KR101684141B1

KR101684141B1 - 패널 표면에 가상 스피커를 형성하는 음향 방사 장치 및 방법

Info

Publication number: KR101684141B1
Application number: KR1020150096430A
Authority: KR
Inventors: 이정권; 우정한
Original assignee: 한국과학기술원
Priority date: 2015-07-07
Filing date: 2015-07-07
Publication date: 2016-12-08

Abstract

패널 표면에 가상 스피커를 형성하는 음향 방사 장치 및 방법이 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 음향 방사 장치는, 패널에서 가진기들을 개별적으로 진동시켜, 패널 표면에 가상 스피커를 생성한다. 이에 의해, 기존의 스피커 유닛이 배치될 수 없는 구조물이나, 사용자에게 만족스러운 음향 정보를 제공할 수 없는 상황에 있어, 기기나 기계 혹은 사물을 이루는 평판이나 곡판 형의 표면 상에 가상 스피커를 형성할 수 있게 된다.

Description

패널 표면에 가상 스피커를 형성하는 음향 방사 장치 및 방법{Sound Radiation Apparatus and Method for Generating Virtual Speaker on the Panel}

본 발명은 음향 방사 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 패널 표면에서 가상의 스피커로 음향을 방사하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.

대부분의 기구나 기계들은 내부 보호나 미적 외관 및 정보 전달을 위한 외곽 구조를 가지고 있으며, 넓은 면적을 가지는 부분은 평판 혹은 곡판으로 이루어져 있다.

사물인터넷(IoT)의 전면적인 실용화가 눈 앞에 있는 현실에서, 일반 기구나 기계, 또는 정보전자 기기(ICT device)는 모두 스마트 시스템으로 묶여 정보를 주고 받게 될 것이며, 이의 한 속성으로서 음향의 전달은 매우 중요하다고 볼 수 있다.

그러나, 이러한 기계나 기구 들은 대부분 꽉 짜인(compact) 부품 구성에 따른 최소화 된 크기의 구조로 설계되므로, 이에 따른 음질의 저감은 해결해야 할 숙제로 알려져 있다. 예를 들어, 전자회사들은 가능한 한 얇은 두께를 가진 정보전자(ICT) 기기를 만들어, 유리 평판으로 만들어진 디스플레이를 통해 시각 정보를 제공을 하고 있으며, 또한 디스플레이는 가능한 한 넓은 패널을 적용하려 한다.

그러나, 디스플레이용 판을 지지하는 테두리 베젤(bezel)은 좁아지고, 전체 두께는 얇아짐에 따라, 음향 정보를 제공하기 위한 스피커의 위치가 한정되고 또 그 크기도 매우 작아질 수 밖에 없다.

즉, 기존의 스피커 유닛(speaker unit)은 하단 또는 후면으로만 배치되는 한계, 낮은 방사 효율, 작은 크기에 따른 작동 주파수 한계, 스피커 적용 개수의 한계, 또는 할 수 없이 추가적인 음향장치(예: sound bar)를 써야 하는 등의 문제점이 있다.

다른 예를 들면, 냉장고에 스피커를 설치하려 할 때, 스피커의 크기에 따른 공간 문제와 단열 문제 등으로 인해 냉장고의 넓은 앞판 보다는 냉장고 위쪽에 추가적인 스피커 및 공명을 위한 상자구조(reflex box)의 형태를 취할 수 밖에 없어서, 냉장고 높이의 제한이나, 자연스럽지 않은 음향 방사나, 크기의 제한 등의 단점을 가진다.

한편, 자동차의 오디오 시스템은 일반적으로 계기판 상단의 좌우, 탑승자의 발에 가까운 문짝, 및 트렁크 룸과 연결되는 짐선반(parcel shelf) 등에 위치가 한정되어 있어서, 스피커 크기가 제한되고, 따라서 자연스럽고 우수한 음향을 제공하기가 어렵다.

저주파수 음향을 보완하기 위하여는 따로 woofer를 뒷 의자 뒤에 부착하여 이용하는 경우가 종종 있다. 음원이나 증폭기에서는 대개 풍부한 음역의 소리가 제공되나, 이들의 문제는 공통적으로 스피커 크기에 관련된 중/저주파수 음향의 부족에 기인하고, 또 방사효율이 나쁜 면도 일조한다.

이러한 판형 구조물을 포함하고 있는 기기 및 장비들에서 음향정보를 제공하는데 있는 한계를 극복하기 위해서, 기존의 홈 시어터나 사운드 바 등의 외장 스피커 혹은 고가의 스피커 유닛과 높은 파워출력을 갖는 증폭기 등을 포함한 추가적인 오디오 장비를 구매해야 등의 작업이 필요하고, 이에 따른 비용 및 공간활용에 있어서 한계가 존재한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 추가적인 비용이나 공간의 확보가 필요 없이, 기기를 이루는 패널 표면에 가상 스피커를 형성하는 음향 방사 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 추가적인 비용이나 공간의 확보가 필요 없이, 기기를 이루는 패널 표면에 다수의 가상 스피커들을 형성하는 음향 방사 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 평판 혹은 곡판 형의 패널에 다수의 가진기들을 적정하게 배치하여 특정 영역에서는 우수한 음질과 진폭을 갖는 중/저주파수음을 제공하며, 그 바깥 영역에서는 진동 생성을 억제하는 음향 방사 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 패널의 일부 영역을 진동시켜, 사용자에게 기존의 스피커가 갖는 기술적 한계를 극복하고, 차별화된 방식으로 자연스럽고, 힘이 있으며, 풍부한 음질의 청각 정보 제공하는 방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른, 음향 방사 장치는, 패널; 및 패널에 마련되며, 개별적으로 진동하여 패널 표면에 다수의 가상 스피커들을 생성하는 가진기들;을 포함한다.

그리고, 가진기들은, 가상 스피커들에서는 진동에 의한 음향이 방사되고, 가상 스피커들을 제외한 패널의 영역에는 진동이 상쇄되어 음향이 방사되지 않도록, 진폭과 위상을 조절하여 개별적으로 진동할 수 있다.

또한, 가진기 어레이는, 패널 상에서 가진기들로 폐곡선을 형성할 수 있다.

그리고, 패널은, 음향 출력 이외의 목적을 위한 패널일 수 있다.

또한, 패널은, 평면 타입 또는 곡면 타입일 수 있다.

그리고, 패널은, 디스플레이 패널, 하우징 패널, 장치의 구조를 이루는 패널, 설비의 구조를 이루는 패널, 건물의 구조를 이루는 패널 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

그리고, 가상 스피커들 중 일부는, 다른 크기를 갖는 것일 수 있다.

또한, 가진기들은, 가상 스피커들에서 각기 다른 주파수 특성의 음향이 방사되도록 진폭과 위상을 개별적으로 조절하여 진동할 수 있다.

그리고, 가진기들은, 가상 스피커들에서 각기 다른 방향으로 음향이 방사되도록 진폭과 위상을 개별적으로 조절하여 진동할 수 있다.

또한, 가진기들은, 제1 방향으로 제1 언어의 음향이, 제2 방향으로 제2 언어의 음향이 방사되도록 개별적으로 진동할 수 있다.

그리고, 가진기들은, 가상 스피커들에서 정해진 방향으로 음향이 방사되도록 진폭과 위상을 개별적으로 조절하여 진동할 수 있다.

또한, 정해진 방향은, 패널을 주시하는 사용자가 위치한 방향일 수 있다.

그리고, 패널은, 디스플레이 패널이고, 가진기들은, 컨텐츠 속 음원들의 위치에 가상 스피커들이 위치하도록 진폭과 위상을 개별적으로 조절하여 진동할 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 음향 방사 방법은, 음향 컨텐츠를 획득하는 단계; 및 음향 컨텐츠에 따른 음향 방사를 위해, 패널에 마련된 가진기들을 개별적으로 진동시켜, 패널의 표면에 다수의 가상 스피커들을 생성하는 단계;을 포함한다.

한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른, 음향 방사 장치는, 패널; 패널에 형성되어, 특정 영역 안에서 음향이 방사하도록 진동을 발생시키는 제1 가진기 어레이; 및 특정 영역 밖에서 제1 가진기 어레이에서 생성된 진동을 억제시키기 위한 진동을 발생시키는 제2 가진기 어레이;를 포함한다.

그리고, 제1 가진기 어레이는, 특정 영역으로 위상이 일정한 단일 모드 진동을 발생시킬 수 있다.

또한, 제2 가진기 어레이는, 제1 가진기 어레이에 의해 발생되어 특정 영역 밖으로 진행된 진동을 상쇄시키는 진동을 생성할 수 있다.

그리고, 본 발명의 실시예에 따른 음향 방사 장치는, 특정 영역의 뒤에 위치하며, 특정 영역 안에서의 음향 방사를 위한 진동을 생성하는 비접촉식 가진기;를 더 포함할 수 있다.

또한, 비접촉식 가진기는, 패널의 뒤에 위치한 다른 구조물에 형성될 수 있다.

그리고, 제2 가진기 어레이는, 제1 가진기 어레이를 둘러쌀 수 있다.

또한, 제1 가진기 어레이와 제2 가진기 어레이는, 크기가 다른 동일 형태일 수 있다.

그리고, 특정 영역은, 원형일 수 있다.

또한, 제1 가진기 어레이와 제2 가진기 어레이는, 링형 또는 사각 테두리형일 수 있다.

그리고, 특정 영역의 중앙은, 제1 가진기 어레이의 내부 중앙에 위치할 수 있다.

또한, 패널은, 평면 형 판 또는 곡면 형 판일 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 음향 방사 방법은, 패널에 형성된 제1 가진기 어레이가, 특정 영역 안에서 음향이 방사하도록 진동을 발생시키는 단계; 및 패널에 형성된 제2 가진기 어레이가, 특정 영역 밖에서 제1 가진기 어레이에서 생성된 진동을 억제시키기 위한 진동을 발생시키는 단계;를 포함한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 패널 표면에 다수의 가상 스피커들을 형성할 수 있어, 추가적인 비용이나 공간의 확보가 필요 없이, 우수한 음질의 음향 방사 장치를 구현할 수 있게 된다.

특히, 본 발명의 실시예들에 따르면, 기존의 스피커 유닛이 배치될 수 없는 구조물이나, 사용자에게 만족스러운 음향 정보를 제공할 수 없는 상황에 있어, 기기(예: Tablet PC, TV 등)나 기계(예: 냉장고, 자동차 등) 혹은 사물(예: 책상, 건물 벽 등)을 이루는 평판이나 곡판 형의 표면상 다수의 특정 영역에 원하는 크기의 가상 스피커(virtual speaker)를 형성하고, 형성된 다수의 음원 들을 이용하여 청각 정보를 제공할 수 있게 된다.

아울러, 본 발명의 실시예들에 따르면, 다양한 방식의 적용으로 기존과 차별화된 다양한 음향 정보를 영상과 함께 실감나고, 입체감 있는 음향으로 제공할 수 있게 된다.

그리고, 기존의 스피커 유닛이 배치 될 수 없는 구조물이나, 배치된 위치에서 사용자에게 만족스러운 음향 정보를 제공 할 수 없는 상황에 있어, 대체 또는 보완 할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.

또한, 패널의 특정 영역에서 진동을 형성시켜, 이를 이용해 우수한 음향 정보를 제공할 수 있는 음원으로 구현이 가능하기 때문에, 사용자는 패널로부터 직접 소리가 나오는 것을 느끼고, 나아가 음원의 크기 및 위치를 변화 시킨다면, 입체적인 음향정보도 얻을 수 있게 된다.

뿐만 아니라, 본 발명의 실시예들에 따르면, 디스플레이나 구조형태의 유지를 위해 쓰이던 패널 구조를 그대로 사용한 가진 제어법을 이용하여, 기존에는 기계구조 배치상 제공하기 어려웠던 중/저주파수가 포함된 풍부한 음향을 기기나 기계의 자체 표면을 이용해 구현하는 가상스피커를 만들 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가진기 어레이로 패널 표면에 다수의 가상 스피커들을 구현한 음향 방사 장치를 도시한 도면,
도 2는 패널 상에 구현한 가상 스피커 어레이들을 예시한 도면,
도 3은, 도 2에 도시된 가상 스피커 어레이를 이용한 음향 방사각 제어를 나타낸 도면,
도 4는 패널 상에 가상 스피커 어레이들을 나열하여 빔포머를 구현한 예를 도시한 도면,
도 5는 도 2에 도시된 빔포머로 방향에 따라 서로 다른 음향을 방사하는 상황을 나타낸 도면,
도 6은 다채널 음향 방사 장치를 구현한 예를 도시한 도면,
도 7은 도 6에 도시된 다채널 음향 방사 장치를 통해 다채널 음향을 입체적으로 방사하여, 매우 풍부하고 자연스러운 음향을 사용자에게 제공하는 상황을 도시한 도면,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 방사 장치의 내부 블럭도,
도 9는 평판 혹은 곡판 형의 얇은 패널 구조에서 이중의 가진기 어레이를 이용한 가상 스피커 음원 구현 방법을 나타낸 도면,
도 10은 이중의 가진기 어레이 및 추가 선택적 비접촉식 가진기를 이용한 평판 혹은 곡판 형의 얇은 패널 구조 위 가상 스피커 음원 구현 방법을 나타낸 도면,
도 11은 자동차 천장 패널에 배치된 이중 가진기 어레이(기본) 및 비접촉식 가진기(추가 선택적)의 배치를 예시한 도면,
도 12는 다양한 가상 스피커 음원을 예시한 도면, 그리고,
도 13은 다양한 가상 스피커 음원의 위치를 예시한 도면이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가진기 어레이로 패널 표면에 다수의 가상 스피커들을 구현한 음향 방사 장치를 도시한 도면이다. 다수의 가상 스피커들은 서로 다른 유효 음원들로 기능한다.

가상 스피커들은 원형으로 구현하는 것이 최적이므로, 도 1은 물론 다른 도면들에서도 가상 스피커들은 각기 다른 색상과 무늬의 원형으로 표기하겠다.

본 발명의 실시예에 따른 음향 방사 장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 패널(110)과 다수의 가진기(120)들로 구성되는 가진기 어레이를 포함한다.

패널(110)은 음향 출력 이외의 목적을 위한 패널이다. 가상 스피커들이 형성되지 않은 영역은 물론 가상 스피커들이 형성된 영역도 음향 출력 이외의 기능을 수행한다.

패널(110)은 디스플레이 패널(예: Tablet PC, TV 등), 하우징 패널(예: 냉장고 등), 장치의 구조를 이루는 패널(예: 자동차 천정, 책상 평면 등), 설비나 건물의 구조를 이루는 패널 등, 그 종류를 불문한다.

또한, 패널(110)은 평판 형(평면 타입), 곡판 형(곡면 타입) 등, 그 형상에 대해서도 제한이 없다.

가진기(120)들은 패널(110) 상에서 경계를 따라 배치되어 폐곡선으로 된 가진기 어레이를 형성한다. 가진기 어레이는, 사각형, 원형, 타원형 등과 같은 다양한 다각형이나 폐곡선으로 구현가능하다.

가진기(120)들은 각각 개별적으로 진동하여 패널(110) 표면에 다수의 가상 스피커들을 생성한다. 구체적으로, 가진기(120)들은 가상 스피커들에서는 진동이 생성되어 진동에 의한 음향이 방사되고, 가상 스피커들을 제외한 패널(110)의 영역에는 진동이 상쇄되어 음향이 방사되지 않도록(단지 음향의 회절에 따른 반사를 담당하는 배플(baffle)로 기능하도록), 진폭과 위상을 개별적으로 조절하여 진동한다.

이에 따라, 가상 스피커들에서는 음향 방사의 효율이 매우 크게 되며, 또 유효 음원 내의 진동 진폭과 위상의 차이가 거의 동일하게 유지된다. 또한, 가상 스피커들을 원형으로 구현하면, 음향의 왜곡이 최소화되며, 결과적으로 음량과 음폭이 넓고 음질이 좋아진다.

한편, 가진기(120)들은 무빙코일(moving-coil) 타입의 가진기, 압전(piezo) 소자 타입의 가진기 등으로 구현가능하다.

가진기 어레이에 의해 형성되는 가상 스피커들의 개수, 배치, 모양 및 크기에 대한 제한은 없다. 가상 스피커들의 모양과 크기는 각기 다를 수 있음은 물론이다.

나아가, 가진기(120)들의 진폭과 위상을 개별적으로 조절하여 진동시켜, 유효 음원들인 가상 스피커들에서 방사되는 음향의 종류는 물론 방향까지도 제어할 수 있다.

도 2는 패널(110) 상에 구현한 가상 스피커 어레이들을 예시한 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 가진기 어레이를 구성하는 가진기(120)들을 개별적으로 제어하여, 패널(110) 상에 각기 다른 크기를 갖는 스피커들로 구성되는 가상 스피커 어레이를 형성할 수 있다. 가상 스피커의 크기와 가상 스피커 어레이를 구성하는 스피커의 개수는 반비례한다.

한편, 가진기(120)들을 개별적으로 제어하여, 도 2에 도시된 가상 스피커 어레이에서 방사되는 음향의 방향을 조절할 수 있다. 구체적으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 특정 방향으로 음향이 집중되어 방사되도록 하는 것이 가능하다. 도 3은 가상 스피커 어레이를 이용하여 음향 방사각 제어가 가능함을 개념적으로 나타낸 도면이다.

이때, 음향이 집중되어 방사되는 방향은 패널(110)을 주시하는 사용자가 위치한 방향으로, 사용자의 위치는 카메라로 촬영한 영상을 분석하여 파악할 수 있다.

도 4에는 패널(110) 상에 가상 스피커 어레이들을 나열하여 빔포머(beamformer)를 구현한 예를 도시하였다.

도 4에 도시된 바와 같이 음향 방사 장치를 구현하면, 패널(110)이 디스플레이 패널인 경우, 표시되는 컨텐츠 속 음원들의 위치에 가상 스피커들이 위치시킬 수 있다.

예를 들어, 컨텐츠에 등장한 인물들의 입에 해당하는 영역에 위치한 가상 스피커에서 그 인물의 음성이 방사되도록 하여, 입체 음향 효과를 부여할 수 있다.

한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 여러 방향으로 음향을 방사하는 경우, 방향에 따라 서로 다른 음향을 방사하는 것이 가능하다. 다수의 가상 스피커 어레이들이 배치되어 있기 때문이다.

예를 들어, 패널(110)의 좌측에서는 한글로 된 음향이 방사되고, 패널(110)의 우측에서는 영어로 된 음향이 방사되도록 하거나, 좌측에서는 음향이 방사되지만 우측에서는 음향이 방사되지 않는 등의 음장 제어가 가능하다.

도 6은 다채널 음향 방사 장치를 구현한 예를 도시한 도면이다. 도 6에 도시된 바와 같이, woofer를 담당하는 넓은 영역의 가상 스피커(유효 음원), midrange를 담당하는 작은 영역의 가상 스피커, tweeter 영역을 담당하는 보다 더 작은 영역의 가상 스피커를 패널(110)에 형성시킬 수 있다.

도 6에서 각기 다른 가상 스피커의 모양들은, 서로 다른 주파수 범위들을 나타낸다.

즉, 가진기(120)들은 다수의 가상 스피커들에서 각기 다른 주파수 특성의 음향이 방사되도록 진폭과 위상을 개별적으로 조절하여 진동할 수 있다.

이를 통해, 기존의 스피커가 가지고 있는 음향 특성을 보완할 수 있음은 물론, 도 7에 도시된 바와 같이 적정의 배치를 통해 매우 풍부하고 자연스러운 음향을 사용자에게 제공할 수 있다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 음향 방사 장치의 내부 블럭도이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 음향 방사 장치는, 가진기 어레이(130), 카메라(140), 제어부(150) 및 메모리(160)를 포함한다.

가진기 어레이(130)는 가진기(120)들의 나열/집합을 의미한다. 가진기 어레이(130)를 구성하는 가진기(120)들은 제어부(150)에 의해 개별적으로 진폭과 위상이 제어된다.

카메라(140)는 패널(110)의 전방을 촬영하여 영상을 생성하며, 제어부(150)는 촬영된 영상을 분석하여 사용자가 위치하고 있는 방향을 파악하여, 그 방향으로 음향이 방사되도록 가진기 어레이(130)를 제어할 수 있다.

메모리(160)에는 본 발명의 실시예에 따른 음향 방사 장치가 동작하는데 필요한 프로그램과 데이터가 저장된다. 특히, 메모리(160)에는 컨텐츠와 해당 컨텐츠에서 음향이 방사되어야 할 부분(이를 테면, 등장 인물들의 입들)에 대한 위치 정보가 저장되어 있다.

제어부(150)는 음향 컨텐츠를 획득하고 획득한 음향 컨텐츠에 따른 음향 방사가 이루어지도록 가진기 어레이(130)를 제어한다. 음향 컨텐츠는 외부로부터 획득하거나 내장되어 있을 수 있다.

또한, 제어부(150)는 디스플레이를 통해 재생되는 컨텐츠에 나타난 등장 인물들의 위치(예, 입 주변부)를 파악하고, 그 위치로부터 사용자가 위치한 방향으로 음향이 방사되도록 가진기 어레이(130)의 크기 및 위상을 제어한다.

여기서, 사용자의 위치는 카메라(140)를 통해 생성된 영상으로부터 사용자를 검출하여 파악하거나 고정된 위치로 설정될 수 있다. 또한, 등장 인물들의 위치는 컨텐츠에서 등장 인물들의 입들을 검출하여 파악하거나 메모리(160)에 저장된 위치 정보로부터 파악 가능하다.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 음향 방사 장치를 도시한 도면이다. 본 발명의 실시예에 따른 음향 방사 장치는, 얇은 패널 구조에서 특정 영역을 둘러싼 주위에 다수의 가진기를 적정하게 배치하여, 해당 특정 영역 내에서는 우수한 음질과 진폭을 갖는 중/저주파수음을 방사하도록 진동을 만들며, 그 바깥 영역에서는 진동 생성을 억제 또는 저감시켜서, 사용자에게 자연스럽고 우수한 음향을 제공한다.

이와 같은 기능을 수행하는, 본 발명의 실시예에 따른 음향 방사 장치는, 도 9에 도시된 바와 같이, 패널(110), 내측 가진기 어레이(131), 외측 가진기 어레이(132)를 포함하여 구축된다.

패널(110)은 평판(평면 형 패널), 곡판(곡면 형 패널) 등 그 형태를 불문하며, 음향 출력을 주 목적으로 하는 패널이 아니다. 예를 들어, 디스플레이나 기기, 장치, 설비, 건물 등의 구조 형태의 유지를 위해 쓰이는 패널을 그대로 이용한다.

내측 가진기 어레이(131)는 패널(110)에 형성되어, 음향 방사 영역인 가상 스피커(170) 안에서 음향이 방사하도록 진동을 발생시킨다. 내측 가진기 어레이(131)에 의해 발생되는 진동은, 위상(phase)이 일정한 단일 모드 진동으로, 가상 스피커(170) 안에는 위상 일정한 단일 모드 진동장이 형성된다.

내측 가진기 어레이(131)에 의해, 가상 스피커(170) 안에서는, 진동이 최대화되고 위상이 일정하다.

가상 스피커(170)는 원형으로 생성함이 가장 좋다.

외측 가진기 어레이(132)는 내측 가진기 어레이(131)와 일정한 작은 간극을 두고 설치된다. 외측 가진기 어레이(132)는 가상 스피커(170) 밖에서 내측 가진기 어레이(131)에서 생성된 진동을 억제시키기 위한 진동을 발생시킨다.

내측 가진기 어레이(131)에서 생성되어 가상 스피커(170) 밖으로 진행된 진동은, 외측 가진기 어레이(132)에 의해 생성된 진동에 의해 상쇄된다.

외측 가진기 어레이(132)는 가상 스피커(170) 밖에서는 진동이 발생하지 않도록 하여, 가상 스피커(170) 내에서의 음향 방사 효율을 높이는 배플(baffle)로 기능한다.

도 9의 좌측과 우측에 도시된 바와 같이, 내측 가진기 어레이(131)와 외측 가진기 어레이(132)는 크기가 다른 동일 형태로 구현하고, 외측 가진기 어레이(132)가 내측 가진기 어레이(131)를 를 둘러싸도록 구현한다.

도 9에는, 내측 가진기 어레이(131)와 외측 가진기 어레이(132)를 링형 또는 사각 테두리형으로 제시하였는데, 구현 예에 불과하다. 도시된 형태와 다른 형태로 구현할 수 있음은 물론이다.

방사될 음향의 크기에 의해 저주파수 한계 특성이 결정되므로, 패널(110)의 크기와 가진기 어레이들(131, 132)의 사이즈 및 이를 이루는 가진기의 개수는 방사할 음향의 특성에 따라 결정하는 것이 좋다.

한편, 가진기 어레이들(131, 132)을 구성하는 가진기는, 무빙코일 가진기, 압전형 가진기 등으로 구현가능하다.

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 음향 방사 장치를 도시한 도면이다. 도 10에 도시된 음향 방사장치는, 도 9에 도시된 이중의 가진기 어레이(131, 132) 외에 비접촉식 가진기(220)를 추가로 구비한다.

비접촉식 가진기(220)는 가상 스피커(170)의 뒤에 위치하여, 가상 스피커(170) 안에서의 음향 방사를 위한 진동을 생성한다.

도 10에 도시된 바에 따르면, 비접촉식 가진기(220)는 가진기 어레이들(131, 132)이 형성된 패널(110)의 뒤에 위치한 다른 구조물(210)에 형성되어 있음을 확인할 수 있다.

비접촉식 가진기(220)에 의해 진동을 더 증가시키면, 가상 스피커(170)에는 음향 방사가 더욱 커지고 왜곡은 줄어든 가상 스피커가 형성되게 된다.

자동차의 천정은 외부 철판과 안쪽의 압축 펠트나 유리섬유 재료의 차음판(head liner)으로 이루어져 있는데, 이와 같은 이중 패널 형태의 기기 및 기계 구조에서는, 방사되는 음향의 크기와 효율을 높일 수 있도록, 가진기 어레이들(131, 132) 외에 비접촉식 가진기(220)를 추가시킨 음향 방사 장치가 적정하다.

음원을 형성하고자 하는 패널 면(예: 자동차 천정의 외기와 접촉되는 철판 패널)이 아닌 다른 쪽 패널 면(예: 자동차 천정의 내부 탑승공간 쪽의 head liner)에 비접촉식 가진기(220)가 부착 된다면, 직접적인 부착에 따른 진동 문제나 기존의 특성들에 변화를 주는 문제를 야기하지 않고, 가상 스피커(170)에서 만들어지는 음원을 중심에서 효율적으로 가진시켜 음원을 보강할 수 있다.

이를 통해, 효율적인 음향 방사가 가능해진다. 비접촉식 가진기(220)는 와류(eddy current) 가진기 또는 마그네틱 트랜스듀서 등으로 구현할 수 있다.

또한, 비접촉식 가진기(220)는 패널(110)에 직접 부착이 되지 않으므로, 패널(110)의 질량이 증가하지 않아 패널(110)의 진동 특성에 변화를 주지 않는다. 가진기 어레이(131,132)와 비접촉식 가진기(220)를 이용하여 차량의 천정에 구현한 차량용 음향 방사 시스템을 도 11에 예시하였다.

도 12는 다양한 크기의 가상 스피커 음원을 예시하였고, 도 13는 다양한 가상 스피커 음원의 위치들을 예시하였다. 즉, 도 12와 도 13에 도시된 바와 같이, 가상 스피커(170)의 크기와 위치는 내측 가진기 어레이(131) 내에서 다양하게 구현이 가능하다.

가상 스피커(170)의 중앙은 내측 가진기 어레이(131)의 내부 중앙에 위치하는 것이 가장 효과적이지만, 이에 한정될 필요는 없는 것이다.

이에 의해, 목표로 하는 다양한 주파수 대역 및 입체감 있는 음향을 방사할 수 있게 된다.

본 발명의 실시예에 따른 음향 방사 장치를 통해 음원을 구현하면, 사용자는 마치 음원이 패널(110)로부터 직접 소리가 나오는 것 같은 효과를 볼 수 있게 된다. 또한, 목표로 하는 음원의 크기나 위치도 도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이 변화 가능하여, 다양한 주파수 대역 및 입체감 있는 음향정보를 제공할 수 있다.

이에, 추가적인 스피커 유닛이 필요 없으므로 공간 효율성이 높고, 넓은 영역의 음원을 사용하기 때문에 기존에는 기계구조 배치상 제공하기 어려웠던 중/저주파수의 음향을 구현하는 가상 스피커를 만들 수 있다.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

110 : 패널
120 : 가진기
130 : 가진기 어레이
131 : 내측 가진기 어레이
132 : 외측 가진기 어레이
140 : 카메라
220 : 비접촉식 가진기

Claims

패널; 및
패널에 마련되며, 개별적으로 진동하여 패널 표면에 다수의 가상 스피커들을 생성하는 가진기들;을 포함하고,
다수의 가상 스피커들 각각을 생성하는데, 다수의 가진기들이 모두 관여하며,
가진기들은,
가상 스피커들에서는 진동에 의한 음향이 방사되고, 가상 스피커들을 제외한 패널의 영역에는 진동이 상쇄되어 음향이 방사되지 않도록, 진폭과 위상을 조절하여 개별적으로 진동하는 것을 특징으로 하는 음향 방사 장치.
삭제
청구항 1에 있어서,
패널은,
음향 출력 이외의 목적을 위한 패널인 것을 특징으로 하는 음향 방사 장치.
청구항 3에 있어서,
패널은,
평면 타입 또는 곡면 타입인 것을 특징으로 하는 음향 방사 장치.
청구항 3에 있어서,
패널은,
디스플레이 패널, 하우징 패널, 장치의 구조를 이루는 패널, 설비의 구조를 이루는 패널, 건물의 구조를 이루는 패널 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 음향 방사 장치.
청구항 1에 있어서,
가상 스피커들 중 일부는,
다른 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 음향 방사 장치.
청구항 1에 있어서,
가진기들은,
가상 스피커들에서 각기 다른 주파수 특성의 음향이 방사되도록 진폭과 위상을 개별적으로 조절하여 진동하는 것을 특징으로 하는 음향 방사 장치.
청구항 1에 있어서,
가진기들은,
가상 스피커들에서 각기 다른 방향으로 음향이 방사되도록 진폭과 위상을 개별적으로 조절하여 진동하는 것을 특징으로 하는 음향 방사 장치.
청구항 1에 있어서,
가진기들은,
제1 방향으로 제1 언어의 음향이, 제2 방향으로 제2 언어의 음향이 방사되도록 개별적으로 진동하는 것을 특징으로 하는 음향 방사 장치.
청구항 1에 있어서,
가진기들은,
가상 스피커들에서 정해진 방향으로 음향이 방사되도록 진폭과 위상을 개별적으로 조절하여 진동하는 것을 특징으로 하는 음향 방사 장치.
청구항 10에 있어서,
정해진 방향은, 패널을 주시하는 사용자가 위치한 방향인 것을 특징으로 하는 음향 방사 장치.
음향 컨텐츠를 획득하는 단계;
음향 컨텐츠에 따른 음향 방사를 위해, 패널에 마련된 가진기들을 개별적으로 진동시켜, 패널의 표면에 다수의 가상 스피커들을 생성하는 단계;을 포함하고,
다수의 가상 스피커들 각각을 생성하는데, 다수의 가진기들이 모두 관여하며,
가진기들은,
가상 스피커들에서는 진동에 의한 음향이 방사되고, 가상 스피커들을 제외한 패널의 영역에는 진동이 상쇄되어 음향이 방사되지 않도록, 진폭과 위상을 조절하여 개별적으로 진동하는 것을 특징으로 하는 음향 방사 방법.
패널;
패널에 형성되어, 특정 영역 안에서 음향이 방사하도록 진동을 발생시키는 제1 가진기 어레이; 및
특정 영역 밖에서 제1 가진기 어레이에서 생성된 진동을 억제시키기 위한 진동을 발생시키는 제2 가진기 어레이;를 포함하는 것을 특징으로 하는 음향 방사 장치.
청구항 13에 있어서,
제1 가진기 어레이는,
특정 영역으로 위상이 일정한 단일 모드 진동을 발생시키는 것을 특징으로 하는 음향 방사 장치.
청구항 14에 있어서,
제2 가진기 어레이는,
제1 가진기 어레이에 의해 발생되어 특정 영역 밖으로 진행된 진동을 상쇄시키는 진동을 생성하는 것을 특징으로 하는 음향 방사 장치.
청구항 13에 있어서,
특정 영역의 뒤에 위치하며, 특정 영역 안에서의 음향 방사를 위한 진동을 생성하는 비접촉식 가진기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 음향 방사 장치.
청구항 16에 있어서,
비접촉식 가진기는,
패널의 뒤에 위치한 다른 구조물에 형성되는 것을 특징으로 하는 음향 방사 장치.
청구항 13에 있어서.
제2 가진기 어레이는,
제1 가진기 어레이를 둘러싸는 것을 특징으로 하는 음향 방사 장치.
패널에 형성된 제1 가진기 어레이가, 특정 영역 안에서 음향이 방사하도록 진동을 발생시키는 단계; 및
패널에 형성된 제2 가진기 어레이가, 특정 영역 밖에서 제1 가진기 어레이에서 생성된 진동을 억제시키기 위한 진동을 발생시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 음향 방사 방법.