KR102650734B1 - 복수의 스피커들에 다채널 오디오 신호를 제공하기 위한 오디오 장치, 오디오 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 복수의 스피커들에 다채널 오디오 신호를 제공하기 위한 오디오 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 오디오 장치는 연결된 스피커들의 수에 기초하여 입력되는 오디오 신호의 채널 수를 조정하는 믹싱부, 채널 수가 조정된 오디오 신호 또는 스피커 설정을 위한 테스트 오디오 신호를 복수의 스피커들 중 적어도 하나의 스피커로 송신하는 송신부, 복수의 스피커들 중 적어도 하나의 스피커에 의해 출력된 오디오를 수집한 마이크로부터 출력된 오디오의 신호를 수신하는 피드백 수신부, 출력된 오디오의 신호에 기초하여 복수의 스피커들 사이의 출력 시간차를 판단하는 채널별 차이 판단부, 및 판단된 출력 시간차에 기초하여, 복수의 스피커들의 출력이 동기화되도록 복수의 스피커들에 제공되는 다채널 오디오 신호 중 적어도 하나의 채널의 오디오 신호에 출력지연 신호를 추가하는 채널별 차이 보상부를 포함한다.
Description
본 발명은 복수의 스피커들에 오디오 신호를 제공하기 위한 오디오 장치, 오디오 시스템 및 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 적은 비용으로 다채널 오디오 시스템을 구축가능하게 하면서 복수의 스피커들 사이의 출력 동기화가 유지될 수 있도록 하는 오디오 장치, 오디오 시스템 및 방법에 관한 것이다.
영상 및 음향 처리 기술의 발달에 따라 고화질, 고음질의 콘텐츠가 대량 생산되고 있다. 고화질, 고음질의 콘텐츠를 요구하는 콘텐츠 소비자는 현실감 있는 영상 및 음향을 원하며, 이에 따라 입체 영상 및 입체 음향에 대한 수요가 증가하고 있다.
입체 음향을 구현하기 위해서는 복수 개의 스피커를 청취 공간의 여러 다른 위치에 배치하여, 각각의 스피커에서 동일한 또는 상이한 음향 신호를 출력함으로써 청취자가 공간감을 느끼도록 한다.
입체 음향을 구현하는 TV 시스템 또는 오디오 시스템에서는 다채널 오디오 신호를 처리할 수 있는 고성능 오디오 장치가 필요하고, 다채널 오디오를 출력하기 위한 복수 개의 스피커들이 추가로 구비되어야 하므로, 시스템 구현을 위해서는 높은 비용이 요구된다.
아울러, 복수의 스피커들에 의해 출력되는 음향이 조화를 이루어 청취 위치에서 입체 음향이 정확하게 구현되도록 하기 위해서는 전문적인 설치 기술이 필요하며, 이에 따라 장비 설치를 위한 추가적인 비용 및 노력이 필요하다.
이와 관련하여, 한국등록특허 제739776호는 음장효과를 이용하여 2개의 스피커로 5.1 채널의 서라운드 음향 효과를 모사할 수 있는 알고리즘과 시스템에 대한 기술에 대해 개시한다.
그러나, 음장효과를 이용한다고 하더라도 2개의 스피커만으로는 현실감 있는 입체 음향을 제공하기에 어려움이 있으며, 실제적인 입체 음향 효과를 내기 위한 채널 수만큼의 스피커가 필요하게 된다.
한편, 입체 음향 시스템에서는 통상적으로 복수의 스피커들이 유선으로 연결되고, 이에 따라 오디오 장치와 스피커 사이에 연결되는 케이블 배치가 복잡해지며, 연결된 스피커들은 입체 음향 시스템 전용으로만 사용되고 한 번 설치한 경우 재배치가 매우 어렵게 된다.
이와 관련하여, 한국공개특허 제2017-0092407호에서는 메인 스피커와 서브 스피커가 탈부착이 가능하고 유무선으로 통신할 수 있으며, 스피커들간의 탈부착 여부를 자동으로 디텍트하여 각각 다른 모드로 오디오 신호를 출력할 수 있고, 외부 모바일 기기와도 양방향 통신이 가능하게 하는 기술이 제공된다.
그러나, 해당 특허에서는 복수의 유무선 스피커들을 통해 입체 음향을 구현하기 위한 방법에 대해서는 개시하고 있지 않으며, 유무선 스피커들의 조합으로 입체 음향 효과를 제공하기 위해서는 추가적인 연구가 요구된다.
종래의 다양한 시도들에도 불구하고, 적은 비용으로 다채널 오디오 시스템을 구축할 수 있도록 하면서 실제적인 입체 음향 효과를 제공해줄 수 있는 오디오 장치에 대한 기술이 요구되고 있다.
본 발명은 다채널 오디오 신호를 복수의 스피커들에 제공하여 입체 음향을 구현하기 위해서는 채널 수만큼의 복수의 스피커를 추가로 구비해야 하고 이에 따라 추가 비용이 발생하게 되는 문제점을 해소할 수 있도록, 기존에 구비하고 있는 무선 스피커들을 이용하여 입체 음향 시스템을 구현할 수 있도록 하는 오디오 장치, 오디오 시스템 및 방법을 제공하는 것을 일 과제로 한다.
또한, 본 발명은 입체 음향 시스템에서 복수의 스피커들이 모두 유선으로 연결되어 케이블 배치가 복잡하게 되고 설치 거리에 제약이 생기는 문제점을 해소할 수 있도록, 유선 스피커와 무선 스피커를 조합하여 입체 음향 시스템을 구현할 수 있도록 하는 오디오 장치, 오디오 시스템 및 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
또한, 본 발명은 복수의 유무선 스피커들을 조합하여 다채널 오디오 신호를 재생할 때 발생하게 되는 스피커들 사이에서의 오디오 출력 시간차 발생의 문제를 해결할 수 있도록, 복수의 스피커들로부터의 출력이 자동으로 동기화될 수 있도록 하는 오디오 장치, 오디오 시스템 및 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
또한, 본 발명은 다채널 오디오 신호를 복수의 스피커들에 제공하여 입체 음향을 구현하는 오디오 환경을 구축하기 위해 전문가의 지원이 필요하게 되는 문제점을 해결할 수 있도록, 스피커들로 전달되는 오디오 신호가 자동적으로 채널별로 조정될 수 있도록 하는 오디오 장치, 오디오 시스템 및 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
아울러, 본 발명은 복수의 유무선 스피커들을 조합하여 다채널 오디오 신호를 재생할 때 스피커별 기기 성능 및 사양의 차이에 의해 불균등한 레벨의 오디오 출력이 발생하는 문제점을 해결할 수 있도록, 스피커들로 전달되는 오디오 신호의 볼륨을 채널별로 자동적으로 조정할 수 있는 오디오 장치, 오디오 시스템 및 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
상기 과제들을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 오디오 장치는 오디오 장치에서 전달되고 복수의 스피커들에서 출력되는 오디오 신호에 대한 피드백 루프를 통해 다채널 오디오 신호를 채널별로 조정할 수 있는 구성을 제공할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 오디오 장치는 복수의 스피커들 중 적어도 하나의 스피커로 오디오 신호를 송신하고, 복수의 스피커들 중 적어도 하나의 스피커에서 오디오가 출력되면, 마이크가 출력된 오디오를 수집하여 다시 오디오 장치로 피드백 공급하는 구성을 채택하여 복수의 스피커들에의 출력 지연을 판단할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 오디오 장치는 입력되는 오디오 신호가 입체 음향 효과를 낼 수 있도록 오디오 장치에 연결된 스피커들의 수에 기초하여 입력되는 오디오 신호의 채널 수를 조정하는 믹싱부를 포함할 수 있다.
여기서, 믹싱부는 오디오 장치에 연결된 스피커들의 수와 입력되는 오디오 신호의 채널 수가 동일한 경우에는 입력되는 오디오 신호를 바이패스(bypass)시키고, 오디오 장치에 연결된 스피커들의 수와 입력되는 오디오 신호의 채널 수가 상이한 경우에는 입력되는 오디오 신호를 업믹싱 또는 다운믹싱하여 오디오 신호의 채널 수가 오디오 장치에 연결된 스피커들의 수와 동일하게 되도록 조정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 오디오 장치는 믹싱부에 의해 채널 수가 조정된 오디오 신호를 복수의 스피커들 중 적어도 하나의 스피커로 송신하는 송신부를 포함할 수 있다. 오디오 장치의 송신부는 스피커 설정 모드에서 미리 설정된 테스트 오디오 신호를 복수의 스피커들 중 하나의 스피커로 송신할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 오디오 장치는 복수의 스피커들 중 적어도 하나의 스피커에 의해 출력된 오디오를 수집한 마이크로부터 출력된 오디오의 신호를 수신하는 피드백 수신부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 오디오 장치는 출력된 오디오의 신호에 기초하여 복수의 스피커들 사이의 출력 시간차를 판단하는 채널별 차이 판단부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 오디오 장치는 판단된 출력 시간차에 기초하여, 복수의 스피커들의 출력이 동기화되도록 복수의 스피커들에 제공되는 다채널 오디오 신호 중 적어도 하나의 채널의 오디오 신호에 출력지연 신호를 추가하는 채널별 차이 보상부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 오디오 장치의 스피커 설정 모드에서, 송신부는 복수의 스피커들 중 제 1 스피커 및 제 2 스피커로 동일한 테스트 오디오 신호를 송신하도록 구성될 수 있다.
여기서, 테스트 오디오 신호는 특정 주파수 패턴의 신호이며, 피드백 수신부는 제 1 스피커 및 제 2 스피커에 의해 출력된 테스트 오디오를 수집한 마이크로부터 출력된 테스트 오디오의 신호를 수신하도록 구성될 수 있다.
또한, 채널별 차이 판단부는 출력된 테스트 오디오의 신호에서 특정 주파수의 신호 세기가 극대값이 되는 부분을 측정하여 상기 제 1 스피커와 상기 제 2 스피커 사이의 출력 시간차를 판단하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 오디오 장치의 스피커 설정 모드에서, 송신부는 복수의 스피커들 중 제 1 스피커로 제 1 테스트 오디오 신호를 송신하고, 복수의 스피커들 중 제 2 스피커로 제 2 테스트 오디오 신호를 송신하도록 구성될 수 있다.
여기서, 제 1 테스트 오디오 신호는 제 1 볼륨을 가진 신호이고, 제 2 테스트 오디오 신호는 제 2 볼륨을 가진 신호이고, 제 1 볼륨과 제 2 볼륨은 서로 크기가 상이하며, 피드백 수신부는 제 1 스피커 및 제 2 스피커에 의해 출력된 테스트 오디오를 수집한 마이크로부터 출력된 테스트 오디오의 신호를 수신하도록 구성될 수 있다.
또한, 채널별 차이 판단부는 출력된 테스트 오디오의 신호에서 이득값의 변화가 발생하는 부분을 측정하여 제 1 스피커와 제 2 스피커 사이의 출력 시간차를 판단하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 오디오 장치의 스피커 설정 모드에서, 송신부는 복수의 스피커들 중 제 1 스피커로 테스트 오디오 신호를 송신하도록 구성될 수 있다.
여기서, 피드백 수신부는 제 1 스피커에 의해 출력된 테스트 오디오를 수집한 마이크로부터 출력된 테스트 오디오의 신호를 수신하고, 송신부는 상기 피드백 수신부에 의해 수신된 출력된 테스트 오디오의 신호를 제 1 스피커로 다시 송신하는 동작을 일정 횟수 반복하도록 구성될 수 있다.
또한, 채널별 차이 판단부는 상기 동작의 반복을 통해 제 1 스피커의 라운드-트립 레이턴시(round-trip latency)를 측정하고, 측정된 제 1 스피커의 라운드-트립 레이턴시와 미리 저장된 제 2 스피커의 출력 지연시간에 대한 데이터에 기초하여 제 1 스피커와 제 2 스피커 사이의 출력 시간차를 판단하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 오디오 장치에서, 채널별 차이 보상부는, 판단된 제 1 스피커와 제 2 스피커 사이의 출력 시간차에 기초하여, 제 1 및 제 2 스피커들의 출력이 동기화되도록 다채널 오디오 신호 중에서 제 1 및 제 2 스피커들 중 출력이 덜 지연되는 스피커로 제공되는 채널의 오디오 신호에 출력지연 신호를 추가하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 오디오 장치의 스피커 설정 모드에서, 송신부는 복수의 스피커들 중 제 1 스피커 및 제 2 스피커로 동일한 테스트 오디오 신호를 제 1 시간의 차이를 두고 송신하도록 구성될 수 있다.
여기서, 피드백 수신부는 제 1 스피커 및 제 2 스피커에 의해 출력된 테스트 오디오를 수집한 마이크로부터 출력된 테스트 오디오의 신호를 수신하도록 구성될 수 있다.
또한, 채널별 차이 판단부는 출력된 테스트 오디오의 신호에서 초기 오디오 신호의 평균 볼륨과 초기 오디오 신호의 시작점으로부터 제 1 시간 이후에 존재하는 후기 오디오 신호의 평균 볼륨의 차이에 기초하여 제 1 스피커와 제 2 스피커 사이의 볼륨 출력 차이를 판단하도록 추가로 구성될 수 있다.
여기서, 채널별 차이 보상부는, 판단된 제 1 스피커와 제 2 스피커 사이의 볼륨 출력 차이에 기초하여, 제 1 및 제 2 스피커들의 출력이 균등해지도록, 다채널 오디오 신호 중에서 제 1 및 제 2 스피커들 중 볼륨 출력이 낮은 스피커로 제공되는 채널의 오디오 신호를 증폭시키거나, 다채널 오디오 신호 중에서 제 1 및 제 2 스피커들 중 볼륨 출력이 높은 스피커로 제공되는 채널의 오디오 신호를 감쇄시키도록 추가로 구성될 수 있다.
상기 과제들을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 오디오 시스템은 오디오 처리 장치와 오디오 녹음 장치를 포함할 수 있고, 오디오 녹음 장치는 복수의 스피커들에서 출력되는 오디오 신호를 녹음하여 오디오 장치로 피드백 공급하고, 오디오 처리 장치는 피드백된 오디오 신호에 기초하여 스피커들의 출력 지연시간을 판단할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 오디오 시스템의 오디오 녹음 장치는 오디오 처리 장치로부터 오디오 신호를 제공받은 복수의 스피커들에 의해 출력되는 오디오를 수집하는 오디오 수집부 및 수집된 오디오의 신호를 오디오 처리 장치로 전송하는 오디오 송신부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 오디오 시스템의 오디오 처리 장치는 오디오 시스템에 연결된 스피커들의 수에 기초하여 입력되는 오디오 신호의 채널 수를 조정하는 믹싱부, 채널 수가 조정된 상기 오디오 신호 또는 스피커 설정을 위한 테스트 오디오 신호를 복수의 스피커들 중 적어도 하나의 스피커로 송신하는 송신부, 오디오 녹음 장치로부터 수집된 오디오의 신호를 수신하는 피드백 수신부, 수집된 오디오의 신호에 기초하여 복수의 스피커들 사이의 출력 시간차를 판단하는 채널별 차이 판단부, 및 판단된 출력 시간차에 기초하여, 복수의 스피커들의 출력이 동기화되도록 복수의 스피커들에 제공되는 다채널 오디오 신호 중 적어도 하나의 채널의 오디오 신호에 출력지연 신호를 추가하는 채널별 차이 보상부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 오디오 장치에 의해 수행되는 복수의 스피커들에 다채널 오디오 신호를 제공하기 위한 방법은, 스피커 설정을 위해 생성된 테스트 오디오 신호를 복수의 스피커들 중 적어도 하나의 스피커로 송신하는 송신 단계, 복수의 스피커들 중 적어도 하나의 스피커에 의해 출력된 오디오를 수집한 마이크로부터 출력된 오디오의 신호를 수신하는 피드백 수신 단계, 출력된 오디오의 신호에 기초하여 복수의 스피커들 사이의 출력 시간차를 판단하는 채널별 차이 판단 단계, 및 판단된 출력 시간차에 기초하여, 복수의 스피커들의 출력이 동기화되도록 복수의 스피커들에 제공되는 오디오 신호의 다채널 경로 중 적어도 하나의 채널 경로에 출력지연 버퍼를 설정하는 채널별 차이 보상 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다채널 오디오 신호 제공 방법에서 송신 단계는, 복수의 스피커들 중 제 1 스피커 및 제 2 스피커로 동일한 테스트 오디오 신호를 송신하는 단계일 수 있다.
여기서, 테스트 오디오 신호는 특정 주파수 패턴의 신호이며, 피드백 수신 단계는, 제 1 스피커 및 제 2 스피커에 의해 출력된 테스트 오디오를 수집한 마이크로부터 출력된 테스트 오디오의 신호를 수신하는 단계일 수 있다.
또한, 채널별 차이 판단 단계는, 출력된 테스트 오디오의 신호에서 특정 주파수의 신호 세기가 극대값이 되는 부분을 측정하여 제 1 스피커와 제 2 스피커 사이의 출력 시간차를 판단하는 단계일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 다채널 오디오 신호 제공 방법에서 송신 단계는, 복수의 스피커들 중 제 1 스피커로 제 1 테스트 오디오 신호를 송신하고, 복수의 스피커들 중 제 2 스피커로 제 2 테스트 오디오 신호를 송신하는 단계일 수 있다.
여기서, 제 1 테스트 오디오 신호는 제 1 볼륨을 가진 신호이고, 제 2 테스트 오디오 신호는 제 2 볼륨을 가진 신호이고, 제 1 볼륨과 제 2 볼륨은 서로 크기가 상이하며, 피드백 수신 단계는, 제 1 스피커 및 제 2 스피커에 의해 출력된 테스트 오디오를 수집한 마이크로부터 출력된 테스트 오디오의 신호를 수신하는 단계일 수 있다.
또한, 채널별 차이 판단 단계는, 출력된 테스트 오디오의 신호에서 이득값의 변화가 발생하는 부분을 측정하여 제 1 스피커와 제 2 스피커 사이의 출력 시간차를 판단하는 단계일 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다채널 오디오 신호 제공 방법에서 송신 단계는, 복수의 스피커들 중 제 1 스피커로 테스트 오디오 신호를 송신하는 단계일 수 있고, 피드백 수신 단계는, 상기 제 1 스피커에 의해 출력된 테스트 오디오를 수집한 마이크로부터 상기 출력된 테스트 오디오의 신호를 수신하는 단계일 수 있다.
여기서, 다채널 오디오 신호 제공 방법은, 피드백 수신 단계 이후 및 채널별 차이 판단 단계 이전에, 마이크로부터 수신된 출력된 테스트 오디오의 신호를 제 1 스피커로 송신하는 재송신 단계, 및 피드백 수신 단계 및 재송신 단계를 일정 횟수 반복하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 채널별 차이 판단 단계는, 피드백 수신 단계 및 재송신 단계를 반복하는 단계를 통해 제 1 스피커의 라운드-트립 레이턴시(round-trip latency)를 측정하고, 측정된 제 1 스피커의 라운드-트립 레이턴시와 미리 저장된 상기 제 2 스피커의 출력 지연시간에 대한 데이터에 기초하여 제 1 스피커와 상기 제 2 스피커 사이의 출력 시간차를 판단하는 단계일 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 다채널 오디오 제공 방법에서, 채널별 차이 보상 단계는, 판단된 제 1 스피커와 제 2 스피커 사이의 출력 시간차에 기초하여, 제 1 및 제 2 스피커들의 출력이 동기화되도록 다채널 오디오 신호 중에서 제 1 및 제 2 스피커들 중 출력이 덜 지연되는 스피커로 제공되는 채널 경로에 출력지연 버퍼를 설정하는 단계일 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다채널 오디오 제공 방법에서 송신 단계는, 복수의 스피커들 중 제 1 스피커 및 제 2 스피커로 동일한 테스트 오디오 신호를 제 1 시간의 차이를 두고 송신하는 단계일 수 있다.
여기서, 피드백 수신 단계는, 제 1 스피커 및 제 2 스피커에 의해 출력된 테스트 오디오를 수집한 마이크로부터 출력된 테스트 오디오의 신호를 수신하는 단계일 수 있다.
또한, 채널별 차이 판단 단계는, 출력된 테스트 오디오의 신호에서 초기 오디오 신호의 평균 볼륨과 초기 오디오 신호의 시작점으로부터 제 1 시간 이후에 존재하는 후기 오디오 신호의 평균 볼륨간의 차이에 기초하여 제 1 스피커와 제 2 스피커 사이의 볼륨 출력 차이를 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 종래 입체 음향 시스템과는 달리 적은 비용으로 다채널 오디오 시스템을 구축할 수 있으면서도 복수의 스피커들 사이의 출력 동기화가 유지될 수 있도록 하는 오디오 장치, 오디오 시스템 및 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 오디오 장치, 오디오 시스템 및 방법은 오디오 신호를 처리하는 오디오 장치로 스피커들에 의해 출력되는 오디오를 피드백 공급하는 구성을 채택함으로써 각각의 스피커 특성에 적합하게 채널별로 오디오 신호를 자동으로 조정할 수 있게 한다.
이에 따라, 본 발명의 실시예들에 따른 오디오 장치, 오디오 시스템 및 방법은 스피커 구비를 위한 추가 비용 없이 기존에 보유하고 있는 무선 스피커들을 활용하여 입체 음향 시스템을 용이하게 구현할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 오디오 장치, 오디오 시스템 및 방법은 출력되는 오디오의 신호가 오디오 처리 장치로 피드백 공급되어 채널별 출력 지연시간 판단을 할 수 있도록 함으로써, 유무선 스피커들을 함께 이용하여도 스피커별 오디오 출력이 동기화될 수 있도록 한다.
이에 따라, 본 발명의 실시예들에 따른 오디오 장치, 오디오 시스템에서는 유선 스피커 이외에 무선 스피커도 활용할 수 있게 되어 케이블 배치가 최소화되고 설치 거리에 있어서의 제약으로부터 보다 자유로운 입체 음향 시스템 구현이 가능해진다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 오디오 장치, 오디오 시스템 및 방법은 스피커들에 의해 출력되는 오디오 신호의 피드백 공급을 이용하여 채널별 출력 지연시간 판단 및 지연시간 보상이 자동적으로 수행되도록 함으로써, 전문가의 도움 없이도 입체 음향 시스템을 용이하게 구현할 수 있도록 한다.
아울러, 본 발명의 실시예들에 따른 오디오 장치, 오디오 시스템 및 방법은 스피커들에 의해 출력되는 오디오 신호의 피드백 공급을 이용하여 스피커별 기기 성능 및 사양의 차이 등에 의한 특성에 맞추어 필요한 보상 신호를 생성할 수 있으므로, 스피커들 간에 균일한 레벨의 출력을 보장할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 스피커들에 다채널 오디오 신호를 제공하기 위한 오디오 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 스피커들에 다채널 오디오 신호를 제공하기 위한 오디오 장치의 내부 블럭도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 오디오 장치로부터 출력된 오디오 신호가 피드백되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 오디오 장치로 피드백된 오디오 신호에 기초하여 채널별 차이가 보상되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 스피커들에서 출력된 테스트 오디오 신호를 분석하여 지연시간을 판단하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따라 스피커들에서 출력된 테스트 오디오 신호를 분석하여 지연시간을 판단하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 복수의 스피커들에 다채널 오디오 신호를 제공하기 위한 방법의 순서도를 도시한다.
도 8은 도 7의 순서도에 따라 채널별 보상이 설정된 후 오디오가 재생되는 경우를 설명하기 위한 순서도를 도시한다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따라 복수의 스피커들에 다채널 오디오 신호를 제공하기 위한 방법의 순서도를 도시한다.
도 10은 도 9의 순서도에 따라 채널별 보상이 설정된 후 오디오가 재생되는 경우를 설명하기 위한 순서도를 도시한다.
도 11은 도 9의 순서도에서 스피커별 볼륨 차이를 판단하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 복수의 스피커들에 채널별 보상을 설정하기 위한 방법의 순서도를 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 스피커들에 다채널 오디오 신호를 제공하기 위한 오디오 장치의 내부 블럭도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 오디오 장치로부터 출력된 오디오 신호가 피드백되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 오디오 장치로 피드백된 오디오 신호에 기초하여 채널별 차이가 보상되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 스피커들에서 출력된 테스트 오디오 신호를 분석하여 지연시간을 판단하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따라 스피커들에서 출력된 테스트 오디오 신호를 분석하여 지연시간을 판단하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 복수의 스피커들에 다채널 오디오 신호를 제공하기 위한 방법의 순서도를 도시한다.
도 8은 도 7의 순서도에 따라 채널별 보상이 설정된 후 오디오가 재생되는 경우를 설명하기 위한 순서도를 도시한다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따라 복수의 스피커들에 다채널 오디오 신호를 제공하기 위한 방법의 순서도를 도시한다.
도 10은 도 9의 순서도에 따라 채널별 보상이 설정된 후 오디오가 재생되는 경우를 설명하기 위한 순서도를 도시한다.
도 11은 도 9의 순서도에서 스피커별 볼륨 차이를 판단하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 복수의 스피커들에 채널별 보상을 설정하기 위한 방법의 순서도를 도시한다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 본 발명은 여러가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다. 이하 실시예에서는 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 직접적인 관계가 없는 부분을 생략하지만, 본 발명의 사상이 적용된 장치 또는 시스템을 구현함에 있어서, 이와 같이 생략된 구성이 불필요함을 의미하는 것은 아니다. 아울러, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조번호를 사용한다.
이하의 설명에서 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 되며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 또한, 이하의 설명에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 설명에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 스피커들에 다채널 오디오 신호를 제공하기 위한 오디오 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 1의 오디오 시스템은 TV(100), 유선 스피커(200), 무선 스피커(310, 320) 및 리모컨(400)을 포함한다. TV(100)는 영상 및 오디오 재생 장치이지만 여기서는 오디오 장치의 예로서 도시된 것이고, 본 발명의 실시예에서 오디오를 재생할 수 있는 모든 장치가 TV(100)의 대체물이 될 수 있으며 이하에서는 오디오 장치(100)로 지칭한다.
오디오 장치(100)는 영상 부분에 있어서는 디스플레이를 통해 영상을 재생하며, 오디오 부분에 있어서는 입력되는 오디오 신호를 처리하여 유선 스피커(200) 및 무선 스피커(310, 320)로 전달하여 오디오가 출력되도록 한다.
유선 스피커(200)는 오디오 장치(100)와 직접적으로 유선으로 연결되어 오디오 신호를 수신하고 오디오 장치(100)에서 처리되는 오디오 신호 중 좌전방 채널의 오디오 신호와 우전방 채널의 오디오 신호를 출력할 수 있다.
무선 스피커(310, 320)는 좌후방 스피커(310)와 우후방 스피커(320)로 이루어져 있고, 예를 들어, 블루투스로 연결된 오디오 장치(100)에서 처리되는 오디오 신호 중 좌후방 채널의 오디오 신호와 우후방 채널의 오디오 신호를 수신하여 출력할 수 있다.
여기서, 오디오 장치(100)와 무선 스피커(310, 320)와의 연결은 블루투스, RFID, UWB(Ultra Wideband), 적외선 통신, 지그비(Zigbee), DLNA(Digital Living Network Alliance), WLAN(Wireless LAN), Wi-Fi 다이렉트, Wibro(Wireless broadband). LTE/LTE-A(Long Term Evolution/LTE-Advanced) 등 다양한 방식을 통해 형성될 수 있다.
리모컨(400)은 오디오 장치(100)로 신호를 보내 오디오 장치(100)의 동작을 제어할 수 있는 장치로서, 여기서는 마이크를 포함하고 있어 유무선 스피커들에 의해 출력되는 오디오를 수집하는 기능을 수행할 수 있다.
리모컨(400)은, 오디오 장치(100)로부터 오디오 신호가 유무선 스피커들(200, 310, 320)로 전달되고 유무선 스피커들(200, 310, 320)에 의해 오디오가 출력되면, 이러한 출력된 오디오를 마이크를 통해 수집하여 다시 오디오 장치(100)로 피드백 전달할 수 있다.
리모컨(400)은 각각의 스피커에 의해 출력되는 소리를 균형 있게 들을 수 있도록 유무선 스피커들(200, 310, 320)로 형성되는 청취 공간의 가운데 놓여져 있을 수 있다.
그러나, 사용자가 주로 청취하는 위치가 청취 공간의 가운데가 아닌 다른 곳이라면 이에 맞도록 사용자가 주로 청취하는 위치에 리모컨(400)이 놓여져 스피커들에 의해 출력되는 오디오를 수집할 수 있도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 스피커들에 다채널 오디오 신호를 제공하기 위한 오디오 장치의 내부 블럭도를 도시한다.
오디오 장치(100)는 제어부(100), 오디오 획득부(120), 믹싱부(130), 후처리부(140), 송신부(190)를 포함할 수 있으며, 송신부(190)는 유선 스피커(200)로 오디오 신호를 송신하는 유선 송신부(150)와 무선 스피커(300)로 오디오 신호를 송신하는 무선 송신부(160)로 이루어질 수 있다.
도 1에서는 유선 스피커(200) 하나와 두 개의 후방 스피커(310, 320)가 예시되었으나, 여기서는 설명의 편의를 위하여 하나의 유선 스피커(200)와 하나의 무선 스피커(300)만 있는 것으로 가정하여 본 발명의 실시예를 설명하도록 하겠다.
먼저, 오디오 장치(100) 내에서 이루어지는 컴포넌트들의 동작들은 제어부(110)와 상호 통신을 하여 수행된다.
오디오 획득부(120)는 외부로부터 실시간으로 오디오 신호를 수신하거나, 오디오 장치(100) 내에 저장된 공간에서 오디오 신호를 획득하는 기능을 수행한다. 오디오 획득부(120)로부터 획득된 오디오 신호는 믹싱부(130)로 전달된다.
믹싱부(130)는 오디오 장치(100)에 연결된 스피커들의 수에 기초하여 입력되는 오디오 신호의 채널 수를 조정하는 기능을 수행한다. 오디오 장치(100)에 연결된 스피커들의 수는 수동으로 오디오 장치(100)에 사전 입력될 수도 있고, 오디오 장치(100)와 스피커들 사이의 통신을 통해 오디오 장치(100)가 자동으로 습득할 수도 있다.
믹싱부(130)는 오디오 장치(100)에 연결된 스피커들의 수와 입력되는 오디오 신호의 채널 수가 동일한 경우에는 입력되는 오디오 신호를 바이패스(bypass)시키고, 오디오 장치(100)에 연결된 스피커들의 수와 입력되는 오디오 신호의 채널 수가 상이한 경우에는 입력되는 오디오 신호를 업믹싱 또는 다운믹싱하여 오디오 신호의 채널 수가 오디오 장치에 연결된 스피커들의 수와 동일하게 되도록 조정할 수 있다.
예를 들어, 오디오 장치(100)에서 입력되는 오디오 신호가 2채널이고 오디오 장치(100)에 연결된 스피커의 수가 5.1채널용 스피커로 6개라고 한다면 믹싱부(130)는 2채널 오디오 신호를 업믹싱하여 5.1채널의 오디오 신호로 조정할 수 있다.
다른 예로, 오디오 장치(100)에 입력되는 오디오 신호가 5.1채널이고 오디오 장치(100)에 연결된 스피커의 수가 2개라고 한다면 믹싱부(130)는 5.1채널 오디오 신호를 다운믹싱하여 2채널의 오디오 신호로 조정할 수 있다.
또 다른 예로, 오디오 장치(100)에 입력되는 오디오 신호가 5.1채널이고 오디오 장치(100)에 연결된 스피커의 수가 5.1채널용 스피커로 6개라고 한다면 믹싱부(130)는 5.1채널의 오디오 신호를 조정함 없이 바이패스시킬 수 있다.
믹싱부(130)에서 조정된 또는 바이패스된 오디오 신호는 후처리부(140)로 전달된다. 후처리부(140)는 각 채널의 오디오 신호에 필요한 처리 동작을 수행하며, 보다 자세한 사항은 이하에서 설명하기로 한다.
후처리부(140)에서 음장효과 적용 등의 처리를 거친 오디오 신호 중 유선 스피커에서 출력되어야 할 채널의 오디오 신호는 유선 송신부(150)로 전달되고, 무선 스피커에서 출력되어야 할 채널의 오디오 신호는 무선 송신부(160)로 전달된다. 경우에 따라 오디오 신호는 복수의 스피커 모두가 아닌 일부의 스피커에만 전달될 수도 있다.
유선 송신부(150)는 유선 연결을 통해 유선 스피커(200)로 해당 채널의 오디오 신호를 송신하고, 무선 송신부(160)는 예를 들어, 블루투스 연결을 통해 무선 스피커(300)로 해당 채널의 오디오 신호를 송신한다.
송신부(190)는 일반적으로 재생되어야 할 오디오 신호를 스피커들로 전송하는 경우 이외에도, 오디오 장치(100)가 스피커들의 동기화 설정을 위해 스피커 설정 모드에 진입하는 경우에 테스트 오디오 신호를 스피커들로 전송하는 경우도 있다.
이러한 경우 테스트 오디오 신호는 오디오 장치(100)에 미리 저장되어 있던 신호이거나 외부에서 수신되는 신호일 수도 있다.
여기서, 유선으로 연결된 유선 스피커(200)로의 신호는 특별한 사정이 없는 한 지연 없이 바로 송신되어 유선 스피커(200)에서 출력되지만, 다양한 환경의 영향을 받을 수 있는 무선 연결에서는 신호 송신 및 오디오 출력까지의 처리에 있어서 시간지연이 발생할 수 있다.
오디오 출력 장치인 스피커가 오디오를 출력함에 있어서 오디오 시스템 자체로 인하여 오디오 신호의 출력이 지연되어 발생하는 오차를 시스템 지연오차라고 할 수 있다.
이러한, 시스템 지연오차는 네트워크 환경에 의해 오디오 신호 전달 과정에서 발생하는 지연 및 오디오 출력 장치의 신호 처리 과정에서 발생하는 지연 등을 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 오디오 장치로부터 출력된 오디오 신호가 피드백되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3에서 도시된 바와 같이 무선 스피커(300)는 신호 송신 및 오디오 출력까지의 처리에 있어서 유선 스피커(200)에 비해 400 msec의 시간지연이 발생하는 것을 알 숭 있다.
따라서, 유선 스피커(200)와 무선 스피커(300)에서 동시에 출력되어야할 오디오 신호가 유선 스피커(200)에서 제 1 오디오 출력(230)으로 먼저 출력된 후 400 msec 후에 무선 스피커(300)에서 제 2 오디오 신호(330)로 출력되게 되므로, 동시에 출력되어야할 다채널의 오디오 신호가 채널별로 시간차를 가지고 출력되게 된다.
도 3에서 도시된 바와 같이 스피커들에 의해 출력된 오디오는 마이크(410) 및 송신부(430)를 포함하는 오디오 녹음 장치(400)에 의해 수집된다. 오디오 녹음 장치(400)에 의해 수집된 오디오는 제 1 오디오 출력(230)과 제 2 오디오 출력(330)이 결합된 형태의 오디오 출력(430)이 된다.
오디오 녹음 장치(400)에 의해 수집된 결합된 형태의 오디오 출력(430)은 피드백 루프(40)를 통하여 오디오 장치(100)로 제공될 수 있다. 여기서 피드백 루프(40)는 유선일 수도 있고 무선일 수도 있다.
아울러, 오디오 녹음 장치(400)는 도 3에서 오디오 장치(100)와 별개의 장치인 것으로 도시되었으나, 이는 기능상 오디오 장치(100)와 오디오 녹음 장치(400)를 분리해서 표시하기 위한 것일 뿐이고, 오디오 녹음 장치(400)는 마이크가 포함된 리모컨일 수도 있지만, 오디오 장치(100) 자체에 설치된 마이크 및 송신모듈이 될 수도 있다.
예를 들어 오디오 녹음 장치(400)는 오디오 장치(100)인 TV에 부착되는 마이크 장치가 될 수도 있다.
다른 예로서, 오디오 녹음 장치(400)는 도 1에서와 같이 마이크를 가진 리모컨(400)일 수도 있다. 외부에서 이동이 가능한 리모컨(400)이 오디오 녹음 장치인 경우에는 사용자가 스피커들의 소리를 청취하는 실제 위치에 리모컨(400)을 두어 사용자 입장에서 보다 정확한 출력 오디오 정보를 수집할 수도 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 오디오 장치로 피드백된 오디오 신호에 기초하여 채널별 차이가 보상되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
오디오 장치(100)로 피드백된 복수의 스피커들로부터 출력된 오디오의 신호(430)는 피드백 수신부(170)에 의해 수신된다.
피드백 수신부(170)는 채널별 차이 판단부(113) 및 채널별 보상신호 생성부(115)를 포함하는 제어부(110)로 출력된 오디오의 신호를 송신한다. 제어부(100)의 채널별 차이 판단부(113)는 피드백되어 입력된 스피커들에 의해 출력된 오디오의 신호에 기초하여 복수의 스피커들 사이의 출력 시간차가 얼마나 존재하는지 판단한다.
복수의 스피커들 사이에서 출력 시간차가 얼마나 존재하는지 판단하는 것은 다양한 방식으로 수행될 수 있고, 여기서는 몇 가지 방식들을 예시로서 살펴본다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 스피커들에서 출력된 테스트 오디오 신호를 분석하여 지연시간을 판단하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5와 같은 경우, 송신부(190)는 복수의 스피커들 중 제 1 스피커(예를 들어, 유선 스피커(200))로 제 1 테스트 오디오 신호를 송신하고, 제 2 스피커(예를 들어, 무선 스피커(300))로 제 2 테스트 오디오 신호를 송신할 수 있다.
여기서, 제 1 테스트 오디오 신호는 제 1 볼륨을 가진 신호이고, 상기 제 2 테스트 오디오 신호는 제 2 볼륨을 가진 신호이고, 상기 제 1 볼륨은 상기 제 2 볼륨보다 낮다. 제 1 테스트 오디오 신호와 제 2 테스트 오디오 신호는 볼륨만 다를 뿐 동일한 형태의 오디오 신호일 수 있다.
다른 실시예에서는, 오디오 장치(100)의 송신부(190)가 복수의 스피커들에 동일한 테스트 오디오 신호를 발송하고, 제 1 스피커(예를 들어, 유선 스피커(200))와 제 2 스피커(예를 들어, 무선 스피커(300))가 서로 다른 볼륨으로 테스트 오디오 신호를 재생하도록 스피커 설정 모드가 구성될 수도 있다.
이 경우, 제 1 스피커는, 예를 들어, 5의 볼륨으로 테스트 오디오 신호를 출력하고 제 2 스피커는, 예를 들어, 20의 볼륨으로 동일한 테스트 오디오 신호를 출력하면 마이크에서는 서로 다른 2개의 볼륨을 갖는 오디오가 합성된 결과가 수집될 수 있다.
여기서, 스피커들의 볼륨은 스피커 설정 모드에서 오디오 장치(100) 또는 리모컨(400)으로부터 스피커들로 송신되는 볼륨 제어 신호에 의해 조정될 수 있다.
도 5의 윗부분에서 보이는 파형은 제 1 테스트 오디오 신호 및 제 2 테스트 오디오 신호를 수신한 스피커들로부터 출력된 오디오 또는 동일한 테스트 오디오 신호가 서로 다른 볼륨으로 설정된 스피커들로부터 출력된 오디오가 마이크에 의해 수집된 것이다.
도 5의 파형은 낮은 제 1 볼륨을 가진 제 1 테스트 오디오 신호가 유선 스피커(200)를 통해 a1 시점에서 먼저 출력되고, 높은 제 2 볼륨을 가진 제 2 테스트 오디오 신호가 무선 스피커로의 전송 지연 및 무선 스피커에서의 처리 지연으로 인해 a1보다 늦은 b1 시점에 무선 스피커(300)를 통해 출력된 것을 보여준다.
동일한 테스트 오디오 신호가 서로 다른 볼륨을 갖는 스피커들로 전송되는 다른 실시예에 따르면, 도 5의 파형은 테스트 오디오 신호가 낮은 볼륨으로 설정된 제 1 스피커로부터 a1 시점에서 먼저 출력되고, 동일한 테스트 오디오 신호가 높은 볼륨으로 설정된 제 2 스피커로부터 a1보다 늦은 b1 시점에 출력되는 것을 보여준다. 이러한 지연은 무선 스피커로의 전송 지연 및 무선 스피커에서의 처리 지연으로 인한 것일 수 있다.
피드백 수신부(170)는 도 5와 같은 형태의 파형을 스피커에 의해 출력된 오디오의 신호로 수신하고, 이러한 오디오 신호를 채널별 차이 판단부(113)로 전송한다.
채널별 차이 판단부(113)는 도 5와 같은 형태의 파형에서 이득값이 변화가 발생하는 부분인 a1과 b1 사이의 시간을 측정하여, 유선 스피커(200)와 무선 스피커(300) 사이의 출력 시간차가 a1~b1 만큼인 것을 판단할 수 있고, 무선 스피커(300)의 유선 스피커(200)와의 상대적인 출력 지연시간이 a1~b1인 것을 판단할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따라 스피커들에서 출력된 테스트 오디오 신호를 분석하여 지연시간을 판단하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6과 같은 경우, 송신부(190)는 복수의 스피커들 중 제 1 스피커(예를 들어, 유선 스피커(200)) 및 제 2 스피커(예를 들어, 무선 스피커(300))로 동일한 테스트 오디오 신호를 동시에 송신할 수 있다.
여기서, 테스트 오디오 신호는 특정 주파수 패턴의 신호이다.
도 6의 윗부분에서 보이는 파형은 스피커들에서 출력된 오디오가 마이크에 의해 수집된 것으로, 유선 스피커(200)에 의해 출력된 오디오 신호는 a2 시점에서 출력에 있어서 극대값을 가지고, 무선 스피커(300)에 의해 출력된 오디오 신호는 무선 스피커(300)로의 전송 지연 및 무선 스피커(300)에서의 처리 지연으로 인해 a2보다 늦은 b2 시점에서 출력에 있어서 극대값을 가지는 것을 보여준다.
피드백 수신부(170)는 도 6과 같은 형태의 파형을 스피커에 의해 출력된 오디오의 신호로 수신하고, 이러한 오디오 신호를 채널별 차이 판단부(113)로 전송한다.
채널별 차이 판단부(113)는 도 6과 같은 형태의 파형에 고속푸리에변환(FFT)을 수행하고 특정 주파수의 극대값이 발생하는 시점인 a2 및 b2를 측정하여 무선 스피커(300)의 상대적인 지연시간을 판단할 수 있다.
여기서, FFT를 통해 지연시간을 파악하는 방법은 특정 주파수 패턴의 테스트 오디오 신호에 대해 샘플링한 후 극대값을 가지는 샘플들 간에 몇 개의 샘플 차이가 있는지를 파악하여 샘플 개수에 하나의 샘플당 시간을 곱하여 지연시간을 계산한다.
예를 들어, 테스트 오디오 신호가 2bytes, 16kHz의 모노 성분을 가지고 2bytes의 값으로 256개마다 샘플링을 할 때, 각 샘플마다 16msec의 시간 차이를 가지게 된다. 보다 상세히 설명하면, 1초에 16,000개의 2bytes 데이터가 전달되는 오디오 신호에서 256개의 2bytes 데이터마다 하나씩 샘플링을 할 경우 256개의 2bytes 데이터가 전달되는 시간 x 는 1,000 msec(1초) : 16,000 = x msec : 256 의 식으로 계산될 수 있다.
이러한 경우 20번째 샘플과 30번째 샘플에서 극대값이 나온다면, 두 극대값의 샘플 차이는 10 샘플이고 하나의 샘플당 16mesc의 시간 차이를 가지므로 테스트 오디오 신호로 파악된 유선 스피커(200)와 무선 스피커(300) 사이의 지연시간은 160msec로 판단된다.
즉, 도 6에서와 같은 파형이 마이크(410)를 통해 오디오 장치(100)로 피드백되는 경우 채널별 차이 판단부(113)는 유선 스피커(200)와 무선 스피커(300) 사이의 출력 시간차가 a2~b2 만큼인 것을 판단할 수 있고, 무선 스피커(300)의 유선 스피커(200)와의 상대적인 출력 지연시간이 a2~b2인 것을 판단할 수 있다.
한편, 도면에 도시되지는 않았으나, 주로 스마트폰의 입력 대비 출력 지연을 판단하는데 사용되는 라운드-트립 레이턴시를 이용하여 TV에 연결된 스피커의 지연시간을 판단할 수도 있다.
TV 스피커에서의 라운드-트립 레이턴시 측정은 먼저 TV의 스피커에서 테스트 신호를 출력하고, 출력된 테스트 신호를 TV와 통신하는 마이크로 입력 받고, 입력 받은 테스트 신호를 다시 TV의 스피커로 출력하고, 출력된 테스트 신호를 또 다시 마이크로 입력 받고, 입력 받은 테스트 신호를 또 다시 TV의 스피커로 출력하는 동작을 반복하면서 발생하는 입력과 출력 사이의 지연시간의 측정을 통해 이루어진다.
상술된 방식과 유사하게 본 발명의 실시예에 따른 오디오 장치(100)에서는 먼저 테스트 오디오 신호를 무선 스피커(300)에 송신하여 무선 스피커(300)를 통해 출력하고, 출력된 오디오를 마이크(410)를 통해 수집하여 오디오 장치(100)로 송신하고, 오디오 장치(100)는 수신되는 출력된 오디오의 신호를 다시 무선 스피커(300)로 전송하여 무선 스피커(300)를 통해 출력하는 동작을 일정 횟수동안 반복한다.
이러한 반복 동작을 통해 마이크(410)를 통한 입력과 무선 스피커(300)를 통한 출력 사이에서 발생하는 지연을 측정하여 무선 스피커(300)에 대한 라운드-트립 레이턴시가 결정될 수 있다.
여기서, 채널별 차이 판단부(113)는 무선 스피커(300)에 대한 라운드-트립 레이턴시와 미리 저장된 유선 스피커(200)의 출력 지연시간에 대한 데이터에 기초하여 유선 스피커(200)와 무선 스피커(300) 사이의 출력 시간차를 판단할 수 있다.
유선 스피커(200)의 출력 지연시간에 대한 데이터는 사전에 미리 측정되어 오디오 장치(100)의 데이터 저장부에 저장되어 있을 수 있다.
오디오 장치(100)는 상술된 바와 같은 다양한 방식을 통해 스피커 모델들 마다의 지연시간 특성을 학습할 수 있고 이를 오디오 장치(100) 내부 저장 공간 또는 클라우드의 저장 공간에 축적하여 스피커 모델별 지연시간 데이터베이스를 구축할 수도 있다.
이러한 데이터베이스가 구축되면 오디오 장치(100)는 상술된 지연시간 측정 방식을 수행하지 않고 단순히 스피커의 모델 정보만 확인하여 지연시간을 판단하고, 해당 지연시간을 보상하기 위해 출력 채널 경로에 적합한 시간의 지연 버퍼를 설정할 수 있다.
한편, 상술된 설명에서는 2개의 스피커가 연결된 경우만을 상정하였으나, 동일한 방식이 다수의 스피커에 대해서 적용될 수 있음은 물론이다.
상술된 방식을 통해 2개의 스피커 간의 출력 시간차를 알고 있는 가운데 오디오 장치(100)에 새로운 스피커가 연결된다면 새로운 기기에 대한 지연시간을 측정한 후 이전 스피커들의 지연시간과의 편차를 구해 각각의 스피커에 대해 설정할 지연시간 값을 선정할 수 있다.
만약, 연결된 스피커가 이전에 지연시간을 측정한 스피커와 동일한 모델의 제품이라면, 추가적인 지연시간 측정 없이 이전 동일 모델 스피커의 데이터를 활용할 수도 있다.
도 4로 돌아가면, 채널별 차이 판단부(113)에서는 상술된 바와 같은 다양한 방식으로 스피커들 사이의 출력 시간차를 판단하고, 이러한 시간차에 대한 정보를 채널별 보상신호 생성부(115)로 전송한다. 채널별 보상신호 생성부(115)는 스피커들 간의 출력 시간차를 보상할 수 있는 보상신호를 생성하여 후처리부(140)의 채널별 차이 보상부(145)로 전송할 수 있다.
후처리부(140)는 믹싱부(130)로부터 다채널 오디오 신호를 수신하여 음장효과 추가 등 채널별로 필요한 후처리를 채널별 후처리부(143)를 통해 수행하고, 채널별 차이 보상부(145)로 채널별 오디오 신호를 전송한다.
채널별 차이 보상부(145)에서는 제어부(110)로부터 수신한 보상신호에 따라 채널별로 지연시간을 보상할 수 있도록 출력지연 신호를 추가 설정한다.
예를 들어, 도 3에서와 같이 유선 스피커(200)에 비교하여 무선 스피커(300)가 400msec의 출력 지연시간을 가진다면, 채널별 차이 보상부(145)는 유선 스피커(200)로 출력되는 채널의 오디오 신호에 400msec 만큼의 출력지연 신호를 추가 설정한다.
이에 따라, 유선 송신부(150)를 통해 유선 스피커로 출력되는 채널의 오디오 신호는 400msec 만큼 지연되고, 기기 특성상 400msec 만큼의 지연이 있는 무선 스피커(300)를 통해 출력되는 채널의 오디오 신호와 동기화가 이루어지게 된다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 스피커들에 다채널 오디오 신호를 제공하기 위한 방법의 순서도를 도시한다.
오디오 장치(100)가 복수의 스피커들(200, 300)과 연결되고 나면 다채널 오디오 음원을 재생하기 전에 먼저 스피커들의 출력 시간을 동기화시키고 스피커들의 출력 레벨을 균등화시키기 위해 오디오 장치(100)가 스피커 설정 모드에 진입할 수 있다(S1110).
스피커 설정 모드는 사용자의 지시에 의해 시작될 수도 있고, 오디오 장치(100)에 새로 연결되는 스피커가 감지되는 경우에 자동으로 시작될 수도 있다.
오디오 장치(100)가 스피커 설정 모드에 진입하면(S1110), 먼저 테스트 오디오 신호를 생성한다(S1120). 테스트 오디오 신호는 테스트의 대상이 되는 스피커들에 송신될 수 있다(S1130). 이러한 단계들(S1100)은 모두 오디오 장치(100)에서 이루어질 수 있다.
여기서 테스트 오디오 신호는 상술된 바와 같이 본 발명의 실시양태에 따라 동일한 하나의 테스트 오디오 신호일 수도 있고, 스피커별로 서로 다른 볼륨을 가지는 테스트 오디오 신호일 수도 있다.
테스트 오디오 신호를 수신한 스피커들은 테스트 오디오를 출력하고(S1210), 마이크(400)는 출력된 오디오를 수집할 수 있다(S1220). 수집된 출력 오디오 신호는 마이크(410)와 연결된 송신부(430)에 의해 오디오 장치로 피드백 전송될 수 있다(S1230).
오디오 장치(100)는 피드백된 출력 오디오 신호를 수신하여 상기에서 설명된 바와 같은 방식들로 분석함으로써 스피커들 간의 출력 시간차를 계산하고 상대적인 지연시간을 계산할 수 있다(S1310).
계산된 지연시간에 기초하여 보상 신호가 생성되고(S1320), 이러한 보상 신호에 기초하여 스피커들의 출력이 동기화되도록 오디오 채널 경로에 출력 지연 버퍼가 설정되고 이러한 설정이 오디오 장치(100)의 데이터 저장부에 저장될 수 있다(S1330).
예를 들어, 도 3 및 4와 같은 경우라면, 유선 스피커(200)와 무선 스피커(300) 사이의 출력 동기화를 위해서 유선 스피커(200)로 출력될 오디오 신호의 채널 경로에 400msec만큼의 출력 지연 버퍼가 설정될 수 있다.
도 8은 상술된 바와 같은 스피커 설정 모드가 모두 종료되고(S1900), 일반적인 오디오 재생 모드가 시작되는 경우의 순서도를 도시한다.
재생되어야 할 오디오 신호가 외부로부터 오디오 장치(100)에 입력되면 오디오 장치(100)에 연결된 스피커 개수에 따라 입력된 오디오 신호의 채널을 조정한다(S2110). 채널이 조정된 오디오 신호에는 음장 효과 추가와 같은 채널별로 필요한 후처리가 수행되고(S2120), 상술된 스피커 설정 모드에서 저장되었던 바에 따라 오디오 신호에 채널별로 출력 지연 버퍼가 삽입될 수 있다(S2130).
도 3 및 4와 같은 경우라면, 유선 스피커(200)와 무선 스피커(300) 사이의 출력 동기화를 위해서 유선 스피커(200)로 출력될 채널의 오디오 신호에 400msec만큼의 출력 지연 버퍼가 삽입될 수 있다.
출력 지연 버퍼가 삽입된 오디오 신호는 스피커들로 전달되고 스피커는 수신된 오디오 신호에 따라 오디오를 출력한다(S2210).
상술된 바와 같은 채널별 출력 지연 버퍼 삽입의 조치를 통해 유선 스피커(200)와 무선 스피커(300)는 동기화된 오디오 출력을 수행할 수 있게 된다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따라 복수의 스피커들에 다채널 오디오 신호를 제공하기 위한 방법의 순서도를 도시한다.
오디오 장치(100)가 복수의 스피커들(200, 300)과 연결되고 나면 다채널 오디오 음원을 재생하기 전에 먼저 스피커들의 출력 시간을 동기화시키고 스피커들의 출력 레벨을 균등화시키기 위해 오디오 장치(100)가 스피커 설정 모드에 진입할 수 있다(S3110).
스피커 설정 모드는 사용자의 지시에 의해 시작될 수도 있고, 오디오 장치(100)에 새로 연결되는 스피커가 감지되는 경우에 자동으로 시작될 수도 있다.
오디오 장치(100)가 스피커 설정 모드에 진입하면(S3110), 먼저 테스트 오디오 신호를 생성한다(S3120). 테스트 오디오 신호는 테스트의 대상이 되는 스피커들에 송신될 수 있다(S3130). 이러한 단계들(S3100)은 모두 오디오 장치(100)에서 이루어질 수 있다.
테스트 오디오 신호가 송신되는 단계는 복수의 스피커들 중 유선 스피커(200)에 먼저 테스트 오디오 신호를 송신하고 제 1 시간 이후에 무선 스피커(300)로 동일한 테스트 오디오 신호를 두고 송신하는 단계일 수 있다.
여기서, 제 1 시간은 스피커들에서 출력되는 오디오가 완전히 겹쳐지지 않고 각각의 스피커에서 출력되는 볼륨의 차이가 관측될 수 있을 정도의 시간차이로 미리 선택될 수 있다.
테스트 오디오 신호를 수신한 스피커들은 테스트 오디오를 출력하고(S3210), 마이크(400)는 출력된 오디오를 수집할 수 있다(S3220). 수집된 출력 오디오 신호는 마이크(410)와 연결된 송신부(430)에 의해 오디오 장치(100)로 피드백 전송될 수 있다(S3230).
오디오 장치(100)는 피드백된 출력 오디오 신호를 수신하여 분석함으로써 스피커별 출력 볼륨을 계산할 수 있고 스피커 간의 출력차를 계산할 수 있다(S3310).
채널별 또는 스피커별 출력 차이를 판단하는 것은 출력된 테스트 오디오의 신호에서 초기 오디오 신호의 평균 볼륨과 초기 오디오 신호의 시작점으로부터 제 1 시간 이후에 존재하는 후기 오디오 신호의 평균 볼륨간의 차이에 기초하여 유선 스피커(200)와 무선 스피커(300) 사이의 볼륨 출력 차이를 판단하는 것일 수 있다.
여기서, 초기 오디오 신호와 후기 오디오 신호는 도 11에 도시된 바와 같이 볼륨값에서 차이가 생기는 지점을 기준으로 그 전의 신호와 그 후의 신호를 의미할 수 있다.
계산된 스피커별 볼륨 차이에 대해서는 보상 신호가 생성되고(S3320), 이러한 보상 신호에 기초하여 스피커들의 출력 볼륨이 동일 레벨이 되도록 채널별 증폭 또는 감쇄 파라미터가 설정될 수 있고 이러한 설정은 데이터 저장부에 저장될 수 있다.
예를 들어, 도 11과 같이 동일한 볼륨의 신호를 송신하였음에도 초기 오디오 신호에서 보여지는 유선 스피커(200)의 출력 볼륨이 후기 오디오 신호에서 보여지는 무선 스피커(300)의 출력 볼륨보다 작다고 한다면, 스피커들 사이의 출력 볼륨 균등화를 위해서 유선 스피커(200)로 출력될 오디오 신호의 채널 경로에 증폭 파라미터를 적용할 수 있다.
도 10은 상술된 바와 같은 스피커 설정 모드가 모두 종료되고(S3900), 일반적인 오디오 재생 모드가 시작되는 경우의 순서도를 도시한다.
재생되어야할 오디오 신호가 오디오 장치(100)에 입력되면 오디오 장치(100)에 연결된 스피커 개수에 따라 입력된 오디오 신호의 채널을 조정한다(S4110). 채널이 조정된 오디오 신호에는 음장 효과 추가와 같은 채널별로 필요한 후처리가 수행되고(S4120), 상술된 스피커 설정 모드에서 저장되었던 바에 따라 오디오 신호에 채널별로 증폭 파라미터 또는 감쇄 파라미터가 적용될 수 있다(S4130).
즉, 유무선 스피커들의 출력이 균등해지도록, 다채널 오디오 신호 중에서 유선 및 무선 스피커들 중 볼륨 출력이 낮은 스피커로 제공되는 채널의 오디오 신호의 출력을 증폭시키거나, 다채널 오디오 신호 중에서 유선 및 무선 스피커들 중 볼륨 출력이 높은 스피커로 제공되는 채널의 오디오 신호의 출력을 감쇄시키는 동작이 수행될 수 있다.
도 11은 도 9의 순서도에서 스피커별 볼륨 차이를 판단하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
동일한 테스트 오디오 신호를 유선 스피커(200)와 무선 스피커(300)에 송신하였음에도, 도 11에서 도시된 바와 같이 유선 스피커(200)로부터 출력된 오디오의 볼륨과 무선 스피커(300)로부터 출력된 오디오의 볼륨이 서로 상이하다.
이는 무선 스피커(300)가 기기 특성상 유선 스피커(200)보다 더 큰 볼륨으로 오디오를 출력하도록 설정되어 있기 때문이다.
따라서, 도 11의 파형에서 파악되는 출력 볼륨간의 차이에 기초하여 유선 스피커(200)로 전송되는 채널의 오디오 신호의 출력을 증폭시키거나, 무선 스피커(300)로 전송되는 채널의 오디오 신호의 출력을 감쇄시킬 수 있다.
이에 따라, 기본 출력 볼륨이 낮은 스피커에는 보다 증폭된 오디오 신호가 전달되고, 기본 출력 볼륨이 높은 스피커에는 보다 감쇄된 오디오 신호가 전달되어 자동적으로 스피커들간의 출력 레벨의 균형이 맞춰질 수 있게 된다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 복수의 스피커들에 채널별 보상을 설정하기 위한 방법의 순서도를 도시한다.
도 12에서는 오디오 장치에 다수의(예를 들어, N개) 스피커들이 연결된 것으로 가정한다.
다수의 스피커들이 연결된 오디오 장치(100)는 외부로부터 스피커 설정 모드 명령을 수신하여 또는 오디오 장치(100)가 새로운 스피커 연결을 감지함에 따라 자동으로 스피커 설정 모드를 시작할 수 있다(S5000).
스피커 설정 모드에서는 먼저 첫번째 스피커에 대해 도 7 또는 도 9에서 설명된 방식에 따라 지연시간 및 볼륨 중 적어도 하나에 대해 계산을 수행할 수 있다. 오디오 장치(100)는 수행된 계산에 의해 도출된 첫번째 스피커의 지연시간 값 및 볼륨 특성 값 중 적어도 하나를 첫번째 스피커와 연계하여 임시로 저장할 수 있다.
오디오 장치(100)는 연결된 모든 스피커에 대해 지연시간 및/또는 볼륨에 대한 계산이 이루어졌는지 판단한다(S5200). 이러한 판단은 다양한 방식으로 이루어질 수 있으나, 일 예로는, 상기에서 임의로 저장된 데이터와 오디오 장치(100)와 연결된 스피커들에 대한 정보를 비교하여 판단될 수 있다.
S5200 단계에서 모든 스피커에 대해 지연시간 및/또는 볼륨에 대한 계산이 이루어지지 않았다고 판단되면, 다시 S5100 단계로 돌아가 다음 스피커에 대해 지연시간 및/또는 볼륨에 대한 계산을 수행할 수 있다.
S5200 단계에서 모든 스피커에 대해 지연시간 및/또는 볼륨에 대한 계산이 이루어졌다고 판단되면, N개의 스피커들에 대해 계산된 지연시간 및/또는 볼륨 특성에 기초하여 N개의 스피커 각각에 오디오 신호를 송신하는 채널별로 지연버퍼 및/또는 볼륨 증폭 파라미터를 설정할 수 있다.
여기서, 지연버퍼는 채널별로 전송되는 오디오 신호가 스피커들에서 동시에 재생될 수 있도록 설정되고, 볼륨 증폭 파라미터는 각각의 스피커들에서 채널별로 전송되는 오디오 신호가 균등한 레벨로 재생될 수 있도록 설정될 수 있다.
앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고서 다른 구체적인 실시예로 다양하게 수정 및 변형할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 할 것이다.
100: 오디오 장치 110: 제어부
120: 오디오 획득부 130: 믹싱부
140: 후처리부 150: 유선 송신부
160: 무선 송신부 170: 피드백 수신부
190: 유무선 통합 송신부 200: 유선 스피커
300: 무선 스피커 400: 리모컨
120: 오디오 획득부 130: 믹싱부
140: 후처리부 150: 유선 송신부
160: 무선 송신부 170: 피드백 수신부
190: 유무선 통합 송신부 200: 유선 스피커
300: 무선 스피커 400: 리모컨
Claims (18)
- 스피커들의 수에 대응하여 입력 오디오 신호의 채널 수가 조정된 다채널 오디오 신호를 생성하는 믹싱부;
상기 다채널 오디오 신호를 상기 스피커들 각각의 채널별로 구분하여 송신하는 송신부;
오디오 재생 모드 시, 상기 다채널 오디오 신호를 채널별로 음장효과에 대한 처리 동작을 수행하고, 상기 스피커들의 출력이 동기화되게 상기 다채널 오디오 신호 중 적어도 하나의 채널 오디오 신호에 채널별 지연시간을 보상하기 위한 출력지연 신호를 추가하여 상기 송신부로 출력하는 후처리부; 및
상기 믹싱부, 상기 송신부 및 상기 후처리부와 통신을 수행하고, 상기 스피커들에 대한 스피커 설정 모드를 수행하여 상기 출력지연 신호를 추가하기 위한 보상신호를 생성하여 상기 후처리부로 송신하는 제어부를 포함하며,
상기 스피커들 별로 대응하는 스피커 모델별 출력지연 시간이 저장된 데이터 저장부를 더 포함하고,
상기 오디오 재생 모드 이전에, 제3 스피커가 추가되어 상기 스피커 설정 모드를 수행하는 경우,
상기 제어부는,
상기 제3 스피커에 대응하는 모델 정보를 수신하고, 상기 스피커 모델별 출력지연시간 중 상기 모델 정보와 매칭되는 출력 지연시간과 상기 스피커들의 출력 지연시간을 비교하여 출력 시간차를 판단하고, 상기 출력 시간차에 대응되게 상기 보상신호를 생성하여 상기 후처리부로 전송하고,
상기 후처리부는,
상기 오디오 재생 모드 시, 상기 스피커들 및 상기 제3 스피커가 동기화되도록, 상기 다채널 오디오 신호 중 상기 제3 스피커에 제공되는 채널 오디오 신호에 상기 보상신호에 따라 상기 출력지연 신호를 추가하는,
오디오 장치.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 스피커들은, 유선으로 연결된 제1 스피커 및 무선으로 연결된 제2 스피커를 포함하고,
상기 오디오 재생 모드 이전에, 상기 스피커 설정 모드를 수행하는 경우,
상기 제어부는,
상기 제1 스피커로 제1 테스트 오디오 신호 및 상기 제2 스피커로 제2 테스트 오디오 신호가 송신되게 상기 송신부를 제어하고,
상기 제1 스피커에서 출력된 테스트 오디오의 제1 신호 및 상기 제2 스피커에서 출력된 테스트 오디오의 제2 신호를 수신하며,
상기 제1, 2 신호를 기반으로 상기 제1, 2 스피커 사이의 출력 시간차를 판단하고, 상기 출력 시간차에 따라 상기 출력지연 신호를 추가되게 상기 보상신호를 상기 후처리부로 송신하고,
상기 오디오 재생 모드 시,
상기 후처리부는,
상기 제1, 2 스피커의 출력이 동기화되게, 상기 다채널 오디오 신호 중 상기 제1, 2 스피커 중 적어도 하나에 송신되는 채널 오디오 신호에 상기 보상신호에 대응하는 상기 출력지연 신호를 추가하는,
오디오 장치.
- 제 3 항에 있어서,
상기 제1, 2 테스트 오디오 신호는,
서로 동일한 특정 주파수의 신호이며,
상기 제어부는,
상기 제1, 2 신호에서 상기 특정 주파수의 신호 세기가 극대값이 되는 부분을 측정하여 상기 출력 시간차를 판단하는,
오디오 장치.
- 제 3 항에 있어서,
상기 제1, 2 테스트 오디오 신호는,
서로 다른 크기의 볼륨을 가지며,
상기 제어부는,
상기 제1, 2 신호의 신호세기에 대응하는 이득값 변화가 발생하는 부분을 측정하여 상기 출력 시간차를 판단한는,
오디오 장치.
- 제 3 항에 있어서,
상기 후처리부는,
상기 보상신호를 기반으로 상기 제1, 2 스피커 중 출력이 덜 지연되는 스피커로 송신되는 채널 오디오 신호에 상기 출력지연 신호를 추가하는,
오디오 장치.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 스피커 설정 모드를 수행하는 경우,
상기 제어부는,
상기 스피커들 각각으로 제1 시간 차이를 두고 테스트 오디오 신호가 송신되게 상기 송신부를 제어하고,
상기 스피커들에서 출력된 테스트 오디오의 신호들 각각의 평균 볼륨을 기반으로 상기 스피커들 사이의 볼륨 출력 차이를 판단하여 상기 후처리부로 전송하고,
상기 후처리부는,
상기 볼륨 출력 차이를 기반으로, 상기 스피커들의 출력이 균등해지도록, 상기 스피커들 중 출력이 낮은 스피커로 제공되는 채널 오디오 신호를 증폭시키거나, 상기 스피커들 중 출력이 높은 스피커로 제공되는 채널 오디오 신호를 감쇄시키는,
오디오 장치. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
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