KR101417065B1 - apparatus and method for generating virtual sound - Google Patents
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Abstract
본 발명은 가상 입체 음향 구현 장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus and a method for implementing a virtual stereo sound.
본 발명에 따른 가상 입체 음향 구현 방법은, 입력되는 오디오 신호에 대해 HRTF(Head Related Transfer Function)를 이용하여 입체음향을 생성하고 사운드 빔을 이용하여 출력방향을 형성하는 단계; 및 상기 생성된 입체음향 및 출력방향으로 오디오 신호를 출력하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.A method for implementing a stereoscopic sound according to the present invention comprises the steps of: generating a stereophonic sound using an HRTF (Head Related Transfer Function) for an input audio signal and forming an output direction using the sound beam; And outputting an audio signal in the generated stereo sound and output direction.
입체음향, HRTF, 사운드 빔 Stereo sound, HRTF, sound beam
Description
본 발명은 가상 입체 음향 구현 장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus and a method for implementing a virtual stereo sound.
저장매체 및 오디오 부호화 기술이 발달함에 따라 기존의 모노 사운드 및 2차원 스테레오 사운드에서 벗어나 다채널의 입체음향을 제공하는 다양한 매체 및 오디오 시스템이 등장하고 있다. 이중, 돌비 AC-3 서라운드(surround) 입체음향 시스템은 중앙(center), 프런트(front) 레프트(좌측), 프런트 라이트(우측), 리어(rear) 레프트(좌측 스테레오), 리어 라이트(우측 스테레오)와, 저음을 내는 중앙의 서브우퍼(sub-woofer)를 추가한 형태 즉, 5개의 스피커와 하나의 우퍼로 이루어진 5.1채널의 음향 데이터를 출력한다. 부호화된 AC-3 데이터는 각 해독 방법에 따라 모노, 스테레오, 돌비 매트릭스(Dolby matrix), 그리고 5 또는 5.1채널의 디지털 서라운드(surround)로 재생할 수 있다. 현재 영화에서는 AC-3방식의 녹음이 보편화 되었으며, 미국의 HDTV와 DVD에서도 AC-3 방식의 오디오를 채택하고 있다.As storage media and audio coding techniques are developed, various media and audio systems have been emerging that provide multi-channel stereophonic sound beyond the conventional mono sound and two-dimensional stereo sound. The Dolby AC-3 surround surround stereo system includes a center, a front left (left), a front right (right), a rear left (left stereo), a rear right (stereo right) And a central subwoofer that produces a low-pitched sound, that is, a 5.1-channel sound data composed of five speakers and a single woofer. The encoded AC-3 data can be played in mono, stereo, Dolby matrix, and 5 or 5.1 channel digital surround, depending on the decoding method. Currently, AC-3 recording is popular in the movies, and US HDTV and DVD also use AC-3 audio.
DTS는 디지털 극장 시스템(Digital Theater Systems)의 약자로 1993년에 개발된 영화나 음악에 사용되는 다채널 서라운드 부호화 기술의 명칭이다. DTS는 높고 유연한 압축 알고리즘을 가지고 있어서 최대 샘플링 주파수로 192kHz, 24bit로 양자화가 가능하여 일반 CD(Compact Disc)의 녹음 방식인 선형 PCM(Pulse Code Modulation) 코딩(44.1kHz,16bit) 방식과 비교하여 완벽에 가까운 원음 재생이 가능하다.DTS stands for Digital Theater Systems and is the name of the multi-channel surround encoding technology used in movies and music developed in 1993. DTS has a high and flexible compression algorithm that can be quantized to 192 kHz and 24 bits at the maximum sampling frequency and is perfect compared to linear PCM (Pulse Code Modulation) coding (44.1 kHz, 16 bit) It is possible to reproduce the original sound close to the original sound.
다채널 입체음향을 제공하는 대표적 매체로 점차 대중화되고 있는 DVD는 다채널 음향 신호를 PCM, 돌비 AC-3, MPEG오디오 방식 등으로 압축하고 있으며, 최근 DTS 방식으로 압축하는 타이틀도 점차 증가하고 있는 추세이다. DVD, which is becoming popular as a representative medium for providing multi-channel stereophonic sound, compresses multi-channel sound signals by PCM, Dolby AC-3, MPEG audio system, etc. Recently, titles to be compressed by the DTS system are also increasing to be.
또한 가정용 극장 시스템(Home Theater System)의 보급으로 일반 가정에서도 영화관 수준의 긴장감 넘치는 입체음향을 체험할 수있다.In addition, home theater system (Home Theater System) is popularized in the home can experience the stereoscopic sound full of tension at the level of a movie theater.
최근 들어 초고속 인터넷 및 이동통신단말기가 일반 대중에게 보편적으로 사용되면서, 인터넷 망 및 무선망을 통한 방송 서비스를 포함하여 주문형 오디오 (Audio On Demand) 및 주문형 비디오(Video On Demand) 등의 멀티미디어의 서비스가 보편화되고 있고 3차원 입체영상과 사운드를 제공하는 서비스가 시도되고 있다.2. Description of the Related Art In recent years, broadband and mobile communication terminals have been widely used by the general public, and multimedia services such as audio on demand and video on demand including broadcasting service through the Internet network and wireless network A service that is universalized and provides three-dimensional stereoscopic images and sounds is attempted.
이처럼 일반 대중의 관심이 점점 높아지고 있는 다채널 음향 시스템은 채널 수만큼의 스피커가 필요하게 되므로, 설치 비용과 공간상의 문제가 발생한다.As such, the multi-channel sound system, which is getting more and more popular by the general public, requires speakers as many as the number of channels, resulting in installation cost and space problems.
본 발명은 다채널 음향 시스템에서 발생하는 설치 비용과 공간상의 문제를 해경결하기 위한 것으로 다수개의 스피커로 구성되는 하나의 전면 배치 스피커 어레이를 이용하여 가상 입체 음향 구현 장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다. An object of the present invention is to provide a device and a method for implementing a virtual stereophonic sound by using a front array speaker array composed of a plurality of speakers for solving installation problems and space problems occurring in a multi-channel sound system. have.
본 발명에 따른 가상 입체 음향 구현 방법은, 입력되는 오디오 신호에 대해 HRTF(Head Related Transfer Function)를 이용하여 입체음향을 생성하고 사운드 빔을 이용하여 출력방향을 형성하는 단계; 및 상기 생성된 입체음향 및 출력방향으로 오디오 신호를 출력하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.A method for implementing a stereoscopic sound according to the present invention comprises the steps of: generating a stereophonic sound using an HRTF (Head Related Transfer Function) for an input audio signal and forming an output direction using the sound beam; And outputting an audio signal in the generated stereo sound and output direction.
또한, 본 발명에 다른 가상 입체 음향 구현 장치는, 오디오 신호를 입력받아 입체음향을 생성하는 HRTF(Head Related Transfer Function)생성 모듈; 오디오 신호를 입력받아 그 출력방향을 형성하는 사운드 빔 생성 모듈; 상기 HRTF 및 사운드 빔으로 생성된 오디오 신호가 스피커로 출력되도록 제어하는 출력 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided an apparatus for implementing a virtual stereophonic sound comprising: a head related transfer function (HRTF) generation module for receiving an audio signal and generating a stereo sound; A sound beam generating module for receiving an audio signal and forming an output direction thereof; And an output controller for controlling the HRTF and the audio signal generated by the sound beam to be outputted to the speaker.
본 발명에 따른 가상 입체 음향 구현 장치 및 방법에 의하면, 다수개의 스피커 어레이로 구성되는 하나의 스피커를 이용하여 가상 입체 음향을 구현함으로써, 다채널 음향 시스템에서 발생하는 설치 비용과 다양한 위치에 여러개의 스피커를 배치해야하는 공간상의 문제를 해결할 수 있는 효과가 있다.According to the apparatus and method for implementing a virtual stereophonic sound according to the present invention, by implementing a virtual stereophonic sound using a single speaker composed of a plurality of speaker arrays, a plurality of speakers It is possible to solve the problem of the space in which the light-emitting elements are arranged.
또한, 본 발명은 사용자가 청취 위치를 변경하여도 최적의 음향을 들을 수 있도록 오디오 신호의 진행방향을 조절할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has an effect that the direction of the audio signal can be adjusted so that the user can hear the optimal sound even if the user changes the listening position.
본 발명에 따른 가상 입체 음향 구현 방법은, 입력되는 오디오 신호에 대해 HRTF(Head Related Transfer Function)를 이용하여 입체음향을 생성하고 사운드 빔을 이용하여 출력방향을 형성하는 단계; 및 상기 생성된 입체음향 및 출력방향으로 오디오 신호를 출력하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.A method for implementing a stereoscopic sound according to the present invention comprises the steps of: generating a stereophonic sound using an HRTF (Head Related Transfer Function) for an input audio signal and forming an output direction using the sound beam; And outputting an audio signal in the generated stereo sound and output direction.
본 발명에서, 상기 생성된 입체음향을 전면방향으로 출력하고 입력된 오디오 신호를 사운드 빔을 통해 형성된 방향으로 출력하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the generated stereo sound is outputted in the front direction and the input audio signal is outputted in the direction formed through the sound beam.
본 발명에서, 상기 생성된 입체음향을 전면방향 및 사운드 빔을 통해 형성된 방향으로 출력하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the generated stereo sound is output in the front direction and the direction formed through the sound beam.
본 발명에서, 상기 사운드 빔을 형성하는 지연시간을 선택적으로 조절하여 출력방향을 변경할 수 있는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the output direction can be changed by selectively adjusting the delay time for forming the sound beam.
본 발명에서, 상기 오디오 신호를 출력하는 스피커는 복수개의 스피커 어레이로 구성된 하나의 스피커인 것을 특징으로 한다.In the present invention, the speaker for outputting the audio signal is a single speaker composed of a plurality of speaker arrays.
본 발명에서, 상기 스피커는 입체음향 및 출력방향에 따라 하나 이상의 서로 다른 스피커어레이로 그룹핑되는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the loudspeakers are grouped into one or more different speaker arrays depending on the stereo sound and the output direction.
본 발명에서, 상기 그룹핑되는 스피커 어레이를 선택적으로 변경할 수 있는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the grouped speaker array can be selectively changed.
또한, 본 발명에 다른 가상 입체 음향 구현 장치는, 오디오 신호를 입력받아 입체음향을 생성하는 HRTF(Head Related Transfer Function)생성 모듈; 오디오 신호를 입력받아 그 출력방향을 형성하는 사운드 빔 생성 모듈; 상기 HRTF 및 사운드 빔으로 생성된 오디오 신호가 스피커로 출력되도록 제어하는 출력 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided an apparatus for implementing a virtual stereophonic sound comprising: a head related transfer function (HRTF) generation module for receiving an audio signal and generating a stereo sound; A sound beam generating module for receiving an audio signal and forming an output direction thereof; And an output controller for controlling the HRTF and the audio signal generated by the sound beam to be outputted to the speaker.
본 발명에서, 상기 스피커는 복수개의 스피커 어레이를 포함하는 하나의 스피커인 것을 특징으로 한다.In the present invention, the speaker is a single speaker including a plurality of speaker arrays.
본 발명에서, 상기 스피커는 소정 갯수로 그룹핑되고 HRTF 출력용 스피커 및 사운드 빔 출력용 스피커로 구분되는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the speakers are grouped into a predetermined number and classified into a HRTF output speaker and a sound beam output speaker.
본 발명에서, 상기 출력제어부는 생성된 입체음향이 전면방향으로 출력되도록 하고 입력된 오디오 신호를 사운드 빔을 통해 형성된 방향으로 출력되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the output controller controls the generated stereophonic sound to be output in the front direction and outputs the input audio signal in a direction formed through the sound beam.
본 발명에서, 상기 출력제어부는 생성된 입체음향을 전면방향 및 사운드 빔을 통해 형성된 방향으로 출력되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the output controller controls the generated stereo sound to be output in the front direction and the direction formed through the sound beam.
본 발명에서, 상기 출력제어부는 그룹핑하기 위한 스피커 및 그 갯수, 오디오 신호를 출력하기 위한 스피커의 위치를 선택할 수 있는 메뉴가 표시되도록 제어하고 그 선택에 따라 오디오 신호 출력을 제어하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the output control unit controls the display unit to display a menu for selecting a speaker for grouping and the number of speakers and a position of a speaker for outputting an audio signal, and controls an audio signal output according to the selection.
본 발명에서, 상기 출력제어부는 사운드 빔을 형성하기 위한 지연시간을 선 택할 수 있는 메뉴가 표시되도록 제어하고 그 선택에 따라 오디오 신호 출력을 제어하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the output controller controls the menu to display a delay time for forming a sound beam, and controls the audio signal output according to the selection.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 가상 입체 음향 구현 장치를 나타내는 구성도이다. 1 is a configuration diagram illustrating a virtual stereophonic sounding apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, HRTF(Head Related Transfer Function)를 이용하여 가상입체 음향을 생성하는 HRTF 생성모듈(110)과; 사운드 빔(Sonund Beam)을 형성하여 음향의 방향을 조절하는 사운드 빔 생성모듈(120)과; 상기 HRTF 및 사운드 빔으로 생성된 오디오 신호가 스피커 어레이(140)로 출력되도록 제어하는 출력 제어부(130)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 1, an
여기서, 상기 HRTF 생성모듈(110) 및 사운드 빔 생성모듈(120)은 복수개로 구성될 수 있으며 아래 도 2에서 자세히 설명한다.Here, the
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 가상 입체 음향 구현 장치의 상세한 구성도이다.2 is a detailed configuration diagram of a virtual stereophonic sounding apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, HRTF를 이용하여 가상입체 음향을 생성하는 복수개의 HRTF 생성모듈(111,112,113,114)과; 전방 좌측 채널의 사운드 빔을 생성하는 SFL(Sound beam Front Left) 모듈(121)과, 전방 우측 채널의 사운드 빔을 생성하는 SFR(Sound beam Front Right) 모듈(122)과, 후방 좌측 채널의 사운드 빔을 생성하는 SRL(Sound beam Rear Left) 모듈(123)과, 후방 우측 채널의 사운드 빔을 생성하는 SRR(Sound beam Rear Right) 모듈(124)을 포함하는 사운드 빔 생성모듈(120)을 포 함하여 구성된다. Referring to FIG. 2, a plurality of
자세히 설명하면, HRTF 생성모듈(110)은 입력되는 오디오 신호에 대해 전방 채널 및 후방 채널의 음상을 정위하고, 다시 전방 채널 및 후방 채널의 누화를 제거하여 입체음향을 생성한다.In more detail, the
여기서, 상기 입력되는 오디오 신호는 4채널 오디오 신호를 일실시예로 설명하였으며 이에 한정되지 않고 2채널 또는 다수개의 오디오 채널 입력에 대해서 입체 음향을 처리할 수 있다. Here, the input audio signal is a four-channel audio signal, and the present invention is not limited thereto. For example, the audio signal may be processed for two or more audio channel inputs.
또한, 상기 HRTF에 대해 설명하면 음원으로부터 발생한 소리가 사람의 두 귀에 도달하기까지의 경로를 나타내는 개념으로서, 음원에서 고막까지 소리가 전파될 때 소리의 전달경로에 의한 단위충격응답(impulse response)으로 정의된다. 내포된 공간적 음향 특성을 헤드폰이나 오디오에 쉽게 인가하기 위해서는 대개 시간영역에서의 값을 사용하는데, 이러한 HRTF에는 방향감을 지각할 수 있는 채널간 시간차 및 레벨차 정보와 함께 사람이 음원의 위치를 파악하는 단서가 되는 음원에서 고막까지의 경로에 존재하는 머리, 몸통, 귀 등에서의 반사와 회절에 대한 정보가 포함되어 있다. 이를 이용하면 입체화되지 않은 단순음에 원하는 3차원 위치에 해당하는 공간적 정보가 부가된 HRTF를 적용시킴으로써 바이노럴 타입의 입체음을 생성할 수 있다.The HRTF is a concept of a path from a sound source to reaching two ears of a human. The sound is propagated from the sound source to the eardrum as a unit impulse response due to the sound propagation path Is defined. In order to easily apply the nested spatial acoustic characteristics to headphones or audio, the values in the time domain are usually used. In HRTF, there is a time difference and level difference information between the channels, It contains information about reflections and diffractions in the head, trunk, ears, etc. in the path from the source of the clue to the eardrum. By using this, a binaural stereophonic sound can be generated by applying HRTF with spatial information corresponding to a desired three-dimensional position to a non-stereoscopic simple sound.
그런데, 스테레오 스피커를 통하여 입체음향을 청취하면, 좌/우 스피커에서 발생한 음향신호가 청취자의 귀까지 진행하면서 공간상에서 간섭에 의해 섞이게 되므로, 스피커에서 발생할 때의 2채널 음향신호가 청취지점에서 그대로 보존되지 못 하게 된다. 이로 인하여 2채널 형태로 녹음되거나 생성된 입체 음향은 3차원 정보가 손상되므로 입체감을 느낄 수가 없게 된다. 이와 같이 청취지점에서 각 채널의 음향신호 중에서 원래의 신호외에 추가된 섞인 신호를 누화(crosstalk)라고 하며 일반적으로 트랜스오럴 필터를 이용하여 제거한다.However, when the stereo sound is heard through the stereo speaker, the acoustic signals generated by the left and right speakers are mixed with each other due to interference in the space as they progress to the ears of the listener, so that the two- . As a result, stereoscopic sound recorded or generated in the form of two channels can not feel stereoscopic effect because three-dimensional information is damaged. In this way, among the acoustic signals of each channel at the listening position, the mixed signal added to the original signal is called crosstalk and is generally removed by using a transient filter.
따라서, 상기 HRTF 생성모듈(110)은 도 3과 같이 전방채널 음상정위부를 통해 전방채널(FL,FR)을 음상정위하여 바이노럴 타입의 입체음을 생성하고, 전방채널 누화제거부를 통해 원래의 신호외에 추가된 신호에 대해 오디오 신호를 출력하는 스피커에 적합한 형태로 누화를 제거한다. 3, the
마찬가지로, 후방채널 음상정위부를 통해 후방채널(RL,RR)을 음상정위하여 바이노럴 타입의 입체음을 생성하고, 후방채널 누화제거부를 통해 원래의 신호외에 추가된 신호에 대해 오디오 신호를 출력하는 스피커에 적합한 형태로 누화를 제거한다. Likewise, a binaural stereophonic sound is generated to negate the rear channels RL and RR through the rear channel sound image localization unit, and an audio signal is output to the signals added to the original signal through rear channel channel refusal rejection Crosstalk is eliminated in a form suitable for the speaker.
즉, 도 3 및 도 4와 같이 4채널의 전방채널(FL,FR)과 후방채널(RL,RR)의 오디오 입력신호에 대해 HRTF를 이용하여 입체음향을 생성하여 이를 다시 4채널의 오디오 신호로 출력하고 이를 4개씩 그룹핑된 스피커들에 각각 1:1로 매칭시켜 출력되도록 한다. 즉, 제1 가상 입체 음향이 생성된 오디오 신호는 H1의 각각 스피커에 서 FL,FR,RL,RR 오디오 신호가 출력된다. 3 and 4, a stereo sound is generated using HRTF for the audio input signals of the front channels FL and FR and the rear channels RL and RR of the four channels, And outputs them by matching 1: 1 to each of four grouped speakers. That is, the audio signal in which the first virtual stereophony is generated outputs the FL, FR, RL, and RR audio signals from the respective speakers of H1.
상기 사운드 빔 생성모듈(120)은 입력되는 오디오 신호가 스피커에 인가될 때 그 오디오 신호를 지연시켜 음향의 방향을 조절하여 입체 음향을 구현한다. When the input audio signal is applied to the speaker, the sound
자세히 설명하면, 도 5와 같이 복수개의 사운드 빔 생성모듈(120)은 다수개, 즉 8개로 그룹핑된 스피커에서 일정 시간 지연량을 주고 동일한 신호를 인가하여 상기 일정 시간의 지연량에 해당하는 각도로 음향이 전파되도록한다.More specifically, as shown in FIG. 5, the plurality of sound
예를 들면, 도 6는 다수개의 스피커를 일렬로 배치하는 스피커 어레이를 통해 사운드 빔을 형성하는 예시를 보여주고 있다. For example, FIG. 6 shows an example of forming a sound beam through a speaker array in which a plurality of speakers are arranged in a line.
도 6을 참조하면, 0에서 7까지의 레이블이 붙은 8개의 스피커에서 동일한 소리를 발생시키고, 일정한 지연량 d1~d7을 사용하여 각 스피커에 인가되는 신호를 지연시키면 정면으로부터 theta 만큼의 각도로 사운드 빔이 형성되어 출력되는 오디오 신호의 방향이 변경되게 된다. Referring to FIG. 6, when eight speakers labeled 0 to 7 generate the same sound and delay the signal applied to each speaker by using a constant delay amount d1 to d7, The direction of the audio signal to which the beam is formed and is output is changed.
즉, HRTF 생성모듈(110)을 이용하여 입력되는 오디오 신호에 대해 전방 채널 및 후방 채널의 음상을 정위하고, 다시 전방 채널 및 후방 채널의 누화를 제거하여 입체음향을 생성하고, 사운드 빔 생성모듈(120)을 이용하여 출력되는 오디오 신호의 방향을 변경시킨다. That is, the sound image of the front channel and the rear channel is positioned with respect to the audio signal input by using the
예를 들어, 상기 입력되는 오디오 신호가 다채널 오디오 소스의 대표적인 5.1채널이라고 한다면 입체 음향 생성에 중요한 전방좌측(Front Left)채널, 전방우측(Front Right)채널, 후방좌측(Rear Left)채널, 후방우측(Rear Right)채널의 4개의 오디오 채널을 입력으로 HRTF를 이용한 입체음향을 생성하여 출력하고, 사운드 빔을 형성하여 사용자를 둘러싸고 있는 벽의 좌우 코너를 향하는 방향으로 그리고 사용자의 좌우측 벽 또는 반사면의 적절한 구역을 향하는 방향으로 출력되고, 그 반사음이 사용자가 위치한 지점으로 출력됨으로써 사용자는 마치 청취 지점에 위치한 스피커에서 투영되는 것과 흡사한 입체 음향을 들을 수 있다. For example, if the input audio signal is a representative 5.1-channel audio signal of a multi-channel audio source, a front left channel, a front right channel, a rear left channel, And a sound beam is formed in a direction toward the left and right corners of the wall surrounding the user and in the direction of the left and right walls or the reflection surface of the user, And the reflected sound is output to the position where the user is located, so that the user can hear stereoscopic sounds similar to those projected from a speaker located at the listening position.
또한, 상기 4채널 오디오 신호에 한정되지 않고 2채널 또는 그 이상의 오디오 채널 입력에 대해서 HRTF를 이용한 입체음향 및 사운드 빔을 생성할 수 있다.In addition, the present invention is not limited to the four-channel audio signal, and it is possible to generate a stereo sound and a sound beam using HRTF for two or more audio channel inputs.
상기 출력제어부(130)는 HRTF 생성모듈(110) 및 사운드 빔 생성모듈(120)에서 생성된 오디오 신호가 해당 스피커에서 출력되도록 제어한다. The
예를 들면, 도 7a는 다수개의 스피커 어레이로 구성되는 하나의 스피커를 도시하고 있으며, 도 7b는 HRTF 생성모듈(110) 및 사운드 빔 생성모듈(120)에서 생성된 오디오 신호를 출력하는 스피커 어레이의 구성을 도시한다. 7A shows one speaker composed of a plurality of speaker arrays. FIG. 7B shows a speaker array for outputting audio signals generated by the
상기 출력제어부(130)는 도 7b와 같이 소정갯수, 즉 4개씩 그룹핑된 스피커에 HRTF로 생성된 오디오 신호를 출력하도록 제어할 수 있다. 7B, the
여기서, 상기 그룹핑된 4개의 스피커 각각에 도 3에서 출력되는 RL,FL,FR,RR에 대한 오디오 신호가 1:1로 매칭되어 출력되거나, 그룹핑된 4개의 스피커 전체에 RL,FL,FR,RR에 대한 오디오 신호가 매칭되어, 즉 그룹핑된 H1에 RL에 대한 오디오 신호가 출력되고, H2에는 FL, H3에는 FR, H4에는 RR에 대한 오디오 신호가 출력되도록 제어할 수 있다. Here, the audio signals for RL, FL, FR and RR outputted in FIG. 3 are outputted to the four grouped speakers in a one-to-one correspondence and outputted, or RL, FL, FR and RR The audio signal for the RL is output to the grouped H1, and the audio signals for the FL, H3, and H4 are output to the H2, H2, and H4, respectively.
또한, 상기 출력제어부(130)는 소정갯수, 즉 8개씩 그룹핑된 스피커에서 입력된 오디오 신호를 SFL, SFR, SRL, SRR 방향으로 출력되도록 제어한다.Also, the
여기서, 상기 하나의 스피커에 배열되어 구성되는 스피커 갯수는 변경가능하며, 전방 또는 후방 신호를 출력하는 스피커의 위치 및 그룹핑되는 스피커의 갯수는 변경가능하다. Here, the number of speakers arranged in the one speaker can be changed, and the position of a speaker outputting front or rear signals and the number of grouped speakers can be changed.
즉, 상기 출력제어부(130)는 상기 입체음향을 전면방향으로 출력하고 입력된 오디오 신호를 사운드 빔을 통해 형성된 방향으로 출력되도록 제어하거나, 상기 생성된 입체음향을 전면방향 및 사운드 빔을 통해 형성된 방향으로 출력되도록 제어할 수 있다. That is, the
또한, 상기 출력제어부(130)는 그룹핑하기 위한 스피커의 갯수, 오디오 신호를 출력하기 위한 스피커 위치가 변경되도록 제어한다. Also, the
예를 들면, 리모콘 등으로 변경 메뉴 등이 입력되면 상기 스피커의 전면부 등에 구비된 디스플레이부 또는 스피커가 연결된 디스플레이 기기 등에 OSD를 디스플레이하여 그룹핑하기 위한 스피커 및 그 갯수, 오디오 신호를 출력하기 위한 스피커의 위치를 선택할 수 있도록 제어한다 For example, when a menu such as a remote controller is input, a speaker for displaying and grouping the OSD on a display unit or the like connected to the front unit of the speaker or a speaker connected thereto, and a speaker for outputting an audio signal Control the position to be selected
또한, 상기 출력제어부(130)는 사운드 빔을 형성하기 위한 지연시간 즉, theta 각도를 조절하여 오디오 신호의 출력방향을 선택할 수 있도록 제어한다. Also, the
예를 들면, 리모콘 등으로 사운드 빔 변경 메뉴가 입력되면, 사운드 빔이 출력되는 방향 및 각도값을 OSD로 표시하여 선택할 수 있도록 한다. For example, when a sound beam changing menu is input by a remote controller or the like, the direction and angle value of the sound beam output are displayed by the OSD so that they can be selected.
이를 통해, 사용자는 청취 위치를 옮기더라도 최상의 입체 음향을 들을 수 있도록 오디오 신호의 출력 방향을 선택할 수 있게 된다. This allows the user to select the output direction of the audio signal so that he / she can hear the best stereo sound even if he / she moves the listening position.
여기서, 상기 선택된 그룹핑된 스피커 및 갯수, 오디오 신호를 출력하기 위한 스피커의 위치 및 theta 각도 등은 저장될 수 있다. Here, the selected grouped speakers and the number of the speakers, the position of the speaker for outputting the audio signal, the theta angle, and the like can be stored.
따라서, 본 발명은 다수개의 스피커 어레이로 구성되는 하나의 스피커만을 배치하여 가상 입체 음향을 구현함으로써, 다채널 음향 시스템에서 발생하는 설치 비용 및 다양한 위치에 여러개의 스피커를 배치해야 하는 공간상의 문제를 해결할 수 있는 효과가 있다. Therefore, the present invention solves a space problem in which a plurality of loudspeakers are arranged at various positions and installation costs generated in a multi-channel sound system by arranging only one speaker composed of a plurality of speaker arrays to realize a virtual stereo sound There is an effect that can be.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 가상 입체 음향 구현 방법을 나타내는 흐름도이다. 8 is a flowchart illustrating a method for implementing a virtual stereo sound according to an embodiment of the present invention.
도 8을 참조하면, 입력되는 오디오 신호에 대해 HRTF를 생성 및 사운드 빔을 생성한다(S710).Referring to FIG. 8, an HRTF is generated for an input audio signal and a sound beam is generated (S710).
예를 들면, HRTF 생성모듈(110)을 이용하여 입력되는 오디오 신호에 대해 전방 채널 및 후방 채널의 음상을 정위하고, 다시 전방 채널 및 후방 채널의 누화를 제거하여 입체음향을 생성한다.For example, the sound image of the front channel and the rear channel is positioned on the audio signal input using the
여기서, 상기 입력되는 오디오 신호가 다채널 오디오 소스의 대표적인 5.1채널이라고 한다면 입체음향 생성에 중요한 전방좌측(FL:Front Left)채널, 전방우측(FR:Front Right)채널, 후방좌측(RL:Rear Left)채널, 후방우측(RR:Rear Right)채널의 4개의 오디오 채널을 입력으로 하여 HRTF를 이용한 입체음향을 생성하여 전면 방향으로 출력하고, 상기 입력되는 4개의 오디오 채널은 사운드 빔으로 형성된 방향으로 출력하여 그 반사음이 사용자가 위치한 지점으로 출력되도록 한다. Here, if the input audio signal is a representative 5.1 channel of a multi-channel audio source, a front left (FL) channel, a front right channel (FR), a rear left channel (RL) ) Channel and a rear right channel (RR: Rear Right channel) as inputs, and outputs stereo sound using the HRTF to the front direction. The four input audio channels are output in the direction of the sound beam So that the reflections are output to the location where the user is located.
또한, 상기 4채널 오디오 신호에 한정되지 않고 2채널 또는 그 이상의 오디오 채널 입력에 대해서 HRTF를 이용한 입체음향 및 사운드 빔을 생성할 수 있다. In addition, the present invention is not limited to the four-channel audio signal, and it is possible to generate a stereo sound and a sound beam using HRTF for two or more audio channel inputs.
예를 들면, 2채널인 경우에는 HRTF을 이용하여 생성된 입체음향을 전면방향 및 사운드 빔을 통해 형성된 방향으로 출력한다. For example, in the case of two channels, the stereo sound generated using the HRTF is output in the front direction and the direction formed through the sound beam.
이후, 상기 HRTF 및 사운드 빔으로 생성된 오디오 신호를 출력하기 위한 스피커를 선택한다(S720).Thereafter, the HRTF and the speaker for outputting the audio signal generated by the sound beam are selected (S720).
예를 들면, 도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 가상 입체 음향의 진행 방향을 보여주는 도면이다. For example, FIG. 9 is a view showing a progress direction of a virtual stereo sound according to an embodiment of the present invention.
도9를 참조하면, HRTF 생성모듈(110)을 통해 생성된 입체 음향은 전면 방향으로 출력되고, 사운드 빔 생성모듈(120)을 통해 형성된 음향은 각각 SFL, SFR, SRL, SRR과 같이 사용자를 둘러싸고 있는 벽의 좌우 코너를 향하는 방향으로 그리고 사용자의 좌우측 벽 또는 반사면의 적절한 구역을 향하는 방향으로 출력되고, 그 반사음이 사용자가 위치한 지점으로 출력됨으로써 사용자는 마치 청취 지점에 위치한 스피커에서 투영되는 것과 흡사한 입체 음향을 들을 수 있게 된다. 9, stereophonics generated through the
또한, 사용자의 입력 명령에 따라 스피커의 갯수, 오디오 신호를 출력하기 위한 스피커 위치를 변경시켜 오디오 신호를 출력할 수 있다. In addition, an audio signal can be output by changing the number of speakers and the position of a speaker for outputting an audio signal according to a user's input command.
예를 들면, 리모콘 등으로 변경 메뉴 등이 입력되면 스피커 어레이의 일부분에 표시되는 디스플레이부 또는 스피커가 연결된 디스플레이 기기 등에 OSD를 디스플레이하여 그룹핑하기 위한 스피커 및 갯수, 오디오 신호를 출력하기 위한 스피커의 위치를 선택할 수 있도록 한다 For example, when a change menu is input through a remote controller or the like, a display unit displayed on a part of a speaker array or a display unit to which a speaker is connected is used to display and group the OSD and the number of speakers, Make choices
또한, 사용자의 입력 명령에 따라 사운드 빔을 형성하기 위한 지연시간 즉, theta 각도를 조절하여 오디오 신호의 출력방향을 변경할 수 있다.In addition, it is possible to change the output direction of the audio signal by adjusting the delay time, that is, theta angle, to form a sound beam according to a user's input command.
예를 들면, 리모콘 등으로 사운드 빔 변경 메뉴가 입력되면, 사운드 빔이 출력되는 방향 및 각도값을 OSD로 표시하여 선택할 수 있도록 한다. For example, when a sound beam changing menu is input by a remote controller or the like, the direction and angle value of the sound beam output are displayed by the OSD so that they can be selected.
이를 통해 사용자는 청취 위치를 옮기더라도 최상의 입체 음향을 들을 수 있도록 오디오 신호의 출력 방향을 선택할 수 있게 된다. This allows the user to select the output direction of the audio signal so that he / she can hear the best stereo sound even if he / she moves the listening position.
여기서, 상기 선택된 그룹핑된 스피커 및 갯수, 오디오 신호를 출력하기 위한 스피커의 위치 및 theta 각도 등은 저장될 수 있다. Here, the selected grouped speakers and the number of the speakers, the position of the speaker for outputting the audio signal, the theta angle, and the like can be stored.
이후, 상기 HRTF 및 사운드 빔으로 생성된 오디오 신호를 스피커로 출력한다(S730). 상기 스피커의 선택 단계를 거치지 않으면 디폴트로 저장된 스피커로 오디오 신호를 출력하거나, 사용자가 저장한 스피커로 오디오 신호를 출력할 수 있다.Thereafter, the HRTF and the audio signal generated by the sound beam are output to the speaker (S730). If the selection step of the speaker is not performed, an audio signal may be output to the speaker that is stored by default, or an audio signal may be output to the speaker that is stored by the user.
예를 들면, 다수개의 스피커 어레이에서 소정 갯수로 스피커를 그룹핑하여 HRTF로 생성된 입체음향을 출력하는 스피커 및 사운드 빔으로 형성된 오디오 신호를 출력하는 스피커로 구분하여 오디오 신호를 출력한다. For example, the speaker array is divided into a speaker for outputting a stereo sound generated by HRTF and a speaker for outputting an audio signal formed of a sound beam, and outputs an audio signal.
자세히 설명하면, 도 6b와 같이 다수개의 스피커 어레이에서 4개씩 그룹핑된 스피커 각각에 도 3에서 출력되는 RL,FL,FR,RR에 대한 오디오 신호를 매칭시켜 출력하거나, 그룹핑된 4개의 스피커 전체에 RL,FL,FR,RR에 대한 오디오 신호를 매칭시켜, 즉 그룹핑된 H1에 RL 오디오 신호가 출력되고, H2에는 FL, H3에는 FR, H4에는 RR에 대한 오디오 신호가 출력되도록 한다. More specifically, as shown in FIG. 6B, audio signals for RL, FL, FR, and RR outputted in FIG. 3 are outputted to each speaker grouped by four in a plurality of speaker arrays, or RL , FL, FR, and RR, that is, the RL audio signal is output to the grouped H1, the audio signal for FL, H3 for FR, and H4 for RR are output.
또한, 8개씩 스피커를 그룹핑하고, 그룹핑된 스피커에서 사운드 빔 형태로 SFL, SFR, SRL, SRR에 대한 오디오 신호가 출력되도록 제어한다.In addition, eight speakers are grouped, and audio signals for SFL, SFR, SRL, and SRR are output in the form of sound beams from the grouped speakers.
이와 같이, 본 발명은 다수개의 스피커 어레이로 구성되는 하나의 스피커를 이용하여 가상 입체 음향을 구현함으로써, 다채널 음향 시스템에서 발생하는 설치 비용과 다양한 위치에 여러개의 스피커를 배치해야하는 공간상의 문제를 해결할 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention realizes virtual stereophonic sound using one speaker composed of a plurality of speaker arrays, thereby solving the installation cost incurred in the multi-channel sound system and the space problem of arranging a plurality of speakers at various positions There is an effect that can be.
또한, 본 발명은 사용자가 청취 위치를 변경하여도 최적의 음향을 들을 수 있도록 오디오 신호의 진행방향을 조절할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has an effect that the direction of the audio signal can be adjusted so that the user can hear the optimal sound even if the user changes the listening position.
이상에서 본 발명에 대하여 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be understood that various modifications and applications not illustrated in the drawings are possible. For example, each component specifically shown in the embodiments of the present invention can be modified and implemented. It is to be understood that all changes and modifications that come within the meaning and range of equivalency of the claims are therefore intended to be embraced therein.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 가상 입체 음향 구현 장치를 나타내는 구성도. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a configuration diagram of a virtual stereophonic sounding device according to an embodiment of the present invention; Fig.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 가상 입체 음향 구현 장치의 상세한 구성도.2 is a detailed configuration diagram of a virtual stereophonic sounding apparatus according to an embodiment of the present invention;
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 HRTF 생성모듈을 나타내는 구성도.3 is a block diagram illustrating an HRTF generation module according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 HRTF 생성모듈을 통한 스피커 출력을 보여주는 도면. 4 is a diagram illustrating speaker output through an HRTF generation module according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 사운드 빔 생성모듈을 통한 스피커 출력을 보여주는 도면. 5 is a diagram illustrating a speaker output through a sound beam generating module according to an embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 다수개의 스피커를 이용한 사운드 빔 형성을 보여주는 도면. FIG. 6 illustrates sound beam formation using a plurality of speakers according to an embodiment of the present invention. FIG.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 다수개의 스피커 어레이로 구성되는 가상 입체 음향 구현 스피커를 보여주는 도면. FIG. 7 illustrates a virtual stereo sounding speaker constructed of a plurality of speaker arrays according to an embodiment of the present invention; FIG.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 가상 입체 음향 구현 방법을 나타내는 흐름도. 8 is a flow chart illustrating a method for implementing a virtual stereo sound according to an embodiment of the present invention.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 가상 입체 음향의 진행 방향을 보여주는 도면. 9 is a view showing the progress direction of virtual stereophonic sound according to the embodiment of the present invention.
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