KR102211507B1 - 진동 기계식 액추에이터가 있는 장치로부터 향상된 사운드 재생 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 소스 신호로부터, 멀티미디어 사운드 신호에 대응하는 방사 구조물에 진동 여기를 가하는 기계식 액추에이터(AC1, AC2) 및 상기 방사 구조물의 진동으로부터 신호를 감지하는 센서(C1)를 포함하여, 따라서 알고 있는 주파수 성분의 소스 신호를 액츄에이터 공급하고, 상기 방사 구조물의 진동-음향 주파수 응답을 얻기 위해 액추에이터에 의해 동작된 방사 구조물로부터 진동 신호를 센서로부터 수신하며, 방사 구조물의 스펙트럼 응답을 보정한 필터를 적용함으로써 액츄에이터에 공급된 소스 신호를 보정하여, 이 응답이 한번 보정된 다음 진폭 편차가 많아야 5dB인 평평한 스펙트럼 프로파일을 갖고 이런 식으로 보정된 소스 신호를 액츄에이터에 공급하게 하는, 재생장치(DIS)와 접촉에 의해 생성되는 임의의 방사 구조물의 진동에 의해 한 편의 멀티미디어 사운드 콘텐츠의 재생에 관한 것이다.
Description
본 발명은 방사 구조물에 진동을 가하는 액추에이터를 포함하는 렌더링 장치로부터의 멀티미디어 컨텐츠의 사운드 렌더링에 관한 것이다.
도 1을 참조하면, 예를 들어 스마트폰 유형의 단말기(SM) 형태를 취할 수 있고 음향 방사 구조물(SR) 상에, 가령 도 1에 도시된 바와 같이 테이블의 상단에, 배치될 수 있는 (예를 들어, 특히 참조문헌 KR101265798(B1)에 공지된) 사운드 렌더링 장치가 공지되어 있다. 이러한 장치(SM)는 예를 들어:
-멀티미디어 사운드 컨텐츠(음악, 라디오 방송에서 파생된 컨텐츠 등)를 (영구적으로 또는 일시적으로) 저장하는 메모리,
-메모리로부터 데이터 콘텐츠를 읽고, 하기에 정의된 기계적 액추에이터를 구동하기 위한 프로세서,
-동작 중에, 장치(SM)와 접촉하는 표면에 프로세서 제어 진동을 가할 수 있는 기계식 액추에이터를 포함할 수 있다.
이러한 실시예는 스마트폰과 같은 멀티미디어 렌더링 장치에 일반적으로 제공되는 미니 스피커를 없애고, 방사 구조물의 진동으로부터 유도되는 증폭된 사운드를 생성하기 위해 임의의 이용가능한 방사 구조물(테이블, 책상 등)을 사용할 가능성 있다.
그러나, 이 실시예는 특히 장치(SM)로부터 진동을 수신하는 방사 구조물의 진동-음향 특성의 다양성으로 인해 더 많은 개선을 요구하는 것으로 나타났다. 일반적으로, 유리 테이블과 나무 테이블은 동일하게 공명하지 않는데, 예를 들어, 목재보다 유리에 대해 사운드가 훨씬 더 필터링되고 공명된다. 마찬가지로, 방사 구조물의 치수(및/또는 기하적 구조, 배플 등)가 공명에 영향을 끼친다. 더욱이, 가령 테이블 상의 장치(SM)의 위치( 테이블의 코너 또는 테이블의 중심)도 또한 음향 공명에 영향을 끼친다. 종래 기술의 장치는 이러한 차이를 고려하지 않으며, 장치(SM)를 수용하는 방사 구조물(예를 들어, 일반적으로 유리 또는 금속 지지부)에 따라 사운드가 저하된 것처럼 들릴 수 있다.
본 발명은 이러한 상황을 개선하기 위한 것이다.
이를 위해, 제 1 태양에 따르면, 소스 신호로부터, 멀티미디어 사운드 신호에 대응하는 렌더링 장치와 접촉할 때 방사 구조물에 진동 여기를 가하도록 배열된 적어도 하나의 기계식 액추에이터를 포함하는 렌더링 장치와의 접촉에 의해 생성되는 임의의 방사 구조물의 진동에 의해 멀티미디어 사운드 콘텐츠를 렌더링하는 방법이 제안된다.
보다 구체적으로, 상기 렌더링 장치는, 본 발명의 의미 내에서, 상기 방사 구조물의 진동으로부터 유도된 적어도 하나의 신호를 픽업하도록 배열된 적어도 하나의 센서를 더 포함하고, 상기 방법은:
* 진동-음향 주파수 성분이 알려진 소스 신호를 액추에이터에 공급하는 단계;
* 센서로부터 수신된 진동-음향 주파수 진동 신호와 상기 소스 신호의 진동-음향 주파수 성분 간의 비교에 의해 상기 방사 구조물의 진동-음향 주파수 응답을 얻기 위해, 액추에이터에 의해 가해진 방사 구조물로부터 진동 신호를 센서로부터 수신하는 단계;
* 현재 주파수와 관련된 진폭과 모든 주파수에 대한 평균 진폭 간의 절대값의 차가 선택된 임계치 미만이게 보정 필터에 의해 보정된 방사 구조물의 진동-음향 주파수 응답이 각 주파수와 관련된 진폭을 포함하도록 상기 방사 구조물의 진동-음향 주파수 응답을 보정하는 필터를 적용함으로써 액추에이터에 공급하도록 의도된 소스 신호를 보정하는 단계; 및
* 이에 따라 보정된 소스 신호를 상기 액추에이터에 공급하는 단계를 포함한다.
따라서, 액추에이터에 의해 가해진 진동을 장치가 접촉하는 방사 구조물의 임의의 유형에 적응시키기 위해, 본 발명에 따른 장치가 포함하는 센서에 의해 픽업된 진동의 측정의 함수로서 액추에이터에 공급하는 신호의 보정이 제안된다.
일 실시예에서, 선택된 임계치는 예를 들어 5dB 이하이다. 이러한 실시예는 마치 음악 렌더링을 위해 설계된 스피커인 것처럼 실질적으로 평평한 방사 구조물의 보정된 스펙트럼 응답을 가질 수 있게 한다.
일 실시예에서, 액추에이터에 공급하도록 의도된 소스 신호의 보정은 다음을 포함할 수 있다:
-방사 구조물의 진동-음향 주파수 응답에서 진동 중심의 주파수 식별, 및
-다른 주파수에 비해 적어도 방사 구조물의 진동 중심의 주파수에 대해 소스 신호의 진폭을 감쇠시키기 위해 상기 소스 신호에 적용될 보정 필터의 생성.
대안으로, 방사 구조물의 진동 중심을 정확하게 식별하기 어려운 전형적인 경우에, 아래에서 보여지는 바와 같이 전역 스펙트럼 분석(예를 들어 LPC)을 수행하여 방사 구조물의 반응을 전체적으로 중화시킬 수 있다.
일반적으로, 렌더링 장치는 상기 방사 구조물의 식별자용의 입력 인터페이스를 포함할 수 있고, 상기 방사 구조물의 진동-음향 주파수 응답과 관련된 데이터는 상기 방사 구조물의 식별자에 매핑된 데이터베이스의 메모리에 저장된다.
이러한 실시예는 구조물의 식별자에 기초하여 구조물의 진동 데이터를 검색하고 소스 신호에 적용되도록 (완전히 재계산하기보다) 보정 필터의 간단한 업데이트를 신속하게 계산할 수 있게 한다.
데이터베이스에 저장된 데이터가 방사 구조물의 진동 중심 주파수에 대한 적어도 이전의 데이터를 포함하는 가능한 실시예에서, 방사 구조물의 진동 중심 주파수의 상기 식별은 예를 들어:
- 상기 방사 구조물 식별자에 기초하여, 데이터베이스에 미리 저장된 방사 구조물의 이전 진동 중심 주파수와 관련된 데이터에 대한 데이터베이스에서 제 1 검색; 및
- 제 1 검색이 긍정적인 경우, 상기 이전 진동 중심 주파수를 포함하는 주파수 범위에서 방사 구조물의 현재 진동 중심 주파수에 대한 검색을 포함할 수 있다.
보다 일반적으로, 보정 필터를 얻기 위해 행해지는 계산은 원격 서버와 함께 또는 원격 서버에 의해 완전히 분배될 수 있고, 렌더링 장치가 이러한 원격 서버와의 통신 인터페이스를 더 포함하는 경우에, 상기 방법은:
- 소스 신호 진동-음향 주파수 성분 데이터와 함께, 렌더링 장치에 의해 가해진, 센서에 의해 수신된 방사 구조물로부터의 진동 신호에 대한 데이터의 원격 서버로 전송;
- 서버에 의해 적용된 방사 구조물의 진동-음향 주파수 응답의 결정;
- 액추에이터에 공급하도록 의도된 소스 신호를 보정하기 위해 보정 필터의 서버에 의한 생성; 및
- 렌더링 장치에서 소스 신호를 보정하기 위해, 서버에 의해 가해진, 보정 필터의 렌더링 장치 통신 인터페이스로의 전송을 포함할 수 있다.
따라서, 상기 언급된 데이터베이스는 예를 들어 이 서버의 메모리에 저장될 수 있다.
본 발명은 또한, 프로세서에 의한 프로그램 실행시, 상기 정의된 방법을 실행하기 위한 명령어를 포함하는 컴퓨터 프로그램을 목표로 한다. 이러한 컴퓨터 프로그램의 일반적인 알고리즘이 후술된 도 3 또는 도 6에 도시될 수 있다. 이 프로그램의 명령어는 상술한 렌더링 장치의 메모리에 저장되거나 이 장치와 상기 서버 사이에 분산될 수 있다.
또 다른 태양에 따르면, 본 발명은 또한 렌더링 장치와 접촉하는 임의의 방사 구조물의 진동에 의해 멀티미디어 사운드 콘텐츠를 렌더링하기 위한 장치를 목표로하며, 이 렌더링 장치는 :
-멀티미디어 사운드 신호에 대응하는 소스 신호로부터 방사 구조물에 진동 여기를 가하도록 배열된 적어도 하나의 기계식 액추에이터;
-방사 구조물의 진동으로부터 유도된 적어도 하나의 신호를 픽업하도록 구성된 적어도 하나의 센서; 및
* 진동-음향 주파수 성분이 알려진 소스 신호로 액츄에이터의 공급을 제어하고,
* 센서로부터 수신된 진동-음향 주파수 진동 신호와 소스 신호의 진동-음향 주파수 성분들 사이의 진동-음향을 비교함으로써, 방사 구조물의 진동-음향 주파수 응답을 얻기 위해 액추에이터에 의해 가해진 방사 구조물로부터 진동 신호를 센서로부터 수신하며,
* 보정 필터에 의해 보정된 방사 구조물의 진동-음향 주파수 응답이 현재 주파수와 관련된 진폭과 모든 주파수에 대한 평균 진폭 간의 절대값의 차가 선택된 임계치 미만이게 각 주파수와 관련된 진폭을 포함하도록 방사 구조물의 진동-음향 주파수 응답을 보정하는 필터를 적용함으로써 액추에이터에 공급하도록 의도된 소스 신호를 보정하고,
* 적절히 보정된 소스 신호로 액추에이터의 공급을 제어하도록 배열된 프로세서를 포함한다.
또 다른 태양에 따르면, 본 발명은 또한:
-그러한 렌더링 장치, 및
-상기 렌더링 장치와 통신할 수 있고,
* 소스 신호 진동-음향 주파수 성분 데이터와 함께, 상기 렌더링 장치의 센서에 의해 수신된 방사 구조물로부터 진동 신호에 대한 데이터를 상기 렌더링 장치로부터 수신하며,
* 방사 구조물의 진동-음향 주파수 응답을 결정하고,
* 액츄에이터에 공급하도록 의도된 소스 신호를 보정하기 위해 보정 필터를 생성하며,
* 렌더링 장치에서 소스 신호를 보정하기 위해, 상기 보정 필터를 렌더링 장치로 전송하기 위한 프로세서가 장착된 서버를 포함하는 시스템을 목표로 한다.
본 발명은 또한:
* 소스 신호 진동-음향 주파수 성분 데이터와 함께, 상기 렌더링 장치의 센서에 의해 수신된 방사 구조물로부터 진동 신호에 대한 데이터를 상기 렌더링 장치로부터 수신하고,
* 방사 구조물의 진동-음향 주파수 응답을 결정하고,
* 액츄에이터에 공급하도록 의도된 소스 신호를 보정하기 위해 보정 필터를 생성하며,
* 렌더링 장치에서 소스 신호를 보정하기 위해, 상기 보정 필터를 렌더링 장치로 전송하기 위한 프로세서를 포함하는 그러한 시스템의 서버를 목표로 한다.
본 발명의 내용에 포함됨.
본 발명의 다른 이점 및 특징은 하기에 제시된 예시적인 실시예의 설명을 읽고 상기에 제시된 도 1에 더해 도면을 연구할 때 명백해질 것이다.
도 1은 스마트폰 유형의 단말기(SM)의 형태를 취할 수 있고 음향 방사 구조물(SR)상에 배치될 수 있는 종래 기술의 사운드 렌더링 장치를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 렌더링 장치를 개략적으로 도시 한 것이다.
도 3은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 방법의 단계들을 개략적으로 도시한 것이다.
도 4a는 진동 중심을 갖는 방사 구조물(여기서는 낮은 금속 테이블)의 스펙트럼 응답의 예를 도시한 것이다.
도 4b는 이 방사 구조물의 보정된 스펙트럼 응답의 예를 도시한 것이다.
도 5는 다른 방사 구조물의 스펙트럼 응답(밝은 라인 곡선), 여기서 슈박스를 동일한 반응의, 보정된 곡선(짙은 라인 곡선)과 비교한 도면이다.
도 6은 본 발명의 의미 내에서 서버를 포함하는 예시적인 실시예에 따른 방법의 단계를 개략적으로 도시한 것이다.
도 1은 스마트폰 유형의 단말기(SM)의 형태를 취할 수 있고 음향 방사 구조물(SR)상에 배치될 수 있는 종래 기술의 사운드 렌더링 장치를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 렌더링 장치를 개략적으로 도시 한 것이다.
도 3은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 방법의 단계들을 개략적으로 도시한 것이다.
도 4a는 진동 중심을 갖는 방사 구조물(여기서는 낮은 금속 테이블)의 스펙트럼 응답의 예를 도시한 것이다.
도 4b는 이 방사 구조물의 보정된 스펙트럼 응답의 예를 도시한 것이다.
도 5는 다른 방사 구조물의 스펙트럼 응답(밝은 라인 곡선), 여기서 슈박스를 동일한 반응의, 보정된 곡선(짙은 라인 곡선)과 비교한 도면이다.
도 6은 본 발명의 의미 내에서 서버를 포함하는 예시적인 실시예에 따른 방법의 단계를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2의 렌더링 장치(DIS)는 본 발명의 의미 내에서 컴퓨터 프로그램의 명령어의 적어도 일부를 저장하는 메모리(MEM)와 협력할 수 있는 프로세서(PROC)를 포함한다. 메모리(MEM)는 또한 도 3에 도시되고 이후에 언급된 유형의 멀티미디어 사운드 콘텐츠 데이터, 뿐만 아니라 가능하게는 프로세서에 의해 작동되는 임시 계산 데이터를 또한 저장할 수 있다. 장치(DIS)는 하나 이상의 기계식 액추에이터(AC1 및 AC2)(예를 들어, 컨텐츠의 포맷과 관련하여 스테레오폰 렌더링을 위해 도시된 예에서 2개의 액추에이터)를 더 포함한다. 이 액추에이터(AC1, AC2)는 장치가 기계적으로 접촉하는 지지부에 제어된 진동을 가한다. 이 액츄에이터는 기계전기 변환(electromechanical transduction)에 의해 임의의 면을 스피커 멤브레인으로 변형한다. 이러한 액츄에이터를 포함하는 렌더링 장치는 많은 장점을 갖는다: 그럼에도 불구하고, 소형의, 휴대 가능하며, 강한 베이스들이 접촉하는 표면으로 인해 얻어진다.
한 가지 가능한 타입의 액츄에이터(AC1)는, 예를 들어, 참조 모델 TEAX25C10-8/HS하에 Tectonic® 사가 시판하는 것일 수 있다. 지지부는 장치(DIS)가 단순히 배치되는 테이블 또는 데스크일 수 있다. 따라서, 지지부는 액추에이터(AC1, AC2)에 의해 진동이 가해질 때, 음향 방사 구조물을 형성한다. 보다 일반적으로, 이러한 지지부는 무엇이든 가능하며, 예를 들어, 장치(DIS)의 단단한 보호 쉘로 구성될 수 있다.
본 발명의 의미 내에서 장치(DIS)는 또한 하나 이상의 센서(C1, C2)를 포함하며, 이들 중 적어도 하나는 액츄에이터(AC1, AC2)가 지지부에 진동을 가할 때 장치(DIS)가 접촉하는 지지부에 의해 생성된 음향 진동을 픽업하도록 배열된다. 이러한 센서(C1)는 예를 들어 참조 모델 핫스팟(Hot Spot)하에 K&K® 사가 시판하는 것일 수 있다. 다른 센서(C2)는 예를 들어 렌더링 사운드를 리파이닝(장치가 사용되는 방의 잔향 효과를 제한하거나 심지어 장치의 사용자가 원하는 등화를 개선하는 것 등)하기 위한 마이크로폰일 수 있다.
렌더링 장치(DIS)는 도 6을 참조로 후술된 실시예에서 통신 네트워크(RES)를 통해 서버(SER)와의 통신 인터페이스(COM)를 더 포함한다. 도 6의 이 예시적인 실시예에서 볼 수 있듯이, 서버(SER)는, 메모리에, 방사 구조물(테이블, 데스크 등)을 형성하는 지지부의 식별자 ID의 함수로서 액추에이터(AC1, AC2)를 공급하는 신호에 적용될 보정 필터(FILT) 상에 데이터를 아카이브하는 데이터베이스(DB)를 저장한다. 게다가, 렌더링 장치(DIS)는 지지 식별자(ID)를 입력하기 위한 (장치의 사용자에게 이용 가능한) 입력 인터페이스(INT)를 포함할 수 있다.
이제, 도 3을 참조하면, 제 1 단계(S11)는 특히 장치의 사용자에 의해 선택된 사운드 컨텐츠에 액세스하기 위해 메모리(MEM)를 판독하는 것으로 구성될 수 있다. 단계(S12)에서, 프로세서는 선택된 기간의 시간 윈도우에 걸쳐, 이 컨텐츠를 판독하기 시작하고 특히 스펙트럼 특성(예를 들어 30 내지 16000 Hz의 음향 주파수의 함수로서의 음향 진폭)을 식별한다.
다음 단계(S13)에서, 프로세서(PROC)는 액츄에이터(AC1, AC2)를 구동하여 지지부에 진동을 가하고, 상기 지지부는 방사 구조물로서 거동하며 따라서 단계(S14)에서 센서(C1, C2)에 의해 측정된 진동-음향 신호를 방출한다. 그 후, 프로세서(PROC)는 상기 선택된 기간에 걸쳐 단계(S15)에서 방사 구조물에 의해 방출된 진동-음향 신호의 스펙트럼 특성을 추정하고, 방사 구조물로부터 도출한 신호의 특성과 컨텐츠의 특성을 비교한다(단계(S16)에서 결정).
도 4a는 여기서 저 금속(law metal) 테이블에 대응하고 일반적으로 450Hz, 700Hz 및 1100Hz의 중심을 갖는 방사 구조물의 진동 중심의 예를 도시한 것이다. 방사 구조물의 이러한 주파수 응답은 액츄에이터(AC1, AC2)의 진동 동안 진동-음향 신호의 스펙트럼과 (멀티미디어 사운드 컨텐츠에 대응하는) 소스 신호의 스펙트럼간의 비교로부터 도출된다. 이러한 비교는 예를 들어 방사 구조물로부터 진동 신호의 스펙트럼을 소스 신호의 스펙트럼으로 나누는 데 있다. 따라서, 이러한 스펙트럼을 얻기 위해 상기 선택된 기간은 예를 들어 측정된 진동-음향 신호의 스펙트럼에서 컨텐츠의 단일 주파수 기여를 유지할뿐만 아니라 무엇보다도 방사 구조물의 진동에 응답하여 진동-음향 중심을 식별하기에 충분히 길다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 멀티미디어 사운드 컨텐츠는 (소스 신호의 스펙트럼에서 모든 주파수를 획득하기에 충분한 기간의 분석 윈도우를 갖는) 음악이거나, 초기에 모든 음향 주파수가 동시에 존재하는 화이트 노이즈일 수 있다. 그러나, 보다 바람직한 사용의 용이성을 위해, 렌더링될 멀티미디어 사운드 컨텐츠에 기초하여 단계(S11 내지 S16)를 수행하는 것이 바람직할 수 있으며, 보정의 리파이닝이 점진적으로 진행될 수 있다.
도 3의 단계(S17)에서 발생하는 보정 자체는 방사 구조물의 진동 중심을 감쇠시키기 위해 보정 필터를 소스 신호에 가하는 것 있을 수 있다. 이 실시예에서, 보정 필터는 보다 구체적으로 피드백 컨트롤러이다. 예로서, 이러한 유형의 피드백 컨트롤러는 참조문헌 FR 17 51403에 기술된 것일 수 있다.
보다 일반적으로, 이 보정 필터는, 도 4b에 도시된 바와 같이, 도 4a에 비해, 방사 구조물의 응답에서 진동 중심에 대응하는 주파수 피크를 (진폭을 감쇠시키는 의미의) "평탄화하는" 효과를 가질 수 있다. 분명히, 이 진폭 감소는 특정 주파수, 예를 들어, 도 4a의 1500Hz의 영역에서 방사 구조물의 스펙트럼 응답에서 표현이 더 잘 안되는 주파수에 대한 진폭 증가(이득 증가)로 설정될 수 있다. 이러한 실시예는 균일한 수단의 스펙트럼 에너지를 유지할 수 있게 한다. 방사 구조물의 스펙트럼 응답의 이러한 보정 후, 응답 자체는 상이한 주파수와 관련된 진폭 간의 절대값의 차를 가질 수 있으며, 이는 선택된 임계치, 예를 들어, 5 dB 아래로 유지된다.
따라서, 예를 들어, 이 구조물의 기하학적 형상과 관련된 배플(baffle) 효과로 인해 저주파수 범위에서 강한 표현을 갖는, 슈박스의 스펙트럼 응답(상대적으로 밝은 라인 곡선)에 대응하는, 도 5의 스펙트럼에 이러한 보정을 수행하였다. 보정된 스펙트럼 응답(상대적으로 어두운 라인 곡선)은 도 5에 표시된 것처럼 진폭이 더 평평하다.
따라서, 방사 구조물의 진동 중심의 효과를 최소화하기 위해 액추에이터(AC1, AC2)에 공급하는 신호에 최종적으로 가해지는 방사 구조물의 응답(이 응답은 그 후 도 5의 어두운 라인 곡선의 모습을 나타냄)을 보정할 수 있는 필터(FILT)이다.
렌더링 장치(DIS)와 통신 인터페이스(COM)를 통해 상기 렌더링 장치에 연결된 원격 서버(SER) 사이에 상술한 단계들이 분산 방식으로 수행될 수 있는 실시예를 도시한 도 6을 참조한다. 이 실시예에 대한 대안적인 접근법에서, 모든 단계는 렌더링 장치(DIS)에 의해 수행될 수 있다. 제 1 접근법에 따르면, 보정 필터(FILT)의 데이터는 렌더링 장치(DIS)의 각각의 사용에 따라 결정될 수 있다. 그러나, 계산은 집중적일 수 있고, 모든 상술한 단계들을 시스템적으로 반복하는 것을 막기 위해 필터(FILT)의 데이터를 (제 1 실시예에서, 렌더링 장치의 메모리(MEM)에 저장될 수 있는) 데이터베이스에 저장하는 것이 유리할 수 있다. 이러한 실시예에서, 주어진 지지부(예를 들어 특히 테이블)에 대한 필터(FILT) 데이터의 제 1 계산 후에, 인간-기계 인터페이스가 렌더링 장치상에서 구동되고 사용자가 입력 인터페이스(INT)를 통해 이 지지부의 식별자(예를 들어,"나무 테이블 #1")를 입력하도록 프롬프트할 수 있다. 따라서, 동일한 지지부에 대한 후속 사용을 위해, 인간-기계 인터페이스는, 이미 알려져 있다면, 이 지지부의 식별자를 사용자가 입력하도록 프롬프트하게 다시 한번 구동될 수 있다. 필요한 경우, 장치는 이 "나무 테이블 #1" 지지부에 해당하는 데이터베이스 필터(FILT) 데이터를 검색할 수 있다. 그러나 최소한 다음과 같은 이유로 새 보정 필터(FILT)를 다시 계산하는 것이 바람직하다:
-지지부의 진동-음향은 시간이 지남에 따라 변할 수 있고,
-방사 구조물의 진동-음향은 또한 지지부 상의 장치 위치에 따라 달라질 수 있다(예를 들어, 테이블 모서리에 있는 장치의 위치는 테이블의 중심에 있는 장치의 위치와 동일한 진동-음향 특성을 생성하지 않는다)).
따라서, 이하에서 설명되는 실시예에서, 필터 데이터는 지지부 식별자에 직접 매핑되어 저장되지 않고, 오히려 방사 구조물의 응답 특성이 저장된다. 이들 특성은 예를 들어 도 3에 도시된 방법의 선행 구현에서 방사 구조물의 진동 중심이 식별된 주파수 범위를 나타낸다.
예를 들어, 방사 구조물의 새로운 진동 중심에 대한 검색이 ± 10%의 주파수 범위 내에서 수행되도록, 진동 중심 주파수 주위에 ± 10%의 주파수 범위가 저장될 수 있다. 따라서, 검색이 보다 타겟화되기 때문에, 계산이 덜 길고 렌더링 장치(DIS)로부터 더 적은 자원을 필요로 한다.
그러나, 이 관찰로부터 시작하여, 일 실시예는 동일한 유형의 장치(DIS)를 렌더링함으로써 수행될 수 있는 상이한 측정을 풀링하여 이에 따라 각각의 렌더링 디바이스 상에 개별적으로가 아니라 렌더링 장치 세트에 대해 공통 서버(SER) 상에 데이터베이스(DB)를 유지하는 것으로 구성된다. 이 경우, 가구 제조업체는 예를 들어 상이한 제안된 다른 가구 모델에 대한 스펙트럼 응답 데이터를 제공할 수 있다. 특정 모델의 데이터는 예를 들어 통신 인터페이스(COM)를 통해 웹 사이트에서 다운로드하여 동일한 모델의 현재 지지부의 진동 중심의 획득 속도를 높이고 단순화할 수 있다.
따라서, 도 6을 참조하면, 예를 들어, 도 3의 단계(S15) 이후에, 장치(DIS)는 단계(S21)에서 사용자에 의해 입력된 지지부 식별자에 기초하여 단계(S22)에서 서버(SER)의 데이터베이스(DB)를 조사할 수 있다. 서버는 단계(S23)에서 데이터베이스를 조회하고, 특히 단계(S24)에서 진동 중심 데이터(또는 더 일반적으로 필터(FILT) 데이터)가 이 식별자 ID에 대해 이미 결정되었는지 여부를 결정할 수 있다.
그러한 경우(테스트(S24)를 종료할 때 화살표(OK)), 단계(S29)에서 소스 신호와 센서 또는 센서(C1, C2)에 의해 측정된 신호의 스펙트럼의 비교는 데이터베이스에 저장된 현재 지지부의 진동 중심을 포함하는 주파수 범위에 대해서만 수행된다. 따라서, 적용될 보정 필터는 단계(S30)에서 이러한 기초에 의해 결정될 수 있다(또는, 보다 일반적으로, 선행 보정 필터 자체는 센서(C1)로부터 도출된 새로운 데이터로 보정될 수 있다).
지지 식별자(ID)가 데이터베이스에 없으면(테스트(S24)를 종료할 때 화살표(KO)), 단계(S25)에서 모든 음향 스펙트럼에 대해 비교가 수행되고, 단계(S26)에서 이 지지부에 대해 보정 필터가 처음으로 추정된다.
다음으로, 단계(S27)에서, 보정 필터 데이터(및 특히 현재 지지부의 진동 중심 데이터)는:
-단계(S30)에 따라 보정 필터가 이미 결정된 경우 (따라서, 제조시 또는 사용된 재료에서 이러한 지지부의 변화를 고려하여) 이전 데이터를 교체하거나,
-새로운 지지부와 관련된 데이터로 데이터베이스(DB)에 저장될 수 있다:
따라서, 업데이트된 보정 필터(FILT) 데이터는 단계(S28)에서 렌더링 장치(DIS)로 전송되어 상술한 도 3의 단계(S17)에 따라 이 장치(AC1, AC2)의 액츄에이터에 공급하도록 의도된 신호를 보정할 수 있다.
위에서 설명된 구현의 몇몇 실시예 세부 사항 및 이점이 하기에 설명된다.
먼저, 각 지지부에 대한 개별 보정 필터의 결정은 다음과 같이 정당화된다.
음향 방사를 생성하는 임의의 물체는 주파수 응답으로 설명될 수 있고, 주파수 응답은 (선형성을 가정하여) 한 공간 지점에서 방사하는 사운드에 물체를 여기시키는 임의의 힘을 연결하는 함수이다. 좋은 스피커는 평탄한 주파수 응답을 가지므로 모든 주파수를 하나의 동일한 사운드 레벨로 방사하므로 사운드 소스에 충실한 신호를 방사한다. 이제, 음향을 방사하도록 설계되지 않은 물체는 (일반적으로 도 4a, 4b 및 5에 도시된 바와 같은) 평탄한 주파수 응답을 갖지 않는다. 이들이 액츄에이터에 의해 여기될 때, 그러한 지지부는 스피커보다 품질이 낮은 음향을 방출한다.
따라서, 상기 제시된 바와 같이, 방사 물체의 주파수 응답을 보정하기 위해 적어도 하나의 센서가 추가된다.
캘리브레이션 단계는 다음과 같이 나눌 수 있다:
-전용 신호(모든 오디오 스펙트럼을 커버하기 위한 사인 또는 화이트 노이즈 슬라이딩) 또는 방출될 음악으로 직접 물체의 주파수 응답을 측정;
-예를 들어, LPC(Linear Predictive Coding), WLPC(Warped Linear Predictive Coding) 또는 RFP(Rational Fraction Polynomials) 알고리즘을 사용하여 주파수 응답을 분석;
-이 데이터를 원격 컴퓨터 서버로 전송하고 이전에 저장된 데이터(특히 진동 센터)와 비교; 및
-방사 구조물의 주파수 응답 결함에 대한 보상 계산(선택된 타겟의 경우, 역 필터 및/또는 경우에 따라 모달 진동 센터의 위치 계산).
이 캘리브레이션 단계의 목적은 방사 물체를 중화하여 소스 신호에 충실한 음향을 얻는 것이다.
이 캘리브레이션 결과가 서버에서 장치(DIS)의 프로세서(PROC)(예를 들어, 내부(DSP))로 전송된다. 다음으로, 입력 신호의 (적응식 또는 비적응식) 필터링 및/또는 진동 지지부의 공진의 피드백 제어에 기초하여 진동 지지부의 주파수 응답의 보정이 이루어질 수 있다.
적절한 프로세서(예를 들어, ARM Cortex M7)를 사용하면 오디오 및 진동 제어를 위한 하이브리드 아키텍처로 대기 시간이 짧은 실시간 처리가 가능하다. 접촉하는 지지부 표면의 공명을 기계적으로 선택하도록 위치된 트랜스듀서(센서 및 전기 기계 액츄에이터) 세트로 효과적인 전기 기계 모달 필터링이 가해질 수 있다. 렌더링 장치와 원격 서버 간에 공유될 수 있는 접촉 면의 진동 파라미터를 식별하기 위한 알고리즘이 이 효과에 기여한다. 따라서, 이들 알고리즘은 지지부의 진동을 제어하여 목표 음질을 제공할 수 있게 한다. 상술한 데이터베이스(DB)의 컨텐츠는 또한 표면이 장치와 접촉하는 지지부의 제조업자에게 사용자를 연결하는 진동 및 음악 정보 교환 플랫폼의 구현을 통해 유지될 수 있다.
본 발명의 의미 내의 실시예는 스펙트럼 응답이 도 4a에 도시된 방사 구조물(금속 테이블)에 대해 실질적으로 실시간으로 테스트되었다. 금속 테이블에 의해 방송되는 음악 및/또는 음성을 처음 들을 때, 정확하지만 특정한 결함이 있는 소리가 감지된다. 물체의 주파수 응답은 평균에 비해 들어오는 신호를 약 10dB 증폭시키는 몇 개의 피크를 보여준다. 이 피크는 진동 모드, 물체의 공진에서 비롯된다. "Rational Fraction Polynomials"(RFP) 알고리즘으로 이 주파수 응답을 분석하면 본질적으로 세 가지 진동 모드를 식별할 수 있다. 이들의 특성(주파수, 감쇠, 진폭)은 상태 공간 모달 제어 알고리즘이 구현된 프로세서(PROC)에 통합되어 있다. 이 세 가지 모드의 감쇠가 400% 증가하면 이 세 가지 모드가 사라진다(도 4b 참조). 다른 음원(락 음악, 재즈, 라디오 음성)에 적용될 때, 이 세 가지 모드의 모달 제어로 방사된 사운드의 주요 결함이 사라질 수 있었다.
도 5의 예와 관련하여, 이 물체(이하, 슈박스)에 의해 방사된 음악을 들을 때, 로컬 주파수 결함이 더 이상 인식되지 않으나, 오히려 넓게 증폭되거나 감소된 영역이 있다. 물체의 화이트 노이즈에 대한 반응이 도 5(밝은 라인)에 표현되어 있다. 매우 높은 레벨(80 dB)의 변형은 넓은 증폭 대역으로 나타난다. 1000개의 계수를 사용한 LPC 분석 후 이러한 계수에서 파생되는 역필터링(LPC 보상)하면, 응답이 평평해진다(도 5의 어두운 라인). 음악 신호에 적용될 때, 이 물체에 의해 얻어진 방사 음향은 소스 신호에 충실한 품질을 갖는다.
물론, 본 발명은 예로서 상술한 실시예들에 국한되지 않으며; 다른 변형으로 확장된다.
따라서, 예를 들어, (이러한 파라미터가 측정될 수 있는 경우) 구조물의 진동 중심 데이터의 저장을 상기에서 설명하였다. 분명히, 방사 구조물의 스펙트럼 응답을 특징 짓는 임의의 다른 파라미터의 데이터베이스에서의 저장 및 아카이빙, 예를 들어, 특히, 도 5를 참조하여 상술한 바와 같이 배플 방사 구조물에 관한 선행 분석의 LPC 계수가 구상될 수 있다.
Claims (11)
- 소스 신호로부터, 멀티미디어 사운드 신호에 대응하는 렌더링 장치와 접촉할 때 방사 구조물에 진동 여기를 가하도록 배열된 적어도 하나의 기계식 액추에이터를 포함하는 렌더링 장치와의 접촉에 의해 생성되는 임의의 방사 구조물의 진동에 의해 멀티미디어 사운드 콘텐츠를 렌더링하는 방법으로서,
상기 렌더링 장치는 상기 방사 구조물의 진동으로부터 유도된 적어도 하나의 신호를 픽업하도록 배열된 적어도 하나의 센서를 더 포함하고,
상기 방법은:
* 진동-음향 주파수 성분이 알려진 소스 신호를 액추에이터에 공급하는 단계;
* 센서로부터 수신된 진동-음향 주파수 진동 신호와 상기 소스 신호의 진동-음향 주파수 성분 간의 비교에 의해 상기 방사 구조물의 진동-음향 주파수 응답을 얻기 위해, 액추에이터에 의해 가해진 방사 구조물로부터 진동 신호를 센서로부터 수신하는 단계;
* 방사 구조물의 진동-음향 주파수 응답은 소정의 주파수들과 각각 관련된 진폭들의 세트를 가지는 스펙트럼 응답으로서, 상기 스펙트럼 응답이 보정 필터에 의해 보정될 때, 상기 진폭들의 세트의 각각의 진폭은: 소정의 주파수와 관련된 진폭들의 세트의 임의의 진폭; 및 진폭들의 세트의 모든 진폭에 대한 평균 진폭 간의 절대값의 차가 선택된 임계치 미만이 되도록, 상기 방사 구조물의 진동-음향 주파수 응답을 보정하는 필터를 적용함으로써 액추에이터에 공급하도록 의도된 소스 신호를 보정하는 단계; 및
* 이에 따라 보정된 소스 신호를 상기 액추에이터에 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티미디어 사운드 콘텐츠를 렌더링하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 선택된 임계치는 5dB 이하인 멀티미디어 사운드 콘텐츠를 렌더링하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 액츄에이터에 공급하도록 의도된 소스 신호의 보정은:
방사 구조물의 진동-음향 주파수 응답에서 진동 중심의 주파수 식별; 및
다른 주파수에 비해 적어도 방사 구조물의 진동 중심의 주파수에 대해 소스 신호의 진폭을 감쇠시키기 위해 상기 소스 신호에 적용될 보정 필터의 생성을 포함하는 멀티미디어 사운드 콘텐츠를 렌더링하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 렌더링 장치는 상기 방사 구조물의 식별자용의 입력 인터페이스를 포함하고, 상기 방사 구조물의 진동-음향 주파수 응답과 관련된 데이터는 상기 방사 구조물의 식별자에 매핑된 데이터베이스의 메모리에 저장되는 멀티미디어 사운드 콘텐츠를 렌더링하는 방법. - 제 3 항에 있어서,
상기 렌더링 장치는 상기 방사 구조물의 식별자용의 입력 인터페이스를 포함하고, 상기 방사 구조물의 진동-음향 주파수 응답과 관련된 데이터는 상기 방사 구조물의 식별자에 매핑된 데이터베이스의 메모리에 저장되며,
상기 데이터베이스에 저장된 상기 데이터는 적어도 방사 구조물에 관한 진동 중심 주파수 데이터를 포함하고 상기 방사 구조물의 진동 중심의 주파수 식별은:
상기 방사 구조물 식별자에 기초하여, 데이터베이스에 미리 저장된 방사 구조물의 이전 진동 중심 주파수와 관련된 데이터에 대한 데이터베이스에서 제 1 검색; 및
제 1 검색이 긍정적인 경우, 상기 이전 진동 중심 주파수를 포함하는 주파수 범위에서 방사 구조물의 현재 진동 중심 주파수에 대한 검색을 포함하는 멀티미디어 사운드 콘텐츠를 렌더링하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 렌더링 장치는 원격 서버와의 통신 인터페이스를 더 포함하고, 상기 방법은:
소스 신호 진동-음향 주파수 성분 데이터와 함께, 센서에 의해 수신된 방사 구조물로부터의 진동 신호에 대한 데이터의, 렌더링 장치에 의해 가해진, 원격 서버로 전송;
서버에 의해 가해진 방사 구조물의 진동-음향 주파수 응답의 결정;
액추에이터에 공급하도록 의도된 소스 신호를 보정하기 위해 보정 필터의 서버에 의한 생성; 및
렌더링 장치에서 소스 신호를 보정하기 위해, 서버에 의해 가해진, 보정 필터의 렌더링 장치 통신 인터페이스로의 전송을 포함하는 멀티미디어 사운드 콘텐츠를 렌더링하는 방법. - 제 6 항에 있어서,
상기 렌더링 장치는 상기 방사 구조물의 식별자용의 입력 인터페이스를 포함하고, 상기 방사 구조물의 진동-음향 주파수 응답과 관련된 데이터는 상기 방사 구조물의 식별자에 매핑된 데이터베이스의 메모리에 저장되며, 상기 데이터베이스는 서버의 메모리에 저장되는 멀티미디어 사운드 콘텐츠를 렌더링하는 방법. - 프로세서에 의한 프로그램 실행시, 컴퓨터가 제 1 항에 따른 방법을 실행하게 하는 프로그램을 수록한 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체.
- 멀티미디어 사운드 신호에 대응하는 소스 신호로부터 방사 구조물에 진동 여기를 가하도록 배열된 적어도 하나의 기계식 액추에이터를 포함하는 렌더링 장치와 접촉하는 임의의 방사 구조물의 진동에 의해 멀티미디어 사운드 콘텐츠를 렌더링하기 위한 장치로서, 상기 장치는:
방사 구조물의 진동으로부터 유도된 적어도 하나의 신호를 픽업하도록 배열 된 적어도 하나의 센서; 및
* 진동-음향 주파수 성분이 알려진 소스 신호로 액츄에이터의 공급을 제어하고,
* 센서로부터 수신된 진동-음향 주파수 진동 신호와 소스 신호의 진동-음향 주파수 성분들 사이의 비교에 의해, 방사 구조물의 진동-음향 주파수 응답을 얻기 위해 액추에이터에 의해 가해진 방사 구조물로부터 진동 신호를 센서로부터 수신하며,
* 방사 구조물의 진동-음향 주파수 응답은 소정의 주파수들과 각각 관련된 진폭들의 세트를 가지는 스펙트럼 응답으로서, 상기 스펙트럼 응답이 보정 필터에 의해 보정될 때, 상기 진폭들의 세트의 각각의 진폭은: 소정의 주파수와 관련된 진폭들의 세트의 임의의 진폭; 및 진폭들의 세트의 모든 진폭에 대한 평균 진폭 간의 절대값의 차가 선택된 임계치 미만이 되도록, 상기 방사 구조물의 진동-음향 주파수 응답을 보정하는 필터를 적용함으로써 액추에이터에 공급하도록 의도된 소스 신호를 보정하고,
* 적절히 보정된 소스 신호로 액추에이터의 공급을 제어하도록 배열된 프로세서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티미디어 사운드 콘텐츠를 렌더링하기 위한 장치. - 제 9 항에 따른 렌더링 장치, 및
상기 렌더링 장치와 통신할 수 있고:
* 소스 신호 진동-음향 주파수 성분 데이터와 함께, 상기 렌더링 장치의 센서에 의해 수신된 방사 구조물로부터 진동 신호에 대한 데이터를 상기 렌더링 장치로부터 수신하며,
* 방사 구조물의 진동-음향 주파수 응답을 결정하고,
* 액츄에이터에 공급하도록 의도된 소스 신호를 보정하기 위해 보정 필터를 생성하며,
* 렌더링 장치에서 소스 신호를 보정하기 위해, 상기 보정 필터를 렌더링 장치로 전송하기 위한 프로세서가 장착된 서버를 포함하는 시스템. - 제 10 항에 따른 시스템의 서버로서,
상기 서버는:
* 소스 신호 진동-음향 주파수 성분 데이터와 함께, 렌더링 장치의 센서에 의해 수신된 방사 구조물로부터 진동 신호에 대한 데이터를 상기 렌더링 장치로부터 수신하고,
* 방사 구조물의 진동-음향 주파수 응답을 결정하고,
* 액츄에이터에 공급하도록 의도된 소스 신호를 보정하기 위해 보정 필터를 생성하며,
* 렌더링 장치에서 소스 신호를 보정하기 위해, 상기 보정 필터를 렌더링 장치로 전송하기 위한 프로세서를 포함하는, 서버.
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