(57)【要約】  オーディオ変換器におけるメモリレス非直線歪みを補償するための低費用のリアルタイムの解決法が与えられる。再生オーディオシステムは、信号の振幅及び速度を推定し、ルックアップ表（ＬＵＴ）から定められた対（振幅、速度）の換算係数を調べ（又は、ＬＵＴに対する多項式近似の換算係数を算出し）、換算係数を信号振幅に適用する。換算係数は、（振幅、速度）により与えられるその位相平面における点での変換器のメモリレス非直線歪みの推定であり、これは、既知の信号の振幅及び速度を有する試験信号を変換器に適用し、記録された信号振幅を測定し、記録された信号振幅に対する試験信号振幅の比率と等しい換算係数を設定することにより見出される。換算は、オーディオ変換器に応じて、オーディオ信号を予補償又は後補償するのに用いることができる。
2010507329.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オーディオ変換器のためにデジタルオーディオ信号ｄ（ｎ）を補償する方法であって、
デジタルオーディオ信号ｄ（ｎ）の振幅ａ（ｎ）を測定し、
前記デジタルオーディオ信号の速度ｖ（ｎ）を推定し、
振幅及び速度の対（ａ（ｎ），ｖ（ｎ））を用いて換算係数を前記オーディオ変換器の位相平面表現から抽出する、
ステップを含み、前記位相平面表現は、前記位相平面上の前記変換器のメモリレス非直線歪みの換算係数を、振幅及び速度の関数として具現するものであり、
前記換算係数により前記デジタルオーディオ信号の振幅ａ（ｎ）を換算する
ステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記位相平面表現は、振幅及び速度の対により索引付けられる換算係数のルックアップ表（ＬＵＴ）であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記（ａ（ｎ），ｖ（ｎ））に最も近い複数の換算係数を抽出し、前記複数のものに補間を行って、前記測定された（ａ（ｎ），ｖ（ｎ））の対の換算係数を生成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
各々の換算係数は、前記オーディオ変換器に適用された試験信号ｓ（ｎ）の振幅と、該オーディオ変換器により再現された記録された信号ｒ（ｎ）の振幅の比率により求められることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記ＬＵＴは前記試験信号の振幅及び速度の対により索引付けられ、前記デジタルオーディ信号は前記換算係数により換算されて前記デジタルオーディオ信号を予補償することを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記ＬＵＴは、イアフォンであり、
前記イアフォン上での前記予補償されたデジタルオーディオ信号の再生をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記ＬＵＴは前記記録された信号の振幅及び速度の対により索引付けられ、前記デジタルオーディオ信号は前記換算係数により換算されて前記オーディオ信号を後補償することを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項８】
前記位相平面表現は、独立変数が前記測定された信号振幅及び信号速度のみである多項方程式であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記デジタルオーディオ信号ｄ（ｎ）は低周波帯域にダウンサンプルされ、ここでは前記換算係数が抽出され、前記サンプルが換算され、次いで全周波数帯域にアップサンプルされることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
オーディオ変換器のためのデジタルオーディオ信号ｄ（ｎ）を補償するためのシステムであって、
前記オーディオ変換器の位相平面表現を格納するためのメモリ
を含み、前記位相平面表現は、前記位相平面上の前記変換器のメモリレス非直線歪みの換算係数を、振幅及び速度の関数として具現するものであり、
前記デジタルオーディオ信号ｄ（ｎ）の振幅ａ（ｎ）を測定し、速度ｖ（ｎ）を推定し、前記測定されたａ（ｎ）及びｖ（ｎ）の対を用いて前記位相平面表現から換算係数を抽出し、前記換算係数により、前記デジタルオーディオ信号の前記振幅ａ（ｎ）を換算することを特徴とするシステム。
【請求項１１】
前記位相平面表現は、振幅及び速度の対により索引付けられる換算係数のルックアップ表（ＬＵＴ）であることを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記プロセッサは前記測定された（ａ（ｎ），ｖ（ｎ））の対に最も近い複数の換算係数を抽出し、前記複数のものに補間を行って、前記測定された（ａ（ｎ），ｖ（ｎ））の対の換算係数を生成することを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
各々の換算係数は、前記オーディオ変換器に適用された試験信号ｓ（ｎ）の前記振幅と、該オーディオ変換器により再現された記録された信号ｒ（ｎ）の前記振幅の比率により求められることを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記ＬＵＴは前記試験信号の振幅及び速度の対により索引付けられ、前記デジタルオーディ信号は前記換算係数により換算されて前記オーディオ信号を予補償することを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記オーディオ変換器は、イアフォンであり、
前記プロセッサは、前記予補償されたデジタルオーディオ信号が前記イアフォン上で再生されるように指示することを特徴とする請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記ＬＵＴは前記記録された信号の振幅及び速度の対により索引付けられ、前記デジタルオーディオ信号は前記換算係数により換算されて前記オーディオ信号を後補償することを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
【請求項１７】
前記位相平面表現は、独立変数が前記測定された信号振幅及び信号速度のみである多項方程式であることを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【請求項１８】
前記プロセッサは、前記デジタルオーディオ信号ｄ（ｎ）を低周波帯域にダウンサンプルし、ここでは前記換算係数が抽出され、前記サンプルが換算され、次いで前記換算されたサンプルを全周波数帯域にアップサンプルすることを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【請求項１９】
オーディオ変換器のメモリレス非直線歪みを補償するための換算係数の位相平面表現を求める方法であって、
前記オーディオ変換器を通して非直線試験信号の同期された再生及び記録を行い、
前記記録された信号振幅ｒ（ｎ）に対する前記試験信号振幅ｓ（ｎ）の比率を、換算係数として、信号振幅及び信号速度の対により索引付けられるルックアップ表（ＬＵＴ）に格納する、
ステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項２０】
前記試験信号の振幅及び速度は、前記位相平面の少なくとも望ましい範囲に延びることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記試験信号は、変化する周波数及び振幅をもつ第１及び第２の正弦波を含むことを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記ＬＵＴにおける前記換算係数を外挿して、前記位相平面全体をカバーするようにするステップをさらに含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２３】
前記ＬＵＴにおける前記換算係数を、望ましい振幅及び速度の索引付けに補完し、再サンプリングするステップをさらに含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２４】
各々の換算係数は試験信号振幅ｓ（ｎ）及び記録された信号振幅ｒ（ｎ）の比率により求められることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２５】
前記ＬＵＴは、オーディオ変換器上での再生のために、オーディオ信号を予補償するのに用いられる前記試験信号の前記振幅及び速度の対により索引付けられることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２６】
前記ＬＵＴは、オーディオ変換器から再構築されるオーディオ信号を後補償するのに用いられる前記記録された信号の前記振幅及び速度の対により索引付けられることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２７】
前記ＬＵＴを、独立変数が前記信号振幅及び信号速度のみである多項方程式により近似させるステップをさらに含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オーディオ変換器の補償に関し、より具体的には、スピーカー、イアフォン、又はマイクロフォンといったオーディオ変換器の非直線歪みを補償するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
オーディオ変換器は、一様で予測可能な入力／出力（I／Ｏ）特性を示すことが好ましい。スピーカーにおいては、スピーカーの入力に結合されたアナログのオーディオ信号が、リスナーの耳に与えられる理想的なものである。現実には、リスナーの耳に到達するオーディオ信号は、元のオーディオ信号に、スピーカー自体により生じさせられた（例えば、その構成及びその中の構成部品の相互作用のような）、及び、音響信号がリスナーの耳に到達するのに移動しなければならないリスニング環境（例えば、リスナーの位置、部屋の音響環境等）により生じさせられた、幾らかの歪みが加えられたものである。望ましいスピーカー応答を与えるように、スピーカー自体により生じさせられた歪みを最小にするために、スピーカーの製造中に行なわれる多数の技術がある。また、歪みをさらに減少させるように、スピーカーを機械的に手動調整するための技術がさらに存在する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】Ｋｌｉｐｐｅｌ著  「Ｌｏｕｄｓｐｅａｋｅｒ  Ｎｏｎｌｉｎｅａｒｉｔｉｅｓ−Ｃａｕｓｅｓ，  Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，  Ｓｙｍｐｔｏｍｓ」ＡＥＳ  ２００５年１０月１０日
【非特許文献２】Ｂａｒｄ著  「Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｎｏｎｌｉｎｅａｒｉｔｉｅｓ  ｏｆ  ｈｏｒｎ  ｌｏｕｄｓｐｅａｋｅｒｓ」ＡＥＳ  ２００５年１０月７から１０日
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
歪みは、直線成分及び非直線成分の両方を含む。「クリッピング」といった非直線歪みは、入力オーディオ信号の振幅の関数であるが、直線歪みはそうではない。非特許文献１は、非直線歪み測定と、スピーカー及び他の変換器における信号歪みの物理的な原因である非直線性との間の関係を説明する。
【０００５】
この問題の直線部分を解決するのに多数の手法がある。最も単純な方法は、一揃いの帯域通過フィルタに独立した利得制御を与えるイコライザである。非直線歪みを補償するための技術はあまり発展していない。
【０００６】
非特許文献２は、スピーカーの非直線性を推定するために、周波数領域ヴォルテラカーネルに基づく逆変換を用いる。反転は、前方周波数領域カーネルから反転されたヴォルテラカーネルを分析的に計算することにより取得される。この手法は、静止信号（例えば、一組の正弦曲線）には良好であるが、大幅な非直線性が、オーディオ信号の過渡的な非静止領域において起こることがある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、オーディオ変換器におけるメモリレス非直線歪みを補償するための低費用でリアルタイムの解決法を提供する。
【０００８】
このことは、オーディオ信号の信号振幅及び速度を推定し、ルックアップ表（ＬＵＴ）から定められた対（振幅、速度）の換算係数を調べ、換算係数を信号振幅に適用するオーディオシステムにより達成される。換算係数は、（振幅、速度）により与えられるその位相平面における点での変換器の非直線歪みの推定である。位相平面上の変換器の非直線歪みは、既知の信号振幅及び速度を有する試験信号を変換器に適用し、記録された信号振幅を測定し、記録された信号振幅に対する試験信号振幅の比率と等しい換算係数を設定することにより見出される。試験信号は、位相平面に延びる振幅及び速度を有するべきである。この手法は、非直線歪みの源は「メモリレス」であると仮定し、これはほとんどの変換器において、適度に正確な仮定である。換算は、オーディオ変換器に応じて、オーディオ信号を予補償又は後補償するのに用いることができる。補償されたオーディオ信号は、より低い高調波歪み（ＨＤ）及び相互変調歪み（ＩＭＤ）を示し、これらは、スピーカーの非直線歪みに典型的な仕様である。
【０００９】
当業者であれば、本発明のこれら及び他の特徴及び利点は、添付図面と共に、以下の好ましい実施形態の詳細な説明により明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】オーディオ変換器の概略図である。
【図２ａ】オーディオ変換器上での再生のためにオーディオ信号を予補償するように位相平面ＬＵＴを算出するためのブロック図である。
【図２ｂ】オーディオ変換器上での再生のためにオーディオ信号を予補償するように位相平面ＬＵＴを算出するためのフロー図である。
【図３ａ】例示的な試験信号及びその位相平面のプロットである。
【図３ｂ】例示的な試験信号及びその位相平面のプロットである。
【図３ｃ】例示的な試験信号及びその位相平面のプロットである。
【図３ｄ】例示的な試験信号及びその位相平面のプロットである。
【図４】スピーカーのＨＤ及びＩＭＤを含む記録された信号のプロットである。
【図５】ＬＵＴにマップされる位相平面の図である。
【図６ａ】スピーカーの非直線歪みを補償するために位相平面ＬＵＴを用いるように構成されたオーディオシステムのブロック図である。
【図６ｂ】スピーカーの非直線歪みを補償するために位相平面ＬＵＴを用いるように構成されたオーディオシステムのブロック図である。
【図７】補償された記録された信号の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明は、スピーカー、イアフォン、又はマイクロフォンといったオーディオ変換器における非直線歪みを補償するための低費用でリアルタイムの解決法を提供する。本明細書において用いられる「オーディオ変換器」という用語は、１つのシステムからの動力により作動され、別の形態の動力を別のシステムに供給するあらゆる装置を指し、動力の一方の形態は電気であり、他方の形態は音響又は電気であり、これはオーディオ信号を再現する。変換器は、スピーカー又はイアフォンといった出力変換器であってもよいし、又は、マイクロフォンといった入力変換器であってもよい。本発明の例示的な実施形態は、ここでは、電気入力オーディオ信号を可聴音響信号に変換する拡声器について説明する。
Ｋｌｉｐｐｅｌの論文の解釈により、ＨＤ及びＩＭＤに寄与する主要な非直線歪みは「メモリレス」であるという所見がもたらされた。この歪みの物理的な要因は、電位の一次近似及びオーディオ変換器の運動エネルギーにより完全に説明することができる。良好な近似で、電位及び運動エネルギー、したがってメモリレス非直線歪みは、信号振幅及び信号速度によりそれぞれ独特に説明することができる。
【００１２】
図１に示すように、オーディオスピーカー１００は、音波を生成するために空気を押し出すダイアフラム１０２を含む。ダイアフラムは、スピーカーフレーム（図示せず）に接続されたスパイダー１０４及びサラウンド１０６上に吊り下げられる。音声コイル１０８は、ダイアフラムに接続されて、電流（入力信号）を受け取る。ダイアフラムの移動は、永久磁石１１０の磁場とコイル１０８の磁場との相互作用により生じる。永久磁石は、典型的には、スピーカーにおける金属構造体１１４に接続されて、磁場の適当な構成及び音声コイルが移動する間隙１１６の幾何学的形状を与える。
スピーカーの合計エネルギーは、
Ｅ−Ｅp＋Ｅk
のように与えられ、ここで、
2010507329.tif 000003
2010507329.tif 000004
ｋは吊り下げ部（サラウンド及びスパイダー）の剛性であり、
ｘはダイアフラムの変位であり、
Ｌはコイルのインダクタンスであり、
Ｉは信号振幅に比例する、コイルを通る電流であり、
ｍはダイアフラムの質量であり、
ｖはダイアフラムの質量である。
システムを完全に説明するために、スピーカーが多数の部品で構築されること、又は、より高次の非直線項を必要とする、パラメータ（ｋ，Ｉ，Ｌ，．．．）の相互依存を考慮しない、これらの単純化された式は、システムの良好な近似、及び、メモリレス非直線歪みの原因を与える。
【００１３】
非直線歪みの大部分は「メモリレス」であり、オーディオ変換器のエネルギーは、良好な近似で、信号振幅及び速度により表わすことができるという所見は、オーディオ変換器における非直線歪みを補償するための低費用でリアルタイムの解決法を可能にする。オーディオ再生システムは、信号振幅及び速度を推定し、測定した対（振幅、速度）の最も近い換算係数をルックアップ表から調べ、好ましくは測定された対に対する換算係数に補間し、換算係数を信号振幅に適用する。換算係数は、振幅、速度により与えられるその位相平面における点での変換器の非直線歪みの推定である。位相平面上の変換器の非直線歪みは、既知の信号振幅及び速度を有する試験信号を変換器に適用し、記録された信号振幅を測定し、記録された信号振幅に対する試験信号振幅の比率と等しい換算係数を設定することにより見出される。補償されたオーディオ信号は、スピーカーの非直線歪みの典型的な仕様である、より低い高調波歪み（ＨＤ）及び相互変調歪み（ＩＭＤ）を示す。
【００１４】
位相平面の特徴付け
スピーカーのメモリレス非直線歪み特性を特徴付けるための試験設定及びＬＵＴを生成するための方法を図２から図５に示す。試験設定は、コンピュータ１０と、サウンドカード１２、試験中のスピーカー１４と、マイクロフォン１６とを含むことが好適である。コンピュータは、デジタルオーディオ試験信号１８を生成し、これをサウンドカード１２に渡し、これは次いで、スピーカーを駆動させる。マイクロフォン１６は、可聴信号を拾い、これを電気信号に変換し戻す。サウンドカードは記録されたデジタルオーディオ信号２０を、分析のために、コンピュータに戻すように渡す。全二重サウンドカードは、試験信号の再生及び記録がデジタル信号が、単一のサンプル期間内に時間整合され、したがって完全に同期されるように、共有クロック信号を参照して実行されるように用いられることが好適である。
【００１５】
本発明の技術は、再生から記録までの信号経路における非直線歪みのあらゆるメモリレス源を特徴付け、補償する。したがって、高品質マイクロフォンは、マイクロフォンにより誘起されるどのような歪みも無視できる程度のものであるように用いられる。試験中の変換器がマイクロフォンである場合には、高品質スピーカーを用いて、望ましくない歪みの源を無効にすることに注意されたい。スピーカーだけを特徴付けるためには、「リスニング環境」をあらゆる反響及び他の歪みの源を最小にするように構成すべきである。或いは、同じ技術は、例えば、消費者のホームシアターのスピーカーを特徴付けるのに用いることができる。後者の場合、消費者のレシーバ又はスピーカーシステムは、試験を実行し、データを分析して、再生のためにスピーカーを構成するように構成されなくてはならない。
【００１６】
図１ｂにおいて説明されるように、ＬＵＴを生成するためには、コンピュータは、スペクトルコンテンツが位相平面、すなわち、スピーカーの信号振幅及び速度の全範囲をカバーすべきであるという試験信号を生成する（ステップ３０）。２つの同期正弦波４２（−６ｄｂの０から６ｋＨｚ）と４４（−３ｄｂの０から５ｋＨｚ）で構成される例示的なテキスト信号４１、及び、対応する相４６が図３ａ及び図３ｂにそれぞれ示される。図示のように、変化する周波数及び振幅をもつ２つの正弦波は、位相平面の良好なカバー範囲を与える。図４ｃは、増加する周波数をもつ、単一の正弦波の位相平面であり、中心においてはどのようなカバー範囲も与えない。図４ｄは変化する振幅及び周波数をもつ単一の正弦波の位相平面４８であり、より良好なカバー範囲を与えるが、依然として完全ではない。
【００１７】
コンピュータは、次いで、試験信号の同期された再生及び記録を実行する（ステップ３２）。各々のサンプルｎにおいて、コンピュータは、換算係数を、記録された信号ｒ（ｎ）の振幅に対する試験信号ｓ（ｎ）の振幅の比率として計算し、例えば、ＳＦ＝ｓ（ｎ）／ｒ（ｎ）（ステップ３４）となる。或いは、ＳＦ（ｎ）＝ｌｏｇ（ｓ（ｎ）／ｒ（ｎ））となり、この場合には、ＬＵＴは対数になる。「バイアス」定数を分母ｒ（ｎ）に加えて、ｒ（ｎ）＝０であるときに、０による除法を阻止するか又は雑音の影響を減少させることができる。いずれの場合においても、算出される換算係数における独立変数はｓ（ｎ）及びｒ（ｎ）のみである。コンピュータは、次いで、試験信号ｓ（ｎ）の速度ｖ（ｎ）を計算する（ステップ３６）。このことは、試験信号を生成するのに用いられる方程式から分析的に行ってもよいし、又は、試験信号のサンプルから経験的に行ってもよい。経験的な計算は、以前のものから、サンプリング間隔により除算された現在のサンプルまでの振幅の変化、以前のものから、サンプリング間隔の２倍のものにより除算された、又は、５或いは７ポイントＦＩＲフィルタを通して勾配を計算することにより除算された次のサンプルまでの振幅の変化と同じだけ単純であるとすることができる。各々のサンプルについて、換算係数は、（ｓ（ｎ），ｖ（ｎ））の索引をもつ表に格納される（ステップ３８）。換算係数は、所与の信号振幅及び速度で駆動されるときに、スピーカーに関連するメモリレス非直線歪みの量を表わす。
【００１８】
コンピュータは、試験信号の各々のサンプルについて、ステップ３４、３６、及び３８を実行し、データを用いて（ｓ（ｎ），ｖ（ｎ））で索引が付けられる換算係数のルックアップ表（ＬＵＴ）を構築する（ステップ３９）。多数の換算係数が所与の索引（ｓ（ｎ），ｖ（ｎ））について計算され、換算係数は平均化及びフィルタ処理されて単一の値を索引に割り当てる。換算係数は、補間され再サンプルされて、例えば、振幅及び速度の軸に沿って一様な間隔といった望ましい索引付け、及び、すべての索引に対する値を有する表を生成する。試験信号が振幅及び速度の範囲に完全には伸びない場合には、データを外挿して、これらの値を割り当てるようにすることができる。或いは、これらの点は、１の値を割り当ててもよい。振幅及び速度の範囲が大きくなればなるほど、及び／又は、索引付けの解像度が微細になればなるほど、ＬＵＴのサイズも大きくなる。これらのパラメータの選択は、特定の適用例によって決まる。
【００１９】
特定の実施においては、例えばＳＦ＝ｆ（振幅、速度）のように独立変数は振幅及び速度だけである多項方程式によりＬＵＴを近似させるのは望ましいとすることができる（ステップ４０）。再生中、多項式の評価は、例えば、多項式がＬＵＴよりはるかに小さいような、メモリのフットプリント上に非常に厳しい要求をもつシステムにおいて好ましいとすることができる。再生における多項式の評価は、多項式における項の数、及び、ＬＵＴと併せて用いられる補間アルゴリズムといった要因によってＬＵＴより遅くてもよいし又は速くてもよい。バイリニア補間はかなり速いが、バイキュービック補間は幾分遅い。標準的な２Ｄ多項式フィッティングアルゴリズムを用いて、多項式の適当な次数及び係数を見出すことができる。
【００２０】
例示的なスピーカーに対しては、図３ａに示す試験信号に対する記録された信号のスペクトルコンテンツ５０は、図４に示すように複製された試験信号４１に加えて、ＩＭＤ５２及びＨＤ５４の両方を含む。ＩＭＤ及びＨＤは、スピーカー又は他のオーディオ変換器に指定される主要な歪み値である。したがって、ＩＭＤ及びＨＤを減少させることは、主要な重要性のあるものである。
例示的なスピーカー及び試験信号に対しては、位相平面６０、すなわち、ＬＵＴを構築するためのデータが図５に示される。データは補完及び／又は外挿されて、指定された索引付け及び解像度を有するＬＵＴを生成することができる。この特定のスピーカーに対しては、歪みは、振幅及び速度の中域近くでピークになり、すべての方向になだらかに減衰する。他のスピーカー又はオーディオ変換器は、異なる特性を有し、異なる歪みを示す。
【００２１】
説明された手法は、イアフォンに対して特に適用可能であり、ここでは、イアフォンの全体サイズは、波長より小さい（又はこれに匹敵する）ものである（したがって、システムは、瞬間的な値によって、より良好に近似させることができる）。平均的なイアフォンサイズは１ｃｍであり、最も高いオーディオ周波数は１６ｋＨｚであると仮定する。空気中の１６ｋＨｚ音波の波長は３３０ｍ／秒／１６ｋＨｚ＝２ｃｍである。イアフォンの内側では、音波は空気中よりも速く伝搬するが、最も高い周波数の波長は、イアフォンのサイズと匹敵したまま残る。システムの一端から他端への波の伝搬時間は、ゼロに近似させることができる。したがって、メモリの影響は無視できるものになる。
【００２２】
歪みの補償及び再現
スピーカーのメモリレス非直線歪み特性を補償するために、振幅ａ（ｎ）を有するオーディオデータサンプルｄ（ｎ）は、スピーカーを通して再生される前に換算されなければならない。これは、多数の異なるハードウェア構成において達成することができ、そのうちの２つは、図６ａ及び図６ｂに示される。
【００２３】
図６ａに示すように、低域、中域、及び高い周波数に対する３つの増幅器１５２及び変換器１５４のアセンブリを有するスピーカー１５０には、さらに、処理機能１５６及びメモリ１５８が与えられて、入力オーディオ信号を予補償し、メモリレス非直線スピーカー歪みを無効にするか又は少なくとも減少させる。標準的なスピーカーにおいては、オーディオ信号は、オーディオ信号を低域、中域及び高周波出力変換器にマップするクロスオーバーネットワークに適用される。この例示的な実施形態においては、スピーカーの低域、中域及び高周波成分は、そのメモリレス非直線歪み特性について個別に特徴付けられる。ＬＵＴ１６０は、各々のスピーカーの構成部品について、メモリ１５８内に格納される。ＬＵＴは、特定のスピーカーを特徴付けるために行われるサービスとして製造時にメモリ内に格納することができ、又は、これらをウェブサイトからダウンロードして、メモリ内に移すことにより、エンドユーザによってメモリ内に格納することができる。プロセッサ１５６は、信号振幅を測定するフィルタ１６４を実行し、速度ｖ（ｎ）を算出して索引ａ（ｎ）、ｖ（ｎ）に最も近い換算係数を抽出する。フィルタ１６４は、例えば、換算係数を取得するためにバイリニア又はバイキュービックアルゴリズムを用いて、抽出した換算係数を補間することが好適である。バイリニア補間は４つの最も近い換算係数を必要とし、バイキュービック補間は、１６の最も近い換算係数を必要とする。フィルタは、換算係数によりデータサンプルｄ（ｎ）を乗算する。換算されたデータサンプルｄ（ｎ）は、プロセッサのＤ／Ａに転送され、次いで増幅器１５２に送られる。
【００２４】
図６ｂに示すように、オーディオレシーバ１８０は、クロスオーバーネットワーク１８４、及び、低域、中域及び高周波のための増幅器／変換器の構成部品１８６を有する通常のスピーカー１８２に対する予補償を実行するように構成することができる。ＬＵＴ１９０を格納するためのメモリ１８８及びフィルタ１９６を実施するためのプロセッサ１９４は、オーディオデコーダ２００の別個の又は付加的な構成部品として示されているが、この機能をオーディオデコーダに設計することはかなり実現可能なことである。オーディデコーダは、エンコードされた信号をＴＶ放送又はＤＶＤから受信し、これをデコードして、ステレオ（Ｌ、Ｒ）又は多チャネル（Ｌ、Ｒ、Ｃ、Ｌｓ、Ｒｓ、ＬＦＥ）のチャネルに分離し、これはそれぞれのスピーカーに向けられる。図示のように、各々のチャネルに対して、プロセッサは、フィルタをオーディオ信号に適用し、予補償された信号をそれぞれのスピーカー１８２に向ける。フィルタは、上述と同じように実行する。
代替的な実施形態においては、スピーカー又はアプリケーションは、低周波数帯域のみが補償されることを要求する。この場合においては、オーディオサンプルｄ（ｎ）はその低周波数帯域までダウンサンプル（downsample)され、フィルタは各々のサンプルに適用され、次いで全周波数帯域にアップサンプル(upsample)される。このことは、サンプル毎のより低いＣＰＵ荷重において必要とされる補償を実現する。
【００２５】
ＬＵＴを用いる予補償は、説明されたスピーカー又はヘッドフォンといったあらゆる出力オーディオ変換器に対して作用する。しかしながら、マイクロフォンといったあらゆる入力変換器の場合においては、あらゆる補償は、例えば、可聴信号から電気信号への変換の「後」で行われなければならない。ＬＵＴを構築するための分析はわずかに変化する。換算係数は、試験信号ではなく、記録された信号の（振幅、速度）に対して索引付けされる。再現又は再生のための合成は、変換後に行われること以外は、非常に似ている。
【００２６】
試験及び結果
メモリレス非直線歪み成分を特徴付けて補償するための説明された一般的な手法は、図７に示すように、典型的なスピーカーに対して測定された出力オーディオ信号のスペクトル応答２１０により有効になる。図示のように、高周正弦波４２及び低周正弦波４４を含む入力信号は、丁重かつ忠実に再現され、ＩＭＤ５２及びＨＤ５４はひどく減衰される。歪みの補償は、システムに対するエネルギー方程式が近似に過ぎず、メモリ係数における補間エラー及びメモリを有する非直線歪みの存在のために、完全ではない。しかしながら、オーディオ変換器におけるメモリレス非直線歪みを補償するための説明された解決法は迅速で、費用効果が高く、高度に効率的である。
本発明の幾つかの例示的な実施形態が示され、説明されたが、当業者であれば、幾多の変形及び代替的な実施形態を想起するであろう。こうした変形及び代替的な実施形態が想定され、特許請求の範囲に定められる本発明の精神及び範囲から離れることなく行うことができる。
【符号の説明】
【００２７】
４７、４８：位相平面
１５０：スピーカー
１５２：増幅器
１５４：変換器
【図１】
2010507329.tif 000005
【図２ａ】
2010507329.tif 000006
【図２ｂ】
2010507329.tif 000007
【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図３ｄ】
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【図４】
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【図５】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７】
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【国際調査報告】
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