KR20070053305A - 상관 출력들을 사용해서 오디오 채널들을 믹싱하는 방법,오디오 믹서 및 오디오 시스템 - Google Patents

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KR20070053305A
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윌리암 폴 스미스
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디티에스, 인코포레이티드
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Abstract

오디오 채널들의 믹싱 방법은, 원하지 않는 아티팩트들을 도입하거나 원래의 오디오의 분리된 프리젠테이션(presentation)을 지나치게 완화시키지 않으면서, 오디오를 리밸런싱(rebalancing)하는데 효과적이다. 오디오 채널들을 프로세싱하여 입력 채널들의 각 쌍을 위해 하나 이상의 "상관된(correlated)" 오디오 신호들을 발생시키는 것에 의해, 2 이상의 임의의 입력 채널들 사이에서 이것이 실현된다. 양 채널들에서 위상 또는 시간 지연이 거의 없거나 전혀 없는 동일하거나 매우 유사한 내용을 표현하는 동상 상관(in-phase correlated) 신호가 입력 채널들과 믹싱된다. 본 발명의 접근 방법은 통상적으로 파기되는 이상 상관(out-of-phase correlated) 신호(상당한 시간 또는 위상 지연을 가진 동일하거나 유사한 신호들) 및 입력 채널들과 믹싱될 수도 있는 한 쌍의 독립 신호들(다른 입력 채널에 존재하지 않는 신호들)도 발생시킬 수 있다. 동상 상관 신호와 한 쌍의 독립 신호들 모두를 제공하는 것으로 인해, 본 발명의 접근 방법은 오디오 채널들의 다운믹싱(downnixing)에도 아주 적합하다.
오디오 신호, 동상 상관 신호, 이상 상관 신호, 독립 신호, 믹싱, 리밸런싱, 오디오 채널

Description

상관 출력들을 사용해서 오디오 채널들을 믹싱하는 방법, 오디오 믹서 및 오디오 시스템{METHOD OF MIXING AUDIO CHANNELS USING CORRELATED OUTPUTS}
발명의 배경
발명의 분야
본 발명은 오디오 신호들의 믹싱에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 상관 출력(correlated output)을 사용하는 2 이상의 오디오 채널들의 믹스(mix) 또는 다운믹스(downmix)에 관한 것이다.
관련 기술의 설명
다중 채널 오디오는 그것이 믹싱된 스테레오 내용보다 훨씬 우수한 진정한 "서라운드 사운드(surround sound)" 경험을 제공하기 때문에, 종래의 극장 및 홈 씨어터 현장들 모두에서 영화 관람자들에 의해 열렬한 용인을 받아 왔다. Dolby AC3(Dolby 디지털) 오디오 코딩 시스템이 스테레오 및 5.1 채널 오디오 사운드 트랙들을 인코딩하기 위한 세계적 표준이다. DTS Coherent Acoustics는 또 하나의 빈번하게 사용되는 다중 채널 오디오 코딩 시스템이다. DTS Coherent Acoustics는 현재 브로드캐스트, CD들 및 DVD들 5.1, 6.1, 7.1, 10.2 및 다른 다중 채널 포맷들을 통해 특수 이벤트들 및 홈 리스닝에 다중 채널 뮤직을 제공하는데 사용되고 있다.
카 오디오 시스템들은 몇 년 사이에 오늘날의 거의 모든 자동차에서 모노에서 다중 스피커 시스템들의 표준을 위한 스테레오로 발전되어 왔다. 그러나, 대부 분의 내용은 여전히 2-채널 스테레오 (L, R) 포맷으로 제공된다. 오디오 시스템은 2 개의 채널들을 다중 스피커 레이아웃으로 믹싱하고 지연하여, 향상된 오디오 경험을 제공한다. 그러나, 다중 채널 뮤직의 이용 가능성이 증가함에 따라, 자동차들에서도 다중 채널 오디오 시스템들이 구현되어 승객들에게 "서라운드 사운드" 경험을 제공하고 있다.
기존의 오디오 시스템들에 대한 상당한 향상에도 불구하고, 자동차의 한계(confines)와 특정 스피커들에 대한 승객들의 근접성이 서라운드 사운드 경험에 영향을 미친다. 일반적으로, 다중 채널 포맷으로 구현된 소정 믹스는 "언밸런싱"될 수 있다. 예를 들어, 앞쪽 승객 좌석에 앉아 있는 승객은, 서라운드 사운드 프리젠테이션(presentation)의 이점들 중 일부를 효과적으로 상실하면서, 오른쪽 프론트(front) 스피커에서 나오는 분리된 R 채널(discrete R channel)을 지나치게 많이 청취할 수도 있다. 좀더 극단적으로, 뒷좌석의 승객은 서라운드 사운드 채널들만을 청취할 수도 있다.
결과적으로, 자동차 제조업자들은, 분리된 채널들의 일정량의 리믹싱(remixing)이 소정 밸런싱을 재확립할 수 있고 자동차의 모든 사람을 위해 서라운드 사운드 경험을 향상시킬 수 있다는 것을 알 수 있었다. 도 1에 도시된 바와 같이, 통상적인 믹서(10)는 분리된 R, C, L 입력 채널들(12, 14, 16)을 자동차를 위한 R, C, L 출력 채널들(18, 20, 22)로 리믹싱한다. 각 채널은 지연단(24)을 통과하여 인접 채널들과 믹싱[이득 계수들(Gi)만큼 배율(26)되고 합산(28)]된다. 표준 믹싱 방정식들은 다음과 같다.
R = G1*R + G2*C
C = G3*C + G4*L + G5*R, 및
L = G6*L + G7*C
믹싱된 채널들은 자동차의 L, C, R 채널 스피커들에서의 재생을 위해 이퀄라이저들(equalizers)(30)을 통해 출력 채널들(18, 20, 22)로 전달된다.
이 접근 방법이 오디오를 리밸런싱하여 자동차의 모든 승객에게 합리적인 서라운드 사운드 경험을 제공하는데 일반적으로 효과적이기는 하지만, 몇 가지 잠재적인 문제점들이 존재한다. 이 접근 방법은 2 개의 채널들이 상대적인 시간 또는 위상 지연을 가진 동일하거나 매우 유사한 내용을 포함하는 경우, 원하지 않는 아티팩트들(artifacts)을 도입할 수도 있다. 더 나아가, 이러한 접근 방법은 특정 채널에 할당된 신호들을 오버믹스함으로써 다중 채널 오디오의 "분리성(discreteness)"을 열화시킬 수도 있다.
발명의 요약
본 발명은 원하지 않는 아티팩트들을 도입하거나 원래의 오디오의 분리된 프리젠테이션을 지나치게 열화시키지 않으면서, 오디오를 리밸런싱(rebalancing)하거나 오디오 채널들을 다운믹싱(downmixing)하는데 효과적인 오디오 채널들의 믹싱 방법을 제공한다.
오디오 채널들을 프로세싱하여 입력 채널들의 각 쌍을 위해 하나 이상의 "상관" 오디오 신호들을 발생시키는 것에 의해, 2 이상의 임의의 입력 채널들 사이에서 이것이 실현된다. 그 다음, 상관 오디오 신호(들)는 입력 오디오 채널들과 믹싱 되어 출력 채널들을 제공한다. 상관기(correlator)는 신경망(Neural Networks), ICA(Independent Component Analysis), 적응 필터링 또는 행렬 디코더들을 포함하지만, 그것으로 한정되는 것은 아닌, 적당한 임의의 기술을 사용해서 구현될 수 있다.
일 실시예에서는, 동상(in-phase) 상관 신호만이 2 개의 입력 채널들과 믹싱된다. 동상 상관(in-phase correlated) 신호는 양자의 채널들에 존재하며 동상(시간 지연이 없거나 최소)인 동일하거나 매우 유사한 신호들을 표현한다. 오디오 신호들의 이 부분만을 믹싱하는 것에 의해, 원하지 않는 아티팩트들을 도입하거나 다중 채널 오디오의 분리성을 열화시키지 않으면서, 소정의 리밸런싱을 실현할 수 있다.
다른 실시예에서, 상관 프로세스는 입력 채널들과 믹싱되는 동상 상관 신호, 이상(out-of-phase) 상관 신호(상당한 시간 또는 위상 지연을 가진 동일하거나 유사한 신호들), 및 하나 이상의 독립 신호들(다른 입력 채널에 존재하지 않는 신호들)을 제공한다. 이 접근 방법은 좀더 높은 믹싱 융통성(mixing flexibility)을 제공한다. 믹서는 이상 및 독립 신호들의 믹싱 계수들을 0으로 설정하는 것에 의해, 마치 동상 상관 신호만이 믹싱된 것과 동일한 결과들을 실현할 수 있다. 또는, 믹서는 단순히 이 신호들의 계수들을 낮추어 좀더 완만한 믹스를 제공할 수도 있다. 다른 애플리케이션들에서, 믹서는 이상 신호를 감소시키거나 제거하면서 독립 신호의 일부는 유지하기를 원할 수도 있다. 예를 들어, L, C, R 입력 채널들로부터 L, R 출력 채널들로의 3:2 다운믹스에서는, 독립 C 채널 신호들을 L 및 R 출력 채널들 로 믹싱하는 것이 바람직스러울 수도 있다.
당업자들이라면, 첨부 도면들과 함께 고려되는, 바람직한 실시예들에 대한 다음의 상세한 설명으로부터 본 발명의 이들 및 다른 사양들과 이점들을 명백하게 알 수 있을 것이다.
도면의 간단한 설명
도 1은 전술한 바와 같이, 자동차의 분리된 L, C 및 R 오디오 채널들을 믹싱하여 서라운드 사운드 경험을 향상시키기 위한 종래 기술의 구성이다.
도 2는 본 발명에 따른 L과 C 및 R과 C 채널들 사이의 상관 출력들을 사용해서 분리된 L, C 및 R 오디오 채널들을 믹싱하기 위한 구성이다.
도 3은 상관 출력을 발생시키는 상관기의 블록도이다.
도 4는 상관된 이상(out-of-phase) 및 독립 출력들을 발생시키는 상관기의 블록도이다.
도 5a 내지 도 5h는 L 및 R 입력 채널들의 시간 및 주파수 도메인 프리젠테이션들과 2:1 및 4:1 상관 출력들의 주파수 도메인 프리젠테이션들을 나타내는 간략화된 도면들이다.
도 6은 2:4 행렬 디코더를 사용하는 상관기의 실시예의 블록도이다.
도 7은 자동차 오디오 시스템의 간략화된 블록도이다.
도 8은 다중 채널 믹서의 블록도이다.
도 9는 도 4에 도시된 상관기의 다운믹스 능력들을 자동차에서 활용하는 다중 채널 믹서의 블록도이다.
발명의 상세한 설명
자동차들에 다중 채널 오디오를 적용하는 것을 통해, 분리된 오디오 채널들을 리믹싱하여 모든 승객들에게 좀더 균일한 서라운드 사운드 경험을 제공하는 것이 바람직스럽다는 것을 알 수 있었다. 그러나, 직접적인 믹스가 다중 채널 오디오를 리밸런싱하는 데는 효과적이었지만, 이 접근 방법은 원하지 않는 아티팩트들을 발생시킬 수 있었다. 예를 들어, 만일 R 및 C 채널들이 상당한 위상 또는 시간 지연들을 가진 동일하거나 매우 유사한 내용을 포함하고 있으면, 이들 2 개의 채널들을 리믹싱하는 것은 위상 왜곡 및/또는 진폭 왜곡을 발생시킬 수 있다. 더 나아가, 다중 채널 오디오의 바람직스러움의 대부분은 오디오 채널들의 믹싱되지 않은 분리된 프리젠테이션으로부터 기인한다. 리믹싱 프로세스가 오디오의 분리된 프리젠테이션을 완화시킬 수도 있다.
따라서, 본 발명은 원하지 않는 아티팩트들을 도입하지 않거나 원래의 오디오의 분리된 프리젠테이션을 지나치게 완화시키지 않으면서 오디오를 리밸런싱하는데 효과적인, 오디오 채널들의 믹싱 방법을 제공한다. 오디오 채널들을 프로세싱하여 각 쌍의 입력 채널들을 위해 하나 이상의 "상관" 오디오 신호들을 발생시키는 것에 의해, 2 이상의 임의의 입력 채널들 사이에서 이것이 실현된다. 양자의 채널들에서 위상 또는 시간 지연이 거의 없거나 전혀 없는 동일하거나 매우 유사한 내용을 표현하는 동상 동상 상관 신호가 입력 채널들과 믹싱된다. 본 발명의 접근 방법은 통상적으로 파기되는 이상 상관 신호(out-of-phase correlated signal; 상당한 시간 또는 위상 지연을 가진 동일하거나 유사한 신호들) 및 입력 채널들과 믹싱 될 수도 있는 한 쌍의 독립 신호들(다른 입력 채널에 존재하지 않는 신호들)도 발생시킬 수 있다. 동상 상관 신호와 한 쌍의 독립 신호들 모두를 제공하는 것으로 인해, 본 발명의 접근 방법은 오디오 채널들의 다운믹싱에도 아주 적합하다.
자동차의 다중 채널 오디오에 의해 제공되는 서라운드 사운드 경험을 향상시키는 맥락에서 기술들이 개발되었지만, 본 발명은 일반적으로 임의의 설정에서 믹싱이 발생하는 2 이상의 임의의 오디오 채널들에 적용 가능하다.
상관 출력들과의 믹싱
도 2에 도시된 바와 같이, 믹서(40)는 분리된 R, C, L 입력 채널들(42, 44, 46)을 자동차를 위한 R, C, L 출력 채널들(48, 50, 52)로 리믹싱한다. 각 채널은 지연단(54)을 통과한다. R과 C 및 L과 C 채널들은 각각 상관된 오디오 신호들(60 및 62)을 발생시키는 상관기들(56 및 58)로 입력된다. 상관된 이들 오디오 신호들(60 및 62)은 인접 채널들과 믹싱[이득 계수들(Gi)만큼 배율(64)되고 합산(66)]된다. 믹싱된 채널들은 예를 들어 자동차의 L, C, R 채널 스피커들에서의 재생을 위해 이퀄라이저들(68)을 통해 출력 채널들(48, 50, 52)로 전달된다.
상관기들(56 및 58)은 신경망(Neural Networks), ICA(Independent Component Analysis), 적응 필터링, 또는 행렬 디코더들을 포함하지만, 그것으로 한정되는 것은 아닌, 적당한 임의의 기술을 사용해서 구현될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상관기(70)는 다음의 수학식 1 내지 수학식 3과 같이 믹싱되는 상관된 하나의 동상 오디오 신호(LCC, RCC)를 발생시키도록 구성될 수 있다.
Figure 112007024290604-PCT00001
Figure 112007024290604-PCT00002
, 및
Figure 112007024290604-PCT00003
이 접근 방법에서, 이상 상관 신호들과 독립 신호들은 제거된다. 물론, 이상으로부터 동상을 그리고 독립으로부터 상관을 분리하는 명백한 방침이나 분명한 정의들은 존재하지 않는다. 오디오 내용의 이 성분들이 분리되는 정도는 상관기 및 상관 신호의 소정의 특징들을 구현하는데 사용되는 기술에 의존할 것이다. 일부 애플리케이션들에서는, 상관 정도가 매우 높은 신호들만을 보유하는 것이 바람직스러울 수도 있다. 다른 애플리케이션들에서는, 이상 및 독립 신호들 중 일부를 보유하는 것이 바람직스러울 수도 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 증가된 융통성을 위한 이 소망은 상관된 동상 오디오 신호(RIP, LIP), 상관된 이상 오디오 신호(ROP, LOP), 및 L과 R 독립 오디오 신호들(RCI, CRI 및 LCI, CLI)을 발생시키도록 구성된 상관기(72)로서 충족될 수 있다. 일반적으로, 이 성분들의 각각은 다음의 수학식 4 내지 수학식 6과 같은 믹싱 방정식들에 따라 믹싱될 수 있다.
Figure 112007024290604-PCT00004
Figure 112007024290604-PCT00005
Figure 112007024290604-PCT00006
상기한 바와 유사하게, 상관된 상이한 이 성분들이 계산되는 방법은 구현하는 기술 및 상이한 성분들의 소정의 특징들에 의존할 것이다.
통상적인 구현에서, 그 출력 채널을 위한 이상 성분들 및 독립 성분들은 파기될 수도 있다. 이 경우, 방정식들은, 상관된 동상 신호들과 다른 채널로부터의 독립 신호들만을 남기면서, 다음의 수학식 7 내지 수학식 9과 같이 간략화된다.
Figure 112007024290604-PCT00007
Figure 112007024290604-PCT00008
Figure 112007024290604-PCT00009
도 5a 내지 도 5h는 상관 출력들을 믹싱하는 것에 의해 제공되는 이점들 및 융통성을 강조하는 간단한 사성(four tone) 일례를 예시한다. 이 일례에서, L 채널은 1 kHz 음조, 5 kHz 음조 및 15 kHz 음조를 포함한다. R 채널은 5 kHz 음조, 10 kHz 음조 및 15 kHz 음조를 가진다. 5 kHz 음조들은 동상(in phase)이며 상관되어 있다. 15 kHz 음조들은 이상(out of phase)이다. L(상부) 및 R(하부) 채널들을 위한 시간 도메인 파형들(72 및 74)이 도 5a에 도시되어 있다. L 및 R 채널들의 주파수 내용들(76 및 78)은 각각 도 5b 및 도 5c에 도시되어 있다.
상기 도 3에서 예시된 유형의 2:1 상관기는 도 5d에 도시된 바와 같이 상관된 동상의 단일 오디오 신호(80)를 발생시킨다. 그 다음, 이 신호는 15 kHz의 이상(out of phase) 음조들과 연관된 임의의 위상 또는 진폭 왜곡들을 도입하거나 독립 오디오 신호들 중 어떤 것에서 1 kHz를 R 채널로 또는 10 kHz를 L 채널로 믹싱하지 않으면서, 왼쪽 및 오른쪽 채널들 중 어느 하나 또는 양자와 믹싱되어 5 kHz 음조를 리밸런싱할 수 있다.
상기 도 4에 예시된 유형의 2:4 상관기는, 도 5e 내지 도 5h에 도시된 바와 같이, 1 kHz에서 독립 L 신호(82)를, 10 kHz에서 독립 R 신호(84)를, 5 kHz에서 동상 상관 신호(86)를, 그리고 15 kHz에서 이상 상관 신호(88)를 발생시킨다. 그 다음, 이 신호들은 왼쪽 및 오른쪽 채널들 중 어느 하나 또는 양자와 독립적으로 믹싱될 수 있다. 일부 경우들에서는, 동상 상관 신호(86)만이 믹싱될 것이고, 나머지는 파기되거나 0으로 설정될 것이다. 다른 방법으로, 믹서는 이들 나머지 신호들의 작은 성분을 합산하는 것을 선호할 수도 있다. 예를 들어, C 채널이 분리된 스피커 를 가지고 있지 않은 3:2 다운믹스에서는, 독립 신호들 중 일부를 믹싱해야 할 수도 있다.
상관기 구현들
행렬 디코더
앞서 언급된 바와 같이, 행렬 디코더를 사용해서 상관기가 구현될 수도 있다. 최초의 다중 채널 시스템들은 다수 오디오 채널들, 예를 들어, 왼쪽, 오른쪽, 중앙 및 서라운드(L, R, C, S) 채널들을 왼쪽 및 오른쪽 합(Lt, Rt) 채널들로 행렬 인코딩하고 그것들을 표준 스테레오 포맷으로 기록하였다. 프로로직(Prologic) 인코더 4는 이 믹스를 다음의 수학식 10 및 수학식 11과 같이 행렬 인코딩한다.
Figure 112007024290604-PCT00010
, 및
Figure 112007024290604-PCT00011
행렬 디코더는 분리된 2 개의 채널들(Lt, Rt)을 디코딩하고 그것들을, 증폭되어 5 스피커 시스템으로 분배되는 4개의 분리된 재구성 채널들(L, R, C 및 S)로 확장한다. 다수의 상이한 독점 알고리즘들이 능동 디코딩을 수행하는데 사용되는데, 이들 모두는 Lt+Rt(C), Lt-Rt(S), Lt(L), 및 Rt(R)의 전력을 측정해서 다음의 수학식 12 내지 수학식 15에 의해 이득 팩터들(Hi)을 계산하는 것에 기초한다.
Figure 112007024290604-PCT00012
Figure 112007024290604-PCT00013
Figure 112007024290604-PCT00014
, 및
Figure 112007024290604-PCT00015
좀더 구체적으로, Dolby Pro Logic은 5-포인트 사운드 필드 중앙에서의 널 포인트(null point)를 위한 이득 팩터들의 세트를 제공한다. Pro Logic 디코더는 행렬 인코딩된 2-채널 신호들(Lt 및 Rt)의 절대 전력을 측정하고, L, R, C 및 S 채널들의 각각을 위한 전력 레벨들을 계산한다. 그 다음, 이 전력 레벨들은, 벡터합이 단일 우성 신호가 방출될 5-포인트 사운드 필드의 단일 우성 벡터(single dominant vector)를 정의하는 L/R 및 C/S 우성 벡터들을 계산하는데 사용된다. 전력 레벨들 및 우성 벡터들은 안정성(stability)을 향상시키기 위해 시간 평균된다. 디코더는 우성 벡터들에 따라 널 포인트에서의 이득 계수들의 세트를 스케일링하여 이득 팩터들(Hi)을 제공한다.
DTS Neo:6 디코더는 다중 대역 필터 뱅크, 행렬 디코더 및 합성 필터를 포함 하는데, 이들 모두는 Lt 및 Rt를 디코딩하고 다중 채널 출력을 재구성한다. Neo:6 디코더는 각각의 서브대역을 위한 L/R 및 C/S 우성 벡터를 계산하고 저속 및 고속 평균 양자를 사용해서 그것들을 평균한다. Neo:6 디코더는 우성 벡터를 사용해서 Lt, Rt 서브대역 신호들을 확장된 9-포인트 사운드 필드로 매핑한다. Neo:6 디코더는 사운드 필드에서의 이득 계수들의 값들에 기초해서 서브대역의 각각에서 벡터를 위한 이득 계수들을 계산한다. 이로 인해, 동영상 채널 구성을 관찰하는 사운드 필드에서 서브대역들이 독립적으로 조정될 수 있다.
상관기로서의 행렬 디코더
도 6에 도시된 바와 같이, 2:4 행렬 디코더(90)는, 수학식 10 및 수학식 11로 인코딩된 Lt 및 Rt를 분해하여 L, R, C 및 S 채널들을 재구성하도록 설계된다. 이 방정식들의 분석은, L 및 R 채널들이 Lt 및 Rt에서 독립적이고, C 채널은 완벽하게 상관되어 있으며, S 채널은 180°이상(out-of-phase)이라는 것을 나타낸다.
따라서, 도 6에 도시된 바와 같이, Lt 및 Rt가 행렬 인코딩된 채널들이 아니라 단순히 2 개의 오디오 채널들이라면, 재구성된 C 채널은 Lt 및 Rt의 상관된 임의의 동상 오디오 신호들을 표현할 것이고, 재구성된 S 채널은 상관된 임의의 이상 오디오 신호들을 표현할 것이며, 재구성된 L 및 R 채널들은 2 개의 입력 오디오 채널들로부터의 독립 오디오 신호들을 표현할 것이다. S 채널이 L 및 R 채널들로 믹싱되는 2:3 행렬 디코더는, 동상 상관 신호가 요구되는 경우에만, 사용될 수 있다는 것에 주의한다.
이득 팩터들(Hi)을 계산하는데 사용되는 특정 알고리즘은 이 채널들의 각각 에서 포착되는 상관, 위상 시프트 또는 독립성 정도를 판정할 것이다. 예시를 위해, 다음의 이상적인 경우들을 고려한다.
경우 1: Lt, Rt의 상관 정도가 높은 경우(Lt = Rt)
L H1 및 H2 = 0.354, -0.354,
C H1 및 H2 = 0.707, 0.707,
R H1 및 H2 = -0.354, 0.354, 및
S H1 및 H2 = 0.707, -0.707
이 경우, L, R, 및 S는 0일 것이고, C는 L과 R 양자의 동일한 양들을 포함할 것이다. 예상되는 바와 같이, 동상 기여는 클 것이고, 나머지 성분들은 0일 것이다. 조정 벡터가 종료하는 위치에 따라, 보간을 사용해서 최적 계수들의 그리드(grid)로부터 새로운 계수들이 계산된다.
경우 2: Lt, Rt가 완전히 이상인 경우(Lt = -1.0*Rt)
L G1 및 G2 = 0.354, 0.354,
C G1 및 G2 = 0.5, 0.5,
R G1 및 G2 = 0.354, 0.354, 및
S H1 및 H2 = 0.707, -0.707
이 경우, 출력들 모두는 0일 것이다.
경우 3: Lt가 우세한 경우(Rt = 0)
L H1 및 H2 = 1.0, 0.0,
C H1 및 H2 = 0.0, 0.5,
R H1 및 H2 = 0.0, 0.707, 및
S H1 및 H2 = 0.0, -1
이 경우, 왼쪽 입력을 포함하는 왼쪽 채널을 제외한 모든 출력들이 0이다.
다중 채널 자동차 오디오 시스템
앞서 논의된 바와 같이, 본 발명을 위한 동기는 Dolby AC3 또는 DTS Coherent Acoustics와 같은 다중 채널 오디오에 의해 제공되는 서라운드 사운드 경험을 향상시키는 것이었다. 상관된 오디오 신호들을 믹싱하는 것에 의해, 다중 채널 믹서는 원하지 않는 아티팩트들을 도입하거나 오디오의 분리된 표시를 완화시키지 않으면서, 다중 채널 오디오의 소정의 리밸런싱을 제공한다.
도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 통상적인 자동차 사운드 시스템(100)은 승용차의 승객용 객실(104)에 적어도 L 프론트(front) 및 R 프론트를 포함하는 복수 개의 스피커들(102)이다. 이 일례에서, 스피커 시스템은 C 프론트, R 측(side)과 L 측, 및 R 후면(rear)과 L 후면도 포함하고, C 후면을 포함할 수도 있다. 다중 채널 디코더(106)는 디스크(108)(또는 브로드캐스트)로부터의 다중 채널 인코딩된 오디오를 적어도 L 프론트, C 프론트 및 R 프론트를 포함하는 다수의 분리된 오디오 입력 채널들로 디코딩한다. 이러한 5.1 채널 포맷에서, 오른쪽(R들) 및 왼쪽(L들) 서라운드 채널들도 제공된다. 0.1 또는 저주파수 채널은 도시되어 있지 않다.
다중 채널 믹서(110)는, 상관 출력들을 사용해서 분리된 R, C, L 채널들을 개개 스피커들을 위한 R, C, L 채널들로 믹싱한다. 각각의 채널은 지연단(112)을 통과한다. R과 C 및 L과 C 채널들은 각각 상관기들(114 및 116)로 입력되고, 상관 기들(114 및 116)은 상관된 오디오 신호들(118 및 120)을 발생시킨다. 상관된 이들 오디오 신호들(118 및 120)은 인접 채널들과 믹싱[이득 계수들(Gi)로 배율(122)되고 합산(124)]된다. 믹싱된 채널들은 R, C, L 채널 스피커들에서의 재생을 위해 이퀄라이저들(126)을 통해 R, C, L 출력 채널들로 전달된다.
이러한 특정 애플리케이션에서, 5.1 오디오는 흔치 않은 7 스피커 시스템으로 믹싱된다. 통상적인 홈 스피커 구성들 때문에, 5.1 내용이 좀더 일반적이지만, 많은 승용차들이 7 스피커 시스템들을 사용한다. 이 경우, R들 및 L들의 분리된 채널들은 각각 R 측과 R 후면 및 L 측과 L 후면으로 믹싱된다. R들(L들)의 채널은 지연단(130)을 통과하고, 분리되어 믹싱 계수들(132)만큼 배율된다. 일 분기는 이퀄라이저(134)를 통과하여 R 후면(L 후면)으로 제공된다. 나머지 분기는 믹싱된 R(L) 채널[지연단(136), 믹싱 계수(138), 및 합산 노드(140)]과 믹싱되고, 이퀄라이저(142)를 통과하여 R 측(L 측)으로 제공된다.
내용이 7.1 포맷으로 제공된다면, 분리된 R, R 측, 및 R 후면 오디오 채널들은 R, C, L을 위해 설명된 것과 유사한 방식으로, 상관 출력들을 사용해서 믹싱될 수 있다. 왼쪽 채널들도 유사하게 믹싱될 수 있다. 더 나아가, 오디오가 8.1 포맷으로 이용 가능하고 스피커 시스템이 C 후면 스피커를 포함한다면, 후면 스피커들 모두가 그렇게 믹싱될 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 승용차의 스피커 시스템에는 C 프론트 스피커가 제공되지 않는다. 3 개의 프론트 채널들(R, C, L)은 2 개의 채널들(R, L)로만 다운믹스되어야 한다. 이것은 C 채널 스피커가 존재하지 않는 비-자동차 애플리케이션 들에서 흔히 발생한다. C 채널은 단순히 L 및 R 스피커들 양자로 믹싱된다. 자동차 설정에서도, 동일한 접근 방법이 취해질 수 있다. 그러나, C 채널을 믹싱하기 위한 이상적인 계수들은 리밸런싱을 위한 소정의 계수들과 동일하지 않을 수도 있고, 더 나아가 입력 채널들 사이의 이상 상관 신호들에 대해 원하지 않는 아티팩트들을 생성할 수도 있다.
그 대신, 상관기들(150 및 152)은 동상, 이상, 및 한 쌍의 독립 오디오 신호들을 발생시킨다. 이제, 믹서는, 신호를 리밸런싱하고, 이상 성분들을 파기하여 위상 왜곡을 방지하며, 독립 C 채널을 믹싱하여 그 채널의 오디오 신호들을 보존할 필요에 따라, 동상 성분들을 믹싱하는 융통성을 가진다.
이런 방식으로 N 개의 채널들을 M 개의 채널들(N > M)로 융통성 있게 다운믹스할 수 있는 능력은 자동차 이외의 애플리케이션들에도 적용될 것이다. 예를 들어, 더 많은 분리 채널들, 예를 들어, 10.2를 가진 새로운 공개 현장들(exhibition venues)을 위한 내용이 발생되고 있다. 그러나, 대다수의 상업적인 소비자 현장들은, 다운믹싱이 필요할 5.1, 6.1 또는 7.1 스피커 구성들을 가질 것이다.
본 발명의 몇가지 예시적인 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 당업자들이라면, 다수 변경들 및 다른 실시예들을 떠 올릴 것이다. 그러한 변경들 및 다른 실시예들이 예상되며, 첨부된 특허 청구의 범위에서 정의되는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서, 실시될 수 있다.

Claims (29)

  1. 오디오 채널들을 믹싱하는 방법으로서,
    제1 및 제2 오디오 입력 채널들을 제공하는 단계와;
    상기 제1 및 제2 오디오 입력 채널들 사이에 상관된 동상(in-phase) 오디오 신호를 제공하기 위해서 상기 제1 및 제2 오디오 입력 채널들을 상관시키는 단계와;
    상기 상관된 동상 오디오 신호를 제1 이득 계수만큼 배율하는 단계와;
    상기 상관된 동상 오디오 신호를 제1 오디오 출력 채널로의 상기 제1 오디오 입력 채널과 믹싱하는 단계
    를 포함하는 오디오 채널들의 믹싱 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 오디오 입력 채널들은, 각각의 서브대역이 자신만의 제1 이득 계수를 가진 복수 개의 서브대역들로 상관되어, 각각의 서브대역들에서 유사한 복수 개의 상관된 동상 오디오 신호들을 제공하는 것인 오디오 채널들의 믹싱 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 상관된 동상 오디오 신호는, 상기 제1 및 제2 오디오 입력 채널들에서 시간 또는 위상 지연이 거의 없거나 전혀 없는 동일하거나 유사한 오디오 신호들을 나타내는 것인 오디오 채널들의 믹싱 방법.
  4. 제2항에 있어서, 상기 제1 및 제2 오디오 입력 채널들을 상관시키는 단계는, 상기 제2 오디오 입력 채널에는 존재하지만 상기 제1 오디오 입력 채널에는 존재하지 않는 오디오 신호들을 나타내는 별도의 독립 신호를 더 제공하고,
    상기 방법은,
    상기 독립 신호를 제2 이득 계수만큼 배율하는 단계와;
    상기 독립 신호 및 상관된 동상 오디오 신호들을 상기 제1 오디오 출력 채널로의 상기 제1 오디오 입력 채널과 믹싱하는 단계를 더 포함하는 것인 오디오 채널들의 믹싱 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제1 및 제2 오디오 입력 채널들은, 각각의 서브대역이 자신만의 제1 이득 계수를 가진 복수 개의 서브대역들로 상관되어, 각각의 서브대역들에서 유사한 복수 개의 상관된 동상 오디오 신호들 및 제1 독립 신호들을 제공하는 것인 오디오 채널들의 믹싱 방법.
  6. 제4항에 있어서, 상기 제1 및 제2 오디오 입력 채널들을 상관시키는 단계는, 별도의 상관된 이상 신호(out-of-phase correlated signal)를 더 제공하는 것인 오디오 채널들의 믹싱 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 상관된 이상 신호는 파기되는 것인 오디오 채널들의 믹싱 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 상관은 신경망(neural networks), ICA(Independent Component Analysis), 적응 예측 또는 행렬 디코딩 중 어느 하나를 사용해서 수행되는 것인 오디오 채널들의 믹싱 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 오디오 입력 채널들의 상관은 2:3 행렬 디코딩에 의해 수행되어 상기 상관된 동상 오디오 신호, 각각 상기 제1 및 제2 오디오 입력 채널들을 위한 독립 오디오 신호들을 포함하는 별도의 제1 및 제2 행렬 신호들, 및 상관된 이상 신호들을 발생시키고,
    상기 동상 오디오 신호는 상기 제1 이득 계수만큼 배율되어 상기 제1 오디오 입력 채널과 믹싱되며, 상기 별도의 제1 및 제2 행렬 신호들은 파기되는 것인 오디오 채널들의 믹싱 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 오디오 입력 채널들의 상관은 2:4 행렬 디코딩에 의해 수행되어 상기 상관된 동상 신호, 별도의 상관된 이상 신호, 및 별도의 제1 및 제2 독립 오디오 신호들을 발생시키고,
    상기 방법은,
    상기 제1 및 제2 독립 오디오 신호들과 상기 상관된 이상 신호를, 각각 제2, 제3 및 제4 이득 계수만큼 배율하는 단계와;
    상기 제1 및 제2 독립 오디오 신호들과 상관된 이상 신호를 상기 제1 오디오 출력 채널로의 상기 제1 오디오 입력 채널과 믹싱하는 단계를 더 포함하는 것인 오디오 채널들의 믹싱 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제4 이득 계수는 상기 이상 신호를 파기하기 위해 0으로 설정되는 것인 오디오 채널들의 믹싱 방법.
  12. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 오디오 입력 채널들은 분리된 다중 채널 오디오 신호의 분리된 채널들인 것인 오디오 채널들의 믹싱 방법.
  13. 오디오 채널들을 믹싱하는 방법으로서,
    오른쪽(R), 중앙(C) 및 왼쪽(L)의 오디오 입력 채널들을 제공하는 단계와;
    각각의 오디오 입력 채널들에서, 상기 R 오디오 입력 채널과 C 오디오 입력 채널 사이에 상관된 C-R 동상 오디오 신호 및 상기 C 오디오 입력 채널에는 존재하지만 상기 R 오디오 입력 채널에는 존재하지 않는 오디오 신호들을 나타내는 C-R 독립 오디오 신호를 제공하기 위해서, 상기 R 오디오 입력 채널과 C 오디오 입력 채널을 상관시키는 단계와;
    각각의 오디오 입력 채널들에서, 상기 C 오디오 입력 채널과 L 오디오 입력 채널을 상관시켜서 상기 C 오디오 입력 채널과 L 오디오 입력 채널 사이에 상관된 C-L 동상 오디오 신호 및 상기 C 오디오 입력 채널에는 존재하지만 상기 L 오디오 입력 채널에는 존재하지 않는 오디오 신호들을 나타내는 C-L 독립 오디오 신호를 제공하는 단계와;
    상기 상관된 C-R 동상 오디오 신호 및 C-R 독립 오디오 신호들을 각각의 이득 계수들만큼 배율하고 R 출력 채널로의 상기 R 입력 채널과 믹싱하는 단계와;
    상기 상관된 C-L 동상 오디오 신호 및 C-L 독립 오디오 신호들을 각각의 이득 계수들만큼 배율하고 L 출력 채널로의 상기 L 입력 채널과 믹싱하는 단계
    를 포함하는 오디오 채널들의 믹싱 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 R 오디오 입력 채널과 C 오디오 입력 채널 및 C 오디오 입력 채널과 L 오디오 입력 채널은, 각각의 서브대역이 자신만의 이득 계수를 가진 복수 개의 서브대역들로 상관되어, 각각의 서브대역들에서 유사한 복수 개의 상관된 제1 및 제2 동상 오디오 신호들을 제공하는 것인 오디오 채널들의 믹싱 방법.
  15. 제13항에 있어서, 상기 R 오디오 입력 채널과 C 오디오 입력 채널 및 L 오디오 입력 채널과 C 오디오 입력 채널을 상관시키는 단계는, 각각의 오디오 채널들에서, 상기 R 채널 및 L 채널에는 존재하지만 상기 C 채널에는 존재하지 않는 오디오 신호들을 나타내는 R-C 및 L-C 독립 신호들을 더 제공하고,
    상기 방법은,
    상기 상관된 C-R 동상 오디오 신호 및 C-L 동상 오디오 신호들과 상기 R-C 및 L-C 독립 신호들을 각각의 이득 계수들만큼 배율하고 C 출력 채널로의 상기 C 입력 채널과 믹싱하는 단계를 더 포함하는 것인 오디오 채널들의 믹싱 방법.
  16. 제13항에 있어서, 상기 R 오디오 입력 채널과 C 오디오 입력 채널을 상관시키는 단계는 오디오 채널에서 상관된 C-R 이상 신호를 더 제공하고, 상기 L 오디오 입력 채널과 C 오디오 입력 채널을 상관시키는 단계는 오디오 채널에서 상관된 C-L 이상 신호를 더 제공하며,
    상기 방법은,
    상기 상관된 C-R 이상 신호를 음의 이득 계수만큼 배율하여 그것을 동상화하고 상기 R 출력 채널로의 상기 R 오디오 입력 채널과 믹싱하는 단계와;
    상기 상관된 C-L 이상 신호를 음의 이득 계수만큼 배율하여 그것을 동상화하고 상기 L 출력 채널로의 상기 L 오디오 입력 채널과 믹싱하는 단계를 더 포함하는 것인 오디오 채널들의 믹싱 방법.
  17. 오디오 채널들을 믹싱하는 방법으로서,
    제1, 제2 및 제3 오디오 입력 채널들을 제공하는 단계와;
    상기 제1 및 제2 오디오 입력 채널들을 프로세싱하여 상관된 제1 동상 신호, 상관된 제1 이상 신호, 및 제1 및 제2 독립 신호들을 제공하는 단계와;
    상기 제2 및 제3 오디오 입력 채널들을 프로세싱하여 상관된 제2 동상 신호, 상관된 제2 이상 신호, 및 제2 및 제3 독립 신호들을 제공하는 단계와;
    상기 상관된 제1 동상 신호, 상기 상관된 제1 이상 신호, 및 상기 제1 및 제2 독립 신호들을 제1 출력 채널로의 상기 제1 입력 채널과 믹싱하는 단계와;
    상기 상관된 제2 동상 신호, 상기 상관된 제2 이상 신호, 및 상기 제2 및 제3 독립 신호들을 제3 출력 채널로의 상기 제3 입력 채널과 믹싱하는 단계
    를 포함하는 오디오 채널들의 믹싱 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 상관된 제1 및 제2 이상 신호들은 파기되는 것인 오디오 채널들의 믹싱 방법.
  19. 제17항에 있어서, 상기 제1 및 제2 채널들과 상기 제2 및 제3 채널들은 각각 2:4 행렬 디코딩되어 상기 신호들을 발생시키는 것인 오디오 채널들의 믹싱 방법.
  20. 제1 및 제2 오디오 입력 채널들 사이에 상관된 동상 오디오 신호를 제공하기 위해서 상기 제1 및 제2 오디오 입력 채널들을 상관시키는 상관기와;
    상기 상관된 동상 오디오 신호를 이득 계수만큼 배율하고 제1 오디오 출력 채널로의 상기 제1 오디오 입력 채널과 믹싱하는 믹서
    를 구비하는 오디오 믹서.
  21. 제20항에 있어서, 상기 제1 및 제2 오디오 입력 채널들은, 각각의 서브대역이 자신만의 이득 계수를 가진 복수 개의 서브대역들로 상관되어, 각각의 서브대역 들에서 유사한 복수 개의 상관된 동상 오디오 신호들을 제공하는 것인 오디오 믹서.
  22. 제20항에 있어서, 상기 상관기는 상기 제2 오디오 입력 채널에는 존재하지만 상기 제1 오디오 입력 채널에는 존재하지 않는 오디오 신호들을 나타내는 별도의 독립 신호를 더 제공하고,
    상기 믹서는 상기 독립 신호를 이득 계수만큼 배율하고 상기 제1 오디오 출력 채널로의 상기 제1 오디오 입력 채널과 믹싱하는 것인 오디오 믹서.
  23. 다중 채널 인코딩된 오디오 데이터를 수신하고, 적어도 왼쪽(L), 중앙(C) 및 오른쪽(R) 채널들을 포함하는 다수의 분리된 오디오 입력 채널들을 출력하는 디코더와;
    상기 R 채널과 C 채널을 행렬 디코딩하여, 상관된 제1 동상 오디오 신호를 발생시키는 제1 행렬 디코더와;
    상기 상관된 제1 동상 오디오 신호를 R 출력 채널로의 상기 R 입력 채널과 믹싱하는 제1 믹서와;
    상기 L 채널과 C 채널을 행렬 디코딩하여, 상관된 제2 동상 오디오 신호를 발생시키는 제2 행렬 디코더와;
    상기 상관된 제2 동상 오디오 신호를 L 출력 채널로의 상기 L 입력 채널과 믹싱하는 제2 믹서
    를 구비하는 오디오 믹서.
  24. 제23항에 있어서, 상기 제1 및 제2 행렬 디코더들은, 파기되는 왼쪽 및 오른쪽 채널들을 출력하고, 상기 상관된 동상 오디오 신호를 제공하는 중앙 채널을 출력하는 2:3 디코더들을 포함하는 것인 오디오 믹서.
  25. 제23항에 있어서, 상기 제1 및 제2 행렬 디코더들은, 각각 R과 C 및 L과 C 독립 오디오 신호들을 제공하는 왼쪽 및 오른쪽 채널들을 출력하고, 상기 상관된 동상 오디오 신호를 제공하는 중앙 채널을 출력하며, 파기되는 상관된 이상 오디오 신호를 제공하는 서라운드 채널을 출력하는 2:4 디코더들을 포함하는 것인 오디오 믹서.
  26. 승객용 객실을 가진 자동차와;
    상기 승객용 객실에 적어도 L 프론트 및 R 프론트를 포함하는 복수 개의 스피커와;
    다중 채널 인코딩된 오디오를 적어도 L 프론트, C 프론트 및 R 프론트를 포함하는 분리된 다중 오디오 입력 채널들로 디코딩하기 위한 다중 채널 디코더와;
    다중 채널 믹서로서,
    상관된 C-R 및 C-L 동상 오디오 신호들 및 C 오디오 입력 채널에는 존재하지만 각각 R 및 L 오디오 입력 채널들에는 존재하지 않는 오디오 신호들을 나 타내는 C-R 및 C-L 독립 오디오 신호들을 제공하기 위해서 상기 R과 C 오디오 입력 채널들 및 상기 C와 L 오디오 입력 채널들을 상관시키고,
    상기 상관된 C-R 동상 오디오 신호 및 C-R 독립 오디오 신호를 각각의 이득 계수들만큼 배율하고 상기 R 프론트 스피커로 유도되는 R 출력 채널로의 상기 R 입력 채널과 믹싱하며,
    상기 상관된 C-L 동상 오디오 신호 및 C-L 독립 오디오 신호를 각각의 이득 계수들만큼 배율하고 상기 L 프론트 스피커로 유도되는 L 출력 채널로의 상기 L 입력 채널과 믹싱하는 것인, 다중 채널 믹서
    를 구비하는 오디오 시스템.
  27. 제26항에 있어서, 상기 R 오디오 채널과 C 오디오 채널 및 C 오디오 채널과 L 오디오 채널은, 각각의 서브대역이 자신만의 이득 계수를 가진 복수 개의 서브 대역들로 상관되어, 각각의 서브대역들에서 유사한 복수 개의 상관된 제1 및 제2 동상 오디오 신호들을 제공하는 것인 오디오 시스템.
  28. 제26항에 있어서, 상기 R 오디오 채널과 C 오디오 채널 및 C 오디오 채널과 L 오디오 채널의 상관은, 각각 반전되고 각각의 이득 계수들만큼 배율되어 그것들을 동상화하고 R 및 L 입력 오디오 채널들과 믹싱되는 상관된 C-R 및 C-L 이상 신호들을 더 제공하는 것인 오디오 시스템.
  29. 제26항에 있어서, 상기 R 오디오 채널과 C 오디오 채널 및 C 오디오 채널과 L 오디오 채널의 상관은, 각각 상기 R 및 L 오디오 채널들에는 존재하지만 상기 C 오디오 채널에는 존재하지 않는 오디오 신호들을 포함하는 R-C 및 L-C 독립 신호들을 더 제공하고,
    상기 믹서는 상기 상관된 C-R 및 C-L 동상 신호들과 R-C 및 L-C 독립 신호들을 각각의 이득 계수들만큼 배율하고 C 프론트 스피커로 유도되는 C 출력 채널로의 상기 C 입력 채널과 믹싱하는 것인 오디오 시스템.
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