KR101071895B1 - Adaptive Sound Generator based on an Audience Position Tracking Technique - Google Patents

Adaptive Sound Generator based on an Audience Position Tracking Technique Download PDF

Info

Publication number
KR101071895B1
KR101071895B1 KR1020100011788A KR20100011788A KR101071895B1 KR 101071895 B1 KR101071895 B1 KR 101071895B1 KR 1020100011788 A KR1020100011788 A KR 1020100011788A KR 20100011788 A KR20100011788 A KR 20100011788A KR 101071895 B1 KR101071895 B1 KR 101071895B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
listener
sound
transfer function
signal
sound signal
Prior art date
Application number
KR1020100011788A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20110092400A (en
Inventor
김선용
유승수
이의형
김영문
Original Assignee
건국대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 건국대학교 산학협력단 filed Critical 건국대학교 산학협력단
Priority to KR1020100011788A priority Critical patent/KR101071895B1/en
Publication of KR20110092400A publication Critical patent/KR20110092400A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101071895B1 publication Critical patent/KR101071895B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R3/00Circuits for transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R3/02Circuits for transducers, loudspeakers or microphones for preventing acoustic reaction, i.e. acoustic oscillatory feedback
    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10KSOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K15/00Acoustics not otherwise provided for
    • G10K15/02Synthesis of acoustic waves
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2430/00Signal processing covered by H04R, not provided for in its groups
    • H04R2430/20Processing of the output signals of the acoustic transducers of an array for obtaining a desired directivity characteristic

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Audiology, Speech & Language Pathology (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Otolaryngology (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Stereophonic System (AREA)

Abstract

본 발명은 머리전달함수 이외에 청취자의 위치 정보를 소리 보상에 이용하는 청취자 위치 추적 기법에 의한 적응형 사운드 생성기에 관한 것으로서, 청취자의 최적 청취 위치의 범위를 넓히는 것에 그 특징이 있다.
또한, 청취자 위치 정보를 추정시에 에너지 검파기를 이용하여 잡음 특성에 강한 청취자 위치 정보를 취득할 수 있다.
The present invention relates to an adaptive sound generator using a listener position tracking technique that uses listener position information for sound compensation in addition to the head transfer function, and is characterized in that it extends the range of the optimal listening position of the listener.
Further, when estimating the listener position information, the energy detector can be used to acquire the listener position information resistant to noise characteristics.

Description

청취자 위치 추적 기법에 의한 적응형 사운드 생성기 {Adaptive Sound Generator based on an Audience Position Tracking Technique}Adaptive Sound Generator based on an Audience Position Tracking Technique

본 발명은 청취자 위치 추적 기법에 의한 적응형 사운드 생성기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 청취자 위치 추적부와 소리 보상부를 포함함으로써 최적 청취 범위를 넓히는 효과를 구현할 수 있는 적응형 사운드 생성기에 관한 것이다.The present invention relates to an adaptive sound generator using a listener position tracking technique, and more particularly, to an adaptive sound generator capable of realizing an effect of widening an optimal listening range by including a listener position tracker and a sound compensator.

최근 멀티미디어 기술은 단순한 소리의 전달에서 현실 그대로의 효과를 전달하는 기술로 발전하고 있다. 단순한 리듬만을 연주하는 음악에서 여러 가지 음향 효과, 더 나아가서 원음에 가까운 사운드로 좀 더 웅장하고 실제적인 분위기를 연출할 수 있는 음향 기술에 대한 연구 개발이 진행되고 있다. 이러한 기술 중 입체 음향은 가장 활발하게 연구되고 있는 기술이다. Recently, multimedia technology has developed from a simple sound transmission to a technology that delivers real-world effects. In the music that plays only a rhythm, research and development of sound technology that can create a more grand and realistic atmosphere with various sound effects, and moreover, sound that is close to the original sound is progressing. Among these technologies, stereophonic sound is the most actively studied technology.

입체 음향의 최적 청취 위치는 도 1에서 나타낸 바와 같이 정삼각형의 한변 좌우에 스피커가 있을 때 남은 꼭지점의 위치이다. 청취자가 이 위치에 있을 때 음상 정위, 음장 제어, 상호 간섭 제거, 가상 서라운드 효과를 가장 잘 느낄 수 있는 것으로 알려져 있다. 도 1에서 청취자를 둘러싼 굵은 선의 원은 최적 청취 위치(Sweet-Spot)로, 여러 음향 효과를 동일하게 느낄 수 있는 공간상의 가상구체로서, 다른 말로 등역(Equalization Zone)이라 한다. 도 1에서와 같이 청취자의 최적 청취 위치는 P0에서 반경 0.25m내의 원의 범위에 해당하지만, 청취자는 스피커의 유효 공간 내 어디에도 위치할 수 있으며, 이에 따라 음원의 공간감이 변화하게 된다. As shown in FIG. 1, an optimal listening position of stereoscopic sound is a position of a vertex remaining when there is a speaker on one side of left and right sides of an equilateral triangle. It is known that when the listener is in this position, the best sounding, sound field control, mutual interference cancellation, and virtual surround effect can be felt. In FIG. 1, a thick circle surrounding the listener is a sweet-spot, a virtual sphere in which various sound effects can be felt in the same manner, and is called an equalization zone. As shown in FIG. 1, the optimal listening position of the listener corresponds to a range of circles within a radius of 0.25 m from P 0 , but the listener may be located anywhere in the effective space of the speaker, thereby changing the sense of space of the sound source.

따라서, 주위 환경의 특정 오디오 특성을 기반으로 오디오 재생을 자동으로 조절하는 적응형 사운드 생성기에서는 청취자의 최적 청취 위치의 범위를 넓히기 위한 보상이 필수적이다.Thus, in an adaptive sound generator that automatically adjusts audio reproduction based on the specific audio characteristics of the surrounding environment, compensation is necessary to widen the listener's optimal listening position.

이러한 보상 방법의 하나로, 머리전달함수(Head-Related Transfer Function, HRTF) 방법이 있다. 머리전달함수는 자유 공간 상에서 음원과 귀 간의 경로를 모델링하는 함수로서, 음상의 공간화(sound localization)와 관련된 중요한 음향 파라미터이다. 머리전달함수를 구하기 위해서는 청각 기관을 모델링한 더미헤더 마이크를 이용하여 360도의 방위각과 180도의 고도각 사이를 특정간격을 두고 각각의 위치에 대한 좌우 양쪽의 임펄스 응답을 구한다. 머리전달함수는 움직이지 않고 일정한 위치에 있는 더미헤더를 대상으로 측정하여, 청취자가 움직이는 곳에서는 그 특성을 잃어버리는 문제점이 있다.One such compensation method is the Head-Related Transfer Function (HRTF) method. The head transfer function is a function of modeling a path between a sound source and an ear in free space and is an important acoustic parameter related to sound localization. To obtain the head transfer function, the dummy header microphone modeled by the auditory organ is used to obtain the impulse response of both the left and right for each position with a specific distance between the 360 degree azimuth angle and the 180 degree altitude angle. The head transfer function measures a dummy header at a constant position without moving, and loses its characteristics where the listener is moving.

따라서, 보다 나은 입체 음향을 구현하기 위한 적응형 사운드 생성기에 있어서 머리전달함수 이외의 정보에 의한 추가적인 소리 보상의 실현에 대한 필요성이 있다. Therefore, there is a need for the realization of additional sound compensation by information other than the head transfer function in the adaptive sound generator for realizing better stereo sound.

본 발명은 전술한 바와 같은 기술적 과제를 해결하는 데 목적이 있는 발명으로서, 머리전달함수 이외에 청취자의 위치 정보를 소리 보상에 이용하는 청취자 위치 추적 기법에 의한 적응형 사운드 생성기를 구현하여 최적 청취 위치의 범위를 넓히어 보다 양질의 입체음향을 생성하는 것에 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has an object of solving the above-described technical problem, and implements an adaptive sound generator by a listener position tracking technique using the listener's position information for sound compensation in addition to the head transfer function. The aim is to produce more high quality stereo sound by widening the range.

본 발명의 일실시예에 따른 적응형 사운드 생성기는, 청취자 위치 추적부와 소리 보상부를 포함한다. 청취자 위치 추적부는 청취자로부터 발생한 소리 신호를 입력받는 다채널 마이크로폰과, 마이크로폰으로부터 입력된 소리 신호를 검출하는 소리 검출기 및 검출된 소리 신호에 의해 청취자의 위치 정보를 계산하는 위치 추정기를 포함한다. An adaptive sound generator according to an embodiment of the present invention includes a listener location tracker and a sound compensator. The listener position tracking unit includes a multi-channel microphone for receiving a sound signal generated from the listener, a sound detector for detecting the sound signal input from the microphone, and a position estimator for calculating the position information of the listener by the detected sound signal.

또한, 상기 소리 검출기는 입력된 소리 신호를 처리하기 위하여 소리 신호를 디지탈 신호로 변환하는 아날로그 디지탈 변환기와, 일정 시간의 초기 신호를 받아서 에너지 레벨을 산출하여 현재 환경의 잡음 특성을 도출해내고, 도출된 잡음 특성을 바탕으로 문턱값을 설정하여 문턱값 이상의 값만을 출력하는 에너지 검파기를 포함한다. In addition, the sound detector is an analog digital converter for converting a sound signal into a digital signal in order to process the input sound signal, and receives the initial signal of a predetermined time to calculate the energy level to derive the noise characteristics of the current environment, It includes an energy detector that outputs only the value above the threshold by setting the threshold based on the noise characteristics.

상기 소리 보상부는 머리전달함수 데이타베이스를 내장하고 있고, 상기 청취자 위치 추적부에 의한 청취자 위치 정보로부터 청취자 위치에 부합하는 머리전달함수를 사용하여, 별도의 기기로부터 입력받은 음향의 공간감을 보상한다.The sound compensator includes a head transfer function database, and compensates for the sense of space received from a separate device by using the head transfer function corresponding to the listener position from the listener position information by the listener position tracking unit.

본 발명의 청취자 위치 추적 기법에 의한 적응형 사운드 생성기에 따르면, 머리전달함수 이외에 청취자의 위치 정보를 소리 보상에 이용하여 최적 청취 위치의 범위를 넓히어 보다 양질의 입체음향을 생성할 수 있다.According to the adaptive sound generator based on the listener position tracking technique of the present invention, the stereoscopic sound can be generated by widening the range of the optimal listening position by using the position information of the listener in addition to the head transfer function for sound compensation.

또한, 청취자 위치 정보 추정시에 에너지 검파기를 이용하는 것에 의해 잡음 특성에 강한 청취자 위치 정보를 취득할 수 있다.Further, by using an energy detector for estimating listener position information, listener position information that is resistant to noise characteristics can be obtained.

도 1은 음상 정위, 음장 제어, 상호 간섭 제거 기술 적용 시의 청취자의 최적 위치를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 적응형 사운드 생성기의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 도 2의 블록도 중, 소리검출기의 상세 구성 블록도이다.
도 4는 스테레오 최적 사운드 청취환경에서 머리전달함수를 나타낸다.
도 5는 일반 청취 환경에서의 청취자의 위치이다.
Figure 1 shows the optimal position of the listener when applying the image positioning, sound field control, mutual interference cancellation technology.
2 is a block diagram illustrating a configuration of an adaptive sound generator according to an embodiment of the present invention.
3 is a detailed block diagram of the sound detector in the block diagram of FIG. 2.
4 shows a head transfer function in a stereo optimal sound listening environment.
5 is the location of the listener in a normal listening environment.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 일실시예에 따른 청취자 위치 추적 기법에 의한 적응형 사운드 생성기에 대해 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 하기의 실시예는 본 발명을 구체화하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리범위를 제한하거나 한정하는 것이 아님은 물론이다. 본 발명의 상세한 설명 및 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가가 용이하게 유추할 수 있는 것은 본 발명의 권리범위에 속하는 것으로 해석된다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail with respect to the adaptive sound generator by the listener position tracking technique according to an embodiment of the present invention. The following examples of the present invention are intended to embody the present invention, but not to limit or limit the scope of the present invention. It will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

우선, 도 2는 적응형 사운드 생성기의 일실시예의 구성 블록도이다. 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 청취자 위치 추적 기법에 의한 적응형 사운드 생성기는, 다채널 마이크로폰에 의해 청취자로부터 발생하는 소리 신호에 의해 청취자의 위치 정보를 구하는 청취자 위치 추적부(100)와, 별도의 기기로 부터 입력받은 일반 음향(어커스틱사운드)을 청취자 위치 추적부에 의한 청취자 위치 추적 정보와 머리전달함수를 사용하여 청취자의 위치에 따른 음향의 공간감이 보상된 소리로 생성하는 소리 보상부(200)를 포함한다. 구체적으로, 청취자 위치 추적부(100)는 청취자로부터 발생한 소리 신호를 입력받는 다채널 마이크로폰(10), 다채널 마이크로폰(10)으로부터 입력된 소리 신호를 검출하는 소리 검출기(20) 및 검출된 소리 신호에 의해 청취자의 위치 정보를 산출하는 위치 추정기(30)를 포함한다.First, FIG. 2 is a block diagram of an embodiment of an adaptive sound generator. As shown in FIG. 2, the adaptive sound generator based on the listener location tracking method according to an embodiment of the present invention is a listener location tracker that obtains the location information of the listener by sound signals generated from the listener by the multichannel microphone. 100 and a general sound (acoustic sound) input from a separate device as a sound compensated for the sense of space according to the position of the listener using the listener position tracking information and the head transfer function by the listener position tracker. It includes a sound compensator 200 to generate. Specifically, the listener position tracking unit 100 is a multi-channel microphone 10 for receiving a sound signal generated from the listener, a sound detector 20 for detecting a sound signal input from the multi-channel microphone 10 and the detected sound signal It includes a position estimator 30 for calculating the position information of the listener.

도 3은 소리 검출기(20)의 일실시예로서, 입력된 소리 신호를 디지탈 신호로 변환하는 아날로그 디지탈 변환기(21)와 에너지 검파기(22)를 포함한다.3 illustrates, as an embodiment of the sound detector 20, an analog digital converter 21 and an energy detector 22 for converting an input sound signal into a digital signal.

에너지 검파기(22)의 구체적인 동작을 아래에 설명하기로 한다. Specific operation of the energy detector 22 will be described below.

디지탈로 변환된 소리 신호로부터 일정 시간의 초기 신호를 수신하고, 이 초기 신호를 이용하여 현재 환경의 잡음 특성을 도출해내고, 그 잡음 특성을 바탕으로 문턱값을 설정한다. 문턱값 설정이 완료되었으면, 위치 정보 추적에 사용될 소리 신호를 취득하고, 취득된 신호의 에너지 레벨을 산출하여 만약 산출된 에너지 레벨과 문턱값을 비교하여 산출된 에너지 레벨이 문턱값 보다 높은 경우에는 위치 추정기로 정보를 송출하고, 그렇지 않은 경우 다시 소리 신호를 취득하게 된다. 에너지 검파기(22)의 이러한 동작을 통해, 위치 추정기(30)에서 청취자 위치 추정 정보를 얻기 위해 사용될 소리 신호의 잡음 특성을 강화할 수 있다. An initial signal of a certain time is received from the digitally converted sound signal, the noise characteristic of the current environment is derived using the initial signal, and a threshold value is set based on the noise characteristic. When the threshold setting is completed, the sound signal to be used for tracking the location information is acquired, and the energy level of the acquired signal is calculated. If the calculated energy level is higher than the threshold value, the position is calculated. Information is sent to the estimator, otherwise the sound signal is acquired again. This operation of the energy detector 22 may enhance the noise characteristics of the sound signal to be used to obtain listener position estimate information in the position estimator 30.

바람직한 상기 위치 추정기(30)의 동작 실시예를 아래에 설명하기로 한다.A preferred embodiment of the operation of the position estimator 30 will be described below.

위치 추정기(30)는 입력되는 소리 신호의 도달 시간의 차(Time Difference of Arrival)를 구하는 것에 의해(TDoA 측위 방식), 청취자의 최종적인 위치 정보를 구하는 것을 특징으로 한다. TDoA 측위 방식은 절대적인 시각 정보를 측정하는 것이 아니라, 수신된 시간차만을 측정하므로 음원과 수신기 사이의 간의 음원 전달 시간을 측정하여 거리를 구하는 방식인 ToA(Time of Arrival) 측위 방식에 비하여 구현하기가 쉬운 장점이 있다.The position estimator 30 is characterized by obtaining final position information of the listener by obtaining a time difference of arrival of a sound signal input (TDoA positioning method). The TDoA positioning method does not measure absolute visual information but measures only the time difference received, so it is easier to implement than the ToA (Time of Arrival) positioning method, which measures the distance of sound source transmission between the sound source and the receiver to find the distance. There is an advantage.

TDoA 측위 방식에 의해 구해진 소리 신호의 도달 시간차로부터 청취자의 최종적인 위치 정보를 구하는 방법으로 Gauss-Newton 기반 최소자승법이 있으며, 아래 수학식 1에 Gauss-Newton 기반 최소자승법에 의해 해를 구하는 방법을 나타낸다.Gauss-Newton-based least-squares method is a method of obtaining final position information of the listener from the time difference of arrival of the sound signal obtained by the TDoA positioning method. .

Figure 112010008594618-pat00001
Figure 112010008594618-pat00001

수학식 1에서 A는 현재 다채널 마이크로폰(10)의 위치와 초기 위치값의 차이, δ는 위치값의 오차, m은 위치 추정기(30)에 의해 실제 산출된 청취자의 위치값, f는 실제 청취자의 위치, z는 위치 추정기(30)에 의해 실제 산출된 청취자의 위치값(m)과 실제 청취자의 위치(f)의 차이를 의미한다. In Equation 1, A is the difference between the position of the current multi-channel microphone 10 and the initial position value, δ is the error of the position value, m is the position value of the listener actually calculated by the position estimator 30, f is the actual listener Where z denotes the difference between the position value m of the listener actually calculated by the position estimator 30 and the position f of the actual listener.

소리 보상부(200)의 구체적인 동작을 하기에 설명하기로 한다.A detailed operation of the sound compensator 200 will be described below.

소리 보상부(200)에는 기측정된 청취자 위치에 따른 보상을 위한 머리전달함수의 데이타베이스가 내장되어 있고, 청취자 위치 추적부(100)로부터 청취자 위치 정보를 입력받고, 입력받은 청취자 위치 추적 정보로부터 청취자 위치에 부합하는 머리전달함수를 상기 데이타베이스로 부터 취득하고, 취득된 머리전달함수를 이용한 역필터링을 수행하여 청취자의 위치에 따른 음향 공간감의 보상을 실시한다. The sound compensator 200 has a built-in database of a head transfer function for compensating according to the pre-measured listener position, receives the listener position information from the listener position tracker 100, and receives The head transfer function corresponding to the position of the listener is obtained from the database, and the inverse filtering is performed using the acquired head transfer function to compensate for the acoustic space sense according to the position of the listener.

소리 보상부(200)가 청취자 위치 정보를 사용하여 머리전달함수를 이용한 역필터링을 수행하는 일실시예에 대해 자세한 수학적 접근법은 다음과 같다.A detailed mathematical approach for an embodiment in which the sound compensator 200 performs inverse filtering using a head transfer function using listener position information is as follows.

도 4는 스테레오 최적 사운드 청취 환경에서 머리전달함수를 나타낸다. 두 스피커와 청취자의 위치는 지면과 평행한 평면에 있다고 가정한다. 즉, 고도각은 0도이며, 머리전달함수는 방위각만을 고려하여 시스템을 설계하였다.4 shows a head transfer function in a stereo optimal sound listening environment. It is assumed that the positions of the two speakers and the listener are in a plane parallel to the ground. That is, the elevation angle is 0 degrees, and the head transfer function is designed by considering only the azimuth angle.

도 4에서

Figure 112010008594618-pat00002
는 최적 청취 환경에서의 청취자의 위치,
Figure 112010008594618-pat00003
Figure 112010008594618-pat00004
은 청취자와 좌우 스피커를 잇는 직선을 향한 법선을 기준으로 좌우 스피커와
Figure 112010008594618-pat00005
를 잇는 직선의 사잇각이다.In Figure 4
Figure 112010008594618-pat00002
Is the position of the listener in the optimal listening environment,
Figure 112010008594618-pat00003
and
Figure 112010008594618-pat00004
The left and right speakers are based on a normal line facing the listener and the left and right speakers.
Figure 112010008594618-pat00005
The angle of the straight line connecting the.

도 5처럼 일반 청취 환경에서의 청취자의 위치는

Figure 112010008594618-pat00006
이며, 최적 청취 위치에서의
Figure 112010008594618-pat00007
Figure 112010008594618-pat00008
은 일반 청취 위치에서
Figure 112010008594618-pat00009
Figure 112010008594618-pat00010
으로 사잇각을 정의한다. 왼쪽과 오른쪽 귀에 수신되는 음향신호
Figure 112010008594618-pat00011
Figure 112010008594618-pat00012
는 수학식 2와 수학식 3과 같다.The position of the listener in the general listening environment as shown in FIG.
Figure 112010008594618-pat00006
At the optimal listening position
Figure 112010008594618-pat00007
and
Figure 112010008594618-pat00008
In the normal listening position
Figure 112010008594618-pat00009
and
Figure 112010008594618-pat00010
To define the angle. Acoustic signal received at left and right ears
Figure 112010008594618-pat00011
Wow
Figure 112010008594618-pat00012
Is the same as Equation 2 and Equation 3.

Figure 112010008594618-pat00013
Figure 112010008594618-pat00013

Figure 112010008594618-pat00014
Figure 112010008594618-pat00014

여기서

Figure 112010008594618-pat00015
Figure 112010008594618-pat00016
Figure 112010008594618-pat00017
방향특성을 갖는 머리전달함수,
Figure 112010008594618-pat00018
Figure 112010008594618-pat00019
는 좌우 스피커로 송출하는 음향 신호,
Figure 112010008594618-pat00020
는 전파 지연이다. 수학 식2와 수학식 3에서
Figure 112010008594618-pat00021
Figure 112010008594618-pat00022
는 혼성음이다. 수학식 2와 수학식 3을 행렬식을 사용해 간단히 수학식 4처럼 다시 쓸 수 있다.here
Figure 112010008594618-pat00015
and
Figure 112010008594618-pat00016
Is
Figure 112010008594618-pat00017
Head transfer function with directional characteristics,
Figure 112010008594618-pat00018
Wow
Figure 112010008594618-pat00019
Sound signal transmitted to left and right speakers,
Figure 112010008594618-pat00020
Is the propagation delay. In Equation 2 and Equation 3
Figure 112010008594618-pat00021
and
Figure 112010008594618-pat00022
Is a mixed sound. Equations 2 and 3 can be rewritten as equation 4 simply using determinants.

Figure 112010008594618-pat00023
Figure 112010008594618-pat00023

여기서 ,

Figure 112010008594618-pat00024
,
Figure 112010008594618-pat00025
,
Figure 112010008594618-pat00026
here ,
Figure 112010008594618-pat00024
,
Figure 112010008594618-pat00025
,
Figure 112010008594618-pat00026

이고,

Figure 112010008594618-pat00027
는 전치 행렬을 의미한다. 수식 표현의 용이성을 위해
Figure 112010008594618-pat00028
는 표현하지 않는다. ego,
Figure 112010008594618-pat00027
Is the transpose matrix. For ease of expression
Figure 112010008594618-pat00028
Does not express.

머리전달함수를 적용한 최적 음향 신호는 수학식 5처럼 정의할 수 있다. The optimal acoustic signal to which the head transfer function is applied can be defined as in Equation 5.

Figure 112010008594618-pat00029
Figure 112010008594618-pat00029

여기서

Figure 112010008594618-pat00030
이다.here
Figure 112010008594618-pat00030
to be.

수학식 4를 수학식 5와 같이 만들기 위해서는 공간 정보(특히

Figure 112010008594618-pat00031
Figure 112010008594618-pat00032
)를 추정하여 청취자의 위치와 무관하게 정확한 입체 음향을 제공한다. 본 발명의 일실시예에서는 수학식 6처럼 머리전달함수를 이용한 최적 입체 음향 시스템을 설계한다In order to make Equation 4 like Equation 5, spatial information (especially
Figure 112010008594618-pat00031
and
Figure 112010008594618-pat00032
) To provide accurate stereo sound regardless of the listener's position. In an embodiment of the present invention, the optimal stereo sound system is designed using the head transfer function as shown in Equation (6).

Figure 112010008594618-pat00033
Figure 112010008594618-pat00033

100 : 청취자 위치 추적부 200: 소리 보상부
10 : 다채널 마이크로폰 20 : 소리 검출기
30 : 위치 추정기
21 : 아날로그 디지탈 변환기 22 : 에너지 검파기
100: listener position tracking unit 200: sound compensation unit
10: multichannel microphone 20: sound detector
30: position estimator
21: analog digital converter 22: energy detector

Claims (9)

청취자로부터 발생한 소리 신호를 입력받아, 입력받은 소리 신호로부터 청취자의 위치 정보를 구하는 청취자 위치 추적부; 및
상기 청취자 위치 추적부를 통해 구해진 청취자 위치 정보를 이용하여, 일반 음향의 공간감을 보상함으로써, 청취자의 위치에 따른 공간감이 보상된 소리를 생성하는 소리 보상부; 를 포함하되,
상기 청취자 위치 추적부는,
청취자로부터 발생한 소리 신호를 입력받는 다채널 마이크로폰;
상기 다채널 마이크로폰이 입력받은 소리 신호를 검출하는 소리 검출기; 및
검출된 소리 신호에 의해 청취자의 위치 정보를 계산하는 위치 추정기; 를 포함하며,
상기 소리 검출기는,
입력된 소리 신호를 디지탈 신호로 변환하는 아날로그 디지탈 변환기; 및
디지탈 변환된 소리 신호로부터 일정 시간의 초기 신호를 수신하고 에너지 레벨을 산출하여 현재 환경의 잡음 특성을 도출해내고, 도출된 잡음 특성을 바탕으로 문턱값을 설정하여, 소리 신호의 에너지 레벨이 문턱값 이상인 값만을 출력하는 에너지 검파기; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 청취자 위치 추적 기법에 의한 적응형 사운드 생성기.
A listener position tracking unit configured to receive a sound signal generated from the listener and obtain position information of the listener from the received sound signal; And
A sound compensator configured to generate a sound compensated for the sense of space according to the position of the listener by compensating the sense of space of the general sound by using the listener position information obtained through the listener position tracker; Including,
The listener position tracking unit,
A multi-channel microphone for receiving a sound signal generated from the listener;
A sound detector for detecting a sound signal received by the multichannel microphone; And
A position estimator for calculating position information of the listener based on the detected sound signal; Including;
The sound detector,
An analog digital converter for converting an input sound signal into a digital signal; And
Receive the initial signal from the digitally converted sound signal and calculate the energy level to derive the noise characteristics of the current environment, and set the threshold value based on the derived noise characteristics, so that the energy level of the sound signal is above the threshold An energy detector for outputting only values; Adaptive sound generator according to the listener position tracking technique comprising a.
제1항에 있어서, 상기 소리 보상부는,
머리전달함수 데이타베이스를 내장하고 있고, 상기 청취자 위치 추적부로부터 청취자 위치에 부합하는 머리전달함수를 상기 데이타베이스로부터 취득하고, 취득된 머리전달함수를 이용한 역필터링을 수행하여 청취자의 위치에 따른 공간감 보상을 수행하는 것을 특징으로 하는 청취자 위치 추적 기법에 의한 적응형 사운드 생성기.
The method of claim 1, wherein the sound compensator,
A head transfer function database is built-in, and the head position transfer function corresponding to the position of the listener is acquired from the database from the listener position tracking unit, and the inverse filtering using the acquired head transfer function is performed to sense the space according to the position of the listener. Adaptive sound generator by listener position tracking technique characterized in that performing the compensation.
제2항에 있어서, 상기 머리전달함수를 이용한 역필터링 수행은 다음의 수학식에 의하는 것을 특징으로 하는 청취자 위치 추적 기법에 의한 적응형 사운드 생성기.
Figure 112010008594618-pat00034

(상기 수학식에서,
Figure 112010008594618-pat00035
는 소리 보상기에 의해 보상된 음향 신호이며,
Figure 112010008594618-pat00036
는 머리전달함수의 역함수이고,
Figure 112010008594618-pat00037
는 머리전달함수를 적용한 최적 음향 신호이다.)
3. The adaptive sound generator of claim 2, wherein the inverse filtering using the head transfer function is performed by the following equation.
Figure 112010008594618-pat00034

(In the above equation,
Figure 112010008594618-pat00035
Is the acoustic signal compensated by the sound compensator,
Figure 112010008594618-pat00036
Is the inverse of the head transfer function,
Figure 112010008594618-pat00037
Is the optimal acoustic signal with head transfer function.)
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 위치 추정기는 TDoA 측위 기능에 의해 소리신호의 도달 시간 차이의 값을 산출하고, 산출된 도달 시간 차이의 값을 이용하여 청취자의 최종적인 위치 정보를 구하는 방법으로 Gauss-Newton 기반 최소 자승법을 사용하는 것을 특징으로 하는 청취자 위치 추적 기법에 의한 적응형 사운드 생성기.
The method of claim 1,
The position estimator uses Gauss-Newton-based least squares method to calculate the difference of arrival time of the sound signal by TDoA positioning function and to obtain the final position information of the listener using the calculated difference of arrival time. Adaptive sound generator according to the listener position tracking technique.
제6항에 있어서,
Gauss-Newton 기반 최소 자승법은 다음의 수학식에 의하는 것을 특징으로 하는 청취자 위치 추적 기법에 의한 적응형 사운드 생성기.
Figure 112010008594618-pat00038

(상기 수학식에서, A는 현재 다채널 마이크로폰의 위치와 초기 위치값의 차이이며, δ는 위치값의 오차이고, m은 상기 위치 추정기에 의해 실제 산출된 청취자의 위치값이며, f는 실제 청취자의 위치이고, z는 상기 위치 추정기에 의해 실제 산출된 청취자의 위치값(m)과 실제 청취자의 위치(f)의 차이이다.)
The method of claim 6,
Gauss-Newton-based least-squares method is an adaptive sound generator based on the listener position tracking method characterized by the following equation.
Figure 112010008594618-pat00038

Where A is the difference between the position of the current multichannel microphone and the initial position value, δ is the error of the position value, m is the position value of the listener actually calculated by the position estimator, and f is the position of the actual listener. Where z is the difference between the position value m of the listener actually calculated by the position estimator and the position f of the actual listener.)
삭제delete 삭제delete
KR1020100011788A 2010-02-09 2010-02-09 Adaptive Sound Generator based on an Audience Position Tracking Technique KR101071895B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100011788A KR101071895B1 (en) 2010-02-09 2010-02-09 Adaptive Sound Generator based on an Audience Position Tracking Technique

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100011788A KR101071895B1 (en) 2010-02-09 2010-02-09 Adaptive Sound Generator based on an Audience Position Tracking Technique

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110092400A KR20110092400A (en) 2011-08-18
KR101071895B1 true KR101071895B1 (en) 2011-10-11

Family

ID=44929246

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100011788A KR101071895B1 (en) 2010-02-09 2010-02-09 Adaptive Sound Generator based on an Audience Position Tracking Technique

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101071895B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101491114B1 (en) 2013-07-12 2015-02-10 (주)하나룩스 LED lamp

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000295698A (en) * 1999-04-08 2000-10-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd Virtual surround system

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000295698A (en) * 1999-04-08 2000-10-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd Virtual surround system

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101491114B1 (en) 2013-07-12 2015-02-10 (주)하나룩스 LED lamp

Also Published As

Publication number Publication date
KR20110092400A (en) 2011-08-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10939225B2 (en) Calibrating listening devices
US9838825B2 (en) Audio signal processing device and method for reproducing a binaural signal
US9961474B2 (en) Audio signal processing apparatus
JP6824155B2 (en) Audio playback system and method
GB2543276A (en) Distributed audio capture and mixing
US10341799B2 (en) Impedance matching filters and equalization for headphone surround rendering
JP6143571B2 (en) Sound image localization device
IL141822A (en) Method and system for simulating a 3d sound environment
JP2013031145A (en) Acoustic controller
US20160212554A1 (en) Method of determining acoustical characteristics of a room or venue having n sound sources
US10531218B2 (en) System and method for creating crosstalk canceled zones in audio playback
Frank Source width of frontal phantom sources: Perception, measurement, and modeling
JP5944567B2 (en) Acoustic control device, filter device, and acoustic control method
KR101071895B1 (en) Adaptive Sound Generator based on an Audience Position Tracking Technique
US10999694B2 (en) Transfer function dataset generation system and method
JP2015070578A (en) Acoustic control device
US20200021939A1 (en) Method for acoustically rendering the size of sound a source
US10805729B2 (en) System and method for creating crosstalk canceled zones in audio playback
EP2874412A1 (en) A signal processing circuit

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee