KR20190099414A - 서라운드 처리가 진보된 구성가능한 다중-대역 압축기 아키텍처 - Google Patents

Abstract

진보된 서라운드 처리로 다중-대역 오디오 압축 알고리즘을 구현하기 위한 오디오 처리 아키텍처가 기술된다. 예시적인 아키텍처는, 텔레비전, 무선 스피커 시스템 및 사운드 바에서 발견될 수 있는 것들과 같은 저렴하고 캐비넷에 장착된 스테레오 스피커의 충실도 및 지각되는 음장 확산을 개선할 수 있다. 본 발명의 실시예는, 예를 들어 (i) 좌/우/중심 음장 이미지에 깊이 및 높이를 추가하는 발전된 서라운드(Advanced Surround) 알고리즘, (ii) 압축기 오버슈트에 의해 초래되는 지각된 아티팩트를 최소화하기 위한 소프트 클립(Soft Clip) 알고리즘, (iii) 대역들이 더 양호하게 분리되게 하기 위한 구성가능한 크로스오버 필터 차수 조절, (iv) 오버슈트를 감소시키고 잡음 강화를 최소화시키기 위한 압축기 최대 이득 조절, 및/또는 (v) 높은 주변 잡음 상황에서 중심 이미지(대화)의 지각을 강조하기 위한 중심 이득 조절을 제공함으로써, 저렴하고 캐비넷에 장착된 스테레오 스피커를 개선할 수 있다.

Description

서라운드 처리가 진보된 구성가능한 다중-대역 압축기 아키텍처

관련 출원들에 대한 상호 참조

본 출원은 발명의 명칭이 "Three Band Compressor with Advanced Surround Processing"이고 2017 년 1 월 4일에 출원되며 대리인 문서 번호가 056233-0609 인 미국 가특허출원 제 62/442,195 에 기초하며 이에 대한 우선권을 주장한다. 이러한 가출원의 전체 내용은 원용에 의하여 본원에 통합된다.

본 발명은 오디오 수신 및 재생에 관한 것이고, 특히 통상적으로 텔레비전 및 컴퓨터와 같은 오디오 및 비디오 수신 및 재생 디바이스에 통합되는 저렴한 스피커의 충실도 및 지각되는 음장 확산을 향상시키는 시스템 및 기법에 관한 것이다.

소비자들은 통상적으로 음향 품질보다는 시각적 디스플레이의 품질에 더 민감하다. 비용을 최소로 유지하기 위하여, 텔레비전 및 컴퓨터와 같은 오디오 및 비디오 시스템의 소비자 전자제품 제조사는 작고 저렴한 스피커를 시스템 내에 설치하는 것이 공통적이다. 이러한 스피커는 통상적으로 열악한 충실도 및 지각되는 음장 확산을 보여준다. 오디오 및 비디오 수신 및 재생 시스템은 보통 임의의 프로그래밍의 오디오 부분의 품질을 개선하기 위하여 추가 스피커가 오디오 및 비디오 수신 및 재생 시스템에 연결될 수 있도록 구성되기 때문에, 소비자들은 통상적으로 고급 스피커를 구입하여 추가함으로써 그러한 사운드 문제를 극복하려고 한다.

본 명세서는 서라운드 처리가 진보된 다중-대역(예를 들어, 3대역) 오디오 압축 알고리즘의 구현형태 및 구현을 위한 아키텍처를 기술한다. 따라서, 본 발명의 실시예는 텔레비전, 무선 스피커 시스템 및 사운드 바에서 발견될 수 있는 것들과 같은 저렴하고 캐비넷에 장착된 스테레오 스피커의 충실도 및 지각되는 음장 확산을 개선할 수 있다. 본 발명의 실시예는, 예를 들어 (i) 좌/우/중심 음장 이미지에 깊이 및 높이를 추가하는 발전된 서라운드(Advanced Surround) 알고리즘, (ii) 압축기 오버슈트에 의해 초래되는 지각된 아티팩트를 최소화하기 위한 소프트 클립(Soft Clip) 알고리즘, (iii) 대역들이 더 양호하게 분리되게 하기 위한 구성가능한 크로스오버 필터 차수 조절, (iv) 오버슈트를 감소시키고 잡음 강화를 최소화시키기 위한 압축기 최대 이득 조절, 및/또는 (v) 높은 주변 음향 상황에서 중심 이미지(대화)의 지각을 강조하기 위한 중심 이득 조절을 제공함으로써, 저렴하고 캐비넷에 장착된 스테레오 스피커를 개선할 수 있다.

오디오 소스 재료의 타입에 따라서, 이러한 아키텍처 및/또는 알고리즘의 상이한 구성을 가지는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 액션 영화를 시청하는 동안, 청취자는 강한 오디오 서라운드 효과에 관심이 있을 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 향상된 오디오 서라운드 효과(들)를 제공한다. 다른 예로서, 음악을 청취하는 경우, 청취자는 서라운드 효과에 관심이 적고 고충실도, 콘서트홀 효과, 또는 증가된 베이스에 더 관심이 있을 수 있다. 스포츠 이벤트의 청취자는 여전히 경기장 환경의 분위기를 유지하려고 시도하면서 관중들의 잡음 및 공중 안내 시스템보다 아나운서의 모시를 더 깨끗하게 듣는 데에 관심이 있을 수 있다. 따라서, 본 발명의 아키텍처 및 알고리즘의 개선 및 구성가능성은, 상이한 타입의 오디오 재료 및 청취자의 취향을 맞출 수 있는 다수의 오디오 향상 모드가 구현되게 할 수 있다.

이러한 그리고 다른 컴포넌트, 단계, 피쳐, 오브젝트, 이점, 및 장점이 이제 후속하는 예시적인 실시예의 상세한 설명, 첨부 도면, 및 청구항의 검토로부터 명백해 질 것이다.

도면은 예시적인 실시예들에 대한 것이다. 그들은 모든 실시예를 예시하는 것은 아니다. 다른 실시예가 추가적으로 또는 대신에 사용될 수도 있다. 공간을 절약하거나 더 효과적인 예시를 위하여 피상적이거나 불필요한 것일 수도 있는 세부사항은 생략될 수도 있다. 몇몇 실시예들은 추가적 컴포넌트 또는 단계와 함께 및/또는 예시된 컴포넌트 또는 단계들 모두를 가지지 않고서 실시될 수도 있다. 상이한 도면에 동일한 숫자가 나타난다면, 이것은 동일하거나 유사한 컴포넌트 또는 단계를 지칭한다.
도 1 은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 오디오 신호 처리 아키텍처의 컴포넌트 처리 시퀀스를 보여주는 블록도이다.
도 2 는 본 발명에 따른 이중 처리 보호(DPP) 아키텍처의 예시적인 실시예의 블록도를 도시한다.
도 3 은 본 발명에 따른 단일 압축기의 예시적인 실시예의 다이어그램을 도시한다.
도 4a 는 본 발명에 따른 진보된 서라운드(AS) 아키텍처의 예시적인 실시예의 다이어그램을 도시한다.
도 4b 는 본 발명에 따른 예시적인 지연-루프의 다이어그램을 도시한다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 예시적인 지연-루프 구성의 예를 도시한다.
도 6 은 본 발명에 따른 정적 등화기(EQ)의 예시적인 실시예의 다이어그램을 도시한다.
도 7 은 베이스-강조 음악 모드에서 구성된 도 1 의 다중 대역 압축기 아키텍처의 예를 도시한다.

예시적인 실시예들이 이제 설명된다. 다른 실시예가 추가적으로 또는 대신에 사용될 수도 있다. 공간을 절약하거나 더 효과적인 표현을 위하여 피상적이거나 불필요한 것일 수도 있는 세부사항은 생략될 수도 있다. 몇몇 실시예들은 추가적 컴포넌트 또는 단계와 함께 및/또는 설명된 컴포넌트 또는 단계들 모두를 가지지 않고서, 및/또는 컴포넌트의 순서가 변한 채로 실시될 수도 있다.

도 1 은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 오디오 신호 처리 아키텍처(100)의 컴포넌트 처리 시퀀스를 보여주는 블록도이다. 아키텍처(100)는 이중 처리 보호(dual processing protection; DPP) 블록(102), 제 1 크로스오버 네트워크(크로스오버 네트워크1(104)로 표시됨), 제 1 및 제 2 압축기(압축기1 및 압축기2(106 및 108)로 표시됨), 제 1 합산 유닛(110), 및 EQ(112)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 아키텍처(100)는 제 2 크로스오버 네트워크(크로스오버 네트워크2(114)로 표시됨), 제 3 압축기(압축기3(116)), 고역-통과 필터(HPF)(118), 제 2 합산 유닛(120), 소프트 클립 유닛(122), 및 볼륨 제어 유닛(124)을 더 포함한다. 아키텍처(100)의 대표적인 입력(1) 및 출력(2)도 역시 표시된다. 간결성을 위하여 단일 채널이 도시되지만, 블록(104, 106, 108, 110, 116, 118, 120, 122 및 124)은 좌측 및 우측 스테레오 채널 양자 모두에 대해서 중복된다는 것에 주의해야 한다. 이러한 중복은 출원인들의 소유이고 통합된 미국 특허 번호 제 8,315,411 및 미국 9,380,385 에 명백하게 드러난다. 블록(102, 112, 114 및 126)은 스테레오 입력/출력 블록을 포함한다. 블록들 사이의 모든 연결은 스테레오라고 간주되어야 한다.

볼륨 제어가 도 1 에 도시된 바와 같이 위치되면, 볼륨 제어 설정은 압축기로 피드백되도록(점선으로 표시된 바와 같음) 구성될 수 있다. 각각의 컴포넌트에 대한 예시적인 구성가능한 파라미터가 이하 설명된다(물론 다른 것들도 본 발명의 범위에 속함):

DPP: (L-R/L+R) 비율 임계 및 중심 이득;

크로스오버 네트워크1: 크로스오버 주파수, 크로스오버 순서;

압축기1: 목표 레벨, 잡음 게이트(Noise Gate), 공격 임계(Attack Threshold), 릴리스 임계(Release Threshold), 최대 압축기 이득, 임계 초과 압축비(Above Threshold Compression Ratio) 및 임계 미만 압축비(Below Threshold Compression Ratio);

압축기2: 목표 레벨, 잡음 게이트, 공격 임계, 릴리스 임계, 최대 압축기 이득, 임계 초과 압축비, 임계 미만 압축비 및 커플링(압축기 1 과의) 조절;

진보된 서라운드: 폭, 합산 피드백 지연, 합산 피드백 지연 계수, 합산 지연 이득, 차동 피드백 지연, 차동 피드백 지연 계수, 차동 지연 이득, 차동 채널 EQ 파라미터; 및

EQ: 일곱 개의 EQ 필터 각각에 대한 중심 주파수, Q 및 이득.

예시적인 실시예에서, 바람직한 구성은 DPP, 크로스오버 네트워크 1, 압축기1 및 압축기2를 동적 볼륨 제어(DVC)로 구성하는 것을 수반하고, 압축기-기초 베이스 향상을 위해 구성된 EQ, 크로스오버 네트워크2, 압축기3, 및 HPF를 더 포함한다. 크로스오버 네트워크 및 압축기와 함께 동적 볼륨 제어를 위하여 사용되는 적합한 EQ의 예에는 출원인들의 소유인 2014 년 3 월 14 일 출원되고 발명의 명칭이 "Compressor Based Dynamic Bass Enhancement with EQ"이며 그 전체 내용이 본 명세서에서 원용에 의해 통합되는 미국 특허 번호 제 9,380,385 가 있지만 이것으로 제한되는 것은 아니다. 크로스오버 네트워크 및 압축기와 함께 동적 볼륨 제어를 위하여 사용되는 적합한 DPP의 예에는 출원인들의 소유인 2009 년 11 월 16 일 출원되고 발명의 명칭이 "Dynamic Volume Control and Multi-Spatial Processing Protection"이며 그 전체 내용이 본 명세서에서 원용에 의해 통합되는 미국 특허 번호 제 8,315,411 이 있지만 이것으로 제한되는 것은 아니다. 본 발명에서 설명된 다른 구성은 콘서트홀 효과를 위하여 진보된 서라운드를 사용한다. 반면에, 또 다른 구성은 스포츠 청취 모드 효과를 생성하기 위하여 DPP 목표 합/차비(Target Sum/Difference ratio), DPP 중심 이득 및 진보된 서라운드를 활용한다. 그리고, 또 다른 구성은 개선된 베이스 향상 효과를 생성하기 위하여 압축기2 및 압축기3을 사용한다.

도 2 는 본 발명에 따른 이중 처리 보호(DPP) 아키텍처(200)의 예시적인 실시예의 블록도를 도시한다. 이중 처리 보호(Dual processing protection; DPP)는, 두 개 이상의 음향 채널(예를 들어, L 및 R 채널)의 처리를 가리킬 수 있는 더 일반적인 다중-공간적 처리 보호(Multi-Spatial Processing Protection; MPP)의 하나의 형태 또는 실시예이다. 텔레비전 제조사는 2채널 텔레비전 오디오 출력 경로에 가상 서라운드(의사 서라운드) 기술(예를 들어, SRS Tru-Surround, Spatializer, 등)을 흔히 포함시킨다. 이러한 2채널 텔레비전 오디오는 텔레비전 외부의 스피커 또는 텔레비전 엔클로저 내에 장착된 스피커로 갈 수 있다. 이러한 가상-서라운드 기술은 스테레오 방송 내에 존재하는 차동 채널(L-R)을 조작하고 향상시킴으로써 서라운드 사운드의 환상을 생성한다. 청취자는 여전히 온전한(intact) 중심 이미지(L+R)를 지각하지만, 차동 채널(L-R)을 넓은 음향에 걸쳐 확장된 상태로 또는 스피커 위치 이외의 다른 위치에 있는 포인트 소스로서 가끔 듣게 된다. 흔히 이러한 타입의 공간적 향상은 오디오 프로그래밍을 생성하는 동안에 이루어진다. 이것은 청취자의 관심을 끌기 위해서 향상되는 텔레비전 광고의 경우에 특히 그러하다. 오디오 프로그램이 공간적 향상의 두 개의 케스케이딩된 스테이지를 가지면(예를 들어 생성 시에 그리고 텔레비전의 오디오 처리 중에), 오디오 품질은 크게 열화될 수 있다. 전처리된 오디오는 큰 L-R 에너지 대 L+R 에너지를 가진다. 공간적 향상 처리의 제 2 의 케스케이딩된 스테이지는 L-R 에너지의 양을 더 증가시키는 경향이 있다. 최근의 연구는, L-R 향상의 양이 과도한 것이 청취자가 피로를 느끼게 되는 가장 큰 요인 중 하나라는 것을 밝혀냈다. 또한 볼륨도 크게 증가될 수 있다. 따라서, 본 발명의 하나의 양태를 따는 MPP 시스템이 제공된다. 예시적인 실시예에서, MPP는, 텔레비전의 스테레오 향상 기술 이전의, 텔레비전 오디오 신호 수신 및 재생 시스템의 일부인 이중 처리 보호(double processing protection; DPP) 시스템이다. MPP 시스템이란 의사 서라운드 신호 프로세서라고 불릴 수 있다. 예시적인 DPP 시스템은 생산 시점에 도입되는 차(L-R) 향상을 최소화(합(L+R) 신호에 대한 차(L-R) 신호의 에너지 레벨을 최소화하거나 감소시킴) 하기 위하여 오디오 신호를 처리한다. 그러면, 텔레비전의 공간적 향상 기술이 청취자에게 음향심리학적으로 편안한 방식으로 오디오 신호를 처리할 수 있게 된다. 텔레비전의 공간적 향상 오디오 처리 이전에 DPP 시스템을 케스케이딩하면 이중 공간적 처리의 거슬리는 효과를 완화시키는 데 큰 효과가 있을 수 있다. 일 실시예에서, DPP 시스템은 전적으로 디지털일 수 있고, 소프트웨어(C, 어셈블리 언어, 등)적으로 저렴하게 또는 디지털 하드웨어(HDL 명세)로 구현될 수 있다. 또한 DPP 시스템이 모두 아날로그이거나 아날로그 및 디지털 컴포넌트의 혼합일 수도 있다는 것이 이해되어야 한다.

DPP(200)는 임계 설정에 기초하여 차대합 비(L-R/L+R)를 한정하는 기능을 한다. 중심 이득을 조절하면, 음장이 중심 이미지를 향해 비례적으로 감소하는 반면에, 합산 채널을 신장시키면, 청취자의 주의가 통상적으로는 프로그램 대화인 중심 이미지로 유도된다는 것에 주의해야 한다. 이러한 기능의 상세한 설명이 출원인들의 소유이고 2009 년 11 월 16 일에 출원되며 발명의 명칭이 "Dynamic Volume Control and Multi-Spatial Processing Protection"이며 전체 내용이 명세서에서 원용에 의해 통합되는 미국 특허 번호 제 8,315,411 에 제공된다.

도 2 에 도시되는 DPP 시스템(200)을 참조하면, 좌측 신호(L) 및 우측 신호(R)는 시스템(200)의 입력(202 및 204)에 각각 인가된다. L 및 R 신호는 두 개의 신호 합산기(206 및 208)로 표현되는 매트릭스들에 인가된다. 신호 합산기(206 및 208)는 SUM(L+R) 및 DIF(L-R) 신호를 제공하는 매트릭스를 구성한다. 합(L+R) 경로에서는 신호가 일반적으로 처리되지 않는다. SUM 신호는 반드시 국지화될 필요가 없는 오디오 콘텐츠를 보통 포함한다. 그러나, 다른 실시예에서는, 대화인 오디오 콘텐츠를 향상시키기 위해서 주파수 컨투어 성형(shaping)이 수행될 수 있다. 도시된 바와 같이, SUM 신호는, 신호 합산기(212 및 214)로 도시되는 매트릭스들에 제공되기 전에 신호 승산기(210)에서 중심 상수로 승산된다. 중심 상수는, 소망되는 경우에, 대화의 명료도를 높이기 위해서 중심 이미지(L+R)의 레벨이 조절되게 한다. L+R 및 L-R 신호를 합산하면 출력(216)에 좌측 출력 신호(Lo)가 제공되며, L+R로부터 L-R을 빼면 출력(218)에 우측 출력 신호(Ro)가 제공된다.

도 2 의 도시된 실시예에서, 대부분의 처리는 DIF(L-R) 경로에서 이루어진다. L+R 및 L-R은 L+R에 대한 L-R 신호의 레벨을 결정하기 위해서 비교된다. 비교되기 전에, 이러한 두 개의 SUM 및 DIF 신호는, 예컨대 스피커 주파수 응답이 저주파수를 포함하지 않는 경우에는 각각의 고역 통과 필터(220 및 222)를 통해 각각 통과될 수 있다. L-R DIF 신호는, 사람의 귀가 가장 민감한 주파수, 즉 중간-범위 주파수를 강조하기 위하여 다중-대역 등화기(224)를 통해 통과되어, L-R 신호의 지각되는 라우드니스 레벨을 보상할 수 있다. 등화기(224)는 차동 채널 레벨 검출이 주파수 의존성을 가지게 할 수 있다. 예를 들어, 저주파수 신호는 제한된 베이스 응답을 가지는 저렴한 텔레비전 스피커를 위한 처리 시에는 최소화될 수 있다. 고주파수는 순시 오디오 이벤트에 대한 응답을 한정하기 위해서 최소화될 수 있다. 통상적으로 귀가 가장 민감한 중간-범위 주파수는 차동 레벨 검출을 관장하도록 등화된다. 차동 및 합산 신호의 레벨들이 계산되면, DIF/SUM 비율이 결정된다.

그러면, 이러한 신호 각각은 각각의 신호 레벨 검출기(228 및 230)를 통과한다. RMS 레벨 검출기와 같은 앞서 나열된 검출기들이 사용될 수 있지만, 임의의 타입의 레벨 검출기(예컨대, 전술된 검출기)가 사용될 수도 있다. 또한, 이러한 처리는 모두, 효율을 높이기 위해서, 이들을 로그 도메인 처리 블록(232 및 234)을 통해 처리하여 대수 도메인에서 수행될 수 있다.

블록(232 및 234)의 출력은 신호 합산기로 인가되는데, 여기에서 처리된 SUM 신호가 처리된 DIF 신호로부터 감산된다. 로그 도메인에서 하나의 신호를 다른 신호로부터 감산시키는 것은 선형 도메인에서 DIF 신호에 대한 처리된 SUM 신호의 비율인 신호를 제공하는 것과 같다. L+R 및 L-R 신호 레벨이 계산되면, 이러한 두 신호 레벨이 비교기(238)에 의해서 프리셋 임계(240)에 대해 비교되는데, L-R 신호 레벨은 중간-범위 주파수를 증가시키기 위해서 레벨 검출 이전에 등화되었을 수 있다. 추천된 L-R 신호 이득 조절을 결정하기 위하여, 두 신호 사이의 비율((L-R)/(L+R))이 비교기(238)에 의해서 임계 비율에 대해 비교된다. L-R 신호에 적용되는 이득의 양 및 방향을 제한하기 위하여 제한기(limiter) 스테이지(242)가 사용될 수 있다. 예시된 실시예는 이득을 0 dB에서 제한하기 때문에 L-R 신호의 감쇠만을 허용하지만, 일부 애플리케이션에서는 L-R 신호를 증폭하는 것이 바람직할 수도 있다. 평균화 스테이지(244)는 DPP 시스템이 짧은 순시 오디오 이벤트를 추적하는 것을 방지하기 위하여, 상대적으로 긴 시간 상수를 가지고 제한기 스테이지(242)의 출력을 평균화한다. 선형 도메인 블록(246)에 의해 선형 도메인으로 다시 변환된 후에, L-R 신호의 레벨은 해당 목표 비율을 달성하기 위하여 신호 승산기(248)에 의해 대응하도록 조절된다.

도 3 은 도 3 에 도시된 압축기 아키텍처(300)(예를 들어, 도 1 의 실시예의 압축기1, 압축기2 및/또는 압축기3 용으로 사용될 수 있음)의 예시적인 실시예의 다이어그램을 도시한다. 유사한 압축기 아키텍처에 대한 상세한 설명은 출원인들의 소유인 미국 특허 번호 제 8,315,411 에 제공된다. 도 3 에 도시된 바와 같이, 아키텍처(300)는 두 입력 신호인 좌측 신호(L) 및 우측 신호를 입력(302) 및 입력(304)에서 수신한다. 예시적인 실시예에서, DVC 시스템 아키텍처는 종래의 압축기 디자인(THAT Corporation Design Note 118)에 디지털 구현형태에서만 가능한 탄력성과 추가적인 변형을 한 디지털 구현형태에 기초할 수 있다. 시스템(300)은 좌측 및 우측 신호(L 및 R)의 RMS 평균의 합을 나타내는 신호를 제공하기 위한 RMS 레벨 검출기(310), 로그 변환 블록(312), 및 신호 평균화(AVG) 블록(314)을 포함할 수 있다. 로그 변환 블록(112)은 RMS 레벨 검출기(310)의 출력을 선형 도메인으로부터 로그 도메인으로 변환한다. 시스템(300)은 시스템으로부터의 응답을 요구하는 특정 상태가 존재하는지 여부를 각각 나타내는 여러 제어 신호에 반응한다. 시스템(300)은 DVC 시스템(300)의 동작을 수행하도록 구성되고 배치되는 호스트 프로세서(미도시)를 더 포함할 수 있다. 예시된 실시예는: 목표 신호 생성 디바이스(316)에 의해 제공되는 목표 신호, 공격 임계 신호 디바이스(318)에 의해 생성되는 공격 임계 신호, 릴리스 임계(미도시), 게이트 임계 신호 디바이스(320)에 의해 생성되는 게이트 임계 신호, 공격 비율 임계(미도시), 릴리스 비율 임계(미도시), 비율 신호 디바이스(322)에 의해 생성되는 비율 신호, 및 프로그램 변화 검출기(PCD; 미도시)에 응답하여 무음 홀딩 디바이스(324)에 의해 생성되는 무음 홀딩 신호를 포함하는 여러 제어 신호에 응답한다. 디바이스(또는 컴포넌트)(316, 318, 320, 322)는 단순하게 사용자가 액세스할 수 있는 조절가능한 사용자 콘트롤일 수 있다. 디바이스(324)는, 채널 변경 시에 TV 콘트롤로부터 또는 입력(302 및 304) 양자 모두가 무음처리되었는지를 검출하는 무음 검출기(미도시)로부터의 신호를 수신하도록 배치될 수 있다. 목표 신호 레벨(316)은 목표 볼륨인 풀 스케일 입력에 상대적인 dB 단위의 레벨을 나타낸다. 공격 임계(318)는 공격 시간이 N의 인자만큼 감소되기 전에 REF가 AVG보다 커야 하는 dB의 숫자를 나타내는데, N은 임의의 숫자일 수 있다. 하나의 예시된 실시예에서 N =10 이다. 바람직하게는, 릴리스 임계 신호는 릴리스 시간이 M의 인자만큼 감소되기 전에 REF가 AVG보다 작아야 하는 dB의 숫자를 나타내는데, 예시적인 일 실시예에서 M = 10 이다. 게이트 임계(120)는, 모든 좌측 및 우측 이득 조절이 동결되기 전에 REF가 AVG보다 작아질 수 있는 음의 dB 숫자인 양을 나타낸다. 공격 비율 임계는, 볼륨 제어가 입력 신호를 감쇠시키기 시작하기 전에 REF가 목표 신호 레벨(316)보다 커질 수 있는 dB 단위인 절대량을 나타낸다. 릴리스 비율 임계는, 볼륨 제어가 입력 신호에 이득을 추가하기 시작하기 전에 REF가 목표 신호 레벨(316)보다 작아질 수 있는 dB 단위인 절대량을 나타낸다. 비율 신호(322)는 AVG 값을 요구되는 압축비만큼 조절한다.

REF 신호를 신호 평균화(AVG) 블록(314), 비교기(328) 및 제 2 비교기(330)에 제공하기 위하여, 목표 레벨 신호(316)는 신호 합산기(326)에 의하여 로그 변환 블록(312)의 출력으로부터 감산된다. REF 신호는 요구되는 청취 임계에 상대적인 입력 신호의 볼륨 레벨을 나타낸다. AVG 신호는 순시(공격/릴리스 처리 이전) 이상적 이득 추천이라고 간주될 수도 있다. 신호 평균화 블록(314)의 출력은 AVG 신호인데, 이것은 REF 신호의 평균의 함수인 신호이다. AVG 신호는 신호 합산기(332)에 인가되고, 거기에서 공격 임계 신호(118)에 가산된다. 유사한 방식으로(미도시) AVG 신호는 릴리스 임계와 합산된다. AVG 신호는 또한 신호 합산기(334)에 인가되고, 거기에서 게이트 임계 신호(320)에 가산된다. 신호 합산기(332)의 출력은 공격 임계 비교기(328)로 인가되고 거기에서 REF 신호와 비교되는 반면에, 신호 합산기(334)의 출력은 게이트 임계 비교기(130)로 인가되고 거기에서 REF 신호와 비교된다. 또한, AVG 신호는 신호 승산기(336)에 의해 비율 신호(322)로 승산된다. 비교기(328)의 출력은 공격/릴리스 선택 블록(338)으로 인가되고, 거기에서 이제 무음 홀딩 신호(324)의 상태에 따라서 그리고 그 상태에 응답하여 Att(공격) 신호, 또는 Rel(릴리스) 신호 중 하나를 신호 평균화 블록(314)에 제공한다. 릴리스 임계(AVG) 합산기(미도시)의 출력은 REF 신호와도 비교되고, 공격/릴리스 선택 블록에 인가된다. 비교기(330)는 출력을 신호 평균화 블록(314)의 HOLD 입력에 제공한다. 마지막으로, 신호 승산기(336)는 출력을 로그-선형 신호 컨버터(340)로 제공하고, 이것은 이제 신호 승산기(342 및 344) 각각에 인가되는 출력을 제공하는데, 승산기 각각은 대응하는 입력(302 및 304)에 제공된 좌측 및 우측 신호를 수정된 좌측 및 우측 신호 출력(Lo 및 Ro)을 제공하기 위하여 스케일링한다.

도 3 을 계속 참조하면, RMS 레벨 검출기(310)는 입력 신호의 사운드 레벨을 감지한다. RMS 레벨 검출기가 도시되지만, 임의의 타입의 신호 레벨 검출기가 사용될 수 있다는 것에 주의해야 한다. 예를 들어, 피크 검출기, 평균화 검출기, 지각 기초 레벨 검출기(예컨대 ITU 1770 라우드니스 검출기 또는 CBS 라우드니스 검출기), 또는 다른 검출기가 사운드 레벨을 감지하기 위하여 사용될 수 있다. 이러한 레벨 검출기는 보통 동적으로 그리고 독립적으로 조절가능한 시간 상수를 가진다. 이러한 시간 상수를 조절하는 방법 하나는 시간 상수가 신호에 따라 변하도록 시간 상수를 입력 신호의 포락선 또는 대체적인 형상에 기초하게 하는 것이다. 다른 실시예들에서, 시간 상수는 고정된다. 데이터 처리를 편하게 하기 위하여, 사운드 레벨은 도시된 바와 같이 로그 변환 블록(312)을 사용하여 로그 도메인으로 변환될 수 있다. 다중-대역 시스템에서는, 각각의 대역에 대하여 별개의 RMS 검출기가 사용될 수 있다. 신호 평균화 블록(314)은 공격 및 릴리스 시간에 대한 REF의 평균을 계산하도록 구성되고 배치된다. 신호 평균화 블록(314)의 출력 신호(AVG)는 승산기(336)를 통해 요구되는 압축비만큼 조절되어 적용될 이득 값을 생성한다. 마지막으로, 이러한 이득이, 수정된 좌측 및 우측 신호(Lo 및 Ro)를 생성하기 위해서 좌측 및 우측 신호(L 및 R)에 적용되도록, 로그-선형 컨버터(140)에 의하여 선형 도메인으로 다시 변환된다.

실제 레벨과 요구되는 사운드 레벨 사이의 차이를 결정하기 위하여, 목표 레벨 신호(316)에 의해 표현되는 목표 출력 레벨이 로그 변환 블록(312)의 출력에서의 감지된 레벨로부터 감산된다. 목표 레벨 신호(316)에 대한 입력 신호의 레벨을 나타내는 이러한 차이가 레퍼런스(REF) 신호라고 알려진다. 목표 레벨 신호는 사운드의 요구되는 레벨을 제어하기 위한 사용자 입력, 예컨대 간단한 노브(knob) 또는 다른 프리셋 설정일 수 있다. 이러한 임계는 고정될 수 있고 또는 입력 동적 범위에 대한 압축을 더 양호하게 설정하기 위한, 입력 신호 레벨의 함수로서 변경될 수 있다. REF 신호가 얻어지면, 이것이 평균화 블록(314), 공격 임계 비교기(328) 및 게이트 임계 비교기(130)에 입력으로서 제공된다. 공격 임계 비교기(328)의 출력은 공격/릴리스 선택 블록(338)에 인가되고, 이것은 이제 프로그램 변화 검출기로부터 신호(예를 들어, 무음홀드(MuteHold) 신호(324)를 수신할 수 있다.

현재의 평균 AVG에 게이트 임계 신호(320)가 가산되면, 좌측 및 우측 이득 조절(342 및 344)이 동결되기 전에 최저 값 REF를 얻을 수 있다는 것이 표시된다. 게이트 임계 비교기(330)는 순시 신호 레벨(REF) 신호를 수신하고, REF에 의해 표현되는 사운드 레벨이 앞서 언급된 임계 미만으로 떨어지는지를 결정한다. 순시 신호 레벨(REF)이 블록(314)의 출력에 나타나는 평균화된 신호 레벨(AVG)보다 게이트 임계의 양보다 크게 적으면, 신호 경로에서 신호에 적용되는 이득은 신호 레벨이 임계를 초과하게 올라갈 때까지 일정하게 유지된다. 이것은 시스템(300)이 증가된 이득을 잡음과 같은 매우 낮은 레벨의 입력 신호에 적용하지 못하게 방지하는 것이다. 무한 홀드(infinite hold) 시스템에서, 이득은 신호 레벨이 상승할 때까지 영원히 일정할 수 있다. 누설(leaky) 홀드 시스템에서, 이득은 점진적으로(릴리스 시간보다 훨씬 느리게) 증가될 수 있다. 일 실시예에서는 이러한 게이트 홀드 임계가 조절가능하지만, 다른 실시예에서는 게이트 임계(334)에 의해 설정되는 임계가 고정된다. 이와 유사한 적합한 압축기 아키텍처의 상세한 설명은, 그 전체 내용이 원용되어 본원에 통합되는 미국특허 제 8,315,411 에 제공된다.

아키텍처(300)는 L 및 R 채널에 적용되는 이득에 대해 조절가능한 최대 제한을 가지는 것이 바람직하다(필수적인 것은 아님). 최대 이득을 제한함으로써, 텔레비전 프로그램이 큰 광고로 전환되는 경우와 같이 소스 재료가 매우 조용한 상태에서 매우 큰 상태로 전환하는 경우의 압축기 오버슈트의 영향이 최소화될 수 있다. 또한, 최대 이득 제한은 오디오가 조용한 경우에 발생할 수 있는 잡음 강화를 최소화시킬 수 있다. 이것은 아날로그 입력 소스 또는 높은 잡음 바닥(noise floor)을 가지는 오래된 프로그램 재료의 경우에 특히 중요하다.

예시적인 실시예에서, DPP, 크로스오버 네트워크1, 압축기1 및 압축기2 컴포넌트는 US 8,315,411 에 기술된 것과 유사한 다중-공간적 처리 보호 기능이 있는 볼륨 콘트롤로서 구성될 수 있다. 적합한 압축기 블록(또는 서브시스템)의 예에는 출원인들의 소유인 미국 특허 번호 제 8,315,411 에 기술된 것들이 있지만 이들로 제한되지는 않는다.

볼륨 제어 설정이 선택적인 수단으로서 압축기1 및 압축기2에 제공되어(도 1 의 점선), 압축기 목표 레벨을 시스템 볼륨 제어 설정의 함수로서 자동으로 조절한다. 이러한 볼륨 제어 피드백은, 압축기들이 임계를 초과하는 높은 압축(1000:1 의 비율) 및 임계 미만의 무압축(1:1 비율)을 가지는 신호 레벨 제한기로서 구성된다면 소중해 질 것이다. 볼륨 레벨이 감소되면 피드백은 압축기 목표 레벨이 증가하게 하여, 따라서 최대 허용된 신호 레벨이 스피커 단자에서 언제나 가능해지게 보장할 것이다. 반대로, 볼륨 레벨이 증가하면 압축기 타겟은 낮아져서 최대 허용된 신호가 스피커 단자에서 초과되지 않게 되도록 보장할 수 있다.

진보된 서라운드 아키텍처/시스템(400)의 예시적인 실시예의 다이어그램이 도 4a 에 도시된다. 도 4b 는 지연 루프의 세부도를 보여준다. 아키텍처(400)는 좌측 및 우측 채널(402 및 404)을 포함하고, 신호 흐름이 화살표로 표시된다. 도 4a 에 도시된 바와 같이, 발전된 서라운드 아키텍처(400)는 좌측 및 우측 채널(402 및 404)을 각각 수신하는 합산기(합산 유닛)(406 및 408)를 포함한다. 합산기(406)는 하나의 입력을 반전시키도록 구성되고, 실질적으로는 감산 유닛의 역할을 수행한다. 합산 유닛(406 및 408)은 출력으로서 차동(407) 및 합산(409) 채널 각각을 생성한다. 차동 채널(407) 내의 차동 EQ(410)는 사람의 귀가 가장 민감한 중간 주파수를 강조하는 것이 바람직하다; 일부 애플리케이션에서 중간 주파수를 개별화하거나 분리시켜서 공간화(spatialization)를 주도하여 공간화를 확산시키거나 여러 차원을 추가하게 하는 것이 바람직할 수 있다. 차동 채널은 폭 및 이득 입력/값을 설정(impressing)하기 위한 지연 루프(412) 및 승산기(414 및 416)를 더 포함한다; 폭이 조절된 차동 채널을 차동 지연 이득이 조절된 차동 지연 출력과 결합하기 위한 합산기(418)도 존재한다. 합산 채널(409)은, 저주파수 신호가 통상적으로는 지각된 공간화를 크게 추가하지 않기 때문에 그러한 신호를 필터링 아웃하기 위한 HPF 필터(422)를 포함할 수 있다; HPF 필터(422)는 존재하는 것이 바람직하지만 선택적이다. 합산 채널(409)은 지연 이득을 설정(impressing)하기 위한 지연 루프(424) 및 합산기(426)를 더 포함할 수 있다. 합산 유닛(420 및 428)도 역시 존재한다.

도 4b 를 참조하면, 예를 들어 도 4a 의 412 인 지연 루프의 예시적인 실시예가 도시된다. 지연 루프는 피드백 지연 계수를 세팅하거나 설정(impressing)하기 위한 합산기(430), 지연 유닛(432), 및 승산기(434)를 포함할 수 있다. 다른 아키텍처는 본 발명의 범위에 속하는 지연 루프를 위하여 사용될 수 있다. 지연 루프 아키텍처는 L-R 지연 루프 및 L+R 지연 루프로서 반복된다. 발전된 서라운드 파라미터인 폭, 차동 지연 이득, 합산 지연 이득, 지연(지연 루프 내의 지연) 및 피드백 지연 계수(지연 루프 내의 피드백 지연 계수)는 모두 조절가능한 파라미터에 대응한다. 차동 지연 이득 및 합산 지연 이득을 0으로 설정하면(즉 신호가 통과되지 못함), 이러한 알고리즘이 출원인들의 소유인 미국 특허 출원 번호 제 12/949,397 호에 개시된 의사-서라운드 2채널 처리 알고리즘과 유사하게 변환되는데, 이러한 알고리즘은 많은 소비자 전자제품 애플리케이션에서 통상적으로 사용된다. 2010 년 11 월 18 일 출원되고 발명의 명칭이 "Virtual Surround Signal Processing"이며 출원인들의 소유인 미국 특허 출원 번호 제 12/949,397 호는 그 전체 내용이 원용되어 본원에 통합된다. 도 4a 및 도 4b 를 계속 참조하면, 폭 파라미터는 음장 확산의 레벨을 통상적으로 이루어 진 것과 같이 조절한다. 지연 루프는 합 신호 및 차 신호 양자 모두의 가까운 반사와 먼 반사를 모델링하기 위한 수단의 일 예를 제공한다.

도 5 는 예시적인 실시예를 위해서 합산 및 차동 지연 루프를 어떻게 구성할 수 있는지에 대한 더 상세한 내용을 제공한다. 도 5 의 ①은 48 kHz 샘플 레이트에 기초하여 지연을, 예를 들어 20ms 또는 30ms로 어떻게 구성하는지를 보여준다; 다른 샘플링 레이트도 물론 활용될 수 있다. 도 5 의 ②는 지연 루프 임펄스 응답에 대한 지연 및 피드백 계수 설정의 영향을 보여준다. 지연 설정은 임펄스 응답의 비-제로 값들 사이의 시간 갭을 결정한다. 피드백 지연 계수는 예를 들어, -1 보다 크고 0 이하인 값들로 제한된다. 피드백 지연 계수의 절대 값이 커질수록, 임펄스 응답은 느리게 감소된다. 도 5 의 ③은 음향 임펄스 응답의 초기 반사 및 반향 구역을 규정한다. 지연, 피드백 지연 계수 및 지연 이득을 적절하게 선택함으로써, L+R 및 L-R의 임펄스 응답이 필요에 따라서 초기 반사 및 후기 반사(반향) 영역의 에너지를 설정하도록 독립적으로 구성될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.

이러한 아키텍처는 전체 신호가 좌측 및 우측 채널과 다시 결합되기 전에, 선행 기술 처리로써 합 및 차 반사/반향의 스케일링된 양이 합산되게 할 수 있다. 종래 기술 알고리즘은 두 개의 스테레오 스피커에 대한 지각된 음장을 수평 방향에서 확산시키는 데 있어서 양호하다. 도 4a 및 도 4b 에 도시된 바와 같이 종래 기술에 반사/반향 모델링을 합산하면, 지각된 3D 사운드 효과를 얻게 되는 가상 음장에 깊이, 어느 정도의 높이 및 추가적인 폭 지각이 추가된다. 디지털 지연 반사 및 반향 모델링을 통해서 이러한 폭/깊이/높이 표현을 제공하는 데 있어서의 트레이드-오프는, 오디오 선명도(clarity)이다. 이것은 저렴한 스피커에 더 많은 충실도를 제공하려 할 경우에는 예민하게, 그리고 콘서트홀, 극장 또는 스포츠 이벤트의 분위기를 만들려고 할 경우에는 더 강하게 사용되어야 한다. 더 많이 구성가능하고 편안한 효과를 생성하기 위해서는(비록 구현 복잡성은 증가하지만), 극장 및 콘서트홀의 임펄스 응답을 모델링하는 것과 같은 더 복잡한 반사/반향 모델링 기법이 사용될 수 있다는 것에 주의해야 한다.

도 6 은 정적 EQ(600)의 예시적인 실시예의 다이어그램을 도시한다. 좌측 및 우측 채널(610 및 620)은 구성가능한 파라메트릭 EQ(612 및 622)를 각각 가지는 것으로 표시된다. 도시된 실시예에서, 일곱 개의 구성가능한 파라메트릭 EQ 2차 섹션들이 좌측 및 우측 채널 양자 모두에 구성된다. 물론, 정적 EQ의 다른 실시예, 예를 들어 상이한 차수 및 섹션들의 개수의 실시예도 본 발명의 범위 내에서 활용될 수 있다; 더욱이, 동적 EQ가 추가적으로 또는 치환되어 사용될 수도 있다.

압축기3의 하나의 바람직한 실시예는 볼륨 제어 피드백을 수반한다. 볼륨 제어 설정이 시스템 볼륨 제어 설정의 함수로 압축기 목표 레벨(도 3 의 레벨)을 자동으로 조절하기 위한 선택적인 수단으로서 피드백처럼 압축기3(도 1 의 점선)에 제공될 수 있다. 예를 들어, 이러한 볼륨 레벨 피드백은 압축기3이 베이스 향상 구성에서 구성되는 경우 유용하다. 볼륨 레벨이 감소되면 피드백은 압축기 목표 레벨이 증가하게 하여, 따라서 최대 베이스 레벨이 스피커 단자에서 언제나 가능해지게 보장할 것이다. 반대로, 볼륨 레벨이 증가하면 압축기 타겟은 낮아져서 최대 허용된 베이스 레벨이 스피커 단자에서 초과되지 않게 되도록 보장할 수 있다. 일 실시예는 베이스-강조 음악 구성에서 더 양호한 시스템 베이스 응답을 제공하기 위해서 압축기3과 함께 압축기2를 활용한다. 베이스 향상 구성에서의 크로스오버 네트워크2, 압축기3 및 HPF의 다른 예시적인 실시예는 출원인들의 소유인 미국 특허 번호 제 8,315,411 에 상세히 설명된다.

소프트 클리퍼의 바람직한 인스턴스화(instantiation)는 평활 다항식에 선행하는 하드 제한기(hard limiter)이다. 적합한 평활 다항식은 Esqueda, F. 등의 논문이고 그 복사본이 본 출원과 함께 제공되어 통합되는 23rd European Signal Processing Conference, "Aliasing reduction in soft-clipping algorithms", EUSIPCO 2015 (Dec 22, 2015): 2014-2018 에 상세히 설명되는 타입이지만 이것으로 한정되는 것은 아니다; 이러한 적합한 다항식 중 하나는 y = (3x/2)(1-x²/3)인데, y는 클리퍼 출력이고 바람직한 정적 소프트 클리핑 인스턴스화에서 활용된다. 예를 들어 이상적 대역제한 램프 함수(bandlimited ramp function; BLAMP), 또는 polyBLAMP 다항식 근사화 방법 등과 같은 다른 평활화 다항식 및 방법이 사용될 수도 있다. 하드 클리퍼만 있으면 압축기 오버슈트 중에 거슬리는 오디오 아티팩트가 생성될 수 있다. 트루(true) 제한기는 계산량이 많을 수 있고 많은 프로세서 대역폭 및 메모리를 요구할 수 있다. 소프트 클리퍼는 풀 스케일을 넘는 짧은 오디오 움직임(excursion) 동안의 지각되는 오디오 아티팩트를 최소화하는 양호한 절충안을 나타낸다.

이러한 구성가능한 다중-압축기(예를 들어, 3-압축기) 시스템은 상이한 타입의 프로그램 재료에 대한 청취자 경험을 향상시키기 위해서 활용될 수 있다. 예를 들어, 이것은 베이스가 강조된 음악 모드로 구성될 수 있다. 이것은 에코 및 반향이 강조된 콘서트홀 모드로 구성될 수 있다. 또한, 이것은 경기장 환경의 분위기를 유지하면서 아나운서의 음성을 강조하는 라이브 스포츠 이벤트 모드로 구성될 수 있다. HiFi, 뉴스 및 극장 모드 등의 많은 다른 가능한 구성이 존재한다.

예시적인 실시예들이 전술되고 도면에 도시된 피쳐 및 컴포넌트에 대해서 후술된다:

음악 모드:

베이스-강조 음악 모드의 일 예가 이제 설명될 것이다. 시스템이, 예를 들어 약 250Hz까지 연장되는 저단 주파수 응답을 가지는 저렴한 스피커 세트를 활용한다고 가정한다. 이러한 모드는 베이스를 향상시키기 위하여 두 개의 압축기(압축기2 및 압축기3) 및 EQ를 활용한다. 도 7 은 베이스-강조 음악 모드에서 구성된 도 1 의 다중 대역 압축기 아키텍처(100)의 예를 도시한다. 예시적인 베이스-강조 음악 모드 구성이 후술된다.

DPP: L-R/L+R 비율을 0dB로 제한한다.

압축기1: 중간 및 고대역에서의 레벨을 제한하도록 별개로 구성된다. 이러한 예에서 이들은 예를 들어 250 Hz보다 높은 신호들이다. 고대역(>250Hz) 임계 초과 비율(압축비)은 목표 레벨에서의 트루 제한(true limiting)을 제공하도록 1000:1 로 설정된다. 목표 레벨은, EQ를 구성하고 최대 허용될 수 있는 신호를 결정하기 위해서 TV가 풀 볼륨이 상태에서 스피커 출력을 모니터링하면서 결정된다. 목표 레벨은, TV 볼륨이 감소됨에 따라 내부 피드백을 통해 비례적으로 증가될 것이다. 다르게 말하면, 고대역 압축기는 볼륨 제어가 낮아짐에 따라 더 많은 에너지가 통과하게 할 것인데, 그 이유는 이것이 스피커 단자에 제공되기 전에 볼륨 제어에 의해 감쇠될 것이기 때문이다. 최대 이득 및 임계 미만 비율 설정(1.2:1)은, TV 볼륨 제어 설정과 함께 입력 레벨이 더 많은 에너지가 용인될 것이라고 표시하는 경우, 어느 정도의 중간 및 고대역 강화를 허용할 것이다. 다르게 말하면, 고대역 압축기는 볼륨 제어가 낮아짐에 따라 더 많은 중간 및 고주파수 에너지를 허용할 것인데, 그 이유는 이것이 스피커 단자에 제공되기 전에 볼륨 제어에 의해 감쇠될 것이기 때문이다.

압축기2: 목표 레벨 설정에 상대적으로 저대역에서의 레벨을 제한(또는 강화)하도록 구성된다. 이러한 경우에 저대역은 250 Hz 이하일 수 있다. 크로스오버 네트워크1은 250 Hz에서 구성된다. 필터 차수는 두 개의 대역(<250 Hz 및 >250 Hz)의 분리를 최적화하기 위해서 4차로 설정된다. 목표 레벨은 이러한 대역에 대해서, dB 풀 스케일로 제한을 설정한다. 목표 레벨은, 볼륨 제어가 풀 볼륨에이고 EQ가 임의의 요구되는 정적 강화(<250 Hz)로 구성된 상태로 스피커 출력을 모니터링하는 동안 설정된다. 목표 레벨을 이러한 방식으로 설정하면, 허용가능한 에너지의 최대량(<250 Hz)(왜곡이 발생하기 전)이 풀 볼륨에서 스피커 단자에 도달하게 된다. 더 낮은 볼륨 설정에서는, 볼륨 제어 피드백이 더 많은 베이스 신호가 통과하게 할 것이다. 이러한 구성은, 저대역에 정적 강화를 제공하기 위해서 EQ를 활용하는 동안, 시스템이 가능한 많은 베이스 신호를 언제나 통과시키게 한다. 최대 압축기 이득은 낮은 베이스 입력 레벨에서 소량의 추가적 동적 강화를 허용하기 위해서 낮은 값(2-3dB)으로 설정될 수 있다. 임계 초과 및 임계 미만 압축비는 상대적으로 높게(16:1) 설정된다.

진보된 서라운드: 초기 반사에 의해 지배되어 선명도를 희생시키지 않으면서 3D 사운드의 예민한 느낌을 제공하는 지연, 지연 피드백 및 지연 이득 구성과 함께, 적당량 내지 소량의 음장 확산(폭)으로 구성된다.

EQ: 중간-고대역에서의 스피커 주파수 응답을 평활화하고 저대역에서의 응답을 강화하도록 구성된다. 그러면 요구되는 양의 베이스 강화를 제공하면서 양호한 전체 음색 평형이 생성된다.

압축기 3: 높은, 또는 심지어 적당한 출력 레벨에서는 스피커에 의해 통과될 수 없는 매우 낮은 주파수 신호(<<250)를 제한하도록 구성된다. 이러한 하부 저대역은 크로스오버 네트워크2에서 설정된다. 계속하여 예를 들면서, 이것이 100 Hz로 설정된다고 가정한다. 목표 레벨은, 입력 신호 레벨 및 볼륨 제어 설정이 허용한다면, 최대 이득 및 임계 미만 비율 파라미터를 통해서, 이렇게 매우 낮은 주파수 신호가 여전히 통과되며(제한된 레벨에서) 심지어 이들을 강화하게 하는 레벨(압축기2 목표 레벨보다 낮음)로 설정될 수 있다. 목표 레벨은 TV가 풀 볼륨일 때에, 최대 허용될 수 있는 신호를 결정하기 위하여 스피커 출력을 모니터링하면서 설정되지만, 그 후에는 TV 볼륨이 감소됨에 따라 내부 피드백을 통해 비례적으로 증가될 것이다. 다르게 말하면, 저-저대역 압축기는 볼륨 제어가 낮아짐에 따라 더 많은 에너지가 통과하게 할 것인데, 그 이유는 이것이 스피커 단자에 제공되기 전에 볼륨 제어에 의해 감쇠될 것이기 때문이다. HPF는 스피커에 의해 절대 재생될 수 없는 그러한 극히 낮은 주파수를 제거하도록 구성되는 것이 바람직하다.

소프트 클립: 0dB 풀 스케일보다 높은 신호를 제한하도록 구성된다.

스피커 저대역을 두 대역으로 분할함으로써, 전술된 구성은 통상적 주파수보다 낮은 주파수가 스피커에 의해 통과될 수 있게 한다. 선행 기술에서는, HPF는 통상적으로 오디오 신호로부터 하부-저대역 주파수를 제거하기 위하여 사용될 것이다. 이러한 새로운 압축기 구성은 조건(낮은 입력 레벨, 낮은 볼륨 제어 설정)이 맞는다면 이들이 통과될 수 있게 한다. 이러한 모든 파라미터 설정은 특정한 엔클로저 내에 장착된 주어진 세트의 스피커에 대해서 교정된다.

콘서트 홀 모드: 콘서트홀 모드는 다음 구성에 의해, 예를 들어 스피커에 대해서 생성될 수 있다.

DPP: 베이스-강조 음악 모드와 같다.

압축기1: 베이스-강조 음악 모드와 같다.

압축기2: 베이스-강조 음악 모드와 같다.

진보된 서라운드: 전체 임펄스 응답이 반향 영역 내로 양호하게 연장되도록, L+R 및 L-R 채널 양자 모두에 대해서 지연 시간 및 지연 피드백 계수를 증가시킨다.

EQ: 베이스-강조 음악 모드와 같다.

압축기3: 베이스-강조 음악 모드와 같다.

소프트 클립: 베이스-강조 음악 모드와 같다.

방송 스포츠 모드: 방송 스포츠 모드는 다음 구성에 의해 생성될 수 있다:

DPP: L-R/L+R 비율을 -6 dB로 제한한다. 그러면 주변 오디오(관중 잡음, 공중 알림 아나운서)가 감소된다. 중심 이득을 증가시켜서 방송 아나운서의 음성을 강조한다. 그러면 오디오 신호의 전체 대역폭을 희생시키지 않으면서 아나운서의 음성이 더 선명하게 지각된다. 선행 기술의 구현형태는 음성 범위 밖의 신호를 감쇠시키는 반면 음성 주파수를 통과시키기 위하여 대역통과 필터를 구현했다.

압축기1: 베이스-강조 음악 모드와 유사하게, 풀 볼륨에서 주파수(>100 Hz)에서 스피커를 과다구동하지 않도록 오디오 출력을 제한하도록 구성한다. 크로스오버 네트워크1은 100 Hz에서 구성된다.

압축기2: 임계 초과 압축비 및 임계 미만 압축비를 1:1 로 설정함으로써 디스에이블된다.

진보된 서라운드: 반향 영역에서 임펄스를 생성하도록 L-R 지연 루프(지연 및 지연 피드백 계수)를 구성한다. 합산 지연 이득을 0 으로 설정함으로써 L+R 지연 루프를 디스에이블한다. L-R 채널이 DPP에 의해 감소되는 반면에, 잔여 차동 신호에 있는 반향은 스타디움 관중의 잡음의 포락선 느낌을 유지한다. L+R 지연 루프를 디스에이블하면 방송 아나운서의 음성의 선명도가 유지된다.

EQ: 스피커 주파수 응답을 보상하고 베이스 강화를 제공하도록 구성한다.

압축기3: 목표 레벨 설정에 대한 저대역 내의 레벨을 제한(또는 강화)함으로써 스피커의 베이스 응답을 개선하도록 구성한다. 이러한 경우에 저대역은 250 Hz 이하일 것이다. 크로스오버 네트워크2는 250 Hz에서 구성된다. 목표 레벨은, 볼륨 제어가 풀 볼륨이고 EQ가 임의의 요구되는 강화(<250 Hz)로 완전히 구성된 상태로 설정된다. 목표 레벨을 이러한 방식으로 설정하면, 허용가능한 에너지의 최대량(<250 Hz)(왜곡이 발생하기 전)이 풀 볼륨에서 스피커 단자에 도달하게 된다. 더 낮은 볼륨 설정에서는, 볼륨 제어 피드백이 더 많은 베이스 신호가 통과하게 할 것이다. 이러한 구성은, 저대역을 강화하기 위해서 EQ를 활용하는 동안, 시스템이 가능한 많은 베이스 신호를 언제나 통과시키게 한다. HPF는 이러한 구성에서 스피커에 의해 재생될 수 없는 저주파수를 제거하도록 구성된다.

소프트 클립: 0dB 풀 스케일보다 높은 신호를 제한하도록 구성된다.

논의된 컴포넌트, 단계, 피쳐, 오브젝트, 이점 및 장점은 단지 예시일 뿐이다. 이들 중 어느 것도 또한 이들에 관련된 어떤 논의도 어떠한 방법으로도 보호 범위를 제한하려고 의도되지 않는다. 다수의 다른 실시예도 역시 고찰된다. 이것은 더 적은, 추가적인, 및/또는 상이한 컴포넌트, 단계, 피쳐, 오브젝트, 이점 및/또는 장점을 가지는 실시예를 포함한다. 또한 이것은 컴포넌트 및/또는 단계가 상이하게 구현 및/또는 순서결정되는 실시예를 포함한다.

예를 들어, 베이스-강조 음악 모드에서, 압축기2 및 압축기3의 역할들은 바뀔 수 있다. 압축기2가 하부 저대역을 압축할 수 있고, 압축기3이 상부 저대역을 압축할 수 있다. 또한, HPF는 합산기 이후에 위치될 수 있다. 볼륨 제어는 크로스오버 네트워크2 이전에 위치되어 볼륨 제어 피드백에 대한 필요성을 없앨 수 있다.

그렇지 않다고 진술되지 않는 한, 후속하는 청구항 내에 있는 것을 포함하여 본 명세서에서 진술되는 모든 측정치, 값, 등급(ratings), 위치, 크기, 사이즈, 및 주파수, 비율, 및 dB 값을 포함하는 다른 사양은 정확한 것이 아니고 및/또는 예로서 제공되고, 반드시 정확한 값이거나 부동의 값인 것은 아니다. 이들(설명된 값들)은 그들이 관련되며 당업계에서 통상적인 기능과 일관적인 타당한 범위를 가지도록 의도된다.

본 개시물에서 인용된 바 있는 모든 문헌, 특허, 특허 출원, 및 다른 공개 문서는 여기에서 원용에 의해 본 명세서에 포함된다.

청구항에서 사용될 경우 어구 "~하기 위한 수단"은 설명된 바와 같은 대응하는 구조 및 물질 및 그들의 균등물을 포함하는 것으로 의도되고 해석되어야 한다. 이와 유사하게, 청구항에서 사용될 경우 어구 "~하기 위한 단계"는 설명된 바와 같은 대응하는 동작 및 그들의 균등물을 포함하는 것으로 의도되고 해석되어야 한다. 청구항에 이러한 어구가 없다는 것은 대응하는 구조, 물질, 또는 동작으로 또는 그들의 균등물로 제한될 것으로 의도되지 않으며 그렇게 제한되는 것으로 해석되어서는 안 된다는 것을 의미한다.

보호 범위는 오직 이제 후속하는 청구항에 의해서만 한정된다. 그 범위는, 특정한 의미가 설명된 바 있는 경우를 제외하고는, 본 명세서 및 후속하는 심사 이력에 비추어 해석될 때의 청구항에서 사용된 언어의 의미와 일관되는 정도로 넓게 그리고 모든 구조적 및 기능성 균등물을 망라하는 것으로 의도되며 해석되어야 한다.

"제 1" 및 "제 2" 및 기타 등등과 같은 관련성 용어들은 하나의 엔티티 또는 액션을 다른 것으로부터 구별하기 위하여 사용되었을 뿐이며, 반드시 임의의 실제 관련성 또는 이들 사이의 순서를 요구하거나 암시하는 것이 아니다. 용어 "포함한다", "포함함" 및 임의의 다른 변동예들이 명세서 또는 청구 범위 내의 요소들의 목록과 연계하여 사용되면, 이들은 그러한 목록이 배타적이지 않으며 다른 요소들이 포함될 수도 있다는 것을 표시하도록 의도된다. 이와 유사하게, "하나(a)" 또는 "한(an)" 뒤에 나오는 요소는 추가적 한정이 없으면 동일한 타입의 추가적 요소들의 존재를 배제하지 않는다.

청구항들 중 어느 것도 특허법 섹션 101, 102, 또는 103 의 요건을 만족하지 못하는 기술 요지를 포함하도록 의도되지 않으며, 이들은 그러한 방식으로 해석되어서는 안 된다. 이러한 기술 요지의 임의의 비의도된 범위(coverage)는 본 명세서에서 권리배제된다. 본 문단에서 방금 언급된 것을 제외하고는, 청구항에 인용되는 지와 무관하게, 언급되거나 예시된 바 있는 어느 것도 임의의 컴포넌트, 단계, 피쳐, 오브젝트, 이점, 장점, 또는 균등물을 공중의 재산으로 바치는 것을 야기하는 것으로 의도되거나 해석되어서는 안 된다.

요약서는 독자가 기술적 개시 내용의 속성을 신속하게 알아낼 수 있게 하기 위하여 제공된다. 요약서는 이것이 청구항들의 범위 또는 의미를 해석 또는 제한하기 위하여 사용되지 않을 것이라는 이해를 가지고 제출된다. 추가적으로, 전술된 상세한 설명의 다양한 특징들은 다양한 실시형태들에서 상호 그룹화되어 본 개시물을 능률화한다. 본 개시물의 이러한 방법은 청구된 실시예들이 각각의 청구항에서 명백하게 진술된 것보다 더 많은 특징을 요구하도록 요구하는 것으로 해석되어서는 안된다. 오히려, 후속하는 청구항들이 반영하는 것과 같이, 진보적인 기술 요지는 하나의 앞선 개시된 실시예의 모든 피쳐보다 더 적은 것에 있을 수도 있다. 따라서, 후속 청구항들은 여기에서 상세한 설명에 통합되며, 각각의 청구항은 그 스스로 개별적으로 청구되는 기술 요지를 이룬다.

Claims (7)

1. 스테레오 오디오를 향상시키기 위한 시스템으로서,
   오디오 차대합 비(difference to sum ratio)를 제한하도록 구성되는 프로세서;
   적어도 하나의 크로스오버 네트워크로서, 좌측 및 우측 오디오 입력 신호 각각을 적어도 두 개의 주파수 대역으로 분리하도록 구성되고, 상기 크로스오버 네트워크의 주파수 및 필터 차수를 설정하도록 구성가능한, 크로스오버 네트워크;
   상기 입력 신호에 응답하여 상기 크로스오버 네트워크(들)에 의해 생성된 대역 내에서, 그리고 구성가능한 목표 레벨, 임계 초과 압축비, 임계 미만 압축비, 및 최대 이득으로 좌측 및 우측 출력 신호를 생성하도록 구성되는 적어도 두 개의 압축기;
   다수의 차원에서 지각되는 음장 확산(sound field spread)의 양을 설정하도록 구성가능한 2채널 서라운드 프로세서;
   상기 좌측 및 우측 오디오 입력 신호를 수신하고 요구되는 스펙트럼 특징을 성형(shape)하도록 구성되는 좌측 및 우측 등화기; 및
   풀 스케일 출력을 짧게 초과하는 좌측 및 우측 신호의 지각된 왜곡을 제한하기 위한 소프트 클리퍼(soft clipper)를 포함하는, 스테레오 오디오 향상 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 시스템은 요구되는 사운드 청취 모드를 생성하도록 구성가능한, 스테레오 오디오 향상 시스템.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 크로스오버 네트워크의 필터 차수는 4차인, 스테레오 오디오 향상 시스템.
4. 지각되는 추가적인 폭, 깊이 및 높이를 스테레오 오디오 신호에 생성하는 시스템으로서,
   차동 채널 폭 조절부(adjustment);
   차동 지연 이득 조절부에 의해 조절되는 출력을 가지는 차동 채널 피드백 지연 루프;
   상기 차동 채널 폭 조절부 및 상기 차동 지연 이득 조절부의 출력을 합산하는 합산기로서, 상기 합산기의 출력은 하나의 스테레오 채널과 합산되고, 위상 반전되어(180 도 위상 천이) 다른 스테레오 채널과 합산되는, 합산기; 및
   합산 지연 이득 조절부에 의해 조절된 후 좌측 및 우측 채널과 결합되는 출력을 가지는 합산 채널 피드백 지연 루프를 포함하는, 시스템.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 시스템은 요구되는 사운드 청취 모드를 생성하도록 구성가능한, 시스템.
6. 라우드스피커의 저주파수 응답을 향상시키기 위한 압축기 아키텍처로서,
   베이스(bass) 강화(boost) 또는 차단(cut)의 요구되는 양에 대해서 입력 오디오 주파수 응답을 성형하도록 구성되는 등화기;
   저대역을 상부 저대역인 제 1 대역 및 하부 저대역인 제 2 대역의 두 개의 대역으로 분할하기 위한 크로스오버 네트워크;
   입력 오디오 신호의 저주파수 성분의 에너지 레벨에 응답하여 출력 신호를 생성하도록 구성되는, 제 1 대역을 처리하는 압축기;
   상기 입력 오디오 신호의 하부 저주파수 성분의 에너지 레벨에 응답하여 출력 신호를 생성하도록 구성되는, 제 2 대역을 처리하는 압축기;
   상기 라우드스피커에 의해 재생될 수 없는 주파수를 제거하도록 구성되는 고역 통과 필터;
   상기 제 1 대역과 상기 제 2 대역을 오디오 신호의 중대역 및 고대역 부분과 재결합시키기 위한 합산기; 및
   상기 라우드스피커의 왜곡 영역 내로의 짧은 신호 변동(excursion)을 제한하기 위한 소프트 클리퍼를 포함하는, 압축기 아키텍처.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 아키텍처는 요구되는 사운드 청취 모드를 생성하도록 구성가능한, 압축기 아키텍처.

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