KR100718478B1

KR100718478B1 - 차량탑재 음향 재생 장치

Info

Publication number: KR100718478B1
Application number: KR1020000024946A
Authority: KR
Inventors: 이타바시데추노리; 우수이준이치
Original assignee: 소니 가부시끼 가이샤
Priority date: 1999-05-10
Filing date: 2000-05-10
Publication date: 2007-05-16
Also published as: CA2307913C; KR20000077218A; US6498856B1; BR0002098A; JP2001028799A; CN1273192A; EP1052877A2; CN1158899C; CA2307913A1; DE60036832D1; DE60036832T2; EP1052877B1; EP1052877A3

Abstract

[과제]

통합된 차량에 있는 승객의 전방에 음향 이미지를 재생하는 차량탑재 음향 재생 시스템(vehicle-carried sound reproduction system)이 개시된다.

[해결수단]

차량탑재 음향 재생 장치는 좌우 채널들의 입력 디지털 오디오 신호들 XL(Z) 및 XR(Z)을,

YL(Z)·GLL(Z) + YR(Z)·GLR(Z)

= XL(Z)·FLL(Z) + XR(Z)·FLR(Z)

YR(Z)·GLL(Z) + YL(Z)·GLR(Z)

= XR(Z)·FLL(Z) + XL(Z)·FLR(Z)

에 의해 각각 표현되는 디지털 오디오 신호들 YL(Z) 및 YR(Z)로 변환하는 보정 필터 회로를 포함하며, 여기서 FLL(Z), FRL(Z), GLL(Z), 및 GLR(Z)은 헤드 전달 함수들(head transfer functions)이다. 차량탑재 음향 재생 시스템은 보정 필터 회로로부터 출력된 디지털 오디오 신호들 YL(Z) 및 YR(Z)를 아날로그 오디오 신호들로 변환하는 D/A 컨버터 회로(digital to analog converter circuit)를 포함한다. D/A 컨버터 회로로부터 출력된 아날로그 오디오 신호들은 좌우 채널들을 위한 한 쌍의 스피커들에 공급된다.

[효과]

가공의 스피커는 청취자의 전방에 배치되고, 음향 필드와 음향 이미지는 가공의 스피커로부터 재생된다. 또한, 보정 필터 회로는 단순화된 구조를 가지며, 상대적으로 낮은 처리 능력을 갖는 디지털 신호 프로세서(DSP)가 보정 필터 회로에 사용되더라도, 예상하는 목적을 이룰 수 있다. 또한, 전달 함수들이 측정되기만 하면, 어떤 구조를 갖는 차량 모델에 대해서도 최적화된 보정을 실행할 수 있다.

음향 재생 장치, 보정 필터 회로, 음향 이미지

Description

차량탑재 음향 재생 장치{Vehicle-carried sound reproduction apparatus}

도 1은 본 발명이 적용되는 차량탑재 음향 재생 장치를 도시한 블록 선도.

도 2는 도 1에 도시된 차량탑재 음향 재생 장치의 디지털 보정 회로의 구조를 도시한 블록 선도.

도 3a 및 3b는 도 1에 도시된 차량탑재 음향 재생 장치의 작동을 설명하는 개략적인 계획도.

도 4는 도 1에 도시된 차량탑재 음향 재생 장치의 특성을 설명하는 도면.

도 5는 도 4에 설명된 특성을 곡선화한 특성을 설명하는 특성도.

도 6 및 도 7은 도 1에 도시된 차량탑재 음향 재생 장치의 다른 특성을 설명하는 특성도.

도 8은 도 1에 도시된 차량탑재 음향 재생 장치의 디지털 보정 회로의 다른 구조를 도시한 블록 선도.

도 9a 및 9b는 차량 챔버에 있는 음향 필드의 재생을 도시하는 개략도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1:플레이어 2:튜너

3:D/A 컨버터 회로 4:실렉터 회로

11:마이크로컴퓨터 9L,9R:스피커

본 발명은 차량탑재 음향 재생 장치에 관한 것이다.

음향 재생 장치가 음악류를 재생하기 위해 사용될 때, 재생된 음향 이미지는 청취자의 눈높이에 있는 것이 이상적이다. 그러므로, 스피커는 통상적으로 청취자의 눈높이에 배치된다.

그러나, 차량탑재 음향 재생 장치에서, 차량의 운전자 또는 동료 승객인 청취자의 눈높이에 스피커를 배치하는 것은 불가능하다. 그러므로, 스피커는 대부분의 경우에 도 9a에 도시된 바와 같이 차량의 후문 밑부분② 또는 앞문 밑부분①에 배치된다. 따라서, 재생된 음향은 낮은 위치로부터 울리고, 음향 이미지는 청취자의 눈아래 위치한다.

이런 단점을 해소하기 위해, 고주파수 영역의 음향을 재생하기 위한 상대적으로 작은 직경을 갖는 보조 스피커가 도 9a에 도시된 바와 같이 청취자의 전방 위치 ③에 때때로 배치된다. 그러나, 이런 방식으로 보조 스피커가 배치되면, 고주파수 영역의 음향과 저주파수 영역의 음향이 다른 위치로부터 출력된다. 그러므로, 음향이 서로 분리되어 청취자에게 들린다.

음향은 이것의 주파수가 증가할수록, 더욱 많이 흡수되는 성질을 갖는 것으로 알려져 있다. 따라서, 스피커가 상대적으로 차량 챔버(vehicle chamber)의 낮은 위치에 배치되면, 고주파수 영역의 음향은 차량의 내부 부재 또는 좌석에 의해 흡수된다. 결과적으로, 청취자가 실질적으로 듣는 음향은 음향 재생 장치로부터 출력된 재생 음향과는 다르다.

또한, 상술된 상황에 대한 대응책으로서, 실제로 차량 챔버에서의 전달 함수를 측정하고, 전달 함수에 따라 재생 음향을 보정하는 것이 효과적이다. 그러나, 대응책은 고성능의 디지털 신호 처리 장치를 필요로 한다. 상술한 이런 디지털 신호 처리 장치는 상당히 고가이므로, 소비자용 음향 재생 장치로서 이것을 사용하기는 어렵다.

게다가, 일반적으로 재생 음향이 전달 함수에 따라 보정되면, 고주파수 영역의 음향은 강조된다. 그러므로, 음량 볼륨 레벨이 증가하면, 음향이 청취자에게 어색하게 들린다.

본 발명의 목적은 차량상에서 승객의 전방에 음향 이미지를 재생하는 카 오디오 장치와 같은 차량탑재 음향 재생 장치를 제공하는 것이다.

상술된 목적을 이루기 위해, 본 발명의 양상에 따라 좌우 채널들의 입력 디지털 오디오 신호들 XL(Z) 및 XR(Z)을, 각각의 헤드 전달 함수들을 사용하여

YL(Z)·GLL(Z) + YR(Z)·GLR(Z)

= XL(Z)·FLL(Z) + XR(Z)·FLR(Z)

YR(Z)·GLL(Z) + YL(Z)·GLR(Z)

= XR(Z)·FLL(Z) + XL(Z)·FLR(Z)

에 의해 각각 표현되는 디지털 오디오 신호들 YL(Z) 및 YR(Z)로 변환하는 보정 필터 회로로서, 여기서 헤드 전달 함수들은 좌우 방향으로 서로 대칭이기 때문에, FLL(Z)=FRR(Z), FLR(Z)=FRL(Z), GLL(Z)=GRR(Z) 및 GLR(Z)=GRL(Z)인 관계가 만족되며, FLL(Z)는 차량 챔버내의 청취자의 전방에 배치된 좌측 채널의 제 1 스피커로부터 청취자의 좌측 귀까지의 헤드 전달 함수이고, FRR(Z)는 차량 챔버내의 청취자의 전방에 배치된 우측 채널의 제 1 스피커로부터 청취자의 우측 귀까지의 헤드 전달 함수이고, FLR(Z)는 좌측 채널의 제 1 스피커로부터 청취자의 우측 귀까지의 헤드 전달 함수이고, FRL(Z)는 우측 채널의 제 1 스피커로부터 청취자의 좌측 귀까지의 헤드 전달 함수이고, GLL(Z)는 청취자의 전방 밑부분에 배치된 좌측 채널의 제 2 스피커로부터 청취자의 좌측 귀까지의 헤드 전달 함수이고, GRR(Z)는 청취자의 전방 밑부분에 배치된 우측 채널의 제 2 스피커로부터 청취자의 우측 귀까지의 헤드 전달 함수이고, GLR(Z)는 좌측 채널의 제 2 스피커로부터 청취자의 우측 귀까지의 헤드 전달 함수이고, GRL(Z)는 우측 채널의 제 2 스피커로부터 청취자의 좌측 귀까지의 헤드 전달 함수인, 상기 보정 필터 회로; 및 보정 필터 회로로부터 출력된 디지털 오디오 신호들 YL(Z) 및 YR(Z)을 아날로그 오디오 신호들로 변환하는 D/A 컨버터 회로를 포함하며, D/A 컨버터 회로로부터 출력된 아날로그 오디오 신호들은 좌우 채널들을 위한 제 2 스피커들에 공급되는 차량탑재 음향 재생 장치가 제공된다.

차량탑재 음향 재생 장치와 함께, 스피커들의 장착 위치들이 제한될지라도, 차량탑재 음향 재생 장치에 의해 형성되는 음향 이미지는 이상적인 위치로 여겨지는 위치인 청취자의 눈높이에 배치된다. 따라서, 가공의 스피커는 청취자의 전방에 배치되고, 음향 필드와 음향 이미지는 가공의 스피커로부터 재생된다. 또한, 보정 필터 회로는 단순화된 구조를 가지며, 상대적으로 낮은 처리 능력을 갖는 디지털 신호 프로세서(DSP)가 보정 필터 회로에 사용되더라도, 예상하는 목적을 이룰 수 있다. 또한, 전달 함수들이 측정되기만 하면, 어떤 구조를 갖는 차량 모델에 대해서도 최적화된 보정을 실행할 수 있다.

또한, 다수의 전달 함수들을 평균화함으로써, 다수의 다른 차량 모델에 효과적으로 사용되는 보정 필터 회로를 생산할 수 있다. 따라서, 보정 필터 회로는 이의 애플리케이션이 특징적 차량 모델에만 제한되는 것이 아니라 통용되는 보정 필터 회로로서 사용된다.

본 발명의 다른 양상에 따라, 좌우 채널들을 위한 한 쌍의 디지털 오디오 신호들이 제공되는 한 쌍의 제 1 신호 라인들, 좌우 채널들을 위한 디지털 오디오 신호들이 제공되는 한 쌍의 제 2 신호 라인들, 제 1 신호 라인에 제공되어 제 1 신호 라인을 따라 공급된 좌우 채널들을 위한 디지털 오디오 신호들에 미리결정된 시간 지연들을 제공하는 제 1 및 제 2 지연 회로들, 제 2 신호 라인들에 제공되어 제 2 신호 라인들을 따라 공급된 좌우 채널들을 위한 디지털 오디오 신호들에 미리결정된 시간 지연들을 제공하는 제 3 및 제 4 지연 회로들, 제 2 신호 라인들을 위해 제공되어 제 2 신호 라인들을 따라 공급된 좌우 채널들을 위한 디지털 오디오 신호들의 고주파수 요소들을 감쇠시키는 한 쌍의 고주파수 감쇠 필터들, 제 2 신호 라인을 위해 제공되어 제 2 신호 라인을 따라 공급된 좌우 채널들을 위한 디지털 오디오 신호에 전술한 음향 효과에 대응하는 시간 지연들을 제공하는 제 5 및 제 6 지연 회로들, 제 1 신호 라인들로부터 출력된 좌우 채널들을 위한 디지털 오디오 신호들을 아날로그 오디오 신호들로 변환하는 제 1 D/A 컨버터 회로, 제 2 신호 라인들로부터 출력된 좌우 채널들을 위한 디지털 오디오 신호들을 아날로그 오디오 신호들로 변환하는 제 2 D/A 컨버터 회로, 음향을 재생하기 위해 차량 챔버에서 전방의 좌우 위치들에 배치되어 제 1 D/A 컨버터로부터 출력된 아날로그 오디오 신호들을 수신하는 한 쌍의 제 1 스피커들, 음향을 재생하기 위해 차량 챔버에서 후방의 좌우 위치들에 배치되어 제 2 D/A 컨버터로부터 출력된 아날로그 오디오 신호를 수신하는 한 쌍의 제 2 스피커들, 및 한 쌍의 제 1 및 제 2 스피커들과 청취자 사이의 위치적 관계에 응답하여 제 1 내지 제 4 지연 회로들의 지연 시간들을 제어하는 수단을 포함하는 차량탑재 음향 재생 장치가 제공된다.

차량탑재 음향 재생 장치와 함께, 음향이 청취자에게 도달할 때, 스피커들로부터 출력된 재생 음향들의 위상들은 제 1 내지 제 4 지연 회로들에 의해 조정되고, 따라서 음향 이미지가 확실하게 배치되고 청취자의 좌석 위치에서 음향 특성이 증대된다.

또한, 제 2 스피커들로부터 출력된 재생 음향의 고주파수 요소들은 고주파수 감쇠 필터들에 의해 감쇠되기 때문에, 앞좌석 청취자에 의해 인식되는 음향 이미지는 후방에 배치되지 않고, 이렇게 고려되어 확실하게 배치된다.

또한, 제 5 및 제 6 지연 회로들은 제 2 신호 라인들을 따라 공급되는 좌우 채널들을 위한 디지털 오디오 신호들에 전술한 음향 효과에 대응하는 시간 지연들을 제공하기 때문에, 전방에 위치한 제 1 스피커들로부터 출력된 재생 음향은 후방에 위치한 제 2 스피커들로부터 출력된 재생 음향을 상대적으로 거의 10msec 내지 20msec 만큼 앞서게 된다. 결과적으로, 전방에 위치한 제 1 스피커들로부터 출력된 재생 음향은 강조되고, 따라서 음향 이미지는 전방으로 배치된다.

본 발명의 상술한 목적 및 다른 목적, 특징, 및 장점은 첨부된 도면과 결합되어 다음의 설명과 청구범위에서 보다 명백해지며, 동일 부호 또는 소자는 동일 참조 부호로 기재된다.

[차량탑재 음향 재생 장치의 개요]

도 1은 본 발명이 적용되는 차량탑재 음향 재생 장치를 도시한다. 도 1을 참조하면, 차량탑재 음향 재생 장치는 예를 들어, 디지털 오디오 데이터의 소스로서 CD 또는 MD용 플레이어(1) 및 플레이어(1)로부터 출력된 디지털 오디오 데이터가 공급되는 입력 실렉터 회로(input selector circuit; 4)를 포함한다.

우선, 아날로그 오디오 신호의 소스로서, 예를 들어, FM 튜너(2)가 제공된다. 상기 튜너(2)로부터 출력된 아날로그 오디오 신호는 A/D 컨버터 회로(3)에 공급되고, 이것에 의해 아날로그 오디오 신호는 디지털 오디오 데이터로 변환된다. 디지털 오디오 데이터는 실렉터 회로(4)에 공급된다.

실렉터 회로(4)는 이곳에 공급된 디지털 오디오 데이터 중 하나를 선택하고 선택한 디지털 오디오 데이터를 디지털 보정 회로(5)에 공급하며, 이것에 의해 미리결정된 보정 처리가 디지털 오디오 데이터를 위해서 실행된다. 도 2를 참조로 하여, 디지털 보정 회로(5)는 저주파수 영역 보정 회로(51), 공진 감소 회로(resonance reducing circuit; 52), 보정량 조정 회로(correction amount adjusting circuit; 53), 및 보정 필터 회로(54)를 포함하는 DSP(디지털 신호 프로세서)로부터 형성되어 디지털 오디오 데이터를 보정하며, 그 결과 스피커에 의해 재생된 음향 이미지는 목표한 위치에 배치된다.

도 1을 다시 참조하여, 보정된 디지털 오디오 데이터는 D/A 컨버터 회로(6)에 공급되고, 이것에 의해, 보정된 디지털 오디오 데이터는 아날로그 오디오 신호로 변환된다. 아날로그 오디오 신호는 볼륨 조정을 위한 감쇠 회로(attenuator circuit; 7) 및 출력 증폭기(8)를 통해, 좌우 채널들을 위한 한 쌍의 스피커들(9L, 9R)에 공급된다.

스피커들(9L, 9R)은 예를 들어, 도 9a에 도시된 위치①에 배치될 수 있다. 특히, 앞좌석 청취자를 위해 차량탑재 음향 재생 장치를 제공하려면, 스피커들(9L, 9R)은 각각 차량의 좌우측 앞문 밑부분에 배치된다.

차량탑재 음향 재생 장치는 시스템 제어를 위한 마이크로컴퓨터(11)를 더 포함한다. 다수의 작동키들(12) 중 하나가 작동되면, 플레이어(1), 튜너(2), 입력 실렉터 회로(4), 또는 감쇠 회로(7)가 키 작동에 응답하여 마이크로컴퓨터(11)에 의해 제어되어, 그 결과 소스 또는 음향 볼륨이 변화된다.

따라서, CD, MD, 또는 방송의 재생 음향은 스피커들(9L, 9R)로부터 출력된다. 이때에, 예를 들어, 재생 음향에 의해 형성된 음향 이미지는 스피커들(9L, 9R)이 도 9a에 도시된 위치①에 배치되지 않을지라도 디지털 보정 회로(5)의 보정 처리의 결과로서 청취자의 눈높이에 배치된다.

[헤드 전달 함수의 측정 방법]

디지털 보정 회로(5)는 디지털 오디오 데이터를 보정하고, 그 결과 음향 이미지는 상술한 바와 같이 청취자의 눈높이에 배치된다. 보정은 스피커에서 청취자의 고막까지의 청각 감지 특성을 고려하여 결정된 전달 함수, 즉 헤드 전달 함수(HTRF)를 사용하여 실행된다.

헤드 전달 함수는 다음 방식으로 일반적으로 측정된다.

특히; (a) 인간의 머리 모양을 갖는 더미 헤드(dummy head)와 스피커들이 위치에 놓여진다.

(b) 푸리에 변환되면 주파수 축에서 평탄해지는 임펄스 신호가 테스트 신호로서 스피커에 출력된다. 상기 테스트 신호는 시간 신장 펄스 신호(time stretched pulse signal)와 같은 임펄스 함수의 특성을 갖는 다른 신호일 수 있다.

(c) 더미 헤드의 인공 귀에 대한 임펄스 응답이 측정된다. 더미 헤드와 스피커가 상술된 문단 (a)의 위치적 관계를 갖는다면, 임펄스 응답은 헤드 전달 함수이다.

따라서, 도 1 및 도 2의 장치에서 헤드 전달 함수를 이용하기 위해서;

(a) 인간의 머리 형상을 갖는 더미 헤드(DM)는 도 9a에 도시된 바와 같이 표현된 차량 또는 표준 차량의 앞좌석에 배치된다.

(b) 스피커들은 실제의 스피커 위치 예를 들어, 위치①에 배치되고, 헤드 전달 함수는 스피커가 위치①에 배치될 때, 결정된다.

(c) 스피커는 이상적 음향 필드가 실현될 수 있는 위치, 예를 들어 계기판상의 위치③에 배치되고, 헤드 전달 함수는 스피커가 위치③에 배치될 때 결정된다.
[음향 이미지 위치를 위한 보정 필터 회로(부분1)]

음향 이미지의 위치는 디지털 보정 회로(5)에 의해 상술한 바와 같은 방식으로 보정되고, 도 2의 디지털 보정 회로(5)에서 보정 필터 회로(54)는 보정을 실행한다.

이 순간에, 보정 필터 회로(54)는 상술된 (b) 및 (c)에서 결정된 헤드 전달 함수에 따라 디지털 오디오 데이터를 보정한다. 데이터 보정에 의해, 앞좌석 문 근처의 위치①에 창작된 스피커들(9L, 9R)의 음향 이미지의 위치는 이상적 위치③에 배치된 스피커에 의한 스피커의 음향 이미지의 위치에 대해 보정된다.

먼저, 측정에 의한 헤드 전달 함수와 문단 (a) 내지 (c)의 단계에 의한 분석이 아래와 같고, 도 3a 및 3b에 도시된 바와 같다.

FLL(Z):위치③에서 좌측 채널의 스피커로부터 좌측 귀까지의 헤드 전달 함수(HTRF)

FLR(Z):위치③에서 좌측 채널의 스피커로부터 우측 귀까지의 헤드 전달 함수(HTRF)

FRL(Z):위치③에서 우측 채널의 스피커로부터 좌측 귀까지의 헤드 전달 함수(HTRF)

FRR(Z):위치③에서 우측 채널의 스피커로부터 우측 귀까지의 헤드 전달 함수(HTRF)

GLL(Z):위치①에서 좌측 채널의 스피커로부터 좌측 귀까지의 헤드 전달 함수(HTRF)

GLR(Z):위치①에서 좌측 채널의 스피커로부터 우측 귀까지의 헤드 전달 함수(HTRF)

GRL(Z):위치①에서 우측 채널의 스피커로부터 좌측 귀까지의 헤드 전달 함수(HTRF)

GRR(Z):위치①에서 우측 채널의 스피커로부터 우측 귀까지의 헤드 전달 함수(HTRF)

상술한 바와 같이, 위치③은 이상적 음향 필드 또는 음향 이미지를 실현하는 스피커의 위치이고, 위치①은 실제로 배치된 스피커(9L, 9R)의 위치이다. 또한, 헤드 전달 함수 각각은 복소수로 나타난다.

또한, 입력 오디오 신호는 다음과 같은 파라미터 XL(Z), XR(Z), YL(Z), 및 YR(Z)에 의해 정의된다:

XL(Z):좌측 채널의 입력 오디오 신호
(보정 전의 오디오 신호)

삭제

XR(Z):우측 채널의 입력 오디오 신호

(보정 전의 오디오 신호)

YL(Z):좌측 채널의 출력 오디오 신호

(보정 후의 오디오 신호)

YR(Z):우측 채널의 출력 오디오 신호

(보정 후의 오디오 신호)

보정 필터 회로(54)에 의해 처리되는 데이터량을 줄이기 위해, 상기 헤드 전달 함수는 서로 "좌우 방향으로 대칭"이며, 보정 필터 회로(54)를 구성하기 위해 다음과 같은 관계들

FLL(Z)=FRR(Z)........(1)

FLR(Z)=FRL(Z)........(2)

GLL(Z)=GRR(Z)........(3)

GLR(Z)=GRL(Z)........(4)

을 만족시킨다.

그러므로, 헤드 전달 함수가 양호하게 측정되는 더미 헤드(DM)의 위치는 차량 챔버의 앞좌석 중앙 위치 또는 차량 챔버의 중앙 위치이다. 더미 헤드(DM)는 이런 방식으로 위치되고, 다른 좌석 사이의 보정 편차(correction difference)는 최소화되어 보정 효과가 어떤 좌석에서도 기대된다.

식(1) 내지 (4)의 가정 아래서 보정을 실행하여 음향이 위치③의 스피커로부터 출력되게 하려면, 다음의 식(5) 내지 식(6)을 만족해야 한다. 특히,

YL(Z)·GLL(Z) + YR(Z)·GLR(Z)

= XL(Z)·FLL(Z) + XR(Z)·FLR(Z).......(5)

YR(Z)·GLL(Z) + YL(Z)·GLR(Z)

= XR(Z)·FLL(Z) + XL(Z)·FLR(Z).......(6)

여기서, Hp(Z) 및 Hm(Z)가 다음과 같이 정의되면,

Hp(Z) = (FLL(Z) + FLR(Z)) / (GLL(Z) + GLR(Z)).......(7)

Hm(Z) = (FLL(Z) - FLR(Z)) / (GLL(Z) - GLR(Z)).......(8)

YL(Z) 및 YR(Z)는 다음과 같이 표현된다.

YL(Z) = Hp(Z)·(XL(Z) + XR(Z)) / 2

+ Hm(Z)·(XL(Z) - XR(Z)) / 2........(9)

YR(Z) = Hp(Z)·(XL(Z) + XR(Z)) / 2

- Hm(Z)·(XL(Z) - XR(Z)) / 2........(10)

스테레오 음악 신호들 사이의 편차 요소는 스테레오 느낌과 울리는 느낌(feeling of expansion)에 많은 영향을 주는 것으로 알려져 있다. 식(9) 및 (10)에 제 2 항은 스테레오 신호의 편차를 나타낸다. 따라서, 제 2 항의 레벨이 제어되면, 공간적으로 울리는 느낌은 제어될 수 있다.

여기서, 울리는 느낌을 제어하는 파라미터로서 계수(k)를 식(9) 및 (10)의 제 2 항에 승산하면, 식(9) 및 (10)은 각각 다음과 같이 변형된다.

YL(Z) = Hp(Z)·(XL(Z) + XR(Z)) / 2

+ k·Hm(Z)·(XL(Z) - XR(Z)) / 2........(11)

YR(Z) = Hp(Z)·(XL(Z) + XR(Z)) / 2

- k·Hm(Z)·(XL(Z) - XR(Z)) / 2........(12)

식(11) 및 (12)에서, 계수(k)가 증가하면, 제 2 항의 편차 요소는 강조되고, 따라서 재생 음향 필드의 울리는 느낌은 증진된다.

그러므로, 식(11) 및 (12)에 따라, 보정 필터 회로(54)는 식(7) 및 (8)에 의해 나타나는 특성을 갖는 필터, 가감산 회로, 및 레벨 제어 회로로부터 형성된다.

도 2의 보정 필터 회로(54)는 상술한 개념을 근거로 하여 구성된다. 이때에, 보정량 조정 회로(53)로부터의 디지털 오디오 데이터는 보정 필터 회로(54)에 대한 입력 신호 XL(Z) 및 XR(Z)로 사용되고, 보정 필터 회로(54)의 출력 신호는 신호 YL(Z) 및 YR(Z)이다.

특히, 입력 신호 XL(Z) 및 XR(Z)는 감산 회로(541A) 및 가산 회로(541B)에 입력되고, 이것들에 의해 편차 신호 및 합산 신호가 각각 형성된다. 편차 신호는 레벨 제어 회로(541C)에 공급되고, 이것에 의해 식(11) 및 (12)의 계수(k)에 대응하는 레벨 제어가 편차 신호에 대해 실행되고, 결과적인 편차 신호가 필터 회로(542M)에 공급된다. 반면, 합산 신호는 필터 회로(542P)에 공급된다. 필터 회로들(542M, 542P)은 FIR 필터로부터 각각 형성되고, 각각 상술한 식(8) 및 (7)에 의해 나타난 전달 특성들을 갖는다.

필터 회로들(542M, 542P)의 출력 신호는 미리결정된 비로 가산 회로(543A) 및 감산 회로(543B)에 공급되고, 이것에 의해 출력 신호 YL(Z) 및 YR(Z)가 각각 형성된다. 신호 YL(Z) 및 YR(Z)는 다음 단계에서 D/A 컨버터 회로(6)에 공급된다.

따라서, 스피커들(9L, 9R)이 앞좌석 근처의 문 위치①에 장착될지라도, 스피커들(9L, 9R)이 이상적 위치③에 배치될 때 생성되는 것과 동일한 음향 이미지가 재발생한다. 또한, 레벨 제어 회로(541C)는 마이크로컴퓨터(11)의 제어하에 계수(k)를 제어하기 때문에, 울리는 느낌을 강조하는 것이 가능하다.

[보정 필터 회로(54)의 단순화]

도 4는 임펄스 응답의 측정 실례를 도시하며, 앞좌석 중앙에 배치된 더미 헤드(DM)의 좌측 귀에 대한 차량의 앞좌석 근처의 좌측 문의 위치①에 배치된 스피커로부터 임펄스 응답을 측정한 결과를 나타낸다.

측정 결과로부터 보여지는 바와 같이, 높은 피크(peak) 또는 딥(dip)이 임펄스 응답에 보여진다. 이런 피크 또는 딥이 보정 필터 회로(54)에 의해 이곳에서 사용되면, 상대적으로 더큰 차수가 필터 회로(542M, 542P)에 요구되고, 더 많은 처리가 요구된다.

그러므로, 다음에서, 보정 필터 회로(54)를 단순화하기 위해 필터 회로(542M, 542P)를 단순화하는 방법이 설명된다.

(a) 주파수 축을 곡선화하기.

예를 들어, 임펄스 응답의 일반적 경향을 이용하기 위해 도 4의 측정 결과에 대한 진폭은 주파수 축상에서 곡선화되어 급격한 피크 및 딥은 제거된다. 예를 들어, 도 4의 측정 결과의 진폭을 곡선화함으로써, 도 5의 곡선(A, B)의 특성이 얻어지고, 필터 회로(542M, 542P)는 곡선(A, B)의 특성에 따라 구성된다.

(b) 데이터의 곡선화.

도 6 및 도 7은 임펄스 응답의 다른 측정 결과를 도시한다. 특히, 도 6은 좌측 앞좌석에 배치된 더미 헤드(DM)의 좌측 귀에 대한 차량의 좌측 앞좌석 근처의 문 위치①에 배치된 스피커로부터의 임펄스 응답의 측정 결과를 도시한다. 반면에, 도 7은 우측 앞좌석에 배치된 더미 헤드(DM)의 좌측 귀에 대한 차량의 좌측 앞좌석 근처의 문 위치①에 배치된 스피커로부터의 임펄스 응답의 측정 결과를 도시한다.

도 4의 측정 결과와 도 6 및 도 7의 측정 결과로부터 보여지는 바와 같이, 일반적으로 1kHz 이하의 주파수 대역에서, 진폭 특성이 차량 챔버의 측정 위치에 따라 매우 달라지는 경향이 있다. 이것은 차량이 폐쇄된 공간이기 때문에, 차량 챔버의 공진(정상파(standing wave))으로부터 발생한다. 따라서, 저주파수 요소 같은 보정은 청취 위치를 제한한다. 또한, 저주파수 요소를 보정하기 위해서, 필터의 차수는 충분히 커야 한다.

그러므로, 보정은 1kHz 이하의 주파수 대역에서 실행되지 않는다. 환언하면, 도 5의 직선(C)에 의해 지시되는 바와 같이, 1kHz 이하의 주파수 대역의 응답 진폭은 이것의 평균 레벨로 평탄하게 된다. 그 다음에, 필터 회로(542M, 542P)는 직선(C) 및 곡선(B)의 특성에 따라 구성된다.

(c) 위상 최소화

필터의 차수를 줄이는 방법으로서, 위상 최소화라 불리는 기술이 이용된다.

그러므로, 식(7) 및 (8)의 계산이 실행될 때, 위상 최소화가 각각의 피제수(numerator) 및 제수(denominator)의 계산에 대해 실행되면, 그 다음에 나눗셈이 필터 회로들(542M, 542P)의 차수를 줄이기 위해 실행된다.

식(7) 및 (8)의 계산이 실행될 때, 위상 최소화가 피제수/제수의 나눗셈의 결과에 대해 실행되면, 그 다음에 필터 회로들(542M, 542P)의 차수는 또한 줄어든다.

그러나, 실험에 따르면, 위상 최소화가 피제수/제수의 나눗셈 결과에 대해 실행될 때보다 위상 최소화가 각각의 피제수 및 제수의 계산에 대해 실행될 때가 음향 이미지의 더 나은 보정 결과를 얻을 수 있다.

상술한 작동 (a) 내지 (c)를 실행함으로써, 필터 회로(542M, 542P)의 차수는 줄어들고, 그 결과 보정 필터 회로(54)는 단순화된다.

[저주파수 요소의 보정]

일반적으로, 상술한 음향 이미지 위치에서 보정이 실행되면, 고주파수 레벨이 증가한다. 그러므로, 디지털 보정 회로(5)는 저주파수 영역 보정 회로(51)를 포함하게 되어 출력 음향의 균형있는 보정이 실행된다.

특히, 저주파수 영역 보정 회로(51)는 디지털 오디오 데이터(신호 XL(Z) 및 XR(Z))를 위해 신호 라인에 개재된 한 쌍의 대역 강화 필터들(51L, 51R)를 포함한다.

대역 강화 필터(51L, 51R)는 예를 들어, 다음과 같은 특성을 갖는다.

중심 주파수: 20Hz 내지 120Hz

중심 주파수에서의 주파수 특성(신호 레벨)의 부스트량(amount of boost): 2 dB 내지 18dB

중심 주파수에서 Q: 1 내지 3

[차량 챔버에서 공진(정상파)의 영향 감소]

차량 챔버의 내부는 복잡한 구조를 갖는 폐쇄된 공간이다. 폐쇄된 공간에서, 정상파가 스피커로부터 출력된 음향과 함께 공진하여 형성되는 "차량 챔버 공진 현상(vehicle chamber resonance phenomenon)"이 발생한다.

관찰한 것에 따르면, 차량 챔버 공진 현상의 영향이 가장 심각하게 보이는 주파수는 일반적으로 주파수 대역 800Hz 및 그 아래이다. 따라서, 100Hz 내지 800Hz의 주파수 대역인 음향의 출력 레벨이 저하되면, 음질에 크게 영향을 주지 않고 "갇힌 느낌(confined feeling)"이 감소된다.

그러므로, 도 2의 디지털 보정 회로(5)는 공진을 줄이기 위해 공진 감소 회로(52)를 포함한다. 특히, 공진 감소 회로(52)는 디지털 오디오 데이터(신호 XL(Z) 및 XR(Z))를 위해 신호 라인에 개재된 한 쌍의 대역 감쇠 필터들(52L, 52R)을 포함한다.

대역 감쇠 필터(52L, 52R)는 예를 들어, 다음과 같은 특성을 갖는다.

중심 주파수: 150Hz 내지 600Hz

중심 주파수에서의 주파수 특성(신호 레벨)의 감쇠량: 3dB 내지 6dB

중심 주파수에서 Q: 2 내지 4

[음향 볼륨 조정과 관련된 효과 조정]

상술된 바와 같이, 상술된 음향 이미지 위치에서 보정이 실행되면, 고주파수 레벨이 상승한다. 결과적으로, 음향 볼륨이 커질 때, 고주파수 영역의 음향이 청취자의 귀에 울리는 문제가 발생한다.

그러므로, 디지털 보정 회로(5)는 보정량 조정 회로(53)를 포함하여, 음향 볼륨이 커질 때 고주파수 영역의 음향이 억제된다. 특히, 보정량 조정 회로(53)는 디지털 오디오 데이터(신호 XL(Z) 및 XR(Z))를 위해 신호 라인에 개재된 한 쌍의 고주파수 감쇠 필터들(셀빙 필터(shelving filter))(53L, 53R)를 포함한다.

고주파수 감쇠 필터(53L, 53R)는 예를 들어, 다음과 같은 특성을 지닌다.

차수: 1

턴오버 주파수: 1kHz 내지 10kHz

고주파수 영역에서 주파수 특성(신호 레벨)의 감쇠량: 0dB 내지 20 dB

음향 볼륨 조정을 위한 작동키(12) 중 하나가 동작하면, 감쇠 회로(7)의 감쇠량은 마이크로컴퓨터(11)에 의해 제어되고, 그 결과 재생 음향의 음향 볼륨은 조정된다. 이때에, 고주파수 영역에서 고주파수 감쇠 필터(53L, 53R)의 감쇠량은 동시에 마이크로컴퓨터(11)에 의해 제어되고, 그 결과 음향 볼륨이 증가함에 따라, 고주파수 감쇠 필터(53L, 53R)의 감쇠량이 증가한다.

따라서, 어떤 음향 볼륨에서, 적절한 재생이 실행되고, 이를 위한 제어가 신속히 실행된다.

[울리는 느낌 제어]

음악 신호의 좌우 채널들의 편차 요소는 상술된 바와 같이 스테레오 느낌과 울리는 느낌에 영향을 주기 때문에, 도 2의 디지털 보정 회로(5)는 레벨 제어 회로(541C)를 포함한다.

레벨 제어 회로(541C)는 마이크로컴퓨터(11)의 명령에 응답하여 계수(k)에 따라 감산 회로(541A)로부터 필터 회로(542M)로 공급된 편차 요소의 레벨을 제어한다. 따라서, 재생 음향의 공간적 울리는 느낌은 강조된다.

그러나, 편차 요소의 레벨이 증가하여 울리는 느낌을 강조하게 되면, 음향은 마치 음향 볼륨이 증가한 것처럼 들린다. 그러므로, 도 1의 재생 장치에 있어서, 편차 요소의 레벨이 레벨 제어 회로(541C)에 의해 제어되면, 동시에 오디오 신호의 레벨이 음향 볼륨 조정을 위해 감쇠 회로(7)에 의해 보정되고, 결과적으로 재생 음향의 음향 볼륨은 보정된다.

따라서, 도 1의 재생 장치와 함께, 음향 이미지의 위치는 눈높이로 보정되고, 충분히 울리는 느낌을 제공하는 음향 필드가 재발생된다.

상술한 바와 같이, 도 1 및 도 2의 차량탑재 음향 재생 장치와 함께, 청취자가 스피커가 원래 배치되지 않은 위치에 가상적으로 배치된 가상의 스피커로부터 재생 음향이 출력되었음을 인식하는 것이 가능하기 때문에, 이상적 음향 필드 및 이미지가 차량 챔버에서 발생한다.

따라서, 음향 이미지가 낮은 위치에 위치되는 것을 방지하고, 이상적인 위치인 청취자의 눈높이에 배치되게 하는 것이 가능하다. 또한, 고주파수 영역의 음향 재생을 위한 보조 작은 스피커가 상대적으로 높은 위치에 배치되어 생기는 단점, 즉 음향이 청취자의 귀에 분리되어 들리는 단점이 제거되며, 청취자가 음향이 단일 스피커로부터 출력되었다고 인식하는 것이 가능하다.

또한, 음향 필드의 공간적 울리는 느낌은 편차 요소의 레벨을 제어함으로써 보정된다. 또한, 최적화 보정은 음향 볼륨 레벨에 따라 실행된다. 게다가, 디지털 보정 회로(5)는 단순화되고, 상대적으로 낮은 처리 능력을 갖는 DSP가 디지털 보정 회로(5)에 사용될지라도, 기대하는 목적은 성취할 수 있다. 또한, 전달 함수가 측정되기만 하면, 최적화 보정이 어떤 구조를 갖는 차량 모델에 대해서도 실행가능하다.

또한, 다수의 전달 함수들을 평균화함으로써, 다수의 다른 차량 모델에도 효과적으로 사용되는 보정 필터 회로가 생산될 수 있다. 따라서, 결론은 애플리케이션이 특정 차량 모델에만 제한되는 것이 아니라 통상적으로 사용되는 보정 필터 회로가 된다.

또한, 저주파수 영역의 음향은 차량의 앞좌석과 뒷좌석 모두를 위해 증대된 파워를 가지고 스피커로부터 출력된다. 일반적으로, 대부분의 경우에 뒷좌석 측의 스피커는 더 큰 직경을 가지며, 차량 챔버에 있는 스피커의 성능은 저주파수 영역의 음향을 위한 출력을 고려하여 충분히 표현된다.

[음향 이미지 위치(부분2)를 위한 보정 필터 회로]

일반적으로, 스테레오 재생을 위한 좌우 스피커를 청취자로부터 보여지는 바와 같이 좌우방향으로 대칭인 위치에 배치하는 것이 이상적이며, 스피커로부터 재발생된 음향 이미지가 청취자의 전방에 위치하는 것이 이상적이다.

그러나, 차량탑재 음향 재생 장치에서 앞좌석을 위한 스피커는 대부분의 경우에 앞문 밑부분①에 배치되고, 뒷좌석을 위한 스피커는 대부분의 경우에 도 9a에 도시된 바와 같이 뒷문 밑부분②에 배치되거나, 뒷좌석을 위한 스피커는 주로 도 9b에 도시된 바와 같이 뒤받침의 위치④에 배치된다.

그러므로, 예를 들어, 우측 앞좌석의 승객에게, 우측 앞쪽에 배치된 스피커로부터 출력된 재생 음향이 먼저 도착하고, 그 다음에 다른 스피커로부터 출력된 재생 음향이 연속적으로 약간의 시간 지연을 두고 도착한다. 따라서, 승객은 다르게 놓여진 위상을 갖는 재생 음향을 듣는다. 결과적으로, 명확하게 위치된 음향 이미지의 느낌을 얻을 수 없다.

그러므로, 다른 스피커들에 공급되는 오디오 신호의 위상이 지연 회로에 의해 보정되어 다른 스피커로부터 출력된 재생 음향이 동일한 위상을 가지고 승객에게 도달하는 방법이 제안된다. 그러나, 이런 방법으로도, 앞좌석의 승객이 인식하는 음향 이미지의 위치는 후방 위치② 또는 ④에 있는 스피커로부터 출력된 재생 음향의 고주파수 요소에 의해 후방으로 배치된다. 결과적으로, 청취자의 전방에 위치한 음향 이미지는 얻을 수 없다.

한편, 후방 위치② 또는 ④에 위치한 스피커의 출력 파워가 낮아지면, 음향 이미지는 효과적으로 청취자의 전방에 위치될 수 있다. 그러나, 이것은 전반적인 음향 압력 레벨을 증가시킨다.

그러므로, 도 8에 도시된 디지털 보정 회로(5)의 다른 형태로서, 재생되는 음향 이미지를 승객의 눈높이로 보정하는 처리는 승객 좌석 위치의 음향 특성을 고려하여 회로 구조를 단순화하기 위해 생략되는 반면, 승객 좌석 위치의 음향 특성은 증가된다.

도 8을 참조로, 도시되는 디지털 보정 회로(5)에서, 실렉터 회로(4)에 의해 선택된 디지털 오디오 데이터는 한 쌍의 지연 회로들(57L, 57R)에 공급되고, 이것에 의해 디지털 오디오 데이터는 미리결정된 시간만큼 지연된다. 그러므로, 지연된 디지털 오디오 데이터는 D/A 컨버터 회로(6)에 공급되고, 이것에 의해 지연된 디지털 오디오 데이터는 아날로그 오디오 신호로 변환된다. 오디오 신호는 음향 볼륨 조정용 감쇠 회로(7) 및 출력 증폭기(8)를 통해 좌우 채널들을 위한 한 쌍의 스피커들(9L, 9R)에 공급된다. 스피커들(9L, 9R)은 예를 들어, 도 9a 및 9b를 참조로 상술한 위치①에 배치된다.

또한, 입력 실렉터 회로(4)에 의해 선택된 디지털 오디오 데이터는 한 쌍의 고주파수 감쇠 회로들(셀빙 필터)(56LB, 56RB)에 공급된다. 고주파수 감쇠 필터(56LB, 56RB)는 고주파수 요소를 감쇠시키기 위해 제공되며, 이것은 음향 이미지를 상술한 바와 같이 후방으로 배치하며, 다음과 같은 특성을 갖는다.

차수: 1

턴오버 주파수: 1kHz 내지 10kHz

고주파수 영역에서 주파수 특성(신호 레벨)의 감쇠량: 2dB 내지 10dB

고주파수 감쇠 필터(56LB, 56LR)로부터 출력된 디지털 오디오 데이터는 한 쌍의 지연 회로들(57LB, 57RB)에 공급되고, 이것에 의해 디지털 오디오 데이터는 미리결정된 시간만큼 지연된다. 그 다음에, 지연된 디지털 오디오 데이터는 한 쌍의 지연 회로들(58L, 58R)을 통해 D/A 컨버터 회로(6B)에 공급되고, 이것에 의해 지연된 디지털 오디오 데이터는 아날로그 오디오 신호로 변환된다. 오디오 신호는 음향 볼륨 조정을 위한 감쇠 회로(7B) 및 출력 증폭기(8B)를 통해 좌우 채널들을 위한 한 쌍의 스피커들(9LB, 9RB)에 공급된다. 스피커들(9LB, 9RB)은 예를 들어, 도 9a의 위치② 또는 도 9b의 위치④에 배치된다.

이때에, 고주파수 감쇠 회로(56LB, 56RB)는 상술한 바와 같이 음향 이미지를 후방으로 배치하는 고주파수 요소를 감쇠하고, 그들과 같은 음향 이미지의 위치와 크게 관련없는 저주파수 요소를 출력한다. 또한, 지연 회로(57L, 57R, 57LB, 57RB)는 승객 좌석 위치에 따라 스피커들(9L, 9R, 9LB, 9RB)로부터 출력될 음향의 위상을 조정하기 위해 제공된다.

그러므로, 좌석 위치를 입력하기 위한 작동키들(12) 중 하나가 작동하면, 키의 작동에 응답하여 고주파수 필터 회로들(56LB, 56RB)의 고주파수 영역에서의 음향의 감쇠량과 지연 회로들(57L, 57R, 57LB, 57RB)의 지연 시간이 마이크로컴퓨터(11)에 의해 제어된다.

지연 회로들(58LB, 58RB)은 스피커들(9L, 9R)로부터 출력된 재생 음향이 후방에 위치한 스피커들(9L, 9R)로부터 출력된 재생 음향보다 상대적으로 10msec 내지 20msec 만큼 먼저 앞좌석의 승객에게 도달하게 하기 위해 제공된다.

상술한 구조를 갖는 디지털 보정 회로(5)와 함께, 스피커들(9L, 9R, 9LB, 9RB)로부터 출력된 재생 음향이 승객에게 도달할 때 위상은 지연 회로(57L 내지 57RB)에 의해 조정되고, 따라서, 음향 이미지는 정확하게 위치된다.

또한, 스피커들(9LB, 9RB)로부터 출력될 재생 음향 음향의 고주파수 요소는 고주파수 감쇠 필터들(56LB, 56RB)에 의해 감쇠되기 때문에, 앞좌석 승객에 의해 인식된 음향 이미지가 후방으로 배치되는 것이 방지되고, 음향 이미지는 이런 관점에서 정확하게 위치된다.

또한, 인간의 청각은 앞서는 음향 효과(해스 효과(Haas effect))을 가지면서, 즉 지연 회로들(58LB, 58RB)에 의해 거의 10msec 내지 20msec 시간만큼 앞서 도달하는 음향이 강조되어 인식되면서, 전방에 위치한 스피커들(9L, 9R)로부터 출력된 재생 음향은 후방에 위치한 스피커들(9LB, 9RB)로부터 출력된 재생 음향을 상대적으로 거의 10msec 내지 20msec 만큼 앞서기 때문에, 전방에 위치한 스피커들(9L, 9R)로부터 출력된 재생 음향이 강조된다. 결과적으로, 음향 이미지는 총 음향 볼륨의 증가없이 전방에 위치할 수 있다.

또한, 음향 이미지의 위치에 큰 영향을 주지 않는 저주파수 음향은 스피커들(9LB, 9RB)로부터 출력되기 때문에, 음향 압력 레벨이 저하되지 않거나 저주파수 영역의 음향 깊이가 손실되지 않는다. 또한, 차량탑재 오디오 시스템에서, 후방 스피커는 일반적으로 후방의 스피커보다 작은 직경을 가지며, 스피커들(9LB, 9RB)의 성능은 저주파수 출력을 위해 충분히 표현될 수 있다.

또한, 스피커들(9L, 9R)로부터 출력된 재생 음향은 앞서는 음향 효과로 인해 강조되어 인식되기 때문에, DSP에 제한됨없이 그래픽 이퀄라이저 처리와 같은 신호 처리가 전방 스피커들(9L, 9R)에 제공될 오디오 신호를 위한 신호 라인에 설정될지라도, 상기 효과는 전체 차량 챔버에 효과적으로 작용한다.

[다른예]

필터 회로들(542M, 542P)을 위한 디자인 공정은 상술한 문단 (a) 내지 (c)에 설명되어 있으며, 문단 (a) 내지 (c)의 내용과 순서는 상술한 것에만 제한되지 않는다. 또한, 고주파수 음향 전용 보조 스피커가 계기판 같은 곳에 배치되고, 고주파수 감쇠 필터들(53L, 53R)과 유사한 고주파수 감쇠 필터에 의해 유사하게 처리되면, 스피커에 공급될 오디오 신호가 효과적으로 획득될 수 있다.

또한, 도 2의 디지털 보정 회로(5)와 도 8의 디지털 보정 회로(5)를 결합하는 것도 가능하다. 또한, 도 8의 디지털 보정 회로(5)의 지연 회로(57LB, 57RB) 및 지연 회로(58LB, 58RB)는 서로 통합될 수 있다.

또한, 승객의 좌석 위치는 작동키(12)를 사용하여 입력된다고 설명하였으나, 차량 챔버에 제공된 적외선 센서 또는 좌석에 제공된 압력 센서에 의해 승객의 좌석 위치를 검출하고, 센서의 검출 출력에 따라 마이크로컴퓨터(11)에 의해 고주파수 감쇠 필터들(56LB, 56RB) 및 지연 회로들(57L 내지 57RB)을 제어하는 것도 가능하여, 그 결과 그들은 좌석 위치에 적합한 특성들을 갖게 된다.

본 발명의 양호한 실시예는 특정 항을 사용하여 설명되었지만, 이런 설명은 도시적 목적만을 위한 것이며, 다음의 청구범위에 있는 정신과 영역에서 벗어남없이 변경이 가능하다는 것을 알 수 있다.

가공의 스피커는 청취자의 전방에 배치되고, 음향 필드와 음향 이미지는 가공의 스피커로부터 재생되며, 보정 필터 회로는 단순화된 구조를 가지며, 상대적으로 낮은 처리 능력을 구비한 디지털 신호 프로세서(DSP)가 보정 필터 회로에 사용되어, 예상하는 목적을 이루는 효과가 있다. 또한, 전달 함수가 측정되기만 하면, 어떤 구조를 갖는 차량 모델에 대해서도 최적화된 보정을 실행할 수 있는 효과가 있다.

Claims

차량탑재 음향 재생 장치(vehicle-carried sound reproduction apparatus)에 있어서,

좌우 채널들의 입력 디지털 오디오 신호들 XL(Z) 및 XR(Z)을,

헤드 전달 함수들(head transfer functions)을 사용하여

YL(Z)·GLL(Z) + YR(Z)·GLR(Z)

= XL(Z)·FLL(Z) + XR(Z)·FLR(Z)

YR(Z)·GLL(Z) + YL(Z)·GLR(Z)

= XR(Z)·FLL(Z) + XR(Z)·FLR(Z)

에 의해 각각 표현되는 디지털 오디오 신호들 YL(Z) 및 YR(Z)로 변환하는 보정 필터 회로로서, 상기 헤드 전달 함수들은 좌우 방향으로 서로 대칭이기 때문에, FLL(Z)=FRR(Z), FLR(Z)=FRL(Z), GLL(Z)=GRR(Z) 및 GLR(Z)=GRL(Z)인 관계가 만족되며, FLL(Z)는 차량 챔버내의 청취자의 전방에 배치된 좌측 채널의 제 1 스피커로부터 상기 청취자의 좌측 귀까지의 헤드 전달 함수이고, FRR(Z)는 상기 청취자의 전방에 배치된 우측 채널의 제 1 스피커로부터 상기 청취자의 우측 귀까지의 헤드 전달 함수이고, FLR(Z)는 상기 좌측 채널의 상기 제 1 스피커로부터 상기 청취자의 우측 귀까지의 헤드 전달 함수이고, FRL(Z)는 상기 우측 채널의 상기 제 1 스피커로부터 상기 청취자의 좌측 귀까지의 헤드 전달 함수이고, GLL(Z)는 상기 청취자의 전방 밑부분에 배치된 상기 좌측 채널의 제 2 스피커로부터 상기 청취자의 좌측 귀까지의 헤드 전달 함수이고, GRR(Z)는 상기 청취자의 전방 밑부분에 배치된 상기 우측 채널의 상기 제 2 스피커로부터 상기 청취자의 우측 귀까지의 헤드 전달 함수이고, GLR(Z)는 상기 좌측 채널의 상기 제 2 스피커로부터 상기 청취자의 우측 귀까지의 헤드 전달 함수이고, GRL(Z)는 우측 채널의 상기 제 2 스피커로부터 상기 청취자의 좌측 귀까지의 헤드 전달 함수인, 상기 보정 필터 회로; 및

상기 보정 필터 회로로부터 출력된 상기 디지털 오디오 신호들 YL(Z) 및 YR(Z)을 아날로그 오디오 신호들로 변환하는 D/A 컨버터 회로(digital to analog converter circuit)를 포함하며;

상기 D/A 컨버터 회로로부터 출력된 상기 아날로그 오디오 신호들은 좌우 채널들의 상기 제 2 스피커들에 공급되는, 차량탑재 음향 재생 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 보정 필터 회로는 상기 입력 디지털 오디오 신호들 XL(Z) 및 XR(Z) 중 하나에서 다른 하나를 감산하는 제 1 감산 회로와, 상기 입력 디지털 오디오 신호들 XL(Z) 및 XR(Z)를 가산하는 제 1 가산 회로와, 전달 특성들 Hm(Z) 및 Hp(Z)을 각각 갖는 제 1 및 제 2 디지털 필터들로서, Hp(Z) 및 Hm(Z)는 각각,

Hp(Z) = (FLL(Z) + FLR(Z)) / (GLL(Z) + GLR(Z))

Hm(Z) = (FLL(Z) - FLR(Z)) / (GLL(Z) + GLR(Z))로 정의되는, 상기 제 1 및 제 2 디지털 필터들과, 상기 제 1 및 제 2 디지털 필터들의 출력 신호들을 가산하는 제 2 가산 회로와, 상기 제 1 및 제 2 디지털 필터들의 출력 신호들 중 하나에서 다른 하나를 감산하는 제 2 감산 회로를 포함하며, 상기 제 2 가산 회로 및 상기 감산 회로의 출력 신호들은 상기 D/A 컨버터 회로에 공급되고, 상기 제 1 감산 회로로부터의 편차 신호 및 제 1 가산 회로로부터의 합 신호는 상기 제 1 및 제 2 디지털 필터들에 공급되는, 차량탑재 음향 재생 장치.
제 2 항에 있어서, 상기 보정 필터 회로의 전단(preceding stage)에 제공되며, 음향 볼륨 제어에 따라 변화하는 고주파수 영역에서의 감쇠량(attenuation amount)을 갖는 고주파수 감쇠 필터를 더 포함하는, 차량탑재 음향 재생 장치.
제 3 항에 있어서, 20Hz 내지 200Hz의 중심 주파수를 갖는 대역 강화 필터 및 150Hz 내지 600Hz의 중심 주파수를 갖는 대역 감쇠 필터를 더 포함하며, 상기 대역 강화 필터 및 상기 대역 감쇠 필터는 상기 보정 필터 회로의 전단에 배치되는, 차량탑재 음향 재생 장치.
제 4 항에 있어서, 상기 제 1 감산 회로로부터 상기 제 1 디지털 필터로 공급될 편차 신호의 레벨을 제어하는 레벨 제어 회로를 더 포함하는, 차량탑재 음향 재생 장치.
차량탑재 음향 재생 장치에 있어서,

좌우 채널들을 위한 한 쌍의 디지털 오디오 신호들이 제공되는 한 쌍의 제 1 신호 라인들,

상기 좌우 채널들을 위한 상기 디지털 오디오 신호들이 제공되는 한 쌍의 제 2 신호 라인들,

상기 제 1 신호 라인들을 따라 공급된 상기 좌우 채널들을 위한 상기 디지털 오디오 신호들에 미리결정된 시간 지연들을 제공하는 상기 제 1 신호 라인들에 제공된 제 1 및 제 2 지연 회로들,

상기 제 2 신호 라인들을 따라 공급된 상기 좌우 채널들을 위한 상기 디지털 오디오 신호들에 미리결정된 시간 지연들을 제공하는 상기 제 2 신호 라인들에 제공된 제 3 및 제 4 지연 회로들,

상기 제 2 신호 라인들을 따라 공급된 상기 좌우 채널들을 위한 상기 디지털 오디오 신호들의 고주파수 요소들을 감쇠시키는 상기 제 2 신호 라인들을 위해 제공된 한 쌍의 고주파수 감쇠 필터들,

상기 제 2 신호 라인들을 따라 공급된 상기 좌우 채널들을 위한 상기 디지털 오디오 신호들에 전술한 음향 효과에 대응하는 시간 지연들을 제공하는 상기 제 2 신호 라인들을 위해 제공된 제 5 및 제 6 지연 회로들,

상기 제 1 신호 라인들로부터 출력된 상기 좌우 채널들을 위한 상기 디지털 오디오 신호들을 아날로그 오디오 신호들로 변환하는 제 1 D/A 컨버터 회로,

상기 제 2 신호 라인들로부터 출력된 상기 좌우 채널들을 위한 상기 디지털 오디오 신호들을 아날로그 오디오 신호들로 변환하는 제 2 D/A 컨버터 회로,

음향을 재생하기 위해, 차량 챔버에서 전방의 좌우 위치들에 배치되어 상기 제 1 D/A 컨버터 회로로부터 출력된 상기 아날로그 오디오 신호들을 수신하는 한 쌍의 제 1 스피커들,

음향을 재생하기 위해, 상기 차량 챔버에서 후방의 좌우 위치들에 배치되어 상기 제 2 D/A 컨버터 회로로부터 출력된 상기 아날로그 오디오 신호들을 수신하는 한 쌍의 제 2 스피커들, 및

상기 제 1 및 제 2 스피커들의 쌍들과 청취자 사이의 위치적 관계에 응답하여 상기 제 1 내지 제 4 지연 회로들의 지연 시간들을 제어하는 수단을 포함하는, 차량탑재 음향 재생 장치.
제 6 항에 있어서, 상기 제 1 내지 제 4 지연 회로들, 상기 고주파수 감쇠 필터 및 상기 제 5 및 제 6 지연 회로들은 단일 디지털 신호 프로세서에 포함되는, 차량탑재 음향 재생 장치.