオーディオ周波数範囲を持つフィルタリングされた入力信号を生成するためのフィルタ手段と、
前記マッピングされたオーディオ信号と前記フィルタリングされた入力信号とを結合してトランスデューサ信号を生成するための結合手段と、
を有する装置を提供する。第１のオーディオ周波数範囲からの入力信号成分を第２の、より狭いオーディオ周波数範囲にマッピングするためのマッピング手段を提供することにより、オーディオ信号は、トランスデューサユニットが最も効率的となる比較的狭い周波数範囲に集中させられることができる。第３のオーディオ周波数範囲を選択し、該第３のオーディオ周波数範囲と前記マッピングされた第２のオーディオ周波数範囲とを結合するためのフィルタ手段を更に提供することにより、周波数マッピングの利点を維持しつつ、より広い周波数範囲を持つ出力信号が得られる。

前記第３のオーディオ周波数範囲が入力オーディオ信号の周波数範囲と一致する場合には、該フィルタ手段は全域通過フィルタにより構成され得ることに留意されたい。代替として、該フィルタ手段は省略されても良い。

前記第２のオーディオ周波数範囲は、前記第１のオーディオ周波数範囲に含まれていることが好適である。このようにして、前記第１のオーディオ周波数範囲は、トランスデューサユニットが最も効率的である又は最も感度が高い周波数へと、効果的に集中させられる。しかしながら、前記第２のオーディオ周波数範囲が前記第１のオーディオ周波数範囲の外となることも可能である。

前記第３のオーディオ範囲が、前記第１のオーディオ範囲と隣接することが、更に好適である。このようにして、前記第１及び第３のオーディオ周波数範囲は、合わせて連続的な周波数範囲を形成する。前記第１及び第３のオーディオ周波数範囲がオーバラップすることも可能（例えば良く知られた−３ｄＢのような特定の振幅レベルで考慮される場合）であり、この場合には、前記第２及び第３のオーディオ周波数範囲がオーバラップせず、従って別個の周波数をカバーすることが更に好適であり得る。

前記第３のオーディオ周波数範囲が、トランスデューサユニットの第１の音圧レベル（ＳＰＬ）ピークと第２のＳＰＬピークとの間、即ち、第１のＳＰＬピークが生じる周波数と第２のＳＰＬピークが生じる周波数との間に位置することが好適である。このようにして、フィルタ手段を介してトランスデューサユニットへと供給される前記第３のオーディオ周波数範囲が、共振周波数を含まないことが確実とされる。これら共振周波数における過度の音声レベルは、かくして回避される。

有利な実施例においては、前記第１のオーディオ周波数範囲は、１５０Ｈｚを超えない、好ましくは１２０Ｈｚを超えない、更に好ましくは１００Ｈｚを超えない上限を持つ。前記第２のオーディオ周波数範囲は有利にも、５０Ｈｚよりも狭い範囲、好ましくは１０Ｈｚよりも狭い範囲、更に好ましくは５Ｈｚよりも狭い範囲に亘っても良く、好ましくは約５５Ｈｚに中心を持つが、例えば約５０又は６０Ｈｚに中心を持っても良い。前記第３のオーディオ周波数範囲は、約１００Ｈｚの下限と、トランスデューサの特性及び特定の用途に依存した約１５０乃至２００Ｈｚの上限とを持っても良い。

本装置は更に、フィルタユニットと直列に配置されたノッチフィルタユニット及び／又は利得制御ユニットを有しても良い。該ノッチフィルタユニットは好ましくは、トランスデューサユニットのより高い共振周波数を含む阻止帯域を持つ。

前記第２のオーディオ周波数範囲は、トランスデューサユニットの共振周波数を有しても良い。該共振周波数は好ましくは、主共振周波数、即ち、最も高いＳＰＬ（Sound Pressure Level）に帰着する共振周波数である。代替として、同等のＳＰＬに帰着する複数の共振周波数がある場合には、これら周波数のうち最低のものが利用されても良い。

該共振周波数において、トランスデューサユニットは高い感度を持ち、特に該トランスデューサが高い力係数（Ｂｌ）を持つ場合には、非常に高いトランスデューサ効率が得られ得る。他の有利な実施例においては、前記第２のオーディオ周波数範囲は、トランスデューサユニットのヘルムホルツ（Helmholtz）周波数を含む。斯かる実施例においても、トランスデューサの比較的高い力係数（Ｂｌ）が好適である。

トランスデューサユニットを該トランスデューサユニットのヘルムホルツ周波数で動作させることにより、トランスデューサ変位（ラウドスピーカの場合にはコーンの変位）は最小となり、一方で音声レベルは高い。ここで言及されるヘルムホルツ周波数とは、トランスデューサユニット（即ち、自身が収容された筐体を含むトランスデューサ）の「***振」周波数であることに留意されたい。筐体の大きさ及び特徴が、トランスデューサ特性と合わせて、ヘルムホルツ周波数を決定する。

トランスデューサユニットは有利にも、特に前記第２のオーディオ周波数範囲が該トランスデューサユニットのヘルムホルツ周波数を含む場合には、開口管を有する筐体に収容されても良い。このようにして、小型でありながら効率的なトランスデューサユニットが得られる。該管は必ずしも直線である必要はなく、小型の及び／又は魅力的なデザインを提供するために、曲線状であるか又は折り曲げられていても良い。該管は、例えば迷路構造を持っていても良い。

オーディオ信号をトランスデューサのヘルムホルツ周波数へとマッピングすることは、欧州特許出願05108634.6（整理番号PH000806EP1）並びに該出願から得られる特許及び特許出願に更に詳細に記載されており、これらの内容全体がここで本明細書に組み込まれたものとする。

前記マッピング手段は、前記第１のオーディオ周波数範囲を前記第２のオーディオ周波数範囲へとマッピングするように動作し、かくして周波数変換を実行する。好適な実施例においては、前記マッピング手段は、
前記第１のオーディオ周波数範囲における第１の信号成分を検出するための検出ユニットと、
前記第２のオーディオ周波数範囲における第２の信号成分を生成するための生成ユニットと、
前記第１の信号成分の振幅に応じて、前記第２の信号成分の振幅を制御するための振幅制御ユニットと、
を有する。前記検出ユニットは、それ自体知られた包絡線検出器又は他のいずれかの適切な検出器を有しても良い。前記生成ユニットは、それ自体知られた電圧制御発振器（Voltage Controlled Oscillator、ＶＣＯ）を有しても良く、前記振幅制御ユニットは、それ自体知られた乗算回路を有しても良い。前記マッピング手段は更に、マッピングされるべきオーディオ周波数範囲を選択するためのフィルタユニット、好ましくはバンドパスフィルタユニットを有しても良い。該選択されたオーディオ周波数範囲は、上述した第１のオーディオ周波数範囲に対応する。

本発明はまた、以上に定義されたような装置を有するオーディオシステムを提供する。該オーディオシステムは更に、増幅器、１以上の更なるトランスデューサ、及び／又はＣＤプレイヤ、ＤＶＤプレイヤ、ラジオチューナ、ＭＰ３プレイヤ、インターネット端末及び／又はコンピュータのような音源を有しても良い。該オーディオシステムは、（フラット）テレビジョン装置、車載用サウンドシステム、及び他の用途において利用され得る。

本発明は更に、オーディオ入力信号をトランスデューサユニットに適応させる方法であって、前記方法は、
マッピングされたオーディオ信号を生成するため、第１のオーディオ周波数範囲からの入力信号成分を第２のオーディオ周波数範囲にマッピングするステップを有し、前記第２のオーディオ周波数範囲は前記第１のオーディオ周波数範囲よりも狭く、前記トランスデューサユニットは前記第２のオーディオ周波数範囲において最大の効率を持ち、前記方法は更に、
前記入力信号をフィルタリングして、第３のオーディオ周波数範囲を持つフィルタリングされた入力信号を生成するステップと、
前記マッピングされたオーディオ信号と前記フィルタリングされた入力信号とを結合してトランスデューサ信号を生成するステップと、
を有する方法を提供する。前記フィルタリングするステップは、バンドパスフィルタ又は全域通過フィルタを含んでも良い。代替として、前記フィルタリングするステップは省略されても良い。

前記第２のオーディオ範囲が前記第１のオーディオ範囲に含まれること、及び／又は前記第３のオーディオ範囲が前記第１のオーディオ範囲に隣接していることが好ましい。本発明による方法の更なる実施例は、以下の説明により明らかとなるであろう。

本発明は更に、以上に定義されたような方法を実行するためのコンピュータプログラムを提供する。コンピュータプログラムは、ＣＤ又はＤＶＤのようなデータ担体に保存されたコンピュータ実行可能な命令のセットを有しても良い。該コンピュータ実行可能な命令のセットは、プログラム可能なコンピュータが以上に定義されたような方法を実行することを可能とするものであり、例えばインターネットを介したリモートのサーバからのダウンロード用に利用可能であっても良い。

本発明は、添付図面に示された実施例を参照しながら、以下に更に説明される。

単に非限定的な例として図１に示されたオーディオ周波数マッピング装置１０は、バンドパスフィルタ１１、検出器１２、（任意の）ローパスフィルタ１３、乗算器１４及び生成器１５を有する。フィルタ１１は、第１のオーディオ周波数範囲Ｉ（図５を参照して後により詳細に説明される）に対応する通過帯域を持ち、かくして該第１の範囲の外の全ての周波数を除去する。検出器１２は、フィルタ１１から受信された信号Ｖ_Ｆを検出する。検出器１２は好ましくは、それ自体知られたピーク検出器であるが、それ自体知られた包絡線検出器であっても良い。非常に経済的な実施例においては、該検出器はダイオードにより構成されても良い。

検出器１２により生成される信号Ｖ_Ｅは、第１の範囲Ｉ（図５を参照）内に存在する結合された信号の振幅を表す。乗算器１４は、該信号Ｖ_Ｅ、又は任意のフィルタ１３が存在する場合には該信号Ｖ_Ｅのフィルタリングされたバージョンを、周波数ｆ_ｗを持つ信号Ｖ_０により乗算する。該信号Ｖ_０は、適切な生成器１５により生成され得る。乗算器１４の出力信号Ｖ_Ｍは、ｆ_ｗに略等しい平均周波数を持ち、振幅は第１のオーディオ周波数範囲Ｉに含まれる信号に依存する。生成器周波数ｆ_ｗを変化させることにより、第２のオーディオ周波数範囲IIの平均周波数及びそれ故位置が変化させられる。オーディオ周波数マッピング装置１０は、以上に参照された国際特許出願公開WO2005/027568においてより詳細に記載されており、該文献の内容全体がここで本明細書に組み込まれたものとする。

出力信号Ｖ_Ｍは、ラウドスピーカのようなトランスデューサへと供給されても良い。幾つかの実施例においては、該ラウドスピーカは、該ラウドスピーカが高い効率を持つ周波数（例えば共振周波数）において動作するように構成されていても良い。しかしながら、信号Ｖ_Ｍは、生成器周波数ｆ_ｗにおいて非常に狭い帯域幅を持つ。結果の音声はそれ故、本質的に当該狭い帯域幅に限定され、それ故「調的（tonal）」に聞こえる。この問題を解決するため、本発明は、図２及び３に示されるように、元のオーディオ信号の少なくとも一部を、同一のトランスデューサ又はトランスデューサユニットへと供給する。

図２に模式的に示された本発明の単なる例であるオーディオ信号適応装置３０は、オーディオ周波数マッピング装置１０、フィルタユニット３１及び結合ユニット３２を有し、トランスデューサを含むトランスデューサユニット２０に結合される。オーディオ周波数マッピング装置１０は好ましくは図１の装置１０に対応するが、このことは必須ではなく、第１のオーディオ周波数範囲を第２の、より狭いオーディオ周波数範囲へとマッピングすることが可能な他のマッピング装置が利用されても良い。

オーディオ信号適応装置３０、及びそれ故オーディオ周波数マッピング装置１０は、約２０Ｈｚから約１５ｋＨｚ以上である一般的なオーディオ周波数範囲を持っていても良いオーディオ入力信号Ｖ_ｉｎを受信する。幾つかの用途においては、オーディオ入力信号Ｖ_ｉｎは、オーディオ信号適応装置３０に供給される前にフィルタリングされても良く、それ故より限定された帯域幅を持っていても良い。幾つかの用途においては、オーディオ入力信号Ｖ_ｉｎは、約２０Ｈｚから２００Ｈｚまでに亘る低音周波数に限定されていても良い。

オーディオ周波数マッピング（ＦＭ）装置１０は、信号Ｖ_Ｍを結合ユニット３２に出力する。マッピング装置１０と並列にフィルタユニット３１が配置され、該フィルタユニット３１もまた結合ユニット３２に結合される。フィルタユニット３１は、入力オーディオ信号Ｖ_ｉｎを受信し、周波数範囲（図５における第３の周波数範囲III）を選択するために該信号をフィルタリングする。それ故典型的には、フィルタユニット３１は、例えば１００Ｈｚから１５０Ｈｚまでに亘る通過帯域を持つバンドパスフィルタを有することとなる。該フィルタリングされたオーディオ入力信号Ｖ_ｉｎ'は結合ユニット３２に供給され、該結合ユニット３２において信号Ｖ_Ｍと結合されて、トランスデューサ信号Ｖ_Ｔを生成する。結合ユニット３２は、それ自体知られた加算ユニットにより構成されても良い。トランスデューサ信号Ｖ_Ｔは、トランスデューサユニット２０に供給される。

トランスデューサ２１は、比較的狭帯域のマッピングされたオーディオ信号Ｖ_Ｍと、フィルタリングされた入力信号Ｖ_ｉｎ'との組み合わせを受信することが分かる。装置１０は、例えば（第１の）周波数範囲２０乃至１００Ｈｚを５５Ｈｚに中心を持つ極めて狭い（第２の）範囲にマッピングしても良く、フィルタユニット３１は１００Ｈｚから１５０Ｈｚまでに亘る（第３の）範囲を持つ通過帯域を持つ。この例においては、２０Ｈｚから１５０Ｈｚまでの入力信号周波数が、装置３０により効果的に生成される。幾つかの実施例においては、フィルタユニット３１は全域通過フィルタにより構成されるが、バンドパスフィルタが好適である。

本発明のオーディオ信号適応装置３０の代替の実施例が、図３に模式的に示される。図３の実施例は付加的に、ノッチフィルタ（ＮＦ）ユニット３３及び利得調節ユニット３４を有し、これらユニットは共にフィルタユニット３１と直列に配置される。図示された実施例においては、これらユニットは共にフィルタユニット３１と結合ユニット３２との間に配置されているが、このことは必須ではない。

ノッチフィルタユニット３３は、図７を参照しながら後により詳細に説明されるように、トランスデューサ又はトランスデューサユニットのいずれかの更なる共振周波数に対応する周波数を除去するように動作する。利得調節ユニット３４は、好適には調節可能な利得Ｇを持つ制御された増幅器により構成され、信号Ｖ_Ｍに対する信号Ｖ_ｉｎ'の振幅を制御するように動作し、それによりバランスのとれたトランスデューサ信号Ｖ_Ｔを供給する。利得調節ユニット３４はノッチフィルタ３３の前に配置されても良いし、又はオーディオ周波数マッピングユニット１０と結合ユニット３２との間に配置されても良いことは、理解されるであろう。図３の実施例においては、トランスデューサ信号Ｖ_Ｔはトランスデューサユニット２０に供給され、トランスデューサユニット２０は好適には該ユニット２０の共振周波数及び／又はヘルムホルツ周波数で動作するように構成される。

図４において単に非限定的な例として示されたトランスデューサユニット２０は、ラウドスピーカのようなトランスデューサ２１が装着された筐体２２を有する。図４の実施例においては、筐体２２は、それぞれ第１の体積Ｖ１及び第２の体積Ｖ２を定義する２つの室を有し、更に管２３を有する。体積Ｖ１及びＶ２は、トランスデューサ２１を支持する仕切り２６により分割される。第１の体積Ｖ１は開いた状態で管２３と連通し、第２の体積Ｖ２は閉じられている。図示された実施例においては、筐体２２の一体化された部分を形成する管２３はいずれの室へも突き出ておらず、トランスデューサは管２３に対向している。例えばトランスデューサ２１が管２３と逆を向く構成のような、他の構成も可能であることは、理解されるであろう。

開放端２７を持つ管２３は、長さＬと断面積Ｓとを持ち、これらがトランスデューサユニット２０のヘルムホルツ周波数の決定に寄与する。表面積Ｓは、トランスデューサユニット２０の有効放射表面を定義する。図４に示された管２３は直線であるが、代替の実施例においては、該管は折り曲げられ、曲線状であり及び／又は迷路型の構造を持ち、かくして小型の設計を提供しても良い。図示される実施例は必ずしも定縮尺で描かれていないことに留意されたい。

代替の実施例（図示されていない）においては、筐体２２は、単一の体積Ｖ１を定義する単一の室のみを持つ。加えて、トランスデューサの前面（典型的にはラウドスピーカのコーン）２１が管２３とは逆方向の外側を向いている。しかしながら、トランスデューサは、図４に示されるように管２３の方向を向いていても良い。

いずれの実施例においても、筐体に減衰物質が存在せず、管２３が比較的長く、（第１の）体積Ｖ１が比較的小さいことが好適である。しかしながら幾つかの更なる実施例においては、少量の減衰物質が存在しても良く、管２３の相対的な大きさ及び体積Ｖ１は図示されたものとは異なっていても良い。

図２及び３を参照しながら以上に説明されたように、周波数マッピング装置１０は、中心周波数ｆ_ｗを持つ信号Ｖ_Ｍを生成する。本発明においては、筐体２２の大きさは、トランスデューサユニット２０のヘルムホルツ周波数ｆ_Ｈが、信号Ｖ_Ｍの周波数ｆ_ｗに略等しくなるように選択される。数学的に表現すると、

となる。同値からの逸脱は１０％よりも小さいこと、好適には５％よりも小さいこと、更に好適には１％よりも小さいことが好ましい。

ヘルムホルツ周波数は、図４に示されるように筐体に装着された場合には、トランスデューサの電気インピーダンスにより定義され得る。電気インピーダンス（の絶対値）は、第１の共振周波数及び第２の共振周波数において最大となる。これらの共振周波数の間で、周波数ｆ_Ｈにおいて電気インピーダンスが最小となる。該周波数ｆ_Ｈがトランスデューサユニットのヘルムホルツ周波数であり、トランスデューサユニット（図４における２０）において所謂***振が生じトランスデューサ２１の（局所的な）最小の変位に帰着する周波数である。電気インピーダンスは更なる共振周波数において更なる最大値に到達し得るが、これらは本発明には関連するものではない。

オーディオ周波数範囲の好適な分布が、図５において模式的に示されている。この非限定的な例においては、第１の周波数範囲Ｉは、２０Ｈｚから１００Ｈｚに亘るよう示されている。オーディオ入力信号（図２及び３におけるＶ_ｉｎ）の該第１の周波数範囲Ｉは、本例においては約５０Ｈｚから６０Ｈｚまでに亘る第２の周波数範囲IIへとマッピングされる。第２の周波数範囲II（図２及び３における信号Ｖ_Ｍ）は第１の周波数範囲Ｉよりも狭く、第１の周波数範囲Ｉに含まれることが分かる。

本発明によれば、トランスデューサユニット（図２及び４における２０）は、第２の周波数範囲IIのみならず第３の周波数範囲IIIをも受信する。本例においては、第３の周波数範囲IIIは１００Ｈｚから１５０Ｈｚまでに亘り、有益な低音周波数を追加することが分かる。

図５の例においては、第１の周波数範囲Ｉと第３の周波数範囲IIIとの間にオーバラップはない。しかしながら、このことは必須ではなく、これらの範囲の間の幾分かのオーバラップが望ましくなり得る。しかしながら、第２の周波数範囲IIと第３の周波数範囲IIIとの間のいずれのオーバラップも、少なくとも−３ｄＢのような一定の振幅レベルにおいては、好ましくは回避される。

トランスデューサユニット（図４における２０）の周波数特性が、図６及び７に示される。図６においては、トランスデューサユニットにより生成される音圧レベル（ＳＰＬ）は、（対数の）周波数の関数として示される。トランスデューサユニット、即ち図４における筐体２２のような筐体に装着されたトランスデューサの音圧レベル（ＳＰＬ）は、グラフＡにより表され得る。グラフＢは、筐体がなく無限大のバッフルに装着され、コーンの変位がグラフＡに対応するシステムについてと同様となるように駆動されるトランスデューサのＳＰＬを表す。

図示されるように、グラフＡは周波数ｆ_Ｈ≒５５Ｈｚにおいて（第１の）ピークを持つ。この理由のため、図５の第２の周波数範囲IIは、５５Ｈｚの周囲を中心とされる。かくして、トランスデューサが最も高いＳＰＬ（所与の入力パワーに対して）を持つ周波数範囲（５０乃至６０Ｈｚ）に、図５における第１の周波数範囲Ｉ（２０乃至１００Ｈｚ）の周波数がマッピングされることが分かる。更に、グラフＢは、約５５Ｈｚにおいてくぼみを持つことが分かる。該周波数がトランスデューサユニットのヘルムホルツ周波数であり、該周波数において、トランスデューサの筐体の体積Ｖ１（図４）及び管２３（同様に図４）が、非常に小さなコーン変位で高いＳＰＬを生じさせる。共にｆ_ＨおけるグラフＡのピークとグラフＢの谷との間のＳＰＬの著しい差は、本発明のトランスデューサユニットの明らかな利点である。

図６からはまた、更なる共振が約２００Ｈｚにおいて発生することが分かる。いずれの斯かる共振をも抑制するため、図３の実施例は、約２００Ｈｚに等しい中心周波数（ノッチ周波数ｆ_ｎ）を持つノッチフィルタ３３を含む。

図７のグラフＣは、フィルタユニット３１の帯域通過を示す。図示された例においては、通過帯域は約７０Ｈｚから１５０Ｈｚまでに亘り、グラフＡにおける（ｆ_Ｈにおける）第１のＳＰＬピークと（ｆ_ｎにおける）第２のＳＰＬピークとの、略間である。従って、該周波数範囲が追加的にトランスデューサへと供給され、かくして再生される周波数範囲を広げる。トランスデューサは、当該周波数範囲においては、周波数ｆ_Ｈの周囲ほど有効ではないため、対応する信号（図３におけるＶ_ｉｎ'）の振幅は相対的に増大させられる（図３における利得調節ユニット３４）。なぜなら、必要とされるコーンの偏位は、これらの高い周波数においては、ｆ_Ｈにおけるよりも小さいからである。

本発明によるオーディオシステムが、図８に模式的に示される。オーディオ処理装置３は、増幅ユニット５０、周波数適応装置３０及び処理ユニット４０を有するように示されている。周波数適応装置３０と処理ユニット４０とは、並列に配置されている。

音源２により生成される入力信号Ｖ_ｉｎは増幅ユニット５０に供給され、該増幅ユニット５０において増幅され、次いで装置３０及び処理ユニット４０の双方に供給される。周波数適応装置３０は、例えば低音周波数範囲のような周波数範囲を選択し、該周波数範囲を（模式的に表されている）第１のトランスデューサユニット２０のヘルムホルツ周波数へとマッピングし、一方で他の選択された周波数範囲を同一のトランスデューサユニット２０へと供給する。処理ユニット４０は、全ての周波数を増幅し、その結果の信号を（模式的に表されている）第２のトランスデューサユニット２９へと供給するための更なる増幅器を有しても良い。加えて、又は代替として、処理ユニット４０は、特定の周波数をフィルタリングするためのフィルタ、及び／又は周波数適応装置３０とトランスデューサユニット２０との間に配置された（電力）増幅器を有しても良い。

ステレオシステム又は５．１システムのような複数チャネルのオーディオシステムの場合においては、複数の周波数適応装置３０が備えられても良い。代替として、単一の周波数適応装置３０が２つ以上のチャネルにより共有されても良く、周波数適応装置３０により適応されるべき共有信号を生成するために（低音）信号が加算されても良い。

好適な実施例においては、処理ユニット４０は、とりわけ特定の時点において、第１のトランスデューサユニット２０の音圧が第２のトランスデューサユニット２９の音圧と略等しくなるように、第２のトランスデューサユニット２９へ供給される信号を遅延させるための遅延素子を有する。本実施例においては、処理ユニット４０は、装置１０によりもたらされる任意の遅延に等しい遅延を生成する。

第１のトランスデューサユニット２０は好適には、ヘルムホルツ周波数で動作するように構成された本発明によるトランスデューサユニットであり、第２のトランスデューサユニット２９は、１つ以上のトランスデューサを持つ従来のトランスデューサユニットであっても良い。

音源２は、ラジオチューナ、ＣＤ又はＤＶＤプレイヤ、ＭＰ３又はＡＡＣプレイヤ、インターネット端末、及び／又は適切なオーディオ記憶手段を持つコンピュータのような、いずれの適切な音源から構成されても良い。

本発明の用途は、（フラット）テレビジョン装置、テレビジョン受信装置、セットトップボックス装置、衛星受信装置、家庭用サウンドシステム、プロフェッショナル用サウンドシステム、及び車載用サウンドシステムを含むが、これらに限定されるものではない。

本発明は、狭いマッピングされた周波数範囲で動作するトランスデューサユニットにより再生される音声の品質が、元のオーディオ信号の一部を周波数マッピングされたオーディオ信号に加算することにより、著しく改善され得るという洞察に基づくものである。

本明細書において利用されたいずれの語も、本発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきでないことに留意されたい。特に、「有する（comprise(s)及びcomprising）」なる語は、明示的に言及されていないいずれの要素をも除外することを意図したものではない。単一の（回路）要素は、複数の（回路）要素又はその同等物により代用されても良い。

本発明は以上に説明された実施例に限定されるものではなく、添付する請求項において定義される本発明の範囲から逸脱することなく多くの変更及び追加が為され得ることは、当業者により理解されるであろう。

本発明において利用され得る周波数マッピング装置を模式的に示す。 本発明による周波数適応装置の第１の実施例を模式的に示す。 本発明による周波数適応装置の第２の実施例を模式的に示す。 本発明において利用され得るトランスデューサユニットを模式的に示す。 本発明によるオーディオ周波数範囲を模式的に示す。 本発明において利用されるトランスデューサユニット特性を模式的に示す。 本発明において利用されるトランスデューサ及びフィルタ特性を模式的に示す。 本発明によるオーディオシステムを模式的に示す。

Claims (24)

1. オーディオ入力信号をトランスデューサユニットに適応させるための装置であって、前記装置は、
   第１のオーディオ周波数範囲からの入力信号成分を第２のオーディオ周波数範囲にマッピングして、マッピングされたオーディオ信号を生成するためのマッピング手段を有し、前記第２のオーディオ周波数範囲は前記第１のオーディオ周波数範囲よりも狭く、前記トランスデューサユニットは前記第２のオーディオ周波数範囲において最大の効率を持ち、前記装置は更に、
   前記入力信号をフィルタリングして、第３のオーディオ周波数範囲を持つフィルタリングされた入力信号を生成するためのフィルタ手段と、
   前記マッピングされたオーディオ信号と前記フィルタリングされた入力信号とを結合してトランスデューサ信号を生成するための結合手段と、
   を有する装置。
2. 前記第２のオーディオ周波数範囲は、前記第１のオーディオ周波数範囲に含まれる、請求項１に記載の装置。
3. 前記第３のオーディオ周波数範囲は、前記第１のオーディオ周波数範囲に隣接する、請求項１に記載の装置。
4. 前記第３のオーディオ周波数範囲は、前記トランスデューサユニットの第１の音圧レベルピークと第２の音圧レベルピークとの間に位置する、請求項１に記載の装置。
5. 前記第１のオーディオ周波数範囲は、１５０Ｈｚを超えない、好ましくは１２０Ｈｚを超えない、更に好ましくは１００Ｈｚを超えない上限を持つ、請求項１に記載の装置。
6. 前記第２のオーディオ周波数範囲は、５０Ｈｚよりも狭い、好ましくは１０Ｈｚよりも狭い、更に好ましくは５Ｈｚよりも狭い範囲に亘り、及び／又は前記第２のオーディオ周波数範囲は、約５５Ｈｚに中心を持つ、請求項１に記載の装置。
7. 前記第２のオーディオ周波数範囲は、前記トランスデューサユニットの主共振周波数を含む、請求項１に記載の装置。
8. 前記第２のオーディオ周波数範囲は、前記トランスデューサユニットのヘルムホルツ周波数を含む、請求項１に記載の装置。
9. 前記トランスデューサユニットは、開口管を持つ筐体に装着されたトランスデューサを有する、請求項１に記載の装置。
10. 前記開口管は曲線状である及び／又は折り曲げられている、請求項９に記載の装置。
11. 前記マッピング手段は、
    前記第１のオーディオ周波数範囲における第１の信号成分を検出するための検出ユニットと、
    前記第２のオーディオ周波数範囲における第２の信号成分を生成するための生成ユニットと、
    前記第１の信号成分の振幅に応じて、前記第２の信号成分の振幅を制御するための振幅制御ユニットと、
    を有する、請求項１に記載の装置。
12. 前記フィルタユニットと直列に配置されたノッチフィルタユニット及び／又は利得制御ユニットを更に有する、請求項１に記載の装置。
13. 請求項１に記載の装置を有するオーディオシステム。
14. オーディオ入力信号をトランスデューサユニットに適応させる方法であって、前記方法は、
    マッピングされたオーディオ信号を生成するため、第１のオーディオ周波数範囲からの入力信号成分を第２のオーディオ周波数範囲にマッピングするステップを有し、前記第２のオーディオ周波数範囲は前記第１のオーディオ周波数範囲よりも狭く、前記トランスデューサユニットは前記第２のオーディオ周波数範囲において最大の効率を持ち、前記方法は更に、
    前記入力信号をフィルタリングして、第３のオーディオ周波数範囲を持つフィルタリングされた入力信号を生成するステップと、
    前記マッピングされたオーディオ信号と前記フィルタリングされた入力信号とを結合してトランスデューサ信号を生成するステップと、
    を有する方法。
15. 前記第２のオーディオ周波数範囲は、前記第１のオーディオ周波数範囲に含まれる、請求項１４に記載の方法。
16. 前記第３のオーディオ周波数範囲は、前記第１のオーディオ周波数範囲に隣接する、請求項１４に記載の方法。
17. 前記第３のオーディオ周波数範囲は、前記トランスデューサユニットの第１の音圧レベルピークと第２の音圧レベルピークとの間に位置する、請求項１４に記載の方法。
18. 前記第１のオーディオ周波数範囲は、１５０Ｈｚを超えない、好ましくは１２０Ｈｚを超えない、更に好ましくは１００Ｈｚを超えない上限を持つ、請求項１４に記載の方法。
19. 前記第２のオーディオ周波数範囲は、５０Ｈｚよりも狭い、好ましくは１０Ｈｚよりも狭い、更に好ましくは５Ｈｚよりも狭い範囲に亘り、及び／又は前記第２のオーディオ周波数範囲は、約５５Ｈｚに中心を持つ、請求項１４に記載の方法。
20. 前記第２のオーディオ周波数範囲は、前記トランスデューサユニットの主共振周波数を含む、請求項１４に記載の方法。
21. 前記第２のオーディオ周波数範囲は、前記トランスデューサユニットのヘルムホルツ周波数を含む、請求項１４に記載の方法。
22. 前記トランスデューサユニットは、開口管を持つ筐体に装着されたトランスデューサを有する、請求項１４に記載の方法。
23. 前記マッピングするステップは、
    前記第１のオーディオ周波数範囲における第１の信号成分を検出するサブステップと、
    前記第２のオーディオ周波数範囲における第２の信号成分を生成するサブステップと、
    前記第１の信号成分の振幅に応じて、前記第２の信号成分の振幅を制御するサブステップと、
    を有する、請求項１４に記載の方法。
24. 請求項１４に記載の方法を実行するためのコンピュータプログラム。

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