KR100909971B1 - 다중-채널 오디오 변환기 - Google Patents

Abstract

초기의 오디오 신호들(

, x_l, x_r)로부터 다른 오디오 신호들(

,u_l,u_r,u_c,u_s)을 발생하는 방법 및 오디오 변환기, 상기 초기의 오디오 신호들(

)로부터 (수단 (23)에서) 선택적으로 정보 신호가 유도된다. 초기의 오디오 신호(

, x_r, x_l)에 기초해서, 실질적으로 상호 횡단하는, 우세한 신호 y(k) 및 잔여 신호(또는 신호들) q(k)이 결정된다(수단(21 및 22)). 적어도 2개의 주파수 범위들에서, 우세한 신호의 주파수 성분들이 분석되고(수단(24)), 우세한 신호에서 하나 이상의 주파수 범위들 내의 우세한 신호의 주파수 범위 성분(y_b(k))을 뺀 신호에 대응하는 차 신호 y_r((y(k)-y_b(k))가 형성된다. 차 오디오 신호 y_r 및 잔여 신호 q(k)는 상기 다른 오디오 신호

로 변환되며(수단(25)), 즉 공식(Ⅰ)이다. 양호하게, 상기 수단(25)에서, 주파수 범위 성분도 또한 차 신호와는 다르게 변환되며, 즉 T

M을 갖는 공식(Ⅱ)이다.

다중-채널 오디오 변환기, 변환 수단, 결정 수단, 분석 수단

Description

다중-채널 오디오 변환기{Multi-channel audio converter}

본 발명은 초기 오디오 신호들(

)을 다른 오디오 신호들(

)로 변환시키는 수단을 포함하는, 다중-채널 오디오 변환기에 관한 것이다.

본 발명은 또한 초기의 오디오 신호들(

)로부터 오디오 신호(

)를 발생하는 방법에 관한 것이며, 이 방법에서 상기 초기의 오디오 신호들(

)로부터 정보 신호가 유도되어, 상기 초기의 오디오 신호들(

)을 상기 다른 오디오 신호들(

)로 변환시키는데 이용된다.

그러한 다중-채널 스테레오 시스템 및 방법은 EP-A-0 757 506에 공지되어 있다. 공지의 시스템은 소위 카라오케 시스템이며, 이 시스템에서는, 인코딩 프로세스 동안 기록 매체 내에 임베딩된 서라운드 채널들이 이용된다.

공지의 시스템 및 방법의 단점은 공지의 시스템 및 방법이 인코딩 및 디코딩을 위한 특별한 방법을 필요로 한다는 것이다. 기존의 CD들이 공지의 시스템용으로 특별히 인코딩되어 있지 않다면, 시스템은 기존의 CD상에서 작동하지 않는다.

그러므로, 본 발명의 목적은 기존의 CD와 같은 오디오 운반체(carrier)들을 취급할 수 있는 시스템 및 대응하는 방법을 제공하여, 이용자가 기록된 오디오 신호와 상호작용(interactive) 할 수 있도록 하는 것이다.

게다가, 본 발명에 따른 다중-채널 변환기는, 변환 수단이, 초기의 오디오 신호(

)에 기초하여, 실질적으로 상호 횡단하는, 우세한 신호(y(k)) 및 하나 이상의 잔여 신호들(q(k))을 결정하는 결정 수단과, 적어도 2개의 주파수 범위들에서 우세한 신호의 주파수 성분들을 분석하는 분석 수단과, 우세한 신호(y(k))에서 하나 이상의 주파수 범위들 내의 우세한 신호의 주파수 범위 성분(y_b(k))을 뺀 신호에 대응하는 차(difference) 오디오 신호(y_r{y(k)-y_b(k))를 형성하는 수단과, 차 오디오 신호(y_r)와 잔여 신호 q(k)를 상기 다른 오디오 신호들(

)로 변환시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 변환 수단은 초기의 오디오 신호들에 기초해서 우세한 신호를 결정하는 수단을 포함한다. 대부분의 이들 초기의 신호들은 좌 신호(x_l) 및 우 신호(x_r)의 2개의 신호들, 즉 스테레오 신호들로 구성될 것이다. 그렇지만, 본 발명은 2개의 초기의 스테레오 신호들만을 이용하는 시스템에 제한되는 것은 아니며, 초기의 기록은 2개의 초기의 신호들보다 더 많은 신호들을 포함할 수도 있다(예를 들면, 좌 신호, 우 신호, 중앙 신호(x_c), 및 서라운드 신호(x_s) 또는 훨씬 더 복잡한 신호들). 초기의 오디오 신호들에 기초해서, 우세한 신호(y(k)) 뿐만 아니라 하나 이상의 잔여 신호들(q(k))이 결정된다. 이에 의해 우세한 방향이 결정된다. 우세한 신호는 예를 들어, 초기의 신호들의 선형 조합

(단, w_i는 가중 인자이고 w_i=1)으로서 y(k)를 정의함으로써 구해질 수 있다. 에너지

가 최대인 신호가 우세한 신호이다. 남아 있는 신호(들)는 잔여 신호들이다. 이 동작을 실행하기 위한 몇몇 방법이 공지되어 있다.

대안으로, 가중 인자들 w_i(w_r, w_l 또한 가능하면 w_s, w_c)는 미리 설정될 수 있으며, 이 경우 우세한 신호는 상이한 초기의 오디오 신호들의 상대적 세기에 의해 결정된다. 다른 대안에서는, 가중 인자들이 이용자에 의해 인터랙티브 하게 선택될 수 있으며, 이 경우 이용자는 우세한 방향 또는 우세한 신호를 결정한다. 모든 경우에서, 우세한 신호는 초기의 신호들뿐만 아니라 잔여 신호 또는 신호들에 기초해서 생성된다.

다음 단계에서는 우세한 신호의 주파수 콘텐트(content)가 분석되며, 이 분석에서는 적어도 2개의 주파수 범위들이 구별된다. 이들 범위들 각각은 특정한 음악적 정보를 포함한다. 우세한 신호(y)에서 특정한 주파수 범위 내의 상기 우세한 신호의 주파수 성분(y_b)을 뺀 신호에 대응하는, 적어도 하나의 신호가 생성되고, 주파수 스펙트럼의 남아 있는 부분(들)에 대응하는 다른 신호(들)도 또한 바람직하게 생성된다. 특정한 주파수 범위는 예를 들어 특정한 주파수보다 높거나 낮은 모든 주파수들이 될 수 있으며, 양호하게는 주파수 대역이다. 이들 신호들의 이 후의 변환에서는, 상이한 신호들에 대해 변환 매트릭스가 상이하다. 간단한 실시예에서는, 3개의 주파수 범위들, 즉 낮은, 중간 및 높은 주파수 범위가 구별되며, 특정한 주파수 범위는 중간 범위, 즉 주파수 대역이다. 간단하게 하기 위해, 그러한 간단한 실시예에서는, 중간 주파수 범위가 우세한 신호로부터 제거된다. 양호하게, 대역 저지 필터가 이용되어 즉 주파수 스펙트럼의 중간 부분만을 제거한다. 이것은 우세한 신호로부터 대부분의 보컬(vocal) 에너지를 제거하며, 그래서 대부분의 보컬 에너지가 재생된 음에서 제거된, 단어의 통상적인 의미 내에서 '카라오케', 또는 환언하면 주파수 범위 우세한 신호(y_b(k))에 대한 변환 매트릭스가 0인 것을 허용한다. 그러한 간단한 실시예들에서는, 차 신호만이 변환된다. 본 발명의 발명자들은 본 발명에 따른 장치들이 사실상 임의의 레코딩에 대하여도 우수한 '카라오케'를 실현함을 알았다.

양호하게 변환 수단은 우세한 신호의 주파수 범위 성분(y_b(k))에 대응하는 주파수 범위 우세한 신호(y_b(k))를 형성하는 수단과, 주파수 범위 우세한 신호(y_b(k)) 뿐만 아니라 잔여 신호(q(k))를 상기 다른 오디오 신호들(u_l,u_r,u_c,u_s)로 변환시키는 수단을 포함하며, 차 오디오 신호(y_r{(y(k)-y_b(k))에 대한 변환 매트릭스는 주파수 범위 우세한 신호(y_b(k))의 변환 매트릭스와 상이하다. y_r을 형성하는 한 방법은 우세한 신호 y(k)에 대역 저지 필터를 적용하는 것이다. '순수 카라오케(pure karaoke)' 모드에서 처럼 우세한 신호의 주파수 성분을 완전히 제거하는 것과는 달리, 본 발명의 이들 실시예들에서는 상기 주파수 범위 우세한 신호(y_b(k))가, 차 신호(y_r{y(k)-y_b(k))와는 다르게 변환된다. 이로 인해 상기 신호(y_b(k))에 존재하는 정보를 조작하여, 예를 들어 가수를 무대 중앙에서 옆으로 이동시킬 수 있다.

양호하게 오디오 변환기는 초기의 신호

로부터 정보 신호를 유도하는 수단과 상기 정보 신호로부터 차 오디오 신호(y_r{y(k)-y_b(k))의 변환을 위한 계수들을 유도하는 수단을 포함한다.

본 발명의 좀 더 복잡하고 양호한 실시예들에서, 변환 수단은 주파수 범위 우세한 신호(y_b(k))의 변환 매트릭스에 인터랙티브하게 영향을 주는 수단을 포함한다. 그러한 양호한 실시예들에서, 상기 변환의 전체 이득 및/또는 주파수 범위 우세한 신호(y_b(k))의 변환에 기인한 외견상의 소스(apparent source) 위치는 이용자에 의해 영향받을 수 있다. 이로 인해 이용자는 인터랙티브하게 신호를 조작할 수 있으며, 예를 들면 가수와 '함께 노래'를 할 수 있을 뿐만 아니라, 가수를 측면으로 재위치시키고 이용자 스스로 무대 중앙에 있을 수 있다. 그렇게 하기 위해 변환 수단은 주파수 범위 우세한 신호(y_b(k))에 대한 변환 매트릭스에 영향을 주는 수단을 포함한다.

특정한 주파수 범위는 양호하게 300 Hz 내지 4.5 kHz 사이이다.

본 발명에 따른 다중-채널 스테레오 변환기 및 대응하는 방법은 첨부된 도면을 참조하면서, 다른 이점들과 함께 보다 상세히 설명될 것이며, 도면에서 유사한 성분들은 동일한 참조 번호들로 표시될 것이다. 도면에서:
[도면의 간단한 설명]

도 1은 본 발명에 따른 다중-채널 오디오 변환기의 일부 동작을 설명하기 위해 좌(x_l) 및 우(x_r) 오디오 신호 진폭들의 조합에 의해 정의되는 2차원 상태 영역을 도시한 도면.

도 2는 본 발명에 따른 다중-채널 오디오 변환기에 대한 일반적인 회로를 도시한 도면.

도 3은 본 발명에 따른 다중-채널 오디오 변환기의 몇몇 실시예들에 대한 일반적인 약도를 도시한 도면.

도 4는 본 발명에 따른 오디오 변환기의 실시예를 보다 상세히 도시한 도면.

도 5 내지 7은 본 발명에 따른 다중-채널 오디오 변환기에서 서라운드 신호를 발생하는데 이용가능한 매트릭스 조작의 예에 대한 약도를 도시한 도면.

도 8은 본 발명의 다른 실시예를 도시한 도면.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시예를 도시한 도면.

도 10은 본 발명의 또 다른 실시예를 도시한 도면.

도 1은 순간적인 좌(x_l) 및 우(x_r) 오디오 신호 진폭들에 의해 정의된 소위 상태 영역(state area)의 2차원 도면(리사주 도(Lissajous figure))을 도시한다. 수직축을 따라서는 좌(x_l) 오디오(본 실시예에서는 스테레오) 신호의 입력 신호값들이 표시되며, 수평축을 따라서는 우(x_r) 오디오 신호의 입력값들이 표시된다. 스테레오 음악은 영역에 점들로서 도시된 수많은 샘플들로 유도된다. 점이 찍힌 영역은 각도 α로 방향지워진, 도시된 바와 같은 타원형 모양을 가질 수 있다. 각도 α는 그 영역에서 모든 점들에 대한 몇몇 평균(some average)에 의해 형성된 것으로 볼 수 있기 때문에 우세한 신호의 방향에 관한 정보를 제공한다. 우세한 방향을 추정하는 것으로 공지된 몇 가지 추정 기술들이 있다. 최소 제곱법(least square method)은 적절한 방향 감지 또는 위치 측정 알고리즘을 제공하는 것으로 잘 알려져 있다. 우세한 신호 y에 직교하는 신호를 잔여 신호 또는 신호들 q로 정의할 수 있으며, 이것은 우세한 신호 y를 횡단하는 오디오 신호들에 관한 정보를 제공한다.

도 2는 본 발명에 따른 다중-채널 오디오 변환기에 대한 일반적인 회로를 도시한다. 초기의 신호

는 결정 수단(21)로 보내지며, 이 결정 수단(21)은 예를 들어 후술되는 바와 같은 가중 인자들 w를 결정함으로써, 우세한 방향을 결정하는 전용 회로 및 동일한 기능을 실행하는 몇몇 소프트웨어가 될 수 있다.

및

에 관한 이들 데이터는 수단(23)으로 보내지며 이 수단(23)은 수단(25)으로 보내는 계수들

를 결정한다. 수단(22)은 우세한 신호 y 및 잔여 신호(들) q를 결정한다. 우세한 신호 y는 필터링 수단(24)(F)에 의해 필터링되어, 신호 y_r (즉, 우세한 신호에서 상기 우세한 신호의 주파수 성분을 뺀 신호)와 선택적으로 상기 주파수 성분에 대응하는 신호 y_b 가 주어진다. 수단(25)에서는, 벡터(y_r, q)와 변환 매트릭스 T(계수 c에 종속됨)를 승산하여 벡터

를 산출하는 매핑이 행해진다.

도 3은 다중-채널 오디오 변환기(1)의 몇몇 가능한 실시예들의 조합을 도시한다. 변환기(1)는 신호에 대한 우세한 방향을 가중 인자들 w_l, 및 w_r로 결정하는 수단(21)을 포함한다. 이들 가중 인자들은 우세한 신호의 방향을 표시한다. 가중 인자들은 위에서 언급한 바와 같은 몇몇 평균화 방법을 이용해서 추론될 수 있거나 또는 대안으로 미리 설정될 수 있거나, 또는 대안으로 이용자에 의해 인터랙티브하게 결정될 수도 있다(도8을 참조). 데이터는 w_l, x_l, 및 w_r, x_r 에 대응해서 생성된다. 그런 다음 이들 데이터는 수단(22)에서 변환되어 우세한 신호 y와 잔여 신호 (또는 신호들) q를 생성하며, 이 신호들은 실질적으로 상호 횡단된다. 초기의 신호 x가 두 개의 신호들 x_l 및 x_r로 구성될 때, 이 변환은 결과적으로 좌표계의 회전이 되며

y(k) = w_l(k)x_l(k) + w_r(k)x_r(k)

q(k) = w_r(k)x_l(k) - w_l(k)x_r(k)

으로 표현될 수 있다.

이 신호 y(k)는 수단(25)에서 주파수 분석되고 차 신호 y_r{y-y_b가 생성될 뿐만 아니라 (실시예들에서) 신호 y_b가 생성된다. 신호 y_b는 하나 이상의 주파수 범위들 내 상기 우세한 신호 y의 주파수 성분에 대응한다. 상기 { 심볼은 y_r 및 y_b가 거의 상보적임을 나타내는데 이용된다. 그렇지만, 예를 들어, 필터들(y_r에 대해서는 대역 저지 필터, y_b에 대해서는 대역 통과 필터)을 이용할 때, 이상적인 경우들에서만 완전한 매칭이 이루어질 수 있으며, 실제의 경우에서는 두 개의 필터를 이용하면 약간의 비-상보(non-complementariness)가 생긴다. 이들 신호들 y_r 및 y_b은 매트릭스 승산 수단(25)에서 최종 오디오 신호들 u_l,u_r,u_c,u_s로 변환된다. 데이터 x_r,w_r,x_l,w_l는 본 양호한 실시예에서 또한 수단(23)으로 보내져서 변환 계수들 c_l,c_r,c_c,c_s을 제공하도록 이용되며, 이 변환 계수들은 변환 수단(25)에서 특히 변환 매트릭스 T를 위해 이용된다(아래를 참조). 이것은 양호한 실시예일 뿐이며, 계수들 c_l,c_r,c_c 및 c_s는 다른 수단에 의해 결정될 수 있거나 미리 설정될 수 있다.

도 4에서 수단(25)은 보다 상세히 도시된다. 수단(25a)에서 주파수 범위 우세한 신호 y_b(k) 및 잔여 신호 q(k)는 매트릭스 승산 (또는, 종종 '매핑(mapping)'이라 불리는, 매트릭스 승산과 유사 또는 동등한 임의의 변환)을 이용해서 변환된다. 양호하게, 계수들 (또는 상기 매트릭스 M의 적어도 하나의 계수나 지표 또는 결정 요인)은 도 4에서 수단(26)에 의해 표시된 바와 같이, 이용자에 의해 적어도 부분적으로 인터랙티브하게 결정될 수 있다. 그러한 인터랙티브한 결정은 예를 들어 외견상의 세기(apparent strength)(예를 들어, 매트릭스 승산에 대한 전체 인자) 또는 외견상의 위치(apparent position)가 될 수 있다. 이 관점에서 아래의 예시적인 예들이 참조된다. 차 신호(y_r{y(k)-y_b(k)) 및 잔여 신호는 수단(25b)에서 다른 변환에 의해 변환된다. 두 개의 결과적인 신호들이 결합되어, 도 4에 표시된 바와 같이 신호들 u_l,u_r,u_c,u_s이 제공된다.

그러한 매트릭스 승산 T의 예를 도 5 내지 도 7을 참조해서 이제 설명한다.

위에서 언급한 바와 같이 우세한 신호는

y(k) = w_l(k)x_l(k) + w_r(k)x_r(k)

에 의해 구해질 수 있다.

가중치 w_l 및 w_r 는 도 5에 개략적으로 도시된 바와 같이 단위 원 상에서 각도 α를 갖는 벡터를 나타낸다. 좌 및 우 신호로부터 중앙 채널을 유도하기 위해, 도 6에서의 각도는 인자 2로 승산된다. 그런 다음 도 6에 도시된 바와 같이, 수직 및 수평축 상에서 결과적인 벡터의 프로젝션들을 구할 수 있고, 이 프로젝션들은 우(R), 좌(L) 및 중앙(C) 채널들을 각각 나타낸다. 각도 측정 함수들(goniometric functions)을 이용해서, 프로젝션은

c_c = sin(2α) = 2w_lw_r

c_lr = cos(2α) = w_r ² - w_l ²

으로 계산될 수 있다.

도 6의 원의 하부를 이용하면 3개의 채널들에서 4개의 채널들로 직관적으로 확장할 수 있다. 이것은 4의 인자에 의해 α를 단순하게 승산함으로써 행해질 수 있다. 이것은 가능하지만, 도 7은 4개의 채널들(L,R,C,S) 상에에 매핑하는 대안의 방법을 도시한다.

다중채널 오디오 시스템의 주목적은 청취자(들)에게 주위 효과(ambient effect)을 제공하는 것이다. 이들 효과들은 입력 신호들 내 고유의 동-위상(in-phase) 및 반-위상(anti-phase) 성분들의 조합을 재생함으로써 생성될 수 있다. 동-위상 성분들은 통상적으로 전면 채널들에 배분되고, 대조적으로 반-위상 성분들은 서라운드 채널(들)에 배분된다. 원하는 효과들을 달성하기 위해 균형을 찾는 것이 중요하다.

이 균형을 찾는 한 가지 방법은 입력 신호들의 반-위상 및 동-위상 성분 모두를 측정하는 교차-상관 기술(cross-correlation technique)을 이용하는 것이다. 이것은

으로 표현될 수 있으며, 여기서 밑줄들은 평균값들을 나타낸다. 교차 상관 ρ에 대한 실제의 측정 또는 추정은 임의의 적절한 수단에 의해 행해질 수 있으며, 이들 신호들 각각은 소망에 따라, 스테레오 크기 정보를 제공하도록 취해질 수 있다.

입력 신호들 내의 동-위상 및 반-위상 성분들 모두의 추정치를 구하거나 산출하면, 동-위상 성분들은 통상적으로 L,C 및 R 채널들에 배분되고 반-위상 성분들은 서라운드 채널(들)에 배분된다는 것을 고려하면서 상기 추정치를 벡터 변환에 병합시켜 도 6에 도시된 3개의 채널 표현을 4개의 채널 표현으로 변환시킨다. 이것을 달성하는 한 가지 방법은,

β(k) = arcsin(1-ρ) 0 ＜ ρ＜ 1 인 경우

β(k) = 0 ρ＜ 0 인 경우

에 의해, 예를 들어 각도 β를 정의하고 그리고 도 6에 도시된 벡터를 상기 각도에서 면 밖으로 들어올리는, 각도 측정 도구(goniometric tool)를 이용하는 것이다. 이 매핑을 정의하면, 각각의 축 상에서 변환 벡터의 프로젝션들을 계산하여 c_s,c'_lr,c'_c를 얻을 수 있다. 이것은 도 7에 도시된 형태이다. 그래서 강하게 상관된 입력 신호들에 있어서 β는 작을 것이며 그러므로 대부분의 신호들이 L, R 및 C 채널들에 배분된다. 한편, 입력 신호가 단지 약하게 상관된다면, β는 클 것이고 반-위상 성분들은 예상되는 바와 같이 서라운드 채널(들)에 배분된다. 이 메커니즘은 c_lr 및 c_c에서의 초기(primes)에서부터 보여질 수 있다. 벡터가 들어올려지면 (즉, β가 0과 같지 않으면), 도면에서 c'_lr 및 c'_c에 의해 표현된 c_lr 및 c_c의 프로젝션들은 짧아지고, β가 증가할수록 더 짧아진다. 한 편, β가 0 이면 수평(즉, L,R,C) 면 상의 최대 프로젝션이 달성된다. 이들 계수들을 이용하면 차 신호 및 주파수 범위 신호의 매트릭스 승산을 실행할 수 있다.

매트릭싱(matrixing)으로서 공지되어 있는, 가능한 매핑의 예가, 이하에 매트릭스에 주어진다. 이 매핑은 다음 식에 따라서, 시간 샘플들 k에 의하여 표시되는 벡터

로서 표현될 수 있는 u_l,u_r,u_c,u_s의 4개의 출력 신호들을 생성한다. 상기 벡터는

또는 짧게

표시되며,

여기서

이고 그리고

M은 간단한 실시예에서 0 인 매트릭스이며, 즉 y_B(k)는 최종 결과에 전혀 영향을 주지 않거나, 또는 환언하면 신호 y_b(k)는 제거된다. 이것은 '순수 카라오케 모드'를 형성한다. 그러한 실시예는 대역 정지 필터에 의해 얻어질 수 있다. 보다 복잡한 실시예들에서는

이 될 수 있으며, 이 경우 주파수 범위 우세한 신호 y_b(k)는 좌 채널내의 신호로 변환된다.

유사하게, 주파수 범위 우세한 신호 y_b(k)는 매트릭스

를 이용해서 우 채널 내의 신호로 변환될 수 있다.

그래서 매트릭스 M은 (이들 실시예들에서) 주파수 우세한 신호들이 보내지는 채널들에 의존된다. 양호한 실시예에서 채널 분배는 이용자에 의해 설정될 수 있다. 단순한 다이얼 및 단순한 다이얼들의 조합이 이 목적을 위해 이용될 수 있으며, 예를 들어 하나의 다이얼이 좌-우를 조절하고 다른 하나의 다이얼이 서라운드 음의 양을 조절한다.

신호들의 세기는 또한 세기 인자, 즉 실제 매트릭스의 앞의 전체 인자와의 승산에 의해 조절되거나 조절가능하다. 매트릭스의 계수들을 선택하면, (매트릭스를 통해 다양한 채널 상에 신호 y_b(k)를 분할함으로써) 신호 y_b(k)의 외견상의 세기 및/또는 외견상의 위치를 조절할 수 있다.

일반적으로, 상기 매트릭스 변환의 매트릭스 계수들은 오디오 신호들(R,L,C,S)의 도 7에 도시된 주요 축들 상에서 실제의 오디오 신호의 프로젝션들에 기초할 수 있다.

일반적으로 변환은

y(k) = w_l(k)x_l(k) + w_r(k)x_r(k)

q(k) = w_r(k)x_l(k) - w_l(k)x_r(k)

와 같이 쓰여질 수 있다.

여기서 y(k)는 또한 우세한 신호로 칭해지며 q(k)는 잔여 신호라 칭해진다. 2 이상의 초기의 오디오 신호들이 있으면 y_b(k)는 주파수 범위 내의 y(k)의 주파수 성분(또한 본 명세서에서 주파수 범위 우세한 신호라 칭한다)이며 그리고

이며 여기서

는 다른 오디오 신호들이며, T는 차 신호 y_r({y(k)-y_b(k)) 및 잔여 신호에 대한 변환 매트릭스(이 정의는 임의의 매핑 동작을 포함한다)이며, M은 주파수 범위 우세한 신호 y_b(k)에 대한 변환 매트릭스이다.

는 2,3,4 또는 그 이상의 성분들을 갖는 벡터일 수 있다. M은 가장 간단한 장치에서 0 이며, 이 경우, 주파수 범위 우세한 신호 y_b는 간단하게 제거된다. 양호한 실시예들에서 M을 인터랙티브하게 제어하는, 예를 들어 효과적인 외견상의 방향 및/또는 크기 주파수 범위 공진 신호를 선택하는 수단이 존재한다. 수단(26)은 예를 들어 이용자가 방향을 선택할 수 있게 하는 간단한 노브(knob)를 포함하고, 수단(25a)는 이 선택된 방향을, 벡터{y_b(k),q(k)}와의 승산을 위한 적절한 매트릭스 M으로 변환시키는 수단을 포함한다.

본질적으로 양호한 실시예들 및 최선의 가능한 모드들을 참조하여 위와 같이 서술하였으나, 첨부된 클레임의 범주 내에 부합하는 다양한 변형들, 특징, 및 특징들의 조합을 위에서 설명한 바와 같이, 당업자들은 이제 실시할 수 있기 때문에, 이들 실시예들은 관련 장치들의 제한적인 예들로서 해석되는 것이 아니라는 것을 이해하여야 한다. 특히, 매트릭스 M에 몇몇 다른 특징들이, 예를 들어 신호 y_b(k)의 피치 변화(pitch change)가 병합될 수 있다. 주파수 범위 우세한 신호 y_b(k)에 대한 관련 주파수 범위는 양호하게는 300 Hz 보다 높고 대략 4.5 kHz보다 낮다. 이것은 '광활한 음(spacious sound)' 인상을 주는데 가장 중요한 기록인 대부분의 저 주파수 신호들을 변화없이 남겨둔다. 마찬가지로, 통상적으로 매우 집중배치되는 심벌즈(cymbals) 또는 다른 고 주파수 생성 악기는 변하지 않은 채 남겨진다. 양호한 실시예들에서, 특정한 주파수 범위는 동조가능하다. 이로 인해 우수한 동조가 가능하다. 주파수 범위 필터를 적용하기 전에, 보컬 인식 시스템이 실행될 수 있다.

도 8 및 도 9는 본 발명의 가능한 실시예들을 다수 도시한다. 도 8에 도시된 실시예에서, 별개로 이용될 수 있는 2개의 상이한 다른 특징들이 개략적으로 도시되어 있다. 수단(71)은 수단(21)에 결합된 것으로 도시되어 있다. 이 수단에 의해, 가중 인자들 w_l 및 w_r이 미리 설정될 수 있으며, 그러한 수단은 예를 들어 방향을 나타내는 다이얼이 될 수 있으며, 여기서 다이얼로 표시되는 각도의 코사인 및 사인은 가중 인자들 w_r 및 w_l이다. 이 방법으로 우세한 방향이 이용자에 의해 인터랙티브하게 설정될 수 있다. 또한 수단(72)이 구현된다. 이 수단은 보컬 인식 시스템을 포함한다. 보컬 인식 시스템이 보컬 부분의 존재를 인식하지 않는다면, 필터 수단(24)은 우회되거나(by-passed) 비활성화된다. 결과적으로, 보컬이 인식되지 않거나 않을 때 음악은 변하지 않은 채로 효과적으로 남게 된다. 이로 인해 가수들이 소리를 내지 않는 음악의 이들 부분에 대한 재생이 향상될 수 있다. 이 음성 인식 시스템은 자체가 인간의 활동에 의존하게 만들어질 수 있으며, 즉, 이용자가 그러한 다른 특징을 이용할 수 있거나 또는 없게 하는 스위치 또는 임의의 다른 활성/비활성 수단이 존재한다. 도 9에서, 신호 y_b는 기록 장치(예를 들어, 마이크로폰)로부터의 신호 y_m과 혼합된다. 즉, 환언하면

이다. 비율 A/B는 미리 설정될 수 있거나 이용자에 의해 설정될 수 있다. 신호 y_m은 필터 수단(24)에서 필터에 비견될 수 있는 필터에 의해 먼저 필터링될 수 있다.

도 10은 본 발명의 보다 복잡한 실시예를 도시한다. 본 실시예에서 신호 y_b 및 y_m 각각은 수단(26a 및 26c)에서 조정될 수 있는 매트릭스와 개별적으로 승산된다. 이 때 전체 신호

는

이며, 여기서 T, M 및/또는 M'의 계수들은 w_r 및 w_l로부터 유도되며, (수단(26a 및/또는 26c)을 통한) 이용자의 선택(방향 및/또는 상대적 세기)에 의존가능하다. 예를 들어 좌 채널에 마이크로폰 신호를 넣는 선택은

를 의미할 것이며, 여기서 S는 어떤 세기 인자(some strength factor)이고, 우 채널에 마이크로폰 신호를 넣는 선택은

로 될 것이다.

이로 인해 이용자는 원래의 가수를 한 위치에 위치시킬 수 있거나 가수가 내는 소리를 서라운드에서 듣기만 할 수 있고, 이용자 자신의 위치를 임의의 원하는 위치로 선택할 수 있다. 이용자가 M

M'를 선택하면, 이용자는 원래의 가수와는 다른 위치를 취할 수 있는데, 예를 들어 원래의 가수를 우측에 이용자가 좌측에 위치할 수 있다.

요약하면 본 발명을 다음과 같이 서술할 수 있다:

초기의 오디오 신호(

, x_l, x_r)로부터 다른 오디오 신호들(

,u_l,u_r,u_c,u_s)을 발생하는 방법 및 오디오 변환기에서, 상기 초기의 오디오 신호(

)로부터 선택적으로 정보 신호(c_l,c_r,c_s,c_c)가 (수단(23)에서) 유도되며, 초기의 오디오 신호들(

)은 다른 오디오 신호들(

)로 변환된다. 초기의 오디오 신호(

, x_r, x_l)에 기초해서, 실질적으로 상호 횡단하는, 우세한 신호 y(k) 및 잔여 신호(또는 신호들) q(k)가 결정된다((수단 21 및 22)에서). 적어도 2개의 주파수 범위들에서, 우세한 신호의 주파수 성분들은 분석되고(수단(24)에서), 우세한 신호에서 하나 이상의 주파수 범위들 내의 우세한 신호의 주파수 범위 성분(y_b(k))을 뺀 신호에 대응하는 차 신호 (y_r({y(k)-y_b(k)))가 형성되며, 차 오디오 신호 (y_r({y(k)-y_b(k))) 및 잔여 신호 q(k)는 상기 다른 오디오로 변환된다(수단(25)에서). 즉

이다. 양호하게 상기 수단에서 주파수 범위 성분도 또한 차 신호와는 다르게 변환되며, 즉 T

M을 이용하는 공식적 형태

로 변환된다.

본 발명은 초기 오디오 신호들로부터 오디오 신호를 발생하는 수단과 초기 오디오 신호들(

)을 다른 오디오 신호들(

)로 변환시키는 수단을 포함하는 다중-채널 오디오 변환기에 적용가능하다.

Claims (9)

1. 초기의 오디오 신호들(

   

   )을 다른 오디오 신호들(

   

   )로 변환시키기 위한 변환 수단을 포함하는 다중-채널 오디오 변환기에 있어서,

   상기 변환 수단은,

   상기 초기의 오디오 신호(

   

   )에 기초하여, 실질적으로 상호 횡단하는(transverse), 우세한 신호(y(k)) 및 하나 이상의 잔여 신호들(q(k))을 결정하는 결정 수단과,

   적어도 2개의 주파수 범위들에서 상기 우세한 신호의 주파수 성분들을 분석하고, 상기 우세한 신호(y(k))에서 하나 이상의 선택된 주파수 범위들 내의 우세한 신호의 주파수 범위 성분(y_b(k))을 뺀 신호에 대응하는 차 오디오 신호(difference audio signal)(y_r{y(k)-y_b(k))를 형성하는 분석 수단(24)과,

   상기 차 오디오 신호(y(k)-y_b(k)) 및 상기 잔여 신호(q(k))를 상기 다른 오디오 신호들(

   

   )로 변환시키는 수단(25)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 다중-채널 오디오 변환기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 변환 수단은,

   상기 우세한 신호의 주파수 범위 성분(y_b(k))에 대응하는 주파수 범위 우세한 신호(y_b(k))를 형성하는 수단(24)과, 상기 차 오디오 신호(y_r{y(k)-y_b(k)), 상기 주파수 범위 우세한 신호(y_b(k)) 및 상기 잔여 신호(q(k))를 변환 매트릭스 수단에 의하여 상기 다른 오디오 신호들(

   

   )로 변환시키는 수단을 포함하며;

   상기 변환 매트릭스(T,M)는 상기 차 오디오 신호(y(k)-y_b(k))와 상기 주파수 범위 우세한 신호(y_b(k))에 대해 다른 것(T

   

   M)을 특징으로 하는, 다중-채널 오디오 변환기.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 변환 수단은 초기의 오디오 신호들(x)로부터, 상기 오디오 차 신호(y_r)에 대한 상기 변환 매트릭스(T)에 대해 신호 계수(c_l,c_r,c'_c)를 형성하는 수단(23)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 다중-채널 오디오 변환기.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 변환 수단은 상기 주파수 범위 우세한 신호(y_b(k))에 대한 상기 변환 매트릭스(M)에 영향을 주는 수단(26)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 다중-채널 오디오 변환기.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 변환 수단은 상기 주파수 범위 우세한 신호(y_b(k))의 외견상의 세기에 영향을 주는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는, 다중-채널 오디오 변환기.
6. 제 4 항에 있어서,

   상기 변환 수단은 상기 선택된 주파수 범위 신호의 외견상의 위치에 영향을 주는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는, 다중-채널 오디오 변환기.
7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 선택된 주파수 범위는 선택되지 않은 주파수 범위들에 의해 양측에서 플랭크(flank) 되는 것을 특징으로 하는, 다중-채널 오디오 변환기.
8. 제 6 항에 있어서,

   상기 선택된 주파수 범위는 300 Hz 내지 4.5 kHz의 범위인 것을 특징으로 하는, 다중-채널 오디오 변환기.
9. 초기의 오디오 신호들(

   

   )로부터 다른 오디오 신호들(

   

   )을 발생하는 방법에 있어서,

   정보 신호(c_l,c_r,c_s,c_c)가 상기 초기의 오디오 신호들로부터 유도되어 상기 초기의 오디오 신호들(

   

   )을 상기 다른 오디오 신호들(

   

   )로 변환시키는데 이용되고, 상기 초기의 오디오 신호들(

   

   )에 기초하여, 실질적으로 상호 횡단하는, 우세한 신호(y(k)) 및 잔여 신호(q(k))가 결정되며, 적어도 2개의 주파수 범위들에서 상기 우세한 신호의 주파수 성분들이 분석되며, 상기 우세한 신호(y(k))에서 하나 이상의 선택된 주파수 범위들 내의 상기 우세한 신호의 주파수 범위 성분(y_b(k))을 뺀 신호에 대응하는 차 오디오 신호(y_r)가 형성되며,

   상기 차 신호(y_r) 및 상기 잔여 신호(q(k))는 상기 다른 오디오 신호로 변환되는 것을 특징으로 하는, 다른 오디오 신호들 발생 방법.

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