同時に、さまざまなタイプのデジタルエミッターが、限られた量だけ長い間製造されてきました。後者は、幅広い消費者にはほとんど知られておらず、高価であり、比較的まれにしか使用されません。さらに、デジタルサウンドエミッターの簡単な歴史、それらが使用され、使用されたデバイス、およびそれらの見通しに関する考慮事項。
出現の前提条件
20代半ば以降、電気音響学における分割されていない優位性は、そのさまざまなバリエーションで、電気力学的スピーカーに残っています。最初は非常に燃え、30年代の最初のサウンドフィルムのセッションを中断させ、それから単に途方もなく高価になったどちらのエレクトロスタットも、それを絞ることはできませんでした。低周波を適切に再現できないイオノフォンもありません。周波数範囲が狭いため、競争に耐えられなかった圧電エミッタもありません。
焼損したサブウーファーのスピーカーコイル
この場合、スピーカーは技術的に完璧なソリューションとは言えません。したがって、ツイーターの場合、コイル温度100℃は制限ではありません。このため、効率が1％を超えることはめったになく、ダイナミックドライバーのベースドライバーのコイル温度は、定格電力で動作している場合、150度、さらには200度を簡単に超える可能性があります。歪みは、周波数と非線形の両方で、大幅に低減できる補正または技術が必要です。同様の話は過渡応答でも発生します。これは高価なソリューションでは常に、広い周波数範囲を追いかけるため、理想的には人間の耳に聞こえるスペクトルをはるかに超えているはずです。
しかし、スピーカーのすべての欠点にもかかわらず、アドバンテージの総計で最も要求されたのは彼でした。同時に、精力的な研究者たちは、より生産的でエネルギー効率がよく、管理しやすいものを探すことを止めませんでした。エンジニアは、DACを使用せずにデジタル信号を直接音に変換する方法を探し始めました。
1920年代のベル研究所による音響実験
理論的には、デジタルスピーカーは1920年代にBell Labsによって最初に説明されました。彼らの原則は十分に単純でした。最下位ビットはスピーカーを制御します。「1」の値は最大振幅でスピーカーを駆動し、「0」の値は完全に信号を停止します。さらに、ビットの数に応じて、最下位ビットは最初の放射領域を2倍にし、次のビットはその領域を2倍にしました。1920年代には、この種のデジタル信号を音に変換する必要はありませんでした。理論的には、この作業は何年も前から行われていました。
ベルラボ電話スピーカー
以前のバージョンでは、次のビットの放射領域は前のビットのセグメントの周りに同心円状に配置されていましたが、このルールは必須ではありません。この理論は1980年に初めて実用化されました。 Bell Labも開発者になりました。薄膜膜が固定された円盤状の電極でした。電極は分離されたセグメントに分割され、放電の数について上記の面積比は4.3、2.1、0でした。セグメントは、その値に応じて、デジタル矩形信号で励起されました。
電話通信では、再現の忠実度は十分でしたが、このエミッタは音楽の再現には適していませんでした。事実は、十分なラウドネスを得るために、スピーカーシステムのフォームファクターにおける対応するラジエーターの面積が許容できないほど大きかったことです。また、問題は変換歪みでした。これは、従来のDACではフィルターを使用して除去できます。しかし、デジタルエミッターでは、変換が直接行われ、複製の最後のリンクであるため、それらを使用することは不可能です。
日本の実験
デジタルサウンドエミッター開発の次のステップは、SONYによるエレクトレットおよび圧電デジタルスピーカーの作成でした。動作原理はベル研究所で使用されているものとそれほど変わらないが、デザインは異なっていた。そのようなエミッターの電極は、等しい面積の同心部分でした。セクションはグループで接続され、グループの数はエミッターのビット深度に依存しました。
デジタルスピーカーのセクションを分割する根本的に異なる方法は、松下電器産業（今日のパナソニックコーポレーション）のエンジニアによって提案されました。同社が現在も所有している特許は、放電の重み係数に従って、音を発するセグメントをグループに結合することを提案しました。
このセクションで説明する開発は、製造コスト、高い歪み、低い製造可能性、およびその他の新生技術の特定の問題を考慮して開発されたものではありません。
デジタルスピーカー
電気力学的デジタルエミッターを作成する試みは、このタイプの圧電およびエレクトレットスピーカーが登場した直後に始まりました。後者の問題は、狭い周波数範囲とある種の周波数応答にあり、音声を再生する通信デバイスとスピーカーのHFセクションを除いて、どこでも効果的に使用することができませんでした。
フィリップスの特許であるフィリップス
とソニーは、1982年にデジタルスピーカーの実験を始めました。原則として、エミッターのコイル数が増加し、セクション数は容量に対応します。その結果、日本で登録された直前のフィリップスの特許＃4612420＃58-31699が登録され、同様のデジタルスピーカーデザインが示されました。
マルチリンクコイルを備えたデジタルスピーカーは、デジタルエミッターの最も長寿命なバージョンの1つであったと考えられます。同様の開発に関する最後の言及は、オーディオファンの開発の旗艦であるB＆Wによって同様の原則が適用された2000年にさかのぼります。
大学の圧電エミッタ
エレクトロニクスを作成する企業に加えて、デジタルエミッターのトピックは、大学で活発に開発されました。長野県の神津大学の科学者グループは、1990年代に圧電式デジタルスピーカーに注力しました。彼らは1993年に最初の結果を出し、1999年までにサンプリングレートが48 kHzの16ビット信号用に設計されたエミッターを示しました。
この開発は最初のデジタルエミッターであり、その特徴は限られたマルチメディアの使用に十分でした。デバイスの特性は次のとおりです。
- 周波数範囲：40-10000 Hz;
- 4 dB以内の不均一な周波数応答。
- 50 HzでTHD 3.5％、10000 Hzで0.1％
- 感度84 dB
このようなエミッターの低ビット深度に関連するこのタイプのデジタルアナログ変換の量子化ノイズおよびその他のアーティファクトは、高忠実度を語るのに十分強力でした。このタイプのスピーカーをマルチメディアデバイスで使用できるのは、限られた範囲で、主に通信と音声通知であり、高品質の音楽再生ではないことは明らかでした。
ブライトン格子またはヘルシンキアルゴリズム
最も記憶に残る英国の科学者は、根本的に新しい原理を適用しました。ブライトン大学の研究者のグループは、B＆Wからの財政的支援を得て、デジタルエミッターを1つのハウジングに詰め込もうとしないスピーカーを開発しましたが、信号放電に従ってグループにまとめられた多くの個別の動的エミッターの分散配列の形でそれを提示しました。したがって、デジタルスピーカーの開発には2つの方向性が開かれました。 1つ目は量子化ビットを増やすことであり、これによりノイズを減らすことができます。2つ目は信号を修正して動的（または他の）エミッターの歪みを補償することです。
新しいタイプのデジタルエミッターの作成は、学界への強い関心を生み出しています。その結果、フィンランドの会社であるオーディオシグナルプロセッシングエスポーとヘルシンキ大学は、ブライトンセクショナルグリルの動作を最適化するアルゴリズムを作成しました。このアルゴリズムにより、再現可能な周波数のスペクトル全体で位相と振幅を合わせることが可能になりました。このアルゴリズムは2000年にも登場しました。
デジタルサウンドプロジェクター
上記の開発は1..limitedによって使用され、2002年に導入されたデジタルサウンドプロジェクターが作成されました。これは、デジタルエミッターを使用して高い忠実度で音楽を再生する、電気音響の歴史の中で最初の本格的な製品であると言えます。
マイクロプロセッサメーカーであるARM Ltd、学際的な科学企業であるCambridge Display Technology、およびチップメーカーであるAnalog Devicesが、デジタルサウンドプロジェクターの作成に参加しました。その後、パイオニアが製品の小規模生産を継続しました。
このデバイスは256個の小さなエミッターを使用し、それぞれが単一のパルスを再現しました。モニターのピクセルのように、システムは多くの信号からの全体像をまとめます。プロセッサは、フィンランドのアルゴリズムに従って、再生パラメータを制御し、ノイズ除去と歪み補償を実行しました。補正プロセスでは、アーティファクトのデコードとさまざまなエミッタからの波の干渉の両方が考慮されました。
重要な成果の1つは効率でした。これは10％に達し、従来のアナログスピーカーの値を大幅に上回りました。分散制御デジタル放射の原理により、高調波歪みと相互変調歪みも大幅に削減されました。おそらく、システムの最も重要で明白な欠点は、その複雑さ、製造性の低さ、そしてその結果として高コストでした。2000年代の初めには、世界はそれほど複雑なものを受け入れる準備ができていなかったし、明らかに、今まで受け入れる準備ができていませんでした。複雑さとコストという形で知覚可能な問題が発生しても、グレーティング技術は大量生産されず、失敗したアイデアの墓場に埋められませんでした。
現代の開発段階
明らかな困難にもかかわらず、デジタル放射線技術は予想外に発展しました。2015年に、相補型金属酸化膜半導体（CMOS）構造に基づくMEMSエミッターの作成が発表されました。私たちはMEMSマイクとMEMS加速度計に慣れています。スピーカーの登場です。
オーディオピクセルは、MEMSエミッターの作成を発表しました。これは、アナログスピーカーよりも優れたデジタルエミッターの作成に近いと述べています。リミッターは、振幅が小さいだけでなく、サウンドエミッターの分野のほとんどのイノベーターが遭遇する低周波数範囲の制限です。
デジタルエミッターの使用のもう1つの例は、Audio-Technica ATH-DSR9BTヘッドフォンです。これは、通常のDACがなく、Pure Digital Driveデジタルスピーカーを備えています。メーカーは技術の本質を詳細に開示していませんが、入手可能な情報から判断すると、これは多くのコイルを備えたデジタルスピーカーの生まれ変わりですが、80年代中期のフィリップスエミッターとは異なり、Pure Digital Driveはマルチビット信号で動作します。
超音波放射、量子化ノイズ、およびデバイスの機械部品によって導入された歪みの修正の問題がどのように解決されるのかわかりません。しかし、デバイスが同社の主力ワイヤレスとして位置付けられているという事実から判断すると、ソリューションが効果的である可能性があります。また、このスピーカーはTrigence Semiconductorと提携して作成されたことが知られています。
近い将来暖かいアナログ
私はおばあちゃんの王を演じて、上記のすべてを要約してみます。デジタル放射線の希望はMEMSですが、それは手ごわい物理的制限があります。つまり、使用が主にウェアラブルフォームファクターに制限されます。もう1つの問題は、開発者の間で冗談を言うように計画を立てるMEMSテクノロジの開発の「ドッグイヤー」のスピードです。他の産業が条件付きで1年を必要とする場合、MEMSは7年かかります。
別の問題はコストです。そして、製造可能性が成長するまで、コストは減少せず、すでに述べたMEMS開発のスピードのために、それは急速には成長しません。スピーカーの生産の単純さと無口さは、製造業者に非常に好まれたため、スピーカーを何かに変更するには、非常に適切な議論が必要であり、効率の向上は明らかにその1つではありません。したがって、テクノ・アーキックやその他のアナログのオーディオファン「スチームパンク」の支持者は心配する必要はありません。もちろん、真空管アンプは復活したヴァイナルの後で戻ってくることはありませんが、暖かく、さらには（文字通りの意味で）暑い真のアナログスピーカーがさらに10年または数年生きます。残念ながら、今日のデジタルスピーカーの多くは、まだ比較的高価で、珍しい実験製品や科学研究です。