KR101882140B1 - Complex speaker system capable of ultra directional and non directional simultaneous signal output - Google Patents

Complex speaker system capable of ultra directional and non directional simultaneous signal output Download PDF

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조문철
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Abstract

The present invention relates to a complex speaker system capable of simultaneous output of super-directional and omni-directional signals. The complex speaker system includes: a signal input unit for inputting an audio input signal to be amplified; an A/D converter for converting an analog input signal into a digital signal; a signal delay unit for delaying and outputting the omni-directional signal by a delay time of a signal output from a super-directional speaker system; a pulse width modulator for pulse-width-modulating the signal output from the signal delay unit; and an omni-directional amplifier which amplifies and outputs the pulse-width-modulated signal.

Description

초지향성 및 무지향성 동시 신호출력이 가능한 복합스피커시스템{COMPLEX SPEAKER SYSTEM CAPABLE OF ULTRA DIRECTIONAL AND NON DIRECTIONAL SIMULTANEOUS SIGNAL OUTPUT}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a composite speaker system capable of simultaneously outputting a super-directional signal and an omnidirectional signal,

본 발명은 초지향성 및 무지향성 동시 신호출력이 가능한 복합스피커시스템에 관한 것으로, 특히 입력된 오디오신호에 대하여 무지향 신호출력이 초지향성 신호출력과 동일한 시간에 발생할 수 있도록 하여 동시에 초지향성 신호 및 무지향성 신호를 모두 출력할 수 있도록 해주는 초지향성 및 무지향성 동시 신호출력이 가능하며, 나아가 초음파 스피커 시스템의 음질을 개선할 수 있는 새로운 신호처리 방식이 적용되는 초지향성 및 무지향성 동시 신호출력이 가능한 복합스피커시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to a composite speaker system capable of simultaneously outputting a supergain signal and an omnidirectional signal, and more particularly, to an omnidirectional signal output for an input audio signal at the same time as a supergain signal output, Directional and omnidirectional simultaneous signal output that enables the signal to be output simultaneously, and a new signal processing method that can improve the sound quality of the ultrasonic speaker system. ≪ / RTI >

일반적으로, 스피커는 전기신호를 진동으로 변환하여 공기 중에 전달함으로써 소리를 생성하게 된다. 이러한 스피커는 공기 중에 진동을 전달할 때 등방성을 가지며 전달하게 된다. 이에 따라, 청취자는 스피커를 기준으로 전 방향에서 스피커로부터 발생되는 소리를 들을 수 있게 된다. 이러한 스피커의 등방성은 때로는 불필요한 문제를 야기하곤 한다. 예를 들면, 미술관이나 박물관 같은 다양한 작품이나 전시물들이 설치되어 있고, 각 작품 및 전시물들에 대한 설명을 스피커를 통하여 설명하도록 설치물을 설계하는 경우, 미술관 및 박물관의 협소한 공간으로 인하여 스피커로부터 발생하는 소리들 간에 간섭현상이 발생하게 된다. 또한, 많은 인원이 동시에 각기 다른 작품 및 전시물들의 설명을 스피커로부터 듣게 된다면, 많은 양의 음성안내가 서로간에 간섭 및 왜곡되어 엄청난 노이즈로 변하게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 특정 방향에서만 소리를 들을 수 있도록 재생할 수 있는 초지향성 스피커가 등장하게 되었다.Generally speaking, a speaker generates sound by converting an electric signal into vibration and delivering it to the air. These loudspeakers are isotropic and transmit when transmitting vibrations in the air. Accordingly, the listener can hear the sound generated from the speaker in all directions with respect to the speaker. The isotropy of these loudspeakers often causes unnecessary problems. For example, if a variety of works or exhibits such as a museum or a museum are installed and the installation is designed to explain the description of each work and the exhibits through a speaker, Interference occurs between sounds. Also, if many people hear the descriptions of different works and exhibits at the same time from the speakers, a large amount of voice guidance is interfered with and distorted from each other, and becomes a huge noise. In order to solve this problem, a super directional speaker which can reproduce a sound in a specific direction has emerged.

하지만, 초지향성 스피커만으로는 여러 방향에 산재된 청취자들에게 전달하여야 할 정보에 대하여는 이를 동시에 전달할 수 없는 문제가 지적된다. 예를 들어, 긴급한 상황을 알리거나 주변에 있는 모든 사람에게 동시에 특정한 정보를 전달하기 위해서는 무지향성으로 음성을 전달할 필요가 있다.However, it is pointed out that the supergain speaker can not simultaneously transmit information to listeners scattered in various directions. For example, it may be necessary to deliver an omnidirectional voice in order to communicate an urgent situation or to convey specific information to everyone in the vicinity.

이를 위해 초지향성 스피커와 무지향성 스피커를 함께 혼합한 스피커 시스템이 요구되어지지만, 일반적으로 초지향성 스피커에서 출력되는 신호는 일반 스피커에서 출력되는 신호에 비하여 소정의 신호처리로 인해 지연출력되어 전달하고자 하는 정보가 제대로 청취자에게 전달될 수 없는 문제가 있다.For this purpose, a speaker system in which a supergiant speaker and a non-directional speaker are mixed is required. However, in general, a signal outputted from a supergain speaker is delayed due to a predetermined signal processing, There is a problem that information can not be delivered to the listener properly.

또한, 종래의 초지향성 스피커 방법 중 하나는 파라볼릭(Parabolic) 접시를 이용하는데, 이는 파라볼릭 접시의 초점에 일반 스피커를 설치하여 스피커의 음향 출력이 접시에 반사되어 직진하도록 설계되는 스피커이다. 이 파라볼릭 초지향성 스피커는 박물관 등에서 자주 사용되기 때문에 박물관 스피커로도 많이 알려져 있다. 그러나, 이러한 파라볼릭 접시를 이용한 종래의 초지향성 스피커 방식은 파라볼릭 접시의 직경이 상당히 크고 소리가 방향성을 가지고 전달되는 거리가 10m 이내로 짧을 뿐 아니라 음질도 상당히 떨어져 양호한 특성을 가지기가 매우 어렵다.In addition, one of conventional conventional directional speaker methods uses a parabolic dish, which is a speaker designed to have a general speaker installed at the focus of a parabolic dish so that the acoustic output of the speaker is reflected on the dish and straightened. This parabolic super-directional speaker is often known as a museum speaker because it is often used in museums. However, in the conventional supergain speaker system using the parabolic dish, the diameter of the parabolic dish is considerably large, and the distance to which the sound is transmitted with a direction is short as short as 10 m, and sound quality is also considerably deteriorated.

이에 따라, 최근에는 초음파가 공기 중에서 공기와 일으키는 비선형적인 간섭 현상을 이용한 초음파 스피커 기술이 초지향성 스피커의 구현에 많이 적용되고 있다. 초음파 스피커 기술은 1960년대부터 개발되어 왔으나, 여러가지 주변기기들의 발달 부진 및 산업상의 이득 문제 등으로 상용화가 지연되다가 최근에 본격적으로 개발되고 있다.Accordingly, recently, ultrasonic speaker technology using nonlinear interference phenomenon caused by ultrasonic waves in air has been widely applied to realize a supergain speaker. Ultrasonic speaker technology has been developed since the 1960s, but commercialization has been delayed due to poor development of various peripheral devices and industrial gain problems, and it is being developed in earnest recently.

초지향성 스피커 시스템은 적절한 음질을 얻기 위한 신호처리부, 처리된 신호를 초음파 대역에 효율적으로 변조시키는 변조부, 초음파 변화기를 구동하기 위한 초음파 증폭부, 실제로 공기 중에 초음파를 발생시켜주는 초음파 변환기로 구성된다. 이론적으로 공기 중에서 복조되는 가청신호 p(t)는 수학식 1과 같이 진폭 변조된 신호의 포락선(envelope) E(t)의 제곱을 이차 시간 미분한 것에 비례한다. 수학식 1에서 이차 시간 미분은 12dB/octave의 이퀄라이저를 이용하여 해결할 수 있고, 그에 따른 포락선 E(t)는 수학식 2와 같이 표현될 수 있다.The supergain speaker system is composed of a signal processing unit for obtaining an appropriate sound quality, a modulating unit for efficiently modulating the processed signal in the ultrasonic band, an ultrasonic wave amplifying unit for driving the ultrasonic wave changer, and an ultrasonic transducer for generating ultrasonic waves in the air . Theoretically, the audible signal p (t) demodulated in air is proportional to the second time derivative of the square of the envelope E (t) of the amplitude modulated signal as shown in equation (1). In Equation (1), the second time differential can be solved by using an equalizer of 12 dB / octave, and the envelope E (t) can be expressed as Equation (2).

[수학식 1][Equation 1]

p(t) ∝ ð2/ðt2{E(t)2} p (t) α ð 2 / ðt 2 {E (t) 2}

[수학식 2]&Quot; (2) "

E(t) = 1 + mx(t)E (t) = 1 + mx (t)

단, m은 변조지수, x(t)는 원래의 가청 오디오 신호이다.Where m is the modulation index and x (t) is the original audible audio signal.

상기 수학식에서, 초음파 스피커를 통해서 듣게되는 가청신호 p(t)는 원래의 가청 오디오 신호 x(t)에 비례할 경우 왜곡이 발생하지 않는 가청음 재생이 가능하게 된다. 그러나 실제로는 수학식 1에서와 같이 본래 신호 x(t)의 제곱에 해당하는 왜곡이 심각하게 발생하게 된다. 이 왜곡을 줄이는 방법으로 종래의 초음파 스피커는 변조지수 m을 줄이면 왜곡을 줄일 수 있으나, 재생효율이 떨어져서 높은 음향 출력을 얻기가 어렵다.In the above equation, the audible signal p (t) heard through the ultrasonic speaker becomes audible sound reproduction free from distortion when proportional to the original audible audio signal x (t). In practice, however, the distortion corresponding to the square of the original signal x (t) occurs as in Equation (1). As a method of reducing the distortion, a conventional ultrasonic speaker can reduce the distortion by reducing the modulation index m, but it is difficult to obtain a high sound output because the reproduction efficiency is low.

다른 왜곡을 보상하기 위한 왜곡 보상 방법은 도 1에 도시된 바와 같이 원래 신호의 제곱근을 변조하는 방법이다. 이론적으로 이 방법에 따르면 원래의 신호가 충실하게 재생될 수 있으나, 제곱근이라는 비선형적인 연산에 의해서 대역폭이 제한된 원래 신호 x(t)의 스펙트럼이 거의 무한대의 대역폭 상에 나타나게 된다. 따라서, 무한대의 대역폭을 재생해주는 초음파 변환기가 없으면 도 1에 도시된 방식의 초음파 스피커는 왜곡을 줄이는데 절대적인 한계점을 가질 수 밖에 없다.The distortion compensation method for compensating for the other distortion is a method of modulating the square root of the original signal as shown in FIG. Theoretically, according to this method, the original signal can be reproduced faithfully, but the spectrum of the original signal x (t), whose bandwidth is limited by the nonlinear calculation of square root, appears on almost infinite bandwidth. Thus, without an ultrasound transducer to reproduce an infinite bandwidth, the ultrasonic speaker of the type shown in FIG. 1 has absolutely limitations in reducing distortion.

도 1에 도시된 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 미국의 ATC사는 도 2에 도시된 바와 같은 특허 출원명 "Modulator Processing for a Parametric Speaker System(US 6,584,205)"에서 대역폭의 증가가 없는 반복적인 오차 보상방법을 제시하였다. 이를 간략히 하면, 미국의 ATC사가 발명한 특허는 변환기 없는 SSB(Single Side Band) 채널 모델을 통해서 이상적인 변조신호 파형을 계산한 후, 이를 실제 변조된 신호와 비교해서 오차를 계산하고 이 오차를 변조전의 신호에 보상하는 과정을 몇 차례 반복하여 음질의 왜곡을 보상하는 방식이다. 그러나 미국 ATC사의 발명 특허는 반복적으로 오차를 보상하고 있는데, 이러한 반복적 오차 보상을 위해서는 많은 계산량이 필수적으로 발생하게 되고, 그에 따른 하드웨어 설계가 매우 복잡해질 뿐만 아니라, 신호처리에 따른 지연이 증가되는 심각한 단점이 있다. 또한, 미국 ATC사의 발명 특허는 SSB 변조를 적용하는데, SSB 필터의 불완전성에 따른 왜곡을 피하기 위해서는 SSB 필터의 차수를 높여서 상당히 날카로운 SSB 필터를 설계해야 하는 문제점을 가지고 있다.
In order to solve the problem as shown in FIG. 1, ATC of the United States has developed a repetitive error compensation method without increasing the bandwidth in the patent application entitled " Modulator Processing for a Parametric Speaker System (US 6,584,205) " . In brief, the patents invented by ATC in the US are calculated by calculating the ideal modulated signal waveform through a SSB (Single Side Band) channel model without a converter, then calculating the error by comparing it with the actual modulated signal, And compensates the distortion of the sound quality by repeating the process of compensating the signal several times. However, ATC's invention patents repeatedly compensate for errors. In order to compensate for such errors repeatedly, a large amount of computation is required. Therefore, the hardware design becomes complicated and the latency due to signal processing increases. There are disadvantages. In addition, the invention patent of ATC Company of the United States adopts SSB modulation. In order to avoid distortion due to incompleteness of the SSB filter, it is necessary to design a sharp SSB filter by increasing the degree of the SSB filter.

본 발명은 상기의 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 입력된 오디오신호에 대하여 무지향 신호출력이 초지향성 신호출력과 동일한 시간에 발생할 수 있도록 하여 동시에 초지향성 신호 및 무지향성 신호를 모두 출력할 수 있도록 해주는 초지향성 및 무지향성 동시 신호출력이 가능한 복합스피커시스템을 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide an apparatus and a method for generating an omnidirectional signal at the same time as an omnidirectional signal output, And outputting a simultaneous signal having a non-directivity and a non-directivity.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 초지향성 신호의 출력시 사전 왜곡 적응필터를 이용하여 실시간 재생신호의 왜곡을 최소화하고 잔류측파대 변조를 사용하여 단일측파대 필터의 불완전성을 제거함으로써, 음질을 개선할 수 있는 복합스피커시스템을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to minimize the distortion of the real-time reproduced signal by using the pre-distortion adaptive filter at the time of outputting the supergain signal and to eliminate the incompleteness of the single sideband filter by using the residual side band modulation, And to provide a composite speaker system which can improve the performance.

본 발명의 또 다른 목적은, 오디오 입력신호의 포락선 신호 및 이전 입력신호의 적응 필터 계수가 적용되는 왜곡 보상된 신호의 포락선 신호를 상호 비교하고 그에 따른 현재 입력신호의 적응필터 계수값을 계산하여 적용함으로써, 사전 왜곡 보상을 실시간으로 적용하여 설계 하드웨어를 간소화하고, 초음파 스피커 음질을 개선할 수 있는 복합스피커시스템을 제공하는데 있다.It is still another object of the present invention to compare envelope signals of an audio input signal with envelope signals of a distortion compensated signal to which an adaptive filter coefficient of a previous input signal is applied, So as to simplify the design hardware by applying the pre-distortion compensation in real time, and to improve the ultrasonic speaker sound quality.

본 발명의 또 다른 목적은, 사전 왜곡 보상된 보상신호의 변조지수를 VSB 변조시 동적으로 변조함으로써, 입력되는 신호의 레벨에 따라, 왜곡을 보상함으로써, 공기 중에서 비선형 복조되는 신호의 왜곡을 최소화함으로써 스피커 음질을 개선할 수 있는 복합스피커시스템을 제공하는데 있다.It is still another object of the present invention to minimize the distortion of a signal that is non-linearly demodulated in air by dynamically modulating the modulation index of the pre-distortion compensated compensation signal during VSB modulation by compensating the distortion according to the level of the input signal And to provide a composite speaker system capable of improving speaker sound quality.

마지막으로, 본 발명의 또 다른 목적은, 현재 시스템에 적용되고 있는 초음파 변화기를 특정 필터로 필터링하고, 그에 따른 계수값들을 사용하여 초음파 변환기의 역필터 모델을 생성하여 VSB 변조된 신호에 적용함으로써, 변조된 신호의 초음파 변환시 왜곡을 최소화하여 음질을 개선할 수 있는 복합스피커시스템을 제공하는데 있다.
Finally, another object of the present invention is to provide an ultrasonic transducer which generates an inverse filter model of an ultrasonic transducer by applying filtering to an ultrasonic transducer applied to a current system using a specific filter, And it is an object of the present invention to provide a composite speaker system capable of improving sound quality by minimizing distortion when converting a modulated signal into an ultrasonic wave.

상기한 바와 같은 본 발명의 기술적 과제는 다음과 같은 수단에 의해 달성되어진다.The technical problem of the present invention as described above is achieved by the following means.

(1) 초지향성 스피커 시스템을 포함하는 복합스피커시스템에 있어서,(1) In a composite speaker system including a supergain speaker system,

증폭시킬 오디오 입력신호를 입력하는 신호입력부; 아날로그 입력신호를 디지털신호로 변환하는 A/D 변환기; 초지향성 스피커 시스템에서 출력되는 신호의 지연된 시간만큼 무지향성 신호를 지연시켜 출력하는 신호지연부; 신호 지연신호부에서 출력된 신호를 펄스폭변호하는 펄스폭변조기; 및 펄스폭변조된 신호를 무지향증폭하여 출력하는 무지향 증폭기를 포함하는 초지향성 및 무지향성 동시 신호출력이 가능한 복합스피커시스템.
A signal input unit for inputting an audio input signal to be amplified; An A / D converter for converting an analog input signal into a digital signal; A signal delay unit delaying the omnidirectional signal by a delay time of a signal output from the supergain speaker system; A pulse width modulator for pulse width modulating the signal output from the signal delay signal unit; And an omnidirectional amplifier for omnidirectionally amplifying and outputting a pulse width modulated signal.

(2) 상기 (1)에 있어서, 상기 초지향성 스피커 시스템은,(2) In the above (1), the supergain speaker system comprises:

현재 입력되는 오디오 입력 신호의 포락선을 계산하는 제 1 포락선 계산부;A first envelope calculation unit for calculating an envelope of the currently input audio input signal;

상기 제 1 포락선 계산부에 계산된 제 1 포락선 신호의 제곱근을 연산하여 제 1 포락선 신호의 제곱근 신호를 생성하는 제곱근 연산부;A square root calculator for calculating a square root of the first envelope signal calculated by the first envelope calculator to generate a square root of a first envelope signal;

상기 현재 입력되는 오디오 입력 신호에 대해서 이전 단에 결정된 적응 필터 계수에 따른 적응 필터 계수 갱신항을 적용하여 왜곡보상을 수행하여 보상신호를 생성하는 사전 왜곡 적응 필터부;A predistortion adaptive filter unit for performing a distortion compensation by applying an adaptive filter coefficient update term according to an adaptive filter coefficient determined at a previous stage to the currently input audio input signal to generate a compensation signal;

상기 보상신호의 포락선을 계산하여 제 2 포락선 신호를 생성하는 제 2 포락선 계산부;A second envelope calculation unit for calculating an envelope of the compensation signal to generate a second envelope signal;

상기 제 2 포락선 신호와 상기 제 1 포락선 신호의 제곱근 신호를 비교연산하여 오차 신호를 생성하는 오차연산부;An error arithmetic unit for comparing the second envelope signal and the square root of the first envelope signal to generate an error signal;

상기 오차 신호로부터 적응 필터 계수 갱신항 및 적응 필터 계수를 계산하는 적응 필터 계수 갱신부;An adaptive filter coefficient update unit for calculating an adaptive filter coefficient update term and an adaptive filter coefficient from the error signal;

상기 보상신호를 동적으로 초음파 대역으로 변조시켜 변조신호를 생성하는 동적 VSB 변조부;A dynamic VSB modulator for modulating the compensation signal dynamically into an ultrasonic wave band to generate a modulated signal;

초음파 변환기가 가지는 주파수 특성에 대응되는 역필터를 모델링하고, 상기 변조신호에 적용시켜 필터링 신호를 생성하는 초음파 변환기 모델;An ultrasound transducer model for modeling an inverse filter corresponding to a frequency characteristic of the ultrasonic transducer and generating a filtering signal by applying the inverse filter to the modulated signal;

상기 필터링 신호를 증폭하는 초음파 증폭기; 및An ultrasonic amplifier for amplifying the filtering signal; And

상기 증폭된 신호를 초음파 신호로 변환하는 상기 초음파 변환기를 구비하는 것을 특징으로 하는 초지향성 및 무지향성 동시 신호출력이 가능한 복합스피커시스템.
And an ultrasound transducer for converting the amplified signal into an ultrasonic signal.

(3) 상기 (2)에 있어서,(3) In the above (2)

상기 신호지연부는 초지향성 스피커 시스템을 구성하는 제1포락선계산부, 제2포락선계산부, 동적 VSB변조부, 및 초음파변환기모델h(t)에서의 신호처리로 인해 지향성신호에 비해 초지향성 신호가 일부 지연되는 것과 동일한 시간만큼 신호를 지연시켜 출력하는 것을 특징으로 하는 초지향성 및 무지향성 동시 신호출력이 가능한 복합스피커시스템.
Since the signal delay in the signal processing in the first envelope calculation unit, the second envelope calculation unit, the dynamic VSB modulation unit, and the ultrasound transducer model h (t) constituting the supergain speaker system, the supergain signal And outputs a signal delayed by a time equal to a certain delay time.

(4) 상기 (2)에 있어서,(4) In the above (2)

상기 오디오 입력 신호를 x(t), 상기 제 1 포락선 신호는 E(t), 상기 이전단 적응 필터 계수 갱신항을 am(t)라고 할 경우, If the audio input signal is x (t), the first envelope signal is E (t), and the previous end adaptive filter coefficient update term is a m (t)

상기 보상신호 x(t)'는,

Figure 112017040301617-pat00001
;The compensation signal x (t)
Figure 112017040301617-pat00001
;

상기 보상신호 x(t)'를 AM 변조하여 얻어지는 제 2 포락선 신호 E(t)'는, E(t)' = 1 + mx(t)';The second envelope signal E (t) 'obtained by AM-modulating the compensation signal x (t)' is given by E (t) '= 1 + mx (t)';

상기 오차 신호 e(t)는, e(t) = E(t)' - E(t)0.52;The error signal e (t) is: e (t) = E (t) '- E (t) 0.52 ;

상기 적응 필터 계수 갱신항은 △am(t) = - e(t)/ am(t) = -2E(t)' - E(t)0.5x(t-m);The adaptive filter coefficient update term △ a m (t) = - e (t) / a m (t) = -2E (t) '- E (t) 0.5 x (tm);

상기 적응 필터 계수는 am(t+1) =am(t) + β△am(t)이고, Wherein the adaptive filter coefficient is a m (t + 1) = a m (t) + 硫 a m (t)

단, m은 변조지수, β는 적응계수인 것을 특징으로 하는 초지향성 및 무지향성 동시 신호출력이 가능한 복합스피커시스템.
Wherein m is a modulation index and? Is an adaptation coefficient.

(5) 상기 (2)에 있어서, 상기 동적 VSB 변조부는,(5) In the above-mentioned (2), the dynamic VSB modulator may comprise:

입력되는 신호레벨에 따라 상기 변조지수를 동적으로 변화시키는 것을 특징으로 하는 초지향성 및 무지향성 동시 신호출력이 가능한 복합스피커시스템.
Wherein the modulation index is dynamically changed according to an input signal level.

(6) 상기 (2)에 있어서, 상기 적응 필터 계수 갱신부는, (6) In the above (2), the adaptive filter coefficient updating unit may include:

LMS 방식 및 RLS 방식 중 적어도 하나의 방식을 적용하는 것을 특징으로 하는 초지향성 및 무지향성 동시 신호출력이 가능한 복합스피커시스템.
LMS method, and RLS method is applied to a composite speaker system capable of simultaneous signal output of both super-directional and non-directional signals.

(7) 상기 (2)에 있어서, 상기 사전 왜곡 적응 필터부는,(7) In the above (2), the pre-

선형 FIR 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 초지향성 및 무지향성 동시 신호출력이 가능한 복합스피커시스템.
And a linear FIR filter. ≪ RTI ID = 0.0 > 8. < / RTI >

(8) 상기 (2)에 있어서, 상기 역필터는,(8) In the above (2)

상기 초음파 변환기를 특정 필터로 모델링하여 얻어지는 상기 초음파 변환기의 주파수 특성을 이용하여 미리 계산되는 것을 특징으로 하는 초지향성 및 무지향성 동시 신호출력이 가능한 복합스피커시스템.
Wherein the ultrasonic transducer is preliminarily calculated using the frequency characteristics of the ultrasonic transducer obtained by modeling the ultrasonic transducer with a specific filter.

(9) 상기 (8)에 있어서, 상기 특정 필터는, (9) In the above-mentioned (8)

FIR 필터인 것을 특징으로 하는 초지향성 및 무지향성 동시 신호출력이 가능한 복합스피커시스템.
FIR filter. The composite speaker system is capable of simultaneously outputting a supergain and an omnidirectional signal.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 초지향성 및 무지향성 동시 신호출력이 가능한 복합스피커시스템은, 입력된 오디오신호에 대하여 무지향 신호출력이 초지향성 신호출력과 동일한 시간에 발생할 수 있도록 하여 동시에 초지향성 신호 및 무지향성 신호를 모두 출력할 수 있도록 한다.As described above, the composite speaker system capable of simultaneously outputting the supergain signal and the non-directional simultaneous signal according to the embodiment of the present invention allows the non-directional signal output to occur at the same time as the supergain signal output with respect to the input audio signal At the same time, it is possible to output both the omnidirectional signal and the omnidirectional signal.

나아가 본 발명에 따른 복합스피커시스템은 초지향성 신호의 처리과정에서 사전 왜곡 적응필터를 이용하여 실시간 재생신호의 왜곡을 최소화하고 잔류측파대 변조를 사용하여 단일측파대 필터의 불완전성을 제거함으로써, 음질을 개선할 수 있다.Further, the composite speaker system according to the present invention minimizes the distortion of the real-time reproduction signal by using the pre-distortion adaptive filter in the process of processing the omnidirectional signal and eliminates the incompleteness of the single sideband filter by using the residual sideband modulation, Can be improved.

본 발명의 실시예에 따른 복합스피커시스템은, 오디오 입력신호의 포락선 신호 및 이전 입력신호의 적응 필터 계수가 적용되는 왜곡 보상된 신호의 포락선 신호를 상호 비교하고 그에 따른 현재 입력신호의 적응필터 계수값을 계산하여 적용함으로써, 사전 왜곡 보상을 실시간으로 적용하여 설계 하드웨어를 간소화하고, 초음파 스피커 음질을 개선할 수 있다.The composite speaker system according to an embodiment of the present invention compares an envelope signal of an audio input signal and an envelope signal of a distortion-compensated signal to which an adaptive filter coefficient of a previous input signal is applied, So that the design hardware can be simplified by applying the pre-distortion compensation in real time, and the ultrasonic speaker sound quality can be improved.

본 발명의 다른 실시예에 따른 복합스피커시스템은, 사전 왜곡 보상된 보상신호의 변조지수를 VSB 변조시 동적으로 변조함으로써, 입력되는 신호의 레벨에 따라, 왜곡을 보상함으로써, 공기중에서 비선형 복조되는 신호의 왜곡을 최소화함으로써 스피커 음질을 개선할 수 있다.The composite speaker system according to another embodiment of the present invention compensates distortion according to the level of the input signal by dynamically modulating the modulation index of the compensation signal with the pre-distortion compensated VSB modulation, So that the speaker sound quality can be improved.

마지막으로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 복합스피커시스템은, 현재 시스템에 적용되고 있는 초음파 변화기를 특정 필터로 필터링하고, 그에 따른 계수값들을 사용하여 초음파 변환기의 역필터 모델을 생성하여 VSB 변조된 신호에 적용함으로써, 변조된 신호의 초음파 변환시 왜곡을 최소화하여 음질을 개선할 수 있다.
Finally, in the composite speaker system according to another embodiment of the present invention, the ultrasound transducer applied to the current system is filtered with a specific filter, and an inverse filter model of the ultrasonic transducer is generated using the corresponding coefficient values, Signal, it is possible to minimize the distortion in the ultrasonic wave conversion of the modulated signal and improve the sound quality.

도 1은 종래의 초지향성 스피커 시스템에서 제곱근 변조 방식을 이용한 오디오 입력 신호처리 방법을 나타낸 도면.
도 2는 종래의 초지향성 스피커 시스템에서 SSB 변조 및 재귀에 따른 오디오 입력 신호처리 방법을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 초지향성 신호처리시스템을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 초지향성 스피커 시스템의 신호처리 방법을 나타낸 순서도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 무지향성 신호출력부를 나타낸 도면.
FIG. 1 illustrates a method of processing an audio input signal using a square root modulation method in a conventional super-directional speaker system.
2 illustrates a method of processing an audio input signal according to SSB modulation and recursion in a conventional super-directional speaker system.
3 is a diagram of a supergain signal processing system in accordance with an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart illustrating a signal processing method of a supergain speaker system according to an embodiment of the present invention.
5 illustrates a non-directional signal output unit according to an embodiment of the present invention.

상술한 목적 및 기타의 목적과 본 발명의 특징 및 이점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.The above and other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description in conjunction with the accompanying drawings. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 초지향성 신호처리시스템을 도시한 도면이다.3 is a diagram illustrating a supergain signal processing system according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 초지향성 스피커 시스템은 현재 오디오 입력 신호의 포락선과 이전 단 오디오 입력신호로부터 얻어진 적응 필터 계수를 적용한 포락선을 비교하여 그에 따른 현재 적응 필터 계수를 계산하는 적응 필터 계산부; 상기 적응 필터 계수 값이 적용된 오디오 입력신호를 VSB 변조시키는 VSB 변조부; 변조된 신호를 초음파로 변환하는 초음파 변환부를 포함하여 구성되며, 적응 필터 계산부는 제 1 포락선 계산부(10), 제곱근 연산부(20), 제 2 포락선 계산부(40), 오차연산부(50), 적응 필터 계수 갱신부(60)를 포함하고 적응 필터 계수를 적용하기 위한 사전 왜곡 적응 필터부(30), VSB 변조부는 동적 VSB 변조부(70), 초음파 변환부는 초음파 변환기 모델(80), 초음파 증폭기(90), 초음파 변환기(100)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 3, a supergain speaker system according to an embodiment of the present invention compares an envelope of an audio input signal with an envelope applied with an adaptive filter coefficient obtained from a previous audio input signal, and calculates a current adaptive filter coefficient An adaptive filter calculation unit; A VSB modulator for VSB modulating the audio input signal to which the adaptive filter coefficient value is applied; And an ultrasound converting unit for converting the modulated signal into an ultrasonic wave. The adaptive filter calculating unit includes a first envelope calculating unit 10, a square root calculating unit 20, a second envelope calculating unit 40, an error calculating unit 50, A VSB modulator, a dynamic VSB modulator 70, an ultrasound transducer, an ultrasound transducer model 80, an ultrasound transducer 80, and an ultrasound transducer 80. The pre-distortion adaptive filter 30 includes an adaptive filter coefficient update unit 60, (90), and an ultrasonic transducer (100).

다시 말하여, 본 발명의 초지향성 스피커 시스템은 현재 입력되는 오디오 입력 신호 x(t)의 포락선을 계산하여 포락선에 대한 제 1 포락선 신호 E(t)를 생성하는 제 1 포락선 계산부(10), 제 1 포락선 계산부(10)에 의해 생성된 제 1 포락선 신호 E(t)를 이용해서 이상적인 포락선 신호인 E(t)0.5를 계산하는 제곱근 연산부(20), 이전 단 오디오 입력신호 x(t-1)의 포락선으로부터 계산된 적응 필터 계수 갱신항을 적용하여 현재 오디오 입력신호 x(t)의 사전 왜곡 보상을 수행하여 왜곡 보상 신호 x(t)'를 생성하는 사전 왜곡 적응 필터부(30), 사전 왜곡 적응 필터부(30)에서 출력되는 왜곡 보상된 보상신호 x(t)'의 포락선을 계산하여 제 2 포락선 신호 E(t)'을 생성하는 제 2 포락선 계산부(40), 제곱근 연산부(20)의 출력신호인 E(t)0.5와 제 2 포락선 신호 E(t)'를 비교 연산하여 그 오차 신호 e(t)를 출력하는 오차연산부(50), 오차 신호 e(t)에 대응하는 사전 왜곡 적응 필터의 계수 갱신항을 계산하여 사전 왜곡 적응 필터부(30)에 공급하는 적응 필터 계수 갱신부(60), 사전 왜곡 적응 필터부(30)에서 출력되는 왜곡 보상된 보상신호 x(t)'를 동적으로 초음파 대역으로 변조시켜 변조 신호 x(t)"를 생성하는 동적 VSB 변조부(70), 초음파 변환기(100)가 가지는 주파수 고유의 특성에 대응하는 역필터 h(t)를 모델링하여 변조된 신호 x(t)"에 적용함으로써 변환 신호 x(t)'''를 생성하는 초음파 변환기 모델(80), 초음파 변환기 모델(80)로부터 출력되는 변환 신호 x(t)'''를 증폭하여 증폭 신호 x(t)""를 생성하는 초음파 증폭기(90), 초음파 증폭된 증폭 신호 x(t)""의 출력을 초음파 신호로 변환하는 초음파 변환기(100)를 구비한다.In other words, the supergain speaker system of the present invention includes a first envelope calculation unit 10 for calculating an envelope of a currently input audio input signal x (t) to generate a first envelope signal E (t) for an envelope, A square root calculation unit 20 for calculating an ideal envelope signal E (t) 0.5 by using the first envelope signal E (t) generated by the first envelope calculation unit 10, a previous-stage audio input signal x (t- 1) by applying an adaptive filter coefficient update term calculated from the envelope of the audio input signal x (t) to generate a distortion compensation signal x (t) ', A second envelope calculation unit 40 for calculating an envelope of the distortion compensated compensation signal x (t) 'output from the pre-distortion adaptive filter unit 30 to generate a second envelope signal E (t)', a E (t) 0.5 with the second envelope signal E (t) 'of the output signals 20) to the comparison operation An error arithmetic unit 50 for outputting an error signal e (t), an adaptive filter coefficient update unit for calculating a coefficient update term of the pre-distortion adaptive filter corresponding to the error signal e (t) and supplying it to the pre-distortion adaptive filter unit 30 A dynamic VSB modulating unit 70 for modulating the distortion compensated compensation signal x (t) 'output from the predistortion adaptive filter unit 30 into a dynamically ultrasonic band to generate a modulated signal x (t) ) To generate a transformed signal x (t) '''by applying an inverse filter h (t) corresponding to the frequency specific characteristic of the ultrasonic transducer 100 to the modulated signal x (t)'' An ultrasound amplifier 90 for amplifying the converted signal x (t) '''output from the ultrasound transducer model 80 to generate an amplified signal x (t) t) "" into an ultrasonic signal.

구체적인 설명에 앞서, VSB 변조는 AM 변조에서 한쪽 측파대를 대칭적으로 제거하는 필터링을 거치는 것으로 AM 변조와 비교하여 수학식으로 접근하는 방식이 유사하기 때문에 본 발명의 실시예에 따른 초지향성 스피커 시스템의 신호 변환 과정에 대한 효과적인 설명을 위하여 VSB 변조를 AM 변조의 경우로 대체하고, 구체적인 수학식을 적용하여 설명하기로 한다. Prior to the detailed description, since VSB modulation is a method of symmetrically removing one sideband in AM modulation, a method of approaching by a mathematical expression is similar to AM modulation, and therefore, The VSB modulation is replaced with the AM modulation, and a concrete equation is applied to explain the VSB modulation.

제 1 포락선 계산부(10)는 현재 오디오 입력 신호 x(t)에 대한 포락선을 계산한다. 제 1 포락선 계산부(10)에 의하여 계산되는 포락선 신호 E(t)는 앞서 기술한 수학식 1 및 2에서와 동일한 E(t)로 정의될 수 있으므로 자세한 설명은 생략 한다.The first envelope calculation unit 10 calculates an envelope for the current audio input signal x (t). The envelope signal E (t) calculated by the first envelope calculation unit 10 can be defined by E (t) which is the same as in Eqs. 1 and 2 described above, and a detailed description thereof will be omitted.

제곱근 연산부(20)는 제 1 포락선 계산부(10)에 의해 계산된 포락선 신호 E(t)의 이상적인 포락선 신호인 E(t)0.5를 계산한다. 수학식 1을 참조하면, 제 1 포락선 계산부(10)에서 생성된 신호의 수식적으로 가장 이상적인 신호는 포락선 신호 E(t)의 제곱근에 해당하는 신호이다. 수학식 1에서 이차 시간 편미분은 12 dB/octave 이퀄라이저를 이용하여 해결할 수 있다.The square root calculator 20 calculates an ideal envelope signal E (t) 0.5 of the envelope signal E (t) calculated by the first envelope calculator 10. Referring to Equation (1), the mathematically ideal signal of the signal generated by the first envelope calculation unit 10 is a signal corresponding to the square root of the envelope signal E (t). In Equation (1), the second-order partial time derivative can be solved by using a 12 dB / octave equalizer.

사전 왜곡 적응 필터부(30)는 현재 입력되는 오디오 입력신호 x(t)에 이전 단 오디오 입력 신호 x(t-1)에 의해 계산된 적응 필터 계수 am(t)를 적용하여 수학식 3과 같은 방식으로 왜곡 보상된 보상신호 x(t)'를 출력하게 된다.The pre-distortion adaptive filter unit 30 applies the adaptive filter coefficient a m (t) calculated by the previous audio input signal x (t-1) to the currently input audio input signal x (t) And outputs the compensated compensation signal x (t) 'in the same manner.

[수학식 3]&Quot; (3) "

Figure 112017040301617-pat00002
Figure 112017040301617-pat00002

제 2 포락선 계산부(40)는 사전 왜곡 적응 필터부(30)에 의해 왜곡 보상된 보상신호 x(t)'의 포락선 신호 E(t)'를 계산한다. 제 2 포락선 계산부(40)에 의하여 계산되는 포락선 신호 E(t)'는 x(t)'의 AM 변조 후 얻어지게 되고 이 신호 E(t)'는 수학식 4에 나타낸 바와 같다. The second envelope calculation unit 40 calculates the envelope signal E (t) 'of the compensation signal x (t)', which is distortion-compensated by the pre-distortion adaptive filter unit 30. The envelope signal E (t) 'calculated by the second envelope calculation unit 40 is obtained after AM modulation of x (t)', and this signal E (t) 'is as shown in Equation (4).

[수학식 4]&Quot; (4) "

E(t)' = 1 + mx(t)'E (t) '= 1 + mx (t)'

오차연산부(50)는 제 2 포락선 계산부(40)로부터 계산된 포락선 신호 E(t)'로부터 제곱근 연산부(20)에 의해 계산된 신호 E(t)0.5를 감산하여 그 오차 신호인 e(t)를 생성한다. 오차연산부(50)에 의해 계산되는 e(t)는 수학식 5와 같다.The error calculator 50 subtracts the signal E (t) 0.5 calculated by the square root calculator 20 from the envelope signal E (t) 'calculated from the second envelope calculator 40 and outputs the error signal e (t ). E (t) calculated by the error arithmetic unit 50 is expressed by Equation (5).

[수학식 5]&Quot; (5) "

e(t) = E(t)' - E(t)0.52 e (t) = E (t) '- E (t) 0.52

적응 필터 계수 갱신부(60)는 오차연산부(50)에 의해 계산된 오차 신호 e(t)에 LMS(Least Mean Square) 방식을 적용하여 적응 필터 계수 갱신항 △am(t)을 계산한다. 본 발명의 오차 신호 e(t)로부터 갱신항 △am(t)를 계산하는 방식은 RLS(Recursive Least Square) 방식 적용도 가능하다. 이하, LMS 방식을 중심으로 설명하기로 한다. 적응 필터 계수 갱신부(60)에 의해 계산되는 갱신항 △am(t)은 수학식 6과 같이 나타낼 수 있다.The adaptive filter coefficient update unit 60 calculates an adaptive filter coefficient update term? A m (t) by applying an LMS (Least Mean Square) scheme to the error signal e (t) calculated by the error calculation unit 50. The method of calculating the update term? A m (t) from the error signal e (t) of the present invention can also be applied to the RLS (Recursive Least Square) method. Hereinafter, the LMS method will be mainly described. The update term? A m (t) calculated by the adaptive filter coefficient update unit 60 can be expressed by Equation (6).

[수학식 6]&Quot; (6) "

△am(t) = -ðe(t)/ðam(t) = -2E(t)' - E(t)0.5x(t-m) △ a m (t) = -ðe (t) / ða m (t) = -2E (t) '- E (t) 0.5 x (tm)

따라서, 적응 필터 계수 갱신부(60)에 의해 계산되어 사전 왜곡 적응 필터부(30)에 공급되는 적응 필터 계수는 수학식 7과 같이 나타낼 수 있다.Therefore, the adaptive filter coefficient calculated by the adaptive filter coefficient updating unit 60 and supplied to the pre-distortion adaptive filter unit 30 can be expressed by Equation (7).

[수학식 7]&Quot; (7) "

am(t+1) =am(t) + β△am(t) a m (t + 1) = a m (t) + β △ a m (t)

단, β는 적응계수이다. 정규화된 LMS 방식에서 β는 시간에 따라 변하면서 안정적으로 빠른 수렴할 수 있고, β를 이용하여 안정적인 시스템 설계가 가능하다. However, β is an adaptation coefficient. In the normalized LMS method, β can change steadily with time and converge quickly, and it is possible to design a stable system using β.

사전 왜곡 적응 필터부(30)는 적응 필터 계수 갱신부(60)에 의해 구해진 갱신항 am(t+1)을 이용하여 다음단에 입력되는 오디오 입력신호 x(t+1)에 실시간적으로 적용하게 된다. 사전 왜곡 적응 필터부(30)는 정확한 선형 위상 특성을 확보하기 위하여 선형 FIR(Finite Impulse Response) 필터를 사용할 수 있다.Pre-distortion adaptive filter section 30 in real time to update, wherein a m audio input signal x (t + 1) is input by using the (t + 1) in the next stage obtained by the adaptive filter coefficient update section 60 enemy . The pre-distortion adaptive filter unit 30 may use a linear FIR (Finite Impulse Response) filter to ensure accurate linear phase characteristics.

동적 VSB 변조부(70)는 사전 왜곡 적응 필터부(30)에 의해 생성된 왜곡 보상된 보상신호 x(t)'를 동적으로 초음파 대역으로 변조하게 되는데, 이때 신호 x(t)'는 상측 또는 하측파대 일부를 대부분 제거하고 잔류하는 부분과 나머지 부분의 완전한 측파대를 남기는 VSB 변조를 실시하게 된다. 다시 말하여, 동적 VSB 변조부(70)는 오디오 입력 신호의 신호 레벨에 따라 변조지수 m을 동적으로 변화시키게 된다. 동적 VSB 변조는 캐리어 주파수를 중심으로 대칭적으로 신호를 제거하므로 남겨진 스펙트럼에 모든 정보가 담겨 있기 때문에, SSB의 경우 불완전한 필터 특성 때문에 일부 정보가 사라지거나 중첩되어 복조시에 발생하는 음질저하 현상을 방지할 수 있다.The dynamic VSB modulation unit 70 dynamically modulates the distortion compensated compensation signal x (t) 'generated by the pre-distortion adaptive filter unit 30 into an ultrasonic band, wherein the signal x (t) VSB modulation is performed to remove most of the lower sideband and to leave the remaining sideband and the remaining sideband complete sideband. In other words, the dynamic VSB modulator 70 dynamically changes the modulation index m according to the signal level of the audio input signal. Since the dynamic VSB modulation removes the signal symmetrically around the carrier frequency, all the information is contained in the remaining spectrum. Therefore, SSB can prevent the deterioration of sound quality caused by demodulation due to incomplete filter characteristics. can do.

초음파 변환기 모델(80)은 초음파변환기(100)에 따른 역필터 h(t)를 계산하고, 이 역필터 h(t)를 동적 VSB 변조부(70)에 의해 생성된 변조 신호 x(t)"에 적용하여 신호 x(t)'''를 생성한다. 역필터 h(t)는 초음파 변화기(100)를 특정 필터 예를 들면 FIR 필터로 모델링 할 경우, 초음파 변환기(100)의 주파수 특성으로 부터 필터의 계수들을 획득할 수 있으며, 획득된 필터 들의 계수들을 이용하여 역필터 계수를 미리 획득할 수 있다.The ultrasonic transducer model 80 calculates the inverse filter h (t) according to the ultrasonic transducer 100 and outputs the inverse filter h (t) to the modulated signal x (t) "generated by the dynamic VSB modulator 70 (T) '' 'from the frequency characteristics of the ultrasound transducer 100 when the ultrasound transducer 100 is modeled by a specific filter, for example, an FIR filter. The coefficients of the filter can be obtained and the inverse filter coefficients can be obtained in advance using the coefficients of the obtained filters.

초음파 증폭기(90)는 동적 VSB 변조부(70)에 의하여 변조된 신호 x(t)"를 역필터 h(t)로 필터링한 신호 x(t)'''에 초음파 진동소자에 의해 발생된 초음파를 방사함으로서 신호를 물리적인 힘으로 진동 시키는 것으로서 신호 x(t)'''의 진폭을 확대시켜 진폭 확대 신호 x(t)""를 생성하게 된다.The ultrasonic wave amplifier 90 converts the ultrasonic wave generated by the ultrasonic vibration element into the signal x (t) '' 'obtained by filtering the signal x (t) modulated by the dynamic VSB modulation unit 70 with the inverse filter h (T) '' 'by oscillating the signal with a physical force by radiating a signal x (t)' '' to produce an amplitude amplified signal x (t) '' '.

초음파 변환기(100)는 초음파 증폭기(90)에 의한 진폭 확대 신호 x(t)""를 초음파 신호로 변환시킨다. 이러한 초음파 변환기(100)는 압전성, 자기 일그러짐성을 이용한 방식 및 반도체를 이용하는 방식이 있다.The ultrasonic transducer 100 converts the amplitude amplified signal x (t) "" by the ultrasonic amplifier 90 into an ultrasonic signal. The ultrasonic transducer 100 may have a piezoelectricity, a self-distortion, or a semiconductor.

압전성 전기 음향 변환소자는 예를 들면 수정과 같은 결정에서 일정한 방향으로 잘라낸 판 또는 봉에 적당한 주파수의 고주파 전압을 가하면 결정으로부터 초음파가 발생하는 방식을 이용하는 변환소자이다. 이 압전성 전기 음향 변환소자는 가해지는 전압의 주파수가 수정의 결정이 지닌 기본 진동수의 홀수배가 될 때 발생하는 간섭현상을 이용하는 방식이다. 즉, 압전성 전기 음향 변환소자는 특정 주파수를 얻어내기 위해서는 적절한 진동자 예를 들면, 수정에 적절한 진동을 가하는 것으로, 전기를 가해서 진동을 일으키기 때문에 압전형소자라고 한다.A piezoelectric electroacoustic transducer is a transducer that uses ultrasonic waves generated from crystals when a high frequency voltage of a suitable frequency is applied to a plate or rod cut in a certain direction in a crystal such as crystal. This piezoelectric electroacoustic transducer utilizes an interference phenomenon which occurs when the frequency of the applied voltage becomes an odd multiple of the fundamental frequency of crystal determination. That is, in order to obtain a specific frequency, the piezoelectric electroacoustic transducer applies an appropriate vibrator, for example, a vibration suitable for quartz, and is called a piezoelectric resonator because it causes vibration by applying electricity.

자기일그러짐형이나 반도체형도 초음파를 발생시키는 원리는 압전형과 동일하며 사용하는 재료의 특성상의 차이로 구분된다.The principle of generating the ultrasonic wave in the self-distorting type or the semiconductor type is the same as that of the piezoelectric type, and it is classified into the difference in the characteristics of the material to be used.

초음파 변환기(100)에 의해 변환된 초음파 신호는 공기 중으로 방사됨으로써 비선형 복조되어 음향 오디오로 출력되게 된다.The ultrasonic signal converted by the ultrasonic transducer 100 is radiated into the air to be nonlinearly demodulated and output as acoustic audio.

이와 같은 구조를 가지는 본 발명의 실시예에 따른 초지향성 스피커 시스템의 왜곡보상 방법에 따른 신호처리 방법에 대하여 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.A signal processing method according to a distortion compensation method of a supergain speaker system according to an embodiment of the present invention will now be described with reference to FIG.

설명에 앞서, x(t)는 현재 입력되는 오디오 입력 신호이며, h(t)는 다종 다양한 초음파 변환기(100)를 특정 필터로 모델링 하여 계산된 계수값들의 역필터이다. Before describing, x (t) is the currently input audio input signal, and h (t) is an inverse filter of the coefficient values calculated by modeling various ultrasound transducers 100 with a specific filter.

본 발명의 초지향성 스피커 시스템의 신호처리 방법은 먼저, 현재 입력되는 오디오 입력 신호 x(t)의 포락선을 계산하고(S1), 계산된 포락선 신호 E(t)의 제곱근 연산을 수행하여 신호 E(t)0.5를 생성한다(S2).The signal processing method of the supergain speaker system of the present invention first calculates the envelope of the currently input audio input signal x (t) (S1), performs a square root operation of the calculated envelope signal E (t) t) 0.5 (S2).

한편, S1 및 S2 단계가 진행되는 동안, 현재 오디오 입력 신호 x(t)는 이전 단의 오디오 입력 신호 x(t-1)에서 계산된 적응 필터 계수를 적용하여 왜곡 보상된 신호 x(t)'를 생성하고(S3), 생성된 x(t)'신호의 포락선 신호인 E(t)'를 계산한다(S4).Meanwhile, during the steps S1 and S2, the current audio input signal x (t) is obtained by applying the adaptive filter coefficient calculated from the audio input signal x (t-1) of the previous stage to the distortion compensated signal x (S3), and calculates an envelope signal E (t) 'of the generated x (t)' signal (S4).

다음으로, S2 단계 및 S4 단계에서 각각 계산된 신호 E(t)0.5, E(t)'를 연산한다(S5).Next, the signals E (t) 0.5 and E (t) 'calculated in steps S2 and S4 are calculated (S5).

포락선 신호 E(t)'에서 이상적인 포락선 신호인 E(t)0.5를 감산하여, 그 오차 신호인 e(t)를 생성한다.E (t) 0.5 , which is an ideal envelope signal, is subtracted from the envelope signal E (t) 'to generate the error signal e (t).

다음으로, 적응 필터 계수 갱신부(60)는 e(t) 신호에 따른 갱신항을 계산한다(S6).Next, the adaptive filter coefficient update unit 60 calculates an update term according to the signal e (t) (S6).

갱신항을 계산하기 위하여, 적응 필터 계수 갱신부(30)는 LMS(Least Mean Square) 및 RLS 방식 중 적어도 하나의 적응 방식을 이용한다.In order to calculate the update term, the adaptive filter coefficient update unit 30 uses at least one adaptive scheme of LMS (Least Mean Square) and RLS scheme.

다음으로, e(t) 신호의 갱신항을 이용하여 다음 단에 입력되는 오디오 입력 신호 x(t+1)를 사전 왜곡 보상한다(S3).Next, using the update term of the e (t) signal, the audio input signal x (t + 1) input at the next stage is pre-distorted compensated (S3).

S3 단계에서, 이전 단 오디오 입력 신호 x(t-1)에 의해 계산된 적응 필터 계수가 적용된 왜곡 보상 신호 x(t)'를 동적으로 VSB 변조하여 신호 x(t)"를 생성한다(S7).In step S3, a distortion compensated signal x (t) 'to which the adaptive filter coefficient calculated by the previous stage audio input signal x (t-1) is applied is dynamically VSB-modulated to generate a signal x (t) .

다음으로, VSB 변조된 신호 x(t)"에 초음파 변환기 모델의 역필터 h(t)를 적용한다(S8).Next, the inverse filter h (t) of the ultrasonic transducer model is applied to the VSB modulated signal x (t) "(S8).

이때, 적용되는 역필터 h(t)는 시스템에서 사용되는 초음파 변환기(100)를 특정 필터로 모델링 함으로써 계산될 수 있다.In this case, the inverse filter h (t) to be applied may be calculated by modeling the ultrasonic transducer 100 used in the system with a specific filter.

다음으로, 초음파 증폭기(90)는 역필터 h(t)에 의해 필터링 된 신호 x(t)'''를 초음파 증폭한다(S9).Next, the ultrasonic amplifier 90 ultrasonically amplifies the signal x (t) '' 'filtered by the inverse filter h (t) (S9).

다음으로, 초음판 변환기(100)는 증폭된 신호를 초음파 변환한다(S10).Next, the ultrasonic transducer 100 converts the amplified signal into ultrasonic waves (S10).

마지막으로, 초음파 신호는 공기 중에서 비선형 복조되어 음향 오디오 신호인 out(t)로 출력된다(S11).Finally, the ultrasound signal is nonlinearly demodulated in air and output as an audio audio signal out (t) (S11).

이러한 본 발명의 실시예에 따른 초지향성 스피커 시스템은 적응필터를 사용해서 사전에 왜곡 보상된 신호를 변조부에 제공함으로써, 반복적이지 않고, 왜곡 보상을 실시간으로 적용할 수 있다. 따라서, 본 발명의 초지향성 스피커 시스템은 왜곡 보상에 따른 지연이 적고, 하드웨어 설계를 간소화할 수 있어서 효율 높은 변조가 가능한 시스템 구축이 용이하다.The supergain speaker system according to an embodiment of the present invention provides a modulation unit with a pre-distortion-compensated signal using an adaptive filter, so that distortion compensation can be applied in real time without repetition. Therefore, the supergain speaker system of the present invention can reduce the delay due to the distortion compensation, simplify the hardware design, and facilitate the construction of a system capable of efficient modulation.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 초지향성 스피커 시스템은 사전 왜곡 적응 필터링을 사용함으로써 실시간으로 오디오 입력 신호를 왜곡 보상하고 이를 통해서 초음파 변환기로부터 공기 중에 방사되어 이차적으로 재생되는 가청신호가 원래의 오디오 입력 신호에 가까워지도록 변조 전에 사전 왜곡을 시키는 것이 가능하고, 선형 FIR 필터를 사용함으로써 사전 왜곡된 신호가 본래의 대역폭 내에서 변형이 되도록 하며, 하드웨어 설계 시에도 복잡도가 낮아지게 된다. 또한, 본 발명의 초지향성 스피커 시스템은 VSB 변조 방식을 사용하게 됨으로, 대칭적인 필터에 의하여 원래 신호의 낮은 주파수 대역에 대한 정보가 겹침 없이 보전되면서 필터링 되기 때문에 이상적이지 못한 비대칭 필터가 사용되는 SSB 변조에 비해서 음질이 개선되게 되며, 입력신호의 레벨에 따라 동적으로 변조지수를 바꿔줌으로써 효율 높은 변조가 가능하다.That is, the supergain speaker system according to an embodiment of the present invention compensates for distortion of the audio input signal in real time by using the pre-distortion adaptive filtering, and the audible signal, which is reproduced secondarily from the ultrasonic transducer, It is possible to pre-distort before modulation to be close to the signal, and using a linear FIR filter allows the pre-distorted signal to be distorted within its original bandwidth, and even in hardware design, the complexity is low. In addition, since the supergain speaker system of the present invention uses the VSB modulation scheme, the information about the low frequency band of the original signal is preserved without being overlapped by the symmetrical filter, so that the SSB modulation The modulation quality can be improved by changing the modulation index dynamically according to the level of the input signal.

본 발명에 따른 스피커 시스템은 무지향성 신호를 출력하기 위해 도 5에 나타낸 바와 같은 무지향성 신호출력부를 포함한다. 상기 본 발명에 따른 무지향성 신호출력부는 도 3에 도시한 초지향성 신호처리시스템과 통합하여 물리적으로 분리되거나 혹은 일체가 되도록 구현되어질 수 있음은 물론이다.The speaker system according to the present invention includes an omnidirectional signal output as shown in Fig. 5 to output an omnidirectional signal. The non-directional signal output unit according to the present invention may be physically separated or integrated with the supergain signal processing system shown in FIG.

상기 무지향성 신호출력부는 신호입력부(200), A/D 변환기(210), 신호지연부(220), 펄스폭변조기(230), 및 무지향 증폭기(240)를 포함한다.The omni-directional signal output unit includes a signal input unit 200, an A / D converter 210, a signal delay unit 220, a pulse width modulator 230, and an omni-directional amplifier 240.

신호입력부(200)에 오디오 입력신호 x(t)가 입력되면, A/D 변환기(210)에서 아날로그 입력신호 x(t)를 디지털신호로 변환한다. 디지털신호로 변환된 신호는 신호지연부(220)에서 출력이 지연처리되어지며, 이때 출력이 지연되어지는 시간은 초지향성 신호처리시스템에서의 제1포락선계산부(10)과, 제2포락선계산부(40), 동적 VSB변조(70), 초음파변환기모델h(t)(80)에서의 신호처리로 인해 지향성신호에 비해 초지향성 신호가 일부 지연되는 것과 동일한 시간만큼 지연시킨다.When the audio input signal x (t) is input to the signal input unit 200, the A / D converter 210 converts the analog input signal x (t) into a digital signal. The output of the signal converted into the digital signal is delayed in the signal delay unit 220. The delay time of the output of the signal is delayed by the first envelope calculation unit 10 in the supergain signal processing system, Directional signal is delayed by the same amount of time as that of the directional signal due to the signal processing in the unit 40, the dynamic VSB modulation 70, and the ultrasonic transducer model h (t) 80.

따라서, 신호지연부(220)는 제1포락선계산부(10)과, 제2포락선계산부(40), 동적 VSB변조(70), 초음파변환기모델h(t)(80)에서의 신호처리로 인해 야기된 지연시간을 참조하여, 이와 동일한 시간만큼 지연하여 출력하도록 적응적으로 신호처리를 수행하도록 하는 것이 바람직하다.Therefore, the signal delay unit 220 can perform the signal processing in the first envelope calculation unit 10, the second envelope calculation unit 40, the dynamic VSB modulation 70, and the ultrasonic transducer model h (t) It is preferable to perform adaptive signal processing so as to output a delay time corresponding to the same delay time with reference to the delay time caused thereby.

상기와 같이 도 5에 나타낸 바와 같은 무지향성 신호출력부의 구성에 의해, 시간지연 출력된 신호는 펄스폭변조기(230) 및 무지향 증폭기(240)를 거쳐 입력된 오디오신호에 대하여 무지향 신호출력이 초지향성 신호출력과 동일한 시간에 발생할 수 있도록 하여 동시에 초지향성 신호 및 무지향성 신호를 모두 출력할 수 있도록 한다.
5, the signal delayed by the time delay is output to the non-directional signal output of the audio signal input through the pulse width modulator 230 and the omnidirectional amplifier 240, So that it can occur at the same time as the signal output so that both the supergain signal and the non-directional signal can be output at the same time.

이상과 같이, 본 명세서에 첨부된 블록도의 각 블록과 흐름도의 각 단계의 조합들은 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수도 있다. 이들 프로그램 인스트럭션들은 범용 디지털 단말기, 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 이들 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 디지털 단말기 이용 가능 또는 디지털 단말기 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 디지털 단말기 이용가능 또는 디지털 단말기 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 또는 흐름도 각 단계에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 프로그램 인스트럭션들은 디지털 단말기 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 디지털 단말기 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 디지털 단말기로 실행되는 프로세스를 생성해서 디지털 단말기 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 및 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다. As described above, each block of the block diagrams attached hereto and combinations of steps of the flowchart diagrams may be performed by the program instructions. These program instructions may be embedded in a processor of a general purpose digital terminal, or other programmable data processing apparatus, so that the instructions performed through these processors may be used to implement the functions described in each block or flowchart of the block diagram Respectively. These program instructions may also be stored in a digital terminal available or digital terminal readable memory capable of directing a computer or other programmable data processing equipment to implement a function in a particular manner, It is also possible for the instructions stored in the readable memory to produce an article of manufacture containing instruction means for performing the function described in each block or flowchart of each block diagram. Program instructions may also be loaded on a digital terminal or other programmable data processing equipment so that a series of operating steps may be performed on a digital terminal or other programmable data processing equipment to create a process running on the digital terminal to generate a digital terminal or other It is also possible that the instructions that perform the programmable data processing equipment provide the steps for executing the functions described in each block of the block diagram and at each step of the flowchart.

또한, 각 블록 또는 각 단계는 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실시예들에서는 블록들 또는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들 또는 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들 또는 단계들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.Also, each block or each step may represent a module, segment, or portion of code that includes one or more executable instructions for executing the specified logical function (s). It should also be noted that in some alternative embodiments, the functions mentioned in the blocks or steps may occur out of order. For example, two blocks or steps shown in succession may in fact be performed substantially concurrently, or the blocks or steps may sometimes be performed in reverse order according to the corresponding function.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas falling within the scope of the same shall be construed as falling within the scope of the present invention.

10, 40 : 포락선 계산부
20 : 제곱근 연산부
30 : 사전 왜곡 적응 필터부
50 : 오차연산부
60 : 적응 필터 계수 갱신부
70 : 동적 VSB 변조부
80 : 초음파 변환기 모델
90 : 초음파 증폭기
100 : 초음파 변환기
200 : 신호입력부
210: A/D 변환기
220: 신호지연부
230: 펄스폭변조기
240: 무지향 증폭기
10, 40: envelope calculation unit
20:
30: a predistortion adaptive filter unit
50:
60: adaptive filter coefficient update unit
70: Dynamic VSB modulation section
80: Ultrasonic transducer model
90: Ultrasonic amplifier
100: Ultrasonic transducer
200: Signal input section
210: A / D converter
220: Signal delay unit
230: Pulse width modulator
240: Omnidirectional amplifier

Claims (9)

현재 입력되는 오디오 입력 신호의 포락선을 계산하는 제 1 포락선 계산부;
상기 제 1 포락선 계산부에 계산된 제 1 포락선 신호의 제곱근을 연산하여 제 1 포락선 신호의 제곱근 신호를 생성하는 제곱근 연산부;
상기 현재 입력되는 오디오 입력 신호에 대해서 이전 단에 결정된 적응 필터 계수에 따른 적응 필터 계수 갱신항을 적용하여 왜곡보상을 수행하여 보상신호를 생성하는 사전 왜곡 적응 필터부;
상기 보상신호의 포락선을 계산하여 제 2 포락선 신호를 생성하는 제 2 포락선 계산부;
상기 제 2 포락선 신호와 상기 제 1 포락선 신호의 제곱근 신호를 비교연산하여 오차 신호를 생성하는 오차연산부;
상기 오차 신호로부터 적응 필터 계수 갱신항 및 적응 필터 계수를 계산하는 적응 필터 계수 갱신부;
상기 보상신호를 동적으로 초음파 대역으로 변조시켜 변조신호를 생성하는 동적 VSB 변조부;
초음파 변환기가 가지는 주파수 특성에 대응되는 역필터를 모델링하고, 상기 변조신호에 적용시켜 필터링 신호를 생성하는 초음파 변환기 모델;
상기 필터링 신호를 증폭하는 초음파 증폭기; 및
상기 증폭된 신호를 초음파 신호로 변환하는 상기 초음파 변환기를 구비하는 초지향성 스피커 시스템을 포함하는 복합스피커시스템에 있어서,
증폭시킬 오디오 입력신호를 입력하는 신호입력부;
아날로그 입력신호를 디지털신호로 변환하는 A/D 변환기;
상기 초지향성 스피커 시스템의 제 1 포락선 계산부, 제 2 포락선 계산부, 동적 VSB 변조부, 및 초음파 변환기 모델에서의 신호처리로 인해 야기된 신호의 지연된 시간만큼 무지향성 신호를 지연시켜 출력하는 신호지연부;
신호지연부에서 출력된 신호를 펄스폭변호하는 펄스폭변조기; 및
펄스폭변조된 신호를 무지향증폭하여 출력하는 무지향 증폭기를 포함하는 초지향성 및 무지향성 동시 신호출력이 가능한 복합스피커시스템.
A first envelope calculation unit for calculating an envelope of the currently input audio input signal;
A square root calculator for calculating a square root of the first envelope signal calculated by the first envelope calculator to generate a square root of a first envelope signal;
A predistortion adaptive filter unit for performing a distortion compensation by applying an adaptive filter coefficient update term according to an adaptive filter coefficient determined at a previous stage to the currently input audio input signal to generate a compensation signal;
A second envelope calculation unit for calculating an envelope of the compensation signal to generate a second envelope signal;
An error arithmetic unit for comparing the second envelope signal and the square root of the first envelope signal to generate an error signal;
An adaptive filter coefficient update unit for calculating an adaptive filter coefficient update term and an adaptive filter coefficient from the error signal;
A dynamic VSB modulator for modulating the compensation signal dynamically into an ultrasonic wave band to generate a modulated signal;
An ultrasound transducer model for modeling an inverse filter corresponding to a frequency characteristic of the ultrasonic transducer and generating a filtering signal by applying the inverse filter to the modulated signal;
An ultrasonic amplifier for amplifying the filtering signal; And
And a supergain speaker system including the ultrasonic transducer for converting the amplified signal into an ultrasonic signal,
A signal input unit for inputting an audio input signal to be amplified;
An A / D converter for converting an analog input signal into a digital signal;
A signal delay for delaying and outputting the omnidirectional signal by the delay time of the signal caused by the signal processing in the first envelope calculation unit, the second envelope calculation unit, the dynamic VSB modulation unit, and the ultrasonic transducer model of the supergain speaker system; part;
A pulse width modulator for pulse width modulating the signal output from the signal delay unit; And
Composite speaker system capable of omnidirectional and omnidirectional simultaneous signal output, including omnidirectional amplifier for omnidirectionally amplifying and outputting pulse width modulated signals.
삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 오디오 입력 신호를 x(t), 상기 제 1 포락선 신호는 E(t), 상기 적응 필터 계수 갱신항을 am(t)라고 할 경우,
상기 보상신호 x(t)'는,
Figure 112018022354706-pat00003
;
상기 보상신호 x(t)'를 AM 변조하여 얻어지는 제 2 포락선 신호 E(t)'는, E(t)' = 1 + mx(t)';
상기 오차 신호 e(t)는, e(t) = E(t)' - E(t)0.52;
상기 적응 필터 계수 갱신항은 △am(t) = - e(t)/ am(t) = -2E(t)' - E(t)0.5x(t-m);
상기 적응 필터 계수는 am(t+1) =am(t) + β△am(t)이고,
단, m은 변조지수, β는 적응계수인 것을 특징으로 하는 초지향성 및 무지향성 동시 신호출력이 가능한 복합스피커시스템.
The method according to claim 1,
If the audio input signal is x (t), the first envelope signal is E (t), and the adaptive filter coefficient update term is a m (t)
The compensation signal x (t)
Figure 112018022354706-pat00003
;
The second envelope signal E (t) 'obtained by AM-modulating the compensation signal x (t)' is given by E (t) '= 1 + mx (t)';
The error signal e (t) is: e (t) = E (t) '- E (t) 0.52 ;
The adaptive filter coefficient update term △ a m (t) = - e (t) / a m (t) = -2E (t) '- E (t) 0.5 x (tm);
Wherein the adaptive filter coefficient is a m (t + 1) = a m (t) + 硫 a m (t)
Wherein m is a modulation index and? Is an adaptation coefficient.
제 4 항에 있어서, 상기 동적 VSB 변조부는,
입력되는 신호레벨에 따라 상기 변조지수를 동적으로 변화시키는 것을 특징으로 하는 초지향성 및 무지향성 동시 신호출력이 가능한 복합스피커시스템.
The apparatus of claim 4, wherein the dynamic VSB modulator comprises:
Wherein the modulation index is dynamically changed according to an input signal level.
제 1 항에 있어서, 상기 적응 필터 계수 갱신부는,
LMS 방식 및 RLS 방식 중 적어도 하나의 방식을 적용하는 것을 특징으로 하는 초지향성 및 무지향성 동시 신호출력이 가능한 복합스피커시스템.
2. The apparatus of claim 1, wherein the adaptive filter coefficient updating unit comprises:
LMS method, and RLS method is applied to a composite speaker system capable of simultaneous signal output of both super-directional and non-directional signals.
제 1 항에 있어서, 상기 사전 왜곡 적응 필터부는,
선형 FIR 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 초지향성 및 무지향성 동시 신호출력이 가능한 복합스피커시스템.
2. The apparatus of claim 1, wherein the predistortion adaptive filter unit comprises:
And a linear FIR filter. ≪ RTI ID = 0.0 > 8. < / RTI >
제 1 항에 있어서, 상기 역필터는,
상기 초음파 변환기를 특정 필터로 모델링하여 얻어지는 상기 초음파 변환기의 주파수 특성을 이용하여 미리 계산되는 것을 특징으로 하는 초지향성 및 무지향성 동시 신호출력이 가능한 복합스피커시스템.
The apparatus of claim 1,
Wherein the ultrasonic transducer is preliminarily calculated using the frequency characteristics of the ultrasonic transducer obtained by modeling the ultrasonic transducer with a specific filter.
제 8 항에 있어서, 상기 특정 필터는,
FIR 필터인 것을 특징으로 하는 초지향성 및 무지향성 동시 신호출력이 가능한 복합스피커시스템.
9. The method of claim 8,
FIR filter. The composite speaker system is capable of simultaneously outputting a supergain and an omnidirectional signal.
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KR100622078B1 (en) * 2005-11-21 2006-09-13 주식회사 솔리토닉스 Ultra directional speaker system and signal processing method thereof
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