KR20000064896A - 시프트 회로를 사용하여 스테레오 신호에서 허원을 생성하기 위한 회로 장치 - Google Patents

시프트 회로를 사용하여 스테레오 신호에서 허원을 생성하기 위한 회로 장치 Download PDF

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Abstract

휴대형 라디오 수신기와 텔레비젼 수상기에서, 확성기는 제한된 양만큼만 분리될 수 있다. 이것은 확성기에 의해 생성되는 스테레오 이미지를 크게 제한한다. 확장된 스테레오 이미지를 생성하기 위한 회로장치가 이러한 수신기에 통합될 수 있다. 이 회로 장치는, 각 스테레오 채널에 대해서, 제 1(10, 16) 및 제 2(12, 14)의 전-통과(0。∼180。) 위상 시프터를 포함하고, 상기 제 1의 위상 시프터(10, 16)는 10㎑의 주파수에서 90。만큼 입력 신호를 시프트하고, 제 2의 위상 시프터(12, 14)는 100㎐의 입력 신호에서 90。만큼 입력 신호를 시프트한다. 좌측 채널의 상기 제 1의 위상 시프터(10)로부터의 출력은 우측 채널의 상기 제 2의 위상 시프터(14)로부터의 출력과 결합된다. 유사하게, 좌측 채널의 상기 제 1의 위상 시프터(16)로부터의 출력은 좌측 채널의 제 2의 위상 시프터(12)로부터의 출력과 결합되어 우측 채널 출력 신호를 형성한다.

Description

시프트 회로를 사용하여 스테레오 신호에서 허원을 생성하기 위한 회로 장치
관련 기술
종래의 스테레오 시스템에 있어서, 증폭 회로는 좌측 및 우측 채널 신호를 증폭하고 이들 증폭된 신호를 좌측 및 우측 채널 확성기로 전송한다. 이것은 재생된 사운드가 상이한 위치로부터 퍼져 나오는 실황 공연의 체험을 흉내내기 위해 행해진다. 스테레오 시스템의 출현 이후에, 이러한 실황 공연의 체험을 더 사실적으로 흉내내기 위한 계속적인 시스템의 개발이 있어 왔다. 예를들면, 1970년대 초반부터 중반까지, 두 개의 전면 좌측 및 우측 확성기와 두 개의 뒷면 좌측 및 우측 확성기를 포함하는 4 채널의 스테레오 시스템이 개발되었다. 이들 시스템은 실황 공연이 열리고 있는 방의 뒷면에서 반사되어 나오는 신호에 포함된 정보를 재포착한다. 최근에, 동일한 효과를 효과적으로 실현하는 서라운드 사운드 시스템이 현재 시장에서 판매되고 있다.
이들 시스템의 단점은 4 채널 이상의 신호가 생성되기 때문에 구매자는 먼저 부가적인 확성기를 구입해야하고 그 다음 다수의 시스템용 확성기를 배치시켜야 하는 문제점을 해결해야 한다는 점이다.
이러한 시스템의 대안으로서, Klayman에 의한 미국 특허 제 4,748,669호는 단지 두 개의 스테레오 확성기만을 사용하면서 이러한 사운드의 넓은 분포를 흉내내는 스테레오 강화 시스템을 개시한다. 통상적으로 사운드 복원 시스템(Sound Retrieval System)으로 공지된 이러한 시스템은 희망하는 효과를 달성하기 위해, 오디오 스펙트럼에서 소리가 더 큰 성분에 관련하여 더 조용한 성분의 신호 레벨을 강화하는 다이나믹 이퀄라이저와, 스펙트럼 분석기 및 피드백 및 반향 제어 회로를 사용한다. 그러나, 명백하겠지만, 이러한 시스템은 상대적으로 복잡하고 비용이 많이 든다.
관련 문헌
본 발명은 본 출원인의 1995년 7월 3일자 미국 특허원 제 08/497,316호의 일부 계속 출원이다.
발명의 배경
발명의 분야
본 발명은 스테레오 오디오 신호에 대응하는 스테레오 이미지를 강화하기 위한 신호 처리 회로에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 회로 장치의 블록도.
도 2는 도 1의 회로 장치에 대한 구동 채널과 누화 채널의 응답 곡선도.
도 3은 도 1의 회로 장치에 대한 신호 채널과 모노럴 신호(monaural signal)의 응답 곡선도.
도 4는 도 1의 회로 장치의 개략도.
도 5는 도 4의 개략도의 변형 개략도.
발명의 요약
스테레오 확성기 사이의 실제 간격보다 훨씬 크게 나타나도록 스테레오 신호의 이미지를 강화하기 위한 회로 장치를 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.
또한 그 구현에 있어서 상대적으로 간단하고 비용이 적게 드는 회로 장치를 제공하는 것이 본 발명의 또 다른 목적이다.
상기의 목적은, 입력 스테레오 신호의 좌측 채널 입력 신호 및 우측 채널 입력 신호를 각각 수신하기 위한 제 1의 입력 및 제 2의 입력과; 상기 제 1의 입력에 연결되어 좌측 채널 입력 신호를 위상 시프트하기 위한 제 1의 위상 시프트 수단(phase shifting means)과; 상기 제 1의 수단에 또한 연결되고 좌측 채널 입력 신호를 위상 시프트하기 위한 제 2의 위상 시프트 수단과; 상기 제 2의 입력에 연결되어 우측 채널 입력 신호를 위상 시프트하기 위한 제 3의 위상 시프트 수단과; 상기 제 2의 입력에 또한 연결되어 우측 채널 신호를 위상 시프트하기 위한 제 4의 위상 시프트 수단과; 상기 제 1의 위상 시프트 수단의 출력에 연결된 제 1의 입력과 상기 제 3의 위상 시프트 수단의 출력에 연결된 제 2의 입력, 및 좌측 채널 출력 신호를 제공하기 위한 출력을 구비하는 제 1의 가산 수단; 및 상기 제 4의 위상 시프트 수단의 출력에 연결된 제 1의 입력과, 상기 제 2의 위상 시프트 수단의 출력에 연결된 제 2의 입력, 및 우측 채널 출력 신호를 제공하기 위한 출력을 구비하는 제 2의 가산 수단을 포함하는, 스테레오 신호에 허원(phantom sources)을 생성하기 위한 회로 장치에서 실현된다.
본 출원인은 작은 휴대형 스테레오 수신기와 텔레비젼 수상기에서 스테레오 확성기 사이의 간격이 제한된다는 것을 알아냈다. 본 발명의 회로 장치가 이러한 수신기에 통합되는 경우, 스테레오 이미지는 스테레오 확성기의 제한된 배치를 훨씬 넘어서 상당히 확대된다.
스테레오 확성기 배치의 물리적인 한계를 넘어서 가상의 또는 허상의 음원(sound sources)을 생성하는 종래의 방법은 위상을 벗어난(180。) 누화(out-of-phase cross-talk)를 반대편 확성기에 주입시키는 몇 몇 방법을 활용한다. 스테레오 필드(stereo field)를 확장하는 이러한 방법과 관련된 문제점은 두 확성기 사이의 중앙선을 따라 위치해야 하는 청취자의 위치에 아주 민감하다는 것이다. 청취자가 중앙선에서 벗어나 위치하는 경우, 확장된 필드는 붕괴된다.
본 발명은 스테레오 표현을 확장시킬 뿐만 아니라 확장된 스테레오 효과가 감지되는 청취 영역을 확장시킨다. 이것은 구동된 채널과 누화 채널 사이의 위상 차이를 오디오 주파수 대역 이상에서 180。보다 작게 제한함으로써 실현된다.
본 발명의 회로 장치에 있어서, 하나의 위상 시프트 네트워크는 자신의 대응하는 채널을 직접적으로 통해 신호를 공급하고, 동시에 다른 네트워크는 반대편 채널에 교차 연결된다. 결과적으로 발생하는 신호는 두 개의 가산 회로에서 가산된다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 회로 장치는 상기 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4의 위상 시프트 수단 각각이 전-통과(0。∼180。) 위상 시프터(all-pass phase shifter)를 포함하고, 입력 신호가 위상 시프트되는 양은 위상 시프터에 인가되는 입력 신호의 주파수에 의존한다.
구동된 채널과 교차 연결된 채널 사이의 위상 확산의 양은 차이를 180。로 향하여 증가시키거나 또는 상기 확산을 0。로 향하여 감소하도록 전-통과 위상 시프트 네트워크의 파라미터 값을 변경함으로써 조정될 것이다.
본 발명의 양호한 실시예에 있어서, 회로 장치는, 상기 제 1 및 제 4의 위상 시프트 수단 각각으로 인가되는 입력 신호가 10㎑의 주파수를 가질 때 상기 제 1 및 제 4의 위상 시프트 수단 각각이 90。의 위상 시프트를 제공하고, 상기 제 2 및 제 3의 위상 시프트 수단 각각으로 인가되는 입력 신호가 100㎐의 주파수를 가질 때 상기 제 2 및 제 3의 위상 시프트 수단 각각이 90。의 위상 시프트를 제공하는 점을 특징으로 한다.
구동 채널과 교차 연결된 신호 사이의 레벨 차이는 스테레오 확장의 양을 확장시키거나 도는 확장의 양을 감소시키도록 조정될 것이다.
본 발명의 양호한 실시예에 있어서, 상기 제 1 및 제 2의 가산 수단 각각은 상기 제 1의 입력으로 인가되는 신호에 대해 5㏈의 이득을 제공하고, 상기 제 2의 입력으로 인가되는 신호에 대해 0㏈의 이득을 제공한다.
첨부된 도면을 참조로 본 발명의 상기의 목적과 이점 및 부가적인 목적과 이점이 하기에 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 회로 장치의 블록도이다. 좌측 채널 입력 신호는 회로 장치의 입력(LIN)으로 인가되고 그 다음 제 1의 위상 시프터(10)와 제 2의 위상 시프터(12)의 입력으로 인가된다. 우측 채널 입력 신호는 회로 장치의 입력(RIN)으로 인가되고 그 다음 제 3의 위상 시프터(14) 및 제 4의 이상 시프터(16)의 입력으로 인가된다. 이들 위상 시프터는 0㏈의 이득을 갖는 전-통과(0。∼180。) 위상 시프트 네트워크이다. 상기 제 1 및 제 4의 위상 시프터(10, 16)의 경우에 있어서, 상기 제 1 및 제 4의 위상 시프터에 인가되는 입력 신호가 10㎑의 주파수를 가질 때 상기 입력 신호가 90。만큼 위상 시프트되도록 그 파라미터가 조정된다. 유사하게, 제 2 및 제 3의 위상 시프터(12, 14)의 경우에 있어서, 상기 제 2 및 제 3의 위상 시프터에 인가되는 입력 신호가 100㎐의 주파수를 가질 때 상기 입력 신호가 90。만큼 위상 시프트되도록 그 파라미터가 조정된다.
상기 제 1의 위상 시프터(10)로부터의 출력(LPH1)은 제 1의 가산 회로(18)의 제 1의 입력에 인가되고, 상기 제 3의 위상 시프터(14)로부터의 출력(RPH2)은 상기 제 1의 가산 회로(18)의 제 2의 입력으로 인가된다. 유사하게, 상기 제 4의 위상 시프터(16)로부터의 출력(RPH1)은 제 2의 가산 회로(20)의 제 1의 입력에 인가되고, 상기 제 2의 위상 시프터(12)로부터의 출력(LPH2)은 상기 제 2의 가산 회로(20)의 제 2의 입력으로 인가된다.
가산 회로(18, 20)는 그들의 제 1의 입력에 인가되는 신호가 5㏈의 이득으로 증폭되고, 그들의 제 2의 입력으로 인가되는 신호가 0㏈의 이득으로 증폭되는 점에서 유사하다.
상기 제 1의 가산 회로로부터의 출력은 좌측 채널 출력 신호를 형성하고 회로 장치의 LOUT 출력으로 제공된다. 유사하게, 상기 제 2의 가산 회로로부터의 출력은 우측 채널 출력 신호를 형성하고 회로 장치의 ROUT 출력으로 제공된다.
도 2는 구동 채널과 교차 연결된 채널의 주파수에 대한 진폭 응답 곡선(A 및 B), 및 상기 구동 채널과 교차 연결된 채널의 주파수에 대한 위상 응답 곡선(C 및 D)을 도시한다. 상기 구동 채널과 교차 연결된 채널 사이의 진폭 차이가 5㏈임을 알 수 있다. 또한 주파수 대역에 걸쳐서, 이들 두 채널 사이의 위상 차이는 항상 180。보다 작음을 알 수 있다.
도 3은 주파수에 대한 단일 채널과 모노럴(L+R) 진폭 응답 곡선(E 및 F) 및 위상 응답 곡선(G 및 H)을 도시한다.
도 5는 본 발명의 실질적인 구현을 위한 회로 장치의 개략도이다. 특히, 좌측 채널(LIN)은 저항기(R1)를 통해 접지되고, 커패시터(C1)의 제 1의 단부에 연결된다. 커패시터(C1)의 제 2의 단부는 저항기(R2 및 R3)를 통해 각각 연산 증폭기(A1)의 반전 및 비반전 입력에 연결되고, 저항기(R4 및 R5)를 통해 각각 연산 증폭기(A2)의 반전 및 비반전 입력에 연결된다. 또한, 연산 증폭기(A1 및 A2)의 비반전 입력은 각각 커패시터(C2 및 C3)를 통해 접지된다.
유사하게, 우측 입력(RIN)은 저항기(R6)를 통해 접지되고 커패시터(C4)의 제 1의 단부에 연결된다. 커패시터(C4)의 제 2의 단부는 저항기(R7 및 R8)를 통해 각각 연산 증폭기(A3)의 반전 및 비반전 입력에 연결되고, 저항기(R9 및 R10)를 통해 연산 증폭기(A4)의 반전 및 비반전 입력에 연결된다. 또한, 연산 증폭기(A3 및 A4)의 비반전 입력은 커패시터(C5 및 C6)를 통해 각각 접지된다. 커패시터(C1 및 C4)의 제 2의 단부는 일련의 두 저항기(R11 및 R12)를 통해 서로 연결된다. 저항기(R11 및 R12) 사이의 접점은 저항기(R13)를 통해 d.c. 전압원(VCC)에 연결되고, 병렬 연결된 저항기(R14)와 커패시터(C7)를 통해 접지된다.
연산 증폭기(A1 및 A4) 둘 다는 접지되어 있는 공급 단자와 d.c. 전압원(VCC)에 연결된 공급 단자를 구비한다. 연산 증폭기(A1∼A4)의 반전 입력은 각각의 저항기(R15∼R18)에 의해 그 출력에 각각 연결된다. 이렇게 구성된 연산 증폭기(A1∼A4)는 도 1의 위상 시프터(10∼16)를 형성한다.
연산 증폭기(A1)의 출력은 저항기(R19)를 통해 가산 증폭기(A5)의 반전 입력에 연결되고, 그 비반전 입력은 저항기(R11) 및 저항기(R12) 사이의 접점에 연결된다. 또한, 연산 증폭기(A3)의 출력은 저항기(R20)를 통해 가산 증폭기(A5)의 반전 입력에 연결된다. 저항기(R21)는 가산 증폭기(A5)의 반전 입력을 자신의 출력으로 연결하며, 상기 출력은 직렬 연결된 커패시터(C8)와 저항기(R22)를 통해 접지된다. 커패시터(C8)와 저항기(R22) 사이의 접점은 출력 단자(LOUT)로 연결된다.
유사하게, 연산 증폭기(A4)의 출력은 저항기(R23)를 통해 가산 증폭기(A6)의 반전 입력에 연결되고, 그 비반전 입력은 저항기(R11)와 저항기(R12) 사이의 접점에 연결된다. 또한, 연산 증폭기(A2)의 출력은 저항기(R4)를 통해 가산 증폭기(A6)의 반전 입력에 연결된다. 저항기(R25)는 가산 증폭기(A6)의 반전 입력을 자신의 출력으로 연결하고, 상기 출력은 직렬 연결된 커패시터(C9)와 저항기(R26)를 통해 접지된다. 커패시터(C9)와 저항기(R26) 사이의 접점은 출력 단자(ROUT)로 연결된다.
일 실시예에 있어서, 상기 소자의 값은 다음과 같다:
저항기
R1, R6 100㏀
R2, R4, R7, R9, R15, R16, R17, R18 47㏀
R3, R5, R8, R10, R19, R22, R23, R26 10㏀
R11, R12 22㏀
R13, R14 1㏀
R20, R21, R24, R25 18㏀
커패시터
C1, C4 5㎌
C2, C6 1.5㎋
C3, C5 0.1㎌
C7 100㎌
C8, C9 1.0㎌
연산 증폭기(A, a3, A5 및 A6)는 각각 LF347 형이고, 연산 증폭기(A2 및 A4)는 각각 LM833 형이다.
본 출원인은 도 1의 가산 회로(18, 20)의 이득 증가 특징이 위상 시프터에 통합될 수 있고, 그렇게 하면, 도 4의 연산 증폭기(A5 및 A6)가 제거될 수 있다는 것을 알아냈다. 도 5는 이러한 실시예를 도시하는데, 동일한 소자는 동일한 도면 부호를 갖는다. 특히, 피드백 저항기(R15∼R18)는 저항기(R27∼R30)에 의해 대체된다. 저항기(R11) 및 저항기(R12) 사이의 접점은 저항기(R31∼R34)를 통해 각각 연산 증폭기(A1∼A4)의 반전 입력에 연결된다. 연산 증폭기(A1)로부터의 출력은 직렬 연결된 저항기(R35), 커패시터(C10) 및 저항기(R22)를 통해 접지된다. 연산 증폭기(A3)로부터의 출력은 저항기(R36)를 통해 저항기(R35)와 커패시터(C10) 사이의 접점에 연결된다. 커패시터(C10)와 저항기(R22) 사이의 접점은 출력 단자(LOUT)에 연결된다.
유사하게, 연산 증폭기(A4)로부터의 출력은 직렬 연결된 저항기(R37)와, 커패시터(C11) 및 저항기(R26)를 통해 접지된다. 연산 증폭기(A2)로부터의 출력은 저항기(R38)를 통해 저항기9R37)와 커패시터(C11) 사이의 접점에 연결된다. 커패시터(C11)와 저항기(R26) 사이의 접점은 출력 단자(ROUT)에 연결된다.
일 실시예에 있어서, 도 4에 도시된 소자의 값과는 상이한 상기 소자의 값은 다음과 같다:
저항기
R27, R28, R29, R30 150㏀
R31, R32, R33, R34 75㏀
R35, R37 1㏀
R36, R38 1.8㏀
커패시터
C10, C11 0.22㎌
본원에 개시된 구조의 많은 변형예 및 수정예가 기술적인 분야에서 능숙한 자에게는 명백할 것이다. 그러나, 상기 상술된 실시예는 설명을 위한 것이지 본 발명을 제한하려는 의도가 아님을 주지해야 한다. 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 모든 이러한 수정예는 첨부된 청구의 범위 내에 포함되는 것으로 이해되어져야 한다.

Claims (7)

  1. 스테레오 신호에서 허원(phantom sources)을 생성하기 위한 회로 장치에 있어서,
    입력 스테레오 신호의 좌측 채널 입력 신호와 우측 채널 입력 신호를 각각 수신하기 위한 제 1 및 제 2의 입력과;
    상기 제 1의 입력에 연결되고 상기 좌측 채널 입력 신호를 위상 시프트시키기 위한 제 1의 위상 시프트 수단과;
    상기 제 1의 입력에 또한 연결되고 상기 좌측 채널 입력 신호를 위상 시프트시키기 위한 제 2의 위상 시프트 수단과;
    상기 제 2의 입력에 연결되고 상기 우측 채널 입력 신호를 위상 시프트시키기 위한 제 3의 위상 시프트 수단과;
    상기 제 2의 입력에 또한 연결되고 상기 우측 채널 입력 신호를 위상 시프트시키기 위한 제 4의 위상 시프트 수단과;
    상기 제 1의 위상 시프트 수단의 출력에 연결된 제 1의 입력과, 상기 제 3의 위상 시프트 수단의 출력에 연결된 제 2의 입력, 및 좌측 채널 출력 신호를 제공하기 위한 출력을 구비하는 제 1의 가산 수단; 및
    상기 제 4의 위상 시프트 수단의 출력에 연결된 제 1의 입력과, 상기 제 2의 위상 시프트 수단의 출력에 연결된 제 2의 입력, 및 우측 채널 출력 신호를 제공하기 위한 출력을 구비하는 제 2의 가산 수단을 포함하는 회로 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4의 위상 시프트 수단 각각은 전-통과(all-pass)(0。∼180。) 위상 시프터를 포함하고, 입력 신호가 위상 시프트되는 양은 상기 위상 시프터에 인가되는 입력 신호의 주파수에 의존하는 회로 장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 제 1 및 제 4의 위상 시프트 수단 각각은 자신에게 인가되는 입력 신호가 10㎑의 주파수를 가질 때 90。의 위상 시프트를 제공하는 회로 장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 제 2 및 제 3의 위상 시프트 수단 각각은 자신에게 인가되는 입력 신호가 100㎐의 주파수를 가질 때 90。의 위상 시프트를 제공하는 회로 장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2의 가산 수단 각각은 5㏈의 이득을 상기 제 1의 입력으로 인가되는 신호에 제공하고, 0㏈의 이득을 상기 제 2의 입력으로 인가되는 신호에 제공하는 회로 장치.
  6. 제 4항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2의 가산 수단 각각은 5㏈의 이득을 상기 제 1의 입력으로 인가되는 신호에 제공하고, 0㏈의 이득을 상기 제 2의 입력으로 인가되는 신호에 제공하는 회로 장치.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 가산 수단과 상기 위상 시프트 수단 각각은 연산 증폭기를 포함하는 회로 장치.
KR10-1998-0708153A 1997-02-14 1998-01-19 시프트회로를이용하여스테레오신호에서팬텀소스들을생성하기위한회로장치 KR100466475B1 (ko)

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