KR20000052081A - 동상 및 역상 이득조정방식 스테레오 음장 확장 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 종래의 스테레오 신호원으로 부터 본 발명의 신호처리를 거침으로서 일종의 스테레오 사운드 스크린을 형성하는 것으로 좌, 우측 2개의 신호에 대해 각각이 가지고 있는 상호관계, 즉 동상모드와 역상모드를 리얼타임으로 연산하여 주파수대역에 따른 동상모드와 역상모드의 이득특성을 특정이득 라인을 중심으로 서로 대칭적 이득구조를 가져가게 하므로서 신호의 왜곡이나 원음 손실을 완벽히 제거하며 원신호가 갖고 있는 지연요소의 왜곡과 위상의 강제적인 이동에 의한 위상노이즈의 발생등으로 인한 청취피로 문제를 완전히 제거하여 가장 원음에 충실하며 자연스러운 공간감 확대 음장을 형성하도록 하는 것이다.

이러한 본 발명은 스테레오 혹은 엔코우드된 2개의 신호입력으로 3차원 이미지 스테레오 신호를 만듦에 있어, 좌,우측 주신호를 입력으로 하여 특정 이득을 부여하는 이득조정수단과, 상대측 좌,우측 신호를 입력으로 하여 음의 공간성과 방향성을 강조하기 위해 좌,우측 신호입력라인에 각각 설치되는 공간성조성수단과, 상기 공간성조성수단과 연결된 특성이득조정수단과, 주신호 이득조정수단의 출력과 특성이득조정수단의 출력을 합산하는 연산수단을 구비시킴으로써 이루어진다.

Description

동상 및 역상 이득조정방식 스테레오 음장 확장 시스템{Stereo acoustic field expanding system of using video and reverse signal gain control}

본 발명은 스테레오 신호에 대해 좌,우측 2개의 스피커를 이용하여 3차원 이미지의 소리를 재현함에 있어 소리의 공간감을 확대함과 아울러 배경음을 강조하여 라이브한 효과를 도출시키도록 하는 3차원 스테레오 이미지 프로세싱에 관련한 기술이다. 기존의 스테레오 사운드 신호에 대한 공간감을 확대하기 위한 기술로는 미국특허 4,748,669 호로 제시된 "STEREO ENHANCEMENT SYSTEM"와 4,866,774 호로 제시된 "STEREO ENHANCEMENT AND DIRECTIVITY" 등이 있다.

상기 4,748,669 및 4,866,774의 특허기술은 모두 스테레오 이미지의 확장 및 음의 방향성과 공간성 확대를 위한 기술이며 이를 구현키 위한 수단으로 좌측채널 신호(L)와 우측채널신호(R)를 가, 감산시키는 L+R 및 L-R 신호 처리수단을 중심으로 하여 주파수, 위상, 이득(GAIN)을 적절히 변환시킨후 최종 좌,우 매트릭스단에서 연산을 하므로서 결과적으로 음의 공간감과 방향성을 강조하는 방법을 구사하고 있다.

상기된 선행기술에서는 반드시 L+R 및 L-R신호 처리수단이 필요하며 스테레오 이미지를 형성하기 위해 L-R신호를 필터, 이득조정회로 및 각종의 연산회로를 거쳐 입체감의 결과를 만들 수 있으나 상기 L-R 신호를 주파수적인 처리를 통해 좌측과 우측으로 연산처리함으로 인해 스테레오신호의 차성분 양이 극히 작고 또한 주로 고역대에 신호가 분포함으로써 음성대역이나 저역의 신호가 빠진형태가 된다.

따라서 추가적으로 L+R의 신호를 별도의 경로를 통해 최종 매트릭스단에 추가해주어야 좌,우 스피커의 중심위치에 음을 되살려 균형된 사운드를 재현할수 있게된다. 이러한 신호처리방식의 문제점은 원 스테레오의 좌측과 우측의 음을 L+R 그리고 L-R의 신호 처리 및 주파수적인 보상을 거쳐 최종 매트릭스에서 재배치함으로서 다소의 입체감은 형성할 수 있으나 원음손실의 영향이 크고 특히 L+R신호의 부가로 인해 오히려 소프트(SOFT)에 따라서는 스테레오감을 없애버리는 역효과 및 원 스테레오신호의 좌우측분리가 배제되어져 음의 명료성이 떨어져 기존의 스테레오 대비 음질이나 분리도가 떨어지는 역현상이 일어나게 된다.일반적인 3차원 이미지 회로의 특성상 입체음 처리회로를 통한 신호의 결과가 음성대역의 신호 감쇄 및 원래의 스테레오신호에 대한 재처리과정에 의한 원신호의 손실을 가져옴으로 인해 오랜시간의 청취가 불가한 경우가 많다.즉 현존하는 대부분의 입체음 혹은 서라운드기술은 거의 대부분 청취피로를 수반하게 되어 사용자가 이러한 기능을 처음에는 이용하다가 나중에는 거의 오프하여 듣는 경우가 많다. 일반적인 서라운드 및 입체음기술은 각종의 필터나 위상시프트 등의 구성에 의해 원음이 재처리되는 과정에서 신호간 상호간섭이나 왜곡을 일으켜 비록 임장감은 있으나 음의 손실을 피할수가 없다. 따라서 영화 나 비데오류의 영상 소프트는 다소의 입체감을 느끼며 어느정도 청취가 가능하나 음악류의 소프트는 음상의 틀어짐과 원신호의 특성의 왜곡과 더불어 좌우음의 비대칭등의 문제로 인해 채용이 미미했으며 특히 클래식류의 고급원음의 경우 거의 그 이용이 불가하였다.

미국 특허 5,742,687에 의하면 좌신호와 우신호, 2개의 주신호는 각각 (H1.H3)신호전달함수를 가지며 상대편으로부터 입력되어 들어온 신호는 (H2.H3)의 전달함수특성을 가짐으로서 결과적으로 {(H1+H2).H3}의 전달특성을 갖는것을 주된 특징으로 하는 기술이 있는데 여기서도 주신호 경로의 전달함수 (H1.H3)와 부신호 경로의 전달함수(H2.H3) 관계에 있어 위상쉬프트 기법을 사용하고 있으며 주신호경로의 H1전달함수와 부신호경로의 H2전달함수 그리고 이들 처리된 두신호의 연산결과를 또다시 H3의 전달함수를 거치는 구조로 되어 있어 신호들간의 적절한 비율의 재합성은 이루어지나 원신호의 위상쉬프트 처리에 의한 원하지 않는 위상노이즈의 발생과 더불어 좌우측 신호가 원래 갖고 있던 지연요소의 인위적 제어에 의한 음손실은 불가피 하다.

또한 H1, H2, H3의 3개의 전달함수를 구성함과 아울러 연산회로와의 조합으로 되어 있어 본 선행기술의 회로구성이 종래 대비 다소 크다고 볼수 있으며 이러한 회로물 크기로 인한 수동소자 및 능동소자 자체가 가지는 열잡음이나 신호경로간의 간섭등에 의한 신호왜곡도 문제시 된다고 볼수있다.

본 발명은 상기한 선행기술에서 문제 되었던 원음의 손실을 줄이면서 3차원 사운드 이미지의 감을 올림과 동시에 위상쉬프트나 지연회로의 전혀 사용하지 않고 가능한한 신호처리회로의 크기를 최대한 줄여 여러가지 요인에 의해 발생될수 있는 노이즈를 극소화 시켰으며 위상쉬프트를 사용하지 않고 신호처리를 하므로서 위상이동에 의한 위상노이즈를 없애 매우 안정적이고 고음질특성을 가진 음장확장 시스템을 구성하였다. 또한 좌우측 신호의 관계, 즉 좌우측 동상모드의 신호성분과 좌우측 역상모드의 신호성분을 추출하여 주파수대역에 대한 각각의 이득특성을 인간의 귀가 느끼는 청취특성에 부합시킴으로서 저역대와 중역대 그리고 고역대에 있어 동상 및 역상모드에서의 대칭 특성을 가지게 하여 매우 자연스럽게 음장확장을 형성 하였다. 배경음 및 미세음 확산기술은 최초 음반 제작시의 믹싱과정에서 불가피하게 배경음이나 주변음의 크기를 줄여 녹음한 것을 재생과정에서 되살려 라이브한 생동감까지도 부여할 수 있는 기술이다.

본 발명은 선행기술과 같이 L+R 과 L-R 혹은 R-L 신호를 여러회로를 통해 처리하지 않을뿐 아니라 위상쉬프트기법을 사용하지 않고 주채널신호와 공간성 조성부를 통한 신호와의 가감산구조를 이용한 매우 단순하고 대칭적인 회로구성에 의거 처리하므로서 음장확장 효과를 극대화함과 더불어 신호대 잡음비 및 THD(Total Harmonic Distortion)을 최소화하여 원음의 손실을 거의 없애는 한편 음의 방향성과 공간성 그리고 생동감을 확대한 것이다. 통상 중저가의 오디오기기인 경우 앰프나 스피커의 품질이나 성능에 따라 저역, 중역, 고역의 전 주파수대역에 걸쳐 미려한 재생이 불가능하나 본 발명을 이용할시 이러한 제품의 성능적제약을 해소할 수가 있다. 좌우측 동상모드 신호성분 즉 In Phase신호성분에 대해서는 저역대에서는 약 2배의 이득을 갖게하고 주파수가 상승함에 다라 이득이 서서히 떨어져 중역대는 원신호에 비해 조금 큰 이득으로 갖게하고 고역대에서도 거의 원신호와 같게 한다. 좌우측 역상모드 신호성분 즉 Out Of Phase신호성분에 대해서는 저역대에서는 앞서 동상모드 신호성분의 이득과 같게하고 서서히 이득이 올라가 중역대에서는 원신호 크기의 약 3배정도로 가져가며 고역대에서도 중역대와 같이 원신호 크기의 약 3배정도로 구성하였다. 원래의 스테레오에서는 좌우측 각각 하나의 주파수대 이득특성을 가졌어나 본 발명의 신호처리회로를 거치고 나면 좌측 채널에는 동상모드와 역상모드 특성이 동시에 재구성됨과 동시에 우측 채널에도 동상모드와 역상모드특성이 재구성되어 결과적으로 좌,우측 채널에는 4개의 신호처리결과가 나오게 된다.

여기서 각 주파수대역별 이득의 크기는 회로구성상 얼마든지 변형 및 조정이 가능하며 특히 역상모드의 이득을 크게 하는 이유는 통상 좌우측 신호간에는 역상모드 성분이 매우 적으며 이러한 역상성분은 음장을 형성하는 중요한 요소로 작용하기에 본 발명에서 역상모드 이득을 상대적으로 크게 하였다. 동상모드 성분이란 좌,우 위상이 동일한 모노신호성분이며 소프트에 따라 다소 차이는 있지만 일반적으로 저역이나 음성역의 신호라고 볼수 있다. 따라서 자연스런 저역강조를 위해 저역대의 이득을 다소 크게 하였고 중역대 이상에서는 원신호와 거의 같은 레벨로 맞추었다. 이렇게 주파수 대역별로 동상모드성분과 역상모드성분의 신호에 대해 각각 별도의 주파수대 이득특성을 구비함과 아울러 이러한 주파수대 이득특성을 인간의 청취특성과 음원 소프트가 가지는 일반적인 특성을 기술적으로 연관지움으로서 매우 자연스러운 음의 재구성에 의한 음장확대 및 라이브한 음재생 특성을 구현하는것이 가능하다. 즉 본 발명은 스테레오신호의 재처리에 있어 좌우측 신호의 상호관계를 실시간 연산하여 그 관계에 따른 특성을 인간 귀의 청취특성과 소프트의 일반적인 특성을 상호 고려하여 재구성함과 아울러 미세한 숨은소리까지 확대하는 구조로 되어있으며 상호 대칭적인 회로 구성으로 원음의 좌우측 균형을 그대로 유지함과 동시에 음의 공간성을 올렸으며 또한 간결한 회로구성으로 신호대 잡음특성의 열화를 방지함과 아울러 가격대비 성능을 극대화한 새로운 개념의 스테레오이미지 확장 시스템을 구성함을 주된 특징으로 한다. 이러한 본 발명은 좌,우측의 주채널 신호경로와 상대방의 신호원으로 부터 공간성 이미지를 주파수적 측면에서의 추출을 위한 각 신호 채널측의 공간성조성부, 그리고 이들 두신호를 비율 결합하기 위한 이득조정 및 연산수단을 주요구성으로 한다.

도 1 은 본 발명의 블록다이어그램도

도 2 는 본 발명의 기본 블록다이어그램도

도 3 은 도 2 의 특성그래프도

도 4 은 본 발명의 특성조성부의 특성가변형 블록다이어그램도

도 5 는 도 4 의 특성그래프도

도 6 는 본 발명의 블록다이어그램에서 주신호와 부신호의 이득요소조정도

도 7 은 도 6 의 특성그래프도

도 8 은 도 6 의 실시예 회로도

도 9 는 본 발명의 신호처리부에 저역강조기능 부가 블록다이어그램도

도 10 는 본 발명의 신호처리부에 중저역 전용회로 부가 블록다이어그램도

도 11 은 도 10 의 다른실시예도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10, 11 : 신호입력 12, 13 : 신호출력

14~24 : 각 특성별 동상/역상 주파수이득 특성그래프

100 : 신호처리부 101, 104 : 주신호 이득조정부

102, 103 : 특성이득조정부 105, 106 : 공간성조성부

109 : 특성조성부 113, 114 : 저역강조부

121:중저역용LPF

도 1 은 본 발명의 블록다이어그램으로서 스테레오 입력신호에 대해 3차원의 스테레오 이미지 신호를 만듦에 있어서, 좌,우측신호입력L-IN(10), R-IN(11)를 각각 입력으로 하여 이득을 조정하는 이득조정부(101)(104)와, 좌,우측신호입력(10)(11)를 각각 입력으로 하여 공간성과 방향성을 강조하기 위한 공간성 조성부(105)(106)와, 공간성 조성부(105)(106)를 거친 신호를 입력으로 하여 이득을 조정하는 특성이득조정부(102)(103)과, 상기 이득조정부(101)(104)의 결과신호와 공간성 조성부(105)(106)를 거친 신호의 이득을 조정하는 특성이득조정부(102)(103)의 결과신호를 조합하는 좌우측 각각의 연산부(107)(108) 구비하므로서 이루어진다.

상기한 바와 같이 주채널신호와 공간성조성신호가 적절한 연산비에 의해 결합되어져 최종적으로 L-OUT(12), R-OUT(13)으로 음장감처리된 결과신호가 나오게 된다. 이같은 구성의 본 발명에서 좌,우측 신호(10)(11)은 각각 이득조정부 (101)(104)통하여 이득이 조정되게 되고 상호연결구조로 구성된 공간성조성부 (105)(106)의 결과신호는 각각 특성이득조정부(102)(103)에서 공간성 이득이 조정되게 되며 여기서 일반적으로 주채널신호의 이득요소 (a)는 1이상이며 특성이득조정부(102)(103)의 이득요소인 (b)는 0와 -1사이이다. 단 소프트나 시스템구성에 있어 특별히 공간성을 강조해야할 필요가 있는경우 주채널신호의 이득요소 (a)가 0에서 1사이 이거나 특성이득조정부(102)(103)의 이득요소인 (b)가 -1이하가 될수도 있다. 즉 용도에 따라 이러한 이득요소의 조정은 여러 가지로 구성 조합될수 있다.

도 2 는 본 발명의 기본 블록다이어그램도이고 도 3 은 그 특성그래프로서 메인(1)로 입력된 주채널신호는 아무런 주파수적 특성블록을 거치지않고 바로 주채널이득조정부(101)로 입력되어 적어도 1배 이상의 이득을 가지며 다음단 연산부(107)의 제1 입력단으로 입력된다. 그리고 공간성조성을 위한 상대방 채널신호인 서브신호(2)는 특성조성부(109)를 거쳐 특성이득조정부(102)로 입력된다. 여기서 특성조성부(109)는 주파수대 이득특성이 저역 전달특성은 적고 고역 전달특성은 상대적으로 큰특성을 가진다. 즉 저역차단, 고역통과 특성을 가지게 된다. 그리고 다음단의 특성이득조정부(102)에서는 0혹은 네거티브이득을 가지게 되며 이는 앞단의 특성조성부(109) 통과신호 즉 중,고역대 이상의 신호성분에서 주채널신호와 상호 감산하기위한 구조를 만들기 위해서이다. 만약 주채널 신호이득(a)가 2이고 특성이득조정부(102)의 이득(b)가 -1이라면 메인(1)신호와 서브(2)신호가 연산부(107)를 거쳐 나온 최종결과는 메인(1)신호와 서브(2)신호가 동상 즉 In-Phase성분의 경우는 메인신호와 서브신호가 완전 동일한 성분 즉 Main=Sub형태임으로 저역에서는 최종 연산결과가 2가 되며 중, 고역대로 올라가면서는 이득이 1이되는 도 3의 (A)의 동상이득특성(14)와 같은 형태가 된다. 그리고 메인(1)신호와 서브(2)신호가 역상 즉 Out of Phase성분의 경우는 메인신호와 서브신호가 완전 역상의 형태 즉 Main=-Sub형태임으로 저역에서는 최종 연산결과가 2가 되며 중, 고역대로 올라가면서는 이득이 3이되는 도 3의(A)의 역상이득특성(15)와 같은 형태가 된다. 이와같이 메인(1)신호와 서브(2)신호의 상호관계 즉 동상일경우와 역상일 경우에 따라서 종합적으로 저역대에서는 동상,역상모두 원 입력신호 대비 2배가 되며 중고역대에서는 동상모드에서는 점점 이득이 떨어져 1배 즉 입력한 원신호 그대로 되며 차신호 즉 역상의 신호성분에 대해서는 저역대의 2배의 이득에서 점점 상승하여 원 입력신호의 3배의 양으로 됨으로서 센터를 유지하는 저역대 성분은 동상모드특성을 유지하고 주변음 및 음장감의 요소인 중고역대에서는 유사신호끼리는 본래값을 그대로 유지하고 차이가 큰신호일수록 상대이득을 크게하여 매우 자연스러운 음장감확대 기능과 미세음을 확산시키는 효과를 발휘하는 것이다. 이와같이 메인(1)신호와 서브(2)신호의 상호관계중 완전히 동상인것과 완전히 역상의 관계가 아닌 그 과도적 단계에서도 상기한바와 같이 주신호와 부신호의 상관관계에 따라 리얼타임으로 반응하며 그 최종결과가 음장형성 및 방향성강조와 더불어 미세음 확산기능을 지속 수행하게 되는 것이다. 도 3의 (B)는 특성조성부(109)에 상기한 저역차단, 고역통과 특성의 필터가 아니라 반대특성인 저역통과, 고역차단 특성의 전달함수를 가지도록 했을때의 OUT(3)에 도출되는 결과를 나타낸것으로 앞서의 도 3의 (A)의 특성과 주파수축을 기준으로 볼때 반대의 특성을 가진다. 즉 동상이득(16)은 저역에서 1배값을 가지고 중고역대로 갈수록 2배의 값을 가지며 역상이득(17)은 저역에서 3배값을 가지고 중고역대로 갈수록 2배의 값을 가지는 특성을 가진다. 이러한 특성을 이용하는 경우는 주신호와 부신호와의 관계가 상호 유사할경우 저역에서는 낮은값을 가지며 중고역대에서는 높은값을 가지도록하고 주신호와 부신호와의 관계가 차이가 클경우 저역에서는 높은값을 가지며 중고역대에서는 상대적으로 낮은값을 가지도록해야 할경우 적용할수 있다. 취급하는 소프트의 상황에 따라 이러한 특성이 필요할경우가 있으며 또한 오디오 시스템의 구성에 따라 이러한 특성구조로 설계해야할 필요가 있는것이다.

도 3의 (C)의 경우는 특성조성부(109)에 중역통과필터를 구성 했을때의 OUT(3)에 도출되는 결과를 나타낸것으로 저역과 고역에서는 동상, 역상모두 동일 이득을 가지며 중역에서는 역상이득과 동상이득이 상호

대칭적으로 크지고 작아지는 특성을 가지게 된다. 이러한 경우는 음성대역이 주로 중역을 차지함으로 목소리신호 즉 음성신호의 처리에 이용할 수 있다. 즉 마이크회로나 중역용 스피커처리회로등에 응용할 수 있다.

도 3의 (D)의 경우는 특성조성부(109)에 중역저지필터를 구성 했을때의 OUT(3)에 도출되는 결과를 나타낸것으로 중역에서는 동상, 역상모두 동일 이득을 가지며 저역과 고역에서는 역상이득과 동상이득이 상호대칭적으로 크지고 작아지는 특성을 가지게 된다. 이러한 경우도 특수한 경우겠지만 중역은 그대로 두고 저역과 고역에서 동상과 역상특성의 이득차를 크게 하여야 할때 이용할 수 있는 신호처리 방식이다.

상기한 4가지 이외에도 특성조성부(109)가 어떠한 전달특성을 구성하느냐에 따라 매우 다양한 응용이 가능하며 특히 좌,우측 2개의 신호만으로 구성되는 대부분의 오디오 신호 처리에 있어 이러한 동상과 역상의 다양한 주파수대 이득구조의 배열 및 조합에 의해 지금까지는 볼수 없었던 재생특성을 구비할수 있으며 두개 이상의 여러 입력에 대해 그 입력된 신호의 상관 관계에 따라 하나의 출력에 여러입력 신호성분의 상호관련성분을 독립적으로 연산하여 최종적으로 적절한 비율로 합산하여 새로운 영역의 신호를 창출 할수가 있는 것이다.

도 4 는 본 발명의 특성조성부의 특성가변 블록다이어그램도이고 도 5 는 그 특성그래프도로서 상기한바와 같이 주채널이득조정부(101)의 이득요소 (a)를 2로 두고 특성이득조정부(102)의 이득요소(b)를 -1로 둔후 특성조성부(109)를 저역차단 고역통과의 구성으로 하여 주파수대 이득특성을 조정할수있도록 조정수단(R3)를 부설하여 이를 가변하면 고역통과특성의 차단주파수가 f1->f2->f3 혹은 f3->f2->f1로 변하면서 도 5에서와 같이 동상이득(14)와 역상이득(15)을 상호 대칭적 구조를 가지면서 주파수축방향으로 좌,우로 이동할수 있게 된다. 이렇게 되면 저역대를 비록하여 중, 고역대에 걸쳐 동상이득(14)와 역상이득(15)의 기본특성을 그대로 유지하면서 주파수축으로 이동이 가능하므로 음성역을 비롯하여 저역의 음량을 상대적으로 조정이 가능하며 또한 전체적인 음의 주파수측면에서의 발란스를 조정할 수 있는 장점이 생긴다. 실제 음원이나 오디오 시스템의 구성특성에 따라 이를 가변요소로 해야할경우가 많이 있다. 또한 이러한 주파수축에서의 이동은 앞서 기술한 도 3의 (B)(C)(D)의 경우도 마찬가지로 적용되며 특성조성부(109)가 중역통과필터나 중역차단필터일경우는 조정수단(R3)의 조정에 의해 대역폭이나 기울기도 조정가능하다.

도 6 은 본 발명의 기본 블록다이어그램에서 메인(1)신호와 서브(2)신호의 이득요소조정 및 특성 그래프에 관한 것으로 주신호 이득조정부(111)과 특성이득조정부(112)의 이득요소를 가변하면 주신호(1)의 이득과 특성조성부(109)를 거쳐 특성이득조정부(112)의 이득특성에 따라 연산부(107)에서 연산된 결과는 도 7에서와 같이 동상이득(21)과 역상이득(22)로부터 동상이득(23)과 역상이득(24)로 전체적인 주파수대 이득을 대칭적으로 증가시킬수 있으며 마찬가지로 대칭적으로 감소될수도 있다. 이와 같이 대칭적인 동상과 역상의 이득가변을 위해서는 주신호 이득조정부(111)의 이득특성이 도 8에서와 같이 (1+g)의 특성을 갖고 특성이득조정부(112)의 이득특성이 -g의 이득특성을 가져야한다. 특성조성부(109)가 저역차단, 고역통과의 특성을 가졌다고 가정할때 저역에서는 동상, 역상 모두 특성조성부(109)를 거쳐 나온 신호 (Sub')가 0 임으로 주신호(1)의 이득 즉 (1+g)이득 그대로 되며 반대로 고역에서는 동상모드에서는 Main=Sub' 임으로 (1+g) + (-g)의 연산에 의해 최종 연산 결과는 1이되며 역상모드에서는 Main=-Sub' 임으로 (1+g) + (+g)의 연산에 의해 최종연산결과는 1+2g가 된다. 여기서 g를 1로 두면 동상이득은 도 7의 동상이득(21)이 되고 역상이득은 도 7의 역상이득(22)가 된다. 그리고 g를 2로 두면 동상이득은 도 7의 동상이득(23)이 되고 역상이득은 도 7의 역상이득(24)가 되는 것을 알수있다. 이렇게 g의 계수가 클수록 동상이득과 역상이득의 차가 크게 되어 미세음 확대나 음확산기능이 크지게 된다. 또한 실 회로 설계에 있어서는 상기 신호처리를 한 신호와 원신호 즉 바이패스용 신호와의 스위칭구조가 불가피할경우가 많으며 이를 위해 일반적으로는 바이패스신호와 신호처리된 신호경로를 완전히 독립적으로 스위칭하는 경우가 많은데 이렇게 할경우 커플링 콘덴서나 부하용 저항 그리고 스위칭소자등이 추가로 많이 구성되어야한다. 도 8에서 보듯이 만약 g를 0으로 두면 메인신호(1)만이 그대로 OUT(3)에 전달되고 서브신호(2)는 완전히 차단되게 된다. 즉 g의 계수를 외부에서 0 이아닌 정수값으로 했을경우 본 발명의 신호처리를 한 신호가 OUT(3)에 전달되며 외부에서 0으로 했을경우 Main신호(1)만이 아무른 이득이나 주파수특성 변화없이 바로 OUT(3)에 전달되게 된다. 따라서 이러한 개념을 도입시 매우 간단히 바이패스모드와 음장효과 신호처리모드를 제어할 수 있다. 도 8 과 같은 구조외에 주신호 이득조정부(111)의 이득 (a)와 특성이득조정부(112)의 이득(b)의 특성을 독립적으로 구성할수도 있으며 이렇게 할경우 주신호와 부신호와의 이득요소를 독립적으로 운영하므로서 매우 다양한 용도로의 적용도 가능하다. 또한 특성조성부(109)를 저역통과필터, 대역통과필터, 대역차단필터, 위상 쉬프트등으로 구성할수도 있으며 이러한경우도 마찬가지로 앞서 기술한바와 같이 대칭적으로 동상과 역상이득의 크기를 조정할수있고 또한 독립적인 조정도 가능한 것이다.

도 9 는 본 발명의 신호처리부에 저역부스팅기능이 추가된 것으로 최근의 중저음강조회로가 많은 오디오기기에 채용되고 있으며 이에따라 본 발명의 신호처리부(100) 후단에 저역 강조용 Bass Booster(113)(114)를 부설한 것으로 앞서 기술한 좌, 우측 신호에 대한 동상, 역상신호처리를 한후 그 후단에 저역부스팅을 다시한번더 하므로서 더욱 저역레벨을 상승시켜 풍부한 중저음과 함께 중고역부에서의 음장감 및 음확산기능이 가미된 신호처리 결과를 얻을수 있다. 이러한 저역 강조용 Bass Booster(113)(114)는 본 발명의 블록다이어그램 전단에 배치할수도 있으며 그 결과적 효과는 거의 유사하다.

도 10 및 도 11 은 본 발명의 신호처리부에 중저역 전용회로가 부설된것으로 별도의 중저음 전용 스피커가 구비되어있을경우 채용할수 있는 기술이다. 도 10에서와 같이 본 발명의 본 발명의 신호처리부(100) 후단에신호처리된 결과신호를 단순히 합하는 연산기(120)을 거쳐 합산된 신호는 100Hz~250Hz대의 차단특성을 가지는 저역통과필터(121)를 거쳐 최종 중저음용 출력단(25)에 전달된다. 도 11 은 본 발명의 본 발명의 신호처리부(100) 전단에 L-IN(10)신호와 R-IN(11)신호를 바로 입력으로 하여 두 신호를 합하는 연산기(120)을 거쳐 이 합산된 신호는 중저역대의 차단특성을 가지는 저역통과필터를 거쳐 최종 중저음용 출력단(25)에 전달된다. 이러한 중저음회로 부설형회로는 최근의 중저음전용 스피커가 많이 채용되고 있음으로 이에 대응하기 위한 것이다.

본발명의 전체적인 동작 구성상, 원하는 대역에서의 다양한 동상과 역상모드 특성을 가져갈수 있으며 따라서 음원의 상태나 오디오 시스템의 적용 및 구성분야에 따라 매우 효과적으로 원하는 오디오 처리결과를 도출할수 있으며 간결하고 최적한 시스템구성으로 종래의 청취피로나 음의 왜곡현상을 극소화 시켜 충실한 원음재생특성과 더불어 매우 자연스러운 스테레오 이미지향상 및 미세음 확산의 효과를 동시에 이룰수 있다.

본 발명은 종래의 스테레오 음원으로부터 본 발명의 신호처리를 거침으로서 일종의 스테레오 사운드 스크린을 형성하는 기술로 종래의 위상쉬프트방식이나 신호지연방식이 아닌 신방식 기술로써 이 방식은 좌, 우측 2개의 스테레오 신호원이 각각 가지고 있는 상호관계 즉 동상관계와 역상관계를 리얼타임으로 연산하여 이들 동상모드와 역상모드의 주파수대 이득특성을 특정이득 라인을 중심으로 서로 대칭적 이득구조를 가져가게 하므로서 신호의 왜곡이나 원음 손실을 완벽히 제거했으며 또한 위상쉬프트나 신호지연방식에서 문제되었던 원신호가 가진 지연요소의 왜곡과 위상의 강제적인 이동이나 설정에 의한 위상노이즈의 발생등으로 인해 파생되는 청취피로 문제를 완전히 제거하여 가장 원음에 충실하며 자연스러운 음장형성을 가능케 하는 기술로 이러한 공간감확대 효과와 더불어 지금까지의 서라운드방식에서 볼수 없었던 배경음 및 미세음 확산효과를 제공할수 있도록 하였다. 또한 오디오신호처리 경로를 최소화함과 더불어 전체 회로사이즈를 최소화시켜 신호경로상에서 인입되는 외부 노이즈 및 신호처리 회로에서 발생하는 자체 노이즈를 감쇄시켜 영화나 비데오물을 감상하기 위한 의사 서라운드영역 뿐만아니라 순수 오디오에는 더욱 부합하는 가장 최적화된 방식이다.

Claims (18)

1. 오디오 주파수대역에서의 신호처리를 위한 제 1신호입력과 제 2신호입력의 두개의 신호입력과 하나의 신호출력을 가지는 두개의 신호의 결합수단에 있어, 제 1신호가 입력되어 신호출력에 이르기까지의 제 1경로특성과 제 2신호가 입력되어 신호출력에 이르기까지의 제 2경로특성이 결합되어 도출되는 결과신호가 제 1신호입력과 제 2신호입력의 상관관계 즉 동상모드일경우와 역상모드일경우가 주파수대 이득특성에 있어 임의 이득 라인을 중심으로 서로 대칭적 구조를 가지되 그 이득의 절대크기가 같거나 서로 다른 특성을 가지는 동상 및 역상 이득조정방식 스테레오 음장 확장 시스템.
2. 청구항 1에 있어서 제 1신호경로특성은 적어도 0 이상의 주파수대 이득특성을 가지며 제 2신호경로특성은 적어도 0 이상의 주파수대 이득특성 가지되 반전된 구조를 특징으로하는 동상 및 역상 이득조정방식 스테레오 음장 확장 시스템.
3. 청구항 1에 있어서 제 2신호경로상에 주파수대 이득특성의 조정에 의해 동상모드와 역상모드에서의 주파수대 이득특성이 주파수축방향으로 이동하거나 대역폭 및 경사도가 조정되는 것을 특징으로하는 동상 및 역상 이득조정방식 스테레오 음장 확장 시스템.
4. 청구항 1에 있어서 제 1신호경로와 제 2신호경로상의 이득조정에 의해 동상모드와 역상모드에서의 이득특성이 상호 커지거나 작아지는것을 특징으로하는 동상 및 역상 이득조정방식 스테레오 음장 확장 시스템.
5. 청구항 1에 있어서 제 1신호경로특성이 (1+g)이고 제 2신호 경로특성이 주파수대 이득특성을 달리하는 특성를 거친 제 2신호 처리결과에 (-g)를 곱한 것을 특징으로하는 동상 및 역상 이득조정방식 스테레오 음장 확장 시스템.
6. 청구항 5항에 있어서, 제 1신호가 신호출력에 바로 연결되기 위한 (g)요소를 0로하는 바이패스모드와 상기한 제1신호와 제2신호의 신호처리에 의한 신호 결합결과를 도출하기위한 (g)요소의 0이 아닌 특정 상수값으로 전환을 구비하는 것을 특징으로하는 동상 및 역상 이득조정방식 스테레오 음장 확장 시스템.
7. 오디오 주파수대역에서의 신호처리를 위한 제 1신호입력과 제 2신호입력의 두개의 신호입력과 하나의 신호출력을 가지는 두개의 신호의 결합수단에 있어, 제 1신호가 입력되어 신호출력에 이르기까지의 제 1경로특성이 (a)이고 제 2신호가 입력되어 신호출력에 이르기까지의 제 2경로특성이 TF*(b)이며 여기서의 (a)는 양극의 상수값을 가지며 (b)는 음극의 상수값을 가지며 TF는 주파수대 진폭특성이 다르거나 주파수대 위상특성을 달리함을 특징으로 하는 동상 및 역상 이득조정방식 스테레오 음장 확장 시스템.
8. 청구항 7에 있어서 제 1경로특성인 (a)는 적어도 0 이상이어야하며 제 2경로특성상의 (b)는 적어도 0 이하이어야 함을 특징으로하는 동상 및 역상 이득조정방식 스테레오 음장 확장 시스템.
9. 청구항 7에 있어서 제 2경로특성상의 TF는 저역통과필터, 고역통과필터, 대역통과필터, 대역차단필터와 위상쉬프트 형태 가지는것을 특징으로하는 동상 및 역상 이득조정방식 스테레오 음장 확장 시스템.
10. 청구항 7에 있어서 제 2경로특성상의 TF에 있어 주파수대 진폭특성 및 주파수대 위상특성을 조정할수있는것을 특징으로 하는 동상 및 역상 이득조정방식 스테레오 음장 확장 시스템.
11. 청구항 7에 있어서 이득조정 요소인 (a)와 (b)의 조정에 의해 동상모드와 역상모드에서의 이득특성이 상호 크지거나 작아지는것을 특징으로하는 동상 및 역상 이득조정방식 스테레오 음장 확장 시스템.
12. 스테레오 혹은 엔코우드된 2개의 신호입력으로 3차원 이미지 스테레오 신호를 만듦에 있어, 좌,우측 주신호를 입력으로 하여 특정 이득을 부여하는 이득조정수단과, 상대측 좌,우측 신호를 입력으로 하여 음의 공간성과 방향성을 강조하기 위해 좌,우측 신호입력라인에 각각 설치되는 공간성조성수단과, 상기 공간성조성수단과 연결된 특성이득조정수단과, 주신호 이득조정수단의 출력과 특성이득조정수단의 출력을 합산하는 연산수단으로 이루어진 것을 특징으로 하는 동상 및 역상 이득조정방식 스테레오 음장 확장 시스템.
13. 청구항 12에 있어서, 주신호 이득조정수단의 이득은 적어도 0 이상의 양극의 상수값을 가지는것을 특징으로 하는 동상 및 역상 이득조정방식 스테레오 음장 확장 시스템.
14. 청구항 12에 있어서, 공간성조성수단은 주파수대역별 이득이 다른 필터의 특성 혹은 위상쉬프트특성을 가지는것을 특징으로 하는 동상 및 역상 이득조정방식 스테레오 음장 확장 시스템.
15. 청구항 12에 있어서, 특성이득조정수단의 이득은 적어도 0 이하의 음극의 상수값을 가지는것을 특징으로 하는 동상 및 역상 이득조정방식 스테레오 음장 확장 시스템.
16. 청구항 12에 있어서, 처리된 최종 출력의 주파수대 이득특성이 동상모드일경우와 역상모드일경우가 임의 이득 라인을 중심으로 서로 대칭적 구조를 가지되 그 이득의 절대크기가 같거나 서로 다른특성을 가지는것을 특징으로 하는 동상 및 역상 이득조정방식 스테레오 음장 확장 시스템.
17. 청구항 12에 있어서, 상기한 동상 및 역상 이득조정방식 스테레오 음장 확장 시스템의 전단 혹은 후단에 좌우채널 각각 구성한 저역강조수단에 의해 저역특성을 개선한 스테레오 음장 확장 시스템.
18. 청구항 12에 있어서, 상기한 동상 및 역상 이득조정방식 스테레오 음장 확장 시스템의 전단 혹은 후단의 좌우채널 신호경로상에 가산부와 저역통과필터를 주구성으로하는 중저역특성을 개선한 스테레오 음장 확장 시스템.