JP3133688U - Motional feedback device - Google Patents
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Abstract
【課題】デジタル音源を再生する音響機器において、原音に近い再生音質を得ること。
【解決手段】原音データ１を入力するデジタルシグナルプロセッサー２と、デジタルシグナルプロセッサーからの出力信号２ａを入力しアナログ変換するＤ／Ａ部３と、Ｄ／Ａ部からのアナログ信号を増幅する増幅部４と、増幅部からの信号によって振動するスピーカー５と、スピーカー前方に配設されスピーカーの振動を感知する振動センサ６と、振動センサからの信号を入力してフィードバックデータ８としてデジタルシグナルプロセッサー２に出力する変換器７とを有し、デジタルシグナルプロセッサーは、原音データと前記フィードバックデータとの位相とゲインを調整し、一時的に記録された原音データとフィードバックデータとを比較して、その差分について原音データ１に対して補正処理を実行する。
【選択図】 図１To obtain a reproduction sound quality close to an original sound in an audio device for reproducing a digital sound source.
A digital signal processor 2 for inputting original sound data 1, an output signal 2a from the digital signal processor for analog conversion, and an amplifying unit for amplifying the analog signal from the D / A section. 4, a speaker 5 that vibrates in response to a signal from the amplification unit, a vibration sensor 6 that is disposed in front of the speaker and senses vibration of the speaker, and a signal from the vibration sensor is input to the digital signal processor 2 as feedback data 8. A digital signal processor that adjusts the phase and gain of the original sound data and the feedback data, compares the temporarily recorded original sound data with the feedback data, and determines the difference between them. A correction process is performed on the original sound data 1.
[Selection] Figure 1
Description
本考案は、デジタル音響機器においてスピーカーなどの振動を感知し、検出されデジタル変換された振動情報と原音波形との比較演算と演算結果による、原音波形への補正を行うことにより、増幅器の歪みやスピーカー性能に依存せずに原音波形に近いスピーカーの振動を行うことを特徴とした装置に関するものである。 The present invention senses the vibration of a speaker or the like in a digital audio device, compares the detected and digitally converted vibration information with the original sound waveform, and performs correction to the original sound waveform, thereby correcting the distortion of the amplifier. The present invention relates to a device that vibrates a speaker close to an original sound waveform without depending on speaker performance.
従来の技術では、アナログ変換後の伝搬過程において、ケーブルなどの導電体対の電気抵抗やスピーカー自体の特性などによる誤差が発生する。スピーカーのボイスコイルの電流値を帰還させる方法及び、マイク等で音声を取得する方法があるが、電流値を取得する方法についてはスピーカーの振動と電流値とがリニアに比例しない事と音域ごとの補正を行うと電気回路が複雑になり実用性が低くなる。
また、マイクでスピーカーの音を取得する方法においてはスピーカーの振動がマイクに到達するまでの間に減衰がおき、壁などの周辺の環境からの反響も影響するため、正確なスピーカーの振動を感知することは不可能である。
さらに、スピーカーの振動には、物理的な遅れが生じるため、スピーカーの振動データとの差分による補正を行うためには、一波形の記憶が必要となるが、従来のアナログ回路では困難であった。
In addition, in the method of acquiring speaker sound with a microphone, the vibration of the speaker is attenuated before reaching the microphone, and the influence from the surrounding environment such as the wall also affects, so accurate speaker vibration is detected. It is impossible to do.
Furthermore, since a physical delay occurs in the vibration of the speaker, it is necessary to memorize one waveform in order to perform correction based on the difference from the vibration data of the speaker, but this is difficult with a conventional analog circuit. .
従来の音響機器は、ＣＤなどの出現により、原音がデジタル化されて高音質を追求できるようになったが、Ｄ／Ａコンバータによってアナログ変換された後においては、導電体電気抵抗や増幅時における増幅器の歪みなど、アナログ信号伝達に付き物である信号の減衰や歪みが生じて原音とは異なる音となっている。 With the advent of CDs and other conventional audio equipment, the original sound has been digitized so that high sound quality can be pursued. However, after analog conversion by a D / A converter, the electrical resistance of electrical conductors and the amplification are increased. Attenuation and distortion of signals that are inherent in analog signal transmission, such as distortion of amplifiers, occur, resulting in a sound different from the original sound.
さらにスピーカーを振動させる段階においては、スピーカー自体の性能や物理的な特性などによる、増幅後の音波形とスピーカーの振動波形とで誤差が生じて、音質がスピーカーの特性に大きく左右されていた。アナログ方式で増幅やスピーカーの振動を行う従来の音響機器で高音質を追求する場合、電気抵抗の少ない導電体や各使用部品の高性能かが求められるため高額となる。 Further, at the stage of vibrating the speaker, an error occurs between the sound waveform after amplification and the vibration waveform of the speaker due to the performance and physical characteristics of the speaker itself, and the sound quality is greatly influenced by the characteristics of the speaker. In the case of pursuing high sound quality with a conventional acoustic device that performs amplification and vibration of a speaker in an analog manner, it is expensive because a conductor with low electrical resistance and high performance of each used component are required.
イコライザー等による人的な音質調整は、一見人間の耳には聞こえが良いように感じるが、人工的に加工された音質となり音量にも左右され、原音に忠実な音質とはなりにくく調整が困難である。 At first glance, human sound quality adjustment with an equalizer, etc. feels good to the human ear, but it is an artificially processed sound quality that depends on the volume, making it difficult to adjust the sound quality faithfully to the original sound. It is.
本考案の請求項１に記載のモーショナルフィードバック装置は、
原音データを入力するデジタルシグナルプロセッサーと、
前記デジタルシグナルプロセッサーからの出力信号を入力しアナログ変換するＤ／Ａ部と、
前記Ｄ／Ａ部からのアナログ信号を増幅する増幅部と、
前記増幅部からの信号によって振動するスピーカーと、
前記スピーカー前方に配設されスピーカーの振動を感知する振動センサと、
前記振動センサからの信号を入力してフィードバックデータとしてデジタルシグナルプロセッサーに出力する変換器と、
を有し、
前記デジタルシグナルプロセッサーは、
前記原音データと前記フィードバックデータとの位相とゲインを調整し、一時的に記録された原音データとフィードバックデータとを比較して、その差分について、原音データに対して加減算の補正処理を実行することを特徴とする。
請求項２に記載のモーショナルフィードバック装置は、
ＣＰＵからの制御に基づくテスト波形を入力するデジタルシグナルプロセッサーと、
前記デジタルシグナルプロセッサーからの出力信号を入力しアナログ変換するＤ／Ａ部と、
前記Ｄ／Ａ部からのアナログ信号を増幅する増幅部と、
前記増幅部からの信号によって振動するスピーカーと、
前記スピーカー前方に配設されスピーカーの振動を感知する振動センサと、
前記振動センサからの信号を入力してフィードバックデータとしてデジタルシグナルプロセッサーに出力する変換器と、を有し、
前記デジタルシグナルプロセッサーは、
前記テスト波形と前記フィードバックデータとの位相とゲインを調整し、一時的に記録されたテスト波形とフィードバックデータとを比較して、その差分について、テスト波形に対して加減算の補正処理を実行することを特徴とする。
請求項３に記載のモーショナルフィードバック装置は、請求項１において、
原音データをＤＳＰから分岐させて周波数フィルターを通した特定周波数成分波形と、原音データを前記ＤＳＰを通してスピーカーを振動させ、スピーカーの前方に振動センサを配設し振動センサからのフィードバック信号を他の周波数フィルターを通して得られた特定周波数成分波形と、を前記ＤＳＰに入力し、両特定周波数成分波形を比較することを特徴とする。
請求項４に記載のモーショナルフィードバック装置は、請求項１又は２において、
音量を区分して、それぞれの区分ごとに補正処理を行うことを特徴とする。
The motional feedback device according to
A digital signal processor that inputs the original sound data;
A D / A unit for inputting and converting an output signal from the digital signal processor;
An amplifying unit for amplifying an analog signal from the D / A unit;
A speaker that vibrates in response to a signal from the amplification unit;
A vibration sensor disposed in front of the speaker for sensing vibrations of the speaker;
A converter that inputs a signal from the vibration sensor and outputs it as feedback data to a digital signal processor;
Have
The digital signal processor is
Adjusting the phase and gain of the original sound data and the feedback data, comparing the temporarily recorded original sound data with the feedback data, and executing addition / subtraction correction processing on the original sound data for the difference It is characterized by.
The motional feedback device according to
A digital signal processor for inputting a test waveform based on control from the CPU;
A D / A unit for inputting and converting an output signal from the digital signal processor;
An amplifying unit for amplifying an analog signal from the D / A unit;
A speaker that vibrates in response to a signal from the amplification unit;
A vibration sensor disposed in front of the speaker for sensing vibrations of the speaker;
A converter that inputs a signal from the vibration sensor and outputs the signal as feedback data to a digital signal processor,
The digital signal processor is
Adjusting the phase and gain of the test waveform and the feedback data, comparing the temporarily recorded test waveform with the feedback data, and executing addition / subtraction correction processing on the test waveform for the difference It is characterized by.
The motional feedback device according to
A specific frequency component waveform obtained by branching the original sound data from the DSP and passing through a frequency filter, a speaker is vibrated through the DSP with the original sound data, a vibration sensor is disposed in front of the speaker, and a feedback signal from the vibration sensor is transmitted to another frequency. The specific frequency component waveform obtained through the filter is input to the DSP, and the two specific frequency component waveforms are compared.
The motional feedback device according to
The volume is divided and correction processing is performed for each of the sections.
スピーカーの振動を取得して原音の振動データとの比較差分により補正値を求め、スピーカーの振動波形と原音データの振動波形とを近づけることにより、原音に忠実な音の再生を実現する事が出来る。これによりアナログ変換後の全体的な導電抵抗や増幅回路の歪みなどアナログ信号伝達における誤差やスピーカーの特性などを吸収することが出来、増幅器やスピーカーの性能や特性に左右されにくい音の再生を実現できる。
また、比較的安価なＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）を使用して高音質を実現することが可能となるため、安価な機器構成でも増幅器やスピーカーの性能を最大限に引き出すことが出来、高音質を実現できる。
By obtaining the vibration of the speaker and calculating the correction value based on the comparison difference with the vibration data of the original sound, the sound waveform faithful to the original sound can be reproduced by bringing the vibration waveform of the speaker close to the vibration waveform of the original sound data. . As a result, it is possible to absorb analog signal transmission errors and speaker characteristics such as overall conductive resistance after analog conversion and distortion of the amplifier circuit, and to reproduce sound that is less affected by the performance and characteristics of amplifiers and speakers. it can.
In addition, since it is possible to achieve high sound quality using a relatively inexpensive DSP (Digital Signal Processor), the performance of amplifiers and speakers can be maximized even with a low-cost device configuration. realizable.
増幅器やスピーカーを組み合わせたシステムコンポやＣＤラジカセなどの開発現場においては、アナログ関連の部品選定や性能試験などに関する開発費用や製品単価を削減することが出来る。 In development sites such as system components and CD radio cassette players that combine amplifiers and speakers, it is possible to reduce development costs and product costs related to analog-related component selection and performance testing.
本考案のモーショナルフィードバック装置は、振動センサを使用してスピーカーの振動を直接取得するため、壁での減衰など周囲の反響の影響を受けずに、スピーカーの振動を感知できる。
スピーカーは、高音用、中音用、低音用と用途により振幅と補正を行う周波数帯域が異なるため、このような振動特性に合わせて振動センサを選択する事が好ましい。
高音用においては振幅が狭く周波数が高いため、接触にするとスピーカーの振動に影響が出るため振幅が狭く精度が高いセンサが好ましい。低音においては振幅が広く周波数が低いため、振幅が広くて比較的精度が低いセンサが好ましい。
非接触の振動センサをレーザーセンサで行う場合、スピーカーの中心付近にレーザーを当ててスピーカーの振動を感知することにより、スピーカーの振動部に物理的な力をかけることなく振動を感知することが出来る。接触式のセンサを使用する場合、スピーカーの振動との共振が起きないような取り付けを行う事や加速度センサを内蔵したスピーカーを使用することが好ましい。
Since the motional feedback device of the present invention directly acquires the vibration of the speaker using the vibration sensor, the vibration of the speaker can be sensed without being influenced by ambient reflections such as wall attenuation.
Since the loudspeakers have different amplitudes and frequency bands for correction depending on the use, such as for high sounds, medium sounds, and low sounds, it is preferable to select a vibration sensor in accordance with such vibration characteristics.
For high sounds, since the amplitude is narrow and the frequency is high, if the contact is made, the vibration of the speaker is affected. Therefore, a sensor with a narrow amplitude and high accuracy is preferable. In low sounds, since the amplitude is wide and the frequency is low, a sensor having a wide amplitude and relatively low accuracy is preferable.
When a non-contact vibration sensor is used with a laser sensor, the vibration can be detected without applying physical force to the vibration part of the speaker by applying the laser near the center of the speaker to detect the vibration of the speaker. . When using a contact-type sensor, it is preferable to perform attachment so that resonance with the vibration of the speaker does not occur or use a speaker with a built-in acceleration sensor.
振動センサは、アナログ出力機能を有するものが多いが、振動センサが感知したスピーカーの振動データを変換器７によって変換してＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ、以下ＤＳＰという）にフィードバックさせる場合、一旦アナログデータに変換するアナログ信号伝達の歪みや変換による遅延が発生するため、デジタルデータのまま、ＤＳＰにフードバックさせて演算することが好ましい。
Many vibration sensors have an analog output function, but when the vibration data of the speaker sensed by the vibration sensor is converted by a
フィードバックと比較演算・補正を行うプロセスは、原音データを再生しながらリアルタイムに行う方法（実施形態１）と、テスト波形信号を発生させて行う方法（実施形態２）とがある。
原音データを再生させて補正を行う方法では、再生されている原音データの波形を使用して補正を加えるプロセスを連続して行う（リアルタイム）。
このため、その時点で再生されている原音データの周波数範囲内で補正が行われ、原音データの内容や再生音量によって補正値は変化する。このため、増幅部とスピーカーの組み合わせが変化する場合に使用することが好ましい。
テスト波形信号を発生させて補正を行う方法については、原音データの再生を行わず、周波数と再生音量を変えて補正を実行することにより、各周波数と音量において使用している増幅部とスピーカーの組み合わせで最適な音質を求めることができる。
初期設定にて補正を実行し、補正値を固定値として、後には振動センサを使用しない再生を行うことが出来るため、増幅部とスピーカーの組み合わせが固定である場合に適用することが好ましい。
There are a method of performing feedback and comparison calculation / correction in real time while reproducing original sound data (Embodiment 1) and a method of generating a test waveform signal (Embodiment 2).
In the method of performing correction by reproducing the original sound data, a process of performing correction using the waveform of the reproduced original sound data is continuously performed (real time).
Therefore, correction is performed within the frequency range of the original sound data being reproduced at that time, and the correction value changes depending on the content of the original sound data and the reproduction volume. For this reason, it is preferable to use when the combination of an amplification part and a speaker changes.
As for the method of generating a test waveform signal and performing correction, the original sound data is not reproduced, and the correction is performed by changing the frequency and the reproduction volume, so that the amplification unit and speaker used at each frequency and volume are corrected. The optimum sound quality can be obtained by combination.
Since the correction is executed in the initial setting, and the correction value is set to a fixed value and the reproduction without using the vibration sensor can be performed later, it is preferably applied when the combination of the amplifying unit and the speaker is fixed.
補正方法においては、スピーカーの種類、特性、限界性能を踏まえ、各周波数や音量において、最適な振動センサの選択とスピーカーの振動波形を理想波形に近づけるための補正値を適用することが好ましい。 In the correction method, it is preferable to apply the correction value for selecting the optimum vibration sensor and bringing the vibration waveform of the speaker close to the ideal waveform at each frequency and volume in consideration of the type, characteristics, and limit performance of the speaker.
視聴者の好みにより、原音に対してサラウンドやグラフィックイコライザー等の音質改変を行う場合、改変後の波形を原音データとして補正を行うことが好ましい。 When sound quality modification such as surround or graphic equalizer is performed on the original sound according to the preference of the viewer, it is preferable to correct the modified waveform as the original sound data.
（実施形態１）
図１は、本考案のモーショナルフィードバック装置の実施形態１を示す概略説明図である。図１において、ＣＤなどから再生された原音データ１は、補正用ＤＳＰ２に入力され、補正用ＤＳＰ２からの出力信号２ａは、ディジタル信号とアナログ信号との変換を行うＤ／Ａ部３に入力されアナログデータに変換されて出力され、増幅部４によって増幅されて出力され、スピーカー５を振動させる。
そして、スピーカー５の振動は、スピーカー５の前方に配設されている振動センサ６により感知され、振動センサ６からの信号を変換器７を介してフィードバックデータ８として補正用ＤＳＰ２に入力される。
補正用ＤＳＰ２内では、後に原音データとフィードバックデータとの比較をするために、入力した原音データ１を一時的に記録する。
補正用ＤＳＰ２では、原音データ１とフィードバックデータ８とを比較するために、それらの位相とゲインを調整し、前述の一時的に記録された原音データ１とスピーカー５からのフィードバックデータ８とを比較して、その差分と補正値とを求める。
そして、補正用ＤＳＰ２において求めた補正値を原音データ１に対して加えて、Ｄ／Ａ部３に対して出力し、原音波形補正処理をした信号を増幅部４に送信し、スピーカー５を振動させる。
なお、増幅率情報９を補正用ＤＳＰ２にフィードバックさせることにより、増幅率によって、前記補正値を増減させることも出来る。ここで、増幅率情報９とは、アンプのボリュームの位置を感知することにより、アンプの増幅率を取得することをいう。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic explanatory
The vibration of the
In the
In the
Then, the correction value obtained in the
Note that the correction value can be increased or decreased depending on the gain by feeding back the gain information 9 to the
ここで、原音データ１は、デジタル又はアナログのいずれの信号であっても、補正用ＤＳＰ２の入力はいずれの信号にも対応したものを選択することができる。また、変換器７から出力されるフィードバックデータ８においても、補正用ＤＳＰ２はデジタル又はアナログ何れかの信号入力に対応するものを選択することができるが、原音データ１とフィードバックデータ８は同質の信号である必要がある。ＤＳＰでの補正処理は、デジタル信号での補正になる。
なお、本考案において用いるＤＳＰとは、Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ の略であり、デジタル信号による数の演算を高速で最適化するマイクロプロセッサをいう。ＤＳＰは、一般には、転送レートの高いデータの流れをリアルタイムで処理するためのデバイスであり、サウンドカードでのＰＣＭ録音／再生やモデムでの変調／復調などにおいて用いられるものをいうが、本考案では、音声の処理に特化したマイクロプロセッサであり、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ、以下ＣＰＵという）の処理の一部肩代わり的に用いることができる。
Here, whether the
The DSP used in the present invention is an abbreviation for Digital Signal Processor, and refers to a microprocessor that optimizes the calculation of numbers using digital signals at high speed. A DSP is generally a device for processing a flow of data having a high transfer rate in real time, and is used for PCM recording / playback with a sound card or modulation / demodulation with a modem. Then, it is a microprocessor specialized for voice processing, and can be used as a part of processing of a CPU (Central Processing Unit, hereinafter referred to as CPU).
補正用ＤＳＰ２からの出力信号２ａは、ＤＳＰの機種などによってデジタル又はアナログの信号が出力されるが、補正用ＤＳＰ２からの出力信号２ａがアナログ信号の場合は、補正用ＤＳＰ２から増幅部４に対して直接信号を出力することが可能となるため、Ｄ／Ａ部３は不要となる。
また、補正用ＤＳＰ２によって行われる原音波形補正処理は、増幅部４、スピーカー５などの特性や歪みなどを勘案した包括的な補正を行う場合、周波数ごとに分けて行うことが望ましい。例えば、原音データを高音域、中音域、低音域と、周波数フィルターを通して３分割し、それぞれの音域ごとに補正処理することが、きめ細かに補正できて望ましい。
また、音量を大中小に区分して、それぞれの区分ごとに補正処理を行うことが、原音データの忠実再現性の点で望ましい。
The output signal 2a from the
In addition, the original sound waveform correction processing performed by the
In addition, it is desirable from the viewpoint of faithful reproducibility of the original sound data that the volume is divided into large, medium and small, and correction processing is performed for each of the sections.
なお、図２に示すように、周波数フィルターは、ＤＳＰ内において直列に配設する場合と（ａ）、並列に配設する場合（ｂ）とがある。
直列に配設する場合（ａ）は、周波数フィルターを通した特定周波数成分波形で、それぞれの音域のスピーカーを振動させ、スピーカーの前方に振動センサを配設し、振動センサからのフィードバック信号で得られた特定周波数成分波形をＤＳＰに入力し、両特定周波数成分波形を比較させるので、実際にスピーカーから聞こえる音を基準に対する差分を演算し、補正値を求めることができるという点で好ましい。
一方、並列に配設する場合（ｂ）は、原音データをＤＳＰから分岐させて周波数フィルターを通した特定周波数成分波形と、原音データをそのＤＳＰを通してスピーカーを振動させ、スピーカーの前方に振動センサを配設しその振動センサからのフィードバック信号を別の周波数フィルターを通して得られた特定周波数成分波形と、を前記ＤＳＰに入力し、両特定周波数成分波形を比較させることになるので、同じ周波数帯域での特定周波数成分波形の比較が可能となり、波形に対する補正パターンを作成することによってより精密な補正処理ができる点で好ましい。
As shown in FIG. 2, the frequency filter may be arranged in series in the DSP (a) or may be arranged in parallel (b).
When arranged in series (a), a specific frequency component waveform that has passed through a frequency filter is used to vibrate a speaker in each sound range, a vibration sensor is disposed in front of the speaker, and a feedback signal from the vibration sensor is obtained. Since the obtained specific frequency component waveform is inputted to the DSP and the two specific frequency component waveforms are compared, it is preferable in that the difference from the sound actually heard from the speaker can be calculated to obtain a correction value.
On the other hand, when arranged in parallel (b), a specific frequency component waveform obtained by branching the original sound data from the DSP and passing through a frequency filter and the original sound data are vibrated through the DSP, and a vibration sensor is provided in front of the speaker. Since the specific frequency component waveform obtained by passing the feedback signal from the vibration sensor through another frequency filter is input to the DSP and the two specific frequency component waveforms are compared with each other. It is preferable in that a specific frequency component waveform can be compared and a more precise correction process can be performed by creating a correction pattern for the waveform.
図３は、原音データとフィードバックデータの比較方法を説明するための概略説明図である。図３に示すように、原音データ１は補正用ＤＳＰ２に入力され、デジタル原音データ２０をＤ／Ａ部３にてアナログ信号に変換され、増幅部４によって増幅され、スピーカー部５を振動させる。
スピーカー部５の振動は、アナログ波形であるスピーカー振動２３として振動センサ６により取得され、変換器７によって補正用ＤＳＰ２に入力され、デジタル振動データ２２となる。
補正用ＤＳＰ２において、デジタル原音データ２０とデジタル振動データ２２は、波形比較２１され、両データ２０，２２の差分と補正値の演算を行う。
FIG. 3 is a schematic explanatory diagram for explaining a method of comparing original sound data and feedback data. As shown in FIG. 3, the
The vibration of the
In the
図４は、原音データと補正後のデータとの差分を示す概略説明図である。図４において、４０はデジタル原音データであり、４１は補正前のスピーカーの振動波形であり（左図）、４２は補正後のスピーカーの振動波形である（右図）。
補正前のスピーカーの振動波形４１は、増幅部の歪みや導電抵抗、スピーカーの特性などによりデジタル原音データ４０に対して歪みが生じている。
原音データ４０と振動波形４１との差分を比較処理にて補正値を求め、その補正値をデジタル原音データ４０に加え補正処理を行った振動波形４２は、デジタル原音データ４０に近い波形が再生される。
すなわち、デジタル原音データよりもフィードバックされたデジタル振動データが大きな数値のときは、デジタル原音データよりも大きな振動となってスピーカーから出力されたことを意味するので、補正用ＤＳＰ２内では、デジタル原音データとデジタル振動データとの差分を減算する補正処理をする。
逆に、デジタル原音データよりもデジタル振動データが小さな数値のときは、デジタル原音データよりも小さな振動となってスピーカーから出力されたことを意味するので、補正用ＤＳＰ２内では、デジタル原音データとデジタル振動データとの差分を加算する補正処理をする。
なお、原音データ１がアナログ波形の場合、補正用ＤＳＰ２への原音入力１ａに、デジタルデータへの変換をするＡ／Ｄ部が必要となる。また、変換器７からの出力信号２ａがアナログの場合、フィードバックデータ８への入力にはＡ／Ｄ部が必要となる。
FIG. 4 is a schematic explanatory diagram showing the difference between the original sound data and the corrected data. In FIG. 4, 40 is digital original sound data, 41 is the vibration waveform of the speaker before correction (left figure), and 42 is the vibration waveform of the speaker after correction (right figure).
The vibration waveform 41 of the speaker before correction is distorted with respect to the digital
A difference value between the
That is, when the digital vibration data fed back is larger than the digital original sound data, it means that the vibration is larger than the digital original sound data and is output from the speaker. And a correction process for subtracting the difference between the vibration data and the digital vibration data.
On the other hand, when the digital vibration data is smaller than the digital original sound data, it means that the vibration is smaller than the digital original sound data and is output from the speaker. A correction process for adding the difference with the vibration data is performed.
When the
図５は、波形補正処理の概念を示す説明図である。図５に示すように、波形を時間で分割して（図５においては１００分割されている例を示す）、それぞれの分割されたデジタルデータごとに補正処理を実行する。例えば、図５において、出力波形（スピーカーからの振動波形）すなわち補正前のスピーカー振動波形５２が、理想波形（原音波形）５１に対しての差分５０を、理想波形５１に差分５０を予め加えて（補正処理）、出力波形（補正波形）５４を出力する。
この補正処理により、スピーカーから出力される波形５５を理想波形５１に近づけることが出来る。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing the concept of the waveform correction processing. As shown in FIG. 5, the waveform is divided by time (in FIG. 5, an example in which the waveform is divided into 100 is shown), and correction processing is executed for each divided digital data. For example, in FIG. 5, an output waveform (vibration waveform from a speaker), that is, a speaker vibration waveform 52 before correction, is obtained by adding a difference 50 to the ideal waveform (original sound waveform) 51 and a difference 50 to the ideal waveform 51 in advance. (Correction processing) and output waveform (correction waveform) 54 is output.
With this correction processing, the waveform 55 output from the speaker can be brought close to the ideal waveform 51.
（実施形態２）
図６は、本考案のモーショナルフィードバック装置の実施形態２を示す概略説明図である。実施形態２のモーショナルフィードバック装置は、実施形態１の装置とほぼ同様の装置であるが、原音データの代わりにテスト用の波形を用いる点において異なり、また、ＤＳＰを２台備える点、及びＣＰＵを用いてＤＳＰを制御する点において異なる。
図６に示す実施形態２のモーショナルフィードバック装置は、まず、原音加工用ＤＳＰ１０からテスト用の波形１１を発生させ、このテスト波形１１を補正用ＤＳＰ２に送信する。その後は、前述の実施形態１と同様の手順により、テスト波形１１とフィードバックデータ８とを比較し、一時的に記録されたテスト波形１１とスピーカー５からのフィードバックデータ８とを比較して、その差分と補正値とを求める。
このテスト波形による操作は、モーショナルフィードバック装置の変更がない限り通常は１度行えば、その後は行う必要がない。そして、補正用ＤＳＰ２において求めた補正値を記録しておき、原音データ１に対して加えて、Ｄ／Ａ部３に対して出力し、原音波形補正処理をした信号を増幅部４に送信し、スピーカー５を振動させる。
なお、原音加工用ＤＳＰ１０から送信させるテスト波形を周波数ごとに分けることにより、きめ細かな補正値を求めることができるが、条件による判断を含む工程管理が必要となり、その場合は、ＣＰＵ１２によって補正の行程管理や原音加工用ＤＳＰ１０の制御を行う。
(Embodiment 2)
FIG. 6 is a schematic explanatory
The motional feedback device of the second embodiment shown in FIG. 6 first generates a test waveform 11 from the original
This operation using the test waveform is normally performed once unless there is a change in the motional feedback device. Then, the correction value obtained in the
It should be noted that fine correction values can be obtained by dividing the test waveform transmitted from the original
図７は、補正用ＤＳＰ２において実行する波形の補正方法を示す概略説明図である。図７に示すように、補正用ＤＳＰ２内部においては、図３に示す波形比較２１によって求めた差分によって求められた補正値を原音データ１に対して加えた、補正後データ３０をＤ／Ａ部３に対して出力し、増幅部４によってスピーカー５を振動させ、補正後のスピーカー振動３３を得る。
このようにして、一旦補正値を求めると、振動データの取得やフィードバックの入力を行う必要が無いため、増幅部４とスピーカー５を交換しない限り図７に示す構成でも図３に示す構成と同等の音質を得ることが可能である。
なお、本実施形態における補正処理も、音量の大中小、周波数の高中低とを組み合わせて行うことが、きめ細かな補正処理ができ、原音データの忠実再現性の点から好ましい。
FIG. 7 is a schematic explanatory diagram showing a waveform correction method executed in the
In this way, once the correction value is obtained, there is no need to acquire vibration data or input feedback, so the configuration shown in FIG. 7 is equivalent to the configuration shown in FIG. 3 unless the
Note that the correction processing in the present embodiment is also preferably performed in combination with high / low / high volume and low / high / low frequency, which is fine from the viewpoint of faithful reproducibility of original sound data.
図８は、テスト波形による補正を説明するフロー図である。まず、補正を開始すると、ＣＰＵ制御でＤＳＰからのテスト波形出力によってテスト波形の出力が開始され（ステップ１０１）、振動センサでスピーカーの振動波形の取得が実施され（ステップ１０２）、ＣＰＵ制御でＤＳＰからのテスト波形出力停止によりテスト波形は停止する（ステップ１０３）。
スピーカーの振動波形の取得（ステップ１０２）にてＤＳＰに記録された振動波形は、ＤＳＰでの位相・ゲイン調整の処理（ステップ１０４）によって、テスト波形出力開始（ステップ１０１）で作成されたテスト波形と比較できるように調整されて、差分の比較演算が行われる。
ＤＳＰで、波形は同等か否かが比較され（ステップ１０６）、波形が同等の場合補正は終了する（ステップ１０６のＹ）。
波形が異なっていた場合（ステップ１０６のＮ）、ＤＳＰで補正値変更処理を行い補正値を変更し（ステップ１００）、波形補正の実行によって（ステップ１００ａ）、テスト波形に、変更した補正値を加えてテスト波形出力開始の処理を行う（ステップ１０１）。
波形が同等になるまで波形補正を行う。
なお、増幅部やスピーカーの性能によっては、本補正処理において、補正を加えても原音波形近づけることが出来ない場合、又はスピーカーの振動波形に歪みが発生する場合などがあるが、その場合は、それを限度とする。
FIG. 8 is a flowchart for explaining the correction by the test waveform. First, when correction is started, output of a test waveform is started by a test waveform output from the DSP under CPU control (step 101), a vibration waveform of the speaker is acquired by a vibration sensor (step 102), and the DSP is controlled under CPU control. The test waveform is stopped by stopping the test waveform output from (step 103).
The vibration waveform recorded in the DSP in the acquisition of the vibration waveform of the speaker (step 102) is the test waveform created at the start of test waveform output (step 101) by the phase / gain adjustment processing (step 104) in the DSP. And a comparison operation of the difference is performed.
The DSPs compare whether the waveforms are equal (step 106), and if the waveforms are equal, the correction ends (Y in step 106).
If the waveforms are different (N in Step 106), the correction value changing process is performed by the DSP to change the correction value (Step 100), and the waveform correction is executed (
Waveform correction is performed until the waveforms are equivalent.
Depending on the performance of the amplifying unit and the speaker, there may be cases where the original waveform cannot be approximated even if correction is made in this correction process, or the vibration waveform of the speaker may be distorted. That is the limit.
図９は、音楽などの原音データでスピーカーを振動させながら、リアルタイムに補正を実行する場合のフロー図である。まず、補正を開始すると、ＤＳＰでの原音データの記録が行われる（元波形記録）とともに（ステップ１１０）、スピーカーを振動させる。
スピーカーの振動波形取得（ステップ１０２）で取得された波形は、ＤＳＰで位相・ゲイン調整を行う（ステップ１０４）ことによって元波形記録（ステップ１１０）で記録された波形と比較できるように調整されて、比較演算が行われる（ステップ１０５）。
次に、ＤＳＰで、波形は同等か否かが比較され（ステップ１０６）、波形が同等の場合補正は終了する（ステップ１０６のＹ）。
波形が異なっていた場合（ステップ１０６のＮ）、ＤＳＰで補正値変更処理を行い補正値を変更し（ステップ１００）、波形補正の実行によって（ステップ１００ａ）、原音データに、変更した補正値を加えて、振動波形取得の処理を行う（ステップ１０２）。波形が同等になるまで波形補正を行う。
なお、原音データに補正値を加えた出力を行う場合、原音データとの比較演算（ステップ１０５）で行う比較対照とする原音データは補正値を含まない波形、すなわち原音データの波形を使用する。
FIG. 9 is a flowchart for performing correction in real time while vibrating the speaker with original sound data such as music. First, when correction is started, original sound data is recorded by the DSP (original waveform recording) (step 110), and the speaker is vibrated.
The waveform acquired in the speaker vibration waveform acquisition (step 102) is adjusted so that it can be compared with the waveform recorded in the original waveform recording (step 110) by performing phase / gain adjustment with the DSP (step 104). A comparison operation is performed (step 105).
Next, the DSP compares whether or not the waveforms are equal (step 106). If the waveforms are equal, the correction ends (Y in step 106).
If the waveforms are different (N in step 106), the correction value changing process is performed by the DSP to change the correction value (step 100), and the waveform correction is performed (
When output is performed by adding a correction value to the original sound data, the original sound data to be compared in the comparison operation (step 105) with the original sound data uses a waveform that does not include the correction value, that is, the waveform of the original sound data.
本考案のモーショナルフィードバック装置は、スピーカーの振動波形と原音データの振動波形とを近づけることにより、原音に忠実な音の再生を実現する事が出来る。
比較的安価なＤＳＰを使用して高音質を実現することが可能となるため、安価な機器構成でも増幅器やスピーカーの性能を最大限に引き出すことが出来、高音質を実現できる。
さらに、増幅器やスピーカーを組み合わせたシステムコンポやＣＤラジカセなどの開発現場においてはアナログ関連の部品選定や性能試験などに関する開発費用や製品単価を削減することが出来る。
また、本考案のモーショナルフィードバック装置は、ＣＤやＤＡＴ等のデジタル記録媒体に記録されたデジタルデータを再生する事を目的としたＡＶアンプやヘッドホンなどを含む音響装置にも適用できる。
さらに、本考案のモーショナルフィードバック装置は、ピアノやキーボード、エレキギター等を含む楽器からピックアップした音データを再生するＰＡ（プリアンプ）にも適用できる。
そして、本考案のモーショナルフィードバック装置は、騒音を削減することを目的としたアクティブノイズコントロールシステムにも応用が可能である。
The motional feedback device of the present invention can realize reproduction of sound faithful to the original sound by bringing the vibration waveform of the speaker close to the vibration waveform of the original sound data.
Since it is possible to achieve high sound quality using a relatively inexpensive DSP, the performance of the amplifier and the speaker can be maximized even with an inexpensive device configuration, and high sound quality can be realized.
In addition, at development sites such as system components that combine amplifiers and speakers, and CD radio cassette recorders, it is possible to reduce development costs and product unit costs related to analog-related component selection and performance testing.
The motional feedback device of the present invention can also be applied to an audio device including an AV amplifier, headphones, and the like for the purpose of reproducing digital data recorded on a digital recording medium such as a CD or DAT.
Furthermore, the motional feedback device of the present invention can be applied to a PA (preamplifier) that reproduces sound data picked up from musical instruments including a piano, a keyboard, and an electric guitar.
The motional feedback device of the present invention can also be applied to an active noise control system for the purpose of reducing noise.
１ 原音データ
１ａ 原音入力
２ 補正用ＤＳＰ
２ａ ＤＳＰの出力信号
３ Ｄ／Ａ部
４ 増幅部
５ スピーカー
６ 振動センサ
７ 変換器
８ フィードバックデータ
９ 増幅率情報
１０ 原音加工用ＤＳＰ
１１ テスト用波形
１２ ＣＰＵ
２０ デジタル原音データ２０
２１ 比較、演算
２２ デジタル振動データ
２３ スピーカー振動
３０ 補正後データ
３３ 補正後のスピーカー振動
４０ デジタル原音データ
４１ 補正前のスピーカー振動波形
４２ 補正後のスピーカー振動波形
５０ 差分
５１ 理想波形（原音波形）
５２ 補正前のスピーカー振動波形
５４ 出力波形（補正波形）
５５ スピーカーから出力される波形
1 Original sound data 1a
2a DSP output signal 3 D /
11
20 Digital
21 Comparison and calculation 22
52 Speaker vibration waveform before correction 54 Output waveform (correction waveform)
55 Waveforms output from speakers
Claims (4)
前記デジタルシグナルプロセッサーからの出力信号を入力しアナログ変換するＤ／Ａ部と、
前記Ｄ／Ａ部からのアナログ信号を増幅する増幅部と、
前記増幅部からの信号によって振動するスピーカーと、
前記スピーカー前方に配設されスピーカーの振動を感知する振動センサと、
前記振動センサからの信号を入力してフィードバックデータとしてデジタルシグナルプロセッサーに出力する変換器と、を有し、
前記デジタルシグナルプロセッサーは、
前記原音データと前記フィードバックデータとの位相とゲインを調整し、一時的に記録された原音データとフィードバックデータとを比較して、その差分について、原音データに対して加減算の補正処理を実行することを特徴とするモーショナルフィードバック装置。 A digital signal processor that inputs the original sound data;
A D / A unit for inputting and converting an output signal from the digital signal processor;
An amplifying unit for amplifying an analog signal from the D / A unit;
A speaker that vibrates in response to a signal from the amplification unit;
A vibration sensor disposed in front of the speaker for sensing vibrations of the speaker;
A converter that inputs a signal from the vibration sensor and outputs the signal as feedback data to a digital signal processor,
The digital signal processor is
Adjusting the phase and gain of the original sound data and the feedback data, comparing the temporarily recorded original sound data with the feedback data, and executing addition / subtraction correction processing on the original sound data for the difference A motional feedback device characterized by this.
前記デジタルシグナルプロセッサーからの出力信号を入力しアナログ変換するＤ／Ａ部と、
前記Ｄ／Ａ部からのアナログ信号を増幅する増幅部と、
前記増幅部からの信号によって振動するスピーカーと、
前記スピーカー前方に配設されスピーカーの振動を感知する振動センサと、
前記振動センサからの信号を入力してフィードバックデータとしてデジタルシグナルプロセッサーに出力する変換器と、を有し、
前記デジタルシグナルプロセッサーは、
前記テスト波形と前記フィードバックデータとの位相とゲインを調整し、一時的に記録されたテスト波形とフィードバックデータとを比較して、その差分について、テスト波形に対して加減算の補正処理を実行することを特徴とするモーショナルフィードバック装置。 A digital signal processor for inputting a test waveform based on control from the CPU;
A D / A unit for inputting and converting an output signal from the digital signal processor;
An amplifying unit for amplifying an analog signal from the D / A unit;
A speaker that vibrates in response to a signal from the amplification unit;
A vibration sensor disposed in front of the speaker for sensing vibrations of the speaker;
A converter that inputs a signal from the vibration sensor and outputs the signal as feedback data to a digital signal processor,
The digital signal processor is
Adjusting the phase and gain of the test waveform and the feedback data, comparing the temporarily recorded test waveform with the feedback data, and executing addition / subtraction correction processing on the test waveform for the difference A motional feedback device characterized by this.
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