KR19980067862A - 음성 및 음악의 분리 방송을 위한 4채널 다중 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 TV나 라디오 방송의 음향시스템을 시청자들이 취향에 맞도록 조절할 수 있는 음성 및 음악을 분리하여 송수신하는 4채널 다중화 기술에 관한 것이다. 본 발명은 노래방 기계를 녹음기, CD 플레이어 등의 오디오나 비디오 테잎을 비롯한 비디오 시스템의 음향 기술로도 이용할 수 있다.

본 발명을 방송시스템에 이용할 경우, 방송국에서는 믹싱 콘솔에서 처리하듯이 음악과 음성을 혼합하지 않고 음성다중회로에 음성과 음악을 분리한 상태로 송신하며 스테레오 방송이 필요한 프로그램은 제 2 도에 제시된 본 발명의 4채널 다중화 회로를 이용하여 음악만을 2채널에 음성만을 2채널 즉 음성과 음악을 좌우 스테레오로 분리된 상태로 변조시켜 송신하게 되며 수신측에서는 제 3 도를 이용하여 원하는 볼륨으로 시청이 가능하다. 4채널 다중화 회로를 구현하기 위하여 2채널 스테레오 회로와 쿼트러쳐 다중화회로를 이용하였으며 제 2 도와 제 3 도 같이 송수신 회로를 설계하였다. 본 발명은 노래방기계나 오디오 기계 그리고 비디오 시스템에서도 그대로 이용하여 새노래를 배우고 싶은 사람이나 노래에 자신이 없는 사람은 가수의 노래소리를 약간 들리게 하여 노래 연습하는 것이 가능해지는 장점이 있다.

Description

음성 및 음악의 분리 방송을 위한 4채널 다중 시스템

본 발명은 TV나 라디오 방송의 음향시스템을 시청자들이 취향에 맞도록 조절할 수 있는 음성 및 음악을 분리하여 송수신하는 4채널 다중화 기술에 관한 것이다. 본 발명은 노래방 기계를 비롯한 녹음기, CD 플레이어 등의 오디오나 비디오 테잎 등의 비디오 시스템의 음향 기술로도 이용할 수 있다.

본 발명을 방송시스템에 이용할 경우, 방송국에서는 가수의 노래나 드라마 등과 같이 음악과 음성이 동시에 존재하는 모든 경우에 대하여 기존의 방송국믹싱콘솔에서 처리하듯이 음악과 음성을 혼합하지 않고 4채널중 음악만을 2채널에 음성만을 2채널 즉 음성과 음악을 좌우 스테레오로 분리된 상태로 변조시켜 송신시키게 된다. 수신측에서는 정상상태에서 시청하고 싶은 사람은 방송국에서 믹싱한 상태로 수신모드를 결정하면 되고 만약 노인들과 같이 상대적으로 드라마를 선호하고 청각상태가 둔한 사람은 음성 볼륨을 크게 하고 음악볼륨은 작게 하는 방법으로 배경음악이 있는 상태에서도 탤런트의 대사를 보다 확실하게 들을 수 있다.

현재 가정에서 사용하는 TV의 대부분을 국산제품이 차지하고 있고 TV의 수출도 많이 하고 있는 지금 TV의 음향상태의 문제점을 채널을 이동하였을 때나 같은 채널이라도 드라마나 가요, 팝송 등 음악프로그램을 시청할 때 볼륨을 재조정해야 하는 불편함이 있었다. 이와 같은 문제점의 원인중의 하나는 음악이 청감에 미치는 영향 때문이다. 즉 상대적으로 음성보다 주파수가 높은 음악은 동일한 음압크기에서 음성보다 민감한 반응을 유발시키며 개인에 따라 음악의 선호도에 커다란 차이가 있기 때문이다. 젊은 사람들의 대부분은 노인들보다는 음악을 선호하여 음악의 크기를 높이고 싶어하지만 노인층은 선전이나 드라마의 장면이 바뀔 때 혹은 긴박한 효과음 등으로 사용하는 음악일지라도 시끄럽다는 느낌으로 볼륨을 줄이려고 하는 것이다.

마찬가지로 오디오 기계나 비디오 시스템에서도 음향에 대한 개인별 취향에 따라 음악을 크게하여 듣거나 음성을 크게 하여 듣거나 선택할 수 있다.

먼저 본 발명의 배경을 설명하기 위하여 음송음향 기술에 관한 기본적 사항을 알아보면 다음과 같다. 방송음향의 핵심부분인 TV 방송국 음성조정장치는 영상관련의 각종 기능이 부가되어 있다. 장치의 규모나 내용은 스튜디오의 크기, 스테레오용, 모노용, 보도용, 음악용에 의해 차이가 있지만 마이크입력과 라인입력을 선택하는 입력교체, 입력레벨을 프리앰프에 의해 신호대 잡음(S/N)비나 왜곡 등을 보아 최적레벨로 맞추는 입력레벨 교체, 마이크의 위상을 맞추는 위상 교체, 음질조정용필터, 이쿼라이저앰프, 스테레오 수음속에서 정위를 동작시키는 팬포트 VC, 음색형성에 필요한 에코회로, 프로그램 진행을 부드럽게 하기 위한 솔로회로, 감청회로 등이 각 입력마다 설치되어 있다.

음성조정장치는 통상 110dB 정도의 다이나믹렌지를 갖는 많은 스튜디오 마이크출력과 사전의 인터뷰, 효과음, 레코드음악 등 수음필 소재를 재생하기 위한 테이프녹음재생기의 출력 등을 규격내의 범위로 압축해서, 원음에 충실하게, 부자연스럽지 않도록 음량의 균형을 유지하면서 믹싱을 하며, 방송프로그램으로 송출 혹은 테이프녹음하는 것을 목적으로 한 장치이다. 이를 위해 음성조정장치에는 음량조정장치, 음색형성장치, 수음보조장치, 모니터장치 및 지령장치가 인간공학적인 배려하에 믹싱조작에 편리하도록 배치되어 믹싱콘솔이라 불리운다.

다음으로 TV 수신기의 음향회로는 송신측에서 보내온 신호를 원래의 음향신호로 복조하여 스피커를 작동시키는 회로이다. 이 회로는 기본적으로 제 1 도에 나타난 바와 같이 음향수신회로와 음향다중복조회로로 되어 있다.

제 1 도

제 1 도의 수신회로중 음향검파회로는 영상중간주파 증폭회로에서 증폭된 영상반송파(58.75MHz)와 음성반송파(54.25MHz)를 헤타로다인 검파하여 양반송파의 주파수차인 4.5MHz의 음성중간주파신호를 빼내는 회로이다. 헤타로다인 검파에는 다이오드를 사용한 회로가 주로 사용되고 있다. 음성중간주파 증폭회로는 4.5MHz의 음성중간주파신호를 증폭하는 것과 함께 진폭제한과 대역제한을 행하는 회로이다. 진폭제한은 음성 중간주파신호가 FM파이므로 그 진폭을 일정하게 하여 잡음 등의 영향을 경감하고 있다. 또, 이 회로는 대역폭을 약 150KHz로 하여 불필요한 신호가 들어오는 것을 방지하고 있다.

음성 FM 검파회로는 음성중간주파신호를 검파하여 송신측에서 변조한 신호 스펙트럼을 갖는 복합 음성신호를 빼내는 회로이다.

디엠파시스(De-emphasis)회로는 송신측에서 프리에파시스(Pre-emphasis)를 한 신호를 원래의 신호로 되돌려 S/N비를 개선하기 위한 회로이다.

본 발명은 방송국에서 가수의 노래나 드라마 등과 같이 음악과 음성이 동시에 존재하는 모든 경우에 대하여 기존의 방송국 믹싱 콘솔에서 처리하듯이 음악과 음성을 혼합하지 않고 4채널 중 음악만을 2채널에 음성만을 2채널 즉 음성과 음악을 좌우 스테레오로 분리된 상태에서 다중화 변조시킨 신호를 송신시키고 이렇게 송신된 신호를 수신기에서 원신호를 그대로 복조하기 위한 것이다. 이를 위하여 본 발명에서는 4채널을 분리 혹은 2채널 분리가 가능한 4채널 송·수신기를 설계하였다.

제 1 도는 기존의 TV음향회로중의 하나로서 송신측에서 보내온 신호를 원래의 음향신호로 복조하여 스피커를 구동시키는 회로이다.

제 2 도는 본 발명에서 제안한 4채널 다중 혹은 스테레오 송신기 회로의 블록도이다.

제 3 도는 송신신호로부터 4채널 신호를 분리해내기 위한 수신기의 블럭도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 저역통과 여파기(LPF)2 : 대역통과 여파기(BPF)

3 : 덧셈기4 : 곱셈기

5 : 주파수 2채배기6 : 주파수 4채배기

제 2 도는 본 발명 기술을 자세하게 알아보기 위한 4채널 다중 혹은 스테레오 송신기 회로의 블록선도이다.

제 2 도

본 발명의 송신기는 제 2 도와 같이 기존의 2채널 스테레오 회로와 쿼드러쳐 다중화(Quadrature multiplexing)회로를 이용하고 있다.

제 2 도에서 ∑ 기호는 입력으로 둘어오는 신호를 더하는 장치이다. 그러므로 덧셈기를 통과하면 합 신호인 m 1(t)+m 2(t), m 3(t)+m 4(t)가 생성되고 차 신호인 m 1(t)-m 2(t), m 3(t)-m 4(t)가 만들어 진다. 이 차 신호에는 주파수 2채배기(Frequency doubler)에 의하여 주파수성분이 두 배된 cos(4π _ct)가 곱하여진다.

-90° 위상지연장치(phase-shifter)는 쿼드러쳐 성분을 만들기 위하여 위상만 -90°지연시키는 역할을 하는 장치이다. 변조기(Product modulator)는 m 5(t)와 m 6(t)에 phase-shifter에 의하여 생성된 두 신호 A_ccos(2π _ct) 와 A_csin( 2π _ct)를 각각에 곱하는 즉, 변조하는 장치이다. 최종 전송신호 s(t)는 두 개의 변조된 신호의 합으로 구성된다.

송신기의 동작을 알아보기 위하여 4채널 입력신호를 m 1(t), m 2 (t), m 3(t), m 4(t)로 놓고 각 단의 출력을 구해보면 다음과 같다.

m 5(t)=[m 1(t)+m 2(t)]+[m 1(t)-m 2(t)] cos(4π _ct)+Kcos(2π _ct)

m 6(t)=[m 3(t)+m 4(t)]+[m 3(t)-m 4(t)] cos(4π _ct)+Kcos(2π _ct)

s(t)=A_cm 5(t)cos(2π _ct) + A_cm 6(t)sin(2π _ct)

제 3 도는 제 2도에서 얻어진 송신신호를 수신하여 4채널 신호를 분리해내기 위한 본 발명의 수신도이다.

제 3 도

본 발명의 수신기는 제 3 도와 같이 다중화 복조기와 2 채널 스테레오 복조기 회로를 허용하였고, 최종 출력단에서는 원 신호를 복원할 수 있었다.

수신기에서는 s(t)가 쿼드러쳐 검출기를 통과하여 구한 m 7(t) 와 m 8(t)을 기저대역 통과필터(Baseband LPF)를 통과시켜 고주파 성분을 모두 제거하면 합신호성분인 m 9(t)와 m 11(t)를 구할 수 있다. BPF(4 _c)를 통과한 신호와 협대역 통과필터(Narrow-band filter)를 통과한 신호에 주파수 성분만 네배한 신호를 곱한 신호를 LPF를 통과시켜 차 신호인 m 10(t)와 m 12(t)를 구할 수 있다. 이 네 신호 m 9(t), m 10(t), m 11(t), m 12(t)를 조합하여 원 신호인 4A_cA_c' m 1(t), 4A_cA_c' m 2(t), 4A_cA_c' m 3(t), 4A_cA_c' m 4(t)를 구할 수 있으며 각 단의 출력은 다음과 같이 구해진다.

m 7(t)= A_cA_c' [m 5(t)cos(2π _{c c c}

m 8(t)= A_cA_c' [m 5(t)cos(2π _ct) + m 6(t)sin(2π _ct)]sin(2π _ct)

m 9(t)=1/4 A_cA_c' [3m 1(t)+m 2(t)]

m 10(t)=3/4 A_cA_c' [m 1(t)-m 2(t)]+ 1/ 4 A_cA_c' [m 3(t)-m 4(t)]

m 11(t)=1/4 A_cA_c' [m 3(t)+3m 4(t)]

m 12(t)=1/4 A_cA_c' [m 1(t)-m 2(t)]- 1/ 4 A_cA_c' [m 3(t)-m 4(t)]

물론 기존의 2채널 스테레오 방송이나 음성다중화 기술에 기존의 좌우 스테레오나 한글, 영어 등의 음성다중 기능 대신에 음성과 음악을 실어주는 방법으로 기존의 회로를 변경시키지 않고도 본 발명 아이디어를 운영할 수 있다.

본 발명을 방송시스템에 이용할 경우 TV나 라디오 방송의 음향시스템을 시청자들이 취향에 맞도록 조절할 수 있는 음성 및 음악을 분리하여 송수신할 수 있다. 수신측에서는 정상상태에서 시청하고 싶은 사람은 방송국에서 믹싱한 상태로 수신모드를 결정하면 되고 만약 노인들과 같이 상대적으로 드라마를 선호하고 청각상태가 둔한 사람은 음성 볼륨은 크게 하고 음악볼륨을 작게 하는 방법으로 배경음악이 있는 상태에서도 탤런트의 대사를 보다 확실하게 들을 수 있다. 만약 이러한 방송이 이루어지면 방송국이나 TV제품 생산회사에서는 보다 좋은 방송서비스를 시청자에게 할 수 있게 된다.

마찬가지로 본 발명을 노래방 기계를 비롯한 녹음기, CD 플레이어 등의 오디오나 비디오 테잎 등의 비디오 시스템의 음향 기술로 이용할 경우 오디오 기계나 비디오 시스템에서도 음향에 대한 개인별 취향에 따라 음악을 크게하여 듣거나 음성을 크게 하여 듣거나 선택할 수 있다. 기존의 노래방 기계에서는 단지 음악연주와 가사만이 플레이되기 때문에 노래를 잘 못하는 사람이나 새로운 노래를 배우고자 할 때는 어려움이 있었다. 만악 노래방 기계에 본 발명을 이용한다면 기존의 음악연주와 가사에다 가수의 음성이 플레이되기 때문에 필요한 사람은 음성을 약하게 플레이하여 박자나 음정에 도움을 받을 수 있다.

Claims (3)

1. 영어방송과 국문방송을 분리하는 기존의 음성다중 방송방식에 1채널에는 음악을 다른 1채널에는 음성을 분리하여 송·수신하는 방송방식과 수신측에서도 2채널이나 혹은 4채널로 분리하여 청취하거나 믹싱하는 것이 가능한 새로운 형태의 음향다중방식.
2. 고품질의 음향방송을 위하여 음성과 음악을 스테레오로 방송하고자 할 때 필요한 4채널 송신 및 수신기(제 2 도, 제 3 도)설계방식
3. 제 (2)항의 4채널을 한국어 음성, 영어음성, 음향 스테레오용 채널로 다중화하여 방송하는 방송방식

   음악과 음성을 분리하여 송·수신하는 본 발명 기술을 노래방기기나, CD, 비디오, 카세트 등에서 음악과 음성을 분리하여 녹음, 재생하는 방식에 이용하는 것