KR101106681B1 - 양방향 디지털 변환 오디오 전송 시스템 - Google Patents

양방향 디지털 변환 오디오 전송 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명에서는 기존의 방송국, 무대, 공연장과 같은 집회장소에 사용되는 스피커관리시스템과 스피커시스템이 단방향전용 UTP(CAT5)케이블로만 연결되어 있어서, 단방향 통신만이 가능해, 스피커관리시스템을 통해 스피커시스템에서 발생되는 접속에러, 잡음발생위치 파악이 어려워, 설치전문가가 직접 연결잭을 점검해야 하므로 오디오 시스템 설치시간이 많이 걸리고, 무대상부에 설치된 메인스피커, 서브우퍼, 스테이지 스피커는 아날로그 오디오 원음 그대로 출력시키기 때문에, 잡음이 많이 발생되고 음질이 나빠서, 별도의 음원 필터링 장비가 구비되어야 하는 문제점을 개선하고자, 제1 디지털 신호변조모듈, 제1 오디오 컨트롤부, UTP케이블, 이더넷 스위치 허브, 제2 오디오 컨트롤부, 제2 디지털 신호변조모듈, 디지털 스피커모듈로 구성됨으로서, 방송실의 제1 디지털 신호변조모듈과 무대의 제2 디지털 신호변조모듈 사이의 디지털 음원을 양방향으로 전송시킬 수 있고, UTP 케이블 1라인 포설로 70%이상의 설치비용을 절감할 수 있으며, 제1,2 오디오 컨트롤부와 이더넷 스위치허브를 통해 음원 컨트롤이 유무선으로 가능해져, 네트워크 점검시스템을 할 수 있고, 무엇보다 무대상부에 설치된 메인스피커, 서브우퍼, 스테이지 스피커 내부에 디지털 수신모듈, 디지털 앰프를 내장하여 디지털 원음 그대로 출력시킬 수 있어, 오디오 신호 입력부터 출력까지 디지털 음원으로 전송이 가능하고 음원 손실이 없어, 양질의 음원을 출력시킬 수 있는 양방향 디지털 변환 오디오 전송 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

Description

양방향 디지털 변환 오디오 전송 시스템{THE SYSTEM OF TRANSMIT A DIGITAL AUDIO}
본 발명에서는 콘서트 현장, 방송국 무대, 공연장 무대, 강당, 극장 등과 같이 집회장소에 설치되어, 하나의 UTP 케이블을 통해 방송실의 제1 디지털 신호변조모듈과 무대의 제2 디지털 신호변조모듈 사이에서 양방향 디지털 음원 다중방식으로 전송시킬 수 있고, 무대상부에 설치된 메인스피커, 서브우퍼, 스테이지 스피커 내부에 디지털 수신모듈, 디지털 앰프를 내장하여 디지털 원음 그대로 출력시킬 수 있어, 오디오 신호 입력부터 출력까지 디지털 음원으로 전송이 가능하고 음원 손실이 없어, 양질의 음원을 출력시킬 수 있는 양방향 디지털 변환 오디오 전송 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 스피커는 전기신호를 진동판의 진동으로 바꾸어 공기에 소밀파를 발생시켜 음파를 복사하는 음향기기를 말하며, 이러한 스피커에는 전기신호를 전송하기 위한 관리시스템이 케이블로 연결되어 있다.
관리시스템은 스피커에 전용선인 오디오용 스피커 케이블을 연결하여 스피커에 아날로그 오디오 신호를 전송하는 방식이 사용되는데, 관리시스템은 발생시킨 음원을 앰프(프리앰프, 파워앰프)를 통해 증폭한 후 스피커에 전달한다.
즉, 다양한 음원을 전압에 의해 통제가능한 프리앰프를 통해 일차적으로 제어하고 고전력을 발생시키는 파워앰프를 통해 스피커를 구동시킬 수 있는 출력으로 변환하여 스피커에 전송한다.
그런데, 종래에는 원격지에 설치된 여러 개의 스피커를 하나의 관리시스템으로 제어하고자 하는 경우에 메인선로에서 해당 스피커로 개별적인 오디오용 스피커 케이블을 포설하여야 하였다.
하지만, 이는 오디오용 케이블 포설에 따른 잡음이 발생하고 스피커의 개수에 따라 케이블의 설치비용이 증가함은 물론이고, 유지보수가 어렵고 선로가 복잡해지며 이동성에 약한 문제점이 있었다.
이러한, 문제점을 해결하기 위해, 국내등록특허공보 제10-0512473호에서는 스피커관리 소프트웨어, 오디오신호 처리부, 오디오데이터 전송부, 스피커관리시스템, 오디오데이터 처리부, 앰프, 상기 앰프에 의해 증폭된 오디오신호를 오디오원음으로 재생하는 스피커, 컨트롤러가 구비되는 스피커시스템으로 구성되는 네트워크 스피커 시스템에 있어서, 상기 오디오신호는 MP3방식에 의해 압축 및 재생되며, 스피커시스템을 제어하기 위한 제어신호를 포함하고, 상기 스피커관리시스템과 스피커시스템은 서로 UTP(CAT5)케이블로 연결되는 네트워크 오디오 스피커 시스템이 제시된 바 있으나,
이는 스피커관리시스템과 스피커시스템이 단방향전용 UTP(CAT5)케이블로만 연결되어 있어서, 단방향 통신만이 가능해, 스피커관리시스템을 통해 스피커시스템에서 발생되는 접속에러, 잡음발생위치 파악이 어려워, 설치전문가가 직접 연결잭을 점검해야 하므로 오디오 시스템 설치시간이 많이 걸리는 문제점이 있었다.
또한, 무대상부에 설치된 메인스피커, 서브우퍼, 스테이지 스피커는 아날로그 오디오 원음 그대로 출력시키기 때문에, 잡음이 많이 발생되고 음질이 나빠서, 별도의 음원 필터링 장비가 구비되어야 하는 문제점이 있었다.
국내등록특허공보 제10-0512473호
상기의 문제점을 해결하기 위해 본 발명에서는 방송실의 제1 디지털 신호변조모듈과 무대의 제2 디지털 신호변조모듈 사이의 디지털 음원을 양방향으로 전송시킬 수 있고, 제1,2 오디오 컨트롤부와 이더넷 스위치허브를 통해 음원 컨트롤이 유무선으로 가능해져, 네트워크 점검시스템을 할 수 있으며, 무엇보다 무대상부에 설치된 메인스피커, 서브우퍼, 스테이지 스피커 내부에 디지털 수신모듈, 디지털 앰프를 내장하여 디지털 원음 그대로 출력시킬 수 있어, 오디오 신호 입력부터 출력까지 디지털 음원으로 전송이 가능하고 음원 손실이 없어, 양질의 음원을 출력시킬 수 있는 양방향 디지털 변환 오디오 전송 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 양방향 디지털 변환 오디오 전송 시스템은
방송실의 제1 음향기기 일측에 위치되어 제1 음향기기로부터 전송된 아날로그 신호(미디어, 오디오신호)를 디지털 신호로 변환한 후 ID를 설정하고, 변조된 디지털신호를 복수개의 채널로 UPT 케이블 1회선에 1:1 전송시키고, 제1 오디오 컨트롤부의 제어를 통해 송신모드 또는 수신모드로 변환되어 무대 상부의 제2 디지털 신호변조모듈 사이의 디지털 음원 전송을 양방향으로 통신하는 제1 디지털 신호변조모듈(100)과,
제1 디지털 신호변조모듈 일측에 연결되어 방송실의 제1 음향기기로부터 전송된 아날로그 신호(미디어, 오디오신호)의 주파수, 음색, 음압을 제어하고, 방송실의 제1 디지털 신호변조모듈과 무대 상부의 제2 디지털 신호변조모듈 사이의 디지털 음원 송수신시, 제1 디지털 신호변조모듈을 송신모드 또는 수신모드로 변환시키는 제1 오디오 컨트롤부(200)와,
제1 디지털 신호변조모듈의 UTP케이블 접속부에 접속되고, 무대 상부의 이더넷 스위치 허브와 접속되어, 1회선으로 방송실의 제1 디지털 신호변조모듈과 무대의 제2 디지털 신호변조모듈 사이의 디지털 음원을 양방향으로 전송시키는 UTP케이블(300)과,
UTP케이블 타측과 연결되고, 제2 오디오 컨트롤부와 연결되며, 제2 디지털 신호변조모듈과 연결되어, UTP 케이블을 통해 입력된 디지털 음원을 디지털 스피커모듈로 분배시키고, 제2 디지털 신호변조모듈을 통해 디지털로 변환된 제2 음향기기의 음원을 UTP 케이블을 통해 제1 디지털 신호변조모듈로 출력시키는 이더넷 스위치 허브(400)와,
이더넷 스위치 허브 일측에 연결되어 무대상부의 제2 음향기기로부터 전송된 아날로그 신호(미디어, 오디오신호)의 주파수, 음색, 음압을 제어하고, 무대 상부의 제2 디지털 신호변조모듈과 방송실의 제1 디지털 신호변조모듈 사이의 디지털 음원 송수신시, 제2 디지털 신호변조모듈을 송신모드 또는 수신모드로 변환시키는 제2 오디오 컨트롤부(500)와,
이더넷 스위치 허브 타측에 연결되어, 무대 상부의 제2 음향기기로부터 전송된 아날로그 신호(미디어, 오디오신호)를 디지털 신호로 변환한 후 ID를 설정하고, 변조된 디지털신호를 복수개의 채널로 UPT 케이블 1회선에 1:1 전송시키고, 제2 오디오 컨트롤부의 제어를 통해 송신모드 또는 수신모드로 변환되어 방송실의 제1 디지털 신호변조모듈 사이의 디지털 음원 전송을 양방향으로 통신하는 제2 디지털 신호변조모듈(600)과,
이더넷 스위치 허브 타측에 연결되어, 제1 디지털 신호변조모듈로부터 송신된 디지털 음원을 수신받아 아날로그 오디오신호로 변조시키고, 증폭시킨 후, 무대 상부의 좌측, 우측, 중앙에 설치된 스피커로 출력시키는 디지털 스피커모듈(700)로 구성됨으로서 달성된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 방송실의 제1 디지털 신호변조모듈과 무대의 제2 디지털 신호변조모듈 사이의 디지털 음원을 양방향으로 전송시킬 수 있고, UTP 케이블 1라인 포설로 인해 70%이상의 설치비용 및 보수비용을 절감할 수 있으며, 제1,2 오디오 컨트롤부와 이더넷 스위치허브를 통해 음원 컨트롤이 유무선으로 가능해져, 네트워크 점검시스템을 할 수 있어, 설치시간을 단축시킬 수 있고, 무엇보다 무대상부에 설치된 메인스피커, 서브우퍼, 스테이지 스피커 내부에 디지털 수신모듈, 디지털 앰프를 내장하여 디지털 원음 그대로 출력시킬 수 있어, 오디오 신호 입력부터 출력까지 디지털 음원으로 전송이 가능하고 음원 손실이 없어, 양질의 음원을 출력시킬 수 있는 좋은 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 양방향 디지털 변환 오디오 전송 시스템(1)의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 2는 본 발명에 따른 제1 디지털 신호변조모듈(100)의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 3은 본 발명에 따른 제2 디지털 신호변조모듈(600)의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 4는 본 발명에 따른 제1 디지털 신호변조모듈(100)와 제2 디지털 신호변조모듈(600)의 전면 구성요소를 도시한 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 제1 디지털 신호변조모듈(100)의 후면 구성요소를 도시한 사시도,
도 6은 본 발명에 따른 제2 디지털 신호변조모듈(600)의 후면 구성요소를 도시한 사시도,
도 7은 본 발명에 따른 디지털 스피커모듈(700)의 내부 구성요소를 도시한 블럭도,
도 8은 본 발명에 따른 제1 디지털 신호변조모듈(100)의 제1 ADC 칩(160) 구성요소를 도시한 회로도,
도 9는 본 발명에 따른 제2 디지털 신호변조모듈(200)의 제2 ADC 칩(260) 구성요소를 도시한 회로도,
도 10은 본 발명에 따른 양방향 디지털 변환 오디오 전송 시스템의 전체구성을 도시한 일실시예도,
도 11은 본 발명에 따른 방송실의 제1 디지털 신호변조모듈에서 무대상부의 디지털 스피커부로 제1음향기기의 디지털 음원을 송신시키는 과정을 도시한 일실시예도,
도 12은 본 발명에 따른 제1 오디오 컨트롤부의 시스템점검명령신호에 따라 구동되어 제2 디지털 신호변조모듈의 디지털 음원이 제1 디지털 신호변조모듈로 수신되는 과정을 도시한 일실시예도.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 첨부하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 양방향 디지털 변환 오디오 전송 시스템(1)의 구성요소를 도시한 블럭도에 관한 것으로, 이는 제1 디지털 신호변조모듈(100), 제1 오디오 컨트롤부(200), UTP케이블(300), 이더넷 스위치 허브(400), 제2 오디오 컨트롤부(500), 제2 디지털 신호변조모듈(600), 디지털 스피커모듈(700)로 구성된다.
먼저, 본 발명에 따른 제1 디지털 신호변조모듈(100)에 관해 설명한다.
상기 제1 디지털 변환 신호변조모듈(100)은 방송실의 제1 음향기기 일측에 위치되어 제1 음향기기로부터 전송된 아날로그 신호(미디어, 오디오신호)를 디지털 신호로 변환한 후 ID를 설정하고, 변조된 디지털신호를 복수개의 채널로 UPT 케이블 1회선에 1:1 전송시키고, 제1 오디오 컨트롤부의 제어를 통해 송신모드 또는 수신모드로 변환되어 무대 상부의 제2 디지털 신호변조모듈 사이의 디지털 음원 전송을 양방향으로 통신하는 역할을 한다.
이는 도 2에 도시한 바와 같이, 제1 본체(110), 제1 아날로그 신호 입력채널부(120), 제1 프로그램로직디바이스(PLD)(130), 제1 디지털오디오케이블(AES/EBU케이블) 접속부(140), 제1 MCU부(150), 제1 ADC 칩(160), 제1 오디오컨트롤 입력채널부(170), 제1 UTP케이블 접속부(180), 제1 디지털 음원 출력채널부(190)로 구성된다.
상기 제1 본체(110)는 사각박스 형상으로 이루어져 각 기기를 지지하는 역할을 한다.
상기 제1 본체(110)의 정면에는 도 4에 도시한 바와 같이, 조작버튼(111)과 LED 상태 표시창(112)이 구성되고, 제1 본체의 후면에는 제1 아날로그 신호 입력채널부(120), 제1 디지털오디오케이블(AES/EBU케이블) 접속부(140), 제1 오디오컨트롤 입력채널부(170), 제1 UTP케이블 접속부(180), 제1 디지털 음원 출력채널부(190)가 구성되며, 제1 본체의 내부에는 제1 프로그램로직디바이스(PLD)(130), 제1 MCU부(150), 제1 ADC 칩(160)이 내장되어 구성된다.
상기 제1 아날로그 신호 입력채널부(120)는 제1 본체의 후면 일측에 N채널의 입력포트가 형성되어 제1 음향기기와 접속되고, 제1 음향기기로부터 아날로그 신호(미디어, 오디오신호)를 입력받는 역할을 한다.
이는 더블유엘 리시버(W/L Receiver), 씨디플레이어(CD Player), 카세트 데크(Cassete Deck), 튜너(Tuner), 차임(Chime), 사이렌(Siren), 텔레비젼(TV), 비디오테입리코더(VTR), 캠코더(Camcorder), 오디오믹서로 이루어진 제1 음향기기가 오디오 믹서를 통해 믹싱된 후, 32채널 입력포트에 각각 접속된다.
여기서, 32채널 입력포트는 도 5에 도시한 바와 같이, CH1~CH32로 구성된다.
상기 제1 프로그램로직디바이스(PLD)(130)는 HDL(Hardware Description Language)이라는 코드를 이용해서 제1 음향기기와 연결된 제1 아날로그 신호 입력채널부(120)를 채널별로 그룹화시킨 후, 그룹화된 아날로그 신호(미디어, 오디오신호)를 제1 MCU(Micro control uint)부의 제어신호에 따라 제1 ADC(analog-to-digital converter)칩으로 전송시키는 역할을 한다.
이는 제1 아날로그 신호 입력채널부(120) 중 1~8채널에 연결된 제1 음향기기를 제1그룹으로 설정하고, 제1 아날로그 신호 입력채널부(120) 중 9~16채널에 연결된 제1 음향기기를 제2그룹으로 설정하며, 제1 아날로그 신호 입력채널부(120) 중 17~24채널에 연결된 제1 음향기기를 제3그룹으로 설정하며, 제1 아날로그 신호 입력채널부(120) 중 25~32채널에 연결된 제1 음향기기를 제4그룹으로 그룹화시킨다.
상기 제1 디지털오디오케이블(AES/EBU케이블) 접속부(140)는 아날로그 오디오신호를 다중채널로 전송하거나 또는 여러 샘플링 주파수와 비트레이트로 전송할 때 디지털오디오 신호를 전송하는 역할을 한다.
상기 디지털오디오는 프로오디오기기의 AES/EBU방식과 컨슈머버젼의 S/PDIF 두가지 방식으로 쓰인다.
상기 AES/EBU는 미국오디오학회(Audio Engineering Society)와 유럽방송연합(European Broadcasting Union)의 이니셜로 지어진 명칭으로서 프로오디오기기 분야에서 디지털 오디오 신호를 전송하는 방식이다.
본 발명에 따른 제1 디지털오디오케이블(AES/EBU케이블) 접속부(140)에 AES/EBU 케이블이 접속되어 연결된다.
이는 110옴의 특성임피던스값을 갖는 밸런스 케이블을 사용하게 되면, 싱글채널의 경우 XLR 캐논 커넥터를 주로 사용하게 된다. 이 디지털오디오 신호는 48khz를 표준 주파수로 널리 채택한다.
상기 제1 MCU부(150)는 조작버튼으로부터 입력되는 기능키에 따라 각 기기의 동작을 제어하는 역할을 한다.
즉, 채널별로 입력된 아날로그 신호(미디어, 오디오신호)를 제1 ADC 칩으로 순차적으로 보내, 디지털 음원으로 변환시키거나, 제1 오디오컨트롤 입력채널부(130)로부터 입력된 방송실 제1 음향기기의 시스템점검명령신호에 따라 채널별로 그룹화된 제1 음향기기가 정상적으로 동작되었는지 여부를 체크하는 역할을 한다.
상기 제1 ADC 칩(160)은 본체 내부에 PCB 기판으로 형성되어 제1 음향기기로부터 전송된 아날로그 신호(미디어, 오디오신호)를 디지털 신호로 변환한 후 ID를 설정해서 디지털 음원으로 만들고, 디지털 음원을 이더넷 스위치 허브로 송신시키도록 UTP케이블 접속부에 송신명령을 보내고, 제2 디지털 신호변조모듈로부터 전송된 디지털 음원이 수신되도록 제1 UTP케이블 접속부에 수신명령을 보내는 역할을 한다.
이는 CS18100x, CS18101x, CS18102x, CS49610x, CS49611x, CS49612x 중 어느 하나가 선택되어 구성된다.
본 발명에 따른 제1 ADC칩은 네트워크 프로토콜과 펌웨어가 결합된 하드웨어이다.
이는 스위치 이더넷 네트워크상에서 동작되고, 비동기식오디오신호를 동기식오디오신호로 변환시키거나, 동기식오디오신호를 비동기식오디오신호로 변환시키며, 샘플 클럭 분배(Sample Clock Distribution), 제어&모니터링 데이터 송신(Control and Monitoring Data Transport)의 기능을 갖는다.
본 발명에 따른 제1 ADC칩은 도 8에서 도시한 바와 같이, 16채널 데이터입력단자(SD_D0/EXT_D8~SD_D15/EXT_D7)에 제1 아날로그 신호 입력채널부(120)가 연결되어 제1 음향기기로부터 아날로그 신호(미디어, 오디오신호)를 16채널로 입력받고, 어드레스단자(SD_A0/EXT_A0~EXT_A19)에 제1음향기기와 연결되어 제1음향기기별로 어드레스를 설정한 후, 변환된 제1 음향기기의 디지털 신호를 ID로 각각 설정하며, 비동기식 시리얼 송신단자(UART_TXD)에 제1 음향기기가 연결되어, 제1 음향기기쪽으로 비동기식 시리얼 송신데이터를 송신시키고, 비동기식 시리얼 수신단자(UART_RXD)에 제1 음향기기가 연결되어, 제1 음향기기로부터 비동기식 시리얼 수신데이터를 수신받으며, 8채널 데이터 출력단자(HDATA0~HDATA7)에 제1 디지털 음원 출력채널부(190)가 연결되어 제1 음향기기로 8채널 디지털음원을 출력시키고, 4채널 오디오 출력단자(DA01_DATA0/HS0~DA01_DATA3)에 UTP케이블이 연결되어 디지털 음원을 4채널로 출력시키도록 구성된다.
상기 제1 오디오컨트롤 입력채널부(170)는 아날로그 신호 입력채널부 일측에 입력포트가 형성되어 제1 오디오 컨트롤부와 접속되고, 제1 오디오 컨트롤부로부터 송·수신모드 변환명령신호, 및 방송실의 제1 음향기기와 무대상부의 제2 음향기기 사이의 시스템점검명령신호를 입력받는 역할을 한다.
이는 LAN 소켓단자로 이루어진다.
상기 제1 UTP케이블 접속부(180)는 본체 후면의 제1 오디오컨트롤부 입력채널부 일측에 입출력포트가 형성되어 UTP 케이블과 접속되고, UTP 케이블을 통해 방송실의 제1 디지털 신호변조모듈과 무대의 제2 디지털 신호변조모듈 사이의 디지털 음원을 양방향으로 전송시키는 역할을 한다.
이는 LAN 소켓단자로 이루어진다.
상기 제1 디지털 음원 출력채널부(190)는 제1 음향기기와 8채널로 연결되어, 제1 음향기기로 디지털음원을 출력시키는 역할을 한다.
이는 8채널출력포트로 구성된다.
다음으로, 본 발명에 따른 제1 오디오 컨트롤부(200)에 관해 설명한다.
상기 제1 오디오 컨트롤부(200)는 제1 디지털 신호변조모듈 일측에 연결되어 방송실의 제1 음향기기로부터 전송된 아날로그 신호(미디어, 오디오신호)의 주파수, 음색, 음압을 제어하고, 방송실의 제1 디지털 신호변조모듈과 무대 상부의 제2 디지털 신호변조모듈 사이의 디지털 음원 송수신시, 제1 디지털 신호변조모듈을 송신모드 또는 수신모드로 변환시키는 역할을 한다.
이는 PC, 노트북, 스마트탭, 스마트폰 중 어느 하나로 선택되어 구성된다.
다음으로, 본 발명에 따른 UTP케이블(300)에 관해 설명한다.
상기 UTP케이블(300)은 제1 디지털 신호변조모듈의 UTP케이블 접속부에 접속되고, 무대 상부의 이더넷 스위치 허브와 접속되어, 1회선으로 방송실의 제1 디지털 신호변조모듈과 무대의 제2 디지털 신호변조모듈 사이의 디지털 음원을 양방향으로 전송시키는 역할을 한다.
본 발명에 따른 UTP 케이블 [unshielded twisted pair cable]은 2개의 구리선을 꼬아서 만든 여러 개의 쌍케이블의 외부를 플라스틱으로 감싸 전류가 통하지 않게 만든 선으로서, 일반 전화선이나 랜(LAN; 근거리통신망)에서 주로 사용된다.
이는 100Mbit 랜카드에 사용되는 표준 신호선으로, 외관은 전화선과 비슷한 RJ-45 규격의 커넥터와 케이블로 이루어져 있다.
내부의 선은 8가닥의 신호선으로 이루어져 있는데, 케이블 외피를 벗기고 안을 들여다보면 두 가닥씩 꼬인 4쌍의 선이 보인다. 8가닥의 선 색깔이 모두 다르며, 이 색깔에 따라 핀 번호가 규격으로 정해져 있다. 이 가운데 실제로 사용되는 신호선은 4가닥이다. 나머지 4개의 케이블은 모두 접지에 사용된다.
본 발명에 따른 UTP케이블은 압축시키지 않고, 4가닥 신호선에 ID별로 설정된 디지털 음원을 1:1로 전송시킨다.
또한, 본 발명에서 설명되는 다중전송이라는 것은, UTP케이블의 4가닥 신호선에 각각 ID가 설정된 디지털 음원을 실어서, 한꺼번에 전송시키는 것을 말한다.
다음으로, 본 발명에 따른 이더넷 스위치 허브(400)에 관해 설명한다.
상기 이더넷 스위치 허브(400)는 UTP케이블 타측과 연결되고, 제2 오디오 컨트롤부와 연결되며, 제2 디지털 신호변조모듈과 연결되어, UTP 케이블을 통해 입력된 디지털 음원을 디지털 스피커모듈로 분배시키고, 제2 디지털 신호변조모듈을 통해 디지털로 변환된 제2 음향기기의 음원을 UTP 케이블을 통해 제1 디지털 신호변조모듈로 출력시키는 역할을 한다.
이는 사각박스형상의 본체로 이루어지고, 본체 후면에 UTP케이블 접속단자, 제2 디지털 신호변조모듈 접속단자, 제2 오디오 컨트롤부 접속단자, 디지털 스피커모듈 출력단자가 복수개로 구성된다.
본 발명에 따른 이더넷 스위치 허브는 10BASE-T용 제품에 대부분 사용되고 있다. 보통의 10BASE-T용 허브는 어떤 포트에서 받은 패킷을 모든 잔여 포트에 송출하도록 만들어져 있기 때문에 어느 한 단말이 송신하고 있을 때는 동일 허브에 접속된 다른 단말은 송신이 되지 않는다.
이더넷 스위치허브는 제2 오디오 컨트롤부의 단말로부터 보낼 수 있는 데이터 프레임 중 상대방 주소를 읽어서 해당 단말에만 데이터 프레임을 전송하는 역할을 한다.
또한, 본 발명에 따른 이더넷 스위치 허브는 라우팅(routing) 기능이 내장되어 구성된다.
다음으로, 본 발명에 따른 제2 오디오 컨트롤부(500)에 관해 설명한다.
상기 제2 오디오 컨트롤부(500)는 이더넷 스위치 허브 일측에 연결되어 무대상부의 제2 음향기기로부터 전송된 아날로그 신호(미디어, 오디오신호)의 주파수, 음색, 음압을 제어하고, 무대 상부의 제2 디지털 신호변조모듈과 방송실의 제1 디지털 신호변조모듈 사이의 디지털 음원 송수신시, 제2 디지털 신호변조모듈을 송신모드 또는 수신모드로 변환시키는 역할을 한다.
이는 PC, 노트북, 스마트탭, 스마트폰 중 어느 하나로 선택되어 구성된다.
다음으로, 본 발명에 따른 제2 디지털 신호변조모듈(600)에 관해 설명한다.
상기 제2 디지털 신호변조모듈(600)은 이더넷 스위치 허브 타측에 연결되어, 무대 상부의 제2 음향기기로부터 전송된 아날로그 신호(미디어, 오디오신호)를 디지털 신호로 변환한 후 ID를 설정하고, 변조된 디지털신호를 복수개의 채널로 UPT 케이블 1회선에 1:1 전송시키고, 제2 오디오 컨트롤부의 제어를 통해 송신모드 또는 수신모드로 변환되어 방송실의 제1 디지털 신호변조모듈 사이의 디지털 음원 전송을 양방향으로 통신하는 역할을 한다.
이는 도 3에서 도시한 바와 같이, 제2 본체(610), 제2 아날로그 신호 입력채널부(620), 제2 프로그램로직디바이스(PLD)(630), 제2 디지털오디오케이블(AES/EBU케이블) 접속부(640), 제2 MCU부(650), 제2 ADC 칩(660), 제2 오디오컨트롤 입력채널부(670), 제2 이더넷 스위치허브 접속부(680), 제2 디지털 음원 출력채널부(690) 로 구성된다.
상기 제2 본체(610)는 사각박스 형상으로 이루어져 각 기기를 지지하는 역할을 한다.
상기 제2 본체의 정면에는 도 4에 도시한 바와 같이, 조작버튼(611)과 LED 표시창(612)이 구성되고, 제2 본체의 후면에는 제2 아날로그 신호 입력채널부(620), 제2 디지털오디오케이블(AES/EBU케이블) 접속부(640), 제2 오디오컨트롤 입력채널부(670), 제2 이더넷 스위치허브 접속부(680), 제2 디지털 음원 출력채널부(690)가 구성되며, 제2 본체의 내부에는 ADC 칩이 내장되어 구성된다.
상기 제2 아날로그 신호 입력채널부(620)는 제2 본체의 후면 일측에 N채널의 입력포트가 형성되어 제2 음향기기와 접속되고, 제2 음향기기로부터 아날로그 신호(미디어, 오디오신호)를 입력받는 역할을 한다.
이는 제1 마이크로폰, 제2 마이크로폰, 제3 마이크로폰....제N 마이크로폰으로 이루어진 제2 음향기기가 오디오 믹서를 통해 믹싱된 후, 32채널 입력포트에 각각 접속된다.
여기서, 32채널 입력포트는 CH1~CH32로 구성된다.
상기 제2 프로그램로직디바이스(PLD)(630)는 HDL이라는 코드를 이용해서 제2 음향기기와 연결된 제2 아날로그 신호 입력채널부(620)를 채널별로 그룹화시킨 후, 그룹화된 아날로그 신호(미디어, 오디오신호)를 제2 MCU부의 제어신호에 따라 제2 ADC 칩으로 전송시키는 역할을 한다.
이는 도 3 및 도 6에 도시한 바와 같이, 제2 본체 후면 상단에 위치한 1~8채널 입력포트와 접속된 오디오 인 모듈(Audio-IN Module)이 연결되고, 1~8채널 입력포트 하단에 위치한 9~16채널 입력포트와 접속된 오디오 인 모듈(Audio-IN Module)이 연결되며, 9~16채널 입력포트 하단에 위치한 17~24채널 입력포트와 접속된 오디오 인 모듈(Audio-IN Module)이 연결되고, 17~24채널 입력포트 하단에 위치한 25~32채널 입력포트와 오디오 인 모듈(Audio-IN Module)이 연결되어, HDL(Hardware Description Language) 코드를 통해 1~8채널에 연결된 제2 음향기기를 제1그룹으로 설정하고, 9~16채널에 연결된 제2 음향기기를 제2그룹으로 설정하며, 17~24채널에 연결된 제2 음향기기를 제3그룹으로 설정하고, 제2 아날로그 신호 입력채널부(620) 중 25~32채널에 연결된 제2 음향기기를 제4그룹으로 그룹화시킨 후, 그룹화된 아날로그 신호(미디어, 오디오신호)를 제2 MCU부의 제어신호에 따라 제2 ADC 칩으로 전송시키도록 구성된다.
상기 제2 디지털오디오케이블(AES/EBU케이블) 접속부(640)는 아날로그 오디오신호를 다중채널로 전송하거나 또는 여러 샘플링 주파수와 비트레이트로 전송할 때 디지털오디오 신호를 전송하는 역할을 한다.
상기 디지털오디오는 프로오디오기기의 AES/EBU방식과 컨슈머버젼의 S/PDIF 두가지 방식으로 쓰인다.
상기 AES/EBU는 미국오디오학회(Audio Engineering Society)와 유럽방송연합(European Broadcasting Union)의 이니셜로 지어진 명칭으로서 프로오디오기기 분야에서 디지털 오디오 신호를 전송하는 방식이다.
본 발명에 따른 제2 디지털오디오케이블(AES/EBU케이블) 접속부(640)에 AES/EBU 케이블이 접속되어 연결된다.
이는 110옴의 특성임피던스값을 갖는 밸런스 케이블을 사용하게 되면, 싱글채널의 경우 XLR 캐논 커넥터를 주로 사용하게 된다. 이 디지털오디오 신호는 48khz를 표준 주파수로 널리 채택한다.
상기 제2 MCU부(650)는 조작버튼으로부터 입력되는 기능키에 따라 각 기기의 동작을 제어하는 역할을 한다.
즉, 채널별로 입력된 아날로그 신호(미디어, 오디오신호)를 제2 ADC 칩으로 순차적으로 보내, 디지털 음원으로 변환시키거나, 제2 오디오컨트롤 입력채널부(630)로부터 입력된 방송실 제2 음향기기의 시스템점검명령신호에 따라 채널별로 그룹화된 제2 음향기기가 정상적으로 동작되었는지 여부를 체크하는 역할을 한다.
상기 제2 ADC 칩(660)은 본체 내부에 PCB 기판으로 형성되어 제2 음향기기로부터 전송된 아날로그 신호(미디어, 오디오신호)를 디지털 신호로 변환한 후 ID를 설정해서 디지털 음원으로 만들고, 디지털 음원을 제1 디지털 신호변조모듈로 송신시키도록 제2 이더넷 스위치허브 접속부에 송신명령을 보내는 역할을 한다.
이는 CS18100x, CS18101x, CS18102x, CS49610x, CS49611x, CS49612x 중 어느 하나가 선택되어 구성된다.
본 발명에 따른 제2 ADC칩은 네트워크 프로토콜과 펌웨어가 결합된 하드웨어이다.
이는 스위치 이더넷 네트워크상에서 동작되고, 비동기식오디오신호를 동기식오디오신호로 변환시키거나, 동기식오디오신호를 비동기식오디오신호로 변환시키며, 샘플 클럭 분배(Sample Clock Distribution), 제어&모니터링 데이터 송신(Control and Monitoring Data Transport)의 기능을 갖는다.
본 발명에 따른 제2 ADC칩은 도 9에서 도시한 바와 같이, 16채널 데이터입력단자(SD_D0/EXT_D8~SD_D15/EXT_D7)에 제2 아날로그 신호 입력채널부(620)가 연결되어 제2 음향기기로부터 아날로그 신호(미디어, 오디오신호)를 16채널로 입력받고, 어드레스단자(SD_A0/EXT_A0~EXT_A19)에 제2음향기기와 연결되어 제2음향기기별로 어드레스를 설정한 후, 변환된 제2 음향기기의 디지털 신호를 ID로 각각 설정하며, 비동기식 시리얼 송신단자(UART_TXD)에 제2 음향기기가 연결되어, 제2 음향기기쪽으로 비동기식 시리얼 송신데이터를 송신시키고, 비동기식 시리얼 수신단자(UART_RXD)에 제2 음향기기가 연결되어, 제2 음향기기로부터 비동기식 시리얼 수신데이터를 수신받으며, 8채널 데이터 출력단자(HDATA0~HDATA7)에 제2 디지털 음원 출력채널부(690)가 연결되어 제2 음향기기로 8채널 디지털음원을 출력시키고, 4채널 오디오 출력단자(DA01_DATA0/HS0~DA01_DATA3)에 이더넷 스위치허브가 연결되어, 이더넷 스위치허브쪽으로 디지털 음원을 4채널로 출력시키도록 구성된다.
상기 제2 오디오컨트롤 입력채널부(670)는 제2 아날로그 신호 입력채널부 일측에 입력포트가 형성되어 제2 오디오 컨트롤부와 접속되고, 제2 오디오 컨트롤부로부터 송·수신모드 변환명령신호, 및 방송실의 제1 음향기기와 무대상부의 제2 음향기기 사이의 시스템점검명령신호를 입력받는 역할을 한다.
이는 LAN 소켓단자로 이루어진다.
상기 제2 이더넷 스위치허브 접속부(680)는 제2 본체 후면의 제2 오디오컨트롤부 입력채널부 일측에 출력포트가 형성되어 이더넷 스위치허브와 접속되고, 이더넷 스위치 허브를 통해 무대의 제2 디지털 신호변조모듈과 방송실의 제1 디지털 신호변조모듈 사이의 디지털 음원을 양방향으로 전송시키는 역할을 한다.
이는 LAN 소켓단자로 이루어진다.
상기 제2 디지털 음원 출력채널부(690)는 이더넷 스위치 허브를 대신해서 디지털 스피커모듈(700)과 8채널로 직접 연결되어, 디지털 스피커모듈(700)로 디지털음원을 출력시키는 역할을 한다.
이는 도 6에 도시한 바와 같이, 8채널출력포트로 구성된다.
다음으로, 본 발명에 따른 디지털 스피커모듈(700)에 관해 설명한다.
상기 디지털 스피커모듈(700)은 이더넷 스위치 허브 타측에 연결되어, 제1 디지털 신호변조모듈로부터 송신된 디지털 음원을 수신받아 아날로그 오디오신호로 변조시키고, 증폭시킨 후, 무대 상부의 좌측, 우측, 중앙에 설치된 스피커로 출력시키는 역할을 한다.
이는 좌측용 메인 스피커, 우측용 메인 스피커, 센터 스피커, 좌측용 서브우퍼, 우측용 서브우퍼, 좌측용 스테이지 스피커, 우측용 스테이지 스피커로 이루어진다.
그리고, 이더넷 스위치 허브와 좌측용 메인 스피커 사이, 좌측용 메인 스피커와 우측용 메인 스피커 사이, 이더넷 스위치 허브와 센터 스피커 사이, 이더넷 스위치 허브와 좌측용 서브우퍼 사이, 좌측용 서브우퍼와 우측용 서브우퍼 사이, 이더넷 스위치 허브와 좌측용 스테이지 스피커 사이, 좌측용 스테이지 스피커와 우측용 스테이지 스피커 사이에는 UTP 케이블 1회선으로 연결된다.
본 발명에 따른 디지털 스피커모듈은 도 10에 도시한 바와 같이, 좌측용 메인 스피커, 우측용 메인 스피커, 센터 스피커, 좌측용 서브우퍼, 우측용 서브우퍼, 좌측용 스테이지 스피커, 우측용 스테이지 스피커 내부에 디지털 수신모듈(710)과, 디지털 앰프(720)가 모듈화되어 각각 구성된다.
상기 디지털 수신모듈(710)은 도 7에 도시한 바와 같이, 스피커 본체 내부에 위치되어 이더넷 스위치 허브로부터 디지털 음원을 수신받아 아날로그 오디오 신호로 변조시키는 역할을 한다.
상기 디지털 앰프(720)는 디지털 수신모듈 일측에 위치되어 변조된 아날로그 오디오 신호를 증폭시키는 역할을 한다.
이하, 본 발명에 따른 양방향 디지털 변환 오디오 전송 시스템의 구체적인 동작과정에 관해 설명한다.
[방송실의 제1 디지털 신호변조모듈에서 무대상부의 디지털 스피커부로 제1음향기기의 디지털 음원을 송신시키는 과정]
도 11은 본 발명에 따른 방송실의 제1 디지털 신호변조모듈에서 무대상부의 디지털 스피커부로 제1음향기기의 디지털 음원을 송신시키는 과정을 도시한 일실시예도에 관한 것이다.
먼저, 제1 디지털 신호변조모듈에서 제1 음향기기로부터 전송된 아날로그 신호(미디어, 오디오신호)를 디지털 신호로 변환한 후 ID를 설정한다.
이어서, 제1 디지털 신호변조모듈이 제1 오디오 컨트롤부를 통해 송신모드로 변환되어 변조된 디지털신호를 4개의 채널로 UPT 케이블 1회선에 1:1 전송시킨다.
이어서, UTP케이블에서 제1 디지털 신호변조모듈에서 변조된 디지털 음원을 다중 전송방식으로 이더넷 스위치 허브로 전달시킨다.
이때 다중 전송방식은 UTP케이블의 4가닥 신호선에 각각 ID가 설정된 디지털 음원을 실어서, 한꺼번에 전송시키는 방식을 말한다.
이어서, 이더넷 스위치 허브에서 UTP 케이블을 통해 입력된 디지털 음원을 디지털 스피커모듈로 분배시킨다.
이어서, 디지털 스피커모듈에서 제1 디지털 신호변조모듈로부터 송신된 디지털 음원을 수신받아 증폭시킨 후, 디지털 음원을 그대로 무대 상부의 좌측, 우측, 중앙에서 출력시킨다.
[제1 오디오 컨트롤부의 시스템점검명령신호에 따라 구동되어 제2 디지털 신호변조모듈의 디지털 음원이 제1 디지털 신호변조모듈로 수신되는 과정]
도 12은 본 발명에 따른 제1 오디오 컨트롤부의 시스템점검명령신호에 따라 구동되어 제2 디지털 신호변조모듈의 디지털 음원이 제1 디지털 신호변조모듈로 수신되는 과정을 도시한 일실시예도에 관한 것이다.
먼저, 제1 오디오 컨트롤부에서 UTP 케이블을 통해 제2 디지털 신호변조모듈로 제2 음향기기에 관한 시스템 점검명령신호를 보낸다.
이어서, 제2 디지털 신호변조모듈에서 제2 음향기기로부터 전송된 아날로그 신호(미디어, 오디오신호)를 디지털 신호로 변환한 후 ID를 설정한다.
이어서, 제2 디지털 신호변조모듈이 제2 오디오 컨트롤부를 통해 송신모드로 변환되어 변조된 디지털신호를 이더넷 스위치 허브로 전송시킨다.
이어서, 이더넷 스위치 허브에 연결된 UTP 케이블을 통해 제2 음향기기의 디지털 음원을 제1 디지털 신호변조모듈로 전송시킨다.
이어서, 제1 디지털 신호변조모듈이 제1 오디오 컨트롤부를 통해 수신모드로 변환되어, UTP 케이블을 통해 전송된 제2 음향기기의 디지털 음원을 수신받는다.
이어서, 제1 오디오 컨트롤부에서 제1 디지털 신호변조모듈로 수신된 제2 음향기기의 디지털 음원을 체크하여, 시스템의 접속불량 및 잡음여부를 체크한다.
100 : 제1 디지털 신호변조모듈 200 : 제1 오디오 컨트롤부
300 : UTP케이블 400 : 이더넷 스위치 허브
500 : 제2 오디오 컨트롤부 600 : 제2 디지털 신호변조모듈
700 : 디지털 스피커모듈

Claims (5)

  1. 방송실의 제1 음향기기 일측에 위치되어 제1 음향기기로부터 전송된 아날로그 신호(미디어, 오디오신호)를 디지털 신호로 변환한 후 ID를 설정하고, 변조된 디지털신호를 복수개의 채널로 UPT 케이블 1회선에 1:1 전송시키고, 제1 오디오 컨트롤부의 제어를 통해 송신모드 또는 수신모드로 변환되어 무대 상부의 제2 디지털 신호변조모듈 사이의 디지털 음원 전송을 양방향으로 통신하도록 제1 본체(110), 제1 아날로그 신호 입력채널부(120), 제1 프로그램로직디바이스(PLD)(130), 제1 디지털오디오케이블(AES/EBU케이블) 접속부(140), 제1 MCU부(150), 제1 ADC 칩(160), 제1 오디오컨트롤 입력채널부(170), 제1 UTP케이블 접속부(180), 제1 디지털 음원 출력채널부(190)로 이루어진 제1 디지털 신호변조모듈(100)과,
    제1 디지털 신호변조모듈 일측에 연결되어 방송실의 제1 음향기기로부터 전송된 아날로그 신호(미디어, 오디오신호)의 주파수, 음색, 음압을 제어하고, 방송실의 제1 디지털 신호변조모듈과 무대 상부의 제2 디지털 신호변조모듈 사이의 디지털 음원 송수신시, 제1 디지털 신호변조모듈을 송신모드 또는 수신모드로 변환시키는 제1 오디오 컨트롤부(200)와,
    제1 디지털 신호변조모듈의 UTP케이블 접속부에 접속되고, 무대 상부의 이더넷 스위치 허브와 접속되어, 1회선으로 방송실의 제1 디지털 신호변조모듈과 무대의 제2 디지털 신호변조모듈 사이의 디지털 음원을 양방향으로 전송시키는 UTP케이블(300)과,
    UTP케이블 타측과 연결되고, 제2 오디오 컨트롤부와 연결되며, 제2 디지털 신호변조모듈과 연결되어, UTP 케이블을 통해 입력된 디지털 음원을 디지털 스피커모듈로 분배시키고, 제2 디지털 신호변조모듈을 통해 디지털로 변환된 제2 음향기기의 음원을 UTP 케이블을 통해 제1 디지털 신호변조모듈로 출력시키는 이더넷 스위치 허브(400)와,
    이더넷 스위치 허브 일측에 연결되어 무대상부의 제2 음향기기로부터 전송된 아날로그 신호(미디어, 오디오신호)의 주파수, 음색, 음압을 제어하고, 무대 상부의 제2 디지털 신호변조모듈과 방송실의 제1 디지털 신호변조모듈 사이의 디지털 음원 송수신시, 제2 디지털 신호변조모듈을 송신모드 또는 수신모드로 변환시키는 제2 오디오 컨트롤부(500)와,
    이더넷 스위치 허브 타측에 연결되어, 무대 상부의 제2 음향기기로부터 전송된 아날로그 신호(미디어, 오디오신호)를 디지털 신호로 변환한 후 ID를 설정하고, 변조된 디지털신호를 복수개의 채널로 UPT 케이블 1회선에 1:1 전송시키고, 제2 오디오 컨트롤부의 제어를 통해 송신모드 또는 수신모드로 변환되어 방송실의 제1 디지털 신호변조모듈 사이의 디지털 음원 전송을 양방향으로 통신하도록 제2 본체(610), 제2 아날로그 신호 입력채널부(620), 제2 프로그램로직디바이스(PLD)(630), 제2 디지털오디오케이블(AES/EBU케이블) 접속부(640), 제2 MCU부(650), 제2 ADC 칩(660), 제2 오디오컨트롤 입력채널부(670), 제2 이더넷 스위치허브 접속부(680), 제2 디지털 음원 출력채널부(690)로 이루어진 제2 디지털 신호변조모듈(600)과,
    이더넷 스위치 허브 타측에 연결되어, 제1 디지털 신호변조모듈로부터 송신된 디지털 음원을 수신받아 아날로그 오디오신호로 변조시키고, 증폭시킨 후, 무대 상부의 좌측, 우측, 중앙에 설치된 스피커로 출력시키는 디지털 스피커모듈(700)로 구성되는 것에 있어서,
    상기 제2 프로그램로직디바이스(PLD)(630)는
    제2 본체 후면 상단에 위치한 1~8채널 입력포트와 접속된 오디오 인 모듈(Audio-IN Module)이 연결되고, 1~8채널 입력포트 하단에 위치한 9~16채널 입력포트와 접속된 오디오 인 모듈(Audio-IN Module)이 연결되며, 9~16채널 입력포트 하단에 위치한 17~24채널 입력포트와 접속된 오디오 인 모듈(Audio-IN Module)이 연결되고, 17~24채널 입력포트 하단에 위치한 25~32채널 입력포트와 오디오 인 모듈(Audio-IN Module)이 연결되어, HDL(Hardware Description Language) 코드를 통해 1~8채널에 연결된 제2 음향기기를 제1그룹으로 설정하고, 9~16채널에 연결된 제2 음향기기를 제2그룹으로 설정하며, 17~24채널에 연결된 제2 음향기기를 제3그룹으로 설정하고, 제2 아날로그 신호 입력채널부(620) 중 25~32채널에 연결된 제2 음향기기를 제4그룹으로 그룹화시킨 후, 그룹화된 아날로그 신호(미디어, 오디오신호)를 제2 MCU부의 제어신호에 따라 제2 ADC 칩으로 전송시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 양방향 디지털 변환 오디오 전송 시스템.
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WO2014175482A1 (ko) * 2013-04-24 2014-10-30 (주)씨어스테크놀로지 이더넷 오디오 전송 기능을 이용한 음악 반주 장치 및 음악 반주 시스템
KR20180090667A (ko) 2017-02-03 2018-08-13 주식회사 아이리버 밸런스 오디오 케이블
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