WO2018012890A1 - 차량 내 사운드 제어방법 및 차량용 ａｖｎ 시스템 - Google Patents

차량 내 사운드 제어방법 및 차량용 ａｖｎ 시스템 Download PDF

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김양한
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    • H04S3/002—Non-adaptive circuits, e.g. manually adjustable or static, for enhancing the sound image or the spatial distribution

Definitions

  • the present invention relates to an in-vehicle sound control method and an in-vehicle AVN system, and more particularly, to an in-vehicle sound control method and an in-vehicle AVN system capable of individually setting listening positions of various sound sources outputable in a vehicle.
  • Sound control is based on the sound field reproduction method, active noise control method that reduces the volume of sound in a space using multiple active sound sources, changing the distance between sound sources arranged in a specific shape, and changes the time delay and size between each sound source. There is a method for increasing the sound power radiated at a particular angle.
  • U. S. Patent No. 5,802, 190 (named Linear Speaker Array) discloses a technique for controlling indirect properties such as directionality using limited assumptions such as ignoring distance to the listener or reflection.
  • U.S. Patent 5,910,990 (named Apparatus and method for automatic equalization of personal multi-channel audio system) also discloses a method of reproducing a signal without distortion using a transfer function.
  • Korean Patent Application No. 10-2008-0125309 (name of the invention: a directional sound generating device and method) proposes a method of radiating sound to a specific area, but the sound in a specific area through the arrangement of a high-directional speaker, etc. Include content that focuses your attention.
  • the above-mentioned documents have a problem in that it is difficult to adjust an area to concentrate sound in an environment in which the location of the speaker is fixed, such as a vehicle. In other words, since it is not possible to concentrate the sound in a specific area by using the existing speaker, a hardware change is necessary.
  • the conventional sound control method using a plurality of sound sources merely changes the time delay between the sound sources and their input sizes, and changes only the direction of the sound sources by using a limited form of sound source arrangement. There was no consideration of my occupant location.
  • a voice call using Bluetooth does not need to be heard by other passengers in the vehicle.
  • the notification sound of the music and the navigation may be simultaneously output from the same speaker. At this time, it is necessary to control the position where the output of the music is focused and the position where the notification sound of the navigation is focused.
  • an object of the present invention is to provide an in-vehicle sound control method and an AVN system for a vehicle that can individually select, adjust, and control the focusing area of each sound output in the vehicle. have.
  • an object of the present invention is a vehicle sound control method and AVN for a vehicle that can easily select and adjust the focusing area of the sound output in the vehicle by using the existing speaker without changing the position of the speaker in the vehicle In providing a system.
  • a vehicle AVN system for achieving the above object, a plurality of source supply for receiving a sound source; A user manipulation unit for selecting at least one of a plurality of sound sources input from the plurality of source supplies, and a focusing area of the sound source; A processor for generating a sound source signal for focusing an output of a selected sound source in the focusing region; And a multi-channel amplifier for outputting the sound source signal.
  • the multi-channel amplifier may simultaneously or selectively output sound source signals generated for each of a plurality of sound sources.
  • the vehicle internal space may be divided into a plurality of focusing regions, and may further include a storage unit configured to store filtering coefficients corresponding to each of the plurality of focusing regions.
  • the processor may generate the sound source signal by filtering the selected sound source based on a filtering coefficient corresponding to the focusing region selected by the user manipulation unit.
  • the user manipulation unit may be a touch screen that detects a user selection for a sound source and a focusing region based on a touch signal applied by the user.
  • the user manipulation unit may display a plurality of focusing areas in which the plurality of sound sources and the output of the sound source can be focused.
  • the source supply unit may include a CD module, a radio module, a navigation module, an AUX module, a DVD module, a DMB module, a Bluetooth module, or a USB module.
  • the processor may filter the sound source by filtering the sound source using a filtering coefficient such that a ratio of the spatial average acoustic energy of the focusing region selected from the user manipulation unit to the spatial average acoustic energy of the region other than the selected focusing region is maximized. Can be generated.
  • the user manipulation unit may include a wireless communication module, and transmits a selection signal for a focusing area of the sound source and at least one of a plurality of sound sources input from the plurality of source supply units through the wireless communication module to the processor. I can send it.
  • the user manipulation unit may be provided in at least one of the seating areas provided in the vehicle.
  • a vehicle AVN system for achieving the above object is a vehicle AVN system including a vehicle AVN device and an external processor, wherein the vehicle AVN device is configured to receive a plurality of sound sources.
  • Source supply A user manipulation unit for selecting at least one of a plurality of sound sources input from the plurality of source supplies, and a focusing area of the sound source;
  • a multi-channel amplifier wherein the external processor is connected to the in-vehicle AVN device to generate a sound source signal for focusing the output of the selected sound source in the focusing region, and through the multi-channel amplifier, the sound source signal.
  • the external processor may generate the sound source signal by filtering the selected sound source based on a filtering coefficient corresponding to the focusing region selected by the user manipulation unit.
  • the external processor may filter the sound source using a filtering coefficient such that a ratio of the spatial average acoustic energy of the focusing region selected from the user manipulation unit to the spatial average acoustic energy of the region other than the selected focusing region is maximized. Can be generated.
  • the user manipulation unit may include a wireless communication module
  • the external processor may include at least one of a plurality of sound sources input from the plurality of source supply units through the wireless communication module, and a selection signal for a focusing area of the sound source. Can be sent by
  • the user manipulation unit may be provided in at least one of the seating areas provided in the vehicle.
  • in-vehicle sound control method for achieving the above object, the step of receiving a sound source through a plurality of source supply; Detecting a user selection of at least one of a plurality of sound sources input through the plurality of source supplies and a focusing area of the sound source; Generating a sound source signal for focusing an output of a selected sound source into the focusing region; And outputting the generated sound source signal.
  • the method may further include displaying the plurality of sound sources and a plurality of focusing areas in which the outputs of the sound sources may be focused.
  • the outputting may include simultaneously or selectively outputting respective sound source signals corresponding to the plurality of sound sources.
  • the vehicle interior space may be divided into a plurality of focusing regions, and the method may further include storing filtering coefficients corresponding to the respective focusing regions.
  • the generating of the sound source signal may generate the sound source signal by filtering the sound source based on a filtering coefficient corresponding to the focusing area.
  • the filtering coefficient may be a coefficient that maximizes the ratio of the spatial average acoustic energy of the focusing region selected by the user manipulation unit to the spatial average acoustic energy of the region other than the selected focusing region.
  • the in-vehicle sound control method and the vehicular AVN system it is possible to individually control the focusing area of each sound output in the vehicle, and in particular, the focusing area of each sound without changing the position of the speaker in the vehicle. Can be easily selected and adjusted.
  • the in-vehicle sound control method and in-vehicle AVN system according to the present invention can select and adjust the in-vehicle sound source and focusing area only by adding an external processor without replacing the AVN device provided in the vehicle.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a system for setting a focusing area.
  • FIG. 2A-2C illustrate an example in which the system of FIG. 1 is implemented in a vehicle.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating a method of setting a bright zone BZ, which is a focusing region, and a dark zone DZ, which is another region.
  • FIG. 4A is a block diagram illustrating a configuration of a vehicle AVN system according to an embodiment of the present invention.
  • 4B is a block diagram illustrating a configuration of a vehicle AVN system according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a view illustrating a lookup table stored in a storage unit of an AVN system for a vehicle according to the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a user operation unit of the AVN system for a vehicle according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 7A to 7C are views illustrating a user operation unit of an AVN system for a vehicle according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8A is a block diagram illustrating a configuration of a vehicle AVN system according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8B is a block diagram illustrating a configuration of a vehicle AVN system according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating a sound control method in a vehicle according to the present invention.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration for focusing area setting.
  • a focusing area setting system may be configured by a plurality of speakers having independent channels and 30 channel microphones of 6 ⁇ 5 arrays spaced 4 cm apart.
  • the measurement of the transfer function includes four seat areas in the vehicle shown in FIG. 2A, that is, the driver's seat area (Front Left, FL), the passenger seat area (Front Right, FR), the rear left area (RL), the right side. In the rear magnet area (Rear Right, RR).
  • the setting system may be configured in various ways according to the size of the vehicle, the internal space structure, the location of the internal configuration, and the like.
  • a first speaker and a second speaker functioning as a sound source are installed at an arbitrary location in an acoustic space (in this case, the vehicle interior space).
  • the first speaker and the second speaker are not included in the areas of the bright zone (hereinafter referred to as 'BZ') and the dark zone (hereinafter referred to as 'DZ'), but are not limited thereto.
  • the bright zone BZ means an area where sound output from the first speaker and the second speaker is greater than or equal to the threshold
  • the dark zone DZ is an area where sound output from the first speaker and the second speaker is less than or equal to the threshold.
  • the bright zone BZ is an area in which sound is heard and means an area for the user to focus the sound source
  • the dark zone DZ is an area in which no sound is heard and may be an area in which the user does not focus the sound source.
  • the distinction between the bright zone (BZ) and the dark zone (DZ) is based on the contrast of sound pressure levels, more specifically, the contrast of spatial average sound energy, so that the sound may be controlled without any sound in the dark zone (DZ) region. For example, a small amount of sound may be controlled to be sensed.
  • the bright zone BZ and the dark zone DZ are diagrammatically distinguished by dotted circles.
  • Equation 1 Any point created by the first sound source and the second sound source ( Sound pressure at ), A signal detected by the microphone) can be expressed by Equation 1.
  • Equation 1 Is the jth point in space, Is the position of the i-th sound source. And Is and Transfer function that expresses the relationship between Here, the transfer function can be easily defined by mathematical model or through actual measurement. If Equation 1 is expressed in the form of a matrix for two cases, it can be expressed as Equation 2.
  • Equations 3 to 5 are the same.
  • Subscripts b, d, and t in Equations 3 to 5 denote bright zones BZ, dark zones DZ, and the entire acoustic region TZ, respectively.
  • variable representing a space is determined.
  • the variable is defined as a spatial average sound energy, and can be expressed as in Equation 6.
  • the spatial average acoustic energy is defined as a representative variable of the space is that it is difficult to express acoustic characteristics inside a certain area by the sound pressure levels of each point alone. That is, in the present invention, the spatial average acoustic potential energy of the bright zone BZ, the spatial average acoustic energy of the dark zone DZ, and the spatial average acoustic potential energy of the entire acoustic zone TZ are considered to be sound pressure levels of the respective zones. Do it.
  • Matrix in equation (6) Is defined as the correlation matrix representing the degree of interference generated by each sound source in the defined region.
  • the number 2 means the number of the microphone 210 in the equation (2) (see Fig. 1).
  • a simple case is expressed, but in reality, it means the number of microphones included in a defined area.
  • BZ Bright Zone
  • the total size of the input is defined as the sum of the absolute value of the complex magnitude of the first sound source signal and the absolute value of the complex magnitude of the second sound source signal, which may be referred to as the total magnitude of the control effort.
  • the total size of the input is represented by the following equation (10).
  • Equation 11 the contrast between the sound pressure level in the bright zone BZ and the total size of the input is as shown in Equation 11 using Equations 7 and 10, which is defined as “acoustic brightness”.
  • determining the sound source signal that maximizes the contrast between the sound pressure level in the bright zone BZ and the total size of the input becomes a problem of obtaining a sound source signal that maximizes the value of ⁇ in Equation (11).
  • Equation 11 may be mathematically formulated as a problem of maximizing Rayleigh quotient ⁇ , which is represented by Equation 12 below.
  • Equation 12 obtaining the sound source signal maximizing the value of ⁇ is the same as finding the maximum eigenvalue of the generalized eigenvalue problem.
  • An eigenvector corresponding to the maximum eigenvalue becomes a first sound source signal and a second sound source signal.
  • Equation 13 the sound pressure level of the bright zone (BZ) with respect to the dark zone (DZ) can be expressed mathematically as shown in Equation 13, which is defined as "acoustic contrast 1".
  • Equation 13 can also be formulated as a problem that maximizes the Rayleigh quotient ⁇ , and is the same as the maximum eigenvalue and problem of the generalized eigenvalue problem as shown in Equation (14).
  • An eigenvector corresponding to the maximum eigenvalue becomes a first sound source signal and a second sound source signal.
  • the present invention uses a method of obtaining an optimal sound source control signal by grasping all the transfer functions, while the conventional methods reflect the relationship between the listener and the sound source in a limited form.
  • the control may be performed to increase the acoustic contrast between two different spaces as well as the magnitude of the sound pressure level corresponding to the acoustic brightness.
  • the sound source input signal that maximizes the contrast between the sound zones of the bright zone BZ and the entire sound region TZ will be described.
  • the sound pressure level of the entire acoustic region TZ with respect to the dark zone DZ may be expressed as shown in Equation 15, which is defined as “acoustic contrast 2”.
  • Equation 15 is also the same as Rayleigh quotient It can be formulated as a problem that maximizes, and is equal to the maximum eigenvalue and problem of the generalized eigenvalue problem, as shown in (16).
  • An eigenvector corresponding to the maximum eigenvalue becomes a first sound source signal and a second sound source signal.
  • the input signal is derived differently for each bright zone. If this is expressed as an equation, it is as follows.
  • Method 2 In the first bright zone BZ1, the ratio of the spatial average acoustic energy of the first sound source signal to the remaining region except for the first bright zone BZ1 is maximized. When the ratio of the spatial average sound energy in the remaining region except the second bright zone BZ2 is maximized in the 2 bright zones BZ2.
  • the input signal is derived differently for each bright zone BZ. If this is expressed as an equation, it is as follows.
  • Method 3 When there are a large number of bright zones BZ, the spatial average acoustic energy of the first bright zone BZ1 in the entire region including the first bright zone BZ1 and the spatial average acoustic energy of the first bright zone BZ1 are included. Maximal ratio, and at the same time, the second bright zone BZ2 maximizes the ratio of the spatial average acoustic energy due to the second sound source signal and the spatial average acoustic energy in the entire region including the second bright zone BZ2. If you
  • the input signal is derived differently for each bright zone BZ. If this is expressed as an equation, it is as follows.
  • a plurality of independent acoustic environments in which the reproduction sound by the first input signal is present in the first bright zone BZ1 and the reproduction sound by the second input signal in the second bright zone BZ2 can be created.
  • the present invention uses a method of obtaining an optimal sound source signal by grasping all the transfer functions, while the conventional methods reflect the relationship between the listener and the sound source in a limited form.
  • the present invention increases the relative difference of the sound pressure level for each region in the acoustic space, unlike active noise control that only reduces the sound pressure level. That is, the present invention performs control to increase the acoustic contrast between two different areas as well as the magnitude of the sound pressure level corresponding to the acoustic brightness.
  • the configuration for setting the focusing area by measuring the transfer function includes a sound source unit 100, a detection unit 200, a signal generator 300, and a signal analyzer 400.
  • the sound source unit 100 includes a plurality of speakers 110 corresponding to a plurality of sound sources and a multi-channel audio amplifier 120 capable of driving the plurality of speakers, and the detector 200 includes a bright zone BZ. And a plurality of microphones 210 installed in the dark zone DZ, and the signal generator 300 may give a multi-channel signal to each speaker through a multi-channel audio amplifier of a sound source unit.
  • Generator 310, the signal analyzer 400 measures the transfer function between the sound source signal (q) input to the sound source unit 100 and the acoustic signal (p) detected by the sensing unit 200, suitable
  • the multi-channel signal analyzer 410 determines the sound source signal and transmits the information to the multi-channel signal generator 310 of the signal generator 300.
  • a suitable sound source signal is the acoustic brightness of Equations 17 and 18 above. Is maximized (sound brightness control), or sound control 1 in equations 19 and 20 Is maximized (control of sound control 1), or sound control 2 of Equations 21 and 22 Sound source signal that maximizes (acoustic control 2 control).
  • the sound source signal thus determined is a control sound source signal in the terms used in the claims.
  • the signal analyzer 400 measures a transfer function between a sound source signal of the sound source unit 100 and an acoustic signal of the detector 200 (step S1).
  • the transfer function can be conveniently measured by the following simple method.
  • This simple method inputs unrelated white noise as a sound source signal input to a large number of speakers, and then separates the contribution of each sound source from the sound signal detected by each microphone, so as to measure the sound source of the sound source unit in one measurement. It measures the transfer function between the signal and the acoustic signal of the detector.
  • the signal analysis unit 400 determines a suitable sound source signal using the transfer function measured in step S1, and transfers this information to the signal generator 300 (step S2).
  • a suitable sound source signal is the acoustic brightness of Equations 17 and 18 above. Is maximized (sound brightness control), or sound control 1 in equations 19 and 20 Is maximized (control of sound control 1), or sound control 2 of Equations 21 and 22 Sound source signal that maximizes (acoustic control 2 control).
  • the sound source signal thus determined is a control sound source signal in the terms used in the claims.
  • the sound source signal for each frequency is determined in the case of a plurality of frequencies. Further, the sound source signal determined here functions as a filtering coefficient for filtering the original sound signal (any sound to be heard in the bright zone BZ) in step S3 described later.
  • the signal generator 300 filters the original sound signal to the sound source signal determined in step S2 based on the information received from the signal analyzer 400, and a sound source signal optimized for the bright zone BZ (filtered sound source).
  • Signal that is, a control sound source signal is generated, and the sound source signal optimized for the bright zone BZ is generated and transmitted to the sound source unit 100 (step S3).
  • the original sound signal is filtered by the determined sound source signal, and the sound source signal for the optimized, that is, the control sound source signal is generated. It is okay.
  • the sound source unit 100 outputs the optimized sound source signal from the signal generator 300 through the amplifier and the speaker (step S4), and thus the bright zone BZ and the dark zone BZ in the acoustic space. Can be generated (step S5).
  • Acoustic brightness control is to have a maximum sound pressure level in the bright zone (BZ) for the same input size, it is more useful when the size of the input is limited, if the size of the input can not be increased.
  • the sound brightness control has a disadvantage that the sound is relatively louder than the sound control 1 control and the sound control 2 control in the region other than the bright zone BZ. Therefore, it is more efficient and effective when the sound does not have to be very small in the region other than the bright zone BZ.
  • Acoustic 1 control and Acoustic 2 control show better brightness zone (BZ) generation results than acoustic brightness control, unless the size of the input is too limited.
  • the Acoustic Control 1 control and the Acoustic Control 2 control become very small in the region other than the bright zone (BZ), so that the size of the sound reproducing apparatus is superior to the acoustic brightness control in all cases of small, medium and large size. Do.
  • a vehicle AVN system capable of selecting a plurality of sound sources and individually setting a focusing area (that is, the position of the bright zone BZ) of each selected sound source ( 1000) will be described.
  • the vehicle AVN system 1000 includes a processor 1100, a user manipulation unit 1200, a memory 1300, a multichannel amplifier 1400, and a source supply unit 1500-1 to 1500-n.
  • the source supply units 1500-1 to 1500-n have a function of receiving a sound source.
  • the source supply units 1500-1 to 1500-n may include at least one of a sound source input module such as, for example, a CD module, a radio module, a navigation module, an AUX module, a DVD module, a DMB module, a Bluetooth module, and a USB module. Can be.
  • the user manipulation unit 1200 has a function of selecting a sound source to be output through a speaker provided in a vehicle among n sound sources input from the source supply units 1500-1 to 1500-n.
  • the user manipulation unit 1200 has a function of selecting a focusing area (corresponding to the bright zone BZ described above) to focus the output of the selected sound source.
  • the user manipulation unit 1200 may be implemented by means such as a touch screen, and may display the type of sound source input from the source supply units 1500-1 to 1500-n as text, an image, or an icon, Marking the area to focus the output allows the user to easily select the sound source and the focusing area.
  • the user manipulation unit 1200 may be implemented by means of a jog shuttle, a switch or a button included in the AVN device in the vehicle.
  • the user manipulation unit 1200 may be implemented as a separate manipulation means not included in the in-vehicle AVN device.
  • the user manipulation unit 1200 may be manipulation means connected to the AVN device in a vehicle by wire or wirelessly.
  • the user manipulation unit 1200 is implemented as a smartphone.
  • the user manipulation unit 1200 implemented as a smartphone may be wirelessly connected to the processor 1100 and may use various communication methods such as Wi-Fi, Bluetooth, ZigBee, and Near Field Communication (NFC). Can be. Accordingly, the user manipulation unit 1200 and the processor 1100 may each include a wireless communication module.
  • the sound source and the focusing region selected through the wirelessly connected user control unit 1200 may be transmitted to the processor 1100, and the processor 1100 may use the in-vehicle sound control based on the signal received from the user control unit 1200. .
  • the user manipulation unit 1200 may be implemented by various mobile terminals, a remote control using an infrared signal, etc., in addition to a smartphone, but may also be implemented as a manipulation means connected by wire.
  • the user manipulation unit 1200 may be a jog shuttle, a switch or a button provided in the vehicle handle, and may include a seating area (each seat armrest, door wall, driver's seat, driver's seat, console box, etc.) or headlining inside the vehicle, It may be a control means provided separately from the center fascia, the dashboard.
  • the processor 1100 has a function of generating a sound source signal based on a sound source and a focusing region selected by the user operator 1200.
  • the processor 1100 performs the functions of the signal analyzer 400 and the signal generator 300 described with reference to FIG. 3. That is, the processor 1100 generates a sound source signal by filtering the sound source selected by the user using a filtering coefficient that maximizes the ratio of the spatial average acoustic energy of the focusing region selected by the user to the spatial average acoustic energy of the region other than the focusing region. do.
  • the storage unit 1300 stores filtering coefficients for generating a sound source signal. That is, the storage unit 1300 stores the filtering coefficients calculated by the method described with reference to FIGS. 1 and 2A to 2C.
  • the storage unit 1300 may store the filtering coefficients in the form of a lookup table as shown in FIG. 5.
  • the interior space of the vehicle may be divided into a plurality of areas in which the output of the sound source can be focused, and the plurality of areas, for example, the driver's seat area FL, the passenger seat area FR, and the left, which are divided into the lookup table Filtering coefficients corresponding to the rear magnet region RF and the right rear magnet region RR may be defined.
  • a focusing area and a filtering coefficient corresponding thereto are defined in a lookup table stored in the storage 1300.
  • the processor is used.
  • the sound source signal may be generated by filtering the first sound source 1500-1 based on the filtering coefficient 1 FC1.
  • the processor 1100 may generate a sound source signal by filtering the second sound source 1500-2 based on the filtering coefficient 5 FC5.
  • the storage method of the storage unit 1300 is not limited to the lookup table of FIG. 5, and may store the filtering coefficients using various methods.
  • the multi-channel amplifier 1400 has a function of separating and amplifying the generated sound source signal into multiple channels and outputting the amplified signal.
  • the multi-channel amplifier 1400 may simultaneously or selectively output sound source signals corresponding to each sound source.
  • the filtering coefficient 8 (FL8) is applied to the first sound source 1500-1
  • the front seat area FL, FR, RL, RR is set as the focusing area
  • the second sound source 1500- is applied.
  • the driver's seat area FL is set as the focusing area by applying the filtering coefficient 1 (FL1) to 2)
  • the multi-channel amplifier 1400 simultaneously outputs each of the filtered sound source signals
  • the driver's seat area FL is applied to the driver's seat area FL.
  • Both the first sound source 1500-1 and the second sound source 1500-2 are heard, but only the first sound source 1500-1 is heard in other regions.
  • the first sound source 1500-1 is a music sound
  • the second sound source 1500-2 is a navigation sound
  • music can be enjoyed without interference of the navigation sound in an area other than the driver's seat area FL. Will be.
  • the user may select a sound source signal to be output through the multi-channel amplifier 1400 using the user manipulation unit 1200.
  • a specific sound source signal is selected, the sound source signal is only heard in the corresponding focusing region.
  • the user may selectively output only the navigation sound through the operation of the user control unit 1200. Can be.
  • the user manipulation unit 1200 may be a touch screen having a display (not shown) and a touch panel (not shown), and the display (not shown) may include a sound source input from the source supply units 1500-1 to 1500-n.
  • a plurality of areas where the output of the sound source can be focused may be displayed in the form of text, an image, an icon, or the like.
  • the user can select a sound source or select a focusing area while checking the text, image or icon displayed on the display. That is, when the user touches the display (not shown), the touch panel (not shown) detects the user's selection of the sound source and the focusing area based on the user's touch signal.
  • the user manipulation unit 1200 displays a focusing area on the left side and a plurality of sound sources on the right side.
  • the plurality of sound sources are displayed in the form of radio buttons, and the user can select a sound source to be output in each focusing area. That is, the touch panel (not shown) of the user manipulation unit 1200 may detect the position of the touch applied from the user and determine the user selection for the sound source and the focusing area.
  • the sound source to be focused in the driver's seat area FL is selected as a sound input through the CD, radio, navigation, Bluetooth, and AUX terminals
  • the sound source to be focused in the passenger seat area FR is CD, RADIO.
  • the sound source to be focused through the DMB and AUX jacks is selected, and the sound source to be focused in the left and right rear magnet areas (RL, RR) is selected as the sound input through the CD, RADIO and AUX jacks.
  • the focusing area is set as shown in FIG. 6, the call sound and the navigation sound through Bluetooth are heard only by the driver located in the driver's seat area FL, and the DMB sound is only heard by the occupant located in the passenger seat area FR.
  • FIG. 7A to 7C illustrate a user manipulation unit 1200 of an in-vehicle AVN system 1000 according to another embodiment of the present invention.
  • a plurality of sound sources may be displayed on the left side of the screen of the user manipulation unit 1200 and a focusing area may be displayed on the right side of the screen.
  • the plurality of sound sources may be sound sources input from a plurality of source supplies such as CD modules, Bluetooth modules, navigation modules, DVD modules, DMB modules, radio modules and AUX modules, and the user may have a greater number of sounds as needed. You can select the source.
  • the focusing area may be divided into a driver's seat area FL, a passenger seat area FR, a left rear magnet area RL, and a right rear magnet area RR, but are not limited thereto. It may be divided into an area of.
  • the user may set the focusing area by dragging one of the sound sources displayed on the left side of the screen of the user manipulation unit 1200 to one of the focusing areas displayed on the right side of the screen.
  • a plurality of sound sources may be selected in one focusing area.
  • one sound source can be set in a plurality of focusing regions.
  • the CD sound, the AUX sound, the navigation sound, the FM sound, and the Bluetooth sound are focused in the driver's seat area FL, and the CD in the passenger seat area FR.
  • Sound, AUX sound, DMB sound and FM sound are focused, and only CD sound, AUX sound and FM sound can be focused in the left and right rear magnet areas RL and RR.
  • the user can very easily set the sound source and the focusing area in the various ways described above.
  • the user may selectively turn on / off the output of each sound source by manipulating the user manipulation unit 1200.
  • FIG. 8A is a block diagram illustrating a configuration of a vehicular AVN system 2000 according to another embodiment of the present invention.
  • the vehicle AVN system 2000 illustrated in FIG. 8A includes a vehicle AVN device 2300 and an external processor 2100.
  • the in-vehicle AVN system 2000 of FIG. 8A has an external processor.
  • the AVN device 2300 for a vehicle may include a multi-channel amplifier and a user control unit for selecting a source of a sound source, at least one of a plurality of sound sources input from the plurality of source supplies, and a focusing area of the sound source. It may include.
  • the external processor 2100 is connected to the vehicle AVN device 2300 by wire or wirelessly, generates a sound source signal for focusing the output of the selected sound source in the focusing region, and then outputs the sound source signal through the multi-channel amplifier. do.
  • the external processor 2100 generates a sound source signal by filtering the selected sound source based on a filtering coefficient corresponding to the focusing region selected through the user manipulation unit.
  • the external processor 2100 generates a sound source signal by filtering a sound source using a filtering coefficient such that the ratio of the spatial average acoustic energy of the focusing region selected from the user control unit to the spatial average acoustic energy of the region other than the selected focusing region is maximized. Is as described above.
  • the in-vehicle AVN device 2300 provided in the vehicle can be used as it is. Therefore, the in-vehicle sound control method according to the present invention can be applied to any existing vehicle. Will be.
  • the user manipulation unit 2200 is separately provided in the configuration of FIG. 8A.
  • the user manipulation unit 2200 of FIG. 8B may include a wireless communication module (not shown), and may include at least one of a plurality of sound sources input from a plurality of source supplies through a wireless communication module (not shown), and a sound source.
  • the selection signal for the focusing region is transmitted to the external processor 2100.
  • the external processor 2100 generates a sound source signal based on the selection signal received from the user control unit 2200 provided separately, and outputs the sound source signal using the multi-channel amplifier provided in the vehicular AVN device 2300.
  • FIG. 8B illustrates an embodiment in which the user control unit 2200 is implemented as a tablet PC, which includes an AVN device 2300 for a vehicle, Wi-Fi, Bluetooth, ZigBee, and Near Field Communication (NFC). Wireless communication may be performed using various communication methods.
  • AVN device 2300 for a vehicle
  • Wi-Fi Wireless Fidelity
  • Bluetooth Wireless Fidelity
  • ZigBee Wireless Fidelity
  • NFC Near Field Communication
  • the user manipulation unit 2200 may be embodied by various mobile terminals, a remote control using an infrared signal, or a wirelessly connected operation means, or a wired operation means.
  • the user control unit 2200 may be a jog shuttle, a switch or a button provided in the vehicle handle, and may include a seating area (each seat armrest, door wall, driver's seat, driver's seat, console box, etc.) or headlining inside the vehicle, It may be a control means provided separately from the center fascia, the dashboard.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating a sound control method in a vehicle according to the present invention.
  • various sound sources are input through the plurality of source supply units 1500-1 to 1500-n (S1600).
  • the user selection unit 1200 detects a user selection of at least one of the plurality of sound sources input through the plurality of source supply units 1500-1 through 1500-n and a focusing area of the sound source (S1610).
  • displaying a plurality of sound sources and a focusing area may be performed first.
  • a sound source signal for focusing the output of the selected sound source in the focusing region is generated (S1620), wherein the sound source signal is a spatial average sound energy of the focusing region and the spatial average sound energy of the region other than the focusing region. It is created by filtering the selected sound source with filtering coefficients that maximize the ratio.
  • the generated one or a plurality of sound source signals are simultaneously or selectively output by the multi-channel amplifier 1400, so that the output of the selected sound source can be focused in the focusing area.
  • the in-vehicle sound control method and the vehicular AVN system it is possible to individually control the focusing area of each sound output in the vehicle, and in particular, the focusing area of each sound without changing the position of the speaker in the vehicle. Can be easily selected and adjusted.
  • the in-vehicle sound control method and in-vehicle AVN system according to the present invention can select and adjust the in-vehicle sound source and focusing area only by adding an external processor without replacing the AVN device provided in the vehicle.

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Abstract

본 발명에 따른 차량용 AVN 시스템은 사운드 소스를 입력받기 위한 복수의 소스 공급부, 복수의 소스 공급부로부터 입력된 복수의 사운드 소스 중 적어도 하나, 및 사운드 소스의 포커싱 영역을 선택하기 위한 사용자 조작부, 선택된 사운드 소스의 출력을 포커싱 영역에 포커싱하기 위한 음원 신호를 생성하는 프로세서 및 음원 신호를 출력하는 다채널 앰프를 포함한다. 이에 의하여, 차량 내에서 출력되는 각 사운드의 포커싱 영역을 개별적으로 제어할 수 있고, 특히, 차량 내 스피커의 위치를 변경하지 않으면서 각 사운드의 포커싱 영역을 용이하게 선택하고 조절할 수 있게 된다. 또한, 차량에 구비된 AVN 장치의 교체 없이 외장형 프로세서의 부가만으로 차량 내 사운드 소스 및 포커싱 영역을 선택하고 조절할 수 있게 된다.

Description

차량 내 사운드 제어방법 및 차량용 ＡＶＮ 시스템
본 발명은 차량 내 사운드 제어방법 및 차량용 AVN 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량 내에서 출력 가능한 다양한 사운드 소스의 청취 위치를 개별적으로 설정할 수 있는 차량 내 사운드 제어방법 및 차량용 AVN 시스템에 관한 것이다.
모바일 단말, PMP, MP3 플레이어 등의 휴대형 기기를 블루투스나 AUX와 같은 유무선 연결수단을 통해 스피커로 출력하는 등, 차량에 구비된 AVN 시스템의 발전과 더불어 차량 내 사운드 제어에 대한 관심이 증대하고 있다. 특히, 차량 내 스피커를 통해 출력되는 음향을 차량 내 위치(탑승자의 탑승 위치)에 따라 조절하기 위한 연구가 활발하다.
음향 제어는 음장 재현 방식, 다수의 능동 음원을 사용하여 공간의 소리 크기를 감소시키는 능동 소음 제어 방식, 특정 형상으로 배열한 음원 사이의 간격을 변화시키는 방식, 각 음원 간의 시간 지연과 크기를 변화시켜 특정 각도로 방사되는 음향 파워를 증대시키는 방식 등이 있다.
하지만, 특정 음원 어레이에 대한 수식해는 임의의 음원에 대해서는 적용하기 어려웠다. 이에, 임의의 음원 배열을 가정하여 특정 방향으로의 최대 방향성을 갖도록 하는 최적화 연구가 수행되었으나 이러한 연구도 음원 배열만을 임의로 가정했을 뿐, 다양한 음원의 방사 형태나 반사와 흡음을 갖는 일반적인 청취 공간에 적용하기에 적합하지 않았다.
미국특허 제5,802,190호(발명의 명칭: Linear speaker array)에는 청취자까지의 거리 혹은 반사를 무시하는 등의 제한된 가정을 사용하여 방향성과 같은 간접적인 특성을 제어하는 기술에 대해 공지되어 있다. 또한, 미국특허 제5,910,990호(발명의 명칭: Apparatus and method for automatic equalization of personal multi-channel audio system)는 전달 함수를 사용하여 왜곡 없이 신호를 재생하는 방법을 개시한다.
또, 한국특허출원 제10-2008-0125309호(발명의 명칭: 지향성 음향 발생장치 및 방법)는 음향을 특정 영역으로 방사시키는 방법을 제안하고 있지만, 고지향성 스피커의 배치 등을 통해 특정 영역에 음향을 집중시키는 내용을 포함한다.
상기 언급한 문헌들은 차량과 같이 스피커의 위치가 고정된 환경에서는 음향을 집중시키고자 하는 영역의 조절이 어렵다는 문제점이 있다. 즉, 기존 장착 스피커를 이용해서 특정 영역에 음향을 집중시킬 수 없기 때문에, 하드웨어적 변경이 필수적이다.
이와 같이, 종래의 다수의 음원을 이용한 공간의 소리 제어 방법은 단순히 음원 사이의 시간 지연과 그 입력크기를 변화시키는 것에 그쳤으며, 제한된 형태의 음원 배열을 사용하여 음원의 방향성만을 변화시켰을 뿐, 차량 내 탑승자 위치에 대한 고려가 전무했다.
예를 들어, 블루투스를 이용한 음성통화의 경우, 차량 내 다른 탑승자에게까지 통화 내용이 들릴 필요가 없다. 즉, 스피커를 통해 출력되는 상대방 음성을 운전자에게 집중시킬 필요가 있지만, 위에 언급한 방식으로는 차량 내 스피커 위치가 고정되어 있기 때문에 블루투스 음성을 운전자의 위치에만 집중시킬 수 없게 된다.
또, 차량 내 AVN 시스템을 통해 음악이 재생되는 도중 내비게이션에서 알림 사운드가 출력되는 경우 음악과 내비게이션의 알림 사운드가 동일 스피커에서 동시에 출력되는 경우가 있다. 이때, 음악의 출력이 포커싱되는 위치와 내비게이션의 알림 사운드가 포커싱되는 위치를 제어할 필요가 있다.
이와 같이, 차량 내에서 출력되는 통화 음성, 음악 사운드, 네비게이션 사운드 등의 포커싱 위치를 개별적으로 제어하는 기술에 대한 요구가 매우 높다.
본 발명은 상기 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 차량 내에서 출력되는 각 사운드의 포커싱 영역을 개별적으로 선택, 조절 및 제어할 수 있는 차량 내 사운드 제어방법 및 차량용 AVN 시스템을 제공함에 있다. 또한, 본 발명의 목적은 차량 내 스피커의 위치를 변경하지 않으면서 기존에 장착된 스피커를 이용하여 차량 내에서 출력되는 사운드의 포커싱 영역을 용이하게 선택하고 조절할 수 있는 차량 내 사운드 제어방법 및 차량용 AVN 시스템을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량용 AVN 시스템은, 사운드 소스를 입력받기 위한 복수의 소스 공급부; 상기 복수의 소스 공급부로부터 입력된 복수의 사운드 소스 중 적어도 하나, 및 상기 사운드 소스의 포커싱 영역을 선택하는 사용자 조작부; 선택된 사운드 소스의 출력을 상기 포커싱 영역에 포커싱하기 위한 음원 신호를 생성하는 프로세서; 및 상기 음원 신호를 출력하는 다채널 앰프;를 포함한다.
그리고, 상기 다채널 앰프는 복수의 사운드 소스 각각에 대하여 생성된 음원 신호를 동시 또는 선택적으로 출력할 수 있다.
또한, 차량 내부 공간은 복수의 포커싱 영역으로 구분되고, 상기 복수의 포커싱 영역 각각에 대응하는 필터링 계수를 저장하는 저장부;를 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 프로세서는 상기 사용자 조작부를 통해 선택된 포커싱 영역에 대응하는 필터링 계수에 기초해 상기 선택된 사운드 소스를 필터링하여 상기 음원 신호를 생성할 수 있다.
또한, 상기 사용자 조작부는 사용자가 인가한 터치 신호에 기초해 사운드 소스와 포커싱 영역에 대한 사용자 선택을 검출하는 터치 스크린일 수 있다.
그리고, 상기 사용자 조작부는 상기 복수의 사운드 소스와 상기 사운드 소스의 출력이 포커싱될 수 있는 복수의 포커싱 영역을 디스플레이할 수 있다.
또한, 상기 소스 공급부는 CD 모듈, 라디오 모듈, 내비게이션 모듈, AUX 모듈, DVD 모듈, DMB 모듈, 블루투스 모듈 또는 USB 모듈을 포함할 수 있다.
그리고, 상기 프로세서는, 상기 사용자 조작부로부터 선택된 포커싱 영역의 공간평균음향에너지와 상기 선택된 포커싱 영역 외의 영역의 공간평균음향에너지의 비가 최대가 되도록 하는 필터링 계수를 이용해 상기 사운드 소스를 필터링하여 상기 음원 신호를 생성할 수 있다.
또한, 상기 사용자 조작부는 무선 통신 모듈을 포함하고, 상기 무선 통신 모듈을 통해 상기 복수의 소스 공급부로부터 입력된 복수의 사운드 소스 중 적어도 하나, 및 상기 사운드 소스의 포커싱 영역에 대한 선택 신호를 상기 프로세서로 송신할 수 있다.
그리고, 상기 사용자 조작부는 차량 내부에 구비된 좌석 영역 중 적어도 하나의 영역에 구비될 수 있다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 또 다른 실시예에 따른 차량용 AVN 시스템은, 차량용 AVN 장치 및 외장형 프로세서를 포함하는 차량용 AVN 시스템으로, 상기 차량용 AVN 장치는, 사운드 소스를 입력받기 위한 복수의 소스 공급부; 상기 복수의 소스 공급부로부터 입력된 복수의 사운드 소스 중 적어도 하나, 및 상기 사운드 소스의 포커싱 영역을 선택하는 사용자 조작부; 및 다채널 앰프;를 포함하고, 상기 외장형 프로세서는, 상기 차량용 AVN 장치에 연결되어 상기 선택된 사운드 소스의 출력을 상기 포커싱 영역에 포커싱하기 위한 음원 신호를 생성하고, 상기 다채널 앰프를 통해 상기 음원 신호를 출력할 수 있다.
그리고, 상기 외장형 프로세서는 상기 사용자 조작부를 통해 선택된 포커싱 영역에 대응하는 필터링 계수에 기초해 상기 선택된 사운드 소스를 필터링하여 상기 음원 신호를 생성할 수 있다.
또한, 상기 외장형 프로세서는, 상기 사용자 조작부로부터 선택된 포커싱 영역의 공간평균음향에너지와 상기 선택된 포커싱 영역 외의 영역의 공간평균음향에너지의 비가 최대가 되도록 하는 필터링 계수를 이용해 상기 사운드 소스를 필터링하여 상기 음원 신호를 생성할 수 있다.
그리고, 상기 사용자 조작부는 무선 통신 모듈을 포함하고, 상기 무선 통신 모듈을 통해 상기 복수의 소스 공급부로부터 입력된 복수의 사운드 소스 중 적어도 하나, 및 상기 사운드 소스의 포커싱 영역에 대한 선택 신호를 상기 외장형 프로세서로 송신할 수 있다.
또한, 상기 사용자 조작부는 차량 내부에 구비된 좌석 영역 중 적어도 하나의 영역에 구비될 수 있다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량 내 사운드 제어방법은, 복수의 소스 공급부를 통해 사운드 소스를 입력받는 단계; 상기 복수의 소스 공급부를 통해 입력된 복수의 사운드 소스 중 적어도 하나와 상기 사운드 소스의 포커싱 영역에 대한 사용자 선택을 검출하는 단계; 선택된 사운드 소스의 출력을 상기 포커싱 영역에 포커싱하기 위한 음원 신호를 생성하는 단계; 및 생성된 음원 신호를 출력하는 단계;를 포함한다.
그리고, 상기 복수의 사운드 소스 및 상기 사운드 소스의 출력이 포커싱될 수 있는 복수의 포커싱 영역을 디스플레이하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 출력하는 단계는, 상기 복수의 사운드 소스에 대응하는 각각의 음원 신호를 동시 또는 선택적으로 출력할 수 있다.
그리고, 차량 내부 공간은 복수의 포커싱 영역으로 구분되고, 각각의 포커싱 영역에 대응하는 필터링 계수를 저장하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 음원 신호를 생성하는 단계는, 상기 포커싱 영역에 대응하는 필터링 계수에 기초해 상기 사운드 소스를 필터링하여 상기 음원 신호를 생성할 수 있다.
그리고, 상기 필터링 계수는 상기 사용자 조작부로부터 선택된 포커싱 영역의 공간평균음향에너지와 상기 선택된 포커싱 영역 외의 영역의 공간평균음향에너지의 비를 최대로 하는 계수일 수 있다.
본 발명에 따른 차량 내 사운드 제어방법 및 차량용 AVN 시스템에 의하면 차량 내에서 출력되는 각 사운드의 포커싱 영역을 개별적으로 제어할 수 있고, 특히, 차량 내 스피커의 위치를 변경하지 않으면서 각 사운드의 포커싱 영역을 용이하게 선택하고 조절할 수 있게 된다. 또한, 본 발명에 따른 차량 내 사운드 제어방법 및 차량용 AVN 시스템에 의하면 차량에 구비된 AVN 장치의 교체 없이 외장형 프로세서의 부가만으로 차량 내 사운드 소스 및 포커싱 영역을 선택하고 조절할 수 있게 된다.
도 1은 포커싱 영역을 설정하기 위한 시스템의 개략도이다.
도 2a 내지 2c는 도 1의 시스템이 차량 내에 구현된 일례를 나타내는 도면이다.
도 3은 포커싱 영역인 브라이트존(BZ)과 그 외 영역인 다크존(DZ)을 설정하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 AVN 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 4b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차량용 AVN 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 5는 본 발명에 따른 차량용 AVN 시스템의 저장부에 저장된 룩업 테이블을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 AVN 시스템의 사용자 조작부를 나타내는 도면이다.
도 7a 내지 7c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차량용 AVN 시스템의 사용자 조작부를 나타내는 도면이다.
도 8a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 AVN 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 8b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차량용 AVN 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 9는 본 발명에 따른 차량 내 사운드 제어방법의 흐름도이다.
본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 도시한 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명을 상세히 설명한다. 첨부 도면에 도시된 특정 실시예에 대하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 실시하기에 충분하도록 상세히 설명된다. 특정 실시예 이외의 다른 실시예는 서로 상이하지만 상호배타적일 필요는 없다. 아울러, 후술의 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아님을 이해해야 한다.
첨부 도면에 도시된 특정 실시예에 대한 상세한 설명은, 그에 수반하는 도면들과 연관하여 읽히게 되며, 도면은 전체 발명의 설명에 대한 일부로 간주한다. 방향이나 지향성의 언급은 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 어떠한 방식으로도 본 발명의 권리범위를 제한하는 의도를 갖지 않는다.
도 1은 포커싱 영역 설정을 위한 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1에서는 설명과 이해의 편의를 위하여 전달 함수 측정을 위한 음향 공간, 스피커(110), 마이크로폰(210) 등의 수단을 개략적으로 도시하였으나, 실제로는 도 2a 내지 2c에 도시된 바와 같이, 더 많은 수의 마이크로폰(210)과 스피커(110)를 이용하여 전달 함수를 측정할 수 있다. 구체적으로, 도 2a 내지 2c에 도시된 바와 같이, 4㎝ 간격으로 이격된 6×5 어레이의 30개 채널 마이크로폰과 독립 채널을 갖는 복수의 스피커에 의하여 포커싱 영역 설정 시스템이 구성될 수 있다. 그리고, 전달 함수의 측정은 도 2a에 표시된 차량 내 4개의 좌석 영역, 즉, 운전석 영역(Front Left, FL), 조수석 영역(Front Right, FR), 좌측 뒷자석 영역(Rear Left, RL), 우측 뒷자석 영역(Rear Right, RR)에서 이루어질 수 있다. 다만, 이는 어디까지나 실시예에 불과하고 차량의 크기, 내부 공간 구조, 내부 구성의 위치 등에 따라 다양한 방식으로 설정 시스템이 구성될 수 있을 것이다.
다시 도 1을 참조하면, 음향 공간(여기서는 차량 내부 공간에 해당)에는 임의의 위치에 음원으로 기능하는 제1 스피커와 제2 스피커가 설치된다. 제1 스피커와 제2 스피커는 브라이트존(Bright Zone, 이하, 'BZ')과 다크존(Dark Zone, 이하, 'DZ')의 영역에 포함되지 않지만, 이에 한정되지 않는다.
브라이트존(BZ)이란 제1 스피커 및 제2 스피커로부터 출력되는 소리가 임계치 이상으로 들리는 영역을 의미하고, 다크존(DZ)이란 제1 스피커 및 제2 스피커로부터 출력되는 소리가 임계치 미만으로 들리는 영역을 의미한다. 간단히 설명하면, 브라이트존(BZ)은 소리가 들리는 영역으로 사용자가 음원을 포커싱시키기 위한 영역을 의미하고, 다크존(DZ)은 소리가 들리지 않는 영역으로 사용자가 음원을 포커싱시키지 않는 영역일 수 있다. 브라이트존(BZ)과 다크존(DZ)의 구분은 음압 레벨의 대조, 더욱 상세하게는, 공간평균음향에너지의 대조에 따른 것이므로, 다크존(DZ) 영역에서 소리가 전혀 들리지 않게 제어될 수도 있지만, 작게나마 소리가 감지되도록 제어될 수도 있다.
도 1에서는 브라이트존(BZ)과 다크존(DZ)을 도식화하여 점선의 원으로 구별하고 있다.
제1 음원과 제2 음원에 의해 만들어지는 임의의 지점(
Figure PCTKR2017007487-appb-I000001
)에서의 음압(
Figure PCTKR2017007487-appb-I000002
), 마이크로폰에 의하여 검지되는 신호)은 수학식 1과 같이 표현할 수 있다.
Figure PCTKR2017007487-appb-M000001
여기서
Figure PCTKR2017007487-appb-I000003
은 공간상의 j번째 지점이고,
Figure PCTKR2017007487-appb-I000004
은 i번째 음원의 위치를 의미한다. 그리고
Figure PCTKR2017007487-appb-I000005
는
Figure PCTKR2017007487-appb-I000006
과
Figure PCTKR2017007487-appb-I000007
사이의 관계를 표현해주는 전달 함수이다. 여기서 전달 함수는 수학적인 모델로 정의하거나 실제 측정을 통해서 쉽게 얻을 수 있다. 수학식 1을 두 개의 지점의 경우에 대해 행렬의 형태로 표현하면 수학식 2와 같이 표현할 수 있다.
Figure PCTKR2017007487-appb-M000002
이와 마찬가지로, 도 1에 나타나 있는 제1 브라이트존(BZ1), 제2 브라이트존(BZ2), 다크존(DZ), 그리고 전술된 두 영역을 포함하는 전체 음향 영역(TZ)에 대한 행렬식 표현은 수학식 3 내지 수학식 5과 같다. 수학식 3 내지 수학식 5에서의 하첨자 b, d, t는 각각 브라이트존(BZ), 다크존(DZ), 전체 음향 영역(TZ)을 의미한다.
Figure PCTKR2017007487-appb-M000003
Figure PCTKR2017007487-appb-M000004
Figure PCTKR2017007487-appb-M000005
다음으로는, 공간을 대표하는 변수를 정하게 되는데, 본 발명에서는 그 변수로 공간평균음향에너지로 정의하였으며, 수학식 6과 같이 표현할 수 있다.
Figure PCTKR2017007487-appb-M000006
공간평균음향에너지를 공간을 대표하는 변수로 정한 이유는 각 지점들의 음압 레벨들 자체만으로는 어떤 영역 내부의 음향 특성을 표현하기가 어렵기 때문이다. 즉, 본 발명에서는 브라이트존(BZ)의 공간평균음향위치에너지와 다크존(DZ)의 공간평균음향에너지, 그리고 전체 음향 영역(TZ)의 공간평균음향위치에너지를 상기 각 영역의 음압 레벨이라고 생각하도록 한다.
수학식 6에서 행렬
Figure PCTKR2017007487-appb-I000008
은 정의된 영역에서의 각 음원이 만들어내는 간섭정도를 나타내는 상관행렬로 정의된다. 그리고 2라는 숫자는 수학식 2에서의 마이크로폰(210)의 개수를 의미한다(도 1 참조). 이해의 편의를 위해서 본 발명에서는 간단한 경우에 대하여 표현한 것이지만, 실제로는 어떤 정의된 영역 내부에 포함되어있는 마이크로폰의 개수를 의미한다.
즉, 도 2c에 도시된 바와 같이 30개의 마이크로폰이 이용되는 경우라면, 2라는 숫자가 30으로 바뀔 것이다. 이러한 논리로 정의된 브라이트존(BZ)과 다크존(DZ)에 대한 공간평균음향에너지를 표현할 수 있다.
Figure PCTKR2017007487-appb-M000007
Figure PCTKR2017007487-appb-M000008
Figure PCTKR2017007487-appb-M000009
다음으로 수학식 7 내지 9에서 정의된 각 영역에서의 음압 레벨을 이용하여 필요로 하는 제어효과를 얻기 위해 필요한 제1 음원신호 및 제2 음원신호를 도출하는 과정을 각각의 경우에 대해 설명하도록 한다.
1. 브라이트존(BZ)에서의 음압 레벨과 입력의 총 크기의 대비를 최대로 하는 음원 신호의 결정
입력의 총 크기는 제1 음원 신호의 복소 크기의 절대치와 제2 음원 신호의 복소 크기의 절대치의 합으로 정의되고, 이를 제어 노력(control effort)의 총 크기라고 부를 수 있다. 입력의 총 크기는 다음의 수학식 10으로 표현된다.
Figure PCTKR2017007487-appb-M000010
여기서,
Figure PCTKR2017007487-appb-I000009
은 입력의 총 크기, 즉 제어 노력을 공간평균음향에너지의 차원(dimension)으로 변화시키는 정규화 상수이다.
이제, 브라이트존(BZ)에서의 음압 레벨과 입력의 총 크기와의 대비는 수학식 7 및 10을 이용하여 다음의 수학식 11과 같이 되며, 이를 “음향 밝기(acoustic brightness)”로 정의한다.
Figure PCTKR2017007487-appb-M000011
따라서, 브라이트존(BZ)에서의 음압 레벨과 입력의 총 크기의 대비를 최대로 하는 음원 신호를 결정하는 것은 상기 수학식 11에서 α의 값을 최대로 하는 음원 신호를 구하는 문제로 된다.
상기 수학식 11은 수학적으로 레일리 몫(Reyleigh quotient) α를 최대로 하는 문제로 정식화할 수 있으며, 이는 다음의 수학식 12와 같이 표현된다.
Figure PCTKR2017007487-appb-M000012
상기 수학식 12에서 보는 바와 같이 α의 값을 최대로 하는 음원 신호를 구하는 것은 일반화된 고유치 문제의 최대 고유치를 구하는 것과 동일하게 된다. 그리고 최대 고유치에 해당하는 고유 벡터가 제1 음원 신호와 제2 음원 신호가 된다.
2. 브라이트존(BZ)과 다크존(DZ)의 대비를 최대로 하는 입력 신호 결정
브라이트존(BZ)의 음압 레벨과 다크존(DZ)의 음압 레벨의 대비를 가장 크게 하는 음원의 입력 신호에 대해 생각해본다. 1번의 경우와 마찬가지로 다크존(DZ)에 대한 브라이트존(BZ)의 음압 레벨을 수학적으로 표현하면 수학식 13과 같이 표현할 수 있으며, 이를 “음향대조 1(acoustic contrast 1)”이라 정의한다.
Figure PCTKR2017007487-appb-M000013
Figure PCTKR2017007487-appb-M000014
수학식 13 역시 동일하게 레일리 몫(Reyleigh quotient) β를 최대로 하는 문제로 정식화할 수 있으며, 수학식 14에서 보는 바와 같이 일반화된 고유치 문제의 최대 고유치와 문제와 동일하다. 그리고 최대 고유치에 해당하는 고유벡터가 제1 음원신호와 제2 음원신호가 된다.
따라서, 본 발명은 종래의 방법들이 청취자와 음원 사이의 관계를 제한적인 형태로 반영하였던 것에 비해, 전달 함수를 모두 파악함으로써 최적의 음원 제어 신호를 얻어내는 방법을 사용한 것이다.
그로 인해, 본 발명은 음압 레벨을 줄이기만 하는 능동 소음 제어와 달리, 공간별로 음압 레벨의 상대적인 차이를 증대시키는 것이 가능해진다. 즉, 음향학적인 밝기(brightness)에 해당하는 음압 레벨의 크기뿐만 아니라 서로 다른 두 공간 사이의 음향학적 대비(contrast)를 증대시키는 제어를 수행할 수 있다.
3. 브라이트존(BZ)과 전체 음향 영역( TZ )의 음압 레벨의 대비를 최대로 하는 입력 신호 결정
브라이트존(BZ)과 전체 음향 영역(TZ)의 음압 레벨의 대비를 최대로 하는 음원입력신호에 대해서 다루도록 한다. 2번의 경우와 마찬가지로 다크존(DZ)에 대한 전체 음향 영역(TZ)의 음압 레벨을 수학식 15과 같이 표현할 수 있으며, 이를 “음향대조 2(acoustic contrast 2)”라 정의한다.
Figure PCTKR2017007487-appb-M000015
Figure PCTKR2017007487-appb-M000016
수학식 15도 역시 동일하게 레일리 몫(Reyleigh quotient)
Figure PCTKR2017007487-appb-I000010
를 최대로 하는 문제로 정식화할 수 있으며, 수학식 16에서 보는 바와 같이 일반화된 고유치문제의 최대 고유치와 문제와 동일하다. 그리고 최대 고유치에 해당하는 고유벡터가 제1 음원신호와 제2 음원신호가 된다.
4. 다수의 브라이트존(BZ)에 독립적인 음향 환경을 제공하기 위한 방법
다수의 브라이트존(BZ)에 독립적인 음향 환경을 제공하기 위한 방법은 세 가지로 설명할 수 있다.
[방법1] 제1 브라이트존(BZ1)에는 제1 음원신호에 의한 공간평균음향에너지와 제1 음원신호의 에너지의 합과의 비가 최대가 되도록 하고, 또한 제2 브라이트존(BZ2)에는 제2 음원신호에 의한 공간평균음향에너지와 제2 음원신호의 에너지의 합과의 비가 최대가 되도록 하는 경우
이 경우, 각 브라이트존 별로 입력 신호는 다르게 도출된다. 이것을 수학식으로 표현하면 다음과 같다.
Figure PCTKR2017007487-appb-M000017
Figure PCTKR2017007487-appb-M000018
[방법2] 제1 브라이트존(BZ1)에는 제1 음원신호에 의한 공간평균음향에너지와 제1 브라이트존(BZ1)을 제외한 나머지 영역에서의 공간평균음향에너지의 비를 최대로 하고, 이와 동시에 제2 브라이트존(BZ2)에는 제2 음원신호에 의한 공간평균음향에너지과 제2 브라이트존(BZ2)을 제외한 나머지 영역에서의 공간평균음향에너지의 비를 최대로 하는 경우
이 경우, 각 브라이트존(BZ) 별로 입력 신호는 다르게 도출된다. 이것을 수학식으로 표현하면 다음과 같다.
Figure PCTKR2017007487-appb-M000019
Figure PCTKR2017007487-appb-M000020
[방법3] 브라이트존(BZ)이 다수인 경우, 제1 브라이트존(BZ1)에는 제1 음원신호에 의한 공간평균음향에너지와 제1 브라이트존(BZ1)을 포함한 전체 영역에서의 공간평균음향에너지의 비를 최대로 하고, 이와 동시에 제2 브라이트존(BZ2)에는 제2 음원신호에 의한 공간평균음향에너지와 제2 브라이트존(BZ2)을 포함한 전체영역에서의 공간평균음향에너지의 비를 최대로 하는 경우
이 경우, 각 브라이트존(BZ) 별로 입력신호는 다르게 도출된다. 이것을 수학식으로 표현하면 다음과 같다.
Figure PCTKR2017007487-appb-M000021
Figure PCTKR2017007487-appb-M000022
상기 세 가지 방법의 경우, 각각 브라이트존(BZ) 별로 입력신호가 다르게 도출되며, 제1 음원과 제2 음원으로 들어가는 입력신호는 공통적으로 수학식 23과 같다.
Figure PCTKR2017007487-appb-M000023
이렇게 될 경우 제1 브라이트존(BZ1)에는 제1 입력신호에 의한 재생 음향이, 제2 브라이트존(BZ2)에는 제2 입력신호에 의한 재생음향이 존재하는 독립적인 다수의 음향환경을 만들 수 있다.
이상의 이론적인 내용을 정리하면, 본 발명은 종래의 방법들이 청취자와 음원 사이의 관계를 제한적인 형태로 반영하였던 것에 비해, 전달 함수를 모두 파악하여 최적의 음원 신호를 얻어내는 방법을 사용한다.
그로 인해, 본 발명은 음압 레벨을 줄이기만 하는 능동 소음 제어 등과 달리, 음향 공간 내의 영역별로 음압 레벨의 상대적인 차이를 증대시킨다. 즉, 본 발명은 음향학적 밝기(brightness)에 해당하는 음압 레벨의 크기뿐만 아니라 서로 다른 두 영역 사이의 음향학적 대비(contrast)를 증대시키는 제어를 수행하는 것이다.
도 3을 더 참조하면서 브라이트존(BZ)과 다크존(DZ)을 형성하는 방법에 대해 더욱 상세히 설명한다.
전달 함수를 계측하여 포커싱 영역을 설정하기 위한 구성은, 도 1에 도시된 바와 같이, 음원부(100), 감지부(200), 신호발생부(300), 신호분석부(400)로 이루어진다.
음원부(100)는 다수의 음원에 해당하는 복수의 스피커(110)와 이 복수의 스피커를 구동할 수 있는 다채널 오디오 앰프(120)로 이루어지며, 감지부(200)는 브라이트존(BZ)과 다크존(DZ)에 설치된 복수의 마이크로폰(210)으로 이루어지고, 신호 발생부(300)는 음원부의 다채널 오디오 앰프를 통해 각각의 스피커에 동기화된 개별 음원 신호를 부여할 수 있는 다채널 신호 발생기(310)로 이루어지며, 신호분석부(400)는 음원부(100)에 입력되는 음원 신호(q)와 감지부(200)에서 감지되는 음향 신호(p)와의 전달 함수를 계측하여, 적합한 음원 신호를 결정하여 그 정보를 신호 발생부(300)의 다채널 신호 발생기(310)에 전달하는 다채널 신호 분석기(410)로 이루어진다.
여기서, 적합한 음원 신호라는 것은, 상기 수학식 17, 18의 음향 밝기
Figure PCTKR2017007487-appb-I000011
를 최대로 하거나(음향밝기 제어), 수학식 19, 20의 음향대조 1
Figure PCTKR2017007487-appb-I000012
을 최대로 하거나(음향대조 1 제어), 수학식 21, 22의 음향대조 2
Figure PCTKR2017007487-appb-I000013
를 최대로 하는(음향대조 2 제어) 음원 신호를 말한다. 그리고 이렇게 결정된 음원 신호가 청구항에서 사용되는 용어로 말하자면 제어 음원 신호이다.
도 3을 참조하면, 신호 분석부(400)에서 음원부(100)의 음원 신호와 감지부(200)의 음향 신호와의 사이의 전달 함수를 계측한다(단계 S1). 전달 함수를 계측함에 있어서, 스피커의 수와 마이크로폰의 수에 따라 많은 양의 측정을 필요로 하므로, 통상적으로 사용되는 다음과 같은 간단한 방법으로 전달 함수 계측에 편의성을 도모할 수 있다.
이 간단한 방법은, 다수의 스피커에 입력되는 음원 신호로서 각각 상관성이 없는 백색 잡음을 입력시킨 후, 각각의 마이크로폰에서 감지된 음향 신호에서 각각의 음원의 기여도를 분리해냄으로써 한 번의 측정으로 음원부의 음원 신호와 감지부의 음향 신호와의 사이의 전달 함수를 계측하는 것이다.
다음으로, 신호 분석부(400)에서 단계 S1에서 측정된 전달 함수를 이용하여, 적합한 음원 신호를 결정하고, 이 정보를 신호 발생부(300)에 전달한다(단계 S2).
여기서, 적합한 음원 신호라는 것은, 상기 수학식 17, 18의 음향 밝기
Figure PCTKR2017007487-appb-I000014
를 최대로 하거나(음향밝기 제어), 수학식 19, 20의 음향대조 1
Figure PCTKR2017007487-appb-I000015
을 최대로 하거나(음향대조 1 제어), 수학식 21, 22의 음향대조 2
Figure PCTKR2017007487-appb-I000016
를 최대로 하는(음향대조 2 제어) 음원 신호를 말한다. 그리고 이렇게 결정된 음원 신호가 청구항에서 사용되는 용어로 말하자면 제어 음원 신호이다.
여기서, 단일의 주파수에 대하여 기술하고 있으나, 복수의 주파수로 이루어진 경우에는 각각의 주파수에 대한 음원 신호를 결정하는 것으로 이해하면 무방하다. 또한, 여기서 결정된 음원 신호는, 후술하는 단계 S3에서, 원음 신호(브라이트존(BZ)에 들리게 하고자 하는 임의의 소리)를 필터링하는 필터링 계수로 기능한다.
다음으로, 신호 발생부(300)에서 신호 분석부(400)로부터 전달받은 정보에 기초하여 원음 신호를 단계 S2에서 결정된 음원 신호로 필터링하여, 브라이트존(BZ)에 최적화된 음원 신호(필터링된 음원 신호), 즉 제어 음원 신호를 발생시키고, 이를 브라이트존(BZ)에 최적화된 음원 신호를 발생시켜 음원부(100)에 전달한다(단계 S3).
여기서, 단일의 주파수에 대하여 기술하고 있으나, 복수의 주파수로 이루어진 경우에는 각각의 주파수에 있어서, 원음 신호를 결정된 음원 신호로 필터링하고, 최적화된에 대한 음원 신호, 즉 제어 음원 신호를 발생시키는 것으로 이해해도 무방하다.
다음으로, 음원부(100)는 신호 발생부(300)로부터의 최적화된 음원 신호를 앰프 및 스피커를 통하여 출력하고(단계 S4), 이에 따라 음향 공간에는 브라이트존(BZ)과 다크존(BZ)이 생성될 수 있다(단계 S5).
음향 밝기 제어는 동일한 입력 크기에 대해 브라이트존(BZ)에서 최대 음압 레벨을 갖도록 하는 것이므로, 입력의 크기를 크게 해줄 수 없는 경우, 입력의 크기가 제한되어 있는 경우에 더욱 유용하다.
그러나, 음향 밝기 제어는 브라이트존(BZ) 이외의 영역에서 음향대조 1 제어 및 음향대조 2 제어보다 상대적으로 소리가 크다는 단점이 있다. 따라서, 브라이트존(BZ) 이외의 영역에서 소리가 매우 작지 않아도 무방한 경우에 더욱 효율적이고 효과적이다.
음향대조 1 제어 및 음향대조 2 제어는 입력의 크기가 지나치게 제한되어 있지 않는 한 음향 밝기 제어보다 더 우수한 브라이트존(BZ) 생성 결과를 보여준다. 또한, 음향대조 1 제어 및 음향대조 2 제어는 브라이트존(BZ) 이외의 영역에서 소리가 매우 작아지게 되므로, 음향 재생 장치의 크기가 소형, 중형, 대형의 모든 경우에 대해서 음향 밝기 제어보다 더 우수하다.
이하에서는 위에서 설명한 브라이트존(BZ) 생성 원리에 기초하여, 복수의 사운드 소스를 선택하고 선택된 각 사운드 소스의 포커싱 영역(즉, 브라이트존(BZ)의 위치)을 개별적으로 설정할 수 있는 차량용 AVN 시스템(1000)에 대해 설명한다.
도 4a는 본 발명에 따른 차량용 AVN 시스템(1000)의 구성을 나타내는 블록도이다. 본 발명에 따른 차량용 AVN 시스템(1000)은 프로세서(1100), 사용자 조작부(1200), 메모리(1300), 다채널 앰프(1400) 및 소스 공급부(1500-1 내지 1500-n)를 포함한다.
먼저, 소스 공급부(1500-1 내지 1500-n)는 사운드 소스를 입력받는 기능을 갖는다. 소스 공급부(1500-1 내지 1500-n)는 예를 들어 CD 모듈, 라디오 모듈, 내비게이션 모듈, AUX 모듈, DVD 모듈, DMB 모듈, 블루투스 모듈, USB 모듈과 같은 사운드 소스 입력 모듈 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
사용자 조작부(1200)는 소스 공급부(1500-1 내지 1500-n)로부터 입력된 n개의 사운드 소스 중 차량 내 구비된 스피커를 통해 출력할 사운드 소스를 선택받는 기능을 가진다. 아울러, 사용자 조작부(1200)는 선택된 사운드 소스의 출력을 포커싱할 포커싱 영역(위에서 설명한 브라이트존(BZ)에 대응됨)을 선택받는 기능을 가진다.
사용자 조작부(1200)는 터치 스크린 등의 수단으로 구현될 수 있고, 소스 공급부(1500-1 내지 1500-n)로부터 입력되는 사운드 소스의 종류를 텍스트, 이미지 또는 아이콘으로 표시할 수 있고, 사운드 소스의 출력을 포커싱할 영역을 표시하여, 사용자로 하여금 용이하게 사운드 소스와 포커싱 영역을 선택할 수 있게 한다. 물론, 다른 실시예에서는 사용자 조작부(1200)가 차량 내 AVN 장치에 포함된 조그 셔틀, 스위치 또는 버튼 등의 수단으로 구현될 수 있다.
한편, 사용자 조작부(1200)는 차량 내 AVN 장치에 포함되지 않은 별도의 조작 수단으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 사용자 조작부(1200)는 차량 내 AVN 장치와 유선 또는 무선으로 연결된 조작 수단일 수 있다.
도 4b는 사용자 조작부(1200)가 스마트폰으로 구현된 실시예를 나타낸다. 스마트폰으로 구현된 사용자 조작부(1200)는 프로세서(1100)와 무선으로 연결될 수 있고, 와이파이(WiFi), 블루투스(Bluetooth), 지그비(ZigBee), NFC(Near Field Communication) 등의 다양한 통신 방식을 이용할 수 있다. 따라서, 사용자 조작부(1200)와 프로세서(1100)는 각각 무선 통신 모듈을 포함할 수 있다.
무선으로 연결된 사용자 조작부(1200)를 통해 선택된 사운드 소스와 포커싱 영역은 프로세서(1100)로 송신되고, 프로세서(1100)는 사용자 조작부(1200)로부터 수신된 신호에 기초하여 차량 내 사운드 제어에 이용할 수 있다.
사용자 조작부(1200)는 스마트폰 이외에 다양한 모바일 단말, 적외선 신호를 이용하는 리모콘 등 무선으로 연결된 조작 수단으로 구현될 수 있지만, 유선으로 연결된 조작 수단으로 구현될 수도 있다. 예컨대, 사용자 조작부(1200)는 차량 핸들에 구비된 조그 셔틀, 스위치 또는 버튼 등일 수 있고, 차량 내부의 좌석 영역(각 좌석 팔걸이, 도어 벽면, 운전석 후면, 조수석 후면, 콘솔박스 등)이나 헤드라이닝, 센터페시아, 대쉬보드 등에 별도로 구비된 조작 수단일 수 있다.
프로세서(1100)는 사용자 조작부(1200)를 통해 선택된 사운드 소스와 포커싱 영역에 기초하여 음원 신호를 생성하는 기능을 가진다. 다시 말해, 프로세서(1100)는 도 3을 참조하면서 설명한 신호분석부(400)와 신호발생부(300)의 기능을 수행한다. 즉, 프로세서(1100)는 사용자가 선택한 포커싱 영역의 공간평균음향에너지와 상기 포커싱 영역 외의 영역의 공간평균음향에너지의 비를 최대로 하는 필터링 계수를 이용해 사용자가 선택한 사운드 소스를 필터링함으로써 음원 신호를 생성한다.
저장부(1300)는 음원 신호 생성을 위한 필터링 계수를 저장한다. 즉, 저장부(1300)는 도 1 및 도 2a 내지 2c를 참조하면서 설명한 방식에 의해 산출된 필터링 계수를 저장한다. 예를 들어, 저장부(1300)는 도 5에 도시된 바와 같은 룩업 테이블의 형태로 필터링 계수를 저장할 수 있다. 이때, 차량 내부 공간은 사운드 소스의 출력이 포커싱될 수 있는 복수의 영역으로 구분될 수 있고, 룩업 테이블에는 구분된 복수의 영역, 예를 들어, 운전석 영역(FL), 조수석 영역(FR), 좌측 뒷자석 영역(RF), 우측 뒷자석 영역(RR)에 대응하는 필터링 계수가 정의될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 저장부(1300)에 저장된 룩업 테이블에는 포커싱 영역과 그에 대응하는 필터링 계수가 정의되어 있다. 제1 사운드 소스(1500-1)를 운전석 영역(FL)에 포커싱하는 경우, 다시 말해 제1 사운드 소스(1500-1)에 대한 브라이트존(BZ)을 운전석 영역(FL)으로 설정하는 경우에 프로세서(1100)는 필터링 계수1(FC1)에 기초해 제1 사운드 소스(1500-1)를 필터링해서 음원 신호를 생성할 수 있다.
제2 사운드 소스(1500-2)를 운전석 영역(FL)과 조수석 영역(FR)에 포커싱하는 경우, 다시 말해 제2 사운드 소스(1500-2)에 대한 브라이트존(BZ)을 운전석 영역(FL)과 조수석 영역(FR)으로 설정하는 경우에 프로세서(1100)는 필터링 계수5(FC5)에 기초해 제2 사운드 소스(1500-2)를 필터링해서 음원 신호를 생성할 수 있다. 다만, 저장부(1300)의 저장 방식은 도 5의 룩업 테이블에 한정되지 않고, 다양한 방식을 이용해 필터링 계수를 저장할 수 있다.
다채널 앰프(1400)는 생성된 음원 신호를 다채널로 분리해 증폭한 뒤 출력하는 기능을 가진다. 한편, 다채널 앰프(1400)는 사운드 소스 각각에 대응하는 음원 신호를 동시 또는 선택적으로 출력할 수 있다.
예를 들어, 제1 사운드 소스(1500-1)에 대해 필터링 계수8(FL8)을 적용해 전좌석 영역(FL,FR,RL,RR)을 포커싱 영역으로 설정하고, 제2 사운드 소스(1500-2)에 대해 필터링 계수1(FL1)을 적용해 운전석 영역(FL)만 포커싱 영역으로 설정한 경우, 필터링된 음원 신호 각각을 다채널 앰프(1400)가 동시에 출력하게 되면, 운전석 영역(FL)에는 제1 사운드 소스(1500-1)와 제2 사운드 소스(1500-2)가 모두 들리게 되지만, 다른 영역에서는 제1 사운드 소스(1500-1)만 들리게 된다. 구체적으로, 제1 사운드 소스(1500-1)가 음악 사운드이고 제2 사운드 소스(1500-2)가 내비게이션 사운드라면, 운전석 영역(FL)을 제외한 다른 영역에서는 내비게이션 사운드의 간섭 없이 음악을 감상할 수 있게 된다.
또한, 사용자는 사용자 조작부(1200)를 이용하여 다채널 앰프(1400)를 통해 출력될 음원 신호를 선택할 수 있다. 특정 음원 신호가 선택되면, 그에 대응하는 포커싱 영역에서만 음원 신호가 들리게 된다. 예를 들어, 음악 사운드와 내비게이션 사운드의 포커싱 영역이 운전석 영역(FL)으로 설정되어 있는 경우, 운전자가 내비게이션 사운드에 집중하고 싶다면, 사용자 조작부(1200)의 조작을 통해 내비게이션 사운드만을 선택적으로 출력하도록 할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 AVN 시스템(1000)의 사용자 조작부(1200)를 도시한다. 사용자 조작부(1200)는 디스플레이(미도시)와 터치 패널(미도시)을 구비한 터치 스크린일 수 있고, 디스플레이(미도시)에는 소스 공급부(1500-1 내지 1500-n)로부터 입력된 사운드 소스와 사운드 소스의 출력이 포커싱될 수 있는 복수의 영역이 텍스트, 이미지 또는 아이콘 등의 형식으로 표시될 수 있다. 사용자는 디스플레이에 표시된 텍스트, 이미지 또는 아이콘 등을 확인하면서 사운드 소스를 선택하거나 포커싱 영역을 선택할 수 있다. 즉, 사용자가 디스플레이(미도시)를 터치하면, 터치 패널(미도시)은 사용자의 터치 신호에 기초해 사운드 소스와 포커싱 영역에 대한 사용자 선택을 검출한다.
도 6의 실시예에서 사용자 조작부(1200)는 좌측에 포커싱 영역을 표시하고, 우측에 복수의 사운드 소스를 표시한다. 복수의 사운드 소스는 라디오 버튼의 형식으로 표시되며, 사용자는 각 포커싱 영역에서 출력하고자 하는 사운드 소스를 선택할 수 있다. 즉, 사용자 조작부(1200)의 터치 패널(미도시)은 사용자로부터 인가되는 터치의 위치를 검출하여, 사운드 소스 및 포커싱 영역에 대한 사용자 선택을 판단할 수 있다.
도 6을 참조하면, 운전석 영역(FL)에 포커싱될 사운드 소스는 CD, 라디오, 내비게이션, 블루투스 및 AUX 단자를 통해 입력되는 사운드로 선택되었고, 조수석 영역(FR)에 포커싱될 사운드 소스는 CD, RADIO, DMB 및 AUX 단자를 통해 입력되는 사운드로 선택되었으며, 좌우측 뒷자석 영역(RL,RR)에 포커싱될 사운드 소스는 CD, RADIO 및 AUX 단자를 통해 입력되는 사운드로 선택되었다. 포커싱 영역이 도 6과 같이 설정되면, 블루투스를 통한 통화음과 내비게이션 사운드는 운전석 영역(FL)에 위치하는 운전자에게만 들리게 되고, DMB 사운드는 조수석 영역(FR)에 위치한 탑승자에게만 들리게 된다.
도 7a 내지 7c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차량용 AVN 시스템(1000)의 사용자 조작부(1200)를 도시한다.
도 7a에 도시된 바와 같이 사용자 조작부(1200)의 화면 좌측에는 복수의 사운드 소스가 표시되고, 화면 우측에는 포커싱 영역이 표시될 수 있다. 복수의 사운드 소스는 CD 모듈, 블루투스 모듈, 내비게이션 모듈, DVD 모듈, DMB 모듈, 라디오 모듈 및 AUX 모듈과 같은 복수의 소스 공급부로부터 입력된 사운드 소스일 수 있고, 사용자는 필요에 따라 더 많은 수의 사운드 소스를 선택할 수 있다. 포커싱 영역은 위에서 설명한 바와 같이 운전석 영역(FL), 조수석 영역(FR), 좌측 뒷자석 영역(RL) 및 우측 뒷자석 영역(RR)으로 구분될 수 있지만, 이에 한정되지 않고, 이보다 적거나 많은 개수의 영역으로 구분될 수도 있다.
사용자는 도 7b 및 7c에 도시된 바와 같이 사용자 조작부(1200)의 화면 좌측에 표시된 사운드 소스 중 하나를 화면 우측에 표시된 포커싱 영역 중 하나의 영역으로 드래그하는 방식으로 포커싱 영역을 설정할 수 있다. 도 6의 실시예와 마찬가지로 하나의 포커싱 영역에는 복수의 사운드 소스가 선택될 수 있다. 거꾸로, 하나의 사운드 소스는 복수의 포커싱 영역에 설정될 수 있다.
이와 같은 방식으로 도 7c와 같이 사운드 소스 및 포커싱 영역의 설정이 완료되면, 운전석 영역(FL)에는 CD 사운드, AUX 사운드, 내비게이션 사운드, FM 사운드 및 블루투스 사운드가 포커싱되고, 조수석 영역(FR)에는 CD 사운드, AUX 사운드, DMB 사운드 및 FM 사운드가 포커싱되며, 좌우측 뒷자석 영역(RL,RR)에는 CD 사운드, AUX 사운드 및 FM 사운드만이 포커싱될 수 있다.
사용자는 위에서 설명한 다양한 방식으로 매우 용이하게 사운드 소스와 포커싱 영역을 설정할 수 있다. 또한, 사용자는 사용자 조작부(1200)를 조작하여 각 사운드 소스의 출력을 선택적으로 온/오프할 수 있음은 위에서 언급한 바와 같다.
도 8a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 AVN 시스템(2000)의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 8a에 도시된 차량용 AVN 시스템(2000)은 차량용 AVN 장치(2300)와 외장형 프로세서(2100)를 포함한다. 도 4a의 차량용 AVN 시스템(1000)과 달리 도 8a의 차량용 AVN 시스템(2000)은 프로세서의 구성이 외장형으로 구현된다.
차량용 AVN 장치(2300)는 사운드 소스를 입력받기 위한 복수의 소스 공급부, 복수의 소스 공급부로부터 입력된 복수의 사운드 소스 중 적어도 하나, 및 상기 사운드 소스의 포커싱 영역을 선택하는 사용자 조작부와 다채널 앰프를 포함할 수 있다.
그리고, 외장형 프로세서(2100)는 유선 또는 무선으로 차량용 AVN 장치(2300)와 연결되어, 선택된 사운드 소스의 출력을 포커싱 영역에 포커싱하기 위한 음원 신호를 생성한 뒤, 다채널 앰프를 통해 음원 신호를 출력한다.
이때, 외장형 프로세서(2100)는 사용자 조작부를 통해 선택된 포커싱 영역에 대응하는 필터링 계수에 기초해 상기 선택된 사운드 소스를 필터링하여 음원 신호를 생성함은 위에서 설명한 바와 같다.
아울러, 외장형 프로세서(2100)가 사용자 조작부로부터 선택된 포커싱 영역의 공간평균음향에너지와 선택된 포커싱 영역 외의 영역의 공간평균음향에너지의 비가 최대가 되도록 하는 필터링 계수를 이용해 사운드 소스를 필터링하여 음원 신호를 생성하는 것은 위에서 설명한 바와 같다.
도 8a와 같이 외장형 프로세서(2100)를 이용하는 경우, 차량 내에 구비되어 있던 차량용 AVN 장치(2300)를 그대로 이용할 수 있기 때문에, 기존의 어느 차량에 대해서도 본 발명에 따른 차량 내 사운드 제어 방법을 적용할 수 있게 된다.
도 8b의 실시예에서는 도 8a의 구성에 있어서 사용자 조작부(2200)가 별도로 구비된다. 도 8b의 사용자 조작부(2200)는 무선 통신 모듈(미도시)을 포함할 수 있고, 무선 통신 모듈(미도시)을 통해 복수의 소스 공급부로부터 입력된 복수의 사운드 소스 중 적어도 하나, 및 사운드 소스의 포커싱 영역에 대한 선택 신호를 외장형 프로세서(2100)로 송신한다.
외장형 프로세서(2100)는 별도로 구비된 사용자 조작부(2200)로부터 수신된 선택 신호에 기초하여 음원 신호를 생성하고, 차량용 AVN 장치(2300)에 구비된 다채널 앰프를 이용해 음원 신호를 출력한다.
도 8b는 사용자 조작부(2200)가 태블릿PC로 구현된 실시예를 나타내며, 이는 차량용 AVN 장치(2300)와 와이파이(WiFi), 블루투스(Bluetooth), 지그비(ZigBee), NFC(Near Field Communication) 등의 다양한 통신 방식을 이용해 무선으로 연결될 수 있다.
이와 달리, 사용자 조작부(2200)는 다양한 모바일 단말, 적외선 신호를 이용하는 리모콘 등 무선으로 연결된 조작 수단으로 구현되거나, 유선으로 연결된 조작 수단으로 구현될 수 있다. 예컨대, 사용자 조작부(2200)는 차량 핸들에 구비된 조그 셔틀, 스위치 또는 버튼 등일 수 있고, 차량 내부의 좌석 영역(각 좌석 팔걸이, 도어 벽면, 운전석 후면, 조수석 후면, 콘솔박스 등)이나 헤드라이닝, 센터페시아, 대쉬보드 등에 별도로 구비된 조작 수단일 수 있다.
도 9는 본 발명에 따른 차량 내 사운드 제어방법의 흐름도이다.
먼저, 복수의 소스 공급부(1500-1 내지 1500-n)를 통해 다양한 사운드 소스를 입력받는다(S1600). 이후 사용자 조작부(1200)를 통해, 복수의 소스 공급부(1500-1 내지 1500-n)를 통해 입력된 복수의 사운드 소스 중 적어도 하나와, 사운드 소스의 포커싱 영역에 대한 사용자 선택을 검출한다(S1610). 이때, 사용자 선택을 용이하게 하기 위하여, 복수의 사운드 소스와 포커싱 영역을 디스플레이하는 단계가 먼저 수행될 수 있다.
사용자 선택이 검출되면, 선택된 사운드 소스의 출력을 포커싱 영역에 포커싱하기 위한 음원 신호를 생성하는데(S1620), 이때 상기 음원 신호는 포커싱 영역의 공간평균음향에너지와 포커싱 영역 외의 영역의 공간평균음향에너지의 비를 최대로 하는 필터링 계수를 이용해 선택된 사운드 소스를 필터링함으로써 생성된다.
마지막으로, 생성된 하나의 또는 복수의 음원 신호가 다채널 앰프(1400)에 의하여 동시 혹은 선택적으로 출력됨으로써, 선택된 사운드 소스의 출력이 포커싱 영역에 포커싱될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시 형태를 포함하는 특정 실시예의 관점에서 본 발명을 설명했지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 위에서 설명된 발명의 구성에 있어, 다양한 치환이나 변형을 예측할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 권리범위와 기술적 사상을 벗어나지 않는 한, 구조적이고 기능적인 변조가 다양하게 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명의 사상이나 권리범위는 본 명세서에 첨부된 청구범위에 기술된 바와 같이 광범위하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 차량 내 사운드 제어방법 및 차량용 AVN 시스템에 의하면 차량 내에서 출력되는 각 사운드의 포커싱 영역을 개별적으로 제어할 수 있고, 특히, 차량 내 스피커의 위치를 변경하지 않으면서 각 사운드의 포커싱 영역을 용이하게 선택하고 조절할 수 있게 된다. 또한, 본 발명에 따른 차량 내 사운드 제어방법 및 차량용 AVN 시스템에 의하면 차량에 구비된 AVN 장치의 교체 없이 외장형 프로세서의 부가만으로 차량 내 사운드 소스 및 포커싱 영역을 선택하고 조절할 수 있게 된다.

Claims (21)

  1. 사운드 소스를 입력받기 위한 복수의 소스 공급부;
    상기 복수의 소스 공급부로부터 입력된 복수의 사운드 소스 중 적어도 하나, 및 상기 사운드 소스의 포커싱 영역을 선택하는 사용자 조작부;
    선택된 사운드 소스의 출력을 상기 포커싱 영역에 포커싱하기 위한 음원 신호를 생성하는 프로세서; 및
    상기 음원 신호를 출력하는 다채널 앰프;를 포함하는 차량용 AVN 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 다채널 앰프는 복수의 사운드 소스 각각에 대하여 생성된 음원 신호를 동시 또는 선택적으로 출력하는 차량용 AVN 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    차량 내부 공간은 복수의 포커싱 영역으로 구분되고,
    상기 복수의 포커싱 영역 각각에 대응하는 필터링 계수를 저장하는 저장부;를 더 포함하는 차량용 AVN 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 사용자 조작부를 통해 선택된 포커싱 영역에 대응하는 필터링 계수에 기초해 상기 선택된 사운드 소스를 필터링하여 상기 음원 신호를 생성하는 차량용 AVN 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 사용자 조작부는 사용자가 인가한 터치 신호에 기초해 사운드 소스와 포커싱 영역에 대한 사용자 선택을 검출하는 터치 스크린인 차량용 AVN 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 사용자 조작부는 상기 복수의 사운드 소스와 상기 사운드 소스의 출력이 포커싱될 수 있는 복수의 포커싱 영역을 디스플레이하는 차량용 AVN 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 소스 공급부는 CD 모듈, 라디오 모듈, 내비게이션 모듈, AUX 모듈, DVD 모듈, DMB 모듈, 블루투스 모듈 또는 USB 모듈을 포함하는 차량용 AVN 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 사용자 조작부로부터 선택된 포커싱 영역의 공간평균음향에너지와 상기 선택된 포커싱 영역 외의 영역의 공간평균음향에너지의 비가 최대가 되도록 하는 필터링 계수를 이용해 상기 사운드 소스를 필터링하여 상기 음원 신호를 생성하는 차량용 AVN 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 사용자 조작부는 무선 통신 모듈을 포함하고, 상기 무선 통신 모듈을 통해 상기 복수의 소스 공급부로부터 입력된 복수의 사운드 소스 중 적어도 하나, 및 상기 사운드 소스의 포커싱 영역에 대한 선택 신호를 상기 프로세서로 송신하는 차량용 AVN 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 사용자 조작부는 차량 내부에 구비된 좌석 영역 중 적어도 하나의 영역에 구비된 차량용 AVN 시스템.
  11. 차량용 AVN 장치 및 외장형 프로세서를 포함하는 차량용 AVN 시스템으로,
    상기 차량용 AVN 장치는,
    사운드 소스를 입력받기 위한 복수의 소스 공급부;
    상기 복수의 소스 공급부로부터 입력된 복수의 사운드 소스 중 적어도 하나, 및 상기 사운드 소스의 포커싱 영역을 선택하는 사용자 조작부; 및
    다채널 앰프;를 포함하고,
    상기 외장형 프로세서는, 상기 차량용 AVN 장치에 연결되어 상기 선택된 사운드 소스의 출력을 상기 포커싱 영역에 포커싱하기 위한 음원 신호를 생성하고, 상기 다채널 앰프를 통해 상기 음원 신호를 출력하는 차량용 AVN 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 외장형 프로세서는 상기 사용자 조작부를 통해 선택된 포커싱 영역에 대응하는 필터링 계수에 기초해 상기 선택된 사운드 소스를 필터링하여 상기 음원 신호를 생성하는 차량용 AVN 시스템.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 외장형 프로세서는,
    상기 사용자 조작부로부터 선택된 포커싱 영역의 공간평균음향에너지와 상기 선택된 포커싱 영역 외의 영역의 공간평균음향에너지의 비가 최대가 되도록 하는 필터링 계수를 이용해 상기 사운드 소스를 필터링하여 상기 음원 신호를 생성하는 차량용 AVN 시스템.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 사용자 조작부는 무선 통신 모듈을 포함하고, 상기 무선 통신 모듈을 통해 상기 복수의 소스 공급부로부터 입력된 복수의 사운드 소스 중 적어도 하나, 및 상기 사운드 소스의 포커싱 영역에 대한 선택 신호를 상기 외장형 프로세서로 송신하는 차량용 AVN 시스템.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 사용자 조작부는 차량 내부에 구비된 좌석 영역 중 적어도 하나의 영역에 구비된 차량용 AVN 시스템.
  16. 복수의 소스 공급부를 통해 사운드 소스를 입력받는 단계;
    상기 복수의 소스 공급부를 통해 입력된 복수의 사운드 소스 중 적어도 하나와 상기 사운드 소스의 포커싱 영역에 대한 사용자 선택을 검출하는 단계;
    선택된 사운드 소스의 출력을 상기 포커싱 영역에 포커싱하기 위한 음원 신호를 생성하는 단계; 및
    생성된 음원 신호를 출력하는 단계;를 포함하는 차량 내 사운드 제어방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 복수의 사운드 소스 및 상기 사운드 소스의 출력이 포커싱될 수 있는 복수의 포커싱 영역을 디스플레이하는 단계;를 더 포함하는 차량 내 사운드 제어방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 출력하는 단계는,
    상기 복수의 사운드 소스에 대응하는 각각의 음원 신호를 동시 또는 선택적으로 출력하는 차량 내 사운드 제어방법.
  19. 제16항에 있어서,
    차량 내부 공간은 복수의 포커싱 영역으로 구분되고,
    각각의 포커싱 영역에 대응하는 필터링 계수를 저장하는 단계;를 더 포함하는 차량 내 사운드 제어방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 음원 신호를 생성하는 단계는,
    상기 포커싱 영역에 대응하는 필터링 계수에 기초해 상기 사운드 소스를 필터링하여 상기 음원 신호를 생성하는 차량 내 사운드 제어방법.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 필터링 계수는 상기 사용자 조작부로부터 선택된 포커싱 영역의 공간평균음향에너지와 상기 포커싱 영역 외의 영역의 공간평균음향에너지의 비를 최대로 하는 계수인 차량 내 사운드 제어방법.
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