KR20010007260A

KR20010007260A - 스테레오 신호 처리 장치

Info

Publication number: KR20010007260A
Application number: KR1020000030984A
Authority: KR
Inventors: 아와세히로시; 쿠보타타까히로
Original assignee: 요트.게.아. 롤페즈; 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
Priority date: 1999-06-09
Filing date: 2000-06-07
Publication date: 2001-01-26
Also published as: CN1277530A; CN1237845C; JP3381219B2; US6690799B1; KR100632199B1; JP2000354299A

Abstract

본 발명은 단순한 구성을 갖으며, 스테레오 효과의 저하없이, 보컬 신호들을 효과적으로 제거할 수 있는 스테레오 신호 처리 장치를 실현하는 것이다.

우 및 좌 입력 신호들에 포함된 보컬 신호들을 제거하는, 스테레오 신호 처리 장치는 우 입력 신호에서 우 저주파수 신호와 우 고주파수 신호를 추출하는 우 필터 수단(121, 122), 좌 입력 신호에서 좌 저주파수 신호와 좌 고주파수 신호를 추출하는 좌 필터 수단(111 및 112), 보컬 제거 신호를 발생시키기 위해 우 입력 신호와 좌 입력 신호 사이에 감산을 수행하는 감산 수단(131), 우 출력 신호를 발생시키기 위해 상기 감산 수단에서의 보컬 제거 신호에 상기 우 필터 수단에서의 우 저주파수 신호와 우 고주파수 신호를 가산하는 우 가산 수단(123), 좌 출력 신호를 발생시키기 위해 상기 감산 수단에서의 보컬 제거 신호에 상기 좌 필터 수단에서의 좌 저주파수 신호와 좌 고주파수 신호를 가산하는 좌 가산 수단(113)을 포함한다. 우 필터 수단과 좌 필터 수단은 서로 상이한 필터 타입들을 갖는 필터들을 포함한다.

Description

스테레오 신호 처리 장치{Stereo signal processing apparatus}

본 발명은 스테레오 신호 처리 장치에 관한 것이며, 특히 좌 및 우 입력 신호들에 포함된 보컬 신호들을 제거하기 위한 보컬 취소 기능을 갖는 스테레오 신호 처리 장치에 관한 것이다.

통상적으로, 보컬 및 연주가 혼재하는 좌 및 우 입력 스테레오 신호들에서 보컬 성분(보컬 신호들)을 취소하여 모노럴의 연주 신호를 얻는 회로로, 도 7 에 도시된 바와 같은 회로가 사용된다.

이 회로는 좌 입력 신호(Lin)에서 좌 저주파수 신호를 추출하는 좌 저역 통과 필터(11)와 좌 고주파수 신호를 추출하는 좌 고역 통과 필터(12), 우 입력 신호(Rin)에서 우 저주파수 신호를 추출하는 우 저역 통과 필터(21)와 우 고주파수 신호를 추출하는 우 고역 통과 필터(22), 상기 우 입력 신호(Rin)와 상기 좌 입력 신호(Lin) 사이에서 감산을 수행하여 보컬 제거 신호를 발생시키는 감산 수단(31), 상기 좌 저주파수 신호와 상기 좌 고주파수 신호를 좌 출력 신호(Lout)를 발생시키기 위해 보컬 제거 신호에 가산하는 좌 가산 수단(13), 및 상기 우 저주파수 신호와 상기 우 고주파수 신호를 우 출력 신호(Rout)를 발생시키기 위해 보컬 제거 신호에 가산하는 우 가산 수단(23)을 갖는다.

이 단계에서, 도 7 의 41 내지 44 는 존재하지 않음을 가정하여 설명함을 유념하라.

우선, 좌 및 우 필터들은 보컬 신호를 포함하고 있는 중간 주파수를 제외하고 저주파수 신호와 고주파수 신호를 각각 추출한다. 이 단계에서, 보컬 신호는 포함되지 않으며, 또한 음악과 같은 중요한 중간 성분이 결여되어 있다. 다음에, 상기 좌 입력 신호와 상기 우 입력 신호 사이의 감산은 상기 스테레오 신호들의 중앙 부근에 정확히 위치한 상기 보컬 신호들을 취소하고, 보컬 제거 신호를 발생시킨다. 상기 보컬 제거 신호에서, 보컬 신호들은 취소되지만, 상이한 위상들을 갖는 신호 성분들은 상기 좌 및 우 신호들에 남아있다. 다음에, 상기 보컬 제거 신호는 스테레오 신호들을 발생시키기 위해 좌 및 우 저주파수 신호들과 고주파수들 각각에 가산되며 여기서 모든 주파수 성분들은 포함되며 보컬 신호들은 제거된다.

상기 회로에서, 보컬 신호들을 취소하기 위해, 음악과 같은 중요한 중간 성분은 감산 수단(31)에 의해 발생된다. 따라서, 중간 성분은 단일 신호, 즉 모노럴 신호이다. 모노럴 신호는 좌 및 우 신호들에 가산된다.

그 결과, 사용자가 음악과 같은 것을 듣는 경우, 스테레오 효과는 결여 또는 저하된 상태에 있게 된다.

이와 같은 스테레오 효과의 결여를 보상하기 위해, 신호 처리 회로를 구성하는 DSP(Digital Signal Processor)와 같이 고성능을 갖는 고가의 부품을 사용하거나 또는 DSP 및 외부 메모리를 조합하여 사용하고 스테레오 효과를 높이기 위해 완전 통과 필터를 사용하는 것이 필요하다. 이러한 구성은 장치의 가격을 높이며 구성을 복잡하게 한다.

따라서, 본 발명은 단순한 구성을 갖으며, 스테레오 효과의 저하없이 보컬 신호들을 효과적으로 제거할 수 있는 스테레오 신호 처리 장치를 실현시키는 것을 목적으로 한다.

(1) 청구항 1에 기재된 본 발명은 우 및 좌 입력 신호들에 포함된 보컬 신호들을 제거하는, 스테레오 신호 처리 장치이며, 상기 스테레오 신호 처리 장치는 우 입력 신호로부터 우 저주파수 신호와 우 고주파수 신호를 추출하는 우 필터 수단, 좌 입력 신호에서 좌 저주파수 신호와 좌 고주파수 신호를 추출하는 좌 필터 수단, 보컬 제거 신호를 발생시키기 위해 우 입력 신호와 좌 입력 신호 사이에 감산을 수행하는 감산 수단, 우 출력 신호를 발생시키기 위해 감산 수단에서의 보컬 제거 신호에 감산 수단에서의 우 저주파수 신호와 우 고주파수 신호를 가산하는 우 가산 수단, 좌 출력 신호를 발생시키기 위해 감산 수단에서의 보컬 제거 신호에 좌 필터 수단에서의 좌 저주파수 신호와 좌 고주파수 신호를 가산하는 좌 가산 수단을 포함하며, 상기 우 필터 수단과 상기 좌 필터 수단은 사이한 필터 타입들을 갖는 필터들을 포함한다.

스테레오 신호 처리 장치에 있어서, 상기 우 필터 수단과 상기 좌 필터 수단을 각각 구성하는 필터들은 서로 상이한 필터 타입들을 가지며, 각 필터들의 그룹 지연 특성들은 서로 상이하다. 상기 우 출력 신호와 좌 출력 신호에 있어서, 주파수에 따라 상이한 지연 주기들(위상 차들)이 얻어질 수도 있다.

따라서, 단순한 구성을 갖으며, 스테레오 효과의 저하없이 보컬 신호들을 효과적으로 제거할 수 있는 스테레오 신호 처리 장치는 실현될 것이다.

(2) 청구항 2에 기재된 본 발명은 청구항 1에 따른 스테레오 신호 처리 장치이며, 상기 우 필터 수단은 우 입력 신호에서 우 저주파수 신호를 추출하기 위한 우 저역 통과 필터와 우 입력 신호에서 우 고주파수 신호를 추출하기 위한 우 고역 통과 필터를 포함하며, 반면에 좌 필터 수단은 좌 입력 신호에서 좌 고주파수 신호를 추출하기 위한 좌 고역 통과 필터와 좌 입력 신호에서 좌 저주파수 신호를 추출하기 위한 좌 저역 통과 필터를 포함하고, 상기 우 저역 통과 필터와 좌 저역 통과 필터는 서로 상이한 필터 타입들을 갖고, 상기 우 고역 통과 필터와 좌 고역 통과 필터는 서로 상이한 필터 타입들을 갖는다.

스테레오 신호 처리 장치에 있어서, 우 저역 통과 필터와 좌 저역 통과 필터를 각각 구성하는 필터들은 서로 상이한 필터 타입들을 갖고, 우 고역 통과 필터와 좌 고역 통과 필터를 각각 구성하는 필터들은 서로 상이한 필터 타입들을 갖는다. 각 필터들의 그룹 지연 특성들이 서로 상이하므로, 우 출력 신호와 좌 출력 신호에 있어서, 주파수에 따라 상이한 지연 주기들(위상 차들)이 얻어질 수도 있다.

(3) 청구항 3에 기재된 본 발명은 청구항 2에 따른 스테레오 신호 처리 장치이며, 상이한 타입들을 갖는 필터들은 체브세프 타입 필터들과 역 체브세프 타입 필터들이다.

스테레오 신호 처리 장치에 있어서, 우 필터 수단과 좌 필터 수단을 각각 구성하는 필터들은 서로 상이한 필터 타입들(체브세프 타입과 역 체브세프 타입)을 갖고, 각 필터들의 그룹 지연 특성들은 서로 상이하다. 우 출력 신호와 좌 출력 신호에서, 주파수에 따른 상이한 그룹 지연 주기들(위상 차들)이 얻어질 수 있다. 또한, 필터 타입들이 체브세프 타입과 역 체브세프 타입이므로, 신호 레벨들은 대략 동일하다.

도 1 은 본 발명의 실시예에 따라 스테레오 신호 처리 장치의 구성을 도시하는 기능 블럭도.

도 2 는 본 발명의 실시예에 사용되는 필터의 특성을 도시하는 특성도.

도 3 은 본 발명의 실시예에 사용되는 필터의 특성을 도시하는 특성도.

도 4 는 본 발명의 실시예에 사용되는 필터의 특성을 도시하는 특성도.

도 5 는 본 발명의 실시예에 사용되는 필터의 특성을 도시하는 특성도.

도 6 은 본 발명의 실시예에 사용되는 또 다른 필터의 특성을 도시하는 특성도.

도 7 은 통상적인 스테레오 신호 처리 장치의 구성을 도시하는 블럭도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 스테레오 신호 처리 장치 111 : 좌 저역 통과 필터

112 : 좌 고역 통과 필터 113 : 좌 가산 수단

121 : 우 저역 통과 필터 122 : 우 고역 통과 필터

123 : 우 가산 수단 131 : 감산 수단

하기에서, 본 발명의 실시예는 상세히 기술될 것이다. 본 실시예에서는, 특정 예와 같이 좌 및 우 입력 신호에 포함된 보컬 신호들을 제거하는 보컬 취소 기능을 갖는 스테레오 신호 처리 장치를 사용하여 기술함을 유념하라.

다음으로, 스테레오 신호 처리 장치(100)는 도 1 을 참조하여 기술될 것이다. 도 1 에서, 스테레오 신호 처리 장치(100)는 좌 입력 신호(Lin)에서, 좌 저주파수 신호를 추출하는 좌 저역 통과 필터(111)와 좌 고주파수 신호를 추출하는 좌 고역 통과 필터(112), 우 입력 신호(Rin)에서, 우 저주파수 신호를 추출하는 우 저역 통과 필터(121)와 우 고주파수 신호를 추출하는 우 고역 통과 필터(122), 보컬 제거 신호를 발생시키기 위해 우 입력 신호(Rin)와 좌 입력 신호(Lin) 사이에 감산을 수행하는 감산 수단(131), 좌 출력 신호(Lout)를 발생시키기 위해 보컬 제거 신호에 좌 저주파수 신호와 좌 고주파수 신호를 가산하는 좌 가산 수단(113), 및 우 출력 신호(Rout)를 발생시키기 위해 보컬 제거 신호에 우 저주파수 신호와 우 고주파수 신호를 가산하는 우 가산 수단(123)을 갖는다.

스테레오 신호 처리 장치에 있어서, 우 필터 수단과 좌 필터 수단을 각각 구성하는 필터들은 서로 상이한 필터 타입들을 갖는다.

스테레오 신호 처리 장치에 있어서, 좌 필터 수단(111, 112)과 우 필터 수단(121, 122)에서는, 차단 주파수들과 차단 특성들은 대략 동일하지만, 필터 수단을 각각 구성하는 필터들은 서로 상이한 필터 타입들을 갖고, 각 필터들의 그룹 지연 주기들(위상 차들)은 서로 상이하다. 우 출력 신호와 좌 출력 신호에서, 주파수에 따른 상이한 지연 주기들(위상 차들)이 얻어질 수 있다.

바람직하게도, 스테레오 신호 처리 장치에 있어서, 좌 저역 통과 필터(111)의 필터 타입과 우 저역 통과 필터(121)의 필터 타입은 서로 상이하며, 좌 고역 통과 필터(112)의 필터 타입과 우 고역 통과 필터(122)의 필터 타입은 서로 상이하다. 따라서, 우 출력 신호와 좌 출력 신호에서, 주파수에 따른 상이한 지연 주기들(위상 차들)이 각 필터들의 상이한 그룹 지연 특성들에 의해 얻어질 수 있다.

보다 바람직하게는, 스테레오 신호 처리 장치에 있어서, 우 및 좌 필터들은 체브세프 타입과 역 체브세프 타입 필터들로 각각 구성된다. 따라서, 우 출력 신호와 좌 출력 신호에서, 주파수에 따른 상이한 지연 주기들(위상 차들)은 각 필터들의 그룹 지연 특성들 사이에서의 차에 의해 얻어질 수 있다. 또한, 필터들이 체브세프 타입과 역 체브세프 타입이므로, 지연 주기들이 상이하다 하더라도, 신호 레벨들은 대략 동일하다.

다음으로, Lin 및 Rin과 같은 스테레오 신호들은 입력된다. 먼저, 좌 및 우 필터는 보컬 신호를 포함하는 중간 주파수를 제외하고 저주파수 신호와 고주파수 신호를 추출한다. 이 단계에서, 필터를 통과하는 저주파수 신호와 고주파수 신호와 같이, 보컬 신호가 포함되지 않았다 하더라도, 음악과 같은 중요한 중간 성분이 결여되어 있다.

다음으로, 좌 입력 신호와 우 입력 신호 사이의 감산은 감산기(131)에 의해 수행되며, 스테레오 신호의 중앙 부근에 정확히 위치한 보컬 신호는 취소되며 중앙 이외에 정확히 위치한 각종 연주가 남아 있는 보컬 제거 신호가 발생된다. 보컬 제거 신호에서, 보컬 제거 신호가 취소되었다 하더라도, 좌 및 우 신호들에서 상이한 위상들을 갖는 각종 연주의 신호 성분이 남아 있다.

다음으로, 좌 가산 수단(113)은 좌 출력 신호를 발생시키기 위해 보컬 제거 신호에 좌 저주파수 신호와 좌 고주파수 신호를 가산하며, 여기서 모든 주파수 성분들은 포함되며 보컬 신호는 제거된다.

유사하게도, 우 가산 수단(123)은 우 출력 신호를 발생시키기 위해 보컬 제거 신호에 우 저주파수 신호와 우 고주파수 신호를 가산하며, 여기서 모든 주파수 성분들은 포함되며 보컬 신호는 제거된다.

상기 회로에서, 보컬 신호를 취소하기 위해, 음악과 같은 중요한 중간 성분이 감산 수단(131)에 의해 발생되고 단일 신호가 좌 및 우 신호들에 가산된다 하더라도, 좌 필터 수단(111, 112) 및 우 필터 수단(121, 122)이 상이한 필터 타입들의 필터들을 사용하므로, 필터들의 그룹 지연 특성들은 서로 상이하며, 주파수에 따른 상이한 지연 주기들(위상 차들)은 우 출력 신호와 좌 출력 신호로 얻어질 수 있다.

지연 주기에 관하여, 도 2 및 다음의 도면들은 각 필터들의 지연 주기들의 특성들 및 주파수들을 도시한다. 이 경우에, 저역 통과 필터의 차단 주파수는 200㎐ 이며, 고역 통과 필터의 차단 주파수는 6㎑ 이다.

도 2 는 체브세프 타입 저역 통과 필터의 특성을 도시하며, 차단 주파수 200㎐에서 지연 주기는 29.818㎳ 이다. 도 3 은 역 체브세프 타입 저역 통과 필터의 특성을 도시하며, 차단 주파수 200㎐에서 지연 주기는 8.3749㎳ 이다. 도 4 는 체브세프 타입 고역 통과 필터의 특성을 도시하며, 차단 주파수 6㎑에서 지연 주기는 3.1530㎳ 이다. 도 5 는 역 체브세프 타입 고역 통과 필터의 특성을 도시하며, 차단 주파수 6㎑에서 지연 주기는 00.6095㎳ 이다.

상술된 바와 같이, 차단 주파수 부근의 지연 주기들은 상이하며, 도면들에서 도시된 바와 같이, 지연 주기는 주파수에 따라 변하며, 위상은 좌 및 우 신호들에서 주파수에 따라 변하며, 스테레오 효과는 증가한다. 이 점에서, 일반적인 지연 소자를 좌 및 우 필터들 중 어느 하나에 삽입하는 경우와는 상이하게, 스테레오 효과에 관한 양호한 결과가 얻어질 수 있다.

또한, 스테레오 신호 처리 장치에 있어서, 지연 주기들이 상이하다 하더라도, 체브세프 타입과 역 체브세프 타입의 좌 및 우 필터들은 사용되며, 신호 레벨들은 대략 동일하고, 그러므로 청감(聽感)상의 부자연적인 감은 생기지 않는다.

그 결과, 저주파수 및 고주파수 영역들에서 왼쪽 방향/오른쪽 방향의 확대되는 감은 원스테레오 신호와 비교하여 증가하고, 보컬 제거 신호 처리의 영향에 의한 스테레오 효과의 결여 또는 저하하는 사태를 피할 수 있다.

또한, 스테레오 신호 처리 장치에 있어서, 종래의 장치에서 스테레오 효과의 결여를 보상하기 위해 필요한 고가의 DSP 및 외부 메모리 또는 전체 통과 필터들은 필요하지 않다. 그러므로 장치가 복잡하게 되고 고가가 되는 문제점을 피할 수 있다.

상기 기술에서, 체브세프 타입과 역 체브세프 타입 필터들이 사용되지만, 필터들은 이 타입에 한정되지 않으며 다른 타입들의 필터들의 결합도 사용될 수도 있음을 유념하라. 이러한 경우에, 신호 레벨 차 없이 상이한 그룹 지연 특성들을 갖는 필터들을 결합하기 위해 레벨 부합을 생략하는 것이 바람직하다.

도 6 은 체브세프 타입과 역 체브세프 타입 필터들 이외의 저역 통과 필터와 같은 버터워스 타입의 저역 통과 필터의 특성의 한 예를 도시하며, 차단 주파수 200㎐에서 지연 주기는 16.545㎳ 이다. 따라서, 이 필터와 상술된 체브세프 타입 저역 통과 필터를 결합하는 것 또는 이 필터와 역 체브세프 타입 저역 통과 필터를 결합하는 것이 가능하다.

또한, 스테레오 효과는 필터들을 사용함으로써 높아질 수 있으며, 차단 주파수는 차단 주파수들 부근의 위상 차를 야기하도록 좌 및 우 필터들에서 변화된다. 이 경우 신호 레벨들이 상이하며, 레벨 부합이 수행되어야 함을 유념하라.

상세한 실시예에 기술된 바와 같이, 우 입력 신호에서 우 저주파수 신호와 우 고주파수 신호를 추출하고, 좌 입력 신호에서 좌 저주파수 신호와 좌 고주파수 신호를 추출하고, 보컬 제거 신호를 발생시키기 위해 우 입력 신호와 좌 입력 신호 사이에 감산을 수행하고, 우 출력 신호를 발생시키기 위해 보컬 제거 신호에 우 저주파수 신호와 우 고주파수 신호를 가산하고, 좌 출력 신호를 발생시키기 위해 보컬 제거 신호에 좌 저주파수 신호와 좌 고주파수 신호를 가산하는 스테레오 신호 처리에 있어서, 우 필터 수단과 좌 필터 수단이 서로 상이한 필터 타입들을 가지므로, 주파수에 따른 상이한 지연 주기들(위상 차들)이 우 출력 신호와 좌 출력 신호에서 얻어질 수 있다. 그러므로 단순한 구성을 갖으며, 스테레오 효과의 저하없이 보컬 신호들을 효과적으로 제거할 수 있는 스테레오 신호 처리 장치는 실현될 것이다.

Claims

우 및 좌 입력 신호들에 포함된 보컬 신호들을 제거하는, 스테레오 신호 처리 장치로서,

우 입력 신호에서 우 저주파수 신호와 우 고주파수 신호를 추출하는 우 필터 수단;

좌 입력 신호에서 좌 저주파수 신호와 좌 고주파수 신호를 추출하는 좌 필터 수단;

보컬 제거 신호를 발생시키기 위해, 우 입력 신호와 좌 입력 신호 사이에 감산을 수행하는 감산 수단;

우 출력 신호를 발생시키기 위해, 상기 감산 수단에서의 보컬 제거 신호에 상기 우 필터 수단에서의 우 저주파수 신호와 우 고주파수 신호를 가산하는 우 가산 수단;

좌 출력 신호를 발생시키기 위해, 상기 감산 수단에서의 보컬 제거 신호에 상기 좌 필터 수단에서의 좌 저주파수 신호와 좌 고주파수 신호를 가산하는 좌 가산 수단을 포함하며,

상기 우 필터 수단과 상기 좌 필터 수단은 상이한 필터 타입들을 갖는 필터들을 포함하는 스테레오 신호 처리 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 우 필터 수단은 우 입력 신호에서 우 저주파수 신호를 추출하는 우 저역 통과 필터와 우 입력 신호에서 우 고주파수 신호를 추출하는 우 고역 통과 필터를 포함하며, 반면에 상기 좌 필터 수단은 좌 입력 신호에서 좌 고주파수 신호를 추출하는 좌 고역 통과 필터와 좌 입력 신호에서 좌 저주파수 신호를 추출하는 좌 저역 통과 필터를 포함하며,

상기 우 저역 통과 필터와 상기 좌 저역 통과 필터는 서로 상이한 필터 타입들을 갖고, 상기 우 고역 통과 필터와 상기 좌 고역 통과 필터는 서로 상이한 필터 타입들을 갖는 스테레오 신호 처리 장치.
제 2 항에 있어서, 상이한 타입들을 갖는 상기 필터들은 체브세프 타입 필터들과 역 체브세프 타입 필터들인 스테레오 신호 처리 장치.