KR101330208B1 - 음향 홀을 이용한 어레이 스피커 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 음향 홀(sound hole)을 이용한 어레이 스피커 시스템에 관한 것으로, 본 발명에 따른 어레이 스피커 시스템은 복수 개의 스피커들로 구성되는 어레이 스피커 및 어레이 스피커로부터 출력되는 음향을 방사하는 복수 개의 음향 홀들이 형성된 스피커 덮개를 포함하고, 음향 홀들의 개수를 스피커들의 개수보다 많게 함으로써, 어레이 스피커의 성능 저하없이 소수의 음원으로도 다수의 음원 효과를 낼 수 있고, 필터 처리 없이 저주파수에서의 사이드 로브(side robes)를 제거할 수 있으며, 필터 처리 없이 특정 위치에 음향을 포커싱(focusing)시키는 것이 가능하다.

Description

음향 홀을 이용한 어레이 스피커 시스템{Array speaker system using sound hole}

본 발명은 복수 개의 스피커들을 포함하는 어레이 스피커 시스템에 관한 발명으로서, 어레이 스피커를 보호하는 스피커 커버(cover)를 구비하면서 어레이 스피커를 통해 출력하는 음향의 방향이나 위치를 조절하기 위한 어레이 스피커 시스템에 관한 것이다.

어레이 스피커는 재생되는 음의 방향을 조절하거나, 특정 지역으로만 음을 보내고자 할 때 사용된다. 목적으로 하는 위치나 방향으로 음을 조절하기 위해서는 다수의 음원 신호를 포함하는 어레이가 필요하다. 일반적으로 지향성(directivity)라고 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.

한편, 어레이 스피커의 지향성을 시각적으로 표시하기 위해 일반적으로 빔 패턴(beam pattern)이라는 표시 방법이 이용된다. 빔 패턴이라 함은 스피커 및 안테나 등의 신호 출력 장치에서 360도의 전방향으로 방사되는 전자기파의 전계강도(electric field strength)를 측정하여 그래프로 표시한 것을 말한다. 이러한 빔 패턴은 출력 신호를 측정하는 측정기를 이용하여 측정하고자 하는 스피커의 360도 전방향에서 신호를 수신하여 각각의 측정 각도별로 수신된 전계강도를 폴라 차트(polar chart)상에 파형으로 도시함으로써 얻어진다. 따라서, 폴라 차트의 중심으로부터 멀리 떨어져 있을수록 전계강도가 크다는 것을 의미하고, 이는 해당 방향으로 지향성을 갖는다는 것을 의미한다.

이러한 지향성을 어레이 스피커에서 구현하기 위한 신호 처리 방법을 설명하면 다음과 같다. 우선, 어레이 스피커는 어레이 스피커에서 출력하려는 음원(sound source)을 공급받는다. 이러한 음원 신호는 단일 채널일 수도 있고, 다수의 채널이 포함될 수도 있다. 다음으로 어레이 스피커는 입력된 음원 신호를 출력에 필요한 채널의 개수만큼 복사한다. 이어서, 복사된 각각의 신호들에 이득(gain) 또는 지연(delay) 처리를 통해 출력 신호를 조절한다. 이러한 이득 내지 지연 값은 목적하는 음원의 방사 방향 및 빔(beam) 폭 등의 음장을 형성하기 위한 값으로 계산된다. 마지막으로 어레이 스피커는 이상에서 조절된 입력 신호를 어레이를 구성하는 복수 개의 스피커를 통해 출력한다.

그러나, 최근 경박 소형화되고 있는 디지털 기기 제품에서는 어레이의 크기나 음원 소스의 개수에 물리적인 제약이 가해진다. 예를 들어, DMB(digital multimedia broadcasting) 기기나 PMP(portable multimedia player) 등에서는 그 크기의 제약으로 인해 다수의 스피커를 실장하기 어렵다. 이러한 하드웨어(hardware) 상의 제약으로 인해 출력 음원의 주파수에 따라 특정 방향이나 영역에서 지향성을 비롯한 음원 조절 성능이 떨어지게 된다. 또한, 소형 음향 기기에서는 기기의 소형화, 저전력화로 인해 상기된 바와 같은 이득 또는 지연 처리를 위한 별도의 신호 처리 장치를 구비하기 어려운 경우도 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 종래의 어레이 스피커 장치에서 신호 처리를 통해 재생되는 음의 방향이나 포커싱(focusing) 위치 등을 조절함에 있어서 어레이 스피커 장치가 사용되는 대상 기기의 크기나 사용 가능한 스피커의 개수를 최소화하여야 하는 물리적인 제약을 극복하고, 외부의 충격으로부터 휴대용 음향 기기의 스피커를 보호하는 스피커 케이스의 사용으로 인해 어레이 스피커의 성능이 저하되는 문제점을 해결하는 어레이 스피커 시스템을 제공하는데 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 어레이 스피커 시스템은 복수 개의 스피커들로 구성되는 어레이 스피커(array speaker); 및 상기 어레이 스피커로부터 출력되는 음향을 방사하는 복수 개의 음향 홀(sound hole)들이 형성된 스피커 덮개를 포함하고, 상기 음향 홀들의 개수는 상기 스피커들의 개수보다 많은 것을 특징으로 한다.

본 발명은 어레이 스피커 시스템에 스피커로부터 출력되는 음향을 방사하는 음향 홀이 형성된 스피커 덮개를 구비함에 있어서 스피커의 개수보다 더 많은 수의 음향 홀들을 형성함으로써 어레이 스피커의 성능 저하없이 소수의 음원으로도 다수의 음원 효과를 낼 수 있고, 스피커의 위치에 따라 음향 홀들의 크기 및 배치를 조절함으로써 필터 처리 없이 저주파수에서의 사이드 로브를 제거할 수 있으며, 스피 커의 물리적인 전후 위치를 조절하여 각각의 스피커들로부터 방사되는 음향을 지연시킴으로써 필터 처리 없이 특정 위치에 음향을 포커싱시키는 것이 가능하다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예들을 상세히 설명한다.

일반적으로 가정용 스피커 시스템의 경우 스피커 보호를 목적으로 스피커 전면에 망사나 천 재질의 덮개(grill)를 사용하는 경우가 많았다. 이러한 덮개는 주로 스피커의 주파수 특성이나 출력에 영향을 주지 않도록 최대한 얇고 공기 저항이 없도록 제작된다. 그러나, 모바일 폰(mobile phone)이나 소형 음향 기기와 같은 휴대용 디지털 기기에서는 이러한 부드러운 소재의 덮개를 사용해서는 충분히 스피커를 보호할 수가 없다는 문제점이 있다. 따라서, 다수의 스피커들을 보호하거나 어레이 스피커를 다른 장치에 장착하기 위해 어레이 스피커 시스템은 스피커들의 전면에 경질의 보호 덮개(cover)를 씌우거나 다른 장치에 실장하게 되는데, 이러한 보호 덮개 및 외부 케이스(case)로 인해 방사되는 음향의 방향 조절, 빔 폭 제어, 주파수 특성 제어 등 어레이 스피커 시스템의 음 조절 성능이 저하되는 문제점이 발생한다.

도 1은 어레이 스피커 덮개의 유무에 따른 어레이 스피커로부터의 방사 패턴(빔 패턴이라고도 한다.)을 비교한 도면으로서, 각각의 도면은 스피커 덮개가 없는 경우의 방사 패턴(110)과 스피커 덮개가 있는 경우의 방사 패턴(120)을 도시한 것이다. 스피커 덮개가 있는 경우(120)는 스피커 덮개가 없는 경우(110)에 비하여 덮개로 인하여 지향성을 비롯한 방사 패턴이 크게 왜곡되고 있는 것을 볼 수 있 다. 따라서, 어레이 스피커를 보호하기 위해 스피커 덮개를 사용하거나 또는 어레이 스피커를 대상 장치에 실장함으로써 대상 장치의 케이스(case) 내지 하우징(housing)에 의해 스피커를 보호할 경우에도 어레이 스피커를 통해 출력되는 음원의 방사 특성에 영향을 주지 않도록 어레이 스피커 시스템을 구현할 필요가 있다.

도 2는 어레이 스피커 덮개의 음향 홀의 배치 및 형상에 따른 어레이 스피커로부터의 방사 패턴(pattern)을 도시한 도면으로서, 각각의 도면은 음향 홀을 어레이의 중앙부에 하나만 배치한 경우의 방사 패턴(210)과 다수의 음향 홀을 어레이에 배치한 경우의 방사 패턴(220)을 도시한 것이다. 음향 홀을 어레이의 중앙부에 하나만 배치한 경우(210)에는 어레이 특성이 나타나지 않고 하나의 스피커를 통해 음원이 방사되는 것과 유사한 방사 패턴이 나타난다. 반면에, 음향 홀의 형상을 다르게 하여 어레이의 전방 스피커 덮개에 다수 배치한 경우에는 어레이 방사 특성이 그대로 유지되는 것을 볼 수 있다. 이러한 결과로부터 스피커 덮개를 설치한 경우에도 스피커를 보호함과 동시에 사운드 홀의 형상 및 배치에 따라 어레이 스피커의 지향성 및 방사 특성을 유지할 수 있다는 것을 알 수 있다.

일반적으로 어레이 스피커는 음의 조절 성능을 향상시키기 위해 다수의 스피커를 어레이로 구성해서 사용하지만, 소형 모바일 장치와 같이 제품의 전체 크기나 디자인 상의 제약으로 인해 다수의 스피커를 사용하는데 어려움이 있다. 따라서 가급적 적은 수의 스피커를 사용하여 다수의 스피커를 사용한 것과 동일하거나 그 이상의 성능을 내는 것이 중요하다. 이를 위해 본 발명의 실시예에서는 스피커 덮개 또는 외부 케이스에 스피커로부터 출력되는 음원을 통과시킬 수 있도록 음향 홀을 형성하고, 스피커의 개수보다 더 많은 수의 음향 홀을 배치함으로써 어레이를 구성하는 스피커보다 더 많은 수의 스피커가 장착된 효과를 얻을 수 있다. 이러한 효과는 스피커 덮개에 형성된 음향 홀을 제외한 스피커 덮개의 나머지 부분에 의해 어레이 스피커가 외부로부터 차폐된다는 기본 가정 하에 나타난다. 즉, 어레이 스피커로부터 방사되는 음향은 오직 스피커 덮개에 형성된 음향 홀을 통해서만 방사될 수 있다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 어레이 스피커 시스템을 도시한 도면으로서, 각각의 도면은 스피커 덮개 및 스피커 케이스를 예시하고 있다.

도 3a에 예시된 스피커(310)의 개수는 3 개이고 스피커(310)의 전방에 구비된 스피커 덮개(320)에는 총 6 개의 음향 홀(sound hole)이 형성되어 있다. 이렇게 스피커의 개수보다 더 많은 수의 음향 홀을 통해 출력 음원이 방사될 경우, 실제 물리적인 음원은 3 개임에도 불구하고 마치 음원이 6 개인 것과 유사한 효과가 나타난다. 따라서, 어레이를 구성하는 스피커의 물리적인 개수를 늘리지 않고도 어레이 스피커의 음향 특성을 향상시킬 수 있다.

3b는 도 3a의 스피커 덮개와는 달리 어레이 스피커를 대상 기기의 내부에 실장한 경우를 예시한 도면이다. 도 3b에서는 편의상 스피커 케이스(330) 내에 어레이 스피커(315)만을 실장한 것으로 도시하였으나, 어레이 스피커(315) 이외에 대상 기기 자체가 실장될 수도 있을 것이다. 이 경우 스피커 케이스(330)는 곧 제품의 하우징이 될 것이다. 예를 들어, 모바일 폰의 배면에 형성된 스피커 음향 홀의 경 우 스피커 이외에 모바일 폰의 각종 부품을 모두 실장할 수 있다. 비록 스피커의 일부를 보호하는 덮개와 스피커 전체를 보호하는 케이스(330)라는 차이점은 있으나, 보호 수단에 형성된 음향 홀을 통해 출력 음향을 방사한다는 점은 동일하다. 어레이 스피커 시스템은 어레이를 보호하기 위해 스피커 덮개, 뚜껑 내지 스피커 케이스 등 어떠한 보호 수단을 이용할지라도 보호 수단에 형성된 음향 홀들을 통해 음원을 방사한다. 즉, 앞서 설명한 바와 같이 출력 음향은 어레이 스피커 시스템의 내부에서 외부로 덮개 등의 보호 수단에 형성된 음향 홀들을 통해서만 방사되는 것을 전제로 한다. 따라서, 도 3b에서도 어레이(315)를 구성하는 3 개의 스피커(310)와 6 개의 음향 홀이 구비되어 있고 음향 홀을 통해서만 음향을 방사하므로 상기 도 3a에서와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

이하에서는 이러한 음향 홀이 형성된 스피커 덮개의 크기 및 배치, 어레이를 구성하는 스피커들의 배치에 관련한 다양한 실시예들을 제안할 것이다. 이러한 실시예들을 제안하기에 앞서 어레이 스피커에서 발생하는 사이드 로브(side robes) 문제에 대해 간단히 설명한다.

도 4a 및 도 4b는 어레이 스피커에서 발생하는 사이드 로브 및 이를 제거하는데 이용하는 필터를 도시한 도면이다. 우선, 도 4a는 고주파 출력 신호의 빔 패턴을 도시한 도면으로서, 특히 어레이를 구성하는 스피커들의 전체 크기보다 출력 음원의 파장이 더 작은 고주파에서 나타나는 빔 패턴이다. 일반적으로 이러한 고주파에서는 빔 폭이 좁아지거나 불필요한 사이드 로브가 발생하는데, 사이드 로브란 어레이 스피커의 빔 패턴에서 불균일하게 발생하는 방사 패턴을 의미하는 것으로, 도 5a의 120에서는 중앙의 빔을 제외한 양 쪽으로 작고 가늘게 형성된 불균일한 빔 패턴(410)으로 나타난다. 사용자가 얻고자하는 신호가 중앙의 메인 로브(main robe)라고 할 때 사이드 로브는 일종의 잡음(noise)로 간주될 수 있다. 이러한 사이드 로브 문제점은 특히 소형 음향 기기 등에서 어레이의 사이즈가 너무 작은 경우에 음 조절이 용이하지 않기 때문에 발생한다.

도 4b에는 이러한 사이드 로브를 제거하기 위한 윈도우 펑션 필터(window function filter)가 도시되어 있다. 윈도우 펑션 필터란 출력 음원의 특성에 따라 음원 신호를 증폭시키는 이득(gain) 처리를 하거나, 음원 신호를 일정 시간만큼 지연시키는 지연(delay) 처리를 하는 등의 조작을 할 수 있는 필터로서, 도 4b에서는 어레이를 구성하는 스피커(420)들의 위치에 따라 이득을 변경하고, 출력을 위해 사용되는 스피커(420)를 조절함으로써 전체 어레이 크기를 변경하는 역할을 수행한다. 상기 지적한 바와 같이 사이드 로브는 어레이의 전체 크기보다 파장의 길이가 더 작아질 경우에 발생한다. 따라서, 원래의 어레이 크기를 줄여줌으로써 사이드 로브 발생을 억제할 수 있다. 도 4b에서 크기 L(430) 만큼에 해당하는 전체 어레이를 사용하여 음원 신호를 출력할 경우 사이드 로브가 발생하였다면, 윈도우 펑션 필터를 통해 어레이의 크기를 Bw(440)만큼 축소시킴으로써 사이드 로브 발생을 감소시킬 수 있다.

그러나, 앞서 설명한 바와 같이 휴대용 디지털 기기나 소형 음향 기기에서는 음원 신호를 출력하기 전에 음원을 처리하는 음원 처리 장치를 구현하기에 어려운 경우가 있다. 따라서, 이하의 실시예들에서는 출력 음원 신호에 대해 이러한 필터 처리 없이 사이드 로브 발생을 감소시키는 동일한 효과를 낼 수 있는 방법을 제안한다.

어레이 상에서의 스피커들의 위치에 따라 스피커들에 대응하는 음향 홀들의 크기 또는 개수를 다르게 형성함으로써 상기 음향 홀들로부터 방사되는 출력 음압(sound pressure)을 조절할 수 있다. 이러한 방법을 통해 도 4b에서 예시한 필터를 사용하지 않았음에도 불구하고, 마치 필터를 사용한 것과 유사한 효과를 나타낸다.

보다 구체적으로 설명하면, 음향 홀의 크기를 크게 할 경우 음향 홀의 크기가 작은 경우에 비해 음향 홀을 통해 방사되는 음원의 출력 음압이 더 커진다. 이는 크기가 큰 음향 홀에서 방사되는 음원 신호가 크기가 작은 음향 홀에서 방사되는 음원 신호에 비해 이득(gain)이 더 크다고 볼 수 있다. 따라서, 음향 홀의 크기를 다양하게 조절함으로써 음향 홀로부터 방사되는 음원 신호의 이득 값을 크게 하거나 또는 작게 하는 것이 가능하다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 음향 홀의 크기를 이용한 어레이 스피커 시스템을 도시한 도면으로서, 도 4b의 필터의 형태와 유사하게 어레이 중앙부의 출력 신호에 대해서는 이득을 크게 하고, 어레이 가장자리의 출력 신호에 대해서는 이득을 작게 함으로써 저주파에서 사이드 로브를 제거하는 방법을 예시하고 있다.

이를 위해 도 5에서 어레이의 중앙부에 대응하는 음향 홀(510)들의 크기는 크게 하고, 상대적으로 어레이의 가장자리에 대응하는 음향 홀(520)들의 크기는 작게 하였다. 여기서 대응하는 음향 홀이란 어레이를 구성하는 스피커로부터 출력되 는 음원 신호가 용이하게 방사될 수 있도록 가장 가까운 거리에 위치한 음향 홀을 의미한다. 비록, 소리의 특성상 직진만을 하는 것이 아니라 회절에 의해 다른 방향으로 나아갈 수도 있으나, 본 실시예에서는 가장 많은 양의 에너지가 통과할 수 있는 효과적인 경로로서 가장 가까운 거리에 위치한 음향 홀을 가정하고 있다. 따라서, 도 5에서 대응하는 음향 홀은 스피커 정면 방향에 위치한 음향 홀을 의미한다고 할 것이며, 저주파에서 사이드 로브를 제거하기 위해서는 도 5와 같이 어레이 중앙부에 대응하는 음향 홀의 크기가 어레이 가장자리에 대응하는 음향 홀의 크기보다 큰 것이 바람직하다.

만약 음향 홀의 크기가 모두 동일하다고 가정한다면, 동일한 넓이 내에 포함된 음향 홀의 개수가 많은 경우 음향 홀의 개수가 적은 경우에 비해 음향 홀을 통해 방사되는 음원의 출력 음압이 더 크다. 즉, 어레이 스피커 상에서 동일한 넓이 내에 음향 홀이 더 많이 형성되어 있을수록, 즉 음향 홀의 밀집도가 높을수록 이득이 더 크다. 따라서 음향 홀의 밀집도를 조절함으로써 음향 홀로부터 방사되는 음원 신호의 이득 값을 크게 하거나 또는 작게 하는 것이 가능하다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 음향 홀의 배치를 이용한 어레이 스피커 시스템을 도시한 도면으로서, 도 4b의 필터의 형태와 유사하게 어레이 중앙부의 출력 신호에 대해서는 이득을 크게 하고, 어레이 가장자리의 출력 신호에 대해서는 이득을 작게 함으로써 저주파에서 사이드 로브를 제거하는 방법을 예시하고 있다.

이를 위해 도 6에서 어레이 중앙부에 대응한 음향 홀(610)들의 개수를 많게 하고, 상대적으로 어레이의 가장자리에 대응하는 음향 홀(620)들의 개수를 적게 하였다. 여기서 대응하는 음향 홀이란 상기 도 5에서 설명한 바와 같다. 따라서, 저주파에서 사이드 로브를 제거하기 위해서는 동일한 면적을 기준으로 할 때, 어레이 중앙부의 정면 방향에 위치한 음향 홀들의 개수가 어레이 가장자리의 정면 방향에 위치한 음향 홀들의 개수에 비해 더 많도록 스피커 덮개를 제작할 수 있다.

한편, 상기 지향성 원리에서 설명한 바와 같이 출력 음원의 포커싱 방향을 조절하기 위해서 어레이 스피커를 사용한다. 어레이 스피커에서 나타나는 지향성은 다수의 음원 신호들의 위상 차이를 이용하는 것으로, 복수 개의 음원 신호들을 일정 시간만큼 서로 다르게 지연시키면 음원들 각각의 위상이 달라지게 되고, 달리진 위상으로 인해 특정 방향으로 신호가 굴절되게 된다. 이러한 지향성 원리를 어레이 스피커의 포커싱 구현에 적용하면 다음과 같다.

어레이를 구성하는 스피커들 중 어레이의 중앙부에 해당하는 스피커들에 가장 큰 시간 지연을 두고, 어레이의 가장자기에 해당하는 스피커들은 지연없이 음원 신호를 출력하게 하되, 어레이의 가장자리로부터 중앙부로 조금씩 시간 지연을 늘려가도록 함으로써 각각의 지연 정도가 완만하게 되도록 한다. 어레이 스피커로부터 출력되는 음원 신호의 속도가 모두 동일하다고 가정하면, 어레이의 중앙부에 해당하는 스피커로부터 출력되는 음원 신호와 어레이의 가장자리에 해당하는 스피커로부터 출력되는 음원 신호의 위상 차이로 인해 어레이의 양쪽 가장자리로부터 어레이의 중앙부로 음원의 방사 방향이 치우치게 된다. 즉, 어레이의 중앙부 방향으로 출력 음원이 포커싱된다.

상기와 같은 지연(delay)을 통한 포커싱 구현은 앞서 어레이 스피커에서의 지향성을 구현하는 방법과 관련하여 음원 신호의 지연 처리를 이용하는 방법을 통해 소개하였으며, 통상적으로는 지연 필터를 통해 구현한다. 그러나, 이하의 실시예에서는 이러한 신호 처리 없이도 어레이를 구성하는 스피커들의 배치를 변화시킴으로써 유사한 포커싱 효과를 달성할 수 있다. 이를 위해 어레이를 구성하는 스피커들 중 일부 또는 스피커 덮개의 일부 등을 특정 거리만큼 스피커들의 후면 방향으로 배치하여 출력 음향을 일정 시간만큼 지연시킴으로써 어레이 스피커를 통해 출력되는 음향이 특정 위치에 포커싱되게 한다. 즉, 물리적으로 어레이 스피커 또는 스피커 덮개를 특정 거리만큼 후면으로 배치함으로써 후퇴 거리만큼의 시간 지연을 발생시키고, 이러한 시간 지연을 통해 음향을 포커싱시킨다.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스피커의 배치를 이용한 어레이 스피커 시스템을 도시한 도면으로서, 어레이의 가장자리에 위치한 스피커(720)보다 어레이의 중앙부에 위치한 스피커(710)가 어레이의 후방으로 거리 d만큼 떨어져 배치되어 있다. 따라서, 중앙부에 위치한 스피커(710)에서 출력된 신호는 거리 d만큼의 지연이 있고, 가장자리에 위치한 스피커(720)에서 출력된 신호와 위상 차이가 발생한다. 이로 인해 어레이로부터 방사된 음원 신호들은 중앙부 스피커의 전방에 위치한 특정 지점(730)에 포커싱이 된다. 즉, 이러한 포커싱 효과는 오목한 형태로 배치된 어레이 스피커를 통해 나타난다. 이상의 오목한 형태를 형성함에 있어서, 오목한 정도(곡률을 의미한다.)는 해당 음향 기기가 사용되는 환경과 특성을 고려하여 적절한 위치에 포커싱될 수 있도록 미리 산출되어 제품에 반영할 수 있을 것 이다.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스피커 및 흠향 홀의 배치를 이용한 어레이 스피커 시스템을 도시한 도면으로서, 상기 도 7에서와 같이 오목한 형태로 배치된 스피커들에 대응하여 스피커 덮개를 스피커들과 일정한 간격을 유지하도록, 즉 스피커 덮개와 스피커들이 나란히 배치되도록 스피커 덮개를 형성함으로써 어레이 스피커의 포커싱 성능을 향상시킬 수 있다.

보다 구체적으로 설명하면, 스피커 덮개의 중앙부가 스피커 덮개의 가장자리보다 특정 거리만큼 스피커들의 후면 방향으로 오목한 형태가 되도록 형성한다. 이로 인해 어레이로부터 출력된 음원 신호가 스피커 덮개의 음향 홀을 통과해 어레이 스피커 시스템의 외부로 전달됨에 있어서, 어레이의 중앙부에 형성된 음향 홀(810)로부터 방사되는 출력 음원이 어레이의 가장자리에 형성된 음향 홀(820)로부터 방사되는 출력 음원에 비해 지연되게 된다. 그 결과 상기 도 7에서와 같이 어레이로부터 방사된 음원 신호들은 중앙부 스피커의 전방에 위치한 특정 지점에 포커싱이 된다.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 어레이 스피커를 스피커 케이스에 실장한 어레이 스피커 시스템을 도시한 도면으로서, 이상에서 설명한 실시예들에 대응하여 어레이 스피커를 스피커 케이스 내에 실장하는 경우를 예시하고 있다. 도 9에 도시된 4 개의 실시예에서 어레이 스피커(911)를 둘러싸고 있는 것이 스피커 케이스 내지 제품의 하우징이 될 것이며, 어레이 스피커(911)의 전방에는 어레이 스피커(911)를 구성하는 스피커의 개수보다 많은 수의 음향 홀(912)이 형성되어 있 다. 4 개의 실시예들을 앞서 설명한 실시예들과 비교하여 간단히 설명하면 다음과 같다.

첫 번째 실시예(910)는 도 5에 대응하는 것으로 어레이의 중앙부에 대응하는 음향 홀의 크기가 어레이의 가장자리에 대응하는 음향 홀의 크기보다 크다. 두 번째 실시예(920)는 도 6에 대응하는 것으로 음향 홀들의 크기는 동일하나 어레이의 중앙부에 대응하는 음향 홀의 개수가 어레이의 가장자리에 대응하는 음향 홀의 개수보다 많다. 세 번째 실시예(930)는 도 7에 대응하는 것으로 어레이의 중앙부에 해당하는 스피커가 어레이의 가장자리에 해당하는 스피커보다 후면에 위치한다. 네 번째 실시예(940)는 도 8에 대응하는 것으로 스피커의 배치와 유사하게 스피커 케이스의 중앙부가 가장자리에 비해 후면에 위치한다.

이상에서 본 발명에 대한 다양한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명에 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

도 1은 어레이 스피커 덮개의 유무에 따른 어레이 스피커로부터의 방사 패턴을 비교한 도면이다.

도 2는 어레이 스피커 덮개의 음향 홀의 배치 및 형상에 따른 어레이 스피커로부터의 방사 패턴을 도시한 도면이다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 어레이 스피커 시스템을 도시한 도면이다.

도 4a 및 도 4b는 어레이 스피커에서 발생하는 사이드 로브 및 이를 제거하는데 이용하는 필터를 도시한 도면이다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 음향 홀의 크기를 이용한 어레이 스피커 시스템을 도시한 도면이다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 음향 홀의 배치를 이용한 어레이 스피커 시스템을 도시한 도면이다.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스피커의 배치를 이용한 어레이 스피커 시스템을 도시한 도면이다.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스피커 및 흠향 홀의 배치를 이용한 어레이 스피커 시스템을 도시한 도면이다.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 어레이 스피커를 스피커 케이스에 실장한 어레이 스피커 시스템을 도시한 도면이다.

Claims (8)

1. 복수 개의 스피커들로 구성되는 어레이 스피커(array speaker); 및

   상기 어레이 스피커로부터 출력되는 음향을 방사하는 복수 개의 음향 홀(sound hole)들이 형성된 스피커 덮개를 포함하고,

   상기 음향 홀들의 개수는 상기 스피커들의 개수보다 많은 것을 특징으로 하는 어레이 스피커 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 어레이 스피커는 상기 음향 홀을 제외한 상기 스피커 덮개의 나머지 부분에 의해 외부로부터 차폐되는 것을 특징으로 하는 어레이 스피커 시스템.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 어레이 상에서의 스피커들의 위치에 따라 상기 스피커들에 대응하는 상기 음향 홀들의 크기 및 개수 중 어느 하나를 다르게 형성하는 것을 특징으로 하는 어레이 스피커 시스템.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 음향 홀들 중에서 상기 스피커 덮개의 중앙부에 위치한 음향 홀들의 크기가 상기 스피커 덮개의 가장자리에 위치한 음향 홀들의 크기보다 큰 것을 특징으 로 하는 어레이 스피커 시스템.
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 음향 홀들 중에서 상기 스피커 덮개의 중앙부에 위치한 음향 홀들의 개수가 상기 스피커 덮개의 가장자리에 위치한 음향 홀들의 개수보다 많은 것을 특징으로 하는 어레이 스피커 시스템.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 스피커들 중 일부 또는 상기 스피커 덮개의 일부 중 어느 하나를 소정 거리만큼 상기 스피커들의 후면 방향으로 배치하여 출력 음향을 지연시키는 것을 특징으로 하는 어레이 스피커 시스템.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 어레이의 중앙부에 위치한 스피커들이 상기 어레이의 가장자리에 위치한 스피커들보다 소정 거리만큼 상기 스피커들의 후면 방향으로 오목한 형태가 되도록 배치된 것을 특징으로 하는 어레이 스피커 시스템.
8. 제 6 항에 있어서,

   상기 스피커 덮개는 상기 스피커들과 일정한 간격을 유지하며 상기 스피커 덮개의 중앙부가 상기 스피커 덮개의 가장자리보다 소정 거리만큼 상기 스피커들의 후면 방향으로 오목한 형태가 되도록 형성된 것을 특징으로 하는 어레이 스피커 시스템.

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