KR20120062727A - 스테레오포닉 또는 슈도-스테레오포닉 오디오 신호의 개선 장치 및 방법 - Google Patents

스테레오포닉 또는 슈도-스테레오포닉 오디오 신호의 개선 장치 및 방법 Download PDF

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클레멘스 파
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슈트로밍스위스 게엠베하
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04S—STEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S5/00—Pseudo-stereo systems, e.g. in which additional channel signals are derived from monophonic signals by means of phase shifting, time delay or reverberation 

Abstract

본 발명에 따른 장치 또는 방법은 특히 슈도-스테레오포닉 오디오 신호들의 상관 정도의 선형 변경을 허용하며, 전체적으로 포괄적이지만, 매우 간단한 재처리 가능성을 제공한다. 이는 예컨대 오늘날에도 거의 전적으로 모노 신호에 기초하는 전화 기술에, 특히 매핑 폭을 축소 또는 확장하기 위해, 안정한 FM-스테레오 신호를 얻기 위해 오디오 신호의 전문직 재처리의 분야에 또는 극도로 간단하지만 효율적인 핸들링을 요구하는 고급의 전자 소비재의 분야에 바람직하다.

Description

스테레오포닉 또는 슈도-스테레오포닉 오디오 신호의 개선 장치 및 방법{Device and method for improving stereophonic or pseudo-stereophonic audio signals}
본 발명은 오디오 신호 및 상기 오디오 신호의 발생, 전송, 변환 및 재생을 위한 장치 또는 방법에 관한 것이다.
2개 이상의 스피커를 통해 방출되는 오디오 신호가 상이한 진폭, 주파수, 전파 시간 또는 위상 차를 갖거나 적당히 점점 사라지면, 이 오디오 신호가 청취자에게 공간적 인상을 불러일으킨다는 것은 일반적으로 공지되어 있다.
모노 신호를 스테레오 신호의 인상을 주는 2개의 상이한 오디오 신호로 변환하기 위한 방법들도 공지되어 있다. 이 해결책은 특히 모노포닉 오디오 신호를 귀에 실제의 또는 가상의 공간성을 주는 신호로 바꾸기 위해 사용된다. 모노 신호로부터 상이한, 부분적으로 상관된 한쌍의 오디오 신호를 발생시키는 것을 "슈도-스테레오포니" 라고 한다.
EP 0825800 (Thomson Brandt GmbH)는 모노 입력 신호로부터 필터링에 의해 상이한 신호들을 형성하는 것을 제시하며, 상기 신호들로부터 -기록 상황에 의존하는, Lauridsen 에 의해 제안된 진폭 및 전파 시간 정정에 기초한 방법에 의해- 별도로 가상 신호 대역 스테레오 신호들이 발생되며, 상기 신호들이 조합되어 2개의 출력 신호를 형성한다.
EP 2124486 및 EP 1850639 는 예컨대 매핑될 음 이벤트에 대한 입사각을 방법적으로 평가하기 위한 방법을 개시하며, 상기 입사 각은 음원의 음향 축 및 마이크로폰 주축에 의해 형성되고, 이는 원래 기록 상황(이는 시스템에 의해 보간될 수 있음)에 기능상 의존하는 진폭 정정 및 전파 시간 차이를 사용해서 얻어진다. EP 2124486 및 EP 1850639 의 내용은 본 명세서에 참고된다.
US 5173944 (Begault Durand)는 90, 120, 240 및 270 도 방위각으로 상관 관계를 나타내는 HRTF(Head Related Transfer Functions)를 상이하게 지연되지만 균일하게 증폭된 모노포닉 입력 신호에 적용하고, 형성된 신호는 원래 모노 신호에 중첩된다. 이 경우, 진폭 정정 및 전파 시간 정정은 기록 상황과 관계없이 선택된다.
많은 슈도-스테레오포닉 신호들은 증가된 "위상성(phasiness)", 즉 2개의 채널들 사이의 명확히 감지 가능한 전파 시간 차이를 갖는다. 종종 2개의 채널 사이의 상관 정도가 너무 낮거나(부족한 양립성) 또는 너무 높다(모노 음향 패턴과 근사). 따라서, 슈도-스테레오포닉 및 스테레오포닉 신호들은 방출된 신호들의 부족한 또는 과도한 비-상관으로 인한 차이를 가질 수 있다.
본 발명의 과제는 상기 문제들을 해결하고 스테레오포닉(슈도-스테레오포닉 포함) 신호를 조정하거나 또는 반대로 더 많이 차이나게 하는 것이다.
본 발명의 다른 과제는 스테레오포닉 및 슈도-스테레오포닉 오디오 신호의 발생, 전송, 변환 또는 재생을 개선하는 것이다.
본 발명에 의해, 상기 문제들은 특히 슈도-스테레오 변환을 위한 장치에서 표면적으로 바람직하지 않은 파노라마-포텐쇼미터의 재접속에 의해 해결된다.
파노라마-포텐쇼미터들(Pan-Pot, 파노라마 조절기 또는 파노라 액추에이터라고도 함)은 공지되어 있으며 강도 스테레오포닉 신호, 즉 레벨만이 차이나고 전파 시간 또는 위상 또는 주파수 스펙트럼에 있어서는 차이를 갖지 않는 스테레오 신호를 위해 사용된다. 공지된 파노라마-포텐쇼미터의 회로 원리는 도 1에 도시된다. 장치는 하나의 입력부(101) 및 2개의 출력부들(202, 203)을 포함하며, 상기 출력부들은 그룹 채널들(L; 좌측 오디오 채널 및 R; 우측 오디오 채널)의 버스들(204, 205)에 놓인다. 중앙 위치(M)에서 2개의 버스들은 동일한 레벨을 가지며, 측면 위치 좌측(L) 및 우측(R)에서 신호는 좌측 또는 우측 버스로만 안내된다. 중간 위치에서, 파노라마-포텐쇼미터는 스테레오 베이스의 팬텀 사운드 소스의 상이한 위치에 상응하는 레벨 차이를 발생시킨다.
도 2는 연장된 스테레오 폭 범위 및 상응하는 매핑 각 없는 파노라마-포텐쇼미터의 좌측 및 우측 채널의 댐핑 곡선을 나타낸다. 중앙 위치에서, 각각의 채널 내의 댐핑은 3dB이고, 음향적 중첩에 의해, 단 하나의 채널만이 위치 L 또는 R에 있는 경우와 동일한 라우드니스 지각이 생긴다.
파노라마 포텐쇼미터는 분압기로서 좌측 채널을 상이한, 선택 가능한 비율로 결과하는 좌측 또는 우측 출력부에 (이 출력부들을 버스라고도 함) 분배하거나 또는 동일한 방식으로 우측 채널을 상이한 선택 가능한 비율로 동일한 좌측 또는 우측 출력부(동일한 버스)로 분배한다. 따라서, 강도 스테레오포닉 신호들에서 매핑 폭이 제한되고 그 방향이 이동될 수 있다.
전파 시간 차이 또는 위상 차이, 상이한 주파수 스펙트럼 또는 반향을 이용하는(이렇게 형성된 스테레오 신호에서 일반적인 것처럼) 슈도-스테레오 신호의 경우, 매핑 폭의 이러한 제한 또는 매핑 방향의 이동은 파노라마-포텐쇼미터에 의해 불가능하다. 따라서, 이러한 신호에 파노라마-포텐쇼미터를 사용하는 것은 기본적으로 도외시된다.
그러나, 본 발명에 따라 기대와는 달리 그리고 경험과는 반대로, 슈도-스테레오 변환 회로 후방에 파노라마 포텐쇼미터의 공지되지 않은 재접속이 기대하지 않은 장점을 갖는 것으로 나타났다. 이러한 재접속이 매핑 폭의 전술한 제한 또는 얻어진 스테레오 신호의 매핑 방향의 이동을 일으킬 수 없지만, 좌측 신호와 우측 신호 사이의 상관 정도가 그러한 파노라마-포텐쇼미터에 의해 상기 방식으로 증가 또는 감소될 수 있다.
바람직한 실시예에서, 각각 하나의 파노라마-포텐쇼미터가 좌측 및 우측 출력부에서 슈도-스테레오포닉 신호를 얻기 위한 회로 후방에 접속된다. 바람직하게는 2개의 파노라마-포텐쇼미터의 버스들이 공통으로 그리고 바람직하게 동일하게 이용된다.
각각의 파노라마-포텐쇼미터는 하나의 입력부 및 2개의 출력부를 포함한다. 제 1 파노라마-포텐쇼미터의 입력부는 회로의 제 1 출력부와 접속되고, 제 2 파노라마-포텐쇼미터의 입력부는 상기 회로의 제 2 출력부와 접속된다. 제 1 파노라마-포텐쇼미터의 제 1 출력부는 제 2 파노라마-포텐쇼미터의 제 1 출력부와 접속된다. 제 1 파노라마-포텐쇼미터의 제 2 출력부는 제 2 파노라마-포텐쇼미터의 제 2 출력부와 접속된다.
대안으로서 그리고 동등하게, 상관 정도가 파노라마-포텐쇼미터에 의해서가 아니라 스테레오 변환기 및 상기 스테레오 변환기 전방에 접속되어 상기 스테레오 변환기의 입력 신호를 증폭시키기 위한 증폭기를 포함하는 슈도-스테레오 변환을 위한 제 1 회로에 의해 조절될 수 있다. 상기 제 1 회로는 파노라마-포텐쇼미터를 포함하지 않는다. 이로 인해, 동등한 상관 정도 조절이 더 적은 부품으로 이루어질 수 있다.
대안으로서 그리고 동등하게, 상관 정도가 파노라마-포텐쇼미터에 의해서가 아니라, 제 2 회로에 의해 변경될 수 있으며, 상기 제 2 회로는 미리 정해진 팩터 만큼 각각 증폭된 입력 신호(M, S)을 가산 또는 감산하기 위해, 그리고 파노라마-포텐쇼미터의 버스 신호와 동일한 신호를 발생시키기 위해, 가산기 및 감산기를 포함하는 변형된 스테레오 변환기를 구비한다. 이로 인해, 동등한 상관 정도 조절이 더 적은 부품으로 이루어질 수 있다.
본 발명은 2개를 초과하는 스피커에 의해 재생될 수 있는(예컨대 선행 기술에 속하는 서라운드 시스템) 신호를 발생시키는 장치 또는 방법에도 적용될 수 있다.
본 발명에 의해, 스테레오포닉 및 슈도-스테레오포닉 오디오 신호의 발생, 전송, 변환 또는 재생이 개선된다.
이하, 본 발명의 여러 실시예가 도면을 참고로 상세히 설명된다.
도 1은 공지된 파노라마-포텐쇼미터의 회로도.
도 2는 연장된 스테레오 폭 범위 및 상응하는 매핑 각 없는, 파노라마-포텐쇼미터의 좌측 및 우측 채널의 댐핑 곡선.
도 3은 스테레오 변환으로부터 결과하는 좌측 채널(L') 또는 우측 채널(R')이 공통의 버스(L) 및 (R)에서 각각 하나의 파노라마-포텐쇼미터에 공급되는, 본 발명의 제 1 실시예.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예.
도 5는 본 발명의 제 3 실시예.
도 6은 파노라마-포텐쇼미터의 직접적인 재접속을 필요로 하지 않는 약간 변형된 MS-매트릭스를 구비한 도 3과 동등한 회로를 포함하는 본 발명의 제 4 실시예.
도 7은 도 3에 도시된 파노라마-포텐쇼미터의 반비례 댐핑 λ 및 ρ에 대해 식 λ= ρ이 성립된다면, 도 3 또는 도 6과 동등한 회로.
도 8은 스테레오 변환기의 출력 신호의 레벨을 정규화하기 위한 도 7에 기초한 확장된 회로.
도 9는 도 8의 확장으로서 전달 함수
Figure pct00001

Figure pct00002
의 합으로서 주어진 신호 x(t), y(t)를 복소수 평면에서 매핑하는 회로의 실시예.
도 10은 도 9의 확장으로서 스테레오 신호의 매핑 폭을 정하는 회로의 실시예.
도 11은 전달 함수
Figure pct00003

Figure pct00004
의 합으로서 L°, 즉 l(t), 및 R°, 즉 r(t)를 복소수 평면에서 매핑하는, 도 12에 따른 회로(신호의 위치를 결정하기 위한)로 전달하기 전에 기존 스테레오 신호 L°, R°에 대한 입력 회로의 실시예.
도 12는 도 10의 출력부들 또는 도 11의 출력부들과 접속될 수 있는 입력부들을 포함하는, 신호의 위치를 결정하기 위한 회로.
도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 회로의 여러 실시예들을 도시하며, 이 실시예들에서 각각 하나의 파노라마-포텐쇼미터(311 및 312), (411 및 412), (511 및 512)는 슈도 변환 회로(309, 409 또는 509)에 바로 후속해서 접속된다. 여기에 도시된 실시예에서, 슈도 변환 회로(309, 409 또는 509)는 EP 2124486 및 EP 1850639에 개시된 바와 같은 MS-매트릭스(310, 410 또는 510)를 구비한 회로로 이루어진다.
상기 파노라마-포텐쇼미터(311 및 312), (411 및 412), (511 및 512)에 의해 결과하는 버스(L 304, 404, 504) 및 (R 305, 405, 505)의 상관 정도가 높아지거나 낮아질 수 있다. 그에 따라 스테레오 변환(MS-매트릭스의 통과 후)으로부터 결과하는 좌측 채널(L' 302, 402, 502) 또는 우측 채널(R' 303, 403, 503)은 버스(L 및 R)가 공통으로 사용될 때 각각 하나의 파노라마-포텐쇼미터에 공급된다.
파노라마-포텐쇼미터(311, 411 또는 511)의 좌측 입력 신호(L')에 대한 댐핑(λ), 및 장치(309, 409 또는 509)로부터 결과하는 스테레오 신호(302 및 303), (402 및 403), (502 및 503)의 파노라마-포텐쇼미터(312, 412, 512)의 우측 입력 신호(R')에 대한 댐핑(ρ)이 0 내지 3 dB의 범위로 제한되면, 반비례하는 식
1 ≥ λ ≥0
및
1 ≥ ρ ≥0
(상기 식에서 1은 값 0 dB에 상응하고 0은 값 3 dB에 상응함)이 도입될 수 있다.
따라서, λ 및 ρ는 도 3 내지 도 5에 도시된 파노라마-포텐쇼미터의 반비례 댐핑에 상응하고 0 내지 3 dB의 범위로 제한된다.
따라서, 결과하는 스테레오 신호들(버스) L 및 R(304 및 305, 404 및 405, 504 및 505) 또는 파노라마-포텐쇼미터(311, 411, 511)의 출력 신호들(L" 313, 413, 513 및 R" 314, 414, 514) 및 파노라마-포텐쇼미터(312, 412, 512)의 출력 신호들(L'" 315, 415, 515 및 R'" 316, 416, 516)에 대해, 식
Figure pct00005
및
Figure pct00006
이 주어진다.
도 6은 파노라마-포텐쇼미터의 직접적인 재접속을 필요로 하지 않는 약간 변형된 MS-매트릭스를 구비한 도 3과 동등한 회로를 포함하는 다른 실시예를 도시한다. 스테레오 변환(MS-매트릭스화)
Figure pct00007
및
Figure pct00008
의 등가를 고려해서, 식
Figure pct00009
Figure pct00010
이 얻어진다.
이로 인해, 버스들(L 및 R)의 신호들이 스테레오 변환 회로의 입력 신호들(M 및 S)로부터 직접 도출될 수 있다.
경우 λ= ρ(좌측 및 우측 채널에서 동일한 댐핑)에 대해, 식
Figure pct00011
Figure pct00012
이 성립한다. 즉 신호(S)의 진폭의 변동은 좌측 및 우측 채널에서 댐핑이 동일할 때 각각 하나의 파노라마-포텐쇼미터의 재접속과 동등하다. 출력 신호들(L 및 R)은 상기 전제 하에 도 3의 버스-신호(L 및 R)에 상응한다.
따라서, 도 6의 형태에 따른 회로 또는 방법(사소한 변형은 가능함)이 주어지고, 상기 회로는 팩터(2 + λ- ρ) 만큼 증폭된 M-신호 및 팩터(λ+ ρ) 만큼 증폭된 S-신호로부터 합 신호를 형성하고, 팩터(2 - λ+ ρ) 만큼 증폭된 M-신호로부터 팩터(λ+ ρ) 만큼 증폭된 S-신호를 뺀 차 신호를 형성하며, 식(1) 및 (2)와 동등한 신호들(L 및 R)을 얻기 위해 전체적으로 팩터
Figure pct00013
만큼 정정이 이루어진다.
도 7은 도 3에 도시된 파노라마-포텐쇼미터의 반비례 댐핑 λ 및 ρ에 대해 식 λ= ρ이 성립된다면, 도 3 또는 도6과 동등한 회로를 도시한다. 이 회로는 강도 스테레오포니(MS-마이크로폰 방법)에서 공지된, 개방 각을 변경시키기 위한(여기서는 일어나지 않음!) 장치와 혼동되어서는 안 된다.
이 경우, 종종 스테레오 신호의 조정 또는 차별을 위해, 제시된 파노라마-포텐쇼미터 또는 전술한 변형된 MS-매트릭스에 대해 균일한 댐핑만으로 충분하다. λ= ρ이면, 전술한 장치가 식(3) 및 (4)에 따라 간단해진다:
Figure pct00014
Figure pct00015
이는 S-신호(717)의 간단한 진폭 정정과 동등하다.
S-신호의 이러한 진폭 정정은 지금까지는 종래의 MS-마이크로폰 방법에 대해서만 공지되어 있고, 거기서 이상적인 범위로 개방 각을 변화시킨다. 이는 여기서는 일어나지 않는다. 동일한 작용 원리의 적용이 불가능하다(따라서, 본 회로에 대한 MS-마이크로폰 기술의 적용도 명백하지 않다).
도 7에는 MS-매트릭스의 최종 통과 전 팩터 λ( 1 ≥ λ ≥ 0)만큼 S-신호의 추가 증폭이 나타난다. 결과하는 스테레오 신호는 댐핑이 균일하면 도 3의 버스-신호(304 및 305), 도 4의 404 및 405 및 도 5의 504 및 505와 동등하고, λ= ρ이면 도 6의 출력 신호(L 및 R)와 동등하다.
실제로, 이 회로 또는 방법에 의해 상관 정도가 정확히 정해질 수 있다. 즉, 댐핑 λ과 상관 정도 r 사이에는 직접적이고 함수적인 관계가 있으며, 이 관계에 대해 이상적으로 식
0.2 ≤ r ≤0.7
이 성립한다. λ에 대해, 일련의 실험에서
0.07 ≤ λ ≤ 0.46
이 대부분의 적용에 바람직한 것으로 나타났다.
특히, 아티팩트(예컨대 간섭 전파 시간 차이, 위상 시프트 등)가 상기 장치 또는 방법에 의해 수동으로 또는 자동으로(알고리즘으로) 어렵지 않게 제거될 수 있다.
따라서, 최종 MS-매트릭스화 전에 팩터 λ(1 ≥ λ ≥ 0)만큼 S-신호의 진폭 정정 및 균일한 댐핑을 가진 재접속된 파노라마-포텐쇼미터의 등가로 인해, 확실한 슈도-스테레오포니가 얻어지고, 이 스테레오포니는 원래 모노 신호를 기초로 청취자에게 양립성을 기본적으로 유지하고 간섭 아티팩트를 피하면서, 극도로 간단하지만 포괄적인 재처리 가능성을 보장한다.
이 장치는 예컨대 전화 기술에, 오디오 신호의 전문직 재처리의 분야에 또는 극도로 간단하지만 효율적인 핸들링을 요구하는 고급 전자 소비재의 분야에 사용될 수 있다.
매핑 폭의 제한 및 확장
이 어플리케이션에서는, 선행 기술에 속하는 압축 알고리즘 또는 데이터 축소 방법 또는 얻어진 슈도-스테레오포닉 신호의 최소치 또는 최대치와 같은 특성적 특징의 고려가 본 발명에 따른 가속된 평가를 위해 추가로 사용되는 것이 바람직하다.
결과하는 스테레오 신호의 상관 정도 r 또는 댐핑 λ 또는 ρ(결과하는 스테레오 신호의 형성을 위한)의 의도적 변경에 의해 얻어진 스테레오 신호의 매핑 폭을 추후에 제한 또는 확장하는 것은 특히 중요하다(예컨대 자동차에서 스테레오포닉 신호의 재생을 위해). 스테레오포닉화될 신호의 지향 특성을 나타내는, 이전에 결정된 파라미터 f(또는 n), 주축과 음원에 의해 형성되는, 수동으로 또는 측정 기술로 결정될 각 φ, 가상 좌측 개방각 α 및 가상 우측 개방각 β는 유지될 수 있고, 매핑 폭의 제한 또는 확장이 수동으로 이루어지면, 예컨대 도 8의 로직 소자(120)에 따른 최종 진폭 정정이 필요하다.
이것이 자동화되면, 심리 음향적 실험 결과 스테레오포닉 출력 신호 x(t), y(t) 또는 그 복소수 전달 함수
Figure pct00016
Figure pct00017
에 대한 일정한 매핑 폭이 실질적으로 기준
Figure pct00018
및 기준
Figure pct00019
에 의존한다(상기 식에서, S* 및 ε 또는 U* 및 κ는 예컨대 음악 기록에 대한 것과는 달리 전화 신호에 대해 정해져야 한다). 따라서, 결과하는 스테레오 신호의 상관 정도 r 또는 댐핑 λ 또는 ρ(결과하는 스테레오 신호의 형성을 위한) 또는 도 8의 로직 소자(120)에 따른 적합한 함수값 x(t), y(t)은 피드백에 기초하는 반복적 함수 원리에 따라 결정되어야 한다.
본 발명에 따른 장치는 도 8 내지 도 10에 도시된 형태의 장치라는 의미에서 하기와 같이 확장될 수 있다:
도 1 내지 도 7에 따른 장치로부터 결과하는 출력 신호는 균일하게 팩터 p* 만큼 증폭(도 8의 증폭기 118, 119)됨으로써, 2개의 신호들의 최대치가 정확히 0 dB의 레벨을 갖는다(복소수 평면의 단위원에서 정규화). 이는 예컨대 로직 소자(120)의 재접속에 의해 달성되고, 상기 로직 소자는 좌측 또는 우측 채널에 대한 최대 레벨이 0 dB이 될 때까지 증폭기(118 및 119)의 게인 팩터(p*)를 피드백(121, 122)을 통해 변화시키거나 정정한다.
다른 단계에서, 결과하는 신호들 x(t) (123) 및 y(t) (124)이 매트릭스에 공급되고, 상기 매트릭스에서 각각의 게인에 따라 팩터
Figure pct00020
(도 9의 증폭기 229, 230) 만큼 상기 신호들이 각각 동일한 실수부와 허수부로 분해되고, 229에 의해 증폭된 신호 x(t)로 형성된 실수부가 게인 팩터 -1을 가진 증폭기(231)를 통과한다. 따라서, 전달 함수
Figure pct00021
및
Figure pct00022
가 얻어진다.
각각의 실수부 및 허수부가 합산되어, 전달 함수의 합 f*[x(t)] + g*[y(t)]의 실수부 및 허수부를 제공한다.
이제, 예컨대 도 10의 로직 소자(640)에 따른 장치, 즉 달성하려는 스테레오 신호의 매핑 폭과 관련해서 사용자에 의해 적합하게 선택된 한계치(S') 또는 적합하게 선택된 편차(ε)(상기 한계치 및 편차는 부등식(7)에 의해 정의됨)에 대해 하기 조건
Figure pct00023
이 충족되는지의 여부를 체크하는 장치가 후방에 접속되어야 한다. 상기 조건이 충족되지 않는 경우, 피드백(641)에 의해 상관 정도 r 또는 댐핑 λ 또는 ρ(결과하는 스테레오 신호를 형성하기 위한)에 대한 새로이 최적화된 값이 결정되고, 상기 조건(7)이 충족될 때까지 도 8 내지 도 10에 도시된 바와 같이 지금까지 설명된 단계들이 실행된다.
로직 소자(640)에 대한 입력 신호들은 도 10의 로직 소자(642)에 따른 장치로 전달된다. 상기 장치는 달성하려는 스테레오 신호의 매핑 폭과 관련해서 함수 값의 최적화라는 의미로 함수 f*[x(t)] + g*[y(t)]의 릴리프를 분석한다. 이 경우 사용자는 부등식(8)에 의해 정의된, 한계치 U* 및 편차 κ를 달성하려는 스테레오 신호의 매핑 폭과 관련해서 적합하게 선택할 수 있다. 전체적으로 하기 조건
Figure pct00024
이 충족되어야 한다. 상기 조건이 충족되지 않으면, 피드백(643)을 통해 상관 정도 r 또는 댐핑 λ 또는 ρ(결과하는 스테레오 신호를 형성하기 위한)에 대한 새로이 최적화된 값이 결정되고, 함수 f*[x(t)] + g*[y(t)]의 릴리프가 사용자에 의해 적합하게 선택된 한계치 U* 및 편차 κ를 고려해서 매핑 폭과 관련한 함수 값의 추구하는 최적화를 충족시킬 때까지 도 8 내지 도 10에 도시된 바와 같이 지금까지 설명된 단계들이 실행된다.
따라서, 신호 x(t) (123) 및 y(t) (124)는 -상관 정도 r 또는 댐핑 λ 또는 ρ(결과하는 스테레오 신호를 형성하기 위한)에 의해 결정되는- 매핑 폭과 관련해서 사용자의 프리세팅에 상응하고, 상기 장치의 출력 신호(L**) 및 (R**)를 형성한다.
여기의 설명은 다른 기준 시스템이 가상 평면의 단위원으로서 선택될 때도 전체적으로 유효하다. 예컨대, 계산 비용을 상응하게 줄이기 위해, 개별 함수값 대신에 축 길이가 정규화될 수 있다.
매핑 방향의 결정
경우에 따라, 얻어진 스테레오포닉 매핑을 스테레오포닉화에 기초가 되는 지향 특성의 주축을 중심으로 거울상으로 만드는 것이 중요한데, 그 이유는 예컨대 상기 주축과 관련해서 거울상-반전된 매핑이 주어지기 때문이다. 이는 좌우측 채널의 바뀜에 의해 수동으로 이루어질 수 있다.
기존 스테레오 신호(L°, R°)가 본 시스템에 의해 매핑되어야 하면, 정확한 매핑 방향은 도시된 슈도-스테레오포닉 방법론에 의해 형성된 팬텀 사운드 소스(phantom sound source)에 의해 예컨대 도 12에 따라 자동으로 결정될 수 있다(도 12는 도 10 바로 후방에 접속되는 한편, 도 11은 기존 스테레오 신호(L°, R°)의 복소수 전달 함수의 합 f*(l(ti)) + g*(r(ti))을 결정하기 위해 도 12에 추가 접속될 수 있다; 도 9에 대한 설명 참고). 이 경우, 적합하게 선택된 시점(ti)에 (이 시점에는 전달 함수 f*(x(ti)) + g*(y(ti)) 또는 f*(l(ti)) + g*(r(ti))의 하기에 언급되는 모든 상관 함수 값이 적어도 하나의 경우 제로가 될 수 없음) 도 9에 따라 이미 결정된 전달 함수 f*(x(ti)) + g*(y(ti))가 원래 스테레오 신호(L°, R°)의 좌측 신호 l(t) 및 우측 신호 r(t)의 전달 함수 f*(l(ti)) + g*(r(ti))와 비교된다. 이 전달 함수가 복소수 평면의 동일한 사분면 또는 대각선으로 반대의 사분면에서 이동되면, 복소수 평면의 동일한 또는 대각선으로 반대의 사분면 내에 놓인, 상기 전달 함수의 함수 값들의 전체 수 m가 각각 1 만큼 증가한다.
전달 함수 f*(x(ti)) + g*(y(ti)) 또는 f*(l(ti)) + g*(r(ti))의 상관 함수값의 수보다 작거나 같고 제로가 아니어야 하는, 경험적으로 결정 가능한 (또는 통계학적으로 알아낸) 수 b가 이제 필요한 매치의 수를 결정한다. 상기 수 미만이면, 도 8 내지 도 10에 따른 장치로부터 결과하는 스테레오 신호의 좌측 채널 x(t) 및 우측 채널 y(t)이 바뀐다.
원래 스테레오포닉 신호가 지향 특성을 나타내는 함수 f(또는 간단한 파라미터 n) 및 파라미터 φ, α, β, λ 또는 ρ(예컨대 데이터 압축을 위한)를 합한 모노 신호로 재코딩되어야 하면(파라미터 z(하기 참고)만큼 확장될 수 있는 출력부(640a)에 대한 예), 결과하는 좌측 채널이 결과하는 우측 채널로 바뀔 수 있는지의 여부에 대한 정보가 함께 코딩되는 것이 바람직하다(예컨대, 수 0 또는 1을 가진 파라미터 z으로 표시).
약간의 변형 하에, 도 11 및 도 12에 따른 회로와 유사한 회로가 구성될 수 있고, 이 회로는 도 3 또는 도 4 또는 도 5 또는 도 6 또는 도 7 바로 후방에 접속될 수 있거나 또는 전기 회로 또는 알고리즘 내 다른 지점에도 사용될 수 있다.
2개 이상의 스피커를 통해 재생될 수 있는 기존 스테레오 신호의 평가를 위한 실시예로서 본 발명에 의해 안정한 FM -스테레오 신호의 획득
본 발명은 바람직하지 않은 수신 조건 하에서(예컨대 자동차 내에서) 안정한 FM-스테레오 신호를 얻는 것과 관련해서 매우 중요하다. 이 경우, 원래 스테레오 신호의 좌측 및 우측 채널의 합을 나타내는 입력 신호로서 메인 채널 신호(L+R)의 순수한 도움으로 안정한 스테레오포니가 달성될 수 있다. 원래 스테레오 신호의 좌측 채널로부터 우측 채널의 감산의 결과인, 완전한 또는 불완전한 서브-채널 신호(L-R)가 함께 사용됨으로써, 활용 가능한 S-신호가 형성되거나, 또는 스테레오포닉 화하려는 신호의 지향 특성을 나타내는 파라미터 f(또는 n), 주축 및 음원에 의해 형성되는, 수동으로 그리고 측정 기술로 결정되는 각 φ, 가상 좌측 개방 각 α, 가상 우측 개방 각 β, 댐핑 λ, 또는 결과하는 스테레오 신호를 형성하기 위한 ρ, 또는 MS-매트릭스화(예컨대, 도 8의 로직 소자(120)와 유사하게 결정)로부터 또는 단위원에서 그 밖의 본 발명에 따른 장치로부터 결과하는 좌측 및 우측 채널의 정규화를 위한 게인 팩터 ρ*(1은 예컨대 ρ*에 의해 정규화된 0 dB의 최대 레벨에 상응하고, 여기서 x(t)는 상기 정규화로부터 결과하는 좌측 출력 신호이고 y(t)는 상기 정규화로부터 결과하는 우측 출력 신호임), 또는 결과하는 스테레오 신호의 상관 정도 r 또는 결과하는 출력 신호의 전달 함수(예컨대 상기 복소수 전달 함수
Figure pct00025
및
Figure pct00026
의 합에 대한 허용 값 범위를 정의하기 위한, 하기 부등식(9) 또는 (9a)
Figure pct00027
및
Figure pct00028
또는 전체적으로
Figure pct00029
에 의해 정의된 파라미터 a(0 ≤ a ≤1), 또는 하기 부등식(11) 또는 (11a)
Figure pct00030
또는
Figure pct00031
에 의해 정의된 한계치 R*, 또는 상기 부등식(11) 또는 (11a)에 의해 정의된, 상기 전달 함수의 합의 함수 값의 절대값을 결정 또는 최대화하기 위한 편차 Δ(이 경우, 상기 결정 또는 최대화 및 시간 인터벌 [-T, T] 또는 가능한 출력 신호들 xj(t), yj(t)의 전체 수에 대해 예컨대 상기 부등식(11) 및 (11a)이 성립함), 또는 상기에 정의된 한계치 S*, 또는 상기에 정의된 편차 ε(이에 대해 예컨대
Figure pct00032
이 성립되어야 함), 또는 상기에 정의된 한계치 U*, 또는 상기에 정의된 편차 κ(이에 대해 예컨대
Figure pct00033
이 성립되어야 함), 또는 달성하려는 스테레오 신호의 매핑 폭을 결정하기 위한 모든 것, 또는 상기 장치에 따라 재생된 음원의 매핑 방향이 결정되거나 최적화된다. 이 경우, 결과적으로 FM 신호와 관련해서 일정한 스테레오포닉 매핑이 주어진다.
여기서도, 선행 기술에 속하는 압축 알고리즘 또는 데이터 축소 방법의 사용 또는 최소치 및 최대치와 같은 특성적 특징의 고려가 전술한 기준에 따라 스테레오포닉 또는 슈도-스테레오포닉 신호의 평가를 가속하기 위해 바람직하다.

Claims (27)

  1. 좌측 및 우측 신호 사이의 가변 상관 정도를 가진 슈도-스테레오포닉 신호를 얻기 위한 장치로서,
    슈도-스테레오 변환을 위한 하나의 스테레오 변환기 및 후방에 접속된 2개의 파노라마-포텐쇼미터(311-312; 411-412; 511-512)를 구비한 제 1 회로(309, 409, 509)를 포함하고, 각각의 파노라마-포텐쇼미터는 2개의 버스 신호를 형성하고; 또는
    하나의 스테레오 변환기 및 상기 스테레오 변환기 전방에 접속되어 상기 스테레오 변환기의 입력 신호를 증폭시키는 증폭기(717)를 구비한 슈도-스테레오 변환을 위한 제 1 회로(309, 409, 509); 또는
    미리 정해진 팩터 만큼 각각 증폭된 입력 신호(M, S)을 가산 또는 감산하기 위해, 그리고 상기 버스 신호와 동일한 신호를 발생시키기 위해, 가산기 및 감산기를 포함하는 변형된 스테레오 변환기를 구비한 제 2 회로를 포함하는 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 각각 하나의 파노라마-포텐쇼미터가 상기 제 1 회로의 좌측 출력부(L') 및 우측 출력부(R')에서 후방에 접속되는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제 2항에 있어서, 2개의 파노라마-포텐쇼미터는 버스들(313-314; 315-316; 413-414; 415-416; 513-514; 515-516)을 포함하고, 2개의 버스들은 공통으로만 그리고 동일하게 사용될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제 2항에 있어서, 각각의 파노라마-포텐쇼미터는 하나의 입력부(302; 303) 및 2개의 출력부들(313-314; 315-316)을 포함하고,
    제 1 파노라마-포텐쇼미터(311)의 입력부는 상기 제 1 회로의 제 1 출력부(L')와 접속되고,
    제 2 파노라마-포텐쇼미터(312)의 입력부는 상기 제 1 회로의 제 2 출력부(R')와 접속되며,
    상기 제 1 파노라마-포텐쇼미터(311)의 상기 제 1 출력부(313)는 상기 제 2 파노라마-포텐쇼미터(312)의 상기 제 1 출력부(315)와 접속되고,
    상기 제 1 파노라마-포텐쇼미터(311)의 상기 제 2 출력부(314)는 상기 제 2 파노라마-포텐쇼미터(312)의 상기 제 2 출력부(316)와 접속되는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    (a) 좌측 출력 신호(L')로부터 좌측 버스(L)의 최종 신호 형성을 위한 수단으로서, 상기 출력 신호는 팩터 ½*(1+λ)와 곱해지고(상기 식에서, λ는 MS-매트릭스의 상기 좌측 출력 신호(L')에 대한 댐핑에 반비례함, 1(0 dB에 상응) ≥ λ ≥ 0(3 dB에 상응)), MS-매트릭스의 우측 출력 신호 R'와 가산되고, 상기 출력 신호는 ½*(1-ρ)와 곱해지게 하는(상기 식에서, ρ는 MS-매트릭스의 상기 우측 출력 신호(R')에 대한 댐핑에 반비례함, 1(0 dB에 상응) ≥ ρ ≥ 0(3 dB에 상응)) 수단, 및
    (b) (a)에서 상기 좌측 출력 신호(L')로부터 우측 버스(R)의 최종 신호 형성을 위한 수단으로서, 상기 출력 신호는 팩터 ½*(1-λ)와 곱해지고, MS-매트릭스의, (a)에서 상기 우측 출력 신호 R'와 가산되고, 상기 출력 신호는 ½*(1+ρ)와 곱해지제 하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    a) 팩터(2 + λ- ρ)만큼 증폭된 제 1 입력 신호(M)와 팩터(λ+ ρ)만큼 증폭된 제 2 입력 신호(S)의 합 신호를 형성하기 위한 합산 수단;
    b) 팩터(2 - λ+ ρ)만큼 증폭된 제 1 입력 신호(M)로부터 팩터(λ+ ρ)만큼 증폭된 제 2 입력 신호(S)를 뺀 차 신호를 형성하기 위한 감산 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 댐핑 λ 및 ρ이 동일한 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서, 결과하는 좌측 및 우측 채널의 최대치의 레벨을 정규화하기 위한 또는 동등하게, <x(t), y(t)>에 대한 기준 시스템의 축 길이를 정규화하기 위한 정규화 수단이 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서, 상관 정도 r 또는 댐핑 λ 또는 댐핑 ρ의 가능한 변동에 의해, 결과하는 슈도-스테레오포닉 신호의 매핑 폭을 추가로 결정하기 위한 수단이 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서, 스테레오 신호의 매핑 방향을 추가로 결정하기 위한 수단이 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서, 2개 이상의 스피커를 통해 재생될 수 있는 기존 스테레오 신호를 추가로 평가하기 위한 수단이 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제 1항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서, 오디오 신호의 압축 또는 데이터 축소 또는 그 밖의 선택적 평가를 위한 수단이 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서, 얻어진 스테레오포닉 출력 신호들을 2개를 초과하는 스피커를 통한 재생을 위한 스테레오 신호들로 변환하기 위한 하나 또는 다수의 변환기들이 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. FM-스테레오 신호들에 기초한 슈도-스테레오포닉 신호들을 얻기 위한 제 1항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 따른 장치의 용도.
  15. 좌측 및 우측 신호 사이의 가변 상관 정도를 가진 슈도-스테레오포닉 신호를 얻기 위한 방법으로서,
    하나의 스테레오 변환기에 의해 신호를 스테레오 변환, 및
    - 2개의 파노라마-포텐쇼미터에 의해; 또는
    - 상기 스테레오 변환기 전방에 접속되어 상기 스테레오 변환기의 이력 신호를 증폭시키는 증폭기(717)에 의해; 또는
    - 미리 정해진 팩터 만큼 각각 증폭된 입력 신호(M, S)를 가산 또는 감산하기 위해, 가산기 및 감산기를 포함하는 변형된 스테레오 변환기에 의해
    상기 좌측 신호와 상기 우측 신호 사이의 상관 정도 조절을 포함하는 방법.
  16. 제 15항에 있어서, 각각 하나의 파노라마-포텐쇼미터가 좌측 출력 채널 및 우측 출력 채널에 접속되고, 2개의 파노라마-포텐쇼미터들은 각각 하나의 버스를 포함하고, 2개의 버스들은 공통으로 그리고 동일하게 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제 15항에 있어서, 각각의 파노라마-포텐쇼미터는 하나의 입력부(302; 303) 및 2개의 출력부들(313-314; 315-316)을 포함하고,
    제 1 파노라마-포텐쇼미터(311)의 입력부는 상기 제 1 회로의 제 1 출력부(L')와 접속되고,
    제 2 파노라마-포텐쇼미터(312)의 입력부는 상기 제 1 회로의 제 2 출력부(R')와 접속되며,
    상기 제 1 파노라마-포텐쇼미터(311)의 상기 제 1 출력부(313)는 상기 제 2 파노라마-포텐쇼미터(312)의 상기 제 1 출력부(315)와 접속되고,
    상기 제 1 파노라마-포텐쇼미터(311)의 상기 제 2 출력부(314)는 상기 제 2 파노라마-포텐쇼미터(312)의 상기 제 2 출력부(316)와 접속되는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제 15항에 있어서,
    (a) 좌측 출력 신호(L')로부터 좌측 버스(L)의 최종 신호 형성으로서, 상기 출력 신호는 팩터 ½*(1+λ)와 곱해지고(상기 식에서, λ는 MS-매트릭스의 상기 좌측 출력 신호(L')에 대한 댐핑에 반비례함, 1(0 dB에 상응) ≥ λ ≥ 0(3 dB에 상응)), MS-매트릭스의 우측 출력 신호 R'와 가산되고, 상기 출력 신호는 ½*(1-ρ)와 곱해지는(상기 식에서, ρ는 MS-매트릭스의 상기 우측 출력 신호(R')에 대한 댐핑에 반비례함, 1(0 dB에 상응) ≥ ρ ≥ 0(3 dB에 상응)) 신호 형성, 및
    (b) (a)에서 상기 좌측 출력 신호(L')로부터 우측 버스(R)의 최종 신호 형성으로서, 상기 출력 신호는 팩터 ½*(1-λ)와 곱해지고, MS-매트릭스의, (a)에서 상기 우측 출력 신호 R'와 가산되고, 상기 출력 신호는 ½*(1+ρ)와 곱해지는 신호 형성을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제 15항에 있어서,
    a) 팩터(2 + λ- ρ)만큼 증폭된 제 1 입력 신호(M)와 팩터(λ+ ρ)만큼 증폭된 제 2 입력 신호(S)의 합 신호;
    b) 팩터(2 - λ+ ρ)만큼 증폭된 제 1 입력 신호(M)로부터 팩터(λ+ ρ)만큼 증폭된 제 2 입력 신호(S)를 뺀 차 신호가 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제 19항에 있어서, 상기 댐핑 λ 및 ρ는 동일한 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제 15항 내지 제 20항 중 어느 한 항에 있어서, 결과하는 좌측 및 우측 채널의 최대치의 레벨이 정규화되거나 또는 동등하게, <x(t), y(t)>에 대한 기준 시스템의 축 길이가 정규화되는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제 15항 내지 제 21항 중 어느 한 항에 있어서, 상관 정도 r 또는 댐핑 λ 또는 댐핑 ρ의 가능한 변동에 의해, 결과하는 슈도-스테레오포닉 신호의 매핑 폭이 추가로 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제 15항 내지 제 22항 중 어느 한 항에 있어서, 기존 스테레오 신호의 매핑 방향이 추가로 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 제 15항 내지 제 23항 중 어느 한 항에 있어서, 2개 이상의 스피커를 통해 재생될 수 있는 기존 스테레오 신호가 추가로 평가되는 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 제 15항 내지 제 24항 중 어느 한 항에 있어서, 압축 방법 또는 데이터 축소 방법 또는 그 밖의 선택적 평가 방법이 오디오 신호에 추가로 적용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  26. 제 15항 내지 제 25항 중 어느 한 항에 있어서, 얻어진 스테레오포닉 출력 신호들이 2개를 초과하는 스피커를 통한 재생을 위한 스테레오 신호들로 변환되는 것을 특징으로 하는 방법.
  27. 제 15항 내지 제 26항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법이 FM-스테레오 신호들에 적용되는 것을 특징으로 하는 방법.
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