KR101089108B1 - 음향 재생 장치 - Google Patents

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김양한
박진영
장지호
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한국과학기술원
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Abstract

본 발명은 음향 재생 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 음향 재생 장치는 제1, 제2 및 제3 음원 신호를 받아, 청취 영역에서의 음압 레벨이 청취 영역이 아닌 영역에서의 음압 레벨보다 높도록 제1, 제2 및 제3 음원 신호의 크기와 위상을 제어하여, 제1, 제2 및 제3 제어 음원 신호를 출력하는 제어 수단; 제1 제어 음원 신호를 받아 음향을 재생하는 제1 스피커; 제2 제어 음원 신호를 받아 음향을 재생하는 제2 스피커; 및 제3 제어 음원 신호를 받아 음향을 재생하는 제3 스피커를 포함하고, 제1, 제2 및 제3 스피커는 원형으로 배열되어 있다.

Description

음향 재생 장치{SOUND REPRODUCING APPARATUS}
본 발명은 음향 재생 장치에 관한 것이다.
다수의 음원을 사용한 음향 제어 기술은 전통적으로 몇 개의 지점에서의 음향 특성을 개선하기 위하여 개발되어 왔다. 그러나, 최근에는, 청취자가 위치하는 특정 공간에 대하여 음향 특성을 개선하기 위한 것으로 개발되고 있다.
다수의 음원을 사용한 음향 제어는 크게 두 가지로 나누어지는데, 하나는 음장 재현 방법, 다른 하나는 다수의 능동 음원(active source, 예를 들어 음원)을 사용하여 공간의 소리 크기를 감소시키고자 하는 능동 소음 제어이며, 또 다른 하나는 특정 형상으로 배열한 음원 사이의 간격을 변화시키거나[R. C. Jones, 'On the theory of the directional patterns of continuous source distributions on a plane surface,' J. Acoust. Soc. Am.16(3), 147-171(1945)], 각 음원 간의 시간 지연과 크기를 변화시킴으로써 특정 각도로 방사되는 음향 파워를 증대시키는 제어[R. L. Prichard, 'Maximum directivity index of a linear point array,' J. Acoust. Soc. Am. 26, 1034-1039(1954)]이다. 이러한 제어는 주로 능동 소나(active sonar)를 위하여 연구되었는데, 대표적으로는 Dolph[C. L. Dolph, 'A current distribution for broadside arrays which optimizes the relationship between beamwidth and sidelobe level,' Proc. IRE 34(6), 335-348 (1946)]에 의해 제안된 바와 같이, 음원으로부터 특정한 방향각 내로 방사되는 음향 파워 외의 성분, 즉 부엽(side lobe)의 영향을 받지 않도록 일정한 크기의 부엽을 발생시키는 음원 어레이의 가중치 함수를 갖는 수학적인 해(수식해)에 대해 연구되었다. 그러나, 이러한 특정 음원 어레이에 대한 수식해는 임의의 음원에 대해 적용하기 어려웠고, 그래서 임의의 음원 배열을 가정하여 특정 방향으로의 최대 방향성을 갖도록 하는 최적화 연구가 Streit[Roy L. Streit, 'Optimization of discrete array of arbitrary geometry,'J. Acost. Soc. Am. 69(1), 199-212 (1981)]에 의해 수행되었다. 하지만, 이러한 연구 역시 음원 배열만을 임의로 가정하였을 뿐, 다양한 음원의 방사 형태 및 반사와 흡음을 갖는 일반적인 청취 공간에 적용하기는 적합하지 않은 방법이라 할 수 있다.
이와 같이 방사 패턴을 최적화하는 연구와는 달리, 청취자가 위치하는 공간에 대해 음압 레벨을 제어하는 기술은 능동 소음 제어[P. Lueg 1936 Process of silencing sound oscillations. US Patent No. 2,043,416]에서 연구되었다.
능동 소음 제어 방법은 배경 소음원이 형성하는 음향 위치 에너지 혹은 음향 파워를 2차 음원을 사용하여 능동적으로 소음을 제어하는 방법으로, 저 주파수 대역에서 청취자를 중심으로 혹은 전 공간에 대하여 정숙성을 획득하는 방법이다. 이 때, 소음이 성공적으로 제어되어 정숙성을 획득한 공간을 정숙 공간(quiet zone)이라 한다.
그리고, 미국특허 제5,802,190호(Linear speaker array)에는 청취자까지의 거리 혹은 반사를 무시하는 등의 제한된 가정을 사용하여 방향성과 같은 간접적인 특성을 제어하는 기술에 대해 공지되어 있다. 또한, 미국특허 제5,910,990호(Apparatus and method for automatic equalization of personal multi-channel audio system)에는 전달 함수를 사용하여 왜곡 없이 신호를 재생하는 방법에 대해 공지되어 있다.
이와 같이, 종래의 다수의 음원을 이용한 공간의 소리 제어 방법은 단순히 음원 사이의 시간 지연과 그 입력 크기를 변화시키는 것에 그쳤으며, 제한된 형태의 음원 배열을 사용하여 음원의 방향성만을 변화시켰을 뿐, 가변적인 청취자의 위치 혹은 청취자가 위치할 수 있는 공간에 대한 고려를 하지 않았다. 또한, 종래의 방법은 대부분 자유 공간의 경우만을 고려하여, 반사나 흡음 등 청취 공간의 특성을 고려하지 못하는 문제점을 가지고 있었다.
본 발명은 음향 공간 내의 영역별로 음압 레벨의 상대적인 차이를 증대시키는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 음향학적 밝기(brightness)에 해당하는 음압 레벨의 크기뿐만 아니라 서로 다른 영역 사이의 음향학적 대비(contrast)를 증대시키는 제어를 수행하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 두 개의 청취 영역에서의 음압 레벨이 청취 영역이 아닌 영역에서의 음압 레벨보다 높고, 두 개의 청취 영역에서의 재생음향이 다른 음향 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 다수의 음원을 이용하여 청취 영역에서의 음압 레벨이 청취 영역이 아닌 영역에서의 음압 레벨보다 높고, 청취 영역은 독립된 다수개인 음향 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 다수의 음원을 이용하여 청취 영역에서의 음압 레벨이 청취 영역이 아닌 영역에서의 음압 레벨보다 높고, 청취 영역은 독립된 다수개이며, 어느 하나의 청취 영역에서의 재생 음향이 다른 청취 영역에서의 재생 음향과 다른 음향 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 다수의 음원을 이용하여 음향 공간 내에서 다수의 청취영역이 존재할 경우 각 청취영역의 음압레벨이 각 청취영역 이외의 영역에 비하여 크도록 만들어주고, 각 청취영역 별로 서로 다른 제어음원신호의 입력이 가능하여 다수의 독립적인 음향공간을 제공할 수 있는 음향 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 공간 위치별로 선택적으로 음질이 개선된 음향 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 청취자에게 스테레오 효과를 가져올 수 있는 음향 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 여기에 언급되지 않은 본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
청구항 1에 관한 발명인 음향 재생 장치는, 제1 및 제2 음원 신호를 받아, 제1 청취 영역 및 제2 청취 영역에서의 음압 레벨이 제1 및 제2 청취 영역이 아닌 영역에서의 음압 레벨보다 높도록, 또한, 제1 청취 영역과 제2 청취 영역에서의 재생 음향이 다르도록, 제1 및 제2 음원 신호의 크기와 위상을 제어하여, 제1 및 제2 제어 음원 신호를 출력하는 제어 수단; 제1 제어 음원 신호를 받아 음향을 재생하는 제1 스피커; 및 제2 제어 음원 신호를 받아 음향을 재생하는 제2 스피커를 포함한다.
청구항 1에 관한 발명인 음향 재생 장치는, 제어 수단이 제1 및 제2 음원 신호를 받아 청취 영역에서의 음압 레벨이 청취 영역이 아닌 영역에서의 음압 레벨보다 높고, 또한, 제1 청취 영역과 제2 청취 영역에서의 재생 음향이 다르도록 제1 및 제2 음원 신호의 크기와 위상을 제어하여, 제1 및 제2 제어 음원 신호를 출력한다. 제1 스피커는 이 제1 제어 음원 신호를 받아 음향을 재생한다. 제2 스피커는 이 제2 제어 음원 신호를 받아 음향을 재생한다. 여기서는, 제1 스피커, 제2 스피커로만 기재하고 있지만, 이는 스피커의 순서를 기재하고 있는 것일뿐이므로 2개의 스피커에 한정되는 것이 아니고, 실제로는 스피커 어레이로서 구현되는 것이다. 음향 재생 장치를 이용하는 청취자는 음향 재생 장치와의 상대적인 위치 관계가 바뀔 수 있다. 또한, 음향 재생 장치를 이용하지 않는 사람은 음향 재생 장치로부터 출력되는 음향을 들을 필요가 없다. 그래서, 본 발명은 음향 재생 장치를 이용하는 청취자가 위치하는 영역, 즉, 청취 영역에서만 그 음향 재생 장치에 의한 음향이 크게 들리고, 청취자가 위치하지 않는 영역, 즉, 청취 영역이 아닌 영역에서는 잘 안 들리도록 크기와 위상이 제어된 제어 음원 신호를 스피커에 입력하여, 청취 영역과 비청취 영역을 생성하고 있다. 게다가 제1 청취 영역에서의 재생 음향이 제2 청취 영역에서의 재생 음향과 다르기 때문에 청취자가 스테레오 효과를 느낄 수 있도록 음행 재생 장치를 제어할 수 있다.
따라서, 청구항 1에 관한 발명인 음향 재생 장치는 청취자가 위치하는 영역, 즉, 청취 영역에서의 음압 레벨을 청취자가 위치하지 않는 영역, 즉, 청취 영역이 아닌 영역에서의 음압 레벨보다 크게 할 수 있고, 이에 의하여, 그 음향 재생 장치를 이용하는 사람만이 음향을 즐기는 음향 환경을 제공할 수 있다. 또한, 제1 청취 영역과 제2 청취 영역에서의 재생 음향이 다른 음향 시스템을 제공할 수 있으며, 청취자가 스테레오 효과를 느낄 수 있는 음향 시스템을 제공할 수 있다.
청구항 2에 관한 발명인 음향 재생 장치는, 제1 및 제2 음원 신호를 받아, 제1 청취 영역 및 제2 청취 영역에서의 공간평균음향에너지와 제1 음원 신호 및 제2 음원 신호의 에너지의 합과의 비가 최대가 되도록, 또한, 제1 청취 영역과 제2 청취 영역에서의 재생 음향이 다르도록, 제1 음원 신호 및 제2 음원 신호의 크기와 위상을 제어하여, 제1 제어 음원 신호 및 제2 제어 음원 신호를 출력하는 제어 수단; 제1 제어 음원 신호를 받아 음향을 재생하는 제1 스피커; 및 제2 제어 음원 신호를 받아 음향을 재생하는 제2 스피커를 포함한다.
청구항 2에 관한 발명인 음향 재생 장치는, 제어 수단이 제1 및 제2 음원 신호를 받아 청취 영역에서의 공간평균음향에너지와 제1 및 제2 음원 신호의 에너지의 합과의 비가 최대가 되도록, 또한, 제1 청취 영역과 제2 청취 영역에서의 재생 음향이 다르도록, 제1 및 제2 음원 신호의 크기와 위상을 제어하여, 제1 및 제2 제어 음원 신호를 출력한다. 제1 스피커는 이 제1 제어 음원 신호를 받아 음향을 재생한다. 제2 스피커는 이 제2 제어 음원 신호를 받아 음향을 재생한다. 여기서는, 제1 스피커, 제2 스피커로만 기재하고 있지만, 이는 스피커의 순서를 기재하고 있는 것일뿐이므로 2개의 스피커에 한정되는 것이 아니고, 실제로는 스피커 어레이로서 구현되는 것이다. 음향 재생 장치를 이용하는 청취자는 음향 재생 장치와의 상대적인 위치 관계가 바뀔 수 있다. 또한, 음향 재생 장치를 이용하지 않는 사람은 음향 재생 장치로부터 출력되는 음향을 들을 필요가 없다. 그래서, 본 발명은 음향 재생 장치를 이용하는 청취자가 위치하는 영역, 즉, 청취 영역에서만 그 음향 재생 장치에 의한 음향이 크게 들리고, 청취자가 위치하지 않는 영역, 즉, 청취 영역이 아닌 영역에서는 잘 안 들리도록 하기 위하여, 청취 영역에서의 공간평균음향에너지와 제1 및 제2 음원 신호의 에너지의 합과의 비가 최대가 되도록, 또한, 제1 청취 영역과 제2 청취 영역에서의 재생 음향이 다르도록, 크기와 위상이 제어된 제어 음원 신호를 스피커에 입력하여, 청취 영역과 비청취 영역을 생성하고 있다. 게다가 제1 청취 영역에서의 재생 음향이 제2 청취 영역에서의 재생 음향과 다르기 때문에 청취자가 스테레오 효과를 느낄 수 있도록 음행 재생 장치를 제어할 수 있다.
따라서, 청구항 2에 관한 발명인 음향 재생 장치는 청취자가 위치하는 영역, 즉, 청취 영역에서의 음압 레벨을 청취자가 위치하지 않는 영역, 즉, 청취 영역이 아닌 영역에서의 음압 레벨보다 크게 할 수 있고, 이에 의하여, 그 음향 재생 장치를 이용하는 사람만이 음향을 즐기는 음향 환경을 제공할 수 있다. 또한, 제1 청취 영역과 제2 청취 영역에서의 재생 음향이 다른 음향 시스템을 제공할 수 있으며, 청취자가 스테레오 효과를 느낄 수 있는 음향 시스템을 제공할 수 있다.
청구항 3에 관한 발명인 음향 재생 장치는, 제1 및 제2 음원 신호를 받아, 제1 청취 영역 및 제2 청취 영역에서의 공간평균음향에너지와 제1 청취 영역 및 제2 청취 영역이 아닌 영역에서의 공간평균음향에너지의 비가 최대가 되도록, 또한, 제1 청취 영역과 제2 청취 영역에서의 재생 음향이 다르도록, 제1 음원 신호 및 제2 음원 신호의 크기와 위상을 제어하여, 제1 제어 음원 신호 및 제2 제어 음원 신호를 출력하는 제어 수단; 제1 제어 음원 신호를 받아 음향을 재생하는 제1 스피커; 및 제2 제어 음원 신호를 받아 음향을 재생하는 제2 스피커를 포함한다.
청구항 3에 관한 발명인 음향 재생 장치는, 제어 수단이 제1 및 제2 음원 신호를 받아 청취 영역에서의 공간평균음향에너지와 청취 영역이 아닌 영역에서의 공간평균음향에너지의 비가 최대가 되도록, 또한, 제1 청취 영역과 제2 청취 영역에서의 재생 음향이 다르도록, 제1 및 제2 음원 신호의 크기와 위상을 제어하여, 제1 및 제2 제어 음원 신호를 출력한다. 제1 스피커는 이 제1 제어 음원 신호를 받아 음향을 재생한다. 제2 스피커는 이 제2 제어 음원 신호를 받아 음향을 재생한다. 여기서는, 제1 스피커, 제2 스피커로만 기재하고 있지만, 이는 스피커의 순서를 기재하고 있는 것일뿐이므로 2개의 스피커에 한정되는 것이 아니고, 실제로는 스피커 어레이로서 구현되는 것이다. 음향 재생 장치를 이용하는 청취자는 음향 재생 장치와의 상대적인 위치 관계가 바뀔 수 있다. 또한, 음향 재생 장치를 이용하지 않는 사람은 음향 재생 장치로부터 출력되는 음향을 들을 필요가 없다. 그래서, 본 발명은 음향 재생 장치를 이용하는 청취자가 위치하는 영역, 즉, 청취 영역에서만 그 음향 재생 장치에 의한 음향이 크게 들리고, 청취자가 위치하지 않는 영역, 즉, 청취 영역이 아닌 영역에서는 잘 안 들리도록 하기 위하여, 청취 영역에서의 공간평균음향에너지와 청취 영역이 아닌 영역에서의 공간평균음향에너지의 비가 최대가 되도록, 또한, 제1 청취 영역과 제2 청취 영역에서의 재생 음향이 다르도록, 크기와 위상이 제어된 제어 음원 신호를 스피커에 입력하여, 청취 영역과 비청취 영역을 생성하고 있다. 게다가 제1 청취 영역에서의 재생 음향이 제2 청취 영역에서의 재생 음향과 다르기 때문에 청취자가 스테레오 효과를 느낄 수 있도록 음행 재생 장치를 제어할 수 있다.
따라서, 청구항 3에 관한 발명인 음향 재생 장치는 청취자가 위치하는 영역, 즉, 청취 영역에서의 음압 레벨을 청취자가 위치하지 않는 영역, 즉, 청취 영역이 아닌 영역에서의 음압 레벨보다 크게 할 수 있고, 이에 의하여, 그 음향 재생 장치를 이용하는 사람만이 음향을 즐기는 음향 환경을 제공할 수 있다. 또한, 제1 청취 영역과 제2 청취 영역에서의 재생 음향이 다른 음향 시스템을 제공할 수 있으며, 청취자가 스테레오 효과를 느낄 수 있는 음향 시스템을 제공할 수 있다.
청구항 4에 관한 발명인 음향 재생 장치는, 제1 및 제2 음원 신호를 받아, 제1 청취 영역 및 제2 청취 영역에서의 공간평균음향에너지와 제1 청취 영역 및 제2 청취 영역과 제1 청취 영역 및 제2 청취 영역이 아닌 영역을 합친 전체 영역에서의 공간평균음향에너지의 비가 최대가 되도록, 또한, 제1 청취 영역과 제2 청취 영역에서의 재생 음향이 다르도록, 제1 제어 음원 신호 및 제2 음원 신호의 크기와 위상을 제어하여, 제1 음원 신호 및 제2 제어 음원 신호를 출력하는 제어 수단; 제1 제어 음원 신호를 받아 음향을 재생하는 제1 스피커; 및 제2 제어 음원 신호를 받아 음향을 재생하는 제2 스피커를 포함한다.
청구항 4에 관한 발명인 음향 재생 장치는, 제어 수단이 제1 및 제2 음원 신호를 받아 청취 영역에서의 공간평균음향에너지와 청취 영역 및 청취 영역이 아닌 영역을 합친 전체 영역에서의 공간평균음향에너지의 비가 최대가 되도록, 또한, 제1 청취 영역과 제2 청취 영역에서의 재생 음향이 다르도록, 제1 및 제2 음원 신호의 크기와 위상을 제어하여, 제1 및 제2 제어 음원 신호를 출력한다. 제1 스피커는 이 제1 제어 음원 신호를 받아 음향을 재생한다. 제2 스피커는 이 제2 제어 음원 신호를 받아 음향을 재생한다. 여기서는, 제1 스피커, 제2 스피커로만 기재하고 있지만, 이는 스피커의 순서를 기재하고 있는 것일뿐이므로 2개의 스피커에 한정되는 것이 아니고, 실제로는 스피커 어레이로서 구현되는 것이다. 음향 재생 장치를 이용하는 청취자는 음향 재생 장치와의 상대적인 위치 관계가 바뀔 수 있다. 또한, 음향 재생 장치를 이용하지 않는 사람은 음향 재생 장치로부터 출력되는 음향을 들을 필요가 없다. 그래서, 본 발명은 음향 재생 장치를 이용하는 청취자가 위치하는 영역, 즉, 청취 영역에서만 그 음향 재생 장치에 의한 음향이 크게 들리고, 청취자가 위치하지 않는 영역, 즉, 청취 영역이 아닌 영역에서는 잘 안 들리도록 하기 위하여, 청취 영역에서의 공간평균음향에너지와 청취 영역 및 청취 영역이 아닌 영역을 합친 전체 영역에서의 공간평균음향에너지의 비가 최대가 되도록, 또한, 제1 청취 영역과 제2 청취 영역에서의 재생 음향이 다르도록, 크기와 위상이 제어된 제어 음원 신호를 스피커에 입력하여, 청취 영역과 비청취 영역을 생성하고 있다. 게다가 제1 청취 영역에서의 재생 음향이 제2 청취 영역에서의 재생 음향과 다르기 때문에 청취자가 스테레오 효과를 느낄 수 있도록 음행 재생 장치를 제어할 수 있다.
따라서, 청구항 4에 관한 발명인 음향 재생 장치는 청취자가 위치하는 영역, 즉, 청취 영역에서의 음압 레벨을 청취자가 위치하지 않는 영역, 즉, 청취 영역이 아닌 영역에서의 음압 레벨보다 크게 할 수 있고, 이에 의하여, 그 음향 재생 장치를 이용하는 사람만이 음향을 즐기는 음향 환경을 제공할 수 있다. 또한, 제1 청취 영역과 제2 청취 영역에서의 재생 음향이 다른 음향 시스템을 제공할 수 있으며, 청취자가 스테레오 효과를 느낄 수 있는 음향 시스템을 제공할 수 있다.
청구항 5에 관한 발명인 음향 재생 장치는, 제1 및 제2 음원 신호를 받아, 청취 영역에서의 음압 레벨이 청취 영역이 아닌 영역에서의 음압 레벨보다 높도록 제1 및 제2 음원 신호의 크기와 위상을 제어하여, 제1 제어 음원 신호 및 제2 제어 음원 신호를 출력하는 제어 수단; 제1 제어 음원 신호를 받아 음향을 재생하는 제1 스피커; 및 제2 제어 음원 신호를 받아 음향을 재생하는 제2 스피커를 포함하고, 청취 영역은 독립된 다수개이다.
청구항 5에 관한 발명인 음향 재생 장치는, 제어 수단이 제1 및 제2 음원 신호를 받아 청취 영역에서의 음압 레벨이 청취 영역이 아닌 영역에서의 음압 레벨보다 높도록 제1 및 제2 음원 신호의 크기와 위상을 제어하여, 제1 및 제2 제어 음원 신호를 출력한다. 제1 스피커는 이 제1 제어 음원 신호를 받아 음향을 재생한다. 제2 스피커는 이 제2 제어 음원 신호를 받아 음향을 재생한다. 그리고, 청취 영역은 독립된 다수개가 된다. 여기서는, 제1 스피커, 제2 스피커로만 기재하고 있지만, 이는 스피커의 순서를 기재하고 있는 것일뿐이므로 2개의 스피커에 한정되는 것이 아니고, 실제로는 스피커 어레이로서 구현되는 것이다. 음향 재생 장치를 이용하는 청취자는 음향 재생 장치와의 상대적인 위치 관계가 바뀔 수 있다. 또한, 음향 재생 장치를 이용하지 않는 사람은 음향 재생 장치로부터 출력되는 음향을 들을 필요가 없다. 그래서, 본 발명은 음향 재생 장치를 이용하는 청취자가 위치하는 영역, 즉, 청취 영역에서만 그 음향 재생 장치에 의한 음향이 크게 들리고, 청취자가 위치하지 않는 영역, 즉, 청취 영역이 아닌 영역에서는 잘 안 들리도록 크기와 위상이 제어된 제어 음원 신호를 스피커에 입력하여, 청취 영역과 비청취 영역을 생성하고 있다. 게다가, 하나의 공간에 여러 개의 독립된 청취 영역을 만들어낼 수 있다.
따라서, 청구항 5에 관한 발명인 음향 재생 장치는 청취자가 위치하는 영역, 즉, 청취 영역에서의 음압 레벨을 청취자가 위치하지 않는 영역, 즉, 청취 영역이 아닌 영역에서의 음압 레벨보다 크게 할 수 있고, 이에 의하여, 그 음향 재생 장치를 이용하는 사람만이 음향을 즐기는 음향 환경을 제공할 수 있다. 또한, 독립된 다수개의 청취 영역이 생성되는 음향 시스템을 제공할 수 있다.
청구항 6에 관한 발명인 음향 재생 장치는, 청구항 5에 관한 발명인 음향 재생 장치에 있어서, 독립된 다수개의 청취 영역 중 적어도 어느 하나의 청취 영역에서의 재생 음향이 다른 청취 영역에서의 재생 음향과 다르다.
청구항 6에 관한 발명인 음향 재생 장치는, 제어 수단이 제1 및 제2 음원 신호를 받아 청취 영역에서의 음압 레벨이 청취 영역이 아닌 영역에서의 음압 레벨보다 높도록 제1 및 제2 음원 신호의 크기와 위상을 제어하여, 제1 및 제2 제어 음원 신호를 출력한다. 제1 스피커는 이 제1 제어 음원 신호를 받아 음향을 재생한다. 제2 스피커는 이 제2 제어 음원 신호를 받아 음향을 재생한다. 그리고, 청취 영역은 독립된 다수개가 된다. 여기서는, 제1 스피커, 제2 스피커로만 기재하고 있지만, 이는 스피커의 순서를 기재하고 있는 것일뿐이므로 2개의 스피커에 한정되는 것이 아니고, 실제로는 스피커 어레이로서 구현되는 것이다. 음향 재생 장치를 이용하는 청취자는 음향 재생 장치와의 상대적인 위치 관계가 바뀔 수 있다. 또한, 음향 재생 장치를 이용하지 않는 사람은 음향 재생 장치로부터 출력되는 음향을 들을 필요가 없다. 그래서, 본 발명은 음향 재생 장치를 이용하는 청취자가 위치하는 영역, 즉, 청취 영역에서만 그 음향 재생 장치에 의한 음향이 크게 들리고, 청취자가 위치하지 않는 영역, 즉, 청취 영역이 아닌 영역에서는 잘 안 들리도록 크기와 위상이 제어된 제어 음원 신호를 스피커에 입력하여, 청취 영역과 비청취 영역을 생성하고 있다. 게다가, 하나의 공간에 여러 개의 독립된 청취 영역을 만들어낼 수 있다. 그리고, 독립된 다수개의 청취 영역 중 적어도 어느 하나의 청취 영역에서의 재생 음향이 다른 청취 영역에서의 재생 음향과 다르기 때문에 청취자가 스테레오 효과를 느낄 수 있도록 음행 재생 장치를 제어할 수 있다.
따라서, 청구항 6에 관한 발명인 음향 재생 장치는 청취자가 위치하는 영역, 즉, 청취 영역에서의 음압 레벨을 청취자가 위치하지 않는 영역, 즉, 청취 영역이 아닌 영역에서의 음압 레벨보다 크게 할 수 있고, 이에 의하여, 그 음향 재생 장치를 이용하는 사람만이 음향을 즐기는 음향 환경을 제공할 수 있다. 또한, 독립된 다수개의 청취 영역이 생성되며, 어느 하나의 청취 영역에서의 재생 음향이 다른 청취 영역에서의 재생 음향과 다른 음향 시스템을 제공할 수 있다. 그리고, 청취자가 스테레오 효과를 느낄 수 있는 음향 시스템을 제공할 수 있다.
본 발명은 음향 공간 내의 영역별로 음압 레벨의 상대적인 차이를 증대시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 음향학적 밝기(brightness)에 해당하는 음압 레벨의 크기뿐만 아니라 서로 다른 영역 사이의 음향학적 대비(contrast)를 증대시키는 제어를 수행할 수 있다.
또한, 본 발명은 두 개의 청취 영역에서의 음압 레벨이 청취 영역이 아닌 영역에서의 음압 레벨보다 높고, 두 개의 청취 영역에서의 재생음향이 다른 음향 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 다수의 음원을 이용하여 청취 영역에서의 음압 레벨이 청취 영역이 아닌 영역에서의 음압 레벨보다 높고, 청취 영역은 독립된 다수개인 음향 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 다수의 음원을 이용하여 청취 영역에서의 음압 레벨이 청취 영역이 아닌 영역에서의 음압 레벨보다 높고, 청취 영역은 독립된 다수개이며, 어느 하나의 청취 영역에서의 재생 음향이 다른 청취 영역에서의 재생 음향과 다른 음향 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 다수의 음원을 이용하여 음향 공간 내에서 다수의 청취영역이 존재할 경우 각 청취영역의 음압레벨이 각 청취영역 이외의 영역에 비하여 크도록 만들어주고, 각 청취영역 별로 서로 다른 제어음원신호의 입력이 가능하여 다수의 독립적인 음향공간을 제공할 수 있는 음향 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 공간 위치별로 선택적으로 음질이 개선된 음향 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 청취자에게 스테레오 효과를 가져올 수 있는 음향 시스템을 제공할 수 있다.
이상과 같은 본 발명에 대한 해결하고자 하는 과제, 과제 해결 수단, 효과 외의 구체적인 사항들은 다음에 기재할 실시예 및 도면들에 포함되어 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 음향 재생 장치의 구성도.
도 2는 본 발명의 음향 재생 장치를 이용하여 음향 공간에서 청취 영역과 비청취 영역을 생성하는 과정을 나타낸 플로우차트.
이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 첨부된 도면은 본 발명의 내용을 보다 쉽게 개시하기 위하여 설명되는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 첨부된 도면의 범위로 한정되는 것이 아님은 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 알 수 있을 것이다. 본 발명의 장점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
먼저, 본 발명에 관련된 이론적인 배경을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 음향 재생 장치의 구성도이다. 도 1에는 음향 공간을 개략적으로 나타나 있는데, 이 음향 공간에는 청취영역과 비 청취 영역을 포함하지 않는 임의의 위치에 위치하며 음원으로서의 역할을 하는 제1 스피커 및 제2 스피커가 설치되어 있다. 또한, 이 음향 공간은 청취자가 위치하는 영역(이하, '청취 영역'이라 한다)과 청취자가 위치하지 않는 영역(이하, '비청취 영역'이라 한다)으로 나누어진다.(즉, 음향 공간은 청취 영역과 비청취 영역을 합친 전체 영역이다.) 다만, 도 1에서는 청취 영역과 비청취 영역을 도식화하여 점선의 원으로 구별하고 있다. 따라서, 실제로 비청취 영역은 음향 공간 내에서 청취자가 위치하는 영역을 제외한 모든 영역에 해당하는 개념이다.
제1 음원과 제2 음원에 의해 만들어지는 임의의 지점(
Figure 112010071831072-pat00001
)에서의 음압(
Figure 112010071831072-pat00002
, 마이크로폰에 의하여 검지되는 신호)은 수학식 1과 같이 표현할 수 있다.
Figure 112010071831072-pat00003
여기서
Figure 112010071831072-pat00004
은 공간상의 j번째 지점이고,
Figure 112010071831072-pat00005
은 i번째 음원의 위치를 의미한다. 그리고
Figure 112010071831072-pat00006
는
Figure 112010071831072-pat00007
과
Figure 112010071831072-pat00008
사이의 관계를 표현해주는 전달함수이다. 여기서 전달함수는 수학적인 모델로 정의하거나 실제 측정을 통해서 쉽게 얻을 수 있다. 수학식 1을 두 개의 지점의 경우에 대해 행렬의 형태로 표현하면 수학식 2와 같이 표현할 수 있다.
Figure 112010071831072-pat00009
이와 마찬가지로 도 1에 나타나 있는 제1 청취영역, 제2 청취영역(밝은공간), 비청취영역(어두운 공간), 그리고 전술된 두 영역을 포함하는 전체관심공간에 대한 행렬식 표현은 수학식 3 내지 수학식 5과 같다. 수학식 3 내지 수학식 5에서의 하첨자 b, d, t는 각각 bright zone, dark zone, total zone을 의미한다.
Figure 112010071831072-pat00010
Figure 112010071831072-pat00011
Figure 112010071831072-pat00012
다음으로는, 공간을 대표하는 변수를 정하게 되는데, 본 발명에서는 그 변수로 공간평균음향위치에너지로 정의하였으며, 수학식 6과 같이 표현할 수 있다.
Figure 112010071831072-pat00013
공간평균음향위치에너지를 공간을 대표하는 변수로 정한 이유는 각 지점들의 음압레벨들 자체만으로는 어떤 영역 내부의 음향 특성을 표현하기가 어렵기 때문이다. 즉, 본 발명에서는 청취영역의 공간평균음향위치에너지와 비청취영역의 공간평균음향위치에너지, 그리고 전체관심공간의 공간평균음향위치에너지를 상기 각 영역의 음압레벨이라고 생각하도록 한다.
수학식 6에서 행렬
Figure 112010071831072-pat00014
은 정의된 영역에서의 각 음원이 만들어내는 간섭정도를 나타내는 상관행렬로 정의된다. 그리고 2라는 숫자는 수학식 2에서의 마이크로폰 개수를 의미한다. 이해의 편의를 위해서 본 발명에서는 간단한 경우에 대하여 표현한 것이지만, 실제로는 어떤 정의된 영역 내부에 포함되어있는 마이크로폰의 개수를 의미한다. 따라서 정의된 영역 내부에 포함된 마이크로폰의 개수에 따라서 달라질 수 있다. 이러한 논리로 정의된 청취영역과 비청취영역에 대한 공간평균음향 위치에너지를 표현할 수 있다.
Figure 112010071831072-pat00015
Figure 112010071831072-pat00016
Figure 112010071831072-pat00017
다음으로 수학식 7 내지 9에서 정의된 각 영역에서의 음압레벨을 이용하여 필요로 하는 제어효과를 얻기 위해 필요한 제1 음원신호 및 제2 음원신호를 도출하는 과정을 각각의 경우에 대해 설명하도록 한다.
1. 청취 영역에서의 음압 레벨과 입력의 총 크기의 대비를 최대로 하는 음원 신호의 결정
입력의 총 크기는 제1 음원 신호의 복소 크기의 절대치와 제2 음원 신호의 복소 크기의 절대치의 합으로 정의되고, 이를 제어 노력(control effort)의 총 크기라고 부를 수 있다. 입력의 총 크기는 다음의 수학식 10으로 표현된다.
Figure 112010071831072-pat00018
여기서,
Figure 112010071831072-pat00019
은 입력의 총 크기, 즉 제어 노력을 공간평균음향에너지의 차원(dimension)으로 변화시키는 정규화 상수이다.
이제, 청취 영역에서의 음압 레벨과 입력의 총 크기와의 대비는 수학식 7 및 10을 이용하여 다음의 수학식 11과 같이 되며, 이를 “음향 밝기(acoustic brightness)”로 정의한다.
Figure 112010071831072-pat00020
따라서, 청취 영역에서의 음압 레벨과 입력의 총 크기의 대비를 최대로 하는 음원 신호를 결정하는 것은 상기 수학식 11에서 α의 값을 최대로 하는 음원 신호를 구하는 문제로 된다.
상기 수학식 11은 수학적으로 레일레이 몫(Reyleigh quotient) α를 최대로 하는 문제로 정식화할 수 있으며, 이는 다음의 수학식 12와 같이 표현된다.
Figure 112010071831072-pat00021
상기 수학식 12에서 보는 바와 같이 α의 값을 최대로 하는 음원 신호를 구하는 것은 일반화된 고유치 문제의 최대 고유치를 구하는 것과 동일하게 된다. 그리고 최대 고유치에 해당하는 고유 벡터가 제1 음원 신호와 제2 음원 신호가 된다.
2. 청취영역과 비청취영역의 대비를 최대로 하는 입력 신호 결정
청취역역의 음압레벨과 비청취영역의 음압레벨의 대비를 가장 크게 하는 음원의 입력 신호에 대해 생각해본다. 1번의 경우와 마찬가지로 비청취영역에 대한 청취영역의 음압레벨을 수학적으로 표현하면 수학식 13과 같이 표현할 수 있으며, 이를 “음향대조 1(acoustic contrast 1)”이라 정의한다.
Figure 112010071831072-pat00022
Figure 112010071831072-pat00023
수학식 13 역시 동일하게 레일레이 몫(Reyleigh quotient) β를 최대로 하는 문제로 정식화 할 수 있으며, 수학식 14에서 보는 바와 같이 일반화된 고유치 문제의 최대 고유치와 문제와 동일하다. 그리고 최대 고유치에 해당하는 고유벡터가 제1 음원신호와 제2 음원신호가 된다.
따라서, 본 발명은 종래의 방법들이 청취자와 음원 사이의 관계를 제한적인 형태로 반영하였던 것에 비해, 전달 함수를 모두 파악함으로써 최적의 음원 제어 신호를 얻어내는 방법을 사용한 것이다. 그로 인해, 본 발명은 음압 레벨을 줄이기만 하는 능동 소음 제어와 달리, 공간별로 음압 레벨의 상대적인 차이를 증대시키는 것이 가능해진다. 즉, 음향학적인 밝기(brightness)에 해당하는 음압 레벨의 크기뿐만 아니라 서로 다른 두 공간 사이의 음향학적 대비(contrast)를 증대시키는 제어를 수행할 수 있다.
3. 청취영역과 전체관심영역의 음압레벨의 대비를 최대로 하는 입력 신호 결정
청취영역과 전체관심영역의 음압레벨의 대비를 최대로 하는 음원입력신호에 대해서 다루도록 한다. 2번의 경우와 마찬가지로 비청취영역에 대한 전체관심영역의 음압레벨을 수학식 15과 같이 표현할 수 있으며, 이를 “음향대조 2(acoustic contrast 2)”라 정의한다.
Figure 112010071831072-pat00024
Figure 112010071831072-pat00025
수학식 15도 역시 동일하게 레일레이 몫(Reyleigh quotient)
Figure 112010071831072-pat00026
를 최대로 하는 문제로 정식화 할 수 있으며, 수학식 16에서 보는 바와 같이 일반화된 고유치문제의 최대 고유치와 문제와 동일하다. 그리고 최대 고유치에 해당하는 고유벡터가 제1 음원신호와 제2 음원신호가 된다.
4. 다수의 청취영역에 독립적인 음향환경을 제공하기 위한 방법
다수의 청취영역에 독립적인 음향환경을 제공하기 위한 방법은 세가지로 설명할 수 있다.
[방법1] 제1 청취영역에는 제1 음원신호에 의한 공간평균음향에너지와 제1 음원신호의에너지의 합과의 비가 최대가 되도록 하고, 또한 제2 청취영역에는 제2 음원신호에 의한 공간평균음향에너지와 제2 음원신호의 에너지의 합과의 비가 최대가 되도록 하는 경우
이 경우, 각 청취영역 별로 입력신호는 다르게 도출된다. 이것을 수학식으로 표현하면 다음과 같다.
Figure 112010071831072-pat00027
Figure 112010071831072-pat00028
[방법2] 제1 청취영역에는 제1 음원신호에 의한 공간평균음향에너지와 제1 청취영역을 제외한 나머지 영역에서의 공간평균음향에너지의 비를 최대로 하고, 이와 동시에 제2 청취영역에는 제2 음원신호에 의한 공간평균음향에너지과 제2 청취영역을 제외한 나머지 영역에서의 공간평균음향에너지의 비를 최대로 하는 경우
이 경우, 각 청취영역 별로 입력신호는 다르게 도출된다. 이것을 수학식으로 표현하면 다음과 같다.
Figure 112010071831072-pat00029
Figure 112010071831072-pat00030
[방법3] 청취공간이 다수인 경우, 제1 청취영역에는 제1 음원신호에 의한 공간평균음향에너지와 제1 청취영역을 포함한 전체 영역에서의 공간평균음향에너지의 비를 최대로 하고, 이와 동시에 제2 청취영역에는 제2 음원신호에 의한 공간평균음향에너지과 제2 청취영역을 포함한 전체영역에서의 공간평균음향에너지의 비를 최대로 하는 경우
이 경우, 각 청취영역 별로 입력신호는 다르게 도출된다. 이것을 수학식으로 표현하면 다음과 같다.
Figure 112010071831072-pat00031
Figure 112010071831072-pat00032
상기의 세 가지 방법의 경우 각각 청취영역별로 입력신호가 다르게 도출되며, 제1 음원과 제2 음원으로 들어가는 입력신호는 공통적으로 수학식 23과 같다.
Figure 112010071831072-pat00033
이렇게 될 경우 제1 청취영역에는 제1 입력신호에 의한 재생 음향이, 제2 청취영역에는 제2 입력신호에 의한 재생음향이 존재하는 독립적인 다수의 음향환경을 만들 수 있다.
이상의 이론적인 내용을 정리하면, 본 발명은 종래의 방법들이 청취자와 음원 사이의 관계를 제한적인 형태로 반영하였던 것에 비해, 전달 함수를 모두 파악하여 최적의 음원 신호를 얻어내는 방법을 사용한 것이다. 그로 인해, 본 발명은 음압 레벨을 줄이기만 하는 능동 소음 제어 등과 달리, 음향 공간 내의 영역별로 음압 레벨의 상대적인 차이를 증대시키는 것이다. 즉, 본 발명은 음향학적 밝기(brightness)에 해당하는 음압 레벨의 크기뿐만 아니라 서로 다른 두 영역 사이의 음향학적 대비(contrast)를 증대시키는 제어를 수행하는 것이다.
이하에서는 본 발명에 따른 구체적인 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
[실시예]
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 음향 재생 장치의 구성도이고, 본 음향 재생 장치는, 각 음원의 최적화된 음향 신호를 재생하여 밝고 어두운 소리 공간을 형성하는 시스템이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 음향 재생 장치는 음원부(100), 감지부(200), 신호발생부(300), 신호분석부(400)로 이루어진다. 음원부(100)는 다수의 음원에 해당하는 복수의 스피커(110)와 이 복수의 스피커를 구동할 수 있는 다채널 오디오 앰프(120)로 이루어지며, 감지부(200)는 청취 영역과 비청취 영역에 설치된 복수의 마이크로폰(210)으로 이루어지고, 신호 발생부(300)는 음원부의 다채널 오디오 앰프를 통해 각각의 스피커에 동기화된 개별 음원 신호를 부여할 수 있는 다채널 신호 발생기(310)로 이루어지며, 신호분석부(400)는 음원부(100)에 입력되는 음원 신호(q)와 감지부(200)에서 감지되는 음향 신호(p)와의 전달함수를 계측하여, 적합한 음원 신호를 결정하여 그 정보를 신호 발생부(300)의 다채널 신호 발생기(310)에 전달하는 다채널 신호 분석기(410)로 이루어진다.
여기서, 적합한 음원 신호라는 것은, 상기 수학식 17, 18의 음향 밝기(
Figure 112010071831072-pat00034
)를 최대로 하거나(음향밝기 제어), 수학식 19, 20의 음향대조 1(
Figure 112010071831072-pat00035
)을 최대로 하거나(음향대조 1 제어), 수학식 21, 22의 음향대조 2(
Figure 112010071831072-pat00036
)를 최대로 하는(음향대조 2 제어) 음원 신호를 말한다. 그리고 이렇게 결정된 음원 신호가 청구항에서 사용되는 용어로 말하자면 제어 음원 신호이다.
이와 같이 구성된 본 발명의 음향 재생 장치를 이용하여 음향 공간에서 청취 영역과 비청취 영역을 생성하는 과정을 도 2를 참조하여 설명한다. 도 2는 본 발명의 음향 재생 장치를 이용하여 음향 공간에서 청취 영역과 비청취 영역을 생성하는 과정을 나타낸 플로우차트이다.
먼저, 신호 분석부(400)에서 음원부(100)의 음원 신호와 감지부(200)의 음향 신호와의 사이의 전달 함수를 계측한다(단계 S1). 그런데, 전달 함수를 계측함에 있어서, 스피커의 수와 마이크로폰의 수에 따라 많은 양의 측정을 필요로 하므로, 통상적으로 사용되는 다음과 같은 간단한 방법으로 전달 함수 계측에 편의성을 도모할 수 있다. 이 간단한 방법은, 다수의 스피커에 입력되는 음원 신호로서 각각 상관성이 없는 백색 잡음을 입력시킨 후, 각각의 마이크로폰에서 감지된 음향 신호에서 각각의 음원의 기여도를 분리해냄으로써 한 번의 측정으로 음원부의 음원 신호와 감지부의 음향 신호와의 사이의 전달 함수를 계측하는 것이다.
다음으로, 신호 분석부(400)에서 단계 S1에서 측정된 전달 함수를 이용하여, 적합한 음원 신호를 결정하고, 이 정보를 신호 발생부(300)에 전달한다(단계 S2).
여기서, 적합한 음원 신호라는 것은, 상기 수학식 17, 18의 음향 밝기(
Figure 112010071831072-pat00037
)를 최대로 하거나(음향밝기 제어), 수학식 19, 20의 음향대조 1(
Figure 112010071831072-pat00038
)을 최대로 하거나(음향대조 1 제어), 수학식 21, 22의 음향대조 2(
Figure 112010071831072-pat00039
)를 최대로 하는(음향대조 2 제어) 음원 신호를 말한다. 그리고 이렇게 결정된 음원 신호가 청구항에서 사용되는 용어로 말하자면 제어 음원 신호이다.
여기서, 단일의 주파수에 대하여 기술하고 있으나, 복수의 주파수로 이루어진 경우에는 각각의 주파수에 대한 음원 신호를 결정하는 것으로 이해하면 무방하다. 또한, 여기서 결정된 음원 신호는, 후술하는 단계 S3에서, 원음 신호(청취 영역에 들리게 하고자 하는 임의의 소리)를 필터링하는 필터링 계수로 기능한다.
다음으로, 신호 발생부(300)에서 신호 분석부(400)로부터 전달 받은 정보에 기초하여 원음 신호를 단계 S2에서 결정된 음원 신호로 필터링하여, 청취영역 생성에 최적화된 음원 신호(필터링된 음원 신호), 즉 제어 음원 신호를 발생시키고, 이를 청취 영역 생성에 최적화된 음원 신호를 발생시켜 음원부(100)에 전달한다(단계 S3). 여기서, 단일의 주파수에 대하여 기술하고 있으나, 복수의 주파수로 이루어진 경우에는 각각의 주파수에 있어서, 원음 신호를 결정된 음원 신호로 필터링하고, 최적화된에 대한 음원 신호, 즉 제어 음원 신호를 발생시키는 것으로 이해하면 무방하다.
다음으로, 음원부(100)는 신호 발생부(300)로부터의 최적화된 음원 신호를 앰프 및 스피커를 통하여 출력하고(단계 S4), 이에 따라 음향 공간에는 청취 영역과 비청취 영역이 생성되게 된다(단계 S5).
이러한 일 실시예의 음향 재생 장치는 음향 공간의 크기 등과, 그 음향 공간 내에서 다수의 스피커가 설치되는 위치, 청취자의 위치 등의 가변 변수들이 임의로 결정될 수 있는 경우에 대응하는 것을 염두에 둔 것이다. 따라서, 이 경우에는 변수들이 달라질 때마다 전달함수가 달라지게 되므로, 전달함수의 계측을 위하여 감지부와 신호 분석부가 포함되어 있다.
그런데, 본 발명의 음향 재생 장치가 실제의 음향 제품에 적용되는 경우를 생각해본다. 예를 들어, 음향 재생 장치가 스피커 부착 모니터라면 사람이 이 모니터를 보게 되는 위치는 통상적으로 결정되어 있는 것이기 때문에(보통 모니터 전방 30~50cm 정도), 청취 영역으로 만들어야 하는 영역의 위치가 결정되어 있다고 말할 수 있다. 그리고, 스피커는 모니터에 부착되어 있으므로, 음원부와 이 청취 영역과의 상대 위치 관계가 설정되어 있다고 말할 수 있다. 그렇다면, 이런 경우에는, 전달함수가 결정되어 있는 것이고, 전달함수가 결정되어 있다면 청취 영역 생성에 최적화된, 각 스피커에 입력되는 음원 신호도 결정되어 있다고 말할 수 있다. 따라서, 이러한 경우에는 음향 재생 장치에 감지부와 신호 분석부가 포함되지 않아도 무방하다.
본 발명이 실제로 적용될 수 있는 다양한 음향관련 제품을 생각해보면, 상술한 스피커 부착 모니터 이외에도 스피커가 달린 어떠한 제품에도 적용될 수 있다. 즉, 휴대폰, PDA 등의 소형 모바일 기기서부터 TV 등의 중형 기기, 나아가, 길거리의 광고전광판 등의 대형 기기까지 전부 가능하다. 또한, 이러한 기기들에 있어서, 상술한 바와 같이 청취자와의 상대 위치 관계가 결정되어 있는 경우라면 청취 영역 생성에 최적화된 음원 신호는 정해져 있는 것이므로, 감지부와 신호 분석부 없이 음향 재생 장치가 구성될 수 있다.
음향 밝기 제어는 같은 입력 크기에 대해 청취 영역에서 최대 읍압 레벨을 갖도록 하는 것이므로, 입력의 크기를 크게 해줄 수 없는 경우, 입력의 크기가 제한 되어 있는 경우에 더욱 유용하다. 그러나, 음향밝기 제어는 청취 영역 이외의 영역에서 음향대조 1 제어 및 음향대조 2 제어보다 상대적으로 소리가 크다는 단점이 있다. 따라서, 청취 영역 이외의 영역에서 소리가 매우 작지 않아도 무방한 경우에 더욱 효율적이고 효과적이다.
음향대조 1 제어 및 음향대조 2 제어는 입력의 크기가 지나치게 제한되어 있지 않는 한 음향 밝기 제어보다 더 우수한 청취 영역 생성 결과를 보여준다. 또한, 음향대조 1 제어 및 음향대조 2 제어는 청취 영역 이외의 영역에서 소리가 매우 작아지게 되므로, 음향 재생 장치의 크기가 소형, 중형, 대형의 모든 경우에 대해서 음향 밝기 제어보다 더 우수하다.
또한, 본원 발명에서는 청취자가 스피커로부터 멀어지는 경우 즉, 청취 영역이 스피커로부터 멀어지는 경우에 각 스피커에 입력되는 음원 신호의 크기 및 위상이 어떻게 제어되는 지에 대하여 고찰하였다. 그 결과, 청취 영역이 멀어짐에 따라, 스피커 어레이의 중심에서 멀리 있는 스피커에 입력되는 음원 신호의 크기는 점점 커지고, 스피커 어레이의 중심에서 가까이 있는 스피커에 입력되는 음원 신호의 크기는 점점 작아진다. 또한, 위상의 경우에는 청취 영역이 멀어짐에 따라 전반적으로 증가하게 된다.
본 발명이 적용된 음향 기기는 그것을 이용하는 사람에게만 잘 들리고, 다른 사람들에게는 그 음향 기기로부터 나오는 소리가 들리지 않게 하는 것이 가능하고, 따라서, 개인적인 음향 공간의 생성이 가능하다. 이에 따라, 유무선 이어폰, 헤드폰이 없이도 개인적인 청취가 가능하다.
이와 같이, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타나며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 음원부 110 : 스피커
111 : 제1 스피커 112 : 제2 스피커
120 : 다채널 오디오앰프 200 : 감지부
210 : 마이크로 폰 211 : 제1 청취영역 제1 마이크로 폰
212 : 제1 청취영역 제2 마이크로 폰 213 : 제2 청취영역 제1 마이크로 폰
214 : 제2 청취영역 제2 마이크로 폰 215 : 제3 청취영역 제1 마이크로 폰
216 : 제3 청취영역 제2 마이크로 폰 300 : 신호 발생부
301 : 제1 신호 발생부 302 : 제2 신호 발생부
310 : 다채널 신호 발생기 311 : 제1 다채널 신호 발생기
312 : 제2 다채널 신호 발생기 400 : 신호 분석부
410 : 다채널 신호 분석기

Claims (6)

  1. 제1 및 제2 음원 신호를 받아, 제1 청취 영역 및 제2 청취 영역에서의 음압 레벨이 상기 제1 및 제2 청취 영역이 아닌 영역에서의 음압 레벨보다 높도록, 또한, 제1 청취 영역과 제2 청취 영역에서의 재생 음향이 다르도록, 상기 제1 및 제2 음원 신호의 크기와 위상을 제어하여, 제1 및 제2 제어 음원 신호를 출력하는 제어 수단;
    상기 제1 제어 음원 신호를 받아 음향을 재생하는 제1 스피커; 및
    상기 제2 제어 음원 신호를 받아 음향을 재생하는 제2 스피커
    를 포함하는,
    음향 재생 장치.
  2. 제1 및 제2 음원 신호를 받아, 제1 청취 영역 및 제2 청취 영역에서의 공간평균음향에너지와 상기 제1 음원 신호 및 제2 음원 신호의 에너지의 합과의 비가 최대가 되도록, 또한, 제1 청취 영역과 제2 청취 영역에서의 재생 음향이 다르도록, 상기 제1 음원 신호 및 제2 음원 신호의 크기와 위상을 제어하여, 제1 제어 음원 신호 및 제2 제어 음원 신호를 출력하는 제어 수단;
    상기 제1 제어 음원 신호를 받아 음향을 재생하는 제1 스피커; 및
    상기 제2 제어 음원 신호를 받아 음향을 재생하는 제2 스피커
    를 포함하는,
    음향 재생 장치.
  3. 제1 및 제2 음원 신호를 받아, 제1 청취 영역 및 제2 청취 영역에서의 공간평균음향에너지와 상기 제1 청취 영역 및 제2 청취 영역이 아닌 영역에서의 공간평균음향에너지의 비가 최대가 되도록, 또한, 제1 청취 영역과 제2 청취 영역에서의 재생 음향이 다르도록, 상기 제1 음원 신호 및 제2 음원 신호의 크기와 위상을 제어하여, 제1 제어 음원 신호 및 제2 제어 음원 신호를 출력하는 제어 수단;
    상기 제1 제어 음원 신호를 받아 음향을 재생하는 제1 스피커; 및
    상기 제2 제어 음원 신호를 받아 음향을 재생하는 제2 스피커
    를 포함하는,
    음향 재생 장치.
  4. 제1 및 제2 음원 신호를 받아, 제1 청취 영역 및 제2 청취 영역에서의 공간평균음향에너지와 상기 제1 청취 영역 및 제2 청취 영역과 상기 제1 청취 영역 및 제2 청취 영역이 아닌 영역을 합친 전체 영역에서의 공간평균음향에너지의 비가 최대가 되도록, 또한, 제1 청취 영역과 제2 청취 영역에서의 재생 음향이 다르도록, 상기 제1 음원 신호 및 제2 음원 신호의 크기와 위상을 제어하여, 제1 제어 음원 신호 및 제2 제어 음원 신호를 출력하는 제어 수단;
    상기 제1 제어 음원 신호를 받아 음향을 재생하는 제1 스피커; 및
    상기 제2 제어 음원 신호를 받아 음향을 재생하는 제2 스피커
    를 포함하는,
    음향 재생 장치.
  5. 제1 및 제2 음원 신호를 받아, 청취 영역에서의 음압 레벨이 상기 청취 영역이 아닌 영역에서의 음압 레벨보다 높도록 상기 제1 및 제2 음원 신호의 크기와 위상을 제어하여, 제1 제어 음원 신호 및 제2 제어 음원 신호를 출력하는 제어 수단;
    상기 제1 제어 음원 신호를 받아 음향을 재생하는 제1 스피커; 및
    상기 제2 제어 음원 신호를 받아 음향을 재생하는 제2 스피커
    를 포함하고,
    상기 청취 영역은 독립된 다수개인,
    음향 재생 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 독립된 다수개의 청취 영역 중 적어도 어느 하나의 청취 영역에서의 재생 음향이 다른 청취 영역에서의 재생 음향과 다른,
    음향 재생 장치.
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