KR20090007744A - 확성기 장치 - Google Patents

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임브레이싱 사운드 익스피어리언스 에이비
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Abstract

본 발명은 제1 및 제2의 가깝게 근접하여 위치되고 개별적으로 음향적으로 분리된 확성기 엘리먼트를 구비하여 구성된 확성기 장치에 관한 것이다. 제1 및 제2엘리먼트는 각각 제1신호 및 제2신호를 수신하도록 배치되고, 상기 제1신호의 적어도 일부가 상기 제2신호와 관련하여 반위상으로 된다. 장치는 각각 상기 제1 및 제2확성기 엘리먼트에 가깝게 근접하여 위치된 제3 및 제4확성기 엘리먼트를 더 포함한다. 상기 제3확성기 엘리먼트의 중앙은 제1축이 상기 제1확성기 엘리먼트의 중앙과 교차하도록 위치되고 상기 제3확성기 엘리먼트의 중앙은 수평면에 대해 각도 φ로 경사지되, φ가 범위 0°∼±30°에 있고, 상기 제4확성기 엘리먼트의 중앙은 제2축이 상기 제2확성기 엘리먼트의 중앙과 교차하도록 위치되고 상기 제4확성기 엘리먼트의 중앙은 수평면에 대해 각도 φ로 경사지되, φ가 범위 0°∼±30°에 있다. 상기 제3 및 제4확성기 엘리먼트에 대한 제1 및 제2신호 각각이 로우-패스 필터링되고, 로우-패스 필터의 컷-오프 주파수가 2.5kHz 이하거나 동일하게 된다.

Description

확성기 장치{LOUDSPEAKER DEVICE}
본 발명은 오디오 스테레오 신호의 재생을 위한 확성기 장치에 관한 것으로, 특히 청구항 제1항의 서두에 따른 확성기 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 청구항 제19항에 따른 오디오 스테레오 재생 시스템에 관한 것이다.
일찌기, 재생된 오디오 사운드에 대한 기대가 모노(monophonic) 재생이 발생시킬 수 있었던 것 보다는 더 크지 않았고, 따라서 이는 대부분의 청취자를 만족시켰다. 그러나, 시간이 경과함에 따라, 스테레오 사운드, 예컨대 녹음 스튜디오로부터의 녹음 또는 라이브 콘서트로부터의 녹음의 고품질 재생에 대한 요구가 끊임없이 증가하고 있다.
결과적으로, 다양한 시스템이 개발되었고, 각각 보다 더 크거나 더 작은 정도로 실제 스테레오 사운드를 재생하는 것이 가능하게 된다.
가장 용이하게 떠오르는 시스템은 좌우측 스피커가 청취자의 정면에 배치되면서 스피커를 분리하는 소정 거리를 갖는 스테레오 재생용 종래의 시스템이다. 현재의 대부분의 재생 시스템은 이 기술을 기초로 한다. 그러나, 청취자의 귀에 의해 인지된 사운드 웨이브와 이들 간의 시간 차와의 사이의 비교 강도의 점에서 전기적 스테레오 신호의 실제 재생은, 분리 스피커의 프리퍼런스(preferences)에 기인하여 전기적 스테레오 정보의 잘못된 변환을 수행하고, 어떻게 확성기가 청취자에 대해 위치되는가에 따라, 확성기에 대해 하나의 단일 위치에서만 최상으로 인지될 수 있다. 예컨대, 원래의 이벤트의 다른 사운드 소스의 실제 장소의 인상을 옮기기 위해, 실질적으로 청취자를 기록 장소로 이동시키기 위해 가장 가깝게 다가오는 시스템은 기록의 스테레오 방법 및 재생(헤드폰)의 스테레오 방법이다. 그러나, 예컨대 US3236949 및 US5862227를 참조하는 DSP에 의해 소위 왜곡 소거(cross cancellation)를 소개하는 여러 확성기 시스템이 있다. 이러한 시스템의 목적은 우측 스피커로부터 좌측 귀로 도달하는 신호를 제거하고 좌측 스피커로부터 우측 귀로 도달하는 신호를 제거하는 것이다. 이는 스테레오 확성기 시스템을 만들기 위한 것이다. 이러한 시스템의 단점은 왜곡 소거 신호 그 자체의 복잡성이 소리의 품질을 떨어뜨린다는 것이다. 상기한 종래의 2개의 스피커 셋-업과 같은, 녹음과 재생 소리에 대한 스테레오와는 다른 모든 방법은, 진실로 주관적이고 녹음 위치에서 실제 경험을 갖는 원격 유사성도 가질 피요가 없는, 상상의 소리 이미지의 생성이다.
결과적으로, 확성기의 셋업 및 품질에 관계없이 스테레오 사운드 이미지의 동일한 재생을 제공하는 사운드 재생 시스템을 위한 필요성이 존재한다. 이러한 문제를 해결하는 하나의 이러한 시스템은, 본 발명의 출원인에 대해 양도된, 입력 오디오 스테레오 신호를 처리 및 재생하는 방법을 개시하는, 특허 출원 WO 01/39548에 개시되어 있다. WO 01/39548에 개시된 시스템은 시스템의 품질과 관계없이 인식되어진 스테레오 이미지의 높은 일관성을 갖는 충실도의 높은 정도에 따라 재생되어지는 오디오 스테레오 신호를 허용한다.
그러나, 가깝게 위치된 확성기 유닛을 갖는 이러한 시스템이 갖는 문제는 확성기 유닛과 청취자 사이의 거리가 증가함에 따라, 청취자 위치에서 인지된 스테레오 효과의 충실도를 고려함에 따른 시스템의 성능이 거리가 증가함에 따라 떨어지고 극단적인 경우에는 완전히 사라진다. 결과적으로, 사운드를 재생하기 위한 개선된 시스템의 필요성이 존재하게 된다.
본 발명은 상기한 점을 감안하여 발명된 것으로, 상기한 문제를 해결하는 확성기 장치를 제공함에 그 목적이 있다. 이 목적은 청구항 제1항의 특징부에서 정의된 바와 같은 확성기 장치에 의해 달성된다.
본 발명에 따르면, 확성기 장치는, 서로 가깝게 근접하여 위치된 제1 및 제2확성기 엘리먼트를 구비하여 구성되고, 상기 제1 및 제2확성기 엘리먼트가 전파(propagation)의 제1방향으로 사운드를 방사하도록 배치되며, 상기 제1 및 제2 확성기 엘리먼트가 음향적으로 분리됨과 더불어 각각 제1신호 및 제2신호를 수신하도록 배치되되, 적어도 상기 제1신호의 부분이 상기 제2신호에 관하여 반위상(anti-phase)으로 되고, 상기 장치가 상기 제1방향으로 사운드를 전파하도록 배치된 제3 및 제4확성기 엘리먼트를 더 포함하는, 확성기 장치로서, 상기 제3확성기 엘리먼트가 상기 제1확성기 엘리먼트에 대해 가깝게 근접하여 위치되고 상기 제1신호를 수신하도록 배치되고, 상기 제3확성기 엘리먼트의 중앙은 제1축이 상기 제1확성기 엘리먼트의 중앙과 교차하도록 위치되고 상기 제3확성기 엘리먼트의 중앙은 수평면에 대해 각도 φ로 경사지되, φ가 범위 0°∼±30°에 있으며, 상기 제4확성기 엘리먼트가 상기 제2확성기 엘리먼트에 대해 가깝게 근접하여 위치되고 상기 제2신호의 적어도 일부분을 수신하도록 배치되고, 상기 제4확성기 엘리먼트의 중앙은 제2축이 상기 제2확성기 엘리먼트의 중앙과 교차하도록 위치되고 상기 제4확성기 엘리먼트의 중앙은 수평면에 대해 각도 φ로 경사지되, φ가 범위 0°∼±30°에 있다. 상기 제3 및 제4확성기 엘리먼트에 대한 상기 제1 및 제2신호 각각이 로우-패스 필터링되고, 로우-패스 필터의 컷-오프 주파수가 2.5kHz 이하거나 동일하다.
이는 상당히 더 큰 직경의 확성기 엘리먼트와 유사한 효과가 얻어진다는 이점을 갖는 바, 예컨대 엘리먼트는, 특히 확성기 엘리먼트의 f0로부터 2.5kHz까지의 범위에서, 여기서 f0로는 확성기 엘리먼트의 공명 주파수인, 확성기로부터 소정 거리의 청취자 위치에서 인지된 스테레오 효과가 실질적으로 주파수에 대해 개선된다는 결과를 갖는, 장치로부터 더욱 나온 다이폴로서 기능하게 된다. 상기 제3 및 제4확성기 엘리먼트에 대한 신호의 로우-패스 필터링은 고주파수 로브 패턴의 변경을 회피한다. 더욱이, 본 발명에 따른 확성기 엘리먼트 구성을 이용하는 것은 엘리먼트 디멘죤, 특히 엘리먼트 높이가 제한된 적용에서 개선된 스테레오 재생을 가능하게 만든다.
본 발명의 이점으로부터 완전하게 혜택을 보기 위해, 상기 제1엘리먼트의 중앙과 상기 제3엘리먼트의 중앙 사이 및 상기 제2엘리먼트의 중앙과 상기 제4엘리먼트의 중앙 사이의 거리(D)는 상기 제1 및 제2엘리먼트의 직경(d)의 2배 이하이거나 동일하여야 한다.
더욱이, 확성기 엘리먼트는 상기 제1 및 제2엘리먼트, 및/또는 상기 제3 및 제4엘리먼트에 가깝게 근접하여 배치된다. 이는 소정 주파수에 대한 인지된 스테레오 효과가 더욱 개선된다는 이점을 갖는다.
상기 제1 및 제2확성기 엘리먼트가 동일한 확성기 엘리먼트의 쌍을 구성하고, 엘리먼트에 의해 방사된 가장 짧은 파장의 1/4 이하 내에 위치하며, 또는 엘리먼트에 의해 방사된 가장 짧은 파장이 68㎝ 이하이면, 17㎝ 이하 내에 위치한다.
더욱이, 상기 제1신호가 중간 입력 신호(M)와 측면 입력 신호(S)의 합과 동등하게 되고, 상기 제2신호가 중간 입력 신호(M)와 180° 위상 쉬프트된 측면 신호(S)의 합과 동등하게 된다.
더욱이, 상기 측면 입력 신호(S) 또는 중간 입력 신호(M)의 적어도 일부분이 제1 및 제2신호의 재생 시 또는 재생 이전에 약 45°∼135° 위상 쉬프트된다.
상기 장치가, 스튜디오 모니터, HiFi 시스템, 홈 시네마 시스템, 컴팩트 HiFi 시스템, 개인용 라디오 시스템, TV 세트, 랩탑, PC 모니터, 개인용 컴퓨터, 멀티미디어 스피커, 모바일 폰, PDA의 그룹으로부터 어느 것을 구성하는 장치에 통합된다.
도 1은 종래 확성기 장치를 나타낸 도면,
도 2는 스테레오 신호를 처리하기 위한 종래 시스템을 설명하는 블록도,
도 3a∼도 3c는 도 1의 시스템에 의해 방사된 다양한 주파수를 위한 로브 패턴(lobe patterns)을 나타낸 도면,
도 3d는 더 멀리 공간지워져 떨어진 확성기 엘리먼트를 위한 로브 패턴을 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 확성기 장치를 나타낸 도면,
도 5는 바이폴(bipole)로서 작용하는 2개의 가깝게 위치된 확성기 엘리먼트로부터의 로브 패턴의 예를 나타낸 도면,
도 6∼도 9는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.
이하, 예시도면을 참조하면서 본 발명에 따른 각 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 종래의 확성기 장치(10)를 나타낸다. 확성기 장치(10)는 제1측(13)과 제2측(14)을 갖추어 이루어진다. 제1측(13)은 제1확성기 엘리먼트(11)를 갖추어 이루어지고, 제2측(14)은 제2확성기 엘리먼트(12)를 갖추어 이루어진다. 개시된 장치(10)는 입력 스테레오 신호의 스테레오 재생을 위해 의도되고, 확성기 장치(10)가 통상 인클로저(enclosure), 공명기 볼륨(resonator volumes), 또는 공 동(cavities)으로 구성됨에도 불구하고, 확성기 엘리먼트(11,12)는 서로 음향적으로 분리된다. 본 설명 및 청구항에 있어서, 음향적 분리라는 용어는 여기서 사운드가 하나의 공명기 볼륨으로부터 다른 공명기 볼륨으로 전달되지 않거나 또는 약간 전달되는 것을 의미한다.
개시된 확성기 장치는 예컨대 도 2에 개시된 방법에 따라 사운드의 재생을 위해 이용되고, 여기서 통상적인 입력 오디오 스테레오 신호는 좌측 입력 스테레오 신호(L)와 우측 입력 스테레오 신호(R)를 갖추어 이루어진다. L 및 R 신호는 좌측(L)과 우측(R) 입력 스테레오 신호의 합과, 좌측(L)과 우측(R) 입력 스테레오 신호 사이의 차이에 대응하는 중간 신호(M; mid signal)와, 측면 신호(S; side signal)를 얻는데 이용된다. 출력 스테레오 신호(LOUT)는 이 경우 제1측(13)의 제1확성기 엘리먼트(11)인 좌측 사운드 재생 유닛으로 보내지고, 예컨대 영역 -3dB∼-15dB에서 측면 신호(S)와 감쇄상수(α)에 의해 곱해진 중간 신호(M)의 합을 구성하고, 한편 우측 사운드 재생 유닛(이 경우에는 제2측(14)의 확성기 엘리먼트(12))으로 보내지는 출력 스테레오 신호(ROUT)는 반전된 측면 신호(S)와 감쇄상수(α)에 의해 곱해진 중간 신호(M)의 합이다.
도 1에 개시된 바와 같은 확성기 장치로 함께 처리되는 이 신호는 인지된 스테레오 이미지의 높은 일관성을 갖는 충실도의 높은 정도에 따라 재생되는 전기적 오디오 스테레오 신호를 허용한다. 1∼5kHz 이상의 주파수에서 인지된 스테레오 효과의 충실도의 정도를 개선하기 위해, 도면에 도시된 바와 같이, 측면 신호(S)는 위상 쉬프팅 수단(20)을 이용해서 출력 스테레오 신호(LOUT 및 ROUT)의 생성 이전에 -90° 위상 쉬프트된다. 이 방법은 국제 특허 출원 WO 2005/009078에 상세히 개시되어 있다. 90°위상 쉬프트 대신, 위상 쉬프트는 45°∼ 135° 사이의 간격에서는 어떠한 위상 쉬프트일 수 있고, 조건적으로 대신 중간 신호(M) 상에서 수행된다.
개시된 시스템에 있어서, 가깝게 위치된 확성기 엘리먼트(11,12)는, 최적 수행을 위해, 확성기 엘리먼트 사이의 간섭에 기인해서 최종적으로 방사된 사운드 패턴을 로빙(lobing)함으로써 야기된 최소 음조(minimal coloration)가 얻어지도록 위치된다. 이는 확성기 엘리먼트 사이의 거리가 방사된 사운드의 파장의 1/4 보다 더 작을 때 달성된다. 이를 달성한다는 것은 더 높은 주파수 확성기 엘리먼트가 더 낮은 주파수 확성기 엘리먼트 보다 서로에 대해 더 가깝게 놓여져야만 한다는 것을 의미한다. 특히, 이는 엘리먼트의 중심 사이의 거리가 엘리먼트에 의해 방사된 가장 짧은 파장의 1/4 이하로 되어야 한다는 것을 의미하고, 엘리먼트에 의해 방사된 가장 짧은 파장이 68㎝ 이하(예컨대, 주파수 > 500Hz)이면, 적어도 17㎝, 바람직하기는 더 가깝게, 보다 더 길지 않음을 의미한다. 이러한 방법으로 엘리먼트(11,12)를 배치하는 것은 엘리먼트가 다이폴(dipole)로서 기능한다는 결과를 갖는다.
엘리먼트가 다이폴로서 기능할 때, λ(파장)가 예컨대 고주파인 스피커 엘리먼트의 직경에 비해 짧은 주파수에 대한 로브 패턴이 도 3a에 도시된다. 도면으 로부터 알 수 있는 바와 같이, 엘리먼트(11,12)는 로브 패턴이 분리되기 전에 확성기 엘리먼트로부터 거리(A)까지 다이폴로서 기능하여 다이폴 효과가 청취자의 귀에 대해 손실된다. 엘리먼트(11,12)가 다이폴로서 기능할 때, 서로로부터 에너지를 소비하게 되는 바, 예컨대 신호가 중첩되는 곳에서는 신호 소거(signal cancellations) 또는 부분 소거(partial cancellations)가 있고, 상기 소거는 청취자(16) 위치에서 인지된 스테레오 효과를 초래한다. 결과적으로, 만족스러운 스테레오 효과가 확성기 엘리먼트로부터 최대 거리(A)에 있는 청취자에 대해 제공된다. 청취자가 엘리먼트(1,12)로부터 더욱 멀리 떨어져 위치하면, 나빠진 스테레오 효과 또는 스테레오 효과가 전혀 없는 것이 청취자에 의해 나타나게 된다. 그러나, 고주파수 신호에 대해, 거리(A)는 통상적으로 대부분의 상황에서 충분하게 되는데 충분히 길다.
그러나, 파장이 증가함에 따라, 예컨대 λ<d element(d element는 각 엘리먼트의 직경)인 더 낮은 주파수에 대해, 확성기 엘리먼트(11,12)의 동일 세트로부터의 로브 패턴은 도 3b의 로브 패턴을 나타내게 된다. 예컨대, 엘리먼트(11,12)가 여전히 다이폴로서 작용하지만, 지금 로브 패턴은 확성기 엘리먼트로부터 거리 B < A에서 분리되고, 여기서 다이폴 효과는 B를 지나는 위치에서 손실된다. 결과적으로, 확성기 장치(10)로부터 거리(A)에서, 도 3a의 청취자는 이들 더 낮은 주파스에 관해서는 만족스러운 스테레오 효과를 경험하지 못하게 되고, 이는 거리(B)가 통상의 거실에서 조차도 더욱 매우 짧은 것으로 고려될 수도 있게 된다.
이 효과는 주파수 감소에 따라 악화된다. 관련 주파수 간격은 통상적으로 우세한 도 3a의 상황 이상인, 약 1.5∼2.5kHz까지 확성기 엘리먼트의 공진 주파수 f0로부터의 영역의 주파수 간격이다. 도 3a의 상황이 1.5kHz에 대응하고, 도 3b의 상황이 750Hz에 대응한다면, 상황은 도 3c 만큼 나쁘게 되고, 여기서 다이폴 효과는, 2∼300Hz 주변의 주파수로 다가올 때, 거리 C, C < B < A,에서 분리된다. 이는 만족스러운 스테레오 효과가, 상당히 비현실적이고 청취자에 의해 더욱 매우 짧은 것으로 고려되는 TV 세트 또는 하이-파이 시스템과 같은 소비자 전자제품에 대해, 장치(10)에 매우 가까운 위치에서만 얻어진다는 것을 의미한다. 따라서, 적어도 상기한 문제를 감속시키고 더 낮은 주파수에 대해 만족스러운 스테레오 효과가 청취자에 의해 경험되어지는 거리를 증가시키는 개선된 확성기 장치를 필요로 된다.
도 4에는 본 발명의 실시예에 따른 확성기 장치가 도시되어 있다. 확성기 장치는 도 1의 장치와 유사하지만, 본 예에서는 엘리먼트(41,42)와 유사한 부가적인 엘리먼트(46,47)가 제공된다. 엘리먼트(46,47)의 주파수 범위는 적어도 엘리먼트(41,42)의 주파수 범위와 부분적으로 중첩되고, 엘리먼트(41,42)의 주파수 범위와 동일할 수 있으며, 이 경우 엘리먼트는 출력 신호와 동일한 주파수 범위에 의해 공급된다. 엘리먼트(46,47)는 더 낮은 주파수에 대해 스테레오 재생을 개선하기 위해 부가되고, 확성기 엘리먼트 면을 부가함으로써 그와 같이 하게 된다. 특정 주파수를 다루는 엘리먼트 면의 증가는 다이폴 효과가 위치(A)에서 달성되는 최 대 파장이 증가한다는 결과, 예컨대 λ < d element 가 더 긴 파장에 대해 타당하게 되므로 원하는 기능이 더 낮은 주파수에서 얻어지는 결과를 갖는다. 엘리먼트(41)(42)와 동일한 표면을 갖춘 엘리먼트(46)(47)의 부가는, 예컨대 엘리먼트(41)(42)의 직경 보다 약 41% 더 큰, 직경
Figure 112008076755338-PCT00001
을 갖춘 단일 엘리먼트(41')(42')(도시되지 않았음)를 갖는 것과 동일하다. 결과적으로, 본 발명은 상당히 더 큰 직경의 확성기 엘리먼트와 동일한 효과를 제공한다. 따라서, 본 발명에 따른 구성을 이용하는 이점은 엘리먼트 디멘죤, 특히 엘리먼트 높이가 제한된 적용에서 스테레오 재생을 개선한다는 것이다. 이러한 제한은, 예컨대 소비자 전자제품 및 모바일 전화기에서 일반적이다. 더욱이, 엘리먼트(41,42)의 직경, 그에 따라 중심-중심 거리가 너무 크면, 예컨대 엘리먼트의 다이폴 효과가 모두 손실되고, 그에 의해 대신 로브 패턴이 바이폴의 로브 패턴과 동일하게 된다. 이는 도 3d에 개시되고, 여기서 엘리먼트의 방사된 로브는 상호작용을 하지 않게 되고, 그에 의해 청취자 위치에서 인지된 스테레오 효과를 나빠지게 하거나 완전히 파손되게 한다. 결과적으로, 서로 가깝게 근접되게 엘리먼트(41,42)를 배치하는 능력은 극도로 중요하고, 이 요구는 본 발명에 의해 만족되어진다.
최적 성능을 위해, 각 엘리먼트(41,46 및 42,47)의 분리는 바람직하기는, 예컨대 확성기 엘리먼트(46,47)의 직경(d)은 엘리먼트(41)(42)의 중심과 엘리먼트(46)(47)의 중심 사이의 거리(D)와 동일한, 관계 d = D를 만족한다. 이러한 조건이 만족될 수 없다면, 엘리먼트(46,47)의 직경(d)은 바람직하기는 만족스러운 스 테레오 재생을 확보하기 위해 거리(D)의 2배 이하이거나 동일하다. 공간 제한에 기인해서, 상기한 바와 같이, 예컨대 장치의 높이 및/또는 폭을 감소시키기 위해, 타원 확성기 엘리먼트를 이용하는 것이 통상적이다. 이러한 엘리먼트가 이용될 때, 직경(d)은 타원의 단축(minor axis)을 나타내고, 결과적으로 이는 타원의 편심에 대한 제한을 가져온다.
그러나, 여분의 엘리먼트(46,47)의 이용은 도 5에 도시된 바와 같이, 이러한 엘리먼트가 개별 부가 로브에 의해 장치(40)의 전체 로브 패턴에 분배된다는 이점을 갖는다. 이는 이러한 로브 패턴이 엘리먼트(41,42)의 로브 패턴과 인터페이스되고, 따라서 저주파수 재생을 개선하는 동안 고주파수 재생의 품질을 감소시킨다는 것을 의미한다. 따라서, 엘리먼트(46,47)에 대한 신호가 로우-패스 필터링된다. 이는 엘리먼트(41,42)가 입력 신호 전체 영역, 예컨대 엘리먼트의 능력 또는 상기 엘리먼트에 대해 할당된 주파수 영역의 부분 모두에 걸치는 영역을 재생하는 동안, 엘리먼트(46,47)는 소정 주파수까지 동일한 신호만을 재생하게 된다는 것을 의미한다.
엘리먼트(46,47)에 대한 신호는 바람직하기는 상기 확성기 엘리먼트의 컷-오프 주파수가 2.5kHz 또는 c/3D 이하 또는 동일하도록 로우-패스 필터링되고, 여기서 c는 예컨대 실온 공기에서 ∼340m/s인 매체에서의 소리의 속도이다. 결과적으로, 엘리먼트(41,42)의 로브 패턴은 로우-패스 필터의 컷-오프 주파수를 넘는 주파수에 대해 실질적으로 분배되지 않게 된다. 예에서 컷-오프 주파수는 ∼1.5kHz로 설정된다.
개시된 실시예는 공간 요구가 있는 거리(B 및/또는 C)가 본 발명을 구현하는 유지된 가능성에 따라 증가하고, 따라서 더 높은 주파수에 대해 스테레오 재생을 실질적으로 분배하는 것 없이 더 넓은 주파수 영역에 대해 만족스러운 스테레오 재생을 여전히 유지하는 동안 확성기 장치(40)에 대한 거리를 증가시키도록 청취자를 가능하게 한다는 이점을 갖는다.
더욱 더 입력된 스테레오 오디오 신호를 재생하는 능력을 개선하기 위해, 보다 많은 확성기 엘리먼트가 부가될 수 있다. 이는 도 6에 개시되고, 여기서 도 1과의 비교에 있어서, 각 측에 2개인 4개의 부가 엘리먼트(66∼69)가 제공된다. 이는 효과적인 확성기 엘리먼트 영역이 더욱 증가한다는 이점을 갖는다. 엘리먼트(66,67)와 관련하여, 이들에게 공급되는 신호는 바람직하기는 상기와 같이 로우-패스 필터링되는 것이다. 동일한 이유에 대해, 또한 엘리먼트(68,69)에 대한 신호는 로우-패스 필터링되어야 하고, 여기서 대응하는 식 c/3D x 가 적용되는 바, 여기서 D x 는 가장 중앙 엘리먼트(61 또는 62)의 중앙과, 예컨대 엘리먼트(68)인 특정 엘리먼트(x) 사이의 거리로서 정의된다.
지금까지, 엘리먼트는 수평축을 따라 위치된 것으로 설명되었다. 그러나, 이는 적용이 허용한다면, 가장 중앙 엘리먼트와 관련하여 각도를 따라 부가 엘리먼트를 배치시키는 것이 가능하다. 예컨대, 가장 중앙 엘리먼트만이 공간 제한을 받게 되고, 반면 외부 엘리먼트는 더욱 자유롭게 위치될 수 있다. 하나의 이러한 예가 도 7에 도시되고, 여기서 엘리먼트(76,77)는 엘리먼트(71,72)와 관련하여 경 사진 각도로 배열된다. 엘리먼트(76)의 중앙은 엘리먼트(71)의 중앙과 엘리먼트(76)의 중앙이 교차하는 제1축이 각도 φ로 경사지도록 위치하고, 여기서 φ는 수평면에 대해 0°∼±30°이다. 더욱이, 엘리먼트(77)의 중앙은 엘리먼트(72)의 중앙과 엘리먼트(77)의 중앙이 교차하는 제2축이 수평면에 대해 각도 φ로 경사지도록 위치하고, 여기서 φ는 0°∼±30°이다. 경사 각도는 수직 로브 패턴의 교란(disturbance)을 방지하기 위해 ± 30° 이상이 아니어야 한다. 바람직하기는, 엘리먼트(76,77)는 상기 제1 및 제2축이 동일한 절대값 φ를 갖고 실질적으로 엘리먼트(71,72) 사이를 지나는 수직축 상의 지점에서 교차하도록 배치되어야 한다.
더욱이, 도 8에서는 다른 실시예를 나타내고 있는 바, 여기서 각 2개의 부가 엘리먼트(86,88 및 87,89)가 가장 중앙 엘리먼트(81,82)에 대해 경사진 각도로 배치된다.
상기한 예에 있어서, 본 발명은 엘리먼트의 단일 세트로서 개시되었다. 도 9에는 다른 예가 도시되어 있는 바, 여기서 엘리먼트의 다른 세트가 다른 주파수 범위를 갖춘 신호를 재생한다. 개시된 장치는, 예컨대 장치의 최상위 주파수 범위를 재생하는, 즉 예컨대 2.5kHz 이상의 주파수인 주파수 범위의 하이-패스 필터링된 부분인, 고주파 재생을 위해 이용되는, 엘리먼트(91∼92)의 제1세트를 갖추어 이루어진다. 엘리먼트(101∼104)의 세트는 상기한 바와 같은 기능을 하고 거기서 이하의 주파수의 주파수들을 재생한다. 본질(nature)에 의한 중간-영역 엘리먼트가 더 큰 직경을 갖음으로써, c/3D 이하인 로우-패스 필터 컷-오프 주파수는 적절한 기능을 확립하게 된다. 결과적으로, 본 실시예는 더 큰 엘리먼트 면도, 고주파수 범위가 확성기 엘리먼트의 분리 세트에 의해 취급되므로, 더 낮은 주파수를 위해 얻어지게 된다는 이점을 갖는다. 더욱이, 상기한 바와 같이, 더 낮은 주파수 확성기 엘리먼트가 다이폴 효과를 잃어버리는 것 없이 더 멀리 공간지워지게 배치된다.
개시된 장치는, 예컨대 200Hz 이하의 주파수인 가장 낮은 주파수 범위의 재생을 위해 이용되는 확성기 엘리먼트(105∼106)를 더 갖추어 이루어진다. 자연히, 본 발명에 따른 부가 엘리먼트는 엘리먼트(105,106)를 위해 잘 이용된다.
상기한 설명에 있어서, 본 발명은 통상적인 2개의 스피커 스테레오 시스템에 대해 대용으로 고려된 "통상적인" 확성기 장치와 관련하여 개시되었다. 그러나, 본 발명은 가깝게 위치된 확성기 엘리먼트가 스테레오 사운드를 재생하는데 이용되는 어느 곳에도 적용할 수 있다. 이러한 장치는, 제한되는 것은 아니지만, 스튜디오 모니터, HiFi 스피커, 홈 시네마, 컴팩트 HiFi, 개인용 라디오, 차량 스테레오 시스템, TV 세트, 랩탑, PC 모니터, 멀티미디어 스피커, 모바일 폰을 포함한다.
예컨대, 셀 폰과 같은, 휴대용 전화기에 있어서, 2개의 전 영역 확성기 엘리먼트가 스테레오 사운드를 재생하는데 이용된다. 이러한 전화기에 있어서, 가능한 공간은 종종 매우 제한되고, 확성기 엘리먼트는 종종, 상기한 바와 같이 더 낮은 주파수의 스테레오 재생에 대한 역 효과를 갖는, 가능한 직경과 관련하여 제약을 받게 된다. 더욱이, 많은 현대의 TV 세트는 확성기 엘리먼트가 종종 스크린 아래에 배치됨에 따라 유사한 문제를 갖고 있고, 따라서 가능한 한 작은 직경을 가져 야만 한다. 본 발명에 따른 스피커 엘리먼트의 부가적 세트의 이용은, 바람직하기는 외부 엘리먼트에 대한 신호의 로우-패스 필터링의 이용은, 모바일 전화기 및 TV 세트의 스테레오 품질을 실질적으로 증가시킨다.
상기한 설명에 있어서, 확성기 장치는 통합 유닛으로서 설명되었다. 한편, 이는 서로의 부근에 직접 위치된, 또는 서로에 대해 부착된, 2개의 분리 유닛으로 구성된다.
한편, 본 발명은 상기한 실시예로 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있음은 물론이다.

Claims (20)

  1. 서로 가깝게 근접하여 위치된 제1 및 제2확성기 엘리먼트를 구비하여 구성되고, 상기 제1 및 제2확성기 엘리먼트가 전파(propagation)의 제1방향으로 사운드를 방사하도록 배치되며, 상기 제1 및 제2 확성기 엘리먼트가 음향적으로 분리됨과 더불어 각각 제1신호 및 제2신호를 수신하도록 배치되되, 적어도 상기 제1신호의 부분이 상기 제2신호에 관하여 반위상(anti-phase)으로 되고, 상기 장치가 상기 제1방향으로 사운드를 전파하도록 배치된 제3 및 제4확성기 엘리먼트를 더 포함하는, 확성기 장치로서,
    상기 제3확성기 엘리먼트가 상기 제1확성기 엘리먼트에 대해 가깝게 근접하여 위치되고 상기 제1신호를 수신하도록 배치되고, 상기 제3확성기 엘리먼트의 중앙은 제1축이 상기 제1확성기 엘리먼트의 중앙과 교차하도록 위치되고 상기 제3확성기 엘리먼트의 중앙은 수평면에 대해 각도 φ로 경사지되, φ가 범위 0°∼ ±30°에 있으며,
    상기 제4확성기 엘리먼트가 상기 제2확성기 엘리먼트에 대해 가깝게 근접하여 위치되고 상기 제2신호의 적어도 일부분을 수신하도록 배치되고, 상기 제4확성기 엘리먼트의 중앙은 제2축이 상기 제2확성기 엘리먼트의 중앙과 교차하도록 위치되고 상기 제4확성기 엘리먼트의 중앙은 수평면에 대해 각도 φ로 경사지되, φ가 범위 0°∼ ±30°에 있는 것을 특징으로 하는 확성기 장치에 있어서,
    상기 제3 및 제4확성기 엘리먼트에 대한 상기 제1 및 제2신호 각각이 로우- 패스 필터링되고, 로우-패스 필터의 컷-오프 주파수가 2.5kHz 이하거나 동일한 것을 특징으로 하는 확성기 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2확성기 엘리먼트의 중앙과 교차하는 축이 실질적으로 수평인 것을 특징으로 하는 확성기 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 로우-패스 필터의 컷-오프 주파수가 c/3D 이하이거나 동일하되, c는 매체에서의 소리의 속도이고 2.5kHz 이하거나 동일한 어느 경우이고, 거리(D)는 각각 상기 제1엘리먼트의 중앙과 상기 제3엘리먼트의 중앙 사이, 및/또는 상기 제2엘리먼트의 중앙과 상기 제4엘리먼트의 중앙 사이의 거리인 것을 특징으로 하는 확성기 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제3 및 제4엘리먼트는 상기 제1 및 제2축이 동일한 절대값 φ를 갖고 실질적으로 상기 제1 및 제2엘리먼트 사이를 지나는 수직축 상의 지점에서 교차되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 확성기 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제3 및 제4확성기 엘리먼트가 개별 공진기 볼륨(resonator volumes)에 의해 개별적으로 음향적으로 분리되는 것을 특징으로 하는 확성기 장치.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 및 제3확성기 엘리먼트가 통상의 공진기 볼륨에 의해 음향적으로 분리되고, 상기 제2 및 제4확성기 엘리먼트가 통상의 공진기 볼륨에 의해 음향적으로 분리되는 것을 특징으로 하는 확성기 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 각각 상기 제1엘리먼트의 중앙과 상기 제3엘리먼트의 중앙 사이 및 상기 제2엘리먼트의 중앙과 상기 제4엘리먼트의 중앙 사이의 거리(D)가 상기 제1 및 제2엘리먼트의 직경(d)의 2배 이하이거나 동일한 것을 특징으로 하는 확성기 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제3 및 제4엘리먼트의 직경(d)이 상기 제1엘리먼트의 중앙과 상기 제2엘리먼트의 중앙 사이의 거리(D)의 2 배 이하이거나 동일한 것을 특징으로 하는 확성기 장치.
  9. 상기 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치가,
    상기 제1 및/또는 제3확성기 엘리먼트에 인접하게 위치된 제5확성기 엘리먼트와,
    상기 제2 및/또는 제4확성기 엘리먼트에 인접하게 위치된 제6확성기 엘리먼트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 확성기 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제5 및 제6확성기 엘리먼트에 대한 신호가 로우-패스 필터링되고, 상기 로우-패스 필터의 컷-오프 주파수가 c/3D x 이하거나 동일하되, c는 매체에서의 소리의 속도이고 2.5kHz 이하거나 동일한 어느 경우이고, 거리(D x )는 상기 제1엘리먼트의 중앙과 상기 제5엘리먼트의 중앙 사이, 및/또는 상기 제2엘리먼트의 중앙과 상기 제6엘리먼트의 중앙 사이의 거리인 것을 특징으로 하는 확성기 장치.
  11. 상기 항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 상기 제1,제2,제3 및, 제4확성기 엘리먼트가 동일한 확성기 엘리먼트인 것을 특징으로 하는 확성기 장치.
  12. 상기 항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 상기 제1,제2,제3 및, 제4확성기 엘리먼트가 실질적으로 동일한 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 확성기 장치.
  13. 상기 항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 상기 제1,제2,제3 및, 제4확성기 엘리먼트가 실질적으로 동일한 주파수 범위를 재생하기 위해 설계되는 것을 특징으로 하는 확성기 장치.
  14. 상기 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 및 제2확성기 엘리먼트가 동일한 확성기 엘리먼트의 쌍을 구성하고, 엘리먼트에 의해 방사된 가장 짧은 파장의 1/4 이하 내에 위치하며, 또는 엘리먼트에 의해 방사된 가장 짧은 파장이 68㎝ 이하이면, 17㎝ 이하 내에 위치하는 것을 특징으로 하는 확성기 장치.
  15. 상기 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 확성기 엘리먼트의 중앙이 엘리먼트에 의해 방사된 가장 짧은 파장의 1/4 이하 내에 위치하고, 또는 엘리먼트에 의해 방사된 가장 짧은 파장이 68㎝ 이하이면, 17㎝ 이하 내에 위치하는 것을 특징으로 하는 확성기 장치.
  16. 상기 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1신호가 중간 입력 신호(M)와 측면 입력 신호(S)의 합이거나, 동일하고, 상기 제2신호가 중간 입력 신호(M)와 180° 위상 쉬프트된 측면 신호(S)의 합이거나, 동일한 것을 특징으로 하는 확성기 장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 측면 입력 신호(S) 또는 중간 입력 신호(M)의 적어도 일부분이 제1 및 제2신호의 재생 시 또는 이전에 약 45°∼ 135° 위상 쉬프트되는 것을 특징으로 하는 확성기 장치.
  18. 상기 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 및 제2확성기 엘리먼트가 개별 공진기 볼륨에 의해 개별적으로 음향적으로 분리되는 것을 특징으로 하는 확성기 장치.
  19. 청구항 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 따른 확성기 장치를 포함하는 것 을 특징으로 하는 장치.
  20. 제19항에 있어서, 상기 장치가, 스튜디오 모니터, HiFi 시스템, 홈 시네마 시스템, 컴팩트 HiFi 시스템, 개인용 라디오 시스템, 차량 스테레오 시스템, TV 세트, 랩탑, PC 모니터, 개인용 컴퓨터, 멀티미디어 스피커, 모바일 폰, PDA의 그룹으로부터의 어느 것을 구성하는 것을 특징으로 하는 장치.
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