KR20200093576A - 헬멧에서, 청취자의 청각적 인식 특성을 고려하여, 라이브 전관 방송을 수행하는 방법 - Google Patents

헬멧에서, 청취자의 청각적 인식 특성을 고려하여, 라이브 전관 방송을 수행하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 복수의 미처리(raw) 오디오 채널들(6)로부터 컨디셔닝된(conditioned) 오디오 신호(8)를 헬멧(7)에서 라이브 방송을 하기 위한 전관 방송 방법에 관한 것으로, 청취자(2)의 청각적 인식 특성을 고려하는 단계; 및 청취자(2)의 청각적 인식 특성의 함수로서 각 채널(6)을 보정하는 단계;를 포함하는 전처리 단계(100); 전처리된 채널(6)로부터 믹싱된 오디오 신호(16)를 생성하는 것을 포함하는 믹싱 단계(400); 상기 헬멧(7) 내로 침투하는 백그라운드 노이즈의 사운드 레벨을 측정하는 단계(510); 상기 백그라운드 노이즈의 사운드 레벨의 함수로서 상기 믹싱된 오디오 신호(16)를 보정하는 단계(520);를 포함하는 후처리 단계(500); 상기 헬멧(7)에서, 상기 후처리 단계로 인해서 컨디셔닝된 오디오 신호(8)를 재생하는 단계(600);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

헬멧에서, 청취자의 청각적 인식 특성을 고려하여, 라이브 전관 방송을 수행하는 방법
본 발명은 전관 방송(public address) 분야에 관한 것이다. 보다 정확하게는, 본 발명은 콘서트에 참석한 청취자의 헬멧에서, 콘서트의 사운드 수취로 발생한 오디오 채널로부터의 컨디셔닝된 오디오 신호를, 라이브 방송(즉, 실시간 방송)하기 위한 전관 방송 방법 및 시스템에 관한 것이다.
"라이브"는 콘서트에서 발생하는 사운드의 수취 및 브로드캐스트의 동시성(근사 처리 시간까지의 동시성)을 특징으로 한다.
콘서트는 일반적인 전관 방송의 대상이 될 수 있다. 즉, 이러한 공연의 소리는 스피커를 통해 전체 청중에게 브로드캐스트된다.
국제 출원 PCT WO 2016/124865(Augmented Acoustics)은 전관 방송 기술을 공개하고 있으며, 이 기술에서는, 공연에 참석한 청취자의 헬멧이, 청취자 자신이 상이한 녹음된 사운드 트랙들의 믹싱을 수행하게 함으로써, 실시간으로, 녹음된 사운드를 재생하는 신호를 브로드캐스트할 수 있게 한다.
이러한 기술은 청취자가 자신의 선호에 따라 각 트랙의 레벨을 스스로 조정할 수 있기 때문에, 청취자의 사운드 경험을 실질적으로 향상시킨다. 헬멧에 백그라운드 노이즈 감소 시스템이 장착된 경우, 환경에서 발생하는 사운드는 헬멧에서 감쇠되어 청취자가 감지하는 사운드를 정화하고, 정취 품질이 청취자가 라이브 쇼에 참석하더라도 스튜디오에서 청취자가 혜택을 얻을 수 있을 정도의 품질에 근사하게 한다.
이러한 기술은 난청으로 고통받는 사람들이 이러한 기술에 접근할 수 있게 함으로써 더욱 향상될 수 있다.
도 1(Mercier et al, The livre des techniques du son, T.1, Dunod, 3rd ed. 2002, p.193에 따름)에서, 밝은 회색 필드은 정상적인 인간(즉, 완벽한 청각적 인식능을 가진 사람)의 청각 필드를 나타낸다. 청각 필드의 하한은 인식 임계치이다. 청각 필드의 상한은 통증 임계치이다. 청각 필드 상에 중첩되게, 음악 필드("음악")(중간 회색으로 표시됨)가 도시되며, 이는 악기가 일반적으로 진동하는 음향 필드이다. 악기의 음향이 사람의 귀에 의해 인식되도록 설계되었기 때문에, 정확하게는 음악 필드는 청각 필드에 포함되어 있음을 관찰하는 것은 놀라운 일이 아니다. 목소리 필드("음성")가 최종적으로 표시된다(진한 회색). 즉 목소리 필드는 인간의 목소리가 일반적으로 진동하는 필드이며, 볼 수 있는 바와 같이, 정확하게는, 목소리 필드는 음악 필드에 포함된다.
도 1은 사람의 청각적 인식에 대한 대략적인 추정치를 보여준다. 1930 년대에 Fletcher와 Munson이 공식화한 후, 표준 ISO ISO 226:2003으로 국제 표준 기구(International Standards Organization)에 의해 표준화된 아이소소닉 곡선(isosonic curve)으로, 주파수 관련 귀의 거동을 보다 정확하게 모델링할 수 있다.
인간의 아이소소닉 곡선은, 가청 범위(20Hz 내지 20kHz)의 모든 주파수가 1,000Hz에서의 기준 사운드 레벨과 동일한 레벨(라우드니스(lounness)로 지칭됨)에서 감각을 유발하는 강도를 나타낸다(Mercier et al., op.cit., p.195).
도 2는 정상적인 인간의 아이소소닉 곡선을, 10dB SPL(Sound Pressure Level) 단위로 보여준다. 아이소소닉 곡선은 굵게 표시되며,
- 하단(음압 레벨 10 dB SPL 이하)에서, 인식 임계치에 대응하며,
- 중간에서, 일반적인 안락감 레벨(음압 레벨 50dB SPL에 해당)에 대응하며,
- 상단에서, 통증 임계치(음압 레벨 120dB SPL)에 대응한다.
청각적 문제가 있는 사람의 관점에서, 청력 상실은 주관적이고 정량화하기가 어렵고, 그 사람은 단순히 잘 듣지 못할 수 있다(또는 그렇지 않을 수도 있다).
그러나, 청력 손실을 측정하는 것은 가능하며 다른 방식으로 측정할 수 있다.
따라서, 도 1은 청력 상실을 앓고 있는 사람의 청각 필드의 한계치를 점선으로 도시한다: 이로써 감소된 청각 필드는 음악 필드 또는 목소리 필드를 완전히 포함하지 않는다는 것을 알 수 있다.
도 3은 20 살의 일반인의 오디션(실선 곡선)과 비교하여 50세인 사람의 (일점 쇄선의 곡선으로 표시된) 전체 청각 스펙트럼(20Hz 내지 20kHz)에 대한 평균 청력 손실을 나타낸다. (이러한 곡선은 단지 예로서 제공된 것으로, 노인성 난청, 즉 노화로 인한 청력 상실을 나타낸다).
도 4는 난청 환자의 아이소소닉 곡선을 보여준다. 도 1과 도 3보다 더 정확한 도 4의 표현은, 관련된 사람의 청각 필드의 좁아짐을 보여줄뿐만 아니라, 인식 임계치과 통증 임계치에 대한 정보를 제공한다. 이러한 임계치들은 도시된 경우에서 실질적으로 영향을 받는 것으로 나타나 있다.
보다 정확하게는, 낮은 주파수에서는 통증 임계치가 낮아지고, 높은 주파수에서는 인지 임계치가 높아짐을 알 수 있다. 다시 말해, 도 4에서 고려한 귀의 경우, 저 피치를 가지면서 고 레벨을 갖는 사운드는 통증을 일으키는 반면, 고 피치를 가지면서 저 레벨을 갖는 사운드는 인식되지 않는다.
일반적으로, 청력 손실을 앓고 있는 사람은 무엇보다도 잘못된 음성 인식을 경험할 수 있으며, 이로써, 사회적 상호 작용이 부족하게 되고, 내성적인 존재가 된다.
그렇기 때문에, 보청기 전문가가 목소리 처리에 실질적으로 초점을 두고 음악 처리를 무시하는데, 이는 전문가가 음악 처리는 너무나 좁은 환자 그룹에 대해서 사치품이라고 생각하기 때문이며, 또한 음악 처리는 음악 필드의 더 큰 진폭으로 인해서 이로써 더 많은 고려사항들로 인해서 보다 복잡하기도 하기 때문이다.
그러나, 1970 년대부터 1990 년대(사운드 레벨 리미터가 도입되기 전)에, 매우 높은 레벨에서, 헬멧을 사용하여 음악을 듣는 많은 음악 애호가들은, 현재, 청력 손실이 보통 내지 심각한 레벨을 가지고 있다. 해당 인구의 20 %가 영향을 받은 것으로 추정된다.
그러나, 보청기는 (실질적으로 관련 주파수에서 신호의 증폭에 의해) 음성을들을 수 있게 하는 데 효과적이지만, 어떠한 방식으로도 만족스러운 방식으로 음악을 재생할 수는 없다.
또한, 예를 들어, 처리된 주파수 범위를 증가시킴으로써 음악을 처리할 수 있도록 보청기에 약간의 구성 수정을 수행하는 것만으로는 충분하지 않다.
실제로, Mercier et al., op.cit., p.195에서 알 수 있듯이, 귀는 저 피치, 중 피치 및 고 피치의 세기 변화에 대해 동일한 방식으로 반응하지 않는다. 그러나, 악기의 소리는 대부분 고조파가 풍부하다. 사운드, 예를 들어, 크레센도의 동적 변화는 합성에서 자주 수행되는 것과 같이, 단순히 사운드를 확대하는 것이 아니라, 약 3,000Hz의 귀의 민감한 영역에서 스펙트럼을 풍부하게 하는 것에 해당한다.
아이소소닉 곡선의 딥(dip)을 상쇄하기 위해, 스펙트럼의 저 피치 성분 및 고 피치 성분을 증폭하는, 하이 피델리티(hi-fi) 시스템 제조업체에게 잘 알려진 생리적 보정기에 의지하는 것이 충분하다고 생각하는 것은 잘못될 것이다. 그 이유는 이러한 생리학적 보정기는, 아이소소닉 곡선들이 매우 상이한 것으로 밝혀진 난청이 아닌 일반인의 청취 안락감을 향상시키기 위한 것이기 때문이다.
실제로, 난청의 최악의 상황은 콘서트이며, 이러한 콘서트에서, 보청기 사운드 레벨을 조절하는 것이 아니라, 음압을 제어할 수 없다. 이로써, 오늘날, 라이브 음악을 듣는 것이 난청인들에게는 금지되어 있는 수준까지 이르렀다.
본 발명은 음악 방송을 실시간으로 들을 때 청력 상실을 겪는 사람들이 청취의 안락감을 찾게 함으로써 상술한 문제를 극복하는 것을 목표로 한다.
이를 위해, 라이브 방송을 위한 전관 방송 방법이 제안되며, 청취자가 착용하거나 착용하고자 하는 헬멧이 구비한 적어도 하나의 스피커에서, 복수의 미처리 오디오 채널로부터 컨디셔닝된 오디오 신호가 라이브 방송된다. 이 방법은,
전처리 단계로서,
상기 청취자의 청각적 인식 특성을 고려하는 단계; 및
상기 청취자의 청각적 인식 특성의 함수로서 각 채널을 보정하는 단계를 포함하는, 상기 전처리 단계; 및
상기 전처리된 채널로부터 믹싱된 오디오 신호를 생성하는 단계를 포함하는 믹싱 단계;
후처리 단계로서,
상기 헬멧 내로 침투하는 백그라운드 노이즈의 사운드 레벨을 측정하는 단계;
상기 백그라운드 노이즈의 사운드 레벨의 함수로서 상기 믹싱된 오디오 신호를 보정하는 단계를 포함하는, 상기 후처리 단계; 및
상기 헬멧에서, 상기 후처리 단계로 인해서 컨디셔닝된 오디오 신호를 재생하는 단계를 포함한다.
이렇게 재생된 오디오 신호는 청취자의 정신 음향적 특성, 특히 청력 손실에 맞게 구성된다. 따라서, 이러한 신호는 개방형 청취로서 들을 수 없는 스펙트럼에서 가청 도메인을 구현할 수 있을뿐만 아니라 청취 안락감를 향상시킬 수 있는 맞춤형 신호이다.
각 채널에 적용되는 보정은 예를 들어 주파수 보정 및/또는 시간 보정 및/또는 레벨 보정을 포함한다.
실제로, 각 채널에 적용되는 보정은 클리핑, 압축, 이득으로부터 선택된 적어도 하나의 처리를 포함할 수 있다.
또한, 전처리 단계는 다음으로 구성된 동작을 포함할 수 있다.
- 각 채널을 주파수 샘플링함
- 채널 상에서 적어도 하나의 주파수 범위를 선택함
- 상기 선택된 주파수 범위 또는 범위들에서의 상기 청취자의 청각적 인식 특성의 함수로서, 상기 선택된 주파수 범위 또는 범위들에서의 처리를, 상기 채널에 적용함.
전처리 단계에서, 청취자의 청각적 인식의 특성을 고려하는 것은, 예를 들어 청각 안락감을 고려하거나 결정하는 것을 포함한다.
따라서, 상기 전처리 단계에서, 각 채널을 보정하는 단계는, 각 채널이 실질적으로 상기 청취자의 청각 안락감 레벨을 갖도록 하게 하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 방법은, 상기 전처리 단계와 상기 믹싱 단계 사이에, 각각의 전처리된 채널로부터 좌측 트랙 및 우측 트랙을 형성하기 위한 파노라마 처리 동작을 포함한다.
또한, 상기 파노라마 처리와 믹싱 단계 사이에서, 각 채널에서 발생하는 좌측 트랙과 우측 트랙에 대한 증폭 동작이 제공될 수도 있다.
상기 믹싱 단계는 좌측 믹싱된 오디오 신호 및 우측 믹싱된 오디오 신호를 생성하도록, 상기 좌측 트랙 및 우측 트랙에 대해 독립적으로 수행되는 것이 유리하다.
이어서, 후처리 단계가, 좌측 컨디셔닝된 오디오 신호 및 우측 컨디셔닝된 오디오 신호를 생성하기 위해, 상기 좌측 믹싱된 오디오 신호 및 우측 믹싱된 오디오 신호에 적용된다.
후처리 단계에서, 헬멧 주변 백그라운드 노이즈의 사운드 레벨 측정은 헬멧에 내장된 마이크를 사용하여 수행할 수 있다.
바람직하게는, 후처리 단계에서 :
- 청취자의 통증 임계치가 고려되거나 결정된다.
- 믹싱된 오디오 신호 및 헬멧에 침투하는 백그라운드 노이즈를 포함하는, 헬멧의 전역 사운드 레벨이 청취자의 통증 임계치보다 언제나 작게 되도록, 상기 믹싱된 오디오 신호가 보정된다.
마지막으로, 상기 후처리 단계는, 상기 믹싱된 오디오 신호를 보정하기 이전에, 상기 믹싱된 오디오 신호에 지연 동작을 적용하여서 상기 믹싱된 오디오 신호를 상기 측정된 백그라운드 노이즈에 대해 재조절되게 하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점은 첨부 도면을 참조하여 이하에 주어진 실시형태의 설명에 비추어 나타날 것이다.
도 1은 정상적인 사람의 청각 필드(연회색), 특정 난청을 겪고 있는 사람의 청각 필드(점선), 음악 필드("음악", 중간 회색), 목소리 필드("음성", 진한 회색)를 나타내는 레벨-주파수 도이다.
도 2는 정상적인 인간, 즉 완벽한 청각을 가진 사람의 아이소소닉 곡선(isosonic curve)을 나타내는 레벨-주파수 도이다.
도 3은 정상적인 사람의 청력 손실 레벨(즉, 제로)을 실선으로 보여주고 노인성 난청을 겪고 있는 사람의 청력 손실 레벨을 일점 쇄선으로 보여주는 손실-주파수 도이다.
도 4는 특정 난청을 앓고 있는 난청인 사람의 아이소소닉 곡선을 나타내는 레벨-주파수 도이다.
도 5는 콘서트를 위한 청중들이 잘 듣기 위한 장소에 존재하는 난청인을 찾도록 구성된 전관 방송 시스템의 청중을 위해서 의도된 전관 방송 시스템의 목적인 콘서트가 행해지는 무대를 보여주는 도면이다.
도 6은 전관 방송 시스템의 기능적 아키텍처를 부분적으로 보여주는 도이다.
도 7, 도 8 및 도 9는 세 가지 상이한 처리들을 받는 동일한 신호를 보여주는 레벨-주파수 도이다(처리 결과 신호는 일점 쇄선으로 나타남): 여기서 3 가지 상이한 처리들은 컷오프(도 7), 압축(도 8), 이득(도 9)임.
도 5는 적어도 하나의 청취자(2)를 포함하는 대중(또는 청중)의 이익을 위해, 음악 및 가능하다면 음성을 포함하는 사운드를 방출하는 콘서트의 전관 방송 시스템(1)을 도시한다. 이 콘서트는 방출된 사운드가 직접 재생되기 때문에 "라이브" 방송이다(실시간 방송 지연이 존재하거나 사운드가 공중으로 이동하는 시간이 존재함).
콘서트가 열리는 장소는 반드시 폐쇄되지는 않는다. 특히, 이러한 장소는 방, 둔치, 고원, 아레나 또는 경기장일 수 있다. 이러한 장소는 숨겨져 있거나 공개될 수 있다.
콘서트는 악기(악기 연주자가 연주함) 및 해당되는 경우, 노래 가수를 포함하는 음원(4)으로 구성된 밴드(3)에 의해 행재진다.
콘서트는 사운드 수취로부터 이점을 얻는다. 전관 방송 시스템(1)은 이러한 목적을 위해서, 마이크로폰들(5)을 포함하며, 각 마이크로폰은 적어도 하나의 음원(4)(악기 또는 악기 그룹, 음성 또는 음성 그룹)을 향한다. 따라서, 각각의 마이크로폰(5)은 미처리 오디오 채널(6)을 형성하는 전기 신호의 형태로 적어도 하나의 음원(4)으로부터 발생하는 사운드를 수취(또는 기록)한다. 마이크로폰(5)은 고정되거나(예를 들어, 스탠드에 장착됨), 이동 가능하거나, 예를 들어, 노래 음악가에 의해 파지 또는 운반되거나 이동형 악기(예를 들어, 베이스 기타 또는 일렉트릭 기타)에 포함될 수 있다.
각각의 청취자(2)는 적어도 하나의 스피커(7G, 7D)(및 바람직하게는 청취자(2)의 좌측 귀 및 우측 귀에 각각 전용된 한 쌍의 스피커(7G, 7D))가 장착된 헬멧(7)을 착용한다(또는 착용하도록 의도된다).
전관 방송 시스템(1)은, 헬멧(7)의(또는 각각의) 스피커(7G, 7D)에서, 상이한 미처리 오디오 채널(6)로부터의 컨디셔닝된 오디오 신호(8)의 라이브 방송을 위해 설계된다.
이러한 목적을 위해, 전관 방송 시스템(1)은 특히 적어도 하나의 콘솔(9)(각각은 적어도 믹싱 기능을 포함함)을 포함한다. 콘솔(9)에는 각 채널(6)에 신호 처리를 적용하도록 프로그램될 수 있는 통합형 프로세서가 장착될 수 있다.
도시된 예에서, 전관 방송 시스템(1)은 콘솔(9)에 연결되고 각 채널(6)에 신호 처리를 적용하도록 프로그램된 프로세서를 포함하는 적어도 하나의 서버(10, 11)를 포함한다.
콘솔(9)은 상이한 채널(6)로부터 발생하는 몇 개의 트랙(12) 또는 이러한 채널(6) 자체를 병렬로 수집하도록 구성된다. 채널(6)은 예를 들어, 8 개이지만, 이에 제한되지 않는다.
도 5에 도시된 실시형태에 따르면, 전관 방송 시스템(1)은 신호 처리 기능을 포함하는 애플리케이션 서버(10) 및 통신 서버(11)를 포함한다. 통신 서버(11)는 예를 들어, 표준 IEEE 802.11(Wi-Fi)에 따라 적어도 하나의 안테나를 통해 무선 방식으로 신호의 브로드캐스트를 보장하도록 구성된 적어도 하나의 라우터(13)에 연결되고 이를 관리한다.
각 청취자(2)는 적어도 하나의 라우터(13)를 통해 콘솔(9) 또는 통신 서버(11)로부터 수신된 신호를 수신 및 재생하기 위한 장치(14)를 구비한다. 이 장치(14)는 예를 들어 표준 IEEE 802.15(Bluetooth®)에 따라 유선(도시됨) 또는 무선으로 헬멧(7)에 직접 또는 간접적으로 연결된다.
도면에 도시되고, 보다 정확하게, 도 5 및도 6에 도시된 실시형태에 따르면, 전관 방송 시스템(1)은 또한 스마트 폰, 태블릿 또는 휴대용 컴퓨터 유형의 이동 단말기(15)를 포함한다. 단말기(15)는 장치(14)와 소통하도록 구성된다(즉, 실제로, 단말기는 프로그램된 애플리케이션을 포함한다).
단말기(15)는 특히 프로세서, 예를 들어, 표준 IEEE 802.15(Bluetooth®)에 따라서 장치(14)와의 대화를 가능하게 하는 주 무선 통신 인터페이스, 및 터치 스크린과 같은 그래픽 인터페이스를 포함한다.
단말기(15)의 프로세서는 애플리케이션(예를 들어, 다운로드 플랫폼 또는 통신 서버(11)로부터 원격으로 다운로드될 수 있음)을 포함할 수 있으며, 이러한 애플리케이션은, 그래픽 인터페이스를 통해, 예를 들어, 밸런스 또는 이퀄라이저와 같은, 맞춤화될 수 있는 상이한 설정사항들이, 청취자(2)에게 이용 가능하게 하는 인스트럭션들을 포함한다.
단말기(15)의 프로세서는 이러한 설정사항들을 장치(14)에 전달하도록 프로그램되며, 이로써 장치는 이러한 설정사항들을, 헬멧(7)의 스피커 또는 스피커들(7G, 7D)에서 재생되기 전에, 콘솔(9) 또는 라우터(13)를 통해 서버(11)로부터 수신된 신호(또는 신호들)에 적용한다.
전관 방송 시스템(1)은 데이터베이스에 연결되거나 데이터베이스에 포함된다. 데이터베이스 내에서, 청취자(2)의 청각적 인식의 특성이 저장된다. 이러한 청각적 인식 특성은 예를 들어 아이소소닉 곡선의 형태를 갖는다.
일 실시형태에 따르면, 청취자(2)의 청각적 인식의 특성은 다음 곡선 중 적어도 하나를 포함한다:
- 청취자(2)의 청각적 인식 임계치을 나타내는 곡선;
-청취자(2)의 통증 임계치를 나타내는 곡선;
-청취자(2)의 음향적 안락감 레벨(comfort level)을 나타내는 곡선.
각각의 아이소소닉 곡선은 사전 측정 단계에서 구성될 수 있으며, 이 단계 동안, 사전 기록된 사운드 자극이 청취자(2)의 헬멧(7)에서 브로드캐스트되어, 청취자(2)에 의해 인식되는 것과 같은 자극의 레벨에 대한 정보를 제공하는, 다수의 선택 목록 중에서 선택된, 그로부터 응답을 유발한다.
이 측정 단계는 헬멧(7)이 연결된 단말기(15)의 프로세서에서 구현된 애플리케이션에 의해 수행될 수 있다.
이 경우, 각 청취자(2)에 특정된 청각적 인식의 특성은 해당 청취자의 단말기(15)에 저장될 수 있다. 대안적으로, 각 청취자(2)의 청각적 인식의 특성은 원격 데이터베이스에 저장되며, 콘솔(9) 또는 통신 서버(11)는, 예를 들어, 관련 청취자(2)와 관련된 식별자(선택사양적으로, 암호와 쌍을 이룸)를 통해, 상기 데이터베이스에 연결될 수 있다.
이러한 청각적 인식의 특성은 상이한 미처리 채널(6)로부터 상태 컨디셔닝된 오디오 신호(8)를 생성하기 위해서 각각의 채널(6)에 적어도 하나의 보정 동작을 적용하는데 사용되며, 양호한 청취 안락감을 얻기 위해서 청취자(2)의 헬멧(7)에서 브로드캐스트되도록 구성된다.
이를 위해, 전관 방송 시스템(1)은 3 개의 연속적인 단계를 적용하도록 설계된다.
제 1 전처리 단계(100)는 다음을 포함한다:
o 청취자(2)의 청각적 인식의 특성을 고려하는 동작;
o 청취자(2)의 청각적 인식 특성의 함수로서 각 채널(6)을 보정하는 동작.
도 6에 도시된 바와 같이, 각 채널(6)은 이러한 목적을 위해서, 애플리케이션 서버(10)(소프트웨어 모듈 형태로 콘솔(9)에 포함될 수 있음)를 통해 전달된다.
각 채널(6)은 마이크로폰(5)에 의해 수행된 수취 동작의 결과인 전기 신호의 형태를 갖는다. 결과적으로, 채널(6)은 특정 음원(4)의 오디오 대역을 나타내고, 이러한 오디오 대역은, 볼 수 있는 바와 같이, 악기 또는 악기 그룹(예를 들어 오케스트라 심포닉의 바이올린들) 또는 적어도 하나의 음성(예를 들어, 가수 또는 합창단)으로부터 형성된다.
각 채널(6)의 신호는 주파수(대수적 스케일일 수도 있음)에 따라 음압 레벨(바람직하게는, 로그 스케일)의 전압 또는 전력 특성을 나타내는 곡선으로 표현될 수 있다.
도 7, 도 8 및 도 9는 채널(6) 상의 레벨에서의 국부적 변화를 보여주는 곡선 추출부분(스케일이 제공되지 않음)을 실선으로 표시한다.
각 채널(6)에 대해서 다음과 같은 여러 유형의 보정이 적용될 수 있다.
- 주파수 보정
- 시간 수정
- 레벨 보정.
이들 보정 각각은 단독으로 또는 적어도 하나의 다른 보정과 조합하여 적용될 수 있다.
따라서, 각각의 채널(6)에 적용된 보정(100)은 다음으로부터 선택된 적어도 하나의 처리를 포함할 수 있다:
- 클리핑(clipping)(도 7): 이는 채널(6)의 신호의 국부적 레벨이 청취자(2)의 통증 임계치 또는 그의 안락감 레벨에 대응하는 (선택사양적으로 안전 마진(safety margin)을 갖게 대응하는) 임계치를 초과할 때 적용될 수 있음;
- 압축(도 8): 이는 채널(6)의 신호의 국부적 기울기가 매우 수직일 때 적용될 수 있으며, 채널(6)의 신호의 국부적 기울기가 매우 수직이다는 것은, 해당 레벨이 청취자(2)의 통증 임계치 또는 그의 안락감 레벨을 신속하게 초과할 가능성이 있음을 나타냄;
- 이득(도 9):이는 채널(6)의 신호의 국부적 레벨이 청취자(2)의 청각 임계치 또는 청취자(2)의 안락감 레벨보다 작을 때 적용될 수 있음.
각각의 채널(6)에 독립적으로 적용되는 이러한 전처리 단계(100)에서, 청취자(2)의 청각적 안락감 레벨을 고려하는 것이 유리하다. 안락감 레벨이 사전에 기록되지 않은(데이터베이스에 저장되지 않은) 경우에, 이는 필요에 따라(특히, 실시간으로), 예를 들어, 통증 임계치가 이용 가능할 때 이 통증 임계치으로부터 계산을 통해 결정될 수 있다.
실제로, 청취자(2)의 안락감의 레벨은 소정의 감쇠치 만큼, 예를 들어, 10dB의 값만큼, 감소된 그의 통증 임계치와 같다고 간주될 수 있다.
전처리 단계(100)에서, 각 채널(6)의 보정은, 각 채널이 청취자(2)의 청각적 안락감 레벨까지 실질적으로(최소한 국부적으로) 도달하도록 하게 한다.
실제로, 전처리 단계(100)는 예를 들어 다음으로 구성된 동작들을 포함한다:
o 각 채널을 주파수 샘플링함(일반적으로, 아날로그-디지털 변환기를 통해 이루어짐)
o 채널(6) 상에서 적어도 하나의 주파수 범위를 선택함.
o 상기 선택된 주파수 범위 또는 범위들에서 청취자(2)의 청각적 인식의 특성의 함수로서, 상기 선택된 주파수 범위 또는 범위들에서의 처리를 해당 채널(6)에 적용함.
첫째, 이러한 시퀀스는 아날로그 처리보다는 디지털 처리를 각 채널(6)에 적용하는 것을 가능하게 한다. 둘째, (예를 들어, 해당 레벨이 그의 안락감 레벨보다 높기 때문에 또는 해당 레벨이 그의 청취 임계치보다 낮기 때문에) 청취 안락감에 악영향을 미치지 않으면서, 미처리 신호(샘플링된 신호)가 청취자(2)에게 브로드캐스트되지 않을 주파수 범위로, 보정을 제한할 수 있다.
전처리 단계(100) 다음에, 이와 같이 전처리된 채널(6)로부터 믹싱된 오디오 신호(16)의 생성을 포함하는 믹싱 단계(400)가 이어진다.
도 6에 도시된 실시형태에 따르면, 전처리 단계(100)와 믹싱 단계(400) 사이에, 각각의 전처리된 채널(6)로부터 좌측 트랙(12G) 및 우측 트랙(12d)을 형성하기 위해 파노라마 처리 동작(200)이 제공된다. 파노라마 처리(200)는 콘솔(9) 또는 애플리케이션 서버(10)에 의해 적용될 수 있다.
이 경우, 믹싱 단계(400)는, 콘솔(9)의 출력으로 좌측 믹싱된 오디오 신호(16G)와 우측 믹싱된 오디오 신호(16D)를 생성하는 방식으로, 각 채널(6)의 전처리로 인해 발생하는 좌측 트랙(12G) 및 우측 트랙(12D)에 대해 독립적으로 수행되는 것이 유리하다.
도 6에 도시된 바와 같이, 파노라마 처리(200)와 믹싱 단계(400) 사이에, 각각의 채널(6)로부터 생성된 좌측 트랙(12G) 및 우측 트랙(120)을 증폭하는 동작(300)이 더 제공될 수 있다. 이러한 증폭(300)은 콘솔(9) 또는 애플리케이션 서버(10)에 의해 적용될 수 있다.
해당 스펙트럼의 특정 부분에서 청취자(2)의 청각적 인식의 특성을 고려하기 위해 각 채널(6)이 보정될 때, 믹싱된 오디오 신호(16)(선택사양적으로 좌우 분리됨)는, 전체 스펙트럼에 걸쳐, 이러한 청각적 인식 특성에 맞게 조절된다. 특히, 믹싱된 오디오 신호(16)는 청취자(2)의 안락감 레벨에 맞게 조절될 수 있다.
그러나, 콘서트는 라이브 방송이다. 결과적으로, 콘서트는 개방 공간에서 전파되는 자연스러운 사운드를 생성한다. 또한, 콘서트는 청중을 대상으로 하는 일반적인 전관 방송(전관 방송 시스템(1) 또는 별도의 시스템에 의해 이루어짐)의 대상일 수 있다. 이를 위해, 사운드 수취(예를 들어, 헬멧(7)에 대해 의도된 신호를 생성 및 처리하는데 사용되는 것과 같은 마이크로폰(5)에 의한 수취)에 의해 발생된 사운드는 스피커(17)에 의해 브로드캐스팅된다.
결과적으로, 청취자(2)는 (그의 헬멧(7)을 통해) 개방 공간에서의 자연 음의 전파 및 스피커(17)를 통한 일반적인 전관 방송로부터 발생하는 브로드캐스트로부터 발생하는 음압을 갖는 백그라운드 노이즈에 노출된다.
청취자(2)가 무대에서 다소 멀다면, 백그라운드 노이즈의 음압은 대부분, 스피커(17)에 의한 브로드캐스트로 구성된다(이러한 브로드캐스트는 청중 주변 또는 청중 간에 산란될 수 있으며, 또한, 수취된 사운드로부터 재구성된 음향 신호의 증폭을 갖는다.
결과적으로, 청취자(2)는 다음과 같은 2 개의 음향 신호를 인식한다:
- 콘솔(9)로부터 생성되고 청취자의 헬멧(7)에서 브로드캐스트되는 믹싱된 신호;
- 청취자의 헬멧(7)에 침투하는 백그라운드 노이즈.
따라서 이러한 두 신호들의 합은 청취자의 청취 안락감에 악영향을 줄 수 있음을 이해해야 한다. 특히, 이러한 신호들의 합은 청취자(2)에게, 그의 안락함 레벨보다 더 큰 음압 레벨, 심지어, 그의 통증 임계치보다 큰 음압 레벨을 가할 수 있다.
헬멧(7) 외부에서 청취자(2)를 둘러싸는 백그라운드 노이즈는 감쇠될 수 없다. 그러나, 헬멧(7)에 침투하는 백그라운드 노이즈는 감쇠될 수 있다.
이러한 감쇠는 청취자(2)의 귀를 둘러싸는 헬멧(7)의 패드에 의해 적어도 부분적으로 이루어질 수 있으며, 이러한 패드는 방음 특성을 갖는 발포체로 라이닝된다.
헬멧(7)이 유리하게 장착된 능동 노이즈 감소 시스템(ANR)에 의해 감쇠가 또한 달성되거나 감쇠 정도가 증가될 수 있다. 이러한 노이즈 감소 시스템은 백그라운드 노이즈를 수취하는 헬멧(7)에 포함된 마이크로폰(18), 및 노이즈 레벨을 추정하기 위해서 해당 수취된 노이즈을 분석하고 백그라운드 노이즈의 위상에 반대되는 카운터 노이즈를 생성하는 제어 전자 기기(헬멧(7)에 포함됨)를 포함한다. 그 후, 카운터 노이즈는 헬멧(7)에서 실시간으로 브로드캐스트되어, 헬멧에서의 백그라운드 노이즈를 감쇠시킨다.
그러나, 이와 같이 감쇠되더라도, 백그라운드 노이즈는 콘솔(9)로부터 생성된 믹싱된 신호에 추가됨으로써 청취자(2)의 청취 안락감에 악영향을 줄 수 있다.
믹싱 단계(400) 이후에, 후처리 단계(500)가 제공되며, 이 후처리 단계는 다음을 포함한다:
o 헬멧(7) 내로 침투하는 백그라운드 노이즈의 사운드 레벨을 측정하는 동작(510);
o 백그라운드 노이즈의 사운드 레벨의 함수로서 믹싱된 오디오 신호(16)를 전역적으로 보정하는 동작(520).
후처리 단계(500)는 믹싱된 오디오 신호(16)가 전파되는 장치(14)에 의해 수행된다(믹싱된 오디오 신호는, 보다 정확하게는, 도시된 예에서, 좌측 및 우측 믹싱된 오디오 신호들(16G, 16D)임).
보다 정확하게는, 이 후처리 단계(500)에서,
o 청취자(2)에 대한 통증 임계치가 고려되거나 결정된다;
o 믹싱된 오디오 신호(16)는, 믹싱된 오디오 신호 및 헬멧(7)을 관통하는 백그라운드 노이즈를 포함하는, 헬멧(7) 내에서의 전역 사운드 레벨이 청취자(2)의 통증 임계치보다 작도록, 보정된다.
청취자(2)에 대해 저장된 청각적 인식의 특성이 그의 통증 임계치를 포함한다면, 통증 임계치는 단지 고려될 뿐이다. 통증 임계치가 저장되지 않았지만 청각적 안락감 레벨이 저장되었다면, 통증 임계치는 예를 들어, 소정의 이득(일반적으로, 10 dB)을 가산함으로써, 안락감 레벨로부터 계산을 통해 결정될 수 있다.
동일한 음원 또는 음원들(4)에서 발생하는, 믹싱된 오디오 신호(16)(콘솔(9)로부터 발생)와 백그라운드 노이즈는 동기적이지 않은 것으로 관찰된다. 실제로, 믹싱된 오디오 신호(16)는 전자적 속도(대략, 광속에 근접함)로 청취자(2)에 도달하는 반면, 백그라운드 노이즈는 전자적 속도보다 훨씬 낮은 사운드 속도로 청취자에 도달한다.
전관 방송 시스템(1)에 의해 적용된 신호 처리를 고려하더라도, 믹싱된 오디오 신호(16)는 백그라운드 노이즈보다 앞서 진행한다. 따라서, 청취하는 동안, 청취자(2)가 에코를 갖지 않도록 이들을 동기화할 필요가 있다.
이러한 이유로 인해서, 후처리 단계(500)는 믹싱된 오디오 신호(16)에 적용되는 지연 동작(530)을 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 지연 동작은 지연 라인(하드웨어 또는 소프트웨어)을 구비한 장치(14)에 의해 수행된다. 이를 위해, 믹싱된 오디오 신호(16)와 백그라운드 노이즈 사이의 상관이 이루어지며, 이러한 상관을 통해서, 이들 간의 지연시간을 추정할 수 있으며(동작 540), 믹싱된 오디오 신호(16)는 이러한 지연시간 추정치만큼 백그라운드 노이즈에 대해 조정되도록 지연된다.
이러한 지연 동작(530)은 전역 보정 동작(520)보다 선행한다.
등화 설정은 청취자에 의해 제어될 수 있으므로, 임의의 등화 설정(550)을 고려한 후에만 전역 보정 동작(520)을 적용하는 것이 유리하다.
도시된 예에서, 콘솔(9)이 좌측 믹싱된 오디오 신호(16G) 및 우측 믹싱된 오디오 신호(16D)를 생성하는 경우, 후처리 단계(500)는, 컨디셔닝된 좌측 오디오 신호(8G)(후처리로 기인됨) 및 컨디셔닝된 우측 오디오 신호(8D)를 생성하기 위해, 이 신호들(16G, 16D) 각각에 적용된다.
도 6에 도시된 바와 같이, 안전을 위해서, 장치(14)는 청취자(2)를 위해 보유된 수동 방식의 일반 레벨 설정을 위한 기능(560)을 가지며, 이러한 기능은 컨디셔닝된 신호(8)에 전역적으로 적용될 수 있으며, 선택사양적으로, 좌측 컨디셔닝된 신호(8G), 및 우측 컨디셔닝된 신호(8D)에 대해 분리되게 적용되며, 이러한 기능은 청취 사운드 볼륨을 결정한다.
이러한 후처리 단계(500) 다음에, 헬멧(7)에서, 상기 후처리된 컨디셔닝된 오디오 신호(8)(좌측 및 우측 컨디셔닝된 오디오 신호)를 재생하는 재생 단계(600)가 발생한다(선택사양적으로, 이러한 재생 단계는 도 6에 도시된 바와 같은 증폭 단계(570) 후에 발생한다).
결과적으로, 지금까지 설명된 전관 방송 방법에 의하면, 청각 상실에도 불구하고 청각적 인식 특성을 고려하여, 청각 손실을 겪고 있는 사람들이, 음악 생방송을 청취할 때에, 청취 안락감을 얻을 수 있게 한다.
각 청취자(2)는 자신의 청각적 인식 특성을 갖기 때문에, 맞춤형 청취로부터 이익을 얻는다. 고려된 백그라운드 노이즈의 영향이 감쇠될 수 있음을 알 수 있다.그러나, 백그라운드 노이즈를 완전히 억제하는 것이 반드시 바람직한 것은 아니며, 이러한 노이즈는 청취자(2)가 확보하여, 청중에게 완전히 포함되는 이러한 시점의 감각을 격리시키는 데 사용된다.

Claims (15)

  1. 복수의 미처리(raw) 오디오 채널들(6)로부터 컨디셔닝된(conditioned) 오디오 신호(8)를, 청취자(2)가 착용하고 있거나 착용할 헬멧(7)이 구비한 적어도 하나의 스피커(7G, 7D)에서, 라이브 방송을 하기 위한 전관 방송 방법으로서,
    - 전처리 단계(100)로서,
    · 청취자(2)의 청각적 인식 특성을 고려하는 단계; 및
    · 청취자(2)의 청각적 인식 특성의 함수로서 각 채널(6)을 보정하는 단계;를 포함하는, 상기 전처리 단계(100); 및
    - 전처리된 채널(6)로부터 믹싱된 오디오 신호(16)를 생성하는 것을 포함하는 믹싱 단계(400);
    - 후처리 단계(500)로서,
    · 상기 헬멧(7) 내로 침투하는 백그라운드 노이즈의 사운드 레벨을 측정하는 단계(510);
    · 상기 백그라운드 노이즈의 사운드 레벨의 함수로서 상기 믹싱된 오디오 신호(16)를 보정하는 단계(520);를 포함하는, 상기 후처리 단계(500); 및
    - 상기 헬멧(7)에서, 상기 후처리 단계로 인해서 컨디셔닝된 오디오 신호(8)를 재생하는 단계(600);를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전관 방송 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    각 채널(6)에 적용되는 보정은 주파수 보정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 전관 방송 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    각 채널(6)에 적용되는 보정은 시간 보정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 전관 방송 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    각 채널(6)에 적용되는 보정은 레벨 보정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 전관 방송 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    각 채널(6)에 적용되는 보정은 클리핑(clipping), 압축, 이득으로부터 선택된 하나 이상의 처리 동작을 포함하는 것을 특징으로 하는, 전관 방송 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전처리 단계(100)는,
    · 각 채널(6)을 주파수 샘플링하는 단계;
    · 상기 채널(6) 상에서 하나 이상의 주파수 범위를 선택하는 단계; 및
    · 선택된 주파수 범위에서의 청취자(2)의 청각적 인식 특성의 함수로서, 선택된 주파수 범위에서의 처리를, 상기 채널(6)에 적용하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전관 방송 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전처리 단계(100)에서, 상기 청취자(2)의 청각적 인식의 특성을 고려하는 단계는, 청각적 안락감 레벨을 고려하거나 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전관 방송 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 전처리 단계(100)에서, 각 채널(6)을 보정하는 단계는, 각 채널이 실질적으로 청취자(2)의 청각 안락감 레벨을 갖도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전관 방송 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방법은, 상기 전처리 단계(100)와 믹싱 단계(400) 사이에, 각각의 전처리된 채널로부터 좌측 트랙(12G) 및 우측 트랙(12D)을 형성하기 위한 파노라마 처리 동작(200)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 전관 방송 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 방법은, 상기 파노라마 처리 동작(200)과 상기 믹싱 단계(400) 사이에, 각 채널(6)로부터 발생하는 상기 좌측 트랙(12G) 및 우측 우측 트랙(12D)을 증폭하는 증폭 동작(300)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 전관 방송 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 믹싱 단계(400)는, 좌측 믹싱된 오디오 신호(16G) 및 우측 믹싱된 오디오 신호(16D)를 생성하도록, 상기 좌측 트랙(12G) 및 우측 트랙(12D)에 대해 독립적으로 수행되는 것을 특징으로 하는, 전관 방송 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 후처리 단계(500)는, 좌측 컨디셔닝된 오디오 신호(8G) 및 우측 컨디셔닝된 오디오 신호(8D)를 생성하도록, 상기 좌측 믹싱된 오디오 신호(16G) 및 우측 믹싱된 오디오 신호(16D)에 적용되는 것을 특징으로 하는, 전관 방송 방법.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 후처리 단계(500)에서, 상기 헬멧(7)을 둘러싼 노이즈의 사운드 레벨을 측정하는 단계(510)는, 상기 헬멧(7)에 포함된 마이크로폰(7)에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는, 전관 방송 방법.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 후처리 단계에서,
    · 청취자(2)의 통증 임계치가 고려되거나 결정되고;
    · 상기 믹싱된 오디오 신호(16)는, 상기 믹싱된 오디오 신호(8)와 헬멧(7)으로 침투하는 백그라운드 노이즈을 포함하는 상기 헬멧(7)에서의 전역 사운드 레벨이 청취자(2)의 통증 임계치보다 언제나 낮게 되도록 보정되는, 전관 방송 방법.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 후처리 단계(500)는, 상기 믹싱된 오디오 신호(16)를 보정하기 이전에, 상기 믹싱된 오디오 신호(16)에 지연 동작(53)을 적용하여 상기 믹싱된 오디오 신호(16)를 상기 측정된 백그라운드 노이즈에 대해 재조절하는 것을 포함하는, 전관 방송 방법.
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