(57)【要約】方向操作の可能な音のビームを生成できる電気音響トランスデューサのアレイと、前記アレイの周囲に置かれ、低周波数音を再生するよう適合されて加えられているトランスデューサとが含まれているスピーカーシステムを記述している。
2006518956.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの音のビームを同時に生成することが可能で、前記ビームのうち少なくとも１つの方向操作が可能な第一の電気音響トランスデューサを備えるアレイと、前記アレイの周囲近くに位置する低周波数音を再生するよう構成されている低周波数トランスデューサとが含まれているスピーカーシステム。
【請求項２】
第一のトランスデューサによって発せられるべき信号から低周波数コンテントを濾波し、前記低周波数コンテントを低周波数トランスデューサによって発せられるべき信号に加えるフィルターシステムをさらに備える請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
低周波数トランスデューサが、第一のトランスデューサの周波数範囲を実質的に含む周波数範囲で信号を発するよう構成されている広帯域トランスデューサであって、かつビームを方向操作するアレイの一部である請求項１または２に記載のシステム。
【請求項４】
アレイの左右の側の近くに、単独で、または第一のトランスデューサと密接に隣り合って置かれる低周波数トランスデューサが、左右のチャンネルをそれぞれ出力するように、システムが配置されている請求項１、２または３に記載のシステム。
【請求項５】
低周波数トランスデューサが、第一のトランスデューサの周波数範囲を実質的に含む周波数範囲で信号を発するよう構成されている広帯域トランスデューサであり、かつアレイの左右の側の近くに単独で置かれる低周波数トランスデューサが、左右のチャンネルをそれぞれ出力するようにシステムが配置されている前記請求項のいずれかに記載のシステム。
【請求項６】
少なくとも２つのビームが、サラウンド音信号のチャンネルである前記請求項のいずれかに記載のシステム。
【請求項７】
少なくとも２つのビームが、２つ以上の異なるオーディオ信号であって、アレイに対して異なる位置にいるリスナーが、前記異なるオーディオ信号の１つだけをそれぞれ支配的に受け取る前記請求項のいずれかに記載のシステム。
【請求項８】
隣接する第一のトランスデューサの間の間取りが不均一である前記請求項のいずれかに記載のシステム。
【請求項９】
第一のトランスデューサの間の平均の間取りがアレイの周囲に向けて増大している請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
各トランスデューサについての出力信号の振幅がウインドウ関数に従って変調される前記請求項のいずれかに記載のシステム。
【請求項１１】
ウインドウ関数がアレイの周囲に向けて次第に先細りする請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
低周波数トランスデューサの数が１と２０の間の範囲にある前記請求項のいずれかに記載のシステム。
【請求項１３】
低周波数トランスデューサの数が１と１０の間の範囲にある請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
低周波数トランスデューサの数が１から４の範囲にある請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
低周波数トランスデューサの数が１から２の範囲にある請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
密接に隣り合う第一のトランスデューサの中間点の間取りが、第一のトランスデューサの最も低い音響共振周波数に対応する波長の半分に等しいかそれよりも小さい前記請求項のいずれかに記載のシステム。
【請求項１７】
第一のトランスデューサのアレイが、低周波数トランスデューサ間の領域に密に詰められている請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
トランスデューサにおいて発生する移相を補償する移相回路または補償回路がさらに含まれている前記請求項のいずれかに記載のシステム。
【請求項１９】
アレイには、第一のトランスデューサの、水平に向けられた１列、２列または３列のラインが含まれている前記請求項のいずれかに記載のシステム。
【請求項２０】
低周波数トランスデューサが、前記水平に向けられたラインの端またはその近くに置かれている請求項１９に記載のシステム。
【請求項２１】
アレイには、第一のトランスデューサが垂直方向で互い違いに配置される中央区域が含まれている前記請求項のいずれかに記載のシステム。
【請求項２２】
アレイが概して楕円形を有する前記請求項のいずれかに記載のシステム。
【請求項２３】
低周波数トランスデューサが、楕円形のアレイに外接する長方形のコーナーまたはその近くに位置付けられている請求項２２に記載のシステム。
【請求項２４】
第一のトランスデューサの数が２００未満である前記請求項のいずれかに記載のシステム。
【請求項２５】
第一のトランスデューサの数が５０未満である請求項２４に記載のシステム。
【請求項２６】
第一のトランスデューサの数が５より大きい前記請求項のいずれかに記載のシステム。
【請求項２７】
第一のトランスデューサの数が低周波数トランスデューサの数の２倍より大きい前記請求項のいずれかに記載のシステム。
【請求項２８】
第一のトランスデューサの数が低周波数トランスデューサの数の４倍より大きい前記請求項のいずれかに記載のシステム。
【請求項２９】
第一のトランスデューサの数が低周波数トランスデューサの数の１０倍より大きい前記請求項のいずれかに記載のシステム。
【請求項３０】
音の複製信号を遅延させ、かつ前記アレイの、少なくとも前記第一のトランスデューサを用いて遅延された複製信号を出力することによって、前記少なくとも１つのビームの方向操作が可能である前記請求項のいずれかに記載のシステム。
【請求項３１】
ビデオ情報を表示するシステムおよび前記請求項のいずれかによるオーディオシステムが含まれているメディアシステム。
【請求項３２】
ビデオ情報を表示するシステムがテレビシステムである請求項３１に記載のメディアシステム。
【請求項３３】
ビデオおよびオーディオ信号の入力を提供するメディアプレーヤーと、前記ビデオ情報を表示するモニターと、独立して方向操作の可能な少なくとも２つの音のビームを再生する請求項１に記載のスピーカーシステムとを備える請求項３１に記載のメディアシステム。
【請求項３４】
少なくとも２つの音のビームを同時に生成することが可能で、前記ビームのうち少なくとも１つが方向操作の可能である電気音響トランスデューサのアレイを含んでいるスピーカーシステムであって、前記トランスデューサの第一の組は、低周波数音を出すことが実質的に不可能である高周波数トランスデューサであり、前記トランスデューサの第二の組は、低周波数音を出すことが可能な低周波数または広帯域トランスデューサであり、前記システムは、高周波数トランスデューサによって発せられるように前もって定めている信号から低周波数コンテントを濾波し、かつ前記低周波数コンテントを、低周波数トランスデューサによって発せられるように前もって定めている信号に加えるフィルターシステムを含んでいるスピーカーシステム。
【請求項３５】
前記アレイは、ラインアレイである請求項３４に記載のシステム。
【請求項３６】
前記トランスデューサの第二の組は、ラインアレイの両端に置かれている請求項３５に記載のシステム。
【請求項３７】
ラインアレイ形状に配置される複数のトランスデューサを備え、トランスデューサ間の平均の間取りがアレイの両端に向かって増大しているスピーカーシステム。
【請求項３８】
前記トランスデューサが、低周波数音を発することが実質的に不可能な高周波数トランスデューサである請求項３７に記載のシステム。
【請求項３９】
低周波数または広帯域トランスデューサをアレイの両端にさらに備える請求項３７または３８に記載のシステム。
【請求項４０】
アレイが、水平に向けられた１列、２列または３列のトランスデューサのラインからなる請求項３４乃至３９のいずれかに記載のシステム。
【請求項４１】
アレイの幅が、アレイの高さの少なくとも２倍である前記請求項のいずれかに記載のシステム。
【請求項４２】
アレイの幅が、アレイの高さの少なくとも４倍である前記請求項のいずれかに記載のシステム。
【請求項４３】
アレイの幅が、アレイの高さの少なくとも８倍である前記請求項のいずれかに記載のシステム。
【請求項４４】
電気音響トランスデューサのアレイを用いて音のビームを生成する方法であって、
高周波数トランスデューサに向かう信号を濾波して低周波数コンテントを取り除き、
前記低周波数コンテントを、低周波数トランスデューサに向かう信号に加える
ステップを備える方法。
【請求項４５】
アレイを用いて２つの音のビームを２人のリスナーにそれぞれ生成する方法であって、
第一のオーディオプログラムのビームを第一の聞き取り位置に送り、
第二のオーディオプログラムのビームを第二の、異なる聞き取り位置に送る
ステップを備える方法。
【請求項４６】
前記アレイが水平に配列されているラインアレイである請求項４５に記載の方法。
【請求項４７】
前記ラインアレイが、アレイの両端に向かって増大する平均の間取りを有しているトランスデューサを備える請求項４６に記載の方法。
【請求項４８】
さらなるオーディオプログラムをさらなる聞き取り位置にそれぞれ送る
ステップをさらに備える請求項４７に記載の方法。
【請求項４９】
前記第一のまたは高周波数トランスデューサは５０ｍｍ未満の直径を有する前記請求項のいずれかに記載のシステムまたは方法。
【請求項５０】
前記低周波数トランスデューサは５０ｍｍより大きな直径を有する前記請求項のいずれかに記載のシステムまたは方法。
【請求項５１】
前記低周波数トランスデューサは１００ｍｍより大きな直径を有する前記請求項のいずれかに記載のシステムまたは方法。
【請求項５２】
前記低周波数トランスデューサは、前記第一のまたは高周波数トランスデューサの直径の少なくとも２倍大きな直径を有する前記請求項のいずれかに記載のシステムまたは方法。
【請求項５３】
アレイの中心またはその近くに置かれている前記第一のまたは高周波数トランスデューサの１つ以上が、低周波数を実質的に再生することが可能な広帯域トランスデューサと置き換えられている前記請求項のいずれかに記載のシステムまたは方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（発明の分野）
この発明は、可聴音のビームを生成することの可能な電気音響トランスデューサのアレイが含まれている装置に関する。より詳しくは、そのようなアレイ装置であって、多重オーディオまたは多重チャンネルオーディオ入力信号を受信することが可能で、かつホームエンターテイメントまたはプロフェッショナル音声再生アプリケーションに適するレベルで、独立して方向操作の可能なかつ焦点合わせ可能な可聴音のビームを生成するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
（発明の背景）
近年、オーディオ／ビジュアルシステムにおいて多重チャンネルのステレオ音が普及して用いられているのを目にする。技術上の動向は、従来のステレオ音再生システムから離れ、音場が動的に（かつ意図的に）リスナーの側方および後方に移行する「サラウンド音」技法へと向かっている。
【０００３】
リスナー認識特性を向上させるために、左右（かつ最適には、中央）の音チャンネルに加えて一つ以上のサラウンド音チャンネル（過去にはしばしば「効果音」または「特殊効果」チャンネルと称された）が含まれている多重チャンネル音再生システムが知られている。今日これらのシステムは、映画館で比較的普及しており、消費者の家庭でもより一般的になりつつある。消費者の家庭において、そのようなシステムが激増する背後にある推進力は、サラウンド音ホームビデオソフトウエア、主には、劇場公開用に作られて、その後ホームビデオメディア（例えば、デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）、ビデオカセット、ビデオディスクおよび、放送またはケーブルテレビ）に移行するサラウンド音映画（ムービー）が、広く利用可能となっていることである。
【０００４】
リスナーの背後に拡張する音場を提供するか、リスナーの後方に音のイメージを集中させるように、音が再生される場合には、左右のチャンネル再生用に、２つの（フロント）スピーカーがリスナーの左右の前方に配置され、かつサラウンドまたは後方のチャンネル再生用に、リスナーの後方に少なくとも１つか２つのリアスピーカーが追加して配置される。加えて、最新のサラウンド音システムには、左前方スピーカーと右前方スピーカーの間にリスナーの前方に配置されるセンタースピーカーが含まれている。音質を向上させるために、オーディオ信号の低周波数部分は追加のサブウーファに向けられる。リスナーに対してのサブウーファの正確な位置は、サラウンド音システム全体の性能にとっては重要ではない。
【０００５】
しかしながら、一般の家庭では、部屋に５つから６つものスピーカーを配置するのは困難である。新しいサラウンド音システムは、しばしば現存するステレオシステムとの互換性が無いので、ユーザーには、１つの部屋に２つの共存するシステムを有するか（スピーカーの数が７つまたは８つまでにもなる）、古いシステムを廃棄するかの選択が残される。これは、明らかに満足のできるものではないので、近年、スピーカーの数を減らしてサラウンド音を生成するか、少なくとも新しいサラウンド音システムと年代もののステレオ装置との間により良い統合を提供する試みがなされている。
【０００６】
ハードウエアのコンポーネントの数を減らすことを目的とする最も進んだシステムが、同一の出願人による、公開された国際特許出願ＷＯ０１／２３１０４、ＷＯ０２／０７８３８８およびＷＯ０３／０３４７８０に記述されている。ＷＯ０１／２３１０４において、トランスデューサのアレイが、独立して方向操作の可能なサウンドビームを複数生成する。動作中、そのサウンドビームは、リスナーの左右の反射面または壁の適当な場所に、およびリスナーの背後の壁の左右のコーナーへと向けられる。反射された音は、これらの位置にあるスピーカーから発せられるのと全く同じように、リスニングポジション、いわゆる「スイートスポット」に向かって集まってくる。したがって、そのシステムによって、部屋の１つ以上の場所にスピーカーを有すべき必要性がなくなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
多くのアプリケーションについて満足のいくものではあるが、音再生の質を適切に保ったまま、アレイのトランスデューサの数と、それらの音響特性に関する要求条件（ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ）を減らす必要性が認められている。また、より小さな部屋への設置を容易にするためには、そのようなシステムの全体の大きさを低減することが望ましい。
【０００８】
したがって、発明の目的は、ＷＯ０１／２３１０４の装置を改良して、サイズとトランスデューサの数が低減された単一のエンクロージャからサラウンド音を生成することのできるシステムを作り出すことである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（発明の概要）
発明は、添付した特許請求の範囲に記述されている。
発明の第一の観点によると、サラウンド音入力信号を受信するよう構成されているアンプシステムと、フェーズドアレイとして配置されており、かつ前記サラウンド音入力信号に基づいてサラウンド音を発するよう構成されている電気音響トランスデューサとを備え、前記アレイは、複数の高周波数トランスデューサと前記アレイの周囲に配置されている１つまたは２つまたはそれより多い数の低周波数トランスデューサとを備える、オーディオ入力信号に応答して複数のサラウンド音チャンネルを生成するオーディオシステムが提供される。
【００１０】
アレイは、トランスデューサを空間的に配置し、トランスデューサ間に所定の間隔または距離を保ち、通常は、全てのトランスデューサが、そのアレイの平面に背を向けているものであると理解される。この発明のアレイは、例えば、上で参照された特許出願ＷＯ０１／２３１０４およびＷＯ０２／０７８３８８に記述されているような単一またはグループのトランスデューサの駆動信号を遅延させることによって位相化されている（ｐｈａｓｅｄ）。アレイのトランスデューサは、単一のハウジングまたは搭載フレーム（ｍｏｕｎｔｉｎｇ  ｆｒａｍｅ）の前面板（ｆｒｏｎｔ  ｐａｎｅｌ：前面パネル）上に全てのトランスデューサを設けることで、平面アレイに最善に配置される。
【００１１】
低周波数トランスデューサは、アレイの大半を占める他のアレイトランスデューサの高周波数の能力に比べて、低周波数を再生する能力が向上しているのが特徴である。より良い低周波数再生は、低周波域においてより高い音響出力パワーレベル（ＳＰＬ）を有するものとして、またはより低いカットオフ周波数を有することで一般に定義できる。また、一般的な規則として、より低い周波数のトランスデューサ、または「ウーファ」は、動作において、アレイの他のトランスデューサに比べてより多くの量の空気を動かし、そうして振動板の直径がより大きいか、トランスデューサの行程がより大きいかまたはその双方である。
【００１２】
低周波数トランスデューサの数は、アレイの大半を占める高周波数トランスデューサの数よりも、好ましくは、５分の１または、１０分の１あるいは５０分の１も小さい。高周波またはアレイトランスデューサの絶対数は、好ましくは２００未満であり、より好ましくは、１５０未満またはさらに１２０未満である。とりわけ、垂直の方向操作が必要とされないか望まれない場合には、アレイトランスデューサの数は、５０、３０またはさらに２０未満であり得る。方向操作の可能なサウンドビームを生成する最小限は、好ましくは５より多く、より好ましくは８より、さらには１２より多い。低周波数トランスデューサの数は、好ましくは２０未満であり、より好ましくは１０未満、さらには７未満である。
【００１３】
好ましい変形例において、高周波数トランスデューサは、密接に間取りされ（ｃｌｏｓｅｌｙ  ｓｐａｃｅｄ：近接して離間され）、一方、２つの低周波数トランスデューサ間の最も近い距離の方がそれより大きい。隣同士の高周波数トランスデューサの中心点間の平均距離は、好ましくは５０ｍｍ以下であり、一方、隣同士の低周波数トランスデューサの中心点間の距離は、好ましくは１００ｍｍより大きく、さらには４００ｍｍより大きい。
【００１４】
トランスデューサのグループは２つだけを用いるのが好ましいが、ミッドレンジの周波数を再生するために、第三のまたはそれ以上のトランスデューサのグループを用いて発明の変形例を想定することも可能である。また、それ自体はアレイの一部ではない通常のサブウーファとともにアレイを用いてもよい。そのような変形例について、前述の特長は、アレイの大半を占めるこれらのトランスデューサ、および低周波数のコンテントを再生するのに最善に適合されているアレイのこれらのトランスデューサにも当てはまる。
【００１５】
低周波数トランスデューサを最適に使用するため、好ましくは、発明には、入力信号を濾波して、低周波数トランスデューサに１つ以上の駆動信号を提供するローパスフィルタシステム（ＬＰＦ）が含まれている。ＬＰＦは、好ましくは、高周波数トランスデューサから発せられるべき信号から低周波数コンテントを低減し、かつ主として低周波数トランスデューサによる再生のために低周波数コンテントを向かわせる周波数クロスオーバーシステムとして実現される。
【００１６】
したがって、アレイのトランスデューサの大半は、低周波数コンテントのパワーの大半を再生するのには用いられず、それらの仕様は、高周波数の再生に最適化されるように変更できる。クロスオーバー周波数は、広い周波数範囲内で選ぶことができる。
【００１７】
アレイトランスデューサをほぼ楕円形のアレイに配置し、かつそのアレイの大半を占めるトランスデューサに比べてより良く低周波数を再生するトランスデューサを加え、そのような低周波数トランスデューサを前記アレイの周囲に置くことによって、方向操作の可能な可聴音のビームを生成するのに必要とされるトランスデューサの数を低減するのが可能であることが見出された。
【００１８】
ほぼ楕円形というのには、行および列双方のトランスデューサの数がアレイの真ん中に向かって増える離散的な卵型（ｄｅｓｃｒｅｔｅ  ｏｖａｌ  ｓｈａｐｅｓ）および六角形または八角形のような多角形による楕円形の近似物が含まれている。
【００１９】
卵型または擬似的な卵型アレイの好ましいアスペクト比は、およそ７：４であり、別の好ましいアスペクト比は、およそ１６：９である。双方の場合とも、長軸の好ましい方向は水平である。
【００２０】
しかしながら、トランスデューサの数が小さいと、楕円形は、アレイトランスデューサの水平な１本、２本、または３本線の、本質的にはラインアレイであるアレイへと退化する。それらのラインは、トランスデューサ間の距離をさらに低減するために、三角形の格子を形成するように互い違いに置く（ｓｔａｇｇｅｒｅｄ）ことができる。
【００２１】
さらなる変形例において、楕円形には、水平な１本、２本、または３本線の、本質的にはラインアレイであって、さらにアレイの両側または両翼に沿って計るとアレイの高さが公称高を超える中央区域、領域または間隔を含むアレイが含まれている。換言すると、アレイはそのアレイの他の部分よりも広い二次元的な集合体を中央に有し得る。
【００２２】
低周波数トランスデューサは、様々に、例えばアレイの下または上あるいは左右の列として配置できるが、それらは好ましくは、卵型アレイに外接する長方形のコーナーの内側に置かれる。楕円形または卵型アレイの長方形の囲み（ｅｎｖｅｌｏｐｅ）のコーナーに低周波数トランスデューサを配置することには、単一の前面パネルの利用可能な領域を最適に使用するという利点がある。
【００２３】
発明の別の好ましい変形例においては、低周波数トランスデューサは、サラウンド音入力の中央チャンネルを再生するのに用いられてもよい。低周波数トランスデューサを通して中央チャンネルを再生するのは排他的である（ｅｘｃｌｕｓｉｖｅ）。この場合または他の場合でも、低周波数トランスデューサは好ましくはまた、広帯域トランスデューサであって、オーディオスペクトルのほとんど、または全てをカバーする。
【００２４】
２つ、３つまたは４つ以上の低周波数トランスデューサが用いられるならば、それらはサブアレイを構成するものと見なすことができ、また、低周波数トランスデューサがシステムの端部やコーナーの近くにあるならば、それらは、相対的に大きな物理的広がりを有し、そうであるので低周波数のビームを形成することが可能である。
【００２５】
低周波数トランスデューサがアレイの４つのコーナーに位置する、すなわち、各コーナー位置に１つ以上トランスデューサがあって、低周波数エネルギーの全てまたはほとんどがこれらのウーファから放射される変形例においては、アレイの開口全体を横切って均一の分布を有する主トランスデューサアレイからの放射（適用されるウインドウ関数をさし当たって無視する）と違って、この低周波数サブアレイは、エネルギーの全てまたはほとんどを端部に集中させていることが分かる。これの効果は、充分に分離され、コーナーに位置するトランスデューササブアレイからの放射ビームを、物理的に同じ広さの均一に照射される開口からのものよりも著しく狭くすることである。そうして、コーナーにトランスデューサを備えるこの構成によって、均一のアレイ構造よりも、利用できる低周波数ビームの締り（ｔｉｇｈｔｎｅｓｓ）を高めて達成可能としており、また非常に著しい費用上の利益を有している。同様の利益は、低周波数トランスデューサをラインの各端部に備えるラインアレイにおいて達成される。
【００２６】
この利点がいったん認識されると、低周波数ビームの方向操作および／または焦点合わせすることが、種々の低周波数トランスデューサへの低周波数信号を適当な相対時間だけ遅延させることによって、主高周波数トランスデューサアレイがその他の周波数を方向操作し、および／または焦点合わせするのと丁度同じようにできる（しかし、おそらくは締りを同程度にはできない）ことが明らかになる。
【００２７】
この、サブアレイの方向操作、焦点合わせおよびビームの締めは、前述の中央チャンネルの再生と、および主トランスデューサアレイのビームの方向操作の双方とも関連して行うことができる。各低周波数チャンネルへの信号経路において適切に整形成される（ｓｈａｐｅｄ）ローパス（ＬＰ）フィルター機能を用いることによって、低周波数トランスデューサに送られる任意の周波数の信号レベルの、アレイにおける高周波数トランスデューサに送られるレベルに対する割合は、主アレイと関連させて低周波数トランスデューサを駆動するビーム締め効果を最大限化し、かつ低周波数‐高周波数トランスデューサの間取り（ｓｐａｃｉｎｇ）（これは、低周波数トランスデューサの直径がより大きいために、隣接し合う高周波数トランスデューサ同士の間取りよりも必然的に大きい）によって引き起こされる格子サイドローブのレベル（ｌｅｖｅｌ  ｏｆ  ｇｒａｔｉｎｇ  ｓｉｄｅｌｏｂｅｓ）を最小限化するように変えることができる。
【００２８】
とりわけ利点のある発明の変形例においては、低周波数トランスデューサの能動的な振動板領域の外側周囲まで含めたアレイの境界は、低周波数クロスオーバーによって決定される。この変形例において、アレイのサイズ（長さ、幅、または直径）は、クロスオーバー周波数の波長の半分に等しいかそれより小さい。
【００２９】
代わりに、とりわけクロスオーバーがより広い周波数範囲に広がっている場合は、クロスオーバー周波数は、オーディオ帯域における高周波数トランスデューサの第一共振Ｆ０によって技術的に定義することができる。ウーファ間の距離は、０．５ｃ／Ｆ０（ｃは音速である）以下に設定される。実用上はたいがい、Ｆ０は、この計算で高周波数トランスデューサのＦｃ（カットオフ周波数）に置き換えることができる。
【００３０】
このように置かれている低周波数トランスデューサの間の空間または領域を、高周波数トランスデューサで均一に満たすことによって、サイドローブをさらに低減することができる。
【００３１】
発明の別の実施例において、Ｆ０またはＦｃ未満の周波数の範囲で高周波数トランスデューサのほぼ等しいまたは「平坦」な応答を維持し、同時にウーファ出力信号と高周波数トランスデューサの出力信号との間の位相シフトを補償するために、増幅する（または等化ステージを用いる）ことによって潜在的なサイドローブが低減される。好ましくは、この変形例には、ウーファへの信号経路において移相フィルターが含まれていて、ウーファの放射を、確実に、高周波数トランスデューサと同じ位相シフトに従わせている。
【００３２】
発明の別の実施例において、ウーファの最大の分離が≦０．５ｃ／Ｆ０でなければならないという制約は、強い格子サイドローブを引き起こすことなく、以下のように緩和される。アレイの中心およびその周りに位置する主アレイを備えるトランスデューサの小さなセクションが、より低い共振周波数、例えばＦ０’を備えるより広い帯域のトランスデューサと置き換えられて、この主アレイの中央セクションが、Ｆ０未満で少なくともＦ０’かそれよりも低いところ（例えば、ＦＬ）まで下がる周波数で、大きな音響パワー出力に貢献でき、かつ補償等化フィルターが用いられるならば、ウーファは、ｃ／Ｆ０’＞＞０．５ｃ／Ｆ０ほどまで大きい距離で分離されてもよい。明らかに、主アレイのこの部分集合（ｓｕｂｓｅｔ）のためのクロスオーバー周波数は、Ｆ０未満であって、Ｆ０’まで低くあるいはＦＬまでにさえ低減されるべきである。格子サイドローブを低減する、このアプローチは、代わりに、広帯域アレイトランスデューサのパッチを１つより多く挿入することによって拡大され、これらのパッチは、好ましくは、いくつのパッチが用いられるのかに依存して、主アレイの幅および高さにわたってほぼ等しく間取りされている。そしてウーファの分離は、なおさらに増やされる。
【００３３】
好ましくは、アレイの周囲に向かってより広い間取りを行って、アレイトランスデューサを、アレイを横切って不均一に位置付けるとなおさらに利点がある。これには、望ましくないサイドローブを低減する効果がある。
【００３４】
アレイによって生成されるサウンドビームのビーム質は、アレイの端部を滑らかにするウインドウ関数を用いることによってさらに向上される。中央領域から離れると先細りする適当なウインドウ関数は、例えばコサインウインドウ、ハニングウインドウ、その他同様のウインドウ関数である。
【００３５】
ウインドウ関数は、好ましくは、トランスデューサの出力振幅をアレイ内のトランスデューサの位置に依存する因子で重み付けを行うことによって実現される。
【００３６】
このように、リスナーの位置に、通常のテレビのサイズの筐体から真のサラウンド音環境を生成することが可能で、高周波数でそのために相対的に低価なトランスデューサのアレイを利用し、かつ低周波でそのために相対的に高価なトランスデューサを限られた数しか使わないで、それら全てをシステムの前面に位置付けた、コンパクトなサラウンド音システムに、発明を用いることができる。テレビモニタを、システムの上または下に搭載して、ビデオおよびオーディオデータを同時に再生可能なユニットを形成することができ、またはトランスデューサアレイと直接結合させて、電源ユニットおよび外枠（ｃａｓｅｗｏｒｋ）を共有し、外部配線および接続を低減することによってさらに費用を低減することができる。
【００３７】
代わりに、２つ以上の異なるソースのオーディオチャンネルを２つの異なる方向に発する「二重モノラル（ｄｕａｌ  ｍｏｎｏ）」モードに、ビーム方向操作能力を用いることもできる。この代替実施例は、各ウインドウと関連するオーディオ信号を、例えば、異なる聞き手に向けて異なる方向に発することのできる分割画面または多重ウインドウテレビと組み合わせて有用である。
【００３８】
高周波数トランスデューサは、性能および（低い）費用に対して選択される。好ましくは、トランスデューサの有効放射半径は、１０乃至５０ｍｍの範囲にあり、より好ましくは、２０乃至４０ｍｍの範囲にある。そのようなトランスデューサのアレイは、家庭内またはその他屋内（例えばオフィス）の設定におけるサラウンドシステムに適切である。サウンドプロジェクタ（Ｓｏｕｎｄ  Ｐｒｏｊｅｃｔｏｒ）がより大きな場所で、例えば劇場で、またはパブリックアドレスシステム（Ｐｕｂｌｉｃ  Ａｄｄｒｅｓｓ  ｓｙｓｔｅｍ）として用いられるように設計されると、より大きなアレイトランスデューサ、例えば直径５０ｍｍ以上、さらには直径１００ｍｍ以上のものさえも使用される。
【００３９】
本発明のアレイは、好ましくは、平面（すなわち、全てのトランスデューサが同じ平面に配置される）または擬似平面（すなわち、トランスデューサが実質的には同じ平面に配置されるか、または実用のために平面と考えられる構成に配置される）である。各トランスデューサは、好ましくは、アレイの平面に垂直でかつアレイにおける他のトランスデューサの各々の法線軸に平行である法線軸を有する。
【００４０】
発明はまた、少なくとも２つの音のビームを同時に生成することが可能で、前記ビームの少なくとも１つの方向操作が可能である、電気音響トランスデューサのアレイを含むスピーカーシステムを備え、前記トランスデューサの第一の集合は、低周波数音を発することが実質的に不可能である高周波数トランスデューサであり、前記トランスデューサの第二の集合は、低周波数音を発することの可能な低周波数または広帯域トランスデューサであり、前記システムには、高周波数トランスデューサによって発せられるように前もって定めている信号から低周波数コンテントを濾波して、前記低周波数コンテントを、低周波数トランスデューサによって発せられるように前もって定めている信号に加えるフィルターシステムが含まれている。
【００４１】
この構成によって、より低価格の高周波数トランスデューサがアレイの大部分を形成し、かつ低周波数または広帯域トランスデューサのより小さな集合を用いて低周波数信号の全てを出力することが可能となる。これらのトランスデューサは、好ましくは、アレイの周囲にあって、低周波数ビームの指向性を最大限にすることが可能である。
【００４２】
とりわけ低費用の変形例においては、アレイは、１本、２本または３本の水平線を有するラインアレイである。これによって、垂直方向に可能な指向性がほとんど無い水平平面においてビームを指向させることが可能となる。
【００４３】
発明はまた、ラインアレイ形状に配置される複数のトランスデューサを備えるスピーカーシステムからなり、トランスデューサ間の平均の間取り（ｓｐａｃｉｎｇ）はアレイの端に向かって増大する。
【００４４】
トランスデューサの不均一の間取りによってサイドローブパワーを効果的に低減することができ、それはとりわけ、二重モノラルのアプリケーションに有用である。
【００４５】
発明はまた、電気音響トランスデューサのアレイを用いて音のビームを生成する方法からなり、この方法は、高周波数トランスデューサのために前もって定めている信号を濾波して低周波数コンテントを取り除き、前記低周波数コンテントを低周波数トランスデューサのために前もって定めている信号に加えるステップを備える。
【００４６】
さらには、発明は、水平に配列されたラインアレイを用いて２人のリスナーの各々に２つの音のビームを生成する方法からなり、前記方法は、第一のオーディオプログラムを第一のリスニング位置に向け、第二のオーディオプログラムを第二の、異なるリスニング位置に向かせるステップを備える。
【００４７】
これらの、およびその他の発明の観点は、以下の概略図を参照して、制限的ではない例についての以下の詳細な説明から明らかとなる。
【実施例】
【００４８】
（詳細な説明）
図１を参照して、周知のトランスデューサアレイスピーカーシステムの正面１００が示されている。以下において、このシステムおよび本発明の変形例による新しいシステムは、一般に「サウンドプロジェクタ」と言及される。
【００４９】
図１の周知のサウンドプロジェクタシステムには、各々が３５ｍｍの直径を有する２５４個のトランスデューサ１１１のアレイ１１０が含まれている。トランスデューサは、長方形の囲みまたは縁を備える三角形ピッチの格子に配置されている。アレイ１１０自体は、長方形の基板１０１上に配置される。基板の全体の大きさは、長さ９００ｍｍおよび高さ５５２ｍｍである。トランスデューサ１１１は、通常等しくて、ほとんどの可聴スペクトルにわたって良好な音再生を行う。それらの振動板のサイズは小さいので、可動コイルシステムの行程（ｔｒａｖｅｌ）を大きくして充分なパワーを達成する必要があり、それ故に、周知の設計において用いられるトランスデューサ１１１は、相対的に製造が困難で比較的高価である。
【００５０】
従来技術によって提供されるのは、均一に間取りされた広帯域トランスデューサの２Ｄアレイであって、それを用いて、方向操作の可能な１つ以上の音のビームを生成し、続いてそれは、１つ以上のチャンネルオーディオ信号、例えばステレオまたはサラウンド音の１つ以上のチャンネルを再生する。ビームは、アレイを横切ってトランスデューサごとの時間遅延を挿入することによって方向操作され、そして所定のアレイからの多重の同時ビームが、線形的な重ね合わせによって生成される。しかしながら、そのような方向操作の可能な装置を技術的および商業的に成功して実施するには、以下に記述するようないくつかの問題を克服しなければならない。
【００５１】
定義：
ＤＳＰ  デジタルサウンドプロジェクタ、すなわち、多重ビーム、方向操作の可能な音フェーズドアレイスピーカーの特定の実施例。
ＨＦ  高周波［例えば、＞２乃至４ｋＨｚ］
ＬＦ  低周波［例えば、＜３００乃至５００Ｈｚ］
ＭＦ  中間周波［ＬＦとＨＦとの間］
【００５２】
解決すべき問題には、以下のものがある。
‐低費用で簡素に良好な指向性を達成する。
‐少数のトランスデューサで低サイドローブレベルを達成する。
‐低費用で良好なＬＦ性能を達成する。
‐テレビ画面の外枠内に収まるほど充分に小さい有用なＤＳＰを作る。
‐低費用で同時二重モノラルオーディオ性能を可能とする。
【００５３】
（トランスデューサの数と配置）
アレイを形成するトランスデューサの数は、アレイの面積に比例し、トランスデューサ間分離の二乗に反比例する。望ましくないビームのサイドローブ（格子サイドローブ）は、臨界周波数Ｆｃを超える周波数でアレイによって生成され、ここでＦｃは、波長がトランスデューサ間分離と同じオーダーの音波の周波数である。これらの格子サイドローブは、望ましい主ビームと同じか同様の強度のものであって、同様の（細い）ビーム幅のものであり、そうであるので簡単には無視できない。これらの格子サイドローブの有害な効果を最小限化するために、トランスデューサ間分離をできる限り小さくしてＦｃをできる限り高くする必要がある。理想的にはＦｃは＞＝〜２０ｋＨｚであり、すなわち可聴性を超えるが、しかしこれによって、およそ１７ｍｍ以下のトランスデューサ分離が必要となり、ここでその分離は、空気中の２０ｋＨｚの音の波長のオーダーである。
【００５４】
平面または曲面の２Ｄアレイについて、トランスデューサ分離のこの上限によって、トランスデューサの直径の上限が決定されるが、それはトランスデューサが大きくなると単純に物理的にアレイに合わなくなるからである。所定の性能（例えば、１ｍでのｄＢ／Ｗの感度、最大パワー能力および帯域幅）を備えるトランスデューサの費用および複雑さは、その物理的な大きさが低減されると非常に急峻に増大するが、その一因は、低周波数感度が振動板の面積の二乗に比例し、かつ小さな振動板からの大きなＬＦ出力には非常に大きな可動域が必要であって、それによって今度は、非常に長い磁気間隙かまたは非常に長く重く非効率なコイルが必要となることである。
【００５５】
所定のトランスデューサのタイプに対して、アレイとその駆動電子回路Ｃの費用および複雑さは、必要とされるトランスデューサの数とほぼ線形に増大する。分析的な形では、特徴的な囲みの大きさ、幅Ｗと高さＨ（実際に長方形であろうがあるまいが）の２Ｄアレイについて、面積Ａは、
Ａ＝ｋＷＨ
（ここで、長方形のアレイについてｋ＝１、楕円形アレイのような他の形についてｋ＜１）である。ｃが、空気中の音速（〜３４０ｍ／ｓ）であり、Ｆｈが、望ましくないサイドローブを備えないアレイによって方向操作されるべき最も高い周波数であるなら、トランスデューサ分離Ｓが従うべきは、
Ｓ＜＝ｃ／Ｆｈ
（ここで、ｃ／Ｆｈは、周波数Ｆｈの音の空気中の波長）である。この結果は、ビームがアレイに垂直にアレイ軸に沿って方向操作される場合について成り立つことに注意する。ビームが軸からある角度ｂだけずれて方向操作されると、アレイ軸に対して〜９０度で最初にサイドローブが現れ、そしてＳをさらに低減してサイドローブを消去しなければならない。ビームが軸から９０度ずれて方向操作されるならば、Ｓは、格子サイドローブを防ぐためにＳ＜＝ｃ／２Ｆｈを満たさなければならない。以下においてｂ＝０で、ビームが軸上にある場合のみを考慮するが、上記と同様の考察はなおも当てはまる。
【００５６】
そうすると、アレイＮにおけるトランスデューサの概数は、下式によって与えられる。
Ｎ＝ｋ（Ｗ／Ｓ）（Ｈ／Ｓ）
そして、各大きさにおいて最も近い完全なトランスデューサに切り上げて、
Ｎ＝ｋＲｏｕｎｄ（Ｗ／Ｓ）Ｒｏｕｎｄ（Ｈ／Ｓ）
（ここで、Ｒｏｕｎｄ（ｘ）は、その独立変数を近辺の整数に変えるある適当な切り上げ関数である）。
【００５７】
最後に、費用Ｃがトランスデューサの数Ｎに比例するという上の記述を思い起こすと、
Ｃ＝ｊＮ
ここで、ｊはある近似の比例定数である。そうして、必要とされるトランスデューサの数Ｎは、近似的にｋ、Ｗ、ＨおよびＦｈ２に比例する（なぜなら、Ｓ＜＝ｃ／Ｆｈ）。
【００５８】
一方、アレイのビーム方向操作性能はその広がりに比例し、すなわち、Ｗの値が大きいほど可能な水平のビーム幅は狭くなり、Ｈの値が大きいほど可能な垂直のビーム幅が狭くなる。また、Ｓの値が小さいほど（かつ結果としてＦｈの値が大きいほど）、望ましくないサイドローブを備えない最大方向操作可能周波数が高くなる。このように、費用／性能の利益は、これらの値をより小さくすることとより大きくすることとの間の折衷事項である。「最適の」解は無く、高いか低いかの費用に対して高いか低いかの性能を提供する解の組のみがある。
【００５９】
表現（のみ）を簡単にするために、前述においては、トランスデューサが水平および垂直の長方形（かつ実際には正方形）の格子に配置されたものと仮定したことに注意する。実用上より良好な均一のトランスデューサ配置が可能であり、それには三角形格子の配置も含まれていて、その格子の方向は、生成されるサイドローブの望ましくない効果を最小限化するように選択されている。そのような各格子配置において、異なってはいるが同様の式が適用され、それら全てがこの発明に含まれる。明快さのために、正方形の格子配置のみが記述されている。
【００６０】
例示のみを目的として、いくつかの例となる図が与えられる。サンプルの長方形、正方形格子アレイは、およその大きさＷ＝８００ｍｍ、Ｈ＝６００ｍｍを有し、Ｆｈは〜８ｋＨｚとなるように選択される（フルレンジの方向操作性能‐対‐適切な非常に直径の小さいトランスデューサの利用可能性の折衷）。そうすると、
Ｓ＜＝ｃ／Ｆｈ
であるので、
Ｓ＜＝３４０／８０００〜４２．５ｍｍ
実用性を配慮して、Ｓ＝４０ｍｍが選択される。そうして、正方形格子アレイについてｋ＝１であるので、
Ｎ＝ｋＲｏｕｎｄ（Ｗ／Ｓ）Ｒｏｕｎｄ（Ｈ／Ｓ）
＝Ｒｏｕｎｄ（８００／４０）Ｒｏｕｎｄ（６００／４０）
＝２０ｘ１５＝３００
そうすると、そのようなアレイは、およそ３００のトランスデューサ、各トランスデューサを駆動する別々の増幅器（合計３００個）および３００個の増幅器のアレイを駆動するための非常に多数の信号処理チャンネル（入力オーディオ源チャンネルの数に依存する）を必要とする。これは明らかに複雑で、おそらくは高価なシステムである。
【００６１】
ステレオのみの信号、またはステレオ信号プラス中央チャンネルのみの再生については、水平の大きさが狭いサウンドビームが良好に作用する（左右のチャンネルサウンドビームが、左右の壁またはリスニング領域のその他の反射体で跳ね返るとき）こと、さらには、垂直のビーム幅が再生を成功させる上で相対的に重要でないということも、モデル化、分析および実験から見出されている。そうして、オーディオの性能に低い影響しかないアレイの費用および複雑さを低減するために、Ｈアレイの大きさ（高さ）をＷの大きさ（幅）に対して大きく低減させ、そうして、ほぼ正比例して、アレイとその電子駆動回路の費用および複雑さを低減することができる。限界において、Ｈは、以下の値までは低減されるが、それよりは低減されず、
Ｒｏｕｎｄ（Ｈ／Ｓ）＝１
それは、Ｈの大きさが、少なくとも、用いられるアレイトランスデューサの垂直の広がりと同じ大きさでなければならないからであり、そうして、垂直アレイビーム幅は、個々のトランスデューサビーム幅とほぼ同じだけの広さとされ、本質的には１つの「行」のトランスデューサがある。
【００６２】
用いられるアレイ格子パターンによっては、これらは必ずしも直線上にあるわけではなく、例えば三角形の格子が用いられるときもある。この限られた場合において、費用Ｃは、
Ｃ＝ｊＮ＝ｊｋＲｏｕｎｄ（Ｗ／Ｓ）Ｒｏｕｎｄ（Ｈ／Ｓ）＝ｊｋＲｏｕｎｄ（Ｗ／Ｓ）
【００６３】
さらには、完全サラウンド音もまた、そのような高さの低減されたアレイまたはＲＨＡで、しばしば成功のうちに再生されるということも、モデル化、分析および実験によって見出されている。これらのアレイは、Ｈ＜＜Ｗ、例えばＨ＜Ｗ／４またはＨ＜Ｗ／８以下、さらには垂直の大きさが水平のトランスデューサの間取りにほぼ等しいＨ〜Ｓさえをも有する。そのようなアレイは、広い垂直ビームではなく、細い水平ビームを生成し、そして、リスニング領域のいずれかの側にリスナーを過ぎる垂直の扇ビーム（すなわち、水平に狭く垂直に広い）を向け、リスニング領域の後方の側壁または後方の壁にそれらが向かう途中でリスナーがそれを聞くことはなく、そしてそれが側壁および／または後方の壁で跳ね返ってリスナーの背後からリスナーへと戻ることで、サラウンド音に必要とされる効果を生成するようなリスニング環境である場合に、サラウンド音を成功のうちに生成する。
【００６４】
このように、１つの観点において、発明によって、相対的に低い費用で受け入れ可能な性能が提供される。
【００６５】
（トランスデューサのサイズおよび選択）
前述のように、直径の小さい広帯域アレイトランスデューサ（すなわち、ＬＦからＨＦに至るまでをカバーする）は、作るのに、とりわけＬＦ端をカバーするのに、費用がかかって困難であり、それは、それらが非常に大きな可動域を必要とするからであって、そしてアレイ全体としては、費用がかかって広く消費者が使うものとはならない。
【００６６】
この問題を解決するには、全てのＬＦオーディオ成分を再生する１つ以上のＬＦトランスデューサを加えればよい。そして残りのアレイトランスデューサは、中および高周波数のみしか再生する必要がなく、簡単な、低費用のトランスデューサで充分である。好ましくは、ＬＦトランスデューサ（「ウーファ」）は、丁度アレイの境界内かまたは周囲に置かれる。これらは、再生すべきオーディオチャンネルの全てから、ＬＦ信号成分（この文脈で、ＬＦはおよそ３００乃至４００Ｈｚ未満を意味する）の全てを再生するのに用いられる。
【００６７】
良好なＬＦ再生のために、ウーファは、一般にアレイトランスデューサよりも大きな直径を有する。ウーファをアレイの周囲に置くことで、アレイトランスデューサの密接な均一の間取りが乱れることを回避し、そうして、ウーファがアレイの本体内に置かれていたならば生じたであろう好ましくない格子サイドローブが加わって生じるのを回避する。
【００６８】
ＬＦ成分の分配は、幾通りかのやり方で行うことができる。最も簡単な場合には、ＬＦ成分は、各オーディオ入力チャンネルから濾波して取り出され、１つ以上のウーファへと分配される。洗練されると、ＬＦオーディオ成分を、左前および左後のチャンネルからアレイの左に位置する１つ以上のウーファに分配し、右前および右後のチャンネルからアレイの右に位置するウーファに分配する。これによって、オーディオ信号の左右への分離が高められる。そのような装置において、中央チャンネルのＬＦオーディオ成分は、アレイの左右に位置するウーファに都合良くほぼ等しく分配される。さらに洗練されると、中央チャンネルのＬＦ成分は、むしろ、アレイの中央またはその近くの広帯域ＬＦ可能アレイトランスデューサの小さなグループに全体的または部分的に分配できる。しかしながら、そのような中央ＬＦアレイトランスデューサは、必要とされるアレイトランスデューサの間取りを乱さないとすれば、必然的に直径の小さなものとなり、したがって、残りのアレイトランスデューサよりも費用がかさみ、および／または複雑なものになりそうである。
【００６９】
（真正面チャンネル）
アレイがリスニングルームの（壁の１つの真ん中に対比して）コーナーまたはその近くに置かれるとき、左前および右前（ステレオまたはサラウンド音）チャンネルを表すサウンドビームに適切な跳ね返りポイントを見出して、正しい方向から（すなわち左前および右前位置から）リスナーに到達するビーム軌道が含まれるようにするのはより困難であり得る。
【００７０】
この問題を解決するには、少なくとも２つのより大きなＬＦトランスデューサを、丁度アレイの境界内かまたは周囲であるが、アレイの左右の側に支配的に位置付けて、追加し、これらのトランスデューサのみを用いて（すなわち、アレイの他のものは用いず）左前および右前チャンネルの全スペクトルを（それぞれ）再生すればよい。
【００７１】
これらのＬＦトランスデューサもまたフルレンジ（すなわち、ＬＦからＨＦまで、ここで、ＨＦは、１５ｋＨｚから２０ｋＨｚまでを意味する）の応答が可能であるなら、好都合である。好ましくは、この目的でのＬＦトランスデューサは、「ホイザ（ｗｈｉｚｚｅｒ）」コーンの備わるウーファのような広帯域トランスデューサである。
【００７２】
代わりに、より大きなＬＦトランスデューサが左前および右前のオーディオチャンネル帯域幅を再生することが不可能であるならば、それらは、ＬＦトランスデューサの各々に最も近いアレイトランスデューサの１つ以上と関係して用いられて良く、帯域分割フィルターは、左右のチャンネルのＬＦ成分を左右のＬＦトランスデューサにそれぞれ向け、かつＬＦより上の成分を隣接する／最も近い１つ以上のアレイトランスデューサの各々に向ける。このようにして、左前のチャンネルは、アレイの左端から支配的に発し、右前のチャンネルは、アレイの右端から支配的に発し、２または多数のチャンネル源の通常のＬおよびＲステレオ成分の受け入れ可能なレンダリングを与える。
【００７３】
このアプローチは、ＬＦトランスデューサの物理的な分離が広ければ広いほど、とりわけ画像と一緒に音を再生するのに用いられるとき、最新の２８”乃至４０＋”のビジュアルディスプレイ画面（ＴＶ）と連結して、より良く作用する。しかしながら、それはＬＦトランスデューサの分離がより小さくてもまた適用可能である。リスナーによって認識される左右の音ステージの空間的な分離は、通常かつ周知のワイドステレオ信号処理アルゴリズムのいずれかを用いることでさらに高められる。
【００７４】
（不均一なアレイ）
サラウンド音用高さ低減アレイの費用および複雑さは、テレビ受信機のような非常に容量の大きい一般消費者用の装置にとってはなおも高すぎる。そのような装置が実行可能であるためには、トランスデューサ、駆動増幅器および信号処理チャンネルの数をできる限り減らして費用を最小限化し、一方、左前、中央、右前、左後および右後のチャンネルの分離をできる限り高く維持することが必要である。アプリケーションが、例えば、ワイド画面ＴＶ（例えば、４２”のプラズマ画面）であれば、ほぼその画面と同じぐらい広いアレイを有していて、全ての前面チャンネルの音が、画面幅をほぼ完全に横切って分配されるようにすることが望ましい。許容可能なトランスデューサの最大の間取りＳ（前述されており、望ましくない格子サイドローブを防止する）が与えられると、これによってトランスデューサの最小限の数Ｎ＞＝Ｒｏｕｎｄ（Ｗ／Ｓ）が暗示されており、それでは、商業化するにはあまりにも合計費用Ｃ（＝ｊＮ）が大きくなってしまう。実際の例：４２”の対角線、１６：９のアスペクト比のディスプレイ画面であってＷ＝９３０ｍｍとなるようなものを想定する。音響上のおよびトランスデューサの選択の理由からＳ＝４０ｍｍであるならば、画面と同じ高さＨ、すなわちＨ＝５２３ｍｍの完全２Ｄ正方形格子アレイには、
Ｎ＝ｋＲｏｕｎｄ（Ｗ／Ｓ）Ｒｏｕｎｄ（Ｈ／Ｓ）
＝１ｘＲｏｕｎｄ（９３０／４０）Ｒｏｕｎｄ（５２３／４０）
＝２３ｘ１３
＝２９９トランスデューサ
が必要となる。
【００７５】
２Ｄアレイの高さＨが（この正方形格子の例において）１つのトランスデューサの高さに低減されているような限定のある場合においてでさえ、なおもこれには、
Ｎｍｉｎ＝Ｒｏｕｎｄ（９３０／４０）＝２３トランスデューサ
が、２３の駆動増幅器および多くの信号処理チャンネル（例えば、５段階に方向操作されるサウンドビームシステムでは、最小で５ｘ２３＝１１５の信号処理チャンネル）と一緒に必要となる。
【００７６】
この費用／複雑さ問題の潜在的な解法をここに記述する。第一に、前述のアプローチを用いて、アレイトランスデューサを、ＬＦ無しの低価格装置および、ＬＦオーディオ成分と、可能ならば（ステレオおよび／またはサラウンド音用の）完全な左前および右前チャンネルとを再生するのにアレイの左右端で用いられる、少なくとも一対の、より大きな直径、ＬＦまたは広帯域トランスデューサで実現できる。しかしながら、高さを限定する場合（アレイは１トランスデューサの高さ）においてでさえ、これらの技法にはなおも、多数のアレイトランスデューサおよび、丁度示された例についてはさらに最小２１（またはそれぐらい）のアレイトランスデューサが、ＬＦトランスデューサの間に必要である。アレイトランスデューサの間取りＳを増大させると、費用および複雑さを低減できるが、設計上の目標である４０ｍｍを超えてトランスデューサの間取りＳを増大させると、意図したビームの方向が意図的にリスナーの一人以上または全員を外すようにする（例えば、左後または右後のチャンネルビームが一回以上壁または天井で跳ね返った後でのみ聞こえるように意図される）とき、しばしば直接リスナーに向けられる、受け入れることのできない、およそ８ｋＨｚ以上の完全振幅のサイドローブが生成される。
【００７７】
その解法は、トランスデューサの数を、経済的に受け入れることのできる数、例えば、Ｎｒｅｄ＜Ｎｍｉｎに低減することであるが、通常のように均一なトランスデューサ間の間取りを用いずに、トランスデューサ間の間取りを不均一として、とりわけ隣接するトランスデューサの対の間の間取りを、アレイの中央からその対が離れるにつれて増大させる。その効果は、格子サイドローブを「不鮮明とする」ことであり、それらの最大限の振幅を低減し、そしてそれによって、それらの抑制的効果（ｎｕｉｓａｎｃｅ  ｖａｌｕｅ）が低減される。
【００７８】
この効果を達成するのに多くの方法があり、それらのいくつかは、この点について有益であり、すなわち、それらによって、トランスデューサの全体数がより小さくとも、所定の長さ（または高さ）またはアレイの全体サイズにわたっての配列を可能とし、一方、望ましくない全振幅の格子サイドローブビームの生成を回避するものである。１つのとりわけ有益な構成を以下に記述するが、ここでそのプロセスでは、アレイの主要な寸法の１つ（例えば、正方形／長方形のアレイについては幅または高さ、あるいは三角形のアレイの３つの主要な方向の１つ）を記述している。
ｉ）最初に、アレイのこの寸法において用いるトランスデューサの数を偶数とするか奇数とするかを決定する。
ｉｉ）偶数であるならば、第一の（中央の）対のトランスデューサがアレイの（この寸法における）中央ラインについて均等に間取りされ、奇数であるならば第一のトランスデューサが、この寸法において、アレイの中央に置かれる。
ｉｉｉ）次に、奇数の場合は残りのトランスデューサを、偶数の場合は全てのトランスデューサを、この寸法に沿っての平均アレイ振幅密度が、均一に駆動されるトランスデューサを用いて、有用な開口照射関数（ａｐｅｒｔｕｒｅ  ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ  ｆｕｎｃｔｉｏｎ）、例えば、直交、コサイン、ハニング、ハミング、ガウスなどに近似するように分配する。そのような間取り構成を決定する１つの方法を以下に記述する。
【００７９】
丁度記述された構成の変形例では、トランスデューサの１つ以上に供給される異なるパワーレベルを用いており（なぜなら、おそらくは、例えば、そのようなアレイの端またはその近くのトランスデューサの１つがウーファ、可能ならば広帯域ウーファであるときのように、より大きなまたは小さなパワー取り扱い能力を備える異なるトランスデューサがあるからである）、この変形例の構成において、同じ目標が掲げられており、すなわち、これらの他の理由で選ばれる個々のトランスデューサへの特別なパワーまたは振幅の分配を行って、アレイの平均局部振幅密度が、トランスデューサの適切な間取りによって、望ましい開口照射関数に密接に従うものとされ、そして一般には、より高い振幅を備えるトランスデューサが、そうでないものよりも、それらに隣接するものからより大きく間取りされるものとなり、かつ振幅が低減されるトランスデューサが、それらに隣接するものにより近く（すなわち、最初の変形例でない構成におけるよりは）間取りされるものとなる。
【００８０】
そのように分配される間取り構成の主要な利点は、それによって、規則的なアレイによって生成される狭い全振幅の規則的に間取りされた格子サイドローブ（その臨界間取り周波数を超える）が、広い低振幅の分配された間取りのサイドローブへと変えられ、したがってそれは、どの１つの方向をも特定して「指す（ｐｏｉｎｔ）」ことはなく、そうして、サイドローブ「内で（ｗｉｔｈｉｎ）」リスナーに認識される効果をより小さなものとする。
【００８１】
前述の構成による不均一なアレイトランスデューサの間取りを選択する１つの有益な方法をここに記述する。簡素化のために、均一なトランスデューサの振幅を備える一次元のアレイ構造を記述するが、その方法は、不均一のトランスデューサ振幅を備えて二次元またはそれ以上で容易に一般化され、それらの構成もまた、この発明の一部である。
【００８２】
この構成の本質は、線形のソース振幅密度（１‐Ｄアレイについて）または局所ソース振幅密度（２‐Ｄについて）アレイの局部（隣接する）トランスデューサでの平均を、有用なウインドウまたはアポディゼーション機能（ａｐｏｄｉｓａｔｉｏｎ  ｆｕｎｃｔｉｏｎ）であって、その通常の例には、コサイン、ハニングおよびガウスが含まれるものに従わせることである。一般に、均一に駆動されるトランスデューサについて、それらの分離は、アポディゼーション関数がより低いこれらのアレイ開口の部分においてより大きい（そして一般に、これらの関数はアレイの中央からアレイの端に向かってなだらかに減少する）。
【００８３】
１つの特定の実施例をここに記述する。（以下の表記ｙ＝ｉｎｔｅｇｒａｌ（ｘ）ｆｒｏｍ  ａ  ｔｏ  ｂを、ｙがｘを極限ｘ＝ａとｘ＝ｂとの間でｘを限定的に積分したものであることを示すものとして使う。）
Ａ）アレイ長Ｌ［長さ単位］を選び、拡大縮小係数Ｓ＝１／Ｌを定義する。拡大縮小された距離単位ｘをアレイ長が１になるように定義する。
Ｂ）開口重み付け関数、例えばＷ（ｘ）＝ｃｏｓ（ｐｉ  ｘ／２）を選ぶ。
Ｃ）アレイにおけるトランスデューサの数Ｎを選ぶ。
Ｄ）０、１、２、、、Ｎ−１と番号付けられたトランスデューサを、ｘ＝Ｘ０、Ｘ１、Ｘ２、、、ＸＮ−１［拡大縮小された距離単位におけるＮＢ］に位置付ける。
Ｅ）Ａ＝ｉｎｔｅｇｒａｌ（Ｗ（ｘ））ｆｒｏｍ  ｘ＝Ｘ０  ｔｏ  ｘ＝ＸＮ−１とし、すなわち、ウインドウ振幅の合計で必要とされるのは、隣接するＸｉとＸｉ＋１のトランスデューサの（Ｎ−１）対の各々の間の開口が、平均で合計開口に等しく貢献ｙ（ｉ）＝Ａ／（Ｎ−１）する。
Ｆ）そしてＸ０＝−１／２と設定し、第一のトランスデューサは定義によってｘ＝−１／２にある。
Ｇ）ｙ（０）＝Ａ／（Ｎ−１）＝ｉｎｔｅｇｒａｌ（Ｗ（ｘ））  ｆｒｏｍ  ｘ＝Ｘ０  ｔｏ  ｘ＝Ｘ１となるようにＸ１を求める［積分可能なウインドウ関数Ｗ（ｘ）について、これは分析して簡単に解けることに注意する。より複雑なウインドウ関数については計算して解くほうがより容易である］
Ｈ）同様の計算によってｉ＝２からＮ−１まで連続して残りのＸｉを求め、すなわち
ｙ（ｉ−１）＝Ａ／（Ｎ−１）＝ｉｎｔｅｇｒａｌ（Ｗ（ｘ））  ｆｒｏｍ  ｘ＝Ｘｉ−１  ｔｏ  ｘ＝Ｘｉである。
Ｉ）適切に近似してＸＮ−１＝＋１／２であることが求められ、すなわちＮ番目のトランスデューサは単位長アレイの端にある。そしてアレイにおけるトランスデューサの［長さ単位］における位置が、Ｘ０、Ｘ１、Ｘ２、、、ＸＮ−１をＳで割ることによって求められる。
【００８４】
実際には、追加の、有用なトランスデューサの間取りの分配は、線形性パラメータＲ、０＜＝Ｒ＜＝１を定義することによって生成され、ここで、Ｒ＝０は、均一な間取りを作り出し、またＲ＝１は、前記方法によって計算されるような完全に不均一な間取りを作り出すものであることが見出される。第一に、重み付け関数Ｗ（ｘ）は、次のように正規化されたバージョンのＷ’（ｘ）で置き換えられる。
１＝ｉｎｔｅｇｒａｌ（Ｗ’（ｘ））  ｆｒｏｍ  ｘ＝Ｘ０＝−１／２  ｔｏ  ｘ＝ＸＮ−１＝＋１／２
同様に、正規化された均一のまたは方形の重み付け関数Ｕ’（ｘ）＝１は、次の特性を有することが分かる。
１＝ｉｎｔｅｇｒａｌ（Ｕ’（ｘ））  ｆｒｏｍ  ｘ＝Ｘ０＝−１／２  ｔｏ  ｘ＝ＸＮ−１＝＋１／２
そして、上のステップＧ）およびＨ）では、代わりに以下を用いる。
Ｇ）  以下のようにＸ１を求める。
ｙ（０）＝１／（Ｎ−１）＝（１−Ｒ）ｉｎｔｅｇｒａｌ（Ｕ’（ｘ））＋Ｒｉｎｔｅｇｒａｌ（Ｗ’（ｘ））
ここで、前のように双方のｉｎｔｅｇｒａｌは、ｆｒｏｍ  ｘ＝Ｘ０  ｔｏ  ｘ＝Ｘ１についてである。
Ｊ）  残りのＸｉを、順次ｉ＝２からＮ−１まで同様の計算で求め、すなわち、
Ｙ（ｉ−１）＝１／（Ｎ−１）＝（１−Ｒ）ｉｎｔｅｇｒａｌ（Ｕ’（ｘ））＋Ｒｉｎｔｅｇｒａｌ（Ｗ’（ｘ））
ただし、再度ｘ＝Ｘｉ−１からｘ＝Ｘｉまで積分する。
【００８５】
そうして、そのようなトランスデューサの間取りの分配の無限の集合を、０＜＝Ｒ＜＝１のようにＲの値を選ぶことによって、各全ての開口重み付け関数Ｗ（ｘ）について計算することができる。Ｒの特定の値によって、この明細書の他のところで説明しているような種類のアプリケーションについてとりわけ有用なアレイ構造が作り出される。例えば、Ｗ（ｘ）＝Ｃｏｓ（ｐｉ  ｘ／２）でＲ〜０．８とすると、２人（またはそれ以上）のリスナーの各々に同時に異なるプログラムを提供するのに適切な、最大ピークサイドローブ振幅の低いサイドローブエネルギーの空間的な分配が、非常に広くなるが、しかし、Ｒの多くの他の値も有用な効果を有していて、それらは、コンピュータで前述のアルゴリズムを実行し、そしてそのようなアレイによって生成されるビームの形をモデリングする別のプログラム（または同じプログラムの別の部分）への、トランスデューサの入力位置についてのＸｉの出力値を用いることによって選択される。
【００８６】
わずかに異なる特性を有するトランスデューサの不均一な間取り構成の異なる集合は、アレイの中央から始まって連続するトランスデューサ対の間取りの幾何学的数列に基づく。ｊが中央またはその右の第一のトランスデューサの番号（すなわち、ｊ＝Ｎ／２または（Ｎ＋１）／２）であり、かつｊ未満の番号が付されるトランスデューサが、アレイの中央について鏡面対称に位置付けられる、純粋な幾何学的数列（ここで、（Ｘｉ＋１−Ｘｉ）の（Ｘｉ−Ｘｉ−１）に対する比がｊ＜＝ｉ＜＝−１について定数である）で良好な結果が得られ、最初のビームの裾の振幅ならびに格子サイドローブの振幅を大きく低減するという特定の特性を有する。やはり、純粋に均一なアレイの間取り（Ｒ＝０）と不均一な間取りの幾何学的数列の間取り（Ｒ＝１）との間で滑らかな混合を作り出すパラメータＲは、前述のものと機能的に同様の方法で定義され、間にあるＲの全ての値によって、ビームおよびサイドローブのいかなる特長でも、所定のアプリケーションにおいて最も問題となるものを最適化するように選択することのできる、別の間取りの無数の集合が生じる。不均一の指数関数的なトランスデューサの間取りは、幾何学的数列の間取りに等しいことを示すことができる。
【００８７】
アレイ中央からの連続するトランスデューサの距離の幾何学的数列で、やはりアレイの中央について対称であるものが、トランスデューサの不均一な間取りの構成のさらに異なる集合において用いられる。ｊが中央またはその右の最初のトランスデューサの番号であり、かつｊ未満の番号が付けられたトランスデューサがアレイの中央について鏡面対称に位置付けられている純粋な幾何学的数列（ここで、（Ｘｉ＋１／Ｘｉ）の（Ｘｉ／Ｘｉ−１）に対する比がｊ＜＝ｉ＜＝Ｎ−１について定数である）がまた有用であり得る。やはり、均一なアレイの間取り（Ｒ＝０）と中央から距離のあるそのような幾何級数的数列（Ｒ＝１）との間の滑らかな混合を生み出すパラメータＲを、前述したのと機能的に同様の方法で定義することができ、間にあるＲの全ての値によって別の間取りの無限の集合が生じる。
【００８８】
同様に、なおも別の間取り構成では、以下の形の間取りが用いられ、ここで、ｐおよびｑは定数である。
（Ｘｉ＋１−Ｘｉ）＝ｐｌｏｇ（Ｉｑ）
やはり、そのような間取り構成は、特定の環境において有用であるビーム形およびサイドローブ形の特性の範囲を有する。
【００８９】
アレイトランスデューサを適切に不均一に間取りするように、これらの選択をする効果は、格子サイドローブがもはや完全な振幅（すなわち、望ましい主ビームと同様の強度）ではないというものであり、それらは、最大サイドローブピーク振幅が、信号ビーム振幅よりも少なくとも５ｄＢ、一般には１０ｄＢ低く低減されるように、振幅が低減され得るというものである。そうして、そのようなアレイにおける最小限受け入れ可能なトランスデューサの数はもはや、アレイの囲みの大きさの許容できる最大の間取りに対する比（すなわち、〜Ｗ／ＳｘＨ／Ｓ）によってではなく、非常に少数のトランスデューサと受け入れ可能な信号対ノイズ比との間で選択可能な折衷（この場合の信号は、望ましい方向からの可聴なレベルの音であり、ノイズが不鮮明とされたビームのサイドローブからの可聴なレベルの音である）によって制御される。これによって、アレイの設計者には、性能に対して費用を釣り合わせるのにさらなる自由度が加えられる。
【００９０】
アレイ性能におけるこれらの改良は、追加の信号処理を用いることなく達成されており、すなわち、これらの利点を達成するために、周波数から独立した信号の遅延のみを適用する必要があって、各トランスデューサ駆動チャンネルに特別な余分のフィルターを加える必要は（おそらく、場合によりけりの、最低限の追加計算または電子回路で行うことのできる単純な振幅重み付け関数以外に）無く、そうして追加の費用を負うことも無いということに注意する。これは、異なる音を、お互いにかなり近くにいる異なるリスナーに向けるのにアレイが使われている場合にとりわけ価値があり、それは、同一出願人による特許番号ＷＯ０１／２３１０４に記述されている性能の特別な場合である。
【００９１】
例えば、まず、均一に間取りされているアレイが、ソファの一端にいる一人のリスナーＬ１にオーディオプログラムＡＰ１（おそらくはそのソファから見えるところにある画面に表示されるビデオプログラムＶＰ１と関連している）を、かつおそらくは同じソファの他端にいる第二のリスナーＬ２にオーディオプログラムＡＰ２（おそらくは見えるところにある同じかまたは別の画面に表示されるビデオプログラムＶＰ２と関係している）を第二のサウンドビームによって、提供することが望まれているときの場合を想定する。その二人のリスナーは、水平な平面（であって、通常はほぼ同じ水平の高さであるが、可能性として一人のリスナーが例えば床に座っているならば異なる高さにある）においてアレイの中心にある角度Ａを定める。
【００９２】
Ｌ１に向けられるビームがＦｃより高い周波数Ｆｘを含み、ＦｘのサイドローブがＬ２に向けられるように同じ角度Ａだけ主ビームから分離されているとき、Ｌ２には、最大パワーでその周波数ＦｘのＬ１のプログラムオーディオが聞こえ、Ｌ１のオーディオプログラムのＦｘに隣接する周波数は、周波数がＦｘとより異なるにつれ、大きいけれどもより低減されたレベルで聞こえる。この干渉は非常に騒々しいものであり得る。特定のアレイについてのＦｃの値およびリスナーの分離角度によって、このことが同時に起こるいくつかの周波数Ｆｘ１、Ｆｘ２、、、があり得る。この場合を、全体として同じ大きさのアレイが、良好に設計された不均一なトランスデューサの間取りを用いているときに起こることと対比する。
【００９３】
ここで、意図せずしてＬ２のプログラムがＬ１に最大レベルで聞こえる周波数Ｆｘが無いとき‐実際不均一のアレイにおいてトランスデューサの数が大きく減らされていて（同じようなサイズの均一なアレイにおける数と比較して）でさえ、意図していないリスナーに到達する不要のサイドローブレベルは、意図したリスナーに認識されるレベルより５ｄＢかまたはそれ以上低く設計することができる。そうすると、この性能の改良は、より費用がかかって複雑で均一なアレイでは、非常に価値がある。
【００９４】
リスナーに到達する方向をよりよく分離して、多重ビームサラウンド音性能のために不均一アレイを用いるとき、サイドローブの干渉を低減するという同様の利点が得られる。
【００９５】
（不均一アレイの変形例）
不均一アレイのさらに２つの有益な変形例、トランスデューサのサイズを不均一としたものおよびトランスデューサの位置が非対称であるものを、ここに記述する。
【００９６】
前述の不均一アレイにおいて、アレイトランスデューサは中央でより近く間取りされ、アレイの端に向けてより広く間取りされている。したがって、直径のより大きなトランスデューサを、中心から離した位置に備え付けることが可能である。実際、端に向けて間取りが徐々に増大するにつれ、端に向けてトランスデューサの直径を徐々に大きくできる。利点は、直径のより大きなトランスデューサが直径の小さなトランスデューサに比べてより大きな感度およびより向上した効率を有し、かつ一般には費用をほぼ同じにできるということである。そうして、費用をほとんどまたは全く増大させずに全体の性能を向上できる。
【００９７】
これまで記述された不均一ラインアレイにおいて、トランスデューサの一般的な配置は、隣接するトランスデューサの対がアレイの中央からより離れるにつれ、そのトランスデューサの対が、より大きな分離を有するというものである。これは、垂直な中央線について対称なアレイに見られる傾向にある。
【００９８】
アレイの中央のいずれかの側に位置するトランスデューサの間取りの不均一性が中央について対称的でないならば、すなわち、トランスデューサの位置が中央について鏡面像でないならば、最大サイドローブ値のさらなる低減が達成できる（すなわち、サイドローブは非対称性によってなおさらに「不明瞭にされる」）。
【００９９】
間取りの幾何学的級数を０＜＝Ｒ＜＝１である非線形パラメータＲで生成する、先に記述した方法を用いると、その方法で、中央線のいずれかの側に対称的なトランスデューサ位置が作られる。中央線のいずれかの側のトランスデューサ位置についてパラメータＲの異なる値を用いることで、非対称な不均一パターンを作り出すことができる。この場合、中央の両側での間取りはなおも幾何学的に関係しているが、中央のそれぞれの側で実際の間取り値は異なっている。
【０１００】
これを実施する例を以下に示す。これは、記述を明確にするために用意される１Ｄの例であるが、そのアプローチは、２Ｄおよび３Ｄにおいても等しく良好に作用する。
【０１０１】
２１個のトランスデューサを備える１ｍ長のアレイを考える。１９．７５ＫＨｚでは、ビームは真っ直ぐに前方に（アレイに垂直に）導かれ、−９０度から＋９０度の最小の最大サイドローブ値が達成されて、Ｒ＝０．９８で、垂直な中央線について幾何学的に対称的なトランスデューサの間取りでは、最大のサイドローブレベルが−７．７３ｄＢである。Ｒ（左）＝１．０かつＲ（右）＝０．４１（図２Ｉを参照）での非対称で不均一な間取りとすることによって、最大サイドローブレベルは−９．３３ｄＢに低下し、余分な部品、アレイのサイズもしくは信号処理無しで、価値ある１．６ｄＢの向上が得られる。
【０１０２】
前述の解法を実行することの可能な複数の配置が図２Ａ乃至図２Ｈに示されており、ここで、小さな円は、高周波数トランスデューサ（特許請求の範囲では第一のトランスデューサと称される）を表し、また大きな円は、低周波数または広帯域トランスデューサを表す。高周波数トランスデューサは、低周波数オーディオ信号を適切に出力するのは不可能である。
【０１０３】
ここで、図２Ａを参照すると、本発明による第一のトランスデューサアレイのスピーカーシステムの正面２００が示されている。
【０１０４】
その新規のサウンドプロジェクタには、４０ｍｍの正三角形ピッチで搭載された３８ｍｍの直径を有する１３２個の小さな高周波数（ＨＦ）トランスデューサ２１１のアレイ２１０が含まれており、その三角形のピッチは、三角形の底辺または頂辺がアレイの幅と平行となるように方向付けられている。ほぼ楕円形のアレイは、１７個のトランスデューサの中央の水平な行を備え、そして残りのトランスデューサのレイアウトは、三角形の格子におけるこの水平な中央線について概ね対称的であり、１７個の行の上下に、連続して隣り合う１６個、１５個、１２個、９個／１０個および４個／６個のトランスデューサの行を備え、トランスデューサは全体で１３２個となっている。
【０１０５】
そうして、トランスデューサは、１つのトランスデューサの中心が、上または下の行の、あるいは同等にその右または左の列の２つのトランスデューサ間の中央ライン上に置かれる、密度の高い（三角形の）アレイとして配置されている。１行または１列あたりのトランスデューサの数は、アレイの中央に向かって増大していて、アレイは卵型になっている。
【０１０６】
アレイ２１０は、長方形の基板２０１に載置され、コーナーは、サイズの等しい４個の低周波数（ＬＦ）トランスデューサまたはウーファ２１２を載置するために残されている。低周波数トランスデューサは、約１０５ｍｍの直径を有する。ＬＦトランスデューサの中心から中心までの間取りは、２００ｍｍを超える。ＬＦトランスデューサとＨＦトランスデューサとの間の中心から中心までの距離は、８５ｍｍから２４０ｍｍの範囲にある。
【０１０７】
基板の全体の寸法は、長さ７３４ｍｍかつ高さ４３４ｍｍで、そうして、ある部類の商業的に入手可能なテレビ受信機のサイズにほぼ整合している。
【０１０８】
直径３８ｍｍの高周波数トランスデューサの−３ｄＢのカットオフ周波数は、ｃ／Ｆｃ＝０．８６ｍのカットオフ周波数に対応して約４００Ｈｚである。したがって、サイドローブを低減するために最も近い低周波数トランスデューサ間の中間点の間取りは約０．４３ｍに設定するのが最も良く、かつ低周波数トランスデューサ間の領域は、高周波数トランスデューサで密に満たされている。
【０１０９】
ウーファの間取りについてのこの制約は、Ｆｃ未満への高周波数トランスデューサの応答曲線における低下を補償するよう適合される信号増幅を通して、カットオフ周波数を有効に低減することによって緩和される。しかしながら、この処理を通して望ましくない移相が導入され、それは「オーバードライビング」と称することができる。移相にも関わらず、全てのトランスデューサの位相は、高および低周波数トランスデューサの双方から発せられる音を方向操作するよう正確な遅延を導入するという目的で依然として制御可能なままであるべきである。したがって、以下に記述する信号処理には、例えばウーファ信号の信号経路に導入される移相または補償フィルターを含むことができる。図２Ｂの変形例においては、低周波数トランスデューサ２１２が、主アレイ２１０の下端に位置する線に沿って載置されている。この場合、低周波数トランスデューサは、図２Ａに示されている場合よりも高い周波数（トランスデューサの間取りに関して）に音を導くようサブアレイを形成することができる。
【０１１０】
発明のさらなる変形例が図２Ｃ乃至図２Ｊに示されている。図２Ｃ、図２Ｄおよび図２Ｅは、発明の高さが低減されたアレイ２００を示す。それぞれにおいて、高周波数トランスデューサ２１１のアレイ２１０は、水平方向に延びており、アレイの高さは、幅よりもずっと小さい。各アレイは、低周波数のみのまたは広帯域（低、中および高周波数）の伝送が可能である大きな直径のトランスデューサ２１２によってそれぞれ水平端で終端されている。図２Ｃおよび２Ｄにおいて、それぞれ３列および２列のトランスデューサがあり、一方、図２Ｅは１列のトランスデューサを示す。そのような高さの低減されたアレイは、複雑ではなく、そうして図２Ａおよび図２Ｂに示される、より大きなアレイよりも費用がかからず、かつそれらのコンパクトな形状によって、テレビ画面またはその隣（好ましくは下または上）に良好に据え置かれるものとなる。
【０１１１】
発明の不均一アレイの例が、図２Ｆ乃至図２Ｊに示されている。高周波数トランスデューサ２１１の水平な間取りは、アレイ２１０の長さに沿って変化し、その間取りは、アレイの両端に向けて大きくなっている。図２Ｆには、全て同じサイズのトランスデューサ２１１のアレイ２１０が示されており、一方、図２Ｇには、直径のより大きなトランスデューサ２１２で、端のトランスデューサが置き換えられているものが示されている。図２Ｈには、やはり同じサイズのトランスデューサ２１１が示されているが、この場合には、トランスデューサの直径が大き過ぎてそれらは直線状に配置されていない。この場合に、アレイの中心の５個のトランスデューサ２１３が互い違いとされていて、すなわち、それらは垂直に変位されていて、一方、それらの水平の間取りは、図２Ｆおよび図２Ｇにおけるのと同じままである。図２Ｆ乃至図２Ｇの配置によると、望ましくないサイドローブを生じさせることなく、高い指向性のあるサウンドビームの生成が可能であり、したがって、二重モノラルまたはサラウンド音のようなアプリケーションにおいて、とりわけ利点がある。
【０１１２】
図２Ｉには、不均一でありかつ垂直中央線について非対称であるトランスデューサの分離の例が示されている。この構成によると、サイドローブの低減に関して有用な普通以上の性能を達成することが見出されている。
【０１１３】
図２Ｊには、アレイの両端に向けてトランスデューサのサイズが増大する不均一なアレイが示されており、トランスデューサは、間取りが変化しているけれども全体を通して密に間取りされている。大きなトランスデューサは、小さなトランスデューサよりも感度が高く、効率が良いので、そのような配列によって性能は向上しそうである。図２Ｊに示されているトランスデューサは、図２Ｆ乃至図２Ｈのものと同じトランスデューサ間の間取りを有する。
【０１１４】
以下において、新規のサウンドプロジェクタの様々な部品を記述する。たいていの部品は、周知のシステムにおいて用いられているものと類似または同一であって、新規の配置に適合させることのみが必要である。
【０１１５】
図３Ａを参照すると、入力３０１で、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）などのような装置から、オーディオ源の材料が、Ｓ／ＰＤＩＦフォーマットかまたはその他の産業標準フォーマットの、光または同軸電気デジタルデータストリームとして、サウンドプロジェクタによって受け取られる。この入力データは、単純な２チャンネルのステレオ対か、ドルビーデジタル（登録商標）５．１またはＤＴＳ（登録商標）のような圧縮され、符号化された多チャンネルのサウンドトラックか、オーディオ情報の多重の別々のデジタルチャンネルかを収容する。
【０１１６】
符号化され、および／または圧縮された多チャンネル入力はまず、標準オーディオおよびビデオフォーマットに利用可能な装置およびファームウエアを用いて、デコーダー３０２で復号および／または解凍される。アナログデジタル変換器（図示されない）もまた内蔵されていて、アナログ入力源への接続（ＡＵＸ）が可能であり、それは、直ちに適切にサンプルされたデジタルフォーマットへと変換される。結果として得られる出力は、典型的には、３対、４対またはそれ以上の対のチャンネルを備える。サラウンド音の分野においては、これらのチャンネルはしばしば、左、右、中央、サラウンド（または後方）左およびサラウンド（または後方）右チャンネルと言及される。低周波数効果チャンネル（ＬＦＥ）のような他のチャンネルも、信号中に存在してよい。
【０１１７】
これらのチャンネルまたはチャンネル対は、それぞれサンプルレートコンバータ（ＳＲＣ）３０５に送られ、それは、信号を、内部システムクロック３０４のクロック信号によって同期された４８．８ＫＨｚおよび２４ビットの量子化の内部データフローへと変換する。
【０１１８】
そして信号ストリームは、デジタル信号処理（ＤＳＰ）ステージ３０６へと入り、それは、トランスデューサの特性または性能を補償し、補間し、かつ９６ＫＨｚの信号ストリームへとアップサンプリングする。このＤＳＰステージ内でまた、以下の図４を参照してより詳細に記述しているように、信号ストリームから低周波数コンテントを取り除く整合フィルターが実現されている。
【０１１９】
さらなるＤＳＰステージ３０７は、全ての入力オーディオチャンネル（典型的には８つ）にアンチエイリアスおよび音質制御濾波を行い、そして全体として８倍にオーバーサンプルされたデータレートへとオーバーサンプリングおよび補間を行って、３９０ＫＨｚで８チャンネルの２４ビットワード出力サンプルを作り出す。このＤＳＰステージにおいてもまた、信号制限とデジタルボリューム制御が行われる。
【０１２０】
ＤＳＰステージには、１つ以上のデジタル信号プロセッサーユニットが含まれている。これらは、商業的に入手可能なＤＳＰを用いて実現することができる。代わりに、信号処理の一部または全ては、特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ）の形で注文に応じてシリコンで実現されてもよい。
【０１２１】
典型的にはＡＲＭ（ＲＴＭ）コアに基づいて、制御ユーザーインターフェースユニット３０３のマイクロプロセッサーが、アレイのトランスデューサのためのタイミング遅延データを、ユーザーからリモコンまたはインターフェースとなるコンピュータ装置を介してデジタルサウンドプロジェクタに送られたリアルタイムビーム方向操作設定から計算する。代わりに、このタイミングの計算は、よりパワフルなＤＳＰへと転送することもできる。サウンドプロジェクタが、出力チャンネルの各々を独立して方向操作できる（各オーディオ入力チャンネル、典型的には４つから６つ、について１つの方向操作された出力チャンネル）とすると、別々の遅延計算が多数行われる。この数は、方向操作される出力チャンネルの数にトランスデューサの数を掛けたものに等しい。デジタルサウンドプロジェクタが、各ビームをリアルタイムで動的に方向操作することもまた可能であるならば、著しい遅延なく計算を行うことも必要となる。一旦計算が行われると、遅延要件または時間は、利用者書き込み可能ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）３０８に配送され、ここで遅延が、高速静的バッファＲＡＭバッファ３０９を用いて実際に加えられて、８つのチャンネルの各々のデジタルオーディオデータサンプルに加えられる必要な遅延を生成し、各チャンネルの別々に遅延されているバージョンが、出力トランスデューサの各々（図２Ａの実施例においては１３２個）について生成されている。代わりに、この遅延機能は、ＡＳＩＣ内でより費用効果的に実行することもできる。制御ユーザーインターフェース３０３におけるＡＲＭコアもまた、全てのシステム初期化および外部との通信を取り扱う。
【０１２２】
信号ストリームが、高速静的バッファＲＡＭ装置３０９を制御するＦＰＧＡロジックに入る。
【０１２３】
そして、周知の装置において、２４ビット幅かつ３９０ＫＨｚの１３２個の信号が各々、ＤＳＰステージのＦＰＧＡ３０８においてもまた実現されている量子化／ノイズシェーピング回路を通され、データサンプルワード長を３９０ＫＨｚで８ビットに低減し、一方で、ノイズシェーピング技法を用いて、可聴帯（すなわち〜２０Ｈｚから〜２０ＫＨｚまでの信号周波数帯）内の高い信号対ノイズ比（ＳＮＲ）を維持する。このステージで、所望のウインドウ関数によってトランスデューサ出力の各々に重みを加えることがさらに可能である。
【０１２４】
サンプルワード幅の低減されたデータストリームが、各々３１．２５Ｍｂ／ｓで、追加のボリュームレベルデータを収容する１３の直列データストリームに分配される。各データストリームは、１３のドライバ基板の１つに割り当てられる。さらに４つの信号ストリームが、低周波数トランスデューサのドライバに割り当てられる。
【０１２５】
図３Ｂに示されるように、ドライバ回路基板は、好ましくは、それらが駆動するトランスデューサ３１３に物理的に近く、それらが制御するトランスデューサの各々に、パルス幅変調クラスＢＤ出力ドライバ回路を提供する。他のパワー増幅器もまた適用可能である。
【０１２６】
ドライバ回路への供給源圧は、クラスＤパワースイッチとして同じ印刷回路基板（ＰＣＢ）に載置される低損失スイッチングレギュレータ３１１によって変えられる。パワー供給線相互変調を最小限にするために、各クラスＤスイッチについて１つのスイッチングレギュレータがある。費用を低減するために、各スイッチングレギュレータを、２つ、３つ、４つまたはその他の整数倍のクラスＤパワースイッチへの供給に用いることができる。
【０１２７】
いずれの低周波数または広帯域トランスデューサも、それを多数のトランスデューサ３１３の中に含め、それに遅延信号を提供することによって方向操作の可能なアレイの一部とすることができる。遅延は、ＦＧＰＡ３０８のいずれかのアレイトランスデューサで行うのと同じように計算される。そのように変更すると、ＬＦトランスデューサを、方向操作される音のビームに貢献させるか、主アレイから独立するサブアレイとして制御できるかする。
【０１２８】
低周波数コンテントは、全ての入力チャンネルから濾波されて、４つの低周波数トランスデューサによって発せられるべき信号ストリームを形成するように加えられる。図４の基本的な図には、サウンドプロジェクタ内の交差する、もしくは整合するフィルター部品が示されている。多チャンネルオーディオ信号は、左Ｌ、右Ｒおよび中央Ｃチャンネル、サラウンドチャンネルＳＣ（サラウンドまたは左後、サラウンドまたは右後等）および低周波数効果チャンネルＬＦＥを含む様々なオーディオチャンネル信号に分離される、符号化されたデジタルビットストリームとして到着することが想定されている。
【０１２９】
そうして、復号された信号が、交差システム４１０への入力を形成する。図３に示されるように、ｎ個のサラウンドチャンネルおよびＬ、Ｒ、Ｃチャンネルは、適切な利得調整４１１の後、双方ともハイパスおよびローパスフィルタ４１２、４１３を用いて帯域分割され、それらの低周波数コンテントは、ＬＦＥ信号と一緒に低周波数チャンネルに加えられて、究極的には、低周波数ウーファの出力が左および右にそれぞれ組み合わせられる左および右低周波数またはウーファチャンネルＷＬ、ＷＲを通して発せられる。
【０１３０】
図４に示される整合フィルターまたは交差システム４１０は、前述のサウンドプロジェクタのデジタル信号処理ユニットの小区分として好都合に実現される。
【０１３１】
全てのオーディオ周波数（例えば、７０Ｈｚから２０ＫＨｚまで）が、高周波数トランスデューサと同様にウーファにも供給されるならば、結果として望ましくない格子サイドローブが幾分加わって生じてしまい、（ウーファと高周波数トランスデューサとの間の中心から中心までの２４０ｍｍの最長のギャップにより）〜１．３ＫＨｚの周波数で現れ始め、ギャップのサイズの範囲のために、〜１．３ＫＨｚと〜３．８ＫＨｚとの間の周波数で振幅がより広くかつより強くなる。
【０１３２】
ローパス整合フィルターをウーファと直列に設定して、それが、およそ１．３ＫＨｚで振幅を低減し始め、およそ３．８ＫＨｚでほぼ完全にカットオフする（すなわち−２０ｄＢまたはそれ以上減衰させる）ようにすることで、アレイのサイズを幾分有益で効果的に増大でき（ウーファを加えた度合いによる）、それと相まって、同じ理由で放射されたビーム幅が関連して低減することおよび、追加して生成される格子ローブを振幅の小さなものに保つことができる（例えば、主ビームよりも＜〜−２０ｄＢ）ということがモデリングおよび経験によって見出されている。
【０１３３】
低周波数トランスデューサまたはウーファに送られる信号の絶対振幅値は、各高周波数トランスデューサに送られる信号レベルよりも、対応して大きく、放射された局所の音響パワー密度（パネル２０１の平面において）は、主トランスデューサアレイの局所的な広がりとしてウーファが用いられているオーディオ帯域の部分においてほぼ一定であり、それは、この例において［〜３００から４００Ｈｚ］から［１ＫＨｚから１．３ＫＨｚ］の範囲であり、ＨＦトランスデューサよりも大きな放射領域を有するウーファは、結果として、ＨＦトランスデューサの各々よりも大きな音響パワーを放射することが必要で、その２つのタイプのトランスデューサの相対的な感度は、この条件を満足するときに考慮する必要があって、かつそれらのパワー取り扱い能力をもまた観察する必要がある。
【０１３４】
やはり、この例においては、［〜３００から４００Ｈｚ］未満のオーディオ帯域において、低周波数パワーの実質的に全てがウーファへと送られる（かつＭＦ／ＨＦトランスデューサにはほとんどまたは全く送られない）。〜１ＫＨｚと〜４ＫＨｚとの間の移行領域においては、ＬＰフィルターは、連続して弱くなっていくパワーで、アレイの格子サイドローブ性能にほとんど影響を与えないその帯域で、ビームの締り（ビーム幅の減少）を有益に向上する周波数をますます増やして混ぜ合わせる。
【０１３５】
図４のフィルターはまた、入力信号からの左前および右前のチャンネルを濾波して、それを低周波数または広帯域トランスデューサに排他的または非排他的に向けるのにも用いることができる。
【０１３６】
前述のシステムは、例えば上で参照した国際特許出願ＷＯ０１／２３１０４およびＷＯ０２／０７８３８８に記述されているような、周知のより大きなアレイによって生成されるものを、ある観点においては凌ぐ質の、音のビームを発することが可能である。図５には、図１に示されるように配列される周知の２５６個のトランスデューサアレイによって生成されるサウンドビームの強度プロフィールを、図２Ａに例示されるような発明のアレイによって生成されるビームと比べるシミュレーションされた輪郭図が示されている。ビームは３００Ｈｚの周波数を有しており、アレイの前方に真っ直ぐに向けられ、そうしてビームの中心の方向は図の中心である。図の軸は、水平および垂直に角度をなしている（すなわち、−９０度から＋９０度までであって中央で０度である）。
【０１３７】
図５Ａの輪郭図には、音エネルギーを低下（例えば、−３ｄＢ）させる第一の輪郭線５１が示されている。ビーム幅は、輪郭線５１の２つの部分の間の距離に比例する。図５Ｂにおいて、４つの低周波数トランスデューサを利用せずに、図２Ａに示されるようなアレイによってビームが生成される。第一の輪郭線５１は、目に見えるものではなく、図５Ａに示されているよりも広いビームを示している。図５Ｃにおいて、コーナーの４つの低周波数トランスデューサは、主アレイのトランスデューサの駆動信号に対して、強度／振幅１０の信号によって駆動される。輪郭線５１の２つの枝がここで再度目に見えるものとなり、ビームを狭める上で、低周波数トランスデューサを追加するのに有益な効果があることを例示している。
【０１３８】
二頭矢印５２は、図５Ｃの輪郭線５１の間の距離を示し、他の図においても同じ長さの矢印が示されていて、例示される場合の間で比較できるようになっている。図５Ｄにおいて、コーナーの４つの低周波数トランスデューサは、主アレイのトランスデューサの駆動信号に対して、強度３２の信号で駆動され、アレイの双方の部分の出力をほぼ同じにしている。輪郭線５１の双方の枝は再度一緒に近づき合い、より低い次の輪郭線もまた現れて、さらにビームが狭くなっていくことを示す。図５Ｅにおいて、コーナーの４つの低周波数トランスデューサは、主アレイのトランスデューサの駆動信号に対して、強度１００の信号によって駆動される。追加の輪郭線によって示されるように、ビームの鮮明さはさらに向上している。
【０１３９】
ビームの質（締りと望ましくないサイドローブの低減）は、トランスデューサ間の不規則な間取りを用い、そうして隣り合うトランスデューサの間の距離を変えるか、発せられる信号の周波数に依存してアレイサイズを（そしてそれによって音を発しているトランスデューサの数も）限定する信号経路にウインドウ関数を導入するかして、さらに向上される。
【０１４０】
不均一な間取りおよびウインドウ化の効果が、図６Ａ乃至図６Ｇに示されており、それら全ては、２５個のトランスデューサを備える１ｍ長のラインアレイに関する。各図の上には、１列の中実円が示されており、トランスデューサのレイアウトと間取り（円のサイズは正しく縮尺されていない）を示している。各図の下にあるのは、角度に対してｄＢで計算される音圧レベル（ＳＰＬ）の図であって、零度がサウンドプロジェクタ平面に垂直な順方向である。
【０１４１】
図６Ａおよび図６Ｂには、アポディゼーション（ウインドウ化）を備えていない、および備えている、均一なアレイがそれぞれ示されている。１０ｋＨｚのサウンドビームは、右５５度に方向操作され、結果として右側にピーク６１を生じている。この周波数では、完全な振幅のサイドローブ６２、６３が０度および−５０度で発生する。ウインドウ化がなければ、図６Ａにおいて、主ビームは多重の開口ローブ６４の「裾」を有する。図６Ｂにおいては、発明によるコサインウインドウアポディゼーションが適用されていて、「裾」は消失している。これはビームの締りを向上させている。
【０１４２】
図６Ｃおよび図６Ｄには、均一および不均一なトランスデューサの間取りを備えるアレイがそれぞれ示されている。４．５ｋＨｚのビームが、ハニングウインドウアポディゼーションで右５５度に方向操作されている。均一なアレイにおいて、図６Ｃでは、５５度の主ビーム６１は、−７０度に充分なパワーのサイドローブ６２を有する。発明による不均一なトランスデューサの間取りでは、図６Ｄにおいて、完全パワーのサイドローブが不明瞭となっていて、振幅がずっと低減されている一連のサイドローブ６５を生成している。これらは、メインビームよりも１７ｄＢを超えるだけ低いところ全てにある。そのようなサイドローブは、リスナーがほとんど検知できないので、この配置によって、より向上した音場が、例えば、ステレオ、サラウンド音または「二重のモノラル」のアプリケーションにおいて生成される。
【０１４３】
図６Ｅおよび図６Ｆにはさらに、「二重モノラル」アプリケーションについて不均一なアレイの利点が示されており、ここで二人のリスナーが二つの異なるオーディオプログラムを聞いている。前述のように、主ビーム（７．８ｋＨｚ、ハニングウインドウ）が、この場合は３０度で、右に方向操作され、ここにおそらく第一のリスナーが座っている。均一なトランスデューサの間取りがあって、図６Ｅでは、主ビーム６１に加えて完全パワーのサイドローブ６２がある。サイドローブ６２は３０度左の方向にあって、それは第二のリスナーが座っていそうなところである。第二のリスナーが第二の、異なるオーディオプログラム（それは、３０度左に方向操作される第二のサウンドビームとしてサウンドプロジェクタが生成することのできる）を聞いているならば、それらは第一のリスナーのプログラムからの大きなサイドローブによって大いにかき乱されるであろう。反対に、不均一なアレイでは、図６Ｆにおいて、充分なパワー（０ｄＢ）のサイドローブが無く、３０度左の第二のリスナーの位置で、サイドローブ６６は主ビームと比べて１７ｄＢ低下している。これは、とりわけ第二のリスナーが自分のオーディオプログラムを聞いているならば、ほとんど聞こえない。
【０１４４】
図６Ｇには、２０Ｈｚから２０ｋＨｚまでの全ての周波数にわたって別々に積分された信号６７（実線）とノイズ６８（点線）とが示されている。アレイは、Ｒ＝０．７３の幾何学的に間取りされた不均一アレイである。主ビーム６１は３０度右に方向操作される。ノイズレベル６８は、主ビームにおいて（図６Ｇにおいて０ｄＢで示される）ピーク信号レベルよりも１３ｄＢを超えるだけ低ければ至るところにある。したがって、このトランスデューサの配置によって、可聴スペクトル全体を通して良好に音が局地化される。
【０１４５】
ここで図７を参照すると、サラウンド音システムとして用いられるときのサウンドプロジェクタ７０が示されている。それには、小さな、大多数のトランスデューサ７１１と、より大きな、４つの低周波数トランスデューサ７１２とを備えるトランスデューサのアレイまたはスピーカー７１が含まれている。そのシステムは、オーディオ入力信号が音のビーム７２‐１、７２‐２として発せられるように制御される。
【０１４６】
音のビーム７２‐１、７２‐２は、アレイの前方における半分の空間内で任意の方向に‐制限内で‐向けることができる。注意深く選択された反射経路を用いることで、リスナー７３は、アレイによって発せられるサウンドビームを、あたかもその最後の反射の場所から、またはより詳しくは、壁によって反射されるような、ミラー映像と似ていなくもないアレイの映像から生じているかのように認識する。
【０１４７】
図７において、２つのサウンドビーム７２‐１および７２‐２が示されている。第一のビーム７２‐１は、部屋の一部である側壁７６１に向けられて、リスナー７３の方向に反射される。リスナーは、このビームを、反射スポット７７の後方か前方に位置するアレイのイメージから、そうすると右から、生じているかのように認識する。第二のビーム７２‐２は、点線で示されていて、リスナー７３に到達する前に２回反射を行う。しかしながら、最後の反射が後方のコーナーで起こると、リスナーはその音があたかも自分の後方にある源から発せられているかのように認識する。
【０１４８】
ここで図８を参照すると、二重モノラルモードで用いられているときの発明のサウンドプロジェクタ８０が示されている。サウンドプロジェクタ８０は、垂直に載置された（明快にするため図８に斜視図で示されている）テレビ受信機８１、例えば、フラット画面ＬＣＤテレビの下に置かれている。テレビ８１は、多重ウインドウモードで動作しており、第一のプログラム、ビデオ１（Ｖ１）を画面の左半分８２に、そして第二のプログラムＶ２を画面の右半分８３に示している。プログラムは、テレビ８１の前に位置しているソファ８６に着席していることが示されている二人の人８４および８５が見ている。プログラムＶ１に対応するオーディオトラックＡ１がサウンドプロジェクタによって再生され、結果として得られるサウンドビーム８７が、ソファ８６の左端に座っている人８４の方向に操作される。実線８７１は、ビーム８７の限界を描写している。同様に、プログラムＶ２に対応するオーディオトラックＡ２が、ソファ８６の右端に座っている第二の人８５に向けられるサウンドビーム８８として再生される。点線８８１は、ビーム８８の限界を描写している。双方のビーム８７、８８は、リスナーの位置８４、８５の近くに焦点を合わせていることが示されている。ソファ８６の位置で２つのサウンドビームは重ならない。そうすると、左の人８４には、左の画像Ｖ１に対応する左のオーディオトラックＡ１のみが聞こえ、同様に右の人８５には右の画像Ｖ２に対応する右のオーディオトラックＡ２のみが聞こえる。
【０１４９】
図示されているサウンドプロジェクタ８０は、横一列の、不均一に間取りされたＨＦトランスデューサ９０と、各端のＬＦウーファ９１とを備える発明の実施例である。この配置では、充分なパワーのサイドローブが形成されず、いずれのリスナー８４、８５も、他方のリスナーのプログラムからの高振幅音によって邪魔されることはない。本質的に、リスナー８４、８５にそれぞれ向けられた主オーディオビーム８７および８８で伝播される、自分たちが見ているプログラムからのオーディオコンテントしか、各リスナーには聞こえない。
【０１５０】
発明の範囲内で他の配置が可能であることは明らかである。例えば、リスナーは別々に座っているかもしれず、一人は他方よりもよりテレビに近いとか、両者が異なる高さにいて、例えば一人が座っていて他方が床に寝ていたり立ったりしているかもしれない。前述において、各リスナーは、１つのオーディオビームまたは「モノラル」音しか受け取らない。２つのオーディオビームを、各リスナーが見ているプログラムのステレオ左およびステレオ右信号に対応して、それぞれに向けることも等しく可能である。この場合、ステレオ左ビームはリスナーの位置の左のみに向けられており、ステレオ右ビームはその右にのみ向けられている。同様に、各リスナーは、自分たちが見ているプログラムに対応する後方サウンドビームを受け取ることができる。さらには、上では二人のリスナーの配置が記述されているが、サウンドプロジェクタがリスニング領域のまわりに位置している三人以上のリスナーに対して独立したオーディオビームを提供することも直ちに可能となる。最後に、図８においては、サウンドプロジェクタ８０がテレビ８１とは別に示されている。そうではなく、それをテレビ８１内に内蔵して結合オーディオ‐ビジュアルディスプレイユニットを形成することもできる。
【０１５１】
サウンドプロジェクタを置くことのできる用法が多々ある一方で、別々のスピーカーをリスナー位置の周りの異なる場所にいくつか置いて使用する通常のサラウンド音システムと置き換えられることが、特に好都合である。デジタルサウンドプロジェクタは、サラウンド音オーディオ信号の各チャンネルについてビームを生成し、かつこれらのビームを適切な方向に操作することによって、さらにスピーカーを設けることなく、または配線を追加することもなくリスナーの位置に真のサラウンド音を作り出す。
【図面の簡単な説明】
【０１５２】
【図１】周知のトランスデューサアレイシステムの正面を示す。
【図２Ａ】本発明の変形例によるトランスデューサアレイシステムの正面を示す。
【図２Ｂ】本発明の変形例によるトランスデューサアレイシステムの正面を示す。
【図２Ｃ】本発明の変形例によるトランスデューサアレイシステムの正面を示す。
【図２Ｄ】本発明の変形例によるトランスデューサアレイシステムの正面を示す。
【図２Ｅ】本発明の変形例によるトランスデューサアレイシステムの正面を示す。
【図２Ｆ】本発明の変形例によるトランスデューサアレイシステムの正面を示す。
【図２Ｇ】本発明の変形例によるトランスデューサアレイシステムの正面を示す。
【図２Ｈ】本発明の変形例によるトランスデューサアレイシステムの正面を示す。
【図２Ｉ】本発明の変形例によるトランスデューサアレイシステムの正面を示す。
【図２Ｊ】本発明の変形例によるトランスデューサアレイシステムの正面を示す。
【図３Ａ】トランスデューサアレイシステムの主機能素子のブロック図である。
【図３Ｂ】トランスデューサアレイシステムの駆動セクション素子のブロック図である。
【図４】トランスデューサアレイシステムのクロスオーバーシステムである。
【図５】図１の周知のサウンドビームスピーカーシステムと図２Ａの新規のサウンドビームシステムとの、シミュレーションしたビーム質の比較である。
【図６Ａ】ウインドウ関数と不均一なトランスデューサの間取りとを用いて達成可能な効果を示すグラフである。
【図６Ｂ】ウインドウ関数と不均一なトランスデューサの間取りとを用いて達成可能な効果を示すグラフである。
【図６Ｃ】ウインドウ関数と不均一なトランスデューサの間取りとを用いて達成可能な効果を示すグラフである。
【図６Ｄ】ウインドウ関数と不均一なトランスデューサの間取りとを用いて達成可能な効果を示すグラフである。
【図６Ｅ】ウインドウ関数と不均一なトランスデューサの間取りとを用いて達成可能な効果を示すグラフである。
【図６Ｆ】ウインドウ関数と不均一なトランスデューサの間取りとを用いて達成可能な効果を示すグラフである。
【図６Ｇ】ウインドウ関数と不均一なトランスデューサの間取りとを用いて達成可能な効果を示すグラフである。
【図７】本発明によるシステムの使用を例示する。
【図８】異なるオーディオ信号を異なるユーザーに提供するサウンドプロジェクタの上面図である。
【図１】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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