KR102121861B1

KR102121861B1 - 디지털 사이니지용 독립 음장 형성 장치 및 이를 포함하는 디지털 사이니지 시스템

Info

Publication number: KR102121861B1
Application number: KR1020180128043A
Authority: KR
Inventors: 김양한; 이종화; 박준영; 김완중; 김환
Original assignee: 주식회사 에스큐그리고
Priority date: 2018-10-25
Filing date: 2018-10-25
Publication date: 2020-06-12
Also published as: KR20200047861A

Abstract

본 발명은 디지털 사이니지용 독립 음장 형성 장치 및 이를 포함하는 디지털 사이니지 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 디지털 사이니지의 화면에서 디스플레이되는 컨텐츠와 관련된 소리를 디지털 사이니지의 화면 전방측의 복수의 특정 영역들에서 잘 들리게 할 수 있는 디지털 사이니지용 독립 음장 형성 장치 및 이를 포함하는 디지털 사이니지 시스템에 관한 것이다.
실시 형태에 따른 디지털 사이니지용 독립 음장 형성 장치는, 디지털 사이니지의 화면을 통해 디스플레이되는 하나 또는 복수의 컨텐츠와 관련된 복수의 음원 신호를 수신하고, 복수의 독립 음장 형성 모듈; 및 상기 복수의 독립 음장 형성 모듈 각각에 연결되고, 상기 디지털 사이니지의 화면 전방 측에 형성되고 소리가 임계치 이상으로 들리는 영역들인 복수의 브라이트존을 개별적으로 조절하기 위한 복수의 인터페이스부;를 포함하고, 상기 복수의 독립 음장 형성 모듈 각각은, 상기 복수의 음원 신호 중 하나의 음원 신호를 수신하는 입력부; 디지털 필터를 포함하고, 상기 복수의 인터페이스부 중 연결된 하나의 인터페이스부로부터의 제어신호에 대응되는 필터링 계수를 상기 디지털 필터에 업데이트하고, 상기 입력부로부터 수신된 하나의 음원 신호를 상기 디지털 필터로 필터링하는 필터부; 및 상기 필터부로부터 출력된 필터링된 음원 신호를 증폭하여 출력하는 앰프;를 포함한다.

Description

디지털 사이니지용 독립 음장 형성 장치 및 이를 포함하는 디지털 사이니지 시스템{SEPARATE SOUND FIELD FORMING APPARATUS USED IN DIGITAL SIGNAGE AND DIGITAL SIGNAGE SYSTEM INCLUDING THE SAME}

본 발명은 디지털 사이니지용 독립 음장 형성 장치 및 이를 포함하는 디지털 사이니지 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 디지털 사이니지의 화면에서 디스플레이되는 컨텐츠와 관련된 소리를 디지털 사이니지의 화면 전방측의 복수의 특정 영역들에서 잘 들리게 할 수 있는 디지털 사이니지용 독립 음장 형성 장치 및 이를 포함하는 디지털 사이니지 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 광고는 잠재적인 소비자에게 제품과 서비스에 대한 정보와 구입 방법을 알리기 위한 목적으로 이루어지는 일련의 활동으로, 최근에는 기술의 급속한 발전으로 인해, 기존의 신문, 텔레비전 매체뿐만 아니라 다양한 매체, 예컨대, 디지털 사이니지(digital signage)와 같은 새로운 매체들이 등장하고 있다.

디지털 사이니지는 하드웨어, 소프트웨어, 컨텐츠, 네트워크 등 다양한 IT 기술이 복합적으로 이루어진 것으로, 정지영상, 동영상 등 다양한 형태의 정보와 광고 데이터를 출력할 수 있는 디지털 정보 디스플레이(Digital Information Display: DID)를 의미한다.

디지털 사이니지는 현재 터미널, 관공서, 버스 정류장, 백화점, 지하철, 공항, 호텔, 병원 등 유동 인구가 많은 대형 건물 및 업소, 엘리베이터, 영화관, 식당, 쇼핑몰, 상점 등 사람들이 일정 시간 머무르는 장소에 설치 운영되고 있으며, 디지털 사이니지에 대한 수요 또한 지속적으로 증가되고 있다.

디지털 사이니지의 초기 형태는 간판이나 빌보드를 PDP(Plasma Display Panel), LCD(Liquid Crystal Display), LED(Light Emitting Diode) 등의 디지털 정보 디스플레이로 구성하고, 미리 제작된 정보 및 광고 데이터를 저장하여 재생하는 방식이나, 최근에는 통신망을 통해 광고 제공 장치가 정보 및 광고 데이터를 전송하고, 이를 수신한 디지털 사이니지가 수신된 정보 및 광고 데이터를 출력하는 네트워크형 디지털 사이니지가 주목 받고있다. 디지털 사이니지는 주로 사진이나 동영상을 제공한다. 최근 사진이나 동영상과 함께 사진이나 동영상과 연관된 소정의 음향을 제공하려는 요구가 있다. 특히, 영화나 게임 광고의 경우에 정보 전달의 극대화를 위해서, 소정의 음향을 함께 제공하려는 요구가 있다.

하지만, 디지털 사이니지는 유동인구가 많은 공공장소에 주로 설치되므로, 소정의 음향의 제공은 해당 광고에 관심없는 사람들에게 소음 공해를 일으킬 문제가 있다.

이러한 문제들을 해결하기 위해, 종래에는 지향성 스피커나 초음파 스피커를 이용하여 디지털 사이니지 앞의 특정 구역에만 소리가 잘 들리고 다른 구역에서는 잘 들리지 않게 하는 시도가 있었다.

그러나, 지향성 스피커는 하드웨어 기반으로서, 특정 장소에 한 번 설치되면, 소리의 방향이나 폭의 조정을 다시 하기 어렵고, 설치되는 장소의 환경이 제각각이어서 장소에 맞는 지향성 스피커를 일일이 설계하기가 어려운 문제가 있다. 그리고, 초음파 스피커는 전력을 많이 소모하고, 초음파를 이용하므로 소리의 음질이 좋지 않은 문제가 있다.

본 발명의 실시 형태가 해결하고자 하는 과제는, 디지털 사이니지의 화면 전방 측의 특정 구역에서는 소리가 잘 들리고, 그 이외의 다른 구역에서는 소리가 잘 들리지 않게 하거나 소리가 다른 소음(back ground noise)에 묻혀 방해가 최소화되도록 할 수 있는 디지털 사이니지용 독립 음장 형성 장치 및 이를 포함한 디지털 사이니지 시스템을 제공한다.

또한, 디지털 사이니지의 화면 전방 측에서 소리가 잘 들리는 특정 구역을 복수로 형성할 수 있는 디지털 사이니지용 독립 음장 형성 장치 및 이를 포함한 디지털 사이니지 시스템을 제공한다.

또한, 복수의 특정 구역마다 서로 다른 소리가 들리게 할 수 있는 디지털 사이니지용 독립 음장 형성 장치 및 이를 포함한 디지털 사이니지 시스템을 제공한다.

또한, 소리가 잘 들리는 특정 영역의 크기 또는/및 위치를 조절할 수 있는 디지털 사이니지용 독립 음장 형성 장치 및 이를 포함한 디지털 사이니지 시스템을 제공한다.

또한, 복수의 특정 영역들 각각의 크기 또는/및 위치를 조절할 수 있는 디지털 사이니지용 독립 음장 형성 장치 및 이를 포함한 디지털 사이니지 시스템을 제공한다.

실시 형태에 따른 디지털 사이니지용 독립 음장 형성 장치는, 디지털 사이니지의 화면을 통해 디스플레이되는 하나 또는 복수의 컨텐츠와 관련된 복수의 음원 신호를 수신하고, 복수의 독립 음장 형성 모듈; 및 상기 복수의 독립 음장 형성 모듈 각각에 연결되고, 상기 디지털 사이니지의 화면 전방 측에 형성되고 소리가 임계치 이상으로 들리는 영역들인 복수의 브라이트존을 개별적으로 조절하기 위한 복수의 인터페이스부;를 포함하고, 상기 복수의 독립 음장 형성 모듈 각각은, 상기 복수의 음원 신호 중 하나의 음원 신호를 수신하는 입력부; 디지털 필터를 포함하고, 상기 복수의 인터페이스부 중 연결된 하나의 인터페이스부로부터의 제어신호에 대응되는 필터링 계수를 상기 디지털 필터에 업데이트하고, 상기 입력부로부터 수신된 하나의 음원 신호를 상기 디지털 필터로 필터링하는 필터부; 및 상기 필터부로부터 출력된 필터링된 음원 신호를 증폭하여 출력하는 앰프;를 포함한다.

본 발명의 실시 형태에 따른 디지털 사이니지용 독립 음장 형성 장치 및 이를 포함하는 디지털 사이니지 시스템을 사용하면, 디지털 사이니지의 화면 전방 측의 특정 구역에서는 소리가 잘 들리고, 그 이외의 다른 구역에서는 소리가 잘 들리지 않게 하거나 소리가 다른 소음(back ground noise)에 묻혀 방해가 최소화되도록 할 수 있는 이점이 있다.

또한, 디지털 사이니지의 화면 전방 측에서 소리가 잘 들리는 특정 구역을 복수로 형성할 수 있는 이점이 있다.

또한, 복수의 특정 구역마다 서로 다른 소리가 들리게 할 수 있는 이점이 있다. 따라서 각 특정 구역에 위치한 청취자는 다른 특정 구역에서 나오는 소리에 간섭을 받지 않고 각각의 독립적인 음장 내에서 효과적으로 음원을 청취할 수 있다.

또한, 소리가 잘 들리는 특정 영역의 크기 또는/및 위치를 조절할 수 있는 이점이 있다.

또한, 복수의 특정 영역들 각각의 크기 또는/및 위치를 조절할 수 있는 이점이 있다.

도 1 및 도 2는 종래의 디지털 사이니지의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태에 따른 독립 음장 형성 장치(100)를 포함하는 디지털 사이니지 시스템(10)의 블록도이다.
도 4는 도 3에 도시된 독립 음장 형성 장치(100)의 일 예에 대한 사시도이다.
도 6은 도 4 및 도 5에 도시된 독립 음장 형성 장치(100)의 블록도이다.
도 7a 내지 도 8은 도 4에 도시된 스피커 모듈을 포함한 독립 음장 형성 장치(100)가 도 1에 도시된 디지털 사이니지에 연결된 경우를 예시한 도면이다.
도 9는 도 7a에 도시된 예에서 회전부재가 더 부가된 것을 도시한 도면이다.
도 10 내지 도 11은 도 6에 도시된 필터부(640)의 저장부(645)에 저장된 필터링 계수를 형성하는 방법을 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시 형태를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시 형태는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시 형태로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.

도 1 및 도 2는 종래의 디지털 사이니지의 사시도이다.

도 1에 도시된 디지털 사이니지(DS)는 복수의 디스플레이 모듈을 이용하여 하나 또는 다수의 컨텐츠를 멀티비젼(multivision) 기능을 통해 시각적으로 제공할 수 있다. 그리고, 도 2에 도시된 디지털 사이니지(DS')는 하나의 디스플레이 모듈을 이용하여 소정의 컨텐츠를 시각적으로 제공할 수 있다.

본 발명의 실시 형태에 따른 독립 음장 형성 장치는, 도 1 및 도 2에 도시된 디지털 사이니지(DS, DS')에 유선 또는 무선을 통해 연결될 수 있는 장치일 수 있다. 또는 본 발명의 실시 형태에 따른 독립 음장 형성 장치는, 도 1 및 도 2에 도시된 디지털 사이니지(DS, DS')의 외부 또는 내부에 장착되어 디지털 사이니지(DS, DS')와 일체형으로 구성될 수도 있다.

본 발명의 실시 형태에 따른 독립 음장 형성 장치는, 디지털 사이니지를 통해 제공되는 컨텐츠, 예를 들어 사진 또는 동영상과 관련된 소리를 방출할 수 있다.

여기서, 본 발명의 실시 형태에 따른 독립 음장 형성 장치는, 소정의 소리를 방출하되, 디지털 사이니지의 화면 전방 측의 복수의 특정 영역(또는 복수의 브라이트 존)에 위치한 사람에게는 소리가 잘 들리게 하고, 상기 복수의 특정 영역 이외의 영역(또는 다크 존)에서 위치한 다른 사람들에게는 소리가 잘 안들리게 할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 형태에 따른 독립 음장 형성 장치는, 복수의 특정 영역마다 서로 구별 또는 차이가 나는 소리가 들리게 할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 형태에 따른 독립 음장 형성 장치는, 상기 복수의 특정 영역(또는 복수의 브라이트 존) 각각의 위치와 크기(또는 범위)를, 독립 음장 형성 장치의 하드웨어적 구성을 변경하지 않고 조절할 수 있다. 또한, 각 특정 영역에서 들리는 소리의 볼륨도 다른 특정 영역과 다르게 조절할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 따른 독립 음장 형성 장치를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시 형태에 따른 독립 음장 형성 장치(100)를 포함하는 디지털 사이니지 시스템(10)의 블록도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 형태에 따른 디지털 사이니지 시스템(10)은 독립 음장 형성 장치(100), 디지털 사이니지(300) 및 컨텐츠 제공 장치(500)를 포함할 수 있다.

컨텐츠 제공 장치(500)는 소정의 컨텐츠를 독립 음장 형성 장치(100)와 디지털 사이니지(300)로 제공한다. 여기서, 소정의 컨텐츠는 하나 또는 복수일 수 있다. 디지털 사이니지(300)가 도 1에 도시된 바와 같이 둘 이상의 서로 다른 컨텐츠를 디스플레이 할 수 있는 경우에는 복수의 컨텐츠를 디지털 사이니지(300)로 함께 제공할 수 있다.

소정의 컨텐츠는 사진 또는 동영상 데이터와 같은 시각 정보와 음원신호와 같은 청각 정보를 포함할 수 있다. 음원신호는 스테레오 음원신호 또는 모노 음원신호일 수 있다. 스테레오 음원신호는 적어도 2개 이상의 채널 음원신호를 포함한다. 2개의 채널 음원신호는 왼쪽 채널 음원신호와 오른쪽 채널 음원신호일 수 있다.

또한, 음원신호는 서로 다른 복수의 음원신호, 예를 들어 서로 다른 제 1 음원신호 및 제 2 음원신호를 포함할 수 있다. 제 1 음원신호 및 제 2 음원신호는 각각 상이한 속성 정보를 가질 수 있다. 예를 들어, 제 1 음원신호는 제1 언어(영어)에 관한 정보를 포함하고, 제 2 음원신호는 제2 언어(한국어)에 관한 정보를 포함할 수 있다. 이에 따라, 영어는 복수의 특정 구역 중 어느 하나의 특정 구역에 제공되고, 한국어는 다른 특정 구역에서 제공되도록 할 수 있다. 청취자는 각 특정 구역 내에서 자신이 원하는 음원을 청취할 수 있다. 이에 따라, 각 청취자는 타 음장에 간섭을 받지 않고 각각의 독립적인 음장 내에서 효과적으로 음원을 청취할 수 있다.

또한, 제 1 음원신호 및 제 2 음원신호 각각은 속성 정보가 서로 상이하게 구현될 수 있다. 속성 정보는, 채널 정보, 재생 크기나 속도 정보, 재생 시간 정보를 포함하는 재생 제어 정보, 또는 컨텐츠 정보 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 1 음원신호가 5.1 채널 정보를 갖고, 제 2 음원신호가 경우 7.1 채널 정보를 가질 수 있다. 또한, 제 1 음원신호가 소정의 크기/속도 이상의 정보를 가질 수 있고, 제 2 음원신호가 상기 소정의 크기/속도 미만의 정보를 가질 수 있으며, 제 1 음원신호가 소정의 재생 시간 정보를 갖고, 제 2 음원신호가 제 1 음원신호와 다른 재생 시간 정보를 가질 수 있다. 또한, 제 1 음원신호는 영화 컨텐츠에 관한 것일 수 있고, 제 2 음원신호는 TV 컨텐츠에 관한 것일 수 있다. 그밖에, 상기 각 속성 정보 중 적어도 두 개 이상이 조합되어 각 음원신호의 속성 정보가 생성될 수 있다.

컨텐츠 제공 장치(500)는 소정의 컨텐츠의 시각 정보는 디지털 사이니지(300)로 제공하고, 소정의 컨텐츠의 청각 정보는 독립 음장 형성 장치(100)로 제공할 수 있다. 시각 정보와 청각 정보는, 유선 또는 무선 통신을 통해 독립 음장 형성 장치(100)와 디지털 사이니지(300)로 각각 제공될 수 있다.

컨텐츠 제공 장치(500)는 외부로부터 소정의 컨텐츠를 유선 또는 무선을 통해 수신하고, 수신된 소정의 컨텐츠에서 시각 정보와 청각 정보를 분리 및 처리하여 독립 음장 형성 장치(100)로는 청각 정보를, 디지털 사이니지(300)로는 시각 정보를 제공할 수 있다.

독립 음장 형성 장치(100)는 컨텐츠 제공 장치(500)로부터 복수의 청각 정보, 즉 복수의 음원신호를 제공받고, 제공된 복수의 음원신호를 각각 소리(또는 음파)로 변환하여 출력할 수 있다.

독립 음장 형성 장치(100)는 디지털 사이니지(300)의 전방 측에 소정의 음장(Sound field)을 복수로 형성할 수 있다. 여기서, 음장이란 음이 존재하는 공간으로 음을 전달하는 매체가 있는 장소를 의미한다.

독립 음장 형성 장치(100)가 형성하는 복수의 음장 각각에는 브라이트존(bright zone, BZ)과 다크존(dark zone, DZ)이 포함된다. 여기서, 브라이트존(BZ)이란 독립 음장 형성 장치(100)에 포함되거나 독립 음장 형성 장치(100)에 연결된 어레이 스피커로부터 출력되는 소리가 임계치 이상으로 들리는 영역으로 포커싱되는 영역일 수 있고, 다크존(DZ)이란 상기 어레이 스피커로부터 출력되는 소리가 임계치 미만으로 들리는 영역으로 비포커싱되는 영역일 수 있다.

독립 음장 형성 장치(100)는 복수의 음장마다 각 음장에 포함된 브라이트존(BZ)과 다크존(DZ)의 위치(또는 방향)와 크기(또는 범위)를 조절할 수 있다. 여기서, 독립 음장 형성 장치(100)는 사용자의 선택에 따라 각 음장에 포함된 브라이트존(BZ)과 다크존(DZ)의 위치(또는 방향)와 크기(또는 범위)를 조절할 수 있다. 이하, 도 4 내지 도 6을 참조하여, 복수의 음장을 형성하고, 각 음장마다 브라이트존(BZ)과 다크존(DZ)을 형성하고, 각 음장마다 브라이트존(BZ)과 다크존(DZ)의 위치와 크기(또는 범위)를 조절할 수 있는 독립 음장 형성 장치(100)를 상세히 설명한다.

도 4는 도 3에 도시된 독립 음장 형성 장치(100)의 일 예에 대한 사시도이다.

도 4를 참조하면, 독립 음장 형성 장치(100)는 소리가 출력되는 출력부(110), 각 음장마다 브라이트존(BZ)의 위치와 크기(또는 범위)를 조절할 수 있는 인터페이스부(130)를 포함할 수 있다.

출력부(110)를 통해서 소리가 출력되어 출력부(110) 전방 측으로 소정의 음장이 형성된다.

출력부(110)는 복수의 음장을 형성하기 위해서 복수의 어레이 스피커를 포함할 수 있다. 각 어레이 스피커는 일자의 막대 형태로 배열된 라인 어레이(line arrary) 및 원형 형태로 배열된 라운드 어레이(round array) 구조 중 적어도 하나로 구현될 수 있다. 라운드 어레이 구조는 사용자를 중심으로 감싸는 구조로서, 원형, 타원형 등으로 구현될 수 있다. 이러한 라운드 어레이 구조를 통해, 라인 어레이 구조에 비해 사용자를 중심으로 보다 효과적인 음원을 재생할 수 있다.

인터페이스부(130)는 사용자의 선택의 용이함을 위해서, 독립 음장 형성 장치(100)의 외부면에 형성될 수 있다. 그러나 이에 한정하는 것은 아니며, 인터페이스부(130)는 독립 음장 형성 장치(100)의 내측에 배치될 수도 있다.

인터페이스부(130)는 독립 음장 형성 장치(100)가 형성하는 복수의 음장의 개수에 대응되는 인터페이스부를 가질 수 있다. 예를 들어, 독립 음장 형성 장치(100)가 2개의 제1 음장과 제2 음장을 형성하는 경우, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 음장에 포함된 제1 브라이트존(BZ1)을 제어하는 제1 인터페이스부(130A)와 제2 음장에 포함된 제2 브라이트존(BZ2)을 제어하는 제2 인터페이스부(130B)를 포함할 수 있다.

제1 및 제2 인터페이스부(130A, 130B) 각각은 제1 및 제2 브라이트존(BZ1, BZ2)의 크기(또는 범위)를 조절하는 제1 인터페이스(131A, 131B), 제1 및 제2 브라이트존(BZ1, BZ2)의 위치(또는 방향)을 조절하는 제2 인터페이스(133A, 133B), 및 제1 및 제2 브라이트존(BZ1, BZ2)에서의 소리의 볼륨(volume)을 조절하는 제3 인터페이스(135A, 135B)를 포함할 수 있다.

제1 인터페이스(131A, 131B)는, 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 독립 음장 형성 장치(100)의 출력부(110)에서 방출되는 소리 또는 음장의 폭(width)을 조절할 수 있다. 상기 폭은 브라이트존(BZ1, BZ2)의 크기 또는 범위와 대응될 수 있다. 사용자는 제1 인터페이스(131A, 131B)를 조절하여 출력부(110)에서 방출되는 소리 또는 음장의 폭(width)을 기본(normal), 넓게(wide), 좁게(narrow) 조절할 수 있다. 도 4에서는 제1 인터페이스(131A, 131B)가 스위치 형태로 구성된 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 제1 인터페이스(131A, 131B)은 조그 다이얼(jog dial), 버튼, 터치스크린으로도 구성될 수도 있다.

제2 인터페이스(133A, 133B)는, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 독립 음장 형성 장치(100)의 출력부(110)에서 방출되는 소리 또는 음장의 방향(direction)을 조절할 수 있다. 상기 방향은 브라이트존(BZ1, BZ2)의 위치 또는 방향과 대응될 수 있다. 사용자는 제2 인터페이스(133A, 133B)를 조절하여 출력부(110)에서 방출되는 소리 또는 음장의 방향(direction)을 전방(front), 우측(right), 좌측(left)으로 조절할 수 있다. 우측(right) 또는 좌측(left)은 전방 방향을 기준으로 소정 각도(예를 들어 30도, -30도)로 조절될 수 있다. 도 4에서는 제2 인터페이스(133A, 133B)이 스위치 형태로 구성된 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 제2 인터페이스(133A, 133B)은 조그 다이얼(jog dial), 버튼, 터치스크린으로도 구성될 수도 있다.

제3 인터페이스(135A, 135B)는 독립 음장 형성 장치(100)의 출력부(110)에서 방출되는 소리의 음량(또는 볼륨)을 조절할 수 있다. 좀 더 구체적으로는, 브라이트존(BZ1, BZ2)에서의 소리 음량을 조절할 수 있다. 도 4에서는 제3 인터페이스(135A, 135B)가 조그 다이얼 형태로 구성된 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 제3 인터페이스(135A, 135B)은 스위치, 버튼, 터치스크린으로도 구성될 수도 있다.

이하, 도 6을 참조하여, 도 4 및 도 5에 도시된 독립 음장 형성 장치(100)의 내부 블록도를 상세히 설명한다.

도 6은 도 4 및 도 5에 도시된 독립 음장 형성 장치(100)의 블록도이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 실시 형태에 따른 독립 음장 형성 장치(100)는 도 4에 도시된 복수의 인터페이스부(130A, 130B)의 개수와 대응되는 복수의 독립 음장 형성 모듈(600A, 600B)을 포함할 수 있다. 제1 독립 음장 형성 모듈(600A)은 제1 인터페이스부(130A)에 대응되고, 제2 독립 음장 형성 모듈(600B)은 제2 인터페이스부(130B)에 대응될 수 있다.

복수의 독립 음장 형성 모듈(600A, 600B) 각각의 내부 블록도는 동일하므로, 이하에서는 제1 독립 음장 형성 모듈(600A)에 대해서 구체적으로 설명하고 나머지 다른 독립 음장 형성 모듈(600B)에 대한 설명은 생략한다.

제1 독립 음장 형성 모듈(600A)은 입력부(601), 합산기(610), ADC(Analog Digital Converter, 620), 디멀티플렉서(Demultiplexer, 630), 필터부(640), DAC(Digital Analog Converter, 650) 및 앰프(Amp, 660)를 포함할 수 있다. 여기서, 제1 독립 음장 형성 모듈(600A)은는 스피커 모듈(미도시)을 더 포함할 수 있다.

입력부(601)로는 제1 음원신호가 입력된다. 제1 음원신호는 하나 또는 복수의 채널 음원신호를 포함할 수 있다. 모노 채널 음원신호가 입력될 경우 입력부(601)은 하나의 단자로 구성될 수도 있다. 또한 2채널 스테레오 음원신호가 입력될 경우 입력부(601)은 2개의 단자를 포함할 수 있다. 또한, 다채널 음원신호가 입력될 경우 입력부(601)은 다수개의 단자를 포함할 수 있다. 여기서, 제2 독립 음장 형성 모듈(600B)의 입력부로는 제1 음원신호와 구별되는 제2 음원신호가 입력될 수 있다.

합산기(601)는 입력부(601)로부터 제공되는 둘 이상의 채널 음원신호를 합산한다. 여기서, 입력부(601)가 하나의 단자로 구성된 경우, 합산기(601)는 없어도 무방하다.

ADC(620)는 합산기(610)에서 출력되는 하나의 아날로그 음원신호를 디지털 음원신호로 변환한다.

디멀티플렉서(630)는 ADC(620)에서 출력되는 하나의 디지털 음원신호를 복수의 채널 중 어느 하나의 채널로 분배한다. 여기서, 디멀티플렉서(630)는 8채널 중 어느 하나의 채널로 디지털 음원신호를 분배할 수 있다. 디멀티플렉서(630)는 분배기로 명명될 수도 있다. 예를 들어, 디멀티플렉서(630)는 8채널일 수 있다.

필터부(640)는 복수의 디지털 필터(641), 제어부(643) 및 저장부(645)를 포함할 수 있다. 저장부(645)에는 미리 복수의 필터링 계수들이 저장되어 있다. 필터링 계수는, 예를 들어, 제1 브라이트존(BZ1)의 공간평균음향에너지와 브라이트존(BZ1) 외의 영역인 제1 다크존(DZ1)의 공간평균음향에너지의 비가 최대가 되도록 하는 계수일 수 있다. 필터링 계수는 제1 브라이트존(BZ1)의 위치(또는 방향)와 크기(또는 범위)에 따라 서로 다른 값을 갖는다.

디지털 필터(641)는 무한 임펄스 응답 필터(FIR filter)일 수 있다. 디지털 필터(641)는 복수일 수 있다. 디지털 필터(641)의 개수는 디멀티플렉서(630)가 디지털 음원신호를 분배할 수 있는 복수의 채널의 개수에 대응될 수 있다. 즉, 디멀티플렉서(630)의 각 채널이 하나의 디지털 필터(641)와 대응될 수 있다.

제어부(643)는 제1 인터페이스부(130A)에서 출력되는 제어신호를 수신하고, 수신된 제어신호에 기초하여 디지털 필터(641)를 업데이트할 수 있다. 제어부(643)는 제어신호에 대응된 필터링 계수를 저장부(645)로부터 수신하고, 수신된 필터링 계수를 소정의 디지털 필터(641)로 보내서 해당 디지털 필터(641)를 업데이트할 수 있다.

여기서, 제어부(643)가 제1 인터페이스부(130A)로부터 수신하는 제어신호는, 제1 인터페이스부(131A)로부터의 제1 제어신호와 제2 인터페이스부(133A)로부터의 제2 제어신호를 포함한다. 제어부(643)는 제1 제어신호와 제2 제어신호에 기초하여 저장부(645)에 요청할 필터링 계수를 결정하고, 결정된 필터링 계수를 저장부(645)로부터 수신할 수 있다.

디지털 필터(641)는 디멀티플렉서(630)를 통해 제공되는 디지털 음원신호를 업데이트된 필터링 계수로 필터링하여 필터링된 음원신호를 출력한다. 여기서 필터링된 음원신호는 제1 브라이트존(BZ1)에 최적화된 음원신호이다.

디지털 필터(641)에서 출력되는 필터링된 음원신호는 DAC(650)로 입력된다. DAC(650)는 입력되는 필터링된 음원신호를 아날로그 음원신호로 변환하여 출력한다.

디멀티플렉서(630)와 필터부(640)는 FPGA(Field Programmable Gate Array)로 구현될 수 있다.

DAC(650)는 복수의 채널을 가질 수 있으며, 예를 들어 디멀티플렉서(630)의 채널 또는 디지털 필터(641)의 개수와 대응되는 채널을 가질 수 있다. 구체적으로, DAC(650)는 8채널일 수 있다.

앰프(660)는 DAC(650)로부터 출력되는 아날로그 음원신호를 증폭한다. 앰프(660)는 복수일 수 있다. 각 앰프(660)는 하나 또는 복수의 DAC(650)로부터 아날로그 음원신호를 수신할 수 있다. 앰프(660)는 2개의 아날로그 음원신호를 수신하여 증폭하는 스테레오 앰프(Stereo Amp)일 수 있다. 예를 들어 앰프(660)는 스테리오 앰프로서 4개가 제공될 수도 있다.

앰프(660)은 제1 인터페이스부(130A)로부터 제공되는 제어신호에 따라 증폭도(gain)가 조절될 수 있다. 증폭도의 조절에 따라 스피커 모듈(미도시)을 통해 출력되는 소리의 크기(또는 진폭)이 조절될 수 있다. 결국 브라이트존(BZ1)에서의 소리의 크기(또는 진폭)이 조절될 수 있다.

앰프(660)로 제공되는 제어신호는, 제1 인터페이스부(130A)의 제3 인터페이스(135A)로부터 수신되는 제어신호일 수 있다.

각 앰프(660)로부터 출력되는 증폭된 음원신호는 출력부(609)로 출력되고, 출력부(609)는 스피커 모듈(미도시)과 연결될 수 있다. 스피커 모듈(미도시)을 통해 증폭된 음원신호가 음파로 변환되어 출력되고, 소정의 제1 음장이 디지털 사이니지(300) 전방 측에 형성된다. 스피커 모듈(미도시)은 다수의 어레이 스피커로 구성될 수 있다. 각 어레이 스피커는 하나의 음장을 형성할 수 있다.

스피커 모듈(미도시)은 독립 음장 형성 장치(100)에 포함되지 않을 수도 있다. 즉, 독립 음장 형성 장치(100)가 스피커 모듈(미도시)과 별도로 구성되고, 스피커 모듈(미도시)은 독립 음장 형성 장치(100)로부터 소정의 브라이트존(BZ1, BZ2)을 형성할 수 있는 음원신호를 수신하여 소리로 방출할 수 있다.

제1 독립 음장 형성 모듈(600A)는 입력부(601)로 입력된 제1 음원신호를 디지털 음원신호로 변환하고, 필터부(640)를 통해 디지털 음원신호를 제1 인터페이스부(130A)로부터 제공된 제어신호에 따라 업데이트된 필터링 계수로 필터링하고, 필터링된 음원신호를 아날로그 음원신호로 변환하며, 변환된 아날로그 음원신호를 증폭하여 출력할 수 있다. 마찬가지로, 제2 독립 음장 형성 모듈(600B)는 입력부로 입력된 제2 음원신호를 디지털 음원신호로 변환하고, 필터부를 통해 디지털 음원신호를 제2 인터페이스부(130B)로부터 제공된 제어신호에 따라 업데이트된 필터링 계수로 필터링하고, 필터링된 음원신호를 아날로그 음원신호로 변환하며, 변환된 아날로그 음원신호를 증폭하여 출력할 수 있다.

이러한 제1 독립 음장 형성 모듈(600A)는 필터부(640)를 통해서 제1 음원신호를 필터링하고, 필터링된 음원신호를 DAC(650), 앰프(660) 및 스피커 모듈(미도시)을 통해 출력시켜 디지털 사이니지(300) 전방 측에 소정의 제1 브라이트존(BZ1)을 포함한 제1 음장을 형성하도록 할 수 있다. 마찬가지로, 제2 독립 음장 형성 모듈(600B)는 필터부를 통해서 제2 음원신호를 필터링하고, 필터링된 음원신호를 DAC, 앰프 및 스피커 모듈을 통해 출력시켜 디지털 사이니지(300) 전방 측에 소정의 제2 브라이트존(BZ2)을 포함한 제2 음장을 형성하도록 할 수 있다.

그리고, 제1 독립 음장 형성 모듈(600A)은 제1 인터페이스부(130A)로부터 제공되는 제어신호에 따라 디지털 필터(641)의 필터링 계수를 업데이트 시킬 수 있고, 필터링 계수의 업데이트에 의해서 디지털 사이니지(300) 전방 측에 형성되었던 소정의 브라이트존(BZ1)의 위치(또는 방향) 및 크기(또는 범위)가 조절될 수 있다. 마찬가지로, 제2 독립 음장 형성 모듈(600B) 제2 인터페이스부(130B)로부터 제공되는 제어신호에 따라 디지털 필터의 필터링 계수를 업데이트 시킬 수 있고, 필터링 계수의 업데이트에 의해서 디지털 사이니지(300) 전방 측에 형성되었던 소정의 브라이트존(BZ2)의 위치(또는 방향) 및 크기(또는 범위)가 조절될 수 있다.

도 7a 및 도 8은 도 4에 도시된 스피커 모듈을 포함한 독립 음장 형성 장치(100)가 도 1에 도시된 디지털 사이니지에 연결된 경우를 예시한 도면이다.

도 7a은 독립 음장 형성 장치(100)가 디지털 사이니지(300) 앞의 특정 구역에 복수의 브라이트존(BZ1, BZ2)를 형성한 것을 보여주는 예시도면이다.

도 7a에서는, 독립 음장 형성 장치(100)가 디지털 사이니지(300) 상부에 인접하여 설치된 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정하는 아니다. 예를 들어, 독립 음장 형성 장치(100)는 디지털 사이니지(300) 하부에 인접하여 설치될 수도 있고, 디지털 사이니지(300)의 일 측면 또는 양 측면에 인접하여 설치될 수도 있다.

또한, 독립 음장 형성 장치(100)는 디지털 사이니지(300)로부터 소정 거리 떨어져서 설치될 수도 있다. 예를 들어, 독립 음장 형성 장치(100)는 디지털 사이니지(300)의 전면으로부터 소정 거리 떨어져 서로 마주보도록 배치될 수 있고, 디지털 사이니지(300)의 전면으로부터 소정 거리 떨어진 곳 위에 배치될 수도 있다.

도 7b는 독립 음장 형성 장치(100)가 디지털 사이니지(300) 앞의 특정 구역에 복수의 브라이트존(BZ1, BZ2)를 형성한 것을 보여주는 다른 예시도면이다.

도 7a와 비교하여, 디지털 사이니지(300)는 2개의 서로 다른 화면이 디스플레이된다. 독립 음장 형성 장치(100)는 제1 컨텐츠와 관련된 제1 음원신호와 제2 컨텐츠와 관련된 제2 음원신호를 제공받아, 제1 브라이트존(BZ1)에 디지털 사이니지(300)의 화면을 통해 디스플레이되는 2개의 컨텐츠 중 제1 컨텐츠와 관련된 소리가 들리게 하고, 제2 브라이트존(BZ2)에 제2 컨텐츠와 관련된 소리가 들리게 할 수 있다.

도 7c는 독립 음장 형성 장치(100)가 복수의 디지털 사이니지(300'-1, 300'-2) 앞의 특정 구역에 복수의 브라이트존(BZ1, BZ2)를 형성한 것을 보여주는 또 다른 예시도면이다.

복수의 디지털 사이니지(300'-1, 300'-2)는 도 2에 도시된 디지털 사이니지(DS') 2개가 서로 소정 간격 떨어져 배치된 것이다. 독립 음장 형성 장치(100) 2개의 디지털 사이니지(300'-1, 300'-2) 상부에 배치될 수 있다. 하나의 독립 음장 장치(100)는 제1 디지털 사이니지(300'-1)에서 디스플레이되는 제1 컨텐츠와 관련된 제1 음원신호와 제2 디지털 사이(300'-2)에서 디스플레이되는 제2 컨텐츠와 관련된 제2 음원신호를 제공받아, 제1 브라이트존(BZ1)을 제1 디지털 사이니지(300'-1) 전방 측에 형성시킬 수 있고, 제2 브라이트존(BZ2)을 제2 디지털 사이니지(300'-2) 전방측에 형성시킬 수 있다. 그리고, 독립 음장 형성 장치(100)는 제1 디지털 사이니지(300'-1)의 화면에서 디스플레이되는 제1 컨텐츠와 관련된 소리를 제1 브라이트존(BZ1)에서 들리게 하고, 제2 디지털 사이니지(300'-2)의 화면에서 디스플레이되는 제2 컨텐츠를 소리를 제2 브라이트존(BZ2)에서 들리게 할 수 있다.

도 8은 사용자에 의해 복수의 인터페이스부 중 어느 하나의 인터페이스부가 조절된 경우에, 독립 음장 형성 장치(100)가 새롭게 조정된 브라이트존(BZ2')을 형성한 것을 보여주는 예시도면이다.

도 7a에 도시된 제2 브라이트존(BZ2)과 비교하면, 새롭게 조정된 제2 브라이트존(BZ2')은 우측으로 소정 거리 이동되었고, 존의 크기가 더 커졌다. 반면, 제1 브라이트존(BZ)은 변함이 없다.

마찬가지로, 도 7b와 도 7c에 도시된 예시도면에서도, 독립 음장 형성 장치(100)는 복수의 브라이트존(BZ1, BZ2)의 크기와 위치를 조절할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 실시 형태에 따른 독립 음장 형성 장치(100)는 독립 음장 형성 장치(100)의 내부 하드웨어적 구성들을 변경시키지 않고, 사용자에 의한 복수의 인터페이스부(130A, 130B)의 조절만으로 복수의 브라이트존들의 위치(또는 방향)와 크기(또는 범위)를 개별적으로 조절할 수 있다.

한편, 독립 음장 형성 장치(100) 자체를 물리적 또는 기구적으로 조절하여 복수의 브라이트존의 위치를 조절할 수도 있다.

예를 들어, 도 9에 도시된 바와 같이, 독립 음장 형성 장치(100)를 기구적으로 회전시킬 수 있는 회전부재(미도시)를 이용하여 독립 음장 형성 장치(100)를 회전시킬 수 있다. 독립 음장 형성 장치(100)가 기구적으로 회전함으로써, 새로운 제1 브라이트존(BZ1'')과 제2 브라이트존(BZ2'')이 형성될 수 있다. 새로운 제1 브라이트존(BZ1'')과 제2 브라이트존(BZ2'')은 도 7a에 도시된 브라이트존(BZ)와 비교하여 위로 이동되었음을 확인할 수 있다.

한편, 도 10 내지 도 11은 도 6에 도시된 각 독립 음장 형성 모듈(600A, 600B)의 필터부(640)의 저장부(645)에 저장된 필터링 계수를 형성하는 방법을 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.

도 10에서는 설명과 이해의 편의를 위하여 전달 함수의 측정을 위한 음향 공간, 스피커(1100), 마이크로폰(2000) 등의 수단을 개략적으로 도시하였으나, 더 많은 수의 마이크로폰(2000)과 스피커(1100)를 이용하여 전달 함수를 측정할 수 있다.

도 10의 복수의 스피커(1100, 1120)는 본 발명의 실시 형태에 따른 독립 음장 형성 장치(100)의 스피커 모듈 또는 독립 음장 형성 장치(100)에 연결되는 스피커 모듈에 포함된 것일 수 있다. 복수의 스피커(1110, 1120)들은 스피커 어레이를 구성할 수 있다. 예를 들어, 4㎝ 간격으로 이격된 6X5 어레이의 30개 채널 마이크로폰(2000)과 독립 채널을 갖는 복수의 스피커(1100, 1120)에 의하여 독립 음장에 생성될 수 있다. 그리고, 전달 함수의 측정은 소정의 공간 내의 복수의 영역에서 이루어질 수 있다. 다만, 이는 어디까지나 실시예에 불과하고 상기 공간의 크기, 상기 공간의 구조 등에 따라 다양한 방식으로 설정 시스템이 구성될 수 있을 것이다.

다시 도 10을 참조하면, 음향 공간(여기서는 소정의 공간에 해당)에는 임의의 위치에 음원으로 기능하는 제1 스피커 어레이(1110)와 제2 스피커 어레이(1120)가 구성된다. 여기서 제1 스피커 어레이(1110)는 제1 스피커 신호를 출력하는 적어도 하나의 스피커를 의미하고, 제2 스피커 어레이(1120)는 제2 스피커 신호를 출력하는 적어도 하나의 스피커를 의미한다.

제1 스피커 어레이(1110)와 제2 스피커 어레이(1120)는 브라이트존(Bright Zone, 이하, 'BZ')과 다크존(Dark Zone, 이하, 'DZ')의 영역에 포함되지 않지만, 이에 한정되지 않는다.

도 10의 설명에 있어서, 브라이트존(BZ)이란 제 1 스피커 어레이(1110) 및 제 2 스피커 어레이(1120)로부터 출력되는 소리가 임계치 이상으로 들리는 영역으로 포커싱되는 영역일 수 있고, 다크존(DZ)이란 제 1 스피커 어레이(1110) 및 제 2 스피커 어레이(1120)로부터 출력되는 소리가 임계치 미만으로 들리는 영역으로 비포커싱되는 영역일 수 있다. 즉, 브라이트존(BZ)과 다크존(DZ)의 구분은 음압 레벨의 대조, 더욱 상세하게는, 공간평균음향에너지의 대조에 따른 것이므로, 다크존(DZ) 영역에서는 소리가 전혀 들리지 않게 제어될 수도 있지만, 작게나마 소리가 감지되도록 제어될 수도 있다.

한편, 제 1 스피커 어레이(1110)에서 발생하는 제 1 스피커 신호와 제 2 스피커 어레이(1120)에서 발생하는 제 2 스피커 신호에 의해 만들어지는 임의의 지점(

)에서의 음압(

, 마이크로폰(2000)에 의하여 감지되는 신호)은 수학식 1과 같이 표현할 수 있다.

여기서

은 공간상의 j번째 지점이고,

은 i번째 음원 신호(제 1 스피커 신호 또는 제 2 스피커 신호에 포함되는)의 위치를 의미한다. 그리고

는

과

사이의 관계를 표현해주는 전달 함수이다. 여기서 전달 함수는 수학적인 모델로 정의하거나 실제 측정을 통해서 쉽게 얻을 수 있다. 수학식 1을 두 개의 지점의 경우에 대해 행렬의 형태로 표현하면 수학식 2와 같이 표현할 수 있다.

이와 마찬가지로, 제1 브라이트존(BZ1), 제2 브라이트존(BZ2), 다크존(DZ), 그리고 전술된 두 영역을 포함하는 전체 음향 영역(TZ)에 대한 행렬식 표현은 수학식 3 내지 수학식 5과 같다. 수학식 3 내지 수학식 5에서의 하첨자 b, d, t는 각각 브라이트존(BZ), 다크존(DZ), 전체 음향 영역(TZ)을 의미한다.

다음으로는, 공간을 대표하는 변수를 정하게 되는데, 그 변수로 공간평균음향에너지로 정의하였으며, 수학식 6과 같이 표현할 수 있다.

공간평균음향에너지를 공간을 대표하는 변수로 정한 이유는 각 지점들의 음압 레벨들 자체만으로는 어떤 영역 내부의 음향 특성을 표현하기가 어렵기 때문이다. 즉, 브라이트존(BZ)의 공간평균음향위치에너지와 다크존(DZ)의 공간평균음향위치에너지, 그리고 전체 음향 영역(TZ)의 공간평균음향위치에너지를 상기 각 영역의 음압 레벨로 정의할 수도 있다.

수학식 6에서 행렬

은 정의된 영역에서의 각 음원이 만들어내는 간섭정도를 나타내는 상관행렬로 정의된다. 그리고 2라는 숫자는 수학식 2에서의 마이크로폰(2000)의 개수를 의미한다. 이해의 편의를 위해서 간단한 경우에 대하여 표현한 것이지만, 실제로는 어떤 정의된 영역 내부에 포함되어있는 마이크로폰의 개수를 의미한다. 즉, 30개의 마이크로폰이 이용되는 경우라면, 2라는 숫자가 30으로 바뀔 것이다. 이러한 논리로 정의된 브라이트존(BZ)과 다크존(DZ)에 대한 공간평균음향에너지를 표현할 수 있다.

다음으로 수학식 7 내지 9에서 정의된 각 영역에서의 음압 레벨을 이용하여 필요로 하는 제어효과를 얻기 위해 필요한 제1 스피커 신호 및 제2 스피커 신호를 도출하는 과정을 각각의 경우에 대해 설명하도록 한다.

1. 브라이트존(BZ)에서의 음압 레벨과 입력의 총 크기의 대비를 최대로 하는 음원 신호의 결정

입력의 총 크기는 제1 스피커 신호의 복소 크기의 절대치와 제2 스피커 신호의 복소 크기의 절대치의 합으로 정의되고, 이를 제어 노력(control effort)의 총 크기라고 부를 수 있다. 입력의 총 크기는 다음의 수학식 10으로 표현된다.

여기서,

은 입력의 총 크기, 즉 제어 노력을 공간평균음향에너지의 차원(dimension)으로 변화시키는 정규화 상수이다.

이제, 브라이트존(BZ)에서의 음압 레벨과 입력의 총 크기와의 대비는 수학식 7 및 10을 이용하여 다음의 수학식 11과 같이 되며, 이를 "음향 밝기(acoustic brightness)"로 정의한다.

따라서, 브라이트존(BZ)에서의 음압 레벨과 입력의 총 크기의 대비를 최대로 하는 음원 신호를 결정하는 것은 상기 수학식 11에서 α의 값을 최대로 하는 음원 신호를 구하는 문제로 된다.

상기 수학식 11은 수학적으로 레일리 몫(Reyleigh quotient) α를 최대로 하는 문제로 정식화할 수 있으며, 이는 다음의 수학식 12와 같이 표현된다.

상기 수학식 12에서 보는 바와 같이 α의 값을 최대로 하는 음원 신호를 구하는 것은 일반화된 고유치 문제의 최대 고유치를 구하는 것과 동일하게 된다. 그리고 최대 고유치에 해당하는 고유 벡터가 제1 스피커 신호와 제2 스피커 신호가 된다.

2. 브라이트존(BZ)과 다크존(DZ)의 대비를 최대로 하는 입력 신호 결정

브라이트존(BZ)의 음압 레벨과 다크존(DZ)의 음압 레벨의 대비를 가장 크게 하는 음원의 입력 신호에 대해 생각해본다. 1번의 경우와 마찬가지로 다크존(DZ)에 대한 브라이트존(BZ)의 음압 레벨을 수학적으로 표현하면 수학식 13과 같이 표현할 수 있으며, 이를 "음향대조 1(acoustic contrast 1)"이라 정의한다.

수학식 13 역시 동일하게 레일리 몫(Reyleigh quotient) β를 최대로 하는 문제로 정식화할 수 있으며, 수학식 14에서 보는 바와 같이 일반화된 고유치 문제의 최대 고유치와 문제와 동일하다. 그리고 최대 고유치에 해당하는 고유벡터가 제1 음원 신호와 제2 음원 신호가 된다.

따라서, 상술한 방법은 종래의 방법들이 청취자와 음원 사이의 관계를 제한적인 형태로 반영하였던 것에 비해, 전달 함수를 모두 파악함으로써 최적의 음원 제어 신호를 얻어내는 방법을 사용한 것이다.

그로 인해, 상술한 방법은 음압 레벨을 줄이기만 하는 능동 소음 제어와 달리, 공간별로 음압 레벨의 상대적인 차이를 증대시키는 것이 가능해진다. 즉, 음향학적인 밝기(brightness)에 해당하는 음압 레벨의 크기뿐만 아니라 서로 다른 두 공간 사이의 음향학적 대비(contrast)를 증대시키는 제어를 수행할 수 있다.

3. 브라이트존(BZ)과 전체 음향 영역( TZ )의 음압 레벨의 대비를 최대로 하는 입력 신호 결정

브라이트존(BZ)과 전체 음향 영역(TZ)의 음압 레벨의 대비를 최대로 하는 음원입력신호에 대해서 다루도록 한다. 2.의 경우와 마찬가지로 다크존(DZ)에 대한 전체 음향 영역(TZ)의 음압 레벨을 수학식 15과 같이 표현할 수 있으며, 이를 "음향대조 2(acoustic contrast 2)"라 정의한다.

수학식 15도 역시 동일하게 레일리 몫(Reyleigh quotient)

를 최대로 하는 문제로 정식화할 수 있으며, 수학식 16에서 보는 바와 같이 일반화된 고유치문제의 최대 고유치와 문제와 동일하다. 그리고 최대 고유치에 해당하는 고유벡터가 제1 스피커 신호와 제2 스피커 신호가 된다.

4. 다수의 브라이트존(BZ)에 독립적인 음향 환경을 제공하기 위한 방법

다수의 브라이트존(BZ)에 독립적인 음향 환경을 제공하기 위한 방법은 세 가지로 설명할 수 있다.

[방법1] 제1 브라이트존(BZ1)에는 제1 음원 신호에 의한 공간평균음향에너지와 제1 음원 신호의 에너지의 합과의 비가 최대가 되도록 하고, 또한 제2 브라이트존(BZ2)에는 제2 음원 신호에 의한 공간평균음향에너지와 제2 음원 신호의 에너지의 합과의 비가 최대가 되도록 하는 경우

이 경우, 각 브라이트존(BZ1, BZ2) 별로 입력 신호는 다르게 도출된다. 이것을 수학식으로 표현하면 다음과 같다.

[방법2] 제1 브라이트존(BZ1)에는 제1 스피커 신호에 의한 공간평균음향에너지와 제1 브라이트존(BZ1)을 제외한 나머지 영역에서의 공간평균음향에너지의 비를 최대로 하고, 이와 동시에 제2 브라이트존(BZ2)에는 제2 스피커 신호에 의한 공간평균음향에너지과 제2 브라이트존(BZ2)을 제외한 나머지 영역에서의 공간평균음향에너지의 비를 최대로 하는 경우

이 경우, 각 브라이트존(BZ) 별로 입력 신호는 다르게 도출된다. 이것을 수학식으로 표현하면 다음과 같다.

[방법3] 브라이트존(BZ)이 다수인 경우, 제1 브라이트존(BZ1)에는 제1 스피커 신호에 의한 공간평균음향에너지와 제1 브라이트존(BZ1)을 포함한 전체 영역에서의 공간평균음향에너지의 비를 최대로 하고, 이와 동시에 제2 브라이트존(BZ2)에는 제2 스피커 신호에 의한 공간평균음향에너지와 제2 브라이트존(BZ2)을 포함한 전체영역에서의 공간평균음향에너지의 비를 최대로 하는 경우

이 경우, 각 브라이트존(BZ) 별로 입력신호는 다르게 도출된다. 이것을 수학식으로 표현하면 다음과 같다.

상기 세 가지 방법의 경우, 각각 브라이트존(BZ) 별로 입력신호가 다르게 도출되며, 제1 음원과 제2 음원으로 들어가는 입력 신호는 공통적으로 수학식 23과 같다.

이렇게 될 경우 제1 브라이트존(BZ1)에는 제1 입력 신호에 의한 재생 음향이, 제2 브라이트존(BZ2)에는 제2 입력 신호에 의한 재생음향이 존재하는 독립적인 다수의 음향환경을 만들 수 있다.

이상의 이론적인 내용을 정리하면, 상술한 방법은 종래의 방법들이 청취자와 음원 사이의 관계를 제한적인 형태로 반영하였던 것에 비해, 전달 함수를 모두 파악하여 최적의 음원 신호를 얻어내는 방법을 사용한다.

그로 인해, 상술한 방법은 음압 레벨을 줄이기만 하는 능동 소음 제어 등과 달리, 음향 공간 내의 영역별로 음압 레벨의 상대적인 차이를 증대시킨다. 즉, 상술한 방법은 음향학적 밝기(brightness)에 해당하는 음압 레벨의 크기뿐만 아니라 서로 다른 두 영역 사이의 음향학적 대비(contrast)를 증대시키는 제어를 수행하는 것이다.

도 11을 더 참조하면서 브라이트존(BZ)과 다크존(DZ)을 형성하는 방법에 대해 더욱 상세히 설명한다.

전달 함수를 계측하여 브라이트존(BZ)을 설정하기 위한 시스템은, 도 11에 도시된 바와 같이, 스피커 모듈(300), 마이크로폰(2000), 신호발생부(3000), 신호분석부(4000)를 포함할 수 있다.

스피커 모듈(300)은 다수의 음원 신호를 발생하는 복수의 스피커(1110, 1120)와 이 복수의 스피커를 구동할 수 있는 멀티-채널 앰프(1200)를 포함할 수 있다.

신호발생부(3000)는 멀티-채널 앰프(1200)를 통해 각각의 스피커(1100, 1120)에 동기화된 개별 음원 신호를 부여할 수 있는 멀티-채널 신호 발생기(3100)를 포함할 수 있다.

신호분석부(4000)는 복수의 스피커(1110, 1120)에서 발생하는 스피커 신호(q)와 마이크로폰(2000)에서 감지되는 음향 신호(p)와의 전달 함수를 계측하고, 적합한 스피커 신호를 결정하여 그 정보를 신호발생부(3000)의 멀티-채널 신호 발생기(3100)에 전달하는 멀티-채널 신호 분석기(4100)를 포함할 수 있다.

여기서, 적합한 스피커 신호라는 것은, 상기 수학식 17, 18의 음향 밝기

를 최대로 하거나(음향밝기 제어), 수학식 19, 20의 음향대조 1

을 최대로 하거나(음향대조 1 제어), 수학식 21, 22의 음향대조 2

를 최대로 하는(음향대조 2 제어) 스피커 신호를 의미할 수 있다.

도 11을 참조하면, 신호분석부(4000)가 스피커 모듈(300)에서 발생한 스피커 신호(q)와 마이크로폰(2000)에서 감지된 음향 신호(p) 사이의 전달 함수를 계측한다(단계 S1). 전달 함수를 계측함에 있어서, 스피커(1100)의 수와 마이크로폰(2000)의 수에 따라 많은 양의 측정을 필요로 하므로, 통상적으로 사용되는 다음과 같은 간단한 방법으로 전달 함수의 계측에 편의성을 도모할 수 있다.

이 간단한 방법은, 다수의 스피커(1100)로부터의 스피커 신호(q)로서 각각 상관성이 없는 백색 잡음을 입력시킨 후, 각각의 마이크로폰(2000)에서 감지된 음향 신호(p)에서 각각의 음원의 기여도를 분리해냄으로써 한 번의 측정으로 스피커 모듈(300)의 스피커 신호(q)와 마이크로폰(2000)의 음향 신호(p) 사이의 전달 함수를 계측하는 것이다.

다음으로, 신호분석부(4000)에서는 단계 S1에서 측정된 전달 함수를 이용하여 적합한 스피커 신호를 결정하고, 결정된 적합한 음원 신호를 신호발생부(3000)에 전달한다(단계 S2).

여기서, 단일의 주파수에 대하여 기술하고 있으나, 복수의 주파수로 이루어진 경우에는 각각의 주파수에 대한 스피커 신호를 결정하는 것으로 이해하면 무방하다. 또한, 여기서 결정된 스피커 신호는, 후술하는 단계 S3에서, 원음 신호(브라이트존(BZ)에 들리게 하고자 하는 임의의 소리)를 필터링하는 필터링 계수로 기능할 수 있다.

다음으로, 신호발생부(3000)에서는, 신호분석부(4000)로부터 전달받은 정보에 기초하여 원음 신호를 단계 S2에서 결정된 결정 음원 신호(또는, 필터링 계수)로 필터링하여, 브라이트존(BZ)에 최적화된 음원 신호(필터링된 음원 신호)를 발생시키고, 최적화된 음원 신호를 스피커 모듈(300)에 전달한다(단계 S3).

다음으로, 스피커 모듈(300)은 신호발생부(3000)로부터 수신한 최적화된 스피커 신호를 브라이트존을 통해 출력할 수 있다(단계 S4).

음향 밝기 제어는 동일한 입력 크기에 대해 브라이트존(BZ)에서 최대 음압 레벨을 갖도록 하는 것이므로, 입력의 크기를 크게 해줄 수 없는 경우, 예를 들어, 입력의 크기가 제한되어 있는 경우에 더욱 유용하다.

그러나, 음향 밝기 제어는 브라이트존(BZ) 이외의 영역에서 음향대조 1 제어 및 음향대조 2 제어보다 상대적으로 소리가 크다는 단점이 있다. 따라서, 브라이트존(BZ) 이외의 영역에서 소리가 매우 작지 않아도 무방한 경우에 더욱 효율적이고 효과적이다.

음향대조 1 제어 및 음향대조 2 제어는 입력의 크기가 지나치게 제한되어 있지 않는 한 음향 밝기 제어보다 더 우수한 브라이트존(BZ) 생성 결과를 보여준다. 또한, 음향대조 1 제어 및 음향대조 2 제어는 브라이트존(BZ) 이외의 영역에서 소리가 매우 작아지게 되므로, 음향 재생 장치의 크기가 소형, 중형, 대형의 모든 경우에 대해서 음향 밝기 제어보다 더 우수하다.

이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

또한, 이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 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.

100: 독립 음장 형성 장치
300: 디지털 사이니지
500: 컨텐츠 제공 장치

Claims

디지털 사이니지의 화면을 통해 디스플레이되는 하나 또는 복수의 컨텐츠와 관련된 복수의 음원 신호를 수신하고,
복수의 독립 음장 형성 모듈; 및 상기 복수의 독립 음장 형성 모듈 각각에 연결되고, 상기 디지털 사이니지의 화면 전방 측에 형성되고 소리가 임계치 이상으로 들리는 영역들인 복수의 브라이트존을 개별적으로 조절하기 위한 복수의 인터페이스부;를 포함하고,
상기 복수의 독립 음장 형성 모듈 각각은, 상기 복수의 음원 신호 중 하나의 음원 신호를 수신하는 입력부; 디지털 필터를 포함하고, 상기 복수의 인터페이스부 중 연결된 하나의 인터페이스부로부터의 제어신호에 대응되는 필터링 계수를 상기 디지털 필터에 업데이트하고, 상기 입력부로부터 수신된 하나의 음원 신호를 상기 디지털 필터로 필터링하는 필터부; 및 상기 필터부로부터 출력된 필터링된 음원 신호를 증폭하여 출력하는 앰프;를 포함하고,
상기 필터부는 복수의 상기 필터링 계수가 저장된 저장부 및, 상기 복수의 인터페이스부 중 연결된 하나의 인터페이스부에서 출력되는 상기 제어신호를 수신하고, 수신된 상기 제어신호에 기초하여 상기 디지털 필터를 업데이트하는 제어부를 더 포함하고,
상기 제어부는 수신된 상기 제어신호에 대응되는 필터링 계수를 상기 저장부로부터 수신하고, 수신된 상기 필터링 계수를 상기 디지털 필터로 보내어 상기 디지털 필터를 업데이트하고,
상기 필터부는 상기 입력부로부터 수신된 하나의 음원신호를 업데이트된 상기 디지털 필터로 필터링하여 필터링된 음원신호를 출력하는, 디지털 사이니지용 독립 음장 형성 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 음원 신호는, 속성 정보가 서로 상이하고,
상기 속성 정보는, 언어 정보, 채널 정보, 재생 제어 정보 및 컨텐츠 정보 중 적어도 어느 하나 이상인, 디지털 사이니지용 독립 음장 형성 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 컨텐츠는, 상기 디지털 사이니지의 화면을 통해 디스플레이되는 제1 컨텐츠와 제2 컨텐츠를 포함하고,
상기 복수의 음원신호는, 상기 제1 컨텐츠와 관련된 제1 음원신호와 상기 제2 컨텐츠와 관련된 제2 음원신호를 포함하고,
상기 복수의 브라이트존은, 상기 제1 컨텐츠와 관련된 소리가 들리는 제1 브라이트존과, 상기 제2 컨텐츠와 관련된 소리가 들리는 제2 브라이트존을 포함하는, 디지털 사이니지용 독립 음장 형성 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 디지털 사이니지는 제1 디지털 사이니지와 제2 디지털 사이니지를 포함하고,
상기 복수의 컨텐츠는, 상기 제1 디지털 사이니지의 화면을 통해 디스플레이되는 제1 컨텐츠와 상기 제2 디지털 사이니지의 화면을 통해 디스플레이되는 제2 컨텐츠를 포함하고,
상기 복수의 음원신호는, 상기 제1 컨텐츠와 관련된 제1 음원신호와 상기 제2 컨텐츠와 관련된 제2 음원신호를 포함하고,
상기 복수의 브라이트존은, 상기 제1 컨텐츠와 관련된 소리가 들리는 제1 브라이트존과, 상기 제2 컨텐츠와 관련된 소리가 들리는 제2 브라이트존을 포함하는, 디지털 사이니지용 독립 음장 형성 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 인터페이스부는,
상기 브라이트존의 크기를 조절하기 위한 제1 제어신호를 상기 필터부의 제어부로 출력하는 제1 인터페이스부; 및
상기 브라이트존의 위치를 조절하기 위한 제2 제어신호를 상기 필터부의 제어부로 출력하는 제2 인터페이스부;를 포함하는, 디지털 사이니지용 독립 음장 형성 장치.
제 5 항에 있어서, 상기 인터페이스부는,
상기 브라이트존에서 들리는 소리의 볼륨을 조절하기 위한 제3 제어신호를 상기 앰프로 출력하는 제3 인터페이스부;를 더 포함하고,
상기 앰프는 상기 제3 제어신호에 따라 상기 필터링된 음원 신호의 증폭도를 조절하고, 상기 조절된 증폭도에 따라 상기 필터링된 음원 신호를 증폭하여 출력하는, 디지털 사이니지용 독립 음장 형성 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 복수의 독립 음장 형성 모듈 각각은,
상기 입력부로부터 수신된 상기 하나의 음원 신호를 디지털 음원 신호로 변환하는 ADC; 및
상기 디지털 음원 신호를 복수의 채널 중 어느 하나의 채널로 분배하는 디멀티플렉서;를 포함하고,
상기 디멀티플렉서는 상기 디지털 음원 신호를 상기 필터부의 디지털 필터로 출력하는, 디지털 사이니지용 독립 음장 형성 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 입력부는 복수의 채널 음원 신호들이 각각 입력되는 복수의 입력단자를 포함하고,
상기 복수의 독립 음장 형성 모듈 각각은, 상기 복수의 입력단자를 통해 입력되는 상기 복수의 채널 음원 신호들을 합산하는 합산기;를 더 포함하는, 디지털 사이니지용 독립 음장 형성 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 독립 음장 형성 모듈 각각은, 상기 필터부와 상기 앰프 사이에 연결되고, 상기 필터부로부터 출력된 필터링된 음원 신호를 아날로그 음원 신호로 변환하는 DAC;를 더 포함하는, 디지털 사이니지용 독립 음장 형성 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 독립 음장 형성 모듈 각각의 상기 앰프에서 출력되는 음원 신호를 소리로 출력하는 스피커 모듈;을 더 포함하는 디지털 사이니지용 독립 음장 형성 장치.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 디지털 사이니지용 독립 음장 형성 장치;
하나 또는 복수의 상기 디지털 사이니지; 및
상기 하나 또는 복수의 컨텐츠를 수신하고, 상기 독립 음장 형성 장치로 상기 컨텐츠와 관련된 상기 복수의 음원 신호를 제공하고, 상기 디지털 사이니지로 상기 컨텐츠를 제공하는 컨텐츠 제공 장치;
를 포함하는, 디지털 사이니지 시스템.
제 11 항에 있어서,
상기 독립 음장 형성 장치가 장착되고, 상기 독립 음장 형성 장치를 회전시켜 상기 복수의 브라이트존의 위치를 변경시키는 회전부재;를 더 포함하는, 디지털 사이니지 시스템.
제 11 항에 있어서,
상기 독립 음장 형성 장치는 상기 디지털 사이니지와 일체로 구성된, 디지털 사이니지 시스템.