KR20180053670A - 오디오 신호 보정방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전기음향 변환기(electroacoustic transducer)를 사용하여 형성된 오디오 신호(AS)의 보정을 위한 방법을 제공한다. 이 방법은 수식 I에 따라서 오디오 신호(AS)에 기초하여 보정된 오디오 신호(CAS, corrected Audio signal)를 생성하는 단계를 포함한다. 상기 식에서 계수 B는 -10부터 0까지이고, 계수 C는 0부터 0.04까지이다.
Description
본 발명은 전기음향 변환기(electroacoustic transducer)를 이용하여 오디오 신호(audio signal)에 기초하여 재생되는 음향 신호(Acoustic signal)의 음질을 향상시키기 위한 오디오 신호의 보정에 관한 것이다. 본 발명은 특히 오디오 신호의 형태로 음향 신호를 녹음하고, 전자기 및 자기전기 동적 전기음향 변환기 (electromagnetic and magnetoelectric dynamic transducers)를 이용하여 오디오 신호로부터 음향 신호를 재생하는 것에 관한 것이다.
음향 녹음 및 재생 시스템은 대기업은 물론 소형 1인 기업의 연구실의 연구 및 개발 활동의 결과로 개발되고 있다. 많은 숙련된 기술자들이, 우선 오리지널 음향 신호(예를 들어, 인간의 목소리 및 고전적인 악기 소리 등과 같은 자연의 소리로부터 발생하는 음향 사운드)를 오디오 신호로 더욱 더 충실하게 녹음한 후, 그러한 오디오 신호로부터 오리지널 음향 신호를 가능하면 정확하게 반영할 수 있는 음향 신호(특히, 사람 목소리 및 고전적인 악기 등의 오리지널 음향 신호의 자연적 특성을 반영할 수 있는)를 재생할 수 있는, 더욱 더 개량된 오디오 시스템의 솔루션을 개발하기 위해 끊임없이 연구를 수행하고 있다.
음향 압력(사운드)의 전기 신호(예를 들어, 마이크 및 전기 기타 픽업 (electric guitar pickup) 등에서 발생됨)로의 변환 및 전기 신호의 음향 신호(예를 들어, 확성기, 헤드폰, 수중청음기(hydrophone) 등으로)로의 변환을 위해서 전기음향 변환기가 사용된다.
현재 사용되는 전기음향 변환기의 대다수의 동작은 전기 도체(실질적으로 코일의 형태의)와 도체를 둘러싸는 자기장 사이의 상호 작용에 기초한다.
구성과 관련하여, 그러한 전기음향 변환기는 전자기 변환기(electromagnetic transducers) 및 자기전기 동적 변환기(magnetoelectric dynamic transducers)로 구분될 수 있다.
전기음향 변환기의 진폭-주파수 특성은, 예를 들어, 기계적 구조, 멤브레인 제조에 사용되는 재료, 전체 변환기 장치의 기하학적 구조, 추가로 도입된 공진 또는 감쇠 등과 같은 많은 수의 파라미터들에 의존한다. 이런 모든 파라미터들은 전기음향 변환기의 제조업체에서 의도적으로 사용되며 재생된 음향 신호의 사운드에 결정적인 영향을 미친다.
오디오 시스템의 가장 약한(즉, 가장 큰 왜곡을 도입하는) 요소는 스피커(헤드폰)인 것으로 일반적으로 인정되고 있다. 따라서 오디오 시스템의 주요 발전 방향 중 하나는 예를 들어 비선형성, 내부 공진, 그들 자체의 주파수, 시간 상의 파라미터 변동 등과 같은 전기음향 변환기(확성기)의 부정적이지만 피할 수 없는 특징을 보상하는, 녹음된 음향 신호의 형상의 변형을 개발하려는 시도에 관한 것이다.
이러한 해법들 중 하나는 미국특허공개 제US2014/064502호에 개시된 알고리즘이다.
확성기를 구동하는 증폭기로 오디오 신호를 전송 전에 오디오 신호의 형상의 변형은, 소스 기록 내용의 변경에 의해서 디지털 도메인에서 행해지거나, 또는 아날로그 필터에 의한 오디오 신호 형상의 변화에 의해 아날로그 도메인에서 행해질 수 있다.
본 발명은 소스 오리지널 오디오 신호를 전기음향 변환기(예를 들어, 확성기)를 구동하는 증폭기로 전송하기 전에, 소스 오리지널 오디오 신호를 변형하는 알고리즘에 관한 것으로, 이러한 변형은 디지털 도메인은 물론 아날로그 도메인에서 구현될 수 있다.
모든 자기전기 변환기들 및 전자기 변환기들은, 구조적 해법 및 그 안에 사용된 재료에 관계없이, 동일한 기본적인 물리적 원리에 기초하여 작동한다.
전기 신호(예를 들어, 변환기 코일을 통해 흐르는 전류)의 변환기 멤브레인의 움직임, 즉 음향 압력(확성기 및 헤드폰과 같은)으로의 변환은, 음향 신호를 나타내는 방식으로 특정한 전류 세기(I) 변수의 전류(즉, 전류가 오디오 신호를 구성함)가 도체 와이어의 전체 길이(L)의 코일을 통해 흐르고, 여기서 코일은 변환기 멤브레인과 고정 결합되고 자기유도 B의 강한 자기장 내에 놓이게 되는 방식으로 작동한다. 전류( I )의 흐름은 코일(따라서 멤브레인에도 작용함)에 작용하고 식 f = I x L x B 에 의해 정의되는 값을 갖는 힘( F )을 유도한다. 극단적인 조건에서, 전류( I )가 일정한 값을 갖는다면, 힘( F )도 또한 일정하며, 따라서 변환기 멤브레인 변위(x)도 결과적으로 일정하다.
도 1에 도시된 오디오 시스템(1a)에서, 전기음향 변환기가 발전기( G )에 의해 일정한 진폭(A) 및 1Hz-30kHz의 가변 주파수( f )를 갖는 전류 I(t)=A sin(2π f t)로 전원인가되면, 멤브레인 변위(x)의 진폭은 수식 x( t,f ) = a(f) sin(2π f t+
( f )으로 정의되고, 여기서 계수, a(f) i 
( f )는 주파수( f )의 변화에 따라 변한다.
도 2는 시판되고 있는 예시적인 전기음향 변환기 (BEYERDYNAMIC DT880)의 진폭-주파수 특성 x( t,f ) (실선)을 나타낸다.
낮은 음향 주파수의 범위에서, 진폭-주파수 특성 x( t,f ) 은 L1 (파선)으로 표시된 선에 평행하다 - 즉, 멤브레인 변위( x )는 변환기 코일을 통해 흐르는 전류( I )의 형상을 반영한다. 라인 L1 은 전체 주파수 범위에서 일정한 진폭의 특성을 나타낸다.
라인 L2 (점선)는 전체 주파수 범위에서 일정한 진폭의 힘에 의해 추진되는 질량(mass)의 운동 에너지의 불변 조건을 얻기 위해 요구되는 진폭 변동의 경로를 나타낸다. 멤브레인의 속도( v )뿐만 아니라 값 v 2 에 비례하는 멤브레인 운동 에너지는, 주파수 증가에 따라서 증가한다. 전체 주파수 범위에서 전류( I )에 의해 멤브레인에 공급되는 에너지가 일정하기 때문에, 멤브레인 운동 에너지도 일정하게 유지되고, 따라서 진동의 진폭이 감소해야 한다. 높은 음향 주파수의 범위에서, 특성 x(t,f) 는 라인 L2 에 대해 평행하다.
도 3은 두 개의 변환기들( s , r )의 멤브레인들이 실질적으로 동일한 방식으로 이상적으로 진동하는 것을 보장하는, 실질적으로 이상적인 매체 내에 배치된 2 개의 동일한 전기음향 변환기들( s 및 r )을 포함하는 오디오 시스템(1b)을 도시한 것이다. 변환기( r ) 멤브레인의 진동은 이러한 변환기의 코일에서 전자기력 emf = v(t,f ) x B x L) 을 유도한다.
도 4는 전기 신호 x( t,f ) (점선)의 진폭-주파수 특성을 나타낸다. 도시된 바와 같이, 비록 변환기들( s 및 r )이 동등하고 그들의 멤브레인들이 동일하게 진동하더라도, 변환기 r 에 의해 생성된 전기 신호( emf )의 진폭-주파수 특성은 멤브레인 움직임 x( t,f ) (실선)을 그대로 반영하지 않는 형상(shape)을 갖는다. 이러한 불일치는 전자기력 ( emf )이 멤브레인 운동의 속도( v )에 비례하지만, 코일 변위(따라서 멤브레인 변위)( x )에 비례하지 않기 때문에 발생한다.
도 5는 도 3의 오디오 시스템(1b)에, 제2 변환기(r)로부터의 전기 신호 ( emf )가 공급되는 증폭기( AMP )로부터 공급된 제3 전기음향 변환기( u )를 추가로 포함하는 오디오 시스템(1c)을 나타낸다. 제3 전기음향 변환기( u )는 도 3의 변환기( s, r )와 동일하다. 변환기 r 로부터의 신호를 변환기 ( u ) 에 공급하는 것은, 기본적인 물리적 원리에 따라서, 도 6에 도시된 재생되는 신호의 특성의 후속적인 변형을 초래한다.
도 6은, 도 5에 개략적으로 도시된 바와 같은, 사운드 재생을 위해 사용된 종래 기술로부터 알려진 모든 오디오 시스템에서, 사운드 재생 변환기 u (예를 들어, 확성기 또는 헤드폰)의 멤브레인 이동 속도의 진폭-주파수 전송 특성 trans. u→ v( t,f ) (1점쇄선)은, 제2 사운드 녹음 변환기 r (마이크와 같이 음향 신호로부터 오디오 신호를 생성하는)의 멤브레인 이동 속도의 진폭-주파수 전송 특성 trans. r→ v( t,f ) (쇄선)과 상당히 다르다는 것을 입증한다.
결과적으로, 제2 녹음 변환기 r 의 멤브레인 이동(시간 함수에서의 멤브레인 위치)의 진폭-주파수 전송 특성 trans. u→x(t, f) (점선)은, 소스 오리지널 음향 신호를 생성하는, 변환기 s 의 멤브레인 이동(시간 함수에서의 멤브레인 위치)의 진폭-주파수 전송 특성 trans. s→x(t, f) (실선)와 실질적으로 상이하다.
본 발명의 목적은 전술한 관찰에 기초하여, 전류 I(t) 에 의해서 전원인가되면 전기음향 변환기의 코일이 전류 I(t) 의 형상을 코일의 위치 x( t,f ) 로 변환하고, 동일한 코일이 기계적 여기(예를 들어, 멤브레인과 음압(acoustic pressure)을 사용하여 수득되는 경우)의 영향 하에서 변위될 때, 전자기력( emf )을 코일의 속도 v(t,f) 로 변환한다는 사실을 고려하여, 변환기( r )에 의해 변환기( u )에 공급되는 오디오 신호의 보정(변형) 방법을 제공하는 것이다.
그러한 보정 또는 변형은 사운드 녹음 변환기( r )와 사운드 재생 변환기( u )(바람직하게는 증폭기( AMP ) 앞단에) 사이에서 실현되고, 도 7에 도시된 오디오 시스템(1d)에서 기능블록 MOD로 도시된다.
이러한 보정 또는 변형은, 사운드 재생 변환기( u ) 코일 (멤브레인)의 이동 전달 특성 trans. u→x(t, f) (점선)이 사운드 소스를 구성하는 변환기 s 의 코일(멤브레인)의 이동 전달 특성 trans. s→ x( t,f ) (실선)의 형상과 유사하고(이상적으로 동일), 이상적인 경우에는 도 8에 도시된 바와 같은 보정 특성을 달성할 수 있도록 제공해야 한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 사운드 재생 변환기 s (확성기, 헤드폰)의 코일(멤브레인) 속도의 전달 특성 trans. u→ v( t,f ) (쇄선)은, 음압 변환기 r (마이크)의 의 코일(멤브레인) 속도의 전달 특성 trans. r→ v( t,f ) (점선)의 형상과 유사한(이상적으로는 동일한) 형상을 가져야 한다.
본 발명자들은 놀랍게도, 위에서 설명하고 도 8에 도시된 바와 같은, 바람직한 보정 특성이 녹음된 오디오 신호(AS)를 전기음향 변환기를 사용하여 하기 수식 I에 따라서 보정된 오디오 신호(CAS, corrected Audio signA)로 보정함으로써 달성될 수 있다는 것을 발견하였다 :
상기 식에서,
계수 B는 -10부터 0까지이고, 바람직하게는 -5부터 -1까지이며, 특히 바람직하게는 약 -3.2이고;
계수 C는 0부터 0.04까지이고, 바람직하게는 0.005부터 0.020까지이며: 및 특히 바람직하게는 약 0.01임.
상기와 관련하여, 본 발명에 따라서, 전기음향 변환기, 특히 전자기 또는 자기전기 동적 전기음향 변환기를 이용하여, 형성된 오디오 신호(AS)의 보정 방법으로서, 하기 수식 I에 따라서 오디오 신호(AS)에 기초하여 전기음향 변환기에 의해서, 고음질의 사운드 재생을 위해 사용가능한, 보정된 오디오(CAS)를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오 신호의 보정 방법이 제공된다:
상기 식에서,
계수 B는 -10부터 0까지이고, 바람직하게는 -5부터 -1까지이며, 특히 바람직하게는 약 -3.2이고;
계수 C는 0부터 0.04까지이고, 바람직하게는 0.005부터 0.020까지이며: 및 더욱 바람직하게는 약 0.01임.
또한, 계수 C에 대한 계수 B의 비는 바람직하게 -50부터 -1000까지이고, 더욱 바람직하게는 250 내지 -350이다.
본 발명에 따르면, 전기음향 변환기를 사용하여 형성된 오디오 신호(AS)에 기초하여 전기음향 변환기를 사용하여 음향 신호(Sout)를 재생하는 방법으로서,
a) 하기 수식 I에 따라 오디오 신호(AS)에 기초하여 보정된 오디오 신호(CAS)를 생성하는 단계 :
상기 식에서,
계수 B는 -10부터 0까지이고, 바람직하게는 -5부터 -1까지이며, 특히 바람직하게는 약 -3.2이고;
계수 C는 0부터 0.04까지이고, 바람직하게는 0.005부터 0.020까지이며: 및 특히 바람직하게는 약 0.01이고;
b) 바람직하게 보정된 오디오 신호(CAS)의 증폭에 의해, 보정된 오디오 신호(CAS)에 대응하는 전기 제어 신호(ECS)를 생성하는 단계;
c) 전기 제어 신호(ECS)로 전기음향 변환기에 전원인가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 음향 신호(Sout)의 재생방법이 제공된다.
또한 계수 C에 대한 계수 B의 비는 바람직하게는 -50부터 -1000까지이고, 더욱 바람직하게는 -250부터 -350까지이다.
이러한 음향 신호 재생 방법의 바람직한 구현예에서, 전기 제어 신호(ECS)는, 보정된 오디오 신호(CAS)의 시간 코스 형상(time course shape)에 대응하는 전류 시간 코스 형상(current time course shape)의 전류 제어 신호(ECSi)이다.
또한, 본 발명에 따르면, 전기음향 변환기에 의해 음향 신호(Sin)를 오디오 신호로 변환하는 방법으로서, 변환기에 의해 수신된 특정한 음향 신호(Sin)에 응답하여, 수식 I에 따라서, 전기음향 변환기에 의해서 생성된 오디오 신호(AS)에 기초하여, 고음질 사운드 재생에 사용가능한, 보정된 오디오 신호(CAS)를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 음향신호를 오디오 신호로 변환하는 방법이 제공된다:
상기 식에서,
계수 B는 -10부터 0까지이고, 바람직하게는 -5부터 -1까지이며, 특히 바람직하게는 약 -3.2이고;
계수 C는 0부터 0.04까지이고, 바람직하게는 0.005부터 0.020까지이며: 및 특히 바람직하게는 약 0.01임.
이 방법에서, 계수 C에 대한 계수 B의 비는 바람직하게는 -50부터 -1000까지이고, 보다 바람직하게는 -250부터 -350까지이다.
마지멤브레인으로, 본 발명에 따르면, 전기음향 변환기를 사용하여 오디오 신호의 형상로 음향 신호(Sin)을 녹음하는 방법으로서, 상기 방법은,
a) 하기 수식 I에 따라서, 변환기에 의해 수신된 특정한 음향 신호(Sin)에 응답하여, 전기음향 변환기에 의해서 생성된 오디오 신호(AS)에 기초하여, 전기음향 변환기에 의해 고음질의 사운드 재생을 위해 사용가능한 보정된 오디오 신호(CAS)를 생성하는 단계;
상기 식에서,
계수 B는 -10부터 0까지이고, 바람직하게는 -5부터 -1까지이며, 특히 바람직하게는 약 -3.2이고;
계수 C는 0부터 0.04까지이고, 바람직하게는 0.005부터 0.020까지이며: 및 특히 바람직하게는 약 0.01이고; 및
b) 상기 보정된 오디오 신호(CAS)를 저장 매체에 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 음향 신호(Sin)의 녹음방법이 제공된다.
또한 계수 C에 대한 계수 B의 비는 바람직하게 -50부터 -1000까지이고, 더욱 바람직하게는 -250부터 -350까지이다.
본 발명에 따른 오디오 신호는, 그 신호의 특정 파라미터(들)의 시간 코스가 음향 신호(음향 압력)의 시간 코스의 표현을 구성하고, 그 음향 신호(음향 압력)를 수신하는 동안, 즉 음압 신호에 의한 변환기 멤브레인(및 따라서 변환기 코일)에 영향을 미치는 동안에, 전기음향 변환기에 의해 생성되는 출력 신호(예를 들어 일반적으로 변환기 출력 전압)에 기초하여 얻어지는 임의의 신호를 의미하는 것으로 이해되어야 한다.
전형적인 경우, 오디오 신호는 변환기에 의해 수신하는 음향 신호에 대한 응답으로 생성된 전기음향 변환기의 출력 전압의 시간 코스에 해당하는 신호이어야 한다.
본 발명에 따라서 제안된 오리지널 오디오 신호의 보정은 비교적 간단하고 놀랍게도 오디오 신호를 녹음하는데 사용되는 변환기의 특정 모델과 관계없이 모든 유형의 전기음향 변환기에 대해 효율적으로 작동한다. 예상외로 본 발명은 재생된 음향 신호 및 전자기 변환기, 자기전기 동적 변환기, 압전 변환기 및 용량성 변환기를 사용하여 녹음된 오디오 신호의 움질을 대폭 향상시킨다. 따라서 본 발명에 따른 해결책은 매우 범용성이다.
전자기 및 자기전기 동적 변환기에 있어서, 이들의 동작의 기초가 되는 물리적 원리를 고려해 볼 때, 본 발명에 따른 오디오 신호 보정의 긍정적인 영향은, 출력 전기음향 변환기의 제어를 위해서 전류 제어 신호가 사용되는 경우에 더욱 두드러진다. 적절한 전류 제어 신호는, 아날로그 전류 소스, 오디오 전류 증폭기와 같은 전류 소스 또는 본 발명에 따른 보정된 오디오 신호에 의해 제어되는, 전류 출력 신호를 얻기 위해 보정된 전압 소스를 사용하여 생성될 수 있다.
또한, 무엇보다도 사용된 특정 변환기의 품질이 더 우수할수록(진폭-주파수 전송 특성의 비교적 작은 비선형성에 의해 나타남), 본 발명에 의해 더욱 더 양호한 보정 결과가 제공된다.
본 발명에 따른 오디오 신호의 보정은, 특정한 오디오 신호의 녹음 중에 그러한 보정이 수행되지 않은 경우에, 그 오디오 신호로부터의 음향 신호 재생 중에 또는 바람직하게 특정 오디오 신호의 녹음 또는 저장 중에 사용될 수 있어, 보정은 단지 한 번 이루어지고, 보정의 결과들은 본 발명에 따른 어떠한 솔루션도 구현되지 않은 이러한 보정된 오디오 신호를 이용하는 모든 사운드 재생 장치들에 대해서도 이용할 수 있을 것이다.
본 발명에 따라 보정된 오디오 신호는 전기음향 변환기를 사용하여 근거리에서 직접 재생되거나(예를 들어, 오페라 가수의 음성은 본 발명에 따라서 및 본 발명의 해결책에 의해 보정된 버전으로 오디오 신호로 변환되고, 따라서 오페라 사운드 시스템 확성기에 의한 가수의 음성 재생에 사용될 수 있으나; 종래의 오디오 시스템에 의해 제공되는 음성 재생의 품질은 실시간 오페라 가수 음성 재생을 허용하지 않는다) 또는 통신 링크(예를 들어, 무선 통신 링크들)에 의해 사운드 재생을 위한 적당한 확성기가 제공된 다수의 원격 위치된 수신기들로 전송함으로써 원격지에서 재생될 수 있다.
숙련된 기술자에게는, 본 발명의 보정 방법에 따라서 보정되어야 하는 오리지널 오디오 신호를 생성하는 동안에, 입력 전기음향 변환기(마이크)의 정상적인 진폭-주파수 특성의 강한 수정(예를 들어, 오리지널 오디오 신호의 특정 주파수 성분의 감쇠 및/또는 증폭을 포함하는 이퀄라이저와 같은 음향 보정에 의해)이 도입된 경우, 일부 경우, 본 발명의 수식 I의 계수 B 및 C도 또한 수정되어야 한다.
본 발명의 예시적인 실시예들이 첨부된 도면과 관련하여 아래에 제시된다.
도 9는 본 발명에 따른 예시적인 오디오 신호의 보정 방법을 실현하는 예시적인 보정블록의 개략도이다.
도 10-12는 본 발명에 따른 방법의 실현을 위해 채용될 수 있는 오디오 시스템의 개략도이다.
도 13은 전기음향 변환기에 의해 음향 신호를 오디오 신호로 변환하는 방법의 실현을 위한 예시적인 오디오 시스템의 개략도이다; 및
도 14는 전기음향 변환기를 사용하여 음향 신호를 오디오 신호의 형상로 녹음하는 본 발명에 따른 음향 신호 녹음 방법을 실현하기 위한 예시적인 오디오 시스템의 개략도이다.
도 9는 본 발명에 따른 예시적인 오디오 신호의 보정 방법을 실현하는 예시적인 보정블록의 개략도이다.
도 10-12는 본 발명에 따른 방법의 실현을 위해 채용될 수 있는 오디오 시스템의 개략도이다.
도 13은 전기음향 변환기에 의해 음향 신호를 오디오 신호로 변환하는 방법의 실현을 위한 예시적인 오디오 시스템의 개략도이다; 및
도 14는 전기음향 변환기를 사용하여 음향 신호를 오디오 신호의 형상로 녹음하는 본 발명에 따른 음향 신호 녹음 방법을 실현하기 위한 예시적인 오디오 시스템의 개략도이다.
본 발명에 따라 제안된 모든 해결책은 도 9에 도시된 보편적인 오디오 신호 보정 방법에 기초한다. 본 발명에 따른 이러한 보정 방법의 요지는 적분블록(3) 및 보정블록(2)의 입력에 연결된 미분블록(4), 2 개의 곱셈블록들(5, 6) 및 합산블록(7)을 포함하는 보정블록(2)에 의해 표현된다.
합산블록(7)은 각각 보정블록(2)의 입력 및 승산블록(5, 6)의 출력에 연결된 두 개의 입력들을 갖는다. 적분블록(3)은 그 출력에서, 보정블록(2)의 입력에 제공된 오디오 신호 (AS)의 적분을 구성하는 신호를 생성한다. 미분블록(4)은 그 출력에서 보정블록(2)의 입력에 공급된 입력 오디오 신호 (AS)의 미분을 구성하는 신호를 생성한다. 곱셈블록(5)의 하나의 입력은 적분블록(3)의 출력에 연결되고, 곱셈블록(6)의 하나의 입력은 미분블록(4)의 출력에 연결된다. 곱셈블록들(5, 6)의 나머지 제2 입력들은 각각 블록 2, 3으로부터의 출력 신호들의 승산을 위한 곱셈 인자들(B 및 C)을 제공하는 계수 블록들(8, 9)에 각각 연결된다. 계수 B는 -10부터 0까지이고, 바람직하게는 -5부터 -1까지이며, 및 더욱 바람직하게는 약 -3.2이다. 계수 C는 0부터 0.04까지이고, 바람직하게는 0.005부터 0.020까지이며: 및 특히 바람직하게는 약 0.01이다. 또한, 계수 C에 대한 계수 B의 비는 바람직하게는 -50부터 -1000까지이고, 더욱 바람직하게는 -250부터 -350까지이다.
본 발명에 따른 오디오 신호 보정 방법에서, 임의의 오디오 신호 소스(예를 들어, CD 플레이어 또는 라디오 튜너)로부터 유래하는 오리지널 오디오 신호(AS)는 블록들 2 및 3에서 적분 연산 및 미분 연산된다. 이러한 연산들의 실현 방법은 절대적으로 임의적이며, 임의의 적절한 하드웨어 및/또는 소프트웨어 수단을 사용하여 수행될 수 있다. 이어서, 오리지널 오디오 신호(AS)의 적분을 나타내는 신호는 계수(B)와 곱해지고, 오리지널 오디오 신호(AS)의 미분을 나타내는 신호는 계수(C)에 의해 곱해진다. 끝으로, 하기 수식 I에 따라서, 오리지널 오디오 신호 (AS)와 상기 정의된 계수들(B 및 C)에 의해 곱셈된 그의 적분값 및 미분값의 합산의 결과로, 보정블록(2)은 그의 출력에 오리지널 오디오 신호 (AS)에 기초한 최종 보정된 오디오 신호(CAS)를 생성한다 :
상기 식에서,
계수 B는 -10부터 0까지이고, 바람직하게는 -5부터 -1까지이며, 특히 바람직하게는 약 -3.2이고;
계수 C는 0부터 0.04까지이고, 바람직하게는 0.005부터 0.020까지이며: 및 특히 바람직하게는 약 0.01이다.
또한, 계수 C에 대한 계수 B의 비는 바람직하게는 -50부터 -1000까지이고, 더욱 바람직하게는 -250부터 -350까지이다.
도 10-12는 오디오 신호에 기초한 전기음향 변환기에 의한 사운드 재생 방법의 구현을 위해 사용될 수 있는 예시적인 오디오 신호들의 블록도이다.
도 10의 시스템(10a)은, 아날로그 오디오 신호(ASa)의 재생에 사용되고, 아날로그 신호처리기(ASP)를 포함하는 시스템을 포함하고, 도 9의 보정블록(2)이 구현되고, 보정블록(2)의 출력에 증폭기(AMP)가 연결된다. 증폭기(AMP)는 출력 동적 전기음향 변환기를 포함하는 확성기( u )에 전원을 인가한다. 프로세서(ASP)의 보정블록(2)은 입력된 아날로그 오디오 신호(ASa)를 수식 I에 따라서 아날로그 형태를 갖는 보정된 오디오 신호(CASa)로 변환한다:
도 11의 시스템(10b)은 디지털 오디오 신호(ASd)에 기초한 사운드 재생에 사용되며, 도 9의 보정블록(2)이 구현되는 디지털 신호처리기(DSP), 디지털-아날로그 변환기(D/A) 및 출력 동적 스피커에 전원을 인가하는 증폭기 (AMP)를 포함한다. 디지털 신호처리기(DSP)의 보정블록(2)은 입력 디지털 오디오 신호(ASd)를 식 I에 따라서 디지털 형태를 갖는 보정된 오디오 신호(CASd)로 변환한다:
도 12의 오디오 시스템(10c)은 아날로그 신호처리기(ASP)를 사용하여 디지털 오디오 신호(ASd)로부터 본 발명의 방법에 따라서 사운드를 재생하는데 사용된다. 이 오디오 시스템(10c)은 입력 디지털 오디오 신호(ASd)를 그의 아날로그 표현(ASa)으로 D/A 변환하는 입력 디지털-아날로그 변환기를 추가로 포함하는, 도 9의 오디오 시스템(9a)이다.
도 13에 제시된 오디오 시스템(10d)은 입력 오디오 신호(Sin)를 오디오 신호로 변환하는데 사용되는데, 이러한 오디오 시스템에 기초하여 전기음향 변환기 (electroacoustic transducer)( u )에 의해 입력 오디오 신호(Sin)를 충실하게 재생할 수 있다. 오디오 시스템(10d)은 음향 신호(Sin)에 의해 여기될 때 그의 전기 출력에서 오리지널 아날로그 오디오 신호(ASa)를 생성하는 마이크로서 기능하는 입력 동적 전기음향 변환기 ( r )를 포함한다. 이어서, 이 오리지널 아날로그 오디오 신호 (ASa)는 아날로그 신호처리기(ASP)의 보정블록(2)에서 본 발명에 따른 보정 방법을 거친다. 보정블록(2)은 도 9에 도시된 블록(2)이고, 이 블록(2)에서 오리지널 아날로그 오디오 신호(ASa)는 수식 I에 따라서 보정된 아날로그 오디오 신호(CASa)로 변환된다:
상기 식에서, 계수 B는 -10부터 0까지이고, 바람직하게는 -5부터 -1까지이고, 및 더욱 바람직하게는 약 -3.2이고, 계수 C는 0부터 0.04까지이고, 바람직하게는 0.005부터 0.020까지이며: 및 특히 바람직하게는 약 0.01이다. 또한, 계수 C에 대한 계수 B의 비는 바람직하게는 -50부터 -1000까지이고, 및 더욱 바람직하게는 -250부터 -350까지이다. 이어서, 이러한 보정된 오디오 신호(CASa)는 예를 들어 전송 유닛(TU)에 의해 다수의 수신 유닛들(RU)(예를 들어, 무선 수신기들)에 전송되는 무선 신호로 변환될 수 있다. 출력 변환기들( u )(확성기)이 제공된 수신 유닛들(RU)은, 이미 전송 유닛(TU) 사이드에서 중앙집중적이고 종합적으로 구현된, 오디오 신호 보정의 추가 요구 없이, 수신된 무선 신호에 기초하여 높은 음질로 사운드를 직접 재생할 수 있다. 출력 변환기( u )에 의해 생성된 출력 음향 신호(Sout)는 오리지널 입력 음향 신호(Sin)의 매우 충실한 재생을 구성한다.
다른 실시예에서, 보정된 오디오 신호(CASa)를 원격 위치들로 전송하는 대신에, 이 신호는 또한 근거리의 오디오 시스템에서 바로 재생될 수 있다. 예를 들어, 오페라 가수의 음성은 보정된 오디오 신호로서 녹음될 수 있고, 이것에 기초하여 오페라 가수의 음성이 로컬 오페라 오디오 시스템에 의해 높은 음질로 실시간으로 실제적으로 재생될 수 있다.
도 14의 오디오 시스템(10e)은 입력 오디오 신호(Sin)를 오디오 신호로 녹음하는데 사용될 수 있고, 그것에 기초하여 출력 전기음향 변환기가 제공된 오디오 시스템에 의해서, 상기 오디오 신호에 기초하여 입력 오디오 신호(Sin)를 충실하게 재생할 수 있다. 입력 전기음향 변환기( r )(마이크)는 입력 오디오 신호(Sin)를 아날로그 전압 오디오 신호(ASa)를 구성하는 전기적 표현으로 변환한다. 이어서, 아날로그-디지털 변환기(A/D)에서, 이 오리지널 아날로그 오디오 신호(AS)는 그 디지털 표현(ASd)으로 변환되고, 그 다음에 이것은 다시 수식 I에 기초하여 본 발명에 따라서 보정된다:
상기 식에서, 계수 B는 -10부터 0까지이고, 바람직하게는 -5부터 -1까지이며, 및 더욱 바람직하게는 약 -3.2이고; 계수 C는 0부터 0.04까지이고, 바람직하게는 0.005부터 0.020까지이며: 및 특히 바람직하게는 약 0.01이다. 또한, 계수 C에 대한 계수 B의 비는 바람직하게는 -50부터 -1000까지이고, 및 더욱 바람직하게는 -250부터 -350까지이다. 이러한 동작은 디지털 신호처리기(DSP)로 구현된, 도 9의 블록(2)를 구성하는 보정블록(2)에서 수행된다. 프로세서(DSP)의 출력에서, 디지털 오디오 신호(CASd)가 수득되고, 이러한 디지널 오디오 신호에 기초하여, 전기음향 변환기를 사용하여, 높은 음질로 오리지널 음향 신호 (Sin)를 재생할 수 있을 것이다. 마지멤브레인으로, 출력된 보정된 오디오 신호(CASd)는 예를 들어, 광디스크와 같은 임의의 저장매체에 저장된다.
본 발명의 대안적인 구현예에서, 전술한 신호처리기들(ASP 및 DSP) 대신에, 본 발명이 기초로 하는 수식 I에 따른 보정된 오디오 신호(CAS) 로의 오디오 신호(AS) 보정의 실현을 가능하게 하는, 임의의 다른 임의의 전기 및/또는 전자 시스템(능동 및/또는 수동 수단) 및/또는 하드웨어 및/또는 소프트웨어 수단을 이용할 수 있다.
Claims (9)
- 전기음향 변환기를 사용하여 형성된 오디오 신호(AS)의 보정방법에 있어서, 상기 방법이 하기 수식 I에 따라서 오디오 신호(AS)에 기초하여 보정된 오디오 신호(CAS)를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오 신호 보정방법:
상기 식에서,
계수 B는 -10부터 0까지이고, 바람직하게는 -5부터 -1까지이며, 및 특히 바람직하게는 약 -3.2이고;
계수 C는 0부터 0.04까지이고, 바람직하게는 0.005부터 0.020까지이며: 및 특히 바람직하게는 약 0.01임.
- 제1항에 있어서, 계수 C에 대한 계수 B의 비율은 -50부터 -1000까지이고, 및 바람직하게는 -250부터 -350까지인 것을 특징으로 하는 오디오 신호 보정방법.
- 오디오 신호(AS)에 기초하여 전기음향 변환기( u )를 사용하여 음향 신호(Sout)를 재생하는 방법에 있어서, 상기 방법이
a) 하기 수식 I에 따라 오디오 신호(AS)에 기초하여 보정된 오디오 신호(CAS)를 생성하는 단계;
상기 식에서,
계수 B는 -10부터 0까지이고, 바람직하게는 -5부터 -1까지이며, 및 특히 바람직하게는 약 -3.2이고;
계수 C는 0부터 0.04까지이고, 바람직하게는 0.005부터 0.020까지이며: 및 특히 바람직하게는 약 0.01이며;
b) 바람직하게 보정된 오디오 신호(CAS)의 증폭에 의해, 보정된 오디오 신호(CAS)에 대응하는 전기 제어 신호(ECS, electric control signal)를 생성하는 단계;
c) 전기 제어 신호(ECS)로 전기음향 변환기( u )에 전원을 인가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오 신호 재생방법.
- 제3항에 있어서, 계수 C에 대한 계수 B의 비가 -50부터 -1000까지이고, 및 바람직하게는 -250 내지-350인 것을 특징으로 하는 오디오 신호 재생방법.
- 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 전기 제어 신호(ECS)는 상기 보정된 오디오 신호(CAS)의 시간 코스 형상(time course shape)에 대응하는 상기 전류 시간 코스 형상(current time course shape)의 전류 제어 신호(ECSi)인 것을 특징으로 하는 오디오 신호 재생방법.
- 전기음향 변환기( r )에 의해 음향 신호(Sin)를 오디오 신호로 변환하는 방법에 있어서, 상기 방법이, 변환기(r)에 의해 수신된 특정한 음향 신호(Sin)에 대한 응답으로서, 하기 수식 I에 따라서 전기음향 변환기( r )에 의해서 생성된 오디오 신호(AS)에 기초하여 보정된 오디오 신호(CAS)를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오 신호 변환방법:
상기 식에서,
계수 B는 -10부터 0까지이고, 바람직하게는 -5부터 -1까지이며, 및 특히 바람직하게는 약 -3.2이고;
계수 C는 0부터 0.04까지이고, 바람직하게는 0.005부터 0.020까지이며: 및 특히 바람직하게는 약 0.01임.
- 제6항에 있어서, 계수 C에 대한 계수 B의 비율은 -50부터 -1000까지이고, 및 바람직하게는 -250부터 -350까지인 것을 특징으로 하는 오디오 신호 변환방법.
- 전기음향 변환기(electroacoustic transmitter)(r)를 이용하여 오디오 신호의 형태로 음향 신호(Sin)를 녹음하는 방법으로서, 상기 방법이
a) 전기음향 변환기(r)에 의해 수신된 주어진 음향 신호(Sin)에 응답하여, 하기 수식 I에 따라서 전기음향 변환기(r)에 의해 생성된 오디오 신호(AS)에 기초하여 보정된 오디오 신호(CAS)를 생성하는 단계;
상기 식에서,
계수 B는 -10부터 0까지이고, 바람직하게는 -5부터 -1까지이며, 및 특히 바람직하게는 약 -3.2이고;
계수 C는 0부터 0.04까지이고, 바람직하게는 0.005부터 0.020까지이며: 및 특히 바람직하게는 약 0.01이며; 및
b) 상기 보정된 오디오 신호(CAS)를 저장매체에 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오 신호 녹음방법.
- 제8항에 있어서, 계수 C에 대한 계수 B의 비율은 -50부터 -1000까지이고, 및 바람직하게는 -250부터 -350까지인 것을 특징으로 하는 오디오 신호 녹음방법.
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