KR101177856B1

KR101177856B1 - 오디오 신호의 재생 방법 및 그 재생장치

Info

Publication number: KR101177856B1
Application number: KR1020050095343A
Authority: KR
Inventors: 요이치로 사코; 스스무 야베; 코세이 야마시타; 마사요시 미우라; 토시로 테라우치
Original assignee: 소니 주식회사
Priority date: 2004-10-18
Filing date: 2005-10-11
Publication date: 2012-08-28
Also published as: KR20060052164A; US8130988B2; US20060083382A1; CN1764330A; JP2006115396A

Abstract

스피커로부터의 음파를 마치 서치라이트로 비추는 것과 같이 방사할 수 있음과 동시에, 그 방사방향이 가변한 재생장치를 제공한다. 스피커SP1～SP24로부터 출력되는 음파가 파면 합성되어 가상 음원을 형성하도록 스피커SP1～SP24에 공급되는 오디오 신호q(ω)를 처리하는 처리회로CF1～CF24를 마련한다. 가상음원의 위치를 무한원에 설정하는 설정회로 21를 마련한다. 가상음원으로부터 방사되는 진행방향을 수동 혹은 자동으로 변경하는 수단 21을 마련한다.

스피커, 음파, 오디오 신호, 설정회로

Description

오디오 신호의 재생 방법 및 그 재생장치{AUDIO SIGNAL REPRODUCTION METHOD AND APPARATUS THEREOF}

도 1은 본 발명을 설명하기 위한 음향공간의 도면,

도 2는 본 발명을 설명하기 위한 수식을 도시하는 도면,

도 3은 본 발명을 설명하기 위한 음향공간의 도면,

도 4는 본 발명에 의한 음향 공간의 일 예를 도시한 도면,

도 5는 본 발명에 있어서의 파면합성의 모양을 도시한 도면,

도 6은 본 발명에 있어서의 파면을 설명하기 위한 도면,

도 7은 본 발명을 설명하기 위한 음향 공간의 도면,

도 8은 본 발명에 사용할 수 있는 회로의 일 형태를 도시하는 계통도,

도 9는 본 발명의 일 형태를 도시하는 계통도,

도 10은 본 발명을 설명하기 위한 도면,

도 11은 본 발명의 다른 형태를 도시하는 계통도,

도 12는 본 발명의 다른 형태를 도시하는 계통도,

도 13은 일반적인 스테레오 재생을 설명하기 위한 도면이다.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※

12, 13: 디지털 필터 21: 마이크로컴퓨터

22: 조작 스위치 AC1～AC24: 가산회로

DA1～DA24: D/A컨버터 회로 PA1～PA24: 앰프

SC: 신호원 SP1～SP24: 스피커

CF1～CF24…합성 회로

본 발명은 오디오 신호의 재생방법 및 그 재생장치에 관한 것이다.

예를 들면 도 13에 나타나 있는 바와 같이 청취자의 좌우 앞쪽에 배치한 스피커SP1, SPR에 같은 오디오 신호를 공급하면, 스피커SP1, SPR를 잇는 선상의 중앙에 가상 음원VSS이 형성되고, 이 가상 음파VSS로부터 음향이 출력되고 있는 것처럼 지각된다.

또, 선행 기술문헌으로서 예를 들면 이하의 것이 있다.

[특허문헌 1] 일본국 특표 2002-505058호 공보

그러나, 상기의 시스템에서는, 가상 음원VSS으로부터의 음향은 사방에 고루 방사되어, 게임이나 영화 등에 사용할 경우, 재미감이 없어지게 된다.

본 발명은, 이러한 점을 해결하고자, 가상 음원으로부터의 음향이 마치 서치 라이트로 비추는 것과 같이 지향성을 갖고 방사되어, 청취자에 대하여 특수한 효과를 연출할 수 있도록 하는 것이다.

본 발명에 있어서는, 스피커 어레이로부터 출력되는 음파가 파면합성되어 가상 음원을 형성하도록 상기 스피커 어레이에 공급되는 오디오 신호를 처리하는 처리 회로와,

상기 가상음원의 위치를 무한원에 설정하는 설정 회로와,

상기 가상 음원으로부터 방사되는 음파의 진행 방향을 수동 혹은 자동으로 변경하는 수단을 갖는 오디오 신호의 재생장치로 하는 것이다.

본 발명은, 파면합성의 기술을 이용하여 가상 음원을 구성하는 동시에, 이 가상 음원의 위치를 제어함으로써 음파를 평행평면파로 하여, 상기의 문제점을 해결하는 것이다. 이하, 이들에 대해서 순서를 좇아 설명한다.

〔1〕음장의 재현에 대해서

지금, 도 1에 나타나 있는 바와 같이 임의 형상의 공간을 감싼 폐곡면S을 상정하는 동시에, 이 폐곡면S의 내부에는 음원이 포함되지 않는 것으로 한다. 그리고, 이 폐곡면S의 내부공간 및 외부공간에 대해서,

p(ri):내부공간의 임의의 점ri에 있어서의 음압

p(rj):폐곡면S위의 임의의 점rj에 있어서의 음압

ds ：점rj를 포함하는 미소면적

n ：점rj에 있어서의 미소면적ds에 대한 법선

un(rj):점rj에 있어서의 법선n방향의 입자속도

ω : 오디오 신호의 각(角)주파수

p ： 공기의 밀도

v : 음속(=340m/s)

k : ω/v

로 하면, 키르히호프의 적분공식은 도 2에 있어서의 (1)식으로 도시된다.

이것은, 폐곡면S상의 점rj의 음압p(rj)과, 그 점rj에 있어서의 법선n 방향의 입자속도un(rj)를 적절히 제어할 수 있으면, 폐곡면S의 내부공간의 음장을 재현할 수 있는 것을 의미하고 있다.

그래서, 예를 들면 도 3a에 나타나 있는 바와 같이 좌측에 음원SS이 배치되고, 우측에 반경R의 구상의 공간을 피복하는 폐곡면SR(파선도시)이 배치되는 것으로 한다. 그러면, 음원SS에 의해 폐곡면SR의 내부공간에 생기는 음장은, 상기한 바와 같이 폐곡면SR상의 음압 및 입자속도un(rj)를 제어하면, 음원SS이 없어도 재현이 가능하다. 그리고, 이 때, 음원SS의 위치에 가상 음원VSS을 만들게 된다. 즉, 폐곡면SR상의 음압 및 입자속도를 적절히 제어하면, 폐곡면SR의 내부에 있는 청취자는, 음원SS의 위치에 가상 음원VSS가 존재하는 것과 같이 음향을 지각한다.

다음에 폐곡면SR의 반경R을 무한대로 하면, 도 3a에 실선으로 나타내는 것과 같이 폐곡면SR은 평면SSR이 된다. 그리고, 이 경우도, 음원SS에 의해 폐곡면SR의 내부공간, 즉, 평면SSR의 우측에 발생하는 음장은, 평면SSR상의 음압 및 입자속도를 제어함으로써, 음원SS이 없어도 재현이 가능하다. 또한 이때도, 음원SS의 위치에 가상 음원VSS을 일으킨다.

즉, 평면SSR위의 모든 점에 있어서의 음압 및 입자속도를 적절히 제어하면, 평면SSR보다도 좌측에 가상 음원VSS을 배치하고, 우측에 음장을 배치할 수 있으며, 그 음장을 수청 영역으로 할 수 있다.

실제로는, 도 3b에도 나타나 있는 바와 같이 평면SSR을 유한 넓이로 하고, 이 평면SSR위에 있어서의 유한 점CP1～CPx의 음압 및 입자속도를 제어하면 좋다. 또, 이하에 있어서는, 평면SSR상의, 음압 및 입자속도의 제어되는 점CP1～CPx을 「제어점」으로 부르는 것으로 한다.

〔2〕제어점CP1～CPx에 있어서의 음압 및 입자속도의 제어에 대해서

제어점CP1～CPx에 있어서의 음압 및 입자속도를 제어하기 위해서는, 도 4에도 나타나 있는 바와 같이

(A)평면SSR의 음원측에, 복수n1개의 스피커SP1～SPm를, 평면SSR과 예를 들면 평행하게 배치한다. 또, 이 스피커SP1～SPm는 스피커 어레이를 구성하는 것이다.

(B)스피커SP1～SPm에 공급되는 오디오 신호를 제어하여 제어점CP1～CPx에 있어서의 음압 및 입자속도를 제어하는 것으로 하면 좋다.

이와 같이 하면, 스피커SP1～SPm로부터 출력되는 음파가 파면합성되어, 마치 가상 음원VSS로부터 음파가 출력되고 있는 것과 같이 작용하는 동시에, 원하는 음장을 형성할 수 있다. 또, 스피커SP1～SPm로부터 출력되는 음파가 파면합성되는 위치는, 평면SSR이 되므로, 이하에 있어서는, 평면SSR을「파면합성면」으로 부르는 것으로 한다.

〔3〕파면합성의 모양

도 5는, 파면합성의 모양의 일 예를 컴퓨터 시뮬레이션에 의해 도시하는 것이다. 스피커SP1～SPm에 공급되는 오디오 신호의 처리 내용·처리 방법에 관해서는 후술하지만, 이 예에 있어서는, 각 값을 아래와 같이 설정한 경우이다.

스피커의 수m : 16개

스피커의 간격: 10cm

스피커의 구경: 8cmΦ

제어점의 위치: 스피커로부터 청취자 측에 10cm의 위치

제어점의 수 : 1.3cm간격으로 1열로 116점

가상음원의 위치 : 수청 영역의 앞쪽 1m(도 5a의 경우)

수청 영역의 앞쪽 3m(도 5b의 경우)

수청 영역의 넓이 : 2.9m(전후 방향) X 4m(좌우 방향)

또,

w ： 스피커의 간격 〔m〕

v : 음속 (340m/s）

fhi: 재생 상한 주파수

로 하면,

fhi=v/ (2w)

이 된다. 따라서, 스피커SP1～SPm(m=16)의 간격w은 좁게 하는 것이 바람직하고, 그렇게 하기 위해서는 스피커SP1～SPm의 구경을 작게 할 필요가 있다.

또한 스피커 SP～SPm에 공급되는 오디오 신호를 디지털 처리하고 있을 경우에는, 그 샘플링에 의한 영향을 없애기 위해, 제어점CP1～CPx의 간격은, 그 샘플링 주파수에 대응하는 파장의 1/4～1/5이하로 하는 것이 바람직하다. 상기의 수치예에 있어서는, 샘플링 주파수를 8kHz로 했으므로, 제어점CP～CPx의 간격을 상기한 바와 같이 1.3cm로 하고 있다.

그리고, 도 5에 의하면, 스피커SP1～SPm로부터 출력된 음파는, 가상 음원VSS으로부터 출력된 음파인 것과 같이 파면합성되어, 수청 영역에 깨끗한 파문이 그려진다. 즉, 파면합성이 적절히 행해지고, 목적으로 하는 가상 음원VSS 및 음장이 형성되는 것을 알 수 있다.

또한 상기한 바와 같이 도 5a의 경우에는, 가상 음원VSS의 위치가 수청 영역의 앞쪽1m이며, 가상 음원VSS이 파면합성면SSR에 비교적 가까우므로, 파문의 곡률은 작다. 그러나, 도 5b의 경우에는, 가상 음원VSS의 위치가 수청 영역의 앞쪽 3m이며, 가상 음원VSS이 도 5a의 경우보다도 파면합성면SSR으로부터 멀어지고 있기 때문에, 파문의 곡률은 도 5a의 경우보다도 커지고 있다. 즉, 가상 음원VSS을 멀어지게 함에 따라, 음파는 평행평면파에 가까와 지는 것을 알 수 있다.

〔4〕평행평면파에 의한 음장

도 6a에 나타나 있는 바와 같이 스피커SP1～SPm의 출력을 파면합성하여 가상 음원VSS을 형성한다. 그리고, 이 때, 가상 음원VSS을, 스피커SP1～SPm(파면합성면 SSR)로부터 무한원의 위치에 형성하는 동시에, 스피커SP1～SPm 중심의 음축 위에 위치시킨다. 그러면,〔3〕에서도 알 수 있는 것과 같이, 파면합성된 음파(파문)SW의 곡률도 무한대가 되고, 음파SW는 평행평면파가 되는 동시에, 그 진행 방향은 스피커SP1～SPm의 음축방향이 된다.

그러나, 도 6b에 나타나 있는 바와 같이 가상 음원VSS을, 스피커SP1～SPm로부터 무한원의 위치에 형성할 때, 가상 음원VSS을, 스피커SP～SPm의 중심의 음축으로부터 떨어진 장소에 위치하도록 하면, 파면합성된 음파SW를 평행평면파로 할 수 있음과 동시에, 그 음파SW의 진행 방향과, 스피커SP1～SPm의 음축과의 각도θ를, θ≠0으로 할 수 있다.

그리고, 도 6a 및 도 6b에 있어서의 음파SW는 평행평면파이므로, 음파SW에 의해 형성되는 음장 안이면, 어디라도 음파SW의 음압은 같고, 음압에 레벨차를 일으키지 않게 된다. 즉, 음파SW의 음장 내이면, 그 음장 내의 어디라도 음량은 같아지게 된다.

또, 이하에 있어서는, 각도θ를 「예상각」으로 부른다. 또한 음파SW의 진행 방향이 스피커SP1～SPm의 중심음축의 방향이 될 때, θ=0으로 하고, 시계방향을 θ＞0으로 한다.

〔5〕파면합성의 알고리즘

도 7에 나타나 있는 바와 같이,

u(ω): 가상 음원VSS의 출력 신호, 즉, 원 오디오 신호

H(ω): 적절한 파면합성을 실현하기 위해 신호u(ω)에 넣는 전달함수

C(ω): 스피커 SP1～SPm로부터 제어점CP～CPm까지의 전달함수

q(ω): 파면합성에 의해 실제로 제어점 CP1～CPx에 재현되는 신호

로 하면, 원 오디오 신호u(ω)에, 전달함수C(ω), H(ω)를 넣은 신호가, 재현 오디오 신호q(ω)이기 때문에,

q(ω)=C(ω)·H(ω)·u(ω)

가 된다. 이 경우, 스피커SP～SPm으로부터 제어점CP1～CPx까지의 전달 특성을 구해둠으로써, 전달함수C(ω)를 규정할 수 있다.

그리고, 전달함수H(ω)를 제어하면, 이 때의 재현 오디오 신호q(ω)에 의해 적절한 파면합성이 실현되어 도 6에 의해 설명한 평행평면파를 형성할 수 있다.

〔6〕합성 회로

상기한 〔5〕에 따라서 원 오디오 신호u（ω）를 재현 오디오 신호q(ω)로 변환 혹은 합성할 경우, 그 합성 회로는 예를 들면 도 8에 나타나 있는 바와 같이 구성할 수 있다. 또, 이 합성 회로는, 스피커SP1～SPm의 각각 마다 마련되는 것으로, 이를 합성 회로CF1～CFm로 한다.

즉, 합성 회로CF1～CFm의 각각에 있어서, 디지탈화된 원 오디오 신호u(ω)가, 입력 단자(11)를 통해서 디지털 필터(12) 및 디지털 필터(13)에 순차적으로 공급되어서 재현 오디오 신호q(ω)과 되고, 이 신호q(ω)가 출력 단자(14)를 통해서 스피커SP1～SPm중, 대응하는 스피커에 공급된다. 또, 이들의 합성 회로CF1～CFm는 DSP에 의해 구성할 수도 있다.

따라서, 스피커SP1～SPm의 출력에 의해 가상 음원VSS이 형성되는 동시에, 그 때, 필터(12, 13)의 전달함수C(ω), H(ω)를 소정의 값으로 함으로써 가상 음원VSS의 위치를 변경할 수 있고, 예를 들면 스피커SP1～SPm로부터 무한원의 위치에 위치하도록 할 수 있다. 또한 필터(12, 13)의 전달함수C(ω), H(ω)를 변경함으로써, 도 6a 혹은 도 6b에 나타나 있는 바와 같이 예상각θ을 변경할 수 있다.

〔7〕실시예 (그 1)

도 9는, 본 발명에 의한 재생장치의 일 예를 도시한다. 이 재생장치는, 상기의 〔1〕～〔6〕에 따라서 가상 음원VSS을 파면합성면SSR으로부터 무한원에 형성하여 가상 음원VSS으로부터 출력되는 음파를 평행평면파로 설정함과 동시에, 그 예상각θ을 가변으로 하는 것이다.

즉, 도 9에 도시하는 예에 있어서는, 스피커SP1～SPm의 수m이 24개(m=24)인 경우이며, 이들 스피커SP1～SP24는, 예를 들면 도 4에 의해 설명한 바와 같이, 청취자의 앞쪽에 수평으로 배치되고, 스피커 어레이가 구성된다.

또한 신호원SC으로부터 디지털오디오 신호u(ω)가 추출되고, 이 신호u(ω)가, 도 8에 의해 설명한 합성 회로CF1～CF24에 공급되어 재현 오디오 신호q(ω)에 대응하는 오디오 신호q1～q24로 변환되고, 이들 신호q1～q24가 D/A컨버터 회로DA1～DA24에 공급되어서 아날로그의 오디오 신호에 D/A변환되며, 이들 신호가 파워앰프PA1～PA24를 통해서 스피커SP1～SP24에 공급된다.

또한 가상 음원VSS의 위치를 무한원에 설정함과 동시에, 예상각θ을 변경하기 위한 제어회로로서 마이크로컴퓨터(21)가 마련되고, 이 마이크로컴퓨터(21)에, 예상각θ을 설정하기 위한 데이터Dθ가 준비된다. 이 경우, 예상각θ은, 예를 들 면 -90°에서 +90°까지를 5°씩 변경할 수 있는 것이 된다. 이 때문에, 데이터Dθ는, 신호q1～q2d의 수24와, 예상각θ의 설정 가능수 37에 대응하며, 24개 ×37조가 준비되어, 조작 스위치(22)를 조작하면, 그 중 1조가 선택된다.

그리고, 이 선택된 데이터Dθ가, 합성 회로CF1～CF24의 디지털 필터(12～12, 13～13)에 공급되어 그것들의 전달함수H(ω)～H(ω), C(ω)가 제어된다.

이러한 구성에 의하면, 신호원SC으로부터 출력된 디지털오디오 신호u(ω)는, 합성 회로CF1～CF24에 의해 신호q1～q24로 변환되고, 이 신호q1～q24로부터 D/A변환된 오디오 신호S1～S24가 스피커SP1～SP24에 공급되므로, 도 10b에 도시하는 것과 같이, 스피커SP1～SP24로부터는 오디오 신호u(ω)에 대응하는 음파SWL가 평행평면파의 상태로 출력된다.

그리고, 이 때, 조작 스위치(22)를 조작하여 합성 회로CF1～CF24에 설정되는 데이터Dθ를 변경하면, 도 10a～ 도 10c에 나타나 있는 바와 같이 그 데이터Dθ에 대응하여 음파Sw의 예상각θ, 즉, 음파SW의 진행 방향이 변화된다. 따라서, 조작 스위치(22)를 조작함으로써, 가상 음원VSS로부터의 음파SW를, 목적으로 하는 방향으로 마치 서치 라이트로 비추는 것과 같이 지향성을 갖고 방사 할 수 있음과 동시에, 그 방사 방향을 변경할 수 있고, 이 결과, 청취자에 대하여 특수한 효과를 연출할 수 있으며, 예를 들면 음의 이동감을 체험하도록 할 수 있다.

〔8〕실시예 (그 2)

도 11은, 본 발명에 의한 재생장치의 다른 예를 도시하고, 이 예에 있어서는, 복수의 오디오 신호로서 2채널 스테레오의 오디오 신호L, R를 취급하는 경우이 다.

즉, 이 예에 있어서도, 〔7〕과 마찬가지로, 스피커SP1～SPm의 수m가 24개(m=24)의 경우이며, 이들 스피커SP1～SP24는, 예를 들면 도 4에 의해 설명한 바와 같이, 청취자의 앞쪽에 수평으로 배치되고, 스피커 어레이가 구성된다.

그리고, 신호원SC으로부터 왼쪽 및 오른쪽 채널의 디지털오디오 신호uL(ω), uR(ω)이 추출되고, 신호uL(ω)가 합성 회로CF～CF24에 공급되어 재현 오디오 신호q(ω)에 대응하는 오디오 신호q1～q24로 변환되며, 이 신호q1～q24가 가산회로AC1～AC24에 공급된다.

또한 신호uR(ω)가 합성 회로CF25～CF48에 공급되어 재현 오디오 신호q(ω)에 대응하는 오디오 신호q25～q48가 생성되고, 이 신호q25～q48가 가산회로AC1～AC24에 공급된다. 이렇게 해서, 가산회로AC1～AC24로부터는, 신호q1～q24와, 신호q25～q48와의 가산신호S1～S24

S1=q1+q25

S2=q2+q26

…

S4=q24+q48

이 추출된다.

그리고, 이들 가산신호S1～S24가 D/A컨버터 회로DA1～DA24에 공급되어 아날로그의 오디오 신호로 D/A변환되고, 이들 신호가 파워앰프PA1～PA24를 통해 스피커SP1～SP24에 공급된다.

또한 마이크로컴퓨터(21)에 있어서의 예상각θ의 데이터Dθ는, 신호q1～q48의 수48와, 예상각θ의 설정 가능수37에 대응하고, 48개 ×37조가 준비된다. 그리고, 조작 스위치(22)를 조작하면, 그 중 1조의 데이터Dθ가 선택되고, 이 선택된 데이터Dθ가, 합성 회로CF1～CF48에 그것들의 전달함수H(ω), C(ω)의 제어 데이터로서 공급된다.

이러한 구성에 의하면, 가산신호S1～S24는, 왼쪽 채널의 오디오 신호q1～q24와, 오른쪽 채널의 오디오 신호q25～q48의 가산신호이기 때문에, 스피커SP1～SP24로부터는, 왼쪽 채널의 음파SW와, 오른쪽 채널 음파SWR가 선형 가산되어 출력되게 된다.

그리고, 이때, 음파SWL의 가상 음원이 스피커SP1～SP24 중심의 음축보다도 좌측으로 기울고, 음파SWR의 가상 음원이 스피커SP1～SP24 중심의 음책보다도 우측으로 기울도록, 예상각θ의 데이터Dθ를 설정해 두면, 음파SWL, SWR에 의해 스테레오 재생이 행해지게 된다.

또한 조작 스위치(22)를 조작하여 데이터Dθ를 선택하면, 음파SWL, SWR의 예상각θ, θ이 동시에 같은 각도만큼 변경되고, 음파SWL, SWR의 진행 방향은 평행 상태로 변경된다. 따라서, 이 재생장치에 있어서도, 음파SWL, SWR를, 목적으로 하는 방향으로 마치 서치 라이트로 비추는 것과 같이 지향성을 갖고 방사할 수 있음과 동시에, 그 방사 방향을 변경할 수 있다.

〔9〕실시예 (그 3)

도 12는, 이 발명에 의한 재생장치의 다른 예를 도시하고, 이 예에 있어서 는, 스피커SP1～SP24로부터 출력되는 각 음파의 시간 내지 위상을 제어함으로써, 구성을 간략화한 경우이다.

즉, 이 예에 있어서도, 스피커SP1～SPm가, 예를 들면 도 4에 의해 설명한 바와 같이, 청취자의 앞쪽에 수평으로 배치되어 스피커 어레이가 구성된다. 그리고, 신호원SC으로부터 디지털오디오 신호가 추출되고, 이 신호가, 지연회로DL1～DLm에 공급되어 소정의 시간τ1～τm만큼 지연되며, 이 지연된 오디오 신호가, D/A컨버터 회로DA1～DAm에 의해 아날로그 오디오 신호로 D/A변환되고나서 파워앰프PA1～PAm를 통해서 스피커SP1～SPm에 각각 공급된다. 또, 지연회로DL1～DLm의 지연시간τ1～τm에 대해서는, 후술한다.

그러면, 어느 장소에 있어서도, 스피커SP1～SPm로부터 출력되는 음파가 합성되고, 그 합성 결과의 음압이 얻어지게 된다. 그래서, 도 12에 나타나 있는 바와 같이 스피커SP1～SPm에 의해 형성되는 음장에 있어서, 소정의 포인트Ptg를,

Ptg : 신호원SC의 음을 들려주고 싶은 점. 주위보다도 음압을 증강하고 싶은 점.

L1～Lm : 각 스피커SP1～SPm로부터 음압증강 점Ptg까지의 걸

v : 음속

으로 하면, 지연회로DL1～DLm의 지연시간τ1～τm은,

τ1 = (Lm - L1)/v

τ2 = (Lm - L2)/v

τ3 = (Lm - L3)/v

…

τm (Lm - Lm)/v = 0

그러면, 신호원SC으로부터 출력되는 오디오 신호가 스피커SP1～SPm에 의해 음파로 변환되어 출력될 때, 그것들의 음파는 상기 식으로 나타내는 지연시간 τ1～ τm만큼 지연되어 출력되게 된다. 따라서, 그것들의 음파가 음압증강 점 Ptg에 도달할 때, 전부 동시에 도달하게 되어, 음압증강 점Ptg의 음압은 주위보다도 커진다.

즉, 스피커SP1～SPm로부터 출력된 음파의 위상파면은, 음압증강 점Ptg에서는 갖추게 되고, 그것들 음파가 합성된 결과의 음파는, 음압증강 점Ptg을 중심방향으로 하는 지향성을 갖게 된다.

그리고, 조작 스위치(22)의 조작에 따라, 마이크로컴퓨터(21)에 의해 지연시간τ1～τm을 변경하면, 음압증강 점Ptg의 위치가 이동하므로, 스피커SP1～SPm로부터의 음파를 목적으로 하는 방향으로 마치 서치 라이트로 비추는 것과 같이 지향성을 갖고 방사할 수 있음과 동시에, 그 방사 방향을 변경할 수 있다.

〔10〕 기타

상기에 있어서는, 복수 m개의 스피커SP1～SPm를 일 열로 수평하게 배치하여 스피커 어레이를 구성하는 경우가 있지만, 수직면 내에 복수행 ×복수열에 걸쳐 매트릭스 모양으로 배치하여 스피커 어레이를 구성할 수도 있다. 또한, 스피커SP1～SPm를, 십자 모양 혹은 역 T자 모양으로 배치할 수도 있음과 동시에, 청각 방향에 관한 감도나 식별 능력은, 수평방향으로는 높지만 수직방향으로는 낮기 때문에, 수직방향의 스피커의 수를 줄일 수 있다.

또한 상기에 있어서는, 스피커SP1～SPm와, 파면합성면SSR은 평행하게 했지만, 평행할 필요는 없고, 또한, 스피커SP1～SPm는 직선 모양 혹은 평면 모양으로 배치하지 않아도 좋다. 또한 AV시스템 등과 일체화할 경우에는, 스피커SP1～SPm를 디스플레이의 상하 좌우로 테두리 모양으로 배치하거나, 디스플레이 위 혹은 밑과 좌우에 모양 혹은 모양으로 배치할 수도 있다.

또한, 상기에 있어서는, 예상각θ은, 조작 스위치(22)의 조작에 의해 5°마다 스텝적으로 변화하는 경우이지만, 청취자가 조작하는 포텐션 미터 등의 출력에 따라서 연속적으로 변화되도록 해도 좋고, 혹은 대상이 되는 청취자에 따라 자동적으로 변화되도록 해도 좋다. 또한 본 발명은, 뒤쪽의 스피커나 옆쪽의 스피커, 또한, 상하 방향으로 음파를 출력하는 스피커 시스템에도 적용할 수 있다. 혹은, 본 발명은, 일반적인 2채널 스테레오나 5.1채널 오디오와 조합할 수도 있다.

〔약어 일람〕

AV：Audio and Visual

CD：Compact Disc

D/A:Digital to Analog

DSP:Digital Signal Processor

본 발명에 의하면, 스피커 어레이로부터의 음파를, 목적으로 하는 방향으로 마치 서치 라이트로 비추는 것과 같이 지향성을 갖고 방사 할 수 있도록 함과 동시에 그 방사 방향을 변경할 수 있다. 이 결과, 청취자에 대하여 특수한 효과를 연출할 수 있고, 예를 들면 소리의 이동감을 체험하도록 할 수 있다.

Claims

복수의 스피커에 의하여 스피커 어레이를 구성하고,

상기 복수의 스피커 각각으로부터, 상기 복수의 스피커와 수청 영역과의 사이에 위치하는 파면합성면 상의 복수의 제어점까지의 전달함수를 전달함수A로 하고,

상기 복수의 스피커 각각에 설치되는 전달함수를 전달함수B라고 할 경우에,

상기 복수의 스피커 각각에 공급되는 오디오 신호에, 상기 전달함수A 및 전달함수B를 넣는 것에 의해, 상기 수청 영역 내에 파면합성을 행하여 상기 오디오 신호를 재생하는 재생 방법으로서,

제1 스피커 어레이에 제1 채널 오디오 신호를 공급하는 것과 동시에, 상기 제1 스피커 어레이에 있어서 상기 복수의 스피커의 각각마다, 제1 전달함수A 및 제1 전달함수B 중 적어도 어느 하나를 제어하여 제1 파면합성을 행하는 것에 의해, 무한원방에 제1 가상음원을 형성하고,

제2 스피커 어레이에 제2 채널 오디오 신호를 공급하는 것과 동시에, 상기 제2 스피커 어레이에 있어서 상기 복수의 스피커의 각각마다, 제2 전달함수A 및 제2 전달함수B 중 적어도 어느 하나를 제어하여 제2 파면합성을 행하는 것에 의해, 무한원방에 제2 가상음원을 형성하는 것과 동시에,

상기 제1 가상음원 및 제2 가상음원에 의해 얻을 수 있는 제1 음파 진행방향 및 제2 음파 진행방향이 가변하도록, 스위칭 조작에 따라 선택된 특정각도를 전달받은 상기 제1,2 전달함수A 및 상기 제1,2 전달함수B 중 적어도 하나를 제어하고,

상기 제1 스피커 어레이를 구성하는 복수의 스피커의 일부 또는 전부와, 상기 제2 스피커 어레이를 구성하는 복수의 스피커의 일부 또는 전부에 대하여, 상기 제1 채널 오디오 신호와 상기 제2 채널 오디오 신호를 공통되게 공급하는 오디오 신호 재생 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 제1 채널 오디오 신호와 상기 제2 채널 오디오 신호를 지연시키는 것에 의해, 상기 제1 음파 진행방향 및 제2 음파 진행방향을 가변하는 오디오 신호 재생 방법.
복수의 스피커에 의하여 스피커 어레이를 구성하고,

상기 복수의 스피커 각각으로부터, 상기 복수의 스피커와 수청 영역과의 사이에 위치하는 파면합성면 상의 복수의 제어점까지의 전달함수를 전달함수A로 하고,

상기 복수의 스피커 각각에 설치되는 전달함수를 전달함수B라고 할 경우에,

상기 복수의 스피커 각각에 공급되는 오디오 신호에, 상기 전달함수A 및 전달함수B를 넣는 것에 의해, 상기 수청 영역 내에 파면합성을 행하여 상기 오디오 신호를 재생하는 재생 장치로서,

제1 스피커 어레이에 제1 채널 오디오 신호를 공급하는 것과 동시에, 상기 제1 스피커 어레이에 있어서 상기 복수의 스피커의 각각마다, 제1 전달함수A 및 제1 전달함수B 중 적어도 어느 하나를 제어하여 제1 파면합성을 행하는 것에 의해, 무한원방에 제1 가상음원을 형성하는 제1 처리회로와,

제2 스피커 어레이에 제2 채널 오디오 신호를 공급하는 것과 동시에, 상기 제2 스피커 어레이에 있어서 상기 복수의 스피커의 각각마다, 제2 전달함수A 및 제2 전달함수B 중 적어도 어느 하나를 제어하여 제2 파면합성을 행하는 것에 의해, 무한원방에 제2 가상음원을 형성하는 제2 처리회로와,

상기 제1 가상음원 및 제2 가상음원에 의해 얻을 수 있는 제1 음파 진행방향 및 제2 음파 진행방향이 가변하도록, 스위칭 조작에 따라 선택된 특정각도를 전달받은 상기 제1,2 전달함수A 및 상기 제1,2 전달함수B 중 적어도 하나를 제어하는 제어회로를 포함하고,

상기 제1 스피커 어레이를 구성하는 복수의 스피커의 일부 또는 전부와, 상기 제2 스피커 어레이를 구성하는 복수의 스피커의 일부 또는 전부에 대하여, 상기 제1 채널 오디오 신호와 상기 제2 채널 오디오 신호를 공통되게 공급하는 오디오 신호 재생 장치.
제 3 항에 있어서,

상기 제1 채널 오디오 신호와 상기 제2 채널 오디오 신호를 지연시키는 지연회로를 포함하는 오디오 신호 재생 장치.
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