(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
オーディオスピーカの歪みを制限するためのシステムであって、
システム入力信号を受け取り、かつ第1の低域通過フィルタ出力信号を生成するように構成された第1の低域通過フィルタ回路と、
前記第1の低域通過フィルタ出力信号を制限するように構成された第1のリミッタ回路であって、前記第1の低域通過フィルタ出力信号を制限することは、前記第1の低域通過フィルタ出力信号の振幅を第1の所定の閾値よりも低下させて、それにより、第1の制限された出力信号を生成することを含む、第1のリミッタ回路と、
前記第1の制限された出力信号を受け取り、かつ第2の低域通過フィルタ出力信号を生成するように構成された第2の低域通過フィルタ回路と、
システム入力信号を受け取るように構成され、かつ高域通過フィルタ出力信号を生成するように構成された高域通過フィルタ回路と、
前記高域通過フィルタ出力信号を制限するように構成された第2のリミッタ回路であって、前記高域通過フィルタ出力信号を制限することは、前記高域通過フィルタ出力信号の振幅を第2の所定の閾値よりも低下させて、それにより、第2の制限された出力信号を生成することを含む、第2のリミッタ回路と、
前記第1のリミッタ回路および前記第2のリミッタ回路から各信号を受け取り、かつ合成して、第1の合成された出力信号を提供するように構成された第1の合成器回路であって、前記第2の低域通過フィルタ回路は、前記第1の合成された出力信号をフィルタして、前記第2の低域通過フィルタ出力信号を生成するように構成された、第1の合成器回路と、
前記第2の低域通過フィルタ出力信号を制限するように構成された第3のリミッタ回路であって、前記第2の低域通過フィルタ出力信号を制限することは、前記第2の低域通過フィルタ出力信号の振幅を第3の所定の閾値よりも低下させて、それにより、歪み制限出力信号を提供することを含む、第3のリミッタ回路と
を備えるシステム。
【請求項２】
前記第2のリミッタ回路から信号を受け取り、かつ全域通過フィルタ出力信号を生成するように構成された全域通過フィルタ回路と、
前記第2の低域通過フィルタ出力信号および前記全域通過フィルタ出力信号を合成して、第2の合成された出力信号を提供するように構成された第2の合成器回路とをさらに備え、
前記第2の低域通過フィルタ出力信号を制限することは、前記第2の合成された出力信号を制限することを含む、請求項1に記載のシステム。
【請求項３】
前記全域通過フィルタ回路と前記第2の合成器回路の間に配置され、かつ前記第2の合成器回路に送る前に、前記全域通過フィルタ出力信号の極性を調整するように構成された極性回路をさらに備える、請求項2に記載のシステム。
【請求項４】
前記システム入力信号における第1の組の周波数成分の振幅を強調するように構成された第1の等化回路と、
前記歪み制限出力信号における前記第1の組の周波数成分の振幅を低下させるように構成された第2の等化回路と
をさらに備える、請求項1に記載のシステム。
【請求項５】
オーディオスピーカの歪みを制限するためのシステムであって、
システム入力信号を受け取り、かつ第1の低域通過フィルタ出力信号を生成するように構成された第1の低域通過フィルタ回路と、
前記第1の低域通過フィルタ出力信号を制限するように構成された第1のリミッタ回路であって、前記第1の低域通過フィルタ出力信号を制限することは、前記第1の低域通過フィルタ出力信号の振幅を第1の所定の閾値よりも低下させて、それにより、第1の制限された出力信号を生成することを含む、第1のリミッタ回路と、
前記第1の制限された出力信号を受け取り、かつ第2の低域通過フィルタ出力信号を生成するように構成された第2の低域通過フィルタ回路と、
システム入力信号を受け取るように構成された高域通過フィルタ回路であって、高域通過フィルタ出力信号を生成し、かつ前記高域通過フィルタ出力信号を第2のリミッタ回路に提供するように構成された高域通過フィルタ回路と、
前記高域通過フィルタ出力信号を制限するように構成された第2のリミッタ回路であって、前記高域通過フィルタ出力信号を制限することは、前記高域通過フィルタ出力信号の振幅を第2の所定の閾値よりも低下させて、それにより、第2の制限された出力信号を生成することを含む、第2のリミッタ回路と、
前記第2の低域通過フィルタ出力信号を前記第2のリミッタ回路からの出力と合成して、第1の合成された出力信号を提供するように構成された第1の合成器回路と、
前記第1の合成された出力信号を制限するように構成された第3のリミッタ回路であって、前記第1の合成された出力信号を制限することは、前記第1の合成された出力信号の振幅を第3の所定の閾値よりも低下させて、それにより、歪み制限出力信号を提供することを含む、第3のリミッタ回路と
を備えるシステム。
【請求項６】
前記システム入力信号における第1の組の周波数成分の振幅を強調するように構成された第1の等化回路と、
前記第2の低域通過フィルタ出力信号における前記第1の組の周波数成分の振幅を低下させるように構成された第2の等化回路と
をさらに備える、請求項5に記載のシステム。
【請求項７】
オーディオスピーカの歪みを制限するためのシステムであって、
システム入力信号を受け取り、かつ第1の低域通過フィルタ出力信号を生成するように構成された第1の低域通過フィルタ回路と、
前記第1の低域通過フィルタ出力信号を制限するように構成された第1のリミッタ回路であって、前記第1の低域通過フィルタ出力信号を制限することは、前記第1の低域通過フィルタ出力信号の振幅を第1の所定の閾値よりも低下させて、それにより、第1の制限された出力信号を生成することを含む、第1のリミッタ回路と、
前記第1の制限された出力信号を受け取り、かつ第2の低域通過フィルタ出力信号を生成するように構成された第2の低域通過フィルタ回路と、
前記システム入力信号における第1の組の周波数成分の振幅を強調するように構成された第1の等化回路と、
前記第2の低域通過フィルタ出力信号における前記第1の組の周波数成分の振幅を低下させるように構成された第2の等化回路と
を備えるシステム。
【請求項８】
オーディオスピーカの歪みを制限するためのシステムであって、
システム入力信号を受け取り、かつ第1の低域通過フィルタ出力信号を生成するように構成された第1の低域通過フィルタ回路と、
前記第1の低域通過フィルタ出力信号を制限するように構成された第1のリミッタ回路であって、前記第1の低域通過フィルタ出力信号を制限することは、前記第1の低域通過フィルタ出力信号の振幅を第1の所定の閾値よりも低下させて、それにより、第1の制限された出力信号を生成することを含む、第1のリミッタ回路と、
前記第1の制限された出力信号を受け取り、かつ第2の低域通過フィルタ出力信号を生成するように構成された第2の低域通過フィルタ回路と、
システム入力信号を受け取るように構成され、かつ高域通過フィルタ出力信号を生成するように構成された高域通過フィルタ回路と、
前記第1のリミッタ回路および前記高域通過フィルタ回路から各信号を受け取り、かつ合成して、第1の合成された出力信号を提供するように構成された第1の合成器回路であって、前記第2の低域通過フィルタ回路は、前記第1の合成された出力信号をフィルタして、前記第2の低域通過フィルタ出力信号を生成するように構成された、第1の合成器回路と、
前記第2の低域通過フィルタ出力信号を制限するように構成されたマスタリミッタ回路であって、前記第2の低域通過フィルタ出力信号を制限することは、前記第2の低域通過フィルタ出力信号の振幅をマスタ閾値よりも低下させて、それにより、歪み制限出力信号を提供することを含む、マスタリミッタ回路と
を備えるシステム。
【請求項９】
前記システム入力信号における第1の組の周波数成分の振幅を強調するように構成された第1の等化回路と、
前記歪み制限出力信号における前記第1の組の周波数成分の振幅を低下させるように構成された第2の等化回路と
をさらに備える、請求項8に記載のシステム。
【請求項１０】
オーディオスピーカの歪みを制限するための方法であって、
システム入力信号を低域通過フィルタして、第1の低域通過フィルタ出力信号を提供するステップと、
前記第1の低域通過フィルタ出力信号を制限して、第1の制限された出力信号を提供するステップであって、前記第1の低域通過フィルタ出力信号を制限することは、前記第1の低域通過フィルタ出力信号の振幅を第1の所定の閾値よりも低下させることを含む、ステップと、
前記第1の制限された出力信号を低域通過フィルタして、第2の低域通過フィルタ出力信号を提供するステップと
を含み、
前記方法は、
前記システム入力信号を高域通過フィルタして、高域通過フィルタ出力信号を提供するステップと、
前記高域通過フィルタ出力信号を制限して、第2の制限された出力信号を提供するステップであって、前記高域通過フィルタ出力信号を制限することは、前記高域通過フィルタ出力信号の振幅を第2の所定の閾値よりも低下させることを含む、ステップと、
前記第1の制限された出力信号および前記第2の制限された出力信号を合成して、第1の合成された出力信号を提供するステップとをさらに含み、
前記第1の制限された出力信号を低域通過フィルタすることは、前記第1の合成された出力信号を低域通過フィルタして、前記第2の低域通過フィルタ出力信号を提供することを含み、
前記方法は、
前記第2の低域通過フィルタ出力信号を制限して、歪み制限出力信号を提供するステップであって、前記第2の低域通過フィルタ出力信号を制限することは、前記第2の低域通過フィルタ出力信号の振幅を第3の所定の閾値よりも低下させることを含む、ステップ
をさらに含む方法。
【請求項１１】
前記歪み制限出力信号を、電気-音響変換器により音響エネルギーに変換するステップをさらに含む、請求項10に記載の方法。
【請求項１２】
前記第2の制限された出力信号を全域通過フィルタして全域通過フィルタ出力信号を提供するステップと、
前記第2の低域通過フィルタ出力信号および前記全域通過フィルタ出力信号を合成して、第2の合成された出力信号を提供するステップとをさらに含み、
前記第2の低域通過フィルタ出力信号を制限することは、前記第2の合成された出力信号を制限することを含む、請求項10に記載の方法。
【請求項１３】
前記全域通過フィルタ出力信号の極性を反転させて、極性が調整された出力信号を提供するステップをさらに含み、前記第2の低域通過フィルタ出力信号および前記全域通過フィルタ出力信号を合成することは、前記第2の低域通過フィルタ出力信号および前記極性が調整された出力信号を合成して、前記第2の合成された出力信号を提供することを含む、請求項12に記載の方法。
【請求項１４】
前記システム入力信号における第1の組の周波数成分の振幅を強調するように、前記システム入力信号を等化するステップと、
前記歪み制限出力信号における前記第1の組の周波数成分の振幅を低下させるように、前記歪み制限出力信号を等化するステップと
をさらに含む、請求項12に記載の方法。
【請求項１５】
オーディオスピーカの歪みを制限するための方法であって、
システム入力信号を低域通過フィルタして、第1の低域通過フィルタ出力信号を提供するステップと、
前記第1の低域通過フィルタ出力信号を制限して、第1の制限された出力信号を提供するステップであって、前記第1の低域通過フィルタ出力信号を制限することは、前記第1の低域通過フィルタ出力信号の振幅を第1の所定の閾値よりも低下させることを含む、ステップと、
前記第1の制限された出力信号を低域通過フィルタして、第2の低域通過フィルタ出力信号を提供するステップと
を含み、
前記方法は、
前記システム入力信号を高域通過フィルタして、高域通過フィルタ出力信号を提供するステップと、
前記高域通過フィルタ出力信号を制限して、第2の制限された出力信号を提供するステップであって、前記高域通過フィルタ出力信号を制限することは、前記高域通過フィルタ出力信号の振幅を第2の所定の閾値よりも低下させることを含む、ステップと、
前記第2の制限された出力信号および前記第2の低域通過フィルタ出力信号を合成して、第1の合成された出力信号を提供するステップと、
前記第1の合成された出力信号を制限して、歪み制限出力信号を提供するステップであって、前記第1の合成された出力信号を制限することは、前記第1の合成された出力信号の振幅を第3の所定の閾値よりも低下させることを含む、ステップと
をさらに含む方法。
【請求項１６】
オーディオスピーカの歪みを制限するためのシステムであって、
第1のリミッタ回路と、
システム入力信号を受け取るように構成された第1の低域通過フィルタ回路であって、第1の低域通過フィルタ出力信号を生成し、かつ前記第1の低域通過フィルタ出力信号を前記第1のリミッタ回路に提供するように構成された第1の低域通過フィルタ回路と、
第2のリミッタ回路と、
システム入力信号を受け取るように構成された高域通過フィルタ回路であって、高域通過フィルタ出力信号を生成し、かつ前記高域通過フィルタ出力信号を前記第2のリミッタ回路に提供するように構成された高域通過フィルタ回路と、
前記第1のリミッタ回路および前記第2のリミッタ回路からの各信号を受け取り、かつ合成して、第1の合成された出力信号を提供するように構成された第1の合成器回路と、
前記第1の合成された出力信号を受け取り、かつ第2の低域通過フィルタ出力信号を生成するように構成された第2の低域通過フィルタ回路と、
前記第2のリミッタ回路からの信号を受け取り、かつ全域通過フィルタ出力信号を生成するように構成された全域通過フィルタ回路と、
前記第2の低域通過フィルタ出力信号および前記全域通過フィルタ出力信号を受け取り、かつ合成して、第2の合成された出力信号を提供するように構成された第2の合成器回路と、
前記第2の合成された出力信号を受け取り、かつ歪み制限出力信号を提供するように構成された第3のリミッタ回路と
を備えるシステム。
【請求項１７】
オーディオスピーカの歪みを制限するための方法であって、
第1の低域通過フィルタ回路において、システム入力信号を受け取るステップと、
前記第1の低域通過フィルタ回路において、第1の低域通過フィルタ出力信号を生成するステップと、
第1のリミッタ回路において、前記第1の低域通過フィルタ出力信号を受け取るステップと、
前記第1のリミッタ回路により、前記第1の低域通過フィルタ出力信号を制限して、第1の制限された出力信号を生成するステップであって、前記第1の低域通過フィルタ出力信号を制限することは、前記第1の低域通過フィルタ出力信号の振幅を第1の所定の閾値よりも低下させることを含む、ステップと、
高域通過フィルタ回路において、システム入力信号を受け取るステップと、
前記高域通過フィルタ回路において、高域通過フィルタ出力信号を生成するステップと、
第2のリミッタ回路において、前記高域通過フィルタ出力信号を受け取るステップと、
前記第2のリミッタ回路により前記高域通過フィルタ出力信号を制限して、第2の制限された出力信号を生成するステップであって、前記高域通過フィルタ出力信号を制限することは、前記高域通過フィルタ出力信号の振幅を第2の所定の閾値よりも低下させることを含む、ステップと、
第1の合成器回路において、前記第1の制限された出力信号および前記第2の制限された出力信号を受け取るステップと、
前記第1の合成器回路において、前記第1の制限された出力信号および前記第2の制限された出力信号を合成して、第1の合成された出力信号を生成するステップと、
第2の低域通過フィルタ回路において、前記第1の合成された出力信号を受け取るステップと、
前記第2の低域通過フィルタ回路において、第2の低域通過フィルタ出力信号を生成するステップと、
全域通過フィルタ回路において、前記第2の制限された出力信号を受け取るステップと、
前記全域通過フィルタ回路において、全域通過フィルタ出力信号を生成するステップと、
第2の合成器回路において、前記第2の低域通過フィルタ出力信号および前記全域通過フィルタ出力信号を受け取るステップと、
前記第2の合成器回路において、前記第2の低域通過フィルタ出力信号および前記全域通過フィルタ出力信号を合成して、第2の合成された出力信号を生成するステップと、
第3のリミッタ回路において、前記第2の合成された出力信号を受け取るステップと、
前記第3のリミッタ回路により、前記第2の合成された出力信号を制限して、歪み制限出力信号を生成するステップであって、前記第2の合成された出力信号を制限することは、前記第2の合成された出力信号の振幅を第3の所定の閾値よりも低下させることを含む、ステップと
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は信号処理に関する。より詳細には、本開示は、歪み制限のためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
オーディオシステムにおいては、オーディオ信号の振幅が、最大の電圧能力を超えたとき、出力信号は電圧限界において突然停止し、オーディオ波形の上部および底部が実質的にカットオフされ、クリッピングを生ずる。さらに悪いことには、スピーカ、例えば、ウーハの共振周波数より低い周波数範囲において、スピーカが最大レベルより十分低い電圧により駆動される場合であっても、かなりの歪みが生成される可能性がある。これらの問題に対処するために、リミッタを使用して、高い出力レベルにおけるスピーカへの出力電圧を制限することがよく行われる。
【０００３】
従来のリミッタは、すべての周波数に等しく制限利得を適用する単一帯域構成である。音楽は、一般に動的かつ広帯域の信号であるので、このような構成は、オーディオシステムに対して、好ましくない性能制限を与えるおそれがある。例えば、従来のリミッタの1つの顕著な欠点は、帯域幅と最大の出力音レベルとの間でしばしば妥協されることである。より具体的には、一般的にそうであるが、システムの技術者が、スピーカに対して最大出力ではより大きな音を好む場合、図1Aの線102により示されるように、歪み性能閾値を満たすために、そのスピーカの動作帯域幅を低下させる必要があることになる。帯域幅の縮小は、通常、システムの等化における高域通過フィルタの遮断周波数を増加することにより行われ、それは、低音成分の大部分を事実上除去することになる。その結果、かなりの量のスピーカの低音能力を利用することができない。他方で、システムの技術者が、重低音(deeper)の低音周波数を維持することを好む場合、図1Aの線104により示されるように、歪み性能要件を満たすために、非常に積極的な方法で、最大出力における音レベルを低下させるようにリミッタを調整することが必要になるはずである。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
一態様では、オーディオスピーカの歪みを制限するためのシステムが提供される。システムは、システム入力信号を受け取り、かつ第1の低域通過フィルタ出力信号を生成するように構成された第1の低域通過フィルタ回路を含む。システムはまた、第1の低域通過フィルタ出力信号を制限するように構成された第1のリミッタ回路を含む。第1の低域通過フィルタ出力信号を制限することは、第1の低域通過フィルタ出力信号の振幅を第1の所定の閾値よりも低下させることを含み、それにより、第1の制限された出力信号を生成する。第2の低域通過フィルタ回路は、第1の制限された出力信号を受け取り、かつ第2の低域通過フィルタ出力信号を生成するように構成される。
【０００５】
実装形態は、以下の特徴のうちの1つ、またはそれらの任意の組合せを含むことができる。
【０００６】
いくつかの実装形態では、システムはまた、システム入力信号を受け取り、かつ高域通過フィルタ出力信号を生成するように構成された高域通過フィルタ回路を含む。第2のリミッタ回路は、高域通過フィルタ出力信号を制限するように構成される。高域通過フィルタ出力信号を制限することは、高域通過フィルタ出力信号の振幅を第2の所定の閾値よりも低下させることを含み、それにより、第2の制限された出力信号を生成する。第1の合成器回路は、第1のリミッタ回路および第2のリミッタ回路から各信号(例えば、第1および第2の制限された出力信号)を受け取り、かつ合成して、第1の合成された出力信号を提供するように構成される。第2の低域通過フィルタ回路は、第1の合成された出力信号をフィルタして、第2の低域通過フィルタ出力信号を生成するように構成される。第3のリミッタ回路は、第2の低域通過フィルタ出力信号を制限するように構成される。第2の低域通過フィルタ出力信号を制限することは、第2の低域通過フィルタ出力信号の振幅を第3の所定の閾値よりも低下させることを含み、それにより、歪み制限出力信号が提供される。
【０００７】
いくつかの実装形態では、全域通過フィルタ回路が、第2のリミッタ回路から信号(例えば、第2の制限された信号)を受け取り、かつ全域通過フィルタ出力信号を生成するように構成され、また第2の合成器回路が、第2の低域通過フィルタ出力信号および全域通過フィルタ出力信号を合成して、第2の合成された出力信号を提供するように構成される。第2の低域通過フィルタ出力信号を制限することは、第2の合成された出力信号を制限することを含む。
【０００８】
いくつかの例では、システムは、全域通過フィルタ回路と第2の合成器回路の間に配置され、かつ第2の合成器回路に送る前に、全域通過フィルタ出力信号の極性を調整するように構成された極性回路を含む。
【０００９】
いくつかの例では、システムは、システム入力信号における第1の組の周波数成分の振幅を強調するように構成された第1の等化回路と、歪み制限出力信号における第1の組の周波数成分の振幅を低下させるように構成された第2の等化回路とを含む。
【００１０】
場合によっては、システムはまた、システム入力信号を受け取るように構成された高域通過フィルタ回路を含む。高域通過フィルタ回路は、高域通過フィルタ出力信号を生成し、かつ高域通過フィルタ出力信号を第2のリミッタ回路に提供するように構成される。システムはまた、高域通過フィルタ出力信号を制限するように構成された第2のリミッタ回路を含むことができる。高域通過フィルタ出力信号を制限することは、高域通過フィルタ出力信号の振幅を第2の所定の閾値よりも低下させることを含み、それにより、第2の制限された出力信号が生成される。第1の合成器回路は、第2の低域通過フィルタ出力信号を第2のリミッタ回路からの出力と合成して、第1の合成された出力信号を提供するように構成される。第3のリミッタ回路は、第1の合成された出力信号を制限するように構成される。第1の合成された出力信号を制限することは、第1の合成された出力信号の振幅を第3の所定の閾値よりも低下させることを含み、それにより、歪み制限出力信号が提供される。
【００１１】
場合によっては、システムは、システム入力信号における第1の組の周波数成分の振幅を強調するように構成された第1の等化回路と、第2のフィルタ出力信号における第1の組の周波数成分の振幅を低下させるように構成された第2の等化回路とを含むことができる。
【００１２】
別の態様は、オーディオスピーカの歪みを制限するための方法を提供する。方法は、システム入力信号を低域通過フィルタして、第1の低域通過フィルタ出力信号を提供するステップを含む。第1の低域通過フィルタ出力信号は、第1の制限された出力信号を提供するように制限される。第1の低域通過フィルタ出力信号を制限することは、第1の低域通過フィルタ出力信号の振幅を第1の所定の閾値よりも低下させることを含む。方法はまた、第1の制限された出力信号を低域通過フィルタして、第2の低域通過フィルタ出力信号を提供するステップを含む。
【００１３】
実装形態は、上記の、かつ/または以下の特徴の1つ、またはそれらの組合せを含むことができる。
【００１４】
いくつかの実装形態では、第2の低域通過フィルタ出力信号は、電気-音響変換器により、音響エネルギーへと変換される。
【００１５】
いくつかの実装形態では、システム入力信号は、高域通過フィルタされて、高域通過フィルタ出力信号が提供される。高域通過フィルタ出力信号は制限されて、第2の制限された出力信号が提供される。高域通過フィルタ出力信号を制限することは、高域通過フィルタ出力信号の振幅を第2の所定の閾値よりも低下させることを含む。第1の制限された出力信号および第2の制限された出力信号は合成されて、第1の合成された出力信号が提供される。第1の制限された出力信号を低域通過フィルタすることは、第1の合成された出力信号を低域通過フィルタして、第2の低域通過フィルタ出力信号を提供することを含む。第2の低域通過フィルタ出力信号は制限されて、歪み制限出力信号を提供する。第2の低域通過フィルタ出力信号を制限することは、第2の低域通過フィルタ出力信号の振幅を第3の所定の閾値よりも低下させることを含む。
【００１６】
方法は、電気-音響変換器により、歪み制限出力信号を音響エネルギーに変換するステップを含むことができる。
【００１７】
いくつかの例では、第2の制限された出力信号は、全域通過フィルタされて、全域通過フィルタ出力信号を提供する。第2の低域通過フィルタ出力信号および全域通過フィルタ出力信号は合成されて、第2の合成された出力信号が提供される。第2の低域通過フィルタ出力信号を制限することは、第2の合成された出力信号を制限することを含むことができる。
【００１８】
いくつかの例では、全域通過フィルタ出力信号の極性は、調整されて(例えば、反転される)、極性が調整された出力信号が提供される。第2の低域通過フィルタ出力信号および全域通過フィルタ出力信号を合成することは、第2の低域通過フィルタ出力信号および極性が調整された出力信号を合成して、第2の合成された出力信号を提供することを含むことができる。
【００１９】
場合によっては、システム入力信号は、システム入力信号における第1の組の周波数成分の振幅を強調するように等化され、また歪み制限出力信号は、歪み制限出力信号における第1の組の周波数成分の振幅を低下させるように等化される。
【００２０】
場合によっては、システム入力信号は高域通過フィルタされて、高域通過フィルタ出力信号が提供される。高域通過フィルタ出力信号は、次いで、制限され、第2の制限された出力信号を提供する。高域通過フィルタ出力信号を制限することは、高域通過フィルタ出力信号の振幅を第2の所定の閾値よりも低下させることを含む。第2の制限された出力信号および第2の低域通過フィルタ出力信号は合成されて、第1の合成された出力信号が提供される。第1の合成された出力信号は制限されて、歪み制限出力信号が提供される。第1の合成された出力信号を制限することは、第1の合成された出力信号の振幅を第3の所定の閾値よりも低下させることを含む。
【００２１】
さらに他の態様では、システムは、第1のリミッタ回路と、第1の低域通過フィルタ出力信号を第1のリミッタ回路に提供する第1の低域通過フィルタ回路とを含む。システムはまた、第2のリミッタ回路と、高域通過フィルタ出力信号を第2のリミッタ回路に提供する高域通過フィルタ回路とを含む。第1の合成器回路は、第1および第2のリミッタ回路からの各信号を合成して、第1の合成された出力信号を提供するように構成される。第2の低域通過フィルタ回路は、第1の合成された出力信号を受け取り、かつ第2の低域通過フィルタ出力信号を生成する。全域通過フィルタ回路は、第2のリミッタ回路からの信号を受け取り、かつ全域通過フィルタ出力信号を生成する。第2の合成器回路は、第2の低域通過フィルタ出力信号および全域通過フィルタ出力信号を合成して、第2の合成された出力信号を提供する。第3のリミッタ回路は、第2の合成された出力信号を受け取り、かつ歪み制限出力信号を提供する。
【００２２】
実装形態は、上記の、および/または以下の特徴のうちの1つ、またはそれらの任意の組合せを含むことができる。
【００２３】
いくつかの実装形態では、システムはまた、全域通過フィルタ回路と第2の合成器回路の間に配置された極性回路を含む。極性回路は、第2の合成器回路に送る前に、第2の低域通過フィルタ出力信号の極性を調整する(例えば、反転させる)ように構成される。
【００２４】
いくつかの実装形態では、第1のリミッタ回路は第1のリミッタを含み、第2のリミッタ回路は、第2のリミッタを含み、また第1および第2のリミッタは、独立して調整され、それぞれが、それ自体の閾値および時定数を有する。
【００２５】
いくつかの例では、全域通過フィルタ回路は、1次の全域通過フィルタ、または2次の全域通過フィルタを含む。
【００２６】
他の態様は、オーディオスピーカの歪みを制限するための方法を特徴とする。方法は、第1の低域通過フィルタ回路において、システム入力信号を受け取るステップと、第1の低域通過フィルタ回路において、第1の低域通過フィルタ出力信号を生成するステップと、第1のリミッタ回路において、第1の低域通過フィルタ出力信号を受け取るステップと、第1のリミッタ回路により、第1の低域通過フィルタ出力信号を制限して、第1の制限された出力信号を生成するステップとを含む。第1の低域通過フィルタ出力信号を制限することは、第1の低域通過フィルタ出力信号の振幅を第1の所定の閾値よりも低下させることを含む。システム入力信号は、高域通過フィルタ回路において受け取られ、また高域通過フィルタ出力信号が、高域通過フィルタ回路において生成される。高域通過フィルタ出力信号は、第2のリミッタ回路において制限され、第2の制限された出力信号が生成される。高域通過フィルタ出力信号を制限することは、高域通過フィルタ出力信号の振幅を第2の所定の閾値よりも低下させることを含む。第1の制限された出力信号および第2の制限された出力信号は合成されて、第1の合成された出力信号を生成する。第1の合成された出力信号は、第2の低域通過フィルタ回路において受け取られ、第2の低域通過フィルタ出力信号は、第2の低域通過フィルタ回路において生成される。第2の制限された出力信号は、全域通過フィルタ回路において受け取られ、また全域通過フィルタ出力信号が、全域通過フィルタ回路において生成される。第2の低域通過フィルタ出力信号および全域通過フィルタ出力信号は合成されて、第2の合成された出力信号を生成する。第2の合成された出力信号は、第3のリミッタ回路により制限され、歪み制限出力信号が生成される。第2の合成された出力信号を制限することは、第2の合成された出力信号の振幅を第3の所定の閾値よりも低下させることを含む。
【００２７】
実装形態は、上記の、および/または以下の特徴のうちの1つ、またはそれらの任意の組合せを含むことができる。
【００２８】
いくつかの実装形態では、方法はまた、電気-音響変換器において、歪み制限出力信号を受け取るステップと、電気-音響変換器により、歪み制限出力信号を音響エネルギーに変換するステップとを含む。
【００２９】
いくつかの実装形態では、方法は、全域通過フィルタ回路と第2の合成器回路の間に設けられた極性回路を用いて、全域通過フィルタ出力信号の極性を反転させることを含む。
【００３０】
いくつかの例では、第1の低域通過フィルタ回路、第2の低域通過フィルタ回路、および高域通過フィルタ回路のうちの少なくとも1つは、5次のバターワースフィルタとして構成される。
【００３１】
いくつかの例では、全域通過フィルタ回路は、1次の全域通過フィルタ、または2次の全域通過フィルタを含む。
【００３２】
他の態様、特徴、および利点は、本記述、図面、および特許請求の範囲に含まれている。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１Ａ】オーディオシステムにおける歪みを制限するために、従来のリミッタを用いるオーディオシステムに関する帯域幅と音レベルのトレードオフを示す図である。
【図１Ｂ】従来のリミッタと比較した、本開示の歪み制限システムの性能を示す図である。
【図２Ａ】オーディオシステムの出力における歪みを低下させるための歪み制限システムの第1の実施形態を示すブロック図である。
【図２Ｂ】オーディオシステムの出力における歪みを低下させるための歪み制限システムの第2の実施形態を示すブロック図である。
【図２Ｃ】オーディオシステムの出力における歪みを低下させるための歪み制限システムの第3の実施形態を示すブロック図である。
【図２Ｄ】オーディオシステムの出力における歪みを低下させるための歪み制限システムの第4の実施形態を示すブロック図である。
【図３】図2Dの実施形態と一致する方法に関連する動作を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
本開示は、帯域幅と最大の音レベル(最大のSPL)との間の妥協を解決するのに役立つように提案された歪み制限システムに基づく。この考えは、図1Bの線106により示されるように、従来のリミッタと比較して、実質的に、通常の音量レベルにおける低音周波数範囲を拡大し、かつ最大出力において音レベルを維持することである。これは、専用の低音ボックス(bass box)を含まないオーディオシステムにとって特に、大幅な性能向上をもたらすことになり得る。
【００３５】
本明細書で述べられるいずれかの実施形態で使用される場合、「回路」という用語は、デジタル回路、アナログ回路、ハードワイヤード回路、プログラム可能な回路、状態機械回路、および/またはプログラム可能な回路により実行される命令を記憶するファームウェアを、例えば、単独で、または任意の組合せで含むことができる。本明細書の任意の実施形態で述べられる動作および/動作構成要素のいずれかは、ソフトウェア、ファームウェア、ハードワイヤード回路、および/またはそれらの任意の組合せで実施できることを最初に理解されたい。
【００３６】
本明細書で述べられるいずれかの実施形態で使用される場合、「結合される」および「動作可能に接続される」という用語は、本明細書で使用される場合、信号を伝えるように構成された1つまたは複数の構成要素を指すことができる。結合された構成要素は、導電性のワイヤまたは光透過性ファイバにより物理的に接続され得る、あるいは赤外線もしくは無線周波数(RF)などの無線技法により、または他の信号通信技法により通信可能に結合され得る。同様に、本明細書で使用される場合、「信号線」という用語は、アナログまたはデジタル的に符号化された信号を送信するための導電性ワイヤ、光透過性ファイバ、無線通信経路、または他のタイプの信号伝達経路を含む任意の伝達経路を指すことができる。
【００３７】
本明細書で使用される場合、「制限すること」は、「クリッピング」とは区別される。クリッピングは、オーディオ信号が最大電圧限界を超えないように突然停止させ、したがって、オーディオ波形の上部および底部は、事実上カットオフされる。こうすることは、必然的に強い高調波歪みが生成されることになる。その結果、クリッピングレベルに至るまでは全く線形であるが、次に、ひどく非線形となるシステムになり、したがって、クリッピングレベルよりわずかに低い信号は、影響を受けることなく通過するが、クリッピングレベルにおける、またはそれより高い信号は大きく乱れて、原信号には存在しなかった複雑なさらなる高調波が加わることになる。
【００３８】
制限することは、全体的に、ずっと良く制御された方法であり、大きな信号は単に減衰されて、特にクリッピングが回避される。その結果、制限レベルに至るまで線形であり、それを超えると、波形は、振幅が低下するが、ほぼその元の形状を維持し、したがって、高調波で損なわれないままである。
【００３９】
図2Aを参照すると、歪み制限システム200を示す本開示の実施形態が提供される。図2Aのシステム200は、ブロック図として示されている。図2Aの要素のそれぞれに対応する物理的な要素がある場合とない場合がある。例えば、システム入力信号202は、信号のストリームを受け取る単一の物理的な入力端子(図示せず)として実装され得る1つまたは複数の入力端子(図示せず)において受け取ることができる。低域通過フィルタリング回路、高域通過フィルタリング回路、または他のものなどの要素は、デジタル的に符号化されたデータに対して動作するデジタル信号プロセッサ(DSP)により実装され得る。さらに、かつ/または代替的に他の回路構成も、実質的に図2Aの構成と同じ結果を生成することができる。ブロックのうちの複数ものを、単一の要素で表すことができるが、あるいはブロックを統合することもできる。
【００４０】
いくつかの実施形態では、歪み制限システム200は、1つまたは複数の信号線を介して増幅器(図示せず)または代替のデバイスにより提供され得るシステム入力信号202を受信するように構成することができる。入力信号202は、第1の低域通過フィルタ回路204に提供され得る。第1の低域通過フィルタ回路204は、第1のリミッタ回路210に動作可能に接続することができ、第1のリミッタ回路210は、第1のリミッタ回路210に入る信号の振幅が、事前定義の閾値を超えた場合、減衰させるように構成され得る。第1のリミッタ回路210の出力は、第2の低域通過フィルタ回路216を通過して、歪み制限出力信号226を提供し、歪み制限出力信号226は、電気-音響変換器により、音響エネルギーへと変換することができる。
【００４１】
いくつかの実施形態では、システム200は、第1および第2の等化回路230、232を含むことができる。第1の等化回路230は、入力信号が第1の低域通過フィルタ回路204および/または高域通過フィルタ回路206に提供される前に、入力信号に対して等化動作を実施するように構成される。その点に関して、第1の等化回路230は、入力信号202におけるいくつかの周波数を強調して(すなわち、その大きさを増加する)、リミッタ回路の下流でこれらの周波数を、それらが通常制限されるはずのものより低い信号レベルに制限させるように構成され得る。第2の等化回路232は、出力信号226を等化するように構成される。第2の等化回路232は、第1の等化回路230と相補的なものであり、第1の等化回路230により上流で強調されたまさに同じ周波数を縮小する(すなわち、その大きさを低下させる)。この等化回路は、システムが、実質的に、異なる周波数範囲に対して異なる制限閾値を有することを可能にする。
【００４２】
いくつかの実施形態では、入力信号202の高周波数成分も制限して、高周波数成分の振幅を減衰させることができる。これは、低周波数成分の制限とは別個に行うことができる。制限された高周波数成分、および制限された低周波数成分は、次いで合成されて、入力信号の全体の周波数帯域を含む出力信号を提供することができる。例えば、図2Bで示された実施形態では、システム200は、高域通過フィルタ回路206を含む高周波数経路を有する。高域通過フィルタ回路206は、1つまたは複数の信号線を介して、システム入力信号202を受け取ることができる。任意選択で、高域通過フィルタ回路206は、第2のリミッタ回路214に動作可能に接続することができ、第2のリミッタ回路214は、第2のリミッタ回路214に入る高域通過フィルタ信号の振幅が事前定義の閾値を超えた場合、それを減衰するように構成することができる。
【００４３】
場合によっては、第1の合成器回路212は、第1のリミッタ回路210、高域通過フィルタ回路206(または、使用される場合、第2のリミッタ回路214)、および第2の低域通過フィルタ回路216に動作可能に接続され得る。第2の低域通過フィルタ回路216は、第3の(マスタ)リミッタ回路224に動作可能に接続することができる。第1の合成器回路212は、第1のリミッタ回路210、および第2のリミッタ回路214のそれぞれから、または第2のリミッタ回路が使用されないときは、高域通過フィルタ回路206から直接入力を受け取ることができる。第1の合成器回路212の出力は、第2の低域通過フィルタ回路216に提供される。第2の低域通過フィルタ回路216の出力は、第3(マスタ)のリミッタ回路224に提供されて、歪み制限出力信号226が生成される。
【００４４】
代替的に、図2Cで示されるように、第1の合成器回路212は、第2の低域通過フィルタ回路216、および第2のリミッタ回路214から入力を受け取るように構成することができ、したがって、第2の低域通過フィルタリング動作が実施された後、高周波数成分および低周波数成分が合成される。第1の合成器回路212の出力は、次いで、第3のリミッタ回路224に提供されて、歪み制限出力信号226を生成することができる。
【００４５】
場合によっては、第2のリミッタ回路214は、図2Dで示されるように、全域通過フィルタ回路220に動作可能に接続することができる。全域通過フィルタ回路220は、直接、または極性回路222を介して、第2の合成器回路218に動作可能に接続することができる。第2の合成器回路218は、第2の低域通過フィルタ216および極性回路222のそれぞれから入力を受け取ることができる。第2の合成器回路218の出力は、第3のリミッタ回路224へと提供される。
【００４６】
図2Dで示される実施形態では、入力信号202は、2つの周波数範囲へと帯域分割され、一方は第1の低域通過フィルタ204による低音領域であり、他方は高域通過フィルタ206によるすべての高周波数に対するものである。各帯域は、他のものから独立して動作するそれ自体のリミッタ(すなわち、第1および第2のリミッタ回路210、214)を有する。2つの周波数帯域の出力は、加算して戻されて全帯域信号が形成され、その全帯域信号は第2の低域通過フィルタ回路216により再度低域通過が行われて、制限プロセスからの高調波歪みが除去される。高域通過フィルタされた信号は、全域通過フィルタ回路220により位相調整され、次いで、第2の低域通過フィルタ回路216の出力と再度加算される。最後に、加算された信号は、さらなる保護のために、第3のリミッタ回路224により提供されるマスタリミッタを通過する。この点に関して、第2の合成器回路218の出力はクリップされ、新しい歪みを生ずる可能性がある。第3のリミッタ回路224は、そのような事象を阻止するのに役立つ。
【００４７】
第1の低域通過フィルタ回路204、第2の低域通過フィルタ回路216、および高域通過フィルタ回路206のうちの1つまたは複数のものは、バターワースフィルタとして構成することができる。しかし、本開示の範囲から逸脱することなく、数多くの他のタイプのフィルタを使用することができる。これらのいくつかは、これだけに限らないが、チェビシェフ、楕円、ベッセル、ガウス、ルジャンドル、リンクウィッツ-ライリーなどを含むことができる。
【００４８】
いくつかの実施形態では、第1の低域通過フィルタ回路204、第2の低域通過フィルタ回路216、高域通過フィルタ回路206、および全域通過フィルタ回路220のうちの1つまたは複数のものは、同じ、または実質的に同様のコーナー周波数を有することができる。本論議においては、コーナー周波数は、減衰が急速に増加し始める周波数を指すことができる、または全域通過フィルタの場合、そのコーナー周波数は、その位相がその全位相変化の半分(1次の場合、その位相は90度であり、2次の場合、その位相は180度である)を動いた周波数とすることができる。
【００４９】
第1の低域通過フィルタリング回路204、および高域通過フィルタリング回路206など、本明細書で述べられたフィルタリング回路のいずれか、またはすべては、奇数次フィルタとして構成することができ、それは、これだけに限らないが、3次または5次フィルタを含むことができる。他の構成もまた、本開示の範囲に含まれる。
【００５０】
低域通過および高域通過の分岐における2つのリミッタ(すなわち、それぞれ、第1のリミッタ回路210および第2のリミッタ回路214)は、独立して調整され、それぞれがそれ自体の閾値および時定数を有する。いくつかの実施形態では、第3のリミッタ回路224の調整パラメータは、第2のリミッタ回路214と同じであるように設定することができる。
【００５１】
図3を参照すると、動作において、オーディオスピーカの歪みを制限するための方法300は、第1の低域通過フィルタ回路204においてシステム入力信号202を受け取ること302を含むことができる。場合によっては、システム入力信号202は、システム入力信号202における1組の周波数成分を強調するために、受け取る前に等化する301ことができ、それにより、下流の制限動作において、普通であれば制限されるはずのものよりも低い信号レベルにこれらの周波数を制限させる。システム入力信号202は、例えば、増幅器などの別のデバイスから1つまたは複数の信号線に沿って、第1の低域通過フィルタ回路204に送ることができる。第1の低域通過フィルタ回路204は、システム入力信号202を受け取ることができ、かつ第1の低域通過フィルタ出力信号を生成することができる304。第1の低域通過フィルタ出力信号は、1つまたは複数の信号線に沿って第1のリミッタ回路210に送ることができる。第1のリミッタ回路210は、第1の低域通過フィルタ出力信号を制限する306、すなわち、その振幅を低下させ、それを所定の閾値より下げて、第1の制限された出力信号を提供することができる。さらに、または代替的に、第1のリミッタ回路210は、制限する必要性がないと判定した場合など、第1の低域通過フィルタ出力信号を、直接第1の合成器回路212に送ることができる。
【００５２】
方法300は、高域通過フィルタ回路206において、システム入力信号202を受け取る308ことをさらに含むことができる。高域通過フィルタ回路206は、高域通過フィルタ出力信号を生成する310ことができ、高域通過フィルタ出力信号を第2のリミッタ回路214に送ることができる。第2のリミッタ回路214は、高域通過フィルタ出力信号を制限する312、すなわち、その振幅を低下させ、それを所定の閾値より低く下げて、第2の制限された出力信号を提供することができる。さらに、または代替的に、高域通過フィルタ出力信号は、第2のリミッタ回路214が、制限する必要性はないと判定した場合など、第1の合成器回路212に直接送ることができる。
【００５３】
第1の合成器回路212は、第1および第2のリミッタ回路210、214からの出力を受け取ることができ314、316、それは、合成されて318、第1の合成された出力信号が生成される。第1および第2のリミッタ210、214からの出力を合成する318ことは、2つの信号の加算または減算を含むことができる。
【００５４】
第1の合成された出力信号は、1つまたは複数の信号線に沿って、第1の合成器回路212により、第2の低域通過フィルタ回路216に送ることができる。第2の低域通過フィルタ回路216は、第1の合成された出力信号を受け取る320ことができ、また第2の低域通過フィルタ出力信号を生成する322ことができる。第2の低域通過フィルタ回路216は、第2の低域通過フィルタ出力信号を第2の合成器回路218に提供することができる。
【００５５】
方法300は、高域通過の分岐に沿って、全域通過フィルタ回路220において、第2のリミッタ回路の出力を受け取る324ことをさらに含むことができる。上記で論じたように、全域通過フィルタ回路220は、例えば、1次フィルタ、2次フィルタとしてなど、いくつかの異なる構成にすることができる。全域通過フィルタ回路220は、第2のリミッタ回路の出力の位相を調整し、それにより、全域通過フィルタ出力信号を生成する326ことができる。全域通過フィルタ出力信号は、全域通過フィルタ回路220から極性回路222へと送ることができる。極性回路222は、第2の合成器回路218に送る前に、全域通過フィルタ出力信号の極性を反転する328ことができる。第2の合成器回路218は、第2の合成された出力信号を生成するために、第2の低域通過フィルタ出力信号および全域通過フィルタ出力信号を受け取り、かつ合成する330ことができる。
【００５６】
第2の合成器回路218は、第2のフィルタ出力信号を、第3のリミッタ回路224に送ることができる。第3のリミッタ回路224は、電気-音響変換器により変換され得る歪み制限出力信号226を生成するために、第2の合成された出力信号を、所定の閾値より下げるように制限する332、すなわち、その振幅を低下させることができる。場合によっては、歪み制限出力信号226における1組の周波数成分の振幅を、システム入力信号202で同じ組の周波数成分が強調された場合などに低下させるために、歪み制限出力信号226をその変換前に等化することができる334。このような相補的な等化は、異なる周波数範囲に対して異なる制限閾値を可能にすることができる。
【００５７】
いくつかの実施形態が述べられてきた。そうではあるが、本明細書で述べられた本発明の概念の範囲を逸脱することなくさらなる変更を行うことができ、したがって、他の実施形態も、添付の特許請求の範囲に含まれることが理解されよう。
【符号の説明】
【００５８】
102  線
104  線
106  線
200  歪み制限システム
202  システム入力信号
204  第1の低域通過フィルタ回路、第1の低域通過フィルタリング回路
206  高域通過フィルタ回路、高域通過フィルタリング回路
210  第1のリミッタ回路
212  第1の合成器回路
214  第2のリミッタ回路
216  第2の低域通過フィルタ回路
218  第2の合成器回路
220  全域通過フィルタ回路
222  極性回路
224  第3の(マスタ)リミッタ回路
226  歪み制限出力信号
230  第1の等化回路
232  第2の等化回路
【図１Ａ】
0006609698.tif 000002
【図１Ｂ】
0006609698.tif 000003
【図２Ａ】
0006609698.tif 000004
【図２Ｂ】
0006609698.tif 000005
【図２Ｃ】
0006609698.tif 000006
【図２Ｄ】
0006609698.tif 000007
【図３】
0006609698.tif 000008