KR19990008110A - 스테레오 증강 시스템 - Google Patents

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KR19990008110A KR1019970707635A KR19970707635A KR19990008110A KR 19990008110 A KR19990008110 A KR 19990008110A KR 1019970707635 A KR1019970707635 A KR 1019970707635A KR 19970707635 A KR19970707635 A KR 19970707635A KR 19990008110 A KR19990008110 A KR 19990008110A
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아놀드 아이. 클라이만
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토마스 유엔
에스알에스랩스,인크.
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    • H04S2420/07—Synergistic effects of band splitting and sub-band processing

Abstract

스테레오 증강 시스템은 한 쌍의 좌측 및 우측 입력 신호로부터 발생된 차 신호 성분을 처리하여 한 쌍의 스피커 또는 서라운드 사운드 시스템을 통해 재생되는 보다 확장된 스테레오 이미지를 생성한다. 차 신호 성분에 대한 처리는 저역 및 고역의 오디오 주파수의 증폭으로 특징되는 이퀄라이제이션을 통해 이루어진다. 처리된 차 신호는 좌측 및 우측 입력 신호로부터 발생된 합 신호와 초기의 좌측 및 우측 입력 신호를 결합시켜 증강된 좌측 및 우측 출력 신호가 생성된다.

Description

스테레오 증강 시스템
오디오 또는 오디오-비쥬얼(audio-visual) 산업에 적극적으로 관련되는 오디오 증강 시스템들에 대해 재생된 사운드의 결함을 극복하고자 계속적인 연구가 행해져 왔다. 현재, 대화형 멀티미디어 컴퓨터 시스템 및 다른 오디오-비쥬얼 진보의 맹공격으로 인해, 오디오 품질에 대한 관심이 고조되고 있다. 따라서, 오디오 산업 중에서 사운드 레코딩 및 그 재생시에 있어서의 기술적 개선점 개발하기 위해 새로운 노력들이 행해지고 있다.
재생된 사운드에서의 결함은 여러가지의 원인들 중에서도 특히 사운드를 비효율적으로 기록하는 마이크로폰과, 기록된 사운드를 비효율적으로 재생하는 스피커로부터 생겨날 수 있다. 관련 산업에 종사하는 사람들에 의해 사운드 이미지를 증강시키려는 노력의 결과, 사운드 정보 자체와 함께 사운드 기점의 위치 정보를 기록 및 엔코드하는 방법들이 실현되었다. 이러한 방법들에는 특수하게 엔코드된 오디오 정보를 이용하여 동작하는 멀티-채널 서라운드 시스템 및 정보를 해석하기 위한 특수 디코딩 시스템이 포함된다.
특수하게 기록되는 사운드를 필요로 하지 않는 사운드 증강 시스템이 전형적으로 덜 복잡하며 가격도 훨씬 저렴하다. 이러한 시스템에는 좌측과 우측 신호 소스 간에서 부자연스러운 위상 시프트 또는 시간 지연이 도입되는 시스템들도 포함된다. 이러한 시스템 중 대부분은 사람의 귀의 주파수 응답을 모방하도록 마이크로폰의 불능을 보상하는 것을 시도하고 있다. 이들 시스템은 또한 스피커의 위치로 인해 그 스피커로부터 나오는 사운드의 지각 방향이 사운드의 원래 위치와 일치하지 않을 수 있다라는 사실도 보상하려고 시도할 수도 있다. 상기 시스템이 비록 사운드를 보다 현실감 있고 생동감 있게 재생하려고 시도하였지만, 이러한 방법을 이용함으로써 경쟁적인 오디오 증강 분야에서 혼란스러운 결과가 생겨났다.
다른 오디오 증강 기술로서는 합과 차 신호라 칭하는 것에 대해 작용하는 기술이 있다. 합과 차 신호는 좌측 및 우측 스테레오 신호의 합과, 좌측 및 우측 스테레오 신호의 차를 각각 나타내는 것이다.
한 쌍의 스테레오 좌측 및 우측 신호에서 차 신호의 레벨을 부스트(boost)시키면 청취자 앞에 놓여 있는 한 쌍의 스피커 또는 다른 전기 음향 변환기로부터 투사되는 지각된 사운드 이미지를 확장시킬 수 있다라고 알려져 있다. 확장된 사운드 이미지는 차 신호에 존재하는 포위(ambient) 또는 반향하는 사운드의 증폭으로부터 생겨 난다. 이러한 포위 사운드는 생생한 사운드 단계에서 적절한 레벨로 쉽사리 지각된다. 그러나, 포위 사운드는 기록된 성능의 경우 직접 사운드에 의해 차단(mask)되어 생동감 있는 성능과 동일한 레벨로 지각되지 않는다.
광 대역 주파수 스펙트럼에 걸쳐 차 신호를 구별없이 증가시킴으로써 기록된 성능으로부터 포위 사운드 정보를 개선시키려는 시도가 다수 행해져 왔다. 그러나, 차 신호의 구별없는 증가는 인간의 사운드 지각력에 악영향을 줄 수 있다. 예를 들어, 오디오 주파수의 중간 범위에서의 차 신호의 부스팅은 청취자의 머리 위치에 지나치게 감응하는 사운드 지각력을 유발시킬 수 있다.
합 및 차 신호를 처리하는 기술로서 결정적으로 인정을 받은 사운드 증강 기술로서는 본 출원의 발명자와 동일인인 아놀드 클라이만씨에게 허여된 미국 특허 제 4,748,669 및 4,866,774호에 개시된 것이 있다.
상기 미국 특허 제 4,748,669 및 4,866,774호에서 개시되어 있는 바와 같이, 사운드 증강 시스템은 선택된 주파수 대역에서 차 신호의 동적 또는 고정된 이퀄라이제이션을 제공한다. 이러한 시스템의 경우, 차 신호의 이퀄라이제이션은 보다 강한 차 신호 성분을 과도하게 강조함이 없이 낮은 강도의 차 신호 성분을 부스트하도록 제공된다. 보다 강한 차 신호 성분들은 전형적으로 약 1 내지 4 KHz의 중간 주파수 범위 내에서 발견된다. 이들 동일한 중간 범위의 주파수는 인간의 귀가 증강된 감도를 갖는 주파수에 대응한다. 상기 미국 특허 제 4,748,669 및 4,866,774호에서 개시된 시스템의 각종 실시예에서는 또한 합 신호가 차 신호에 의해 압도되는 것을 방지하기 위해 특정 주파수 대역에서의 합 신호의 상대 진폭을 이퀄라이즈하였다. 또한, 상기 미국 특허 제 4,748,669 및 4,866,774호의 증강 시스템에 의해 제공된 차 신호 부스트의 레벨은 합 신호 자체의 함수가 된다.
인간의 청각 응답 특성에 비추어 합 및 차 신호를 선택적으로 부스트함으로써 얻어지는 특정의 장점에 대해 상기 미국 특허 제 4,748,669 및 4,866,774호에서 상세히 개시되어 있다.
그러나, 상기 오디오 증강 기술에서도 고 품질의 스테레오 이미지 증강을 제공할 수 있으며 급속히 성장하는 컴퓨터 멀티미디어 시장에서의 모든 요구와 일반적인 오디오 및 오디오-비쥬얼 시장에서의 요구에 부합할 수 있는 오디오 증강 시스템이 필요로 된다. 본 발명의 스테레오 증강 시스템은 이러한 모든 요구를 충족시킨다.
발명의 요약
확장된 사운드 이미지를 생성하기 위한 본 발명의 장치 및 방법은 본원 명세서에 참고가 되는 미국 특허 제 4,738,668 및 4,866,744호에서 개시된 관련된 스테레오 증강 시스템에 비해 개선되었다. 본 발명의 개선된 시스템은 이미 결정적인 인정을 받았다. 예를 들어, 1994년 11월에 멀티미디어 월드의 한 저자는 본 발명을 멀티미디어 PC 다음으로 중요한 물건이 될 것으로 보고 있으며, 충분한 이유로서 양호하게 동작하는 것으로 기술하였다. 또한, 동일한 스테레오 증강 시스템에 대해, 1994년 9월 PC 게이머 잡지에서는 과거 수년간 오디오 기술에 있어서의 모든 여러 진보 기술 중에서 이와 같이 인상적인 것은 없었다라고 기술하고 있다.
멀티미디어 컴퓨터 시스템에서 생성되는 사운드는 전형적으로 CD-ROM 또는 임의 다른 디지탈 기억 매체 상에 기억된 디지탈 정보로서 검색된다. 아날로그 사운드 기억 매체와는 달리, 디지탈 사운드 정보, 특히 스테레오 정보는 광 대역 주파수 스펙트럼에 전체에서 보다 정확하게 기억된다. 이러한 정보의 존재는 스테레오 증강 방법에 대해 상당한 영향을 미칠 수 있다. 또한, 이와 같이 디지탈적으로 기억된 사운드의 증폭 또는 증강은 상대적으로 저 출력 장치일 수 있는 컴퓨터 오디오 증폭기 또는 컴퓨터 스피커를 과도하게 구동시키는 경향이 있을 수 있다. 이러한 문제는 특히 과대-증폭으로 인해 증폭기의 클리핑을 유발시킬 수 있어, 컴퓨터 시스템 또는 텔레비젼 수상기의 저 출력 스피커를 심하게 손상시킬 수 있는 낮은, 즉 저음 주파수에 관련이 있다.
따라서, 보다 넓은 청취 영역에 걸쳐 투사되는 현실감 있는 스테레오 이미지를 생성하는 스테레오 증강 시스템이 발표되었다. 이러한 스테레오 증강 시스템은 청취자의 앞에 놓여진 한 쌍의 스피커에 적용될 때 특히 효과적이다. 그러나, 본 발명의 스테레오 증강 시스템은 임의의 기존의 서라운드 사운드형 시스템에서 전체 사운드 이미지를 확장시키며 확인가능한 포인트 소스(identifiable point source)를 제거시키는 것을 원조할 수 있다.
청취자를 포위하는 상품으로서의 가치가 매우 높은 사운드 이미지의 생성은 놀라울 정도의 단순한 회로 구조로 달성된다. 바람직한 실시예에 따르면, 스테레오 증강 시스템은 좌측 및 우측 입력 소스 신호로부터 포위 신호 정보 즉 차 신호와, 단청 신호 즉 합 신호를 분리하기 위한 회로를 포함한다. 합 및 차 신호의 진폭 레벨은 소정의 레벨로 고정될 수 있거나, 또는 이들 신호는 스테레오 증강 시스템의 조작자에 의해 수동으로 조정될 수 있다. 또한, 좌측 및 우측 입력 소스 신호는 실제 또는 합성되어 생성된 스테레오 신호일 수 있다.
포위 신호 정보는 스펙트럼적으로 쉐이프(shape) 또는 이퀄라이즈되어 통계상으로 저 강도인 주파수 성분을 증강시킨다. 저 강도의 포위 신호 성분의 이퀄라이제이션은 대응하는 중간 범위의 주파수 성분을 부적절하게 부스트함이 없이 이루어진다. 저음 주파수 중에서 과대한 포위 신호 이득에 적응하지 못할 수 있는 사운드 시스템의 경우, 고역 통과 필터는 이들 주파수 성분의 증폭을 제한시킨다.
포위 신호 정보의 쉐이핑(shaping) 포위 신호 정보에 존재할 수는 있으나 보다 강한 직접-필드(direct-field) 사운드에 의해 차단될 수 있는 반향하는 사운드 효과가 증강된다. 이퀄라이즈된 포위 신호 정보가 단청 신호 정보와 좌측 및 우측 입력 신호 각각에 재결합되어 증강된 좌측 및 우측 출력 신호가 생성된다.
본원에서 개시된 증강 시스템은 개별 회로 소자를 갖는 디지탈 신호 프로세서에 의해 또는 하이브리드 회로 구조로서 용이하게 구현될 수 있다. 그 고유한 회로 구조 및 저 출력 오디오 장치에 대한 적응으로, 증강 시스템은 특히 경제적이며, 상대적으로 저 출력의 출력 신호로 동작하며, 증강 시스템을 설치하는 데 제한된 공간을 갖는 오디오 시스템에 적합하다.
본 발명은 일반적으로 오디오 증강 시스템(audio enhancement systems)에 관한 것으로, 특히 스테레오 사운드 재생의 실감을 개선시키도록 설계된 시스템 및 방법에 관한 것이다. 보다 상세히 기술하자면, 본 발명은 스테레오 신호 내에서 부자연스러운 위상 시프트 또는 시간 지연을 도입시키지 않고 한 쌍의 스피커를 통해 스테레오 신호의 증폭으로부터 생성되는 사운드 이미지를 확장시키기 위한 장치에 관한 것이다.
본 발명의 상기 및 다른 양상, 특징 및 장점들은 첨부된 도면과 함께 제공된 이하의 상세한 설명으로부터 쉽사리 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 한 쌍의 스테레오 신호로부터 확장된 스테레오 이미지를 생성하기 위한 스테레오 개선 시스템의 개략도.
도 2는 차 신호 스테레오 성분에 적용된 투시 증강 곡선의 주파수 응답에 대한 개략 블럭도.
도 3은 한 쌍의 입력 스테레오 신호로부터 확장된 스테레오 이미지를 생성하기 위한 스테레오 증강 시스템에 대한 바람직한 실시예의 개략도.
도 4는 한 쌍의 입력 스테레오 신호로부터 확장된 스테레오 이미지를 생성하기 위한 스테레오 증강 시스템에 대한 교체 실시예의 개략도.
도 1을 참조해 보면, 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 기능 블럭이 도시되어 있다. 도 1에서, 스테레오 증강 시스템(10)은 좌측 스테레오 신호(12) 및 우측 스테레오 신호(14)를 입력시킨다. 좌측 스테레오 신호(12) 및 우측 스테레오 신호(14)는 경로(18 및 20) 각각을 통해 제1 합산 장치(16), 예를 들어, 전자 가산기에 공급된다. 좌측 스테레오 신호(12) 및 우측 스테레오 신호(14)의 합을 나타내는 합 신호는 합산 장치(16)의 출력(22)에서 발생된다.
좌측 스테레오 신호(12)는 경로(24)를 통해 오디오 필터(28)에 접속되는 한편, 우측 스테레오 신호(14)는 경로(26)를 통해 오디오 필터(30)에 접속된다. 필터(28 및 30)의 출력들은 제2 합산 장치(32)에 공급된다. 제2 합산 장치(32)는 필터된 좌측 및 우측 입력 신호의 차를 나타내는 차 신호를 출력(34)에서 발생시킨다. 필터(28 및 30)는 차 신호에 존재하는 저음(bass) 성분을 감소시키도록 설계된 사전 조정된 고역 통과 필터이다. 차 신호 저음 성분에 대한 감소가 이하에서 설명될 이유로 인해 바람직한 실시예에 따라 행해진다.
제1 및 제2 합산 장치(16 및 32)는 분립된 레벨-조정 장치(36 및 38)로 각각 공급되는 출력 신호를 갖는 합산 회로망을 형성한다. 장치(36 및 38)는 이상적으로는 전위차계 또는 유사한 가변-임피던스 장치이다. 장치(36 및 38)에 대한 조정은 전형적으로는 출력 신호에 존재하는 합 및 차 신호의 기본(base) 레벨을 제어하도록 사용자에 의해 수동으로 행해진다. 이것에 의해 사용자는 재생된 사운드의 유형 및 사용자의 개인 선호도에 따라 스테레오 증강 레벨 및 양상(aspect)을 조정할 수 있다(tailor). 합 신호의 레벨이 증가하면 한 쌍의 스피커 사이에 위치된 중심단에서 나타나는 오디오 신호가 강조된다. 반대로, 차 신호의 레벨이 증가하면 확장된 사운드 이미지의 지각을 발생시키는 포위 사운드 정보가 강조된다. 음악 종류 및 시스템 구성의 파라미터가 알려져 있거나, 또는 수동 조정이 실용성이 없는 일부 오디오 장치의 경우, 조정 장치(36 및 38)를 제거할 수 있으며 합 및 차 신호 레벨을 소정의 값으로 고정시킬 수 있다.
장치(38)의 출력은 이퀄라이저(40)의 입력(42)으로 공급된다. 이퀄라이저(40)는 입력(42)에서 나타나는 차 신호를 저역 통과 오디오 필터(44), 고역 통과 오디오 필터(48) 및 감쇄 회로(46)에 개별적으로 적용시킴으로써 도시된 바와 같은 차 신호로 스펙트럼적으로 쉐이프시킨다. 필터(44, 48) 및 감쇄 회로(46)로부터 나온 출력 신호는 경로(50, 54, 및 52) 각각을 통해 이퀄라이저(40)로부터 출력된다.
경로(50, 52, 및 54)를 통해 전달되어진 변형된 차 신호는 처리된 차 신호의 성분 (L-R)p을 구성한다. 이들 성분은 합산 장치(56) 및 합산 장치(58)를 포함하는 합산 회로망에 공급된다. 합산 장치(58)는 또한 장치(36)로부터 출력된 합 신호와, 초기의 좌측 스테레오 신호(12)를 수신한다. 이들 5개 신호 모두가 합산 장치(58) 내에서 가산되어 증강된 좌측 출력 신호(60)가 생성된다.
동일하게, 이퀄라이저(40)로부터 나온 변형된 차 신호, 합 신호, 및 초기의 우측 스테레오 신호(14)가 합산 장치(56)에서 결합되어 증강된 우측 출력 신호(62)가 생성된다. 경로(50, 52, 및 54)를 통해 발생하는 차 신호의 성분들이 합산 장치(56)에서 반전되어 우측 스피커에 대해 차 신호 (R-L)p를 발생시키며, 이 차 신호는 좌측 스피커의 위상으로부터 180도 이상되어 있다.
합산 장치(56 및 58)가 차 신호의 필터 및 감쇄되어진 성분을 결합시켜 좌측 및 우측 출력 신호(60 및 62)를 생성시킬 때 차 신호의 전체적인 스펙트럼 쉐이딩, 즉 정규화(normalization)가 나타난다. 따라서, 향상된 좌측 및 우측 출력 신호(60 및 62)는 포위 사운드를 재생된 사운드 단계에서 청취자를 완전히 포위하도록 선택적으로 강조할 수 있기 때문에 훨씬 개선된 오디오 효과를 발생시킨다. 좌측 및 우측 출력 신호(60 및 62)는 다음의 수학식으로 표현된다.
Lout= Lin+ K1(L+R) + K2(L-R)p
Rout= Rin+ K1(L+R) - K2(L-R)p
상기 수학식에서 입력 신호 Lin및 Rin은 전형적으로는 스테레오 소스 신호이지만, 마이크로폰 소스로부터 합성하여 발생될 수도 있다. 본 발명에서 사용될 수 있는 이러한 스테레오 합성 방법 중 하나가 아놀드 클라이만씨에게 허여되었으며 본원에서 관련 기술로서 참조한 미국 특허 제 4,841,572호에 개시되어 있다. 또한, 미국 특허 제 4,748,669호에서 개시된 바와 같이, 상기와 같이 표현된 증강된 좌측 및 우측 출력 신호는 비닐 레코드, 콤팩트 디스크, 디지탈 또는 아날로그 오디오 테이프, 또는 컴퓨터 데이타 기억 매체 등의 각종 레코딩 매체 상에 자기적으로 또는 전자적으로 기억될 수 있다. 이로써 기억되어진 증강된 좌측 및 우측 출력 신호는 종래의 스테레오 재생 시스템에 의해 재생되어 동일 레벨의 스테레오 이미지 향상을 달성할 수 있다.
상기 수학식에서 신호 (L-R)p는 본 발명에 따라 스펙트럼적으로 쉐이프된 처리되어진 차 신호를 나타낸다. 바람직한 실시예에 따르면, 차 신호의 변형은 도 2에서 도시된 주파수 응답으로 나타내지며, 이것은 증강 투시, 또는 정규화 곡선(70)으로 표시된다.
곡선(70)은 로그형을 표시된 오디오 주파수에 대해 데시벨(㏈)로 측정한 이득의 함수로서 도시된다. 바람직한 실시예에 따르면, 투시 곡선(70)은 약 125 Hz에 위치된 지점 A에서 약 10 데시벨의 피크 이득을 갖는다. 투시 곡선(70)의 이득은 125 Hz 이상 및 이하에서 6 데시벨/옥타브의 비로 감소한다. 투시 곡선(70)은 약 2.1 Khz의 지점 B에서 차 신호에 대해 -2 데시벨의 최소 이득을 갖는다. 이득은 2.1 Khz에서 약 7Khz의 지점 C까지 6 데시벨/옥타브의 비로 증가하며, 약 20 Khz까지, 즉 사람의 귀가 들을 수 있는 최고 주파수까지 계속적으로 증가한다. 투시 곡선(70)의 전체 이퀄라이제이션이 비록 고역 통과 및 저역 통과 필터를 사용하여 달성되었지만, 고역 통과 필터와 함께, 지점 B에서 최소 이득을 갖는 대역 제파 필터를 사용하여서도 동일한 사시 곡선을 얻을 수 있다.
바람직한 실시예에 따르면, 투시 곡선(70)의 지점 A와 B 사이의 이득 분리는 이상적으로는 12 데시벨이 되도록 설계되며, 지점 B와 C 간의 이득 분리는 약 6 데시벨이 된다. 이들 수치들이 설계 제약 조건이지만, 실제 수치들은 사용된 소자들의 실제값에 따라 회로 마다 변화될 수 있다. 신호 레벨 장치(36 및 38)가 고정적이면, 투시 곡선(70)은 일정하게 될 것이다. 그러나, 장치(38)의 조정으로 지점 A와 지점 B, 지점 B와 C 사이의 이득 분리는 약간 변화될 것이다. 만일 최대 이득 분리가 12 데시벨 보다 상당히 적을 경우에는 편안하지 않은 청취 경험을 초래할 수 있는 중간 범위의 증폭이 증가하게 된다. 반대로, 이득 분리가 12 데시벨보다 훨씬 클 경우에는 중간 범위 한정에 대한 청취자의 지각력이 감소된다.
디지탈 신호 프로세서에 의한 투시 곡선의 구현시 대부분의 경우, 상술된 설계 제약 조건이 보다 정확하게 반영될 것이다. 아날로그의 구현시에는, 지점 A, B, 및 C에 대응하는 주파수 및 이득 분리에 대한 제약 조건들이 ±20%만큼 변화할 경우 허용가능하다. 이상적인 규격으로부터의 이러한 편차에 의해서도 여전히 희망의 스테레오 증강 효과를 발생시킬 수 있지만, 최적의 결과는 아니다.
도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 125 Hz 이하의 차 신호 주파수는 투시 곡선(70)의 적용을 통해 있다면 감소된 부스트 양을 수신한다. 이러한 감소는 매우 낮은, 즉 저음 주파수의 과대 증폭을 피하기 위한 것이다. 많은 오디오 재생 시스템에서는, 이러한 저 주파수 범위에 있는 오디오 차 신호를 증폭함으로써 너무 많은 저음 응답을 갖는 불쾌하고 현실감이 없는 사운드 이미지가 생성될 수 있다. 이들 오디오 재생 시스템에는 멀티미디어 컴퓨터 시스템 등의 근거리-필드(near field) 또는 저 출력 오디오 시스템 및 가정용 스테레오 시스템이 포함된다.
본 발명에 의해 제공된 스테레오 증강은 고 품질의 스테레오 레코딩을 이용하는 데 고유하게 적응된다. 상세히 말하자면, 이전의 아날로그 테이프 또는 비닐 앨범 레코딩과는 달리, 오늘날의 디지탈적으로 기억되는 사운드 레코딩은 저음 주파수를 포함하여 광 대역 주파수 스펙트럼 전체를 통해 차 신호, 즉 스테레오 정보를 포함한다. 그러므로, 이들 주파수 내에서의 차 신호의 과대한 증폭은 필요치 않아 적정한 저음 응답을 얻을 수 있다.
현재, 보통의 소비자와 영업자들이 소유하고 있는 대화형 멀티미디어 컴퓨터 시스템의 수가 급격히 증가하고 있다. 이들 시스템은 종종 통합된 오디오 프로세서 또는 사운드 카드 등의 주변 사운드 장치를 포함하여 오디오-비쥬얼 효과를 향상시킨다. 멀티미디어 컴퓨터 시스템, 및 휴대용 스테레오 시스템 등의 다른 근거리-필드 오디오 시스템에 의해 생성된 사운드는 이러한 시스템이 안고 있는 출력 제한, 스피커-배치 제한, 및 청취자-위치 제한 때문에 품질이 상대적으로 낮아질 수 있다. 이러한 제한들이 비록 사운드 이미지 증상을 위한 생동감 있는 후보자를 만들지만, 이들은 또한 스테레오 증강 시스템에 의해 극복해야 하는 고유한 문제를 갖고 있다.
상세히 기술하자면, 이들 시스템에서 고 출력을 이끌어 내는 것은 높은 부스트 주기 동안 증폭기를 클리핑(clipping)시킬 수 있거나, 또는 스피커를 포함한 오디오 회로의 소자들을 손상시킬 수 있다. 차 신호의 저음 응답을 제한시키면 대부분의 근거리-필드 오디오 증강 응용에 있어서의 이러한 문제를 회피하는 데 도움이 된다.
차 신호의 저음 주파수가 바람직한 실시예에 따라 높게 부스트되지 않기 때문에, 매우 낮은 주파수에서의 오디오 정보도 또한 합 신호 L+R에 의해 제공되는 데, 물론 이것은 단청이다. 근거리-필드 시스템에서는, 이것은 합 신호로서 한 쌍의 스피커에 제공된 저음 정보가 청취자가 기대하는 사운드 이미지를 두 스피커 사이에서 정확하게 생성시킬 것이므로 문제가 되지 않는다. 그럼에도 불구하고, 좌측 및 우측 신호는 저음 정보를 제공하며 근거리-필드에서 그들의 대응하는 진폭 레벨을 통해 저음 방향성 큐(cue)를 제공한다.
오디오 시스템이 근거리-필드 시스템이 아니더라도, 즉 넓게 분리된 스피커 및 넓은 청취 영역을 가지면, 도 2에서 도시된 투시 곡선은 여전히 작당한 저 주파수 이미지 증상을 제공할 것이다. 상세히 기술하자면, 저음 주파수는 확장된 저음 사운드 이미지를 효율적으로 지각하기 위해서는 넓은 청취 영역을 필요로 하는 매우 큰 파장을 갖는다. 예를 들어, 30 Hz의 주파수는 약 39 피트의 파장을 갖는다. 이러한 저음 주파수에서 방향을 지각하려는 청취자의 시도는 동일한 정도의 청취 영역을 필요로 할 것이다. 따라서, 도 2의 투시 곡선에서 달성된 스테레오 증강은 또한 가정용 스테레오 및 원거리-필드 응용에도 적합하다.
합 신호 이퀄라이제이션의 부재시에, 스테레오 증강은 본원에서 기술된 음향 원리에 따라, 적당한 회로 설계가 주어지면 최소한의 소자로 달성될 수 있다. 그러므로, 본 발명은 스테레오 향상 회로를 내장하기 위한 제한된 가용 공간을 갖는 것들을 포함하여 여러 용도로 용이하고 경제적으로 실현될 수 있다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 확장된 스테레오 사운드 이미지를 생성하기 위한 회로를 도시한 것이다. 스테레오 증강 회로(80)는 도 1에서 도시된 시스템(10)에 대응한다. 도 3에서, 좌측 입력 신호(12)는 저항(82), 저항(84), 및 캐패시터(86)에 공급된다. 우측 입력 신호(14)는 캐패시터(88) 및 저항(90 및 92)에 공급된다.
저항(82)은 차례로 증폭기(96)의 단자(94)에 접속된다. 단자(94)는 또한 저항(92) 및 저항(98)에도 접속된다. 증폭기(96)는 단자(100)가 저항(102)을 통해 접지에 접속되어진 합산 증폭기로서 구성된다. 증폭기(96)의 출력(104)은 궤환 저항(106)을 통해 단자(100)에 접속된다. 좌측 및 우측 입력 신호의 합을 나타내는 합 신호 (L+R)이 출력(104)에서 발생되어 가변 저항(110)의 한 단에 공급되며 가변 저항(110)의 다른 단은 접지되어 있다. 증폭기(96)에서 좌측 및 우측 입력 신호를 적절히 합산하기 위해서는, 바람직한 실시예의 경우 저항(82, 92, 98, 및 106)의 값은 33.2 ㏀으로 하는 한편, 저항(98)은 16.5 ㏀으로 하는 것이 바람직하다.
제2 증폭기(112)는 차동 증폭기로서 구성된다. 증폭기(112)는 저항(116)에 접속된 반전 단자(114)를 가지며 저항(116)은 차례로 캐패시터(86)와 직렬 접속되어 있다. 동일하게, 증폭기(112)의 비반전 단자(118)는 저항(120)과 캐패시터(88)의 직렬 접속을 통해 우측 입력 신호를 수신한다. 단자(118)는 또한 저항(128)을 통해 접지에도 접속된다. 증폭기(112)의 출력 단자(122)는 궤환 저항(124)을 통해 반전 단자에 접속된다. 출력 단자(122)는 또한 가변 저항(126)에도 접속되며 가변 저항(126)은 차례로 접지에 접속된다. 증폭기(112)가 비록 차동 증폭기로서 구성되었지만, 그 기능은 우측 입력 신호와 네가티브 좌측 입력 신호의 합으로서 특징될 수 있다. 따라서, 증폭기(96 및 112)는 합 신호 및 차 신호 각각을 생성하기 위한 합산 회로망을 형성한다.
소자(86/116) 및 소자(88/120)를 구비하는 직렬 접속된 두 RC 회로망 각각은 좌측 및 우측 입력 신호의 매우 낮은, 즉 저음 주파수를 감쇄시키는 고역 통과 필터로서 동작한다. 도 2의 투시 곡선(70)에서 적절한 주파수 응답을 얻기 위해서는, 고역 통과 필터의 경우 차단 주파수,Wc, 즉 -3 데시벨 주파수는 약 100 Hz가 되어야 한다. 따라서, 바람직한 실시예의 경우 캐패시터(86 및 88)는 0.1 ㎌의 캐패시턴스를 가지며, 저항(116 및 120)은 약 33.2 ㏀의 임피던스를 가질 것이다. 따라서,
이 되도록 궤환 저항(124) 및 감쇄 저항(128)에 대한 값을 선택함으로써, 출력(122)은 2의 이득으로 증폭된 우측 차 신호 (R-L)을 나타낼 것이다. 입력을 고역 통과 필터링시킨 결과, 출력(122)에서의 차 신호는 약 125 Hz 이하에서 6 데시벨/옥타브의 비로 감소하는 감쇄된 저 주파수 성분을 가질 것이다. (도 1에서 도시된) 필터(28 및 30)를 사용하는 것 대신에, 이퀄라이저(40) 내에서 차 신호의 저 주파수 성분을 필터하여 좌측 및 우측 입력 신호를 독립적으로 필터시킬 수 있다. 그러나, 저 주파수에서의 필터링 캐패시터는 상당히 크기 때문에, 선행 회로의 로딩(loading)을 회피하기 위해서는 입력단에서 이러한 필터링을 행하는 것이 바람직하다.
차 신호가 하나의 입력 채널, 즉 좌측 또는 우측 채널에만 존재하지 다른 채널에는 존재하지 않는 정보를 포함한 오디오 신호를 의미하는 것에 주목할 필요가 있다. 차 신호의 특정 페이즈는 출력 신호의 최종 구성을 결정할 때 관련된다. 따라서, 일반적인 의미에서의 차 신호는 단지 180도 이상되어진 L-R 및 R-L 모두를 의미하는 것이다. 그러므로, 본 기술 분야의 숙련자라면 인식할 수 있는 바와 같이, 증폭기(112)는 좌측 및 우측 출력에서의 차 신호가 서로에 대해 이상되어 있는 한 출력(122)에서 (R-L) 대신에 좌측 출력의 차 신호 (L-R)이 나타나도록 구성될 수 있다.
단순한 전위차계일 수 있는 가변 저항(10 및 126)은 와이퍼 접점(130 및 132)의 배치에 의해 각각 조정된다. 증강된 출력 신호에 존재하는 차 신호의 레벨은 와이퍼 접점(132)의 수동, 원격 또는 자동 조정으로 조정될 수 있다. 동일하게, 증강된 출력 신호에 존재하는 합 신호의 레벨은 와이퍼 접점(130)의 위치에 의해 부분적으로 결정된다.
와이퍼 접점(130)에 존재하는 합 신호는 직렬 접속된 저항(138)을 통해 제3 증폭기(136)의 반전 입력(134)에 공급된다. 와이퍼 접점(130)에서의 동일한 합 신호는 분리된 직렬 접속된 저항(144)을 통해 제4 증폭기(142)의 반전 입력(140)에도 공급된다. 증폭기(136)는 반전 단자(134)가 저항(146)을 통해 접지에 접속되는 차동 증폭기로서 구성된다. 증폭기(136)의 출력(148)은 또한 궤환 저항(150)을 통해 반전 단자(134)에도 접속된다.
증폭기(136)의 포지티브 단자(152)는 합산 저항 그룹(156)에 접속되며 또한 저항(154)을 통해 접지에도 접속된 공통 노드를 제공한다. 와이퍼 접점(132)으로부터의 레벨 조정된 차 신호는 경로(160, 162, 및 164)를 통해 합산 저항 그룹(156)에 전달된다. 이것에 의해 지점 A, B 및 C 각각에서 독립적으로 조정되어진 차 신호가 나타난다. 이들 조정된 차 신호는 이후에는 도시된 바와 같이 저항(166, 168, 및 170)을 통해 포지티브 단자(152)에 접속된다.
경로(160)를 통하는 지점 A에서, 와이퍼 접점(132)으로부터의 레벨 조정된 차 신호가 어떠한 주파수-응답 변화도 없이 저항(166)으로 전달된다. 따라서, 지점 A에서의 신호는 저항(166)과 저항(154) 간의 전압 분할에 의해서만 감쇄된다. 이상적으로, 노드 A에서의 감쇄 레벨은 노드 B에서 나타나는 0 데시벨 기준에 대해 -12 데시벨이 될 것이다. 이러한 감쇄 레벨은 100 ㏀의 임피던스를 갖는 저항(166)과 27.4 ㏀의 임피던스를 갖는 저항(154)에 의해 구현된다. 노드 B에서의 신호는 접지에 접속된 캐패시터(172) 양단 간에 나타나는 레벨 조정된 차 신호의 필터된 변형을 나타낸다. 캐패시터(172) 및 저항(178)의 RC 회로망은 차단 주파수가 회로망의 시정수에 의해 정해지는 저역 통과 필터로서 동작한다. 바람직한 실시예에 따르면, 저역 통과 필터의 차단 주파수, 즉 -3 데시벨 주파수는 약 200 Hz이다. 따라서, 저항(178)은 1.5 ㏀, 캐패시터(172)는 0.47 ㎌, 드라이브 저항(168)은 20 ㏀인 것이 바람직하다.
노드 C에서 고역 통과 필터된 차 신호가 드라이브 저항(170)을 통해 증폭기(136)의 단자(152)에 공급된다. 고역 통과 필터는 약 7 Khz의 차단 주파수와 -6 데시벨의 노드 B에 대한 상대 이득을 갖도록 설계된다. 상세히 기술하자면, 노드 C와 와이퍼 접점(132) 간에 접속된 캐패시터(174)는 4700 ㎊의 값을 가지며, 노드 C와 접지 사이에 접속된 저항(180)은 3.74 ㏀의 값을 가진다.
회로 위치 A, B, 및 C에 존재하는 변형된 차 신호는 또한 저항(182, 184, 및 186)을 통해 증폭기(142)의 반전 단자(140)에 공급된다. 변형된 차 신호, 합 신호, 및 우측 입력 신호는 합산 저항 그룹(188)에 공급되며, 저항 그룹(188)은 차례로 증폭기(142)에 접속된다. 증폭기(142)는 포지티브 단자(190)가 접지에 접속되고 궤환 저항(192)이 단자(140)와 출력(194) 사이에 접속된 반전 증폭기로서 구성된다. 반전 증폭기(142)에 의해 신호의 적절한 합산을 달성하기 위해, 저항(182)은 100 ㏀의 임피던스를 가지며, 저항(184)은 20 ㏀의 임피던스를 가지며, 저항(186)은 44.2 ㏀의 임피던스를 갖는다. 스테레오 증강 시스템에서 저항 및 캐패시터의 정확한 값은 정확한 증강 레벨을 달성하기 위한 적정비를 유지하는 한은 변경될 수 있다. 수동 소자의 값에 영향을 미칠 수 있는 다른 인자로서는 증강 시스템(80)의 출력 요건 및 증폭기(104, 122, 136, 및 142)의 특성이 있다.
동작 중에, 변형된 차 신호가 재결합되어 처리된 차 신호로 이루어진 출력 신호가 발생된다. 상세히 기술하자면, 지점 A, B, 및 C에서 발견된 차 신호 성분들은 차동 증폭기(136)의 단자(152)에서, 또한 증폭기(142)의 단자(140)에서 재결합되어 처리된 차 신호 (L-R)p를 형성한다. 신호 (L-R)p는 도 2의 투시 곡선의 응용을 통해 이퀄라이즈된 차 신호를 나타낸다. 따라서, 이상적으로는 투시 곡선은 7 KHz에서 4 데시벨의 이득과, 125 Hz에서 10 데시벨의 이득과, 2100 Hz에서 -2 데시벨의 이득으로 특징된다.
증폭기(136 및 142)는 처리된 차 신호와 합 신호 및 좌측 또는 우측 입력 신호를 결합시키는 혼합 증폭기로서 동작한다. 증폭기(136)의 출력(148)에서의 신호는 드라이브 저항(196)을 통해 공급되어 증강된 좌측 출력 신호(60)가 생성된다. 동일하게, 증폭기(142)의 출력(194)에서의 신호는 드라이브 저항(198)을 통해 전달되어 증강된 우측 출력 신호(62)가 생성된다. 드라이브 저항들은 전형적으로 200Ω 정도의 임피던스를 가질 것이다. 증강된 좌측 및 우측 출력 신호는 상기 수학식 1 및 수학식 2로 표현될 수 있다. 상기 수학식 1 및 2에서 K1의 값은 와이퍼 접점(130)의 위치에 의해 제어되며, K2는 와이퍼 접점(132)의 위치에 의해 제어된다.
도 3에서 도시된 모든 개별 회로 소자들은 마이크로프로세서로 실행되는 소프트웨어를 통해, 또는 디지탈 신호 프로세서를 통해 디지탈적으로 구현될 수 있다. 따라서, 개별 증폭기, 이퀄라이저 등은 대응하는 소프트웨어 또는 펌웨어 부분으로 실현될 수 있다.
도 4에서는 스테레오 증강 회로(80)의 교체 실시예를 도시하고 있다. 도 4의 회로는 도 3의 회로와 유사하며 (도 2에서 도시된) 투시 곡선(70)을 한 쌍의 스테레오 오디오 신호에 적용시키는 다른 방법을 도시하고 있다. 스테레오 증강 시스템(200)은 합과 차 신호를 생성하기 위해 다른 합산 회로망 구성을 이용한다.
교체 실시예의 스테레오 증강 시스템(200)에서는, 좌측 및 우측 입력 신호(12 및 14)는 여전히 최종적으로는 혼합 증폭기(204 및 226)의 네가티브 입력에 공급된다. 그러나, 합 및 차 신호를 발생하기 위해, 우선적으로 좌측 및 우측 입력 신호(12 및 14)가 저항(208 및 210)을 통해 제1 증폭기(214)의 반전 단자(212)에 공급된다. 증폭기(214)는 접지된 입력(216) 및 궤환 저항(218)을 갖는 반전 증폭기로서 구성된다. 합 신호, 이 경우에는 반전된 합 신호 -(L+R)이 출력(220)에서 발생된다. 이로써 합 신호 성분은 나머지 회로에 공급되어지기 전에 가변 저항(222)에서 레벨 조정되어진다. 교체 실시예에서는 합 신호가 반전되어 있으므로, 이 합 신호는 증폭기(226)의 비반전 입력(224)에 공급된다. 따라서, 증폭기(226)는 비반전 입력(224)과 접지 전위 사이에 위치된 전류-평형 저항(228)을 필요로 한다. 동일하게, 반전 입력(232)과 접지 전위 사이에 전류-평형 저항(230)이 위치된다. 교체 실시예에서의 증폭기(226)에 대한 약간의 이러한 변형들은 우측 출력 신호(62)를 발생시키기 위해 정확한 합산을 달성하는 데 필요한 것이다.
차 신호를 발생하기 위해, 반전 합산 증폭기(236)는 반전 입력(238)에서 좌측 입력 신호 및 합 신호를 수신한다. 보다 상세히 기술하자면, 좌측 입력 신호(12)는 캐패시터(240) 및 저항(242)을 통과한 후에 입력(238)에 도달한다. 동일하게, 출력(220)에서 반전된 합 신호는 캐패시터(244) 및 저항(246)을 통과한다. 소자(240/242) 및 소자(244/246)에 의해 이루어진 RC 회로망은 바람직한 실시예에서 기술된 바와 같이 오디오 신호의 저음 주파수 필터링을 제공한다.
증폭기(236)는 접지된 비반전 입력(248) 및 궤환 저항(250)을 갖는다. 출력(252)에서 차 신호 R-L이 발생되어지되, 저항(208, 210, 218, 및 242)은 100 ㏀의 임피던스를 가지며, 저항(246 및 250)은 200 ㏀의 임피던스를 가지며, 캐패시터(244)는 0.15 ㎌의 캐패시턴스를 가지며, 캐패시터(240)는 0.33 ㎌의 캐패시턴스를 갖는다. 이로써 차 신호는 가변 저항(254)에서 조정되어 나머지 회로에 공급된다. 도 4의 나머지 회로는 상기한 바를 제외하고는 도 3에서 개시된 바람직한 실시예의 기술과 동일하다.
도 3의 전체 스테레오 증강 시스템(80)은 최소한의 소자로 음향 원리를 구현하고 상품으로서 가치가 높은(award-winnig)을 스테레오 사운드를 생성한다. 시스템(80)은 단지 4개의 능동 소자, 전형적으로 증폭기(104, 112, 136 및 142)에 대응하는 연산 증폭기로 구성될 수 있다. 이들 증폭기들은 단일 반도체 칩 상에서 쿼드 패키지(quad package)로서 용이하게 이용할 수 있다. 스테레오 증강 시스템(80)을 완성하는 데 필요한 추가의 소자들은 단지 29개의 저항과 4개의 캐패시터만을 필요로 한다. 시스템(200)은 또한 쿼드 증폭기, 4개의 캐패시터, 및 전위차계 및 출력 저항을 포함하여 단지 29개의 저항으로 제조될 수 있다. 증강 시스템(80 및 200)의 고유한 설계로 인해, 증강 시스템(80 및 200)은 최소한의 소자 공간을 활용하여 최저 경비로 제조할 수 있으면서도 기존의 스테레오 이미지를 놀라울 정도로 확장시킬 수 있다. 실제로, 전체 시스템(80)은 단일 반도체 기판 또는 집적 회로로 형성될 수 있다.
도 3 및 도 4에서 예시된 실시예에 더하여, 동일한 소자들을 상호 연결하여 스테레오 신호의 투시 증강을 얻는 다른 방법들을 고려할 수 있다. 예를 들어, 차동 증폭기로서 구성된 한 쌍의 증폭기는 좌측 및 우측 신호를 각각 수신할 수 있으며, 또한 합 신호를 각각 수신할 수 있다. 이와 같이 하여, 증폭기는 좌측 차 신호 L-R 및 우측 차 신호 R-L 각각을 발생시킬 것이다.
증강 시스템(80 및 200)으로부터 발생하는 차 신호에 대한 투시 변형은 여러 용도 및 입력된 오디오 신호에 대해 최적의 결과를 달성하도록 주의 깊게 설계된다. 현재 사용자에 의한 조정은 단지 조정 회로에 인가되는 합 신호 및 차 신호의 레벨만을 포함한다. 그러나, 차 신호의 적응 이퀄라이제이션을 허용하기 위해 저항(178 및 180) 대신에 전위차계를 사용할 수 있다는 것도 고려할 수 있다.
지금까지의 상기 기술 및 첨부된 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명은 기존의 스테레오 증강 시스템에 비해 중요한 장점을 갖는 것으로 기술되었다. 본 발명이 비록 상기 기술 및 도시에 대해서만 설명하였지만, 본 기술 분야의 숙련자라면 본 발명의 사상 및 범주를 벗어나지 않는 한 여러 변형 및 대체 실시예가 가능하다는 것을 인식할 수 있을 것이다. 그러므로, 본 발명은 다음의 청구 범위에서 기재된 사상에 의해서만 제한되어지는 것으로 해석해야 한다.

Claims (37)

  1. 한 쌍의 좌측 및 우측 오디오 스테레오 신호를 증강시키기 위한 시스템에 있어서,
    제1 차단 주파수를 가지며, 상기 좌측 및 우측 스테레오 신호를 수신하여 저음 정보가 감소되어진 변형된 좌측 및 우측 스테레오 신호를 제공하는 제1 고역 통과 필터와,
    상기 변형된 좌측 및 우측 스테레오 신호의 차를 나타내는 포위 신호 정보를 분리하기 위한 제1 수단과,
    상기 좌측 및 우측 스테레오 신호의 합을 나타내는 단청 신호 정보를 분리하기 위한 제2 수단과,
    상기 제1 차단 주파수보다 큰 제2 차단 주파수를 가지며, 제1 변형된 신호를 제공하기 위해 상기 포위 신호 정보에 대해 작용하는 제2 고역 통과 필터와,
    상기 제1 차단 주파수보다 크지만 상기 제2 차단 주파수보다 작은 제3 차단 주파수를 가지며, 제2 변형된 신호를 제공하기 위해 상기 포위 신호 정보에 대해 작용하는 저역 통과 필터와,
    증강된 스테레오 좌측 출력 신호를 제공하기 위해 상기 제1 변형된 신호, 상기 제2 변형된 신호, 상기 단청 신호 정보 및 상기 좌측 신호를 결합하기 위한 제3 수단과,
    증강된 스테레오 우측 출력 신호를 제공하기 위해 상기 제1 변형된 신호, 상기 제2 변형된 신호, 상기 단청 신호 정보 및 상기 우측 신호를 결합하기 위한 제4 수단을 포함하는 스테레오 신호 증강 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 수단은 상기 포위 신호 정보를 분리하기 위해 상기 좌측 및 우측 스테레오 신호를 결합시키기 위한 차동 증폭기로서 구성된 연산 증폭기를 포함하는 스테레오 신호 증강 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 수단은 상기 포위 신호 정보를 분리하기 위해 상기 좌측 스테레오 신호와 상기 합 신호를 결합시키기 위한 반전 증폭기로서 구성된 연산 증폭기를 포함하는 스테레오 신호 증강 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 고역 통과 필터의 상기 제1 차단 주파수는 125 내지 200 Hz의 범위 내에 속하며, 상기 제2 고역 통과 필터의 상기 제2 차단 주파수는 5.6 내지 8.4 KHz 범위 내에 속하며, 상기 저역 통과 필터의 상기 제3 차단 주파수는 160 내지 240 Hz의 범위 내에 속하는 스테레오 신호 증강 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 포위 신호 정보를 사실상 모든 가청 주파수 레벨에 걸쳐 감쇄시키기 위한 감쇄 수단을 더 포함하며, 상기 감쇄 수단은 상기 감쇄된 포위 신호 정보를 포함하는 상기 좌측 및 우측 증강된 출력 신호를 제공하기 위해 상기 제3 및 제4 수단에 접속되어 있는 스테레오 신호 증강 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 포위 신호 정보의 레벨을 수동으로 조정하기 위한 수단을 더 포함하는 스테레오 신호 증강 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1, 제2, 제3 및 제4 수단은 연산 증폭기이며, 상기 저역 통과 필터 및 상기 제1 및 제2 고역 통과 필터는 수동 회로 소자를 구비하는 1차수 RC 필터인 스테레오 신호 증강 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 시스템은 집적 회로로 형성된 오디오 신호 프로세서 내에서 디지탈형으로 구현되는 스테레오 신호 증강 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 좌측 및 우측 스테레오 신호는 단청 오디오 신호원으로부터 합성하여 생성되어지는 스테레오 신호 증강 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 좌측 및 우측 스테레오 신호는 오디오-비쥬얼 합성 신호의 부분인 스테레오 신호 증강 시스템.
  11. 한 쌍의 스피커를 통해 플레이(play)되는 좌측 및 우측 스테레오 신호로부터 보다 확장된 스테레오 이미지를 생성하기 위한 오디오 증강 시스템에 있어서,
    상기 좌측 및 우측 스테레오 신호를 수신하여 상기 좌측 및 우측 스테레오 신호 간의 차를 나타내는 차 신호를 제공하는 제1 증폭기와,
    상기 좌측 및 우측 스테레오 신호를 수신하여 상기 좌측 및 우측 스테레오 신호 간의 합을 나타내는 합 신호를 제공하는 제2 증폭기와,
    상기 제1 증폭기로부터 상기 차 신호를 수신하는 저역 통과 필터와,
    상기 제1 증폭기로부터 상기 차 신호를 수신하는 고역 통과 필터와,
    상기 저역 통과 필터의 출력에 접속되고 상기 고역 통과 필터의 출력에 접속된 제1 입력을 가지며, 상기 좌측 스테레오 신호 및 상기 합 신호에 접속된 제2 입력을 갖는 제3 증폭기로서, 상기 제3 증폭기에서 상기 저역 통과 필터의 상기 출력, 상기 고역 통과 필터의 상기 출력, 상기 좌측 신호 및 상기 합 신호가 결합되어 좌측 합성 출력 신호가 생성되어지는 제3 증폭기와,
    상기 저역 통과 필터의 상기 출력, 상기 고역 통과 필터의 상기 출력, 상기 우측 신호 및 상기 합 신호를 수신하는 제4 증폭기로서, 상기 제4 증폭기에서 상기 저역 통과 필터의 상기 출력, 상기 고역 통과 필터의 상기 출력, 상기 우측 신호, 및 상기 합 신호가 결합되어 우측 합성 출력 신호가 생성되어지는 제4 증폭기를 포함하는 오디오 증강 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1, 제2, 제3 및 제4 증폭기는 연산 증폭기인 오디오 증강 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 연산 증폭기는 반도체 기판 상에 형성되는 오디오 증강 시스템.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 오디오 증강 시스템은 디지탈 신호 프로세서에 의해 디지탈형으로 구현되어지는 오디오 증강 시스템.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 차 신호를 사실상 가청 주파수 스펙트럼에 걸쳐 고정된 양만큼 감소시키기 위한 감쇄기를 더 포함하며, 상기 제3 및 제4 증폭기는 상기 감쇄된 신호를 입력시키며, 상기 좌측 및 우측 합성 출력 신호는 상기 감쇄된 차 신호를 포함하는 오디오 증강 시스템.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 제1 증폭기의 상기 출력과 상기 저역 통과 필터 및 상기 고역 통과 필터 사이에 접속되어 상기 저역 통과 필터 및 상기 고역 통과 필터에 제공되는 차 신호의 레벨을 조정하기 위한 전위차계를 더 포함하는 오디오 증강 시스템.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 좌측 신호와 상기 제1 증폭기 사이에 접속된 제1 저음 필터, 및 상기 우측 신호와 상기 제1 증폭기 사이에 접속된 제2 저음 필터를 더 포함하며, 상기 제1 및 제2 저음 필터는 상기 좌측 및 우측 신호의 매우 낮은 주파수 성분을 감쇄시키는 오디오 증강 시스템.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 저음 필터는 125 내지 200 Hz의 범위 내에 속하는 차단 주파수를 갖는 오디오 증강 시스템.
  19. 제11항에 있어서,
    상기 저역 통과 필터는 160 내지 240 Hz의 범위에 속하는 차단 주파수를 가지며, 상기 고역 통과 필터는 5.6 KHz 내지 8.4 KHz의 범위에 속하는 차단 주파수를 갖는 오디오 증강 시스템.
  20. 제11항에 있어서,
    상기 시스템은 최대 4개의 능동(active) 증폭기, 최대 4개의 캐패시터 및 최대 30개의 저항을 포함하는 오디오 증강 시스템.
  21. 좌측 및 우측 입력 신호로서 표시된 한 쌍의 스테레오 신호로부터 보다 확장된 스테레오 이미지를 생성하기 위한 스테레오 증강 시스템으로서, 상기 좌측 및 우측 신호는 상기 스테레오 증강 시스템에 의해 변형되고 전자 음향 변환기에 의해 사운드로 변환되어 오디오 이미지가 생성되며, 상기 좌측 및 우측 입력 신호에 존재하는 스테레오 정보량은 상기 좌측 스테레오 신호와 우측 스테레오 신호 간의 차를 이퀄라이즈시키는 차 신호로 표시되며, 상기 좌측 및 우측 입력 신호에 존재하는 중심단 정보량은 상기 좌측 스테레오 신호와 우측 스테레오 신호의 합을 이퀄라이즈시키는 합 신호로 표시되는 스테레오 증강 시스템에 있어서,
    상기 스테레오 정보의 주파수 응답을 변형시켜 최대 이득 및 최소 이득으로 특징되는 처리된 스테레오 정보를 생성하는-상기 처리된 스테레오 정보의 이득은 상기 처리된 스테레오 정보의 주파수 성분에 대해 변화함-회로를 포함하며, 상기 회로는 상기 스테레오 정보에 존재하는 저음 오디오 성분을 상기 최대 이득에 상관하여 감쇄시키기 위한 제1 오디오 필터와, 상기 처리된 스테레오 정보를 생성하기 위해 인간의 귀가 증가된 감도를 갖는 주파수에 대응하는 상기 스테레오 정보의 오디오 주파수의 중간 범위를 상기 최대 이득에 상관하여 감쇄하기 위한 제2 오디오 필터와, 증강된 좌측 출력 신호를 생성하기 위해 상기 처리된 스테레오 정보 및 상기 합 신호를 상기 좌측 입력 신호와 결합시키기 위한 제1 증폭기와, 증강된 우측 출력 신호를 생성하기 위해 상기 처리된 스테레오 정보 및 상기 합 신호를 상기 우측 입력 신호와 결합시키기 위한 제2 증폭기를 포함하는 스테레오 증강 시스템.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 제1 오디오 필터는 125 내지 200 Hz 범위에 속하는 차단 주파수를 갖는 스테레오 증강 시스템.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 회로는 디지탈 신호 프로세서 내에 구성되는 스테레오 증강 시스템.
  24. 제21항에 있어서,
    상기 제2 오디오 필터는 저역 통과 필터와, 상기 저역 통과 필터의 차단 주파수보다 큰 차단 주파수를 갖는 고역 통과 필터를 포함하는 스테레오 증강 시스템.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 저역 통과 필터의 상기 차단 주파수는 160 내지 240 Hz의 범위 내에 속하며, 상기 고역 통과 필터의 상기 차단 주파수는 5.6 내지 8.4 KHz의 범위 내에 속하는 스테레오 증강 시스템.
  26. 좌측 및 우측 입력 신호로서 표시된 한 쌍의 스테레오 신호로부터 보다 확장된 스테레오 이미지를 생성하기 위한 스테레오 증강 시스템으로서, 상기 좌측 및 우측 입력 신호는 상기 스테레오 증강 시스템에 의해 변형되고 전자 음향 변환기에 의해 사운드로 변환되어 오디오 이미지가 생성되며, 상기 좌측 및 우측 입력 신호에 존재하는 스테레오 정보량은 상기 좌측 스테레오 신호와 우측 스테레오 신호 간의 차를 이퀄라이즈시키는 차 신호로 표시되며, 상기 좌측 및 우측 신호 합은 합 신호로서 표시되는 스테레오 증강 시스템에 있어서,
    상기 차 신호의 주파수 응답을 정규화시켜 최대 이득 및 최소 이득으로 특징되는 처리된 차 신호를 생성하는-상기 처리된 차 신호에 적용된 정규화 레벨은 상기 처리된 차 신호의 주파수 성분에 대해 변화함-회로를 포함하며, 상기 회로는 제1 변형된 차 신호를 생성하기 위해 상기 차 신호에 존재하는 저음 오디오 성분을 상기 최대 이득에 상관하여 감쇄시키기 위한 제1 오디오 필터와, 제2 및 제3 변형된 차 신호를 생성하기 위해 인간의 귀가 증가된 감도를 갖는 주파수에 대응하는 상기 제1 변형된 차 신호의 오디오 주파수의 중간 범위를 상기 최대 이득에 상관하여 감쇄시키는-상기 처리된 차 신호는 상기 제1 , 제2, 및 제3 변형된 차 신호의 합을 포함함-제2 및 제3 오디오 필터와, 증강된 좌측 출력 신호를 생성하기 위해 상기 제1, 제2, 제3 변형된 차 신호를 상기 합 신호 및 상기 좌측 입력 스테레오 신호와 결합시키기 위한 제1 증폭기와, 증강된 우측 출력 신호를 생성하기 위해 상기 제1, 제2, 제3 변형된 차 신호를 상기 합 신호 및 상기 우측 입력 스테레오 신호와 결합시키기 위한 제2 증폭기를 포함하는 스테레오 증강 시스템.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 차 신호를 발생하기 위한 제3 증폭기를 더 포함하며, 상기 제1 오디오 필터는 상기 좌측 입력 신호와 상기 제3 증폭기 사이에 접속되어 상기 좌측 입력 신호의 저음 성분을 감쇄시키기 위한 제1 고역 통과 필터를 포함하며, 상기 제1 오디오 필터는 상기 우측 입력 신호와 상기 제3 증폭기 사이에 접속되어 상기 우측 입력 신호의 저음 성분을 감쇄시키기 위한 제2 고역 통과 필터를 포함하는 스테레오 증강 시스템.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 고역 통과 필터는 125 내지 200 Hz 범위에 속하는 차단 주파수를 갖는 스테레오 증강 시스템.
  29. 제26항에 있어서,
    상기 제2 오디오 필터는 160 내지 240 Hz 범위에 속하는 차단 주파수를 갖는 저역 통과 필터인 스테레오 증강 시스템.
  30. 제26항에 있어서,
    상기 제3 오디오 필터는 5.6 내지 8.4 KHz 범위에 속하는 차단 주파수를 갖는 고역 통과 필터인 스테레오 증강 시스템.
  31. 한 쌍의 스피커를 통해 좌측 및 우측 스테레오 출력 신호가 재생될 때 확장된 스테레오 이미지를 생성하기 위해 좌측 및 우측 스테레오 입력 신호로부터 증강된 좌측 및 우측 스테레오 출력 신호를 발생하기 위한 방법에 있어서,
    처리된 포위 신호 정보를 생성하기 위해 좌측 및 우측 신호에 존재하는 포위 신호 정보를 사실상 가청 주파수 스펙트럼에 걸쳐 이퀄라이즈시키는 단계를 포함하며, 상기 처리된 포위 신호 정보는 가변 주파수 응답을 가지며, 상기 주파수 응답은 약 50 내지 200 Hz의 주파수 범위와 7 KHz 보다 높은 주파수에서 최대 이득을 가지며, 상기 주파수 응답은 1500 내지 3000 Hz의 주파수 범위와 30 Hz보다 낮은 주파수에서 최소 이득을 갖는 것으로 특징되어지는 증강된 스테레오 신호를 발생하기 위한 방법.
  32. 제31항에 있어서,
    상기 최대 이득과 상기 최소 이득 간의 분리는 10 데시벨 내지 14 데시벨의 레벨 사이에서 조정가능한 증강된 스테레오 신호를 발생하기 위한 방법.
  33. 제31항에 있어서,
    상기 최대 이득과 상기 최소 이득 간의 분리는 약 12 데시벨로 고정되어 있는 증강된 스테레오 신호를 발생하기 위한 방법.
  34. 증강된 스테레오 효과를 발생하도록 재생가능한 오디오 정보가 기억되어 있는 스테레오 사운드 레코딩(stereo sound recording)에 있어서,
    좌측 및 우측 스테레오 출력 신호를 생성하기 위해 오디오 재생 장치를 액세스할 수 있는 상기 오디오 정보를 포함하는 레코딩 매체를 포함하며, 상기 좌측 및 우측 스테레오 출력 신호는 상기 좌측 출력 신호와 상기 우측 출력 신호 간의 차를 나타내는 차 신호 성분을 가지며, 상기 차 신호는 100 내지 150 Hz의 제1 주파수 범위 내에서 최대 이득을 가지며 1500 내지 3000 Hz의 제2 주파수 범위와 약 30 Hz의 제3 주파수 범위보다 낮은 주파수 범위에서 최소 이득을 갖는 것으로 특징되는 변형된 주파수 응답을 가지며,
    상기 주파수 응답은 상기 제1 주파수 범위보다 낮은 주파수 범위와 상기 제1 주파수 범위보다 높은 주파수 범위로부터 상기 제2 주파수 범위까지는 약 6 데시벨/옥타브의 비로 감소하며, 상기 주파수 응답은 상기 제2 주파수 범위보다 높은 주파수 범위에서는 약 6 데시벨/옥타브의 비로 증가하는 스테레오 사운드 레코딩.
  35. 제34항에 있어서,
    상기 레코딩 매체는 아날로그 또는 디지탈 광 기억 매체인 스테레오 사운드 레코딩.
  36. 제34항에 있어서,
    상기 레코딩 매체는 아날로그 또는 디지탈 자기 테이프 매체인 스테레오 사운드 레코딩.
  37. 제34항에 있어서,
    상기 최대 이득과 상기 최소 이득 간의 분리는 10 데시벨 내지 14 데시벨의 범위 내에 속하는 스테레오 사운드 레코딩.
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