(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号の臨界周波数帯域の周波数成分の減衰に用いる同調パラメータを決定し、前記入力信号に応じたスピーカ出力の歪みを制御する方法であって、
（ａ）全高調波歪み（ＴＨＤ）がピークになる前記スピーカの周波数応答の少なくとも１つの臨界周波数帯域を特定するステップと、
（ｂ）前記臨界周波数帯域の中心周波数と前記臨界周波数帯域の帯域幅とを決定するステップと、
（ｃ）入力信号の前記臨界周波数帯域の少なくとも１つの周波数成分であって、前記入力信号に応じて前記スピーカが発する音のＴＨＤが所定のＴＨＤ閾値を越える周波数成分の最小パワーを示すパワー閾値を決定するステップと、を有し
前記同調パラメータは、前記臨界周波数帯域の中心周波数と、前記臨界周波数帯域の帯域幅と、前記パワー閾値とを含み、
ステップ（ａ）は、周波数の関数として前記スピーカ出力のＴＨＤを示すＴＨＤ曲線を決定し、ＴＨＤが所定の第２のＴＨＤ閾値を越えるＴＨＤ曲線の周波数範囲を臨界周波数帯域として特定するステップを含む、
方法。
【請求項２】
同調パラメータを用いてスピーカの入力信号をフィルタリングし、スピーカの出力の歪みを制御する方法であって、前記同調パラメータは、全高調波歪み（ＴＨＤ）がピークとなる前記スピーカの周波数応答の臨界周波数帯域の中心周波数と帯域幅とを含み、前記同調パラメータは、前記スピーカへの入力信号の前記臨界周波数帯域における少なくとも１つの周波数成分の最小パワーを示すパワー閾値も含み、この最小パワーは、前記入力信号に応じて前記スピーカが発する音のＴＨＤを、所定のＴＨＤ閾値を越えさせるものであり、前記方法は、
（ａ）バンドパスフィルタが少なくとも実質的に中心が前記臨界周波数帯域の中心周波数にある通過帯域を有するように、前記バンドパスフィルタを決定するステップと、
（ｂ）前記バンドパスフィルタを前記入力信号に適用して、バンドパスフィルタリングされた信号を生成し、前記バンドパスフィルタリングされた信号の時間平均レベルを決定するステップと、
（ｃ）バンドカットフィルタを決定するステップであって、前記バンドカットフィルタが前記臨界周波数帯域の中心周波数に少なくとも実質的に中心とする減衰帯域を有するように、及び前記減衰帯域は臨界周波数帯域の帯域幅により決定される幅を有するように、及び前記減衰帯域における減衰が前記パワー閾値に応じて決まり、前記臨界周波数帯域における前記時間平均レベルを有する信号に応じて、前記バンドカットフィルタが前記パワー閾値を越えない前記臨界周波数帯域の減衰された時間平均レベルを有する減衰された信号を生成するようにする、ステップと、
（ｄ）前記入力信号に前記バンドカットフィルタを適用して、前記臨界周波数帯域中の周波数成分が前記臨界周波数帯域の前記入力信号の周波数成分に対して減衰された、フィルタリングされた信号を生成するステップとを有する、方法。
【請求項３】
前記臨界周波数帯域のフィルタリングされた信号の周波数成分は、前記パワー閾値を越えない時間平均レベルを有する、
請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記通過帯域は前記臨界周波数帯域の帯域幅によって決まる幅を有し、前記減衰帯域は前記臨界周波数帯域の帯域幅によって決まる幅を有する、
請求項２に記載の方法。
【請求項５】
ステップ（ｃ）で決定されるバンドカットフィルタは、前記バンドパスフィルタリングされた信号の時間平均レベルの時間的な変化に応じて、時間的に変化する、
請求項２に記載の方法。
【請求項６】
ステップ（ｂ）は、時間フレームごとにバンドパスフィルタリングされた信号のレベルを測定して、前記時間平均レベルを決定するステップを含む、
請求項２に記載の方法。
【請求項７】
ステップ（ｂ）は、時間フレームごとに前記バンドパスフィルタリングされた信号のレベルを測定して、所定時間のフレームにわたり前記バンドパスフィルタリングされた信号のパワー又はエネルギーの一方の移動平均を決定することにより、前記時間平均レベルを決定するステップを含む、
請求項６に記載の方法。
【請求項８】
ステップ（ｂ）は、時間フレームごとに前記バンドパスフィルタリングされた信号のレベルを測定し、生の時間平均されたレベルを決定し、所定のアタック時定数及びリリース時定数により前記生の時間平均されたレベルを平滑化し、前記時間平均レベルを決定するステップを含む、
請求項２に記載の方法。
【請求項９】
前記入力信号及び前記フィルタリングされた信号のうち少なくとも一方に、ピーク制限及びダイナミックレンジ圧縮のうち少なくとも一方を行い、前記スピーカ出力のデジタルクリッピングを防止しつつ、前記入力信号の平均パワーの増大をするステップをさらに有する、
請求項２に記載の方法。
【請求項１０】
音量設定のユーザ選択に応じて、前記入力信号に選択されたゲインを適用するステップと、
前記音量設定の、所定の音量閾値を越える設定への増大に応じて、ステップ（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）の実行を継続しつつ、前記入力信号と前記フィルタリングされた信号のうち少なくとも一方にダイナミックレンジ補正を行うステップとをさらに有する、
請求項２に記載の方法。
【請求項１１】
入力信号の臨界周波数帯域の周波数成分の減衰に用いる同調パラメータを決定し、前記入力信号に応じたスピーカ出力の歪みを制御するように構成されたシステムであって、
テスト入力信号を前記スピーカにアサートし、前記スピーカの周波数応答を決定することにより、前記テスト入力信号に応じて前記スピーカのオーディオ出力を処理するように構成されたデジタルオーディオ処理サブシステムと、
全高調波歪み（ＴＨＤ）がピークになる前記スピーカの周波数応答の少なくとも１つの臨界周波数帯域を特定し、前記臨界周波数帯域の中心周波数と前記臨界周波数帯域の帯域幅とを決定し、入力信号の前記臨界周波数帯域の少なくとも１つの周波数成分の最小パワーを示すパワー閾値を決定するように構成され、前記周波数成分により前記入力信号に応じた前記スピーカが発する音のＴＨＤが所定のＴＨＤ閾値を越え、前記同調パラメータは、前記臨界周波数帯域の中心周波数、前記臨界周波数帯域の帯域幅と、前記パワー閾値とを含む、第２の処理サブシステムとを有し、
前記第２の処理サブシステムは、周波数の関数として前記スピーカ出力のＴＨＤを示すＴＨＤ曲線を決定し、ＴＨＤが所定の第２のＴＨＤ閾値を越えるＴＨＤ曲線の周波数範囲を臨界周波数帯域として特定するように構成された、
システム。
【請求項１２】
同調パラメータを用いてスピーカの入力信号をフィルタリングし、スピーカの出力の歪みを制御するシステムであって、前記同調パラメータは、全高調波歪み（ＴＨＤ）がピークとなる前記スピーカの周波数応答の臨界周波数帯域の中心周波数と帯域幅とを含み、前記同調パラメータは、前記スピーカへの入力信号の前記臨界周波数帯域における少なくとも１つの周波数成分の最小パワーを示すパワー閾値も含み、この最小パワーは、前記入力信号に応じて前記スピーカが発する音のＴＨＤを、所定のＴＨＤ閾値を越えさせるものであり、前記システムは、
前記入力信号にバンドパスフィルタを適用し、バンドパスフィルタリングされた信号を生成するように結合し構成された、前記バンドパスフィルタは前記臨界周波数帯域の中心周波数を少なくとも実質的に中心とする通過帯域を有する、バンドパスフィルタ段階と、
前記バンドパスフィルタ段階に結合され、前記バンドパスフィルタリングされた信号の時間平均レベルを決定するように構成されたレベル決定段階と、
前記レベル決定段階に結合し、前記入力信号にバンドカットフィルタを適用して、臨界周波数帯域の周波数成分が前記臨界周波数帯域の前記入力信号の周波数成分と比較して減衰されたフィルタリングされた信号を生成するように構成されたバンドカットフィルタ段階であって、前記バンドカットフィルタは、前記臨界周波数帯域の中心周波数を少なくとも実質的に中心とする減衰帯域を有し、前記減衰帯域における減衰は、前記臨界周波数帯域の前記時間平均レベルを有する信号に応じて、前記バンドカットフィルタが前記パワー閾値を越えない臨界周波数帯域の、減衰された時間平均レベルを有する減衰された信号を生成するように、前記パワー閾値に応じて決まる、バンドカットフィルタ段階とを有する、システム。
【請求項１３】
前記臨界周波数帯域のフィルタリングされた信号の周波数成分は、前記パワー閾値を越えない時間平均レベルを有する、
請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記通過帯域は前記臨界周波数帯域の帯域幅によって決まる幅を有し、前記減衰帯域は前記臨界周波数帯域の帯域幅によって決まる幅を有する、
請求項１２に記載のシステム。
【請求項１５】
バンドカットフィルタは、前記バンドパスフィルタリングされた信号の時間平均レベルの時間的な変化に応じて、時間的に変化する、
請求項１２に記載のシステム。
【請求項１６】
前記レベル決定段階は、時間フレームごとにバンドパスフィルタリングされた信号のレベルを測定して、前記時間平均レベルを決定するように構成されている、
請求項１２に記載のシステム。
【請求項１７】
前記レベル決定段階は、時間フレームごとに前記バンドパスフィルタリングされた信号のレベルを測定して、所定時間のフレームにわたり前記バンドパスフィルタリングされた信号のパワー又はエネルギーの一方の移動平均を決定することにより、前記時間平均レベルを決定するように構成されている、
請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記レベル決定段階は、時間フレームごとに前記バンドパスフィルタリングされた信号のレベルを測定し、生の時間平均されたレベルを決定し、所定のアタック時定数及びリリース時定数により前記生の時間平均されたレベルを平滑化し、前記時間平均レベルを決定するように構成されている、
請求項１２に記載のシステム。
【請求項１９】
前記システムは音量最大化器であり、
前記入力信号及び前記フィルタリングされた信号のうち少なくとも一方にダイナミックレンジ圧縮をするように結合され構成された圧縮段階と、
前記バンドカットフィルタ段階で生成された信号出力にピーク制限を行うように結合され構成された制限段階とをさらに有する、
請求項１２に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スピーカにより放出される音の歪みを制御する方法とシステムとに関する。典型的な実施形態では、スピーカ測定オペレーションにおいて予め決定された制御パラメータを用いて、（再生されるオーディオ信号の）全高調波歪みが生じそうな臨界周波数帯域における歪みを制限することにより、歪みを制御する。
【背景技術】
【０００２】
［関連出願との相互参照］
この出願は、２０１０年  ８月１８日に出願した米国仮特許出願第６１／４０１，７４６号の優先権を主張するものである。この文献はここにその全体を参照援用する。
［背景技術］
特許請求の範囲も含めて、本開示では、信号又はデータに操作（例えば、フィルタリングや圧縮）を行うとの表現は、広い意味で、その信号やデータに直接的に操作を行うこと、またはその信号やデータの処理されたもの（例えば、その操作の実行に先立ち予備的フィルタリングをされた信号）に操作を行うことを意味する。同様に、信号に「フィルタを適用する」との表現は、広い意味で、その信号に直接的にそのフィルタを適用すること、またはその信号の処理されたもの（例えば、フィルタを適用する前に予備的減衰や他のフィルタリングをした信号）にそのフィルタを適用することを意味する。
【０００３】
特許請求の範囲を含む本開示では、「システム」とは、広い意味で、デバイス、システム、またはサブシステムを意味する。例えば、フィルタを決定するサブシステムをフィルタシステムと呼び、かかるサブシステムを含むシステム（例えば、ラウドスピーカと、そのラウドスピーカの信号経路においてフィルタを適用する手段と、そのフィルタを決定するサブシステムとを含むシステム）もフィルタシステムと呼ぶことがある。
【０００４】
特許請求の範囲を含め本開示において、「スピーカ」及び「ラウドスピーカ」との用語は、任意の発音トランスデューサを示す同意語として用いられる。
【０００５】
特許請求の範囲を含め本開示において、スピーカによる信号（例えば、「入力」信号又は「入力オーディオ」信号）の「再生」とは、スピーカに信号に応じて音を発せさせることを言い、これにはその信号の必要に応じた増幅及び／又はその他の処理を行うことも含む。
【０００６】
携帯電話のスピーカやその他の小型スピーカは、大きな歪みを生じることが多く、オーディオをユーザにとって好ましく再生できる最大音量を制限してしまう。例えば、全高調波歪み（ＴＨＤ）がピークになる（すなわち、極大値を示す）範囲の周波数で過剰に駆動されると、どんなスピーカの出力も歪む。
【０００７】
本発明まで、スピーカ測定オペレーションで予め決定した制御パラメータを用いて、ＴＨＤがピークになる（再生されるオーディオの）臨界周波数帯域における歪みを制限することにより、計算上効率的な方法でスピーカ（例えば、ミニチュアスピーカ）の出力の歪みをいかに制限するかは知られていなかった。
【０００８】
特許請求の範囲を含め本開示において、（信号の）「全高調波歪み（total  harmonic  distortion）」及び「ＴＨＤ」とは、広い意味で、（本技術分野で周知の意味での）その信号の全高調波歪み、又はその信号の全高調波歪みの推定を示す任意の値（例えば、任意の測定値）を言う。信号の（本開示で用いられている意味での）「ＴＨＤ」の一例は、その信号のＴＨＤとノイズの和（ＴＨＤ＋Ｎ）を示す測定値である。
【０００９】
スピーカの歪みを制限する他の手法（例えば、ボルテラ−ウィーナーモデリング）を利用することも提案されているが、これらの手法は一般的には計算の複雑性が高いレベルにあり、高度の計算上の効率が要求されるセルラー電話その他のアプリケーションなどの携帯型サウンドデバイスで実際的に実施することはできない。
【００１０】
本発明の歪み制御システムの典型的な実施形態は、圧縮器及び／又はリミッタと組み合わせて用いられ、デジタルクリッピングを防止しつつ、スピーカの出力の平均パワー（例えば、ＲＭＳ）を増加する。圧縮器は、一般的には、（ある時間にわたり平均化された）信号レベルを検出し、瞬間的な値が対応する検出レベルにより決定される時間変化する量だけ信号を増幅することにより、再生されるオーディオ信号の全体的なダイナミックレンジを制限する。一タイプの圧縮器は、ＲＭＳ圧縮器として知られるが、信号のＲＭＳパワーを検出し、瞬間的な値が対応する検出されたＲＭＳパワーにより決まる時間的に変化する量だけその信号を増幅する。リミッタは、再生されるオーディオ信号中のピークをスキャンし、一般的にはクリッピングを防止するように、各ピックにおいて（又はその近くで）その信号を減衰する。「圧縮器／リミッタ」は、圧縮器段階とそれに続くリミッタ段階とを含む（一般的には、信号処理チェーンにおいて、リミッタ段階は圧縮器段階の後にある）。
【００１１】
圧縮器又は圧縮器／リミッタの利用により、（デジタルＰＣＭ領域を最適に利用していない）音量が小さいコンテンツでも携帯電話スピーカ（又はその他のスピーカ）で大きく、はっきり聞こえる。音量が大きいコンテンツ（すなわち、デジタルＰＣＭ領域を最適に利用している、最近のミクストポップミュージックなどのコンテンツ）の場合、圧縮器（又は圧縮器／リミッタ）は、過度のデジタル歪みを生じさせないように、オーディオを大きく修正すべきではない。
【００１２】
ここで、「音量最大化器（loudness  maximizer）」は、再生されるオーディオ信号のダイナミックレンジを制限し、好ましくは可聴な望ましくない処理アーティファクトを生じることなく、再生されるオーディオ信号の知覚される全体的な平均音量レベルを上げるように構成された、一般的には圧縮器及び／又はリミッタを含むシステムを言う。
【００１３】
本発明まで、スピーカ測定オペレーションで予め決定した制御パラメータを用いて、ＴＨＤがピークになる（再生されるオーディオの）臨界周波数帯域における歪みを制限することにより、計算上効率的な方法でスピーカ（例えば、ミニチュアスピーカ）の出力の歪みを制限する音量最大化器をいかに実装するかは知られていなかった。ある種の実施形態では、本発明は、本発明の歪み制御システムの一実施形態と、任意的に、圧縮器（例えば、ＲＭＳ圧縮器）、スピーカ等化（ＥＱ）補正モジュール、バスブーストモジュール、及びリミッタのうちの少なくとも１つを含む音量最大化器である。リミッタは、もしあれば、一般的には、信号処理チェーンの最終段階として実装される。
【発明の概要】
【００１４】
あるクラスの実施形態では、本発明は、（一般的には、「同調」オペレーションとも呼ぶスピーカ測定オペレーションにおいて）予め決定された制御パラメータ（ここでは「同調パラメータ」とも呼ぶ）を用いて、スピーカ（例えば、携帯電話スピーカやその他の小型スピーカ）により再生される入力信号の少なくとも１つの臨界周波数帯域を減衰することにより、前記スピーカの出力の歪みを制御する方法である。ここで、「臨界周波数帯域」とは、全高調波歪み（ＴＨＤ）が極大値を有するという意味でＴＨＤがピークとなるスピーカの周波数応答の周波数範囲を言う。例えば、臨界周波数帯域は、測定されたＴＨＤが所定の閾値を越える、又は測定されたＴＨＤがピークとなる、又はＴＨＤを示す量がピークとなる又は極大値若しくは極小値を取る、スピーカの周波数応答の周波数範囲であってもよい。一般的には、歪み制御は、発せられる音の歪みを大幅に増やさずに、スピーカの出力の（デジタル又はアナログ領域の）平均音量を増加させるように行う。典型的な実施形態による歪み制御は、いかなるタイプのスピーカにも一度だけ実行する必要がある予備的な同調オペレーションにおいて同調パラメータを決定することにより、各タイプのスピーカにも合わせることができる。
【００１５】
ある実施形態では、測定オペレーションを実行して、歪みを制御するスピーカ（又は、例えば、歪みを制御するスピーカと同じタイプのスピーカ）の周波数応答の臨界周波数帯域を示す同調パラメータを決定する。そして、入力信号を再生するスピーカのオペレーションにおいて、入力信号は同調パラメータを用いて臨界周波数帯域において減衰される。同調パラメータは、一般的には、臨界周波数帯域の中心周波数と帯域幅、及びパワー閾値を含む。パワー閾値は、スピーカにより発せられた音のＴＨＤが所定閾値を越える原因となる、（スピーカにより再生される入力信号の）臨界周波数帯域中の１つ以上の周波数成分の最小パワー（例えば、ある時間にわたり平均された最小平均パワー）を示す。例えば、パワー閾値は、スピーカにより発せられる音のＴＨＤが所定のＴＨＤ閾値を越える、臨界周波数帯域（例えば、臨界周波数帯域の中心周波数と等しい周波数を有する周波数成分）中の入力信号の周波数成分のＲＭＳパワーの最小値を示す。本発明による入力信号の臨界周波数帯域の減衰により、ＴＨＤがピークとなる周波数帯域における、スピーカにより発せられる音の歪み量を制限する。
【００１６】
発明者が認識したところによると、携帯電話のスピーカ（又はその他の小型スピーカ）の周波数応答は、低周波数ロールオフポイントで生じる臨界周波数帯域（この帯域でＴＨＤがピークとなる）を有し、スピーカは一般的にはこの臨界周波数帯域で共鳴する。よって、本発明の方法のある実施形態では、小型スピーカの出力のＴＨＤは、そのスピーカの周波数応答の低周波数ロールオフポイントにおいてピークとなりそうだと仮定する。これらの実施形態では、スピーカの周波数応答中の臨界周波数帯域を、低周波数ロールオフポイントが中心になる帯域とし、この帯域の中心周波数と幅とを、その帯域においてスピーカにより発せられる音の歪みを制限する処理に用いるための同調パラメータとする。
【００１７】
スピーカにより発せられる音の歪みを制限するため、本発明の典型的な実施形態では、（スピーカにアサートされる）入力信号に（固定の又は動的な）バンドガットフィルタを適用して、臨界周波数帯域における入力信号のエネルギーを減衰する。このように、（臨界周波数帯域において支配的に及び／又は最も知覚的に生じると予想される）スピーカ出力の歪みを低減又は回避する。これにより、入力信号を臨界周波数帯域の外側でさらに増幅して、歪みを大幅に大きくせずに、スピーカの出力の知覚される音量を大きくできる。適切な帯域幅と適切な変化率を有する時間変化するバンドカットフィルタを利用することにより、本発明によるフィルタリング（例えば、入力信号の調変化）により生じる可聴アーティファクトは、許容できるくらい小さい（例えば、聞こえない）。
【００１８】
ある実施形態では、スピーカへの入力信号は、例えば、２つ以上のバンドカットフィルタ（各フィルタの中心が各臨界周波数帯域にある）でフィルタリングされることにより、２つ以上の臨界周波数帯域のそれぞれで減衰される。ある実施形態では、マルチスピーカシステムの各スピーカの入力信号は、本発明によると減衰される（例えば、マルチチャンネルサウンドシステムの各チャンネルは、歪みを制御するため、バンドカットフィルタされる）。オーディオシステムに２つ以上のスピーカ（例えば、各オーディオチャンネルの再生のため１つずつ）が含まれている場合、（本発明のある実施形態では）各スピーカに対して個別に測定手順を行って、各スピーカの同調パラメータの組を決定でき、又はすべてのスピーカに対して測定された各パラメータの平均を用いて、すべてのスピーカに対する一組の同調パラメータを決定できる。好ましくは、対応する測定手順で決定された同調パラメータを用いて、（すべての入力信号を再生するシステムの動作中に）各スピーカの入力信号がフィルタされる。ある実施形態では、複数の同様のスピーカに対して測定手順を個別に実行して、そのスピーカの同調パラメータを決定する（例えば、すべてのスピーカの各測定パラメータの平均を用いて、そのスピーカの一組の同調パラメータを決定する）。
【００１９】
第２のクラスの実施形態では、本発明は、入力信号の（臨界周波数帯域の）周波数成分の減衰に用いる同調パラメータ（例えば、バンドカットフィルタ制御パラメータ）を決定し、前記入力信号に応じたスピーカの出力の歪みを制御する方法である。前記方法は次のステップを含む：
（ａ）全高調波歪み（ＴＨＤ）がピークになる前記スピーカの周波数応答の少なくとも１つの臨界周波数帯域を特定するステップと、
（ｂ）前記臨界周波数帯域の中心周波数と前記臨界周波数帯域の帯域幅とを決定するステップと、
（ｃ）入力信号の前記臨界周波数帯域の少なくとも１つの周波数成分であって、前記入力信号に応じて前記スピーカが発する音のＴＨＤが所定のＴＨＤ閾値を越える周波数成分の最小パワーを示すパワー閾値を決定するステップと、を有し、前記同調パラメータは、前記臨界周波数帯域の中心周波数と、前記臨界周波数帯域の帯域幅と、前記パワー閾値とを含む。
【００２０】
第２のクラスのある実施形態では、ステップ（ａ）は、（例えば、そのスピーカのＴＨＤ対周波数測定を行うことにより）周波数の関数として前記スピーカ出力のＴＨＤを示すＴＨＤ曲線を決定し、ＴＨＤが所定の第２のＴＨＤ閾値を越えるＴＨＤ曲線の周波数範囲を臨界周波数帯域として特定するステップを含む。ある実施形態では、第２のＴＨＤ閾値はＴＨＤ＝ｘ％である（例えば、ｘは１０又は１５であり、又はｘは１０から１５の範囲のある値である）。ある実施形態では、（ステップ（ｃ）に記載した）ＴＨＤ閾値は（ステップ（ａ）に記載した）第２のＴＨＤ閾値と等しい。ある実施形態では、ステップ（ａ）は、スピーカの周波数応答の臨界周波数帯域を、測定したＴＨＤが所定の第２のＴＨＤ閾値を越える帯域、又は測定したＴＨＤがピークとなる帯域、又はＴＨＤを示す量がピークとなる帯域、又は極小または極大となる帯域であると特定するステップを含む。ここで、ＴＨＤがピークとなるとは、ＴＨＤが極大値を有することを言う。
【００２１】
第２のクラスのある実施形態では、ステップ（ｃ）は、前記スピーカが発する音のＴＨＤが前記ＴＨＤ閾値を越える前記臨界周波数帯域の少なくとも１つの周波数成分の、（ある時間にわたり平均された、）最小平均パワーを示すパワー閾値を決定する測定を行うステップを含む。かかる実施形態では、パワー閾値は、スピーカにより発せられる音のＴＨＤがＴＨＤ閾値を越える、臨界周波数帯域（例えば、臨界周波数帯域の中心周波数と等しい周波数を有する周波数成分）中の入力信号の周波数成分のＲＭＳパワーの最小値である。
【００２２】
第３のクラスの実施形態では、本発明は、同調パラメータを用いてスピーカの入力信号をフィルタリングし、スピーカの出力の歪みを制御する方法であって、前記同調パラメータは、全高調波歪み（ＴＨＤ）がピークとなる前記スピーカの周波数応答の臨界周波数帯域の中心周波数と帯域幅とを含み、前記同調パラメータは、前記スピーカへの入力信号の前記臨界周波数帯域における少なくとも１つの周波数成分の最小パワーを示すパワー閾値も含み、この最小パワーは、前記入力信号に応じて前記スピーカが発する音のＴＨＤを、所定のＴＨＤ閾値を越えさせるものである。前記方法は：
（ａ）バンドパスフィルタの中心周波数が少なくとも実質的に前記臨界周波数帯域の中心周波数になるように、（また一般的には、及び前記通過帯域が臨界周波数帯域の帯域幅により決定された幅を有するように、）バンドパスフィルタを決定するステップ；
（ｂ）入力信号にバンドパスフィルタを適用して、バンドパスフィルタリングされた信号を生成し、バンドパスフィルタリングされた信号の時間平均レベル（例えば、時間平均されたパワー又はエネルギー）を決定するステップ
（ｃ）バンドカットフィルタが臨界周波数帯域の中心周波数を少なくとも実質的に中心を有する減衰帯域を有し、（また一般的には、前記減衰帯域は臨界周波数帯域の帯域幅により決定される幅を有するように、）及び減衰帯域における減衰がパワー閾値に応じて決まり、臨界周波数帯域における前記時間平均レベルを有する信号に応じて、バンドカットフィルタがパワー閾値を越えない臨界周波数帯域の減衰された時間平均レベルを有する減衰された信号を生成するように、バンドカットフィルタを決定するステップと；及び
（ｄ）前記入力信号に前記バンドカットフィルタを適用して、前記臨界周波数帯域中の周波数成分が前記臨界周波数帯域の前記入力信号の周波数成分に対して減衰された、フィルタリングされた信号を生成するステップとを有する。好ましくは、臨界周波数帯域のフィルタリングされた信号の周波数成分は、パワー閾値を越えない時間平均レベルを有する。
【００２３】
第３のクラスの典型的な実施形態では、フィルタリングされた信号に応じたスピーカ出力の歪みは、そうでなければ入力信号に応じて生じるだろうスピーカ出力の歪みと比べて（例えば、知覚的に）大幅に低減される。その理由は、バンドカットフィルタの適用により、臨界周波数帯域のフィルタイングされた信号の周波数成分が十分に減衰し、スピーカにより発せられる音のＴＨＤが、決定されたＴＨＤ閾値を越えることを防止するからである。
【００２４】
第３のクラスの典型的な実施形態では、入力信号は、（音量制御のユーザ起動に応じて）ユーザ選択可能なゲインで増幅される。ステップ（ｄ）が実行されない（スピーカの出力が、フィルタリングされた信号ではなく、入力信号に応じたものである）とき、入力信号に応じたスピーカの出力が、入力信号が第１のゲインで増幅された時の第１の歪み量を有すると仮定すると、ステップ（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）の典型的な実施形態により、フィルタリングされた信号に応じたスピーカの出力の（デジタル領域又はアナログ領域における）平均音量は、（ステップ（ｂ）と（ｄ）を実行する前に）入力信号を第１のゲインより大きいゲインで増幅することにより大きくなるが、フィルタリングされた信号に応じたスピーカの出力が、第１の歪み量より大幅に大きい歪みを有することはない。
【００２５】
第３のクラスの典型的な実施形態では、ステップ（ｃ）で決定されるバンドカットフィルタは、前記バンドパスフィルタリングされた信号の時間平均レベルの時間的な変化に応じて、時間的に変化する。
【００２６】
第３のクラスの典型的な実施形態では、ステップ（ｂ）は、時間フレームごとに、バンドパスフィルタリングされた信号のレベル（例えば、臨界周波数帯域のバンドパスフィルタリングされた信号の少なくとも１つの周波数成分のレベル）を測定し、前記時間平均レベルを決定する（例えば、所定長さのフレームにわたるバンドパスフィルタリングされた信号のパワー又はエネルギーのランニング平均を決定する）ステップを含む。ある実施形態では、フレームの長さは、例えばほぼ２０ｍｓに等しい。好ましくは、ステップ（ｂ）は、時間フレームごとに前記バンドパスフィルタリングされた信号のレベルを測定し、生の時間平均されたレベルを決定し、所定のアタック時定数及びリリース時定数により前記生の時間平均されたレベルを平滑化し、前記時間平均レベルを決定するステップを含む。
【００２７】
第４のクラスの実施形態では、本発明は、スピーカの入力信号をフィルタリングして、前記スピーカの出力の歪みを制御する方法であって：
（ａ）全高調波歪み（ＴＨＤ）がピークとなる、前記スピーカの周波数応答の少なくとも１つの臨界周波数帯域を特定し、前記臨界周波数帯域の中心周波数と臨界周波数帯域の帯域幅とを決定するステップと、
（ｂ）入力信号の前記臨界周波数帯域の少なくとも１つの周波数成分であって、前記入力信号に応じて前記スピーカが発する音のＴＨＤが所定のＴＨＤ閾値を越える周波数成分の最小パワーを示すパワー閾値を決定するステップと、
（ｃ）バンドパスフィルタの中心周波数が少なくとも実質的に前記臨界周波数帯域の中心周波数になるように、（また一般的には、及び前記通過帯域が臨界周波数帯域の帯域幅により決定された幅を有するように、）バンドパスフィルタを決定するステップと、
（ｄ）入力信号にバンドパスフィルタを適用して、バンドパスフィルタリングされた信号を生成し、バンドパスフィルタリングされた信号の時間平均レベル（例えば、時間平均されたパワー又はエネルギー）を決定するステップと、
（ｅ）バンドカットフィルタが臨界周波数帯域の中心周波数を少なくとも実質的に中心を有する減衰帯域を有し、（また一般的には、前記減衰帯域は臨界周波数帯域の帯域幅により決定される幅を有するように、）及び減衰帯域における減衰がパワー閾値に応じて決まり、臨界周波数帯域における前記時間平均レベルを有する信号に応じて、バンドカットフィルタがパワー閾値を越えない臨界周波数帯域の減衰された時間平均レベルを有する減衰された信号を生成するように、バンドカットフィルタを決定するステップと、
（ｆ）入力信号にバンドカットフィルタを適用して、臨界周波数帯域中の周波数成分が臨界周波数帯域の入力信号の周波数成分に対して減衰された、フィルタリングされた信号を生成するステップとを有する。好ましくは、臨界周波数帯域のフィルタリングされた信号の周波数成分は、パワー閾値を越えない時間平均レベルを有する。
【００２８】
第４のクラスの典型的な実施形態では、フィルタリングされた信号に応じたスピーカ出力の歪みは、そうでなければ入力信号に応じて生じるだろうスピーカ出力の歪みと比べて（例えば、知覚的に）大幅に低減される。その理由は、バンドカットフィルタの適用により、臨界周波数帯域のフィルタイングされた信号の周波数成分が十分に減衰し、スピーカにより発せられる音のＴＨＤが、決定されたＴＨＤ閾値を越えることを防止するからである。
【００２９】
第４のクラスの典型的な実施形態では、入力信号は、（音量制御のユーザ起動に応じて）ユーザ選択可能なゲインで増幅される。ステップ（ｆ）が実行されない（スピーカの出力が、フィルタリングされた信号ではなく、入力信号に応じたものである）とき、入力信号に応じたスピーカの出力が、入力信号が第１のゲインで増幅された時の第１の歪み量を有すると仮定すると、ステップ（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）及び（ｆ）の典型的な実施形態により、フィルタリングされた信号に応じたスピーカの出力の（デジタル領域又はアナログ領域における）平均音量は、（ステップ（ｄ）と（ｆ）を実行する前に）入力信号を第１のゲインより大きいゲインで増幅することにより大きくなるが、フィルタリングされた信号に応じたスピーカの出力が、第１の歪み量より大幅に大きい歪みを有することはない。
【００３０】
第４のクラスの典型的な実施形態では、ステップ（ｅ）で決定されるバンドカットフィルタは、前記バンドパスフィルタリングされた信号の時間平均レベルの時間的な変化に応じて、時間的に変化する。
【００３１】
本発明のある実施形態において利用される同調パラメータ（例えば、臨界周波数帯域の中心周波数と帯域幅、及びパワー閾値）は、スピーカのＴＨＤ対周波数グラフを示すデータ（及び／又はスピーカの同じ臨界周波数帯域中の異なるパワーを有する各入力信号のかかるグラフを示すデータ）を分析して、同調パラメータを決定するようにプログラムされた、適切にプログラムされたコンピュータにより自動的に生成される。他の実施形態では、同調パラメータは、ユーザがかかるグラフ（又は一組のグラフ）を見て決定する。同調パラメータは、各スピーカに対して決定されると、スピーカの同調パラメータのデータベースとして集積できる。
【００３２】
本発明のある実施形態による歪み制御（すなわち、スピーカの入力信号のフィルタリング）は、圧縮及び／又は制限と組み合わせて歪み制御（すなわち、スピーカの入力信号のフィルタリング）を行い、（好ましくは、平滑制限で、及び任意的にルックアヘッド処理で）デジタルクリッピングを防止しつつ、入来入力信号の平均（例えば、ＲＭＳ）パワーを増大させる。例えば、圧縮器／リミッタは、圧縮器段及びリミッタ段（一般的には、単一処理チェーンでは、リミッタ段は圧縮器段の後に続く）に続く本発明のフィルタリング方法の一実施形態を実行するように構成された歪み制限（フィルタリング）段を含みうる。かかる歪み制御、圧縮、及び制限（ｌｉｍｉｔｉｎｇ）の組合せにより、（デジタルＰＣＭ領域を最適に利用していない）音量が小さいコンテンツでも携帯電話スピーカ（又はその他のスピーカ）で大きく、はっきり聞こえる。音量が大きいコンテンツ（例えば、デジタルＰＣＭ領域を最適に利用している、最近のミクストポップミュージックなどのコンテンツ）の場合、圧縮（又は圧縮と制限）は、過度のデジタル歪みを生じさせないように、入力オーディオを大きく修正すべきではない。
【００３３】
あるクラスの実施形態では、本発明は、（例えば、スピーカ測定オペレーションで）事前に決定された制御パラメータを用いて、再生される入力信号の臨界周波数帯域での歪みを制限することにより、スピーカ（例えば、小型スピーカ）の出力の歪みを制限するように構成された音量最大化器である。また、音量最大化器は、再生される信号のダイナミックレンジを制限し、その知覚される全体的な平均音量レベルを大きくする。このクラスの様々な実施形態では、音量最大化器は、本発明の歪み制御システムの一実施形態と、圧縮器（例えば、ＲＭＳ圧縮器）、スピーカ等化（ＥＱ）補正モジュール、バスブーストモジュール、及びリミッタのうちの少なくとも１つを含む。リミッタは、もしあれば、一般的には、信号処理チェーンの最終段として実装される。
【００３４】
本発明の音量最大化器のある実施形態は、ユーザ音量制御、圧縮機（例えば、ＲＭＳ圧縮器）、及び本発明の歪み制御システムの一実施形態を含み、「音量最大化器」モードで動作可能である。音量制御を操作することにより、ユーザは、システムに、選択されたゲインを入力信号に適用させることができる。音量最大化器モードで動作している時、所定の音量閾値を越えない設定（例えば、最大よりずっと下の設定）に音量設定を上げると、本発明による歪み制御が起動される（又は本システムに、前に起動された歪み制御の実行を継続させる）が、圧縮器はディスエーブルされる（システムが、入力信号又は歪み制御システムで生成されたフィルタリングされた信号に圧縮を行わないようにする）。音量設定が閾値より上の設定（例えば、最大よりずっと低くはない設定）にさらに上げられると、圧縮器がイネーブルされ（例えば、アクティブになりダイナミックレンジを縮小し、信号のＲＭＳパワーを増大する）、システムは、前に起動された歪み制御の実行を継続する。任意的に、システムが、（例えば、制御のユーザ操作に応じて）音量最大化器モードに入り、ユーザ音量設定が最大値より低い時、システムは、音量設定を音量閾値まで（又は音量設定より低い他の所定の設定まで）上げ、本発明による歪み制御をアクティブ化するが、圧縮器はアクティブ化しない。
【００３５】
本発明のある実施形態では、音量最大化器は、「ヘッドルームビットアロケーション」機能を実施する。これらの実施形態では、音量最大化器は、本発明の歪み制御システムの一実施形態と、ユーザ起動可能な音量最大化サブシステム（例えば、圧縮器とリミッタの一方又は両方）と、音量最大化サブシステムがアクティブでない時に、システムの全デジタルビット幅より下の数ビットに、「正常」最大値数ビットで増幅器・スピーカ・チェーンの最大音量（すなわち、システムにより入力信号に適用できる最大ゲイン）を設定するように構成された音量制御サブシステムとを含むデジタルオーディオシステムである。音量最大化サブシステムの起動に応じて、音量制御サブシステムは、増幅器・スピーカ・チェーンの最大音量をその全値（full  value）に上げる。音量最大化サブシステムの動作中、歪み制御サブシステムは、（入力信号をフィルタして本発明による歪み制御をするが、）増幅器・スピーカシステムの「正常な」音量レベルを超えるように、余分なヘッドルームビットを用いるが、スピーカの出力の歪みとスピーカへのダメージを防止する。
【００３６】
本発明の態様には、本発明の方法の任意の実施形態を実行するように構成（例えば、プログラム）されたシステムと、本発明の方法の任意の実施形態を実施するコードを格納したコンピュータ読み取り可能媒体（例えば、ディスク）とが含まれる。
【００３７】
典型的な実施形態では、本発明のシステムは、ソフトウェア（又はファームウェア）でプログラムされ、そうでなければ本発明の方法の一実施形態を実行するように構成された汎用又は特殊用途プロセッサである、又はそれを含む。ある実施形態では、本発明のシステムは、汎用プロセッサであり、オーディオ入力信号と、入力信号に応じてスピーカにより発せられた音を示す出力信号とを受け取るように結合され、本発明の方法の一実施形態を実行することにより、その入力信号と出力信号とに応じて同調パラメータを示す出力データを生成するように（適切なソフトウェアにより）プログラムされている。他の実施形態では、本発明のシステムは、少なくとも１つのスピーカを含む（または結合するように構成された）、本発明による同調パラメータに応じて入力信号に歪み制御を実行するように構成されたハードウェアを含むデジタルオーディオシステムである。他の実施形態では、本発明のシステムは、少なくとも１つのスピーカを含む（または結合するように構成された）、本発明による同調パラメータに応じて入力信号に歪み制御を実行するようにプログラムされた又は構成されたソフトウェア又はハードウェアを含むデジタルオーディオシステムである。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明による同調パラメータを決定するシステムの一実施形態を示すブロック図である。
【図２】図１のシステムで決定される同調パラメータを用いて、（スピーカによる再生のために）入力信号をフィルタリングするシステムの一実施形態を示すブロック図である。
【図３】入力信号の周波数の関数として、入力信号に応答したスピーカの出力のＴＨＤを示すグラフである。
【図４】小型スピーカの周波数応答を示すグラフである。
【図５】本発明の一実施形態により実装された歪み制御段階を含む音量最大化器の一実施形態を示すブロック図である。
【図６】音量最大化サブシステムがアクティブであるモードと、音量最大化サブシステムがディスエーブルされたモードにおいて、ヘッドルームビットアロケーション機能を実装する本発明のシステムの一実施形態による、入力信号に適用可能な最大ゲインを示す図である。
【図７】図２の段階１１において決定されたバンドパスフィルタと、図２の段階１７において決定されたバンドカットフィルタにより適用される（周波数の関数としての）ゲインのグラフである。
【図８】バンドパスフィルタとバンドカットフィルタの両方を実装するために用いられるオールパスフィルタを含む、図１のシステムで決定された同調パラメータを用いて入力信号をフィルタリングするシステムの他の一実施形態を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
本発明の多くの実施形態は技術的に実現可能なものである。本技術分野の当業者には、本開示から、実施形態をいかに実施するかは明らかである。本発明のシステム及び方法の実施形態を図１乃至８を参照して説明する。
【００４０】
図１は、本発明による同調パラメータを決定するシステムの一実施形態を示すブロック図である。図１のシステムは、デジタルオーディオ処理システム５と、システム５に結合したスピーカ１及びマイクロホン３を含む。システム５は、所望の周波数・振幅スペクトルを有するオーディオテスト信号を発生し、スピーカ１に入力信号としてテスト信号をアサートするように結合及び構成されている。マイクロホン３は、各テスト信号に応じてスピーカ１（の出力）により放射された音を検出し、システム５に（スピーカ１の出力を示す）マイクロホン出力信号をアサートする。
【００４１】
システム５は、スピーカ１に（周波数が異なる）一連のテスト信号をアサートし、そのテスト信号に応じた（マイクロホン３で測定した）スピーカ１の出力を処理し、周波数の関数としてスピーカ１の出力のＴＨＤを示すデータを生成するように動作可能である。図３は、システム５により生成されたかかるデータをプロットするＴＨＤ曲線を示すグラフであり、スピーカ１が、図３の水平軸に沿ってプロットされた範囲の周波数を有する一連のテスト信号により駆動された小型スピーカである場合である。図３にプロットされた曲線は、周波数の関数としてスピーカ１の出力のＴＨＤを示す。
【００４２】
図１のシステムは、本発明の一実施形態による、システム５に結合し、スピーカ１のテスト中にシステム５により生成されたデータに応じて、一組の同調パラメータを生成するように構成（例えば、プログラム）されたプロセッサ７も含む。
【００４３】
プロセッサ７は、かかるテストの時に、システム５により生成されたデータから、（ＴＨＤが極大値を取るという意味でＴＨＤがピークになる）スピーカの周波数応答の少なくとも１つの臨界周波数帯域を特定するように構成されている。例えば、データはＴＨＤ曲線（図３のもの）を表し、各臨界周波数帯域は、スピーカ１の出力のＴＨＤが所定のＴＨＤ閾値を越える、スピーカ１の周波数応答の一領域である。例えば、ＴＨＤ閾値が１５％である場合、かかる臨界周波数帯域は、（図３に示した）周波数「Ｆｃ」を中心とし、（図３に示した）幅「Δｆ」を有する周波数レンジである。ここで、スピーカ１の出力のＴＨＤは１５％を越える。
【００４４】
本発明の典型的な実施形態では、スピーカの出力の歪みの制御は、スピーカの周波数応答の臨界周波数帯域を示す同調パラメータを決定し、スピーカが入力信号を再生する動作中に、同調パラメータを用いた臨界周波数帯域の入力信号を減衰することにより歪み制御を行うことにより、行われる。図２のシステムは、（以下に説明するが）図１のプロセッサ７により生成される同調パラメータに応じてかかる歪み制御を行うように構成されている。
【００４５】
本発明による歪み制御に利用する同調パラメータは、典型的には、臨界周波数帯域の中心周波数と帯域幅（例えば、図３に示した中心周波数Ｆｃと帯域幅Δｆであり、これにおいてプロセッサ７はスピーカ１の出力のＴＨＤが１５％を越えると決定したもの）及びパワー閾値を含む。ある実施形態では、臨界周波数帯域に利用される同調パラメータは、その帯域中の中心でない周波数（すなわち、その帯域の中心周波数でない、その帯域内の周波数）と、その帯域の帯域幅とを含む。パワー閾値は、スピーカにより発せられた音のＴＨＤが所定閾値を越える原因となる、（スピーカにより再生される入力信号の）臨界周波数帯域中の１つ以上の周波数成分の最小パワー（例えば、ある時間にわたり平均された最小平均パワー）を示す。図１のプロセッサ７は、臨界周波数帯域の中心周波数Ｆｃである、（スピーカ１にアサートされるテスト信号の）周波数成分のＲＭＳパワーの最小値を示すパワー閾値を決定するように構成されている。この臨界周波数帯により、スピーカ１により発せられる音のＴＨＤが閾値（ＴＨＤ＝１５％）を越える。
【００４６】
発明者が認識したところによると、携帯電話のスピーカ（又はその他の小型スピーカ）の周波数応答は、低周波数ロールオフポイントで生じる臨界周波数帯域（この帯域でＴＨＤがピークとなる）を有し、スピーカは一般的にはこの臨界周波数帯域で共鳴する。例えば、図４は、かかる小型スピーカの周波数応答を示すグラフであり、図３にＴＨＤをプロットしたスピーカと同じものである。図４に示すように、小型スピーカは、スピーカの共鳴点で生じる、周波数ＦＬにおける低周波数ロールオフポイントを有する。（図４に示した）共鳴が起きる周波数領域は、図３の上記の臨界周波数帯域と一致し、図４の低周波数ロールオフ周波数（ＦＬ）は、臨界周波数帯域の中心周波数（Ｆｃ）と一致する。
【００４７】
よって、本発明の方法のある実施形態では、小型スピーカの出力のＴＨＤは、そのスピーカの周波数応答の低周波数ロールオフポイントにおいてピークとなりそうだと仮定する。これらの実施形態では、スピーカの周波数応答中の臨界周波数帯域を、低周波数ロールオフポイントが中心になる帯域とし、この帯域の中心周波数と幅とを、（スピーカにより発せられる音の歪みの制御に用いるための）同調パラメータとする。これらの実施形態では、スピーカ（又は、そのスピーカと同タイプの他のスピーカ）のＴＨＤ曲線（例えば、図３に示したもの）を生成せずに、そのスピーカの同調パラメータを決定できる。その替わり、上記実施形態は、そのスピーカの周波数応答のみを用いて２つの同調パラメータ（仮定された臨界周波数帯域の中心周波数と幅）を決定し、一連の異なるパワーレベルを有し、仮定された臨界周波数帯域の中心周波数において周波数を有する正弦波入力信号に応じたスピーカの出力のＴＨＤの測定から、第３の同調パラメータ（上記のパワー閾値）を決定できる。例えば、図１のシステムを実施して、スピーカ１の周波数応答と、一連のパワーレベルと仮定された臨界周波数帯域の中心周波数の周波数とを有する正弦波入力信号に応じたスピーカ１の出力のＴＨＤの測定とに応じて同調パラメータを決定するように、プロセッサ７をプログラムすることにより、システム５がスピーカのＴＨＤ曲線（例えば、図３に示したもの）を生成することなく、特に計算上の効率がよいやりかたでかかる３つの同調パラメータを決定できる。
【００４８】
図１のシステムは、入力信号の（臨界周波数帯域の）周波数成分の減衰に用いる同調パラメータを決定し、前記入力信号に応じたスピーカの出力の歪みを制御する本発明の方法の実施形態を実行するように動作する。前記方法は次のステップを含む：
（ａ）ＴＨＤがピークになる前記スピーカの周波数応答の少なくとも１つの臨界周波数帯域を特定するステップ
（すなわち、図１のプロセッサ７は、システム５により生成されたテストデータから、ＴＨＤが所定閾値を越える、又はＴＨＤが極大値を取るという意味でピークとなる、スピーカ１の周波数応答の各臨界周波数帯域を特定するように構成されている）；
（ｂ）前記臨界周波数帯域の中心周波数と前記臨界周波数帯域の帯域幅とを決定するステップ
（プロセッサ７は、特定する各臨界周波数帯域の中心周波数と帯域幅とを決定するように構成されている）；
（ｃ）入力信号の前記臨界周波数帯域の少なくとも１つの周波数成分の最小パワーであって、前記入力信号に応じて前記スピーカが発する音のＴＨＤが所定のＴＨＤ閾値を越える原因となる最小パワーを示すパワー閾値を決定するステップ（プロセッサ７は、システム５からのテストデータに応じたかかるパワー閾値を決定するように構成されている）、前記同調パラメータは、前記臨界周波数帯域の中心周波数と、前記臨界周波数帯域の帯域幅と、前記パワー閾値とを含む。
【００４９】
このクラスのある実施形態では、システム５は、周波数の関数としてスピーカ１の出力のＴＨＤを示すＴＨＤ曲線を決定し、プロセッサ７は、ＴＨＤが所定の第２のＴＨＤ閾値を越えるＴＨＤ曲線の周波数範囲を臨界周波数帯域として特定する。ある実施形態では、第２のＴＨＤ閾値はＴＨＤ＝ｘ％である（例えば、ｘは１０又は１５であり、又はｘは１０から１５の範囲のある値である）。ある実施形態では、（ステップ（ｃ）に記載した）ＴＨＤ閾値はこの第２のＴＨＤ閾値と等しい。このクラスの様々な実施形態では、プロセッサ７は、スピーカの周波数応答の臨界周波数帯域を、測定したＴＨＤが所定の第２のＴＨＤ閾値を越える帯域、又は測定したＴＨＤがピークとなる帯域、又はＴＨＤを示す量がピークとなる帯域、又は極小または極大となる帯域であると特定する。ここで、ＴＨＤがピークとなるとは、ＴＨＤが極大値を有することを言う。
【００５０】
このクラスのある実施形態では、プロセッサ７は、臨界周波数帯域のパワー閾値を、スピーカ１により発せられる音のＴＨＤがＴＨＤ閾値を越える原因となる、臨界周波数帯域の少なくとも１つの周波数成分の（ある時間にわたり平均された）最小平均パワーを示すものと決定する。かかる実施形態では、プロセッサ７は、パワー閾値を、スピーカ１により発せられる音のＴＨＤがＴＨＤ閾値を越える、関連臨界周波数帯域（例えば、臨界周波数帯域の中心周波数と等しい周波数を有する周波数成分）中のテスト信号の周波数成分のＲＭＳパワーの最小値であると決定する。
【００５１】
図２のシステムは、（図２のフィルタ段階１７の）バンドカットフィルタをスピーカにアサートされる入力信号に適用することにより、スピーカにより発せられる音の歪みを制限するように構成された本発明の歪み制御システムの典型的な一実施形態である。バンドカットフィルタのパラメータは、（臨界周波数帯域で支配的及び／又は最も知覚されるように生じると考えられる）スピーカの出力の歪みを低減するため、そのバンドカットフィルタが臨界周波数帯域の入力信号のエネルギーを減衰するように、同調パラメータ（例えば、上記の通り、図１のシステムにより生成されたもの）に応じて決まる。これにより、歪みを大幅に増大することなく、臨界周波数帯域の外側の入力信号の周波数成分が、（例えば、図２に示すようにシステム歪み制御段階２９が実装されている、以下に説明する図５のシステムの圧縮器２５により）さらに増幅され、スピーカの出力の知覚される音量が大きくなる。図２の段階１７により適用されるフィルタは、図２の実施形態では動的であるが、図２の実施形態のバリエーションでは固定フィルタとして実装してもよい。適切な帯域幅と適切な変化率を有する時間変化するバンドカットフィルタを利用することにより、本発明によるフィルタリング（例えば、入力信号の調変化）により生じる可聴アーティファクトは、許容できるくらい小さい（例えば、聞こえない）。
【００５２】
ある実施形態では、スピーカへの入力信号は２つ以上の臨界周波数帯域の各々で減衰される。例えば、図１のシステム５では、２つ以上の臨界周波数帯域が特定され、プロセッサ７は、臨界周波数帯域の各々に対して一組の同調パラメータを生成し、各臨界周波数帯域に対して図２のシステムのコピーが設けられ、異なる同調パラメータの組に応じて、図２のシステムの各コピーが入力信号に（異なる臨界周波数帯域に中心を合わせた）バンドカットフィルタを適用するようにする。
【００５３】
ある実施形態では、マルチスピーカシステムの各スピーカの入力信号は、本発明によると減衰される（例えば、マルチチャンネルサウンドシステムの各チャンネルは、歪みを制御するため、図２のシステムのコピーによりバンドカットフィルタされる）。オーディオシステムに２つ以上のスピーカ（例えば、各オーディオチャンネルの再生のため１つずつ）が含まれている場合、（本発明のある実施形態では）各スピーカに対して個別に測定手順を行って、各スピーカの同調パラメータの組を決定できる。好ましくは、対応する測定手順で決定された同調パラメータを用いて、（すべての入力信号を再生するシステムの動作中に）各スピーカの入力信号がフィルタされる。
【００５４】
図２の歪み制御システムは、それぞれはスピーカの入力信号をフィルタするように結合された、バンドパスフィルタ段階１１と、バンドカットフィルタ段階１７とを含む。図２にはスピーカは示していないが、一般的なオペレーションでは、フィルタ段階１７からのフィルタされた信号出力はスピーカに直接アサートされる。レベル決定要素１３は、フィルタ段階１１からのバンドパスフィルタされた信号出力を受け取るように結合され、バンドパスフィルタ信号の時間平均されたレベル（例えば、時間平均されたパワー又はエネルギー）を決定するように構成される。
【００５５】
バンドカットフィルタ選択要素１５は、要素１３から現在の時間平均されたレベルを受け取るように結合され、バンドカットフィルタ選択信号をアサートし、それに応じて段階１７をフィルタするように構成されている。典型的な実施形態では、フィルタ段階１７は、選択可能中心周波数と選択可能帯域幅と選択可能減衰率とを有する減衰帯域を有するバンドカットフィルタを（入力信号に）適用するように構成されている。バンドカットフィルタ選択要素１５は、上記のタイプのパワー閾値同調パラメータと、要素１３からの現在の時間平均レベルとに応じて、以下に説明するように、バンドカットフィルタ選択信号を生成するように構成されている。バンドカットフィルタ選択信号は、バンドカットフィルタの減衰帯域で適用される減衰を決定（選択）する。減衰帯域の中心周波数と幅は、臨界周波数帯域の中心周波数と幅を示す（上記のタイプの）同調パラメータにより決定（選択）される。
【００５６】
図７の曲線ＢＣは、選択されたバンドカットフィルタにより（段階１７において）適用できる、周波数の関数としての減衰の一例である。曲線ＢＣにより決定される減衰帯域は、スピーカの周波数応答の臨界周波数帯域の中心周波数Ｆｃにマッチする（段階１７にアサートされた）第１の同調パラメータに応じて選択される中心周波数Ｆｃと、臨界周波数帯域の幅にマッチする（段階１７にアサートされる）第２の同調パラメータに応じて選択される幅とを有する。（図７の曲線ＢＣの減衰値「Ａ」で示した）最大減衰は、要素１５からのバンドカットフィルタ選択信号により決定される。バンドカットフィルタ選択信号は、（パワー閾値である）第３の同調パラメータにより（部分的に）決定される。フィルタ選択要素１５は、（段階１７により適用される）選択されたバンドカットフィルタの最大減衰が、バンドカットフィルタリングされた信号（段階１７からの出力）が、パワー閾値を越えない、臨界周波数帯域の減衰された時間平均されたレベルを有するように、このパワー閾値（第３の同調パラメータ）と、要素１３からのバンドパスフィルタされた入力信号の現在の時間平均されたレベルとに応じてバンドカットフィルタ選択信号を生成するように、構成されている。図２のシステムの典型的な動作では、要素１３から要素１５にアサートされるバンドパスフィルタリングされた信号の時間平均レベルの時間的変化に応じて、段階１７により適用されるバンドカットフィルタのパラメータが時間的に変化する。
【００５７】
図７の曲線ＢＰは、（図１のシステムにより予め決められた）同調パラメータによりパラメータが決まるバンドパスフィルタにより（図２の段階１１で）入力信号に適用される周波数の関数としての減衰の一例であり曲線ＢＣにより決定される通過帯域は、スピーカの周波数応答の臨界周波数帯域の中心周波数Ｆｃにマッチする（フィルタ段階１１と段階１７にアサートされた）上記の第１の同調パラメータに応じて選択される中心周波数Ｆｃと、臨界周波数帯域の幅にマッチする（フィルタ段階１１と段階１７にアサートされる）上記の第２の同調パラメータに応じて選択される幅とを有する。
【００５８】
典型的な実施形態では、図２の要素１３は、時間フレームごとに、フィルタ段階１１から出力されたバンドパスフィルタリングされた信号のレベル（例えば、臨界周波数帯域のバンドパスフィルタリングされた信号の少なくとも１つの周波数成分のレベル）を測定し、時間平均レベルを決定する（例えば、所定長さのフレームにわたるバンドパスフィルタリングされた信号のパワー又はエネルギーのランニング平均を決定する）。ある実施形態では、フレームは、例えば２０ｍｓの長さを有する。好ましくは、要素１３は、時間フレームごとにバンドパスフィルタリングされた信号のレベルを測定し、生の時間平均レベルを決定するように動作し、所定のアタック時定数又はリリース時定数によりその生の時間平均レベルを平滑化し、時間平均レベルを決定する。
【００５９】
図８は、同調パラメータ（例えば、図１のシステムで決定される同調パラメータ）を用いて、（スピーカによる再生のために）入力信号をフィルタリングする本発明のシステムの他の一実施形態を示すブロック図である。図８のシステムは、特に効率的な実装を有する図２のシステムの代替的な一実施形態であり、単一のオールパスフィルタ１０２を利用して、バンドパスフィルタとバンドカットフィルタの両方を実装する。
【００６０】
図８の歪み制御システムは、初期増幅段階１００を含む。段階１００は、音量コントロール（図８には図示せず）のユーザによる操作に応じて、入力信号に、ユーザ選択可能ゲインを適用するように動作する増幅器である。段階１００の出力がスピーカを直接駆動するのに用いられ、段階１００が入力信号に第１のゲインを適用した時、段階１００の出力に応じたスピーカの出力が第１の歪み量を有すると仮定すると、この仮定の下に、（段階１００以外の要素を含む）図８のシステム全体を用いて入力信号をフィルタリングすることにより、バンドカットフィルタリングされた信号に応じたスピーカの出力の（デジタル領域又はアナログ領域における）平均音量は、入力信号を、第１のゲインより大きいゲインで、段階１００において増幅することにより、大きくなり、フィルタリングされた信号に応じたスピーカの出力は第１の歪み量より大幅に大きい歪みを有することはない。
【００６１】
図８のシステムはオールパスフィルタ１０２を含む。フィルタ１０２は、フィルタ１０２にアサートされる同調パラメータにより決まる（スピーカの周波数応答の）臨界周波数帯域を中心とする段階１００の出力に、１８０°位相シフトを適用し、この臨界周波数帯域の外側の段階１００の出力の周波数成分にはより小さな位相シフトを適用するように、結合され、構成されている。フィルタ１０２は双二次フィルタとして実装され得る。同調パラメータは図１のシステムにより生成されたものである。増幅器１０４は、段階１００の出力をゲイン１＋ｋだけ増幅するように結合され構成されており、増幅器１０５は、フィルタ１０２の出力をゲイン１−ｋだけ増幅するように結合され構成されている。ここで、ｋは要素１１５から増幅器１０４と１０５にアサートされる制御パラメータである。
【００６２】
加算要素１０６は、増幅器１０５の出力に増幅器１０４の出力を加算するように結合され構成されている。このように、フィルタ１０２と要素１０４，１０５及び１０６は、一体として、バンドカットフィルタとなる。その出力は、図２のバンドカットフィルタ１７の出力と同様の（又は同じの）バンドカットフィルタリングされた信号であり、その減衰帯域の中心は、フィルタ１０２にアサートされる同調パラメータにより決定される臨界周波数帯域の中心にある。
【００６３】
減算要素１０７は、フィルタ１０２の出力から段階１００の出力を減算するように結合され構成されている。このように、フィルタ１０２と要素１０７は、一体として、バンドパスフィルタとなる。その出力は、図２のバンドパスフィルタ１１の出力と同様（又は同じ）のバンドパスフィルタリングされた信号であり、その通過帯域の中心は、フィルタ１０２にアサートされる同調パラメータにより決定される臨界周波数帯域の中心にある。
【００６４】
レベル決定要素１１３は、システムのバンドパスフィルタ段階（すなわち、要素１０７の出力）からのバンドパスフィルタされた信号出力を受け取るように結合され、バンドパスフィルタされた信号の時間平均されたレベル（例えば、時間平均されたパワー又はエネルギー）を決定するように構成される。
【００６５】
バンドカットフィルタ選択要素１１５は、要素１１３から現在の時間平均レベルを受け取るように結合され、この時間平均レベルに応じて、増幅器１０４と１０５に、制御パラメータｋ（バンドカットフィルタ選択信号であり、０＜ｋ＜１の範囲の値を取る）をアサートするように構成されている。典型的な実施形態では、（要素１０２，１０４，１０５及び１０６により実装された）バンドカットフィルタは、選択可能な中心周波数と選択可能な幅と選択可能な減衰率とを有する減衰帯域を有するバンドカットフィルタを（段階１００の出力においてアサートされる増幅された入力信号に）適用するように構成される。バンドカットフィルタ選択要素１１５は、図２の要素１５がバンドカットフィルタ選択信号を生成する上記の方法と同様又は同一の方法で、要素１１５にアサートされる（上記のタイプの）パワー閾値同調パラメータと、要素１１３からの現在の時間平均レベルとの両方に応じて、制御パラメータｋ（バンドカットフィルタ選択信号）を生成するように構成されている。バンドカットフィルタ選択信号は、バンドカットフィルタの減衰帯域で適用される減衰を決定する。制御パラメータ値ｋ＝０の場合、バンドカットフィルタは、最大減衰ノッチフィルタである。制御パラメータ値ｋ＝１の場合、バンドカットフィルタは、オールパスフィルタである。減衰帯域の中心周波数と幅は、スピーカの周波数応答の臨界周波数帯域の中心周波数と幅を示す、フィルタ１０２にアサートされる同調パラメータにより決定される。
【００６６】
図８のシステムの典型的な動作では、要素１１３から要素１１５にアサートされるバンドパスフィルタリングされた信号の時間平均レベルの時間的変化に応じて、（要素１０２，１０４，１０５及び１０６により適用される）バンドカットフィルタのパラメータが時間的に変化する。
【００６７】
図２（又は図８）のシステムは、同調パラメータを用いてスピーカの入力信号をフィルタリングする本発明の方法の実施形態を実行して、スピーカの出力の歪みを制御することができる。ここで、同調パラメータは、ＴＨＤがピークとなるスピーカの周波数応答の臨界周波数帯域の中心周波数と帯域幅とを含む。また同調パラメータは、スピーカの入力信号の臨界周波数帯域における少なくとも１つの周波数成分の最小パワーを示すパワー閾値も含む。この最小パワーは、入力信号に応じてスピーカにより発せられる音のＴＨＤを、所定のＴＨＤ閾値を越えさせるものである。かかる実施形態では、本方法は次のステップを含む：
（ａ）バンドパスフィルタの中心周波数が少なくとも実質的に前記臨界周波数帯域の中心周波数になるように、及び前記通過帯域が臨界周波数帯域の帯域幅により決定された幅を有するように、バンドパスフィルタを決定するステップ
（すなわち、図２のフィルタ段階１１は、バンドパスフィルタをそのように決定するように動作可能である）；
（ｂ）入力信号にバンドパスフィルタを適用して、バンドパスフィルタリングされた信号を生成し、バンドパスフィルタリングされた信号の時間平均レベル（例えば、時間平均されたパワー又はエネルギー）を決定するステップ（すなわち、図２のフィルタ段階１１は、決定されたバンドパスフィルタを適用するように動作可能であり、レベル決定要素１３は、かかる時間平均レベルを決定するように動作可能である）；
（ｃ）バンドカットフィルタが臨界周波数帯域の中心周波数を少なくとも実質的に中心を有する減衰帯域を有し、前記減衰帯域は臨界周波数帯域の帯域幅により決定される幅を有するように、及び減衰帯域における減衰がパワー閾値に応じて決まり、臨界周波数帯域における前記時間平均レベルを有する信号に応じて、バンドカットフィルタがパワー閾値を越えない臨界周波数帯域の減衰された時間平均レベルを有する減衰された信号を生成するように、バンドカットフィルタを決定するステップ（すなわち、図２のバンドカットフィルタ選択要素１５とフィルタ段階１７は、上記のように動作可能であり、段階１７に適用されるバンドカットフィルタを決定する）；及び
（ｄ）入力信号にバンドカットフィルタを適用して、臨界周波数帯域中の周波数成分が臨界周波数帯域の入力信号の周波数成分に対して減衰された、フィルタリングされた信号を生成するステップ（すなわち、図２のフィルタ段階１７は、上記のように動作可能であり、かかるバンドカットフィルタを入力信号に適用して、かかるフィルタリングされた信号を生成し、好ましくは、臨界周波数帯域のフィルタリングされた信号の周波数成分が、パワー閾値を越えない時間平均レベルを有するようにする）。
【００６８】
かかる実施形態では、フィルタリングされた信号（フィルタ段階１７からの出力）に応じたスピーカ出力の歪みは、そうでなければ入力信号に応じて生じるだろうスピーカ出力の歪みと比べて（例えば、知覚的に）大幅に低減される。その理由は、バンドカットフィルタの適用により、臨界周波数帯域のフィルタイングされた信号の周波数成分が十分に減衰し、スピーカにより発せられる音のＴＨＤが、決定されたＴＨＤ閾値を越えることを防止するからである。
【００６９】
図２の実施形態では、段階１１と１７にアサートされた入力信号は、ユーザ選択可能ゲインで増幅される（図２には図示しない、音量制御のユーザ操作に応じて）。ステップ（ｄ）が実行されない（スピーカの出力が、段階１７から出力されたフィルタリングされた信号ではなく、段階１７に入力された入力信号に応じたものである）とき、入力信号に応じたスピーカの出力が、入力信号が第１のゲインで増幅された時の第１の歪み量を有すると仮定すると、ステップ（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）の典型的な実施形態により、フィルタリングされた信号（段階１７からの出力）に応じたスピーカの出力の（デジタル領域又はアナログ領域における）平均音量は、（ステップ（ｂ）と（ｄ）を実行する前に）入力信号を第１のゲインより大きいゲインで増幅することにより大きくなるが、フィルタリングされた信号に応じたスピーカの出力が、第１の歪み量より大幅に大きい歪みを有することはない。
【００７０】
図１と２（又は図１と８）のシステムは、スピーカへの入力信号（図２の段階１１と１７に、又は図８の段階１００にアサートされる入力信号）をフィルタリングして、スピーカの出力の歪みを制御する本発明の方法の一クラスの実施形態を実行するように動作可能である。かかる実施形態では、本方法は次のステップを含む：
（ａ）全高調波歪み（ＴＨＤ）がピークとなる、スピーカの周波数応答の少なくとも１つの臨界周波数帯域を（図１のプロセッサ７において）特定し、臨界周波数帯域の中心周波数と臨界周波数帯域の帯域幅とを（プロセッサ７において）決定するステップ；
（ｂ）入力信号の前記臨界周波数帯域の少なくとも１つの周波数成分の最小パワーであって、前記入力信号に応じて前記スピーカが発する音のＴＨＤが所定のＴＨＤ閾値を越える原因となる最小パワーを示すパワー閾値を（プロセッサ７において）決定するステップ；
（ｃ）バンドパスフィルタの中心周波数が少なくとも実質的に前記臨界周波数帯域の中心周波数になるように（また、典型的には、前記通過帯域が臨界周波数帯域の帯域幅により決定された幅を有するように）、バンドパスフィルタを（例えば、図２の段階１１において）決定するステップ；
（ｄ）入力信号に（例えば、段階１１の）バンドパスフィルタを適用して、バンドパスフィルタリングされた信号を生成し、バンドパスフィルタリングされた信号の時間平均レベル（例えば、時間平均されたパワー又はエネルギー）を決定するステップ；
（ｅ）バンドカットフィルタが臨界周波数帯域の中心周波数を少なくとも実質的に中心を有する減衰帯域を有する（また、典型的には、前記減衰帯域は臨界周波数帯域の帯域幅により決定される幅を有する）ように、及び減衰帯域における減衰がパワー閾値に応じて決まり、臨界周波数帯域における前記時間平均レベルを有する信号に応じて、バンドカットフィルタがパワー閾値を越えない臨界周波数帯域の減衰された時間平均レベルを有する減衰された信号を生成するように、バンドカットフィルタを（例えば、図２の要素１５及び段階１７において）決定するステップ；及び
（ｆ）入力信号にバンドカットフィルタを（例えば、段階１７において）適用して、臨界周波数帯域中の周波数成分が臨界周波数帯域の入力信号の周波数成分に対して減衰された、フィルタリングされた信号を生成するステップ。好ましくは、臨界周波数帯域のフィルタリングされた信号の周波数成分は、パワー閾値を越えない時間平均レベルを有する。
【００７１】
このクラスの典型的な実施形態では、フィルタリングされた信号（例えば、フィルタ段階１７からの出力）に応じたスピーカ出力の歪みは、そうでなければ入力信号に応じて生じるだろうスピーカ出力の歪みと比べて（例えば、知覚的に）大幅に低減される。その理由は、バンドカットフィルタの適用により、臨界周波数帯域のフィルタイングされた信号の周波数成分が十分に減衰し、スピーカにより発せられる音のＴＨＤが、決定されたＴＨＤ閾値を越えることを防止するからである。
【００７２】
上記の通り、図２の実施形態では、段階１１と１７にアサートされた入力信号は、（図２には図示しない、音量制御のユーザ操作に応じて）ユーザ選択可能ゲインで増幅される。ステップ（ｆ）が実行されない（スピーカの出力が、フィルタリングされた信号ではなく、入力信号に応じたものである）とき、入力信号に応じたスピーカの出力が、入力信号が第１のゲインで増幅された時の第１の歪み量を有すると仮定すると、ステップ（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）及び（ｆ）の典型的な実施形態により、フィルタリングされた信号に応じたスピーカの出力の（デジタル領域又はアナログ領域における）平均音量は、（ステップ（ｄ）と（ｆ）を実行する前に）入力信号を第１のゲインより大きいゲインで増幅することにより大きくなるが、フィルタリングされた信号に応じたスピーカの出力が、第１の歪み量より大幅に大きい歪みを有することはない。
【００７３】
本発明のある実施形態において利用される同調パラメータ（例えば、臨界周波数帯域の中心周波数と帯域幅、及びパワー閾値）は、スピーカのＴＨＤ対周波数グラフを示すデータ（及び／又はスピーカの同じ臨界周波数帯域中の異なるパワーを有する各入力信号のかかるグラフを示すデータ）を分析して、同調パラメータを決定するようにプログラムされた、適切にプログラムされたコンピュータ（例えば、かかるコンピュータ中に実装された図１のプロセッサ７）により自動的に生成される。他の実施形態では、同調パラメータは、ユーザがかかるグラフ（又は一組のグラフ）を見て決定する。同調パラメータは、各スピーカに対して決定されると、スピーカの同調パラメータのデータベースとして集積できる。
【００７４】
次に、図５と図６を参照して、圧縮及び／又は制限と組み合わせて歪み制御（すなわち、スピーカの入力信号のフィルタリング）を行い、（好ましくは、平滑制限で、及び任意的にルックアヘッド処理で）デジタルクリッピングを防止しつつ、入来入力信号の平均（例えば、ＲＭＳ）パワーを増大させる実施形態を説明する。例えば、圧縮器／リミッタは、圧縮器段階及びリミッタ段階（一般的には、単一処理チェーンでは、リミッタ段階は圧縮器段階の後に続く）に続く本発明のフィルタリング方法の一実施形態を実行するように構成された歪み制限（フィルタリング）段階を含みうる。かかる歪み制御、圧縮、及び制限（limiting）の組合せにより、（デジタルＰＣＭ領域を最適に利用していない）音量が小さいコンテンツでも携帯電話スピーカ（又はその他のスピーカ）で大きく、はっきり聞こえる。音量が大きいコンテンツ（例えば、デジタルＰＣＭ領域を最適に利用している、最近のミクストポップミュージックなどのコンテンツ）の場合、圧縮（又は圧縮と制限）は、過度のデジタル歪みを生じさせないように、入力オーディオを大きく修正すべきではない。
【００７５】
あるクラスの実施形態では、本発明は、スピーカ測定オペレーションで事前に決定された制御パラメータを用いて、臨界周波数帯域での歪みを制限することにより、スピーカ（例えば、小型スピーカ）の出力の歪みを制限するように構成された音量最大化器である。このクラスの様々な実施形態では、音量最大化器は、本発明の歪み制御システムの一実施形態と、圧縮器（例えば、ＲＭＳ圧縮器）、スピーカ等化（ＥＱ）補正モジュール、バスブーストモジュール、及びリミッタのうちの少なくとも１つを含む。リミッタは、もしあれば、一般的には、信号処理チェーンの最終段階として実装される。
【００７６】
図５は、本発明の歪み低減システムの一実施形態を実施する、歪み制御段階２９を含む信号処理チェーンを含む音量最大化器（２０）を示すブロック図である。例えば、段階２９は、上記の図２のシステムと同じであってもよい。音量最大化器２０の他の処理段階は、音量制御１９、（制御１９の出力を受け取って処理するように結合し構成された）スピーカＥＱ補正モジュール２１、（モジュール２１の出力を受け取って処理するように結合され構成された）バスブーストモジュール２３、（モジュール２３の出力を受け取って処理するように結合され構成された）ＲＭＳ圧縮器２５、（圧縮器２５の出力を受け取って処理するように結合され構成された）オーディオ処理モジュール２７、及び（段階２９の出力を受け取って処理するように結合され構成された）リミッタ段階３１である。歪み制御段階２９は、本発明によるモジュール２７の出力を受け取って処理するように結合され構成されている。リミッタ段階３１は、好ましくは、フィルタリングされた信号のピークを特定して、前記フィルタリングされた信号を各ピークで（又はその周りで）減衰することにより、好ましくはクリッピングを防止するように、段階２９から出力されたフィルタリングされた信号にリーク制限を行うように構成されている。
【００７７】
スピーカＥＱ補正モジュール（例えば、モジュール２１）を有する本発明の歪み低減システム（例えば、システム２９）を用いると、歪みがさらに減る。その理由は、周波数応答のピークになる領域は、相関して一般的にはＴＨＤ量も高くなる。ＥＱ補正モジュール（例えば、モジュール２１）においてこれらのピークとなる周波数領域を減衰することにより、そのピークとなる周波数領域では、ＴＨＤも低減される。
【００７８】
バスブーストモジュール（例えば、モジュール２３）とともに本発明の歪み低減システム（例えば、システム２９）を利用すると、知覚される音量が大きくなり、多くのコンテンツに対して、より楽しくより完全なサウンドを再生できる。
【００７９】
図５のオーディオ処理モジュール２７は、いろいろなオーディオ処理効果を実施できるが、これらの効果は、段階２９により行われる歪み低減の効果を取り消さないように実施しなければならない。任意的に、モジュール２７は省略され、圧縮器２５の出力はシステム２９の出力に直接アサートされる。
【００８０】
図５の音量最大化器２０はユーザ音量制御１９も含む。音量制御１９は、最大化器２０の音量制御段階である。音量設定のユーザ選択に応じて、入力信号に選択されたゲインを適用するように結合され構成されている。圧縮器２５は最大化器２０の圧縮段階である。
【００８１】
音量最大化器２０は、「音量最大化器」モードで動作し、音量最大化器モードにおいて次の動作をするように構成されている：
音量設定を所定の音量閾値を越えない設定まで大きくする制御１９の動作により、圧縮段階２５がディスエーブルされ、圧縮段階がダイナミックレンジ圧縮を実行しないようにされるが、歪み制御段階２９はディスエーブルしない、及び
音量設定を音量閾値を越える設定にさらに大きくすると、圧縮段階２５がイネーブルされる（歪み制御段階２９はディスエーブルしない）。
【００８２】
より具体的には、システム２０が音量最大化器モードで動作している時、制御１９を操作して音量設定を所定音量閾値を越えない設定（例えば、最大値よりずっと低い設定）まで大きくすると、システム２９がアクティブ化され、システム２０が本発明による歪み制御を実行する（または、システム２９が事前にアクティブ化されていれば、システム２９が引き続き歪み制御を実行する）が、（システム２０が入力信号に圧縮を実行しないように）圧縮器２５はディスエーブルする。システム２０が音量最大化器モードで動作している時、制御１９を操作して音量設定を音量閾値より高い設定に上げると、圧縮器２５がアクティブになり（例えば、ダイナミックレンジが小さくなり、入力信号のＲＭＳパワーが大きくなり）、システム２９が引き続き歪み制御を実行する。任意的に、システム２０が、（例えば、モード入力制御（図５には図示せず）のユーザ操作に応じて）音量最大化器モードに入り、（制御１９により決まる）ユーザ音量設定が最大値より低い時、システム２０は、音量設定を音量閾値まで（又は音量設定より低い他の所定の設定まで）上げ、本発明によるシステム２９による歪み制御をアクティブかするが、圧縮器２５はアクティブ化しない。
【００８３】
本発明の音量最大化器（例えば、音量最大化器２０の実装）の実施形態は、「ヘッドルームビットアロケーション」機能を実施する。これらの実施形態では、本発明のシステムは、本発明の歪み制御システムの一実施形態（例えば、最大化器のシステム２９）と、ユーザ操作可能音量最大化サブシステム（例えば、最大化器２０の圧縮器２５とリミッタ３１）と、音量制御サブシステム（例えば、最大化器２０の音量制御１９）を含むデジタルオーディオシステムである。音量制御サブシステムは、音量設定のユーザ選択に応じて入力信号に選択されたゲインを適用するように結合され構成されており、音量最大化サブシステムがアクティブでないとき、入力信号に第１の最大ゲインのみを適用するが、音量最大化サブシステムの操作に応じて、入力信号に第２の最大化ゲインまでの範囲のゲインを適用するように動作可能である。ここで、第２の最大化ゲインは第１の最大化ゲインより大きい。例えば、かかる実施形態では、音量最大化器（例えば、音量最大化器２０）は、音量最大化サブシステムがアクティブでない時、増幅器・スピーカ・チェーンの最大音量（すなわち、入力信号に音量最大化器２０により適用できる最大ゲイン）を、システムの全デジタルビット幅より数ビット低い「正常」最大値（例えば、図６に示した「縮小デジタルフルスケール」のｎ−ｍビットで利用できる最大音量；ここで、ｍは整数であり、ｎはｍより大きい整数である）に、設定するように構成された音量制御サブシステム（例えば、最大化器２０の音量制御１９）を含む。音量最大化サブシステムの起動に応じて、音量制御サブシステムは、増幅器・スピーカ・チェーンの最大音量をその全値（例えば、図６に示した「絶対デジタルフルスケール」の全ｎビットで利用できる最大音量）に上げる。音量最大化サブシステムの動作中、歪み制御サブシステム（例えば、音量最大化器２０のシステム２９）は、入力信号をフィルタして本発明による歪み制御をするが、増幅器・スピーカシステムの「正常な」音量レベルを超えるように、余分なヘッドルームビット（例えば、図６の絶対デジタルフルスケールの追加的ｍビット）を用いるが、スピーカの出力の歪みとスピーカへのダメージを防止する。
【００８４】
本発明の態様には、本発明の方法の任意の実施形態を実行するように構成（例えば、プログラム）されたシステムと、本発明の方法の任意の実施形態を実施するコードを格納したコンピュータ読み取り可能媒体（例えば、ディスク）とが含まれる。
【００８５】
典型的な実施形態では、本発明のシステムは、ソフトウェア（又はファームウェア）でプログラムされ、そうでなければ本発明の方法の一実施形態を実行するように構成された汎用又は特殊用途プロセッサである、又はそれを含む。ある実施形態では、本発明のシステムは、本発明の方法の一実施形態を実行することにより、オーディオ入力信号（例えば、図１のテスト信号）と、その入力信号に応じてスピーカの出力を示す出力信号（例えば、図１のマイクロホン３の出力）を生成するように結合され構成され、その出力信号に応じて、同調パラメータを示す出力データを生成するように（適切なソフトウェアで）プログラムされた汎用プロセッサ（例えば、図１の要素５と７を実施するプロセッサ）である。他の実施形態では、本発明のシステムは、少なくとも１つのスピーカを含む（または結合するように構成された）、本発明による同調パラメータに応じて入力信号に歪み制御を実行するように構成されたハードウェアを含むデジタルオーディオシステムである。他の実施形態では、本発明のシステムは、少なくとも１つのスピーカを含む（または結合するように構成された）、本発明による同調パラメータに応じて入力信号に歪み制御を実行するようにプログラムされた又は構成されたソフトウェア又はハードウェアを含むデジタルオーディオシステムである。
【００８６】
本発明の具体的な実施形態と、本発明のアプリケーションとをここに説明したが、当業者には言うまでもなく、ここに説明し請求する本発明の範囲から逸脱することなく、ここに説明した実施形態とアプリケーションの多くの変形例が可能である。言うまでもなく、本発明の一定の形態を図示して説明したが、本発明は、説明しかつ図示した実施形態や、説明した具体的な方法には限定されない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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