KR20060128872A - 음성신호처리장치 및 음성신호재생시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 주파수대역에 의하여 나누어진 적어도 2개 이상의 드라이브 유닛을 가지는 스피커 시스템을 갖추는 음성신호재생시스템이며, 이 시스템(1)은, 입력된 디지털 음성신호에 대하여 신호처리장치(3)가, 스피커 시스템(7)의 임펄스응답의 보정특성으로서, 역특성을 부가한 후, D/A변환기가 아날로그신호로 되돌아가고, 전력증폭기(5)가 증폭하고 나서 스피커 시스템(7)에 공급한다. 스피커시스템(7)은, LPF(8)가 통과시킨 저주파수대역을 저역 드라이브 유닛(9)의 통과면(9a)에서 저음의 음파로서 출력하고, HPF(10)가 통과시킨 고주파수대역을 고역드라이브 유닛(11)의 구동면(11a)에서 고음의 음파로서 출력한다.

Description

음성신호처리장치 및 음성신호재생시스템{Audio signal processing device and audio signal reproduction system}

본 발명은, 양호한 음상정위특성을 가지는 스피커 및 헤드폰 시스템과 임의의 위치에 양호한 음상을 정위시키는 경우의 음성신호처리장치 및 음성신호재생시스템에 관한 것이다.

본 출원은, 일본국에 있어서 2003년 12월 15일에 출원된 일본 특허출원번호 2003-417334를 기초로 하여 우선권을 주장하는 것이며, 이 출원은 참조함으로써, 본 출원에 원용된다.

음성 또는 음향신호를 스피커장치에서 재생하는 경우, 넓은 주파수대역에 거쳐서 양호한 주파수특성을 얻도록 하기 위해서는, 드라이브 유닛 또는 스피커 유닛마다 각 구경(口徑)에 따라 양호하게 재생할 수 있는 주파수대역이 다르기 때문에, 구경이 상호 다른 우퍼, 트위터, 수퍼트위터등의 복수의 드라이브 유닛을 가지는 멀티웨이 스피커시스템이 이용되고 있다.

멀티웨이 스피커시스템은, 각 드라이브유닛의 구동면이 갖추어져 있지 않으면, 각각의 재생주파수대역의 재생음의 사이에서 전파지연 시간차가 발생한다. 예를 들면, 도 1에 나타내는 바와 같은, 입력단자(100)로부터 공급되는 아날로그 음성신호의 저주파수대역을 통과시키는 LPF(101)에 접속한 저역 드라이브 유닛(201)과, 입력단자(100)에서의 아날로그 음성신호의 고주파수대역을 통과시키는 HPF(103)에 접속한 고역드라이브유닛(104)으로 이루어지는 2웨이 스피커시스템(106)을 예로 들어 설명한다. 도 1에 나타내는 2웨이 스피커시스템(106)에서는, 저역드라이브유닛(102)의 구동면(음향중심)(102a)과 고역드라이브유닛(104)의 구동면(음향중심)(104a)이 갖추어져 있지 않으므로, 재생주파수의 저역과 고역에서 전파지연시간차(△t)가 발생한다. 이와 같이 각 드라이브유닛(102, 104)의 구동면(102a, 104a)이 갖추어져 있지 않으면, 재생주파수대역에 의하여 음파의 파면의 위상이 어긋나게 되고, 양호한 음상정위를 얻기 위해서는 바람직하지 않다.

이 때문에, 실제 멀티웨이 스피커시스템에 있어서는, 이 문제를 해결하기 위해 각 드라이브유닛의 구동면을 갖추는 궁리를 실시하고 있는 경우가 있다. 예를 들면, 2웨이 스피커시스템(107)에서는, 도 2에 나타내는 바와 같이, HPF(103)에 접속한 고역드라이브유닛(104)의 구동면(104a)을, LPF(101)에 접속한 저역드라이브유닛(102)의 구동면(102a)에 갖추도록, 고역드라이브유닛(104)의 설치위치를 화살표(K)로 나타내는 후방으로 비켜 놓고 있다. 이 경우에는, 전파지연시간차(△t)는 0에 접근하게 개선된다. 그러나, 고역드라이브유닛(104)의 설치위치는, 도 2중 화살표(K)방향의 후방으로 비켜 놓기 때문에, 스피커박스의 인클로저(enclosure)(108)의 구조가 복잡하게 된다. 이 때문에, 스피커시스템작성이 고 코스트로 되며, 스피커시스템이 고가로 된다. 또, 고역드라이브유닛(104), 저역드라이브유닛(102)등의 각 드라이브유닛으로의 입력신호의 분할필터의 특성에 의한 크로스오버주파수에서의 이상특성의 열화등의 문제가 있었다.

또, 도 3에 다른 멀티웨이·스피커시스템의 예를 나타낸다. 이 스피커시스템(109)에 있어서는, 고주파수를 구동하는 드라이브유닛(104)과, 저역주파수를 구동하는 드라이브유닛(102)이, 그 구동축이 갖추어도록 동축에 배치되며, 고역드라이브유닛(104)은, 이 예에서는, 지주(104b)에 의해 인클로저(스피커박스)(108)에 고정되어 있다. 이와 같은 동축배치의 멀티웨이 스피커시스템(109)에 있어서는, 구조상 고역드라이브유닛(104)이 저역드라이브유닛(102)의 전면(前面)에 배치되기 때문에, 고역드라이브유닛(104)과, 저역드라이브유닛(102)의 음파의 구동면이 어긋나, 전파지연시간차(△t)가 발생한다. 이 때문에 재생주파수대역에 의하여 반듯이 음파의 파면의 위상이 어긋나게 되며, 양호한 음상정위를 얻기 위해서는 바람직하지 않다.

다음에, 2개의 스피커에서, 임의의 음상정위를 실현하는 시스템에 대하여 설명한다. 영화등의 영상에 수반하는 음성은, 다채널 음성신호가 많이 이용되고 있고, 영상이 표시되는 스크린이나 디스플레이의 양측 및 센터에 놓여진 스피커 및 청취자의 뒤쪽 또는 양옆에 놓여진 스피커등에 의하여 재생되는 것을 상정하여 기록되어 있다. 그러나, 스피커레이아웃의 제약이 있고, 다채널 음성을 재생하는 다수의 스피커를 리스링룸에 설치할 수 있는 청취자는 한정된다고 하는 문제가 있다. 그래서, 적은 스피커, 예를 들면 2개의 스피커로, 다채널의 입력음성신호에 의한 다수의 음상을, 청취자 주위의 임의의 위치에 정위시키는 것을 생각할 수 있다.

이 2개의 스피커를 이용하여 많은 가상스피커음원을 구성하는 예를 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한다. 도 4에 나타내는 스피커장치(110)는, 입력단자(111)에서 아날로그 오디오신호가 공급된다. 아날로그 오디오신호는, A/D컨버터회로(112)에서 디지털오디오신호로 되기 때문에, 신호처리장치(113)에 공급된다. 신호처리장치(113)에서는, Lch용의 오디오신호와 Rch용의 오디오신호에 대하여 도 17을 참조하여 후술하는 원리에 의거하여 처리하고, 처리출력을 D/A컨버터(114L) 및 D/A컨버터(114R)에서 아날로그 오디오신호로 변환한 후, 증폭기(115L) 및 증폭기(115R)에서 증폭하고 나서, 스피커(116L) 및 스피커(116R)에 공급한다. 이것에 의해, 스피커(116L) 및 스피커(116R)에서 음파가 출력된다.

다음에, 스피커장치(110)의 원리에 대하여 도 5를 참조하여 설명한다. 음원(SL) 및 음원(SR)을 이용하여 가상적으로 음원(SO)을 재현하는 데에는, 음원(SL)에서 청취자(M)의 왼쪽귀(YL), 오른쪽귀(YR)에 이르는 음성신호의 전달함수를 각각 HLL, HLR로 하고, 음원(SR)에서 청취자(M)의 왼쪽귀(YL), 오른쪽귀(YR)에 이르는 음성신호의 전달함수를 각각 HRL, HRR로 하고, 음원(SO)에서 청취자(M)의 왼쪽귀(YL), 오른쪽귀(YR)에 이르는 음성신호의 전달함수를 각각 HOL, HOR로 하면, 음원(SL)과 음원(SO)의 전달함수는, 하기에 나타내는 식(1)과 같이 나타내며, 음원(SR)과 음원(SO)의 전달함수는 하기에 나타내는 식(2)과 같이 나타낸다.

SL={(HOL×HRR-HOR×HRL)/(HLL×HRR-HLR×HRL)}×SO …(1)

SR={(HOR×HLL-HOL×HLR)/(HLL×HRR-HLR×HRL)}×SO …(2)

따라서, 음원(SO)의 음성신호(Sao)를 식(1)의 전달함수부분을 표현하는 필터 를 통하여 왼쪽귀용 합성음성신호(Sbl)를 얻는 동시에, 음성신호(Sao)를 식(2)의 전달함수부분을 실현하는 필터를 통하여 오른쪽귀용 합성음성신호(Sbr)를, 얻고, 이들 왼쪽귀용 및 오른쪽귀용의 합성음성신호(Sbl, Sbr)에 의하여 음원(SL, SR)의 위치에 배치된 2개의 스피커를 구동함으로써, 마치 음원(SO)의 위치에서 음성신호(Sao)가 발생하고 있는 것 같은 가상음원을 정위시킬 수 있다.

또한, 다수의 가상음원에 대해서는, 상술의 처리를 가상음원의 수만큼 설치하도록 하면 좋다. 이 방법에 의해, 적은 스피커음원에서 많은 가상스피커음원을 구성을 할 수 있으므로, 실스피커 수를 줄일 수 있다.

이와 같은 방법을 이용하는 경우, 재생하는 스피커의 특성에 의하여 효과가 다르다고 하는 문제가 있다. 즉, 식(1), 식(2)에 나타낸 전달함수에서 소망의 특성이 얻어지는 것은, 재생하는 스피커의 특성이 전달함수H=1의 경우이며, 일반적인 스피커에 있어서의 재생에 있어서는, 그 스피커의 특성이 부가되기 때문에 특성의 어긋남을 발생하게 된다. 이 결과, 음질이나 정위하는 음상의 질이 열화한다고 하는 문제가 있었다.

또, 본 건 출원인은, 특개 평9-215084호 공보에서, 수청자의 귀 근방에, 귀와는 비접촉상태에서 스피커를 배치하고, 이 스피커에 사용자의 귀와의 사이의 전달특성의 역특성을 부가한 음성신호를 부여하고, 귀와는 비접촉이면서 재생음성의 주파수특성이 전달특성의 영향을 받지 않고 플랫으로 되도록 한 음향재생장치를 개시하고 있다.

이상 서술한 바와 같이, 멀티웨이 스피커시스템에서는 각 드라이브유닛의 구 동면이 갖추어지지 않으면, 각각의 재생주파수대역에 전파지연시간차가 발생하고, 파면의 위상이 어긋나기 때문에, 양호한 음상정위의 방해라고하는 문제가 있었다.

또, 이 문제를 회피하기 위한 각 드라이브유닛의 구동면을 비켜 놓아 설치하고, 기계적으로 위상을 갖추는 방법을 취하는 경우에서도, 스피커유닛의 복잡한 설치구조에 의한 코스트업이나 각 스피커유닛에 대한 휴대제한 필터에 의해 크로스오버주파수에서의 위상특성이 흐트러지고, 음질, 음상정위에 악영향을 준다고 하는 문제가 있었다. 또, 2개의 스피커를 사용하여 스피커외의 임의의 위치에 음상을 정위시키는 시스템에 있어서는, 재생스피커의 특성의 차에 의하여 음상정위의 질이 열화한다고 하는 문제가 있었다.

또, 상기 특허공보에 기재되어 있는 음향재생장치는, 헤드폰장치와 같이, 수청자 개인만이 사용하는 음향장치에 있어서, 스피커부분을 직접 수청자의 귀에 장착하지 않도록 하고, 수청자의 귀로 전달특성의 역특성을 부가하여 스피커부분에 음성신호를 공급하고 있기는 하지만, 멀티웨이 스피커시스템에 있어서의 크로스오버주파수에서의 위상특성으로의 영향에 대해서는 조금도 개시되어 있지 않다.

본 발명의 목적은, 상술한 바와 같은 종래의 기술이 가지는 문제점을 해소할 수 있는 신규인 음성신호처리장치 및 음성신호 재생시스템을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 멀티웨이 스피커시스템에 있어서, 각 드라이브유닛의 구동면을 갖출 필요가 없고, 스피커유닛 사이의 지연시간차를 개선하고, 나아가서는 음상정위를 개선할 수 있는 음성신호 처리장치 및 음성신호 재생시스템의 제공을 목적으로 한다.

도 1은, 각 드라이브유닛의 구동면이 갖추어 지지 않은 2웨이 스피커시스템을 나타내는 블록회로도이다.

도 2는, 각 드라이브유닛의 구동면이 갖추어진 2웨이 스피커시스템을 나타내는 블록회로도이다.

도 3은, 동축 배치 2웨이 스피커시스템을 나타내는 블록회로도이다.

도 4는, 2개의 스피커에서 임의의 음상정위를 실현하는 시스템을 나타내는 블록회로도이다.

도 5는, 2개의 스피커에서 임의의 음상정위를 실현하는 시스템의 원리를 설명하기 위한 평면도이다.

도 6은, 본 발명의 제 1의 실시형태에 관계되는 음성신호 재생시스템을 나타내는 블록회로도이다.

도 7은 도 7a 및 음성신호 재생시스템을 구성하는 멀티웨이 스피커시스템의 임펄스응답을 나타내는 특성도이며, 도 7b는 그 진폭주파수특성을 나타내는 특성도이다.

도 8a는, 멀티웨이 스피커시스템의 역임펄스응답을 나타내는 특성도이며, 도 8b는 그 진폭주파수특성을 나타내는 특성도이다.

도 9a 내지 도 9c는, 임펄스응답의 역특성의 산출원리를 설명하기 위한 도면이다.

도 10a는, 임펄스에 가까운 임펄스응답을 나타내는 특성도이며, 도 10b는, 그 진폭주파수특성을 나타내는 특성도이다.

도 11은, 디지털필터의 구체적인 예를 나타내는 회로도이다.

도 12는, 본원 발명에 관계되는 제 2의 실시형태의 음성신호 재생시스템을 구성하는 신호처리장치내부에서 행해지는 신호처리를 개략적으로 나타내는 블록도이다.

도 13은, 신호처리장치내부에서 행해지는 신호처리의 구체예를 나타내는 블록도이다.

도 14a는, 군지연특성이 일정한 필터의 진폭특성을 나타내는 특성도이며, 도 14b는 그 임펄스응답을 나타내는 특성도이다.

도 15는, 본 발명에 관계되는 제 3의 실시형태의 음성신호재생시스템을 나타내는 블록회로도이다.

도 16은, 본 발명에 관계되는 제 3의 실시형태의 음성신호재생시스템을 구성하는 신호처리장치의 내부구성을 나타내는 블록회로도이다.

도 17은, 본 발명에 관계되는 제 9의 실시형태의 음성신호재생시스템을 나타내는 블록회로도이다.

본 발명은, 주파수대역에 의하여 나누어진 적어도 2개 이상의 드라이브유닛을 가지는 스피커시스템에 음성신호를 공급하는 음성신호처리장치에 있어서, 스피커시스템의 2개 이상의 드라이브유닛의 각 구동면에서 방사되는 각 음파의 위상의 어긋남을 보정하기 위해, 스피커시스템의 임펄스응답의 보정특성에 의거하여 입력음성신호를 처리하는 필터수단을 갖추고, 필터수단에 의해 신호처리된 음성출력신호를 스피커시스템에 공급한다.

필터수단은, 스피커시스템의 임펄스응답의 보정특성, 예를 들면 임펄스응답의 역특성에 의거하여 입력음성신호를 처리한다.

또, 본 발명은, 주파수대역에 의하여 나누어진 2개 이상의 드라이브유닛을 가지는 스피커시스템에 음성신호를 공급하는 음성신호처리장치에 있어서, 스피커시스템의 2개 이상의 드라이브유닛의 각 구동면에서 방사되는 각 음파의 위상 어긋남을 보정하기 위한, 스피커시스템의 임펄스응답의 보정특성에 의거하여 입력음성신호를 처리하는 FIR필터로 이루어지는 필터수단을 갖추고, FIR필터로 이루어지는 필터수단에 의해 신호처리된 음성출력신호를 스피커시스템에 공급한다.

FIR필터로 이루어지는 필터수단은, 스피커시스템의 임펄스응답의 보정특성, 예를 들면 임펄스응답의 역특성에 의거하여 입력음성신호를 처리한다.

또한, 본 발명은, 주파수대역에 의하여 나누어진 적어도 2개 이상의 드라이브유닛을 가지는 스피커시스템에 음성신호를 공급하는 음성신호처리장치에 있어서, 미리 측정 또는 계산에 의하여 구한 임의의 전송특성을 가지는 제 1의 필터수단과, 스피커시스템의 2개 이상의 드라이브유닛의 각 구동면에서 방사되는 각 음파의 위상 어긋남을 보정하기 위해, 스피커시스템의 임펄스응답의 보정특성을 가지는 제 2의 필터수단을 갖추고, 제 2의 필터수단에서의 음성출력신호를스피커시스템에 공급한다.

제 1의 필터수단은, 미리 측정 또는 계산에 의하여 구한 임의의 전송특성을 입력음성신호에 부가하고, 제 2의 필터수단은, 제 1의 필터수단의 출력신호에 스피커 시스템의 임펄스응답의 보정특성을 부가한다.

더욱이 또, 본 발명은, 주파수대역에 의하여 나누어진 적어도 2개 이상의 드라이브유닛을 가지는 스피커시스템에 음성신호를 공급하는 음성신호처리장치에 있어서, 미리 측정 또는 계산에 의하여 구한 군지연특성이 일정한 주파수특성을 가지는 제 1의 필터수단과, 스피커시스템의 2개 이상의 드라이브유닛의 각 구동면에서 방사되는 각 음파의 위상 어긋남을 보정하기 위해, 스피커시스템의 임펄스응답의 보정특성을 가지는 제 2의 필터수단을 갖추고, 제 2의 필터수단에서의 음성출력신호를 스피커시스템에 공급한다.

제 1의 필터수단은, 미리 측정 또는 계산에 의하여 구한 군지연특성이 일정한 주파수특성을 입력음성신호에 부가하고, 제 2의 필터수단은, 제 1의 필터수단의 출력신호에 스피커시스템의 임펄스응답의 보정특성을 부가한다.

더욱이 또, 본 발명은, 주파수대역에 의하여 나누어진 적어도 2개 이상의 드라이브유닛을 가지는 스피커시스템에 음성신호를 공급하는 음성신호처리장치에 있어서, 미리 측정 또는 계산에 의하여 구한, 입력음성신호를 복수의 스피커에 의해 재생한 경우의 음상정위위치를 임의의 위치에 제어하기 위한 특성을 가지는 제 1의 필터수단과, 스피커시스템의 2개 이상의 드라이브유닛의 각 구동면에서 방사되는 각 음파의 위상 어긋남을 보정하기 위해, 스피커시스템의 임펄스응답의 보정특성을 가지는 제 2의 필터수단을 갖추고, 제 2의 필터수단에서의 음성출력신호를 스피커 시스템에 공급한다.

제 1의 필터수단은, 미리 측정 또는 계산에 의하여 구한 입력음성신호를 복수의 스피커에 의해 재생한 경우의 음상정위위치를 임의의 위치에 제어하기 위한 특성을 입력음성신호에 부가하고, 제 2의 필터수단은, 제 1의 필터수단의 출력신호에 스피커시스템의 임펄스응답의 보정특성을 부가한다.

더욱이 또, 본 발명은, 주파수대역에 의하여 나누어진 적어도 2개 이상의 드라이브유닛을 가지는 스피커시스템에 음성신호를 공급하는 음성신호처리장치에 있어서, 미리 측정 또는 계산에 의하여 구한, 임의의 방의 임펄스응답특성을 가지는 제 1의 필터수단과, 스피커시스템의 2개 이상의 드라이브유닛의 각 구동면에서 방사되는 각 음파의 위상 어긋남을 보정하기 위해, 스피커시스템의 임펄스응답의 보정특성을 가지는 제 2의 필터수단을 갖추고, 제 2의 필터수단에서의 음성출력신호를 스피커시스템에 공급한다.

제 1의 필터수단은, 미리 측정 또는 계산에 의하여 구한, 임의의 방의 임펄스응답특성을 입력음성신호에 부가하고, 제 2의 필터수단은, 제 1의 필터수단의 출력신호에 스피커시스템의 임펄스응답의 보정특성을 부가한다.

더욱이 또, 본 발명은, 주파수대역에 의하여 나누어진 적어도 2개 이상의 드라이브유닛을 가지는 스피커시스템에 음성신호를 공급하는 음성신호처리장치에 있어서, 미리 측정 또는 계산에 의하여 구한, 전기음향변환장치의 임펄스응답특성을 가지는 제 1의 필터수단과, 스피커시스템의 2개 이상의 드라이브유닛의 각 구동면에서 방사되는 각 음파의 위상 어긋남을 보정하기 위해, 스피커시스템의 임펄스응 답의 보정특성을 가지는 제 2의 필터수단을 갖추고, 제 2의 필터수단에서의 음성출력신호를 스피커시스템에 공급한다.

제 1의 필터수단은, 미리 측정 또는 계산에 의하여 구한, 전기음향변환장치의 임펄스응답특성을 입력음성신호에 부가하고, 제 2의 필터수단은 제 1의 필터수단의 출력신호에 스피커시스템의 임펄스응답의 보정특성을 부가한다.

본 발명에 관계되는 음성신호처리장치는, 재생주파수대역에 전파지연시간차가 발생하지 않고, 파면의 위상이 어긋나지 않기 때문에, 양호한 음상정위를 얻을 수 있고, 부가하는 임의의 전송특성을 특성 열화없이 재생하는 것이 가능하게 된다. 또, 부가하는 군지연특성이 일정한 임의의 주파수특성을 가지는 필터를 특성의 열화없이 재생하는 것이 가능하게 된다. 또한, 부가하는 입력음성신호를 복수의 스피커에 의해 재생한 경우의 음상정위위치를 임의의 위치에 제어하는 필터를 특성의 열화없이 재생하는 것이 가능하게 되며 양호한 음상정위특성을 얻을 수 있다. 더욱이 또, 부가하는 임의의 방의 임펄스응답을 특성의 열화없이 재생하는 것이 가능하게 되며 측정한 것과 등가의 방의 임펄스응답을 재생하는 것이 가능하게 된다. 더욱이 또, 부가하는 전기음향변환장치의 임펄스응답의 특성의 열화없이 재생하는 것이 가능하게 되며 전기음향변환장치와 등가한 재생음을 재현하는 것이 가능하게 된다.

본 발명에 관계되는 음성신호재생시스템은, 주파수대역에 의하여 나누어진 적어도 2개 이상의 드라이브유닛을 가지는 스피커시스템과, 스피커시스템의 2개 이상의 드라이브유닛의 각 구동면에서 방사되는 각 음파의 위상어긋남을 보정하게 위 해, 스피커시스템의 임펄스응답의 보정특성에 의거하여 입력음성신호를 처리하는 필터수단을 갖추는 신호처리장치를 가지고, 신호처리장치는 필터수단에 의해 신호처리된 음성출력신호를 스피커시스템에 공급한다.

본 발명에 관계되는 다른 음성신호재생시스템은, 주파수대역에 의하여 나누어진 적어도 2개 이상의 드라이브유닛을 가지는 스피커시스템과, 미리 측정 또는 계산에 의하여 구한 임의의 전송특성을 가지는 제 1의 필터수단과 스피커시스템의 2개 이상의 드라이브유닛의 각 구동면에서 방사되는 각 음파의 위상어긋남을 보정하기 위한 스피커시스템의 임펄스응답의 보정특성을 가지는 제 2의 필터수단을 갖추는 신호처리장치를 가지고, 신호처리장치는 제 2의 필터수단에서의 음성출력신호를 스피커시스템에 공급한다.

본 발명에 관계되는 음성신호처리장치는, 필터수단에 의해 스피커시스템의 임펄스응답의 보정특성, 예를 들면 임펄스응답의 역특성에 의거하여 입력음성신호를 처리하므로, 스피커시스템의 재생주파수대역에 전파지연시간차가 발생하지 않고, 파면의 위상이 어긋나지 않기 때문에, 양호한 음상정위를 얻을 수 있다.

또, 본 발명에 관계되는 음성신호처리장치는, 제 1의 필터수단은 미리 측정 또는 계산에 의하여 구한 임의의 전송특성을 입력음성신호에 부가하고, 제 2의 필터수단은 제 1의 필터수단의 출력신호에 스피커시스템의 임펄스응답의 보정특성을 부가하므로, 재생주파수대역에 전파지연시간차가 발생하지 않고, 파면의 위상이 어긋나지 않기 때문에, 양호한 음상정위를 얻을 수 있고, 부가하는 임의의 전송특성을 특성의 열화없이 재생하는 것이 가능하게 된다.

또한, 본 발명에 관계되는 음성신호처리장치는, 제 1의 필터수단이 미리 측정 또는 계산에 의하여 구한 군지연특성이 일정한 주파수특성을 입력음성신호에 부가하고, 제 2의 필터수단이 제 1의 필터수단의 출력신호에 스피커시스템의 임펄스응답의 보정특성을 부가하므로, 부가하는 군지연특성이 일전한 임의의 주파수특성을 가지는 필터를 특성의 열화없이 재생하는 것이 가능하게 된다.

더욱이 또, 본 발명에 관계되는 음성신호처리장치는, 제 1의 필터수단은 미리 측정 또는 계산에 의하여 구한, 입력음성신호를 복수의 스피커에 의해 재생한 경우의 음상정위위치를 임의의 위치에 제어하기 위한 특성을 입력음성신호에 부가하고, 제 2의 필터수단이 제 1의 필터수단의 출력신호에 스피커시스템의 임펄스응답의 보정특성을 부가하므로, 부가하는 입력음성신호를 복수의 스피커에 의해 재생한 경우의 음상정위위치를 임의의 위치에 제어하는 필터를 특성의 열화없이 재생하는 것이 가능하게 되며 양호한 음상정위특성을 얻을 수 있다.

더욱이 또, 본 발명에 관계되는 음성신호처리장치는, 제 1의 필터수단이 미리 측정 또는 계산에 의하여 구한 임의의 방의 임펄스응답특성을 입력음성신호에 부가하고, 제 2의 필터수단이 제 1의 필터수단의 출력신호에 스피커시스템의 임펄스응답의 보정특성을 부가하므로, 부가하는 임의의 방의 임펄스응답을 특성의 열화없이 재생하는 것이 가능하게 되며 측정한 것과 등가의 방의 임펄스응답을 재생하는 것이 가능하게 된다.

더욱이 또, 본 발명에 관계되는 음성신호처리장치는, 제 1의 필터수단이 미리 측정 또는 계산에 의하여 구한 전기음향변환장치의 임펄스응답특성을 입력음성 신호에 부가하고, 제 2의 필터수단이 제 1의 필터수단의 출력신호에 스피커시스템의 임펄스응답의 보정특성을 부가하므로, 부가하는 전기음향변환장치의 임펄스응답을 특성의 열화없이 재생하는 것이 가능하게 되며, 예를 들면 명기(名器)라 일컬어지거나, 입수가 곤란하게 된 전기음향변환장치와 등가한 재생음을 재현하는 것이 가능하게 된다.

그리고, 본 발명에 관계되는 음성신호재생시스템은, 스피커시스템의 2개 이상의 드라이브유닛의 각 구동면에서 방사되는 각 음파의 위상어긋남을 보정하기 위해, 스피커시스템의 임펄스응답의 보정특성에 의거하여 입력음성신호를 처리하는 필터수단을 갖추는 신호처리장치를 가지게 되므로, 스피커시스템의 재생주파수대역에 전파지연시간차가 발생하지 않고, 파면의 위상이 어긋나지 않기 때문에, 양호한 음상정위를 얻을 수 있다.

또, 본 발명에 관계되는 음성신호재생시스템은, 미리 측정 또는 계산에 의하여 구한 임의의 전송특성을 가지는 제 1의 필터수단과 스피커시스템의 2개 이상의 드라이브유닛의 각 구동면에서 방사되는 각 음파의 위상어긋남을 보정하기 위한 스피커시스템의 임펄스응답의 보정특성을 가지는 제 2의 필터수단을 갖추는 신호처리장치를 가지게 되므로, 부가하는 임의의 전송특성을 특성의 열화없이 재생하는 것이 가능하게 된다.

본 발명의 더욱이 다른 목적, 본 발명에 의하여 얻어지는 구체적인 이점은, 이하에 있어서 도면을 참조하여 설명되는 실시형태의 설명에서 한층 밝혀질 것이다.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 몇갠가의 실시형태를 설명한다.

제 1의 실시형태는, 도 6에 나타내는 바와 같은 음성신호재생시스템(1)이다. 이 음성신호재생시스템(1)에 있어서는, 입력신호로서 디지털 음성신호를 상정하여 설명하지만, 아날로그 음성신호의 경우도, A/D변환처리를 최초로 행함으로써 동일하게 취급할 수 있다.

도 6에 있어서, 이 음성신호재생시스템(1)은, 입력단자(2)에서 입력된 디지털 음성신호에 후술하는 특성을 부가하는 신호처리장치(3)와, 신호처리장치(3)에서의 처리출력을 아날로그신호로 변환하는 D/A변환기(4)와, D/A변환기(4)에서의 아날로그신호를 증폭하는 전력증폭기(5)와, LPF(8)에 접속한 저역드라이브유닛(9)과, HPF(10)에 접속한 고역드라이브유닛(11)으로 이루어지는 2웨이 스피커시스템(7)을 갖추고 있다.

2웨이 스피커시스템(7)은, 상술한 도 1에 나타내는 2웨이 스피커시스템(106)과 동일하게 저역드라이브유닛(9)의 구동면(9a)과 고역드라이브유닛(11)의 구동면(11a)이 갖추어져 있지 않고, 재생주파수의 저역과 고역으로 전파지연시간차(△t)가 발생하고, 음파의 위상차가 생겨 버리는 스피커이다.

이와 같은 구성의 음성신호재생시스템(1)은, 입력단자(2)에서 입력된 디지털 음성신호에 대하여 신호처리장치(3)가, 스피커시스템(7)의 임펄스응답의 보정특성으로서, 예를 들면 역특성을 부가한 후, D/A변환기가 아날로그신호로 되돌아가고, 전력증폭기(5)가 증폭하고 나서 스피커 시스템(7)에 공급한다. 스피커시스템(7)은, LPF(8)가 통과시킨 저주파대역을 저역드라이브유닛(9)의 구동면(9a)에서 저음 의 음파로서 출력하는 동시에, HPF(10)가 통과시킨 고주파수대역을 고역드라이브유닛(11)의 구동면(11a)에서 고음의 음파로서 출력한다.

부가되는 보정특성은, 고역드라이브유닛(11)과 저역드라이브유닛(9)의 양쪽이 동시에 드라이브된 경우의 스피커시스템(7)의 총합 임펄스응답을 사전에 측정하고, 연산에 의해 구해지며 그 역특성을 이용한다.

예를 들면, 도 6에 나타내는 스피커시스템(7)이 도 7a에 나타내는 임펄스응답과, 그 주파수영역에서의 표현인 도 7b에 나타내는 주파수특성을 가지고 있다고 한다. 도 7a에 나타내는 임펄스응답의 역특성을 산출하면, 도 8a에 나타내는 임펄스응답(역임펄스응답)이 얻어진다. 이 경우의 도 8b는, 진폭주파수특성이다.

임펄스응답의 역특성의 산출은 이하와 같은 원리에 의거하여 행해진다. 도 9a에 나타내는 임펄스(IP)를 함수(A)에 입력하면 임펄스응답(RI)이 얻어진다. 이 임펄스응답(RI)을 도 9b에 나타내는 바와 같이 임펄스(IP)로 되돌아가는 전달함수를 역함수(A-1)로 한다. 이 역함수(A-1)에 의하여 도 9c에 나타내는 바와 같이 임펄스(IP)를 입력하면, 역임펄스응답(IRI)이 얻어진다. 단, 저음역에 있어서는, 저역드라이브유닛(9)의 재생능력, 예를 들면 비선형 왜곡특성이나 허용입력레벨등의 제약에 의거하여 롤오프시키고 있다.

이 임펄스응답의 역특성(역임펄스응답)(IRI)을 신호처리장치(3)에 있어서 디지털 필터에 의해 실현한다. 이 역임펄스응답을, 함수(A)를 가지는 스피커시스템(7)에 입력하면, 임펄스(IP)가 얻어지게 된다. 이것에 의해, 같은 측정점에서 스피커의 특성을 도모한 경우, 도 10b에 나타내는 바와 같은 평탄한 진폭주파수특 성과, 도 10a에 나타내는 임펄스에 가까운 임펄스응답특성을 얻을 수 있다.

다음에, 임펄스응답의 역특성을 실현하는 음성신호특성시스템(1)의 신호처리장치(3)에 대하여 설명한다. 구체적으로, 신호처리장치(3)는, 상기 임펄스응답의 역특성을 예를 들면 도 11에 나타내는 바와 같은 디지털필터(20)를 이용하여 실현한다.

도 11에 나타내는 디지털필터(20)에 있어서, 디지털오디오신호(SD)는 입력단자(21)를 통하여 복수의 지연회로(22∼22)에 직렬로 공급되는 동시에, 단자(21) 및 지연회로(22∼22)에서 얻어지는 신호가 승산회로(23∼23)에 공급되고, 그 승산출력이 가산회로(24∼24)를 통하여 출력단자(25)로 인출된다. 이 경우, 지연회로(22∼22)는, 디지털오디오신호(SD)에, 그 1샘플링기간(1단위기간)(τ)의 지연을 부여하는 것이며, 승산회로(23∼23)는, 상기 임펄스응답의 역특성을 계수로서 가지는 것이다.

상술한 도 2에 나타낸 바와 같은 저역드라이브유닛(102)의 구동면(102a)과 고역드라이브유닛(104)의 구동면(104a)이 갖추어진 이상적인 2웨이 스피커시스템(107)에서는, 개개의 드라이브유닛 자체가 가지는 임펄스응답의 시간적인 퍼짐을 무시할 때, 상기 위상어긋남은 생지기 않으므로, 임펄스를 입력하면, 도 7a에 나타내는 바와 같이 시간적인 퍼짐을 가지는 임펄스응답이 아닌, 그대로 임펄스가 나온다.

이것은, 도 6에 나타낸 멀티웨이·스피커시스템(7)에 있어서도, 임펄스를 넣어서 임펄스가 나오면, 저역드라이브유닛(9)의 구동면(9a)과 고역드라이브유닛(11) 의 구동면(11a)이 갖추어져 있는 것과 등가로 되는 것을 나타낸다.

따라서, 멀티웨이·스피커시스템(7)에서도, 복수의 스피커·드라이브유닛에 의한 전송지연시간의 차에 의한 전송특성의 열화가 개선되어 실질적인 각 유닛의 동상위성이 확보되게 된다. 이 때문에, 도 11에 나타낸 디지털필터(20)를 신호처리장치(3)에 의하여 구성하는 음성신호재생시스템(1)으로 이루어지는 계(系)에 음성신호를 입력함으로써, 양호한 음상정위 및 음질을 가지는 스피커재생시스템을 얻는 것이 가능하게 된다.

또한, 이 실시형태에 있어서는, 설명의 형편상, LPF(8) 및 HPF(10)를 갖춘 멀티웨이·스피커시스템으로 했지만, 각 드라이브유닛의 재생주파수특성에 의해서는, 어느 한쪽 또는 양쪽의 필터를 생략할 수 있고, 그 경우에 있어서도 본 설명을 적용할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 제 2의 실시형태에 대하여 설명한다. 이 제 2의 실시형태는, 시스템구성이 도 6에 나타낸 것과 동일한 음성신호재생시스템(30)이다. 이 음성신호재생시스템(30)이 제 1의 실시형태의 음성신호재생시스템(1)과 다르게 하는 것은, 신호처리장치(31) 내부에서의 신호처리이다. 신호처리장치(31)에서 행해지는 신호처리는, 도 12에 나타내는 바와 같이, 미리 측정 또는, 계산에 의하여 구한 임의의 전송특성을 가지는 필터부(33)와, 멀티웨이·스피커시스템의 임펄스응답의 역특성을 실현하는 필터부(34)로 이루어진다. 입력단자(32)에서 입력된 디지털 음성신호(SD)에 필터부(33)가 계산에 의하여 구한 임의의 전송특성을 부가하고, 필터부(34)가 임펄스응답의 역특성을 부가한다. 구체적으로는, 도 13에 나 타내는 바와 같이 필터부(33)는 이퀄라이저부로서 기능하고, 디지털 음성신호(SD)에 사용자가 임의로 설정한 주파수특성을 부가한다. 또, 필터부(34)는 제 1의 실시형태에서 설명한 멀티웨이·스피커시스템(7)의 역특성을 필터부(33)의 출력디지털 음성신호에 부가한다.

필터부(33)가 행하는 이퀄라이저기능에 대하여 설명한다. 필터부(33)는, 이쿼라이저처리, 예를 들면 도 14a에 나타내는 바와 같은 주파수 1kHz부근에서 피크로 되는 진폭주파수특성을 부가하는 처리를 함에 있어서 군지연특성이 일정하게 되도록 주파수특성을 디지털 음성신호(SD)에 부가한다.

군지연특성이 일정하다고 하는 것은, 주파수대역에 의하여 지연시간이 변하지 않고, 따라서 위상관계가 주파수대역에 의하여 무너지지 않는 것을 의미한다. 군지연특성이 일정한 필터는, 예를 들면 탭수가 홀수인 FIR필터의 경우에는, (탭수+1)/2번째의 승산회로를 중심으로 하고 각 승산계수가 좌우대칭으로 된다. 물론, 탭수가 짝수의 경우에서도, 좌우대칭으로 된다. 탭수(2t)의 FIR필터에서는, t탭에 상당하는 군지연시간을 가지게 된다. 이와 같은 군지연특성이 일정한 필터는, 도 11에 나타내는 바와 같은 FIR필터를 이용하여 실현하는 것이 가능하다.

필터부(34)가 행하는 멀티웨이·스피커시스템의 역특성은 이미 설명한 바와 같이 도 11에 나타낸 FIR필터(20)에 의해, 역특성을 입력신호에 부가하고, 도 14b에 나타내는 바와 같은 임펄스응답을 실현하고 있다. 이 때문에, 멀티웨이·스피커시스템(7) 고유의 특성을 거의 무시할 수 있다.

이 결과, 제 2의 실시형태의 음성신호재생시스템(30)은, 신호처리장치(31)에 서, 도 12, 도 13에 나타내는 처리를 기능시킴으로써, 스피커출력에 있어서의 임펄스응답을 멀티웨이·스피커시스템 고유의 임펄스응답을 배제하고, 토탈로 하여 군지연특성 일정만의 출력으로 할 수 있다. 이것에 의해, 임의의 주파수특성을 부가한 경우도 특정의 주파수만큼 위상이 어긋나는 것이 없어지고, 음질과, 음상정위의 양면에서 뛰어난 멀티웨이·스피커시스템을 얻는 것이 가능하게 된다.

다음에, 본 발명에 관계되는 제 3의 실시형태에 대하여 설명한다. 이 제 3의 실시형태는, 2개의 스피커를 가상스피커음원을 구성하고, 음상을 임의의 위치에 정위시키는 도 15에 나타내는 구성의 음성신호재생시스템(40)이다. 상술한 도 5에 나타낸 바와 같이 음원(SL) 및 음원(SR)을 이용하여 가상적으로 음원(SO)을 재생할 때에, 좌우의 스피커시스템에 있어서의 고유의 임펄스응답을 배제하고, 양호한 음성정위특성을 얻는 시스템이다.

이 때문에, 음성신호재생시스템(40)은, 입력단자(41L)에서 입력된 Lch용의 오디오신호 및 입력단자(41R)에서 입력된 Rch용의 오디오신호로, 음상을 임의의 위치에 정위시키는 동시에 2대의 스피커 시스템의 영향을 무시시키는 처리를 실시하는 신호처리장치(42)와, 신호처리장치(42)에서의 Lch용 처리출력 및 Rch용 처리출력을 아날로그신호로 변환하는 D/A변환기(43L) 및 D/A변환기(43R)와, D/A변환기(43L) 및 D/A변환기(43R)에서의 아날로그신호를 증폭하는 증폭기(44L) 및 증폭기(44R)와, 증폭기(44L) 및 증폭기(44R)에서의 증폭출력을 음파로 변환하는 멀티웨이·스피커시스템(45L 및 45R)을 갖추고 있다.

신호처리장치(42)는, 음상을 임의의 위치에 정위시키기 위해서, 도 16에 나 타내는 바와 같이, 필터(47a, 47b, 47c 및 47d)로 이루어지는 필터부(47)를 가진다. 필터부(47)는, 필터(47a, 47b, 47c 및 47d)에 의해, 2개의 스피커를 사용하여 음상을 임의의 위치에 정위시키는 특성을 가지는 음상정위필터를 구성한다. 필터(47a, 47b)는, 상술한 식(1), (2)의 전달함수부분과 동일의 전달함수를 시간축으로 변환한 임펄스응답을 입력단자(41L)에서의 디지털신호(SL)에 콘벌루트(convolute)한다. 필터(47c, 47d)는, 식(1), 식(2)의 전달함수부분과 동일 전달함수를 시간축으로 변환한 임펄스응답을 입력단자(41R)로부터의 디지털신호(SR)에 콘벌루트한다. 가산기(48L)는, 필터(47a)의 필터출력과 필터(47c)의 필터출력을 가산한다. 가산기(48R)는, 필터(47b)의 필터출력과 필터(47d)의 필터출력을 가산한다.

가산기(48L)는,

HOL×SO=HLL×SL+HRL×SR …(3)

에 상당하는 가산출력을 산출하게 된다.

가산기(48R)는,

HOL×SO=HLL×SL+HRR×SR …(4)

에 상당하는 가산출력을 가산하게 된다.

식(3)×HRR-식(4)×HRL은,

(HOL×HRR-HOR×HRL)SO=(HLL×HRR-HLR×HRL)SL로 되며, 이것을 변형하면 식(1)로 된다.

식(4)×HLL-식(3)×HLR은,

(HOR×HLL-HOR×HLR)SO=(HLL×HRR-HLR×HRL)SR로 되며, 이것을 변형하면 식(2)로 된다.

따라서, 음원(SO)의 음성신호(Sao)는, 가산기(48L)계(系)를 통하여 왼쪽귀용 합성음선신호와, 가산기(48R)계를 통하여 오른쪽용 합성음성신호로 된다. 즉, 음원(SL, SR) 위치에 설치된 2개의 스피커를 구동하게 되며, 마치 음원(SO)의 위치로부터 음성신호(Sao)가 발생하고 있는 것 같은 가산음원을 정위시킬 수 있다.

또한, 이 신호처리신호(42)에서는, 왼쪽귀용 합성음성신호를 멀티웨이·스피커시스템(45L)의 역특성을 부가하는 필터(48L)로 통하고, 오른쪽귀용 합성음성신호를 멀티웨이·스피커시스템(45R)의 역특성을 부가하는 필터(49R)로 통한다.

스피커 역특성에 대해서는, 상술한 제 1 및 제 2의 실시형태에서 설명한 바와 같다. 따라서, 실현한 음상정위필터의 출력을 스피커 역특성을 통하여 멀티웨이·스피커시스템(45L, 45R)에 공급함으로써, 스피커 특성의 영향을 무시할 수 있도록 되며, 양호한 음상정위 특성을 얻는 것이 가능하게 된다.

또한, 필터부에서는, 2개의 스피커를 이용하여, 음상을 임의의 위치에 정위시키는 특성 가지는 음상정위필터를 구성했지만, 음원의 수가 1개 또는 3개 이상의 경우도 동일하게 처리할 수 있다. 각 음상정위필터는 도 11에 나타내는 바와 같은 FIR필터를 이용하여 구성할 수 있다.

다음에, 본 발명에 관계되는 제 4의 실시형태에 대하여 설명한다. 이 제 4의 실시형태는, 시스템구성이 도 15에 나타낸 것과 동일 음성신호재생시스템(51)이다. 이 음성신호재생시스템(51)이 제 3의 실시형태의 음성신호재생시스템(40)과 다르게 하는 것은, 신호처리장치(52) 내부에서의 신호처리의 일부이다. 신호처리장치(52)의 개략 구성은, 도 16과 동일하게 되지만, 필터부(53)가 측정 또는 계산에 의하여 구한 홀이나 임의의 방의 임펄스응답을 FIR필터에서 처리한다고 하는 점이 상위하다. 필터부(53a, 53b)가 좌측음원에서 청취자의 왼쪽귀, 오른쪽귀까지의 전달함수를, 상기 측정 또는 계산에 의하여 구한 홀이나 임의의 방의 임펄스응답에 의하여 재현하고, 디지털신호에 콘벌루트한다. 또, 필터(53c), 필터(53d)는, 좌측음측에서 왼쪽귀, 오른쪽귀까지의 전달함수를, 측정 또는 계산에 의하여 구한 홀이나 임의의 방의 임펄스응답에 의하여 재현하고, 디지털신호에 콘벌루트한다. 가산기(54L)는, 필터(53a)의 필터출력과 필터(53c)의 필터출력을 가산한다. 가산기(54R)는, 필터(53b)의 필터출력과 필터(54d)의 필터출력을 가산한다. 이와 같이 하여, 신호처리장치(52)는, 홀이나 임의의 방등의 다른 환경하의 음장특성을 가지는 음을 재현하는 것이 가능하게 된다. 그대로는, 이 음에 더욱이 재생멀티·스피커시스템(45L, 45R)의 음이 부가되며, 바른 음장재현이 어려워지므로, 신호처리장치(52)는 더욱이, 가산기(54L)의 가산출력 및 가산기(54R)의 가산출력을 멀티·스피커시스템(45R)의 역특성을 부가하는 필터(49R)에 통하고 있다.

스피커역 특성에 대해서는, 상술한 제 1 및 제 2의 실시형태에서 설명한 바와 같다. 따라서, 실현한 음장필터를 스피커 역특성을 통하여, 멀티·스피커시스템(45L, 45R)에 공급함으로써, 스피커특성의 영향을 무시할 수 있도록 되며, 음장을 특정한 환경에 가까운 양호한 음장특성을 얻는 것이 가능하게 된다.

다음에, 본 발명에 관계되는 제 5의 실시형태에 대하여 설명한다. 이 제 5 의 실시형태는, 시스템구성이 도 6에 나타낸 것과 동일 음성신호재생시스템(60)이다. 이 음성신호재생시스템(60)이 제 1 및 제 2의 실시형태의 음성신호재생시스템(1 및 30)과 다른 점은, 신호처리장치(51)내부에서의 신호처리이다.

신호처리장치(51)에서 행해지는 신호처리는, 도 12에 나타낸 바와 같이, 미리 측정 또는, 계산에 의하여 구한 임의의 전송특성을 가지는 필터부(33)와, 스피커의 임펄스응답의 역특성을 실현하는 필터부(34)로 이루어진다. 또한 상세하게는, 도 13과 동일하게, 필터부(33)는 이퀄라이저부로서 기능하고, 디지털 음성신호에 사용자가 임의로 설정한 고주파특성을 부가한다. 또, 필터부(34)는, 상기 제 1의 실시형태에서 설명한 멀티웨이·스피커시스템(7)의 역특성을 필터부(33)의 출력디지털 음성신호에 부가한다.

단, 필터부(33)는, 측정 또는 계산에 의하여 구한 다른 스피커의 임펄스응답을 도 11에 나타낸 바와 같은 FIR필터로 구성한다. 이른바 명기로 일컬어지는 스피커의 임펄스응답을 필터부(33)의 FIR필터에 의해 실현한다. 그리고, 실현한 스피커·임펄스응답을 부가한 음성신호를 멀티웨이·스피커시스템(45L)의 역특성을 부가하는 필터(49L) 및 멀티·스피커시스템(45R)의 역특성을 부가하는 필터(49R)에 통하여, 멀티·스피커시스템(45L, 45R)에 공급함으로써, 스피커특성의 영향을 무시할 수 있도록 되며, 다른 이른바 명기로 일컬어지는 스피커특성을 극히 충실하게 재현할 수 있도록 된다.

다음에, 본 출원에 관계되는 제 6의 실시형태에 대하여 설명한다. 이 제 6의 실시형태도, 시스템구성이 도 6에 나타낸 것과 동일의 음성신호재생시스템(70) 이다. 이 음성신호재생시스템(70)이 제 1, 제 2 및 제 5의 실시형태의 음성신호재생시스템(1, 30 및 60)과 다른 점은, 신호처리장치(71)내부에서의 신호처리이다.

신호처리장치(71)에서 행해지는 신호처리도, 도 12에 나타낸 바와 같이, 미리 측정 또는 계산에 의하여 구한 임의의 전송특성을 가지는 필터부(33)와, 스피커의 임펄스응답의 역특성을 실현하는 필터부(34)로 이루어진다. 더욱이 상세하게는, 도 13과 동일하게, 필터부(33)는, 이퀄라이저부로서 기능하고, 디지털 음성신호에 사용자가 임의로 설정한 주파수특성을 부가한다. 또, 필터부(34)는, 상기 제 1의 실시형태에서 설명한 멀티웨이·스피커시스템(7)의 역특성을 필터부(33)의 출력디지털 음성신호에 부가한다.

단, 필터부(33)는, 측정 또는 계산에 의하여 구한 레코드바늘의 임펄스응답을 FIR필터로 구성한다. 이른바 명기라 일컬어지는 레코드바늘이나 현재는 입수가 곤란한 레코드바늘의 임펄스응답을 필터부(33)의 필터에 의해 실현한다. 그리고, 실현한 레코드바늘의 임펄스응답을 부가한 음성신호를 멀티웨이·스피커시스템(45L)의 역특성을 부가하는 필터(49L) 및 멀티웨이·스피커시스템(45R)의 역특성을 부가하는 필터(49R)에 통하여, 멀티·스피커시스템(45L, 45R)에 공급함으로써, 스피커특성의 영향을 무시할 수 있도록 되며, 레코드바늘 본례의 특성을 극히 충실하게 재현하여 들을 수 있게 된다.

다음에, 본 발명에 관계되는 제 7의 실시형태에 대하여 살명한다. 이 제 7의 실시형태도, 시스템구성이 도 6에 나타낸 것과 동일의 음성신호재생시스템(80)이다. 이 음성재생시스템(80)이 제 1, 제 2, 제 5 및 제 6의 실시형태의 음성신 호재생시스템(1, 30, 60 및 70)과 다른 점은, 신호처리장치(81) 내부에서의 신호처리이다.

신호처리장치(81)에서 행해지는 신호처리도, 도 12에 나타낸 바와 같이, 미리 측정 또는, 계산에 의하여 구한 임의의 전송특성을 가지는 필터부(33)와, 스피커의 임펄스응답의 역특성을 실현하는 필터부(34)로 이루어진다. 더욱이 상세하게는, 도 13과 동일하게, 필터부(33)는 이퀄라이저부로서 기능하고, 디지털 음성신호에 사용자가 임의로 설정한 주파수특성을 부가한다. 또, 필터부(34)는 상기 제 1의 실시형태에서 설명한 멀티웨이·스피커시스템(7)의 역특성을 필터부(33)의 출력시스템 음성신호에 부가한다.

단, 필터부(33)는, 측정 또는 계산에 의하여 구한 녹음재생기의 임펄스응답을 FIR필터로 구성한다. 녹음재생기는, 레코드플레이어, 테이프 레코더, CD플레이어, MD플레이어등이다. 이른바 명기라 일컬어지는 것이나, 현재는 입수가 곤란한 녹음재생기라도 좋다. 임펄스응답을 필터부(33)의 FIR필터에 의해 실현한다. 그리고, 실현한 녹음재생기의 임펄스응답을 부가한 음성신호를 멀티웨이·스피커시스템(45L)의 역특성을 부가하는 필터(49L) 및 멀티웨이·스피커시스템(45R)의 역특성을 부가하는 필터(49R)에 통하고, 멀티웨이·스피커시스템(45L, 45R)에 공급함으로써, 스피커특성의 영향을 무시할 수 있도록 되며, 녹음재생기 본례의 특성을 극히 충실하게 재현하여 들을 수 있게 된다.

다음에, 본 발명에 관계되는 제 8의 실시형태에 대하여 설명한다. 이 제 8의 실시형태도 시스템구성이 도 6에 나타낸 것과 동일의 음성신호재생시스템(90)이 다. 이 음성신호재생시스템(90)이 제 1, 제 2, 제 5, 제 5 및 제 7의 실시형태의 음성신호재생시스템(1, 30, 60, 70 및 80)과 다른 점은, 신호처리장치(91) 내부에서의 신호처리이다.

신호처리장치(91)에서 행해지는 신호처리도, 도 12에 나타낸 바와 같으며, 상세하게는 도 13과 동일하다. 단, 필터부(33)는, 측정 또는 계산에 의하여 구한 증폭기앰프의 임펄스응답을 FIR필터로 구성한다. 이른바 명기라 일컬어지는 것이나, 현재는 입수가 곤한한 앰프도 좋다. 드와 같은 앰의의 임펄스응답을 필터부(33)의 FIR필터에 의해 실현한다. 그리고, 실현한 앰프의 임펄스응답을 부가한 음성신호를 멀티웨이·스피커시스템(45L)의 역특성을 부가하는 필터(49L) 및 멀티웨이·스피커시스템(45R)의 역특성을 부가하는 필터(49R)에 통하고, 멀티웨이·스피커시스템(45L, 45R)에 공급함으로써, 스피커특성의 영향을 무시할 수 있도록 되며, 증폭기 본례의 특성을 극히 충실하게 재현하여 들을 수 있게 된다.

다음에 본 발명에 관계되는 제 9의 실시형태에 대하여 설명한다. 이 제 9의 실시형태는, 측정 또는 계산에 의하여 구한 복수의 전기음향변환기의 임펄스응답을 FIR필터에서 실현하는 동시에, 임펄스응답을 결정하는 필터의 계수를 가변할 수 있도록 구성하고, 사용자의 선택에 의해, 동시에 계수를 고쳐쓰고, 복수의 전기음향변환기의 특성을 선택적으로, 또한 가변하여 재현하는 음성신호재생시스템이다. 전기음향변환기는, 스피커 및 해드폰시스템이나, 레코드바늘, 녹음재생기, 주파수특성부장치, 증폭기등이다.

도 17에 나타내는 바와 같이, 음성신호재생시스템(120)은, 입력단자(121)에 서 입력된 디지털 음성신호에 후술하는 특성을 부가하는 신호처리장치(122)와, 신호처리장치(122)에서의 처리출력을 아날로그신호로 변환하는 D/A변환기(123)와, D/A변환기(123)에서 아날로그신호를 증폭하는 전력증폭기(124)와, LPF(8)에 접속한 저역드라이브유닛(9)과, HPF(10)에 접속한 고역드라이브유닛(11)으로 이루어지는 2웨이 스피커시스템(7)을 갖추어 이룬다.

또한, 음성신호재생시스템(120)은, 복수의 전기음향변환기기의 임펄스응답의 특성을 기억하는 동시에 임펄스응답 특성 고쳐쓰기의 워크에리어로 이루어지는 기억장치(125)와, 기억장치에 기억되어 있는 상기 임펄스응답을 선택하는 동시에 고쳐쓰기 위해 제어를 행하는 제어장치(126)와, 제어장치(126)를 거쳐서 사용자의 기호등에 의해 상기 임펄스응답에 의한 특성을 선택하기 위한 특성선택수단(127)을 갖춘다.

신호처리장치(122)에서 행해지는 신호처리도, 도 12에 나타내는 바와 같이, 미리 측정 또는, 계산에 의하여 구한 임의의 전송특성을 가지는 필터부(33)와, 스피커의 임펄스음답의 역특성을 실현하는 필터부(34)로 이루어진다. 더욱이 상세하게는, 도 13과 동일하게, 필터부(33)는 이퀄라이저부로서 기능하고, 디지털음성신호에 사용자가 임의로 설정한 고주파특성을 부가한다. 또, 필터부(34)는 상기 제 1의 실시형태에서 설명한 멀티웨이·스피커(7)의 역특성을 필터부(33)의 출력디지털 음성신호에 부가한다.

단, 필터부(33)에서는, 측정 또는 계산에 의하여 구한 복수의 전기음향변환기의 임펄스응답을 FIR필터로 구성한다. 이 필터에서 이용하는 복수의 전기음향 변환기의 임펄스응답은, 제어장치(126)에서의 제어에 의해 자유롭게 가변할 수 있도록 되어 있다. 기억장치(125)는, 복수의 임펄스응답 데이터가 기억되어 있으므로, 사용자는 제어장치(126)의 제어하에 특성선택수단(127)에 의해 음원이나 기호에 따라 그 중의 특성을 선택한다. 기억장치(125)에서 선택된 임펄스응답특성에 의해 신호처리장치내의 계수를 고쳐쓰고, 새로운 계수로 음을 들을 수 있도록 한다. 이 출력을 멀티웨이·스피커시스템(7)의 역특성을 부가하는 필터부(34)를 통하고, 멀티웨이·스피커시스템(7)에 공급함으로써, 스피커특성의 영향을 무시할 수 있게 되며, 복수의 전기음향변환기 본례의 특성을 극히 충실하게 재현하여 들을 수 있도록 된다.

예를 들면, 전기음향변환기로서의 스피커를 이용한 경우, 음악소스등에 따라 바람직하게 되는 스피커특성을 자유롭게 선택하여 부가할 수 있게 되며, 복수의 스피커를 소유 전환하여 듣는 경우와 비교하여 현저하게 간편한 방법으로 실현하는 것이 가능하게 된다.

상술의 일련의 설명에서는, 설명의 편의상, 도 12의 필터부와 스피커 역특성부를 나누어 설명했지만, 양쪽의 특성을 합성(콘벌루트 적분)함으로써 얻어지는 합성특성을 1개의 필터수단을 이용해도 실현할 수 있는 것은 당연하다.

또한, 상술의 실시형태에 있어서, 도 12, 도 13 및 도 16을 참조하여 설명한 것은, 그 필터배치를 교환해도 좋고, 예를 들면 도 13의 필터부(33)의 전단(前段)에 스피커 특성필터부(34)를 두도록 해도 좋다. 또, 이들 필터특성을 합체시켜 하나의 필터로서 구성해도 좋은 것은 물론이다.

또, 상술의 각 실시형태에서는, 도 1에 나타낸 2웨이스피커시스템(106)과 동일하게 저역드라이브유닛(9)의 구동면(9a)과 고역드라이브유닛(11)의 구동면(11a)이 갖추어져 있지 않은 멀티웨이·스피커시스템을 이용했지만, 상기 도 15에 나타내는 바와 같은 동축배치 2웨이스피커시스템을 이용해도 좋다. 동축배치 2웨이스피커시스템은, 상술한 바와 같이 고역드라이브유닛(104)과, 저역드라이브유닛(102)이, 그 구동축이 갖추어지도록 동축에 배치되어 이루어지는 것이며, 구조상 고역드라이브유닛(104)이 저역드라이브유닛(102)의 전면에 배치되기 때문에, 고역드라이브유닛(104)과, 저역드라이브유닛(102)의 음파의 구동면이 어긋나, 전파지연시간차(△t)가 발생하게 된다. 이 때문에 재생주파수대역에 의하여 반듯이 음파의 파면의 위상이 어긋나 버리고, 양호한 음상정위를 얻기 위해서는 바람하지 않다.

본 발명의 각 실시형태에서는, 예를 들면 도 3에 나타내는 복수의 스피커·드라이브유닛에 의한 전송지연시간의 차에 의한 전송특성의 열화에도, 개선할 수 있는 실질적으로 각 유닛의 동위상성이 확보된 것으로 된다. 이 때문에, 디지털필터(20)를 신호처리장치(3)등에 의하여 구성하는 음성신호재생시스템(1)등으로 이루어지는 계(系)로 음성신호를 입력함으로써, 양호한 음상정위 및 음질을 가지는 스피커 재생시스템을 얻는 것이 가능하게 된다.

또한, 본 발명은, 도면을 참조하여 설명한 상술의 실시예에 한정되지 않고, 첨부의 청구범위 및 그 주지를 일탈하지 않고, 여러 가지 변경, 치환 또는 그 동등의 것을 행할 수 있는 것은 당업자에 의하여 명백하다.

Claims (17)

1. 주파대역에 의하여 나누어진 적어도 2개 이상의 드라이브 유닛을 가지는 스피커 시스템에 음성신호를 공급하는 음성신호처리장치에 있어서,

   상기 스피커 시스템의 상기 2개 이상의 드라이브 유닛의 각 구동면에서 방사되는 각 음파의 위상 어긋남을 보정하기 위해, 상기 스피커 시스템의 임펄스응답의 보정특성에 의거하여 상기 입력음성신호를 처리하는 필터수단을 갖추고,

   상기 필터수단에 의해 신호처리된 음성출력신호를 상기 스피커 시스템에 공급하는 것을 특징으로 하는 음성신호처리장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 2개 이상의 드라이브 유닛은, 고역 주파수를 재생하는 드라이브 유닛과 저역주파수를 재생하는 드라이브 유닛이 동축(同軸) 배치하여 설치되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 음성신호처리장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 필터수단은 FIR필터에 의해 상기 임펄스응답의 보정특성을 실현하고 상기 입력신호를 처리하는 것을 특징으로 하는 음성신호처리장치.
4. 주파수대역에 의하여 나누어진 적어진 2개 이상의 드라이브 유닛을 가지는 스피커 시스템에 음성신호를 공급하는 음성신호처리장치에 있어서,

   미리 측정 또는 계산에 의하여 구한 임의의 전송특성을 가지는 제 1의 필터수단과, 상기 스피커 시스템의 상기 2개 이상의 드라이브 유닛의 각 구동면에서 방사되는 각 음파의 위치 어긋남을 보정하기 위해, 상기 스피커 시스템의 임펄스응답의 보정특성을 가지는 제 2의 필터수단을 갖추고,

   상기 제 2의 필터수단의 음성출력신호를 상기 스피커 시스템에 공급하는 것을 특징으로 하는 음성신호처리장치.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 제 1의 필터수단이 가지는 전송특성은, 군(群) 지연특성이 일정한 주파수 특성인 것을 특징으로 하는 음성신호처리장치.
6. 제 4항에 있어서,

   상기 제 1의 필터수단이 가지는 전송특성은, 입력음성신호를 복수의 스피커에 의해 재생한 경우의 음상정위위치를 임의의 위치로 제어하기 위한 특성인 것을 특징으로 하는 음성신호처리장치.
7. 제 4항에 있어서,

   상기 제 1의 필터수단이 가지는 전송특성은, 임의의 방의 임펄스 응답특성인 것을 특징으로 하는 음성신호처리장치.
8. 제 4항에 있어서,

   상기 제 1의 필터수단이 가지는 전송특성은, 전기음향변환장치의 임펄스 응답특성인 것을 특징으로 하는 음성신호처리장치.
9. 제 8항에 있어서,

   상기 제 1의 필터수단이 가지는 전송특성인 전기음향변환장치의 임펄스 응답특성은, 스피커 또는 헤드폰 시스템의 임펄스 응답특성인 것을 특징으로 하는 음성신호처리장치.
10. 제 8항에 있어서,

    상기 제 1의 필터수단이 가지는 전송특성인 전기음향변환장치의 임펄스응답특성은, 레코드 바늘의 임펄스 응답특성인 것을 특징으로 하는 음성신호처리장치.
11. 제 8항에 있어서,

    상기 제 1의 필터수단이 가지는 전송특성인 전기음향변환장치의 임펄스 응답특성은, 녹음재생기의 임펄스 응답특성인 것을 특징으로 하는 음성신호처리장치.
12. 제 8항에 있어서,

    상기 제 1의 필터수단이 가지는 전송특성인 전기음향변환장치의 임펄스 응답 특성은, 주파수 특성부가장치의 임펄스 응답특성인 것을 특징으로 하는 음성신호처리장치.
13. 제 8항에 있어서,

    상기 제 1의 필터수단이 가지는 전송특성인 전기음향변환장치의 임펄스 응답특성은, 음성증폭기의 임펄스 응답특성인 것을 특징으로 하는 음성신호처리장치.
14. 제 4항에 있어서,

    상기 제 1필터수단은, 복수종류의 전기음향변환장치의 임펄스 응답특성중 선택적으로 전환된 임펄스 응답특성은, 상기 입력음성신호에 부가하는 것을 특징으로 하는 음성신호처리장치.
15. 제 4항에 있어서,

    상기 제 1의 필터수단 및 제 2의 필터수단은, FIR필터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 음성신호처리장치.
16. 주파수대역에 의하여 나누어진 적어도 2개 이상의 드라이브 유닛을 가지는 스피커 시스템과,

    상기 스피커 시스템의 상기 2개 이상의 드라이브 유닛의 각 구동면에서 방사되는 각 음파의 위치 어긋남을 보정하기 위해, 상기 스피커 시스템의 임펄스 응답 의 보정특성에 의거하여 상기 입력음성신호를 처리하는 필터수단을 갖추는 신호처리장치를 가지고,

    상기 신호처리장치는 상기 필터수단에 의해 신호처리된 음성출력신호를 상기 스피커 시스템에 공급하는 것을 특징으로 하는 음성신호재생시스템.
17. 주파수대역에 의하여 나누어진 적어도 2개 이상의 드라이브 유닛을 가지는 스피커 시스템과,

    미리 측정 또는 계산에 의하여 구한 임의의 전송특성을 가지는 제 1의 필터수단과 상기 스피커 시스템의 상기 2개 이상의 드라이브 유닛의 각 구동면에서 방사되는 각 음파의 위상 어긋남을 보정하기 위한 상기 스피커 시스템의 임펄스응답의 보정특성을 가지는 제 2의 필터수단을 갖추는 신호처리장치를 가지고,

    상기 신호처리장치는 상기 제 2의 필터수단으로부터의 음성출력신호를 상기 스피커 시스템에 공급하는 것을 특징으로 하는 음성신호재생시스템.

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