KR100641421B1 - 오디오 시스템의 음상 확장 장치 - Google Patents

오디오 시스템의 음상 확장 장치 Download PDF

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KR100641421B1
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 2채널 음향신호를 입력 받아서 청취자가 지각하게 될 음상의 범위를 넓힘(expansion)으로써, 헤드폰으로 청취 시에 음상이 머리의 외부 및 정면을 포함하는 넓은 공간에서 지각될 수 있도록 한 음상 확장 장치에 관한 것이다.
본 발명의 오디오 시스템의 음상 확장 장치는, 제 1 채널의 오디오 신호를 지연시켜 확산감을 부여하는 수단; 제 1 채널의 오디오 신호를 지연시키는 수단; 상기 지연된 제 1 채널의 오디오 신호에 대하여 제 2 대역통과 필터링을 수행하는 수단; 상기 지연된 제 1 채널의 오디오 신호에 대하여 제 3 대역통과 필터링을 수행하는 수단; 제 2 채널의 오디오 신호와 상기 제 2 대역통과 필터링된 제 1 채널의 오디오 신호를 가산하여 음상 확장된 제 1 채널 오디오 신호를 출력하는 제 1 채널 후처리 수단; 상기 제 3 대역통과 필터링된 제 1 채널의 오디오 신호를 상기 확산감이 부여된 제 1 채널의 오디오 신호와 가산하여 음상 확장된 제 2 채널 오디오 신호를 출력하는 제 2 채널 후처리 수단; 을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
2채널,음향,오디오,음상확장,스테레오,스피커

Description

오디오 시스템의 음상 확장 장치{APPARATUS OF SOUND IMAGE EXPANSION FOR AUDIO SYSTEM}
도1은 본 발명의 음상 확장 장치의 블록 구성도
도2는 본 발명의 음상 확장 장치를 적용한 제 1 실시예의 블록 구성도
도3은 본 발명의 음상 확장 장치를 적용한 제 2 실시예의 블록 구성도
도4는 본 발명의 음상 확장 장치를 적용한 제 3 실시예의 블록 구성도
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110: 제 1 채널 확산부 120: 크로스토크 생성부
130: 제 1 채널 강화부 140: 제 2 채널 확산부
150: 제 2 채널 강화부 160: 후처리부
본 발명은 오디오 시스템에서 음상(sound image)을 확장시키는 장치에 관한 것이다.
더욱 상세하게는 본 발명은 2채널 음향신호를 입력 받아서 청취자가 지각하게 될 음상의 범위를 넓힘(expansion)으로써, 헤드폰으로 청취 시에 음상이 머리의 외부 및 정면을 포함하는 넓은 공간에서 지각될 수 있도록 한 음상 확장 장치에 관한 것이다.
하나의 음원으로부터 발생한 음향신호를 시각의 도움없이 두 귀로 청취할 때, 양쪽 귀에서 각각 듣게되는 신호는 머리내 청각계를 통하면서 융합되는데, 인간은 이로부터 소리가 발생한 음원이나 소리에 대한 하나의 상(image)을 지각하게 된다. 이와 같이 양쪽 귀로 청취되는 소리로부터 지각하게 되는 소리에 대한 하나의 상을 음상(sound image)이라 한다.
자연 공간에서 발생하는 다양한 소리나 스피커 등을 통하여 소리를 듣는 경우 양쪽 귀에 직접 도달하는 좌/우 음향신호들은 도달 시간과 소리 크기 등에서 차이가 존재한다. 다양한 차이를 가지는 이러한 좌/우 음향신호들은 인간의 청각계내에서 융합되는데, 이로부터 인간이 지각하게 되는 음상이 가상 공간의 다양한 위치에 나타나게 된다. 청취자가 어느 방향으로부터 소리가 들린다고 실제로 느끼면, 청취자는 그 방향에 음원이 존재한다고 지각할 수 있으므로, 음향을 표현할 경우에는 실제 물리적으로 존재하는 음원 대신에 청취자가 지각하는 음상이라는 용어를 사용한다. 이는 특히 실제의 음원이 감추어져 있는 경우인 다채널 스피커나 헤드폰을 통하여 음향신호를 청취하는 경우에 더욱 적합한 개념인데, 자연계에서 발생하는 소리를 자연계에서 직접 듣는 경우에는 물리적인 음원의 위치가 인간이 지각하는 음상과 거의 일치하기 때문이다. 예를 들어, 2채널 스피커의 좌/우 스피커에서 동일한 음향신호가 재생된다면, 청취자는 스피커가 없는 정면의 중앙에 음상이 있다고 느끼게 되며, 이러한 음상이 청취자에게는 의미있는 가상의 음원이 된다.
일반적으로 좋은 음악을 감상하는 최적의 방법은 그 음악을 연주하고 감상하기에 가장 적합하게 세팅된 공연장에서 직접 감상하는 것이지만, 음반제작 기술 등의 제반 기술의 발달에 의하여 공연장에서의 실감을 느끼게 하거나 공연장에서 보다 더욱 높은 음질을 가지도록 음반을 녹음하는 것이 가능해짐에 따라 공연장에 오지 않더라도 오디오 시스템에서 음반을 재생시킴으로써 음악을 감상할 수 있다.
뿐만 아니라, 녹음된 음악 컨텐츠를 다양한 포맷으로 변환하거나 다양한 형태의 미디어에 저장하는 기술이 대중화되고, 소형의 휴대용 오디오 시스템이 보편화됨에 따라 언제 어디서나 편리하게 음악을 감상하는 것이 가능해 졌다. 게다가 휴대용 오디오 시스템에서 음향을 재생하는데 널리 사용되는 헤드폰은 높은 재생 성능과 함께 주변 소리를 차단하여 청취자가 음악에 집중하게 함으로써 장소에 상관없이 음악에 몰입할 수 있도록 도와준다.
그러나 일반적인 스테레오 방법으로 녹음된 음향신호를 2채널 스테레오 헤드폰을 이용하여 청취하는 경우에, 음상이 넓은 공간에 배치되지 않고 머리의 내부에만 위치하게 된다. 즉 연주회에서와 같이 넓게 배치된 악기들에서 연주되더라도 악기 근처의 스테레오 마이크를 통해 녹음된 음향 신호들을 이용하여 음반을 제작하게 되므로, 헤드폰으로 재생시에 연주회장의 객석에서 감상하는 것과 동일한 확장감을 느끼기는 어렵다.
2채널 스테레오 헤드폰을 이용하여 음악을 청취할 때 지각하게 되는 음상을 머리의 외부에 넓게 위치시키기 위해서 다양한 방법이 사용된다. 예를 들면, 녹음할 때 특수한 녹음장비를 이용하는 방법과 재생시에 신호처리기법을 이용하는 방법 을 사용할 수 있다.
그 중에서 녹음장비를 이용하는 방법으로 바이노럴기법이 있는데, 이것은 2채널 스테레오 녹음시에, 더미헤드(dummy head)를 이용하여 녹음하는 방식으로서, 사람 머리모양의 더미헤드의 양쪽 귀의 외이도에 마이크를 위치시킨 다음, 2채널로 녹음하게 된다. 이 방식은 현장감이 높은 결과 음향을 녹음할 수 있지만, 정면 위치로의 음상정위가 어렵고, 녹음한 결과음향의 음질이 저하되는 등의 문제점이 있다.
신호처리기법을 이용하는 방법으로는 음향신호를 여러 개의 주파수 대역으로 대역 분리한 다음, 각 대역마다 진폭/위상 특성을 다르게 설정함으로써, 전체 대역에 걸쳐서 음원이 넓게 배치되어 있을 때와 동일한 응답특성을 음향신호에 부여하는 방법이 있는데, 이방법은 많은 연산량이 필요하고, 구현하고자 하는 가상 공간 (넓게 배치된 스피커)에 해당하는 정확한 대역별 전달함수를 가지고 있어야 하는 어려움이 있으며, 더욱이 2채널 결과 음향신호로 합성하였을 때 음질이 왜곡될 수 있다.
신호처리기법을 이용하는 또 다른 방법으로는 고역주파수 대역 반전방식으로서, 저대역 부분은 좌/우 동위상으로하고 그 이상은 좌/우 역위상으로 하는 방법인데, 확장되는 느낌이 충분하지 않고 부자연스러운 느낌이 든다.
그 외에 모든 주파수에 걸쳐서 좌/우 음향신호의 위상을 반대로 해주는 방법이 있는데, 확산감은 있지만 청취시에 감각적으로 불쾌한 느낌을 주게 된다.
본 발명은 오디오 시스템에서 재생되는 오디오 신호의 음상 범위를 넓혀 주는 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 오디오 신호를 입력받아서 음상의 범위를 넓히는 처리를 수행한 다음, 2채널 헤드폰으로 출력하는 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 제안하는 음상 확장 장치를 사용함으로써, 헤드폰으로 오디오 신호를 청취할 때 2채널 스피커를 통하여 출력하는 것과 같은 느낌을 부여함으로써 음상을 확장시켜 주는 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 스테레오 녹음된 2채널 오디오 신호를 헤드폰으로 청취할 때 스피커에서 출력되는 것을 청취하는 것과 같은 느낌이 들도록 처리함으로써, 기존의 헤드폰 출력시 머리내 정면 부근에 위치하던 음상을 머리 밖으로 까지 확장하여 줄 수 있도록 한 음상 확장 장치를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 음상 확장 장치는, 각 채널의 오디오 신호에 확산감을 부여하는 확산수단; 오디오 신호의 채널간 가상의 크로스토크를 강제로 부여하는 크로스토크 생성수단; 상기 확산감이 부여된 오디오 신호와 크로스토크가 부여된 오디오 신호를 가산하여 출력하는 후처리 수단; 을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 음상 확장 장치는, 제 1 채널의 오디오 신호를 지연시켜 확산감을 부여하는 수단; 제 1 채널의 오디오 신호에 가상의 크로스토크 성분을 생성하는 수단; 상기 제 1 채널에 대하여 생성된 크로스토크 성분을 상기 확산감 부여된 제 1 채널의 오디오 신호에 가산하여 제 1 채널 오디오 신호의 음상을 확장하는 제 1 채널 후처리수단; 상기 제 1 채널에 대하여 생성된 크로스토크 성분을 제 2 채널의 오디오 신호에 가산하여 제 2 채널 오디오 신호의 음상을 확장하는 제 2 채널 후처리수단; 을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 음상 확장 장치는, 제 1 채널의 오디오 신호를 지연시켜 확산감을 부여하는 수단; 제 1 채널의 오디오 신호를 지연시키는 수단; 상기 지연된 제 1 채널의 오디오 신호에 대하여 제 2 대역통과 필터링을 수행하는 수단; 상기 지연된 제 1 채널의 오디오 신호에 대하여 제 3 대역통과 필터링을 수행하는 수단; 제 2 채널의 오디오 신호와 상기 제 2 대역통과 필터링된 제 1 채널의 오디오 신호를 가산하여 음상 확장된 제 1 채널 오디오 신호를 출력하는 제 1 채널 후처리 수단; 상기 제 3 대역통과 필터링된 제 1 채널의 오디오 신호를 상기 확산감이 부여된 제 1 채널의 오디오 신호와 가산하여 음상 확장된 제 2 채널 오디오 신호를 출력하는 제 2 채널 후처리 수단; 을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 오디오 시스템의 음상 확장 장치의 실시예를 설명한다.
도1은 본 발명에 따른 오디오 시스템의 음상 확장 장치의 실시예를 보여준다. 본 발명의 음상 확장 장치는 제 1 채널 확산부(110), 크로스토크 생성부(120), 제 1 채널 강화부(130), 제 2 채널 확산부(140), 제 2 채널 강화부(150), 후처리부 (160)를 포함한다. 즉, 본 발명에 따른 음상 확장 장치는 각 채널별로 가상의 크로스토크를 발생시키는 부분, 지연부와 연결하여 확산감을 부여하는 부분, 그리고 각 부분들의 결과를 가/감산하여 음상확장 처리의 결과를 보완하는 부분으로 구성됨을 알 수 있다.
본 발명에서 제안하는 장치에서 사용된 지연부는 지연의 기준을 2채널 중의 어느 한 채널, 즉 제 1 채널에 해당하는 좌측 채널에 둠으로써, 나머지 한 채널, 즉 제 2 채널에 해당하는 우측 채널 한 쪽에 지연부를 적용시키는 것만으로도 좌/우측 신호간 필요한 지연량 차이를 생성시킨다. 이렇게함으로써 전체 시스템이 간단해지고 연산량을 적게 사용하게 된다. 물론, 이와 반대로 확산감 부여를 위한 지연 기준을 우측 채널에 두고 좌측 채널에 지연부를 적용시키는 것만으로도 좌/우측 신호간 필요한 지연량 차이를 생성시킬 수도 있다. 혹은, 양쪽 채널 모두에 지연부를 두고 각 채널에 대한 지연값을 다르게 설정하는 것도 가능하다.
제 1 채널 확산부(110)는 지연부(111)와 증폭기(112)로 이루어진다. 지연부(111)는 우측 채널의 오디오 신호 xR[n]를 설정된 지연값(-m2)을 기반으로 지연처리함으로써 확산감을 부여한다. 증폭기(112)는 지연된 우측 채널의 오디오 신호에 대하여 설정되는 증폭도(α4)를 기반으로 해당 신호를 증폭시킨다.
제 2 채널 확산부(140)는 증폭기(141)를 포함한다. 증폭기(140)는 좌측 채널의 오디오 신호 xL[n]를 해당 오디오 신호에 대하여 설정되는 증폭도(α1)를 기반으로 증폭시킨다.
즉, 확산감을 부여하는 부분에서, 사용되는 지연부를 통과한 우측 음향신호는 좌측 음향신호와 함께 좌/우 채널의 비대칭화를 수행함으로써 확산감을 부여하게 되는데, 사용되는 지연량의 크기를 조절함에 따라 확산감의 정도를 가변시킬 수 있다. 이때 지연량이 클수록 확산감이 커지게 되지만, 너무 클 경우에 좌/우측 음향신호가 완전히 분리되는 듯한 느낌을 주게되므로 적절한 지연량을 사용해야 한다.
한편, 지연된 신호는 선행효과에 의해 그렇지않은 신호에 비해 세기가 작아지는데 이를 보완하기 위해서 조절가능한 증폭도를 가지는 증폭기를 이용하여 좌/우측 신호의 세기를 맞추어준다.
도1에서는 우측 채널의 오디오 신호에 대하여 지연 및 증폭을 수행하여 확산감을 부여함으로써, 좌측 채널을 기준으로 지연되는 우측 채널의 오디오 신호를 이용하여 확산감이 부가되도록 하고 있으나, 이와는 반대로, 좌측 채널의 오디오 신호에 대하여 지연 및 증폭을 수행하여 확산감을 부여함으로써, 우측 채널을 기준으로 지연되는 좌측 채널의 오디오 신호를 이용하여 확산감이 부가되도록 할 수도 있다. 또한, 제 2 채널 확산부(140)에도 지연부를 두고, 이 지연부의 지연값과 제 1 채널 확산부(110)의 지연부에 의한 지연값을 서로 다르게 구성함으로써 확산감을 부여할 수도 있다.
크로스토크 생성부(120)는 지연부(121), 지연 신호에 대한 제 2 대역통과 필터(122) 및 그 증폭기(123), 지연 신호에 대한 제 3 대역통과 필터(124) 및 그 증폭기(125)를 포함하여 이루어진다.
지연부(121)는 입력되는 우측 채널의 오디오 신호 xR[n]를 설정된 지연값(-m1)을 기반으로 지연처리한다. 지연부(121)에서 지연된 우측 채널의 오디오 신호는 제 2 대역통과 필터(122)와 제 3 대역통과 필터(124)에 전달된다. 제 2 대역통과 필터(122)를 통과한 신호는 증폭기(123)에서 소정의 증폭도(α2)를 기반으로 증폭되고, 제 3 대역통과 필터(124)를 통과한 신호는 증폭기(125)에서 소정의 증폭도(α3)를 기반으로 증폭된다.
이와 같이 가상의 크로스토크를 발생시키는 부분은, 헤드폰으로 청취시에 2채널 스피커를 통해 청취하는 것과 같은 느낌을 갖도록 하는 부분으로서, 크로스토크 생성에 영향을 주는 대역들만을 이용하여 크로스토크 생성을 수행한다. 도1에서는 우측 채널의 오디오 신호에 대하여 지연 및 필터링, 증폭을 수행하고 이 것을 좌측 채널의 오디오 신호에 부가함으로써 크로스토크를 부여하는 경우를 도시하였으나, 좌측 채널의 오디오 신호에 대하여 지연 및 필터링, 증폭을 수행하고 이 것을 우측 채널의 오디오 신호에 부가함으로써 크로스토크를 부여하는 실시예도 가능함을 알 수 있다.
후처리부(160)는 가산기(161,163)와 증폭기(162,164)를 포함한다. 가산기(161)는 제 1 채널 확산부(110)의 출력과 크로스토크 생성부(120)의 제 3 대역통과 필터링 및 증폭된 신호, 제 4 대역통과 필터링 및 증폭된 신호를 가산한다. 상기 가산기(161)의 출력단에 연결된 증폭기(162)는 가산기(161)에 의해서 가산된 오디 오 신호를 설정된 증폭도(βR)를 기반으로 증폭하여 음상 확장된 제 1 채널-우측 채널 오디오 신호 yR[n]를 출력한다. 다른 가산기(163)는 제 2 채널 확산부(140)의 출력과 크로스토크 생성부(120)의 제 2 대역통과 필터링 및 증폭된 신호, 제 1 대역통과 필터링 및 증폭된 신호를 가산한다. 상기 가산기(163)의 출력단에 연결된 증폭기(164)는 가산기(163)에 의해서 가산된 오디오 신호를 설정된 증폭도(βL)를 기반으로 증폭하여 음상 확장된 제 2 채널-좌측 채널 오디오 신호 yL[n]를 출력한다.
이와 같이, 출력부에 해당하는 후처리 부분에서는 좌/우측 음향신호들이 가지게 되는 음의 밸런스를 조절하기 위해서 확산감이 부여됨과 함께 크로스토크가 부가되어 출력되는 각각의 신호를 다시 합친 다음에 조절된 증폭도를 가진 증폭기를 이용한다.
제 1 채널 강화부(130)는 제 4 대역통과 필터(131)와 증폭기(132)를 포함하며, 제 2 채널 강화부(150)는 제 1 대역통과 필터(151)를 포함한다.
제 1 채널 강화부(130)의 제 4 대역통과 필터(131)는 우측 채널의 오디오 신호 xR[n]에 대하여 대역통과 필터링을 수행하고, 제 4 대역통과 필터링 처리된 우측 채널의 오디오 신호는 증폭기(132)에서 소정의 설정된 증폭도(α5)를 기반으로 증폭되어 상기 후처리부(160)의 가산기(161)에 공급됨으로써, 음상 확장된 우측 채널 오디오 신호 yR[n]의 출력이 이루어질 수 있도록 해준다. 제 2 채널 강화부(150)의 제 1 대역통과 필터(151)는 좌측 채널의 오디오 신호 xL[n]에 대하여 대역통과 필터 링을 수행하고, 제 1 대역통과 필터링 처리된 좌측 채널의 오디오 신호는 후처리부(160)의 가산기(163)에 공급됨으로써, 음상 확장된 좌측 채널 오디오 신호 yL[n]의 출력이 이루어질 수 있도록 해준다.
이와 같이, 음상 확장 시 각각의 채널에 부족한 대역성분을 보완해 주기 위하여 채널 강화부를 두고, 채널 강화부는 각 채널에 대하여 필요한 대역성분을 보완해 줌으로써, 음상 확장시 각 채널에 부족한 성분을 확보해 주는 것이다.
도1에서는 제 1 채널-우측 채널에 대하여 제 4 대역통과 필터링 및 증폭을 수행하고, 제 2 채널-좌측 채널에 대하여 제 1 대역통과 필터링을 수행하였으나, 이와 반대로, 앞서 설명한 바와 같이 지연의 기준을 우측 채널에 두는 경우에는 제 2 채널-우측 채널에 대하여 제 1 대역통과 필터링 및 증폭을 수행하고, 제 1 채널-좌측 채널에 대하여 제 4 대역통과 필터링을 수행하는 실시예도 가능하다.
정리하면, 도1에 표시된 파라메타는 각각 다음과 같은 용도로 사용된다.
m1 : 크로스토크 성분을 만들기 위한 지연량을 나타내는 계수값(coefficient)
m2 : 좌/우 채널간 확산감을 가변시키기 위한 지연량을 나타내는 계수값(coefficient)
α1 : m2,α4와 함께 지연량을 이용하여 확산감을 부여할 때, 좌측 신호가 반영될 정도를 나타내는 계수값(coefficient)
α2 : 제 2 대역통과시킨 지연된 음향 신호를 이용하여 크로스토크 성분을 만들 때 반영될 정도를 나타내는 계수값(coefficient)
α3 : 제 3 대역통과시킨 지연된 음향 신호를 이용하여 크로스토크 성분을 만들 때 반영될 정도를 나타내는 계수값(coefficient)
α4 : m2,α1과 함께 확산감을 부여할 때, 지연된 우측 신호가 반영될 정도를 나타내는 계수값(coefficient)
α5 : 음상확장 장치의 결과를 보완하기 위해 제 4 대역통과시킨 우측 신호가 합쳐질 때 반영될 정도를 나타내는 계수값(coefficient)
βL : 좌측 출력신호를 만들기 위해 증폭시킬 정도를 나타내는 계수값(coefficient)
βR : 우측 출력신호를 만들기 위해 증폭시킬 정도를 나타내는 계수값(coefficient)
지금까지 설명한 본 발명의 음상 확장장치의 적용 예를 살펴본다.
본 장치는 다음과 같은 형태로 휴대용 오디오 시스템에 적용될 수 있다.
첫째로 휴대용 오디오 시스템에서 시스템이 가진 기저대역 칩(base-band chip)의 프로세서가 가진 유휴 연산능력을 이용하여 음상확장의 처리를 수행하는 형태로서 도2에 그 구성을 나타내었다.
기저대역 칩(220)에 오디오 자원을 제공하는 메모리(210)가 연결되어 있고, 기저재역 칩(220) 내에는 상기 메모리(210)로부터의 오디오 자원에 대한 음향 재생을 수행하는 음향 재생부(221)와, 상기 음향 재생부(221) 및 음상 확장장치(224)와 연결되어 오디오 신호의 아날로그/디지털 변환, 디지털-아날로그 변환을 수행하는 변환부(222)와, 상기 메모리(210)로부터의 오디오 자원에 대한 디코딩을 수행하여 음상 확장장치(224)에 전달하는 오디오 디코더(223), 그리고 상기 변환부(222)와 연결되어 음향신호에 대한 음상 확장 동작을 수행하는 음상 확장장치(224)를 포함하고 있다.
메모리(210)로부터의 오디오 자원은 기저대역 칩(220)에 제공된다. 음향 재생부(221)는 오디오 음향을 재생하여 변환부(222)에 공급하고, 오디오 디코더(223)는 오디오 신호 디코딩을 수행하여 음상 확장장치(224)로 전달한다. 변환부(222)는 입력 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하여 출력하거나, 입력 아날로그 오디오 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력한다. 음상 확장장치(224)는 앞서 설명한 도1과 같은 구성을 기반으로 하여 음향신호의 음상 확장을 수행하고 이를 변환부(222)에 제공함으로써, 음상 확장된 음향신호 출력이 이루어진다.
본 발명에서 제안하는 장치는 지연기와 간단한 저대역, 고대역 통과 필터로 이루어져 소요 연산량이 매우 적으므로, 오디오 시스템이 탑재된 휴대용 단말기 등이 제공하는 일반적인 유휴 연산능력만으로 충분히 구동이 가능하다. 외부에서 명령을 받으면, 기저대역 칩의 프로세서는 메모리로부터 다양한 형태의 오디오 신호를 입력받아서 처리에 사용할 디지털 형태의 신호로 변환한 다음 음상 확장 처리를 수행하고, 다시 출력부에 맞는 형태로 결과 신호를 변환하여 출력한다.
둘째로 휴대용 오디오 시스템에서 시스템에 탑재된 DSP와 같은 코-프로세서(co-processor)를 이용하여 음상확장 처리를 수행하는 형태로서 도3에 그 구성을 나타내었다.
이 경우는 코-프로세서(230)에 오디오 디코더(223)와 함께 음상 확장장치(224)를 탑재함으로써 음상 확장 처리를 수행하게 된다.
외부에서 명령을 받으면, 기저대역 칩(base-band chip)(220)의 프로세서는 메모리(210)로부터 오디오 신호를 입력받아서 처리에 사용할 디지털 형태의 신호로 변환하거나, 코-프로세서(co-processor)(230)에 대하여 메모리(210)로부터 압축된 형태의 오디오 신호를 입력받아서 오디오 형태에 맞게 디코딩 연산을 수행한 다음, 코-프로세서(co-processor)(230)로 하여금 음상확장 처리를 수행하도록 한다. 기저대역 칩(Base-band chip)의 프로세서는 코-프로세서(co-processor)가 수행한 결과를 받은 다음, 이를 출력부에 맞는 형태로 결과 신호를 변환하여 출력한다.
셋째로 휴대용 오디오 시스템에서 연산장치가 없거나, 연산능력이 적은 등의 경우에 전기회로를 이용하여, 본 발명에서 제안하는 음상확장 장치를 하드웨어적으로 구현한 다음, 시스템에 탑재하여 음상확장 처리를 수행하는 형태로서 도4에 그 구성을 나타내었다. 메모리(210)와 음향 재생부(221), 스위치 조작 판별부(240) 및 음상 확장장치(224)를 하드웨어적으로 구성한 경우이다.
메모리(210)로부터 음악 자원을 입력받아 음향 재생부(221)에서 입력 음향 신호를 재생하다가 외부로부터 음상 확장에 대한 요청 스위치가 켜지면 이에 따라 스위치 조작 판별부(240)에서 출력단으로 이어지는 음향신호가 음상 확장 장치(회 로)(224)를 거치도록 한 다음, 출력단으로 결과 신호가 출력되도록 한다.
넷째로 휴대용 오디오 시스템에서 실시간으로 처리 및 재생을 수행하는 상기 첫번째 또는 두번째의 경우와는 별도로, 시스템내에 탑재된 제안하는 장치를 이용하여 기저대역 칩의 프로세서나 코-프로세서에서 입력 컨텐트에 대해 처리를 끝낸 후에 그 결과를 저장한 다음, 원하는 때에 동일 시스템 혹은 다른 시스템에서 재생하도록 하는 형태를 사용할 수 있다.
다섯째로 콘텐츠 공급업자 등이 사용할 수 있도록 오디오 시스템의 외부에서 음향신호에 음상확장 처리를 수행한 다음, 그 결과 음향을 오디오 시스템에서 재생하도록 하는 형태이다. 일반적인 개인용 컴퓨터등에서 사용 가능한 음향편집기 등과 같은 소프트웨어에 본 발명에서 제안하는 음상 확장 장치를 탑재하여 그 프로그램의 일부 기능으로서 음상 확장 기능을 수행하거나, 제안하는 음상 확장 장치가 탑재된 별도의 음상 확장용 소프트웨어를 이용하여 음상 확장 기능을 수행할 수 있다.
본 발명은 지각되는 음상의 범위를 넓히는 처리를 수행하는 장치를 제공하며, 특히 음상이 머리의 외부 및 정면을 포함하는 넓은 공간에서 위치될 수 있도록 함으로써, 음상 확장된 음향 감상이 가능하게 한다. 본 발명은 간단한 구조로 구성되어 휴대용 단말기 등에 적용되는 오디오 시스템 등과 같이 적은 연산량과 메모리 사용 및 실시간의 처리 등이 요구되는 환경에서 음상확장의 효과를 즐길수 있도록 할 수 있다. 또한 본 발명의 음상 확장장치를 이용함으로써 청취자에게 현장에서 음향신호를 듣는 것과 같은 느낌을 가지도록 할 수 있다.

Claims (16)

  1. 각 채널의 오디오 신호에 확산감을 부여하는 확산수단; 오디오 신호의 채널간 가상의 크로스토크를 강제로 부여하는 크로스토크 생성수단; 상기 상기 확산감이 부여된 오디오 신호와 크로스토크가 부여된 오디오 신호를 가산하여 출력하는 후처리 수단; 을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 오디오 시스템의 음상 확장 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 확산수단은 각 채널의 오디오 신호를 설정된 값으로 지연 처리함으로써 해당 오디오 신호에 확산감을 부여하는 것을 특징으로 하는 오디오 시스템의 음상 확장 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 확산수단은 각 채널의 오디오 신호를 비대칭화 함으로써 확산감을 부여하는 것을 특징으로 하는 오디오 시스템의 음상 확장 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 확산수단은 제 1 채널의 오디오 신호에 대한 지연 정도와 제 2 채널의 오디오 신호에 대한 지연 정도를 서로 다르게 함으로써 확산감을 부여하는 것을 특징으로 하는 오디오 시스템의 음상 확장 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 확산수단은 각 채널의 오디오 신호를 설정된 값으로 지연시키는 수단 및, 상기 지연된 오디오 신호를 증폭하는 수단을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 오디오 시스템의 음상 확장 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 크로스토크 생성수단은 2채널 중의 어느 한 채널 오디오 신호에 대하여 크로스토크를 생성하고 이 것을 나머지 채널에 부여해 줌으로써, 2채널에 대한 크로스토크를 생성하는 것을 특징으로 하는 오디오 시스템의 음상 확장 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 크로스토크 생성수단은 오디오 신호를 지연하는 지연수단, 지연된 오디오 신호의 특정 주파수 대역을 필터링하기 위한 수단 및, 필터링된 오디오 신호의 증폭수단을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 오디오 시스템의 음상 확장 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 필터링 수단은 상기 지연된 오디오 신호의 저역통과 필터 및, 고역통과 필터를 포함하는 대역통과 필터를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 오디오 시스템의 음상 확장 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 대역통과 필터링된 신호를 나머지 채널에 부가해 주고, 상기의 다른 대역통과 필터링된 신호를 자기 채널에 부가해 줌으로써, 각 채널의 오디오 신호가 비대칭이 되는 것을 특징으로 하는 오디오 시스템의 음상 확장 장 치.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 후처리 수단은 상기 확산 및 크로스토크가 부여된 각 채널의 오디오 신호를 가산한 후, 각 채널 오디오 신호의 밸런스를 조절하기 위한 증폭수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오 시스템의 음상 확장 장치.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 각 채널의 오디오 신호의 특정 대역 성분을 보강하여 해당 채널 출력신호에 가산해 주기 위한 대역성분 보강수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오 시스템의 음상 확장 장치.
  12. 제 1 채널의 오디오 신호를 지연시켜 확산감을 부여하는 수단; 제 1 채널의 오디오 신호를 지연시키는 수단; 상기 지연된 제 1 채널의 오디오 신호에 대하여 제 2 대역통과 필터링을 수행하는 수단; 상기 지연된 제 1 채널의 오디오 신호에 대하여 제 3 대역통과 필터링을 수행하는 수단; 제 2 채널의 오디오 신호와 상기 제 2 대역통과 필터링된 제 1 채널의 오디오 신호를 가산하여 음상 확장된 제 1 채널 오디오 신호를 출력하는 제 1 채널 후처리 수단; 상기 제 3 대역통과 필터링된 제 1 채널의 오디오 신호를 상기 확산감이 부여된 제 1 채널의 오디오 신호와 가산하여 음상 확장된 제 2 채널 오디오 신호를 출력하는 제 2 채널 후처리 수단; 을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 오디오 시스템의 음상 확장 장치.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 제 1 채널의 오디오 신호를 제 1 대역통과 필터링하여 제 1 채널 후처리 수단에 부가하는 제 1 대역통과 필터와, 상기 제 2 채널의 오디오 신호를 제 4 대역통과 필터링하여 제 2 채널 후처리 수단에 부가하는 제 4 대역통과 필터를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 오디오 시스템의 음상 확장 장치.
  14. 제 12 항에 있어서, 상기 제 2 채널의 오디오 신호가 확산감 부여에 반영될 정도를 조절하는 수단, 상기 제 2 대역통과 필터링된 제 1 채널 오디오 신호의 크로스토크 성분이 제 2 채널 오디오 신호에 반영될 정도를 조절하는 수단, 상기 제 3 대역통과 필터링된 제 1 채널 오디오 신호의 크로스토크 성분이 제 1 채널 및 제 2 채널의 오디오 신호에 반영될 정도를 조절하는 수단, 상기 지연된 제 1 채널의 오디오 신호가 확산감 부여에 반영될 정도를 조절하는 수단을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 오디오 시스템의 음상 확장 장치.
  15. 제 12 항에 있어서, 상기 제 1 채널 후처리 수단 및 제 2 채널 후처리 수단의 출력 밸런스를 조절하기 위한 수단을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 오디오 시스템의 음상 확장 장치.
  16. 제 1 채널의 오디오 신호를 지연시켜 확산감을 부여하는 수단; 제 1 채널의 오디오 신호에 가상의 크로스토크 성분을 생성하는 수단; 상기 제 1 채널에 대하여 생성된 크로스토크 성분을 상기 확산감 부여된 제 1 채널의 오디오 신호에 가산하여 제 1 채널 오디오 신호의 음상을 확장하는 제 1 채널 후처리수단; 상기 제 1 채널에 대하여 생성된 크로스토크 성분을 제 2 채널의 오디오 신호에 가산하여 제 2 채널 오디오 신호의 음상을 확장하는 제 2 채널 후처리수단; 을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 오디오 시스템의 음상 확장 장치.
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JP2004023486A (ja) 2002-06-17 2004-01-22 Arnis Sound Technologies Co Ltd ヘッドホンによる再生音聴取における音像頭外定位方法、及び、そのための装置
JP2004056168A (ja) 2002-07-16 2004-02-19 Arnis Sound Technologies Co Ltd 入力信号を音像定位させて三次元空間を移動させる方法
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