KR20050024215A - 음향 재생장치 및 음향 재생방법 - Google Patents

Abstract

음향 재생장치는, 소정의 주파수 이하의 주파수를 갖는 저역 음향을 재생출력하는 저역 음향 재생부와, 상기 소정 주파수보다 높은 주파수를 갖는 주파수 성분을 포함하는 고역음향을 재생출력하는 고역음향 재생부와, 고역음향 재생부에 의해 재생출력되는 고역 음향을, 저역음향 재생부에 의해 재생출력되는 저역 음향에 대해 소정 시간 지연시켜 재생출력시키는 재생출력 타이밍 제어부를 구비한다.

Description

음향 재생장치 및 음향 재생방법{SOUND REPRODUCING APPARATUS AND SOUND REPRODUCING METHOD}

본 발명은, 음성신호를 음향으로서 재생하는 음향 재생장치 및 음향 재생방법에 관한 것이다.

종래부터, 복수의 스피커를 사용한 음향 재생 시스템에 있어서는, 적당한 청취위치에서, 목적으로 하는 음상정위가 얻어지도록 하는 각종의 음향효과 기술이 알려져 있다.

예를 들면, 2채널의 인텐시티 제어방식의 스테레오 재생 시스템이나, 다채널의 서라운드 음향방식의 스테레오 재생 시스템 등이 알려져 있다.

전자와 같은 스테레오 재생 시스템에서는, 소정의 청취 위치, 즉 좌우의 스피커와 청취 위치로 정삼각형을 형성하는 청취 위치에서 목적으로 하는 음상정위가 얻어지도록 하고 있었다.

상기한 것과 같은 스테레오 재생 시스템에서는, 적당한 청취 위치 이외의 위치에 있는 청취자에게 들리는 재생음이, 소정의 청취 위치에 있는 청취자에게 들리는 재생음과 크게 다르다. 즉, 적당한 청취 위치 이외의 위치에서는, 목적으로 하는 음상정위를 얻을 수 없다.

여기서, 상기한 것과 같은 문제점에 대해 도 5a 내지 도 5c를 사용하여 설명한다.

도 5a 내지 도 5c는, 스피커의 배치위치와 청취 위치에서의 청취자의 양쪽 귀 응답특성의 관계를 나타낸 도면이다.

이 도 5a에는, 청취자의 전방 좌우에 2개의 스피커(좌측 스피커 SL과 우측 스피커 SR)가 배치되어 있다.

이때, 2개의 스피커 SL, SR에서 등거리가 되는 청취 위치 A에 있는 청취자의 양쪽 귀에 도래하는 소리는, 도 5b와 같이 나타낼 수 있다. 요컨대, 청취 위치 A의 청취자의 좌측 귀에는, 좌측 스피커 SL로부터 좌측 음향 L1이 도달하고, 청취 위치 A의 청취자의 우측 귀에는 우측 스피커 SR로부터의 우측 음향 R1이 도달하게 된다. 이 경우, 좌우의 스피커 SL로부터 좌측의 음향 L1은 우측 스피커 SR로부터의 우측음향 R1과 거의 동시에 청취자의 귀에 도달하게 된다. 청취 위치 A의 청취자는, 이들 2개의 스피커 SL, SR의 거의 중앙 부근의 위치 a에서 음상이 있는 것과 같이 지각되게 된다.

이때, 청취 위치 A의 청취자의 좌측 귀에는 우측 스피커 SR로부터의 우측 음향 R2가 돌아들어오며, 청취자의 우측 귀에는 좌측 스피커 SL의 좌측 음향 L2가 돌아들어오게 된다. 따라서, 우측 음향 R2는 좌측 음향 L1보다 늦게 청취자의 좌측 귀에 도달하고, 좌측 음향 L2는 우측 음향 R1보다 늦게 청취자의 우측 귀에 도달하게 된다.

한편, 도 5a에 나타낸 청취 위치 A로부터 우측이 되는 청취 위치 B에서 청취자의 양쪽 귀에 도래하는 소리는, 도 5c와 같이 나타낼 수 있다. 즉, 이 경우도, 청취 위치 B의 청취자의 좌측 귀에는, 좌측 스피커 SL로부터의 좌측 음향 L1이 도달하고, 청취 위치 B의 청취자의 우측 귀에는 우측 스피커 SR로부터의 우측 음향 R1이 도달하게 된다.

이때에도, 청취 위치 B의 청취자의 좌측 귀에는 우측 스피커 SR로부터의 우측 음향 R2가 도달하고, 청취자의 우측 귀에는 좌측 스피커 SL의 좌측 음향 L2가 도달하게 된다.

우측 스피커 SR로부터의 우측 음향 R2가 청취 위치 B의 청취자의 좌측 귀도 돌아들어오고, 좌측 스피커 SL로부터의 좌측 음향 L2가 청취자의 우측 귀로 돌아들어오므로, 우측 음향 R2는 좌측 음향 L1보다 늦게 청취자의 좌측 귀에 도달하고, 좌측 음향 L2는 우측 음향 R1보다 늦게 청취자의 우측 귀에 도달한다. 그러나, 좌측 스피커 SL로부터 청취 위치 B의 청취자까지의 거리가 우측 스피커 SR로부터 청취 위치 B의 청취자까지의 거리와 다르므로, 음향 R2는 음향 L2가 청취자의 우측 귀에 도달하는 시간과 다른 시간에 청취자의 좌측 귀에 도달하게 된다.

도 5a에 나타낸 것과 같이, 청취 위치 B가 청취 위치 A보다 우측 스피커 SR에 더 가깝기 때문에, 청취 위치 B의 청취자의 좌측 귀에 도달하는 좌측 음향 L1보다 일찍 청취 위치 B의 청취자의 우측 귀에 우측 음향 R1에 도달하게 된다.

이 경우, 청취 위치 B의 청취자에게는, 청취 위치 B의 청취자의 우측 귀에 먼저 도달하는 우측 음향 R1을 향해 더 가까운 음상정위를 얻게 되는 선행음 효과에 의해, 우측 스피커 SR의 위치에 음상이 정위하게 된다. 요컨대, 청취 위치 B의 청취자는, 청취 위치 A의 청취자가 음상을 얻는 음상위치 a와는 다른 음상위치 b에서 음상을 얻는다. 그러나, 실제로는 좌측 스피커 SL로부터의 좌측 음향이 우측 스피커 SR로부터의 우측 음향과 레벨 등이 다르기 때문에, 청취 위치 B의 청취자는, 음상위치가 우측 스피커 SR을 향해 더 가까운 위치에 음상정위한 것과 같이 음상 위치를 지각하게 된다.

전술한 것과 같이, 도 5a에 나타낸 스피커 배치에서는, 2개의 스피커 SL 및 SR로부터 같은 거리인 청취 위치 A의 청취자는 목적 위치 a에 음상이 정위하는 것을 지각하는 반면에, 그 청취 위치 A와는 다른 청취 위치 B의 청취자는, 청취 위치 A의 음상위치 a와는 다른 위치 b에서, 마치 음상이 정위한 것처럼 음상을 지각하게 된다. 즉, 종래의 스테레오 재생 시스템에서는, 청취자의 위치가 청취 위치 A와 다른 위치의 청취자는 목적으로 하는 음상위치 a에서 음상이 정위한 것을 지각할 수 없었다.

상기 도 5a 내지 도 5c에 나타낸 스피커 배치예와의 비교로서, 또 다른 스피커 배치위치와 청취 위치에서의 청취자의 양쪽 귀 응답특성의 관계를 도 6a 내지 도 6c에 나타낸다.

도 6a를 참조하면, 청취자의 전방 중앙에 1개의 스피커 SC가 배치되어 있다. 이 경우, 스피커 SC의 거의 정면에 위치하는 청취 위치 A의 청취자의 양쪽 귀에 도래하는 스피커 SC로부터의 음향 C1은 도 6b와 같이 표시할 수 있다. 도 6b를 참조하면, 청취 위치 A의 청취자의 우측 및 좌측 귀에 대해 거의 동시에 스피커 SC로부터의 음향 C1이 도달하게 된다. 이 경우에, 음상위치 c는 스피커 SC의 위치와 일치하게 된다.

한편, 도 6a에 나타낸 청취 위치 A보다 우측이 되는 청취 위치 B의 청취자의 양쪽 귀에 도래하는 스피커 SC로부터의 음향은 도 6c와 같이 나타낼 수 있다. 즉도 6c를 참조하면, 청취 위치 B의 청취자의 좌측 귀에는 스피커 SC로부터의 음향 C1이 먼저 도달하고, 청취자의 우측 귀에는 청취자의 좌측 귀에 도달한 후에 음향 C1이 도달하게 된다. 그러나, 청취 위치 A의 청취자는 청취 위치 B의 청취자와 동일한 음상위치 c로 얻게 된다. 요컨대, 청취자의 청취 위치가 바뀐 경우에도 음상위치는 일정하게 된다.

상기 도 5a 내지 도 6c에서 알 수 있는 것과 같이, 서로 다른 파면 형상을 갖는 소리를 출력하는 스피커들은 서로 다르게 소리를 출력한다. 즉, 스피커의 배치위치와 청취 위치에 따라 스피커가 다르게 소리를 낸다. 이것은, 청취자가 두부 또는 귓바퀴 등과 같은 그 자신의 청각기관으로 음향을 듣는 경우에, 청취자의 고막에 전해지는 음압파형도 다르기 때문이다.

스피커로부터 음향을 출력함으로써, 목적으로 하는 음장을 재현하는 방법이 일본 특개평 2-114799호 공보에 개시되어 있다. 이 공보에는, 스피커를 음파의 최대 공간 주파수의 1/2 파장 이하의 간격으로 배열하여 음향을 재생함으로써, 재생음이 주위로 확산되고 서로 간섭하도록 하여, 원래 음장에 가까운 파면이 형성되도록 하는 기술이 개시되어 있다.

또한, 이 공보에는, 스피커를 음파의 최대 공간 주파수의 1/2 파장 이하의 간격으로 배열하여 음향을 재생하였을 때에, 원래 음장에 가까운 파면을 재현하기 위한 음향을 수신하는 기술도 개시되어 있다.

본 발명에 관련된 기술문헌으로서는, 청취자에게 지각되는 음상위치를 변화시키지 않고 음량감을 보충하기 위해 지연시킨 신호를 부가하는 기술이 일본 특개평 9-149500호 공보와 10-243500호에 개시되어 있다. 그러나, 이들 2개의 특허공보에는, 파면의 재현에 대해서는 개시되어 있지 않다.

그러나, 상기 일본 특개평 2-114799호 공보에 개시되어 있는 재생장치에서는, 스피커의 간격을 재현하는 음장의 최대 재생 주파수(최대 공간 주파수)의 1/2 파장 이하로 설정할 필요가 있다.

따라서, 수십 Hz의 저역으로부터 수십 kHz의 고역까지의 광대역에 걸쳐 음장을 재현하기 위해서는, 좁은 간격에서 다수의 스피커를 배치하는 것이 필요하게 된다.

예를 들면, 스피커에 의해 17kHz의 소리를 재생해서 음장을 재현하기 위해서는, 스피커를 1cm 간격으로 배치하는 것이 필요하게 되므로, 실제로 스피커를 이와 같은 간격으로 배치하는 것은 불가능하였다.

따라서, 상기 일본 특개평 2-114799호 공보에 개시되어 있는 재생장치에서는, 저역에서 고역까지의 넓은 주파수 대역의 음파를 1개의 파면에 의해 출력하는 것은 곤란하여, 고역을 포함시킨 광대역의 음장을 재현할 수 없다고 하는 문제를 갖고 있다.

본 발명은, 이러한 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 목적으로 하는 음장을 광대역에 걸쳐 재현할 수 있는 음향 재생장치 및 음향 재생방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

제 1 국면에 따르면, 본 발명은, 소정의 주파수 이하의 주파수를 갖는 저역 음향을 재생출력하는 저역 음향 재생부와, 상기 소정 주파수보다 높은 주파수를 갖는 주파수 성분을 포함하는 고역음향을 재생출력하는 고역음향 재생부와, 고역음향 재생부에 의해 재생출력되는 고역 음향을, 저역음향 재생부에 의해 재생출력되는 저역 음향에 대해 소정 시간 지연시켜 재생출력시키는 재생출력 타이밍 제어부를 구비한 음향 재생장치를 제공한다.

제 2 국면에 따르면, 본 발명은, 소정의 주파수 이하의 주파수를 갖는 저역 음향을 재생출력하는 저역 음향 재생단계와, 상기 소정 주파수보다 높은 주파수를 갖는 주파수 성분을 포함하는 고역음향을 재생출력하는 고역음향 재생단계와, 고역음향 재생단계에 의해 재생출력되는 고역 음향을, 저역음향 재생단계에서 재생출력되는 저역 음향에 대해 소정 시간 지연시켜 재생출력시키는 재생출력 타이밍 제어단계를 포함하는 음향 재생방법을 제공한다.

상기 구성에 따르면, 소정의 주파수 이하의 주파수를 갖는 저역 음향을 재생함으로써, 원하는 음장을 재현하기 위한 음파면을 형성하여, 원하는 음장이 저역 음향에 대해 청취범위에서 재현될 수 있다. 이 저역음향과 동일 음원을 갖는 고역음향을 지연부에 의해, 저역음향보다 늦추어 재생함으로써, 저역음향이 들리는 범위 내의 청취자가, 저역음향에 의해 재현되는 음장의 음상위치에서 고역음향의 음상을 지각시킬 수 있다.

본 발명에 따르면, 저역음향에 대해서는 넓은 청취범위에 걸쳐 원하는 음장을 재현할 수 있다. 이 저역음향과 동일 음원을 갖는 고역음향을 저역음향보다 늦추어 재생함으로써, 저역음향이 들리는 범위 내의 청취자가, 저역음향에 의해 재현되는 음장의 음상위치에서 고역음향의 음상을 지각시킬 수 있다. 따라서, 저역에서 고역까지의 광대역에 걸쳐 음장을 재현할 수 있다.

[실시예]

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 설명한다.

이때, 본 실시예에서는, 본 발명의 음향 재생장치로서의 기능을 갖춘 오디오 비디오(AV) 시스템을 예로 들어 설명한다.

도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 AV 시스템(1)에서의 스피커의 배치예를 나타낸 평면도이다.

이 도 1을 참조하면, AV 시스템(1)은, 스크린(2)과, 그 스크린(2)에 영상을 표시하기 위한 전면투사형의 프로젝터(3)를 구비하고 있다. 스크린(2)의 배면측에 저역용 스피커 시스템(5)과 고역용 스피커 시스템(6)이 설치되는 동시에, 스크린(2)의 전방면 중앙에 초저역용 스피커(서브우퍼)(8)가 배치되어 있다.

이와 같은 AV 시스템(1)에서는, 시청자 U(U1, U2, U3)의 배면측에 광대역용 스피커 시스템(7)이 배치되어 있다.

저역음향 재생수단을 구성하는 저역용 스피커 시스템(5)은, 예를 들면 수십Hz∼3kHz까지의 저중역 음향을 재생가능한 복수의 저역용 스피커 5-1, 5-2…를 포함하는 스피커 어레이로 구성된다.

이들 복수의 저역용 스피커 5-1, 5-2…은, 간격 L(L은 거리(길이)를 나타낸다)로 배치되어 있다.

이 간격 L은, 저역용 스피커 5-1, 5-2…에 의해 재생하는 음향의 주파수들 중에서 최대 재생 주파수(최대 공간 주파수)에 의해 결정되는 파장 λ의 1/2 이하의 길이로 설정되어야 한다. 이 저역용 스피커 5-1, 5-2…는 서로 다른 간격으로 배치될 수도 있다.

예를 들면, 저역용 스피커 5-1, 5-2…의 최대 재생 주파수를 3kHz로 설정하여 저중역 음향의 재생을 행하는 경우에는, 저역용 스피커 5-1, 5-2…는 5.6cm 이하의 간격으로 배치된다.

저역용 스피커 5-1, 5-2… 사이의 간격, 스피커의 최대 재생 주파수는 실제로 저역용 스피커 5-1, 5-2…의 각각의 사이즈 등을 고려하여 결정된다.

도 1에서는 저역용 스피커 시스템(5)의 복수의 저역용 스피커 5-1, 5-2…을 일정한 간격 L로 스크린(2)에 평행하게 배치하였지만, 저역용 스피커 5-1, 5-2…을 스크린(2)에 수직하게 간격 L 이하로 배치할 수도 있다.

고역음향 재생수단을 구성하는 고역용 스피커 시스템(6)은, 예를 들면 3kHz 이상의 주파수를 갖는 고역음향을 재생가능한 3개 고역용 스피커 6-1, 6-2, 6-3으로 구성된다. 이들 고역용 스피커 6-1, 6-2, 6-3은 스크린(2)의 배면 좌측, 배면 중앙, 배면 우측에 각각 배치되어 있다. 이때, 도 1에는 고역용 스피커 시스템(6)이 3개의 고역용 스피커 6-1, 6-2, 6-3을 포함하고 있지만, 이와 같은 구성은 단지 일례에 지나지 않는다. 고역용 스피커 시스템(6)은 4개 이상의 고역용 스피커를 포함하는 것이 바람직하다.

광대역용 스피커 시스템(7)은, 예를 들면 수십 Hz∼수십 kHz까지의 주파수를 갖는 광대역 음향을 재생가능한, 2개 광대역용 스피커 7-1, 7-2로 구성된다.

광대역용 스피커 시스템(7)의 광대역용 스피커 7-1, 7-2는, 도 1에 나타낸 AV 시스템(1)에서 서라운드 재생을 실현하기 위해, 시청자 U의 후방 좌우에 각각 배치된다. 이 광대역용 스피커 시스템(7)으로부터 리어 방향의 서라운드 음향이 출력된다.

초저역용 스피커(8)는, 예를 들면 200Hz 이하의 주파수를 갖는 초저역 음향을 재생하는 것이 가능한 스피커로 구성된다. 이러한 초저역용 스피커(8)는, 도 1에 나타낸 AV 시스템(1)에서 서라운드 음향재생을 실현하기 위해 시청자 U의 전방에 설치된다.

본 실시예의 AV 시스템(1)에서는, 시청자 U의 전방에 배치되는 저역용 스피커 5-1, 5-2…의 배치 간격 L을, 상기한 것과 같이 각 저역용 스피커 5-1, 5-2…가 재생가능한 최대 재생 주파수(최대 공간 주파수)에 의해 결정되는 파장의 1/2 이하로 설정하도록 하고 있다. 각 저역용 스피커 5-1, 5-2…는 재현해야 하는 음장에 대응한 저역음향을 각각 출력한다.

이 경우, 저역용 스피커 시스템(5)의 저역용 스피커 5-1, 5-2…에서 출력되는 저역음향은, 각 저역용 스피커 5-1, 5-2…로부터 주위로 확산하고, 서로 간섭하여, 합성되어 1개의 파면을 형성하게 된다. 이와 같이 하여 1개의 음파면을 형성함으로써, 목적으로 하는 음장을 재현할 수 있다. 이렇게 하여 음장을 재현한 경우에는, 동일한 음상위치를 갖는 청취범위를 확대 할 수 있게 된다.

상기 저역용 스피커 시스템(5)의 각 저역용 스피커 5-1, 5-2…에서 출력되는 저역음향은, 그들 저역음향을 합성했을 때에, 목적으로 하는 음장을 재현할 수 있는 저역음향이어야 한다.

예를 들면, 상기 일본 공개특허 2-114799 공보에 기술에 의해 수신한 음향, 즉, 마이크로폰을 저역용 스피커 시스템(5)의 각 저역용 스피커 5-1, 5-2…와 동일한 간격 L로 배치한 배치로 수신된 저역음향을 사용할 수도 있다. 이와 달리, 다케다 외, 「다채널 스피커 재생을 사용한 파면합성에 관한 검토」 일본음향학회 강연 논문집, 2000년 9월, p407-408에 기재되어 있는 방법으로 발생된 신호로부터 저역 음향신호를 사용하여 생성된 저역 음향신호을 사용할 수도 있다.

한편, 고역용 스피커 시스템(6)은, 예를 들면 각 고역용 스피커 6-1, 6-2 및 6-3의 출력레벨의 비율을 조정하여 음상위치를 제어함으로써, 고역음향을 출력한다. 고역용 스피커 6-1, 6-2 및 6-3은, 저역용 스피커 5-1, 5-2…와 달리, 최대 재생 주파수에 의해 결정된 1/2 파장 이내의 거리 간격으로 배치되지는 않는다. 이 때문에, 고역음향에 관해서는, 상기 저역음향과는 달리, 목적으로 하는 음장을 재현하기 위한 파면을 형성하는 것은 불가능하다.

그러나, 본 실시예의 AV 시스템(1)에서는, 고역용 스피커 시스템(6)으로부터 재생되는 고역음향의 재생 타이밍이, 저역용 스피커 시스템(5)으로부터 재생되는 저역음향의 재생 타이밍보다 수 밀리초 내지 수십 밀리초만큼 지연되도록 설정된다. 이때의 지연시간은, 느리게 재생되게 되는 고역음향이 저역음향의 반향음(에코음)으로서 시청자 U의 귀에 도달하지 않는 시간 내로 설정된다.

전술한 것과 같이, 본 실시예의 AV 시스템(1)에 따르면, 저역용 스피커 시스템(5)의 저역용 스피커 5-1, 5-2… 사이의 간격을, 각 저역용 스피커 5-1, 5-2…이 재생가능한 최대 공간 주파수에 의해 결정되는 파장 λ의 1/2 이하로 설정하여, 각 저역용 스피커 5-1, 5-2…로부터 목적으로 하는 저역음향이 재생됨으로써, 저역음향에 대해서는, 넓은 청취범위에서 목적으로 하는 음장이 재현된다.

더구나, 고역용 스피커 시스템(6)으로부터 재생하는 고역음향의 재생 타이밍을, 상기 저역용 스피커 시스템(5)으로부터 재생하는 저역음향의 재생 타이밍보다 소정의 지연시간만큼 늦추도록 설정하고 있다.

이 결과, 다음에 설명하는 이유에 의해, 본 실시예의 AV 시스템(1)에서는, 저역으로부터 고역까지의 광대역에 걸쳐 목적으로 하는 음장을 재현하는 것이 가능하게 된다.

본 발명자들이 검토를 행한 결과, 동일한 음원에서 유래하는 음을 서브대역들로 대역분할하고, 이들 대역분할된 음을 각각의 다른 위치로부터 다른 타이밍에 출력시킬 때, 시청자가, 시청자의 귀에 가장 먼저 도래한 대역성분의 음향이 출력된 위치에, 음원이 위치한 것처럼 음을 듣는다는 것을 알았다. 즉, 이 검토에 따르면, 다른 위치로부터 출력되어 시청자의 귀에 늦게 들려오는 음향도, 시청자의 귀에 가장 먼저 도래한 대역성분의 음향이 출력된 위치에 정위한 것처럼, 시청자의 귀에 들린다는 것을 알게 된 것이다.

즉, 동일한 음원에서 유래하는 소리를 저역 주파수 성분과 고역 주파수 성분으로 나누어 출력했을 때에, 저역주파수 성분을 먼저 출력시키면, 이 저역주파수 성분에 해당하는 소리에 근거하여 그것의 음원이 정위한 음장이 결정된다.

도 1을 참조하면, 저역주파수 성분에 의해 목적으로 하는 음원이 재현되도록 파면이 형성되고, 이 저역주파수 성분보다 지연되도록 고역성분이 출력되므로, 고역주파수 성분이 저역주파수 성분보다 늦게 시청자의 귀에 도달한다. 이에 따라, 청취자에게는, 고역주파수 성분이 저역주파수 성분과 동일한 정위 위치에 있는 것으로 들리게 된다. 요컨대, 청취자에게는, 고역 스피커로부터 출력되는 고역음향의 음장이 저역 스피커로부터 출력되는 저역음향과 동일하게 재현되는 것으로 들리게 된다.

이 결과, 저역으로부터 고역의 광대역에 걸쳐 목적으로 하는 음장을 재현하기 위한 파면이 형성된 것처럼, 청취자에게 음이 들리게 된다.

따라서, 고역용 스피커 시스템(6)으로부터 재생되는 고역음향에 의해 목적으로 하는 음장을 재현하지 않더라도, 저역용 스피커 시스템(5)으로부터 재생하는 저역음향에 근거하여 음장을 재현하고, 적어도 고역 음향이 시청자 U의 귀에 저역 음향의 에코음으로서 도달하지 않는 범위 내에서, 고역음향을 저역음향보다 지연시켜 출력함으로써, 목적으로 하는 음장을 재현할 수 있는 것이다.

이하, 상기한 것과 같은 AV 시스템(1)을 실현하기 위한 구성예에 대해 설명한다.

우선, 상기한 것과 같은 AV 시스템(1)에서 음원으로서 역할을 하는 기록매체의 데이터 구조예에 대해 설명한다.

이때, 기록매체에는, 영상 데이터, 자막 데이터, 및 음성 데이터가 다중화되어 기록된다.

이 경우, 상기한 저역용 스피커 시스템(5)의 저역용 스피커 5-1, 5-2…과, 고역용 스피커 시스템(6)의 고역용 스피커 6-1, 6-2, 6-3에 각각 대응한, 파면 재생에 의해 재생된 음성 데이터와, 광대역용 스피커 시스템(1)의 광대역용 스피커 7-1, 7-2와 초저역용 스피커(8)에 각각 대응한 서라운드 음향 재생에 의해 재생된 음성 데이터가 다중화되어 기록매체에 기록된다.

도 2a 내지 도 2c는 음원의 다중화된 데이터 구조를 모식적으로 나타낸 도면이다.

도 2a를 참조하면, 기록매체는, 예를 들면 영상 패킷, 자막 패킷 및 복수의 음성 패킷 1, 2, … 및 n을 포함하는 팩(pack)을 구비한다. 이 기록매체는 그것의 선두에 부가된 팩 헤더를 갖는다. 팩 헤더는, 예를 들면 동기 재생시에 사용하기 위한 기준값으로 사용되는 부가정보를 포함한다.

음성 패킷은, 도 2b에 나타낸 것과 같이, 복수의 음성채널 1, 2, …, n을 포함한다. 이 음성 패킷은 그것의 선두에 부가된 패킷헤더를 갖는다.

패킷헤더에는, 예를 들면 음성제어에 사용하는 각종 제어 데이터가 기록되어 있다.

예를 들면, 샘플링 주파수, 다중화 채널수, 크로스오버 주파수, 데이터 부호화 방식을 표시하는 데이터 부호화 방식 코드, 및 음성신호 재생방식의 사양(포맷)을 표시하는 음성신호 사양코드 등이 기록되어 있다.

또한, 이 음성신호 사양코드에는, 음성 데이터의 포맷, 예를 들면 재생 방식(파면 재생 또는 인텐시티 제어방식)이나 스피커 간격, 스피커 배치 등의 정보가 기록되어 있다.

또한, 각 음성채널은, 도 2c에 나타낸 것과 같이, 그것의 선두에 부가된 채널헤더를 갖는다.

채널헤더에는, 예를 들면 채널 번호, 주파수 대역, 이득 또는 위상량을 나타내는 각 데이터가 부가정보로서 기록되어 있다.

도 3은 상기한 AV 시스템(1)의 구성을 나타낸 블록도이다.

도 3을 참조하면, 광 디스크 구동부(10)는, 광 디스크에 기록되어 있는 다중화 데이터를 판독하게 된다.

역다중화기(11)는, 판독된 다중화 데이터로부터, 헤더와, 영상 데이터, 자막 데이터 및 복수 채널의 음성 데이터의 검출 및 분리를 행하게 된다.

음성데이터 디코더(12)는, 역다중화기(11)에서 전송되어 오는 음성 데이터의 디코드를 행하게 된다.

또한, 음성데이터 디코더(12)는 디코드된 음성 데이터의 위상이나 진폭 레벨의 조정을 행하여 조정된 데이터를 음향 재생부(20)로 출력하게 된다.

음향 재생부(20)는, 디코드된 음성 데이터 중에서, 광대역 주파수 데이터는 광대역 주파수 재생기(21)로 출력하고, 초저역 주파수 데이터는 초저역 주파수 재생기(23)로 출력하게 된다. 또한, 음향 재생부(20)는, 저역주파수 데이터를 저역주파수 재생기(25)로 출력하고, 고역주파수 데이터는 고역주파수 재생기(27)로 출력하게 된다.

자막데이터 디코더(13)는, 역다중화기(11)에서 전송되어 온 헤더정보에 포함되는 타이밍 정보에 따라 자막패킷으로부터 자막 데이터를 디코드하고, 디코드된 자막 데이터를 출력하게 된다. 영상데이터 디코더(14)는, 역다중화기(11)에서 전송되어 온 헤더정보에 포함된 프레임 레이트에 따라 영상 데이터를 디코드하고, 디코드된 영상 데이터를 출력하게 된다.

자막 재생기(15)는, 자막데이터 디코더(13)에서 디코드된 자막 데이터에 필요한 재생처리를 실시하고, 처리된 자막 데이터를 자막신호로서 출력하게 된다.

영상 재생기(16)는, 영상데이터 디코더(14)에서 디코드된 영상데이터에 필요한 재생처리를 실시하고, 처리된 영상 데이터를 영상신호로서 출력하게 된다.

자막 수퍼임포저(17)는, 자막패킷에 부가되어 있는 패킷헤더에 헤더정보로서 기록되어 있는 자막 제어정보 등의 타이밍 정보에 근거하여, 자막신호를 영상신호로 중첩하는 수퍼임포즈 처리를 실시하고, 처리된 데이터를 영상표시장치(18)에 따른 영상신호 형식으로 변환하여 영상표시장치(18)로 출력하게 된다.

영상표시장치(18)는, 자막 수퍼임포저(17)에서 공급되는 영상신호에 근거하여 영상을 표시하게 된다.

광대역 주파수 재생기(21)는, 제어부(31)의 제어하에서 음성데이터 디코더(12)에서 공급되는 복수의 광대역 주파수 데이터에 대해, 이득조정 등의 신호처리를 시행하고, 처리된 데이터를 아날로그 신호로 변환하여 광대역 주파수 신호로서 광대역 주파수 증폭기(22)로 출력하게 된다.

광대역 주파수 증폭기(22)는, 광대역 주파수 재생기(21)에서 공급된 광대역 주파수 신호를 소정 레벨까지 증폭하고, 증폭된 신호를 광대역용 스피커 시스템(7)으로 출력하여, 광대역용 스피커 시스템(7)의 광대역용 스피커 7-1, 7-2에서 신호를 출력하게 된다.

초저역 주파수 재생기(23)는, 제어부(31)의 제어하에서 음성데이터 디코더(12)에서 공급되는 초저역 주파수 데이터에 대해, 이득조정 등의 신호처리를 시행하고, 처리된 데이터를 초저역 주파수 신호로서 초저역 주파수 증폭기(24)에 출력한다. 초저역 주파수 증폭기(24)는, 초저역 주파수 재생기(23)에서 주어진 초저역 주파수 신호를 소정 레벨까지 증폭하고, 증폭된 신호를 초저역용 스피커(8)로 출력하게 된다.

저역주파수 재생기(25)는, 음성데이터 디코더(12)에서 공급되는 복수의 저역주파수 데이터에 대해, 제어부(31)의 제어하에서, 이득조정 등의 신호처리를 시행하고, 처리된 신호를 아날로그 신호로 변환하여 아날로그 신호를 저역주파수 신호로서 저역주파수 증폭기(26)로 출력하게 된다. 저역주파수 증폭기(26)는, 저역주파수 재생기(25)에서 공급된 저역 주파수신호를 소정 레벨까지 증폭하고, 증폭된 신호를 저역용 스피커 시스템(5)으로 출력하여, 이 신호를 저역용 스피커 시스템(5)의 각 저역용 스피커 5-1, 5-2…에서 출력하게 된다.

고역주파수 재생기(27)는, 음성데이터 디코더(12)에서 공급되는 복수의 고역주파수 데이터에 대해, 각각 이득조정 등의 신호처리를 시행하고, 처리된 데이터를 아날로그의 고역 주파수신호로 변환하여, 아날로그 고주파 신호를 타이밍 제어수단인 지연회로(28)로 출력하게 된다.

지연회로(28)는, 고역주파수 재생기(27)에서 공급된 고역 주파수신호를 소정의 지연시간 후에 고역주파수 증폭기(29)로 출력하게 된다.

고역주파수 증폭기(29)는, 고역주파수 재생기(27)에서 공급되고 지연회로(28)에서 소정의 지연시간만큼 지연된 고역 주파수신호를 각각 소정 레벨까지 증폭하고, 증폭된 고역주파수 신호를 고역용 스피커 시스템(6)으로 출력하여, 이 신호를 고역용 스피커 시스템(6)의 고역용 스피커 6-1, 6-2, 6-3에서 출력하게 된다.

제어부(31)는, AV 시스템(1) 전체를 제어하고, 역다중화기(11)에서 다중화된 데이터로부터 분리된 헤더정보를 이용하여 각종 제어를 행하게 된다.

예를 들면, 제어부(31)는, 도 2에 나타낸 패킷헤더에 부가되어 있는 샘플링 주파수나 데이터 부호화 방식코드에 근거하여, 음성데이터 디코더(12)의 동작을 전환한다. 또는, 제어부(31)는, 패킷헤더에 부가되어 있는 음향신호 사양(포맷)코드로부터 음향 재생부(20)의 사양을 만족하는 음성패킷만을 선택한다.

음성패킷 1이 파면 재생방식에 의해 재생된 음성패킷이고, 음성패킷 2가 인텐시티 제어방식에 의해 재생된 음성패킷, 음성패킷 3이 서라운드음향 재생방식에 의해 재생된 음성패킷이면, 제어부(31)가 대응하는 음성패킷 1과 3을 선택하게 된다.

더구나, 스크린(2)의 크기나 리스닝 룸의 크기에 의해, 음성패킷에 포함되어 있는 음성채널의 수와 배치되어 있는 스피커의 수가 일치하지 않는 경우에, 제어부(31)는 패킷헤더나 채널헤더 내부의 헤더정보로부터, 실제로 배치되어 있는 스피커의 수에 따라, 즉 재생환경에 따라, 필요한 음성채널을 선택하게 된다.

제어부(31)는, 채널헤더의 채널번호에 근거하여, 각 음성채널의 음성 데이터를 대응하는 재생기, 즉 광대역 주파수 재생기(21), 초저역 주파수 재생기(23), 저역주파수 재생기(25) 또는 고역주파수 재생기(27)로 전송하기 위해 제어를 행하게 된다.

더구나, 제어부(31)는, 채널헤더에 기록되어 있는 데이터 중에서, 이득과 위상량을 표시하는 데이터에 근거하여, 음성데이터 디코더(12)에서 위상제어를 실행하고, 광대역 주파수 재생기(21), 초저역 주파수 재생기(23), 저역주파수 재생기(25) 및 고역주파수 재생기(27)에서 이득조정을 수행한다. 이때, 위상제어는 각 재생기에서 행하는 것도 가능하다.

전술한 구성을 갖는 AV 시스템(1)에서는, 광 디스크를 포함하는 기록매체에 기록되어 있는 음성 데이터에 근거하여, 고역용 스피커 시스템(6)으로부터 출력되는 고역음향을, 저역용 스피커 시스템(5)에서 출력되는 저역음향보다 늦추어 출력할 수 있으므로, 저역으로부터 고역까지의 광대역에 걸쳐, 목적으로 하는 광대역의 음장을 재현할 수 있게 된다.

도 3에 나타낸 본 실시예의 AV 시스템(1)에서는, 타이밍 제어수단으로서 지연회로(28)를 사용하여 고역 주파수신호를 지연시키도록 하고 있지만, 이와 같은 구성은 단지 일례에 지나지 않는다. 예를 들면, 패킷헤더에 부가되어 있는 음성 데이터의 디코드 타임 스탬프를 사용하여, 고역용 스피커 시스템(6)으로부터 출력되는 고역음향을 저역용 스피커 시스템(5)으로부터 출력되는 저역음향보다 늦추어 출력할 수도 있다.

이와 달리, 저역주파수 재생기(25) 및 고역주파수 재생기(27)에서 저역용 스피커 시스템(5)과 고역용 스피커 시스템(6)의 위치관계에 근거하여, 저역 주파수신호와 고역 주파수신호의 재생 타이밍을 조정하는 것 등으로 하여, 고역음향을 저역음향보다 지연시켜도 된다.

상기 도 3에 나타낸 AV 시스템(1)에서는, 광 디스크를 포함하는 기록매체에, 파면 재생방식에 의해 재생된 음성 데이터로서, 적어도 저역용 스피커 시스템(5)에 대응하는 저역주파수 데이터와, 고역용 스피커 시스템(6)에 대응하는 고역주파수 데이터가 다중화되지만, 이것은 단지 일례로서 예시된 것이다. 예를 들면, 기록매체에는, 대역분할되어 있지 않은 음성 데이터를 기록해 두는 것도 가능하다.

도 4는, 대역분할되어 있지 않은 음성 데이터가 기록되는 AV 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.

이때, 도 3과 동일한 구성요소를 식별하기 위해 도 4에서는 동일한 참조번호를 사용한다. 이와 같은 구성요소들의 상세한 설명은 생략한다.

도 4에 나타낸 AV 시스템은, 음성데이터 디코더(12)와, 초저역 주파수 재생기(23), 저역주파수 재생기(25) 및 고역주파수 재생기(27) 사이에, 주파수 대역 분리기(41)가 설치되어 있는 점이, 상기 도 3에 나타낸 AV 시스템(1)과 다르다.

이러한 주파수 대역 분리기(41)는, 광 디스크로부터 판독되어 음성데이터 디코더(12)에서 디코드된 광대역 주파수 데이터를 고역주파수 데이터와 저역주파수 데이터로 분리하게 된다.

주파수 대역 분리기(41)에서 분리한 고역주파수 데이터와 저역주파수 데이터는 초저역 주파수 재생기(23), 저역주파수 재생기(25) 및 고역주파수 재생기(27)로 공급된다.

저역주파수 재생기(25)는, 광대역 주파수 데이터로부터 분리한 저역주파수 데이터의 위상이나 레벨의 제어를 행하여, 저역용 스피커 시스템(5)으로부터 목적으로 하는 음장을 재현하기 위한 저역음향을 출력할 수 있는 저역주파수 데이터를 신호처리에 의해 생성할 수 있다.

상기 실시예의 AV 시스템에서는, 재생해야 할 각종 데이터, 즉 영상 데이터, 자막 데이터 및 복수의 음성채널의 음성 데이터가 다중화되어 광 디스크 등의 기록매체에 기록되어 있는 것으로서 설명했지만, 네트워크 회선을 거쳐 영상 데이터, 자막 데이터 및 복수의 음성채널의 음성 데이터를 포함하는 재생해야 할 데이터를 수신할 수 있도록 구성하는 것도 가능하다.

예를 들면, 기록매체는 블루레이(Blue-ray) 디스크일 수도 있다. 이 기록매체는 광 디스크에 한정되는 것은 아니다.

또한, 본 실시예에 있어서는, 본 발명에 따른 음향 재생장치를 구비한 AV 시스템을 예로 들어 설명하였다. 본 발명에 따르면, 음향 재생장치가, 적어도 저역 주파수신호를 재생하여 저역음향을 출력하는 저역음향 재생수단과, 고역 주파수신호를 재생하여 고역음향을 출력하는 고역음향 재생수단과, 고역음향을 저역음향보다 지연시켜 출력할 수 있는 지연수단을 구비하고 있으면 되는 것이다.

본 실시예에서는, 저역용 스피커 시스템을 복수의 저역용 스피커를 포함하는 스피커 어레이에 의해 구성하는 것으로서 설명했지만, 이와 같은 구성은 단지 일례에 지나지 않는다. 저역용 스피커 시스템은, 절대적인 음상정위가 얻어지는 음파의 파면을 합성할 수 있도록 하는 구성이면 어느 구성이라도 된다. 예를 들면, 저역용 스피커 시스템은, 무지향성의 구형 스피커나 단독 스피커를 포함할 수도 있다.

본 발명에 따르면, 소정의 주파수 이하의 주파수를 갖는 저역 음향을 재생함으로써, 원하는 음장을 재현하기 위한 음파면을 형성하여, 원하는 음장이 저역 음향에 대해 청취범위에서 재현될 수 있다. 이 저역음향과 동일 음원을 갖는 고역음향을 지연부에 의해, 저역음향보다 늦추어 재생함으로써, 저역음향이 들리는 범위 내의 청취자가, 저역음향에 의해 재현되는 음장의 음상위치에서 고역음향의 음상을 지각시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 저역음향에 대해서는 넓은 청취범위에 걸쳐 원하는 음장을 재현할 수 있다. 이 저역음향과 동일 음원을 갖는 고역음향을 저역음향보다 늦추어 재생함으로써, 저역음향이 들리는 범위 내의 청취자가, 저역음향에 의해 재현되는 음장의 음상위치에서 고역음향의 음상을 지각시킬 수 있다. 따라서, 저역에서 고역까지의 광대역에 걸쳐 음장을 재현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 AV 시스템(1)에서의 스피커의 배치예를 나타낸 평면도이다.

도 2a 내지 도 2c는 음원으로부터 다중화된 데이터 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 AV 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 AV 시스템의 또 다른 구성을 나타낸 블록도이다.

도 5a 내지 도 5c는 스피커의 배치위치와 청취 위치에서의 청취자의 양쪽 귀 응답특성의 관계를 나타낸 도면이다.

도 6a 내지 도 6c는 스피커의 또 다른 배치위치와 청취 위치에서의 청취자의 양쪽 귀 응답특성의 관계를 나타낸 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1: AV 시스템 2: 스크린

3: 투사형 프로젝터 4: 청취자

5-1, 5-2, 5-3…: 저역용 스피커 5: 저역용 스피커 시스템

6-1∼6-3: 고역용 스피커 6: 고역용 스피커 시스템

7-1, 7-2: 광대역용 스피커 7: 광대역용 스피커 시스템

8: 초저역용 스피커 10: 광 디스크 구동부

11: 역다중화기 12: 음성데이터 디코더

13: 자막데이터 디코더 14: 영상데이터 디코더

15: 자막 재생기 16: 영상 재생기

17: 자막 수퍼임포저 18: 영상표시장치

20: 음향 재생부 21: 광대역 주파수 재생기

22: 광대역 주파수 증폭기 23: 초저역 주파수 재생기

24: 초저역 주파수 증폭기 25: 저역주파수 재생기

26: 저역주파수 증폭기 27: 고역주파수 재생기

28: 지연회로 29: 고역주파수 증폭기

31: 제어부 41 : 주파수 대역 분리기

Claims (4)

1. 소정의 주파수 이하의 주파수를 갖는 저역 음향을 재생출력하는 저역 음향 재생부와,

   상기 소정 주파수보다 높은 주파수를 갖는 주파수 성분을 포함하는 고역 음향을 재생출력하는 고역음향 재생부와,

   고역음향 재생부에 의해 재생출력되는 고역 음향을, 저역음향 재생부에 의해 재생출력되는 저역 음향에 대해 소정 시간 지연시켜 재생출력시키는 재생출력 타이밍 제어부를 구비한 것을 특징으로 하는 음향 재생장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 저역음향 재생부는, 상기 소정 주파수에 의해 결정되는 음파의 파장의 1/2 이하의 간격으로 배치된 복수의 스피커를 포함하도록 구성된 것을 특징으로 하는 음향 재생장치.
3. 소정의 주파수 이하의 주파수를 갖는 저역 음향을 재생출력하는 저역 음향 재생단계와,

   상기 소정 주파수보다 높은 주파수를 갖는 주파수 성분을 포함하는 고역음향을 재생출력하는 고역음향 재생단계와,

   고역음향 재생단계에 의해 재생출력되는 고역 음향을, 저역음향 재생단계에서 재생출력되는 저역 음향에 대해 소정 시간 지연시켜 재생출력시키는 재생출력 타이밍 제어단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 음향 재생방법.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 재생출력 타이밍 제어단계는, 고역 음향을 재생출력하는 고역용 스피커를 저역 음향을 재생출력하는 저역용 스피커보다 청취자에게 더 가깝게 배치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 음향 재생방법.