KR102661374B1 - 사운드 소스의 선택적 콘트롤을 통한 입체 음향 출력 시스템 - Google Patents

사운드 소스의 선택적 콘트롤을 통한 입체 음향 출력 시스템 Download PDF

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KR102661374B1 KR1020230070928A KR20230070928A KR102661374B1 KR 102661374 B1 KR102661374 B1 KR 102661374B1 KR 1020230070928 A KR1020230070928 A KR 1020230070928A KR 20230070928 A KR20230070928 A KR 20230070928A KR 102661374 B1 KR102661374 B1 KR 102661374B1
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Abstract

본 발명은 비디오 소스와 함께 스테레오 타입의 사운드 소스가 인가되는 소정의 단말기로부터 비디오 소스를 필터링 아웃하고, 사운드 소스만을 선택적으로 추출하는 음원 추출 유닛; 음원 추출 유닛이 추출한 사운드 소스를 소정의 음원 처리를 통하여, 사운드 소스의 업믹스를 진행하고, 업믹스된 신호를 선택적 콘트롤을 통해, 2 채널 입체 사운드 신호로 가공하는 음원 처리 유닛; 및 음원 처리 유닛이 가공 처리한 2채널 입체 사운드 신호를 소정의 단말기의 좌측 스피커와 우측 스피커에 각각 분리 송출하는 음원 송출 유닛을 포함하는 기술적 사상을 개시한다.

Description

사운드 소스의 선택적 콘트롤을 통한 입체 음향 출력 시스템{Audio output system of 3D sound by selectively controlling sound source}
본 발명은 입체 음향 출력 시스템에 관한 것으로서, 보다 자세하게는, 비디오 소스와 사운드 소스로부터 사운드 소스의 분리와 분리된 사운드 소스의 다채널 업믹스를 통해, 좌우측의 신호에 따른 상호 간섭을 필터링 아웃하고, 사용자의 가상적 위치로의 사운드를 좌우 신호의 선택적 콘트롤을 통하여 입체 음향을 출력 시키도록 하는 시스템에 관한 기술분야이다.
2023년 5월 11일 글로벌 시장조사업체 리포트링커(ReportLinker)에 따르면 올해 세계 음향기기 시장 규모는 77억4000만달러(약 10조2438억원) 수준으로 예상하고 있다. 지난해 시장 규모가 72억5000만달러(약 9조6000억원)로 추산되는 점을 고려하면 약 6.76% 성장한 것으로 평가된다.
관련 자료에 따르면, 서브우퍼, 벽걸이 스피커 등 가정용 음향기기와 TV 사운드바 등을 포함한 스피커 시장의 성장세가 이어질 것으로 전망했다.
특히 ‘홈 오디오’ 시장이 두드러진 성장세를 보인 것으로 평가한다. 코로나19 팬데믹 기간 동안 집 안에서 TV를 통해 콘텐츠를 즐기는 인구가 늘자 음향기기 등에 주목하는 이들도 함께 증가했다는 분석이며, 리포트링커는 “사용자들이 음질에 대해 점점 더 많이 알고 요구하고 있다”며 “스피커에 더 많은 돈을 기꺼이 쓰는 것”이라고 설명했다.
미국 디지털엔터테인먼트그룹(DEG)는 TV, 음향기기 등 ‘홈 엔터테인먼트’에 대한 전반적 지출이 늘었다는 보고서를 발표하기도 했는데, 이는 팬데믹 기간 동안 TV 매출이 크게 늘어난 것처럼, 음향 기기 시장도 함께 성장한 것이다. 리포트링커는 “홈 엔터테인먼트용 오디오 장비의 인기가 늘면서 삼성, LG, 소니, 보스 등 제조기업들이 제품과 플랫폼을 출시하고 있다”고 했다. (이데일리 5월 16일자 기사 참조)
관련 제품 고도화 즉, 하드웨어적인 성능의 증가와 개선에 따라 기존 하드웨어 혹은 하드웨어의 개선과 발전에 따라 소프트웨어의 발전과 개선 그리고 다양한 입체 음향에 대한 소프트웨어 기술적인 개발과 개선 역시 빠르게 진행되고 있다.
음향 신호의 처리와 콘트롤에 대한 다양한 기술적 아이디어는 특허로 출원되고 공개되고 있는데, 이러한 대표적인 예들은 아래의 특허문헌들과 같다.
"오디오 머리전달함수(HRTF) 보간 방법 및 이를 이용한 오디오 출력 장치(등록번호 제10-1899828호, 특허문헌1)"가 존재한다.
특허문헌1에 따른 발명의 경우, 오디오 출력에 활용되는 머리전달함수(HRTF) 보간(interpolation) 방법 및 이를 활용한 오디오 출력장치에 관한 것이다. 특허문헌1 발명의 HRTF 보간 방법은, 고도각 및 방위각이 교차하는 지점에 대응하는 HRTF 데이터를 수신하고, HRTF 데이터가 존재하는 지점에 대한 ILD 데이터를 수신하는 단계, 음원 정위(sound localization) 지점(θ,Φ)으로부터 가장 인접한 고도각 선분(segment)를 구성하는 두 지점에 대응하는 HRTF 데이터를 이용하여, 음원 정위(sound localization) 지점의 고도각(Φ)에 대응하는 HRTF 보간신호를 생성하는 단계, 음원 정위(sound localization) 지점(θ, Φ)으로부터 가장 인접한 방위각 선분을 구성하는 두 지점의 ILD데이터로부터, 음원 정위(sound localization) 지점의 방위각(θ)까지의 ILD 변화량을 계산하는 단계, 및 음원 정위(sound localization) 지점의 고도각(Φ)에 대응하는 HRTF 보간신호에 ILD 변화량을 적용하여, 음원 정위(sound localization) 지점(θ, Φ)에 대응하는 최종 HRTF 보간신호를 생성하는 단계를 포함한다. 특허문헌1 발명의 실시예에 따른, HRTF 보간 방법을 통해, 연산량이 대폭 감소하는 것이 가능하게 되어, 실시간 오디오 출력 시에도 보간된 HRTF 값을 활용할 수 있는 장점이 있다.
"개인화된 HRTF 생성 방법(등록번호 제10-2274581호, 특허문헌2)"이 존재한다.
특허문헌2의 경우, 개인화된 HRTF 생성 방법이 개시된다. 특허문헌2의 경우, 발명의 실시 예에 따른 개인화된 HRTF 생성 방법은, 트레이닝용 귀 영상 및 트레이닝용 신체 정보에 HRTF을 레이블링 하여 인공지능 모델을 트레이닝 하는 단계, 및, 사용자의 귀 영상 및 사용자의 신체 정보를 트레이닝 된 인공지능 모델에 입력하여 개인화된 HRTF를 획득하는 단계를 포함한다.
"귓속형 마이크로폰 어레이들을 위한 부분적인 HRTF 보상 또는 예측(공개번호 제10-2022-0043171호, 특허문헌3)"이 존재한다.
특허문헌3에 있어서, 일부 실시예들에서는, 귀-장착형 사운드 재현 시스템이 제공된다. 시스템은 귀의 귓바퀴 내에서 안착되고 이도를 가리는 귀-장착가능한 하우징을 포함한다. 특허문헌3의 일부 실시예들에서, 귀-장착가능한 하우징은 복수의 외부를 향하는 마이크로폰들을 포함한다. 특허문헌3의 경우, 외부를 향하는 마이크로폰들은 이도의 외부가 아니라 귀의 귓바퀴 내에서 위치될 수 있으므로, 마이크로폰들은 귓바퀴의 3 차원 음향 효과들의 전부가 아닌 일부를 경험할 것이다. 특허문헌3의 경우, 일부 실시예들에서, 하우징이 사용자에 대해 필수적으로 투명하도록, 하우징의 부재 시에 고막에서 존재할 3 차원 위치화 단서들을 보존하기 위하여, 사운드는 복수의 외부로 향하는 마이크로폰들에 의해 수신된 신호들에 적용된 복수의 필터들을 이용하여 하우징의 내부로 향하는 구동기 엘리먼트에 의해 재현된다. 특허문헌3의 경우, 일부 실시예들에서는, 복수의 필터들을 유도하기 위한 기법들이 제공된다.
"HRTFs을 나타내는 파라미터들의 생성 및 처리 방법 및 디바이스(등록번호 제10-1333031호, 특허문헌4)"가 존재한다.
특허문헌4의 경우, HRTFs(Head-Related Transfer Functions)를 나타내는 파라미터들을 생성하는 방법으로서, 방법은, (a) 제1 시간-이산 신호를 산출하는 샘플링 레이트(fs)를 사용하여 제1 시간-도메인 HRTF 임펄스 응답 신호를 샘플 길이(n)로 샘플링하는 단계, (b) 제1 시간-이산 신호를 제1 주파수-도메인 신호를 산출하는 주파수 도메인으로 변환하는 단계, (c) 제1 주파수-도메인 신호들을 서브-밴드들로 분리하는 단계, 그리고 (d) 서브-밴드들의 값들의 통계적 측정에 기초하여 서브-밴드들의 제1 파라미터를 생성하는 단계를 포함한다.
"개인화된 머리전달함수를 이용한 3차원 오디오 신호 처리장치 및 그 방법과, 그를 이용한 고현장감 멀티미디어 재생시스템(등록번호 제10-0954385호, 특허문헌5)"이 존재한다.
특허문헌5의 경우, 개인화된 머리전달함수를 이용한 3차원 오디오 신호 처리 장치 및 그 방법과, 그를 이용한 고현장감 멀티미디어 재생 시스템에 관한 것으로서, 사용자 개인의 신체 특징에 맞게 모델링된 머리전달함수를 이용하여 3차원 오디오 신호를 생성함으로써, 각각의 사용자에 대하여 최대의 현장감, 현실감 있는 3차원 오디오 신호를 제공한다.
이를 위하여, 특허문헌5 발명은, 머리전달함수를 이용한 3차원 오디오 신호 처리 장치에 있어서, 오디오 데이터를 디코딩하여 원래의 오디오 신호를 복원하기 위한 오디오 디코딩 수단; 및 사용자의 신체 특징에 맞게 모델링된 머리전달함수를 이용하여 복원된 오디오 신호에 대한 3차원 오디오 신호를 생성하기 위한 3차원 오디오 생성 수단을 포함한다.
등록번호 제10-1899828호 등록번호 제10-2274581호 공개번호 제10-2022-0043171호 등록번호 제10-1333031호 등록번호 제10-0954385호
본 발명에 따른 사운드 소스의 선택적 콘트롤을 통한 입체 음향 출력 시스템은 상기한 바와 같은 종래 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 다음과 같은 해결하고자 하는 과제를 제시한다.
첫째, 2채널의 스테레오 입력 신호의 3차원적 입체 음향의 효과를 가질 수 있도록 한다.
둘째, 사용자의 좌우 음감에 대한 효과를 배가할 수 있도록 한다.
셋째, 사용자의 고스트 이미지의 거리 조절을 위하여 미드를 조절할 수 있는 별도의 기술적 사상을 제시하고자 한다.
본 발명의 해결 과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 사운드 소스의 선택적 콘트롤을 통한 입체 음향 출력 시스템은 상기의 해결하고자 하는 과제를 위하여 다음과 같은 과제 해결 수단을 가진다.
본 발명에 따른 사운드 소스의 선택적 콘트롤을 통한 입체 음향 출력 시스템의 경우, 비디오 소스와 함께 사운드 소스가 인가되는 소정의 단말기로부터 비디오 소스를 필터링 아웃하고, 사운드 소스만을 선택적으로 추출하는 음원 추출 유닛; 상기 음원 추출 유닛이 추출한 상기 사운드 소스를 소정의 음원 처리를 통하여, 상기 사운드 소스의 업믹스를 진행하고, 업믹스된 신호를 선택적 콘트롤을 통해, 2 채널 입체 사운드 신호로 가공하는 음원 처리 유닛; 및 상기 음원 처리 유닛이 가공 처리한 상기 2채널 입체 사운드 신호를 상기 소정의 단말기의 좌측 스피커와 우측 스피커에 각각 분리 송출하는 음원 송출 유닛을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따른 사운드 소스의 선택적 콘트롤을 통한 입체 음향 출력 시스템의 경우, 상기 사운드 소스는, 스테레오(stereo) 타입의 2채널의 사운드 소스인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따른 사운드 소스의 선택적 콘트롤을 통한 입체 음향 출력 시스템의 경우, 상기 음원 처리 유닛은, 상기 사운드 소스를 소정의 업믹스 필터를 통과시켜, 다채널의 멀티 사운드 소스로 업믹스하는 업믹스부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따른 사운드 소스의 선택적 콘트롤을 통한 입체 음향 출력 시스템의 경우, 상기 다채널은, 상기 멀티 사운드 소스를 5.1 채널 이상으로 설정하여, 상기 멀티 사운드 소스를 소정의 단말기 전방에 가상으로 배치되는 사용자의 미리 설정되는 포지션을 기준으로 하여, 상기 5.1 채널을 프론트 센터 채널(front center channel), 프론트 라이트 채널(front right channel), 프론트 레프트 채널(front left channel), 리어 라이트 채널(rear right channel), 리어 레프트 채널(rear left channel) 및 우퍼 채널(woofer channel)로 각각 할당하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따른 사운드 소스의 선택적 콘트롤을 통한 입체 음향 출력 시스템의 경우, 상기 음원 처리 유닛은, 상기 멀티 사운드 소스를 소정의 단말기 전방에 가상으로 배치되는 사용자의 미리 설정되는 포지션을 기준으로 하여, i) 프론트 라이트 채널에서 잔존하는 프론트 레프트 채널 성분을 제거하고, 프론트 레프트 채널에서 잔존하는 프론트 라이트 채널 성분을 제거하며, ii) 리어 라이트 채널에서 잔존하는 리어 레프트 채널 성분을 제거하고, 리어 레프트 채널에서 잔존하는 리어 라이트 채널 성분을 제거하는 크로스 노이즈 캔슬링부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따른 사운드 소스의 선택적 콘트롤을 통한 입체 음향 출력 시스템의 경우, 상기 음원 처리 유닛은, 상기 멀티 사운드 소스를 소정의 단말기 전방에 가상으로 배치되는 사용자의 미리 설정되는 포지션을 기준으로 하여, 상기 소정의 단말기 상의 오브젝트의 고스트 이미지에 대한 가상의 위치를 음상 정위 시키기 위하여, 상기 프론트 라이트 채널 및 상기 리어 라이트 채널 대비 상기 프론트 레프트 채널 및 상기 리어 레프트 채널의 음압을 선택적으로 조절하는 음압 설정부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따른 사운드 소스의 선택적 콘트롤을 통한 입체 음향 출력 시스템의 경우, 상기 음원 처리 유닛은, 상기 멀티 사운드 소스를 소정의 단말기 전방에 가상으로 배치되는 사용자의 미리 설정되는 포지션을 기준으로 하여, 상기 소정의 단말기 상의 오브젝트의 고스트 이미지에 대한 가상의 위치를 음상 정위 시키기 위하여, 상기 프론트 라이트 채널 및 상기 리어 라이트 채널 대비 상기 프론트 레프트 채널 및 상기 리어 레프트 채널의 소정의 사운드 시간차를 선택적으로 조절하는 시간차 설정부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따른 사운드 소스의 선택적 콘트롤을 통한 입체 음향 출력 시스템의 경우, 상기 음원 처리 유닛은, 상기 멀티 사운드 소스를 소정의 단말기 전방에 가상으로 배치되는 사용자의 미리 설정되는 포지션을 기준으로 하여, 상기 프론트 라이트 채널 및 상기 리어 라이트 채널 대비 상기 프론트 레프트 채널 및 상기 리어 레프트 채널의 시간 대비 사운드 크기의 변동성을 선택적으로 조절하는 거리감 설정부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따른 사운드 소스의 선택적 콘트롤을 통한 입체 음향 출력 시스템의 경우, 상기 음원 처리 유닛은, 상기 멀티 사운드 소스를 소정의 단말기 전방에 가상으로 배치되는 사용자의 미리 설정되는 포지션을 기준으로 하여, 상기 프론트 라이트 채널 및 상기 리어 라이트 채널 대비 상기 프론트 레프트 채널 및 상기 리어 레프트 채널의 잔향 시그널을 잔향 시간차 설정치에 따라 반복적으로 가음하는 잔향 설정부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따른 사운드 소스의 선택적 콘트롤을 통한 입체 음향 출력 시스템의 경우, 상기 음원 송출 유닛은, 상기 프론트 라이트 채널 및 상기 리어 라이트 채널은 상기 소정의 단말기의 상기 우측 스피커부에 할당하고, 상기 프론트 레프트 채널 및 상기 리어 레프트 채널은 상기 좌측 스피커부에 할당하며, 상기 프론트 채널과 상기 우퍼 채널은 상기 좌측 스피커부와 상기 우측 스피커부에 선택적으로 배치 할당하여 송출하는 것을 특징으로 할 수 있다.
이상과 같은 구성의 본 발명에 따른 사운드 소스의 선택적 콘트롤을 통한 입체 음향 출력 시스템은 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 입력 음원에 대한 좌우 상호 신호 간섭 등을 배제하여, 2채널을 다채널의 업믹스와 이에 대한 음원 처리 후, 다시 스테레오 타입에서도 다채널과 같은 입체 음향 효과를 낼 수 있도록 한다.
둘째, 좌우 스피커에서 발생될 수 있는, 상호 간섭 신호를 원천 제거한 후, 좌우 스피커에 대한 음원을 재 가공하여, 좌우 음감에 대한 효과를 배가하게 된다.
셋째, 좌우 스피커에 대한 음원을 재 가공하여, 고스트 이미지의 미드 조절을 통해 사용자의 고스트 이미지의 거리 조절감일 발생될 수 있도록 한다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 사운드 소스의 선택적 콘트롤을 통한 입체 음향 출력 시스템의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 사운드 소스의 선택적 콘트롤을 통한 입체 음향 출력 시스템의 주요 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 사운드 소스의 선택적 콘트롤을 통한 입체 음향 출력 시스템 중, 음원 처리 유닛과 그 하위 구성을 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 사운드 소스의 선택적 콘트롤을 통한 입체 음향 출력 시스템의 업믹스부에 대한 개념도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 사운드 소스의 선택적 콘트롤을 통한 입체 음향 출력 시스템 중, 고스트 이미지의 처리와 그에 대한 개념을 설명하기 위한 개념도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 사운드 소스의 선택적 콘트롤을 통한 입체 음향 출력 시스템 중, 크로스 노이즈 캔슬링부에 대한 개념도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 사운드 소스의 선택적 콘트롤을 통한 입체 음향 출력 시스템 중, 좌우 스피커를 위한 음압 설정부의 개념도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 사운드 소스의 선택적 콘트롤을 통한 입체 음향 출력 시스템 중, 좌우 스피커를 위한 시간차 설정부의 개념도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 사운드 소스의 선택적 콘트롤을 통한 입체 음향 출력 시스템 중, 거리감 설정부의 개념도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 사운드 소스의 선택적 콘트롤을 통한 입체 음향 출력 시스템 중, 잔향 설정부의 개념도이다.
본 발명에 따른 사운드 소스의 선택적 콘트롤을 통한 입체 음향 출력 시스템은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 기술적 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 사운드 소스의 선택적 콘트롤을 통한 입체 음향 출력 시스템의 개념도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 사운드 소스의 선택적 콘트롤을 통한 입체 음향 출력 시스템의 주요 구성을 도시한 블록도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 사운드 소스의 선택적 콘트롤을 통한 입체 음향 출력 시스템 중, 음원 처리 유닛과 그 하위 구성을 도시한 블록도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 사운드 소스의 선택적 콘트롤을 통한 입체 음향 출력 시스템의 업믹스부에 대한 개념도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 사운드 소스의 선택적 콘트롤을 통한 입체 음향 출력 시스템 중, 고스트 이미지의 처리와 그에 대한 개념을 설명하기 위한 개념도이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 사운드 소스의 선택적 콘트롤을 통한 입체 음향 출력 시스템 중, 크로스 노이즈 캔슬링부에 대한 개념도이다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 사운드 소스의 선택적 콘트롤을 통한 입체 음향 출력 시스템 중, 좌우 스피커를 위한 음압 설정부의 개념도이다. 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 사운드 소스의 선택적 콘트롤을 통한 입체 음향 출력 시스템 중, 좌우 스피커를 위한 시간차 설정부의 개념도이다. 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 사운드 소스의 선택적 콘트롤을 통한 입체 음향 출력 시스템 중, 거리감 설정부의 개념도이다. 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 사운드 소스의 선택적 콘트롤을 통한 입체 음향 출력 시스템 중, 잔향 설정부의 개념도이다.
본 발명에 따른 사운드 소스의 선택적 콘트롤을 통한 입체 음향 출력 시스템의 경우, 도 1에 도시된 바와 같이, 디스플레이 유닛(display unit)으로 인가되는 비디오 소스(video source), 사운드 소스(sound source)에서 사운드 소스를 일정 처리 가공하여, 디스플레이 유닛의 스피커로 3D 입체 음향을 발생시키는 기술적 사상에 해당한다.
도 1에 있어서, 본 발명에 따른 시스템의 경우, 디스플레이 유닛의 HDMI 단자에 꽂아서 사용되는 외부 단말기 상에 임베디드 된 프로그램일 수도 있으며, ii) 디스플레이 유닛의 제조사의 요청으로 디스플레이 유닛의 제조시에 프로그램의 형태로 디스플레이 유닛 자체에 설치 및 업데이트 가능한 프로그램의 형태일 수 있다. 전자 방식의 경우, 디스플레이 유닛의 HDMI에 장착하는 것만으로도 프로그램이 활성화되어, 입체 음향 처리의 ON 혹은 OFF 처리가 가능하도록 하고 있다.
먼저, 본 발명에 따른 사운드 소스의 선택적 콘트롤을 통한 입체 음향 출력 시스템의 경우, 스테레오 타입의 2채널로 인가되는 사운드 소스를 3D입체 음향 효과를 내기 위한 것으로 목적하고 있으며, 이와 동시에 디스플레이 유닛의 물리적인 스피커(11, 12를 통칭함)가 두개의 스피커 예컨대, 좌측 스피커(11) 및 우측 스피커(12)를 구비하는 상태에서 3D 입체 음향 효과를 내도록 하는 것에 해당한다.
이를 위하여 도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 사운드 소스의 선택적 콘트롤을 통한 입체 음향 출력 시스템의 경우, 음원 추출 유닛(100), 음원 처리 유닛(200), 음원 송출 유닛(300)을 포함할 수 있다.
먼저, 음원 추출 유닛(100)의 경우, 비디오 소스와 함께 사운드 소스가 인가되는 소정의 단말기 예컨대, 디스플레이 유닛으로부터 비디오 소스를 필터링 아웃하고, 사운드 소스만을 선택적으로 추출하는 구성에 해당한다.
비디오/오디오 소스로부터 사운드 소스 만의 별도 분리 추출의 경우, 통상적인 기술적 구성에 해당하는바 별도의 설명을 생략하기로 한다.
음원 처리 유닛(200)의 경우, 도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 음원 추출 유닛(100)이 별도 추출한 사운드 소스를 소정의 음원 처리를 통하여 음원 추출 유닛이 추출한 사운드 소스를 소정의 음원 처리를 통하여, 사운드 소스의 업믹스를 진행하고, 업믹스된 신호를 선택적 콘트롤을 통해, 2 채널 입체 사운드 신호로 가공하는 구성이다.
여기서 소정의 음원 처리에 대한 세부 기술적 특징은 도 3 내지 도 9 등에서 도시된 바와 같은 기능들에 해당하는데, 이에 대해서는 세부 구성의 기술과 함께 설명하도록 한다.
음원 처리 유닛(200)은 2 채널의 스테레오 타입의 사운드 소스를 업믹스 한 후, 5.1 채널 등의 다채널로 채널 분리 추출 후, 개별 채널에 대한 선택적 콘트롤을 진행하고, 이를 다시 2채널로 다운 믹스하여 디스플레이 유닛의 물리적인 두 개의 스피커(11, 12)로 입체 음향 효과를 내도록 하는 기술적 구성에 해당한다.
음원 송출 유닛(300)의 경우, 도 1 및 상술한 바와 같이, 음원 처리 유닛(200)에 의하여 업믹스 및 소정의 음원 처리 후, 다시 재 다운 믹스된 음원을 두 개의 물리적 스피커(11, 12)로 음향을 송출하도록 하는 기술적 구성에 해당한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 음원 처리 유닛(200)의 경우, 업믹스부(210)를 포함할 수 있다.
업믹스(up mix)부(210)의 경우, 사운드 소스를 소정의 업믹스 필터를 통과시켜, 다채널의 멀티 사운드 소스로 업믹스하는 구성이다.
업믹스부(210)의 경우, 여기서의 멀티 사운드 소스를 5.1 채널 이상으로 설정하며, 멀티 사운드 소스를 소정의 단말기 전방에 가상으로 배치되는 사용자의 미리 설정되는 포지션을 기준으로 하여, 5.1 채널을 프론트 센터 채널(front center channel), 프론트 라이트 채널(front right channel), 프론트 레프트 채널(front left channel), 리어 라이트 채널(rear right channel), 리어 레프트 채널(rear left channel) 및 우퍼 채널(woofer channel)로 각각 할당하는 구성이다.
미리 설정되는 포지션은 도 1에 도시된 바와 같이, 디스플레이 유닛의 전방에 사용자(user)가 배치될 것으로 잠정 설정되는 가상의 위치로 설정될 수 있다.
미리 설정되는 포지션의 사용자를 중심으로 하여, 전방에 배치된 디스플레이의 센터에는 프론트 센터 스피커(front center speaker), 프론트 라이트 스피커(front right speaker), 프론트 레프트 스피커(front left speaker), 리어 라이트 스피커(rear right speaker), 리어 레프트 스피커(rear left speaker) 및 우퍼 채널 스피커 (woofer channel speaker)가 실제로 있음을 가상으로 가정하고, 이들 각각에 할당하게 될 5.1 다채널을 프론트 센터 채널(front center channel), 프론트 라이트 채널(front right channel), 프론트 레프트 채널(front left channel), 리어 라이트 채널(rear right channel), 리어 레프트 채널(rear left channel) 및 우퍼 채널(woofer channel)을 채널분리화 하여 업믹스하는 것이다.
향후, 업믹스부(210)가 2 채널의 스테레오 타입의 사운스 소스의 업믹스한 이들 다채널 신호들은 향후, 크로스 노이즈 캔슬링부(201)에 따른 콘트롤 절차를 거친 후, 다양한 후속 처리 과정을 가질 수 있게 된다.
상술한 바와 같이, 음원 처리 유닛(201)은 크로스 노이즈 캔슬링부(201)를 더 포함할 수 있다.
크로스 노이즈 캔슬링부(201)의 경우, 도 6에 도시된 바와 같이, 사용자의 가상적 미리 설정된 포지션 예컨대, 디스플레이 유닛의 전방의 정중앙으로부터 수 미터 떨어진 공간에서 좌이(left ear), 우이(right ear)에서의 입력되는 사운드 소스의 상호간의 간섭/잡음을 필터 아웃하는 구성에 해당한다.
먼저, 5.1 다채널로 각각 분리된 프론트 센터 채널(front center channel), 프론트 라이트 채널(front right channel), 프론트 레프트 채널(front left channel), 리어 라이트 채널(rear right channel), 리어 레프트 채널(rear left channel) 및 우퍼 채널(woofer channel)의 각각들의 경우, 각각 좌 채널용 필터와 우 채널용 필터를 각각 마련하고, 5.1 채널로 분리된 이들 신호를 각각 이들 좌 채널용 필터와 우 채널 필터을 통과시켜, 프론트 라이트 채널과 리어 라이트 채널에서의 간섭 혹은 노이즈로 잔존할 수 있는 좌측 채널의 성분들을 제거하되, 반대로, 프론트 레프트 채널과 리어 레프트 채널에서의 간섭 혹은 노이즈로 잔존할 수 있는 우측 채널의 성분들을 제거하게 된다.
도 5 및 7에 도시된 바와 같이, 음원 처리 유닛(200)의 경우, 음압 설정부(220)를 더 포함할 수 있다.
음압 설정부(220)의 경우, 사용자의 미리 설정된 포지션을 기준으로 하여, 도 5에서의 고스트 이미지들(#1-#4)의 위치감/공간감을 인식하는 기준이 좌이와 우이의 압력의 차이를 통해서 인식할 수 있는바, 화면상에서의 상정되는 오브젝트의 고스트 이미지의 위치 설정에 따라 좌이와 우이의 음압을 채널별로 달리 설정을 주는 구성이 바로 음압 설정부(220)에 해당한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 음압 설정부(220)의 경우, 멀티 사운드 소스를 소정의 단말기 예컨대 디스플레이 유닛의 전방에 가상으로 배치되는 사용자의 미리 설정되는 포지션을 기준으로 하여, 디스플레이 유닛 상의 오브젝트의 고스트 이미지에 대한 가상의 위치를 음상 정위 시키기 위하여, 프론트 라이트 채널 및 리어 라이트 채널 대비 프론트 레프트 채널 및 리어 레프트 채널의 음압을 선택적으로 조절하게 된다.
도 5에서 고스트 이미지(#1)의 경우, 도 7에서의 좌이와 우이의 음압의 차이를 두어, 사용자로 하여금 고스트 이미지(#1)의 좌우 위치상의 공간감을 줄 수 있는데, 좌측 스피커로 가는 채널 예컨대, FL, RL에 대해서는 음압 즉, 사운드 소스의 앰플리튜드(amplitude)를 동일시간 내 크게 두고, 고스트 이미지(#1)의 좌측 쏠림의 정도에 따라 좌측 스피커로 가는 채널 대비 우측 채널로 가는 FR, RR의 음압 즉, 사운드 소스의 앰플리튜드(amplitude)를 동일 시간 내 상대적으로 적게두어, 사용자로 하여금 화면상에서의 오브젝트의 이미지의 좌측으로의 쏠림의 정도를 좌우 사운드 소스의 음압 차이의 조절을 통해서 사용자에게 줄 수 있다.
반대로, 도 5에서 고스트 이미지(#4)와 같이, 우측으로 쏠려 있음을 사용자에게 공간감을 주기 위해서는 좌측 스피커로 가는 채널 예컨대, FL, RL에 대해서는 음압 즉, 사운드 소스의 앰플리튜드(amplitude)를 동일시간 내 적게 두고, 고스트 이미지(#4)의 우측 쏠림의 정도에 따라 좌측 스피커로 가는 채널 대비 우측 채널로 가는 FR, RR의 음압 즉, 사운드 소스의 앰플리튜드(amplitude)를 동일 시간 내 상대적으로 크게 두게 된다. 다만, 이러한 음압의 차이를 통한 좌우 공간감의 설정은 사용자의 가상적 머리 둘레의 크기보다 음파의 파장의 길이가 작은 고주파의 영역에서 유리하다.
도 5 및 8에 도시된 바와 같이, 음원 처리 유닛(200)의 경우, 시간차 설정부(230)를 더 포함할 수 있다.
시간차 설정부(230)의 경우 역시, 좌이와 우이 상에 전달되는 사운드 소스의 시간차에 따라 고스트 이미지(#1-#4)의 좌우 공간감의 설정과 공간감의 전달이 가능하다.
시간차 설정부(230)의 경우, 도 8에 도시된 바와 같이, 멀티 사운드 소스를 소정의 단말기 전방에 가상으로 배치되는 사용자의 미리 설정되는 포지션을 기준으로 하여, 소정의 단말기 상의 오브젝트의 고스트 이미지에 대한 가상의 위치를 음상 정위 시키기 위하여, 프론트 라이트 채널 및 리어 라이트 채널 대비 프론트 레프트 채널 및 리어 레프트 채널의 소정의 사운드 시간차를 선택적으로 조절하는 구성이다. 시간차의 설정을 통하여 좌이와 우이로의 공간감의 제공의 경우, 음파의 파장이 사용자의 가상적 머리 지름보다 큰 저주파 영역에서도 가능할 수 있는 장점이 있으나, 시간차 즉, 사운드 신호의 시간적 지연 정도에 따라 다른 사운드와의 혼합 및 간섭이 이루어질 수 있는 점도 존재하는바, 음압 설정부(220) 및 시간차 설정부(230)의 선택적 적용을 통해 고스트 이미지(#1-#4)의 위치감, 공간감의 설정 및 전달이 가능하도록 조절할 수 있다.
사용자의 머리 지름의 주어진 정보에 따라, 음파의 전달 속도와 이에 따라, 사용자의 머리 지름의 길이만큼의 음파의 전달 속도 및 지연 시간의 차를 산출하여, 이에 따른 시간차 설정부(230)의 시간차를 두기 위한 기븐 밸류(given value)로 활용하게 된다. 사용자의 머리 지름은 연령, 성별, 혹은 인조의 차이에 따라 달리 설정가능하며, 통계적인 기준치를 적용할 수도 있으나, 여기서는 머리 지름에 대한 변수(함수)로 설정하고, 머리 지름 변수에 대한 상수값 즉, 실제 사용자의 머리 지름 정보를 입력한 것에 따라, 시간차 등의 계산이 달리 산출될 수 있도록 할 수 있다.
머리 지름의 경우, 머리 지름에 따라 산출되는 시간차의 정보는 동일한 머리 지름이라 하더라도 시간차가 발생될 수 있는 경우가 존재하는데, 이는, 두 귀 즉, 우이와 좌이를 상호 걸쳐서 전달되는 소리의 경우, 두 귀를 중심으로 이루어지는 사용자의 안면(front face)의 입체감에 따라, 두 귀 사이의 음파 전달상의 시간차가 발생될 수 있음은 물론이며, 이러한 부분은 사용자의 안면의 입체적 형상에 대한 통계적 정보에 기초하여 산출하게 된다. 사용자의 안면 정보는 사용자 안면 인식부(미도시)를 통해 가능하게 되는데, 이는 본 발명에 따른 시스템과 사용자 안면 인식의 3D 인식 기능이 구비된 스마트폰 등의 앱등과 연동하여 기능을 도입할 수 있다.
사용자의 안면 인식부와 사용자의 안면 3D 인식에 따른, 두 귀 사이의 음파의 시간차에 대한 정보 파일의 경우, 복수 개의 하위 파일로 분할 할 수 있고, 하위 파일로 분할된 파일들은 상호 동일 매개 코드를 부여받은 후, 복수 개의 물리적으로 분할된 DB상으로 분리 저장되어, 제3자의 임의 해킹을 방지하도록 한다. 제3자는 임의 해킹시에는 하위 파일을 매개하는 매개 코드의 정보 없이는 재병합이 불가하기 때문에, 임의 해킹을 어렵도록 한다.
도 5 및 9에 도시된 바와 같이, 음원 처리 유닛(200)의 경우 거리감 설정부(240)를 더 포함할 수 있다.
거리감 설정부(240)의 경우, 사용자의 미리 설정되는 포지션으로부터 멀어지거나 가까워지는 효과의 제공을 줌과 동시에, 좌측 혹은 우측의 배치감까지 동시에 줄 수 있는 기능을 제공한다.
거리감 설정부(240)의 경우, 멀티 사운드 소스를 소정의 단말기 예컨대 디스플레이 유닛의 전방에 가상으로 배치되는 사용자의 미리 설정되는 포지션을 기준으로 하여, 프론트 라이트 채널 및 리어 라이트 채널 대비 프론트 레프트 채널 및 리어 레프트 채널의 시간 대비 사운드 크기의 변동성을 선택적으로 조절하는 구성이다.
도 5에서 사용자로부터 멀리 배치된 고스트 이미지(#3)에서 사용자에게 상대적으로 가까운 고스트 이미지(#4)는 사용자에게 좌측에서 우측으로 접근하는 상태로 설정할 수 있다. 이 경우, 도 9에서는 좌측 스피커로 갈 좌측의 채널과 우측 스피커로 갈 우측의 채널 모두 시간의 경과에 따라 우상향 즉, 음압의 크기인 앰플리튜드가 증가하는 방향으로 사운드 소스의 콘트롤이 진행됨과 동시에, 좌측의 스피커로 갈 채널의 크기 즉, 기울기와 우측의 스피커로 갈 채널의 크기는 상이하게 즉, 우측 스피커로 갈 채널의 신호의 기울기를 더 크게 설정하여, 고스트 이미지의 좌->우 이동 및 사용자로의 접근하는 공간감을 줄 수 있다.
도 5 및 9에 도시된 바와 같이, 음원 처리 유닛(200)의 경우, 잔향 설정부(250)를 더 포함할 수 있다.
전향 설정부(250)의 경우, 멀티 사운드 소스를 소정의 단말기 예컨대, 디스플레이 유닛의 전방에 가상으로 배치되는 사용자의 미리 설정되는 포지션을 기준으로 하여, 프론트 라이트 채널 및 리어 라이트 채널 대비 프론트 레프트 채널 및 리어 레프트 채널의 잔향 시그널을 잔향 시간차 설정치에 따라 반복적으로 가음하는 구성이다.
거리감의 또 다른 중요한 인자는 잔향 효과이다. 잔향의 경우, 실내에서 소리가 울리다가 그친 다음에도 남아서 들리는 소리의 효과에 해당한다. 사운드 소스의 고스트 이미지로부터 사용자까지의 거리가 멀어질수록 진폭 즉 앰플리튜드의 크기는 감속하는데 이는 거리의 제곱에 반비례하는 만큼 작아진다. 반면, 잔향의 진폭은 거리가 멀어지더라도 잔향은 사운드 소스로부터 기인하는 것이 아니라, 사용자의 위치와 인접한 것들로부터 기인하는 것이기 때문에, 직접음 대비 잔향의 진폭의 비는 거리가 먼 객체에서보다 가까운 객체에서의 비가 더 크게 작용한다. 따라서, 멀리 있는 객체의 잔향은 가까이 있는 개체 보다 잔향의 효과가 상대적으로 더 크게 작용하게 된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 음원 송출 유닛(300)은 프론트 라이트 채널 및 리어 라이트 채널은 소정의 단말기 예컨대, 디스플레이 유닛의 우측 스피커부에 할당하고, 프론트 레프트 채널 및 리어 레프트 채널은 좌측 스피커부에 할당하며, 프론트 채널과 우퍼 채널은 좌측 스피커부와 우측 스피커부에 선택적으로 배치 할당하여 송출하게 된다.
본 발명의 권리 범위는 특허청구범위에 기재된 사항에 의해 결정되며, 특허 청구범위에 사용된 괄호는 선택적 한정을 위해 기재된 것이 아니라, 명확한 구성요소를 위해 사용되었으며, 괄호 내의 기재도 필수적 구성요소로 해석되어야 한다.
11: 좌측 스피커부 12: 우측 스피커부
100: 음원 추출 유닛 200: 음원 처리 유닛
201: 크로스 노이즈 캔슬링부 210: 업믹스부
220: 음압 설정부 230: 시간차 설정부
240: 거리감 설정부 250: 잔향 설정부
300: 음원 송출부

Claims (10)

  1. 비디오 소스와 함께 사운드 소스가 인가되는 소정의 단말기로부터 비디오 소스를 필터링 아웃하고, 사운드 소스만을 선택적으로 추출하는 음원 추출 유닛;
    상기 음원 추출 유닛이 추출한 상기 사운드 소스를 소정의 음원 처리를 통하여, 상기 사운드 소스의 업믹스를 진행하고, 업믹스된 신호를 선택적 콘트롤을 통해, 2 채널 입체 사운드 신호로 가공하는 음원 처리 유닛; 및
    상기 음원 처리 유닛이 가공 처리한 상기 2채널 입체 사운드 신호를 상기 소정의 단말기의 좌측 스피커와 우측 스피커에 각각 분리 송출하는 음원 송출 유닛을 포함하되,
    상기 음원 처리 유닛은,
    상기 사운드 소스를 소정의 업믹스 필터를 통과시켜, 다채널의 멀티 사운드 소스로 업믹스하는 업믹스부를 포함하며,
    상기 다채널은,
    상기 멀티 사운드 소스를 5.1 채널 이상으로 설정하여,
    상기 멀티 사운드 소스를 소정의 단말기 전방에 가상으로 배치되는 사용자의 미리 설정되는 포지션을 기준으로 하여,
    상기 5.1 채널을 프론트 센터 채널(front center channel), 프론트 라이트 채널(front right channel), 프론트 레프트 채널(front left channel), 리어 라이트 채널(rear right channel), 리어 레프트 채널(rear left channel) 및 우퍼 채널(woofer channel)로 각각 할당하며,
    상기 음원 처리 유닛은,
    상기 멀티 사운드 소스를 소정의 단말기 전방에 가상으로 배치되는 사용자의 미리 설정되는 포지션을 기준으로 하여,
    i) 프론트 라이트 채널에서 잔존하는 프론트 레프트 채널 성분을 제거하고, 프론트 레프트 채널에서 잔존하는 프론트 라이트 채널 성분을 제거하며,
    ii) 리어 라이트 채널에서 잔존하는 리어 레프트 채널 성분을 제거하고, 리어 레프트 채널에서 잔존하는 리어 라이트 채널 성분을 제거하는 크로스 노이즈 캔슬링부를 포함하고,
    상기 멀티 사운드 소스를 소정의 단말기 전방에 가상으로 배치되는 사용자의 미리 설정되는 포지션을 기준으로 하여,
    상기 소정의 단말기 상의 오브젝트의 고스트 이미지에 대한 가상의 위치를 음상 정위 시키기 위하여,
    상기 프론트 라이트 채널 및 상기 리어 라이트 채널 대비 상기 프론트 레프트 채널 및 상기 리어 레프트 채널의 음압을 선택적으로 조절하는 음압 설정부를 포함하며,
    상기 멀티 사운드 소스를 소정의 단말기 전방에 가상으로 배치되는 사용자의 미리 설정되는 포지션을 기준으로 하여,
    상기 소정의 단말기 상의 오브젝트의 고스트 이미지에 대한 가상의 위치를 음상 정위 시키기 위하여,
    상기 프론트 라이트 채널 및 상기 리어 라이트 채널 대비 상기 프론트 레프트 채널 및 상기 리어 레프트 채널의 소정의 사운드 시간차를 선택적으로 조절하는 시간차 설정부를 포함하며,
    상기 멀티 사운드 소스를 소정의 단말기 전방에 가상으로 배치되는 사용자의 미리 설정되는 포지션을 기준으로 하여,
    상기 프론트 라이트 채널 및 상기 리어 라이트 채널 대비 상기 프론트 레프트 채널 및 상기 리어 레프트 채널의 시간 대비 사운드 크기의 변동성을 선택적으로 조절하는 거리감 설정부를 포함하고,
    상기 음압 설정부는,
    화면상에서의 상정되는 상기 오브젝트의 상기 고스트 이미지의 위치 설정에 따라 좌이와 우이의 음압을 채널별로 달리 설정하고,
    상기 시간차 설정부는,
    상기 좌이와 상기 우이 상에 전달되는 상기 사운드 소스의 시간차에 따라 상기 고스트 이미지의 좌우 공간감의 설정과 공간감을 전달하며,
    상기 사용자의 머리 지름의 길이만큼의 음파의 전달 속도와 지연 시간의 차를 산출하여 시간차를 두기 위한 기븐 밸류(given value)로 활용하며,
    상기 사용자의 안면(front face)의 입체적 형상에 대한 상기 사용자의 안면 정보를 인식하는 안면 인식부를 포함하고,
    상기 안면 인식부는,
    두 귀를 중심으로 이루어지는 상기 사용자의 안면(front face)의 입체감에 따라 두 귀 사이의 음파 전달상의 시간차를 산출하며,
    상기 사용자의 안면 3D 인식에 따른, 두 귀 사이의 음파의 시간차에 대한 정보 파일의 경우, 복수 개의 하위 파일로 분할하고, 상기 하위 파일로 분할된 파일들에 상호 동일 매개 코드를 부여한 후, 복수 개의 물리적으로 분할된 DB상으로 분리 저장되는 것을 특징으로 하는, 사운드 소스의 선택적 콘트롤을 통한 입체 음향 출력 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 사운드 소스는,
    스테레오(stereo) 타입의 2채널의 사운드 소스인 것을 특징으로 하는, 사운드 소스의 선택적 콘트롤을 통한 입체 음향 출력 시스템.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서, 상기 음원 처리 유닛은,
    상기 멀티 사운드 소스를 소정의 단말기 전방에 가상으로 배치되는 사용자의 미리 설정되는 포지션을 기준으로 하여,
    상기 프론트 라이트 채널 및 상기 리어 라이트 채널 대비 상기 프론트 레프트 채널 및 상기 리어 레프트 채널의 잔향 시그널을 잔향 시간차 설정치에 따라 반복적으로 가음하는 잔향 설정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 사운드 소스의 선택적 콘트롤을 통한 입체 음향 출력 시스템.
  10. 제9항에 있어서, 상기 음원 송출 유닛은,
    상기 프론트 라이트 채널 및 상기 리어 라이트 채널은 상기 소정의 단말기의 상기 우측 스피커에 할당하고,
    상기 프론트 레프트 채널 및 상기 리어 레프트 채널은 상기 좌측 스피커에 할당하며,
    상기 우퍼 채널은 상기 좌측 스피커와 상기 우측 스피커에 선택적으로 배치 할당하여 송출하는 것을 특징으로 하는, 사운드 소스의 선택적 콘트롤을 통한 입체 음향 출력 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR102504081B1 (ko) * 2022-08-18 2023-02-28 주식회사 킨트 사운드 파일 마스터링 시스템

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