KR100993394B1 - 사운드 시스템 등화 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 음향 사운드 신호로 변환되는 전기 사운드 신호가 공급되는 적어도 2개 라우드스피커 그룹을 포함하는 음향 시스템을 타겟 사운드로 조정하는 방법에 관한 것으로, 상기 방법은 상기 각 전기 사운드 신호를 각 그룹에 순차 공급하는 단계와, 각 라우드스피커 그룹에 대한 타겟 사운드로부터의 음향 사운드 신호의 편이를 순차 평가하는 단계와, 해당 라우드스피커 그룹에 공급된 각 전기 사운드 신호를 등화시키는 것에 의해 타겟 사운드로부터의 편이가 최소가 되도록 적어도 2개의 라우드스피커 그룹을 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

사운드 시스템 등화 방법{METHOD FOR EQUALIZING A SOUND SYSTEM}

도 1은 블라우어트 방향-결정 대역을 나타내며;

도 2는 평면 사운드 필드를 위한 동등한 볼륨의 곡선을 나타내며;

도 3은 광대역 라우드스피커의 트랜스퍼 함수 및 크로스오버 주파수를 자동으로 찾기 위한 방법을 보여주고;

도 4는 우퍼 라우드스피커 쌍 또는 라우드스피커의 개별 서브-우퍼의 트랜스퍼 함수와 레벨 함수, 및 크로스오버 주파수를 자동으로 찾기 위한 방법을 보여주며;

도 5는 우퍼 라우드스피커 쌍을 이용하는 한편 서브-우퍼 라우드스피커의 크로스오버 주파수를 자동으로 찾기 위한 방법을 위한 트랜스퍼 함수와 레벨 함수를 나타내며;

도 6은 모든 라우드스피커의 크기 주파수 응답, 및 서브-우퍼 라우드스피커를 이용하거나 이용하지 않고 예비-등화가 실행된 후 크로스오버 필터를 포함한 사운드 시스템의 결과적으로 얻어지는 전체 크기 주파수 응답을 나타내며;

도 7은 전체 크기 주파수 응답을 등화 시키기 전과 후에 사운드 시스템의 전체적인 크기 주파수 응답을 나타내며;

도 8은 모노 신호 및 스테레오 신호를 위한 입체 음향(binaural) 트랜스퍼 함수의 결정을 위한 차량 내의 측정 구조를 나타내며;

도 9는 상이한 위치에서의 측정을 위한 스펙트럼 가중 함수를 나타내며;

도 10은 주파수에 따른 네 개의 청취 위치에서 보다 낮은 주파수 범위에서의 사운드 압력 레벨을 나타내며;

도 11은 차량 내부에서 정재파(standing wave)의 사운드 압력 분포를 나타내며;

도 12는 기준 채널에 관련된 어떤 주파수에서 한 채널의 위상 편이를 나타내며;

도 13은 위상 제한이 없는 위상 등화 함수의 3차원 다이어그램을 나타내며;

도 14는 도 13의 예에서 기준 신호와 관련하여 어떤 위치에 대한 등화 위상 주파수 응답을 나타내며;

도 15는 위상 제한을 이용한 위상 등화 함수의 3차원 다이어그램을 나타내며;

도 16은 도 15의 예에서 기준 신호와 관련하여 어떤 위치에 대한 등화 위상 주파수 응답을 나타내며;

도 17은 기준 신호와 관련하여 어떤 위치에 대한 모델링된 등화 위상 주파수 응답을 나타내며;

도 18은 위상 등화 전에 상이한 위치들에서의 모든 스피커의 합계의 트랜스퍼 함수를 나타내며;

도 19는 위상 등화 후 상이한 위치들에서의 모든 스피커의 합계의 트랜스퍼 함수를 나타내며;

도 20은 위상 등화 및 위상 이동 제한 후 상이한 위치들에서 모든 스피커의 합계의 트랜스퍼 함수를 나타내며;

도 21은 위상 등화 및 위상 이동 제한 후 상이한 위치들에서의 모든 스피커의 합계의 트랜스퍼 함수를 나타내며;

도 22는 위상 등화 후 상이한 위치들에서 모든 스피커의 합계의 트랜스퍼 함수를 나타내며;

도 23은 베이스 관리를 위한 글로벌 진폭 등화 함수를 나타내며;

도 24는 위상 및 글로벌 진폭 등화 후 상이한 위치들에서 모든 스피커의 합계의 트랜스퍼 함수를 나타내며;

도 25는 본 발명의 방법을 실행하기 위한 시스템의 신호 흐름도이다.

본 발명은 사운드 시스템을 자동으로 등화시키는 방법에 관한 것이다.

과거에, 차량과 같은 전용 시스템을 수작업에 의해 음향학적으로 최적화하는 것이 일반적으로 수행되어 왔다. 이러한 수작업을 자동화하기 위한 노력이 과거에 있어왔지만, 이들 방법, 예를 들어, 쿠퍼/바욱(Cooper/Bauk) 방법은 실시에 있어서 단점이 있다는 것이 확인되었다. 차량의 내부와 같이 작고 매우 반사적인 영역에서는 대개 음향 효과의 개선이 없었다. 대부분의 경우에, 결과는 더 나빠진다.

현재까지, 주된 노력은 이러한 부적절함을 분석하고 수정하는 것에 집중되었다. 상이한 청취 위치에서 함께 발생하는 음향 극(pole)과 널(null)을 등화시키는 방법(CAP 방법)은 언급할 가치가 있고, 또는 이들은 예를 들어, MELMS(Multiple Least Mean Square: 다중 에러 최소 평균 제곱) 알고리즘의 협조로, 상기 영역에서 많은 센서의 도움으로 등화(equalization)를 이루는 것을 목표로 한다. 공간적 필터 또는 존 엔.무르조풀로스(John N.Mourjopoulous)에 따른 복합 스무딩(complex smoothing)과 같은 스무딩 방법, 또는 기타 센트로이드(centroid) 방법은 열악한 음향 환경에서 우수한 음향효과를 달성하는 목적을 제한된 범위에서만 이루었다. 하지만, 간단한 수단으로도 우수한 음향효과를 이루는 것이 가능하다는 사실이 전문 음향학자의 연구에 의해 입증되었다.

실제로, 사실상 어느 영역에서든지 임의의 음향효과를 모델링할 수 있도록 해주는 한 가지 방법이 이미 있다. 하지만, 웨이브-필드 합성(wave-field synthesis)은 계산 능력, 메모리, 라우드스피커, 증폭기 채널 등과 같은 매우 광범위한 자원을 필요로 한다. 따라서 이 기술은 비용과 이용용이성의 이유로 인해, 자동차 용례로는 현재로서는 적합하지 않다.

본 발명의 목적은 예를 들어, 차량의 탑승자실에서 사운드 시스템을 등화시키는 자동화된 방법을 제공하는 것으로서, 상기 방법은 경험 있는 음향학자에 의해 이미 사용되었던 복잡한 수동 등화 과정을 대체하고, 차량 내부의 소정의 착석 위치에서, 소정의 타겟 함수의 프로파일과 가장 정확하게 매치하는 재생 사운드 신호 의 레벨 및 위상의 주파수 응답을 신뢰성 있게 제공한다. 상기 사운드 시스템은 음향 사운드 신호로 변환되는 전기적 사운드 신호가 공급되는 적어도 두 개 그룹의 라우드스피커를 포함한다.

이러한 사운드 시스템을 타겟 사운드로 자동으로 조정하는 본 발명에 따른 방법은, 상기 각 전기 사운드 신호를 각 그룹에 개별 공급하는 단계와; 적어도 한 곳의 청취 위치에서 각 라우드스피커 그룹에 대하여 타겟 사운드로부터의 음향 사운드 신호의 편이를 개별 평가하는 단계와; 해당 라우드스피커 그룹에 공급된 각 전기 사운드 신호를 등화시키는 것에 의해 타겟 사운드로부터의 편이가 최소가 되도록 적어도 2개의 라우드스피커 그룹을 조정하는 단계를 포함하며, 상기 평가 단계는 청취 위치에서 소정의 라우드스피커 그룹으로부터의 음향 사운드 신호를 수신하는 것을 포함하며, 모든 청취 위치에 대한 전체 평가는 위치 특정 인자(location specific factor)를 가중한 적어도 한 곳의 청취 위치에서의 평가로부터 유도되며, 각 위치 특정 인자는 진폭 특정 인자 및 위상 특정 인자를 포함한다.

따라서, 예를 들어 자동차에서, 사운드 시스템의 모든 라우드스피커의 트랜스퍼 함수(transfer function)의 크기(magnitude) 및 위상(phase)을 등화시키기 위한 자동적인, 예를 들어 반복적인 방법이 개시되며, 이 방법은 어떠한 수동 행위 없이 등화시키기 위해 필요한 모든 파라미터를 결정하며, 따라서 예를 들어 디지털 신호 처리 시스템에서 적절한 필터링을 제공한다.

본 발명의 유리한 효과는 사운드 시스템의 트랜스퍼 함수를 소정의 타겟 함 수에 완전히 자동으로 매치시키는 것으로부터 얻어지며, 이 경우 사운드 시스템에 이용되는 라우드스피커의 수와 주파수 범위는 다양할 수 있다.

사운드 시스템에서 스테레오 쌍을 개별적으로 형성하는 라우드스피커 쌍의 각 개별 라우드스피커를 고려함으로써, 그리고 그 트랜스퍼 함수를 등화시키는 것과 관련하여 각 개별 라우드스피커를 최적화함으로써, 자동 알고리즘이 소정의 타겟 함수에 접근하면 추가의 효과가 얻어질 수 있다.

사운드 시스템에서 라우드스피커의 등화가 상기 자동 알고리즘에 의해 실행될 뿐만 아니라 사운드 시스템 내의 모든 라우드스피커를 위한 크로스오버 필터가 디지털 신호 처리 시스템에서 모델링되고 구현된다면 추가의 효과가 또한 얻어질 수 있다.

만일 상기 자동 알고리즘이 하나의 좌석 위치, 예를 들어, 운전석을 위해 등화를 최적화할 뿐만 아니라 차량 내의 모든 좌석 위치, 및 따라서 청취자 위치가 선택성 가중을 이용한 등화 과정에 포함되도록 할 수 있다면 추가의 효과가 얻어질 수 있다.

본 발명은 하기의 도면 및 발명의 상세한 설명을 참고하여 더욱 잘 이해될 수 있다. 도면의 구성요소는 반드시 크기에 따른 것은 아니며, 대신 발명의 원리를 설명하기 위해 강조를 하였다. 더욱이, 도면에서, 유사한 도면 부호는 대응되는 부분을 표시한다.

다음의 실시예는 본 발명에 따라 필터를 자동으로 조정, 예컨대 등화하기 위 한 알고리즘(이하의 설명에서 AutoEQ라고도 지칭한다)을 생성하기 위한 과정 및 조사를 설명한다. 이하에서 보다 상세히 설명되는 두 가지 과정이, 순차적 방법 및 측정된 레벨 프로파일과 미리 정해진 타겟 함수 사이의 최대 간격을 고려하는 방법과 함께 조사된다. 얻어진 결과는 관련된 파라미터에 대한 어떠한 수동적 영향 없이 자동 등화를 위해 이용되는 방법을 유도하기 위하여 이용된다. 이 경우에 고려될 주요 음조 민감성(사람의 사운드 지각의 음향심리학적 파라미터를 포함)은 위치 능력(location capability), 음조(tonality) 및 스테이징(staging)이다.

이 경우에, 정위(定位)(localization)라고도 불리는 위치 능력은 예를 들어 스테레오 신호의 합성의 결과로서, 청취 이벤트에 대한 인지된 위치를 말한다. 음조는 사운드의 시간 배열 및 조화 그리고 제시되는 유용한 신호, 예컨대, 스테레오 오디오 신호에 대한 배경 잡음의 비율의 결과이다. 스테이징은 개별 청취 이벤트, 예를 들어, 악기가 항상 그 자신의 위치 능력을 갖는 오케스트라에서 생겨나는 것과 같은, 개별 청취 이벤트로 구성되는 복잡한 청취 이벤트의 발원 지점을 지각하는 효과를 지칭하기 위해 이용된다.

원칙적으로, 스테레오폰 오디오 신호에 의해 생성되는 팬텀 사운드 소스의 위치 능력은 다수의 파라미터, 도착 사운드 신호의 지연-시간 차이, 도착 사운드 신호의 레벨 차이, 오른쪽 귀와 왼쪽 귀 사이의 도착 사운드의 귀간(inter-aural) 레벨 차이(귀간 강도 차이 IID), 오른쪽 귀와 왼쪽 귀 사이의 도착 사운드의 귀간 지연 시간 차이(귀간 시간 차이 ITD), 헤드 관련 트랜스퍼 함수 HRTF, 및 레벨이 상승된 특정 주파수 대역에 의존하며, 전면, 윗면 및 후면에 있어서 공간적 방향 정위는 전적으로 이들 주파수 대역에서의 사운드 레벨에 의존하며, 후자의 경우에 사운드 신호에서 지연-시간 차이 또는 레벨 차이는 없다.

공간-음향 인지를 위한 주요 파라미터는 귀간 시간 차이 ITD, 귀간 강도 차이 IID 및 헤드 관련 트랜스퍼 함수 HRTF이다. ITD는 측면으로부터 도착하는 사운드 신호에 대한 반응에서 오른쪽 귀와 왼쪽 귀 사이의 지연-시간 차이로부터 생기며, 최대 0.7 밀리 초의 크기 정도로 추정할 수 있다. 만일 사운드의 속도가 343 m/s이면, 이것은 음향 신호의 경로 길이에서 약 24 센티미터의 차이에 해당하며, 따라서 인간 청취자의 해부학적 특성에 해당한다. 이 경우에, 청취는 제1 파면(wavefront)의 도착 법칙의 음향심리학적 효과를 평가한다. 동시에 측면에서 헤드에 도착하는 사운드 신호의 경우에는 공간적으로 더 멀리 있는 귀에 가해지는 사운드 압력이 사운드 감쇠로 인해 덜할 것임이 명백하다(IID).

사람 귀의 외이는 청각 시스템으로 수신된 오디오 신호에 대한 트랜스퍼 함수를 나타내도록 형성되어 있다는 것이 알려져 있다. 따라서, 외이는 주어진 사운드 신호 입사각에 대하여 특징적인 주파수 응답과 위상 응답을 갖는다. 이 특징적인 트랜스퍼 함수는 청각 시스템에 들어가는 사운드와 뒤감기며 공간적 청취 능력에 상당히 기여한다. 또한, 사람 귀에 도달하는 사운드는 추가의 영향에 의해 변화된다. 이들 변화는 귀의 환경, 즉 말하자면 신체의 해부학적 조직에 의해 야기된다.

사람 귀에 도착하는 사운드는, 일반적인 공간 음향효과에 의해서뿐만 아니라 헤드의 섀도우잉(shadowing) 또는 어깨 또는 신체에서의 반사에 의해, 귀로 가는 그 경로에서 이미 변화되었다. 이들 영향을 모두 고려한 특징적인 트랜스퍼 함수는 이 경우에 헤드 관련 트랜스퍼 함수(HRTF)라 지칭되며, 사운드 전달의 주파수 의존성을 설명한다. 따라서 HRTF는 청각 시스템이 음향 사운드 소스의 정위 및 인지를 위해 이용하는 물리적 특징을 설명한다. 이 경우에, 입사 사운드의 수평 및 수직 각과의 관계 역시 존재한다.

스테레오 표현의 가장 간단한 실시예에서, 상관된 신호가 두 개의 물리적으로 분리된 라우드스피커를 통해 제공되어, 두 라우드스피커 사이에서 소위 팬텀 사운드 소스를 형성한다. 상이한 라우드스피커에 의해 생성된 둘 이상의 사운드 신호의 겹침 및 추가의 결과로서 라우드스피커가 없는 곳에서 청취 이벤트가 인지되기 때문에 팬텀 사운드 소스라는 표현이 이용된다. 동일한 레벨의 두 상관된 신호가 스테레오 구조의 두 라우드스피커에 의해 재생될 경우, 사운드 소스(팬텀 사운드 소스)는 라우드스피커 베이스에, 즉 중심에 있는 것으로서 위치가 정해진다. 이것은 또한 원칙적으로 가정용 스테레오 시스템 및 차량에서 요즘 일반적으로 이용되는 것과 같은, 많은 수의 라우드스피커를 이용하는 사운드 시스템을 통해 오디오 신호의 제공에 적용된다.

팬텀 사운드 소스는 두 라우드스피커 신호 사이의 지연-시간 및/또는 레벨 차이의 결과로서 라우드스피커 사이에서 움직일 수 있다. 15 dB과 20 dB 사이의 레벨 차이 및 0.7 ms와 1 ms 사이, 최대 2 ms의 지연-시간 차이는 신호에 따라 한 측면에서 팬텀 사운드 소스를 최대한 이동시키는 데 필요하다.

차량 내의 라우드스피커 구성을 위한 비대칭 좌석 위치(운전자, 앞좌석 승 객, 좌석의 전면 및 후면 열(들))로 인해, 도착 사운드는 단일 청취자의 위치와 관련하여 동일한 위상, 동일한 지연 시간을 갖지 않게 된다. 음조와 정위 역시 악영향을 받지만, 이것은 주로 공간적 민감성을 변화시킨다. 스테이징은 청취자의 앞에서 불균등하게 양측으로 퍼진다. 개별 청취자 위치와 관련한 지연-시간 정정이 가능하지만, 이것은 바람직하지 않은데, 왜냐하면 이는 차량 내의 나머지 좌석에 불리한 효과를 주면서 하나의 개별 좌석에만 특정적으로 매치 되도록 하기 때문이다.

전술한 대로, 공간적 방향 정위 역시 특정 주파수 대역 내의 사운드의 레벨에 의존하는데, 동시에, 사운드 신호 사이에는 지연-시간 차이 또는 레벨 차이가 없다(예, 전면으로부터 도착하는 모노 신호). 예로써, 조사 결과에 따르면, 이 경우에, 1 kHz의 중간 주파수와 10 kHz 초과의 경우(협대역 테스트 신호), 테스트 대상은 제공되는 신호가 그들 뒤에 있는 것으로 인지하는 한편, 8 kHz의 중간 주파수를 가진 동일한 사운드 이벤트는 위에 있는 것으로 정위된다. 만일 신호가 약 400 Hz 또는 4 kHz의 주파수를 포함하면, 이것은 그 사운드가 전면으로부터 나왔다는 인상을 강화시키며, 따라서 신호의 존재를 강화시킨다. 도 1에 나타난, 이들 상이한 주파수 범위는 블라우어트 방향-결정 대역(Jens Blauert, Raumliches Horen, [Spatial listening] S. Hirzel Verlag, Stuttgart, 1974)으로 불리며, 복잡한 사운드 신호의 공간적 정위에 미치는 이들 다양한 주파수 대역의 영향에 대한 지식은 원하는 청취 민감성을 생산하기 위하여 복잡한 사운드 신호를 필터링하거나 등화하는 데 매우 도움이 될 수 있는데, 왜냐하면, 예컨대 그것과 관련된 필터링 및 등화 가 가능한 가장 바람직한 효과를 얻는 주파수 범위를 미리 결정하는 것이 가능하기 때문이다.

상이한 주파수 범위에서의 레벨, 라우드스피커들과 라우드스피커 그룹 사이의 레벨 차이, 오른쪽 귀 및 왼쪽 귀에 도착시 신호 사이의 위상 차이와 같은 다양한 파라미터의 영향이 정위 능력, 음조 및 스테이징에 미치는 영향과 관련하여 하기에서 조사되었으며, 이어서 얻어진 지식을 이용하여 예를 들어, 차량에서 사운드 시스템의 자동 등화 방법을 유도하였다.

조사 동안, 안정한 음조 특성과 우수한 위치(정위 능력)의 생성은 진폭의 등화에 의해서가 아니라 도착하는 사운드 신호의 위상 각에 영향을 주는 것에 의해 이루어질 수 있음이 밝혀졌다. 이 경우에, 매칭 과정은 전술한 블라우어트 방향-결정 대역을 고려하고 사운드 시스템 내의 개별 라우드스피커 그룹을 고려하여 실시하였다. 본 발명에 따라, 상기 과정은 이 경우에 최적의 청취 환경의 조절을 위해 음향학자에게 알려진 과정과 유사하다. 이 과정은 상호 관련된 라우드스피커의 그룹들이 순차적으로 처리되어 원하는 필요한 주파수 응답에의 그들의 기여를 결정하는 것을 특징으로 한다(순차적 방법).

이 경우에서 기준으로 이용되며 또한 주파수에 대한 레벨 및 위상 프로파일의 타겟 함수로 이하에서 불리는 필요한 주파수 응답은 청취 시험 동안 결정된다. 이 경우에, 모든 개별 라우드스피커를 가진 사운드 시스템이 실험실 조건(저-에코실)에서, 차량 내의 승객실에서 사운드를 생성할 때와 같은 상황으로서 시뮬레이션 된다. 이 경우에 시험 대상 그룹에게 클래식, 락, 팝, 등과 같은 상이한 스타일의 음악을 포함하는 다양한 사운드 신호가 제공된다. 시험 대상들은 라우드스피커의 크로스오버 필터의 컷오프 주파수, 다양한 스펙트럼 범위 및 따라서 라우드스피커 그룹(우퍼, 중간톤 스피커, 트위터)에서의 레벨 프로파일 또는 시험 대상의 위치에 도착하는 사운드 신호의 위상 각과 같은 사운드 시스템의 파라미터의 상이한 세팅에 대한 그들의 주관적인 청취 인상(음조, 정위 능력, 존재, 스테이징 등)을 재생한다. 이것은, 차량 내의 사운드 시스템의 등화를 위한 기준으로 사용되며 실제 환경 조건에서 이들 사운드 시스템에 의해 가능한 정확하게 이루어져야 하는 이상적인 타겟 함수가 결정되도록 한다. 이 경우에, 복잡한 사운드 시스템은 이제, 원하는 개별 특징을 가지며 따라서 예를 들어 특정 제조사의 사운드 시스템 및/또는 예를 들어 라우드스피커로 훈련된 청취자에 의해 관련될 수 있는 청취 환경이 생성될 수 있도록 해준다는 것에 유의하여야 한다.

상기에서 추가로 언급되고 최적의 청취 환경을 이루기 위한 사운드 시스템의 등화를 위해 언급되었던 라우드 스피커 그룹은 서브-우퍼, 우퍼, 후면, 측면, 전면 및 중앙의 그룹을 포함하며, 이들 라우드스피커 그룹, 예컨대 좌전방 및 우전방의 위상은 각 라우드스피커 그룹으로부터의 신호가 좌측 및 우측 귀와 동일한 위상으로 가능한 멀리 도착하여 가능한 최상의 위치 능력 효과를 이루도록 하는 등화 과정에 의해 매치된다.

일반적으로, 음조의 조절 과정은, 개별적이고 독립적인 라우드스피커 그룹들의 위상이 매치되면 시작된다. 이 목적을 위해, 개별 라우드스피커 그룹은 먼저, 합계 타겟 함수(sum target function)에 해당하는 레벨과 관련하여 별도로 등화된 다. 그 결과 중간-하이 톤의 라우드스피커 쌍 모두는 비슷하게 소리를 내게 된다. 개별 라우드스피커 그룹 및/또는 개별 스펙트럼 범위 내의 과도한 레벨은 소위 스윗 스팟(sweet spot), 즉 청취 경험이 전술한 파라미터 면에서 최상인 공간 영역을 감소시키는데, 이것은 정위가, 그때 재생중인 신호에 대해 실제로 가장 큰 레벨을 생성하는 라우드스피커 그룹에 고정되기 때문이다.

개별 라우드스피커 쌍을 등화하는 이 과정이 일단 실행되면, 이들 개별 그룹의 레벨이 서로 매치 된다. 이것은 개별 광대역 라우드스피커 그룹의 측정된 사운드 레벨의 최대값을 통상의 레벨 값으로 변화시킴으로써 단순한 형태로 이루어진다. 이것은 특정 라우드스피커 그룹의 레벨을 감소시키거나, 특정 라우드스피커 그룹의 레벨을 증가시키거나, 또는 이들 기술의 혼합에 의해 이루어질 수 있다. 각 경우에, 라우드스피커 그룹의 어느 것도 레벨 상승에 의하여 과구동 되어 비선형 왜곡과 같은 바람직하지 못한 효과를 야기하지 않도록 주의를 기울이는데, 레벨의 과다한 감소는 이 라우드스피커 그룹과 관련된 모든 주파수 성분의 적절한 전달을 더 이상 보장하지 못할 것이다.

이전의 등화 과정에서 마찬가지로 예비왜곡되는 베이스 채널의 매칭을 위한 레벨은 이 경우에 중간톤 범위를 위한 모든 라우드스피커 그룹의 합 함수를 타겟 함수에 관련시킴으로써, 다소 변형된 방법을 이용하여, 정확하게 결정된다. 광대역 경우에는, 베이스 채널의 레벨은 매칭 과정 동안 상이하게 다루어진다.

추가의 방법 단계에서, 각 라우드스피커 그룹의 주파수 범위에 대해 평균된, 이 라우드스피커 그룹의 레벨은 또한 개별 라우드스피커 그룹이 서로 매치 되어야 하는 정도, 즉 일반적인 중간 레벨 값으로 변화되어야 하는 정도의 척도로 이용될 수 있다. 이 경우에, 전술한 대로, 이 매칭 과정에 의해 개별 라우드스피커 그룹으로부터 지나치게 높거나 지나치게 낮은 사운드 레벨과 같은 바람직하지 못한 효과가 야기되지 않도록 주의를 기울인다.

또한, 소위 A-평가된 레벨을 이용하여, 매칭 과정 전에 사운드 레벨이 평가될 수 있다. 도 2로부터 알 수 있는 것처럼, 사람 귀의 민감성은 주파수에 의존한다. 매우 낮은 주파수의 톤과 매우 높은 주파수의 톤은 이 경우에 중간-주파수 톤보다 더 조용한 것으로 인식된다.

본 내용에서 이용되는 표현인 볼륨과 소리 강도(loudness)는 동일한 민감성 변수에 관련되며 그들의 단위만 상이하다. 이들은 사람 귀의 주파수-의존 민감성을 고려한다. 음향심리학적 변수인 소리 강도는 특정 스펙트럼 조성 및 그리고 특정 지속기간 동안 특정 레벨의 사운드 이벤트가 얼마나 소란스럽게 주관적으로 인식되는지를 나타낸다. 소리 강도는 사운드가 두 배 큰 것으로 인식될 때 배가되며 따라서 인식된 볼륨과 관련하여 상이한 사운드 이벤트를 비교할 수 있도록 해준다. 소리 강도의 평가 및 측정을 위한 단위는 이 경우에는 손(sone)이다. 손은 40 폰(phons)의 사운드 이벤트의 인지된 볼륨으로 정의되며, 즉 40 dB의 사운드 압력 레벨로 1 kHz의 주파수에서 사인파 모양으로 변화하는 톤과 동등하게 시끄러운 것으로 인식되는 사운드 사건의 인식된 볼륨으로 정의된다.

중간 및 높은 볼륨 레벨에서, 10 폰의 볼륨 증가는 소리 강도가 배가되도록 한다. 낮은 볼륨 레벨에서는, 작은 볼륨 증가도 인식된 소리 강도가 배가되도록 한다. 이 경우에 사람들에 의해 인식되는 볼륨은 사운드 압력 레벨, 주파수 스펙트럼 및 시간에 따른 사운드의 거동에 의존하며, 마찬가지로, 마스킹 효과의 모델링을 위해 이용된다. 예로써, 소리 강도 측정을 위한 표준화된 측정 방법은 또한 DIN 45631 및 ISO 532 B에 따라 존재한다.

도 2는 동등한 볼륨의 곡선을 예시한다. 이 경우에, 주파수는 가로좌표 상에서 로그 함수적으로 그려지며, 제공된 협대역 사운드의 레벨 L은 세로좌표를 따라 그려진다. 단위가 폰인 다양한 레벨 볼륨 L_N, 및 단위가 손인 관련된 소리 강도 N의 경우, 동일한 사운드 압력 레벨 L을 갖는 톤 또는 노이즈가 중간 주파수에서보다 낮거나 높은 주파수에서 더 조용한 것으로 인식됨을 알 수 있다. 도 2의 예시는 E.Zwicker and R.Feldtkeller, Das Ohr als Nachrichtenempfanger [The ear as an information receiver], S.Hirzel Verlag, Stuttgart, 1967로부터 온 것이다.

볼륨 민감성의 주파수 의존성에 대한 이러한 지식은 다양한 라우드스피커 그룹의 매칭 전에, 사운드에 포함된 주파수를 전술한 바와 같이 A-평가를 하여 본 발명에 따라 고려될 수 있다. A-평가는 측정된 사운드 레벨의 주파수-의존 정정이며, 이에 의해 사람 귀의 생리학적 청취 능력이 시뮬레이션 되며, 이 평가에서 얻어지는 레벨 값은 dB(A)을 단위로 한다. 일반적으로 알려진 대로, 높은 레벨과 낮은 레벨은 A-평가에 의해 감소 되고 중간-레벨은 (약간) 증가된다.

하지만, 개별 라우드스피커 그룹에 의해 처음에 실시된 것과 같이, 제공된 주파수 대역의 상대적으로 조악한 하위분류를 이용하기보다는 주파수 범위를 서브 그룹으로 추가로 하위분류함으로써 상당히 상이한 매칭 과정이 얻어진다. 이것은 라우드스피커 그룹 내의 밀접하게 결합된 주파수 범위 내의 임의의 레벨 피크가 이 라우드스피커 그룹에 의해 나타내어지는 모든 주파수 범위의 상응하는 감소로 귀결되는 것을 방지한다. 이 경우에, 이 하위분류(subdivision)는 예를 들어 세 개의 분획에서, 또는 사람 청취의 특성에 배향된 영역에서 실시될 수 있다. 이 하위분류는 이하에서 더욱 상세히 설명한다.

개별적인, 등화된 주파수 범위 또는 라우드스피커 그룹의 레벨 프로파일의 추가는 원하는 필요한 주파수 응답의 프로파일에 반드시 상응하지는 않으므로, 개별적인 등화된 범위 및 그룹의 추가에 의해 얻어진 합계 함수 자체는 추가 과정 단계에서 등화된다. 본 발명에 따라, 상기 과정은 이 경우에 최적의 청취 환경의 조절을 위해 음향학자에 의해 알려진 과정, 즉 라우드스피커 그룹의 순차적 프로세싱과 유사하다.

이 과정 동안, 합계 레벨의 프로파일에 가장 큰 영향을 갖는 그룹이 먼저 변화되어 원하는 주파수 응답과 가능한 한 가까운 프로파일을 생성한다. 최대의 영향을 갖는 라우드스피커 그룹에의 이 변화는 이전에 정의된 한계 내에서 실시되며, 이것은 다시 라우드스피커 그룹 중 어느 것도 레벨 상승에 의해 과다 구동되어 비-선형 왜곡과 같은 바람직하지 못한 효과를 야기하지 않도록 하는데, 레벨의 과다한 감소는 이 라우드스피커 그룹과 관련된 모든 주파수 성분의 적절한 전달이 더 이상 보장되지 않음을 의미할 수 있다.

필요한 주파수 응답의 프로파일을, 합계 레벨의 변화에 가장 큰 기여를 하는 라우드스피커 그룹과 가능한 한 정확하게 근접하게 하는 목적이 이 경우에 고려중인 주파수 범위에서 얻어지지 않으면, 합계 레벨을 변화시키는 데 그 다음으로 큰 기여를 하는 그룹이 변화된다. 본 발명에 따라, 이 과정은 필요한 주파수 응답이 적절하게 근사화되거나, 상응하는 그룹에서의 허용 가능한 레벨 변화를 위해 미리 정의된 소정의 한계가 도달할 때까지 계속된다.

실시된 조사는 또한 스테이징과 공간적 민감성이 그룹의 처리 순서의 변화에 의해 영향을 받을 수 있으며 이때 바람직한 우수한 스테이징은 다양한 라우드스피커 그룹의 볼륨이 서로 변화할 때 얻어진다는 것을 보여주었다. 만일 예를 들어, 앞좌석 승객이 스테이징이 전면에서 더 인식되는 청취 인상을 받으면, 후면 및/또는 측면 라우드스피커가 감소 되거나 및/또는 전면 라우드스피커 또는 중앙 라우드스피커의 레벨이 상승 되어야 할 것이다.

만일 대조적으로 스테이징의 인식된 위치가 초기에 너무 상향이거나 하향이거나, 또는 너무 전향 또는 후향이면, 블라우어트 방향-결정 대역(도 1 참고)의 영역에서의 적절한 온건한 레벨 변화에 의해 원하는 효과가 얻어질 수 있으며 즉 스테이징의 인식된 위치가 원하는 대로 최적화될 수 있다. 하지만, 블라우어트 방향-결정 대역의 영역에서의 온건한 레벨 변화의 경우에도, 또는 개별 라우드스피커 그룹이 스테이징을 최적화하기 위해 상승되거나 하강되면, 필요한 주파수 응답에 이미 매칭된 합계 레벨의 후속적인 변화 및 따라서 다시 새로워진, 가능하게는 바람직하지 못한, 원하는 주파수 응답과의 차이가 야기될 수 있다.

이 바람직하지 못한 효과, 즉 스테이징을 최적화한 결과 이미 필요한 주파수 응답에 매칭된 합계 레벨의 후속적인 변화를 가능한 한 적게 유지하기 위하여, 본 발명에 따라, 특별한 방식으로 순차적 프로세싱이 미리 정의된다. 이 경우에, 본 발명에 따른 과정은 필요한 주파수 응답에 대해 이미 이루어진 근사화로부터의 차이가 최소화되도록 하는 방식으로, 등화의 조절을 위한 개별 라우드스피커 그룹의 처리 순서를 미리 정하는 것을 포함한다.

만일 예를 들어, 일반적으로 자주 일어나는 상황인, 스테이징의 인식된 위치를 더 앞으로 이동시키기고자 한다면, 등화를 다음의 라우드스피커 그룹, 즉 서브-우퍼, 우퍼, 후면, 측면, 중앙 및 전면의 순서로 실시할 것이 추천된다. 이 고정된 소정의 순서의 변화는 현재의 음향학적 환경 및 특정 음향학적 구성에 대한 선호도와 관련하여 상황에 따라 정의될 수 있다. 예를 들어, 경험으로부터, 이 경우에 원하는 스테이징이 여전히 생성될 뿐만 아니라 음향학적 환경의 전체적 인상의 변화를 허용하는 순서로 후면과 측면뿐만 아니라 중앙과 전면 라우드스피커를 상호 교환하는 것이 가능하다. 이것은 필요한 주파수 응답에 이미 매치 되었던 합계 레벨을 과도하게 변화시키는 일이 없이, 과정 자체 동안 라우드스피커 그룹의 처리 순서의 능숙한 선택에 의해, 미리 정해진 우수한 스테이징이 이루어질 수 있도록 해준다.

일반적으로, 목적은 차량에서 음향효과 제공을 위하여, 가능한 위치와 독립적으로 등화 과정을 실시하는 것이다. 이것은 등화 과정의 목적이 스윗 스팟을 생성하는 것뿐만 아니라 가능한 한 큰 공간적 영역을 커버하면서 최적의 제공 영역을 커버하는 한편, 뒷좌석 열(들)뿐만 아니라 운전자 및 앞좌석 승객의 각 위치에서 가능한 한 큰 최적의 공간적 제공 영역을 제공하는 것을 의미한다. 차량의 승객 격실에 대한 사운드 시스템의 측정과 등화시 동일한 목적으로 음향학자에 의한 수동 작업을 관찰한다면, 이들 음향학자들이 각 라우드스피커 그룹의 등화를 위한 필터를 좌측/우측-밸런스 되도록 설정한다는 것은 명백하다. 이것은 사운드 시스템 자체의 라우드스피커의 배열과 차량의 승객 격실의 내부가 운전대 및 대쉬보드를 제외하고는 대개 엄격히 좌측/우측 대칭이 되도록 디자인되기 때문에 이해할 수 있다. 이 과정은 또한 본 발명에 따른 자동 등화를 위한 방법에도 채용된다.

조절된 사운드 시스템의 임펄스 응답의 기록에 의해 각 등화 과정에 의해 얻어진 결과를 결정하기 위하여, 분리 디스크 없이 150 mm 분리된 두 개의 B & K(브루엘 & 크제르, 덴마크) 1/2" 마이크로폰을 조사 과정 중에, 운전자, 앞좌석 승객, 후면 좌측 및 후면 우측에 대한 4개의 좌석 위치에 도입하였으며, 이는 사운드 시스템에서 트랜스퍼 함수의 조사를 위한 보통의 측정 방법에 해당한다.

사운드 시스템을 통한 음향 표현을 최적화하는 다른 태양은 개별 라우드스피커에 대하여 주파수 필터라고도 지칭되는 크로스오버 필터를 세팅하는 것이다. 원리적으로, 이들 크로스오버 필터는 전체 사운드 시스템에서 소정의 등화 처리를 수행하기 전에 첫 번째 단계로서 조정되어야 한다. 수행되는 조사 코스 중에, 크로스오버 필터의 자동 조정을 위해 수용가능한 계산 복잡성을 갖는 적절한 알고리즘을 개발하는 것이 상대적으로 복잡하고, 초기에 이러한 크로스오버 필터는 추가의 조사 동안 자동으로 조정되지 않아 초기에는 수동으로 조작되어야 한다(크로스오버 필터의 자동 조정 방법은 아래에서 설명된다)는 점을 발견하였다. 본 발명의 경우 와 같이 라우드스피커에 대한 물리적인 데이터와 그들의 설치 상태가 알려진다면, 이러한 수동 조작은 빠르고 효과적으로 수행될 수 있다. FIR 필터(유한 충격 응답 필터; finite impluse response filter) 또는 IIR 필터(무한 충격 응답 필터; infinite impluse response filter)는 또한 크로스오버 필터에 대한 예로서 이용될 수 있다.

FIR 필터는 전송 범위에서 매우 선형인 주파수 응답과 매우 높은 컷-오프 감쇄와 선형 위상과 일정한 그룹 지연 시간을 갖고, 유한 충격 응답을 갖고 있으며, 아날로그 신호의 샘플링 주파수에 의하여 통상적으로 제어되는 이산 시간 단계에서 작동한다는 점에서 특징이 있다. N차 FIR 필터는 이 경우에 다음의 차동식에 의하여 설명된다:

y(n)=b₀*x(n)+b₁*x(n-1)+b₂*x(n-2)+ ... +b_N*x(n-N) =

bi*x[n-i]

여기서 y(n)은 시간 n의 초기값이고, x(n)에서 N번째로 가장 최근에 표본 추출된 입력 값 x(n-N) 내지 x(n)의, 필터 계수 b_i를 가중한 합으로부터 계산된다. 이 경우 바람직한 트랜스퍼 함수 및 그에 따른 신호의 필터링은 필터 계수 b_i의 데피니션(definition)에 의하여 달성된다.

FIR 필터와 반대로, IIR 필터는 상기 계산시 이미 계산된 초기값을 이용하고(귀납식 필터), IIR 필터는 무한 충격 응답을 갖고, 초기 진동이 없고, 레벨 강하가 없고, 매우 높은 컷-오프 감쇄를 갖는다는 점에 특징이 있다. FIR 필터와 비교한 단점은, IIR 필터는 음향 장치에서 종종 크게 요구되는 것과 같은 선형 위상 응답을 갖지 않는다는 점이다. 하지만, IIR 필터의 경우에 계산된 값은 유한시간 후에 매우 작게 되기 때문에, 상기 계산은 실제로는 유한한 개수의 샘플 값(n) 후에는 종료되고, 계산 출력 복잡성은 FIR 필터에 대하여 요구되는 것보다 상당히 작다. IIR 필터에 대한 계산식은 다음과 같다:

y(n)=

b_i*x(n-i) -

a_i*y(n-i)

여기서 y(n)은 시간 n의 초기값이고, 초기값 y(n)의 필터 계수 a_i로 가중되는 합에 추가된 표본 추출된 입력 값 x(n)의, 필터 계수 b_i를 가중한 합으로부터 계산된다. 이 경우 바람직한 트랜스퍼 함수는 필터 계수 a_i 및 b_i의 데피니션에 의하여 다시 달성될 수 있다.

FIR 필터와 달리, IIR 필터는 이 경우 불안정할 수 있지만, 동일한 실행 복잡성에 대하여 높은 선택성을 갖고 있다. 실제로, 선택된 필터는, 필요조건 및 그와 관련된 계산 복잡성을 고려한 요구 조건을 가장 잘 만족시키는 것이다.

본 경우에는, 따라서 IIR 필터의 형태의 크로스오버 필터를 이용하는 것이 바람직하다. FIR 필터의 경우에 위상이 선형의 프로파일을 가지므로 FIR 필터를 이용하는 것이 유리하지만, 이 경우 요구되는 낮은 필터 컷-오프 주파수로 인하여 사용 중에 바람직하지 않게도 계산 복잡성 수준을 증가시킨다. 따라서 이하에서 크로스오버 필터에 대한 기초로서 IIR 필터가 사용되었다. 이 경우에 크로스오버 필터는 본 발명에 따른 자동 등화 처리(Auto EQ)를 수행하기 전에 조정되는데, 무엇보다도 그 파라미터가 후속 AutoEQ 알고리즘에 전달되어, IIR 필터에 의하여 야기된 전송된 신호에서의 위상 왜곡이 상기한 바와 같이 위치 능력을 위한 위상 매치용 등화 필터의 계산에서 고려될 수 있고, 필요하다면 적절하게 보상될 수 있다.

개별적인 라우드스피커 그룹의 채널 이득은 또한 마찬가지로 자동 등화 처리의 시작 전에 설정될 수 있다. 이것은 수동 또는 자동으로 수행될 수 있다. 하나의 바람직한 실시예에서 자동 매칭을 위한 단계적인 절차를 이하에서 한 가지 예로서 설명한다:

1. 모든 광대역 라우드스피커 그룹의 주파수 응답의 크기 중 최대값을 가장 큰 값에 자동 매칭하여, 가장 조용한 라우드스피커 그룹으로 다운된 조용한 라우드스피커 그룹을 가장 시끄러운 라우드스피커 쌍의 주파수 응답 크기의 최대값으로 상승시킨다.

2. 이미 자동적으로 또 개별적으로 이미 등화된 광대역 라우드스피커 그룹의 평균 레벨을 타겟 함수에 자동 매칭.

3. 그럭저럭 매칭되어 있는 레벨을 갖고 있는 광대역 라우드스피커의 주파수 응답의 크기의 합계를 형성.

4. 우퍼 라우드스피커의 채널 이득을 광대역 라우드스피커의 주파수 응답의 크기의 합의 평균값 또는 최대값으로 설정.

5. 우퍼 라우드스피커를 포함하는 광대역 라우드스피커의 주파수 응답의 크기의 새로운 합을 형성.

6. 5에서 우퍼 라우드스피커를 포함하는 광대역 라우드스피커의 주파수 응답의 크기의 새로운 합의 평균값 또는 새로운 최대값으로 서브-우퍼 라우드스피커의 채널 이득을 설정.

더욱이, 레벨의 최대값 및/또는 레벨의 평균값은 또한 A-평가 레벨과 매칭시키기 전에 상기한 1 내지 6 단계의 방법에 대하여 선택적으로 평가될 수 있다. 위에서 또한 설명하였듯이, A-평가는 인간의 귀의 생리학적 청취 능력을 시뮬레이션하는, 측정된 사운드 레벨의 주파수-의존 수정을 나타낸다.

크로스오버 필터를 이용하는 것과 대조적으로, 상기한 이점을 갖고 있는 FIR 필터는, 사운드 시스템의 증폭기에서 자동 등화(AutoEQ 알고리즘)를 위해 결정된 것과 같은 필터의 실시에 이용된다. 실시예에 따라서, 특히 넓은 대역폭을 가질 경우, FIR 필터는 FIR 필터가 수행되는 디지털 신호 프로세서의 계산 능력에 대해 엄격한 요구조건을 야기할 수 있으므로, 인간이 청취하는 음향-심리학적인 특성이 이 경우에 마찬가지로 다시 이용된다. 본 발명에 따라 이것이 얻어지는데, 필터링은 필터 뱅크를 통한 FIR 필터에 의해 수행되며, 이대 필터의 대역폭은, 인간의 청취의 주파수 의존적의 통합 특성에 대응하는 방식으로, 주파수가 증가함에 따라 증 가한다.

음향-심리학적 청취 민감성의 모델링은 이 경우에 인간의 청취, 특히 내귀의 기본적인 특성에 근거한 것이다. 인간의 내귀는 소위 측두골(petrous bone) 통합되어 있고, 압축할 수 없는 림프액으로 충전되어 있다. 이 경우에, 내귀는 약 2.5 회전을 갖는 나선관(달팽이관)의 형상이다. 달팽이관은 평행하게 나아가는 채널을 포함하는데, 상부 채널과 하부 채널이 기저 박층(basilar lamina)에 의하여 분리되어 있다. 청취 감각 세포를 갖는 피질 기관은 상기 박층에 위치한다. 상기 기저 박층이 사운드 자극에 의하여 진동하게 되는 경우, 진동 파복 또는 파절이 없는 소위 이동파(moving wave)가 상기 과정 중에 형성된다. 이는 청취 과정을 지배하는 효과,소위 기저 박층 상에서의 주파수/위치 변환의 효과를 야기하는데, 이는 음향-심리학적 은폐 효과 및 청취 시 발음된 주파수 민감성을 설명하는데 이용될 수 있다.

이 경우에, 인간의 청취는 제한된 주파수 범위에 있는 서로 다른 사운드 자극을 포함한다. 이들 주파수 대역은 임계 주파수 그룹 또는 임계 대역폭(CB)으로 지칭된다. 주파수 그룹 폭은, 특정 주파수 범위에서 발생하는 사운드로부터 야기되는 음향-심리학적 청취 민감성 면에서, 인간의 청취가 상기 특정 주파수 범위에서 발생하여 통상의 청취 민감성을 형성하는 사운드를 포함하고 있다는 사실에서 그 기본 원리를 갖고 있다. 이 경우에 주파수 그룹 내에 있는 사운드 이벤트는 다른 주파수 그룹에서 발생하는 사운드와 다른 영향을 만들어낸다. 하나의 주파수 그룹 내의 동일한 레벨의 두 개의 톤은, 예를 들면, 만약 그들이 서로 다른 주파수 그룹에 있었을 때보다 더 조용한 것으로 인지된다.

마스커(masker) 내의 테스트 톤은, 에너지 레벨이 동일하고, 테스트 톤의 주파수가 그 중간 주파수를 갖는 주파수 대역에 상기 마스커가 있는 경우 청취가능하므로, 주파수 그룹의 원하는 대역폭을 결정할 수 있다. 저 주파수에서, 주파수 그룹은 100Hz의 대역폭을 갖는다. 500Hz보다 높은 주파수에서, 주파수 그룹은 각각의 주파수 그룹의 중간-주파수의 약 20%에 대응하는 대역폭을 갖는다(Zwicker, E.; Fastl, H. Psycho-acoustics - Facts and Models, 2nd edition, Springer-Verlah, Berlin/Heidelberg/New York, 1999).

모든 임계 주파수 그룹이 전체 청취 범위에 걸쳐 일렬로 배열된다면, 이는 바크(Bark) 단위를 갖는 음조로서 지칭되는 청취-지향의 비선형 주파수 스케일로 귀결된다. 이것은 주파수 축의 왜곡된 스케일링을 나타내어, 주파수 그룹은 각각의 포인트에서 정확하게 1 바크의 동일한 폭을 갖게 된다. 주파수와 음조 사이의 비선형 관계는 기저 박층에서의 주파수/위치 변환에서 기원한다. 음조 함수는 문턱값(threshold)과 소리 강도(loudness) 조사의 모니터링을 기초로 하여 Zwicker(Zwicker, E.; Fastl, H. Psycho-acoustics - Facts and Models, 2nd edition, Springer-Verlah, Berlin/Heidelberg/New York, 1999)에 의하여 테이블의 형태로 설명되었다. 알 수 있는 바와 같이, 24개의 주파수 그룹이 0 내지 16kHz의 청취가능한 주파수 범위에서 일렬로 배열되어, 관련된 음조 범위는 0 내지 24 바크가 된다.

본 발명에 따른 사운드 시스템 증폭기에서 애플리케이션에 전달되는 것은, 필터 뱅크가, 각각의 경우에 1 바크 이하의 대역폭을 갖는 개별 FIR 필터로부터 형성되는 것이 바람직하다는 것을 의미한다. FIR 필터는 자동 등화를 위해 사용되지만, 조사가 진행됨에 따라 그리고 실시예를 생성하기 위하여, 예를 들면, 급속 합성곱(rapid convolution), PFDFC 알고리즘(Partition Frequency Domain Fast Convolution Algorithm)을 포함하는 가능한 대안, 예컨대 WFIR 필터, GAL 필터 또는 WGAL 필터가 존재한다.

사운드 시스템의 레벨 및/또는 진폭의 자동 등화를 위하여, 다음에서 "MaxMag)" 및 "Sequential"이라 지칭하는 두 개의 다른 방법을 조사하였다. 이 경우에 "MaxMag"는 이용가능한 독립적 라우드스피커 그룹 모두에서 앞에서 설명한 방식으로 조사하여, 최대 또는 평균 레벨에 관하여 주파수 프로파일의 타겟 함수로부터 어느 것이 가장 멀리 떨어져서, 레벨을 올리거나 낮춤으로써 타겟 함수의 근사값에 가장 크게 공헌하는 것을 찾는다. 미리 정해진 한계 값의 범위로 제한된, 선택된 라우드스피커 그룹의 가능한 최대 레벨 변화가 이 경우에 타겟 함수에의 완전한 근사화를 위해 적절하지 않은 것으로 발견되면, 허용 가능한 한계 값 내의 선택된 라우드스피커 그룹에 대하여 설정된 값은 타겟 함수에의 가장 큰 가능한 근사화를 허용하는 것이고, 이어서, 선택되고 레벨이 변경된 라우드스피커 그룹은 이제, 레벨이 아직 매치되지 않은 라우드스피커 그룹의 상기 그룹으로부터의 타겟 함수와 가장 큰 레벨 차이를 갖는다. 이 방법은 타겟 함수가 충분한 정밀도로 도달되거나, 전체 시스템의 동적 한계, 말하자면 이퀄라이저에 의한 허용가능한 감소 또는 증가(한계 값)가 각각의 라우드스피커 그룹 내에서 소진될 때까지 계속된다.

대조적으로, 위에서 상세하게 설명한 바와 같이, sequential 방법은 존재하는 라우드 스피커 그룹을 미리 정해진 순서로 순차적으로 처리하며,이 경우에 사용자는 이전의 순서 규정에 의한 스테이징의 매핑시 미치는 상기 영향을 만들어 낼 수 있다. 이 경우에, 자동 알고리즘은 단지, 허용가능한 한계(동적 범위) 내에서 제 1 라우드스피커 그룹을 단지 등화시킴으로써, 타겟 함수에의 가장 좋은 근사화를 달성하려고 한다.

이 방법을 더욱 개량하기 위해, 각각의 그룹이 각각의 주파수 위치에서 최대 동적 한계에 더 이상 도달하지 않지만, 제한된 동적 범위에서만 작동할 수 있는 방식으로 수정되었다. 상기 알고리즘은 가중 변수로서, 관련 그룹의 신호 벡터와 이 주파수 위치에서 존재하는 합계 신호 벡터(sum signal vector)의 비율을 이용한다. 이것은 처리를 위해 제공된 제1 그룹이 (광대역폭에 대하여) 과도하게 감쇄되는 것을 피한다. 합계 함수의 최소값으로 정향되고, 미리 정해진 주파수 범위에서 합계 트랜스퍼 함수의 최소값이 타겟 함수 아래의 최대 허용가능한 증가에 의하여 정확하게 위치하도록 타겟 함수를 스케일 조정하는, 자기-스케일링 타겟 함수가 도입되는데, 이것은 두 개의 버전 "MaxMag" 및 "Sequential" 의 강점과 약점을 나타낸다.

하지만, 이러한 과정은 상기 "sequential" 방법을 이용하여 등화시킴으로써 광대역폭에 걸쳐 비례적 이상으로 증가 또는 감소되어 수정된, 제1 라우드스피커 그룹의 레벨 프로파일을 야기하고, 반면에, "sequential" 방법을 이용하여 처리된 다른 라우드스피커 그룹은 전혀 변화되지 않거나 단지 작은 변화만 생기게 되는데, 왜냐하면, 타겟 함수는 이미, 제1 라우드스피커 그룹의 등화에 의해 상당히 근사화 되었기 때문이다. 이 경우에 가능한 한 가지 불리한 효과는 다음과 같다. 즉, 정해진 순서의 제1 라우드스피커 그룹이 상기 과정의 결과 중대한 증가 또는 감쇄를 경험하고 후속하는 라우드스피커 그룹은 크게 변화되지 않은 채 남아 있을 수 있어, 제 1 라우드스피커 그룹에 의하여 표현되는 주파수 범위는 비례적인 것 이상으로 증폭 또는 감쇄되며, 이느 원하는 사운드 인상과는 상당히 다른 결과를 야기할 수 있다.

"sequential " 방법은 이와 같이, 하나의 라우드스피커 그룹이 이론적인 최대 허용 가능한 동적 범위 내에서뿐만 아니라 이것보다 보다 작은 동적 범위 내에서도 더 이상 상승 또는 하강하지 않도록 순차적으로 수정되었다. 이 감소된 동적 범위는, 관련 라우드스피커 그룹의 전체 레벨과 관련 라우드스피커 그룹의 해당 주파수 범위 내의 모든 라우드스피커 그룹으로부터 합계된 전체 레벨의 비에서 얻어지는 인자를 원래의 최대 동적 범위에 가중함으로써 원래의 최대 동적 범위로부터 계산되며, 상기 인자는 항상 전체 미만이고 관련 라우드스피커 그룹에 대하여 조정될 수 있는 최대 동적 범위로 제한된다. 이것은 이전에 정해진 순서로 처리되는 제1 라우드스피커 그룹의 레벨 프로파일이 자동 등화 처리 중에 바람직하기 않게 상당히 상승 또는 하강하는 것을 확실히 방지한다.

라우드스피커 그룹의 최대 제어 범위(동적 범위)에의 이러한 제한을 고려하기 위하여, 얻고자 하는 타겟 함수에 소정의 수정이 도입되어, 라우드 스피커 그룹의 감소된 제어 범위에도 불구하고 원하는 레벨과 위상 프로파일의 타겟 함수로의 확실한 근사화를 항상 보장한다. 이 경우에, 달성하고자 하는 타겟 함수는 그 전 체 레벨 프로파일에 걸쳐 상승 또는 하강되어(주파수 응답을 변화시키지 않으면서 레벨 프로파일의 평행 이동, 이는 이하에서 스케일링이라고도 지칭된다), 소정의 주파수 범위에서, 이러한 타겟 함수와 자동 등화 처리에 의하여 고려되고 조절되는 모든 라우드스피커 그룹의 레벨 프로파일의 합계 함수 사이의 간격은 개별 라우드스피커 그룹의 레벨 프로파일에서 상기 방법을 이용하여 측정된 것과 같은 최대 증가 또는 감소보다 더 크지 않게 된다.

특정한 주파수 범위, 즉 이 범위에서 모든 라우드스피커 그룹의 합계 함수와 타겟 함수의 레벨 프로파일이 비교되는 특정한 주파수 범위는, 예를 들면 이용되는 라우드스피커 그룹의 전송 대역폭으로 정향될 수 있고, 또한, 위에서 설명한 바와 같이, 특정한 톤 레벨 인지 및 볼륨 민감성(소리 강도)에서 인간 청취의 생리적 청취 능력을 다시 고려하여, 적어도 넓은 주파수 영역 또는 부분적 영역의 주파수 그룹의 범위에서 바크 스케일로 정향되는 것이 바람직하다.

위에서 설명한 실시예를 기초로 한 "sequential"과 "MaxMag" 두 개의 방법에 의하여 달성되는 라우드스피커 설정 결과는 적절한 대상, 다시 말하면 사운드 시스템에 의하여 생성되는 사운드 환경의 평가에서 경험을 갖고 있는 대상을 이용한 청취 시험에 의해 얻었다. 이 경우에, 이러한 시험은 차량의 승객 격실에서 네 개의 좌석 위치 각각의 경우에 대하여, 위치 능력, 음조 및 스테이징과 같은 청취 인상의 주요 파라미터를 평가하기 위하여 수행하였다. 이러한 좌석 위치는 운전자석, 전방 승객석, 좌후방석, 우후방석을 포함한다.

"MaxMag" 방법에 기초한 방법에서, 이러한 청취 시험은, 사운드 인상의 음조 가 전방 좌석 및 후방 좌석 양쪽에 매우 긍정적이었다는 것을 보여주었다. "MaxMag" 방법을 이용하는 평가에서 한가지 단점은 정위와 정위의 명료성 및 따라서 스테이징의 열화가 모든 좌석 위치에서 인지되었다는 것이다.

개별 라우드스피커 그룹의 등화를 위한 "MaxMag" 방법에 기초한 처리는 무엇보다도 소정의 타겟 함수에 가장 큰 기여를 하는 모든 라우드스피커 그룹에 대하여 합계 함수에 가까워지는 변화(상승 또는 하강)를 갖고 있는 라우드스피커 그룹에 주로 중점을 두기 때문에, 어떤 자동화된 처리는 라우드스피커 그룹들의 부적절한 처리 순서로 귀결될 수 있다. 예를 들면, 등화를 위한 자동화된 알고리즘이 전방 라우드스피커에 대한 라우드스피커 그룹의 경우에 타겟 함수에의 바람직한 근사화를 위한 가장 큰 기여를 확인하고, 대응하여 그 레벨 프로파일을 크게 높이거나 낮추는 상황이 일어날 수 있다.

하지만, 앞에서 설명한 것에서 알 수 있듯이, 전방 라우드스피커는 특히 예를 들면 우수한 스테이징에 맞는 상당한 기여를 하고, 또한 이것은 그들의 전송 품질에 관련되며, 상기 라우드스피커는 따라서, 이용될 수 있는 설치 위치 및 라우드스피커 품질에 의하여 사운드 시스템에서 다른 라우드스피커 그룹과 비교할 때 상대적으로 문제가 없다. 이러한 상황에서, 위치 능력에 악영향을 미치는 교란 스펙트럼 성분(disturbing spectrum components)을 가질 수 있는 다른 라우드스피커 그룹은 자동 등화 처리에 더 이상 포함되지 않고, 그 결과, 파라미터들은 앞에서 설명한 방식으로 더 나빠진다.

"sequential" 방법에 기초한 처리에서, 청취 시험에 따르면, 모든 좌석 위치 에서 제공된 오디오 신호에 대한 매우 우수한 채널 분리와 위치 명확성이 얻어졌다. 매우 우수한 음조 역시 "sequential" 방법을 이용하여 전방 좌석 위치에서 달성되었지만, 후방 좌석 위치에서의 이러한 음조는, 상기 첫 번째 방법에 따라 처리된 라우드스피커 그룹의 변화 결과 상당히 나빠졌으며, 이러한 열화 정도는 각각의 라우드스피커 그룹에서 최대 허용가능한 상승 또는 하강에 비례하여 증가한다. 이것은, 개별 라우드스피커 그룹, 특히 미리 정해진 처리 순서의 제 1 라우드스피커 그룹에서 최대 감소 또는 증가에 이미 도입된 감소에도 불구하고, "sequential" 방법에 기초한 처리는 여전히 과도한 변화를 일으키는 자동 알고리즘의 결과를 야기한다는 것을 의미한다.

지금까지 조사된 자동 등화 처리의 실시예에서, "sequential" 방법은 "MaxMag" 방법과 비교하여 전체적으로 장점이 많음을 보여줌에도 불구하고, 이용된 두 개의 방법은 모두 수행된 청취 시험에서 항상 우수한 결과를 생성하지는 않는다. 또한 자동화된 처리에서 우수한 정위 및 우수한 음조를 달성하기 위하여, 그리고 차량의 승객 격실에서 전방 및 후방 좌석 위치 모두에서 우수한 정위 및 우수한 음조를 달성하기 위하여, 상기 방법에 대한 추가 변형을 조사하였다.

추가 조사에 따르면, "sequential" 방법을 이용하는 경우, 라우드스피커 그룹, 특히 각각의 특정된 순서에서 제 1 라우드스피커 그룹의 레벨의 허용가능한 감소에 대해 훨씬 더 큰 제한을 하면, 청취 민감도로서의 음조에 대하여 조차 모든 좌석 위치에서 만족할만한 결과를 얻을 수 있었다. 자동 등화를 위한 이전의 실시예에서는, 이것은 후방 좌석 위치에서 만족스럽지 않았다. 위에서 언급하였듯이, 달성하고자 하는 타겟 함수는 그 전체 레벨 프로파일에 걸쳐 상승하거나 하강하여(스케일링, 주파수 응답의 변화없이 레벨 프로파일의 평행 이동), 자동 등화 처리에 의하여 고려되고 조정되는 모든 라우드 스피커 그룹의 레벨 프로파일의 합계 함수와 타겟 함수 사이의 간격은 소정의 주파수 범위에서, 각각의 주파수 범위에서의 개별 라우드스피커 그룹의 레벨 프로파일의 허용가능한 최대 증가 또는 감소보다 더 크지 않게 된다.

이것은 등화 처리에 의하여 근사화되는 타겟 함수는, 고려되는 모든 라우드스피커 그룹의 레벨 프로파일의 합계 함수의 최소 레벨에서 그 절대 위치의 스케일링에 의해 정렬된다는 것을 의미한다. 이는 종종 상기 근사화되는 타겟 함수의 상당한 감소를 야기하는데, 왜냐하면 고려되는 모든 라우드스피커 그룹의 레벨 프로파일의 합계 함수는 발성된 최대값 및 특히 최소값을 갖는 크게 변동하는 프로파일을 갖기 때문이다. 따라서, 이전의 처리 단계에서 고려되는 모든 라우드스피커 그룹의 레벨 프로파일의 합계 함수를 변화시켜, 이러한 발성된 최대값 및 특히 최소값이 더이상 발생하지 않도록 하고, 그 결과 이러한 합계 함수에의 타겟 함수의 절대 위치의 매칭 또는 스케일링에 의해 최초의 특정된 타겟 함수에 훨씬 적은 감소가 야기되도록 것이 바람직하다.

이것은, 레벨 프로파일의 타겟 함수에 대한, 개별 라우드스피커 그룹의 레벨의 "예비-등화"라고 지칭되는 매칭에 의해 달성되는데, 이러한 예비 등화 처리는 등화 전에 수행되는 전술한 위상 등화와 일원화되며, 위상은 등화에 의해 매치되어, 각 라우드스피커 그룹으로부터의 신호는 위상으로 가능한 한 멀리 좌우 귀에 도달하게 된다. 개별 라우드스피커 그룹에 대한 이러한 이전의 예비-등화에 의해, 개별 라우드스피커 그룹의 레벨 프로파일로부터 얻어지는 합계 함수가 얻어지는데, 상기 레벨 프로파일은 이 단계에서, 합계 함수의 발성된 최소값의 결과 타겟 함수의 상당한 감소라는 상기 문제점이 더 이상 일어나지 않는 정도로 상기 타겟 함수에 근사화된다.

예비-등화 처리 중에 정해지는 등화 값은 이 경우에 "sequential" 방법에 의한 후속적인 최종 등화를 위한 초기값으로 이용될 수 있다. 하지만, 모든 라우드스피커 그룹에 걸쳐 레벨 프로파일을 추가하기 전에, 제1 단계에서 예비-등화 처리에 의하여 타겟 함수에 근사화된 라우드스피커의 레벨은, 각각 관련된 크로스오버 필터에 의하여 구획된 주파수 범위 내에서 서로 매치되어야 한다. 이러한 매칭 처리는 다양한 라우드스피커 그룹의 효율이 다를 수 있기 때문에 필요하고, 가능한 한 동일한 볼률 민감도를 각 라우드스피커 그룹이 생성하는 것이 바람직한데, 이는 볼륨 민감도가 다양한 라우드스피커 그룹의 사운드 성분에 대하여 동일한 경우, 이들 라우드스피커 그룹이 상당히 상이한 전기적 전압 레벨에서 동작되도록 하여 상기 사운드 성분을 생성하도록 할 수 있다.

그룹들 사이의 레벨 차이 역시 상기 예비-등화 처리에 의해 증폭되는데, 왜냐하면 이퀄라이저의 동적 범위는, 상당한 감소, 그러나 약간의 증가만이 허용되도록 설계되어 있기 때문이다. 그룹의 주파수 응답이 타겟 함수와 크게 다르다면, 상당한 레벨 감소 역시 기대되어야 한다. 따라서, 주요 레벨 증가는 허용될 수 없는데, 왜냐하면 이러한 증가는 특히 큰 필터 Q 인자와 함께 교란적인 것으로 인지 되기 때문이다.

적절한 청취 시험과 측정을 입증할 수 있었기 때문에, 상기 방법에 대한 원하는 결과가 다음과 같은 점에서 얻어진다. 즉, 일단 등화 단계가 수행되면, 모든 라우드스피커 그룹의 전송 응답이 광대역폭에 걸쳐 유지되고, 각각 자신의 권리를 갖고 있는 라우드스피커 그룹은 전체 사운드 인상에 소정의 기여를 하게 되며, 이는 고려 중인 4개의 탑승자 위치에서 우수한 음조와, 가능한 가장 큰 스윗 스팟(sweet spot)을 야기한다.

더욱이, 결과적인 합계 트랜스퍼 함수, 다시 말하면 모든 라우드스피커 그룹에 대한 레벨 프로파일의 추가는, 결과적으로 더 적은 발성으로 되는 합계 함수 최소값과 관련하여 타겟 함수가 더 이상 스케일링 처리에서 크게 감소될 필요가 없을 정도로, 예비-등화 처리 단계에 의하여 원하는 레벨의 주파수 응답의 타겟 함수에 근사화된다. 위에서 설명하였듯이, 이것은, 결국 모든 좌석 위치에서 밸런스된 사운드 인상을 얻기 위하여, 사운드 시스템에서 모든 라우드스피커 그룹의 레벨 프로파일의 합계의 자동 등화를 위한 상기 두 개의 방법("sequential"과 "MaxMag") 중 하나의 발명에 따른 이용을 위한 전제조건이다.

지금까지, 라우드스피커의 등화는 항상 2개 이상의 라우드스피커로 이루어지는 그룹에서 수행되어 왔다. 하지만, 보다 광범위한 조사에 따르면, 이러한 처리를 통해 이제 더 이상 얻어지지 않는 사운드 분야의 이전에 달성된 엄격한 대칭을 야기하기는 하지만, 크기와 위상을 기초로 하여 (각각 하나의 라우드스피커로 된 그룹을 각각 형성하는) 모든 라우드스피커 그룹에서 각각의 개별 라우드스피커를 등화시키면 훨씬 더 좋은 결과를 얻을 수 있다는 것이 밝혀졌다. 이 경우에, 모든 개별 라우드스피커를 개별적으로 등화시키는 장점은 차량의 승객 격실에서 하나의 위치, 예를 들면, 운전자의 좌석 위치에서뿐만 아니라 다른 좌석 위치에서도 명백하였다.

이것을 위한 하나의 전제조건은 상기 설명한 측정 방법을 이용하여 다른 착석 위치에서 입체 음향으로 기록되는 트랜스퍼 함수의 결과가 등화 필터의 데피니션에 적절한 가중치를 갖고 포함된다는 것이다. 기대한 바와 같이, 입체 음향식으로 측정된 트랜스퍼 함수의 동일한 가중에 의해 최선의 결과를 달성할 수 있었다. 좌우 반구의 공간적 트랜스퍼 함수의 이러한 균등화된 고려는, 비록 등화 필터가 라우드스피커-특정 기초로 새롭게 설정되더라도, 차량 내부에서 반 균형잡힌 음향(quasi-balanced acoustics)을 야기한다.

개별적 라이드스피커에 기초한 이러한 등화 처리는 개별적으로 고려되는 필터의 개수를 실질상 50% 정도 증가시키는데, 왜냐하면 전용 등화 필터 및 따라서 전용 필터 계수 세트가 이제 이 경우에, 차량 내부의 세로 축에 대하여 대칭으로 배치되고 각각의 경우에서 지금까지와 같은 트랜스퍼 함수가 공통의 등화 필터에 의하여 등화된 라우드스피커 그룹에 대하여, 라우드스피커 마다 자동 등화를 위한 알고리즘에서 요구되기 때문이다. 하지만, 본 발명자의 의견에 따르면, 이로 인한 추가의 복잡성 및, 등화 필터를 제공하기 위한 디지털 신호 프로세서의 계산 능력에 대한 보다 엄격해진 요구 조건이 나타나는데, 왜냐하면 일부 경우에서 청취 테스트의 결과에 따르면 인지된 청취 인장에 상당하고도 현저한 개선이 이루어지기 때문이다.

예비 등화 및 이에 후속하여 모든 라우드스피커의 트랜스퍼 함수의 합계 함수를 등화시키는 상기 2단계 과정은 상기 설명한 장점에 의하여, 라우드스피커-특정에 기초하여 수행되는 등화 및 예비 등화 모두에서 유지된다. 처리 단계의 이전 순서와는 달리, 채널 이득의 매칭은 후속하여 수행되지 않고 예비-등화가 수행된 후에 수행된다. 이 경우에, 채널 이득의 매칭과 크로스오버 필터의 조정은 각각의 라우드스피커 그룹에 대하여 전과 마찬가지로 직접 수행된다.

이것은 각각의 경우에 대칭으로 배열된 스테레오 라운드스피커 쌍의 개별 라운드스피커 그룹의 트랜스퍼 함수가 그들에 적용된 동일한 채널 이득과 동일한 크로스오버 필터를 갖는다는 것을 의미한다. 특히 우퍼 라우드스피커의 경우에 라우드스피커-특정 채널 이득을 이용하는 경우, 일부 경우에 개별 채널 이득에 상당한 차이가 발생하여 공간에서 부자연스럽고 바람직하지 않은 방식으로 사운드 인상을 이동시키는 상황이 조사 중에 일어났기 때문에 이 조건이 만들어진다. 크로스오버 필터가 라우드스피커-특정 기초로 설계된다면, 동일한 형태의 문제가 발생할 것이다. 라우드스피커-특정 크로스오버 필터는, 라우드스피커 그룹, 보통 라우드스피커 쌍의 각 라우드스피커가 그 주파수 범위에서 최대한 효율적으로 동작되도록 할 수 있지만, 동일하지 않은 라우드스피커 환경 또는 설치 조건은, 라우드스피커 그룹의 하나의 라우드스피커의 전송 범위가 동일한 라우드스피커 그룹의 다른 라우드스피커의 전송 범위와 상당히 다르게 되는 상황을 야기할 수 있다. 만약, 이것과 같은 상황에서 크로스오버 필터가 라우드스피커-특정 기초로 설계된다면, 이것은 마찬가지로, 결과로서 발생하는 사운드 인상에서 바람직하지 않은 공간적 이동을 야기할 수 있다.

크로스오버 필터링, 위상 응답과 크기 주파수 응답 모두의 라우드스피커 특정 예비 등화와 채널 이득의 매칭을 수행한 후, 합계 트랜스퍼 함수의 미세한 매칭, 즉 관련된 모든 라우드스피커의 레벨 프로파일의 합계의 미세 매칭이 타겟 함수에 대해 수행된다. 이전 절차와는 대조적으로, "MaxMag" 방법에 기초한 처리가 이 경우 "sequential" 방법에 기초한 처리보다 더욱 바람직하다. 예비-등화 처리는 이제 라우드스피커-특정 기초에서 수행되기 때문에, 개별 라우드스피커의 적은 수의 협대역 주파수 범위만이 이제, 타겟 함수의 바람직한 근사화를 달성하기 위하여 필터 알고리즘에 의하여 수정될 필요가 있고, 지금까지 "MaxMag" 방법을 이용하는 경우에 위치 능력의 관점에서 바람직하지 않은 결과를 유도하는, 등화 필터에 의하여 생성되는 광대역 및 주요 레벨의 변화는 더 이상 발생하지 않는다. 청취 시험의 결과에 따르면, 라우드스피커 특정 예비-등화 처리를 이용하기 위해, "MaxMag" 방법에 기초한 자동 등화를 위한 처리를 이용하여도 우수한 정위 능력이 얻어지고, 이경우에 음조 역시 이전의 라우드스피커-특정 예비-등화 처리에 의해 추가적으로 개선되었다는 것이 확인되었다.

대조적으로, 라우드스피커-특정 등화와 함께 "sequential" 방법에 기초한 처리를 이용하는 경우 사운드 인상의 상당한 공간적 이동의 형태로 명백하듯이 큰 단점을 야기할 수 있다. 이것은 "sequential" 방법에서 정의된 순서에서 처리 사슬의 제 1 개별 라우드스피커는, (이 방법의 목적인) 타겟 함수로부터의 간격이 최소 가 되는 정도까지 등화 필터에 의하여, 최악의 경우에 관련된 모든 주파수 범위 변화에서 그 트랜스퍼 함수를 변화, 보통은 감소시킨다는 사실에 기인한다. 이 목적이 제 1 개별 라우드스피커에 의하여 적절하게 이미 달성되었다면, 모든 후속 라우드스피커는, 특히 또한 트랜스퍼 함수가 변화된 개별 라우드스피커가 관련되어 있는 밸런스된 라우드스피커 쌍의 파트너가 아니라, 자동 알고리즘에 의하여, 더 이상 추가 처리되지 않는다. 이것은 예를 들면 사운드 이벤트를 지각하는 위치의 바람직하지 않은 공간적 이동을 야기하는, 관련 개별 라우드스피커의 주파수 범위에서의 레벨 프로파일의 광범위하고 일방적인 감소로 이어진다.

만약 필요하다면, 이 효과는 라우드스피커-특정 예비-등화에 상관없이 알려진 라우드스피커 그룹의 각각에 "sequential" 방법에 기초한 처리를 적용함으로써 상쇄될 수 있다. 하지만, 조사에 따르면, "sequential" 방법에 기초한 등화 처리를 위한 라우드스피커-특정 예비-등화로부터 발생하는 변화된 초기 상황은, 그룹으로 수행되는 예비-등화를 이용한 "sequential" 방법과 비교하여 나쁜 결과를 유도하여, 이 방법은 라우드스피커-특정 예비 등화와 함께 후속하여 추가로 더 이상 고려되지 않는다는 것을 보여주었다.

비선형 스무딩 영향에 대한 새로운 조사에 따르면, 스무딩이 없거나 매우 약하게 스무딩(예를 들면 third/12 평균)한 것은 과도하게 "강한", "돌파하는" 사운드 인상을 주는 반면, 과도한 스무딩(예를 들면, third 평균)은 "활기 없는", "부드러운" 또는 "버려진" 사운드 인상을 야기한다는 것을 보여주었다. 따라서 third/8 평균이 양호한 타협책일 수 있다.

위에서 설명하였듯이, 크로스오버 필터는 간명성의 이유로 이전의 조사 중에 수동으로 조작되었다. 이하에서, 상기 조정 처리를 자동으로 수행하기 위한 접근법을 탐색하는데, 왜냐하면 본 발명의 목적은, 자동 등화 처리에서 크로스오버 필터의 조정을 비롯하여, 차량에서 사운드 시스템의 가능한 포괄적이고 모든 양상을 커버하는 자동 등화를 개발하는 것이기 때문이다.

크로스오버 필터의 자동 조정과 관련된 다음의 설명은, 충분한 차수의 버터워스(Butterworth) 필터들은 원칙적으로, 관련 라우드스피커의 각각의 주파수 응답의 바람직한 묘사를 위하여 충분하다는 가정에 기초한다. 사운드 시스템의 등화를 위한, 여러 해 동안 유지된 음향학자의 경험적인 값은, 4차 필터는 바람직한 크로스오버 필터 품질을 달성하기 위하여 하이패스 및 로패스 필터 모두에 대하여 적절하다는 것을 보여준다. 보다 고차의 필터는 예를 들면 보다 가파른 엣지 기울기를 가짐으로써 유리한 점을 갖지만, 디지털 신호 프로세서에서 실행을 위한 목적에 요구되는 계산 시간의 양 역시 동시에 상응하는 방식으로 증가될 것이다. 따라서 4차 버터워스 필터가 다음 설명에서 이용된다.

상기 설명한 측정 방법을 이용하여 입체 음향식으로 측정되고, 운전석 좌석및 전방 승객 좌석에서의 기록에 대해 평균한, 좌후방 라우드스피커의 트랜스퍼 함수는 이용될 타겟 함수와 비교하여 도 3의 좌측 위에 도시한다. 이 경우에 알 수 있는 바와 같이, 특히 낮은 주파수 범위에서, 타겟 함수의 프로파일과 비교할 때 측정된 트랜스퍼 함수의 프로파일로부터 크로스오버 하이패스 필터의 하부 컷-오프 주파수를 한정하는 것은 어렵다는 것을 상기 도면에서 볼 수 있다. 반대로, 크로 스오버 로패스 필터의 적절한 상부 컷-오프 주파수는 본 경우에 상당히 용이하게 정해질 수 있다.

도 3에서 우측 위의 도면은, 본 발명에 따른 예비-등화 처리를 수행한 후에, 이용된 타겟 함수와 비교하여, 운전석 좌석과 전방 승객 좌석에서 기록에 따라 평균되고 상기 측정 방법을 이용하여 입체 음향식으로 측정된, 좌후방 라우드스피커에 대한 동일한 트랜스퍼 함수를 보여준다. 도면에서 보듯이, 조사된 광대역 라우드스피커의 트랜스퍼 함수의 범위 경계는 더욱 두드러지게 발성된 방식으로 나타나고, 어떤 어려움도 없이 그래프로부터 용이하게 인식될 수 있다. 이 경우에, 이 특별한 필드에서 경험을 한 사람은 이러한 트랜스퍼 함수의 표현과 의미를 다루는 실시에 의해 도움을 받는다. 하지만, 이것은, 자동 등화 처리를 수행하는 것과 함께, 크로스오버 필터의 컷-오프 주파수의 데피니션을 알고리즘의 도움을 받아 충분히 정확하고 신뢰성 있게 어떻게 정정할 수 있는지에 대한 의문을 증대시킨다.

이러한 목적을 위하여 개발된 알고리즘을 이하에서 설명한다. 제 1 단계에서, 예비-등화 처리 후에 정해진 것과 같은, 각 라우드 스피커의 트랜스퍼 함수와 타겟 함수 사이의 차이를 형성한다. 논의 중인 예와 관련된 결과는 도 3에서 좌측 하단에 도시된다. 이하에서 간단히 차이라고도 지칭되는 이러한 차이 트랜스퍼 함수(difference transfer function)는, 다음 단계에서 조사되어, 특정한 소정의 한계 범위 내, 위 또는 아래에 있는 이러한 차이 함수의 주파수를 결정한다. 도시된 실시예에서 정의된 문턱값은, 예를 들면, 타겟 함수에 대응하는 레벨에서 예비-등화 후에 트랜스퍼 함수가 측정되는 모든 주파수에 귀결되는 차이 함수의 널 포인트 주위의 +/-6 dB의 한계를 갖는 대칭적인 한계 범위를 형성한다.

위에서 설명하였듯이, 인간의 청취는 특히 주파수와 관련된 주파수 해상도를 가지기 때문에, 측정된 데이터와 타겟 함수로부터 계산된 것과 같은 차이 트랜스퍼 함수는, 한계 범위가 오버슈트되었는지 또는 언더슈트되었는지를 평가하기 전에, 평균화에 의하여 스무딩된 레벨 차이 함수에 도입된다. 각각의 주파수에서 평균값은 이 경우에 1/8 third 옥타브(이하 "third"라 함)의 폭을 갖는 범위에 걸쳐 경험적인 값으로부터 계산되는 것이 바람직하다. 이것은 스무딩된 레벨 차이 함수의 주파수 해상도는 저주파수에서 높고 주파수가 증가함에 따라 감소한다는 것을 의미한다. 이것은 인간 청취의 기본적인 주파수-의존 거동에 대응하는데, 그 특성에 도 3의 레벨 차이 함수가 매치된다.

다음에, 레벨 차이 스펙트럼은, 바이어스 문제 및 이들로부터 발생하는 스무딩-의존 주파수 이동을 제거하기 위하여, 단순한 1차 IIR 로패스 필터의 도움으로, 추가 처리 단계에서, 저주파수에서 고주파수 방향으로, 그리고 고주파수에서 저주파수 방향으로, 다시 스무딩된다. 이러한 방식으로 처리된 레벨 차이 스펙트럼은 이제, 자동 알고리즘에 의해, 범위 한계(이 경우에는 +/- 6dB)와 비교되고, 이는 레벨 차이 스펙트럼의 프로파일의 경향 값을 형성하는데 이용된다. 이 경우, 이 경향에 대한 "1"의 값은, 범위 상한이 레벨 차이 스펙트럼의 각각의 주파수에서 초과되었다는 것을 나타내고, 이 경향 값에 대한 "-1"의 값은 레벨 차이 스펙트럼의 범위 하한이 각각의 주파수에서 어더슈트되었다는 것을 나타내며, 경향 값에 대한 "0"의 값은 소정의 범위 한계 내에 있는, 각각의 주파수에서 레벨 차이 스펙트럼의 레벨 값을 나타낸다. 이러한 평가의 결과는 도 3의 우측 하단에 도시된 것으로부터 알 수 있는데, 붉은 색의 그래프는 각 주파수에서 레벨 차이 스펙트럼의 상기 설명되고 계산된 경향을 보여준다.

경향을 평가하기 전에 레벨 차이 스펙트럼의 신호를 상기 설명한 것과 같이 스무딩함에도 불구하고, 만약 레벨 차이 스펙트럼이 자동화된 방법에서 초기에 알려지지 않았다면, 즉, 자동 알고리즘을 사용하는 경우에는, 예를 들면 사운드가 방사되어 들어가는 공간 및/또는 라우드스피커가 협대역 공진점을 가지는 경우에 소정의 범위 한계가 상대적으로 좁은 스펙트럼 범위 내에서 초과되는 현상이 발생할 수 있고, 이어서 레벨 차이 스펙트럼의 프로파일은 소정의 범위 한계 아래로 다시 떨어진다(소정의 범위 한계가 언더슈트되는 경우에 동일한 유형의 상황이 발생할 수 있다). 이러한 상황에서, 앞에서 설명한 방법은 크로스오버 필터에 대하여 명확한 컷-오프 주파수를 결정할 수 없다.

따라서, 추가의 처리 단계에서, 각각의 경우에, 1/8 third의 진폭을 갖는 필터를 이용하여 평균함으로써 정해진 레벨 값은 소정의 범위 한계의 연속적인 오버슈트 및 언더슈트의 주파수에 대하여 조사된다. 소정의 범위 한계의 관련된 오버슈트 및 언더슈트의 특정 최소 개수(이는 알고리즘에서 미리 정해질 수 있다)가 연속적인 주파수 포인트에서 오버슈트되는 경우에만, 이것은 알고리즘에 의해 소정의 범위 한계의 신뢰성 있는 오버슈트 또는 언더슈트인 것으로 해석되고, 따라서 크로스오버 필터의 컷-오프 주파수의 주파수 위치인 것으로 해석된다. 본 경우에, 범위 한계가 +/- 6dB이고, 1/8 third의 폭을 갖는 필터를 이용하여 레벨 프로파일을 스무딩하며, 1/8 third 만큼 이산 레벨 값이 분리된 이것으로부터 얻어지는 레벨 스펙트럼에 있어서, +/-6 dB의 범위 한계를 오버슈트 또는 언더슈트하는 최소 개수의 관련 레벨 값은 통상 약 5-10 레벨 값이다.

알고리즘에 의하여 처리되는 각각의 라우드스피커가 광대역 또는 협대역의 전송 응답을 갖도록 설계된 라우드스피커인 지에 따라서, 상부 및 하부 주파수 범위가 정해지는데, 이 범위 내에서 각각의 라우드스피커의 상부 및 하부 컷-오프 주파수가 경험상 또는 그 라우드스피커에 대한 특성 데이터에 기초하여 이동할 것이다. 이러한 방식에서, 자동 알고리즘은 미리 알려진 파라미터 또는 파라미터 범위의 추가에 의하여 매우 강하고 적절하게 설계될 수 있다. 본 경우에 이용되는 광대역 라우드스피커의 경우에, 예를 들면, 최소의 하부 컷-오프 주파수는 f_gu=50Hz로 가정할 수 있고, 낮은 톤 범위에서 이용되는 협대역 라우드스피커(우퍼)의 경우에는 상부 컷-오프 주파수가 f_go=500Hz인 것으로 가정할 수 있다. 만약 발견되고 관련된 가장 큰 레벨 오버슈트 또는 레벨 언더슈트가 이 방식으로 설명된 주파수 범위 내에 현재 위치한다면, 레벨 오버슈트 및/또는 레벨 언더슈트의 상기 극한 값은 이 주파수 범위(레벨 프로파일에서 최대값과 최소값) 내에서 찾을 수 있다.

이 경우에, 만약 발견되고 관련된 가장 큰 레벨 오버슈트 또는 레벨 언더슈트 범위의 극한 값이 특정 컷-오프 주파수(예를 들면 약 1kHz) 아래에 있고, 또한 이 극한 값이 음의 값(최소값)을 갖는다면, 찾아낸 크로스오버 필터에 대해 하이패스 필터를 이용하는 결정이 이루어진다. 이러한 하이패스 필터의 컷-오프 주파수 를 찾아내기 위하여, 최소의 주파수로부터 시작하여, 0 dB 라인과의 제 1 교차점에 대한 예비 등화 후에 측정된 것과 같은 레벨 차이 함수 내의 더 높은 주파수의 방향으로, 검색이 수행된다. 상기 주파수는 크로스오버 하이패스 필터의 필터 컷-오프 주파수를 나타낸다.

만약 발견되고 관련된 가장 큰 레벨 오버슈트 또는 레벨 언더슈트 범위의 극한 값이 특정 컷-오프 주파수(예를 들면 약 10 kHz) 위에 있고, 또한 이 극한 값이 음의 값(최소값)을 갖는다면, 찾아낸 크로스오버 필터에 대해 로패스 필터를 이용하는 결정이 이루어진다. 이러한 로패스 필터의 컷-오프 주파수를 발견하기 위하여, 최소의 주파수로부터 시작하여, 0 dB 라인과의 제 1 교차점에 대한 예비 등화 후에 측정된 것과 같은 레벨 차이 함수 내의 더 낮은 주파수의 방향으로, 검색이 수행된다. 이 주파수는 크로스오버 로패스 필터의 필터 컷-오프 주파수를 나타낸다.

복수의 극한 값이 존재한다면(이 경우, 적어도 두 개의 가장 많이 발성된 것은 음의 성질을 갖고 있어야 한다), 제 1 최소값이 특정 컷-오프 주파수(예를 들면 1kHz) 아래에 있고, 다른 최소값은 특정 컷-오프 주파수(예를 들면 10kHz) 위에 있다면, 찾아낸 크로스오버 필터에 대해 대역 통과 필터를 이용하는 결정이 이루어진다. 이러한 대역-통과 필터의 컷-오프 주파수를 발견하기 위하여, 예컨대 약 1 kHz의 컷-오프 주파수보다 아래에 있는 최소의 주파수로부터 시작하여, 0 dB 라인과의 제 1 교차점에 대해 예비 등화 후에 측정된 레벨 차이 함수 내의 더 높은 주파수의 방향으로, 그리고 그 주파수 외의 다른 최소값으로부터 시작하여, 0dB 라인 과의 제1 교차점에 대하여, 보다 낮은 주파수의 방향으로, 검색이 수행된다. 이들 주파수는 본 발명에 따른 자동 알고리즘의 결과로서 크로스오버 대역-통과 필터의 필터 컷-오프 주파수를 나타낸다. 도 3에서 도시된 실시예에 적용한다면, 이것은 f_gu=125Hz의 하부 컷-오프 주파수와 f_go=7887Hz의 상부 컷-오프 주파수를 갖는 크로스오버 대역통과 필터로 귀결된다.

조절되고 등화될 사운드 시스템의 중간 및 높은 톤 범위에서 모든 광대역 라우드스피커에 대한 크로스오버 필터 컷-오프 주파수는 위에서 설명한 방식으로 결정되고 설정된다. 낮은 톤의 협대역 라우드스피커의 크로스오버 필터 컷-오프 주파수는 추가 단계에서 별도로 다루어야 하고, 여전히 최종 값을 표시할 필요는 없는 논리적인 범위 한계로 한정된다. 일반적으로, 낮은 톤의 라우드스피커용 크로스오버 필터의 범위 하한은 f_gu=10Hz의 하부 컷-오프 값에서 상기 처리 후에 남아 있고, 반면, 범위 상한은 일반적으로, 이것이 만약 광대역 라우드스피커의 하부 컷-오프 주파수(예를 들면 약 50Hz)보다 더 크다면, 모든 광대역 라우드스피커의 가장 낮은 컷-오프 주파수에 의해 제어된다. 이러한 선결 조건은 상기 방법에 대하여 중요한데, 왜냐하면 일단 모든 크로스오버 필터 컷-오프 주파수가 설정되면, 제 2 동작(run)에서 고려되는 크로스오버 필터를 이용하여 타겟 함수에의 더욱 정확한 근사화를 달성하기 위하여, 완전한 자동 등화 처리(Auto EQ)가 다시 수행되기 때문이다. 낮은 톤 라우드스피커를 위한 크로스오버 필터의 최종 범위 한계는 이하에서 설명되는 방식으로 발견된다.

일단, 위에서 설명하였듯이, 모든 광대역 라우드스피커의 크로스오버 필터가 정해지고, 낮은-톤 범위에서 협대역 라우드스피커의 크로스오버 필터가 적절한 값으로 미리 설정되면, 낮은-톤 라우드스피커에 대해 더 나은 필터 컷-오프 주파수 값에 대한 검색이 시작될 수 있다. 이 과정은 필요한데, 왜냐하면 낮은-톤의 재생을 위한 협대역 라우드스피커로부터 광대역 라우드스피커로의 주파수 천이는 사용되는 낮은-톤 라우드스피커의 속성 및 개수에 의존하고, 따라서 비교 가능한 방식으로 용이하게 정해질 수 없기 때문이다.

원칙적으로, 크로스오버 컷-오프 주파수의 조정을 위한 2개의 통상적인 상황 사이에 구별이 이루어지는데, 제1 상황에서 저주파수의 보다 낮은 스펙트럼 범위가 하나의 서브-우퍼만으로 또는 하나의 우퍼 스테레오 쌍만으로서 모델링되고, 다른 상황에서 저주파수의 보다 낮은 스펙트럼 범위는 서브-우퍼와 함께 우퍼 스테레오 쌍에 의해 모델링된다. 두 상황 중 어느 상황이 적절한 지 상관 없이, 이러한 경우에, 우퍼의 크로스오버 필터 컷-오프 주파수는 항상 동일한 방식으로 규정되고 정해지며, 상기 두 상황 사이에서 서브-우퍼의 크로스오버 필터 컷-오프 주파수의 계산시 구별이 이루어진다. 이러한 경우에, 서브-우퍼의 크로스오버 필터 컷-오프 주파수는, 서브-우퍼만이 사용되고 우퍼 스테레오 쌍은 사용되지 않는 상황에서, 우퍼 스테레오 쌍에 대한 것과 동일한 방식으로 계산된다. 서브-우퍼 외에 우퍼 스테레오 쌍도 제공되는 상황에서만, 서브-우퍼의 크로스오버 필터 컷-오프 주파수가 계산되는 방식이 변화된다.

도 4의 왼쪽 위에 도시한 바와 같이, 특히, 약 50 Hz 내지 약 150 Hz의 범위 에서, 우퍼 라우드스피커에서 광대역 라우드스피커까지의 천이의 경우에, 타겟 함수와 관련하여 합계 크기 주파수 응답(도 4에서 왼쪽 상단의 푸른 색으로 표시한 곡선)에서 피크가 있다. 이러한 경우에, 합계 크기 주파수 응답은 광대역 라우드스피커의 레벨 기여 및 우퍼 라우드스피커의 레벨 기여로부터만 형성되었다는 것에 유의하여야 한다. 이러한 경우에 존재할 수 있는 임의의 서브-우퍼 라우드스피커는 이 단계에서 무시된다. 도 4에 도시한 경계선으로 나타낸 바와 같이, 천이 범위 내에 있는 합계 크기 주파수 응답의 피크를 가능한 한 작게 유지하기 위하여, 또는 이 천이 범위를 타겟 함수와 가능한 잘 매치시키기 위하여, 예비-등화 후의 합계 트랜스퍼 함수(왼쪽 상단의 도 4에 표시한 푸른 색 곡선)와 타겟 함수(왼쪽 상단의 도 4에 표시한 검은 색 곡선) 사이에서 가능한 한 균형 맞추어지는 차이에 대한 서치가 상부 및 하부 스펙트럼 범위에서만 수행되었다. 이러한 경우에 최소 간격에 대하여 서치가 수행되어지는 상부 스펙트럼 범위는 우퍼 라우드스피커의 상부 필터 컷-오프 주파수로부터 얻어지는 것인데, 이는 이미 이전에, 즉 광대역 라우드스피커의 크로스오버 필터 컷-오프 주파수에 대한 서치 중에 결정되었다. 이 경우에, 상기한 바와 같이, f_go=500 Hz인 것으로 규정된 저톤의 라우드스피커의 최대 허용 가능한 상부 필터 컷-오프 주파수 및 이중의 상부 필터 컷-오프 주파수로부터의 최소값은 상부 스펙트럼 범위의 상한을 결정하고, 그 값의 절반은 상부 스펙트럼 범위의 관련 하한을 결정한다. 이와는 대조적으로, 컷오프 주파수에 대한 서치를 위한 하부 스펙트럼 범위의 하한은, 상기한 바와 같이, f_gu=10 Hz인 것으로 설정된 저톤의 라우드스피커의 최소의 허용 가능한 하부 필터 컷-오프 주파수의 최대값 및 이미 발견된 하부 필터 컷-오프 주파수의 절반값으로부터 얻어진다. 컷-오프 주파수에 대한 서치를 위한 하부 스펙트럼 범위의 하한은 하한값의 두 배로부터 얻어진다.

그러나, 우퍼 라우드스피커에 대한 크로스오버 필터의 상부 또는 하부 컷-오프 주파수가 감소 또는 증가되어야 할 지에 대한 결정은, 합계 크기 주파수 응답 및 타겟 함수(간격) 사이의 차이의 프로파일로부터 직접 이루어지는 것이 아니라, 도 4의 오른쪽 상단에 나타낸 예를 통해 도시한 바와 같이, 미리 평탄화한 레벨 프로파일로부터 이루어진다.

상기한 바와 같이, 관련 라우드스피커에 대한 크로스오버 필터 컷-오프 주파수의 결정을 위한 과정은, 사운드 시스템이 하나의 서브-우퍼 라우드스피커만을 포함하거나 또는 우퍼 라우드스피커들로 형성된 스테레오 쌍을 포함하는 상황에서와 동일하다. 이하에서는, 관련된 크로스오버 필터 컷-오프 주파수의 결정을 위한 과정뿐만 아니라, 하나의 서브-우퍼 또는 우퍼 스테레오 쌍의 트랜스퍼 함수 및 레벨 프로화일을 설명한다.

이러한 경우에, 합계 크기 주파수 응답과 타겟 함수(간격) 사이의 차이의 프로파일로부터 형성된 평균값의 크기를 이러한 방식으로 감소시킬 수 있는 동안, 우퍼 라우드스피커에 대해 탐색된 크로스오버 필터의 필터 컷-오프 주파수(들)는 다시 하부 또는 상부 스펙트럼 범위의 허용 가능한 한계 내에서 변화된 주파수를 갖게 된다. 이 경우에 상부 스펙트럼 범위의 간격의 평균값 크기가 하부 스펙트럼 범위의 그것보다 커다면, 상부 스펙트럼 범위의 간격의 평균값이 양(positive) 또는 음(negative)인가에 따라서, 상부 크로스오버 필터의 필터 컷오프 주파수는 하부 크로스오버 필터의 필터 컷-오프 주파수가 도달될 때까지 감소하거나, 또는 저톤의 라우드스피터의 최대 허용 가능한 필터 컷-오프 주파수(약 500 Hz)에 도달될 때까지 증가된다. 이와는 대조적으로, 상부 스펙트럼 범위 내의 간격의 평균값의 크기가 하부 스펙트럼 범위 내의 간격의 평균값보다 작다면, 하부 스펙트럼 범위의 간격의 평균값이 양 또는 음인지에 따라서, 하부 크로스오버 필터의 필터 컷-오프 주파수는, 하부 크로스오버 필터의 저톤의 라우드스피커의 최소의 허용 가능한 필터 컷-오프 주파수(약 10 Hz)에 도달할 때까지 감소되거나, 상부 크로스오버 필터의 필터 컷-오프 주파수게 도달할 때까지 증가된다.

적절한 수의 구동 후에, 상기 방법은, 필터 컷-오프 주파수가 최소 또는 최대의 허용 가능한 범위 한계에 도달하였거나 이들 범위 한계에 의해 미리 정해진 주파수 범위 내에 있도록 설정된 필터 컷-오프 주파수, 또는 하부 스펙트럼 범위의 하부 범위 한계와 상부 스펙트럼 범위의 상부 범위 한계 사이의 간격의 평균값 크기가 최소화되도록 설정된 필터 컷-오프 주파수를 갖는 크로스오버 필터를 야기한다. 이는 도 4의 아래쪽 두 도면에 예시적으로 도시되어 있는데, 좌측 도면은 트랜스퍼 함수의 크기 주파수 응답을 보여주고 있고 우측 도면은 레벨 함수의 주파수 응답을 보여준다. 상기한 바와 같이, 이 방법은, 사운드 시스템이 저톤의 재생을 위한 하나의 서브-우퍼 라우드스피커만을 구비하거나 우퍼 라우드스피커로 형성된 하나의 스테레오 쌍만을 구비하는 경우에 이용된다.

이하에서는, 사운드 시스템이, 상기한 바와 같이 우퍼 라우드스피커로 형성된 스테레오 쌍뿐만 아니라, 동시에 서브-우퍼 라우드스피커를 포함하는 상황에 대하여, 크로스오버 필터의 컷-오프 주파수를 결정하기 위한 과정을 설명한다. 이 경우에, 본 발명에 따른 방법은, 미리 계산되어 이미 이용 가능한 상기 상황에서, 우퍼 라우드스피커로부터 형성된 스테레오 쌍에 대한 크로스오버 필터의 필터 컷-오프 주파수에 의존적인데, 왜냐하면 이들은 서브-우퍼에 대한 크로스오버 필터의 필터 컷-오프 주파수를 결정하기 위한 입력 변수로서 이용되기 때문이다.

서브-우퍼 라우드스피커에 대한 크로스오버 필터의 필터 컷-오프 주파수를 설정하기 위하여, 그 상부 컷-오프 주파수가 먼저 시작값으로서, 우퍼 라우드스피커의 상부 크로스오버 필터의 상부 컷-오프 주파수의 값에 대해 설정되고, 이미 미리 결정된 하부 필터 컷-오프 주파수는, 우퍼 라우드스피커에 대해 전술한 것과 동일한 방식으로, 허용 가능한 필터 컷-오프 주파수에 대해 새로운 하한 및 상한 범위 한계를 정하는데 이용된다.

서브-우퍼에 대한 크로스오버 필터의 상부 필터 컷-오프 주파수의 허용 가능한 주파수 범위에 대해, 저주파수 방향으로 주파수 범위를 감소시키는 것을 나타내는 알고리즘에 의해 추가적으로 제한하는 것은, 서브-우퍼가 과도하게 높은 주파수를 재생하는 것을 방지하기 위해 필요하다. 사운드 시스템에서 하나의 라우드스피커로서 선택적으로 사용되는 서브-우퍼의 주요 목적은, 인간의 청취에 의해서 임의의 공간적 정위가 수행될 수 없는 주파수 범위에서 사운드 성분을 재생하는 것이다. 이러한 경우에 서브-우퍼의 동작 범위는 이상적으로 최대 약 50 Hz의 주파수 범위를 포괄하는데, 이는 사운드를 출력시키고자 하는 영역의 특성 및 설치 상황에 각각 의존적이어서, 원리적으로 미리 정확하게 규정할 수 없다.

서브-우퍼 라우드스피커에 대한 크로스오버 필터의 필터 컷-오프 주파수는 이제, 서브-우퍼가 사운드 시스템의 저주파수 재생에 책임이 있는 유일한 라우드스피커인 경우와는 다른 방식으로 발견된다. 제1 단계에서, 각각의 경우에 합계 크기 주파수 응답은 서브-우퍼 라우드스피커를 개재시키고 또 개재시키지 않은 채 이러한 목적을 위해 결정되고, 상응하는 타켓 함수는 이들 두 합계 크기 주파수 응답 각각에 대해 결정되며, 각각 연관된 차이 트랜스퍼 함수가 계산된다. 다음에, 이들은 다시 상기 방법을 이용하여 평균화되고, 각각의 경우에 적절한 레벨 함수로 변화된다.

이러한 경우에 도 5의 왼쪽 위 그림은 타겟 함수, 차이 함수, 서브-우퍼를 포함하는 합계 함수의 크기 주파수 응답, 서브-우퍼 라우드스피커에 대한 크로스오버 필터의 필터 컷-오프 주파수에 대해 허용 가능한 상부 및 하부 스펙트럼 범위에 대하여 이로부터 유도된 범위 한계를 보여준다. 대조적으로, 도 5의 오른쪽 위 그림은, 서브-우퍼가 구비되어 있고 또 구비되어 있지 않은 각각의 경우에, 차이들의 평균화되지 않고 또 평균화된 레벨 함수를 보여준다. 이로부터 알 수 있는 바와 같이, 상기 차이 함수는 서브-우퍼 라우드스피커의 개재에 의해 증가된다. 즉, 불일치가 바람직하지 않게도 증가된다.

따라서 서브-우퍼 라우드스피커에 대한 크로스오버 필터의 필터 컷-오프 주파수는, 다시 한 번 서브-우퍼를 고려하지 않는 경우에서와 같이, 타겟 함수로부터 적어도 짧은 간격을 얻기 위하여, 상기 알고리즘에 의해 변화되어야 한다. 이러한 반복적 방법은, 서브-우퍼를 포함하는 시스템이, 기껏해야 서브-우퍼가 없는 사운드 시스템에 대한 경우에서와 같이 큰 타겟 함수로부터 소정의 간격을 두고 있을 때까지 계속된다. 이러한 경우에, 상기 처리 단계에서 미리 결정된 것과 같이, 서브-우퍼 라우드스피커가 없는 사운드 시스템과 타겟 함수 사이의 차이는 이러한 반복을 위한 기준으로서 사용된다.

연속된 반복 후에 결과적으로 얻어지는 크기 주파수 응답이 도 5의 왼쪽 아래에 도시되어 있으며, 관련된 레벨 주파수 응답이 도 5의 오른쪽 아래에 도시되어 있다. 이는, 서브-우퍼가 포함되어 있는 상태에서 차이 함수가 상기 반복 전후에 어떻게 거동하는 지를 보여준다. 상기 반복을 실행한 후에, 특히, 크로스오버 필터의 필터 컷-오프 주파수에 대해 허용 가능한 두 스펙트럼 범위의 상부에서의 차이 함수는 원하는 바대로, 상기 반복의 처리 전의 상태로부터 상당히 감소된다.

또한, 서브-우퍼를 사용하지 않은 이전의 경우보다 훨씬 더 균일한 차이 함수의 프로파일이 전체적으로 얻어질 수 있다. 서브-우퍼에 대한 크로스오버 필터의 상부 필터 컷-오프 주파수의 감소는, 자동 알고리즘을 실행함으로써, 소정의 합계 크기 주파수 응답을 달성할 수 있는데, 이 응답의 타겟 함수로부터의 간격은 감소되고 그 응답은 보다 균일한 프로파일을 갖고 있어, 서브-우퍼를 사용하지 않는 사운드 시스템과 비교하여, 상기 사운드 시스템의 트랜스퍼 함수를 현저히 개선한다.

상기 방법을 이용하여 크로스오버 필터의 모든 컷-오프 주파수가 일단 정해 졌으면, 등화 처리의 완전한 자동 알고리즘이 다시 수행되는데, 이때 이전에 결정된 크로스오버 필터의 컷-오프 주파수는 고정된 채 남아 있으며, 반복된 동작에서 다시 수정되지는 않는다. 이러한 경우에, 다시 한 번 자동 등화(Autio EQ)를 위한 알고리즘을 통한 구동 전에, 즉 일단 위상 등화 및 라우드스피커 예비 등화가 이미 수행되었다면, 서브-우퍼를 갖고 있으며 또 갖고 있지 않은 모든 라우드스피커에 대해서뿐만 아니라, 무엇보다도 사운드 시스템의 개별 라우드스피커 모두에 대하여, 한동안 규정된 크로스오버 필터를 이용하여 충격 응답이 정해진다. 관련 결과가 도 6에 도시되어 있다. 이 경우에, 도 6은 좌우 전방 개별 라우드스피커(도 6에서 FrontLeft 및 FrontRight), 좌우측 개별 라우드스피커(도 6에서 SideLeft 및 SideRight), 좌우 후방 개별 라우드스피커(도 6에서 Rearleft 및 RearRight), 좌우상의 우퍼 개별 라우드스피커(도 6에서 WooferLeft 및 WooferRight), 중앙 라우드스피커(도 6에서 Center), 서브-우퍼 라우드스피커(도 6에서 Sub), 임의의 서브-우퍼 라우드스피커가 없는 모든 라우드스피커(도 6에서 Broadband-Sum+Woofer), 서브-우퍼 라우드스피커를 포함하는 모든 라우드스피커(Complete Sum)에 대하여, 측정된 트랜스퍼 함수를 보여주는데, 이 경우에 모두 정해진 타겟 함수(도 6에서 Target Function)와 비교된다. 이 경우에, AutoEQ 알고리즘을 통한 제1 동작에서 정해진 셋팅과 값들은 마찬가지로, 라우드스피커-특정 예비-등화 필터 및 위상-등화 필터에 대해 사용된다.

다음 단계에서, "MaxMag" 방법에 따른 처리는 최적화된 합계 트랜스퍼 함수를 형성하기 위해 이용된다. 다시, 정위 능력 및 음조를 지배하는 최대 약 3 kHz 의 주파수 범위에 대하여, 관련된 결과가 도 7에 도시되어 있다.

도 7로부터 알 수 있는 바와 같이, 이 동작에서 "MaxMag" 방법을 이용하는 자동 알고리즘에 의해 실행되는 합계 함수의 등화에 의해, 도 6에 도시한 합계 함수와 비교하여, 타겟 함수에 대해 보다 나은 근사화가 만들어진다. 이러한 실시예의 알고리즘에 있어서, 최대 30 Hz의 고려하에서 트랜스퍼 함수의 최저 스펙트럼 범위만이, 최대 약 3dB의 불일치로, 타겟 함수에 대한 어느 정도 더 나쁜 근사화를 방지한다. 이것의 한 가지 주요 이유는 등화를 위해 이용되는 FIR 필터의 실시예인데, 이 경우에 본 실시예에서 서브-우퍼 라우드스피커에 대한 FIR 필터는 계산시, 주파수에 상관 없이, 4096 합계 단계 또는 샘플링 포인트의 최대 길이로 제한되었다.

매우 낮은 주파수에서 타겟 함수에의 근사화를 개선하기 위하여 디지털 신호 프로세서의 메모리 및 계산 복잡성에 대한 필요성을 증가시키면서 FIR 필터의 근사화를 위한 합계 단계 수의 증가는 어느 때나 가능하고, 원할 때에는 더 높은 주파수에서 FIR 필터에 대하여도 가능하다. 그러나, 본 경우에 FIR 필터의 길이를 제한하는 효과는 30 Hz 미만의 주파수 범위에서만 영향을 미치기 때문에, 4096개의 계산 단계의 최대 길이는 후에 모든 FIR 필터에 대하여 유지되었다.

이하에서는, 사운드 시스템의 충격 응답 측정 과정, 주파수의 함수로서, 전달 주파수 응답 및 관련된 레벨 프로파일의 합계 함수의 형성을 위한 과정을 설명한다. 이 경우에, 도 8의 좌측 그림은, 중앙 라우드스피커(C)의 예(모노 신호의 제공 예를 나타낸다)를 이용하여, 탑승자 격실 내의 전방 좌우 위치에 대한 양귀의 트랜스퍼 함수의 측정 원리를 보여준다. 또한, 도 8의 좌측 그림은, 전방 좌측 위치 FL_Pos 및 전방 우측 위치 FR_Pos, 이들 측정 포인트에서 좌귀(L) 및 우귀(R)에 대해 측정 마이크로폰에 의해 시뮬레이션된, 이들 위치와 관련된 위치를 보여준다. 이 경우에, 중앙 라우드스피커(C)로부터 좌전방 측정 위치 FL_Pos의 좌측 귀 위치(L)까지의 트랜스퍼 함수는 H_FL_Pos_CL로 표시되고, 중앙 라우드스피커(C)로부터 좌전방 측정 위치 FL_Pos의 우측 귀 위치(R)까지의 트랜스퍼 함수는 H_FL_Pos_CR로 표시되며, 중앙 라우드스피커(C)로부터 우전방 측정 위치 FR_Pos의 좌측 귀 위치(L)까지의 트랜스퍼 함수는 H_FR_Pos_CL로 표시되고, 중앙 라우드스피커(C)로부터 우전방 측정 위치 FR_Pos의 우측 귀 위치(R)까지의 트랜스퍼 함수는 H_FR_Pos_CR로 표시된다. 상기한 바와 같이, 모노 신호의 정위는 본질적으로 귀간 레벨 차이(IID), 귀간 지연-시간 차이(ITD)에 의존하는데, 이들은 좌전방 좌석 위치 상의 트랜스퍼 함수 H_FL_Pos_CL 및 H_FL_Pos_CR, 우전방 좌석 위치 상의 트랜스퍼 함수 H_FR_Pos_CL 및 H_FR_Pos_CR에 의해 각각 형성된다.

대조적으로, 도 8의 오른쪽 그림은, 스테레오 신호의 제공 예를 나타내는 전방 라우드스피커 쌍 FL(좌전방 라우드스피커)와 FR(우전방 라우드스피커)의 예를 이용하여, 탑승자 격실 내에서의 좌전방 및 우전방 위치에 대한 양귀의 트랜스퍼 함수의 측정 원리를 보여준다. 또한, 도 8의 오른쪽 그림은 다시, 두 측정 위치, 즉 좌전방 FL_Pos 및 우전방 FR_Pos, 이들 측정 위치에서 좌귀(L) 및 우귀(R)에 대하여 각각 측정 마이크로폰에 의해 모델링되는 관련 위치들을 보여준다. 이 경우에, 좌전방 측정 위치(FL_Pos)에서 좌전방 라우드스피커(FL)로부터 좌귀 위치(L)까 지의 트랜스퍼 함수는 H_FL_Pos_FLL로 표시되고, 좌전방 측정 위치(FL_Pos)에서 좌전방 라우드스피커(FL)로부터 우귀 위치(R)까지의 트랜스퍼 함수는 H_FL_Pos_FLR로 표시되고, 우전방 측정 위치(FR_Pos)의 좌전방 라우드스피커(FL)로부터 좌귀 위치(L)까지의 트랜스퍼 함수는 H_FR_Pos_FLL로 표시되고, 우전방 측정 위치(FR_Pos)에서 좌전방 라우드스피커(FL)로부터 우귀 위치(R)까지의 트랜스퍼 함수는 H_FR_Pos_FLR로 표시되고, 좌전방 측정 위치(FL_Pos)에서 우전방 라우드스피커(FR)로부터 좌귀 위치(L)까지의 트랜스퍼 함수는 H_FL_Pos_FRL로 표시되고, 좌전방 측정 위치(FL_Pos)에서 우전방 라우드스피커(FR)로부터 우귀 위치(R)까지의 트랜스퍼 함수는 H_FL_Pos_FRR로 표시되고, 우전방 측정 위치(FR_Pos)에서 우전방 라우드스피커(FR)로부터 좌귀 위치(L)까지의 트랜스퍼 함수는 H_FR_Pos_FRL로 표시되고, 우전방 측정 위치(FR_Pos)에서 우전방 라우드스피커(FR)로부터 우귀 위치(L)까지의 트랜스퍼 함수는 H_FR_Pos_FRR로 표시된다. 쌍으로 배열되어 있고, 우퍼와, 측변에 배열된 라우드스피커와 후방 라우드스피커를 포함하는 추가의 라우드스피커 그룹에 대한 트랜스퍼 함수는 상응하는 방식으로 얻어진다. 사운드 시스템의 완결된 합계 트랜스퍼 함수에 대하여, 트랜스퍼 함수 및 측정 포인트의 가중치로부터 얻어지는 합계 레벨 및 합계 트랜스퍼 함수의 추가는, 도 8에 도시한 모노 신호 및 스테레오 신호에 대한 상황의 설명으로부터 쉽게 유도될 수 있고, 따라서 본 명세서에서는 그 상세한 설명을 생략한다.

이미 설명한 바와 같이, 사운드 시스템 및 그 개별적인 라우드스피커 및 라우드스피커 그룹의 충격 응답 형태의 각 양귀 트랜스퍼 함수는, 제2 좌석 열을 갖 고 있는 차량의 경우에, 두 전방 좌석 위치뿐만 아니라 두 후방 위치에서 측정된다. 알고리즘은, 언제든 좌석 위치에 대하여 성분들의 가중을 적절히 분배함으로써, 예컨대 미니버스 똔 밴의 경우에서와 같이, 제3 좌석 열에까지 확장될 수 있다. 그러나, 본 발명은 츠량 내부에 제한되는 것이 아니며, 모든 종류의 실내, 예컨대 거실, 콘서트 홀, 볼 룸(ball rooms), 경기장, 기차역, 공항 등 뿐만 아니라, 야외 공간에서도 적용 가능하다.

모든 실시예에 대하여, 하나의 라우드스피커의 수 많은 측정된 트랜스퍼 함수는, 자동화된 등화를 위한 알고리즘에서의 처리를 위해 사운드 시스템의 각 개별적인 라우드스피커에 대해 단일의 대표적인 트랜스퍼 함수를 얻기 위하여, 각각의 좌석 위치에서 좌우 귀 위치에서 합체되어 공통의 트랜스퍼 함수를 형성하여야 한다는 것을 언급할 수 있다. 특히, 가중치(이 가중치를 갖고 여러 좌석 위치에서 트랜스퍼 함수들이 각각의 경우에 트랜스퍼 함수에 대한 추가의 처리에 포함된다)는 이 경우에 차량 내부(차량 종류) 및 개별적인 좌석 위치 선호도에 따라 다르게 선택될 수 있다.

예시적으로, 이하에서는, 본 발명에 관련된 조사 도중에 이용된 과정을 설명하지만, 본 발명에 따른 알고리즘은 이러한 과정에 제한되지 않는다. 상기한 바와 같이, 트랜스퍼 함수를 추가하여 개별 라우드스피커의 전체적인 트랜스퍼 함수를 형성하기 위하여, 여러 좌석 위치에서 각각의 성분들은, 크기 주파수 응답 및 위상 주파수 응답에 대하여 여러 좌석 위치에서 정확하게 가중된다. 두 개의 좌석 열을 갖고 있는 차량 내부에 대한 표기는 다음과 같다.

α: 좌전방 좌석 위치에서 크기 주파수 응답의 성분의 가중치

β: 우전방 좌석 위치에서 크기 주파수 응답의 성분의 가중치

γ: 좌후방 좌석 위치에서 크기 주파수 응답의 성분의 가중치

δ: 우후방 좌석 위치에서 크기 주파수 응답의 성분의 가중치

ε: 좌전방 좌석 위치에서 크기 주파수 응답의 성분의 가중치

Φ: 우전방 좌석 위치에서 위상 주파수 응답의 성분의 가중치

φ: 좌후방 좌석 위치에서 위상 주파수 응답의 성분의 가중치

η: 우후방 자석 위치에서 위상 주파수 응답의 성분의 가중치.

이 경우에, α=0.5, β=0.5, γ=0, δ=0이 이하에서 설명하는 예에 대한 크기 주파수 응답의 성분들의 가중치에 대해 사용되며, ε=1.0, Φ=0, φ=0, η=0이, 위상 주파수 응답의 성분들에 대한 가중치로 사용된다. 즉, 이 경우에 두 전방 위치의 측정만이 결과적으로 얻어지는 크기 주파수 응답의 계산을 위한 동일한 가중치(각각의 경우에, 0.5)로 이용되고, 운전자 위치(일반적으로, 좌전방)에 대한 측정은 결과적으로 얻어지는 주파수 응답의 결정을 위해 그 자체로 이용된다. 수행된 청취 테스트에 따르면, 이와 같이 매우 개략적인 가중치로도 모든 좌석 위치에서 매우 양호한 결과를 얻을 수 있었다. 그러나, 원리적으로, 자동 알고리즘은 가중치의 임의의 원하는 분배를 위해 설계된다. 그리고, 모든 좌석 위치에서 통계상 상당한 수의 시험 대상을 갖고 수행하는 청취 테스트는 상당히 시간 소모적인 작업이기 때문에, 개선 이상으로 얻을 수 있는 청취 인상에 대한 개선은 향후 조사의 주제가 될 것이다. 각각의 경우에 여러 좌석 위치에서 전송 주파수 응답 및 윗아 주파수 응답의 모든 가중치에 대한 합은, 측정되는 좌석 위치의 개수에 상관 없이, 단일 값으로 된다는 것에 유의하여야 한다.

좌귀를 나타내는 마이크로폰에 대한 중앙 라우드스피커(C)(모노 신호)의 경우에, 모든 위치에 대한 모든 트랜스퍼 함수의 조합은 다음과 같다.

그리고, 우귀를 나타내느 마이크로폰에 대하여는 다음과 같다.

좌우 귀에 대해 가중된 형태로 추가된 트랜스퍼 함수, 즉 H_CL 및 H_CR에 대응하는 모든 좌석 위치, 이 경우에 4개의 좌석 위치에 걸쳐 좌우 마이크로폰에 대하여 이와 같이 결정된 조합된 트랜스퍼 함수는, 실수부(real part)만이 중요한 인버스 푸리에 트랜스폼(IFFT)을 이용하여 주파수 도멘인으로부터 시간 도멘인으로 변환된다.

h_CL=Re{IFFT{H_CL}} and h_CR = Re{IFFT{H_CR}}

다음 단계에서, 이들 실제 충격 응답은 푸리에 변환(FFT)을 이용하여 다시 시간 도메인으로부터 주파수 도메인으로 변환된 다음에, 중앙 라우드스피커(C)의 H_C의 트랜스퍼 함수를 형성한다. 즉,

H_CL = FFT{h_CL} and H_CR = FFT{h_CR} --> H_C = H_CL+H_CR

또한, 전방 라우드스피커(FL, FR)(스테레오 신호)를 포함하는 라우드스피커 쌍의 경우에, 각 경우에 좌측 귀를 나타내는 마이크로폰과 좌전방 라우드스피커(FL)에 대한 모든 위치의 모든 트랜스퍼 함수의 조합은 다음과 같다.

그리고, 각 경우에 우측 귀를 나타내는 마이크로폰과 좌전방 라우드스피커(FL)에 대하여는 다음과 같다.

그리고, 각 경우에 좌측 귀를 나타내는 마이크로폰과, 우전방 라우드스피커(FR)에 대하여는 다음과 같다.

그리고, 각 경우에 우측 귀를 나타내는 마이크로폰과, 우전방 라우드스피커에(FR)에 대하여는 다음과 같다.

좌우 마이크로폰에 대하여 이와 같은 방식으로 결정된 상기 결합된 트랜스퍼 함수는, 각 FL 및 FR 라우드스피커에 대하여 좌우 귀에 대한 가중된 형태로 추가된 트랜스퍼 함수, 즉 실수부만이 중요한 H_FLL, H_FLR, H_FRL, H_FRR에 대응하는 모든 좌석 위치,이 경우에 4개의 좌석 위치에 걸쳐, 역 푸리에 함수(IFFT)를 이용하여 주파수 도메인에서 시간 도메인으로 변환된다.

다음 단계에서, 이들 실제의 충격 응답은 다시 푸리에 변환(FFT)을 이용하여 시간 도메인에서 주파수 도메인으로 변환된 다음에, 결합되어 좌측 라우드스피커(FL) 및 우측 라우드스피커(FR)에 대하여 각각의 트랜스퍼 함수 H_FL 및 H_FR을 형성한다. 즉,

상기 식이 보여주는 바와 같이, 차량의 탑승자 격실 내의 각 좌석 위치에 대한 트랜스퍼 함수의 위상 성분 및 크기 성분은 모두 선택된 가중치에 따라, 결과적으로 얻어지는 트랜스퍼 함수의 형성에 포함될 수 있다. 이러한 경우에, 수 많은 상이한 가중치가 이미 본 발명에 관련된 조사에서 사용되었고, 이들을 통해 다음의 예비적인 발견이 이루어졌다. 2개 이상의 좌석 위치에 결친 위상 주파수 응답의 가중된 중첩은 차량에서 수신된 음향에서 항상 소정의 열화, 몇몇 경우에서는 상당한 열화를 야기하였다. 또한, 이러한 열화는 일반적으로, 모든 청취 위치에서 명확하였고, 따라서 위치에 의존적이지 않았다.

이러한 이유로 인해, 위상 주파수 응답에 대한 현재까지의 추가 조사에 있어서, 결과적으로 얻어지는 라우드스피커-의존적 트랜스퍼 함수는, 좌우 마이크로폰의 위상 주파수 응답의 조합에 의해 정확하도록, 오로지 운전자 위치(일반적으로, 좌전방)에서의 측정에 의존적이었다. 다른 좌석 위치의 다른 위상 주파수 응답 어느 것도 포함되지 않았다. 이러한 규정은 초기에 이와 관련된 노력을 제한하고, 특히 시험 대상자가 상당히 많은 청취 시험과 관련된 노력을 제한하고자 이루어졌다. 청취 인상을 추가적으로 개선하는 위상 주파수 응답의 중첩의 다른 위치(가중치)가 발견될 수 없는지를 결정하기 위하여, 이와 관련된 보다 상세한 조사가 이루어져야 할 것이다. 예컨대, 한 가지 접근법은 탑승자 격실의 중앙 위치, 또는 위상 주파수에 대한 등화 필터의 계산을 위해 충격 응답을 기록하기 위한 유일한 포인트로서 두 전방 좌석 사이의 위치를 이용하는 것일 수 있다.

상기 추가된 크기 주파수 응답의 형성시 상이한 인상이 얻어졌다. AutoEQ 알고리즘은 라우드스피커-특정 베이스 상에서 처리되고 더 이상 쌍으로 처리되지 않으므로, 결과적으로 얻어지는 크기 주파수 응답이 형성시 좌우 반구의 대칭성에 주의를 기울여야 한다. 즉, 좌측 측정 위치의 가중값들은 이러한 대칭성을 유지하기 위하여, 우측 측정 위치의 가중값에 대응하여야 한다.

이러한 경우에, 모든 측정 위치에 대한 균일한 가중을 통해 양호한 음향학적 결과가 생성될 수 있지만, 결과적으로 얻어지는 크기 주파수 응답을 형성하기 위하여 단지 두 개의 전방 측정 위치를 이용함으로써 훨씬 더 좋은 결과가 얻어졌다. 그러나, 이러한 경우에도, 결과적인 크기 주파수 응답의 형성시에 적절한 가중치에 의해(예컨대, α=0.35, β=0.35, γ=0.15, δ=0.15), 후방 위치의 측정치를 포함시킴으로써, 훨씬 더 좋은 결과를 얻을 수 있다.

상기한 바와 같이 측정치가 모든 좌석위치에 걸쳐 각 라우드스피커에 대해 스테레오식으로 조합되면, 개별 라우드스피커의 결과적인 트랜스퍼 함수는 그 실수부와 허수부로 분할된다. 본 예의 경우에, 이는, 중앙 라우드스피커(C)로부터의 모노 신호의 경우에 다음을 의미한다.

ReC = Re {H_C} and ImC = Im {H_C}

그리고, 라우드스피커(FL, FR)로부터의 스테레오 신호에 대하여는 다음과 같다.

ReFL = Re {H_FL} and ImFL = Im {H_FL}

ReFR = Re {H_FR} and ImFR = Im {H_FR}

다음에, 각 라우드스피커의 각 위상 주파수 응답은 실수부 및 허수부로부터 결정되고, 다음에 실수부와 허수부는, 0°의 원하는 위상 편이가 항상 얻어지도록, 즉 순전히 실제 신호가 생성되도록 변화된다. 모노 신호(라우드스피커 C)의 예에 대하여, 이는 라우드스피커(C)의 신호의 위상 응답이 다음과 같이 된다는 것을 의미한다.

PhaseC = -arctan (ImC_old/ReC_old)

그리고, 따라서,

상기 새로운 실수부 및 허수부가 얻어지는데, 이들은 넓은 대역폭에 걸쳐 0°의 위상 편이를 갖는다. 상응하는 상황이 스테레오 신호의 예에 적용된다. 즉,

PhaseFL = -arctan(ImFL_old/ReFL_old)

PhaseFR = -arctan(ImFR_old/ReFR_old)

그리고, 따라서,

사운드 시스템을 등화하기 위한 상기 자동 알고리즘의 이들 처리 단계(위상 등화)에 후속하여, 예비 등화 처리가 이제 수행되는데, 그 전에 기본적인 과정을 다음과 같이 요약한다.

1.) 각 라우드스피커의 크기 주파수 응답의 평탄화(smoothing)(바람직하게 는, 1/8 third에 걸쳐 평균화로 비선형).

2.) 이미 평탄한, 개별 크기 주파수 응답과 관련하여 타겟 함수의 스케일링(scaling). 이 경우에, 타겟 함수의 스케일링 인자는 넓은 대역폭에 걸쳐 계산되는 것이 아니라, f_gu=10 Hz인 하한 및 f_go=3 kHz인 상한, 이미 정해지고 조정된 관련 크로스오버 필터에 대한 각각의 한계치에 의해 미리 정해진 소정의 주파수 범위 내에서 결정된다.

3.) 개별적인 평탄화된 크기 주파수 응답과 이에 대하여 스케일링된 타겟 함수 사이의 간격을 예비 등화의 계산 전에 결정한다.

4.) 스케일링된 타겟 함수와 평탄화된 크기 주파수 응답 사이의 차이의 역 프로화일에 대응하는 예비 등화 계산. 이 경우에, 타겟 함수의 프로파일은, 일부 값이 이들 범위 한계치를 오버슈트(overshoot)하거나 언더슈트(undershoot)해야 한다면, 최대의 허용 가능한 증감에 대응하는 상부 끝 및 바닥 끝에서 제한된다.

5.) 4.)에서 계산된 것과 같은 예비등화를 크기 주파수 응답에 적용한 후에, 3.)에서와 같은 간격의 재개된 계산.

6.) 예비 등화의 적용후 간격의 크기가 예비 등화의 적용 전 3.)에서 정해진 간격보다 작은 주파수에 대하여 예비 등화의 필터 계수의 채택.

7.) 예비 등화에 의해 정해진 크기 주파수 응답의 선택적 평탄화(바람직하게는, 예컨대 1/8 third 필터링에 의한 비선형).

8.) "주파수 샘플링" 방법의 도움을 이용하여, 스펙트럼 FIR 필터 계수 셋트 를 예비 등화로부터 시간 도멘인으로 변환하고, 시간 도메인에서 FIR 필터 계수들의 길이를 선택적으로 제한하며, 이때 후속적으로 다시 스펙트럼 도메인으로의 변환.

9.) 광대역 라우드스피커의 크로스오버 필터 컷-오프 주파수의 결정 및 선택적으로, 협대역 크로스오버 필터 컷-오프 주파수의 초기 할당.

10.) 개별적인 예비 등화 필터 계수 셋트 및 미리 정해진 것과 같은 각각의 크로스오버 필터 컷-오프 주파수의 저장.

예비 등화 필터가 계산되어 저장되고, 원한다면, 채널 이득을 위한 개별 값들 뿐만 아니라 크로스오버 필터의 필터 컷-오프 주파수가 계산되어 적용되면, 합계 트랜스퍼 함수는, 합계 트랜스퍼 함수의 등화가 다음에 설명하는 바와 같이, "MaxMag" 방법을 이용하여 실행되기 전에, 실수부 및 허수부에 기초하여 계산된다.

1.) 합계 크기 주파수 응답의 평탄화(바람직하게는, 1/8 third 필터링에 의한 비선형).

2.) 이미 평탄화된 합계 크기 주파수 응답과 관련한 타겟 함수의 스케일링. 이 경우에, 타겟 함수에 대한 스케일링 인자는 전체 스펙트럼 범위에 걸쳐 계산되는 것이 아니라, f_gu=10 Hz인 하한 및 f_go=3 kHz인 상한, 이미 정해지고 조정된 관련 크로스오버 필터에 대한 각각의 한계치에 의해 미리 정해진 소정의 주파수 범위 내 에서 결정된다.

주파수(0<f<=fs/2)에 걸친 루프로서 다음의 계산 단계:

3.) 주파수 f에서 실시부 및 허수부에 기초하여 현재의 합계 트랜스퍼 함수의 재개된 계산.

4.) 포인트 f에서 타겟 함수와 합계 트랜스퍼 함수 사이의 현재의 간격 결정.

5.) 이전의 최소 간격의 재설정, 4.)에서 정해진 것과 같은 새로운 간격으로의 간격 설정 및 카운터의 증가(주파수 f에 걸친 루프).

반복:

6.) 주파수 f에서 예비 등화의 미리 정해진 필터에 기초하여, 크기 등화를 위한 모든 필터의 계산.

7.) 크기 등화를 위한 필터를 허용 가능한 상승 및 하강 범위로의 제한.

8.) 개별 크기의 계산 및 주파수 f에서 타겟 함수까지의 각 간격의 계산.

9.) 상승 및 하강을 위한 미리 정해진 한계에 이미 도달한 모든 값을 등화로부터 배제한 후에, 최대 크기 및 최소 간격을 갖는 크기 값에 대한 서치를 수행한다.

10.) 가장 큰 간격을 갖고 있고, 그 크기 등화가 포인트 f에서 변화되면, 타겟 함수 방향으로 합계 트랜스퍼 함수의 간격의 최대 감소를 예상하게 하는 개별 라우드스피커가 선택되고, 크기 등화의 관련 함수가 관련 주파수 f에서 수정되어, 원하는 간격 감소를 야기한다.

11.) 크기 및 위상에 기초하는 합계 트랜스퍼 함수가 크기 등화에 대한 현재의 파라미터를 이용하여 다시 계산된 다음에, 이전의 간격과 현재의 반복 단계에서 정해진 간격 사이의 새로운 차이에 대한 계산이 일어난다. 이전의 간격과 현재의 간격 사이의 차이가 특정의 미리 정해진 임계값보다 작다면, 상기 반복은 종료된다. 어느 경우이든지, 무한 루프를 피하기 위하여, 상기 반복은 늦어도 특정의 미리 정해진 수의 반복(예컨대, 20회)을 수행한 후에 종료된다.

12.) 마지막으로, 새로이 계산된 간격은 현재의 간격으로서 설정되고, 상기 처리는 다음 반복 단계에서 계속된다.

일단, 합계 트랜스퍼 함수의 등화 반복이 종료되면, 상기 반복 과정 중에 수정된 필터들은, 예비 등화(바람직하게는, 예컨대 1/8 third 필터링으로 비선형으로, 청취에 맞게 매칭된다)를 위해 다시 선택적으로 평탄화된 다음에, "주파수 샘플링" 방법을 이용하여 시간 도메인으로 변환되고, 마지막으로, 다시 스펙트럼 도메인으로 변환되기 전에 제한된 길이를 갖게 되어, 크기 등화를 위한 최종 필터가 된다. 위상 등화를 위한 FIR 필터는 이 경우에, 다음의 방법을 이용하여 결정된다.

위상 등화를 위한 필터의 프로파일은 각각의 라우드스피커에 대해 다음과 같이 되도록 계산된다. 즉,

PhaseEQ =-arctan(Im/Re)

상기 프로화일은 선택적인 평탄화 후에, 다시 그 실수부와 허수부로 나뉘어진다. 즉,

RePhaseEQ = cos(PhaseEQ) and ImPhaseEQ = sin(PhaseEQ)

다음에, 상기 스펙트럼은 그 두 측대역 스펙트럼 상에서 대칭적으로 확장되어, 시간 도메인에서 생성되는 실제 FIR 필터로 된다. 즉,

RePhaseEQ = [RePhaseEQ RePhaseEQ(end-1:-1:2)]

ImPhaseEQ = [ImPhaseEQ -ImPhaseEQ(end-1:-1:2)]

다음에, 상기 (복합) 트랜스퍼 함수는 실수부 및 허수부로부터 계산된다. 즉,

H PhaseEQ = RePhaseEQ + j*ImPhaseEQ.

일어나는 올패스 FIR 필터를 얻기 위하여, 상기 필터는, 이상적으로 FIR 필터 길이를 갖고 있는 모델링 지연과 겹쳐져야 한다. 즉,

H PhaseEQ = H_PhaseEQ*H_Delay.

상기 식에서, H_Delay = FFT(Delay)이고, Delay=[1,0,0,..., 0]이며 위상 등화를 위한 FIR 필터의 길이 절반에 상당하는 길이를 갖고 있다. 이러한 방식으로 수정된 트랜스퍼 함수는 일단 다시 시간 도멘인으로 변환되는데, 그 실수부는 위상 등화를 위한 필터의 FIR 필터 계수에 대응한다. 즉,

h_PhaseEQ = Re{IFFT{H_PhaseEQ}}.

크기 주파수 응답의 등화를 위해 이전에 계산된 필터와 합성곱(convolution)을 하면, 상기 등화를 위한 비선형의 라우드스피커 특정 FIR 필터가 얻어지는데, 이는 사운드 시스템의 크기 주파수 응답의 등화 및 위상의 등화를 위해 이용된다.

주어진 청취 위치에 대하여 고대칭 및 높은 음향적 사운드 품질을 위해, 위치 특정 등화는 상기 청취 위치에 관련된 라우드스피커 위치만을 고려하여, 상기 위치에서 들리는 사운드만을 기초로 할 수 있다. 또한, 채널(그룹) 특정 등화는 각각의 위치에서, 인접한 라우드스피커 위치들만이 대칭을 유지하기 위해 등화에 이용되는 효과에 적용된다. 따라서, 전방 및 후방 위치에 대한 별도의 계산이 있다. 전방 채널은 예컨대, 중앙 스피커뿐만 아니라 좌우 전방 채널(FL, FR)을 포함할 수 있다. 이들 스피커는 크로스-오버 주파수, 이득, 진폭 및 위상과 관련하여, 좌우 전방 청취 위치에 대하여 관련 있다. 따라서, 후방의 좌우 스피커는 단지 후방 청취 위치에 대하여 이용된다. 그러나, 우퍼로부터 나오는 사운드에 의해 모든 위치가 영향을 받는다. 도 9는 주파수에 걸쳐 상이한 위치, 즉 (FL_Pos+FR_Pos+기_Pos+BR_Pos)/4 및 (FL_Pos+FR_Pos)/2에서 측정을 위한 예시적인 스펙트럼 가중 함수를 보여준다.

도 10으로부터 알 수 있는 바와 같이, 사운드 레벨은 특정 위치 및 주파수에 따라 변할 수 있다. 이러한 상황에 대한 개선은 베이스 관리 시스템(bass management system)에 의해 도달될 수 있다. 측정에 따르면, 차량의 후방에 배치된 우퍼 및 서브우퍼와 특히 관련된 문제점은 차량 내부의 길이의 절반의 파장에 해당하는 40 Hz 내지 90 Hz의 주파수에서 일어나는데, 이는 정재파이기 때문이다. 특히, 주파수에 따른 부호 없는 진폭(unsigned amplitude)의 측정에 따르면, 전방 좌석에서 부호 없는 진폭은 후방 좌석에서와 상이하다. 즉, 후방 좌석에서 최대, 전방 좌석에서 최소로 발생할 수 있다. 전방 좌석과 후방 좌석 사이에서의 차이는, 특히 서브우퍼가 차량의 트렁크에 배열된다면(도 11 참조), 최대 10 dB에 이를 수 있다. 예컨대 전방 좌석 아래의 서브 우퍼의 상이한 위치에 의해 일부 개선이 이루어질 수 있지만, 베이스 관리 시스템은 전후방 모드 및 좌우 모드의 관점에서, 사운드를 훨씬 더 개선한다. 본 발명의 베이스 관리 시스템은, 하나 이상의 저주파수 라우드스피커에 대하여 주파수에 따른 위상을 적합하게 함으로써, 상이한 위치에서 동일 또는 적어도 유사한 사운드 압력을 만들어낸다. 이러한 것이 성공적으로 이루어지면, 주파수에 따른 진폭을 타겟 함수에 적합하게 하는 데에 문제가 없는데, 왜냐하면 모든 라우드스피커는 전체 진폭 등화 함수로 가중되어 모든 위치에서 타겟 함수와 동일한 주파수에 따른 진폭을 얻기만 하면 되기 때문이다.

그러나, 상이한 위치들에서 사운드 레벨이 거의 동일하도록 위상을 적합하게 하는 것은 어려운 일이다. 주요 문제점은 후속적으로 최소화하여야 하는 적절한 비용 함수를 찾아내는 것이다. 예컨대, 하나의 위치의 주파수에 따른 레벨 또는 모든 위치의 주파수에 따른 평균 레벨이 기준치로서 채택될 수 있는데, 후속하여 상기 기준치까지의 각 개별적인 위치의 간격이 정해진다. 상기 개별적인 간격은 제1 비용 함수에 추가되는데, 이는 상기 기준치로부터의 전체 간격을 나타낸다. 상기 제1 비용 함수를 최소화하기 위하여, 어떤 위상 편이가 비용 함수에 어떤 영향을 미치는지 조사된다.

매우 간단한 접근법은 제1 라우드스피커 그룹(단지 하나의 라우드스피커일 수 있다) 또는, 상기 비용 함수가 최소화되도록 하는 위상과 관련하여 제2 라우드 스피커 그룹(이 역시 하나의 라우드스피커일 수 있다) 또는 제2 채널이 적합하게 되는 기준치 역할을 하는 제1 채널을 찾아내는 것이다. 제2 채널의 위상 편이(0°내지 360°)가 개별적인 주파수에서 비용 함수에 미치는 영향을 조사해 보면, 위상으로부터의 간격 의존성을 보여주는 위상에 따른 비용 함수가 유도된다. 이 비용 함수의 최소값을 결정하면, 비용 함수의 최대 감소치 및 따라서 모든 위치의 사운드 레벨의 최대 등화에 도달하기 위하여 각 그룹 또는 채널에 적용되어야 하는 위상 편이가 얻어진다.

그러나, 상기한 단계들은 사운드 레벨의 바람직하지 못한 전체적인 감소를 야기할 수 있다. 이러한 문제점을 극복하기 위해, 각 위치에서 동일한 사운드 레벨뿐만 아니라 가능한 최대 전체 사운드 레벨에 영향을 미치는 다른 조건이 도입된다. 이는 상기 간격을 스케일링하기 위한 평균 위치 사운드 레벨의 상호 함수를 취함으로써 얻어지는데, 상기 스케일링은 가중 함수에 의해 조정 가능하다.

도 12에 도시한 바와 같이, 70 Hz에서 0°의 위상 편이로, 전방 위치와 후방 위치 사이에 큰 차이가 있다. 추가의 위상 편이를 도입하면, 각 위치에서 레벨은 감소하지만, 레벨들은 등화된다. 이러한 소위 내부 간격의 거동, 즉 모든 청취 위치의 최대 적합화를 위한 비용 함수는 약 180°의 위상 편이에서 그 최소값을 갖는다. MagMean으로서 표시된 곡선은 모든 위치의 평균 레벨을 나타낸다. 예컨대 0.65의 인자에 의해 MagMean 함수를 가중하고 거꾸로 하며(inverting), 0.35(=1-0.65)의 상보적 인사로 가중된 내부 간격을 추가하면 새로운 내부 간격 InnerDistanceNew가 얻어지는데, 이는 최소화되는 비용 함수이다. 도 12는 평균 사운드 압력 레벨을 변화시킴으로써 비용 함수가 어떻게 변하는지를 보여준다. 도 12의 예에서, 최적의 위상 편이는 변화되지 않는데, 왜냐하면 원래의 비용 함수와 수정된 비용 함수는 동일한 위치에서 그 전체 최소값을 갖기 때문이다. 상기한 수정법에 의해, 모든 위치에서의 양호한 진폭 등화 및 최대 레벨과 비교하여, 훨씬 더 나은 위상 등화가 얻어질 수 있다.

그러나, 상기 조치는, 매우 긴 FIR 필터 길이를 필요로 하는 매우 불연속적인 위상 거동을 야기할 수 있다. 숨어 있는 문제는 도 13에 도시한 것과 같은 3차원 도시로부터 더 잘 알 수 있는데, 도 12의 비용 함수는 나란히 배열되어 "마운틴" 같은 3차원 구조가 얻어지며, 이는 위상(degree)에 따른 내부 간격(InnerDistance [dB]) 및 주파수[Hz]로서 하나의 라우드스피커(또는 하나의 라우드스피커 그룹)의 비용 함수를 나타낸다. 도 14는 기준 신호와 관련하여, 우전방 라우드스피커에 대한 대응하는 등화 위상 주파수를 나타낸다.

상기 "마운틴"에서 보다 선형적이고 연속적인 커브에 도달하기 위해, 그리고 특히, 매우 연속적인 위상 거동을 얻기 위해, 주파수 변화(예, 1Hz) 당 위상 편이는 예컨대, ±10°인 소정의 최대 위상 편이로 제한될 수 있다. 그렇게 제한된 각각의 위상 편이 범위에 대하여, 국부적 최소치는 각 주파수(예, 1Hz 스텝) 마다 결정되며, 이후 위상 등화 처리에서 새로운 위상값으로서 사용된다. 그 결과는 주파수 변화 당 최대 위상 편이가 주파수 스텝 당 ±10°로 제한되는 도 13의 3차원 도시로부터 알 수 있다. 도 16은 기준 신호와 관련하여, 우전방 라우드스피커에 대한 대응하는 등화 위상-주파수 응답을 나타낸다.

전술한 바와 같이, 주파수 변화 당 최대 위상 편이의 제한은 예컨대, 다른 등화 목적에 사용되는 것으로서의 기존의 FIR 필터를 적용할 수 있도록 평탄 위상 응답을 유도한다. 이러한 FIR 필터는 44.1 kHz의 샘플 주파수에서 단지 4096 개의 탭을 가질 수 있다. 그 결과는 도 17에 나타낸다. 알 수 있는 바와 같이, 단파 필터(short filter) 조차 바람직한 거동에 이미 매우 접근하고 있음을 보여준다(original).

개별 라우드스피커에 대한 위상 등화 함수의 결정시, 위상 등화된 새로운 위상 등화 스피커 그룹(또는 채널)으로 후속하여 새로운 기준 신호가 기존의 기준 신호를 중첩하는 것을 통해 유도된다. 새로운 기준 신호는 조사될 다음 라우드스피커의 기준으로서 사용된다. 각 스피커(또는 채널) 그룹이 기준으로서 사용될 수 있을지라도 좌전방 위치가 바람직할 수 있는데, 왜냐하면 대부분의 차량 스테레오 시스템이 이 특정 위치에 라우드스피커를 갖고 있기 때문이다.

도 18은 이미 언급한 바와 같이 전/후방 좌석 간에 차이가 있는 차량 내부의 4곳의 위치에서의 주파수에 따른 사운드 압력 레벨을 나타낸다. 도 19는 위상 한계가 없는 위상 등화 함수를 이용하는 전술한 방법에 따라 각각의 전기 사운드 신호를 필터링할 때의 주파수에 따른 사운드 압력 레벨을 보여준다. 도 20은 주파수 스텝 당 ±10°의 위상 한계를 적용하는 경우를 도시한다. 도 21은 4096 개의 탭을 갖는 FIR 필터를 이용한 주파수에 따른 사운드 압력 레벨로서 베이스 관리 시스템의 성능을 보여준다.

분명히, 상기 언급된 모든 종류의 베이스 관리 시스템은 평균 사운드 압력 레벨의 감소가 없는 150Hz 아래의 주파수를 갖는 각 위치에서 유사한 상황을 형성한다. 또한, 대략 100Hz 이상의 주파수에서만 위상 한계의 유무시의 차이가 크다. 또한, 이론적으로 최적의 거동(도 20)과 4096개의 탭 FIR 필터에 의한 그 근사 거동(도 21) 사이에는 큰 차이가 없다.

이러한 위상 등화 필터링시, 조사중인 모든 위치에서 주파수에 따른 평균 진폭으로부터 소정의 기준이 얻어진다. 상기 기준은 조사될 모든 위치에서 동일한 진폭 등화 함수에 의해 타겟 함수에 적용된다. 타겟 함수는 예컨대, 자동 등화 알고리즘의 수동으로 수정된 합계 증폭 응답일 수 있는데, 이 합계 증폭 응답은 다시 그 각각의 타겟 함수를 자동으로 따른다. 베이스 관리 시스템을 위한 생성 타겟 함수는 도 22 및 도 23에서 "Target"으로 표현된다. 모든 위치의 평균 진폭 응답으로부터 타겟 함수를 감하는 것에 의해 글로벌 이퀄라이저 함수(도 23: "original")가 얻어진다. 이 수단에 의해 저주파수 범위의 감소를 피하기 위해 이러한 감소를 보상하도록 글로벌 진폭 등화 함수(도 2: "정류된 반파")가 적용된다. 도 24는 위상 및 글로벌 진폭 등화 이후에 상이한 위치에서 모든 스피커의 합의 트랜스퍼 함수를 결과로서 보여주고 있다.

FIR 필터는 통상 전술한 예에 사용되었지만, 모든 종류의 디지털 필터링을 사용할 수 있다. 그러나, 특히 음향적 결과와 필터 길이의 측면에서 최대 성능을 나타낸 최소 위상 FIR 필터를 중요시한다.

도 25는 전술한 방법을 실행하는 시스템에서의 신호 흐름을 도시한다. 도 25의 시스템에서, 5개의 채널을 형성하는 음향 처리 유닛(SP)에 2개의 스테레오 신 호 채널, 좌측 채널(L) 및 우측 채널(R)이 공급된다. 상기 5개의 채널은 우전방 채널(FR), 우후방 채널(RR), 좌후방 널(RL), 좌전방 채널(FL), 및 우퍼 및/또는 서브 우퍼 채널(LOW)이다. 상기 5개의 채널 각각은 진폭 및 위상 등화를 위한 각 이퀄라이저 유닛(EQ_FR, EQ_RR, EQ_RL, EQ_FL, EQ_LOW)에 공급된다. 상기 이퀄라이저 유닛(EQ_FR, EQ_RR, EQ_RL, EQ_FL, EQ_LOW)은 시스템의 다른 유닛을 제어하기 위해 기본 음향 분석을 수행하기도 하는 제어 유닛(CONTROL)에 의해 이퀄라이저 제어 버스(BUS_EQ)를 통해 제어된다. 이퀄라이저 유닛(EQ_FR, EQ_RR, EQ_RL, EQ_FL, EQ_LOW)은 최소 위상 FIR 필터를 구비하는 것이 바람직하다.

그러한 다른 유닛들은 예컨대, 제어 가능한 크로스오버 필터 유닛(CO_FR, CO_RR, CO_RL, CO_FL)이며, 이 크로스오버 필터 유닛은 제어 가능한 크로스오버 주파수를 가지며, 각 입력 신호를 2개의 출력 신호, 즉, 고 주파수 범위의 신호와 중간 주파수 범위의 신호로 분리하기 위해 상기 각 이퀄라이저 유닛(EQ_FR, EQ_RR, EQ_RL, EQ_FL, EQ_LOW)의 하류에 연결된다. 상기 크로스오버 필터 유닛(CO_FR, CO_RR, CO_RL, CO_FL)으로부터의 신호는 각각의 제어 가능한 스위치(S_FR_H, S_RR_H, S_RL_H, S_FL_H, S_FR_M, S_RR_M, S_RL_M, S_FL_M)와 제어 가능한 이득 유닛(G_FR_H, G_RR_H, G_RL_H, G_FL_H, G_FR_M, G_RR_M, G_RL_M, G_FL_M)을 통해 라우드스피커(LS_FR_H, LS_RR_H, LS_RL_H, LS_FL_H, LS_FR_M, LS_RR_M, LS_RL_M, LS_FL_M)로 공급된다. 이퀄라이저 유닛(EQ_LOW)으로부터의 신호는 2개의 제어 가능한 스위치(S_LOW1, S_LOW2)와 각각의 제어 가능한 이득 유닛(G_LOW1, G_LOW2)을 통해 (서브)우퍼 라우드스피커(LS_LOW1, LS_LOW2)로 공급된다. 제어 가능한 스위 치(S_FR_H, S_RR_H, S_RL_H, S_FL_H, S_FR_M, S_RR_M, S_RL_M, S_FL_M, S_LOW1, S_LOW2)와 제어 가능한 이득 유닛(G_FR_H, G_RR_H, G_RL_H, G_FL_H, G_FR_M, G_RR_M, G_RL_M, G_FL_M, G_LOW1, G_LOW2)은 각 제어 버스(BUS_S, BUS_G)를 통해 제어 유닛(CONTROL)에 의해 제어된다.

음향 분석을 위해, 라우드스피커가 위치한 공간에 배치된 더미 헤드(DH)에 2개의 마이크로폰(MIC_L, MIC_R)이 배열된다. 마이크로폰(MIC_L, MIC_R)으로부터의 신호는 상술한 바와 같이 평가되며, 분석 과정 중 소정의 라우드스피커 그룹(하나의 라우드스피커를 갖는 그룹을 포함)은 제어 가능한 스위치(S_FR_H, S_RR_H, S_RL_H, S_FL_H, S_FR_M, S_RR_M, S_RL_M, S_FL_M, S_LOW1, S_LOW2)에 의해 스위치 온 될 수 있는 한편, 나머지 그룹은 스위치 오프된다. 상기 그룹은 주어진 시퀀스에 따라 또는 타겟 함수로부터의 편이에 의존하여 순차적으로 스위치 온 될 수 있다.

본 발명을 구현하는 다양한 실시예들을 설명하였지만, 당업자들에 있어서는 본 발명의 범위와 취지를 벗어나지 않고 본 발명의 장점 일부를 달성할 수 있는 다양한 변경 및 변형이 이루어질 수 있음이 분명할 것이다. 동일한 기능을 수행하는 다른 성분들을 적절하게 대체할 수 있음은 당업자들에게 있어 자명하다. 본 발명의 개념에 대한 이러한 변형은 첨부된 특허청구범위에 의해 포괄되도록 의도된 것이다. 예컨대, AutoEQ와 관련하여서만 예시되어 있지만, 크로스오버 주파수의 적용 방법 및 베이스 관리 방법은 각각 독립적 적용례에 사용되거나 등화 방법과 관련하여 사용될 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 차량의 탑승자실에서 사운드 시스템을 등화시키는 자동화된 방법이 제공된다.

Claims (42)

1. 음향 사운드 신호로 변환되는 전기 사운드 신호가 공급되는 적어도 2개 그룹의 라우드스피커를 포함하는 음향 시스템을 타겟 사운드에로 조정하는 방법으로서,

   상기 각 전기 사운드 신호를 각 그룹에 개별 공급하는 단계와;

   적어도 한 곳의 청취 위치에서 각 라우드스피커 그룹에 대하여 타겟 사운드로부터의 음향 사운드 신호의 편이를 개별 평가하는 단계와;

   해당 라우드스피커 그룹에 공급된 각 전기 사운드 신호를 등화시키는 것에 의해 타겟 사운드로부터의 편이가 최소가 되도록 적어도 2개의 라우드스피커 그룹을 조정하는 단계를 포함하며,

   상기 평가 단계는 청취 위치에서 소정의 라우드스피커 그룹으로부터의 음향 사운드 신호를 수신하는 것을 포함하며,

   모든 청취 위치에 대한 전체 평가는 위치 특정 인자를 가중한 적어도 한 곳의 청취 위치에서의 평가로부터 유도되며,

   각 위치 특정 인자는 진폭 특정 인자 및 위상 특정 인자를 포함하며,

   주파수 변화 당 위상 편이는 소정의 최대 위상 편이로 제한되며, 이러한 각각의 제한된 위상 편이 범위에 대해 국부적 최소치가 각 주파수마다 결정되어 위상 등화 처리에서 새로운 위상 값으로서 사용되는 것인 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 각 음향 사운드 신호는 위상 및 진폭을 포함하고; 상기 위상 및 진폭은 서로 독립적으로 처리 및 등화되는 것인 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 적어도 하나의 라우드스피커 그룹은 단지 하나의 라우드스피커를 포함하는 것인 방법.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 적어도 하나의 라우드스피커 그룹은 2개 이상의 라우드스피커를 포함하는 것인 방법.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 각 라우드스피커는 각각의 위치에 배열되어, 각 주파수 범위의 각 음향 사운드 신호를 방사하며; 적어도 하나의 라우드스피커는 위치, 주파수 범위 및 전기 사운드 신호 채널 중 적어도 하나가 나머지 라우드스피커와 상이하며; 각 라우드스피커 그룹은, 소정 영역에 배열되거나 또는 소정 주파수 범위를 갖거나 또는 소정 영역에 배열되고 소정 주파수 범위를 갖는 하나의 라우드스피커 또는 복수의 라우드스피커를 포함하는 것인 방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 적어도 하나의 라우드스피커 그룹은 좌전방, 우전방, 좌후방 또는 우후방 위치에 배열되는 하나의 라우스피커 또는 복수의 라우드스피커를 포함하는 것인 방법.
7. 제5항에 있어서, 상기 적어도 하나의 라우드스피커 그룹은 더 높거나 낮은 위치에 배열된 하나의 라우드스피커 또는 복수의 라우드스피커를 포함하는 것인 방법.
8. 제5항에 있어서, 상기 적어도 하나의 라우드스피커 그룹은 고 주파수 범위, 중간 주파수 범위, 저 주파수 범위, 또는 매우 낮은 주파수 범위의 각 음향 사운드 신호를 방사하는 하나의 라우드스피커 또는 복수의 라우드스피커를 포함하는 것인 방법.
9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 소정의 라우드스피커 그룹을 타겟 음향으로부터의 편이가 최소가 되도록 조정하는 상기 조정 단계는 상기 각 그룹에 각 전기 사운드 신호가 공급될 때 행해지는 것인 방법.
10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 라우드스피커 그룹을 타겟 음향으로부터의 편이가 최소가 되도록 조정하는 상기 조정 단계는 모든 그룹의 편이가 평가된 이후에 행해지는 것인 방법.
11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 라우드스피커 그룹은 타겟 음향으로부터의 편이가 최소가 되도록 주어진 순서로 순차적으로 조정되는 것인 방법.
12. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 라우드스피커 그룹은 상기 그룹의 편이에 의한 순위에 따라 타겟 음향으로부터의 편이가 최소가 되도록 조정되는 것인 방법.
13. 제12항에 있어서, 상기 라우드스피커 그룹은 최대 편이를 갖는 그룹이 우선 조정되도록 순위 결정되는 것인 방법.
14. 제12항에 있어서, 상기 편이는 주파수에 따른 평가된 음향 사운드 신호와 타겟 사운드 간의 통합 진폭 차이인 방법.
15. 제12항에 있어서, 상기 편이는 주파수에 따른 평가된 음향 사운드 신호와 타겟 사운드 간의 최대 진폭 차이인 방법.
16. 제1항 또는 제2항에 있어서, 적어도 2개의 라우드스피커 그룹에 대한 조정 단계를 완료한 후,

    상기 각 전기 사운드 신호를 각 그룹에 순차 공급하는 단계와;

    각 라우드스피커 그룹에 대하여 타겟 음향으로부터의 음향 사운드 신호의 편이를 순차 평가하는 단계와;

    해당 라우드스피커 그룹에 공급된 각 전기 사운드 신호를 등화시키는 것에 의해 타겟 사운드로부터의 편이가 최소가 되도록 적어도 2개의 라우드스피커 그룹을 조정하는 단계를 다시 적용하는 것인 방법.
17. 제5항에 있어서, 상기 적어도 2개의 라우드스피커 그룹은 공통의 크로스오버 주파수를 포함하는 인접 주파수 범위를 가지며; 상기 방법은 각 라우드스피커 그룹에 대해 타겟 사운드로부터의 음향 사운드 신호의 편이의 각 평가에 따라 상기 크로스오버 주파수를 조정하는 단계를 더 포함하는 것인 방법.
18. 제1항 또는 제2항에 있어서, 적어도 2곳의 다른 청취 위치에서 각 라우드스피커 그룹에 대해 타겟 사운드로부터의 음향 사운드 신호의 편이를 평가하는 단계를 더 포함하는 방법.
19. 제18항에 있어서, 각 라우드스피커 그룹에 대한 타겟 사운드로부터의 음향 사운드 신호의 상기 편이는 상기 적어도 2곳의 상이한 청취 위치에서 평가되는 것인 방법,
20. 제19항에 있어서, 모든 청취 위치에 대한 전체 평가는 위치 특정 인자를 가중한 적어도 2곳의 상이한 청취 위치에서의 평가로부터 유도되는 것인 방법.
21. 제20항에 있어서, 상기 각 위치 특정 인자는 진폭 특정 인자 및 위상 특정 인자를 포함하는 것인 방법.
22. 제1항 또는 제2항에 있어서, 각 라우드스피커 그룹에 대해 타겟 사운드로부터의 음향 사운드 신호의 편이를 평가하는 상기 단계는 2-채널 음향 신호를 추출하고, 그 음향 신호를 2-채널 전기 사운드 신호로 변환하고, 각 채널에 대한 편이를 계산하는 것을 포함하는 것인 방법.
23. 제1항 또는 제2항에 있어서, 각 라우드스피커 그룹에 대한 타겟 사운드로부터의 음향 사운드 신호의 편이를 평가하기 이전에, 각 전기 사운드 신호를 주파수에 따른 주어진 진폭 최대치 및 최소치로 제한하는 것에 의해 모든 라우드스피커 그룹을 예비-등화시키는 단계를 더 포함하는 방법.
24. 제1항 또는 제2항에 있어서, 해당 라우드스피커 그룹에 공급된 각 전기 사운드 신호를 등화시키는 것에 의해 타겟 사운드로부터의 편이가 최소가 되도록 적어도 2개의 라우드스피커 그룹을 조정하는 상기 단계는 주어진 값으로의 상기 등화에 의해 야기되는 주파수 당 진폭 변화 및/또는 위상 변화를 제한하는 것을 포함하는 것인 방법.
25. 제24항에 있어서, 제한된 등화시 상기 음향 사운드 신호가 타켓 함수와 만나도록 타겟 함수가 스케일 조정되는 것인 방법.
26. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 음향 사운드 신호는 하나의 마이크로폰에 의해 타겟 사운드로부터의 편이를 처리하기 위해 추출되는 것인 방법.
27. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 음향 사운드 신호는 적어도 2개의 마이크로폰에 의해 타겟 사운드로부터의 편이를 처리하기 위해 추출되는 것인 방법.
28. 제27항에 있어서, 상기 2개의 마이크로폰은 더미 헤드에 배열되는 것인 방법.
29. 제1항 또는 제2항에 있어서, 하나 이상의 저 주파수 라우드스피커를 위한 위상을 타겟 함수에 적용한 다음, 모든 위치에 대한 전체 진폭 등화 함수를 가중시키는 것을 포함하는 모든 라우드스피커에 대한 타겟 함수에 상기 진폭을 적용하는 것인 방법.
30. 제1항 또는 제2항에 있어서, 소정의 기준으로서, 일 위치에 대한 주파수에 따른 레벨 또는 모든 위치에 대한 주파수에 따른 평균 레벨이 취해지며, 후속하여, 타겟 함수로부터의 각 개별 위치의 간격이 정해지는 것인 방법.
31. 제30항에 있어서, 상기 개별 간격은 부가되어 상기 기준으로부터의 전체 거리를 나타내는 비용 함수를 유도하는 것인 방법.
32. 제31항에 있어서, 상기 비용 함수를 최소화하기 위해 어떤 위상 편이가 비용 함수에 어떤 영향을 미치는지를 조사하는 것인 방법.
33. 제30항에 있어서,

    모든 위치의 평균 레벨을 나타내는 함수를 결정하는 단계와;

    상기 평균 레벨 함수를 나타내는 상기 함수를 제1 인자에 의해 반전 및 가중시키는 단계와;

    상기 제1 인자에 상보적인 제2 인자가 가중된 내부 간격을 부가하여, 수정된 비용 함수를 나타내는 새로운 내부 간격을 유도하는 단계와;

    상기 수정된 비용 함수를 최소화하는 단계를 더 포함하는 방법.
34. 삭제
35. 제1항 또는 제2항에 있어서,

    개별 라우드스피커에 대한 위상 등화 함수를 결정하는 단계와;

    후속하여 기존의 기준 신호를 새로운 위상 등화된 라우드스피커 그룹으로 중첩하는 것을 통해 새로운 기준 신호를 유도하는 단계를 더 포함하는 방법.
36. 제35항에 있어서, 상기 새로운 기준 신호는 조사될 다음 라우드스피커의 기준으로서 사용되는 것인 방법.
37. 제35항에 있어서,

    조사 중에 모든 위치의 주파수에 따른 평균 진폭으로부터 소정의 기준을 유도하는 단계와;

    상기 기준을 진폭 등화 함수에 의해 타겟 함수에 적용하는 단계를 더 포함하는 방법.
38. 제37항에 있어서, 상기 타겟 함수는 조사될 모든 위치에 대해 동일한 것인 방법,
39. 제38항에 있어서, 상기 타겟 함수는 그 각각의 타겟 함수를 자동으로 추종하는 자동 등화 알고리즘의 변형된 합계 진폭 응답인 것인 방법.
40. 제39항에 있어서, 글로벌 등화기 함수를 유도하기 위해 모든 위치의 평균 진폭 응답으로부터 타겟 함수를 감하는 단계를 더 포함하는 방법.
41. 제40항에 있어서, 상기 글로벌 진폭 등화 함수는 모든 그룹에 적용되는 것인 방법.
42. 제2항에 있어서, 상기 위상 및/또는 진폭 등화는 최소 위상 FIR 필터링에 의해 수행되는 것인 방법.

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