KR20090110598A - Method and devices of reproducing "sound field" through frontal loudspeaker array - Google Patents

Method and devices of reproducing "sound field" through frontal loudspeaker array Download PDF

Info

Publication number
KR20090110598A
KR20090110598A KR1020080036185A KR20080036185A KR20090110598A KR 20090110598 A KR20090110598 A KR 20090110598A KR 1020080036185 A KR1020080036185 A KR 1020080036185A KR 20080036185 A KR20080036185 A KR 20080036185A KR 20090110598 A KR20090110598 A KR 20090110598A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
array
speaker
sound field
speaker array
signal
Prior art date
Application number
KR1020080036185A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101001665B1 (en
Inventor
유재현
심환
정현주
서정훈
김춘혁
서정일
강경옥
김진웅
안치득
홍진우
성굉모
Original Assignee
한국전자통신연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국전자통신연구원 filed Critical 한국전자통신연구원
Priority to KR1020080036185A priority Critical patent/KR101001665B1/en
Publication of KR20090110598A publication Critical patent/KR20090110598A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101001665B1 publication Critical patent/KR101001665B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R1/00Details of transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R1/20Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics
    • H04R1/32Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired directional characteristic only
    • H04R1/40Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired directional characteristic only by combining a number of identical transducers
    • H04R1/403Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired directional characteristic only by combining a number of identical transducers loud-speakers
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R5/00Stereophonic arrangements
    • H04R5/02Spatial or constructional arrangements of loudspeakers
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R5/00Stereophonic arrangements
    • H04R5/04Circuit arrangements, e.g. for selective connection of amplifier inputs/outputs to loudspeakers, for loudspeaker detection, or for adaptation of settings to personal preferences or hearing impairments
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04SSTEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S7/00Indicating arrangements; Control arrangements, e.g. balance control
    • H04S7/30Control circuits for electronic adaptation of the sound field

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Otolaryngology (AREA)
  • Circuit For Audible Band Transducer (AREA)
  • Obtaining Desirable Characteristics In Audible-Bandwidth Transducers (AREA)

Abstract

PURPOSE: A method and device of reproducing sound field through a frontal loudspeaker array are provided to supply a more wide sweet spot a user at a narrow space. CONSTITUTION: A method and device of reproducing sound field through a frontal loudspeaker array are comprised of the steps: receiving a signal source and sound field reproduction information(702); calculating a speak driving signal of a front speak array based on sound field reproduction information(704); and reproducing a sound source as virtual arc array shape through the front speaker array according to the speaker driving signal(706).

Description

전방 스피커 어레이를 통한 음장 재생 장치 및 그 방법{Method and Devices of Reproducing “Sound Field” through Frontal Loudspeaker Array}Sound field reproduction device and method through front speaker array {Method and Devices of Reproducing “Sound Field” through Frontal Loudspeaker Array}

본 발명은 전방 스피커 어레이를 통한 음장 재생 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전방 스피커 어레이를 통해 음장 합성 기반으로 오디오 신호를 재생하되, 그 전방 스피커 어레이를 통해 가상의 호형 어레이 형태로 방사시킬 스피커 구동 신호를 음장 재생 정보(예를 들어, 스피커 배열 정보 및 음상 정위 정보)를 기초로 하여 산출함으로써, 협소한 청취 공간에서도 더욱 넓은 스위트 스팟을 용이하게 사용자에게 제공할 수 있는, 전방 스피커 어레이를 통한 음장 재생 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for reproducing a sound field through a front speaker array, and more particularly, to reproduce an audio signal based on sound field synthesis through a front speaker array, and to radiate a virtual arc array through the front speaker array. By calculating the speaker drive signal to be made based on sound field reproduction information (e.g., speaker array information and sound image positioning information), the front speaker array can easily provide a wider sweet spot to the user even in a narrow listening space. The present invention relates to a sound field reproducing apparatus and a method thereof.

본 발명은 정보통신부 및 정보통신연구진흥원의 IT성장동력기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2007-S-004-01, 과제명: 무안경 개인형 3D 방송기술개발].The present invention is derived from the research conducted as part of the IT growth engine technology development project of the Ministry of Information and Communication and the Ministry of Information and Telecommunications Research and Development. [Task Management Number: 2007-S-004-01] Development].

음장 합성(WFS: Wave Field Synthesis) 기술이란, 임의의 1차 음원에서 발생 하는 1차 파면을 다수의 라우드스피커(이하, 라우드스피커 어레이)를 통해 재생되는 소리로 합성하여 라우드스피커 어레이로 구분되는 임의의 체적 안에 1차 파면과 동일한 파장을 발생시키는 음장 재생 기술을 말한다. 음장 합성 기술은 물리적인 라우드스피커 위치보다 먼 곳으로 가상 음원을 위치시켜 청취 공간을 가상적으로 확장시킬 수 있다. 이를 통해, 음장 합성 기술은 일반적인 스테레오 및 5.1 채널 등 멀티채널 재생 환경에서 극복하지 못한 문제 즉, 스위트 스팟(Sweet Spot)이 협소하다는 문제를 해결할 수 있다. 따라서 음장 합성 기술은 청취자에게 완벽한 음장을 제공할 수 있다는 장점이 있다. 여기서, 스위트 스팟은 사용자가 라우드스피커를 통해 재생되는 오디오 신호를 최적의 조건으로 청취할 수 있는 최적의 청취 지점을 의미한다.Wave Field Synthesis (WFS) technology is a method of synthesizing a primary wavefront generated from an arbitrary primary sound source into sounds reproduced through a plurality of loudspeakers (hereinafter referred to as loudspeaker arrays). Sound field reproduction technology that produces the same wavelength as the primary wavefront in the volume. Sound field synthesis technology can virtually expand the listening space by placing the virtual sound source farther than the physical loudspeaker position. Through this, the sound field synthesis technology can solve the problem that the sweet spot is narrow, which is not overcome in the multi-channel playback environment such as stereo and 5.1 channel. Therefore, the sound field synthesis technology has the advantage of providing a perfect sound field to the listener. Here, the sweet spot refers to an optimal listening point at which the user can listen to the audio signal reproduced through the loudspeaker under optimal conditions.

음장 합성 기술을 충실히 구현하기 위해서는, 청취자 주위 360도를 감싸는 라우드스피커 어레이(예를 들면, 원형 어레이 또는 일직선 어레이 등)에 이러한 음장 합성 기술이 적용되어야 한다는 제한이 있다. 즉, 더욱 좋은 품질의 음상을 재현하기 위해서는, 적당한 청취 공간을 완전히 감쌀 수 있는 크기의 원형 또는 일직선 라우드스피커 어레이를 이용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 극장이나 콘서트홀 등과 같은 넓은 청취 공간의 경우에 이러한 제한은 문제가 되지 않는다. 하지만, 이러한 제한이 일반 가정의 거실과 같은 협소한 청취 공간이라면 공간적인 부분에서 문제가 될 수 있다.In order to faithfully implement the sound field synthesis technique, there is a limitation that such a sound field synthesis technique should be applied to a loudspeaker array (for example, a circular array or a straight array) that wraps around 360 degrees around the listener. That is, in order to reproduce the sound image of better quality, it is preferable to use a circular or straight-line loudspeaker array of a size that can completely wrap a suitable listening space. For example, in the case of a large listening space such as a theater or a concert hall, this limitation does not matter. However, if this limitation is a narrow listening space such as a living room of a normal home, it may be a problem in space.

도 1 은 전방 라우드스피커 어레이를 이용한 음장 합성 기술에서의 스위트 스팟에 대한 개념도이다.1 is a conceptual diagram of a sweet spot in a sound field synthesis technique using a front loudspeaker array.

유한한 개수의 전방 라우드스피커 어레이(100)를 이용하기 때문에, 음장 합성 기술에서는 어레이 양 끝단에서 절단 효과(Truncation Effect)가 발생한다는 단점이 있다. 이를 억제하기 위해서, 실제 음장 합성 기술에서는 테이퍼링 윈도우(Tapering Window) 기술이 적용된 양 끝단 라우드스피커를 통해 오디오 신호가 재생되고 있다. 이로 인해, 도 1에 도시된 실제 스위트 스팟(101)이 원하는 스위트 스팟(102)에 비해 줄어드는 문제점이 있다. 전방 라우드스피커 어레이(100)만을 이용하는 음장 합성 재생 환경이라면, 이러한 문제점은 더욱 큰 영향을 미칠 수가 있다.Since a finite number of front loudspeaker arrays 100 are used, the sound field synthesis technique has a disadvantage in that truncation effects occur at both ends of the array. In order to suppress this, in an actual sound field synthesis technique, an audio signal is reproduced through both ends of loudspeakers to which a tapering window technique is applied. Because of this, there is a problem that the actual sweet spot 101 shown in Figure 1 is reduced compared to the desired sweet spot 102. If the sound field synthesis reproduction environment uses only the front loudspeaker array 100, this problem may have a greater effect.

예를 들면, 너비 113cm의 42인치 TV를 설치한 가정에서, 간격 15cm의 라우드스피커 어레이를 이용한다면 라우드스피커는 8개만 이용될 수 있다. 이때, 너비 175cm의 70인치 TV를 사용한다고 해도 11개의 라우드스피커 밖에는 설치될 수가 없다. 작은 라우드스피커가 가깝게 설치되는 경우에는 작은 크기의 라우드스피커 자체 재생 특성이 좋지 않다. 또한, 많은 개수의 라우드스피커에 대한 설치 부담 역시 큰 문제이므로 실효성이 없다.For example, in a home with a 42-inch TV with a width of 113 cm, if you use a loudspeaker array 15 cm apart, only eight loudspeakers can be used. At this time, even if you use a 70-inch TV width of 175cm, only 11 loudspeakers can be installed. If the small loudspeakers are installed in close proximity, the small loudspeaker self regeneration characteristics are not good. In addition, the installation burden for a large number of loudspeakers is also a big problem, so there is no effectiveness.

한편, 현재까지의 음장 합성 기술을 살펴보면, TV나 홈씨어터에 적용할 수 있는 음장 합성 기술에 대해서는 연구가 이루어지지 않고 있었다. 단지, 더욱 넓은 청취 공간에서 더 많은 수의 라우드스피커를 이용한 음장 재생에 대해서 주로 연구가 되어오고 있었다. 따라서 일직선 라우드스피커 어레이 또는 원형 라우드스피커 어레이에 기반한 음장 합성 기술은 협소한 공간에서 필요한 음장 합성 시스템(예를 들면, 전방 라우드스피커 어레이 기반 음장 합성 시스템)에는 그대로 적용하기가 곤란하다는 문제점이 있다.On the other hand, when looking into the sound field synthesis technology to date, no research has been conducted on the sound field synthesis technology that can be applied to TV or home theater. However, research has been mainly conducted on sound field reproduction using a larger number of loudspeakers in a larger listening space. Therefore, a sound field synthesis technique based on a straight loudspeaker array or a circular loudspeaker array has a problem in that it is difficult to apply it to a sound field synthesis system (for example, a front loudspeaker array based sound field synthesis system) required in a narrow space.

구체적으로 살펴보면, 음장 합성 기술을 TV나 홈씨어터에 제한적으로 적용하고자 한다면, 라우드스피커 어레이의 개수는 최대한 줄이는 것이 바람직하다. 이는 청취 공간의 협소함 및 음장 합성 시스템 설치에 대한 사용자 편의를 위함이다. 즉, 측면과 후면 어레이를 생략하고 전방 라우드스피커 어레이만을 이용하는 것이 바람직할 것이다. 전방 라우드스피커 어레이를 이용한 음장 합성 기술은 전방 어레이만을 이용함으로 인해 측/후방의 음상 정위가 곤란하게 된다. 하지만, 이러한 음장 합성 기술은 TV 및 홈씨어터 디스플레이 화면과 동기화된 전방의 음상을 제공해줄 수 있다.Specifically, if the sound field synthesis technology is to be limited to TV or home theater, it is desirable to reduce the number of loudspeaker arrays as much as possible. This is for the user's convenience of the installation of a narrow listening space and a sound field synthesis system. That is, it would be desirable to use only the front loudspeaker arrays, omitting the side and rear arrays. The sound field synthesis technique using the front loudspeaker array makes it difficult to reconcile side / rear sound images by using only the front array. However, this sound field synthesis technology can provide the front image synchronized with TV and home theater display screens.

하지만, 이러한 음장 합성 기술은 라우드스피커 개수가 줄어들기 때문에 음장 합성 기술이 가지는 넓은 스위트 스팟을 제공하기 곤란하다. 따라서 이러한 전방 어레이만을 이용하는 음장 합성 기술은 최적의 전방 라우드스피커 어레이 또는 종래와 다른 신호 처리 방식이 절실히 필요한 상황이다.However, since the number of loudspeakers is reduced, it is difficult to provide a wide sweet spot of the sound field synthesis technology. Therefore, a sound field synthesis technique using only this front array is in a situation where an optimal front loudspeaker array or a signal processing method different from the conventional one is urgently needed.

따라서 상기와 같은 종래 기술은 음장 합성 방식에 따른 음장 재생 시에, 협소한 공간에서 전방 라우드스피커 어레이를 이용하여 넓은 스위트 스팟을 제공하기 곤란하다는 문제점이 있으며, 이러한 문제점을 해결하고자 하는 것이 본 발명의 과제이다.Therefore, the conventional technology as described above has a problem in that it is difficult to provide a wide sweet spot using a front loudspeaker array in a narrow space at the time of sound field reproducing according to the sound field synthesis method. It is a task.

따라서 본 발명은 전방 스피커 어레이를 통해 음장 합성 기반으로 오디오 신호를 재생하되, 그 전방 스피커 어레이를 통해 가상의 호형 어레이 형태로 방사시킬 스피커 구동 신호를 음장 재생 정보(예를 들어, 스피커 배열 정보 및 음상 정위 정보)를 기초로 하여 산출함으로써, 협소한 청취 공간에서도 더욱 넓은 스위트 스팟을 용이하게 사용자에게 제공할 수 있는, 전방 스피커 어레이를 통한 음장 재생 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention reproduces the audio signal based on the sound field synthesis through the front speaker array, and the sound field reproduction information (for example, the speaker array information and the sound image) to generate a speaker driving signal to be radiated in the form of a virtual arc array through the front speaker array. It is an object of the present invention to provide a sound field reproducing apparatus and method through a front speaker array that can be easily provided to a user even in a narrow listening space by calculating based on stereotactic information).

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects and advantages of the present invention which are not mentioned above can be understood by the following description, and will be more clearly understood by the embodiments of the present invention. Also, it will be readily appreciated that the objects and advantages of the present invention may be realized by the means and combinations thereof indicated in the claims.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여, 전방 스피커 어레이를 통해 음장 합성 기반으로 오디오 신호를 재생하되, 그 전방 스피커 어레이를 통해 가상의 호형 어레이 형태로 방사시킬 스피커 구동 신호를 음장 재생 정보(예를 들어, 스피커 배열 정보 및 음상 정위 정보)를 기초로 하여 산출하는 것을 특징으로 한다.In order to solve the above problem, the present invention reproduces an audio signal based on sound field synthesis through a front speaker array, and generates sound field reproduction information (for example, a speaker driving signal to be radiated in the form of a virtual arc array through the front speaker array). , Speaker arrangement information and sound image positioning information).

더욱 구체적으로, 본 발명은, 전방 스피커 어레이를 통한 음장 재생 장치에 있어서, 재생 대상이 되는 음원 신호와 음장 재생 정보를 입력받기 위한 입력 수단; 상기 전방 스피커 어레이의 스피커 구동 신호를 상기 음장 재생 정보를 기초로 하여 산출하기 위한 신호 처리 수단; 및 상기 산출된 스피커 구동 신호에 따라 상기 전방 스피커 어레이를 통해 가상의 호형 어레이 형태로 상기 음원 신호를 재생하기 위한 재생 수단을 포함한다.More specifically, the present invention provides a sound field reproduction apparatus through a front speaker array, comprising: input means for receiving a sound source signal and sound field reproduction information to be reproduced; Signal processing means for calculating a speaker drive signal of the front speaker array based on the sound field reproduction information; And reproducing means for reproducing the sound source signal in the form of a virtual arc array through the front speaker array in accordance with the calculated speaker drive signal.

한편, 본 발명은, 전방 스피커 어레이를 통한 음장 재생 방법에 있어서, 재생 대상이 되는 음원 신호와 음장 재생 정보를 입력받는 입력 단계; 상기 전방 스피커 어레이의 스피커 구동 신호를 상기 음장 재생 정보를 기초로 하여 산출하는 신호 처리 단계; 및 상기 산출된 스피커 구동 신호에 따라 상기 전방 스피커 어레이를 통해 가상의 호형 어레이 형태로 상기 음원 신호를 재생하는 재생 단계를 포함한다.On the other hand, the present invention, in the sound field reproduction method through the front speaker array, an input step of receiving a sound source signal and sound field reproduction information to be reproduced; A signal processing step of calculating a speaker driving signal of the front speaker array based on the sound field reproduction information; And reproducing the sound source signal in the form of a virtual arc array through the front speaker array according to the calculated speaker drive signal.

상기와 같은 본 발명은, 전방 스피커 어레이를 통해 음장 합성 기반으로 오디오 신호를 재생하되, 그 전방 스피커 어레이를 통해 가상의 호형 어레이 형태로 방사시킬 스피커 구동 신호를 음장 재생 정보(예를 들어, 스피커 배열 정보 및 음상 정위 정보)를 기초로 하여 산출함으로써, 협소한 청취 공간에서도 더욱 넓은 스위트 스팟을 용이하게 제공할 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention reproduces an audio signal based on a sound field synthesis through a front speaker array, and transmits sound field reproduction information (for example, a speaker array) to radiate a speaker driving signal to be emitted in the form of a virtual arc array through the front speaker array. By calculating the information based on the information and the image location information), a wider sweet spot can be easily provided even in a narrow listening space.

또한, 본 발명은, 전방 스피커 어레이를 통해 가상의 호형 어레이 형태로 방사시킬 스피커 구동 신호를 고정위상 근사화 방식과 이산화 방식에 따라 근사화시켜 산출함으로써, 스피커 구동 신호의 산출에 필요한 연산량에 제약을 받지 않으면서도 더욱 넓은 스위트 스팟을 제공하기 위한 스피커 구동 신호를 용이하게 산출할 수 있게 하는 효과가 있다.In addition, the present invention is to approximate and calculate the speaker drive signal to be radiated in the form of a virtual arc array through the front speaker array according to the fixed phase approximation method and the discretization method, so as not to be limited by the amount of computation required to calculate the speaker drive signal. In addition, there is an effect that can easily calculate the speaker drive signal to provide a wider sweet spot.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되어 있는 상세한 설명을 통하여 보다 명확해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.The above objects, features, and advantages will become more apparent from the detailed description given hereinafter with reference to the accompanying drawings, and accordingly, those skilled in the art to which the present invention pertains may share the technical idea of the present invention. It will be easy to implement. In addition, in describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the known technology related to the present invention may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

우선, 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기에 앞서, 호형 라우드스피커 어레이 기반의 음장 합성 기술에 대해서 개략적으로 살펴보기로 한다.First, before describing the present invention in more detail, the sound field synthesis technique based on the arc loudspeaker array will be described.

도 2 는 호형 라우드스피커 어레이를 이용한 음장 합성 기술에서의 스위트 스팟에 대한 개념도이다.2 is a conceptual diagram of a sweet spot in a sound field synthesis technique using an arc loudspeaker array.

본 발명은 적은 수의 라우드스피커를 이용하면서도 도 1에 도시된 스위트 스팟(101)을 원하는 실제 스위트 스팟(102)으로 넓히기 위한 것이다. 이를 위해, 본 발명은 호형(弧形)으로 배치된 호형 라우드스피커 어레이(이하, 호형 스피커 어레이)(200)를 통해 오디오 신호를 재생하여 사용자에게 더욱 넓은 청취 영역을 제공할 수 있다.The present invention is intended to widen the sweet spot 101 shown in FIG. 1 to the desired actual sweet spot 102 while using a small number of loudspeakers. To this end, the present invention can provide a wider listening area to a user by reproducing an audio signal through an arc loudspeaker array (hereinafter referred to as an arc loudspeaker array) 200 arranged in an arc shape.

도 2에 도시된 바와 같이, 일직선 형태의 라우드스피커 어레이가 활처럼 휜 형태의 호형 스피커 어레이(200)가 배치되어 있다. 본 발명은 이러한 호형 스피커 어레이(200)를 통하여, 도 1에 도시된 실제 스위트 스팟(101)에 비해 더욱 넓은 실제 스위트 스팟(201)을 사용자에게 제공할 수 있다. 본 발명은 호형 스피커 어레이(200)의 양 끝단에서 발생하는 절단 효과(Truncation Effect)를 억제하기 위한 테이퍼링 윈도우(Tapering Window)를 적용하여 넓은 스위트 스팟(201)을 사용자에게 제공할 수 있다. 또한, 본 발명은 호형 스피커 어레이(200)를 이용하여 전체 청취 영역(202)만큼 더욱 넓은 청취 영역을 사용자에게 제공할 수 있다.As shown in FIG. 2, an arc-shaped speaker array 200 having a straight-shaped loudspeaker array bowed like a bow is disposed. According to the present invention, the arc-shaped speaker array 200 may provide a user with a wider real sweet spot 201 than the real sweet spot 101 shown in FIG. 1. The present invention can provide a wide sweet spot 201 to a user by applying a taping window for suppressing truncation effects occurring at both ends of the arc-shaped speaker array 200. In addition, the present invention can provide the user with a listening area that is as wide as the entire listening area 202 by using the arc-shaped speaker array 200.

도 3 은 호형으로 배치된 전방 라우드스피커 어레이를 설명하기 위한 일실시예 도면이다.3 is a diagram illustrating an example of a front loudspeaker array arranged in an arc shape.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 기본적인 라우드스피커 어레이의 배치 방식은 물리적으로 라우드스피커 어레이 자체를 호형 스피커 어레이(301)로 배치하는 것이다. z0 평면(plane)은 음원 영역에 포함되는 평면이며, 이 z0 평면에 가상 음원이 위치해 있다. z1 평면은 호형 라우드스피커 어레이의 기준이 되는 평면이다. z 평면은 사용자가 위치해 있는 청취 영역에 포함되는 평면이다.As shown in FIG. 3, the basic loudspeaker array arrangement according to the present invention is to physically arrange the loudspeaker array itself as the arc-shaped speaker array 301. The z 0 plane is a plane included in the sound source region, and a virtual sound source is located in the z 0 plane. The z 1 plane is the plane on which the arc loudspeaker array is referenced. The z plane is a plane included in the listening area where the user is located.

n번째 라우드스피커(302)는 지향성을 나타내는 화살표 방향(303)으로 향하고 있다. 여기서, 지향성은 호형 스피커 어레이(200)의 기준이 되는 수직면과 n번째 라우드스피커(302) 간의 각도(

Figure 112008027795619-PAT00001
)로 나타나진다. 또한, 각 라우드스피커는 일정한 간격(
Figure 112008027795619-PAT00002
)(304)마다 위치하고 있으므로 이산적인(discrete) 음원의 재생 기능을 수행하게 된다.The nth loudspeaker 302 is directed in the direction of the arrow 303 indicating directivity. In this case, the directivity is an angle between the n-th loudspeaker 302 and the vertical plane which is the reference of the arc-shaped speaker array 200.
Figure 112008027795619-PAT00001
Is indicated by). In addition, each loudspeaker must
Figure 112008027795619-PAT00002
Since each is located at ()) 304, a discrete sound source is reproduced.

그러나 물리적인 구조의 호형 스피커 어레이(301)를 음장 재생에 이용하는 것은 공간적인 낭비를 가져올 수 있다. 왜냐하면, 일반적인 음장 재생 시스템은 TV 등 비디오 재생 시스템의 바로 아랫단이나 윗단에 위치하게 된다. 이때, 호형 스피커 어레이(301)가 원형 공간(305)만큼 앞으로 나와 있다는 것은 공간을 비효율적으로 이용하는 것이다. 특히, 좁은 청취공간에서는 이러한 호형 스피커 어레이(301)는 공간 활용에 취약한 단점으로 작용하게 된다.However, using the arc-shaped speaker array 301 having a physical structure for sound field reproduction may cause space waste. This is because a general sound field reproduction system is located directly below or above a video reproduction system such as a TV. At this time, the arc-shaped speaker array 301 is forward as much as the circular space 305 is inefficient use of the space. In particular, in the narrow listening space, the arc-shaped speaker array 301 acts as a weak point in space utilization.

도 4 는 직선으로 배치된 전방 라우드스피커 어레이를 설명하기 위한 일실시예 도면이다.4 is a diagram illustrating an example front loudspeaker array arranged in a straight line.

도 4에 도시된 바와 같이, 가상적인 호형 형태로 오디오 신호를 방사하는 직선 스피커 어레이(401)는 도 3에 도시된 호형 스피커 어레이(301)의 원리를 이용하고 있다. 직선 스피커 어레이(401)는 호의 중심을 향하여 각 라우드스피커(402)를 z1 평면에 정사영시킨 것이다. 직선 스피커 어레이(401)는 시간 지연(time delay)만 보상된다면, 도 3에 도시된 호형 스피커 어레이(301)와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 직선 스피커 어레이(401)는 호형 스피커 어레이(301)의 장점을 모두 가지면서 공간을 효율적으로 이용할 수 있게 된다.As shown in FIG. 4, the linear speaker array 401 that emits an audio signal in a virtual arc shape utilizes the principle of the arc speaker array 301 shown in FIG. 3. The linear speaker array 401 is orthogonal to each loudspeaker 402 in the z1 plane toward the center of the arc. The linear speaker array 401 can achieve the same effect as the arc-shaped speaker array 301 shown in FIG. 3 if only the time delay is compensated. In addition, the linear speaker array 401 has all the advantages of the arc-shaped speaker array 301 and can efficiently use space.

하지만, 직선 스피커 어레이(401)는 좌/우 양 끝단으로 갈수록 각 라우드스피커 사이의 간격이 넓어지게 된다. 예를 들면, 좌측 단의 라우드스피커 간의 간격(403)은 호의 중심에 있는 라우드스피커 간의 간격(404)에 비해 넓다. 이는 에일리어싱(aliasing) 측면에서 단점을 갖는다고 하겠다.However, the linear speaker array 401 becomes wider between each loudspeaker toward the left and right ends thereof. For example, the spacing 403 between the loudspeakers at the left end is wider than the spacing 404 between the loudspeakers at the center of the arc. This is a disadvantage in terms of aliasing.

따라서 본 발명은 종래의 음장 합성 기술에서의 직선 스피커 어레이(401)를 이용하되, 등간격을 가지는 직선 스피커 어레이의 지향성을 조정할 수 있는 신호처리 과정을 이용하여 호형 스피커 어레이를 가정한 라우드스피커 구동 신호를 얻게 된다. 즉, 본 발명은 라우드스피커의 배치 방향성을 고려한 등간격 직선 스피커 어레이를 이용하여 도 5에 도시된 방사 패턴을 가지도록 한다.Accordingly, the present invention uses a loudspeaker drive signal in which a loudspeaker array is assumed by using a linear speaker array 401 in a conventional sound field synthesis technique, and by using a signal processing process for adjusting the directivity of the linear speaker array having equal intervals. You get That is, the present invention is to have a radiation pattern shown in Figure 5 by using an equally spaced linear speaker array in consideration of the arrangement direction of the loudspeaker.

도 5 는 등간격으로 배치된 직선 스피커 어레이를 설명하기 위한 일실시예 도면이다.FIG. 5 is a diagram for describing a linear speaker array arranged at equal intervals.

도 5에 도시된 바와 같이, 등간격 직선 스피커 어레이(501)는 각 라우드스피커가 일직선으로 배치되어 있는 구조를 가지며, 라우드스피커의 배치 방향성이 고려된 등간격 스피커 어레이의 구조를 가진다. 본 발명은 이러한 등간격 직선 스피커 어레이(501)를 이용하여 호형 스피커 어레이 형태의 방사 패턴에 맞게 음장을 재생한다.As shown in FIG. 5, the equally spaced linear speaker array 501 has a structure in which each loudspeaker is arranged in a straight line, and has a structure of an equally spaced speaker array in which the arrangement direction of the loudspeakers is considered. The present invention uses the equally spaced linear speaker array 501 to reproduce the sound field in accordance with the radiation pattern of the arc-shaped speaker array.

등간격 직선 스피커 어레이(501)의 방향은 호형 스피커 어레이(401)와 동일하게 호의 법선 방향으로 정해진다. 따라서 등간격 직선 스피커 어레이(501)는 호형 스피커 어레이(401) 구조의 장점 및 등간격 일직선 어레이의 장점을 가지게 된다. 본 발명은 이러한 등간격 직선 스피커 어레이(501)를 이용하여 공간을 효과적으로 활용할 수 있다. 또한, 본 발명은 고정위상 근사화(Stationary Phase Approximation)를 이용하여 음장 합성 기술에서의 신호처리 수식 전개를 그대로 활용할 수 있다. 단지, 본 발명은 각 라우드스피커의 방향성을 변경하여 신호처리를 수행하면 된다는 장점을 가지게 된다.The direction of the equally spaced linear speaker array 501 is determined in the normal direction of the arc in the same manner as the arc-shaped speaker array 401. Therefore, the equally spaced linear speaker array 501 has the advantages of the arc-shaped speaker array 401 and the advantages of the equally spaced straight array. The present invention can effectively utilize the space by using the equally spaced linear speaker array 501. In addition, the present invention can utilize the signal processing equation development in the sound field synthesis technique as it is by using the stationary phase approximation (Stationary Phase Approximation). However, the present invention has the advantage that the signal processing may be performed by changing the direction of each loudspeaker.

한편, z1 평면에서 등간격 직선 스피커 어레이(501)를 구성하는 각 라우드스 피커가 호에 정사영되면, 호 상에서 파면 사이의 간격이 가운데 부분이 넓고 측면부로 갈수록 조밀해지게 된다. 이는 측면을 살리되 정면이 약해질 수도 있는 부분이나 좌/우 측면의 스피커 어레이에는 테이퍼링 윈도우를 적용함으로써 보정될 수가 있다.On the other hand, when the respective loudspeakers constituting the equally spaced linear speaker array 501 in the z1 plane is orthogonal to the arc, the spacing between the wavefronts on the arc is wider in the center and closer to the side. This can be corrected by applying a tapering window to the speaker arrays on the left and right sides or parts that may weaken the front side.

이하, 호형 스피커 어레이(401)와 같은 방사 패턴을 가지는 등간격 직선 스피커 어레이(501)에 대한 라우드스피커 구동 함수를 구하는 방식에 대하여 상세히 살펴보면 다음과 같다.Hereinafter, a method of obtaining a loudspeaker driving function for an equally spaced linear speaker array 501 having the same radiation pattern as the arc-shaped speaker array 401 will be described in detail.

우선, 등간격 직선 스피커 어레이(501)와 관련하여 살펴보면, 일반적인 라우드스피커 구동 함수는 하기의 [수학식 1]에 나타나 있다.First, referring to the equally spaced linear speaker array 501, a general loudspeaker driving function is shown in Equation 1 below.

Figure 112008027795619-PAT00003
Figure 112008027795619-PAT00003

여기서,

Figure 112008027795619-PAT00004
는 라우드스피커 어레이를 구성하는 라우드스피커 중 n번째 라우드스피커가 방사하는 라우드스피커 구동 함수,
Figure 112008027795619-PAT00005
는 가상 음원,
Figure 112008027795619-PAT00006
는 신호 크기에 대한 가중치,
Figure 112008027795619-PAT00007
는 라우드스피커의 지향성으로 음압에 웨이팅(weighting)을 주는 성분,
Figure 112008027795619-PAT00008
는 수직거리에 대한 가상 음원과 n번째 라 우드스피커 사이의 거리의 비율,
Figure 112008027795619-PAT00009
는 고주파 증폭 이퀄라이징,
Figure 112008027795619-PAT00010
는 가상 음원과 n번째 라우드스피커 사이의 거리에 의해 발생하는 전달 시간을 나타낸다. 또한, 라우드스피커가 선 배열을 이루고 있으므로 가상 음원을 선 음원으로 가정하면,
Figure 112008027795619-PAT00011
는 하나의 원통파(Cylindrical Wave)의 확산을 나타낸다.here,
Figure 112008027795619-PAT00004
Is the loudspeaker driving function emitted by the nth loudspeaker of the loudspeaker array.
Figure 112008027795619-PAT00005
Virtual sound source,
Figure 112008027795619-PAT00006
Is a weight for signal magnitude,
Figure 112008027795619-PAT00007
Is a loudspeaker's directivity that gives weight to the sound pressure,
Figure 112008027795619-PAT00008
Is the ratio of the distance between the virtual sound source and the nth loudspeaker to the vertical distance,
Figure 112008027795619-PAT00009
High frequency amplification equalizing,
Figure 112008027795619-PAT00010
Denotes the propagation time caused by the distance between the virtual sound source and the nth loudspeaker. In addition, since the loudspeakers form a line array, assuming that the virtual sound source is a linear sound source,
Figure 112008027795619-PAT00011
Denotes the spread of one cylindrical wave.

한편, 가상 음원과 관련하여 살펴보면, 일반적인 1차 음원의 음압(

Figure 112008027795619-PAT00012
)은 하기의 [수학식 2]에 나타나 있다. 음장 합성 기술에서의 수식 전개와 마찬가지로, 단극 음원(Monopole Source)에 관한 레일레이 정리 II(Rayleigh Integral II)를 이용하여 각 라우드스피커 구동 신호를 구하기로 한다.Meanwhile, referring to the virtual sound source, the sound pressure of the general primary sound source (
Figure 112008027795619-PAT00012
) Is shown in Equation 2 below. Similar to the mathematical development in the sound field synthesis technique, each loudspeaker driving signal is determined using Rayleigh Integral II for monopole source.

Figure 112008027795619-PAT00013
Figure 112008027795619-PAT00013

여기서,

Figure 112008027795619-PAT00014
는 1차 음원의 음압,
Figure 112008027795619-PAT00015
는 공기 밀도,
Figure 112008027795619-PAT00016
는 공기 중의 음속,
Figure 112008027795619-PAT00017
는 웨이브 넘버,
Figure 112008027795619-PAT00018
Figure 112008027795619-PAT00019
방향으로의 입자속도,
Figure 112008027795619-PAT00020
는 1차 음원과 n번째 라우드스피커 사이의 거리에 의해 발생하는 전달 시간을 나타낸다. 그리고 라우드스피커가 선 배열을 이루고 있으므로, 가상 음원을 선 음원으로 가정하면
Figure 112008027795619-PAT00021
는 하나의 원통파(Cylindrical Wave)의 확산을 나타낸다.here,
Figure 112008027795619-PAT00014
Is the sound pressure of the primary sound source,
Figure 112008027795619-PAT00015
Is the air density,
Figure 112008027795619-PAT00016
Is the speed of sound in the air,
Figure 112008027795619-PAT00017
Is the wave number,
Figure 112008027795619-PAT00018
silver
Figure 112008027795619-PAT00019
Particle velocity in the direction,
Figure 112008027795619-PAT00020
Denotes the propagation time caused by the distance between the primary sound source and the nth loudspeaker. And since the loudspeakers form a line array, assuming that the virtual sound source is a line sound source
Figure 112008027795619-PAT00021
Denotes the spread of one cylindrical wave.

상기 [수학식 2]를 이산화(Discretization)시키면 하기의 [수학식 3]과 같다. 이는 상기 [수학식 2]에 있는 적분 계산 과정을 용이하게 계산하기 위함이다.Discretizing [Equation 2] (Discretization) is the same as [Equation 3]. This is to easily calculate the integral calculation process in Equation 2 above.

Figure 112008027795619-PAT00022
Figure 112008027795619-PAT00022

상기의 [수학식 3]에서 수직방향의 성분(

Figure 112008027795619-PAT00023
)을 제거하면 하기의 [수학식 4]와 같다.In the above [Equation 3] the component in the vertical direction (
Figure 112008027795619-PAT00023
) Is removed as shown in Equation 4 below.

Figure 112008027795619-PAT00024
Figure 112008027795619-PAT00024

여기서,

Figure 112008027795619-PAT00025
은 입자속도를 나타낸다.here,
Figure 112008027795619-PAT00025
Represents the particle velocity.

Figure 112008027795619-PAT00026
Figure 112008027795619-PAT00026

이때, 입자속도

Figure 112008027795619-PAT00027
을 압력으로 변화시키기 위한 특정 음향 임피던스(Specific Acoustics Impedance) 식과 상기 [수학식 5]를 이용하여, 상기 [수학식 4]로부터 하기의 [수학식 6]이 유도될 수 있다. 예를 들어, 도 5에 도시된 n번째 라우드스피커(502)의 지향성은
Figure 112008027795619-PAT00028
으로 나타낼 수 있다. 지향각(503)이 모두 청취 영역을 향하던 때와는 다른 새로운 변수
Figure 112008027795619-PAT00029
,
Figure 112008027795619-PAT00030
가 이용되어 1차 음원의 음압(
Figure 112008027795619-PAT00031
)이 표현될 수 있다. 상기 [수학식 5]는 각 라우드스피커(502)의 지향성을 나타내는 지향각(503)을 상기 [수학식 4]에 적용하기 위함이다.At this time, the particle velocity
Figure 112008027795619-PAT00027
By using a specific acoustic impedance (Equation 5) and [Equation 5] to change the pressure to the pressure, Equation 6 below can be derived from Equation 4. For example, the directivity of the nth loudspeaker 502 shown in FIG.
Figure 112008027795619-PAT00028
It can be represented as A new variable that is different from when the heading angles 503 all faced the listening area
Figure 112008027795619-PAT00029
,
Figure 112008027795619-PAT00030
Is used to determine the sound pressure of the primary sound source (
Figure 112008027795619-PAT00031
) Can be expressed. Equation 5 is to apply a directivity angle 503 representing the directivity of each loudspeaker 502 to Equation 4.

Figure 112008027795619-PAT00032
Figure 112008027795619-PAT00032

여기서,

Figure 112008027795619-PAT00033
를 상기[수학식 6]에 대입하면 하기의 [수학식 7]과 같이 나타나진다.here,
Figure 112008027795619-PAT00033
When substituted into [Equation 6], it is expressed as Equation 7 below.

Figure 112008027795619-PAT00034
Figure 112008027795619-PAT00034

한편, 상기의 [수학식 7]에 적용될 고정위상 근사화(Stationary Phase Approximation)를 하기의 [수학식 8] 내지 [수학식 14]를 통하여 살펴보기로 한다. 고정위상 근사화란 각 라우드스피커를 통해 음장 재생을 할 때, 가변적인 위상을 어느 하나의 위상으로 고정시켜 복잡한 수학식을 근사화시키는 가정에 관한 것이다.On the other hand, the fixed phase approximation (Stationary Phase Approximation) to be applied to the above [Equation 7] will be described through the following [Equation 8] to [Equation 14]. The fixed phase approximation relates to the assumption of approximating complex equations by fixing the variable phase to one phase when the sound field is reproduced through each loudspeaker.

Figure 112008027795619-PAT00035
Figure 112008027795619-PAT00035

여기서,

Figure 112008027795619-PAT00036
는 위상,
Figure 112008027795619-PAT00037
는 음압 신호를 나타낸다.here,
Figure 112008027795619-PAT00036
Phase,
Figure 112008027795619-PAT00037
Denotes a sound pressure signal.

Figure 112008027795619-PAT00038
에서 음압 신호
Figure 112008027795619-PAT00039
가 최소값을 갖게 되면,
Figure 112008027795619-PAT00040
이 된다. 그리고 이 최소값이
Figure 112008027795619-PAT00041
의 모든 다른 최소값들(Minima)보다 작다고 가정한다. 이때, 위 적분에서 가장 주도적으로 공헌하는 영역은
Figure 112008027795619-PAT00042
의 근처가 될 것이며, 이를 고정위상 지점(Stationary Phase Point)이라고 부른다.
Figure 112008027795619-PAT00038
Sound pressure signal
Figure 112008027795619-PAT00039
Has a minimum value,
Figure 112008027795619-PAT00040
Becomes And this minimum value
Figure 112008027795619-PAT00041
Assume that is less than all other minima of. At this time, the area that contributes most in the above integral
Figure 112008027795619-PAT00042
Will be near, which is called the stationary phase point.

음압 신호

Figure 112008027795619-PAT00043
는 아래의 [수학식 9]와 같이, 테일러 시리즈(Taylor Series)의 일부로 변형된다.Sound pressure signal
Figure 112008027795619-PAT00043
Is transformed into a part of Taylor Series as shown in Equation 9 below.

Figure 112008027795619-PAT00044
Figure 112008027795619-PAT00044

이 중에서,

Figure 112008027795619-PAT00045
를 이용하면 다시 하기의 [수학식 10]과 같이 나타낼 수 있다.among these,
Figure 112008027795619-PAT00045
By using Equation 10, it can be expressed as Equation 10 below.

Figure 112008027795619-PAT00046
Figure 112008027795619-PAT00046

그리고 상기의 [수학식 10]을 상기의 [수학식 8]에 대입하여 전개하면 하기의 [수학식 11]을 얻을 수 있다.Subsequent expansion of Equation 10 into Equation 8 above yields Equation 11 below.

Figure 112008027795619-PAT00047
Figure 112008027795619-PAT00047

상기의 [수학식 7]에 대하여 위와 같은 고정위상 근사화를 취하기 위해서, 상기의 [수학식 7]에 하기의 [수학식 12]를 대입하면 하기의 [수학식 13]과 같다.In order to take the fixed phase approximation as described above with respect to Equation 7, substituting Equation 12 below into Equation 7 is shown in Equation 13 below.

Figure 112008027795619-PAT00048
Figure 112008027795619-PAT00048

Figure 112008027795619-PAT00049
Figure 112008027795619-PAT00049

Figure 112008027795619-PAT00050
Figure 112008027795619-PAT00050

Figure 112008027795619-PAT00051
Figure 112008027795619-PAT00051

이때, s 지점에서 최소값을 갖는다고 하면,

Figure 112008027795619-PAT00052
에서 고정위상(stationary phase)을 갖는다고 할 수 있기 때문에,
Figure 112008027795619-PAT00053
이다. 음압 신호
Figure 112008027795619-PAT00054
은 천천히 변하는 함수라고 볼 수 있다. 이를
Figure 112008027795619-PAT00055
이라고 가정할 수 있다. 그러면, 상기의 [수학식 13]은 하기의 [수학식 14]로 정리가 된다.In this case, if the minimum value at the point s ,
Figure 112008027795619-PAT00052
Since we have a stationary phase at,
Figure 112008027795619-PAT00053
to be. Sound pressure signal
Figure 112008027795619-PAT00054
Is a slowly changing function. This
Figure 112008027795619-PAT00055
Can be assumed. Then, Equation 13 is summarized as Equation 14 below.

Figure 112008027795619-PAT00056
Figure 112008027795619-PAT00056

여기서, 이러한 고정위상 근사화(approximation)의 물리적 의미는 라우드스피커 어레이에 의해 발생하여 청취 위치에 도달하는 대부분의 에너지가 음원과 청취 위치까지의 직선 사이에 위치해 있는 라우드스피커에서 생성된다는 의미이다.Here, the physical meaning of this fixed phase approximation means that most of the energy generated by the loudspeaker array and reaching the listening position is generated in the loudspeaker located between the sound source and the straight line to the listening position.

상기의 [수학식 14]에

Figure 112008027795619-PAT00057
,
Figure 112008027795619-PAT00058
를 적용하여 계산하면, 하기의 [수학식 15]와 같다.In [Equation 14] above
Figure 112008027795619-PAT00057
,
Figure 112008027795619-PAT00058
When calculated by applying, as shown in Equation 15 below.

Figure 112008027795619-PAT00059
Figure 112008027795619-PAT00059

이때, 모든 라우드스피커는 움직이는 여러 청취지점에 따라 고정위상 지점이 될 수 있다. 따라서 모든 라우드스피커에 맞게 일반화하면 하기의 [수학식 16]과 같다.At this time, all the loudspeakers may be a fixed phase point according to various moving points. Therefore, generalizing to all the loudspeakers as shown in Equation 16 below.

Figure 112008027795619-PAT00060
Figure 112008027795619-PAT00060

이때, 상기의 [수학식 16]을 하기의 [수학식 17]에 대입해서 전개하면, 하기의 [수학식 18]과 같다.At this time, when the above [Equation 16] is substituted into the following [Equation 17], it is the same as [Equation 18].

Figure 112008027795619-PAT00061
Figure 112008027795619-PAT00061

Figure 112008027795619-PAT00062
Figure 112008027795619-PAT00062

이때,

Figure 112008027795619-PAT00063
이므로, 이를 상기 [수학식 18]에 대입하면 하기의 [수학식 19]로 정리된다.At this time,
Figure 112008027795619-PAT00063
Therefore, by substituting this in Equation 18, Equation 19 is summarized below.

Figure 112008027795619-PAT00064
Figure 112008027795619-PAT00064

그러므로 라우드스피커의 지향성에 의해 고정위상 지점이 바뀌지 않는다면, 모든 가정이 성립한다.Therefore, if the fixed phase point is not changed by the loudspeaker's directivity, all assumptions are made.

특히, 상기 [수학식 1]과 결과적으로 비교했을 때, 라우드스피커의 지향성을 나타내는

Figure 112008027795619-PAT00065
항이
Figure 112008027795619-PAT00066
로 변경된다. 즉, 이전의 모든 항은 그대로 사용되고, 지향각
Figure 112008027795619-PAT00067
에 의한 방향 패턴(Directivity Pattern)만 라우드스피커의 지향성에 따라 다르게 적용해주면 된다는 사실을 알 수 있다.In particular, when compared with [Equation 1] as a result, indicating the directivity of the loudspeaker
Figure 112008027795619-PAT00065
Hang Yi
Figure 112008027795619-PAT00066
Is changed to In other words, all previous terms are used as they are,
Figure 112008027795619-PAT00067
It can be seen that only the direction pattern by is applied differently according to the directivity of the loudspeaker.

그리고 하기의 [수학식 20]과 같이 정규화 변수

Figure 112008027795619-PAT00068
을 이용하여 정규화하면 다음과 같다.And a normalization variable as shown in Equation 20 below.
Figure 112008027795619-PAT00068
Normalized using

Figure 112008027795619-PAT00069
Figure 112008027795619-PAT00069

상기의 [수학식 20]과 같이, 정규화 변수

Figure 112008027795619-PAT00070
을 이용하여 직선 스피커 어레이(501) 상의 각 라우드스피커에 부가하는 가중치를 조절할 수도 있다. 이는 간단히
Figure 112008027795619-PAT00071
Figure 112008027795619-PAT00072
형태의 수학식을 이용한다. 또한, 상기의 [수학식 20]을 간략화해야 할 경우,
Figure 112008027795619-PAT00073
을 적용할 수 있다.As shown in [Equation 20] above, the normalization variable
Figure 112008027795619-PAT00070
The weight added to each loudspeaker on the linear speaker array 501 may be adjusted by using. This is simply
Figure 112008027795619-PAT00071
Figure 112008027795619-PAT00072
Use a form of equation. In addition, when it is necessary to simplify the above Equation 20,
Figure 112008027795619-PAT00073
Can be applied.

도 6 은 본 발명에 따른 전방 스피커 어레이를 통한 음장 재생 장치의 일실시예 구성도이다.6 is a configuration diagram of an embodiment of a sound field reproducing apparatus through the front speaker array according to the present invention.

먼저, 입력부(610)는 라우드스피커 배열의 위치와 간격 등이 포함된 라우드 스피커 어레이 정보(이하, 스피커 배열 정보)를 입력받거나 미리 입력받아 저장하고 있다. 또한, 입력부(610)는 재생 대상이 되는 음원 신호와 음장 정위 정보를 입력받는다. 이하, 상기 전방 스피커 어레이의 각각의 스피커에 대한 지향각 정보가 포함된 스피커 배열 정보와 상기 음원 신호의 음상 정위 정보를 포괄하여 "음장 재생 정보"라 하기로 한다.First, the input unit 610 receives or stores loudspeaker array information (hereinafter, referred to as speaker array information) including the location and spacing of the loudspeaker array. In addition, the input unit 610 receives a sound source signal and sound field position information to be reproduced. Hereinafter, the speaker array information including the directivity angle information for each speaker of the front speaker array and the sound image position information of the sound source signal will be referred to as "sound field reproduction information".

그리고 신호 처리부(620)는 입력부(610)에서 입력받은 음원 신호를 가상의 호형 어레이 형태로 재생하고자 할 때, 전방 스피커 어레이의 스피커 구동 신호를 입력부(610)에서 입력받은 음장 재생 정보를 기초로 하여 산출한다. 이때, 신호 처리부(620)는 상기의 [수학식 8] 내지 [수학식 14]의 고정위상 근사화 방식에 따라 상기 스피커 구동 신호를 산출한다. 여기서, 신호 처리부(620)는 넓지 않은 청취 공간 내에 전방 스피커로 이루어진 전방 스피커 어레이인 경우, 그 스위트 스팟을 넓혀줄 수 있도록 상기의 [수학식 19]와 [수학식 20]과 같은 호형 신호처리 방식을 적용할 수 있다. 즉, 신호 처리부(620)는 상기의 [수학식 19]에 따라 스피커 배열 정보에 포함된 지향각 정보에 따라 전방 스피커 어레이의 스피커 방향 패턴을 변경하여 각 라우드스피커가 방사해야 하는 음압을 스피커별 충격 응답의 형태로 산출한다. 이때, 신호 처리부(620)는 상기의 [수학식 20]에 따라 전방 스피커 어레이의 각 스피커에 부가할 가중치를 정규화 변수를 이용하여 조절한다.When the signal processor 620 tries to reproduce the sound source signal input from the input unit 610 in the form of a virtual arc array, the speaker driving signal of the front speaker array is based on the sound field reproduction information received from the input unit 610. Calculate. In this case, the signal processor 620 calculates the speaker driving signal according to the fixed phase approximation method of Equation 8 to Equation 14 above. Here, when the signal processing unit 620 is a front speaker array composed of front speakers in a spacious listening space, the arc-shaped signal processing method as shown in [Equation 19] and [Equation 20] to expand the sweet spot. Can be applied. That is, the signal processor 620 impacts the sound pressure that each loudspeaker should emit by changing the speaker direction pattern of the front speaker array according to the direction angle information included in the speaker array information according to Equation 19 above. Calculate in the form of a response. In this case, the signal processor 620 adjusts a weight to be added to each speaker of the front speaker array according to Equation 20 using a normalization variable.

그리고 신호 처리부(620)는 산출된 스피커별 충격 응답을 신호처리하여 전방 스피커 어레이의 스피커 구동 신호를 구한다. 즉, 신호 처리부(620)는 산출된 스피커별 충격 응답을 푸리에 변환(Fourier Transform)을 거쳐 정위시키고자 하는 음원 신호와 컨벌루션한다. 그리고 신호 처리부(620)는 이러한 컨벌루션 과정을 통해 n개의 라우드스피커가 방사해야 하는 전방 스피커 어레이의 스피커 구동 신호를 모두 구하게 된다. 이러한 컨벌루션 과정은 하나의 직접음 음원을 청취 공간 내에 가상 정위시키기 위함이다.The signal processor 620 obtains the speaker driving signal of the front speaker array by processing the calculated shock response for each speaker. That is, the signal processor 620 convolves the calculated speaker response with the sound source signal to be positioned through Fourier transform. In addition, the signal processor 620 obtains all the speaker driving signals of the front speaker array to which n loudspeakers radiate through the convolution process. This convolutional process is to virtually locate one direct sound source in the listening space.

그리고 오디오 재생부(630)는 신호 처리부(620)에서 산출된 스피커 구동 신호에 따라 전방 스피커 어레이를 통해 가상의 호형 어레이 형태로 음원 신호를 재생한다.The audio reproducing unit 630 reproduces the sound source signal in the form of a virtual arc array through the front speaker array according to the speaker driving signal calculated by the signal processing unit 620.

도 7 은 본 발명에 따른 전방 스피커 어레이를 통한 음장 재생 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.7 is a flowchart illustrating a sound field reproduction method through the front speaker array according to the present invention.

먼저, 입력부(610)는 재생 대상이 되는 음원 신호와 음원 신호의 음장 재생 정보를 입력받는다(702). 즉, 입력부(610)는 음원 재생 정보로서, 전방 스피커 어레이의 각각의 스피커에 대한 지향각 정보가 포함된 스피커 배열 정보와 상기 음원 신호의 음상 정위 정보를 입력받는다.First, the input unit 610 receives a sound source signal to be reproduced and sound field reproduction information of the sound source signal (702). That is, the input unit 610 receives the speaker array information including the direction angle information for each speaker of the front speaker array and the sound image position information of the sound source signal as the sound source reproduction information.

이후, 신호 처리부(620)는 입력부(610)에서 입력받은 음원 신호를 가상의 호형 어레이 형태로 음장 재생하고자 할 때, 전방 스피커 어레이의 스피커 구동 신호를 입력부(610)에서 입력받은 음장 재생 정보를 기초로 하여 산출한다(704). 이때, 신호 처리부(620)는 고정위상 근사화 방식에 따라 상기 스피커 구동 신호를 산출한다.Subsequently, when the signal processor 620 attempts to reproduce the sound source signal input from the input unit 610 in the form of a virtual arc array, the speaker driving signal of the front speaker array is based on the sound field reproduction information received from the input unit 610. It calculates as (704). In this case, the signal processor 620 calculates the speaker driving signal according to a fixed phase approximation method.

즉, 신호 처리부(620)는 입력부(610)에서 입력받은 스피커 배열 정보를 분석하여 라우드스피커 어레이의 형태를 확인한다. 예를 들면, 신호 처리부(620)는 라 우드스피커 어레이의 배열 형태가 등간격 직선 스피커 어레이인지 또는 직선 라우드스피커인지를 확인한다.That is, the signal processor 620 checks the shape of the loudspeaker array by analyzing the speaker array information received from the input unit 610. For example, the signal processor 620 checks whether the arrangement of the loudspeaker arrays is an equally spaced linear speaker array or a straight loudspeaker.

상기 확인 결과, 전방 스피커 어레이의 형태가 등간격 직선 스피커 어레이(501)이면 신호 처리부(620)는 상기의 [수학식 19]에 따라 각 스피커 구동 신호를 산출한다. 즉, 신호 처리부(620)는 상기의 [수학식 19]에 따라 스피커 배열 정보에 포함된 지향각 정보에 따라 전방 스피커 어레이의 스피커 방향 패턴을 변경하여 각 라우드스피커가 방사해야 하는 음압을 스피커별 충격 응답의 형태로 산출한다. 이때, 신호 처리부(620)는 상기의 [수학식 20]에 따라 전방 스피커 어레이의 각 스피커에 부가할 가중치를 정규화 변수를 이용하여 조절한다. 반면에, 신호 처리부(620)는 전방 스피커 어레이의 형태가 등간격 일직선 스피커 어레이가 아니면, 상기의 [수학식 1]에 따라 각 라우드스피커가 방사해야 하는 음압을 스피커별 충격 응답의 형태로 산출한다.As a result of the check, if the shape of the front speaker array is an equally spaced linear speaker array 501, the signal processor 620 calculates each speaker driving signal according to Equation 19 above. That is, the signal processor 620 impacts the sound pressure that each loudspeaker should emit by changing the speaker direction pattern of the front speaker array according to the direction angle information included in the speaker array information according to Equation 19 above. Calculate in the form of a response. In this case, the signal processor 620 adjusts a weight to be added to each speaker of the front speaker array according to Equation 20 using a normalization variable. On the other hand, if the shape of the front speaker array is not equally spaced straight speaker array, the signal processor 620 calculates the sound pressure that each loudspeaker should emit in the form of a shock response for each speaker according to [Equation 1] above. .

이후, 오디오 재생부(630)는 신호 처리부(620)에서 산출된 스피커 구동 신호에 따라 전방 스피커 어레이를 통해 가상의 호형 어레이 형태로 오디오 신호를 재생한다(706).Thereafter, the audio reproducing unit 630 reproduces the audio signal in the form of a virtual arc array through the front speaker array according to the speaker driving signal calculated by the signal processing unit 620 (706).

한편, 전술한 바와 같은 본 발명의 방법은 컴퓨터 프로그램으로 작성이 가능하다. 그리고 상기 프로그램을 구성하는 코드 및 코드 세그먼트는 당해 분야의 컴퓨터 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다. 또한, 상기 작성된 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체(정보저장매체)에 저장되고, 컴퓨터에 의하여 판독되고 실행됨으로써 본 발명의 방법을 구현한다. 그리고 상기 기록매체는 컴퓨 터가 판독할 수 있는 모든 형태의 기록매체를 포함한다.On the other hand, the method of the present invention as described above can be written in a computer program. And the code and code segments constituting the program can be easily inferred by a computer programmer in the art. In addition, the written program is stored in a computer-readable recording medium (information storage medium), and read and executed by a computer to implement the method of the present invention. The recording medium may include any type of recording medium that can be read by a computer.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.The present invention described above is capable of various substitutions, modifications, and changes without departing from the technical spirit of the present invention for those skilled in the art to which the present invention pertains. It is not limited by the drawings.

도 1 은 전방 라우드스피커 어레이를 이용한 음장 합성 기술에서의 스위트 스팟에 대한 개념도,1 is a conceptual diagram of a sweet spot in a sound field synthesis technique using a front loudspeaker array;

도 2 는 호형 라우드스피커 어레이를 이용한 음장 합성 기술에서의 스위트 스팟에 대한 개념도,2 is a conceptual diagram of a sweet spot in a sound field synthesis technique using an arc loudspeaker array;

도 3 은 호형으로 배치된 전방 라우드스피커 어레이를 설명하기 위한 일실시예 도면,3 is a diagram illustrating an example front loudspeaker array disposed in an arc shape;

도 4 는 직선으로 배치된 전방 라우드스피커 어레이를 설명하기 위한 일실시예 도면,4 is an embodiment diagram for explaining a front loudspeaker array arranged in a straight line,

도 5 는 등간격으로 배치된 직선 스피커 어레이를 설명하기 위한 일실시예 도면,FIG. 5 is a diagram for describing a linear speaker array arranged at equal intervals; FIG.

도 6 은 본 발명에 따른 전방 스피커 어레이를 통한 음장 재생 장치의 일실시예 구성도이다.6 is a configuration diagram of an embodiment of a sound field reproducing apparatus through the front speaker array according to the present invention.

도 7 은 본 발명에 따른 전방 스피커 어레이를 통한 음장 재생 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.7 is a flowchart illustrating a sound field reproduction method through the front speaker array according to the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings

610: 입력부 620: 신호 처리부610: input unit 620: signal processing unit

630: 오디오 재생부630: audio playback unit

Claims (10)

전방 스피커 어레이를 통한 음장 재생 장치에 있어서,In the sound field reproduction apparatus through the front speaker array, 재생 대상이 되는 음원 신호와 음장 재생 정보를 입력받기 위한 입력 수단;Input means for receiving a sound source signal and sound field reproduction information to be reproduced; 상기 전방 스피커 어레이의 스피커 구동 신호를 상기 음장 재생 정보를 기초로 하여 산출하기 위한 신호 처리 수단; 및Signal processing means for calculating a speaker drive signal of the front speaker array based on the sound field reproduction information; And 상기 산출된 스피커 구동 신호에 따라 상기 전방 스피커 어레이를 통해 가상의 호형 어레이 형태로 상기 음원 신호를 재생하기 위한 재생 수단Reproducing means for reproducing the sound source signal in the form of a virtual arc array through the front speaker array in accordance with the calculated speaker drive signal; 을 포함하는 전방 스피커 어레이를 통한 음장 재생 장치.Sound field reproduction apparatus through a front speaker array comprising a. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 입력 수단은,The input means, 상기 음원 재생 정보로서, 상기 전방 스피커 어레이의 각각의 스피커에 대한 지향각 정보가 포함된 스피커 배열 정보와 상기 음원 신호의 음상 정위 정보를 입력받는 것을 특징으로 하는 전방 스피커 어레이를 통한 음장 재생 장치.And the speaker array information including the direction angle information of each speaker of the front speaker array and the sound image position information of the sound source signal as the sound source reproduction information. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 신호 처리 수단은,The signal processing means, 고정위상 근사화 방식에 따라 상기 스피커 구동 신호를 산출하는 것을 특징으로 하는 전방 스피커 어레이를 통한 음장 재생 장치.And a speaker drive signal is calculated according to a fixed phase approximation method. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 신호 처리 수단은,The signal processing means, 상기 스피커 배열 정보에 포함된 지향각 정보에 따라 상기 전방 스피커 어레이의 스피커 방향 패턴을 변경하여 상기 스피커 구동 신호를 산출하는 것을 특징으로 하는 전방 스피커 어레이를 통한 음장 재생 장치.And changing the speaker direction pattern of the front speaker array according to the direction angle information included in the speaker array information to calculate the speaker driving signal. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 신호 처리 수단은,The signal processing means, 상기 전방 스피커 어레이의 각 스피커에 부가할 가중치를 정규화 변수를 이용하여 조절하는 것을 특징으로 하는 전방 스피커 어레이를 통한 음장 재생 장치.And a weight to be added to each speaker of the front speaker array by using a normalization variable. 전방 스피커 어레이를 통한 음장 재생 방법에 있어서,In the sound field reproduction method through the front speaker array, 재생 대상이 되는 음원 신호와 음장 재생 정보를 입력받는 입력 단계;An input step of receiving a sound source signal and sound field reproduction information to be reproduced; 상기 전방 스피커 어레이의 스피커 구동 신호를 상기 음장 재생 정보를 기초 로 하여 산출하는 신호 처리 단계; 및A signal processing step of calculating a speaker driving signal of the front speaker array based on the sound field reproduction information; And 상기 산출된 스피커 구동 신호에 따라 상기 전방 스피커 어레이를 통해 가상의 호형 어레이 형태로 상기 음원 신호를 재생하는 재생 단계A reproduction step of reproducing the sound source signal in the form of a virtual arc array through the front speaker array according to the calculated speaker drive signal; 를 포함하는 전방 스피커 어레이를 통한 음장 재생 방법.Sound field reproduction method through the front speaker array comprising a. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 입력 단계는,The input step, 상기 음원 재생 정보로서, 상기 전방 스피커 어레이의 각각의 스피커에 대한 지향각 정보가 포함된 스피커 배열 정보와 상기 음원 신호의 음상 정위 정보를 입력받는 것을 특징으로 하는 전방 스피커 어레이를 통한 음장 재생 방법.The sound field reproduction method according to claim 1, wherein the speaker array information including the direction angle information of each speaker of the front speaker array and the sound image position information of the sound source signal are received as the sound source reproduction information. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,The method according to claim 6 or 7, 상기 신호 처리 단계는,The signal processing step, 고정위상 근사화 방식에 따라 상기 스피커 구동 신호를 산출하는 것을 특징으로 하는 전방 스피커 어레이를 통한 음장 재생 방법.And a speaker drive signal is calculated according to a fixed phase approximation method. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 신호 처리 단계는,The signal processing step, 상기 스피커 배열 정보에 포함된 지향각 정보에 따라 상기 전방 스피커 어레이의 스피커 방향 패턴을 변경하여 상기 스피커 구동 신호를 산출하는 것을 특징으로 하는 전방 스피커 어레이를 통한 음장 재생 방법.And changing the speaker direction pattern of the front speaker array according to the directivity angle information included in the speaker array information to calculate the speaker drive signal. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 신호 처리 단계는,The signal processing step, 상기 전방 스피커 어레이의 각 스피커에 부가할 가중치를 정규화 변수를 이용하여 조절하는 것을 특징으로 하는 전방 스피커 어레이를 통한 음장 재생 방법.And a weighting value to be added to each speaker of the front speaker array by using a normalization variable.
KR1020080036185A 2008-04-18 2008-04-18 Method and Devices of Reproducing ?Sound Field? through Frontal Loudspeaker Array KR101001665B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080036185A KR101001665B1 (en) 2008-04-18 2008-04-18 Method and Devices of Reproducing ?Sound Field? through Frontal Loudspeaker Array

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080036185A KR101001665B1 (en) 2008-04-18 2008-04-18 Method and Devices of Reproducing ?Sound Field? through Frontal Loudspeaker Array

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20090110598A true KR20090110598A (en) 2009-10-22
KR101001665B1 KR101001665B1 (en) 2010-12-15

Family

ID=41538431

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080036185A KR101001665B1 (en) 2008-04-18 2008-04-18 Method and Devices of Reproducing ?Sound Field? through Frontal Loudspeaker Array

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101001665B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9219974B2 (en) 2010-07-13 2015-12-22 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and apparatus for simultaneously controlling near sound field and far sound field

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4096957B2 (en) 2005-06-06 2008-06-04 ヤマハ株式会社 Speaker array device
JP4618028B2 (en) 2005-07-14 2011-01-26 ヤマハ株式会社 Array speaker system
JP4375355B2 (en) 2006-04-28 2009-12-02 ヤマハ株式会社 Speaker array device and audio beam setting method for speaker array device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9219974B2 (en) 2010-07-13 2015-12-22 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and apparatus for simultaneously controlling near sound field and far sound field

Also Published As

Publication number Publication date
KR101001665B1 (en) 2010-12-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6286583B2 (en) Loudspeaker system
JP6771540B2 (en) Soundbar
US8170246B2 (en) Apparatus and method for reproducing surround wave field using wave field synthesis
US9107018B2 (en) System and method for sound reproduction
US10347268B2 (en) Device and method for calculating loudspeaker signals for a plurality of loudspeakers while using a delay in the frequency domain
JP5400769B2 (en) Sound playback device
KR101673232B1 (en) Apparatus and method for producing vertical direction virtual channel
KR20190062902A (en) Device and method for outputting audio signal, and display device using the same
ES2915843T3 (en) Control of acoustic modes in a room
JP7151840B2 (en) sound system
JP2006507727A (en) Audio reproduction system and method for reproducing an audio signal
JP2011010224A (en) Super-directivity speaker
JP4450764B2 (en) Speaker device
US9313600B2 (en) Method and apparatus of adjusting distribution of spatial sound energy
KR100955328B1 (en) Apparatus and method for surround soundfield reproductioin for reproducing reflection
KR101001665B1 (en) Method and Devices of Reproducing ?Sound Field? through Frontal Loudspeaker Array
JP6179862B2 (en) Audio signal reproducing apparatus and audio signal reproducing method
JP4221746B2 (en) Headphone device
JP6227295B2 (en) Spatial sound generator and program thereof
JP6147636B2 (en) Arithmetic processing device, method, program, and acoustic control device
US11388540B2 (en) Method for acoustically rendering the size of a sound source
WO2022075077A1 (en) Sound reproduction device and method
JP4755451B2 (en) Sound playback device
KR102144810B1 (en) Sound radiation and interactive communication system using point source acoustic array figured in sphere or truncated sphere
WO2023181431A1 (en) Acoustic system and electronic musical instrument

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20131128

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151127

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161121

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181025

Year of fee payment: 9