KR20060120109A - 오디오 신호 처리 시스템 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다수의 오디오 입력신호(15-19)를 처리하는 방법, 장치 및 소프트웨어 제품을 제공한다. 그 장치는 다수의 입력신호(15-19)를 수용하고, 한 세트의 출력 신호(35-39)를 발생하도록 배치되고, 청취자가 듣는 환경에서 들을 것 같은 반향음을 시뮬레이션 하는 지연된 반향음 성분을 포함하는 다중-입력, 다중-출력 반향기(14)를 포함한다. 그 장치는 더욱이 반향기의 출력을 수용하는 다중-입력, 두 개-출력 필터(20-24)를 포함하여서 좌우측 귀에 출력을 제공하고, 청취 환경에 해당하는 한 세트의 헤드폰이 관련된 전달 기능을 구현하도록 구성된다. 해당하는 다수의 방향에서 청취환경에 공간적으로 위치한 다수의 스피커에서 출력신호가 나오는 것처럼, 헤드폰(47-48)을 통해 출력 신호를 듣는 청취자가 다수의 오디오 입력 신호를 듣는 감각을 갖게끔 장치가 구성된다.
반향음, 반향기, 3D 오디오 효과, 다중 입력, HRTF 필터, 에코 패턴

Description

오디오 신호 처리 시스템 및 그 방법{AUDIO SIGNAL PROCESSING SYSTEM AND METHOD}
본 발명은 헤드폰 등을 통해 청취자 주위에 공간화된 3차원(3D) 음향효과를 내는 분야에 관한 것으로, 특히 오디오 시뮬레이션용 소형 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 발명 명칭: 오디오 신호 처리 시스템 및 그 방법, 발명자: 레일리(Reilly) 등, 변리사/일람 번호 LAKE041-P, 2003년 11월 12일 출원된 미국 특허 가출원 번호 제 60/519,786호에 우선권이 있는 것으로, 상기 특허 가출원 번호가 여기 참고로 기재된다.
헤드폰 사용자에게 “헤드폰 없는(out of head)” 오디오 효과를 내도록 여러 가지 시스템이 제안되어 왔다. 대부분의 통상적인 헤드폰 장치는 이러한 처리를 하지 못하여 헤드폰 사용자가 헤드폰으로 스테레오 스피커 또는 여러 모양의 스피커 상에 돌아가도록 설계된 오디오 트랙을 들을 때 소리가 청취자의 머리 내부로 퍼진다.
헤드폰을 이용하는 청취자인 여자 또는 남자가 그 자신 주위에 있는 음원(음향 내는 장치나 기구)을 듣고 있다고 착각할 정도로 오디오 신호의 공간화 효과를 내는 여러 시스템이 제안되어 왔고 공지되어 있다. 그러한 시스템의 예는 2003년 6 월 3일 등록된 발명자 맥그래스(McGrath)의 미국 특허 제 6,574,649호와 1999년 1월 6일 출원된 미국 특허 출원 번호 제09/647,260호에서 볼 수 있다.
실제 청취실은 반향음을 내는 것으로 알려져 있다. 헤드폰 공간화 시스템이 청취환경에서 일어나는 반향음의 시뮬레이션 수용은 바람직하다. 더욱이 적당한 경비, 예를 들어 경비 문제는 비교적 돈이 적게 들도록 처리하여 반향음의 실제 시뮬레이션과 헤드폰 공간화를 제공하는 것은 바람직하다.
예를 들어, 공간화 시스템과 표준 규격 헤드폰에서 나온 알맞게 처리된 오디오 신호를 들을 때 청취자는 청취자 머리에 대해 적당한 위치에 있는 스피커, 소위 “가상(virtual)”스피커가 있다는 인상을 받아야 한다. 더욱이 청취자인 남자 또는 여자가 원하는 청취환경에서 듣고 있다는 인상을 받아야 한다. 이렇게, 공간화 시스템으로 구현된 공간화 과정은 원하는 청취환경에서 자연스럽게 들리는 음향 에코 시뮬레이션(echo simulation)을 제공해야 한다. 예를 들어, 실제적이고 자연스러운 감각의 룸 음향을 제공하도록 하는 과정에서 발생된 음향 에코 패턴이 각각의 다중 가상신호에 대해 서로 관련된 상이한 도달시간을 가져야 한다. 더욱이, 다수 오디오 입력신호 각각이 다른 위치에서 “가상화” 되는 다수의 오디오 입력신호를 수신한 시스템으로 즉시 여러 가상 스피커 위치를 제공하는 공간화 시스템이 필요하다.
발명의 요약
본 발명의 한가지 특징은 헤드폰 장치 등을 이용할 때 청취자 주위에 음향(오디오)의 공간화로서, 이것은 청취 환경에서 발생되는 에코의 시뮬레이션을 포함 한다.
여기에 여러 오디오 입력신호를 처리하는 장치가 기술된다. 이 장치는 다수의 입력 신호를 수용하는 다수의 입력 단자를 구비한다. 더욱이 장치는 다수의 입력신호를 수용하는 다중 입력, 다중 출력 반향기(reverberator)을 포함하여 청취자가 청취 환경에서 들을 것 같은 반향음을 내는, 지연되어 형성된 반향음 성분을 포함하는 한 세트의 출력신호를 발생하도록 배치된다. 이 장치는 더욱이 반향기의 출력단에 연결된 입력단을 구비하는 다중 입력단, 두 개 출력 필터를 포함한다. 상기 필터의 입력단은 역시 다수의 입력 단자에 접속된다. 필터는 두 개 출력단을 제공하는데, 하나는 좌측 귀, 다른 하나는 우측 귀에 이용되고, 청취 환경에 대응하는 한 세트의 헤드가 관련된 전달 기능을 구현하도록 배치된다. 두 개 출력단은 헤드폰을 통해 이용 가능하다. 좌우측 출력 신호가 청취자에게 해당하는 여러 방향을 형성하도록 하는 청취환경으로 배치된 여러 스피커에서 나오는 것처럼, 헤드폰을 통한 청취 환경에서의 좌우 출력 신호를 듣는 청취자는 다수의 입력된 오디오 신호를 듣는 감각을 갖고있다.
반향기의 일 실시예에서, 반향기는 반향음 성분을 형성하도록 배치되고, 적어도 하나의 반향음 성분의 형성은 수용된 다수의 입력 신호의 결합이다. 그러한 실시예에서, 반향기는 각각의 입력 신호를 다르게 처리하도록 배치된다.
역시 여기에 다수의 오디오 입력신호 처리 방법이 기술된다. 이 방법은 다수의 입력 신호를 수용하고, 다수의 입력 신호로부터 한 세트의 반향기 출력 신호를 발생한다. 이것은 청취환경에서 청취자가 들을 것 같은 반향음을 내는 지연된 반향 음 성분을 형성하는 것이다. 더욱이 이 방법은 반향기 출력 신호와 입력신호의 조합을 필터링하여 두 개 출력을 발생하는데, 하나는 좌측 귀, 하나는 우측 귀에 이용된다. 청취 환경에서 한 세트 방향의 청취자와 청취 환경에 해당하는 한 세트의 헤드가 관련된 전달 기능을 필터가 구현한다. 두 개의 출력단은 헤드폰을 통해 이용가능하다. 좌우측 출력 신호가 청취자에게 해당하는 여러 방향을 형성하도록 하는 청취환경으로 배치된 여러 스피커에서 나오는 것처럼, 헤드폰을 통한 청취 환경에서의 좌우 출력 신호를 듣는 청취자는 다수의 입력된 오디오 신호를 듣는 감각을 갖고 있다.
게다가, 다수의 오디오 입력신호를 처리하는 방법을 구현하도록, 처리시스템의 프로세서를 가리키는 적어도 하나의 컴퓨터-판독 가능한 코드 세그먼트를 나르는 캐리어 매체가 여기 기술된다. 그 방법은 위에 기재된 단계를 포함한다.
도 1은 청취환경을 예시하고, 한 개 위치로부터 음향을 듣는 청취자에 대해 헤드가 관련된 전달기능의 일부를 도시.
도 2는 음원이 임펄스 음향일 때, 도 1의 장치에 대해 청취자 귀의 음향에 대한 일련의 임펄스 응답 기능을 예시.
도 3은 본 발명의 일 실시예의 개략 블록도.
도 4는 제 2 실시예의 개략 블록도.
도 5는 도 3 실시예의 반향기의 개략 블록도.
도 6은 도 3 실시예의 헤드가 관련된 전달 기능 필터링 과정의 상세도.
도 7은 헤드가 관련된 전달 기능 필터링의 실시예를 도시.
도 8은 도 5의 실시예에서의 지연 및 필터구조를 도시.
도 9는 도 8의 지연 및 필터구조를 구현하는 일실시예의 블록도.
도 10은 예를 들어 도 9의 것처럼 지연 및 필터구조로 구현된 필터링의 예를 도시.
도 11은 스테레오 신호를 처리하는 일실시예의 개략 블록도.
도 12는 아날로그 입력단과 출력단을 구비한 DSP 프로세서 실시예를 도시.
여기에 헤드폰 또는 스피커로 이용 가능한 신호를 내는 장치와 방법이 기술되고, 그것은 예를 들어, 헤드폰을 통한 청취자에게 방에서 반향음을 내는 것을 포함하여 방 안 일련의 장소에서 한 세트의 스피커를 듣는 감각을 제공한다. 본 발명의 실시예가 헤드폰 상의 재생용으로 디자인된다면, 역시 그러한 실시예는 다중-채널 환경에서 실제 분위기를 내는 방법으로 스피커 재생 시스템에 이용될 수 있다.
도 1은 당 분야의 기술자가 이해하기 쉬운 오디오 주사 개념을 도시한다. 청취자(7)가 음원(3)으로부터의 음향에 노출될 때, 직접 발산된 신호는 두 개 통로인 2-L과 2-R 각각을 통해 청취자의 좌우측 귀로 전파된다. 참조 숫자 또는 문자인 "-R"과 "-L"은 각각 청취자의 좌우측 귀를 가리킨다. 직접-음향성분이 도달한 뒤에, 다른, 반사된 음향이 청취자 귀에 도달한다. 도 1에서 5-L과 5-R은 벽(4)에서 반사된 걸 도시한다. 벽(4)의 음향 속성은 통상 에코 5-L 과 5-R의 주파수 응답 같은 음향 특성에 영향을 준다. 도 1은 헤드폰을 통해 두 귀로 듣는 청취자가 경험할 필요가 있는 청취환경을 나타낸다. 헤드폰으로 듣는 청취자가 청취자 주위에 다른 위치에 공간적으로 위치한 한 세트의 스피커로 방에서 듣는 경험을 하는 게 바람직하다.
도 2는 도 1의 청취환경으로 음원에서 청취자 좌우측 귀까지의 임펄스 응답의 예를 도시한다. 즉, 도 1은 임펄스 음원(3)으로부터 귀에 도달을 도시한다. 좌측 귀에 소리 도달은 2-L, 5-L및 8-L로 도시되고, 우측 귀에 소리도달은 2-R, 5-R 및 8-R로 도시된다. 임펄스 응답 2-L과 5-L은 도 1에 도시된 해당하는 방향과 반사된 전파통로에 해당한다. 8-L의 파형은 아마도 방에서 다른 표면에서 반사된 또 다른 에코(메아리) 도달을 가리킨다. 도 2에 도시된 데로 이러한 3개의 에코도달은 첫째로 3개의 분리된 소리도달을 나타낸다. 통상적으로 일령의 소리도달은 시간상으로 계속되어, 시간경과에 따라 에코도달의 시간 밀도가 빨리 증가하고 에코도달의 강도가 시간에 따라 감소한다.
도 2에 도시된 파형의 형태가 예로서 그려졌지만, 실제 듣는 경험에서 통상 일어나는 형태를 나타내려 한 것이다. 예를 들어, 좌측 귀 2-L에서의 직접적인 소리 도달은 우측 귀 2-R에서의 직접적인 소리도달보다 더 이른 도달시간과 더 높은 피크 값을 나타낸다. 이것은 음원(3)이 청취자의 좌측 귀에 더 가까운 것을 도 1에 도시된 상황으로 나타낸다. 이렇게, 도 2는 좌우측 귀 응답을 나타내고, 임펄스 응답부분 5-R로 도시되어 좌측 귀에로의 도달보다 더 큰 크기로 사용자의 우측 귀에 도달하는 에코(5)로서 도 1에 도시된 에코성분을 포함한다.
한 개 소리도달, 예를 들어 도 2의 2-L에 해당하는 임펄스응답의 모양이 종종 소리위치에 대한 청취자의 귀의 헤드 관련된 임펄스 응답(Head Related Impulse Response : HRIR)으로 일컬어진다. HRIR은 종종 주파수 영역으로 명시되는데, 이 경우에 그것은 헤드 관련된 전달기능(Head Related Transfer Function : HRTF)으로 불린다. 이런 양쪽 용어는 서로 번갈아 사용된다. 통상, HRTF는 쌍으로 명시되는 데, 이는 청취자의 좌측 귀로의 2-L같은 한 개 HRTF는 그에 대응하는 2-R HRTF와 함께 사용되지 않으면 거의 사용되지 않는다. 통상적으로 이 규칙에 대한 하나의 예외가 있는데, 그것은 청취자의 중간 면에 놓인 방향에서 청취자에 도달하는 소리 도달에 대해 일어나는데, 좌우측 귀가 동일한 소리를 들을 때이다. 이러한 중간-면 소리도달에 대해, 좌우측 HRTF 신호가 통상 동일하여 시스템이 특정 청취자의 비대칭 해부학적 특징을 내지만 않으면, 오직 하나의 HRTF가 명시된다.
본 발명의 일실시예는 반향음, 즉, 에코의 발생을 포함하는 청각의 환경을 시뮬레이션하는 방법을 포함한다. 다른 실시예는 그 환경을 시뮬레이션하는 장치이다. 본 발명의 또 다른 실시예는 예를 들어, 헤드폰을 통해, 녹음 재생용 신호를 발생하는 방법이다. 발생된 신호가 헤드폰을 통해 청취자에 재생될 때 청취자인 남자 또는 여자는 청취환경에 있다는 인상을 받는 식으로 이 방법은 청각환경을 시뮬레이션한다. 이것은 가상의 스피커가 청취자의 머리에 대해 적당한 위치에 자리를 잡는다는 인상을 갖는 청취자를 포함한다. 다른 실시예는 재생용 신호를 발생하는 장치이다.
본 발명의 실시예는 또한 다수의 오디오 입력신호를 수용하여, 청취자인 남자 또는 여자가 다수의 가상의 스피커로부터의 오디오신호를 그 각각이 공간적으로 다른 위치에서 듣고 있다는 인상을 받는 식으로 헤드폰 상으로 재생용 신호를 처리한다. 이렇게 다수의 가상 스피커 위치가 생성된다.
더욱이 본 발명의 실시예는 자연스럽게 들리는, 방에서 일어나는 청각 에코의 시뮬레이션을 포함하는 오디오신호의 재생을 제공한다. 하나의 방법 실시예는 다수의 가상 스피커 위치를 생성하고, 각각의 가상 스피커 위치에 대해 한 패턴의 에코도달을 일으킨다. 그 패턴은 각각의 가상 스피커위치에 대해 다를 수 있다. 다른 버전으로, 그 패턴은 청취자에 대한 각각의 가상 스피커 방향으로 서로 관련되지 않게 만들어진다. 발명자는 각각의 가상 스피커 방향에 대해 실제로 관련 안 된 에코 패턴의 제공은 방 음향효과의 실제로 자연스러운 느낌을 준다는 걸 발명자는 알았다.
가상 스피커 위치는 각 위치에 대해 HRTF 쌍에 대한 가정 혹은 지식으로부터 발생된다. 그 방향 처리는 HRTF 필터 쌍을 이용한다.
본 발명의 한 가지 특징은 재생용 신호를 발생하기 위한 입력을 처리하는 장치의 메모리 요건과 적당한 계산력이다. 이것을 성취할 여러 디자인 선택이 있어 왔다. 한 가지 특징은 사운드-도달 방향의 개수를 제한하는 것이다. 방향 개수를 제한함으로서, 모든 방향을 설명할 필요가 있는 모든 방향의 처리는 HRTF 필터 쌍을 구현할 작은 세트의 필터를 이용하는 다중 입력, 다중 출력 필터 HRTF를 이용하여 얻을 수 있다. 일실시예에서, 각각의 직접적인 음향과, 각각의 개별 에코 도달은 HRTF 필터뱅크에서 HRTF 필터 쌍들 중 하나를 통해 공급된다. 적당한 계산과 메모리 요건을 제공하는 다른 특징은 에코 도달을 발생하는 다중 입력/다중 출력 반향기의 장치 사용에 있다. 반향기는 반복적인 필터 구조, 예를 들어 피드백을 포함하는 구조를 이용하여 에코도달을 일으키도록 다중 입력/다중 출력 반향기를 제공한다. 도 12에는 본 발명의 장치 실시예가 도시되었고, 이것은 디지털 신호 처리기(DSP)를 이용하여 구현되고, 특히 DSP 시스템은 DSP 장치(153)와 프로그래밍 명령을 내재한 메모리(155)를 포함한다. 장치는 한 세트의 오디오 신호를 수용하는 한 세트의 입력 단자와 하나는 좌측 귀, 다른 하나는 우측 귀 용의 두 개 출력단을 포함한다. 발명자는 특히 적당한 DSP시스템이 모토로라회사(일리노이주 슈엄버그소재) 제조의 모토로라 56000 DSP 보드(board)라는 것을 알았다. 당 분야의 통상의 기술자는 그러한 상기 보드의 작동과 프로그래밍에 친숙하다고 볼 수 있다. 이렇게, 여기에 기술된 방법 단계를 포함하는 방법을 구현하는 프로세싱(처리) 시스템 중 하나 이상의 프로세서를 가르키는 한 세트의 컴퓨터-판독 가능한 코드 세그먼트를 나르는 캐리어 매체, 예를 들어 메모리 또는 저장 장치의 형태로 본 발명의 실시예가 나타난다. 더욱이, 일실시예는 5채널 입력용으로, 한 세트의 헤드폰 상의 재생용으로 설계된다. 입력과 출력이 아날로그인 경우에 입력을 계수화하고 아날로그 출력을 내기 위해 본 실시예는 필요한 아날로그-디지털, 디지털-아날로그 컨버터를 포함한다. 샘플인 아날로그-디지털 컨버터(157)과 샘플 디지털-아날로그 컨버터(158)가 도 12에 도시된다. 일실시예에서, 입력이 5.1-채널 돌비 디지털(Dolby Digital) 신호의 형태로 이미 디지털이면, 입력단에 아날로그-디지털 컨버터는 필요 없다.
하나의 장치 실시예가 도 3에 도시된다. 본 장치는 한 세트의 오디오 입력신호를 수용하는 한 세트의 입력 단자를 포함한다. 한 세트의 입력신호는 각각 좌측, 우측, 중앙, 좌측 써라운드(역시 좌측 후방으로 불림)및 우측 써라운드(역시 우측 후방으로 불림)를 포함하는 5-채널 디지털 입력이다. 한 세트의 신호는 각각 해당하는 가산기(summer) 유닛(35-39)를 통해 다중 입력, 다중-출력 헤드 관련된 전달기능 필터의 각각의 입력단자로 연결된다. 다중-입력, 다중-출력 필터는 두 세트의 출력을 갖는데, 하나는 좌측 귀, 다른 하나는 우측 귀 용이다. 한 버전으로, 신호 15-19 각각은 해당하는 가산기 유닛(35-39)을 통해 각각 해당하는 HRTF필터(20, 21, 22, 23,및 24)의 입력단으로 연결된다. HRTF 필터 각각은 좌우 필터 출력, 예를 들어 필터(20)에 대해 출력(30 및 31)을 제공한다. 장치는 이 경우(5)에 고정된 수의 음향 도달 방향(15-19)을 가정한다. HRTF 필터(20-24)는 모든 방향 처리를 제공한다. 각각의 HRTF 쌍은 예를 들어, 반향이 없는 챔버에서 각각의 위치의 방향에서의 청취자의 HRTF를 정의한다.
입력신호에 더하여, 다중-채널 반향기(14)는 역시 HRTF 필터로 처리되는 에코를 발생한다. 다중-입력, 다중 출력 반향기(14)는 세트의 입력신호를 수용하여 한 세트의 출력신호를 발생하는데, 하나는 각각의 한 세트의 방향에 대한 것이고, 청취자가 청취환경에서 들을 것 같은 반향음을 시뮬레이션하는 지연된 반향음 성분을 각각의 출력신호가 포함한다.
그리하여, 각각의 직접 사운드와 각각의 개별 에코 도달이 필터 뱅크의 HRTF 필터를 통해 공급된다. 일실시예에서, HRTF 필터 각각은 개별 좌측 서브필터(sub-filter)와 우측 서브필터로 이루어져 각각 좌측 및 우측-귀 출력을 제공한다. 각각의 좌우측 HRTF 필터는 FIR 필터로 구현된다.
다중-채널 반향기의 일실시예는 다중 입력을 수용하여 에코도달을 시뮬레이션하도록 다중 출력을 발생하는 반복(궤환) 필터이다.
필터구조(20-24) 각각의 좌우 출력은 좌우 가산기(12-L 및 12-R)로 개별 가산되어, 각각 좌우출력(47 및 48)을 발생한다. 개별 출력(47 및 48)은 헤드폰을 이용한 재생용 좌우 헤드폰 출력신호이다.
도 3 장치의 여러 다른 실시예는 역시 본 발명의 범위 내에 있다. 예를 들어, 일실시예에서 중앙채널(17)은 그 이상의 처리 전에 좌우측 채널(15, 16)을 합함으로서 제거될 수 있다. 이것은 중앙 채널의 방과 좌우 채널 각각을 더하여 얻어진다. 그러한 선택적인 실시예가 도 4에 도시된 바, 분할기(0.5 감쇄기)(59)를 통해 중앙 채널(52)이 가산회로(가산기)(56 및 57) 각각에 의해 좌우측 채널(50 및 51)로 합해진다. 이러한 간소화는 전체의 계산 요구를 감소시킨다. 장치의 나머지는 4채널(L',R', 좌측 써라운드(53), 우측 써라운드(54)) - 2채널 입체음향기이다.
다중 채널 반향기(14)의 일실시예가 도 5에 도시된다. 반향기는 다중-입력, 두 개-출력 HRTF필터의 각각의 방향에 대한 궤환 신호 통로를 포함한다. 각각의 궤환 신호 통로는 지연회로 및 필터를 포함하여, 일실시예로 결합된 지연회로 및 필터로 구현되고, 다른 실시예로 필터가 뒤따르는 개별 지연 라인으로 구현된다.
도 5에 대해, 5개 입력채널(60) 각각이 합해져서, 예를 들어 가산기(61, 86, 87, 88 및 89) 각각에 의해서 합해져 피드백 신호로 5-채널 궤환 통로를 형성한다. 가산된 신호는 5x5 믹서(62)로 입력되어 한 세트의 5 혼합된 신호를 형성한다. 5개의 혼합된 신호는 도 5에 도시된, 각각 5개 지연라인(63-67)과 5개 필터로 구현되는 한 세트의 지연 및 필터유닛으로 입력된다. 아래 기술되듯이, 일실시예는 각각의 지연회로와 필터를 결합하여 필터가 지연라인의 일부를 이용한다.
5개 지연 라인(63-67) 각각은 각각의 입력을 다른 양(“지연 길이(delay length)”)만큼 지연시킨다. 5개 지연회로(63-67)의 출력 각각은 5개 필터(70-74) 중의 각각의 하나로 공급되어 가산기들 중의 하나, 예를 들어 가산기(61)에 궤환 되는 각각의 신호를 필터링 하고 감쇄시킨다. 일실시예에서, 필터 출력은 역시 한 세트의 이득 성분에 의해 증폭되어 다중-채널 반향기의 출력세트(80)를 형성한다. 이득 성분, 예를 들어 이득 성분 81은 세팅 가능한 이득을 구비하여, 반향기 레벨이 목표 청취 환경에서 바르게 시뮬레이션 되도록 인가된다. 각각의 필터는 각각의 궤환 신호 통로로 발생된 에코에 대해 주파수에 따라 변하는 필요한 감쇄율을 만들고, 선택된 각각의 지연회로는 시뮬레이션 되는 목표 청취환경에 대한 필요한 반향음 패턴을 제공한다.
도 5에 도시된 실시예에 대한 선택적인 실시예가 가능하다. 그러한 선택적인 실시예는 다음과 같은 변화를 포함한다.
* 입력의 수는 변한다, 예를 들어, 4개 입력 시스템에 대해 오직 4개의 입력이 인가된다.
* 입력 세트(60)는 가산 전에 인가된 이득을 갖는다. 이것은 고정된 포인트(fix-point) DSP장치에서 중요한데, 여기서 궤환 신호통로(85) 내부의 신호 레벨은 오버플로우(overflow)를 금지하도록 하고/하거나 반향기의 노이즈 성능을 최적화하도록 제어될 필요가 있다. 스케일링을 어떻게 얻는가는 신호처리 기술자에게는 공지되어 있다.
* 출력 이득성분, 예를 들어 81은 생략된다. 예를 들어, 만약 입력 이득성분이 올바른 이득을 제공한다면 이것은 타당하다.
도 5에 도시된 것 같은 반향기는 변경되어 하나 이상의 가산기(61, 86-89)를 간단히 생략함으로써 더 적은 수의 입력을 이용한다.
도 3의 HRTF 필터 20-24의 뱅크의 일실시예가 도 6에 더 상세히 도시된다. 예를 들어, 필터(20)는 두 개 필터(30, 31)로 도시된다. HRTF에 사용된 표시는 HRTF(sourse, out)으로, 여기서 sourse는 각각 좌, 중앙, 우, 좌 써라운드 및 우 써라운드에 대한 입력 채널 LF, C, RF, LS, 또는 RS 중 하나이고, out는 각각 좌우에 대한 L 또는 R 중 하나이다.
일실시예는 좌우 대칭으로 가정한다. 그러한 가정으로 다음 법칙이 나온다.
HRTF ( LF ,L) = HRTF ( RF ,R)
HRTF ( LF ,R) = HRTF ( RF ,L)
HRTF (C,L) = HRTF (C,R)
HRTF ( LS ,L) = HRTF ( RS ,R)
HRTF ( LS ,R) = HRTF ( RS ,L)
대칭이 될 때, 간략화된 실시예가 필터 뱅크에 대해 사용될 수 있다. 그러한 실시예가 도 7에 도시된다. 이런 경우에, 필터-뱅크로 입력되는 L및 R 전후 신호는 각각 “슈플러(shuffler)"에 의해 처리되는데, 예를 들어, 앞의 신호로는 90, 써라운드(뒤)의 신호로는 100이다. 각각의 슈플러는 합과 차이 신호를 계산한다. 예를 들어, 슈플러(90)는 합과 차이 신호(92, 93)를 각각 계산하는바, 여기서 가산 신호는 좌우측 신호의 합의 반이고, 차이신호는 좌측 신호보다 작은 우측 신호의 반이다.
그러한 슈플러의 이용은 도 6의 실시예의 10개 필터 뱅크가 도 7에 도시된 데로 오직 5개 필터, 필터(94-98)로 대체 가능하게 한다. 이러한 필터수의 감소와 그런 계산 조건은 각각 L, R, LS 및 RS 입력에 연결된, 입력단의 부가적인 합/차이 블록(90 및 100)을 가져 비교적 적당한 계산 비용이 든다. 더욱이, 합의 접속점(102 및 103)이 이용된다. 예를 들어, 합의 접속점(103)이 우측 출력신호를 계산하여 필터(95 및 98)의 출력을 감산한다.
다시 도 5에 도시된 반향기에 대해, 믹서(62)는 5개 입력과 5개 출력을 갖고 이리하여 25개 이득값을 갖는다. 이러한 이득은 행렬 방정식에 따라 5x5 행렬 G 로 명시된다:
Figure 112006033424387-PCT00001
여기서, G는 대각선이 아닌 5x5 행렬여서, 적어도 하나의 출력이 다수의 입력을 결합한다. 예를 든 실시예에서, G가 단일 행렬이 되도록 G의 성분이 선택된다. 섞은 행렬과 대각선 행렬을 이전-승산한 것이 믹싱 전에 한 세트의 이득 계수를 인가한 것과 같고, 섞은 행렬과 대각선 행렬을 이후-승산한 것이 믹싱 후에 한 세트의 이득 계수를 인가한 것과 같기 때문에, 단일 행렬은 믹싱의 입력단 및/또는 출력단에서 스케일 계수 내로 단일의 것이다.
본 발명의 특징은 반향음 특성의 선택에 있는바, 이것은 차례로 도 5의 필터(70-74)의 성질과 지연라인(63-67)의 지연의 선택을 포함한다.
단일 행렬을 생성하는 데 많은 방법이 공지되어 있다. 하나의 방법은 다음 매트랩(Matlab)코드를 이용한다:
>>X = randn(5);
>>[U,S,V] = svd(X);
>>M = U* V T;
여기서 *는 행렬 승산이고 T는 전치행렬 연산자이다. 상기 코드는 각 성분이 예를 들어 랜덤 가우시안 분배(random Gaussian distribution)를 갖고 랜덤 5x5 행렬, X를 생성함으로써 시작한다. 다음에 이 방법은 행렬 X의 단일값 인수분해(SVD)를 실행하여 양 행렬 U와 V가 단일이고 X = USV T인 성질의 3개 행렬을 생성한다. 그리하여 행렬 G = UV T는 랜덤 행렬 X로부터 나온 단일 행렬이다. 5x5 행렬 G는 반향기에서 믹서의 계수로 사용될 수 있다.
이전에 논의되듯이, 엄격히 단일 행렬을 대각선 행렬로 이전-승산하고/하거나 대각선 행렬로 이후-승산하여 나온 어떤 행렬은 “유니터리(unitary)"로 간주되는바, 그런 행렬은 입력단 및/또는 출력단에서의 이득에 의해 유니터리로 될 수 있기 때문이다.
다른 실시예로, 예를 들어, 상기 매트랩 코드에 기술된 랜더마이저(randomizer)를 이용하여 한 세트의 지원 행렬이 생성되고, 듣기 테스트를 근거로 최상책이 선택된다.
도 8은 단일 지연회로(110)와 필터 블록(111)을 도시한다. 도 9는 지연회로와 필터 결합체의 일실시예를 도시한다. 본 실시예의 필터는 제 1차(2-탭) FIR 필터로, 지연라인으로 탭핑하여 지연라인을 이용한다. 이렇게, 일 실시예에서, 필터링과 지연은 단일기기에 의해 실행된다. 지연 버퍼(121)는 오디오 입력 데이터를 소정의 개수의 샘플 주기만큼 지연한다. 지연라인의 마지막 두 개 탭(122 및 123) 각각은 두 개 탭을 a1와 a2로 곱하는 계수 승산기(124 및 125)로 곱해진다. 탭된 신호는 가산기(126)로 가산되어 지연된 필터 출력을 형성한다.
그러한 5개의 구조가 도 5의 지연과 필터링을 구현할 수 있다.
궤환 신호 통로에서 오디오의 바람직한 감쇄를 위해 계수 a1과 a2가 선택된다.
도 10은 도 9에서 구현된 2-탭 필터의 대표적인 바람직한 주파수 응답을 도시한다. 이득 행렬 G가 유니터리이기 위해, 각 필터의 전체 이득은 모든 주파수에서 1보다 더 작아야 한다.
도 5의 각각의 필터(70-74)는 그 각각의 계수 a1와 a2에 대해 다른 세트의 값을 이용한다. 다른 실시예는 각 필터에 대해 동일한 값의 a1과 a2를 이용한다.
a1과 a2를 계산하는 한가지 방법이 이제 기술된다. 본 발명은 이 방법에 제한되지 않고, 발명자는 이 방법이 결과를 만족시킨다는 것을 알았다.
본 발명에 따라, 각각의 필터는 저주파수와 고주파수에서 필요한 반향음 시간을 얻도록 선택된다. 통상적인 환경에서 반향음 시간의 대표치는 당 분야의 기술자에게 공지되어 있거나 얻을 수 있다. 본 발명의 구현물을 이용하기 위해, 사용자는 시뮬레이션되는 환경의 유형에 맞는 반향음 시간을 선택한다.
저주파수에서 필요한 반향음 시간, RT _ low가 선택된다. 고주파수에서 필요한 반향음 시간, DecayRate _high가 역시 선택된다. 일실시예에서, 다음에 저주파수 필요한 반향음 시간이 반향기에서 60dB만큼 감쇄되도록 오디오신호의 저주파수 동안 걸리는 시간이고, 고주파수 반향음 시간이 반향기에서 60dB만큼 감쇄되도록 고주파수 동안 걸리는 시간이 되도록 필터가 선택된다. RT_low의 통상적인 값이 200ms 내지 5초이고, 더 긴 시간이 가능하고, RT _ high의 통상적인 값이 50ms 내지 100ms 일 수 있다.
다음에 두 개 RT 값은 해당하는 감쇄율로 변환되어, 다음으로 표시된다:
DecayRate _ low 및 DecayRate _ high , 각각, dB/초로 다음과 같이:
DecayRate _ low=60/RT _ low,및
DecayRate _ high=60/ RT_high.
반향기에서 각 지연 및 필터 쌍에 대해, a1과 a2의 값이 다음과 같이 계산될 수 있다:
a1 =( LowFreqGain + HighFreqGain )/2 및
a2 =( LowFreqGain - HighFreqGain )/2
여기서,
LowFreqGain =10( DecayRate _ lowxDelayTime )/20 , 및
HighFreqGain =10 ( DecayRate _ highxDelayTime )/20
여기서 지연 시간은 초(second)로, 대응하는 지연의 길이이다. 하기에 각 지연라인(delay line)의 길이가 어떻게 선택되는지를 보라.
이리하여, 필터 계수 a1과 a2가 지연시간의 함수이다.(지연의 길이는 초) 이것은 반향음 오디오 신호의 모든 성분이 초당(per second) 동일한 감쇄 계수로 감쇄되는 것을 보여준다. 이렇게 필터의 감쇄는 해당하는 지연의 길이에 따른다.
지연 라인은 길이의 범위로 가장 잘 설정된다. 5-채널 반향기에는 L0,L1,...L5이다. 세트 L0 , L1 ,... L5에 공통계수가 없도록 일 실시예가 이런 것을 설정한다. 그렇지 않으면, 반향기는 고밀도의 반사 임펄스 응답을 얻지 못한다. 일실시예에서, 일반적으로 각각의 지연 길이가 시뮬레이트되는 방에 제 1의 에코 도달의 지연시간과 대략 동일하도록 설정된다. 하나의 바람직한 실시예에서, 지연 시간이 2.5 내지 4.5밀리 초 사이이다. 결과의 에코 패턴이 각각의 HRTF 방향에 대해 서로 관련되지 않도록 지연길이가 선택된다.
상기 실시예에 사용된 한가지 특징은 반향음에 대한 공간화에 오직 비교적 작은 수의 HRTF 방향이 이용될 수 있다는 것이다. 반향음에 대한 “풀 써라운드(full surround)”효과는 오로지 비교적 작은 수의 공간화 방향으로 일어난다는 것을 발명자는 알았다.
나타난 일실시예에서, 그러한 HRTF 방향의 수는 다수 입력의 실제 방향과 일치하지 않았다. 이것은 필요하지 않다. 예를 들어, 입력방향의 수보다 더 적거나 더 많은 방향이 사용된다. 5개 입력 방향이 제공된 반면에, 상기의 한 가지 예는 중앙채널을 제거하여 4개 HRTF 방향을 이용하였다. 역시 입력 신호보다 더 많은 방향을 이용하는 것이 가능하다.
이렇게, 상기 실시예가 4개 혹은 5개 입력을 갖는 것 같은 써라운드 음향 신호를 입체 음향화하는 동안, 이 방법은 역시 다른 구조에의 이용에 적용 가능하다.
예로서, 도 11은 한 세트의 스테레오 출력(47 및 48)이 나오도록 두 개 입력 방향에 해당하는 두 개 (스테레오) 입력(131 및 132)을 처리하는데 알맞은 장치 실시예를 도시한다. 2-입력, 5-출력 다중채널 반향기(134)는 2-입력 방향을 포함하여 5개 방향에 대한 한 세트의 써라운드 음향신호를 발생한다. 한 쌍의 가산기 (135,136)는 반향기의 좌우채널 출력을 입력신호에 가산한다. 반향기(134)의 좌우신호, 중앙, 좌측 써라운드, 우측 써라운드 출력이 HRTF 필터 쌍의 뱅크로 입력되어 각각이 좌우 출력을 발생한다. 각각의 좌우 HRTF 필터 출력은 가산되어 각각 좌우 출력(47 및 48)을 형성한다. HRTF 필터(137 및 138)의 뱅크는 예를 들어, 도 7의 구조를 이용하여 구현된다. 반향기는 도 5를 참조하여 이전에 기술된 것과 유사한데, 그것은 오직 두 개 입력, 좌측과 우측(앞) 채널이 수용되는 것을 제외하고, 다중-입력, 2개 출력의 HRTF 필터의 각 방향에 대한 것인 5개 궤환신호 통로가 유사하다.
이렇게 청취자에게 한 세트의 위치에서 한 세트의 실제 스피커의 느낌을 주는 헤드폰 상에서 나오는 한 세트의 신호를 발생하는 방법과 장치가 기술되었다. 그 장치는 HRTF 필터 쌍의 뱅크와 접속된 다중-채널 반향기를 이용한다. 다중-채널 반향기는 실제 스피커의 각 위치에 대해 내부 궤환신호 통로를 포함한다. 반향기는 믹싱(mixing) 행렬로 나타낼 수 있는 믹서를 포함한다. 반향기의 유니터리 믹싱 행렬을 이용하여 궤환신호 통로의 필터가 낮은 우측 주파수로 필요한 감쇄율을 제공하도록, 오로지 비교적 적은 수의 HRTF 방향을 이용하지만 청취실로 대표되는 반향음으로 매우 만족스러운 써라운드 음향 경험을 한다는 것을 발명자는 알았다.
상기 내용에서 상세 설명이 생략된 것은 당업자에게는 명백하다는 것을 알 수 있다. 예를 들어, 공통 스케일 인수가 도시되지 않았다. 이렇게, 예를 들어, 유니터리 행렬이 믹싱 행렬 G에 바람직하다고 일컬어질 때 이것은 대각선 행렬에 의한 이전-승산 및/또는 이후-승산 이내로 유니터리하는 의미를 당업자는 이해할 것이다. 더욱이, 어떤 진일보된 스케일링이 구현에 필요한데, 이것은 예를 들어, 고정 포인트(fixed point) 산술이 요소(element)를 구현할 때이다.
필터 계수, 지연라인 길이, 믹서행렬 요소, 등등과 같은 다른 세트의 환경에 의존하는 변수가 각 특정 청취환경에 대해 필요한 반면, 실제 청취 환경은 유형들로 나뉜다. 어떤 특정 유형의 모든 방(room)에 대해 동일한 변수가 사용된다. 이렇게 본 발명의 방법을 구현하는 신호처리기는, 각각의 다른 유형의 환경, 예를 들어 커다란 콘서트홀을 위한 세트, 우아한 가구를 갖춘 소형 응접실용 세트, 등등에 대한 여러 다른 세트의 변수를 DSP 시스템의 메모리 내에 저장한다. 사용자는 유형에 따른 알맞은 청취 환경을 선택한다.
여기 기술된 일 실시예의 각각의 방법은 프로세싱 시스템, 예를 들어 DSP시스템의 일부인 하나 이상의 DSP장치 상에서 실행되는 컴퓨터 프로그램의 형태로 존재한다. 상기 각각의 구조를 구현하는 DSP 프로그래밍 방법은 당업자에게는 명백하다. 각각의 요소가 배리로그(Verilog) 같은 프로그램 언어로 코딩되고, 그 구조를 구현하는 집적회로 디자인이 도시된다. 이렇게 당업자에게 이해되듯이, 본 발명의 실시예는 방법, 특정 목적의 장치 같은 장치, 데이터 처리시스템, 또는 캐리어 매체(carrier medium) 같은 장치로 구현된다. 캐리어 매체는 하나 이상의 컴퓨터 판독가능 코드 세그먼트를 운반하여 방법을 구현할 처리시스템을 제어한다. 따라서 본 발명의 특징은 방법, 전적으로 하드웨어 실시예, 전적으로 소프트웨어 실시예 또는 소프트웨어와 하드웨어를 결합한 실시예의 형태를 취한다. 더욱이, 본 발명은 매체에서 구현된 컴퓨터-판독가능 프로그램 코드 세그먼트를 나르는 캐리어 매체(예를 들어, 컴퓨터-판독가능 저장 매체상의 컴퓨터 프로그램 제품)의 형태를 취한다. 디스켓 또는 하드 디스크 같은 마그네틱 저장장치, 또는 CD-ROM같은 광학 저장장치를 포함하는 적당한 컴퓨터 판독가능 매체가 이용된다.
또한 소프트웨어는 네트워크 인터페이스장치를 통해 네트워크상으로 송신되거나 수신된다. 캐리어 매체가 단일 매체로서 예를 든 실시예로 도시되는 동안, 용어 “캐리어 매체”는 하나 이상의 세트의 명령을 저장하는 단일 매체 또는 다중 매체(예를 들어 중앙화 되거나 분배된 데이터 베이스 및/또는 연관된 캐쉬와 서버)를 포함하도록 취해져야 한다. 용어 “캐리어 매체”는 역시 본 발명의 방법론 중 하나 이상을 기계가 실행하도록 기계 실행을 위한 한 세트의 명령을 저장, 인코딩, 혹은 운반할 수 있는 어떤 매체를 포함하도록 취해져야 한다. 캐리어 매체는 비휘발성 매체, 휘발성 매체, 전송 매체 등 많은 형태를 취하지만 이에 국한되지 않는다. 비휘발성 매체는 예를 들어, 광학, 마그네틱 디스크, 자기-광학 디스크를 포함한다. 휘발성매체는 주 메모리 같은 다이내믹 메모리를 포함한다. 전송 매체는 동축 케이블, 구리 전선 및 광섬유로 이루어지는 바, 버스 서브시스템을 이루는 전선을 포함한다. 전송 매체는 역시 청각 또는 광파의 형태를 취하는 바, 이것은 무선파와 적외선 데이터 통신시에 발생한다. 예를 들어, 용어 “캐리어 매체”는 솔리드(고체) 상태 메모리, 광학 및 자기 매체, 캐리어 웨이브신호를 포함하도록 취해지고, 이에 제한되지 않는다.
논의된 방법의 단계는 하나의 실시예로 프로세싱 시스템(즉, 컴퓨터)의 저장장치에 저장된 명령(코드 세그먼트)을 실행하는 적당한 프로세서에 의해 실행된다는 것을 이해할 것이다. 또한 본 발명은 어떤 특정 구현 또는 프로그래밍 기술에 국한되지 않고, 본 발명은 여기 기술된 기능성을 구현하는 데 어떤 적당한 기술을 이용하여 구현된다는 것을 역시 이해할 것이다. 본 발명은 어떤 특정 프로그램 언어 또는 동작 시스템에 제한되지 않는다. 본 명세서를 통한 하나의 실시예에의 참조는, 실시예와 연관되어 기술된 특정의 구조, 특징이 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함된다는 것을 의미한다. 이렇게 본 명세서를 통해 여러 군데서 “하나의 실시예에서” 구절의 출현은 동일한 실시예를 반드시 모두 참조하지는 않는다. 더욱이 특정의 구조, 특징 또는 특성은 어떤 적당한 방식으로 결합되는 바, 이것은 하나 이상의 실시예에서 당업자에게 명백하다.
유사하게, 본 발명의 상기 예를 든 실시예에서, 하나 이상의 여러 가지 발명 특징의 이해를 돕기 위해 발명의 특징이 때때로 단일 실시예, 특징 또는 그의 묘사로 함께 그룹화된다는 것을 알아야 한다. 그러나 이러한 방법의 설명서는 청구된 발명이 각 청구항에 인용된 것보다 더 많은 특징을 요구한다는 의도를 초래하는 것으로 설명되지 않는다. 도리어, 다음의 청구항이 되돌릴 때, 발명의 특징이 단일의 선행하는 공개된 실시예의 모든 특징보다 더 작게 나타난다. 이렇게, 상세한 설명을 따른 청구 범위가 여기 상세한 설명으로 지지되고 각 청구항은 본 발명의 개별 실시예로서 그 자체로 지지된다.
더욱이 여기 기술된 실시예가 다른 실시예에 포함된 다른 특징이 아닌 어떤 특징을 포함하는 반면에, 다른 실시예의 특징의 조합은 본 발명의 범주 내에 있다고 여겨지고, 이것은 당업자에 의해 이해될 것이다. 예를 들어, 다음 청구범위에서 어떤 청구된 실시예에도 어떤 조합으로 이용될 수 있다. 더욱이 방법 혹은 방법의 요소의 조합으로서 여기 기술된 어떤 실시예는 컴퓨터 시스템의 프로세서에 의해 혹은 기능을 실행하는 다른 수단에 의해서 구현될 수 있다. 이렇게, 그러한 방법 또는 방법의 요소를 실행하도록 필요한 명령을 구비한 프로세서는 방법을 실행하는 수단을 형성한다. 더욱이 본 발명을 실행하기 위해 여기 기술된 장치 실시예에서 요소는 요소에 의해 실행된 기능을 실행하는 수단의 예이다.
아래 청구 범위와 여기 상세한 설명에서, 용어 “이루어진(comprising)” 또는 “~이루어진다”는 다른 걸 배제하지 않고 적어도 요소/특징을 포함하는 걸 의미하는 “열린”용어이다.
여기 사용된 용어 “포함하는(including)” 또는 “~포함한다”는 역시 다른 걸 배제하지 않고 그 용어를 따르는 적어도 요소/특징을 포함하는 걸 의미하는 “열린”용어이다.
본 발명과 여러 특징의 수정과 다른 변경의 구현은 당업자에게 명백하고, 본 발명이 상기 기술된 특정 실시예에 국한되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 그러므로 여기 기술되고 특허청구된 기본적인 원리의 진정한 정신과 범위 내에서 모든 변경, 수정 또는 그 등가물은 본 발명에 의해 지지된다.
예를 들어, 위에 주어진 어떤 공식은 단순히 사용되는 절차를 나타낸다. 기능성은 블록도로부터 부가되거나 삭제되기도 하고 동작은 기능 블록 사이에 상호 교환된다. 단계는 본 발명의 범주 내에서 기술된 방법에 부가되거나 삭제된다.

Claims (52)

  1. 다수의 입력신호를 수용하는 다수의 입력 단자와;
    다수의 입력신호를 수용하며 한 세트의 출력 신호를 발생하도록 배치되고, 청취자가 듣는 환경에서 들을 것 같은 반향음을 시뮬레이션하는 지연된 반향음 성분을 포함하는 다중-입력, 다중-출력 반향기와;
    입력이 다수의 입력단에 접속되고, 필터가 하나는 좌측 귀에, 하나는 우측 귀에 사용되는 두 개 출력단을 구비하고, 청취 환경에 해당하는 한 세트의 헤드폰이 관련된 전달기능을 구현하도록 배치되는 필터로 두 개 출력단이 헤드폰을 통해 연결되는 반향기의 출력단에 연결된 입력단을 구비한 다중-입력, 다중-출력 필터로 이루어지는 다수의 오디오 입력신호를 처리하는 장치로,
    청취자에게 해당하는 다수의 방향을 형성하도록 청취환경에 공간적으로 위치한 다수의 스피커에서 출력신호가 나오는 것처럼, 헤드폰을 통한 청취환경에서 좌우출력 신호를 듣는 청취자가 다수의 입력된 오디오 신호를 듣는 감각을 갖도록 하는 것을 특징으로 하는 다수의 오디오 입력신호 처리장치.
  2. 제 1항에 있어서, 반향음 성분 중 적어도 하나를 형성하는 반향기가 배치되어 다수의 수용된 입력신호를 결합하고, 반향기는 더욱이 각각의 입력신호를 다르게 처리하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 다수의 오디오 입력신호 처리장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 반향기의 입력단에 연결되는 제1 세트의 결합기가 다중-입력, 다중-출력 필터에 대해 한세트의 입력을 발생하도록 다수의 입력단과 반향기 출력단을 결합시키는 것을 특징으로 하는 다수의 오디오 입력신호 처리장치.
  4. 제 1항, 2항 또는 제 3항에 있어서, 반향기의 입력단에 접속된 제1 세트의 결합기가 다중-입력, 다중-출력 필터에 대해 한 세트의 입력을 발생하도록 다수의 입력단과 한 세트의 반향기 출력단을 결합하도록 배치되는 다수의 오디오 입력신호 처리장치.
  5. 상기 항들 중의 어느 한 항에 있어서, 반향음 성분이 일련의 믹싱되고 지연되어 필터링된 버전의 수용된 입력신호를 포함하도록 반향기가 배치되는 것을 특징으로 하는 다수의 오디오 입력신호 처리장치.
  6. 상기 항들 중의 어느 한 항에 있어서, 반향기는 입력단자에 접속된 입력단을 구비하는 다중-입력, 다중-출력 믹서를 포함하고, 상기 믹서는 다수의 입력신호를 믹싱하도록 배치되고 적어도 하나의 믹서출력이 발생하도록 비-대각선 행렬로 믹싱하는 다수의 오디오 입력신호 처리장치.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 행렬은 대각선 행렬에 의한 이전-승산 및/또는 대각 선 행렬에 의한 이후-승산 이내로 유니터리 행렬인 것을 특징으로 하는 다수의 오디오 입력신호 처리장치.
  8. 제 4항, 5항 또는 6항에 있어서, 믹서입력의 입력단자로의 연결은 제3 세트의 결합기를 통해 배치되어, 입력단자와 지연되고 필터링 된 버전의 믹서 출력과 결합되고, 반향기는 지연 및 필터를 포함하는 적어도 하나의 궤환신호 통로로서 다수의 궤환 신호통로를 포함하는 다수의 오디오 입력신호 처리장치.
  9. 상기 항들 중의 어느 한 항에 있어서, 해당하는 다수의 HRTF 방향에 대해 다수의 HRTF 필터 쌍을 구현하도록 다중-입력, 두 개-출력 필터가 배치되어 한쌍이 청취자에 대한 방향으로 각각 형성되고, 반향기가 다수의 궤환신호 통로를 포함하고 반향기 출력단과 다중-입력, 두 개-출력 필터의 연결은 HRTF 필터쌍 중에 해당 쌍으로 각각의 궤환신호 통로를 연결하는 것을 특징으로 하는 다수의 오디오입력신호 처리장치.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 반향기는 궤환신호 통로의 출력단에 접속되고 입력단자에 접속된 입력단을 구비하는 다중-입력, 다중-출력 믹서를 더 포함하고, 상기 믹서는 다수의 입력을 믹싱하도록 배치되고, 다수의 믹서 입력을 결합하여서 적어도 하나의 믹서 출력이 발생되도록 비-대각선 행렬로 믹싱하는 다수의 오디오 입력신호 처리장치.
  11. 제 9항 또는 제 10항에 있어서, 각각의 궤환 신호 통로는 지연회로 및 필터를 포함하고, 각각의 필터는 각 궤환신호 통로에 의해 발생된 에코에 대해 주파수에 따라 변하는 필요한 감쇄율을 발생하고, 각 지연회로는 청취환경에 대해 필요한 반향음 패턴을 제공하도록 선택되는 것을 특징으로 하는 다수의 오디오 입력신호 처리장치.
  12. 제 11항에 있어서, 각각의 필터는 고주파수에서 필요한 반향음 시간을 얻고, 저주파수에서 필요한 반향음 시간을 얻도록 선택되는 다수의 오디오 입력신호 처리장치.
  13. 제 11 또는 제 12항에 있어서, 다른 궤환신호 통로의 지연이 특정인수와 다르도록 선택되는 것을 특징으로 하는, 다수의 오디오 입력신호 처리장치.
  14. 제 11항, 12항 또는 13항에 있어서, 각각의 다른 궤환신호 통로의 지연은 청취환경에서 제1 에코 도달의 지연시간과 대략 동일하게 선택되는 다수의 오디오 입력신호 처리장치.
  15. 제 11, 12, 13, 또는 제 14항에 있어서, 에코 패턴이 각각의 궤환신호 통로에 대해 서로 관련되지 않도록 각각의 다른 궤환신호 통로의 지연이 선택되는 다수 의 오디오 입력신호 처리장치.
  16. 제 9, 10, 11, 12, 13, 14, 또는 15항에 있어서, HRTF 방향의 수는 다수의 오디오 입력신호에서의 입력신호의 수보다 더 작은 것을 특징으로 하는 다수의 오디오 입력신호 처리장치.
  17. 제 9, 10, 11, 12, 13, 14, 또는 15항에 있어서, HRTF 방향의 수는 다수의 오디오 입력신호에서의 입력신호의 수보다 더 큰 것을 특징으로 하는 다수의 오디오 입력신호 처리장치.
  18. 상기 항들 중의 어느 한 항에 있어서, 청취환경을 시뮬레이션하는 데 충분히 설정되도록, 장치가 적어도 하나의 청취환경에 대해 적어도 한 세트의 변수를 저장하는 메모리를 더 포함하는 다수의 오디오 입력신호 처리장치.
  19. 제 18항에 있어서, 메모리는 다수의 세트의 청취환경에 대해 다수 세트의 변수를 적재하는 것을 특징으로 하는 다수의 오디오 입력신호 처리장치.
  20. 상기 항들 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 필터와 반향기는 메모리를 구비한 DSP로 구현되는 것을 특징으로 하는 다수의 오디오 입력신호 처리장치.
  21. 다수의 입력신호를 수용하고;
    다수의 입력신호에서 한 세트의 반향기 출력 신호를 발생하며, 청취자가 청취 환경에서 들을 것 같은 반향음을 시뮬레이션하는 지연된 반향음 성분의 형성을 발생하고;
    청취환경에서 청취자의 한 세트의 방향과 청취 환경에 해당하는 한 세트의 헤드폰이 관련된 전달기능을 구현하는 필터로 하나는 좌측 귀에, 하나는 우측 귀에 사용되는 두 개 출력단을 만들도록 입력신호와 반향기 출력신호의 조합을 필터링하고,
    청취자에게 해당하는 다수의 방향을 형성하도록 청취환경에 공간적으로 위치한 다수의 스피커에서 출력신호가 나오는 것처럼, 헤드폰을 통해 청취환경에서 좌우출력 신호를 듣는 청취자가 다수의 입력된 오디오 신호를 듣는 감각을 갖도록 하는 것을 특징으로 하는 다수의 오디오 입력신호 처리방법.
  22. 제 21항에 있어서, 반향음 성분 중 적어도 하나의 형성은 다수의 수용된 입력신호를 결합하고, 한 세트의 반향기 출력신호의 발생은 다른 입력신호를 다르게 처리하는 것을 특징으로 하는 다수의 오디오 입력신호 처리방법.
  23. 제 21항 또는 제 22항에 있어서, 반향에 대해 한 세트의 입력을 발생하도록 다수의 입력단과 세트의 반향기 출력단을 결합시키는 것을 특징으로 하는 다수의 오디오 입력신호 처리방법.
  24. 제 21, 22, 또는 23항에 있어서, 반향음 성분이 일련의 믹싱되고 지연되어 필터링 된 버전의 수용된 입력신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 다수의 오디오 입력신호 처리방법.
  25. 제 21, 22, 23, 또는 24항에 있어서, 세트의 반향기 출력신호의 발생은 다수의 입력신호 믹싱을 포함하고, 다수의 믹싱입력의 결합으로 적어도 하나의 믹서출력이 발생하도록 비-대각선 행렬로 믹싱하는 다수의 오디오 입력신호 처리방법.
  26. 제 25항에 있어서, 상기 행렬은 대각선 행렬에 의한 이전-승산 및/또는 대각선 행렬에 의한 이후-승산 이내로 유니터리 행렬인 것을 특징으로 하는 다수의 오디오 입력신호 처리방법.
  27. 제 21, 22, 23, 24, 25항 또는 26항에 있어서, 세트의 반향기 출력신호의 발생은 수용된 입력과 지연되고 필터링 된 버전의 믹서 출력을 결합하고, 세트의 반향기 출력신호의 발생은 지연 및 필터링을 포함하는 적어도 하나의 궤환신호 통로로 다수의 궤환 신호통로를 포함하도록 하는 다수의 오디오 입력신호 처리방법.
  28. 제 21, 22, 23, 24, 25항 또는 26항에 있어서, 필터링이 해당하는 다수의 HRTF 방향에 대해 다수의 HRTF 필터 쌍을 구현하고, 반향기 출력의 발생이 다수의 궤환신호 통로를 제공하고, 상기 방법은 HRTF 필터 쌍 중에 해당 쌍으로 각각의 궤환신호 통로를 연결하는 것을 특징으로 하는 다수의 오디오 입력신호 처리방법.
  29. 제 27 또는 28항에 있어서, 한 세트의 반향기 출력신호의 발생은 궤환신호 통로의 출력단에 수용된 입력을 믹싱하여 궤환신호 통로로의 입력을 발생하고, 다수의 믹싱 입력을 결합하여서 적어도 하나의 믹싱 출력이 발생되도록 비-대각선 행렬로 믹싱하는 다수의 오디오 입력신호 처리방법.
  30. 제 27, 28 또는 제 29항에 있어서, 각각의 궤환 신호 통로는 지연회로 및 필터를 포함하고, 각각의 필터링 단계는 각 궤환신호 통로에 의해 발생된 에코에 대해 주파수에 따라 변하는 필요한 감쇄율을 발생하고, 각각의 지연 단계는 청취환경에 대해 필요한 반향음 패턴을 제공하도록 선택된 각각의 지연을 인가하는 것을 특징으로 하는 다수의 오디오 입력신호 처리방법.
  31. 제 30항에 있어서, 각각의 궤환신호의 필터링은 고주파수에서 필요한 반향음 시간을 얻고, 저주파수에서 필요한 반향음 시간을 얻도록 선택되는 것을 특징으로 하는 다수의 오디오 입력신호 처리방법.
  32. 제 30 또는 제 31항에 있어서, 다른 궤환신호 통로의 지연이 특정인수와 다르도록 선택되는 것을 특징으로 하는 다수의 오디오 입력신호 처리방법.
  33. 제 30항, 31항 또는 32항에 있어서, 각각의 다른 궤환신호 통로의 지연은 청취환경에서 제1 에코 도달의 지연시간과 대략 동일하게 선택되는, 다수의 오디오 입력신호 처리방법.
  34. 제 30, 31, 32 또는 제 33항에 있어서, 에코 패턴이 각각의 궤환신호 통로에 대해 서로 관련되지 않도록 각각의 다른 궤환신호 통로의 지연이 선택되는 다수의 오디오 입력신호 처리방법.
  35. 제 28, 29, 30, 31, 32, 33, 또는 34항에 있어서, HRTF 방향의 수는 다수의 오디오 입력신호에서의 입력신호의 수보다 더 작은 것을 특징으로 하는 다수의 오디오 입력신호 처리방법.
  36. 제 28, 29, 30, 31, 32, 33, 또는 34항에 있어서, HRTF 방향의 수는 다수의 오디오 입력신호에서의 입력신호의 수보다 더 큰 것을 특징으로 하는 다수의 오디오 입력신호 처리방법.
  37. 다수의 입력신호를 수용하고;
    다수의 입력신호에서 한 세트의 반향기 출력 신호를 발생하며, 청취자가 청취 환경에서 들을 것 같은 반향음을 시뮬레이션하는 지연된 반향음 성분의 형성을 발생하고;
    청취환경에서 청취자의 한 세트의 방향과 청취 환경에 해당하는 한 세트의 헤드폰이 관련된 전달기능을 구현하는 필터로 하나는 좌측 귀에, 하나는 우측 귀에 사용되는 두 개 출력단을 만들도록 입력신호와 반향기 출력신호의 조합을 필터링하고,
    청취자에게 해당하는 다수의 방향을 형성하도록 청취환경에 공간적으로 위치한 다수의 스피커에서 출력신호가 나오는 것처럼, 헤드폰을 통해 청취환경에서 좌우출력 신호를 듣는 청취자가 다수의 입력된 오디오 신호를 듣는 감각을 갖도록 하는 단계로 이루어지는 신호처리 방법을 구현할 시스템 중에 적어도 하나의 프로세서를 가리키도록 적어도 하나의 코드 세그먼트를 운반하는 캐리어 매체.
  38. 제 37항에 있어서, 반향음 성분 중 적어도 하나의 형성은 다수의 수용된 입력신호를 결합하고, 한 세트의 반향기 출력신호의 발생은 다른 입력신호를 다르게 처리하는 것을 특징으로 하는 캐리어 매체.
  39. 제 37 또는 38항에 있어서, 반향음 성분이 일련의 믹싱되고 지연되어 필터링된 버전의 수용된 입력신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 캐리어 매체.
  40. 제 37, 38, 또는 39항에 있어서, 세트의 반향기 출력신호의 발생은 다수의 입력신호 믹싱을 포함하고, 다수의 믹싱입력의 결합으로 적어도 하나의 믹서출력이 발생하도록 비-대각선 행렬로 믹싱하는 캐리어 매체.
  41. 제 37, 38, 39항 또는 40항에 있어서, 세트의 반향기 출력신호의 발생은 수용된 입력과 지연되고 필터링된 버전의 믹서 출력을 결합하고, 세트의 반향기 출력신호의 발생은 지연 및 필터링을 포함하는 적어도 하나의 궤환신호 통로로 다수의 궤환 신호통로를 포함하도록 하는 캐리어 매체.
  42. 제 37, 38, 39항 또는 39항에 있어서, 필터링이 해당하는 다수의 HRTF 방향에 대해 다수의 HRTF 필터 쌍을 구현하고, 반향기 출력의 발생이 다수의 궤환신호 통로를 제공하고, 상기 방법은 HRTF 필터 쌍 중에 해당 쌍으로 각각의 궤환신호 통로를 연결하는 것을 특징으로 하는 캐리어 매체.
  43. 제 41 또는 42항에 있어서, 한 세트의 반향기 출력신호의 발생은 궤환신호 통로의 출력단에 수용된 입력을 믹싱하여 궤환신호 통로로의 입력을 발생하고, 다수의 믹싱 입력을 결합하여서 적어도 하나의 믹싱 출력이 발생되도록 비-대각선 행렬로 믹싱하는 캐리어 매체.
  44. 제 41, 42 또는 제 43항에 있어서, 각각의 궤환 신호 통로는 지연회로 및 필터를 포함하고, 각각의 필터링 단계는 각 궤환신호 통로에 의해 발생된 에코에 대해 주파수에 따라 변하는 필요한 감쇄율을 발생하고, 각각의 지연 단계는 청취환경 에 대해 필요한 반향음 패턴을 제공하도록 선택된 각각의 지연을 인가하는 것을 특징으로 하는 캐리어 매체.
  45. 제 44항에 있어서, 각각의 궤환신호의 필터링은 고주파수에서 필요한 반향음 시간을 얻고, 저주파수에서 필요한 반향음 시간을 얻도록 선택되는 것을 특징으로 하는 캐리어 매체.
  46. 제 44 또는 제 45항에 있어서, 다른 궤환신호 통로의 지연이 특정인수와 다르도록 선택되는 것을 특징으로 하는 캐리어 매체.
  47. 제 44항, 45항 또는 46항에 있어서, 각각의 다른 궤환신호 통로의 지연은 청취환경에서 제1 에코 도달의 지연시간과 대략 동일하게 선택되는, 캐리어 매체.
  48. 제 44, 45, 46 또는 제 47항에 있어서, 에코 패턴이 각각의 궤환신호 통로에 대해 서로 관련되지 않도록 각각의 다른 궤환신호 통로의 지연이 선택되는 캐리어 매체.
  49. 제 42항에 있어서, HRTF 방향의 수는 다수의 오디오 입력신호에서의 입력신호의 수보다 더 작은 것을 특징으로 하는 캐리어 매체.
  50. 제 42항에 있어서, HRTF 방향의 수는 다수의 오디오 입력신호에서의 입력신호의 수보다 더 큰 것을 특징으로 하는 캐리어 매체.
  51. 다수의 입력신호를 수용하는 수단과;
    다수의 입력신호에서 한 세트의 반향기 출력 신호를 발생하며, 청취자가 청취 환경에서 들을 것 같은 반향음을 시뮬레이션 하는 지연된 반향음 성분의 형성을 발생하는 수단과;
    청취환경에서 청취자의 한 세트의 방향과 청취 환경에 해당하는 한 세트의 헤드폰이 관련된 전달기능을 구현하는 필터로 하나는 좌측 귀에, 하나는 우측 귀에 사용되는 두 개 출력단을 만들도록 입력신호와 반향기 출력신호의 조합을 필터링하는 수단으로 이루어지는, 다수의 입력된 오디오 신호를 처리하는 장치로,
    청취자에게 해당하는 다수의 방향을 형성하도록 청취환경에 공간적으로 위치한 다수의 스피커에서 출력신호가 나오는 것처럼, 헤드폰을 통해 청취환경에서 좌우출력 신호를 듣는 청취자가 다수의 입력된 오디오 신호를 듣는 감각을 갖도록 하는 것을 특징으로 하는, 다수의 입력된 오디오신호 처리장치.
  52. 제 51항에 있어서, 반향음 성분 중 적어도 하나의 형성은 다수의 수용된 입력을 결합하고, 한 세트의 반향기 출력신호의 발생은 다른 입력신호를 다르게 처리하는 것을 특징으로 하는 다수의 입력된 오디오신호 처리장치.
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