米国特許商標庁は木曜日、Appleの次期HomePodスピーカーに関連すると思われる特許出願を公開した。特に、この発明は、マイク、デジタル信号処理、高度な計算アルゴリズムを用いてスピーカー出力をイコライジングおよび最適化する方法を網羅している。
Appleは「スピーカーイコライザー」の特許出願において、特定の部屋におけるスピーカーの配置が音響再生に大きな影響を与える可能性があると指摘しています。例えば、部屋の隅にスピーカーを設置すると、低周波数帯域での放射音響パワーが増加し、重低音の強調されたサウンドになる可能性があります。
同様に、スピーカーに対するユーザーの位置は、知覚される周波数応答に悪影響を及ぼす可能性があります。
歪みやその他の影響を補正するために、オーディオ機器メーカーは長年にわたり、オーディオ出力を最適化するデジタルイコライゼーション技術を採用してきました。
例えば、サラウンドサウンド・ホームエンターテイメントシステムなどの製品のセットアップ手順では、リモートマイクを用いて、様々な位置から室内に放射される音響パワーを測定します。また、内蔵マイクを用いて音響出力を監視し、全体的な反応、つまり室内に放射される音響パワーを推定するシステムもあります。
マイクのデータはプロセッサや DSP などの内部回路に送られ、スピーカー ドライバーに送信されるオーディオ信号をフィルタリングしたり、イコライズしたりします。
Appleのソリューションは、密閉型スピーカーエンクロージャの内外両方に複数のマイクを配置することで、従来のグローバルイコライゼーションソリューションを基盤としています。いくつかの実施形態では、内蔵マイクはスピーカーエンクロージャの背面、つまり低周波ドライバの下の空洞内に配置されます。スピーカーエンクロージャの外側に配置された2つ目のマイク、または複数のマイクは、ドライバ近傍の音圧を測定します。
提案システムは、オンボード処理を用いて、放射インピーダンス（内部圧力レベル、スピーカーの変位、外部圧力、およびマイクアレイから提供されるその他の測定データから算出される）に基づいてイコライゼーションフィルタを決定します。このフィルタはその後、DSPに送られ、オーディオ信号処理に使用されます。
AppleはHomePodデバイスでも同様の音響技術を約束している。
Appleのスピーカーシステムは、内蔵マイクと外部マイクの測定値を比較することで、周囲の環境に動的に反応することができます。さらに重要なのは、放射インピーダンスを様々な周波数範囲にわたってリアルタイムに計算できるため、事前のキャリブレーションなしに常にサウンドを最適化できることです。
他の実施形態では、2つ以上のスピーカーが連携して音声出力を監視する。例えば、特定の周波数において放射抵抗が高いスピーカーにより多くの電力を割り当てることで、システムの効率を高めることができる。
あるいは、システムは、2つ以上のスピーカーが同等の音響パワーを発揮するように適応型イコライゼーションフィルタを適用することもできる。後者の形態は、特定の周波数において放射インピーダンスが高いために、1つのスピーカーが2つ目または3つ目のスピーカーを圧倒する場合に適している。
Appleが本日の発明を次期HomePodスピーカーに採用する予定があるかどうかは不明だが、同社は先月このデバイスを発表した際に同様の技術について説明していた。
具体的には、HomePodのA8プロセッサと少なくとも6つの外部マイクが、7つのビームフォーミングツイーターと中央の4インチウーファーに音響モデリング、オーディオビームフォーミング、マルチチャンネルエコーキャンセレーション機能を提供します。Appleによると、HomePodは周囲の環境を自動的に検知し、それに合わせてオーディオ出力を調整します。さらに、HomePodを2台接続すると、自動的に連携して部屋全体に広がるサウンドを提供します。
Apple のスピーカーイコライザーの特許申請は 2016 年 1 月に初めて提出され、Sylvain J. Choisel、Martin E. Johnson、Jack Y. Dagdagan が発明者として認められています。
