KR100679597B1 - 자동 라우드스피커 이퀄라이저 - Google Patents

자동 라우드스피커 이퀄라이저 Download PDF

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Abstract

라우드스피커를 이퀄라이징하기 위한 디지털 필터의 생성 방법을 제공한다. 라우드스피커의 음향 레벨 대 주파수의 목표 응답 곡선의 허용 범위에 대해 제1 디지털 데이터가 제공된다. 라우드스피커(1010)의 음향 레벨 대 주파수의 실제 응답 곡선에 대해 제2 디지털 데이터가 제공한다. 제1 디지털 데이터는 상기 제2 디지털 데이터와 비교되어 상기 실제 응답 곡선이 상기 허용 범위(1020) 내에 있는지가 결정된다. 실제 응답 곡선이 상기 허용 범위 내에 있지 않다면, 디지털 오디오 필터를 반복적으로 생성하고, 상기 디지털 오디오 필터를 상기 제2 디지털 데이터에 적용하여 보상 응답 곡선(1050, 1060, 1070)에 대한 제3 디지털 데이터를 생성한다. 보상 응답 곡선이 상기 허용 범위 내에 있을 때 까지 또는 디지털 오디오 필터의 개수에 대해 미리 정해진 한계치가 어느 것이 먼저 발생하든지(1080) 도달하게 될 때 까지 상기 디지털 오디오 필터의 주파수, 진폭 및 대역폭을 자동적으로 최적화한다.
라우드스피커, 이퀄라이징, 디지털 오디오 필터, 보상 응답 곡선, 음향 필드 측정 장치.

Description

자동 라우드스피커 이퀄라이저{AUTOMATIC LOUDSPEAKER EQUALIZER}
도 1은 통상적인 종래의 오디오 시스템의 하이 레벨 블럭도.
도 2는 통상적인 종래의 아날로그 오디오 시스템의 블럭도.
도 3은 통상적인 종래의 디지털 오디오 시스템도.
도 4는 아날로그와 디지털이 결합된 오디오 시스템.
도 5는 통상의 스피커 응답을 나타내는 그래프.
도 6은 통상적인 종래의 스피커 측정 시스템.
도 7은 통상적인 종래의 룸 측정 시스템도.
도 8은 자동 라우드스피커 이퀄라이저가 부착된 오디오 시스템을 나타내는 도면.
도 9는 폐쇄 루프의 어쿠스틱 응답 측정 시스템을 나타내는 도면.
도 10은 자동 라우드스피커 이퀄라이저 알고리즘을 나타내는 플로우챠트.
도 11은 5개의 계수 4차 불연속 시간 필터를 디렉트 형태로 나타낸 도면.
도 12는 원하는 라우드스피커 응답과 응답 허용 범위 곡선에 대해 부가된 통상의 스피커 응답을 나타내는 그래프.
도 13은 하나의 필터 최적화기를 나타내는 플로우챠트.
도 14는 조인트 필터 최적화기를 나타내는 플로우챠트.
도 15는 이퀄라이제이션 필터 행동을 나타내는 플로우챠트.
도 16은 정정된 라우드스피커 응답에 대해 부가된 통상의 스피커 응답을 나타내는 그래프.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
800 : 자동 라우드스피커 이퀄라이저가 부착된 오디오 시스템
875, 880 : 링크
820 : 아날로그-디지털 변환기
850 : 디지탈-아날로그 변환기
890 : 음향 필드 측정 장치
본 발명은 오디오 시스템에 관한 것으로, 특히 라우드스피커의 이퀄라이제이션에 관한 것이다.
라우드스피커, 또는 간단하게 스피커에서, 고질의 오디오가 되게 하기 위해서는, 라우드스피커를 구동하는 임의 레벨의 신호에 대해 스피커에 의해 재생되는 음향의 진폭이나 음향 레벨에서의 내재된 주파수 변동이 노멀라이즈되어야만 한다. 이 처리가 스피커 이퀄라이제이션으로 알려져 있다. 종래, 이퀄라이저의 디자인은 스피커 특성을 측정하는 정밀 기구를 사용하고 스피커를 이퀄라이즈하는 데에 필요한 필터를 조정하는 숙련된 기술자에 의해 실행되어 왔다. 이런 방식으로, 임의의 오디오 신호 파워 레벨에 대해서 최종 음향의 진폭이 라우드스피커의 성능 범위 내의 모든 오디오 주파수에 대해 거의 동일하게 되도록 라우드스피커의 스펙트럼 성능을 보상한다. 이런 과정은 수동으로 행해지며, 시간이 많이 소요되고 상당한 숙련도를 필요로 하지만, 소비되는 리소스에 가능한 최상의 이퀄라이제이션을 반드시 가져오는 것도 아니다.
더욱 최근에는, 자동화된 이퀄라이제이션 기구가 제안되었다. 예를 들어, 이런 제안된 기구중 하나가 자동화된 그래픽 이퀄라이저이다. 이런 이퀄라이저는 고정 중심 주파수와 고정 Qs(채널의 중심 주파수 대 대역폭의 비율)을 갖고 필터들로 전체 오디오 대역을 커버하는 복수의 채널을 갖는다. 어떤 환경에서 라우드스피커의 스펙트럼 행동을 기록하는 기구를 사용함으로써 이런 이퀄라이저로 하는 이퀄라이제이션 처리를 자동화한 다음에, 자동화 방식으로 라우드스피커 성능을 보상하도록 이런 필터들을 그 적용 정도를 가변시켜 가함으로써 라우드스피커의 최종 스펙트럼 행동이 목표 커브에 더욱 근접하게 되도록 하는 것이 제안되고 있다. 이 접근법은 최적화 능력에 있어서 제한적이며, 이퀄라이저가 복잡하기 때문에, 예를 들어 저 비용의 오디오 제품에 광범위하게 사용하는 데에는 실용적이지 않다. 또한, 최적화를 자동적으로 개량하기 위한 방법이 없다.
또 다른 제안 방법으로는 고속 퓨리에 변환 (FFT)과 유한 임펄스 응답 (FIR) 필터의 조합으로 실현되는 인버스 필터를 자동적으로 도입하여 음향 필드를 이퀄라이징하는 것이 있다. 그러나, 이 인버스 필터 구현은 매우 복잡하여, 상당한 리소스를 필요로 하므로, 예를 들어 소비자 오디오 제품의 광범위한 사용에 또한 실용 적이지 못하다. 또한, 이 기구에도 재최적화를 위한 방법이 없다.
따라서, 구현시 과도한 복잡성을 초래하지 않는 라우드스피커의 자동 이퀄라이제이션을 위한 방법 및/장치에 대한 요구가 대두되고 있다. 또한 이퀄라이제이션을 자동적으로 재최적화하는 라우드스피커의 자동 이퀄라이제이션 방법 및/또는 장치에 대한 요구도 대두되고 있다.
본 발명은 라우드스피커의 이퀄라이징을 위한 디지털 필터를 생성하는 방법을 제공한다. 라우드스피커의 주파수 대 음향 레벨의 목표 응답 곡선에 대한 허용 범위에 대해 제1 디지털 데이터가 제공된다. 라우드스피커의 음향 레벨 대 주파수의 실제 응답 곡선에 대해 제2 디지털 데이터가 제공된다. 제1 디지털 데이터는 제2 디지털 데이터와 비교되어 실제 응답 곡선이 허용 범위 내에 있는지를 판단한다. 실제 응답 곡선이 허용 범위 내에 있지 않으면, 디지털 오디오 필터는 반복적으로 생성되고, 상기 디지털 오디오 필터들에 의해 변경되고 상기 라우드스피커의 응답에 관련된 변경 데이터가 생성된다. 디지털 오디오 필터들의 주파수, 진폭 및 대역폭은, 변경 데이터가 허용 범위 내에 있을 때까지 또는 디지털 오디오 필터들의 개수에 대해 미리 정해진 한계치가 도달할 때까지 중에서 어느 것이든 먼저 발생하는 것이 있기까지 자동적으로 최적화된다.
본 발명의 이들 및 다른 특성은 당업자에게는 첨부한 도면과 함께 본 발명의 상세한 설명으로부터 명백하게 될 것이다.
통상의 종래 오디오 시스템(100)을 도 1에서 나타낸다. 시스템(100)은 오디오 소스(110), 오디오 처리 기능부(120), 및 적어도 하나의 라우드스피커 시스템(130)으로 이루어진다. 라우드스피커 시스템(130) 내에 필요한 증폭이 제공되는 것으로 가정된다.
이전에는, 이러한 시스템이 도 2의 아날로그 오디오 시스템(200)에서 나타낸 바와 같이 완전히 아날로그 방식이었다. 도 2에서 예를 들어, 마이크로폰, 무선 튜너 또는 테이프 플레이어와 같은 아날로그 오디오 소스(210)는 이퀄라이제이션 기능을 포함하는 아날로그 오디오 처리 기능부(220)에 전기 신호를 제공한다. 아날로그 오디오 처리 기능부(220)로부터 출력된 신호는 라우드스피커 시스템(230)을 통해 재생된다.
최근에, 오디오 시스템은 점차 디지털 방식으로 변하고 있다. 개념상의 디지털 시스템(300)을 도 3에서 나타낸다. 이 디지털 오디오 시스템(300)은, 실제로 라우드스피커 시스템(340)이 아날로그 방식으로 되어 있기 때문에 아날로그와 디지털 소자 둘다로 이루어지게 된다. 그러나, 이것은 오디오 신호가 재구성 및 재생 이전에 모두 디지털 방식으로 이루어져 있기 때문에 디지털 시스템으로 언급한다. 디지털 오디오 소스(310)으로부터 출력된 신호는 디지털 오디오 처리 기능부(320)에 제공되고, 여기에서 신호는 디지털 방식으로 처리된다. 이러한 디지털 처리는 이퀄라이제이션을 포함할 수 있다. 일단 디지털 처리가 완성되면, 신호는 디지털-아날로그 변환기 ("D/A")(330)에 의해 아날로그로 다시 변환된다. 최종 아날로그 신호는 라우드스피커 시스템(340)에 의해 재생된다.
현재에는, 많은 오디오 시스템이 D/A와 라우드스피커 시스템에 부가하여, 아날로그 부분 뿐만 아니라, 디지털 부분을 포함하고 있다. 도 4는 아날로그/디지털 오디오 시스템(400)을 나타낸다. 이 시스템(400)은 마이크로폰 또는 테이프 플레이어와 같은 아날로그 오디오 소스(410) 및 콤팩트 디스크, 소형 디스크, DVD 또는 합성 음향 소스와 같은 디지털 오디오 소스(430)를 포함한다. 이제, 이런 여러 소스로부터 신호를 적당히 결합하기 위해서, 디지털 신호는 아날로그로 변환될 필요가 있거나, 아날로그 신호가 디지털로 변환될 필요가 있다. 도 4의 오디오 시스템(400)은 후자 유형의 시스템의 실시예이다: 아날로그 신호는 아날로그-디지털 변환기("A/D")(420)에 의해 디지털로 변환되고, 모든 오디오 처리는 디지털 오디오 처리 및 이퀄라이제이션 유닛(440)에 의해 디지털 도메인에서 실행된다. 오디오 처리 후에, 신호는 D/A(450)에 의해 아날로그로 다시 변환되어, 라우드스피커 시스템(460)에 의해 재생된다.
상술된 여러 오디오 시스템 아키텍쳐 중에서, 도 4의 오디오 시스템이 오디오 처리에 대해 가장 큰 융통성을 제공한다. 이것은 디지털 신호가 용이하게 처리될 수 있기 때문이다. 아날로그 신호 처리는 많은 수학적 함수를 실행하기 위한 아날로그 성분의 부족으로 인해 제한받는 반면에, 디지털 신호 처리는 속도와 비용제약으로 인해 그 융통성이 어느 정도 제한받고는 있지만, 대부분의 수학적 함수를 디지털 신호에 적용할 수 있게 한다.
이러한 융통성으로 인해, 오디오 처리의 현재 유행은 디지털 기능 쪽으로 변하고 있다. 본 발명의 바람직한 실시예는 필터 이퀄라이제이션 계수를 연산하고 이들을 디지털 도메인에서 적용하는 자동 방법을 포함하는, 새로운 이퀄라이제이션 방법을 제시하고 있다.
상술된 것 보다 더욱 일반적으로 말하면, 스피커 이퀄라이제이션은, 오디오 신호에 미치는 이퀄라이제이션 처리의 영향에 의해 원하는 응답이 되도록 그 형태를 갖는 고유 스피커 응답인 원하는 스피커 응답을 형성하기 위해서 라우드스피커에 의한 재생 이전에 오디오 신호를 변경하는 처리를 의미한다. 때로는 플랫(falt) 응답이 음향 스펙트럼이 가청 열화 없이 스피커를 통과할 수 있도록 하기 때문에 플랫 응답이 바람직하다. 그러나, 본 발명의 방법은 플랫 스펙트럼 이외의 것으로도 이퀄라이징할 수 있다. 예를 들어, 음향 스펙트럼은 스피커 자체의 결함 때문에 몇가지 방법으로 그 형태가 변형되어, 특정의 음향 효과를 생성하고, 신호의 명료함을 증진시키거나, 청취 환경이나 청취자의 특정 청취 특성 및/또는 경청 선호도를 보상할 수 있다.
상술된 바와 같이, 스피커 이퀄라이제이션은 아날로그나 디지털 도메인에서 모두 실행될 수 있다. 그러나, 요즘의 오디오 처리 유행은 값싸고, 매우 융통성 있으며, 쉽게 적용할 수 있는, 디지털 도메인 이퀄라이징 능력의 필요성을 강조하고 있다.
도 5는 수평축은 헤르쯔의 주파수를 나타내고 수직축은 데시벨의 음향 레벨을 나타내고 있는 그래프로서, 통상의 스피커 응답 곡선(510)을 나타낸다. 이 곡선(510)은 주파수의 함수로서 스피커의 음향 압력 레벨을 나타낸다. 도 5에서 나타낸 특성을 갖는 스피커는 200㎐ 이하의 주파수에 대해 매우 작은 응답성을 가지므로 저음(bass) 응답이 상당히 열화된다고 말할 수 있다. 더구나, 200㎐ 이상의 입력 주파수는 스펙트럼에 대해 매우 다양한 응답을 나타낸다. 이런 스피커 응답은 음향 스펙트럼을 상당히 왜곡시키고, 이 왜곡은 청취자에게 인식될 것이다. 본 발명은 이런 문제를 해소하는 방법으로서, 다목적의 디지털 신호 프로세서 또는 그외 회로를 포함하는 비교적 저렴한 비용의 시스템에서 용이하게 실행될 수 있는 방법을 제공한다.
도 5에서 나타낸 스피커 응답 곡선(510)은 도 6에서 나타낸 것과 같은 스피커 응답 측정 시스템(600)으로 연산된다. 이런 곡선의 생성시, 최대 길이의 시퀀스 시스템 분석기 시스템이거나, 그 외의 다른 적당한 시스템일 수 있는 음향 필드 측정 장치(655)가 스피커(657)에 오디오 전기 신호를 보낸다. 이 오디오 신호로부터의 스피커의 음향 출력은 스피커(657)에 근접하여 위치된 마이크로폰(652)를 거쳐 수신되고, 마이크로폰(652)에 의해 생성된 최종 오디오 신호는 필드 측정 장치(655)에 보내진다. 거기에서 오디오 스펙트럼에 대해서 음향 레벨을 연산하고 도 5의 곡선(510)과 같은 대응하는 음향 레벨 응답 곡선을 생성하는 처리가 행해진다. 시스템(600)은 통상 음향 반향을 최소화하는 적당한 음향실(660) 내에 배치되므로, 이 측정은 에코의 영향과 그밖의 환경으로 인한 영향 없이 오직 스피커의 성능만을 기록하게 된다.
반면, 몇가지 경우에는 청취 환경의 응답을 측정하는 것이 바람직하다. 이 작업을 실행하는 음향실 응답 측정 시스템(700)을 도 7에서 나타내었다. 이 경우, 스피커는 예를 들어, 방, 스타디움 또는 자동차와 같은 어떤 청취 환경도 가능한, 측정될 환경(760)에 배치된다. 측정 장치(778)로부터의 음향이 원하는 개수의 스피커, 즉 도 7에서 나타낸 네 개의 스피커(771, 772, 773, 774)를 통해 재생된다. 환경(760)으로부터의 효과를 포함하는 스피커로부터의 음향은, 마이크로폰(776)에 의해 수신되고, 최종 오디오 신호는 처리를 위해 측정 장치(778)에 보내진다. 이 처리는 음향 필드를 '맵(map)'화하기 위해 그 환경 내의 여러 위치에 대해 반복될 수 있다.
도 8은 자동 라우드스피커 이퀄라이저가 부착된 오디오 시스템(800)을 나타낸다. 시스템(800)은 도 4의 시스템(400)과 유사하다. 따라서, 시스템(800)은 마이크로폰이나 테이프 재생기와 같은 아날로그 오디오 소스(810) 및 컴팩트 디스크, 소형 디스크, DVD 또는 합성 음향 소스와 같은 디지털 오디오 소스(830)를 포함한다. 아날로그 신호는 아날로그-디지털 변환기("A/D")(820)에 의해 디지털로 변환되고, 모든 오디오 처리는 디지털 오디오 처리 및 이퀄라이제이션 유닛(840)에 의해 디지털 도메인에서 실행되다. 오디오 처리후에, 신호는 D/A(850)에 의해 아날로그로 다시 변환되어, 라우드스피커 시스템(860)에 의해 재생된다.
그러나, 디지털 컴퓨터(870)에 링크(875)가 접속되어 있고, 다음에 디지털 컴퓨터는 링크(880)에 의해 음향 필드 측정 장치(890)에 접속되어 있다. 디지털 컴퓨터(870)는 퍼스널 컴퓨터 상의 오디오 시스템의 경우에서와 같이, 가능은 하지만 오디오 시스템(800)에 영구적으로 부착될 필요는 없다. 새로운 이퀄라이제이션 필터 계수가 디지털 오디오 처리를 위해 갱신되고 이퀄라이제이션 유닛(840)이 링크(875)에 제공된다. 따라서, 시스템(800)은 여러 스피커, 여러 조건 및 환경, 및 여러 청취 선호도를 수용하도록 변형될 수 있다.
음향 필드 측정 장치(890)는 유사하게 자동 라우드스피커 이퀄라이저가 호스트되어 있는 컴퓨터(870)에 항상 링크될 필요는 없다. 그러나, 라우드스피커나 음향 필드 특성 정보는 후술하는 바와 같이, 정정 계수를 연산하기 위해서 컴퓨터(870)의 자동 라우드스피커 이퀄라이저에 필요하다. 컴퓨터와 음향 필드 측정 장치를 영구 접속하여 두면, 종래 기술에서 제안된 것 보다 상당히 간단한 방법으로 실시간 음향 필드 정정을 가능하게 한다.
도 9는 폐쇄 루프 어쿠스틱(acoustic) 응답 측정 시스템(900)을 나타낸다. 이 구성의 목적은 정정의 유효도를 증명하고 이를 미세 튜닝하기 위해서 측정 경로에서의 연산된 이퀄라이제이션을 적용할 수 있게 하는 것이다. 이것은 스피커가 선형 장치가 아니고, 예측되는 초기 정정에 반드시 응답하는 것은 아니기 때문에, 바람직하다. 시스템(900)에서, 음향 필드 측정 장치(994)는 필터링 장치(995)를 통해 디지털 오디오 신호를 스피커(997)에 보낸다. 필터링 장치(995)는 음향 필드 측정 장치(994)로부터 수신된 디지털 오디오 신호에 디지털 필터를 적용한다. 필터링 장치(995)는 최종 필터된 디지털 오디오 신호를 스피커(997)에 대해 적당한 아날로그 신호로 변환하기 위한 D/A 변환기를 포함한다. 스피커 출력은 마이크로폰(993)에 의해 감지되는 음향이다. 마이크로폰은 측정 장치(994)에 다시 아날로그 오디오 신호를 보내고 여기에서 아날로그-디지털 변환기에 의해 필터링 장치(995) 등에 제공될 디지털 오디오 신호로 변환된다.
이 순서에서 제일 먼저 필터링 장치(995)는 올-패스 (all-pass) 필터로서 필터 계수가 설정되어 있으며, 이는 스피커의 음향 레벨 특성에 필터가 영향을 주지 않는다는 것을 의미한다. 초기 측정이 일단 행해지면, 도 8의 이퀄라이저(870)와 유사한 자동 라우드스피커 이퀄라이저(996)는 측정되고 있는 스피커를 이퀄라이즈하기 위한 필터 계수의 세트를 결정한다. 이들 계수를 결정하는 방법을 이하 설명한다.
이렇게 결정된 계수는 필터링 장치(995)에 전송되고, 여기에서 이들은 디지털 오디오 신호에 적용된 필터의 특성을 변경하는 데에 사용된다. 측정 사이클은 이들 새로운 계수로 다시 실행된다. 새로운 측정은 이렇게 연산된 필터에 의해 행해지는 개선을 보여준다. 새로운 측정이 추가 정정의 필요를 나타내면, 자동 이퀄라이저(996)는 부가의 계수를 연산하여 사이클이 반복된다.
도 8 및 도 9의 시스템의 이퀄라이제이션 계수는 새로운 자동 라우드스피커 이퀄라이저 알고리즘을 이용하여 디지털 컴퓨터에서 생성될 수 있다. 이 알고리즘의 플로우챠트를 도 10에서 나타낸다.
2차수 무한 임펄스 응답 ("IIR") 이퀄라이제이션 필터 알고리즘이 도 10에서 나타낸 알고리즘에 대한 디지털 필터 알고리즘으로서 사용되는 것이 바람직하다. 한편, 이런 2차수 IIR 이퀄라이제이션 필터의 계수를 결정하는 특정 방법은 본 발명에 있어 중대한 중요성을 갖는 것은 아니다. 필터를 특정화하는 방정식의 계수에 의해 결정된, 제어 가능한 진폭 A, 중심 주파수 Fc, 및 대역폭 BW를 갖는 필터를 생성하기 위한 디지털 필터 알고리즘이라면 본 발명에서 사용될 수 있다. 부가하여, A, Fc 및 BW를 추정하는 방법은, 후술되는 하나의 필터 최적화기가 다음 순서에 세 개의 값을 조정하기 때문에, 결정적(critical)인 것은 아니다. 더구나, FIR 필터나 그 외 다른 기술들을 원한다면 이용할 수 있다는 것이 이해될 것이다.
바람직한 실시예에서는 Fc의 값이, 예를 들어 이하 단계 1020에서 볼 수 있는 바와 같이, 원하는 응답 곡선으로부터의 최대 변이가 발생하는 주파수에 초기화되고, A는 최대 변이의 부의 값에 초기화된다. BW는 최대 변이로부터 3㏈ 드롭오프된 점을 결정하여 이들을 이용하여 추정된다.
예를 들어, 필터 계수를 결정하는 적당한 방법으로는, <오판디스 에스, 제이. (Orfandis, S J), "규정된 나이퀴스트-주파수 게인을 갖는 디지털 파라메트릭 이퀄라이저 디자인", 101번째 엔지니어링 서사이어티 컨밴션, 4361(Ⅰ-6), Nov.8-11, 로스엔젤레스, 캘리포니아> 및 <브리스토우-존슨 알. (Bristow-Johnson, R.), "오디오 파라메트릭 이퀄라이저의 4차 계수를 연산하는 여러 방법의 등가", AES, 97번째 컨밴션, 3966(K-6), Nov.1994> 가 모두 적용 가능하다. 졸저와 볼쯔 (Zolzer와 Blotze; AES의 99번째 컨밴션, 1995년 10월 6-10일; 이하, "졸저와 볼쯔 논문"으로 언급함)가 또한 적용 가능하며, 이들은 아마 더욱 용이하게 이해될 것이다. 5 계수 4차 이산 시간 필터에 대한 계수를 생성하는 방법을 제공한다. 졸저와 볼쯔 논문에서 제시된 방법의 중요 형태를 여기에서 예시를 위해 요약한다.
Fs = 샘플 레이트,
Fc = 중심 주파수,
BW = 필터 대역폭, 및
V0 = 필터 게인 지수 = 10A/20
라고 하면,
Figure 111999014766217-pat00001
bT/2 = π·BW/Fs, 및
Ωc = 2·π·Fc/Fs이 된다.
이제, 정의(positive) ㏈ 이득, 즉 0보다 큰 선형 이득을 갖는 필터 ('부스트(boost)' 필터로 알려짐)가 설계되게 되면, αΒ가 졸저와 볼쯔 논문의 방정식(54)에 따라 연산되고, 이 식은 상기로부터 다음과 같이 대체하여 쓸 수 있다:
Figure 111999014766217-pat00002
부의(negative) ㏈나 분수의 선형 게인을 갖는 필터 ('커트(cut)' 필터로 알려짐)가 사용되게 되면, 값 αC가 졸저와 볼쯔 논문의 방정식(55)에 따라 연산되고, 이를 상기로부터 아래와 같이 대체하여 다시 쓸 수 있다:
Figure 111999014766217-pat00003
졸저와 볼쯔 논문의 방정식(56)은:
d = -cos(2πFc/Fs)로 다시 쓸 수 있다.
H0는 졸저와 볼쯔 논문의 방정식(58)에 따라 연산된다:
H0 = V0 -1
5 계수 4차 이산 시간 필터를 디렉트 형태로 나타내는 도 11을 참조하면, 최종 필터 전달 함수는 졸저와 볼쯔 논문의 방정식(59)에서와 같다:
Figure 111999014766217-pat00004
여기에서 aBC는 부스트 케이스에 대해서는 aB이고, 커트 케이스에 대해서는 aC이다. 당업자라면 이 방정식이 복소수 함수이므로 위상과 크기를 둘다 포함한다는 것을 알 수 있을 것이다. 스피커의 크기 응답만이 고려되고 있지만, 필터들 자체는 복소수 함수들에 의해 처리되므로, 위상과 크기 상호 작용이 보상 필터 방식을 도출할 때에 취급된다. 당업자라면 필터 계수가 다음의 형태를 갖는다는 것이 이해될 것이다.
b0 = 1+(1+aBC)
Figure 111999014766217-pat00005
b1 = a1 = d(1-aBC)
b2 = (-aBC-(1+aBC)
Figure 111999014766217-pat00006
)
a2 = -aBC
아래 나타낸 방식으로 계수를 연산하기 위한 맷랩 (Matlab) 함수는 아래와 같다:
function[B, A] = apcoef(A, BW, Fc, Fs)
if A<1
a = (tan(pi*BW/Fs)-A)/(tan(pi*BW/Fs)+A);
else
a = (tan(pi*BW/Fs)-1)/(tan(pi*BW/Fs)+1);
end
H = A-1;
d=-cos(2*pi*Fc/Fs);
b0 = 1+(1+a)*H/2;
b1 = d*(1-a);
a1 = b1;
b2 = (-a-(1+a)*H/2)'
a2 = -a;
B = [b0b1b2];
A = [1ala2];
일 예로서, A=2, Fc=1000, BW = 500, 및 Fs = 44100으로 하면:
B = [b0b1b2]=
[1.03440794155482 -1.91161634125903 0.89677617533555]
A = [1a1a2]=
[1.00000000000000 -1.91161634125903 0.93118411689037]
도 10의 자동 라우드스피커 이퀄라이저 알고리즘은 아래 설명된 최적화기로 다음과 같이 동작한다.
단계 1010:
도 12에서 나타낸 바와 같이, 기록된 스피커 특성 곡선(510) (이것은 도 5에서 나타낸 곡선(510)과 동일함)을 입력하는데, 여기에서 수평축은 헤르쯔의 주파수를 나타내고 수직축은 데시벨 단위의 음향 레벨을 나타낸다. 이 곡선은 음향 필드 측정 장치(994)(도 9)로부터의 디지털 데이터로서 입력된다. 또한 도 12에서 나타낸 바와 같이, 원하는 응답 곡선(1210)을 입력한다. 일반적으로, 가능한 한 많은 주파수 범위에 걸친 플랫 응답이 요망되지만, 원하는 응답 곡선(1210)은 라우드스피커의 물리적 한계를 염두에 두어야 한다. 예를 들어, 도 12에서 나타낸 원하는 응답 곡선(1210)은 100㎐ 까지의 응답을 플랫팅하는 것을 나타낸다. 마지막으로, 하한 허용 범위와 상한 허용 범위가 각각 점선 곡선(1220 및 1230)에 의해 도 12에서 나타낸 바와 같이 입력된다. 알고리즘은 비교적 높은 정도로 응답을 플랫팅할 수 있다. 그러나, 일반적으로 응답이 플랫될 수록 연산에 사용되는 시스템 소스에서는 정정에 더많은 비용이 들어간다. 그러나, 통상 2 내지 3 ㏈ 이하의 음향 레벨의 변이는 정정할 필요가 없으므로, 오직 적은 양의 정정, 따라서 적은 양의 시스템 소스만이 필요하다. 이에 따라 점선 곡선(1220 및 1230)에 의해 나타낸 허용 범위가 결정되어, 허용 가능한 시스템 리소스의 양을 사용하여 스피커에게 허용 가능한 보상양을 제공하여 보상을 성취할 수 있게 한다.
단계 1020:
허용 범위 레벨을 넘는 (현재) 필터 응답 곡선 내의 영역 즉, 피크가 있는지를 알기 위해 테스트한다.
단계 1030:
단계 1020의 결과가 부정이면, 중지한다.
단계 1040:
단계 1020의 결과가 긍정이면, 최상의 피크를 구하고, 이의 정정에 필요한 필터의 진폭("A"), 중심 주파수("Fc"), 및 대역폭("BW")을 추정하는 상술한 방법들 중 어느 것이나 사용한다.
단계 1050:
단계 1040으로부터의 정보를, 도 13과 관련하여 후술되며, 이 곡선의 그런 영역을 가장 잘 정정하는 상기 단일의 필터를 구하는, 단일의 필터 최적화기 서브루틴 동작에 제공한다.
단계 1060:
필터의 개수가 하나 이상인지를 체크한다. 하나 이상이 아니면 단계 1020으로 되돌아온다.
단계 1070:
필터의 개수가 하나 이상이면, 단계 1040으로부터의 정보를 도 14와 관련하여 후술되는 조인트 필터 최적화기 서브루틴에 제공하여, 모든 현재의 필터를 결합 하여 최적화한다.
단계 1080:
필터의 최대 개수, FilterMax에 도달했거나 현재의 스피커 응답이 완전히 허용 범위 내에 있는가? 그렇지 않다면, 단계 1020으로 되돌아간다. 두 조건 중 하나가 만족되면, 단계 1030으로 가는데, 즉 중지된다.
도 10의 단계 1050에서 언급된 단일의 필터 최적화기 동작을 도 13의 플로우챠트에서 나타낸다. 이것은 다음의 방법으로 동작한다:
단계 1310:
Fc, BW 및 A의 초기 값으로부터, 상술된 오판디스 (Orfandis)의 방법이나, 그외 다른 적당한 방법을 이용하여 2차수 필터를 생성한다. 이 필터를 필터 특성에 적용하여 전체 원하는 응답 곡선(1210)으로부터 기록된 스피커 특성 곡선(510)의 변이의 로그-적분 메트릭을 연산한다. 전체 로그-적분 매트릭은, 사람의 귀가 선형의 스케일이 아니라 옥타브 스케일로 듣는다는 사실을 고려한 것으로, 디자인된 필터의 적용으로 변형된 바와 같은 기록된 스피커 특성 곡선(510)과 원하는 응답 곡선(1210) 사이의 영역에 관련된 것인데, 여기서 수직축은 데시벨이고 수평축은 주파수의 로그값으로 표시된 것이다. 이것은 다음의 식으로 결정된다:
Figure 111999014766217-pat00007
여기에서:
M은 전체 로그-적분 메트릭이고,
f는 주파수이고,
D는 원하는 응답 특성이고,
S는 디자인된 필터에 의해 변형된 것으로서, 스피커 특성으로 이루어진 합성 전달 함수의 크기이고,
N은 특성의 지점 개수이다.
단계 1314 및 1318:
정 (단계 1314) 및 부 (단계 1318)의 방향으로 BW를 약간 변동시킨다. 각 필터에 대해 새로운 계수를 생성한다. 각 필터를 차례로 적용하여, 각 경우에 대한 전체 로그-적분 메트릭을 재연산한다. 다르게는, 새로운 측정 결과가 필터의 연산된 적용 결과 대신에 사용될 수 있다.
단계 1322:
원래의 것과 두 개의 변동값으로부터 최저의 전체 로그-적분 메트릭을 생성하는 BW를 선택한다.
단계 1326 및 1330:
정(단계 1326) 및 부(단계 1330)의 방향으로 A를 약간 변동시킨다. 각 필터에 대해 새로운 계수를 생성한다. 각 필터를 차례로 적용하여, 각 경우에 대한 전체 로그-적분 메트릭을 재연산한다.
단계 1334 :
최저의 전체 로그-적분 메트릭을 생성하는 A의 값을 선택한다.
단계 1338 및 1342:
정(단계 1338) 및 부(단계 1342)의 방향으로 Fc를 약간 변동시킨다. 각 필터에 대해 새로운 계수를 생성한다. 각 필터에 차례로 적용하여, 각 경우에 대한 전체 로그-적분 메트릭을 재연산한다.
단계 1346:
최소 전체 로그-적분 메트릭 값을 생성하는 Fc의 값을 선택한다.
단계 1350:
메트릭의 변화가 변화 드레시홀드(threshold) 보다 더 큰가? 만약 더 크다면, 추가 최적화를 위해 단계 1310으로 되돌아간다.
단계 1354:
메트릭의 변화가 변화 드레시홀드보다 크지 않다면, 중지한다. 단일의 필터 최적화가 완료된다.
도 10의 단계 1070에서 언급되는 조인트 필터 최적화기 동작을 도 14의 플로우 챠트에서 나타낸다. 다음의 방법으로 동작된다.
단계 1410:
i=0으로 설정하여 시작한다.
단계 1420:
i를 인크리멘트한다. i가 필터의 개수 보다 더 크면 i=1로 한다.
단계 1430:
보상되지 않은 스피커 응답과 i번째 필터를 제외한 모든 필터에 대한 응답을 포함하는 합성 전달 함수를 연산한다. 다르게는, 새로운 측정 결과가 연산된 합성 전달 함수 대신에 사용될 수 있다.
단계 1460:
새로운 i번째 필터를 다음과 같이 형성한다.
단계 1440:
합성 응답에서 최고의 피크를 찾아, 정정에 필요한 필터의 진폭 A, 중심 주파수 Fc, 및 대역폭 BW를 추정한다.
단계 1450:
도 13과 관련하여 상술된 단일의 필터 최적화기를 사용하여 계수를 생성하고 새로운 필터를 최적화한다.
단계 1470:
전체 필터 메트릭이 새로 디자인된 필터의 적용으로 상당한 정도로 변경되었는지를 체크한다. 상당한 정도로 변경되었다면, 다른 최적화를 위해 단계 1420으로 되돌아간다.
단계 1480:
상당히 변경되지 않았다면, 중지한다. 최적화가 완료된다.
도 15는 도 10-14를 참조하여 상술된 방법을 적용하여 도 12에서 나타낸 스피커 응답(510)에 대해 생성된 이퀄라이제이션 필터의 플롯들(1510)을 나타내는 그래프로서, 수평축이 헤르쯔의 주파수를 나타내고 수직축이 데시벨의 음향 레벨을 나타내고 있다. 따라서, 이런 플롯들(1510)은 도 12에서 나타낸 원하는 응답(1210)에 대해, 도 12에서 나타낸 통상의 스피커 응답(510)을 이용하여, 도 10의 자동 라우드스피커 이퀄라이저 알고리즘에 의해 생성된다. 이들 필터를 적용하면, 도 16의 실선으로 나타낸 정정된 응답(1610)을 생성하게 된다. 도 16은 또한 참조로, 도 12로부터의 초기 스피커 응답(510)을 나타내고 있다. 당업자라면 정정된 응답(1610)이 초기 스피커 응답(510) 보다 상당하게 개선된 응답을 나타내고 있음을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명과 그 장점이 상세히 기술되고 있지만, 첨부한 청구범위에 의해 정의된 바와 같은 본 발명의 정신 및 영역에서 벗어나지 않고 여러 변경, 대체 및 수정이 행해질 수 있음이 이해될 것이다. 예를 들어, 도 10 및 도 14와 관련하여 상술된 조인트 필터 최적화 서브루틴(1070)이 바람직하지만, 본 발명의 원리는 조인트 필터 최적화 과정 없이 적용될 수도 있다. 이 경우 단일의 필터 최적화만이 실행될 것이다. 스피커의 궁극적인 최종 보상이, 예를 들어, 도10, 도13 및 도14에 도시된 대로, 단일의 필터 최적화와 조인트 필터 최적화 모두를 이용하여 성취될 수 있는 것보다 더 적은 것 같지만, 조인트 필터 최적화를 생략함으로써 리소스 필요성을 감소시키는 것이 디자이너에게는 중요한 고려 사항이 될 것이다. 부가하여, 초기 측정된 응답 데이터에만 기초하여 초기 세트의 보상 필터를 도입한 후에, 이런 초기 필터를 적용하여 새로운 측정이 행해지고, 다음에 이들 필터의 추가 최적화가 실행되고/되거나 부가의 필터가 디자인될 수 있다. 여기에서 기재된 본 발명의 원리가 이해된다면 당업자에게는 다른 변형이 행해질 수 있을 것이다. 모든 이런 변형은 여기에 기재된 청구범위에 의해서만 규정되는, 본 발명의 영역 내에 있는 것으로 여겨진다.
디지털 오디오 필터의 주파수, 진폭 및 대역폭은, 변경 데이터가 허용 범위 내에 있을 때까지 또는 디지털 오디오 필터의 개수에 대해 미리 정해진 한계치가 도달할 때 까지 중에서 어느 것이든 먼저 발생하기까지 자동적으로 최적화된다.

Claims (16)

  1. 라우드스피커(loudspeaker)를 이퀄라이징하기 위한 디지털 필터들을 생성하는 방법에 있어서,
    상기 라우드스피커의 주파수 대 음향 레벨의 목표 응답 곡선의 허용 범위에 대한 제1 디지털 데이터를 제공하는 단계;
    상기 라우드스피커의 주파수 대 음향 레벨의 실제 응답 곡선에 대한 제2 디지털 데이터를 제공하는 단계;
    상기 제1 디지털 데이터를 상기 제2 디지털 데이터와 비교하여 상기 실제 응답 곡선이 상기 허용 범위 내에 있는지를 판정하는 단계; 및
    상기 실제 응답 곡선이 상기 허용 범위 내에 있지 않다면,
    디지털 오디오 필터들을 반복적으로 생성하고,
    상기 라우드스피커의 응답에 관련되고 상기 디지털 오디오 필터들에 의해 변경된 변경 데이터를 생성하고,
    상기 변경된 데이터가 상기 허용 범위 내에 있을 때까지 또는 디지털 오디오 필터들의 개수에 대해 미리 정해진 한계치에 도달하게 될 때까지 중에서 어느 것이든 먼저 발생하는 것이 있을 때까지, 상기 디지털 오디오 필터들의 주파수, 진폭 및 대역폭을 자동적으로 최적화하는 단계
    를 포함하는 라우드스피커를 이퀄라이징하기 위한 디지털 필터를 생성하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 변경된 데이터를 생성하는 것은, 상기 디지털 오디오 필터들을 상기 제2 디지털 데이터에 적용하여, 보상된 응답 곡선에 대한 제3 디지털 데이터를 생성함으로써 실행되고;
    상기 주파수, 진폭 및 대역폭을 자동적으로 최적화하는 것은, 상기 보상된 응답 곡선이 상기 허용 범위 내에 있을 때까지 또는 디지털 오디오 필터의 개수에 대해 미리 정해진 한계치에 도달하게 될 때까지 중에서 어느 것이든 먼저 발생하는 것이 있을 때까지, 상기 디지털 오디오 필터들의 주파수, 진폭 및 대역폭을 자동적으로 최적화함으로써 실행되는
    라우드스피커를 이퀄라이징하기 위한 디지털 필터를 생성하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 변경 데이터를 생성하는 것은, 상기 디지털 오디오 필터들을 적용하고 상기 라우드스피커의 주파수 대 음향 레벨의 최종 응답 곡선을 측정함으로써 실행되는
    라우드스피커를 이퀄라이징하기 위한 디지털 필터를 생성하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 디지털 오디오 필터들을 반복적으로 생성하는 것은, 2차수(second order) 필터들을 반복적으로 생성함으로써 실행되는
    라우드스피커를 이퀄라이징하기 위한 디지털 필터를 생성하는 방법.
  5. 라우드스피커를 이퀄라이징하기 위한 2차수 필터 세트의 생성 방법에 있어서,
    상기 라우드스피커의 주파수 대 음향 레벨의 목표 응답 곡선의 허용 범위에 대한 제1 디지털 데이터를 제공하는 단계;
    상기 라우드스피커의 주파수 대 음향 레벨의 실제 응답 곡선에 대한 제2 디지털 데이터를 제공하는 단계;
    상기 제1 디지털 데이터를 상기 제2 디지털 데이터와 비교하여 상기 실제 응답 곡선이 상기 허용 범위 내에 있는지를 판정하는 단계; 및
    상기 실제 응답 곡선이 상기 허용 범위 내에 있지 않다면, 최적화 단계를 반복적으로 실행하여 상기 라우드스피커를 이퀄라이징하기 위한 필터들의 세트를 생성하되, 상기 최적화 단계는,
    상기 피크의 주파수, 진폭 및 대역폭을 포함하여, 상기 실제 응답 곡선이 상기 허용 범위 내에 있지 않은 경우의 상기 실제 응답 곡선의 n 번째 피크에 대한 n번째 세트의 초기 파라미터들을 결정하기 위해 (n은 상기 최적화 단계의 반복 회수임), 상기 제2 디지털 데이터를 디지털 방식으로 처리하고,
    상기 n 번째 세트의 초기 파라미터들로부터 보상용 n 번째 필터를 디지털 방식으로 생성하고,
    상기 n 번째 필터를 상기 제2 디지털 데이터에 적용하고 상기 n 번째 세트의 초기 파라미터들을 변경하여 상기 보상용 n 번째 필터의 n 번째 세트의 최적 파라미터들을 결정함으로써, 상기 주파수 대 음향 레벨의 n 번째 중간(interim) 보상 응답 곡선에 대한 제3 디지털 데이터를 생성하고,
    상기 n 번째 중간 보상 응답 곡선이 상기 허용 범위 내에 있는지를 결정하기 위해 상기 제3 디지털 데이터를 처리하고,
    상기 n 번째 중간 보상 응답 곡선이 상기 허용 범위 내에 있지 않으면, 상기 중간 보상 응답 곡선이 상기 허용 범위 내에 있을 때까지 또는 상기 필터 개수에 대해 미리 정해진 한계치에 도달할 때까지 중에서 어느 것이든 먼저 발생하는 것이 있을 때까지 상기 최적화 단계의 또다른 반복을 실행하는 것
    을 포함하는 최적화 단계
    를 포함하는 라우드스피커를 이퀄라이징하기 위한 2차수 필터 세트의 생성 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 보상용 n 번째 필터를 디지털 방식으로 생성하는 것은, 2차수 필터를 디지털 방식으로 생성함으로써 실행되는 라우드스피커를 이퀄라이징하기 위한 2차수 필터 세트의 생성 방법.
  7. 라우드스피커를 이퀄라이징하는 필터 생성 방법에 있어서,
    상기 라우드스피커의 주파수 대 음향 레벨의 목표 응답 곡선의 허용 범위에 대한 제1 디지털 데이터를 제공하는 단계;
    상기 라우드스피커의 주파수 대 음향 레벨의 실제 응답 곡선에 대한 제2 디지털 데이터를 제공하는 단계;
    상기 제1 디지털 데이터를 상기 제2 디지털 데이터와 비교하여 상기 실제 응답 곡선이 상기 허용 범위 내에 있는지를 판정하는 단계; 및
    상기 실제 응답 곡선이 상기 허용 범위 내에 있지 않다면, 단일 필터 최적화 처리를 반복적으로 실행하여 보상용 필터들의 세트를 생성하되, 상기 단일 필터 최적화 처리는,
    상기 피크의 주파수, 진폭 및 대역폭을 포함하여, 상기 실제 응답 곡선이 상기 허용 범위 내에 있지 않은 경우의 상기 실제 응답 곡선의 n 번째 피크에 대한 n 번째 세트의 초기 파라미터들을 결정하기 위해 (n은 상기 최적화 처리의 반복 회수임), 상기 제2 디지털 데이터를 디지털 방식으로 처리하고,
    상기 n 번째 세트의 초기 파라미터들로부터 보상용 n 번째 필터를 디지털 방식으로 생성하고,
    상기 n 번째 필터를 상기 제2 디지털 데이터에 적용하고 상기 n 번째 세트의 초기 파라미터들을 변경하여 상기 n 번째 필터에 대한 n 번째 세트의 최적 파라미터들을 결정함으로써, 상기 주파수 대 음향 레벨의 n 번째 중간 보상 응답 곡선에 대한 제3 디지털 데이터를 생성하는 것을 포함하는 최적화 처리이고,
    만약 n>1이면, 조인트(joint) 필터 최적화 처리를 반복적으로 및 주기적으로 실행하되, 상기 조인트 필터 최적화 처리는,
    각 조인트 필터 최적화 반복에 대해서 상기 n 필터 중 하나가 결여되어 있는 중간 연산 응답 곡선에 대한 제4 디지털 데이터를 생성한 다음에, 상기 제4 디지털 데이터를 이용하여 상기 단일 필터 최적화 처리를 실행하여 갱신된 중간 응답 곡선에 대해 제5 디지털 데이터를 생성하고,
    상기 제5 디지털 데이터를 디지털 방식으로 처리하여 상기 조인트 필터 최적화 반복 중 가장 최근의 것이 상기 갱신된 중간 응답 곡선의 변화를 미리 정해진 변화량 보다 더 크게 하였는지를 결정하고, 만약 더 크다면 상기 조인트 필터 최적화 처리를 계속 실행하고,
    상기 n 번째 중간 보상 응답 곡선이 상기 허용 범위 내에 있는지를 결정하기 위해 상기 제5 디지털 데이터를 처리하고, 만약 허용 범위 내에 있지 않다면, 상기 중간 보상 응답 곡선이 상기 허용 범위 내에 있을 때까지 또는 필터의 개수에 대해 미리 정해진 한계치에 도달될 때까지 중에서 어느 것이든 먼저 발생하는 것이 있을 때까지, 이전의 처리의 또다른 반복을 실행하고, 허용 범위 내에 있다면, 추가적 반복의 실행을 중지하는 것을 포함하는 최적화 처리인
    단계
    를 포함하는 라우드스피커를 이퀄라이징하기 위한 필터 생성 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 보상용 n 번째 필터를 디지털 방식으로 생성하는 것은, 2차수 필터를 디지털 방식으로 생성함으로써 실행되는 라우드스피커를 이퀄라이징하는 필터 생성 방법.
  9. 라우드스피커를 이퀄라이징하는 필터의 생성 방법에 있어서,
    제1 오디오 디지털 데이터의 소스를 제공하는 단계;
    상기 라우드스피커를 이퀄라이징하기 위한 것이고, 자신을 구현하도록 제1 오디오 디지털 데이터에 적용된 알고리즘의 계수들에 의해 특성화된 디지털 오디오 필터들을 적용하는 것을 포함하여, 상기 제1 오디오 디지털 데이터를 처리하는 디지털 오디오 처리 유닛을 제공하고, 상기 처리된 오디오 디지털 데이터를 제공하는 단계;
    상기 라우드스피커로의 제공을 위해 상기 처리된 오디오 디지털 데이터를 아날로그 오디오 신호로 변환하기 위한 디지털-아날로그 변환기를 제공하는 단계;
    상기 라우드스피커에 의해 생성된 음향을 나타내는 제2 오디오 디지털 데이터를 생성하도록 상기 라우드스피커에 근접하여 음향 필드 측정 장치를 제공하는 단계; 및
    상기 제2 오디오 디지털 데이터를 수신하도록 접속되어 있으며 라우드스피커를 이퀄라이징하기 위한 상기 디지털 필터들의 계수들을 결정하고 상기 계수들을 상기 디지털 오디오 처리 유닛에 제공하도록 프로그램된 디지털 컴퓨터를 제공하는 단계
    를 포함하는 라우드스피커를 이퀄라이징하기 위한 필터의 생성 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 디지털 컴퓨터는,
    상기 라우드스피커의 주파수 대 음향 레벨의 목표 응답 곡선의 허용 범위에 대한 제3 디지털 데이터를 제공하는 단계;
    상기 라우드스피커의 주파수 대 음향 레벨의 실제 응답 곡선을 나타내고 있는 상기 제2 디지털 데이터를 제공하는 단계;
    상기 제3 디지털 데이터를 상기 제2 디지털 데이터와 비교하고 상기 실제 응답 곡선이 상기 허용 범위 내에 있는지를 결정하는 단계; 및
    만일 상기 실제 응답 곡선이 상기 허용 범위 내에 있지 않으면,
    디지털 오디오 필터들에 대한 계수들을 반복적으로 생성하고,
    상기 계수들에 의해 결정된 디지털 오디오 필터들을 상기 제2 디지털 데이터에 적용하여, 보상된 응답 곡선에 대한 제4 디지털 데이터를 생성하고,
    상기 보상 응답 곡선이 상기 허용 범위 내에 있을 때까지 또는 디지털 오디로 필터의 개수에 대해 미리 정해진 한계치에 도달할 때까지 중에서 어느 것이든 먼저 발생하는 것이 있을 때까지, 상기 디지털 오디오 필터들의 주파수, 진폭 및 대역폭을 최적화함으로써 상기 계수들을 자동적으로 최적화하는 단계
    를 포함하는 라우드스피커를 이퀄라이징하기 위한 필터의 생성 방법.
  11. 라우드스피커를 이퀄라이징하기 위한 필터의 생성 장치에 있어서,
    제1 오디오 디지털 데이터의 소스;
    상기 라우드스피커를 이퀄라이징하기 위한 것이고, 상기 제1 오디오 디지털 데이터에 적용된 알고리즘의 계수들에 의해 특성화된 디지털 오디오 필터들을 적용하는 것을 포함하여, 상기 제1 오디오 디지털 데이터를 처리하고 처리된 오디오 디지털 데이터를 제공하기 위한 디지털 오디오 처리 유닛;
    상기 처리된 오디오 디지털 데이터를 아날로그 오디오 신호로 변환하여 상기 라우드스피커로 공급하기 위한 디지털-아날로그 변환기;
    상기 라우드스피커에 의해 생성된 음향을 나타내는 제2 오디오 디지털 데이터를 생성하도록 상기 라우드스피커에 근접하여 제공된 음향 필드 측정 장치; 및
    상기 제2 오디오 디지털 데이터를 수신하도록 접속되어 있으며 라우드스피커를 이퀄라이징하기 위한 상기 디지털 필터들의 계수들을 결정하고 상기 계수들을 상기 디지털 오디오 처리 유닛에 제공하도록 프로그램된 디지털 컴퓨터
    를 포함하는 라우드스피커를 이퀄라이징하기 위한 필터의 생성 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 디지털 컴퓨터는,
    상기 라우드스피커의 주파수 대 음향 레벨의 목표 응답 곡선의 허용 범위에 대한 제3 디지털 데이터를 제공하고;
    상기 라우드스피커의 주파수 대 음향 레벨의 실제 응답 곡선을 나타내는 상기 제2 디지털 데이터를 제공하고;
    상기 제3 디지털 데이터를 상기 제2 디지털 데이터와 비교하여 상기 실제 응답 곡선이 상기 허용 범위 내에 있는지를 결정하고;
    만일 상기 실제 응답 곡선이 상기 허용 범위 내에 있지 않으면,
    디지털 오디오 필터들에 대한 계수들을 반복적으로 생성하고,
    상기 계수들에 의해 결정된 디지털 오디오 필터들을 상기 제2 디지털 데이터에 적용하여, 보상된 응답 곡선에 대한 제4 디지털 데이터를 생성하고,
    상기 보상 응답 곡선이 상기 허용 범위 내에 있을 때까지 또는 디지털 오디로 필터의 개수에 대해 미리 정해진 한계치에 도달할 때까지 중에서 어느 것이든 먼저 발생하는 것이 있을 때까지, 상기 디지털 오디오 필터들의 주파수, 진폭 및 대역폭을 최적화함으로써 상기 계수들을 자동적으로 최적화하는 것
    에 의해 상기 계수들을 결정하도록 프로그램되어 있는
    라우드스피커를 이퀄라이징하기 위한 필터의 생성 장치.
  13. 라우드스피커를 이퀄라이징하기 위한 디지털 필터들의 생성 방법에 있어서,
    상기 라우드스피커의 주파수 대 음향 레벨의 목표 응답 곡선에 대한 허용 범위에 대한 제1 디지털 데이터를 제공하는 단계;
    상기 라우드스피커의 주파수 대 음향 레벨의 실제 응답 곡선에 대한 제2 디지털 데이터를 제공하는 단계;
    상기 제1 디지털 데이터를 상기 제2 디지털 데이터와 비교하여 상기 실제 응답 곡선이 상기 허용 범위 내에 있는지를 판정하는 단계; 및
    만일 상기 실제 응답 곡선이 상기 허용 범위 내에 있지 않다면,
    상기 실제 응답 곡선을 보상하도록 디지털 오디오 필터들을 반복적으로 생성하고,
    상기 디지털 오디오 필터들을 상기 제1 디지털 데이터에 적용하여 제3 디지털 데이터를 생성하고, 상기 제3 디지털 데이터를 아날로그 신호로 변환하고, 상기 아날로그 신호를 상기 라우드스피커에 제공하고,
    상기 라우드스피커에서의 주파수 대 상기 아날로그 신호로부터의 음향 레벨에 대한 제2 실제 응답 곡선에 관한 제4 디지털 데이터를 생성하고,
    상기 제1 디지털 데이터를 상기 제4 디지털 데이터와 비교하여 상기 제2 실제 응답 곡선이 상기 허용 범위 내에 있는지를 판정하고,
    상기 제2 실제 응답 곡선이 상기 허용 범위 내에 있을 때까지 또는 상기 디지털 오디오 필터의 개수에 대해 미리 정해진 한계치에 도달할 때까지 중에서 어느 것이든 먼저 발생하는 것이 있을 때까지, 상기 디지털 오디오 필터들의 주파수, 진폭 및 대역폭을 자동적으로 최적화하는 단계
    를 포함하는 라우드스피커를 이퀄라이징하기 위한 디지털 필터의 생성 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 디지털 오디오 필터를 반복적으로 생성하는 것은, 2차수 필터를 반복적으로 생성함으로써 실행되는 라우드스피커를 이퀄라이징하기 위한 디지털 필터의 생성 방법.
  15. 라우드스피커의 감지 성능을 특성화하기 위한 전체 로그-적분(log-integral) 메트릭 디지털 데이터를 생성하는 방법에 있어서,
    상기 라우드스피커의 주파수 대 음향 레벨의 원하는 응답 곡선의 N개의 샘플에 대한 제1 디지털 데이터를 제공하는 단계;
    상기 라우드스피커의 주파수 대 음향 레벨의 실제 응답 곡선의 N개의 샘플에 대한 제2 디지털 데이터를 제공하는 단계; 및
    다음의 수학식 1에 따라 전체 로그-적분 메트릭 데이터를 생성하는 단계
    <수학식 1>
    Figure 112004052602418-pat00008
    - 여기에서:
    M은 전체 로그-적분 메트릭이고,
    f는 주파수이고,
    D는 제1 디지털 데이터이고,
    S는 제2 디지털 데이터이고,
    N은 제1 디지털 데이터의 샘플들 및 제2 디지털 데이터의 샘플들의 개수임 -
    를 포함하는 라우드스피커의 감지 성능을 특성화하기 위한 전체 로그-적분 메트릭 디지털 데이터를 생성하는 방법.
  16. 복수의 라우드스피커들을 이퀄라이징하기 위한 디지털 필터들의 생성 방법에 있어서,
    상기 라우드스피커의 주파수 대 음향 레벨의 목표 응답 곡선의 허용 범위에 대한 제1 디지털 데이터를 제공하는 단계;
    상기 라우드스피커의 주파수 대 음향 레벨의 실제 응답 곡선에 대한 제2 디지털 데이터를 제공하는 단계;
    상기 제1 디지털 데이터를 상기 제2 디지털 데이터와 비교하여 상기 실제 응답 곡선이 상기 허용 범위 내에 있는지를 결정하는 단계; 및
    만일 상기 실제 응답 곡선이 상기 허용 범위 내에 있지 않다면,
    디지털 오디오 필터들을 반복적으로 생성하고,
    상기 디지털 오디오 필터들을 상기 제2 디지털 데이터에 적용하여, 보상 응답 곡선에 대한 제3 디지털 데이터를 생성하고,
    상기 보상 응답 곡선이 상기 허용 범위 내에 있을 때까지 또는 디지털 오디오 필터의 개수에 대해 미리 정해진 한계치에 도달하게 될 때까지 중에서 어느 것이든 먼저 발생하는 것이 있을 때까지, 상기 디지털 오디오 필터들의 주파수, 진폭 및 대역폭을 자동적으로 최적화하는 단계
    를 포함하는 복수의 라우드스피커를 이퀄라이징하기 위한 디지털 필터들의 생성 방법.
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