KR19980024143A - 실내극장 서라운드 사운드 스피커 시스템 - Google Patents

Abstract

실감나게 사운드를 재생하기 위한 장치로서, 특히, 수반하는 비디오 이미지에 연관되고 다이얼로그와 효과를 스테레오 신호에 바탕을 둔 신호에 바탕을 둔 사운드를 재생하기 위한 장치(10). 상기 장치는 전방 스피커(20)을 포함하며, 이 전방 스피커는 비디오 이미지에 가까이 위치하여 오디오 신호의 좌측 및 우측채널이 합신호인(L + R) 신호에 바탕을 둔 음향출력을 제공한다. 시청지역의 뒤에 위치하는 후방 스피커(26)는 좌측과 우측채널 사이의 차인(L - R)이나 (R - L) 차신호에 바탕을 둔 음향출력을 제공한다. 좌측 및 우측 스피커(22와 24)는 시청지역의 좌측 및 우측에 각각 위치한다. 좌측 및 우측채널 스피커(22 와 24)는 한 실시예에서 각각 오디오 신호의 좌측 및 우측채널을 재생하고, 제 2 실시예에서 B가 0과 1사이에서 변하거나 고정된 값이 이득일 때 (L - BR)이나 (R - BL) 차신호를 재생한다. 좌측 및 우측 스피커(22와 24)로의 출력은 선결된 임계주파수 이하의 주파수 성분이 사실상 제거되도록 대역제한된다. 저음 스피커(18)은 또한 (L + R) 합신호의 저주파수성분을 출력하도록 제공될 수 있다. 전방 스피커에 입력되는(L + R) 합신호는 다이얼로그를 비디오 이미지에 로컬라이즈하는 데에 도움이 된다. (L - BR)이나 (R - BL) 차신호가 사실상 다이얼로그 사운드를 제거하여 측방 및 후방 스피커의 출력은 주로 주위 및 서라운드 효과를 포함한다. 좌측 및 우측 스피커를 대역제한하는 것은 다이얼로그를 비디오 이미지에 로컬라이즈하는데 더 도움이 된다. 또 다른 실시예에서, 단일음 신호가 상기 시스템의 적어도 하나의 실시예에 적용되어 공간적으로 향상된 서라운드 사운드 효과를 생산할 수 있도록 한다.

Description

실내극장 서라운드 사운드 스피커 시스템

본 발명은 일반적으로 스테레오 사운드(stereo sound)를 재생하는 것에 관한 것으로, 특히 다이얼로그(dialouge)가 비디오 이미지(video image)에 로컬라이즈(localize)되고 청취자가 주위(ambience) 및 사운드 효과를 통해 3차원의 실감있는 사운드 영역의 몰입되도록 비디오 이미지와 연관된 스테레오 사운드를 재생하는 것에 관한 것이다.

종래에는, 많은 단일음(monophonic) 및 스테레오 사운드 시스템이 고 충실도(high fidelity)의 사운드를 재생하려는 시도로서 개발되어 왔다. 초기에는, 고충실도의 개념이 단일음의 오디오 신호를 재생하는 쪽으로 노력이 제한되었다. 이런 초기의 노력은 음향특성에 의해 규정되는 성능판별조건을 만족시키는 스피커 인클로우저(enclosure)를 생산하는데 집중되었으며, 이런 음향특성으로는 주파수 응답과 왜곡 및 동작 범위와 같이 측정될 수 있는 것이었다. 스피커들은 하나 또는 다수의 음향 트랜스듀서(transducer) 및 크로스오버(crossover) 회로망을 구비하는 인크로우저를 포함하였으며, 이는 가청 주파수의 전범위를 재생하려는 의도였다. 그런 여러 트랜스듀서와 크로스오버로 구성된 한 예로서, 3방식 스피커 디자인은 저주파수를 재생하는 우퍼(woofer) 트랜스듀서와 중간주파수를 재생하는 중간대역(mid-range) 트랜스듀서 및 고주파수를 재생하는 트위터(tweeter) 트랜스듀서를 포함한다.

상기한 종래의 코로스오버 회로망은 스피커 트랜스듀서들의 음향출력을 혼합하여, 음향출력에 있어서 하나의 트랜스듀서에서 다른 트랜스듀서로 매끄럽게 변이하는 것으로 특징되는 좋은 음조의 균형을 이룬다. 이것을 성취하는 한 방법에 대칭적인 크로스오버 회로망이며, 이 회로망은 주파수가 그 천이영역을 통과하여 증가함에 따라 한 트랜스듀서의 응답이 떨어지는 것이 그 인접하는 보다 높은 주파수의 사운드 영역을 재생하는 다른 트랜듀서의 응답이 증가하는 것의 미러 이미지(mirror image)인 것을 보증하는 필터로서 동작한다. 이런 디자인 접근을 적당히 구현하기 위해서, 트랜스듀서와 크로스오버 회로망의 조합이 주파수응답이 불규칙성으로부터 오는 오더블 아터팩트(audible artfiact)(부자연스러운 음질)나 하나의 스피커 인클로우저에 여러 트랜스듀서를 구비하는 것으로부터 잠재적으로 기인된 위상 상쇄 효과를 만들어내지 않는 것이 필요하다. 단일음의 오디오 신호와 3방식 크로스오버 회로망을 통한 고충실도에서의 초기 노력으로는 스테레오 사운드를 재생시킬수 없었다. 초기 스테레오 시스템은 한 쌍의 동일하고 공간적으로 분포된 고충실도 스피커를 사용하여 두 채널의 오디오 신호를 재생하였다. 두 스피커 인클로우저를 공간적으로 분포시키는 것은 스테레오 사운드를 재생하는 근본적인 개념이다. 스테레오 이미지(stereo image)는 한 쌍의 스피커로부터의 음향출력이 사운드의 수평적 파노라마(panorama)로서 감지되는 스테레오 이미지로 융화될 때 생긴다. 이런 파노라마가 두 스피커 위치 사이의 공간에 걸치는 스테레오 사운드 이미지를 청취자에게 제공한다. 적당한 스테레오 전망(perspective)은 청취자가 두 스피커 사이의 축을 따라 위치하고 스피커들의 평면에 수직인 곳에 위치할 때 생긴다.

스테레오 시스템에서 사용되는 대부분의 스피커는 청취자에게 직접적인 경로로 사운드를 분사하는데, 이를 직접-방사(direct radiation)라 한다. 스테레오 이미지를 넓히려는 시도로서, 디자이너들은 직접적인 사운드와 반사되는 사운드의 조합을 방사하는 스피커쌍을 사용하여 왔다. 그런 구성은 두 스피커 사이의 공간을 넘어서 스테레오 이미지를 확대하였다.

조금 더 현대적인 스테레오 사운드 시스템 디자인은 3부분 부-위성 스피커시스템(three-piece sub-satellite speaker system)을 사용하는데, 서브-우퍼 저음 장치(sub-woofer bass unit)와 한쌍의 위성 스피커의 조합이 상기한 종래의 전범위 스피커 인클로우저 쌍을 대체한다. 그런 3부분 스피커 시스템에서, 위성 스피커는 대역의 중간 및 고주파수의 사운드를 재생하는 반면, 저음장치는 매우 낮은 주파수의 사운드만을 재생한다. 저음 재생을 서브-우퍼 장치에 제한함으로써, 좋은 저음 출력을 얻기 위해서는 큰 트랜스듀서와 인클로우저가 필요하기 때문에 전통적으로 사이즈가 큰 스테레오 스피커 박스에 비교하여, 위성 스피커는 상대적으로 작은 사이즈가 될 수 있다. 많은 소비자들은 이런 보다 소형의 위성 스피커 배합을 더 전통적인 한 쌍의 전 범위 스피커 인클로우저보다 좋아한다. 저음 피커는 보이지 않는 곳에 놓일 수 있고, 위성 스피커는 실내 장식과 울려 놓일 수 있다. 그러나, 어떤 고객들은 여전히 다소 작은 이 위성 스피커 박스를 볼품없이 여기며, 눈에 거슬리지 않게 집에 배치하는 것이 힘들다고 생각한다.

한 쌍의 스테레오 스피커든지 아니면 3부분 부-위성 시스템이든지 간에 가장 정교한 시스템에 의해 제공되는 전반적인 음질의 향상에도 불구하고, 많은 소비자들은 현재의 사운드 시스템은 생생한 사운드와 관련되는 음의 실감이 부족하다고 믿는다. 각 사운드 재생 시스템은 주파수응답과 왜곡 및 동작 범위와 관련되는 음향 성능 판별조건을 양적인 면에서 만족시키는 것은 물론, 질적인 견지에서 다양한 음의 실감을 청취자가 느낄 수 있도록 할 수 있다. 좀 더 실감나게 들린다고 결정된 몇 시스템은 또한 재생된 음에서 웅장함을 발생시킨다고 알려졌다. 이 결정은 전반적인 음의 경험을 저해하는 아터팩트를 발생시키지 않으면서 재생된 음의 공간적인 질을 향상시키기 위하여 음향학의 분야에서 광대한 개발이 행해지는 기초를 제공하였다.

앞서 기술한 3부분 부-위성 스피커 시스템은 한 쌍의 스테레오 스피커와 같은 스피커 요소들을 공간적으로 분산배치하는 개념을 확대한 것이다. 그러나 음을 재생하기 위한 충분히 다수의 점원(point sources)을 청취환경에서 공간적으로 분산배치하여 웅장함을 더 증대 시키는 것에 의해 그 개념을 더 확장시킬 수 있다. 다수의 공간적으로 배치된 점원을 추가하는것이 웅장함을 더 증가시키지만, 그것은 또한 과장되고 과도하여 실감을 결여시킬 수 있다. 그런 부자연스러운 사운드 재생은 종종 청취자가 피로감을 느끼도록 한다. 그래서, 향상된 웅장함은 청취자를 완전히 만족시킬 수 있도록 음의 실감과 균을 이루어야 한다.

이 균형은 특히 홈극장 사운드 시스템(home theater sound system)에서 중요하며, 이 시스템에 있어서의 음향적 요구조건은 스테레오 음악을 재생하는 것의 그것과는 다르다. 홈극장 사운드 시스템의 주요 목적은, 첫째, 사운드 트랙(sound track)에서 포착된 주위 및 사운드 효과 오디오 신호에 근거한 설득력있는 서라운드 사운드 음향 분위기를 만드는 것; 둘째, 시청자 앞에 스테레오 사운드 이미지의 파노라마를 유지하는 것; 셋째, 실내의 모든 시청자에 대해 비디오 스크린(screen)에 로컬라이즈(localize)되는 다이얼로그(dialogue)를 재생하는 것이다. 본질적으로, 만족할만한 음향성능은 청취자가 비디오 스크린의 상영과 관련하여 실감있게 느껴지는 3차원 공간 음질을 갖는 사운드 영역에 몰입할 때 이루어진다.

홈극장 사운드를 재생하기 위한 초기의 노력에는, 중앙에 놓인 비디오 디스플레이(video display)의 양측에 한쌍의 전통적인 스피커를 배채하는 것이 있었다. 그런 시스템은 전형적인 텔레비젼 세트 안에 포함되는 스피커의 사운드를 향상시켰다. 그러나, 그런 시스템의 성능은 적어도 두가지 이유로 시장에서 받아들여질 수 없도록 정해져 있었다. 첫째, 두 스피커 사이의 중앙선에서 벗어나 위치한 청취자는 다이얼로그를 그 스크린에 로컬라이즈하지(즉, 다이얼로그가 스크린으로부터 유일하게 나오는 것을 감지하지) 못하게 된다는 것이다. 다이얼로그는 전형적으로 좌측 및 우측채널 신호 양측에 동일하게 기록된다. 다이얼로그의 로컬라이제이션(localization)는 스피커 사이의 중앙선 상에 있는 청취자에 대하여 두 스피커 사이에는 동일거리에 있는 점일 것이다. 청취자가 중앙선에서 벗어나 움직임에 따라, 그는 한 스피커에 좀 더 가까이 가고 다른 스피커에는 좀 더 멀어지게 될 것이다. 다이얼로그의 로컬라이제이션은 첫번째 도착하는 신호가 발원하는 방향로 움직인다. 이는 가장 가까은 스피커일 것이다. 다이얼로그는 청취자가 축에서 벗어나 움직임에 따라 가장 가까운 스피커로 붕괴된다. 다이얼로그의 로컬라이제이션은 축에서 벗어난 청취자에 대하여 비디오 이미지의 위치로부터 옮겨지게 되고, 스크린의 등장인물이 축에서 벗어난 청취자에게 실제로 말하는 것과 같은 환상이 파괴될것이다. 둘째, 비디오 디스플레이의 양편에 위치한 한 쌍의 스테레오 스피커는 사운드 영역을 스피커의 평면안에서, 청취자 앞의 공간으로 정한다. 그래서, 몰입감(즉, 사운드가 청취자의 앞 뿐만 아니라 측면이나 뒤에서도 발생한다는 느낌)이 없다.

많은 시스템이 이러한 결점들을 고치기 위한 시도로서 디자인되어 왔다. 예를 들면, Hafler에게 등록된 미국특허 U.S.No3,697,692는 주위-복구기술(ambience-recovery thchnology)을 사용하는 것을 논의하고 있다. Hafler는 서라운드 사운드 정보는 음악 기록매체이든 비디오 프로그램 물질의 사운드 트랙(sound track)이든지 간에 사실상 모든 스테레오 오디오 신호에 존재하며, 복구될 수 있다는 사실을 이용했다. 복구는 좌측 및 우측패널 사이의 차 신호인(L - R)을 얻고 그 신호의 주위 부분만을 실질적으로 그대로 두는 것으로부터 이루어 진다. 청취실의 후방에 위치하는 스피커들로부터 재생되는 이(L - R) 차신호가 그 복구된 서라운드 사운드 정보를 제공한다.

초기의 또 다른 홈극장 사운드 시스템은 좌측 및 우측채널의 합인 (L + R) 합신호를 재생하는 중앙채널을 부가하여 다이얼로그 사운드를 재생하는 것의 질을 향상시켰다. 그 중앙채널은 (L - R) 차신호를 재생하는 후방 스피커와 결합되는데, 그 후방 스피커는 상기한 주위복구 스피커와 유사하였다. 그런 시스템의 한예가 Dolby Laboratories에 의해서 DOLBY SURROUND라는 이름하에 개발되었다. (L + R) 합신호를 재생하는 중앙 스피커는, DOLBY SURROUND 시스템에서 실시되었듯이, 축에서 떨어진 청취자에 대하여 다이얼로그의 바람직한 로컬라이제이션 효과를 향상시켰다. 그러나, 그 (L + R) 중앙채널 재생은 축에서 벗어난 청취자에 대하여 청각상의 이미지(auditory image)와 시각상의 이미지(visual image) 사이의 괴리감문제를 완전히 해결하지 못하였다. 그런 시스템은 여전히 문제를 완전히 해결하지 못하였다. 그런 시스템은 여전히 다이얼로그(그리고 합신호에 인코드(encode)된 다른신호)에 관한 로컬라이제이션 에러를 경험하며, 이는 DOLBY SURROUND와 같은 수동적인 디코딩 스킴(passive decoding schem es)이 단지 3dB의 최대 인접채널 분리(여기서 인접채널은 중앙과 우측, 중앙과 좌측, 좌측과 서라운드, 우측과 서라운드로 정의된다.)를 이룰 수 있기 때문이다. 중앙채널에서의 다이얼로그와 좌측 및 우측채널에서의 다이얼로그 사이의 레벨(level)에 있어서, 3dB 차이는 전형적인 청취실의 도처에 걸친 모든 청취위치에 대하여 로컬라이제이션을 중앙채널 스피커의 위치로 한정하기에 충분하지 못하다. 축에서 벗어난 청취자에 대하여 로컬라이제이션은 여전히 가장 가까운 스피커쪽으로 옮겨진다. 다이얼로그가 가장 가까운 스피커로 붕괴되는 것은 모든 수동 디코더 시스템 선행기술에 공통된다.

DOLBY SURROUND 시스템의 다른 접근으로서, Holbrook에게 등록된 미국특허 U.S.No.4,612,663에서 제안된 T 구성배치는 스테레오 신호를 수동적으로 디코딩하는 것에 의해 서라운드 사운드를 제공한다. T 구성은 각각 좌측 및 우측신호를 재생하는 좌측 및 우측 스피커와 좌측 및 우측 스피커사이의 중간과 그 평면에 위치하며 (L - R) 차신호를 재생하는 제 3스피커 그리고 청취자 뒤에 위치하며 차신호를 재생하는 제 4스피커를 포함한다. 그러나, 이런 접근법은 스테레오 신호가 순간적으로 현저히 좌측채널 에너지를 갖거나 또는 우측채널 에너지를 갖는 상황에서 적당한 소닉 이미지(sonic image)를 유지하지 못하고, 또한 다이얼로그가 감지되는 것이 가깝게 위치한 좌측이나 우측 스피커로부터 발생하는 것을 막지 못한다.

(L - R)과 (R - L) 차신호를 사용하는 다른 시스템이 Short등에게 등록된 미국특허 U.S.No.5,027,403에서 발견된다. Short는 청취자의 방향으로 음향출력을 제공하기 위하여 전방을 향하는 좌측 및 우측채널을 사용하는 것을 언급하고 있다. Short는 또한 (L + R) 저음신호를 비디오 시청지역의 일반적인 면으로부터 뒤로 향하게 하는 것을 언급한다. Short는 (L - R)과 (R - L) 신호를 비디오 이미지의 가까운 곳으로부터 뒤로 혹은 측면으로 향하게 하는 것에 대해 더 언급하고 있다. 그러나. Short의 발명에 따르면 상기 스피커들로부터 나오는 모든 사운드가 비디오 이미지로부터 나오는 단점이 있다. 그러한 본질적으로 평면적인 사운드 방사는 주위 및 서라운드 사운드 효과를 충분히 제공하지 못한다.

일반적인 평면구성으로 배열된 스피커를 갖는 시스템의 또다른 예로서 Polk에게 등록된 미국특허 U.S.No.4,497,064가 있다. Polk는 또한 주요 좌측 및 우측 스피커와 부가되는 부 스피커를 배열하는 것에 대해 논의하고 있으며, 이 부 스피커는 주 스피커 부근에 놓여 스테레오 사운드를 재생하는 동안에 청취자에게 확대된 음향 이미지를 제공한다. 그러나, Polk는 사운드가 선결된 시간안에 청취자에게 도착하는 것을 보증하기 위하여 상기 스피커들이 청취자로부터 동일한 거리에 놓이는 것을 포함하여 독특하고 제한적인 시스템 요구조건을 주장한다. Polk는 반대편의 부 스피커로부터의 출력을 위하여 주 스피커의 신호를 반대로 한 신호를 고역통과 필터링(filtering)하는 것에 대해 더 논의 하고 있다. 고역통과 필터링은 반대편 주 스피커의 성분을 제거하며, 만약 그렇지 않으면 그성분은 필터되는 측면에 위치한 청취자의 귀에 도달할 것이다. 그러나, 고역통과 필터(filter)는 음성정보를 비디오 이미지에 로컬라이제이션하는 것을 유지하는 저주파수 성분도 제거하도록 되서는 안된다. Polk는 또한 모든 시스템 스피커가 실질적으로 동일한 평면에 위치하고 청취자의 방향으로 방사하는 것을 특별히 요구한다. Polk의 시스템은 또한 축에서 벗어난 청취자에 대하여, 좌측 및 우측채널에 동일하게 기록된 프로그램 물질을 두 스피커 사이의 중앙영역으로 로칼라이제이션하는 것을 유지할 수 없을 것이다. 그런 신호의 로컬라이제이션은 축에서 벗어난 청취자에 대하여 가장 가까운 스피커 방향으로 움직일 것이다.

비평면적인 스피커 구성의 예로서, Norgaard에게 등록된 미국특허 U.S.No. 4,443,889가 있다. Norgaard는 각각 좌측 및 우측채널 스테레오 신호를 재생하는 좌측전방 스피커와 우측전방 스피커를 사용하는것을 언급하고 있다. Norgaard는 또한 후방 스피커를 통해 (L - R) 차신호를 사용함으로써 주위신호를 만들어내는 것을 언급하고 있다. 그러나, Norgaard는 많은 가운데 중앙 스피커를 통해 (L + R)합신호를 결합함으로써 다이얼로그를 비디오 이미지에 더 잘 로컬라이즈하는 것을 생각해내지 못한다.

Holl에게 등록된 미국특허 U.S.No.5,181,247는 (L - R)과 (R - L) 차신호의 사용과 관련하여 유사한 개념을 언급하고 있다. 그러나, Holl은 (L + R) 합신호를 출력하는 단일 스피커를 사용하는것을 생각해내지 못한다. Holl은 주위 스피커로 입력되는 신호를 대역제한(band limiting)하는 것도 또한 제한하지 못한다.

Klayman에게 등록된 미국특허 U.S.No.4,819,269는 합신호에 바탕을 둔 사운드를 제한된 분산형태로 방사하는 것과 차신호에 바탕을 둔 사운드를 넓게 분산되는 형태로 방사하는 것을 논의한다. 방사된 신호는 청취지역에서 스테레오 사운드를 향상시키려는 목적으로 음향적으로 결합된다. 그러나, Klayman는 상기한 효과를 달성하기 위하여, 다수의 트랜스듀서에서 특수화되고 넓은 분산 혼이나 어레이(dispersion horns or arrays)를 특별히 요구한다. 더구나, Klayman은 다이얼로그를 상기 중앙 스피커에 더 잘 로컬라이즈하기 위하여 상기한 스피커 중의 어떤 것의 출력으로부터도 음성에너지의 주요 주파수범위를 배제하는 것을 생각해내지 못한다.

다른 서라운드 사운드형 시스템은 좌측과 중앙과 우측 및 서라운드 채널 각각 사이의 뚜렷한 분리를 향상시키려는 시도로서 복잡한 신호처리를 사용한다. 오늘날 이런 형의 가장 일반적인 시스템이 DOLBY PRO-LOGIC 디코딩 시스템이다. 이 시스템은 상기한 많은 선행기술의 수동디코딩 시스템이 갖는 근본 문제점의 해결책을 개량한 것이다. 능동 전자 회로는 매트릭스-인코디드 (matrix-encoded) 오디오 신호를 디코드(decode)하고 시간 지연을 도입하며 자동-이득 제어 회로소자를 통하여 채널 사이의 스티어링(steering)을 이루기 위하여 사용된다. 그러나, DOLBY PRO-LOGIC이 최소한 4개의 분리된 증폭 채널을 요구하기 때문에, 향상된 성능은 상당히 큰 비용을 요구한다.

더구나, 능동 전자 신호 처리 시스템은 본래의 성질에 의해서 잠재적으로 소닉 아터팩트(sonic artifact)(즉, 실감을 피괴할 수 있는 부자연스러운 음질)를 그 응답에 서 유발한다. DOLBY PRO-LOGIC 시스템에서 아터팩트의 그런 한 형태는 능동 조정회로로부터 기인되며, 그 능동 조정회로는 어떤 신호로부터 빼진 인접채널 신호의 양을 변화시킨다. 예를 들면, 다이얼로그가 존재하고 그것이 중앙에 로컬라이즈되는 것이 요구될 때, 좌측 및 우측채널 신호로부터 다이얼로그 에너지를 제거하기 위하여 그 중앙채널 신호는 좌측 및 우측채널 신호로부터 빼진다. 이 변하는 공제는 동적으로 채널분리를 변화시켜 특정방향으로 중 로컬라이제이션을 유지한다. 청취자는 다이얼로그가 화면에 들어오고 사라짐에 따라 자주 (오디오-비디오 상영에서 분위기를 제공하는) 주위 사운드가 오가는 것을 들을 수 있게 된다. 다이얼로그가 도입되고 중지될 때 수반되는 주위 사운드의 위축과 후퇴는 청취자를 산만하게 하여, 홈극장 사운드 재생으로의 이런 독특한 능동적인 전자소자 접근은 명확한 단점을 가지고 있음이 판명되어 있다.

DOLBY PRO-LOGIC의 또 다른 단점은 인코드된 프로그램 물질과만 잘 동작한다는 것이다. 인코드되지 않은 물질이나 어떤 식으로 퇴화된 물질은 디코더(decoder)가 의도하지 않은 방향으로 로컬라이제이션을 조정할 때, 논리 회로를 혼동시키고 이상하고 극단적인 공간상 효과를 유발할 수 있다. 능동적인 DOLBY PRO-LOGIC 디코딩 시스템의 또 다른 주요 결점은 소비자에게 고비용을 요구하며 내재된 복잡성으로 인하여 소비자가 시스템을 적절히 설치하고 사용하기 어렵다는 데에 있다.

더욱 더 최근에, 덜 복잡하고 싸며 수동적인 서라운드 사운드 시스템을 제공하려고 시도하는 복고경향이 있었다. 그런 시스템의 한 예로서 Harrison에게 등록된 미국특허 U.S.No.5,386,473가 있다. Harrison은 라인 레벨(line level) 스테레오 텔레비젼 출력 신호를 수동적으로 디코드하는 변압기를 사용하며, 이 출력신호는 스피커를 구동하기 위하여 필요한 높은 레벨의 신호를 생산하기 위하여 더 증폭될 필요가 있다. 변합기는 자측 및 우측채널 신호를 입력받아 좌측전방, 우측전방, 좌측후방 (L - R), 우측후방 (R - L), 중앙 (L + R) 및 서브-우퍼 채널을 제공한다. Harrison은 서라운드 사운드 효과를 얻기 위하여 높은 레벨의 증폭기 출력에 연결되는 스피커를 사용하는 데서 기인하는 문제점을 해결하기 위하여 낮은 레벨의 신호를 변한하는 것에 의존한다. 그러나, Harrisom은 수동적인 서라운드 사운드 시스템을 높은 레벨의 신호에서 만족스럽게 동작시키는 것의 단점을 인용한다. 본 발명은 높은 레벨의 신호를 사용하여 서라운드 사운드를 제공하면서도 Harison에게서 논의된 높은 레벨 시스템가 관련한 상기한 문제점 즉, 고전력 부품사용, 균형 문제 따위를 경감시킨다.

수동 디코딩에서, 최근의 또 다른 시도로 Dynaco가 만든 QD-1 SERIES II디코더가 있다. QD-1 SERIES II디코더는 스테레오 증폭기로부터 신호를 받는다. 그리고 나서 그 디코더는 네개(혹은 다섯개)의 신호(즉, 2개의 전방 스피커와 2개의 후방 스피커 및 선택적인 중앙채널 스피커)를 발생한다. 두 번째의 유사한 디코더로서 Chase Technologies가 만든 HTS-1 Decoder가 있다. QD-1과 유사하게, Chase Decoder는 증폭기로부터 신호를 받아 한 쌍의 전방 스피커와 한 쌍의 후방 스피커를 위한 신호를 생산한다. Chase Decoder는 또한 선택적인 증폭된 중앙채널 스피커를 위한 신호를 발생한다.

바로 앞에 기술한 두개의 수동디코더에는 두 가지의 주요 단점이 있다. 첫째, 중앙채널에 대하여 (L + R) 신호를 발생하도록 사용되는 저항 회로망이 에너지를 소비하여, 상당히 고전력의 스테레오 증폭기나 수신기가 이 에너지 손실을 극복하는것이 요구된다. 전력이 신호를 합하는 저항 회로망에서 소비되지 않는 텔레비젼이나 휴대용 붐박스에서처럼, 모든 스피커가 비교적 저전력의 증폭기에 의해 구동되는 시스템을 공급하는 것이 바람직하다. 앞의 시스템 중의 하나에서, 다이얼로그 로컬라이제이션을 중앙 스피커의 물리적인 위치에 유지하는 소기의 기능을 제공하기 위하여, 상기 중앙채널 스피커는 강화되어야 한다. 둘째, (L + R) 신호의 어느 정도가 후방 스피커에 입력되기 때문에, 아터팩트가 후방 서라운드 스피커로부터 나오는 다이얼로그에 의하여 발생함으로써 의도된 주위효과인 실감을 해칠 수 있다.

그래서, 비용을 제한하기 위하여 비교적 간단하고 수동적인 전자소자를 사용하여 동작하고 적절한 비용으로 시장에 호소할 수 있는 홈극장 서라운드 사운드 스피커 시스템이 필요하다. 이러한 시스템에서는 시스템이 청취 및 시청지역의 모든 위치에 대하여 비디오 이미지에 로컬라이즈되는 다이얼로그를 유지하면서도 일관된 주위 사운드 영역을 제공하는 것이 특히 중요하다. 다이얼로그와 시각상의 이미지는 또한 바람직하게 비디오 이미지에 일치하여야 하고 특정스피커의 방향으로 상호간으로부터 옮겨져서는 안된다.

더구나, 오디오 설계자들은 3차원 서라운드 사운드 소리효과를 만들기 위하여 스테레오 신호의 좌측 및 우측채널 오디오 신호를 재생하는 스피커 시스템을 디자인하는 데에 상당하고 특별한 주의를 기울여 왔다. 그러나, 오디오 설계자들은 단일음 시장을 상당히 무시하여 왔다. 많은 소비자들은 여전히 스테레오 신호의 좌측 및 우측채널 성분보다 단일음 채널만을 출력하는 단일음 테렐비젼 세트를 가지고 있다. 이윽고, 이것 때문에 단일음 텔레비젼을 소유한 소비자는 그 텔레비젼 세트 위치로부터만 유일하게 사운드가 나오는 것을 즐기도록 좌천된다. 게다가, AM스테레오가 계속해서 논의되고 몇 개의 한정된 방송국에서 사용될 수 있겠지만, AM방송의 대부분은 계속해서 단일음이다. 결국, 텔레비젼, VCR, 케이블, 위성 그리고 다른 스테레오 오디오/비디오 신호 전송시스템에서 이용가능한 많은 프로그램들이 단일음의 사운드 트랙을 가지고 있다.

몇몇 스테레오 및 홈극장 오디오/비주얼(visual) 수신기를 신호처리기술을 단일음의 사운드 신호에 적용하여 시뮤레이트(simulate)된 스테레오나 향상된 공간상의 사운드 효과를 제공한다. 그런 신호처리는 통상 부가적이고 복잡한 위상 전이(phase shift)와 필터링 및 디지탈 신호처리 회로소자를 포함한다. 그래서, 소비자는 시뮤레이트된 스테레오나 3차원 공간 효과를 단일음의 오디오 신호로부터 얻기 위하여 그런 수신기, 서라운드 사운드 디코더 또는 다른 사운드 처리 전자 장치와 스피커의 적당한 회로망을 구입해야하는 것을 감수해야 한다. 그러므로, 저가이고 만족할만한 3차원 소리효과를 발생시키는 방식에서 효율적으로 단일음 오디오를 재생하기 위한 시스템을 제공할 필요가 있다.

상기한 모든 장점을 제공하는 홈극장 서라운드 사운드 시스템의 바람직함에 더하여, 홈극장 시스템에는 더 실제적인 문제점이 있다. 다시 말해서, 홈극장 시스템이 계속 발전함에 따라, 통상 부가되는 구성요소가 증가한다는 것이다. 그런 구성요소에는 종종 능동전자 제어기, 다수의 스피커 연결장치, 보조 제어모듈 그리고 분리되는 오디오 시스템 상호연결장치가 포함된다. 구성요소들의 이런 혼란상태는 종종 시스템 설치시 평균 수요자를 혼란시킨다. 설치가 사용자에게 더 친숙하고 설치 절차를 용이하게 하려는 제작자의 많은 시도에도 불구하고, 많은 사용자는 시스템을 적절히 설치하는 데서 어려움을 겪는다. 설치 과정을 용이하게 하려는 가장 최근의 시도로는 사용자가 볼 수 있도록 연결잭에 딱지를 붙이는 것 외에 스피커에서 그리고 오디오 신호원에서 연결장치를 컬러 코딩(color coding)하는 것이 포함되며, 상세하고 완전한 설치 안내문을 제공하는 것이 있었다. 여러 이유로 해서, 이런 조치는 홈극장 사운드시스템을 올바르게 사용하기에 충분히 쉬운 방법을 소비자에게 제공할 수 없었고, 많은 소비자는 전문가이어야 지 설치할 수 있는 부담에 직면하게 되었다.

그래서, 소비자가 비교적 빠르고, 쉽게 그리고 정확히 시스템을 설치하고 동작시킬 수 있어 대중시장 호소력을 향상시키도록 설치를 매우 용이하게 한 홈극장 서라운드 사운드 시스템을 제공하기 것이 더욱 더 바람직하게 되었다.

본 발명은 다양한 음향적 디자인 원리를 새롭게 적용한 것에 바탕을 두고 인접한 채널의 분리 및 개개 채널의 동작 대역폭을 새롭게 조합한 것을 통하여 많은 목적을 달성한다.

본 발명의 목적은 일관되고 웅장한 3차원 사운드 영역을 유지하면서 시청지역 전체에 걸쳐 청취자를 위하여 다이얼로그를 비디오 스크린에 로컬라이즈하는, 비디오 상영에 수반하는 실감나는 사운드 영역을 창조하는 것이다.

본 발명의 그 이상의 목적은 복잡하고 비싼 능동 전자 멀티채널 (multi- channel) 서라운드 사운드 매트릭스 디코딩 시스템에 의해 제공되는 진정한 영화극장 서라운드 사운드에 상당하거나 그보다 나은 사운드를 제공하는 저가의 사운드 재생 스피커 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 그 이상의 목적은 수동적으로 다이얼로그와 주위 오디오신호의 재생을 디커플링(decoupling)하여 능동전자 신호처리와 연관되는 주위-불안정 아터팩트(ambience-instability artifact)를 피하고 시각적 이미자와 청각적 이미지가 결합된 것을 제공하는 것이다.

본 발명의 그 이상의 목적은 2채널 스테레오나 매트릭스 인코디드 스테레오 신호같은 전통적인 오디오 신호원을 보조적인 매트릭스 디코딩 전자장치가 필요없이 재생하여 웅장한 사운드를 제공하는 것이다.

본 발명의 그 이상의 목적은 단일음의 오디오 신호에 관하여 공간적으로 향상된 서라운드 사운드 음 효과를 주는 사운드 재생 스피커 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 그 이상의 목적은 비교적 짧은 시간에 소비자가 실수 없이 연결하는것을 포함하여 소비자가 설치하고 작동시키기에 비교적 간단하고 단순한 스피커 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 그 이상의 목적은 추가적인 오디오-비디오 수신기나 증폭기가 필요없이 스테레오 텔레비젼 세트에 쉽게 그리고 직접 연결되는 스피커 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 그 이상의 목적은 저 와트수(wattage)의 전력 증폭기나 상업상의 스테레오 TV세트에서 이용가능한 동등물을 사용하여 보통의 가정에서 청취하는 수준에서도 영화-극장 서라운드 사운드를 제공하는 것이다.

본 발명의 그 이상의 목적은 음의 성능에 영향을 주지 않으면서 집안 배경과 어울리게 놓여질수 있는 소형의 위성 스피커들을 통합하는 원리를 사용하고 매우 작은 사이즈를 갖는 스피커 시스템을 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명의 원리에 따라 배치된 홈극장 서라운드 사운드 스피커 시스템의 블럭도;

도 2는 도 1의 홈극장 서라운드 사운드 스피커 시스템의 바람직한 제 1실시예의 상세블럭도;

도 3a는 차신호가 좌측 및 우측 위성 스피커로 출력되는, 도1의 홈극장 서라운드 사운드 스피커 시스템의 바람직한 제 2실시예의 상세블럭도;

도 3b는 차신호를 만들기 위하여 빼지는 신호가 빼지기 전에 감쇠되는, 도 1의 홈극장 서라운드 사운드 스피커 시스템의 바람직한 제 2 실시예의 변형예의 상세블럭도;

도 4a와 4b는 좌측 및 우측 위성 스피커로 입력신호를 대역폭제한하기 위한 각각 1차수와 2차수 고역통과 필터의 회로도;

도 5a와 5b는 좌측채널 신호에 우측채널 신호를 더한 (L + R) 합신호를 각각 단일 트랜스듀서와 이중 트랜스듀서를 사용하여 중앙 스피커에 적용하기 위한 회로도;

도 6a와 6b는 좌측채널 신호에서 우측채널 신호을 뺀 (L - R) 차신호를 각각 단일 음성코일과 이중 음성코일을 사용하여 홈극장 서라운드 사운드 스피커 시스템의 후방 스피커에 적용하기 위한 회로도;

도 7은 좌측과 우측채널의 차신호 및 합신호가 스피커로 출력되기 전에 능동적으로 발생되는 홈극장 서라운드 사운드 스피커 시스템의 바람직한 제 3 실시예의 상세블럭도;

도 8은 단일음의 신호가 각 스피커로 출력되는 홈극장 서라운드 사운드 스피커 시스템의 바람직한 제 4 실시예의 상세블럭도;

도 9는 시스템을 실수없이 설치하고 조작하는 것을 용이하게 하기 위해 사용되는, 홈극장 서라운드 사운드 스피커 시스템용 상호연결모듈에 관한 배선도;

도 10은 도 1에 도시된 홈극장 서라운드 사운드 스피커 시스템에 관한 다른 구성의 불럭도;

도 11은 서브-우퍼 저음장치와 상호연결모듈이 결합된 장치의 사시도;

도 12는 실수 없는 설치 및 조작을 용이하게 하기 위하여 사용되는 도 11의 홈극장 서라운드 사운드 스피커 시스템의 서브-우퍼 저음장치 및 합체된 상호연결모듈에 관한 배선도.

도 13은 홈극장 서라운드 사운드 스피커 시스템을 무선으로 구현한 블록도.

본 발명의 원리에 따라, 홈 극장 서라운드 사운드 스피커 시스템은 오디오/비디오 상영 중에서 스테레오 오디오 부분을 새로운 방식으로 재생하여, 다이얼로그가 비디오 이미지에 로컬라이즈되고 시청자는 시각상의 이미지와 관련하여 실감있게 감지되는 사운드 영역에 몰입하게 된다.

본 발명에 따른 제 1의 바람직한 실시예에서, 수동적인 스피커 스시템은 전방 스피커와 좌측 스피커와 우측 스피커 및 후방 스피커를 포함하고 각 스피커는 전기적인 입력신호를 받아 그 신호를 따라 음향출력을 제공한다. 전방 스피커가 비디오 상에 가깝게 위치하고 스테레오 신호의 좌측 및 우측채널의 합인 (L + R) 합신호에 맞추어 음향출력을 제공하여, 다이얼로그는 비디오 이미지에 로컬라이즈되고 부합된다. 우측 및 좌측 스피커는 전방 스피커와 코플래너(co-planer)일 수 있지만, 바람직하게는 시청자와 전방 스피커 사이에, 그리고 각각 시청영역의 좌측 및 우측에 위치한다. 이 측방 스피커는 각각 좌측 및 우측 스테레오채널에 맞추어 음향출력을 제공한다. 후방 스피커는 시청영역의 후방에 위치하며 스테레오 채널 신호사이의 차인 (L + R) 또는 (R - L) 차신호에 맞추어 음향출력을 제공한다. 차신호는 본질적으로 다이얼로그를 제거하고 주위 및 서라운드 사운드 오디오 정보를 제공한다. 좌측 및 우측 스피커 각각의 좌측 및 우측채널 전기신호 입력은 선결된(pred etermined) 임계주파수 이하의 모든 주파수 성분이 충분히 제거되도록 대역제한된다. 대역제한은 음향적으로 재생되는 좌측 및 우측채널 신호로부터 음성신호(spee ch signal)범위의 신호 에너지를 필터링에 의해 충분히 제거하므로, 다이얼로그가 전방 스피크에 로컬라이드되는 것을 보증한다.

본 발명에 따른 제 2의 바람직한 실시예에서, 수동적인 수피커 시스템은 전방 스피커와 좌측 스피커와 우측 스피커 및 후방 스피커를 포함하고 각 스피커는 전기적인 입력신호를 받아 그 신호에 따라 음향출력을 제공한다. 전방 스피커가 비디오 이미지에 가깝게 위치하고 스테레오 신호의 좌측 및 우측채널의 합인 (L + R) 합신호에 따라 음향출력을 제공하여, 다이얼로그는 비디오 이미지에 로컬라이즈되고 부합된다. 좌측 스피커는 전방 스피커와 코플래너일 수 있지만, 바람직하게는 시청자와 전방 스피커 사이 그리고 시청영역의 좌측에 위치한다. 좌측 스피커는 예를 들면, β가 0과 1사이에서 변하거나 고장되는 값인 이득율일 때 (L -βR)과 같은 전기적인 차입력신호에 따라 음향출력을 제공한다. 유사하게, 우측 스피커는 바람직하게는 시청자와 전방 스피커 사이 그리고 시청영역의 우측에 위치한다. 우측 스피커는 예를 들면, β과 0과 1사이에서 변하거나 고정되는 값인 이득율일 때 (R -βL)과 같은 차신호에 따라 음향출력을 제공한다. 후방 스피커는 시청영역의 후방에 위치하며 스테레오 채널 신호사이의 차인 (L - R) 또는 (R - L) 차신호 중의 적어도 하나에 따라 음향출력을 제공한다. 차신호를 사용하면 오디오신호에서 다이얼로그 부분이 충분히 제거되어 차신호 중의 주위사운드만이 남는다. 이 제 2의 바람직한 실시예에서, 좌측 및 우측 스피커 각각으로 입력되는 차신호들은 또한 선결된 임계주파수 이하의 모든 주파수 성분이 충분히 제거되기 위하여 선택적으로 대역 제한될 수 있다. 차신호를 대역제한하면 차신호에서 저주파수 성분이 사실상 제거되어, 매우 작고 소형의 스피커를 사용하여 차신호를 재생하는 것이 가능하다.

본 발명에 따른 제 3의 바람직한 실시예에서, 스피커 시스템은 전방 스피커와 좌측 스피커와 우측 스피커 및 후방 스피커를 포함하고 각 스피커는 전기적인 입력신호를 받아 그 신호에 따라 음향출력을 제공한다. 능동 전자소자가 스테레오 신호의 좌측 및 우측채널을 프리프로세스(preprocess)하고 증폭하여 예를 들면, (L + R) 합신호와 (L - R) 차신호를 제공한다. 결과적으로 합 및 차신호가 스피커 시스템의 개개 스피커를 구동한다. 전방 스피커가 비디오 상에 가깝게 위치하고 합신호에 맞추어 음향출력을 제공하여, 다이얼로그는 비디오 상에 로컬라이즈되고 부합된다. 좌측 스피커는 시청영역의 좌측에 위치하여, 예를 들면 (L - R)과 같은 차신호에 따라 음향출력을 제공한다. 우측 스피커는 시청영역의 우측에 위치하여 예를 들면, (R - L)과 같은 차신호에 따라 음향출력을 제공한다. 후방 스피커는 시청영역의 후방에 위치하며 차신호에 맞추어 음향출력을 제공한다. 이 제 3의 바람직한 실시예에서, 특정스피커에 적용되는 극성을 바꿈으로써 차신호가 반대로 될 수 있다. 또한 이 제 3의 바람직한 실시예에서, 좌측 및 우측 스피커 각각의 차신호 입력은 선택적으로 밴드 리미트될 수 있으며, 그리하여 선결된 임계주파수 이하의 모든 주파수 성분이 사실상 제거되어 매우 작고 소형의 스피커를 사용하여 차신호를 재생하는 것이 가능하게 된다.

본 발명에 따른 제 4의 바람직한 실시예에서, 스피커 시스템은 전방 스피커와 좌측 스피커와 우측 스피커 및 후방 스피커를 포함하고 각 스피커는 전기적인 입력신호를 받아 단일음의 전기적인 입력신호에 따라 단일음의 음향출력을 제공한다. 전방 스피커는 비디오 이미지에 가깝게 위치하고 단일음의 신호에 맞추어 음향 출력을 제공한다. 좌측 스피커는 전방 스피커와 코-플래너일 수 있지만, 바람직하게는 시청자와 전방 스피커 사이 그리고 시청영역의 좌측에 위치한다. 좌측 스피커는 단일음의 전기적인 입력신호에 따라 단일음의 음향출력을 제공한다. 유사하게, 우측 스피커는 바람직하게는 시청자와 전방 스피커 사이 그리고 시청영역의 우측에 위치한다. 우측 스피커는 단일음의 전기적인 입력 신호에 따라 단일음의 음향출력을 제공한다. 후방 스피커는 시청영역의 후방에 위치하며 단일음의 입력 신호에 맞추어 단일음의 음향출력을 제공한다. 상기 단일음의 신호를 사용하면 단일음의 오디오 출력만을 갖는 사용자는 상기 단일음의 신호에 바탕을 둔 향상된 공간상의 소닉 이미지와 소닉 사운드 효과를 얻을 수 있다. 좌측 및 우측 스피커 각각으로 입력되는 단일음의 신호는 또한 선결된 임계주파수 이하의 모든 주파수 성분이 사실상 제거되기 위하여 대역제한된다. 단일음의 신호를 대역제한하면 단일음의 신호에서 저주파수 성분이 사실상 제거되어, 신호는 매우 작고 소형의 스피커를 사용하여 재생될 수 있다. 대역제한은 또한 주요 음성에너지를 재생하는 것을 중앙 스피커에 한정한다.

본 발명은 또한 각 스피커로의 출력을 위해 좌측 및 우측 입력신호를 받아 증폭하기 위한 전력 증폭기를 포함할 수 있다. 합체된 증폭기를 갖는 향상된 버전(powered version)에 의하면, 시스템 디자이너는 그에 의해 선택되는 특정의 스피커들에 적합하게 만들어진 증폭된 출력신호들을 발생시킬수 있다. 그런 통합 된 디자인 접근법은 시스템의 음향출력을 최대로 효율화하는 것을 용이하게 한다.

본 발명은 스테레오 신호의 저주파수 성분을 재생하는 추가의 저음 스피커를 더 구비할 수 있다. 저음 스피커는 일반적으로 단지 시청영역에 위치할 필요 있으며 (R + L) 합신호의 저주파수 성분에 따라 음향출력을 제공한다.

본 발명은 상호연결모듈을 더 포함하며 사용자에 의한 설치 및 조작이 용이하도록 한다. 상호연결모듈은 선결된 수의 단자를 갖는 입력 및 출력 잭을 포함한다. 선결된 수의 단자는 잭에 의해 무슨 신호가 입력이고 출력인지를 지시한다. 예를 들면, 3단자 출력 잭은 각각 좌측과 우측 및 공통접지 전기신호를 출력한다. 입력 및 출력잭의 그런 구성은 시스템의 적절한 설치를 보증하는데, 이는 사용자가 스피커 시스템을 하나의 특정한 구성으로 설치할 수 있기 때문이다. 스피커 시스템 디자인은 상호연결모듈을 시스템의 부가적이고 독립형의 구성요소로 포함할 수 있거나, 또는 상호연결모듈회로를 저음스피커나 전방 스피커아 같은 구성요소의 하나와 병합할 수 있다.

본 발명은 무선으로 구현(implementation)하는 것을 더 포함한다. 무선의 구현에서, 전기적인 오디오 신호를 연결하는 것은 오디오신호를 상기 오디오 신호원으로부터 상기 상호연결모듈로 공급한다. 상호연결모듈은 차와 합신호를 생산하는 능동 전자소자를 포함한다. 무선 송신기는 차신호를 받아 전달한다. 좌측과 우측 및 후방 스피커 각각은 송신기의 주파수로 동조되는 무선 수신기를 포함한다.

부수하는 도면 및 덧붙여진 특허청구범위와 관련되어 뒤에 이어지는 상세한 설명으로부터, 본 발명의 다른 목적과 장점이 당해 분야의 기술자에게 명백해 질 것이다.

하기의 바람직한 실시예의 본 발명을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하는 것은 아니다. 명세서에서, 비슷한 구조 또는 기능을 갖는 요소는 비슷한 참조번호가 언급된다.

여기에 서술되는 실시예는 선행기술에 비하여 몇가지 장점은 제공하며 처음에는 간단히 소개될 것이다. 첫째, 본 발명은 청취자가 웅장함을 느끼는 것을 증가시키기 위하여 청취실에 몇 개의 스피커들을 공간적으로 배치하는 것을 포함한다. 공간적인 배치는 좌측 및 우측 스피커, 후방 스피커, 전방 (또는 중앙) 스피커 그리고 서브-우퍼(sub-woofer)를 포함한다. 둘째, 본 발명은 어떤 소리가 그 스피커로부터 나온다는 착각을 일으키기 위하여 전방 또는 중앙 스피커로 사운드 방사패턴(pattern)을 로컬라이제이션(localization)하는 것을 포함한다. 본 발명은 또한 방 전체에 걸쳐 주위 서라운드 사운드를 일으키는 특별한 사운드를 재생하는 것을 포함한다. 그러한 사운드는 전방이나 후방 스피커가 아닌 다른 스피커로부터 나오는게 바람직하다. 셋째, 본 발명은 좌측 및 우측 위성 스피커에 의해서 발생되는 특정의 음향주파수를 제거하기 위하여 주파수 대역 제한을 포함한다. 대역이 제한되는 주파수 주파수는 위성 스피커로부터 음성에너지 출력을 제거하려는 것에 맞추어 선택된다. 넷째, 본 발명은 스피커 구성요소들의 주파수범위의 비전형적으로 겹치는 것을 포함한다. 그리하여 전방, 후방 그리고 측면 스피커 각각은 다소 넓고 겹치는 주파수범위를 갖는다. 다섯번째, 본 발명은 수동적으로 신호를 발생시키는 다양한 수단을 사용함으로써 좌측채널 신호, 우측채널 신호, 좌측채널 신호와 우측채널 신호의 합신호 그리고 좌측채널 신호에서 우측채널 신호를 뺀 음향신호를 수동적으로 출력한다.

도 1은 본 발명의 원리에 따라 배열된 홈극장 서라운드 사운드 스피커 시스템(10)(이하 서라운드 사운드 시스템이라 한다.)를 도시한 것이다. 도 1에서 텔레비젼(12)와 같이, 서라운드 사운드 시스템(10)은 적당히 증폭된 스테레오 신호원을 포함한다. 스테레오 오디오 신호원은 다양한 오디오 신호원 중에서 어느 것이라도 될 수 있다. 여기서는 오디오 신호원이 텔레비젼(12)으로 표현되어 있지만, 오디오 신호원은 스테레오 수신기, 카 스테레오, 휴대용 콤팩트 디스크나 테잎 플레이어, 휴대용 붐-박스형 (boom-box type) 스테레오 또는 다른 어떤 스테레오 신호원일 수 있다.

텔레비젼(12)는 멀티컨덕터 케이블(a multiconducter cable)(16)을 통하여 상호연결모듈(14)에 증폭된 오디오 신호를 출력한다. 멀티컨덕터 케이블((16))은 텔레비젼(12)에 의한 스테레오 출력의 좌측채널 및 우측채널을 상호연결모듈(14)에 전도하기 위한 두 개의 컨덕터 쌍을 전형적으로 포함한다. 상호연결모듈(14)은 텔레비젼(12)으로부터 오디오 신호를 받고 서라운드 사운드 시스템(10)의 특정 스피커들에 선택적으로 분배하기 위하여 좌측채널 신호와 우측채널 신호를 모은다.

서라운드 사운드 시스템을 구성하는 스피커들은 전형적으로 서브-우퍼(18)를 포함하며, 이 서브-우퍼(18)는 좌측과 우측신호의 전범위를 받지만, 단지 오디오 신호의 저주파수 성분만을 재생한다. 상호연결모듈(14)은 또한 오디오신호를 전방중앙 스피커(20)에 출력한다. 전방중앙 스피커(20)는 스테레오 신호의 좌측가 우측성분 신호를 받아 (L + R) 합신호를 재생한다. 바람직하게는, 전방중앙 스피커(20)이 텔레비젼(12)에 가깝게 위치하여 (L + R) 합신호의 음향출력을 청취자(28)에게 보낸다. 상호연결모듈(14)은 또한 좌측채널 신호를 좌측위성 스피커(22)에 우측채널 신호를 우측위성 스피커(24)에 출력한다. 좌측우성 스피커(22)와 우측위성 스피커(24)는 비교적 작아도 되고 단지 중간범위와/또는 고주파신호를 재생할 필요가 있다. 좌측 및 우측 위성 스피커들은 스피커가 방사하는 것의 주요 축이 수직축을 따라 위를 가리키도록 적절히 방향지어진다. 그러나 위성 스피커들의 다른 방향도 또한 만족할만한 성능을 제공할 수 있다. 상호연결모듈(14)은 또한 오디오 신호를 후방주위 스피커(26)에 출력한다. 후방주위 스피커(26)는 좌측채널 신호에서 우측채널 신호를 뺀(L - R) 또는 우측채널 신호에서 좌측채널 신호를 뺀 (R - L) 차신호의 형태로 오디오 신호를 받는다. 본 상세한 설명 전체에 걸쳐 명백하게 되겠지만 여기서 설명되는 본 발명의 몇가지 실시예들은 상호연결모듈(14)이 좌측위성 스피커(22), 우측위성 스피커(24) 그리고/또는 후방주위 스피커(26)에 출력되는 다양한 신호들을 생산할 수 있도록 한다. 스피커는 전기입력 신호를 음향출력 신호로 바꾸는 시스템을 뜻한다. 이 시스템은 하나 또는 많은 크로스오버 네트워크(crossover networks) 및/또는 트랜스듀서(transducer)를 포함할 수 있다.

도 1에 도시된 구성요소들은 시청자(28)의 청취겸험을 향상시키는 서라운드 사운드 효과를 최적화하도록 배치된다. 중앙 스피커(20)와 텔레비젼(20)이 각각 오디오와 비디오 출력을 시청자(28)의 방향으로 방사하도록 시청자(28)는 텔레비젼(12)을 통상 향하며, 이 전방중앙 스피커(20)는 텔레비젼(12)에 가까이 배치된다. 좌측위성 스피커(22)는 통상 시청자(28)의 좌측에 배치되는 반면 우측위성 스피커(24)는 시청자(28)의 우측에 배치되며, 양 위성 스피커들은 시청자(28)와 텔레비젼(12) 사이의 명복상 중간에 통상 위치한다. 웅장한 오디오 효과를 생성하는데 기여하는 후방주위 스피커(26)는 통상 시청자(28)의 뒤에 위치한다. 후방주위 스피커(26)는 하나의 스피커로서 도시되어 있지만 여러 개의 후방주위 스피커(26)가 시스템에 포함될 수 있다.

도 2는 본 발명에 다른 바람직한 실시예의 상세블럭도이다. 여기에서 설명되는 상세블럭도는 일반적으로 부분적인 회로도 및 배선도를 포함하므로, 이 명세서 전반에 걸쳐 블록도, 회로도 또는 배선도로서 상호교체되어 언급될 것이다. 홈극장 서라운드 사운드 시스템(100) (이하 서라운드 사운드 시스템이라 한다.)은 좌측위성 스피커(102)(좌측 또는 위성 스피커), 우측위성 스피커(104)(우측 또는 위성 스피커), 중앙 스피커(106), 서라운드 또는 후방 스피커(108) 그리고 서브-우퍼 스피커(110)를 포함한다. 좌측채널 증폭기(112)는 중앙 스피커(106)의 음성코일(voice coil)(114a)의 양단자에 입력되는 증폭된 좌측채널 신호를 출력한다. 중앙 스피커(106)의 음성코일(114a)의 음단자는 좌측채널 증폭기(112)의 음의 단자에 연결된다. 유사하게 우측채널 증폭기(116)는 중앙 스피커(106)의 음성코일(voice coil)(114b)의 양단자에 입력되는 증폭된 우측채널 신호를 출력한다. 중앙 스피커(106)의 음성코일(114b)의 음단자는 우측채널 증폭기(116)의 음의 단자에 연결된다. 그리하여 중앙 스피커(106)의 출력이 좌측 및 우측채널 신호의 합(여기서는 L + R로 언급됨)이 되도록 좌측 및 우측채널 신호는 중앙 스피커(106)의 두 음성코일(114a와114b)에 동 위상으로(in phase) 연결된다. 좌측채널 증폭기(112)의 양단자는 또한 필터(118)를 통하여 좌측 스피커(102)의 양단자에 증폭된 좌측채널 신호를 출력한다. 좌측채널 증폭기(112)의 음단자는 좌측 스피커(102)의 음단자에 연결된다. 유사하게, 우측채널 증폭기(116)의 양단자는 또한 필터(120)를 통하여 우측 스피커(104)의 양단자에 증폭된 우측채널 신호를 출력한다. 우측채널 증폭기(116)의 음단자는 우측 스피커(104)의 음단자에 연결된다. 그래서 도2의 실시예에서는 증폭된 좌측 및 우측채널 신호가 자측 및 우측 스피커 각각에 출력된다.

좌측 스피커(102)와 우측 스피커(104)는 도시된 바와 같이 좌측 고역통과 필터(118)와 우측 고역통과 필터(120)를 사용하여 고주파수만을 재생할 수 있도록 적당히 대역제한된다. 좌측 및 우측 스피커(102와 104) 각각에 고역통과 필터(118와 120)을 사용하는 것은 좌측 및 우측 스피커(102와104)의 음향출력을 고주파수로 제한한다. 도 4a와 도 4b와 관련하여 상세히 설명되겠지만, 위성 스피커(102와104)를 대역제한하는 것은 음성에너지의 주요 주파수 범위를 제거한다. 그러면 청취자는 비디오 이미지에 가까이 위치한 전방 스피커(20)로부터만 나오는 다이얼로그(dialogue) 사운드를 감지할 수 있다. 그런 고역통과 필터 예는 도 4a와 도 4b에 관련하여 상세히 설명될 것이다.

서라운드 사운드 시스템(100)은 또한 후방 스피커(108)를 포함한다. 후방 스피커(108)로의 입력은 결국 좌측신호에서 우측신호를 뺀 (L - R)차 신호를 제공한다. 이 차신호를 가져오기 위하여, 좌측채널 증폭기(112)의 양단자는 후방 스피커(108)의 양단자에 증폭된 좌측채널 신호를 출력하고, 우측채널 증폭기(116)의 양단자는 후방 스피커(108)의 음단자에 증폭된 우측채널 신호를 출력한다. 후방 스피커(108)로의 상기한 연결은 소기의 (L - R)차 신호를 제공한다. 후방 스피커(108)는 또한 포텐시오미터(potentiometer)(109)를 포함한다. 포텐시오미터(109)는 후방 스피커의 음향출력을 시스템의 다른 스피커의 출력에 따라 상대적으로 조절할수 있다. 그러한 출력은 통상 후방 스피커가 청취자에 근접하는 정도에 맞추어 조정된다. 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진자라면, 후방 스피커(108)에 극성을 바꾸어 연결하는 것이 (L - R)차 신호가 아니라 (R - L) 차신호를 제공함을 알 수 있을 것이다. 후방 스피커에 의해 방사되는 차신호의 극성은 서라운드 사운드 시스템(100)의 성능에 별로 영향을 주지 않으며, 따라서, 어느 극성이든지 선택될수 있다.

서라운드 사운드 시스템(100)은 서브-우퍼(110)를 더 포함한다. 좌측채널 증폭기(112)의 양단자는 증폭된 좌측채널 신호를 좌측 서브-우퍼 스피커(122)의 양단자에 출력한다. 좌측채널 증폭기(112)의 음단자는 좌측 서브-우퍼(122)의 음단자에 연결된다. 유사하게, 우측채널 증폭기(116)의 양단자는 증폭된 우측채널 신호를 우측 서브-우퍼 스피커(124)의 양단자에 출력한다. 우측채널 증폭기(116)의 음단자는 우측 서브-우퍼 스피커(124)의 음단자에 연결된다. 그리하여, 도2의 실시예에서, 좌측채널 신호는 좌측 서브-우퍼 스피커(122)를 그리고 우측채널 신호는 우측 서브-우퍼 스피커(124)를 각각 구동한다. 따라서, 좌측 및 우측 서브-우퍼 스피커의 결과적인 출력은 음향적으로 합해진다. 중앙채널 스피커(108)은 저음부를 포함하여 전 주파수 범위에 걸쳐 동작할 수 있으므로, 서브-우퍼를 제거할 수 있음을 당해 분야의 통상의 지식을 가진자라면 이해할 수 있을 것이다.

상기한 바람직한 실시예를 대체하는 실시예에 있어서, 좌측 및 우측 증폭기(112와 116)가 시스템 내부로 통합될 수 있다. 예를 들면, 좌측 및 우측채널 증폭기(112와 116)는 이 명세서 전반에 걸쳐 상기한 오디오 신호원에 포함되는 출력 증폭기로 일반적으로 가정되지만, 서라운드 사운드 시스템(100)의 일부를 구성하는 특별히 선택된 증폭기일 수 있다. 이 대체적인 실시예에서 증폭기(112와 116)들은 오디오 신호원으로부터 낮은 레벨의 입력신호를 받을 것이다. 증폭기(112와 116)들은 서라운드 사운드 시스템 스피커로의 출력을 위하여 입력신호를 더 중폭할 것이다. 그런 구성을 만들기 위하여, 출력 증폭기(112와 116)는 상호연결모듈(14)에 삽입될수 있다(도1에서 처럼). 상호연결모듈(14)은 증폭기들 (112와 116)을 구동하기 위하여, 바람직하게는 독립적으로 전원이 공급될 것이다. 이 대체적인 구성의 특별한 장점은 출력 증폭기(112와116)가 스피커의 전기역학특성에 따라 특별히 통합되도록 설계될 수 있다는 것이다.

서라운드 사운드 시스템(100)의 한 바람직한 실시예는 약 50 입방인치의 밀봉된 인클로우저(enclosure)로 이루어지는 중앙 스피커(106)를 포함하며, 이 인클로우저는 상업적으로 이용가능한 3인치 직경의 이중 8ohm 음성코일 일렉트로다이내믹(electrodynamic) 트랜스듀서를 구비한다. 한쌍의 100μF커패시터(capacitor)가 각각 좌측채널 신호와 우측채널 신호의 양의 출력에 직렬로 연결되며, 크로스오버(cross over)기능을 수행한다. 중앙 스피커(106)는 약 150Hz이상의 대역폭에서 작동한다. 후방 스피커(108)도 비슷한 구성을 갖지만 이중 음성코일 트랜스듀서보다는 단일 음성코일 트랜스듀서를 사용한다. 후방 스피커(108)는 약 50입방 인치의 밀봉된 인클로우저를 포함하며 상업적으로 이용가능한 3인치 직경의 단일 8ohm 음성코일 일렉트로다이내믹 트랜스듀서를 구비한다. 포텐시오미터(109)는 8ohm, 15watt의 엘-패드(L-pad)나 25ohm, 3watt의 와이어와운드(wirewound) 포텐시오미터(109)이다. 포텐시오미터(109)는 후방 스피커(108) 출력레벨에 있어서 변화를 준다. 68μF 커패시터는 음성코일의 양단자의 입력과 직렬로 연결되며, 크로스오버 기능을 수행한다. 후방 스피커(108)의 면목상 주파수 대역은 150Hz에서 8KHz까지이다. 후방 스피커(108)는 도 2에 도시된 바와 같이, (L - R) 차신호를 재생한다. 측방 스피커(102와 104) 각각은 약 2입방 인치의 밀봉된 인클로우저로 이루어지며, 상업적으로 이용가능한 면목상 4ohm 임피던스(impedence), 1.5인치 직경의 플라스틱 코운 트위터(plastic cone tweeter)를 구비한다. 4.7μF의 커패시터가 측방 스피커(102와 104)의 양의 입력부에 직렬로 연결되며, 좌측 고역통과 필터(118)와 우측 고역통과 필터(120)에 대해서 고역통과 필터링을 행한다. 고역통과 필터(118과 120)는 명목상 약 4KHz에서 15KHz의 주파수 대역을 측방 스피커(102와 104)로부터 제공한다. 서브-우퍼(110)는 보통 명목상 580입방 인치의 밀봉된 볼륨(volume)과 명목상 450입방 인치의 불륨으로 구성되는 이중 볼륨 인클로우저 형상이며, 한쌍의 5.25인치 직경, 4ohm의 음성코일 일렉트로다이내믹 트랜스듀서와 협력하여 동작한다. 한쌍의 0.8mH 인덕터는 트랜스듀서 각각의 양의 입력에 직렬로 연결되며, 크로스오버 기능을 수행한다. 서브-우퍼 저음장치(110)는 명목상 50Hz에서 200Hz의 주파수 대역에 서 동작한다. 상기한 스피커 각각에 있어서, 크로스오버 회로망은 연관되는 인클로우저 안에 통합되는 것에 주의해야 한다. 더구나, 주파수 대역제한 필터 (118과 120)는 각각 좌측 스피커(102)와 우측 스피커(104)에 합체되어 포함되는 것에 주의해야 한다. 이런 방식으로 주파수 대역제한 장치 및 이와 연관되는 위성 스피커는 일체를 이룬다. 이는 도 1의 상호연결모듈(14)이 단지 적당히 배선된 입력잭 및 출력잭으로 구성될 수 있다는 추가적인 장점을 제공한다.

도 3a는 본 발명에 따른 제 2의 바람직한 실시예이다. 도 3a의 홈극장 서라운드 사운드 스피커 시스템(이하 서라운드 사운드 시스템이라 한다.) (200)은 도 2의 서라운드 사운드 시스템(100)에서 사용된 구성요소와 비슷한 구성요소를 구비하며, 비슷한 구성요소는 100대신 200으로 시작하는 참조번호를 사용하여 언급될 것이다. 도3a의 서라운드 사운드 시스템(200)은 좌측 스피커(202)와 우측 스피커(204)가 각각 (L - R) 차신호와 (R - L) 차신호를 재생하도록 구성되어지는 것을 제외하고는 도2에서와 같다. 좌측채널 증폭기(212)의 양단자는 필터(218)를 통하여 좌측 스피커(202)의 양단자에 증폭된 좌측채널 신호를 출력한다. 우측채널 증폭기(216)의 양단자는 좌측 스피커(202)의 음단자에 연결되어 증폭된 우측채널 신호를 출력한다. 유사하게, 우측채널 증폭기(216)의 양단자는 필터(220)를 통하여 우측 스피커(204)의 양단자에 증폭된 우측채널 신호를 출력한다. 좌측채널 증폭기(212)의 양단자는 우측 스피커(204)의 음단자에 연결되어 증폭된 좌측채널 신호를 출력한다. 이 연결로 인해서, (L - R) 차신호가 좌측 스피커로 입력되고 (R - L) 차신호가 우측 스피커로 입력된다.

도 1과 관련해서 설명되었듯이, 좌측 고역통과 필터(218)와 우측 고역통과 필터(220)는 각각 좌측 스피커(202)와 우측 스피커(204)에 가해지는 입력신호에서 저주파수 성분을 제거한다. 위성 스피커가 입력으로서 차신호를 받는 적용예에 있어서, 차신호를 고역통과 필터링하는 것은 선택적이다. 그러나 (L - R) 차신호를 고역통과 필터링하는 것에는 부가적인 장점이 있다. 첫째, 측방 스피커들의 물리적인 크기가 작아도 된다. 둘째, 좌측과 우측채널 신호 이득의 불일치는 다이얼로그가 차신호로 누출하도록 할수 있다. 차신호의 주파수를 제한하는 것은 좌측채널과 우측채널의 신호가 정확히 동등하지 않고 다이얼로그가 차신호로 누출하는 경우에도 주요 음성주파수범위 안에 있는 이 누출신호를 필터링하여 제거함으로써 다이얼로그의 로컬라이제이션이 중앙 스피커의 위치에 머무르도록 하는 데 기여한다.

제 2의 바람직한 실시예의 다른 구성으로서, 차신호의 극성을 바꿈으로써(L - R) 차신호가 우측 스피커(204)에 입력되고 (R - L) 차신호가 좌측 스피커(202)의 입력이 된다. 그러나, 또 다른 실시예에서는, (L - R) 차신호가 양 측방 스피커(202와 204)에 입력될 수 있고 또는 (R - L) 차신호가 양 측방 스피커(202와 204)에 입력될 수 있다. 측방 스피커들에 가해지는 차신호의 극성은 차신호가 주파수 대역제한될 때 물질적으로 시스템의 성능에 영향을 미치지 못하는데, 이는 측방 스피커는 음향차이를 들을 수 없는 명목상 1Khz이상에서 동작하기 때문이다. 더우기 이 주파수 범위의 사운드 신호 파장은 비교적 작으므로, 정취위치에서 신호가 결합하는 방식에 있어서, 측방 스피커(202와 204)의 상대적인 위치에 있어서의 약간의 변화가 측방 스피커에 가해지는 신호의 상대적인 극성보다도 더 영향을 미칠 것이다.

좌측 스피커(202)와 우측 스피커(204)를 차신호((L - R)이든지 (R - L)이든지)로 구성시키면, 차신호가 좌측채널과 우측채널에 똑같이 기록된 음성성분을 제거하여 효과적으로 다이얼로그와 주위 서라운드 사운드의 재생을 디커플링한다는 독특한 장점이 있다. 좌측과 우측채널 신호가 각각 좌측과 우측위성 스피커로 출력되는 시스템에서는, 치찰음(sibiland sounds)으로 들리는 고조파 배음(harmonic overtones)과 같이 잔류의 음성에너지 고조파가 여전히 고조파에서 좌측 및 우측신호에 잔류할 수 있다. 그런 치찰음이 위성 스피커에 의해 재생될때, 다이얼로그에서 부자연스러운 숨소리를 발생시키거나 소닉 이미지를 더럽히는 직접적 실마리가 된다. 그러나 차신호는 주위서라운드 사운드에서 다이얼로그 에너지의 모든 흔적을 제거함으로써 이러한 문제점을 해소한다. 더 많은 장점은 주위 서라운드 사운드 정보만을 포함하는 차신호의 주파수를 제한함으로써 얻어질 수 있다. 차신호의 주파수를 대역제한하면 위성 스피커는 단지 고주파수 음향출력만을 재생할 필요가 있으므로 훨씬 작은 위성 스피커를 사용할 수 있게 된다. 그래서, 대역제한과 차신호를 사용하는 것을 통해 다이얼로그와 주위 사운드의 재생을 디커플링할 수 있으며, 이는 일관되게 주위 사운드 영역을 유지하면서도 다이얼로그가 비디오 상에 로컬라이제이션되는 것을 보증한다. 이 디커플링이 본 발명의 수동시스템과 능동 서라운드 사운드 디코딩 시스템 사이에서의 근본적인 차이를 도입한다. 설명된 수동시스템은 다이얼로그가 사운드트랙에 기록된 주위사운드 영역 내에서 들어오고 나갈 때 어떤 소닉 아터팩트도 도입하지 않는다. 그래서, 다이얼로그가 비디오 스크린에 로컬라이즈되면서도 일관된 주위 사운드 영역이 생긴다. 도 3a에 도시된 중앙 스피커, 서브우퍼 그리고 후방 스피커에 대한 연결은 도 2와 관련하여 설명된것과 같다. 좌측채널 증폭기(212)는 증폭된 좌측채널 신호를 출력하며, 이 증폭된 좌측채널 신호는 중앙 스피커(206)의 음성코일(214a)의 양단자에 입력된다. 중앙 스피커(206)의 음성코일(214a)의 음단자는 좌측채널 증폭기(212)의 음단자에 연결된다. 유사하게, 우측채널 증폭기(216)는 증폭된 우측채널 신호를 출력하며, 이 증폭된 우측채널 신호는 중앙 스피커(206)의 음성코일(214b)의 양단자에 입력된다. 중앙 스피커(206)의 음성코일(214b)의 음단자는 우측채널 증폭기(212)는 음단자에 연결된다. 그래서 좌측 및 우측채널 신호는 중앙 스피커(206)의 두 음성코일(214a와 214b)에 동 위상으로 연결되며, 중앙 스피커(206)의 출력은 좌측 및 우측의 합신호가 된다.

도 2(도 3)를 다시 살펴보면, 좌측 스피커(102)((202))와 우측 스피커(104) ((204))는 각각 좌측채널 증폭기(112)((212))와 우측채널 증폭기(116)((216))에 의해 출력되는 증폭된 신호를 받는다. 그러나, 본 발명에 따른 측방 스피커(102와 104) ((202)와 (204))의 대역폭은 제한된다. 본 발명에 따른 측방 스피커(102와 104) ((202)와 (204))의 대역폭은 중앙 스피커(106)((206))에 의해 출력되는 음성신호나 다이얼로그의 주요 주파수범위를 본질적으로 초과하는 주파수범위로 제한된다. 더우기, 음성신호의 주요에너지는 약 150Hz에서 1KHz의 주파수범위에 포함되어 있다. 측방 스피커(102와 104)((202)와 (204))는 고역통과필터(118과 120)((218과 220))에 의해 적어도 약 1KHz를 넘는 주파수에서 동작하도록 대역폭이 제한된다.

도 3b는 본 발명에 따른 바람직한 제 2실시예에서 변경을 도시한 것이다. 도 3b의 홈극장 서라운드 사운드 스피커 시스템(이하 서라운드 사운드 시스템이라한다.) (200)은 도 2 및 도 3a의 서라운드 사운드 시스템(100과 200)에서 사용된 구성요소와 비슷한 구성요소를 구비하며, 도 2 및 도 3a와 비슷한 구성요소는 동일한 참조번호를 사용하여 언급될 것이다. 도 3b의 서라운드 사운드 시스템(200)은 좌측 스피커(202)와 우측 스피커(204)가 각각 (L -βR) 차신호와 (R -βL) 차신호를 재생하도록 구성되어지는 것을 제외하고는 도 3a에서와 같다. 도 3a에서처럼, 좌측채널 증폭기(212)의 양단자는 필터(218)를 통하여 좌측 스피커(202)의 양단자에 증폭된 좌측채널 신호를 출력한다. 우측채널 증폭기(216)의 양단자는 좌측 스피커(202)의 음단자에 증폭된 우측채널 신호를 어테뉴에이터(attenuater)(270)를 통하여 출력한다. 유사하게, 우측채널 증폭기(216)의 양단자는 필터(220)를 통하여 우측 스피커(204)의 양단자에 증폭된 우측채널 신호를 출력한다. 좌측채널 증폭기(212)의 양단자는 우측 스피커(204)의 음단자에 연결되어 증폭된 좌측채널 신호를 어테뉴에이터(272)를 통하여 출력한다.

어테뉴에이터(270, 272)는 빼지는 신호가 각각의 측방 스피커(202와 204)의 음단자에 입력되기 전에 이 신호를 감쇠시킨다. 그러면, β가 어테뉴에이터(270 및 272) 각각의 이득이라고 할 때, 좌측 스피커(202)로부터 (L -βR)이, 우측 스피커(204)로부터 (R - βL)이 각각 출력된다. 어테뉴에이터(270, 272)의 이득 β는 바람직하게는 0과 1사이의 한 값을 갖는다. 더구나, 당해분야의 통상의 지식을 갖는 자에게 이해될 수 있듯이, 어테뉴에이터(270, 272)의 이득 β는 특정의 디자인 내역에 따라 고장되거나 변할 수 있다. 게다가, 각 어테뉴에이터(270, 272)는 선택적으로 다른 이득을 제공할 수 있고, 따라서 어테뉴에이터(270, 272)는 각각 이득β1과 β2를 제공할 수 있다. 당해분야의 통상의 지식을 가지는 자라면 이득 β를 제공하는 어테뉴에이터(270, 272)의 다양한 구현을 쉽게 알아볼 수 있을 것이다. 예를 들면, 어테뉴에이터(270, 272)는 저항기들이나 포텐시오미터(potentiometer)들로 다소 간단하게 구현될 수 있다. 더 복잡한 구현으로서, 어테뉴에이터(270, 272)는 당해 분야의 통상의 지식을 가지는 자에게 알려진 여러 증폭기구성 중의 어떠한 것으로도 구현될 수 있을 것이다.

도 4a는 도 2와 도 3의 좌측 스피커(102)((202))와 우측 스피커(104)((204))로 입력되는 신호에 대해 고역통과 필터링하는 것을 구현한 1차수 고역통과 회로망를 도시한 것이다. 좌측 고역통과 필터(118)((218))와 우측 고역통과 필터(120)((220))는 커패시터(150와 152)를 포함하여 각각 좌측 스피커(102)((202))와 우측 스피커(104)((204))에 직렬로 연결된다. 그런 필터링 구성을 1 차수 고역통과 필터라 부른다. 도 4b는 2차수 고역통과 회로망으로 구현된 좌측 고역통과 필터(118)((218))와 우측 고역통과 필터(120)((220))를 예시한 것이다. 커패시터(154와 156)는 각각 좌측 스피커(102)((202))와 우측 스피커(104)((204))의 양단자에 직렬로 연결되고, 인덕터(156과 158)는 각각 좌측 스피커(102)((202))와 우측 스피커(104)((204))의 양단자와 음단자를 가로질러 분기로(in shunt) 연결된다. 도 4a와 도 4b에 도시된 고역통과 회로망의 동작은 당해분야의 통상의 지식을 가지는 자라면 잘 이해할 수 있으므로 여기서는 설명하지 않겠다.

당해 분야의 통상의 지식을 가진자는 고역통과 필터(188과 120)((218과 220))가 당해 분야에서 알려진 다수의 구성 중 어느것에 의해서도 구현될 수 있음을 알 것이다. 수동의 고역통과 필터를 사용하는 것은 신호를 대역제한하는 한 접근법으로서 쉽게 알 수 있다. 당해 분야의 통상의 지식을 가진자라면 의도하는 특정의 구현형태에 따라 차단주파수(cut off frequency)가 변화될 수 있음을 알 것이다.

좌측 스피커(102)((202))와 우측 스피커(104)((204))로 입력되는 신호의 주파수범위를 대역폭 제한하는 것이 측방 스피커(102와 104)((202와 204))로부터 다이얼로그 로컬라이제이션 신호(cues)를 제거하여, 주요 다이얼로그 로컬라이제이션 신호는 비디오상에 가깝게 있는 중앙 스피커(106)((206))에 의해서만 재생된다. 대역폭을 제한한 측방 스피커(102와 104)((202와 204))는 중앙 스피커(106)((206))의 위치로 다이얼로그 로컬라이제이션이 되도록 하는데, 이는 중앙채널이 시스템에 있어서 기본적인 다이얼로그 로컬라이제이션 신호를 재생하는 유일한 스피커가 되기 때문이다. 좌측 스피커(102)((202))와 우측 스피커(104)((204))는 각각 주요 음성주파수 범위보다 일반적으로 큰 좌측 및 우측채널 고주파수를 재생한다. 그래서 측방 스피커(102와 104)((202와 204))는 음성사운드의 로컬라이제이션를 변화시키지 않고 증대된 웅장함을 느낄 수 있게 하는데 일조한다. 콘서트홀 음향학에 관한 많은 연구를 통해 웅장함 느낌은 측면반사의 존재와 관련이 있음이 증명되었다. 즉, 웅장한 느낌은 청취공간의 측면부로부터 청취위치에 도달하는 에너지와 관련이 있다는 것이다. 측방 스피커(102와 104)((202와 204))를 청취실의 측면부에 놓고 주 방사축이 수직적으로 위를 향하도록 함으로써 측방 스피커(102와 104)((202와 204))는 청취위치에서 상당한 측면에 에너지를 생산할 수 있게 되어 웅장함을 향상시킨다. 게다가, 본 발명의 측방 스피커들(102와 104)((202와 204))이 다이얼로그 로컬라이제이션 신호를 사실상 줄이도록 대역제한되기 때문에, 그 스피커들은 전통적인 스피커들보다 청취자의 측면으로 더 옮겨질 수 있다. 더구나, 측방 스피커(102와 104)((202와 204))가 대역제한되기 때문에, 전 주파수 범위의 측방 스피커들이 놓여 있었다면 발생했겠지만, 증가된 이동이 청취자의 방향으로의 사운드 이미지를 흩뜨리지 않는다. 이 때문에 측방 스피커들은 사운드 이미지를 흩뜨리는 것을 발생시키는 것 없이 최대의 웅장함을 얻을 수 있도록 놓일 수 있다.

측방 스피커들을 대역제한하는 부가적인 장점은 그 스피커의 물리적인 크기가 비교적 작아도 된다는 것이다. 측방 스피커들은 약 1KHz 이상으로 대역제한하는 것은 종래의 위성/서브-우퍼 시스템보다 훨씬 다른 구성을 제공한다. 대부분의 위성/서브-우퍼 시스템에서는, 그 위성 스피커들이 통상 150 Hz만큼 낮은 데까지 동작하여 훨씬 큰 주파수 범위에 걸쳐 동작한다. 그러므로, 그런 스피커들은 이렇게 낳은 주파수에서 충분한 에너지를 생산하기 위하여, 본 발명에 따른 측방 스피커보다 훨씬 더 커야 할 필요가 있다. 본 발명에 있어서, 측방 스피커들은 훨씬 더 제한된 주파수 범위를 재생한다.

도 5a는 도 2와 도 3에서처럼, 이중 음성코일(114a 와 114b) ((214a와 214b))과 단일 트랜스듀서(115) ((215))로 이루어지는 중앙 스피커(106) ((206))를 도시한 것이다. 증폭된 좌측채널 신호가 음성코일(114a) ((214a))에 가해지며, 증폭된 우측채널 신호가 음성코일(114b) ((214b))에 가해진다. 이런 구성환경에서, 좌측 및 우측채널 신호는 트랜스듀서(115) ((215))안에서 전자기적으로 합해진다.

본 발명의 또 다른 특별한 장점은 도 5a와 특히 관련하여 보여질 수 있다. 도 5a에 있어서, 증폭기(112와 116) 각각에 의해 출력되는 좌측 및 우측채널 신호는 트랜스듀서(115)의 음성코일(114a와 114b)에 가해지며 전자기적으로 (L + R) 합신호를 만든다. 그리하여, 도 5a의 중앙 스피커는 전력을 소비하고 비용 및 시스템의 복잡성을 증대시키는 저항 분배기 회로망이 필요없이 합신호를 수동적으로 생산할 수 있게 된다. 그런 절전은 여기서 설명되는 본 발명이 좌측 및 우측채널 신호를 통상의 스테레오 텔레비젼 세트나 붐박스형 휴대용 스테레오와 같이 상대적으로 저전력의 증폭기 원으로부터 얻을 때 특히 적합하다.

도 5b에 도시된 또 다른 중앙채널 구성에서, 좌측 및 우측채널 신호는 각각 좌측 트랜스듀서(117)와 우측 트랜스듀서(119)를 구동한다. 좌측채널의 증폭된 신호는 좌측 트랜스듀서(117)를 구동하는 음성코일(114a)((214a))을 구동한다. 우측 채널의 증폭된 신호는 우측 트랜스듀서(119)를 구동하는 음성코일(114b)((214b))을 구동한다.

도 5b의 구성에 있어서, 두 트랜스듀서(117과 119)로부터의 출력이 최대가능 주파수 범위에 걸쳐서 음향적으로 합쳐지도록, 트랜스듀서들(117과 119)은 비교적 가깝게 위치하여야 한다. 효과적인 음향합은 그 두 트랜스듀서가 서로의 파장의 약 1/4안에 놓여야 이루어진다. 그런 근접성은 가청주파수 전범위에 걸쳐서 실제적으로 이루어지지는 않는다. 고주파수에서는, 콤 필터링(comb filtering)이 두 트랜스듀서의 결합된 음향출력에서 일어날 것이다. 단일음 신호의 경우에 있어서, 두 트랜스듀서는 동일한 신호를 방사하고 공간상 분리되어 있기 때문에, 청취위치와 각 트랜스듀서간의 결과적인 경로 길이 차이는 고 주파수에서 파장의 상당 부분이나 파장의 여러배가 된다. 그래서, 두 요소간의 간격을 최소화하는 것은 발생할 콤필터링의 양을 최소화한다.

도 6은 도 2와 도 3의 후방 스피커(108)((208))로부터 (L - R) 차신호를 얻기이한 두 개의 대체되는 실시예를 도시한 것이다. 차신호는 통상 주위 및 서라운드 사운드 정보를 포함하낟. 도 6a는 수동시스템에서 (L - R) 신호를 얻기위한 바람직한 실시예의 회로도이다. 좌측채널 증폭기(112)((212))는 후방 스피커(108)((208))의 음성코일(130)의 양단자에 입력되는 증폭된 좌측채널 신호를 출력하고, 우측채널 증폭기(116)((216))는 음성코일(130)의 음단자에 입력되는 증폭된 우측채널 신호를 출력한다. 그래서 후방 스피커(108)((208))는 트랜스듀서(134)를 통하여 좌측채널과 우측채널 신호의 차 (L - R)에 응답하여 오디오를 출력한다. 도 6b는 (L - R) 차신호를 얻기위한 다른 구성의 회로도이다. 후방 스피커(108)는 두개의 음성코일(132a와 132b)을 포함한다. 음성코일(132a)은 그 양단자에서 증폭된 좌측채널 신호를 좌측채널 증폭기(112)((212))로부터 받는다. 음성코일(132a)의 음단자는 좌측채널 증폭기(112)((212))의 음단자에 연결된다. 음성코일(132b)은 그 음단자에서 증폭된 우측채널 신호를 우측채널 증폭기(116)((216))로부터 받고, 그 음성코일(134b)의 양단자는 우측채널 증폭기(116)((216))의 음잔자에 연결된다. 그래서, 이 구성은 그 연결극성을 바꾸어서, 트랜스듀서(134)는 결국 (L - R) 신호를 출력한다.

도 7은 홈극장 서라운드 사운드 스피커 시스템(300)이 증폭기(302와 304)가 증폭하기전에 낮은 레벨에서 신호처리를 하는 본 발명에 따른 제 3실시예를 도시한 것이다. 좌측채널 양의 신호(306)와 우측채널 양의 신호(308)가 합을 수행하는 증폭기(310)에 입력되고, 상기 합을 수행하는 증폭기는 전자적으로 신호를 더하는 것을 수행하며 이는 공지되어 있다. 합을 수행하는 증폭기(310)의 출력은(L + R) 합신호를 제공하며, 이 신호는 이번에는 전력증폭기(302)에 입력된다. 증폭기(302)의 양의 출력은 증폭된 (L + R) 신호를 중앙 스피커(312)의 양단자에 공급한다. 중앙 스피커(312)의 음단자는 증폭기(302)의 음단자에 연결된다.

전력증폭기(302)의 양단자는 또한 구동신호를 서브-우퍼(314)의 양단자에 출력한다. 서브-우퍼(314)는 단일 트랜스듀서와 음성코일로 이루어진다. 중앙 스피커(312)와 유사하게, (L + R) 신호가 서브-우퍼(314)를 구동하기 때문에, 서브-우퍼(314)는 좌측 및 우측 신호의 저주파수 부분을 출력하기 위해서 단지 하나의 단일 음성코일과 트랜스듀서를 필요로한다. 당해 분야의 통상의 지식을 가진자라면 특정 서브-우퍼의 또 다른 구성이 시스템의 기능에 최소한의 영향을 주면서 본 발명과 함께 사용될 수 있음을 알 것이다.

서라운드 사운드 시스템(300)은 또한 능동적으로 차신호를 제공한다. 증폭기(304)에 의해서 증폭되기 전에, 좌측채널 양의 신호(308)와 우측채널 양의 신호(306)가 차증폭기(316)에 입력된다. 차증폭기(316)의 출력은 좌측신호에서 우측신호를 뺀 (L - R) 차신호를 출력한다. 이 (L - R) 차신호는 전력 증폭기(304)에 입력된다. 전력 증폭기(304)의 양의 출력은 이번에는 후방 스피커(318)의 양단자를 구동한다. 후방 스피커(318)의 음단자는 전력 증폭기(304)의 음단자에 연결된다. 그래서, 증폭기(304)에 의해 출력된 (L - R) 신호가 후방 스피커(318)를 구동한다.

증폭기(304)의 양단자는 또한 고역통과 필터(324)를 통하여 구동신호를 좌측 스피커(320)의 양단에 출력한다. 좌측 스피커(320)의 음단자는 전력 증폭기(304)의 음단자에 연결된다. 유사하게, 전력 증폭기(304)의 양단자는 고역통과 필터(326)를 통하여 구동신호를 우측 스피커(322)의 음단자에 출력한다. 우측 스피커(322)의 양단자는 전력 증폭기(304)의 음단자에 연결된다. 좌측 스피커(320)로의 연결은 결과적으로 (L - R)구동신호를 그 스피컹 공급한다. 우측 스피커(322)로의 연결은 결과적으로 (R - L) 신호를 그 스피커에 공급한다. 좌측 스피커(320), 우측 스피커(322) 그리고 후방 스피커(318)의 각각에 가해지는 신호들의 극성은 뒤바뀔 수 있으며 그 시스템은 동일한 결과를 제공할 것이다. 차신호를 두 측방 스피커와 후방 스피커에 상대적인 극성에 따라 연결할 수 있는 모든 가능한 순열이 또한 허용되며 만족할만한 결과를 제공한다. 고역통과 필터(324와 326)는 도2와 도3과 관련하여 상기한 대로 동작한다.

이런 구성은 전기적인 입력신호를 증폭하고 증폭된 전기적인 신호를 출력하여 각각의 스피커를 구동하는 내장된 증폭기를, 상호연결모듈이 포함할 수 있는 강력한 변형예에 특히 적합한다. 내부적으로 전원이 공급되는 상호연결모듈의 특별한 장점은, 만족스럽게 동작하기 위하여 더 큰 에너지가 필요한 스티커들이 더 높은 동력이 공급된 입력신호를 받을 수 있도록 비대칭적으로 그 출력신호들을 증폭하는 것을 선택할 수 있다는 것이다. 예를 들면, 중앙 및 저음스피커에 입력되는 합신호는 위성 및 후방주위 스피커로 출력되는 차신호보다 훨씬 높은 전력정격에서 출력될 수 있다. 이런 접근을 통해, 적지만 충분한 전력이 측방 및 후방 스피커를 구동하도록 두면서 저음 및 전방 스피커를 구동하기 위해 높은 전력을 공급하게 된다. 예를 들면, 10-watt 더하기 10-watt스테레오 증폭기 구성보다, 18-watt 더하기 2-watt증폭기 구성이 이용가능 전력을 더 효율적으로 사용하기 위하여 사용될 수 있다.

도 8은 본 발명에 따른 제 4의 바람직한 실시예다. 도 8의 홈극장 서라운드 사운드 스피커 시스템(이하 서라운드 사운드 시스템이라 한다.) (400)은 도 2의 서라운드 사운드 시스템(100)에서 사용된 구성요소와 비슷한 구성요소를 구비하며, 비슷한 구성요소는 100대신 400으로 시작하는 참조번호를 사용하여 언급될 것이다. 도 8의 서라운드 사운드 시스템(400)은 그것이 스테레오신호의 좌측 및 우측채널 신호보다는 단일음의 신호를 받아 출력한다는 것을 제외하고 도 2와 유사하게 구성된다. 서라운드 사운드 시스템(400)은 좌측 위성 스피커(402)(좌측 또는 위성 스피커), 우측 위성 스피커(404)(우측 또는 위성 스피커), 중앙 스피커(406), 서라운드나 후방 스피커(408) 그리고 서브-우퍼 스피커(410)를 포함한다. 증폭기(412)는 단일음 신호를 받아 증폭된 단일음 신호를 출력하며, 이 출력신호는 중앙 스피커(406)의 음성코일(414)의 양단자에 입력된다. 중앙 스피커(406)의 음성코일(414)의 음단자는 증폭기(414)의 음단자에 연결된다. 중앙 스피커(406)의 음성코일(414)은 트랜스듀서(415)를 구동하여 중앙 스피커(406)로부터 사운드를 출력한다. 증폭기(412)의 양단자는 또한 증폭된 신호를 필터(418)를 통하여 좌측 스피커(402)의 양단자에 출력하고 필터(420)을 통하여 우측 스피커(404)에 출력한다. 상기한대로 동작하는 좌측 고역통과 필터(418)와 우측 고역통과 필터(420)를 사용하여 보여지는 바와 같이, 좌측 스피커(402)와 우측 스피커(404)는 대역제한되어 고주파수만을 재생한다.

서라운드 사운드 시스템(400)은 또한 증폭기(412)로부터 증폭된 출력을 받는 후방 스피커(408)를 포함한다. 후방 스피커(408)는 또한 그 후방 스피커로 입력되는 증폭된 신호에 접지되는 길을 제공하는 포텐시오미터를 포함한다. 포켄시오미터(409)는 후방 스피커의 음향출력을 시스템의 다른 스피커 출력에 대하여 상대적으로 조절할 수 있도록 한다. 후방 스피커(408)는 바람직하게는 그 스피커가 청취자 위치에서 발생시키는 음압(sound pressure) 수준이 전방 스피커에 의해 그 곳에서 발생되는 음압 수준 이하가 되도록 조절된다. 이를 통해 청취자는 사운드 재생의 선행(precedence) 효과와 어울려 전방위치로부터 다이얼로그를 감지하게 된다. 다시 말해서, 두 개의 유사한 소리 사이에서처럼, 인간의 청각처리는 하나는 소리가 먼저 도달하는 방향을 두 개의 소리가 오는 방향으로 해석하게 되는 것이다. 타임-인텐서티 트레이딩(time -intensity trading)으로 알려진 정신음향학적(psychoacoustic) 현상 때문에, 청취자는 높은 레벨의 소리가 먼저 도달하는 것으로 감지하게 된다. 그러므로, 후방 스피커(408)로부터의 출력을 전방 스피커(406)의 출력 레벨보다 충분히 낮은 레벨로 변화시킴으로써, 소닉 이미지는 앞을 향하는 것으로 감지되지만, 후방 스피커(408)로부터의 음향에너지는 추가적인 음향정보를 제공한다. 청각처리는 이 추가적인 정보를 주위 또는 서라운드 사운드로서 해석한다. 레벨을 조정하는것은 당해 분야에서 통상의 지식을 가진자에게 알려진 어떠한 접근법에 의해서도 이루어질 수 있다. 게다가, 도 8의 실시예는 스테레오 구성에서의 두 채널의 증폭신호에 비하여 단지 한 채널의 증폭신호만을 사용하기 때문에, 청취자는 소기의 음압 수준을 얻기 위하여 통상 전체적인 시스템의 볼륨(volume)을 증가시키곤 한다.

도 8에 도시된 제 4실시예의 확장으로서, 증폭기(216)의 양의 입력에 아무런 입력이 가하지지 않으면서 단일음신호를 도 3a의 증폭기(212)에 가함으로써 비슷한 결과가 얻어질 수 있다. 그런 설비는 단일음 입력신호에 바탕을 둔 서라운드 사운드를 유사하게 제공하고, 도 3a에서 구성된 서라운드 사운스 시스템을 스테레오와 단일음신호 모두로 사용할 수 있는 융통성을 제공한다.

대부분의 서라운드 사운드 시스템에서 특히 바람직한 특징은 비기술자인 소비자를 실망시키지 않도록 설치 및 조작이 쉬어야 한다는 것이다. 본 발명은 (L - R) 차신호가 측방 스피커들에 출력되는 특정 실시예에, 시스템을 하나의 그리고 단지 하나만이 가능한 스피커 연결세트로 한정시키는 연결잭을 갖는 홈극장 상호연결 모듈(14)을 제공함으로써, 대분분의 설치 곤란한 것들을 해결한다. 도 9는 도 1의 상호연결모듈(14)내의 상호 연결잭을 보여주는 배선도이며, 도 1에서 논의된 구성 요소들과 관련하여 설명될 것이다.

상호연결모듈(14)은 텔레비젼(12)부터 상호연결모듈(14)에 입력되는 좌측 및 우측채널 신호를 받기 위한 4단자 입력 잭(30)을 포함한다. 그 좌측 및 우측채널 신호는 4단자 커넥터에서 끝나는 4 도전(conductor wire)을 통하여 받아지며, 그 4 단자 커넥터는 4 단자 입력 잭(30)과 적절히 결합된다. 좌측 및 우측채널에 대한 음의 입력은 상호연결모듈(14)안에서 함께 묶이어 공통 접지신호를 입력 및 출력연결에 각각 제공한다. 중앙 스피커(20)(도 1에서의)로의 출력은 3 단자 출력잭(32)을 통하여 공급된다. 출력잭(32)의 3 단자는 좌측채널 신호, 우측채널 신호 그리고 공통 접지신호로 이루어지는 출력을 제공한다. 두번째 3단자 서브-우퍼 출력제(34)은 비슷한 출력신호를 서브-우퍼(18)에 제공한다. 서브-우퍼 출력잭(34)은 유사하게 좌측채널 신호, 우측채널 신호 그리고 각각의 단자에 관한 공통 접지신호를 제공한다.

세 개가 한 벌인 2단자 출력잭 (36a, 36b 그리고 36c)은 한 단자에 좌측채널 신호를 다른 단자에 우측채널 신호를 제공한다. 이런 잭들 각각은 케이블들에 상호 연결되며, 이 케이블들은 이번에는 후방 스피커(26), 좌측위성 스피커(22) 그리고 우측위성 스피커(24)중의 하나에 연결된다. 그런 스피커들에 공급된 결과적인 신호는 좌측에서 우측을 뺀 차신호이다. 그래서, 그 상호연결모듈(14)의 구성은 특히 좌측위성 스피커(22)와 우측위성 스피커(24) 및 후방 스피커(26)가 입력으로서 차신호를 갖는, 도 3a에서 보여진 바람직한 실시예에 적합하다. 당해분야의 통상의 지식을 가진자라면 각 출력은 사실상 동일한 신호이므로, 출력잭(36a, 36b 그리고 36c)이 상호 바뀔수 있음을 알 수 있을 것이다.

상호연결모듈(14)의 독특한 장점 중의 하나는 중앙 스피커 출력잭(32)과 서브-우퍼 출력잭(34)이, 각 단자에 같은 신호를 출력하는 동일한 잭이도 된다는 것이다. 그래서, 설치하는 동안, 조작자는 시스템을 단지 하나의 구성으로만 설치할 수 있다. 조작자는 중앙 스피커(20)나 후방 스피커(26)용 케이블 커넥터 (여기서 보이지는 않지만)를 출력잭(36a, 36b 또는 36c)의 하나에 연결할 수 없다. 유사하게, 출력잭(36a, 36b그리고 36c)은 각 단자에서 동일한 신호가 된다. 다시말해서, 유사하게 생긴 모듈 출력(그리고 입력)잭은 동일한 신호를 공급한다(받는다). 유사하게, 조작자는 위성 스피커나 후방 스피커용 케이블 커넥터를 중앙 스피커 출력잭(32)이나 서브-우퍼 출력잭(34)에 연결할 수 없다. 조작자는 오직 특정스피커에 대하여 적절한 신호를 출력하는 잭 중 하나에 그 케이블 커낵터를 연결할 수 있다. 게다가, 본 발명의 독특한 동작은 설치를 쉽게 할 수 있는 상호연결모듈(14)을 구성하는 것을 용이하게 한다. 본 발명의 또 다른 독특한 장점은 상호연결모듈(14)이, 쉽게 이용가능한 부품을 사용하기 때문에 저가로 제조하는 것을 용이하게 하는 표준 2, 3, 및 4 컨덕터(conductor) 케이블에 특히 적합하다는 것이다.

어떠한 홈극장 서라운드 사운드 시스템의 향상도 구성요소의 수를 줄이는 것으로부터 이루어진다. 구성요소를 줄이는 한 접근법은 가능하다면 구성요소들을 합체하는 것이다. 예를 들면, 도 1을 참조하여, 상호연결모듈(14)과 서브-우퍼(18)는 논리적으로 하나의 구성요소로 합체될 수 있다. 도 10은 도 1의 홈극장 서라운드 사운드 시스템(10)에 대하여, 그런 대체구성을 도시한 것이다. 도 10의 홈극장 서라운드 사운드 스피커 시스템(이하 서라운드 사운드 시스템이라 한다.)(10')은 도 1에서처럼 유사하게 배치되고, 도 10에서의 참조번호는 도 1로부터서 유사한 구성요소를 언급한다. 도 10에서 볼수 있듯이, 텔레비젼(12)은 오디오 신호를 합체된 서브-우퍼 저음 스피커 및 상호연결모듈(40)(이하 합체 저음 장치라 한다.)에 출력한다. 이 합체 저음장치(40)는 도 1의 상호연결모듈(14)과 서브-우퍼(18)의 결합된 기능을 수행한다. 상호연결모듈(14)은 부품의 수와 케이블 연결 요구조건을 줄이고 더 나아가서는 설치를 용이하게 하기 위해서 서브-우퍼 저음 스피커 하우징(housing)으로 합체되었다. 합체 저음장치(40)는 적절한 신호를 전방 중앙 스피커(20), 좌측 위성 스피커(22), 우측 위성 스피커(24) 그리고 후방주위 스피커(26) 각각에 분배하기 위한 상호연결 부위를 포함한다. 합에 저음장치(40)는 또한 서브-우퍼를 포함하는데, 이 서브-우퍼는 합체 저음장치(40)에 내장된 상호연결 회로소자에 직접 배선된다. 이런 식으로, 시스템은 케이블(상호연결모듈과 서브-우퍼사이)을 요구하지 않고 또한 개별적으로 독립형인(stand-alone) 구성요소(상호연결모듈)를 요구하지 않는다.

도 11은 합체 저음장치(40) 사시도의 예를 도시한 것이다. 합체 저음장치(40)는 상호연결모듈(42)을 포함하고, 그 상호연결모듈(42)은 입력오디오 신호를 받아 좌측, 우측 그리고 차신호를 적절한 스피커에 분배하기 위한 입력 및 출력 잭들을 그 위에 배치하였다. 상호연결모듈(42)는 4 도선을 통하여 좌측 및 우측채널 신호를 받기 위한 4 단자 입력잭(44)을 포함한다. 상호연결모듈(42)은 또한 3 단자 중앙 스피커 출력잭(46)과 세 개가 한 벌인 2 단자 출력잭(48a, 48b 그리고 48c)을 포함한다. 상호연결모듈(42)은 도 9의 상호연결모듈(14)과 유사하게 배열되며 도 9와 관련해서 논의된 원리들이 도 11에 동일하게 적용된다.

도 12의 상호연결모듈(42)과 도 9의 상호연결모듈(14)사이의 한 특별한 차이점은 상호연결모듈(42)이 서브-우퍼 저음 스피커와 함께 합체되기 때문에 상호연결 모듈(42)은 서브-우퍼 출력잭을 요구하지(도 9의 상호연결모듈(14)이 그렇듯이) 않는다는 것이다. 좌측채널 신호와 우측채널 신호 및 공통접지 신호는 직접 합체 서브-우퍼 장치(40)의 크로스오버 회로망에 입력된다.

본 발명의 또 다른 실시예의 특별한 장점은 상호연결모듈을 위성 및 후방 주위 스피커 각각에 쉽게 케이블링(cabling)하기에 적합하지 않은, 많은 적형적인 소비자 시청실의 공통된 문제점을 해결한다는 것이다. 종래에는, 홈극장 서라운드 사운드 시스템을 배선하는 것이 그 시청실의 측면과 후면 주위의 벽을 따라서 케이블을 깔거나 마룻바닥을 드릴로 구멍을 뚫어 케이블을 시청실 밑에서 당기고 스피커 각각의 위치에서 다시 시청실로 들어가는 것을 요구하였다.

본 발명은 도 13에서처럼 특히 무선의 홈극장 서라운드 사운드 스피커 통신 시스템(50)에 적합하다. 텔레비젼(51)은 스테레오 신호의 좌측 및 우측채널을 상호 연결모듈(52)에 공급한다. 상호연결모듈(52)은 소기의 시스템을 달성하기 위하여 좌측 및 우측채널 신호를 적절한 스피커에 배분한다. 도 13에 도시된 실시예에서, 상호연결모듈(52)은 텔레비젼(51)과 중앙 스피커(54)및 서브-우퍼(70)에 직접 배선된다. 오디오 신호를 적절한 스피커에 전송하기 위하여, 상호연결모듈(52)은 또한 오디오 신호를 좌측 위성 스피커(64)와 우측 위성 스피커(66) 및 후방 주위 스피커(68)에 전송하기 위한 송신기(56)를 포함한다. 스피커(64, 66, 68) 각각은 상호연결모듈(52)의 송신기에 의해 방송되는 출력신호를 수신하는 수신기(56')를 포함한다. 수신기(56')는 송신된 신호를 수신하여 그 신호를 스피커 각각에 적합한 오디오 신호로 바꾼다. 당해 분야의 통상의 지식을 가진자라면 수신기(56')는 그 바뀐 신호를 스피커에 적용하기 전에 증폭기에 출력하도록 구성될 수 있음을 알 것이다.

송신기(56)와 수신기(56')는 단일 채널에 대하여 바람직하게 동작한다. 단일 채널 송신기/수신기 구성을 사용하기 위하여, 상호연결모듈(52)은 바람직하게는 각 스피커에 단지 하나의 오디오신호를 출력한다. 이런 바람직한 구성을 이루기 위하여, 도 7의 홈극장 서라운드 사운드 스피커 시스템(300)이 도 13의 무선 서라운드 사운드 시스템(50)을 구현하기에 적합한 실시예가 될 것이다. 그런 실시예에서, 상호연결모듈(52)는 능동적으로 신호르 더하고 빼는 것(도 7과 관련하여 설명된 바와 같이)을 수행하여 각 스피커에 송신되기 전에 차 및 합신호를 생산한다. 이 구성은 무선 시스템을 다채널 통신이 아니라 단일 채널 통신으로 한정할 것이다. 더구나, 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 좌측 위성 스피커(320)와 우측 위성 스피커(322)및 후방 스피커(318)가 사실상 동일한 차신호에 의해 구동되기 때문에, 상호연결모듈(52)은 하나의 송신기(예를 들면, 56)를 사용하여 구동 오디오 신호를 각 스피커에 송신하며 결국 상당한 비용을 절약할 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 또한, 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 유사하게 구성된 수신기와 송신기가 여기서 직접 배선되는 것으로 설명되었던 구성스피커들을 무선으로 연결하기 위하여 사용될 수 있음을 알 수 있다.

전술한 명세서에 의해 본 발명이 종래기술의 문제점을 해결하고 본 발명의 여러 목적을 충족시키는 것을 알 수 있다. 그래서, 본 발명은 효율적이고 저가이며 설치하기 쉬운 홈극장 서라운드 사운드 시스템을 제공한다. 상기한 전방, 후방, 좌측, 우측 그리고 저음스피커들은 스테레오 신호의 좌측 및 우측채널 신호의 조합으로부터 귀결되는 적절한 합 및 차신호의 적용에 응답하여 소기의 사운드 출력을 제공한다. 합 및 차신호는 적절한 스피커에서 소기의 다이얼로그와 주위 오디오를 제공한다.

비록 본 발명이 그것에 관한 어떤 바람직한 실시예들을 특히 참조하여 설명되었지만, 후기의 특허청구범위의 사상과 범위 안에서 여러 변형예와 수정예들이 도출될 수 있을 것이다.

Claims (21)

1. 오디오 신호원에 의해 발생되는 단일음의 오디오 신호를 재생하는 스피커 시스템에 있어서,

   상기 단일음 오디오신호에 응답하여 음향출력을 제공하는 전방 스피커;

   상기 단일음 오디오신호에 응답하여 음향출력을 제공하는 후방 스피커;

   싱기 단일음 오디오신호에 응답하여 음향출력을 제공하는 좌측위성 스피커;

   선결된 임계주파수보다 일반적으로 작은 음향주파수를 사실상 제거하기 위하여 상기 좌측위성 스피커로 압력되는 상기 단일음 오디오 신호를 필터링하기 위한 수단;

   상기 단일음 오디오신호에 응답하여 음향출력을 제공하는 우측위성 스피커;

   선결된 임계주파수보다 일반적으로 작은 음향주파수를 사실상 제거하기 위하여 상기 우측위성 스피커로 입력되는 상기 단일음 오디오 신호를 필터링하기 위한 수단; 및

   상기 단일음 오디오신호에 응답하여 저주파수의 음향출력을 제공하는 저음 스피커를 포함하는 것을 특징으로 하는 스피커 시스템.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 스피커 시스템은 상기 각 스피커에 적용되기 전에 상기 단일음 오디오 신호를 받아 증폭하기 위한 증폭기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스피커 시스템.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 좌측 및 우측위성 스피커로 입력을 필터링하기 위한 상기 수단들은 본질적으로 동일하고 1차수 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스피커 시스템.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 좌측 및 우측위성 스피커로의 입력을 필터링하기 위한 상기 수단은 본질적으로 동일하고 2차수 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스피커 시스템.
5. 청구항 1에 있어서, 상기 스피커 시스템은

   선결된 임계주파수보다 일반적으로 큰, 상기 단일음 오디오 신호의 오디오 주파수를 상기 좌측우성 스피커에 통과시킥기 위한 좌측 고역통과 필터; 및

   선결된 임계주파수보다 일반적으로 큰, 상기 단일음 오디오 신호의 오디오 주파수를 상기 우측위성 스피커에 통과시키기 위한 우측 고역통과 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스피커 시스템.
6. 청구항 5에 있어서, 상기 좌측 및 우측 고역통과 필터는 본질적으로 동일하고, 상기 위성 스피커에 가해지는 상기 오디오 신호의 양의 입력단자에 직렬로 연결되는 커패시터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스피커 시스템.
7. 청구항 5에 있어서, 상기 좌측 및 우측고역통과 필터는 본질적으로 같고,

   각 위성 스피커의 상기 양단자와 직렬로 연결되는 커패시터; 및

   각 위성 스피커의 상기 양단자와 상기 음단자에 분로로 연결되는 인덕터를 더 포함하는 것을 특지응로 하는 스피커 시스템.
8. 오디오 신호원에 의해 발생되는 스테레오 오디오 신호를 재생하는 스피커 시스템에 있어서,

   L이 상기 스테레오 오디오신호의 좌측채널 신호이고 R이 상기 스테레오 오디오 신호의 우측채널 신호일 때 (L + R)입력신호에 응답하여 음향출력을 제공하기 위한 전방 스피커;

   상기 좌측채널과 상기 우측채널의 차이로서 규정되고 변하는 입력신호에 응답하여 음향출력을 제공하기 위한 후방 스피커;

   상기 좌측 및 우측신호의 차로서 규정되는 차신호((L - βR) 또는 (R - βL), β는 빼지는 신호의 이득율(gain factor))에 응답하여 음향출력을 제공하기 위한 좌측위성 스피커;

   선결된 임계주파수보다 일반적으로 작은 음향주파수를 사실상 제거하기 위하여 상기 좌측위성 스피커로 입력되는 상기 차신호를 필터링하기 위한 수단;

   상기 차신호에 응답하여 음향출력을 제공하기 위한 우측위성 스피커;

   선결된 임계주파수보다 일반적으로 작은 음향주파수를 충분히 제거하기 위하여 상기 우측위성 스피커로 입력되는 상기 차신호를 필터링하기 위한 수단; 및

   상기 (L + R)입력신호에 응답하여 저주파수 음향출력을 제공하기 위한 저음 스피커를 포함하는 것을 특징으로 하는 스피커 시스템.
9. 청구항 8에 있어서, 상기 스피커 시스템은 상기 차신호 중의 상기 빼지는 좌측 및 우측채널 스테레오 오디오 신호를 받아 감쇠시키는 하나 이상의 증폭기를 더 포함하며, 상기 증폭기 이득β는 0에서 1까지 변하는 값과 0과 1사이에서 연속적으로 변하는 값 중의 한 값을 갖는 것을 특징으로 하는 스피커 시스템.
10. 청구항 8에 있어서, 상기 좌측 위성 스피커는 (L - βR) 또는 (R -βL) 중의 하나로 규정되는 제 1 차신호를 받고, 상기 우측 위성 스피커는 (L - βR) 또는 (R - βL) 중의 다른 차신호를 입력받는 것을 특징으로 하는 스피커 시스템.
11. 청구항 8에 있어서, 상기 좌측 및 우측위성 스피커로의 입력을 필터링하기 위한 상기 수단을 본질적으로 동일하고 1차수 필터를 더 포함하는 스피커 시스템.
12. 청구항 8에 있어서, 상기 좌측 및 우측 위성 스피커로의 입력을 필터링하기 위한 상기 수단을 본질적으로 동일하고 2차수 필터를 더 포함하는 스피커 시스템.
13. 청구항 8에 있어서, 상기 스피커 시스템은

    선결된 임계주파수보다 일반적으로 큰, 상기 제 1 차신호의 오디오 주파수를 상기 좌측위성 스피커에 통과시키기 위한 좌측 고역통과 필터;및

    선결된 임계주파수보다 일반적으로 큰, 상기 제 2 차신호의 오디오 주파수를 상기 우측위성 스피커에 통과시키기 위한 우측 고역통과 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스피커 시스템.
14. 청구항 8에 있어서, β는 0에서 1까지 변하는 것을 특징으로 하는 스피커 시스템.
15. 오디오신호원에 의해 발생되고 비디오 신호와 결합되는 스테레오 오디오신호를 재생하는 스피커 시스템에 있어서,

    L이 상기 스테레오 신호의 좌측채널 신호이고 R이 상기 스테레오 신호의 우측채널 신호일 때, 상기 L과 R 입력신호를 바탕으로 합과 차 출력신호((R - β1L)또는 (L - β2 R), β1고 β2는 상기 각각 빼지는 신호의 이득)를 발생시키기 위한 신호 프리프로세서;

    상기 합 출력신호에 응답하여 음향출력을 제공하기 위한 제 1스피커;

    낮은 대역 및 중간 대역 음향 주파수를 사실상 제거하기 위하여 차출력신호를 필터링하기 위한 제 1수단; 및

    상기 차 출력신호에만 응답하여 음향출력을 제공하기 위한 제 2스피커;

    낮은 대역 및 중간 대역 음향 주파수를 사실상 제거하기 위하여 차 출력신호를 필터링 하기 위한 제 2수단;

    상기 차 출력신호에만 응답하여 음향출력을 제공하기 위한 제 3스피커; 및

    상기 차 출력신호에 응답하여 음향출력을 제공하기 위한 제 4스피커를 포함하는 것을 특징으로 하는 스피커 시스템.
16. 청구항 15에 있어서, 상기 스피커 시스템은 상기 합 출력신호에 응답하여 저주파수 음향출력을 제공하기 위한 제 5스피커를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스피커 시스템.
17. 청구항 15에 있어서, 상기 스피커 시스템은 각각 이득 β1과 β2를 가지고 차신호를 형성하기 위하여 빼지기 전에 각각 좌측 및 우측채널 입력신호를 받아 증폭하여 β1L과 β2R신호를 만드는 한 쌍의 증폭기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스피커 시스템.
18. 청구항 15에 있어서, 상기 스피커 시스템은 β1과 β2이 동일한 것을 특징으로 하는 스피커 시스템.
19. 청구항 18에 있어서, 상기 스피커 시스템은 β1과 β2이 0과 1사이에서 변하는 것을 특징으로 하는 스피커 시스템.
20. 청구항 15에 있어서, 상기 스피커 시스템은 β1과 β2이 서로 독립적으로 변할 수 있는 것을 특징으로 하는 스피커 시스템.
21. 청구항 15에 있어서, 필터링하기 위한 상기 제 1, 2수단은 본질적으로 동일하고 1차수 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스피커 시스템.