KR102197230B1 - 음향 특성을 예측하는 오디오 시스템 및 방법 - Google Patents

음향 특성을 예측하는 오디오 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

실내 응답 추정을 이용하는 오디오 시스템 및 방법이 개시된다.
오디오 시스템의 음향 특성 예측 방법은 입력 신호와 변조 코드에 기초하여 검출 신호를 생성하는 단계; 상기 검출 신호에 따라 음향 신호를 생성하여 복수의 스피커들로 출력하는 단계; 상기 스피커들이 출력한 음향 신호, 또는 상기 스피커들이 설치된 공간의 벽에 반사된 음향 신호를 측정하는 단계; 및 측정한 음향 신호와 상기 변조 코드에 기초하여 상기 스피커들과 관련된 음향 특성을 예측하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

음향 특성을 예측하는 오디오 시스템 및 방법{AUDIO SYSTEM AND METHOD FOR PREDICTING ACOUSTIC FEATURE}
본 발명은 다채널 오디오 신호를 출력하는 오디오 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 오디오 시스템이 설치된 공간의 음향 특성을 예측하고, 예측 결과에 따라 다채널 오디오 신호를 최적화하여 출력하는 오디오 시스템 및 방법에 관한 것이다.
복수의 스피커를 이용하여 음장을 재현하는 오디오 시스템들이 개발되고 있다. 음장을 재현하는 오디오 시스템 중에는 복수의 스피커로 구성된 스피커 어레이를 이용하여 오디오 시스템이 설치된 공간의 벽에 사운드 빔(sound beam)을 출력함으로써, 벽에 반사된 사운드 빔이 벽에 가상 스피커가 존재하는 것과 같은 효과를 주는 오디오 시스템이 있다.
그러나, 오디오 시스템이 설치된 공간의 넓이나 벽의 형상, 크기, 및 사용자의 위치에 따라 사운드 빔이 반사되어야 하는 최적의 각도는 서로 다를 수 있다. 따라서, 종래의 오디오 시스템은 별도의 음향 센서를 구비하고, 사운드 빔의 방향을 변화시키면서 음향 센서로 사운드 빔에 따른 음압을 측정하여 음향 특성을 추정함으로써, 사용자의 위치 및 오디오 시스템이 설치된 공간에 최적화된 사운드 빔의 각도를 결정하는 구성을 개시하였다.
그러나, 종래의 오디오 시스템은 각각의 사운드 빔마다 방향을 변경하면서 음압 레벨을 측정해야 하므로, 측정에 시간이 많이 소요될 수 있다. 또한, 음압 측정 중에 잡음이 유입되는 경우, 음압이 상승하는 위치가 달라지므로, 최적이 아닌 각도를 최적화된 사운드 빔의 각도로 결정할 가능성이 있다.
따라서, 오디오 시스템이 설치된 공간의 음향 특성을 빠르게 측정하고, 잡음에 의한 영향을 최소화하는 방법이 요청되고 있다.
본 발명은 오디오 시스템의 스피커들, 또는 스피커들이 설치된 공간의 음향 특성을 정확하게 예측하는 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 잡음에 의한 특정 방향의 응답 추정의 영향을 최소화하는 하는 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
그리고, 본 발명은 오디오 시스템이 설치된 공간에 최적화된 오디오 신호를 출력하는 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 음향 특성 예측 방법은 입력 신호와 변조 코드에 기초하여 검출 신호를 생성하는 단계; 상기 검출 신호에 따라 음향 신호를 생성하여 복수의 스피커들로 출력하는 단계; 상기 스피커들이 출력한 음향 신호, 또는 상기 스피커들이 설치된 공간의 벽에 반사된 음향 신호를 측정하는 단계; 및 측정한 음향 신호와 상기 변조 코드에 기초하여 상기 스피커들과 관련된 음향 특성을 예측하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 음향 특성 예측 방법의 검출 신호를 생성하는 단계는 단일 채널의 입력 신호에 기초하여 복수의 채널을 생성하고, 상기 변조 코드로 상기 복수의 채널 중 적어도 하나의 채널을 변조하여 상기 검출 신호를 생성할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 음향 특성 예측 방법의 검출 신호를 생성하는 단계는 상기 변조 코드에 따라 상기 복수의 채널 중 적어도 하나의 극성을 반전시켜 상기 검출 신호를 생성할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 음향 특성 예측 방법의 검출 신호를 생성하는 단계는 상기 변조 코드에 따라 상기 복수의 채널 중 적어도 하나의 채널을 활성화하여 상기 검출 신호를 생성할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 음향 특성 예측 방법의 변조 코드는 상기 복수의 채널의 활성화, 및 비활성화 여부, 또는 상기 복수의 채널의 극성의 반전 여부를 제어할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 음향 특성 예측 방법의 변조 코드는 상기 복수의 채널들 각각의 활성화, 및 비활성화 여부, 또는 상기 복수의 채널들 각각의 극성의 반전 여부를 제어하는 코드들의 조합으로 구성될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 음향 특성 예측 방법의 음향 신호를 출력하는 단계는 상기 검출 신호에 따라 지향성이 없는 음향 신호를 생성하여 복수의 스피커로 출력할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 음향 특성 예측 방법의 음향 특성은 상기 스피커들 각각의 음향 전파 특성 및 상기 스피커들이 설치된 공간의 응답 특성 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 오디오 신호 생성 방법은 복수의 스피커들과 관련하여 예측된 음향 특성을 수신하는 단계; 및 상기 음향 특성에 따라 오디오 신호를 변조하여 스피커들이 설치된 공간에 최적화된 오디오 신호를 생성하는 단계; 및 상기 최적화된 오디오 신호에 따라 음향 신호를 생성하여 상기 스피커들로 출력하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 오디오 신호 생성 방법의 음향 특성은 상기 스피커들 각각의 음향 전파 특성 및 상기 스피커들이 설치된 공간의 응답 특성 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 오디오 신호 생성 방법의 음향 특성은 입력 신호와 변조 코드에 기초하여 검출 신호를 생성하고, 검출 신호에 따라 출력된 음향 신호 및 스피커가 설치된 공간의 벽에 반사된 음향 신호를 측정하며, 측정한 음향 신호와 상기 변조 코드에 기초하여 예측될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 음향 특성 예측 장치는 입력 신호와 변조 코드에 기초하여 검출 신호를 생성하는 검출 신호 생성부; 상기 검출 신호에 따라 음향 신호를 생성하여 복수의 스피커들로 출력하는 음향 신호 출력부; 상기 스피커들이 출력한 음향 신호, 또는 상기 스피커들이 설치된 공간의 벽에 반사된 음향 신호를 측정하는 음향 신호 측정부; 및 측정한 음향 신호와 상기 변조 코드에 기초하여 상기 스피커들과 관련된 음향 특성을 예측하는 음향 특성 예측부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 오디오 신호 생성 장치는 복수의 스피커들과 관련하여 예측된 음향 특성을 수신하는 음향 특성 수신부; 상기 음향 특성에 따라 오디오 신호를 변조하여 스피커들이 설치된 공간에 최적화된 오디오 신호를 생성하는 오디오 신호 생성부; 및 상기 최적화된 오디오 신호에 따라 음향 신호를 생성하여 상기 스피커들로 출력하는 음향 신호 출력부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 다른 변조 코드로 생성한 검출 신호들에 따라 출력한 음향 신호들을 측정하고, 측정한 음향 신호들과 변조 코드들을 기초로 음향 신호들을 출력한 스피커들, 또는 스피커들이 설치된 공간의 음향 특성을 예측함으로써, 스피커들, 또는 스피커들이 설치된 공간의 음향 특성을 정확하게 예측할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 의하면, 검출 신호에 따라 복수의 스피커를 동시에 가진하여 음향 신호를 출력함으로써, 잡음에 의한 특정 방향의 응답 추정의 영향을 최소화할 수 있다.
그리고, 본 발명의 일실시예에 의하면, 예측한 음향 특성에 따라 오디오 신호를 변조하여 출력함으로써, 오디오 시스템이 설치된 공간에 최적화된 오디오 신호를 출력할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 오디오 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 오디오 시스템의 음향 특성 예측 장치를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 오디오 시스템이 설치된 공간의 음향 특성을 예측하는 과정의 일례이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 오디오 시스템의 오디오 신호 생성 장치를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 오디오 시스템의 일례다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 오디오 시스템의 다른 일례다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 음향 특성 예측 방법을 도시한 플로우차트이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 오디오 신호 생성 방법을 도시한 플로우차트이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 본 발명의 일실시예에 따른 음향 특성 예측 방법 및 오디오 신호 생성 방법은 오디오 시스템에 의해 수행될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 오디오 시스템을 나타내는 도면이다.
본 발명의 일실시예에 따른 오디오 시스템(100)은 복수의 스피커들로 다채널 오디오 신호를 출력하여 음장을 재현할 수 있다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 오디오 시스템(100)은 음향 특성 예측 장치(110)과 오디오 신호 생성 장치(120)를 포함할 수 있다.
음향 특성 예측 장치(110)는 검출 신호를 이용하여 오디오 시스템(100)이 설치된 공간, 및 스피커들 각각의 음향 특성을 예측할 수 있다. 이때, 검출 신호는 스피커에서 지향성을 가지지 않는 음향 신호가 출력되도록 하는 신호일 수 있다. 또한, 검출 신호는 변조 코드, 또는 디지털 코드 데이터 세트에 따라 스피커들 각각에 대응하는 채널들 중 적어도 하나의 채널의 극성을 변경하거나, 비활성화할 수 있다.
또한, 오디오 시스템(100)이 설치된 공간의 음향 특성은 복수의 스피커들이 동시에 출력한 음향 신호들이 각각 오디오 시스템(100)이 설치된 공간의 벽에 반사됨에 따른 변화를 나타낼 수 있다. 이때, 오디오 시스템(100)이 설치된 공간의 음향 특성은 음향 신호를 출력하는 스피커들의 개수에 따라 변경될 수 있다. 그리고, 스피커들 각각의 음향 특성은 스피커들 각각이 음향 신호를 출력하는 특성을 나타낼 수 있다.
음향 특성 예측 장치(110)의 상세 구성 및 동작은 이하 도 2를 참조하여 상세히 설명한다.
오디오 신호 생성 장치(120)는 음향 특성 예측 장치(110)가 예측한 음향 특성을 참조로 오디오 신호를 변조하여 오디오 시스템(100)이 설치된 공간에 최적화된 오디오 신호를 생성할 수 있다. 그리고, 오디오 신호 생성 장치(120)는 스피커들을 통하여 최적화된 오디오 신호에 따른 음향 신호들을 출력함으로써, 오디오 시스템(100)이 설치된 공간에 최적화된 음장을 재현할 수 있다.
오디오 신호 생성 장치(120)의 상세 구성 및 동작은 이하 도 4를 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 오디오 시스템의 음향 특성 예측 장치를 나타내는 도면이다.
도 2를 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 음향 특성 예측 장치(110)는 검출 신호 생성부(210), 음향 신호 출력부(220), 음향 신호 측정부(230), 및 음향 특성 예측부(240)를 포함할 수 있다.
검출 신호 생성부(210)는 입력 신호와 변조 코드에 기초하여 검출 신호를 생성할 수 있다. 이때, 입력 신호는 음향 신호 센서와 스피커들 사이의 음향 신호 전파 특성을 파악하기 위한 단일 채널의 신호일 수 있다.
구체적으로, 검출 신호 생성부(210)는 단일 채널의 입력 신호에 기초하여 복수의 채널을 생성하고, 변조 코드로 복수의 채널 중 적어도 하나의 채널을 변조하여 검출 신호를 생성할 수 있다.
예를 들어, 검출 신호 생성부(210)는 변조 코드에 따라 복수의 채널 중 적어도 하나의 극성을 반전시켜 검출 신호를 생성할 수 있다. 또한, 검출 신호 생성부(210)는 변조 코드에 따라 복수의 채널 중 적어도 하나의 채널을 활성화하여 검출 신호를 생성할 수 있다.
이때, 변조 코드는 채널 각각에 대응하는 디지털 변조 코드일 수도 있고, 복수의 채널들 모두에 대응하는 디지털 코드 데이터 세트일 수도 있다. 이때, 디지털 변조 코드는 복수의 채널 중 적어도 하나의 극성을 반전 시키거나, 복수의 채널 중 일부의 채널만 활성화 시키는 정보일 수 있다. 예를 들어, 디지털 변조 코드는 a, -a, 0 중 하나의 값을 가질 수 있다. 그리고, 검출 신호 생성부(210)는 디지털 변조 코드가 a인 채널은 활성화하고, 디지털 변조 코드가 –a인 채널은 극성을 반전하며, 디지털 변조 코드가 0인 채널은 비활성화시킬 수 있다. 또한, 디지털 코드 데이터 세트는 스피커들의 개수에 해당하는 다양한 디지털 변조 코드들의 조합으로 구성될 수 있다.
즉, 검출 신호에 포함된 채널들은 활성화 여부, 또는 극성만 다르므로, 채널들 간의 위상 차이, 또는 채널들 간의 시간 지연을 포함하지 않을 수 있다.
음향 신호 출력부(220)는 검출 신호 생성부(210)가 생성한 검출 신호에 따라 특정 패턴을 가지는 음향 신호를 생성하여 복수의 스피커들로 출력할 수 있다. 이때, 스피커들은 오디오 시스템(100)에 포함되어 다채널 오디오 신호를 출력하는 스피커들일 수 있다. 예를 들어, 스피커들은 일렬로 배치된 어레이 스피커, 또는 7.1 채널용 스피커들, 10.2 채널용 스피커들일 수 있다. 또한, 음향 신호 출력부(220)는 검출 신호들을 증폭하여 스피커에게 전달하기 위한 다채널 증폭기를 포함할 수 있다.
또한, 음향 신호 출력부(220)가 출력하는 음향 신호는 변조 코드의 특징에 따라 지향성이 없는 음향 신호일 수 있다.
그리고, 음향 신호 출력부(220)는 검출 신호에 따라 복수의 스피커를 동시에 가진하여 음향 신호를 출력함으로써, 음향 신호에 잡음이 발생하더라도 특정 방향의 응답 추정에 영향을 주지 않을 수 있다.
음향 신호 측정부(230)는 스피커들이 출력한 음향 신호, 또는 스피커들이 설치된 공간의 벽에 반사된 음향 신호를 측정할 수 있다. 이때, 음향 신호 측정부(230)는 적어도 하나의 음향 신호 센서를 이용하여 스피커들이 출력한 음향 신호 중 벽에 반사된 음향 신호 및 스피커들이 출력한 음향 신호 중 벽에 반사되지 않은 음향 신호를 측정할 수 있다. 또한, 음향 신호 센서는 사용자가 위치할 가능성이 있는 장소에 설치될 수 있다.
음향 특성 예측부(240)는 음향 신호 측정부(230)가 측정한 음향 신호와 변조 코드에 기초하여 스피커들과 관련된 음향 특성을 예측할 수 있다. 이때, 음향 특성은 스피커들 각각의 음향 신호 전파 특성 및 상기 스피커들이 설치된 공간의 응답 특성 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
음향 특성 예측 장치(110)는 검출 신호에 따라 출력된 음향 신호를 N회 측정하고, 음향 특성 예측부(240)는 N회 측정된 음향 신호를 기초로 오디오 시스템(100)이 설치된 공간, 및 스피커들 각각의 음향 특성을 예측할 수 있다.
이때, 음향 특성 예측 장치(110)는 예측한 음향 특성을 기초로 오디오 신호를 제어하기 위한 제어 파라미터, 또는 예측한 음향 특성에 따른 응답 신호를 생성할 수 있다. 그리고, 음향 특성 예측 장치(110)는 제어 파라미터 또는 응답 신호를 오디오 신호 생성 장치(120)로 전달할 수 있다.
구체적으로, 검출 신호 생성부(210)는 디지털 변조 코드를 조합하여 N개의 패턴 세트를 생성할 수 있다. 이때, 생성되는 패턴 세트는 서로 다른 패턴으로 조합된 디지털 변조 코드의 패턴 세트일 수 있다.
또한, 검출 신호 생성부(210)는 N개의 디지털 코드 데이터 세트를 포함할 수 있다. 이때, N개의 디지털 코드 데이터 세트는 채널 각각에 대응하는 코드들의 패턴이 서로 다를 수 있다.
다음으로, 검출 신호 생성부(210)는 N개의 패턴 세트, 또는 N개의 디지털 코드 데이터 세트를 이용하여 서로 다른 N개의 검출 신호들을 순차적으로 생성할 수 있다.
그 다음으로, 음향 신호 출력부(220)는 검출 신호 생성부(210)가 생성한 N 개의 검출 신호들에 따라 순차적으로 서로 다른 패턴을 가지는 N 개의 음향 신호들을 출력할 수 있다.
다음으로, 음향 신호 측정부(230)는 음향 신호 출력부(220)가 순차적으로 출력한 N 개의 음향 신호들을 측정할 수 있다. 이때, 음향 신호 측정부(230)가 측정하는 음향 신호는 벽에 반사된 음향 신호, 및 벽에 반사되지 않은 음향 신호를 포함할 수 있다.
마지막으로 음향 특성 예측부(240)는 검출 신호 생성부(210)가 검출 신호를 생성하기 위하여 사용한 N개의 패턴 세트, 또는 N개의 디지털 코드 데이터 세트와 음향 신호 측정부(230)가 측정한 N개의 음향 신호들을 참조하여 스피커들과 관련된 음향 특성을 예측할 수 있다. 예를 들어, 음향 특성 예측부(240)는 복수의 방향으로 출력된 사운드 빔에 대한 사용자의 응답을 예측할 수 있다. 또한, WFS(Wave Field Synthesis)와 같은 가상 스피커 형성 기술을 사용하여 복수의 위치에 가상 스피커를 형성한 경우, 음향 특성 예측부(240)는 가상 스피커들이 형성된 공간의 응답 특성을 예측할 수 있다.
즉, 음향 특성 예측 장치(110)는 서로 다른 변조 코드로 생성한 검출 신호들에 따라 출력한 음향 신호들을 측정하고, 측정한 음향 신호들과 변조 코드들을 기초로 음향 신호들을 출력한 스피커들, 또는 스피커들이 설치된 공간의 음향 특성을 예측함으로써, 스피커들, 또는 스피커들이 설치된 공간의 음향 특성을 정확하게 예측할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 오디오 시스템이 설치된 공간의 음향 특성을 예측하는 과정의 일례이다.
오디오 시스템(100)의 스피커들(300)은 각각 검출 신호에 대응하는 음향 신호들을 출력할 수 있다. 이때, 스피커들(300) 중 적어도 하나는 검출 신호의 채널에 따라 비활성화되어 음향 신호를 출력하지 않을 수 있다. 또한, 스피커들(300) 중 적어도 하나는 검출 신호의 채널에 따라 극성이 다른 음향 신호를 출력할 수 있다.
그리고, 음향 신호 측정부(230)는 적어도 하나의 음향 센서를 스피커들(300)이 설치된 공간에 배치할 수 있다. 이때, 음향 센서는 사용자들이 위치한 가능성이 높은 장소에 설치될 수 있다. 예를 들어, 제1 음향 센서(310)는 사용자들이 위치할 가능성이 가장 높은 중앙에 설치될 수 있다. 또한, 제2 음향 센서(320)는 제1 음향 센서(310)와 다른 위치에 설치되고, 해당 장소의 음향을 측정함으로써, 사용자가 제2 음향 센서(320)와 유사한 장소에 위치하는 경우, 사용자에게 최적화된 음향 특성을 예측할 수 있다.
또한, 음향 센서가 측정하는 음향은 스피커들(300)에서 출력된 음향 신호 중 직접 음향 센서로 전달된 음향 신호, 및 벽에 반사된 음향 신호를 포함할 수 있다.
예를 들어, 제1 음향 센서(310)는 스피커들(300)에서 출력된 음향 신호 중 공간의 오른쪽 벽에 반사된 음향 신호(301), 스피커들(300)에서 출력되어 반사 및 변조 없이 전달되는 음향 신호(302) 및 공간의 왼쪽 벽에 반사된 음향 신호(303)를 측정할 수 있다. 또한, 제2 음향 센서(320)는 스피커들(300)에서 출력된 음향 신호 중 공간의 오른쪽 벽에 반사된 음향 신호(304), 스피커들(300)에서 출력되어 반사 및 변조 없이 전달되는 음향 신호(305) 및 공간의 왼쪽 벽에 반사된 음향 신호(306)를 측정할 수 있다.
이때, 제1 음향 센서(310)와 제2 음향 센서(320)가 설치된 장소가 서로 다르므로, 음향 신호(301), 음향 신호(302), 음향 신호(303), 음향 신호(304), 음향 신호(305), 및 음향 신호(306)은 진행 시간 및 거리가 서로 다를 수 있다. 따라서, 음향 신호(301), 음향 신호(302), 음향 신호(303), 음향 신호(304), 음향 신호(305), 및 음향 신호(306)는 일부 파라미터가 서로 다를 수 있다.
음향 특성 예측부(240)는 음향 신호의 반사 및 변조에 따라 달라진 파라미터를 음향 신호의 생성과 관련된 변조 코드와 비교함으로써, 스피커들(300)및 스피커들(300)이 설치된 공간의 음향 특성을 예측할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 오디오 시스템의 오디오 신호 생성 장치를 나타내는 도면이다.
도 4를 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 오디오 신호 생성 장치(120)는 음향 특성 수신부(410), 오디오 신호 생성부(420) 및 음향 신호 출력부(430)를 포함할 수 있다.
음향 특성 수신부(410)는 복수의 스피커들과 관련하여 예측된 음향 특성을 수신할 수 있다. 이때, 예측된 음향 특성은 음향 특성 예측 장치(110)가 예측한 음향 특성일 수 있다. 또한, 음향 특성 수신부(410)는 음향 특성 예측 장치(110)가 예측한 음향 특성에 따른 제어 파라미터, 또는 예측한 음향 특성에 따른 응답 신호를 수신할 수 있다.
오디오 신호 생성부(420)는 음향 특성 수신부(410)가 수신한 음향 특성에 따라 오디오 신호를 변조하여 스피커들이 설치된 공간에 최적화된 오디오 신호를 생성할 수 있다. 이때, 오디오 신호는 복수의 채널을 포함하는 다채널 오디오 신호일 수 있다.
또한, 음향 특성 예측 장치(110)와 오디오 신호 생성 장치(120)가 단일 장치로 구성되는 경우, 오디오 신호 생성부(420)는 음향 특성 수신부(410)의 기능을 포함할 수 있다.
음향 신호 출력부(430)는 오디오 신호 생성부(420)가 최적화환 오디오 신호에 따라 음향 신호를 생성하여 오디오 시스템(100)의 스피커들로 출력할 수 있다. 이때, 음향 신호 출력부(430)는 음향 특성 예측 장치(110)의 음향 신호 출력부(220)와 동일한 구성일 수 있다.
오디오 신호 생성 장치(120)는 음향 특성 예측 장치(110)가 예측한 음향 특성에 따라 오디오 신호를 변조하여 출력함으로써, 오디오 시스템이 설치된 공간에 최적화된 오디오 신호를 출력할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 오디오 시스템의 일례다.
음향 특성 예측 장치(110)와 오디오 신호 생성 장치(120)는 별도의 장치로 구성될 수도 있고, 단일 장치로 구성될 수도 있다. 도 5는 오디오 시스템(100)이 음향 특성 예측 장치(110)와 오디오 신호 생성 장치(120)를 모두 포함하는 단일 장치인 경우, 오디오 시스템(100)의 구성 및 동작을 도시한 도면이다.
오디오 시스템(100)은 도 5에 도시된 바와 같이 검출 신호 생성부(210), 음향 신호 출력부(220), 음향 신호 측정부(230), 음향 특성 예측부(240) 및 오디오 신호 생성부(420)를 포함할 수 있다.
먼저, 검출 신호 생성부(210)는 디지털 변조 코드를 조합하여 N개의 패턴 세트를 생성할 수 있다. 이때, 생성되는 패턴 세트는 서로 다른 패턴으로 조합된 디지털 변조 코드의 패턴 세트일 수 있다. 또한, 패턴 세트에 포함된 디지털 변조 코드의 개수는 스피커들 각각에 대응하는 채널의 개수에 따라 결정될 수 있다.
다음으로, 검출 신호 생성부(210)는 단일 채널의 입력 신호(510)을 입력 받을 수 있다. 이때, 검출 신호 생성부(210)는 단일 채널의 입력 신호(510)에 N개의 패턴 세트 중 하나를 이용하여 검출 신호(520)를 생성할 수 있다.
이때, 검출 신호(520)는 스피커들 각각에 대응하는 복수의 채널을 포함할 수 있다. 또한, 검출 신호(520)에 포함된 채널 중 적어도 하나의 채널은 패턴 세트에 포함된 디지털 변조 코드에 따라 활성화될 수 있다. 그리고, 검출 신호(520)에 포함된 채널 중 적어도 하나의 채널은 패턴 세트에 포함된 디지털 변조 코드에 따라 반전된 극성(-a)를 가질 수 있다.
그 다음으로, 음향 신호 출력부(220)는 검출 신호 생성부(210)가 생성한 검출 신호(520)에 따라 음향 신호(530)를 생성하여 복수의 스피커들로 출력할 수 있다. 이때, 음향 신호(530)는 검출 신호(520)에 따라 극성이 반전된 음향 신호를 포함할 수 있다. 또한, 검출 신호(520)에서 적어도 하나의 채널이 비활성화된 경우, 비활성화된 채널에 대응하는 스피커는 음향 신호(530)를 출력하지 않을 수 있다.
다음으로, 음향 신호 측정부(230)는 음향 신호 출력부(220)가 출력한 음향 신호(530)를 측정할 수 있다. 이때, 음향 신호 측정부(230)가 측정하는 음향 신호는 벽에 반사된 음향 신호, 및 벽에 반사되지 않은 음향 신호를 포함할 수 있다.
그 다음으로 음향 특성 예측부(240)는 검출 신호 생성부(210)가 검출 신호를 생성하기 위하여 사용한 패턴 세트와 음향 신호 측정부(230)가 측정한 음향 신호(530)를 참조하여 스피커들과 관련된 음향 특성(540)을 예측할 수 있다. 이때, 오디오 시스템(100)은 검출 신호(520) 생성 내지 음향 신호(530) 측정 과정을 N회 반복하고, N회 반복하여 측정한 음향 신호(530)과 조합하여 N개의 패턴 세트를 참조하여 스피커들의 음향 전파 특성, 및 오디오 시스템(100)이 설치된 공간의 응답 특성 중 적어도 하나를 예측할 수 있다.
다음으로, 오디오 신호 생성부(420)는 음향 특성 예측부(240)로부터 음향 특성(540)을 수신할 수 있다. 이때, 음향 특성 예측부(240)가 오디오 신호 생성부(420)로 전송하는 음향 특성(540)은 예측한 음향 특성에 따른 제어 파라미터, 또는 예측한 음향 특성에 따른 응답 신호 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
그 다음으로 오디오 신호 생성부(420)는 오디오 시스템을 통하여 재생하고자 하는 오디오 신호(550)을 수신할 수 있다. 이때, 오디오 신호 생성부(420)는 수신한 음향 특성(540)에 따라 오디오 신호를 변조하여 오디오 시스템(100)이 설치된 공간에 최적화된 오디오 신호(560)를 생성할 수 있다.
마지막으로 오디오 신호 생성부(420)는 공간에 최적화되도록 변조된 오디오 신호(560)을 음향 신호 출력부(220)로 전송할 수 있다. 이때, 음향 신호 출력부(220)는 수신한 오디오 신호(560)에 따라 음향 신호를 생성하여 스피커들로 출력함으로써, 오디오 신호(550)에 대응하는 음장을 오디오 시스템(100)이 설치된 공간에 최적화하여 재현할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 오디오 시스템의 다른 일례다.
도 6은 N개의 디지털 코드 데이터 세트를 이용하여 음향 특성을 예측하고, 오디오 신호를 변조하는 오디오 시스템의 일례이다. 이때, N개의 디지털 코드 데이터 세트는 채널 각각에 대응하는 코드들의 패턴이 서로 다를 수 있다.
오디오 시스템(100)은 도 5에 도시된 바와 같이 검출 신호 생성부(210), 음향 신호 출력부(220), 음향 신호 측정부(230), 음향 특성 예측부(240) 및 오디오 신호 생성부(420)를 포함할 수 있다.
먼저, 검출 신호 생성부(210)는 N개의 디지털 코드 데이터 세트(600)를 수신할 수 있다. 이때, 디지털 코드 데이터 세트(600)는 검출 신호에 포함되는 채널들 각각에 대응하는 코드의 조합으로 구성될 수 있다.
다음으로, 검출 신호 생성부(210)는 단일 채널의 입력 신호(610)을 입력 받을 수 있다. 이때, 검출 신호 생성부(210)는 단일 채널의 입력 신호(610)에 N개의 디지털 코드 데이터 세트 중 하나를 이용하여 검출 신호(620)를 생성할 수 있다.
이때, 검출 신호(620)는 스피커들 각각에 대응하는 복수의 채널을 포함할 수 있다. 또한, 검출 신호(620)에 포함된 채널 중 적어도 하나의 채널은 디지털 코드 데이터 세트(600)에 포함된 디지털 변조 코드에 따라 활성화될 수 있다. 예를 들어, 검출 신호 생성부(210)는 디지털 코드 데이터 세트(600)에서 1, 또는 -1로 코드가 설정된 채널을 활성화할 수 있다. 또한, 검출 신호 생성부(210)는 디지털 코드 데이터 세트(600)에서 0으로 코드가 설정된 채널을 비활성화할 수 있다.
그리고, 검출 신호(620)에 포함된 채널 중 적어도 하나의 채널은 디지털 코드 데이터 세트에 포함된 디지털 변조 코드에 따라 반전된 극성(-a)를 가질 수 있다. 예를 들어, 검출 신호 생성부(210)는 디지털 코드 데이터 세트(600)에서 1로 코드가 설정된 채널의 극성을 a로 유지할 수 있다. 또한, 검출 신호 생성부(210)는 디지털 코드 데이터 세트(600)에서 -1로 코드가 설정된 채널의 극성을 –a로 반전시킬 수 있다.
그 다음으로, 음향 신호 출력부(220)는 검출 신호 생성부(210)가 생성한 검출 신호(620)에 따라 음향 신호(630)를 생성하여 복수의 스피커들로 출력할 수 있다. 이때, 음향 신호(630)는 검출 신호(620)에 따라 극성이 반전된 음향 신호를 포함할 수 있다. 또한, 검출 신호(620)에서 적어도 하나의 채널이 비활성화된 경우, 비활성화된 채널에 대응하는 스피커는 음향 신호(630)를 출력하지 않을 수 있다.
다음으로, 음향 신호 측정부(230)는 음향 신호 출력부(220)가 출력한 음향 신호(630)를 측정할 수 있다. 이때, 음향 신호 측정부(230)가 측정하는 음향 신호는 벽에 반사된 음향 신호, 및 벽에 반사되지 않은 음향 신호를 포함할 수 있다.
그 다음으로 음향 특성 예측부(240)는 검출 신호 생성부(210)가 검출 신호를 생성하기 위하여 사용한 디지털 코드 데이터 세트와 음향 신호 측정부(230)가 측정한 음향 신호(630)를 참조하여 스피커들과 관련된 음향 특성(640)을 예측할 수 있다. 이때, 오디오 시스템(100)은 검출 신호(620) 생성 내지 음향 신호(630) 측정 과정을 N회 반복하고, N회 반복하여 측정한 음향 신호(630)과 조합하여 N개의 디지털 코드 데이터 세트를 참조하여 스피커들의 음향 전파 특성, 및 오디오 시스템(100)이 설치된 공간의 응답 특성 중 적어도 하나를 예측할 수 있다.
다음으로, 오디오 신호 생성부(420)는 음향 특성 예측부(240)로부터 음향 특성(640)을 수신할 수 있다. 이때, 음향 특성 예측부(240)가 오디오 신호 생성부(420)로 전송하는 음향 특성(640)은 예측한 음향 특성에 따른 제어 파라미터, 또는 예측한 음향 특성에 따른 응답 신호 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
그 다음으로 오디오 신호 생성부(420)는 오디오 시스템을 통하여 재생하고자 하는 오디오 신호(650)을 수신할 수 있다. 이때, 오디오 신호 생성부(420)는 수신한 음향 특성(640)에 따라 오디오 신호를 변조하여 오디오 시스템(100)이 설치된 공간에 최적화된 오디오 신호(660)를 생성할 수 있다.
마지막으로 오디오 신호 생성부(420)는 공간에 최적화되도록 변조된 오디오 신호(660)을 음향 신호 출력부(220)로 전송할 수 있다. 이때, 음향 신호 출력부(220)는 수신한 오디오 신호(660)에 따라 음향 신호를 생성하여 스피커들로 출력함으로써, 오디오 신호(650)에 대응하는 음장을 오디오 시스템(100)이 설치된 공간에 최적화하여 재현할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 음향 특성 예측 방법을 도시한 플로우차트이다.
단계(710)에서 검출 신호 생성부(210)는 입력 신호와 변조 코드에 기초하여 검출 신호를 생성할 수 있다. 이때, 입력 신호는 음향 신호 센서와 스피커들 사이의 음향 신호 전파 특성을 파악하기 위한 단일 채널의 신호일 수 있다.
구체적으로, 검출 신호 생성부(210)는 단일 채널의 입력 신호에 기초하여 복수의 채널을 생성하고, 변조 코드로 복수의 채널 중 적어도 하나의 채널을 변조하여 검출 신호를 생성할 수 있다.
단계(720)에서 음향 신호 출력부(220)는 단계(710)에서 생성한 검출 신호에 따라 특정 패턴을 가지는 음향 신호를 생성하여 복수의 스피커들로 출력할 수 있다. 이때, 음향 신호 출력부(220)가 출력하는 음향 신호는 변조 코드의 특징에 따라 지향성이 없는 음향 신호일 수 있다.
단계(730)에서 음향 신호 측정부(230)는 단계(720)에서 스피커들이 출력한 음향 신호, 또는 스피커들이 설치된 공간의 벽에 반사된 음향 신호를 측정할 수 있다. 이때, 음향 신호 측정부(230)는 적어도 하나의 음향 신호 센서를 이용하여 스피커들이 출력한 음향 신호 중 벽에 반사된 음향 신호 및 스피커들이 출력한 음향 신호 중 벽에 반사되지 않은 음향 신호를 측정할 수 있다.
단계(740)에서 음향 특성 예측부(240)는 음향 신호 측정부(230)가 음향 신호를 N회 측정하였는지 여부를 확인할 수 있다. 이때, N은 미리 설정된 음향 신호 측정 회수이며, 검출 신호를 생성하기 위하여 이용하는 변조 코드의 개수일 수 있다.
음향 신호 측정부(230)가 음향 신호를 N회 이하로 측정한 경우, 음향 특성 예측부(240)는 음향 신호 측정부(230)가 음향 신호를 N회 측정할 때까지 단계(710) 내지 단계(730)가 반복 수행되도록 제어할 수 있다. 또한, 음향 신호 측정부(230)가 음향 신호를 N회 측정한 경우, 음향 특성 예측부(240)는 단계(750)을 수행할 수 있다.
단계(750)에서 음향 특성 예측부(240)는 단계(740)에서 N회 측정된 음향 신호와 단계(710)에서 검출 신호 생성에 사용한 N개의 변조 코드에 기초하여 스피커들과 관련된 음향 특성을 예측할 수 있다. 예를 들어, 음향 특성 예측부(240)는 복수의 방향으로 출력된 사운드 빔에 대한 사용자의 응답을 예측할 수 있다. 또한, WFS(Wave Field Synthesis)와 같은 가상 스피커 형성 기술을 사용하여 복수의 위치에 가상 스피커를 형성한 경우, 음향 특성 예측부(240)는 가상 스피커들이 형성된 공간의 응답 특성을 예측할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 오디오 신호 생성 방법을 도시한 플로우차트이다.
단계(810)에서 음향 특성 수신부(410)는 복수의 스피커들과 관련하여 예측된 음향 특성을 수신할 수 있다. 이때, 예측된 음향 특성은 음향 특성 예측 장치(110)가 예측한 음향 특성일 수 있다. 또한, 음향 특성 수신부(410)는 음향 특성 예측 장치(110)가 예측한 음향 특성에 따른 제어 파라미터, 또는 예측한 음향 특성에 따른 응답 신호를 수신할 수 있다.
단계(820)에서 오디오 신호 생성부(420)는 단계(810)에서 수신한 음향 특성에 따라 오디오 신호를 변조하여 스피커들이 설치된 공간에 최적화된 오디오 신호를 생성할 수 있다. 이때, 오디오 신호는 복수의 채널을 포함하는 다채널 오디오 신호일 수 있다.
단계(830)에서 음향 신호 출력부(430)는 단계(820)에서 최적화환 오디오 신호에 따라 음향 신호를 생성하여 오디오 시스템(100)의 스피커들로 출력할 수 있다.
본 발명은 다른 변조 코드로 생성한 검출 신호들에 따라 출력한 음향 신호들을 측정하고, 측정한 음향 신호들과 변조 코드들을 기초로 음향 신호들을 출력한 스피커들, 또는 스피커들이 설치된 공간의 음향 특성을 예측함으로써, 스피커들, 또는 스피커들이 설치된 공간의 음향 특성을 정확하게 예측할 수 있다. 또한, 본 발명은 검출 신호에 따라 복수의 스피커를 동시에 가진하여 음향 신호를 출력함으로써, 잡음에 의한 특정 방향의 응답 추정의 영향을 최소화할 수 있다.
그리고, 본 발명은 예측한 음향 특성에 따라 오디오 신호를 변조하여 출력함으로써, 오디오 시스템이 설치된 공간에 최적화된 오디오 신호를 출력할 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
110: 음향 특성 예측 장치
120: 오디오 신호 생성 장치
210: 검출 신호 생성부
220: 음향 신호 출력부
230: 음향 신호 측정부
240: 음향 특성 예측부
420: 오디오 신호 생성부

Claims (20)

  1. 입력 신호와 변조 코드를 조합한 N개의 패턴 세트를 이용하여 검출 신호를 생성하는 단계;
    상기 검출 신호에 따라 음향 신호를 생성하여 복수의 스피커들로 출력하는 단계;
    상기 스피커들이 출력한 음향 신호, 또는 상기 스피커들이 설치된 공간의 벽에 반사된 음향 신호를 측정하는 단계; 및
    측정한 음향 신호와 상기 변조 코드에 기초하여 상기 스피커들과 관련된 음향 특성을 예측하는 단계
    를 포함하는 음향 특성 예측 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 검출 신호를 생성하는 단계는,
    단일 채널의 입력 신호에 기초하여 복수의 채널을 생성하고, 상기 변조 코드로 상기 복수의 채널 중 적어도 하나의 채널을 변조하여 상기 검출 신호를 생성하는 음향 특성 예측 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 검출 신호를 생성하는 단계는,
    상기 변조 코드에 따라 상기 복수의 채널 중 적어도 하나의 극성을 반전시켜 상기 검출 신호를 생성하는 음향 특성 예측 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 검출 신호를 생성하는 단계는,
    상기 변조 코드에 따라 상기 복수의 채널 중 적어도 하나의 채널을 활성화하여 상기 검출 신호를 생성하는 음향 특성 예측 방법.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 변조 코드는,
    상기 복수의 채널의 활성화, 및 비활성화 여부, 또는 상기 복수의 채널의 극성의 반전 여부를 제어하는 디지털 변조 코드인 음향 특성 예측 방법.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 변조 코드는,
    상기 복수의 채널들 각각의 활성화, 및 비활성화 여부, 또는 상기 복수의 채널들 각각의 극성의 반전 여부를 제어하는 코드들의 조합으로 구성되는 음향 특성 예측 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 음향 신호를 출력하는 단계는,
    상기 검출 신호에 따라 지향성이 없는 음향 신호를 생성하여 복수의 스피커로 출력하는 음향 특성 예측 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 음향 특성은,
    상기 스피커들 각각의 음향 전파 특성 및 상기 스피커들이 설치된 공간의 응답 특성 중 적어도 하나를 포함하는 음향 특성 예측 방법.
  9. 복수의 스피커들과 관련하여 예측된 음향 특성을 수신하는 단계;
    상기 음향 특성에 따라 오디오 신호를 변조하여 스피커들이 설치된 공간에 최적화된 오디오 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 최적화된 오디오 신호에 따라 음향 신호를 생성하여 상기 스피커들로 출력하는 단계
    를 포함하고,
    상기 음향 특성은,
    변조 코드를 조합한 N개의 패턴 세트에 기초하여 결정되는 오디오 신호 생성 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 음향 특성은,
    상기 스피커들 각각의 음향 전파 특성 및 상기 스피커들이 설치된 공간의 응답 특성 중 적어도 하나를 포함하는 오디오 신호 생성 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 음향 특성은,
    입력 신호와 변조 코드에 기초하여 검출 신호를 생성하고, 검출 신호에 따라 출력된 음향 신호 및 스피커가 설치된 공간의 벽에 반사된 음향 신호를 측정하며, 측정한 음향 신호와 상기 변조 코드에 기초하여 예측되는 오디오 신호 생성 방법.
  12. 입력 신호와 변조 코드를 조합한 N개의 패턴 세트를 이용하여 검출 신호를 생성하는 검출 신호 생성부;
    상기 검출 신호에 따라 음향 신호를 생성하여 복수의 스피커들로 출력하는 음향 신호 출력부;
    상기 스피커들이 출력한 음향 신호, 또는 상기 스피커들이 설치된 공간의 벽에 반사된 음향 신호를 측정하는 음향 신호 측정부; 및
    측정한 음향 신호와 상기 변조 코드에 기초하여 상기 스피커들과 관련된 음향 특성을 예측하는 음향 특성 예측부
    를 포함하는 음향 특성 예측 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 검출 신호 생성부는,
    단일 채널의 입력 신호에 기초하여 복수의 채널을 생성하고, 상기 변조 코드로 상기 복수의 채널 중 적어도 하나의 채널을 변조하여 상기 검출 신호를 생성하는 음향 특성 예측 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 검출 신호 생성부는,
    상기 변조 코드에 따라 상기 복수의 채널 중 적어도 하나의 극성을 반전시켜 상기 검출 신호를 생성하는 음향 특성 예측 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 검출 신호 생성부는,
    상기 변조 코드에 따라 상기 복수의 채널 중 적어도 하나의 채널을 활성화하여 상기 검출 신호를 생성하는 음향 특성 예측 장치.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 음향 신호 출력부는,
    상기 검출 신호에 따라 지향성이 없는 음향 신호를 생성하여 복수의 스피커로 출력하는 음향 특성 예측 장치.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 음향 특성은,
    상기 스피커들 각각의 음향 전파 특성 및 상기 스피커들이 설치된 공간의 응답 특성 중 적어도 하나를 포함하는 음향 특성 예측 장치.
  18. 복수의 스피커들과 관련하여 예측된 음향 특성을 수신하는 음향 특성 수신부;
    상기 음향 특성에 따라 오디오 신호를 변조하여 스피커들이 설치된 공간에 최적화된 오디오 신호를 생성하는 오디오 신호 생성부; 및
    상기 최적화된 오디오 신호에 따라 음향 신호를 생성하여 상기 스피커들로 출력하는 음향 신호 출력부
    를 포함하고,
    상기 음향 특성은,
    변조 코드를 조합한 N개의 패턴 세트에 기초하여 결정되는 오디오 신호 생성 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 음향 특성은,
    상기 스피커들 각각의 음향 전파 특성 및 상기 스피커들이 설치된 공간의 응답 특성 중 적어도 하나를 포함하는 오디오 신호 생성 장치.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 음향 특성은,
    입력 신호와 변조 코드에 기초하여 검출 신호를 생성하고, 검출 신호에 따라 출력된 음향 신호 및 스피커가 설치된 공간의 벽에 반사된 음향 신호를 측정하며, 측정한 음향 신호와 상기 변조 코드에 기초하여 예측되는 오디오 신호 생성 장치.
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