KR101170445B1

KR101170445B1 - 디지털 신호처리장치 및 디지털 신호처리방법과 헤드폰 장치

Info

Publication number: KR101170445B1
Application number: KR1020040096973A
Authority: KR
Inventors: 야마다유지; 오키모토고유루
Original assignee: 소니 주식회사
Priority date: 2003-11-28
Filing date: 2004-11-24
Publication date: 2012-08-07
Also published as: KR20050052359A; EP1536667A3; EP1536667A2; JP2005167381A; JP4434707B2; US8107632B2; US20050119772A1; CN1649448A

Abstract

필터의 탭 수, 즉, 지연회로 및 곱셈회로의 수를 큰 폭으로 삭감할 수 있는 디지털 신호처리장치를 제공한다.

디지털 필터(32)는, 재현하는 임펄스(impulse) 응답 가운데, 응답시간이 빠른 부분을 재현한다. 데시메이션 필터(33)에서는, 디지털 필터(32)의 지연기(321)의 출력을, 예를 들면, 1/2의 샘플링 레이트의 디지털 신호(S33)로 변환하고 나서, 디지털 필터(34)에 공급하고 있다. 디지털 필터(34)는, 재현하는 임펄스응답 가운데, 응답 시간이 느린 부분을 재현하고, 그 응답 결과를 출력한다. 인터폴레이션 필터(35)는, 원래의 디지털 오디오 신호(SD)와 동등한 샘플링 레이트의 신호(S35)로 변환하고, 이 신호(S35)를 가산회로(36)에 공급한다.

Description

디지털 신호처리장치 및 디지털 신호처리방법과 헤드폰 장치{Digital signal processing apparatus, method thereof and headphones apparatus}

도 1은, 헤드폰장치의 블록 구성도이다.

도 2는, 임펄스응답을 나타내는 특성도이다.

도 3은, 헤드폰장치에 적용된 디지털 신호처리회로의 구체적인 예의 회로도이다.

도 4는, 데시 메이션 필터의 구체적인 예의 회로도이다.

도 5는, 인터폴레이션 필터의 구체적인 예의 회로도이다.

도 6은, 군(群) 지연시간이 일정한 FIR 필터의 임펄스응답을 나타내는 특성도이다.

도 7은, 2 채널 스테레오의 오디오 신호를 재생하는 헤드폰 장치의 블록 구성도이다.

도 8은, 리스너(M)의 왼쪽 앞부분 및 오른쪽 앞부분에 음원(SPL , SPR)을 배치한 상태를 나타내는 도면이다.

도 9는, 2채널 스테레오의 오디오 신호를 재생하는 헤드폰 장치에 적용된 디지털 신호처리장치를 정리한 구성을 나타내는 도면이다.

도 10은, 2개의 스피커에 의해 임의의 위치에 음상을 정위(定位)시키도록 한 디지털 신호처리장치의 블록도이다.

도 11은, 리스너(M)의 왼쪽 앞부분 및 오른쪽 앞부분에 음원(SPL, SPR)을 배치하고, 이들 음원(SPL, SPR)에 의해, 임의의 위치에 음원(SPX)을 등가적으로 재현하는 상태를 나타내는 도면이다.

도 12는, 본 발명의 다른 실시의 형태에 적용되는 디지털 신호처리회로의 회로도이다.

도 13은, 상기 도 12의 디지털 신호처리회로를 2채널 스테레오의 오디오신호를 재생하는 헤드폰 장치에 적용한 구성을 나타내는 도면이다.

삭제

도 14는, 종래의 헤드폰장치의 블록 구성도이다.

도 15는, 리스너(M)의 왼쪽 앞부분에 음원(SPL)을 배치한 상태를 나타내는 도면이다.

도 16은, 종래의 디지털 필터의 회로도이다.

*부호의 설명

6. 헤드폰 6L 및 6R. 음향 유닛

30L 및 30R. 디지털 신호처리회로

32. 디지털 필터 33. 데시메이션 필터

34. 디지털 필터 35. 인터폴레이션 필터

321, 331 및 341. 지연회로 322, 332 및 342. 곱셈회로

본 발명은, 전송계의 2점간의 전달특성에 근거한 임펄스 응답을 재현하는 디지털 신호처리장치 및 디지털 신호처리방법과 이들 장치 및 방법을 적용한 헤드폰 장치에 관한 것이다.

오디오 신호를 스피커에 공급하고 음악등을 재생하면, 그 음상은 리스너의 전방에 정위한다. 그러나, 같은 오디오 신호이어도, 헤드폰에 공급하여 재생을 하면, 음상은 머릿속에 정위하고, 극히 부자연스러운 음상의 정위로 되어 버린다.

그래서, 본건 출원인에 의한 특개 평11-331992호 공보에도 개시하고 있는 바와 같이, 오디오 신호에 의한 음상을 두외에 정위시키도록 한 헤드폰 장치가 고려되고 있다. 도 14에는, 그와 같은 헤드폰장치의 일례를 나타낸다. 도 14에 있어서, 아날로그 오디오신호(SA)는, 입력단자(1)를 통하여 A/D 컨버터회로(2)에 공급되어 디지털 오디오 신호(SD)로 A/D 변환되며, 이 신호(SD)가 디지털 처리회로(3L, 3R)어 공급되고 두외정위(頭外定位)를 위한 처리가 행해진다.

즉, 예를 들면, 도 15에 나타내는 바와 같이, 리스너(M)의 전방에 음원(SP)이 배치되어 있을 때, 이 음원(SP)으로부터 출력되는 소리는, 전달함수(HL, HR)를 가지는 경로를 통하여 리스너(M)의 왼쪽귀 및 오른쪽귀에 전달된다.

그래서, 디지털 처리회로(3L, 3R)에 있어서는, 신호(SD, SD)에 대하여 전달함수(HL, HR)를 시간축으로 변환한 임펄스응답이 중첩된다. 또한, 임펄스응답은, 미리 측정함으로써, 혹은 계산함으로써, 산출된다.

그리고, 이 처리결과의 신호가, D/A 컨버터 회로(4L, 4R)에 공급되어 아날로그 오디오신호로 D/A 변환되며, 이 아날로그 오디오신호가, 헤드폰 앰프(5L, 5R)를 통하여 헤드폰(6)의 왼쪽 및 오른쪽의 음향유닛(전기·음향변환소자)(6L, 6R)에 공급된다.

따라서, 헤드폰(6)의 재생음은, 전달함수(HL, HR)를 가지는 경로를 통한 소리로 되므로, 리스너(M)가 헤드폰(6)을 장착하고 그 재생음을 들을 때, 도 15에 나타내는 바와 같이, 그 음상(SP)이 두외에 정위하는 상태가 재현된다.

[특허문헌 1] 특개 평11-331992호 공보

그런데, 디지털 처리회로(3L, 3R)는, 전달함수(HL, HR)를 실현하기 위해, 예를 들면, 도 16에 나타내는 바와 같이, FIR 필터의 구성으로 이루어진다. 즉, 도 14의 A/D 컨버터회로(2)로부터의 신호(SD)가, 입력단자(31)를 통하여 복수의 지연회로(3D~3D)에 직렬에 공급되는 것과 동시에, 단자(31) 및 지연회로(3D~3D)로부터 얻어지는 신호가 곱셈회로(3M~3M)에 공급되며, 그 곱셈출력이 가산회로(3A~3A)를 통하여 출력단자(37)에 인출된다.

이 경우, 지연회로(3D~3D)는, 디지털 오디오 신호(SD)에, 그 1 샘플링기간(1 단위기간)(τ)의 지연을 부여하는 것이며, 곱셈회로(3M~3M)는, 전달함수(HL 혹은 HR)를 시간 축으로 변환했을 때의 개개의 시간에 있어서의 임펄스응답을 계수로 하고 있는 것이다.

이 때문에, 도 16에 나타내는 디지털 처리회로(3L, 3R)에 있어서는, 탭 수(차수)를 많게 할 필요가 있고, 수많은, 예를 들면, 1024조(組)의 지연회로(3D) 및 곱셈회로(3M)를 필요로 하게 된다.

따라서, 디지털 처리회로(3L, 3R)를, 예를 들면, DSP에 의해 구성하는 경우라면, 지연회로(3D~3D)로서 대용량의 메모리가 필요하므로, IC의 규모가 커지고, 코스트가 큰 폭으로 상승하게 된다. 또, 다수의 곱셈회로(3M~3M)를 실현하기 위해 처리스텝도 많아지고, 결과로서 고속의 처리가 필요하므로, 이 점에서도 코스트가 상승하게 된다.

본 발명은, 상기 실정에 감안하여 이루어진 것이며, 필터의 탭수, 즉, 지연회로 및 곱셈회로의 수를 큰 폭으로 삭감할 수 있는 디지털 신호처리장치 및 디지털 신호처리방법의 제공을 목적으로 한다.

삭제

또, 필터의 탭 수, 즉, 지연회로 및 곱셈회로의 수를 큰 폭으로 삭감할 수 있는 디지털 신호처리장치 및 디지털 신호처리방법을 적용함으로써, 코스트를 내릴 수 있는 헤드폰 장치의 제공을 목적으로 한다.

본 발명에 관계되는 디지털 신호처리장치는, 상기 과제를 해결하기 위해, 미리 측정 혹은 계산에 의해 산출된 전송계의 2점간의 전달특성을 나타내는 임펄스응답을 디지털 필터로 재현하는 디지털 신호처리장치에 있어서, 상기 임펄스응답의 직접음부(直接音部)를 나타내는 제 1의 리스폰스 부분과, 비(非)직접음부를 나타내는 제 2의 리스폰스 부분을 샘플링 레이트를 다르게 한 디지털 필터에 의해 재현하고, 또한 상기 제 2의 리스폰스 부분에 있어서의 반사음부(反射音部)의 개시(開始)를, 지연 시간을 가지게 한 샘플링 변환용 필터가 발생하는 지연시간을 이용하여 지연시킨다.

본 발명에 관계되는 디지털 신호처리방법은, 상기 과제를 해결하기 위해, 미리 측정 혹은 계산에 의해 산출된 전송계의 2점간의 전달 특성을 나타내는 임펄스응답을 디지털 필터로 재현하는 디지털 신호처리방법에 있어서, 상기 임펄스 응답의 직접음부를 나타내는 제 1의 리스폰스 부분과 비직접음부를 나타내는 제 2의 리스폰스 부분을 샘플링 레이트를 다르게 한 디지털 필터에 의해서 재현하고, 또한 상기 제 2의 리스폰스 부분에 있어서의 반사음부의 개시를, 지연시간을 가지게 한 샘플링 변환용 필터가 발생하는 지연 시간을 이용하여 지연시킨다.

본 발명에 관계되는 헤드폰 장치는, 상기 과제를 해결하기 위해서, 음원으로부터 리스너의 왼쪽귀 및 오른쪽귀까지의 각 경로의 전달 특성을 나타내는 임펄스 응답을 디지털 필터로 재현하는 디지털신호 처리장치를 구비하는 헤드폰 장치에 있어서, 상기 디지털 신호처리장치는, 상기 임펄스 응답의 직접음부를 나타내는 제 1의 리스폰스 부분과, 비직접음부를 나타내는 제 2의 리스폰스 부분을 샘플링 레이트를 다르게 한 디지털 필터에 의하여 재현하고, 또한, 상기 제 2의 리스폰스 부분에 있어서의 반사음부의 개시를, 지연시간을 가지게 한 샘플링 변환용 필터가 발생하는 지연시간을 이용하여 지연시킨다.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태로서 본 발명의 디지털 신호처리장치를 적용한 헤드폰 장치를 예로 든다. 이 헤드폰 장치는 두외정위를 얻을 수 있도록 구성되며, 또한 헤드폰 장치에 적용되는 디지털 신호처리회로는, 필터의 탭 수, 즉, 지연회로 및 곱셈회로의 수를 큰 폭으로 삭감하는 것이다.

도 1에는 헤드폰 장치의 블록 구성을 나타낸다. 아날로그 오디오신호(SA)가, 입력단자(1)를 통하여 A/D 컨버터 회로(2)에 공급되어 디지털 오디오신호(SD)로 A/D 변환되고 이 신호(SD)가 디지털 처리회로(30L, 30R)에 공급된다. 디지털처리회로(30L, 30R)에 있어서는, 신호(SD, SD)에 대하여 전달함수(HL, HR)에 상당하는 임펄스응답이 중첩된다. 전달함수(HL)는, 음상정위(音像定位) 시키고 싶은 음원 위치로부터 리스너의 왼쪽 귀까지의 경로의 전달특성을 나타낸다. 또, 전달함수(HR)는, 그 음원위치로부터 리스너의 오른쪽 귀까지의 경로의 전달특성을 나타낸다. 또한, 상기 임펄스응답은, 미리 측정함으로써, 혹은 계산함으로써 산출된다. 임펄스응답은, 전달함수를 시간축으로 변환하는 것으로써 구해진다.

여기서, 충분히 시간폭이 작은 임펄스에 대한 응답특성인 임펄스응답에 대하여 개략적으로 설명해 둔다. 예를 들면, 시청실(試聽室) 내에 있어서 음원으로부터 리스너의 양귀에 이르는 임펄스응답은, 임펄스응답의 시간대에 의하여 분류할 수 있다. 도 2에 나타내는 바와 같이, (1)음원으로부터 직접 리스너의 귀에 도달하는 부분 도 2-(a)(직접음부), (2)반사음이 도달하기까지의 임펄스응답 레벨이 무음에 가까운 부분(무음부) 도 2-(b), (3)마지막으로 음원으로부터 방의 벽, 천정 등에 반사하여 리스너의 귀에 도달하는 부분(반사음부) 도 2-(c)로 이루어진다. 임펄스응답 특성에 대한 설명의 자세한 것은 후술하지만, 도 2의 임펄스응답은, 이하와 같이도 설명된다. 임펄스응답은 직접음부를 나타내는 제 1의 리스폰스부분(a)과, 비직접음을 나타내는 제 2의 리스폰스 부분(b)+(c)으로 이루어지며, 또한 제 2의 리스폰스 부분은 무음부(b)와 반사음부(c)로 이루어진다. 그리고, 제 2의 리스폰스부분에 있어서의 반사음부(c)는, 무음부(b)만큼 지연되어 개시된다.

헤드폰 장치에서는, 디지털 처리회로(30L, 30R)에 있어서, 상기 임펄스응답의 직접음부를 나타내는 제 1의 리스폰스 부분과, 비직접음부를 나타내는 제 2의 리스폰스 부분을 샘플링 레이트를 다르게 한 디지털 필터에 의해서 재현하고, 또한 상기 제 2의 리스폰스 부분에 있어서의 반사음부의 개시를, 지연시간을 가지게 한 필터에 의해 지연시키고 있다.

디지털 처리회로(30L, 30R)에 있어서 신호(SD, SD)에 대하여 전달함수(HL, HR)에 상당하는 상기 도 2에 나타내는 바와 같은 임펄스응답이 중첩된 처리결과의 신호(SDoL, SDoR)가, D/A 컨버터회로(4L, 4R)에 공급되어 아날로그 오디오신호(SAoL, SAoR)로 D/A 변환되고, 이 신호(SAoL, SAoR)가, 헤드폰 앰프(5L, 5R)를 통하여 헤드폰(6)의 왼쪽 및 오른쪽의 음향유닛(6L, 6R)에 공급된다.

따라서, 헤드폰(6)의 재생음은, 전달함수(HL, HR)를 가지는 경로를 통한 음으로 되므로, 리스너(M)가 헤드폰(6)을 장착하고 그 재생음을 들을 때, 그 음상은 두외에 정위한다.

이 헤드폰 장치에 적용된, 디지털 처리회로(30L, 30R)는, 예를 들면, 도 3에 나타내는 바와 같이 구성된다. 개략적으로는, 상기 임펄스응답의 제 1의 리스폰스 부분은 제 1의 샘플링 레이트의 제 1의 디지털 필터(32)로 재현되고, 제 2의 리스폰스 부분은 제 1의 샘플링 레이트의 1／n(n은 2 이상)의 제 2의 샘플링 레이트의 제 2의 디지털 필터(34)로 근사적으로 재현된다. 또, 이들 제 1의 디지털 필터(32)와 제 2의 디지털 필터(34)를 직렬로 접속하고, 그 사이에 제 1의 샘플링 레이트를 제 2의 샘플링 레이트로 다운 샘플링하는 다운 샘플 필터(33)를 갖추며, 또한 제 2의 디지털 필터(34)의 후단에 제 2의 샘플링 레이트를 제 1의 샘플링 레이트로 되돌리는 업 샘플링 필터(35)를 갖추고, 이들 다운 샘플링필터(33)와 업 샘플링 필터(35)에 의한 지연시간을 이용하여 제 2의 레스폰스 부분에 있어서의 반사음부의 개시를 지연시킨다.

즉, A/D 컨버터 회로(2)로부터의 디지털 오디오 신호(SD)가, 입력단자(31)를 통하여 디지털 필터(32)에 공급된다. 이 디지털 필터(32)는, 재현하는 임펄스응답 가운데, 응답시간이 빠른 부분(도 2-(a)의 직접음부)를 재현하고, 그 응답결과를 출력하는 동시에, 지연결과를 출력하는 것이다.

이 때문에, 단자(31)로부터의 신호(SD)가, 소정 수의 지연회로(321~321)에 직렬로 공급되어 신호(S321)가 꺼내진다. 또, 단자(31)의 신호(SD) 및 지연회로(321~321)의 출력이 곱셈회로(322~322)에 공급되고, 그 곱셈출력이 가산회로(323~323)를 통하여 신호(S323)로서 꺼내진다.

이 경우, 지연회로(321~321)는, 디지털 오디오 신호(SD)에, 그 1 샘플링기간(1 단위기간)(τ)의 지연을 부여하는 것이다. 또, 곱셈회로(322~322)는, 직접음부의, 전달함수(HL 혹은 HR)에 상당하는 임펄스응답을 계수로서 가지는 것이다. 또한, 일례로서 신호(SD)의 샘플링 주파수가 48kHz인 경우, 필터(32)의 탭 수는 40~200개이다.

따라서, 신호(S321)는, 원래의 아날로그 오디오 신호(SA)를, 재현하는 임펄스 응답의 직접음부에 상당하는 시간만큼 지연시킨 신호이므로, 그 고역성분 및 저역성분을 가진다. 또, 신호(S323)는, 임펄스응답 중 응답시간이 빠른 부분에 대응하고, 원래의 아날로그 오디오 신호(SA)의 고역성분을 많이 포함한다.

삭제

지연회로(321)로부터의 신호(S321)가, 다운 샘플링용의 데시메이션 필터(33)에 공급되어 1/n(n은 2 이상의 정수)의 샘플링 레이트, 예를 들면, 1/2의 샘플링 레이트의 디지털 신호(S33)로 변환된다. 즉, 신호(S321) 중, 신호(SA)의 저역성분에 대응하는 부분이 신호(S33)로서 꺼내진다.

삭제

이 신호(S33)가 디지털 필터(34)에 공급된다. 이 디지털 필터(34)는, 재현하는 임펄스응답 가운데, 응답시간이 느린 부분(도 2-(c)의 반사음부)을 재현하고, 그 응답결과를 출력하는 것이다.

삭제

이 때문에, 필터(33)로부터의 신호(S33)가, 소정 수의 지연회로(341~341)에 직렬로 공급되는 동시에, 신호(S33) 및 지연회로(341~341)의 출력이 곱셈회로(342~342)에 공급되고, 그 곱셈출력이 가산회로(343~343)를 통하여 신호(S34)로서 꺼내진다.

이 경우, 지연회로(341~341)는, 디지털 오디오 신호(S33)에, 그 1 샘플링 기간의 지연, 지금의 경우, n=2이므로, 기간(2τ)의 지연을 부여하는 것이다. 또, 곱셈회로(342~342)는, 신호(SA)의 저역에 대하여, 전달함수(HL) 혹은 전달함수(HR)를 시간 축으로 변환했을 때의 개개의 시간에 있어서의 임펄스응답을 계수로서 가지는 것이다. 또한, 일례로서, 신호(SD)의 샘플링 주파수가 48kHz인 경우, 필터(34)의 탭 수는 400~수천개 이다.

따라서 신호(S34)는, FIR 필터의 응답시간이 느린 부분에 대응하고, 원래의 아날로그 신호(SA)의 저역성분이 많이 포함된다.

그리고 이 신호(S34)가, 인터폴레이션 필터(35)에 공급되어 원래의 디지털 오디오신호(SD)와 동일한 샘플링 레이트의 신호(S35)로 변환되고, 이 신호(S35)가 가산회로(36)에 공급된다. 또, 필터(32)로부터의 신호(S323)가 가산회로(36)에 공급된다. 그리고 가산회로(36)의 출력신호(S36)가 출력단자(37)에 꺼내진다.

여기서, 지연회로(321)로부터의 신호(S321)를, 다운 샘플링용의 데시메이션 필터(33)에서 1/n(n은 2 이상의 정수)의 샘플링 레이트, 예를 들면, 1/2의 샘플링 레이트의 디지털 신호(S33)로 변환하고 나서 디지털 필터(34)에 공급하고 있는 이유를 설명한다.

디지털 필터를 FIR필터로 구성했을 경우, 통과신호의 주파수 특성을 재현하기 위해 필요한 탭 수는, 그 주파수대역에 따라서 다르다. 즉, 재현하는 주파수대역이 고역이 될수록, 필요한 탭 수는 적어지고, 반대로 저역이 될수록, 필요로 하는 탭 수는 많아진다.

이것은, 고역성분은 FIR 필터의 응답시간이 빠른 부분에 많이 포함되며, FIR필터의 응답시간이 느린 부분에 있어서는, 저역성분만을 재현하는 것만으로 높은 충실도의 임펄스응답을 실현할 수 있는 것을 나타내고 있다.

데시메이션 필터(33)에서는, 예를 들면, 1/2의 샘플링 레이트의 디지털 신호(S33)로 변환하고 나서, 디지털 필터(34)에 공급하고 있다. 디지털 필터(34)는, 재현하는 임펄스응답 가운데, 응답시간이 느린 부분(도 2-(c)의 반사음부)을 재현하고, 그 응답결과를 출력한다. 이와 같이 하여, 디지털 필터의 응답시간이 빠른 부분에 대해서는, 본래의 샘플링 레이트로 처리를 행하지만, 응답시간이 느린 부분에 대해서는, 본래의 샘플링 레이트의 1/n의 샘플링 레이트로 같은 응답시간의 처리를 행하도록 하고 있으므로, 그 처리를 위한 디지털 필터의 탭 수를 줄일 수 있다.

또, 이상의 구성으로, 샘플링 레이트 변환 필터 즉, 데시메이션 필터(33)및 인터폴레이션 필터(35)는 직접음부(도 2-(a))와 반사음부(도 2-(c))의 사이에 끼워지는 무음부(도 2-(b))를 구성하는 역할도 맞추어 가진다. 바꾸어 말하면, 샘플링 레이트 변환필터의 데시메이션 필터(33) 및 인터폴레이션 필터(35)가 발생하는 지연시간을 이용하여, 제 2의 리스폰스 부분에 있어서의 반사음부의 개시를 지연시키고 있다. 또한 바꾸어 말하면, 제 2의 리스폰스 부분에 있어서의 무음부(b)를 상기 데시메이션 필터(33) 및 인터폴레이션 필터(35)가 발생하는 지연시간을 이용하여 형성하고 있다.

도 2를 참조하여 임펄스응답의 직접음부, 무음부 및 반사음부에 대하여 상세하게 설명해 둔다. 예를 들면, 시청실 내에 있어서 음원으로부터 리스너의 양 귀에 이르는 도 2의 임펄스응답을 보면, 시간대에 따라, (1)음원으로부터 직접 리스너의 귀에 도달하는 부분 도 2-(a)(직접음부), (2)반사음이 도달하기까지의 임펄스응답 레벨이 무음에 가까운 부분(무음부) 도 2-(b), (3)마지막으로 음원으로부터 방의 벽, 천정 등에 반사하여 리스너의 귀에 도달하는 부분(반사음부) 도 2-(c)로 이루어지는 것은 이미 개략적으로 설명했다.

이러한 응답 시간의 시간분류를 주파수 특성의 관점에서 보면, (1)의 직접음부는 주파수특성을 열화시키는 요인이 적기 때문에, 원래의 음원에 가까운 넓은 주파수대역을 가진다. 이것에 대해, (3)의 반사음부는 시청실의 방의 벽이나 천정에서 반사한 소리가 측정되기 때문에, 거기서 특히 고역주파수 특성의 열화가 발생한다. 이것은, 임펄스응답의 응답시간이 빠른 부분은 전주파수대역을 재현하는 것이 필요하고, 임펄스응답의 응답시간이 느린 부분에 있어서는, 상술한 바와 같이, 저역성분만을 재현하는 것만으로 토탈로서 높은 충실도의 임펄스응답을 실현할 수 있는 것을 나타내고 있다 .

또한, 시청실 내에 있어서 음원으로부터 리스너의 양 귀에 이르는 임펄스응답을 보면, 임펄스응답 레벨이 무음에 가까운 부분(무음부) 도 2-(b)에 대하여는, 개개의 임펄스레벨은 매우 작기 때문에 그 지연 시간만 재현하면 좋은 것을 알 수 있다.

데시메이션 필터(33)는 도 4에 나타내는 바와 같은 FIR 필터로 구성된다. 디지털필터(32)의 지연회로(321)로부터의 신호(S321)가, 입력단자(330)를 통하여 복수의 지연회로(331~331)에 직렬로 공급되는 동시에, 단자(330) 및 지연회로(331~331)로부터 얻어지는 신호가 곱셈회로(332~332)에 공급되며, 그 곱셈출력이 가산회로(333~333)를 통하여 스위치(334)의 피선택단자(a)에 꺼내진다. 스위치(334)는, 피선택단자(a) 외에 접지되어 있는 피선택단자(b)를 갖추어 이루어지며, 전환절편(c)에 의해 접속이 전환된다. 스위치(334)의 전환절편(c)은, 샘플링 주파수(fs)마다 전환된다. 이 때문에, 스위치(334)는, 1/2의 샘플링 레이트의 디지털 신호(S33)를 디지털 필터(34)에 공급한다. 또한, 이 데시메이션 필터(33)는, 차단(cutoff)주파수(fc)를 10kHz로 하는 LPF이며, 상기 곱셈회로(332~332)의 곱셈계수가 설정되어 있다. 더욱이, 이 데시메이션 필터(33)는, 직접 접속한 복수의 지연회로(331~331)에 의한 지연특성을 주파수대역에 따르지 않고 일정하게 한다. 또, 상기 곱셈회로(332~332)의 곱셈계수는, 예를 들면, 탭 수가 홀수인 경우에는, (탭수+1)/2번째의 곱셈회로를 중심으로 하여 좌우대칭이 된다. 물론, 탭 수가 짝수인 경우에도, 좌우의 대칭이 된다. 즉, 군(群)지연특성을 일정으로 하고 있다. 군지연 특성에 대하여는 후술한다.

인터폴레이션 필터(35)도 도 5에 나타내는 바와 같은 FIR필터로 구성된다. 디지털 필터(34)로부터의 신호(S34)가, 스위치(350)의 피선택단자(a)를 통하여 복수의 지연회로(351~351)에 직렬로 공급되는 동시에, 스위치(350) 및 지연회로(351~351)로부터 얻어지는 신호가 곱셈회로(352~352)에 공급되며, 그 곱셈출력이 가산회로(353~353)를 통하여 출력단자(36)에 꺼내진다. 스위치(350)는, 피선택단자(a) 외에, 접지되어 있는 피선택단자(b)를 갖추어 이루어지며, 전환절편(c)에 의해 접속이 전환된다. 스위치(350)의 전환절편(c)은 , 샘플링 주파수(fs)마다 전환된다. 이 때문에, 스위치(350)는, 전환출력을, 원래의 디지털 오디오신호(SD)와 동등한 샘플링 레이트의 신호(S35)로 변환하고, 이 신호(S35)를 가산회로(36)에 공급한다. 또한, 이 인터폴레이션 필터(35)도, 차단주파수(fc)를 10kHz로 하는 LPF이다. 또한, 이 인터폴레이션 필터(35)는, 직접 접속한 복수의 지연회로(351~351)에 의한 지연특성을 상기 데시메이션 필터(33)와 동일하게, 주파수대역에 따르지 않고 일정하게 한다. 또, 상기 곱셈회로(351~351)의 곱셈계수는, 예를 들면, 탭 수가 홀수인 경우에는, (탭수+1)/2번째의 곱셈회로를 중심으로 하여 좌우대칭이 된다. 물론, 탭 수가 짝수인 경우에도, 좌우의 대칭이 된다. 즉, 군지연특성을 일정하게 하고 있다.

도 6에는, 데시메이션 필터(33), 인터폴레이션 필터(35)로서 사용하는 FIR필터의 임펄스 응답예를 나타낸다. 이 임펄스응답은, 예를 들면, 주파수 특성으로서 10kHz 컷오프의 LPF 특성을 가지고, 또한 군지연특성 일정으로 되도록 계수가 결정된다.

군지연특성이 일정하다고 하는 것은, 지연특성을 주파수대역에 따르지 않고 일정하게 하고, 또, 예를 들면, 탭 수가 홀수인 경우에는, 1/2의 탭 수에 있어서의 지연시간을 대상으로 좌우의 곱셈계수가 대칭으로 되는 것을 말한다. 물론, 탭 수가 짝수인 경우에도, 좌우의 곱셈계수는 대칭으로 된다.

예를 들면, 도 6에 나타내는 바와 같이, 탭수(2t)의 FIR 필터에서는, t탭에 상당하는 군지연시간을 가지게 된다. 이 FIR 필터를 100탭의 군지연특성 일정의 차단주파수 10kHz의 LPF로 구성했을 경우, 데시메이션 필터(33)와 인터폴레이션 필터(35)에서 50탭분, 즉, 약 1msec의 지연시간을 가지게 할 수 있다. 즉, 양쪽 합하여 2msec의 지연시간을 가지는 것이 된다. 따라서 FIR 필터에 있어서의 군지연특성에 의한 지연시간을 임펄스 응답 무음부의 길이에 맞추는 것으로써, 데시메이션 필터 및 인터폴레이션 필터에 의해 다운 샘플링 처리를 행하는 것과 동시에 무음부의 임펄스응답 재현기능을 맞추어 가지게 하는 것이 가능하게 된다.

이상의 설명에서는, 데시메이션 필터 및 인터폴레이션 필터를 구성하는 FIR 필터의 군지연특성을 임펄스응답 무음부에 맞추는 방법을 설명하였으나, FIR 필터에 의한 군지연특성이 상기 임펄스응답의 무음부보다 짧게 구성하고, 부족분은, 다운 샘플링된 반사음부의 임펄스응답에 포함시킴으로써, 자유도가 있는 설정이 가능해진다.

이러한 구성에 의하면, 아날로그 오디오신호(SA) 중 직접음부에 대하여는, 도 3의 디지털 필터(32)에 의해 전달함수(HL) 혹은 전달함수(HR)의 직접음부에 상당하는 임펄스 응답이 중첩된다. 또, 아날로그 오디오신호(SA)의 반사음부에 대하여는, 도 3의 디지털 필터(32), 디지털 필터(34)에 의해 전달함수(HL) 혹은 전달함수(HR)의 반사음부에 상당하는 임펄스응답이 중첩되고, 무음부에 대하여는, 다운 샘플링 필터(33) 및 인터폴레이션 필터(35)에 의해 실현된다.

그와 같은 직접음부의 신호(S323)및 무음부, 반사음부의 신호(S34)가 가산회로(34)에 공급되어 가산되는 것이므로, 그 가산출력인 신호(S36)는, 아날로그 신호(SA)에 대하여 전달함수(HL), 전달함수(HR)를 시간축으로 변환한 임펄스응답이 중첩된 신호가 된다.

이 신호(S36)가 디지털 처리회로(30L 혹은 30R)의 출력으로서 꺼내지고, 도 1에 있어서 설명한 바와 같이, D/A 컨버터 회로(4L 혹은 4R)에 공급된다. 따라서 헤드폰(6)에 의해 오디오신호(SA)의 재생을 행하는 경우, 그 음상을 두외에 정위시킬 수 있다.

이렇게 하여, 상술의 디지털 처리회로(30L, 30R)에 따르면, 헤드폰 재생시의 두외 정위의 처리를 행할 수 있다. 그 경우, 아날로그 오디오 신호(SA)의 직접음부에 대하여는, 디지털 필터(32), 디지털 필터(34)에 의해 두외 정위를 위한 중첩처리를 행하는 동시에, 디지털 필터(34)에 의해, 샘플링 레이트를 본래의, 예를 들면, 1/2로 하고 있다. 이 때문에, 디지털 필터(34)의 탭 수를 줄일 수 있다. 또한, 동시에, 다운 샘플링 필터(33) 및 인터폴레이션 필터(35)에 있어서 무음부의 임펄스응답을 재현할 수 있으므로 또한 디지털 필터(34)의 탭 수를 저감하는 것이 가능해진다.

즉, 도 16에 있어서 설명한 바와 같이, 디지털 처리회로(3L, 3R)를 구성하는 디지털 필터의 탭 수가, 예를 들면, 1024개인 것으로 하고, 도 3에 있어서의 디지털 필터(32)의 탭 수를, 예를 들면, 128개로 하면, 디지털 필터(34)의 탭 수는 896개(=1024-128)가 될 것이다.

그러나, 디지털 필터(34)에 있어서는, 샘플링 주파수가 1/2 로 되어 있으므로, 같은 응답 시간의 처리를 행한다면, 그 탭 수를 1/2로 할 수 있어, 448개로 줄일 수 있다. 따라서, 디지털 필터(32), 디지털 필터(34)를 합한 탭 수는 576개(=128+448)가 되어, 탭 수를 줄일 수 있다.

또한, 상기 임펄스 응답의 100탭째로부터 200탭째까지가 무음 데이터인 것으로 하면, 디지털 필터(32)의 탭수를 100, 인터폴레이션 필터(33), 데시메이션 필터(35)의 탭 수를 각각 100탭, 단, 각각 군지연 일정으로 약 1ms의 지연을 가지는 것으로 한다. 그리고 디지털 필터(34)의 탭 수는 824개(=1024-100-100), 또한 디지털 필터(34)에 있어서는, 샘플링 주파수가 1/2로 되어 있으므로, 같은 응답시간의 처리를 행한다면, 그 탭 수를 1/2로 할 수 있어, 412개로 줄일 수 있다. 따라서 필터(32, 34)를 합한 탭 수는 512개(=100+412)가 되어, 탭 수를 줄일 수 있다.

이와 같이 디지털 필터(34)의 탭 수를 줄일 수 있으므로, 결과로써, 디지털 처리회로(30L, 30R)의 규모를 작게 할 수 있다. 예를 들면, DSP에 의해 구성하는 경우이면, 지연회로(321~321, 341~341)를 구성하는 메모리의 용량을 작게 할 수 있고, IC의 규모를 작게 할 수 있다. 따라서 코스트를 내릴 수 있는 동시에, 소비전력을 저감할 수 있다.

또, 그러한 디지털 필터를 사용하여 헤드폰 재생시에 있어서의 음상의 두외 정위를 실현하고 있으므로, 그 헤드폰 장치의 코스트를 내릴 수 있다.

도 7에는 2채널 스테레오의 오디오신호를 재생하는 헤드폰 장치의 블록 구성을 나타낸다. 이 헤드폰 장치도, 그 음상을 두외에 정위하도록 하고 있다. 또, 본 발명의 디지털 신호처리장치를 적용하고 있으므로 필터의 탭 수, 즉, 지연회로 및 곱셈회로의 수를 큰 폭으로 삭감하는 것이다.

삭제

도 7에 있어서, 왼쪽 및 오른쪽 채널 아날로그 오디오신호(SAL, SAR)가, 입력단자(1L, 1R)를 통하여 A/D 컨버터 회로(2L, 2R)에 공급되어 디지털 오디오신호(SDL, SDR)로 A/D 변환되고, 신호(SDL)가 디지털 처리회로(30LL, 30LR)에 공급되며, 신호(SDR)가 디지털 처리회로(30RL, 30RR)에 공급된다.

이 경우, 디지털 처리회로(30LL~30RR)는, 도 3의 디지털 처리회로(30L, 30R)와 동일하게 구성되는 것이다. 이것은, 오디오신호(SDL, SDR)를 헤드폰(6)에 의해 재생하여도 스피커에 의해 재생했을 경우에 가까운 음장이 얻어지도록 오디오신호(SL, SR)에 두외 정위의 처리를 행하는 것이다.

즉, 예를 들면, 도 8에 나타내는 바와 같이, 리스너(M)의 왼쪽 전방 및 오른쪽 전방으로 음원(SPL, SPR)을 배치한 경우에,

HLL：음원(SPL)으로부터 리스너(M)의 왼쪽 귀에 도달하는 전달함수

HLR：음원(SPL)으로부터 리스너(M)의 오른쪽 귀에 도달하는 전달함수

HRL：음원(SPR)으로부터 리스너(M)의 왼쪽 귀에 도달하는 전달함수

HRR：음원(SPR)으로부터 리스너(M)의 오른쪽 귀에 도달하는 전달함수

라 하면, 음원(SPL)으로부터 출력되는 소리는, 전달함수(HLL), 전달함수(HLR)를 가지는 경로를 통하여 리스너(M)의 왼쪽 귀 및 오른쪽 귀에 전달된다. 또, 음원(SPR)으로부터 출력되는 소리는, 전달함수(HRL), 전달함수(HRR)를 가지는 경로를 통하여 리스너(M)의 왼쪽 귀 및 오른쪽 귀에 전달된다.

그래서 디지털 처리회로(30LL)에 있어서는, 신호(SDL)에 대하여 전달함수(HLL)를 시간축으로 변환한 임펄스응답이 중첩되고, 디지털 처리회로(30LR)에 있어서는, 신호(SDL)에 대하여 전달함수(HLR)를 시간축으로 변환한 임펄스응답이 중첩된다. 또, 디지털 처리회로(30RL)에 있어서는, 신호(SDR)에 대하여 전달함수(HRL)를 시간축으로 변환한 임펄스응답이 중첩되고, 디지털 처리회로(30RR)에 있어서는, 신호(SDR)에 대하여 전달함수(HRR)를 시간 축으로 변환한 임펄스응답이 중첩된다. 그리고 디지털 처리회로(30LL, 30RL)의 출력신호가 가산회로(7L)에 공급되어 가산되는 동시에, 디지털 처리회로(30LR, 30RR)의 출력신호가 가산회로(7R)에 공급되어 가산되며, 이들 가산회로(7L, 7R)의 출력신호가, D/A 컨버터회로(4L, 4R)에 공급되어 아날로그 오디오신호(SL, SR)로 D/A변환되며, 이 신호(SL, SR)가, 헤드폰 앰프(5L, 5R)를 통하여 헤드폰(6)의 왼쪽 및 오른쪽의 음향유닛(6L, 6R)에 공급된다.

삭제

따라서 오디오 신호(SAL, SAR)가, 리스너(M)의 왼쪽 전방 및 오른쪽 전방으로 배치된 스피커에 공급되었을 때와 거의 동등한 음장이, 헤드폰(6)에 의해 재현되는 동시에, 음상은 리스너(M)의 두외에 정위한다.

그리고, 이 경우도, 디지털 처리회로(30LL~30RR)를, 예를 들면, 도 3에 나타내는 바와 같이 구성할 수 있으므로, 그때, 회로규모를 작게 할 수 있고, 코스트를 내릴 수 있는 동시에, 소비전력을 저감할 수 있다.

여기서, 디지털 신호 처리회로(30LL)와 디지털 신호처리회로(30LR) 및 디지털 신호 처리회로(30RL)와 디지털 신호처리회로(30RR)는 모아서 각각 도 9와 같은 구성으로 실현하는 것도 가능하다.

예를 들면, 도 1 및 도 3에 있어서, 디지털 처리회로(30L)의 지연회로(321~321, 341~341) 및 데시메이션 필터(33)의 처리하는 신호는, 디지털 처리회로(30R)의 지연회로(321~321, 341~341) 및 데시메이션 필터(33)의 처리하는 신호와 동일하다. 따라서 예를 들면, 도 9에 나타내는 바와 같이, 디지털 처리회로(30L)의 지연회로(321~321, 341~341) 및 데시메이션 필터(33)와, 디지털 처리회로(30R)의 지연회로(321~321, 341~341) 및 데시메이션 필터(33)를 공통으로 할 수도 있다.

또한, 동일한 이유에 의해, 디지털 처리회로(30LL)의 지연회로(321~321, 341~341) 및 데시메이션 필터(33)와 디지털 처리회로(30LR)의 지연회로(321~321, 341~341) 및 데시메이션 필터(33)를 공통으로 할 수 있다. 또한, 디지털 처리회로(30RL)의 지연회로(321~321, 341~341) 및 데시메이션 필터(33)와 디지털 처리회로(30RR)의 지연회로(321~321, 341~341) 및 데시메이션 필터(33)를 공통으로 할 수도 있다. 또한 오디오 신호가 4채널 스테레오 혹은 그 이상의 다채널 스테레오의 신호인 경우에도, 본 발명을 동일하게 적용할 수 있다.

또한, 그러한 디지털 필터를 사용하여 헤드폰 재생시에 있어서의 음상의 두외 정위를 실현하고 있으므로, 그 헤드폰장치의 코스트를 내릴 수 있다.

도 10은, 2개의 스피커에 의해 임의의 위치에 음상을 정위시키도록 했을 경우이다. 즉, 아날로그 오디오 신호(SA)가, 입력단자(1)를 통하여 A/D 컨버터 회로(2)에 공급되어 디지털 오디오 신호(SD)로 A/D 변환되고, 이 신호(SD)가, 디지털 처리회로(30L, 30R)에 공급된다. 그리고 디지털 처리회로(30L, 30R)에 있어서는, 신호(SD, SD)에 대하여 후술하는 전달함수를 시간축으로 변환한 임펄스응답이 중첩된다.

이 처리결과의 신호가, D/A 컨버터 회로(4L, 4R)에 공급되어 아날로그 오디오 신호로 D/A 변환되고, 이 아날로그 오디오 신호가, 스피커 앰프(8L, 8R)를 통하여 리스너의 왼쪽 전방 및 오른쪽 전방에 배치된 왼쪽 및 오른쪽 채널의 스피커(9L, 9R)에 공급된다.

디지털 처리회로(30L, 30R)에 있어서의 처리는, 다음과 같은 내용으로 이루어진다. 즉, 지금, 도 11에 나타내는 바와 같이, 리스너(M)의 왼쪽 전방 및 오른쪽 전방에 음원(SPL, SPR)을 배치하고, 이들 음원(SPL, SPR)에 의해, 임의의 위치에 음원(SPX)을 등가적으로 재현하는 경우를 생각한다. 그리고,

HXL：음원(SPX)으로부터 리스너(M)의 왼쪽 귀에 도달하는 전달함수

HXR：음원(SPX)으로부터 리스너(M)의 오른쪽 귀에 도달하는 전달함수

라 하면, 음원(SPL, SPR)은,

SPL=(HXL×HRR-HXR×HRL)/(HLL×HRR-HLR×HRL)×SPX　···(1)

SPR=(HXR×HLL-HXL×HLR)/(HLL×HRR-HLR×HRL)×SPX　···(2)

와 같이 나타낼 수 있다.

따라서, 음원(SPX)에 대응하는 입력 오디오 신호(SXA)를, (1)식의 전달함수부분을 실현하는 필터를 통하여 음원(SPL)의 위치에 배치한 스피커에 공급하는 동시에, 신호(SXA)를 (2)식의 전달함수부분을 실현하는 필터를 통하여 음원(SPR)의 위치에 배치한 스피커에 공급하면, 음원(SPX)의 위치에 오디오 신호(SX)에 의한 음상을 정위시킬 수 있다.

따라서 디지털 처리회로(30L, 30R)에 있어서는, 이것에 공급된 디지털 오디오신호(SD, SD)에 대하여, (1), (2)식의 전달함수 부분과 동일한 전달함수를 시간축으로 변환한 임펄스응답이 중첩된다. 또, 이때, 디지털 처리회로(30L, 30R)는, 예를 들면, 도 3에 나타내는 바와 같이 구성된다. 따라서, 아날로그 오디오신호(SA)에 의한 음상을, 음원(SPX)의 위치에 정위시킬 수 있다.

이 경우도, 디지털 처리회로(30L, 30R)를, 예를 들면, 도 3에 나타내는 바와 같이 구성할 수 있으므로, 그때, 회로규모를 작게 할 수 있고, 코스트를 내릴 수 있는 동시에, 소비전력을 저감할 수 있다.

또한, 이 경우도, 예를 들면, 도 9에 나타낸 바와 같이, 디지털 처리회로(30L)의 지연회로(321~321, 341~341) 및 데시메이션 필터(33)와, 디지털 처리회로(30R)의 지연회로(321~321, 341~341) 및 데시메이션 필터(33)를 공통으로 할 수도 있다.

또, 동일한 이유에 의해, 디지털 처리회로(30LL)의 지연회로(321~321, 341~341) 및 데시메이션 필터(33)와, 디지털 처리회로(30LR)의 지연회로(321~321, 341~341) 및 데시메이션 필터(33)를 공통으로 할 수도 있다. 또한, 디지털 처리회로(30RL)의 지연회로(321~321, 341~341) 및 데시메이션 필터(33)와, 디지털 처리회로(30RR)의 지연회로(321~321, 341~341) 및 데시메이션 필터(33)를 공통으로 할 수도 있다.

또한, 오디오 신호가 4채널 스테레오 혹은 그 이상의 다채널 스테레오의 신호인 경우에도, 본 발명을 동일하게 적용할 수 있다.

도 12는 본 발명의 다른 실시의 형태를 나타내고 있다. 도 1에 있어서의 디지털 처리회로(30L, 30R)를, 예를 들면, 도 12에 나타낸 바와 같이 구성해도 좋다. 즉, 제 2의 디지털 필터(34)의 전단(前段)에 제 1의 샘플링 레이트를 제 2의 샘플링 레이트로 다운 샘플링하는 다운샘플필터(33)를 설치하고, 또한 후단에 제 2의 샘플링 레이트를 제 1의 샘플링 레이트로 되돌리는 업샘플링필터(35)를 설치하고, 제 1의 디지털필터(32)와 병렬 접속하여 이루어지며, 다운샘플필터(33)와 업샘플필터(35)에 의한 지연시간을 이용하여 제 2의 리스폰스 부분에 있어서의 반사음부의 개시를 지연시킨다.

A/D 컨버터회로(2)로부터의 디지털 오디오신호(SD)는, 입력단자(31)를 통하여 입력된 후 2계통으로 나누어지는 한편 이 디지털 필터(32)에 공급된다. 이 디지털 필터(32)는, 재현하는 임펄스응답 가운데, 응답시간이 빠른 부분(직접음부)을 재현하고, 그 응답결과를 출력하는 것이다.

또, 상기 또 1계통은 데시메이션 필터(33)에 입력되어 샘플링 레이트가 저감 된 후, 응답시간의 지연부분(반사음부)에 상당하는 임펄스응답이 중첩되며, 인터폴레이션 필터(35)에서 원래의 샘플링 주파수로 되돌려진 후, 가산기(36)에서 직접음부와 가산하여 출력된다. 그렇지만, 이대로 가산기(36)에서 가산하면, 디지털 필터(32)에 의한 임펄스응답과, 디지털 필터(34)에 의한 임펄스응답이 겹쳐, 소망하는 임펄스응답을 재현할 수 없다.

그래서, 상기 데시메이션 필터 및 인터폴레이션 필터부를 소망의 지연시간을 가지는 군지연특성 일정의 FIR 필터로서 구성하고, 그 지연시간이 재현하는 임펄스응답의 반사음부 출현까지의 지연시간과 거의 동등하게 되도록 설정하여 구성한다. 구체적으로는, 상기 도 2에 나타낸 직접음부(a)와 무음부(b)의 합의 지연시간을 가지게 하도록 한다.

임펄스응답 무음부는 계수를 중첩할 필요는 없고, 지연시간만이 필요하게 되므로, 데시메이션 필터(33) 및 인터폴레이션 필터(35)에 대하여 이 무음부의 일부 또는 전부를 포함한 형태의 지연시간을 가지는 구성을 취할 수 있다. 또, 상기 도 7에 나타낸 2채널 스테레오의 오디오신호를 재생하는 헤드폰 장치에 적용하고, 도 8에 나타내는 바와 같은 음원(SPL, SPR)의 배치에 대응할 경우에는, 디지털 신호처리회로(30L)와 디지털 신호처리회로(30R)를 모아서 도 13과 같이 구성하는 것도 가능하다.

또한, 상기 각 실시의 형태에서는, 데시메이션 필터(33)와 인터폴레이션필터(35)의 지연시간으로 무음부를 형성하고, 디지털 필터(34)의 지연시간과는 구별하여 이용했다. 그러나, 본 발명은 이 실시의 형태로 한정되는 것은 아니며, 데시메이션 필터(34)와 인터폴레이션 필터(35)의 일부분을 데시메이션 필터(34)에 넣어도 좋다.

또, 임펄스응답의 반사부를 만드는 디지털 필터(34)의 일부분을 데시메이션 필터(34) 및/또는 인터폴레이션 필터(35)의 일부분에 넣어도 좋다.

또, 상기 각 실시의 형태에서는, 데시메이션 필터(33)와 인터폴레이션 필터(35)를 FIR 필터로서 실현하였으나, 군지연시간이 거의 일정하게 되면 다른 필터, 예를 들면, IIR 필터나, 래더형 필터로 구성해도 좋다.

본 발명의 디지털 신호처리장치 및 디지털 신호처리방법에 의하면, 임펄스 응답의 직접음부를 나타내는 제 1의 리스폰스 부분과 비직접음부를 나타내는 제 2의 리스폰스 부분을 샘플링 레이트를 다르게 한 디지털 필터에 의하여 재현하고, 또한 제 2의 리스폰스 부분에 있어서의 반사음부의 개시를, 지연시간을 가지게 한 샘플링 변환용 필터가 발생하는 지연시간을 이용하여 지연시키므로, 디지털 필터의 탭 수를 줄일 수 있다. 따라서, 디지털 필터의 회로규모를 작게 할 수 있고, 코스트를 내릴 수 있는 동시에, 소비전력을 저감할 수 있다. 또, 그 디지털 필터를 사용한 헤드폰 장치나 스피커 장치의 코스트도 내릴 수 있다.

Claims

음향전달특성을 나타내는 임펄스응답을 디지털 필터로 재현하는 디지털 신호처리장치에 있어서,

상기 장치는,

상기 임펄스응답의 직접음부(直接音部)를 나타내는 제 1의 리스폰스 부분을 재현하는 제 1의 샘플링 레이트의 제 1의 디지털필터와,

상기 제 1의 디지털필터의 출력에 근거하여, 상기 제 1의 샘플링 레이트를 상기 제 2의 샘플링 레이트로 다운 샘플링하는 다운 샘플링필터와,

상기 다운 샘플링필터의 출력에 근거하여, 비직접음부(非直接音部)를 나타내는 제 2의 리스폰스 부분을 재현하는 제 2의 샘플링 레이트의 제 2의 디지털필터와,

상기 제 2의 디지털필터의 출력에 근거하여 상기 제 2의 샘플링 레이트를 상기 제 1의 샘플링 레이트로 업 샘플링(up-sampling)하는 업 샘플링필터를 구비하며,

상기 다운 샘플링필터 또는 상기 업 샘플링필터에 의한 지연시간을 이용하여 상기 제 2의 리스폰스 부분의 개시를 지연시킴으로써, 상기 제 1의 디지털필터의 상기 출력과 상기 제 2의 디지털필터의 상기 출력이 결합되어 출력되는 것을 특징으로 하는 디지털 신호처리장치.
제 1항에 있어서,

상기 제 2의 샘플링 레이트는, 상기 제 1의 샘플링 레이트의 1/n(n은 2 이상)이 되는 것을 특징으로 하는 디지털 신호처리장치.
제 1항에 있어서,

상기 다운 샘플링필터 또는 업 샘플링필터는 지연시간이 일정한 것을 특징으로 하는 디지털 신호처리장치.
제 1항에 있어서,

상기 다운 샘플링필터 또는 업 샘플링필터는 FIR 필터인 것을 특징으로 하는 디지털 신호처리장치.
제 1항에 있어서,

상기 다운 샘플링필터 또는 업 샘플링필터에 의한 지연시간을 이용하여, 상기 제 2의 리스폰스 부분의 개시를 지연시키고, 상기 임펄스응답의 직접음부와, 상기 비직접음부 사이의 무음부를 재현하는 것을 특징으로 하는 디지털 신호처리장치.
음향 전달특성을 나타내는 임펄스응답을 디지털필터로 재현하는 디지털 신호처리장치에 있어서,

입력신호에 근거하여, 상기 임펄스응답의 직접음부(直接音部)를 나타내는 제 1의 리스폰스 부분을 재현하는 제 1의 샘플링 레이트의 제 1의 디지털필터와,

상기 입력신호에 근거하여, 상기 제 1의 샘플링 레이트를 상기 제 2의 샘플링 레이트로 다운 샘플링하는 다운 샘플링필터와,

상기 다운 샘플링필터의 출력에 근거하여, 비직접음부(非直接音部)를 나타내는 제 2의 리스폰스 부분을 재현하는 제 2의 샘플링 레이트의 제 2의 디지털필터와,

상기 제 2의 디지털필터의 출력에 근거하여 상기 제 2의 샘플링 레이트를 상기 제 1의 샘플링 레이트로 업 샘플링(up-sampling)하는 업 샘플링필터를 구비하며,

상기 다운 샘플링필터 또는 상기 업 샘플링필터에 의한 지연시간을 이용하여 상기 제 2의 리스폰스 부분의 개시를 지연시킴으로써, 상기 제 1의 디지털필터의 상기 출력과 상기 제 2의 디지털필터의 상기 출력이 결합되어 출력되는 것을 특징으로 하는 디지털 신호처리장치.
제 5항에 있어서,

상기 제 2의 샘플링 레이트는, 상기 제 1의 샘플링 레이트의 1/n(n은 2 이상)이 되는 것을 특징으로 하는 디지털 신호처리장치.
제 6항에 있어서,

상기 다운 샘플링필터 또는 업 샘플링필터는 지연시간이 일정한 것을 특징으로 하는 디지털 신호처리장치.
제 6항에 있어서,

상기 다운 샘플링필터 또는 업 샘플링필터는 FIR 필터인 것을 특징으로 하는 디지털 신호처리장치.
제 1항에 있어서,

상기 다운 샘플링필터 또는 업 샘플링필터에 의한 지연시간을 이용하여, 상기 제 2의 리스폰스 부분의 개시를 지연시키고, 상기 임펄스응답의 직접음부와, 상기 비직접음부 사이의 무음부를 재현하는 것을 특징으로 하는 디지털 신호처리장치.
음향 전달특성을 나타내는 임펄스응답을 디지털필터로 재현하는 디지털 신호처리방법에 있어서,

상기 임펄스응답의 직접음부(直接音部)를 나타내는 제 1의 리스폰스 부분을 재현하는 제 1의 샘플링 레이트로 재현하는 직접음부 재현스텝과,

상기 직접음부 재현스텝의 출력에 근거하여, 상기 제 1의 샘플링 레이트를 상기 제 2의 샘플링 레이트로 다운 샘플링하는 다운 샘플링스텝과,

상기 다운 샘플링스텝의 출력에 근거하여, 상기 임펄스 응답의 비직접음부(非直接音部)를 나타내는 제 2의 리스폰스 부분을 재현하는 제 2의 샘플링 레이트로 재현하는 비직접음부 재현스텝과,

상기 비직접음부 재현스텝의 출력에 근거하여, 상기 제 2의 샘플링 레이트를 상기 제 1의 샘플링 레이트로 업 샘플링하는 업 샘플링스텝을 구비하며,

상기 다운 샘플링스텝 또는 상기 업 샘플링스텝에 의한 지연시간을 이용하여 상기 제 2의 리스폰스 부분의 개시를 지연시킴으로써, 상기 직접음부 재현스텝의 출력과 상기 비직접음부 재현스텝의 출력을 합성하여 출력하는 것을 특징으로 하는 디지털 신호처리방법.
음향 전달특성을 나타내는 임펄스응답을 디지털필터로 재현하는 디지털 신호처리방법에 있어서,

입력신호에 근거하여, 상기 임펄스응답의 직접음부(直接音部)를 나타내는 제 1의 리스폰스 부분을 재현하는 제 1의 샘플링 레이트로 재현하는 직접음부 재현스텝과,

상기 입력신호에 근거하여, 상기 제 1의 샘플링 레이트를 상기 제 2의 샘플링 레이트로 다운 샘플링하는 다운 샘플링스텝과,

상기 다운 샘플링스텝의 출력에 근거하여, 상기 임펄스 응답의 비직접음부(非直接音部)를 나타내는 제 2의 리스폰스 부분을 재현하는 제 2의 샘플링 레이트로 재현하는 비직접음부 재현스텝과,

상기 비직접음부 재현스텝의 출력에 근거하여, 상기 제 2의 샘플링 레이트를 상기 제 1의 샘플링 레이트로 업 샘플링하는 업 샘플링스텝을 구비하며,

상기 다운 샘플링스텝 또는 상기 업 샘플링스텝에 의한 지연시간을 이용하여 상기 제 2의 리스폰스 부분의 개시를 지연시킴으로써, 상기 직접음부 재현스텝의 출력과 상기 비직접음부 재현스텝의 출력을 합성하여 출력하는 것을 특징으로 하는 디지털 신호처리방법.
음원으로부터 리스너(listener)의 왼쪽 귀 및 오른쪽 귀까지의 각 경로의 전달특성을 나타내는 임펄스응답을 디지털필터로 재현하는 디지털 신호처리장치를 구비하는 헤드폰 장치에 있어서,

상기 디지털 신호처리장치는,

상기 임펄스응답의 직접음부(直接音部)를 나타내는 제 1의 리스폰스 부분을 재현하는 제 1의 샘플링 레이트의 제 1의 디지털필터와,

상기 제 1의 디지털필터의 출력에 근거하여, 상기 제 1의 샘플링 레이트를 상기 제 2의 샘플링 레이트로 다운 샘플링하는 다운 샘플링필터와,

상기 다운 샘플링필터의 출력에 근거하여, 비직접음부(非直接音部)를 나타내는 제 2의 리스폰스 부분을 재현하는 제 2의 샘플링 레이트의 제 2의 디지털필터와,

상기 제 2의 디지털필터의 출력에 근거하여 상기 제 2의 샘플링 레이트를 상기 제 1의 샘플링 레이트로 업 샘플링(up-sampling)하는 업 샘플링필터를 구비하며,

상기 다운 샘플링필터 또는 상기 업 샘플링필터에 의한 지연시간을 이용하여 상기 제 2의 리스폰스 부분의 개시를 지연시킴으로써, 상기 제 1의 디지털필터의 상기 출력과 상기 제 2의 디지털필터의 상기 출력이 결합되어 출력되는 것을 특징으로 하는 헤드폰 장치.
제 13항에 있어서,

상기 제 2의 샘플링 레이트는, 상기 제 1의 샘플링 레이트의 1/n(n은 2 이상)이 되는 것을 특징으로 하는 헤드폰 장치.
제 13항에 있어서,

상기 다운 샘플링필터 또는 업 샘플링필터는 지연시간이 일정한 것을 특징으로 하는 헤드폰 장치.
제 13항에 있어서,

상기 다운 샘플링필터 또는 업 샘플링필터는 FIR 필터인 것을 특징으로 하는 디지털 헤드폰 장치.
제 13항에 있어서,

상기 다운 샘플링필터 또는 업 샘플링필터에 의한 지연시간을 이용하여, 상기 제 2의 리스폰스 부분의 개시를 지연시키고, 상기 임펄스응답의 직접음부와, 상기 비직접음부 사이의 무음부를 재현하는 것을 특징으로 하는 헤드폰 장치.