JP6268652B2 - Ｆｍ音変換スピーカアンプユニット装置 - Google Patents
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Description
本発明は、スピーカでＦＭ音の再生を行う事ができるスピーカアンプユニット装置に関するものである。
自然の音は振動自体が加速度を含めた複雑な振動形態として音波となって発生する。
オーディオ機器でスピーカを鳴らす場合、スピーカの振動板の動きは単振動ではなく振 動が重なりそれによる時間軸のずれ、或いは波長の幅が異なる信号として音波に変換す る音響システムに構成しなければならない問題があった。
オーディオ機器でスピーカを鳴らす場合、スピーカの振動板の動きは単振動ではなく振 動が重なりそれによる時間軸のずれ、或いは波長の幅が異なる信号として音波に変換す る音響システムに構成しなければならない問題があった。
この波長の幅の変化はＦＭ変調と同様であるが従来のオーディオ機器は、同じリズムで振幅のみ増幅などの処理している点に自然の音に対して違和感が或る欠点が或る。
スピーカにある音レベルの電気信号が出力されるとスピーカの振動板は大きく振幅を起こしてブレーキが掛からずプリリンギングのような波形の乱れと同じ振動を起こす。
其のため制動するための無理が生じて歪む音になる。ゆえに疑似音のような感動するような心地よい音を表現することが困難であった。
一方、デジタルアンプのデジタル音源のサンプリングレートは限られているのでアナログに近い音処理が必要である。
デジタルの波形の中で加速度に相当するものは同じリズムでサンプリングされているのでデジタル波形に加速度に相当する階段状に波形はない。
デジタルの波形の中で加速度に相当するものは同じリズムでサンプリングされているのでデジタル波形に加速度に相当する階段状に波形はない。
但し、レベル及び時間軸の交差ポイントをそれぞれ結ぶ線分を想定すると加速度を検出することができる。
本発明は、デジタル音響信号から加速度を想定し検出することでＦＭ音をスピーカで再生を実現可能とするＦＭ音変換スピーカアンプユニット装置を提供することを目的とするものである。
本発明の請求項１記載のＦＭ音変換スピーカアンプユニット装置は、デジタル音声信号を入力端子からデジタル処理及びアンプなどの増幅手段を通じて得た出力をクロックパルス発振回路のパルスをカウンタで計数、ＤＡＣでメモリの書き込みと読み出しの切り換え制御及びインプットリレーを切り替えデジタル入力回路の出力とメモリから読み出された出力を第１演算回路でデジタルレベル差を検出する手段とサンプリングレートにあった区切り時間定数から得た三角開数の方程式からアナログ想定線分と時間軸において移動する時間軸の僅かな数値から１階微分で得る加速度数値を演算するため△Ｔ拡大回路で時間変数値データがエンコード回路を介して第２演算回路に入力後、加速数値は第３演算回路で音響スピーカシステム部に接続されてＤＡＣ及びアンプを介してメインムービングコイルとサブムービングコイルに密着した振動板で音波として出てくることを特徴とするものである。
本発明の請求項２記載のＦＭ音変換スピーカアンプユニット装置は、クロックパルス発振回路からのパルスをカウンタで計数し時間変動数が記録されたＲＯＭにアドレスして読み出すことで△Ｔ拡大回路を形成し第３演算回路にエンコード回路を介してデータを入れることを特徴としたものである。
本発明請求項３記載のＦＭ音変換スピーカアンプユニット装置は、加速度から得たＦＭ偏移分に相当する第３演算回路から高精度ＤＡＣでアナログ変換して２つのサブアンプをサブムービングコイルに接続し、中心に設けたメインムービングコイルの上下にサブムービングコイルを振動板に密着させて配置したスピーカの構成でＦＭ音を再生することを特徴とするものである。
デジタル音声入力信号をスピーカに加えた場合、スピーカの振動板の動きにＦＭのような加速度を加えた振動をすることでより自然かつクリアに聴こえるように振動板の中央部にメインムービングコイルと上下にサブムービングコイルにより３方向から安定的に振動させることで主な振動と微妙な振動を同時に振動板に加えるのでＦＭ音に変換した音響が楽しめる。
以下、本発明の実施の一形態を図１ないし図５を参照して説明する。
図１は、ＦＭ音変換スピーカアンプユニット装置の回路図である。入力端子（１）にデジタル音声信号などが入力されて、デジタル入力回路（２）に入り、メモリ（３）と音響スピーカシステム部（４）に接続され、メモリ（３）は、クロックパルス発振回路（５）（ｆ０）からカウンタ（６）に接続されＤＡＣ（７）に接続され「１」の時にメモリ（３）を書き込み状態にしてデジタル入力回路（２）に入るデジタル音声信号も記憶する。同時にデジタル入力回路（２）の出力は、インプットリレー（８）のＮ１を通過して第１演算回路（９）に入力される。
図１は、ＦＭ音変換スピーカアンプユニット装置の回路図である。入力端子（１）にデジタル音声信号などが入力されて、デジタル入力回路（２）に入り、メモリ（３）と音響スピーカシステム部（４）に接続され、メモリ（３）は、クロックパルス発振回路（５）（ｆ０）からカウンタ（６）に接続されＤＡＣ（７）に接続され「１」の時にメモリ（３）を書き込み状態にしてデジタル入力回路（２）に入るデジタル音声信号も記憶する。同時にデジタル入力回路（２）の出力は、インプットリレー（８）のＮ１を通過して第１演算回路（９）に入力される。
第１のＤＡＣ（７）がクロックパルス発振回路（５）（ｆ０）からカウンタ（６）で「２」を出力するとメモリ（３）は読み出し状態になりインプットリレー（８）のＮ２を通過して第１演算回路（９）に入力される。
第１のＤＡＣ（７）はカウンタ（６）が「３」に計数するとカウンタ（６）を「１」に戻る。第１演算回路（９）は、差演算するアルゴリズムでレベル差を検出する。
一方、ΔＴ拡大回路（１０）は、エンコード回路（１１）に接続されている。ΔＴ拡大回路（１０）は、図２に示す通り、第２のクロックパルス発振回路（１２）（ｆ１）から第２カウンタ（１３）で計数、アドレス信号は、ＲＯＭ（１４）に接続されているためΔＴの時間情報が変動データ値として出力される。
さらに第２カウンタ（１３）は、第３のＤＡＣ（１５）に接続されＭカウンタすると「０」に戻る。
クロックパルス発振回路（５）の発振周波数（ｆ０）は、第２のクロックパルス発振回路（１２）の発振周波数（ｆ１）より低いものとする。
さらに第２カウンタ（１３）は、第３のＤＡＣ（１５）に接続されＭカウンタすると「０」に戻る。
クロックパルス発振回路（５）の発振周波数（ｆ０）は、第２のクロックパルス発振回路（１２）の発振周波数（ｆ１）より低いものとする。
ΔＴ拡大回路（１０）は図４に示すデジタル波形のアナログ想定の線分から三角形の底辺に相当する時間軸の変数が「０」からΔＴで最大Ｔ（サンプリングレートに要する区切り単時間）では傾きＡはｔａｎＡからΔＨは傾きＡが同じ値であるので（Ｄ２−Ｄ１）／ＴはｔａｎＡでこれからΔＨはＡとΔＴの乗算した値である。つまりＡΔＴとなる。これは第２演算回路（１６）のアルゴリズムである。
Ｄ１及びＤ２は第１演算回路（９）から出力されているデータであるからエンコード回路（１１）は第２演算回路（１６）に接続されているから前述の演算が行われる。
第２演算回路（１６）は第３演算回路（１７）に接続されている。さらに第３演算回路（１７）はエンコード回路（１１）を介して△Ｔ拡大回路（１０）から細かい区切り時間が変動してくる値と第２演算回路（１６）の出力データがＡ△Ｔつまり△Ｈであるから加速度は△Ｈ／△Ｔである。これに振動する幅は距離であるから加速度×時間の２乗×０・５で求められる。これを第３演算回路（１７）で計算を行う。
図３は、音響スピーカシステム部付属回路とスピーカ全体を構成する図である。
第３演算回路（１７）からの出力は高精度ＤＡＣ（１８）で高密度にアナログ変換する。抵抗列も含むものとする。サブアンプ（１９）で増幅、サブムービングコイルＡ（２０）とサブムービングコイルＢ（２１）に接続されている。
第３演算回路（１７）からの出力は高精度ＤＡＣ（１８）で高密度にアナログ変換する。抵抗列も含むものとする。サブアンプ（１９）で増幅、サブムービングコイルＡ（２０）とサブムービングコイルＢ（２１）に接続されている。
デジタル入力回路（２）から直接デジタル信号は音響スピーカシステム部（４）のＣ端子からアナログ変換回路（２２）でアナログ信号の主信号としてメインアンプ（２３）を介してメインムービングコイル（２４）に接続されている。
メインムービングコイル（２４）は振動板（２６）に対して中央部に配置してありサブムービングコイルＡ（２０）は上部にサブムービングコイルＢ（２１）は下方に配置してある。これで３方向から振動板（２６）に振動を与えコーン（２５）から音波出力している。
図６は音響スピーカシステム部（４）のスピーカの振動板の振動と各種ムービングコイル出力の関係を示す図である。
メインムービングコイル（２４）から振動板（２６）に対してＰ２の位置に振動さらに加速分（ＦＭ偏移分）が及びサブムービングコイル（２１）からの振動で加速されてＰ３の位置まで幅を拡大させる。
メインムービングコイル（２４）から振動板（２６）に対してＰ２の位置に振動さらに加速分（ＦＭ偏移分）が及びサブムービングコイル（２１）からの振動で加速されてＰ３の位置まで幅を拡大させる。
ここでムービングコイルを３分割することは１個にまとめると加速分と元の振動エネルギー分が混ざり合い振動の乱れがあるからで音の濁りを発生するからである。従ってこのようなメインムービングコイルと２個のサブムービングコイルを使って３方向から振動板を振動させている。
１ 入力端子
２ デジタル入力回路
３ メモリ
４ 音響スピーカシステム部
５ クロックパルス発振回路（ｆ０）
６ カウンタ
７ 第１のＤＡＣ
８ インプットリレー
９ 第１演算回路
１０ ΔＴ拡大回路
１１ エンコード回路
１２ 第２のクロックパルス発振回路（ｆ１）
１３ 第２カウンタ
１４ ＲＯＭ
１５ 第３のＤＡＣ
１６ 第２演算回路
１７ 第３演算回路
１８ 高精度ＤＡＣ
１９ サブアンプ
２０ サブムービングコイルＡ
２１ サブムービングコイルＢ
２２ アナログ変換回路
２３ メインアンプ
２４ メインムービングコイル
２５ コーン
２６ 振動板
２ デジタル入力回路
３ メモリ
４ 音響スピーカシステム部
５ クロックパルス発振回路（ｆ０）
６ カウンタ
７ 第１のＤＡＣ
８ インプットリレー
９ 第１演算回路
１０ ΔＴ拡大回路
１１ エンコード回路
１２ 第２のクロックパルス発振回路（ｆ１）
１３ 第２カウンタ
１４ ＲＯＭ
１５ 第３のＤＡＣ
１６ 第２演算回路
１７ 第３演算回路
１８ 高精度ＤＡＣ
１９ サブアンプ
２０ サブムービングコイルＡ
２１ サブムービングコイルＢ
２２ アナログ変換回路
２３ メインアンプ
２４ メインムービングコイル
２５ コーン
２６ 振動板
Claims (3)
- 入力端子からデジタル処理及びアンプなどの増幅手段から入力されたデジタル音声信号は、クロックパルス発振回路から発振したパルスを、カウンタで計数し、ＤＡＣにより、メモリの書き込み読み出しの切り換えとインプットリレーを同時に切り替え、デジタル入力回路の出力とメモリから読みだされた出力を、レベル差を第１演算回路で演算、レベル差と時間軸の数値から得る数値から三角関数でアナログ想定線分をおいて、第２演算回路で演算、加速度数値と時間変数を出力するΔＴ拡大回路からエンコード回路を介して第３演算回路で音響スピーカシステム部のサブムービングコイルへ高精度ＤＡＣ及びサブアンプを介して一方、メインムービングコイルへアナログ変換回路とメインアンプを介して出力されサブムービングコイルとメインムービングコイルを備えた振動板で音に変換することを特徴とするＦＭ音変換スピーカアンプユニット装置。
- デジタルレベル差を演算回路でアナログに近い波形の補足部分を三角形に想定して、時間軸の変数値を変えるΔＴ拡大回路で第２のクロックパルス発振回路からのパルスをカウンタで計数、時間軸の変数値を記録したＲＯＭへアクセス、時間変数値を呼び出しエンコード回路を介して演算回路にデータを入れることを特徴とする請求項１記載のＦＭ音変換スピーカアンプユニット装置。
- 出力されたデジタルデータにおいて加速度から得たＦＭ偏移分を演算回路から高精度ＤＡＣでアナログ変換して、２個のサブアンプとサブムービングコイルを振動板の上下に、アナログ変換回路を介してメインムービングコイルに入力して、メインムービングコイルを振動板の中央部に密着して配置することを特徴とする請求項１記載のＦＭ音変換スピーカアンプユニット装置。
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