KR20070104668A - 차량용 스피커 어레이 - Google Patents

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KR20070104668A
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하르만 인터내셔날 인더스트리즈, 인코포레이티드
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Abstract

차량용 오디오 처리 시스템은 단일 스피커 라인 어레이를 형성하도록 배치된 복수 개의 스피커를 포함한다. 상기 스피커 라인 어레이는 차량 내부 대시보드 상에서 상기 대시보드와 상기 차량의 윈도우의 실질적인 수렴부에 배치될 수 있다. 상기 스피커 라인 어레이가 음향 신호에 의해 구동되는 경우, 차량 내 승객은 수직 및 수평으로 집속되고 협소화된 음향 패턴이 차량 내 승객에 의해 인식된다. 상기 음향 패턴은 어레이 내의 스피커에 의해 발생된 직접음 임펄스와 반사음 임펄스의 보강 결합(constructive combination)의 결과이다. 지연(delay), 음향 신호의 감쇠(attenuation) 및 위상 조정(phase adjustment)을 이용함으로써, 상기 음향 패턴은 차량 내 하나 이상의 위치에 대해 제어되고 제한되며 인도될 수 있다.

Description

차량용 스피커 어레이{VEHICLE LOUDSPEAKER ARRAY}
본 발명은 일반적으로 스피커(loud spaeker)에 관한 것이며, 보다 상세하게는 본 발명은 차량내 스피커에 관한 것이다.
스피커 라인 어레이(speaker line array) 기술은 다년간 사용되어 왔다. 통상, 스피커 라인 어레이는 음향 강화 시스템(sound enforcement system)에서 사용된다. 가장 단순한 형태에서, 인접 라인 어레이 변환기의 상호 작용에 의해 상기 스피커 라인 어레이의 전체 음향 방사 특성이 수정된다. 상용의 응용 분야에서, 스피커 라인 어레이의 주축은 통상 수직으로 배향된다. 수직 배향 라인 어레이의 예로는 대형 연주장에서 사용되는 JBL Pro VerTec 스피커 에러이가 있다.
통상적으로, 차량은 스피커를 구비하는 임의의 형태의 오디오 시스템을 포함한다. 챠량 내의 오디오 시스템의 튜닝 및 최적화는 보통 가정집 내부와 같은 통상적인 방 내부에 비해 더 어렵다. 차량 내에서, 스피커는 홈 씨어터 시스템에서의 스피커의 통상적인 위치와 같은 최적 청음 위치(optimum listening location) 대신에, 차량 제작자에 의해 마련된 공간에 배치되어야만 한다. 또한, 앞좌석이나 승객 등과 같은 장애물은 스피커로부터 방사된 음파에 방해가 된다. 더구나, 유 리, 플라스틱 및 여타의 고반사면 뿐만 아니라, 음향 흡수면을 형성하는 시트 및 헤드라이너(headliner)는 요구되는 것보다 열악한 음장(音場)을 만들어 낸다. 반사음은 스피커로부터 방사된 음파와 서로 위상이 달라서, 콤 필터링(comb filterng)을 야기할 수도 있다. 또한, 흡음으로 인해 주파수 또는 주파수 영역이 제거될 수도 있다. 그 결과, 스테레오 음에 의해 형성된 이미지는 부정확하고, 바람직하지 못하거나 이들 두 특성을 가지게 된다.
본 발명은 차량 내의 스피커 어레이를 제공한다. 이 스피커 어레이는 변환기 어레이 및 차량 내에 있는 청취자를 위해 단일, 스테레오 또는 다 채널의 음장 이미지를 생성하는 관련 증폭기를 포함한다. 이러한 변환기 어레이는 복수 개의 광대역 미니어쳐 스피커로 구성될 수 있는데, 그 스피커들은 윈드쉴드(wind shield)와 같은 차량 내 윈도우의 교차부에 위치하거나 차량 내에 배치된 수평 쉘프(horizontal shelf) 또는 계기판 대시보드(instrument panel dashboard)와 같은 대쉬보드에 위치할 수 있다. 다시 말하여, 스피커 어레이는 실질적으로 윈도우와 대쉬보드의 수렴부에 배치될 수 있다.
상기 어레이는 다채널 프로세서 제어식 차량 증폭기 뱅크에 의해 제공되는 하나 이상의 오디오 신호에 의해 구동될 수 있는데, 상기 증폭기는 개별적인 프로세서/증폭기 전력을 어레이의 각 스피커에 공급할 수 있다. 차량을 수평으로 가로지르는 단일 스피커 라인에서 어레이를 종방향으로 연장하도록 배치함으로써, 이 어레이는 에레이를 측방향으로 가로지르는 핀 포인트 이미징(pin-point imaging)을 제공할 수 있다. 다시 말하여, 실제로는 음향이 각각의 스피커로부터 방사되지만, 청취자의 관점에서, 그 음향은 스피커 어레이가 모노 신호로 구동되는 경우, 청취자의 바로 앞(또는 뒤)에 위치한 스피커로부터 방사되고 있는 것으로 인식된다. 이와 유사하게, 상기 스피커 어레이가 스테레오 신호로 구동되는 경우, 핀 포인트 이미징은 위상/지연 및 방사음의 진폭에 기초하여 어레이 상의 어디에나 위치할 수 있다.
어레이의 물리적 배치와 상기 어레이 내에 포함된 상대적으로 소직경의 스피커 덕분에, 음장의 수평 커버리지 패턴(coverage pattern)은 음장 이미징을 효과적으로 좁혀 집속(focusing)할 수 있다. 또한, 수직 커버리지 패턴은 넓어질 수도 있다. 그러나, 반사면에 대한 어레이의 위치 때문에, 청취자에 의해 인식되는 이미지는 좁아질 수 있다. 차량 내 승객은 스피커 어레이의 근접장(near field) 내에 있을 것이기 때문에, 이미징의 선명도(sharpness) 역시 상당히 향상될 수 있다. 다시 말하여, 차량 내의 청취자는 어레이의 상이한 섹션을 들을 수 있다. 따라서, 좌우 스테레오 신호와 같은 다채널 오디오 신호에 의해 스피커 어레이의 상이한 섹션이 구동되면, 개별 채널의 뚜렷하고(distinct), 분리된(separate) 이미징을 얻을 수 있다. 이러한 뚜렷하고 분리된 이미징은 상기 스피커 어레이에 의해 발생되고, 측방향으로 협소해지고 집속된 음장 이미징에 의해 누화(cross talk)를 최소화하면서 얻어질 수 있다. 또한, 이러한 뚜렷하고 분리된 이미징은 직접음과 반사음을 결합하여 발생된, 상기 수직으로 협소화되고 집속된 지각 음장에 의해 얻어질 수 있다.
스피커 어레이에 의해 발생된 음장의 커버리지 패턴을 더 제어하기 위해, 상이한 오디오 신호 처리 구성이 사용될 수 있다. 예컨대, 운전자 위치, 승객 위치 또는 운전자 및 승객 위치에서 상기 어레이에 의해 발생된 오디오 콘텐츠를 집속하기 위해 신호 지연이 이용될 수도 있다. 누화를 최소화하고, 어레이를 더욱 집속하기 위해 앰플리튜드 쉐이딩(amplitude shading)도 사용될 수 있다. 지연을 선택 적으로 적용하고, 앰플리튜드 쉐이딩 및 어레이의 스피커를 구동시키는 오디오 신호를 역전시킴으로써, 차량 내의 하나 이상의 승객을 위한 사적 영역(private zone)을 형성할 수 있다.
본 발명의 여타의 시스템, 방법, 특징 및 이점은 이하의 도면 및 상세한 설명을 검토함으로써, 당업자에게 명백하거나 명백해질 것이다. 이러한 모든 부가적인 시스템, 방법, 특징 및 이점은 상세한 설명에 포함되고, 본 발명의 범위 내에 있으며, 이하의 청구범위에 의해 보호될 것이다.
본 발명은 이하의 도면 및 상세한 설명을 참조하여 보다 잘 이해될 수 있다. 도면의 구성 요소는 필수적으로 스케일되지는 않았으며, 그 대신 본 발명의 원리를 예시하기 위해 강조되었다. 또한, 도면에서는 상이한 도면에 대해서, 대응하는 구성 요소에 유사한 참조 번호가 부여되었다.
도 1은 오디오 시스템(100)을 포함하는 차량의 평면도이다. 도시된 예에서, 차량은 승용차이지만, 다른 예에서는 트럭, 버스, 모터사이클 및 비행기와 같은 여타의 탈것일 수 있다. 비록 특수한 예의 구성이 도시되었지만, 더 적거나 추가적인 오디오 시스템 구성 요소를 구비하는 다른 구성도 이용될 수 있다. 상기 오디오 시스템(100)은 단일 라인의 스피커 라인 어레이(102) 및 오디오 처리 시스템(104)을 포함한다.
상기 스피커 라인 어레이(102)는 단일 스피커 라인을 형성하도록 배향된 적 어도 4개의 스피커(106)를 포함한다. 여타의 스피커 라인 어레이, 이를테면, 어레이 내의 다중 스피커 라인이나, 스피커 라인 어레이 내의 스피커가 수평, 수직 또는 수평 및 수직 방향으로 옵셋되는 것과 같이, 서로에 대해 실질적으로 비선형으로 된 구성도 역시 이용될 수 있다.
스피커 라인 어레이(102)의 스피커(106)는 20 Hz 내지 20 kHz의 광대역일 수 있다. 또한, 상기 스피커(106)는 12.5 mm 의 직경이나, 30.0 mm의 직경 또는 50.0 mm에 이르기 까지 임의의 직경을 가지는, 소직경의 것일 수 있다. 상기 스피커(106)의 구성은 하나 이상의 가진기(exciter)에 부착된 패널을 포함하고, 또는 상기 패널을 포함하고, 인클로저가 없을 수 있으며, 또는 상기 패널을 포함하고 인클로저가 없는 구성을 가질 수 있다. 인클로저를 포함하는 여타의 스피커(106)가 사용될 수도 있다. 또한, 여진기(들)는 콘(cone) 또는 다이아프램(diaphragm)에 연결된 변환기와 같이, 변환기, 구동기 또는 변환기 및 구동기를 포함할 수 있다. 또한, 스피커(106)는 50 mm 이하의 부축 또는 임의의 길이의 주축을 가지고 방사판(radiation surface)을 구비하는 전기역학적(electrodynamic) 평면 스피커이거나 그러한 스피커를 포함할 수 있다. 스피커의 예로는 하만 멀티미디어(Harman Multimedia)에 의해 제작된 Odyssey 1 또는 Odyssey 2 스피커가 있다. 하만 멀티미디어는 미국 캘리포니아주 노쓰리지(Northridge) 소재의 하만 인터내셔널 인더스트리즈 사(Harman International Industries Incorporated)의 디비젼이다.
오디오 처리 시스템(104)은 스피커를 구동시키기 위한 증폭된 오디오 신호를 발생시키는 임의의 하드웨어나 소프트웨어의 결합일 수 있다. 이 오디오 처리 시 스템(104)은 라디오, 전화기, 게임 콘솔, CD, DVD 및 수퍼 오디오, 블루레이(blu-ray), 고선명(high definition) 등과 같은 파생물들을 포함할 수 있다. 오디오 처리 시스템(104)은 1 채널 소스 머티리얼(모노), 좌우 스테레오 신호와 같은 2 채널 소스 머티리얼, 5.1 채널 오디오 신호, 6 채널 오디오 신호, 7.1 채널 오디오 신호, 또는 이들 및 기타의 소스 머티리얼을 이용하거나 만들어 낼 수 있다. 오디오 처리 시스템(104)은 스피커(106)를 구동시키는 데 사용되는 오디오 신호의 진폭, 위상, 혼합비(mixing ratio), 이퀄리제이션 등을 제어할 수도 있다. 차량 내에 포함된 데이터 버스, 마이크로폰, 기타 변환 장치 또는 이들 모두로부터의 정보는 오디오 처리 시스템(104)과 함께 사용되어, 믹싱 및 지향 파라미터(aiming parameter)를 제어한다.
스피커 라인 어레이(102) 내의 각 스피커(106)는, 오디오 처리 시스템(104) 내에 포함된 오디오 증폭기의 개별적인 채널에 의해 공급된 오디오 신호에 의해 구동될 수 있다. 대안적으로, 다중 스피커(106)는, 오디오 증폭기의 단일 채널로부터 공급된 오디오 신호에 의해 동시적으로 구동될 수도 있다. 다중 스피커들(106)은 인접하여 배치된 스피커(106)로 그룹핑될 수 있다. 대안적으로, 다중 스피커(106)는 스피커 라인 어레이(102) 내에서 대칭적 또는 비대칭적으로 분산될 수도 있다. 증폭기의 각 채널은, 이퀄리제이션, 필터링, 지연 및 리미터(limiter)/압축 능력 같은 고성능 처리를 제공하는 디지털 신호 처리 장치(digital signal processor, DSP)와 같은 처리 장치를 또한 포함한다. 예를 들어, 스피커 라인 어레이(102)의 주파수 응답은 차량 내부의 하나 이상의 청취자 위치에서 평탄한 응 답(flat response)을 얻기 위해 이퀄라이징된다.
차량은 또한 스피커 라인 어레이(102)와 상호 작용하는 오디오 처리 시스템(104)에 의해 구동되는 전방 스피커, 측면 스피커, 후방 스피커, 하나 이상의 서브우퍼, 시트백 스피커 등을 포함할 수 있다. 이러한 여타의 스피커들은 트위터(tweeter), 미드레인지(mid-range) 또는 우퍼와 같은 소정의 주파수 응답 영역의 하나 이상의 스피커 구동기를 포함할 수 있다.
오디오 처리 시스템(104)은 또한 디지털 신호 처리(digital signal processing, DSP)와 같은 처리를 포함하여, 스피커 어레이(102)의 음향 방사 특성을 제어할 수 있다. 특히, 스피커 라인 어레이(102)의 커버리지 패턴을 변화시키기 위해 신호 지연, 진폭/위상 수정 또는 신호 지연 및 진폭/위상 수정이 이용될 수 있다. 이러한 처리는 차량 내의 하나 이상의 특정 청취자 영역을 커버하도록 스피커 어레이(102)를 상호 지향(interactive aiming)시킬 수 있다. 신호 지연, 앰플리듀드 쉐이딩(amplitude shading) 또는 신호 지연 및 앰플리튜드 쉐이딩이 스피커 라인 어레이(102)의 스피커(106)에 적용되어, 개별적인 변환기 간의 음파의 상호 작용을 변경시킴으로써, 어레이로부터의 음향 방사 형태를 효과적으로 변화시킬 수 있다.
또한, 스피커 라인 어레이(102) 상에 다중 커버리지 패턴 특성을 동시에 겹쳐 놓는(superimpose), 보다 복잡한 알고리즘이 적용될 수 있다. 다중 커버리지 패턴 특성은 차량 내부에서 동시적으로 다수의 청취 위치(좌석)들에 맞춰 음장을 개조(tailor)하도록 해 줄 수 있다. 또한, 스피커 라인 어레이(102)의 스피 커(106) 간의 위상 관계를 조정함으로써 무효 영역(null zone)이 생성될 수 있다. 따라서, 영역화된 음향(zoned audio)이 생성될 수 있다.
영역화된 음향은 어레이 디멘션 대 파장 비에 의해 커버리지 패턴 제어 영역을 제한하는 대역폭 제한(bandwidth limitation)에 의해 제한될 수 있다. 이러한 영역화된 음향의 도시된 예는 차량 내 2개의 다른 좌석에서 음향 중첩 없이, 2개의 라디오 토크쇼를 동시에 청취하는 능력일 것이다. 이는, 청취자들이 헤드폰을 착용한 것과 같이, 개별적인 오디오 프라이버시를 제공한다. 또한, 영역화된 음향 및 무효 영역을 만드는 능력은 핸즈-프리 전화 통신에 많은 기여를 할 수 있다. 예를 들어, 영역화된 음향은 핸즈-프리 전화 통화를 하는 동안, 운전자와 제3자와의 대화로부터 승객의 프라이버시를 제공한다. 이러한 프라이버시는, 운전자가 수신된 전화를 받으면서, 영역화된 음향 및 무효 영역을 사용하는 "프라이버시 모드"를 구동시킴으로써 가능해질 것이다.
도시된 차량은 유리로 된 음향 반사면과 함께 주변 모서리에서 수렴하는 다수의 실질적으로 평탄한 표면을 포함한다. 예를 들어, 차량은 통상 계기판 대시보드(110), 후방 대시보드(112), 측방 윈도우 대시보드(114) 및 헤드라이너 대시보드(116)을 포함하는 수평 쉘프(shelf)를 구비한다. 스피커 라인 어레이(102)는 인접하여 위치한 반사면에 근접한 하나 이상의 수평 셀프 내/상에 배치될 수 있다. 따라서, 종방향으로 연장한 스피커 라인 어레이(102)는 근처의 음향 반사면에 실질적으로 평행할 수 있다.
도시된 예에서, 스피커 라인 어레이(102)는 하나 이상의 제상(除霜) 벤 트(defrost vent; 118) 및 윈드실드(120) 사이의, 계기판 대시보드(110) 상의 좁고, 얕은 영역에 배치된다. 이 영역은 차량 제작자에 의해 이용되는 기계적 또는 산업 디자인 영역과 충돌하지 않는 것이 바람직하다. 일 예에서, 스피커 라인 어레이(102)는 계기판 대시보드(110) 전체에 걸쳐 균등한 거리로 배치되는 5개의 스피커(106)를 포함하는데, 제1 스피커(106)는 차량의 일측 근처에 배치되고, 제2 스피커(106)는 차량의 반대측 근처에 배치되며, 제3, 제4 및 제5 스피커(106)는 상기 제1 및 제2 스피커(106) 사이에서 등거리로 배치되어 단일의 수평선을 형성한다. 다른 예에서, 다수의 스피커(106)는 도 1에 도시된 것과 같이, 인접하게 배치되어 차량의 일측으로부터 반대측으로 이어지는 단일의 수평선을 형성할 수도 있다. 또 다른 예에서는, 임의의 개수의 스피커(106)가 차량을 가로질러 등거리로 떨어져서 단일의 수평선을 형성할 수 있다. 또 다른 예에서는, 스피커(106)의 적어도 하나의 부분이 서로로부터 등거리로 배치되지 않을 수 있다.
계기판 대시보드(110)는 차량의 캐빈(cabin) 내에 맞추어져야 하므로, 상기 계기판 대시보드(110)는 실질적으로 차량의 폭을 가로질러 연장한다. 예를 들어, 계기판 대시보드는 차량 캐빈의 내부 직경보다 5 내지 10 mm 더 짧을 수 있다. 또한, 스피커 라인 어레이(102)는 계기판 대시보드의 반대편 에지로 완전히 연장하지 않을 수 있으므로, 상기 스피커 라인 어레이(102)는 실질적으로 거의 전체의 차량 폭 만큼 연장할 수 있다. 예를 들어, 차량 캐빈의 내벽에 의해 주어진 경계로부터 10 내지 30mm 떨어지도록 배치될 수 있다.
스피커 라인 어레이(102)는 윈드실드(120)에 실질적으로 평행한 라인을 형성 할 수 있다. 일 예에서, 상기 스피커 라인 어레이(102)에 의해 형성된 라인은 직선일 수 있다. 다른 예에서, 스피커 라인 어레이(102)는 소정의 곡률 반경을 가지는 라인을 형성할 수도 있다. 또 다른 예에서는, 스피커 라인 어레이(102)는 서로 같거나 상이한 복수 개의 곡률 반경을 포함하는 라인을 형성할 수도 있다. 또 하나의 예에서는, 스피커 라인 어레이(102)는 적어도 하나의 직선부 및 적어도 하나의 곡률부를 형성할 수 있다.
스피커 라인 어레이(102)를 계기판 대시보드(110)와 윈드실드(120)의 수렴부에 매우 근접하게 배치함으로써, 여타의 스피커 위치에 대한 요구가 줄어들고, 각 차량마다 이용할 수 있는 설비 위치와의 충돌을 피할 수도 있다. 또 다른 예에서, 또는 이에 부가적으로, 스피커 라인 어레이(102)는 대응하는 윈도우 윈드실드(124)에 매우 근접한 하나 이상의 측면 윈도우 대시보드(114)에 배치될 수 있다. 스피커 라인 어레이(102)를 차량의 동일측 상의 다수의 측면 윈도우 대시보드(114)에 배치함으로써, 각 측면 윈도우 대시보드(114)는 개개의 스피커 라인 어레이(102)를 가질 수 있고, 또는 단일의 스피커 라인 어레이(102)는 다수의 측면 윈도우 대시보드(114) 사이에서 분리될 수 있다. 또한, 윈드실드(120)에 의해 제공되는 소정 각도를 이루는 음향 반사면에 근접하고 있어서, 스피커 라인 어레이(102)는 사운드 이미지에 최적화될 수 있고, 잘 정의된 이미지를 제공할 수 있다.
또 다른 예에서, 또는 이에 부가적으로, 스피커 라인 어레이(102)는 대응하는 후방 윈드실드(122)에 매우 근접한 하나 이상의 후방 데크 대시보드(112)에 매우 근접하여 배치될 수 있다. 스피커 라인 어레이(102)를 차량의 동일측 상의 다 수의 측면 윈도우 대시보드(114)에 배치함으로써, 각 측면 윈도우 대시보드(114)는 개개의 스피커 라인 어레이(102)를 가질 수 있고, 또는 단일의 스피커 라인 어레이(102)는 다수의 측면 윈도우 대시보드(114) 사이에서 분리될 수 있다. 또 다른 예에서, 스피커 라인 어레이(102)는 하나 이상의 대응하는 측면 윈드실드(124)에 매우 근접한 헤드라이너 대시보드(116)에 배치될 수도 있다.
도 2는 계기판 대시보드(110), 윈드실드(120) 및 스피커 라인 어레이(102)의 스피커(106) 중 하나를 포함하는, 도 1에 도시된 차량의 일부에 대한 절단 블록도이다. 명료함을 위해, 스피커 라인 어레이(102) 중 하나의 스피커(106)만 도시되었으나, 스피커 어레이 내의 모든 스피커(106)가 유사하게 도시되고, 묘사될 수 있다. 스피커(106)는 제상 벤트(118) 및 계기판 대시보드(110)의 교차점(202) 사이에 전략적으로 배치된다. 도시된 예에서, 스피커(106)는 교차점(202)으로부터 소정 거리 "X"만큼 떨어져 있다. 후술하겠지만, 스피커(106)는, 청취자에 의해 인식되는 음장을 수직으로 협소하게 제공하는 동안에 바람직하게 수직으로 넓어진 패턴 커버리지를 얻을 수 있도록, 교차점(202)에 매우 근접하여 배치될 수 있다. 따라서, 소정 거리 "X"는 가능한 작을 수 있는데, 즉 단지 스피커(106)의 물리적 크기를 수용하는 데에 필요한 만큼의 거리일 수 있다.
통상, 계기판 대시보드(110)의 표면 및 윈드실드(12O)의 표면은 실제로 교차하는 것이 아니고, 교차점(202)에서 수렴한다. 상기 교차점은 통상 계기판 대시보드(110)의 주변 에지 및 윈드실드(120)의 표면 일부를 따라서 존재한다. 따라서, 상기 계기판 대시보드(110)와 상기 계기판 대시보드(110) 상으로 연장하는 윈드실 드(120) 사이의 각도(θ)는 상기 계기판 대시보드(110)에 대한 상기 윈드실드(120)의 경사, 즉 기울기에 기초하여 형성된다.
스피커(106)는, 그 스피커(106)의 전면이 계기판 대시보드(110)에 실질적으로 평행하고, 실질적으로 수직으로 마주본 채로, 계기판 대시보드(110) 상에 설치될 수 있다. 계기판 대시보드(110)는 다양한 높이 및 형상으로 형성될 수 있기 때문에, 스피커 라인 어레이(102)는 계기판 대시보드(110)에 실질적으로 평행하다. 각 스피커(106)의 전면은 윈드실드(120)와 적어도 부분적으로 마주볼 수 있다. 스피커 어레이(102) 내의 각 스피커(106)가 음향 신호에 의해 구동되면, 음파는 각 스피커(106)의 전면으로부터 방사된다.
스피커(106)의 전방향성 특징 때문에, 스피커(106)으로부터 방사된 음파는 직접음 임펄스(direct sound impulse; 204) 및 반사음 임펄스(reflected sound impulse; 206)로 식별될 수 있다. 또한, 스피커(106)의 상대적으로 작은 직경(19 mm와 같은) 때문에, 상기 임펄스(204, 206)들은, 보다 큰 직경(90 mm와 같은)의 스피커에 비교할 때, 상대적으로 큰 진폭 및 상대적으로 짧은 지속시간(duration)을 가진다. 직접음 임펄스의 일부(204a)는 음향 반사면, 음향 흡수면 또는 이들 반사면 및 흡수면에 의해 반사되거나 방해받지 않은 음파이다. 반사음 임펄스(206)는 윈드실드(120)에 의해 직접음 임펄스의 일부(204b)가 반사됨으로써 생성될 수 있다. 이러한 반사의 결과로, 가상(virtual) 스피커(210)는 스피커(106)가 위치한 곳으로부터 윈드실드(120)의 반대측에 생성된다.
상기 가상 스피커(210)는 실질적으로 수직 위치로 회전된다. 이 가상 스피 커(210)의 위치는 윈드실드(120)의 각도로 인해서, 실질적으로 수직일 수 있다. 이 윈드실드(120)의 각도는 30°와 90°사이에서 변할 수 있다. 예를 들어, 45°의 윈드실드 각도에서는, 가상 스피커(210)의 전면은 스피커(106)의 전면에 대해 수직이 된다. 만약 윈드실드의 각도가 45°보다 작다면, 가상 스피커(210)의 전면은 계기판 대시보드(110) 쪽으로 편향될 것이다. 반면에, 윈드실드(120)의 각도가 45°보다 크다면, 가상 스피커(210)의 전면은 계기판 대시보드(110)로부터 멀어지도록 편향될 것이다.
가상 스피커(210)는 계기판 대시보드(110) 상방의 수직 거리 "Y"에서, 반사음 임펄스(206)를 제공한다. 이 수직 거리는 스피커(106)와 윈드실드(120) 간의 거리에 기초한 것이다. 또한, 상기 수직 거리는 30°, 35°, 40°, 45° 및 50°와 같은, 윈드실드(120)의 각도(θ)에 따라 달라진다. 반사의 영향으로, 반사음 임펄스(206)의 경로는 직접음 임펄스(204)의 경로보다 약간 길다. 다시 말하여, 직접음 임펄스(204)와 반사음 임펄스(206) 사이에는 약간의 위상차가 존재할 수 있다.
이러한 위상차를 최소화하기 위하여, 스피커(106)는 실질적으로 교차부(202)에 위치할 수 있다. 스피커 설치상의 물리적인 제약 때문에, 스피커(106)는 교차부(202)의 근처, 인접부 또는 그에 나란한 위치, 다시 말하여 실질적인 교차부(202) 위치에 설치될 것이다. 위상차의 최소화는 직접음 임펄스의 일부(204a) 및 반사음 임펄스(206) 사이의 경로차를 최소화함으로써 달성될 수 있다.
위상차를 최소화함으로써, 동일한 스피커(106)로부터의 직접음 임펄스의 일 부(204a) 및 반사음 임펄스(206)를 실질적인 동상(同相; in phase)이 되도록 보강 결합시켜서, 감각 단일 음원(perceived single sound source)을 형성한다. "실질적으로 동상(substantially in phase)"은 100 Hz 와 10 kHz 사이에서의 90°보다 작은 위상 편차(phase shift)로서 정의된다. 또한, 감각 단일 음원에 의해서, 스피커(106) 및 가상 스피커(210) 간의 상대적인 근접성에 의해 얻어진 협소해지고 집속된 결과 수직 음장(resulting vertical sound field)을, 청취자가 인식할 수 있게 된다. 그러나, 직접음 임펄스(204) 및 반사음 임펄스(206)의 결합 때문에, 수직 커버리지는 실제로 넓어진다. 따라서, 스피커 라인 어레이에 대한 청취자 높이의 변동이 있어도 여전히 협소해지고, 집속되며, 잘 정의된 수직 음장을 만들어낸다.
스피커 라인 어레이(102) 내의 각 스피커(106)는 스피커(106)의 직접음 임펄스의 일부(204a) 및 동일 스피커(106)의 반사음 임펄스(206)를 보강 결합시킬 수 있다. 따라서, 직접음 및 반사음은 실질적으로 유사해진다. 임펄스의 "보강 결합(constructive combination)"은 약 100 Hz 내지 약 10 kHz 사이에서 평균 ±5 dB 미만의 주파수 응답 편차(deviation)를 갖는 음파를 형성하도록 2개 음파가 결합되는 것을 의미한다.
"2" 개의 음원(실제 및 가상 스피커)의 결합 결과, 감도(sensitivity) 및 음향 출력은 2 배의 크기가 된다. 윈드실드(120)의 편향된 음향 반사면이 윈드실드(120)에 근접한 결과, 수직음 커버리지는 넓어지지만, 감각 음장(perceived sound field)은 수직으로 협소해지고, 첨예해지며(sharp), 잘 정의된 이미지가 된 다. 또한, 단일 스피커 라인의 스피커 어레이 구성 덕분에, 감각 음장은 수평적으로도 첨예해진다. 따라서, 스피커 라인 어레이(102)에 의해 생성된 결과 커버리지 패턴은 청취자에게는 수평 및 수직 모두에 대해 협소화되고 집속된 것으로 인식되는 음장이 된다. 수직 및 수평으로 집속된 음장 덕분에, 스피커 라인 어레이(102)에 의해 생성된 사운드 이미지는 매우 협소하고 명확하며, 잘 정의될 뿐만 아니라, 유한 크기로서 이미징되고 인식된다.
차량 내에서, 스피커 라인 어레이(102)는 그 주축이 수평하게 배향된다. 이러한 배향에서, 스피커 라인 어레이(102)는 수평축을 따라 커버리지 패턴 제어를 제공하도록 되어 있을 수 있다. 또한, 스피커 라인 어레이(102)를 계기판(IP) 대시보드(110) 및 윈드실드(120)의 교차부(202)의 근처, 인접부 또는 그에 나란한 위치에 둠으로써, 스피커 라인 어레이(102) 내의 각 스피커(106) 각각에 대해서 음향 반사 또는 가상(거울) 이미지를 형성한다. 그 결과, 스피커 라인 어레이(102)의 유효 감도 및 최대 출력이 증대된다. 또한, 스피커 라인 어레이(102)는 수평축에서의 커버리지 패턴 제어 및 수직축에서의 감각 커버리지 패턴 제어를 포함할 수 있다. 최적 커버리지를 위해서, 인접 스피커(106) 간의 거리가 재생 주파수(reproduced frequency)의 음향 파장에 대해서 계산될 수 있다. 스피커 라인 어레이(102)의 주파수 응답 상의 측방향(side-to-side) 및 종방향(up-down) 변동도 역시 모니터링되고 효과적으로 제어될 수 있다.
도 3은 차량 내에 설치된, 곡선형(curved) 스피커 라인 어레이(302)의 일 예를 개략적으로 도시한다. 이 예에서, 스피커 라인 어레이(302)는 인접하여 정렬된 54개의 스피커들을 포함하는데, 상기 스피커들은 계기판 대시보드 상에 배치되어, 전술한 바와 같이 차량의 윈드실드에 근접한 단일의 라인 스피커 라인 어레이를 형성한다. 다른 예에서, 임의의 여타 개수의 스피커들이 전술한 차량 내의 다른 위치에 스피커 라인 어레이(302)를 형성할 수 있다. 스피커 라인 어레이(302)는 차량의 폭과 실질적으로 동일한 소정 폭(W; 304)을 가질 수 있다. 차량의 폭의 일부와 같이, 여타의 폭이 사용될 수도 있다. 스피커 라인 어레이(302)는 차량의 윈드실드의 곡률 반경에 대응하는 소정 곡률 반경(R)을 형성하도록 배치될 수 있다. 도시된 예에서는, 상기 폭(W; 304)에 기초하여, 상기 폭(W; 304)은 약 1146 cm 이고, 상기 곡률 반경(R; 306)은 약 1870 cm 일 수 있다. 다른 예에서는, 상기 곡률 반경(R; 306)은 2 m 보다 작고, 상기 폭(W; 304)은 1.5 m 보다 작을 수도 있다. 예시적인 스피커 라인 어레이(302)에서 각 스피커는 19 mm 직경의 광대역 구동기이다(약 350 Hz 내지 약 20 kHz).
스피커 라인 어레이(302)는 계기판 대시보드에 설치될 수 있다. 대안적으로, 스피커 라인 어레이(302)는 54개의 개별적으로 규격화된(modular) 스피커/인클로저 조합을 사용할 수도 있다. 어레이 내의 스피커는 소정의 중심 간 횡간격(center-to-center lateral spacing)을 두고 인접하여 배치될 수 있다. 예시적인 스피커 라인 어레이(302)에서의 중심 간 횡간격은 약 21.6 mm이다. 스피커 라인 어레이(302)를 구동시키는 음향 신호는 또한 차량 앞문에 배치된 200 mm 우퍼와 같이, 스피커 라인 어레이(302)로부터 떨어진 여타의 스피커 라인 어레이(302)를 구동시킬 수도 있다. 여타의 스피커로 제공되는 음향 신호는 필터링될 수 있다. 예를 들어, 우퍼와 같은 스피커는 400 Hz에서 고역 통과 필터링된 음향 신호를 수신할 수 있다.
또한, 도 3에서는 전방 운전자 위치(310) 및 전방 승객 위치(312)가 도시된다. 상기 위치(310, 312)들은 차량 전방 시트의 활주가능 위치에 따라, 소정 범위의 거리(D; 314)만큼 떨어져 있다. 상기 거리(D; 314)는 스피커 라인 어레이(302)의 근접장 내에 배치된다. 스피커의 근접장은 음원의 크기에 기초하여 결정된다. 단일 라인의 스피커 어레이의 경우, 음원의 크기는 스피커 어레이의 길이일 수 있다. 각각의 위치(310, 312)는 또한 스피커 라인 어레이(302)의 중심축(316)으로부터 소정 거리(C; 318)만큼 떨어져 있다. 도시된 예에서, 상기 소정 거리(C; 318)은 약 37 cm이다.
다양한 구성의 스피커 라인 어레이(302)를 사용하여 객관적 및 주관적인 성능 테스트를 수행하였다. 제1 예의 구성에서, 전체 스피커 라인 어레이(302)를 구동시키기 위해 단일 음향 신호(모노)가 사용되었다. 이 예에서, 차량의 전방 시트 영역을 가로지르는 모든 지점에 대해 양호한 커버리지를 보여주었다. 감각 음원 폭은 상대적으로 좁고 스피커 라인 어레이(302) 내의 단일 스피커로부터 나온 것으로 인식되었다. 청취자가 스피커 라인 어레이(302) 전방에서 측방향(side-to-side)으로 이동하면, 발생된 음원은 협소해지고 집속된 측방향 커버리지 패턴을 가지기 때문에, 음원은 항상 청취자 바로 앞의 지점으로부터 발생한 것으로 보이게 된다. 따라서, 청취자가 스피커 라인 어레이(302)의 중심축(316)을 따라 위치하는 경우, 집중된 모노 음원은 특히 효과적인 음원 머티리얼이 되는데, 그 이유는 실제 로 청취자는 전체 스피커 라인 어레이(302)의 수평 및 수직 커버리지 패턴을 수신하고 있지만, 마치 스피커 어레이(302)의 중심 스피커(도시예에서의 스피커(27))만이 동작하는 것과 같이, 상기 모노 음원이 스피커 라인 어레이(302)의 정확한 중심으로부터 발생한 것으로 들리기 때문이다.
도 4는 도 3의 전체 스피커 라인 어레이(302)를 이퀄라이징되지 않은 단일(모노) 음향 신호로 구동시킨 것을 근거로 한 주파수 응답 곡선 집합이다. 도 4에서, 전방 운전자 위치(310)에서의 스피커 라인 어레이(302)의 제1 미이퀄라이징(unequalized) 주파수 응답(402)을 도시한다. 또한, 전방 승객 위치(312)에서의 미이퀄라이징 주파수 응답(404)도 도시된다. 마지막으로, 소정 거리(D; 314)를 두고 중앙축(316) 상에 위치하는 중앙 위치(320; 도 3 참조)에서의 미이퀄라이징 주파수 응답(406)이 도시된다.
명백하다시피, 스피커 라인 어레이(302)를 사용함으로써, 많은 종래의 차량 오디오 시스템에서 현존할 주파수 응답 변동량이 현저히 줄어들었다. 전방 운전자 위치(310), 중앙 위치(320) 및 전방 승객 위치(312) 각각에서의 스피커 라인 어레이(302)의 주파수 응답은, 스피커 라인 어레이(302)에 의해 제공된 협소하고 집속된 수직 및 수평 음장 커버리지 패턴으로 인하여, 실질적으로 유사하다. 전방 운전자 위치(310), 중앙 위치(320) 및 전방 승객 위치(312)에서의 스피커 라인 어레이의 자연(raw, 즉 미이퀄라이징) 주파수 응답은 도시된 바와 같이, 3-dB/옥타브 고주파 롤오프(roll off)를 포함할 수 있다. 이 롤오프는 스피커 라인 어레이(302)의 곡률에 기인한 것일 수 있다. 스피커 라인 어레이(302)에서의 단일 스 피커 응답은 필수적으로 평탄(flat)하다.
도 3에서, 또 다른 예시적 구성에서는, 어레이 우반부(구동기 1 내지 27)는 우측 음향 채널로 점유되고, 어레이 좌반부(구동기 18 내지 54)는 좌측 음향 채널로 점유된 채로, 스피커 라인 어레이(302)가 스테레오로 구동될 수도 있다. 이 예시적 구성에서, 어레이 상의 개별적 스피커에는 지연이나 쉐이딩(shading)이 나타나지는 않지만, 3-dB/옥타브 롤오프를 보정하기 위해 이퀄라이징이 사용될 수 있다. 스테레오 프로그램 머티리얼에 의해, 스피커 라인 어레이(302)에는 모노 신호와는 명확히 다른 음장 효과가 경험된다. 중앙 또는 중앙 근처 위치(320)에서 청취하는 경우, 스피커 라인 어레이(302) 폭 전체에 걸친 팬 신호(panned signal)의 핀 포인트 스테레오 이미지와 함께, 잘 정의된 스테레오 이미지가 생성된다.
중앙 스테레오 이미지는 특히 인상적인데, 그 이유는 스피커 라인 어레이(302) 내 스피커의 협소해지고, 집속된 수평 커버리지 패턴에 의해서, 청취자에게는 이미지가 계기판 대시보드의 실질적인 중심에 있는 단일의 스피커(106)로부터 나온 것과 유사하게 느껴지기 때문이다. 또한, 반사음과 함께 생성된 협소해지고 집속된 감각 수직 커버리지 패턴에 의해서, 청취자에게는 이미지가, 스피커 라인 어레이(302)에 대한 청취자의 높이와 관계없이, 스피커 라인 어레이와 반사음의 결합으로부터 나온 것으로 인식될 수 있다.
잘 정의된 핀 포인트 스테레오 이미지는, 협소해지고 집속된 음장에 의해 생성된 스피커 라인 어레이(302)의 방향적 특성에 기초한다. 또한, 협소화되고 집속된 음장으로 인해, 청취자는 스피커 라인 어레이(302)의 각기 다른 부분으로부터 방사된 소리를 들을 수 있게 될 수 있다. 다시 말하여, 개개의 스피커에 의해 발생된 감각 음장의 성질과 같은, 수직 및 수평으로 밀집되고 집속된 빔(beam)에 의해서, 어레이 내의 다른 스피커(106) 또는 스피커(106) 섹션의 소리가 청취자의 각 귀에 들릴 수 있다. 따라서, 협소화되고 집속된 음장의 방향성은, 좌우 스테레오 신호의 각 빔의 분리를 유지함으로써, 효과적인 누화 제거를 제공할 수 있다. 다시 말하여, 스피커 라인 어레이(302)의 좌반부는 청취자의 왼쪽 귀를 위한 음장을 제공하고, 스피커 라인 어레이(302)의 우반부는 청취자의 오른쪽 귀를 위한 음장을 제공할 수 있다.
도 5는 또 다른 예시적 구성에서의 스피커 라인 어레이(302)의 개략도이다. 전술한 예시 구성과 유사하게, 어레이 우반부(구동기 1 내지 27)는 우측 음향 채널로 점유되
고, 어레이 좌반부(구동기 18 내지 54)는 좌측 음향 채널로 점유된 채로, 스피커 라인 어레이(302)가 스테레오로 구동될 수도 있다. 그러나 이 예에서는, 전방 운전자 위치(310)에서의 스테레오 이미지를 개선하기 위해서, 스피커 라인 어레이(302)는 직선화됨과 동시에 전방 운전자 위치(310)로 지향될 수 있다. 지연을 사용함으로써 스피커 라인 어레이(302)의 직선화 및 지향이 수행될 수 있다. 어레이에 의해 생성되는 음장/이미징을 조종(steer), 지향 또는 조종 및 지향시키기 위해서, 스피커 라인 어레이(302) 내의 각 스피커를 구동시키는 각 음향 신호의 선택적 지연을 사용할 수 있다.
스피커 라인 어레이(302)를 구동시키는 데에 사용되는 음향 신호의 신호 처 리 지연을 이용하여 위치(310) 및 위치(312)에서 스피커 라인 어레이(302)를 직선화하고 지향시킬 수 있다. 대안적으로, 스피커 라인 어레이(302)는, 중앙 위치(320) 또는 차량 내의 여타의 임의 위치로 지향시키기 위해 직선화될 수도 있다. 스피커 라인 어레이(302)는 전방 운전자 위치(310)로 지향된 가상의 직선 어레이를 제공하기 위해, 전방 운전자 위치(310)를 향해 소정 각도(A; 502)로 직선화되고 지향되었다. 일 예에서, 상기 소정 각도(A; 502)는 18.8°일 수 있다.
도 6은 도 5에 도시된 스피커 라인 어레이(302) 내의 각 스피커(N; 602)에 대한 예시적인 이동값(shift value) 및 그에 상응하는 지연(delay)을 제공하는 표이다. 이동값(604)은 전방 운전자 위치(310)로 지향시킨 직선으로서 어레이를 변화시키기 위해, 스피커 라인 어레이(302) 내의 각 스피커(602)가 이동되거나 물리적으로 움직여야할 거리를 나타낸다. 밀리초로 나타낸 지연(606)은, 각 스피커(602)의 이동량 또는 움직임을 시뮬레이션하기 위한 각 스피커(602)의 예시적 지연을 제공한다. 샘플수(608)는 예시적인 신호 처리 시스템이 작동하는 클럭 속도를 나타낸다. 따라서, 상기 지연은 신호 처리 시스템의 클럭 속도와 일치하도록 반올림될 수 있다. 도 6에서, 예시적 신호 처리 시스템의 클럭 속도는 48 kHz이다.
본 예시적 구성에서, 전술한 구성의 포지티브 이미징 특성이 경험되었다. 그러나, 여기서는 이러한 특성은 전방 운전자 위치(310)에서 경험된다. 핀 포인트 이미징은 스피커 라인 어레이(302)의 수평선 전체를 통해 보존되었다. 중앙 이미지는 특히 인상적인데, 이는 직접음 임펄스와 반사음 임펄스와의 결합 및 협소해지 고 집속된 음향 빔을 형성하기 위한 누화 제거에 기인한다. 직접음 임펄스 및 반사음 임펄스의 높이에서, 음원이 그 위치에서 작동중이기만 하면, 중앙 이미지는 스피커 라인 어레이(302) 중앙으로부터 나온 것처럼 인식되었다.
도 7은 또 다른 예시적 구성의 스피커 라인 어레이(302)의 개략도이다. 이 예시적 구성은 전방 운전자 위치(310) 및 전방 승객 위치(312) 모두에 대해서 오디오 컨텐츠의 음장 커버리지를 제공하기 위해 구성되었다. 이러한 2중 음장 커버리지를 제공하기 위해, 스피커 라인 어레이(302) 내의 교번하는(alternate) 스피커 구동기는 지연을 이용하여, 각각 전방 운전자 위치(310), 하나 이상의 차량 내 승객 또는 이들 모두에 지향될 수 있다. 이 예에서, 스피커 라인 어레이(302)는, 전방 운전자 위치(310) 및 전방 승객 위치(312) 모두에 동시적으로 지향되어, 차량 양측 상에 동시에 음장 커버리지를 제공하고, 오디오 컨텐츠를 제공한다.
스피커 라인 어레이(302)의 일부는 직선화되고 전방 운전자 위치(310)를 향해 소정 각도(A; 502)로 지향되어, 전방 운전자 위치(310)로 지향된 제1 가상 직선 어레이를 제공한다. 또한, 스피커 라인 어레이(302)의 일부는 직선화되고 전방 승객 위치(312)를 향해 소정 각도(B; 702)로 지향되어, 전방 탑승자 위치(312)로 지향된 제2 가상 직선 어레이를 제공한다. 따라서, 스피커 라인 어레이(302)에 의해 발생된 제1 음장 부분은 제1 방향으로 지향될 수 있고, 스피커 라인 어레이(302)에 의해 발생된 제2 음장 부분은 제2 방향으로 지향될 수 있다. 도시된 예에서, 소정 각도는 각각 약 18.8°이다.
예시적 구성에서, 스피커 라인 어레이(302) 내 짝수 번호의 모든 스피커 구 동기는 전방 운전자 위치(310)로 지향되었고, 스피커 라인 어레이(302) 내 홀수 번호의 모든 스피커 구동기는 전방 승객 위치(312)로 지향되었다. 다른 예에서는, 전방 운전자 위치, 하나 이상의 차량 내 승객 위치 또는 이들 모두의 위치로 어레이를 지향시키기 위해서, 소정 그룹의 어레이 내 스피커들, 반복 패턴의 어레이 내 스피커들 등과 같은 여타의 어레이 구성이 이용될 수도 있다.
또 다른 예에서는, 스피커 라인 어레이(302)는 차량 점유도(occupancy), 좌석 위치, 창문 위치 등과 같은 차량 관련 파라미터들에 기초하여, 커버리지를 극대화하도록 동적으로 조정될 수도 있다. 스피커 라인 어레이(302)의 동적 조정은 오디오 처리 시스템(104, 도 1)에 의해 자동적으로 수행될 수 있다. 동적으로 조정되는 구성은 외부 센서, 사용자 설정 가능 세팅 또는 스피커 라인 어레이(302)의 특정 설정을 식별하기 위한 여타의 변동 파라미터에 기초하여, 자동적으로 조정될 수 있다. 예를 들어, 사용자 설정 가능 세팅은 패턴 커버리지를 수동으로 변경하기 위한 스위치 또는 버튼일 수 있다. 또한, 스피커 라인 어레이(302)는 스피커 라인 어레이(302) 내의 스피커를 구동하는 오디오 컨텐츠 또는 프로그램 머티리얼에 기초하여 동적으로 지향될 수 있다. 예를 들어, 스피커 라인 어레이(302)에 의해 발생된 이미징은 전화 통화와 같은 음성 이미지와는 다를 것이다. 오디오 컨텐츠 또는 프로그램 머티리얼의 검출은 CD 플레이어 또는 셀룰러 폰과 같이, 오디오 컨텐츠 또는 프로그램 머티리얼의 기원에 기초하여 자동적으로 수행되거나, 또는 사용자 설정 세팅(들)에 기초하여 수동으로 수행될 수도 있다.
또한, 스피커 라인 어레이(302)는 차량 내 하나 이상의 각각의 점유자를 위 한 음장 조정(sound field management)을 제공하도록 설정될 수 있다. 예를 들어, 스피커 라인 어레이(302)는 차량 내의 특정 좌석 위치를 위한 프라이버시 존을 생성하도록 구성될 수 있다. 상기 프라이버시 존은 소정 오디오 컨텐츠를 원하는 위치로 지향시키는 스피커 라인 어레이(302)의 일부를 이용하고, 원하는 위치 주위로부터 "누설(leaking)" 음향을 제거하기 위한 반전(inverted) 오디오 켄텐츠를 지향시키는 스피커 라인 어레이(302)의 다른 부분을 이용하여 생성될 수 있다. 이는 무효 영역이라 지칭될 수 있다. 상기 반전 오디오 컨텐츠는, 지향에 부가하여, 상기 "누설" 음향을 효과적으로 제거하기 위해, 더 지연될 수도 있다.
예를 들어, 제2 차량 점유자가 네비게이션 지시를 수신하는 반면, 제1 차량 점유자는 토크쇼를 청취하고 있는 경우, 상기 제1 차량 점유자의 음장 내에 있는 네비게이션 지시 오디오 컨텐츠는 네비게이션 지시의 반전된 음장에 의해 제거된다. 이와 유사하게, 토크쇼 오디오 컨텐츠가 반전될 수 있고, 제1 점유자의 음장으로부터의 "누설"을 제거하기 위해 제2 점유자의 음장으로 지향될 수 있다. 따라서, 스피커 라인 어레이(302) 내의 선택된 구동기로 오디오 컨텐츠를 지향시킴으로써 음향 제거는 극대화될 수 있다. 이러한 정밀 지향 및 커버리지 패턴 능력은 스피커 라인 어레이(302)에 의해 발생된, 수직 및 수평으로 협소해지고 집속된 감각 음향 빔에 의해 가능해진다. 실질적으로 정밀한 제거가 가능할 뿐만 아니라, 누화 제거에 의한 누화의 최소화도 또한 프라이버시 존(들)의 프라이버시를 극대화한다.
다른 한 예에서, 스피커 라인 어레이(302)는 전술한 바와 같이 쉐이딩 없이 스테레오 신호에 의해 구동되었으나, 스피커 라인 어레이(302) 내의 각 스피커들에 적용되는 다중 지연을 이용하여 전방 운전자 위치(310) 및 전방 승객 위치(312) 모두를 향해 동시적으로 지향되었다. 이 예시적 구성은 모든 스피커가 차량 내 다수 위치를 동시에 커버하도록 해 준다. 또한, 이 예시적 구성은 중심선(316)에서 교차되는 2개의 가상 직선 어레이를 효과적으로 생성한다. 다중 지연은 점유자 후방에 위치한 우후방(right rear) 또는 좌후방(left rear) 스피커를 표시하는 것과 같이, 다수의 음원 콘텐츠를 나타내는 이미징을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 다중 지연은 서라운드 사운드, 로직 7, 또는 여타이 다채널 출력 음장 효과를 시뮬레이션하기 위해 사용될 수도 있다. 또한, 스피커 라인 어레이(302)는, 점유자의 음장, 그 안의 이미징 또는 이들 모두를 보다 더 향상하기 위해, 전술한 우퍼와 같은 차량 내의 여타의 스피커와 상호 작동하도록 설정될 수 있다.
또 다른 예시적 구성에서, 스피커 라인 어레이(302)는 도 5를 참조하여 전술한 바와 같이, 스테레오 신호에 의해 구동되고, 전방 운전자 위치(310)로 지향될 수 있다. 이 예에서, 스피커 라인 어레이(302) 내의 선택된 스피커 구동기들에 제공되는 오디오 신호는 스피커 라인 어레이(302)에 의해 발생된 음장 이미징을 지향시키기 위해 보다 더 감쇠되었다. 이러한 감쇠 형태는 르장드르 쉐이딩(Legendre shading)으로 지칭되는데, 이는 르장드르 쉐이딩 함수로 결정될 수 있다. 예시적 구성에서, 스피커 어레이(구동기 20 내지 30과 같은) 내 중앙 스피커 구동기로의 음향 신호는 최대 진폭이었고, 음향 신호 레벨은 점진적으로 일정하게 감쇠되어 스피커 라인 어레이(302) 외측 에지의 구동기는 약 12 +dB와 같이, 소정값으로 감쇠되었다.
대안적인 예시 구성에서, 외측 스피커에 제공되는 음향 신호는 최대 진폭이고, 오디오 신호의 진폭은 스피커 라인 어레이(302)의 중심축(316) 근처 스피커 구동기에서 약 -12dB과 같은 소정 값을 감소시키도록 부드럽게 감쇠될 수도 있다. 또 하나의 예에서는, 스피커 라인 어레이(302)는 제1 섹션 및 제2 섹션으로 나누어질 수도 있다. 각 섹션 중앙의 스피커 구동기로 제공되는 음향 신호의 레벨은 최대 출력이고, 오디오 신호의 출력은 각 섹션 주변 근처의 스피커 구동기에서 약 -12dB과 같은 소정 값을 감소시키도록 부드럽게 감쇠될 수도 있다. 다른 예에서는, 보강(constructive) 또는 상쇄(destructive) 음파를 생성하고, 스피커 라인 어레이(302)에 의해 발생된 음장 안을 지향하는 빔을 제공하기 위해, 상이하게 설정된 르장드르 함수가 사용될 수도 있다.
또 다른 하나의 예시적 구성에서, 스피커 라인 어레이(302)는 쉐이딩 또는 지연 없이 스테레오 신호에 의해 구동되었다. 이 예시적 구성에서, 스피커 어레이는 3개의 균등 섹션, 즉 좌측(스피커 구동기 1 내지 18), 중앙(스피커 구동기 19 내지 36) 및 우측(스피커 구동기 37 내지 54) 섹션으로 나누어졌다. 좌측 스테레오 신호(L)는 좌측 스피커 그룹으로 라우팅되었고, 우측 스테레오 신호(R)는 우측 스피커 그룹으로 라우팅되었으며, 모노 스테레오 신호(L+R)는 중앙 스피커 그룹으로 라우팅되었다. 다시 한번 집속되고 협소화된 스피커 라인 어레이(302)의 수직 및 수평 커버리지 패턴은 3개의 각 섹션 내에서 첨예한 이미징을 인식하도록 해 준다. 다른 예에서, 스피커 라인 어레이(302)는 전술한 바와 같이 다양한 이미징, 무효 영역 또는 이미징 및 무효 영역을 시뮬레이션하기 위해 임의 개수의 섹션으로 나누어질 수도 있다.
전술한 사운드 시스템은 차량 내에 설치되도록 구성된 스피커 라인 어레이를 포함한다. 스피커 라인 어레이는 음향 반사면 근처의 차량 내 수평 쉘프상에 배치되도록 구성된다. 어레이 내에 포함된 각 스피커가 하나 이상의 음향 신호에 의해 구동되면, 음장 또는 음향 빔이 생성된다. 음장은 직접음 및 반사음의 결합으로부터 형성된다. 각 스피커로부터의 직접음 및 반사음은 합쳐져서 확장된 수직 커버리지 및 협소화되고 집속된, 매우 수평 지향(highly laterally directed)의 커버리지를 형성한다. 그 결과, 수평으로 첨예하고 잘 정의된 이미지 및 수직으로 잘 정의된 이미지가 스피커 라인 어레이에 의해 발생된 근접장에 위치한 청취자에 의해 인식된다. 직접음과 반사음의 결합에 의해, 음파의 감도 및 진폭은 증대된다. 또한, 스피커 라인 어레이의 길이를 따라서, 음원의 핀 포인트 이미징이 실현된다.
비록 본 발명의 다양한 실시예들이 기술되었으나, 당업자에게는 본 발명의 범위 내에서 더 많은 실시예 및 구현이 가능하다는 것이 명백할 것이다.
도 1은 사운드 시스템을 포함하는 예시 차량의 평면도.
도 2는 예시 차량 및 사운드 시스템의 일부를 보여주는 블록도.
도 3은 도 1에 도시된 스피커 어레이의 일 예의 개략도.
도 4는 예시 차량 내 스피커 어레이의 주파수 응답 그래프.
도 5는 도 1에 도시된 스피커의 다른 예의 개략도.
도 6은 도 5에 도시된 스피커 어레이를 소정 방향으로 지향시키게 해주는 지연 파라미터 세트의 표.
도 7은 도 1에 도시된 스피커의 또 다른 예의 개략도.

Claims (14)

  1. 차량용 위한 오디오 시스템으로서,
    적어도 4개의 스피커로 이루어지는 스피커 라인 어레이; 및
    상기 차량 내에 설치되도록 구성되고, 수평으로 연장되는 쉘프(shelf)
    를 포함하고,
    상기 스피커 라인 어레이는 음향 반사면에 인접하는 상기 쉘프 상의 소정의 위치에 장착되고,
    상기 음향 반사면은 상기 쉘프 위로 연장되고 상기 쉘프와의 사이에서 소정 각도를 형성하는 것인 차량용 오디오 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 스피커 라인 어레이는 상기 스피커 각각의 전면이 상기 쉘프와 실질적으로 평행하게 배치된 채 상기 음향 반사면과 상기 쉘프의 수렴부와 나란하게 배치가능한 것인 차량용 오디오 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 스피커는 상기 음향 반사면과 관련하여 각각의 상기 스피커에 의해 제공된 직접음 임펄스가 상기 스피커로부터 생성된 반사음 임펄스와 보강 결합되도록 상기 쉘프 내에 배치가능한 것인 차량용 오디오 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 직접음 임펄스 및 반사음 임펄스는 동일한 스피커 로부터 생성되는 것인 차량용 오디오 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 스피커는 전방향성이고, 상기 스피커에 의해 발생된 음장(音場)의 수평축에서 커버리지 패턴 제어(coverage pattern control)가 가능하도록 구성되는 것인 차량용 오디오 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 쉘프는 실질상 상기 차량의 폭 만큼 연장하는 길이를 가지고, 상기 스피커는 상기 쉘프 내에서 상기 길이를 따라 서로 실질적으로 등간격으로 배치되는 것인 차량용 오디오 시스템.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 스피커는 서로 인접하여 배치되어, 상기 쉘프의 길이를 실질적으로 연장시키는 단일 스피커 라인을 형성하는 것인 차량용 오디오 시스템.
  8. 차량용 오디오 시스템으로서,
    적어도 4개의 스피커로 이루어지는 스피커 라인 어레이를 포함하고,
    상기 스피커 라인 어레이의 제1 절반부(half)에는 제1 음향 신호가 지정되고
    상기 스피커 라인 어레이의 제2 절반부에는 제2 음향 신호가 지정되며,
    상기 스피커 라인 어레이는 차량 대시보드와 차량용 윈드실드의 교차점(202)에 인접하여 배치되는 것인 차량용 오디오 시스템.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 제1 음향 신호는 좌측 스테레오 신호이고, 상기 제2 음향 신호는 우측 스테레오 신호인 것인 차량용 오디오 시스템.
  10. 청구항 8에 있어서, 상기 스피커 라인 어레이는, 청취자에 가장 근접한 스피커 중 오직 하나로부터 방사된 것으로 인식되는 청취자용 음향 이미지(sound image)를 생성하도록 구성된 단일 스피커 라인 어레이인 것인 차량용 오디오 시스템.
  11. 청구항 8에 있어서, 상기 스피커 라인 어레이의 스피커들은 스피커 라인 어레이에 의해 발생된 음장의 제1 부분을 제1 탑승자 위치를 향해 지향시키고, 스피커 라인 어레이에 의해 발생된 음장의 제2 부분을 제2 탑승자 위치를 향해 지향시키기 위해, 개별적으로 지연되는 음향 신호에 의해 구동되며, 상기 제1 탑승자 위치와 제2 탑승자 위치를 서로 상이한 것인 차량용 오디오 시스템.
  12. 청구항 11에 있어서, 상기 스피커 라인 어레이의 인접하여 배치되는 스피커들은 상기 음장의 제1 부분 및 제2 부분을 지향시키도록 구동되는 것인 차량용 오디오 시스템.
  13. 청구항 11에 있어서, 상기 스피커 라인 어레이의 스피커들은 상기 음장의 제 1 부분을 지향시키기 위한 제1 스피커 그룹과, 상기 음장의 제2 부분을 지향시키기 위한 제2 스피커 그룹으로 나뉘어지고, 각각의 그룹은 서로 인접하여 배치되는 스피커들로 구성되는 것인 차량용 오디오 시스템.
  14. 청구항 8에 있어서, 상기 스피커 라인 어레이는 제1 탑승자 위치로 오디오 켄텐츠를 지향시키기 위한 제1 스피커 그룹 및 제2 탑승자 위치로 오디오 켄텐츠를 지향시키기 위한 제2 스피커 그룹으로 구성되는 것인 차량용 오디오 시스템.
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