KR20210076855A - 에너지 및 위상-상관된 오디오 채널 믹서 - Google Patents
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Abstract
오디오 처리 장치는 인터페이스, 제어프로세서, 조정 프로세서, 채널 변경기 및 채널 결합기를 포함한다. 상기 인터페이스는 각각의 오디오 신호들를 포함하는 오디오 채널들을 수신하도록 구성된다. 상기 제어 프로세서는 상기 오디오 신호들로부터 제어 신호를 생성하도록 구성된다. 상기 조정 프로세서는 상기 제어 신호를 기반으로 오디오 신호들 중 적어도 하나의 진폭에 대한 조정 파라미터를 계산하도록 구성된다. 채널 변경기는 상기 조정 파라미터를 이용하여 각각의 오디오 채널들 내의 상기 오디오 신호들을 조정하도록 구성된다. 상기 채널 결합기는 적어도 하나의 채널이 조정된 후 상기 오디오 채널들을 합산(sum)하고 합산된 오디오 채널을 사용자에게 출력하도록 구성된다.
Description
본 발명은 일반적으로 오디오 신호의 처리에 관한 것이며, 보다 상세하게는 혼합된(mixed) 오디오 출력의 생성을 위한 방법, 시스템 및 소프트웨어에 관한 것이다.
오디오 채널을 혼합하는 기술은 이전에도 특허 문헌에서 제안되어 왔다. 예를 들어, 미국 특허 제7,522,733호는 다중 스테레오 채널의 합산(summing)이 필요한 단일 스피커를 통해 입체 음향(stereophonic) 오디오 정보를 재생하는 것을 기술한다. 한 주파수에서 대략 동일한 크기 및 대략 반대되는 위상을 가진 신호들이 합해질 때, 상기 주파수에서의 오디오 정보는 손실된다. 잠재적인 상쇄(cancellation) 및 잠재적인 오디오 정보 손실의 영역을 보존하기 위해, 오디오 개선 시스템(audio enhancement system)이 입체 음향 채널들(stereophonic channels) 사이의 위상 관계를 조정한다. 스테레오 신호의 공간적 콘텐츠(spatial content)의 손실을 피하기 위해, 오디오 개선 시스템은 상이한 입체 음향 채널들 사이에 존재하는 차이 정보를 판단한다. 오디오 개선 시스템은 차이 정보를 개선하고 개선된 차이 정보를 위상 조정된 신호와 함께 혼합하여 개선된 모노 음향(monophonic) 출력을 생성한다.
다른 예로서, 미국 특허 제7,212,872호는 극장, 홈 시어터 또는 음악 환경에서 서라운드 사운드(surround-sound), 프론트(front) 또는 기타 이산(discrete) 오디오 채널에 대하여 엄밀하게 이산되었을 뿐만 아니라 구 버전과 하위 호환이 가능한(backward compatible) 혼합을 제공하는 다중 채널 오디오 포맷을 기술한다. 추가적인 이산 오디오 신호가 기존의 이산 오디오 채널과 혼합되어, 5.1 오디오 포맷과 같은 소정의 포맷이 제공된다. 또한, 상기 추가적인 이산 오디오 채널은 부호화(encoding)되고 비트 스트림(bitstream) 내 확장 비트로서 소정의 포맷에 첨부된다. 다중 채널 복호기(multichannel decoder)의 기존 베이스는 혼합 복호기와 함께 사용되어 엄밀하게 이산된 N.1 다중 채널 오디오를 재생할 수 있다.
미국 특허 제7,283,634호는 원치 않는 인공물(artifact)을 도입하거나 원래 오디오의 이산된 프리젠테이션(presentation)을 지나치게 완화시키지 않으면서 오디오를 리밸런싱(rebalancing)하는데 효과적인 오디오 채널을 혼합하는 방법을 기술한다. 이는 오디오 채널을 처리하여 각 쌍의 입력 채널에 대한 하나 이상의 "상관된(correlated)" 오디오 신호를 생성함으로써, 둘 이상의 임의의 입력 채널 간에 달성된다. 양 채널에서 위상 또는 시간 지연이 거의 없거나 전혀 없는 동일하거나 매우 유사한 내용을 표현하는 동상 상관(in-phase correlated) 신호가 입력 채널들과 혼합된다. 개시된 접근법은 또한 통상적으로 파기되는 이상 상관(out-of-phase correlated) 신호(상당한 시간 또는 위상 지연을 가진 동일하거나 유사한 신호) 및 입력 채널과 혼합될 수도 있는 한 쌍의 독립 신호(다른 입력 채널 내에 존재하지 않는 신호)를 발생시킬 수 있다. 동상 상관 신호 및 상기 쌍의 독립 신호를 모두 제공하는 것으로 인해, 본 접근법은 오디오 채널의 하향 혼합(downmixing)에도 매우 적합하다.
2 개 신호들을 혼합하기 위한 기타 해결 방법이 특허 문헌에서 제안되었다. 위상동기루프(Phase locked Loop, PLL) 회로(예를 들어, 미국 특허 제6,590,426호에 개시됨)를 이용한 해결 방법은 위상을 교정하기 위해 위상을 탐지할 수 있다. 음악 신호의 경우, 신호들은 동일한 위상 또는 심지어 동일한 주파수를 공유하지 않을 수 있기 때문에, 상기 2 개 (또는 그 이상) 신호들은 정확하게 동일하지 않을 수도 있으며, 일 채널의 위상을 타 채널의 위상 또는 참조 채널이나 타겟 채널의 위상에 맞게 교정하거나 조정하는 것은 원하는 결과를 산출하지 않을 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 전술한 문제점들을 해결하는 오디오 출력의 생성을 위한 방법, 시스템 및 소프트웨어를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예는 인터페이스(interface), 제어 프로세서(control processor), 조정 프로세서(adjustment processor), 채널 변경기(channel modifiers) 및 채널 결합기(channel combiner)를 포함하는 오디오 처리 장치를 제공한다. 상기 인터페이스는 각각의 오디오 신호를 포함한 오디오 채널을 수신하도록 구성된다. 상기 제어 프로세서는 오디오 신호로부터 제어 신호를 생성하도록 구성된다. 상기 조정 프로세서는 제어 신호를 기반으로 오디오 신호 중 적어도 하나의 진폭에 대한 조정 파라미터를 계산하도록 구성된다. 상기 채널 변경기는 상기 조정 파라미터를 이용하여 각각의 오디오 채널들 내의 상기 오디오 신호들을 조정하도록 구성된다. 상기 채널 결합기는 적어도 하나의 채널이 조정된 후 상기 오디오 채널들을 합산(sum)하고 합산된 오디오 채널을 사용자에게 출력하도록 구성된다.
일부 실시예들에서, 상기 제어 프로세서는 상기 오디오 신호들 중 하나의 진폭에 대한 상기 제어 프로세서의 출력 신호 진폭의 비율의 함수로서 상기 제어 신호를 생성하도록 구성되며, 상기 비율은 오디오 신호들 사이의 위상차를 가리킨다. 일부 실시예에서, 상기 비율은 시간 의존적이다.
일 실시예에서, 상기 오디오 신호, 상기 제어 신호 및 상기 조정 파라미터는 모두 시간 의존적이다.
다른 실시예에서, 상기 제어 신호는 상기 오디오 신호들 사이의 상관 계수를 포함하며, 상기 제어 프로세서는 상기 오디오 신호들을 교차 상관(cross-correlation)시킴으로써 상기 상관 계수를 생성하도록 구성된다.
일부 실시예들에서, 상기 제어 프로세서는 +1 및 0 사이에서 가변되는 상관 계수 값을 할당하도록 구성된다. 다른 실시예에서, 상기 제어 프로세서는 +1 또는 -1의 상관 계수 값을 할당하도록 구성된다.
일 실시예에서, 상기 오디오 채널들은 모노 채널들이다. 다른 실시예에서, 상기 오디오 채널들 중 적어도 하나는 스테레오 채널이다.
일부 실시예들에서, 상기 채널 변경기는 스칼라 곱셈기(scalar multiplier)를 포함한다.
일부 실시예들에서, 상기 장치는 다중 대역 크로스오버(multi-band crossover)를 더 포함하며, 상기 다중 대역 크로스오버는 오디오 채널 각각의 오디오 신호들을 스펙트럼 대역들로 분할하고, 동일 주파수를 갖는 스펙트럼 대역들의 하나 이상의 쌍들을 상기 쌍들 각각에 대한 각각의 제어 신호를 생성하는 제어 프로세서에 제공하도록 구성된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 각각의 오디오 신호들을 포함한 오디오 채널들을 수신하는 단계를 포함하는 방법이 추가로 제공된다. 제어 신호는 상기 오디오 신호들로부터 생성된다. 상기 제어 신호를 기반으로, 상기 오디오 신호들 중 적어도 하나의 진폭에 대하여 조정 파라미터가 계산된다. 상기 조정 파라미터를 이용하여, 상기 각각의 오디오 채널들 내의 상기 오디오 신호들이 조정된다. 적어도 하나의 채널이 조정된 후, 상기 오디오 채널들이 합산되고, 합산된 오디오 채널을 사용자에게 출력한다.
일부 실시예들에서, 상기 방법은 상기 오디오 채널들 각각의 상기 오디오 신호들을 스펙트럼 대역으로 분할하여 동일 주파수를 갖는 각각의 스펙트럼 대역의 하나 이상의 쌍들을 생성하는 단계를 더 포함하며, 상기 제어 신호를 생성하는 단계는 상기 쌍들 각각에 대한 각각의 제어 신호를 생성하는 단계를 포함한다.
본 발명은 도면과 함께 본 발명의 실시예들에 대한 이하의 상세한 설명으로부터 보다 완전히 이해될 것이다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 전술한 이점들을 갖는 혼합된(mixed) 오디오 출력의 생성을 위한 방법, 시스템 및 소프트웨어가 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 오디오 처리 장치의 개략적인 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이중 대역 크로스오버(dual-band crossover)를 더 포함하는 오디오 처리 장치의 개략적인 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 다중 대역 크로스오버(multi-band crossover)를 더 포함하는 오디오 처리 장치의 개략적인 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 오디오 신호들 사이의 위상 함수로서 도 1의 상관 프로세서(correlation processor)에 의해 생성된 바와 같은 측정된 상관 인자(correlation factor)를 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 도 3의 오디오 처리 장치를 이용한 2 개의 오디오 채널들을 혼합하는 방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이중 대역 크로스오버(dual-band crossover)를 더 포함하는 오디오 처리 장치의 개략적인 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 다중 대역 크로스오버(multi-band crossover)를 더 포함하는 오디오 처리 장치의 개략적인 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 오디오 신호들 사이의 위상 함수로서 도 1의 상관 프로세서(correlation processor)에 의해 생성된 바와 같은 측정된 상관 인자(correlation factor)를 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 도 3의 오디오 처리 장치를 이용한 2 개의 오디오 채널들을 혼합하는 방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.
오디오 처리 분야에서, 2 개 이상의 채널들을 혼합하는 것(즉, 2 개 이상의 채널들을 하나로 합하는 것)은 녹음 기사, 라이브 또는 라디오 DJ, 음악 프로듀서, 음악가, 자동-DJ 소프트웨어, 다양한 음악 응용 프로그램(디지털 음악 플레이어 응용 프로그램) 등에 의해 흔하게 사용되는 기본 기술이다. 종종 간단한 수학적 피연산자만을 포함하는 혼합의 결과는 항상 예상되는 출력을 생성하지 않을 수 있다.
예를 들어, 180° 만큼 위상이 변위되었음에도 불구하고 유사하거나 동일한 콘텐츠(예를 들어, 진폭 및 주파수)를 가진 2 개의 모노 채널들을 합하는 것은, 실제로 2 개의 채널을 합하는 것이 아니라 감산하는 것이며, 이는 예상된 결과와 거리가 멀다. 의도된 합은 더 많은 에너지 및 더 많은 정보를 합해서 제공했었을 것이지만, 상기 2 개의 채널들을 감산하는 것은 에너지 및 정보 손실을 불가역적으로 초래한다. 만약 일 채널의 콘텐츠의 일부만이 타 채널에 대하여 180° 만큼 위상이 변위된다면, 상기 2 개의 채널들을 합하는 것은 정보 및 에너지의 적어도 부분적인 손실로 이어진다.
이후 개시되는 본 발명의 실시예들은 다양한 채널 유형을 혼합할 때(예를 들어, 모노 채널들을 혼합할 때, 스테레오 채널들을 단일의 입체 음향(2 채널) 출력으로 혼합할 때, 하기에 정의된 바와 같이 2 개의 "전체 스테레오 트랙들(full stereo tracks)"을 단일의 입체 음향 출력 채널로 혼합할 때), 임박한 부분적인 - 또는 전체 - 에너지 및 정보의 손실을 자동으로 예측 및/또는 탐지함으로써 2 개 이상의 오디오 채널들을 혼합하는 동안 이들 손실을 실질적으로 파할 수 있도록 하는 오디오 처리 장치 및 방법을 제공한다.
일부 실시예에서, 2 개의 오디오 채널들이 제공되며, 각각은 시간 의존적인 오디오 신호들을 포함한다. 상기 오디오 처리 장치의 인터페이스는 상기 오디오 신호들을 수신한다. 제어 프로세서는 상기 2 개의 오디오 채널 신호들을 이용하여 전형적으로 시간 의존적인 각각의 제어 신호, 예를 들어 상기 2 개의 오디오 채널들로부터 신호들 사이의 각각의 시간 의존적인 위상차에 의존하는 제어 신호를 구동한다. 조정 프로세서(또는 이득(gain) 프로세서로 지칭됨)는 상기 제어 신호를 이용하여 상기 오디오 신호들 중 적어도 하나의 진폭에 대한 조정 파라미터를 계산한다. 이후, 채널 변경기 요소는 상기 조정 파라미터를 이용하여 상기 채널의 상기 오디오 신호를 조정한다. 마지막으로, 채널 결합기는 (적어도 하나의 채널이 조정된 후에) 상기 2 개의 오디오 채널들을 합산(즉, 혼합)하고 합산된 오디오 채널을 사용자에게 출력한다.
제어 신호(예를 들어, 파라미터)의 한 예는 상기 2 개의 오디오 채널 신호들 사이의 상관 계수이다. 조정 파라미터의 한 예는 채널을 변경하는데 사용되는 이득의 수준이다.
위의 설명은 설명 상의 간결함을 위해 2 개의 채널들을 고려하였지만, 본 발명의 실시예들은 다중 입력 채널들에 대해서도 유효하다. 개시된 오디오 처리 장치는 아날로그 (연속적인) 및 디지털 (시간-이산적인 및 유한 분해능) 신호들을 혼합할 수 있다.
많은 경우, 일 채널은 타 채널(들)보다 중요하다고 간주되는 정보를 반송한다. 이는 인간 사용자의 예술적 판단에 기반하거나 “더 많은 에너지를 갖는 채널이 더 중요하다”와 같은 기준을 바탕으로 자동적으로 미리 구성될 수 있다. 간단한 설명을 위해, 더 중요한 채널은 이후 “마스터 채널”로 지칭하고, 다른 채널(들)은 "슬레이브 채널(들)"이라고 지칭한다. 명확성을 위해, 마스터 및 슬레이브 용어를 사용하여, 개시된 기술들의 다양한 부분들을 부각하는 몇 가지 선택된 운영 모드들이 이하에서 설명될된다. 이러한 모드들은 본 발명의 몇 가지 제안된 실시예일뿐이며 비제한적인 예로서 제시된다.
녹음실에서 매우 흔한 시나리오인 제 1 모드는 이후 "모드_A"로 지칭되며, 상기 모드에서 상기 오디오 처리 장치는 신호들의 간섭을 최소화하도록 상기 마스터 채널의 신호 순도를 높게 유지한다. 전형적으로, 상기 오디오 처리 장치는 상기 채널의 조정 파라미터(예를 들어, 이득)를 상수 "+1"(이득값의 변화가 없고 위상 반전이 없음)로 유지한다. 상기 슬레이브 채널을 통해, 모드_A를 적용하는 오디오 처리 장치는 더 깊은 변조를 수행할 수 있다. 예를 들어 그리고 본 발명의 구체적인 일 실시예에서, 상기 오디오 처리 장치는 상기 마스터 및 상기 슬레이브 채널의 오디오 신호들 사이의 위상차에 따라 상기 슬레이브 채널의 이득값을 상기 제어 신호로서 사용하고 상기 슬레이브 채널의 이득을 감쇠함으로써 상기 슬레이브 채널의 출력 전력을 각각 감쇠한다.
모드_A에서, 2 개의 신호들 사이의 위상차가 180°에 가까울수록, 상기 슬레이브 채널의 상기 이득이 감소한다. 이러한 이득 계수의 값들은, 하기에 추가로 설명되는 바와 같이, 간격 [0, 180°] 내에서의 상대적인 위상 및 간격 [0, 1] 내 범위의 단조 감소 함수에 의해 설명될 수 있다. 명백하게, 만약 상기 슬레이브 신호가 상기 마스터 신호에 대하여 완전한 역위상(anti-phase)이라면, 간섭하는 (슬레이브) 신호는 침묵하고 상기 마스터 신호만이 출력된다. 그 결과는 손실되지 않은 순수 신호이다.
다른 비제한적인 예는 "모드_B"로 지칭되며, 상기 모드에서 상기 오디오 처리 장치의 상기 제어 프로세서는 모드_A에서와 같은 방식으로 하드웨어적으로 구성된다. 그러나, 상기 오디오 처리 장치의 결정 논리는 상이하다. 모드_B에서, 상기 오디오 처리 장치는 상기 슬레이브 채널을 임의로 조정하지 않거나 상기 슬레이브 채널의 정보를 완전히 위상 반전시킴으로써 이진 모드에서 작동한다. 예를 들어, 상기 제어 프로세서가 상기 신호들이 서로를 상쇄시키는 것을 의미하는 0 또는 0에 가까운 제어 신호를 출력한다면, 상기 슬레이브 채널은 "-1"의 이득(0 dB의 이득 변화가 있지만 180°의 위상 반전이 있음)을 수신하여 상기 슬레이브 신호를 반전시키고, 이는 결국 2 개의 신호들이 합해지고 기대되는 방식으로 함께 재생된다.
모드_B는 위상 반전의 원인이 시간 의존적이지 않은 (또는 적어도 매우 느리게 변하는) 경우, 예를 들어 디자인 또는 배치로 인해 위상을 반전시키는 마이크(microphone)와 같은 경우들을 주로 대상으로 한다. 이 경우, 사용자는 단일의 시간 독립적인 결정을 내리기만 하면 된다. 실용적인 시스템들은 사용자가 모드_A 및 모드_B 간에 선택할 수 있도록 구성될 수 있다. 특히, 소프트웨어 구현에서, 모드_A 또는 모드_B를 지원하도록 구성된 단일 시스템이 제공될 수 있다.
많은 실용적인 경우에서는, 위상-상쇄 역효과의 대부분을 차지하는 하나 이상의 지배적인 주파수 대역이 있다.
일반적인 경우, 특히 전자 댄스 음악에서, 소정의 반복적인 리듬 (예를 들어, 반복적인 베이스 음 또는 일반적으로 반복적인 저주파 음) 및 동등하게 중요한 채널의 저주파 신호들은 "일 신호가 타 신호에 대비하여" 의도적으로 재생된다. 이 경우, 만약 원래 트랙이 반전된 위상에서 녹음되거나, 심지어 상기 신호들의 저주파 음들 사이에 약간의 부조화 또는 비동기화가 있다하더라도, 정보의 부분 상쇄 및 저주파 신호의 에너지 손실이 발생하게 된다.
이 경우, 상기 트랙들 중 하나를 일시적으로 감쇠하는 것은, 그 의도가 중요한 저주파 신호들을 동등하게 혼합하는 것이기 때문에, 잘못된 결과를 초래한다. 따라서, 일부 실시예들에서, "모드_C"로 지칭되는 모드가 제공되며, 상기 모드에서, 상기 개시된 오디오 처리 장치는 입력된 상기 오디오 채널들의 상기 오디오 신호들을 2 이상의 스펙트럼 대역들로 분할하도록 구성되는 스펙트럼 대역 크로스오버(spectral band crossover)를 더 포함하며, 상기 2 개의 오디오 채널들로부터 각각의 스펙트럼 대역들의 각 쌍은 동일한 주파수를 갖는다. 상기 쌍들의 하위 집합은 한 쌍의 채널들로 취급되고, 상기 또는 유사한 유형의 오디오 처리 장치를 통해 추가로 처리함으로써 다음의 동작을 수행한다: (a) 각각의 제어 신호를 도출하고, (b) 적어도 하나의 채널 변경기를 이용하여 상기 오디오 신호들의 적어도 하나의 진폭에 대한 조정 파라미터를 계산하며, (c) 상기 채널의 상기 오디오 신호들을 조정한다. 마지막으로, 채널 결합기를 이용하여, 스펙트럼 대역의 조정된 (만약 있다면 미조정된) 하위 집합은 모두 합산되고 (즉, 혼합되고), 그 결과로서 생성된 합산된 오디오 채널이 사용자에게 출력된다.
일 실시예에서, 입력 채널을, 예를 들어 각 입력된 스테레오 채널의 저주파 및 고주파 대역으로 분할하도록 이중 대역 크로스오버가 제공되며, 저주파 신호는, 예를 들어 모드_B를 이용하여 이진(binary)으로 혼합될 수 있는 반면, 고주파 신호는 모드_A를 이용하여 혼합되거나 있는 그대로 남을 수 있다.
본 발명의 실시예는 임의의 논의된 채널에 대하여 (a) 반드시 임의의 위상차를 측정하거나, (b) 위상을 명시적으로 정렬하고 및/또는 (c) 원래 콘텐츠의 주파수를 변경하지 않고서 하나 이상의 채널들 사이의 위상 상쇄로 의한 정보 손실을 피하기 위해 상기 방법들을 제공한다. 개시된 실시예들은 또한 컴퓨팅을 적게 요구하면서 이를 실시간으로 달성한다.
본 발명의 다른 실시예에서, 상기 오디오 처리 장치는 상기 제어 프로세서에 앞서 2 개의 채널 입력들 (마스터 및 슬레이브)을 정규화함으로써, 상기 제어 프로세서가 2 개의 유사한 진폭의 신호들에 대한 제어 신호를 도출하도록 하는 정규화기(normalizer)를 포함한다. 또 다른 실시예에서, 선독 버퍼(look-ahead buffer)는 상기 조정 프로세서가 조정 파라미터(예를 들어, 이득)를 계산할 때까지 신호 자체를 지연시키도록 구성된다. 상기 방식은 위상 상쇄가 나타나기도 전에 그리고 샘플 하나도 놓치지 않으면서 전체 대기 시간을 증가시켜서라도 위상 상쇄를 피한다.
전형적으로, 상기 프로세서는 상기 프로세서로 하여금 전술한 각각의 프로세서-관련 단계 및 기능을 수행하도록 하는 특정한 알고리즘을 포함하는 소프트웨어 내에 프로그램된다.
상이한 스펙트럼 대역의 혼합을 포함하여 다양한 유형의 채널들을 혼합할 때 자동적으로 에너지 및 정보의 손실을 피함으로써, 개시된 기술은 대기 시간 및 컴퓨팅 요건을 낮게 유지하는 것을 포함하여 개선된 혼합 능력을 제공하는 요건을 충족한다.
정의들
본 개시는 본원에 그 정의가 제공된 몇 가지 용어를 사용한다.
모노 채널(Mono Channel):
특정한 일련의 정보를 가진 정보(연속 도메인 또는 이산 도메인의 표현)의 채널. 한 예는 녹음실 내 단일의 악기, 예를 들어 단일의 마이크 싱어(microphone singer), 기타 등의 녹음이다.
듀얼 모노 채널(Dual Mono Channel):
정보의 2 개의 모노 채널들. 상기 2 개의 채널들은 서로 전혀 상관관계가 없을 수 있다.
스테레오 채널(Stereo Channel):
정보의 2 개의 모노 오디오 채널이지만 보통은 일부 상관 관계가 있다. 보통의 경우, 상기 2 채널들의 콘텐츠는 서로 상관 관계가 있고 스테레오 녹음에 해당한다. 정확하게 설치된 오디오 재생 시스템에서 상기 콘텐츠를 재생하는 것은 "팬텀 이미지(phantom image)"를 제공한다. 스테레오 채널은 때때로 "블룸라인 스테레오(Blumlein Stereo)" 지칭된다(영국 특허 제BP394,325호).
전체 스테레오 트랙(Full Stereo Track):
전체 입체 음향 음악 콘텐츠(즉, 녹음된 노래 또는 보통 하나를 초과하는 악기를 담은 트랙)를 포함하는 스테레오 채널의 특정한 경우. 전체 스테레오 트랙은 녹음실 내 혼합 및 마스터링의 가장 일반적인 결과이고 음반 회사의 주요 제작물이다. 이는, 예를 들어 CD 플레이어, 스트리밍 방법 등을 이용하여 청중이 사용하고 듣는 일반적인 "음악 파일”이다.
다중 채널(Multi-Channel):
“다중 채널” 설정 내로 결합된 두 개를 초과하는 채널. 한 예는 채널이 좌, 우, 중앙, 후방 좌, 후방 우, LFE 등으로 분리되는 서라운드 사운드 시스템 또는 녹음이다.
혼합(Mixing):
하나 또는 두 채널들을 공통된 출력 채널로 합하는 것. 상기 출력은 단일이 아닌, 즉 하나를 초과하는 채널일 수 있다.
가장 단순하고 가장 일반적으로 경우는 2 개의 모노 채널들이 하나의 모노 채널 출력으로 합해지는 것이다.
좀 더 복잡하지만 매우 일반적인 시나리오는 2 개의 (또는 그 이상) "전체 트랙"을 단일의 입체 음향(두 채널) 출력으로 혼합하는 것이다.
"혼합"은 "단일 채널", "스테레오 채널", "다중 트랙 채널" 또는 "전체 트랙"을 지칭할 수 있다. 본 개시의 맥락에서, 각각의 상기 가능성은 "채널”을 지칭한다. 더욱이, 논의된 예에서는 채널 "a"가 채널 "b"와 혼합되는, 즉 각각 모노 구성인 2 개의 채널들이 된다. 그러나, 개시된 발명의 실시예는 비제한적 예로서 2 개를 초과하는 채널들의 혼합, 일 모노 채널과 타 스테레오(또는 그 이상) 채널들을 혼합, 2 개의 스테레오 채널들의 혼합 등을 포함하는 다른 모든 가능성을 포함한다.
위상(Phase):
위상은 일반적으로 각도 (0° - 360°) 또는 Pi(0 - 2Pi)로 표현되는 측정 가능한 물리적 수치)이다. 상기 논의에서, 상기 위상은 정보(채널)의 (적어도)두 소스(source) 간의 상대적인 수치이다. 상기 위상은 때때로 해당 기술 분야에서 "채널 위상" 또는 “"널간 위상"으로 지칭된다.
상기 위상은 특정한 주파수에 대한 일 트랙 및 타 트랙 간의 약간의 지연으로 보일 수 있다. 때때로 "대기 시간"으로 지칭되는 전시간(full-time) 지연은 모든 주파수가 동일한 양의 시간만큼 (일반적으로 마이크로초, 음악 표기법 또는 분당 비트수 (Beats Per Minute) 부분으로 측정되는) 시간 지연됨을 의미할 수 있다. 그러나, 위상 지연은 일부 주파수가 (두 채널 간에) 시간이 지연된 것으로 보이는 반면, 다른 주파수는 시간이 지연된 것으로 보이지 않거나 제 1그룹과 동일한 양의 시간만큼 지연된 것은 아닐 수 있다.
위상 반전(Phase Inverted):
동일한 콘텐츠를 갖는 2 개의 채널들은 이들 채널들 사이에 180°의 위상차가 있다면, "위상 반전"이라고 일컬어진다. 이는 채널의 파형이 정확하게 동일한 형태를 보이지만 수평 축을 가로 질러 뒤집어진 것을 의미한다. 상기 두 신호를 하나로 합하는 것은 정보의 완전한 손실을 초래한다.
건채널(Dry Channel0:
건채널은 녹음된 악기의 전자 출력이 레코딩 믹서(recording mixer) 내로 수집되어 디지털 또는 아날로그 영역 내에 있게 되는 녹음 기술이다. 해당 기술은 어쿠스틱(acoustic) 악기를 "픽업(pickup)"과 맞추기 위한 일반적인 녹음실 기술이다. 그런 다음, "픽업” 채널에 의해 수집된 전자 정보는 “건채널”로 지칭된다. 그 예로는 어쿠스틱 기타, 더블 베이스 등이 있다.
습채널(Wet Channel):
습채널은 녹음된 신호가 악기(상기 참조)의 신호일 뿐만 아니라, 실내 잔향(실내 반향), 녹음된 전기 악기의 증폭기 또는 스피커의 음향, 또는 상기 채널에 작용하는 임의의 기타 음향 효과와 같이 더 많은 정보를 옮길 수 있는 녹음 기술이다.
일 실시예에서, 일렉트릭 베이스 기타를 녹음하는 일반 기술은 녹음실 내에 배치되는 동반 증폭기-스피커와 함께 악기를 설치하는 것이다. 일 마이크는 악기 자체가 아닌 증폭기-스피커 세트의 어쿠스틱 출력을 녹음한다. 이는 일반적으로 "습채널"로 지칭된다.
다른 마이크는 픽업 자체의 전자 정보를 레코딩 믹서 콘솔로 직접적으로 전달하고, 그 어떤 어쿠스틱 정보도 실제로 악기의 출력으로부터 레코딩 콘솔로 더해지지 않는다. 이는 일반적으로 "건채널"로 지칭된다.
일반적인 기술은 습채널의 일부를 건채널의 전부와 혼합하여 더 좋게 들리는 새롭게 혼합된 신호를 수신하는 것이다.
상기 녹음 기술은 베이스 기타에 국한되지 않지만 다른 악기에도 매우 일반적이다. 일렉트릭 베이스 기타의 예는 단지 예시로서 본원에 제시된 것이다.
에너지 및 위상-상관된 오디오 채널 믹서
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 오디오 처리 장치(20)의 개략적인 블록도이다. 혼합의 모드_A 및/또는 모드_B를 적용하도록 구성된 장치(20)는 인터페이스(201)를 사용하여 각각 시간 의존적인 오디오 신호를 포함하는 2 개의 오디오 채널들(10, 11)을 입력으로서 수신한다. 장치(20)는 아날로그 또는 디지털 신호를 처리하도록 구성될 수 있다.
도시된 실시예에서, 일 입력 채널은 사용자 또는 시스템에 의해 마스터 채널(10)로서 구성되고, 타 입력 채널은 슬레이브 채널(11)로서 구성된다. 단순성을 위해, 채널(10, 11)은 모노 오디오 채널인 것으로 가정한다. 그러나, 이는 설명의 명확성 및 단순성을 위해 사용된 비제한적인 예이다.
제어 (예를 들어, 상관) 프로세서(22)는 양 채널들로부터 오디오 신호들을 수신하고, 예를 들어, 2 개의 오디오 채널들로부터의 오디오 신호들을 교차 상관(cross-correlation)시킴으로써 시간 의존적인 제어 신호를 상기 오디오 신호들로부터 도출한다. 상관 프로세서(22)는 오디오 신호 간의 결과로서 생성된 시간 의존적인 상관 계수와 같은 각각의 제어 신호(23)를 출력한다.
일 실시예에서, 모드_A에서, 상기 상관 프로세서는 하기의 형식을 갖는 상관 계수인 C를 출력한다.
[식 1]
상기 식 1에서, Ma는 마스터 채널의 순간 값(연속 단일 샘플 또는 이산 샘플일 수 있음)이고, Sl은 슬레이브 채널의 순간 값(연속 단일 샘플 또는 이산 샘플일 수 있음)이다.
식 1에서 알 수 있는 바와 같이, 개시된 실시예에서, 마스터 신호 및 슬레이브 신호 간의 위상차를 측정할 필요가 없고, 신호의 순간 값을 더하거나 빼기만 하면 된다. 식 1은 구체적인 실시예이고, 위상의 직접적인 측정에 의존하지 않고 상관 계수를 추정하기 위한 다른 실시예가 개시된 기술에 포함된다. 식 1에 기재된 수학 함수는 다른 형식으로 표현될 수 있지만 실질적으로 동일한 수학 값을 유지한다. 본 발명의 상이한 실시예에서, 하나를 초과하는 제어 신호가 상관 프로세서(22)로부터 출력될 수 있다.
기재된 모드_A 시나리오는 현실적인 응용 분야이다. 예를 들어, 슬레이브 채널의 주파수가 마스터 채널의 주파수와 매우 밀접한 관련이 있는 녹음 시간에는, 예를 들어 비제한적인 예로서 일렉트릭 베이스 기타의 어쿠스틱 녹음에서는, 음 및 음표(즉, 주파수)가 두 채널에서 유사하게 유지되기 때문에 슬레이브 채널의 주파수는 마스터, 픽업 및 채널의 주파수와 매우 밀접한 관련이 있다. 이 경우, 몇 가지 시나리오에 대한 식 1의 제한적인 경우를 살펴보는 것은 개시된 해결책을 좀 더 잘 이해하는데 도움이 될 수 있다.
언급된 시나리오에서, 하나의 가능한 경우는 Ma이 Sl(Ma = Sl)와 같은 것, 즉 두 채널이 동일하거나 적어도 매우 높은 상관 관계가 있는 신호를 전달함을 의미한다. 이 경우, 식 1의 결과는 {C = 1}이다.
다른 가능한 경우에서, Ma는 진폭에서는 Sl과 같지만, 정확하게 180° 만큼 위상이 반전된다. 이 경우, (Ma = (-Sl)) 및 {C = 0}이다. 다른 위상 값의 경우, 전형적인 상관 인자(즉, 함수)는 도 4에 도시된 바와 같이 그래프로 표현될 수 있다.
시간 의존적인 제어 신호(예를 들어, 상관 계수 C)를 사용하여, 조정 프로세서(예를 들어, 이득 프로세서(24))는 채널(10, 11)의 오디오 신호 각각의 진폭에 대한 조정 파라미터를 계산한다. 도시된 실시예에서, 조정 파라미터는 이득이고, 이득 프로세서(24)는 마스터 채널(10) 및 슬레이브 채널(11)에 대하여 이득 계수 Gm(t) 124 및 Gs(t) 224를 출력한다.
본 명세서에 예시된 일부 실시예들에서, 마스터 채널의 이득인 Gm(t) 124는 상수 "+1"(이득의 변화가 전혀 없음)로 유지되는 반면, 슬레이브 채널의 이득인 Gs(t) 224는 "+1" 및 0 사이로 가변된다. 일 실시예에서, 식 1의 상관 계수인 C로서 이득 값을 사용한다.
Gs(t) 224가 0이거나 0에 가까울 때, 슬레이브 신호는 각각 기술적으로 무음 또는 거의 무음이다. 따라서 시스템은 중요한 신호(마스터)를 출력하고, 신호들이 서로를 상쇄시킬 수도 있을 때만 덜 중요한 신호(슬레이브)를 무음으로 만든다. 상기 시스템의 사용자는 슬레이브 신호의 정보를 순간적으로 잃을 수도 있지만, 개시된 기술을 사용하지 않으면 2 개 신호들의 위상 상쇄로 인해 전체 신호가 무효화될 수 있으며 최악의 결과로서 모든 정보가 손실될 수도 있다.
다음으로, 도시된 예시에서 스칼라에 의해 곱셈기가 되는 각각의 각각의 채널 변경기(25, 27)는 각각의 조정 파라미터를 사용하여(예를 들어, 신호를 각각의 이득 계수 Gm(t) 124 및 Gs(t) 224인 스칼라로 곱함으로써) 오디오 신호를 조정함으로써, 조정된 오디오 채널(26, 28)을 출력한다.
마지막으로, 도 1의 믹서 "추가”인 채널 결합기(30)는 2 개의 조정된 오디오 채널들(26, 28)을 합산하고 생성된 혼합된 오디오 채널(32)을 사용자에게 출력함으로써 출력 오디오 채널(32)을 생성한다.
위에서 언급한 바와 같이, 모드_A는 녹음 기사가 전자 악기 (예를 들어, 일렉트릭 베이스 기타)의 픽업으로부터 건채널을 직접 녹음 콘솔로 실행하는 일반적인 시나리오이다. 그런 다음, 전기-음향 마이크가 실내에 설치된 일렉트릭 기타 앰프-스피커 앞에 배치된다. 상기 마이크의 전자 출력은 녹음 콘솔에서도 수집된다. 보다 듣기 좋은 전체 사운드를 수신하기 위해 건신호를 습신호의 적어도 일부를 혼합하는 것이 일반적이다. 전술한 바와 같이, 만약 상기 두 채널이 순간적으로 위상이 반전되어 서로를 상쇄시킨다면, 논의된 해결책이 사용되지 않는 한 결과는 갑작스런 에너지 손실이 되고 만다.
논의된 일반적인 녹음 기술이 어쿠스틱 베이스 또는 더블 베이스와 같은 일부 어쿠스틱 악기와 함께 사용된다는 점은 특히 언급할 만하다. 이 경우, 녹음 기사는 악기로부터의 픽업 채널을 슬레이브로 사용하고 어쿠스틱 마이크(또는 마이크)를 마스터로 사용하여 위에 제시된 바와 같이 마스터 및 슬레이브의 역할을 "반전”시킬 수 있는 반면, 전자 악기의 경우는 이와 반대로 하는 것이 일반적인 결정이다. 하지만, 이는 일 채널이 사용자(또는 소프트웨어)에 의해 마스터로 표시되고 다른 채널은 슬레이브로 표시될 수 있는 임의의 특정한 해결책에 그 범위를 국한시키지 않는다.
일부 실시예에서, 오디오 처리 장치(20)는 다른 비제한적인 사용이 녹음실에서 매우 일반적인 모드_B에 적용된다. 위에서 언급한 바와 같이, 모드_B는 위상 반전의 원인이 시간 의존적이지 않은 정적인(static) 경우, 예를 들어 설계 또는 배치로 인해 위상을 반전시키는 마이크와 같은 경우를 논의한다. 이 경우, 시스템은 시간에 의존하지 않고 연속적인 결정에 도달해야 한다. 이것이 모드_A와 모드_B 간의 핵심적인 차이이다.
따라서, 실제의 오디오 처리 시스템에서는, 모드_B (모드_A가 아님)의 목표로 설계된 시스템은 시간 제한적이고 신호가 처음 입력된 후 단일의 변경 불가능한 결정에 도달할 수 있는 것으로 제공된다. 구체적인 실시예에서, 상기 시스템은 LED를 점등시키거나 위상이 반전되었다는 경고하여, 인간 사용자로 하여금 다른 버튼을 눌러 로직 프로세서(예를 들어, 모드_A와 함께 사용되지만 상관 관계와 같이 지속적으로 평가되는 함수보다는 이진 기준 또는 함수를 적용하는)를 작동시켜 조치를 취하도록 개입하고 역전시킬 수 있도록 해준다. 이렇게 하여 시스템이 오류 또는 실수로 인해 위상을 뒤집는 경우를 피할 수 있다.
소프트웨어 구현에서, 모드_A 또는 모드_B를 지원하도록 구성될 수 있는 단일 시스템이 고려될 수 있다. 본 명세서는 명확성을 위해 상기 두 가지 모드를 상이한 해결법으로 제시한다.
모드_B의 비제한적인 예에서, 장치(20)의 상관 프로세서(22)는 모드_A에서와 동일한 방식으로 구성되지만, 시스템에서 상이한 논리 결정을 내린다. 모드_B에서(모드_A에서와 같이), 장치(20)는 마스터 채널(10)의 이득에 개입하지 않는다. 그러나, 장치(20)는 슬레이브 채널(11)의 정보를 180° 만큼 반전시킨다. 예를 들어, 만약 상관 컴퓨터가 "0"이거나 "0"에 가까운 제어 신호를 출력한다면(즉, 신호가 서로를 상쇄시키는 것을 의미함), 슬레이브 채널은 "-1"의 이득(0 dB이지만 위상이 반전됨)을 수신하여 2 개의 신호들이 기대되는 방식으로 함께 재생된다.
모드_B에서, 사용자는 이진 결과를 출력하기 위해 논리 프로세서(예를 들어, 모드_A에서 상관 프로세서(22)로서 사용되고 모드_B에서 이항 함수를 통해 작동되는 동일한 제어 프로세서)를 변경할 수 있다. 전술한 바와 같이, 모드_B에서, 예상된 결과는 슬레이브 채널이 반전되거나(상기 실시예에서 (-1)을 곱함) 있는 그대로(상기 실시예에서 1을 곱함) 남는 것이다. 이 경우, 하기의 식과 같은 규칙에 의해 상기 논리를 구체화할 수 있다.
[식 2]
상기 식에서, "sign"은 임의의 양수(또는 0) 값의 경우 1과 같거나 임의의 음수 값의 경우 (-1)과 같은 수학 함수 "sign"를 의미한다. 이 경우, 만약 상관 계수 C가 0.5 이상이면, G s = 1이다. 그렇지 않으면, G s 는 (-1)과 같고 위상은 180° 만큼 반전된다.
모드_B 사용의 예는 드럼 세트를 녹음하는 것이며, 드럼 세트는 일반적으로 각 드럼 세트 요소 상에 마이크를 배치하여, 즉, 베이스 드럼, 상이한 톰, 스네어, 풋 심벌즈, 타악기, 벨 등의 각각에 대해 하나의 마이크를 배치함으로써 수행된다. 또한, 드럼 세트에 반응하여 실내의 분위기(음향 반향)를 녹음하기 위해 추가적인 마이크 2 개를 추가하는 것이 일반적인 관행이다. 따라서, 녹음 기사가 녹음 콘솔 내에 많은 마이크 채널을 수집하고 요청된 음향을 수신하도록 마이크 채널을 조작하는 것은 매우 일반적이다.
상기 시나리오에서, 다른 이유들 중에서도, (a) 녹음 케이블의 반전된 극성, (b) "서로 마주 보는" 마이크(일 마이크는 어쿠스틱 신호에 대한 반응으로 "풀인(pull in)"하는 반면, 타 마이크는 동일한 신호에 대한 반응으로 "푸시아웃(push out)"하게 됨), (c) 상이한 마이크의 제조사 및 디자인 때문에 일 채널이 타 채널에 대하여 위상이 반전되는 것을 매우 흔한 일이다. 전형적으로, 이 경우, 마스터 신호는 단일 채널(마이크 중 하나와 관련됨)인 반면 하나를 초과하는 슬레이브 신호가 있을 수 있다.
상기 위상 상쇄의 결과는 극적이며 녹음에서 일부 주파수 및 정보를 상쇄시킬 수 있다. 녹음 기사의 부담을 줄이기 위해, 모드_B를 사용할 수 있다.
또한, 모드_B에서 천이(transition)는 음 또는 드럼 치기의 길이와는 관련이 없다. 이는 가능한 값이 연속적("0" 및 "1" 사이)이고 신호의 에너지와 관련하여, 즉 비교적 빠르게 천이가 이루어지는 모드_A와는 다르다.
명확히 하기 위해, 모드_B의 시스템은 채널 중 하나가 마스터에 대하여 위상이 반전됨에 따라 위상을 반전시키는 것을 지적할 수 있다. 하지만, 이는 마이크 설정 방식에 대한 교정으로서 음악 신호에 관계없이 한 번만 수행된다. 하지만, 모드_A에서 이득은 인입 신호에 따라 변경되고 단일 변경 후 결코 일정하게 유지되지 않도록 설계된다.
스펙트럼 분할이 되는 에너지 및 위상-상관 오디오 채널 믹서
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이중 대역 교차 영역(130)을 포함하는 오디오 처리 장치(120)의 개략적인 블록도이다. 오디오 처리 장치(120)는, 예를 들어 이중 대역 모드_C의 혼합이 필요한 경우에 사용될 수 있다.
도시된 실시예에서, 도 1의 동일한 마스터(10) 및 슬레이브(11) 오디오 채널은 인터페이스(202)를 사용하여 수신되고, 인입 신호를 고주파(HF) 각각의 대역(110, 111) 및 각각의 저주파(LF) 대역(210, 211)으로 분할하는 이중 대역 교차 영역(130) 내로 입력된다. 상기 예시에서, 두 대역은 HF(고주파) 및 LF(저주파)로 나타난다. 마스터 채널(10)의 HF 대역(110)은 HF 영역에 있기 때문에 처리되지 않는다. 유사하게도, 슬레이브 채널(11) 입력의 HF 대역(111)은 HF 영역에 있기 때문에 처리되지 않는다.
마스터 채널(10) 입력의 LF 대역(210)은 오디오 처리 장치(20) 내로 입력된다. 도시된 실시예에서, 오디오 처리 장치(20)는 마스터 영역 내에 있기 때문에 처리되지 않으며, 도 1에서와 같이, 장치(20)는 높은 신호 순도를 유지하기 위해 변경되지 않도록 구성된다.
한편, 슬레이브 채널(11) 입력의 LF 대역(211)이 처리되어, 만약 LF 대역(210) 내 정보를 위상-상쇄시킬 경우, 장치(20)가 출력 혼합된 채널 LF 대역(222) 내로 채널을 함께 합하기 전에 LF 대역(211)을 감쇠시키게 된다.
LF 대역을 혼합하기 위해, 본 출원에서 기술된 장치(20)는 상관 프로세서, 제어 프로세서(사용 모드에 따라 상관 프로세서 또는 논리 프로세서라고도 함) 및 논리 프로세서를 포함함으로써, 모드_A 또는 모드_B의 혼합을 적용하여 혼합된 채널 LF 대역(222)을 생성한다.
마지막으로, LF 영역의 혼합된 출력 신호는 (채널 결합기(30)가 신호를 합하는 방법과 유사하게) 채널 가산기(40)에 의해 HF 신호에 더해지고, 모드_C 혼합된 출력 신호(44)를 사용자에게 출력한다.
모드_C는 2 개의 채널들 (마스터 및 슬레이브) 사이의 시간 함수로서 주파수 분산이 2 개의 대역들로 해결된 것보다 더 클 수 있는 더 복잡한 경우를 처리할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 다중 대역 스펙트럼 대역 교차 영역(33)을 포함하는 오디오 처리 장치(220)의 개략적인 블록도이다. 오디오 처리 장치(220)는, 예를 들어 다중 대역 모드_C 혼합이 필요한 경우에 사용될 수 있다.
도시된 실시예에서, 인터페이스(203)를 사용하여 마스터 및 슬레이브 오디오 채널이 수신되고, 다중 대역 교차 영역(33) 내로 입력되어, 인입 신호를 다수 쌍의 마스터 밀 슬레이브 대역, 예를 들어 대역 쌍(1210, 1220, 1230, …1250, 1260 및 1270)으로 스펙트럼 분할한다.
도시된 것과 같이, 다수의 오디오 처리 장치(20_1, 20_2, 20_3, …20_N)는 모드_A(연속 제어 신호를 통함) 또는 이진 모드_B에서 병렬로 실행된다. 각 장치들(20_1, 20_2, 20_3, …20_N)은 전체 주파수 스펙트럼의 한 구역(제한적인 예로서 100 내지 200 Hz 사이의 모든 주파수)에 불과한 주파수 대역을 수신한다. 1260 및 1270과 같은 일부 주파수 대역은 도 2의 HF 대역과 유사하게 처리되지 않는다. 상이한 주파수 대역은 (예를 들어) BPF(대역 통과 필터)를 통해 전체 주파수 스펙트럼으로부터 쉽게 "절단"될 수 있다.
이와 같이, 각각의 장치들(20_1, 20_2, 20_3, …20_N)은 입력 신호 및 각각의 출력 신호의 "폐쇄(close)" 주파수를 처리한다. 결과적으로, 각각의 장치들(20_1, 20_2, 20_3, …20_N (상관기, 논리))의 분해능(예를 들어, 특이성)이 더 높아짐에 따라서, 신호들(1310, 1320, 1330, …1350)의 품질(예를 들어, 음향 순도 및 진폭 정확도)을 더 높게 생성하고, 예를 들어 모드_A를 사용하여 각각의 신호들(1310, 1320, 1330, …1350)을 생성한다.
마지막으로, 상이한 대역 쌍의 혼합된 출력 신호는 채널 가산기(50)에 의해 합산되며, 이 채널 가산기는 다중 대역 모드_C 혼합된 출력 신호(1400)를 사용자에게 출력한다.
도 1, 도 2 및 도 3에 도시된 예시적인 블록도는 개념의 명확성을 위해 순수하게 선택된다. 도 1 내지 도 3은 본 발명의 실시예와 관련된 부분만을 도시한다. 예를 들어, 전력 공급 회로망 및 사용자 제어 인터페이스와 같은 다른 시스템 요소는 생략된다.
다양한 실시예들에서, 도 1 내지 도 3에 도시된 오디오 처리 장치의 상이한 요소들은 하나 이상의 이산 요소, 하나 이상의 주문형 집적 회로 (Application-Specific Integrated Circuits, ASIC) 및/또는 하나 이상의 필드 프로그램 가능한 게이트 어레이(Field-Programmable Gate Array, FPGA)를 사용하는 것과 같은 적절한 하드웨어를 사용하여 구현될 수 있다. 개시된 오디오 처리 장치의 일부 기능, 예를 들어 상관 프로세서(22) 및/또는 이득 프로세서(24)의 일부 또는 전체 기능은 본원에 기재된 기능을 실시하기 위해 소프트웨어 내 프로그램된 하나 이상의 범용 프로세서 내에서 구현될 수 있다. 소프트웨어는, 예를 들어 네트워크를 통해 또는 호스트로부터 전자 형식의 프로세서로 다운로드될 수 있거나, 자기, 광학 또는 전자 메모리와 같은 비-일시적 유형 매체 상에 대안적이거나 추가적으로 제공 및/또는 저장될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 오디오 신호들 사이의 위상 함수로서, 도 1의 상관 프로세서(22)에 의해 생성되는 바와 같은 측정된 상관 인자(62)를 도시하는 그래프 (60)이다. 일부 경우, 상관 인자(62)는 도 1의 슬레이브 채널(11)의 이득 계수 Gs(t) 224와 같은 슬레이브 채널의 이득 계수와 같다.
보이는 바와 같이, 상관 인자(62)는 [0, 180] 내의 신호들 사이의 상대적 위상의 +1에서 0까지의 단조 감소 함수이다. 상관 인자(62)의 그래프는 80 Hz의 사인파 신호의 실시간 측정에 기초하고 신호 간의 위상차에 대한 의존성은 명시적으로 주어지지 않는다. 식 1에 제시된 실시예는 본원에서 비제한적인 예로서 제시된다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 도 3의 오디오 처리 장치(220)를 이용하여 2 개의 오디오 채널들을 혼합하는 방법을 개략적으로 도시한 순서도이다. 제시된 실시예에 따르면, 알고리즘은 오디오 채널 입력의 수신 단계(70)에서 마스터 및 슬레이브 채널을 입력으로서 수신하는 다중 대역 교차 영역(33)으로 시작하는 프로세스를 수행한다. 다음으로, 다중 대역 교차 영역(33)은 채널 스펙트럼 분할 단계(72)에서 입력 채널을 각각의 스펙트럼 쌍-대역 신호로 분할한다. 다수의 쌍-대역 신호의 적어도 일부는 스펙트럼 대역 입력 단계(74)에서 각각의 다수의 오디오 처리 장치 내로 입력된다. 다수의 오디오 처리 장치는 각각 스펙트럼 대역 혼합 단계(76)에서, 예를 들어 모드_A를 사용하여 혼합된 스펙트럼 신호를 생성한다. 마지막으로, 출력 단계(78)에서, 채널 가산기(50)와 같은 가산기는 혼합된 스펙트럼 신호를 합산하고 그 결과로서 생성된 신호를 사용자에게 출력한다.
본원에 기재된 실시예는 녹음실과 같은 환경에서의 오디오 처리를 주로 다루지만, 본원에 기재된 방법 및 시스템은 또한 이동 통신에서의 다중 오디오 채널의 처리 그리고 스마트폰 및 모바일 컴퓨터와 같은 컴퓨팅 장치와 같은 다른 응용 분야에서도 사용될 수 있다. 예를 들어, 대부분의 휴대 전화 장치는 단일 음향 장치이며 대부분의 음악 콘텐츠(YouTube, 스트리밍 미디어 등)가 입체 음향임에도 불구하고 단일 스피커를 통해 음악을 재생한다. 따라서, 재생 장치는 신호가 확성기에 도달하기 전에 두 채널(원래 왼쪽 및 오른쪽)을 하나로 "혼합"해야 한다. 개시된 실시예는 중요한 정보 및 신호 에너지를 잃지 않으면서 "혼합"을 달성하는 기술을 제공한다. 따라서, 일부 실시예에서, 개시된 오디오 처리 장치는 이동 전화 또는 다른 이동 통신 및/또는 컴퓨팅 장치에서 구현될 수 있다.
따라서, 상술한 실시예는 예시적인 목적으로 기재된 것이고, 본 발명은 특별히 도시되고 설명된 것에 한정되지 않는다는 것을 이해할 것이다. 오히려, 본 발명의 범위는 전술한 다양한 특징들의 조합 및 하위 조합 그리고 전술한 설명을 통해 당업자가 생각할 수 있지만, 선행 기술에는 기재되지 않은 변형 및 수정을 포함한다. 본 특허 출원에 참고 문헌으로 포함된 참조 문헌은 정의된 용어가 본 명세서에 명시적으로 또는 암시적으로 이루어진 정의와 충돌하여 본 명세서에서의 정의만을 고려해야만 하는 경우를 제외하고는 본 출원에 통합되는 것으로 이해되어야 할 것이다.
Claims (22)
- 각각의 오디오 신호들을 포함하는 오디오 채널들을 수신하도록 구성되는 인터페이스;
상기 오디오 신호들로부터 제어 신호를 생성하도록 구성되는 제어 프로세서;
상기 제어 신호를 기반으로 상기 오디오 신호들 중 적어도 하나의 진폭에 대한 조정 파라미터를 계산하도록 구성되는 조정 프로세서;
상기 조정 파라미터를 이용하여 각각의 상기 오디오 채널 내 상기 오디오 신호를 조정하도록 구성되는 채널 변경기; 및
적어도 하나의 채널이 조정된 후 상기 오디오 채널들을 합산(sum)하고, 상기 합산된 오디오 채널을 사용자에게 출력하도록 구성되는 채널 결합기를 포함하는 오디오 처리 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제어 프로세서는 상기 오디오 신호들 중 하나의 진폭에 대한 상기 제어 프로세서의 출력 신호 진폭의 비율의 함수로서 상기 제어 신호를 생성하도록 구성되며,
상기 비율은 상기 오디오 신호들 사이의 위상차를 가리키는 오디오 처리 장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 비율은 시간 의존적인 오디오 처리 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 오디오 신호, 상기 제어 신호 및 상기 조정 파라미터는 모두 시간 의존적인 오디오 처리 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제어 신호는 상기 오디오 신호들 사이의 상관 계수를 포함하며,
상기 제어 프로세서는 상기 오디오 신호들을 교차 상관(cross-correlation)시킴으로써 상기 상관 계수를 생성하도록 구성되는 오디오 처리 장치. - 제 5 항에 있어서,
상기 제어 프로세서는 +1 및 0 사이에서 가변되는 상관 계수 값을 할당하도록 구성되는 오디오 처리 장치. - 제 5 항에 있어서,
상기 제어 프로세서는 +1 또는 -1의 상관 계수 값을 할당하도록 구성되는 오디오 처리 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 오디오 채널들은 모노 채널들인 오디오 처리 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 오디오 채널들 중 적어도 하나는 스테레오 채널인 오디오 처리 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 채널 변경기는 스칼라 곱셈기(scalar multiplier)를 포함하는 오디오 처리 장치. - 제 1 항에 있어서,
다중 대역 크로스오버(multi-band spectral bands crossover)을 포함하며,
상기 다중 대역 크로스오버는 각각의 상기 오디오 채널들의 상기 오디오 신호들을 스펙트럼 대역들로 분할하고, 동일 주파수를 갖는 각각의 스펙트럼 대역들의 하나 이상의 쌍들을 각 쌍에 대한 각각의 제어 신호를 생성하는 상기 제어 프로세서에 제공하도록 구성되는 오디오 처리 장치. - 각각의 오디오 신호들을 포함한 오디오 채널들을 수신하는 단계;
상기 오디오 신호들로부터 제어 신호를 생성하는 단계;
상기 제어 신호를 기반으로, 상기 오디오 신호들 중 적어도 하나의 진폭에 대한 조정 파라미터를 계산하는 단계;
상기 조정 파라미터를 이용하여, 각각의 상기 오디오 채널들 내의 상기 오디오 신호들을 조정하는 단계; 및
적어도 하나의 채널이 조정된 후, 상기 오디오 채널들을 합산하고, 상기 합산된 오디오 채널을 사용자에게 출력하는 단계를 포함하는 방법. - 제 12 항에 있어서,
상기 제어 신호를 생성하는 단계는 상기 오디오 신호들 중 하나의 진폭에 대한 상기 제어 프로세서의 출력 신호 진폭의 비율의 함수로서 상기 제어 신호를 생성하는 단계를 포함하며,
상기 비율은 상기 오디오 신호 간의 위상차를 가리키는 방법. - 제 13 항에 있어서,
상기 비율은 시간 의존적인 방법. - 제 12 항에 있어서,
상기 오디오 신호, 상기 제어 신호 및 상기 조정 파라미터는 모두 시간 의존적인 방법. - 제 12 항에 있어서,
상기 제어 신호는 상기 오디오 채널 신호들 사이의 상관 계수를 포함하며,
상기 제어 신호를 생성하는 단계는 상기 오디오 신호를 교차 상관(cross-correlation)시키는 단계를 포함하는 방법. - 제 16 항에 있어서,
상기 상관 계수는 +1 및 0 사이에서 가변되는 방법. - 제 16 항에 있어서,
상기 상관 계수는 +1 또는 -1 인 방법. - 제 12 항에 있어서,
상기 오디오 채널들은 모노 채널들인 방법. - 제 12 항에 있어서,
상기 오디오 채널들 중 적어도 하나는 스테레오 채널인 방법. - 제 12 항에 있어서,
상기 오디오 신호들을 조정하는 단계는 상기 오디오 신호들을 스칼라(scalar)로 곱하는 단계를 포함하는 방법. - 제 11 항에 있어서,
상기 오디오 채널들 각각의 상기 오디오 신호들을 스펙트럼 대역들로 분할하여 동일 주파수를 갖는 각 스펙트럼 대역들의 하나 이상의 쌍들을 생성하는 단계를 포함하며,
상기 제어 신호를 생성하는 단계는 상기 쌍들 각각에 대한 각각의 제어 신호를 생성하는 단계를 포함하는 방법.
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