KR102479067B1 - 전시공간의 관람객을 위한 트래킹 스위트 스팟을 제공하는 멀티채널 음향시스템 - Google Patents

전시공간의 관람객을 위한 트래킹 스위트 스팟을 제공하는 멀티채널 음향시스템 Download PDF

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Abstract

사각형 전시공간에 구비되어 복수의 관람객 각각을 위한 복수의 스위트 스팟을 제공하는 멀티채널 음향시스템으로서, 복수의 관람객 각각에게 제공되어, 전시공간 내 복수의 관람객 각각의 동선을 센싱하는 무선 단말과, 전시공간의 4개 벽면 각각에 적어도 하나 이상 배치된 복수의 트위터 박스들과, 전시공간의 4개 모서리 각각에 배치된 복수의 미드 박스들과, 전시공간의 천장 영역에 매립된 적어도 하나의 우퍼 박스와, 오디오 소스로부터 오디오 신호를 입력 받아 복수의 트위터 박스들에 설치된 트위터들, 복수의 미드 박스에 설치된 미드스피커들 및 우퍼 박스에 설치된 우퍼스피커 각각으로 개별 가공된 아날로그 신호를 전달하는 DSP와, 트위터들의 지향각을 제어하기 위한 제1 컨트롤러와, 미드스피커들의 온오프를 제어하기 위한 제2 컨트롤러와, 복수의 스위트 스팟 각각이 복수의 관람객 각각을 트래킹하도록, 무선 단말에 의해 센싱된 복수의 관람객 각각의 동선에 기초하여 DSP와 제1 및 제2 컨트롤러들을 제어하는 MCU를 포함하는 멀티채널 음향시스템이 제공된다.

Description

전시공간의 관람객을 위한 트래킹 스위트 스팟을 제공하는 멀티채널 음향시스템{MULTI-CHANNEL SOUND SYSTEM WHICH PROVIDES A TRACKING SWEET SPOT FOR VISITORS TO THE EXHIBITION SPACE}
본 발명은 전시공간의 관람객을 위한 트래킹 스위트 스팟을 제공하는 멀티채널 음향시스템에 관한 것이다.
최근 미디어들이 서로 통합되는 미디어 컨버전스(Media Convergence)의 시대로 접어들면서, 여러 미디어들의 융합형태의 뉴 미디어들이 등장하고 공간 속에서 사람들과 다양한 체험을 유도한다. 뉴 미디어란 사용자 만족을 위해 최대한 다양한 기술이 서로 결합돼 현장감을 극대화할 수 있도록 공간을 최대화하는 인간 만족 체험의 매체다. 특히 전시 공간에서 뉴　미디어 기술에 새로운 커뮤니케이션 방법과 다양한 미디어 콘텐츠의 개발이 급속하게 이루어지고 있다. 오늘날의 전시 공간은 뉴 미디어를 기반으로 미디어아트를 적극 활용한 체험형 전시에 주목하고 있다. 미디어를 활용한 체험형 전시의 발전은 전시공간을 바라보고 느끼는 방법의 변화를 의미하며, 공간 안에서 지각의 새로운 차원을 경험하게 되는 것을 말한다.
이때, 뉴 미디어의 유형에 따라 전시공간이 트렌스 미디어, 디지털 미디어, 멀티미디어, 소셜 미디어, 3D 미디어, 영상 미디어 및 인터랙티브 미디어로 나누어지는데, 이와 관련하여, 선행기술인 한국공개특허 제2018-0093400호(2018년08월22일 공개), 한국공개특허 제2007-0027080호(2007년03월09일 공개) 및 한국공개특허 제2000-0054344호(2000년09월05일 공개)에는, 적어도 벽면 또는 바닥면을 이용하여 입체적인 전시를 제공하는 고정 전시물을 스마트 단말로 촬영함으로써 특정된 고정 전시물에 적당한 증강현실을 함께 표시 및 촬영하는 구성과, 전시 작품을 DRM 패키지 데이터로 생성하여 가상 전시관 템플릿에 전시하는 구성, 가상현실(VR)을 이용하여 갤러리와 유사한 환경에서 예술작품을 감사하는 구성이 각각 개시되어 있다.
다만, 상술한 구성을 이용한다고 할지라도 미술작품이 시각적인 측면에서 감상될 뿐 청각을 이용한 감상을 제공하지 않고 있으며, 갤러리의 이동방향을 따라 관람객이 이동하면서 미술작품을 관람해야 하는 갤러리의 특성상 기존 오디오 시스템은 갤러리 내 모든 공간에서의 정위(localization)에 의한 스위트 스팟(Sweet Spot)형성이 불가능한 한계가 있어 왔다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 갤러리 등 전시공간의 동선을 따라 관람객이 이동하면 관람객을 위한 트래킹 스위트 스팟을 제공함으로써 관람객에게 청각적 감상 몰입도를 증대시킬 수 있는 멀티채널 음향시스템을 제공하는데 있다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 실시예에 따르면, 복수의 관람객 각각에게 제공되어, 상기 전시공간 내 상기 복수의 관람객 각각의 동선을 센싱하는 무선 단말; 전시공간의 4개 벽면 각각에 적어도 하나 이상 배치된 복수의 트위터(tweeter) 박스들; 상기 전시공간의 4개 모서리 각각에 배치된 복수의 미드(mid) 박스들; 상기 전시공간의 천장(ceiling) 영역에 매립된 적어도 하나의 우퍼(woofer) 박스; 오디오 소스로부터 오디오 신호를 입력 받아 상기 복수의 트위터 박스들에 설치된 트위터들, 상기 복수의 미드 박스에 설치된 미드스피커들 및 상기 우퍼 박스에 설치된 우퍼스피커 각각으로 개별 가공된 아날로그 신호를 전달하는 DSP(digital signal processor); 상기 트위터들의 지향각을 제어하기 위한 제1 컨트롤러; 상기 미드스피커들의 온오프를 제어하기 위한 제2 컨트롤러; 및 상기 복수의 스위트 스팟 각각이 상기 복수의 관람객 각각을 트래킹(tracking)하도록, 상기 무선 단말에 의해 센싱된 상기 복수의 관람객 각각의 동선에 기초하여 상기 DSP와 상기 제1 및 제2 컨트롤러들을 제어하는 MCU(Micro Controller Unit);를 포함하는, 멀티채널 음향시스템이 제공된다.
상기 복수의 트위터 박스들 각각은, 반원기둥 형상의 메인프레임; 상기 메인프레임의 반원측 둘레를 따라서 수평방향으로 연장된 제1 지향각 레일; 수평방향으로 회동가능하도록 상기 제1 지향각 레일에 설치된 제1 트위터 챔버; 상기 제1 트위터 챔버에 실장된 제1 트위터; 상기 반원기둥의 둘레를 따라서 수평방향으로 연장되되 상기 제1 지향각 레일과 수직방향으로 이격되도록 배치된 제2 지향각 레일; 수평방향으로 회동가능하도록 상기 제2 지향각 레일에 설치된 제2 트위터 챔버; 및 상기 제2 트위터 챔버에 실장된 제2 트위터;를 포함하고, 상기 복수의 미드 박스들 각각은 개별적으로 온오프 가능한 제1 및 제2 미드스피커들을 포함하며, 상기 DSP는 상기 오디오 신호를 제1-1 크로스오버 주파수 이상의 주파수 영역을 하이패스(high pass) 필터링한 제1 하이패스 신호를 제1 트위터에 전달하고, 제1-2 크로스오버 주파수 이상의 주파수 영역을 하이패스 필터링한 제2 하이패스 신호를 제2 트위터에 전달하며, 상기 제1-1 크로스오버 주파수보다 낮은 제2 크로스오버 주파수에서부터 상기 제1-1 크로스오버 주파수까지의 주파수 영역을 밴드패스(band pass) 필터링한 제1 밴드패스 신호를 상기 제1 미드스피커에 전달하고, 상기 제2 크로스오버 주파수에서부터 상기 제1-2 크로스오버 주파수까지의 주파수 영역을 밴드패스 필터링한 제1 밴드패스 신호를 상기 제2 미드스피커에 전달하고, 상기 제2 크로스오버 주파수 이하의 주파수 영역을 로우패스(low pass) 필터링한 로우패스 신호를 상기 우퍼스피커로 전달하되, 상기 제1 및 제2 하이패스 신호들 각각의 게인(Gain)은 제1 및 제2 관람객 각각과 상기 제1 및 제2 트위터들 각각의 거리에 기초하여 산출되고, 상기 제1-1 및 제1-2 크로스오버 주파수들, 및 상기 제1 및 제2 하이패스 신호들 각각에 적용되는 필터 종류와 필터 차수(즉, 크로스오버 슬로프(crossover slope))는 상기 제1 및 제2 관람객 각각과 상기 제1 및 제2 미드스피커 각각의 거리에 기초하여 산출되며, 상기 제1 컨트롤러는 상기 제1 트위터가 상기 제1 관람객을 트래킹하고 상기 제2 트위터가 상기 제2 관람객을 트래킹하도록 상기 제1 및 제2 트위터 챔버들 각각의 지향각을 제어하며, 상기 제2 컨트롤러는 상기 제1 관람객의 위치와 상기 제2 관람객의 위치를 모두 고려하여 상기 제1 및 제2 미드스피커들의 온오프를 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 관람객과 상기 제1 미드스피커와의 거리가 제1 기준거리 이상인 경우 상기 제1 하이패스 신호는 2차(-12dB/oct) 베셀(Bessel) 필터로 필터링되며, 상기 제1 관람객과 상기 제1 미드스피커와의 거리가 상기 제1 기준거리 미만인 경우 상기 제1 하이패스 신호는 3차(-18dB/oct) 체비세프(Chebyshev) 필터로 필터링되되, 상기 제1-1 크로스오버 주파수는 하기 수학식 1에 따라 산출되는 것을 특징으로 한다.
[수학식 1]
Figure 112022094870646-pat00001
(여기서, 상기 F_cut은 상기 제1-1 크로스오버 주파수[Hz], 상기 D_mid는 상기 제1 관람객과 상기 제1 미드스피커와의 거리[cm], 상기 D_ref는 상기 제1 기준거리[cm], 상기 G_mid는 상기 제1 관람객의 위치에서의 상기 제1 미드스피커의 평균 데시벨[dB], G_tw는 상기 제1 관람객의 위치에서의 상기 제1 트위터의 평균 데시벨[dB]을 나타낸다.)
본 발명의 실시예들에 따르면, 전시공간 내 복수의 관람객들 각각을 위한 청각적 스위트스팟을 제공할 수 있다.
본 개시의 기술적 사상에 따른 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 멀티채널 음향시스템의 구성을 설명하기 위한 개략도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 멀티채널 음향시스템이 설치된 전시공간을 개념적으로 나타낸 도면들이다.
도 4는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 멀티채널 음향시스템의 DSP가 오디오 신호를 하이패스 신호로 가공하는 방법을 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
또한, 본 명세서에서 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함될 수 있다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 멀티채널 음향시스템의 구성을 설명하기 위한 개략도이고, 도 2 및 도 3은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 멀티채널 음향시스템이 설치된 전시공간을 개념적으로 나타낸 도면들이고, 도 4는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 멀티채널 음향시스템의 DSP가 오디오 신호를 하이패스 신호로 가공하는 방법을 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 사각형 전시공간(R)에 구비되어 관람객(P1, P2) 각각을 위한 스위트 스팟(SS1, SS2)을 제공하는 멀티채널 음향시스템(1)은 전시공간(R)에 입장하는 관람객들(P1, P2)에게 제공되는 무선 단말(100)과, 전시공간(R)에 설치 구비되는 복수의 스피커 박스들(TBx, MBx, WBx)과, 스피커를 동작 및 제어하기 위한 동작제어부를 포함한다. 동작제어부는, 무산 단말(100)과의 무선통신을 수행하기 위한 RF 안테나(210), 스피커로 출력할 음원소스를 공급하는 소스기기(220), 소스기기로부터의 오디오 신호를 프로세싱하여 각 스피커들로 제공하는 DSP(digital signal process, 230), 상기 DSP 및 제1 및 제2 컨트롤러들(251, 252)을 제어하는 MCU(Micro Controller Unit, 240), 제어부 및 스피커 구동을 위해 전원을 공급하는 전원부들(261, 262)을 포함할 수 있다.
무선 단말(100)은 무선 단말(100)을 소지하고 있는 전시공간 내 특정 관람객의 관람 위치를 파악하는 역할을 수행할 수 있다. 이를 위해, 무선 단말(100)에는 다양한 방식의 위치 감지 센서가 적용될 수 있다. 예를 들어, 무선 단말(100)에 내장된 IMU(inertial Measurement Unit) 또는 비콘(Beacon) 등을 통해 관람객의 관람 위치를 파악할 수 있다.
다른 일부 실시예에서, 무선 단말(100)은 무선 단말(100)에 내장된 마이크(microphone)를 통해 관람객의 관람 위치를 파악할 수 있다. 구체적으로, 후술할 것과 같이 전시공간 내에 서로 이격되도록 배치된 복수의 스피커 박스들(TBx, MBx, WBx) 중 적어도 넷 이상의 스피커로부터 비가청 레퍼런스 신호가 발산되면, 무선 단말(100)은 각각의 비가청 레퍼런스 신호가 도달하는 지연시간을 수집하여 실시간으로 관람객의 관람 위치를 산출할 수 있다. 예를 들어, 무선 단말(100)은 제1 및 제2 트위터 박스(TB1, TB2)와 제1 및 제2 미드 박스(MB1, MB2) 각각으로부터의 비가청 레퍼런스 신호간 도달시간 차이에 기반하여, 무선 단말(100)의 위치를 파악할 수 있다. 여기서, 비가청 레퍼런스 신호를 사용하는 이유는 가청신호를 사용 시 관람객의 청각적 감상에 방해요소가 되기 때문이며, 이를 위해 각 스피커 박스들에는 비가청 신호 생성 유닛이, 무선 단말에는 비가청 신호 수신 마이크가 별도로 구비될 수 있다.
또한, 무선 단말(100)은 해당 관람 위치에서의 소리 특성을 모니터링하는 역할을 수행할 수 있다.
구체적으로, 무선 단말(100)은 RTA(Real-time analyzer) 마이크를 통해 현재 관람객 위치에서의 주파수 특성 및 수신감도를 수집할 수 있으며, MCU(240)는 수집된 주파수 특성 및 수신감도를 통해 현재 관람객에게 정상적인 청각환경이 부여되었는지를 판단하고, 보정이 필요한 경우 보정작업을 수행할 수 있다. 상기 보정작업은 예를 들면, 특정 미드 박스의 미드스피커 온오프 조정 및 개별 출력 조정 등일 수도 있고, 트위터 박스의 트위터 필터링 조정 등일 수 있다.
RF 안테나(210)는 무선 단말(100)로부터 센싱된 정보들을 수신하여 MCU(240)로 전달할 수 있다. 일부 실시예들에서는, RF 안테나(210)가 무선 단말(100)로 무선전력을 송신하는 역할을 수행할 수 있다. 즉, 상기 무선 단말(100)은 배터리 등의 자체전원이 없는 패시브타입 센싱장치일 수 있다.
스피커 박스들은, 트래킹 고음 재생을 위한 트위터들이 설치된 트위터 박스(TBx), 중음 및 중저음 재생을 위한 미드스피커들이 설치된 미드 박스(MBx), 저음 재생을 위한 우퍼스피커들이 설치된 우퍼 박스(WBx)를 포함할 수 있다.
도 2에 도시된 것과 같이, 상기 트위터 박스들은 상기 전시공간의 4개 벽면 각각에 적어도 하나 이상 배치되고, 상기 미드 박스들은 상기 전시공간의 4개 모서리 각각에 배치되며, 상기 우퍼 박스는 상기 전시공간의 천장(ceiling) 영역에 매립될 수 있다. 즉, 상기 트위터 박스, 미드 박스 및 우퍼 박스는 각각이 서로 다른 주파수대역을 재생하는 역할을 수행한다.
상기 복수의 트위터 박스들 각각은 반원기둥 형상의 메인프레임과, 상기 메인프레임의 반원측 둘레를 따라서 수평방향으로 연장된 지향각 레일(LLx), 수평방향으로 회동가능하도록 상기 지향각 레일에 설치된 트위터 챔버(TCx), 상기 트위터 챔버에 실장된 트위터(TWx)를 포함하되, 상기 지향각 레일, 트위터 챔버 및 트위터들은 도시된 것처럼 수직방향으로 이격되도록 복수의 세트로 배치될 수 있다. 각 세트들은, 각각의 관람객을 위해서, 즉 각 관람객을 향하도록 지향각을 가지며 재생될 수 있다. 예를 들어, 제1 트위터는 지향각 레일을 따라서 제1 관람객을 트래킹하며, 제2 트위터는 지향각 레일을 따라서 제2 관람객을 트래킹할 수 있다. 이를 위해, 제1 컨트롤러(251)는 트위터 챔버가 지향각 레일을 따라 회동하도록 해당 서보모터를 제어할 수 있다.
상기 복수의 미드 박스들(MBx) 각각은 개별적으로 온오프 가능한 제1 및 제2 미드스피커들(MRx)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 것처럼 제1 미드 박스(MB1)에는 제1 내지 제3 미드스피커들(MR1, MR2, MR3)이 구비될 수 있다. 제2 컨트롤러(252)는 복수의 관람객들의 위치를 종합적으로 고려하여 박스 내 개별 미드스피커들의 온오프를 제어할 수 있다. 제2 컨트롤러(252)는 상술한 무선 단말에 의해 수집된 주파수 특성 및 수신감도에 기초하여 미드스피커들의 온오프를 제어할 수 있다.
DSP(230)는 오디오 소스(220)로부터 가공되지 않은 오디오 신호를 입력 받아 상기 복수의 트위터 박스들에 설치된 트위터들, 상기 복수의 미드 박스에 설치된 미드스피커들 및 상기 우퍼 박스에 설치된 우퍼스피커 각각으로 개별 가공된 아날로그 신호를 전달하는 역할을 수행한다.
MCU(240)는 상기 복수의 스위트 스팟 각각이 상기 복수의 관람객 각각을 트래킹하도록, 상기 무선 단말에 의해 센싱된 상기 복수의 관람객 각각의 동선에 기초하여 상기 DSP와 상기 제1 및 제2 컨트롤러들을 제어할 수 있다.
구체적으로, DSP(230)는 상기 오디오 신호를 제1 크로스오버 주파수 이상의 주파수 영역을 하이패스(high pass) 필터링한 하이패스 신호를 트위터에 전달하고, 제1 크로스오버 주파수보다 낮은 제2 크로스오버 주파수에서부터 상기 제1 크로스오버 주파수까지의 주파수 영역을 밴드패스(band pass) 필터링한 밴드패스 신호를 미드스피커에 전달하고, 제2 크로스오버 주파수 이하의 주파수 영역을 로우패스(low pass) 필터링한 로우패스 신호를 상기 우퍼스피커로 전달할 수 있다. 여기서, 상기 DSP(230)는 모든 트위터에 개별적인(즉, 서로 다른) 하이패스 신호를 전달하고, 경우에 따라 일부 미드스피커들에 서로 다른 밴드패스 신호를 전달할 수 있다. 즉, 하기 제1 및 제2 미드스피커 각각에는 서로 다른 크로스오버 주파수(제1-1 및 제1-2 크로스오버 주파수)가 적용될 수 있다.
예를 들어, 상기 DSP는 상기 오디오 신호를 제1-1 크로스오버 주파수 이상의 주파수 영역을 하이패스 필터링한 제1 하이패스 신호를 제1 트위터에 전달하고, 제1-2 크로스오버 주파수 이상의 주파수 영역을 하이패스 필터링한 제2 하이패스 신호를 제2 트위터에 전달하며, 상기 제1-1 크로스오버 주파수보다 낮은 제2 크로스오버 주파수에서부터 상기 제1-1 크로스오버 주파수까지의 주파수 영역을 밴드패스 필터링한 제1 밴드패스 신호를 상기 제1 미드스피커에 전달하고, 상기 제2 크로스오버 주파수에서부터 상기 제1-2 크로스오버 주파수까지의 주파수 영역을 밴드패스 필터링한 제1 밴드패스 신호를 상기 제2 미드스피커에 전달할 수 있다.
여기서, 제1 크로스오버 주파수는 약 1kHz 내지 2kHz이고, 제2 크로스오버 주파수는 약 50Hz 내지 300Hz인 것이 바람직하다.
한편, DSP(230)는 상기 제1 및 제2 하이패스 신호들 각각의 게인(Gain) 및 각각에 적용되는 하이패스 필터 종류와 필터 차수를 실시간으로 변화시킬 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 및 제2 하이패스 신호들 각각의 게인은 제1 및 제2 관람객 각각과 상기 제1 및 제2 트위터들 각각의 거리에 기초하여 산출되고, 상기 제1-1 및 제1-2 크로스오버 주파수들, 및 상기 제1 및 제2 하이패스 신호들 각각에 적용되는 필터 종류와 필터 차수(즉, 크로스오버 슬로프(crossover slope))는 상기 제1 및 제2 관람객 각각과 상기 제1 및 제2 미드스피커 각각의 거리에 기초하여 산출될 수 있다.
바람직하게, 상기 제1 관람객과 상기 제1 미드스피커와의 거리가 제1 기준거리 이상인 경우 상기 제1 하이패스 신호는 2차(2nd order; -12dB/oct, 예를 들어, 도 4의 slope1) 베셀(Bessel) 필터로 필터링되며, 상기 제1 관람객과 상기 제1 미드스피커와의 거리가 상기 제1 기준거리 미만인 경우 상기 제1 하이패스 신호는 3차(3rd order; -18dB/oct, 예를 들어, 도 4의 slope2) 체비세프(Chebyshev) 필터로 필터링될 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 제1-1 크로스오버 주파수는 하기 수학식 1에 따라 산출될 수 있다. 수학식 1에서, 상기 F_cut은 상기 제1-1 크로스오버 주파수[Hz], 상기 D_mid는 상기 제1 관람객과 상기 제1 미드스피커와의 거리[cm], 상기 D_ref는 상기 제1 기준거리[cm], 상기 G_mid는 상기 제1 관람객의 위치에서의 상기 제1 미드스피커의 평균 데시벨[dB], G_tw는 상기 제1 관람객의 위치에서의 상기 제1 트위터의 평균 데시벨[dB]을 나타낸다. 상기 거리값 및 평균 데시벨값은 상술한 것과 같이 무선 단말(100)을 통해 측정될 수 있다.
Figure 112022094870646-pat00002
예를 들어, 제1 관람객과 제1 미드스피커와의 거리가 제1 기준거리 이상이면 제1-1 크로스오버 주파수(F_cut)는 도 4의 cutoff 1-1 과 같이 1.5 kHz 보다 큰 값을 가지도록 산출되며, 제1 관람객과 제1 미드스피커와의 거리가 제1 기준거리 미만이면 제1-1 크로스오버 주파수(F_cut)는 도 4의 cutoff 1-2 와 같이 1.5 kHz 보다 작은 값을 가지도록 산출될 수 있다.
이와 같은 멀티채널 음향시스템(1)을 전시공간에 구축 시, 복수의 관람객들(P1, P2) 각각을 위한 개별 스위트스팟(SS1, SS2)을 제공할 수 있으며, 여기서 동선을 따라 관람객이 이동 시 해당 관람객을 위한 스위트스팟은 핸드오버(hand-over) 될 수도 있다. 예를 들어, 관람객(P1)의 이동에 따라 관람객(P1)을 위한 스위트 스팟은 SS1에서 SS2로 이동될 수 있다.
한편, 상술한 것과 같이 트위터, 즉 고음용 스피커만을 트래킹시키는 이유는 중저음 스피커가 개별 지향각을 가지게 되면 중음-고음간 또는 제1 중저음스피커의 중음-제2중저음스피커의 중음간의 상호간섭 제어에 어려움이 따르기 때문이다. 트위터 측에 개별적으로 산출된 상기 컷오프 주파수(F_out)를 적용하여 개별 지향각을 조절하되, 미드스피커는 트위터 박스와 교번하도록 전시공간의 모서리단에 배치 후 출력제어만을 수행함으로써 하나의 트위터 박스 내 복수의 트위터간 상호 간섭을 최소화하고, 복수의 관람객들 각각의 눈앞에 무대가 펼쳐지는 효과를 극대화함과 동시에 모든 관람 동선 내에서 일관성있는 청각적 감상을 증진시킬 수 있게 된다.
본 실시예와 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기된 기재의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 방법들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (3)

  1. 사각형 전시공간에 구비되어 복수의 관람객 각각을 위한 복수의 스위트 스팟(sweet spot)을 제공하는 멀티채널 음향시스템으로서,
    상기 복수의 관람객 각각에게 제공되어, 상기 전시공간 내 상기 복수의 관람객 각각의 동선을 센싱하는 무선 단말;
    상기 전시공간의 4개 벽면 각각에 적어도 하나 이상 배치된 복수의 트위터(tweeter) 박스들;
    상기 전시공간의 4개 모서리 각각에 배치된 복수의 미드(mid) 박스들;
    상기 전시공간의 천장(ceiling) 영역에 매립된 적어도 하나의 우퍼(woofer) 박스;
    오디오 소스로부터 오디오 신호를 입력 받아 상기 복수의 트위터 박스들에 설치된 트위터들, 상기 복수의 미드 박스에 설치된 미드스피커들 및 상기 우퍼 박스에 설치된 우퍼스피커 각각으로 개별 가공된 아날로그 신호를 전달하는 DSP(digital signal processor);
    상기 트위터들의 지향각을 제어하기 위한 제1 컨트롤러;
    상기 미드스피커들의 온오프를 제어하기 위한 제2 컨트롤러; 및
    상기 복수의 스위트 스팟 각각이 상기 복수의 관람객 각각을 트래킹(tracking)하도록, 상기 무선 단말에 의해 센싱된 상기 복수의 관람객 각각의 동선에 기초하여 상기 DSP와 상기 제1 및 제2 컨트롤러들을 제어하는 MCU(Micro Controller Unit);를 포함하고,
    상기 복수의 트위터 박스들 각각은,
    반원기둥 형상의 메인프레임;
    상기 메인프레임의 반원측 둘레를 따라서 수평방향으로 연장된 제1 지향각 레일;
    수평방향으로 회동가능하도록 상기 제1 지향각 레일에 설치된 제1 트위터 챔버;
    상기 제1 트위터 챔버에 실장된 제1 트위터;
    상기 반원기둥의 둘레를 따라서 수평방향으로 연장되되 상기 제1 지향각 레일과 수직방향으로 이격되도록 배치된 제2 지향각 레일;
    수평방향으로 회동가능하도록 상기 제2 지향각 레일에 설치된 제2 트위터 챔버; 및
    상기 제2 트위터 챔버에 실장된 제2 트위터;를 포함하고,
    상기 복수의 미드 박스들 각각은 개별적으로 온오프 가능한 제1 및 제2 미드스피커들을 포함하며,
    상기 DSP는 상기 오디오 신호를 제1-1 크로스오버 주파수 이상의 주파수 영역을 하이패스(high pass) 필터링한 제1 하이패스 신호를 제1 트위터에 전달하고, 제1-2 크로스오버 주파수 이상의 주파수 영역을 하이패스 필터링한 제2 하이패스 신호를 제2 트위터에 전달하며, 상기 제1-1 크로스오버 주파수보다 낮은 제2 크로스오버 주파수에서부터 상기 제1-1 크로스오버 주파수까지의 주파수 영역을 밴드패스(band pass) 필터링한 제1 밴드패스 신호를 상기 제1 미드스피커에 전달하고, 상기 제2 크로스오버 주파수에서부터 상기 제1-2 크로스오버 주파수까지의 주파수 영역을 밴드패스 필터링한 제2 밴드패스 신호를 상기 제2 미드스피커에 전달하고, 상기 제2 크로스오버 주파수 이하의 주파수 영역을 로우패스(low pass) 필터링한 로우패스 신호를 상기 우퍼스피커로 전달하되, 상기 제1 및 제2 하이패스 신호들 각각의 게인(Gain)은 제1 및 제2 관람객 각각과 상기 제1 및 제2 트위터들 각각의 거리에 기초하여 산출되고, 상기 제1-1 및 제1-2 크로스오버 주파수들, 및 상기 제1 및 제2 하이패스 신호들 각각에 적용되는 필터 종류와 필터 차수(즉, 크로스오버 슬로프(crossover slope))는 상기 제1 및 제2 관람객 각각과 상기 제1 및 제2 미드스피커 각각의 거리에 기초하여 산출되며,
    상기 제1 컨트롤러는 상기 제1 트위터가 상기 제1 관람객을 트래킹하고 상기 제2 트위터가 상기 제2 관람객을 트래킹하도록 상기 제1 및 제2 트위터 챔버들 각각의 지향각을 제어하며,
    상기 제2 컨트롤러는 상기 제1 관람객의 위치와 상기 제2 관람객의 위치를 모두 고려하여 상기 제1 및 제2 미드스피커들의 온오프를 제어하는 것을 특징으로 하고,
    상기 제1 관람객과 상기 제1 미드스피커와의 거리가 제1 기준거리 이상인 경우 상기 제1 하이패스 신호는 2차(2nd order; -12dB/oct) 베셀(Bessel) 필터로 필터링되며,
    상기 제1 관람객과 상기 제1 미드스피커와의 거리가 상기 제1 기준거리 미만인 경우 상기 제1 하이패스 신호는 3차(3rd order; -18dB/oct) 체비세프(Chebyshev) 필터로 필터링되되,
    상기 제1-1 크로스오버 주파수는 하기 수학식 1에 따라 산출되는 것을 특징으로 하는, 멀티채널 음향시스템.
    [수학식 1]
    Figure 112022117791497-pat00008

    (여기서, 상기 F_cut은 상기 제1-1 크로스오버 주파수[Hz], 상기 D_mid는 상기 제1 관람객과 상기 제1 미드스피커와의 거리[cm], 상기 D_ref는 상기 제1 기준거리[cm], 상기 G_mid는 상기 제1 관람객의 위치에서의 상기 제1 미드스피커의 평균 데시벨[dB], G_tw는 상기 제1 관람객의 위치에서의 상기 제1 트위터의 평균 데시벨[dB]을 나타낸다.)
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20150041974A (ko) * 2013-10-10 2015-04-20 삼성전자주식회사 오디오 시스템 및 오디오 출력 방법, 그리고 스피커 장치
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