(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
拡声器の低音領域補償のための装置であり、音源信号をデジタル信号処理装置に内蔵されたフィードフォワード制御装置に入力し、その出力を拡声器に出力するとともに、拡声器のオープン回路電圧とコイル電流を体積速度推定オブザーバを通してフィードバック装置に与え、該フィーバック制御装置により前記フィードフォワード制御装置から入力された信号を補償およびフィルタリングするための信号を伝送して拡声器にフィードバックすることを特徴とするセンサー無しの低音補償システム。
【請求項２】
当該フィードバック制御装置は、アナログ回路に内蔵されることを特徴とする請求項１に記載のセンサー無しの低音補償システム。
【請求項３】
当該フィードフォワード制御装置は、更に、少なくとも一つの以上のフィルタ装置を含むことを特徴とする請求項１に記載のセンサー無しの低音補償システム。
【請求項４】
当該体積速度推定オブザーバは、動的方程式とリニア二次ガウス法則により体積速度を推定し、センサーを必要としないことを特徴とする請求項１に記載のセンサー無しの低音補償システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサー無しの低音補償システムに関し、特に、２層混合制御構造と、センサーを必要しない体積速度推定オブザーバとから成り、拡声器の動作周波数を低くすることができ、様々な空間においての音量が等化されるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
中華民国特許公報公告第５５７０７０号「低音増強効果を有するスピーカー箱構造」は、低音増強効果を有するスピーカー箱構造であり、中段において、スピーカー箱の内部空間を上、下音室の二つの部分に仕切るように、横方向に横断仕切り板が設けられ、当該上音室と下音室との間に二つの音室を連通するための上音室へ伸ばす通気道が設けられ、下音室の壁にスピーカー箱の外部に連通するための拡散孔が設けられる少なくとも一つのスピーカー箱と、前記のスピーカー箱の上音室の壁に設けられる少なくとも一つの高音ホーンと、前記のスピーカー箱の上音室において高音ホーンの傍に設けられる少なくとも一つの低音ホーンと、前記のスピーカー箱の横断仕切り板上に設けられ、発声方向が下音室へ向く少なくとも一つの中音ホーンと、が含まれる。上記の特許は、スピーカー箱構造を改善することにより、低音が増強されるが、スピーカー箱がスペースを取るため、実用的ではない。
【０００３】
また、中華民国特許公報公告第３８１４０３号「低音増強の装置及び方法」は、音声信号として、仮心理音感聴覚を聴衆へ伝送する方法で、このような方法は、（i）少なくとも、音声信号である重要な低周波範囲内の低周波信号（LF信号）を提供し、（ii）それぞれ、調波順で、低周波範囲内の各基本周波に対応する剰余調波信号を生成し、各基本周波に基づいて生成した調波順で、１組の基本調波があり、その１組の基本調波に、基本周波の中の１組の基本調波にある少なくとも三つの連続調波があり、（iii）音量と剰余調波信号とによりマッチングし、これにより、剰余調波信号と低周波信号との音量マッチング属性を実現する。上記特許は、心理学の原理で、調和音を添加することにより、ダミーの重低音を生成するが、余計な信号が添加されることにより、音質が影響され、また、そのダミーの重低音が真実の重低音ではない。
【０００４】
また、米特許第５３０５３８８号「拡声器の低音補償回路」（Bass compensation circuit for use in sound reproduction device）は、その内容として、イコライザーの概念に類似し、高Ｑ値のフィルタで低音を補償するが、単体自身の物理限界を考慮していないため、単体が非線型の領域で作動する恐れがある。
【０００５】
上記特許の他、１９９１年５月に、D.
K. Anthony and S. J. Elliottらは、「３種類の音源測定の体積速度方法対比」（A Comparison of Three Methods of Measuring the Volume Velocity of an
Acoustic Source）を提案し、その３種類の測定方法は、補助として、センサーを使用する。
【０００６】
上記の従来技術は、重低音の増強と補助センサーでの体積速度測定を実現し、重低音の増強において、上記特許によれば、スピーカー箱構造を改善することや、心理学の原理で調和音を添加してダミーの重低音を生成すること、及び高Ｑ値のフィルタで低音を補償することの方式によるが、スピーカー箱の構造改良であれば、スペースが取られ、ダミーの重低音であれば、余計な信号が音質に影響を与え、また、高Ｑ値のフィルタで低音を補償すれば、単体自身が物理極限を超えて非線型になり、また、体積速度を測定するためのセンサーが必要とする。そのため、ユーザーにとって実用的なものではなかった。
【特許文献１】中華民国特許公報公告第５５７０７０号公報
【特許文献２】中華民国特許公報公告第３８１４０３号公報
【特許文献３】米特許第５３０５３８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の主な目的は、拡声器の動作周波数を低くすることができ、様々な空間に適応した低周波音量が得られ、また、長時間作動してもパラメータドリフトを抑制できるセンサー無しの低音補償システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記の目的を達成するため、フィードフォワード制御装置とフィードバック制御装置とからなる２層混合制御構造と、体積速度推定オブザーバとから構成されるセンサー無しの低音補償システムである。当該体積速度推定オブザーバは、動的方程式とリニア二次ガウス法則とにより体積速度を推定するため、センサーを必要としない。少なくとも一つ以上のフィルタ装置が含まれる当該フィードフォワード制御装置は、デジタル信号処理装置に内蔵され、当該フィードバック制御装置は、定量フィードバック技術により、アナログ回路に内蔵される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は、本発明の基本構造の概念図である。本発明は、図のように、センサー無しの低音補償システムであり、主として、フィードフォワード制御装置１１とフィードバック制御装置１２とからなる２層混合制御構造（Hybrid control architecture）と、体積速度推定オブザーバ２とから構成される。また、当該２層混合制御構造は、特に、低周波領域において、拡声器３の音量を向上することができ、当該フィードフォワード制御装置１１は、デジタル信号処理装置１１１（digital signal processor、 DSP）に内蔵され、低音の増強と、様々な空間での音量の等化とを実現するために、いろいろな補償フィルタ装置が含有され、いろいろな状況において、いろいろな補償フィルタ装置を選択でき、また、当該フィードバック制御装置１２は、フィードバック補償装置であり、ノイズを抑制する。そして、段数が大きくならないため、定量フィードバック技術（quantitative feedback technique、 QFT）により、アナログ回路１２１に内蔵され、応答速度を速くして遅延を低減でき、また、当該体積速度推定オブザーバ２は、動的方程式とリニア二次ガウス法則とにより体積速度を推定するため、センサーを必要としない。また、当該体積速度推定オブザーバ２が、当該フィードバック制御装置１２に接続されることにより、拡声器３の増強及び（或いは）空間の変化に対する音量の安定が得られる。
【００１０】
本発明のシステムは、更に、拡声器３に接続することができ、当該拡声器３は、増幅器３１とダイナミックスピーカ３２とから成る。本発明のシステム作動は、音源信号をデジタル信号処理装置１１１に内蔵されるフィードフォワード制御装置１１から拡声器３へ伝送し、拡声器３がオープン回路電圧とコイル電流を当該体積速度推定オブザーバ２に送り、また、算出したコイル周波数を当該フィードバック制御装置１２へ伝送し、また、当該フィードバック制御装置１２が更に当該フィードフォワード制御装置１１から入力された信号を補償およびフィルタリングするための信号を伝送して、最後に、当該拡声器３へ伝送する。
本システムは、適応的モデル化とフィルタ合成の機能を持ち、様々な空間適応した低周波音量が得られ、また、長時間作動してもパラメータドリフトを抑制できる。
【００１１】
図２は、本発明に係わるシステムの体積速度推定オブザーバとレーザー変位計により測定された体積速度の曲線概念図である。図のように、本発明に係わるシステムの体積速度推定オブザーバとレーザー変位計により、実験において体積速度を測定し、図において、本発明に係わるシステムの体積速度推定オブザーバにより測定された第１の曲線４１とレーザー変位計により測定された第２の曲線４２があり、第１の曲線４１と第２の曲線４２とがほぼ一致し、これから本発明に係わるシステムが実用的であることがわかる。
【００１２】
図３は、本発明の音圧測定の曲線概念図である。図のように、マイクが拡声器のホーンの前方５０センチに位置する時、測定した音圧の曲線であり、図において、拡声器の元の第１の音圧曲線５１とフィードバック制御装置を有する拡声器の第２の音圧曲線５２、フィードフォワード制御装置を有する拡声器の第３の音圧曲線５３及び本発明に係わるシステムを有する拡声器の第４の音圧曲線５４があり、図から分かるように、本発明に係わるシステムは、２層混合制御構造により動作周波数が低周波領域に存在し、そのため、当該２層混合制御構造は、低周波領域において、拡声器が作動する時の安定性を増強でき、そして、当該拡声器の動作周波数を低くすることができる。
【００１３】
以上のように、本発明に係わるセンサー無しの低音補償システムは、拡声器の動作周波数を低くすることができ、様々な空間に適応した低周波音量が得られ、また、長時間作動してもパラメータドリフトを抑制できるため、有効に従来の欠点を解消でき、また、より進歩的且つ実用的であるため、法に従って特許請求を出願する。
【００１４】
以上は、ただ、本発明のより良い実施例であり、本発明は、それによって制限されず、また、本発明に係わる特許請求や明細書の内容に従って等価の変更や修正は、全てが、本発明に係わる特許請求の範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の基本構造の概念図
【図２】本発明に係わるシステムの体積速度推定オブザーバとレーザー変位計により測定された体積速度の曲線概念図
【図３】本発明の音圧測定の曲線概念図
【符号の説明】
【００１６】
１１       フィードフォワード制御装置
１１１     デジタル信号処理装置
１２       フィードバック制御装置
１２１     アナログ回路
２         体積速度推定オブザーバ
３         拡声器
３１       増幅器
３２       スピーカー
４１       第１の曲線
４２       第２の曲線
５１       第１の音圧曲線
５２       第２の音圧曲線
５３       第３の音圧曲線
５４       第４の音圧曲線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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