KR102502597B1 - 솔리드 영화 스크린 상의 오디오 이미지의 인지 고도 조정 - Google Patents

솔리드 영화 스크린 상의 오디오 이미지의 인지 고도 조정 Download PDF

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Abstract

사운드에 대해 불투과성인 및/또는 솔리드한 디스플레이 스크린을 갖는 시청각 시스템을 위한 기술이 개시된다. 라우드스피커로부터 출력되는 사운드는 디스플레이 스크린의 일부분과 교차하도록 지향되고, 디스플레이 스크린으로부터 반사된 사운드는 시청각 시스템 내 시청 위치를 향하게 된다. 디스플레이 스크린 및 다른 라우드스피커를 향해 배향되는 라우드스피커에 의한 출력을 위한 사운드를 생성하는 추가의 신호 처리 기술이 개시된다. 또한, 시청각 시스템 내 오디오 및 비디오 출력에 영향을 미치는 다른 신호 처리 및 제어 기술이 개시된다.

Description

솔리드 영화 스크린 상의 오디오 이미지의 인지 고도 조정{ADJUSTING THE PERCEIVED ELEVATION OF AN AUDIO IMAGE ON A SOLID CINEMA SCREEN}
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2017년 8월 4일 출원된 일련 번호 제62/541,503호의 "ADJUSTING THE PERCEIVED ELEVATION OF AN AUDIO IMAGE ON A SOLID CINEMA SCREEN"이라는 제목의 미국특허가출원의 이익을 주장한다. 이 관련 출원의 주제는 본 명세서에 참고 문헌으로 포함된다.
기술분야
고려된 실시예는 일반적으로 오디오 시스템에 관한 것으로, 더 구체적으로는 솔리드 영화 스크린상의 오디오 이미지의 인지된 고도를 조정하는 것에 관한 것이다.
종래의 영화 스크린은 음파가 영화 스크린 뒤에 위치한 라우드스피커로부터 영화 스크린 앞에 위치하는 청중에게 전파될 수 있게 하는 천공부를 포함한다. 몰입형 경험을 만들기 위해 소리의 인지되는 위치(여기서는 오디오 이미지라고 함)는 사운드를 생성하는 온 스크린 개체의 시각적 위치를 밀접하게 추적해야 한다. 사운드를 생성하는 개체는 여기에서 시각적 음원이라고 한다. 시각적 음원에는 사람, 동물, 물건 등이 포함될 수 있다. 일반적으로 라우드스피커들은 이 효과를 실현하기 위해 영화 스크린 뒤에 각각 상이한 위치에 포진한다. 개체-특정 사운드를 출력하는 라우드스피커의 위치 및/또는 레벨을 이들 객체가 디스플레이되는 스크린의 부분과 매칭시킴으로써, 오디오 이미지와 시각적 음원 사이의 공간적 오프셋이 감소될 수 있다.
그러나, 많은 극장, 경기장, 컨벤션 센터, 홈 씨어터 등이 발광 다이오드(LED) 스크린과 같은 새로운 디스플레이 스크린 기술로 전환하기 시작함에 따라, 라우드스피커를 스크린 자체 뒤에 위치시키는 것은 옵션이 아닐 수 있다. 특히, 다양한 유형의 스크린(예를 들어, LED 영화 스크린)은 음파에 대해 불투명 또는 반투명하여, 음파가 스크린을 통해 스크린 앞의 청중에게 전달되는 것을 막는다. 또한, 다른 종류의 현대 스크린은 음파를 반사, 왜곡, 및/또는 영화 스크린을 통한 이동을 방해하는 물질을 포함할 수 있다. 따라서, 그러한 스크린 뒤에 위치한 라우드스피커는 스크린을 통해 사운드를 스크린 앞의 청중에게 효과적으로 전달할 수 없다.
상기 단점에 대한 하나의 제안된 해결책은 스크린으로부터 라우드스피커를 공간적으로 변위시켜 음파가 방해받지 않고 청중에게 전달되도록 하는 것이다. 예를 들어, 라우드스피커는 스크린 위, 스크린의 측면 및/또는 스크린 아래에 위치할 수 있다. 그러나, 스크린으로부터 라우드스피커를 물리적으로 변위시키는 것은 오디오 이미지와 시각적 음원 사이에 공간적 오프셋을 야기할 수 있다. 이러한 오프셋은 영화의 인지된 사실성을 감소시키고, 사용자를 산만하게 할 수 있으며, 전체적인 사용자 경험의 질을 떨어뜨릴 수도 있다. 또한 이 오프셋은 스크린에 더 가깝게 배치된 청중에게 더 두드러질 수 있다.
전술한 바와 같이, 솔리드 영화 스크린과 연계하여 오디오 시스템을 구현하기 위한 보다 효과적인 기술이 필요하다.
본 개시의 다양한 실시예는 솔리드 영화 스크린 상에 오디오 이미지의 인지된 고도를 조정하는 방법을 설명한다. 이 방법은 제 1 라우드스피커의 중심 축을 디스플레이 스크린의 일부분과 교차하도록 배향시키고 제 1 라우드스피커로부터 디스플레이 스크린을 향하여 제 1 소리를 출력하는 단계를 포함한다. 디스플레이 스크린으로부터의 제 1 사운드의 반사는 디스플레이 스크린 시청 위치를 향한다.
본 발명의 다양한 실시예들은(i) 제 1 라우드스피커와 제 2 라우드스피커 사이의 거리, 및 (ii) 제 1 라우드스피커와 디스플레이 사이의 거리 중 적어도 하나에 관련된 값을 저장하고, 제 1 신호를 적어도 상기 값에 비례하는 소정 양의 시간만큼 지연시키는 방법을 제시한다.
다른 실시예는 무엇보다도 상기한 방법의 양태를 구현하기 위한 시스템 및 컴퓨터 판독 가능 저장 매체를 제공한다.
유리하게는, 개시된 기술은 LED 스크린과 같이, 음파를 차단 또는 왜곡시키는 스크린을 가진 엔터테인먼트 시스템에서, 본 명세서에서 오디오 이미지로 지칭되는 사운드의 인지된 위치와, 본 명세서에서 시각적 음원으로 지칭되는 사운드를 생성하는 온-스크린 개체의 시각적 위치 사이의 정렬을 향상시킨다. 개시된 기술은 오디오 이미지를 조정하도록 구현될 수 있는 머리 전달 함수 필터(head-related transfer function filter)와 같은 다양한 신호 처리 기술과 관련된 음조 왜곡(tonal distortions)을 감소시키거나 제거함으로써 사운드의 품질을 더욱 향상시킨다. 따라서, 본 명세서에 개시된 기술은 오디오 이미지와 시각적 음원 사이의 오프셋을 줄이면서 사운드 음파에 대해 솔리드하고 및/또는 불투과성인 스크린으로 고품질 오디오 사운드 트랙을 재생할 수 있게 한다.
위에서 설명된 하나 이상의 실시예의 열거된 특징이 상세하게 이해될 수 있는 방식으로, 위에서 간략하게 요약된 하나 이상의 실시예에 대한 보다 구체적인 설명이, 소정의 구체적 실시예를 참조하여 이루어지며, 그 실시예 중 일부가 첨부 도면에 도시된다. 그러나, 첨부된 도면은 단지 전형적인 실시예를 도시하므로, 다양한 실시예의 범위가 다른 실시예를 포함하기 때문에, 임의의 방식으로 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안된다.
도 1은 다양한 실시예들에 따라, 본 개시에서 설명된 시청각 시스템의 하나 이상의 양태들을 구현하도록 구성된 컴퓨팅 시스템의 개념적 블록도를 도시한다.
도 2는 다양한 실시예에 따라, 오디오 이미지와 시각적 음원의 위치 사이에 오프셋을 갖는 시청각 시스템을 도시한다.
도 3은 다양한 실시예에 따라, 도 2에 도시된 오프셋을 감소시키고 사운드의 음색(tonal quality)을 개선하기 위해 천장 근처에 배치된 보조 라우드스피커를 갖는 시청각 시스템을 도시한다.
도 4a는 다양한 실시예에 따라 시청각 시스템의 측면 근처에 배치된 보조 라우드스피커를 갖는 시청각 시스템의 정면도를 도시한다.
도 4b는 다양한 실시예에 따른 도 4a의 시청각 시스템의 평면도를 도시한다.
도 5는 다양한 실시예들에 따른, 시청각 시스템의 측면들 및 천장 근처에 위치된 보조 라우드스피커들을 갖는 시청각 시스템의 평면도를 도시한다.
도 6은 다양한 실시예에 따라 도 3-5의 시청각 시스템에 포함된 하나 이상의 보조 라우드스피커로의 출력을 생성하도록 구현될 수 있는 신호 처리 회로의 블록도를 도시한다..
도 7은 다양한 실시예들에 따라 센터 채널에서만 기초하여 도 3-5의 시청각 시스템들에 포함된 하나 이상의 보조 라우드스피커들에 출력(들)을 생성하도록 구현될 수 있는 신호 처리 회로의 또 다른 블록도를 도시한다.
도 8은 다양한 실시예에 따라, 도 1의 컴퓨팅 시스템에 의해 사용되어 도 3-4a의 시청각 시스템 내 하나 이상의 주 라우드스피커 및 하나 이상의 보조 라우드스피커에 출력을 생성할 수 있는 예시적인 필터 세트의 주파수 응답을 도시한다.
도 9는 다양한 실시예에 따라, 시청각 시스템에서 하나 이상의 주 라우드스피커 및 하나 이상의 보조 라우드스피커로 출력(들)을 생성하는 방법 단계의 흐름도이다.
이하의 설명에서, 다수의 특정 세부 사항들이 본 개시의 실시 형태들의 보다 완전한 이해를 제공하기 위해 설명된다. 그러나, 당업자는 본 개시의 실시예가 이들 특정 세부 사항 중 하나 이상없이 실시될 수 있음을 명백히 알 수 있을 것이다.
시스템 개요
도 1은 본 개시에서 설명된 시청각 시스템의 하나 이상의 양상들을 구현하도록 구성된 컴퓨팅 시스템의 개념 블록도를 도시한다. 도시되는 바와 같이, 컴퓨팅 시스템(100)은 프로세싱 유닛(110), I/O 장치(120), 및 메모리 장치(130)를, 제한없이, 포함한다. 메모리 장치(130)는 데이터베이스(134)와 상호 작용하도록 구성된 디지털 신호 처리(DSP) 애플리케이션(132)을 포함한다. 컴퓨팅 시스템(100)은 도 3-5에 도시되는 것과 같은 시청각 시스템의 일부일 수 있다.
프로세싱 유닛(110)은 중앙 처리 유닛(CPU), 디지털 신호 처리 유닛(DSP), 제어기 유닛 등을 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 프로세싱 유닛(110)은 아날로그 신호, 디지털 신호 등과 같은 입력 신호를 수신하도록 구성된다. 프로세싱 유닛(110)은 입력 신호를 처리하여 (예를 들어, 필터, 증폭기들, 지연들, 및/또는 다른 프로세싱 기술들을 이용하여) 하나 이상의 출력 신호를 생성할 수 있다. 프로세싱 유닛(110)은 처리된 신호를 I/O 장치들(120)에 출력할 수 있다.
I/O 장치(120)는 다양한 유형의 신호 소스 및 신호 싱크를 포함할 수 있다. 신호 소스에는 광학/아날로그 데이터(예: 필름용)를 읽는 장치, 디지털 데이터(예: 디지털 파일)를 저장 및/또는 읽는 장치, 보조 입력 채널, 사운드 생성기, 비디오 또는 그래픽 생성기, 또는 컴퓨팅 시스템(100)에 의해 사용될 수 있는 그외 다른 데이터 소스를 제한없이 포함할 수 있다. 신호 싱크의 예는 아날로그 및/또는 디지털 신호 수신기, 증폭기, 라우드스피커(예를 들어, 서브우퍼, 혼-타입 라우드스피커, 정전 라우드스피커, 등), 비디오 디스플레이 장치, 또는 컴퓨팅 시스템(100)으로부터 데이터를 수신할 수 있는 임의의 다른 소스를 포함할 수 있다. 신호 소스들 및 싱크들은 컴퓨팅 시스템(100)에 직접 또는 간접적으로 연결될 수 있다.
메모리 유닛(130)은 메모리 모듈 또는 메모리 모듈들의 집합을 포함할 수 있다. 메모리 유닛(130)은 디지털 신호 처리(DSP) 애플리케이션(132) 및 데이터베이스(134)를 포함한다. DSP 애플리케이션(132)은 I/O 장치(120) 및 데이터베이스(134)의 하나 이상의 요소와/를 통신 및/또는 제어하여 컴퓨팅 시스템(100)의 일부 또는 모든 기능을 구현할 수 있다. 데이터베이스(134)는 디지털 신호 처리 알고리즘, HRTF, 필터링을 위한 주파수 목록, 라우드스피커 프리셋(preset), 등을 저장할 수 있다.
컴퓨팅 시스템(100)은 전체적으로 마이크로프로세서, ASIC(application-specific integrated circuit), SoC(system-on-a-chip), 모바일 컴퓨팅 장치(예: 태블릿 컴퓨터 또는 휴대폰), 플러그 앤 플레이 시스템(plug-and-play system) 등일 수 있다. 일반적으로, 컴퓨팅 시스템(100)은 I/O 장치(120) 내의 하나 이상의 라우드스피커의 전체 동작을 조율하도록 구성될 수 있다. 다른 실시예에서, 컴퓨팅 시스템(100)은 I/O 장치(120) 내 하나 이상의 라우드스피커에 연결될 수 있지만 분리될 수 있다. 이러한 실시예에서, I/O 장치(120)는 컴퓨팅 시스템(100)으로 입력 신호를 전송하고 컴퓨팅 시스템(100)으로부터 처리된 신호를 수신하는 프로세서를 포함할 수 있다. 다양한 기술(가령, 신호 처리, HRTF 필터링, 등)들이 여기서 DSP 애플리케이션(132)을 통해 수행되는 것으로 기술되는 것처럼 개시되었으나, 다양한 실시예에서, 이들 기술 중 임의의 기술이 전용 디지털 신호 프로세서(DSP), 주문형 집적 회로(ASIC), 시스템-온-칩(SoC), 마이크로프로세서 등에 의해 수행될 수 있다. 컴퓨팅 시스템(100)에 의해 수행되는 신호 처리 기술의 추가의 예가 아래에 제공된다.
도 2는 다양한 실시예에 따라 오디오 이미지와 시각적 음원의 위치 사이에 오프셋을 갖는 시청각 시스템을 도시한다. 시청각 시스템(200)은 스크린(210), 하나 이상의 라우드스피커(220), 및 하나 이상의 서라운드 스피커(260)를 포함한다.
도시된 바와 같이, 도 2는 스크린(210) 상에 표시된 위치에 디스플레이된 시각적 음원(230)을 도시한다. 다른 시각적 음원은 스크린(210) 상의 다른 위치(도시되지 않음)에 디스플레이될 수 있다. 시각적 음원이 디스플레이되는 동시에, 라우드스피커(220)는 시각적 음원(230)에 의해 생성된 사운드에 대응하는 음파를 생성할 수 있다. 예를 들어, 시각적 음원(230)은 말하기 방식으로 움직이는 인간의 입이 될 수 있고, 라우드스피커(220)는 움직임과 관련된 구두 대화를 포함하는 음파를 생성할 수 있다. 본 명세서에 개시된 기술이 없다면, 오디오 이미지는 스크린(210)상의 적절한 시각적 음원의 위치와 정렬되는 대신, 사용자의 시점에서 스피커(220)와 정렬될 수 있다.
시청각 시스템(200)과 같은 시청각 시스템은 일반적으로 사용자가 스크린(210)상의 비디오와, 라우드스피커(220) 또는 서라운드 라우드스피커(260)로부터의 오디오를 동시에 인식할 수 있는 많은 위치를 갖는다. 이들 위치 중 일부는 일반적으로 제약될 수 있고(가령, 극장식 좌석 환경에 위치한 좌석의 적절한 헤드 레벨에서), 다른 것들은 매우 가변적 일 수 있다(가령,사용자가 홈 시어터 시스템과 같은 방에 서있는 경우). 이러한 위치를 여기에서 사용자 시점이라고 지칭한다. 예를 들어, 사용자 시점(240-1)은 극장 좌석을 갖는 예시적인 시청각 시스템의 제 2 열 어딘가에 위치한다. 물론, 도 2에 표시된 시청각 시스템에는 다른 많은 표시되지 않은 사용자 시점이 있다.
사용자 시점(240-1, 240-2, 240-3)에 위치한 사용자는 시각적 음원(230)를 볼 수 있고 라우드스피커(220)로부터 음파를 들을 수 있다. 특정 사용자 시점에 귀속되는 다양한 시청각 오프셋이 시각적 음원과 오디오 이미지 사이에서 나타날 수 있다. 예를 들어, 사용자 시점(240-3)에서, 시청각 오프셋(250-3)은 1도일 수 있다. 사용자 시점(240-2)에서, 시청각 오프셋(250-2)은 6도일 수 있다. 사용자 시점(240-1)에서, 시청각 오프셋(250-3)은 12도일 수 있다. 시각적 음원과 오디오 이미지 간의 이러한 정렬 불일치는 각도 분리가 약 6도를 초과할 때 사용자의 주의를 산만하게 할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 스크린 위의 라우드스피커에서 개 짓는 소리(오디오 이미지)를 듣고, 사용자가 스크린의 상단을 보게 된다. 동시에 개 또는 시각적 음원이 스크린 하단에 표시될 수 있다. 일반적으로, 시각적 음원과 오디오 이미지 간의 시청각 오프셋(즉, 오정렬)의 크기는 스크린 상의 시각적 음원의 위치 및 오디오 이미지를 생성하는 주 라우드스피커의 위치에 대한 사용자 시점에 좌우된다.
시청각 오프셋을 감소시키는 하나의 기술은 HRTF(head-related transfer function)의 사용을 포함한다. HRTF는 음파의 스펙트럼 콘텐트의 세기와 타이밍을 조정하여 사용자가 들을 때 인지되는 소스의 위치를 조정한다. 사용자의 신체의 다양한 해부학적 특징은 라우드스피커(220)와 같은 음원의 인지 위치에 영향을 줄 수 있다. 특히, 이마, 얼굴, 귀, 턱, 가슴 및 사용자 신체의 다른 부분의 모양 및 크기는 음원의 인지 위치에 영향을 미친다. 예를 들어, 음파는 사용자 신체의 여러 부분에서 반사되어 사용자의 외이도에 들어가, 사용자의 고막을 진동시킨다. 다양한 신체 부위의 모양은 오른쪽 귀를 통해 들리는 소리와 왼쪽 귀를 통해 들리는 소리 사이의 강도 차이 및 타이밍 지연에 영향을 미친다. 이러한 강도 차이 및 타이밍 지연은 사운드의 스펙트럼 구성 요소에 따라 다를 수 있다. 이러한 강도 차이 및 타이밍 지연에 기초하여, 사용자는 라우드스피커(220)에 의해 생성된 사운드를 특정 위치로부터 발생하는 것으로 인지한다.
평균 사용자의 신체 기하학적 구조를 결정함으로써, 음원의 인지된 위치를 수정하기 위해 세기 차이 및 타이밍 지연을 조정할 수 있게 하는 HRTF가 생성될 수 있다. 다양한 실시예에서, DSP 애플리케이션(132)은 하나 이상의 머리 전달 함수 필터(HRTF)에 대응하는 필터와 같은, 하나 이상의 필터를 입력 신호에 적용할 수 있다. 예를 들어, 라우드스피커(220)가 스크린(230) 위에 위치될 때, DSP 애플리케이션(132)은 예를 들어 입력 신호를 필터링하여, 보다 낮은 인지된 고도와 관련된 강도 차이 및 타이밍 지연을 증폭시키고, 보다 높은 인지된 고도와 관련된 강도 차이 및 타이밍 지연을 억제하여, 음원의 인지된 위치를 낮추거나 내림으로써, 위치(240-1, 240-2 및 240-3)를 포함하는 사용자 시점에서의 사운드의 인지된 공간적 오프셋(250)을 감소시킬 수 있다.
다양한 실시예들에서, 평균 사용자에 기초한 HRTF들을 이용하여 입력 신호를 필터링하는 것은 특정 사용자들에 대한 출력 사운드를 왜곡시킬 수 있다. 예를 들어, 7 kHz 영역의 사운드는 뇌가 오디오 이미지를 수직으로 배치하는 방식에 중요한 기여를 한다. 이상적인 HRTF와 특정 사용자의 HRTF 사이의 이 주파수 범위에서의 에러는 시간에 따라 변할 수 있으며, 예를 들어, 인지된 오디오 이미지가 불안정한 경우, 산만하거나 혼란스러운 경험을 초래할 수 있다. 또한 필터링된 입력 신호의 주파수 응답이 평탄하지 않을 수 있다. 따라서, 일부 주파수는 다른 주파수에 비해 불균형하게 증폭될 수 있다. 예를 들어, 낮은 주파수는 높은 주파수에 대해 불균형하게 증폭될 수 있다.
도 3은 다양한 실시예에 따라, 도 2에 도시된 오프셋을 감소시키고 사운드의 음색을 개선하기 위해 천장 근처에 위치된 보조 라우드스피커를 갖는 시청각 시스템을 도시한다. 도시된 바와 같이, 시청각 시스템(300)은 주 라우드스피커(320), 보조 라우드스피커(350) 및 스크린(310)상의 시각적 음원(330)을 포함한다. 사용자 시점(340)은 시청각 시스템(300)과 관련된 제 3 열 어딘가에 위치한다.
전술한 바와 같이, HRTF 필터링된 사운드가 주 라우드스피커(320)에 의해 방출될 때, 주 라우드스피커(320)와 시각적 음원(330) 사이의 인식된 공간 오프셋이 감소한다. 전술한 바와 같이, 평균 인물에 기초한 HRTF와 특정 인물과 관련된 HRTF 사이의 차이는 오디오 이미지에서 에러를 유발할 수 있고, HRTF는 다른 톤 왜곡을 도입할 수 있다. 하나 이상의 보조 라우드스피커(350)가 시청각 시스템(300)에 포함되어 이러한 문제를 보완한다. 일 실시예에서, 보조 라우드스피커(350)는 사운드를 출력하기 위해 시청각 시스템(300)의 천장 근처에 배치된다. 또한, 보조 라우드스피커(350)는 지향성 빔포밍과 같이, 시각적 음원(330)을 향해 진행하는 사운드를 출력할 수 있다. 시각적 음원(330)의 위치에서 스크린(310)으로부터 반사되는 음파는 시각적 음원(330)과 함께 배치된 것으로서 사용자 시점(340)의 사용자에 의해 인지될 수 있다. 일부 실시예에서, 보조 라우드스피커(350)는 시청 환경 내 특정 위치에 최대 사운드 강도를 반영하기 위한 위치에서 시청각 시스템(300)의 천장 근처에 위치 및 배향된다. 예를 들어, 보조 라우드스피커(350)는 스크린(310)으로부터 반사되는 사운드를 출력하여 사용자 시점(340)에서 시청 환경의 세 번째 열의 중심에서 최대 사운드 세기를 생성할 수 있다.
HRTF 필터링 프로세스가 톤 왜곡을 도입하기 때문에, 일부 실시예들에서, 주 라우드스피커(320)는 생략될 수 있고, 보조 라우드스피커(350)는 하나 이상의 사용자 시점을 향하여 사운드를 반사시키기 위해 스크린(310)을 향해 전 범위 오디오(full range audio)를 출력할 수 있다. 이러한 기술은 보조 라우드스피커가 청중에게 직접 소리를 방출하지 않고 반사면에 모든 사운드 에너지를 출력할 것을 요구할 수 있다.
다양한 실시예에서, DSP 애플리케이션(132)은 주 라우드스피커(320)와 연계하여 사운드를 출력하도록 보조 라우드스피커(350)를 구성한다. 특히, DSP 애플리케이션(132)은 주 라우드스피커(320)에 의한 사운드 출력을 증가시키도록 보조 라우드스피커(350)를 구성한다. 예를 들어, 보조 라우드스피커(350)는 (예를 들어, HRTF 필터링으로 인해) 7 kHz 주파수 범위에서 주 라우드스피커(320)에 의해 출력되는 사운드가 억제되면, 7 kHz를 중심으로하는 대역에서 사운드를 출력할 수 있다. 또한, 보조 라우드스피커(350)에 의해 생성된 음파의 진폭은 스크린(310)의 반사율, 보조 라우드스피커와 스크린 사이의 거리 및 스크린과 청중 사이의 거리에 기초하여 조정될 수 있다. 예를 들어, 반사율이 임계치보다 낮으면 음파의 진폭이 증가하고, 반사율 계수가 임계치보다 높으면 음파의 진폭이 감소될 수 있다.
다양한 실시예에서, 보조 라우드스피커(350)에 의해 출력된 음파는 주 라우드스피커(320)에 의해 출력되고 있는 HRTF 필터링된 음파에 의해 생성된 오디오 이미지의 안정성을 향상시킨다. 예를 들어, 보조 라우드스피커(320)는, 스크린(320)으로부터 반사된 음파가 시각적 음원(330)으로부터 발원하는 것으로 사용자에 의해 인지되도록, 배치 및 배향될 수 있다. 이러한 방식으로, 보조 라우드스피커(350)에 의해 생성된 음파는 주 라우드스피커(320)에 의해 출력된 HRTF 필터링된 음파에 의해 생성된 오디오 이미지를 개선하고 안정화시킨다. 부가적으로 또는 대안으로, 하나 이상의 사용자를 향해 스크린(310)으로부터 반사되는, 보조 라우드스피커(350)에 의해 생성된 음파는 하나 이상의 필터링 기술(예: HRTF 필터링)의 부산물인 톤 왜곡을 보상할 수 있다.
도 4a는 다양한 실시예에 따라 시청각 시스템의 측면 근처에 위치한 보조 라우드스피커를 갖는 시청각 시스템의 입면도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 시청각 시스템(400)은 주 라우드스피커(420), 보조 라우드스피커(450) 및 스크린(410) 상의 시각적 음원(430)을 포함한다. 사용자 시점(440)은 시청각 시스템(400)과 관련된 제 3 열 어딘가에 위치한다.
보조 라우드스피커(450)는 시청각 시스템(400)의 측면에 위치한다. 보조 라우드스피커(450)는 시각적 음원(430)의 수평면에 음파를 지향시키도록 구성된다. 시각적 음원(430)과 유사한 수평면에서 스크린(410)으로부터 발사되는 음파는 시각적 음원(430)과 수직으로 동 위치에 놓인 것으로 사용자 시점(440)의 사용자에 의해 인지될 수 있고, 따라서, 인지되는 공간적 오프셋을 감소시킬 수 있다.
도 4b는 다양한 실시예에 따른, 도 4a의 시청각 시스템의 평면도를 도시한다. 보조 라우드스피커(450-1)는 시청각 시스템(400)의 사용자의 좌측 귀로 향한 좌측 음파를 생성한다. 보조 라우드스피커(450-2)는 시청각 시스템(400)의 사용자의 우측 귀로 향하는 우측 음파를 생성한다. 위에서 설명한 바와 같이, 최대 인지 시청각 오프셋은 몇몇 시청각 시스템의 제 1 열(예: 사용자 시점 441)에서 발생할 수 있다. 그러므로, 보조 라우드스피커(450-1 및 450-2)의 위치, 지향성 및 배향은 반사된 좌측 음파 및 반사된 우측 음파의 최대치가 사용자 시점(441)에서의 제 1 열에서 또는 그 이전에 교차하도록 변경될 수 있고, 이는 최대 개수의 사용자 시점에 대한 HRTF 필터링 프로세스의 효과를 완화시킬 수 있다. 소정의 시청각 시스템에서, 사용자 시점(441)의 제 1 열과 나란히 보조 라우드스피커(450-1 및 450-2)를 배치함으로써 보조 라우드스피커로부터 출력되는 사운드 에너지가 사용자 시점(441)의 제 1 열 앞에서 결합될 수 있다. 다른 실시예에서, 보조 라우드스피커(450-1 및 450-2)는 시청각 시스템(400)의 측면 상에 배치될 수 있고, 반사된 좌측 음파 및 반사된 우측 음파의 최대가 임의의 다른 열(예를 들어, 제 3 또는 제 4 열)에서 교차하도록 배향될 수 있다.
일반적으로, 보조 라우드스피커(들)는 스크린 상의 정확한 위치에 오디오 이미지를 생성하면서 사용자 시점에 걸쳐 균일한 사운드 커버리지를 분배하도록 설계 및 배치된다. 시청각 시스템(400)의 측면에 위치한 보조 라우드스피커(450-1 및 450-2)는 바람직하게는 스크린(410)의 높이의 중간 점과 동일한 수직 레벨에 있을 수 있다. 보조 라우드스피커(450-1)로부터 출력된 음향 에너지의 중심 축은, 그 후 스크린(410)의 좌측 세번째와 중앙 세번째 사이의 중간점(411)을 수평으로 조준할 수 있다. 유사하게, 보조 라우드스피커(450-2)로부터 출력된 음향 에너지의 중심 축은 스크린(410)의 중앙 세번째와 우측 세번째 사이의 중간 점(412)을 수평으로 조준할 수 있다.
도 5는 다양한 실시예에 따른 시청각 시스템의 측면 및 천장 근처에 위치된 보조 라우드스피커를 갖는 시청각 시스템의 평면도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 시청각 시스템(500)은 스크린(510), 주 라우드스피커(520), 시청각 시스템(500)의 측면에 위치한 보조 라우드스피커(550-1 및 550-2), 및 시청각 시스템(500)의 천장 근처에 위치한 보조 라우드스피커(550-3)를 포함한다.
좌측 보조 라우드스피커(550-1), 우측 보조 라우드스피커(550-2) 및 중앙 보조 라우드스피커(550-3)로부터의 사운드 출력은 결합되어 HRTF 필터링의 효과를 완화하거나 임의의 시청각 오프셋을 더 감소 시켜서, 보조 및 주 라우드스피커로부터 조합된 사운드를 수신하는 시청각 시스템(500)의 사용자 시점의 수를 증가시키거나, 또는, 보조 라우드스피커로부터 출력되는 사운드 에너지의 보다 더 균일한 커버리지를 제공할 수 있다.
상기 각 실시예에서, 주 또는 보조 라우드스피커는 하나 이상의 라우드스피커 유형을 포함할 수 있다. 또한, 주 또는 보조 라우드스피커의 각 표시된 위치는 하나 이상의 라우드스피커를 포함할 수 있다. 예를 들어, 보조 라우드스피커(450-1)는 3 개의 혼 타입 라우드스피커를 포함할 수 있다. 일반적으로, 라우드스피커 도파관의 형상은 출력 사운드의 출력 각 및 지향성을 조정할 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, 라우드스피커의 중심 축은 음향 에너지 출력의 피크 방향과 정렬되는 축을 지칭한다. 예를 들어, 혼 타입 라우드스피커의 중심 축은 라우드스피커 혼으로부터 수직으로 멀어지도록 연장되는 축 상에 놓일 수 있다. 선호 실시예에서, 보조 라우드스피커의 지향성은 바람직하게는 시청각 시스템 내 다양한 사용자 시점을 향해 직접 전달되는 사운드 에너지의 양을 최소화하는 커버리지 영역을 초래한다(예를 들어, 낮은 대역폭). 예를 들어, 사용자 시점에서 보조 라우드스피커로부터 직접 수신된 사운드 에너지 레벨은 스크린으로부터 반사된 음파로부터 수신된 에너지에 비해 -6dB, -10dB, -15dB 또는 -20dB 일 수 있어서, 해로운 오디오 부작용(예: 에코)을 줄이거나 제거할 수 있다. 또한, 보조 라우드스피커(450)는 사용자 시점으로 이동하기 전에 스크린으로 이동하여 스크린에서 반사되는 음파를 생성하기 위해 주 라우드스피커보다 더 높은 투사 거리(throw distance)를 가질 수 있다.
도 6은 다양한 실시예에 따라 도 3-5의 시청각 시스템에 포함된 하나 이상의 보조 라우드스피커에 출력을 생성하도록 구현될 수 있는 신호 처리 회로의 블록도를 도시한다. 신호 처리 회로(600)는 프로세싱 유닛(110)에 존재할 수 있고 시청각 시스템에 대한 출력을 생성하는데 사용될 수 있다. 도시된 바와 같이, 신호 처리 회로(600)는 오디오 입력(601), 등화기(610), HRTF 필터(620), 저역 통과 필터(630), 반사기 믹서(640), 고역 통과 필터(650) 및 지연 블록(660)을 포함할 수 있다. 바람직한 경우, 프로세싱 유닛(110)은 각각의 구성요소가 동작하는 방식을 조정하는데 사용될 수 있는 값을 저장하는 하나 이상의 프로그램 가능 메모리 위치를 포함하며, 이는 개별 시청각 시스템 시청 환경에 대한 오디오 출력을 튜닝하는데 유용하다.
오디오 입력(601)은 시청각 소스(예를 들어, 드라이브 또는 디스크에 저장된 비디오 파일)로부터 발생하는 하나 이상의 아날로그 또는 디지털 신호를 포함할 수 있다. 오디오 입력(601)은 센터 채널(601a), 좌측 채널(601b) 및 우측 채널(601c)과 같은 하나 이상의 채널을 포함할 수 있다. 측면, 후면 또는 저주파수 채널과 같은 서라운드 라우드스피커의 추가 채널은 도시되지 않는다. 오디오 입력(601)은 (예를 들어, 채널을 분리하기 위해, 등) 소스와 등화기(610) 사이의 다른 오디오 처리를 거칠 수 있다.
등화기(610)는 오디오 입력(601)을 수신하여, 오디오 입력(601)에 포함된 주파수 성분들의 레벨을 조정할 수 있다. 도시된 바와 같이, 등화기(610)는 오디오 신호들(Ceq, Leq 및 Req)을 HRTF 필터(620)에 출력하고, 오디오 신호들(Ceq', Leq' 및 Req')을 반사기 믹서(640)에 출력한다. 일 실시예에서, 등화기는 직렬 유한 임펄스 응답(FIR) 필터 및 무한-임펄스 응답(IIR) 필터를 포함할 수 있다. FIR 필터의 출력은 IIR 필터의 입력에 연결된다. 일 실시예에서, 등화기(610)로부터 반사기 믹서(640)로의 출력은 FIR 필터로부터의 것이고, 등화기(610)로부터 HRTF 필터로의 출력은 IIR 필터로부터의 것일 수 있다. 대안으로, 등화기(610)로부터 HRTF 필터(620) 및 반사기 믹서(640) 로의 출력은 동일할 수 있다.
HRTF 필터(620)는 등화기(610)로부터 등화된 오디오 신호를 수신하고 HRTF 필터를 적용한다. 전술한 바와 같이, HRTF는 사용자의 좌측 귀 및 우측 귀에서 최종적으로 수신되는 음파의 강도 및 타이밍을 조정하여 음원의 인지 위치를 수정할 수 있다. 예를 들어, 주 라우드스피커가 도 3에 도시된 바와 같이 스크린 위에 위치하는 경우, HRTF 필터(620)는 인지된 음원의 위치를 내릴 수 있다. HRTF 필터(620)는 저역 통과 필터(630)로 필터링된 CHRTF, LHRTF 및 RHRTF를 출력하고, 결과적인 저주파수 출력은 지연 블록(660)에 입력된다. 저역 통과 필터(630)의 기능은 도 8과 연계하여 아래에서 더 상세하게 설명된다.
도 6에 도시된 실시예에서, 반사기 믹서(640)는 등화기(610)로부터 등화된 오디오 신호들(Ceq', Leq', 및 Req')을 수신한다. 반사기 믹서(640)는 보조 라우드스피커들에 대한 출력 CRE, RRE 및 LRE를 합성한다. 각각의 보조 채널 출력 CRE, RRE 및 LRE에 대한 혼합은 각 채널 Ceq', Leq' 및 Req'의 상대 레벨에 기초할 수 있다. CRE, RRE 및 LRE는 고역 통과 필터(650)에 의해 필터링되고 결과적인 고주파수 출력은 지연 블록(660)에 입력될 수 있다. 일부 실시예에서, CRE, RRE 또는 LRE 중 하나 이상이 지연되지 않는데(가령, 지연 블록(660)을 통과하지 않거나 제로 지연이 적용됨), 이는, CRE, RRE 또는 LRE가 시청각 시스템 내의 다른 신호에 대한 기준으로 작용할 수 있기 때문이다. 고역 통과 필터(650)의 기능은 도 8과 관련하여 이하에서 더 상세하게 설명된다.
지연 블록(660)은 CHRTF _LF, LHRTF _HF, RHRTF _HF, CRE _HF, LRE _HF, RRE _HF 및 임의의 저주파수 또는 서라운드 라우드스피커(도시되지 않음)의 상대적인 타이밍을 조정한다. 상술한 바와 같이, 지연 블록(660)은 CRE _HF, LRE _HF, RRE _HF를 수신하거나 지연시킬 수 없다. 도 5를 참조하면, CHRTF _LF, LHRTF _HF, RHRTF _HF는 주 라우드스피커들(520-3, 520-1 및 520-2)에 대한 각자의 오디오 출력일 수 있고, CRE _HF, LRE _HF 및 RRE _HF는 보조 라우드스피커들(550- 3, 550-1 및 550-2)에 대한 각자의 출력일 수 있다. 특히 스크린 및 주 라우드스피커에 대한 보조 라우드스피커의 위치 및 지향성을 포함한 특정 시청각 시스템의 구조에 따라, 오디오 출력 신호 CHRTF _LF, LHRTF _HF 및 RHRTF _HF, 및 기타 서라운드 또는 저주파 라우드스피커(도시 생략)와 같은 비-보조 라우드스피커로의 다른 출력 신호는 관련 음파(가령, 영화 내 동일 소스로부터의 사운드)를 출력하는 비-보조 라우드스피커에 도달하기 위해 보조 라우드스피커에 의해 출력된 음파의 대략 비행 시간(time of flight)만큼 지연되어야 한다. 도 4b를 일례로 참조하면, 보조 라우드스피커(450-1 및 450-2)가 주 라우드스피커(420-3)로부터 30 피트 떨어져 있다면, CHRTF _LF는 대략 343미터/초의 음속에 기초하여 LRE _HF 및 RRE _HF에 비해 적어도 약 26.6 밀리 초 이상 지연될 수 있다. 대안으로, 보조 라우드스피커와 스크린 사이의 거리가 지연을 추정하는 데 사용될 수 있다. 보조 채널에서 추가 신호 처리를 나타내거나 시청각 시스템을 추가 조정하기 위해 비행 시간에 따라 지연에 추가 바이어스를 추가할 수 있다. 보조 라우드스피커 지연과 관련된 지연은 "하우스(house)" 지연이며, 임의의 비-보조 라우드스피커 채널뿐만 아니라 스크린(410) 상에 디스플레이된 임의의 비디오에 적용된다. 지연 블록(660)은 상이한 시청각 시스템 환경에 적응하도록 상이한 채널에 변화하는 지연을 적용할 수 있도록 프로그램가능한 것이 바람직하다. 지연 블록(660)은 시간 또는 거리에 관련된 값 또는 미리 결정된 지연 또는 거리 증분치에 비례하는 값과 관련된 값으로 프로그램될 수 있다. 예를 들어, 지연 블록(660)이 CHRTF _LF에 적용된 지연에 대한 16진수 값을 수락하면, 증분치가 거리 단위일때 0xFF의 값은 510 피트에 대응할 수 있고(즉, 증분치 당 2피트), 증분치가 시간 단위일 경우 0x0F의 값은 3.0밀리초에 대응할 수 있다(즉, 증분치 당 0.2밀리초).
도 7은 다양한 실시예들에 따라, 센터 채널에서만 기초하여 도 3-5의 시청각 시스템들에 포함된 하나 이상의 보조 라우드스피커들에 출력(들)을 생성하도록 구현될 수 있는 신호 처리 회로의 다른 블록도를 도시한다. 신호 처리 회로(700)는 프로세싱 유닛(110)에 존재할 수 있고 시청각 시스템용 출력을 생성하는데 사용될 수 있다. 일반적으로, 신호 처리 회로(700)는 도 6과 관련하여 상술한 신호 처리 회로(600)와 유사한 방식으로 동작하지만, 몇몇의 단순화된 양상을 갖는다. 특히, 센터 채널 오디오 입력(701a)은 반사기 믹서(740)에 의해 반사기 채널(LRE 및 RRE)의 합성에 사용되는 유일한 채널이다. 반사기 믹서(740)는 등화기(610)로부터 등화된 중심 채널(Ceq')을 수신하고 반사기 좌측 및 우측 반사기 채널 및(LRE, RRE)을 생성한다. 중앙 반사기 채널은 합성되지 않는다. 일 실시예에서, 반사기 믹서는 LRE 및 RRE를 생성하기 위해 Ceq'의 레벨을 -3dB만큼 조정할 수 있으므로, 출력시 LRE 및 RRE가 음향적으로 결합하여 Ceq'의 최초 전력 레벨에 근사하게 된다. 또한, 센터 채널만이 반사기 채널의 합성에 사용되기 때문에, HRTF 필터(720)로부터 출력된 센터 채널만이 지연 블록(760) 전에 저역 통과 필터(730)에 의해 필터링된다. 센터 채널에 대해 기술된 바와 같이 신호 처리의 일부를 분리함으로써 튜닝가능한 파라미터의 전체 수가 감소되어 지각 가능한 오디오 품질에 거의 또는 전혀 영향을 미치지 않으면서 설치 프로세스를 단순화시킬 수 있다.
도 8은 다양한 실시예에 따라 도 3-5의 시청각 시스템 내 하나 이상의 주 라우드스피커 및 하나 이상의 보조 라우드스피커에 대한 출력을 생성하기 위해 도 1의 컴퓨팅 시스템에 의해 사용될 수 있는 예시적인 필터 세트의 주파수 응답을 도시한다. 전술한 바와 같이, HRTF 필터링은 톤 왜곡 및/또는 소리 억제를 야기할 수 있다. 주파수 응답(810)은 HRTF 필터의 예시적인 부산물을 나타낸다. 이 예에서 HRTF 필터는 약 3kHz와 10.3kHz 사이의 주파수를 억제하며, 약 6.5kHz에서 약 -3dB의 피크를 갖는다. 이러한 "노치"(notch)는 각 HRTF 필터링된 채널에 영향을 줄 수 있다.
전술한 바와 같이, 하나 이상의 보조 라우드스피커로부터의 사운드는 HRTF 필터의 부정적 효과를 상쇄하기 위해 주 라우드스피커로부터의 사운드를 보강할 수 있다. 필터링 부작용을 최소화하고 음질을 향상시키려면 주 라우드스피커에서 출력되는 주파수와 보조 라우드스피커에서 출력되는 주파수 간의 매끄러운 전환이 바람직할 수 있다. 주파수 응답(820)을 갖는 저역 통과 필터는 약 -8dB/옥타브의 롤-오프(roll-off)로 약 6.5kHz의 무릎(knee)을 가지도록 선택된다. 상보형 고역 통과 필터의 주파수 응답(830)은 다음과 같이 수학적으로 유도될 수 있고: HP = √(1-LPr 2), LPr은 캐스케이딩된 HRTF 및 저역 통과 필터의 결과다. 선호 실시예에서, 고역 통과 필터 및 저역 통과 필터는 동일한 위상 응답 및 대기시간을 가진 선형 FIR 필터다. 이상적인 경우에, 주 라우드스피커 및 보조 라우드스피커로부터 필터링된 사운드 출력의 합산은 사용자 시점들에 걸쳐 이음새없는 전력 응답 곡선을 이상적으로 생성한다.
사용된 필터의 순서 및/또는 유형의 변경을 포함한, 다른 필터 구성이 사용될 수 있음을 주목한다. 예를 들어, 도 8에 도시된 주 라우드스피커와 보조 라우드스피커 사이의 주파수 출력의 점진적인 변화보다는, 뚜렷한 컷오프를 갖는 저역 통과 필터가 주 라우드스피커(들)에 대한 출력을 필터링하는데 사용될 수 있고, 날카로운 컷오프(cutoff)를 갖는 고역 통과 필터가 보조 라우드스피커(들)로의 출력을 필터링하는데 사용될 수 있다. 대안으로, 대역 정지 필터가 HRTF 필터에 의해 영향받는 주파수를 주 라우드스피커(들)에 의해 출력되지 못하도록 필터링할 수 있는 반면, 대역 통과 필터는 보조 라우드스피커(들)로부터의 출력을 생성하는데 사용될 수 있다.
도 9는 다양한 실시예에 따라, 하나 이상의 주 라우드스피커 및 하나 이상의 보조 라우드스피커에 대한 출력을 시청각 시스템에서 생성하는 방법 단계의 흐름도이다. 방법 단계가 도 3-8과 관련하여 설명되었지만, 당업자는 임의의 순서로 방법 단계를 수행하도록 구성된 임의의 시스템이 다양한 실시예의 범위 내에 있다는 것을 이해할 것이다.
도시된 바와 같이, 방법(900)은 단계(910)에서 시작하며, 여기서 DSP 애플리케이션(132)은 미디어 소스로부터 오디오 신호를 수신한다. 오디오 신호는 비디오를 수반하는 오디오 트랙을 나타내는 시계열 데이터 세트의 값을 포함할 수 있다. 오디오 신호는 하나 이상의 오디오 채널을 나타내는 여러 시계열 데이터 세트를 가질 수 있다. 단계(920)에서, DSP 애플리케이션(132)은 메모리(130) 또는 데이터베이스(134)에 저장된 소정의 프리셋들 또는 파라미터들에 기초하여 수신된 오디오 신호의 주파수 성분들을 등화시킬 수 있다. 다음으로, 단계(930)에서, DSP 애플리케이션(132)은 등화된 오디오 신호에 HRTF 필터를 적용하고, 그 후, 단계(950)에서 HRTF 필터링된 신호에 저역 통과 필터를 적용할 수 있다. 각 필터를 적용함에 있어서, DSP 애플리케이션은 HRTF 필터 및 저역 통과 필터와 관련된 다양한 필터 파라미터에 대해 메모리(130) 또는 데이터베이스(134)에 액세스할 수 있다.
병렬로, 단계(940)에서, DSP 애플리케이션(132)은 등화된 오디오 신호 성분을 혼합하여 반사기 신호를 생성할 수 있고, 그 후, 단계(960)에서 반사기 신호에 고역 통과 필터를 적용할 수 있다. 다시, DSP 애플리케이션(132)은 고역 통과 필터의 파라미터 또는 등화된 오디오 신호의 혼합을 조정하는데 사용되는 다양한 파라미터들을 위해 메모리(130) 또는 데이터베이스(134)에 액세스할 수 있다. 마지막으로, 단계(970)에서, DSP 애플리케이션(132)은 메모리(130) 또는 데이터베이스(134)에 저장된 파라미터들에 기초하여 다양한 필터링된 신호들 중 하나 이상을 지연시킬 수 있다. 전술한 바와 같이, 일부 실시예들에서, 보조 라우드스피커의 신호가 지연되지 않을 수 있다. 상기 단계들에 관련된 추가적인 세부 사항들은 도 6-8과 관련된 논의에서 발견될 수 있다. 단계(970)에서 출력된 신호는 궁극적으로 사운드 출력을 위해 하나 이상의 라우드스피커로 전달되기 전에 추가 처리를 거칠 수 있다. 마지막으로, 단계(980 및 990)에서, 단계(970)에서 출력된 처리된 신호에 기초하여 주 라우드스피커 및 보조 라우드스피커로부터 각자 사운드가 출력된다. 보조 라우드스피커로부터의 사운드 출력은 스크린으로부터 반사되고, 주 라우드스피커의 사운드 출력과 결합하여 모든 톤 왜곡을 줄이거나 없애고 오디오 이미지를 시각적 음원의 위치에 정렬시킨다.
요약하면, 하나 이상의 보조 라우드스피커가 시청각 시스템에서 스크린의 전방에 위치하여, 일반적으로 스크린을 향해 조준된다. 이러한 보조 라우드스피커는 시청각 시스템의 벽 또는 천정 위치에 위치할 수 있다. 바람직하게는, 보조 라우드스피커(들)로부터 출력된 대부분의 사운드 에너지는 사용자 시점을 직접 향하지 않고, 스크린으로부터 반사되어 사용자 시점을 향한다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 주 라우드스피커는 스크린의 위, 아래, 또는 측면 상에 위치되고 일반적으로 사용자 시점을 향하여 조준된다. 주 라우드스피커에서 출력되는 사운드 에너지는 사용자 시점으로 직접 이동하여, 보조 라우드스피커에서 출력되고 스크린에서 반사된 사운드 에너지와 시청 위치에서 음향적으로 결합된다. 주 및/또는 보조 라우드스피커(들)에 의한 출력을 위해 별개의 오디오 신호를 생성하기 위해, 다양한 신호 처리 기술이 구현될 수 있다. 보조 라우드스피커(들)에 대한 오디오 신호는 고역 통과 필터를 통과할 수 있고, 주 라우드스피커(들)에 대한 오디오 신호는 저역 통과 필터 및/또는 디-엘리베이션 필터(de-elevation)를 통과할 수 있다.
본 명세서에 설명된 기술들의 적어도 하나의 이점은, 음파에 대해 불투과성인 및/또는 솔리드한 스크린을 갖는 시청각 시스템들에서의 오디오 이미지와 시각적 음원의 위치 사이의 임의의 오프셋을 감소 또는 제거하여 사용자의 산만함 및/또는 혼란스러움을 감소시킨다는 것이다. 또한, 개시된 기술은 오디오-이미지를 조정하기 위해 머리 전달 함수 필터와 같은 신호 처리 기술이 구현될 수 있는 시청각 시스템을 포함하는 음향적-불투과성의 스크린을 갖는 시청각 시스템에서 고품질의 오디오 재생을 가능하게한다.
1. 일부 실시예에서, 방법은 디스플레이 스크린의 일부분과 교차하도록 제 1 라우드스피커의 중심축을 배향시키는 단계; 및 상기 제 1 라우드스피커로부터의 제 1 사운드를 상기 디스플레이 스크린을 향해 출력하는 단계를 포함하며, 상기 제 1 사운드는 상기 디스플레이 스크린으로부터 반사되어 디스플레이 스크린 시청 위치를 향한다.
2. 제 1 항의 방법은, 제 2 라우드스피커로부터 제 2 사운드를 출력하는 단계를 더 포함하며, 반사된 상기 제 1 사운드 및 상기 제 2 사운드가 디스플레이 스크린 시청 위치에서 결합된다.
3. 제 1 항 또는 제 2 항의 방법은, 수신되는 오디오 신호에 기초하여 제 1 신호를 생성하는 단계; 및 필터링된 제 1 신호를 생성하도록 상기 제 1 신호의 적어도 하나의 스펙트럼 성분의 진폭을 조정하도록 상기 제 1 신호를 필터링하는 단계를 더 포함하며, 상기 라우드스피커는 필터링된 제 1 신호에 기초하여 제 1 사운드를 출력한다.
4. 제 1-3 항 중 어느 한 항의 방법에서, 상기 제 1 신호는 상기 수신되는 오디오 신호의 센터 채널에 기초한다.
5. 제 1-4 항 중 어느 한 항의 방법에서, 상기 필터링 단계는 고역 통과 필터를 사용하여 상기 제 1 신호를 필터링하는 단계를 포함한다.
6. 제 1-5 항 중 어느 한 항의 방법은 제 2 신호를 생성하기 위해 상기 오디오 신호의 적어도 하나의 스펙트럼 성분의 진폭을 조정하는 제 1 필터를 통해, 수신되는 오디오 신호를 필터링하는 단계; 및 필터링된 제 2 신호를 생성하기 위해 상기 제 2 신호를 저역 통과 필터를 통해 필터링하는 단계를 더 포함하며, 상기 제 2 사운드는 상기 필터링된 제 2 신호에 기초한다.
7. 제 1-6 항 중 어느 한 항의 방법에서, 상기 제 1 필터는 머리 전달 함수 필터(head-related transfer function filter)다.
8. 일부 실시예에서, 시스템은 제 1 사운드를 출력하도록 구성된 제 1 라우드스피커 - 상기 제 1 라우드스피커의 중심축은 디스플레이 스크린의 일부분과 교차하고, 상기 디스플레이 스크린으로부터 반사된 상기 제 1 사운드는 디스플레이 스크린 시청 위치를 향함 - 및, 제 2 사운드를 출력하도록 구성된 제 2 라우드스피커 - 상기 제 2 라우드스피커의 중심축은 상기 디스플레이 스크린으로부터 멀어지도록 조준되고, 반사된 상기 제 1 사운드 및 상기 제 2 사운드는 상기 디스플레이 스크린 시청 위치에서 결합됨 - 를 포함한다.
9. 제 8 항의 시스템은, 수신되는 오디오 신호로부터 제 1 신호를 생성하도록 구성된 오디오 모듈; 및 필터링된 제 1 신호를 생성하도록 상기 제 1 신호를 필터링하도록 구성된 필터를 더 포함하며, 상기 제 1 사운드는 필터링된 제 1 신호에 기초한다.
10. 제 8 항 또는 제 9 항의 시스템에서, 상기 제 1 신호는 상기 수신되는 오디오 신호의 센터 채널에 기초한다.
11. 제 8-10 항 중 어느 한 항의 시스템에서, 상기 필터는 고역 통과 필터다.
12. 제 8-11 항 중 어느 한 항의 시스템은 제 2 신호를 생성하기 위해 수신되는 오디오 신호의 적어도 하나의 스펙트럼 성분의 진폭을 조정하도록 구성된 제 1 필터; 및 상기 제 2 신호에 기초하여 필터링된 제 2 신호를 생성하도록 구성된 제 2 필터를 더 포함하며, 상기 제 2 사운드는 상기 필터링된 제 2 신호에 기초한다.
13. 제 8-12 항 중 어느 한 항의 시스템에서, 상기 제 1 필터는 머리 전달 함수 필터다.
14. 제 8-13 항 중 어느 한 항의 시스템에서, 상기 제 2 필터는 저역 통과 필터다.
15. 일부 실시예에서, 방법은 (i) 제 1 라우드스피커와 제 2 라우드스피커 사이의 거리, 및 (ii) 상기 제 1 라우드스피커와 디스플레이 스크린 사이의 거리 중 적어도 하나에 관련된 값을 저장하는 단계; 및 제 1 신호를 적어도 상기 값에 비례하는 시간의 양만큼 지연시키는 단계를 포함한다.
16. 제 15 항의 방법에서, 상기 제 1 신호는 비디오 신호다.
17. 제 15 항 또는 제 16 항의 방법에서, 상기 제 2 라우드스피커는 상기 제 1 신호에 기초하여 사운드를 출력한다.
18. 제 15-17 항 중 어느 한 항의 방법은, 조정된 신호를 생성하기 위해 수신되는 오디오 신호에 머리 전달 함수 필터를 적용하는 단계를 더 포함하며, 상기 머리 전달 함수 필터는 상기 수신되는 오디오 신호의 적어도 하나의 스펙트럼 성분의 진폭을 조정하고, 상기 조정된 신호에 기초하여 라우드스피커가 사운드를 출력한다.
19. 제 15-18 항 중 어느 한 항의 방법에서, 상기 제 1 신호는 상기 조정된 신호에 기초한다.
20. 제 15-19 항 중 어느 한 항의 방법은, 상기 라우드스피커가 상기 조정된 신호에 기초하여 상기 사운드를 출력하기 전에, 상기 조정된 신호에 저역 통과 필터를 적용하는 단계를 더 포함한다.
다양한 실시예들의 설명은 설명의 목적으로 제공되었지만, 개시된 실시예들에 완전하거나 제한하려는 것은 아니다. 기술된 실시예의 범위 및 사상을 벗어나지 않고 당업자에게 많은 변형 및 변화가 명백할 것이다.
본 실시예의 양태들은 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품으로서 구체화될 수 있다. 따라서, 본 개시의 양상들은 전적으로 하드웨어 실시예, 전적으로 소프트웨어 실시예(펌웨어, 상주 소프트웨어, 마이크로 코드 등을 포함) 또는 일반적으로 모두 "모듈" 또는 "시스템"으로 지칭될 수 있는 소프트웨어 및 하드웨어 양태들을 결합하는 실시예의 형태를 취할 수 있다. 또한, 본 명세서의 양태들은 컴퓨터 판독 가능 프로그램 코드가 구현된 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 매체(들)로 구현된 컴퓨터 프로그램 제품의 형태를 취할 수 있다.
하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 매체(들)의 임의의 조합이 이용될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터 판독 가능 신호 매체 또는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체 일 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체는 예를 들어, 전자, 자기, 광학, 전자기, 적외선 또는 반도체 시스템, 장치 또는 디바이스, 또는 전술한 것의 임의의 적합한 조합 일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체의 보다 구체적인 예들(비-한정적인 리스트)은 하나 이상의 와이어들을 갖는 전기 연결부, 휴대용 컴퓨터 디스켓, 하드 디스크, 랜덤 액세스 메모리(RAM), 판독 전용 메모리(ROM), 소거 가능 프로그램 가능 판독 전용 메모리(EPROM 또는 플래시 메모리), 광섬유, 휴대용 콤팩트 디스크 판독 전용 메모리(CD-ROM), 광학 저장 장치, 자기 저장 장치 또는 임의의 전술한 것들의 적절한 조합을 포함할 수 있다. 이 문서의 범주에서, 컴퓨터 판독가능 저장 매체는 명령어 실행 시스템, 장치 또는 디바이스에 의해 또는 이와 연계하여 사용하기 위한 프로그램을 포함하거나 저장할 수 있는 임의의 유형의 매체일 수 있다.
본 개시의 양태들은 본 개시의 실시예에 따른 방법, 장치(시스템) 및 컴퓨터 프로그램 제품의 흐름도 및/또는 블록도를 참조하여 상기에 설명되었다. 흐름도 및/또는 블록도의 각 블록, 및 흐름도 및/또는 블록도 내의 블록들의 조합은 컴퓨터 프로그램 명령어에 의해 구현될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 이들 컴퓨터 프로그램 명령어들은 범용 컴퓨터, 전용 컴퓨터 또는 기계 생산을 위한 다른 프로그램 가능 데이터 처리 장치의 프로세서에 제공되어, 컴퓨터 또는 다른 프로그램 가능한 데이터 처리 장치의 프로세서를 통해 실행되는 명령어들이, 흐름도에 명시된 기능/작용 및/또는 블록도의 블록(들)의 구현을 가능하게 한다. 그러한 프로세서는 제한없이, 범용 프로세서, 전용 프로세서, 애플리케이션-특정 프로세서, 또는 필드 프로그래머블 프로세서일 수 있다.
도면의 흐름도 및 블록도는 본 개시의 다양한 실시예에 따른 시스템, 방법 및 컴퓨터 프로그램 제품의 가능한 구현예의 구조, 기능 및 동작을 도시한다. 이와 관련하여, 흐름도 또는 블록도 내의 각 블록은 명시되는 논리 기능(들)을 구현하기 위한 하나 이상의 실행 가능 명령어를 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드 부분을 나타낼 수 있다. 또한, 일부 대체 구현예에서, 블록에서 언급된 기능들이 도면에서 언급된 순서를 벗어나 발생할 수 있음에 유의해야 한다. 예를 들어, 연속적으로 도시된 2 개의 블록이 실제로는 실질적으로 동시에 실행될 수 있고, 또는, 관련된 기능에 따라 때때로 블록들이 역순으로 실행될 수 있다. 또한, 블록도 및/또는 흐름도의 각 블록, 및 블록도 및/또는 흐름도의 블록들의 조합이, 명시된 기능 또는 작용을 수행하는 전용 하드웨어 기반 시스템에 의해 구현될 수 있고, 또는, 전용 하드웨어 및 컴퓨터 명령어의 조합에 의해 구현될 수 있다.
전술한 내용이 본 개시의 실시예에 관한 것이지만, 본 발명의 다른 실시예 및 추가 실시예가 본 발명의 기본 범위를 벗어나지 않고 고안될 수 있으며, 그 범위는 다음의 청구 범위에 의해 결정된다.

Claims (20)

  1. 디스플레이 스크린의 일부분과 교차하도록 제 1 라우드스피커의 중심축을 배향시키는 단계;
    상기 제 1 라우드스피커로부터의 제 1 사운드를 상기 디스플레이 스크린을 향해 출력하는 단계로서, 상기 제 1 사운드는 상기 디스플레이 스크린으로부터 반사되어 디스플레이 스크린 시청 위치를 향하는, 단계;
    상기 디스플레이 스크린의 반사율 계수, 상기 제1 라우드스피커와 상기 디스플레이 스크린 사이의 거리, 그리고 상기 디스플레이 스크린과 상기 디스플레이 스크린 시청 위치 사이의 거리에 기초하여 상기 제1 사운드의 진폭을 조정하는 단계; 및
    제 2 라우드스피커로부터 제 2 사운드를 출력하는 단계를 포함하며,
    반사된 상기 제 1 사운드 및 상기 제 2 사운드가 디스플레이 스크린 시청 위치에서 결합되는, 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    수신되는 오디오 신호에 기초하여 제 1 신호를 생성하는 단계; 및
    필터링된 제 1 신호를 생성하도록 상기 제 1 신호의 적어도 하나의 스펙트럼 성분의 진폭을 조정하도록 상기 제 1 신호를 필터링하는 단계로서, 상기 제1 라우드스피커는 필터링된 제 1 신호에 기초하여 제 1 사운드를 출력하는, 단계를 더 포함하는, 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 신호는 상기 수신되는 오디오 신호의 센터 채널에 기초하는, 방법.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 필터링 단계는 고역 통과 필터를 사용하여 상기 제 1 신호를 필터링하는 단계를 포함하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    제 2 신호를 생성하기 위해 수신되는 오디오 신호의 적어도 하나의 스펙트럼 성분의 진폭을 조정하는 제 1 필터를 통해, 수신되는 오디오 신호를 필터링하는 단계; 및
    필터링된 제 2 신호를 생성하기 위해 상기 제 2 신호를 저역 통과 필터를 통해 필터링하는 단계로서, 상기 제 2 사운드는 상기 필터링된 제 2 신호에 기초하는, 단계를 더 포함하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 제 1 필터는 머리 전달 함수 필터(head-related transfer function filter)인, 방법.
  7. 제 1 사운드를 출력하도록 구성된 제 1 라우드스피커로서, 상기 제 1 라우드스피커의 중심축은 디스플레이 스크린의 일부분과 교차하고, 상기 디스플레이 스크린으로부터 반사된 상기 제 1 사운드는 디스플레이 스크린 시청 위치를 향하는, 제 1 라우드스피커; 및
    제 2 사운드를 출력하도록 구성된 제 2 라우드스피커로서, 상기 제 2 라우드스피커의 중심축은 상기 디스플레이 스크린으로부터 멀어지도록 조준되고, 반사된 상기 제 1 사운드 및 상기 제 2 사운드는 상기 디스플레이 스크린 시청 위치에서 결합되는, 제 2 라우드스피커를 포함하며,
    상기 시스템은 상기 디스플레이 스크린의 반사율 계수, 상기 제1 라우드스피커와 상기 디스플레이 스크린 사이의 거리, 그리고 상기 디스플레이 스크린과 상기 디스플레이 스크린 시청 위치 사이의 거리에 기초하여 상기 제1 사운드의 진폭을 조정하도록 구성되는, 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    수신되는 오디오 신호로부터 제 1 신호를 생성하도록 구성된 오디오 모듈;
    필터링된 제 1 신호를 생성하도록 상기 제 1 신호를 필터링하도록 구성된 필터로서, 상기 제 1 사운드는 필터링된 제 1 신호에 기초하는, 필터를 더 포함하는, 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 제 1 신호는 상기 수신되는 오디오 신호의 센터 채널에 기초하는, 시스템.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 필터는 고역 통과 필터인 시스템.
  11. 제 7 항에 있어서,
    제 2 신호를 생성하기 위해 수신되는 오디오 신호의 적어도 하나의 스펙트럼 성분의 진폭을 조정하도록 구성된 제 1 필터; 및
    상기 제 2 신호에 기초하여 필터링된 제 2 신호를 생성하도록 구성된 제 2 필터로서, 상기 제 2 사운드는 상기 필터링된 제 2 신호에 기초하는, 제 2 필터를 더 포함하는 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 제 1 필터는 머리 전달 함수 필터인, 시스템.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 제 2 필터는 저역 통과 필터인 시스템.
  14. 방법에 있어서,
    (i) 제 1 라우드스피커와 제 2 라우드스피커 사이의 거리, 및 (ii) 상기 제 1 라우드스피커와 디스플레이 스크린 사이의 거리 중 적어도 하나에 관련된 값을 저장하는 단계로서, 상기 제1 라우드스피커는 상기 디스플레이 스크린을 향해 제 1 사운드를 출력하며, 상기 제 1 사운드는 상기 디스플레이 스크린으로부터 반사되어 디스플레이 스크린 시청 위치를 향하는, 단계;
    제 1 신호를 적어도 상기 값에 비례하는 시간의 양만큼 지연시키는 단계;
    상기 디스플레이 스크린의 반사율 계수, 상기 제1 라우드스피커와 상기 디스플레이 스크린 사이의 거리, 그리고 상기 디스플레이 스크린과 상기 디스플레이 스크린 시청 위치 사이의 거리에 기초하여 상기 제1 사운드의 진폭을 조정하는 단계; 및
    상기 제 2 라우드스피커로부터 제 2 사운드를 출력하는 단계를 포함하며,
    반사된 상기 제 1 사운드 및 상기 제 2 사운드가 디스플레이 스크린 시청 위치에서 결합되는, 방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 제 1 신호는 비디오 신호인 방법.
  16. 제 14 항에 있어서, 상기 제 2 라우드스피커는 상기 제 1 신호에 기초하여 상기 제2 사운드를 출력하는, 방법.
  17. 제 14 항에 있어서, 조정된 신호를 생성하기 위해 수신되는 오디오 신호에 머리 전달 함수 필터를 적용하는 단계를 더 포함하며, 상기 머리 전달 함수 필터는 상기 수신되는 오디오 신호의 적어도 하나의 스펙트럼 성분의 진폭을 조정하고, 상기 조정된 신호에 기초하여 라우드스피커가 사운드를 출력하는, 방법.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 제 1 신호는 상기 조정된 신호에 기초하는, 방법.
  19. 제 17 항에 있어서, 상기 라우드스피커가 상기 조정된 신호에 기초하여 상기 사운드를 출력하기 전에, 상기 조정된 신호에 저역 통과 필터를 적용하는 단계를 더 포함하는, 방법.
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