KR100563499B1 - 스테레오 음상 확대 장치 - Google Patents

Abstract

제1 입력 신호로부터 제2 입력 신호를 감산하여 차 신호를 생성하는 제1 연산부, 제1 연산부로부터의 차 신호를 필터링하여 필터 차 신호를 생성하는 필터부, 제1 입력 신호와 필터부로부터의 필터 차 신호를 가산하여 제1 출력 신호를 생성하는 제2 연산부, 및 제2 입력 신호로부터 필터부로부터의 필터 차 신호를 감산하는 제3 연산 신호를 구비하며, 상기 필터부는 차단 주파수가 5㎑인 저역 통과 필터와, 차단 주파수가 200㎐인 고역 통과 필터를 포함하고 있다.

필터부, 입력 신호, 저역 통과 필터, 고역 통과 필터, 차단 주파수

Description

스테레오 음상 확대 장치{STEREO ACOUSTIC IMAGE AMPLIFIER}

본 발명은, 예를 들면 전자 기기, 게임기, 음향 기기 등에 적용되는 스테레오 음상 확대 장치에 관한 것이다.

재생음에 역상의 음을 혼합함으로써 음상(音像)을 좌우 스피커의 외측에 정위(定位)시키는 기술이 개발되고 있다. 이 기술을 이용하면, 스테레오 음상을 확대할 수 있기 때문에, 사운드 스테이지의 대폭적인 확대가 가능하다.

이러한 기술을 이용한 스테레오 음상 확대 장치로서, 특개평 9-168200호 공보에 개시된 것이 있다. 특개평 9-168200호 공보에 개시된 스테레오 음상 확대 장치는, 제1 입력 신호로부터 제2 입력 신호를 감산하여 차 신호를 생성하는 제1 연산부, 제1 연산부로부터의 차 신호를 필터링하여 필터 차 신호를 생성하는 필터부, 제1 입력 신호와 필터부로부터의 필터 차 신호를 가산하여 제1 출력 신호를 생성하는 제2 연산부, 제2 입력 신호로부터 상기 필터부로부터의 필터 차 신호를 감산하는 제3 연산 신호를 구비하고 있고, 필터부는 저역 통과 필터로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

필터부가 저역 통과 필터만으로 구성되어 있는 경우에는 악곡 중의 악기의 베이스음이나 베이스 드럼의 음 등의 극저역의 음이 패닝된 것만으로 녹음되어 있도록 한 스테레오 음원의 경우, 저역의 차 신호가 좌우 양 채널에 가감산되기 때문에, 저역 신호는 청취자가 보다 인지하기 쉬움에도 불구하고, 음량이 증대하는 데다가, 보다 패닝이 강해져서 치우친 상태가 된다. 이 결과, 상당히 위화감이 있는 음색이 된다는 문제가 있다.

특히, 저역의 음량이 증대하는 것은 저역을 재생할 수 없는 소형 스피커를 이용한 재생에 있어서는 치명적인 문제이다.

특표평 8-509104호 공보(공표 특허 공보)에는, 필터부를 대역 통과 필터로 구성하는 것이 기재되어 있지만, 대역 통과 필터의 대역은 특표평 8-509104호 공보에 개시되어 있듯이 300㎐ ∼ 2㎑로 좁고, 그 때문에 자연스러운 재생음을 얻을 수 없다.

본 발명은 좌우 채널을 동 위상 혹은 적은 위상차로 패닝된 것뿐인 저역 신호(예를 들면, 베이스나 베이스 드럼의 음 등)라도 좌우의 진폭비가 변하지 않고, 또한 강조되는 위화감도 없어지는 스테레오 음상 확대 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

<발명의 개시>

본 발명에 따른 스테레오 음상 확대 장치는 제1 입력 신호로부터 제2 입력 신호를 감산하여 차 신호를 생성하는 제1 연산부, 제1 연산부로부터의 차 신호를 필터링하여 필터 차 신호를 생성하는 필터부, 제1 입력 신호와 필터부로부터의 필터 차 신호를 가산하여 제1 출력 신호를 생성하는 제2 연산부 및 제2 입력 신호로부터 필터부로부터의 필터 차 신호를 감산하는 제3 연산 신호를 구비하고 있고, 필 터부는 차단 주파수가 5㎑인 저역 통과 필터와, 차단 주파수가 200㎐인 고역 통과 필터를 갖고 있는 것을 특징으로 한다.

필터부는 저역 통과 필터와 고역 통과 필터에 따라 필터링이 행해진 후의 차 신호의 진폭을 제한하는 이득 조정기를 더 가지고 있다.

도 1은 스테레오 음상 확대 시스템의 구성을 나타내는 블록도.

도 2는 도 1의 스테레오 음상 확대 장치의 구성을 나타내는 블록도.

도 3은 도 2의 저역 통과 필터의 주파수 특성을 나타내는 그래프.

도 4는 도 2의 고역 통과 필터의 주파수 특성을 나타내는 그래프.

도 5는 저역 통과 필터와 고역 통과 필터를 합성한 합성 특성을 나타내는 그래프.

<발명을 실시하기 위한 최량의 형태>

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다.

도 1은 스테레오 음상 확대 장치를 이용한 스테레오 음상 확대 시스템의 구성을 나타내고 있다.

스테레오 음상 확대 시스템은 외부 장치(1), 스테레오 음상 확대 장치(2), 좌측 스피커(3a) 및 우측 스피커(3b)를 구비하고 있다.

외부 장치(1)로서는, 좌측 채널용 신호와 우측 채널용 신호의 출력 단자를 갖는 전자 악기, 게임기, 음향 기기 등이 이용된다. 외부 장치(1)에서 생성된 좌측 채널용 입력 신호(제1 입력 신호) Lin과 우측 채널용 입력 신호(제2 입력 신호) Rin은 스테레오 음상 확대 장치(2)에 출력된다. 스테레오 음상 확대 장치(2)는 좌측 채널용 입력 신호 Lin과 우측 채널용 입력 신호 Rin을 신호 처리하여 좌측 채널용 출력 신호(제1 출력 신호) Lout와 우측 채널용 출력 신호(제2 출력 신호) Rout를 생성하여 스피커(3a, 3b)에 출력한다.

도 2는 스테레오 음상 확대 장치(2)의 구성을 나타내고 있다.

외부 장치(1)로부터의 좌측 채널용 입력 신호 Lin은 제1 연산부(4)와 제2 연산부(5)에 공급된다. 또한, 외부 장치(1)로부터의 우측 채널용 입력 신호 Rin은 제1 연산부(4)와 제3 연산부(6)에 공급된다.

제1 연산부(4)는 좌측 채널용 입력 신호 Lin으로부터 우측 채널용 입력 신호 Rin을 감산하여 차 신호 SD를 생성한다. 이 제1 연산부(4)는 좌측 채널용 입력 신호 Lin이 아날로그 신호인 경우에는, 예를 들면 연산 증폭기로 구성되며, 좌측 채널용 입력 신호 Lin이 디지털 신호인 경우에는, 예를 들면 DSP 또는 CPU로 구성된다.

제1 연산부(4)로부터 출력되는 차 신호 SD는 필터부(7)에 공급된다. 필터부(7)는 저역 통과 필터(8), 고역 통과 필터(9), 및 진폭 조정기(10)로 구성되어 있다.

도 3은 저역 통과 필터(8)의 주파수 특성을, 도 4는 고역 통과 필터(9)의 주파수 특성을, 도 5는 저역 통과 필터(8)와 고역 통과 필터(9)와의 합성 필터 특성을 각각 나타내고 있다. 도 5의 (a)는 저역 통과 필터(8)와 고역 통과 필터(9)와의 합성 주파수 특성을, 도 5의 (b)는 저역 통과 필터(8)와 고역 통과 필터(9)와의 합성 위상 특성을 각각 나타내고 있다.

저역 통과 필터(8)는 차단 주파수를 5㎑로 하여, 제1 연산부(4)로부터의 차 신호 SD의 고역 성분을 제거하고, 제1 필터 출력 신호 SF1을 출력한다. 고역 통과 필터(9)는 차단 주파수를 200㎐로 하여 저역 통과 필터(8)로부터의 제1 필터 출력 신호 SF1의 저역 성분을 제거하고, 제2 필터 출력 신호 SF2를 출력한다. 진폭 조정기(10)는 제2 필터 출력 신호 SF2의 진폭을 제한하여 필터 차 신호 SF3을 출력하기 위해서 제2 필터 출력 신호 SF2에 소정의 승산 계수를 승산한다.

필터부(7)에 입력되는 차 신호 SD가 아날로그 신호인 경우에는 필터부(7)로서 주지의 아날로그 통과 필터를 이용할 수 있다. 또한, 차 신호 SD가 디지털 신호인 경우에는, 필터부(7)로서 지연 소자, 계수 승산기 및 가산기로 구성되는 디지털 필터를 이용할 수 있다. 또한, 차 신호 SD가 디지털 신호인 경우에는 지연 소자, 계수 승산기 및 가산기의 기능을 DSP 또는 CPU의 처리로 실현할 수도 있다. 이 필터부(7)로서는, 예를 들면 차단 주파수 5㎑의 1차 IIR 디지털 저역 통과 필터, 차단 주파수 200㎐의 1차 IIR 디지털 고역 통과 필터 등을 이용할 수 있다.

진폭 조정기(10)로서는, 제2 필터 출력 신호 SF2가 아날로그 신호인 경우, 저항 등에 의해 제2 필터 출력 신호 SF2의 진폭을 조정하는 것이 이용된다. 제2 필터 출력 신호 SF2가 디지털 신호인 경우에는 진폭 조정기(10)의 승산 기능을 DSP 또는 CPU에 의한 처리로 실현할 수도 있다. 이 진폭 조정기(10)의 승산 계수로서는, 예를 들면 0 ∼ 1까지의 값을 이용할 수 있다.

스테레오 음상 확대 장치(2)의 동작에 대하여 설명한다. 게임 기기 등의 외부 장치(1)로부터 좌측 채널용 입력 신호 Lin 및 우측 채널용 입력 신호 Rin이 스테레오 음상 확대 장치(2)에 입력된다. 스테레오 음상 확대 장치(2)에 입력된 좌측 채널용 입력 신호 Lin은 제1 연산부(4)와 제2 연산부(5)에 입력된다. 또한, 스테레오 음상 확대 장치(2)에 입력된 우측 채널용 입력 신호 Rin은 제1 연산부(4)와 제3 연산부(6)에 입력된다.

제1 연산부(4)는 입력된 좌측 채널용 입력 신호 Lin으로부터 우측 채널용 입력 신호 Rin을 감산하여 차 신호 SD를 출력한다.

제1 연산부(4)로부터 출력된 차 신호 SD는 후단의 필터부(7)에 입력된다. 필터부(7)에 입력된 차 신호 SD는 저역 통과 필터(8)에 의해 필터링되며, 저역 통과 필터(8)로부터 제1 필터 출력 신호 SF1이 출력된다. 제1 필터 출력 신호 SF1은 고역 통과 필터(9)에 의해 필터링되며, 고역 통과 필터(9)로부터 제2 필터 출력 신호 SF2가 출력된다. 제2 필터 출력 신호 SF2는 진폭 조정기(10)로 보내진다.

진폭 조정기(10)에서는 제2 필터 출력 신호 SF2의 진폭을 제한하기 위해서 제2 필터 출력 신호 SF2의 진폭에 소정 계수가 승산되며, 그 승산 결과인 필터 차 신호 SF3이 진폭 조정기(10)로부터 출력된다.

필터부(7)로부터 출력된 필터 차 신호 SF3은 제2 연산부(5)와 제3 연산부(6)에 입력된다. 제2 연산부(5)는 좌측 채널용 입력 신호 Lin과 필터 차 신호 SF3을 가산하고, 그 가산 결과를 좌측 채널용 출력 신호 Lout로서 출력한다. 제3 연산부(6)는 우측 채널용 입력 신호 Rin로부터 필터 차 신호 SF3을 감산하고, 그 감산 결과를 우측 채널용 출력 신호 Rout로서 출력한다.

제2 연산부(5)로부터 출력된 좌측 채널용 출력 신호 Lout는 도시되지 않은 좌측 스피커로 보내지고, 제3 연산부(6)로부터 출력된 우측 채널용 출력 신호 Rout는 도시되지 않은 우측 스피커로 보내진다. 이에 따라, 청취자는 확대된 음상을 들을 수 있게 된다.

상기 실시예에서는 제1 입력 신호를 좌측 채널용 입력 신호 Lin으로 하고, 제2 입력 신호를 우측 채널용 입력 신호 Rin으로 하였지만, 제1 입력 신호를 우측 채널용 입력 신호 Rin으로 하고, 제2 입력 신호를 좌측 채널용 입력 신호 Lin으로 해도 된다. 이 경우, 제1 출력 신호는 우측 채널용 출력 신호 Rout가 되며 제2 출력 신호는 좌측 채널용 출력 신호 Lout가 된다.

상기 실시예에 따르면, 좌우 채널을 동위상 혹은 적은 위상차로 패닝된 것뿐인 저역 신호(예를 들면, 베이스나 베이스 드럼의 음 등)라도 좌우의 진폭비가 변하지 않고 또한 강조되는 듯한 위화감도 없어진다.

Claims (2)

1. 제1 입력 신호로부터 제2 입력 신호를 감산하여 차 신호를 생성하는 제1 연산부;

   제1 연산부로부터의 차 신호를 필터링하여 필터 차 신호를 생성하는 필터부;

   제1 입력 신호와 필터부로부터의 필터 차 신호를 가산하여 제1 출력 신호를 생성하는 제2 연산부; 및

   제2 입력 신호로부터 필터부로부터의 필터 차 신호를 감산하는 제3 연산 신호를 구비하며,

   상기 필터부는 차단 주파수가 5㎑인 저역 통과 필터와, 차단 주파수가 200㎐인 고역 통과 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 스테레오 음상 확대 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 필터부는 저역 통과 필터와 고역 통과 필터에 의해 필터링이 행해진 후의 차 신호의 진폭을 제한하는 이득 조정기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스테레오 음상 확대 장치.

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