KR102534768B1 - 오디오 출력 장치 및 제어방법 - Google Patents

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Abstract

제2 스피커에서 발생하는 직접음을 상쇄시키기 위하여 제1 스피커에서 직접음을 상쇄시키는 오디오 신호를 출력하는 오디오 출력 장치에 대하여 개시된다. 본 개시에 따른 오디오 출력 장치는 상기 오디오 출력 장치의 제1면에 배치되고, 제1 오디오 신호를 출력하는 제1 스피커, 상기 오디오 출력 장치의 제2면에 배치되고, 제2 오디오 신호를 출력하는 제2 스피커 및 상기 제2 오디오 신호 중 상기 제 1면과 동일한 방향으로 제공되는 성분을 제거하기 위한 제3 오디오 신호를 출력하도록 상기 제1 스피커를 제어하는 오디오 신호 처리부를 포함하는 것을 특징으로 하여 구성된다.

Description

오디오 출력 장치 및 제어방법{Audio Output Device and Controlling Method thereof}
본 개시는 스피커 장치 및 제어방법에 관한 것으로, 구체적으로, 제1 오디오 신호에서 출력되는 오디오 신호를 이용하여 제2 스피커에서 출력되는 제2 오디오 신호를 제어하는 스피커 장치 및 제어방법에 관한 것이다.
최근 오디오 출력 장치는 분리형 스피커 장치(예를 들어 Left, Right, Center 스피커가 독립적으로 포함된 스피커)에서, 무선 스피커 장치 및 사운드 바와 같이 소형화 및 일체화 된 형태의 제품으로 확산되고 있다.
분리형 스피커 장치는 일체형 스피커 장치에 비해 무겁고 큰 면적을 차지한다는 단점이 존재한다. 그러나 이러한 단점에도 불구하고, 분리형 스피커 장치는 넓은 사운드 스테이지(sound stage)를 가질 수 있다는 장점 또한 존재한다.
구체적으로, 분리형 스피커 장치는 소형화 및 일체화된 스피커 장치와 비교하여 더 깊고 입체감 있는 오디오 신호 사운드의 구현이 가능하다는 장점이 있다.
한편, 과거에는 스피커나 앰프 등과 같은 하드웨어의 추가 없이 알고리즘만으로 가상 음상 확장을 하였다. 그러나 최근에는 하드웨어 기술이 발달하여 실제 스피커를 스피커 장치의 상부 또는 측면에 추가하게 되었다. 따라서 분리형 스피커 장치는 가상의 신호가 아닌, 물리적인 신호를 출력하여 실제적인 수평/수직 음상 확장을 할 수 있다.
구체적으로, 스피커 장치의 상부 또는 측면에 배치된 스피커는 음원을 수평/ 수직 방향으로 출력한다. 이때, 출력된 오디오 신호가 벽 또는 천장에서 반사되고, 반사된 오디오 신호는 청취자가 수평/ 수직 음상 확장을 느낄 수 있게 만들어준다.
그러나, 분리형 스피커 장치의 상부 또는 측면에 배치된 스피커에서 출력되는 오디오 신호 중, 일부는 반사되지 않고 청취자에게 직접 전달된다.
스피커 장치의 상부 또는 측면에 위치한 스피커에서 청취자로 직접 전달되는 오디오 신호는 수평/ 수직 음상 정위(localization)가 어긋나게 하고, 또한 음질 열화가 발생하게 한다.
이러한 문제를 해결하기 위한 한 방안으로, 스피커 장치의 상부 도는 측면에 위치한 스피커 근처에 청취자로 직접 전달되는 오디오 신호를 막기 위한 방지판을 설치하는 방법이 제안되고 있다. 그러나 이러한 경우에도, 방지판에 반사된 소리가 청취자에게 전달되거나, 회절에 의한 소리가 청취자에게 전달되어 상술한 문제점이 나타나게 된다.
본 개시는 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 오디오 출력 장치의 상부 또는 측면에 위치한 스피커에서 출력되는 오디오 신호 중 일정 방향으로 제공되는 성분을 상쇄시키기 위하여 해당 스피커를 제외한 다른 스피커에서 출력되는 오디오 신호를 이용하는 것에 특징이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 개시의 일 실시예에 따른 오디오 출력 장치는, 오디오 소스를 수신하는 입력부, 상기 입력부에 의해 수신된 상기 오디오 소스를 처리하는 오디오 신호 처리부, 상기 오디오 출력 장치의 제1면에 배치되고, 상기 오디오 신호 처리부로부터 수신된 제1 오디오 신호를 출력하는 제1 스피커 및 상기 오디오 출력 장치의 제1면과 인접한 제2면에 배치되고, 상기 오디오 신호 처리부로부터 수신된 제2 오디오 신호를 출력하는 제2 스피커를 포함하고, 상기 오디오 신호 처리부는 상기 제2 오디오 신호의 일부를 상쇄시키기 위한 제3 오디오 신호를 상기 제1 오디오 신호와 함께 출력하도록 상기 제1 스피커에 전달하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 제2 오디오 신호의 일부는 상기 제2 오디오 신호의 성분 중, 사용자에게 직접 전달되는 직접음일 수 있다.
이때, 상기 오디오 출력 장치의 제3면에 배치되고, 제4 오디오 신호를 출력하는 제3 스피커를 더 포함하고, 상기 제1 스피커는, 상기 제4 오디오 신호의 일부를 상쇄시키기 위한 제3오디오 신호를 상기 오디오 신호 처리부로부터 수신하여 상기 제1 오디오 신호와 함께 출력할 수 있다.
이때, 상기 제1면은 상기 오디오 출력 장치의 정면에 위치한 면이고, 상기 제2면은 상기 오디오 출력 장치의 상부 또는 측면 중 어느 하나에 위치한 면일 수 있다.
이때, 상기 제3 오디오 신호는 상기 제2 오디오 신호와 중첩(super position)되어, 상기 제2 오디오 신호 중 상기 직접음을 상쇄시킬 수 있다.
이때, 상기 오디오 신호 처리부는 빔포밍(beamforming)을 이용하여 상기 오디오 소스를 상기 제3 오디오 신호로 처리할 수 있다.
이때, 상기 오디오 신호 처리부는, 전달함수를 이용하여 상기 오디오 소스를 상기 제3 오디오 신호로 처리할 수 있는 필터를 포함하며, 상기 제3 오디오 신호는, 상기 제1 스피커와 청취자간의 전달함수(HF), 상기 제2 스피커와 청취자간의 전달함수(HR), 상기 제1 오디오 신호(XF) 및 상기 제2 오디오 신호(XH)를 이용하여 생성될 수 있다.
이때, 상기 제1 스피커가 상기 제1면에 복수개 존재하는 경우, 상기 제3 오디오 신호가 상기 복수의 제1 스피커 중 상기 제2 스피커와 가장 가까운 제1 스피커를 통해 출력될 수 있다.
이때, 상기 제3 오디오 신호의 주파수 대역은 상기 제2 오디오 신호의 주파수 대역보다 더 넓을 수 있다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 개시의 일 실시예에 따른 제1면에 위치한 제1 스피커 및 제2면에 위치한 제2 스피커를 포함하는 오디오 출력 장치의 제어 방법은, 상기 제1 스피커 및 상기 제2 스피커에서 출력할 오디오 신호에 대응되는 오디오 소스를 입력받는 단계, 상기 제2 오디오 신호의 일부를 상쇄시키기 위한 제3 오디오 신호를 생성하는 단계 및 상기 제1 스피커를 통해 제1 오디오 신호 및 제3 오디오 신호를 출력하고, 상기 제2 스피커를 통해 상기 제2 오디오 신호를 출력하는 단계를 포함한다.
이때, 상기 제2 오디오 신호의 일부는 상기 제2 오디오 신호의 성분 중, 사용자에게 직접 전달되는 직접음일 수 있다.
이때, 상기 제1면은 상기 오디오 출력 장치의 정면에 위치한 면이고, 상기 제2 면은 상기 오디오 출력 장치의 상부 또는 측면 중 어느 하나에 위치한 면일 수 있다.
이때, 상기 출력하는 단계는, 상기 제3 오디오 신호는 상기 제2 오디오 신호와 중첩(super position)되어, 상기 제2 오디오 신호 중 상기 직접음을 상쇄시킬 수 있다.
이때, 상기 생성하는 단계는, 빔포밍(beamforming)을 이용하여 상기 제3 오디오 신호를 생성하는 단계일 수 있다.
이때, 상기 생성하는 단계는, 상기 제1 스피커와 청취자간의 전달함수(HF), 상기 제2 스피커와 청취자간의 전달함수(HR), 상기 제1 오디오 신호(XF) 및 상기 제2 오디오 신호(XH)를 이용하여 상기 제3오디오 신호를 생성하는 단계일 수 있다.
이때, 상기 출력하는 단계는, 상기 제1 스피커가 상기 제1면에 복수개 존재하는 경우, 상기 제3 오디오 신호가 상기 복수의 제1 스피커 중 상기 제2 스피커와 가장 가까운 제1 스피커를 통해 출력되는 단계일 수 있다.
이때, 상기 출력하는 단계는, 상기 제3 오디오 신호의 주파수 대역은 상기 제2 오디오 신호의 주파수 대역보다 더 넓을 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 개시를 통해 상부 또는 측면으로부터 청취자로 직접 전달되는 오디오 신호를 제거할 수 있으며, 청취자는 더 깊고 넓은 오디오 신호를 청취할 수 있는 효과가 있다.
도 1a 내지 도 1c는 은 본 개시가 해결하고자 하는 문제점을 설명하는 예시도이다.
도 2a 내지 도 2d는 본 개시의 일 실시 예에 따른 오디오 출력 장치의 구성을 나타낸 예시도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 개시의 일 실시 예에 따른 빔포밍(beamforming)을 이용하여 직접음을 상쇄시키는 방법을 설명한 예시도이다.
도 4는 본 개시의 일 실시 예에 따른 전달함수를 이용하여 직접음을 상쇄시키는 방법을 설명한 예시도이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 개시의 일 실시 예에 따른 오디오 출력 장치를 도시한 예시도이다.
본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명의 실시 예에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
본 발명의 실시 예들은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 특정한 실시 형태에 대해 범위를 한정하려는 것이 아니며, 발명된 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 실시 예들을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "구성되다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 실시 예에서 '모듈' 혹은 '부'는 적어도 하나의 기능이나 동작을 수행하며, 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 복수의 '모듈' 혹은 복수의 '부'는 특정한 하드웨어로 구현될 필요가 있는 '모듈' 혹은 '부'를 제외하고는 적어도 하나의 모듈로 일체화되어 적어도 하나의 프로세서로 구현될 수 있다.
본 발명의 실시 예에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 물리적인 연결뿐만 아니라 무선 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 개시의 실시 예에 대하여 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 개시는 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 개시를 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
도 1a 내지 도 1c는 은 본 개시가 해결하고자 하는 문제점에 대한 예시도이다.
도 1a 및 도 1b는 정면 및 상부에 스피커 유닛을 구비하고 있는 오디오 출력 장치에서 청취자가 듣는 오디오 신호를 나타낸 예시도이다.
도 1a는 본 개시의 일 실시 예에 따른 오디오 출력 장치가 출력하는 오디오 신호를 설명한 예시도이다.
오디오 출력 장치는 정면 및 상부에 스피커 유닛을 포함할 수 있다. 그러나 이는 일 실시 예에 불과할 뿐, 오디오 출력 장치는 정면 및 상부뿐만 아니라 측면, 후면 등에도 스피커 유닛을 포함할 수 있다. 이하 본 명세서에서는 특별한 경우를 제외하고는 정면에 위치한 스피커 유닛을 제1 스피커, 상부, 측면, 또는 후면 등에 위치한 스피커 유닛을 제2 스피커라 하며, 제1 스피커에서 출력되는 오디오 신호를 제1 오디오 신호, 제2 스피커에서 출력되는 오디오 신호를 제2 오디오 신호라고 한다.
제1 스피커(211) 및 제2 스피커(212)는 각각 제1 오디오 신호 및 제2 오디오 신호를 출력할 수 있다. 구체적으로 제1 오디오 신호는 청취자를 향하여 출력될 수 있다. 한편, 제2 오디오 신호는 청취자가 아닌 다른 방향, 예를 들어 벽 또는 천장을 향하여 출력될 수 있다. 벽 또는 천장을 향해 출력된 제2 오디오 신호는 벽 또는 천장에 반사되어 청취자에게 전달될 수 있다. 이러한 방법을 통해 청취자는 오디오 신호가 상부 및 측면으로부터 전달된다고 느낄 수 있게 한다. 따라서, 본 개시에 따른 오디오 출력 장치는 청취자에게 수평/수직 음상 확장을 느낄 수 있게 할 수 있다.
그러나, 도 1b에 도시된 바와 같이, 제2 스피커(212)에서 출력된 제2 오디오 신호 중 일부는 청취자에게 직접 전달될 수 있다. 구체적으로 제2 오디오 신호 중 일부 성분은 벽 또는 천장을 통해 반사되지 않고, 제2 스피커(212)로부터 청취자에게 직접 전달된다. 본 명세서에서는 제2 오디오 신호 중, 벽 또는 천장을 통해 반사되는 오디오 신호를 반사음, 제2 오디오 신호 중 청취자에게 직접 전달되는 오디오 신호 성분을 직접음 이라고 한다.
이러한 경우, 제2 스피커(212)에서 의도치 않게 발생하는 직접음를 상쇄시킬 수 있다면, 신호의 수평/ 수직 음상 정위(localization)가 어긋나게 되는 문제 또는 음질 열화 문제를 해결할 수 있다.
도 1c는 제2 스피커(212)에서 출력되는 제2 오디오 신호의 방사특성을 나타낸 도면이다. 구체적으로 도 1c는 출력되는 제2 오디오 신호의 주파수에 따른 스피커의 지향 특성을 나타낸 것이다. 제2 스피커(212)는 -90도부터 90도 까지 오디오 신호를 출력할 수 있다. 즉, 제2 스피커(212)는 전방위로 소리를 출력할 수 있다. 이때 오디오 출력 장치 및 청취자의 위치, 오디오 출력 장치가 배치된 장소에 따라 차이가 있으나, 60도~90도의 각도를 가지고 출력되는 소리는 청취자에게 직접 전달될 수 있다.
따라서 현실적인 경우, 청취자는 제2 스피커에서 발생되는 반사음뿐만 아니라 직접음도 청취하게 된다. 따라서 수평/ 수직 음상 정위(localization)가 어긋나게 되고, 또한 음질 열화가 발생하게 할 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 본 개시의 일 실시 예에 따른 오디오 출력 장치의 구성을 나타낸 예시도이다.
도 2의 오디오 출력 장치(200)는 스피커(210) 및 오디오 신호 처리부(220)를 포함할 수 있다. 본 개시에 따른 오디오 출력 장치(200)는 사운드 바로 구현될 수 있으나, 이는 일 실시 예에 불과할 뿐, 스피커 장치를 구비할 수 있는 디지털 TV, 홈 시어터(Home Theater), 컴퓨터 등으로 구현될 수 있음은 물론이다.
또한, 본 개시의 일 실시 예에 따른 오디오 출력 장치(200)는 다양한 채널을 가지는 스피커 장치로 구성될 수 있다. 일 실시 예로 오디오 출력 장치(200)는 11.2 채널로 구성될 수 있다. 예를 들어 오디오 출력 장치(200)는 청취 영역(sweet spot)을 넓히기 위한 정면 스피커 5개, 안정된 측면 음상과 저주파수 포위감(envelopment)를 위한 풀 레인지 스피커(Full-Range Speaker)로 구성된 측면 스피커 2개, 1kHz 이상의 주파수 대역의 오디오를 출력할 수 있는 고도 스피커 2개 및, 저주파수 포위감을 위한 서브 우퍼 스피커 2개로 구성될 수 있다.
그러나 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 오디오 출력 장치(200)는 2.1 채널, 5.1 채널, 7.1.4 채널 등 다양한 채널의 오디오를 출력할 수 있도록 구성될 수 있음은 물론이다.
스피커(210)는 제1 스피커(211) 및 제2 스피커(212)를 포함할 수 있다. 그러나 이러한 구성에 한정되는 것은 아니고, 오디오 출력 장치(200)는 필요에 따라 추가적인 스피커를 더 포함할 수 있음은 물론이다.
이때, 제1 스피커(211)는 오디오 출력 장치(200)의 정면에 위치한 스피커일 수 있다. 구체적으로, 제1 스피커(211)는 청취자의 정면에 위치할 수 있으며, 제1 오디오 신호는 청취자에게 직접 전달될 수 있다.
한편, 제2 스피커(212)는 오디오 출력 장치(200)의 위쪽으로 음향을 출력할 수 있도록, 오디오 출력 장치(200)의 상부에 배치된 스피커일 수 있다. 구체적으로 제2 오디오 신호는 천장을 향해 출력되어 천장에서 반사되어 청취자에게 전달될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니고, 제2 스피커(212)는 오디오 출력 장치(200)의 측면 또는 후면 중 어느 하나에 위치할 수 있음은 물론이다.
한편, 제1 오디오 신호 및 제2 오디오 신호는 동일한 오디오 소스로부터 생성된다. 즉, 오디오 신호 처리부(220)에서 처리된 오디오 소스는 제1 스피커(211) 및 제2 스피커(212)를 통해 제1 오디오와 제2 오디오로 출력될 수 있다.
제1 스피커(211)는 제1 오디오 신호 및 제3 오디오 신호를 출력할 수 있으며, 제2 스피커(212)는 제2 오디오 신호를 출력할 수 있다. 이때, 제1 오디오 신호 및 제2 오디오 신호는 오디오 출력 장치(200)로부터 입력된 오디오 소스를 각각의 스피커 특성에 적합하게 처리하여 출력하는 오디오 신호이고, 제3 오디오 신호는 제2 오디오 신호 중 청취자에게 직접 전달되는 직접음을 상쇄시키기 위한 오디오 신호이다. 구체적으로, 제3 오디오 신호는 제2 오디오 신호 중 직접음과 중첩(super position)되어 직접음을 상쇄시킬 수 있다.
한편, 상술한 실시 예에서는 오디오 출력 장치(200)가 제1 스피커(211)와 제2 스피커(212)를 포함하는 경우로 설명하였으나, 그 외 다른 스피커가 추가될 수 있음은 물론이다. 예를 들어, 오디오 출력 장치(200)는 정면, 상부 및 측면에 스피커를 가질 수 있다. 이러한 경우, 오디오 출력 장치(200)의 측면에 배치된 제3 스피커는 제4 오디오 신호를 출력할 수 있다.
이때 제4 오디오 신호는 측면을 향해 출력될 수 있다. 구체적으로 제4 오디오 신호는 측면으로 출력되어 벽에 반사되어 청취자에게 전달될 수 있다. 이때 제 3 오디오 신호는 제2 오디오 신호 및 제4오디오 신호 중 정면을 향하는 오디오 신호 성분을 상쇄시키기 위한 오디오 신호일 수 있다.
오디오 신호 처리부(220)는 오디오 소스를 처리하여 제1 오디오 신호 내지 제3 오디오 신호를 생성할 수 있다. 구체적으로, 오디오 신호 처리부(220)는 제2 오디오 신호 중 정면을 향하는 오디오 신호 성분을 상쇄시키기 위한 제3 오디오 신호를 출력하기 위해 오디오 소스를 처리할 수 있다.
오디오 신호 처리부(220)는 중첩의 원리(principle of superposition)에 의해 제2 오디오 신호의 직접음을 상쇄시키기 위한 제3 오디오 신호를 출력하도록 오디오 소스를 처리할 수 있다. 이때, 제3 오디오 신호는 제2 오디오 신호의 직접음과 90도의 위상 차이를 가지는 오디오 신호일 수 있다.
한편, 오디오 신호 처리부(220)는 오디오 소스를 처리하기 위한 다양한 필터를 포함할 수 있다. 구체적으로, 후술하는 바와 같이 빔포밍(beamforming) 또는 전달함수(transfer function)를 사용하여 제3 오디오 신호를 출력하기 위한 필터를 포함할 수 있다. 그러나 이러한 구성에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 생략되거나 추가될 수 있음은 물론이다.
입력부(230)는 오디오 소스를 수신하여 오디오 신호 처리부(220)로 오디오 소스를 전달할 수 있다.
도 2b는 본 개시의 일 실시 예에 따른 오디오 출력 장치(200)를 도시한 정면도이다.
상술한 바와 같이 오디오 출력 장치(200)는 제1 스피커(211) 및 제2 스피커(212)를 포함할 수 있으며, 그 외의 추가적인 스피커가 포함 될 수 있다.
한편, 도 2b에서는 오디오 출력 장치(200)가 직육면체인 경우를 도시하였지만, 오디오 출력 장치(200)의 형태는 어느 하나의 형태에 한정되지 않는다. 예를 들어, 오디오 출력 장치(200)는 구의 형태일 수 있으며, 유선형이 될 수도 있다. 또한, 제1 스피커(211) 및 제2 스피커(212)의 위치 또한 다양할 수 있다. 즉, 오디오 출력 장치(200)는 오디오 신호가 청취자를 향해 직접 전달되는 스피커와 직접 전달되지 않는 스피커를 포함하고 있으면 당업자가 유추할 수 있는 어떠한 형태라도 가능하다.
또한 오디오 출력 장치(200)는 복수의 제1 스피커(211) 및 복수의 제2 스피커(212)를 구비하는 오디오 출력 장치일 수 있다. 구체적으로 복수의 제1 스피커(211)는 각각 오디오 출력 장치(200)의 왼쪽, 오른쪽, 및 중앙에 위치한 스피커일 수 있으며 해당 위치에 대응되는 오디오 신호를 출력할 수 있다. 복수의 제1 스피커(211)과 같이, 복수의 제2 스피커(212) 또한 각각 오디오 출력 장치(200)의 왼쪽, 오른쪽, 및 중앙에 위치한 스피커일 수 있으며 해당 위치에 대응되는 오디오 신호를 출력할 수 있다.
이러한 경우, 오디오 출력 장치(200)는 복수의 제2 스피커(212) 각각에서 출력되는 복수의 제2 오디오 신호의 직접음을 상쇄시키기 위한 복수의 제3 오디오 신호를 출력할 수 있다.
이때, 제3 오디오 신호는 제2 오디오 신호의 직접음이 출력되는 제2스피커(212)와 가장 가까운 제1 스피커(212)에서 출력될 수 있다. 즉, 각각의 제2 스피커(212)와 가장 가까운 곳에 위치한 제1 스피커(211)가 각각의 제2 오디오 신호의 직접음에 대응하는 제3 오디오 신호를 출력할 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 도 5에서 후술한다.
한편, 제3 오디오 신호의 주파수 대역은 제2 오디오 신호의 주파수 대역보다 넓을 수 있다. 구체적으로, 오디오 출력 장치(200)에 탑재되는 스피커는 서브 우퍼, 우퍼, 미드 우퍼, 스코커(미드레인지 스피커) 트위터, 슈퍼 트위터등으로 다양할 수 있다. 이러한 다양한 스피커는 각기 다른 주파수 대역대를 가지고 있다. 제2 오디오 신호의 주파수 대역이 제3 오디오 신호의 주파수 대역보다 큰 경우, 제1 스피커(211)가 출력할 수 없는 주파수 대역의 오디오 신호는 상쇄시킬 수 없다. 따라서, 제1 스피커(211)는 제2 스피커(212)보다 주파수 대역이 더 큰 오디오 신호를 출력하는 스피커 일 수 있다.
도 2c는 본 개시의 일 실시 예에 따른 오디오 출력 장치가 직접음을 상쇄시키는 과정을 설명한 흐름도이다.
먼저, 오디오 신호 소스가 오디오 출력 장치에 입력되면, 오디오 신호 처리부(220)는 이를 오디오 신호를 각각의 스피커에 대응되도록 신호 처리(signal processing)를 수행한다. 이때 신호 처리를 위한 다양한 필터가 사용될 수 있다. 예를 들어 오디오 신호 처리부(220)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 빔포밍을 제어하는 필터 또는 기 정의된 전달함수를 만족시키도록 구성된 필터를 이용하여 신호 처리를 수행할 수 있다.
이때, 제1 스피커(211) 및 제2 스피커(212)는 오디오 신호 처리부(220)에서 처리된 오디오 신호를 출력할 수 있으며, 구체적으로 제1 스피커(211)는 제1 오디오 신호 및 제3 오디오 신호를, 제2 스피커(212)는 제2 오디오 신호를 출력할 수 있다.
즉 오디오 출력 장치(220)는 제1 오디오 신호, 제2 오디오 신호 및 제3 오디오 신호를 출력할 수 있으며, 출력된 오디오 신호를 청취하는 청취자는 오디오 신호가 정면 및 상부에서 출력되는 것처럼 느낄 수 있다.
한편, 도 2c는 오디오 출력 장치(200)가 제1 스피커(211) 및 제2 스피커(212)로 이루어진 경우를 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 구체적으로, 도 2d와 같이 오디오 출력 장치(220)의 측면에 제3 스피커가 위치하는 경우에도 동일한 방법으로 직접음을 상쇄시킬수 있다.
도 2d의 경우, 제2 스피커(212)가 출력하는 제2 오디오는 상부를 향하고, 제3 스피커가 출력하는 제4 오디오는 측면을 향할 수 있다. 이때 제2 오디오 및 제4 오디오는 직접음을 포함할 수 있다.
이때, 제1 스피커(211)에서 출력되는 제3 오디오 신호는 제2 스피커(212) 및 제3 스피커(미도시)에서 출력되는 제2 오디오 신호의 직접음 및 제4 오디오 신호의 직접음을 상쇄시키기 위한 오디오 신호일 수 있다.
그러나, 이러한 구성에 한정되는 것은 아니고, 제2 스피커의 직접음을 상쇄시키는 제3 오디오를 출력하는 스피커는, 제2 스피커를 제외한 제1 스피커 및 제3 스피커 중 어느 하나가 될 수 있다. 또한, 제2 스피커의 직접음을 상쇄시키는 제3 오디오를 출력하는 스피커는, 제2 스피커를 제외한 제1 스피커 및 제3 스피커 둘 다일 수도 있음은 물론이다.
동일한 방법이 제3 스피커에도 적용될 수 있다, 구체적으로, 제3 스피커의 직접음을 상쇄시키는 제3 오디오를 출력하는 스피커는, 제3 스피커를 제외한 제1 스피커 및 제2 스피커 중 어느 하나가 될 수 있다. 또한, 제3 스피커의 직접음을 상쇄시키는 제3 오디오를 출력하는 스피커는, 제3 스피커를 제외한 제1 스피커 및 제2 스피커일 수도 있음은 물론이다.
도 3a 및 도 3b는 본 개시의 일 실시 예에 따른 빔포밍(beamforming)기법을 이용하여 직접음을 상쇄시키는 방법을 설명한 예시도이다.
일반적으로 빔포밍 기법이란, 송신 기기 또는 수신 기기의 배열을 이용하여 방사 패턴의 방향 또는 민감도를 조절하거나, 신호를 중첩시켜 신호의 세기를 강하게 하기 위해 사용되는 신호처리 기법의 한 종류이다.
본 개시는 측면 또는 상부의 오디오 신호 중 청취자 정면으로 도달하는 신호를 억제하기 위해 정면에 위치한 측면 또는 상부의 스피커와 제 1스피커를 활용하여 빔포밍을 적용할 수 있다.
구체적으로 제1 스피커(212)에서 출력되는 제3 오디오 신호는 빔포밍 기법을 이용하여 생성되는 신호일 수 있다. 즉, 오디오 신호 처리부(220)는 제2 오디오 신호의 직접음을 상쇄시킬 수 있게 제3 오디오 신호를 생성할 수 있다.
구체적으로, 오디오 신호 처리부(220)는 청취자 방향으로의 방사를 억제하는 서로 다른 필터를 포함할 수 있다. 오디오 신호 처리부(220)를 통과한 오디오 소스는 주파수별 신호의 크기와 위상이 변경된 제2 오디오 신호와 제3 오디오 신호로 변형되어 제2 스피커 및 제1 스피커에서 각각 출력될 수 있다. 재생된 두 신호는 공간상에서 중첩되어 청취자 방향으로 신호가 억제된 새로운 형태의 신호가 될 수 있다.
또한 도 3에서는 제2 스피커(212)가 상부에 위치한 오디오 출력 장치(200)의 경우를 설명한 것이지만, 제2 스피커(212)는 오디오 출력 장치(200)의 측면에 위치할 수도 있음은 물론이며, 측면과 상부, 후면 등 다양한 위치에 배치될 수 있음은 물론이다.
도 4는 본 개시의 일 실시 예에 따른 전달함수를 이용하여 직접음을 상쇄시키는 방법을 설명한 예시도이다.
도 4는 제1 스피커(211), 제2 스피커(212) 및 청취자 간의 전달함수를 이용하여 제2 오디오 신호의 직접음을 상쇄시키는 방식을 설명한 도면이다. 이 경우 오디오 신호 처리부(220)는 제3 오디오 신호를 생성하기 위한 필터를 포함할 수 있다.
전달함수를 이용한 필터를 구현하기 위하여, 제1 스피커와 청취자 사이의 전달함수 및 제2 스피커와 청취자 사이의 전달함수는 기 측정된 값일 수 있다.
제1 스피커와 청취자 간의 전달함수를 HF, 제2 스피커와 청취자간의 전달함수를 HR, 제1 오디오 신호를 XF, 제2 오디오 신호를 XH라고 할 때 제 3오디오 신호는 하기 수학식과 같이 나타날 수 있다.
[수학식 1]
제3 오디오 = - HR *XH/ HF
이때, 제1 스피커(211)에서 출력되는 오디오 신호는 제1 오디오와 제3 오디오의 합이므로, 수학식 2와 같이 나타난다.
[수학식 2]
제1 스피커 출력 신호=XF- (HR *XH/ HF)
도 3과 마찬가지로, 도 4 또한 제2 스피커(212)는 오디오 출력 장치(200)의 상부뿐만 아니라 측면에 위치할 수도 있고, 측면과 상부에 모두 배치될 수도 있다.
다만, 도 3 및 도 4는 본 개시의 일 실시 예일뿐, 이에 한정되는 것은 아니다. 제2 스피커(212)에서 출력되는 제2 오디오 신호의 직접음을 상쇄시키기 위해 제1 스피커(211)가 제3 오디오 신호를 생성할 수 있는 방법은 다양할 수 있으며, 이를 위해 종래 기술이 적용될 수도 있음은 물론이다.
또한 본 개시는 제1 스피커(211)가 제2 오디오 신호의 직접음을 상쇄시키기 위한 제3 오디오 신호를 출력하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 측면에 배치된 제3 스피커가 제2 오디오 신호의 직접음을 상쇄시키기에 적절한 경우라면 제3 스피커가 제2 오디오 신호의 직접음을 상쇄시키기 위한 제3 오디오 신호를 출력할 수도 있다.
도 5a 내지 도 5c는 본 개시의 일 실시 예에 따른 오디오 출력 장치를 도시한 예시도이다.
도 5a는 본 개시의 일 실시 예에 따른 오디오 출력 장치(200)이다.
구체적으로, 도 5a의 오디오 출력 장치는 정면, 측면 및 상부에 복수개의 스피커를 포함하고 있다. 구체적으로 오디오 출력 장치(200)는 오른편에 제1 정면 스피커(511) 및 제2 정면 스피커(512), 상부 스피커(520) 및 측면 스피커(530)를 포함하고, 오른쪽에 대응되게 왼쪽 스피커들을 포함할 수 있다. 이때, 상부 스피커(520) 및 측면 스피커(530)에서 발생하는 직접음을 상쇄시키기 위한 정면스피커(511, 512)는 각각의 상부 스피커(520) 및 측면 스피커(530)와 인접하는 면에 위치한 가장 가까운 스피커가 될 수 있다.
즉, 상부 스피커(520)에서 출력되는 제2 오디오 신호의 직접음을 상쇄시키는 제3오디오 신호를 출력하는 스피커는 상부 스피커(520)에서 가장 가까운 곳에 위치한 제1 정면스피커(511)일 수 있고, 측면 스피커(530)에서 출력되는 오디오 신호의 직접음을 상쇄시키는 위한 오디오 신호를 출력하는 스피커는 측면 스피커(530)에서 가장 가까운 제2 정면스피커(512)일 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며. 제1 정면 스피커(511)가 상부 스피커(520) 및 측면 스피커(530)에서 발생하는 직접음을 상쇄시킬수도 있고, 그 외 다른 스피커에 의해서도 직접음을 상쇄시킬 수 있음은 물론이다.
도 5b는 본 개시의 또 다른 실시 예이다. 구체적으로, 도 5b는 도 5a에 개시된 스피커에서 제3 정면스피커(513)를 더 포함할 수 있다. 이때, 제3 정면 스피커(513)는 상부 스피커(520)에서 출력되는 직접음을 상쇄시키기 위한 제3 오디오 신호만을 출력할 수 있다. 구체적으로 제3 정면 스피커(513)는 상부 스피커(520)에서 출력되는 직접음을 상쇄시키기 위한 최적의 위치에 배치될 수 있다. 예를 들어, 최적의 위치는 상부 스피커(520)의 중심으로부터 가장 가까운 거리에 위치한 스피커 일 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 직접음을 상쇄시키기 위한 오디오 신호만을 출력하는 스피커가 오디오 출력 장치(200)의 상부 또는 측면에 배치될 수도 있고, 오디오 출력 장치(200)와 별개의 독립된 스피커 장치로 구성될 수도 있다.
도 5c는 본 개시의 또다른 실시 예이다. 구체적으로, 도 5c에 도시된 바와 같이, 오디오 출력 장치(200)는 상부 스피커(520)의 방향 및 각도를 조절할 수 있다. 즉, 상부 스피커(520)는 청취자의 명령 등에 따라 도 5a에서 도 5c와 같이 변경될 수 있다. 즉, 상부 스피커(520)는 청취자에게 최적의 오디오를 제공하기 위해서 정면 스피커(511, 512, 513)의 방향으로 움직일 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 상부 스피커(520)는 정면 스피커(511, 512, 513)과 반대방향 또는 측면 스피커(530)의 방향으로 움직일 수도 있음은 물론이다.
상부 스피커(520)의 방향 및 각도가 조절되는 경우, 오디오 신호 처리부(220)는 변경된 방향 및 각도에 대응하여 상부 스피커(520)의 직접음을 상쇄시키는 제3 오디오 신호를 출력할 수 있다.
한편 도 5c에서는 상부 스피커(520)의 반향 및 각도를 조절할 수 있다고 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 측면 스피커(530)의 방향 및 각도를 조절할 수도 있다.
또한, 본 개시에서는 상부 스피커(520) 및 측면 스피커(530)의 방향 및 각도를 조절할 수 있다고 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 상부 스피커(520) 및 측면 스피커(530)의 위치를 조절할 수도 있음은 물론이다.
한편, 도 5에서는 오디오 출력 장치(200)이 직육면체인 경우를 예로 들어 설명하였지만 이러한 형태에 한정되는 것은 아니며, 다양한 형태의 오디오 출력 장치(200)에 본 개시의 사상이 적용될 수 있음은 물론이다.
상기에서 설명된 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광 기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기의 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 본 개시는 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 개시는 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 개시가 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 개시의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
200: 오디오 출력 장치 210: 스피커
211: 제1 스피커 212: 제2 스피커
220: 오디오 신호 처리부

Claims (17)

  1. 오디오 출력 장치에 있어서,
    오디오 소스를 수신하는 입력부;
    상기 입력부에 의해 수신된 상기 오디오 소스를 처리하는 오디오 신호 처리부;
    상기 오디오 출력 장치의 제1면에 배치되고, 상기 오디오 신호 처리부로부터 수신된 제1 오디오 신호를 출력하는 제1 스피커; 및
    상기 오디오 출력 장치의 제1면과 인접한 제2면에 배치되고, 상기 오디오 신호 처리부로부터 수신된 제2 오디오 신호를 출력하는 제2 스피커; 를 포함하고,
    상기 오디오 신호 처리부는 상기 제2 오디오 신호의 일부를 상쇄시키기 위한 제3 오디오 신호를 상기 제1 오디오 신호와 함께 출력하도록 상기 제1 스피커에 전달하는 것을 특징으로 하는 오디오 출력 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 오디오 신호의 일부는 상기 제2 오디오 신호의 성분 중, 사용자에게 직접 전달되는 직접음인 것을 특징으로 하는 오디오 출력 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 오디오 출력 장치의 제3면에 배치되고, 제4 오디오 신호를 출력하는 제3 스피커;를 더 포함하고,
    상기 제1 스피커는, 상기 제4 오디오 신호의 일부를 상쇄시키기 위한 상기 제3 오디오 신호를 상기 오디오 신호 처리부로부터 수신하여 상기 제1 오디오 신호와 함께 출력하는 것을 특징으로 하는 오디오 출력 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1면은 상기 오디오 출력 장치의 정면에 위치한 면이고,
    상기 제2면은 상기 오디오 출력 장치의 상부 또는 측면 중 어느 하나에 위치한 면인 오디오 출력 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제3 오디오 신호는 상기 제2 오디오 신호와 중첩(super position)되어, 상기 제2 오디오 신호 중 직접음을 상쇄시키는 오디오 출력 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 오디오 신호 처리부는 빔포밍(beamforming)을 이용하여 상기 오디오 소스를 상기 제3 오디오 신호로 처리하는 오디오 출력 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 오디오 신호 처리부는, 전달함수를 이용하여 상기 오디오 소스를 상기 제3 오디오 신호로 처리할 수 있는 필터를 포함하며,
    상기 제3 오디오 신호는, 상기 제1 스피커와 청취자간의 전달함수(HF), 상기 제2 스피커와 청취자간의 전달함수(HR), 상기 제1 오디오 신호(XF) 및 상기 제2 오디오 신호(XH)를 이용하여 생성되는 것을 특징으로 하는 오디오 출력 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 스피커가 상기 제1면에 복수개 존재하는 경우,
    상기 제3 오디오 신호가 상기 복수의 제1 스피커 중 상기 제2 스피커와 가장 가까운 제1 스피커를 통해 출력되는 오디오 출력 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제3 오디오 신호의 주파수 대역은 상기 제2 오디오 신호의 주파수 대역보다 더 넓은 오디오 출력 장치.
  10. 제 1면에 위치한 제1 스피커 및 제 2면에 위치한 제2 스피커를 포함하는 오디오 출력 장치의 제어 방법에 있어서,
    상기 제1 스피커 및 상기 제2 스피커에서 출력할 오디오 신호에 대응되는 오디오 소스를 입력받는 단계;
    상기 오디오 소스를 처리하여 상기 제1 스피커를 통해 출력될 제1 오디오 신호 및 상기 제2 스피커를 통해 출력될 제2 오디오 신호를 획득하는 단계;
    상기 제2 오디오 신호의 일부를 상쇄시키기 위한 제3 오디오 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 제1 스피커를 통해 상기 제1 오디오 신호 및 상기 제3 오디오 신호를 출력하고, 상기 제 2 스피커를 통해 상기 제2 오디오 신호를 출력하는 단계; 를 포함하는 제어방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제2 오디오 신호의 일부는 상기 제2 오디오 신호의 성분 중, 사용자에게 직접 전달되는 직접음인 것을 특징으로 하는 제어방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제1면은 상기 오디오 출력 장치의 정면에 위치한 면이고,
    상기 제2 면은 상기 오디오 출력 장치의 상부 또는 측면 중 어느 하나에 위치한 면인 제어방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 출력하는 단계는,
    상기 제3 오디오 신호는 상기 제2 오디오 신호와 중첩(super position)되어, 상기 제2 오디오 신호 중 직접음을 상쇄시키는 제어방법.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 생성하는 단계는, 빔포밍(beamforming)을 이용하여 상기 제3 오디오 신호를 생성하는 제어방법.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 생성하는 단계는,
    상기 제1 스피커와 청취자간의 전달함수(HF), 상기 제2 스피커와 청취자간의 전달함수(HR), 상기 제1 오디오 신호(XF) 및 상기 제2 오디오 신호(XH)를 이용하여 상기 제3오디오 신호를 생성하는 제어방법.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 출력하는 단계는,
    상기 제1 스피커가 상기 제1면에 복수개 존재하는 경우,
    상기 제3 오디오 신호가 상기 복수의 제1 스피커 중 상기 제2 스피커와 가장 가까운 제1 스피커를 통해 출력되는 제어방법.
  17. 제10항에 있어서,
    상기 출력하는 단계는,
    상기 제3 오디오 신호의 주파수 대역은 상기 제2 오디오 신호의 주파수 대역보다 더 넓은 제어방법.

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