(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる方向に音を向けるように構成された複数のサウンドトランスデューサであって、該トランスデューサの各々の寸法又は１つの方向に向いている複数のトランスデューサの離隔寸法は、音の周回の効果を高めるため、出力する音の波長範囲を考慮して、該波長範囲において得られる放射パターンに指向性が生じるように調整されている、トランスデューサと、
前記サウンドトランスデューサと動作可能に結合された複数のアンプと、
前記アンプに動作可能に結合された電気信号プロセッサと
を備える、サウンド増幅および修正のための装置であって、
前記信号プロセッサが、第１のサウンド信号を受信し、前記第１のサウンド信号を同一の周波数バンドを含む複数のサウンド信号に分割し、各分割されたサウンド信号を別個の振幅包絡線を用いて変調し、各変調された信号を前記アンプのうちの１つまたは複数に結合するように構成され、
前記信号プロセッサが、音源を周回させるようにして、前記分割されたサウンド信号を変調するようにさらに構成される、
サウンド増幅および修正のための装置。
【請求項２】
前記音源の前記周回が、前記音に振幅および周波数変調をかけることによってもたらされる、請求項１に記載のサウンド増幅および修正のための装置。
【請求項３】
前記トランスデューサの各々の寸法又は１つの方向に向いている複数のトランスデューサの離隔寸法は、意図された最低周波数のサウンド再生で９０°以下の方位放射パターンを生成するように当該最低周波数の波長を考慮して決定される、
請求項１に記載のサウンド増幅および修正のための装置。
【請求項４】
前記サウンドトランスデューサの各々が、別個のフロントロードホーンを駆動するように構成され、
前記ホーンの各々が、前記個別のトランスデューサの見かけ上の音源を筐体の縁部の近くに配置するように構成される、
請求項３に記載のサウンド増幅および修正のための装置。
【請求項５】
前記装置の少なくとも一部分が、ポールまたはスピーカースタンド上にマウントするように、あるいは、前記装置の別の一部分の頂部に載置またはマウントするように構成される、請求項１に記載のサウンド増幅および修正のための装置。
【請求項６】
前記信号プロセッサが、異なる振幅包絡線を使用するようにさらに構成される、請求項１に記載のサウンド増幅および修正のための装置。
【請求項７】
前記信号プロセッサが、空間残響効果を導入するために、各分割された信号の一部分を別々に遅延させるようにさらに構成される、請求項１に記載のサウンド増幅および修正のための装置。
【請求項８】
前記信号プロセッサが、
前記第１のサウンド信号とは異なる第２のサウンド信号を受信し、
前記第２のサウンド信号を複数のサウンド信号に分割し、
任意選択で、各分割されたサウンド信号を変調し、
任意選択で、各分割されたサウンド信号の一部分を遅延させ、
各分割されたサウンド信号を前記アンプのうちの１つまたは複数に結合する
ようにさらに構成される、請求項１に記載のサウンド増幅および修正のための装置。
【請求項９】
前記信号プロセッサが、前記サウンド信号を、別個のサウンドトランスデューサに関連付けられた周波数バンドに分割するようにさらに構成され、
前記トランスデューサが、動作周波数バンドに適したサウンド再生特性を有する、
請求項１に記載のサウンド増幅および修正のための装置。
【請求項１０】
前記装置が、演奏者に、周回速度、周回方向、速度間の加速度、および速度間の減速度のパラメータのうちの少なくとも１つを制御入力を介して制御させるようにさらに構成される、請求項１に記載のサウンド増幅および修正のための装置。
【請求項１１】
前記装置が、複数の周回音源を存在させるようにして、前記分割された信号を変調するようにさらに構成される、請求項１に記載のサウンド増幅および修正のための装置。
【請求項１２】
前記装置が、少なくとも１つのサウンド信号にホーンスロート歪みの効果をかけるようにさらに構成される、請求項１に記載のサウンド増幅および修正のための装置。
【請求項１３】
前記装置が、古典的なトーンホイールオルガンに適合するか、あるいは、アナログフォーマットもしくはデジタルフォーマット、またはそれらの組合せのオーディオ信号および制御信号にインターフェースするようにさらに構成される、請求項１に記載のサウンド増幅および修正のための装置。
【請求項１４】
前記信号プロセッサが、前記音源の前記周回を示唆するように、一連の光または複数の一連の光を制御するようにさらに構成される、請求項１に記載のサウンド増幅および修正のための装置。
【請求項１５】
信号プロセッサによってサウンド信号を受信し、前記サウンド信号を同一の周波数バンドを含む複数のサウンド信号に分割し、各分割されたサウンド信号を別個の振幅包絡線を用いて変調し、各変調されたサウンド信号を１つまたは複数のサウンドトランスデューサに結合された１つまたは複数のアンプに結合することと、
該複数のアンプによって、前記サウンド信号を増幅することと、
前記複数のサウンドトランスデューサによって、異なる方向に音を向けることであって、ここで該トランスデューサの各々の寸法又は１つの方向に向いている複数のトランスデューサの離隔寸法は、音の周回の効果を高めるため、出力する音の波長範囲を考慮して、該波長範囲において得られる放射パターンに指向性が生じるように調整することと、
前記信号プロセッサによって、音源を周回させるようにして、前記分割されたサウンド信号を変調することと
を含む、サウンド増幅および修正のための方法。
【請求項１６】
信号プロセッサによってサウンド信号を受信し、前記サウンド信号を同一の周波数バンドを含む複数のサウンド信号に分割し、各分割されたサウンド信号を別個の振幅包絡線を用いて変調し、各変調されたサウンド信号を、１つまたは複数のトランスデューサに結合した１つまたは複数のアンプに結合する、制御コードであって、ここで前記同一の周波数バンドは、前記トランスデューサの各々の寸法又は１つの方向に向いている複数のトランスデューサの離隔寸法に応じて放射パターンに指向性が生じるように予め分割された帯域が異なる複数の周波数バンドである、制御コードと、
該複数のアンプによって前記サウンド信号を増幅する、制御コードと、
前記複数のサウンドトランスデューサによって異なる方向に音を向ける、制御コードであって、前記複数のサウンドトランスデューサには、前記帯域が異なる複数の周波数バンドのうち出力した際に放射パターンに指向性が生じる周波数バンドを割り振る、制御コードと、
音源を周回させるようにして、前記分割された信号を変調するコードと
を備える、非一時的コンピュータ可読媒体
を備える、サウンド増幅および修正のための装置。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
音楽用オルガンは常に、生成される音色が単にオンオフで調律され、悪影響または減退がなければ無期限に持続され得、むしろ純粋で変わらない音色であるので、表現力に欠けるという問題があった。風で駆動させるパイプオルガンでは、トレムラントは、パイプの音色にビブラートまたはピッチ変動をかける可聴値以下のレートで風圧を変動させ、したがって、音に高揚感が加えられた。しばしば、複数のトレムラントが、別個の階層のパイプのために使用された。
【０００２】
電気オルガンでは、しばしば、電子的にビブラート効果がかけられるが、音があまりに正確であり、単一のスピーカーから出るので、これは理想的とは言えない。パイプオルガンの場合、パイプが物理的に広がっており、複数の方向から音が出る。電気オルガンについてビブラートと空間効果の両方を達成するためには、サウンドトランスデューサ（音響変換器）が旋回するにつれて異なる方向に音が拡散する周回スピーカーを使用することが一般的になった。
【０００３】
トランスデューサが周回するにつれて、見かけ上の音源であるホーンの口は、聴取者に向かって、および、そこから離れるように移動する。音源が聴取者に向かって移動すると、ピッチが上がり、音が遠ざかると、ピッチは下がる。このピッチ変化は、ドップラー効果に起因する。音は、室内中の様々な表面で反射し、空間効果が生成される。より最近では、エレキギターの演奏者は、自身の演奏と同様の高揚感を加えるために、周回スピーカーを使用してきた。
【０００４】
機械周回型スピーカー（ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｌｙ−ｏｒｂｉｔｅｄ  ｓｐｅａｋｅｒ）は、過去には非常にうまく使用されてきたが、いくつかの欠点がある。所望の範囲の音楽周波数にわたるビブラート効果を生成するために、トランスデューサは旋回しなければならない。スピーカーキャビネットはかなり大きく、かつ、重くなければならず、それにより、ライブショーまで移動することが困難になる。機械部品は精密であり、頻繁なメンテナンスが必要である。周回トランスデューサにサウンド信号を伝えるためにロータリージョイントを用いた機械周回型スピーカーを実装しようというと試みられてきたが、スライド接触およびメンテナンスの問題によるノイズにより、この手法は断念された。
【０００５】
複数の機械周回型スピーカーを同期させることは難しく、単一の物理的に回転するトランスデューサは、音量出力を制限してきた。会場のサイズが大きくなり、観客は、完全な音を期待するようになってきたので、多くのパフォーマーは、マイクおよび複数のスピーカーをもつサウンド増幅システムを使用して、遮音された場所に周回スピーカーを配置するようになる。
【０００６】
周回スピーカーの物理的サイズにより音響性能が規定されるので、機械周回型スピーカーが小型化し安価になると、所望の音楽的効果が達成されず、特に、周回するのではなく単に回転することによって所望の周波数変調が損なわれる。
【０００７】
しばしば、機械周回型スピーカーは、２つの速度しか有さず、スピーカーを物理的に変更することなく音楽的効果を変動させる機会がない。したがって、表現性が非常に制限される。
【０００８】
キーボード奏者は、しばしば、２つ以上の楽器を有し、あるいは、トーンホイールオルガンまたはピアノの音を生成することができるシンセサイザのような２つ以上のアコースティック楽器をエミュレートすることができる１つの楽器を有する。周回スピーカーは、脚色されていないピアノの音を再生するのが難しく、脚色されていないピアノの音と周回しているオルガンの音と同時に再生することができない。
【０００９】
当技術分野では、所望のビブラートおよび空間効果を生成することができる、楽器を増幅するためのスピーカーシステムが必要であり、かかるスピーカーシステムは、同時に、軽量であり、持ち運びのためにより頑丈で、頻繁なメンテナンスを回避するために可動部品がなく、低コスト構成で所望のビブラートおよび空間効果を達成することが可能である、もしくはハイパワーレベルで駆動することが可能であり、サウンドレベルを高めるために集合体を形成する複数の周回スピーカーを有し、表現性を高めるために音楽効果を変動させる頃ができ、ビブラートおよび空間効果と同時に脚色されていない音を生成する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
したがって、本発明の目的は、可搬性、低メンテナンス、および低コスト製造に役立つ物理的構成で現実的なトレムラントおよび空間効果をもつ音楽のライブパフォーマンスのためのシステム設計を可能にすることである。機械周回型サウンドトランスデューサの代わりに、本発明は、音が室内の周りで反射するにつれて周回感を課すようにサウンド信号がスピーカーごとに別々に変調される異なる方向に向いた２つ以上のトランスデューサを使用する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明において音の方向感は、所望の効果を求めて適切なサウンド放射パターンを生成するように選択および配列されたサウンドトランスデューサまたはトランスデューサのグループを使用することによって高められる。トランスデューサアレイは、既存の機械周回型スピーカーによって達成される周波数よりも低い周波数まで、トレムラント効果を拡張する。
【００１２】
周回効果が電子的にかけられるので、トレムラントまたは他の効果なしに、あるいは、異なるセットの効果とともに音を増幅し発するために、同じセットのアンプおよびサウンドトランスデューサを同時に使用することができる。これにより、トレムラントがない電気ピアノと同時の強いトレムラントとともに、または、所望のピアノ音に適した軽いトレムラントとともにオルガンの音を再生するために単一のサウンドシステムをミュージシャンが使用することが実用化される。このような多用途性は、楽器、音声または任意の他の音源の任意の組合せまで拡張され得る。
【００１３】
本発明の実施形態は、特に周回スピーカーに、ホーンスロート歪みのシミュレーション、アンプのオーバードライブ、アンプ−およびスピーカー−キャビネットエミュレーション、ならびに空間的に別個の残響シミュレーションを含む他のサウンド効果を追加するのに役立つ。以下に記載する様々な理由のために、機械周回型スピーカーは、単一ユニットが生成することができるサウンド出力量に対する限界を有し、複数のユニットで集合体を形成することによって、トレムラント効果を劣化させる結果となり得る。本発明は、単一ユニットの複数のトランスデューサからのより高いサウンドレベルを達成し、同期したトレムラント効果の品質を維持しながらさらにより高いサウンドレベルを求めて、複数のアンプ／トランスデューサユニットで集合体を形成することを可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】現在普及しているオルガンサウンドシステムの内部機構を示す図である。
【００１５】
【図２】図のサウンドシステムの外側を示す図である。
【００１６】
【図３】電子周回型スピーカーを単純化して示す図である。
【００１７】
【図４】様々な周波数の放射パターンについてのスピーカートランスデューササイズの効果を示す図である。
【００１８】
【図５】ホーン型トランスデューサのサウンド放射パターンを示す図である。
【００１９】
【図６】ラインアレイを形成する２つのトランスデューサが各面で使用されるスピーカー筐体を示す図である。
【００２０】
【図７】コーン型トランスデューサがフロントロードホーンを有するスピーカー筐体を示す図である。
【００２１】
【図８】サブウーファーの頂部にマウントされた電子周回型スピーカーポールを示す図である。
【００２２】
【図９】アップグレードされたホーンをもつ低コスト電子周回型スピーカーを示す図である。
【００２３】
【図１０】サウンドレベルを高めるために集合体を形成するハイパワー電子周回型スピーカーユニットを示すである。
【００２４】
【図１１】スピーカーの構造の詳細を示す図である。
【００２５】
【図１２】単純な電子周回型スピーカーの信号接続を示す図である。
【００２６】
【図１３】自己内蔵型２チャネル電子周回型スピーカーの信号接続を示す図である。
【００２７】
【図１４】低コスト電子周回型スピーカーマスターユニットを示す図である。
【００２８】
【図１５】図１４に示したマスターユニットと連動して機能するツイーターのアップグレードユニットを示す図である。
【００２９】
【図１６】スレーブユニットと集合体を形成するように意図されたハイパワーマスターユニットを示す図である。
【００３０】
【図１７】デイジーチェーン方式でつなぐための出力をもつハイパワースレーブユニットを示す図である。
【００３１】
【図１８】別個のラックマウントプリアンプ／ＤＳＰユニットとパワーアンプとをもつ非常にハイパワーのユニットのブロック図である。
【００３２】
【図１９】４つのセットのスピーカーを対象とする４つの信号（キャビネットの各面について１つの信号）の４つの振幅包絡線のプロットであり、この場合、穏やかな変調である。
【００３３】
【図２０】振幅包絡線の第２のプロットであり、この場合、中程度の変調である。
【００３４】
【図２１】振幅包絡線の第３のプロットであり、この場合、アグレッシブな変調である。
【００３５】
【図２２】振幅包絡線の第４のプロットであり、この場合、各キャビネット面に対するスロットの２つのセットの効果を含む。
【００３６】
【図２３】振幅包絡線の第５のプロットであり、この場合、各キャビネット面および内面反射に対するスロットの２つのセットの効果を含む。
【００３７】
【図２４】基本的なＤＳＰの信号フロー図である。
【００３８】
【図２５】完全な機能をもったＤＳＰの信号フロー図である。
【００３９】
【図２６】周波数全体のホーンスロート歪みのプロットである。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
添付の図面に関して以下に記載される詳細な説明は、本発明の例示的実施形態の説明として意図されるものであり、本発明を実施することができる唯一の実施形態を表すものではない。この説明全体にわたって使用される「例示的」という用語は、「例、事例または例示として役立つこと」を意味し、必ずしも、他の例示的実施形態よりも好適である、または有利であるものとして解釈すべきではない。
【００４１】
この詳細な説明は、本発明の例示的実施形態の完全な理解を提供することを目的でとする具体的な詳細を含む。当業者には、これらの具体的な詳細なしに本発明の例示的実施形態を実施することができることはが明らかであろう。いくつかの事例では、本明細書で提示する例示的実施形態の新規性を不明瞭にすることを回避するために、周知の構造およびデバイスをブロック図の形態で示す。
【００４２】
詳細には、例示的実施形態は、サウンドトランスデューサが関連付けられた４つの面を備えるユニットに関して記載されているが、この数は、コストおよび複雑度の問題によって限定される、２から何らかのより大きい数までの任意の数とすることができる。ユニットのこれらの面は、水平方向に、垂直方向に、あるいは、２つ以上のトランスデューサの音が異なる方向に向けられる任意の構成で展開することができる。
【００４３】
例示的実施形態では、信号処理機能は、限定はしないが、デジタル信号プロセッサとして記載される。信号処理の一部または全部は、限定はしないが、アナログ回路、標準的なコンピューティング構成要素、あるいは任意の他の電子的または電気的手段のような他の手段によって実装することができる。
【００４４】
「周回スピーカー」という用語は、本明細書では、周期的に楽器または他の音源の音を変調または変えるように、特に、ピッチ、振幅または空間認知の周期変動をかけるように意図された任意の形態のラウドスピーカーまたはサウンド増幅デバイスまたはサウンド修正デバイスを意味するために使用される。周回スピーカーは、回転スピーカーまたはロータリースピーカーと一般には呼ばれるスピーカーを網羅するように意図される。
【００４５】
「信号プロセッサ」、「デジタル信号プロセッサ」または「ＤＳＰ」という用語は、目的に合うように設計されたコンピューティングデバイス、汎用コンピューティングデバイス、アナログ電子回路またはデジタル電子回路の集合、あるいは上記のうちのいずれかの組合せであり得る。
【００４６】
２つの形態の、すなわち、機械型または電子型の既存の周回スピーカーエフェクトユニットが利用可能である。図１に、機械型周回スピーカーの機構を示す。キャビネット１００は、通常、旋回する機械を支持するために重木材で作製されている。高周波数は、キャビネットの頂部のロータリーホーン１０１によって再生され、低周波数は、底部のコーン型スピーカー１１０によって再生される。
【００４７】
ロータリーホーン１０１は、ダミーホーン１０２によってバランスがとられる。音は、コンプレッションドライバーユニット１０４によって生成され、ロータリージョイントおよびプーリー１０３を上向きに通過する。ホーンアセンブリは、電気モータおよびベルト１０５によって回転される。最も近代的な周回スピーカーには、異なる速度でホーンを回転させるため第２のモータ（図示せず）があり、高速変調効果および低速変調効果が提供される。
【００４８】
低周波数コーン型スピーカー１１０は、軽量の木材または他の材料で作製された回転ドラム１１１へと下向きに音を出す。このドラムは、キャビネット１００の側面に向かって音を曲げるスコップ形状のセクションを有し、キャビネット１００には、音がキャビネットから出ることを可能にするためスロットがある。ドラム１１１は、電気モータおよびプーリーシステム１１２によって回転される。近代的なユニットのホーンと同様に、モータは、２つ（１つは高速用、１つは低速用）ある。説明を簡単にするために、第２のモータおよびクラッチシステムは図から省略されている。ドラム１１１は、典型的には、ホーン１０１とは反対方向に回転する。低周波数トランスデューサおよびロータリードラムのサイズが制限されることを理由に周波数変調効果はほとんどなく、キャビネットのスロットが通るデフレクタドラムの口によって、十分に振幅変調がかけられる。
【００４９】
多くのトーンホイールオルガン奏者の演奏スタイルは、しばしば、高速と低速とを切り替えること、あるいはスピーカーの回転を停止することを含むので、ベルトおよびクラッチ機構は、頻繁なメンテナンスを必要とする。
【００５０】
図２は、典型的な機械周回型スピーカーのキャビネット２００の外側を示す。キャビネットのサイズは音に影響を及ぼし、そして、狭い範囲のサイズの特定の構成のキャビネットのみが、所望の効果を達成する。詳細には、音が出ることを可能にするために、キャビネットのすべての４つの側面にスロットがある。頂部のスロット２０１の１つのセットは、回転ホーンと相互作用し、ホーンが旋回するにつれて高周波音の振幅および周波数応答を変動させる。スロット２０２の他のセットは、より低い周波数の振幅および周波数応答を変動させるために、コーンスピーカーおよび回転ドラムと相互作用する。
【００５１】
先に列挙されたニーズは、本明細書に記載する本発明の電子周回型スピーカーによって解決される。図３に示すように、単純な例示的実施形態は、ボックス３００の４つの垂直面３２０、３２１、３２２、３２３にマウントされた４つの別個の音響トランスデューサからなる。各トランスデューサは、別個の電子アンプによって駆動される。各トランスデューサの駆動振幅は、任意の電子手段によって変調される。ハイパワーのクラスＤオーディオアンプおよびスイッチモード電源を改良することにより、非常に実用的かつコスト効果的に、１つの製品にいくつかのアンプを有するがことできるようになる
【００５２】
この実施形態では、オルガンまたは他の楽器からのサウンド信号は、ＤＳＰとして知られるデジタル信号プロセッサへの入力として取得される。ＤＳＰは、サウンド信号を４つの信号ストリームに分割する。各ストリームは、それは、１つの面の上を通過したときに周回音源が経験するサウンドレベルに対応する振幅包絡線を与えるように変調される。仮想周回音源が聴取者のほうを向いている場合、ＤＳＰは、ボックス３００の前面３２０のトランスデューサ３１０を駆動するアンプに最大信号を送る。仮想音源が右に周回すると、ボックス３００の右側３２３のトランスデューサ３１１がより高いレベルで駆動され、前面のトランスデューサ３１０に対する駆動は低減される。
【００５３】
仮想周回音源がボックスの角部を向いているときには、前面のトランスデューサ３１０と右側のトランスデューサ３１１の両方に対する駆動レベルは等しく、典型的にはより低い電力レベルであり、したがって、単一のトランスデューサがボックスの角部のほうを向いているように聴こえる。このプロセスは続き、仮想音源が完全円で周回するにつれて、オーディオパワーが１つのトランスデューサから次のトランスデューサに移行される。これは、電子周回型スピーカーの動作の非常に単純な説明であり、音楽的効果を向上させる多くのファクタが存在するが、それらについては以下に記載する。
【００５４】
音響トランスデューサの放射パターンは、周回スピーカー効果の成功の基本となる。放射パターンは、仮想音源が周回するにつれて音が異なる方向に拡がるという所望の効果を実現するのに十分に狭くなければならない。トランスデューサが非常に広い放射パターンを有する場合、スピーカーがどちらを向いていようとも、音はほとんど変化しない。４つの側面をもつ電子周回型スピーカーの理想的なトランスデューサパターンは、約９０°の広さの単一ビームである。しかしながら、図４に示すように、実際のトランスデューサの放射パターンは、すべての周波数について単一ではない。周波数が高くなるほど、非常に狭いパターンを有する傾向があるが、周波数が低くなると、パターンは、ほぼ全方向性になるまで広がる。この効果は、トランスデューサのサイズに左右される。ほぼ１波長の実効径をもつトランスデューサは、理想的な９０°パターンを生成する。
【００５５】
音の波長の式
波長＝３４４／ｆ
ｆ（ヘルツ単位）
波長（メートル単位）
【００５６】
図５に、古典的な機械周回型スピーカーで使用されるホーンとほぼ同じサイズのホーン型トランスデューサの放射パターンを示す。ホーンの口は、直径０．１２メートルである。段落００５５の式を使用すると、ホーンの口の波長は２８６６ヘルツである。５００ヘルツの放射パターンはほぼ全方向性であり、それにより、ホーンの回転は周回音源効果を生成しない。１キロヘルツでは、放射パターンは、全方向性のものからほんのわずかに偏差しており、したがって、回転の効果は希薄である。２キロヘルツ以上の場合のみ、ホーンの指向性は、回転されたときに著しく音を変え、所望の結果を達成する。
【００５７】
図６には、ミッドレンジ周波数のサウンド放射パターンを改善し、単純であるが効果的に周回音源効果をより低い周波数まで拡張する例示的実施形態６００が示されている。段落００５５の式を使用して典型的な１５０ミリメートル直径の単一のコーン型トランスデューサ６０１について考察すると、トランスデューサは、２２９３ヘルツ未満の指向性を失う。これは、上記で分析したホーントランスデューサとあまり差異がない。中心を０．７５メートル離間させて第２の同一のトランスデューサ６０２を追加することによって、ラインアレイが確立される。水平放射パターンを計算するための実効径は、０．７５メートルになり、より低い周波数におけるパターンはかなり狭くなる。適切な方向の放射パターンは４５８ヘルツまで下げて維持され、したがって、単純かつコスト効果の高い様式で、音楽的スペクトルの中間まで周回音源効果を拡張する。このスキームは、トランスデューサ６０３および６０４が右面のラインアレイを構築した状態で各面に拡張される。
【００５８】
古典的な機械周回型スピーカーは、しばしば、より高い周波数のサウンド放射パターンを拡散しようとして、ホーンの口に取り付けられたデフレクタプレートを有する。電子周回型スピーカーシステムにおいて、ＤＳＰは、特定のトランスデューサに専用の周波数バンドをサブバンドに分割し、サブバンドごとに異なる振幅包絡線を用いて信号を変調して、サブバンド間でサウンド放射パターンを等しくすることができる。代替的には、振幅包絡線は、サブバンド間の放射パターンの違いを強調するように選択することができる。こうすることによって、演奏者の制御下で、電子周回型スピーカーシステムは、古典的な周回スピーカーの様々なモデルおよび構成または修正形態の音をエミュレートすることができる。
【００５９】
一部の演奏者は、２つの古典的な機械周回型スピーカーを使用することを好む。各スピーカーの各ロータは、わずかに異なる速度で回転し、トレムラント効果を非常に複雑に変動させる。電子周回型スピーカーシステムのＤＳＰは、この複雑なトレムラント効果を提供するために、異なる速度で動作する複数の振幅包絡線を使用することができる。残響効果をかける遅延は、仮想ロータが異なる物理的位置にあるという錯覚を提供するように、振幅包絡線ごとに異なることがある。
【００６０】
機械周回型スピーカーは、しばしば、非周回構成で最大サウンドレベルを提供するためにトランスデューサが前を向いた状態でブレーキによってロータが停止される特徴を有する。電子周回型のＤＳＰは、仮想周回を停止するためのコマンドを受信すると、仮想トランスデューサが前面の中心に達するまで、現在の周回を続けることができ、そこで停止し、その点における振幅包絡線にかかわらず最大値まで振幅を上昇させることができる。
【００６１】
仮想周回トランスデューサが加速または減速するにつれて、振幅包絡線が変化してトレムラント効果を強調することができる。
【００６２】
また、トランスデューサのサイズは、電気信号を音に変換する際の効率にも影響を及ぼす。トランスデューサが小さくなると、より高い周波数でより良好に作動し、トランスデューサをより大きくすることが、より低い周波数を再生するには必要になる。クロスオーバーネットワークによって、電気信号を各トランスデューサに適したバンドに分割することができ、各トランスデューサは、うまく再生することができる信号のみを用いて駆動される。別個のトランスデューサによって再生されるように音楽的スペクトルを分割することは、周波数とともに放射パターンを変動させるのにも役立つ。より小さいトランスデューサは、より高い周波数においてのみ狭い放射パターンを維持する。より大きなトランスデューサは、より低い周波数における狭い放射パターンを提供するが、非常に大きなトランスデューサは、最も低い音楽周波数において全方向性になる。
【００６３】
様々なサイズのトランスデューサを使用する必要があるというこの問題は、電子周回型スピーカーに固有のものではない。最良の機械周回型スピーカーは、回転高周波トランスデューサと、別個の回転低周波数トランスデューサとを使用する。音楽的効果を深化させるために、２つのトランスデューサは、反対方向に回転する。
【００６４】
別の例示的実施形態における電子周回型スピーカーは、ボックスの４つの面の各々で、高周波トランスデューサと１つまたは複数の低周波数トランスデューサとを使用する。各トランスデューサまたはトランスデューサアレイは、関連付けられたアンプを有する。ＤＳＰは、入力信号を、クロスオーバー機能を実行する２つの周波数バンド（１つのバンドは高周波トランスデューサ用、１つのバンドは低周波数トランスデューサ用）に分割する。ＤＳＰは、次いで、ボックスの各面のトランスデューサの各々について、各バンドの信号を４つの信号ストリームに分割する。４つのストリームの２つのセットの各々は、関連付けられたアンプに結合される。上述したものと同じ振幅包絡線法によって周回が引き起こされる。この場合、高周波数セットは一方向に周回され、低周波数セットは、任意選択で反対方向に周回される。
【００６５】
図７は、各面の中心にマウントされたホーン型トランスデューサ７０５と、各面の先端にフロントロードホーン７０２、７０３をもつコーン型トランスデューサ７０１の対とで構成される電子周回型スピーカー７００を示す。この構造の詳細を図１１に示す。ホーン型トランスデューサ７０５は、最も高い周波数バンドについて所望の狭いサウンド放射パターンを生成する。コーン型トランスデューサ７０１の対は、同じ信号を用いて駆動されることによって、単一のより大きいトランスデューサの効果を与えるラインアレイとして動作する。これにより、ミッドレンジ周波数に適したサウンド放射パターンが生成される。
【００６６】
図６では、トランスデューサ６０１、６０２は、ハイパワートランスデューサの大きいマグネット構造により配置が制限されるので、キャビネットの角部から離間しており、所与のトランスデューサ間の離隔距離のためにキャビネットサイズが大きくなる。図７では、トランスデューサ７０１、７０３のマグネット構造は、トランスデューサバッフルとキャビネットの壁と隔壁とで構成されるフロントロードホーン７０２の後ろにあるので、機械的に干渉しない。この配列は、各トランスデューサのサウンド放射の中心が、できるだけキャビネットの縁部に接近することを可能にし、トランスデューサの効率をいくらか向上させる。
【００６７】
以下の記述において本発明の利点が了解されるように、導入される電子周回型スピーカーの３つの物理的構成について以下に記載する。ユニットのサイズは変えることができ、低コストユニットは、より小さくなる傾向があり、ハイパワーユニットは、より大きく、より重くなる傾向がある。
【００６８】
図８は、サブウーファー８２０の頂部にマウントされた電子周回型スピーカー８００を示す。サブウーファー８２０は、システムの周波数応答を増強し、約３００Ｈｚ未満の音響エネルギーの大部分が生成される。大きいコーン型トランスデューサ８２２は、合理的な効率で低音音色を生成するために必要である。低周波数応答を拡張し、さらに、効率を向上させるために、ベース反射設計が各角部のダクトポート８２１とともに使用される。チューブで作製される１つまたは複数のポートなど、他のポート構成を使用することができるが、コーナーポートは、前面の面積を小さくし、サブウーファーキャビネットの形状を完全な立方体に近づけることを可能にし、それにより、キャビネットの材料および全体重量を最小限に抑えられる。また、コーナーポートは、スピーカーバッフルに追加のブレーシングを提供し、音響的に剛性な筐体に必要な材料の重量をさらに低減する。
【００６９】
電子周回型スピーカー８００は、市販のポール８１０にマウントされ、ポール８１０は、サブウーファー８２０の頂部のソケット８１１に挿入され、電子周回型スピーカーキャビネットの底部にある別のソケット（図示せず）に挿入される。スピーカーを高い位置にマウントすることにより、音は、妨げられることなく、より響き渡る効果を得るために、室内の周りで掃引することが可能になる。電子周回型スピーカー８００は、限定はしないが、典型的には、三脚タイプの市販のスピーカースタンド（図示せず）に、電子周回型スピーカー８００をマウントすることによって、サブウーファー８２０なしに使用することができる。
【００７０】
図９は、ホーン−ツイーターアップグレードユニット９１０が頂部に設置されている、サブウーファー９３０にマウントされたコーン型トランスデューサポールのみを採用する低コスト電子周回型スピーカー９２０を含む構成を示す。基本的な低コストユニットは、任意のタイプのスピーカースタンドにマウントすることができ、周回スピーカー効果を生成しながら、低ボリュームレベル〜中ボリュームレベルで動作することができる。低音応答を高め、好都合なスピーカースタンドを提供するために、サブウーファー９３０を追加することができる。ボリュームを高め、中間周波数および高周波数を別個のトランスデューサに分割することによって回転スピーカー効果を向上させるために、サブウーファーの有無にかかわらず、４つのホーン型ツイーター９０５と４つのアンプをもつツイーターアップグレードユニット９１０を追加することができる。図１４および図１５に、低コストのマスターユニットおよびツイーターユニットの信号フローを記載する。
【００７１】
図１０は、大規模性能ベニューについて極めて高いサウンドレベルを得るためのユニットの集合スタックを示す。電子周回型スピーカーユニット１０１０および１０１５は、内部電子部品をもつ自己内蔵型でもよく、あるいは外部のラックマウント型電子部品とともにトランスデューサのみを格納してもよい。ユニットが内部電子部品をもつ自己内蔵型である場合、１つのユニットは、ＤＳＰをもつマスター１０１０と、パワーアンプの補完である。スレーブユニット１０１５は、ＤＳＰは有さないが、パワーアンプを有する。ハイパワーユニットの電子部品の構成を、図１６および図１７に記載する。この構成は、また、単一キャビネットにトランスデューサの複数のセットを組み込むことによって達成することができる。たとえば、ツイーターおよびミッドレンジトランスデューサを、サブウーファーと同じキャビネットに組み込むことができる。代替的には、ツイーターおよびミッドレンジトランスデューサの複数のセットを、単一のキャビネットに組み込んでもよい。
【００７２】
いずれの構成でも、単一のＤＳＰは、同期して仮想回転するように、すべてのユニットを駆動し、音が室内の一点から出ているように感じられる。同様に、低音トランスデューサの離隔によって生じる低音キャンセルを回避するために、サブウーファー１０２０が互いに積み重ねられる。自己内蔵型ハイパワーユニットの場合、垂直スタッキングを可能にするために、電子部品からの熱をユニットの側面から排気するように注意を払わなければならない
【００７３】
上記の構成の変形形態は、８つの面のために８つのチャネルを有するＤＳＰをからなる。奇数面のチャネルは、マスターユニット１０１０中のトランスデューサを駆動する。偶数チャネルは、マスターユニット１０１０のすぐ上にあるスレーブユニット１０１５のトランスデューサを駆動する。スレーブユニットは、実際に８面スピーカーを生成するために、物理的に４５°回転している。残りのスレーブユニットは、奇数チャネルと偶数チャネルとによって交互に駆動され、各々、すぐ下にあるスレーブユニットから４５°回転している。このことは、ＤＳＰユニットをさらに複雑にするが、１つの面から次の面に仮想音源が移動する際に、よりスムーズな遷移を実現する。
【００７４】
図１１は、ハイパワー電子周回型スピーカーユニットの構造の２Ｄビューを示す。頂面図１１００では、内部構造を示すために頂部が取り除かれている。４つの面は、フロントロードホーンスペース１１０１の１つの壁を形成する対角線１１０２上の壁によって分割される。各コーン型トランスデューサ１１０３は、フロントロードホーン１１０１の反対側の壁を形成するバッフルにマウントされる。ホーン型トランスデューサ１１０４は、各面の中心にマウントされる。ホーンの周りの内部スペースは、電子部品モジュール１１０５、１１０６のために使用される。正面図１１５０は、内部構造を示すために、前面パネルが取り除かれている。
【００７５】
クラスＤパワーアンプは、効率が９０パーセントを超えるハイパワーを達成することができ、それにより、ヒートシンクサイズおよび通風エアの要件が低減される。クラスＤミッドパワーアンプは、単一の集積回路パッケージにおいて非常に経済的に利用可能であり、ハイパワーアンプは、最小限のサイズおよび数の構成要素を用いて構築することができる。スイッチモード電源は、大型で重い５０／６０Ｈｚ電源変圧器をなくし、また、高効率で動作する。これにより、複数のアンプ（ホーン型トランスデューサごとに１つ、コーン型トランスデューサの対ごとに１つ）を有することが実用化される。極めてハイパワーの適用例の場合、電子部品は、冷却手段によって駆動されるトランスデューサキャビネットの外部にマウントされ得る。
【００７６】
図１２は、低コスト電子周回型スピーカーの信号フローを示す。ラインレベルオーディオ信号は、音源によって、典型的には楽器によって、インストルメント入力１２１０に供給される。ラインレベルオーディオ信号は、ＤＳＰ１２０１により、ユニットの各面を駆動するために使用される４つの信号に分割することによって処理される。各面は、コーン型トランスデューサ１２０３の対を駆動するための専用のパワーアンプ１２０２を有する。ラインレベルサブウーファー出力１２１２は、低音周波数信号のみが増幅用のサブウーファーおよびより大きいトランスデューサまで通過することを可能にするために、ＤＳＰによってフィルタリングされる。
【００７７】
制御入力１２１１は１つまたは複数のタイプであり得、複数のタイプを任意の特定の実施形態に組み込むことができる。１つのインターフェースは、高速用および低速用の個別の信号と回転を止めるためのブレーキとを用いる既存の普及している機械周回型スピーカーをエミュレートすることができる。他の制御入力は、楽器デジタルインターフェース（ＭＩＤＩ）プロトコルを使用して、限定はしないが、高速および低速、停止、高周波数チャネルおよび中間周波数チャネルの各々についての速度の変動、仮想ロータの加速および減速、クロスオーバー周波数、包絡線プロファイル選択（後で説明する）、歪み効果しきい値、ならびに多くの他のパラメータを含む、動作の様々なパラメータを制御することができる。ＭＩＤＩインターフェースは、ＭＩＤＩシグナリング規定を使用することができ、あるいは、多くの楽器と同様にユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）を介して実装され得る。制御インターフェースは、すべての後続の図面と記載とに存在すると仮定されるが、各図を単純にし、より明瞭に理解するために図には示されていない。
【００７８】
図１３は、中間周波数用のコーン型トランスデューサ１３０２と、高周波数用のホーン型トランスデューサ１３０１と、低周波数を外部のサブウーファーにルーティングするためのラインレベル出力１３１５とをもつ電子周回型スピーカーの信号フローを示す。周波数バンドごとにトランスデューサのタイプをこのように専用化することにより、所望の効果のサウンド放射パターンのマッチングを向上させる。コーン型トランスデューサ１３０２は、明快のために単一のトランスデューサとして示されている。典型的には、空間効果を生成するために必要な緊密なサウンド放射パターンを生成するために、２つ以上のトランスデューサがラインアレイで採用される。
【００７９】
インストルメント入力１３１０は、９つの別個の信号に分割される。ＤＳＰによって、中間周波数について４つの信号がバンドパスフィルタリングされ、高周波数について４つの信号がハイパスフィルタリングされる。信号の対（１つは中間周波数、１つは高周波数）が各面を駆動する。９番目の信号は、サブウーファー１３１５にルーティングされる。ＰＡ入力１３１１は、ステレオペアである。ＰＡ入力１３１１は、ＤＳＰによって、同様ではあるが別々に分割および処理され、アンプへの９つの出力の各々で合計される。ステレオペアの左右のチャネルを合計して異なるゲインをもつスピーカーの面に入力して、所望のステレオ効果を生成する。
【００８０】
制御入力１３１２は、様々なパラメータを変更し、効果をオンオフするためのインターフェースをユーザに提供する。ＤＳＰ信号フローの詳細については、図２４および図２５のサポートによって記載される。
【００８１】
図１４および図１５に、マスターユニット１４００を備える低コスト構成の信号フローを示し、マスターユニット１４００は、スタンドアロンで使用され得る、またはツイータースレーブユニット１５００の追加によりアップグレードされ得る。マスターユニット１４００の信号フローは、図９の物理的構成９３０に対応する。同様に、スレーブユニット１５００は、図９の物理的構成９１０に対応する。
【００８２】
マスターユニット１４００は、ＤＳＰ１４０１と、４つのアンプ１４０３と、４つの面の各々のための関連付けられたコーン型トランスデューサとで構成される。これは、サウンドシステムが動作するための構成要素の最低限のセットを備え、高いサウンドレベルが必要でないセッティングにおいて十分なサウンド再生を実現する。また、４つのツイーターチャネル１４０２に対するラインレベル出力と外部サブウーファー１４０４に対するラインレベル出力も含まれる。面の数、アンプの数およびトランスデューサのセットは２つ以上であり得る。例示的実施形態として、ここでは４つの面を使用して図解する。
【００８３】
マスターユニット１４００を備える基本システムをアップグレードするために、マスターユニット１４００と４つのアンプ１５０２とツイーター１５０１とからルーティングされるラインレベル入力１５０３を備えるツイータースレーブユニット１５００が追加される。ツイーターは、高周波数出力の緊密な方向制御のためにホーン型のものとすることができる。
【００８４】
上記アップグレード構成に対する代替は、マスターユニット１４００中に８つのアンプをすべて含むことであり得る。ツイータースレーブユニット１５００がプラグ接続されていないとき、マスターユニット１４００の各トランスデューサは、個別のアンプ１４０３によって駆動される。ミッドレンジ信号は、ラインアレイ構成を生成するために、１つの面上の両方のトランスデューサにルーティングされる。より高い周波数では、このラインアレイは非常に狭いサウンド放射パターンを生成するが、これは望ましくない。高周波信号は、アンプのうちの１つと各面の１つのトランスデューサとにのみルーティングすることができ、それにより、この周波数範囲に適した放射パターンが生成される。８極双投メカニカルリレーは、スイッチングを行うことができる。リレーのコイルが通電していない場合、マスターユニット１４００のトランスデューサは、別個のアンプによって駆動される。スレーブユニット１５００のためのプラグのジャンパーは、リレーコイルを通電させ、スレーブユニット１５００のツイーターを駆動するために１面当たり１つのアンプにスイッチングする。
【００８５】
図１４に示した別の特徴は、直接挿入（ＤＩ）ラインレベル出力１４０５である。ライブパフォーマンスセッティングまたはスタジオのいずれかで既存のロータリースピーカーソリューションを使用するとき、遮音された場所にロータリースピーカーを置き、スピーカーの近くの戦略的な場所にマイクのステレオペアを配置することである。マイクからの信号は、ミキシングボードに、次いでハウスサウンドシステムにルーティングされるか、あるいは録音される。ＤＩ出力１４０５は、欠点のなく遮音およびマイクを使用する機能を提供する。ＤＳＰの多数の信号経路の各々からの音は、合成されてステレオペアに入力され、ラインレベル出力の対を通して、ミキシングボードに直接送られる。この特徴は、図示される構成のいずれかに組み込むことができる。信号は、直接接続によって失われたスピーカーシステムの方向特性をエミュレートするための追加の変調を有することができる。詳細には、信号は、聴取者から離れるように仮想トランスデューサが向いているときに高周波数成分が低減されるように、フィルタリングされる。
【００８６】
図１６および図１７は、ライブパフォーマンス用途を対象にした自己内蔵型マスターユニットおよびスレーブユニットの特徴を示しており、極めて高いサウンドレベルを求めて集合体を形成している。図１６のマスターユニット１６００の信号フロー図は、図１０のハイパワーマスターユニット１０１０の物理的構成に対応する。図１７のスレーブユニット１７００の信号フロー図は、図１０のスレーブユニット１０１５に対応する。
【００８７】
マスターユニット１６００は、ミュージシャンが好む温かみがあるソフト圧縮を行うために、インストルメント入力に真空管プリアンプ１６０２を含むことができる。真空管アンプ段は、信号に対する真空管増幅の効果を調整するために、アンプの前に可変ゲイン構成要素１６０１を、および／またはアンプの後ろに可変ゲイン構成要素１６０３を含むことができる。この効果は、真空管プリアンプの代わりに、またはそれに加えて、ＤＳＰによってシミュレートすることができる。
【００８８】
マスターユニット１６００において、ユニットに含まれるパワーアンプ１６１１は、トランスデューサ１６１０および１６１２を駆動する。４つのツイーター１６１０を駆動するための４つの高周波数出力と、コーン型トランスデューサ１６１２を駆動するための４つの中間周波数出力がある。内部アンプを駆動する同じ信号が、複製され、ラインレベル出力１６２０を介してスレーブユニット１７００を駆動するために使用されるが、４つの信号はツイーター専用であり、４つの信号はミッドレンジトランスデューサのために使用される。制御入力１６０５は、外部ユーザーインターフェースを提供する。外部制御デバイスは、楽器パネルに対する制御専用の、通常、トーンホイールオルガンにマウントされる「ハーフムーンスイッチ」と同程度に単純であるか、またはパラメータ制御を完全に補完するコンピュータと同程度に複雑であり得る。
【００８９】
スレーブユニット１７００において、ラインレベル入力１７２０は、適切なパワーアンプ１７１１にルーティングされ、次いで、ツイーター１７１０またはミッドレンジトランスデューサ１７１２を駆動する。また、ラインレベル信号は、１つまたは複数の出力コネクタ１７２２にルーティングされ、それにより、それは、追加のスレーブユニット１７００について利用可能な信号が、単一のマスターユニット１６００によって駆動される。このようにするとマスター（主装置）からスレーブ（従属装置）などにラインレベル信号をデイジーチェーン方式でつなぐことができる。ラインレベルの入力および出力はアナログとして実装され得るが、この例示的実施形態には限定されない。入力および出力は、限定はしないが、イーサネット（登録商標）、ＳＰＤＩＦ、光学式または同軸式など、複数の構成のいずれかではデジタルとすることができる。
【００９０】
図１８に、ラックマウント型電子部品および別個の１つまたは複数のスピーカーキャビネット１８００を備える実施形態を示す。この構成は、極めてハイパワーの用途に特に好適であるが、スピーカーキャビネットに埋め込まれたパワーアンプの冷却に問題があり、集合構成でキャビネットをスタックすることにより、冷却用通気孔のために利用可能な表面が低減される。ラックマウント信号プロセッサ１８１０は、プライマリ音楽インストルメント１８１１およびセカンダリ入力チャネル１８１２から入力信号を受信する。例示的な構成として、この信号プロセッサは、各信号入力上の真空管プリアンプ１８１４とデジタル信号プロセッサ１８１６とを備える。入力された信号１８１１、１８１２の数は、２つには限定されず、１つから所望の数までの任意の数とすることができる。各入力チャネルのゲインは別々に制御され、オーディオミキサーの機能を提供する。したがって、電子周回型スピーカーは、複数の楽器およびボーカルのライブパフォーマンスのための完全なサウンドシステムとして機能することができる。
【００９１】
真空管プリアンプ１８１４は、音に温かみがあるソフトな圧縮を追加するための任意選択の特徴である。この特徴は、ＤＳＰにおいて、または、真空管以外のアナログ回路とともに実装され得る。真空管の音の影響を制御するために、任意選択で、プリゲイン制御１８１３およびポストゲイン制御１８１５が含まれる。
【００９２】
ラックマウントパワーアンプ１８２０は、典型的には、１つのユニットのチャネルのステレオペアを備える標準的な商品である。信号プロセッサ１８１０およびパワーアンプ１８２０は、持ち運びを簡単にするために、同じラックケースにマウントすることができる。ツイーターとミッドレンジトランスデューサとがスピーカー筐体１８３０の４つの面に展開されている例示的な構成には、４つのステレオパワーアンプが必要である。典型的には、短い個別のケーブルが、信号プロセッサ１８１０をパワーアンプ１８２０の入力に接続する。より重い１つまたは複数のケーブル１８２５は、パワーアンプ１８２０の出力をスピーカー筐体１８３０に接続することができる。スピーカー筐体１８３０は、図７に示した物理的構成にすることができ、また、図１０に示すように、複数のスピーカー筐体および／またはサブウーファーと集合体を形成することができる。
【００９３】
基本的な周回スピーカー効果は、入力信号を、スピーカー筐体の面ごとに１つのパスに分割し、音を完全円で掃引するためにパスを別々に振幅変調することによって生成される。音は、信号経路に適切な振幅包絡線を課すことによって物理的に移動される。見かけ上の音源および方向を円で物理的に移動させるプロセスは、音に振幅変調および周波数変調をかける。図１９、図２０、図２１および図２２に示すように、振幅変調は、振幅包絡線として示すことができる。
【００９４】
図１９は、４面スピーカー筐体についての振幅包絡線の単純なセットのプロットである。縦軸は、信号に掛けられた振幅減衰を示す。横軸は、回転ステップを示す。この例示的実施形態では、円は、２５６個のステップに分割される。ＤＳＰは、ステップをカウントし、最後にはラップアラウンドする（最低値に戻る）。カウント０では、前面のトランスデューサについての信号はフルボリュームであり、すべての他の信号は完全に減衰している。ステップが増えるにつれて、前面信号は減衰し、左面信号は増大する。ステップ６４では、前面信号は完全に減衰し、左面信号はフルボリュームである。このプロセスは、カウントが２５６に達するまで続き、カウント０と同じ状態になる。
【００９５】
このプロセスは、音の軌道ごとに繰り返される。低速効果は、「コラール」と呼ばれ、典型的には、４５ＲＰＭで周回する。高速効果は、「トレモロ」と呼ばれ、約４００ＲＰＭで周回する。機械周回型スピーカーのいくつかのモデルは、周回スピードを変更するための複数のプーリーを有するが、この変更を行うためにはキャビネットの取り外しが必要になる。電子周回型スピーカーでは、いくつかの軌道速度が利用可能であり、外部制御入力を介して変えられる。同様に、外部制御入力は、様々な周回効果のために、複数の振幅包絡線の選択を行う。
【００９６】
反対方向に周回するためには、カウントを上げるのではく、カウントを下げる。これらの振幅包絡線を生成するために、ルックアップテーブルが使用され得る、あるいは、包絡線の値がリアルタイムで計算され得る。ルックアップテーブルの場合、フル回転は、ステップ０から６４までの包絡線の１つのセグメントによって表すことができる。円の残りの部分は、単に、モジュロ演算によって、あるいは、ルックアップテーブルポインタを上下にインクリメントして（増加して）曲線を正または負に傾斜させることによって生成することができる。
【００９７】
図１９の振幅包絡線は、面同士の間の信号のオーバーラップが大きく、穏やかなトレムラント効果を生成する。図２０は、オーバーラップが少なく、振幅ピークがシャープであり、中程度のトレムラントである。図２１は、オーバーラップがさらに少なく、振幅ピークがタイトであり、よりアグレッシブである。これらの単純な振幅包絡線は、演奏者がより大きな音量を求めてスピーカーキャビネットの背面または頂部全体を除去したときのような、キャビネットの効果なしに周回トランスデューサをエミュレートする。
【００９８】
図２２の振幅包絡線は、キャビネットの側面のスロットを通過し、それと相互作用する周回トランスデューサをエミュレートするダブルピークを導入する。これにより、１つの面から隣の面への遷移がシャープになり、面と直接整列させたときの振幅のくぼみは、スロット間のキャビネット側によってブロックされる。図２３は、振幅包絡線の最も複雑な例示的なセットである。各面についての包絡線は、キャビネットスロット相互作用をエミュレートするダブルピークを有する。さらに、キャビネットの内側の音の反射および干渉をエミュレートするために導入されるくし型フィルタ効果のピークと結合したより小さいピークがある。これらは、起こり得る振幅包絡線のうちのほんのいくつかであり、他のフィルタリング効果に結合されたときには、機械周回型スピーカーのエミュレーションが非常に現実的である。さらに、複数の効果を導入し、機械周回型スピーカーでは不可能な音を生成するように制御することができる。
【００９９】
サウンドトランスデューサの物理的構成は、周回スピーカーの音を生成するのに重要であり、電子部品は、さらなるレベルの制御とフレキシブルなサウンド再生システムのために望まれるバリエーションとを提供する。本明細書に記載した効果は、様々なテクノロジーで実装することができるが、ＤＳＰは、パワフルかつコスト効果的である。この例示的実施形態は、信号経路の構成要素を実装する埋込みソフトウェアをもつＤＳＰに関して説明する。
【０１００】
図２４は、簡略化されたＤＳＰ信号フロー図２４００を示す。これらの特徴はソフトウェアとして実装することができるので、変動することができ、異なる順序を取ることができ、あるいは、本発明を変更することなく追加された多くの他の特徴を有する。主インストルメント入力は、コネクタ２４０１において供給される。コンプレッサ／リミッター機能２４０２は、ボリュームピークがＤＳＰをオーバードライブすることを制限するという目的をはたす。この効果は、入力信号のダイナミックレンジを圧縮して、入力信号がより大きな音を出すことができるように調整する、あるいは、ミュージカルピークがＤＳＰ中でクリッピングするまでダイナミックレンジを圧縮しないままにし、クリッピングを回避するために十分な圧縮を単にかけることができる。
【０１０１】
次いで、信号は、ハイパスフィルタ２４０３、バンドパスフィルタ２４０４およびローパスバンドパスフィルタ２４０５によって周波数バンドに分割される。ハイパスフィルタ２４０３からの信号はツイーターをフィードし、バンドパスフィルタ２４０４は、ミッドレンジトランスデューサをフィードし、ローパスフィルタ２４０５は、サブウーファーに接続すべきラインレベル出力にルーティングされる。ＰＡまたは代替インストルメント入力２４０６からの信号は、信号機能ブロックの同様のセットを介してルーティングされるが、歪みモデルおよびクロスオーバー周波数のようなパラメータは、インストルメント入力２４０１チャネルとは異なることがある。
【０１０２】
この実施形態では、インストルメント入力からの信号は、振幅包絡線処理２４１０、２４１１、２４１２、２４１３を介してルーティングされるものとして示されているが、ＰＡチャネル２４０６は、任意選択で、示された包絡線処理を介して、または、包絡線プロセッサの別個のセットを介してルーティングすることができる。
【０１０３】
包絡線プロセッサ２４１０は、前面のツイーター信号経路に振幅包絡線をかける。この例では、振幅は、仮想周回トランスデューサが前を向いているので、サイクルの開始時に最大値になる。また、信号は、前面のミッドレンジ信号を変調している振幅プロセッサ２４１１については、サイクルの開始時に最大値になる。包絡線プロセッサ２４１２および２４１３は、左面のツイーターおよびミッドレンジ信号を変調している。この場合、ツイーターチャネルは、仮想周回ツイーターが左側に移動するので、軌道の第２のクォーターで最大になることが分かる。一方、ミッドレンジは、トランスデューサが右側に移動し、左側に向くべき軌道の第３クォーターを完了しなければならないので、軌道の第４クォーターで最大になる。
【０１０４】
次いで、包絡線プロセッサから出力された信号は、図１２〜図１８に示すように、信号ミキサーに、その後、適切なアンプおよびサウンドトランスデューサに供給される。包絡線プロセッサ２４１０から出力された信号は、前面ツイーターに関連付けられたミキサー２４２０に、任意選択で、スイッチを介してミッドレンジ用のミキサーに接続される。このスイッチは、図１４に示した低コスト構成の場合に、図１５に示したツイーターアップグレードなしに使用されるときに閉じられる。アップグレードが追加されると、スイッチは、ツイーター信号とミッドレンジ信号とを分離するために開かれる。ローパスフィルタからの信号は、サブウーファー信号ミキサー２４３０に直接ルーティングされ、次いで、サブウーファーアンプおよびトランスデューサにルーティングされる。任意選択で、９番目の包絡線プロセッサをサブウーファーパスに追加してもよい。サブウーファー包絡線は、第３の周回サウンドトランスデューサをそれ自体の速度パラメータおよびエフェクトディープパラメータのセットを用いてエミュレートするために、ミッドレンジと同期する、または完全に異なってもよい。
【０１０５】
図２５のＤＳＰ信号フロー図２５００は、図２４の基本特徴（ここでは繰り返さない）の多くを共有する。ここでは、いくつかの追加の特徴が包含される。
【０１０６】
プリゲイン調整２５１１、真空管エミュレータ２５１２およびポストゲイン調節２５１３は、任意選択で、２５１０における信号入力にアンプ歪みエミュレーションを導入する。このアンプエミュレーションは、クラスＡプリアンプ段をオーバードライブすることをエミュレートするための２次高調波に富んだ歪み、およびパワーアンプ段オーバードライブをエミュレートするための３次高調波に富んだ歪み＋ソフト圧縮の形態をとる。また、この段階で、周波数整形とキャビネットによって誘起される共鳴を加えることによって、スピーカーキャビネットエミュレーションを導入することができる。
【０１０７】
インストルメント入力２５１０の信号について引き続き論じると、ツイーターのためのハイパス２５１５と、ミッドレンジトランスデューサのためのミッドレンジ２５１６と、サブウーファーのためのローパス２５１７とに分割される。信号経路ごとに残響エミュレーションブロック２５３０があり得る。スピーカーの面全体にわたって残響エミュレーションを分割することによって、典型的なフロントフェーシングステレオサウンドシステムがない残響効果の空間的側面が導入される。左チャネル、右チャネルおよびリアチャネルの信号は、異なる遅延を有し、室内反射に起因して異なる方向から聴取者に到着する。これは、より大きい室内の効果をより良好にエミュレートする。また、ツイーター信号経路およびミッドレンジ信号経路は、この効果に周波数依存性の測面を追加するために、別様に処理される。
【０１０８】
振幅包絡線プロセッサ２５３５は、図２４に記載されているように、各経路上で動作する。ＰＡ入力２５２０、２５２５の信号経路上には、任意選択の包絡線プロセッサは示されていない。インストルメント振幅包絡線プロセッサの出力は、ミキサーブロック２５４０にルーティングされ、そこで、ＰＡ信号が合成されて、面ごとに適切なアンプおよびトランスデューサを駆動させる。
【０１０９】
左側ＰＡ入力２５２０と右側ＰＡ入力２５２５とのステレオペアについて論じると、前述したように、コンプレッサ／リミッター機能２５２１とクロスオーバーフィルタ２５２２、２５２３および２５２４とがある。ＰＡチャネルのクロスオーバー周波数は、インストルメントチャネルとは異なり得る。詳細には、インストルメント信号経路のクロスオーバー周波数は、図４および図５に関するサポートに記載したように、狭いサウンド放射パターンを提供するように選択される。ＰＡ信号経路は、ミッドレンジおよびツイーターの放射パターンが狭くなることを回避し、スピーカーシステムの面同士のオーバーラップをよりスムーズにするように、より高いクロスオーバー周波数を有し得る。
【０１１０】
最低周波数には明らかな方向特性がないので、左右両方のＰＡチャネルからのローパス２５２４の信号はサブウーファーミキサー２５４５にルーティングされる。左右のＰＡチャネルからのハイパス２５２２およびミッドレンジ２５２３の信号は、ミキサー２５４０に別々にルーティングされる。これらのチャネルは、アンプおよびスピーカーキャビネット効果、残響ならびに振幅包絡線のためのさらなる信号処理ブロック（図示せず）を有する。
【０１１１】
ＰＡチャネルがミキシングされる前に、スピーカーシステムの適切な１つまたは複数の面に信号をルーティングすることによってステレオイメージを適切に配置するために、個別のゲイン調整があり得る。単純な例では、ハイパスフィルタ２５２２からの左側ＰＡツイーターチャネルは、ゲイン調整２５４１においてフルゲインともに、左側ツイーター出力ミキサーにルーティングされ、右側チャネルハイパス信号は、ゲイン調整２５４３を介してフルゲインとともに、右側ツイーター出力ミキサーにルーティングされる。クロスオーバーフィルタ２５２３からの左側チャネルミッドレンジ信号は、ゲイン調整２５４２においてフルゲインとともにルーティングされ、右側チャネル信号は、ゲイン調整２５４４においてフルゲインとともに、右側ミッドレンジ出力ミキサーにルーティングされる。この単純な例では、すべての他のゲイン調整は、信号をブロックするために最も低いセッティングに設定される。より広いカバレージが望まれる状況については、より低いゲインの信号が、前面および背面にルーティングされ得る。これは、観客が演奏者を取り囲む場合に特に有用である。
【０１１２】
多くのロータリースピーカーシミュレータは、古典的な回転スピーカーモデルにおいて使用される真空管アンプをオーバードライブすることをシミュレートするために高調波歪みを加える。この歪みは、より低い周波数範囲の大きいピークによって引き起こされ、真空管アンプで歪みが生じるので、歪みによって発生した調波は、アンプ出力トランスによってローパスフィルタリングされる。この歪みは、本発明のＤＳＰまたは他の電子回路においてエミュレートされる。
【０１１３】
第２のタイプの歪みは、これらの古典的なスピーカーの特徴的な音の一部であり、ボリュームピークを高圧縮したときのホーンのスロートにおける空気の非線形性によって引き起こされるホーンスロート歪みである。古典的な周回スピーカーにおいて使用されるもののような長くて狭いスロートをもつホーンは、特に、スロート歪みを受ける。このタイプの歪みは、図２６に示すように周波数とともに上昇し、ミュージカルピークで古典的なスピーカーに特殊な刺激音を与える。
【０１１４】
ホーンスロート歪みは、ＤＳＰでエミュレートされ、ホーンアップグレードなしに動作する単純なモデルについては特に有益である。ＤＳＰには、８ＫＨｚでピークに達する周波数を用いて１オクターブ上がるごとに３ｄＢで信号がフィルタリングされる別個の信号経路（図示せず）が使用される。この信号を修正した、１０ｄＢ未満の３次高調波とともに２次高調波が生成される。
【０１１５】
得られた歪み信号は、可変ゲインを通じて１次信号と合計される。この可変ゲインは、所望量ホーンスロート歪み効果を生成するように、演奏者によって選択可能あるか、あるいは調整可能であり得る。
【０１１６】
ホーンスロート歪み効果は、ホーンアップグレードユニットがマスターユニットに関連付けられているときには、自動的に無効にされ得る。ユーザは、現実のホーンの効果を用いたシミュレーション効果を追加するためにホーンアップグレードユニットが関連付けられているときには、自動的に無効にされたホーンスロート歪み効果をオーバーライドするという選択肢を有し得る。
【０１１７】
機械式の周回スピーカーまたは回転スピーカーの１つの魅力は、キャビネットの後部または頂部が取り除かれていることであり、聴取者は、旋回しているホーンおよびドラムを見ることができ、速度の変化を音の変化と関連付けることができる。特に、演奏の動作がしばしば楽器に隠れているキーボード奏者の場合、ライブパフォーマンスの何らかの物理的な証拠が喜ばれる。したがって、任意選択の特徴は、仮想周回トランスデューサの平面に一筋のまたは連続した光を当てることである。光は、ＤＳＰの制御下で、仮想周回トランスデューサの運動を示すパターンで光る。一筋の光は、周回トランスデューサのセットごとに、関連付けられた仮想トランスデューサと同期して複製することができる。
【０１１８】
特徴の長いリストを見ると分かるように、電子周回型スピーカーシステムは、持ち運びの容易さ、アップグレード性、より高いサウンドレベル出力、ならびに独立した特性をもつ２つ以上のサウンドシステムを用いた動作のような多くの利点を達成しながら、古典的な周回スピーカーの音を生成する。
【０１１９】
当業者には、本明細書に記載した例示的実施形態に関して記載した様々な例示的な論理ブロック、モジュール、回路およびアルゴリズムステップは、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、あるいはそれら両方の組合せとして実装され得ることが了解されよう。ハードウェアとソフトウェアとのこの互換性を明確に示すために、上記の様々な例示的な構成要素、ブロック、モジュール、回路およびステップについて、それらの機能性に関して一般的に記載してきた。そのような機能性がハードウェアとして実装されるか、あるいはソフトウェアとして実装されるかは、特定の適用例およびシステム全体に課される設計制約に依存する。当業者は、記載した機能性を特定の適用例ごとに様々な方法で実装し得るが、のような実装決定は、本発明の例示的実施形態の範囲から逸脱を生じるものとして解釈すべきではない。
【０１２０】
本明細書に記載した例示的実施形態に関して記載した様々な例示的な論理ブロック、モジュール、および回路は、汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）または他のプログラマブル論理デバイス、個別ゲートまたはトランジスタ論理、個別ハードウェア構成要素、あるいは本明細書に記載した機能を実行するように設計されたそれらの任意の組合せとともに実装または実行され得る。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサであり得るが、代替として、汎用プロセッサは、任意の従来のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラまたはステートマシンであり得る。また、プロセッサは、コンピューティングデバイスの組合せ、たとえば、ＤＳＰと、１つのマイクロプロセッサ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと連動する１つまたは複数のマイクロプロセッサ、あるいは任意の他のそのような構成との組合せとして実装され得る。
【０１２１】
本明細書に記載した例示的実施形態に関して記載した方法またはアルゴリズムの各ステップは、ハードウェアにおいて、プロセッサによって実行されるソフトウェアモジュールにおいて、または、これら２つの組合せにおいて直接実施され得る。ソフトウェアモジュールは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、フラッシュメモリ、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）、電気的プログラム可能ＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、電気的消去可能プログラマブルＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、レジスタ、ハードディスク、取外し可能ディスク、ＣＤ、ＤＶＤ、または当技術分野で知られている任意の他の形態の記憶媒体に常駐することができる。例示的な記憶媒体は、プロセッサが記憶媒体から情報を読み取り、そこに情報を書き込むことができるように、プロセッサに結合される。代替として、記憶媒体は、プロセッサに統合されていてもよい。プロセッサおよび記憶媒体は、ＡＳＩＣに常駐し得る。ＡＳＩＣは、電子周回型スピーカーに常駐し得る。代替として、プロセッサおよび記憶媒体は、電子周回型スピーカーに個別部品として常駐し得る。
【０１２２】
１つまたは複数の例示的実施形態では、説明した機能は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはそれらの任意の組合せで実装され得る。ソフトウェアで実装される場合、これらの機能は、非一時的（non-transitory）コンピュータ可読媒体上の１つまたは複数の命令またはコードとして記憶または送信され得る。非一時的コンピュータ可読媒体は、ある位置から別の位置へのコンピュータプログラムの転送を容易にする任意の媒体を含む、コンピュータ記憶媒体および通信媒体を含む。記憶媒体は、コンピュータがアクセスすることができる任意の利用可能な媒体であり得る。限定ではなく例として、そのような非一時的コンピュータ可読媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュ、ＣＤ、ＤＶＤまたは他の光ディスクストレージ、磁気ディスクストレージまたは他の磁気ストレージデバイス、あるいは命令またはデータ構造の形態の所望のプログラムコードを担持または記憶するために使用され得る、またはコンピュータによってアクセスされ得る任意の他の媒体を含み得る。また、任意の接続は、正確には、非一時的コンピュータ可読媒体と呼ばれる。たとえば、同軸ケーブル、光ファイバーケーブル、ツイストペア、デジタル加入者回線（ＤＳＬ）、あるいは、赤外線、無線およびマイクロ波のようなワイヤレス技術を使用して、ウェブサイト、サーバまたは他のリモートソースからソフトウェアが送信される場合、同軸ケーブル、光ファイバーケーブル、ツイストペア、ＤＳＬ、あるいは、赤外線、無線およびマイクロ波のようなワイヤレス技術は、媒体の定義に含まれる。本明細書で使用するディスク（ｄｉｓｋ）およびディスク（ｄｉｓｃ）は、コンパクトディスク（ｄｉｓｃ）（ＣＤ）、レーザーディスク（登録商標）（ｄｉｓｃ）、光ディスク（ｄｉｓｃ）、デジタル多用途ディスク（ｄｉｓｃ）（ＤＶＤ）、フロッピー（登録商標）ディスク（ｄｉｓｋ）、およびブルーレイディスク（ｄｉｓｃ）を含み、通常、ディスク（ｄｉｓｋ）は磁気的にデータを再生し、ディスク（ｄｉｓｃ）はレーザーを用いて光学的にデータを再生する。また、上記の組合せも、非一時的コンピュータ可読媒体の範囲内に含まれるべきである。
【０１２３】
開示した例示的実施形態に関する先の説明は、任意の当業者が本発明を実施または使用することを可能にするために提供される。当業者には、これらの例示的実施形態に対する様々な修正が容易に了解されよう、また、本明細書では規定した一般的原理は、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく他の実施形態に適用され得る。したがって、本発明は、本明細書に示した例示的実施形態に限定されものではなく、本明細書に開示した原理および新規の特徴に一致する最も広い範囲を与えられるべきである。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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