KR101371806B1 - 울트라 와이드밴드를 이용한 음향 출력 제어방법 및 장치 - Google Patents

울트라 와이드밴드를 이용한 음향 출력 제어방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 울트라 와이드밴드(Ultra Wide Band)를 이용한 음향 출력 제어방법 및 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 울트라 와이드밴드(Ultra Wide Band)를 이용한 음향 출력 제어방법은, 울트라 와이드밴드(UWB)통신으로 UWB 태그 위치를 TDOA(Time Difference of Arrival) 방식으로 검출하는 단계; 상기 검출된 UWB 태그 위치에 대응하는 스피커의 음향을 조절하여 출력하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
UWB

Description

울트라 와이드밴드를 이용한 음향 출력 제어방법 및 장치{Method and apparatus for controlling souund output using Ultra Wide Band}
본 발명은 울트라 와이드밴드(Ultra Wide Band)를 이용한 음향 출력 제어방법 및 장치에 관한 것이다.
최근, 영상기기가 대형화되고 가격이 저렴해지며, DVD 등 고화질 및 고음질 영상/음성매체의 활성화에 따라 홈시어터(home theater) 시스템이 많은 인기를 끌고 있다.
홈시어터 시스템이란 대형 화면과 입체 음향을 통해 일반가정에서도 마치 영화관에서 영화를 보듯 생생한 효과를 얻을 수 있도록 한 영상 및 음향 시스템을 말한다.
원래는 집안에서 영화를 보기 위한 단순한 비디오프로젝터(대형 텔레비전 화면을 얻기 위해 렌즈를 통해 화상을 확대하여 스크린에 투시하는 디스플레이 장치)를 뜻하였으나, DVD(digital versatile disc)가 활성화되면서 그 범위도 확대되었 다.
다시 말해서 기존에는 대형 화면, 곧 영상 효과만을 의미하였는데, 현재는 영상과 함께 음향을 즐길 수 있는 AV시스템, 대형 브라운관이나 프로젝터 등을 포괄하는 개념으로 이해된다.
비디오뿐 아니라 일반 텔레비전, 종합유선방송, 디지털 고화질텔레비전(HDTV)을 한층 더 생생하게 시청할 수 있을 뿐 아니라, 영화나 공연 실황 등 다양한 장르를 DVD, VTR, 가정용 게임기, 노래방 반주기나 컴퓨터 등을 이용해 사용할 수도 있다.
그리고 홈시어터 시스템은 크게 영상장비와 음향장비로 구성되는데, AV앰프와 DVD의 영상·음성 소스를 제공하는 DVD 플레이어, 사람의 귀에 실질적으로 소리를 전달하는 스피커, 그리고 프로젝터, 프로젝션 티브이, 피디피 티브이와 같은 디
스플레이 기기가 주를 이룬다.
이러한 홈시어터 시스템의 성능을 좌우하는 기기는 영상을 좌우하는 디스플레이기기와 음향을 좌우하는 오디오 기기 즉, 스피커라 할 수 있다.
스피커는 실제 상황에서와 같은 음향을 제공하는 요소로서, 그 중요성이 더욱 부각되고 있다.
상기 스피커는 일반적으로 5.1 채널 스피커 시스템을 기본으로 구성되며, 종래의 스피커 시스템의 각 스피커는 특정 위치를 기준으로 최적의 음향이 출력되도로 고정되어 설치되기 때문에, 사용자가 위치를 이동하는 경우에는 스피커의 입체음향을 제대로 전달받지 못하게 되는 문제점이 발생한다.
본 발명은 울트라 와이드밴드(Ultra Wide Band)를 이용하여 사용자의 위치 정보를 파악하고 그 위치에 대응하여 최적의 음향을 출력하는 울트라 와이드밴드를 이용한 음향 출력 제어방법 및 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명은 울트라 와이드밴드(UWB)통신으로 UWB 태그 위치를 TDOA(Time Difference of Arrival) 방식으로 검출하고, 상기 검출된 UWB 태그 위치에 대응하는 스피커의 음향을 조절하여 출력하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 울트라 와이드밴드(Ultra Wide Band)를 이용한 음향 출력 제어방법 및 장치에 의하면, 본 발명은 UWB 태그의 검출로 얻어진 사용자의 현재 위치를 향하도록 스피커의 출력 방향을 자동으로 조절하고, 스피커에서 출력되는 음향을 UWB 태그 위치에 따라 실시간으로 조절함으로써 사용자가 현재 이동한 위치에서 항상 최적의 입체음향을 들을 수 있도록 하는 효과가 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 울트라 와이드밴드를 이용한 음향 출력 제어방법 은, 울트라 와이드밴드(UWB)통신으로 UWB 태그 위치를 TDOA(Time Difference of Arrival) 방식으로 검출하는 단계; 상기 검출된 UWB 태그 위치에 대응하는 스피커의 음향을 조절하여 출력하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 UWB 태그 위치로 스피커의 출력방향을 조절하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 TDOA 방식은 하나 이상의 스피커에 구비된 UWB 엑세스 포인터를 초점으로 하는 쌍곡선들의 교점을 UWB 태그 위치로 검출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 UWB 태그 위치에 따라 조절되는 스피커의 음향값 및 스피커의 출력방향을 조절하는 회전 각도값은 테이블값으로 저장되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 하나 이상의 스피커를 구비하는 홈 시어터에서 울트라 와이드밴드를 이용한 음향 출력 제어방법은, 울트라 와이드밴드(UWB)통신을 이용하여 UWB 태그 위치를 TDOA(Time Difference of Arrival) 방식으로 검출하는 단계; 상기 검출된 UWB 태그 위치에 대응하는 테이블값에 설정되어 있는 음향값으로 스피커의 출력을 조절하여 출력하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 UWB 태그 위치에 대응하는 테이블값에 설정되어 있는 회전 각도값으로 스피커의 출력방향을 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 울트라 와이드밴드를 이용한 음향 출력 제어장치는, UWB 태그와 울트라 와이드밴드(Ultra Wide Band)신호를 송수신하는 UWB 모듈과; 상기 UWB 태그의 위치에 대응하여 스피커의 음향을 조절하기 위한 테이블값을 저장하는 메모리와; 상기 UWB 태그의 위치를 검출하고 그 위치에 대응하는 테이블값에 설정된 스피커 음향으로 조절하여 출력하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 UWB 모듈은 하나 이상의 스피커에 부착된 UWB 엑세스 포인터인 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 제어부는 UWB 태그의 위치를 검출하고 그 위치에 대응하는 테이블값에 설정된 회전각도로 스피커의 출력방향을 조절하는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 울트라 와이드밴드를 이용한 위치 표시 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, UWB 태그(16)와 울트라 와이드밴드(Ultra Wide Band:이하, UWB)신호를 송수신하는 UWB 모듈(11)과; UWB 태그 위치에 대응하여 스피커 음향을 조절하기 위한 테이블값을 저장하는 메모리(12)와; 스피커 음향값을 조절하는 키 입력부(13)와; 사용자의 이동한 위치 및 그 위치에 따라 조절된 스피커의 음향값을 표시하는 디스플레이부(14)와; UWB 신호에 의해 UWB 태그 위치를 검출하고 그 위치에 해당하는 테이블값을 읽어와 스피커의 음향을 조절하여 출력하는 제어부(15)를 포함하여 구성된다.
본 발명을 설명하기에 앞서, 본 발명에서 이용되는 UWB에 대하여 간략하게 설명한다.
UWB 방식은 반송파없이 수 GHz 이상의 넓은 주파수 대역을 사용하여 정보를 제공하는 무선통신 방식이다.
이러한 방식은 수 나노초 또는 수 피코초의 매우 좁은 펄스를 사용함으로써 잡음과 같은 매우 낮은 스펙트럼 전력으로 종래의 통신 시스템과의 상호 간섭 및 영향없이 주파수를 공유하여 사용할 수 있으므로 주파수의 제약없이 사용 가능하게 한다.
이를 상세히 설명하기 위해 도 2를 참조하면, UWB의 스펙트럼 분포는 도 2에 도시된 바와 같이 협대역(Narrowband : 30KHz)(23)및 광대역 CDMA(Wideband CDMA : 5MHz)(22)과 비교해보면, UWB(Several GHz)(21) 방식은 다른 방식들에 비해 넓은 대역에 걸쳐서 매우 낮은 전력스펙트럼 밀도를 나타내고 있음을 알 수 있다. 이러한 특성으로 인해 UWB 방식은 다중경로환경에 대해 매우 강한 특성을 가진다.
또한, UWB 방식은 투과력이 매우 높아서 비금속으로 되어있는 장벽을 쉽게 투과할 수 있는 특성을 가진다.
이러한 특성을 이용하면 LOS(Line-Of-Sight) 환경이 아닌 실내 환경이나 그늘진 환경에서도 수신이 가능하기 때문에 이를 위치 인식 시스템에 적용할 경우 최대 Cm 단위까지 매우 높은 분해능을 얻을 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 홈 시어터를 구성하는 각각의 스피커에 UWB 엑세스 포인터(access pointer)를 설치하고, 홈 시어터를 조작하는 리모콘에 UWB 태그를 부착함으로써, 사용자가 리모콘을 가지고 이동하는 경우에 그 이동된 위치에 대응되도록 스피커의 음향을 실시간 조절하여 사용자가 이동한 현재 위치에서 최적의 입체음향을 들을 수 있도록 한다.
자세히 설명하면, UWB 모듈(11)은 UWB 태그(16)와 신호를 송수신한다. 여기서, 상기 UWB 태그(16)는 사용자가 소지하거나, 홈 시어터를 조작하는 리모콘 등에 부착하여 사용자가 이동할 때 위치를 파악할 수 있도록 한다.
상기 리모콘은 홈 시어터를 조작하기 위한 것으로 일반적으로 사용자는 리모콘을 주변에 두기 때문에 UWB 태그의 분실 위험을 줄이기 위해 리모콘에 부착할 수 있으며, 사용자와 이동경로를 같이 하는 어떠한 기기에도 부착 가능하다.
상기 메모리(12)는 UWB 모듈(11)에서 수신한 UWB 태그(16)의 위치에 따라 홈 시어터를 구성하는 스피커에서 출력되는 음향값 및 스피커의 출력 방향을 조절하는 회전 각도값 등을 포함하는 테이블값이 저장된다.
상기 디스플레이부(14)는 사용자의 이동한 위치 및 그 위치에 따라 조절된 스피커의 음향값이 표시되고, 스피커의 음향값은 키 입력부(13)를 이용하여 사용자가 조절가능하다.
상기 제어부(15)는 UWB 모듈(11)과 UWB 태그(16)와의 신호 송수신에 의해 UWB 태그의 위치를 TDOA(Time Difference of Arrival)방식으로 검출하여 스피커의 음향이 실시간 조절되도록 제어하며, 제어부는 홈 시어터를 구성하는 티브이의 제어부 또는 음향을 조절하는 별도의 제어부를 포함할 수 있다.
자세히 설명하면, 도 3과 같은 홈 시어터 시스템에서 티브이(31)와 스피커 시스템(32)이 구성되고 각각의 스피커에서는 UWB 엑세스 포인터(33)가 설치된다.
또한, 사용자는 UWB 태그를 소지하거나 리모콘 등 사용자와 이동 경로가 동일한 기기에 부착할 수 있다.
상기 홈 시어터는 사용자의 A위치(position)(스피커 시스템의 중앙)(34)에서 최적의 음향이 출력되도록 셋팅된 테이블값을 저장하고 있다. 따라서 홈 시어터의 전원을 온 시키면 A위치에서 최적의 음향이 출력되도록 셋팅된다.
제어부(15)는 전원이 온 되면 TDOA 방식으로 UWB 엑세스 포인터(31)를 이용하여 UWB 태그의 위치를 검출한다.
여기서, TDOA 방식은 서로 다른 곳에서 송신한 신호의 도달 시간차를 이용하여 위치를 결정하는 방식을 말하며, 제어부(15)는 TDOA 방식으로 각 스피커(32)의 UWB 엑세스 포인터(33)에서 UWB 태그(예:사용자 위치 34,35)까지 거리의 차에 비례하는 전파 도달 시간차를 측정하고, UWB 엑세스 포인터(33)를 초점으로 하는 쌍곡선들의 교점을 UWB 태그 위치로 검출한다.
상기 UWB 태그가 B위치(35)에서 검출되면, 즉 사용자가 이동한 현재 위치는 B 위치이며 제어부(15)는 B위치의 테이블값을 읽어와 스피커의 음향을 조절하여 출력함으로써 사용자가 최적의 음향을 들을 수 있도록 한다.
또한, 사용자가 스피커의 음향을 조절하여 셋팅하면, 상기 셋팅된값을 기준으로 테이블값을 재계산하여 음향을 출력한다.
또한, 상기 테이블값에는 스피커의 출력 방향을 조절하는 회전 각도값이 포 함되어 있어 사용자가 이동한 위치로 스피커의 출력 방향을 자동으로 조절한다.
즉, 메모리에 저장된 테이블값에는 UWB 태그의 위치값과 그 위치에서 출력되는 홈 시어터를 구성하는 스피커의 음향 출력값 및 홈 시어터를 구성하는 스피커의 출력 방향을 조절하는 회전 각도값이 저장된다.
따라서, 본 발명은 UWB 태그의 검출로 얻어진 사용자의 현재 위치를 향하도록 스피커의 출력 방향을 자동으로 조절하고 각 스피커에서 출력되는 음향을 UWB 태그 위치에 따라 실시간으로 조절함으로써 사용자가 현재 이동한 위치에서 항상 최적의 입체음향을 들을 수 있도록 한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 울트라 와이드밴드를 이용한 음향 제어방법을 나타내는 흐름도이다.
도 3과 도 4를 참조하면, 홈 시어터의 전원을 온 시킨다(S41). 상기 홈 시어터의 전원이 껴지면 스피커는 테이블값에 셋팅된 중앙위치(34)로 음향이 출력되도록 설정된다.
이때, 스피커에 설치된 UWB 엑세스 포인터를 이용하여 UWB 태그의 위치를 검출한다(S42).
상기 UWB 태그는 사용자의 현재 위치이고, UWB 태그가 검출된 위치(35)에 해당하는 테이블값을 읽어와 각 스피커(32)의 출력방향과 각 스피커(32)의 음향 출력을 조절하여 사용자가 최적의 음향을 들을 수 있도록 한다.
또한, 사용자가 스피커의 음향값을 조절하여 셋팅할 수 있으며, UWB 태그의 이동 위치에 따라 상기 셋팅된 음향값을 기준으로 스피커의 음향을 조절하여 출력 할 수 있다.
또한, 상기 B위치(35)에서 다른 위치로 사용자가 이동하면 UWB 통신을 이용하여 실시간으로 UWB 태그의 위치를 검출함으로써 사용자의 이동 위치를 파악할 수 있으며, 그 대응하는 위치에 최적의 음향이 출력될 수 있도록 스피커의 출력 방향 및 음향 출력을 조절할 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 홈 시어터를 이용하여 영화 등을 시청중에 사용자가 위치를 이동하여도 사용자가 이동한 현재 위치에서 최적의 음향을 들을 수 있는 효과가 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 실시 예를 중심으로 살펴보았으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적 기술 범위 내에서 상기 본 발명의 상세한 설명과 다른 형태의 실시 예들을 구현할 수 있을 것이다. 여기서 본 발명의 본질적 기술범위는 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 울트라 와이드밴드를 이용한 위치 표시 장치의 구성을 나타내는 도면.
도 2는 주파수 대역에 따른 스펙트럼을 개략적으로 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 사용자 위치에 따라 음향을 조절하여 출력하는 홈 시어터를 도시하는 도면.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 울트라 와이드밴드를 이용한 음향 제어방법을 나타내는 흐름도.

Claims (9)

  1. 울트라 와이드밴드(UWB) 통신으로 UWB 태그 위치를 TDOA(Time Difference of Arrival) 방식으로 검출하는 단계; 및
    상기 검출된 UWB 태그 위치에 따라 하나 이상의 스피커 각각의 음향을 조절하여 출력하는 단계를 포함하고,
    상기 TDOA 방식은 상기 하나 이상의 스피커 각각에 구비된 UWB 엑세스 포인터를 초점으로 하는 쌍곡선들의 교점을 상기 UWB 태그 위치로 결정하는 것을 특징으로 하는 울트라 와이드밴드를 이용한 음향 출력 제어방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 UWB 태그 위치를 향하도록 상기 하나 이상의 스피커 각각의 출력방향을 조절하는 것을 특징으로 하는 울트라 와이드밴드를 이용한 음향 출력 제어방법.
  3. 삭제
  4. 제 1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 UWB 태그 위치에 따라 조절되는 적어도 하나의 스피커의 음향값 및 적어도 하나의 스피커의 출력방향을 조절하는 회전 각도값이 테이블값으로 저장되어 있고,
    상기 음향을 조절하여 출력하는 단계는 상기 테이블값을 이용하여 상기 검출된 UWB 태그 위치에 따른 상기 하나 이상의 스피커 각각의 음향을 조절하여 출력하는 단계인 것을 특징으로 하는 울트라 와이드밴드를 이용한 음향 출력 제어방법.
  5. 하나 이상의 스피커를 구비하는 홈 시어터에서 울트라 와이드밴드를 이용한 음향 출력 제어방법은,
    울트라 와이드밴드(UWB) 통신을 이용하여 UWB 태그 위치를 TDOA(Time Difference of Arrival) 방식으로 검출하는 단계; 및
    상기 검출된 UWB 태그 위치에 따라 테이블값에 설정되어 있는 음향값으로 상기 하나 이상의 스피커 각각의 출력을 조절하여 출력하는 단계를 포함하고,
    상기 TDOA 방식은 상기 하나 이상의 스피커 각각에 구비된 UWB 엑세스 포인터를 초점으로 하는 쌍곡선들의 교점을 상기 UWB 태그 위치로 결정하는 것을 특징으로 하는 울트라 와이드밴드를 이용한 음향 출력 제어방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 UWB 태그 위치에 따라 상기 테이블값에 설정되어 있는 회전 각도값으로 상기 하나 이상의 스피커 각각의 출력방향을 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 울트라 와이드밴드를 이용한 음향 출력 제어방법.
  7. 하나 이상의 스피커 각각에 부착되고, UWB 태그와 울트라 와이드밴드(Ultra Wide Band) 신호를 송수신하는 UWB 엑세스 포인터;
    상기 UWB 태그의 위치에 대응하여 스피커의 음향을 조절하기 위한 테이블값을 저장하는 메모리; 및
    TDOA(Time Difference of Arrival) 방식으로 상기 UWB 태그의 위치를 검출하고, 상기 테이블값을 이용하여 상기 검출된 UWB 태그의 위치에 대응하는 스피커 음향으로 조절하여 출력하는 제어부를 포함하고,
    상기 TDOA 방식은 상기 하나 이상의 UWB 엑세스 포인터를 초점으로 하는 쌍곡선들의 교점을 상기 UWB 태그의 위치로 결정하는 것을 특징으로 하는 울트라 와이드밴드를 이용한 음향 출력 제어장치.
  8. 삭제
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 검출된 UWB 태그의 위치에 대응하는 테이블값에 설정된 회전각도로 상기 하나 이상의 스피커 각각의 출력방향을 조절하는 것을 특징으로 하는 울트라 와이드밴드를 이용한 음향 출력 제어장치.
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