KR20160063882A - 라우드 스피커 어레이와 후면 벽 반사를 이용한 음장 재현 장치 및 방법 - Google Patents

라우드 스피커 어레이와 후면 벽 반사를 이용한 음장 재현 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

라우드 스피커 어레이와 후면 벽 반사를 이용한 음장 재현 장치 및 방법이 개시된다.
음장 재현 장치는 라우드 스피커들로 오디오 신호를 출력하여 라우드 스피커들의 전방 및 후방에 각각 전방 음원과 후방 음원을 재현하는 라우드 스피커 어레이; 및 상기 후방 음원이 상기 라우드 스피커들의 후방에 위치한 벽에 반사되도록 상기 전방 음원이 재현되는 위치를 제어하는 음원 제어부를 포함할 수 있다.

Description

라우드 스피커 어레이와 후면 벽 반사를 이용한 음장 재현 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR REPRODUCING SOUND FIELD LOUD-SPEAKER ARRAY AND BACK WALL REFLECTION}
본 발명은 음장 재현 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 벽 반사를 이용하여 음장을 재현하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
음장 재현 기술은 복수의 스피커를 이용하여 오디오 신호를 출력함으로써, 음원의 위치까지 감지할 수 있는 음장을 재현하는 기술이다. 또한, 사운드 바(Sound bar)는 새로운 형태의 라우드 스피커 구성으로, 복수의 라우드 스피커를 연결한 라우드 스피커 어레이(Loudspeaker Array)이다.
한국공개특허 제10-2009-0110598호(공개일 2009년 10월 22일)에는 사운드 바와 같은 라우드 스피커 어레이를 이용하여 음장을 재현하는 기술이 개시되어 있다.
종래 기술은 호형 어레이 형태로 방사시킬 신호를 음장 재생 정보에 따라 결정함으로써 음장을 재현하고 있으나, 좌 채널과 우 채널 또는 서라운드 채널을 재현하는 것에는 한계가 있었다. 또한, 음원을 라우드 스피커 어레이의 좌측 및 우측에 위치한 벽에 반사하여 좌 채널과 우 채널 또는 서라운드 채널을 재현하는 기술은 라우드 스피커 어레이의 좌측 및 우측에 벽이 존재하고 있어야만 좌 채널과 우 채널 또는 서라운드 채널을 재현할 수 있다는 한계가 있었다.
따라서, 라우드 스피커 어레이의 좌측 및 우측에 벽이 존재하지 않는 경우에도 좌 채널과 우 채널 또는 서라운드 채널을 재현할 수 있는 방법이 요청되고 있다.
본 발명은 야외 공연장과 같이 좌우에 벽이 존재하지 않는 공간에서도 좌 채널, 우 채널 또는 서라운드 채널을 재현할 수 있는 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 음장 재현 기술보다 좌우 폭이 넓은 가상 음원을 재현할 수 있는 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 음장 재현 장치는 라우드 스피커들로 오디오 신호를 출력하여 라우드 스피커들의 전방 및 후방에 각각 전방 음원과 후방 음원을 재현하는 라우드 스피커 어레이; 및 상기 후방 음원이 상기 라우드 스피커들의 후방에 위치한 벽에 반사되도록 상기 전방 음원이 재현되는 위치를 제어하는 음원 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 라우드 스피커가 오디오 신호를 출력하여 라우드 스피커의 전방에 재현하는 음원에 대응하여 재현되는 후방 음원을 라우드 스피커의 후방에 위치한 벽에 반사 시킴으로써, 야외 공연장과 같이 좌우에 벽이 존재하지 않는 공간에서도 좌 채널, 우 채널 또는 서라운드 채널을 재현할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 후방 음원을 라우드 스피커의 길이보다 폭이 넓은 후방 벽에 반사 시킴으로써, 라우드 스피커의 길이에 따라 음원의 좌우 폭이 제한 되는 음장 재현 기술보다 좌우 폭이 넓은 가상 음원을 재현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 음장 재현 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 라우드 스피커의 지향성을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 재현된 전방 음원에 따라 재현되는 후방 음원을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 음장 재현 장치의 동작을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 후방 음원이 벽에 반사됨에 따른 효과를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 음장 재현 방법을 도시한 플로우차트이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 본 발명의 일실시예에 따른 음장 재현 방법은 음장 재현 장치에 의해 수행될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 음장 재현 장치를 나타내는 도면이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 음장 재현 장치(100)는 라우드 스피커 어레이(110) 및 음원 제어부(120)를 포함할 수 있다.
라우드 스피커 어레이(110)는 복수의 라우드 스피커들로 구성되며, 라우드 스피커들로 오디오 신호를 출력하여 라우드 스피커들의 전방 및 후방에 각각 전방 음원과 후방 음원을 재현할 수 있다.
이때, 전방은 라우드 스피커들에서 오디오 신호를 출력하기 위한 스피커가 형성된 방향일 수 있다. 즉, 라우드 스피커의 전방은 라우드 스피커를 기준으로 사용자가 위치한 방향일 수 있다.
또한, 라우드 스피커들은 오디오 신호를 출력할 경우, 전방 및 후방에 동시에 음파를 출력할 수 있다. 따라서, 라우드 스피커들의 전방에 사용자에게 음장을 제공하기 위한 전방 음원을 재현하는 경우, 라우드 스피커들의 후방에도 전방 음원에 대응하는 후방 음원이 재현될 수 있다. 이때, 후방 음원은 라우드 스피커들을 기준으로 전방 음원의 위치와 대칭되는 위치에 재현될 수 있다.
음원 제어부(120)는 후방 음원이 라우드 스피커들의 후방에 위치한 후방 벽에 반사되도록 전방 음원이 재현되는 위치를 제어할 수 있다.
이때, 음원 제어부(120)는 전방 음원을 사용자에게 들리지 않는 위치이며, 전방 음원의 위치에 대응하는 후방 음원이 후방 벽에 반사되도록 하는 위치로 제어함으로써, 후방 음원이 후방 벽에 반사되어, 사용자가 넓은 음장감을 느낄 수 있도록 할 수 있다. 예를 들어, 음원 제어부(120)는 전방 음원이 라우드 스피커 어레이(111)을 바라보고 있는 사용자의 후방에 위치하도록 전방 음원의 위치를 제어할 수 있다.
후방 음원은 라우드 스피커들을 기준으로 전방 음원의 위치와 대칭되는 위치에 재현될 수 있다. 즉, 전방 음원과 라우드 스피커들 간의 거리가 라우드 스피커들과 후방 벽 간의 거리보다 짧은 경우, 후방 음원은 라우드 스피커들과 후방 벽 사이에 재현되므로, 후방 벽에 반사되지 않을 수 있다. 따라서, 음원 제어부(120)는 전방 음원과 라우드 스피커들 간의 거리가 라우드 스피커들과 후방 벽 간의 거리보다 멀도록 전방 음원의 위치를 제어할 수 있다.
또한, 전방 음원이 라우드 스피커 어레이의 좌측 방향에 위치한 좌측 벽, 또는 우측 방향에 위치한 우측 벽에 반사되는 경우, 후방 벽에 반사된 후방 음원 간에 간섭이 발생할 수 있다. 따라서, 음원 제어부(120)는 전방 음원이 라우드 스피커 어레이의 좌측 방향, 또는 우측 방향에 위치한 벽에 반사되지 않도록 전방 음원의 위치를 제어할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 라우드 스피커의 지향성을 나타내는 도면이다.
라우드 스피커 어레이(110)에 포함되는 라우드 스피커(200)은 도 2에 도시된 바와 같은 경향의 지향성(210)을 가진다.
이때, 라우드 스피커(200)의 지향성(210)은 도 2에 도시된 바와 같이 라우드 스피커(200)에서 오디오 신호를 출력하는 방향이자 라우드 스피커(200)의 전방인 90도에서 가장 클 수 있다. 또한, 라우드 스피커(200)의 지향성(210)은 라우드 스피커(200)의 후방인 270도에서 90도 다음으로 크며, 라우드 스피커(200)의 좌측 방향 및 우측 방향에서 가장 적을 수 있다.
그리고, 라우드 스피커(200)의 전방인 90도에서 평균적인 음압 레벨과 라우드 스피커(200)의 후방인 270도에서 평균적인 음압 레벨 간의 차이는 3kHz 이하에서 20dB을 넘지 않을 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이 라우드 스피커(200)가 오디오 신호를 전방으로 출력하는 경우, 라우드 스피커(200)의 후방으로도 오디오 신호가 전달될 수 있다. 따라서, 라우드 스피커(200)의 전방에 사용자에게 음장을 제공하기 위한 전방 음원을 재현하는 경우, 라우드 스피커(200)의 후방에도 전방 음원에 대응하는 후방 음원이 재현될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 재현된 전방 음원에 따라 재현되는 후방 음원을 나타내는 도면이다.
라우드 스피커 어레이(300)가 전방으로 사용자(301)에게 음장을 제공하기 위한 전방 음원(310)을 재현하는 경우, 라우드 스피커 어레이(300)에 포함된 라우드 스피커의 지향성에 따라 라우드 스피커 어레이(300)의 후방에 후방 음원(320)이 재현될 수 있다.
이때, 후방 음원(320)는 도 3에 도시된 바와 같이 라우드 스피커 어레이(300)을 기준으로 전방 음원(310)의 위치에 대칭되는 위치에 형성될 수 있다. 따라서, 전방 음원(310)을 재현하는 위치와 라우드 스피커 어레이(300) 간의 거리를 증가시키는 경우, 후방 음원(320)이 재현되는 위치와 라우드 스피커 어레이(300) 간의 거리도 증가될 수 있다.
즉, 라우드 스피커 어레이(300)와 후방 벽 간의 거리가 긴 경우, 음원 제어부(120)는 전방 음원(310)이 재현되는 위치와 라우드 스피커 어레이(300) 간의 거리가 증가되도록 전방 음원(310)이 재현되는 위치를 제어함으로써, 후방 음원(320)이 후방 벽에 반사되도록 할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 음장 재현 장치의 동작을 나타내는 도면이다.
음장 재현 장치(100)는 라우드 스피커 어레이(300)에 포함된 라우드 스피커들로 오디오 신호를 출력하여 사용자(401)를 기준으로 특정 방향에 전방 음원(410)을 재현할 수 있다.
이때, 라우드 스피커 어레이(300)을 기준으로 전방 음원(410)의 위치에 대칭되는 위치에 후방 음원(420)이 재현될 수 있다. 그리고, 음장 재현 장치(100)는 전방 음원(410)의 위치를 제어하여 후방 음원(420)이 라우드 스피커 어레이(300)의 후방에 위치한 후방 벽(400)에 반사되도록 할 수 있다.
이때, 후방 음원(420)은 후방 벽(400)의 위치(421)에서 반사되어 사용자(401)에게 넓은 음장을 재현할 수 있다. 이때, 후방 벽(400)에서 반사되는 후방 음원(420)이 사용자(401)에게 제공하는 채널은 오디오 신호의 좌 채널일 수 있다.
또한, 음장 재현 장치(100)는 사용자(401)를 기준으로 오른쪽에 추가 전방 음원을 재현함으로써, 추가 전방 음원에 대응하는 후방 음원이 후방 벽(400)의 위치(430)에서 반사되도록 할 수 있다. 이때, 후방 벽(400)의 위치(430)에서 반사되는 후방 음원이 사용자(401)에게 제공하는 채널은 오디오 신호의 우 채널일 수 있다.
음장 재현 장치(100)는 전방 음원의 재현에 대응하여 재현되는 후방 음원을 후방 벽(400)에 반사시켜 오디오 신호의 좌 채널, 오디오 신호의 우 채널, 또는 서라운드 채널을 재현함으로써, 사용자(401)의 좌측 방향이나, 우측 방향에 벽이 없는 공간에서도 사용자에게 폭이 넓은 음장감을 재현할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 후방 음원이 벽에 반사됨에 따른 효과를 나타내는 도면이다.
도 5의 케이스 1(Case 1)은 라우드 스피커 어레이가 음장 재현 기술(WFS: wave field synthesis)을 이용하여 가상 음원을 재현하는 일례이다.
음장 재현 기술은 라우드 스피커 어레이의 좌측 및 우측에 음원을 반사할 수 있는 벽이 없거나, 라우드 스피커 어레이의 좌측 벽 및 우측 벽에 음원을 반사할 수 없는 경우, 특정 위치에 가상 음원을 재현하는 기술이다. 그러나, 음장 재현 기술을 이용하여 가상 음원을 재현하는 경우, 가상 음원의 좌우 폭(510)은 도 5의 케이스 1에 도시된 바와 같이 라우드 스피커 어레이의 길이에 따라 제한될 수 있다.
도 5의 케이스 2(Case 2)은 라우드 스피커 어레이가 음원 제어부(120)의 제어에 따라 후방 음원을 후방 벽에 반사하여 가상 음원을 재현하는 일례이다. 이때, 후방 음원이 반사될 수 있는 후방 벽의 좌우 폭은 도 5에 도시된 바와 같이 라우드 스피커 어레이의 좌우 폭보다 넓을 수 있다. 그리고, 재현되는 가상 음원의 좌우 폭은 후방 벽에 후방 음원이 반사되는 위치에 따라 결정될 수 있다. 따라서, 음장 재현 장치(100)는 후방 음원을 후방 벽에 반사하여 가상 음원을 재현함으로써, 음장 재현 기술로 재현되는 가상 음원의 좌우 폭(510)보다 좌우 폭(520)이 넓은 가상 음원을 재현할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 음장 재현 방법을 도시한 플로우차트이다.
단계(610)에서 음원 제어부(120)는 후방 벽과 라우드 스피커 어레이(110) 간의 거리 및 사용자의 위치를 기초로 전방 음원의 위치를 결정할 수 있다. 구체적으로, 음원 제어부(120)는 전방 음원에 대응하는 후방 음원이 후방 벽에 반사되도록 하는 전방 음원의 위치를 결정할 수 있다. 또한, 음원 제어부(120)는 전방 음원이 라우드 스피커 어레이(111)을 바라보고 있는 사용자의 후방에 위치하도록 전방 음원의 위치를 제어할 수 있다.
단계(620)에서 라우드 스피커 어레이(110)는 라우드 스피커들로 오디오 신호를 출력하여 단계(610)에서 결정된 위치에 전방 음원을 재현할 수 있다. 이때, 전방 음원에 대응하는 후방 음원이 라우드 스피커 어레이(110)의 후방에 재현되며, 후방 음원은 후방 벽에 반사되어 사용자에게 폭이 넓은 음장감을 제공할 수 있다.
본 발명은 라우드 스피커가 오디오 신호를 출력하여 라우드 스피커의 전방에 재현하는 음원에 대응하여 재현되는 후방 음원을 라우드 스피커의 후방에 위치한 벽에 반사 시킴으로써, 야외 공연장과 같이 좌우에 벽이 존재하지 않는 공간에서도 좌 채널, 우 채널 또는 서라운드 채널을 재현할 수 있다.
또한, 본 발명은 후방 음원을 라우드 스피커의 길이보다 폭이 넓은 후방 벽에 반사 시킴으로써, 라우드 스피커의 길이에 따라 음원의 좌우 폭이 제한 되는 음장 재현 기술보다 좌우 폭이 넓은 가상 음원을 재현할 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
110: 라우드 스피커 어레이
120: 음원 제어부

Claims (1)

  1. 라우드 스피커들로 오디오 신호를 출력하여 라우드 스피커들의 전방 및 후방에 각각 전방 음원과 후방 음원을 재현하는 라우드 스피커 어레이; 및
    상기 후방 음원이 상기 라우드 스피커들의 후방에 위치한 벽에 반사되도록 상기 전방 음원이 재현되는 위치를 제어하는 음원 제어부
    를 포함하는 음장 재현 장치.
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