KR0166662B1 - 스테레오폰 재생방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

대칭 방식으로 지점원 변환기를 구동시키도록 일반적인 좌우측 스테레오폰 신호들을 사용하는 스테레오폰 재생 장치 및 방법이다.

결과적인 간섭소리팬턴은 대칭면의 지역 바로 안이 아니고 변환기를 감싸는 넓은 지역에서 청취자가 스테레오폰 청취를 느끼도록 청취자의 두뇌에 의해 연주된다.

지점원 변환기는 경정가능한 최대거리보다 작은 간격을 두고 위치된 다수의 변환기에 의해 시뮬레이트 될 수 있다.

일반적인 스테레오폰 신호가 소리 재생에 사용될 때, 실제로 180도에서 서로 마주보는 각 극성 응답패턴계의 정점을 사용하여 배열된 한쌍의 마이크로폰으로 기록소리 신호를 재생시켜 증진된 재생을 얻을 수 있다.

Description

[발명의 명칭]

스테레오폰 재생방법 및 장치

[도면의 간단한 설명]

본 발명이 보다 명백히 이해되도록, 첨부 도면을 참조하여 더욱 상세히 이제 설명한다.

제1도는 일반적인 스테레오폰 재생시스템을 설명하는 단순 스케치이고,

제1a 및 1b도는 일반적인 스테레오폰 재생시스템에서 두 개의 상이한 위치에서 청취자에 의한 소리의 수신을 설명하는 도면.

제2도는 본 발명에 따른 이상적 시스템의 단순 스케치.

제3도는 본 발명에 따른 4D 시스템에서 청취자의 독립위치를 설명하는 스케치.

제4도는 본 발명에 따른 두 개의 대칭 변환기 시스템 설명도.

제5도는 본 발명에 따를 두 개의 대칭 변화기 시스템의 시간 정렬 설명도.

제6도는 본 발명에 따른 두 개의 대칭 변환기 시스템의 임계크기 설명도.

제7도는 한쌍의 트위터를 갖는 본 발명에 따른 다중 대칭 변환기의 임계 크기 설명도.

제8도 및 9도는 본 발명에 따른 대칭 변환기 구조의 하나를 각각 나타내는 정면도 및 측면도.

제10도 및 11도는 본 발명에 따른 대칭 변화기 구조의 각 정면 및 측면도.

제12도 및 13도는 본 발명에 따른 또다른 대칭 변환기 구조의 각 정면 및 측면도.

제14도는 본 발명에 따른 대칭 변환기의 또다른 구조의 사시도.

제15도 및 16도는 본 발명에 따른 대칭 마이크로폰 변환기 및 구성의 각 정면 및 측면도.

제17 및 18도는 본 발명에 따른 대칭 마이크로폰 변환기의 다른 구성의 각 정면 및 측면도.

제19 및 20도는 본 발명에 따른 대칭 마이크로폰 변환기의 또다른 구성의 각 정면 및 측면도.

제21도는 본 발명에 따른 소리 취소 시스템의 블록도.

[발명의 상세한 설명]

[발명의 분야]

[기술분야]

본 발명은 스테레오폰 소리의 재생에 관한 것으로, 특히 원음의 소리를 더 정확히 나타내도록 스테레오폰 효과를 가능하게 하고, 시청자가 진정한 스테레오 소리를 경험할 수 있는 지역을 증가시키는 개량방법 및 장치에 관한 것이다.

[배경기술]

본 발명과 기존의 시스템간의 차이점과 본 발명의 보다 나은 이해를 가능하게 하도록, 다양한 공지의 소리재생기술을 간단히 설명하면 다음과 같다.

스테레오소리(Binaural-Sound)-재생기술에서, 소리는 인간 머리의 귀 위치를 시뮬레이트 하도록 위치된 두 개의 마이크로폰을 사용하여 기록되며, 이에따라 복수의 소리를 재생시킨다.

스테레오 효과를 유지하기 위하여, 소리를 재생시키는 동안, 청취자는 기록 마이크로폰과 같은 거리를 두고 있는 한세트의 이어폰을 꽂아야만 한다. 이어폰에 의해 생성된 음성의 진폭과 위상은 기록 마이크에 의해 수신된 소리와 동일하다.

이러한 기술은 수신된 소리와 동일하다.

이러한 기술은 밀폐회로 시스템을 요구하며 청취자가 이어폰을 꽂아야만 하는 불편함이 있다.

모노럴소리(Monaural Sound)-이러한 음성 재생 기술은 또한 밀폐 회로기술이며, 단지 하나의 기록 채널을 사용한 것을 제외하고는 스테레오 기술과 유사하다.

이 기술은 일반적인 전화 시스템에 의한 것을 예시한다.

모노폰소리-모노럴소리의 경우에서와 같이, 단지 하나의 소리채널이 이 기술에서 제공된다. 본 시스템은 밀폐된 시스템은 아니나, 재생장치는 하나나 그 이상의 스피커 형태이고, 각 스피커는 신호채널 신호에 대응하는 소리를 출력시키도록 에너지를 제공받는다.

스테레오소리-이 기술은 간격을 두고 떨어져 있는 2개소(또는 그 이상)에서 마이크로폰에 의해 직접 수신되는 소리에 대응하는 2개(또는 그 이상) 채널을 갖는다. 최적 스테레오 기록 어레이는 ORTF(Spaced)마이킹, 사스(SASS)마이킹 및 엠비폰(AMBIPHONIC)마이킹이 알려져 있다.

이러한 기술들을 사용하여, 충분한 구분 및 상보 정보를 유지하면서, 어떻게 우리가 소리를 듣는지에 더욱 유사한 방식으로 기록되는 소리를 얻을수 있다.

멀티(모노)마이킹과 멀티(모노) 트랙기록 과정으로 무엇이 알려졌는지에 관한, 기록 산업의 다른 경향은, 하나의 두 개 트랙 기록 유니트를 피드 시키는데 사용되는 믹서에서 파노라마 위치기를 사용하여 샘플 소리와 상이한 도구의 소리를 인위적으로 위치시키는 것이다. 기록 산업은 멀티트랙에 모노 기록을 하는 것과는 효과면에서 구분되어야 할 때 이를 스테레오 기술이라 부른다.

최적 재생을 위하여는, 기록 마이크로폰 픽업어레이들의 각 위치에 이상적으로 대응하는 기아학적 간격 위치에 놓여진 분리 스피커를 구동시킨다. 이 기술에서는, 모노폰 소리 기술에서와 같이, 기록위치 및 재생위치의 각 음향들이 유저가 듣는 소리에 영향을 미치며, 이상적으로 같다고 하여도 들려지는 소리는 기록된 소리원에 기초한 소리와는 같지 않다. 일반적으로 기록되는 환경에서 들리는 소리의 약 90%는 반사되는 소리이다.

이러한 반사에 의하여, 반사소리(약 90%)가 홀의 환경, 소리단(Sound stage)의 깊이 인식 및 음악적 경험의 풍부를 제공할 때 직접적인 음악파형들(약 10%)은 악기(즉, 플룻, 바이올린 및 타악기)의 원음 위치의 정밀도를 제공한다. 기록(recording)이 수행된 환경에 있는 청취자가 가지는 음악적 감정경험은 이러한 음악적 반사정보의 복합 결합에 기인한다. 이들은 청취자에게 그의 환경을 감지하도록 한다.

이제 고성능 수신기의 목표는 콘서트(재즈, 크래식, 브루스 등과 같은 음악의 종류에 관계없이)에서 존재하는 음악적 느낌을 재창출하는 것임을 기억하자. 이 목표를 달성하는 유일한 방법은 소리 재생 시스템을 사용하고 또한 이어 가장 적절히 가능한 기록 공정 및 기술을 사용하여 우리 귀를 통하여 두뇌에 모든 가능한 음향정보를 표현하는 것이다.

재생되는 기록들이 재생되는 모든 정보를 얻을 수 있다고 가정하고 소리 재생 시스템이 스피커를 포함하여 적절한 일시적인 것을 표현할 수 있고 신뢰성 있으며 중립적이라 가정하면, 소리단의 깊이 및 폭과 그 높이까지의 특별 위치결정을 수행하는데 필수적인 기본 정보를 더욱 제공할 수 있게 된다.(우리 귀 및 두뇌의 조합은 소리가 위 또는 아래에서 오고 소리가 오는 높이는 얼마인지를 실제로 인지 할 수 있다.

그러나 이 주제에 관해 이 시점에서 지속하는 것이 하찮은 일일지도 모른다. 이는 청취자에게 위치시키는데 필요한 정보를 수용하도록 하고 높이면에서 소리를 또한 청취할 수 있도록 하는 것은 본 발명의 능력과는 관련하지 않기 때문이다.)

본 활력 정보의 합에 의하여 생성된 효과는 정확히 무엇입니까? 눈을 감고, 편안하게 귀를 기울이는 청취자는 기록 위치로 자신이 옮겨있음을 보게 된다.

문제는 양 스피커가 보충적인 방식 보다 작게 얼마간의 보충 정보를(상당한 중립성 및 품질을 이상적으로) 보내는 것이다.

특별간섭과 현실적인 음악적 느낌을 재창조하도록, 적어도 청취자의 관점에서, 각 스피커에 의해 보내진 정보는 상호의존 되어야 한다.

일반적인 스테레오폰 시스템 중의 하나의 형태는 신호를 기록하는데 사용되었던 마이크로폰의 위치에서와 같은 두 개의 스피커 사이에서 대칭면을 따라 위상과 소리 입력을 제공하도록 구동되는 두 개의 위치에 동일 스피커를 갖는 것이다. 상기 대칭면은 두 개의 스피커를 연결시키는 라인에 수직인 중심면이다. 이러한 시스템에서, 유저가 대칭면에 위치되지 않으면, 두 개의 스피커에서 같은 거리에 있는 위치에 청취자가 없어 스테레오폰화가 없으므로 기본 정보가 일치하지 않는다.

현대 경향의 기본적 결점을 청취자의 귀에 도달하기전 벽, 천장, 가구 및 다른 목적물의 반사에 의해 고조파 영역내에 있는 활성 마이크로 정보 및 소리의 변조이다. 또한 이러한 스피커는 기본적인 정보가 서로 일치하지 않게 보내는 바, 이는 청취자가 스피커에 실제로 결코 같은 거리에 있지 않기 때문이며 또한 주위환경에 있는 모든 요소에 대한 음향 정보의 반사 때문이다.

그 결과는 아름다운 소리로 될 수 있으나, 녹음 위치에 있는 것처럼 같은 청취자에 의해 인식되는 음악적 느낌을 불행히도 아직 그대로 재생하지는 못한다.

적절한 유사점은 다음과 같다.

음색은 관찰시점과 넓은 음색스펙트럼의 샘플 부분에 따라서 양호하게 포화되지 않으며 왜곡되지 않고 영상은 대체로 초점 및 비율을 벗어난다.

여기서, 우리는, 함께 결합된 우리 두 귀의 스테레오폰 인식을 고맙게 생각하여야 하는 바, 수신하는 소리의 원래 지점을 인간의 귀가 찾아내는 것을 알아야 한다. 지점 X(제1도도참조)에서 발생되는 소리는 청취자 Y의 두 귀에 의하여 동시에 듣게 될 것이다.

지점 X가 청취자의 추측에 위치한다 하여도, 소리는 동시에 양귀에 도달하므로 우측귀와 좌측귀 사이의 시간인식에 따른 차이점을 두뇌는 기록하지는 않을 것이다. 여기에 두뇌는 소리가 전방에서 오는 것임을 안다. 뒤에서 오는 소리를 위하여는 두뇌에 인식 가능한 인식차가 있다. 이 차이는 고창(Tympany)을 향해 소리를 보내기 전에 복잡한 방식으로 소리를 반사하는 귀의 형상에 주로 따른다.

한편, 만약 지점 X이 지점 Y(제1b도 참조)의 위치에 대해 2시 반경에 위치한다면 왼쪽귀에 오는 소리는 오른쪽귀가 듣는 소리에 비하 약간 늦게 도달한다.

이는 소리가 초당 345미터로 이동하는 사실에 기인한다.

상기 지연은 단지 몇 미리초이다. 그러나 이는 두뇌에게 그 차이점을 통지하기에 충분하며, 신속하고 자동적인 무의식적 계산을 하여 어디에서 소리가 오는지를 결정할 수 있다. 이러한 모든 것은 오른쪽 및 왼쪽 귀를 통해 듣는 소리의 도착시간에 따른 상대적 차이 때문에 수행되고 통지된다.

(우리의 음향 간격인식 능력에 포함된 다른 요소가 있다. 이런 다른 요소들은 피치(도플로효과영역)와 음색영역 및 진폭영역과 관련이 있다.)

일반적인 스테레오폰 시스템에서, 왼쪽 및 오른쪽 재생스피커는, 기록된 소리를 재생하기 위하여 대칭면에서 생성되는 소리를 위하여, 좌측 및 우측 기록 마이크로폰 각각에서 기록된 소리파형과 꽤 같은 위상의 소리 파형을 생성하도록 구동된다.

원래신호의 위상과 비교하여 축을 벗어난 위상을 사용하여 재생 스피커에 신호를 제공하는 것은 원음을 충분히 시뮬레이트하지는 않으며, 재생지역에서 반사가 없다고 할 때에도, 기록된 소리의 충실한 재생이 이루어지지는 않을 것이다.

이러한 타입의 일반적인 시스템 실시예는 제1도에 기술되며, 좌측 및 우측 스피커 10, 11는 원래 소리를 기록하도록된 마이크로폰 사이에서의 거리를 바람직하게 나타내는 일정거리와 간격을 두고 있다. 스피커(10, 11)는 주축과 서로 나란하게 되며, 일반적인 스테레오 증폭기(12)의 좌우측 출력신호에 의해 구동된다.

도면에서 라인 13은 스피커 콘의 팁들 사이에서 바로 연장시킨 라인 중앙을 수직으로 교차하고, 라인 13은 두 개 스피커의 대칭면을 시뮬레이트 한다. 라인 13상의 모든 지점이 두 개의 스피커와 같은 거리를 이루므로, 그 시점에서 두 개의 스피커로부터의 직접적인 소리의 시간적 관련을 가지고서 원래 소리를 기록 하도록 된 마이크로폰에 의하여 수신된 소리의 전체적 및 진폭관계를 시뮬레이트한다.

이러한 시간적 관계는, 라인 13으로부터 놓여진 지점에서, 라인 13으로부터의 거리가 증가함에 따라 증가하는 관계에 의해, 발산하는 것을 듣지 못하게 된다. 마이크로 정보구간 내에서는 실제로 어떤 스위트 스포트(sweet spot)도 없슴이 또한 반복되어야 한다.

이는 현재의 수신 스테레오 재생/인식의 주요 지름길과 다른 타협개념으로 변환시킨다. 이런 형태의 시스템에서는, 스피커의 축은 라인 13과 같은 예각에서 바로 교대로 변할 수 있으나, 그러한 요인은 상술한 바와 같은 소리간의 시간적 관계에 일반적으로 영향을 주지는 않는다.

과거에 스피커는 기록 마이크로폰의 기아학 위치를 시뮬레이트하지 않은 위치에 놓여졌다. 예를 들어 미국특허 제4,673,057호는 다면체의 각면에 배열된 스피커를 조립하고 각면에 수직적인 방향에서 소리를 방출하는 시스템으로, 스피커를 사용하여 다면체의 적도면 일측에 있는 스피커는 오른쪽 스테레오폰 신호를 구동케하고, 적도면의 외측에 있는 모든 스피커는 왼쪽 스테레오폰 신호를 구동케 한다. 그러한 많은 스피커에 의해 생성된 소리 패턴은 매우 복잡하고, 다면체의 물리적 크기에 음원으로부터 소리를 시뮬레이트 시킨다.

스피커에 의하여 발생된 소리의 시간 및 위상은 기록 마이크로폰에 의해 수신된 소리보다 상당히 다르다.

본 발명의 일 구성에서, 소리 재생시스템은 백투백(back-to-back) 상태로 장착된 한쌍의 동일 스피커를 갖는 것이 제공된다. 그러한 라우드스피커의 물리적 배열은 모노폰 시스템용으로써 예를 들어 미국특허 제4,268,719호 및 4,585,090에 개시되었다.

미국특허 제4016953호는 모노폰 신호를 위해 푸시풀 효과를 제공하도록 반대극성의 동일 신호를 사용하여 구동되고 서로 마주보게 방향을 곧바르게한 한쌍의 스피커를 갖는 시스템을 설명한다.

방사방송 스피커 시스템은 미국 특허 제3350514호에 개시되어 있다.

이 시스템은 콘막(conical membranes)의 볼록면에서부터 소리파를 방사시키는 콘막을 사용한 두 개의 변환기를 제공한다.

콘막의 볼록차 발생측은 서로 마주보고 있어 각 콘막에 의해 생성된 소리파가 반대측 콘막을 향하고 방사패턴에서 대향콘막 반사를 차단시킨다.

따라서 두 개의 변환기는 프론트-투-프론트(front-to-front) 원리에 의해 설치된다.

독일 특허 제2709952호에 기술된 스피커 시스템은 기술하지 않은 간격간에 의한 백-투-백(back-to-back) 원리에 의해 하우징 내에 장착된 두 개의 스피커를 가진다.

각 하우징은 하나의 스테레오 채널을 재생시킬 수 있도록 되며, 그 하우징의 두 개의 스피커 중의 하나는 하우징 내의 다른 스피커에 제공되는 스테레오 채널신호에 비하여 반대위상관계로 인가된 스테레오 채널신호용 신호를 가진다.

본질적으로 양 스피커는 서로 반전된 신호들 중의 하나를 제외한 같은 신호를 받는다.

스테레오폰 스피커 시스템은 미국 특허 제5,109,416호에 기술되며 한쌍의 스피커가 하우징 내에서 기술되지 않은 거리를 두고 장착되며 각 스피커 쌍은 서로 반대 방향으로 마주한다.

한쌍의 스피커를 포함하는 하우징은 단일 스피커를 포함하는 다른 하우징과 결합하여 사용한다.

하나의 스피커를 포함하는 하우징은 한쌍의 스피커를 수장하는 하우징이 좌우측 스테레오 채널의 차 신호를 나타내는 하나의 신호를 받을 때 좌우측 스테레오 채널의 하나를 받는다.

차 신호는 다른 스피커쌍에 인가된 차 신호를 인가하여 180도 위상차를 가지는 한쌍 중의 일 스피커에 인가된다.

그리하여 스피커쌍을 수용하는 하우징은 좌우측 채널 음향파를 생성하지 못한다.

효과적인 노이즈 제거에 사용된 마이크로펀 시스템은 미국 특허 제3,995,124호에 기술되어 있다.

이 마이크로폰 시스템은 위상관계가 없이 함께 결선되어 있는 백-투-백 방식으로 장착된 두 개의 마이크로폰 변환기를 가진다.

각 마이크로폰 변환기들에게 도달되는 일정한 배경 노이즈는 동시에 최종 출력에서 제거되는 바, 이는 시스템의 심한결선(hard wiring)이 단일 신호를 생성시키도록 두 개의 마이크로폰 변환기의 상이한 출력을 본질적으로 가지기 때문이다.

[발명의 개시]

본 발명은 스테레오폰 소리의 재생 장치와 방법에 관한 것으로, 1. 스테레오폰 효과는 한쌍의 스피커의 대칭면에 제한되지 않으나, 청취자의 위치에 실질적으로 독립한 지역내에서 명확하다. 2. 소래 재생실의 음향 효과는 단순 방식으로 취소될 수 있으므로, 청취자가 듣는 소리는 기록된 소리를 정밀하게 나타낼 수 있다.

본 발명은 단일 스피커 송신 시스템으로 구성된 위상 간섭음향전송장치 및 방법에 관한 것이다. 단일 대칭전송시스템은, 4D 실물 그대로의 방식으로 음악을 감상키 위하여, 감상실내의 자기위치에 관계없이, 청취자가 청취하도록 시간 정렬 방식과 위상 간섭내에서 좌우측 채널 대칭 음악정보의 전송을 가능케 한다.

본 발명에서, 적절한 소리단을 재구성하기 위하여 청취자에 의해 시간 정렬방식으로 인식하도록 요구되는 우측 및 좌측의 대칭음향 정보는 같은 지점원으로부터 전송되고, 그렇게 하는데 필요한 하나 및 스피커 어셈브리로부터 전송되어진다.

우측 및 좌측 음악 신호는 실제로 나란한 시간 정렬 패턴으로 청취자에게 제공되는 것을 의미한다. 이는 일반적인 스피커 어레이를 사용하는 것보다 훨씬 정확하게 전체 소리단을 수용하고 감상실(4D 발생 필드 지역을 제외하고) 내의 어디에서 듣기를 원하더라도 청취자로 하여금 앉거나 서도록 허용한다.

본 시스템의 기본적 잇점은, 음악이 원래 기록된 곳에서 음악적 느낌이 우측에 있을 때, 필요로되는 하나의 스피커가 청취자에게서 사라지는 느낌을 갖게 하는 것이다. 음악을 들을 때 음악이 라이브음악처럼 더욱 자연적 느낌을 느끼게 된다.

간략히 말한바와 같이, 본 발명에 따르면, 소리 시스템은 지점원 전송 시스템을 포함한다. 좌우측 대칭 모노폰 신호와 같은 제1 및 제2대칭 모노폰 신호는 대칭방식으로 변환기에 제공되어 두 개의 대칭신호에 의해 발생된 소리의 시간적 정렬 및 위상 간섭을 초래한다. 발생 소리는 간섭패턴을 생성시킨다. 청취자의 두뇌는 기지의 시스템의 대칭면 바로 근방 지역이 아닌 변환기를 감싸는 지역에서 청취자가 스테레오폰 히어링을 느낄 수 있도록 하는 방식으로 그러한 소리 패턴에 대응함을 발견하였다.

변환기는 대칭방식으로 두 개의 상이한 모노 신호를 분리 수신하도록 백투백(back to back) 방식으로 장착된 한쌍의 스피커를 형성할 수 있게 된다. 전송 시스템이 이 경우와 같이 하나 이상의 전자 변환기로 이루어질 때, 두 개의 대칭 상호작용 변환기의 효과적인 배출 지점들간의 간격은 임계값보다 크지 않아야 한다. 변환기가 콘(cone) 형태일 때, 효과적인 방출지점들은 변환기의 콘(대체로 거미출(spider suspension)과 유사한)의 정점이 되도록 고려한다.

본 발명은 또한 스테레오 신호 생성용 개량된 마이크로폰 시스템 제공에 관련된다. 개량된 마이크로폰 시스템은 장착된 마이크로폰 변환기 한쌍을 포함하므로 극성응답 패턴의 각 분야의 정점이 실제로 서로 180도에서 만나게 된다.

마이크로폰은 함께 물리적이나 시뮬레이션에 의해 간격을 두는 단일 지점에 효과적으로 놓여지게 되고, 그들의 간격은 변환기의 주파수 범위의 파장에 일치하는 것보다 이상적으로는 크지 않다.

본 발명의 다른 구성에서, 변환기에서 발산하는 소리는 소스이미터를 효과적으로 지적하므로, 이미터가 놓여지는 방의 음향 추적신호를 없애는 소리 취소 시스템을 제공하는 것이 가능하다. 또한 대칭 변환기에 제공된 신호의 타이밍 및/또는 진폭, 위상은 명백한 소리원을 옮기도록 변하게 된다.

본 발명을 수행하기 위한 모드

다음 설명에서, 4D라는 말은 본 발명에 대한 참조로 사용될 것이며, 이는 본 발명이 제어되는 4차원 오디오 시간 및 공간 정렬공간을 수득하기 위하여 폭, 높이, 깊이 및 시간의 4공간에서 소리 재생의 절대적 집합을 유지하는 원리에 기인한다.

본 발명의 일양태에 따르면, 스테레오폰 재생 시스템이 제공되고 일반적인 좌측 및 우측 스테레오폰 신호는, 좌우측 신호로 부터의 소리 발생이 대칭인 방식에 따라, 지점원(point source) 변환기에서 소리의 발생을 시뮬레이트하는 방식으로 소리를 재생시키도록 한다.

여기에 사용되는 대칭(complementary)이라는 말은 변환기로부터의 실제적 전방향 전송에서 2개의 신호내의 어떤 공통소리 성분을 강화시키도록 두 개의 신호가 대칭 변환기를 구동시키는 상태를 말하며, 2개의 신호로부터 초래하는 소리의 상이한 위상성분은 동기를 이룬다.

제2도는 본 발명에 따른 이상 시스템의 단순화한 설명이다.

본 구성에서, 지점원 변환기 20는 증폭기 12에서 좌측 및 우측 스테레오 신호와 대칭 방식으로 구동된다. 변환기 20를 둘러쌓는 공간의 모든 지점은 좌우측 각각의 소리 신호가 발생되는 지점에서 같은 거리에 있음이 명백하다.

제2도에 설명된 형태의 시스템에서, 두 개의 신호에 의해 발생된 소리는 간섭패턴을 생성시키는 것임을 알았으며, 소리 홀로그램을 생성시키고, 2개 신호들의 간섭과 각 채널의 대칭 정보의 시간 간섭을 초래한다. 2개 신호들의 이러한 정보는 변환기 20로부터의 방향 및 다양한 거리에서 제3도와 같이 청취자 24에게 음원 20을 감싸는 각 위치에 시간정렬하여 나란히 효과적으로 전송되어, 청취자의 정신적 과정들이 신호들의 스테레오폰 효과를 충분히 느끼도록 시간 및 위상정보를 유도할 수 있음을 또한 놀랍게도 발견하였다. 재생공간의 음향효과에 상관 없이 본 발명의 시스템은, 청취자에 의해 이어폰의 사용을 요구하는 불이익이 없이, 양쪽귀의 소리를 청각적으로 시뮬레이트 하는 바, 이는 생성된 소리단 간섭 효과에 의해 재창출된 4D가 변화기의 소리분야에서 청취자의 위치와는 독립적이기 때문이다.

상술된 바와 같이 본 발명에 따른 방법 및 시스템의 가장 중요한 표준은, 변환기 구조(배열)가 각 신호에 대응하는 소리를 방출하는 지점원에 가능한 긴밀히 시뮬레이트시키며, 대칭 변환기는 대칭방식에서 두 개의 대칭채널신호에 의해 구동되는 것이다. 스테레오 증폭기 및 스테레오 신호들 자체는 일반적일 수 있다.

본 발명의 일구성에 따르면, 지점원 전송 시스템은 제4도에 기술된 바와 같이 가능한 밀접하게 백투백 상태로 장착된 한쌍의 동일스피커 30, 31로 구성될 수 있다. 상술한 바와 같이 스피커는 결합된 소리패턴에서 두 개 신호로부터의 공통 소리성분을 서로 강화시키도록 하는 대칭 방식으로 스테레오 증폭기 12로부터 구동된다. 스피커로부터의 효과적인 소리패턴은 제5도에 기술되며, 같은 직경의 원 30', 31'은 이들 두 개 스피커의 콘의 정점에서 중심을 이루도록 설명된다. 두 개의 원 사이에서의 작은 거리는 각 위치에서 두 개의 스피커로부터의 도달 소리간의 시차를 묘사한다.

스피커의 대칭면에 인접하는 작은 아치형 지역 34은 가능한 밀접하게 스피커를 창착시켜 최소화시킬 수 있는 크로스토크구역(cross talk zone)을 나타낸다.

제6도는 상술한 타입의 2개의 스피커 시스템을 나타내며, 크기A는 2개의 스피커의 소리 지점원들 사이의 효과적인 거리인, 두 개의 스피커 콘들의 끝단들 사이의 거리를 나타낸다.

스피커 시스템에서 스피커는 증폭기에 의한 출력신호의 전주파수 범위를 재생하도록 연결된다. 본 발명에 따른 소리의 효과적인 스테레오폰 재생을 위하여, 거리 A는 각 스피커에 의하여 재생되는 가장 높은 주파수의 등가 파장보다 크지 않아야 한다.

스피커어셈브리는 그러므로 소리의 지점원을 포함한다.

이 보다 큰 거리는 청취자에 의해 경험된 4D 기록 소리단 간섭효과의 인식할만한 감소를 초래한다. 이런 주파수 제한은 일반적인 스피커에서 약 9.5khz가 되는 것으로 예상될 수 있다.

두 개의 스피커의 상술 구조에서, 스피커들은 같은 축을 따라 서로 멀어지는 방향으로 소리를 방출하고 공통축을 가지며, 상기 주파수 제한이 유지된다면 서로를 향하는 소리를 방출토록 배열될 수 있다.

더하여, 두 개 스피커의 축은, 다시 상기 주파수 제한이 유지된다면, 예를 들어 45도로써 서로의 각도가 될 수 있다. 스피커의 축들 사이의 각도 관계는 감상실의 음향추적신호를 취소시키도록 하며, 이는 다음에 기술하는 바와 같다.

스피커 시스템에서, 저역 스피커 30, 31에 더하여 제7도와 같이 스위터 36, 37가 또한 제공되었다. 이런 시스템의 형태에서는, 스위터들의 효과적인 소리원 사이의 거리 B가 저역 스피커의 거리 A보다 작으므로, 거리 B는 재생되는 최고주파수의 등가 파장보다 작아야 한다. 4D 영역에서 일반적인 트위터의 전통설계에 의해 부과된 주파수 제한은 약 12khz3(수khz3의 부과 및 취득)이며 실제의 사용된 트위터변환기에 따른다. 본 발명의 이익을 얻기 위하여 각 대칭 트위터 변환기들의 지점원 사이의 간격이 좁아지면 질수록, 그 결과는 더욱 좋아진다.

이는 또한 본 발명의 상부 주파수 제한을 감소 시키도록 변환할 것이다.

두 개의 스피커가 단일지점원 변환기를 시뮬레이트하도록 구성되었을 때, 본 발명에 따른 다른 조건은 두 개의 스피커의 지점원들이 스피커들의 주파수 범위의 파장에 등가인 물리적 거리내에서 매치되어야만 하는 것이다. 그래서 만일 약 1.3인치의 파장을 가지고 약 10khz3까지의 소리를 생성시키도록 스피커가 설계되며, 스피커 콘들의 정점들 사이의 거리는 약 1.3인치보다 크지 않아야 한다.

본 발명은, 지점원 전송시스템의 준비에서 상술한 바와 같이, 두 개 또는 그 이상의 대칭 변환기의 사용에 제한되지 않으며, 다른 장치 및 구조가 이 목적을 위해 교대로 사용될 수 있다.

그러나 전송시스템은 청취자를 위한 대칭 간섭패턴을 발생시키도록 상기 언급한 구속없이 대칭 지점원 전송을 시뮬레이트하고, 정취시 4D 재생 소리단 간섭효과를 청취자가 느낄 수 있도록 청취자의 두뇌가 상호작용 시킨다. 그리하여, 예를 들어, 비록 대칭 변환기가 상술한 것보다 큰 거리에서 간격을 두고 있다 하여도, 신호처리기는 좌측 및 우측 채널정보의 지점원을 시뮬레이트하는 시간 및/또는 위상정점회로를 제공토록 프로그램될 수 있다.

본 발명에 따른 4D 전송 시스템에서 방출되는 패턴의 복잡성은, 생성된 소리의 반사 효과는 큰 어려움 없이 전기적으로 취소될 수 없으므로는 것이기에, 충분히 복잡하지는 않다.

복수의 대칭변환기가 사용되었을 때, 상이한 주파수 범위를 커버하기 위하여, 다양한 구성으로 장착될 수 있다. 예를 들어 제8도 및 9도는 고주파 유니트 50의 상단에 장착된 저주파대칭 변환기 52와, 다른 저주파 대칭 변환기 51의 상단에 장착된 고주파 대칭 변환기 50를 가지는 다폴리토(Dappolito) 구조의 측면 및 정면도를 나타낸다. 제10도 및 제11도는 3목소리 구조의 측면 및 정면도를 나타내며 고주파 대칭변환기 60가 중간주파대칭 변환기 61에 장착되며, 저주파 유니트 62의 상단에 차례로 장착된다.

또다른 구성으로써, 제12도 및 13도는 두 개의 음성구성을 보인 측면 및 정면도로, 고주파 대칭 변화기 65가 저주파대칭 변환기 66의 상단에 장착된다. 또 다른 구성으로 제14도에서 나타낸 바와 같이, 고주파 대칭 변환기 70가 분리 스탠드 71위에 장착되며, 저주파 대칭 변환기 72와 인접한다.

이런 후자의 구성은 상이한 대칭 변환기가 일차로 상이한 주파수 범위에서 소리를 방출할 때, 어느 정도의 편차는 소리의 질을 간섭하지 않고 대칭 변환기의 간격으로 허용될 수 있다.

상술한 바와 같이, 대칭 변환기 재생 시스템은 일반적인 스테레오폰 신호를 사용하여, 유저위치와 독립적인 상당히 증진된 또는 충실도를 갖는 4D 특성을 제공하며, 일반적인 스테레오폰 신호를 사용하여도 본 발명의 다른 구성에 따른 원래의 신호를 기록함으로써 또한 증진될 수 있다. 4D 영역에서, 모든 청각정보는 시간적 및 공간적 대칭 구성으로 기록 및 분류하여야 한다. 4D 영역에 관련한 모든 대칭정보를 얻기(capture)위하여는, 대칭 마이크로폰 변환기의 보조 정렬쌍과 가능한 밀접하게 함께 하도록 하는 것이 바람직함을 알았다. 이들 변환기들은 180도에서 서로 미리 접하는 극성 응답패턴의 각계(field)의 정점을 가져야 한다.

변환기가 임계 4D 범위의 경계내에 있다고 하면, 극성응답패턴의 정점을 가지는 방식으로 변환기가 위치되지 않는 일부를 포함하고 수용 가능한 교대의 변환기 구조가 있는바 다음의 2가지 요건에 따른다.

1. 어떤 형식의 마이크로폰 변환기가 사용되어도, 사용된 변환기의 주파수 영역에 일치하는 물리적 거리내에서 좌우측 채널 지점원이 매치(match)되는 방식으로 정렬되어야 한다.

2. 반대로, 4D 방식으로 좌우측 채널 정보의 지점원의 시뮬레이션을 허용할 수 있도록 위상 및 또는 시간정정 회로, 프로세서 또는 유니트가 제공된다면, 2채널용 변환기가 제1상태에서 설정된 것보다 큰 거리를 두고 떨어져 있다하여도, 시뮬레이션은 상술한 바와 같이 제1사양을 접해야 한다.

제5도 및 16도는 본 발명의 대칭마이크로폰 변환기 시스템의 각 일구성을 보인 정면 및 측면도로, 한쌍의 마이크로폰 갭슐 80은 분리/경계(separation/boundary) 디스크 81의 양측 중앙에 장착된다. 분리 경계 디스크 81는, 특정 마이크로폰 캡슐을 사용하여, 소망의 최적 시스템으로 결정되는 크기 및 형상을 가진다.

이 디스크는 각 마이크로폰이 가능한한 디스크의 양측에서 발생하는 소리를 듣지 못하도록 하는 크기 및 형상을 이룬다. 본 디스크는 최소 소리 반사를 가지는 재질이 바람직하다.

이에 더하여, 구분 패더 82가 디스크 81의 양측에 고정된다. 이러한 패더들은 기록된 소리 충실도를 최적화하도록 하는 크기 및 형상과 반사 특성을 가지도록 선택된다. 예를 들어, 이러한 패더들은 일반적인 소리흡수 재질이 될 수 있으며, 원하지 않는 방향으로부터의 소리 수신을 최소화하도록 하는 형상 및 크기를 가진다.

제17도 및 18도의 대칭 마이크로폰 변환기 구성에서, PZM 마이크로폰 85이 디스크 81의 양측에 제공되고, 제19도 및 20도의 마이크로폰 변환기 구성에서 리본 마이크로폰 86이 디스크 81의 양측에 제공된다.

상술한 바와 같이, 소리가 기록되었을 때 실제로 들렸던 소리를 보다 충실히 재생시킬 수 있도록, 본 발명은 감상실에서 소리반사를 없애도록 하며, 대칭 재생소리 변환기는 본질적으로는 지점원(point source)이 된다.

상술한 바와 같이 스테레오 신호원 91의 좌우측 출력신호를 구동시키고 감상실 내에 위치된다. 또한 지점원 마이크로폰 92은 전감상실로부터 소리를 듣도록, 대칭 변환기 90에 인접위치 한다.

이렇게 수신된 신호는 신호프로세서 94에 제공되는 바, 소망하는 간섭신호를 사용하여 취소신호의 간섭을 피할 수 있도록, 스테레오 증폭기에서 나오는 좌우측 신호에 대응하는 신호들로부터 분리시킨다. 결과 출력은 프로세서에서 인버트되어 대칭변환기 90의 각각 우측에 제공하도록 스테레오 증폭기로 출력된다.

결과적으로, 감상실의 반사등이 없어진다. 소리 취소효과를 증진시키기 위하여 즉, 감상실의 음향 추적 신호를 없애기 위하여는 더욱 진보된 구조가 교대로 사용될 수 있음은 물론 명백하다.

본 발명의 또다른 구성으로, 스테레오폰 신호의 지연, 대응 위상 및 진폭은 감상(청취) 위치에 상관없이 청취자 둘레로 소리를 움직이도록 제어된다. 즉, 대칭 스테레오폰 신호원 이러한 목적을 위하여 각 신호들의 지연, 위상 및 진폭을 제어하는 처리 구조를 포함할 수 있다.

본 발명은 제한된 구성수에 대하여 설명하였으나, 변경 및 모방이 있을수 있음은 명백하고, 그러므로 그러한 변경 및 모방을 커버하는 본 발명의 목적은 본 발명의 진정한 사상 및 관점내에 있다.

Claims (26)

1. 청취 거리에서 들리는 가상 지점원 음향 패턴을 이루도록 인가된 제1 및 제2스테레오폰 신호에 따라 제1 및 제2음향파를 생성시키는 변환기 수단; 상기 변환기 수단은 상기 제1 및 제2음향파를 각각 생성시키기 위한 상기 제1 및 제2음향 변환기(30, 31)를 가지며; 상기 변환기 수단의 실제 가장 높은 작동 주파수에서의 파장보다 크지 않으며 서로 일정 거리를 두고 떨어진 상기 제1 및 제2음향 변환기(30, 31)를 고정시키는 수단; 실제적 공통축을 따라서 상기 제1 및 제2음향 변환기(30, 31)를 배열 고정시키고, 각 제1 및 제2변환기(30, 31)는 서로 뒷면 접합되고 서로 반대방향으로 멀리 방사하는 상기 수단; 및 상기 제1 및 제2스테레오폰 차이 신호를 각각에 의하여 상기 제1 및 제2음향파를 방출하도록 제1 및 제2스테레오폰 차 신호를 제1 및 제2음향 변환기(30, 31)에 인가하는 수단으로 이루어짐을 특징으로 하는 제1 및 제2음향 변환기(30, 31)가 반대 방향에서 방사하고 서로 근접 배열된 소리 시스템.
2. 제1항의 소리 시스템에서 상기 제1 및 제2음향 변환기(30, 31)는 각각 실질적 콘변환기막을 가지며; 및 상기 콘 변환기막은 상기 제1 및 제2음향 변환기의 실질적으로 가장 높은 동작 주파수에서의 파장보다 크지 않고 서로 일정 거리가 떨어진 정점 구역을 또한 가지는 것을 특징으로 하는 소리 시스템.
3. 독립적인 음향파 패턴을 생성시키는 적어도 상기 제2변환기 수단(30, 31); 상기 제1 및 제2변환기 수단(30, 31)의 위상 간섭 및 시간적 정렬을 이루는 상위 주파수 파장보다 크지 않은 거리내에서 백투백으로 적어도 제1 및 제2변환기 수단(30, 31)을 배열시켜, 상기 음향파 패턴이 평균 청취 거리에서 받은 상기 파장보다 크지 않은 거리를 두고 떨어진 가상 효과 지점원을 갖도록 하는 수단; 상호 멀리 떨어진 반대 방향에서 상기 음향파 패턴들을 각각 방사시키는 상기 제1 및 제2변환기 수단(30, 31); 및 상기 제1 및 제2스테레오폰 신호들과 관련한 상기 음향파 패턴들을 방출하도록 상기 제1 및 제2변환기 수단(30, 31)를 작동시키는 제1 및 제2변환기 수단(30, 31)을 구동시키는 수단으로 이루어짐을 특징으로 하는 제1 및 제2변환기(30, 31)가 서로 근접 배열되어 반대 방향으로 방사시키는 소리 시스템.
4. 제1음향파 패턴을 생성시키도록 제1스테레오폰 신호를 사용하여 상기 제1변환기(30)를 구동시키고; 제2음향파 패턴을 생성시키도록 제2스테레오폰 신호를 사용하여 상기 제2변환기(31)를 구동시키며; 및 상기 제1 및 제2변환기들과 각각 멀리 떨어져서 반대 방향으로 상기 제1 및 제2음향파 패턴을 방사시키도록 상부 동작 주파수에서의 파장보다 크지 않은 거리 내에서 백투백으로 상기 제1 및 제2변환기(30, 31)를 배열시키는 것을 특징으로 하는 제1 및 제2음향 변환기(30, 31)가 반대방향에서 서로 근접배열되어 방사하는 소리재생방법.
5. 실제로 서로 180도를 이루어 마주하며, 백투백 방식으로 각 극성 응답 패턴계의 정점을 사용하여 장착된 상기 제1 및 제2축방향 정렬 마이크로 변환기(80, 85, 86); 및 상기 제1 및 제2축 정렬 마이크로 폰은 제1 및 제2스테레오폰 신호들을 전달하는 출력을 가지는 것을 특징으로 하는 제1 및 제2마이크로폰 축방향 정렬 변환기가 상기 마이크로폰 변환기(80, 85, 86)의 주파수 범위 중에서 가장 짧은 파장에 등가인 물리적 거리보다 크지 않은 거리를 두고 떨어지며 반대방향에 정착되는 마이크로폰 시스템.
6. 제5항의 마이크로폰 시스템에서 소리를 분리시키기 위한 상기 마이크로폰 변환기들(80, 85, 86) 사이에서의 분리/경계 디스크는 상기 제1 및 제2마이크로폰 변환기들로 향하도록 함을 특징으로 하는 마이크로폰 시스템.
7. 제6항의 마이크로폰 시스템에서 또한 상기 마이크로폰 변환기에 인가된 소리 패턴을 변조시키기 위해 상기 디스크의 양측 위에 구분 패더수단이 있음을 특징으로 하는 마이크로폰 시스템.
8. 제5항의 마이크로폰은 상기 제1 및 제2변환기(80, 85, 86)가 마이크로폰캡슐(80)인 것을 특징으로 하는 마이크로폰 시스템.
9. 제5항의 마이크로폰 시스템은 상기 제1 및 제2변환기(80, 85, 86)가 PZM 마이크로폰(85)인 것을 특징으로 하는 마이크로폰 시스템.
10. 제5항의 마이크로폰 시스템은 상기 제1 및 제2변환기들(80, 85, 86)이 리본 마이크로폰(86)인 것을 특징으로 하는 마이크로폰 시스템.
11. 제1항에 따른 소리 시스템에서 상부주파수 범위는 95KHZ까지이며 폭의 상부 제한, 높이, 깊이 및 시간 간섭동작을 한정하는 것을 특징으로 하는 마이크로폰 시스템.
12. 제11항에 따른 소리시스템에서 또한 상기 상부 주파수위의 주파수에서 스테레오폰 음향파들을 생성시키는 수단을 사용한 것을 특징으로 하는 마이크로폰 시스템.
13. 제1항에 따른 소리시스템에서 상기 주파수는 10kHZ까지이며 폭의 상부제한, 높이, 길이 및 시간 간섭 동작을 한정하는 것을 특징으로 하는 마이크로폰 시스템.
14. 제13항에 따른 소리 시스템에서 상기 상부 주파수위의 주파수에서 스테레오폰 음향파를 생성시키는 수단을 사용한 것을 특징으로 하는 마이크로폰 시스템.
15. 제1항에 따른 소리 시스템에서 상기 상부 주파수 범위는 12kHZ까지이며 폭의 상부제한, 높이, 길이 및 시간 간섭 동작을 한정하는 것을 특징으로 하는 마이크로폰 시스템.
16. 제15항에 따른 소리시스템에서 상기 상부주파수위의 주파수에서 스테레오폰 음향파를 생성하기 위한 수단을 사용한 것을 특징으로 하는 소리시스템.
17. 제1 및 제2효과 지점원들을 각각 가지고 청취 가능거리를 가지는 제1 및 제2음향파 패턴을 생성시키는 변환기 수단(30, 31); 및 상기 제1 및 제2음향파 패턴들을 각각 생성시키기 위한 상기 제1 및 제2변환기(30, 31)를 포함하는 상기 변환기 수단(30, 31); 상기 제1 및 제2변환기 수단(30, 31)에 각각 제1 및 제2스테레오폰 신호들을 인가하는 수단; 청취가능 거리에서 들을 수 있게 상호 상기 제한거리 내에서 상기 제1 및 제2유효 지점원들을 가상 정렬시키도록 상기 변환기 수단(30, 31)의 상부 작동 주파수 파장 보다 작거나 같게 제한 거리보다 서로 크지 않은 거리 내에서 백-투-백 형태로 상기 제1 및 제2변환기(30, 31)를 배열시키는 수단; 및 상기 제2 및 제1변환기 각각으로부터 멀리 떨어져 있으며 반대 방향에서 상기 제1 및 제2음향파 패턴을 방사하도록 백-투-백 방식으로 배열된 상기 제1 및 제2변환기(30, 31)로 구성함을 특징으로 하는 적어도 상기 제1 및 제2변환기(30, 31)가 서로 근접되어 반대방향에서 방사하는 소리시스템.
18. 제17항의 소리 시스템에서, 상기 제1 및 제2변환기는 실질적으로 콘 변환기(30, 31)이며; 상기 제1 및 제2효과 지점원들은 상기 제1 및 제2실질적 콘 변환기(30, 31)의 정점 위치에 실질적인 가상 위치에 있으며; 및 상기 수단은 상기 제한거리보다 크지 않은 서로간의 거리 내에서 상기 정점지역을 배열 시키기 위한 것임을 또한 특징으로 하는 소리 시스템.
19. 제17항의 소리 시스템에서 상기 상부 주파수는 9.5kHz까지의 범위를 이루며 폭의 상부제한 높이, 깊이 및 시간 간섭동작을 한정하는 것을 특징으로 하는 소리 시스템.
20. 제17항에 따른 소리 시스템에서 상부 주파수는 10kHz까지의 범위를 이루며 폭의 상부 제한, 높이, 깊이 및 시가나 간섭동작을 한정 할 것을 특징으로 하는 소리 시스템.
21. 제17항에 따른 소리 시스템에서 상부 주파수는 12kHz까지의 범위를 이루며 폭의 상부 제한, 높이, 깊이 및 시간 간섭동작을 한정하는 것을 특징으로 하는 소리 시스템.
22. 적어도 제1 및 제2스테레오폰 오디오 신호들로부터 소리파를 재생시키는 음성 변환기(30, 31); 상기 제1 및 제2스테레오폰 오디오 신호를 각각 받아 적어도 상기 제1 및 제2변환기(30, 31)에서 포함시키는 상기 오디오 변환기(30, 31); 상기 제1 및 제2변환기(30, 31)가 상기 제2 및 제1변환기(30, 31) 각각으로부터 실제로 멀리 방사하도록 서로 뒤로 마주보는 실질적 반대방향에서 상기 제1 및 제2변환기(30, 31)를 장착하는 수단; 및 실질적 동기를 이루어 대응 오디오파 전면을 생성토록 상기 제1 및 제2변환기수단(30, 31)의 상부 동작 주파수 제한시의 파장보다 크지 않은 거리를 두고 상기 제1 및 제2변환기(30, 31)를 배열 장착시키는 상기 수단으로 구서함을 특징으로 하는 적어도 제1 및 제2변환기(30, 31)가 서로 근접 배열되어 반대 방향으로 방사하는 소리 재생 장치.
23. 제22항에서 따른 장치에서 상기 제1 및 제2변환기 수단(30, 31)은 적어도 제1 및 제2실질적 콘 변환기(30, 31) 포함하며, 각각은 정점지역을 가지고; 및 상기 제1 및 제2변환기수단(30, 31)의 상부 동작 주파수 제한폭 보다 크지 않은 각 거리내에서 상기 정접지역을 고정시키기 위한 수단을 포함하여 정착시키는 상기 수단으로 구성함을 특징으로 하는 장치.
24. 제22항에 따른 소리 시스템에서 상기 상부 동작 주파수 제한범위는 9.5KHZ까지인 것을 특징으로 하는 소리 시스템.
25. 제22항에 따른 소리 시스템에서 상기 상부 동작 주파수 제한범위는 10KHZ까지인 것을 또한 특징으로 하는 소리 시스템.
26. 제22항에 따른 소리 시스템에서 상기 상부 동작 주파수 제한범위는 12KHZ까지인 것을 특징으로 하는 소리 시스템.