KR20130100379A - 주변음 요법 사용자 인터페이스 및 제어 시스템에 대한 방법 및 장치 - Google Patents

주변음 요법 사용자 인터페이스 및 제어 시스템에 대한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 방법 및 장치는 정합된 마이크 어레이로 자연음을 녹음하고 이 신호를 고분해능 녹음 장치 상에 녹음(오디오 베드를 생성하는 것을 포함함)하며 튜닝된 재생 시스템에서 이 녹음을 재생하는 방법을 포함한다. 본 방법 및 장치는 주변 요법을 위한 주변음 공간을 생성 또는 복제하는 데 사용된다.

Description

주변음 요법 사용자 인터페이스 및 제어 시스템에 대한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR AMBIENT SOUND THERAPY USER INTERFACE AND CONTROL SYSTEM}
상호 참조
본 출원은 2005년 6월 30일자로 출원된 미국 가특허 출원 제60/595,408호, 2005년 1월 13일자로 출원된 미국 가특허 출원 제60/643,468호, 및 2005년 10월 7일자로 출원된 미국 실용 특허 출원 제11/163,179호를 우선권 주장한다.
본 발명은 일반적으로 치료 효과를 위해 주변음(ambient sound)을 사용하는 방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 주변음 공간(ambient sound space)을 복제하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
음향 상태가 모방되고 있는 주어진 공간과 다른 공간에 그 주어진 공간의 음향 상태를, 녹음 및 재생 시스템을 사용하여, 모방하기 위한 것인 여러가지 오디오 녹음 방법 및 장치와 오디오 재생 시스템이 있다. 예를 들어, 탁트인 경기장에서 대편성 오케스트라(full orchestra)를 들을 때의 음향 경험은 콘서트 홀에서 동일한 오케스트라를 듣는 것과 다르며, 이는 다시 동일한 오케스트라를 컨벤션 홀 또는 녹음 스튜디오에서 듣는 것과 다르다.
각각의 현장의 음향 상태는 규모, 주변 구조의 재료, 기타 등등으로 인해 다르다. 음향 차이는 서로 다른 소리 반사 및 흡수, 기타 등등으로 인한 것이다. 따라서, 오케스트라로부터 방출되는 소리는 그 현장의 음향 상태에 따라 청취자에게 다른 소리 품질 및 충실도를 갖게 된다. 임의의 현장에서 연주하는 오케스트라로부터 방출되는 소리가 표준의 녹음 및 재생 시스템으로 녹음 및 재생되는 경우, 재생 시에 청취자가 수신하는 음악 소리는 그 현장의 음향 상태와 똑같지 않다. 환언하면, 재생 동안의 청취자의 음향 경험은 원래의 현장에서 청취자가 듣고 있는 실황 연주의 음향 경험과 똑같지 않다.
어떤 청취자는 록밴드는 경기장에서 듣고 대편성 오케스트라는 콘서트 홀에서 듣는 것을 더 좋아할 수 있다. 녹음 및 재생 방법 및 시스템은 주어진 유형의 현장의 음향 역학을 시뮬레이트하는 재생 시스템에서 녹음된 음악을 들을 때 청취자에게 선택권을 제공하도록 설계되어 있다. 어떤 녹음 및 재생 방법은 카네기홀같은 유명한 현장의 음향 상태를 시뮬레이트하려고 시도하였다.
또한, 치료 또는 진정 효과를 유발하기 위해 때때로 바다 파도, 기타 등등의 자연음 또는 시뮬레이트된 소리와 결합된 여러가지 음악 트랙을 사용하는 여러가지 녹음 방법 및 시스템이 있다. 그렇지만, 상기한 방법 또는 시스템 중 어느 것도 주어진 주변음 공간을 복제 및/또는 향상시키고 또 치료 결과를 유발하기 위해 다른 재생음 공간에서 재생하는 것을 제공하지 않는다.
본 발명은 치료 효과를 유발하는 방식으로 주변음 공간을 포착하여 다른 소리 공간(sound space)에서 재생하기 위해 자연음 및/또는 향상된 자연음을 녹음 및 재생하는 방법 및 장치이다. 이 방법 및 장치는 정합된 마이크 어레이로 자연음을 녹음하고 이 신호를 고분해능 녹음 장치 상에 녹음(오디오 베드를 생성하는 것을 포함함)하며 재생 경험(playback experience)이 원래의 소리 공간과 똑같도록 재생 공간에 대해 튜닝된 재생 시스템에서 이 녹음을 재생하는 방법을 포함한다. 본 방법 및 장치는 환자에게 이들이 실제로 원래의 주변음 녹음 공간에 있는 느낌을 주기 위해 주변 요법(ambient therapy)을 위한 주변음 공간을 생성 또는 복제하는 데 사용된다.
본 발명의 주변 요법은, 일 실시예에서, 어떤 정서적 치료 효과에 초점을 맞추거나 그 효과를 유발하기 위해 자연음에서의 사운드 이벤트(sound event)로부터 비롯되는 음악 부분(musical part)과 함께, 예를 들어, 200 피트 x 200 피트 알고리즘으로 녹음될 수 있는 자연음의 조합을 포함한다. 본 발명은 사람이 그의 귀가 현재 있는 것으로 말해주는 곳에 있는 것으로 생각한다는 것을 제안하는 음향 심리학의 개념을 구현한다. 노이즈 플로어(noise floor), 시간 이동(time shift) 및 거리 알고리즘/공간 지각(spatial perception)을 비롯한 믿을 수 있는 현상으로 환자 및 환자를 간호하는 사람들의 기분을 전환시킴으로써 이들을 편안하게 해주는 이 방법에 불가결한 여러가지 요소가 있다.
일반적으로 대부분의 우리의 일상 세계에서 일정량의 주변 소음이 우리를 둘러싸고 있다. 그렇지만, 때때로, 우리 주변의 정상적인 소리 패턴에는 우리를 혼란시키는 급격한 높은 과도적 스파이크(high transient spike)가 있으며, 이는 때때로 놀람 소리(startle sound)라고도 한다. 일관된 단조로운 소리는 사람에게 편안함을 줄 수 있다. 본 발명은 일반적인 차음(sound masking) 기술보다 신규한 일시적 소음을 차폐하는 체계적인 오버레이(systematic overlay)로 자연음의 단조로운 소리를 생성하는 방법이다.
일반적인 서라운드 재생 시스템은 서브 우퍼를 갖는 일련의 5개의 위성 스피커 및 이들 스피커에 전원을 공급하고 DVD 매체를 판독하는 재생 장치로 이루어져 있다. 이러한 유형의 시스템은 꽤 간단한 것으로 밝혀졌고, 본 발명의 프로그램 자료를 신속하게 설명할 수 있게 해준다. 이들 설명에서, 홈 씨어터 시스템이 주변 요법 시스템의 전체적인 생각을 포괄하는 프로젝트에서 개량될 수 있음이 명백하게 된다. 이 개념은 홈 엔터테인먼트 시스템도 아니고 표준의 서라운드 녹음 및 재생 시스템도 아니며 특정의 현장의 음향 상태를 복제하는 방식이나 디지털 신호 처리 시스템도 아니다.
표준의 서라운드 사운드 시스템은 전방 우측, 좌측 및 중앙 채널, 후방 좌측 및 우측 채널 및 서브우퍼를 포함한다. 3개의 전방 채널은 소리 역학(sound dynamics)의 1차적인 부분을 제공하고, 3개의 전방 재생 스피커는 일반적으로 청취자의 전방에 배치되어 있다. 서브우퍼는 일반적으로 저주파 소리에 전용되어 있으며, 재생 시스템 내의 스피커는 보통 재생 영역 또는 재생실 내에서 중앙에 배치되어 있다. 후방 좌측 및 우측 채널은 소리 반사 및 지연 효과를 제공하기 위해 보통 소리 역학의 2차적인 부분을 제공하며, 이들 스피커는 보통 청취자의 후방에 배치되어 있다.
반면에, 본 발명은 주변 요법 기본에 중점을 두고 신규의 녹음 및 재생 방법을 제공함으로써 상기 개념을 구현하는 매체 재생 시스템을 생성한다. 주변음은 4개의 개별적인 녹음 채널 상에 연결되어 있음과 동시에 200 피트 x 200 피트 녹음 어레이로 배열되어 있는 4개의 독립적인 다방향 마이크(multidirectional microphone)에 의해 포착된다. 4채널 재생 시스템은 4개의 대응하는 재생 채널 및 스피커 상에서 4개의 독립적으로 녹음된 채널을 재생한다. 200 피트 x 200 피트 녹음 어레이로 배열된 독립적인 다방향 마이크에 의해 생성되는 고유의 소리 지연(built in sound delay) 및 다른 소리 역학이, 200 피트 x 200 피트 녹음 영역의 소리 공간을 복제하기 위해, 4개의 재생 채널 상으로 복제된다. 녹음 동안에 독립적인 마이크들에 의해 실현되는 소리 또는 시간 지연은 재생 채널 및 스피커에 의해 정합 및 복제된다. 재생 시스템은 또한, 선택에 따라서는, 서브우퍼 채널을 포함할 수 있다. 주변 요법 시스템(Ambient Therapy System, ATS) 및 그의 구성요소는 병원 회복실 및 치료 환경에서 작동할 수 있다. 그렇지만, 본 발명은 녹음 및 재생하는 방법이며, 구체적으로는 본 방법을 구현하는 데 사용되는 전자 구성요소에 관한 것이 아니다. 녹음 어레이의 크기는 선택적인 소리 공간을 생성하기 위해 변동될 수 있다.
본 발명은 사용자가 기계를 조작하고 있다는 사실을 외면하기 위해 장치를 제공하지만, 오히려 일반 병원에서의 회복실을 골치아프게 하는 모든 의료 관련 기계에 의해 발생되는 소음 및 삑하는 소리로부터 멀리 떨어진 들을 수 있는 주변의 세계 또는 소리 공간을 생성한다. 이 재생 시스템은 아주 투명하도록 설계될 수 있으며 또한 환자로 하여금 그들이 오디오 녹음을 듣고 있다는 사실에 집중하지 않고 그들이 아파서 병실이 아닌 어딘가에 있고 수술로부터 회복하거나 수술에 들어갈 준비를 하고 있음을 확신하도록 해줄 수 있다. 따라서, 한가지 목표는 물리적으로 별개인 장비를 갖는 것이고, 여기서 장비의 시각적 영향이 낮고 은폐되어 있으며 방해되지 않는다.
본 시스템은 조작하기 간단하고 시각적으로 정신없게 하거나 거슬리지 않는 사용자 인터페이스를 제공한다. 재생 장비와 함께, 주변 프로그램에 대한 사운드 소스(sound source)임과 동시에 은폐되어 있는 스피커는 또한 환자로 하여금 그들이 스피커를 듣고 있지 않다는 느낌을 갖도록 할 수 있지만 그 대신에 그들이 재생되는 프로그램의 소리 공간의 원래의 녹음된 환경에 실제로 있는 것처럼 느끼도록 할 수 있다. 시각적으로 은폐되어 있는 것과 함께, 본 발명은 주변 소리 자료를 재생하는 데 필요한 사용자 제어를 최대한 가능하게 해주는 데 최소한의 제어를 갖는다.
본 시스템은 적절하고 효과적인 사용자 인터페이스를 제공한다. 이 사용자 인터페이스는 필요한 기능에 정확히 대응하는 일련의 입력 컨트롤은 물론 재생될 원하는 프로그램 및 프로그램이 재생되는 방식, 즉 분위기 또는 음악만 또는 둘다를 선택하기 위한 간단하고 이해하기 쉬운 표시 및 디스플레이 섹션을 포함한다. 재생 시스템은 여러가지 동작 모드를 선택하는 것은 물론 재생 기능을 프로그램하기 위한 터치 스크린 모니터 사용자 인터페이스를 포함할 수 있다. 재생 시스템은 새로운 프로그램이 이용가능한 경우 이를 수신할 수 있도록 설계될 수 있다. 예를 들어, ATS 재생 시스템은 업그레이드를 위해 ATS의 제공업자에게 반환될 수 있는 분리형 모듈(removable module)을 포함하도록 설계될 수 있다. 다른 대안으로서, ATS 재생 시스템은 제거되어 새로운 프로그램을 포함하는 하드 드라이브로 교체될 수 있는 교환가능한 하드 드라이브를 포함할 수 있다. ATS 재생 시스템은 또한, 예를 들어, 인터넷 등의 원거리 통신망(WAN)과 같은, 네트워크 인터페이스를 통해 새로운 프로그램을 업로드함으로써 업그레이드하기 위한 통신 링크를 가질 수 있다.
재생 시스템 아키텍처의 일 실시예는 녹음 어레이와 정합하고 이를 복제하도록 설계될 수 있는 스피커 시스템을 포함한다. 스피커의 은폐에 대한 상기 기준을 만족시키기 위해, 오디오에 대한 원하는 요건을 만족시키거나 초과하는 충실도로 재생하기 위해 적당한 장치를 이용하는 것은 물론 설치될 때 거의 은폐될 수 있는 스피커를 이용하는 것이 바람직하다. 일 실시예는 매달린 천장 타일에 꼭 들어맞게 설치되는 천장 설치 스피커 시나리오를 포함한다. 스피커 자체는 자기 차폐된 알루미늄 콘 드라이버(cone driver)를 포함할 수 있으며, 스피커의 특성을 최대화하기 위해 방음을 함과 동시에 적당한 캐비넷 크기를 제공하는 뒷면(back)이 이용될 수 있다. 이는 또한 설치 과정을 위해 오랜 기간 동안 비워둘 수 없는 기존의 병실에의 훨씬 더 쉬운 설치 및 보다 매끄러운 통합을 가능하게 해준다. 종래의 천장 설치 상용 스피커 시스템과는 달리, 본 발명에서 이용되는 스피커는 스텝업 및 스텝다운 임피던스 정합 변압기를 작동해야만 하는 업계 표준 70V 스피커 대신에 저전압일 수 있다. 이들 특정 유형의 스피커에 있어서, 이들은 스피커 배치의 선택을 약간 더 쉽게 할 수 있게 해주는 꽤 큰 도달 영역(coverage area)을 위한 분산 패턴(dispersion pattern)을 갖는다.
스피커는 고정 설치될 수 있으며, 볼(ball) 및 컵 마운트(cup mount)를 갖는 벽걸이형(wall mount type)스피커에서와 같이 물리적으로 이동할 수 없지만, 다시 말하면, 도달 영역은 병실에서의 환자의 침상 영역에 대한 음장(sound field)을 어렵지 않게 조절할 수 있도록 되어 있다. 이는 단지 스피커를 적절한 천장 타일에 위치시키고 환자의 머리가 침상에서 놓여 있을 수 있는 곳에서 프로그램의 평형을 맞추기 위해 개별적인 스피커 채널의 볼륨을 조절하는 문제이다. 천장 설치형 스피커의 다른 측면은 본질적으로 일반적인 건물 천장 공간 화재 법규를 준수해야 한다는 것이다. 적절한 천장 정격 스피커 배선과 함께 사용될 때, 이들 스피커는 존재할 수 있는 어떤 화재 법규도 쉽게 초과한다. 그렇지만, 스피커는 임의의 다른 적절한 영역에 설치될 수 있거나 병실 내의 침상이나 작은 탁자 등의 여러가지 가구에 내장될 수 있다.
스피커의 드라이버는 종래의 설계에서의 비효율을 보상하기 위해 추가의 필터링을 필요로 하지 않고 고충실도 오디오를 가능하게 해주는 전범위 장치이다. 이 특성의 단일 드라이버에 있어서, 스피커 어레이의 단가는 적은 부품 수로 인해 크게 감소된다. 전범위 장치를 사용함에 있어서, 본 발명의 한 가능한 실시예는 서라운드 어레이에서의 스피커의 수를, 서브우퍼를 갖는 5개 대신에, 단지 4개로 감소시키는 것을 포함한다. 이 시나리오는 서브우퍼를 갖는 오디오 시스템의 설치를 꺼릴 수 있는 장차의 병원 환자에 대해 훨씬 더 매력적인 것으로 입증될 수 있다. 스피커 어레이의 주된 목표는 원래의 주변 녹음 공간에 존재하는 공간 관계 및 지연을 전달하는 데 있다. 한가지 주안점은 고품질 오디오 충실도 및 그의 지문(fingerprint)인 서라운드 이미지(surround image)를 유지하는 것이다.
ATS 재생 박스(playback box)는 본질적으로 소형 PC 마더보드 상에 구축될 수 있다. 이 유닛은 주변 프로그램(ambient program)을 보유하게 될 하드 드라이브를 포함할 수 있다. 또한, 오디오 사운드 보드(audio sound board)가 있을 수 있으며, 컴퓨터가 이 보드로 프로그램 데이터를 전송하고 이어서 이 데이터는 들을 수 있는 아날로그 주변 프로그램으로 변환된다. 이 박스의 메인 섀시 내부에는 마더보드, 오디오 보드, 하드 드라이브, 사용자 인터페이스, 전원 분배 섹션, 및 스피커를 구동하는 오디오 전력 증폭기 섹션이 포함되어 있을 수 있다. 이 박스에 대한 주전력은 표준의 110V 벽 콘센트로부터의 정규의 선간 전력(line power)에 플러그가 꽂혀 있고 그 전력을 상기 박스 자체가 필요로 하는 레벨로 변환하는 외부 전원 공급 장치에 의해 공급될 수 있다. 이 유닛은 저전력이고 극히 조용하도록 설계될 수 있으며, 이는 주변 요법 시스템에 대한 은폐 및 로우 프로파일(low profile) 기준에 적합하다. 이 크기는 은폐시키고 병원 실내 장식에 적합하게 하는 데 용이하도록 최소화될 수 있다.
컴퓨터 시스템의 기반구조 상에 ATS를 구축함으로써, 이 유닛이 포함할 수 있는 기능들을 개량하기 위해 장래에 설계를 보강할 수 있다. 이용되는 컴퓨터 시스템은 또한 내장된 네트워크 인터페이스를 포함할 수 있다. 이 인터페이스가 설치되어 있는 경우, 인터넷 또는 다른 원거리 통신망을 통해 프로그램 자료를 업그레이드하기 위한 설비를 내장할 수 있다. 이렇게 함으로써 이 유닛이 아주 유연성있게 되고, 최종 사용자가 업그레이드를 유지해야만 하는 책임이 가벼워진다.
컴퓨터는 또한 재생되는 프로그램 및 그 프로그램이 재생되는 방법에 관한 정보를 사용자 인터페이스에서의 디스플레이 섹션을 통해 제공함으로써 사용자에 대한 연락 수단으로서 기능한다. 사용자 인터페이스에는 사용자가 프로그램을 선택, 볼륨을 조정, 기타 등등을 하기 위한 입력 컨트롤이 포함되어 있다. ATS의 박스에 있어서, 일반적인 홈 씨어터 시스템의 사용자 인터페이스의 복잡성이 회피될 수 있다. 한 목표는 그것을 가능한 한 간단하게 하고 또 모호함이 최소가 되도록 사용자에 대한 기능을 명확하게 정의하는 것이다.
ATS의 케이스 내에는, 서라운드 어레이(surround array) 내의 스피커의 구동을 처리하기 위해, 작지만 효율적인 전력 증폭기가 하우징될 수 있다. 이들 증폭기는 이들 증폭기가 구동하는 스피커에 적절하게 조정되어 있다. 이렇게 함으로써 우리는 스피커 시스템이 실제로 거기에 있지 않은 것처럼 보다 투명한 사운드 소스를 가능하게 해주기 위해 스피커에 의해 부여되는 음색 특성(tonal characteristics)을 정형할 수 있다. 증폭기는 소리 재생에서의 부정확성을 보상하기 위해 스피커를 구동하는 출력 신호의 등화(equalization) 또는 음색 조정(tonality adjustment)을 제공할 수 있다. 예를 들어, 녹음된 소리의 보다 정확한 재생을 위해 스피커 출력을 평탄화하는 동작을 하는 등화 조정을 제공한다. 이는 믹싱 시의 및/또는 특정의 스피커 세트에 대해 조정된 ATS 박스 내에 설계된 등화 조정일 수 있다.
자연음을 녹음하는 녹음 알고리즘도 역시 본 발명의 주요 측면이며, 이는 내후성이 있고(weatherproof) 얼마간 동물 방지(animal proof)이도록 설계되어 있다. 마이크 조립체의 높이는 지면에 삽입되었을 때 대략 30"일 수 있다. 이것은 마이크 위치를 지면보다 대략 2 피트 약간 더 높게 위치시킨다. 이 높이는 녹음 환경 및 원하는 결과에 따라 변할 수 있다. 마이크 케이지(microphone cage)의 상부는 물이 마이크 영역으로 떨어지지 않고 측면을 따라 흘러내릴 수 있게 해주는 데 도움이 되는 반구형일 수 있다. 케이지의 다리(leg)는 부식이 거의 또는 전혀 없이 지면에 삽입될 수 있도록 302 스텐레스강으로 제조될 수 있다. 방풍장치(windscreen)는 Rycote형 마이크에서 사용되는 재료와 아주 유사한 나일론 재료일 수 있다. 바람 소리를 감소시킴과 동시에 어느 정도 내후성이 있는 다수의 다른 재료가 유사한 결과를 달성하기 위해 이용될 수 있다. 본 발명은 발생될 수 있는 생쥐/설치류 문제에 대처하는 특징을 포함한다. 편복선 그물망 케이지(braided wire mesh cage)가 외부 커넥터로부터 마이크까지의 마이크 케이블을 덮고 있고 또 마이크를 덮고 있다. 케이지 내부에 사용될 수 있는 마이크는 DPA 미니어처 컨덴서 마이크(miniature condensor microphone)이다. 더 저렴한 Shure 마이크 제품도 사용될 수 있다.
ATS 재생 "박스"에 관한 한, 본 시스템은 우리의 요건을 처리하는 적절한 계산 능력의 조합을 가질 수 있으며 Windows 이외의 운영 체제를 지원할 수 있고 또 다중 채널 오디오를 운영하기 위한 적절한 작동 드라이버를 갖는다.
이 시스템은 D/A 변환을 위해 하드 드라이브로부터 사운드 회로로 개별적인 오디오 파일을 스트리밍하도록 동작할 수 있다. 일 실시예는 돌비 AC3 오디오 디코더를 포함하는데, 그 이유는 이 디코더가 충실도 손실없이 우리의 파일 시스템을 굉장히 압축하는 데 도움을 줄 수 있고 또 가격(price tag)을 낮추는 데 도움을 주는 공개 영역(public domain)에 있기 때문이다. 그렇지만, 오늘날 하드 드라이브의 크기로 인해, 분위기 카탈로그(ambience catalog) 전부를 하나의 하드 드라이브 상에 원래의 미압축된 고유의 48k PCM 포맷으로 둘 수 있고 그럼에도 여분의 공간을 가지고 있다.
본 발명의 이들 및 다른 유익한 특징이 부분적으로는 명백하고 또 부분적으로는 이하의 명세서에 제시되어 있다.
도 1은 마이크 어레이 및 녹음 장치의 개략도.
도 2는 재생 시스템의 개략도.
도 3은 마이크 보호 케이지의 사시도.
도 4는 ATS 아날로그 보드의 블록도.
도 5 내지 도 9는 여러가지 사용자 인터페이스 화면을 나타낸 도면.
본 발명에 대한 보다 나은 이해를 위해, 첨부 도면이 참조될 수 있다.
본 발명의 실시예(들)에 따라, 도 1 내지 도 9에 여러가지 도면이 도시되어 있으며, 유사한 참조 번호는 여러가지 도면 전체에 걸쳐 일관성있게 본 발명의 유사한 대응하는 부분을 지칭하는 데 사용되고 있다. 또한, 유의할 점은 본 발명의 주어진 물품 또는 부분에 대한 참조 번호의 처음 숫자(들)는 그 물품 또는 부분이 처음으로 식별되는 도면 번호에 대응한다는 것이다. 또한, 본 발명에 대한 원하는 범위에서의 성능 및 동작 규격의 예를 나타내기 위해 여러가지 전자 장비 규격이 제공된다.
본 발명의 일 실시예는 정합된 마이크 어레이로 소리 녹음 위치에서 자연음을 녹음하고, 이 신호를 고분해능 녹음 장치 상에 녹음(오디오 베드를 생성하는 것을 포함함)하며 개별적인 재생 위치에서 튜닝된 재생 시스템으로 이 녹음을 재생하는 방법을 포함한다. 본 발명은 주변 요법을 위한 새로운 장치 및 방법을 개시한다.
도면 및 본 명세서에 참조로 포함된 여러가지 전자 장비 규격 예를 참조함으로써, 본 발명 및 여러가지 실시예에 대한 상세가 보다 잘 이해될 수 있다. 도 1을 참조하면, 마이크 매트릭스 어레이 및 녹음 시스템(100)의 일 실시예가 나타내어져 있다. 도 1에 도시된 양호한 실시예는 대략 200 피트 x 200 피트 어레이이며, 여기서 4개의 마이크(102, 104, 106, 108) 각각은 200 피트 x 200 피트 공간의 4개의 모퉁이 중 하나에 배치되어 있고, 치수 A는 대략 200 피트이고 치수 B는 대략 200 피트이다. 어레이의 크기는 주어진 자연 환경에 더 잘 대응하도록 조정될 수 있지만, 많은 자연 환경, 예를 들어, 숲이나 삼림에서 대략 200 피트 x 200 피트 어레이가 선호된다. 독립적인 마이크는 200 피트 x 200 피트 어레이에 의해 정의되는 각각의 사운드 이벤트에 대해 마이크들 간의 고유의 소리 지연을 갖는 소리를 녹음한다.
물품(110, 112, 114, 116)은 마이크가 종(bell)과 추(clapper)의 구성으로 매달려 있는 맞춤화된 케이지 및 테두리(customized cage further ring)를 나타낸 것이다. 케이스 또는 덮개는 마이크에 습기 및 먼지가 들어가지 못하게 한다. 이 케이지는 세라믹 절연체(ceramic insulator)(118) 상에 탑재될 수 있다. 마이크는 주변음에 반응하여 그를 나타내는 신호(M1, M2, M3, M4)를 출력한다. 이들 신호는 프리앰프(120)에 수신되고 모니터/녹음 시스템(122)에 의해 모니터링 및 녹음된다. 또한, 양호하게는 정전기를 끌어내기 위해 어레이에 근접하여 막대(126)가 배치되어 있다. 이 막대는 양호하게는 높이가 지면 위로 대략 7 피트이고 어레이로부터 대략 3 내지 4 피트 떨어져 배치되어 있으며, 양호하게는 구리로 만들어져 있다. 마이크 전송 선로의 게이지(gauge) 및 재료는 다양할 수 있지만, 양호하게는 신호 잡음 및 간섭을 최소화하도록 선택된다. 마이크를 바람으로부터 차폐시키는 방풍 장치(124)도 역시 도시되어 있다.
도 2를 참조하면, 주변 치료 효과를 최대화하도록 설계되어 있는 튜닝된 정합 스피커 어레이 및 재생 시스템(200)이 도시되어 있다. 4개의 정합된 스피커(202, 204, 206, 208) 및 선택적인 중앙 채널 서브우퍼(210)가 도시되어 있다. 재생 시스템(212)은 신호(S1, S2, S3, S4 및 C)를 발생하는 증폭기(214)를 통해 신호를 재생한다. 중앙 채널은 나타낸 바와 같이 선택적일 수 있다.
주변 요법은 2가지 주요 구성요소로 이루어져 있다.
1. 녹음된 오디오 소프트웨어, 및
2. 특정의 재생 또는 배포 시스템.
본 명세서에서 "1.4" 기술이라고 하는 마이크 구성으로 녹음 프로세스가 행해진다. 이것은 오디오의 재생이 4개의 정합된 스피커 및 선택적인 1개의 서브우퍼로 간다는 것을 의미한다. 4 계절의 자연음 및 파도 등의 다른 자연음이 이와 같이 4개의 마이크 모두 사이가 200 피트인 200 피트 x 200 피트의 마이크 배치로 녹음될 수 있다. 재생 시스템은 4개의 마이크 채널 각각에 의해 포착된 소리에 각각 대응하는 4채널 소리 재생을 위해 4개의 스피커를 포함할 수 있으며, 다른 대안으로서, 재생 시스템은 저주파 소리의 재생 향상을 위해 서브우퍼 또는 중앙 채널을 포함할 수 있다. 이것을 "4.1" 기술이라고 한다. 그렇지만, 서브우퍼 채널을 포함하지 않는 "4.0" 기술 재생 시스템도 이용될 수 있다. 다른 대안으로서 특정의 재생 설비를 가장 잘 만족시키도록 4.0 또는 4.1 기술이 선택될 수 있다.
몇개의 연속적인 또는 순차적인 또는 랜덤한 몇 시간의 녹음된 자료를 포함하는 계절 또는 주변 자연음 공간이 녹음되었으면, 오디오 "베드"(audio bed)가 검토, 압축 및 편집된다. 수개월의 녹음이 주변 요법의 배포를 위해 1시간 포맷으로 조립될 수 있다.
사용된 마이크는 양호하게는 넓은 범위의 가청음을 포함하는 규격을 가지며 무지향성(omni directional)이다. 예를 들어, 원하는 규격을 갖는 2개의 서로 다른 상표의 마이크가 있다. 이 설비에서 이용될 수 있는 한 상표는 영구 장치를 가질 수 있는 Shure 상표 일렉트릿 컨덴서(electret condenser) MX 183형 마이크인데, 그 이유는 이들이 다양한 기후 조건에서 보다 안정성이 있는 것으로 입증되었기 때문이다. 또한, DPA 상표 4060 일렉트릿 컨덴서도 이용될 수 있다. 유사한 성능 규격을 갖는 다른 마이크가 이용될 수 있다.
마이크 픽업 패턴은 "무지향성(omni-directional 또는 omni)"일 수 있다. 마이크는 모든 방향으로부터 소리를 픽업한다. 이들은 작은 "라발리에(lavalier)" 유형 마이크이다. 이들 마이크는 그들이 배치되어 있는 위치의 다양한 가청음을 수신한다. 마이크는 오디오 소리 에너지를 전기 신호로 변환하고, 이 신호는 (하드 와이어(hard wire), 무선 송신기, 광섬유, 기타 등등을 통해) 마이크 프리앰프로 전송된다. 각각의 마이크로부터의 증폭된 전기 신호는 이어서 다양한 방식으로 처리된다.
(1) 모니터링을 위해 오디오 신호로 변환된다.
(2) 내용물, 즉 저주파 간섭, 험(hum) 제거, 기타 등등을 위해 전기적으로 수정된다.
(3) 적절한 고분해능 매체(테이프, 디스크, 기타 등등) 상에 저장하기 위해 디지털 신호로 변환된다.
이들 4개의 마이크 신호는 지하의 차폐 케이블에 의해 원시 오디오에 대한 저장 매체인 다채널 고분해능 디지털 오디오 레코더로 전기적으로 전송된다. 마이크 마운트(microphone mount)는 이하의 것으로 이루어져 있다.
(1) 마이크를 악천후로부터 보호하고 마이크에 의해 픽업되는 불쾌한 바람 소리의 양을 감소시키기 위해 방수 패브릭으로 코팅되어 있는 맞춤 설계된 방풍 장치,
(2) 습기가 신호의 순도를 훼손하지 않도록 종과 추의 구성에서 거꾸로 마이크를 매달도록 제조되어 있는 맞춤 설계된 "케이지", 및
(3) 이 케이지는 차례로 세라믹 절연체 상에 탑재될 수 있다.
속이 채워진 7 피트 구리 막대가 신호의 순도를 훼손시킬 수 있는 정전하를 끌어내기 위해 대략 3 내지 4 피트 떨어져 지면에 배치될 수 있다. 마이크 전송 케이블은 RF 간섭을 차단하기 위해 차폐물 내에 있는 적절한 게이지의 멀티페어 와이어(multi pair wire)이다. 전송 케이블은 마이크 프리앰프, 이어서 모니터링 시스템 및 고분해능 다채널 디지털 오디오 레코더(24비트, 48kHz 디지털 분해능을 가짐)까지 1000' 뻗어 있을 수 있다. 4개의 채널 전부는 동시에 녹음될 수 있다.
원시 오디오(raw audio)가 녹음되었으면, 오디오 "베드"를 생성하기 위해 시간 압축이 행해진다. 디지털 오디오는 더 많은 유연성을 위해 디지털 오디오 테이프로부터 컴퓨터 기반 오디오 녹음, 편집 및 재생 시스템으로 전송된다. 이어서, 음악은 주변음 공간에서 발생되는 자연음에 의해 트리거되는 이벤트에 기초하여 적절한 때에 오디오 베드 상에 통합하도록 맞춤 설계되어 있다. 자연음 또는 음악 컨텐츠를 향상 또는 보강하기 위해 맞춤 사운드 효과(custom sound effect)도 생성되어 포함될 수 있다.
각각의 치료의 특정 목적, 예를 들어, 통증 전환(pain distraction) 또는 분만을 위해 음악의 컨텐츠가 안내 및 맞춤화될 수 있다. 이것이 중요한 구성요소인 이유는 그것이 목적 지향 목표에 관련되어 있을 때 자연음에 의해 영감을 받은 작곡자의 창의적 과정에 착수하기 때문이다. 자연음 이벤트는 원하는 목표 치료 효과를 달성하도록 음악적 오버레이(musical overlay)를 안내하는 키 또는 트리거로서 사용된다.
본 방법 및 시스템은 음악을 위한 음악 또는 소리를 위한 소리의 생성이 아니라, 오히려 치료, 요법, 기타 등등과 관련이 있는 특정의 결과를 발생 및 야기하기 위해 적용되는 창의적 과정이다.
배포 시스템 하드웨어는 이하의 것으로 이루어져 있다.
(1) 재생 유닛 시스템,
(2) 특정의 코드 와이어,
(3) 차폐된 스피커 시스템, 및
(4) 증폭 시스템.
다른 하드웨어 구성요소는 환자가 이 치료 방식으로부터 최대의 이익을 얻도록 주변 요법 청취실의 설치 및 튜닝이다. 치료의 개념 및 용도는 이하의 것을 위해 사용될 수 있다.
(1) 통증 전환,
(2) 근심 해소, 및
(3) 주변 요법실 주변의 원하지 않는 소리, "병원 소리" 기타 등등에 대한 과도 스파이크 마스킹.
한가지 이론은 소리가 청각 신경에 말을 걸처 개인의 위치에 관한 믿음을 보류시킬 수 있고 몽상과 같은 여러가지 효과를 야기할 수 있다는 점에서 이러한 해소가 사람 청각 시스템의 진화로 인한 것이라는 것이다.
양호한 실시예의 한가지 중요한 특징은 "베드" 녹음 시에 생성된 200 피트 x 200 피트 알고리즘 또는 어레이로 돌아간다. 본 발명의 기술로 인해 청취자/환자는 정신적으로 그 자신을 "3차원 음향 공간"에 위치시킬 수 있다. 컨텐츠가 단일(모노) 또는 스테레오(2 채널) 방법으로 제공되는 경우, 본 발명의 고유한 3차원 서라운드 구성요소가 존재하지 않을 것이다. 치료 결과는 서라운드 4.0 또는 4.1로 제공되지 않는 경우 동일하지 않을 가능성이 있다.
보다 구체적으로는, 음악 컨텐츠는 정서적 구성에 초점을 맞추고 있다. 200 피트 x 200 피트 구성의 고급 장비와 관련한 녹음 프로세스, 구체적으로 설계된 음악 컨텐츠, 및 자료의 출력을 위한 제어 장치인 배포 시스템 모두가 본 방법에 중요하다.
재생 시스템 구성은 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 다양한 성능 사양을 갖는 다양한 실시예들을 취할 수 있다. 이하에는 여러가지 성능 규격을 갖는 3가지 가능한 실시예가 열거되어 있다.
제1 실시예
컴퓨팅 플랫폼
Figure pat00001
마더보드: VIA EPIA M 미니-ITX 마더보드
Figure pat00002
프로세서: VIA C3/EDEN EBGA 프로세서 600 MHz 팬 없음
Figure pat00003
메모리: 512MB SDRAM DDR-266
Figure pat00004
오디오 프로세서: VIA VT1616 6 채널 AC'97 코덱
저장 장치
Figure pat00005
하드 드라이브: 160GB 웨스턴 디지털 캐비어, 7200RPM, 8M 캐쉬
Figure pat00006
광학 저장 장치: 16X DVD R0M
소프트웨어
Figure pat00007
운영 체제: 그의 6 채널 오디오 지원 및 개발 도구를 위해 Microsoft Windows XP Professional이 선택되었다.
Figure pat00008
프로그래밍 언어: 물리적 패널을 에뮬레이트하기 위해 소프트웨어로 프론트 패널 디스플레이 및 컨트롤을 시뮬레이션하는 데 Microsoft Visual Basic이 사용되었다.
Figure pat00009
오디오 파일 포맷: Extensible Wave가 사용되었는데, 그 이유는 그것이 Windows 기본 포맷이기 때문이다.
사용자 인터페이스
Figure pat00010
프론트 패널: 그의 2 라인 LCD 디스플레이, 6 버튼 키패드 및 드라이브 베이에 꼭 들어맞을 수 있도록 하기 위해 Crystalfontz 633 프론트 패널 LCD 및 키패드가 선택되었다.
아날로그 오디오 섹션
Figure pat00011
전력 증폭기: 4 개별 채널 - 50W/4Ω 커스텀 클래스(custom class) D 오디오 전력 증폭기
전원 공급 장치
Figure pat00012
CPU 전원: ITX-PB 200W 내부 ITX 전원 공급장치
Figure pat00013
오디오 전원: Astrodyne SPUl 30-108 130W 24V 범용 85-265VAC 입력
시스템 케이스
Figure pat00014
ATS 케이스: ITX-PB ITX 체커 큐브 케이스(Checker Cube Case)
스피커 시스템
Figure pat00015
스피커: Speco Technologies SP-6MA/T 6.5" 천장 설치 동축 스피커(ceiling mount coaxial speaker)
제2 실시예
컴퓨팅 플랫폼
Figure pat00016
마더보드: VIA EPIA MS 미니-ITX
Figure pat00017
프로세서: VIA C3/EDEN EBGA 프로세서 팬 없음
Figure pat00018
메모리: 512MB SDRAM DDR-266
Figure pat00019
오디오 프로세서: VIA VT 1616 6 채널 AC'97 코덱
저장 장치
Figure pat00020
하드 드라이브: IBM/Hitachi 2.5" 8MB 캐쉬 향상된 24/7 용도
Figure pat00021
광학 저장 장치: 파나소닉 슬롯 로드 DVD R0M
소프트웨어
Figure pat00022
운영 체제: 그의 6 채널 오디오 지원 및 개발 도구를 위해 Microsoft Windows XP Professional이 선택되었다. 또한, 예비적인 리눅스 마이그레이션 및 실험
Figure pat00023
프로그래밍 언어: 물리적 패널을 에뮬레이트하고 요청될 때 우리의 새로운 기능을 테스트하기 위해 소프트웨어로 프론트 패널 디스플레이 및 컨트롤을 시뮬레이션하는 데 Microsoft Visual Basic이 사용되고 있다.
Figure pat00024
오디오 파일 포맷: 돌비 AC3 다채널 포맷 및 복사 방지를 지원하기 위해 가능한 암호화 시나리오의 연구
사용자 인터페이스
Figure pat00025
프론트 패널: 맞춤 설계된 푸시버튼 키 매트릭스, 볼륨 컨트롤 및 트림 컨트롤
Figure pat00026
디스플레이: Noritake 도트-매트릭스 진공 형광 디스플레이
아날로그 오디오 섹션
Figure pat00027
아날로그 레벨 및 트림: 맞춤 설계된 VCA 구동 프리앰프, 메인 및 트림 컨트롤을 갖는 4채널
Figure pat00028
전력 증폭기: 맞춤 설계된 4 채널 - 50W/4Ω 커스텀 클래스(custom class) D 오디오 전력 증폭기
전원 공급 장치
Figure pat00029
CPU 전원: ITX-PB 200W 내부 ITX 전원 공급장치
Figure pat00030
오디오 전원: 맞춤 설계된 다중 출력 DC 전원
시스템 케이스
Figure pat00031
ATS 케이스: 여러가지 케이스가 평가되고 있다
리모콘
Figure pat00032
리모콘: 소프트웨어를 통해 에뮬레이트된 무선 시스템의 구현
스피커 시스템
Figure pat00033
스피커: Speco Technologies SP-6MA/T 6.5" 천장 설치 동축 스피커(ceiling mount coaxial speaker)를 비롯한 여러가지 스피커의 추가적인 실험 및 평가
제3 실시예
컴퓨팅 플랫폼
Figure pat00034
마더보드: 모든 품질 및 수명 테스트를 통과한 비용 효과적인 솔루션
Figure pat00035
프로세서: 선택된 마더보드에 수반하는 팬이 없는 프로세서
Figure pat00036
메모리: 모든 시스템 기능을 처리하기에 적합한 메모리
Figure pat00037
오디오 프로세서: 선택된 마더보드에서 선택된 오디오 코덱
저장 장치
Figure pat00038
하드 드라이브: IBM/Hitachi 2.5" 8MB 캐쉬 향상된 24/7 용도
Figure pat00039
광학 저장 장치: 파나소닉 슬롯 로드 DVD R0M
소프트웨어
Figure pat00040
운영 체제: 이 응용을 위해 구성된 로열티없는 리눅스 OS 커스텀
Figure pat00041
프로그래밍 언어: 리눅스 하의 C 프로그래밍 언어
Figure pat00042
오디오 파일 포맷: 돌비 AC3 다채널 포맷 및 복사 방지를 지원하기 위해 가능한 암호화 시나리오의 연구
사용자 인터페이스
Figure pat00043
프론트 패널: 맞춤 설계된 푸시버튼 키 매트릭스, 볼륨 컨트롤 및 트림 컨트롤
Figure pat00044
디스플레이: Noritake 도트-매트릭스 진공 형광 디스플레이
아날로그 오디오 섹션
Figure pat00045
아날로그 레벨 및 트림: 맞춤 설계된 VCA 구동 프리앰프
Figure pat00046
전력 증폭기: 맞춤 설계된 4 채널 - 50W/4Ω 커스텀 클래스 D 오디오 전력 증폭기
전원 공급 장치
Figure pat00047
CPU 전원: ITX-PB 200W 내부 ITX 전원 공급장치
Figure pat00048
오디오 전원: 맞춤 설계된 다중 출력 DC 전원
시스템 케이스
Figure pat00049
ATS 케이스: 요구된 기능 요건 및 시각적 스타일링 요망사항을 만족시키는 맞춤 케이스
리모콘
Figure pat00050
리모콘: 소프트웨어를 통해 테스트되는 에뮬레이트된 시스템의 물리적 대응물의 구현
스피커 시스템
Figure pat00051
스피커: 자기 차폐되어 있는 풀 레인지(full range) 천장 설치 동축 스피커
상기 실시예들은 시스템이 어떻게 구현될 수 있는지의 단지 예시적인 실시예에 불과하다. 그렇지만, 구체적인 구성요소는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 변동될 수 있다.
도 4를 참조하면, ATS 아날로그 보드의 주된 기능은 ATS의 CPU 마더보드로부터 저레벨 아날로그 오디오 출력 신호를 받아서 스피커 어레이를 구동하기 위해 그 신호에 적절한 증폭을 제공하는 것이다. 전압 제어 증폭기(Voltage Controlled Amplifier, VCA) 기반 전치 증폭기 설계에 대한 설계는 하나의 마스터 제어 및 각각의 채널(403, 405, 407, 409)에 대한 개별적인 트림 제어(404, 406, 408, 410)를 포함한다. ATS는 다채널 오디오 출력 장치이다. 이것은 어떤 타당한 방식으로 동시에 제어될 필요가 있는 동시에 동작하는 다수의 개별적인 오디오 채널이 있다는 것을 의미한다. ATS 아날로그 보드의 일 실시예에 대해 이하에 상세히 기술되지만, 아날로그 보드 설계는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 변동될 수 있다.
종래의 방식은, 본질적으로 4개의 볼륨 컨트롤이 서로 사이에 끼워져 있으며 단일의 기계적 회전으로 동작되는, 적층 전위차계 스타일 볼륨 컨트롤을 이용하는 것이다. 이 방식은 저급 기술이지만 아주 신뢰성이 있다. 그렇지만, 단점들이 있다. 무엇보다 먼저, 모든 포트(pot)가 서로 본딩되어 있기 때문에 개별적인 채널이 조금도 트리밍될 수 없다는 사실이다. ATS에 있어서, 4개의 채널 전부가 동시에 제어되고 또한 최종 설치에서의 스피커 배치의 잠재적인 부정합에 대처하기 위해 각각의 채널을 독자적으로 트리밍할 수 있을 필요가 있다. 따라서, 상기 기준에 있어서, 아날로그 보드는 전압 제어 증폭기를 사용하여 설계되었다. 본질적으로, VCA는 간단한 직류 제어 전압을 통해 그를 통한 이득을 변경하는 일종의 관리 전위차계(supervisory potentiometer)이다. 각각의 채널을 VCA 전치 증폭기(412, 414, 416, 418)로 똑같이 구성함으로써, 각각의 채널은 서로 연결되어 하나의 중앙 제어 소스로부터 구동될 수 있음은 물론 개별적으로 트리밍될 수 있다.
일반적인 저임피던스 스피커를 구동하기 위한 효율적인 오디오 전력 증폭이 구현될 수 있는 이유는, ATS가 때때로 작고 콤팩트한 장비 선반 또는 수납실에 위치하기 때문이고, 적절히 효율적이고 과도한 열을 발생하지 않는 전력 증폭기에 대한 설계 배치(design topography)를 채택할 필요가 있다. ATS 내의 전력 증폭기 섹션은 스위칭 전력 증폭기 또는 클래스 D 스타일 증폭기(420)라는 것이다. 종래의 오디오 전력 증폭기에서, 비효율성의 대부분은 어떤 양의 이용가능한 전기 전류가 실제로 스피커 부하로 전달되지 않고 증폭기의 출력 장치에서 열로 변환됨으로써 소비된다. 선형 방식으로 부하로의 전류를 제어하려고 시도하는 특성으로 인해, 이 특정의 효과는 피할 수 없다. 스위칭 전력 증폭기가 하는 일은 전력 증폭기의 내부 출력 장치에 의해 소비되는 아주 최소량의 전류를 낭비하고 전류의 거의 전부를 부하로 전송하는 것이다. 이것은 단지 출력 장치로 하여금 선형 응답을 갖도록 하지 않고 이산적인 이진 응답을 더 많이 가질 수 있도록 해줌으로써 달성된다. 출력 장치 중 어느 하나가 완전히 온되어 전류를 부하로 전도하거나 오프되어 전류를 부하로 전도하지 않는다.
ATS 재생 시스템은 모든 채널을 동시에 통제하는 마스터 뮤트 제어(master mute control)를 구현한다. 아날로그 보드의 기능의 일부로서, 최종 사용자가 오디오를 갑자기 뮤트해야만 할 이유가 있는 경우 그렇게 하는 것을 용이하게 해주기 위해 마스터 뮤트(422) 제어가 포함될 수 있다. 이 기능은 오디오 증폭기를 뮤트 상태로 토글시키는 푸시버튼을 누르는 것만으로 인에이블된다. 그 버튼을 차후에 또다시 누르면, 뮤트 회로는 분리되고, 오디오 증폭기는 정상적으로 동작하게 된다.
아날로그 보드는 사전 설정된 레벨 시나리오 및 리모콘 구현을 연상시키기 위해 소프트웨어 제어 볼륨 컨트롤을 포함하기 위한 유연성있는 형태로 설계될 수 있다. VCA 기반 전치 증폭기를 포함하는 경우, ATS는 소프트웨어 제어되도록 업그레이드될 수 있다. 이것은 특정의 시나리오에서 연상시키기 위한 사전설정된 볼륨 레벨을 비롯한 소프트웨어 제어 볼륨 기능의 장래 구현을 가능하게 해준다. 또한, 무선 리모콘이 전치 증폭기 회로 전체를 재설계하지 않고 비교적 쉽게 시스템에 추가될 수 있다.
CPU 마더보드로부터의 오디오 신호는 ATS 아날로그 보드로 전송되고, 오디오 신호가 ATS 아날로그 보드에 의해 수신될 때, 이 신호는 VCA 증폭기에 입력된다. 이것은 도 4에서 알 수 있다. 오디오 신호의 VCA로부터 빠져나가는 전류 레벨 또는 증폭기를 통한 이득이 선형 DC 제어 전압에 의해 제어되고, 이는 이어서 VCA로부터의 전체적인 로그 출력(logarithmic throughput)에 대응한다. ATS의 아날로그 보드 상의 각각의 채널의 VCA에 대해 2개의 제어 전압 소스가 있다.
제1 제어 전압 소스는 메인 볼륨 컨트롤로부터 올 수 있다. 이것은 볼륨 컨트롤의 위치가 어디에 있는지에 기초하여 제어 전압을 발생하는 단일의 전위차계를 포함할 수 있다. 이 전위차계는 시계 방향 회전이 VCA를 통해 플러스 이득을 생성하도록 구성될 수 있다. 이 특정의 전압 제어 증폭기는 또한 이중 기울기 응답(dual slope response)을 제공하도록 구성될 수 있다. 이 유닛이 저레벨에서 동작될 때, 볼륨 컨트롤은 더 큰 범위의 이득을 달성하게 된다. 이 컨트롤은, 볼륨 컨트롤 상의 약 1시 방향에서, 이득의 기울기가 감소하고 따라서 컨트롤 상에서의 보다 큰 움직임이 보다 작은 이득 천이를 생성하도록 설계될 수 있다. 이것은 사람이 컨트롤을 너무 높게 너무 빠르게 회전시키는 경우 있을 수 있는 사고를 감소시키는 데 도움이 될 수 있다.
제2 제어 전압 소스는 개별적인 트림 컨트롤로부터 온다. 이 컨트롤에 대한 인터페이스는 ATS 유닛의 배면 상에 위치될 수 있으며 실내에서의 가능한 장애물 또는 스피커를 설치할 선택의 여지가 거의 없는 것으로 인해 듣는 위치에서의 스피커 볼륨의 있을 수 있는 차이에 대응하기 위해 시스템 설치자로 하여금 ATS의 채널들에 대한 개별적인 이득을 조절할 수 있게 해줄 수 있다. 이 제어는 단지 약 30dB 범위, +/- 15 db의 이득 또는 감쇠에 걸쳐 있을 수 있는 선형 제어이다. 이 2개의 제어 전압 소스는 이어서 합산(424)되어 VAC에 피드되는 단일의 제어 전압을 생성할 수 있다. 각각의 채널은 그 자신의 고유한 트림 컨트롤을 가지며 메인 볼륨 제어 전압과 합산하여 각각의 채널에 대한 고유한 제어 전압을 생성한다. 오디오 전류가 VCA 섹션을 빠져나온 후에, 이는 이어서 전력 증폭 섹션에 직접 피드된다. 전력 증폭 섹션에 대해서는 도 4를 참조하기 바란다.
VCA의 출력은 전력 증폭 섹션에 주입될 수 있다. 전력 증폭기는 클래스 D 스타일 펄스폭 변조 시나리오에 기초할 수 있다. 들어오는 오디오는 고주파 삼각파형으로 변조될 수 있고, 펄스폭 변조된 출력은 스피커 부하로 전달되는 전류를 제어하는 일련의 트랜지스터에 피드될 수 있다. 출력 시나리오는 차동 또는 평형 브리지 출력(differential or balanced bridge output)이라고 하는 것이다. 이것은 싱글-엔디드(single-ended) 변동 출력을 갖는 견고한 접지 기준(solid ground reference)이 없다는 것을 의미한다. 그렇지만, 그 대신에, 위상이 정반대이고 스피커 부하에 대해 일종의 푸시-풀로서 기능하는 대칭적으로 정반대인 신호가 있다. 이것은 증폭기로 하여금 싱글 엔디드 모드에서 증폭기를 동작시킴으로써 단독으로 달성될 수 있는 것의 거의 2배인 순 전압 출력(net voltage output)을 부하 양단에 생성할 수 있게 해준다.
전력 증폭기는 스피커 부하에 장애가 있는 경우에 또는 증폭기의 과부하(exertion) 동안에 증폭기를 차단시키는 차단 보호 회로(shutdown protection circuit)를 설계 내에 내장시킬 수 있다. 또한, 전력 증폭기를 효과적으로 차단시켜 뮤트 기능을 하게 하는 회로가 포함될 수 있다. 이 기능은, ATS를 실행시키는 프로그램에서 소프트웨어 제어되지 않고, 별개의 회로와 함께 직접 증폭기 섹션에 내장될 수 있다. 뮤트 회로는 푸시버튼 스위치에서의 사용자의 입력으로 그의 상태를 토글시킬 수 있다. 한번의 버튼 누르기는 아날로그 보드 상의 4개의 증폭기 전부를 차단시킨다. 이 상태는 사용자가 다시 푸시버튼을 눌러 뮤트 회로가 증폭기를 재작동시킬 때까지 래치된 채로 있다.
ATS 아날로그 보드에 대해 상기한 기능들 전부는 ATS 플레이어의 요건에 특유한 단일 보드의 4 채널 전치 증폭기/전력 증폭기 솔루션을 생성하기 위해 전체로서 함께 조화되어 기능한다. 이 보드의 설계에 대한 구체적인 상세는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 변동될 수 있다.
본 발명의 사용자 인터페이스는 LCD 터치 스크린 모니터(도 5 참조) 및 디스플레이 드라이버를 포함할 수 있으며, 여기서 사용자 인터페이스 화면 표시는 ATS 소프트웨어 사용자 인터페이스 애플리케이션에 의해 제공된다. 이러한 사용자 인터페이스를 발생하는 소프트웨어 애플리케이션은 당업자에게 잘 알려져 있다. 사용자 인터페이스 애플리케이션은 이하의 특징을 포함한 여러가지 특징을 구현하는 동작을 할 수 있다.
도 6 내지 도 9를 참조하면, 메인 메뉴 인터페이스 화면(600)을 포함한 사용자 인터페이스 화면의 다수는 프로그램의 타이틀 및 재생 중인 트랙, 프로그램 및 트랙 식별 번호를 디스플레이하는 프로그램 디스플레이 윈도우(602)를 포함한다. 사용자로 하여금 그 다음 프로그램 또는 트랙으로 앞으로 건너뛰거나 이전의 프로그램 또는 트랙으로 뒤로 건너뛸 수 있게 해주는 프로그램 및 트랙 앞으로 및 뒤로 건너뛰기 버튼(604)도 역시 메인 메뉴 상에 제공된다. 정지-재생-일시정지-반복 버튼도 역시 제공되어 있다(606). 반복 기능은, 선택될 때, 재생 중인 현재 프로그램 또는 트랙을 반복한다. 임의의 분위기 타이틀을 듣는 3가지 방식이 있기 때문에 3가지 주변 모드(608)가 제공되며, 이들은 1) '음악이 있는 분위기', 2) '분위기만', 3) '음악만'이다. 분위기는 녹음된 자연음을 말한다.
메인 메뉴는 또한 체인(Chain) 프로그램을 선택하는 푸시 버튼(610)을 제공한다. 체인 프로그램 옵션은 한 프로그램을 다른 프로그램에 "연쇄(chaining)"시키는 것을 말한다(도 8 및 도 9 참조). 이것은 3개의 분위기 모드 기능 중 임의의 것으로 행해질 수 있다. 체인의 예는 밤 노래/여름 노래와 '분위기만'의 체인/새 소리와 '음악만'의 체인/분위기 및 음악이다. 프로그램은 '음악이 있는 분위기', '분위기만' 및 '음악만'을 포함하는 분위기 타이틀에 대응한다. 프로그램은 메모리에 로드된 프로그램 또는 타이틀을 말한다. 프로그램이 재생을 위해 선택될 때, 메인 프로그램 디스플레이 윈도우 상부 중앙에 이름들이 나타난다. 프로그램을 검색 및 탐색하기 위해, 윈도우 바로 옆이 프로그램 기능 상의 앞으로 및 뒤로 "건너뛰기" <> 버튼이 이용될 수 있다. 이전 트랙 및 다음 트랙 버튼은 프로그램의 트랙을 넘길 수 있게 해주며, 여기서 트랙은 프로그램 또는 타이틀 내의 녹음 세그먼트(recording segment)의 서브파일(subfile)을 말한다.
메인 메뉴는 또한 타이머 옵션(도 7 참조)을 선택하기 위한 타이머 버튼(612)을 제공한다. 타이머 기능은 프로그램에 대한 시작 시간을 설정하는 알람 시계 유형 기능이다. 타이머 기능의 목적은 선택된 프로그램을 자동 시작하게 하는 것이다. 이 기능은 밤낮을 잊어버렸을 때 개인의 "바이오리듬 재설정"을 위해 사용될 수 있다. 타이머 기능은 사용자로 하여금 주어진 프로그램 또는 체인에 대한 사전 설정된 시작 시간을 선택할 수 있게 해주며, 여기서 프로그램 또는 체인은 선택된 시작 시간에 적절한 것이다.
새로 다운로드 표시자(614)는 이더넷 다운로드가 이용가능한 때를 사용자가 알 수 있게 해줄 수 있다. 다운로드 표시자 불빛이 반짝거리고 있을 때, 이는 새 프로그램이 다운로드될 수 있음을 나타낸다. 주변 요법 재생 시스템은 원거리 통신망 또는 근거리 통신망으로의 통신 포트 또는 네트워크를 통해 새 프로그램에 액세스할 수 있다. 액세스 및 로드하기 위해, 사용자는 반짝거리는 다운로드 버튼을 누르기만 하면 된다. 다운로드가 완료되면, 그것이 재생 시스템으로 성공적으로 다운로드되었음을 알려주기 위해 '로드 완료(Loaded)' 버튼이 반짝거린다. 로드 완료 버튼은 로드 기능 동안의 스태프 변화가 있는 경우에 다운로드를 알려주기 위해 2주 동안 반짝거리도록 구성될 수 있다.
ATS 재생 시스템의 적용가능성의 예는 통증 전환을 위해 병원 환경에서 이를 사용하는 것이다. 예를 들어, 사용자는 엉덩이 수술로 통증이 있는 환자이다. 이 괴로운 상황에서, 어떤 의료 연구는 그 환자가 그의 생각 및 마음에 사로잡혀 있을 수 있음을 보여주었다. 명백하게도, 이러한 느낌에서 벗어나는 것이 어렵거나 거의 불가능할 수 있다. 환자를 여름의 천둥 폭우 속에 있도록 하기 위해 "여름 노래" 분위기 및 음악을 재생함으로써 기분 전환이 달성될 수 있다. 이 개념은 사람이 이 음악을 2 단계로 듣게 된다는 것이다. 예를 들어, 천둥, 단단한 표면에 부딪히는 빗방울, 및 바람 등의 자연음이 우리가 있을지도 모르는 정확한 곳에 대한 진화적인 자각을 생성할 수 있으며, 음악 부분이 시작될 때, 그 부분은 두뇌의 보다 "실행적인" 기능에 초점을 맞추고 있다. 음악이 자연음을 덮어버리지 않고 자연음과 함께 자연스럽게 흐르도록 자연음 이벤트를 가이드 또는 트리거로 사용하여 음악 오버레이가 작성된다. 이 개념은 통증 신호가 청각 신호보다 더 느리게 이동하고, 따라서 이론적으로 신체의 "귀문(ear-gate)" 기능이 개인을 한 신호로부터 다른 신호로 전환시킬 수 있다는 것이다. 몇시간의 자연음을, 예를 들어, 1시간 포맷 등의 보다 간략한 포맷으로 압축 및 편집하는 것은 사람의 귀문을 청취자의 마음을 지배하고 전환시키는 사운드 베드로 넘쳐나게 한다. 따라서, 숲이 우거진 삼림 지역에서의 1개월의 소리 녹음이, 예를 들어, 풀이 무성한 지역을 가로질러 흩날리는 낙엽 등의 가을 사운드 이벤트로 가득 채워진 1시간 포맷으로 편집될 수 있으며, 여기서 이 사운드 이벤트는 맞춤 작성된 음악 오버레이에 대한 트리거로서 이용될 수 있다.
선택을 프로그램하기 위해, 사용자는 메인 화면 프로그램으로 가서 프로그램 디스플레이 윈도우의 우측에 있는 화살키로 프로그램, 예를 들어, 가을 노래를 선택할 수 있다. 사용자는 "모드" 버튼을 이용하여 음악이 있는 분위기를 선택하고 재생을 누를 수 있다. 사용자가 경험을 확장하려고 하는 경우, 사용자는 몇가지 일을 할 수 있다. 1) 단지 반복 버튼을 누르면 사용자가 손으로 정지를 누를 때까지 프로그램을 반복한다. 2) 이 프로그램을 다른 버전의 프로그램, 즉 '음악만' 또는 '분위기만'에 "연쇄"시키거나 이를 완전히 다른 프로그램(예를 들어, 새 소리)에 연쇄시킨다. 체인을 생성하기 위해, 사용자는 체인 설정 화면이 나타날 때 체인 버튼을 선택하며, 이때 가을 노래를 체인 선택 추가에서의 첫번째 링크로 추가하기 위해 가을 노래가 프로그램 디스플레이 윈도우에 디스플레이되어 있고 x 중 체인 1로서 지정되어 있으며, 체인에 있는 모든 프로그램 링크에 대해 이것을 반복한다. 3) 체인 시퀀스가 입력되었으면, 사용자가 이 "체인"을 특정의 시간에 시작하고자 하는 경우, 사용자는 "타이머" 기능을 선택할 수 있다. 메인 기능 버튼의 우측에 있는 프롬프트가 "설정"을 갖는다. 프로그램 시작은 바로 알람 시계에서와 같이 설정될 수 있다.
- 설정
- 메인 타이머 윈도우 열림
- am 또는 pm을 선택
- 시간 및 분을 선택
- 온을 누름
- 완료
- 이 기능을 비활성화시키기 위해, 오프를 선택한다. 이것은 큰 "설정" 윈도우 상에서 또는 타이머 윈도우 내의 메인 화면 상에서 행해질 수 있다(우측의 오프-온). 적색은 "정지"의 기능이다.
1. 2개의 타이머, am 및 pm이 있다. 타이머 기능은 "가기"의 기능이며, 따라서 녹색이다(녹색등 가기).
2. 6개의 체인이 가능하고 체인마다 2개의 타이머가 가능하며, 따라서 총 12개의 타이머가 가능하다.
다른 예는 환자가 밤낮을 잊어버리고 망상에 빠져 있는 시나리오이다. 사용자는 특정의 프로그램 시퀀스와 관련하여 타이머 기능을 사용함으로써 환자의 바이오리듬을 재설정하려고 시도할 수 있다.
1. 노래 소리 분위기만을 선택
- 체인에 추가
- 음악이 있는 새 소리 분위기와 체인
- 타이머를 활성화시켜 (7 am)으로 설정
- 온을 누름
- 완료
- 여기서의 목적은 우리의 청취 이중성에서, 우리는 우리의 진화적인 청취에서 아침 새 소리로 환자를 서서히 깨우고, 이어서 음악을 추가하여 더 높은 "실행적 기능" 청취를 추가한다. 이 시퀀스는 대략 2시간일 수 있으며 점점 증가한다.
2. 밤 노래 "음악이 있는 분위기"를 선택한다.
- 체인에 추가
- 음악이 있는 밤 노래 분위기와 밤 노래 분위기만의 체인
- 타이머를 활성화시켜 (10 pm)으로 설정
- 온을 누름
- 완료
여기서의 목적은 am 시퀀스에서와 유사한 방식으로 동작을 느리게 하는 것이다.
상기한 여러가지 주변 요법 방법 및 시스템 예는 주변 요법에 대한 새로운 개념을 설명한다. 본 발명의 사용자는, 원하는 응용에 따라, 상기한 주변 요법 실시예 또는 그의 등가물 중 임의의 것을 선택할 수 있다. 이 점에서, 여러가지 형태의 본 발명의 주변 요법 방법 및 시스템이 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않고 이용될 수 있다는 것을 잘 알 것이다.
이상의 설명으로부터 명백한 바와 같이, 본 발명의 어떤 측면이 본 명세서에 설명된 예의 특정 상세에 의해 제한되지 않으며, 따라서 다른 수정 및 응용, 또는 그의 등가물이 당업자에게는 용이하게 안출될 것으로 생각된다. 따라서, 청구항들은 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않는 모든 이러한 수정 및 응용을 포함하는 것으로 보아야 한다.
본 발명의 다른 측면, 목적 및 이점이 도면, 설명, 예시적인 규격 및 첨부된 청구 범위를 조사해 봄으로써 획득될 수 있다.

Claims (8)

  1. 치료용 오디오(therapeutic audio)를 녹음 및 재생하는 방법으로서,
    마이크들의 직사각형 어레이 - 상기 마이크들의 직사각형 어레이는 수직 지지대 프레임에 매달려 있고, 상기 마이크들은 상기 직사각형 어레이의 중심점에 대하여 대칭으로 배열되어 있는 4개의 분리된 무지향성 마이크를 포함하며 각각의 마이크는 상기 어레이의 4개의 모퉁이 중 하나에 배치되어 있음 - 로 자연음을 포착하는 단계;
    상기 4개의 마이크 각각으로부터 하나씩, 4개의 분리된 신호를 출력하는 단계 - 상기 신호들은 상기 포착된 자연음을 나타냄 -;
    분리된 4 채널 녹음 장치가 4 채널 사운드 베드(sound bed)를 생성하는 것과 동시에 상기 4개의 분리된 신호를 수신하고 녹음하는 단계;
    상기 포착된 자연음을 1시간 포맷으로 전자적으로 편집 및 압축하는 단계;
    음악 오버레이(musical overlay)를 작성함으로써 1시간 포맷 주변 파일을 생성하는 단계 - 상기 작성의 동기는 상기 사운드 베드에서의 자연음 이벤트에 의해 트리거됨 -;
    상기 음악 오버레이를 상기 자연음의 녹음된 사운드 베드상에 중첩시킴으로써 상기 음악 오버레이를 상기 주변 파일의 부분으로 만드는 단계; 및
    사용자 인터페이스에 의해 제어가능한 컴퓨터 시스템을 포함하는 재생 시스템을 제공하는 단계
    를 포함하며,
    상기 컴퓨터 시스템은,
    파일들을 전자적 저장 장치에 저장하고 그로부터 검색하며,
    또한 상기 전자적 저장 장치로부터 검색되어 상기 컴퓨터에 의해 전송되는 상기 파일들을 수신하도록 오디오 사운드 보드를 제어하고,
    또한 상기 파일들을 가청 아날로그 파일로 변환하여 이 아날로그 파일을, 채널마다 하나씩 4개의 스피커를 포함하는 스피커 어레이를 구동하기 위해 4개의 채널을 갖는 증폭기로 채널링하도록 상기 사운드 보드를 제어하는 동작을 하여,
    상기 4개의 스피커는 수직 지지대 프레임에 매달려 있는 4개의 분리된 다방향 마이크들을 포함하는 마이크들의 직사각형 어레이에서 수신되는 사운드를 재생하고, 상기 마이크들은 상기 마이크들의 직사각형 어레이의 중심점에 대하여 대칭으로 배열되어 있고 각각의 마이크는 상기 마이크들의 직사각형 어레이의 4개의 모퉁이 중 하나에 배치되어 있으며, 상기 아날로그 파일을 상기 증폭기로 채널링하고 상기 스피커 어레이를 구동하는 것인
    치료용 오디오 녹음 및 재생 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 스피커들은 저전압, 풀 레인지의 동축 스피커들인 것인 치료용 오디오 녹음 및 재생 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 재생 시스템을 실내에 설치하는 단계와 상기 스피커들을 천장에 탑재하는 단계를 더 포함하는 치료용 오디오 녹음 및 재생 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 재생 시스템을 실내에 설치하는 단계와 상기 스피커들을 가구에 탑재하는 단계를 더 포함하는 치료용 오디오 녹음 및 재생 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 재생 시스템에서 네트워크 인터페이스 기능을 제공하는 단계를 더 포함하고,
    상기 네트워크 인터페이스 기능은 네트워크 인터페이스를 통해 새로운 파일들을 상기 전자적 저장 장치에 업로드하도록 동작가능한 치료용 오디오 녹음 및 재생 방법.
  6. 제1항에 있어서, 모든 채널에 대한 마스터 제어 및 각각의 개별적인 채널에 대한 트림 제어로 상기 증폭기를 제어하는 단계를 더 포함하는 치료용 오디오 녹음 및 재생 방법.
  7. 제1항에 있어서, 4개의 채널 전부를 선택적으로 뮤팅(mute)하는 단계를 더 포함하는 치료용 오디오 녹음 및 재생 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 증폭기는 차동 스위칭 D-스타일 펄스폭 변조 전력 증폭기를 포함하는 것인 치료용 오디오 녹음 및 재생 방법.
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