KR20200130506A - 대향하는 트랜스오럴 라우드스피커 시스템에서의 크로스토크 소거 - Google Patents

대향하는 트랜스오럴 라우드스피커 시스템에서의 크로스토크 소거 Download PDF

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KR20200130506A
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붐클라우드 360, 인코포레이티드
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Abstract

실시예들은, 결과적으로 스피커 주위에 복수의 최적 청취 영역이 생성되는, 대향하는 스피커 구성에서의 오디오 처리에 관한 것이다. 시스템은 대향하는 스피커 구성(opposite facing speaker configuration)의 좌측 스피커 및 우측 스피커와, 상기 좌측 스피커 및 우측 스피커에 연결된 크로스토크 소거 프로세서를 포함한다. 크로스토크 소거 프로세서는 입력 오디오 상된 신호에 크로스토크 소거를 적용하여 좌측 및 우측 출력 채널을 생성한다. 좌측 출력 채널은 좌측 스피커에 제공되고 우측 출력 채널은 우측 스피커에 제공되어, 이격되어 있는 복수의 크로스토크 소거된 청취 영역을 포함하는 사운드를 생성한다.

Description

대향하는 트랜스오럴 라우드스피커 시스템에서의 크로스토크 소거{CROSSTALK CANCELLATION FOR OPPOSITE-FACING TRANSAURAL LOUDSPEAKER SYSTEMS}
본 명세서에 기술된 청구대상은 오디오 프로세싱에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 대향하는(opposite facing) 스피커 구성에서의 크로스토크 소거에 관한 것이다.
입체 음향(stereophonic sound) 재생은 2개 이상의 라우드스피커를 사용하여 음장(sound field)의 공간 특성을 포함하는 신호를 인코딩하고 재생하는 것을 포함한다. 입체 음향은 청취자가 음장에서 공간감(spatial sense)을 인식할 수 있게 한다. 전형적인 입체 음향 재생 시스템에서, 청취 필드(listening field)의 고정된 위치에 위치한 2개의 "인필드(in field)" 라우드스피커가 스테레오 신호를 음파로 변환한다. 각각의 인필드 라우드스피커로부터의 음파는 공간을 통해 최적의 청취 영역에 있는 청취자의 양쪽 귀로 전파되어 사운드가 음장 내의 다양한 방향으로부터 들리는 인상을 만든다. 그러나, 입체 음향 재생은 결과적으로 하나의 최적의 청취 영역을 생성하는데, 이는 상이한 위치에 있는 다수의 청취자에게는 부적합하거나, 또는 청취자 움직임을 감안하지 못한다.
실시예들은, 결과적으로 스피커 주위에 복수의 최적 청취 영역("크로스토크 소거된 청취 영역"이라고도 함)이 생성되는, 대향하는 스피커 구성에서의 오디오 처리에 관한 것이다. 시스템은, 대향하는 스피커 구성(opposite facing speaker configuration)의 좌측 스피커 및 우측 스피커와, 이들 좌측 스피커 및 우측 스피커에 연결된 크로스토크 소거 프로세서를 포함한다. 이 크로스토크 소거 프로세서는, 상기 입력 오디오 신호의 좌측 채널을 좌측 대역내(inband) 신호와 좌측 대역외(out-of-band) 신호로 분리하고, 상기 입력 오디오 신호의 우측 채널을 우측 대역내 신호와 우측 대역외 신호로 분리하며, 상기 좌측 대역내 신호를 필터링하여 시간 지연시킴으로써 좌측 크로스토크 소거 성분을 생성하고, 상기 우측 대역내 신호를 필터링하여 시간 지연시킴으로써 우측 크로스토크 소거 성분을 생성하며, 상기 우측 크로스토크 소거 성분을 상기 좌측 대역내 신호 및 상기 좌측 대역외 신호와 결합하여 좌측 출력 채널을 생성하고, 상기 좌측 크로스토크 소거 성분을 상기 우측 대역내 신호 및 상기 우측 대역외 신호와 결합하여 우측 출력 채널을 생성하며, 상기 좌측 출력 채널을 상기 좌측 스피커에 제공하고 상기 우측 출력 채널을 상기 우측 스피커에 제공하여, 이격된 복수의 크로스토크 소거된 청취 영역을 포함하는 사운드를 생성하도록 구성된다.
일부 실시예에서, 상기 복수의 크로스토크 소거된 청취 영역은, 모노 필 영역(mono fill region)에 의해 제2 크로스토크 소거된 청취 영역으로부터 분리된 제1 크로스토크 소거된 청취 영역을 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 대향하는 스피커 구성에서 상기 좌측 스피커 및 상기 우측 스피커는 서로에 대해 바깥쪽을 향해 있는 좌측 스피커와 우측 스피커를 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 대향하는 스피커 구성에서 상기 좌측 스피커 및 상기 우측 스피커는 서로에 대해 안쪽을 향해 있는 좌측 스피커와 우측 스피커를 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 크로스토크 소거 프로세서는 또한, 상기 좌측 출력 채널을 다른 좌측 스피커에 제공하고 상기 우측 출력 채널을 다른 우측 스피커에 제공하도록 구성된다. 상기 좌측 스피커 및 상기 다른 좌측 스피커는 서로에 대해 바깥쪽을 향하며 좌측 스피커 쌍을 형성한다. 상기 우측 스피커 및 상기 다른 우측 스피커는 서로에 대해 바깥쪽을 향하며 우측 스피커 쌍을 형성한다. 상기 좌측 스피커 쌍 및 상기 우측 스피커 쌍은, 상기 좌측 스피커와 상기 우측 스피커가 서로에 대해 안쪽을 향하는 상태로 이격되어 있다.
일부 실시예는, 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때, 입력 오디오 신호의 좌측 채널을 좌측 대역내 신호와 좌측 대역외 신호로 분리하고, 상기 입력 오디오 신호의 우측 채널을 우측 대역내 신호와 우측 대역외 신호로 분리하며, 상기 좌측 대역내 신호를 필터링하여 시간 지연시킴으로써 좌측 크로스토크 소거 성분을 생성하고, 상기 우측 대역내 신호를 필터링하여 시간 지연시킴으로써 우측 크로스토크 소거 성분을 생성하며, 상기 우측 크로스토크 소거 성분을 상기 좌측 대역내 신호 및 상기 좌측 대역외 신호와 결합하여 좌측 출력 채널을 생성하고, 상기 좌측 크로스토크 소거 성분을 상기 우측 대역내 신호 및 상기 우측 대역외 신호와 결합하여 우측 출력 채널을 생성하며, 상기 좌측 출력 채널을 좌측 스피커에 제공하고 상기 우측 출력 채널을 우측 스피커에 제공하여 사운드를 생성하도록, 상기 프로세서를 구성하는 명령어가 저장되어 있는, 비일시적 컴퓨터 판독가능한 매체를 포함한다. 상기 좌측 스피커 및 상기 우측 스피커는, 상기 사운드가 이격된 복수의 크로스토크 소거된 청취 영역을 제공하도록, 대향하는 스피커 구성으로 되어 있다.
일부 실시예는, 입력 오디오 신호를 처리하기 위한 방법으로서, 상기 입력 오디오 신호의 좌측 채널을 좌측 대역내 신호와 좌측 대역외 신호로 분리하는 단계와, 상기 입력 오디오 신호의 우측 채널을 우측 대역내 신호와 우측 대역외 신호로 분리하는 단계와, 상기 좌측 대역내 신호를 필터링하여 시간 지연시킴으로써 좌측 크로스토크 소거 성분을 생성하는 단계와, 상기 우측 대역내 신호를 필터링하여 시간 지연시킴으로써 우측 크로스토크 소거 성분을 생성하는 단계와, 상기 우측 크로스토크 소거 성분을 상기 좌측 대역내 신호 및 상기 좌측 대역외 신호와 결합하여 좌측 출력 채널을 생성하는 단계와, 상기 좌측 크로스토크 소거 성분을 상기 우측 대역내 신호 및 상기 우측 대역외 신호와 결합하여 우측 출력 채널을 생성하는 단계와, 상기 좌측 출력 채널을 좌측 스피커에 제공하고 상기 우측 출력 채널을 우측 스피커에 제공하여 사운드를 생성하는 단계를 포함하는, 방법을 포함한다. 상기 좌측 스피커 및 상기 우측 스피커는, 상기 사운드가 이격된 복수의 크로스토크 소거된 청취 영역을 제공하도록, 대향하는 스피커 구성으로 되어 있다.
도 1a, 1b 및 1c는 일부 실시예에 따른, 대향하는 스피커 구성의 예들이다.
도 2는 일부 실시예에 따른 오디오 처리 시스템의 개략적인 블록도이다.
도 3은 일부 실시예에 따른 서브밴드 공간 프로세서의 개략적인 블록도이다.
도 4는 일부 실시예에 따른 크로스토크 보상 프로세서의 개략적인 블록도이다.
도 5는 일부 실시예에 따른 크로스토크 소거 프로세서의 개략적인 블록도이다.
도 6은 일부 실시예에 따른, 대향하는 스피커들에 대한 입력 오디오 신호에 대해 서브밴드 공간 강화 및 크로스토크 소거를 수행하기 위한 프로세스의 흐름도이다.
도 7은 일부 실시예에 따른, 대향하는 스피커들에 대한 입력 오디오 신호에 대해 서브밴드 공간 강화 및 크로스토크 소거를 수행하기 위한 프로세스의 흐름도이다.
도 8은 일부 실시예에 따른 컴퓨터 시스템의 개략적인 블록도이다.
도면들은 단지 예시의 목적으로 다양한 비한정적인 실시예를 도시하며, 상세한 설명은 이를 기술한다.
이제 실시예들에 대해 상세한 참조가 이루어질 것이며, 그 예들이 첨부 도면에 도시되어 있다. 다음의 상세한 설명에서는, 기술된 다양한 실시예를 분명히 이해할 수 있도록 다수의 특정 세부사항이 명시되어 있다. 그러나, 기술된 실시예들은 이들 특정 세부사항 없이도 실시될 수 있다. 다른 예에서는, 실시예들의 양태를 불필요하게 모호하게 하지 않기 위해, 잘 알려진 방법들, 절차들, 컴포넌트들, 회로들, 및 네트워크들은 상세히 설명하지는 않는다.
본 개시의 실시예는 대향하는 스피커 구성에서 크로스토크를 소거하는 오디오 처리에 관한 것이다. 크로스토크 소거는 대측(contralateral) 신호의 위상 반전, 필터링 및 지연 버전을 트랜스오럴(transaural) 라우드스피커를 통해 동측(ipsilateral) 신호와 혼합한다. 크로스토크 소거는 수학식 1에 정의된 바와 같이 설명될 수 있다.
Figure pat00001
여기서 A i 와 A c 는 동측 및 대측 필터를 각각 적용하는 지연 표준 행렬(delay-canonical matrices)이고, z -δ 는 δ가 대측 신호에 적용될 (아마도 분할) 샘플의 지연이고, T i 와 T c 는 변환된 동측 및 대측 신호이며, x i 및 x c 는 입력 동측 및 대측 입력 신호이다.
"대향하는 스피커 구성"은 서로 180°의 각도로 위치하는 복수의(예컨대, 좌우 스테레오) 스피커를 지칭한다. 도 1a, 1b 및 1c는 일부 실시예에 따른, 대향하는 스피커 구성의 예들이다. 도 1a를 참조하면, 스피커(110L, 110R)는 서로 인접하게 위치하며, 스피커들이 서로로부터 멀리 바깥쪽으로 향하도록 지향된다. 도 1b를 참조하면, 스피커(112L, 112R)는 거리(ds)만큼 이격되어 있으며, 스피커들이 서로를 향해 안쪽으로 향하도록 지향된다. 도 1c를 참조하면, 스피커(114L 및 116L)는 좌측 스피커 쌍을 형성하고, 스피커(114R 및 116R)는 우측 스피커 쌍을 형성한다. 도 1a에 도시된 스피커(110L 및 110R)와 마찬가지로, 스피커(114L 및 116L)는 서로에 대해 바깥쪽으로 향한다. 유사하게, 스피커(114R 및 116R)는 서로에 대해 바깥쪽으로 향한다. 도 1b에 도시된 스피커(112L 및 112R)와 마찬가지로, 좌측 스피커 쌍 및 우측 스피커 쌍은 우측 스피커 쌍의 스피커(114R)에 대해 거리(ds)만큼 분리되고, 스피커(116L 및 114R)는 서로에 대해 안쪽을 향한다.
적절한 튜닝으로, 스테레오 스피커에서의 입력 오디오 신호에 대해 크로스토크 소거(CTC) 처리를 수행해서, 도 1a, 1b 또는 1c의 대향 스피커 구성의 스피커를 위한 스테레오 출력 신호를 생성할 수 있다. 출력 신호는 스피커에 의해 재생될 때 여러 이상적인 청취 위치에서 극적인 공간감(spatial impression)을 제공하고, 그 밖의 다른 곳에서도 일관된 필(consistent fill)을 제공한다.
예를 들어, 도 1a, 1b 및 1c의 대향하는 스피커 구성들 각각은, 스피커 어레이의 전방에 대해, (예컨대, 청취자(140a)에 의해 도시된 바와 같이) θu = 0 및(예컨대, 청취자(140c)에 의해 도시된 바와 같이) θu = π에서 생성된 2개의 최적 청취 영역(180)을 생성한다. 모노 필(mono fill) 영역(182)은 (예컨대, 청취자(140b)에 의해 도시된 바와 같이) θu = π/2 및 θu =(3π)/2에 집중된다. 최적의 청취 영역(180)과 모노 필 영역(182) 사이에 정의된 천이 구역에서, 사운드 스테이지의 점진적인 붕괴 및 모노 필로의 천이가 인식된다.
스피커가 도 1a, 1b 및 1c에 도시된 바와 같이 옴니(omni)에서 카디오이드(cardioid)(즉, π 라디안에서 극성 반전이 없음) 범위의 패턴을 나타내고 하우징이 구조에 의한 그리고 공기에 의한 커플링(structure- and air-borne coupling)을 최소화하도록 구성되면, 단일 경로 CTC 처리는 최적의 청취 영역(180)에서 많은 크로스토크를 소거할 수 있다. 특히, CTC 처리 모델은 축외 방사선 효과(off-axis radiation effects)를 모델링한다. 또한, 각각의 스피커는 CTC 처리의 결과로서 최적의 청취 영역(180) 외부 지점에서 좌측 및 우측 신호의 조합을 효과적으로 제공할 것이기 때문에, 공간 효과는 일관된 모노 필로 대체된다.
관련 스피커 구성 클래스는 180° 미만, 예컨대 30°에서 180° 사이의 각도의 스피커들로 구성될 수 있다. 이 경우, 최적의 두 청취 위치 중 하나는 이미지의 선명함(crispness of its imaging)으로 인해 프리빌리지드 상태(privileged status)가 되는 반면, 제2의 최적 청취 위치로 제공되는 사운드스테이지는 다소 덜 명확하게 정의된다.
예시적인 오디오 처리 시스템
도 2는 일부 실시예에 따른 오디오 처리 시스템(200)의 개략적인 블록도이다. 시스템(200)은 입력 오디오 신호(X)를 공간적으로 강화하고, 공간적으로 강화된 오디오 신호에 대해 크로스토크 소거를 수행한다. 시스템(200)은 좌측 입력 채널(XL) 및 우측 입력 채널(XR)을 포함하는 입력 오디오 신호(X)를 수신하고, 입력 채널(XL 및 XR)을 처리하여 좌측 출력 채널(OL) 및 우측 출력 채널(OR)을 포함하는 출력 오디오 신호(O)를 생성한다. 도 2에는 도시되어 있지 않지만, 공간적 강화 프로세서(222)는, 크로스토크 소거 프로세서(260)로부터의 출력 오디오 신호(O)를 증폭시키며, 도 1a 내지 1c에 도시된 대향 스피커들과 같이 출력 채널(XL 및 XR)을 사운드로 변환하는 출력 장치에 신호(O)를 제공하는, 증폭기를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 1a의 대향 스피커 구성에서, 좌측 출력 채널(OL)은 좌측 스피커(110L)에 제공되고, 우측 출력 채널(OR)은 우측 스피커(110R)에 제공된다. 도 1b의 대향 스피커 구성에서는, 좌측 출력 채널(OL)이 좌측 스피커(112L)에 제공되고, 우측 출력 채널(OR)은 우측 스피커(112R)에 제공된다. 도 1c의 대향 스피커 구성에서는, 좌측 출력 채널(OL)이 좌측 스피커(114L 및 116L)를 포함하는 좌측 스피커 쌍에 제공되고, 우측 출력 채널(OR)은 우측 스피커(114R 및 116R)를 포함하는 우측 스피커 쌍에 제공된다.
시스템(200)은 서브밴드 공간 프로세서(205), 크로스토크 보상 프로세서(240), 결합기(250), 및 크로스토크 소거 프로세서(260)를 포함한다. 시스템(200)은 입력 채널(XL, XR)의 크로스토크 보상 및 서브밴드 공간적 처리를 수행하고, 서브밴드 공간적 처리의 결과를 크로스토크 보상의 결과와 결합한 다음, 결합된 결과에 대해 크로스토크 소거를 수행한다.
서브밴드 공간 프로세서(205)는 공간 주파수 대역 분할기(210), 공간 주파수 대역 프로세서(220), 및 공간 주파수 대역 결합기(230)를 포함한다. 공간 주파수 대역 분할기(210)는 입력 채널들(XL 및 XR) 및 공간 주파수 대역 프로세서(220)에 결합된다. 공간 주파수 대역 분할기(210)는 좌측 입력 채널(XL) 및 우측 입력 채널(XR)을 수신하고, 입력 채널들을 공간(또는 "측면") 성분(XS)과 비공간(또는 "중간") 성분(XM)이 되게 처리한다. 예를 들어, 공간 성분(XS)은 좌측 입력 채널(XL)과 우측 입력 채널(XR)의 차에 기초하여 생성될 수 있다. 비공간적 성분(XM)은 좌측 입력 채널(XL)과 우측 입력 채널(XR)의 합(sum)에 기초하여 생성될 수 있다. 공간 주파수 대역 분할기(210)는 공간 성분(XS) 및 비공간 성분(XM)을 공간 주파수 대역 프로세서(220)에 제공한다.
공간 주파수 대역 프로세서(220)는 공간 주파수 대역 분할기(210) 및 공간 주파수 대역 결합기(230)에 결합된다. 공간 주파수 대역 프로세서(220)는 공간 주파수 대역 분할기(210)로부터 공간 성분(XS) 및 비공간적 성분(XM)을 수신하고, 수신된 신호들을 강화한다. 특히, 공간 주파수 대역 프로세서(220)는 공간 성분(XS)으로부터 강화된 공간 성분(ES) 및 비공간 성분(XM)으로부터 강화된 비공간 성분(EM)을 생성한다.
예를 들어, 공간 주파수 대역 프로세서(220)는 공간 성분(XS)에 서브밴드 이득을 적용하여 강화된 공간 성분(ES)를 생성하고, 비공간 성분(XM)에 서브밴드 이득을 적용하여 강화된 비공간 성분(EM)을 생성한다. 일부 실시예에서, 공간 주파수 대역 프로세서(220)는 추가적으로 또는 대안적으로 공간 성분(XS)에 서브밴드 지연을 제공하여 강화된 공간 성분(ES)을 생성하고, 비공간 성분(XM)에 서브밴드 지연을 제공하여 강화된 비공간 성분(EM)을 생성한다. 서브밴드 이득 및/또는 지연은 공간 성분(XS) 및 비공간 성분(XM)의 여러(예컨대, n개의) 서브밴드에서 상이할 수도 있고, 또는 (예를 들면, 2개 이상의 서브밴드에서) 동일할 수도 있다. 공간 주파수 대역 프로세서(220)는 공간 성분(XS) 및 비공간 성분(XM)의 여러 서브밴드에 대한 이득 및/또는 지연을 서로에 대해 조정하여 강화된 공간 성분(ES) 및 강화된 비공간 성분(EM)을 생성한다. 공간 주파수 대역 프로세서(220)는 그 다음에 강화된 공간적 성분(ES) 및 강화된 비공간적 성분(EM)을 공간 주파수 대역 결합기(230)에 제공한다.
공간 주파수 대역 결합기(230)는 공간 주파수 대역 프로세서(220)에 연결되고, 결합기(250)에도 또한 연결된다. 공간 주파수 대역 결합기(230)는 공간 주파수 대역 프로세서(220)로부터 강화된 공간 성분(ES) 및 강화된 비공간 성분(EM)을 수신하고, 강화된 공간 성분(ES) 및 강화된 비공간 성분(EM)을 좌측 강화 채널(EL) 및 우측 강화 채널(ER)에 결합한다. 예를 들어, 좌측 강화 채널(EL)은 강화된 공간 성분(ES)과 강화된 비공간 성분(EM)의 합에 기초하여 생성될 수 있고, 우측 강화 채널(ER)은 강화된 비공간 성분(EM)과 강화된 공간 성분(ES) 사이의 차에 기초하여 생성될 수 있다. 공간 주파수 대역 결합기(230)는 좌측 강화 채널(EL) 및 우측 강화 채널(ER)을 결합기(250)에 제공한다.
크로스토크 보상 프로세서(240)는 크로스토크 소거에 있어서의 스펙트럼 결함 또는 아티팩트를 보상하기 위해 크로스토크 보상을 수행한다. 크로스토크 보상 프로세서(240)는 입력 채널들(XL 및 XR)을 수신하고, 크로스토크 소거 프로세서(260)에 의해 수행되는 강화된 비공간 성분(EM) 및 강화된 공간 성분(ES)의 후속 크로스토크 소거에 있어서의 임의의 아티팩트를 보상하기 위한 처리를 수행한다. 일부 실시예에서, 크로스토크 보상 프로세서(240)는 좌측 크로스토크 보상 채널(ZL) 및 우측 크로스토크 보상 채널(ZR)을 포함하는 크로스토크 보상 신호(Z)를 생성하기 위해 필터들을 적용하여 비공간 성분(XM) 및 공간 성분(XS)에 대해 강화를 수행할 수 있다. 다른 실시예들에서, 크로스토크 보상 프로세서(240)는 비공간 성분(XM)에 대해서만 강화를 수행할 수도 있다.
결합기(250)는 좌측 강화 채널(EL)을 좌측 크로스토크 보상 채널(ZL)과 결합하여 좌측 강화 보상 채널(TL)을 생성하고, 우측 강화 채널(ER)을 우측 크로스토크 보상 채널(ZR)과 결합하여 우측 강화 보상 채널(TR)을 생성한다. 결합기(250)는 크로스토크 소거 프로세서(260)에 결합되어, 좌측 강화 보상 채널(TL) 및 우측 강화 보상 채널(TR)을 크로스토크 소거 프로세서(260)에 제공한다.
크로스토크 소거 프로세서(260)는 좌측 강화 보상 채널(TL) 및 우측 강화 보상 채널(TR)을 수신하고, 채널들(TL, TR)에 대해 크로스토크 소거를 수행하여 좌측 출력 채널(OL) 및 우측 출력 채널(OR)을 포함하는 출력 오디오 신호(O)를 생성한다.
일부 실시예들에서, 오디오 처리 시스템(200)의 서브밴드 공간 프로세서(205)가 디스에이블되거나 바이패스로서 동작할 수 있다. 오디오 처리 시스템(200)은 공간 강화 없이 크로스토크 소거를 적용한다. 일부 실시예들에서는, 서브밴드 공간 프로세서(205)가 시스템(200)으로부터 생략된다. 결합기(250)는 서브밴드 공간 프로세서(205)의 출력 대신에 입력 채널(XL 및 XR)에 결합되고, 입력 채널(XL 및 XR)을 좌측 크로스토크 보상 채널(ZL) 및 우측 크로스토크 보상 채널(ZR)과 결합하여 채널(TL 및 TR)을 포함하는 보상된 신호(T)를 생성한다. 크로스토크 소거 프로세서(260)는 결합기)에 크로스토크 소거를 적용하여 출력 채널(OL 및 OR)을 포함하는 출력 신호(O)를 생성한다.
서브밴드 공간 프로세서(205)에 관한 추가 세부사항은 도 3과 관련하여 아래에서 논의되며, 크로스토크 보상 프로세서(240)에 관한 추가 세부사항은 도 4와 관련하여 아래에서 논의되고, 크로스토크 소거 프로세서(260)에 관한 추가 세부사항은 도 5와 관련하여 아래에서 논의된다.
예시적인 서브밴드 공간 프로세서
도 3은 일부 실시예에 따른 서브밴드 공간 프로세서(205)의 개략적인 블록도이다. 서브밴드 공간 프로세서(205)는 공간 주파수 대역 분할기(210), 공간 주파수 대역 프로세서(220), 및 공간 주파수 대역 결합기(230)를 포함한다. 공간 주파수 대역 분할기(210)는 공간 주파수 대역 프로세서(220)에 결합되고, 공간 주파수 대역 프로세서(220)는 공간 주파수 대역 결합기(230)에 결합된다.
공간 주파수 대역 분할기(210)는, 좌측 입력 채널(XL) 및 우측 입력 채널(XR)을 수신하고, 이들 입력을 공간 성분(XS) 및 비공간 성분(XM)으로 변환하는 L/R-M/S 컨버터(302)를 포함한다. 공간 성분(XS)은 좌측 입력 채널(XL)과 우측 입력 채널(XR)을 감산함(subtracting)으로써 생성될 수 있다. 비공간 성분(XM)은 좌측 입력 채널(XL)과 우측 입력 채널(XR)을 가산함(adding)으로써 생성될 수 있다.
공간 주파수 대역 프로세서(220)는 비공간 성분(XM)을 수신하고, 서브밴드 필터 세트를 적용하여 강화된 비공간 서브밴드 성분(EM)을 생성한다. 공간 주파수 대역 프로세서(220)는 공간 서브밴드 성분(XS)을 수신하고, 서브밴드 필터 세트를 적용하여 강화된 비공간 서브밴드 성분(EM)을 생성한다. 서브밴드 필터는 피크(peak) 필터, 노치(notch) 필터, 로우 패스 필터, 하이 패스 필터, 로우 쉘프 필터, 하이 쉘프 필터, 밴드 패스 필터, 밴드 스톱 필터, 및/또는 올패스(all pass) 필터의 다양한 조합을 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 공간 주파수 대역 프로세서(220)는 비공간 성분(XM)의 n개의 주파수 서브밴드 각각에 대한 서브밴드 필터 및 공간 성분(XS)의 n개의 주파수 서브밴드 각각에 대한 서브밴드 필터를 포함한다. 예를 들어, n=4개의 서브밴드의 경우, 공간 주파수 대역 프로세서(220)는, 서브밴드(1)에 대한 중간 이퀄라이제이션(EQ) 필터(304(1)), 서브밴드(2)에 대한 중간 EQ 필터(304(2)), 서브밴드(3)에 대한 중간 EQ 필터(304(3)), 및 서브밴드(4)에 대한 중간 EQ 필터(304(4))를 포함하는, 비공간 성분(XM)에 대한 일련의 서브밴드 필터를 포함한다. 각각의 중간 EQ 필터(304)는 비공간 성분(XM)의 주파수 서브밴드 부분에 필터를 적용하여 강화된 비공간 성분(EM)을 생성한다.
공간 주파수 대역 프로세서(220)는, 서브밴드(1)에 대한 측면 이퀄라이제이션(EQ) 필터(306(1)), 서브밴드(2)에 대한 측면 EQ 필터(306(2)), 서브밴드(3)에 대한 측면 EQ 필터(306(3)), 및 서브밴드(4)에 대한 측면 EQ 필터(306(4))를 포함하는, 공간 성분(XS)의 주파수 서브밴드에 대한 일련의 서브밴드 필터를 더 포함한다. 각각의 측면 EQ 필터(306)는 공간 성분(XS)의 주파수 서브밴드 부분에 필터를 적용하여 강화된 공간 성분(ES)을 생성한다.
비공간 성분(XM) 및 공간 성분(XS)의 n개의 주파수 서브밴드 각각은 주파수 범위에 대응할 수 있다. 예를 들어, 주파수 서브밴드(1)는 0 내지 300Hz에 대응할 수 있고, 주파수 서브밴드(2)는 300 내지 510Hz에 대응할 수 있으며, 주파수 서브밴드(3)는 510 내지 2700Hz에 대응할 수 있고, 주파수 서브밴드(4)는 2700Hz 내지 나이퀴스트 주파수에 대응할 수 있다. 일부 실시예에서, n개의 주파수 서브밴드는 통합된 임계 대역 세트(consolidated set of critical bands)이다. 임계 대역은 다양한 음악 장르의 오디오 샘플들의 모음집(corpus)을 사용하여 결정될 수 있다. 24 바크 스케일 임계 대역(Bark scale critical bands)에 걸쳐 중간 성분 대 측면 성분의 장기 평균 에너지 비(ratio)가 샘플들로부터 결정된다. 그 다음에 유사한 장기 평균비(average ratio)를 갖는 인접한 주파수 대역들이 함께 그룹화되어 임계 대역 세트를 형성한다. 주파수 서브밴드의 범위뿐만 아니라 주파수 서브밴드의 개수도 조정 가능할 수 있다.
일부 실시예에서, 중간 EQ 필터(304) 또는 측면 EQ 필터(306)는 수학식 2에 의해 정의된 전달 함수를 갖는 바이쿼드(biquad) 필터를 포함할 수 있다.
Figure pat00002
여기서 z는 복소 변수이다. 필터는 수학식 3에 의해 정의된 다이렉트 폼 1 토폴로지(direct form I topology)를 사용하여 구현될 수 있다.
Figure pat00003
여기서 X는 입력 벡터이고, Y는 출력이다. 최대 단어 길이(word-length) 및 포화 거동(saturation behaviors)에 따라, 다른 토폴로지가 특정 프로세서에 이점을 가질 수도 있다.
그 다음에 실수값 입력 및 출력을 갖는 임의의 2차 필터를 구현하기 위해 바이쿼드가 사용될 수 있다. 이산 시간 필터를 설계하기 위해, 연속 시간 필터가 설계되고 양선형 변환(bilinear transform)을 통해 이산 시간으로 변환된다. 또한, 결과적으로 발생하는 중심 주파수 및 대역폭의 임의의 시프트(shifts)에 대한 보상이 주파수 와핑(frequency warping)을 사용하여 달성될 수 있다.
예를 들어, 스피킹 필터는 수학식 4에 의해 정의된 S-평면 전달 함수를 포함할 수 있다.
Figure pat00004
여기서 s는 복소 변수이고, A는 고점(peak)의 진폭(amplitude)이며, Q는 필터 "품질"이다(정규적으로
Figure pat00005
로 도출됨). 디지털 필터 계수들은 다음과 같다.
Figure pat00006
여기서
Figure pat00007
는 라디안 단위의 필터의 중심 주파수이고,
Figure pat00008
이다.
공간 주파수 대역 결합기(230)는 중간 성분 및 측면 성분을 수신하고, 각 성분에 이득을 적용하며, 중간 성분 및 측면 성분을 좌측 채널 및 우측 채널로 변환한다. 예를 들어, 공간 주파수 대역 결합기(230)는 강화된 비공간 성분(EM) 및 강화된 공간 성분(ES)을 수신하고, 강화된 비공간 성분(EM) 및 강화된 공간 성분(ES)을 좌측의 공간적으로 강화된 채널(EL) 및 우측의 공간적으로 강화된 채널(ER)로 변환하기 전에 글로벌 중간 이득 및 측면 이득을 수행한다.
보다 구체적으로, 공간 주파수 대역 결합기(230)는 글로벌 중간 이득(308), 글로벌 측면 이득(310), 및 글로벌 중간 이득(308)과 글로벌 측면 이득(310)에 결합된 M/S-L/R 컨버터(312)를 포함한다. 글로벌 중간 이득(308)은 강화된 비공간 성분(EM)을 수신하여 이득을 적용하고, 글로벌 측면 이득(310)은 강화된 공간 성분(ES)을 수신하여 이득을 적용한다. M/S-L/R 컨버터(312)는 글로벌 중간 이득(308)으로부터 강화된 비공간 성분(EM)을 수신하고 글로벌 측면 이득(310)으로부터 강화된 공간 성분(ES)을 수신하며, 이들 입력을 좌측 강화 채널(EL) 및 우측 강화 채널(ER)로 변환한다.
도 4는 일부 실시예에 따른 크로스토크 보상 프로세서(240)의 개략적인 블록도이다. 크로스토크 보상 프로세서(240)는 좌측 및 우측 입력 채널(XL 및 XR)을 수신하고, 입력 채널들에 크로스토크 보상을 적용하여 좌측 및 우측 출력 채널을 생성한다. 크로스토크 보상 프로세서(240)는 L/R-M/S 컨버터(402), 중간 성분 프로세서(420), 측면 성분 프로세서(430), 및 M/S-L/R 컨버터(414)를 포함한다.
크로스토크 보상 프로세서(240)는 입력 채널(HFL 및HFR)을 수신하고, 전처리를 수행하여 좌측 크로스토크 보상 채널(ZL) 및 우측 크로스토크 보상 채널(ZR)을 생성한다. 채널들(ZL, ZR)은 크로스토크 소거와 같이 크로스토크 처리에서 임의의 아티팩트를 보상하기 위해 사용될 수 있다. L/R-M/S 컨버터(402)는 좌측 채널(XL) 및 우측 채널(XR)을 수신하고, 입력 채널들(XL, XR)의 비공간 성분(XM) 및 공간 성분(XS)을 생성한다. 좌측 및 우측 채널은 좌측 및 우측 채널의 비공간 성분을 생성하기 위해 합산될 수도 있고, 좌측 및 우측 채널의 공간 성분을 생성하기 위해 감산될 수 있다.
중간 성분 프로세서(420)는 m개의 중간 필터(440(a), 440(b), 내지 440(m))와 같은 복수의 필터(440)를 포함한다. 여기서, m개의 중간 필터(440) 각각은 비공간 성분(XM) 및 공간 성분(XS)의 m개의 주파수 대역 중 하나를 처리한다. 중간 성분 프로세서(420)는 비공간 성분(XM)을 처리하여 중간 크로스토크 보상 채널(ZM)을 생성한다. 일부 실시예에서, 중간 필터(440)는, 시뮬레이션을 통해 크로스토크 처리를 한 비공간 성분(XM)의 주파수 응답 플롯을 사용하여 구성된다. 또한, 주파수 응답 플롯을 분석함으로써, 크로스토크 처리의 아티팩트로서 발생하는 사전 결정된 문턱값(예컨대, 10dB)을 초과하는 주파수 응답 플롯에서의 고점(peaks) 또는 저점(troughs)과 같은 임의의 스펙트럼 결함이 추정될 수 있다. 이들 아티팩트는 주로 크로스토크 처리에서 지연 및 반전된 대측 신호(contralateral signals)와 그 대응하는 동측 신호(ipsilateral signal)의 합산에 의해 발생되며, 그에 따라 최종 렌더링 결과에 콤 필터와 유사한(comb filter-like)의 주파수 응답을 효과적으로 도입한다. 중간 크로스토크 보상 채널(ZM)은 추정된 고점 또는 저점을 보상하기 위해 중간 성분 프로세서(420)에 의해 생성될 수 있는데, 여기서 m개의 주파수 대역 각각은 고점 또는 저점에 대응한다. 구체적으로, 크로스토크 처리에 적용되는 특정 지연, 필터링 주파수, 및 이득에 기초하여, 고점 및 저점은 주파수 응답에서 상하로 시프트되며, 이로 인해 스펙트럼의 특정 영역에서 에너지의 가변 증폭 및/또는 감쇠가 일어난다. 중간 필터들(440) 각각은 고점들 및 저점들 중 하나 이상을 조정하도록 구성될 수 있다.
측면 성분 프로세서(430)는 m개의 측면 필터(450(a), 450(b) 내지 450(m))와 같은 복수의 필터(450)를 포함한다. 측면 성분 프로세서(430)는 공간 성분(XS)을 처리하여 측면 크로스토크 보상 채널(ZS)을 생성한다. 일부 실시예에서, 크로스토크 처리를 한 공간 성분(XS)의 주파수 응답 플롯은 시뮬레이션을 통해 획득될 수 있다. 주파수 응답 플롯을 분석함으로써, 크로스토크 처리의 아티팩트로서 발생하는 사전 결정된 문턱값(예컨대, 10dB)을 초과하는 주파수 응답 플롯에서의 고점 또는 저점과 같은 임의의 스펙트럼 결함이 추정될 수 있다. 측면 크로스토크 보상 채널(ZS)은 추정된 고점 또는 저점을 보상하기 위해 측면 성분 프로세서(430)에 의해 생성될 수 있다. 구체적으로, 크로스토크 처리에 적용되는 특정 지연, 필터링 주파수, 및 이득에 기초하여, 고점 및 저점은 주파수 응답에서 상하로 시프트되며, 이로 인해 스펙트럼의 특정 영역에서 에너지의 가변 증폭 및/또는 감쇠가 일어난다. 측면 필터들(450) 각각은 고점 및 저점 중 하나 이상에 대해 조정되도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 중간 성분 프로세서(420)와 측면 성분 프로세서(430)는 상이한 개수의 필터를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 중간 필터(440) 및 측면 필터(450)는 수학식 5에 의해 정의된 전달 함수를 갖는 바이쿼드(biquad) 필터를 포함할 수 있다.
Figure pat00009
여기서 z는 복소 변수이고, a0, a1, a2, b0, b1, 및 b2는 디지털 필터 계수이다. 이런 필터를 구현하는 한 방법은 수학식 6에 의해 정의된 다이렉트 폼 I 토폴로지이다.
Figure pat00010
여기서 X는 입력 벡터이고, Y는 출력이다. 최대 단어 길이 및 포화 거동에 따라 다른 토폴로지가 사용될 수도 있다.
그 다음에 실수값의 입력들 및 출력들을 갖는 2차 필터를 구현하기 위해 바이쿼드가 사용될 수 있다. 이산 시간 필터를 설계하기 위해, 연속 시간 필터가 설계되며, 그 후 양선형 변환(bilinear transform)을 통해 이산 시간으로 변환된다. 또한, 결과적으로 발생하는 중심 주파수 및 대역폭의 시프트는 주파수 와핑(frequency warping)을 사용하여 보상될 수 있다.
예를 들어, 스피킹 필터는 수학식 7에 의해 정의된 S-평면 전달 함수를 포함할 수 있다.
Figure pat00011
여기서 s는 복소 변수이고, A는 고점의 진폭이며, Q는 필터 "품질"이고, 디지털 필터 계수들은 다음과 같이 정의된다:
Figure pat00012
여기서,
Figure pat00013
는 라디안 단위의 필터의 중심 주파수이고,
Figure pat00014
이다.
또한, 필터 품질(Q)은 수학식 8로 정의될 수 있다.
Figure pat00015
여기서,
Figure pat00016
는 대역폭이고, fc는 중심 주파수이다.
M/S-L/R 컨버터(414)는 중간 크로스토크 보상 채널(ZM) 및 측면 크로스토크 보상 채널(ZS)을 수신하고, 좌측 크로스토크 보상 채널(ZL) 및 우측 크로스토크 보상 채널(ZR)을 생성한다. 일반적으로, 중간 채널과 측면 채널은 중간 성분과 측면 성분의 좌측 채널을 생성하기 위해 합산될 수 있고, 중간 채널과 측면 채널은 중간 성분과 측면 성분의 우측 채널을 생성하기 위해 감산될 수 있다.
예시적인 크로스토크 소거 프로세서
도 5는 일부 실시예에 따른 크로스토크 소거 프로세서(260)의 개략적인 블록도이다. 크로스토크 소거 프로세서(260)는 결합기(250)로부터 좌측 강화 보상 채널(TL) 및 우측 강화 보상 채널(TR)을 수신하고, 채널들(TL, TR)에 대해 크로스토크 소거를 수행하여 좌측 출력 채널(OL) 및 우측 출력 채널(OR)을 생성한다.
크로스토크 소거 프로세서(260)는 대역 내외 분할기(in-out band divider)(510), 인버터(520 및 522), 대측 추정기(530 및 540), 결합기(550 및 552), 및 대역 내외 결합기(560)를 포함한다. 이들 컴포넌트는 함께 동작하여 입력 채널(TL, TR)을 대역내(in-band) 성분과 대역외(out-of-band) 성분으로 분할하며, 대역내 성분들에 대해 크로스토크 소거를 수행하여 출력 채널(OL, OR)을 생성한다.
입력 오디오 신호(T)를 여러 주파수 대역 성분들로 분할하고 선택적인 성분들(예를 들면, 대역내 성분들)에 대해 크로스토크 소거를 수행함으로써, 다른 주파수 대역들에서의 열화를 방지하면서 특정 주파수 대역에 대해 크로스토크 소거가 수행될 수 있다. 입력 오디오 신호(T)를 여러 주파수 대역들로 분할하지 않고 크로스토크 소거가 수행되면, 이러한 크로스토크 소거 후의 오디오 신호는 저주파수(예컨대, 350Hz 미만), 고주파수(예를 들면, 12000Hz 초과), 또는 양자 모두에서 비공간 성분과 공간 성분에 상당한 감쇠 또는 증폭을 나타낼 수 있다. 영향을 미치는 공간적 큐(spatial cues)의 대부분이 존재하는 대역내(예컨대, 250Hz 내지 14000Hz 사이)에 대해 크로스토크 소거를 선택적으로 수행함으로써, 믹스의 스펙트럼 전체에 걸쳐 특히 비공간 성분에서 균형잡힌 전체 에너지가 유지될 수 있다.
대역 내외 분할기(510)는 입력 채널(TL, TR)을 각각 대역내 채널(TL,In 및 TR,In) 및 대역외 채널(TL,Out 및 TR,Out)로 분리한다. 특히, 대역 내외 분할기(510)는 좌측 강화 보상 채널(TL)을 좌측 대역내 채널(TL,In) 및 좌측 대역외 채널(TL,Out)로 분할한다. 유사하게, 대역 내외 분할기(510)는 우측 강화 보상 채널(TR)을 우측 대역내 채널(TR,In) 및 우측 대역외 채널(TR,Out)로 분리한다. 각각의 대역내 채널은 예를 들면, 250Hz 내지 14 kHz를 포함하는 주파수 범위에 대응하는 제각기의 입력 채널의 일부를 포함할 수 있다. 주파수 대역의 범위는, 예컨대 스피커 파라미터에 따라 조정 가능할 수 있다.
인버터(520)와 대측 추정기(530)는 좌측 대역내 채널(TL,In)로 인한 대측 사운드 성분을 보상하기 위해 좌측 대측 소거 성분(SL)을 생성하도록 함께 동작한다. 유사하게, 인버터(522)와 대측 추정기(540)는 우측 대역내 채널(TR,In)로 인한 대측 사운드 성분을 보상하기 위해 우측 대측 소거 성분(SR)을 생성하도록 함께 동작한다.
하나의 접근법에서, 인버터(520)는 대역내 채널(TL,In)을 수신하고, 수신된 대역내 채널(TL,In)의 극성을 반전시켜 반전된 대역내 채널(TL,In')을 생성한다. 대측 추정기(530)는 반전된 대역내 채널(TL,In')을 수신하고, 필터링을 통해 대측 사운드 성분에 대응하는 반전된 대역내 채널(TL,In')의 일부를 추출한다. 반전된 대역내 채널(TL,In')에 대해 필터링이 수행되기 때문에, 대측 추정기(530)에 의해 추출된 부분은 대측 사운드 성분에 기인하는 대역내 채널(TL,In)의 일부의 역(inverse)이 된다. 따라서, 대측 추정기(530)에 의해 추출된 부분은 좌측 대측 소거 성분(SL)이 되는데, 이는 대역내 채널(TL,In)로 인한 대측 사운드 성분을 저감시키기 위해 대응하는 대역내 채널(TR,In)에 추가될 수 있다. 일부 실시예에서, 인버터(520)와 대측 추정기(530)는 상이한 시퀀스로 구현된다.
인버터(522)와 대측 추정기(540)는 대역내 채널(TR,In)에 대해 유사한 동작을 수행하여 우측 대측 소거 성분(SR)을 생성한다. 따라서, 간결성을 위해 이에 대한 상세한 설명은 여기서 생략한다.
한 구현예에서, 대측 추정기(530)는 필터(532), 증폭기(534), 및 지연 유닛(536)을 포함한다. 필터(532)는 반전된 대역내 채널(TL,In')을 수신하고, 필터링 기능을 통해 대측 사운드 성분에 대응하는 반전된 대역내 채널(TL,In')의 일부를 추출한다. 일례의 필터 구현예는, 중심 주파수가 5000 내지 10000Hz에서 선택되고 Q가 0.5 내지 1.0에서 선택되는 노치(Notch) 또는 하이 쉘프(High-shelf) 필터이다. 데시벨 단위의 이득(GdB)은 수학식 9로부터 도출될 수 있다.
Figure pat00017
여기서, D는, 예컨대 48 KHz의 샘플링 레이트의 샘플들의 지연 유닛(536)에 의한 지연량이다. 다른 구현예는 코너 주파수가 5000 내지 10000Hz에서 선택되고 Q가 0.5 내지 1.0에서 선택되는 로우 패스 필터이다. 또한, 증폭기(534)는 대응하는 이득 계수(GL,In)에 의해 추출된 부분을 증폭시키고, 지연 유닛(536)은 지연 함수(D)에 따라 증폭기(534)로부터의 증폭된 출력을 지연시켜 좌측 대측 소거 성분(SL)을 생성한다. 대측 추정기(540)는 필터(542), 증폭기(544), 및 우측 대측 소거 성분(SR)를 생성하기 위해 반전된 대역내 채널(TR,In')에 대해 유사한 동작을 수행하는 지연 유닛(546)을 포함한다. 일 예에서, 대측 추정기(530, 540)는 아래 수학식에 따라 좌측 및 우측 대측 소거 성분(SL, SR)을 생성한다.
Figure pat00018
Figure pat00019
여기서 F[]는 필터 함수이고, D[]는 지연 함수이다.
크로스토크 소거 구성은 스피커 파라미터들에 의해 결정될 수 있다. 일례에서, 필터 중심 주파수, 지연량, 증폭기 이득, 및 필터 이득은, 청취자(예컨대, 청취자(140a))에 대해 2개의 스피커 사이에 형성된 각도에 따라 결정될 수 있다. 일부 실시예에서, 스피커 각도들 사이의 값은 다른 값을 보간하는 데 사용된다. 일부 실시예에서, 예를 들면 스피커의 방향이 청취자의 머리에 대해 직교할 수 있기 때문에, 감지되는 스피커로부터의 사운드의 "원점(origin)"은 실제 스피커 콘으로부터의 것과 공간적으로 상이할 수 있다. 여기서, 크로스토크 소거 구성은 청취자에 대한 스피커의 실제 각도가 아니라 감지된 각도에 기초하여 조정될 수 있다.
결합기(550)는 우측 대측 소거 성분(SR)을 좌측 대역내 채널(TL,In)에 결합하여 좌측 대역내 보상 채널(UL)을 생성하고, 결합기(552)는 좌측 대측 소거 성분(SL)을 우측 대역내 채널(TR,In)에 결합하여 우측 대역내 보상 채널(UR)을 생성한다. 대역 내외 결합기(560)는 좌측 대역내 보상 채널(UL)을 대역외 채널(TL,Out)과 결합하여 좌측 출력 채널(OL)을 생성하고, 우측 대역내 보상 채널(UR)을 대역외 채널(TR,Out)과 결합하여 우측 출력 채널(OR)을 생성한다.
따라서, 좌측 출력 채널(OL)은 대측 사운드에 기인하는 대역내 채널(TR,In)의 일부의 역에 대응하는 우측 대측 소거 성분(SR)을 포함하고, 우측 출력 채널(OR)은 대측 사운드에 기인하는 대역내 채널(TL,In)의 일부의 역에 대응하는 좌측 대측 소거 성분(SL)을 포함한다. 이 구성에서, 우측 귀에 도달한 우측 출력 채널(OR)에 따라 라우드스피커(110R)에 의해 출력되는 동측 사운드 성분의 파면(wavefront)은 좌측 출력 채널(OL)에 따라 라우드스피커(110L)에 의해 출력되는 대측 사운드 성분의 파면을 소거할 수 있다. 유사하게, 좌측 귀에 도달한 좌측 출력 채널(OL)에 따라 스피커(110L)에 의해 출력되는 동측 사운드 성분의 파면은 우측 출력 채널(OR)에 따라 라우드스피커(110R)에 의해 출력되는 대측 사운드 성분의 파면을 소거할 수 있다. 따라서, 대측 사운드 성분은 공간 검출성을 강화하도록 저감될 수 있다.
예시적인 오디오 시스템 처리
도 6은 일부 실시예에 따른, 대향하는 스피커들에 대한 입력 오디오 신호에 대해 서브밴드 공간 강화 및 크로스토크 소거를 수행하는 프로세스(600)의 흐름도이다. 프로세스(600)는 오디오 처리 시스템(200)에 의해 수행되는 것으로 논의되지만, 다른 유형의 컴퓨팅 장치 또는 회로가 사용될 수도 있다. 방법(600)은 더 적거나 또는 추가 단계들을 포함할 수도 있고, 이들 단계는 상이한 순서로 수행될 수도 있다.
오디오 처리 시스템(200)(예컨대, 서브밴드 공간 프로세서(205))은 입력 오디오 신호(X)에 서브밴드 공간 처리를 적용하여 강화된 신호(E)를 생성한다(605). 예를 들면, 공간 주파수 대역 프로세서(205)가 공간 또는 측면 성분(XS)에 서브밴드 이득을 적용하여 강화된 공간 성분(ES)를 생성하고, 비공간 또는 중간 성분(XM)에 서브밴드 이득을 적용하여 강화된 비공간 성분(EM)을 생성한다.
오디오 처리 시스템(200)(예컨대, 크로스토크 소거 프로세서(240))은 입력 오디오 신호(X)에 크로스토크 보상 처리를 적용하여 크로스토크 보상 신호(Z)를 생성한다(610). 예를 들면, 크로스토크 보상 프로세서(240)가 입력 채널(XL, XR)의 비공간 성분(XM)에 필터를 적용하고, 입력 채널(XL, XR)의 공간 성분(XS)에 필터를 적용한다. 이들 필터는 크로스토크 소거 또는 다른 크로스토크 처리에 의해 발생할 수 있는 스펙트럼 결함을 조정한다.
오디오 처리 시스템(200)(예컨대, 결합기(250))은 강화된 신호(E)를 크로스토크 보상 신호(Z)와 결합하여 강화된 보상 신호(T)를 생성한다(615). 강화된 결합기)는, 크로스토크 보상 신호 Z에 의해 크로스토크 소거가 조정된, 강화된 신호(E)의 공간적 강화를 포함한다.
오디오 처리 시스템(200)(예컨대, 크로스토크 소거 프로세서(260))는 강화된 결합기)에 크로스토크 소거를 적용하여 좌측 출력 채널(OL) 및 우측 출력 채널(OR)을 포함하는 출력 신호(O)를 생성한다(620). 예를 들어, 크로스토크 소거 프로세서(260)는 좌측 강화 보상 채널(TL) 및 우측 강화 보상 채널(TR)을 수신한다. 크로스토크 소거 프로세서(260)는 좌측 강화 보상 채널(TL)을 좌측 대역내 신호 및 좌측 대역외 신호로 분리하고, 우측 강화 보상 채널(TR)을 우측 대역내 신호 및 우측 대역외 신호로 분리한다. 크로스토크 소거 프로세서(260)는 좌측 대역내 신호를 필터링 및 시간 지연시킴으로써 좌측 크로스토크 소거 성분을 생성하고, 우측 대역내 신호를 필터링 및 시간 지연시킴으로써 우측 크로스토크 소거 성분을 생성한다. 크로스토크 소거 프로세서(260)는 우측 크로스토크 소거 성분을 좌측 대역내 신호 및 좌측 대역외 신호와 결합함으로써 좌측 출력 채널(OL)을 생성하고, 좌측 크로스토크 소거 성분을 우측 대역내 신호 및 우측 대역외 신호와 결합함으로써 우측 출력 채널(OR)을 생성한다.
오디오 처리 시스템(200)은, 대향하는 스피커 구성에서 좌측 출력 채널(OL)을 하나 이상의 좌측 스피커에 제공하고 우측 출력 채널(OR)을 하나 이상의 우측 스피커에 제공한다(625).
도 7은 일부 실시예에 따른, 대향하는 스피커들에서 입력 오디오 신호에 대한 크로스토크 소거를 수행하는 프로세스(700)의 흐름도이다. 프로세스(700)는 오디오 처리 시스템(200)에 의해 수행되는 것으로 논의되지만, 다른 유형의 컴퓨팅 장치 또는 회로가 사용될 수도 있다. 방법(700)은 더 적거나 또는 추가적인 단계들을 포함할 수도 있고, 이들 단계는 상이한 순서로 수행될 수도 있다. 프로세스(600)와 달리, 프로세스(700)는 서브밴드 공간 처리를 포함하지 않는다.
오디오 처리 시스템(200)(예컨대, 크로스토크 보상 프로세서(240))은 입력 오디오 신호(X)에 크로스토크 보상 처리를 적용하여 크로스토크 보상 신호(Z)를 생성한다(705).
오디오 처리 시스템(200)(예컨대, 결합기(250))은 입력 신호(X)를 크로스토크 보상 신호(Z)와 결합하여 보상 신호(T)를 생성한다(710). 여기서, 입력 신호(X)로부터 강화된 신호(E)를 생성하기 위한 서브밴드 공간 처리는 수행되지 않는다. 대신에, 크로스토크 보상 신호(Z)가 입력 신호(X)와 결합된다. 오디오 처리 시스템(200)의 서브밴드 공간 프로세서(205)는 디스에이블되거나 바이 패스로서 동작할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 서브밴드 공간 프로세서(205)가 시스템(200)으로부터 생략된다.
오디오 처리 시스템(200)(예컨대, 크로스토크 소거 프로세서(260))는 결합기)에 크로스토크 소거를 적용하여 좌측 출력 채널(OL) 및 우측 출력 채널(OR)을 포함하는 출력 신호(O)를 생성한다(715). 예를 들어, 크로스토크 소거 프로세서(260)는 보상 신호(T)의 좌측 보상 채널(TL) 및 우측 보상 채널(TR)을 수신한다. 크로스토크 소거 프로세서(260)는 좌측 보상 채널(TL)을 좌측 대역내 신호 및 좌측 대역외 신호로 분리하고, 우측 보상 채널(TR)을 우측 대역내 신호 및 우측 대역외 신호로 분리한다. 크로스토크 소거 프로세서(260)는 좌측 대역내 신호를 필터링 및 시간 지연시킴으로써 좌측 크로스토크 소거 성분을 생성하고, 우측 대역내 신호를 필터링 및 시간 지연시킴으로써 우측 크로스토크 소거 성분을 생성한다. 크로스토크 소거 프로세서(260)는 우측 크로스토크 소거 성분을 좌측 대역내 신호 및 좌측 대역외 신호와 결합함으로써 좌측 출력 채널(OL)을 생성하고, 좌측 크로스토크 소거 성분을 우측 대역내 신호 및 우측 대역외 신호와 결합함으로써 우측 출력 채널(OR)을 생성한다.
오디오 처리 시스템(200)은, 대향하는 스피커 구성에서 좌측 출력 채널(OL)을 하나 이상의 좌측 스피커에 제공하고 우측 출력 채널(OR)을 하나 이상의 우측 스피커에 제공한다(720).
예시적인 컴퓨팅 시스템
본 명세서에서 설명된 시스템 및 프로세스는 내장 전자 회로 또는 전자 시스템으로 구현될 수 있음에 유의하라. 시스템 및 프로세스는 또한 하나 이상의 처리 시스템(예컨대, 디지털 신호 프로세서) 및 메모리(예컨대, 프로그램된 읽기 전용 메모리 또는 프로그램 가능한 솔리드 스테이트 메모리) 또는 ASIC(application specific integrated circuit) 또는 FPGA(field-programmable gate array) 회로와 같은 다른 회로를 포함하는 컴퓨팅 시스템으로 구현될 수도 있다.
도 8은 일 실시예에 따른 컴퓨터 시스템(800)의 예를 도시한다. 오디오 시스템(200)은 시스템(800) 상에 구현될 수 있다. 칩셋(804)에 결합된 적어도 하나의 프로세서(802)가 도시되어 있다. 칩셋(804)은 메모리 컨트롤러 허브(820) 및 입력/출력(I/O) 컨트롤러 허브(822)를 포함한다. 메모리(806)와 그래픽 어댑터(812)가 메모리 컨트롤러 허브(820)에 결합되고, 디스플레이 디바이스(818)가 그래픽 어댑터(812)에 결합된다. 저장 디바이스(808), 키보드(810), 포인팅 디바이스(814), 및 네트워크 어댑터(816)가 I/O 컨트롤러 허브(822)에 결합된다. 컴퓨터(800)의 다른 실시예는 상이한 아키텍처를 갖는다. 예를 들어, 메모리(806)는 몇몇 실시예에서 프로세서(802)에 직접 결합된다.
저장 디바이스(808)는 하드 드라이브, CD-ROM(compact disk read-only mEMory), DVD, 또는 솔리드 스테이트 메모리 디바이스와 같은 하나 이상의 비일시적 컴퓨터 판독가능한 저장 매체를 포함한다. 메모리(806)는 프로세서(802)에 의해 사용되는 하나 이상의 명령어 및 데이터로 이루어질 수 있는 소프트웨어(또는 프로그램 코드)를 포함한다. 예를 들어, 메모리(806)는 프로세서(802)에 의해 실행될 때, 프로세서(802)로 하여금 프로세스(600, 700)와 같이 본 명세서에서 논의된 기능을 수행하도록 하거나 구성하는 명령어들을 저장할 수 있다. 포인팅 디바이스(814)는 키보드(810)와 함께 사용되어 컴퓨터 시스템(800)에 데이터를 입력한다. 그래픽 어댑터(812)는 이미지 및 기타 정보를 디스플레이 디바이스(818) 상에 디스플레이한다. 일부 실시예에서, 디스플레이 디바이스(818)는 사용자 입력 및 선택을 수신하기 위한 터치 스크린 기능을 포함한다. 네트워크 어댑터(816)는 컴퓨터 시스템(800)을 네트워크에 결합한다. 컴퓨터(800)의 일부 실시예는 도 8에 도시된 것과 상이한 컴포넌트들 및/또는 다른 컴포넌트들을 갖는다. 예를 들어, 컴퓨터 시스템(800)은 디스플레이 디바이스, 키보드, 및 다른 컴포넌트들이 없는 서버일 수도 있고, 다른 유형의 입력 디바이스를 사용할 수도 있다.
추가 고려 사항
개시된 구성은 다수의 이점 및/또는 장점을 포함할 수 있다. 예를 들어, 입력 신호는 음장(sound field)의 공간감을 유지하거나 강화시키면서 매칭되지 않은 라우드스피커들로 출력될 수 있다. 스피커들이 매칭되지 않거나 청취자가 스피커들에 대해 이상적인 청취 위치에 있지 않을 때에도 고품질의 청취 체험이 달성될 수 있다.
본 개시를 통해, 당업자는 본 명세서에 개시된 원리의 다른 대안적인 실시예들을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 특정 실시예들 및 응용예들을 예시하고 설명하였지만, 개시된 실시예들은 본 명세서에 개시된 정확한 구조 및 컴포넌트들로 국한되지 않음을 이해해야 한다. 본 명세서에 기재된 범위로부터 벗어나지 않으면서 당업자에게 자명한 다양한 수정, 변경, 및 변형들이 본 명세서에 개시된 방법 및 장치의 구성, 동작, 및 세부사항에 이루어질 수 있다.
본 명세서에 기재된 단계들, 동작들, 또는 프로세스들 중 임의의 것이 하나 이상의 하드웨어 또는 소프트웨어 모듈로 단독으로 또는 다른 장치들과 함께 수행되거나 구현될 수 있다. 일 실시예에서, 소프트웨어 모듈은 기재된 단계들, 동작들, 또는 프로세스들 중 임의의 것 또는 전부를 수행하기 위한 컴퓨터 프로세서에 의해 실행될 수 있는 컴퓨터 프로그램 코드를 포함하는 컴퓨터 판독가능한 매체(예컨대, 비일시적 컴퓨터 판독가능한 매체)를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품으로 구현된다.

Claims (20)

  1. 시스템으로서,
    서로에 대해 바깥쪽을 향해 있는 좌측 스피커 및 우측 스피커와,
    회로를 포함하되, 상기 회로는,
    좌측 채널의 일부분을 필터링하여 좌측 크로스토크 소거 성분을 생성하고,
    우측 채널의 일부분을 필터링하여 우측 크로스토크 소거 성분을 생성하며,
    상기 우측 크로스토크 소거 성분을 상기 좌측 채널과 결합하여 좌측 출력 채널을 생성하고,
    상기 좌측 크로스토크 소거 성분을 상기 우측 채널과 결합하여 우측 출력 채널을 생성하며,
    상기 좌측 출력 채널을 상기 좌측 스피커에 제공하고 상기 우측 출력 채널을 상기 우측 스피커에 제공하여, 이격된 복수의 크로스토크 소거된 청취 영역을 제공하는 사운드 - 상기 사운드는 상기 복수의 크로스토크 소거된 청취 영역 중 제1 크로스토크 소거된 청취 영역과 상기 복수의 크로스토크 소거된 청취 영역 중 제2 크로스토크 소거된 청취 영역 사이에 모노 필 영역(mono fill region)을 포함함 - 를 생성하도록 구성된,
    시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    서로에 대해 바깥쪽을 향해 있는 상기 좌측 스피커 및 상기 우측 스피커는 상기 좌측 스피커가 상기 우측 스피커에 대해 30°내지 180° 사이의 각도를 이루는,
    시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 회로는 또한,
    상기 좌측 채널을 좌측 대역내(inband) 신호와 좌측 대역외(out-of-band) 신호로 분리하고 - 상기 좌측 채널의 상기 일부분은 상기 좌측 대역내 신호를 포함함 -,
    상기 우측 채널을 우측 대역내 신호와 우측 대역외 신호로 분리하도록 - 상기 우측 채널의 상기 일부분은 상기 우측 대역내 신호를 포함함 - 구성된 ,
    시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 좌측 크로스토크 소거 성분을 생성하는 것은, 상기 좌측 채널의 상기 일부분을 시간 지연시키는 것을 더 포함하고,
    상기 우측 크로스토크 소거 성분을 생성하는 것은, 상기 우측 채널의 상기 일부분을 시간 지연시키는 것을 더 포함하는,
    시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 회로는 또한, 상기 좌측 출력 채널을 다른 좌측 스피커에 제공하고 상기 우측 출력 채널을 다른 우측 스피커에 제공하도록 구성되고,
    상기 좌측 스피커 및 상기 다른 좌측 스피커는 서로에 대해 바깥쪽을 향하며 좌측 스피커 쌍을 형성하고,
    상기 우측 스피커 및 상기 다른 우측 스피커는 서로에 대해 바깥쪽을 향하며 우측 스피커 쌍을 형성하고,
    상기 좌측 스피커 쌍 및 상기 우측 스피커 쌍은, 상기 좌측 스피커와 상기 우측 스피커가 서로에 대해 안쪽을 향하는 상태로 이격되어 있는,
    시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 회로는 또한, 상기 좌측 채널 및 상기 우측 채널에 대해 크로스토크 소거로 인한 하나 이상의 스펙트럼 결함을 조정하는 크로스토크 보상을 적용하도록 구성된,
    시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 회로는 또한, 상기 좌측 채널 및 상기 우측 채널의 중간 성분 또는 측면 성분 중 적어도 하나에 필터를 적용하도록 구성된,
    시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 회로는 또한, 상기 좌측 채널 및 상기 우측 채널의 중간 성분 또는 측면 성분 중 적어도 하나를 이득 조정하도록 구성된,
    시스템.
  9. 방법으로서,
    좌측 채널의 일부분을 필터링하여 좌측 크로스토크 소거 성분을 생성하는 단계와,
    우측 채널의 일부분을 필터링하여 우측 크로스토크 소거 성분을 생성하는 단계와,
    상기 우측 크로스토크 소거 성분을 상기 좌측 채널과 결합하여 좌측 출력 채널을 생성하는 단계와,
    상기 좌측 크로스토크 소거 성분을 상기 우측 채널과 결합하여 우측 출력 채널을 생성하는 단계와,
    상기 좌측 출력 채널을 좌측 스피커에 제공하고 상기 우측 출력 채널을 우측 스피커에 제공하여 사운드를 생성하는 단계 - 상기 좌측 스피커 및 상기 우측 스피커는 상기 사운드가 이격된 복수의 크로스토크 소거된 청취 영역을 제공하도록 서로에 대해 바깥쪽을 향해 있고, 상기 사운드는 상기 복수의 크로스토크 소거된 청취 영역 중 제1 크로스토크 소거된 청취 영역과 상기 복수의 크로스토크 소거된 청취 영역 중 제2 크로스토크 소거된 청취 영역 사이에 모노 필 영역을 포함함 - 를 포함하는,
    방법.
  10. 제9항에 있어서,
    서로에 대해 바깥쪽을 향해 있는 상기 좌측 스피커 및 상기 우측 스피커는 상기 좌측 스피커가 상기 우측 스피커에 대해 30°내지 180° 사이의 각도를 이루는,
    방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 좌측 채널을 좌측 대역내 신호와 좌측 대역외 신호로 분리하는 단계 - 상기 좌측 채널의 상기 일부분은 상기 좌측 대역내 신호를 포함함 - 와,
    상기 우측 채널을 우측 대역내 신호와 우측 대역외 신호로 분리하는 단계 - 상기 우측 채널의 상기 일부분은 상기 우측 대역내 신호를 포함함 - 를 더 포함하는,
    방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 좌측 크로스토크 소거 성분을 생성하는 단계는, 상기 좌측 채널의 상기 일부분을 시간 지연시키는 단계를 더 포함하고,
    상기 우측 크로스토크 소거 성분을 생성하는 단계는, 상기 우측 채널의 상기 일부분을 시간 지연시키는 단계를 더 포함하는,
    방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 좌측 채널 및 상기 우측 채널에 대해 크로스토크 소거로 인한 하나 이상의 스펙트럼 결함을 조정하는 크로스토크 보상을 적용하는 단계를 더 포함하는,
    방법.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 좌측 채널 및 상기 우측 채널의 중간 성분 또는 측면 성분 중 적어도 하나에 필터를 적용하는 단계를 더 포함하는,
    방법.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 좌측 채널 및 상기 우측 채널의 중간 성분 또는 측면 성분 중 적어도 하나를 이득 조정하는 단계를 더 포함하는,
    방법.
  16. 모바일 장치로서,
    서로에 대해 바깥쪽을 향해 있는 좌측 스피커 및 우측 스피커와,
    회로를 포함하되, 상기 회로는,
    좌측 채널의 일부분을 필터링하여 좌측 크로스토크 소거 성분을 생성하고,
    우측 채널의 일부분을 필터링하여 우측 크로스토크 소거 성분을 생성하며,
    상기 우측 크로스토크 소거 성분을 상기 좌측 채널과 결합하여 좌측 출력 채널을 생성하고,
    상기 좌측 크로스토크 소거 성분을 상기 우측 채널과 결합하여 우측 출력 채널을 생성하며,
    상기 좌측 출력 채널을 상기 좌측 스피커에 제공하고 상기 우측 출력 채널을 상기 우측 스피커에 제공하여, 이격된 복수의 크로스토크 소거된 청취 영역을 제공하는 사운드 - 상기 사운드는 상기 복수의 크로스토크 소거된 청취 영역 중 제1 크로스토크 소거된 청취 영역과 상기 복수의 크로스토크 소거된 청취 영역 중 제2 크로스토크 소거된 청취 영역 사이에 모노 필 영역을 포함함 - 를 생성하도록 구성된,
    모바일 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    서로에 대해 바깥쪽을 향해 있는 상기 좌측 스피커 및 상기 우측 스피커는 상기 좌측 스피커가 상기 우측 스피커에 대해 30°내지 180° 사이의 각도를 이루는,
    모바일 장치.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 회로는 또한,
    상기 좌측 채널을 좌측 대역내 신호와 좌측 대역외 신호로 분리하고 - 상기 좌측 채널의 상기 일부분은 상기 좌측 대역내 신호를 포함함 -,
    상기 우측 채널을 우측 대역내 신호와 우측 대역외 신호로 분리하도록 구성된 - 상기 우측 채널의 상기 일부분은 상기 우측 대역내 신호를 포함함 -,
    모바일 장치.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 회로는, 상기 좌측 채널의 상기 일부분을 시간 지연시키고, 상기 우측 채널의 상기 일부분을 시간 지연시키도록 구성되는,
    모바일 장치.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 회로는 또한,
    상기 좌측 채널 및 상기 우측 채널에 대한 상기 크로스토크 소거로 인한 하나 이상의 스펙트럼 결함을 조정하는 크로스토크 보상과,
    상기 좌측 채널 및 상기 우측 채널의 중간 성분 또는 측면 성분 중 적어도 하나에 대한 필터
    중 적어도 하나를 적용하도록 구성된, 모바일 장치.
KR1020207032403A 2017-11-29 2018-11-26 대향하는 트랜스오럴 라우드스피커 시스템에서의 크로스토크 소거 KR102358310B1 (ko)

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