KR101334964B1 - 사운드 처리 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

제어 영역 내에 음향 에너지 분포를 제어할 수 있는 기술이 개시된다. 본 발명의 일 양상에 따른 사운드 처리 장치에 의하면, 제어 영역 내에서 조절 가능한 사운드 존이 형성될 수 있도록 제어 필터를 제공하고 이 제어 필터와 입력 신호를 합성하여 사용자가 원하는 임의의 위치에 소리를 전달하거나 특정 사용자 에게만 소리를 전달하는 것이 가능하다. 이때, 제공되는 필터에 따라 위 제어 영역 또는 사운드 존의 형성 위치, 크기, 또는 개수를 조절할 수가 있다.
스피커, 빔포밍, 지향성, 방향성, 사운드 존, 제어 필터

Description

사운드 처리 장치 및 방법{apparatus and method for sound processing}
음향 장치와 관련된다. 특히 사용자가 원하는 임의의 위치에 소리를 전달하거나 특정 사용자에게만 소리를 전달하기 위한 기술과 연관된다.
최근 주변 타인에게 소음 공해를 유발하지 않고, 이어폰이나 헤드셋 없이 특정 청취자에게만 소리를 전달할 수 있는 personal sound zone 기술에 대한 관심이 증대되고 있다.
소리를 집중시키기 위한 일반적인 방법으로는 고출력/고주파수의 진동이 가능한 특별한 스피커(예컨대, 초음파 스피커)나 Sound wave guide(예컨대, horn, reflector 등)를 이용하여 공기 중에 전달되는 소리의 지향성을 극대화하는 방법이 있다.
그러나 이러한 방법은 별도의 장치가 필요하고, 전달 효율이 낮아 고출력 장치가 추가로 필요한 문제점이 있다. 또한, 음질 왜곡의 정도가 심하여 일반 가전 제품에 적용하기에는 기술적 한계가 존재한다.
소리를 집중시키기 위한 또 다른 방법으로는 각 스피커로 입력되는 신호에 위상 차이를 부여하여 다수의 스피커에서 방사되는 사운드의 방향을 특정 위치로 집중시키는 방법이 있다.
그러나 이러한 방법 역시 공간상의 한 점(point)에 소리를 집중시키는 것에 불과하기 때문에 임의 위치에 존재하는 특정 영역(사운드 존;Sound zone)의 크기 조절이 불가능하여 다양한 사용환경에 적용이 어렵다. 다시 말해, 기존 기술을 이용하면 사용자가 sound zone에서 약간만 벗어난 경우에도 성능이 급격히 떨어지고, 관심 있는 Point 부분만 제어를 하기 때문에 여러 사람을 고려 할 경우 sound zone을 넓히거나 그 위치를 변경하는 것이 불가능하다. 특히 소형기기의 경우 통상적인 소형기기(예, 휴대폰)의 폭 보다 사용자의 두 귀간의 거리가 작고, 근접해서 사용하는 경우 상대적으로 넓은 sound zone이 요구되는 경우 기존 기술을 이용하여선 원하는 성능을 구현이 어렵다.
본 명세서에서는, 임의의 공간 상에 음향 에너지 분포를 제어할 수 있는 사운드 처리 장치 및 방법이 개시된다.
본 발명의 일 양상에 따른 사운드 처리 장치는 소리 정보를 담고 있는 입력 신호를 처리하는 사운드 처리 장치에 있어서, 제어 영역 내에서 조절 가능한 사운드 존이 형성되도록 입력 신호에 변형을 가하는 필터 계수를 제공하는 필터 제공부; 및 필터 계수와 입력 신호를 합성하는 신호 합성부; 를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 양상에 따른 사운드 처리 방법은 소리 정보를 담고 있는 입력 신호를 처리하는 사운드 처리 방법에 있어서, 제어 영역 내에서 조절 가능한 사운드 존이 형성되도록 입력 신호에 변형을 가하는 필터 계수를 제공하는 단계; 및 필터 계수와 입력 신호를 합성하는 단계; 를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 양상에 따라, 제어 영역 또는 사운드 존은 제공되는 필터 계수에 따라 그 형성 위치, 크기, 또는 개수가 조절될 수 있다. 이때, 필터 계수는 다수의 필터 계수 세트를 포함할 수 있으며, 이러한 필터 계수 세트의 조합에 따라 제어 영역 또는 사운드 존의 형성 위치, 크기, 또는 개수가 조절될 수도 있다.
또한, 본 발명의 일 양상에 따라, 필터 계수는 1차 음향 전달 함수와 2차 음향 전달 함수 간의 차이가 최소화되는 조건에서 구해지는 것이 가능하다. 여기서, 1차 음향 전달 함수는 사용자와 제어 영역 내의 임의의 지점에 위치한 가상 음원 사이에서 계측된 음향 전달 함수로 정의되며, 2차 음향 전달 함수는 사용자와 실제 음원 사이에서 계측된 음향 전달 함수로 정의될 수 있다.
그리고, 본 발명의 다른 양상에 따라, 사운드 처리 장치는 입력 신호가 다수의 채널 신호로 이루어진 경우, 입력 신호를 각각의 채널 신호로 분리하는 채널 분리부; 를 더 포함하는 것이 가능하다. 이때, 필터 제공부는 채널 분리부에서 분리된 각 채널 신호 마다 서로 다른 필터 계수를 제공할 수 있다.
그리고, 본 발명의 또 다른 양상에 따라, 사운드 처리 장치는 사용자의 위치를 감지하여 위치 정보를 상기 필터 제공부로 인가하는 센서부; 를 더 포함할 수 있으며, 제어 영역 및 상기 사운드 존은 사용자의 위치를 고려하여 형성되는 것도 가능하다.
한편, 본 발명의 일 양상에 따른 필터 계수를 제공하는 단계는 사용자와 제어 영역 내의 임의의 지점에 위치한 가상 음원 사이에서 1차 음향 전달 함수를 계측하는 단계; 사용자와 실제 음원 사이에서 2차 음향 전달 함수를 계측하는 단계; 및 1차 음향 전달 함수와 2차 음향 전달 함수 간의 차이가 최소화되도록 상기 음원에 변형을 가하는 필터 계수를 생성하는 단계; 를 포함할 수 있다.
개시된 내용에 의하면, 관심 있는 Sound zone 이외에 영역에서도 음향 에너지 분포를 동시에 제어할 수 있어, Sound zone의 위치, 크기 변경 및 분리가 가능하기 때문에 다양한 사용자 요구 조건을 만족시킬 수 있다. 예컨대, 1인용 Sound zone 이외에도 소파에서 DTV 시청하는 여러 사람을 고려하여 폭이 넓은 sound zone을 구현하는 것이 가능하며, 소형기기에 적용하는 경우, 상대적으로 근거리의 넓은 sound zone을 형성하는 것이 가능하다. 또한 복수 이상의 Sound Zone을 동시에 임의의 다른 위치에 형성이 가능하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 예를 상세히 설명한다. 후술되는 실시예들은 본 발명을 예시적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 권리범위가 특정 실시예에 한정되지 아니한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 사운드 처리 장치를 도시한다.
도 1을 참조하면, 사운드 처리 장치(100)는 소리 정보를 담고 있는 입력 신호를 처리하여 이를 출력하는 장치로써, 주변 소음을 발생시키지 않고 개인 위주의 음향 청취가 필요한 개인용 전자 제품, 예를 들어 TV, 노트북 PC, 휴대폰 등에 적용될 수 있다.
또한, 사운드 처리 장치(100)는 입력 신호에 변형을 가하여 제어 영역(Control Region)(101) 내의 임의 위치에 사운드 존(Sound Zone)(102)이 형성되도록 하는 것이 가능하다. 여기서 제어 영역(101)은 음향 에너지 분포가 형성될 임의의 영역이 될 수 있다. 그리고 제어 영역(101)에 형성된 음향 에너지 분포는 본 발명의 실시 예에 따라 제어가 가능한데, 사운드 존(102)은 이러한 제어에 의하여 상대적으로 음향 에너지 크기가 높거나 낮게 형성된 부분을 의미할 수 있다. 그리고 이 제어 영역(101)은 도시된 것과 같이 여러 개가 형성될 수 있으며, 제어 영 역(101) 내에 형성되는 사운드 존(102)의 크기 및 개수 역시 다양하게 조절될 수 있다.
입력 신호의 변형은 소정의 제어 필터에 의해 수행되는 것이 가능하다. 예컨대, 사운드 처리 장치(100)는 다수의 필터 계수를 생성하고 이를 입력 신호와 합성하여 멀티 채널 신호를 형성하는 것이 가능하다. 이 멀티 채널 신호는 스피커로 인가되어 제어 영역(101)에 사운드 존(102)이 형성되도록 한다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제어 영역 및 사운드 존을 더욱 구체적으로 설명하기 위한 것이다. 이것은 도 1에서 C-C`단면에 관한 음향 에너지 분포를 예시한 것으로 볼 수 있다.
도 2에서, 세로 축은 음향 에너지 크기를, 101은 제어 영역을, 102는 사운드 존을 나타낸 것으로, 제어 영역(101)에서 상대적으로 음향 에너지 크기가 높은 부분에 사운드 존(102)이 형성되는 것을 알 수 있다. 그리고 본 발명의 실시 예에 따라, 이 사운드 존(102)이 형성되는 범위(즉, 사이즈)와 그 개수는 조절될 수 있다. 예컨대, 도 3을 참조하면, 제어 영역(101) 내에 크기가 다른 사운드 존(102)이 두 개 형성되는 것을 알 수 있다.
이와 같이 일정한 영역(예컨대, 제어 영역)에 제어 가능한 사운드 존을 형성하기 위한 사운드 처리 장치의 구체적인 구성은 도 4와 같다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 사운드 처리 장치의 구성을 도시한 것으로, 도시된 것과 같이, 사운드 처리 장치(100)는 스피커부(401), 필터 제공부(402), 신호 합성부(403)를 포함할 수 있다.
스피커부(401)는 소리를 발생키는 부분으로 다수의 스피커 모듈로 구성된 어레이 스피커로 구성될 수 있다.
필터 제공부(402)는, 도 2 및 도 3과 같이, 제어 영역(101)에 사운드 존(102)이 형성되도록 입력 신호에 변형을 가하는 필터 계수들을 제공한다. 즉, 필터 제공부(402)에서 제공된 필터 계수에 따라 제어 영역(101) 또는 사운드 존(102)의 형성 위치, 크기, 또는 개수 등이 조절되는 것이 가능하다.
이러한 필터 계수는 음향 전달 함수(Acoustic Transfer Function)를 이용하고, 그 전달함수는 특정 위치의 음원으로부터 다른 위치의 임의 위치 (점)까지 소리의 전달 특성을 규정한 함수로 해석적 또는 실험적 방법 등으로 구해질 수 있다. 필터 계수를 구하는 기본 원리의 일 예로써, 1차 음향 전달 함수(Primary Acoustic Transfer Function, 이하 1차 ATFs라 함)와 2차 음향 전달 함수(Second Acoustic Transfer Function, 이하 2차 ATFs라 함) 간의 차이가 최소화되는 조건에서 구해지는 것이 가능하다. 이때, 1차 ATFs는 사용자와 제어 영역(101) 내의 임의의 각 지점에 위치한 가상 음원들 사이에서 소리의 전달 특성을 규정하고, 2차 ATFs는 사용자와 실제 음원 사이에서 소리의 전달 특성을 규정한 것으로 측정되는 것이 가능하다.
신호 합성부(403)는 입력 신호와 필터 제공부(402)에서 제공된 필터 계수를 합성하여 스피커부(401)로 인가하는 기능을 수행한다. 예컨대, 신호 합성부(403)는 다수의 입력 신호와 다수의 필터 계수를 합성하여 멀티 채널 신호를 생성하고 이를 스피커부(401)를 구성하는 각각의 스피커로 인가하는 것이 가능하다. 즉, 신호 합 성부(403)는 합성된 신호를 스피커부(401)로 출력하는 신호 출력부를 포함하여 구성될 수도 있다.
도 5 및 도 6을 참조하여 제어 영역의 설정 및 필터 계수와의 관계에 대해 더욱 구체적으로 살펴본다.
도 5에서, 501은 임의의 영역에 위치한 사용자를 나타낸다. 502는 제어 영역(101) 내의 임의 지점 또는 여기에 위치한 가상 음원을 나타낼 수 있다. 편의상 502를 제어 위치(Control Position)라고 하겠다. 그리고 503은 위 가상 음원에 대응되는 실제 음원이 될 수 있으며, 다수 개의 음원의 경우도 적용 가능하다.
제어 위치(502)는 제어 영역(101) 내에서 다수 개가 설정될 수 있으며, 1차 ATFs는 각 제어 위치(502)와 사용자(501) 사이에서 측정되는 음향 전달 함수가 될 수 있다. 그리고 2차 ATFs는 실제 음원(503)과 사용자(501) 사이에서 측정되는 음향 전달 함수가 될 수 있다. 다수 개의 음원의 경우에는 각각의 음원들과 사용자 사이에 관련 지어지는 음향 전달 함수들로 구성되고, 사용자가 다수인 경우에도 같은 원리를 이용하여 적용 가능하다.
예를 들어, 본 실시예에 따른 스피커부(401)를 각각의 제어 위치(502)에 놓고 테스트 신호를 출력하여 1차 ATFs를 측정한 후, 다시 이 스피커부(401)를 실제 음원의 위치(즉, 503)에 놓고 동일한 테스트 신호를 출력하여 2차 ATFs를 측정하는 것이 가능하다.
만일, 1차 ATFs와 2차 ATFs 간의 차이가 최소화되도록 하는 어떠한 필터를 만들고 이것을 이용하여 위 테스트 신호에 변형을 가하면, 503 위치에서 발생되는 음파가 미리 정해진 502 위치의 각 제어 위치에서의 음향 에너지 분포(예컨대, 도 2와 같은 음향 에너지 분포)를 형성하기 때문에, 소리가 503 위치에서 발생되더라도 사용자(501)가 502 위치에서 소리가 들리는 것처럼 만드는 것이 가능하다.
그리고 501의 사용자의 위치와 502위치 중에 102위치 (참고: 도 2에서 음향에너지의 크기가 높은 영역)와 일치 시킬 경우, 그 위치의 특정 사용자에게만 소리를 전달하는 것도 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 필터 계수는 이와 같이 1차 ATFs와 2차 ATFs 간의 차이가 최소화되는 조건에서 구해질 수가 있다. 구체적인 계산 과정은 후술한다.
도 6은 각각의 제어 위치에서 계산된 필터 계수들과 이러한 필터 계수들을 이용하여 형성된 제어 위치 및 사운드 존을 도시한다.
각 필터 계수들은 본 실시예에 따른 필터 제공부(402)에 미리 저장되거나 실시간으로 업데이트 되는 것이 가능하다. 설명의 편의를 위해, 도 6에서는 각 필터 계수를 하나의 문자(예컨대, WAa)로 나타내었으나 이것은 특정한 계수 하나를 의미하는 것이 아니고, 어떤 계수들의 집합(즉, 필터 세트)으로 이해되어야 할 것이다. 또한, 이러한 필터 세트들은 제어 영역(101) 또는 사운드 존(102)의 형성 위치, 크기, 또는 개수에 따라 달라질 수 있다.
미리 다수의 필터를 구성하여 저장된 경우, 필터 제공부(402)는 다수의 필터 계수들 중에서 일부를 선택 및 추출하여 신호 합성부(403)로 제공하게 되는데, 이 때 어떠한 필터 계수들을 선택하느냐에 따라 제어 영역(101) 또는 사운드 존(102)의 형성 위치, 크기, 또는 개수가 조절될 수 있다.
예를 들어, A 제어 영역에 해당하는 필터 계수들이 선택될 때, [g, h, i, l, m, n, q, r, a] 제어 위치에 해당하는 필터 계수들이 선택되면, 601과 같은 사운드 존이 형성되는 것이 가능하다. 또한, [m, n, o, r, s, t, u, v, w, x, y] 제어 위치에 해당하는 필터 계수들이 선택되면 602와 같은 사운드 존이 형성될 수가 있다. 선택되는 필터 계수들의 조합은 미리 몇 개가 지정되거나 사용자의 위치를 고려하여 지정되는 것이 가능하다.
이것은 필터 계수를 이용하여 제어 영역(101) 및 사운드 존(102)의 형성 위치, 크기, 또는 개수를 다양하게 조절할 수 있음을 설명하기 위한 하나의 예로써 본 발명의 방식이 여기에 국한되지 않음은 물론이다. 그리고 각 제어 위치(502)를 설정함에 있어서 관심 영역은 상대적으로 촘촘하게 제어 위치(502)를 설정하거나 해당 부분에 가중치를 주어서 계산량을 줄이는 것도 가능하다.
도 7 및 도 8은 이러한 필터 계수를 구하는 방법을 예시적으로 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 필터 계수 생성 방법을 도시한 것이다. 이것은 iterative한 방법을 이용하여 필터 계수를 구하는 것의 일 예가 될 수 있다.
도 7에서, 1차 ATFs d(k)와 입력 신호 x(t)에 대해 실제 음원에서 생성되는 2차 ATFs d0(k)의 차이를 e(k)로 정의하고, e(k)가 0이 될 수 있도록 입력신호 x(t)에 변형을 가하는 필터 계수들 w를 구하는 것이 가능하다.
구체적인 수식을 통해 이를 살펴보면 다음과 같다.
Figure 112008085629091-pat00001
수학식 1에서, SA(k)는 2차 ATFs matrix이고, W(k)는 필터를 나타낸다. 그리고 μ(k)는 update step-size를 나타낸다. 즉 위 식에서 e(k)가 0이 될 때까지 반복적으로 W(t)를 구하여 필터 계수를 생성하는 것이 가능하다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 필터 계수 생성 방법을 도시한 것이다. 이것은 Matrix Inversion을 이용하여 필터 계수를 구하는 것의 일 예가 될 수 있다.
도 8을 참조하면, e(k)는 도 7과 마찬가지로 1차 ATFs d(k)와 2차 ATFs d0(k)의 차이로 정의되며, e(k)가 0이 되도록 입력 신호에 변형을 가하는 필터 계수를 다음과 같은 수식을 통해 구할 수 있다.
Figure 112008085629091-pat00002
수학식 2에서, Rfd(k)는 목표 신호와 입력 신호 간의 cross-correlation, Rff(k)는 입력 신호 간의 auto-correlation으로 아래 수학식과 같이 정의될 수 있다.
Figure 112008085629091-pat00003
여기서, m은 signal sample length를 나타낸다. 또한, 수학식 3을 matrix equation으로 재구성하면 아래 수학식과 같다.
Figure 112008085629091-pat00004
따라서, 수학식 4를 통해 iterative하게 d0(k)를 측정하지 않고도 단 한번의 측정을 통해 필터 계수를 산출하는 것이 가능하다. 또한, 수학식 4에서 Matrix Inversion
Figure 112008085629091-pat00005
이 singularity에 의하여 inversion이 제한될 경우 그 solution은 아래 수학식을 이용하여 필터 계수를 구하는 것이 가능하다.
Figure 112008085629091-pat00006
도 9 및 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 사운드 처리 장치를 도시한다.
도 9를 참조하면, 사운드 처리 장치(900)는 전술한 구성 외에 채널 분리부(901)를 더 포함할 수 있다.
채널 분리부(901)는 입력 신호가 다수의 채널로 이루어진 경우 이를 각 채널 별로 분리하는 기능을 수행하는 디코더(Decoder) 또는 역다중화기(DeMUX) 등이 될 수 있다. 예를 들어, 입력 신호가 TV 방송 신호인 경우, 채널 분리부(901)는 TV 방 송 신호를 스포츠 방송 신호 또는 드라마 방송 신호로 분리하는 것이 가능하다. 또 다른 예로, 입력 신호에 영어 음성 신호와 한국어 음성 신호가 포함된 경우(예컨대, 음성 다중 프로그램), 각각의 음성 신호를 분리하는 것이 가능하다.
이렇게 분리된 입력 신호는, 도 10과 같이, 서로 다른 필터 계수와 합성되어 서로 다른 제어 영역 또는 서로 다른 사운드 존을 형성하는 것이 가능하다.
구체적인 활용예를 살펴보면 도 11 및 도 12와 같다.
도 11은 TV 화면에 동시에 두 가지 방송이 디스플레이되고 다수의 사용자가 이 두 가지 방송 중에서 어느 하나만 선택적으로 시청하는 경우가 될 수 있다.
도 11에서, 사운드 처리 장치(900)는 TV가 될 수 있으며, A, B와 같이 하나의 화면에 두 가지 프로그램이 방송되고 있는 경우이다. 이때, 채널 분리부(901)는 입력 신호를 A 방송 신호와 B 방송 신호로 각각 분리하는 것이 가능하다. 분리된 각각의 방송 신호는 서로 다른 필터 계수와 합성될 수 있다.
예컨대, 사용자 1은 A 방송만 시청을 원하고, 사용자 2는 B 방송만 시청을 원하는 경우, 사용자 1 주변에는 A 방송 신호에 관한 제어 영역 및 사운드 존이 형성되도록 하고, 사용자 2 주변에는 B 방송 신호에 관한 제어 영역 및 사운드 존이 형성되도록 할 수 있다. 이런 경우, 사용자 1은 헤드폰을 사용하지 않고 A 방송에서 나오는 소리만 들을 수 있다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 사운드 처리 장치의 활용에 관한 또 다른 예를 도시한다. 이것은 TV 화면에 하나의 방송이 디스플레이되고 동시에 두 가지 음성 신호가 지원되는 경우(예컨대, 음성 다중 프로그램)가 될 수 있다.
도 12에서, 사운드 처리 장치(900)는 TV가 될 수 있으며, 현재 영어 음성과 한국어 음성을 동시에 출력할 수 있는 영화 프로그램이 방송 중이라 가정하자. 도 11에서 설명한 것과 마찬가지로, 사운드 처리 장치(900)는 입력 신호를 영어 음성 신호와 한국어 음성 신호로 각각 분리하고 분리된 각 음성 신호에 서로 다른 필터 계수들을 합성하여 사용자 1 주변으로는 한국어 음성 신호에 관한 제어 영역 및 사운드 존이 형성되도록 하고, 사용자 2 주변으로는 영어 음성 신호에 관한 제어 영역 및 사운드 존이 형성되도록 할 수 있다. 이렇게 되면, 같은 공간에서 다른 소리에 방해 받지 않고 원하는 음성 신호만 청취하는 것이 가능하다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 사운드 처리 장치를 도시한다.
도 13을 참조하면, 본 실시예에 따른 사운드 처리 장치(1300)는 전술한 구성 외에 센서부(130)를 더 포함할 수 있다.
센서부(130)는 사용자의 위치를 감지하여 그 위치 정보를 필터 제공부(402)로 전송하는 것이 가능하다. 이때, 필터 제공부(402)는 센서부(130)로부터 전달받은 사용자의 위치를 고려하여 그 사용자 부근에 제어 영역 및 사운드 존이 형성되도록 하는 필터 계수들을 자동으로 선택 및 추출하여 신호 합성부(403)로 제공할 수 있다.
선택적으로, 입력 신호가 다수의 채널 신호로 이루어진 경우, 각 채널 신호마다 다른 위치에 사운드 존이 형성되도록 할 수 있다. 즉, 센서부(130)를 통해 사용자의 위치를 감지한 후, 중 저음 신호에 대해서는 사용자 전면에 사운드 존이 형성되도록 하고, L 채널 및 R 채널은 사용자의 좌측후방 및 우측후방에 각각 사운드 존이 형성되도록 하는 것도 가능하다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 사운드 처리 방법을 도시한다.
도 14를 참조하면, 본 실시예에 따른 사운드 처리 방법은 필터 계수를 제공하고(S101), 입력 신호와 필터 계수를 합성(S102)하는 과정을 포함할 수 있다.
필터 계수를 제공하는 단계(S102)는 제어 영역 내에 사운드 존이 형성되도록 입력 신호에 변형을 가할 수 있는 필터 계수들을 구한 후, 이 필터 계수들 중에서 특정 필터 계수를 선택하여 추출하는 과정을 포함할 수 있다.
필터 계수들을 구하는 과정은 도 5 및 수학식 1 내지 5를 이용할 수 있다.
예를 들어, 사용자와 제어 영역 내의 임의의 지점에 위치한 가상 음원 사이에서 1차 음향 전달 함수를 계측하고, 사용자와 실제 음원 사이에서 2차 음향 전달 함수를 계측한 후, 1차 음향 전달 함수와 2차 음향 전달 함수 간의 차이를 나타내는 Error 함수를 설정하고, 이 Error 함수를 이용하여 1차 음향 전달 함수와 2차 음향 전달 함수간의 차이가 최소화되도록 하는 필터 계수를 산출하는 것이 가능하다.
그리고 원하는 영역에 제어 영역 및 사운드 존이 형성되도록 하는 필터 계수들을 선택 및 추출하는 과정은 사용자 또는 사용자의 위치를 감지하는 센서(예컨대, 130)에 의해 이루어질 수 있다.
입력 신호와 필터 계수를 합성하는 단계(S102)는 입력 신호와 필터 계수를 Convolution 하여 멀티 채널 신호를 생성하는 과정이 될 수 있다. 이때, 입력 신호가 다수의 채널로 구성된 경우, 각 채널 마다 서로 다른 필터 계수를 합성하여 다 른 영역에 사운드 존이 독립적으로 형성되게 할 수 있다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 개시된 내용에 의하면 각각의 제어 위치에서 구해진 필터 계수들을 조합하면 형성 위치, 크기 또는 개수 조절이 가능한 사운드 존을 형성할 수 있기 때문에, 원하는 영역에 음향 에너지가 분포를 제어할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 사운드 처리 장치의 개략적인 모습을 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 영역 및 사운드 존을 도시한다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제어 영역 및 사운드 존을 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 사운드 처리 장치의 구체적인 구성을 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 필터 계수를 설명하기 위한 참고도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 필터 계수들을 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 필터 계수를 계측하는 방법을 도시한다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 필터 계수를 계측하는 방법을 도시한다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 사운드 처리 장치를 도시한다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 사운드 처리 장치의 활용예를 도시한다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 사운드 처리 장치를 도시한다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 사운드 처리 방법을 도시한다.

Claims (15)

  1. 소리 정보를 담고 있는 입력 신호를 처리하는 사운드 처리 장치에 있어서,
    스피커부;
    적어도 하나의 사용자의 위치에 기초하여 선택된 적어도 하나의 필터 계수를 제공하는 필터 제공부; 및
    제어 영역 내에 사운드 존이 형성되도록 상기 제공된 적어도 하나의 필터 계수와 상기 입력 신호를 합성하는 신호 합성부를 포함하며,
    상기 제어 영역은 상기 스피커부와 다른 포지션에 위치하며, 상기 사운드 존은 상기 스피커부의 포지션 대신에 상기 제어 영역 내에 형성되는, 사운드 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 영역 또는 상기 사운드 존은 상기 필터 계수에 따라 그 형성 위치, 크기, 또는 개수가 조절되는 사운드 처리 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 필터 계수는 1차 음향 전달 함수와 2차 음향 전달 함수 간의 차이가 최소화되는 조건에서 구해지는 사운드 처리 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 1차 음향 전달 함수는 사용자와 상기 제어 영역 내의 임의의 지점에 위치한 가상 음원 사이에서 계측된 음향 전달 함수로 정의되며, 상기 2차 음향 전달 함수는 상기 사용자와 실제 음원 사이에서 계측된 음향 전달 함수로 정의되는 사운 드 처리 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 사운드 존은 다른 영역에 비해 상대적으로 음향 에너지 크기가 높거나 낮게 형성되는 부분인 사운드 처리 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 입력 신호가 다수의 채널 신호로 이루어진 경우, 상기 입력 신호를 각각의 채널 신호로 분리하는 채널 분리부; 를 더 포함하는 사운드 처리 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 필터 제공부는 상기 채널 분리부에서 분리된 각 채널 신호 마다 서로 다른 필터 계수를 제공하는 사운드 처리 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    적어도 하나의 사용자의 위치를 감지하여 위치 정보를 상기 필터 제공부로 인가하는 센서부; 를 더 포함하는 사운드 처리 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제어 영역 및 상기 사운드 존은 상기 사용자의 위치를 고려하여 형성되 는 사운드 처리 장치.
  10. 소리 정보를 담고 있는 입력 신호를 처리하는 사운드 처리 방법에 있어서,
    적어도 하나의 사용자의 위치에 기초하여 선택된 적어도 하나의 필터 계수를 제공하는 단계; 및
    제어 영역 내에 사운드 존이 형성되도록 상기 제공된 적어도 하나의 필터 계수와 상기 입력 신호를 합성하는 단계를 포함하며,
    상기 제어 영역은 스피커부와 다른 포지션에 위치하며, 상기 사운드 존은 상기 스피커부의 포지션 대신에 상기 제어 영역 내에 형성되는, 사운드 처리 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 필터 계수를 제공하는 단계는 :
    사용자와 상기 제어 영역 내의 임의의 지점에 위치한 가상 음원 사이에서 1차 음향 전달 함수를 계측하는 단계;
    상기 사용자와 실제 음원 사이에서 2차 음향 전달 함수를 계측하는 단계; 및
    상기 1차 음향 전달 함수와 상기 2차 음향 전달 함수 간의 차이가 최소화되도록 상기 음원에 변형을 가하는 필터 계수를 생성하는 단계; 를 포함하는 사운드 처리 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 필터 계수는 반복적(iterative) 방법에 의해 구해지는 사운드 처리 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 필터 계수는 매트릭스 인버젼(Matrix Inversion)에 의해 구해지는 사운드 처리 방법.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 필터 계수는 다수의 필터 계수 세트를 포함하며,
    상기 필터 계수 세트의 조합에 따라 상기 제어 영역 또는 사운드 존의 형성 위치, 크기, 또는 개수가 조절되는 사운드 처리 방법.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 입력 신호가 다수의 채널 신호를 포함하는 경우, 각 채널 신호마다 서로 다른 필터 계수가 제공되는 사운드 처리 방법.
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110135099A1 (en) * 2009-12-07 2011-06-09 Utah State University Adaptive prefilter-premixer for sound reproduction
KR101785379B1 (ko) 2010-12-31 2017-10-16 삼성전자주식회사 공간 음향에너지 분포 제어장치 및 방법
US9159312B1 (en) * 2011-06-14 2015-10-13 Google Inc. Audio device with privacy mode
US9118405B2 (en) * 2012-03-02 2015-08-25 Alberto CORNEJO LIZARRALDE Sound suppression system and controlled generation of same at a distance
WO2013135819A1 (en) * 2012-03-14 2013-09-19 Bang & Olufsen A/S A method of applying a combined or hybrid sound -field control strategy
US9532153B2 (en) * 2012-08-29 2016-12-27 Bang & Olufsen A/S Method and a system of providing information to a user
US9529431B2 (en) 2012-09-06 2016-12-27 Thales Avionics, Inc. Directional sound systems including eye tracking capabilities and related methods
US8879760B2 (en) * 2012-09-06 2014-11-04 Thales Avionics, Inc. Directional sound systems and related methods
GB2507106A (en) * 2012-10-19 2014-04-23 Sony Europe Ltd Directional sound apparatus for providing personalised audio data to different users
CN110519680B (zh) * 2019-10-28 2020-04-07 展讯通信（上海）有限公司 音频器件测试方法及装置
GB202008547D0 (en) 2020-06-05 2020-07-22 Audioscenic Ltd Loudspeaker control
JP2022144497A (ja) * 2021-03-19 2022-10-03 ヤマハ株式会社 音信号処理方法および音信号処理装置
GB2616073A (en) * 2022-02-28 2023-08-30 Audioscenic Ltd Loudspeaker control

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6574339B1 (en) * 1998-10-20 2003-06-03 Samsung Electronics Co., Ltd. Three-dimensional sound reproducing apparatus for multiple listeners and method thereof
US20050100174A1 (en) * 2002-11-08 2005-05-12 Damian Howard Automobile audio system
US20070098183A1 (en) * 2005-10-25 2007-05-03 Kabushiki Kaisha Toshiba Acoustic signal reproduction apparatus

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL192712C (nl) * 1988-12-08 1997-12-02 Samsung Electronics Co Ltd Video-inrichting, ingericht voor het weergeven van ten minste een sub-beeld in een hoofdbeeld.
CN100358393C (zh) * 1999-09-29 2007-12-26 1...有限公司 定向声音的方法和设备
EP1402755A2 (en) * 2001-03-27 2004-03-31 1... Limited Method and apparatus to create a sound field
GB0304126D0 (en) * 2003-02-24 2003-03-26 1 Ltd Sound beam loudspeaker system
JP3876850B2 (ja) * 2003-06-02 2007-02-07 ヤマハ株式会社 アレースピーカーシステム
JP4127248B2 (ja) * 2004-06-23 2008-07-30 ヤマハ株式会社 スピーカアレイ装置及びスピーカアレイ装置の音声ビーム設定方法
JP4949638B2 (ja) * 2005-04-14 2012-06-13 ヤマハ株式会社 オーディオ信号供給装置
JP4103903B2 (ja) * 2005-06-06 2008-06-18 ヤマハ株式会社 オーディオ装置およびオーディオ装置によるビーム制御方法
US8031891B2 (en) * 2005-06-30 2011-10-04 Microsoft Corporation Dynamic media rendering
US8111830B2 (en) * 2005-12-19 2012-02-07 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and apparatus to provide active audio matrix decoding based on the positions of speakers and a listener
KR100739798B1 (ko) * 2005-12-22 2007-07-13 삼성전자주식회사 청취 위치를 고려한 2채널 입체음향 재생 방법 및 장치
EP2070392A2 (en) * 2006-09-14 2009-06-17 Koninklijke Philips Electronics N.V. Sweet spot manipulation for a multi-channel signal

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6574339B1 (en) * 1998-10-20 2003-06-03 Samsung Electronics Co., Ltd. Three-dimensional sound reproducing apparatus for multiple listeners and method thereof
US20050100174A1 (en) * 2002-11-08 2005-05-12 Damian Howard Automobile audio system
US20070098183A1 (en) * 2005-10-25 2007-05-03 Kabushiki Kaisha Toshiba Acoustic signal reproduction apparatus

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