KR20210028124A - 능동 지향성 제어 기능을 갖는 라우드 스피커 시스템 - Google Patents

능동 지향성 제어 기능을 갖는 라우드 스피커 시스템 Download PDF

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KR20210028124A
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울리히 호르바흐
마티아스 크론라흐너
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하만인터내셔날인더스트리스인코포레이티드
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Abstract

스피커 시스템은 인클로저 내에 배열되고 서로 수평으로 정렬되는 적어도 두 개의 트랜스듀서; 및 상기 트랜스듀서들에 적어도 하나의 필터를 적용하여 빔포밍 오디오 컨텐츠를 생성하도록 구성된 프로세서로서, 입력 채널들을 수신하도록 그리고 상기 입력 채널들의 제1 주파수 지점에서 요구되는 필터 임펄스 응답을 결정하도록 구성된, 상기 프로세서를 포함한다. 상기 프로세서는 또한 상기 요구되는 필터 임펄스 응답 중 제1 각도에서의 주파수 응답을 결정하도록, 그리고 상기 제1 각도의 적용에 대한 상기 주파수 응답에 기초하여 타겟 함수를 생성하도록 구성될 수 있다.

Description

능동 지향성 제어 기능을 갖는 라우드 스피커 시스템{LOUDSPEAKER SYSTEM WITH ACTIVE DIRECTIVITY CONTROL}
능동 지향성 제어 기능들을 갖는 라우드 스피커 시스템들이 여기에 개시된다.
관련 출원 상호 참조
본 출원은 2019년 9월 3일자로 출원된 미국 가 출원 제62/895,039호의 이익을 주장하며, 이의 개시 내용은 이에 의해 그 전체가 여기에 참고로 통합된다.
이를테면 개인용 컴퓨터들, 모니터들, 텔레비전들 등에 사용하기 위해 가정용 영상 장비와 페어링되는 데스크탑 스피커들이 점점 인기를 얻고 있다. 그러한 스피커들은 비디오, 오디오 콘텐츠 등을 포함한 사운드, 미디어 재생할 사용자에게 향상된 청취 경험을 제공하는 데 사용될 수 있다. 그러나, 대부분의 종래 박스형 라우드 스피커는 고도로 제어되지 않는, 주파수 의존 지향성 특성들을 가질 수 있다.
스피커 시스템은 인클로저 내에 배열되고 서로 수평으로 정렬되는 적어도 두 개의 트랜스듀서; 및 상기 트랜스듀서들에 적어도 하나의 필터를 적용하여 빔포밍 오디오 컨텐츠를 생성하도록 구성된 프로세서로서, 입력 채널들을 수신하도록 그리고 상기 입력 채널들의 제1 주파수 지점에서 요구되는 필터 임펄스 응답을 결정하도록 구성된, 상기 프로세서를 포함한다. 상기 프로세서는 또한 상기 요구되는 필터 임펄스 응답 중 제1 각도에서의 주파수 응답을 결정하도록, 그리고 상기 제1 각도의 적용에 대한 상기 주파수 응답에 기초하여 타겟 함수를 생성하도록 구성될 수 있다.
능동 지향성 제어 기능을 갖는 스피커 시스템은 인클로저 내에 배열되는 복수의 트랜스듀서; 및 입력 채널들을 수신하도록, 그리고 상기 입력 채널들의 복수의 주파수 지점 중 하나에서 요구되는 필터 임펄스 응답을 결정하도록 구성된 프로세서를 포함할 수 있다. 상기 프로세서는 상기 요구되는 필터 임펄스 응답 중 복수의 각도 각각의 주파수 응답을 결정하도록, 상기 각도들의 적용에 대한 상기 주파수 응답에 기초하여 타겟 함수를 생성하도록, 그리고 상기 타겟 함수에 기초하여 적어도 하나의 필터를 적용하여 상기 트랜스듀서들에서 빔포밍 오디오 컨텐츠를 생성하도록 더 구성될 수 있다.
라우드 스피커의 능동 지향성 제어 방법은 입력 채널들을 수신하는 단계, 상기 입력 채널들의 복수의 주파수 지점 중 하나에서 요구되는 필터 임펄스 응답을 결정하는 단계, 상기 요구되는 필터 임펄스 응답 중 복수의 각도 각각의 주파수 응답을 결정하는 단계, 상기 각도들의 적용에 대한 상기 주파수 응답에 기초하여 타겟 함수를 생성하는 단계, 및 상기 타겟 함수에 기초하여 적어도 하나의 필터를 적용하여 상기 트랜스듀서들에서 빔포밍 오디오 컨텐츠를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
시스템은 이하의 도면들 및 설명을 참조하여 더 잘 이해될 수 있다. 도면들에서의 구성요소들은 반드시 일정한 비율인 것은 아니고, 대신 본 발명의 원리들을 설명하는데 중점을 둔다. 또한, 도면들에서, 같은 참조 부호들은 상이한 도면들 전반에 걸쳐 대응하는 부분들을 가리킨다.
도 1은 예시적인 스피커 시스템을 도시한다;
도 2는 스피커 시스템의 개념 블록도를 도시한다;
도 3은 스피커의 예시적인 정면 사시도를 도시한다;
도 4는 스피커의 예시적인 배면 사시도를 도시한다;
도 5는 스피커의 인클로저 주위 예시적인 드라이버 레이아웃을 도시한다;
도 6은 종래 박스 스피커 주위 다양한 각도에 대한 예시적인 고주파수 응답의 등고선 플롯을 도시한다;
도 7은 스피커 주위 다양한 각도에 대한 예시적인 고주파수 응답의 등고선 플롯을 도시한다;
도 8은 도 7의 예시적인 빔포밍 필터 응답들을 도시한다;
도 9는 도 7의 예에 대한 예시적인 성능 플롯 대 선택된 타겟 각도들을 도시한다;
도 10은 다른 예시적인 스피커의 정면 사시도를 도시한다;
도 11은 도 10의 스피커의 후면 사시도를 도시한다;
도 12는 도 10 및 도 11의 적층된 스피커 어레이 주위 다양한 각도에 대한 예시적인 고주파수 응답의 등고선 플롯을 도시한다;
도 13은 도 12의 예시적인 빔포밍 필터 응답들을 도시한다;
도 14는 도 12의 예에 대한 예시적인 성능 플롯 대 선택된 타겟 각도들을 도시한다;
도 15는 다섯 개의 적층된 모듈의 근접장 응답을 도시한다;
도 16은 예시적인 CBT 어레이를 도시한다;
도 17a 및 도 17b는 정면 및 후면 미드레인지 드라이버들 및 두 개의 적층된 정면 트위터를 갖는 예시적인 단일 어레이 요소를 도시한다;
도 18은 도 17a 및 도 17b의 단일 어레이 요소 주위 다양한 각도에 대한 예시적인 고주파수 응답의 등고선 플롯을 도시한다;
도 19는 도 18의 예시적인 빔포밍 필터 응답들을 도시한다;
도 20은 도 18의 예에 대한 예시적인 성능 플롯 대 선택된 타겟 각도들을 도시한다;
도 21은 예시적인 시뮬레이트된 근접장 응답들을 도시한다;
도 22는 카 어플리케이션들에 대한 예시적인 3D 카디오이드 스피커 어레이 상의 사시도를 도시한다;
도 23은 도 22의 3D 스피커 주위 다양한 각도에 대한 예시적인 고주파수 응답의 등고선 플롯을 도시한다;
도 24는 도 23의 예시적인 빔포밍 필터 응답들을 도시한다;
도 25는 도 23의 예에 대한 예시적인 성능 플롯 대 선택된 타겟 각도들을 도시한다;
도 26a는 2차 카디오이드의 계산된 극 공명(polar response)을 도시한다;
도 26b는 예시적인 3차 카디오이드의 계산된 극 공명을 도시한다; 그리고
도 27은 예시적인 빔포밍 프로세스를 도시한다.
필요에 따라, 본 발명의 상세한 실시 예들이 여기에 개시되나; 개시된 실시 예들은 다양하고 대안적인 형태들로 구현될 수 있는 본 발명의 단지 대표적인 것으로 이해되어야 한다. 도면들은 반드시 일정한 비율인 것은 아니고; 특정 구성요소들의 세부 사항들을 보이기 위해 일부 특징부가 확대되거나 최소화될 수 있다. 따라서, 여기에 개시된 구체적인 구조적 그리고 기능적 세부 사항들은 제한적으로 해석되어서는 안 되고, 해당 기술분야의 통상의 기술자에게 본 발명을 다양하게 채용하도록 교시하기 위한 대표적인 기준으로만 해석되어야 한다.
데스크탑 스피커를 갖ㄴ느 스피커 시스템이 여기에 개시된다. 스피커는 스피커 인클로저의 측면 및 후면 주위에 장착되는 복수의 트랜스듀서를 포함할 수 있다. 이러한 트랜스듀서들은 수평 지향성을 제어하고 저주파수들에서 생성되는 것들을 포함하여 회절 효과를 제거한다. 종래 박스 스피커들은 저주파수들로 확장될 수 있는 제어되지 않는 주파수 의존 지향성 특성들을 보인다. 스피커 시스템은 채널 수가 적고 비용이 저렴하며 작은 인클로저에 고도의 지향성 음원을 제공한다.
도 1은 적어도 하나의 스피커(105) 및 컴퓨팅 디바이스(110)를 갖는 예시적인 스피커 시스템(100)을 도시한다. 디바이스(110)는 개인용 컴퓨터, 텔레비전, 태블릿, 전화와 같은 모바일 디바이스 등을 포함할 수 있다. 컴퓨팅 디바이스(110)는 적어도 하나의 스피커(105)에 연결되고 적어도 하나의 스피커(105)에 오디오 신호들을 제공하도록 구성될 수 있다.
스피커(105)는 컴퓨팅 디바이스(110)로부터 수신된 오디오 신호에 응답하여 오디오를 방출하도록 구성된 데스크탑 스피커 일 수 있다. 도 1에 두 개의 스피커(105)가 도시되어 있지만, 더 많거나 적은 스피커들(105)이 포함될 수 있다.
스피커(105)는 유선 연결 또는 블루투스와 같은 무선 연결, WiFi™와 같은 근거리 통신망, 셀룰러 네트워크 등을 통해 컴퓨팅 디바이스(110)에 연결될 수 있다.
이러한 탁상 스피커(105)는 빔포밍/회절 제어 기술들을 가질 수 있다. 그러한 신호 처리 기능들에는 반사/확산 사운드의 전반적인 감소, 더 높은 정밀도, 더 낮은 채색, 더 자연스러운 사운드, 청취자를 향하는 사운드, 후방 에너지 억제가 포함된다. 누화 제거기와 같은 바이노럴 기술들(binaural techniques)은 3D 오디오 및 게이밍 어플리케이션들이 가장 잘 작동하도록 초기 반사를 최소화한 정밀한 음원을 필요로 할 수 있다.
도 2는 다양한 실시 예의 하나 이상의 양태를 구현하도록 구성된 예시적인 스피커 시스템(100)의 개념 블록도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 스피커 시스템(100)은 컴퓨팅 디바이스(110), 하나 이상의 스피커(105) 및 하나 이상의 마이크로폰(130)을 포함할 수 있다. 컴퓨팅 디바이스(110)는 프로세서(135), 입력/출력(I/O) 디바이스(140) 및 메모리(150)를 포함한다. 메모리(150)는 데이터베이스(150)와 상호 작용하도록 구성된 오디오 처리 어플리케이션(3112)을 포함한다.
프로세서(135)는 데이터를 처리하고/거나 프로그램 코드를 실행하도록 구성된 임의의 기술적으로 실현 가능한 형태의 처리 디바이스일 수 있다. 프로세서(들)(135)는, 비제한적 예를 들어, 시스템-온=칩(SoC), 중앙 처리 유닛(CPU), 그래픽 처리 유닛(GPU), 주문형 집적 회로(ASIC), 디지털 신호 프로세서(DSP), 필드 프로그램 가능 게이트 어레이(FPGA) 등을 포함할 수 있다. 프로세서(135)는 하나 이상의 프로세싱 코어를 포함한다. 동작 시, CPU(170)는 다른 시스템 구성요소들의 동작들을 제어하며 조정하는, 컴퓨팅 시스템(110)의 마스터 프로세서이다.
I/O 디바이스들(140)은 입력 디바이스들, 출력 디바이스들, 및 입력을 수신하고 출력을 제공할 수 있는 디바이스들을 포함할 수 있다. 비제한적 예를 들어, I/O 디바이스들(140)은 스피커(105)로 데이터를 전송하고/거나 그로부터 데이터를 수신하는 유선 및/또는 무선 통신 디바이스들, 마이크로폰(130), 원격 데이터베이스들, 다른 오디오 디바이스들, 다른 컴퓨팅 디바이스들 등을 포함할 수 있다.
메모리(155)는 메모리 모듈 또는 메모리 모듈들의 집합을 포함할 수 있다. 메모리(155) 내 오디오 처리 어플리케이션(145)은 컴퓨팅 디바이스(110) 그리고 또한 스피커(105)의 전체 기능을 구현하고, 그에 따라, 오디오 시스템(100)의 동작을 전체로서 조정하도록 프로세서(135)에 의해 실행될 수 있다. 비제한적 예를 들어, 하나 이상의 마이크로폰(130)을 통해 획득되는 데이터는 오디오 처리 어플리케이션(145)에 의해 처리되어 하나 이상의 스피커(105)로 송신되는 사운드 파라미터들 및/또는 오디오 신호들을 생성할 수 있다. 오디오 처리 어플리케이션(145)에 의해 수행되는 처리는 비제한적 예를 들어, 필터링, 통계 분석, 휴리스틱 처리, 음향 처리 및/또는 다른 유형들의 데이터 처리 및 분석을 포함할 수 있다.
스피커(105)는 컴퓨팅 시스템(100) 및/또는 컴퓨팅 시스템(100)과 연관된 오디오 디바이스(예를 들어, 전력 증폭기)로부터 수신되는 하나 이상의 오디오 신호에 기초하여 사운드를 생성하도록 구성될 수 있다. 마이크로폰(130)은 주변 환경으로부터 음향 데이터를 획득하고 음향 데이터와 연관된 신호들을 컴퓨팅 디바이스(110)로 송신하도록 구성될 수 있다. 그 다음 마이크로폰(130)에 의해 획득되는 음향 데이터는 스피커(105)에 의해 재생되는 오디오 신호들을 결정 및/또는 필터링하도록 컴퓨팅 디바이스(110)에 의해 처리될 수 있다. 다양한 실시 예에서, 마이크로폰(130)은 비제한적 예를 들어, 차동 마이크로폰, 압전 마이크로폰, 광학 마이크로폰 등을 포함하여 음향 데이터를 획득할 수 있는 임의의 유형의 트랜스듀서를 포함할 수 있다.
일반적으로, 컴퓨팅 디바이스(110)는 오디오 시스템(100)의 전체 동작을 조정하도록 구성된다. 다른 실시예들에서, 컴퓨팅 디바이스(110)는 오디오 시스템(100)의 다른 구성요소들에 결합되나, 이들과 별개일 수 있다. 그러한 실시 예들에서, 오디오 시스템(100)은 주변 환경으로부터 획득된 데이터를 수신하고 데이터를 컴퓨팅 디바이스(110)로 송신하는 별도의 프로세서를 포함할 수 있으며, 이는 개인용 컴퓨터, 오디오-비디오 수신기, 전력 증폭기, 스마트 폰, 휴대용 미디어 플레이어, 웨어러블 디바이스 등과 같은 별도의 디바이스에 포함될 수 있다. 그러나, 여기에 개시된 실시예들은 오디오 시스템(100)의 기능을 구현하도록 구성된 임의의 기술적으로 실현가능한 시스템을 고려한다.
도 3은 스피커(105)의 예시적인 정면 사시도를 도시한다. 피라미드 형상의 인클로저는 정면을 향하는 트위터, 양 옆으로 +/- 45°에서 방사하는 한 쌍의 미드레인지, 그리고 단일 후면 미드레인지를 포함할 수 있다. 모든 드라이버는 수직 청취 각도에서 직접 사운드와 반사 사운드 간의 경로 길이 차이를 최소화하기 위해, 탁자 표면 가까이에 장착된다. 인클로저는 피라미드 형상으로 도시되어 있지만, 원통형, 입방체 등과 같은 다른 구성도 실현될 수 있다.
스피커(105)는 그것의 본체 주위에 배열되는 트랜스듀서들을 포함할 수 있다. 중앙 트위터 섹션은 적어도 하나의 고주파수 드라이버(115), 또는 트위터를 포함할 수 있다. 트위터 섹션의 각 측면 상에는 미드레인지 섹션이 배열될 수 있고 미드레인지 드라이버들(120)을 포함할 수 있다. 도시되지는 않았지만, 서브 우퍼가 포함될 수도 있다.
도 4는 스피커(105)의 예시적인 배면 사시도를 도시한다. 후면 부분, 또는 후면 미드레인지 부분은 후면 미드레인지 드라이버(125)를 포함할 수 있다. 각 드라이버(예를 들어, 트위터(115), 정면 미드레인지(120) 및 후면 미드레인지(125))는 빔 제어를 제공할 수 있다.
빔포밍은 음향 에너지를 선호하는 방향으로 전달하는데 사용될 수 있는 기술이다. 도 1에 도시된 예들과 같은 스피커(105)는 음향 빔포밍을 사용하여 스피커(105)에 대한 음장을 형성할 수 있다.
위에서 설명한 바와 같이, 스피커(105)는 빔포밍을 위한 신호 처리를 제공하도록 구성된 프로세서(135)(예를 들어, 디지털 신호 프로세서/CODEC 구성요소)를 포함하거나 이와 통신할 수 있다. 신호 프로세서에 대한 입력에는 모노 또는 좌우 스테레오 채널들이 포함될 수 있다. 신호 프로세서로부터의 출력은 복수의 채널을 포함할 수 있으며, 출력들은 각 드라이버로부터 빔들을 지향시키기 위한 다양한 필터링 및 믹싱 동작에 기초한 컨텐츠를 포함한다.
빔포밍을 위해, 주파수 대역들이 별도로 핸들링될 수 있다. 일례에서, 라우드 스피커는 고주파, 미드레이지 및 베이스 주파수둘을 별도로 핸들링할 수 있다. 구체적인 가능성으로, 고주파수들은 신호 프로세서로부터 12개의 채널에서 24개의 트위터로 출력될 수 있고; 미드레인지는 신호 프로세서로부터 8개의 채널에서 8개의 미드레인지 드라이버로 출력될 수 있으며; 베이스는 신호 프로세서로부터 두 개의 채널에서 네 개의 베이스 드라이버로 출력될 수 있다. 다른 예에서, 라우드 스피커는 양방향일 수 있고 고주파 및 저주파를 별도로 핸들링할 수 있다.
도 5는 스피커(105)의 인클로저 주위 예시적인 드라이버 레이아웃을 도시한다. 텅싱적으로, 트위터들, 미드레인지들 및 우퍼들과 같은 트랜스듀서들은 소정의 형상의 인클로저에 장착된다. 트랜스듀서들은 동일한 높이에 장착할 수 있지만, 반드시 그러할 필요는 없다. 트랜스듀서들은 디지털 필터들(160) 0 ... n+1에 의해 구동될 수 있다. 좌/우 대칭이 가정될 수 있다. 도 5에 예시 목적들로 도시된 이러한 필터들은 제1 전방 트랜스듀서를 구동하도록 구성된 제1 필터(160a), 또는 트위터(115)를 포함할 수 있다. 한 쌍의 제 2 필터(160b)는 정면 미드레인지 드라이버들(120)과 같은 각각의 트랜스듀서 쌍을 구동할 수 있다. n번째 쌍의 제3 필터(160n)는 각각의 추가 드라이버 쌍을 구동할 수 있다. 제 3 필터(160n)는 더 큰 각도로 배열되고 인클로저에 부착된 트랜스듀서들을 구동하도록 구성될 수 있다. 통상적으로, "n"은 1과 3 사이의 값을 가질 수 있으며, 이는 3 내지 5개의 필터 채널에 대응한다. 페어링되는 드라이버들은 하드웨어에 내장되고 그에 따라 측정된다. 제4 필터(160d)는 후면 미드레인지 드라이버(125)와 같은 후면 트랜스듀서를 구동할 수 있다.
필터 설계 시스템은 도 27에 대하여 더 상세히 설명된다. 시작 해는 필터들 C r 의 M개의 복소 스펙트럼 값들(인덱스 i)을 다음과 같이 포함할 수 있다
Figure pat00001
이산 푸리에 변환(DFT) 길이 M은 통상적으로 256...4096이다. 프로세서(135)는 각 주파수 지점 i에 대한 해를 결정할 수 있고, 그 다음 M개의 복합 주파수 값이 모두 찾아지면 DFT를 반전시킴으로써 요구되는 필터 임펄스 응답들을 결정할 수 있다. H r (i)는 고역 통과, 대역 통과 또는 저역 통과 필터들이고 예를 들어, 4차 버터워스 필터들을 포함할 수 있다. 전방을 향하는 트랜스듀서는 일반적으로 트위터(115)이며, 이는 H 0 가 코너 주파수 (2...5) KHz (-3dB)의 고역 통과 필터일 것을 필요로 한다.
다음 반복 설계 절차는 인클로저 주위 증분 각도들에서 모든 드라이버의 측정된 주파수 응답에 기초할 수 있다:
Figure pat00002
여기서 q = 1, ... ,Q는 각도 인덱스리고, r은 드라이버(또는 드라이버 쌍) 인덱스이며, i는 주파수 인덱스이다. 주파수 응답들은 평활화되고, 미국 특허 출원 2019/0200132에 상세히 설명된 바와 같이, 드라이버 1의 정면 응답으로 정규화된다(q=1, r=1), 대칭으로 인해, 데이터는 통상적으로 15° 단계로, 0...180° 반원에서만 캡처될 수 있다(Q=13).
각도 q에서 시스템 주파수 응답들 U(q, i)은 빔포밍 필터들이 적용된 모든 드라이버의 복소 합으로 계산할 수 있다.
Figure pat00003
실수치의 타겟 함수는 요구되는 시스템 응답들을 지정하는 T(q, i)로 정의된다. 타겟 함수는 특정 빔 형상 또는 커버리지가 될 수 있다. 상이한 타겟 함수들에 대한 예들이 여기에 설명된다.
오차를 최소화하는 비선형 최적화 루틴이 각 주파수 지점에 적용된다:
Figure pat00004
여기서 w(q)는 다른 각도들을 희생하면서, 요구되는 각도에서 결과를 개선하는데 사용될 수 있는 가중치 함수이다. 파라미터 a는 하나의 단일 드라이버에 비해 어레이가 얼마나 더 크게 재생하는지 지정하는 어레이 이득이다. 통상적으로, 파라미터는 1보다 높지만, 총 드라이버 수보다 커서는 안 된다. 초 지향성 빔 형성에 필요한 일정량의 사운드 제거를 가능하게 하기 위해, 어레이 이득은 드라이버 수보다 작을 수 있다.
실수 및 허수부들 대신, 크기 |C r (i)| 및 위상 arg(C r (i)) = arctan (im{C r (i)}/Re{C r (i)})이 변수들과 같은 비선형 최적화 루틴을 위해 선택된다.
이러한 유계의 비선형 최적화 문제는 표준 소프트웨어로 풀릴 수 있다.
다음 한계들이 선택된다:
Figure pat00005
최대 허용 필터 이득, 및 계산된 한 주파수 지점으로부터 다음 지점까지의 크기 값들에 대한 하한 및 상한이 입력 파라미터 8에 의해 지정된다.
Figure pat00006
그 결과 주파수 응답의 평활을 제어하고 해가 위에서 정의된 시작 해 Cr,start에서 크게 벗어나지 않도록 하기 위해, 관심 대역에서의 첫 번째 주파수 지점은 다음과 같다:
Figure pat00007
,
그 다음 마지막 지점에 도달할 때까지 매번 인덱스를 증분시켜 후속 필터 값들이 결정된다.
Figure pat00008
Figure pat00009
도 6은 통상적인 스피커 주위 다양한 각도에 대한 예시적인 고주파수 응답의 등고선 플롯을 도시한다. 다수의 드라이버 및 수동 크로스오버 네트워크들이 있는 대부분의 종래 박스형 라우드 스피커는 고도로 제어되지 않는, 주파수 의존 지향성 특성들을 보인다. 이는 도 6의 경우이다. 여기서, 2 미터 거리에서의 음압 레벨들은 무반향실에서, 트위터 높이의 평면에서 스피커 주위의 수평 각도들 -180 ... 180도에서 측정된다. 이 예는 트위터에 도파관이 부착된 전문가급 양방향 설계로, 약 (1.5 ...10) KHz의 제한된 주파수 대역 내에서 잘 제어되는 균일한 지향성을 제공한다. 그러나, 우퍼가 차지하는 더 낮은 코너 주파수인 1.5KHz 미만에서는, 지향성이 넓어지고 거의 제어할 수 없게 된다. 음향적으로, 이는 반사로 인해 청취 공간에서 저주파수들로 점점 더 확산되는 사운드가 발생하여, 스테레오 이미지들이 넓어지고 흐려지게 된다. 음성들 및 악기들은 통상적으로 공간에서 일관되게 들리지 않지만. 크로스오버 주파수 위의 더 뚜렷한 이미지들 및 아래의 부자연스러운 너비의 더 넓은 이미지들로 분리된다. 우퍼에 도파관들이나 혼들을 사용하면 문제가 해결될 것이지만, 일반적으로 음향 파장(예를 들어, 300Hz에서 1 미터)에 필적해야 하는 그것들에 요청되는 크기들로 인해 실용적이지가 않다.
스피커 시스템(100)에서, 스피커(105)는 라우드 스피커 인클로저의 측면 및 후면에 장착된 제한된 수의 가 라우드 스피커 드라이버를 이용하는 능동 회절 및 지향성 제어를 인해한다. 디지털 FIR(유한 임펄스 응답) 필터들은 축외 음압 레벨들에 대해 규정된 타겟 함수에 근사하도록 설계될 수 있다. 따라서 인클로저는 소위 "초 지향성 빔포머들"에서와 같이 제어가 달성되는 음향 파장들보다 훨씬 더 작을 수 있다.
빔포머들은 다방향, 조종 가능한 원형 어레이들의 형태로 사용될 수 있다. 그러나 높은 채널 수, 크기 및 처리 요건들로 인해 이러한 시스템들의 비용이 매우 높다. 오디오 시스템(100)은 2개 내지 4개의 제한된 채널 수를 갖지만, 조종 기능은 없는 보다 저비용 시스템들을 포함할 수 있다. 이는 홈 스테레오 및 서라운드 시스템들, 탁상 시스템들, 전문적인 사운드 강화 및 카 오디오에 적용 가능할 수 있다.
도 7은 오디오 시스템(100)의 스피커(105) 주위 다양한 각도에 대한 예시적인 고주파수 응답의 등고선 플롯을 도시한다. 이러한 예에서는, 도 6에 도시된 바와 같이 150Hz에서 방사된 사운드 셧다운에 비해 음향 파장에 비해 크기가 작음에도 불구하고 보다 제어되는응답이 실현된다. 150Hz 미만에서는, 종래 서브우퍼가 대신할 수 있다.
데스크탑 시스템에 대한 예시적인 응답을 도시할 수 있는 도 7에 도시된 예에 대한 파라미터들은 다음을 포함할 수 있다:
n=1 트랜스듀서 쌍들;
시작 해 C0: 4차 버터워스 고역 통과, fc = 2kHz ; C1=1; C2=1(필터 없음);
각도들 [15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180]도들에서의 타겟 함수 T=[-1 -3 -4 -6 -8 -10 -12 -14 -16 -18 -18 -20]/dB
가중치 함수 w=[1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 10];
주파수 대역 1(100-800Hz) : 어레이 이득 a=2, 편차 한계 = 2; 그리고
주파수 대역 2(800Hz-8KHz) : 어레이 이득 a=1, 편차 한계 = 0.2.
도 8은 도 7의 예시적인 빔포밍 필터 응답들을 도시한다.
도 9는 도 7의 예에 대한 예시적인 성능 플롯 대 선택된 타겟 각도들을 도시한다. 이러한 예에서, 30/60/90/180도들의 감쇠들로 축을 벗어날 수 있다. 도시된 바와 같이, 필터들은 평활하기 때문에, 시간 분산(프리링잉(preringing))이 많지 않고, 매우 제한된 저주파 이득이 필요하며, 이는 충분한 동적 범위를 달성하는데 중요하다.
도 10은 선형 어레이를 갖는 스피커(205)의 정면 사시도를 도시한다. 도 11은 도 10의 스피커(205)의 후면 사시도를 도시한다. 이러한 스피커(205)는 총 높이가 26cm인 2개의 적층 모듈(260)을 포함한다. 하나의 모듈(260)은 2개의 정면 트위터(115), 한 쌍의 우퍼(120) 및 후면 우퍼(125)를 포함할 수 있다.
도 10 및 도 11의 예들은 공연장, 교회 등과 같은 대규모 적용 예들에 적용 가능할 수 있다, 이러한 상황들에서는, 보통 수평 및 수직 지향성 제어가 요구된다. 기존 방법들은 정의된 수직 축외 각도에서 지향성 타겟 및 주파수 독립적 감쇠 계수에 기초하여 크로스오버 회로를 가질 수 있다. 그러나, 중앙 섹션에는 낮은 크로스오버 지점에 작은 트위터가 필요하기 때문에, 그러한 시스템에서는 음향 출력 전력이 제한될 수 있다.
그러한 응용 분야에서 인기있는 것은 수동 음향 수단에 의해 일부 지향성이 달성되지 않는 한, 수평으로 넓은 분산 패턴들을 갖는 수직 지향성 제어 기능을 갖춘 라인 어레이들이다. 개시된 능동 빔형성 방법들로, 수평으로는 보다 정밀하고 주파수 독립적인 패턴들이 모듈들을 적층하여 라인 어레이를 형성함으로써 달성될 수 있다.
도 12는 도 10 및 도 11의 적층된 스피커 어레이 주위 다양한 각도에 대한 예시적인 고주파수 응답의 등고선 플롯을 도시한다. 특히, 트위터들(115)의 큰 멤브레인 크기로 인해 5kHz 이상에서 빔이 좁아진다. 이러한 예에서, 트위터들(115)은 2.5 인치일 수 있다.
도 12에 도시된 예에 대한 파라미터들은 다음을 포함할 수 있다:
n=1 트랜스듀서 쌍들;
시작 해 C0 : 4차 버터워스 고역 통과, fc = 800Hz ; C1: 4차 BW 저역 통과, fc = 2500Hz; C2: 차 BW 저역 통과, fc = 600Hz;
각도들 [15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180]도들에서의 타겟 함수 T=[-1 -3 -4 -6 -8 -10 -12 -14 -16 -18 -18 -20]/dB
가중치 함수 w=[1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 10];
어레이 이득 a=1.4, 편차 한계 g = 2.
도 13은 도 12의 예시적인 빔포밍 필터 응답들을 도시한다.
도 14는 도 12의 예에 대한 예시적인 성능 플롯 대 선택된 타겟 각도들을 도시한다.
도 15는 2.5m 청취 거리에서 축외 0...1m 수직 응답을 포함하여 다섯 개의 적층된 모듈의 근접장 응답을 10cm 단계로 도시한다. 총 어레이 높이는 대략 0.65m이다. 지향성은 주파수에 크게 의존적이고, 1KHz 이상의 고주파수들로 제한된다. 전문적인 응용 분야의 경우, 수직 빔의 유효 대역폭을 증가시키기 위해 어레이 길이를 늘릴 수 있다.
도 16은 예시적인 CBT 어레이(245)를 도시한다. 코사인 형상으로 가늘어지는 커브 라인 어레이들이 보다 균일한 응답을 제공할 수 있다. 도 16의 예는 여기에 제시된 방법을 이용하여 수평으로 카디오이드 특성에 근사하도록 설계될 수 있다. 그것은 유사한 1차 카디오이드 응답으로, 2-채널 우퍼 상에 장착될 수 있다.
도 17a 및 도 17b는 정면 및 후면 미드레인지 드라이버들 및 두 개의 적층된 정면 트위터를 갖는 예시적인 단일 어레이 요소(250)를 도시한다. 트위터들은 5KHz에서 크로스 오버될 수 있고, 수평 빔포밍의 일부가 아닐 수 있다. 단일 어레이 요소의 높이는 대략 6.0cm일 수 있다.
도 18은 도 17a 및 도 17b의 단일 어레이 요소 주위 다양한 각도에 대한 예시적인 고주파수 응답의 등고선 플롯을 도시한다. 특히, 측면들에 드라이버 쌍이 없기 때문에, 응답이 더 넓지만, 180도에서 강력한 널을 보인다(후방 사운드 제거).
도 19는 도 18의 예시적인 빔포밍 필터 응답들을 도시한다.
도 20은 도 18의 예에 대한 예시적인 성능 플롯 대 선택된 타겟 각도들을 도시한다.
도 18에 도시된 예에 대한 파라미터들은 다음을 포함할 수 있다:
n=0 트랜스듀서 쌍들;
시작 해들 C0 =1 ; C1: 차 BW 저역 통과, fc = 500Hz;
각도들 [15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180]도들에서의 타겟 함수 T=[-0.1 -0.44 -1 -2 -3.3 -5.1 -7.6 -11.0 -15 -22 -30 -40]/dB(1차 카디오이드에 근사);
가중치 함수 w=[1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 5]; 그리고
어레이 이득 a=1.0, 편차 한계 g = 4.
도 21은 예시적인 시뮬레이트된 근접장 응답들을 도시한다. 도시된 바와 같이, 응답은 도 15의 라인 어레이에 비해, CBT 어레이의 균일성 및 일정한 지향성을 확인한다.
도 22는 카 어플리케이션들에 대한 예시적인 3D 카디오이드 스피커 어레이(255) 상의 사시도를 도시한다. 이러한 예에서, 스피커는 3차원에서 보다 고차 카디오이드 특성을 실현하는 것을 목표로할 수 있다. 스피커에는 144mm Ø x 134mm 크기의 디스크 형상 인클로저에 장착된 여섯 개의 트랜스듀서가 포함될 수 있다. 트랜스듀서는 서로 전기적으로 연결되는 전방을 향하는 드라이버, 후방을 향하는 드라이버 및 측면들 주위 네 개의 트랜스듀서를 포함할 수 있다. 측면 트랜스듀서들은 축외 90도의 사운드를 억제하도록 구성될 수 있다. 그러한 스피커 쌍을 이용하면, 자동차에 운전자 또는 탑승자를 위한 스테레오 사운드를 생성하면서, 다른 탑승자들에 대한 사운드는 억제하는 개인 사운드 시스템이 실현될 수 있다.
도 23은 도 22의 3D 스피커(255) 주위 다양한 각도에 대한 예시적인 고주파수 응답의 등고선 플롯을 도시한다. 도시된 바와 같이, 좁은 빔 및 우수한 억제가 90도 이상에서 실현된다. 반복은 두 개의 주파수 대역으로 나누어졌다. 1KHz 미만에서, 타겟 함수는 3차 카디오이드이고, 1KHz 이상에서는, 2차 카디오이드가 될 수 있다.
도 24는 도 23의 예시적인 빔포밍 필터 응답들을 도시한다.
도 25는 도 23의 예에 대한 예시적인 성능 플롯 대 선택된 타겟 각도들을 도시한다.
도 23에 도시된 예에 대한 파라미터들은 다음을 포함할 수 있다:
n=1 트랜스듀서 쌍들;
시작 해들 C0 = C1 = C2 =1, 타겟 함수 T = [-0.4 1.8 4.1 7.5 12 18 26 30 30 30 30 30]/dB(1kHz 미만), 그리고 T=[-0.3 -1.2 -2.8 -5 -8 12 17 24 30 30 30](1kHz 이상);
가중치 함수 w=[1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 5]; 그리고
어레이 이득 a=2, 편차 한계 g = 2.
도 26a는 2차 카디오이드의 계산된 극 공명(polar response)을 도시한다.
도 26b는 예시적인 3차 카디오이드의 계산된 극 공명을 도시한다.
도 27은 예시적인 빔포밍 프로세스(300)를 도시한다. 블록 305에서, 프로세서(135)는 처리를 위해 라우드 스피커(105)에서 입력 채널을 수신할 수 있다. 입력은 모노 채널을 포함할 수 있는 한편, 일부 예에서는 스테레오 채널 또는 그 이상의 채널들이 제공될 수 있다.
블록 310에서, 프로세서(135)는 다음과 같이 필터들 C r 의 M개의 복소 스펙트럼 값(인덱스 i)을 취하는 것을 포함하여 각 드라이버의 측정된 주파수 응답들에 기초하여 제1 필터를 생성할 수 있다
Figure pat00010
상술된 바와 같이, 이산 푸리에 변환(DFT) 길이 M은 통상적으로 256...4096이다. 프로세서(135)는 각 주파수 지점 i에 대한 해를 결정할 수 있다.
그 다음 블록 315에서, 프로세서(135)는 M 복합 주파수 값이 모두 찾아지면 DFT를 반전시킴으로써 블록 310에서의 해의 요구되는 필터 임펄스 응답들을 결정할 수 있다. H r (i) 는 고역 통과, 대역 통과 또는 저역 통과 필터들이고 예를 들어, 4차 버터워스 필터들을 포함할 수 있다. 전방을 향하는 트랜스듀서는 일반적으로 트위터(115)이며, 이는 H0가 코너 주파수 (2...5) KHz (-3dB)의 고역 통과 필터일 것을 필요로 한다.
다음 반복 설계 절차는 인클로저 주위 증분 각도들에서 모든 드라이버의 측정된 주파수 응답에 기초할 수 있다:
Figure pat00011
여기서 q = 1, ... ,Q는 각도 인덱스리고, r은 드라이버(또는 드라이버 쌍) 인덱스이며, i는 주파수 인덱스이다.
블록 320에서, 주파수 응답들은 평활화되고, 드라이버 1의 정면 응답으로 정규화된다(q=1, r=1), 대칭으로 인해, 데이터는 통상적으로 15° 단계로, 0...180° 반원에서만 캡처될 수 있다(Q=13).
블록 325에서, 각도 q에서 시스템 주파수 응답들 U(q, i)는 빔포밍 필터들이 적용된 모든 드라이버의 복소 합으로 계산할 수 있다:
Figure pat00012
블록 330에서, 프로세서(135)는 주파수 응답들에 기초하여 요구되는 시스템 응답들을 지정하는 실수치의 타겟 함수 T(q, i)를 결정할 수 있다.
블록 335에서, 프로세서(135)는 오차를 최소화하는 비선형 최적화 루틴을 각 주파수 지점에 적용한다:
Figure pat00013
여기서 w(q)는 다른 각도들을 희생하면서, 요구되는 각도에서 결과를 개선하는데 사용될 수 있는 가중치 함수이다. 파라미터 a는 하나의 단일 드라이버에 비해 어레이가 얼마나 더 크게 재생하는지 지정하는 어레이 이득이다. 통상적으로, 파라미터는 1보다 높지만, 총 드라이버 수보다 커서는 안 된다. 초 지향성 빔 형성에 필요한 일정량의 사운드 제거를 가능하게 하기 위해, 어레이 이득은 드라이버 수보다 작을 수 있다.
실수 및 허수부들 대신, 크기 |C r (i)| 및 위상 arg(C r (i)) = arctan (im{C r (i)}/Re{C r (i)})이 변수들과 같은 비선형 최적화 루틴을 위해 선택된다.
이러한 유계의 비선형 최적화 문제는 표준 소프트웨어로 풀릴 수 있다. 다음 한계들이 선택된다:
Figure pat00014
최대 허용 필터 이득, 및 계산된 한 주파수 지점으로부터 다음 지점까지의 크기 값들에 대한 하한 및 상한이 입력 파라미터 8에의해 지정된다.
Figure pat00015
그 결과 주파수 응답의 평활을 제어하고 해가 위에서 정의된 시작 해 Cr,start에서 크게 벗어나지 않도록 하기 위해, 관심 대역에서의 첫 번째 주파수 지점은 다음과 같다:
Figure pat00016
(예를 들어,
Figure pat00017
),
블록 340에서, 프로세서(135)는 마지막 지점에 도달될 때까지 인덱스를 증분하고 모든 필터 값이 결정되는지 결정한다:
Figure pat00018
Figure pat00019
그 다음 프로세스(300)는 종료된다.
다양한 실시 예에 대한 설명은 예시의 목적들로 제시되었고, 완전하다거나 개시된 실시 예들로 제한되는 것으로 의도되지 않는다. 많은 변경 및 변형이 설명된 실시 예들의 범위 및 사상에서 벗어나지 않고 해당 기술분야의 통상의 기술자들에게 분명할 것이다.
본 실시 예들의 양태들은 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품으로 구현될 수 있다. 따라서, 본 개시의 양태들은 전적으로 하드웨어 실시 예, 전적으로 소프트웨어 실시 예(펌웨어, 상주 소프트웨어, 마이크로-코드 등을 포함함) 또는 여기서 "모듈" 또는 "시스템"으로 모두 총칭될 수 있는 소프트웨어 및 하드웨어 양태들을 조합하는 실시 예의 형태를 취할 수 있다. 뿐만 아니라, 본 개시의 양태들은 컴퓨터 판독 가능한 프로그램 코드가 내장된 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능한 매체(들)에 내장된 컴퓨터 프로그램 제품의 형태를 취할 수 있다.
하나 이상의 컴퓨터 판독 가능한 매체(들)의 임의의 조합이 이용될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능한 매체는 컴퓨터 판독 가능한 신호 매체 또는 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체일 수 있다. 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체는 예를 들면, 이에 제한되지는 않지만, 전기, 자기, 광학, 전자기, 적외선 또는 반도체 시스템, 장치 또는 디바이스 또는 선행하는 것들의 임의의 적합한 조합일 수 있다. 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체의 보다 구체적인 예들(비완전한 리스트)은 다음: 하나 이상의 와이어를 갖는 전기 접속부, 휴대용 컴퓨터 디스켓, 하드 디스크, 랜덤 액세스 메모리(RAM), 판독 전용 메모리(ROM), 소거 가능한 프로그램 가능한 판독 전용 메모리(EPROM 또는 플래시 메모리), 광섬유, 휴대용 컴팩트 디스크 판독 전용 메모리(CD-ROM), 광학 저장 디바이스, 자기 저장 디바이스 또는 선행하는 것들의 임의의 적합한 조합을 포함한다. 본 문서의 컨텍스트에서, 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체는 명령 실행 시스템, 장치 또는 디바이스에 의해 또는 이와 관련하여 사용하기 위한 프로그램을 포함하거나 또는 저장할 수 있는 임의의 유형의 매체일 수 있다.
본 개시의 양태들은 본 개시의 실시 예들에 따른 방법들, 장치(시스템들) 및 컴퓨터 프로그램 제품들의 흐름도들 및/또는 블록도들을 참조하여 상술되었다. 흐름도들 및/또는 블록도들의 각각의 블록 및 흐름도들 및/또는 블록도들에서의 블록들의 조합들이 컴퓨터 프로그램 명령들에 의해 구현될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램 명령들은 컴퓨터 또는 다른 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장치의 프로세서를 통해 실행되는 명령들이 흐름도 및/또는 블록도 블록 또는 블록들에 특정된 기능들/행위들의 구현을 가능하게 하도록, 범용 컴퓨터, 전용 컴퓨터 또는 기계를 양산하기 위한 다른 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장치의 프로세서에 제공될 수 있다. 그러한 프로세서들은 제한 없이, 범용 프로세서들, 전용 프로세서들, 특정 용도의 프로세서들 또는 필드-프로그램 가능할 수 있다.
도면들에서의 흐름도들 및 블록도들은 본 개시의 다양한 실시 예에 따른 시스템들, 방법들 및 컴퓨터 프로그램 제품들의 가능한 구현들의 아키텍처, 기능 및 동작을 도시한다. 이러한 점에서, 흐름도 또는 블록도들에서의 각각의 블록은 특정된 논리 함수(들)를 구현하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 명령을 포함하는모듈, 세그먼트 또는 코드의 부분을 나타낼 수 있다. 일부 대안적인 구현 예들에서, 블록에 언급된 기능들이 도면들에 언급된 순서와 다르게 발생할 수 있다는 것 또한 주의되어야 한다. 실제로, 예를 들어, 연속적으로 도시된 두 개의 블록은 실질적으로 동시에 실행될 수 있거나, 또는 블록들은 때때로 수반되는 기능에 따라, 반대 순서로 실행될 수 있다. 블록도들 및/또는 흐름도의 각각의 블록 및 블록도들 및/또는 흐름도에서의 블록들의 조합들이 특정된 기능들 또는 동작들 또는 또는 전용 하드웨어 및 컴퓨터 명령들의 조합들을 수행하는 전용 하드웨어-기반 시스템들에 의해 구현될 수 있다는 것이 또한 주의될 것이다.
대표적인 실시 예들이 상술되었지만, 이러한 실시 예들이 본 발명의 가능한 모든 형태를 설명하려는 것으로 의도된 것은 아니다. 오히려, 본 명세서에서 사용된 단어들은 제한이 아닌 설명을 위한 단어들이고, 본 발명의 사상 및 범위에서 벗어나지 않고 다양한 변경이 이루어질 수 있는 것으로 이해된다. 또한, 다양한 구현 실시 예의 특징들이 조합되어 본 발명의 추가 실시 예들을 형성할 수 있다.

Claims (20)

  1. 라우드 스피커 시스템으로서,
    인클로저 내에 배열되고 서로 수평으로 정렬되는 적어도 두 개의 트랜스듀서; 및
    상기 적어도 두 개의 트랜스듀서에 적어도 하나의 필터를 적용하여 빔포밍 오디오 컨텐츠를 생성하도록 구성된 프로세서로서:
    입력 채널들을 수신하도록,
    상기 입력 채널들의 제1 주파수 지점에서 요구되는 필터 임펄스 응답을 결정하도록,
    상기 요구되는 필터 임펄스 응답 중 제1 각도에서의 주파수 응답을 결정하도록, 그리고
    상기 제1 각도의 적용에 대한 상기 주파수 응답에 기초하여 타겟 함수를 생성하도록 구성된, 상기 프로세서를 포함하는, 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 프로세서는 상기 제1 주파수 지점에서의 상기 타겟 함수에 비선형 최적화 루틴을 적용하도록 더 구성되는, 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 프로세서는 제2 주파수 지점을 제공하기 위해 상기 제1 주파수 지점을 증분시키도록 더 구성되는, 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 프로세서는 상기 제1 주파수 지점 및 상기 제2 주파수 지점 각각에서의 필터 값들이 결정되었는지 여부를 결정하도록 더 구성되는, 시스템.
  5. 능동 지향성 제어 기능을 갖는 라우드 스피커 시스템으로서,
    인클로저 내에 배열되는 복수의 트랜스듀서; 및
    프로세서로서:
    입력 채널들을 수신하도록,
    상기 입력 채널들의 복수의 제1 주파수 지점에서 요구되는 필터 임펄스 응답을 결정하도록,
    상기 요구되는 필터 임펄스 응답 중 복수의 각도 각각의 주파수 응답을 결정하도록,
    상기 복수의 각도의 적용에 대한 상기 주파수 응답에 기초하여 타겟 함수를 생성하도록, 그리고
    상기 타겟 함수에 기초하여 적어도 하나의 필터를 적용하여 상기 복수의 트랜스듀서에서 빔포밍 오디오 컨텐츠를 생성하도록 구성된, 상기 프로세서를 포함하는, 시스템.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 프로세서는 상기 복수의 주파수 지점 중 제1 주파수 지점에서의 상기 타겟 함수에 비선형 최적화 루틴을 적용하도록 더 구성되는, 시스템.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 비선형 최적화 루틴은 상기 복수의 트랜스듀서 중 하나에 특유한 이득 파라미터를 적용하는 것을 포함하는, 시스템.
  8. 청구항 6에 있어서, 상기 프로세서는 제2 주파수 지점을 제공하기 위해 상기 제1 주파수 지점을 증분시키도록 더 구성되는, 시스템.
  9. 청구항 7에 있어서, 상기 프로세서는 상기 제1 주파수 지점 및 상기 제2 주파수 지점 각각에서의 필터 값들이 결정되었는지 여부를 결정하도록 더 구성되는, 시스템.
  10. 청구항 5에 있어서, 상기 복수의 각도는 15 내지 180도의 범위 내 각도들을 포함하는, 시스템.
  11. 청구항 5에 있어서, 상기 주파수 응답은 상기 복수의 트랜스듀서의 복소 합(complex sum)인, 시스템.
  12. 청구항 5에 있어서, 상기 복수의 트랜스듀서는 상기 인클로저 내에 서로 수평으로 정렬되는, 시스템.
  13. 청구항 5에 있어서, 상기 복수의 트랜스듀서는 상기 인클로저 내에 서로 수직으로 정렬되는, 시스템.
  14. 청구항 13에 있어서, 상기 프로세서는 상기 주파수 지점에서의 상기 타겟 함수에 비선형 최적화 루틴을 적용하도록 더 구성되며, 상기 비선형 최적화 루틴은 1과 2 사이의 이득 파라미터를 적용하는 것을 포함하는, 시스템.
  15. 청구항 5에 있어서, 상기 인클로저는 디스크 형상인, 시스템.
  16. 라우드 스피커의 능동 지향성 제어 방법으로서,
    입력 채널들을 수신하는 단계,
    상기 입력 채널들의 복수의 주파수 지점 중 하나에서 요구되는 필터 임펄스 응답을 결정하는 단계,
    상기 요구되는 필터 임펄스 응답 중 복수의 각도 각각의 주파수 응답을 결정하는 단계,
    상기 복수의 각도의 적용에 대한 상기 주파수 응답에 기초하여 타겟 함수를 생성하는 단계, 및
    상기 타겟 함수에 기초하여 적어도 하나의 필터를 적용하여 복수의 트랜스듀서에서 빔포밍 오디오 컨텐츠를 생성하는 단계를 포함하는, 방법.
  17. 청구항 16에 있어서, 상기 복수의 주파수 지점 중 제1 주파수 지점에서의 상기 타겟 함수에 비선형 최적화 루틴을 적용하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  18. 청구항 17에 있어서, 제2 주파수 지점을 제공하기 위해 상기 제1 주파수 지점을 증분시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
  19. 청구항 19에 있어서, 상기 제1 주파수 지점 및 상기 제2 주파수 지점 각각에서의 필터 값들이 결정되었는지 여부를 결정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  20. 청구항 16에 있어서, 상기 복수의 트랜스듀서 중 하나에 특유한 이득 파라미터를 적용하는 단계를 더 포함하는, 시스템.
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