KR100795282B1

KR100795282B1 - 자동차용 오디오 재생 장치

Info

Publication number: KR100795282B1
Application number: KR1020010056407A
Authority: KR
Inventors: 우스이준이찌; 이따바시데쯔노리
Original assignee: 소니 가부시끼 가이샤
Priority date: 2000-09-14
Filing date: 2001-09-13
Publication date: 2008-01-15
Also published as: DE10144623A1; CN1343591A; CN1250045C; US6501843B2; US20020034308A1; JP4264686B2; KR20020021343A; JP2002095096A

Abstract

본 발명에 따른 자동차용 오디오 재생 장치는, 좌채널 입력 디지털 오디오 신호 XL(Z)와 우채널 입력 디지털 오디오 신호 XR(Z)를 다음의 수식

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)

으로 표현된 출력을 위해, 각각 디지털 오디오 신호 YL(Z)와 디지털 오디오 신호 YR(Z)로 변환하기 위한 사운드 이미지 위치 보정 회로(52)- FLL(Z) 내지 GLR(Z)는 소정의 헤드 관련 전달 함수임 -와; 반사 사운드 신호를 각각 신호 YL(Z) 및 YR(Z)에 가산하기 위한 깊이 보정 회로(53)와; 보정 회로(53)의 출력 신호를 D/A 변환하기 위한 D/A 변환기 회로(6)와; 사운드 이미지 위치 보정 회로(52)내의 차분 신호의 레벨을 제어하기 위한 레벨 제어 회로(522)를 포함하여, D/A 변환기 회로(6)로부터 출력된 아날로그 오디오 신호가 각각 좌채널 스피커와 우채널 스피커에 공급한다.

사운드 이미지 위치, 헤드 관련 전달 함수, 사운드 깊이, 주파수 특성, 사운드 집중

Description

자동차용 오디오 재생 장치{AUTOMOTIVE AUDIO REPRODUCING APPARATUS}

도 1은 본 발명의 실시예를 도시하는 시스템도.

도 2는 본 발명의 실시예를 도시하는 시스템도.

도 3은 본 발명의 실시예를 도시하는 시스템도.

도 4는 본 발명의 실시예를 도시하는 시스템도.

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 설명에 도움을 주는 평면도.

도 6은 본 발명의 설명에 도움을 주는 특성도.

도 7은 본 발명의 설명에 도움을 주는 특성도.

도 8은 본 발명의 설명에 도움을 주는 특성도.

도 9는 본 발명의 설명에 도움을 주는 특성도.

도 10은 본 발명의 다른 실시예를 도시하는 시스템도.

도 11은 본 발명의 다른 실시예를 도시하는 시스템도.

도 12a 및 도 12b는 차실 내의 사운드 필드(sound field in a compartment)를 설명하는데 도움을 주는 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

51 : 주파수 특성 보정 회로

52 : 사운드 이미지 위치 보정 회로

53 : 깊이 보정 회로

522 : 레벨 제어 회로

523A, 523B : 필터 회로

본 발명은 자동차용 오디오 재생 장치에 관한 것이다.

오디오 재생 장치가 음악 등을 재생할 때, 이상적인 재생 사운드 이미지의 높이는 청취자의 눈 높이(eye level)라고 한다. 따라서, 스피커는 일반적으로 청취자의 눈 높이에 장착된다.

그러나, 자동차용 오디오 재생 장치를 가지고는 청취자(차량의 운전자 또는 탑승객, 즉 점유자)의 눈 높이에 스피커를 장착하는 것이 용이하지 않다. 도 12a에 도시된 바와 같이, 스피커는 흔히 차량 앞문의 하위 위치(①) 또는 뒷문의 하위 위치(②)에 장착된다. 그러므로, 재생 사운드가 하위 위치의 방향에서 들려 사운드 이미지가 청취자의 눈 높이보다 아래의 위치에 집중된다.

이러한 문제점을 해소하기 위한 방법으로, 고주파를 재생하기 위한 작은 직경의 스피커를 도 12a에 도시된 바와 같이 청취자의 전면의 위치(③)에 장착하는 방법이 있다. 그러나, 이 방법은 고주파의 재생 사운드와 저주파의 재생 사운드가 상이한 위치에서 출력되게 하여 별도의 재생 사운드인 것 같은 결과로 나타난다.

또한, 사운드는 그 주파수가 증가될 때 더 많이 흡수되는 경향이 있는 것으 로 알려져 있다. 따라서, 스피커가 탑승객 차실(passenger compartment)의 하위 위치에 장착될 때, 고주파 사운드는 차실의 좌석과 인테리어에 의해 흡수된다. 이것은 오디오 재생 장치에 의해 출력된 재생 사운드와 청취자가 실제로 듣게 되는 사운드가 상이하게 되는 결과로 나타난다.

전술한 상황을 해소하기 위해, 차실에서의 전달 함수를 실제적으로 결정하고 이 전달 함수에 따라 재생 사운드를 보정하는 것이 효과적이다. 그러나, 이것은 고성능 디지털 신호 처리 장치를 필요로 한다. 이러한 디지털 신호 처리 장치는 좀 더 고가이므로 소비자 오디오 재생 장치에 사용하기에는 여의치 않다.

또한, 재생 사운드가 전달 함수에 따라 보정될 때, 일반적으로 고주파가 강조되는 경향이 있다. 따라서, 사운드 볼륨 레벨이 증가될 때, 고주파 사운드가 과도하게 두드러지게 된다.

더욱이, 탑승객 차실은 음향 공간으로서 볼 때 보다 작은 공간이고, 그에 따라 재생 사운드에 영향을 준다. 그러므로, 재생 사운드는 실제적으로는 청취자에게 폭(breath)과 깊이(depth)가 부족한 것으로 들린다.

본 발명은 전술한 문제점을 해소하기 위한 것이다.

그러므로, 본 발명에 따르면,

좌채널 입력 디지털 오디오 신호 XL(Z)와 우채널 입력 디지털 오디오 신호 XR(Z)를 다음의 수식

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)

으로 표현된 디지털 오디오 신호 YL(Z)와 디지털 오디오 신호 YR(Z) 각각으로 변환하여 출력하기 위한 사운드 이미지 위치 보정 회로- FLL(Z)는 탑승객 차실 내의 청취자의 전면에 위치된 제1 좌채널 스피커와 제1 우채널 스피커에서 각각 청취자의 좌측 귀와 우측 귀까지의 헤드 관련 전달 함수(a head related transfer function)이고,

FLR(Z)는 제1 좌채널 스피커와 제1 우채널 스피커에서 각각 청취자의 우측 귀와 좌측 귀까지의 헤드 관련 전달 함수이고,

GLL(Z)는 청취자의 하위 전면에 위치된 제2 좌채널 스피커와 제2 우채널 스피커에서 각각 청취자의 좌측 귀와 우측 귀까지의 헤드 관련 전달 함수이고,

GLR(Z)는 제2 좌채널 스피커와 제2 우채널 스피커에서 각각 청취자의 우측 귀와 좌측 귀까지의 헤드 관련 전달 함수임 -와;

각각 출력 신호 YL(Z)와 YR(Z)를 지연시킴으로써 반사 사운드 신호를 발생하기 위한 반사 사운드 신호 발생 회로와;

반사 사운드 신호를 각각 출력 신호 YL(Z)와 YR(Z)에 가산하기 위한 가산 회로의 쌍과;

가산 회로쌍의 출력 신호가 제공되는 D/A 변환기 회로를 포함하며,

여기서,

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

Hm(Z) = (FLL(Z) - FLR(Z))/(GLL(Z) - GLR(Z)) 일 때,

상기 사운드 이미지 위치 보정 회로는,

입력 디지털 오디오 신호 XL(Z)와 XR(Z)를 각각 가산 및 감산하기 위한 제1 가산 회로 및 제1 감산 회로와;

각각 제1 가산 회로 및 제1 감산 회로의 출력 신호가 제공되고 Hp(Z)와 Hm(Z)의 전달 특성을 갖는 제1 디지털 필터 및 제2 디지털 필터와;

제1 디지털 필터 및 제2 디지털 필터의 출력 신호를 각각 가산 및 감산하여 출력 신호 YL(Z)와 YR(Z)를 발생하기 위한 제2 가산 회로 및 제2 감산 회로와;

제1 감산 회로와 제2 가산 회로 및 제2 감산 회로간의 신호 라인에서 제2 디지털 필터와 직렬 접속된 레벨 제어 회로를 포함하며,

상기 레벨 제어 회로는 제2 가산 회로와 제2 감산 회로에 제공되는 차분 신호의 레벨을 제어하며,

D/A 변환기 회로에서 출력된 아날로그 신호는 각각 제2 좌채널 스피커와 제2 우채널 스피커에 제공되는 것을 특징으로 하는 자동차용 오디오 재생 장치가 제공된다.

이에 따라, 가상 스피커가 청취자의 전면에 배치되고, 가상 스피커가 사운드 필드(sound field)와 사운드 이미지를 재생한다.

도 1은 본 발명에 따른 자동차용 오디오 재생 장치의 구성을 도시하고 있다. 특히, 자동차용 오디오 재생 장치는 디지털 오디오 데이터의 소스로서 예를 들어 CD 또는 MD 플레이어(1)를 갖는다. 플레이어(1)로부터 출력된 아날로그 오디오 신호는 A/D 변환기 회로(3)에 제공되어 디지털 오디오 데이터로 변환된다. 디지털 오디오 데이터는 선택기 회로(4)에 제공된다.
또한, 자동차용 오디오 재생 장치는, 예컨대 아날로그 오디오 신호의 소스로서 FM 튜너(2)를 가진다. 튜너(2)로부터 출력된 아날로그 오디오 신호는 A/D 변환기 회로(3)에 제공되어 디지털 오디오 데이터로 변환된다. 디지털 오디오 데이터는 선택기 회로(4)에 제공된다.

선택기 회로(4)는 선택기 회로에 제공되는 디지털 오디오 데이터의 세트를 선택하고, 선택된 디지털 오디오 데이터를 디지털 보정 회로(5)에 제공한다. 상세히 후술되는 디지털 보정 회로(5)는 예를 들어 DSP에 의해 형성되며, 다음과 같은 보정을 행한다:

· 스피커에 의해 재생된 사운드 이미지를 이상적인 위치에 위치시키고,

· 재생된 사운드에 폭과 깊이를 제공하고,

· 주파수 특성 등을 보정.

보정된 디지털 오디오 데이터는 D/A 변화기 회로(6)에 제공되어 아날로그 오디오 신호로 변환된다. 이 오디오 신호는 사운드 볼륨을 조정하기 위한 감쇄기 회로(7)와 출력 증폭기(8)를 통해 좌채널 스피커(9L) 및 우채널 스피커(9R)에 제공된다.

이 경우, 스피커(9L, 9R)는 예를 들어 도 12a내의 위치 (①)에 배치된다(혹은 위치 (①)에 배치될 것이다). 특히, 스피커(9L, 9R)가 앞좌석의 청취자용일 때에는 각각 차량의 좌측 및 우측 앞문의 하위 위치에 배치된다.

자동차용 오디오 재생 장치는 또한 시스템 제어를 위한 마이크로컴퓨터(11)를 갖는다. 제어키(제어 스위치)(12)가 작동될 때, 마이크로컴퓨터(11)는 키 작동에 응답하여 플레이어(1), 튜너(2), 선택기 회로(4) 또는 감쇄기 회로(7)를 제어하여 소스, 사운드 볼륨 등을 변경시킨다.

이에 따라, 스피커(9L, 9R)는 CD, MD, 방송 등의 재생 사운드를 출력한다. 이 경우, 스피커(9L, 9R)가 도 12a에서의 위치 (①)에 있는 경우에도, 재생 사운드에 의해 형성된 사운드 이미지는 디지털 보정 회로(5)의 보정 처리의 결과로 예를 들어 청취자의 눈 높이에 위치된다. 또한, 좁은 탑승객 차실에서의 경우, 재생 사운드는 더 큰 폭과 깊이의 감각(sense)을 제공한다. 더욱이, 탑승객 차실에 특정된 효과를 위해 주파수 특성이 보정된다.

[디지털 보정 회로(5)]

디지털 보정 회로(5)는 전술된 바와 같은 다양한 보정을 행한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 디지털 보정 회로(5)는 주파수 특성 보정 회로(51), 사운드 이미지 위치 보정 회로(52) 및 깊이 보정 회로(53)에 의해 등가적으로 형성된다.

이 경우, 주파수 특성 보정 회로(51)는 사운드 이미지 위치 보정 회로(52)의 설치로 인한 주파수 특성에서의 변화와 탑승객 차실에 특정된 주파수 특성에서의 불규칙성을 보정함으로써 실제로 스피커(9L, 9R)에 공급될 오디오 신호에 적합한 주파수 특성을 제공한다. 사운드 이미지 위치 보정 회로(52)는 사운드 이미지의 위치를 보정하고, 또한 사운드 폭을 보정한다. 깊이 보정 회로(53)는 반사된 사운드 신호에 의해 사운드 깊이를 보정한다.

이하에서는 보정 회로(51∼53)의 각각에 대해 설명될 것이다. 설명의 편의를 위해 보정 회로는 사운드 이미지 위치 보정 회로(52), 깊이 보정 회로(53) 및 주파수 특성 보정 회로(51)의 순으로 설명될 것이다.

[사운드 이미지 위치 보정 회로(52)]

사운드 이미지 위치 보정 회로(52)는 사운드 이미지가 청취자의 눈 높이에 위치되도록 디지털 오디오 데이터를 보정한다. 이 보정은 스피커에서 청취자의 고막까지의 범위내의 음향 특성, 즉 헤드 관련 전달 함수(HRTF)를 고려한 전달 함수를 사용함으로써 실현된다.

일반적으로, 헤드 관련 전달 함수는 다음과 같이 결정될 수 있다.

(a) 스피커와 사람의 머리 모양의 더미 헤드(dummy head)를 서로에 대해 소정 위치 관계로 배치한다.

(b) 퓨리에 변환 후에 주파수 축에 대해 평탄화되는 임펄스 신호를 테스트 신호로서 스피커에 입력한다. 부수적으로 설명하면, 테스트 신호는 타임 스트레치 펄스 신호(time stretched pulse signal)와 같은 임펄스 함수의 특성을 갖는 신호일 것이다.

(c) 더미 헤드의 인조 귀에서 임펄스 응답을 측정한다. 이 임펄스 응답은 항목 (a)의 위치 관계에서의 헤드 관련 전달 함수이다.

그러므로, 도 1 및 도 2에 도시된 장치가 헤드 관련 전달 함수를 사용할 때,

(A) 도 12a에 도시된 바와 같이, 사람의 머리 모양의 더미 헤드 DM이 표준 차량 또는 통상적인 차량의 앞좌석에 배치되고,

(B) 스피커가 예를 들어 위치 (①)과 같은 실제 스피커 위치에 배치되고, 이 경우에서의 헤드 관련 전달 함수가 결정되며,

(C) 이상적인 사운드 필드가 실현되는 위치, 예를 들어 계기판 상의 위치 (③)에 스피커가 배치되고, 이 경우에서의 헤드 관련 전달 함수가 결정된다.

그리고 나서, 사운드 이미지 위치 보정 회로(52)는 항목 (B)와 (C)의 헤드 관련 전달 함수에 기초하여 디지털 오디오 데이터를 보정한다. 이러한 데이터 보정의 결과로, 앞좌석 도어의 위치 (①)에 장착된 스피커(9L, 9R)에 의해 형성된 사운드 이미지가 전술된 바와 같이 이상적인 위치 (③)에 위치된 스피커에 의해 형성된 사운드 이미지의 위치에 있는 것이 되도록 보정된다.

먼저, 항목 (A) 내지 (C)에 따라 결정 및 분석된 헤드 관련 전달 함수 HRTF는 도 5a 및 도 5b에도 도시된 바와 같이 다음과 같이 된다.

FLL(Z) : 위치 (③)에서의 좌채널 스피커에서 좌측 귀까지의 HRTF

FLR(Z) : 위치 (③)에서의 좌채널 스피커에서 우측 귀까지의 HRTF

FRL(Z) : 위치 (③)에서의 우채널 스피커에서 좌측 귀까지의 HRTF

FRR(Z) : 위치 (③)에서의 우채널 스피커에서 우측 귀까지의 HRTF

GLL(Z) : 위치 (①)에서의 좌채널 스피커에서 좌측 귀까지의 HRTF

GLR(Z) : 위치 (①)에서의 좌채널 스피커에서 우측 귀까지의 HRTF

GRL(Z) : 위치 (①)에서의 우채널 스피커에서 좌측 귀까지의 HRTF

GRR(Z) : 위치 (①)에서의 우채널 스피커에서 우측 귀까지의 HRTF

이 경우, 전술된 바와 같이, 위치 (③)은 이상적인 사운드 필드 또는 사운드 이미지를 실현하는 스피커의 위치이고, 위치 (①)은 실제 장착된 스피커(9L, 9R)의 위치이다. 각각의 헤드 관련 전달 함수는 복소수로 표현된다.

그리고 나서, 각각의 기호를 다음으로 정의한다:

XL(Z) : 좌채널 입력 오디오 신호(보정 전의 오디오 신호)

XR(Z) : 우채널 입력 오디오 신호(보정 전의 오디오 신호)

YL(Z) : 좌채널 출력 오디오 신호(보정 후의 오디오 신호)

YR(Z) : 우채널 출력 오디오 신호(보정 후의 오디오 신호)

사운드 이미지 위치 보정 회로(52)에 의해 처리된 데이터의 양을 감소시키기 위해, 사운드 이미지 위치 보정 회로(52)는 헤드 관련 전달 함수가 "대칭"인 것으로 가정하여, 즉 다음의 수학식을 유지하는 것으로 가정하여 구성된다.

그러므로, 헤드 관련 전달 함수가 결정될 때 더미 헤드 DM을 차실 내의 앞좌석의 중앙 또는 차실의 중앙에 위치시키는 것이 바람직하다. 이에 의해 좌석간의 보정에 있어서의 차이를 감소시킬 수 있고, 각각의 좌석에 대해 유사한 보정 효과를 제공할 수 있게 된다.

수학식 1 내지 수학식 4를 유지하는 것으로 가정하여 위치 (③)에서의 스피커로부터 사운드를 듣는 감각을 제공하도록 보정하기 위해서는 다음의 수학식 5와 수학식 6을 만족하는 것으로 충분하다.

이 경우, Hp(Z) 및 Hm(Z)는 다음과 같이 정의된다:

그러므로, YL(Z) 및 YR(Z)는 다음과 같이 된다:

스테레오 음악 신호의 차분 성분이 폭과 스테레오의 감각에 대해 커다란 효과를 갖는 것으로 알려져 있다. 수학식 9와 수학식 10의 두번째 항이 스테레오 신호의 차분 성분이다. 그러므로, 두번째 항의 레벨을 제어함으로써, 공간적인 폭의 감각을 제어하는 것이 가능하다.

따라서, 수학식 9와 수학식 10의 두번째 항에 폭의 감각을 제어하기 위한 파 라미터로써 작용하는 계수 k를 승산할 때, 수학식 9와 수학식 10은 다음과 같이 표현된다:

수학식 11과 수학식 12내의 계수 k가 증가될 때, 두번째 항의 차분 성분이 강조되고, 그에 따라 재생 사운드 필드에서의 폭의 감각이 증가된다.

수학식 11과 수학식 12에 따르면, 사운드 이미지 위치 보정 회로(52)는 수학식 7과 수학식 8에 의해 표현된 특성을 갖는 필터, 레벨 제어 회로, 가산 회로 및 감산 회로에 의해 형성될 수 있다.

그러므로, 사운드 이미지 위치 보정 회로(52)는 예를 들어 도 2에 도시된 바와 같은 방식으로 형성될 수 있다. 특히, 차후에 설명될 주파수 특성 보정 회로(51)로부터의 디지털 오디오 데이터는 사운드 이미지 위치 보정 회로(52)의 입력 신호 XL(Z) 및 XR(Z)가 되고, 사운드 이미지 위치 보정 회로(52)의 출력 신호는 신호 YL(Z) 및 YR(Z)가 된다.

입력 신호 XL(Z) 및 XR(Z)는 가산 회로(521A) 및 감산 회로(521B)에 공급되어 합산 신호 (XL(Z))+XR(Z)) 및 차분 신호 (XL(Z)-XR(Z))를 형성한다. 합산 신호는 필터 회로(523A)에 공급되고, 차분 신호는 레벨 제어 회로(522)에 공급한다. 레벨 제어 회로(522)는 수학식 11과 수학식 12에서의 계수 k에 대응할 만큼의 방식 으로 차분 신호의 레벨을 제어하고, 그 후 그 결과를 필터 회로(523B)에 공급한다.

이 경우, 필터 회로(523A, 523B)는 예를 들어 70 오더(order)의 FIR 타입이며, 수학식 7과 수학식 8에 의해 표현된 전달 특성을 갖는다. 그리고 나서, 필터 회로(523A, 523B)의 출력 신호는 특정된 비율로 가산 회로(524A) 및 감산 회로(524B)에 공급되어 출력 신호 YL(Z) 및 YR(Z)를 형성한다. 출력 신호 YL(Z) 및 YR(Z)는 깊이 보정 회로(53)를 통해 D/A 변환기 회로(6)에 공급한다.

그러므로, 스피커(9L, 9R)가 앞좌석 도어 위치 (①)에 장착될 때에도, 스피커(9L, 9R)가 이상적인 위치 (③)에 배치될 때와 동일한 사운드 이미지가 재생될 수 있다.

(a) 폭의 감각 제어

전술된 바와 같이 음악 신호의 좌채널과 우채널 차분 성분이 재생 사운드의 폭과 스테레오의 감각에 대해 커다란 효과를 갖기 때문에, 도 2의 사운드 이미지 위치 보정 회로(52)는 계수 k에 대응할 만큼의 방식으로 차분 성분의 레벨을 제어하기 위해 레벨 제어 회로(522)를 갖는다. 따라서, 사운드 이미지 위치 보정 회로(52)는 재생 사운드의 공간적인 폭의 감각을 제어 및 강조할 수 있다.

그러나, 폭의 감각이 차분 성분의 레벨을 증가시킴으로써 강조될 때, 일반적으로 사운드 볼륨 레벨이 증가된 것처럼 들린다. 따라서, 도 2의 사운드 이미지 위치 보정 회로(52)의 레벨 제어 회로(522)가 차분 성분의 레벨을 제어할 때, 도 1 및 도 2에 도시된 사운드 볼륨을 조정하기 위한 감쇄기 회로(7)는 아날로그 오디오 신호의 레벨을 보정하여 재생 사운드의 볼륨을 보정한다.

그러므로, 도 1의 재생 장치는 사운드 이미지가 눈 높이에 있도록 사운드 이미지의 위치를 보정할 수 있고, 또한 충분한 사운드 폭을 제공하거나 심지어 사운드 폭의 감각을 강조할 수도 있다.

[사운드 이미지 위치 보정 회로(52)의 간략화]

도 6은 임펄스 응답의 측정에 대한 예를 도시하고 있다. 본 도면은 차량의 앞좌석의 좌측 도어 위치 (①)에 배치된 스피커에서 앞좌석의 중앙에 배치된 더미 헤드 DM의 좌측 귀로의 임펄스 응답의 측정 결과를 도시한다.

측정 결과로 명백해진 바와 같이, 임펄스 응답은 커다란 피크와 급강하부(dip)를 갖는다. 피크와 급강하부가 그대로 사운드 이미지 위치 보정 회로(52)에 가해질 때, 필터 회로(523A, 523B)의 오더가 증가되고, 그에 따라 큰 규모의 처리가 요구된다.

그러므로, 필터 회로(523A, 523B)를 간략화함으로써 사운드 이미지 위치 보정 회로(52)를 간략화하는 방법이 이하에 설명될 것이다.

(a) 주파수 축상의 평균화

예를 들어 도 6에서의 측정 결과의 주파수 축상의 진폭을 평균화함으로써, 가파른 피크와 급강하부가 평탄화되고, 전체적으로 임펄스 응답의 추세(tendency)가 사용된다. 예를 들어, 도 6에서의 측정 결과의 진폭이 평균화되어 도 7에서의 곡선 A와 B의 특성이 얻어지고, 이 곡선 A와 B의 특성에 따라 필터 회로(523A, 523B)가 구성된다.

(b) 데이터의 평탄화(flattening of data)

도 8 및 도 9는 각각 또다른 예의 임펄스 응답의 측정 결과를 도시하고 있다. 도 8은 차량 앞좌석의 좌측 도어 위치 (①)에 배치된 스피커에서 좌측 앞좌석에 배치된 더미 헤드 DM의 좌측 귀로의 임펄스 응답의 측정 결과를 나타낸다. 도 9는 차량 앞좌석의 좌측 도어 위치 (①)에 배치된 스피커에서 우측 앞좌석에 배치된 더미 헤드 DM의 좌측 귀로의 임펄스 응답의 측정 결과를 나타낸다.

일반적으로, 도 6에 도시된 임펄스 음답의 측정 결과로부터 명백해진 바와 같이, 진폭 특성은 1㎑ 미만의 주파수 대역에서 탑승객 차실 내의 측정 위치에 따라 크게 차이나는 경향이 있다. 그 이유는 차실의 밀폐 공간과 차실 내에서의 공명(잔향(standing wave)) 효과 때문이다. 따라서, 이러한 저음역에서 성분을 보정하는 것은 청취 위치를 제한하는 것을 의미한다. 또한, 저음역 성분을 보정하기 위해, 필터의 오더가 충분히 증가되어야 할 필요가 있다.

그러므로, 1㎑ 미만의 주파수 대역에서는 보정이 이루어지지 않는다. 특히, 도 7에서 직선 C에 의해 도시된 바와 같이, 1㎑ 미만에서의 응답 진폭은 그 평균 레벨로 평탄화된다. 그리고 나서, 필터 회로(523A, 523B)는 직선 C와 곡선 B의 특성에 따라 구성된다.

(c) 위상 최소화

필터의 오더를 감소시키기 위한 방법으로서, 위상 최소화로 지칭되는 방법이 있다.

수학식 7과 수학식 8이 계산될 때, 분자와 분모의 계산치의 각각에 대해 위상 최소화가 수행되고, 그리고 나서 나눗셈이 수행된다. 이에 의해 필터 회로(523A, 523B)의 오더가 감소된다.

또한, 분자와 분모를 가지고 수학식 7과 수학식 8을 나눗셈한 결과치에 대해 위상 최소화가 수행될 때, 필터 회로(523A, 523B)의 오더가 더 많이 감소될 수 있다.

그러나, 실험에 따르면, 사운드 이미지의 보정의 결과는 분자와 분모의 계산치의 각각에 대해 위상 최소화가 수행되고나서 나눗셈이 수행될 때가 분자와 분모를 가지고 나눗셈한 결과치에 대해 위상 최소화가 수행될 때보다 더 우수하다.

상기한 항목 (a) 내지 (c)는 필터 회로(523A, 523B)의 오더를 감소시키고 그에 따라 사운드 이미지 위치 보정 회로(52)를 감소시킬 수 있게 한다.

[깊이 보정 회로(53)]

일반적으로, 방 또는 홀의 벽, 천정 등에서 반사되는 사운드를 시뮬레이션함으로써, 재생 사운드에 깊이를 부가하는 것이 가능하게 된다. 깊이 보정 회로(53)는 재생 사운드의 신호를 직접 사운드의 신호(오리지널 신호)에 부가함으로써 재생 사운드에 깊이를 부가한다. 깊이 보정 회로(53)는 예를 들어 도 3에 도시된 방식으로 형성된다.

사운드 이미지 위치 보정 회로(52)의 출력 신호(디지털 오디오 데이터) YL(Z) 및 YR(Z)는 직접 사운드에 대응하고, 신호 YL(Z) 및 YR(Z)는 가산 회로(531L, 531R)를 통해 D/A 변환기 회로(6)에 공급한다. 신호 YL(Z) 및 YR(Z)는 또한 특정된 반사 사운드의 신호를 형성하기 위해 추후 설명될 처리 회로(532L, 532R) 내지 처리 회로(537L, 537R)에도 공급된다. 반사 사운드의 신호는 가산 회 로(531L, 531R)에 공급한다.

그러므로, 가산 회로(531L, 531R)는 반사 사운드의 신호를 직접 사운드의 신호에 가산하고, 그 결과의 출력 신호를 D/A 변환기 회로(6)에 공급한다. 가산 회로(531L, 531R)는 이에 의해 반사 사운드를 직접 사운드에 가산한다. 따라서, 더 큰 깊이를 갖는 재생 사운드를 얻는 것이 가능하다.

(a) 음성의 불투명한 사운드 이미지(blurred sound image of vocal)

전술된 바와 같이, 반사 사운드를 직접 사운드에 부가함으로써, 재생 사운드에 깊이를 부가하는 것이 가능하게 된다. 그러나, 반사 사운드로서 단지 지연된 사운드를 직접 사운드에 부가하는 것은 깊이의 감각에 관한 효과가 적게 나타나며, 뮤직 음성의 불투명한 사운드 이미지의 결과로 나타난다.

따라서, 도 3의 보정 회로(53)는 반사 사운드의 신호를 다음과 같이 형성한다. 사운드 이미지 위치 보정 회로(52)의 출력 신호 YL(Z) 및 YR(Z)는 대역 감쇄 필터(532L, 532R)에 공급한다. 필터(532L, 532R)는 음악 신호내의 음성 성분을 제한하고, 이에 의해 반사 사운드의 신호가 직접 사운드의 신호에 부가될 때 음성의 사운드 이미지가 불투명하게 되는 것을 방지한다.

그러므로, 필터(532L, 532R)는 예를 들어 2 오더의 IIR 타입이며, 다음의 성질(괄호내의 값이 최적값임)을 갖는다.

센터 주파수 : 500㎐ 내지 3㎑(800㎐)

센터 주파수에서의 감쇄의 양 : 6dB 내지 30dB(19dB)

센터 주파수에서의 Q : 1.0 내지 3.0(2.0)

(b) 반사 사운드 신호의 레벨 보상

필터(532L, 532R)는 신호에 의해 소유된 에너지를 감소시킨다. 따라서, 필터(532L, 532R)의 출력 신호는 가산 회로(533L, 533R)에 공급되며, 또한 사운드 이미지 위치 보정 회로(52)의 감산 회로(521B)로부터 출력된 차분 신호 (XL(Z)-XR(Z))도 가산 회로(533L, 533R)에 공급한다. 그 후, 가산 회로(533L, 533R)로부터 감쇄 보상된 신호가 추출된다.

첨언하면, 이 경우, 감산 회로(521B)에서 가산 회로(533L, 533R)로 공급되는 차분 신호는 예를 들어 필터(532L, 532R)에서 가산 회로(533L, 533R)로 공급되는 것보다 6dB 더 낮은 레벨에 있다.

(c) 저음의 둔탁함(muddiness of bass sound)

저주파 성분이 반사 사운드에 포함될 때, 저주파 사운드는 둔탁하게 되어 청감의 관점에서 바람직하지 않다. 따라서, 가산 회로(533L, 533R)의 출력 신호는 고역 통과 필터(534L, 534R)에 공급되어 청감의 관점에서 바람직하지 않은 저주파 성분이 제거된다. 필터(534L, 534R)는 예를 들어 2 오더의 IIR 타입이며, 다음의 성질(괄호안의 값이 최적값임)을 갖는다.

컷오프 주파수 : 50㎐ 내지 400㎐(200㎐)

센터 주파수에서의 Q : 0.7071(0.7071)

(d) 깊이의 향상

실험에 따르면, 반사 사운드의 음질을 변화시키고 반사 사운드로서 상이한 위치에 집중된 사운드를 부가하는 것은 깊이의 향상에 효과적이다.

따라서, 필터(534L, 534R)의 출력 신호는 반사 사운드의 음질이 변화되도록 고증폭 필터(high boost filter)(535L, 535R)에 공급한다. 필터(535L, 535R)는 예를 들어 2 오더의 IIR 타입이며, 다음의 성질을 갖는다.

턴오버 주파수 : 800㎐ 내지 2㎑

고주파수에서의 증폭의 양 : 3dB 내지 8dB

(e) 고주파수 보정

필터(535L, 535R)는 필요 이상으로 고주파수를 강조하는 경향이 있다. 그러므로, 필터(535L, 535R)의 출력 신호는 고주파수가 억제되도록 저역 통과 필터(536L, 536R)에 공급한다. 필터(536L, 536R)는 예를 들어 2 오더의 IIR 타입이며, 다음의 성질을 갖는다(괄호안의 값이 최적값임).

컷오프 주파수 : 1㎑ 내지 10㎑(3㎑)

센터 주파수에서의 Q : 0.7071(0.7071)

(f) 반사 사운드의 시뮬레이션

깊이 보정 회로(53)의 최종단인 반사 사운드의 신호는 필터(536L, 536R)의 출력 신호를 지연시킴으로써 획득될 수 있다. 그러므로, 필터(536L, 536R)의 출력 신호는 반사 사운드 신호 발생 회로(537L, 537R)에 공급한다. 도 3의 경우에서, 각각의 반사 사운드 신호 발생 회로는 3개의 탭을 갖는 지연 회로(5371), 지연 회로(5371)의 탭 출력이 각각 공급되는 계수 회로(5372∼5374) 및 계수 회로의 출력 신호를 함께 가산하는 가산 회로(5375)를 포함한다.

이 경우에서, 디지털 오디오 데이터의 1 샘플링 주기 τ가 τ=1/44.1㎑ 로 제안될 때, 발생 회로(537L)는 예를 들어 다음의 성질을 갖는다(괄호안의 값이 최적값임).

지연 회로(5371)의 제1 탭의 지연 시간 : 840τ(552τ)

지연 회로(5371)의 제2 탭의 지연 시간 : 2800τ(1840τ)

지연 회로(5371)의 제3 탭의 지연 시간 : 3500τ(2300τ)

계수 회로(5372)의 계수(이득) : -18dB

계수 회로(5373)의 계수(이득) : -14dB

계수 회로(5374)의 계수(이득) : -14dB

발생 회로(537R)는 예를 들어 다음의 성질을 갖는다(괄호안의 값이 최적값임).

지연 회로(5371)의 제1 탭의 지연 시간 : 770τ(506τ)

지연 회로(5371)의 제2 탭의 지연 시간 : 2800τ(1840τ)

지연 회로(5371)의 제3 탭의 지연 시간 : 3360τ(2208τ)

계수 회로(5372)의 계수(이득) : -18dB

계수 회로(5373)의 계수(이득) : -14dB

계수 회로(5374)의 계수(이득) : -14dB

그러므로, 가산 회로(5375, 5375)는 각각 적합하게 보정된 주파수 특성을 갖는 반사 사운드의 신호를 출력한다. 그러므로, 가산 회로(5373, 5375)로부터 출력된 반사 사운드의 신호는 전술된 바와 같이 가산 회로(531L, 531R)에 공급되어 직접 사운드의 신호 YL(Z) 및 YR(Z)에 가산된다.

첨언하면, 이 경우, 가산 회로(531L, 531R)에 공급된 반사 사운드의 신호는 예를 들어 직접 사운드의 신호 YL(Z) 및 YR(Z)의 레벨보다 6dB 더 낮다. 또한, 이 경우, 반사 사운드 신호의 레벨과 지연 회로(5371, 5371)의 지연 시간이 가변적으로 될 때, 사운드 깊이가 변화될 수 있다.

[주파수 특성 보정 회로(51)]

주파수 특성 보정 회로(51)는 예를 들어 도 4에 도시된 바와 같은 방식으로 형성된다. 주파수 특성 보정 회로(51)는 하술되는 바와 같이 다양한 주파수 특성 보정을 행하여 더욱 적합한 사운드 이미지 또는 재생 사운드 필드를 실현한다.

(a) 저주파 성분의 보정

전술된 바와 같은 사운드 이미지의 위치에 대한 보정은 고주파 레벨에서의 증가의 결과로 나타나는 경향이 있다. 따라서, 도 4의 보정 회로(51)에서의 선택기(4)의 출력 신호는 저주파를 증폭시키기 위해 대역 증폭 필터(511L, 511R)에 공급한다. 그러므로, 출력 사운드의 주파수 균형이 보정된다.

필터(511L, 511R)는 예를 들어 2 오더의 IIR 타입이며, 다음의 성질을 갖는다(괄호안의 값이 최적값임).

센터 주파수 : 20㎐ 내지 120㎐(62㎐)

센터 주파수에서의 증폭의 양 : 2dB 내지 18dB(6.0dB)

센터 주파수에서의 Q : 1.0 내지 3.0(1.2)

(b) 차실 내의 공명(잔향) 효과의 감소

탑승객 차실의 내부는 복잡한 형태의 밀폐 공간이다. 밀폐 공간은 스피커로 부터 출력된 사운드와의 공명의 결과로 잔향이 형성되는 "차실 내 공명 현상"을 야기한다.

연구에 따르면, 차실 내 공명 현상의 효과는 일반적으로 800㎐ 미만의 주파수 대역에서 가장 두드러진다. 이것은 "머플 사운드(muffled sound)"의 결과로 나타난다. 그러므로, 100㎐ 내지 800㎐의 주파수 대역내의 사운드의 출력 레벨이 낮아질 때, 음악 신호의 감지 음질에 현저한 영향을 주지않고서 머플 사운드가 감소될 수 있다.

그러므로, 주파수 특성 보정 회로(51)내의 필터(511L, 511R)의 출력 신호는 차실 내의 공명을 감소시키기 위해 대역 감쇄 필터(512L, 512R)에 공급한다.

필터(512L, 512R)는 2 오더의 IIR 타입이며, 다음의 성질을 갖는다(괄호안의 값이 최적값임).

센터 주파수 : 150㎐ 내지 600㎐(300㎐)

센터 주파수에서의 감쇄의 양 : 3dB 내지 6dB(3dB)

센터 주파수에서의 Q : 2.0 내지 4.0(3.0)

(c) 사운드 볼륨 조정과 연동된 효과 조정

전술된 바와 같이, 사운드 이미지의 위치에 대한 이전의 보정은 일반적으로 고주파 레벨에서의 증가의 결과로 나타나는 경향이 있다. 그 결과, 사운드 볼륨이 증가될 때, 고주파 사운드가 과도하게 두드러지게 된다.

이에 따라, 필터(512L, 512R)의 출력 신호는 가변 고주파 감쇄 필터(쉘빙 필터(shelving filter))(513L, 513R)에 공급한다. 필터(513L, 513R)에는 마이크로컴 퓨터(11)로부터의 고주파에서의 감쇄의 양을 제어하기 위한 신호도 공급된다.

필터(513L, 513R)는 예를 들어 오더 1의 IRR 타입이며, 다음의 성질을 갖는다(괄호안의 값이 최적값임).

턴오버 주파수 : 1㎑ 내지 3㎑(2.5㎑)

고주파에서의 감쇄의 양 : 0dB 내지 12dB

키(12)의 사운드 볼륨 조정 키가 작동될 때, 마이크로컴퓨터(11)는 감쇄기 회로(7)에서의 감쇄의 양을 제어하여 재생 사운드의 볼륨을 조정한다. 마이크로컴퓨터(11)는 사운드 볼륨이 커질수록 필터(513L, 513R)내의 고주파에서의 감쇄의 양을 더 크게 하도록 필터(513L, 513R)내의 고주파에서의 감쇄의 양을 동시적으로 제어한다.

따라서, 높은 볼륨 레벨에서 고주파 사운드가 억제된다. 그러므로, 임의의 볼륨 레벨에서의 적합한 재생을 수행하고 재생의 효과 제어를 용이하게 수행할 수 있게 된다.

(d) 고주파 스피커가 차량에 장착된 경우

일부 유형의 차량은 도 12a내의 위치 (③) 주위에 배치된 고주파 스피커를 갖는다. 사운드 이미지 위치에 대한 전술한 보정이 이루어질 때, 사운드 이미지는 위치 (③)에 있는 것으로 보정된다. 따라서, 이러한 고주파 스피커의 제공은 별도의 사운드 이미지의 결과로 나타나지 않는다.

그러나, 고주파 스피커가 위치 (③) 주위에 배치될 때, 위치 (①)에만 스피커가 배치될 때보다 더 많은 고주파 사운드가 청취자에게 도달하여 고주파 사운드 가 강조된다.

이에 따라, 필터(513L, 513R)의 출력 신호는 고주파 사운드를 감쇄하기 위해 고주파 감쇄 필터(쉘빙 필터(shelving filter; 514L, 514R))에 공급한다. 필터(514L, 514R)의 출력 신호는 주파수 특성 보정 회로(51)의 출력 신호로서 공급된다.

그러므로, 필터(514L, 514R)는 예를 들어 1 오더의 IIR 타입이며, 다음의 성질을 갖는다(괄호안의 값이 최적값임).

턴오버 주파수 : 3㎑ 내지 8㎑(1㎑)

고주파수에서의 감쇄의 양 : 0dB 내지 12dB, 사용자에 의해 가변됨

첨언하면, 고주파 스피커가 배치되지 않을 때(위치 (③)의 주위에), 필터(514L, 514R)내의 고주파에서의 감쇄의 양은 0dB로 설정될 것이다.

[개요]

전술된 바와 같이, 도 1 내지 도 4에 도시된 자동차용 오디오 재생 장치는 실제 스피커가 장착될 수 없는 위치에 배치된 가상 스피커를 가지며, 이에 의해 가상 스피커로부터 출력된 재생 사운드를 듣는 감각을 제공할 수 있다. 따라서, 차실 내에 이상적인 사운드 필드 및 사운드 이미지를 생성하는 것이 가능하게 된다.

이에 따라, 더 낮은 위치에서의 사운드 이미지의 집중화를 방지하고 이상적인 눈 높이에 사운드 이미지를 집중시킬 수 있게 된다. 또한, 고주파를 재생하기 위해 소형 스피커가 상위 위치에 배치될 때 야기되는 문제점, 즉 별도의 사운드 이미지를 듣게 되는 문제점을 해소할 수 있어서 단일 스피커로부터 출력된 사운드를 듣는 감각을 제공할 수 있다.

더욱이, 사운드 필드의 공간적인 폭은 차분 성분의 레벨을 제어함으로써 보정될 수 있다. 또한, 사운드 볼륨 레벨에 따라 최적의 보정을 이룰 수 있다. 또한, 재생 사운드에 반사 사운드를 포함시키기 위해 깊이 보정 회로(53)가 제공된다. 따라서, 더 큰 깊이를 갖는 재생 사운드를 얻을 수 있게 된다.

더욱이, 사운드 이미지 위치 보정 회로(52)는 간략화될 수 있으며, 제한된 처리 용량을 갖는 DSP 로도 기대된 결과를 달성할 수 있다. 또한, 전달 함수를 결정하는 것만으로도 임의의 형태를 갖는 차량의 유형에 대해 최적의 보정이 이루어질 수 있다.

더욱이, 복수의 전달 함수를 평균화함으로써 복수 유형의 차량에 대한 효과적인 보정 필터 회로가 발생될 수 있다. 그러므로, 보정 필터 회로는 어떠한 유형의 차량에 대해서도 폭넓게 사용될 수 있다.

[자동차용 오디오 재생 장치의 개괄 설명]

일반적으로 스테레오 재생을 위해서는 좌측 스피커와 우측 스피커가 청취자에 대해 대칭 위치에 배치되고 스피커에 의해 재생된 사운드 이미지가 청취자의 앞에 집중되어야 하는 것이 이상적이다.

그러나, 도 12a를 참고하여 설명된 바와 같이, 자동차용 오디오 재생 장치의 스피커는 앞좌석을 위해서는 앞문의 하위 위치 (①)에 배치되고, 뒷좌석을 위해서는 뒷문의 하위 위치 (②)에 또는 도 12b에 도시된 바와 같은 뒤쪽 트레이(rear tray)의 위치 (④)에 배치된다.

그러므로, 예를 들어 앞쪽 우측에 배치된 스피커로부터 출력된 재생 사운드가 앞쪽 우측 좌석내의 점유자에게 도달하고나서 다른 스피커로부터 출력된 재생 사운드가 지연 후에 점유자에게 도달한다. 따라서, 점유자는 서로 위상이 다른 재생 사운드를 듣게 되어 정밀한 사운드 집중이 가능하지 않게 된다.

일부 자동차용 오디오 재생 장치는 점유자의 착석 위치(좌석 위치)에 따라 최적으로 재생된 사운드 필드를 실현하는 "좌석 위치 기능"으로 지칭된 기능을 갖는다.

도 10은 본 발명이 좌석 위치 기능을 갖는 자동차용 오디오 재생 장치에 적용되는 경우를 도시하고 있다. 처리 수단(1∼9R)은 디지털 보정 회로(5)의 부분을 제외하고는 도 1의 장치에서와 동일한 방식으로 형성된다. 뒷좌석을 위한 좌채널과 우채널의 디지털 오디오 데이터는 디지털 보정 회로(5)로부터 추출되며, 이에 대해서는 상세히 후술될 것이다.

디지털 오디오 데이터의 지연 시간 및 주파수 특성은 좌석 위치 기능에 따라 보정된다. 디지털 오디오 데이터는 D/A 변환기 회로(6B)에 공급되어 아날로그 오디오 신호로 변환된다. 오디오 신호는 사운드 볼륨을 조정하기 위한 감쇄기 회로(7B)와 출력 증폭기(8B)를 통해 좌채널 스피커(9LB)와 우채널 스피커(9RB)에 공급한다. 이 경우, 스피커(9LB, 9RB)는 예를 들어 도 12a의 위치 (②) 또는 도 12b의 위치 (④)에 배치된다.

그러므로, 스피커(9L, 9R, 9LB, 9RB)에 의해 재생된 사운드에 의해 형성된 사운드 이미지는 예를 들어 청취자의 눈 높이에 위치되고, 재생 사운드는 더 큰 폭 과 깊이의 감각을 제공한다. 이 경우, 이들 효과는 청취자의 착석 위치에 상관없이 얻어질 수 있다.

[디지털 보정 회로(5) - 두번째]

디지털 보정 회로(5)는 예를 들어 도 11에 도시된 바와 같이 형성되어 좌석 위치 기능을 실현한다. 특히, 깊이 보정 회로(53)로부터 출력된 디지털 오디오 데이터는 지연 회로(54L, 54R)를 통해 D/A 변환기 회로(6)에 공급되어 아날로그 오디오 신호로 변환된다.

저주파 성분은 사운드 이미지의 집중화에 많은 영향을 주지는 않는다. 그러나, 저주파 사운드의 감지 음질을 향상시키기 위해, 필터(511L, 511R)로부터 출력된 디지털 오디오 데이터가 가변 고주파 감쇄 필터(쉘빙 필터)(515LB, 515RB)에 공급되어 고주파 사운드가 감쇄된다.

이 경우, "좌석 위치"가 앞좌석에서의 일부 위치, 즉 앞좌석들, 우측 앞좌석 또는 좌측 앞좌석이 되도록 설정될 때, 필터(515LB, 515RB)는 뒤쪽 스피커(9LB, 9RB)로부터 출력된 재생 사운드의 고주파 성분을 억제하고, 이에 의해 사운드 이미지가 뒷방향으로 들어오지 못하게 된다.

그러므로, 필터(515LB, 515RB)는 예를 들어 1 오더의 IIR 타입이며, 다음의 성질을 갖는다.

턴오버 주파수 : 3㎑

고주파에서의 감쇄의 양 : 마이크로컴퓨터(11)에 의해 제어됨

필터(515LB, 515RB)의 출력 신호는 지연 회로(54LB, 54RB)를 통해 D/A 변환 기 회로(6B)에 공급되어 아날로그 오디오 신호로 변환된다.

지연 회로(54L, 54R, 54LB, 54RB)는 점유자의 착석 위치에 따라 스피커(9L, 9R, 9LB, 9RB)로부터 출력된 재생 사운드의 위상을 조정하기 위해 제공된다. 지연 회로(54LB, 54RB)는 스피커(9L, 9R)로부터 출력된 재생 사운드가 뒤쪽 스피커(9LB, 9RB)로부터 출력된 재생 사운드보다 10 내지 20㎳ 일찍 앞좌석의 점유자에게 도달하도록 하기 위해 제공된다. 지연 회로(54L∼54RB)의 지연 시간은 마이크로컴퓨터(11)에 의해 제어된다.

이러한 구성으로, 점유자의 착석 위치를 입력하기 위해 제어 키(12)의 소정 키가 작동될 때, 마이크로컴퓨터(11)는 이 작동에 응답하여 필터(515LB, 515RB)내의 고주파에서의 감쇄의 양과 지연 회로(54L∼54RB)의 지연 시간을 제어한다. 따라서, 지연 회로(54L∼54RB)는 스피커(9L∼9RB)로부터 출력된 재생 사운드가 점유자에 도달될 때에는 서로 동상이 되도록 한다. 그 결과, 사운드 이미지를 정밀하게 집중하는 것이 가능하게 된다.

또한, 필터(515L, 515B)가 뒤쪽 스피커(9LB, 9RB)로부터 출력된 재생 사운드의 고주파 성분을 감쇄하기 때문에, 앞좌석의 점유자에 의해 감지된 사운드 이미지의 위치는 뒤쪽 방향으로 들어오지 않을 것이다. 이것은 또한 사운드 이미지의 정밀한 집중화에 기여한다.

또한, 인간의 청감은 선행 효과(precedence effect; Hass 효과), 즉 강조되는 것보다 약 10㎳ 내지 20㎳ 일찍 도착하는 사운드를 감지하는 특성을 갖는다. 지연 회로(54LB, 54RB)가 전면 스피커(9L, 9R)로부터 출력된 재생 사운드를 뒤쪽 스피커(9LB, 9RB)로부터 출력된 재생 사운드보다 10㎳ 내지 20㎳ 정도 선행하도록 하므로, 전면 스피커(9L, 9R)로부터 출력된 재생 사운드가 강조된다. 따라서, 전체적인 사운드 볼륨을 감소시키지 않고 앞쪽에 사운드 이미지를 집중할 수 있게 된다.

더욱이, 사운드 이미지의 집중화에 많은 영향을 주지 않는 저주파 성분이 스피커(9LB, 9RB)로부터 출력되므로, 전체적인 음압(sound pressure) 레벨이 낮아지지 않거나 또는 저주파 사운드의 두께(thickness)가 감소되지 않는다. 또한, 자동차용 오디오 시스템의 뒤쪽 스피커가 일반적으로 앞쪽 스피커보다 직경이 더 크므로, 저주파 출력용의 스피커(9LB, 9RB) 성능의 전체적인 사용을 이룰 수 있게 된다.

더욱이, 선행 효과 때문에, 앞쪽 스피커(9L, 9R)로부터 출력된 재생 사운드가 강조된 것으로 감지되며, 따라서 DSP 등의 성능이 전면 스피커(9L, 9B)에 공급되는 오디오 신호의 신호 라인에만 설정될 그래픽 이퀄라이저 처리와 같은 신호 처리를 허용할 때에도, 그 처리의 효과는 전체 차실에서 발생된다.

전술한 설명에서, 점유자의 착석 위치는 제어 키(12)를 통해 입력된다. 그러나, 점유자의 착석 위치는 차실에 설치된 적외선 센서 또는 좌석에 설치된 압력 센서를 통해 검출되어 그 검출 출력에 따라 착석 위치에 대응하는 성질을 갖도록 마이크로컴퓨터(11)에 의해 필터(515LB, 515RB) 및 지연 회로(54L∼54RB)가 제어될 수도 있다.

[본 명세서에 사용된 약어의 목록]

A/D : 아날로그 대 디지털

CD : 컴팩트 디스크

D/A : 디지털 대 아날로그

DSP : 디지털 신호 처리 장치

FIR : 유한 임펄스 응답

FM : 주파수 변조

HRTF : 헤드 관련 전달 함수

IIR : 무한 임펄스 응답

MD : 미니 디스크

Q : 음질

본 발명에 따르면, 스피커의 장착 위치가 제한되는 경우에도 사운드 이미지가 이상적인 눈 높이에 집중될 수 있다. 또한, 더 큰 폭과 깊이의 감각을 제공할 수 있고 청취자의 선호에 따라 폭과 깊이의 감각을 조정할 수 있다.

또한, 보정 필터 회로가 간략화될 수 있고, 그에 따라 제한된 처리 능력을 갖는 DSP로도 기대된 결과를 얻을 수 있다. 더욱이, 전달 함수를 결정하는 것에 의해서만으로도 임의의 형태를 갖는 차량의 유형에 대해 최적의 보정이 이루어질 수 있다. 더욱이, 복수의 전달 함수를 평균화함으로써 복수 유형의 차량을 위한 효과적인 보정 필터 회로가 발생될 수 있다. 그러므로, 보정 필터 회로는 어떠한 유형의 차량에 대해서도 폭넓게 사용될 수 있다.

Claims

자동차용 오디오 재생 장치에 있어서,

좌채널 입력 디지털 오디오 신호 XL(Z)와 우채널 입력 디지털 오디오 신호 XR(Z)를 다음의 수식:

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)

으로 표현된 좌채널 출력 디지털 오디오 신호 YL(Z)와 우채널 출력 디지털 오디오 신호 YR(Z) 각각으로 변환하여 출력하기 위한 사운드 이미지 위치 보정 회로- 상기 FLL(Z)는 탑승객 차실 내의 청취자의 전면에 위치된 제1 좌채널 스피커와 제1 우채널 스피커에서 각각 상기 청취자의 좌측 귀와 우측 귀까지의 헤드 관련 전달 함수이고,

상기 FLR(Z)는 상기 제1 좌채널 스피커와 상기 제1 우채널 스피커에서 각각 상기 청취자의 우측 귀와 좌측 귀까지의 헤드 관련 전달 함수이고,

상기 GLL(Z)는 상기 청취자의 하위 전면에 위치된 제2 좌채널 스피커와 제2 우채널 스피커에서 각각 상기 청취자의 좌측 귀와 우측 귀까지의 헤드 관련 전달 함수이고,

상기 GLR(Z)는 상기 제2 좌채널 스피커와 상기 제2 우채널 스피커에서 각각 상기 청취자의 우측 귀와 좌측 귀까지의 헤드 관련 전달 함수임 -;

상기 좌채널 출력 디지털 오디오 신호 YL(Z)와 상기 우채널 출력 디지털 오디오 신호 YR(Z)를 각각 지연시킴으로써 반사 사운드 신호를 발생하기 위한 반사 사운드 신호 발생 회로;

상기 반사 사운드 신호를 각각 상기 좌채널 출력 디지털 오디오 신호 YL(Z)와 상기 우채널 출력 디지털 오디오 신호 YR(Z)에 가산하기 위한 한 쌍의 가산 회로; 및

상기 한 쌍의 가산 회로의 출력 신호가 제공되는 D/A 변환기 회로

를 포함하고,

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

Hm(Z) = (FLL(Z) - FLR(Z))/(GLL(Z) - GLR(Z)) 일 때,

상기 사운드 이미지 위치 보정 회로는,

상기 입력 디지털 오디오 신호 XL(Z)와 XR(Z)를 각각 가산 및 감산하기 위한 제1 가산 회로 및 제1 감산 회로;

상기 제1 가산 회로 및 상기 제1 감산 회로의 출력 신호가 각각 제공되고, 상기 Hp(Z)와 상기 Hm(Z)의 전달 특성을 갖는 제1 디지털 필터 및 제2 디지털 필터;

상기 제1 디지털 필터 및 상기 제2 디지털 필터의 출력 신호를 각각 가산 및 감산하여 상기 좌채널 출력 디지털 오디오 신호 YL(Z)와 상기 우채널 출력 디지털 오디오 신호 YR(Z)를 발생시키기 위한 제2 가산 회로 및 제2 감산 회로; 및

상기 제1 감산 회로와 상기 제2 가산 회로 및 상기 제2 감산 회로간의 신호 라인에서 상기 제2 디지털 필터와 직렬 접속된 레벨 제어 회로

를 포함하며,

상기 레벨 제어 회로는 상기 제2 가산 회로와 상기 제2 감산 회로에 제공되는 차분 신호의 레벨을 제어하고,

상기 D/A 변환기 회로에서 출력된 아날로그 신호는 각각 상기 제2 좌채널 스피커와 상기 제2 우채널 스피커에 제공되는 것을 특징으로 하는 자동차용 오디오 재생 장치.
제1항에 있어서, 상기 한 쌍의 가산 회로에 공급된 상기 반사 사운드 신호의 지연 시간 또는 레벨이 제어되는 것을 특징으로 하는 자동차용 오디오 재생 장치.
제2항에 있어서, 상기 반사 사운드 신호가 되는 상기 좌채널 출력 디지털 오디오 신호 YL(Z) 및 우채널 출력 디지털 오디오 신호 YR(Z)의 주파수 특성을 보정하기 위한 보정 회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 오디오 재생 장치.
제2항에 있어서, 상기 사운드 이미지 위치 보정 회로의 앞쪽의 단에 주파수 특성 보정 회로가 제공되는 것을 특징으로 하는 자동차용 오디오 재생 장치.
제1항에 있어서, 적어도 상기 사운드 이미지 위치 보정 회로, 상기 반사 사운드 신호 발생 회로, 및 상기 한 쌍의 가산 회로는 DSP에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 오디오 재생 장치.