KR101186398B1 - 오디오 신호를 처리하는 장치 - Google Patents

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Abstract

복수개의 라우드스피커들의 배열에 의해 오디오 신호에 기반한 음향 신호를 포커싱하도록 오디오 신호를 처리하는 개선된 장치는 주파수 분석기, 신호 프로세서 및 신호 출력 인터페이스를 포함한다. 상기 음향 신호는 오디오 신호에 기반한다. 주파수 분석기는 복수개의 라우드스피커들의 배열의 구조 파라미터에 따라 오디오 신호의 주파수 스펙트럼에서 기본 주파수를 결정하도록 구성된다. 신호 프로세서는 처리된 오디오 신호를 획득하기 위해 기본 주파수의 오버톤을 변경하도록 구성되고, 신호 출력 인터페이스는 복수개의 라우드스피커들에 상기 처리된 오디오 신호를 출력하도록 구성된다.

Description

오디오 신호를 처리하는 장치{Apparatus for Processing an Audio Signal}
본 발명에 따른 실시예들은 복수개의 라우드스피커들의 배열에 의해 오디오 신호에 기반한 음향 신호를 포커싱하도록 오디오 신호를 처리하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 일부 실시예들은 심리음향적 효과를 사용한 사운드 포커싱의 개선에 관한 것이다.
일부 실시예들에서, 사운드의 지향된(directed) 발산이 바람직하다. 이와 관련하여, 사운드 소스에 의해 발산된 사운드 에너지는 바람직한 방향으로만 전파하는 것이다. 강당(auditorium)에서 스테이지로부터 어떤 청취 영역으로만 사운드를 제공하는 것이 의도되는 하나의 가능한 어플리케이션이 사운드 시스템일 수 있다. 나머지 강당은 영향받지 말아야 하며, 룸의 벽에서의 불필요한 사운드 반사가 이 방식으로 회피되어야 한다. 에너지의 관점에서, 사운드의 지향된 발산은 필요한 방향으로만 사운드 에너지를 발산할 가능성을 제공할 수 있다.
사운드가 사운드 소스로부터 발산되는 방식은 사운드-발산 표면과 고려된 파장 사이의 크기의 비율에 좌우된다. 파장(λ)이 멤브레인 직경(membrane diameter) 예컨대, 표준 멤브레인(canonical membrane)보다 상당히 큰 경우에, 비-지향된 사운드 발산이 발생한다("Zollner, M.; Zwicker, E.: Elektroakustik, Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York, 3. Auflage, 1.korrigierter Nachdruck 1998" 참조). 만약 비율이 반전된다면, 증가하는 지향된 사운드 발산이 증가하는 주파수 및 감소하는 파장에서 발생한다.
라우드스피커 어레이에 대해, 예컨대, 라우드스피커 어레이에 의해 지향된 방향으로 사운드를 발산할 수 있기 위해, 어레이의 크기는 적어도 최저 주파수의 파장의 절반에 대응해야 한다. 그러므로, 매우 큰 어레이는 저주파수들로 다운 포커싱하는데 특히 필요하다.
예컨대, 실현을 위한 두 가지 접근방법이 존재한다. 제1 접근방법의 기본은 발산 영역이 발산될 가장 긴(longest) 파장에 대해 가능한 크게 만들어져야 한다는것이다. 이 접근방법은 예컨대, 큰 스케일의 음향 조사(irradiation)에 대해 사용되는 라인-어레이-기술(Line-Array-Technology)( "Urban, M.; Heil, C.; Baumann, P.: Wavefront Sculpture Technology, presented at the 11th AES-Convention, 2001 September 21-24, New York" 참조)에 사용된다. 음향적으로-연결된 신호 발산기들을 직선으로 배열함으로써, 큰 발산 멤브레인 영역이 형성된다. 이 접근방식에서, 사운드 소스의 크기기 필수적으로 다루기 힘들게 커진다는 문제가 있다.
이러한 큰 크기가 바람직하지 않다면, 지향된 사운드 발산은 사운드-발산 영역의 크기 대신에, 파장을 감소시킴으로써 성공적일 수 있으며, 그에 따라 파장과 발산기 크기 간의 비율이 충족된다.
이 접근방법은 예컨대, 초음파 라우드스피커들(EP 1 484 944 A2 또는 DE 699 21 558 T2)에서 실현된다. 이 접근방법의 문제점은, 필수적인 높은 초음파 양의 사람에 대한 비입증된 무해성(harmlessness) 및 약간의 저주파수 재생이다. 그러므로, 이 접근방법은 더 긴 시간 동안 알려져 있었음에도 불구하고 거의 사용되지 않는다.
사운드 소스의 지각된 저주파수 재생을 확장하는 가능성은 심리음향적 효과의 사용이다. 사람들에 의해 지각되는 저주파수 영역은 심리음향적 효과를 사용함으로써 확대될 수 있다. 사람에 의해 지각된 재생 대역폭은 사운드 소스의 물리적으로 재생된 대역폭과 반드시 동일하지 않다. 심리음향적 효과를 사용함으로써, 재생된 신호는 청취자가 예컨대, 지각된 하한 컷오프 주파수가 물리적으로 기존 것보다 낮다는 인상을 받도록 변화될 수 있다.
이는 향상된 저주파수 경험(impression)이 발전하도록 기본파들의 고조파 오버톤들이 형성되는 방식으로 유용한 신호를 처리함으로써 달성된다. 이와 관련하여, 실제 기본 주파수마이 매우 약하게 재생될 필요가 있거나, 전혀 재생될 필요가 없다. 종종-사용된 심리음향적 효과는 예컨대, 기본파 누락 효과(missing fundamental effect)이다. 여기에서, 신호의 고조파 오버톤 구조가 영향을 받아 비-재생된 기본 주파수들에도 불구하고, 사람은 이들을 지각하는 것으로 믿는다(US 6,134,330 또는 "Larsen, E.; Aarts, R.M.: Audio Bandwidth Extension, John Wiley & Sons, Ltd., West Sussex, England, 2004" 참조).
심리음향적 효과에 대한 일부 다른 예들이 "http://www.srslabs.com/partners/aetech/trubass_theory.asp"에서, "http://vst-plugins.homemusician.net/instruments/virtual_bass_vb1.html" 에서, "http://mp3.deepsound.net/plugins_dynamique.php"에서 및 "http://www.srs-store.com/store-plugins/mall/pdf/WOW%20XT%Plug-inmanual.pdf" 에서 "Be-Tzur, D. et al.: The Effect of MaxxBass Pyschoacoustic Bass Enhancement on Loudspeaker Design, 106th AES Convention, Munich, Germany, 1999" in "Woon S. Gan, Sen. M. Kuo, Chee W. Toh: Virtual bass for home entertainment, multimedia pc, game station and portable audio systems, IEEE Transactions on Consumer Electronics, Vol. 47, No. 4, November 2001, page 787-794" 에 나타나 있다.
사운드 포커싱을 위한 다른 예들이 "DEGA-Empfehlungen 101, Deutsche Gesellschaft fur Akustik e.V., Marz 2006" in "Yoomi Hur, Seong-woo Kim, Young-cheol Park, Dae Hee Youn: Highly focused sound beamforming algorithm using loudspeaker array system, presented at the 125th AES-Convention, 2008 October 2-5, San Francisco" 및 "Jung-Woo Choi, Youngtae Kim, Sangchul Ko, Jungho Kim: Super-directiv loudspeaker array for the generation of personal sound zone, presented at the 125th AES-Convention, 2008 October 2-5, San Francisco"에 개시되어 있다.
본 발명의 목적은 복수개의 라우드스피커들의 배열에 의해 오디오 신호에 기반한 음향 신호를 포커싱하도록 오디오 신호를 처리하는 개선된 장치를 제공하는 것이다.
이 목적은 청구항 1에 따른 장치 및 청구항 16에 따른 방법에 의해 달성된다.
본 발명의 일 실시예는, 복수개의 라우드스피커들의 배열에 의해 오디오 신호에 기반한 음향 신호를 포커싱하도록 오디오 신호를 처리하는 개선된 장치를 제공하는데, 상기 장치는 주파수 분석기, 신호 프로세서 및 신호 출력 인터페이스를 포함한다. 상기 음향 신호는 오디오 신호에 기반한다.
주파수 분석기는 복수개의 라우드스피커들의 배열의 구조 파라미터에 따라 오디오 신호의 주파수 스펙트럼에서 기본 주파수를 결정하도록 구성된다.
신호 프로세서는 처리된 오디오 신호를 획득하기 위해 기본 주파수의 오버톤을 변경하도록 구성된다.
신호 출력 인터페이스는 복수개의 라우드스피커들에 상기 처리된 오디오 신호를 출력하도록 구성된다.
본 발명에 따라 실시예들은 심리음향적 효과가 리스너를 위해 저주파수 경험이 거의 동일한 것을 유지하면서 사운드 포커싱을 개선하는데 사용된다는 중심 아이디어에 기반한다. 반대로, 리스너를 위한 저주파수 경험은 사운드 포커싱이 일정하게 유지하면서 심리음향적 효과를 사용함으로써 개선될 수 있다.
예를 들어, 기본파 누락 효과를 사용함으로써, 포커싱될 최저 주파수는 기본 주파수의 오버톤이다. 고조파 오버톤의 파장은 기본 주파수의 파장의 절반보다 작기 때문에, 사운드 포커싱은 복수개의 라우드스피커들의 동일한 배열이 사용된다면, 더 높은 주파수들이 더 잘 포커싱될 수 있기 때문에 개선된다. 반대로, 사운드 포커싱의 동일한 품질이 절반 크기를 갖는 라우드스피커들의 배열에서 달성될 수 있다.
그러므로, 주파수 분석기는 구조 파라미터에 기초하여 기본 주파수를 결정하고, 신호 프로세서는 기본 주파수의 오버톤을 변경시킨다.
이러한 방식으로, 물리적으로 존재하는 하한 주파수보다 훨씬 낮은, 지각된 하한 주파수가 달성될 수 있다. 또한 사운드 포커싱이 개선될 수 있으며 및/또는 사운드스피커들의 배열의 크기는 감소될 수 있다.
본 발명에 따른 일부 실시예들은 주파수 분석기에 의해 결정된 기본 주파수를 감쇠하도록 구성된 고역-통과 필터를 포함한다.
본 발명에 따르면, 물리적으로 존재하는 하한 주파수보다 훨씬 낮은, 지각된 하한 주파수가 달성될 수 있다. 또한, 사운드 포커싱이 개선될 수 있으며 및/또는 사운드스피커들의 배열의 크기는 감소될 수 있다.
본 발명의 따른 실시예들은 첨부된 도면들을 참조하여 이하 상세히 설명된다.
도 1은 오디오 신호를 처리하는 장치의 블록도를 나타낸다.
도 2는 기본 주파수 대 최저 성분의 주파수의 도면이다.
도 3은 오디오 신호를 처리하는 장치의 블록도를 나타낸다.
도 4는 오디오 신호의 처리의 개략적인 도해를 나타낸다.
도 5는 오디오 신호를 처리하는 방법의 플로우차트를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 복수개의 라우드스피커들(140)의 배열에 의해 음향 신호(142)를 포커싱하도록 오디오 신호(102)를 처리하는 장치(100)의 블록도를 도시한다. 음향 신호(142)는 오디오 신호(102)에 기반한다. 장치(100)는 주파수 분석기(110), 신호 프로세서(120) 및 신호 출력 인터페이스(130)를 포함한다.
주파수 분석기(110)는 신호 프로세서(120)에 연결되어 복수개의 라우드스피커들(140)의 배열의 구조 파라미터(geometry parameter)에 따라 오디오 신호(102)의 주파수 스펙트럼에서 기본 주파수를 결정하도록 구성된다.
신호 프로세서(120)는 신호 출력 인터페이스(130)에 연결되어 처리된 오디오 신호를 획득하기 위해 기본 파수의 오버톤을 변경시키도록 구성된다.
신호 출력 인터페이스(130)는 처리된 오디오 신호(132)를 복수개의 라우드스피커들(140)에 출력하도록 구성된다.
기본파 누락의 심리음향적 효과를 사용하여, 기본 주파수들의 하나 이상의 오버톤들 및 재생된 오버톤들이 리스너에 대한 동일한 사운드 경험에 도달하기에 충분할 수 있기 때문에, 라우드스피커들의 동일한 배열을 위한 사운드 포커싱이 개선된다. 반대로, 리스너를 위한 사운드 포커싱 및 사운드 경험의 동일한 품질이 달성될 수 있으면서, 라우드스피커들의 배열은 상당히 더 작게 설치될 수 있다.
예컨대, 이는 랩탑들 및 휴대 전화기들의 라우드스피커들에 대해 상당한 관심을 받을 수 있다. 여기에서, 재생된 사운드는 사용자에 의해서만 들려야하며, 옆의 다른 사람들에 의해서는 들리지 않아야 한다, 이는 소위 개인 사운드 구역이라고도 할 수 있다. 핸드셋은 더이상 필요하지 않을 수 있다. 그러므로, 사운드 시스템은 리스너에 대해 사운드의 강력하게-지향된 발산 및 높은 사운드 품질을 달성하면서, 랩탑 또는 휴대 전화기로 구현되기 위해 작아야 한다.
주파수 분석기(110)는 구조 파라미터에 따라 기본 주파수를 결정하도록 오디오 신호(102)의 주파수 스펙트럼을 분석할 수 있다. 예컨대, 구조 파라미터는 컷오프 주파수를 규정할 수 있으며, 오디오 신호(102)의 주파수 스펙트럼의 분석은 컷오프 주파수 이하에서 기본 주파수를 결정할 수 있다. 이 컷오프 주파수는 음향 신호의 포커싱을 위해 라우드스피커들(140)의 배열의 물리적 대역폭에 관련될 수 있다.
구조 파라미터는 복수개의 라우드스피커들(140)의 배열의 가장 큰 크기에 기반할 수 있다. 예컨대, 복수개의 라우드스피커들(140)은 라인으로 정렬될 수 있으며, 구조 파라미터는 양 가장 바깥의 라우드스피커들의 거리에 동일할 수 있다. 이 거리는 라우드스피커의 중심들 사이에서 또는 라우드스피커들의 가장 바깥의 지점들 사이에서 측정될 수 있다.
선탠적으로, 복수개의 라우드스피커들(140)의 원형 배열이 가능하며, 이 경우 구조 파라미터는 원형의 영역 어레이의 직경과 동일할 수 있다.
라인 어레이들은 예컨대, TV 세트에서의 수평 라인으로서 또는 교회에서 수직 라인으로 사용된다.
라인 어레이들은 주로 한 방향으로 사운드를 포커싱할 수 있고, 원형 어레이들은 두 방향으로 사운드를 포커싱할 수 있다.
라우드스피커들(140)의 배열은 구조 파라미터에 관련된 컷오프 주파수 이하의 주파수들을 갖는 신호들을 포커싱할 수 없다. 예컨대, 만약 구조 파라미터가 라인 어레이(라인으로 배열된 복수개의 라우드스피커들)의 길이(가장 외곽의 양 라우드스피커들 간의 거리)와 동일하다면, 컷오프 주파수는 구조 파라미터의 2배의 컷오프 파장에 해당할 수 있다.
주파수 분석기(110)는 컷오프 주파수 이하에서 복수개의 기본 주파수들을 결정하도록 구성될 수 있다. 이에 대응하여, 신호 프로세서(120)는 각 결정된 기본 주파수의 하나 이상의 오버톤들을 변경시키도록 구성될 수 있다.
예컨대, 신호 프로세서(120)는 오버톤을 증폭함으로써 변경시킬 수 있다. 신호 프로세서(120)는 심리음향적 음향 효과의 품질을 개선하기 위해 동일한 기본 주파수의 복수개의 오버톤들을 변경시키도록 구성될 수 있다. 리스너에 대한 물리적으로 약한 또는 존재하지 않는 기본 주파수의 경험은 기본 주파수의 더 많은 오버톤들을 변경시킴으로써 개선될 수 있다. 이 신호 프로세서(120)는 특정 진폭 비율로 동일한 기본 주파수의 복수개의 오버톤들을 증폭하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 기본 주파수보다 3 옥타브 높은 오버톤들이 변경될 수 있다. 그러나, 이 효과는 하나의 오버톤을 변경시킴으로써 이미 지각가능할 수 있다.
신호 출력 인터페이스(130)는 복수개의 라우드스피커들의 각 라우드스피커로 처리된 오디오 신호를 제공하도록 구성될 수 있다. 다르게는, 신호 출력 인터페이스(130)는 각 라우드스피커에 대해 처리된 오디오 신호의 예컨대, 진폭 및/또는 위상을 조정하도록 구성될 수 있다.
도 1의 점선은 복수개의 라우드스피커들(140)의 배열 및 포커싱된 음향 신호(142)를 지시한다. 이 도면에서, 2개의 라우드스피커들(140)가 도시되어 있지만, 라우드스피커들의 개수는 임의적일 수 있다. 이 예에서, 2개의 라우드스피커들은 라인으로 배열된 복수개의 라우드스피커들 중 가장 외곽의 라우드스피커들일 수 있다.
본 발명에 따른 일부 실시예들은 주파수 분석기에 의해 결정된 기본 주파수를 감쇠하도록 구성된 고역-통과 필터를 포함한다. 만약 주파수 분석기가 구조 파라미터에 따라 컷오프 주파수 이하에서 복수개의 기본 주파수들을 결정한다면, 고역-통과 필터는 컷오프 주파수 이하에서 복수개의 기본 주파수들을 감쇠하도록 구성될 수 있다. 이러한 방식으로, 파장이 너무 커서 라우드스피커들의 배열에 의해 포커싱될 수 없는 주파수들은 감쇠될 수 있으며, 그에 따라 고주파수들의 고품질 포커싱은 오디오 신호의 저주파수 컨텐트에 의해 넓어지지 않는다. 예컨대, 이는 랩탑 또는 휴대 전화기의 개인적인 사운드 구역을 위해 관심 받는다.
예컨대, 1미터의 길이를 갖는 라인 어레이는 60 Hz까지 다운된 주파수들을 위한 지향된 발산을 수행할 수도 있다. 반대로, 100 Hz까지 다운된 주파수들의 지향된 발산에 대해, 길이 1.7m (λ/2)를 갖는 어레이가 필요하다.
라인 어레이에서 가장 외곽 라우드스피커들의 거리는, 음향 신호의 첫번째 소멸이 이 거리에 의해 결정될 수 있기 때문에 중요하다. 다시 말해, 음향 신호를 포커싱하기 위한 하한 컷오프 주파수는 가장 외곽의 라우드스피커들 간의 거리에 의해 결정될 수 있다. 상한(upper-end) 컷오프 주파수는 2개의 이웃하는 라우드스피커들 간의 거리에 의해 결정된다.
기본 주파수들은 필요한 것보다 더 큰 어레이가 사용된다면 감쇠되지 않을 수 있다.
본 발명에 따른 일부 다른 실시예들은 기본 주파수의 오버톤들을 발생시키도록 구성된 오버톤 발생기를 포함한다. 만약 오디오 신호의 주파수 스펙트럼이 기본 주파수의 오버톤의 주파수를 갖는 부분을 포함하지 않거나 약하게만 포함한다면, 오버톤들은 오버톤 발생기에 의해 발생될 수 있다. 일부 경우에, 오버톤 발생기는 동일한 기본 주파수에 대한 복수개의 오버톤들을 발생시킬 수 있다.
발생된 오버톤들은 신호 프로세서(120)에 의해 변경될 수 있다.
도 2는 기본 주파수 대 최저 성분의 주파수 도표(200)를 나타낸다. 도표(200)는 톤의 수직 음높이(pitch)의 존재(210)(음영 영역)의 영역을 나타내는데, 여기에서 세로좌표는 기본 주파수를 나타내고, 가로좌표는 고조파(톤의 부분)을 도시한다. 음영 영역은 고조파(오버톤)가 톤의 가상 음높이를 발생시키도록 존재해야 하는 영역이다. 다시 말해, 기본파 누락 효과를 발생시키기 위해, 최저 오버톤(최저 성분)일 수 있는 기본 주파수의 적어도 하나의 오버톤이 음영 영역(210) 내에서 주파수를 가져야 한다.
예를 들어, 50 Hz의 기본 주파수를 갖는 복합(complex) 사운드는 그 최저 스펙트럼 라인(변경될 최저 주파수를 갖는 오버톤)이 1 kHz보다 낮은 주파수를 포함한다면, 톤의 가상 음높이(기본파 누락 효과)를 여전히 생성한다. 이는 예컨대, 50 Hz 기본 주파수에서 20번째 고조파까지만, 톤의 가상 픽처(picture)가 발생될 수 있음을 의미한다.
발전된 사운드는 잔여 사운드라고 부르며, 대응하는 청취 지각은 톤의 가상 음높이라고 한다.
그러므로, 변경될 오버톤의 주파수는 기본 주파수의 30배 보다 낮아야 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 복수개의 라우드스피커들(140)의 배열에 의해 음향 신호(142)를 포커싱하도록 오디오 신호(120)를 처리하는 장치(300)의 블록도를 도시한다. 장치(300)는 제1 신호 경로(310) 및 제2 신호 경로(320)를 포함한다.
제1 경로(310)는 특징 주파수와 동일한 컷오프 주파수를 갖는 고역-통과 필터(312)를 포함한다. 그러므로, 제1 신호 경로(310)는 특징 주파수보다 높은 오디오 신호(102)의 주파수들을 처리하도록 구성된다.
제2 신호 경로(320)는 특징 주파수와 동일한 컷오프 주파수를 갖는 저역-통과 필터(322)를 포함한다. 그러므로, 제2 신호 경로(320)는 특징 주파수보다 낮은 오디오 신호(102)의 주파수들을 처리하도록 구성된다. 특징 주파수는 구조 파라미터 L(340)에 기반하며, 예컨대, λ/2 (L ≥ λ/2)보다 클 수 있다. 제1 신호 경로(310)에서 처리된 주파수들은 kL >> 1이라는 필요조건(requirement)을 충족할 수 있으며, 여기에서 k는 주파수의 파동수(wave number)이다. 상대적으로, 제2 신호 경로(320)에서 처리된 주파수들은 kL << 1이라는 필요조건을 충족시킬 수 있다.
또한, 제2 신호 경로(320)는 주파수 분석기(110) 및 신호 프로세서(120)를 포함하는 심리음향적 블록 및 오버톤들(HP-고조파들)용 고역-통과 필터(324)를 포함한다. 오버톤들용 고역-통과 필터(324)는 기본 주파수들을 감쇠시킬 수도 있다.
또한, 장치(300)는 제1 신호 경로(310)에서 처리된 신호와 제2 신호 경로(320)에서 처리된 신호를 오버레이하도록 구성된 결합기(330)를 포함한다. 결합기(330)는 신호 출력 인터페이스(130)(일점쇄선에 의해 사각형으로 도시됨)에 연결되며, 신호 출력 인터페이스(130)는 복수개의 라우드스피커들(140)의 배열에 연결된다.
점선으로 표시된 라우드스피커들 정면의 영역은 포커싱된 음향 신호(142)를 나타낸다. 점선 원(344)은 음향 신호의 발산이 심리음향학적 효과의 장점을 취하지 않고 저주파수들에 대하여 어떻게 보일 수 있는지를 나타낸다.
결합기(330)는 제1 신호 경로(310)에서 처리된 신호들 및/또는 제2 신호 경로(320)에서 처리된 신호들의 진폭 및/또는 위상을 조정하도록 구성될 수 있다.
적합하게, 도 4는 오디오 신호의 처리에 대한 개략적 도해(400)를 나타낸다. 이 실시예에서, 오디오 신호의 주파수 스펙트럼(410)은 2개의 주파수들(50 Hz, 140 Hz)로 구성된다. 구조 파라미터에 기초하여, 제1 신호 경로(310)에서 고역-통과 필터(312) 및 제2 신호 경로(320)에서 저역-통과 필터(322)의 컷오프 주파수 f(412)는 예컨대, 90 Hz일 수 있다. 그러면, 제1 신호 경로(310)에서 처리된 신호의 주파수 스펙트럼(430)은 140 Hz에서의 주파수 부분을 포함하고, 제2 신호 경로(320)에서 처리된 신호의 주파수 스펙트럼(420)은 50 Hz에서의 주파수 부분을 포함한다. 그러면, 상기 컷오프 주파수 이하의 각 기본 주파수에 대한 고조파 이미지가 생성되어 음높이(pitch) 및 음크기(loudness)에 대해 매칭될 수 있다. 다시 말해, 기본 주파수들의 변경된 오버톤들은 원래의 기본 주파수의 음높이 및 음크기에 대해 매칭될 수 있다.
상기 컷오프 주파수의 절반으로 다운된 기본주파수들에 대해(예컨대, 컷오프 주파수에 대해 한 옥타브 낮음), 고조파 이미지는 우선적으로 제2 및 제3 고조파들(제1 및 제2 오버톤들)로 이루어질 수 있다. 상기 컷오프 주파수의 1/3로 다운된 기본주파수들에 대해(대략 1.5 옥타브), 고조파 이미지는 우선적으로 제3 및 제4 고조파들로 이루어질 수 있다. 고조파 다이내믹 레인지는 그 지각된 음크기가 (의도된) 원래의 기본 주파수의 고조파 다이내믹 레인지와 매칭되도록 제어될 수 있다.
이러한 방식으로, 물리적인 기존 하한(low-end) 주파수 이하 1.5 옥타브에 있는, 지각된 저주파수에 도달할 수 있다.
주파수 스펙트럼(440)은 감쇠된 또는 억압된 기본 주파수를 갖는 관련 고조파 시리즈(고조파 이미지)에 대한 하나의 예시를 나타낸다. 처리된 오디오 신호 또는 출력 신호의 주파수 스펙트럼(450)은 제1 신호 경로(310) 및 제2 신호 경로(320)의 결합된 신호들의 주파수들을 포함한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 복수개의 라우드스피커들의 배열에 의해 음향 신호를 포커싱하도록 오디오 신호를 처리하는 방법(500)의 플로우차트를 도시한다. 음향 신호는 오디오 신호에 기반한다. 방법(500)은 기본 주파수를 결정하는 단계(510), 기본 주파수의 오버톤을 변경시키는 단계(520) 및 처리된 오디오 신호를 출력하는 단계(530)를 포함한다.
오디오 신호의 주파수 스펙트럼에서 기본 주파수는 복수개의 라우드스피커들의 배열의 구조 파라미터에 따라 결정된다.
또한, 기본 주파수의 오버톤은 처리된 오디오 신호를 획득하도록 변경된다.
상기 처리된 오디오 신호는 복수개의 라우드스피커들로 출력된다.
본 발명에 따른 일부 실시예들은 저주파수 확장을 위한 심리음향적 방법들과 고려된 파장에 대해 상당히 큰 사운드-발산 영역에 의해 지향된 사운드 발산의 방법의 사용의 조합에 관련된다. 예컨대, 발산 영역의 크기가 지향된 방식으로 저주파수를 발산하기에 조차 너무 작으면, 지각된 저주파수 영역은 예컨대, 1.5 옥타브만큼 확장될 수 있으며, 동시에 고조파 오버톤들의 지향된 발산에 의해 지향되는 바와 같이 지각될 수 있다.
본 출원에서, 동일한 참조 부호들은 동일하거나 유사한 기능적 속성을 갖는 오브젝트 및 기능적 유닛에 대해 부분적으로 사용된다.
특히, 조건에 따라, 본 발명의 방법이 소프트웨어적으로 구현될 수 있음을 지적한다. 구현은 대응하는 방법이 실행되도록 프로그래머블 시스템과 연동하는, 전자적으로 판독가능한 제어 신호들을 갖는 디지털 저장 매체, 특히 플로피 디스크 또는 CD에 대해 이루어질 수 있다. 일반적으로 본 발명은 또한, 컴퓨터 프로그램 제품이 컴퓨터 상에서 실행될 때 본 발명의 방법을 수행하는 머신-판독가능한 캐리어 상에 저장된 프로그램 코드를 갖는 컴퓨터 프로그램 제품으로 구성된다. 따라서, 다시 말하면 본 발명은 컴퓨터 프로그램 제품이 컴퓨터 상에서 실행될 때 상기 방법을 수행하는 프로그램 코드를 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수 있다.

Claims (18)

  1. 복수개의 라우드스피커들(140)의 배열에 의해 음향 신호(142)를 포커싱하도록 오디오 신호(102)를 처리하는 장치(100)로서, 상기 음향 신호(142)는 오디오 신호(102)에 기반한, 장치(100)에 있어서,
    상기 복수개의 라우드스피커들의 배열의 구조 파라미터에 따라 상기 오디오 신호(102)의 주파수 스펙트럼에서 기본 주파수를 결정하도록 구성된 주파수 분석기(110);
    상기 처리된 오디오 신호(102)를 획득하기 위해 상기 기본 주파수의 오버톤(overtone)을 변경시키도록 구성된 신호 프로세서(120); 및
    상기 복수개의 라우드스피커들(140)에 상기 처리된 오디오 신호(132)를 출력하도록 구성된 신호 출력 인터페이스(130)를 포함하고,
    상기 구조 파라미터는 상기 복수개의 라우드스피커들(140)의 배열의 가장 큰 크기에 기반하는, 오디오 신호 처리 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 오버톤의 주파수는 상기 기본 주파수의 30배보다 낮은 오디오 신호 처리 장치.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 신호 프로세서(120)는 상기 기본 주파수의 복수개의 오버톤들을 변경시키도록 구성된 오디오 신호 처리 장치.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 주파수 분석기(110)는 복수개의 기본 주파수들을 결정하도록 구성되며, 상기 신호 프로세서(120)는 각 결정된 기본 주파수에 대한 오버톤을 변경시키도록 구성되는 오디오 신호 처리 장치.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 기본 주파수의 파장은 상기 구조 파라미터의 두 배보다 큰 오디오 신호 처리 장치.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 복수개의 라우드스피커들(140)은 라인으로 배열되며, 상기 구조 파라미터는 가장 외곽 라우드스피커들 간의 거리와 동일하고 또는 상기 복수개의 라우드스피커들(140)은 원형으로 배열되며, 상기 구조 파라미터는 원형 배열의 직경과 동일한 오디오 신호 처리 장치.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 주파수 분석기에 의해 결정된 상기 기본 주파수를 감쇠하도록 구성된 고역-통과 필터를 포함하는 오디오 신호 처리 장치.
  8. 청구항 1에 있어서, 저역-통과 컷오프 주파수보다 큰 주파수를 감쇠하도록 구성된 저역-통과 필터를 포함하고, 상기 저역-통과 컷오프 주파수는 상기 구조 파라미터에 기반한 오디오 신호 처리 장치.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 기본 주파수의 상기 오버톤을 발생시키도록 구성된 오버톤 발생기를 포함하는 오디오 신호 처리 장치.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 신호 프로세서(120)는 상기 기본 주파수의 상기 오버톤을 증폭하도록 구성되는 오디오 신호 처리 장치.
  11. 청구항 1에 있어서, 제1 신호 경로 및 제2 신호 경로를 포함하며, 상기 제1 신호 경로는 특징 주파수보다 높은 오디오 신호(102)의 주파수들을 처리하도록 구성되며, 상기 제2 신호 경로는 상기 특징 주파수보다 낮은 오디오 신호(102)의 주파수들을 처리하도록 구성되면, 상기 특징 주파수는 상기 구조 파라미터에 기반하며, 상기 주파수 분석기(110) 및 신호 프로세서(120)는 상기 제2 신호 경로에 배치되는 오디오 신호 처리 장치.
  12. 청구항 1에 있어서, 상기 처리된 오디오 신호(132)는 멀티-채널 오디오 신호이며, 상기 복수개의 라우드스피커들(140)의 각 라우드스피커에 대한 채널 신호를 포함하는 오디오 신호 처리 장치.
  13. 청구항 12에 있어서, 상기 신호 출력 인터페이스(130)는 각 라우드스피커에 대해 개별적으로 상기 복수개의 채널 신호들을 변경시키도록 구성된 오디오 신호 처리 장치.
  14. 청구항 1에 있어서, 상기 주파수 분석기(110)는 상기 오디오 신호(102)의 주파수 스펙트럼의 최저 주파수를 상기 기본 주파수로서 결정하도록 구성된 오디오 신호 처리 장치.
  15. 복수개의 라우드스피커들의 배열에 의해 음향 신호를 포커싱하도록 오디오 신호를 처리하는 방법(500)으로서, 상기 음향 신호는 상기 오디오 신호에 기반한, 방법(500)에 있어서,
    상기 복수개의 라우드스피커들의 배열의 구조 파라미터에 따라 상기 오디오 신호의 주파수 스펙트럼에서 기본 주파수를 결정하는 단계(510);
    상기 처리된 오디오 신호를 획득하기 위해 상기 기본 주파수의 오버톤을 변경시키는 단계(520); 및
    상기 복수개의 라우드스피커들로 상기 처리된 오디오 신호를 출력하는 단계(530)를 포함하고,
    상기 구조 파라미터는 상기 복수개의 라우드스피커들(140)의 배열의 가장 큰 크기에 기반하는, 오디오 신호 처리 방법.
  16. 복수개의 라우드스피커들(140)의 배열에 의해 음향 신호(142)를 포커싱하도록 오디오 신호(102)를 처리하는 장치(100)로서, 상기 음향 신호(142)는 오디오 신호(102)에 기반한, 장치(100)에 있어서,
    상기 복수개의 라우드스피커들의 배열의 구조 파라미터에 따라 상기 오디오 신호(102)의 주파수 스펙트럼에서 기본 주파수를 결정하도록 구성된 주파수 분석기(110);
    상기 처리된 오디오 신호(102)를 획득하기 위해 상기 기본 주파수의 오버톤(overtone)을 변경시키도록 구성된 신호 프로세서(120); 및
    상기 복수개의 라우드스피커들(140)에 상기 처리된 오디오 신호(132)를 출력하도록 구성된 신호 출력 인터페이스(130)를 포함하고,
    상기 기본 주파수의 파장은 상기 구조 파라미터의 두 배보다 큰, 오디오 신호 처리 장치.
  17. 복수개의 라우드스피커들의 배열에 의해 음향 신호를 포커싱하도록 오디오 신호를 처리하는 방법(500)으로서, 상기 음향 신호는 상기 오디오 신호에 기반한, 방법(500)에 있어서,
    상기 복수개의 라우드스피커들의 배열의 구조 파라미터에 따라 상기 오디오 신호의 주파수 스펙트럼에서 기본 주파수를 결정하는 단계(510);
    상기 처리된 오디오 신호를 획득하기 위해 상기 기본 주파수의 오버톤을 변경시키는 단계(520); 및
    상기 복수개의 라우드스피커들로 상기 처리된 오디오 신호를 출력하는 단계(530)를 포함하고,
    상기 기본 주파수의 파장은 상기 구조 파라미터의 두 배보다 큰, 오디오 신호 처리 방법.
  18. 컴퓨터 또는 마이크로컨트롤러 상에서 실행될 때 청구항 15 또는 청구항 17에 따른 방법을 수행하는 프로그램 코드를 갖는 컴퓨터 프로그램이 저장되는 컴퓨터로 판독가능한 매체.
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