KR101590046B1

KR101590046B1 - 바이노럴 비트를 이용한 뇌파 유도 오디오 장치 및 방법

Info

Publication number: KR101590046B1
Application number: KR1020150179732A
Authority: KR
Inventors: 박성기; 이상욱; 정인택; 권주몽
Original assignee: (주)디라직
Priority date: 2015-12-16
Filing date: 2015-12-16
Publication date: 2016-02-01
Also published as: US10029066B2; US20170173296A1; JP6362223B2; JP2017111414A

Abstract

본 발명에 따른, 바이노럴 비트를 이용한 뇌파 유도 오디오 장치는, 제1 오디오 음원신호를 입력받아, 그 주파수 대역 중 일부 주파수 대역을 소정의 주파수만큼 천이시킨 제2 오디오 음원신호를 발생시키는 주파수 천이부; 상기 주파수 천이부에 연결되어 상기 제1 오디오 음원신호 및 제2 오디오 음원신호에 대응한 제1 오디오 출력신호 및 제2 오디오 출력신호를 내보내는 오디오 출력부; 및 사용자의 조작 또는 미리 정해진 설정에 따라, 상기 일부 주파수 대역 또는 상기 소정의 주파수를 적어도 하나 가변하는 제어부를 포함한다.
상기한 바에 따르면, 본 발명은, 오디오 신호, 특히 음악 신호의 특정 주파수 대역에 바이노럴 비트를 적용하여 원하는 뇌파 상태를 유도함으로써, 음원의 왜곡을 의식하지 않고서도 음악 신호 또는 학습용 오디오 신호를 들으면서 거부감이나 단조로움 없이 원하는 뇌파 상태를 유도할 수 있는 효과가 있다.

Description

바이노럴 비트를 이용한 뇌파 유도 오디오 장치 및 방법 {Audio apparatus and method for inducing brain-wave using binaural beat}

본 발명은 바이노럴 비트를 이용한 뇌파 유도 오디오 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 오디오 신호, 특히 음악 신호의 특정 주파수 대역에 바이노럴 비트를 적용하여 원하는 뇌파 상태를 유도함으로써, 음원의 왜곡을 의식하지 않고서도 음악 신호 또는 학습용 오디오 신호를 들으면서 거부감이나 단조로움 없이 원하는 뇌파 상태를 유도할 수 있는, 바이노럴 비트를 이용한 뇌파 유도 오디오 장치 및 방법에 관한 것이다.

인간의 두뇌는 각 상태에 따라서 다른 주파수를 내는 것으로 알려져 있는데, 외부에서 지속적으로 소리나 빛 등으로 일정 주파수의 신호를 받게 되면 뇌파도 입력되는 주파수에 동조하는 효과를 갖게 된다. 일반적으로 사람의 뇌가 명상하고 있을 때에는 심신이 이완되고, 정신 집중을 하고 있을 때에는 뇌가 활성화 상태가 된다.

임상적인 실험에 의해 밝혀진 바에 따르면 인간의 뇌는 활동시, 수면시, 및 명상시에 각기 다른 주파수를 발생시킨다. 이러한 주파수를 통상 뇌파라 하며, 8㎐ ∼ 14㎐의 주파수 범위를 갖는 알파파(α), 15㎐ ∼ 24㎐의 주파수 범위를 갖는 베타파(β), 4㎐ ∼ 8㎐의 주파수 범위를 갖는 세타파(θ), 및 0.4㎐ ∼ 4㎐의 주파수 범위를 갖는 델타파(δ)가 알려져 있다.

알파파(α)는 인간이 명상을 하거나 심신의 상태가 편안할 때 주로 나타나고, 베타파(β)는 인간이 활동 중일 때 주로 나타나고, 세타파(θ)는 초학습 상태, 약간 졸린 상태, 높은 창의력 상태에서 주로 나타나며, 델타파(δ)는 인간이 깊은 수면상태이거나 혼수상태에 빠졌을 때 주로 나타나는 파형이다.

바이노럴 비트는 두 주파수의 차이를 이용해 두뇌에 원하는 뇌파를 유도하게 되는 원리이다. 예를 들면, 바이노럴 비트음이 만약 10Hz였다면, 이 10Hz의 주파수가 뇌를 공명시켜 알파파 상태의 뇌파(8Hz ~14Hz)를 유도하게 되는 것을 이용한 것이다.

종래기술로서, 이러한 뇌파를 유도하는 음원을 발생시키기 위한 장치들이 개발되어 왔으나, 200Hz~1KHz 중저역대의 주파수로 제작된 음원이 사용되어 발생하는 "뚜"음에 대한 거부감을 보이는 문제가 있었다.

이를 해결하기 위하여 또 다른 종래기술로 임의의 오디오 신호를 바이노럴 주파수 만큼 주파수를 천이시켜 오디오 신호를 재생하는 기술(특허문헌1 참조)이 개발되었으나, 종래기술은 오디오 신호의 모든 주파수 대역을 천이시키기 때문에 낮은 주파수에서 주파수가 천이됨을 사용자가 인식하게 되어 변형된 음질을 청취하게 되는 문제점이 있었다. 또한, 종래기술에는 사용자의 현재 뇌파 상태를 고려하지 않고 뇌파를 유도함으로써, 뇌파를 효율적으로 유도하는 데에 한계가 있었다.

특허문헌1 : 공개특허공보 제10-2008-0001573호 (2008.01.03.)

따라서 본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 오디오 신호, 특히 음악 신호의 특정 주파수 대역에 바이노럴 비트를 적용하여 원하는 뇌파 상태를 유도함으로써, 음원의 왜곡을 의식하지 않고서도 음악 신호 또는 학습용 오디오 신호를 들으면서 거부감이나 단조로움 없이 원하는 뇌파 상태를 유도할 수 있는, 바이노럴 비트를 이용한 뇌파 유도 오디오 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은, 목표로 하는 뇌파를 유도하는 데에 있어서, 사용자의 현재 뇌파 상태를 고려하고 뇌파 상태를 단계적으로 유도함으로써, 목표로 하는 뇌파를 자연스럽고 효율적으로 유도하는, 바이노럴 비트를 이용한 뇌파 유도 오디오 장치 및 방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른, 바이노럴 비트를 이용한 뇌파 유도 오디오 장치는, 제1 오디오 음원신호를 입력받아, 그 주파수 대역 중 일부 주파수 대역을 소정의 주파수만큼 천이시킨 제2 오디오 음원신호를 발생시키는 주파수 천이부;상기 주파수 천이부에 연결되어 상기 제1 오디오 음원신호 및 제2 오디오 음원신호에 대응한 제1 오디오 출력신호 및 제2 오디오 출력신호를 내보내는 오디오 출력부; 및 사용자의 조작 또는 미리 정해진 설정에 따라, 상기 일부 주파수 대역 또는 상기 소정의 주파수를 적어도 하나 가변하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른, 바이노럴 비트를 이용한 뇌파 유도 오디오 장치는, 외부에서 입력되는 오디오 신호, 또는 상기 뇌파 유도 오디오 장치에 저장된 오디오 데이터로부터 모노 음원으로 상기 제1 오디오 음원신호를 생성하는 모노 변환부를 포함하되, 상기 모노 음원은, 상기 오디오 신호 또는 오디오 데이터의 스테레오 성분 중에서 선택된 어느 한 측의 음원이거나, 상기 스테레오 성분을 혼합하여 생성되는 음원인 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에 따른, 바이노럴 비트를 이용한 뇌파 유도 오디오 장치는, 상기 외부에서 입력되는 오디오 신호를 디지털 코드로 변환하는 아날로그-디지털 변환기를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에 따른, 바이노럴 비트를 이용한 뇌파 유도 오디오 장치는, 상기 일부 주파수 대역은, 500~6000Hz의 주파수 대역에서 선택되고, 상기 소정의 주파수는, 유도하고자 하는 뇌파로서, 알파파, 베타파, 세타파 또는 델타파의 주파수 범위 중 어느 하나의 주파수 범위 내의 주파수인 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에 따른, 바이노럴 비트를 이용한 뇌파 유도 오디오 장치는, 상기 제어부는, 사용자의 설정에 따라, 유도하고자 하는 뇌파를 설정하고, 목표로 하는 상기 뇌파가 유도되도록 뇌파유도 순서를 결정하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에 따른, 바이노럴 비트를 이용한 뇌파 유도 오디오 장치는, 사용자의 머리에 부착되어 뇌파 상태를 감지하는 뇌파 센서; 및 사용자의 심장 박동수를 감지하는 심박 센서를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 뇌파 상태에 따라, 순차적으로 뇌파가 유도되도록 진행순서를 설정하고, 상기 심장 박동수에 따라, 상기 제1 및 제2 오디오 음원신호의 재생속도를 가변하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에 따른, 바이노럴 비트를 이용한 뇌파 유도 오디오 장치는, 상기 제어부는, 상기 뇌파 센서에서 감지한 사용자의 현재 뇌파 상태에서 목표로 하는 뇌파 상태로의 유도 순서가, 뇌파의 주파수가 높은 상태에서 낮은 상태로 또는 낮은 상태에서 높은 상태로 순차적으로 유도되도록 상기 주파수 천이부를 제어하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에 따른, 바이노럴 비트를 이용한 뇌파 유도 오디오 장치는, 상기 제1 및 제2 오디오 출력신호를 음향으로 변환하여 출력하는 헤드폰을 더 포함하고, 상기 헤드폰의 일측으로는 상기 제1 오디오 출력신호에 대응하는 음향이 출력되고, 상기 헤드폰의 타측으로는 상기 제2 오디오 출력신호에 대응하는 음향이 출력되는 것이 바람직하다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른, 바이노럴 비트를 이용한 뇌파 유도 방법은, 제1 오디오 음원신호를 입력받아, 그 주파수 대역 중 일부 주파수 대역을 소정의 주파수만큼 천이시킨 제2 오디오 음원신호를 발생시키는 주파수 천이단계; 상기 제1 오디오 음원신호 및 제2 오디오 음원신호에 대응한 제1 오디오 출력신호 및 제2 오디오 출력신호를 출력하는 오디오 출력단계; 및 사용자의 조작 또는 미리 정해진 설정에 따라, 상기 일부 주파수 대역 또는 상기 소정의 주파수를 적어도 하나 가변하는 제어단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른, 바이노럴 비트를 이용한 뇌파 유도 방법은, 외부에서 입력되는 오디오 신호, 또는 음원 저장부에 저장된 오디오 데이터로부터 모노 음원으로 상기 제1 오디오 음원신호를 생성하는 모노 음원 변환단계를 포함하되, 상기 모노 음원은, 상기 오디오 신호 또는 오디오 데이터의 스테레오 성분 중 어느 한 측에서 선택되거나, 상기 스테레오 성분을 혼합하여 생성되는 음원인 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에 따른, 바이노럴 비트를 이용한 뇌파 유도 방법은, 상기 일부 주파수 대역은, 500~6000Hz의 주파수 대역에서 선택되고, 상기 소정의 주파수는, 유도하고자 하는 뇌파로서, 알파파, 베타파, 세타파 또는 델타파의 주파수 범위 중 어느 하나의 주파수 범위 내의 주파수인 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에 따른, 바이노럴 비트를 이용한 뇌파 유도 방법은, 상기 제어단계는, 사용자의 설정에 따라, 유도하고자 하는 뇌파를 설정하고, 목표로 하는 상기 뇌파가 유도되도록 뇌파유도 순서를 결정하는 사용자 설정단계를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에 따른, 바이노럴 비트를 이용한 뇌파 유도 방법은, 사용자의 뇌파 상태를 감지하는 뇌파 감지단계; 및 사용자의 심장 박동수를 감지하는 심박수 감지단계를 더 포함하고, 상기 제어단계는, 상기 뇌파 상태에 따라, 순차적으로 뇌파가 유도되도록 진행순서를 설정하는 단계; 및 상기 심장 박동수에 따라, 상기 제1 및 제2 오디오 음원신호의 재생속도를 가변하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에 따른, 바이노럴 비트를 이용한 뇌파 유도 방법은, 상기 제어단계는, 상기 뇌파 감지단계에서 감지한 사용자의 현재 뇌파 상태에서 목표로 하는 뇌파 상태로의 유도 순서가, 뇌파의 주파수가 높은 상태에서 낮은 상태로 또는 낮은 상태에서 높은 상태로 순차적으로 유도되도록 상기 주파수 천이단계를 제어하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 바이노럴 비트를 이용한 뇌파 유도 오디오 장치 및 방법은, 음악 신호의 특정 주파수 대역에 바이노럴 비트를 적용하여 원하는 뇌파 상태를 유도하여, 음원의 왜곡을 의식하지 않고서도 음악 신호 또는 학습용 오디오 신호를 들으면서 거부감이나 단조로움 없이 원하는 뇌파 상태를 유도할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 바이노럴 비트를 이용한 뇌파 유도 오디오 장치 및 방법은, 목표로 하는 뇌파를 유도하는 데에 있어서, 사용자의 현재 뇌파 상태를 고려하고 뇌파 상태를 단계적으로 유도함으로써, 목표로 하는 뇌파를 자연스럽고 효율적으로 유도하는 효과가 있다.

도 1은 종래기술에 따른 뇌파 유도 장치의 블록도.
도 2는 종래기술의 뇌파 유도 장치에 의한 주파수 스펙트럼도.
도 3은 본 발명에 따른, 바이노럴 비트를 이용한 뇌파 유도 오디오 장치의 블록도.
도 4는 본 발명에 따른 주파수 천이부의 상세 블록도.
도 5(a) 및 도 5(b)는 본 발명의 뇌파 유도 오디오 장치에 의한 주파수 천이 개념도.
도 6은 본 발명에 따른, 바이노럴 비트를 이용한 뇌파 유도 방법의 동작 순서도.
도 7은 본 발명에 따른, 뇌파 유도의 진행 단계를 예시한 순서도.

본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 이하의 상세한 설명은 예시적인 것에 지나지 않으며, 본 발명의 바람직한 실시예를 도시한 것에 불과하다.

도 3은 본 발명에 따른, 바이노럴 비트를 이용한 뇌파 유도 오디오 장치의 블록도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 뇌파 유도 오디오 장치는, 제1 오디오 음원신호(711)를 입력받아, 그 주파수 대역 중 일부 주파수 대역을 소정의 주파수만큼 천이시킨 제2 오디오 음원신호(712)를 발생시키는 주파수 천이부(110)와, 상기 주파수 천이부(110)에 연결되어 상기 제1 오디오 음원신호(711) 및 제2 오디오 음원신호(712)에 대응한 제1 오디오 출력신호(721) 및 제2 오디오 출력신호(722)를 내보내는 오디오 출력부(300)와, 사용자의 조작 또는 미리 정해진 설정에 따라, 상기 일부 주파수 대역 또는 상기 소정의 주파수를 적어도 하나 가변하는 제어부(200)를 포함한다.

제1 오디오 음원신호(711)는 외부 음원(710) 또는 음원 저장부(740)에 저장된 음원 데이터 중에서 음원 선택부(750)를 통해 선택된 신호로부터 얻어질 수 있고, 제1 오디오 음원신호(711)가 아날로그 형태의 외부 음원(710)으로부터 얻어지는 경우에는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환해주는 아날로그-디지털 변환기(ADC, 730)를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 외부 음원(710) 또는 음원 저장부(740)에 저장된 음원 데이터가 스테레오 신호인 경우에, 이로부터 모노 음원을 추출하여 주파수 천이부(110)에 입력되는 제1 오디오 음원신호(711)로 하는 모노 변환부(120)를 더 포함할 수도 있다.

또한, 본 발명에 따른 뇌파 유도 오디오 장치는, 사용자의 머리에 부착되어 사용자의 뇌파 상태를 감지하는 뇌파 센서(400), 및 사용자의 심장 박동수를 감지하는 심박 센서(500)를 더 포함하여, 사용자의 현재 뇌파 상태나 심장 박동수에 따라 뇌파 유도 단계나 그 유도 순서를 결정할 수 있다.

주파수 천이부(110)는, 입력되는 제1 오디오 음원신호(711)의 주파수 대역 중 일부 주파수 대역을 소정의 주파수만큼 천이시킨 제2 오디오 음원신호(712)를 발생시키는 구성요소로서, 일반적인 디지털 신호 프로세서(Digital Signal Processor, DSP)를 이용하여 구현될 수 있다. 여기에서 중요한 점은 유도하고자 하는 목표 뇌파의 주파수를 고려하여, 천이시키고자 하는 주파수 대역과 주파수량을 제어부(200)가 주파수 천이부(110)에 설정하고, 주파수 천이부(110)는 제1 오디오 음원신호(711)에 대하여 상기 주파수 대역에 속하는 주파수 성분을 상기 주파수량 만큼 천이시켜 제2 오디오 음원신호(712)로 출력한다는 점이다.

인간의 청각은 500~6000Hz에서 주파수 변화의 변별 한계가 0.3%로 알려져 있다. 다시 말하면, 500~6000Hz 사이의 주파수 범위에서 인간의 청각 능력은 1.5~18Hz의 주파수 변화를 변별할 수 있고, 바이노럴 비트를 이용하여 주파수를 천이시키는 경우에 상기 주파수 대역에서 0.3% 이상의 주파수를 천이시키면 인간의 음질의 변화를 인식하게 된다.

따라서 천이시키고자 하는 주파수 대역과 주파수량은 유도하고자 하는 뇌파의 주파수와 연관되어 있다. 예를 들어 알파파(8~14Hz)를 유도하고 하는 경우, 바이노럴 비트를 이용하기 위하여 천이시키는 주파수량은 8~14Hz 범위 내의 주파수로 설정한다. 또한, 주파수 천이에 의해서도 사용자가 음원의 음질의 변화를 인식하지 못하게 하기 위하여 천이시키는 주파수 대역의 하한은 8~14/0.3%, 즉 2667~4667Hz 범위 내의 값으로 설정하는 것이 바람직하다.

표 1에는 유도하고자 하는 목표 뇌파와 그에 따라 바람직한 천이 주파수량 및 천이 주파수 대역의 하한이 제시되어 있다.

유도하고자 하는 목표 뇌파 상태		주파수량	천이 주파수 대역의 하한
뇌파 상태	주파수	주파수량	천이 주파수 대역의 하한
델타파	0.4~4Hz	0.4~4Hz	133~1333Hz
세타파	4~8Hz	4~8Hz	1333~2667Hz
알파파	8~14Hz	8~14Hz	2667~4667Hz
베타파	15~24Hz	15~24Hz	5000~8000Hz

유도하고자 하는 목표 뇌파를 사용자가 설정하는 경우에, 목표 뇌파를 유도하기 위하여 제어부(200)는 제1 오디오 음원신호(711)의 주파수 성부 중 천이할 주파수 대역 및 천이할 주파수량을 표 1에 기재된 값을 참조하여 설정하고, 이에 따라 주파수 천이부(110)는 제1 오디오 음원신호(711)를 주파수 천이시켜 제2 오디오 음원신호(712)를 생성한다. 이 때 천이할 주파수 대역의 하한은 표 1에 기재된 범위 또는 그 이상의 값으로 설정하는 것이 바람직하고, 천이할 주파수 대역을 500~6000Hz 사이의 대역으로 설정하고 그에 따라 주파수량을 설정할 수도 있다.

도 5(a) 및 도 5(b)는 본 발명에 따른 뇌파 유도 오디오 장치를 이용하여 오디오 신호의 주파수 성분 중 일부 대역이 천이되는 되는 개념을 설명하기 위한 개념도이다. 도 5(a)에는 주파수가 천이되기 전의 제1 오디오 음원신호(711)에 대한 주파수 성분이 도시되어 있고, 도 5(b)에는 본 발명의 뇌파 유도 오디오 장치를 이용하여 제1 오디오 음원신호(711)의 일부 주파수 대역이 주파수 천이된 후의 제2 오디오 음원신호(712)에 대한 주파수 성분이 도시되어 있다.

알파파를 유도하기 위하여 천이할 주파수량을 10Hz로 선택하고 천이할 주파수 대역을 500~2000Hz로 설정하는 경우에, 제1 오디오 음원신호(711)의 상기 500~2000Hz 사이의 주파수 대역은 주파수 천이부(110)에 의하여 도 5(b)에 도시된 바와 같이, 10Hz 만큼 천이되어 510~2010Hz로 이동한다. 여기에서는 천이할 주파수 대역을 500~2000Hz로 가정하였으나, 표 1을 참조하면, 알파파를 유도하기 위하여 천이할 주파수를 10Hz로 선택한 경우에, 천이할 주파수 대역의 하한을 3333Hz(??10Hz/0.3%)으로 설정하고 그 이상의 대역에 대하여 주파수 천이를 실행할 수 있다.

주파수 천이부(110)의 기능에 따른 상세 블록도는 도 4에 도시되어 있다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 주파수 천이부(110)는, 입력되는 제1 오디오 음원신호(711)를 퓨리에 변환하여 그의 주파수 성분을 구하는 퓨리에 변환부(111)와, 퓨리에 변환부(111)에서 구해진 주파수 성분 중에서 특정 주파수 대역을 추출하는 주파수 추출부(112)와, 상기 특정 주파수 대역에 속하는 주파수 성분들을 기 설정된 주파수량 만큼 천이시키는 주파수 변환부(113)와, 주파수 추출부(112)에서 제1 오디오 음원신호(711)의 특정 주파수 대역을 제거한 주파수 성분과 주파수 변환부(113)에서 주파수 천이된 주파수 대역을 더하여 제2 오디오 음원신호(712)로 출력하는 혼합부(114)를 포함한다. 상술한 바와 같이, 주파수 천이부(110)는 DSP를 이용하여 구현할 수도 있고, 도 4에 도시된 것은 주파수 천이부(110)의 기능상 바람직한 실시예의 한 예에 불과한바, 주파수 천이의 기능을 구현하기 위하여 통상의 기술자는 주파수 천이부(110)를 다양한 형태로 변형이 가능할 것이다.

오디오 출력부(300)는, 주파수 천이부(110)에 연결되어 상기 제1 오디오 음원신호(711) 및 제2 오디오 음원신호(712)에 대응한 제1 오디오 출력신호(721) 및 제2 오디오 출력신호(722)를 내보내는 구성으로서, 오디오 출력부(300)에 연결되는 헤드폰이나 이어폰을 구동하기 위한 오디오 증폭단으로 구현될 수 있다. 오디오 출력부(300)는 이 기술분야에서 공지된 다양한 형태로 구현이 가능하다.

모노 변환부(120)는, 외부에서 입력되는 오디오 신호, 또는 본 발명의 뇌파 유도 오디오 장치의 음원 저장부(740)에 저장된 오디오 데이터 중에서 선택된 오디오 신호로부터 모노 음원을 생성하는 구성이다. 모노 음원은, 스테레오로 구성된 오디오 성분의 좌측 또는 우측 성분에서 선택된 어느 한 측의 음원 성분이거나, 스테레오 성분을 혼합하여 하나의 모노 음원으로 생성할 수도 있다. 모노 변환부(120)에서 생성된 상기 모노 음원은 제1 오디오 음원신호(711)로서 주파수 천이부(110)에 입력된다. 또한, 상기 모노 변환부(120)는 주파수 천이부(110)와 별도로 구성되거나, DSP로 구현된 주파수 천이부(110)의 내부에 포함되어 구현될 수도 있다.

ADC(730)는, 외부 음원(710)이 아날로그 신호인 경우에 이를 디지털 신호로 변환해주는 역할을 한다. 상술한 바와 같이, 주파수 천이부(110)는 DSP를 이용하여 구현할 수 있는바, 주파수 천이부(110)에 입력되는 제1 오디오 음원신호(711)는 디지털 신호이어야 한다. 따라서 음원 저장부(740)에 디지털 형태로 저장된 경우와 달리, 외부에서 아날로그 신호로 입력되는 외부 음원(710)은 주파수 천이부(110)에 입력되기 전에 이를 디지털 신호로 변환해주는 ADC(730)가 요구된다.

본 발명에 따른 뇌파 유도 오디오 장치는, 사용자의 뇌파 상태를 감지하는 뇌파 센서(400), 및 사용자의 심장 박동수를 감지하는 심박 센서(500)를 더 포함할 수 있다. 뇌파 센서(400)는 사용자의 머리 부위에 접촉할 수 있도록 헤어 밴드 형태로 구현하거나, 헤드폰에 별도의 구성으로서 포함할 수 있다. 심박 센서(500) 또한, 사용자의 심장 박동수를 체크할 수 있도록 사용자의 손목 부위에 부착할 수 있도록 손목 밴드로 구현하거나, 가슴 부위에 부착하는 통상적인 전극 형태로 구현할 수도 있다. 뇌파 센서(400) 및 심박 센서(500)는 사용자의 현재 뇌파 상태나 심장 박동수에 따라 제어부(200)가 뇌파 유도 순서 및 재생되는 오디오의 속도를 결정할 수 있도록 사용자의 현재 뇌파 상태 및 심장 박동수에 대한 정보를 제어부(200)에 제공한다.

뇌파 센서에 의하여 감지된 사용자의 현재 뇌파 상태에서 사용자가 설정한 목표 뇌파 상태로 유도하는 단계는, 뇌파의 주파수를 순차적으로 높이거나(델타파-세타파-알파파-베타파) 낮추는 단계(베타파-알파파-세타파-델타파)로 진행하는 것이 바람직하다. 또는 주파수 기준으로 유도하는 뇌파 주파수를 30-25-20-15-10-5Hz처럼 순차적으로 낮추거나, 이와 반대의 순서로 높일 수도 있다. 이러한 유도에 의하여, 현재의 뇌파 상태에서 목표 뇌파 상태로 자연스럽게 이행될 수 있다.

예를 들어, 현재 사용자의 뇌파 상태가 베타파(일상 생활 상태)인 상태에서 사용자가 델타파 상태(수면 상태)의 뇌파를 유도하고자 한다면, 제어부(200)는 바로 델타파 상태를 유도하도록 주파수 천이부(110)를 제어하는 것이 아니라 베타파-알파파(안정 상태)-세타파(졸림 상태)를 거쳐서 델타파 상태가 유도되도록 주파수 천이부(110)를 제어하는 것이 바람직하다. 이와 반대로, 현재 사용자의 뇌파 상태가 세타파인 상태에서 베타파 상태의 뇌파를 유도하고자 한다면, 제어부(200)는 세타파-알파파를 거쳐서 베타파 상태가 유도되도록 주파수 천이부(110)를 제어하는 것이 바람직하다. 또한, 사용자가 안정되어 현재 심장 박동수가 느려지는 경우, 오디오를 느리게 재생하여 사용자의 뇌파 상태를 델타파 상태로 유도하는 데에 도움을 줄 수도 있다.

제어부(200)는, 사용자의 조작 또는 미리 정해진 설정에 따라, 제1 오디오 음원신호(711)에서 천이할 주파수 대역 및 천이할 소정의 주파수량을 설정하거나 가변하도록 주파수 천이부(110)를 제어한다. 또한 상술한 바와 같이, 제어부(200)는 뇌파 센서(400) 및 심박 센서(500)에서 감지된 사용자의 현재 뇌파 상태 및 심장 박동수에 대한 정보에 기초하여, 사용자가 원하는 뇌파 상태에 도달하기 위하여 뇌파의 유도 순서를 제어하거나, 제1 및 제2 오디오 음원신호(712)의 재생속도를 제어한다.

본 발명에 따른 뇌파 유도 오디오 장치는, 주파수 천이부(110)에 입력되는 제1 오디오 음원신호(711)의 소스로서, 외부 음원(710) 또는 음원 저장부(740)에 저장된 음원 데이터 중 하나를 선택할 수 있는 음원 선택부(750)를 더 포함할 수 있다. 음원 선택부(750)에 의하여 선택된 음원신호는 모노 변환부(120)를 거쳐서 주파수 천이부(110)에 제1 오디오 음원신호(711)로서 입력된다.

또한, 본 발명에 따른 뇌파 유도 오디오 장치는, 사용자의 조작 명령을 입력받거나, 뇌파 유도 오디오 장치의 동작 상태를 디스플레이하기 위한 사용자 인터페이스(600)를 포함한다. 이는 통상적인 키패드 및 디스플레이 수단을 포함하여 구현될 수 있는바, 이하에서는 자세한 설명은 생략한다.

도 6에는 본 발명에 따른 뇌파 유도 오디오 장치를 이용한 뇌파 유도 방법이 도시되어 있다.

도 6의 순서도에 따르면, 본 발명에 따른, 바이노럴 비트를 이용한 뇌파 유도 방법은, 사용자의 조작 또는 미리 정해진 설정에 따라, 천이할 주파수 대역 또는 상기 소정의 주파수를 적어도 하나 가변하는 제어단계(S100)와, 제1 오디오 음원신호(711)를 입력받아, 그 주파수 대역 중 상기 주파수 대역을 상기 주파수량 만큼 천이시킨 제2 오디오 음원신호(712)를 발생시키는 주파수 천이단계(S400)와, 상기 제1 오디오 음원신호(711) 및 제2 오디오 음원신호(712)에 대응한 제1 오디오 출력신호(721) 및 제2 오디오 출력신호(722)를 출력하는 오디오 출력단계(S500)를 포함한다.

제어단계(S100)는, 사용자의 설정에 따라, 유도하고자 하는 뇌파를 설정하고, 목표로 하는 상기 뇌파가 유도되도록 천이할 주파수량 및/또는 천이할 주파수 대역을 설정하는 단계(S120)를 포함한다. 또한, 본 발명에 따른 뇌파 유도 방법이 사용자의 뇌파 상태 및 심장 박동수를 감지하는 감지단계(S200)를 더 포함하는 경우에, 상기 제어단계(S100)는, 사용자의 뇌파 상태에 따라, 순차적으로 뇌파가 유도되도록 진행순서를 설정하거나, 상기 심장 박동수에 따라 제1 및 제2 오디오 음원신호(712)의 재생속도를 가변하는 단계(S130)를 포함할 수 있다. 이에 대한 작용효과는 앞에서 상술하였으므로 이하에서는 그 기재를 생략하기로 한다.

본 발명에 따른 뇌파 유도 방법은, 외부에서 입력되는 오디오 신호, 또는 음원 저장부(740)에 저장된 오디오 데이터로부터 모노 음원으로 제1 오디오 음원신호(711)를 생성하는 모노 음원 변환단계(S300)를 더 포함할 수 있다. 모노 음원은, 오디오 신호 또는 오디오 데이터의 스테레오 성분의 좌측 또는 우측 중 어느 한 측을 선택하여 생성될 수 있고, 상기 스테레오 성분을 혼합하여 생성될 수도 있다. 모노 음원 변환단계에서 생성된 상기 모노 음원은 주파수 천이단계(S400)에서 주파수 천이된다.

또한, 본 발명에 따른 뇌파 유도 방법은, 현재 사용자의 뇌파 상태가 목표로 하는 뇌파 상태로 도달하였는지 판단하는 단계(S600)를 더 포함할 수 있다. 사용자의 뇌파 상태가 아직 목표 뇌파 상태에 도달하지 못한 경우에, 적절한 뇌파 유도 순서 및 재생 속도에 따라 오디오 재생은 계속된다. 사용자의 뇌파 상태가 원하는 상태로 유도된 것으로 감지되면, 본 발명의 뇌파 유도 오디오 장치는 주파수 천이에 의한 오디오 재생을 중단하고 작동을 종료한다.

도 7에는 본 발명에 따른 뇌파 유도 오디오 장치를 이용하여 뇌파 유도를 진행하는 과정이 예시되어 있다.

현재 뇌파 및 심박수 감지단계(S200)에서 사용자의 현재 뇌파 상태가 베타파 상태(일상 생활 상태)로 감지되고, 목표 뇌파 설정단계(S110)에서 사용자가 델타파 상태(수면 상태)의 뇌파를 유도하고자 설정하였다면, 제어단계(S100)는 바로 델타파 상태를 유도하도록 주파수 천이단계(S400)를 제어하는 것이 아니라 도 7에 보인 바와 같이, 알파파(안정 상태)-세타파(졸림 상태)를 거쳐서 델타파 상태가 유도되도록 주파수 천이단계(S400)를 제어하는 것이 바람직하다.

본 발명은 발명의 설명 및 도면에서 바람직한 실시예를 기초로 설명되고 도시되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

110: 주파수 천이부 111: 퓨리에 변환부
112: 주파수 추출부 113: 주파수 변환부
114: 혼합부 120: 모노 변환부
200: 제어부 300: 오디오 출력부
400: 뇌파 센서 500: 심박 센서
600: 사용자 인터페이스 710: 외부 음원
711: 제1 오디오 음원신호 712: 제2 오디오 음원신호
721: 제1 오디오 출력신호 722: 제2 오디오 출력신호
730: ADC 740: 음원 저장부
750: 음원 선택부 S100: 제어단계
S400: 주파수 천이단계 S500: 오디오 출력단계

Claims

제1 오디오 음원신호를 입력받아, 그 주파수 대역 중 일부 주파수 대역을 소정의 주파수만큼 천이시킨 제2 오디오 음원신호를 발생시키는 주파수 천이부;
상기 주파수 천이부에 연결되어 상기 제1 오디오 음원신호 및 제2 오디오 음원신호에 대응한 제1 오디오 출력신호 및 제2 오디오 출력신호를 내보내는 오디오 출력부; 및
사용자의 조작 또는 미리 정해진 설정에 따라, 상기 일부 주파수 대역 또는 상기 소정의 주파수를 적어도 하나 가변하는 제어부를 포함하는, 바이노럴 비트를 이용한 뇌파 유도 오디오 장치.
제1항에 있어서,
외부에서 입력되는 오디오 신호, 또는 상기 뇌파 유도 오디오 장치에 저장된 오디오 데이터로부터 모노 음원으로 상기 제1 오디오 음원신호를 생성하는 모노 변환부를 포함하되,
상기 모노 음원은, 상기 오디오 신호 또는 오디오 데이터의 스테레오 성분 중에서 선택된 어느 한 측의 음원이거나, 상기 스테레오 성분을 혼합하여 생성되는 음원인, 바이노럴 비트를 이용한 뇌파 유도 오디오 장치.
제2항에 있어서,
상기 외부에서 입력되는 오디오 신호를 디지털 코드로 변환하는 아날로그-디지털 변환기를 더 포함하는, 바이노럴 비트를 이용한 뇌파 유도 오디오 장치.
제1항에 있어서,
상기 일부 주파수 대역은, 500~6000Hz의 주파수 대역에서 선택되고,
상기 소정의 주파수는, 유도하고자 하는 뇌파로서, 알파파, 베타파, 세타파 또는 델타파의 주파수 범위 중 어느 하나의 주파수 범위 내의 주파수인, 바이노럴 비트를 이용한 뇌파 유도 오디오 장치.
제4항에 있어서,
상기 제어부는, 사용자의 설정에 따라, 유도하고자 하는 뇌파를 설정하고, 목표로 하는 상기 뇌파가 유도되도록 뇌파유도 순서를 결정하는, 바이노럴 비트를 이용한 뇌파 유도 오디오 장치.
제5항에 있어서,
사용자의 머리에 부착되어 현재 뇌파 상태를 감지하는 뇌파 센서; 및
사용자의 심장 박동수를 감지하는 심박 센서를 더 포함하고,
상기 제어부는, 상기 뇌파 상태에 따라, 순차적으로 뇌파가 유도되도록 진행순서를 설정하고, 상기 심장 박동수에 따라, 상기 제1 및 제2 오디오 음원신호의 재생속도를 가변하는, 바이노럴 비트를 이용한 뇌파 유도 오디오 장치.
제6항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 뇌파 센서에서 감지한 사용자의 현재 뇌파 상태에서 목표로 하는 뇌파 상태로의 유도 순서가, 뇌파의 주파수가 높은 상태에서 낮은 상태로 또는 낮은 상태에서 높은 상태로 순차적으로 유도되도록 상기 주파수 천이부를 제어하는, 바이노럴 비트를 이용한 뇌파 유도 오디오 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 및 제2 오디오 출력신호를 음향으로 변환하여 출력하는 헤드폰을 더 포함하고,
상기 헤드폰의 일측으로는 상기 제1 오디오 출력신호에 대응하는 음향이 출력되고, 상기 헤드폰의 타측으로는 상기 제2 오디오 출력신호에 대응하는 음향이 출력되는, 바이노럴 비트를 이용한 뇌파 유도 오디오 장치.
제1 오디오 음원신호를 입력받아, 그 주파수 대역 중 일부 주파수 대역을 소정의 주파수만큼 천이시킨 제2 오디오 음원신호를 발생시키는 주파수 천이단계;
상기 제1 오디오 음원신호 및 제2 오디오 음원신호에 대응한 제1 오디오 출력신호 및 제2 오디오 출력신호를 출력하는 오디오 출력단계; 및
사용자의 조작 또는 미리 정해진 설정에 따라, 상기 일부 주파수 대역 또는 상기 소정의 주파수를 적어도 하나 가변하는 제어단계를 포함하는, 바이노럴 비트를 이용한 뇌파 유도 방법.
제9항에 있어서,
외부에서 입력되는 오디오 신호, 또는 음원 저장부에 저장된 오디오 데이터로부터 모노 음원으로 상기 제1 오디오 음원신호를 생성하는 모노 음원 변환단계를 포함하되,
상기 모노 음원은, 상기 오디오 신호 또는 오디오 데이터의 스테레오 성분 중 어느 한 측에서 선택되거나, 상기 스테레오 성분을 혼합하여 생성되는 음원인, 바이노럴 비트를 이용한 뇌파 유도 방법.
제9항에 있어서,
상기 일부 주파수 대역은, 500~6000Hz의 주파수 대역에서 선택되고,
상기 소정의 주파수는, 유도하고자 하는 뇌파로서, 알파파, 베타파, 세타파 또는 델타파의 주파수 범위 중 어느 하나의 주파수 범위 내의 주파수인, 바이노럴 비트를 이용한 뇌파 유도 방법.
제11항에 있어서,
상기 제어단계는, 사용자의 설정에 따라, 유도하고자 하는 뇌파를 설정하고, 목표로 하는 상기 뇌파가 유도되도록 뇌파유도 순서를 결정하는 사용자 설정단계를 포함하는, 바이노럴 비트를 이용한 뇌파 유도 방법.
제12항에 있어서,
사용자의 뇌파 상태를 감지하는 뇌파 감지단계; 및
사용자의 심장 박동수를 감지하는 심박수 감지단계를 더 포함하고,
상기 제어단계는,
상기 뇌파 상태에 따라, 순차적으로 뇌파가 유도되도록 진행순서를 설정하는 단계; 및
상기 심장 박동수에 따라, 상기 제1 및 제2 오디오 음원신호의 재생속도를 가변하는 단계를 포함하는, 바이노럴 비트를 이용한 뇌파 유도 방법.
제13항에 있어서,
상기 제어단계는, 상기 뇌파 감지단계에서 감지한 사용자의 현재 뇌파 상태에서 목표로 하는 뇌파 상태로의 유도 순서가, 뇌파의 주파수가 높은 상태에서 낮은 상태로 또는 낮은 상태에서 높은 상태로 순차적으로 유도되도록 상기 주파수 천이단계를 제어하는, 바이노럴 비트를 이용한 뇌파 유도 방법.