KR100741302B1 - 사운드들을 발생시키기 위한 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 좌측 오디오 채널의 전기 신호를 변환하는 좌측 전방 라우드스피커 및 우측 오디오 채널의 전기 신호를 변환하는 우측 전방 라우드스피커로 사운드들을 발생시키기 위한 시스템에 관한 것이다. 방에서 사운드들을 발생시키기 위한 이런 시스템은 알려져 있다. 전기 신호들은 공간적인 후방 라우드스피커들 없이, 전방 라우드스피커들이 서라운드 또는 공간적인 사운드를 발생시키도록 처리된다. 본 발명에 따라, 가상 필터는 80도와 100도 사이의 영역에서 청취자의 옆으로 가상의 사운드 바디들을 생성한다. 사운드 소스들이 청취자의 머리의 옆으로 배열되거나 공간적인 사운드가 청취자의 옆으로 발생될 때, 인간의 귀가 서라운딩 사운드에 가장 민감하다는 실험들은 알려져 있다.

가상 필터, 서라운드 사운드, 가상 라우드스피커

Description

사운드들을 발생시키기 위한 시스템{System for generating sounds}

본 발명은, 청구의 범위 제 1 항의 서두에 정의된 바와 같이, 좌측 오디오 채널(left audio channel)의 전기 신호를 변환하는 좌측 전방 라우드스피커(left front loudspeaker) 및 우측 오디오 채널의 전기 신호를 변환하는 우측 전방 라우드스피커로 사운드들을 발생시키기 위한 시스템에 관한 것이다.

방에서 사운드들을 발생시키기 위한 이러한 시스템은 WO 99/41947호에 알려져 있다. 전기 신호들은 공간적인 후방 라우드스피커들(spatial rear loudspeakers) 없이, 전방 라우드스피커들이 서라운드(surround) 또는 공간적인 사운드를 발생시키도록 처리된다.

본 발명의 목적은 청취자를 위한 서라운드 사운드를 개선하는 것이다.

이 목적은 청구의 범위 제 1 항의 특성들에 의해 달성된다. 본 발명에 따라, 가상 필터(virtual filter)는 80도와 100도 사이, 양호하게 85도와 95도 사이, 특히 90도의 영역에서 청취자의 옆으로 가상의 사운드 바디들(sound bodies)을 생성한다. 사운드 소스들(sound sources)이 청취자의 머리의 옆으로 배열되거나 공간적인 사운드가 청취자의 옆으로 발생될 때, 인간의 귀가 서라운딩 사운드(surrounding sound)에 가장 민감하다는 연구가 알려져 있다. 전방 라우드스피커들은 보통 오디오 또는 비디오 장치들과 가깝게 위치되고, 그에 따라, 청취자의 전방에 있기 때문에, 2개의 인간의 귀들 각각에 대해 하나인 가상 사운드 바디가 생성되도록, 2개의 가상의 사운드 바디들이 청취자의 머리(listener's head)의 옆으로 생성되는 것이 바람직하다.

간단한 방식으로, 필터는 무한한 펄스 응답(pulse response)을 갖는 6차 필터(sixth-order filter)를 포함한다. 6차 필터는 청취자의 머리의 옆으로 대략 90도에서 공간적인 사운드를 발생시킨다. 이를 위해, 오디오 채널의 전기 신호는 필터에 인가되고, 펄스 응답은 가산기(adder)에 의해 다시 오디오 채널의 전기 신호에 가산된다. 2개의 상호 독립적인 6차 필터들은 2개의 오디오 채널들의 신호들에 제공된다.

유리하게, 가상 필터는 하나의 오디오 채널로부터 다른 것으로 이송되는 신호들에 대한 제 2의 6차 필터를 포함한다. 공간적인 사운드 느낌(spatial sound impression)은 그에 의해 향상된다. 제 2 필터는 제 1의 6차 필터의 계수들과 다른 계수들로 동작한다.

유리하게, 대응하는 공간적인 후방 채널의 신호는 그것이 필터들에 인가되기 전에 오디오 채널의 신호에 가산된다. 따라서, 좌측 후방 공간적인 채널의 신호는 좌측 오디오 채널의 신호에 가산되고, 우측 후방 공간적인 채널의 신호는 우측 오디오 채널의 신호에 가산된다. 공간적인 사운드 느낌은 그에 의해 향상된다.

유리하게, 후방 공간적인 채널의 신호는 그것이 오디오 채널의 신호에 가산 되기 전에 저역 통과 필터링된다. 이는 고주파수들이 아닌 단지 저주파수들만이 오디오 채널의 신호에 부가되는 것을 의미한다. 주파수가 점점 낮아질수록, 그 근원(origin)을 결정하는 것은 점점 어려워진다.

유리하게, 후방 공간적인 채널의 신호는 그것이 오디오 채널의 신호에 가산되기 전에 지연 회로를 통해 통과된다. 반향(reverberation) 또는 에코 효과(echo effect)는 그에 의해 달성된다.

신호가 반향 회로(reverberation circuit)를 통해 직접 공급되는 것은 유리한 대안이다.

도 1은 청취자의 머리 주위에 배열된 5개의 라우드스피커들을 도시하는 도면.

도 2는 공간적인 사운드를 발생시키기 위한 믹서를 도시한 도면.

도 3은 90도에 걸쳐 이동된 가상의 라우드스피커를 발생시키기 위한 가상 필터를 도시하는 도면.

도 1은 청취자(1)의 머리(2)의 주위에 5개의 실제 라우드스피커들(3, 4, 5, 6, 및 7)이 둘러싸인 것을 도시한다. 좌측 전방 라우드스피커(3)는 좌측 오디오 채널의 전기 신호를 변환한다. 우측 전방 라우드스피커(4)는 우측 오디오 채널의 전기 신호를 변환한다. 좌측 후방 서라운드 라우드스피커(5)는 좌측 후방 서라운드 채널의 전기 신호를 변환하며, 우측 후방 서라운드 라우드스피커(6)는 우측 후방 서라운드 채널의 전기 신호를 변환한다. 또한, 중앙 라우드스피커(7)는 중앙 오디오 채널의 전기 신호를 재생한다. 모든 이들 5개의 라우드스피커들은 청취자(1)의 귀들의 높이에 대응하는 평균 높이에 배열된다. 음파들 및 공간적인 사운드는, 마치 가상 라우드스피커들(9 및 10)이 청취자(1) 주위에 존재하는 것과 같은 방식으로 실제 라우드스피커들(3 및 4)에 의해 발생된다. 청취자(1)는 중앙 라우드스피커와 대면하고, 그로 인해 보는 방향(11)이 규정된다. 전방 라우드스피커들(3 및 4)은 보는 방향에 대해 +30 및 -30도에 위치되고, 후방 라우드스피커들(5 및 6)은 +110 및 -110도에 위치된다.

도 2는, 4개의 오디오 채널들에 대한 4개의 전기적으로 도전하는 라인들(16, 17, 18, 및 19)과 저주파수들에 대한 라우드스피커를 제어하는 오디오 채널들에 대한 부가적인 라인들(20 및 21) 사이에 접속되는 믹서(15) 및 중앙으로 배열된 라우드스피커(7)를 도시한다. 믹서(15)는 제 1 믹서 스테이지(22), 제 2 믹서 스테이지(23), 및 제 3 믹서 스테이지(24)를 갖는 3개의 스테이지 구성을 갖는다. 제 1 믹서 스테이지(22)는 저역 통과 필터(25) 및 제 2 저역 통과 필터(26)뿐만 아니라 제 1 지연 회로(27)와 제 2 지연 회로(28)도 포함한다. 대안적으로, 반향 유닛들(reverberation units)은 지연 회로들(27, 28) 대신에 제공될 수 있다. 제 2 스테이지(23)는 2개의 가산기들(29 및 30)을 포함한다. 제 3 믹서 스테이지는 가상 필터(31) 및 2개의 부가적인 가산기들(32 및 33)에 의해 형성된다. 라인(16) 상의 좌측 오디오 채널의 전기 신호는 부가적인 라인들(34 및 35)을 통해 가상 필터(31)에 공급된다. 또한, 라인(17) 상의 우측 오디오 채널의 전기 신호는 부가적인 라인들(36 및 37)을 통해 가상 필터(31)에 공급된다. 좌측 및 우측 오디오 채널들의 신호들은, 사운드 바디들(sound bodies)이 80도와 100도 사이, 양호하게는 85도와 95도 사이, 특히 90도의 영역에서 마치 청취자의 옆으로 위치되는 것처럼 각각의 전방 라우드스피커들(3 및 4)이 사운드들을 발생시키도록 가상의 필터(31)에서 처리된다. 이들 사운드 바디들 또는 사운드 소스들은 가상의 라우드스피커들(9 및 10)이다. 그에 따라 처리된 전기 신호들은 2개의 가산기들(32 및 33)을 통해 다시 라인들(16 및 17) 상에 좌측 및 우측 오디오 채널들의 전기 신호들로 믹싱된다. 라인(18) 상의 후방 좌측 서라운드 채널의 신호 및 라인(19) 상의 후방 우측 서라운드 채널의 신호는 이들 라인들(18 및 19)로부터 유도되고, 부가적인 라인들(38 및 39)을 통해 2개의 저역 통과 필터들(25 및 26)에 공급된다. 2500 Hz 이상의 고주파수들은 저역 통과 필터들(25 및 26)에서 필터링(filtered out)되고, 주파수는 2500 Hz로 시작하는 옥타브 당 6dB만큼 제한된다. 각각의 신호는 저역 통과 필터들(25 및 26)로부터 각각의 지연 회로들(27 및 28)에 개별적으로 이송된다. 전기 신호는 거기에서 지연된다. 지연 회로들(27 및 28)로부터, 그에 따라 처리된 신호들은 접속 라인들(40 및 41)을 통해 가산기들(29 및 30)에 공급되고, 좌측 및 우측 오디오 채널들로부터 오는 신호들로 믹싱된다. 좌측 오디오 채널의 신호는 후방 좌측 서라운드 채널의 신호로 믹싱되고, 우측 오디오 채널의 신호는 후방 우측 서라운드 채널의 신호로 믹싱된다. 가산기들(29 및 30)은 조정 가능하고, 조정 가능한 믹싱 비율들에서 신호들을 가산 또는 믹싱할 수 있다. 이어서, 이제 후방 좌측 서라운드 채널로부터 신호의 성분들을 포함하는 좌측 오디오 채널의 전기 신호는 가상 필터(31)에 도달한다. 유사하게, 이제 우측 서라운드 채널의 신호로 믹싱된 우측 오디오 채널(17)의 신호는 가상 필터(31)에 도달한다. 가상 필터(31)로부터, 처리된 신호들은 출력 라인들(42 및 43)을 통해 가산기들(32 및 33)에 도달한다.

도 3은 6차(sixth order)의 4개의 필터들(50, 51, 52, 및 53), 2개의 부가적인 지연 회로들(54 및 55)과, 2개의 부가적인 가산기들(56 및 57)을 포함하는 가상의 필터(31)를 도시한다. 필터들(50 및 51)은 필터들(52 및 53)과 다르다. 이러한 필터들은 에이. 더블유. 엠. 반 덴 엔덴(Ir. A.W.M. van den Enden) 및 엔.에이.엠. 페어회크스(Ir. N.A.M. Verhoecks)의 책 "디지털 신호 처리(Digitale Signaalbewerking)"(Digital Signal Processing), ISBN 제 90 6674 7226 호, 델타 프레스 비.브이.(Delta Press B.V.), 204쪽, 섹션 7.31 "직접 형상 I(De directe vorm I)"(The direct shape I)에서 상세하게 설명된다. 좌측 오디오 채널 및 좌측 후방 서라운드 채널의 신호들로부터 가산기에 의해 믹싱된 신호는 라인(35)을 통해 제 1의 6차 필터(first sixth-order filter; 50)에 도달하고, 거기로부터 부가적인 접속 라인(58) 및 가산기(56)를 통해 출력 라인(42)으로 통과된다. 가산기(30)에서 믹싱된 우측 후방 서라운드 채널 및 우측 오디오 채널의 신호는 라인(37)을 통해 제 2의 6차 필터 상으로 통과되고, 가산기(57) 및 부가적인 접속 라인(59)을 통해 출력 라인(43)에 도달한다. 더욱이, 가산기(29)에서 믹싱된 신호는 6차 필터(52), 지연 회로(54), 및 가산기(57)를 통해 라인(59) 상의 신호와 믹싱된다. 유사하게, 가산기(30)에서 믹싱된 신호는 필터(53) 및 지연 회로(55)를 통해 가산기(56)에 의해 접속 라인(58) 상의 신호와 믹싱되고, 출력 라인(42)에 공급된 다. 좌측 및 우측 오디오 채널들의 신호들은 필터들(52 및 53)을 통해 서로 십자형으로 믹싱된다.

디지털 신호들이 송신되면, 가산은 2개의 값들의 단순한 합을 의미한다. 모든 가산기들은 조정 가능하고, 서로에게 조정 가능한 비율들로 들어오는 신호들을 가산할 수 있다.

참조 부호들의 목록

1 청취자 2 머리

3 좌측 전방 라우드스피커 4 우측 전방 라우드스피커

5 좌측 서라운드 라우드스피커 6 우측 서라운드 라우드스피커

7 중앙 라우드스피커 8 중앙 평면

9 좌측 가상 라우드스피커 10 우측 가상 라우드스피커

11 보는 방향 15 믹서

16 좌측 오디오 채널을 위한 라인 17 우측 오디오 채널을 위한 라인

18 후방 좌측 서라운드 채널을 위한 라인

19 후방 우측 서라운드 채널을 위한 라인

20 중앙 라우드스피커를 위한 오디오 채널

21 베이스 라우드스피커를 위한 오디오 채널

22 제 1 믹서 스테이지 23 제 2 믹서 스테이지

24 제 3 믹서 스테이지 25 저역 통과 필터

26 저역 통과 필터 27 지연 회로

28 지연 회로 29 가산기

30, 32, 33 가산기 31 가상 필터

34, 35, 36, 37, 38, 39 라인

40, 41 접속 라인 42, 43 출력 라인

50, 51 제 1의 6차 필터 52, 53 제 2의 6차 필터

54, 55 지연 회로 56, 57 가산기

58, 59 접속 라인

Claims (13)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 멀티 채널 사운드 시스템에 있어서,

   입력 좌우 전방 사운드 신호들 및 입력 좌우 후방 사운드 신호들을 수신하는 입력 수단;

   상기 입력 좌우 전방 사운드 신호들에 대응하는 사운드를 재생하는 좌우 전방 라우드스피커들;

   상기 입력 좌우 전방 사운드 신호들 및 입력 좌우 후방 사운드 신호들을 수신하기 위하여 연결되어, 좌우 가상 사운드 신호들을 생성하는 생성 수단;

   상기 좌우 가상 사운드 신호들을, 각각 애플리케이션용 상기 좌우 전방 스피커들로의 좌우 전방 사운드 신호들의 출력을 형성하기 위하여 조합하는 수단을 포함하고,

   상기 좌우 전방 라우드스피커들은 상기 좌우 가상 사운드 신호들에 대응하는 좌우 가상 사운드들뿐만 아니라 상기 입력 좌우 전방 사운드 신호들에 대응하는 좌우 전방 사운드들을 재생하도록 적응되고, 상기 좌우 후방 라우드스피커들은 상기 입력 좌우 후방 사운드 신호들을 재생하도록 적응되며, 상기 재생 수단은 상기 좌우 전방 라우드스피커들로부터 소거되는 상기 좌우 가상 사운드들이, 청취자에게, 상기 청취자에 대하여 80도와 100도 사이에 공간 영역 내에 위치되는 가상 좌우 라우드스피커들로부터 발원되는 것으로 보여지도록 상기 좌우 가상 사운드 신호들을 생성하도록 적응되는, 멀티 채널 사운드 시스템.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 생성 수단은,

   상기 입력 좌측 전방 사운드 신호를 상기 입력 후방 사운드 신호와 조합하는 제 1 조합 수단;

   상기 입력 우측 전방 사운드 신호를 상기 입력 우측 후방 사운드 신호와 조합하는 제 2 조합 수단; 및

   상기 제 1 및 제 2 조합 수단과 연결되는 가상 필터로서, 상기 좌우 가상 사운드 신호들을 형성하는, 상기 가상 필터를 포함하는, 멀티 채널 사운드 시스템.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 가상 필터는,

    상기 제 1 조합 수단의 출력에 연결된 제 1 입력, 및 상기 제 2 조합 수단의 출력에 연결된 제 2 입력;

    상기 제 1 및 제 2 입력들에 각각 연결된 제 1의 6차 필터 및 제 2의 6차 필터;

    제 1 조합 회로 및 제 2 조합 회로로서, 각각은 상기 제 1의 6차 필터 및 제 2의 6차 필터의 각각의 출력들에 연결된 제 1 입력을 갖고, 상기 제 1 및 제 2 조합 회로들의 출력들은 상기 좌우 가상 사운드 신호들을 운반하는, 상기 제 1 조합 회로 및 제 2 조합 회로;

    상기 제 1 및 제 2 입력들에 각각 연결된 제 3의 6차 필터 및 제 4의 6차 필터; 및

    상기 제 3의 6차 필터 및 제 4의 6차 필터에 각각 연결된 제 1 및 제 2 지연 회로들로서, 상기 제 1 및 제 2 지연 회로들로부터의 각각의 출력들은 상기 제 1 및 제 2 조합 회로들의 각각의 제 2 입력들에 연결되고, 상기 제 1의 6차 필터 및 제 2의 6차 필터는 상기 제 3의 6차 필터 및 제 4의 6차 필터와는 상이한, 상기 제 1 및 제 2 지연 회로들을 포함하는, 멀티 채널 사운드 시스템.
11. 제 8 항에 있어서,

    상기 생성 수단은 상기 입력 좌우 후방 사운드 신호들을 필터링하기 위하여 각각 저역 통과 필터들을 포함하는 것을 특징으로 하는, 멀티 채널 사운드 시스템.
12. 제 8 항에 있어서,

    상기 생성 수단은 입력 좌우 신호들을 지연하기 위하여 각각의 지연 회로들을 포함하는 것을 특징으로 하는, 멀티 채널 사운드 시스템.
13. 제 8 항에 있어서,

    상기 생성 수단은 상기 좌우 후방 사운드 신호들이 인가되는 각각의 반향 회로들을 포함하는 것을 특징으로 하는, 멀티 채널 사운드 시스템.

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