KR200404567Y1 - 유닛수가 감소된 5.1채널 헤드폰 시스템 - Google Patents

Abstract

본 고안은 5.1채널 사운드신호를 스피커가 아닌 헤드폰으로 재생하는 기술의 5.1채널 헤드폰 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 센터음(C) 신호를 다른 유닛에서 재생함으로써, 중간 유닛을 없앨 수 있어 5.1채널 헤드폰의 전체 무게를 줄이고 원가를 절감할 수 있는 기술에 관한 것이다. 본 고안의 5.1채널 헤드폰 시스템에 따르면, 음향기기로부터 온 우(좌)전방음 신호와 센터음 신호를 헤드폰의 우(좌)전방 유닛에서 함께 재생하기 때문에, 기존에 포함되던 중간 유닛을 제외시킬 수가 있기 때문에 헤드폰의 무게를 줄일 수 있어서 사용자 편의를 증진시킬 뿐만 아니라, 원가 절감 효과를 얻을 수 있게 된다.

Description

유닛수가 감소된 5.1채널 헤드폰 시스템 {5.1 channel headphone system}

본 고안은 5.1채널 사운드신호를 스피커가 아닌 헤드폰으로 재생하는 기술의 5.1채널 헤드폰 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 센터음(C) 신호를 다른 유닛에서 재생함으로써, 5.1채널 헤드폰의 전체 무게를 줄이고 원가를 절감할 수 있는 기술에 관한 것이다.

오디오 스피커시스템은 초창기의 2채널에서 다채널(가령 5.1채널)로 급속히 발전하고 있다. 종래의 2채널 스피커시스템은 전통적인 스테레오의 기본 구성인 좌우에 각 1개씩의 스피커가 있는 구조를 말하며, 5.1 채널 스피커시스템이란 방향성을 가진 5개 스피커에 우퍼가 더해진 것을 의미한다.

이와같은 5.1채널 스피커 시스템으로 음악을 듣거나 영화를 감상하려면 각 채널별로, 즉 5개의 채널이 각각 따로 기록되어 있는 음향기기와 연결하거나 5.1채널 전용 디코더를 사용하여야 한다. 현재, DVD플레이어, PC의 5.1 사운드카드, PlayStation II 게임기 등에서 5.1채널을 지원하고 있다.

한편, 종래의 2채널 헤드폰(스테레오 헤드폰)이 발전하여 현재에는 헤드폰에도 위와 같은 다채널 스피커 시스템을 적용하는 기술이 개발되고 있다. 다채널 헤드폰 시스템의 경우에는 스피커가 귀 부근에 모두 위치해야 하는 제약 때문에 각 스피커별 음향분리능은 다소 떨어질 수 있는 단점이 있지만, 우퍼 대용으로 진동자를 사용함으로써 인체에 직접 진동에 의한 촉각을 주어 게임이나 영화감상시의 방향감을 배가시킬 수 있는 장점도 있다.

종래의 일반적인 5.1채널 헤드폰 시스템의 예를 도1에 도시하였다. 도1은 5.1채널 헤드폰(20)을 구동하기 위한 디코더(21) 및 증폭기(22)를 함께 도시한 배선도로서, 도면부호 중 "23"은 증폭기(22)와 헤드폰(20)을 접속하기 위한 접속잭을 의미한다. 도1에 도시된 5.1채널 헤드폰 시스템에서는 일반적인 스피커 시스템에서와는 달리 별도의 우퍼는 설치되지 않고, 대신에 헤드폰(20)의 좌우측에 각각 설치된 진동자(Vib1, Vib2)에 우퍼음 신호(W)를 인가하여 저음을 진동으로 변환하여 인체에 자극을 준다.

이러한 기본 구성 이외에, 본 출원인이 선등록한 실용신안등록 제314345호에서는(도2 참조), 전방우측음 신호(FR)ㆍ후방우측음 신호(RR)ㆍ전방좌측음 신호(FL)ㆍ후방좌측음 신호(RL)ㆍ센터음 신호(C)ㆍ우퍼음 신호(W)를 포함하는 5.1채널신호를 출력하는 디코더(31)와, 상기 디코더(31)로부터 출력된 5.1채널신호를 증폭하는 증폭기(32)와, 상기 증폭기(32)에서 출력되는 증폭된 5.1채널신호를 재생하는 헤드폰(30)으로 구성되는 시스템으로서, 상기 헤드폰(30)은, 상기 FR신호를 재생하는 FR재생기, RR신호를 재생하는 RR재생기, C신호를 재생하는 제1C재생기(C1), W신호를 진동으로 변환하는 제1진동자(Vib1)가 포함되는 우측부와; 상기 FL신호를 재생하는 FL재생기, RL신호를 재생하는 RL재생기, C신호를 재생하는 제2C재생기(C2), W신호를 진동으로 변환하는 제2진동자(Vib2)가 포함되는 좌측부로 이루어진다.

또한, 본 출원인의 다른 선등록 실용신안 제319789호도 제안된 바 있다. 도3을 참조하면 이 실용신안등록의 고안은, 헤드폰의 좌, 우 중간 유닛을 우퍼음 신호(W)만을 재생하는 독립적인 유닛으로 사용하고, 센터음 신호(C)를 좌, 우 앞쪽 유닛에서 재생하므로 상술한 도2의 등록고안에서보다 풍부한 저음을 재생하고 5.1채널 스피커 시스템과 유사한 방향감을 느낄 수 있도록 한 것이다. 구체적으로 보면, 도3에서와 같이, 5.1채널 음향기기(60)에서 각 채널신호, 즉, 전방우측신호(FR)ㆍ후방우측음 신호(RR)ㆍ전방좌측음 신호(FL)ㆍ후방좌측음 신호(RL)ㆍ센터음 신호(C)ㆍ우퍼음 신호(W)가 출력되면, 출력된 각 채널신호는 중계수단(70)을 통해 헤드폰(50)의 각 유닛에 전달되어 재생된다. 즉, 음향기기(60)로부터 출력되는 FR신호는 헤드폰(50)의 우 앞쪽 유닛에서 재생되며, RR신호는 헤드폰(50)의 우 뒤쪽 유닛, FL신호는 헤드폰(50)의 좌 앞쪽 유닛, RL신호는 헤드폰(50)의 좌 뒤쪽 유닛, W신호는 헤드폰(50)의 좌, 우 진동 유닛에서 재생되는데, W신호는 또한 좌, 우 중간 유닛에서도 재생된다. 한편, 도1 및 도2의 예에서는 좌, 우 중간 유닛에 인가되어 재생되던 C신호를, 헤드폰(50)의 좌, 우 앞쪽 유닛으로 인가하여 FL 또는 FR신호와 함께 재생되도록 하였다.

이상과 같이, 기존의 5.1채널 헤드폰에서는 좌측부 및 우측부 각각에 좌(우) 앞쪽 유닛, 좌(우) 중간 유닛, 좌(우) 뒤쪽 유닛이 설치되고 있고, 경우에 따라서는 좌(우) 진동 유닛까지 추가로 설치되기 때문에, 헤드폰 자체의 무게가 매우 증가하게 되어, 사용자가 착용하거나 휴대하기에 큰 부담을 주고 있다.

본 고안은 상술한 선행기술 및 선등록고안에 따른 5.1채널 헤드폰을 개량한 것으로서, 재생 유닛의 수를 감소시킴으로써 무게를 줄여 착용시의 부담을 덜어주고 생산원가도 감소시키면서 기존의 5.1채널 헤드폰과 같은 성능을 발휘하도록 연구하여 본 고안의 헤드폰을 개발하였다.

따라서 본 고안의 목적은 기존의 5.1채널 헤드폰에서 중간 유닛을 제거하고, 대신에 전방 유닛에서 전방음(FR, FL) 신호와 센터음(C) 신호를 함께 재생토록 함으로써 기존의 5.1채널 헤드폰과 같은 성능을 내면서도 헤드폰 자체의 무게를 감소하는 구성의 5.1채널 헤드폰 시스템을 제공하는 것이다.

본 고안의 기본적 구성은 도4에 나타낸 것과 같다.

도4에서 좌측의 전방우측음 신호(FR)ㆍ후방우측음 신호(RR)ㆍ전방좌측음 신호(FL)ㆍ후방좌측음 신호(RL)ㆍ센터음 신호(C)ㆍ우퍼음 신호(W)는 5.1채널 음향기기로부터 출력되는 음향신호들이고,

도4의 우측에 나타낸 우전방 유닛ㆍ우후방 유닛은 헤드폰의 우측부에 포함되는 재생 유닛들이며, 좌전방 유닛ㆍ좌후방 유닛은 헤드폰의 좌측부에 포함되는 재생 유닛들이다.

상기 각 유닛들의 명칭으로부터 알 수 있듯이, 상기 우전방 및 좌전방 유닛은 헤드폰의 우측부 및 좌측부 내에서 전방(즉 사용자가 헤드폰을 착용시 얼굴 방향)에 위치하고, 상기 우후방 및 좌후방 유닛은 헤드폰의 우측부 및 좌측부 내에서 후방(사용자의 뒤통수 쪽)에 위치한다. 상기 전방 유닛들은 헤드폰의 구조에 따라 사용자의 측면에서 볼 때 귓구멍으로부터 앞쪽(얼굴쪽)에 위치하도록 설치되며, 후방 유닛은 전방 유닛보다 뒤쪽(등쪽)에 설치된다.

또한, 우측부 및 좌측부에는 입력신호를 주로 진동으로서 재생하는 우진동 유닛과 좌진동 유닛을 포함시킬 수도 있다. 우진동 및 좌진동 유닛을 설치할 경우에는, 그 위치가 제한적이지는 않으므로 헤드폰의 크기나 형태, 무게 중심 등을 고려하여 당업자가 임의로 선정할 수 있다.

도4에서와 같이 본 고안에 따르면 기본적으로, 헤드폰의 우측부의 우전방 유닛에 FR신호를 인가시키는 연결수단 뿐만 아니라, 이 우전방 유닛에 C신호도 함께 인가시키는 연결수단이 포함된다. 이렇게 함으로써 기존에 별도의 C신호 재생 유닛(중간 유닛)이 제외될 수 있다. 또한, 우후방 유닛에는 원래의 방식대로 RR신호를 인가시키는 연결수단이 연결된다. 여기서의 연결수단은, 아래 <31> 단락에서도 언급하고 있지만, 반드시 전선 등의 유선연결수단만을 의미하는 것이 아니라, 무선에 의한 연결수단도 포함하는 개념이다.

마찬가지로, 헤드폰의 좌측부의 경우에도 우측부의 경우에 상응하여 각 신호를 인가시키는 연결수단이 연결된다. 즉, FL신호와 C신호가 함께 좌전방 유닛에 인가되고, RL신호가 좌후방 유닛에 인가된다.

한편, W신호는, 좌우 각 하나 이상의 다른 유닛에서 저음으로서 재생시킬 수 있다. 즉, 도4에서와 같이, W신호를, 좌진동 유닛과 우진동 유닛 뿐만 아니라, 파선으로 나타낸 것과 같이 우전방/좌전방 유닛 또는 우후방/좌후방 유닛 또는 이들 모두에 인가시키는 연결수단이 추가로 포함될 수 있다.

또한, 본 고안에도 진동 유닛을 설치할 수 있다. 진동 유닛은 좌측부와 우측에 설치되며 우퍼음(W) 신호가 함께 인가되어 저음을 진동으로서 재생한다. 물론, 좌진동/우진동 유닛을 설치한 경우에는 별도의 연결수단을 이용하여 W신호를 좌진동 및 우진동 유닛에 인가할 수 있으며, 이 경우에도 다른 유닛들과 함께 인가할 수 있다.

또한, 이들 진동 유닛에는 W신호 뿐만 아니라 FR신호와 FL신호에서 저음을 뽑아 각각 인가시키는 연결수단이 연결될 수 있다. 이로써 W신호에 의한 진동 뿐만 아니라, FR 및 FL신호에 의한 진동도 진동 유닛에서 재생되어 사용자에게 보다 현장감 있는 진동사운드를 제공할 수 있게 된다. FR, FL신호에서 저음을 뽑는 것은 저역통과 필터나 콘덴서 등을 사용하여 FR/FL 신호를 저음화함으로써 수행할 수 있는데, 이들 저음화 소자에 대해서는 도시하지 않았다.

이와 같이, W신호를 헤드폰 양쪽에 각각 하나 이상의 유닛에 선택적으로 인가되도록 연결수단을 연결함으로써, 소형 헤드폰의 경우에도 다수의 유닛으로 우퍼음을 재생할 수 있기 때문에 저음이 보강될 수 있다. 또한, 우퍼음 신호가 전방 유닛에서도 재생되기 때문에 통상적인 5.1채널 스피커에서와 같이 앞 부분에서 우퍼음이 재생되어 방향성이 보안될 수 있다.

도5는 본 고안에 따른 헤드폰 시스템의 구체적인 실시예를 나타내는 구성도로서, 본 고안의 헤드폰 시스템은, 전방우측음 신호(FR)ㆍ후방우측음 신호(RR)ㆍ전방좌측음 신호(FL)ㆍ후방좌측음 신호(RL)ㆍ센터음 신호(C)ㆍ우퍼음 신호(W)를 출력하는 5.1채널 음향기기(100)와, 각 신호를 헤드폰(300)의 각 유닛에 전달하는 중계수단(200)을 포함하여 구성된다.

한편, 도6과 같이, 상기 중계수단(200)에는 5.1채널 음향기기(100)에서 출력되는 디지털신호를 디코드하여 아날로그 신호로서 출력하는 디코딩회로(400)를 포함할 수도 있다.

또한, 상기 중계수단(200)은 독립 기기로서 구성될 수도 있고, 헤드폰(300) 내에 또는 헤드폰(300)의 코드 중간에 설치될 수도 있다.

또한, 상기 중계수단(200)으로부터 헤드폰(300)으로의 음향신호의 전달방식은 유무선을 막론한다. 이는 당업자에게 자명한 사항이므로 구체적인 설명은 생략한다.

도5로 돌아가서 보면, 5.1채널 음향기기(100)에서 출력되는 각 음향신호(또는 도6에서와 같이 디코딩회로(400)에 의해 디코드된 각 음향신호)와 헤드폰(300) 내의 각 유닛과의 연결은 도4에 나타낸 것과 같다. 다만, 도5에 구체적으로 나타낸 실시예서는, 우전방 유닛으로 인가되는 FR신호를 분기하여 그 일부 신호를 좌전방 유닛에도 인가하여, FL신호와 함께 재생하도록 하는 연결수단이 추가로 포함된다. 그 이유는 통상의 스피커 시스템에서와 달리 헤드폰에서는 좌측 귀와 우측 귀가 헤드폰으로 막혀서 단절되기 때문에 좌측 음향을 우측 귀로는 들을 수 없고, 우측 음향을 좌측 귀로는 들을 수 없기 때문에 스피커 시스템에서와 같은 현장감을 느낄 수가 없기 때문에, 이를 보완하기 위한 것이다.

FR신호의 일부를 분기하여 좌전방 유닛에 인가할 경우에는 시간지연없이 바로 인가할 수도 있지만, 소정의 시간지연을 두고서 좌전방 유닛에 인가할 수도 있다. 이렇게 함으로써, 넓은 홀에서 느낄 수 있는 리버브나 딜레이 효과를 헤드폰에서도 느낄 수 있게 된다. 도5에는 FR신호와 FL신호 사이에 지연소자(210A)를 표시하고 있다. 또한 5에는 FR신호와 FL신호 사이에 신호감쇠기(220A)가 표시되어 있다. 지연소자(210A)는 바로 앞에서 설명한 것과 같이 FR신호를 좌전방 유닛에 인가하기 전에 소정 시간 지연시키는 역할을 하며, 신호감쇠기(220A)는 FR신호를 좌전방 유닛에 인가하되, 원래 좌전방 유닛에 인가되고 있는 FL신호보다는 신호레벨을 감소시키기 위한 역할을 한다. 본 실시예에서와 같이 신호감쇠기와 지연소자를 이용할 경우의, 지연 시간과 신호 감쇠 정도는 헤드폰 설계시에 음향학적 분석과 실제 착용 실험 등을 통하여 최적으로 결정할 수 있으며 이는 본 고안이 속하는 기술분야의 당업자가 임의로 결정할 수 있을 것이다. 이상의 설명과 같이, FL신호에서 분기된 일부 신호는 시간지연 없이 또는 지연소자(210B)에 의해 소정 시간 지연되어 우전방 유닛에 인가된다. 또한, FR, FL신호와 마찬가지로, RR, RL 신호도 각각 그 일부가 지연없이 또는 지연소자(210D, 210E)를 거쳐 소정 시간 지연된 후 각각 좌후방 유닛 및 우후방 유닛에 인가될 수 있다.

한편, 다른 실시예로서, 만일 상기 5.1채널 음향기기(100)에서 5.1채널 음향신호가 출력되는 경우 뿐만 아니라, 2채널의 스테레오 음향신호가 FR 및 FL신호선을 통하여 출력되는 경우, 가령, 본 고안에 따른 5.1채널 헤드폰을 스테레오 음향기기에 사용할 경우에는, 이 음향기기에서 출력되는 우측음 신호를 헤드폰(300)의 모든 우측 유닛에 인가하고, 음향기기에서 출력되는 좌측음 신호를 헤드폰(300)의 모든 좌측 유닛에 인가할 수 있도록 절환하는 스위치(미도시)가 중계수단(200)에 포함될 수 있다. 이 스위치는 중계수단(200) 내에 설치되어, 입력되는 모든 좌측신호를 헤드폰의 모든 좌측 유닛에 연결하고, 입력되는 모든 우측신호를 헤드폰의 모든 우측 유닛에 연결하도록 구성되는데, 이러한 구성은 당업자에 의해 용이하게 설계될 수 있다.

이상의 실시예는 본 고안의 기술사상을 구체적으로 실시한 하나의 예일 뿐 본 고안의 기술적 범위를 한정하는 예는 아니다. 본 고안의 권리범위는 첨부한 특허청구범위에 의해 결정되는 것이다.

본 고안의 5.1채널 헤드폰 시스템에 따르면, 음향기기로부터 온 우(좌)전방음 신호와 센터음 신호를 헤드폰의 우(좌)전방 유닛에서 함께 재생하기 때문에, 기존에 포함되던 중간 유닛을 제외시킬 수가 있기 때문에 헤드폰의 무게를 줄일 수 있어서 사용자 편의를 증진시킬 뿐만 아니라, 원가 절감 효과를 얻을 수 있게 된다. 또한, 우퍼음 신호가 하나 이상의 유닛에서 재생되기 때문에, 소형 헤드폰의 경우에도 다수의 유닛으로 우퍼음을 재생할 수 있어서 저음이 보강될 수 있을 뿐만 아니라, 우퍼음 신호가 전방 유닛에서 재생되기 때문에 통상적인 5.1채널 스피커에서와 같은 방향감을 느낄 수 있게 된다.

도1은 종래의 5.1채널 헤드폰의 구성도.

도2는 등록실용신안 제314345호의 구성도.

도3은 등록실용신안 제319789호의 구성도.

도4는 본 고안에 따른 헤드폰 시스템의 기본 구성도.

도5는 본 고안에 따른 헤드폰 시스템의 구체적 실시예의 구성도.

도6은 도5의 구성의 다른 실시예.

Claims (11)

1. 전방우측음 신호(FR)ㆍ후방우측음 신호(RR)ㆍ전방좌측음 신호(FL)ㆍ후방좌측음 신호(RL)ㆍ센터음 신호(C)ㆍ우퍼음 신호(W)를 포함하는 5.1채널 음향신호를 출력하는 음향기기와;

   사용자의 양측 귀에 착용되는 우측부와 좌측부를 포함하며, 각 우측부와 좌측부에는 상기 5.1채널 음향기기에서 출력되는 음향신호를 재생하는 재생 유닛을 포함하는 헤드폰과;

   상기 음향기기와 헤드폰 사이에 위치하여 음향기기에서 출력되는 각 음향신호를 헤드폰의 각 유닛에 전달하여 재생토록 하는 중계수단으로 구성되는 5.1채널 헤드폰 시스템에 있어서,

   상기 헤드폰의 우측부의 재생 유닛은, 상기 FR신호 및 C신호가 인가되는 우전방 유닛과, RR신호가 인가되는 우후방 유닛을 포함하고,

   상기 헤드폰의 좌측부의 재생 유닛은, 상기 FL신호가 및 C신호가 인가되는 좌전방 유닛과, RL신호가 인가되는 좌후방 유닛을 포함하는, 5.1채널 헤드폰 시스템.
2. 제1항에 있어서,

   상기 5.1채널 음향기기에서 출력되는 음향신호는 디지털화된 신호이며,

   상기 중계수단에는 상기 디지털화된 음향신호를 디코드하여 각 채널별 음향신호를 아날로그 신호로서 출력하는 디코딩회로가 포함되는, 5.1채널 헤드폰 시스템.
3. 제1항 또는 2항에 있어서, 상기 W신호를 상기 헤드폰의 우전방 유닛 및 좌전방 유닛에 인가시키는 연결수단이 추가로 포함되는, 5.1채널 헤드폰 시스템.
4. 제1항 또는 2항에 있어서, 상기 W신호를 상기 헤드폰의 우후방 유닛 및 좌후방 유닛에 인가시키는 연결수단이 추가로 포함되는, 5.1채널 헤드폰 시스템.
5. 제1항 또는 2항에 있어서, 상기 우전방 유닛으로 인가되는 FR신호를 분기시켜 좌전방 유닛에도 인가시킴으로써 FL신호와 함께 재생되도록 하는 연결수단과, 상기 좌전방 유닛으로 인가되는 FL신호를 분기시켜 좌전방 유닛에도 인가시킴으로써 FR신호와 함께 재생되도록 하는 연결수단을 추가로 포함하는 5.1채널 헤드폰 시스템.
6. 제5항에 있어서, 상기 우전방 유닛으로 인가되는 FR신호를 분기시키는 연결수단과 지연소자를 통해 시간 지연된 다음에 좌전방 유닛에 인가시키는 연결수단 및, 상기 좌전방 유닛으로 인가되는 FL신호를 분기시키는 연결수단과 지연소자를 통해 시간 지연된 다음에 우전방 유닛에 인가시키는 연결수단을 포함하는 5.1채널 헤드폰 시스템.
7. 제1항 또는 2항에 있어서, 상기 우후방 유닛으로 인가되는 RR신호를 분기시켜 좌후방 유닛에도 인가시킴으로써 RL신호와 함께 재생되도록 하는 연결수단과, 상기 좌후방 유닛으로 인가되는 RL신호를 분기시켜 우전방 유닛에도 인가시킴으로써 RR신호와 함께 재생되도록 하는 연결수단을 추가로 포함하는 5.1채널 헤드폰 시스템.
8. 제7항에 있어서, 상기 우후방 유닛으로 인가되는 RR신호를 분기시키는 연결수단과 지연소자를 통해 시간 지연된 다음에 좌후방 유닛에 인가시키는 연결수단 및, 상기 좌후방 유닛으로 인가되는 RL신호를 분기시켜 지연소자를 통해 시간 지연된 다음에 우후방 유닛에 인가시키는 연결수단을 추가로 포함하는 5.1채널 헤드폰 시스템.
9. 제1항 또는 2항에 있어서, 상기 헤드폰의 우측부 및 좌측부의 재생 유닛에는 각각, 상기 W신호가 인가되어 진동으로서 재생하는 좌진동 유닛 및 우진동 유닛이 추가로 포함되는, 5.1채널 헤드폰 시스템.
10. 제1항 또는 2항에 있어서,

    상기 헤드폰의 우측부의 재생 유닛에는, 상기 FR신호로부터 분기된 신호가 저음화되어 인가됨으로써 진동으로서 재생되는 우진동 유닛이 포함되고,

    상기 헤드폰의 좌측부의 재생 유닛에는, 상기 FL신호로부터 분기된 신호가 저음화되어 인가됨으로써 진동으로서 재생되는 좌진동 유닛이 추가로 포함되는, 5.1채널 헤드폰 시스템.
11. 제1항 또는 2항에 있어서, 상기 중계수단에는,

    상기 음향기기가 FR 및 FL신호만(스테레오 음향신호)을 출력하는 경우에는, 상기 FR신호를 상기 헤드폰의 모든 우측부 재생 유닛에 인가하고, 상기 FL신호를 상기 헤드폰의 모든 좌측부 재생 유닛에 인가하는 스위치가 추가로 포함되는, 5.1채널 헤드폰 시스템.