KR0161901B1 - 2채널 음장제어장치 - Google Patents

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KR0161901B1
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Abstract

본 발명은 오디오 신호중 초기 반사음 및 후부 잔향음등의 반사음 신호를 전면의 2개의 스피커만으로 재생하면서도 청취자의 좌,우 측면에 스피커를 가상으로 설치한 느낌을 주도록 하는 2채널 음장제어장치에 관한 것으로, 특히 2채널 스테레오 입력신호 L과 R을 시간 지연 및 신호처리에 의해 4채널 초기반사음을 발생하는 초기반사음 발생회로와, 2채널 스테레오 입력신호 L과 R을 시간 지연 및 신호처리에 의해 4채널 후부 잔향음을 발생하는 후부 잔향음 발생회로와, 상기 발생된 4채널 초기반사음과 4채널 후부 잔향음을 가상의 측면 채널신호인 2채널 효과음으로 변환한 후 직접신호패스를 통해 출력되는 2채널 스테레오 직접음과 믹싱하여 최종적인 2채널 신호로 출력하는 채널 변환회로로 구성하여, 재생에 필요한 채널수를 2개로 줄여 음장 제어시스템의 하드웨어를 간단히하고, 재생에 필요한 앰프 및 스피커의 수가 줄어들면서 전체적인 시스템 구현 비용을 절감하며, 기존의 2채널 스테레오 재생 시스템외에 추가의 스피커를 필요로 하지 않으므로 복잡한 추가 스피커 설치를 피할 수 있다. 또한, 상기와 같이 비용 및 편리성에 있어서의 장점을 얻으면서도 가정의 청취공간에서의 다양한 연주공간의 공간감은 4채널 시스템과 동일하게 재현할 수 있다.

Description

2채널 음장제어장치
제1도는 종래의 음장제어장치의 전체 블록도.
제2도는 상기 제1도의 4채널 음장제어부의 상세 블록도.
제3도는 본 발명에 따른 2채널 음장제어장치의 전체 블록도.
제4도는 상기 제3도의 2채널 음장제어부의 상세 블록도.
제5도는 상기 제4도의 2채널 다운 믹서부의 상세 블록도.
제6도는 상기 제4도의 가상측면 채널합성부의 상세 블록도.
제7도는 본 발명에 따른 전면 스피커와 가상측면 스피커의 배치도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
21-1 : 2채널 지연라인 21-2 : 4채널 초기반사음 발생부
21-3 : 잔향 지연부 22-4 : 4채널 후부 잔향음 발생부
30 : 채널 변환부 31 : 2채널 다운 믹서부
32 : 가상측면 채널합성부 61 : 제 1 신호처리부
62 : 제 2 신호처리부 ADD51-ADD56,ADD61,ADD62 : 가산기
G51-G54,G61-G64 : 증폭기 SUB61,SUB2 : 감산기
D1,D2 : 지연기 F1,F2 : 필터
본 발명은 2채널 스테레오 신호를 입력으로 음장 제어하는 음장제어장치에 관한 것으로서, 특히 오디오 신호중 초기 반사음(Early Reflection) 및 후부 잔향음(Late Reverberation)등의 반사음 신호를 전면의 2개의 스피커만으로 재생하면서도 청취자의 좌, 우 측면에 스피커를 가상으로 설치한 느낌을 주도록 함으로써, 넓은 공간의 느낌을 자연스럽게 얻을 수 있도록 하는 2채널 음장제어장치에 관한 것이다.
제1도는 종래의 음장제어장치의 전체 블록도로서, 녹음수단(10)과 재생수단(20)으로 구성된다.
상기 녹음 수단(10)은 멀티채널을 통해 입력되는 녹음 공간의 잔향등을 직접음과 함께 2채널 스테레오로 녹음하는 스테레오 믹서(11)와 레코딩 엔지니어에 의해 인공적인 잔향음을 상기 스테레오 믹서(11)의 출력에 첨가하는 잔향 첨가부(12)로 구성된다.
그리고, 재생수단(20)은 상기 기록수단(10)에서 2채널 스테레오로 녹음된 음을 4채널로 확장하여 4개의 스피커로 출력하는 4채널 음장제어부(21)로 이루어진다.
이때, 상기 스피커는 청취자 앞쪽의 2개의 스피커외에 청취자의 옆이나 뒤쪽에 2개의 추가적인 스피커를 설치하여 총 4개의 스피커로 원음과 함께 초기반사음 및 후부 잔향음을 발생한다.
그리고, 상기 4채널 음장제어부(21)는 제2도에 도시한 바와같이 2채널 스테레오 입력신호 L과 R을 지연시키는 2채널 지연라인(21-1), 상기 2채널 지연라인(21-1)에서 지연된 신호를 처리하여 4채널 초기반사음을 발생하는 4채널 초기반사음 발생부(21-2), 2채널 스테레오 입력신호 L과 R을 지연시키는 잔향 지연부(21-3), 상기 잔향 지연부(21-3)에서 지연된 신호를 처리하여 4채널 후부 잔향음을 발생하는 후부 잔향음 발생부(21-4), 직접신호패스(DSP)를 통해 출력되는 2채널 스테레오 입력신호 L과 R을 각각의 조정계수로 곱하여 크기를 조절하는 증폭기(G1,G2), 상기 4채널 초기 반사음 발생부(21-2)에서 출력되는 4채널 초기반사음을 각각의 조정계수로 곱하여 크기를 조절하는 증폭기(G3-G6), 상기 후부 잔향음 발생부(21-4)에서 출력되는 4채널 후부 잔향음을 각각의 조정계수로 곱하여 크기를 조절하는 증폭기(G6-G10), 상기 증폭기(G1-G10)를 통해 출력되는 직접음, 초기반사음 및 후부 잔향음을 적당한 크기로 믹싱하는 제1 내지 제4가산기(ADD1-ADD4), 및 상기 제1 내지 제4 가산기(ADD1-ADD4)의 출력을 각각의 조정계수로 곱하여 크기를 조절한 후 각각의 스피커(FL,FR,RL,RR)로 출력하는 증폭기(G11-G14)로 구성된다.
이때, 2채널 지연라인(21-1) 및 4채널 초기반사음 발생부(21-2)는 입력 데이터와 그 과거값들의 선형결합으로 출력을 나타내는 유한충격응답필터(Finite Impulse Response Filter; FIR 필터) 형태로 구성할 수 있고, 잔향 지연부(21-3) 및 후부 잔향음 발생부(21-4)는 입력 데이터 및 그 과거의 값들과 출력의 과거의 값들의 선형결합으로 출력을 나타내는 무한충격응답필터(Infinite Impulse Response Filter; IIR 필터) 형태로 구성할 수 있다.
이와같이 구성된 종래의 음장제어장치는 녹음 과정에서 녹음이 이루어진 공간의 잔향등이 직접음과 함께 녹음수단(10)의 스테레오 믹서(11)의 멀티채널로 입력되어 수록되고, 잔향 첨가부(12)에서 레코딩 엔지니어에 의해 인공적인 잔향이 첨가되기도 한다.
그러나, 이렇게 잔향이 포함되어 녹임이 되더라도 가정의 청취실에서 2채널 스테레오로 재생할 경우에는 음의 확산 범위가 두 스피커 사이로 한정되고 또한, 잔향이 거의 없는 작은 방에서 재생하므로 실제 콘서트홀에서 연주를 듣는 것에 비해 공간감 및 잔향이 부족하게 된다.
따라서, 이러한 2채널 스테레오 재생문제를 극복하기 위하여 제2도와 같은 음장제어 시스템을 이용하여 2채널 신호를 4채널로 확장하여 가정에서 콘서트홀의 음장을 경험할 수 있도록 하고 있다.
즉, 2채널 스테레오 입력신호 L과 R을 입력으로 하는 4채널 음장제어부에서 직접음은 직접신호패스(DSP)를 통해 각각의 증폭기(G1,G2)로 입력되어 각각에 해당하는 조정계수가 곱해진 후 초기 반사음과 후부 잔향을 믹싱하는 가산기(ADD1,ADD2)로 출력된다.
이때, 2채널 지연라인(21-1)은 2채널 스테레오 입력신호 L과 R을 지연시키고, 4채널 초기반사음 발생부(21-2)은 지연된 신호를 처리하여 4채널 초기반사음을 발생한다. 상기 4채널 초기반사음 발생부(21-2)에서 발생된 4채널 초기반사음은 각각의 증폭기(G3-G6)로 입력되어 각각에 해당하는 조정계수가 곱해진 후 직접음, 초기반사음, 후부 잔향을 믹싱하는 가상기(ADD1-ADD4)로 입력된다.
그리고, 잔향 지연부(21-3)는 2채널 스테레오 입력신호 L과 R을 지연시키고, 4채널 후부 잔향 발생부(21-4)는 지연된 신호를 처리하여 높은 밀도의 4채널 후부 잔향음을 발생한다.
상기 4채널 후부 잔향음 발생부(21-4)에서 발생된 4채널 후부 잔향음은 각각의 증폭기(G7-G10)로 입력되어 각각에 해당하는 조정계수가 곱해진 후 직접음, 초기반사음, 후부 잔향을 믹싱하는 가산기(ADD1-ADD4)로 입력된다.
상기 가산기(ADD1)는 직접음, 초기반사음, 후부 잔향음을 적당한 크기로 믹싱한 후 증폭기(G11)를 통해 전면에 설치된 좌측 스피커(FL)로 출력하고, 가산기(ADD2)는 직접음, 초기반사음, 후부 잔향음을 적당한 크기로 믹싱한 후 증폭기(G12)를 통해 전면에 설치된 우측 스피커(FR)로 출력하고, 상기 가산기(ADD3)는 초기반사음, 후부 잔향음을 적당한 크기로 믹싱한 후 증폭기(G13)를 통해 측면 또는 후면에 설치된 좌측 스피커(RL)로 출력하며, 상기 가산기(ADD4)는 초기반사음, 후부 잔향음을 적당한 크기로 믹싱한 후 증폭기(G14)를 통해 측면 또는 후면에 설치된 우측 스피커(RR)로 출력한다.
즉, 청취자 앞쪽의 2개의 스피커 외에 청취자의 옆이나 뒤쪽에 2개의 추가적인 스피커를 설치하여 총 4개의 스피커로 원음과 함께 초기 반사음 및 후부 잔향음을 발생하여 청취자에게 청취실보다 큰 대형 콘서트홀의 음장을 제공한다.
따라서, 청취실에 위치한 청취자는 평면상의 전방향에서 도달하는 가상의 공간의 반사음을 듣게되어, 청각적으로 원음에 비해 향상된 공간감을 느낄수 있게 된다.
그러나, 상기 제2도와 같은 4채널 음장제어 시스템은 그 자체로는 원래의 아무런 처리가 가해지지 않은 2채널 스테레오에 비해 공간감을 향상시키는 효과를 갖지만 기존의 2채널 스테레오 재생에 비해 추가로 2개의 재생 스피커를 설치해야하는 어려움이 있다.
즉, 통상 오디오 시스템과 같은 방향에 설치되는 전면의 스피커의 경우는 그 설치에 있어서 큰 어려움은 없으나 청취자의 뒷쪽에 설치되는 후면 스피커는 길고 복잡한 배선이 필요하므로 설치가 용이하지 않고 미관상으로도 좋지 않게 된다.
또한, 2개의 스피커에 대한 비용이 추가로 필요하고, 스피커에 의한 추가 부담외에도 음장제어 시스템 내부에서 4채널 처리를 이루기 위해서는 디지털 처리의 경우 D/A 변환기를 포함한 각종 소자가 추가로 필요하며, 증폭을 위한 파워 앰프 역시 기존의 2채널 스테레오 앰프로는 불가능하고 추가의 앰프회로 또는 기기의 사용이 불가피하므로 전체적인 구현의 복잡도 증가와 비용상승을 유발하는 단점을 갖는다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 음장제어부 내에서 4채널로 출력되는 초기반사음 및 후부 잔향음을 2채널로 변화하여 초기반사음 및 잔향음을 전면의 2개의 스피커만으로 재생하면서도 청취자의 좌,우 측면에 스피커를가상으로 설치한 느낌을 주도록 함으로써, 청취자는 넓은 공간의 느낌을 자연스럽게 얻을 수 있으면서 비용감소 및 사용의 편리성을 높이는 2채널 음장제어장치를 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 2채널 음장제어장치의 특징은, 2채널 스테레오 입력신호 L과 R을 시간 지연 및 신호처리하여 4채널 초기반사음을 발생하는 초기반사음 발생수단과, 2채널 스테레오 입력신호 L과 R을 시간 지연 및 신호처리하여 4채널 후부 잔향음을 발생하는 후부 잔향음 발생수단과, 상기 초기반사음 발생수단에서 발생되는 4채널 초기반사음과 후부 잔향음 발생수단에서 발생하는 4채널 후부 잔향음을 가상의 측면 채널신호인 2채널 효과음으로 변환한 후 직접신호패스를 통해 출력되는 2채널 스테레오 직접음과 믹싱하여 최종적인 2채널 신호로 출력하는 채널 변환수단으로 구성되는점에 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 일실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.
제3도는 본 발명에 따른 2채널 음장제어장치의 전체블럭도로서, 2채널 스테레오 입력신호 L과 R을 지연시키는 2채널 지연라인(21-1), 상기 2채널 지연라인(21-1)에서 지연된 신호를 처리하여 4채널 초기반사음을 발생하는 4채널 초기반사음 발생부(21-2), 2채널 스테레오 입력신호 L과 R을 지연시키는 잔향 지연부(21-3), 상기 잔향 지연부(21-3)에서 지연된 신호를 처리하여 4채널 후부 잔향음을 발생하는 후부 잔향음 발생부(21-4), 상기 초기반사음 발생부(21-2)에서 발생되는 4채널 초기반사음과 후부 잔향음 발생부(21-4)에서 발생하는 4채널 후부 잔향음을 가상의 측면 채널신호인 2채널 초기반사음 및 후부 잔향음으로 변환한 후 직접신호패스(DSP)를 통해 출력되는 2채널 스테레오 직접음과 믹싱하여 최종적인 2채널 신호로 출력하는 채널 변환부(30)로 구성된다.
여기서, 상기 2채널 지연라인(21-1) 및 초기반사음 발생부(21-2)는 입력 데이터와 그 과거 값들의 선형결합으로 출력을 나타내는 FIR 필터 형태로 구성할 수 있고, 잔향지연부(21-3) 및 후부 잔향음 발생부(21-4)는 입력 데이터 및 그 과거의 값들과 출력의 과거의 값들의 선형결합으로 출력을 나타내는 IIR 필터 형태로 구성할 수 있다.
그리고, 상기 채널 변환부(30)는 제4도에 도시한바와 같이, 효과음인 4채널 초기 반사음(ERFL,ERFR,ERRL,ERRR), 4채널 잔향음 신호(RVFL,RVFR,RVRL,RVRL)를 2채널 효과음 신호(EFL,EFR)로 변환하는 2채널 다운 믹서부(31)와, 상기 2채널 다운 믹서부(31)에서 변환된 2채널 효과음 신호 EFL및 EFR과 직접음 신호로부터 청각적인 가상 스피커를 창조하여 2개의 스피커만으로 4개의 스피커에 의한 음장 효과를 만들어내는 가상측면 채널 합성부(32)로 구성된다.
그리고, 상기 2채널 다운 믹서부(31)는 제5도에 도시한바와 같이, 초기반사음 신호중 좌측채널신호 ERFL과 ERRL을 합하여 초기반사음 신호(ERL)를 출력하는 제1가산기(ADD51), 초기반사음 신호중 우측채널신호 ERFR,,ERRR을 합하여 우측 초기반사음 신호(ERR)를 출력하는 제 2 가산기(ADD52), 후기잔향음 신호중 좌측채널신호 RVFL과 RVRL을 합하여 좌측 후부 잔향음 신호(RVL)를 출력하는 제 3 가산기(ADD53), 후부 잔향음 신호중 우측채널신호 RVRL과 RVRR을 합하여 우측 후부 잔향음 신호(RVR)를 출력하는 제 4 가산기(ADD54), 상기 제1내지 제4가산기(ADD51-ADD54)에서 출력하는 좌,우측 2채널 초기반사음 및 잔향 채널 신호(ERL,ERR,RVL,RVR)를 각각에 해당하는 조정계수와 곱하여 그 크기를 조절하는 제1 내지 제4증폭기(G51-G54), 상기 제1, 제3 증폭기(G51,G53)에서 출력되는 좌측 초기 반사음 및 후부 잔향음을 합하여 좌측 효과음(EFL)을 출력하는 제 5 가산기(ADD55), 및 상기 제 2, 제 4 증폭기(G52,G54)에서 출력되는 우측 초기 반사음 및 후부 잔향음을 합하여 우측 효과음(EFR)을 출력하는 제 6 가산기(ADD56)로 구성된다.
그리고, 상기 가상측면 채널합성부(32)는 제6도에 도시한 바와 같이 직접음 신호 DL과 DR을 동일한 조정계수로 각각 곱하여 그 크기를 조절하는 증폭기(G61,G62), 좌측 효과음 신호(EFL)를 감쇠 및 시간지연시키는 제 1 신호처리부(61), 우측 효과음 신호(EFR)를 감쇠 및 시간지연시키는 제 2 신호처리부(62), 좌측 효과음 신호(EFL)와 상기 제 2 신호처리부(62)에서 감쇠 및 시간 지연된 우측 효과음 신호를 역위상으로 합하는 제 1 감산기(SUB61), 우측 효과음 신호(EFR)와 상기 제 1 신호처리부(61)에서 감쇠 및 시간 지연된 좌측 효과음 신호를 역위상으로 합하는 제 2 감산기(SUB62), 상기 증폭기(G61)의 출력과 제 1 감산기(SUB1)의 출력을 합하여 최종 좌측 스피커 신호(XL)로 출력하는 가산기(ADD61), 및 상기 증폭기(G62)의 출력과 제 2 감산기(SUB2)의 출력을 합하여 최종 우측 스피커 신호(XL)로 출력하는 가산기(ADD62)로 구성된다.
이때, 상기 제 1 신호처리부(61)는 좌측 효과음 신호(EFL)에 조정계수를 곱하여 크기를 조절하는 증폭기(G63), 증폭기(G63)에 의해 감쇠된 좌측 효과음 신호를 소정시간 지연시키는 지연기(D1), 및 지연기(D1)에서 소정시간 지연된 좌측 효과음 신호를 필터링하여 오른쪽 채널에 역위상으로 더해주기 위한 필터(F1)로 구성된다.
여기서, 제 2 신호처리부(62)도 상기 제 1 신호처리부(61)와 동일하게 증폭기(G64), 지연기(D2), 및 필터(F2)로 구성된다.
이와같이 구성된 본 발명은 제7도에 도시한바와 같이 전면의 두 개의 스피커로 직접음을 재생하고 좌,우측 90도 선상에 가상으로 놓인 두 개의 효과음 스피커를 통해 초기 반사음 및 잔향과 같은 효과음 신호 EFL과 EFR을 재생하도록 하기 위한 것으로, 재생과정에서 효과음 재생스피커가 실제로 존재하지 않아도 앞쪽의 두 스피커만으로 그 청각적 효과를 재현하기 위해서 앞의 두 스피커 FL과 ER만으로 좌, 우 측면 스피커 SL,SR에서 청취자의 두 귀에 도달하는 신호와 동일한 신호효과를 만들어내도록 한다.
이때, 좌,우측 스피커에 대한 동작원리가 대칭이므로 그 원리를 한쪽의 경우에 대해서만 설명하면, 가상의 좌측 스피커 SL에 의한 출력신호는 청취자의 왼쪽 귀에 먼저 도달하고 오른쪽 귀에는 청취자의 머리의 양쪽에 위치한 두 귀의 거리차에 해당하는 만큼의 시간이 흐른 후에 도달한다.
또한, 두 귀에 도달하는 신호의 크기 역시 왼쪽 귀에 크게, 그리고 오른쪽 귀에는 이보다 작게 되며, 청취자 머리 및 몸통을 거치는 과정에서의 감쇠의 영향으로 오른쪽 귀에 도달하는 신호는 왼쪽 귀에의 신호보다 주파수 성분의 고역이 상대적으로 많이 감쇠된다.
이러한 영향은 스피커의 방향에 따라 각기 다른 양으로 나타나며 청취자의 왼쪽 귀 방향, 즉 청취자 전면을 중심으로 90도 방향에서 그 시간 및 레벨 차이가 가장 크고 0도 방향 (청취자의 정면)에서는 양귀에 똑같이 도달하므로 그 차이는 없어진다.
만일 효과음 신호 EFL을 보통의 스테레오 청취를 위한 좌측 스피커의 위치 FL로부터 재생한다면 해당 방향에 맞는 시간차 및 레벨차이를 얻게 되므로 좌측 90도의 스피커로 인식되지는 않는다.
그러나, 전면의 두 스피커 FL, FR을 동시에 이용하여 오른쪽 귀에 도달하는 왼쪽 전면 스피커에서의 출력을 오른쪽 스피커에서의 상쇄신호로 감쇠시키면 측면 스피커에 의한 경우와 유사한 두 귀에의 신호를 얻을 수 있다.
이와같은 과정을 수행하기 위하여 2채널 지연라인(21-1)은 2채널 스테레오 입력신호 L과 R을 지연시키고, 4채널 초기반사음 발생부(21-2)에서는 지연된 신호를 처리하여 4채널 초기반사음을 발생한다.
또한, 잔향 지연부(21-3)는 2채널 스테레오 입력신호 L과 R을 지연시키고, 4채널 후부 잔향 발생부(21-4)에서는 지연된 신호를 처리하여 높은 밀도의 4채널 후부 잔향음을 발생한다.
그리고, 채널 변환부(30)는 상기 초기반사음 발생부(21-2)에서 발생되는 4채널 초기반사음과 후부 잔향음 발생부(21-4)에서 발생하는 4채널 후부 잔향음을 가상의 측면 채널신호인 2채널 초기반사음 및 후부 잔향음으로 변환한 후 직접신호패스(DSP)를 통해 출력되는 2채널 스테레오 직접음 DL및 DR과 믹싱하여 최종적인 2채널 신호로 출력한다.
이때, 상기 채널 변환부(30)는 2채널 다운 믹서부(31)와 가상측면 채널합성부(32)를 구성되고, 상기 2채널 다운 믹서부(31)의 동작은 제5도와 같다.
즉, 상기 2채널 다운 믹서부(31)는 효과음인 4채널 초기 반사음(ERFL, ERFR, ERRL, ERRR), 4채널 잔향음 신호(RVFL, RVFR, RVRL, RVRL)를 2채널 신호(EFL,EFR)로 변환하기 위한 것으로, 제 1 가산기(ADD51)는 초기반사음 신호(ERFL,ERFR,ERRL,ERRR)중 좌측채널신호 ERFL과 ERRL을 합하여 좌측 초기반사음 신호(ERL)를 출력하고, 제 2 가산기(ADD52)는 초기반사음 신호(ERFL,ERFR,ERRL,ERRR)중 우측채널신호 ERFR과 ERRR을 합하여 우측 초기반사음 신호(ERR)를 출력하고, 제 3 가산기(ADD53)는 후기잔향음 신호(RVFL,RVFR,RVRL,RVRL)중 좌측채널신호 RVFL,과 RVRL을 합하여 좌측 후부 잔향음 신호(RVL)를 출력하고, 제 4 가산기(ADD54)는 후부 잔향음 신호(RVFL,RVFR,RVRL,RVRL)중 우측채널신호 RVRL과 RVRR을 합하여 우측 후부 잔향음 신호(RVR)를 출력한다.
그리고, 상기 제 1 내지 제 4가산기(ADD51-ADD54)에서 출력하는 좌,우측 2채널 초기반사음 및 잔향 채널 신호(ERL,ERR,RVL,RVR)는 제 1 내지 제 4 가산기(ADD1-ADD4)에 각각 연결된 제 1내기 제 4 증폭기(G51-G54)에서 각각에 해당하는 조정계수와 곱해져 크기가 조절된다. 여기서, 상기 2채널 신호는 효과음의 종류에 따라서 각기 다른 조정계수가 사용되지만 좌,우측 채널별로는 다른 값이 사용되지 않고 같은 조정계수를 사용하여 같은 정도로 증폭 또는 감쇠되도록 한다.
그리고, 제 5 가산기(ADD55)는 상기 제 1, 제3 증폭기(G51,G53)에서 각각 출력되는 좌측 초기 반사음 및 후부 잔향음을 합하여 좌측 효과음(EFL)을 출력하고, 제 6 가산기(ADD56)는 상기 제 2, 제 4 증폭기(G52,G54)에서 각각 출력되는 우측 초기 반사음 및 후부 잔향음을 합하여 우측 효과음(EFR)을 출력한다.
한편, 가상측면 채널합성부(32)는 제6도에 도시한 바와같이 직접음 신호 DL,DR과 상기 2채널 다운 믹서부(31)에서 변환되어 출력되는 2채널 효과음 신호 EFL및 EFR로부터 청각적인 가상 스피커를 창조하여 제7도에서와 같이 2개의 스피커만으로 4개의 스피커에 의한 음장 효과를 만들어내기 위한 것으로, 직접음 신호 DL과 DR은 증폭기(G61,G62)에서 동일한 조정계수로 각각 곱해져 크기가 조절된 후 가산기(ADD61,ADD62)로 출력된다.
그리고, 제 1 신호처리부(61)의 증폭기(G63)는 좌측 효과음 신호(EFL)에 조정계수를 곱하여 크기를 감쇠 및 증폭하고, 지연기(D1)는 증폭기(G63)에 의해 감쇠 또는 증폭된 좌측 효과음 신호를 소정시간 지연시킨 후 필터(F1)를 통해 출력한다.
제2신호처리부(62)도 상기 제1신호처리부(61)와 마찬가지로 증폭기(G64)는 우측효과음 신호(EFR)에 조정계수를 곱하여 크기를 감쇠 및 증폭하고, 지연기(D2)는 증폭기(G64)에 의해 감쇠 또는 증폭된 우측 효과음 신호를 소정시간 지연시킨 후 필터(F2)를 통해 출력한다.
이때, 제 1감산기(SUB61)는 좌측 효과음 신호(EFL)와 상기 제 2 신호처리부(62)에서 감쇠 및 시간 지연된 우측 효과음 신호를 역위상으로 합하여 가산기(ADD61)를 출력하고, 제 2 감산기(SUB62)는 우측 효과음 신호(EFR)와 상기 제 1신호처리부(61)에서 감쇠 및 시간 지연된 좌측 효과음 신호를 역위상으로 합하여 가산기(ADD62)로 출력한다.
따라서, 가산기(ADD61)는 증폭기(G61)에서 크기가 조절된 좌측 직접음 신호(DL)와 제 1 감산기(SUB61)에서 출력되는 제 1 효과음 신호를 합하여 좌측에 설치된 스피커(FL)로 최종 좌측 스피커 신호(XL)를 출력하고, 제 2 가산기(ADD62)는 증폭기(G62)에서 크기가 조절된 우측 직접음 신호(DR)과 제 2 감산기(SUB62)에서 출력되는 제 2 효과음 신호를 합하여 우측에 설치된 스피커(FL)로 최종 우측 스피커 신호(XL)를 출력한다.
즉, 좌측 효과음 신호(EFL)는 두개의 경로, 즉 좌측 채널로 그대로 입력되는 부분과 감쇠되고 시간지연된 후 우측 채널로 입력되는 부분으로 나뉘어져서 출력된다.
이때, 같은 좌측 효과음 신호(EFL)에서 감쇠 및 시간 지연에 의해 약간 변형된 후 우측 채널로 출력된 좌측 효과음 신호는 원신호(EFL)에 대해 역위상의 신호이므로 좌측 스피커 FL에서 출발하여 오른쪽 귀에 도달된 신호의 크기를 감쇠 또는 상쇄시켜서 스피커 FL만 존재할 경우보다 음의 방향이 왼쪽으로 훨씬 치우친 방향의 청각적 느낌을 갖도록 해준다.
여기서, 음이 청취자의 머리 및 몸통을 지나가는데 따라서 생기는 신호의 변형을 묘사하는 시간 지연값, 크기 조정계수 및 필터의 계수는 청취실험을 통해 최적의 값으로 정해지며, 알고리즘의 구현에 따라서는 사용자가 임의로 조정가능하도록 구현할수도 있다.
우측 채널 스피커 FR의 경우도 상기된 좌측 스피커 FL와 마찬가지로 구성되어 동작한다.
따라서, 상기 가상측면 채널합성부(32)에서 출력되는 효과음 채널들은 전면 스피커로 출력되면서도 가상의 출력 스피커 SL,SR에서 각각 출력된 것과 같은 음향 효과가 얻어진다.
한편, 본 발명은 스위칭 수단을 구비하여 2개의 스피커가 설치된 경우에는 본 발명에 따른 2채널 재생 오디오 신호를 출력하고, 4개의 스피커가 설치된 경우에는 제2도와 같은 종래의 4채널 재생 오디오 신호를 출력하여 넓은 공간의 느낌을 자연스럽게 느낄 수 있게한다.
이상에서와 같이 본 발명에 따른 2채널 음장제어장치는 360도 전방향의 반사음장을 묘사하는 4채널 음장제어 시스템을 기반으로 출력단에 비교적 간단한 신호처리 알고리즘을 부가함으로써, 재생에 필요한 채널수를 2개로 줄이면서도 그 음향학적 효과는 동등하게 유지할 수 있다.
또한, 재상 채널의 수를 줄임으로써 음장제어시스템의 하드웨어를 간단히하고, 재생에 필요한 앰프 및 스피커의 수가 줄어들면서 전체적인 시스템 구현 비용을 절감한다.
그리고, 기존의 2채널 스테레오 재생 시스템외에 추가의 스피커를 필요로 하지 않으므로 복잡한 추가 스피커 설치를 피할 수 있다.
또한, 상기와 같이 비용 및 편리성에 있어서의 장점을 얻으면서도 가정의 청취공간에서의 다양한 연주공간의 공간감은 4채널 시스템과 동일하게 재현할 수 있는 효과가 있다.

Claims (9)

  1. 2채널 스테레오 입력신호 L과 R을 시간 지연 및 신호처리하여 4채널 초기반사음을 발생하는 초기반사음 발생수단과, 2채널 스테레오 입력신호 L과 R을 시간 지연 및 신호처리하여 4채널 후부 잔향음을 발생하는 후부 잔향음 발생수단과, 상기 초기반사음 발생수단에서 발생되는 4채널 초기반사음과 후부 잔향음 발생수단에서 발생되는 4채널 후부 잔향음을 가상의 측면 채널신호인 2채널 효과음으로 변환한 후 직접신호패스를 통해 출력되는 2채널 스테레오 직접음과 믹싱하여 최종적인 2채널 신호로 출력하는 채널 변환수단으로 구성되는 2채널 음장제어장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 초기반사음 발생수단은 입력 데이터와 그 과거값들의 선형결합으로 출력을 나타내는 유한충격응답필터 형태로 구성함을 특징으로 하는 2채널 음장제어장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 후부 잔향음 발생수단은 입력 데이터 및 그 과거의 값들과 출력의 과거의 값들의 선형결합으로 출력을 나타내는 무한충격응답필터 형태로 구성함을 특징으로 하는 2채널 음장제어장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 채널 변환수단은 상기 초기반사음 발생수단 및 후부 잔향음 발생수단에서 출력되는 4채널 초기 반사음 및 4채널 잔향음 신호를 2채널 효과음 신호로 변환하는 2채널 다운 믹서부와, 상기 2채널 다운 믹서부에서 변환된 2채널 효과음 신호와 직접신호패스를 통해 출력되는 직접음 신호로부터 청각적인 가상 스피커를 창조하여 2개의 스피커만으로 4개의 스피커에 의한 음장 효과를 만들어내는 가상측면 채널 합성부로 구성되는 2채널 음장제어장치.
  5. 상기 제4항에 있어서, 상기 2채널 다운 믹서부는 4채널 초기반사음 신호중 좌측채널신호 ERFL과 ERRL을 합하여 좌측 초기반사음 신호(ERL)를 출력하는 제 1 가산기와, 4채널 초기반사음 신호중 우측채널신호 ERFR과 ERRR을 합하여 우측 초기반사음 신호(ERR)을 출력하는 제 2 가산기와, 4채널 후기잔향음 신호중 좌측채널신호 RVFR과 ERRR을 합하여 좌측 후부잔향음 신호(RVL)를 출력하는 제 3 가산기와, 4채널 후부 잔향음 신호중 우측채널신호 RVRL과 RVRR을 합하여 우측 후부 잔향음 신호(RVR)를 출력하는 제 4 가산기와, 상기 제 1 내지 제 4 가산기에 각각 연결되어 상기 제 1 내지 제 4 가산기에서 출력되는 좌,우측 2채널 초기반사음 및 잔향 채널 신호(ERL,ERR,RVL,RVR)를 각각에 해당하는 조정계수와 곱하여 그 크기를 조절하는 제 1 내지 제 4 증폭기와, 상기 제 1, 제 3 증폭기에서 크기가 조절된 좌측 초기 반사음 및 후부 잔향음을 합하여 좌측 효과음(EFL)을 출력하는 제 5 가산기와, 상기 제 2, 제 4 증폭기에서 크기가 조절된 우측 초기 반사음 및 후부 잔향음을 합하여 우측 효과음(EFR)을 출력하는 제 6 가산기로 구성되는 2채널 음장제어장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 가상측면 채널합성부는 직접음 신호 DL과 DR을 동일한 조정계수로 각각 곱하여 크기를 조절하는 제 5, 제 6증폭기와, 상기 2채널 다운믹서부에서 출력되는 좌측 효과음 신호(EFL)를 감쇠 및 시간지연 시키는 제 1 신호처리부와, 상기 2채널 다운 믹서부에서 출력되는 우측 효과음 신호(EFR)를 감쇠 및 시간지연 시키는 제 2 신호처리부와, 상기 2채널 다운 믹서부에서 출력되는 좌측 효과음 신호(EFL)와 상기 제 2 신호처리부에서 감쇠 및 시간 지연된 우측 효과음 신호를 역위상으로 합하여 제 1 효과음 신호를 출력하는 제 1 감산기와, 상기 2채널 다운 믹서부에서 출력되는 우측 효과음 신호(EFR)와 상기 제 1 신호처리부에서 감쇠 및 시간 지연된 좌측 효과음 신호를 역위상으로 합하여 제 2 효과음 신호를 출력하는 제 2 감산기와, 상기 제 5 증폭기에서 크기가 조절된 좌측 직접음 신호와 제 1 감산기에서 출력되는 제 1 효과음 신호를 합하여 최종 좌측 스피커 신호(XL)로 출력하는 제 7 가산기와, 상기 제 6 증폭기에서 크기가 조절된 우측 직접음 신호와 제 2 감산기에서 출력되는 제 2 효과음 신호를 합하여 최종 우측 스피커 신호(XL)로 출력하는 제 8 가산기로 구성되는 2채널 음장제어장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제 1 신호처리부는 좌측 효과음 신호에 조정계수를 곱하여 그 크기를 감쇠 또는 증폭시키는 증폭기와, 상기 증폭기에 의해 크기가 조절된 좌측 효과음 신호를 소정시간 지연시키는 지연기와, 상기 지연기에서 소정시간 지연된 좌측 효과음 신호를 필터링하여 오른쪽 채널에 역위상으로 더해주기 위한 필터로 구성되는 2채널 음장제어장치.
  8. 제6항에 있어서, 상기 제 2 신호처리부는 우측 효과음 신호에 조정계수를 곱하여 그 크기를 감쇠 또는 증폭시키는 증폭기와, 상기 증폭기에 의해 크기가 조절된 우측 효과음 신호를 소정시간 지연시키는 지연기와, 상기 지연기에서 소정시간 지연된 우측 효과음 신호를 필터링하여 왼쪽 채널에 역위상으로 더해주기 위한 필터로 구성되는 2채널 음장제어장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 채널 변환수단의 전단에 스위칭 수단을 구비하여 2개의 스피커가 설치된 경우에는 2채널로 처리된 재생 오디오 신호를 출력하고, 4개의 스피커가 설치된 경우에는 4채널로 처리된 재성 오디오 신호를 출력할 수 있도록 함을 특징으로 하는 2채널 음장제어장치.
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