KR101271014B1 - 음향 재생 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 음향 재생 장치는, 제1 및 제2 음원 신호를 받아, 청취 공간 중 특정의 위치에서의 음향포텐셜에너지밀도와 제1 및 제2 음원 신호의 에너지의 합과의 비가 최대가 되도록 제1 및 제2 음원 신호의 크기와 위상을 제어하여, 제1 및 제2 제어 음원 신호를 출력하는 제어 수단; 제1 제어 음원 신호를 받아 음향을 재생하는 제1 스피커; 및 제2 제어 음원 신호를 받아 음향을 재생하는 제2 스피커를 포함하고, 특정의 위치는 청취자로부터 떨어져 있다.

Description

음향 재생 장치{SOUND REPRODUCING APPARATUS}

본 발명은 음향 재생 장치에 관한 것이다.

다수의 음원을 사용한 음향 제어 기술은 전통적으로 몇 개의 지점에서의 음향 특성을 개선하기 위하여 개발되어 왔다. 그러나, 최근에는, 청취자가 위치하는 특정 공간에 대하여 음향 특성을 개선하기 위한 것으로 개발되고 있다.

다수의 음원을 사용한 음향 제어는 크게 두 가지로 나누어지는데, 하나는 다수의 능동 음원(active source, 예를 들어 음원)을 사용하여 공간의 소리 크기를 감소시키고자 하는 능동 소음 제어이며, 다른 하나는 특정 형상으로 배열한 음원 사이의 간격을 변화시키거나[R. C. Jones, 'On the theory of the directional patterns of continuous source distributions on a plane surface,' J. Acoust. Soc. Am.16(3), 147-171(1945)], 각 음원 간의 시간 지연과 크기를 변화시킴으로써 특정 각도로 방사되는 음향 파워를 증대시키는 제어[R. L. Prichard, 'Maximum directivity index of a linear point array,' J. Acoust. Soc. Am. 26, 1034-1039(1954)]이다. 이러한 제어는 주로 능동 소나(active sonar)를 위하여 연구되었는데, 대표적으로는 Dolph[C. L. Dolph, 'A current distribution for broadside arrays which optimizes the relationship between beamwidth and sidelobe level,' Proc. IRE 34(6), 335-348 (1946)]에 의해 제안된 바와 같이, 음원으로부터 특정한 방향각 내로 방사되는 음향 파워 외의 성분, 즉 부엽(side lobe)의 영향을 받지 않도록 일정한 크기의 부엽을 발생시키는 음원 어레이의 가중치 함수를 갖는 수학적인 해(수식해)에 대해 연구되었다. 그러나, 이러한 특정 음원 어레이에 대한 수식해는 임의의 음원에 대해 적용하기 어려웠고, 그래서 임의의 음원 배열을 가정하여 특정 방향으로의 최대 방향성을 갖도록 하는 최적화 연구가 Streit[Roy L. Streit, 'Optimization of discrete array of arbitrary geometry,'J. Acost. Soc. Am. 69(1), 199-212 (1981)]에 의해 수행되었다. 하지만, 이러한 연구 역시 음원 배열만을 임의로 가정하였을 뿐, 다양한 음원의 방사 형태 및 반사와 흡음을 갖는 일반적인 청취 공간에 적용하기는 적합하지 않은 방법이라 할 수 있다.

이와 같이 방사 패턴을 최적화 하는 연구와는 달리, 청취자가 위치하는 공간에 대해 음압 레벨을 제어하는 기술은 능동 소음 제어[P. Lueg 1936 Process of silencing sound oscillations. US Patent No. 2,043,416]에서 연구되었다.

능동 소음 제어 방법은 배경 소음원이 형성하는 음향 위치 에너지 혹은 음향 파워를 2차 음원을 사용하여 능동적으로 소음을 제어하는 방법으로, 저 주파수 대역에서 청취자를 중심으로 혹은 전 공간에 대하여 정숙성을 획득하는 방법이다. 이 때, 소음이 성공적으로 제어되어 정숙성을 획득한 공간을 정숙 공간(quiet zone)이라 한다.

그리고, 미국특허 제5,802,190호(Linear speaker array)에는 청취자까지의 거리 혹은 반사를 무시하는 등의 제한된 가정을 사용하여 방향성과 같은 간접적인 특성을 제어하는 기술에 대해 공지되어 있다. 또한, 미국특허 제5,910,990호(Apparatus and method for automatic equalization of personal multi-channel audio system)에는 전달 함수를 사용하여 왜곡 없이 신호를 재생하는 방법에 대해 공지되어 있다.

이와 같이, 종래의 다수의 음원을 이용한 공간의 소리 제어 방법은 단순히 음원 사이의 시간 지연과 그 입력 크기를 변화시키는 것에 그쳤으며, 제한된 형태의 음원 배열을 사용하여 음원의 방향성만을 변화시켰을 뿐, 가변적인 청취자의 위치 혹은 청취자가 위치할 수 있는 공간에 대한 고려를 하지 않았다. 또한, 종래의 방법은 대부분 자유 공간의 경우만을 고려하여, 반사나 흡음 등 청취 공간의 특성을 고려하지 못하는 문제점을 가지고 있었다.

미국 등록특허 등록번호 제2,043,416호 미국 등록특허 등록번호 제5,802,190호 미국 등록특허 등록번호 제5,910,990호

R. C. Jones, 'On the theory of the directional patterns of continuous source distributions on a plane surface,' J. Acoust. Soc. Am.16(3), 147-171(1945). R. L. Prichard, 'Maximum directivity index of a linear point array,' J. Acoust. Soc. Am. 26, 1034-1039(1954). C. L. Dolph, 'A current distribution for broadside arrays which optimizes the relationship between beamwidth and sidelobe level,' Proc. IRE 34(6), 335-348 (1946). Roy L. Streit, 'Optimization of discrete array of arbitrary geometry,'J. Acost. Soc. Am. 69(1), 199-212 (1981).

본 발명은 청취 공간 내에서 원하는 공간적 특성을 갖는 음향이 재생되게 하여 사용자에 맞는 최적의 음향환경을 제공하는 음향 재생 장치를 제공한다.

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청구항 3에 관한 발명인 음향 재생 장치는, 제1 및 제2 음원 신호를 받아, 청취 공간 중 특정의 위치에서의 음향포텐셜에너지밀도와 제1 및 제2 음원 신호의 에너지의 합과의 비가 최대가 되도록 제1 및 제2 음원 신호의 크기와 위상을 제어하여, 제1 및 제2 제어 음원 신호를 출력하는 제어 수단; 제1 제어 음원 신호를 받아 음향을 재생하는 제1 스피커; 및 제2 제어 음원 신호를 받아 음향을 재생하는 제2 스피커를 포함하고, 특정의 위치는 청취 공간 내의 2개 이상의 임의의 위치이고, 청취자로부터 떨어져 있고, 제어 수단은 2개 이상의 특정의 위치에서 서로 다른 음향이 재생되는 것처럼 들리도록 제1 및 제2 음원 신호의 크기와 위상을 제어한다.

청구항 3에 관한 발명인 음향 재생 장치는, 제어 수단이 제1 및 제2 음원 신호를 받아 청취 공간 중 특정의 위치에서의 음향포텐셜에너지밀도와 제1 및 제2 음원 신호의 에너지의 합과의 비가 최대가 되도록 제1 및 제2 음원 신호의 크기와 위상을 제어하여, 제1 및 제2 제어 음원 신호를 출력한다. 제1 스피커는 이 제1 제어 음원 신호를 받아 음향을 재생한다. 제2 스피커는 이 제2 제어 음원 신호를 받아 음향을 재생한다. 여기서는, 제1 스피커, 제2 스피커로만 기재하고 있지만, 이는 스피커의 순서를 기재하고 있는 것일뿐이므로 2개의 스피커에 한정되는 것이 아니고, 실제로는 스피커 어레이로서 구현되는 것이다. 그리고 특정의 위치는 청취자로부터 떨어져 있는데, 본 발명은 이 특정의 위치에서 음향이 재생되는 것처럼 들리도록 하고 있다. 그래서, 본 발명은 청취 공간 중 특정의 위치에서 음향이 재생되는 것처럼 들리도록 하기 위하여, 크기와 위상이 제어된 제어 음원 신호를 스피커에 입력한다. 따라서, 청구항 3에 관한 발명인 음향 재생 장치에 의하면, 음향포텐셜에너지밀도와 제1 및 제2 음원 신호의 에너지의 합과의 비가 최대가 되도록 하는 2개 이상의 특정의 위치에서 서로 다른 음향이 재생되는 것처럼 들리기 때문에, 음향 집중점들이 위치하는 서로 다른 방향에서 음향이 발생하는 것으로 느낄 수 있다. 예를 들어, 사용자의 앞 방향에 하나의 음향 집중점을 집중하여 바이올린 음향의 음원을 사용하고, 사용자의 뒤 방향에 다른 하나의 음향 집중점을 집중하여 피아노 음향의 음원을 사용한다면, 사용자는 바이올린 연주자와 피아노 연주자 사이에 위치하여 음악을 듣는 현장감을 느낄 수 있다.

청구항 4에 관한 발명인 음향 재생 장치는, 제1 및 제2 음원 신호를 받아, 청취 공간 중 특정의 위치에서의 음향포텐셜에너지밀도와 제1 및 제2 음원 신호의 에너지의 합과의 비가 최대가 되도록 제1 및 제2 음원 신호의 크기와 위상을 제어하여, 제1 및 제2 제어 음원 신호를 출력하는 제어 수단; 제1 제어 음원 신호를 받아 음향을 재생하는 제1 스피커; 및 제2 제어 음원 신호를 받아 음향을 재생하는 제2 스피커를 포함하고, 특정의 위치는 청취 공간 내의 2개 이상의 임의의 위치이고, 청취자로부터 떨어져 있고, 제어 수단은 2개 이상의 특정의 위치에서 같은 음향이 재생되는 것처럼 들리도록 제1 및 제2 음원 신호의 크기와 위상을 제어한다.

청구항 4에 관한 발명인 음향 재생 장치는, 제어 수단이 제1 및 제2 음원 신호를 받아 청취 공간 중 특정의 위치에서의 음향포텐셜에너지밀도와 제1 및 제2 음원 신호의 에너지의 합과의 비가 최대가 되도록 제1 및 제2 음원 신호의 크기와 위상을 제어하여, 제1 및 제2 제어 음원 신호를 출력한다. 제1 스피커는 이 제1 제어 음원 신호를 받아 음향을 재생한다. 제2 스피커는 이 제2 제어 음원 신호를 받아 음향을 재생한다. 여기서는, 제1 스피커, 제2 스피커로만 기재하고 있지만, 이는 스피커의 순서를 기재하고 있는 것일뿐이므로 2개의 스피커에 한정되는 것이 아니고, 실제로는 스피커 어레이로서 구현되는 것이다. 그리고 특정의 위치는 청취자로부터 떨어져 있는데, 본 발명은 이 특정의 위치에서 음향이 재생되는 것처럼 들리도록 하고 있다. 그래서, 본 발명은 청취 공간 중 특정의 위치에서 음향이 재생되는 것처럼 들리도록 하기 위하여, 크기와 위상이 제어된 제어 음원 신호를 스피커에 입력한다. 따라서, 청구항 4에 관한 발명인 음향 재생 장치에 의하면, 음향포텐셜에너지밀도와 제1 및 제2 음원 신호의 에너지의 합과의 비가 최대가 되도록 하는 2개 이상의 특정의 위치에서 같은 음향이 재생되는 것처럼 들리기 때문에, 넓은 콘서트 홀에서 울리는 것과 같은 긴 잔향시간을 갖는 음향을 만들거나, 짧은 잔향시간을 갖는 음향을 만들 수 있다. 즉, 사용자가 실제로 위치하는 공간에 관계없이 전혀 다른 공간에 위치하고 있다는 느낌을 줄 수 있다.

본 발명에 따르면, 청취 공간 내에서 원하는 공간적 특성을 갖는 음향이 재생되게 하여 사용자에 맞는 최적의 음향환경을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명에 관련된 이론적인 내용을 설명하기 위한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실제 작동에 따른 음향 재생 장치의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 음향 재생 장치를 이용하여 청취 공간에서 음향이 재생되는 특정 위치를 생성하는 과정을 나타낸 플로우차트이다.
도 4a 내지 도 4e는 본 발명의 터치 패널 상에 청취 공간, 청취자 위치, 음향집중점이 표시된 상태를 나타낸 개념도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.

먼저, 본 발명에 관련된 이론적인 배경을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 관련된 이론적인 내용을 설명하기 위한 개략도이다. 도 1은 청취 공간을 개략적으로 나타내고 있는데, 이 청취 공간(a)에는 음원으로서의 역할을 하는 제1 스피커 및 제2 스피커가 설치되어 있다. 또한, 이 청취 공간(a)은 청취자(사용자)가 위치하는 공간이며, 청취자 위치(b)는 청취자가 청취 공간(a) 내에서 현재 위치하는 곳이다. 도 1에서는 음향학적 밝은 점이 1개인 경우를 나타내었으나, 음향학적 밝은 점이 여러 개인 경우에도 청취 공간(a) 내에 음향학적 밝은 점을 여러 개 도시하는 방식으로 나타낼 수 있다.

1. 1개의 음향학적 밝은 점에 대한 입력신호의 결정

청취 공간(a)에 제1 내지 제n 음원이 있을 때, 제1 내지 제n 음원에 의하여 만들어지는, 청취 공간(a) 내에 있어서의 임의의 지점(음향학적 밝은 점 또는 음향 집중점, c)에서의 음압

은 다음의 수학식 1과 같이 표현할 수 있다.

여기서,

은 공간상의 지점이고,

는 번째 음원의 위치를 의미한다. 그리고

는

과

사이의 관계를 표현해주는 전달함수이다. 여기서 전달함수는 수학적인 모델로 정의하거나 실제 측정을 통해서 쉽게 얻을 수 있다. 공간상의 지점

에 대한 제1 내지 제n 음원 사이의 전달함수는 수학식 2와 같이 행렬로 표현할 수 있다.

공간상의 지점

에 대한 공간상관행렬(Spatial Correlation matrix)

는 다음과 같이 정의된다.

한 지점

에서의 음향 포텐셜 에너지 밀도

는 공간상관행렬과 입력해의 내적(innerproduct)을 사용하여 나타낼 수 있으며 수학식 4와 같다.

정해진 입력 파워에 대해 한 지점

의 음향 포텐셜 에너지 밀도를 최대화하는 입력해 벡터

를 구할 수 있고, 이를 음향밝기제어라 부른다. 한 지점

에 대해서 음향밝기제어를 수행하면 N개의 음원을 제어하는 입력해 벡터

는 수학식 5과 같다.

여기서,

는 수학식 2에서 정의된 벡터

의 크기로 수학식 6와 같이 계산된다.

수학식 5의 벡터

를 통해 각 음원을 통해 나가는 오디오 신호의 크기와 위상차를 계산할 수 있다. i번째 스피커에 입력되는 오디오 신호의 크기

는 수학식 7과 같다.

i번째 스피커에 입력되는 오디오 신호의 위상차는

의 복소수 편각을 통해 구할 수 있다.

2. 여러 개의 음향학적 밝은 점에 대한 입력신호의 결정

사용자가 음장을 제어하기 위해 사용하는 점의 개수가 2개 이상인 경우, 다음과 같은 방법으로 제어할 수 있다. 공간상의 M개의 지점을

이라 하면, 각 지점에 대한 음향밝기제어 해는 수학식 8과 같다.

여러 개의 점에 대한 입력 해는 수학식 9로 정의할 수 있다.

제어점의 개수가 많아지는 경우, 입력해의 크기가 계속 커질 수 있으므로, 이를 정규화한

를 N개의 음원의 제어 입력 해로 사용한다. 여기서

는 수학식 4에서 정의한 바 있다.

는 i번째 점의 세기를 조절하는 상수이고 0과 1 사이의 실수값을 가진다.

값을 0으로 설정하는 경우, i번째 점의 세기를 0으로 하여 해당 점을 사용하지 않는 것을 뜻하며, 이 값을 1로 설정하는 경우, 음향 밝기 제어에 의해 집중되는 밝기를 100% 사용하는 것을 뜻한다.

이하에서는 본 발명에 따른 구체적인 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

[실시예]

도 2는 본 발명의 실제 작동에 따른 음향 재생 장치의 구성도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 음향 재생 장치는 음원재생부(100), 신호 분석 및 발생부(200), 사용자 콘트롤러(300)로 이루어진다.

음원재생부 (100)는 다수의 음원에 해당하는 복수의 스피커(110)와, 이 복수의 스피커(110)를 구동할 수 있는 다채널 오디오 앰프(120)로 이루어진다.

신호 분석 및 발생부(200)는 입력 오디오 신호를 가지고 있는 CD나 MP3 등의 디지털 데이터를 받아들일 수 있는 재생(playback)기기(210)와, 재생기기(210)로부터의 원음신호와 사용자 콘트롤러(300)로부터 제어 신호(q)를 받아 신호분석을 하는 신호분석부(220)와, 신호분석부 (220)로부터의 정보를 받아 다채널 오디오 앰프(120)로 각각의 스피커 (110)에 동기화된 개별 음원 신호를 부여하는 다채널 신호 발생기(230),로 이루어진다. 신호분석부(220)는 청취 공간 내에서의 특정의 위치 즉, 음향 집중점에서 음향이 재생되는 것처럼 들리도록 하는 음원 신호를 결정하여 그 정보를 다채널 신호 발생기(230)에 전달하는 다채널 신호 분석기(221)로 이루어진다. 구체적으로, 음원 신호를 결정함에 있어서, 음향 집중점에서의 음압레벨이 음향 집중점 이외의 영역에서의 음압레벨보다 높도록 하는 음원 신호를 결정한다. 더 구체적으로는, 음향 집중점에서의 음향 포텐셜 에너지 밀도와 개별 음원 신호의 에너지의 합과의 비가 최대가 되도록 하는 음원 신호를 결정한다.

사용자 콘트롤러(300)는, 사용자로부터 음향학적 밝은 점의 개수, 위치, 세기 등에 관한 입력이 이루어지는 입력부(310), 신호 분석 및 발생부 (200)와 데이터를 송수신할 수 있는 송수신부(320), 및 현재의 제어상태를 확인할 수 있는 디스플레이부(330)로 이루어진다.

따라서, 이와 같은 음향 재생 장치에 의하면, 청취 공간 중 특정의 위치에서 음향이 재생되는 것처럼 들리도록 할 수 있기 때문에, 청취자가 원하는 위치에서 음향이 재생되는 것처럼 들리게 할 수 있고, 청취자의 요구에 맞는 최적의 음향환경을 제공할 수 있다.

도 3은 본 발명의 음향 재생 장치를 이용하여 청취 공간에서 음향이 재생되는 특정 위치를 생성하는 과정을 나타낸 플로우차트이다.

먼저, 신호 분석 및 발생부(200)의 신호 분석부(220)에서, 사용자 컨트롤러 (300)의 입력부(310)를 통하여 사용자가 선택한 음향 집중점의 위치에 따른, 스피커(110)에 입력되는 음원신호와 음향집중점으로부터 출력되는 음향신호 사이의 전달함수를 계산한다(단계 S1).

다음으로, 신호 분석 및 발생부(200)의 신호 분석부(220)에서, 단계 S1에서 측정된 전달 함수를 이용하여 음향 집중점에서 음향이 재생되는 것처럼 들리도록 하는 음원 신호를 결정하고, 이 정보를 다채널 신호 발생기 (230)에 전달한다(단계 S2). 구체적으로, 음원 신호를 결정함에 있어서, 음향 집중점에서의 음압레벨이 음향 집중점 이외의 영역에서의 음압레벨보다 높도록 하는 음원 신호를 결정한다. 더 구체적으로는, 음향 집중점에서의 음향 포텐셜 에너지 밀도와 개별 음원 신호의 에너지의 합과의 비가 최대가 되도록 하는 음원 신호를 결정한다. 여기서, 단일의 주파수에 대하여 기술하고 있으나, 복수의 주파수로 이루어진 경우에는 각각의 주파수에 대한 음원 신호를 결정하는 것으로 이해하면 무방하다. 또한, 여기서 결정된 음원 신호는, 후술하는 단계 S3에서, 원음 신호(청취 공간 내의 특정 위치에서 재생되는 것처럼 들리도록 하고자 하는 임의의 소리)를 필터링하는 필터링 계수로 기능한다.

다음으로, 신호 분석 및 발생부(200)의 다채널 신호 발생기(230)에서, 신호분석부(220)로부터 전달 받은 정보에 기초하여 원음 신호를 단계 S2에서 결정된 음원 신호로 필터링하여, 청취 공간에서 음향이 재생되는 특정위치 생성에 최적화된 음원 신호(필터링된 음원 신호), 즉 제어 음원 신호를 발생시키고, 이를 음원재생부(100)에 전달한다(단계 S3). 여기서, 단일의 주파수에 대하여 기술하고 있으나, 복수의 주파수로 이루어진 경우에는 각각의 주파수에 있어서, 원음 신호를 결정된 음원 신호로 필터링하고, 최적화된에 대한 음원 신호, 즉 제어 음원 신호를 발생시키는 것으로 이해하면 무방하다.

다음으로, 음원재생부(100)는 신호 분석 및 발생부(200)의 다채널 신호 발생기(230)로부터의 최적화된 음원 신호, 즉 제어 음원 신호를 다채널 오디오 앰프(120) 및 스피커(110)를 통하여 재생하고(단계 S4), 이에 따라 청취 공간에는 음향이 재생되는 특정위치가 생성된다(단계 S5).

이러한 일 실시예의 음향 재생 장치는 청취 공간의 크기 등과, 그 청취 공간 내에서 다수의 스피커(110)가 설치되는 위치, 청취자의 위치 등의 가변 변수들이 임의로 결정될 수 있는 경우에 대응하는 것을 고려한 것이다. 따라서, 이 경우에는 변수들이 달라질 때마다 전달함수가 달라지게 되므로, 전달함수의 계산을 위하여 신호 분석부(220)가 포함되어 있다.

한편, 청취공간에서 사용자가 음장을 제어하는 경우에는 다음의 3가지 조절이 가능하다. 즉, (i) 음향학적 밝은 점의 개수를 설정하는 기능, (ii) 각 점의 위치를 제어하는 기능, 및 (iii) 각 점의 세기를 제어하는 기능이다. 설정된 여러 개의 점은 각각의 번호를 가지고, 해당하는 번호의 위치와 세기를 신호 분석 및 발생부(200)에 전달한다. 이때, 앞에서 구한 해에 따라 N개의 채널의 입력해가 결정된다.

첫째, 한 개의 음향 집중점을 사용하는 경우에, 청취자는 음향 집중점이 위치하는 지점에서 음향이 발생하는 것으로 느낄 수 있다. 음향 집중점의 세기를 조절하면 청취자는 청취하는 음향의 거리감이 바뀌는 것을 인지하게 된다. 예를 들어, 음향 집중점의 세기를 작게하면, 음향의 방향은 바뀌지 않지만 더 멀리서 음향이 들리는 것으로 인지하게 된다. 음향 집중점의 위치를 청취자의 귀 근처로 가까이 하면, 청취자는 자신에게 집중된 음향을 듣게 되어 현장감을 느낄 수 있다.

둘째, 여러 개의 음향 집중점을 사용하는 경우에는, 음향이 재생되는 것처럼 들리는 특정의 위치가 2개 이상이기 때문에, 청취자는 음향 집중점이 위치하는 2개 이상의 지점에서 음향이 발생하는 것으로 느낄 수 있다. 나아가, 각각의 음향 집중점에 다른 음원을 사용하는 경우와, 각각의 음향 집중점에 하나의 음원(동일한 음원)을 사용하는 경우로 구분할 수 있다.

먼저, 각각의 음향 집중점에 다른 음원을 사용하는 경우, 2개 이상의 특정의 위치에서 서로 다른 음향이 재생되는 것처럼 들리기 때문에, 음향 집중점들이 위치하는 서로 다른 방향에서 음향이 발생하는 것으로 느낄 수 있다. 예를 들어, 청취자 앞 방향에 하나의 음향 집중점을 집중하여 바이올린 음향의 음원을 사용하고 청취자 뒤 방향에 다른 음향 집중점을 집중하여 피아노 음향의 음원을 사용한다면, 청취자는 바이올린 연주자와 피아노 연주자 사이에 위치하여 음악을 듣는 현장감을 느낄 수 있다. 이는 많은 수의 점에 대해서 동일하게 성립한다.

그리고, 각각의 음향 집중점에 하나의 음원을 사용하는 경우, 음향 집중점들의 조합에 따라 전혀 다른 공간감을 느낄 수 있다. 즉,음향 집중점들의 위치를 조절하여 각각의 스피커에서 출력되는 음향의 크기차이와 위상차이를 크게 만들어 줄 수 있다.예를 들어, 2개 이상의 특정의 위치에서 서로 다른 음향이 재생되는 것처럼 들리기 때문에, 넓은 콘서트 홀에서 울림 같은 긴 잔향시간을 갖는 소리(wet sound)를 만들 수 있다. 그 반대의 경우에는 짧은 잔향시간을 갖는 소리(dry sound)를 만들 수 있다. 즉, 청취자가 실제 위치하는 공간에 상관없이 전혀 다른 공간에 위치하고 있다는 느낌을 줄 수 있다.

도 4a 내지 도 4e는 본 발명의 터치 패널 상에 청취 공간, 청취자 위치, 음향집중점이 표시된 상태를 나타낸 개념도이다. 입력부(310)는 사용자(청취자)가 자신의 손으로 청취 공간(a)을 형상화 하여 그릴 수 있는 터치 패널(p)을 포함한다.

도 4a에 도시된 바와 같이, 사용자는 이 터치 패널(p) 상에 자신의 손가락 또는 펜 등을 이용하여 청취 공간(a)을 형상화하여 그릴 수 있다. 청취 공간(a)은 폐곡선으로 닫힌 공간으로 표시되는데, 이 그 외부공간과 색깔이 구분되도록 형성되어 터치패널(p) 상에 표시된다. 이때, 폐곡선은 원형, 삼각형, 사각형 등이 될 수 있다.

그리고, 도 4b에 도시된 바와 같이, 사용자는 그 그려진 청취 공간(a) 내에 자신의 위치(b)를 표시할 수 있다. 자신의 위치(b)는 x로 표시하였는데, 점 등과 같은 다른 기호로도 표시될 수 있으며, 점 등이 깜박이도록 하여 표시할 수도 있다.

또한, 도 4c에 도시된 바와 같이, 음향집중점(c)의 위치는 청취자 위치(b)로부터 떨어져 있으며, 그 개수는 1개일 수 있고, 2개 이상일 수 있다. 음향집중점(c)의 위치는 삼각형으로 표시하였는데, 점 등과 같은 다른 기호로도 표시될 수 있으며, 점이 깜박이도록 하여 표시할 수도 있다. 이때, 청취자 위치(b)와 구별되도록 점의 크기 또는 색깔을 달리하여 표시할 수 있다. 이때, 음향 집중점(c)을 3개로 표시하였는데, 음향 집중점(c)을 사용자가 몇 개를 표시하느냐에 따라 실제의 청취 공간(a)에서 생성될 음향 집중점(c)의 개수가 결정된다. 이렇게 표시된 음향 집중점(c)에 따라 실제의 청취 공간에 음향 집중점(c)이 생성되고, 사용자는 이 음향 집중점(c)으로부터의 음향을 들을 수 있다.

또한, 도 4d에 도시된 바와 같이, 사용자는 입력수단 상에서 음향 집중점(c)을 이동시켜 음향 집중점(c)의 위치를 변경할 수 있다. 구체적으로, 음향 집중점(c)의 위치를 변경하고자 할 때는, 입력부(310)를 통하여 다시 음향 집중점(c)의 위치를 손가락 등을 이용하여 전후좌우로 움직여서(드래그하여) 음향 집중점(c)이 생성되는 위치를 변경시키고, 위치가 변경된 음향집중점(c)으로부터의 음향을 들을 수도 있다.

또한, 도 4e에 도시된 바와 같이, 사용자는 입력 수단 상에서 음향 집중점(c)을 터치하거나 일정시간 눌러 해당 음향 집중점(c)에서 재생되는 음향의 세기(e)를 변경할 수도 있다. 사용자가 처음에 음향 집중점(c)의 위치를 표시하여 음향 집중점을 표시시키면, 그 음향 집중점(c)에서 재생되는 음향의 세기는 기준값으로 설정된다. 예를들어, 이 기준값은 “레벨 1”의 소리 크기라고 말할 수 있다. 그리고, 사용자가 그 음향 집중점(c)에서의 음향의 세기를 변경하고자 할 때는 손가락으로 그 음향 집중점(c)을 터치하면, 터치 횟수에 따라 레벨 2, 3 … 으로 세기가 증가된다. 음향의 세기를 줄일 때는 예를 들어, 그 음향 집중점(c)을 일정 시간 동안 누르고 있으면 상기 기준값으로 되돌아오게 하는 방법이 사용될 수 있다. 또는, 예를들어, 일정시간 내에 연속하여 2번 터치한 경우 음향의 세기를 하나씩 떨어뜨리는 것으로 할 수도 있다. 이러한 구체적인 방법은 어떠한 것도 채용될 수 있고, 중요한 것은 사용자가 그 음향 집중점을 건드려서 음향의 세기를 올리거나 내리는 명령을 내릴 수 있다는 것이다.

음향의 세기를 디스플레이하는 것과 관련해서는, 레벨 1, 2, 3의 세기를 각각 1, 2, 3, 또는 약, 중, 강 등으로 디스플레이할 수 있다. 디스플레이 방식은 이에 한정되지 않고 다양하게 설정될 수 있다.

본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 아니한다. 첨부된 청구범위에 의해 권리범위를 한정하고자 하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.

100 : 음원재생부
110 : 스피커
120 : 다채널 오디오 앰프
200 : 신호 분석 및 발생부
210 : 재생기기
220 : 신호분석부
221 : 신호분석기
230 : 다채널 신호 발생기
300 : 사용자 컨트롤러
310 : 입력부
320 : 송수신부
330 : 디스플레이부

Claims (4)

1. 삭제
2. 삭제
3. 제1 및 제2 음원 신호를 받아, 청취 공간 중 특정의 위치에서의 음향포텐셜에너지밀도와 상기 제1 및 제2 음원 신호의 에너지의 합과의 비가 최대가 되도록 상기 제1 및 제2 음원 신호의 크기와 위상을 제어하여, 제1 및 제2 제어 음원 신호를 출력하는 제어 수단;
   상기 제1 제어 음원 신호를 받아 음향을 재생하는 제1 스피커; 및
   상기 제2 제어 음원 신호를 받아 음향을 재생하는 제2 스피커
   를 포함하고,
   상기 특정의 위치는 상기 청취 공간 내의 2개 이상의 임의의 위치이고, 청취자로부터 떨어져 있고,
   상기 제어 수단은 상기 2개 이상의 특정의 위치에서 서로 다른 음향이 재생되는 것처럼 들리도록 상기 제1 및 제2 음원 신호의 크기와 위상을 제어하는,
   음향 재생 장치.
4. 제1 및 제2 음원 신호를 받아, 청취 공간 중 특정의 위치에서의 음향포텐셜에너지밀도와 상기 제1 및 제2 음원 신호의 에너지의 합과의 비가 최대가 되도록 상기 제1 및 제2 음원 신호의 크기와 위상을 제어하여, 제1 및 제2 제어 음원 신호를 출력하는 제어 수단;
   상기 제1 제어 음원 신호를 받아 음향을 재생하는 제1 스피커; 및
   상기 제2 제어 음원 신호를 받아 음향을 재생하는 제2 스피커
   를 포함하고,
   상기 특정의 위치는 상기 청취 공간 내의 2개 이상의 임의의 위치이고, 청취자로부터 떨어져 있고,
   상기 제어 수단은 상기 2개 이상의 특정의 위치에서 같은 음향이 재생되는 것처럼 들리도록 상기 제1 및 제2 음원 신호의 크기와 위상을 제어하는,
   음향 재생 장치.

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