KR101295848B1 - 어레이스피커 시스템에서 음향을 포커싱하는 장치 및 방법 - Google Patents

어레이스피커 시스템에서 음향을 포커싱하는 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

복수 개의 스피커들로 구성되는 어레이스피커 시스템에서 출력되는 음향 방사 패턴이 목적하는 음향 방사 패턴에 근접하도록 음향을 포커싱하기 위한 장치 및 방법이 개시된다. 일 실시예에 따른 음향 포커싱 장치는 어레이스피커 시스템의 음향 특성을 고려한 포커싱 필터를 이용한다. 또한, 어레이스피커 시스템 내에서 입력 신호가 복수 개의 채널로 복제되어 어레이스피커를 통해 출력되는 과정에서 발생되는 채널별 신호의 지연 및 이득 값을 보상한다.
어레이스피커, 음향 방사 패턴, 지향성 패턴, 음향 특성

Description

어레이스피커 시스템에서 음향을 포커싱하는 장치 및 방법{Apparatus for focusing the sound of array speaker system and method thereof}
본 발명의 하나 이상의 양상은 어레이스피커 시스템에서 음향을 포커싱하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복수 개의 스피커들로 구성되는 어레이스피커 시스템에서 출력되는 음향 방사 패턴이 목적하는 음향 방사 패턴에 근접하도록 음향을 포커싱하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
어레이스피커는 다수의 스피커들을 조합하여 재생하려는 음의 방향을 조절하거나, 특정 지역으로 음을 보내고자 할 때 사용된다. 이와 관련하여, 일반적으로 지향성(directivity)이라고 불리는 음의 전달 원리는 다수의 음원 신호들의 위상 차이를 이용하여 특정 방향으로 신호의 세기가 커지도록 신호를 중첩시킴으로써 신호를 특정 방향으로 전달하게 된다.
따라서, 다수의 스피커들을 특정 위치에 따라 배치하고 어레이를 구성하는 각각의 스피커들을 통해 출력되는 음원 신호를 조절함으로써 이러한 지향성을 구현하게 된다. 일반적인 어레이스피커 시스템의 경우 목적하는 주파수 빔패턴을 얻기 위해서는 목적하는 빔패턴에 맞게 필터 값, 즉 지연 및 이득 값을 미리 계산하여 사용한다.
어레이스피커 시스템에 의해 발생되는 오차를 필터 설계에 반영하여 어레이스피커 시스템의 포커싱 성능을 높일 수 있는 음향 포커싱 장치 및 방법이 제안된다.
일 양상에 따른 어레이스피커 시스템에서 음향을 포커싱하는 방법은, 입력 신호가 어레이스피커를 통하여 출력될 때의 각 채널별 출력 신호의 크기 및 위상 정보를 포함하는 음향 특성 정보를 이용하여 보정된 필터 값이 적용된 포커싱 필터를 이용하여 입력 신호를 처리하는 단계; 및 입력 신호가 포커싱 필터에 의해 출력 채널의 개수만큼 복제되고 어레이스피커를 통하여 출력되기 이전에 발생되는, 복제된 입력 신호의 지연 및 이득의 편차에 기초하여 생성된 보상 필터를 이용하여 복제된 입력 신호에 대하여 지연 및 이득 편차를 보상하는 단계; 를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 어레이스피커 시스템에서 음향을 포커싱하는 방법은, 포커싱 필터를 생성하는 단계를 더 포함하고, 포커싱 필터를 생성하는 단계는, 추출된 음향 특성 정보를 이용하여 전달함수를 보정하는 단계; 및 보정된 전달함수를 이용하여 포커싱 필터의 필터값을 계산하는 단계를 포함한다. 포커싱 필터의 필터값을 계산하는 단계는, 보정된 전달함수 및 목적 패턴에 대응하는 필터값을 이용하여 LSE(least square error) 방법에 의하여 포커싱 필터의 필터값을 계산할 수 있 다.
어레이스피커 시스템에서 음향을 포커싱하는 방법은, 지연 및 이득의 편차를 결정하는 단계를 더 포함하고, 결정하는 단계는, 복제된 입력 신호를 서로 구별가능한 신호로 생성하는 단계; 생성된 신호들을 어레이스피커를 이용하여 출력하는 단계; 각 출력 신호를 어레이스피커로부터 동일한 거리에서 측정하는 단계; 및 복제되어 출력되는 각 채널별 신호의 이론적 지연 및 이득으로부터 복제되어 출력되는 각 채널별 측정 신호에 대해 측정된 지연 및 이득의 차이 값을 지연 및 이득의 편차로서 결정하는 단계를 포함한다.
어레이스피커 시스템에서 음향을 포커싱하는 방법은, 지연 및 이득의 편차를 결정하는 단계를 더 포함하고, 결정하는 단계는, 복제된 입력 신호를 어레이스피커를 이용하여 출력하는 단계; 각 출력 신호들을 어레이스피커로부터 동일한 거리에서 측정하는 단계; 각 복제된 입력 신호와 측정된 각 신호들 사이의 상관관계를 분석하는 단계; 분석된 상관관계를 기초로하여 입력된 각 신호들에 대한 지연 및 이득을 추정하는 단계; 및 복제되어 출력되는 각 채널별 신호의 측정된 지연 및 이득와 추정된 지연 및 이득의 차이 값을 이용하여 지연 및 이득의 편차를 결정하는 단계를 포함한다.
다른 양상에 따른 어레이스피커 시스템의 음향을 포커싱하는 장치는 어레이스피커를 통하여 출력된 각 채널의 출력 신호의 크기 및 위상 정보를 포함하는 음향 특성 정보를 이용하여 보정된 필터 값을 이용하여 입력 신호를 미리 설정된 음향 방사 패턴을 가지도록 출력하는 포커싱 필터; 및 입력 신호가 출력 채널의 개수 만큼 복제되고 어레이스피커를 통하여 출력되기 이전에 각 채널별 신호에 발생되는 각 채널 신호 간의 지연 및 이득 편차를 보상하는 보상 필터를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 어레이스피커 시스템 내에서 신호가 복제되어 전송되고 증폭되는 과정에서 발생되는 각 채널 신호 간 이득 및 지연 편차 및 어레이스피커의 설치 구조에 따라 발생되는 음향 특성을 고려하여 필터를 설계함으로써 음향의 포커싱 성능을 향상시킬 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명 실시예들을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예들에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 명세서에서, 음향 방사 패턴은 스피커 및 안테나 등의 신호 출력 장치를 통해 방사되는 음향이 형성하는 음장을 패턴으로 표시한 것을 말한다. 음장(sound field)는 음원을 중심으로 음압(sound pressure)이 미치는 영역을 개념적을 표현한 것이다. 여기에서, 음압은 음향 에너지가 미치는 힘을 압력의 물리량을 이용하여 표현한 것이다. 이러한 음향 방사 패턴은 출력 신호를 측정하는 측정기를 이용하 여 어레이스피커로부터 떨어진 거리에 따라 방사되는 음향 신호를 수신하여 각각의 측정 거리별로 수신된 음향 신호의 강도를 그래프상에 시각적으로 도시함으로써 얻어질 수 있다.
통상적으로, 어레이스피커 시스템의 음향 방사 패턴(또는 지향성 패턴)을 제어하는 포커싱 필터는 어레이스피커를 구성하는 각 스피커들이 동일한 음향 방사 패턴 즉, 모노폴 패턴을 형성하도록 신호를 출력한다는 가정하에 설계된다. 즉, 포커싱 필터는 실제로 구현된 어레이시스템이 아닌 이상적인 상태를 가정하고 설계된다. 그러나, 어레이스피커 시스템의 경우, 어레이스피커에서 각 스피커에서 출력되는 신호의 음향 방사 패턴은 어레이스피커에서의 스피커의 위치 및, 스피커들 간의 기하학적인 배열 위치에 따라 음향 방사 패턴이 달라진다. 또한, 실제로 어레이스피커가 제품으로 구현될 때 케이싱 등에 의해서도 음향 방사 패턴은 변화하게 된다.
도 1은 어레이시스템의 음향 방사 패턴의 일예를 나타내는 도면이다.
도 1의 지향성 패턴(110)은 어레이스피커(10)의 중간(111)에 위치하는 스피커에서 음향 신호가 출력될 때의 지향성 패턴을 나타내고, 지향성 패턴(120)은 어레이스피커(10)의 가장자리(121)에 위치하는 스피커에서 음향 신호가 출력될 때의 지향성 패턴을 나타낸다. 도 1에 도시된 바와 같이, 스피커의 위치에 따라 음향의 회절 현상 등에 의하여 음향 방사 패턴이 달라진다.
도 2는 일 실시예에 따른 어레이시스템의 음향 특성을 고려하여 포커싱 성능을 향상시키기 위한 포커싱 필터 생성 방법을 나타내는 도면이다.
입력 신호를 출력 채널의 개수만큼 복제하여 어레이스피커의 각 스피커별로 출력한다(S 210).
각 출력된 신호의 크기 및 위상을 측정하여, 각 채널별 출력 신호의 크기 및 위상 정보를 포함하는 어레이스피커 시스템의 음향 특성 정보를 추출한다(S 220). 각 출력 신호의 음향 특성을 측정하는 방법의 일예는 도 3에 도시된 바와 같다.
도 3은 일 실시예에 따른 어레이시스템의 음향 특성 측정 방법을 나타내는 도면이다.
도 3은 어레이시스템(320)의 하나의 스피커(310)에서 음향 신호가 출력되는 경우 음향 특성 측정 방법을 나타낸다. 스피커(310)에서 음향 신호가 출력되는 경우, 도면부호 301과 같은 지향성 패턴이 생성될 수 있다.
어레이시스템(320)으로부터 일정한 거리 떨어진 위치(302)에 소정 간격으로 복수 개의 측정 장치 예를 들어 복수 개의 마이크들로 이루어진 마이크 어레이를 설치한다. 어레이시스템(320)의 각 채널별로 음향특성 측정을 위한 기준 신호를 출력하고, 각 채널별로 각 마이크로부터 입력되는 음향 신호의 진폭 및 위상을 측정하여 어레이스피커의 음향 특성을 추출할 수 있다.
어레이시스템(320)으로부터 일정한 거리 떨어진 측정 위치에서 각 채널별 출력 신호를 측정하여 방향별로 측정장치와 측정 위치 사이의 전달함수를 측정할 수 있다. 각 채널별로 측정된 전달함수 값은 기준 각도 예를 들어, 어레이 장치의 각 소스의 정면의 90°를 기준으로 이득값과 지연값을 계산하여 채널별 지향특성 값을 계산할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 이 지향특성 값은 이론적인 전달함수 G에 반영하여 이용한다.
이와 같이 어레이시스템의 각 소스의 지향특성(bi)을 측정하고, 이 측정된 지향특성 데이터를 각 채널별로 결합하여 최종적으로 어레이시스템의 음향특성 매트릭스(B)를 구성할 수 있다.
Figure 112008086713816-pat00001
다시 도 2를 참조하면, 추출된 음향 특성에 기초하여 입력 신호를 필터링 처리하기 위한 포커싱 필터를 생성한다(S 230).
어레이 장치와 측정위치 사이에 전달함수 매트릭스를 G라고 하고, 시스템의 음향특성 매트릭스를 B 라고하면, 일 실시예에 따라 보정된 전달함수 Gc는 수학식 2과 같이 정의될 수 있다.
Figure 112008086713816-pat00002
이때, 보정된 필터의 응답 패턴 wc에 의한 응답 패턴 Hc는 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112008086713816-pat00003
목적 응답 패턴(이하에서는 목적 패턴이라고 함)이 D라고 하고, 목적 패턴 D 와 응답 패턴 Hc 사이의 오차를 수학식 4와 같이 정의할 수 있다.
Figure 112008086713816-pat00004
LSE(Least Square Error) 방식에 의한 필터 설계 방법에 의해 보정된 필터 값 wc는 수학식 5와 같다.
Figure 112008086713816-pat00005
즉, 측정된 음향 특성을 이용하여 어레이시스템의 포커싱 필터 계산에 사용되는 전달함수를 보정할 수 있으며, 보정된 전달 함수를 이용하여 포커싱 필터 값을 계산함으로써 어레이스피커 시스템의 음향 특성을 반영한 포커싱 필터를 생성할 수 있다.
한편, 통상적으로 다수의 채널을 사용하는 어레이스피커 시스템은 입력 신호가 다채널로 복제되어 출력될 때 채널 간 이득 크기와 시간 지연 오차가 발생하지 않는다는 가정하에서 설계된다. 그러나, 실제로 각 채널의 신호가 복제되어 전송되고 증폭되는 과정에서 각 채널의 신호 사이의 지연 및 이득 편차가 발생할 수 있다.
도 4는 필터 처리된 신호에 대하여 어레이스피커 시스템내에서 발생되는 지 연 및 이득 왜곡을 나타내는 도면이다.
도 4에는 입력 신호가 다채널 신호로 복제된 후 필터(410)에 의해 필터링되어 채널별 어레이스피커(440)에 전달되기 전에 각 채널별 발생하는 이득 편차(420) 및 지연 편차(430)를 나타낸다. 이러한 편차(420, 430)는 포커싱 목적으로 설계된 필터에 의한 음원 신호를 왜곡시켜 시스템의 포커싱 성능을 떨어뜨린다.
이러한 시스템 내에서 발생되는 각 채널별 지연 및 이득 편차를 개선하기 위해서는 우선적으로, 어레이스피커 시스템내에서 발생되는 각 채널별 지연 및 이득 편차를 결정하여야 한다.
각 채널별 지연 및 이득 편차를 결정하기 위하여, 어레이스피커 시스템에 기준 신호를 입력하고, 이 기준 신호가 어레이스피커 시스템내에서 필터 처리없이 다채널 신호로 복제되어 출력 장치에서 출력될 때, 이 출력된 신호와 기준 신호를 비교하여 계산할 수 있다. 예를 들어, 어레이스피커 시스템의 각 스피커에 마이크를 부착하여 기준 신호가 각 채널을 통해 전달된 신호의 지연 및 이득 값을 측정할 수 있다. 그러나 실제로 이러한 방식으로 각 채널별 신호의 지연 및 이득 편차를 정확하게 측정하기 어렵다.
다른 방법으로 도 5에 도시된 바와 같은 측정 조건에서 어레이스피커 시스템의 각 채널별 출력 신호를 측정한 후 시스템내에서 발생되는 각 채널별 지연 및 이득 편차를 추정할 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 각 채널별 시스템에 의한 지연 및 이득 편차를 측정하기 위한 측정 조건을 나타내는 도면이다.
측정장치(마이크로폰)(520)이 어레이스피커(510)에서 일정 거리 떨어져 배치된다. 따라서, 각 스피커와 측정 위치 사이의 기하학적인 거리에 따라서 시간 지연과 거리에 따른 음압 감쇄가 발생하게 된다. 이론적인 음압 감쇄를 고려한 이론적인 측정 신호가 계산될 수 있다. 측정된 지연 값 및 이득 값에는 채널간의 지연 값 및 이득 값 이외에 측정 조건에 따라 추가적인 지연과 이득 변화가 발생하게 된다. 각 스피커와 측정 위치 사이의 기하학적인 거리 정보를 이용하여 이론적으로 측정 신호의 지연 및 이득 값을 예측할 수 있다.
따라서, 일 실시예에 따르면, 측정 신호와 이론적으로 계산된 신호 사이의 지연 및 이득 편차를 계산함으로써 시스템에 의해 발생하는 지연 및 이득 편차를 추정할 수 있다. 이하에서는 도 6 및 도 7을 참조하여, 어레이스피커 시스템 내에서 발생되는 채널별 신호의 지연 및 이득 편차를 결정하는 방법에 대하여 상세하게 설명한다.
도 6은 일 실시예에 따른 어레이스피커 시스템에 의해 발생되는 지연 및 이득 편차를 결정하는 방법을 나타내는 순서도이다.
입력 신호가 출력 채널의 개수만큼 복제되어 출력할 때 입력 신호가 서로 구별가능하도록 서로 구별되는 채널별 출력 신호를 생성한다(S 610). 예를 들어, 각 채널별 입력 신호는 각 채널의 필터 값을 다르게 설정하여 출력된 신호가 서로 영향을 주지 않도록 만들 수 있다. 간단하게는 각 채널의 필터 값을 채널별로 주파수가 다른 신호가 출력되도록 대역 통과 필터를 이용한다. 다른 방법으로는 각 신호의 이득과 지연 값이 채널간 오차보다 충분히 차이가 나도록 신호를 생성할 수 있다.
어레이스피커로부터 출력되는 채널별 각 출력 신호를 어레이스피커 시스템으로부터 일정한 거리 떨어진 측정 장치로 측정한다(S 620). 이때 측정장치는 어레이스피커의 정면의 중심으로부터 일정한 거리, 통상적으로 어레이스피커를 이용하여 청취하는 거리에서 측정하는 것이 실제 적용시 오차를 줄일 수 있다.
채널별로 복제되어 출력되는 신호의 이론적으로 측정이 예상되는 이론적 측정 신호의 지연 및 이득(즉, 추정된 지연 및 이득)과 실제 측정된 각각의 신호의 지연 및 이득의 차이 값을 복제된 입력 신호의 지연 및 이득의 편차로서 결정한다(S 630).
도 7은 다른 실시예에 따른 어레이스피커 시스템에 의해 발생되는 지연 및 이득 편차를 결정하는 방법을 나타내는 순서도이다.
입력 신호를 출력 채널의 개수만큼 복제하여 어레이스피커 시스템을 이용하여 출력한다(S 710). 채널별 각 출력 신호들을 어레이스피커로부터 일정한 거리에서 측정한다(S 720).
복제된 채널별 입력 신호와 측정된 각 신호들 사이의 상관관계를 분석한다(S 730). 분석된 상관관계를 기초로하여 측정된 각 신호들의 지연 및 이득 값을 추정한다(S 740).
복제되어 출력되는 채널별 신호의 측정된 지연 및 이득과 추정된 채널별 지연 및 이득의 차이 값을 복제된 입력 신호의 지연 및 이득의 편차로서 결정한다(S 750).
도 8은 채널 보상 신호의 측정된 신호를 이용한 채널별 지연 및 이득 오차 추정을 나타내는 도면이다.
샘플 신호 n개에 대해서 입력신호 x와 측정신호 y에 대한 상관관계를 나타내면 수학식 6과 같다.
Figure 112008086713816-pat00006
여기에서, sx, sy는 입력 신호 x와 측정 신호 y의 표준 편차 값이고,
Figure 112008086713816-pat00007
,
Figure 112008086713816-pat00008
는 입력 신호와 측정 신호의 평균 값이다. i는 신호의 신호를 n 번 샘플링한 경우 샘플링된 값에 순차적으로 붙이게 되는 샘플 번호를 나타낸다.
예를 들어, 입력 신호가 어레이스피커 장치의 하나의 출력 장치에서 출력되어 측정장치에서 측정되는 경우에, 두 신호 사이에는 시간 지연 τ가 발생하고, 입력 신호의 크기가 피크 값 기준으로 cx이고 측정 신호의 크기가 피크 값 기준으로 cy로 측정되게 된다. 실제 측정된 신호에서는 이러한 값을 직접 찾는 것이 아니라 상관 값을 이용하여 계산할 수 있다.
도 8에는 상관관계
Figure 112008086713816-pat00009
, 상관관계가 최대가 되는 샘플 수와 샘플링 간격을 곱하여 지연 값(τk)으로 구할 수 있고, 이때의 상관관계 값을 이득 값(ak)으로 설 정할 수 있다. 상관관계 분석에서 출력신호가 입력신호에 의해 만들어진 신호라면 두 신호 사이의 지연 값은 상관 값이 최대가 되는 시간 지연 값(τk)이 되고, 이득 편차는 입출력 신호 사이의 상대적 크기가 된다. 예를 들어, 입출력 신호가 동일한 경우 상관관계 분석 값은 1이 되고, 이때의 시간 지연 값은 입출력 신호의 신호 사이의 시간 지연 값이 된다.
도 9a는 일 실시예에 따른 측정된 각 채널별 측정 신호 및 이론적으로 예측되는 신호의 지연값을 나타내는 도면이다.
각 스피커와 측정 위치 사이의 기하학적인 거리에 따른 지연 값의 이론적인 지연 값과 측정 신호를 분석하여 구한 지연 값과의 차를 이용하여 보상 지연 값을 계산할 수 있다. 예를 들어, 구해진 지연 값과의 차이가 τ라고 하면, 보상필터에서 적용되는 지연 값은 -τ가 된다.
도 9b는 일 실시예에 따른 측정된 각 채널별 측정 신호 및 이론적으로 예측되는 신호의 이득값을 나타내는 도면이다.
각 스피커와 측정 위치 사이의 기하학적인 거리에 따른 이론적인 계산에 의해 추정된 이득 값과 각 채널별 실제 측정된 이득(음압) 값의 비율을 이용하여 각 채널간 보상 이득 값을 계산할 수 있다. 예를 들어, 구해진 이득 비율이 a라고 하면 보상 필터에 적용되는 이득 값은 1/a가 된다.
도 10은 일 실시예에 따른 시스템 오차 및 음향 특성을 보정하여 음향을 포 커싱하는 장치를 나타내는 블록도이다.
일 실시예에 따른 어레이스피커의 포커싱 성능을 향상시키기 위한 장치는 포커싱 필터(1110), 지연 및 이득 보상 필터(1120)를 포함한다. 이러한 장치는 어레이스피커(1130)와 결합되어 어레이스피커 장치로 구현될 수 있다.
포커싱 필터(1110)는 입력 신호가 어레이스피커를 통하여 출력될 때의 각 채널별 출력 신호의 크기 및 위상 정보를 포함하는 음향 특성 정보를 이용하여 보정된 필터 값을 입력 신호에 적용한다. 예를 들어, 포커싱 필터(1110)는 입력 신호를 다채널로 복제하여, 복제된 신호를 시스템 음향 특성(B)이 반영된 보정된 전달 함수(Gc)를 이용하여 설계된 필터(wc)에 의해 처리한다.
또한, 지연 및 이득 보상 필터(1120)는 어레이스피커 시스템에 의해 발생하는 지연 및 이득 값을 보상하는 보상하여, 어레이스피커(1130)로 출력한다. 상세하게는, 지연 및 이득 보상 필터(1120)는 입력신호가 출력 채널의 개수만큼 복제되고 어레이스피커를 통하여 출력되기 이전에 발생되는, 각 채널별 지연 및 이득 편차를 보상한다.
이와 같이, 일 실시예에 따르면, 어레이스피커 시스템 내에서 신호가 복제되어 전송되고 증폭되는 과정에서 발생되는 각 채널 신호 간 이득 및 지연 편차 및 어레이스피커의 설치 구조에 따라 발생되는 음향 특성을 고려하여 필터를 설계함으로써 음향의 포커싱 성능을 향상시킬 수 있다.
도 11은 일 실시예에 따른 시스템 오차 및 음향 특성을 보정하여 음향을 포 커싱하는 방법을 나타내는 순서도이다.
일 실시예에 따른 음향을 포커싱하는 장치에 입력 신호가 수신된다(S 1110). 그러면, 입력 신호가 어레이스피커를 통하여 출력된 각 채널의 출력 신호의 크기 및 위상 정보를 포함하는 음향 특성 정보를 이용하여 보정된 필터 값이 적용된 포커싱 필터를 이용하여 입력되는 신호를 처리한다(S 1120).
입력 신호가 출력 채널의 개수만큼 복제되고 어레이스피커를 통하여 출력되기 이전에 발생되는, 복제된 입력 신호의 지연 및 이득의 편차에 기초하여 생성된 보상 필터를 이용하여 어레이스피커 시스템의 지연 및 이득을 보상한다(S 1130).
본 발명의 일 양상은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현될 수 있다. 상기의 프로그램을 구현하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 당해 분야의 컴퓨터 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 디스크 등을 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 저장되고 실행될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 일 실시예에 불과할 뿐, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 전술한 실시예에 한정되지 않고 특허 청구범위에 기재된 내용과 동등한 범위 내에 있는 다양한 실시 형태가 포함되도록 해석되어야 할 것이다.
도 1은 어레이시스템의 음향 방사 패턴의 일예를 나타내는 도면이고,
도 2는 일 실시예에 따른 어레이시스템의 음향 특성을 고려하여 포커싱 성능을 향상시키기 위한 포커싱 필터 생성 방법을 나타내는 순서도이고,
도 3은 일 실시예에 따른 어레이시스템의 음향 특성 측정 방법을 나타내는 도면이고,
도 4는 필터 처리된 신호에 대하여 어레이스피커 시스템내에서 발생되는 지연 및 이득 왜곡을 나타내는 도면이고,
도 5는 일 실시예에 따른 각 채널별 시스템에 의한 지연 및 이득 편차를 측정하기 위한 측정 조건을 나타내는 도면이고,
도 6은 일 실시예에 따른 어레이스피커 시스템에 의해 발생되는 지연 및 이득 편차를 결정하는 방법을 나타내는 순서도이고,
도 7은 다른 실시예에 따른 어레이스피커 시스템에 의해 발생되는 지연 및 이득 편차를 결정하는 방법을 나타내는 순서도이고,
도 8은 채널 보상 신호의 측정된 신호를 이용한 채널별 지연 및 이득 오차 추정을 나타내는 도면이고,
도 9a는 일 실시예에 따른 측정된 각 채널별 측정 신호 및 이론적으로 예측되는 신호의 지연값을 나타내는 도면이고, 도 9b는 일 실시예에 따른 측정된 각 채널별 측정 신호 및 이론적으로 예측되는 신호의 이득값을 나타내는 도면이고,
도 10은 일 실시예에 따른 시스템 오차 및 음향 특성을 보정하여 음향을 포 커싱하는 장치를 나타내는 블록도이고,
도 11은 일 실시예에 따른 시스템 오차 및 음향 특성을 보정하여 음향을 포커싱하는 방법을 나타내는 순서도이다.

Claims (9)

  1. 어레이스피커 시스템에서 음향을 포커싱하는 방법으로서,
    입력 신호가 어레이스피커를 통하여 출력될 때의 각 채널별 출력 신호의 크기 및 위상 정보를 포함하는 음향 특성 정보를 이용하여 보정된 필터 값이 적용된 포커싱 필터를 이용하여 입력 신호를 처리하는 단계; 및
    상기 입력 신호가 포커싱 필터에 의해 출력 채널의 개수만큼 복제되고 상기 어레이스피커를 통하여 출력되기 이전에 발생되는, 복제된 입력 신호의 지연 및 이득의 편차에 기초하여 생성된 보상 필터를 이용하여 상기 복제된 입력 신호에 대하여 상기 지연 및 이득 편차를 보상하는 단계; 를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 포커싱 필터를 생성하는 단계를 더 포함하고, 상기 포커싱 필터를 생성하는 단계는,
    상기 음향 특성 정보를 이용하여 전달함수를 보정하는 단계; 및
    상기 보정된 전달함수를 이용하여 포커싱 필터의 필터값을 계산하는 단계를 포함하는 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 포커싱 필터의 필터값을 계산하는 단계는,
    상기 보정된 전달함수 및 목적 패턴에 대응하는 필터값을 이용하여 LSE(least square error) 방법에 의하여 상기 포커싱 필터의 필터값을 계산하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 지연 및 이득의 편차를 결정하는 단계를 더 포함하고,
    상기 결정하는 단계는,
    상기 복제된 입력 신호를 서로 구별가능한 신호로 생성하는 단계;
    상기 생성된 신호들을 상기 어레이스피커를 이용하여 출력하는 단계;
    각 출력 신호를 상기 어레이스피커로부터 동일한 거리에서 측정하는 단계; 및
    상기 복제되어 출력되는 각 채널별 신호의 이론적으로 추정된 지연 및 이득으로부터 상기 복제되어 출력되는 각 채널별 측정 신호에 대해 측정된 지연 및 이득의 차이 값을 상기 지연 및 이득의 편차로서 결정하는 단계를 포함하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 지연 및 이득의 편차를 결정하는 단계를 더 포함하고,
    상기 결정하는 단계는,
    상기 복제된 입력 신호를 상기 어레이스피커를 이용하여 출력하는 단계;
    상기 각 출력 신호들을 상기 어레이스피커로부터 동일한 거리에서 측정하는 단계;
    상기 각 복제된 입력 신호와 상기 측정된 각 신호들 사이의 상관관계를 분석하는 단계;
    상기 분석된 상관관계를 기초로하여 상기 입력된 각 신호들에 대한 지연 및 이득을 추정하는 단계; 및
    상기 복제되어 출력되는 각 채널별 신호의 측정된 지연 및 이득와 상기 추정된 지연 및 이득의 차이 값을 이용하여 상기 지연 및 이득의 편차를 결정하는 단계를 포함하는 방법.
  6. 어레이스피커 시스템의 음향을 포커싱하는 장치에 있어서,
    어레이스피커를 통하여 출력된 각 채널의 출력 신호의 크기 및 위상 정보를 포함하는 음향 특성 정보를 이용하여 보정된 필터 값을 이용하여 입력 신호를 미리 설정된 음향 방사 패턴을 가지도록 출력하는 포커싱 필터; 및
    입력 신호가 출력 채널의 개수만큼 복제되고 상기 어레이스피커를 통하여 출력되기 이전에 각 채널별 신호에 발생되는 각 채널 신호 간의 지연 및 이득 편차를 보상하는 보상 필터를 포함하는 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 포커싱 필터는,
    상기 음향 특성 정보를 이용하여 보정된 전달함수에 기초하여 계산된 필터 값을 이용하여 생성되는 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 포커싱 필터의 필터값은 상기 보정된 전달함수 및 목적 패턴에 대응하는 필터값을 이용하여 LSE(least square error) 방법에 의하여 계산된 값인 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 지연 및 이득의 편차는 상기 복제되어 출력되는 각 채널별 신호의 측정된 지연 및 이득과 상기 복제되어 출력되는 각 채널별 신호에 대한 추정된 지연 및 이득 사이의 차이 값인 장치.
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