(57)【要約】  電気音響変換器を使用して形成される音声信号（ＡＳ）の補正のための方法が提供される。この方法は、式Ｉ    【数１】2018526952.tif 000017に従って音声信号（ＡＳ）に基づいて補正された音声信号（ＣＡＳ）を生成するステップを備え,式中、係数Ｂは−１０〜０であり、係数Ｃは０〜０．０４である。
2018526952.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気音響変換器を使用して形成される音声信号（ＡＳ）の補正方法であって、以下の式Ｉに従って前記音声信号（ＡＳ）に基づいて、補正された音声信号（ＣＡＳ）を生成することを備え、
【数１】
2018526952.tif 000013
式中、
係数Ｂは−１０〜０、好ましくは−５〜−１、特に好ましくは約−３．２であり、
係数Ｃは０〜０．０４、好ましくは０．００５〜０．０２０であり、特に好ましくは約０．０１であることを特徴とする、電気音響変換器を使用して形成される音声信号（ＡＳ）の補正方法。
【請求項２】
さらに、前記係数Ｂの前記係数Ｃに対する比は、−５０〜−１０００、好ましくは−２５０〜−３５０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】
音声信号（ＡＳ）に基づいて電気音響変換器（ｕ）を用いて音響信号（Ｓｏｕｔ）を再生する方法であって、
ａ）以下の式Ｉに従って、前記音声信号ＡＳに基づいて、補正された音声信号（ＣＡＳ）を生成するステップを備え、
【数２】
2018526952.tif 000014
式中、
係数Ｂは−１０〜０、好ましくは−５〜−１、特に好ましくは約−３．２であり、
係数Ｃは０〜０．０４、好ましくは０．００５〜０．０２０であり、特に好ましくは約０．０１であり、前記方法はさらに、
ｂ）前記補正された音声信号（ＣＡＳ）に対応する電気制御信号（ＥＣＳ）を、好ましくは前記補正された音声信号（ＣＡＳ）の増幅によって生成するステップと、
ｃ）前記電気制御信号（ＥＣＳ）で前記電気音響変換器（ｕ）に通電するステップとを備えることを特徴とする、音声信号（ＡＳ）に基づいて電気音響変換器（ｕ）を用いて音響信号（Ｓｏｕｔ）を再生する方法。
【請求項４】
前記係数Ｂの前記係数Ｃに対する比は、−５０〜−１０００、好ましくは−２５０〜−３５０であることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記電気制御信号（ＥＣＳ）は、前記補正された音声信号（ＣＡＳ）の時間経過形状に対応する電流時間経過形状の電流制御信号（ＥＣＳｉ）であることを特徴とする、請求項３または４に記載の方法。
【請求項６】
電気音響変換器（ｒ）によって音響信号（Ｓｉｎ）を音声信号に変換する方法であって、以下の式Ｉに従って、変換器（ｒ）によって受信された所定の音響信号（Ｓｉｎ）に応答して前記電気音響変換器（ｒ）により生成された前記音声信号（ＡＳ）に基づいて、補正された音声信号（ＣＡＳ）を生成することを備え、
【数３】
2018526952.tif 000015
式中、
係数Ｂは−１０〜０、好ましくは−５〜−１、特に好ましくは約−３．２であり、
係数Ｃは０〜０．０４、好ましくは０．００５〜０．０２０であり、特に好ましくは約０．０１であることを特徴とする、電気音響変換器（ｒ）によって音響信号（Ｓｉｎ）を音声信号に変換する方法。
【請求項７】
前記係数Ｂの前記係数Ｃに対する比は、−５０〜−１０００、好ましくは−２５０〜−３５０であることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
電気音響変換器（ｒ）を用いて音声信号の形式で音響信号（Ｓｉｎ）を記録する方法であって、
ａ）以下の式Ｉに従って、前記電気音響変換器（ｒ）によって受信された所定の音響信号（Ｓｉｎ）に応答して前記電気音響変換器（ｒ）により生成された音声信号（ＡＳ）に基づいて、補正された音声信号（ＣＡＳ）を生成するステップを備え、
【数４】
2018526952.tif 000016
式中、
係数Ｂは−１０〜０、好ましくは−５〜−１、特に好ましくは約−３．２であり、
係数Ｃは０〜０．０４、好ましくは０．００５〜０．０２０であり、特に好ましくは約０．０１であり、前記方法はさらに、
ｂ）前記補正された音声信号（ＣＡＳ）を記憶媒体に格納するステップを備える、電気音響変換器（ｒ）を用いて音声信号の形式で音響信号（Ｓｉｎ）を記録する方法。
【請求項９】
前記係数Ｂの前記係数Ｃに対する比は、−５０〜−１０００、好ましくは−２５０〜−３５０であることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気音響変換器を用いて音声信号に基づいて再生される音響信号の音響忠実度を改善するための、当該音声信号の補正に関する。本発明は、特に、電磁気および磁電気ダイナミック電気音響変換器によって、音響信号を音声信号の形式で記録し、音声信号から音響信号を再生することに関する。
【背景技術】
【０００２】
大企業や小規模の一人企業による研究室で行われる研究開発活動の成果では、音響記録および再生のシステムは依然として開発中である。多くの熟練した技術者は、より忠実に最初に原音響信号（例えば、人間の声および古典的楽器の音のような自然の音源に由来する音響音など）を音声信号に変換し、その音声信号から原音響信号を正確に反映する（特に、原音響信号の自然な性質、例えば人間の声または古典的な楽器などの特性なども反映する）であろう音響信号を再生することができる音声システムのますます改善された解決法を開発するために継続的な研究を行っている。
【０００３】
音響圧（音）を電気信号（例えば、マイクロフォンおよびエレクトリックギターピックアップなどで生成される）に変換し、電気信号を音響信号（例えば、ラウドスピーカ、ヘッドフォン、ハイドロフォンなどで生成される）に変換するために、電気音響変換器が使用される。
【０００４】
現在使用されている電気音響変換器の大部分の動作は、電気導体（実質的にコイルの形式である）とその導体を取り囲む磁場との間の相互作用に基づいている。
【０００５】
ある構造に関しては、そのような電気音響変換器は、電磁変換器と磁電ダイナミック変換器に分割されてもよい。
【０００６】
電気音響変換器の振幅−周波数特性は、例えば、機械的構造、膜を製造するために使用される材料、変換器全体の構成の幾何学的形状、追加的に導入される共鳴または減衰などのような多数のパラメータに依存する。これらのパラメータは全て、電気音響変換器の製造業者によって意図的に利用され、再生される音響信号の音に大きな影響を与える。
【０００７】
音声システムの最も弱い（すなわち、最も大きな歪みを導入する）要素は、ラウドスピーカ（ヘッドフォン）であると一般的にみなされている。したがって、音声システムの主な開発方向の１つは、電気音響変換器（ラウドスピーカ）の負であるが不可避の特徴、例えば非線形性、内部共鳴、それら自体の周波数、時間的なパラメータの変動などを補償する、記録された音響信号の形状のそのような修正を開発する試みに関連する。
【０００８】
そのような解決法の１つは、特許出願ＵＳ２０１４０６４５０２に開示されたアルゴリズムである。
【０００９】
ラウドスピーカを駆動する増幅器への送信前の音声信号形状の修正は、デジタル領域において、ソース記録内容の変更によって、またはアナログ領域において、アナログフィルタによる音声信号形状の変更によって、実現することができる。
【００１０】
本発明は、デジタル領域とアナログ領域との両方で実現可能な電気音響変換器（例えばラウドスピーカ）を駆動する増幅器に送信する前に、ソースの原音声信号を修正するアルゴリズムに関する。
【００１１】
すべての磁電変換器および電磁変換器は、構造上の解決策および材料にかかわらず、同じ基本的な物理的原理に基づいて動作する。
【００１２】
変換器膜の運動、すなわち音響圧（ラウドスピーカおよびヘッドホンなど）への電気信号（変換器コイルを流れる電流）の変換器は、音響信号を表す態様で変動可能な電流強度Ｉの電流（したがって、電流が音声信号を構成する）が導体ワイヤの全長Ｌのコイルを通って流されるような態様で動作し、コイルは変換器膜と固定的に結合され、磁気誘導Ｂの強い磁場に位置する。電流Ｉの流れは、コイルに作用し（したがって、膜にも作用し）、式：Ｆ＝Ｉ×Ｌ×Ｂによって規定される値を有する力Ｆを誘導する。ある極端な状態では、電流Ｉが一定の値を有する場合、力Ｆも一定であり、したがって変換器膜の変位ｘも結果的に一定である。
【００１３】
電気音響変換器が、発電機Ｇから、図１において提示される音声システム１ａにおいて、一定の振幅Ａの電流Ｉ（ｔ）＝Ａｓｉｎ（２πｆｔ）、および１Ｈｚ〜３０ｋＨｚの範囲からの可変周波数ｆで、通電される場合、膜変位ｘの振幅は、式ｘ（ｔ，ｆ）＝ａ（ｆ）ｓｉｎ（２πｆｔ＋φ（ｆ））によって規定され、係数ａ（ｆ）ｉφ（ｆ）は周波数fの変化に伴って変化する。
【００１４】
図２は、市販の電気音響変換器の例ＢＥＹＥＲＤＹＮＡＭＩＣ  ＤＴ８８０の振幅−周波数特性ｘ（ｔ，ｆ）（実線）を示す。
【００１５】
低音響周波数の範囲では、特性ｘ（ｔ，ｆ）はＬ１（破線）で示された線に平行であり、すなわち膜変位ｘは変換器コイルを流れる電流Ｉの形状を反映する。線Ｌ１は、全周波数範囲における一定の振幅の特性を表す。
【００１６】
線Ｌ２（点線）は、全周波数範囲において一定の振幅の力によって推進される質量の運動エネルギーの一定性の条件を得るために必要な振幅変動性の経過を表す。膜の速度ｖは、値ｖ２に比例する膜運動エネルギーとならんで、周波数増加と共に増加する。電流Ｉにより膜に供給されるエネルギーは全周波数範囲において一定であるので、膜運動エネルギーも一定のままでなければならず、従って振動の振幅は減少しなければならない。高い音響周波数の範囲においては、特性ｘ（ｔ，ｆ）は線Ｌ２に対して平行である。
【００１７】
図３は、実質的に理想的な媒体内に配置された２つの同一の電気音響変換器ｓおよびｒを備えた音声システム１ｂを示しており、両方の変換器ｓおよびｒの膜が実質的に理想的に同様に振動することを保証している。変換器ｒ膜の振動は、この変換器ｒのコイルにおいて電磁力ｅｍｆ＝ｖ（ｔ，ｆ）×Ｂ×Ｌを誘導する。
【００１８】
図４は、電気信号ｅｍｆ（ｔ，ｆ）の振幅−周波数特性（実線）を示す。図示されているように、変換器ｓとｒは同一であり、それらの膜は同一に振動するが、変換器ｒによって生成される電気信号ｅｍｆの振幅−周波数特性は、膜の運動ｘ（ｔ，ｆ）（実線）を鏡映しない形状を有する。この不一致は、電磁力ｅｍｆは、膜の運動の速度ｖに対しては比例するが、コイルの変位ｘには（したがって、膜の変位にも）比例しないことから生じる。
【００１９】
図５は、第２の変換器ｒから電気信号ｅｍｆが供給される増幅器ＡＭＰから供給を受ける第３の電気音響変換器ｕを追加的に含む図３の音声システム１ｂである音声システム１ｃを示す。第３の電気音響変換器ｕは、図３からの変換器ｓ、ｒと全く同じである。変換器ｕに変換器ｒからの信号を供給すると、基本的な物理的原理に従って、図６に示される、再生される信号の特性のその後の変形が生じる結果となる。
【００２０】
図６は、音響再生のために用いられる先行技術（図５に概略的に示されている）から公知のすべての音声システムにおいて、（例えば、スピーカまたはヘッドフォンなどの）音響再生変換器ｕの膜運動速度の振幅−周波数伝達特性ｔｒａｎｓ．ｕ−＞ｖ（ｔ，ｆ）（一点鎖線）は、音響記録トランスデューサｒ（マイクロフォンなどの音響信号から音声信号を生成する変換器）の膜運動速度の振幅−周波数伝達特性ｔｒａｎｓ．ｒ−＞ｖ（ｔ，ｆ）とは実質的に異なる、という事実を示す。
【００２１】
その結果、音響再生変換器ｕの膜運動（時間の関数における膜位置）の振幅−周波数伝達特性ｔｒａｎｓ．ｕ−＞ｘ（ｔ，ｆ）（点線）はソースの原音響信号を生成する変換器ｓの膜運動の伝達特性ｔｒａｎｓ．ｓ−＞ｘ（ｔ，ｆ）（実線）とは実質的に異なる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明の目的は、上述した所見に基づいて、変換器ｒによって変換器ｕに供給される音声信号を補正（修正）する方法であって、電流Ｉ（ｔ）によって通電される電気音響変換器のコイルは、この電流Ｉ（ｔ）の形状をコイルの位置ｘ（ｔ，ｆ）に変換し、一方、同じコイル自体が、（たとえば膜および音響圧を用いて得られる）機械的励起の影響下で変位するときには、電磁力ｅｍｆをこのコイルの速度ｖ（ｔ，ｆ）に変換する、という事実を考慮している。
【００２３】
このような補正または修正は、音響記録変換器ｒと音響再生変換器ｕとの間で（有利には増幅器ＡＭＰの前で）実現されるべきであり、図７に示される音声システム１ｄにおいて記号による機能ブロックＭＯＤとして示される。
【００２４】
このような補正または修正では、音響再生変換器ｕ（膜）の運動伝達特性ｔｒａｎｓ．ｕ−＞ｘ（ｔ，ｆ）（点線）は、音源を構成する変換器ｓのコイル（膜）の運動伝達特性ｔｒａｎｓ．ｓ−＞ｘ（ｔ，ｆ）（実線）の形状とおそらく同様（理想的には同一）である形状を有するべきであり、理想的な場合には、図８に示すような特性補正を実現することができるべきである。
【００２５】
図８に見られるように、さらに、音響再生変換器ｕ（ラウドスピーカ、ヘッドホン）のコイル（膜）速度の伝達特性ｔｒａｎｓ．ｕ−＞ｖ（ｔ，ｆ）（一点鎖線）は、音響圧変換器ｒ（マイクロフォン）のコイル（膜）の伝達特性ｔｒａｎｓ．ｒ−＞ｖ（ｔ，ｆ）（破線）の形状とおそらく同様（理想的には同一）である形状を有するべきである。
【００２６】
本発明者らは、驚くべきことに、上記され、図８に示される特性の所望の補正は、電気音響変換器を用いて記録された音声信号（ＡＳ）を、補正された音声信号（ＣＡＳ）に、以下の式Ｉに従って補正することにより達成され得ることを見出した：
【００２７】
【数１】
2018526952.tif 000003
【００２８】
式中、
係数Ｂは−１０〜０、好ましくは−５〜−１、特に好ましくは約−３．２であり、
係数Ｃは０〜０．０４、好ましくは０．００５〜０．０２０であり、特に好ましくは約０．０１である。
【００２９】
上記に関し、本発明によれば、電気音響変換器、特に電磁または磁電ダイナミック電気音響変換器を使用して形成された音声信号ＡＳの補正方法であって、以下の式Ｉに従って、音声信号ＡＳに基づいて、電気音響変換器による高忠実度の音響再生に使用可能な、補正された音声信号ＣＡＳを生成することを備える。
【００３０】
【数２】
2018526952.tif 000004
【００３１】
式中、
係数Ｂは−１０〜０、好ましくは−５〜−１、特に好ましくは約−３．２であり、
係数Ｃは０〜０．０４、好ましくは０．００５〜０．０２０であり、特に好ましくは約０．０１である。
【００３２】
さらに、係数Ｂの係数Ｃに対する比は、好ましくは−５０〜−１０００、より好ましくは−２５０〜−３５０である。
【００３３】
本発明によれば、電気音響変換器を使用して形成された音声信号ＡＳに基づいて、電気音響変換器を用いて音響信号Ｓｏｕｔを再生する方法も提供され、この方法は、
ａ）以下の式Ｉに従って、音声信号ＡＳに基づいて、補正された音声信号ＣＡＳを生成するステップを備え、
【００３４】
【数３】
2018526952.tif 000005
【００３５】
式中、
係数Ｂは−１０〜０、好ましくは−５〜−１、特に好ましくは約−３．２であり、
係数Ｃは０〜０．０４、好ましくは０．００５〜０．０２０であり、特に好ましくは約０．０１であり、前記方法はさらに、
ｂ）補正された音声信号ＣＡＳに対応する電気制御信号（ＥＣＳ）を、好ましくは補正された音声信号ＣＡＳの増幅によって生成するステップと、
ｃ）電気制御信号ＥＣＳで電気音響変換器に通電するステップとを備える。
【００３６】
さらに、係数Ｂの係数Ｃに対する比は、好ましくは−５０〜−１０００、より好ましくは−２５０〜−３５０である。
【００３７】
この音響信号再生方法の好ましい実現において、電気制御信号ＥＣＳは、補正された音声信号ＣＡＳの時間経過形状に対応する電流時間経過形状の電流制御信号ＥＣＳｉである。
【００３８】
さらに、この発明によって提供されるのは、電気音響変換器によって音響信号を音声信号に変換する方法であって、以下の式Ｉに従って、電気音響変換器によって受信された所与の音響信号Ｓｉｎに応答して電気音響変換器によって生成される音声信号ＡＳに基づいて、電気音響変換器による高忠実度音響再生に使用可能な補正された音声信号ＣＡＳを生成することを備え、
【００３９】
【数４】
2018526952.tif 000006
【００４０】
式中、
係数Ｂは−１０〜０、好ましくは−５〜−１、特に好ましくは約−３．２であり、
係数Ｃは０〜０．０４、好ましくは０．００５〜０．０２０であり、特に好ましくは約０．０１である。
【００４１】
この方法では、係数Ｂの係数Ｃに対する比は、好ましくは−５０〜−１０００、より好ましくは−２５０〜−３５０である。
【００４２】
最後に、本発明によれば、電気音響変換器を使用して音声信号の形式で音響信号Ｓｉｎを記録する方法が提供され、この方法は、
ａ）以下の式Ｉに従って、電気音響変換器によって受信された所与の音響信号Ｓｉｎに応答して電気音響変換器によって生成される音声信号ＡＳに基づいて、電気音響変換器による高忠実度音響再生に使用可能な補正された音声信号ＣＡＳを生成するステップを備え、
【００４３】
【数５】
2018526952.tif 000007
【００４４】
式中、
係数Ｂは−１０〜０、好ましくは−５〜−１、特に好ましくは約−３．２であり、
係数Ｃは０〜０．０４、好ましくは０．００５〜０．０２０であり、特に好ましくは約０．０１であり、前記方法はさらに、
ｂ）補正された音声信号（ＣＡＳ）を記憶媒体に格納するステップを備える。
【００４５】
さらに、係数Ｂの係数Ｃに対する比は、好ましくは−５０〜−１０００、より好ましくは−２５０〜−３５０である。
【００４６】
本発明による音声信号は、あるパラメータの時間経過が音響信号の時間経過の表現（音響圧）を構成する信号であって、この所与の音響信号（音響圧）を受信している間、すなわち音響圧信号によって変換器膜（およびしたがって変換器コイル）に影響を及ぼす間に電気音響変換器によって生成される出力信号（例えば、一般に変換器出力電圧）に基づいて得られた、任意の信号として理解されるべきである。
【００４７】
典型的な場合、音声信号は、電気音響変換器によって受信される音響信号に応答して生成される電気音響変換器の出力電圧の時間経過に対応する信号でなければならない。
【００４８】
本発明による提案された原音声信号の補正は比較的簡単であり、驚くべきことに、音声信号を記録するために使用される変換器の特定のモデルとは無関係に、あらゆるタイプの電気音響変換器に対して効率的に動作する。予期しないことに、本発明は、電磁変換器、磁電ダイナミック変換器、圧電変換器および容量性変換器を使用して再生される音響信号および記録される音声信号の忠実度を劇的に増加させる。したがって、本発明による解決策は極めて普遍的である。
【００４９】
電磁および磁電ダイナミック変換器は、それらの動作が基づく物理的原理を考慮すると、本発明による音声信号補正の肯定的な影響は、出力電気音響変換器の制御のために電流制御信号が使用される場合に特に意義がある。適切な電流制御信号は、本発明に従って補正された音声信号によって制御される、例えば、アナログ電流源、音声電流増幅器、または電流出力信号を得るために補正された電圧源などの、電流源を使用して生成することができる。
【００５０】
さらに、使用される所与の変換器の品質がより良好である（とりわけ、振幅−周波数伝達特性の、比較的小さな非線形性によって示される）ほど、より良好な補正結果が本発明によって提供される。
【００５１】
本発明による音声信号の補正は、所与の音声信号の記録中そのような補正が行われなかった場合にその所与の音声信号からの音響信号再生中に、または好ましくは所与の音声信号記録もしくは格納中に用いられてもよく、それにより、この補正は１回だけ実行され、この補正の結果は、本発明による解決策をどのようにも実現されていない、この補正された音声信号を用いるすべての音響再生装置についても、利用可能である。
【００５２】
本発明に従って補正された音声信号は、電気音響変換器を用いてローカルに直接的に再生されることができ、（例えば、オペラ歌手の音声は、本発明に従って補正される音声信号に変換され、本発明の解決策によって補正されたバージョンで、オペラ音響システムラウドスピーカーを用いてローカルの歌手の音声再生に使用することができ；先行技術で公知の音声システムによって提供される音声再生の品質は、そのようなリアルタイムのオペラ歌手の音声再生に対して可能ではない）、または通信リンク（例えば、ワイヤレス無線通信リンク）を用いて、音響再生のための適切なラウドスピーカを備えた多数の遠隔地に位置する受信機に送信することによって遠隔で再生することができる。
【００５３】
熟練した技術者にとって、本発明の補正方法に供される所与の原音声信号の生成中に、入力電気音響変換器（マイクロフォン）の通常の振幅−周波数特性の強い修正が（例えば原音声信号の特定の周波数成分の減衰および／または増幅を含む等化のような音響補正によって）導入される場合、場合によっては、本発明の式Ｉの係数ＢおよびＣも、修正されなければならないかもしれないことは明らかである。
【００５４】
図面の説明
本発明の例示的な実施形態は、添付の図面に関連して以下に提示される。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図９】本発明による音声信号補正の例示的な方法を実現する例示的な補正ブロックを概略的に示す。
【図１０】本発明による方法の実現のために使用され得る音声システムを概略的に示す。
【図１１】本発明による方法の実現のために使用され得る音声システムを概略的に示す。
【図１２】本発明による方法の実現のために使用され得る音声システムを概略的に示す。
【図１３】電気音響変換器によって音響信号を音声信号に変換する方法の実現のための例示的な音声システムを概略的に示す。
【図１４】本発明による音響信号記録方法を、電気音響変換器を用いて音声信号の形式で実現するための例示的な音声システムを概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００５６】
本発明に従って提案されるすべての解決策は、図９に示される音声信号補正の普遍的な方法に基づいている。本発明によるこの補正方法の要点は、補正ブロック２によってあらわされ、補正ブロック２は、補正ブロック２の入力に接続された積分ブロック３および微分ブロック４と、２つの乗算ブロック５，６と、加算ブロック７とを備える。
【００５７】
加算ブロック７は、補正ブロック２の入力および乗算ブロック５，６の出力にそれぞれ接続される２つの入力を有する。積分ブロック３は、その出力に、補正ブロック２の入力に供給される入力音声信号ＡＳの積分を構成する信号を生成する。微分ブロック４は、その出力において、補正ブロック２の入力に供給される入力音声信号ＡＳの導関数を構成する信号を生成する。乗算ブロック５の一方の入力は積分ブロック３の出力に接続され、乗算ブロック６の一方の入力は微分ブロック４の出力に接続される。乗算ブロック５，６の残りの第２の入力は、それぞれブロック２，３からの出力信号の乗算のための乗数ＢおよびＣを与える係数ブロック８，９にそれぞれ接続されている。係数Ｂは−１０〜０、好ましくは−５〜−１、特に好ましくは約−３．２である。係数Ｃは０〜０．０４、好ましくは０．００５〜０．０２０であり、特に好ましくは約０．０１である。さらに、係数Ｂの係数Ｃに対する比は、好ましくは−５０〜−１０００、より好ましくは−２５０〜−３５０である。
【００５８】
本発明の音声信号補正方法では、任意の音声信号源（例えば、ＣＤプレーヤやラジオチューナなど）に由来する原音声信号ＡＳに対して、ブロック２およびブロック３で積分演算と微分演算が行なわれる。これらの演算の実現方法は絶対的に任意であり、任意の適切なハードウェアおよび／またはソフトウェア手段を使用して実行することができる。続いて、原音声信号ＡＳの積分を表す信号に係数Ｂが乗算され、原音声信号ＡＳの導関数を表す信号に係数Ｃが乗算される。最後に、原音声信号ＡＳとその積分および微分に上記規定の係数Ｂおよび係数Ｃを乗算したものと加算の結果、補正ブロック２は、その出力において、以下の式Ｉに従って原音声信号ＡＳに基づいて最終的に補正された音声信号ＣＡＳを生成する：
【００５９】
【数６】
2018526952.tif 000008
【００６０】
式中、
係数Ｂは−１０〜０、好ましくは−５〜−１、特に好ましくは約−３．２であり、
係数Ｃは０〜０．０４、好ましくは０．００５〜０．０２０であり、特に好ましくは約０．０１である。
さらに、係数Ｂの係数Ｃに対する比は、好ましくは−５０〜−１０００、より好ましくは−２５０〜−３５０である。
【００６１】
図１０〜図１２は、音声信号に基づいて電気音響変換器を用いて音響再生する方法の実現に使用することができる例示的な音声信号のブロック図を示している。
【００６２】
図１０のシステム１０ａは、アナログ音声信号ＡＳａを再生するために使用され、図９の補正ブロック２が実装され、その出力に増幅器ＡＭＰが接続されたアナログ信号プロセッサＡＳＰを含む。増幅器ＡＭＰは、出力ダイナミック電気音響変換器を含むラウドスピーカｕに電圧を印加する。プロセッサＡＳＰの補正ブロック２は、入力アナログ音声信号ＡＳａを、式Ｉに従って同様にアナログ形式を有する補正された音声信号ＣＡＳａに変換する。
【００６３】
【数７】
2018526952.tif 000009
【００６４】
式中、係数Ｂは−１０〜０、好ましくは−５〜−１、特に好ましくは約−３．２であり、係数Ｃは０〜０．０４、好ましくは０．００５〜０．０２０であり、特に好ましくは約０．０１である。さらに、係数Ｂの係数Ｃに対する比は、好ましくは−５０〜−１０００、より好ましくは−２５０〜−３５０である。続いて、アナログ補正音声信号ＣＡＳａは、増幅器ＡＭＰにおいて増幅され、その出力に、補正された音声信号ＣＡＳａの時間経過形状に対応する電圧時間経過形状を有する電圧制御信号ＥＣＳｕを生成する。その後、制御信号ＥＣＳｕは、忠実度の高い出力音響信号Ｓｏｕｔを放射することによって、原音声信号ＡＳの形式で記録された音響信号を再生する変換器ｕに供給される。
【００６５】
図１１のシステム１０ｂは、デジタル音声信号ＡＳｄに基づいた音響再生に使用され、図９の補正ブロック２が実装されたデジタル信号プロセッサＤＳＰと、デジタル−アナログ変換器Ｄ／Ａと、出力ダイナミックラウドスピーカｕに電圧を印加する増幅器ＡＭＰとを含む。プロセッサＤＳＰの補正ブロック２は、入力デジタル音声信号ＡＳｄを式Ｉに従って、同様にデジタル形式を有する補正された音声信号ＣＡＳｄに変換する。
【００６６】
【数８】
2018526952.tif 000010
【００６７】
式中、係数Ｂは−１０〜０、好ましくは−５〜−１、特に好ましくは約−３．２であり、係数Ｃは０〜０．０４、好ましくは０．００５〜０．０２０であり、特に好ましくは約０．０１である。さらに、係数Ｂの係数Ｃに対する比は、好ましくは−５０〜−１０００、より好ましくは−２５０〜−３５０である。デジタル信号ＡＳｄの積分演算および微分演算は、特にデジタル離散信号用に設計された適切な積分および微分アルゴリズムを用いて明らかに実現される。したがって、式Ｉにおける積分∫および微分ｄ/ｄｔの一般的な普遍的な数学記号は、その実現の特定のアルゴリズムにかかわらず、積分および微分演算の象徴的な表示としてのみ理解されるべきである。デジタル音声信号の積分がこの信号のすべての連続した前のサンプルの加算によって実現される特定の場合には、記号∫は記号Σで置き換えられるべきである。補正された音声信号ＣＡＳｄは、その後、変換器Ｄ／Ａにおいて、アナログ補正音声信号ＣＡＳａに変換され、それはさらに増幅器ＡＭＰにおいて増幅される。信号ＣＡＳａに基づいて、電流源を含む増幅器ＡＭＰは、ラウドスピーカｕ用の出力電気制御信号ＥＣＳｉを生成する。出力制御信号ＥＣＳｉは、アナログ補正音声信号ＣＡＳａの時間経過形状に対応する電流時間経過形状の電流信号の形式を有する。電流特性の制御信号ＥＣＳｉの使用は、ラウドスピーカｕによって再生される音響信号Ｓｏｕｔの忠実度をさらに増加させる。
【００６８】
図１２の音声システム９ｃは、アナログ信号プロセッサＡＳＰを使用して、デジタル音声信号ＡＳｄからの、本発明の方法による音響再生に使用される。この音声システム９ｃは、図９の音声システム９ａに、入力デジタル音声信号ＡＳｄをそのアナログ表現ＡＳａに変換する入力デジタル−アナログ変換器Ｄ／Ａを追加的に備えたものである。
【００６９】
図１３に示す音声システム１０ｄは、入力音声信号Ｓｉｎを音声信号に変換するために使用され、それに基づいて、この入力音声信号Ｓｉｎを電気音響変換器ｕによって忠実に再現することが可能となる。音声システム１０ｄは、音響信号Ｓｉｎによって励起されたときにその電気的出力に原アナログ音声信号ＡＳａを生成するマイクロフォンとして機能する入力ダイナミック電気音響変換器ｒを含む。次いで、この原アナログ音声信号ＡＳａは、アナログ信号プロセッサＡＳＰの補正ブロック２において、本発明による補正の方法に供される。補正ブロック２は、図９に示すブロック２であり、原アナログ音声信号ＡＳａは、式Ｉに従って、補正されたアナログ音声信号ＣＡＳａに変換され、
【００７０】
【数９】
2018526952.tif 000011
【００７１】
式中、係数Ｂは−１０〜０、好ましくは−５〜−１、特に好ましくは約−３．２であり、係数Ｃは０〜０．０４、好ましくは０．００５〜０．０２０であり、特に好ましくは約０．０１である。さらに、係数Ｂの係数Ｃに対する比は、好ましくは−５０〜−１０００、より好ましくは−２５０〜−３５０である。その後、このような補正された音声信号ＣＡＳａは、例えば、送信ユニットＴＵによって、いくつかの受信ユニットＲＵ（例えば、無線受信機）に送信される無線信号に変換され得る。出力変換器ｕ（ラウドスピーカ）を備えた受信ユニットＲＵは、送信ユニットＴＵの側で既に一元的かつ包括的に実現された、音声信号補正をさらに必要としない、受信された無線信号に基づいて高忠実度で直接音を再生し得る。出力変換器ｕによって生成された出力音響信号Ｓｏｕｔは、原入力音響信号Ｓｉｎの非常に忠実な再生を構成する。
【００７２】
代替の実施形態では、補正された音声信号ＣＡＳａを、遠隔地に送信する代わりに、この信号を、明らかに、ローカル音声システムで直接再生してもよい。例えば、オペラ歌手の声を、補正された音声信号として記録し、それに基づいて、オペラ歌手の声を、ローカルのオペラ音声システムによって高忠実度で実時間で実際に再生してもよい。
【００７３】
図１４の音声システム１０ｅは、入力音声信号Ｓｉｎを音声信号に記録するために使用され、それに基づいて、この入力音声信号Ｓｉｎを、出力電気音響変換器を備えた音声システムによって忠実に再現することが可能となる。入力電気音響変換器ｒ（マイクロフォン）は、入力音声信号Ｓｉｎを、アナログ電圧音声信号ＡＳａを構成するその電気的表現に変換する。続いて、アナログ／デジタル変換されたＡ／Ｄにおいて、この原アナログ音声信号ＡＳａは、そのデジタル表現ＡＳｄに変換され、それは、式Ｉに基づいて本発明による補正を受ける：
【００７４】
【数１０】
2018526952.tif 000012
【００７５】
式中、係数Ｂは−１０〜０、好ましくは−５〜−１、特に好ましくは約−３．２であり、係数Ｃは０〜０．０４、好ましくは０．００５〜０．０２０であり、特に好ましくは約０．０１である。さらに、係数Ｂの係数Ｃに対する比は、好ましくは−５０〜−１０００、より好ましくは−２５０〜−３５０である。この動作は、デジタル信号プロセッサＤＳＰに実装される図９のブロック２を構成する補正ブロック２において実行される。プロセッサＤＳＰの出力において、補正されたデジタル音声信号ＣＡＳｄが得られ、それに基づいて、電気音響変換器を用いて原音響信号Ｓｉｎを高い忠実度で再生することが可能となる。最後に、出力補正音声信号ＣＡＳｄは、例えば光ディスクのような任意の記憶媒体に記憶される。
【００７６】
本発明の別の実現例では、上述の信号プロセッサＡＳＰおよびＤＳＰの代わりに、任意の他の任意の電気および／または電子システム（能動的および／または受動的手段）および／またはハードウェアおよび／またはソフトウェア手段を用いることが可能であり、本発明の基礎となる式Ｉにより、音声信号ＡＳの、補正された音声信号ＣＡＳへの補正の実現を可能にする。
【図１】
2018526952.tif 000018
【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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【国際調査報告】
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