KR102388628B1 - 디지털 크로스오버를 이용한 다중 출력 모드를 지원하는 오디오 장치 및 오디오 시스템 - Google Patents

디지털 크로스오버를 이용한 다중 출력 모드를 지원하는 오디오 장치 및 오디오 시스템 Download PDF

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디지털 크로스오버를 이용한 다중 출력 모드를 지원하는 오디오 장치는 왼쪽 채널의 디지털 신호 및 오른쪽 채널의 디지털 신호를 입력받아 처리하는 DSP(digital signal processor), 상기 DSP의 복수의 출력을 변환하는 복수의 DAC(Digital Analog Converter)들, 상기 복수의 DAC들의 출력을 각각 증폭하는 복수의 증폭기들 및 상기 증폭기들의 출력 신호 및 그라운드 신호(GND)를 출력하는 출력 인터페이스 장치를 포함한다. 상기 DSP는 제1 모드에서 상기 왼쪽 채널의 디지털 신호에 대한 기본 위상 신호(L+) 및 역위상 신호(L-)를 출력하고, 상기 오른쪽 채널의 디지털 신호에 대한 기본 위상 신호(R+) 및 역위상 신호(R-)를 출력하고, 상기 DSP는 제2 모드에서 상기 왼쪽 채널의 디지털 신호에 대한 저음역 신호(L low) 및 고음역 신호(L high)를 출력하고, 상기 오른쪽 채널의 디지털 신호에 대한 저음역 신호(R low) 및 고음역 신호(R high)를 출력한다.

Description

디지털 크로스오버를 이용한 다중 출력 모드를 지원하는 오디오 장치 및 오디오 시스템{AUDIO APPARATUS FOR MULTI-OUTPUT MODE USING DIGITAL CROSSOVER AND AUDIO SYSTEM}
이하 설명하는 기술은 디지털 크로스오버를 이용하여 다중 출력 모드를 지원하는 오디오 장치 및 시스템에 관한 것이다.
디지털 오디오 기술 및 관련 부품 기술의 발전으로 대부분의 디지털 기기들은 이어폰/헤드폰을 직접 구동할 수 있는 정도의 아날로그 오디오 출력 포트를 지원한다. 해당 기기의 사양, 목적 또는 가격에 따라서 아날로그로 변환된 오디오의 품질은 차이가 있으며, 개인 컴퓨터(PC), 스마트폰 등은 일반적으로 아주 고품질의 오디오를 제공하는데 한계가 있다.
고품질 오디오를 원하는 사용자들의 요구에 맞춰, 최근 고사양의 디지털/아날로그 변환기 및 오디오 앰프로 설계된 전문 디지털 오디오 플레이어 또는 유/무선 외장 사운드 장치가 많이 출시되고 있다.
대부분의 오디오 장치들은 전통적인 3극 언밸런스드(unbalanced) 인터페이스를 통해서 이어폰/헤드폰에 증폭된 아날로그 오디오 신호를 전달한다. 한편, 고품질 오디오를 위해 설계된 장치는 4극 밸런스드(balanced) 차등(Differential) 인터페이스를 통해서 그라운드의 연결 없이 정위상 및 역위상 신호로 이어폰/헤드폰 구동을 가능하게 해준다.
한국공개특허 제10-2007-0094071호
이하 설명하는 기술은 디지털 오디오 신호에 대한 디지털 크로스오버(cross over)를 이용하여 전통적인 밸런스드 4극 출력 및 주파수 대역별 신호 출력이 모두 가능한 오디오 장치를 제공하고자 한다.
디지털 크로스오버를 이용한 다중 출력 모드를 지원하는 오디오 장치는 왼쪽 채널의 디지털 신호 및 오른쪽 채널의 디지털 신호를 입력받아 처리하는 DSP(digital signal processor), 상기 DSP의 복수의 출력을 변환하는 복수의 DAC(Digital Analog Converter)들, 상기 복수의 DAC들의 출력을 각각 증폭하는 복수의 증폭기들 및 상기 증폭기들의 출력 신호 및 그라운드 신호(GND)를 출력하는 출력 인터페이스 장치를 포함한다. 상기 DSP는 제1 모드에서 상기 왼쪽 채널의 디지털 신호에 대한 기본 위상 신호(L+) 및 역위상 신호(L-)를 출력하고, 상기 오른쪽 채널의 디지털 신호에 대한 기본 위상 신호(R+) 및 역위상 신호(R-)를 출력하고, 상기 DSP는 제2 모드에서 상기 왼쪽 채널의 디지털 신호에 대한 저음역 신호(L low) 및 고음역 신호(L high)를 출력하고, 상기 오른쪽 채널의 디지털 신호에 대한 저음역 신호(R low) 및 고음역 신호(R high)를 출력한다.
디지털 크로스오버를 이용한 다중 출력 모드를 지원하는 오디오 시스템은 왼쪽 채널의 디지털 신호 및 오른쪽 채널의 디지털 신호를 입력받아 (1) 제1 모드에서 상기 왼쪽 채널의 디지털 신호에 대한 기본 위상 신호(L+) 및 역위상 신호(L-)를 출력하고, 상기 오른쪽 채널의 디지털 신호에 대한 기본 위상 신호(R+) 및 역위상 신호(R-)를 생성하고, (2) 제2 모드에서 상기 왼쪽 채널의 디지털 신호에 대한 저음역 신호(L low) 및 고음역 신호(L high)를 출력하고, 상기 오른쪽 채널의 디지털 신호에 대한 저음역 신호(R low) 및 고음역 신호(R high)를 생성하여, 상기 왼쪽 채널에 대한 2개의 신호, 상기 오른쪽 채널에 대한 2개의 신호 및 그라운드 신호(GND)를 출력하는 오디오 장치 및 상기 오디오 장치가 출력하는 출력 신호를 입력받아 소리를 출력하는 외부 출력 장치를 포함한다.
이하 설명하는 기술은 디지털 크로스오버와 종래 오디오 출력 인터페이스를 이용하여 사용자에게 밸런스드 출력 및 주파수 대역별 출력을 모두 제공할 수 있다.
도 1은 다중 출력 모드를 지원하는 오디오 장치에 대한 예이다.
도 2는 제1 출력 모드에서 오디오 장치의 동작에 대한 예이다.
도 3은 제2 출력 모드에서 오디오 장치의 동작에 대한 예이다.
도 4는 제2 출력 모드에서 오디오 시스템의 동작에 대한 예이다.
도 5는 제2 출력 모드에서 오디오 장치의 출력을 입력받는 외부 출력 장치에 대한 예이다.
이하 설명하는 기술은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시례를 가질 수 있는 바, 특정 실시례들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 이하 설명하는 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 이하 설명하는 기술의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않으며, 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 이하 설명하는 기술의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
본 명세서에서 사용되는 용어에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 해석되지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함한다" 등의 용어는 설명된 특징, 개수, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 의미하는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 개수, 단계 동작 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도면에 대한 상세한 설명을 하기에 앞서, 본 명세서에서의 구성부들에 대한 구분은 각 구성부가 담당하는 주기능 별로 구분한 것에 불과함을 명확히 하고자 한다. 즉, 이하에서 설명할 2개 이상의 구성부가 하나의 구성부로 합쳐지거나 또는 하나의 구성부가 보다 세분화된 기능별로 2개 이상으로 분화되어 구비될 수도 있다. 그리고 이하에서 설명할 구성부 각각은 자신이 담당하는 주기능 이외에도 다른 구성부가 담당하는 기능 중 일부 또는 전부의 기능을 추가적으로 수행할 수도 있으며, 구성부 각각이 담당하는 주기능 중 일부 기능이 다른 구성부에 의해 전담되어 수행될 수도 있음은 물론이다.
또, 방법 또는 동작 방법을 수행함에 있어서, 상기 방법을 이루는 각 과정들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 과정들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
전자장치는 전기적인 오디오 신호를 생성하여 출력하는 장치이다. 일반적으로 디지털 오디오를 아날로그 신호로 변환 후에 앰프를 통해 증폭시킨 신호를 오디오 출력 포트를 통해 출력해 준다. 예컨대, 전자장치는 스마트폰, 태블릿 PC, 전자북 리더기(e-book reader), 데스크탑 PC, 노트북, MP3 플레이어, 유/무선 외장 사운드 장치 또는 웨어러블 장치(wearable device) 중 적어도 하나일 수 있다.
외부 출력 장치는 전기적인 오디오 신호를 받아서 실제 인간의 귀로 들을 수 있는 소리를 출력하는 장치이다. 예컨대, 외부 출력 장치는 이어폰(ear phone), 헤드셋(headset), 스피커 장치 중 적어도 하나일 수 있다.
이하 오디오 장치는 전자장치의 오디오 출력신호를 일정하게 처리하여 외부 출력 장치에 전달하는 장치를 의미한다. 오디오 장치는 물리적으로 다양한 형태로 구현될 수 있다. 나아가, 오디오 장치는 전자장치에 내장된 형태로 구현될 수도 있다. 즉, 후자의 경우 음원 재생기가 오디오 장치가 되는 것이다.
도 1은 다중 출력 모드를 지원하는 오디오 장치(100)에 대한 예이다. 도 1은 오디오 장치(100)의 구성 중 다중 출력 모드의 동작 설명에 필요한 구성만을 도시하였다. 도 1의 오디오 장치(100)는 육면체 형태의 하우징을 갖는 형태를 일 예로 도시하였다. 오디오 장치(100)는 도 1과 다른 형태 내지 디자인을 가질 수 있다.
도 1(A)는 오디오 장치(100)의 제1 모드 동작에 대한 예이다.
입력 인터페이스 장치(110)는 전자 장치의 출력 신호를 입력받는 구성이다. 입력 인터페이스 장치(110)는 전자장치와 유선으로 연결되어 소스 오디오 신호를 입력받는다. 소스 오디오 신호는 전자장치가 출력하는 오디오 신호를 말한다. 소스 오디오 신호는 아날로그 신호 또는 디지털 신호일 수도 있다.
통신모듈(120)은 전자 장치의 출력 신호를 수신하는 구성이다. 통신모듈(120)은 무선 통신으로 전자장치로부터 소스 오디오 신호를 수신한다. 예컨대, 통신 모듈(120)은 블루투스 통신으로 소스 오디오 신호를 수신할 수 있다. 이 경우, 통신 모듈(120)은 디지털 오디오 신호를 수신할 수 있다.
명령 입력부(130)는 사용자로부터 일정한 명령이나 선택을 입력받는 구성이다. 명령 입력부(130)는 구현 형태에 관계없이, 사용자로부터 오디오 신호 출력 모드에 대한 선택을 입력받는 구성이다. 예컨대, 명령 입력부(130)는 물리적인 버튼이나 스위치 형태로 구현될 수 있다. 또는 명령 입력부(130)는 터치 스크린에 출력되는 가상 객체 형태로 구현될 수도 있다. 명령 입력부(130)는 오디오 신호 출력에 대한 제1 모드 또는 제2 모드 중 어느 하나의 선택을 입력받는다. 도 1(A)는 제1 모드 동작이므로, 명령 입력부(130)는 제1 모드 선택을 입력받았다고 가정한다.
오디오 장치(100)는 소스 오디오 신호를 처리하는 구성을 포함한다.
오디오 장치(100)는 제1 모드에서 일반적인 밸런스드 신호를 출력한다. 또한, 오디오 장치(100)는 제1 모드에서 언밸런스드 신호도 출력할 수 있다. 오디오 장치(100)가 제1 모드에서 오디오 신호를 처리하는 과정에 대해서는 후술한다.
오디오 장치(100)는 다양한 출력 단자들(141, 142 또는/및 143)을 갖는 출력 인터페이스 장치를 포함할 수 있다. 즉, 오디오 장치(100)는 다양한 형태의 외부 출력 장치를 지원할 수 있다.
제1 출력 단자(141)는 언밸런스드 신호를 출력한다. 언밸런스드 신호는 3 극(= 3 pin) 단자로 출력되며, 왼쪽 채널 신호(L), 오른쪽 채널 신호(R) 및 그라운드 신호(GND)를 출력한다.
제1 모드에서 제2 출력 단자(142)는 밸런스드 신호를 출력한다. 밸런스드 신호는 4 극(= 4 pin) 단자로 출력되며, 왼쪽 채널의 기본 위상 신호(L+), 왼쪽 채널의 역위상 신호(L-), 오른쪽 채널의 기본 위상 신호(R+) 및 오른쪽 채널의 역위상 신호(R-)를 출력한다. 밸런스드 신호는 기본 위상과 역위상 신호를 동시에 출력하여 잡음 제거에 유용하며, 언밸런스드 신호에 비하여 동적 범위 등의 성능이 좋다.
제1 모드에서 제3 출력 단자(143)는 밸런스드 신호를 출력한다. 이때, 제3 출력 단자(143)는 5 극(= 5 pin) 단자로 구성되며, 왼쪽 채널의 기본 위상 신호(L+), 왼쪽 채널의 역위상 신호(L-), 오른쪽 채널의 기본 위상 신호(R+), 오른쪽 채널의 역위상 신호(R-) 및 그라운드 신호를 출력한다.
제1 모드에서 외부 출력 장치는 제1 단자(141)의 언밸런스드 신호를 입력받아 오디오 신호를 재생한다.
또는, 제1 모드에서 외부 출력 장치는 제2 단자(142)가 출력하는 밸런스드 신호를 입력받아 오디오 신호를 재생한다.
또는, 제1 모드에서 외부 출력 장치는 제3 단자(143)의 5개의 출력 신호를 입력받아 오디오 신호를 재생한다.
도 1(B)는 오디오 장치(100)의 제2 모드 동작에 대한 예이다.
입력 인터페이스 장치(110)는 전자 장치의 출력 신호를 입력받는 구성이다. 입력 인터페이스 장치(110)는 전자장치와 유선으로 연결되어 소스 오디오 신호를 입력받는다. 소스 오디오 신호는 아날로그 신호 또는 디지털 신호일 수도 있다.
통신모듈(120)은 전자 장치의 출력 신호를 수신하는 구성이다. 통신모듈(120)은 무선 통신으로 전자장치로부터 소스 오디오 신호를 수신한다. 예컨대, 통신 모듈(120)은 블루투스 통신으로 소스 오디오 신호를 수신할 수 있다. 이 경우, 통신 모듈(120)은 디지털 오디오 신호를 수신할 수 있다.
명령 입력부(130)는 오디오 신호 출력에 대한 제1 모드 또는 제2 모드 중 어느 하나의 선택을 입력받는다. 도 1(B)는 제2 모드 동작이므로, 명령 입력부(130)는 제2 모드 선택을 입력받았다고 가정한다.
오디오 장치(100)는 소스 오디오 신호를 처리하는 구성을 포함한다. 오디오 장치(100)는 제2 모드에서 디지털 크로스오버를 이용하여 왼쪽 채널과 오른쪽 채널 각각에 대하여 주파수 대역을 나누어 저음역과 고음역으로 신호를 구분하여 출력한다. 오디오 장치(100)가 제2 모드에서 오디오 신호를 처리하는 과정에 대해서는 후술한다.
오디오 장치(100)는 다양한 출력 단자들(141, 142 또는/및 143)을 갖는 출력 인터페이스 장치를 포함할 수 있다. 즉, 오디오 장치(100)는 다양한 형태의 외부 출력 장치를 지원할 수 있다.
제1 출력 단자(141)는 언밸런스드 신호를 출력할 수 있다. 또는 제2 모드에서 제1 출력 단자(141)는 그라운드 신호(GND)만을 출력할 수도 있다. 그라운드 신호(GND)는 3 극(= 3 pin) 중 어느 하나의 핀으로 출력될 수 있다.
제2 모드에서 제2 출력 단자(142)는 4 극(= 4 pin) 단자를 통하여, 왼쪽 채널의 저음역 신호(L low), 왼쪽 채널의 고음역 신호(L high), 오른쪽 채널의 저음역 신호(R low) 및 오른쪽 채널의 고음역 신호(R high)를 출력한다.
제2 모드에서 제3 출력 단자(143)는 5 극(= 5 pin) 단자를 통하여, 왼쪽 채널의 저음역 신호(L low), 왼쪽 채널의 고음역 신호(L high), 오른쪽 채널의 저음역 신호(R low), 오른쪽 채널의 고음역 신호(R high) 및 그라운드 신호를 출력한다.
제2 모드에서 외부 출력 장치는 제1 단자(141)의 그라운드 신호와 제2 단자(142)가 출력하는 4개의 신호를 입력받아 오디오 신호를 출력한다.
또는, 제2 모드에서 외부 출력 장치는 제3 단자(143)의 5개의 출력 신호를 입력받아 오디오 신호를 재생한다.
도 2는 제1 출력 모드에서 오디오 장치(200)의 동작에 대한 예이다. 오디오 장치(200)는 DSP(digital signal processor, 220), DAC(Digital Analog Converter, 231~234) 및 증폭기(AMP, 241~244)를 포함한다.
한편, 오디오 장치(200)는 아날로그의 소스 오디오 신호를 처리하기 위한 ADC(Analog Digital Converter)를 더 포함할 수 있다.
또한, 도 2에 도시하지 않았지만, 오디오 장치(200)는 전원공급부를 포함할 수 있다. 전원공급부는 전원이 필요한 구성에 전력을 제공하는 구성으로, 상시 전원 또는 배터리로부터 전력을 공급받아 전력을 제공할 수 있다.
도 2에 도시하지 않았지만, 오디오 장치(200)는 소스 오디오 신호를 입력받는 입력 인터페이스 장치를 포함한다. 입력 인터페이스 장치는 도 1에 도시한 바와 같이 아날로그 소스 오디오 신호 또는 디지털 소스 오디오 신호를 입력받는다.
소스 오디오 신호가 아날로그 신호인 경우, ADC(211)는 왼쪽 채널 소스 오디오 신호 LS를 입력받아 디지털 신호 LD로 변환하여 출력한다. ADC(212)는 오른쪽 채널 소스 오디오 신호 RS를 입력받아 디지털 신호 RD로 변환하여 출력한다. 한편, 소스 오디오 신호가 디지털 신호인 경우, DSP(220)는 디지털 신호 직접 입력받는다. 이 경우, ADC(211)는 필요 없을 수도 있다.
DSP(220)는 입력되는 오디오 신호를 일정하게 처리한다. DSP(220)는 왼쪽 채널 신호 및 오른쪽 채널 신호 각각에 대하여 입력되는 신호를 기준으로 역위상 신호를 생성하여 밸런스드 신호를 생성할 수 있다. 예컨대, DSP(220)는 왼쪽 채널의 입력 신호 LD를 그대로 기본 위상 신호 L+D로 출력하고, 기본 위상 신호에 대한 역위상 신호 L-D를 생성하여 출력할 수 있다. 또는 왼쪽 채널의 입력 신호 LD를 기준으로 신호를 가공하여 기본 위상 신호 L+D 및 기본 위상 신호에 대한 역위상 신호 L-D를 생성하여 출력할 수 있다. DSP(220)는 오른쪽 채널의 신호도 동일한 방식으로 처리할 수 있다. 결과적으로 DSP(220)는 제1 모드에서 왼쪽 채널의 기본 위상 신호 L+D, 왼쪽 채널의 역위상 신호 L-D, 오른쪽 채널의 기본 위상 신호 R+D 및 오른쪽 채널의 역위상 신호 R-D를 생성할 수 있다.
DAC는 DSP(220)에서 출력되는 디지털 신호들을 각각 아날로그 신호로 변환하여 출력한다. DAC(231)는 DSP(220)에서 출력되는 L+D를 변환하여 아날로그 신호 L+A를 출력한다. DAC(232)는 DSP(220)에서 출력되는 L-D를 변환하여 아날로그 신호 L-A를 출력한다. DAC(233)는 DSP(220)에서 출력되는 R+D를 변환하여 아날로그 신호 R+A를 출력한다. DAC(234)는 DSP(220)에서 출력되는 R-D를 변환하여 아날로그 신호 R-A를 출력한다.
증폭기는 DAC가 출력하는 아날로그 신호를 각각 증폭한다. 증폭기(241)는 DAC(231)에서 출력되는 L+A를 증폭하여 증폭된 신호 L+'A를 출력한다. 증폭기(242)는 DAC(232)에서 출력되는 L-A를 증폭하여 증폭된 신호 L-'A를 출력한다. 증폭기(243)는 DAC(233)에서 출력되는 R+A를 증폭하여 증폭된 신호 R+'A를 출력한다. 증폭기(244)는 DAC(234)에서 출력되는 R-A를 증폭하여 증폭된 신호 R-'A를 출력한다.
도 3은 제2 출력 모드에서 오디오 장치(200)의 동작에 대한 예이다. 오디오 장치(200)는 DSP(220), DAC(231~234) 및 증폭기(241~244)를 포함한다.
오디오 장치(200)는 아날로그의 소스 오디오 신호를 처리하기 위한 ADC를 더 포함할 수 있다.
도 3에 도시하지 않았지만, 오디오 장치(200)는 전원공급부를 포함할 수 있다. 전원공급부는 전원이 필요한 구성에 전력을 제공하는 구성으로, 상시 전원 또는 배터리로부터 전력을 공급받아 전력을 제공할 수 있다.
도 3에 도시하지 않았지만, 오디오 장치(200)는 소스 오디오 신호를 입력받는 입력 인터페이스 장치를 포함한다. 입력 인터페이스 장치는 도 1에 도시한 바와 같이 아날로그 소스 오디오 신호 또는 디지털 소스 오디오 신호를 입력받는다.
소스 오디오 신호가 아날로그 신호인 경우, ADC(211)는 왼쪽 채널 소스 오디오 신호 LS를 입력받아 디지털 신호 LD로 변환하여 출력한다. ADC(212)는 오른쪽 채널 소스 오디오 신호 RS를 입력받아 디지털 신호 RD로 변환하여 출력한다. 한편, 소스 오디오 신호가 디지털 신호인 경우, DSP(220)는 디지털 신호 직접 입력받는다. 이 경우, ADC(211)는 필요 없을 수도 있다.
DSP(220)는 입력되는 오디오 신호를 일정하게 처리한다. DSP(220)는 주파수 대역으로 분리하는 디지털 크로스오버를 수행할 수 있다. DSP(220)는 왼쪽 채널 신호 및 오른쪽 채널 신호 각각에 대하여 입력되는 신호를 주파수 대역을 기준으로 분리하여 서브 채널의 신호를 출력할 수 있다. 예컨대, DSP(220)는 왼쪽 채널 신호를 복수의 서브 채널 신호를 분리할 수 있고, 오른쪽 채널 신호를 복수의 서브 채널 신호로 분리할 수 있다.
도 3은 기본 채널 신호를 2개의 서브 채널 신호로 분리한 예이다. DSP(220)는 왼쪽 채널의 입력 신호 LD를 기준으로 왼쪽 채널의 저음역(low) 신호 Ll D 및 왼쪽 채널의 고음역(high) 신호 Lh D를 생성할 수 있다. 또한, DSP(220)는 오른쪽 채널의 입력 신호 RD를 기준으로 오른쪽 채널의 저음역 신호 Rl D 및 오른쪽 채널의 고음역 신호 Rh D를 생성할 수 있다. 결국 DSP(220)는 제2 모드에서 왼쪽 채널의 저음역 신호 Ll D, 왼쪽 채널의 고음역 신호 Lh D, 오른쪽 채널의 저음역 신호 Rl D 및 오른쪽 채널의 고음역 신호 Rh D를 생성할 수 있다.
DAC는 DSP(220)에서 출력되는 디지털 신호들을 각각 아날로그 신호로 변환하여 출력한다. DAC(231)는 DSP(220)에서 출력되는 Ll D를 변환하여 아날로그 신호 Ll A를 출력한다. DAC(232)는 DSP(220)에서 출력되는 Lh D를 변환하여 아날로그 신호 Lh A를 출력한다. DAC(233)는 DSP(220)에서 출력되는 Rl D를 변환하여 아날로그 신호 Rl A를 출력한다. DAC(234)는 DSP(220)에서 출력되는 Rh D를 변환하여 아날로그 신호 Rh A를 출력한다.
증폭기는 DAC가 출력하는 아날로그 신호를 각각 증폭한다. 증폭기(241)는 DAC(231)에서 출력되는 Ll A를 증폭하여 증폭된 신호 Ll'A를 출력한다. 증폭기(242)는 DAC(232)에서 출력되는 Lh A를 증폭하여 증폭된 신호 Lh'A를 출력한다. 증폭기(243)는 DAC(233)에서 출력되는 Rl A를 증폭하여 증폭된 신호 Rl'A를 출력한다. 증폭기(244)는 DAC(234)에서 출력되는 Rh A를 증폭하여 증폭된 신호 Rh'A를 출력한다.
도 4는 제2 출력 모드에서 오디오 시스템의 동작에 대한 예이다. 오디오 시스템은 오디오 장치(300)과 외부 출력 장치(400)를 포함한다. 도 4는 오디오 장치(300)와 외부 출력 장치(400)의 구성 중 설명에 필요한 구성만을 도시하였다.
오디오 장치(300)는 도 3에서 설명한 오디오 장치(200)와 동일한 구성이다. 오디오 장치(300)는 DSP(320), DAC(331~334), 증폭기(341~344) 및 출력 인터페이스 장치(350)를 포함한다.
오디오 장치(300)는 아날로그의 소스 오디오 신호를 처리하기 위한 ADC를 더 포함할 수 있다.
도 4에 도시하지 않았지만, 오디오 장치(200)는 전원공급부를 포함할 수 있다. 전원공급부는 전원이 필요한 구성에 전력을 제공하는 구성으로, 상시 전원 또는 배터리로부터 전력을 공급받아 전력을 제공할 수 있다.
도 4에 도시하지 않았지만, 오디오 장치(300)는 소스 오디오 신호를 입력받는 입력 인터페이스 장치를 포함한다. 입력 인터페이스 장치는 도 1에 도시한 바와 같이 아날로그 소스 오디오 신호 또는 디지털 소스 오디오 신호를 입력받는다.
소스 오디오 신호가 아날로그 신호인 경우, ADC(311)는 왼쪽 채널 소스 오디오 신호 LS를 입력받아 디지털 신호 LD로 변환하여 출력한다. ADC(312)는 오른쪽 채널 소스 오디오 신호 RS를 입력받아 디지털 신호 RD로 변환하여 출력한다. 소스 오디오 신호가 디지털 신호인 경우 ADC(311, 312) 동작 없이, DSP(320)로 디지털 소스 오디오 신호가 바로 입력된다.
DSP(320)는 입력되는 오디오 신호를 일정하게 처리한다. DSP(320)는 주파수 대역으로 분리하는 디지털 크로스오버를 수행할 수 있다. DSP(320)는 왼쪽 채널 신호 및 오른쪽 채널 신호 각각에 대하여 입력되는 신호를 주파수 대역을 기준으로 분리하여 서브 채널의 신호를 출력할 수 있다. 예컨대, DSP(320)는 왼쪽 채널 신호를 복수의 서브 채널 신호를 분리할 수 있고, 오른쪽 채널 신호를 복수의 서브 채널 신호로 분리할 수 있다.
도 4는 기본 채널 신호를 2개의 서브 채널 신호로 분리한 예이다. DSP(320)는 왼쪽 채널의 입력 신호 LD를 기준으로 왼쪽 채널의 저음역 신호 Ll D 및 왼쪽 채널의 고음역 신호 Lh D를 생성할 수 있다. 또한, DSP(320)는 오른쪽 채널의 입력 신호 RD를 기준으로 오른쪽 채널의 저음역 신호 Rl D 및 오른쪽 채널의 고음역 신호 Rh D를 생성할 수 있다. 결국 DSP(320)는 제2 모드에서 왼쪽 채널의 저음역 신호 Ll D, 왼쪽 채널의 고음역 신호 Lh D, 오른쪽 채널의 저음역 신호 Rl D 및 오른쪽 채널의 고음역 신호 Rh D를 생성할 수 있다.
DAC는 DSP(320)에서 출력되는 디지털 신호들을 각각 아날로그 신호로 변환하여 출력한다. DAC(331)는 DSP(320)에서 출력되는 Ll D를 변환하여 아날로그 신호 Ll A를 출력한다. DAC(332)는 DSP(320)에서 출력되는 Lh D를 변환하여 아날로그 신호 Lh A를 출력한다. DAC(333)는 DSP(320)에서 출력되는 Rl D를 변환하여 아날로그 신호 Rl A를 출력한다. DAC(334)는 DSP(320)에서 출력되는 Rh D를 변환하여 아날로그 신호 Rh A를 출력한다.
증폭기는 DAC가 출력하는 아날로그 신호를 각각 증폭한다. 증폭기(341)는 DAC(331)에서 출력되는 Ll A를 증폭하여 증폭된 신호 Ll'A를 출력한다. 증폭기(342)는 DAC(332)에서 출력되는 Lh A를 증폭하여 증폭된 신호 Lh'A를 출력한다. 증폭기(343)는 DAC(333)에서 출력되는 Rl A를 증폭하여 증폭된 신호 Rl'A를 출력한다. 증폭기(344)는 DAC(334)에서 출력되는 Rh A를 증폭하여 증폭된 신호 Rh'A를 출력한다.
출력 인터페이스 장치(350)는 DSP(220)가 왼쪽 채널 및 오른쪽 채널 각각에 대하여 서브 채널들로 분리한 신호를 최종적으로 출력한다. 출력 인터페이스 장치(350)는 유형이 다른 출력 단자 중 어느 하나 또는 복수 개의 출력 단자를 포함할 수 있다. 예컨대, 출력 인터페이스 장치(350)는 도 1에서 설명한 5핀 단자인 제3 출력 단자(143)를 포함할 수 있다. 또는, 출력 인터페이스 장치(350)는 도 1에서 설명한 언밸런스드 제1 출력 단자(141) 및 밸런스드 제2 출력 단자(142)를 포함할 수 있다. 또는, 출력 인터페이스 장치(350)는 도 1에서 설명한 언밸런스드 제1 출력 단자(141), 밸런스드 제2 출력 단자(142) 및 제3 출력 단자(143)를 포함할 수 있다.
도 5는 제2 출력 모드에서 오디오 장치의 출력을 입력받는 외부 출력 장치에 대한 예이다.
도 5(A)는 제3 출력 단자(143)인 5핀 단자를 통해 제2 모드의 출력 신호가 전달되는 예이다. 제3 출력 단자(143)는 5핀을 통해 각각 Ll'A, Lh'A, Rl'A, Rh'A 및 GND를 출력할 수 있다. 5핀 입력 단자를 갖는 외부 출력 장치는 입력 단자를 제3 출력 단자(143)에 삽입하여 Ll'A, Lh'A, Rl'A, Rh'A 및 GND를 입력받을 수 있다.
도 4를 참조하면, 외부 출력 장치(400)는 그라운드 신호(GND)를 기준으로 Ll'A, Lh'A, Rl'A 및 Rh'A 각각의 출력값을 조절하여 출력한다. 도 4에 도시하지 않았지만 외부 출력 장치(400)는 그라운드 신호(GND) 기반한 전위 조절이나 노이즈 제거를 위한 회로를 포함할 수 있다.
도 5(B)는 제1 출력 단자(141) 및 제2 출력 단자(142)를 통해 제2 모드의 출력 신호가 전달되는 예이다. 따라서, 외부 출력 장치(400)는 제1 출력 단자(141) 및 제2 출력 단자(142)와 각각 연결되어야 한다. 즉, 외부 출력 장치(400)는 2개의 입력 단자를 갖거나, 2개의 입력 단자를 갖는 컨버터를 연결하여 출력 신호를 전달받을 수 있다.
제1 출력 단자(141)는 언밸런스드 신호를 출력하는 구성으로 외부 출력 장치(400)는 제1 출력 단자(141)의 3핀 중 하나의 핀을 통해 그라운드 신호(GND)만을 입력받는다.
제2 출력 단자(132)는 밸런스드 신호를 출력하는 구성으로 4핀을 통하여 Ll'A, Lh'A, Rl'A 및 Rh'A를 입력받는다.
도 4를 참조하면, 외부 출력 장치(400)는 입력 인터페이스 장치(410) 및 드라이버 유닛(driver unit, 451 ~ 454)을 포함한다. 도 4는 외부 출력 장치(400)는 신호 처리를 위한 추가 구성이나 통신 모듈 등을 포함할 수도 있다.
입력 인터페이스 장치(410)는 오디오 장치(300)의 출력 인터페이스 장치(350)에 대응되는 구성이다. 입력 인터페이스 장치(410)는 제3 출력 단자(143)에 대응하는 5핀 입력 단자를 포함할 수 있다. 또는 입력 인터페이스 장치(410)는 언밸런스드 제1 출력 단자(141)에 대응하는 3핀 입력 단자 및 밸런스드 제2 출력 단자(142)에 대응하는 4핀 입력 단자를 포함할 수도 있다. 후자의 경우, 입력 인터페이스 장치(410)는 복수의 입력 단자들로 구성된다.
입력 인터페이스 장치(410)는 5핀 입력 단자를 제3 출력 단자(143)에 연결되어 Ll'A, Lh'A, Rl'A, Rh'A 및 GND를 입력받을 수 있다. 또는 입력 인터페이스 장치(410)는 3핀 입력 단자로부터 그라운드 신호(GND)를 입력받고, 4핀 입력 단자로부터 Ll'A, Lh'A, Rl'A 및 Rh'A 를 입력받을 수 있다. 결국, 외부 출력 장치(400)는 Ll'A, Lh'A, Rl'A, Rh'A 및 GND를 입력받게 된다.
외부 출력 장치(400)는 왼쪽 장치와 오른쪽 장치로 구분될 수 있고, 도 4의 외부 출력 장치(400)는 한 쌍(왼쪽 및 오른쪽)의 출력 장치로 구성될 수 있고, 왼쪽 장치는 드라이버 유닛들(451 및 452)을 포함하고, 오른쪽 장치는 드라이버 유닛들(453 및 454)을 포함한다.
드라이버 유닛(451)은 그라운드 신호(GND)와 Ll'A를 입력받아 왼쪽 저음역대 오디오 Ll'를 출력한다. 드라이버 유닛(452)은 그라운드 신호(GND)와 Lh'A를 입력받아 왼쪽 고음역대 오디오 Lh'를 출력한다.
드라이버 유닛(453)은 그라운드 신호(GND)와 Rl'A를 입력받아 오른쪽 저음역대 오디오 Rl'를 출력한다. 드라이버 유닛(454)은 그라운드 신호(GND)와 Rh'A를 입력받아 오른쪽 고음역대 오디오 Rh'를 출력한다.
각 드라이버 유닛(451, 452, 453 또는 454)은 그라운드 신호(GND)를 기준으로 오디오 신호의 출력값을 결정하여 출력할 수 있다.
또한, 상술한 바와 같은 오디오 신호 처리 방법, 오디오 장치 동작 방법, 오디오 시스템 동작 방법, 외부 출력장치 동작 방법은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 실행가능한 알고리즘을 포함하는 프로그램(또는 어플리케이션)으로 구현될 수 있다. 상기 프로그램은 일시적 또는 비일시적 판독 가능 매체(non-transitory computer readable medium)에 저장되어 제공될 수 있다.
비일시적 판독 가능 매체란 레지스터, 캐쉬, 메모리 등과 같이 짧은 순간 동안 데이터를 저장하는 매체가 아니라 반영구적으로 데이터를 저장하며, 기기에 의해 판독(reading)이 가능한 매체를 의미한다. 구체적으로는, 상술한 다양한 어플리케이션 또는 프로그램들은 CD, DVD, 하드 디스크, 블루레이 디스크, USB, 메모리카드, ROM (read-only memory), PROM (programmable read only memory), EPROM(Erasable PROM, EPROM) 또는 EEPROM(Electrically EPROM) 또는 플래시 메모리 등과 같은 비일시적 판독 가능 매체에 저장되어 제공될 수 있다.
일시적 판독 가능 매체는 스태틱 램(Static RAM，SRAM), 다이내믹 램(Dynamic RAM，DRAM), 싱크로너스 디램 (Synchronous DRAM，SDRAM), 2배속 SDRAM(Double Data Rate SDRAM，DDR SDRAM), 증강형 SDRAM(Enhanced SDRAM，ESDRAM), 동기화 DRAM(Synclink DRAM，SLDRAM) 및 직접 램버스 램(Direct Rambus RAM，DRRAM) 과 같은 다양한 RAM을 의미한다.
본 실시례 및 본 명세서에 첨부된 도면은 전술한 기술에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 전술한 기술의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시례는 모두 전술한 기술의 권리범위에 포함되는 것이 자명하다고 할 것이다.

Claims (10)

  1. 왼쪽 채널의 디지털 신호 및 오른쪽 채널의 디지털 신호를 입력받아 처리하는 DSP(digital signal processor);
    상기 DSP의 복수의 출력을 변환하는 복수의 DAC(Digital Analog Converter)들;
    상기 복수의 DAC들의 출력을 각각 증폭하는 복수의 증폭기들; 및
    상기 증폭기들의 출력 신호 및 그라운드 신호(GND)를 출력하는 출력 인터페이스 장치를 포함하되,
    상기 DSP는 제1 모드에서 상기 왼쪽 채널의 디지털 신호에 대한 기본 위상 신호(L+) 및 역위상 신호(L-)를 출력하고, 상기 오른쪽 채널의 디지털 신호에 대한 기본 위상 신호(R+) 및 역위상 신호(R-)를 출력하고,
    상기 DSP는 제2 모드에서 상기 왼쪽 채널의 디지털 신호에 대한 저음역 신호(L low) 및 고음역 신호(L high)를 출력하고, 상기 오른쪽 채널의 디지털 신호에 대한 저음역 신호(R low) 및 고음역 신호(R high)를 출력하는 디지털 크로스오버를 이용한 다중 출력 모드를 지원하는 오디오 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 왼쪽 채널의 디지털 신호 및 상기 오른쪽 채널의 디지털 신호를 수신하는 통신모듈을 더 포함하는 디지털 크로스오버를 이용한 다중 출력 모드를 지원하는 오디오 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 출력 인터페이스 장치는
    상기 증폭기들의 출력신호 4개를 각각 출력하는 밸런스드(balanced) 4 핀(pin) 출력 단자; 및
    상기 그라운드 신호(GND)를 출력하는 출력 단자를 포함하는 디지털 크로스오버를 이용한 다중 출력 모드를 지원하는 오디오 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 그라운드 신호(GND)를 출력하는 출력 단자는 언밸런스드(unbalanced) 3 핀(pin) 출력단자인 디지털 크로스오버를 이용한 다중 출력 모드를 지원하는 오디오 장치.
  5. 왼쪽 채널의 디지털 신호 및 오른쪽 채널의 디지털 신호를 입력받아 (1) 제1 모드에서 상기 왼쪽 채널의 디지털 신호에 대한 기본 위상 신호(L+) 및 역위상 신호(L-)를 출력하고, 상기 오른쪽 채널의 디지털 신호에 대한 기본 위상 신호(R+) 및 역위상 신호(R-)를 생성하고, (2) 제2 모드에서 상기 왼쪽 채널의 디지털 신호에 대한 저음역 신호(L low) 및 고음역 신호(L high)를 출력하고, 상기 오른쪽 채널의 디지털 신호에 대한 저음역 신호(R low) 및 고음역 신호(R high)를 생성하여, 상기 왼쪽 채널에 대한 2개의 신호, 상기 오른쪽 채널에 대한 2개의 신호 및 그라운드 신호(GND)를 출력하는 오디오 장치; 및
    상기 오디오 장치가 출력하는 출력 신호를 입력받아 소리를 출력하는 외부 출력 장치를 포함하는 디지털 크로스오버를 이용한 다중 출력 모드를 지원하는 오디오 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 오디오 장치는
    상기 제1 모드에서 상기 L+, 상기 L-, 상기 R+ 및 상기 R- 신호를 출력하고,
    상기 제2 모드에서 상기 L low, 상기 L high, 상기 R low 및 상기 R high 신호를 출력하는 밸런스드(balanced) 4 핀(pin) 출력 단자; 및
    상기 그라운드 신호(GND)를 출력하는 언밸런스드(unbalanced) 3 핀(pin) 출력단자를 포함하는 디지털 크로스오버를 이용한 다중 출력 모드를 지원하는 오디오 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 외부 출력 장치는
    상기 밸런스드 4 핀 출력 단자의 출력신호를 입력받는 4 핀 입력 단자; 및
    상기 언밸런스드 3 핀 출력 단자에 연결되어 상기 그라운드 신호를 입력받는 입력 단자를 포함하는 디지털 크로스오버를 이용한 다중 출력 모드를 지원하는 오디오 시스템.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 오디오 장치는
    상기 제1 모드에서 상기 L+, 상기 L-, 상기 R+, 상기 R- 신호 및 상기 그라운드 신호(GND)를 출력하고, 상기 제2 모드에서 상기 L low, 상기 L high, 상기 R low, 상기 R high 신호 및 상기 그라운드 신호(GND)를 출력하는 5 핀 출력 단자를 포함하는 디지털 크로스오버를 이용한 다중 출력 모드를 지원하는 오디오 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 외부 출력 장치는
    상기 5 핀 출력 단자의 출력신호를 입력받는 5 핀 입력 단자를 포함하는 디지털 크로스오버를 이용한 다중 출력 모드를 지원하는 오디오 시스템.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 오디오 장치는
    상기 왼쪽 채널의 디지털 신호 및 상기 오른쪽 채널의 디지털 신호를 입력받아 상기 제1 모드 및 상기 제2 모드에 따라 신호를 처리하는 DSP(digital signal processor);
    상기 DSP의 복수의 출력을 변환하는 복수의 DAC(Digital Analog Converter)들;
    상기 복수의 DAC들의 출력을 각각 증폭하는 복수의 증폭기들; 및
    상기 증폭기들의 출력 신호 및 그라운드 신호(GND)를 출력하는 출력 인터페이스 장치를 포함하는 디지털 크로스오버를 이용한 다중 출력 모드를 지원하는 오디오 시스템.

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