KR100443404B1 - 멀티채널 스피커에서 실시간으로 크로스톡을 제거하여 입체음향을 재생하는 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 멀티채널 스피커에서 실시간으로 크로스톡을 제거하여 입체음향을 재생하는 시스템에 관한 것이다.

본 발명은 이를 위해 입체음향재생시스템에 구비되며, 각 채널별로 스피커와 청취자가 표준반경내에 위치할때의 머리전달함수를 데이터베이스화 하는 머리전달함수 데이터베이스; 멀티채널스피커시스템에 구비되며, 음원이 입력되면 각 멀티채널 스피커와 청취자 간의 거리, 각도의 위치정보를 파악하는 위치정보기; 음원을 재생할 스피커 시스템의 정보와 음원의 정보를 저장하는 공간정보기; 상기 공간정보기에 저장된 공간정보와 상기 머리전달함수 데이터베이스를 이용하여 각 채널별로 설정된 영역내에 위치한 스피커들의 크로스톡 현상을 제거하는 크로스톡 제거기; 상기 크로스톡 제거기를 거친 음원을 위치정보기에서 스피커 정보를 통해 각각의 스피커에 분배하는 신호분배기로 이루어지는 것이다.

상기와 같이 구성된 본 발명은 멀티채널 스피커를 통해 입체음향을 재생할 경우 청취자에게 여러 스피커의 소리가 혼합되어 들림으로써 일어나는 크로스톡(Cross-talk)의 문제를 효과적으로 제거할 수 있도록 한 것이다.

Description

멀티채널 스피커에서 실시간으로 크로스톡을 제거하여 입체음향을 재생하는 시스템{THE SYSTEM REVIVAL SOLID SOUND OF REMOVE CROSS-TALK REAL TIME FOR MULTI CHANNEL SPEAKER}

본 발명은 멀티채널 스피커에서 실시간으로 크로스톡을 제거하여 입체음향을 재생하는 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 멀티채널 스피커를 통해 입체음향을 재생할 경우 청취자에게 여러 스피커의 소리가 혼합되어 들림으로써 일어나는 크로스톡(Cross-talk)의 문제를 효과적으로 제거할 수 있도록 한 것이다.

주지하다시피 멀티채널 스피커를 통한 입체음향 재생시 스피커와 청취자의 위치에 따라서 소리의 원음이 달라져 최적화된 입체음향을 들을 수 없다. 이것은 멀티채널 스피커의 재생시 오른쪽 스피커에서 나온 소리가 오른쪽 귀로만 전달되지 않고 왼쪽으로도 전달되며, 마찬가지로 왼쪽 스피커에서 나온 소리가 왼쪽 귀로만 전달되지 않고 오른쪽으로도 전달되기 때문으로, 이러한 현상을 당업계에서는 크로스톡(Cross-talk)이라 하며, 이로 인해서는 음상정위 효과가 감소된다. 따라서 청취자가 스피커를 통해 입체음향을 듣게 되었을 경우 음상정위 뿐만 아니라 그 후적당한 처리를 통해 크로스톡을 약화 또는 제거하는 과정을 거쳐야 하는 것이다.

덧붙여 설명하면, 원하는 가상의 공간에 음원이 있는 것처럼 느끼게 하는 이른바 음상정위는 머리전달 함수(HRTF: Head Related Transfer Function)를 이용하여 구현된다. 보통 음상정위 기술은 헤드폰 재생용으로 바이노럴(binaural) 스테레오 형태로 만들어 진다. 이때 음향을 헤드폰을 사용하면 좌·우의 소리는 각각 좌·우의 귀로 상호 혼선 없이 전달되나 2개의 스피커를 사용한다면 좌·우의 소리가 섞여 전달된다. 이러한 현상을 전술한 크로스톡이라 하는데, 이 경우 음상정위 기술을 적용한 입체음향은 손상하게 된다. 이를 방지하기 위해서는 음상정위 기술을 적용한 신호를 스피커로 내보내기 전에 크로스톡 제거기를 통해 한번 더 처리하여야 한다.

상기 입체음향의 재생은 종래에 하드웨어를 기반으로 개발되었고, 디지털 신호처리를 이용하는 크로스톡 제거 방법들은 스피커의 위치와 청취자의 위치가 표준방경내의 적당한 각도에 위치하면 알맞은 크로스톡 제거기를 구성하지만, 조금이라도 스피커와 청취자의 위치가 변하게 되면 다시 갱신해 주어야 하는 어려운 문제점이 있었다.

즉, 도1, 도 3 및 도 5 는 멀티채널 스피커를 이용한 입체음향 재생 시스템에서 스피커로부터 청취자까지 표준반경 내에서의 음의 물리적인 전달 경로를 나타낸 것이다. 이때 상기 도 1과 같이 4채널 스피커에서의 표준반경 시스템은 표준반경 r₁위의 L, R 스피커가 청취자의 정면방향으로 θ₁, θ₂의 각도로 놓여 있고,LS, LR 스피커는 청취자의 뒤쪽에 θ₃, θ₄의 각도로 놓여 있다. 또한 5.1채널 스피커일 경우 도 3과 같이 표준반경 r₁위의 L, C, R 스피커는 청취자의 정면방향으로부터 θ₁, θ₂의 각도로 놓여 있고, LS, RS 스피커는 청취자의 뒤쪽에 θ₃, θ₄의 각도로 놓여 있으며, 이와 마찬가지로 7.1 채널일 경우 도 5 와 같이 표준반경 r₁위의 L₁, C, R₁스피커는 청취자의 정면방향으로부터 θ₂, θ₃의 각도로 놓여있고, L₂, R₂스피커는 각각 왼쪽, 오른쪽에 위치하며, L₃, R₃스피커는 청취자 뒤쪽에 중심선으로부터 θ₆, θ₇의 각도에 놓여 있어, 전술한 바와 같이 조금이라도 스피커와 청취자의 위치가 변하게 되면 원하는 입체음향을 들을 수 없다는 문제점이 발생되었다.

또한 최근에는 2채널 스피커에 대한 입체음향 재생시 실시간으로 변하는 스피커와 청취자의 위치에 대한 크로스톡 제거 방법은 제시되어 있지만 그 이상의 멀티채널 스피커에서의 크로스톡 제거기 구성과 방법은 제시되어 있지 않은 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해소하기 위하여 안출한 것으로, 멀티채널 스피커를 통한 3차원 정보를 느낄 수 있게 해주는 것으로 특히 입체음향 재생시 청취자가 임의로 스피커의 위치를 배치시켰을 경우에도 실시간으로 크로스톡(Cross-talk) 제거기를 효과적으로 구성해 음상정위의 효과를 높이도록함을 제1목적으로 하는 것이고, 제2목적은 이로 인해 청취자는 음향을 청취자에 있어 보다 현장감 및 몰입감이 증대될 수 있도록 한 것이며, 제3목적은 또한 최적화된 입체음을 들을 수 있도록 한 것이고, 제4목적은 상기와 같은 효과로 인해 제품의 품질과 신뢰성을 대폭 향상시킬 수 있도록 한 멀티채널 스피커에서 실시간으로 크로스톡을 제거하여 입체음향을 재생하는 방법 및 그 시스템을 제공한다.

이러한 목적 달성을 위하여 본 발명은 입체음향재생시스템에 구비되며, 각 채널별로 스피커와 청취자가 표준반경내에 위치할때의 머리전달함수를 데이터베이스화 하는 머리전달함수 데이터베이스; 멀티채널스피커시스템에 구비되며, 음원이 입력되면 각 멀티채널 스피커와 청취자 간의 거리, 각도의 위치정보를 파악하는 위치정보기; 음원을 재생할 스피커 시스템의 정보와 음원의 정보를 저장하고, 이 저장된 공간정보와 머리전달함수 데이터베이스를 이용하여 각 채널별로 설정된 영역내에 위치한 스피커들의 크로스톡 현상을 제거하는 공간정보기; 음원이 크로스톡제거기를 거쳐 신호분배기에 전달되면 위치정보기에서 스피커 정보를 얻어 각각의 스피커에 신호를 분배하는 신호분배기로 이루어짐을 특징으로 하는 멀티채널 스피커에서 실시간으로 크로스톡을 제거하여 입체음향을 재생하는 방법 및 그 시스템을 제공한다.

이하에서는 이러한 목적 달성을 위한 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 은 4채널 스피커의 표준반경 시스템에서의 음의 물리적인 전달경로를

나타내기 위한 평면도.

도 2 는 4채널 스피커의 임의의 위치에서 음의 물리적인 전달경로를 나타내

기 위한 평면도.

도 3 은 5.1채널 스피커의 표준반경 시스템에서의 음의 물리적인 전달경로를

나타내기 위한 평면도.

도 4 는 5.1채널 스피커의 임의의 위치에서 음의 물리적인 전달경로를 나타

내기 위한 평면도.

도 5 는 7.1채널 스피커의 표준반경 시스템에서의 음의 물리적인 전달경로를

나타내기 위한 평면도.

도 6 은 7.1채널 스피커의 임의의 위치에서 음의 물리적인 전달경로를 나타

내기 위한 평면도.

도 7 은 본 발명 멀티채널 스피커에서 실시간으로 크로스톡을 제거하여 입체

음향을 재생하는 시스템을 보인 구성도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 입체음향 재생시스템부 12: 공간정보기

13: 머리전달함수 데이터베이스 14: 크로스톡제거기

20: 멀티채널 스피커시스템부 21: 위치정보기

22: 신호분배기 23: 스피커

본 발명에 적용된 멀티채널 스피커에서 실시간으로 크로스톡을 제거하여 입체음향을 재생하는 시스템은 도 7 에 도시된 바와 같이 구성되는 것이다.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.

그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 생산자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

먼저, 본 발명은 멀티채널 스피커에서 크로스톡을 제거하여 입체음향을 재생하는 시스템에 그 특징이 있는 것이다.

즉, 이를 보다 구체적으로 설명하면, 입체음향재생시스템(10)에 구비되며, 각 채널별로 스피커(23)와 청취자(30)가 표준반경내에 위치할때의 머리전달함수를 데이터베이스화 하는 머리전달함수 데이터베이스(13); 멀티채널스피커시스템(20)에 구비되며, 음원(11)이 입력되면 각 멀티채널 스피커(23)와 청취자(30) 간의 거리, 각도의 위치정보를 파악하는 위치정보기(21); 음원(11)을 재생할 스피커 시스템의 정보와 음원(11)의 정보를 저장하고, 이 저장된 공간정보와 머리전달함수 데이터베이스(13)를 이용하여 각 채널별로 설정된 영역내에 위치한 스피커(23)들의 크로스톡 현상을 제거하는 공간정보기(12); 음원(11)이 크로스톡제거기(14)를 거쳐 신호분배기(22)에 전달되면 위치정보기(21)에서 스피커 정보를 얻어 각각의 스피커에 신호를 분배하는 신호분배기(22)로 이루어진다.

한편 본 발명은 상기의 구성부를 적용함에 있어 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있다.

그리고 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

상기와 같이 구성된 본 발명 멀티채널 스피커에서 실시간으로 크로스톡을 제거하여 입체음향을 재생하는 시스템의 작용을 설명하면 다음과 같다.

우선, 본 발명은 입체음향 재생시스템부(10)의 머리전달함수 데이터베이스(13)에서 각 채널별로 스피커(23)와 청취자(30)가 표준반경내에 위치할때의 머리전달함수를 데이터베이스화 하는 단계를 거치게 된다.

이후 음원(11)이 입력되면 각 멀티채널 스피커(23)와 청취자(30) 간의 거리, 각도의 위치정보를 멀티채널 스피커시스템부(20)의 위치정보기에서 이를 파악하는 단계를 거치게 된다.

그리고 공간정보기(12)에서는 음원(11)을 재생할 스피커 시스템의 정보와 음원(11)의 정보를 저장하고, 이 저장된 공간정보와 머리전달함수 데이터베이스를 이용하여 각 채널별로 설정된 영역내에 위치한 스피커들의 크로스톡 현상을 제거하는 단계를 거치게 되고, 상기 음원(11)이 크로스톡제거기(14)를 거쳐 신호분배기(22)에 전달되면 이 신호분배기(22)는 위치정보기(21)에서 스피커 정보를 얻어 각각의 스피커에 신호를 분배하는 단계를 거치게 되는 것이다.

또한 상기 멀티채널 스피커의 거리 변화가 생기면 거리에 관련된 함수를 이용해 여러 경우의 스피커 위치 조합에 대하여 데이터베이스화 하여 임의의 위치에 대한 크로스톡 현상을 제거함을 특징으로 한다.

또한 상기 멀티채널 스피커가 청취자(30)까지 표준반경에 위치할 때 머리전달함수 데이터베이스(13)로부터 각 채널별 스피커(23)와 청취자(30)간 전달함수를 얻어 크로스톡을 제거하게 된다.

더 나아가서, 상기 멀티채널 스피커의 배치에 있어서 각 영역별로 스피커(23)를 배치하고, 그 영역에서 스피커(23) 2∼3개를 한조로 해서 입체음향이 출력되는 채널들에 대하여 크로스톡 현상을 제거하게 된다.

상기와 같은 본 발명은 도 2, 도 4 및 도 6 과 같이 멀티채널 스피커의 거리 변화가 생기면 거리에 관한 함수를 이용해 여러 경우의 스피커 위치 조합에 대하여 데이터베이스화하여 임의의 위치에 대한 크로스톡 제거기를 즉각 구성하도록 한 것이다.

단, 스피커의 임의의 위치에 있어서 도 2 에 도시된 바와 같이 4채널 스피커일 경우 L, R 은 청취자의 전방 -90°∼ 90°범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 각도와 거리를 조절할 수 있으며, 이 범위 내에서의 음은 L, R 간의 크로스톡 현상을 제거한 뒤 두 스피커에서 재생되도록 한다. 스피커 LS, RS는 청취자의 후방 -90°∼ 90°범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 각도와 거리를 자유롭게 조절할 수 있으며, 이 범위 내에서의 음은 LS, RS 간의 크로스톡 현상을 제거한 뒤 이 두 스피커에서만 재생되도록 한다.

또한 도 4 에 도시된 바와 같이 5.1채널 스피커일 경우 L, R은 청취자의 전방 -90°∼ 90°범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 각도와 거리를 조절할 수 있으며, C 스피커는 청취자의 정면 중앙에 위치시키고 거리만을 조절하도록 한다. -90°∼ 0°범위에서 음은 크로스톡 현상을 제거한 뒤 L, C 스피커에서 재생되도록 하며, 0°∼ 90°범위에서의 음은 크로스톡 현상을 제거한 뒤 C, R 스피커에서 재생되도록 한다. 스피커 LS, RS는 청취자의 후방 -90°∼ 90°범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 각도와 거리를 자유롭게 조절할 수 있으며, 이 범위 내에서의 음은 LS, RS 간의 크로스톡 현상을 제거한 뒤 이 두 스피커에서만 재생되도록 한다.

도 6 에 도시된 바와 같이 7.1채널 스피커일 경우 L₁, R₁은 청취자의 전방 -90°∼ 90°범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 각도와 거리를 조절할 수 있으며, C 스피커는 청취자의 정면 중앙에, L₂, R₂는 각각 청취자의 왼쪽, 오른쪽에 고정 위치시켜 거리만을 조절하도록 한다. θ₁의 범위에서의 음은 L₁, L₂스피커간의 크로스톡 현상을 제거한 뒤 두 스피커를 통해서만 재생되도록 하며, 마찬가지 방법으로 θ₂, θ₃, θ₄범위에서는 음과 가까운 스피커 2개를 한조로 하여 크로스톡 현상을 제거한 뒤 두 스피커에서만 입체음향이 재생되도록 한다. 또한 L₃, R₃스피커는 청취자의 후방 -90°∼ 90°범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 각도와 거리를 자유롭게 조절할 수 있으며, L₂, L₃, R₂, R₃스피커 중 음의 위치와 가까운 3개의 스피커를 한조로 하여 크로스톡 현상을 제거한 뒤 입체음향이 재생되도록 한 것이다.

상기에서 상세히 살펴본 바와 같이 본 발명은 멀티채널 스피커를 통한 3차원 정보를 느낄 수 있게 해주는 것으로 특히 입체음향 재생시 청취자가 임의로 스피커의 위치를 배치시켰을 경우에도 실시간으로 크로스톡(Cross-talk) 제거기를 효과적으로 구성해 음상정위의 효과를 높이도록 한 것이고, 이로 인해 청취자는 음향을 청취자에 있어 보다 현장감 및 몰입감이 증대될 수 있도록 한 것이며 또한 최적화된 입체음을 들을 수 있도록 한 것이고, 상기와 같은 효과로 인해 제품의 품질과 신뢰성을 대폭 향상시킬 수 있도록 한 매우 유용한 발명인 것이다.

Claims (5)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 멀티채널 스피커에서 크로스톡을 제거하여 입체음향을 재생하는 시스템에 있어서,

   입체음향시스템에 구비되며, 각 채널별로 스피커와 청취자가 표준반경 내에 위치할때의 머리전달함수를 데이터베이스화하는 머리전달함수 데이터베이스와;

   멀티채널 스피커시스템에 구비되며, 음원이 입력되면 각 멀티채널 스피커와 청취자 간의 거리, 각도의 위치정보를 파악하는 위치정보기와;

   상기 위치정보기에서 얻은 스피커 시스템의 정보와 음원의 정보를 저장하는 공간정보기와;

   상기 공간정보기에 저장되는 공간정보와 상기 머리전달함수 데이터베이스에 구축된 정보를 스피커의 위치변화에 대응하여 크로스톡을 제거하는 크로스톡 제거기와; 그리고,

   상기 크로스톡 제거기를 통해 크로스톡이 제거된 음원을 상기 위치정보기로부터 획득된 스피커 정보에 따라 각각의 스피커에 분배하는 신호분배기를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티채널 스피커에서 실시간으로 크로스톡을 제거하여 입체음향을 재생하는 시스템.