KR101152229B1 - 강제 음향 쌍극자 및 이를 이용한 강제 음향 다중 극자 어레이 - Google Patents

강제 음향 쌍극자 및 이를 이용한 강제 음향 다중 극자 어레이 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 강제 음향 쌍극자는, 제1, 2 음원에 각각 입력되는 입력 신호의 위상과 음압을 조절하여 음향 로브 방향을 자유롭게 조향할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 한다. 따라서, 본 발명에 따른 강제 음향 쌍극자를 다수개 배열하여 강제 음향 다중 극자 어레이를 구성하고, 각 강제 음향 쌍극자의 제1, 2 음원에 각각 입력되는 입력 신호의 위상과 음압을 조절하여 음향 로브 방향을 특정 방향으로 조향하면, 타인에게 청각적 방해를 주지 않으면서 원하는 범위에서만 음향을 들을 수 있다.
Figure R1020090030182
강제 음향 다중 극자, 강제 음향 쌍극자, Forced Acoustic Multipole, FAM

Description

강제 음향 쌍극자 및 이를 이용한 강제 음향 다중 극자 어레이{The forced acoustic dipole and forced acoustic multipole array using the same}
본 발명은 강제 음향 쌍극자 및 이를 이용한 강제 음향 다중 극자 어레이에 관한 것으로, 더 자세하게는 음향 로브 방향을 자유롭게 조향할 수 있는 강제 음향 쌍극자 및 이를 이용한 강제 음향 다중 극자 어레이에 관한 것이다.
본 발명은 지식경제부 및 정보통신연구진흥원의 IT 원천기술개발 사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2006-S-006-03, 과제명: 유비쿼터스 단말용 부품 모듈].
음향 재생 시에 보통의 스피커를 이용하는 경우 음향의 자연 방사 특성상 불특정 다수에게 청각적 방해를 주게 된다. 이와 같은 이유로, 타인에게 미치는 청각적 방해를 최소화하고 개인의 사생활 보존을 위한 개인 음향 시스템으로 헤드폰과 이어폰이 일반적으로 사용되고 있지만, 감각적 폐쇄성이 해결되어야 할 문제로 제기되고 있다. 따라서, 타인에게 청각적 방해를 최소화하면서도 감각적 폐쇄성의 문 제를 해결할 수 있는 개인 음향 시스템이 요구되고 있다.
이러한 개인 음향 시스템 중의 하나로서, 라인 스피커 어레이를 이용하여 지향성 로브를 발생시키는 라인 스피커 어레이 시스템이 개시되어 있다.
상기 라인 스피커 어레이 시스템은 방향성을 갖도록 조절된 디지털 필터에 음향 신호를 통과시켜 출력함으로써 정해진 위치에서 음향을 들을 수 있도록 구성된 시스템이다.
그러나, 이러한 라인 스피커 어레이 시스템은 각 스피커마다 필터가 부착되어야 하기 때문에 스피커의 개수가 늘어날수록 구조가 복잡해지고, 고주파의 공간 해상도가 떨어져 사이드 로브(side-lobe)가 발생하며, 저주파의 음향 제어를 위해서는 파장의 길이에 비례하여 스피커 배열이 길어져야 하기 때문에 제한된 길이에서 제어 가능한 주파수의 범위가 정해져 있다는 단점이 있다. 특히, 고정된 스피커의 위치로 인해 주파수에 따라 최적 지향 특성이 달라지기 때문에 많은 필터를 필요로 하며, 각 주파수에서 최적 지향 특성을 얻기 위해서 최적 필터 계수를 일일이 계산해야 하는 문제점이 있다.
이러한 문제점으로 인해, 최근에는 음향 쌍극자를 이용한 간단한 구조의 스피커 시스템이 개시되어 있으나, 상기 스피커 시스템은 음향 쌍극자의 특성상 음향을 들을 수 있는 음향 로브의 방향을 다양하게 조향할 수 없다는 한계점을 갖고 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 음향 로브 방향을 자유롭게 조향할 수 있는 강제 음향 쌍극자 및 이를 이용한 강제 음향 다중 극자 어레이를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 강제 음향 쌍극자는, 입력 신호의 위상 및 음압을 조절하기 위한 위상 및 음압 조절 회로; 및 상기 위상 및 음압 조절 회로를 통해 위상과 음압이 조절된 입력 신호를 각각 입력받아 가청 주파수의 제1, 2 음향 신호로 출력하는 제1, 2 음원을 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 강제 음향 다중 극자 어레이는, 행렬 형태로 배열된 복수의 강제 음향 쌍극자를 포함하되, 상기 강제 음향 쌍극자는, 입력 신호의 위상 및 음압을 조절하기 위한 위상 및 음압 조절 회로; 및 상기 위상 및 음압 조절 회로를 통해 위상과 음압이 조절된 입력 신호를 각각 입력받아 가청 주파수의 제1, 2 음향 신호로 출력하는 제1, 2 음원을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 위상 및 음압 조절 회로에 의해 상기 제1, 2 음원으로부터 출력되는 상기 제1, 2 음향 신호가 서로 상쇄되거나 증폭되어 상기 제1, 2 음향 신호에 따른 음향 로브 방향이 특정 방향으로 조향된다.
상기 위상 및 음압 조절 회로는, 상기 제1, 2 음원에 서로 반대 위상의 입력 신호를 각각 입력하기 위한 반전 회로를 포함하며, 상기 반전 회로는, 상기 입력 신호가 상기 제1, 2 음원의 서로 다른 극성의 단자에 입력되도록 하는 연결선, 상기 제1 음원에 입력되는 입력 신호의 위상을 반전시켜 상기 반전된 위상의 입력 신호를 상기 제2 음원에 입력하는 인버터 또는 디지털 신호 프로세서 중 어느 하나를 포함하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 위상 및 음압 조절 회로는, 시간 영역에서 상기 입력 신호의 위상 및 음압을 조절하는 디지털 신호 프로세서 또는 주파수 영역에서 상기 입력 신호의 위상 및 음압을 조절하는 디지털 신호 프로세서를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 강제 음향 쌍극자의 제1, 2 음원에 각각 입력되는 입력 신호의 음압과 위상을 조절하여 음향 로브 방향을 자유롭게 조향할 수 있으므로, 이에 따라 원하는 범위에서만 음향 출력이 가능하게 되어 타인에게 청각적 방해를 주지 않으면서 현장감 있는 음향 효과를 제공할 수 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.
본 발명의 이해를 돕기 위해 강제 음향 쌍극자에 대하여 간략하게 설명하면 다음과 같다.
도 1a 및 도 1b는 강제 음향 쌍극자의 기본 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 1a를 참조하면, 제1 음원(110)의 양의 단자(+)에 정 위상의 입력 신호(φ)가 입력되면, 진동판이 정방향으로 진동하여 정 위상의 음향 신호(θ)가 출력되고, 제2 음원(120)의 양의 단자(+)에 반전 위상의 입력 신호(-φ)가 입력되면, 진동판이 역방향으로 진동하여 반전 위상의 음향 신호(-θ)가 출력되는 것을 알 수 있다.
강제 음향 쌍극자는 이러한 제1, 2 음원(110, 120)의 음향 특성을 이용한 것으로, 도 1b에 도시된 바와 같이 정 위상의 음향 신호(θ)를 출력하는 제1 음원(110)과 반전 위상의 음향 신호(-θ)를 출력하는 제2 음원(120)을 인접하게 배치하여 강제 음향 쌍극자(100)를 구성하면, 상기 제1, 2 음원(110, 120)으로부터 출력되는 두 음향 신호(θ, -θ)가 서로 상쇄되거나 증폭되어 강제 음향 쌍극자(100)의 전/후 방향으로 음향 로브가 형성된다.
여기에서, 상기 제1, 2 음원(110, 120)은 입력 신호를 가청 주파수의 음향 신호로 변환하여 출력하는 보이스 코일 모터(Voice Coil Motor) 타입의 스피커, 압전 타입의 스피커 및 초음파 트랜스듀서 등으로 구현될 수 있다.
본 발명은 상기 제1, 2 음원(110, 120)에 각각 입력되는 입력 신호의 위상과 음압을 제어하여 강제 음향 쌍극자(100)의 음향 로브 방향을 자유롭게 조향할 수 있도록 한 것에 가장 큰 특징이 있으며, 이에 대하여 보다 자세히 설명하면 다음과 같다.
먼저 상기 제1, 2 음원(110, 120)에 서로 반대 위상의 입력 신호를 각각 입 력하기 위한 반전 회로에 대하여 설명한 다음, 이를 기반으로 상기 제1, 2 음원(110, 120)에 각각 입력되는 입력 신호의 위상과 음압을 조절하기 위한 위상 및 음압 조절 회로에 대하여 설명한다.
도 2는 강제 음향 쌍극자(100)의 제1, 2 음원(110, 120)에 서로 반대 위상의 입력 신호를 각각 입력하기 위한 반전 회로의 제1 실시예를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 제1 음원(110)의 양의 단자(+)에는 정 위상의 입력 신호(φ)가 입력되고, 음의 단자(-)에는 접지가 연결된다. 이와 반대로, 제2 음원(120)의 양의 단자(+)에는 접지가 연결되고, 음의 단자(-)에는 정 위상의 입력 신호(φ)가 입력된다.
이와 같이 연결선에 의해 정 위상의 입력 신호(φ)가 상기 제1, 2 음원(110, 120)의 서로 다른 극성의 단자에 입력됨에 따라, 결과적으로 상기 제1, 2 음원(110, 120)에 서로 반대 위상의 입력 신호가 각각 입력된다.
도 3은 강제 음향 쌍극자(100)의 제1, 2 음원(110, 120)에 서로 반대 위상의 입력 신호를 각각 입력하기 위한 반전 회로의 제2 실시예를 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 제1 음원(110)의 양의 단자(+)에는 정 위상의 입력 신호(φ)가 입력되며, 상기 정 위상의 입력 신호(φ)는 인버터(IVT)를 통해 반전되어 반전된 위상의 입력 신호(-φ)가 제2 음원(120)의 양의 단자(+)에 입력된다.
도 4는 강제 음향 쌍극자(100)의 제1, 2 음원(110, 120)에 서로 반대 위상의 입력 신호를 각각 입력하기 위한 반전 회로의 제3 실시예를 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 정 위상의 입력 신호(φ)는 디지털 신호 프로세서(DSP1)를 거쳐 제1 음원(110)의 입력 신호(CH1)로 입력된다. 그리고, 상기 정 위상의 입력 신호(φ)는 상기 디지털 신호 프로세서(DSP1) 내부의 위상 반전기(130)를 통해 반전되어 반전된 위상의 입력 신호(-φ)가 제2 음원(120)의 입력 신호(CH2)로 입력된다.
이 때, 경우에 따라 상기 제1 음원(110)에 입력되는 입력 신호(CH1)의 위상을 조절하는 것도 가능하다.
한편, 상기와 같은 강제 음향 쌍극자(100)는 상기 제1, 2 음원(110, 120) 사이의 거리 및 상기 제1, 2 음원(110, 120)에 각각 입력되는 입력 신호의 위상 차이에 따라 음향 방사 특성이 달라지며, 이에 대하여 더 자세히 설명하면 다음과 같다.
도 5a 내지 도 5c는 강제 음향 쌍극자(100)의 음향 방사 특성이 달라지는 요인을 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 도 5a에 도시된 바와 같이, 제1, 2 음원(110, 120) 사이의 거리가 d1이고, 제1, 2 음원(110, 120)에 각각 입력되는 입력 신호의 위상 차이가 φ1인 경우, 제1, 2 음원(110, 120)으로부터 출력되는 음향 신호가 서로 보강되어 청취자의 귀에 강한 음향이 들리게 된다.
하지만, 도 5b에 도시된 바와 같이, 제1, 2 음원(110, 120) 사이의 거리가 d2이고, 제1, 2 음원(110, 120)에 각각 입력되는 입력 신호의 위상 차이가 φ2인 경우, 제1, 2 음원(110, 120)으로부터 출력되는 음향 신호는 서로 상쇄되어 청취자의 귀에는 아무 소리도 들리지 않게 된다.
이 상태에서, 도 5c에 도시된 바와 같이, 제2 음원(120)에 입력되는 입력 신호의 위상을 α만큼 변화시켜 제1, 2 음원(110, 120)에 각각 입력되는 입력 신호의 위상 차이가 φ2+α=φ1이 되도록 하면, 제1, 2 음원(110, 120)으로부터 출력되는 음향 신호가 서로 보강되어 다시 음향을 들을 수 있게 된다.
상기의 결과로부터 상기 제1, 2 음원(110, 120) 사이의 거리 및 상기 제1, 2 음원(110, 120)에 각각 입력되는 입력 신호의 위상 차이에 따라 강제 음향 쌍극자(100)의 음향 방사 특성이 달라지는 것을 알 수 있다.
즉, 청취자의 청취 위치가 변화되더라도 상기 제1, 2 음원(110, 120) 사이의 거리를 물리적으로 변화시키거나 상기 제1, 2 음원(110, 120)에 각각 입력되는 입력 신호의 위상 차이를 변화시키면, 청취자는 계속적으로 음향을 들을 수 있다.
하지만, 청취자의 청취 위치가 변화될 때마다 상기 제1, 2 음원(110, 120) 사이의 거리를 물리적으로 변화시키는 것은 매우 어려우므로, 본 발명에서는 상기 제1, 2 음원(110, 120)에 각각 입력되는 입력 신호의 위상 차이를 변화시켜 강제 음향 쌍극자(100)의 음향 방사 특성을 제어하며, 이에 대하여 더 자세히 설명하면 다음과 같다.
도 6은 본 발명에 따른 강제 음향 쌍극자 2개를 1행 2열로 배열하여 강제 음향 다중 극자 어레이를 구성한 경우에 나타날 수 있는 음향 로브 방향을 나타낸 도면으로, 설명의 편의상 도 2 내지 도 4에 도시된 강제 음향 쌍극자를 블록화하여 나타내었다.
첫번째로, 제1 강제 음향 쌍극자(100a)의 제1, 2 음원(110a, 120a)에 정 위 상의 입력 신호와 반전 위상의 입력 신호가 각각 입력되고, 제2 강제 음향 쌍극자(100b)의 제1, 2 음원(110b, 120b)에 정 위상의 입력 신호와 반전 위상의 입력 신호가 각각 입력된 경우, 참조 번호 610의 음향 로브처럼 강제 음향 다중 극자 어레이(200a)의 정면부와 후면부에서만 음향이 들리고, 좌측이나 우측에서는 음향이 들리지 않게 된다.
두번째로, 제1 강제 음향 쌍극자(100a)의 제1 음원(110a)에 정 위상의 입력 신호가, 제2 강제 음향 쌍극자(100b)의 제2 음원(120b)에 반전 위상의 입력 신호가 각각 입력되고 나머지 음원들은 오프된 경우, 참조 번호 620과 같은 음향 로브가 형성된다.
세번째로, 제1 강제 음향 쌍극자(100a)의 제1, 2 음원(110a, 120a) 모두에 정 위상의 입력 신호가 입력되고, 제2 강제 음향 쌍극자(100b)의 제1, 2 음원(110b, 120b) 모두에 반전 위상의 입력 신호가 입력된 경우, 참조 번호 630과 같이 좌우에서만 음향이 들리게 된다.
네번째로, 제1 강제 음향 쌍극자(100a)의 제2 음원(120a)에 반전 위상의 입력 신호가, 제2 강제 음향 쌍극자(100b)의 제1 음원(110b)에 정 위상의 입력 신호가 각각 입력되고 나머지 음원들은 오프된 경우, 참조 번호 640과 같은 음향 로브가 형성된다.
도 7은 본 발명에 따른 강제 음향 쌍극자 4개를 2행 2열로 배열하여 강제 음향 다중 극자 어레이를 구성한 경우에 나타날 수 있는 음향 로브 방향을 나타낸 도면이다.
도 7을 살펴보면, 4개의 강제 음향 쌍극자(100a~100d)가 2행 2열로 배열된 강제 음향 다중 극자 어레이(200b)는 음향 로브의 방향이 도 6에 도시된 1행 2열의 강제 음향 다중 극자 어레이(200a)와 거의 유사하게 변화되지만, 참조 번호 750과 같이 음향 로브의 폭이 더 좁아진다.
상기의 결과로부터 각 강제 음향 쌍극자(100)의 제1, 2 음원(110, 120)에 각각 입력되는 입력 신호의 위상을 조절하거나, 상기 제1, 2 음원(110, 120)의 온/오프를 포함하여 상기 제1, 2 음원(110, 120)에 각각 입력되는 입력 신호의 음압을 조절하면, 강제 음향 다중 극자 어레이(200a, 200b)의 음향 로브의 방향과 폭을 자유롭게 변경할 수 있음을 확인할 수 있다.
다음으로, 상기 제1, 2 음원(110, 120)에 각각 입력되는 입력 신호의 위상과 음압을 조절하기 위한 위상 및 음압 조절 회로에 대하여 설명한다.
도 8은 강제 음향 쌍극자(100')의 제1, 2 음원(110, 120)에 각각 입력되는 입력 신호의 위상과 음압을 조절하기 위한 위상 및 음압 조절 회로의 제1 실시예를 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 정 위상의 입력 신호(φ)는 디지털 신호 프로세서(DSP2)를 거쳐 제1 음원(110)의 입력 신호(CH1)로 입력된다. 그리고, 상기 정 위상의 입력 신호(φ)는 상기 디지털 신호 프로세서(DSP2) 내부의 위상 변환기(131)를 통해 α만큼 위상이 변화된 후, 음압 조절기(133)를 통해 k배 만큼 음압이 조절되어 제2 음원(120)의 입력 신호(CH2)로 입력된다.
다시 말해서, 제1 음원(110)에는 정 위상의 입력 신호(φ)가 입력되지만, 제 2 음원(120)에는 정 위상의 입력 신호(φ)와 비교하여 위상이 α만큼 변화되면서 음압이 k배 만큼 조절된 입력 신호(k(φ+α))가 입력된다.
즉, 청취자의 청취 위치가 변화되는 경우, 상기 제1, 2 음원(110, 120)의 거리를 물리적으로 변화시키지 않고도 상기 제1, 2 음원(110, 120)에 각각 입력되는 입력 신호의 위상과 음압을 조절하여 강제 음향 쌍극자(100')의 음향 로브 방향을 변화시킬 수 있다.
도 9a 및 도 9b는 강제 음향 쌍극자(100')의 제1, 2 음원(110, 120)에 각각 입력되는 입력 신호의 위상과 음압을 조절하기 위한 위상 및 음압 조절 회로의 제2 실시예를 나타낸 도면이다.
도 9a를 참조하면, 정 위상의 입력 신호(φ)는 디지털 신호 프로세서(DSP3)를 거쳐 제1 음원(110)의 입력 신호(CH1)로 입력된다. 그리고, 상기 정 위상의 입력 신호(φ)는 상기 디지털 신호 프로세서(DSP3) 내부의 FFT(Fast Fourier Transform) 변환부(135)를 통해 주파수 영역으로 변환된 후, 위상 및 음압 조절기(137)를 통해 각 주파수 대역별로 α만큼 위상이 변화되면서 k배 만큼 음압이 조절된다. 상기 위상과 음압이 조절된 입력 신호는 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform) 변환부(139)를 통해 다시 시간 영역으로 변환되어 제2 음원(120)의 입력 신호(CH2)로 입력된다.
따라서, 도 9b에 도시된 바와 같이 제2 음원(120)의 입력 신호(CH2)는 음압(진폭)이 k배 감소되어 제1 음원(110)의 입력 신호(CH1)와 동일한 음압을 갖게 되며, 위상도 α만큼 변화되어 제1 음원(110)의 입력 신호(CH1)와 동일한 위상을 갖 게 된다.
도 10은 위상과 음압 조절이 가능한 강제 음향 쌍극자(100')를 m행 n열(단, m, n은 1 이상의 정수)로 배열하여 강제 음향 다중 극자 어레이(200c)를 구성한 경우에 나타날 수 있는 음향 로브 방향을 나타낸 도면이다.
도 10을 참조하면, 각 강제 음향 쌍극자(100')의 제1, 2 음원(110, 120)에 각각 입력되는 입력 신호를 서로 다른 각도로 위상 변환하면서 음압을 적절히 변화시키면, 각 강제 음향 쌍극자(100')로부터 여러 위상 및 음압을 가진 음향 신호들이 각각 출력되어 음향 로브 방향을 보다 세밀하게 조절할 수 있음을 알 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 설명하였다. 그러나, 본 발명의 실시예는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되어지는 것으로, 본 발명의 범위가 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 여러 가지 다른 형태로 변형이 가능함은 물론이다.
도 1a 및 도 1b는 강제 음향 쌍극자의 기본 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 강제 음향 쌍극자의 제1, 2 음원에 서로 반대 위상의 입력 신호를 각각 입력하기 위한 반전 회로의 제1 실시예를 나타낸 도면이다.
도 3은 강제 음향 쌍극자의 제1, 2 음원에 서로 반대 위상의 입력 신호를 각각 입력하기 위한 반전 회로의 제2 실시예를 나타낸 도면이다.
도 4는 강제 음향 쌍극자의 제1, 2 음원에 서로 반대 위상의 입력 신호를 각각 입력하기 위한 반전 회로의 제3 실시예를 나타낸 도면이다.
도 5a 내지 도 5c는 강제 음향 쌍극자의 음향 방사 특성이 달라지는 요인을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 강제 음향 쌍극자 2개를 1행 2열로 배열하여 강제 음향 다중 극자 어레이를 구성한 경우에 나타날 수 있는 음향 로브 방향을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 강제 음향 쌍극자 4개를 2행 2열로 배열하여 강제 음향 다중 극자 어레이를 구성한 경우에 나타날 수 있는 음향 로브 방향을 나타낸 도면이다.
도 8은 강제 음향 쌍극자의 제1, 2 음원에 각각 입력되는 입력 신호의 위상과 음압을 조절하기 위한 위상 및 음압 조절 회로의 제1 실시예를 나타낸 도면이다.
도 9a 및 도 9b는 강제 음향 쌍극자의 제1, 2 음원에 각각 입력되는 입력 신 호의 위상과 음압을 조절하기 위한 위상 및 음압 조절 회로의 제2 실시예를 나타낸 도면이다.
도 10은 위상과 음압 조절이 가능한 강제 음향 쌍극자를 m행 n열로 배열하여 강제 음향 다중 극자 어레이를 구성한 경우에 나타날 수 있는 음향 로브 방향을 나타낸 도면이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100, 100a, 100b, 100c, 100d, 100' : 강제 음향 쌍극자
110, 120 : 제1, 2 음원
IVT : 인버터
DSP1, DSP2, DSP3 : 디지털 신호 프로세서
130 : 위상 반전기
131 : 위상 변환기
133 : 음압 조절기
135 : FFT(Fast Fourier Transform) 변환부
137 : 위상 및 음압 조절기
139 : FFT(Inverse Fast Fourier Transform) 변환부
200a, 200b, 200c : 강제 음향 다중 극자 어레이

Claims (12)

  1. 입력 신호의 위상 및 음압을 조절하기 위한 위상 및 음압 조절 회로; 및
    상기 위상 및 음압 조절 회로를 통해 위상과 음압이 조절된 입력 신호를 각각 입력받아 가청 주파수의 제1, 2 음향 신호로 출력하는 제1, 2 음원을 포함하는 것을 특징으로 하는 강제 음향 쌍극자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 위상 및 음압 조절 회로에 의해 상기 제1, 2 음원으로부터 출력되는 상기 제1, 2 음향 신호가 서로 상쇄되거나 증폭되어 상기 제1, 2 음향 신호에 따른 음향 로브 방향이 특정 방향으로 조향되는 것을 특징으로 하는 강제 음향 쌍극자.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 위상 및 음압 조절 회로는,
    상기 제1, 2 음원에 서로 반대 위상의 입력 신호를 각각 입력하기 위한 반전 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 강제 음향 쌍극자.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 반전 회로는,
    상기 입력 신호가 상기 제1, 2 음원의 서로 다른 극성의 단자에 입력되도록 하는 연결선을 포함하는 것을 특징으로 하는 강제 음향 쌍극자.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 반전 회로는,
    상기 제1 음원에 입력되는 입력 신호의 위상을 반전시켜 상기 반전된 위상의 입력 신호를 상기 제2 음원에 입력하는 인버터 또는 디지털 신호 프로세서를 포함하는 것을 특징으로 하는 강제 음향 쌍극자.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 위상 및 음압 조절 회로는,
    시간 영역에서 상기 입력 신호의 위상 및 음압을 조절하는 디지털 신호 프로세서를 포함하며,
    상기 디지털 신호 프로세서는 시간 영역에서 상기 입력 신호의 위상 및 음압을 각각 변화시키는 위상 변환기 및 음압 조절기를 구비한 것을 특징으로 하는 강제 음향 쌍극자.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 위상 및 음압 조절 회로는,
    주파수 영역에서 상기 입력 신호의 위상 및 음압을 조절하는 디지털 신호 프 로세서를 포함하며,
    상기 디지털 신호 프로세서는,
    상기 입력 신호를 시간 영역에서 주파수 영역으로 변환하는 FFT(Fast Fourier Transform) 변환부와, 상기 FFT 변환부를 통해 주파수 영역으로 변환된 입력 신호의 위상을 변화시키면서 음압을 변화시키는 위상 및 음압 조절기와, 상기 위상과 음압이 조절된 입력 신호를 다시 시간 영역의 신호로 변환하는 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform) 변환부를 구비한 것을 특징으로 하는 강제 음향 쌍극자.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 제1, 2 음원은,
    보이스 코일 모터 타입의 스피커, 압전 타입의 스피커 및 초음파 트랜스듀서 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 강제 음향 쌍극자.
  9. 행렬 형태로 배열된 복수의 강제 음향 쌍극자를 포함하되,
    상기 강제 음향 쌍극자는,
    입력 신호의 위상 및 음압을 조절하기 위한 위상 및 음압 조절 회로; 및
    상기 위상 및 음압 조절 회로를 통해 위상과 음압이 조절된 입력 신호를 각각 입력받아 가청 주파수의 제1, 2 음향 신호로 출력하는 제1, 2 음원을 포함하는 것을 특징으로 하는 강제 음향 다중 극자 어레이.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 위상 및 음압 조절 회로에 의해 상기 각 강제 음향 쌍극자로부터 출력되는 여러 음향 신호들이 서로 상쇄되거나 증폭되어 상기 음향 신호들에 따른 음향 로브 방향이 특정 방향으로 조향되는 것을 특징으로 하는 강제 음향 다중 극자 어레이.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 위상 및 음압 조절 회로는,
    상기 제1, 2 음원에 서로 반대 위상의 입력 신호를 각각 입력하기 위한 반전 회로를 포함하며,
    상기 반전 회로는, 상기 입력 신호가 상기 제1, 2 음원의 서로 다른 극성의 단자에 입력되도록 하는 연결선, 상기 제1 음원에 입력되는 입력 신호의 위상을 반전시켜 상기 반전된 위상의 입력 신호를 상기 제2 음원에 입력하는 인버터 또는 디지털 신호 프로세서 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 강제 음향 다중 극자 어레이.
  12. 제 9 항에 있어서, 상기 위상 및 음압 조절 회로는,
    시간 영역에서 상기 입력 신호의 위상 및 음압을 조절하는 디지털 신호 프로세서 또는 주파수 영역에서 상기 입력 신호의 위상 및 음압을 조절하는 디지털 신호 프로세서를 포함하는 것을 특징으로 하는 강제 음향 다중 극자 어레이.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05176389A (ja) * 1991-12-20 1993-07-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd 低音再生装置
KR940025388A (ko) * 1993-04-21 1994-11-19 윤종용 스피커의 음압왜곡 보상장치
JPH11215599A (ja) 1998-01-23 1999-08-06 Onkyo Corp サラウンドスピーカシステム
JP2006060625A (ja) 2004-08-23 2006-03-02 Citizen Watch Co Ltd 積層型複合音響装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05176389A (ja) * 1991-12-20 1993-07-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd 低音再生装置
KR940025388A (ko) * 1993-04-21 1994-11-19 윤종용 스피커의 음압왜곡 보상장치
JPH11215599A (ja) 1998-01-23 1999-08-06 Onkyo Corp サラウンドスピーカシステム
JP2006060625A (ja) 2004-08-23 2006-03-02 Citizen Watch Co Ltd 積層型複合音響装置

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