ハイパーソニック サウンド システム:HSS の完全ガイド

HSS

レーザーのセミリフレクターとリフレクターの間で光がどのように反射するのか疑問に思ったことはありませんか?では、音を使って似たようなものを作るのは簡単だと言われたらどうしますか?それが可能だ！必要なのはハイパーソニック サウンド システムだけです。

重ね合わせの原理を利用したハイパーソニック サウンド システムは、今世紀最高の音響再生技術の 1 つです。

重ね合わせの原則

HSS は、従来のスピーカーからダイレクト ブロードキャストへの移行を提供します。しかし、それはすべての表面にすぎません。

したがって、ハイパーソニック サウンド システム、その仕組み、アプリケーション、長所と短所について詳しく説明するために、この記事を書きました。

準備はできたか？始めましょう!

ハイパーソニック サウンド テクノロジーとは

ハイパーソニック サウンド システムは、サウンド エンジニアリングへの最も印象的なアプローチの 1 つです。アメリカン テクノロジー コーポレーションによって開発されたこの革新的な技術には、大きな利点が 1 つあります。クロスオーバー、ツイーターエレメント、エンクロージャー、ウーファーなどの複雑な回路は一切使用していません。

複雑な回路基板の拡大

さらに、ほぼすべてのオーディオ周波数の特性も提供します。

しかし、HSS とは正確には何ですか?

ハイパーソニック サウンド システムは、無害な超音波を使用して、あらゆる環境で可聴音を生成するデバイスです。

超音波技術

通常、これらの超音波音は私たちには聞こえませんが、この音は空気の性質を利用して、私たちに聞こえるさまざまな音を作り出します。したがって、可聴音を作成します。

ここが最高の部分です。

このサウンドシステムからの音は一方向にしか動きません。 HSSユニットの背面や側面に音が広がりません。必要な場所でサウンドを生成できるだけでなく、騒音公害の削減にも役立ちます。

HSSシステムの仕組み

ハイパーソニック サウンド システム技術は、非線形性の特性を利用して動作します。非線形性とは、波の継続的な収縮と拡大により、別の波の中に新しい波を作る空気の特性です。

ここでは、入力音声信号に応じた変調波として超音波を用いています。したがって、この波が空気中を移動すると、私たちが聞くことができる新しい可聴周波数 (約 20Hz-20KHz) が生成されます。さらに、超音波は聞こえないため、超音波による妨害はありません。人間の耳には、新しく作成された音だけが聞こえます。

さらに、超音波トランスデューサの構造には、次のセクションまたはコンポーネントがあります。これらのコンポーネントには以下が含まれます:

SMPS

他の電子システムと同様に、HSS システムは高度にフィルタリングされた SMPS から電力を得ます。ほとんどのシステムでは、SMPS が多電圧電源として使用されている可能性があります。また、供給電圧は出力の電力に応じて変化します (12v から 60v まで)。

音声信号処理ユニット

オーディオ信号処理ユニットは、すべてのオーディオ入力をデコードおよび検出できる高度なオーディオ回路を使用しています。

パナソニック オーディオ サーキット ボード

さらに、要件に応じてそれらをフィルタリングし、デジタルプリアンプユニットに送信できます。

また、このプロセッシング ユニットには、最大 11.2 チャンネルに加えて DOLBY と DTS までの複数の種類の入力を使用できます。このユニットは、イコライゼーションやその他のダイナミック コントロールも制御します。

マイクロコントローラ ユニット

Arduino マイクロコントローラ ユニット

このユニットは、必要なすべてのオーディオ調整を行うものです。これらのシステムでは、16 ビットから 32 ビットのマイクロコントローラーが使用されています。

デジタル オーディオ プリアンプ

ここで、デジタル オーディオ プリアンプは、オーディオ信号プロセッサから転送されたデコードされたオーディオの前置増幅を処理します。

デジタル オーディオ プリアンプ用回路基板

これが完了すると、事前に増幅された音声が超音波変調器に転送されます。

可変キャリア周波数発振器 (VCFO)

VCFO は、変調用の超音波搬送波を生成する超音波発振回路です。超音波水晶振動子は、40 kHz を超える周波数でこれらの振動を生成するために一般的に使用されていることがわかります。

動的 DSB 変調器

このユニットは、オーディオ信号で超音波変調を行います。ここでは、高周波の超音波が入力されたデジタル オーディオで変調され、HF 変調波が作成されます。また、他の HF 妨害もフィルタリングします。 DSB システムでは、変調指数を下げてすべての歪みを抑えることができます。

超音波パワーアンプ

超音波パワーアンプは、システムの出力パワーを扱う HF パワーアンプです。これにより、システムが出力段で提供できる電力が増加します。また、ハイパーソニック サウンド システム アンプ ユニットの最終段です。

超音波パワーアンプ回路基板

増幅が完了すると、モノリシック フィルム トランスデューサに信号が送信されます。

モノリシック フィルム トランスデューサ

モノリシック フィルム トランスデューサは、空中への HSS 波の出力を処理する最後のユニットです。圧電ポリビニリデン変換器は、このユニットに使用するのに最適な変換器の 1 つです。トランスデューサは、超音波パワーアンプから転送された信号を空中に放出します。また、超音波は懐中電灯のように一方向に集中します。したがって、人間は HSS サウンド ビームの範囲内でのみ音声を聞くことができます。

HSS システムの実際の仕組み

仕組みは次のとおりです。

HyperSonic サウンド システムは、CD プレーヤーなどのオーディオ プログラム ソース、HSS シグナル プロセッサ、および超音波アンプから電力を得る超音波エミッタまたはトランスデューサで構成されます。トランスデューサが音声信号を増幅して空中に送信する前に、信号プロセッサは音声または音楽を非常に複雑な超音波信号に変換します。

超音波エネルギーは指向性が高いため、懐中電灯からのビームのように、エミッターの真正面に仮想的な音柱を形成します。したがって、空気はその超音波の列全体に沿って新しい音を作成します (超音波に変換する前に作成した音)。超音波の音柱で作られた音しか聞こえないので、従来のスピーカーのように全方向に広がるわけではありません。むしろ、超音波エネルギーの柱の中にとどまります。

したがって、音を聞くには、耳が超音波の列と一致している必要があります。そうしないと、音が硬い表面に反射した後に音が聞こえます。たとえば、超音波エミッターを表面に向けると、壁がそれを反射した後にのみ音が聞こえるため、照明が不十分な環境で表面に懐中電灯を照らすのとさらに似ています.懐中電灯の光は見えず、壁の光のスポットだけが見えます。 HSS も同じように機能しますが、見る代わりに、壁が反射する音のビームが聞こえます。ステレオの場合、オーディオのチャンネルごとに個別の超音波エミッターが必要です。1 つは左チャンネル用、もう 1 つは右チャンネル用です。

極超音速音響システムの応用

HSS 技術には幅広い用途があります。最初の、そして最も重要なのは、サウンドをタイトなビームに向ける、または集束させる指向性サウンド システムです。つまり、通行人には音声が聞こえません。

この音響再生技術は、エンターテイメント、アート、ホスピタリティ業界で大きなチャンスを秘めています。サンディエゴの美術館に行って、他の人に迷惑をかけずに絵画の音声解説を楽しんでいると想像してみてください。または、他の人を邪魔することなく、混雑した場所でコンピューターで映画を見ています。これには、レストラン、空港、小売店、さらにはビデオ会議も含まれます。 HSS システムは、混雑した環境でゾーンを作成するのに役立ちます。その他のアプリケーションには以下が含まれます:

• 自動車:自動車の HSS は、アラート信号をドライバーに直接送信できます
• 音声/ビデオ会議:会議の音声を 4 つの異なる言語で 1 つのデバイスから投影します。さらに、ヘッドフォンは必要ありません
• ページング システム:選択したエリアに信号を送ります

ポケベル分離

• 小売販売:購入時にターゲットを絞った広告を直接提供します
• ドライブスルー注文:近所の人に迷惑をかけることなく、自動車の運転手と直接コミュニケーションをとることができます
• 安全担当者:群衆の中で特定の人物と通信するためのポータブル タイプのデバイスを提供します
• 軍事用途:船間通信および船上通信用。または、音速で移動する極超音速ミサイルまたは弾道ミサイル

極超音速音響システムを使用した弾道ミサイル

メリット

HSS テクノロジーの利点の一部を次に示します。

• 必要な場所だけに音を集中できます
• 音を集中させると、標準的なラウドスピーカーと比較して、直線的に長距離を移動します
• ライブ オーディオからのフィードバックを排除します
• 超音波エミッタ デバイスは平らで薄いです。また、取り付けは不要です
• 音の分散を簡単にコントロールできます
• HSS システムの設計により、標準のラウドスピーカーでは不可能な方法で機能することができます。
• バーチャル リアリティ体験用の HD リアル オーディオを提供します
• マルチチャンネル オーディオをサポート

短所

HSS システムは優れた機能を備えていますが、欠点もあります。ハイパーソニック サウンド システムを使用することの欠点のいくつかを次に示します。

• 標準のオーディオ アンプと比較して、より高い動作電圧が必要です
• 製造コストが高い
• HSS システムでは、直接のアナログ増幅やサウンド ミキシングはできません
• 正常に動作するには、最低限のステレオ品質のサウンド入力が必要です

結びの言葉

HSS システムは、多くの点で強力なイノベーションです。小型で軽量な設計により、従来のスピーカーよりも持ち運びやすく、安全かつ個人的な方法で高品質のオーディオを提供します。

エレクトロニクスのほかに、HSS システムはエンターテイメント業界に最適です。また、HSS は、補聴器が音声スペクトル全体を再生できないという課題を取り除きます。非常に高価ですが、オーディオ技術における飛躍的な進歩です。以上で、ハイパーソニック サウンド システムについて知っておくべきことはすべて終わりです。ご不明な点がございましたら、お気軽にお問い合わせください。喜んでお手伝いいたします。