KR101097000B1 - 사운드 신호들을 프로세싱하는 방법 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 서라운드 좌측 채널(SL) 및 서라운드 우측 채널(SR)에 대한 사운드 신호들을 프로세싱하는 방법을 기술하고 있다. 그에 의해, 서라운드 우측(SR) 및 서라운드 좌측 채널들(SL)의 결과 신호들 사이의 연속적으로 변하는 지연이 생성된다. 더욱이, 본 발명은 지연 관리 유닛, 사운드 프로세싱 시스템, 이러한 사운드 프로세싱 시스템을 포함하는 음향 시스템, 그러한 음향 시스템에 대한 믹싱 유닛, 및 이러한 사운드 프로세싱 시스템을 포함하는 스튜디오 시스템을 개시한다.
서라운드 좌측 채널, 서라운드 우측 채널, 지연 관리 유닛, 음향 시스템, 믹싱 유닛, 스튜디오 시스템

Description

사운드 신호들을 프로세싱하는 방법 및 시스템{A method and system for processing sound signals}
본 발명은 서라운드 좌측 채널(sound left channel) 및 서라운드 우측 채널(sound right channel)에 대한 사운드 신호들을 프로세싱하는 방법 및 시스템, 지연 관리 유닛(delay management unit), 가정용 엔터테인먼트 디바이스, 자동차 사운드 시스템 등과 같은 음향 시스템(acoustic system), 이러한 음향 시스템에 대한 믹싱 유닛(mixing unit), 및 사운드 시스템에 관한 것이다.
많은 사운드 신호 프로세싱 테크닉들은 특히 좌측 및 우측 채널 구성요소들로 구성되는 스테레오 사운드 채널들을 포함하는 음향 시스템들에 대해, 음향 시스템 내 확성기(loudspeaker)들을 사용하여 재생된 사운드의 품질을 향상시키기 위한 시도에 따라 개발되어 왔다. 그러한 음향 시스템들의 예들은 하이파이 시스템들(hi-fi systems), 영화 사운드 시스템들, 및 자동차 사운드 시스템들과 같은 가정용 음향 시스템들이며, 그것들 모두는 확성기들에 대해 사운드 입력 신호들을 제공하도록 사운드 채널들을 프로세싱한다. "확성기"는 일반적으로 사운드 입력 신호들을 청취가능한 음파들(sound waves)로 변환하는 물리적 디바이스 또는 "구동기(driver)", 즉 사운드 신호들에 의해 차례대로 활성화되는 전자석에 의해 진동하 게 되는 멤브레인(membrane)으로 이해된다. 단극 확성기들(monopole loudspeaker)이 사용될 때, 사운드는 확성기들의 방향으로부터 시작되는 것으로 보인다. 쌍극 확성기(dipole loudspeaker) 또는 구동기는 좁은 거리로 분리되는 반대 위상을 갖는 2개 소스들의 사운드를 포함한다. 쌍극 확성기는 모든 방향들로 동일하게 방출하지 않으므로, 그것의 방향성 패턴은 강한 사운드 방출을 표시하는 2개의 로브들(lobes)과 어떠한 사운드도 방출되지 않는 다른 방향들을 특징으로 한다. 이것은 함께 그룹화된 많은 구동기들로 구성되는 확성기에 의해 실현될 수 있다. 하나 이상의 확성기들은 "박스(box)" 내에 하우징될 수 있다. 다음에 있어서, 용어 "확성기"는 단일 구동기, 때때로 "어레이(array)"로 불리는 구동기들의 그룹으로 언급될 수 있다.
스테레오 사운드 신호들은 청취자의 좌측 및 우측에 보통 위치되는 확성기들에 의해 변환되므로, 그 사운드는 많든 적든 스피커의 좌측 및 우측 귀들로 향하게 된다.
몇 가지 음향 시스템들은 공간 주위의 다양한 위치들에 배치된 스피커들의 배열, 예로써 6개 확성기들까지 구현될 수 있는 베이스 신호들(bass signals)에 대한 서브우퍼(subwoofer), 2개의 전면 확성기들, 2개의 서라운드 확성기들, 및 중앙 확성기인 돌비 디지털 2.0(Dolby Digital 2.0) 또는 돌비 디지털 5.1(Dolby Digital 5.1)로부터 사운드를 내보냄으로써 보다 양호한 청취 경험을 전달하도록 시도한다. 이러한 시스템들의 단점은 요구되는 추가적인 확성기들이 청취자 뒤 멀리 배치되어야 한다는 것이다. 이것은 특히 청취자가 후위 확성기들(rear loudspeakers)에서 필요한 분리로 허용하기 위해 공간의 중간에 자신의 자리 배열을 배치할 수 없는 좁은 공간들에 대한 가정용 엔터테인먼트 시스템들에서 항상 가능하지는 않다. 더욱이, 이러한 확성기들은 어떠한 방식에 따라 증폭기에 접속되어야 하고, 그것은 보통 천정 또는 마루에 따른 보기 흉한 길이들의 케이블을 의미한다.
다른 음향 시스템들은 중앙 채널, 좌측 및 우측 전면 채널들과, 좌측 및 우측 서라운드 채널들을 생성하는 청취자의 전면에 쌍극 확성기 어레이들을 사용한다. 서라운드 채널들의 로브들은 측벽들에 반하여 향하게 되고, 사운드는 청취자를 향해 다시 반사된다. 쌍극 확성기의 속성들은 넓게 확산되는 사운드 재생을 제공하기 위해 공간 내 양호한 효과를 나타내도록 사용될 수 있다. 이러한 방식에 따라 재생된 사운드는 청취자에게 그가 사운드에 의해 둘러싸인 인상을 제공할 수 있다. 이러한 인상은 "스위트 스폿(sweet spot)"으로 알려진 제한된 영역 내에서 가장 강하다. 그 스위트 스폿 내에서, 청취자는 사운드가 주위 전체로부터 다가오는 인상을 제공받으므로, 그것이 확성기들로부터 직접 나오는 것으로 보이지 않는다. 그러나, 인식된 사운드의 품질은 스위트 스폿 밖에서 빠르게 감소하며, 컬러레이션(coloration) 및 왜곡(distortion)은 종종 스테레오 신호들의 서로 다른 구성요소들에 의해 트래블링되는(traveled) 거리에 따라 일정한 불일치(constant discrepancy)의 결과로 발생하는 좌측 및 우측 서라운드 채널 구성요소들의 간섭(interference)으로 인해 인식된다.
그러므로, 본 발명의 목적은 넓은 청취 영역 내에서 강화된 서라운드 사운드 인식을 제공하는 것이다.
이러한 결과를 위해, 본 발명은 서라운드 우측 및 서라운드 좌측 채널들의 신호들 사이의 계속적으로 변경되는 지연이 발생되는 서라운드 좌측 채널 및 서라운드 우측 채널에 대해 사운드 신호들을 프로세싱하는 방법을 제공한다. 서라운드 좌측 및 우측 채널들에서 상관성을 제거하도록 작용하는 지연은 주기적으로 변경될 수 있고, 그러한 경우에 그것은 수십 초와 같은 매우 느린 타임 스케일에 따라 발진할 수 있다. 마찬가지로, 그것은 랜덤 또는 의사 랜덤(pseudo-random) 성질을 가질 수 있다. 상관성 제거(decorrelation)는 강화된 서라운드 사운드 인식의 효과를 제공하며, 그 이유는 결과적인 "스위트 스폿"이 좁은 영역에 더 이상 제한되지 않으며 더 큰 영역에 걸쳐 확산되기 때문이다. 서라운드 신호들의 연속적인 상관성 제거는 청취자가 서라운드 신호들이 상관성 제거되지 않는 다른 시스템들에서 발생할 수 있는 희망하지 않는 모노 효과들(mono effects)에 시달리지 않는다는 것을 보장한다.
우측 및 좌측 채널들 사이에서 취해지는 서로 다른 신호가 추가하기 이전에 지연되는 다른 공통으로 알려진 방법들과 달리, 좌측 및 우측 서라운드 채널들이 보다 넓은 효과를 생성하기 위한 시도에 따라 독립적으로 서로 프로세싱되는 것이 본 발명의 요점이다.
이러한 방식에 따라 스테레오 사운드 채널의 좌측 및 우측 구성요소들이 강화된 서라운드 사운드 인식을 나타내기 때문에, 형용사 "강화된"은 서라운드 채널이나 다른 사운드 신호 프로세싱 단계들에서 지연의 다른 형태들과의 혼란을 피하기 위해 다음에서 그것의 좌측 및 우측 구성요소들을 언급할 때 사용될 수 있다.
서라운드 채널들에서 상관성을 제거함으로써 이러한 강화된 서라운드 사운드 인식을 달성하기 위해, 지연 관리 유닛은 스테레오 서라운드 채널의 서라운드 우측 채널 및 서라운드 좌측 채널의 신호들 사이에 연속적으로 변경되는 지연을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 연속적으로 변경되는 지연은 좌측 및 우측 서라운드 채널들의 신호 경로들로 가변적인 지연 유닛들을 삽입함으로써 생성될 수 있어 주기적으로 발진할 수 있거나, 마찬가지로 양호하게 랜덤 성질의 것일 수 있다. 지연 관리 유닛의 다른 요소들 및 가변적 지연 유닛들은 집적 회로들 및/또는 아날로그 회로 설계를 포함하는 회로의 형태에 따라 실현될 수 있거나, 디지털 신호 프로세싱 모듈들을 포함하는 소프트웨어를 사용하여 실현될 수 있다. 바람직하게는, 지연 관리 유닛은 소프트웨어 모듈들과 디지털 및/또는 아날로그 하드웨어 요소들의 가정 적절한 조합을 사용하여 구성될 수 있다.
종속 청구항들 및 계속되는 기술은 특히 본 발명의 유리한 실시예들 및 특징들을 개시하고 있다.
본 발명의 상대적으로 단순한 실시예에 있어서, 각각의 서라운드 신호는 다른 서라운드 신호와 관련하여 그것의 전체, 즉 그것의 전체적인 주파수 범위에 걸쳐 지연된다. 여기서, 전체 좌측 서라운드 채널은 전체 우측 서라운드 채널과 관련하여 지연된다.
좌측 및 우측 서라운드 채널들로 유입되는 변화하는 지연들이 특정한 때에 효과적으로 서로 다르다는 것을 보장하기 위해, 연속적으로 변화하는 지연은 좌측 및 우측 서라운드 채널들이 매번 상관성이 제거되도록 생성되는 것이 바람직하다. 이것은 요구되는 지연들을 철저히 계산하고 그것들이 일관되게 서로 다르다는 것을 보장하기 위해 그것을 모니터링함으로써 달성될 수 있다. 그러나, 본 발명의 양호한 비용 효율적인 실시예에 있어서, 좌측 서라운드 채널 및 우측 서라운드 채널은 다수의 주파수 대역들로 각각 분할되며, 각각의 서라운드 채널의 각각의 주파수 대역은 동일한 채널의 다른 주파수 대역들과 관련하여, 그리고 다른 채널의 대응하는 주파수 대역과 관련하여도 지연된다. 이러한 방식으로 구성요소 주파수 대역들로 채널들을 분할하고 서로 다른 양으로 각각의 주파수 대역을 지연시킴으로써, 보다 양호한 상관성 제거가 달성된다. 예를 들어, 각각의 서라운드 채널은 저, 중간, 및 고주파 대역들로 분할될 수 있다. 하나의 채널의 저주파 대역은 그에 따라 중간 주파수에 대해, 그리고 고주파 대역에 대해서도 지연되므로, 동일한 채널의 2개 주파수 대역들의 각각의 조합 사이의 지연이 서로 다르다. 게다가, 각각의 주파수 대역이 서로 다른 양으로 지연되기 때문에, 좌측 및 우측 서라운드 채널들의 주파수 대역들의 각각의 조합 사이의 지연들 또한 서로 다르다.
사운드 프로세싱 시스템의 서라운드 채널에 대한 강화된 좌측 및 우측 구성요소들을 생성하는 적절한 지연 관리 유닛은 좌측 서라운드 신호 및 우측 서라운드 신호에 대해 각각의 신호를 다수의 주파수 대역들로 분할하는 주파수 분할 장치, 및 좌측 및 우측 서라운드 채널들 사이에서 연속적으로 변화하는 지연을 산출하는 방식으로 가변적 지연 유닛들에 접속되는 제어 신호 출력들을 갖는 제어 신호 생성기를 포함하므로, 각각의 서라운드 신호의 각각의 주파수 대역은 그것 자신의 가변적 지연 유닛을 가지며, 그것 각각은 그것 자신의 제어 신호 입력에 의해 제어된다.
가변적 지연 유닛들을 제어하기 위해 사용되는 제어 신호들은 하드웨어 또는 소프트웨어에서 실현되는 전용 신호 소스(dedicated signal source)를 포함할 수 있는 제어 신호 생성기에 의해 생성되거나, 오디오 프로세싱 시스템에서 이미 나타나는 기존 신호를 사용할 수 있다. 이러한 신호는 본질적으로 주기적이거나, 마찬가지로 양호하게 랜덤 또는 의사 랜덤 신호일 수 있으며, 가변적 지연 유닛들 중 하나를 직접적으로 제어하기 위해 사용된다. 비용 효율적인 버전에 있어서, 제어 신호 생성기는 단지 최초 제어 신호에 대한 일련의 수정들을 실행함으로써 나머지 지연 유닛들에 대한 제어 신호들을 이끌어 내기 위해 사용되는 일련의 수정 요소들 및 하나의 신호 소스를 포함한다. 각각의 수정 요소의 출력은 다음 수정 요소로의 입력뿐만 아니라 제어 신호 입력으로 사용될 수 있으므로, 각각의 제어 신호는 나머지와 서로 다르다. 수정은 예를 들어, 두배로 하거나 1/2로 함으로써 제어 신호의 진폭을 증가 또는 감소시키는 단계를 포함할 수 있거나, 특정한 양의 시간 동안 그것을 지연시키기 위해 제어 신호를 위상 시프팅하는 단계를 포함할 수 있다.
원 제어 신호가 수정 요소들의 시퀀스에 의해 연속적인 단계들에 따라 변경되기 때문에, 각각의 결과 제어 신호들은 진폭 및 위상에 따른 나머지와 다르다. 이것은 각각의 가변적 지연 유닛이 독특한 제어 신호 입력을 갖는 것을 보장한다. 입력 제어 신호의 진폭은 시간의 값에 따라 해석되고, 예를 들어 제어 신호의 진폭이 더 높을수록 그것의 연관된 주파수 대역에 가변적 지연 유닛에 의해 적용되는 지연이 더 길어진다. 따라서, 각각의 채널, 또는 각각의 채널-좌측 및 우측-의 각각의 주파수 대역은 서로 다른 양으로 지연된다. 게다가, 원 제어 신호의 진폭이 일정하게 변하기 때문에, 각각의 수정된 제어 신호들의 진폭 또한 항상 변한다. 결과적으로, 주파수 대역들은 양들을 변화시킴으로써 서로에 관하여 연속적으로 지연된다.
본 발명에 따른 지연 관리 유닛은 사운드 신호들을 프로세싱하기 위해 사용되는 어떠한 사운드 프로세싱 시스템, 예를 들어 하이파이 시스템과 같은 가정용 엔터테인먼트 시스템 및/또는 TV 시스템, 스튜디오 시스템, 또는 자동차 음향 시스템과 같은 음향 시스템 내에 결합될 수 있다.
그러한 사운드 프로세싱 시스템을 포함하는 스튜디오 시스템은 예를 들어 라디오/TV 또는 레코딩 스튜디오 환경일 수 있고, 여기서 다양한 사운드 채널들에 대한 신호들이 라디오/TV 프로그램 또는 영화 사운드 트랙들에 대해 믹싱된다. 스튜디오 시스템은 나중의 사용을 위해 비디오와 같은 어떠한 반주용 트랙들과 함께 메모리 매체상에 강화된 서라운드 사운드 채널들을 결합하는 사운드 트랙, 예를 들어 영화 사운드 트랙 또는 단순한 음악을 저장하도록 사용될 수도 있다. 그러한 메모리 매체는 컴팩트 디스크(CD), 디지털 비디오 디스크(DVD), 비디오 카세트, 메모리 스틱, 하드 디스크 등일 수 있다. 사운드 트랙은 또한 예를 들어 페이-퍼-뷰(pay-per-view) 방식의 영화들에 대해 또는 온라인 음악 다운로딩 서비스를 위한 음악 사운드 트랙들에 대해 인터넷으로부터 다운로딩을 하는 적절한 수단에 저장될 수도 있다.
서라운드 사운드 신호들은 사운드 트랙 내에 강화된 서라운드 사운드를 결합하도록 다른 사운드 채널들과 믹싱하기 이전에, 본 발명에 따른 사운드 프로세싱 시스템의 지연 관리 유닛에서 프로세싱될 수 있다. 이러한 방식에 따라, 청취자는 강화된 서라운드 사운드 인식을 즐기기 위해 그러한 지연 관리 유닛을 포함하는 가정에서의 서라운드 프로세싱 시스템을 갖는 음향 시스템을 반드시 가질 필요는 없다. 심지어 상관성 제거된 서라운드 신호들을 사용하여 생성된 그러한 사운드 트랙이 CD, DVD 등으로부터 플레이되고, 본 발명에 따른 지연 관리 유닛을 또한 포함하는 사운드 프로세싱 시스템에 입력되는 경우조차, 서라운드 신호들은 제 2 상관성 제거에 효과적으로 적용되며, 이것은 재생되는 사운드의 품질에 어떠한 역효과들도 나타내지 않는다.
예를 들어, 가정 환경에서 강화된 서라운드 사운드를 생성하는 양호한 음향 시스템은 다수의 별개의 입력 사운드 채널들의 소스, 사운드 채널들을 프로세싱하기 위한 본 발명에 따른 사운드 프로세싱 시스템, 및 청취가능한 사운드로 프로세싱된 사운드 채널들을 변환하는 다수의 확성기들을 포함한다. 그러한 음향 시스템에 대한 사운드 채널 입력들은 모노 채널, 베이스 채널, 스테레오 전면 채널, 및 스테레오 서라운드 채널을 포함할 수 있고, 여기서 스테레오 채널들은 좌측 및 우측 신호들을 포함한다. 그 신호들은 확성기들을 구동하기 위해 사운드 신호들을 제공하는 방식에 따라 사운드 프로세싱 시스템에서 프로세싱 및 믹싱될 수 있다.
이러한 음향 시스템의 확성기들은 각각이 확성기들 어레이들을 포함하는 다수의 박스들에 걸쳐 분배될 수 있다. 예를 들어, 일반적인 배치에 있어서, 각각이 다수의 확성기 구동기들(확성기 어레이들)을 포함할 수 있는 좌측 및 우측 박스가 스테레오 채널들의 좌측 및 우측 구성요소들을 포함하는 사운드를 재생하기 위해 각각 사용되는 반면에, 단일 구동기를 포함하는 단일 서브우퍼 확성기(single subwoofer loudspeaker)는 베이스 사운드를 재생하기 위해 사용된다. 그러한 배열에 있어서, 서로 다른 채널들의 채널 구성요소들의 일부의 믹싱은 확성기 어레이들에 대한 어떠한 바람직한 쌍극 방향성을 달성하기 위해 수행된다. 이것을 달성하기 위해, 강화된 서라운드 채널은 다른 사운드 채널들, 예로써 중앙 채널과 좌측 및 우측 전면 채널들과 믹싱되며 다수의 확성기들로 그러한 방식에 따라 포워딩되므로, 청취 가능한 음파들로의 변환은 바람직한 방향의 배열을 통해 쌍극 확성기 로브들(dipole loudspeaker lobes)을 나타낸다. 예를 들어, 우측 사이드상의 확성기 어레이에 대한 입력 사운드 신호는 서라운드 스테레오 채널의 강화된 우측 채널 구성요소 및 중앙 채널을 통해 특별한 방식으로 전면 스테레오 채널의 우측 채널 구성요소를 믹싱함으로써 얻어질 수 있다. 마찬가지로, 좌측 사이드상의 확성기 어레이에 대한 사운드 신호는 서라운드 채널의 강화된 좌측 채널 구성요소 및 중앙 채널을 통해 특별한 방식으로 전면 스테레오 채널의 좌측 채널 구성요소를 믹싱함으로써 얻어질 수 있다. 이러한 방식으로 믹싱된 신호들은 하나 이상의 스테레오 채널의 구성요소들을 포함하므로, 이러한 신호들에 의해 구동되는 확성기 어레이들은 중앙 채널, 우측 및 좌측 전면 채널, 및 우측 및 좌측 서라운드 채널들에 대한 많은 서로 다른 로브들을 통해 바람직한 쌍극 행위를 나타낸다.
이러한 결과를 위해, 음향 시스템의 사운드 프로세싱 시스템은 사운드 출력 채널들을 제공하기 위해 입력 사운드 채널들을 믹싱하고, 쌍극 확성기 로브들의 바람직한 방향의 배열을 산출하기 위한 것과 같은 그러한 방식에 따라 확성기들로 믹싱 및 믹싱되지 않은 (베이스) 사운드 채널들을 포워딩하는 믹싱 유닛을 포함한다.
그러한 믹싱 유닛은 기존 사운드 시스템으로 삽입하기 위해 적절한 단일 유닛 또는 엔티티(entity)의 형태를 취할 수 있다. 상기 믹싱 유닛은 쌍극 확성기 로브들의 방향 배열을 산출하는 방식에 따라 사운드 출력 채널들을 제공하기 위해 사운드 채널들을 믹싱하는 수단뿐만 아니라, 사운드 채널들에 대한 라인 입력들 및 확성기들로 접속하기 위한 라인 출력들을 포함할 수 있다.
특히 양호한 실시예에 있어서, 상기 믹싱 유닛은 음향 시스템의 사용자가 사운드 채널들의 적어도 몇 가지에 대해 쌍극 확성기 로브들을 방향 지정하는 방식에 따라 서로에 관련하여 서로 다른 사운드 채널들을 지연시키도록 허용하기 위해 사용자 구성가능한 지연 배열을 포함한다. 이러한 결과를 위해, 사용자는 적절한 사용자 인터페이스에 의해 관련 데이터를 입력함으로써 사용자 및 확성기들의 상대적 포지션들에 관한 정보를 명시할 수 있다. 그에 따라, 이러한 정보는 확성기 로브들의 바람직한 방향성을 결과로 나타내기 위해 지연 배열에서 스케일 요소들 및 지연에 대한 적절한 값들과 같은 적절한 형태로 변환될 수 있다.
서라운드 우측 및 서라운드 좌측 신호들 사이에 연속적으로 변하는 지연을 유입시킴으로써 서라운드 사운드의 인식을 강화하는 목적들을 위한 본 발명에 따른 지연 관리 유닛은 이러한 믹싱 유닛에 포함될 수 있거나 자립형 유닛으로 믹싱 유닛에 우선할 수 있다.
그러한 사운드 프로세싱 시스템을 포함하는 음향 시스템 또는 본 발명에 따른 사운드 프로세싱 시스템은 소프트웨어 모듈들 또는 컴퓨터 프로그램 제품들을 구현함으로써 상기 기술된 사운드 신호 프로세싱 단계들의 일부를 수행할 수 있다. 그러한 컴퓨터 프로그램 제품은 가정용 하이파이 시스템, PC, 또는 레코딩 스튜디오 사운드 시스템 등등에서 발견될 수 있는 것과 같이, 프로그램 가능한 사운드 프로세싱 시스템의 메모리로 직접 로딩가능할 수 있다. 사운드 채널들을 프로세싱하고 서라운드 신호들로 가변적인 지연을 도입하는 모듈들 또는 유닛들의 일부는 그에 따라 컴퓨터 프로그램 모듈들의 형성에 따라 실현될 수 있다. 어떠한 요구되는 소프트웨어 또는 알고리즘들이 하드웨어 디바이스의 프로세서상에서 인코딩될 수 있기 때문에, 기존 사운드 프로세싱 시스템은 본 발명의 특징들로부터 이익을 얻도록 쉽게 적응될 수 있다. 대안적으로, 기술된 방식에 따라 사운드 채널들을 프로세싱하는 구성요소들은 하드웨어 모듈들을 사용하여 마찬가지로 실현될 수 있다.
본 발명의 다른 목적들 및 특징들은 첨부된 도면들과 관련하여 고려되는 다음의 세부적인 기술들로부터 명확해질 것이다. 그러나, 도면들이 본 발명의 제한들을 규정하지 않으며 예시의 목적들을 위해서만 디자인된다는 것을 이해해야 한다.
도 1은 청취자의 포지션을 향해 둘러싸인 벽들과 떨어져 서라운드 사운드의 반사의 경로 및 연관된 쌍극 로브들을 통한 확성기 배열을 도시하는 개략도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 음향 시스템의 개략도.
도 3은 베이스 방향 지정 모듈의 블록도.
도 4는 에너지 리밸런스 모듈의 블록도.
도 5는 전면/후면 크로스-오버 및 이퀄라이제이션의 블록도.
도 6은 중앙 크로스-오버 및 이퀄라이제이션의 블록도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 믹싱 유닛의 블록도.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 다양한 청취 포지션들을 통한 확성기 어레이를 도시한 개략도.
도 9a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 지연 관리 유닛의 블록도.
도 9b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 지연 관리 유닛을 도시한 블록도.
도 9c는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 지연 관리 유닛을 도시한 블록도.
도 10은 도 9b에 따른 지연 관리 유닛에서 지연 유닛들에 대한 제어 신호들의 그래프들을 도시한 도면.
도 11a, 도 11b, 도 11c, 도 11d, 및 도 11e는 본 발명의 실시예들에 따른 확성기 배열들을 도시한 개략도들.
도 12는 스튜디오 사운드 시스템의 블록도.
도면들의 기술 전체에 걸쳐, 소문자의 참조 문자 "L"은 스테레오 사운드 채널의 좌측 구성요소를 표기하며, 소문자의 참조 문자 "R"은 우측 구성요소를 표기한다. 도면들 전체에 걸쳐 유사한 번호들은 유사한 구성요소들을 언급한다.
도 1은 상기로부터의 확성기 배열을 도시하며, 여기서 상기 배열은 확성기 들(L1, L2, L3, R1, R2, R3)을 포함하는 확성기 박스들(20, 21)을 포함한다. 예시의 목적들을 위해, 확성기 어레이들의 쌍극 로브들(DL1, DL2, DL3, DL4, DL5, DL6)은 또한 도면에 도시되어 있다. 적절한 믹싱 테크닉들을 적용함으로써, 스피커들(L1, L2, L3, R1, R2, R3)의 쌍극 로브들(DL1, DL2, DL3, DL4, DL5, DL6)은 사운드 인식의 품질에 영향을 주기 위해 청취자(13)로부터 떨어져서 또는 그를 향해 지향될 수 있다. 반대로, 후면 서라운드 로브들(DL1, DL6, L1, R3)은 음파들이 청취자(13)를 향해 직접적으로 트래블링하지 않고, 오히려 서라운딩 벽들(14a, 14b, 14c)에 부딪쳐 돌아와서 그 결과적인 분산 및 반사가 모든 주위로부터 들어오는 사운드의 인상을 제공하는 확산 사운드 효과를 생성하도록 공간의 서라운딩 벽들(14a, 14b, 14c)을 향하여 청취자(13)로부터 떨어져 유도된다.
도 2는 가정에서 사용하기 위한 하이파이 시스템, 자동차, 극장 등등에서 발견될 수 있는 것과 같은 스테레오 사운드 재생을 위한 음향 시스템(3)을 도시하고 있다. 케이블 또는 위성과 같은 외부 소스나 튜너, VCR, DVD, CD-ROM, 영화 사운드 트랙 등등과 같은 내부 소스로부터 시작할 수 있는 서로 다른 사운드 채널들(F, S, C, B)의 입력 신호들은 확성기 배열(20, 21, 22)에서 청취 가능한 사운드로 변환되기 이전에 증폭기들(15, 16, 17, 18)에 의해 증폭되는 수정된 출력 사운드 채널들(A1, A2, A3, A4)을 제공하도록 사운드 프로세싱 시스템(2)에 의해 프로세싱된다. 입력 사운드 채널들은 전형적으로 스테레오 채널들(F, S), 중앙 모노 채널(C), 및 베이스 채널(B)을 포함한다. 스테레오 채널들은 차례로 좌측(FL, SL), 및 우측(FR, SR) 구성요소들을 포함하는 전면(F) 및 후면 서라운드(S) 채널들이다.
도 2에서는 다양한 명확한 프로세싱 단계들(8, 9, 10, 11, 4)이 도시되어 있다.
도 3은 크로스 오버 및 베이스 관리에 대한 제 1 단계(8)가 도시되어 있고, 여기서 몇 가지 프로세싱은 증폭기(18)의 오버로딩이 발생하지 않는다는 것을 보장하는 동안 저주파수들이 요구되는 바에 따라 상승되는 서브우퍼(22)에 할당되는 증폭기(18)로 입력하기 위해 최적의 저주파 또는 베이스 신호(A4)를 얻도록 입력 채널들(F, B, C, B)의 신호들에 대해 수행된다. 우선, 모든 채널들(FL, FR, SR, SL, C, B)의 입력 신호들은 클립핑을 피하기 위해 블록들(801 내지 806)에서 스케일링된다. 베이스 채널과는 별도로, 모든 주요 채널들은 합산 블록(810)에서 함께 합산된다. 합산의 결과는 저역 필터(811)로 포워딩되며, 그의 출력은 합산 블록(812)에서 스케일링된 베이스 신호와 함께 합산된다. 다음의 대역 통과 필터(813)는 서브우퍼(22)의 튜닝 주파수 아래 주파수들을 차단하기 위해 사용된다. 베이스 신호들은 베이스 자동 레벨 제어기(ALC)(814)에 의해 추가로 강화되며, 그의 파라미터들은 사용될 서브우퍼(22)에 적절하게 선택된다. 베이스 ALC의 출력(A4)은 증폭 이전에 어떠한 추가적인 프로세싱도 요구하지 않는다. 대역 통과 필터(813) 및 베이스 ALC(814)는 아날로그 회로 설계에 따라 구현될 수 있다.
도 2의 사운드 프로세싱 시스템의 다음 단계는 도 4에 상세히 도시된 에너지 리밸런스 블록(9)이다. 서라운드 채널(S)의 레벨은 최대 서라운드 경험을 청취자에게 제공하기 위해 전면 채널(F)의 레벨에 비례하여 상승된다. 이러한 결과를 위해, 전면 채널(F)의 좌측 및 우측 구성요소들(FL, FR)은 스케일링 블록(900)에 따라 스케일링되어 대역 통과 필터(901)에 포워딩된다. 결과 신호의 평균은 평균 계산 블록(903)에서 계산된다. 마찬가지로, 서라운드 채널(S)의 좌측 및 우측 구성요소들(SL, SR)은 스케일링 블록(903)에서 스케일링되어 대역 통과 필터(904)로 포워딩되며, 그 후에 결과 신호의 평균은 평균 계산 블록(904)에서 계산된다. 전면 채널(F)에 대한 평균 계산 블록(903)의 출력은 2개의 채널들에 대해 에너지 지수를 제공하기 위해 서라운드 채널(S)에 대한 블록(904)의 출력에 의해 나눠진다. 이것은 그 후에 포화 필터(907)를 통해 우선적으로 통과되며, 그 다음으로 원치 않는 더 높은 주파수들을 제거하기 위해 저역 필터(908)를 통해 통과된다. 그 후에, 저역 필터의 출력은 서라운드 채널(S)의 수정된 출력 신호를 제공하기 위해 입력 서라운드 채널(S)의 레벨을 스케일링하도록 사용된다. 에너지 리밸런스 블록(9)에서 프로세싱 단계들에 대한 파라미터들은 서라운드 채널(S)의 출력 신호의 결과적인 에너지 레벨이 절대로 전면 채널(F)의 에너지 레벨을 초과하지 않도록 신중하게 선택된다. 이러한 방식에 따라, 최초 사운드 신호들의 믹싱이 고려된다.
도 2로 돌아가서, 전면(F), 서라운드(S), 및 중앙(C) 채널들의 추가적인 일부의 프로세싱은 크로스 오버 및 이퀄라이제이션 블록들(10, 11)에서 수행되며, 그 것은 도 5 및 도 6 각각에서 보다 상세히 알 수 있다. 이러한 블록들은 확성기들의 쌍극 특징들로 인해 필요한 이퀄라이제이션을 구현한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 전면 채널(F)은 스캐일링 블록(923)에서 스케일링하기 이전과 전면 채널(F)의 수정된 출력 신호를 제공하기 위해 셀빙 필터(shelving filter)(924)에 의해 계속해서 필터링하기 이전에 고역 필터(920) 및 2개의 바이 쿼드 필터들(bi-quad filters)(921)를 통해 통과된다. 마찬가지로, 후면 서라운드 채널(S)은 서라운드 채널(S)의 수정된 출력 신호를 제공하도록 이득 블록(932)에 의해 증폭되기 이전에 고역 필터(930) 및 계속되는 바이 쿼드 필터(931)에서 필터링된다. 유사한 프로세싱은 크로스 오버 및 이퀄라이제이션 블록(11)에서 중앙 채널(C)에 대해 수행되고, 여기서 입력 중앙 채널(C)은 우선적으로 스케일링 블록(941)에서 스케일링되기 이전과 중앙 채널(C)의 수정된 출력 신호를 제공하도록 셀빙 필터(shelving filter; 942)에서 계속해서 필터링되기 이전에 고역 필터(940)로 통과된다. 도 5 및 도 6에서 기술되는 필터 블록들의 일부는 고역 필터들(920, 930, 940) 및 스케일링 필터들(924, 942)과 같은 아날로그 회로 설계에 따라 구현될 수 있다.
도 2의 사운드 프로세싱 시스템의 마지막 단계는 도 7에 상세히 도시된 믹싱 유닛(4)이다. 믹싱 유닛(4)의 목적은 확성기 어레이들에서 바람직한 음향 방향성을 달성하도록 증폭기들(15, 16, 17)에 대해 사운드 출력 신호들(A1, A2, A3)을 제공하기 위해 특별한 방식에 따라 라인 입력들(100, 200, 300)에 도달하는 사운드 채널들(F, S, C)을 믹싱하기 위한 것이다. 전면 및 서라운드 채널들(F, S)은 그것들의 좌측 및 우측 구성요소들(FL, FR, SL, SR)로 분리된다. 서라운드 채널(S)의 좌측 및 우측 구성요소들(SL, SR)은 지연 관리 유닛(1)에서 우선적으로 프로세싱되며, 그것이 본질적으로 본 발명의 핵심이기 때문에 이하 보다 상세히 몇 가지 도면들의 도움을 통해 기술된다. 지연 관리 유닛(1)의 좌측 및 우측 서라운드 채널들(SL, SR)의 출력 신호들은 사용자 구성가능한 지연 장치(5)에 의해 다른 사운드 채널들(FL, FR, SL, SR, C)에 따라 프로세싱된다.
사용자 인터페이스(7)에 따라 사용자에 의해 구성될 수 있는 사용자 구성가능한 지연 장치(5)는 서로 다른 채널들(FR, FL, SR, SL, C)의 입력 신호들의 각각에 대한 프로세싱 유닛들의 체인을 포함한다. 각각의 사운드 채널(FR, FL, SR, SL, C)은 지연 요소(501, 502, 503, 504, 505)와, 스케일링 요소(511, 512, 513, 514, 515)와, 필터(521, 522, 523, 524, 525)를 통해 통과된다. 지연 요소들(501, 502, 503)은 서라운드(SR, SL)의 신호들을 프로세싱하는데 지연 관리 유닛(1)에 의해 요구되는 추가적인 시간에 대해 보상하도록 구성된다. 지연 요소들(501, 502, 503, 504, 505) 및 스케일 요소들(511, 512, 513, 514, 515)을 제어하기 위해 청취자(13)에 의해 명시되는 파라미터들은 확성기 쌍극 로브들(DL1, DL2, DL3, DL4, DL5, DL6)의 방향성의 각도에 영향을 미친다.
사용자 구성가능한 지연 장치(5)의 출력들은 그것의 라인 출력들(101, 201, 301)에서 믹싱 유닛(4)을 떠나는 요구되는 출력 채널들(A1, A2, A3)을 제공하도록 특별한 방식에 따라 함께 그것들을 합산 및 감산함으로써 믹싱된다. 예시적으로, 후면 서라운드 채널(SR)로부터 얻어지는 출력 신호(584)는 합산 요소(531)에서 전면 우측 채널(FR)의 신호와 결합된다. 그 결과는 요소(551)에 의해 인버팅되어 서라운드 확성기들(L1, R3)에 할당되는 증폭기(15)에 대해 출력 채널(A1)의 구성요소(A1,2)를 제공하도록 요소(532)에 의해 중앙 채널(C)의 지연된 신호(585)로부터 감산된다. 출력 채널(A1)의 다른 구성요소(A1,1)는 합산 요소(533)에서 전면 우측 채널 구성요소(FR)의 지연된 신호에 우측 서라운드 채널 구성요소(SR)의 신호를 추가함으로써 얻어진다.
전면 확성기들(L2, R2)로 할당되는 증폭기(16)에 대한 출력 채널(A2)은 유사한 방식에 따라 얻어진다. 출력 채널(A3)은 입력(C)을 단지 인버팅함으로써 얻어지며, 그 이유는 중앙 확성기들에 대한 쌍극 로브들(DL3, DL4)을 생성하도록 사용되는 확성기들(L3, R1)에 대한 신호들이 다른 사운드 채널들로부터 어떠한 기여들도 요구하지 않기 때문이다.
도 8은 청취자가 선택할 수 있는 다수의 포지션 열들(P1, P2, P3)을 도시하고 있다. 이러한 예에서, 확성기들(20, 21)은 청취자 앞에 놓인다. 그 청취자는 예를 들어 포지션 열(P2)에 따라 앉도록 선택할 수 있다. 양호한 포지션 열의 선택은 공 간의 차원들에 의해 지배될 수 있거나, 말하자면 P3 대신에 P2에 청취자가 단순히 앉기 원할 수 있다. 바람직한 포지션 열(P2)을 향해 확성기 쌍극 로브들을 지향시키기 위해, 청취자는 사용자 인터페이스(7)에 의해 바람직한 포지션 열(P2) 및 확성기(20, 21) 배치에 관한 필요한 정보를 입력한다. 확성기 박스들(20, 21) 사이의 거리(d)와 거리(d)에 평균인 중간치(m)에 의해 제공되는 거리를 명시하는 것이 충분하다. 사용자 구성가능한 지연 장치(5)의 스케일 요소들 및 지연에 대한 대응하는 파라미터들은 청취자(13)의 배치의 각도(θ2)를 계산하는 사용자 인터페이스(7)와 쌍극 확성기 로브들에 대해 방향성의 결과적인 각도들에 의해 결정된다. 일단 청취자가 이러한 방식에 따라 자신의 포지션을 명시하면, 그 사람은 열에 따라 어떠한 포인트에서 강화된 서라운드 사운드 인식을 즐길 수 있다. 명시된 포지션 열에 따라 위치된 다른 청취자들 또한 강화된 서라운드 사운드를 인식할 수 있다.
강화된 서라운드 사운드는 믹싱 유닛(4)에서 다른 사운드 채널들과 믹싱하기 이전에 전용 지연 관리 유닛(1)에서 단일한 후면 서라운드 채널(S)을 프로세싱하여 발생된다. 많은 방식들에 따라 실현될 수 있는 이러한 지연 관리 유닛(1)은 도 9a, 도 9b, 및 도 9c에 상세히 기술되어 있다. 지연 관리 유닛(1)의 목적은 연속적으로 변하는 방식에 따라 서로와 관련하여 구성요소들(SR, SL)을 지연시킴으로써 가능한 한 많이 그 서라운드 채널(S)의 좌측 및 우측 구성요소들(SR, SL)을 상관 제거하기 위한 것이다.
도 9a는 가장 단순한 변형을 도시하며, 여기서 스테레오 서라운드 채널(S)의 좌측 및 우측 구성요소들(SL, SR)의 신호들은 지연 구성요소들(D1, D2)을 분리시킴으로써 지연된다. 지연 요소들(D1, D2)과 함께 제어 신호 생성기(6)를 포함하는 신호 소스(G)는 제어 신호(C1)를 공급한다. 여기서, 제어 신호(C1)는 대칭적 램프 웨이브(ramp wave)의 형태에 따르며, 그 이유는 그러한 파형이 발생하기 쉽기 때문이다. 상기 신호 생성기는 또한 어떠한 다른 주기적 신호, 예를 들어 사인 또는 코사인 파형을 생성할 수 있다. 지연 요소(D1)는 지연 값에 따라 제어 신호(C1)의 진폭을 해석하며, 적절한 길이의 시간에 의해 구성요소(SL)의 신호를 지연시킨다. 제어 신호(C1)의 최대 진폭은 최대 지연, 이러한 경우에 3000 샘플들에 대응하며, 최소 진폭은 전혀 지연에 대응하지 않는다.
제어 신호(C1)는 제 2 제어 신호(C2)를 제공하도록 수정자 요소(M1)에 의해 수정된다. 수정은 본질적으로 항상 C1과 서로 다른 제어 신호(C2)를 제공하기 위해 제어 신호(C1)를 스케일링 및/또는 시프팅하는 단계를 포함한다. 지연 요소(D2)는 시간의 값에 따라 수정된 제어 신호(C2)의 진폭을 해석하며, 따라서 우측 채널(SR)의 신호를 지연시킨다.
지연들이 항상 서로 다른 모든 의도들 및 목적들에 따르기 때문에, 그에 따라 스테레오 사운드 채널(S)의 좌측 및 우측 구성요소들(SL, SR)이 상관 제거된다. 신호 생성기(G)에 의해 생성된 파형의 주기는 이러한 경우에 50s로 매우 커서, 청취자가 정적 포인트로부터 시작하는 것과 같이 서라운드 사운드를 결코 인식하지 않는다는 것을 보장하는 지연이 느리게 발진한다. 청취자가 위치될 때마다, 그 사람은 시간의 어떠한 경과에 걸쳐 또 다른 지점에서 위치된 사람과 마찬가지로 동일한 평균 서라운드 인식을 느낄 것이다. 따라서, 청취 경험들이 가장 유쾌한 "스위트 스폿"이 더 큰 영역에 걸쳐 효과적으로 확산된다. 이것은 한 명 이상의 청취자가 최적의 청취 경험을 즐길 수 있다는 것을 의미한다.
좌측 및 우측 스테레오 사운드 채널 구성요소들(SL, SR)의 개별적 주파수 대역들을 상관 제거함으로써, 보다 양호한 청취 경험이 제공될 수 있다. 도 9b는 각각의 서라운드 신호 구성요소(SL, SR)가 고역 및 저역 필터(F1, F2, F'1, F'2)를 통해 연결되어, 그에 따라 각각의 신호 구성요소(SL, SR)를 대응하는 주파수 대역들(B1, B2, B'1, B'2)로 분할하는 지연 관리 유닛(1)을 도시하고 있다. 각각의 주파수 대역(B1, B2, B'1, B'2)은 대응하는 지연 요소(D1, D2, D'1, D'2)에 의해 결정되는 양에 의해 지연된다. 다시, 신호 생성기(G)는 램프 웨이브의 형태로 제어 신호(C1)를 공급하도록 사용된다. 다시, 제어 신호(C1)의 최대 진폭은 0의 진폭이 0 샘플들의 지연에 대응하는 동안, 이러한 경우에 1500 샘플들인 최대 지연에 대응한다. 제어 신호는 각각의 지연 요소들에 대해 별개의 제어 신호(C1, C2, C'1, C'2)를 제공하는 일 련의 수정자들(M1, M2, M3)을 통해 통과한다.
제어 신호가 수정되는 범위는 도 10에 도시되어 있으며, 이것은 신호 생성기(G)의 출력들(C1, C2, C'1, C'2) 및 수정자 요소들(M1, M2, M3)을 도시하고 있다. 신호 소스(G)의 출력은 1500 샘플들의 최대 지연을 제공하기 위해 D1에 의해 해석되는 진폭(τ1) 및 50s의 주기를 갖는 대칭적 램프 웨이브(C1)이다. 수정자 요소(M1)는 제어 신호(C2)를 제공하도록 그것을 두 배로 하여 제어 신호(C1)를 수정하며, 그것의 진폭(τ2)은 3000 샘플들의 대응하는 최대 지연을 제공하도록 지연 요소(D2)에 의해 해석된다. 수정자 요소(M2)는 차례로 제어 신호(C'2)를 제공하도록 위상 시프트를 유입하여 제어 신호(C2)를 수정한다. 제어 신호(C'2)의 진폭(τ'2)은 대응하는 지연 값을 제공하도록 지연 요소(D'2)에 의해 해석된다. 마지막 수정자(M3)는 제어 신호(C'1)를 제공하도록 제어 신호(C'2)의 진폭을 1/2로 하며, 그것의 진폭(τ'1)은 지연 요소(D'1)에 의해 해석된다. 따라서, 지연(τ1, τ2, τ'1, τ'2)의 4개의 서로 다른 값들은 서라운드 채널들(SL, SR)의 상관 제거된 스테레오 신호들을 제공하도록 재결합되는 주파수 대역들(B1, B2, B'1, B'2)에서 지연들을 유입하기 위해 지연 요소들(D1, D2, D'1, D'2)에 의해 사용된다. 이러한 예는 간단한 파형(C1)을 공급하도록 신호 소스(G)를 사용하여 이것을 다수의 서로 다른 제어 신호 들(C2, C'1, C'2)을 산출하기 위한 복잡하지 않은 방식에 따라 수정함으로써 서라운드 채널들(SL, SR)을 상관 제거하는 상대적으로 쉽고 비용 효과적인 방식을 설명하고 있다.
상관성 제거는 서라운드 채널들(SL, SR)을 보다 큰 수의 주파수 대역들로 분할하여 그에 따른 보다 큰 수의 제어 신호 수정자들 및 지연 요소들을 적용함으로써 보다 완벽하게 수행될 수 있다. 그러한 지연 관리 유닛의 예는 도 9c에 도시되어 있고, 여기서 각각의 서라운드 채널(SL, SR)은 주파수 대역들(F1, F2, ..., Fn, F'1, F'2, ..., F'n)을 제공하도록 적절한 대역 통과 필터들(B1, B2, ..., Bn, B'1, B'2, ..., B'n)에 의해 n 주파수 대역들로 분할된다. 이전 예들에서와 같이, 각각의 주파수 대역은 대응하는 제어 신호(C1, C2, ..., Cn, C'1, C'2, ..., C'n)에 의해 제어되는 전용 지연 요소(D1, D2, ..., Dn, D'1, D'2, ..., D'n)에 의해 지연된다. 신호 생성기(G)는 남아있는 제어 신호들이 수정자들(M1, M2, ..., Mn)에 의해 얻어지는 제어 신호(C1)를 공급한다. 지연 주파수 대역들은 서라운드 채널들(SL, SR)에 대해 상관 제거된 출력 신호들을 제공하도록 재결합된다. 이것이 상당히 보다 복잡한 예이기 때문에, 그러한 실현은 특히 고성능 디바이스들에서 보다 잘 들어맞는다.
청취 포지션에 대한 가능한 다수의 가능한 확성기 배열들이 도 11a, 도 11b, 도 11c, 도 11d, 및 도 11e에 도시되어 있다.
도 11a에서, 확성기 박스들(20, 21)은 청취자(13)의 전면과, 그의 좌측 및 우측에 위치된다. 박스들(20, 21)에서 확성기들에 의해 재생되는 사운드는 이러한 예에서 텔레비전 또는 하이파이 시스템과 같은 가정용 엔터테인먼트 디바이스(26)로부터 시작한다. 박스들(20, 21) 내 확성기들에 대해 사운드 신호들을 공급하는 음향 시스템은 가정용 엔터테인먼트 디바이스(26)에 결합될 수 있거나, 다른 곳에 위치될 수 있다. 신호들은 확성기 구동기들에 대해 쌍극 방향성을 제공하도록 음향 시스템에서 믹싱되므로, 서라운드 채널이 청취자의 좌측 및 우측으로 벽들(14a, 14b, 14c)을 향하여 유도되는 동안, 전면 및 중앙 채널들은 청취자(13)를 향해 유도된다. 그에 따라, 박스들(20, 21) 내 스피커들에 의해 생성되는 음파들은 청취자(13) 뒤의 벽(14c)을 향해 트래블링하는 방식으로 측벽들(14a, 14b)에 반사되며, 여기서 그것들이 이제 청취자(13)를 향해 트래블링하지 않도록 한번 더 반사된다.
도 11b에서, 확성기 박스들(20, 21)은 이러한 때에 청취자(13)의 좌측 및 우측 각각에 위치된다. 이러한 예에서, 가정용 엔터테인먼트 디바이스(26)는 확성기(22), 예를 들어 베이스 신호들에 대한 서브우퍼를 포함한다. 서브우퍼(22)로부터 생성된 사운드는 청취자(13)를 향해 직접적으로 트래블링한다. 전면 및 중앙 채널들을 포함하는 박스들(20, 21) 내 확성기들에 의해 생성된 사운드는 청취자(13) 전면의 벽(14a)을 향해 유도되고, 여기서 음파들은 청취자(13)로 다시 트래블링하기 이전에 반사된다. 마찬가지로, 서라운드 채널을 포함하는 박스들(20, 21) 내 확성 기들에 의해 생성된 사운드는 청취자(13) 뒤의 벽(14b)을 향해 유도되며, 여기서 음파들은 청취자(13)에 도달하기 이전에 반사된다.
도 11c에 있어서, 2개의 박스들(20, 21) 내 확성기들은 청취자(13)의 좌측 및 우측으로 벽들(14a, 14b)을 향해 사운드를 유도한다. 박스(20) 내 구동기들은 벽들(14a, 14b)을 향해 전면 및 중앙 채널들을 포함하는 사운드를 유도하며, 여기서 그것은 청취자(13)를 향해 다시 트래블링하기 이전에 반사된다. 동일한 방식에 따라, 서라운드 채널을 사운드로 변환하도록 사용되고 청취자(13) 뒤에 위치되는 박스(21) 내 구동기들은 또한 측벽들(14a, 14b)을 향해 사운드 출력을 유도하며, 여기서 그것은 청취자(13)에 도달하기 이전에 반사된다.
단지 하나의 박스(23)를 사용하는 확성기 배열이 도 11d에 도시되어 있다. 여기서, 중앙, 전면, 및 서라운드 채널들을 사운드로 변환하도록 요구되는 모든 확성기들은 동일한 박스(23)에 하우징된다. 중앙 구동기는 청취자(13)를 향해 출력되는 베이스 사운드를 유도한다. 다른 구동기들은 그 사람의 좌측 및 우측으로부터 청취자(13)를 향해 전면 사운드 출력을 유도하고, 측벽들(14a, 14b)을 향해 서라운드 사운드 출력을 유도하며, 여기서 음파들은 청취자(13)에 도달하기 이전에 반사된다.
마지막 예는 청취자(13) 주위 모두에 배치되는 5개 확성기 박스들(20, 21, 22, 26, 27)의 배열을 도시하는 도 11e에서 제공된다. 여기서, 박스(22) 내 확성기 는 청취자(13)를 향해 베이스 채널 사운드를 유도한다. 박스들(20, 21) 내 구동기들은 그의 좌측 및 우측으로부터 청취자(13)를 향해 전면 및 중앙 채널 사운드를 유도한다. 청취자(13) 뒤에 위치되는 2개의 추가적인 박스들(26, 27)은 뒤로부터 청취자(13)를 향해 직접적으로 후면 또는 서라운드 사운드를 유도한다.
본 발명에 따른 방법에 의해 강화된 서라운드 사운드는 하이파이 또는 TV로부터 시작하는 서라운드 사운드 신호들에 대해 가정용 엔터테인먼트 내 음향 시스템에서 즉각적인 청취를 위해 생성될 수 있다. 대안적으로, 강화된 서라운드 사운드 신호들은 사운드 트랙에 대해 또는 메모리 저장 매체상에 저장하기에 적절한 형태로 변환하기 이전에 사운드 스튜디오 환경에서 유사하게 생성될 수 있다. 본 발명의 고려할 만한 장점은 심지어 청취자가 상기 기술된 바와 같은 지연 관리 유닛을 포함하는 음향 시스템이 소용없을 경우조차, 그 사람이 메모리 저장 매체로부터 플레이되는 사운드 신호들을 사용하여 그의 음향 시스템에 의해 재생되는 강화된 서라운드 사운드를 계속해서 즐길 수 있다는 것이다.
도 12는 이러한 경우에 사운드 스튜디오에서 강화된 서라운드 신호들을 생성하는 사운드 프로세싱 시스템(2')을 도시하고 있다. 사운드 입력 채널들(F, S, C, B)은 전면, 서라운드, 중앙, 및 베이스 사운드 채널들에 제공하기 위해 일반적 방식에 따라 레코딩된다. 그 레코딩은 예를 들어 영화 사운드 트랙일 수 있다. 서라운드 채널 신호들(SL, SR)은 레코딩 디바이스(28)에서 다른 채널들(F, C, B)를 통해 레코딩되는 서라운드 채널들(SL, SR)에 대해 사운드 출력 신호들을 제공하도록 본 발명에 따른 지연 관리 유닛(1)에서 프로세싱된다. 그에 따라, 돌비 디지털 5.1 등등과 같은 포맷일 수 있는 레코딩은 일반적으로 CD 롬, DVD, 비디오 테이프, 하드 디스크, 영화 릴(movie reel) 등과 같은 메모리 저장 매체(29)상에 저장될 수 있다. 메모리 저장 매체(29)는 예를 들어 인터넷 상점으로부터 레코딩의 다운로딩을 허용하도록 서버상에 포함될 수 있다. 그 후에, 레코딩은 가정용 엔터테인먼트 디바이스상에서 플레이될 수 있고, 여기서 사운드 채널들은 바람직한 방향성을 제공하도록 믹싱될 수 있다.
대안적으로, 강화된 사운드 신호들은 또한 저장을 위해 적절한 형태로 변환하기 이전에 가정용 음향 시스템에서 생성될 수 있다. 그 후에, 신호들은 예를 들어 DVD를 굽거나 비디오 카세트 테이프에 기록하여 메모리 저장 매체에 기록될 수 있다.
본 발명이 양호한 실시예들의 형태 및 그에 대한 변형들에 따라 개시되었을지라도, 많은 추가적인 수정들 및 변형들이 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않으며 그에서 구성될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 확성기 박스들의 수와 각각의 어레이에서 구동기들의 수는 음향 시스템이 사용되는 환경에 대한 큰 범위에 의존한다. 가정용 엔터테인먼트에 있어서, 예를 들어 자동차에서 확성기들이 일반적으로 운전석 또는 도어들에 위치되어, 그러한 음향 시스템에서 확성기의 선택이 관련 차원들에 의해 일반적으로 제한되는 반면에, 상대적으로 큰 수의 확성기들이 사용될 수 있다.
명확성을 위해, 본 명세서 전체에서 "하나"의 사용이 복수를 배제하지 않으 며, "포함하는"이 다른 단계들 또는 요소들을 배제하지 않는다는 것을 이해해야 한다. "유닛" 또는 "모듈"은 단일 엔티티로 명확하게 기술되지 않는 경우, 다수의 블록들 또는 디바이스들을 포함할 수 있다. 용어 "하드웨어"는 디지털 또는 아날로그 하드웨어일 수 있고, 보드들, 집적 회로들, 재고 모듈들, 주문형 모듈들 등등과 같은 어떠한 형태의 회로 설계들을 의미할 수 있다.

Claims (17)

  1. 서라운드 좌측 채널(SL) 및 서라운드 우측 채널(SR)에 대해 사운드 신호들을 프로세싱하는 방법에 있어서,
    상기 서라운드 우측 채널(SR) 및 상기 서라운드 좌측 채널(SL)의 결과 신호들 사이의 연속적으로 변하는 지연이 생성되고,
    상기 연속적으로 변하는 지연은, 상기 서라운드 좌측 채널(SL) 및 상기 서라운드 우측 채널(SR)의 신호들이 항상 상관성 제거되도록(decorrelated) 생성되는, 사운드 신호들 프로세싱 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 서라운드 좌측 채널(SL) 및 상기 서라운드 우측 채널(SR)은 각각 다수의 주파수 대역들(B1, B2, ..., Bn, B'1, B'2, ..., B'n)로 분할되며, 각각의 서라운드 채널(SR, SL)의 각각의 주파수 대역(B1, B2, ..., Bn, B'1, B'2, ..., B'n)은 동일한 채널(SR, SL)의 다른 주파수 대역들(B1, B2, ..., Bn, B'1, B'2, ..., B'n)과 관련하여, 그리고 또한 다른 채널(SL, SR)의 대응하는 주파수 대역(B'1, B'2, ..., B'n, B1, B2, ..., Bn)과 관련하여 지연되는, 사운드 신호들 프로세싱 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 서라운드 좌측 채널(SL) 및 상기 서라운드 우측 채널(SR)은 쌍극 확성기 로브들(dipole loudspeaker lobes)(DL1, DL2, DL3, DL4, DL5, DL6)의 방향 배열로 사운드 출력 신호들(A1, A2, A3, A4)을 생성하는 방식으로, 다른 사운드 채널들(FR, FL, C)과 함께 믹싱되어 다수의 확성기들(L1, L2, L3, R1, R2, R3)로 포워딩되는, 사운드 신호들 프로세싱 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    지연된 서라운드 채널들(SL, SR)은 나중의 사용을 위해 저장 매체 내에 연관된 사운드 채널들(FR, FL, C, B) 및 비디오 채널 중 적어도 하나와 함께 저장되는, 사운드 신호들 프로세싱 방법.
  6. 서라운드 우측 채널(SR) 및 서라운드 좌측 채널(SL)의 신호들 사이에 연속적으로 변하는 지연을 제공하기 위해 다수의 가변적인 지연 유닛들(D1, D2, ..., Dn, D'1, D'2, ..., D'n)을 갖는 스테레오 서라운드 채널(S)의 상기 서라운드 우측 채널(SR) 및 상기 서라운드 좌측 채널(SL)에 대한 지연 관리 유닛(1).
  7. 제 6 항에 있어서,
    각각의 서라운드 채널(SL, SR) 내 가변적 지연 유닛들(D1, D2, ..., Dn, D'1, D'2, ..., D'n)과, 연속적으로 변하는 지연을 생성하는 방식으로 상기 가변적인 지연 유닛들(D1, D2, ..., Dn, D'1, D'2, ..., D'n)에 접속되는 제어 신호 출력들(C1, C2, ..., Cn, C'1, C'2, ..., C'n)을 갖는 제어 신호 생성기(6)를 포함하는, 지연 관리 유닛(1).
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    - 상기 서라운드 좌측 채널(SL)에 대해 그리고 상기 서라운드 우측 채널(SR)에 대해 각각의 채널을 다수의 주파수 대역들(B1, B2, ..., Bn, B'1, B'2, ..., B'n)로 분할하기 위한 주파수 분할 장치;
    - 상기 서라운드 우측 채널(SR) 및 상기 서라운드 좌측 채널(SL)에서 서로 다른 주파수 대역들(B1, B2, ..., Bn, B'1, B'2, ..., B'n)에 대한 가변적 지연 유닛들(D1, D2, ..., Dn, D'1, D'2, ..., D'n); 및
    - 각각의 서라운드 채널(SL, SR)의 각각의 주파수 대역(B1, B2, ..., Bn, B'1, B'2, ..., B'n)을 동일한 채널(SL, SR)의 다른 주파수 대역들(B1, B2, ..., Bn, B'1, B'2, ..., B'n)과 관련하여, 그리고 다른 채널(SR, SL)의 대응하는 주파수 대역(B'1, B'2, ..., B'n, B1, B2, ..., Bn)과 관련하여 연속적으로 변하는 지연으로 지연시키는 방식으로 상기 가변적 지연들(D1, D2, ..., Dn, D'1, D'2, ..., D'n)을 제어하기 위해 제어 신호들(C1, C2, ..., Cn, C'1, C'2, ..., C'n)을 생성하기 위한 제어 신호 생성기(6)를 포함하는, 지연 관리 유닛(1).
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 제어 신호 생성기(6)는 상기 지연 유닛들(D1, D2, ..., Dn, D'1, D'2, ..., D'n)에 대해 제어 입력들(C1, C2, ..., Cn, C'1, C'2, ..., C'n)을 함께 제공하는 신호 수정자 장치(M1, M2, ..., Mn) 및 신호 소스(G)를 포함하는, 지연 관리 유닛(1).
  10. 제 6 항, 제 7 항, 또는 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 지연 관리 유닛(1)을 포함하는 사운드 프로세싱 시스템(2, 2').
  11. 음향 시스템(3)에 있어서,
    - 서라운드 좌측 채널(SL) 및 서라운드 우측 채널(SR)을 포함하는 다수의 별개의 사운드 채널들(F, S, C, B)의 소스;
    - 상기 사운드 채널들(F, S, C, B)을 프로세싱하기 위한 제 10 항에 따른 사운드 프로세싱 시스템(2); 및
    - 상기 프로세싱된 사운드 채널들(A1, A2, A3, A4)을 청취가능한 사운드로 변환하기 위한 다수의 확성기들(L1, L2, L3, R1, R2, R3)을 포함하는, 음향 시스템(3).
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 다수의 확성기들(L1, L2, L3, R1, R2, R3)은 어레이를 형성하도록 구성되고, 상기 사운드 프로세싱 시스템(2)은 상기 사운드 입력 채널들(F, S, C, B)에 대해 쌍극 확성기 로브들(DL1, DL2, DL3, DL4, DL5, DL6)의 방향 배열을 생성하는 방식으로 사운드 출력 채널들(A1, A2, A3, A4)을 제공하기 위해 사운드 입력 채널들(F, S, C)을 믹싱하고 상기 확성기들(L1, L2, L3, R1, R2, R3)로 사운드 출력 채널들(A1, A2, A3, A4)을 포워딩하기 위한 믹싱 유닛(4)을 포함하는, 음향 시스템(3).
  13. 서라운드 좌측 채널(SL) 및 서라운드 우측 채널(SR)을 포함하는 다수의 별개의 사운드 채널들(F, S, C)을 갖는 사운드 프로세싱 시스템(2)용 믹싱 유닛(4)에 있어서,
    - 상기 사운드 채널들(F, S, C)에 대한 라인 입력들(100, 200, 300);
    - 확성기들(L1, L2, L3, R1, R2, R3)로 접속하기 위한 라인 출력들(101, 201, 301);
    - 쌍극 확성기 로브들(DL1, DL2, DL3, DL4, DL5, DL6)의 방향 배열을 생성하는 방식으로 사운드 출력 채널들(A1, A2, A3)을 제공하기 위해 상기 사운드 채널들(F, S, C)을 믹싱하고, 상기 라인 출력들(101, 201, 301)로 상기 사운드 출력 채널들(A1, A2, A3)을 포워딩하는 수단; 및
    - 상기 서라운드 우측 채널(SR)과 상기 서라운드 좌측 채널(SL) 사이에 연속적으로 변하는 지연을 생성하기 위한 제 6 항, 제 7 항 또는 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 지연 관리 유닛(1)을 포함하는, 믹싱 유닛(4).
  14. 제 13 항에 있어서,
    지연 스케일 값들을 선택함으로써 사운드 채널들(FR, FL, SR, SL, C) 중 적어도 일부에 대해 쌍극 확성기 로브들(DL1, DL2, DL3, DL4, DL5, DL6)을 지향시키는 방식으로 서로 다른 사운드 채널들(FR, FL, SR, SL, C)의 신호들을 서로와 관련하여 지연하기 위한 사용자 구성가능한 지연 장치(5)를 포함하는, 믹싱 유닛(4).
  15. 제 10 항에 따른 사운드 프로세싱 시스템(2')을 포함하는 스튜디오 시스템.
  16. 삭제
  17. 삭제
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