KR20090045762A - 사용자 위치 추적을 이용한 스피커의 방향 및 음량 최적화시스템 - Google Patents

사용자 위치 추적을 이용한 스피커의 방향 및 음량 최적화시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 사운드 제공 시스템에 있어서 사용자 위치 추적을 이용한 스피커의 방향 및 음량 최적화 시스템에 관한 것으로서, 사용자의 위치를 측정하여 위치측정신호를 전송하는 위치측정센서; 상기 위치측정신호를 전송받아 각 스피커에 대한 회전각 또는 음량을 산출하는 제어연산부; 및 산출한 상기 회전각에 따라 각 스피커를 회전시켜 각 스피커의 방향을 조절하는 스피커회전수단; 을 포함한다.
본 발명에 따르면, 스피커의 방향 및 음량에 대한 최적화를 통해 사용자의 위치에 무관하게 최적의 사운드를 청취할 수 있으며, 스피커에서 출력되는 음질의 명료도가 우수하고, 작은 음량도 용이하게 청취할 수 있는 효과가 있다.
5.1 채널 시스템, 위치 추적, PSD 센서, 스텝 모터

Description

사용자 위치 추적을 이용한 스피커의 방향 및 음량 최적화 시스템 {System for optimizing the direction and volume of a speaker using the position tracking of a user}
본 발명은 사용자 위치 추적을 이용한 스피커의 방향 및 음량 최적화 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 위치측정센서를 이용하여 사용자의 위치를 측정하고 이를 이용하여 스피커의 최적 회전 각도 및 음량을 산출한 후 스텝 모터를 이용하여 스피커를 회전시켜 최적의 음량을 사용자에게 제공함으로써, 사용자의 위치 이동에 무관하게 최적의 음량을 출력할 수 있는 사용자 위치 추적을 이용한 스피커의 방향 및 음량 최적화 시스템에 관한 것이다.
최근 디지털 비디오 디스크(DVD) 등의 폭넓은 보급에 따라 극장용 사운드 시스템 뿐만 아니라 홈시어터 시스템까지 지원하는 5.1 채널 시스템이 확산되고 있다.
5.1 채널 시스템은 청취자를 중심으로 전방의 왼쪽, 중앙, 오른쪽과 후방의 왼쪽, 오른쪽 등에 5개의 스피커를 구성하고, 저음을 보강하기 위한 서브 우퍼가 별도로 구성된 방식의 음향 시스템이다.
5.1 채널 사운드의 출력 방식으로는 AC-3 포맷으로 흔히 알려진 돌비 디지털 5.1 방식과 디지털 극장 시스템(DTS) 방식이 있다. 두 가지 방식은 모두 극장용 사운드 시스템의 용도로 개발되었으며 홈시어터 시스템도 기본적으로 지원하고 있다.
5.1 채널 사운드는 기존의 스테레오나 4채널 사운드 출력과 다르게 소리를 각 채널별로 별도로 채집, 녹음하기 때문에 재생시 음장감이 뚜렷하며, 저음 부분이 별도의 채널로 구성되어 서브 우퍼를 통해 재생되므로 현장감도 우수하다.
그러나, 종래의 5.1 채널 시스템은 사용자가 위치를 이동하는 경우 최적의 스피커 방향 및 음량을 제공하지 못한다는 문제점이 있었다. 즉, 가정에 설치된 홈시어터 시스템을 이용하여 사용자가 영화 등을 시청하는 경우 사용자가 위치 이동에도 불구하고 최적의 사운드를 청취하기 위해서는 직접 스피커의 방향을 조절하거나 음량을 조절하여야 하는 불편함이 있었다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 사용자의 위치 추적을 통해 최적의 각도로 스피커를 회전시킴으로써 사용자의 위치 이동에도 불구하고 음량이 한쪽으로 쏠리는 현상을 방지하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 사용자의 위치 추적을 통해 최적의 음량을 산출하여 출력함으로써 사용자의 위치 이동에도 불구하고 최적의 사운드를 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 5.1 채널 시스템의 각 스피커에 대한 출력률을 사용자의 위치에 따라 최적화함으로써 5.1 채널 시스템에 적합한 사용자 위치 추적을 이용한 스피커의 방향 및 음량 최적화 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명은, 사운드 제공 시스템에 있어서 사용자 위치 추적을 이용한 스피커의 방향 및 음량 최적화 시스템에 관한 것으로서, 사용자의 위치를 측정하여 위치측정신호를 전송하는 위치측정센서; 상기 위치측정신호를 수신하여 각 스피커에 대한 회전각 또는 음량을 산출하는 제어연산부; 및 산출한 상기 회전각에 따라 각 스피커를 회전시켜 각 스피커의 방향을 조절하는 스피커회전수단; 을 포함한다.
바람직하게는, 상기 사운드 제공 시스템은 5.1 채널 시스템인 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게는, 상기 위치측정센서는 상기 스피커회전수단에 부착된 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게는, 상기 위치측정센서는 측정 대상 공간의 크기 또는 장애물 유무를 주기적으로 측정하며, 임의의 시점에서의 측정 결과가 이전의 측정 결과와 미리 설정된 소정의 임계값 이상의 차이가 있을 경우 차이가 발생한 영역에서 사용자의 위치를 측정하는 기능을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게는, 상기 위치측정센서는 PSD(Position sensing device) 센서인 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게는, 상기 제어연산부는 수신한 위치측정신호를 이용하여 사용자의 위치를 극좌표계로 파악한 후 직각좌표계로 변환하는 기능을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게는, 상기 제어연산부는, 각 스피커의 회전각을 산출하기 위하여, 상기 직각좌표계로 변환된 사용자의 위치를 각 스피커를 원점으로 하는 극좌표계로 파악하는 기능을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게는, 상기 제어연산부는, 상기 위치측정센서로부터 위치측정신호를 수신하는 측정신호수신부; 수신한 위치측정신호를 이용하여 사용자와 각 스피커 간의 거리를 산출하는 거리산출부; 수신한 위치측정신호를 이용하여 각 스피커의 회전각을 산출하는 회전각산출부; 산출된 사용자와 각 스피커 간의 거리를 이용하여 각 스피커에 대한 출력 음량레벨을 산출하는 음량레벨산출부; 및 각 스피커에 대하여 처리된 음성신호의 음량을 산출된 각 스피커에 대한 출력 음량레벨에 따 라 각각 증폭하는 증폭부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 바람직하게는, 상기 스피커회전수단은 스텝 모터(Step motor)인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 스피커의 방향 및 음량에 대한 최적화를 통해 사용자의 위치에 무관하게 최적의 사운드를 청취할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따르면, 스피커에서 출력되는 음질의 명료도가 우수하고, 작은 음량도 용이하게 청취할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따르면, 5.1 채널 시스템에 적합한 스피커의 방향 및 음량 최적화 시스템을 제공하는 효과도 있다.
본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명하기에 앞서, 본 발명의 기술적 요지와 직접적 관련이 없는 구성에 대하여는 본 발명의 기술적 요지를 흩뜨리지 않는 범위 내에서 생략하였음을 유의하여야 할 것이다.
또한, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 사용자 위치 추적을 이용한 스피커의 방향 및 음량 최적화 시스템의 구성에 관하여 도 1 을 참조하여 설명한다.
도 1 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 사용자 위치 추적을 이용한 스피커의 방향 및 음량 최적화 시스템의 전체 구성도이다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 사용자 위치 추적을 이용한 스피커의 방향 및 음량 최적화 시스템이 5.1 채널 시스템에 적용되는 것으로 상정하여 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상에 이에 한정되는 것은 아니며 다른 사운드 제공 시스템에도 적용할 수 있음은 물론이다.
상기 도 1 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 사용자 위치 추적을 이용한 스피커의 방향 및 음량 최적화 시스템은 위치측정센서(10), 제어연산부(20) 및 스피커회전수단(30)을 포함한다.
상기 위치측정센서(10)는 사용자의 거리를 감지하고 스피커의 방향 또는 출력률을 조절하는 전단계로서, 5.1 채널 시스템의 각각의 스피커에 부착되며 사용자의 위치를 측정하여 위치측정신호를 상기 제어연산부(20)로 전송한다.
구체적으로, 상기 위치측정센서(10)는 5.1 채널 시스템이 설치된 거실 등의 장애물 유무 및 크기를 주기적으로 측정하며, 임의의 시점에서의 측정 결과가 이전의 측정 결과와 미리 설정된 소정의 임계값 이상의 차이가 있을 경우 차이가 발생한 영역에서 사용자의 위치를 측정하는 것이 효율적이다. 예컨대, 이전의 측정 결과와 비교하여 10 cm 이상의 거리 차이가 발생하는 경우, 사용자로 간주할 수 있다.
상기 위치측정센서(10)는 상기 스피커회전수단(30)에 부착하는 것이 바람직하며, 이에 의해 상기 스피커회전수단(30)과 일체로 회전이 가능하여 최소한의 상기 위치측정센서(10)로 사용자의 위치 측정을 구현할 수 있다. 또는 5.1 채널 시스템의 스피커가 전방에 2개 및 후방에 2개가 설치된 경우, 상기 위치측정센서(10)를 전방의 TV에 1개, 후방의 중앙에 1개를 설치할 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 위치측정센서(10)는 PSD(Position sensing device) 센서로 설정하는 것이 바람직하다. 상기 PSD 센서는 대상 물체와의 각도, 대상 물체의 색 또는 소리의 간섭에 관계없이 정확한 거리 측정이 가능하다.
상기 PSD 센서를 통해 사용자의 위치를 극좌표계로 측정한 후 직각좌표계로 변환하며, 다시 각 스피커를 원점으로 하는 극좌표계로 사용자의 위치를 파악하여 각 스피커를 지지하는 상기 스피커회전수단(30)을 제어하는 데 이용할 수 있다.
또한, 상기 제어연산부(20)는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 사용자 위치 추적을 이용한 스피커의 방향 및 음량 최적화 시스템 전체를 제어하며, 각 스피커에 대한 최적의 회전각 및 음량을 산출하고, 측정신호수신부(21), 거리산출부(22), 회전각산출부(23), 음량레벨산출부(24) 및 증폭부(25)를 포함한다.
상기 제어연산부(20)는 CUBLOC로 설정될 수 있다.
상기 측정신호수신부(21)는 상기 위치측정센서(10)의 측정결과에 따른 위치측정신호를 수신한다.
다음으로, 상기 거리산출부(22)는 수신한 위치측정신호를 이용하여 사용자와 각 스피커 간의 거리를 산출한다.
다음으로, 상기 회전각산출부(23)는 수신한 위치측정신호를 이용하여 최적의 스피커 회전각을 산출하고, 산출한 스피커 회전각 정보를 상기 스피커회전수단(30)에 전송한다.
다음으로, 상기 음량레벨산출부(24)는 산출된 사용자와 각 스피커 간의 거리를 이용하여 각 스피커에 대한 최적의 출력 음량레벨을 산출한다. 이에 의해, 각 스피커의 음원소스에 따른 출력률을 각 스피커와 사용자 간의 거리에 따라 조절하여 사용자가 한쪽으로 치우쳐 있을 경우에 음이 한쪽으로 쏠리는 현상을 방지한다.
마지막으로, 상기 증폭부(25)는 별도의 5.1 채널 시스템의 음성신호처리부(도면에는 미도시됨)에 의해 각 스피커에 대하여 처리된 음성신호의 음량을, 산출된 각 스피커의 출력 음량레벨에 따라 각각 증폭한다.
그리고, 상기 스피커회전수단(30)은 산출한 스피커 회전각에 따라 각 스피커를 회전시켜 최적의 스피커 방향을 구현한다.
상기 스피커회전수단(30)은 각 스피커에 부착된 스텝 모터(Step motor)인 것이 바람직하다. 스텝 모터는 일정한 각도씩 회전 또는 직선 운동을 하는 디지털 액추에이터로서, 다시 말하면 디지털 펄스 입력을 아날로그 출력 축 동작으로 변환할 수 있는 전자기 증분 동작기이다. 일반적으로 회전 운동을 하는 경우 스텝 모터라 부르고, 직선 운동을 하는 경우에는 리니어 스텝 모터라 부른다.
스텝 모터는 가변 릴럭턴스(Variable-reluctance) 스텝 모터, 영구자석형(Permanent Magnetic Type) 스텝 모터 및 하이브리드(Hybrid) 스텝 모터 등으로 구분되며, 가변 릴럭턴스 스텝 모터(Variable-reluctance step motor)는 단층형(Single-stack type) 및 다층형(Multiple-stack type)이 있다.
스텝 모터의 회전 각도는 입력 펄스 신호수에 비례하며, 회전 속도는 입력 펄스 레이트(펄스 주파수)에 비례한다. 스텝 모터는 고토크, 고속 응답 특성이 우수하며, 정확한 각도 제어에 유리하면서도 소형이며 경량인 장점이 있다. 또한, DC 모터와는 달리 브러쉬의 기계적인 마찰에 의해 발생하는 파손이 없어서 보수가 필요없는 장점이 있다.
이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
도 1 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 사용자 위치 추적을 이용한 스피커의 방향 및 음량 최적화 시스템의 전체 구성도.

Claims (9)

  1. 사운드 제공 시스템에 사용되는 사용자 위치 추적을 이용한 스피커의 방향 및 음량 최적화 시스템으로서,
    사용자의 위치를 측정하여 위치측정신호를 전송하는 위치측정센서(10);
    상기 위치측정신호를 수신하여 각 스피커에 대한 회전각 또는 음량을 산출하는 제어연산부(20); 및
    산출한 상기 회전각에 따라 각 스피커를 회전시켜 각 스피커의 방향을 조절하는 스피커회전수단(30); 을 포함하는 사용자 위치 추적을 이용한 스피커의 방향 및 음량 최적화 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 사운드 제공 시스템은 5.1 채널 시스템인 것을 특징으로 하는 사용자 위치 추적을 이용한 스피커의 방향 및 음량 최적화 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 위치측정센서(10)는 상기 스피커회전수단(30)에 부착된 것을 특징으로 하는 사용자 위치 추적을 이용한 스피커의 방향 및 음량 최적화 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 위치측정센서(10)는 측정 대상 공간의 크기 또는 장애물 유무를 주기적으로 측정하며, 임의의 시점에서의 측정 결과가 이전의 측정 결과와 미리 설정된 소정의 임계값 이상의 차이가 있을 경우 차이가 발생한 영역에서 사용자의 위치를 측정하는 기능을 포함하는 것을 특징으로 하는 사용자 위치 추적을 이용한 스피커의 방향 및 음량 최적화 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 위치측정센서(10)는 PSD(Position sensing device) 센서인 것을 특징으로 하는 사용자 위치 추적을 이용한 스피커의 방향 및 음량 최적화 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어연산부(20)는 수신한 위치측정신호를 이용하여 사용자의 위치를 극좌표계로 파악한 후 직각좌표계로 변환하는 기능을 포함하는 것을 특징으로 하는 사용자 위치 추적을 이용한 스피커의 방향 및 음량 최적화 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제어연산부(20)는, 각 스피커의 회전각을 산출하기 위하여, 상기 직각좌표계로 변환된 사용자의 위치를 각 스피커를 원점으로 하는 극좌표계로 파악하는 기능을 포함하는 것을 특징으로 하는 사용자 위치 추적을 이용한 스피커의 방향 및 음량 최적화 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어연산부(20)는,
    상기 위치측정센서(10)로부터 위치측정신호를 수신하는 측정신호수신부(21);
    수신한 위치측정신호를 이용하여 사용자와 각 스피커 간의 거리를 산출하는 거리산출부(22);
    수신한 위치측정신호를 이용하여 각 스피커의 회전각을 산출하는 회전각산출부(23);
    산출된 사용자와 각 스피커 간의 거리를 이용하여 각 스피커에 대한 출력 음량레벨을 산출하는 음량레벨산출부(24); 및
    각 스피커에 대하여 처리된 음성신호의 음량을 산출된 각 스피커에 대한 출력 음량레벨에 따라 각각 증폭하는 증폭부(25); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 사용자 위치 추적을 이용한 스피커의 방향 및 음량 최적화 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 스피커회전수단(30)은 스텝 모터(Step motor)인 것을 특징으로 하는 사용자 위치 추적을 이용한 스피커의 방향 및 음량 최적화 시스템.
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