KR100543783B1 - 위상 및 시간 지연필터를 적용한 스테레오 마이크로폰 - Google Patents

Abstract

본 발명은 위상 및 시간 지연필터를 적용한 스테레오 마이크로폰에 관한 것으로서, 이는 지향성을 갖는 두개의 마이크 유니트와, 상기 두개의 마이크 유니트 사이에 격벽으로 설치되어 상기 마이크 유니트로부터 들어오는 음파를 관통시키면서 물리적으로 위상 및 시간 지연시키는 위상 및 시간 지연필터를 포함하여 이루어진다. 이때, 상기 위상 및 시간 지연필터는 수지 및 동 분말을 압축하여 소결한 것으로 기공이 형성되는 것을 특징으로 하며, 상기 두개의 마이크 유니트는 전방으로부터 들어오는 음파가 후방으로 출력되어 상기 위상 및 시간 지연필터에 전달되도록 전후방에 음공이 형성되는 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명에 따르면 두개의 마이크 유니트간 거리를 이격하지 않아도 스테레오 이미지를 구현할 수 있으며, 더욱이 기존의 스테레오 마이크로폰에 비해 소형화할 수 있는 효과가 있다.

스테레오 마이크로폰, 지연필터, 위상, 시간 지연, 수지필터

Description

위상 및 시간 지연필터를 적용한 스테레오 마이크로폰{ STEREO MICROPHONE USING PHASE AND TIME DELAY FILTER }

도 1은 기존의 스테레오 이미지를 구현하기 위한 스테레오 마이크로폰 사이의 거리에 대한 설명도,

도 2는 기존에 상용화된 스테레오 마이크로폰의 형태를 도시한 도면,

도 3은 본 발명에 따른 위상 및 시간 지연필터를 적용한 스테레오 마이크로폰의 구성도,

도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 위상 및 시간 지연필터를 적용한 스테레오 마이크로폰의 동작 개념도.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

20;스테레오 마이크로폰 22;삽입몸체

23;연결조인트 24;지지몸체

25;연결플러그 221,222;마이크유니트

223;지연필터 224;그릴망

221a,222a;전방의 음공 221b,222b;진동막

221c,222c;후방의 음공 221d,222d;지지대

221-1,222-1;출력단자

본 발명은 스테레오 마이크로폰에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 두개의 마이크로폰 사이에 위상 및 시간 지연필터를 장착하여 신호의 위상 및 시간을 인위적으로 지연시킴으로써 스테레오 이미지를 구현하는 위상 및 시간 지연필터를 적용한 스테레오 마이크로폰에 관한 것이다.

일반적으로, 스테레오(Stereo)란 입체음향을 뜻하는 영어단어 ‘stereophonic sound' 의 줄임 말로서, 간단히 말해 2채널(좌, 우)로 구성되는 시스템을 의미한다. 이에 반해 단 1개의 채널로 이루어진 것은 모노럴(monoral)이라고 한다.

이중 스테레오는 인간의 양이효과(소리를 듣고 양쪽 귀에 전달되는 소리의 세기 및 도달시간의 차이를 포착하여 음원(音源)의 방향을 식별하는 능력)의 원리를 이용하여, 마이크로폰을 좌우의 귀와 같이 좌우 두 채널로 구분하여 배치함으로써 현장감, 음장감(臨場感), 음감의 실현을 인간의 귀와 유사하게 구현하고 있다. 따라서, 스테레오로 녹음된 소리는 모노보다 입체감이 살아있으며 정확한 위치에서 청취하면 그 효과(현장감, 음장감 등)가 극대화되기 때문에 지금까지도 이러한 스테레오 방식이 사운드의 기본 녹음 재생 방식으로 사용되고 있다.

이에 따라 도 1을 참조하면, 두개의 마이크로폰에 수음된 음향신호를 별개의 전송로를 통하여 소정 거리(약 2~3m 정도) 떨어져 있는 좌우 2개의 스피커(1,2)로 각각 재생하고, 재생되는 음향신호(S1,S2)를 청취자가 두 스피커(1,2)를 밑변으로 하여 형성되는 삼각형의 꼭지점 P지점에서 들으면, 청취자의 양쪽 귀에 세기 및 도달시간이 다른 다양한 음이 청취되어 음원의 위치가 재현되는 것처럼 느껴지게 된다. 이때, 삼각형의 밑변에 해당되는 두 스피커(1,2)간 거리에 따라, 또는 꼭지점(P)에 해당되는 청취자의 위치에 따라 음의 세기 및 도달시간이 달라진다.

따라서, 우수한 스테레오 특성을 제공하기 위해서는 음향신호(S1,S2)가 재생되는 두개의 스피커(1,2) 즉, 두 마이크로폰의 위치 및 거리 차이가 중요한 요건으로 작용한다. 만약, 청취자의 위치가 일정하고 두개의 스피커(1,2)간 거리가 일정 이하로 줄어들게 되면 차지하는 규모적인 면에서는 효과적일 수 있으나 스테레오 특성이 감소하게 되며, 청취자의 위치가 일정하고 두개의 스피커(1,2)간 거리가 일정 이상으로 이격되면 오히려 음성의 원근감이 줄어들고 음향신호를 정확히 구별할 수 없게 되어 이 또한 우수한 스테레오 특성을 제공할 수 없다.

도 2는 기존에 상용화된 스테레오 마이크로폰의 형태를 도시한 도면으로, 기존의 스테레오 마이크로폰(10)은 도시된 바와 같이 스테레오 이미지를 구현하기 위하여 두개의 마이크유니트(12,14)간 거리(d)를 일정 거리를 유지하여 서로 대향되게 설치되는 구조로 이루어져 있다.

즉, 좌우의 마이크유니트(12,14)간 이격거리(d)를 이용하여 이격거리(d)에 따른 위상 및 시간을 지연시킴으로써 스테레오감을 구현하는 것으로, 마이크유니트(12,14)로부터 들어오는 각각의 음향신호를 지연회로에 통과시킴으로써 위상 및 시간을 지연시키고 그 크기를 조절하여 좌우 음향신호간 레벨차를 만든 다. 따라서, 신호간 레벨차에 따른 주파수 특성으로 스테레오 효과를 구현하고 있다.

그러나, 이러한 기존의 스테레오 마이크로폰(10)은 스테레오 특성을 구현하기 위하여 두개의 마이크로폰간 거리(d)를 충분히 확보하여야 하므로 전체 크기를 줄이는데 제한이 따르며, 이동시 휴대하기가 불편한 문제점이 있다. 게다가, 마이크로폰 유니트가 외부로 돌출되어 있어 외부의 충격으로 인한 고장이 빈번히 발생되는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 두개의 마이크로폰 사이에 위상 및 시간 지연필터를 장착하여 물리적으로 위상 및 시간을 지연시킴으로써 두개의 마이크로폰 사이의 거리를 떨어뜨리지 않고서도 스테레오 특성을 구현할 수 있도록 된 위상 및 시간 지연필터를 이용한 스테레로 마이크로폰을 제공하는데 그 목적이 있다.

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 위상 및 시간 지연필터를 적용한 스테레오 마이크로폰은 지향성을 갖는 두개의 마이크 유니트와, 상기 두개의 마이크 유니트 사이에 격벽으로 설치되어 상기 마이크 유니트로부터 들어오는 음파를 관통시키면서 물리적으로 위상 및 시간 지연시키는 위상 및 시간 지연필터를 포함 하여 이루어진다. 이때, 상기 위상 및 시간 지연필터는 수지 및 동 분말을 압축하여 소결한 것으로 기공이 형성되는 것을 특징으로 하며, 상기 두개의 마이크 유니트는 전방으로부터 들어오는 음파가 후방으로 출력되어 상기 위상 및 시간 지연필터에 전달되도록 전후방에 음공이 형성되는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명에 따른 위상 및 시간 지연필터를 적용한 스테레오 마이크로폰의 구성도이고, 도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 위상 및 시간 지연필터를 적용한 스테레오 마이크로폰의 동작 개념도이다.

먼저 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 스테레오 마이크로폰(20)은 두개의 마이크유니트(221,222)를 내삽하여 스테레오 기능을 제공하기 위한 삽입몸체(22)와, 연결조인트(23)에 의해 삽입몸체(22)와 연결되어 좌우 회전이 가능하도록 지지하는 지지몸체(24), 및 지지몸체(24)의 하면에 연결되는 연결플러그(25)로 구성된다.

전술한 삽입몸체(22)에는 두개의 지향성 마이크유니트(221,222)가 양측에 각각 내삽됨과 아울러, 그 사이에 격벽으로서 위상 및 시간 지연필터(이하에서는 편의상 '지연필터'라 칭함)(223)가 장착되고, 두개의 마이크유니트(221,222)를 외부로부터 보호하기 위하여 그릴망(224)이 둘러싸여 있다. 이때, 두개의 지향성 마이크유니트(221,222)는 외부로 들어온 음파가 모두 지연필터(223)로 전달되도록 전후 방에 음공이 형성되어 있으며 양측의 지지대(221d,222d)로 인하여 삽입몸체(22)의 내벽에 지지되어 있다. 그리고, 지연필터(223)는 수지 분말 및 동분말 등을 압축 소결하여 만든 수지 필터로 미세한 기공이 형성되어 있다.

따라서, 본 발명에 따른 스테레오 마이크로폰(20)은 한쪽 마이크유니트(221,222)로부터 들어온 음파를 지연필터(223)에 의해 인위적으로 위상 및 시간 지연시킴으로써 두 마이크유니트(221,222)를 이격하지 않아도 동일한 특성을 구현할 수 있다. 이로 인하여 본 발명의 스테레오 마이크로폰(20)은 기존의 스테레오 마이크로폰 보다 그 크기를 현저하게 줄임으로써 콤팩트한 사이즈를 이룰 수 있다.

도 4a 및 도 4b를 참조하여 본 발명에 따른 스테레오 마이크로폰(20)의 동작을 살펴보면, 도시된 두개의 지향성 마이크유니트(221,222)는 중간에 위치한 지연필터(223)를 격벽으로 두고 그 양측에 각각 장착되며, 전방으로부터 들어온 음파가 지연필터(223)측의 후방으로 출력되도록 전후방에 음공(221a,221c,222a,222c)이 형성되어 있어야 한다. 그리고, 지연필터(223)는 수지분말을 압축 소결하여 만든 필터로서 형성된 미세한 기공을 통하여 신호를 관통시켜 반대측으로 전달하는 역할을 한다.

따라서, 왼쪽 마이크유니트(220)의 전방 음공(221a)을 통하여 외부로부터 들어온 음파는 내부의 음향부로 전달되어 진동막(221b) 및 후면의 JFET(미도시)를 통하여 음성신호로 변환되고, 변환된 음성신호는 후방의 음공(221c)을 통하여 방출되 어 지연필터(223)측으로 전달된다. 그러면 전달된 신호는 지연필터(223)를 통과하면서 위상 및 시간이 지연된 후 오른쪽 마이크유니트(222)로 후방의 음공(222c)을 통하여 전달된다. 이와 같은 과정으로 지연된 신호는 오른쪽 마이크유니트(222)의 출력단자(222-1)를 통하여 출력된다.

역으로, 오른쪽 마이크유니트(222)의 전방 음공(222a)을 통하여 오른쪽 마이크유니트(222)로 들어온 음파는 내부의 진동막(222b)과 JFET(미도시)를 통하여 음성신호로 변환된 뒤, 후방의 음공(222c)을 통하여 다시 외부로 출력된다. 출력된 신호는 즉시 지연필터(223)를 통과함으로써 통과하는 동안의 시간만큼 위상 및 시간이 지연되고, 이는 반대측에 위치된 왼쪽 마이크유니트(221)의 후방 음공(221c)을 통하여 내부로 인입된 후 왼쪽 마이크유니트(221)의 출력단자(221-1)를 통하여 출력된다.

이때, 사용되는 지연필터(223)는 미세한 기공이 형성되어 있어 기공율에 따라 음성신호가 지연되는데, 지연필터(223)의 입자 크기가 작을수록 기공율이 작아지므로 이러한 기공을 관통하여 통과되는 패스(pass) 시간은 길어지게 되어 결국 지연필터(223)를 관통하여 반대측의 마이크유니트(221,222)로 도달되는 시간이 지연되게 된다. 또한, 패스되는 동안 음압의 크기가 줄어들게 되며, 시간이 지연됨에 따라 두 신호간 위상차가 생기게 되므로 위상 또한 지연되는 효과가 발생한다.

즉, 왼쪽 마이크유니트(221) 측에 가까운 음파는 왼쪽 마이크유니트(221)에 먼저 인가되어 지연필터(223)를 통과한 후 오른쪽 마이크유니트(222)의 출력단자(222-1)를 통해 출력되고, 오른쪽으로부터 들려오는 음파는 오른쪽 마이크 유니트(222)로 먼저 인가되어 지연필터(223)를 통과한 후 왼쪽 마이크유니트(221)의 출력단자(221-1)를 통해 출력된다. 그리고, 중앙에서 들려오는 소리는 두개의 마이크유니트(221,222)에 동시에 인가되어 지연필터(223)를 통과한 후 서로 반대측의 마이크유니트(221,222)의 출력단자(221-1,222-1)를 통해 출력된다. 이때, 동시에 한쪽에서 들려오는 음파가 있으면 이와 조합하여 출력할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 스테레오 마이크로폰(20)은 격벽의 지연필터(223)를 통하여 들어오는 음파를 인위적으로 위상 및 시간을 지연시킴으로써 두개의 마이크유니트(221,222)에 도달하는 신호간 좌우 레벨차를 만들고, 이로 인하여 스테레오 이미지를 구현할 수 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 위상 및 시간 지연필터를 적용한 스테레오 마이크로폰을 설명한 것으로, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 미친다고 할 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 신호의 위상 및 시간을 지연하는 지연필터를 두개의 마이크로폰 사이에 격벽으로서 사용하여 두개의 마이크로폰이 서로 다른 레벨의 신호를 받아들이게 함으로써 일정 거리를 이격하지 않아도 스테레오 이미지를 구현할 수 있는 효과가 있다. 더욱이, 기존의 스테레오 마이크로폰에 비해 소형화할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 지향성을 갖는 두개의 마이크 유니트;와,

   수지 및 동 분말을 압축하여 소결한 것으로 기공이 형성되고, 상기 두개의 마이크 유니트 사이에 격벽으로 설치되어 상기 마이크 유니트로부터 들어오는 음파를 관통시키면서 물리적으로 위상 및 시간 지연시키는 위상 및 시간 지연필터를 포함하여 이루어져,

   상기 두개의 마이크 유니트를 근접 배치해도 상기 두개의 마이크 유니트에 도달되는 신호간 레벨차가 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 위상 및 시간 지연필터를 적용한 스테레오 마이크로폰.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서, 상기 두개의 마이크 유니트는

   전방으로부터 들어오는 음파가 후방으로 출력되어 상기 위상 및 시간 지연필터에 전달되도록 전후방에 음공이 형성되는 것을 특징으로 하는 위상 및 시간 지연필터를 적용한 스테레오 마이크로폰.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 두개의 마이크 유니트는

   단일 지향성임을 특징으로 하는 위상 및 시간 지연필터를 적용한 스테레오 마이크로폰.

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