KR20050022648A - 음장 보정 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

오디오 장치에 있어서, 입력되는 전기 신호를 소리로 재생하는 재생부; 재생음을 검출하고, 검출된 신호를 무선 신호로 변환하여 무선 전송하며, 오디오 장치를 원격 제어하는 원격 제어기; 무선 전송된 무선 신호를 수신하여 검출 신호를 추출하는 무선 수신부; 및 재생부로 입력되는 전기 신호에 대해 추출된 검출 신호와 일치하는 출력을 가지는 내부 값을 설정하고, 미리 입력된 목표 음장과 일치하는 음장 특성을 가지도록 설정 값을 변경하여 음장을 보정하는 음장 보정 신호처리부를 포함하는 음장 보정 장치 및 전기 신호를 소리로 재생하는 단계; 재생음을 검출하고, 검출된 신호를 무선 신호로 변환하여 무선 전송하는 단계; 무선 전송된 무선 신호를 수신하여 검출 신호를 추출하는 단계; 및 재생되는 전기 신호에 대해 추출된 검출 신호와 일치하는 출력을 가지는 음장 보정 장치의 내부 값을 설정하고, 미리 입력된 목표 음장과 일치하는 음장 특성을 가지도록 설정 값을 변경하여 음장을 보정하는 단계를 포함하는 음장 보정 방법이 개시되어 있다.

Description

음장 보정 장치 및 방법{Method and apparatus for correcting sound field}

본 발명은 음향 재생 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 오디오 시스템 또는 텔레비전 시스템의 오디오부와 같은 오디오 장치에서 음장보정을 수행하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

오디오 장치에서 재생된 음은 음이 전파되는 음장공간에 따라 청취자가 느끼는 차이가 있다. 따라서 원음에 보다 가까운 음을 청취하기 위해서는 값비싼 부품의 오디오 장치를 사용하는 것 이상으로 음장 보정이 중요하다.

도 5는 일반적인 오디오 장치의 무향실 및 일반 리스닝룸의 음장 특성을 비교한 그래프이다. 그래프의 가로축은 헤르쯔-로그리듬(Herz-logarithmic)의 주파수이고 세로축은 데시벨(dB)로 나타낸 진폭이다. 그래프 상의 상측 주파수 응답(500)은 무향실에서 측정한 것이고, 하측 주파수 응답(510)은 일반 리스닝룸에서 측정한 것이다.

일반적인 리스닝룸에서는 비교적 매끄러운 주파수 응답특성을 보인다. 그러나 일반 리스닝룸에서 측정했을 경우에는 동일한 스피커일지라도 룸의 영향에 의하여 하측 주파수 응답(510)과 같이 많은 딥(dip)과 피크(peak)가 있는 형태의 주파수 응답 특성을 볼 수 있다.

이러한 현상의 원인은 리스닝룸 형태에 기인한 정재파(standing wave)에 의한 룸 모드(mode)에 의하여 일정 주파수 대역에서는 보강되거나 상쇄되어 나타나는 현상이다. 이러한 현상은 특히 저주파에서 많이 발생된다. 이를 보정하여 주파수에 관계없이 평탄한 주파수 응답을 나타내도록 하는 기술을 음장 보정이라고 한다.

종래에는 오디오 장치의 음장 보정을 위해서, 스피커 앞의 청취점에서 유선으로 연결된 마이크로폰을 이용하여 각 채널에서 재생되는 음압의 크기와 소스로부터의 거리 그리고 주파수 특성을 측정하여 음장 공간의 특성을 파악하고, 별도의 장치를 이용하여 측정된 음장 특성의 보정치를 입력한 후, 전체적으로 평탄한 주파수 특성을 보이도록 각 밴드별로 이득치 설정을 수행하여 음장에 의한 주파수 왜곡 현상을 보정하였다.

그러나, 이 경우 유선 마이크로폰을 이용하기 때문에 청취 위치에 마이크를 고정 시켜야 하는 번거로움이 있고, 밴드별로 이득치를 조정하는 방법을 이용하여 스피커와 음장의 주파수 특성을 보정하기 때문에 룸특성에 기인하는 정재파 모드와 코움 필터 이펙트 등의 영향을 제거하기 어렵고 정확하게 일정한 주파수 특성을 갖는 음장 제어의 한계가 있다.

또한, 별도의 장치를 이용하여 목표 음장 특성을 입력해 주어야 하므로, 별도의 장비 및 음장 보정에 대한 전문적인 지식이 필요하였다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 음장 보정을 위한 마이크로폰의 위치에 제한이 없고, 별도의 장치 및 음장 보정에 대한 전문지식이 없이도 음장 보정을 수행할 수 있는 음장 보정 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 이루기 위해 본 발명의 제 1관점에 따른 음장보정장치는, 오디오 장치에 있어서, 입력되는 전기 신호를 소리로 재생하는 재생부; 상기 재생음을 검출하고, 검출된 신호를 무선 신호로 변환하여 무선 전송하며, 상기 오디오 장치를 원격 제어하는 원격 제어기; 상기 무선 전송된 무선 신호를 수신하여 상기 검출 신호를 추출하는 무선 수신부; 및 상기 재생부로 입력되는 전기 신호에 대해 상기 추출된 검출 신호와 일치하는 출력을 가지는 내부 값을 설정하고, 미리 입력된 목표 음장과 일치하는 음장 특성을 가지도록 상기 설정 값을 변경하여 음장을 보정하는 음장 보정 신호처리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 바람직하게는 상기 목표 음장 특성은 미리 설정된 복수의 목표 음장 특성 중에서 선택되는 것을 특징으로 한다.

또한, 바람직하게는 상기 음장 보정 신호처리부는 FIR 적응 필터를 이용하여 음장을 보정하는 것을 특징으로 한다.

또한, 바람직하게는 상기 재생부로 입력되는 전기 신호를 발생하는 입력 신호 발생부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 바람직하게는 상기 입력되는 전기 신호는 랜덤 노이즈 신호 또는 임펄스 신호 중의 하나인 것을 특징으로 한다.

또한, 바람직하게는 상기 원격 제어기는 상기 재생음을 검출하여 전기 신호로 변환하는 재생음 검출부, 상기 검출된 전기 신호를 무선 신호로 변환하여 무선 전송하는 무선 전송부 및 상기 오디오 장치를 원격 조정하는 원격 조정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 2관점에 따른 음장 보정 방법은, 전기 신호를 소리로 재생하는 단계; 상기 재생음을 검출하고, 검출된 신호를 무선 신호로 변환하여 무선 전송하는 단계; 상기 무선 전송된 무선 신호를 수신하여 상기 검출 신호를 추출하는 단계; 및 상기 재생되는 전기 신호에 대해 상기 추출된 검출 신호와 일치하는 출력을 가지는 음장 보정 장치의 내부 값을 설정하고, 미리 입력된 목표 음장과 일치하는 음장 특성을 가지도록 상기 설정 값을 변경하여 음장을 보정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 바람직하게는 상기 목표 음장 특성은 미리 설정된 복수의 목표 음장 특성 중에서 선택되는 것을 특징으로 한다.

또한, 바람직하게는 상기 음장 보장 단계는 FIR 적응 필터의 계수 값을 변경함으로써 음장을 보정하는 것을 특징으로 한다.

또한, 바람직하게는 상기 입력되는 전기 신호를 발생하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 바람직하게는 재생되는 전기 신호는 랜덤 노이즈 신호 또는 임펄스 신호 중의 하나인 것을 특징으로 한다.

또한, 바람직하게는, 상기 재생음을 검출하고, 검출된 신호를 무선 신호로 변환하여 무선 전송하는 단계는 상기 오디오 장치를 원격 조정하는 원격 조정기에서 수행되는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 음장 보정 장치의 일 실시예의 개략적인 블록도이다. 도 1에서 오디오 장치의 재생부(100)는 증폭부(150)와 증폭부(150)는 음장 보정 신호처리부(130)와 각각 연결되어 있으며, 음장 보정 신호처리부(130)는 입력신호 발생부 및 무선 수신부(120)와 연결되어 있다. 재생부(100)와 무선 수신부(120) 사이에는 원격 제어기(110)가 위치하고 원격 제어기(110)에서는 재생음 검출부(112)와 무선 송신부(114)가 서로 연결되어 있다.

입력 신호 발생부(140)는 재생부(100)로 입력되는 전기 신호를 발생한다. 음장 보정을 위해 입력 신호는 백색 노이즈 또는 핑크 노이즈를 발생하는 노이즈 발생기를 많이 사용한다. 본 실시예에서는 전대역 주파수를 가진하기 위해 랜덤 노이즈 발생기 또는 임펄스 신호 발생기를 사용한다.

재생부(100)는 스피커(speaker)에 해당하며 입력되는 전기 신호를 소리로 재생하여 오디오 장치가 위치하고 있는 음장 공간으로 출력한다.

원격 제어기(110)는 재생음 검출부(112), 무선 전송부(114), 및 원격 제어부(미도시)를 포함하는데, 재생음 검출부(112)는 출력된 재생음을 검출하여 전기 신호로 변환하고, 무선 전송부(114)는 변환된 전기 신호를 무선 신호로 변환하여 무선 전송하며, 원격 제어부(미도시)는 오디오 장치를 원격 제어한다.

무선 수신부(120)는 무선 전송된 무선 신호를 수신하여 상기 검출 신호를 추출한다.

음장 보정 신호처리부(130)는 재생부(100)에서 재생되고 원격 제어기(110)에서 검출되어 무선 수신부(120)를 통해 수신된 전기신호와 일치하는 출력을 가지도록 내부 값을 설정하여 음장 공간의 특성을 파악하고, 파악된 음장 공간의 특성을 미리 입력된 목표 음장의 특성과 일치하도록 설정된 내부 값을 변경하여 음장을 보정한다.

목표 음장 특성은 미리 설정되는데, 텔레비전의 오디오부와 같이 특정 오디오 장치를 위한 전용 음장 보정 장치에 있어서는 범용 음장 보정 장치와는 달리 재생되는 음장의 개략적인 특성을 예측하는 것이 가능하므로 미리 예측되는 복수의 음장 특성들을 설정하여 설정된 음장 특성 중에서 오디오 장치의 사용자가 선택하도록 할 수 있다.

미리 복수의 음장 특성을 설정하고 사용자가 오디오 장치가 위치하는 음장 공간의 특성에 적당한 목표 음장 특성을 선택함으로써, 사용자는 별도의 음장 보정 장치를 사용하지 않아도 되며, 또한 음장 보정에 대한 전문적인 지식이 없이도 음장 보정을 할 수 있게 된다.

또한, 미리 설정되는 목표 음장은 오디오 장치의 사용자가 자신의 취향에 맞는 음장 특성을 선택할 수 있도록 설정될 수도 있는데, 예를 들어 맑은 소리, 밝은 소리와 같은 다양한 음장 특성을 가지는 음장 특성들을 미리 설정할 수도 있다.

본 실시예에서 음장 보정 신호처리부(130)는 FIR(Finite Impulse Response) 적응 필터를 이용하여 음장을 보정한다. FIR 적응필터의 사용함으로써 위상 특성이 비선형인 IIR(infinite Impulse Response) 필터를 이용하는 경우에 비해 음질 열화의 가능성이 낮게 된다.

도 2는 본 발명에 따른 음장 보정 방법의 일 실시예를 수행하는 흐름도이다. 우선 전기 신호를 발생(S200)하여 스피커에 해당하는 재생부(100)로 입력하고 재생부에서 입력된 전기 신호를 소리로 재생하여 음장 공간으로 출력한다(S210).

통상 음장 보정에서는 백색 노이즈나 핑크 노이즈가 많이 사용되며 본 발명에서는 전 대역 주파수로 음향계를 가진하기 위해 랜덤 노이즈 신호 또는 임펄스 신호를 사용한다.

마이크에 해당하는 재생음 검출부(112)부에서 검출된 소리를 전기 신호로 변환하고(S220), 무선 전송부(114)에서 무선 신호로 변환하여 무선 전송한다(S230). 무선 전송의 방법은 RF(radio frequency), 블루 투스(blue tooth), LED 등의 다양한 무선 전송 수단을 이용하여 구현할 수 있다.

재생음을 검출하고 검출된 신호를 무선 신호로 변환하여 무선 전송하는 과정은 오디오 장치를 원격 제어하는 원격 제어기에서 수행될 수 있다. 이 경우 원격 제어기(110)는 통상의 원격 제어부(미도시) 이외에 재생음 검출부(112) 및 무선 전송부(114)도 구비한다.

무선 전송된 무선 신호를 수신하여 검출 신호를 추출하고(S240), 추출된 검출 신호와 일치하는 출력을 가지도록 음장 보정 장치의 내부 값을 설정한다. 음장 보정 장치 내부값의 설정은 추출된 검출 신호를 기존의 음장 보정 장치의 내부값과 비교하여(S250), 일치하지 않는 경우 내부값을 변경(S260)하는 과정을 반복함으로써 수행된다.

본 실시예의 음장 보정 장치는 적응 필터, 특히 FIR 적응 필터를 사용하므로 내부값을 변경하는 것은 FIR 적응 필터의 계수를 변경하는 것에 해당된다.

음장 공간의 특성을 파악한 경우, 다시 말해 추출된 검출신호와 음장 보정 장치의 출력이 일치하는 경우, 마지막으로 파악한 음정 공간의 음장 특성이 미리 입력된 목표 음장과 일치하는 음장 특성을 가지도록 상기 설정 값을 변경하여 음장을 보정한다.

이 과정은 이미 설정된 음장 보정 장치의 출력이 미리 입력된 목표 음장 특성과 일치하는지 비교하고(S270), 일치하지 않는 경우 일치할 때까지 FIR 적응 필터의 계수 값을 변경(S280)함으로써 수행된다.

목표 음장 특성은 미리 설정된 복수의 목표 음장 특성 중에서 선택되는 데, 이로 인한 효과는 장치 발명에서 이미 설명된 바와 같다.

본 실시예에서는 원격 제어기(110) 내에 재생음 검출부(112) 및 무선 전송부(114)를 포함시키는 데, 이러한 구성은 오디오 장치의 사용자가 음장 공간 내에서 위치에 구애 받지 않고 검출 신호를 전송하며 또 그 자리에서 바로 목표 음장 특성을 입력하여 음장 특성을 보정하는 것을 가능하게 한다.

이로 인해 오디오 장치의 사용자는 음장 공간 내의 어느 위치에서도 용이하게 그 위치에 적합한 음장 보정을 수행할 수 있게 된다.

도 3은 도 1의 음장 보정 신호 처리부가 음장 공간의 음장 특성을 파악하는 과정의 개략적인 블록도이다. 도 3은 본 발명에 따른 음장 보정 방법의 스피커와 음향계의 시스템 추정(system identification) 부분을 설명한 그림이다. 도 3의 음장(310)은 스피커와 마이크로폰이 컨벌루션(convolution)된 시스템을 나타내며, 도 1의 재생부(100) 와 재생음 검출부를 포함한 것이다. 우선 전대역 주파수로 음향계 즉, 음장(310)을 가진하기 위하여 랜덤 노이즈 또는 임펄스 신호를 임력 한 뒤 이 음향계를 통과한 신호 d1과 당시의 적응 FIR 필터(adaptive FIR filter)를 통과한 추정 신호 d2의 차이 e1을 LMS(Least Mean Square) 알고리즘에 입력하여 새로이 적응 필터 계수를 갱신시킨다. 이 과정을 반복하게 되면 적응필터 계수는 음향계의 단위 임펄스 응답(unit impulse response)으로 근사화 될 수 있다.

도 4는 도 1의 음장 보정 신호 처리부가 목표 음장 특성에 따라 음장 보정을 수행하는 과정의 개략적인 블록도이다. 도 4는 도 3의 시스템 추정에서 얻은 스피커와 리스닝룸의 음장의 단위 임펄스 응답을 이용하여 목적하는 목표 음장 특성을 기준으로 삼아 음장을 보정하는 알고리즘을 도시한 것이다.

입력신호는 랜덤 노이즈 신호를 입력시켜 주어 전 주파수 대역에 충분히 가진하도록 한다. 입력 신호는 causal system에서 수렴율 향상시키는 작용을 하는 지연소자(410) 및 목적하는 주파수 응답 특성을 가지는 목표 음장 특성(420)의 타겟(target) 음향계를 통과하여 d3을 출력한다. 초기 적응 FIR 필터 계수와 컨벌루션된 출력치는 다시 시스템 추정 블록에서 얻어낸 스피커와 음장을 대표하는 추정 음장 특성(440)인 단위 임펄스 응답을 통과하게 되어 d4를 출력한다. 이때 d3와 d4의 차이 e2를 최소화하는 과정을 반복하여 최적의 적응필터(430) 계수값을 얻게 된다. 이 과정에서도 LMS 알고리즘을 사용한다.

도 6은 일반 리스닝룸에서의 목표 음장 특성에 대한 본 발명의 일 실시예에 따른 음장 보정 전후의 음장 특성을 비교한 도면이다. 도 6에서 가장 평탄한 곡선(600)은 목표 음장 특성에 해당하고, 가장 변화가 심한 곡선(620)은 음장 보정 전의 주파수 응답 곡선이며, 평탄도가 중간인 곡선(610)은 본 발명에 의한 음장 보정 이후의 주파수 응답 특성이다.

도 6에서 음장 보정 이후 목표 음장 특성에 훨씬 근접한 보정 후의 음장 특성 즉, 주파수 응답을 확인할 수 있다.

본 발명에 의하면, 오디오 장치의 사용자가 음장 보정을 위한 별도의 장치나 전문지식이 없이도 음장 보정을 수행할 수 있고, 사용자의 위치에 구애받지 않고 음장 공간 내 어디서나 편리하게 음장 보정을 수행할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 음장 보정 장치의 일 실시예의 개략적인 블록도이다.

도 2는 본 발명에 따른 음장 보정 방법의 일 실시예를 수행하는 흐름도이다.

도 3은 도 1의 음장 보정 신호처리부가 음장 공간의 음장 특성을 파악하는 과정의 개략적인 블록도이다.

도 4는 도 1의 음장 보정 신호처리부가 목표 음장 특성에 따라 음장 보정을 수행하는 과정의 개략적인 블록도이다.

도 5는 일반적인 오디오 장치의 무향실 및 일반 리스닝룸의 음장 특성을 비교한 그래프이다.

도 6은 일반 리스닝룸에서의 목표 음장 특성에 대한 본 발명의 일 실시예에 따른 음장 보정 전후의 음장 특성을 비교한 그래프이다.

Claims (12)

1. 오디오 장치에 있어서,

   입력되는 전기 신호를 소리로 재생하는 재생부;

   상기 재생음을 검출하고, 검출된 신호를 무선 신호로 변환하여 무선 전송하며, 상기 오디오 장치를 원격 제어하는 원격 제어기;

   상기 무선 전송된 무선 신호를 수신하여 상기 검출 신호를 추출하는 무선 수신부; 및

   상기 재생부로 입력되는 전기 신호에 대해 상기 추출된 검출 신호와 일치하는 출력을 가지는 내부 값을 설정하고, 미리 입력된 목표 음장과 일치하는 음장 특성을 가지도록 상기 설정 값을 변경하여 음장을 보정하는 음장 보정 신호처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 음장 보정 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 목표 음장 특성은 미리 설정된 복수의 목표 음장 특성 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 음장 보정 장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 음장 보정 신호처리부는 FIR 적응 필터를 이용하여 음장을 보정하는 것을 특징으로 하는 음장 보정 장치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 재생부로 입력되는 전기 신호를 발생하는 입력 신호 발생부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 음장 보정 장치.
5. 제 1 또는 4항에 있어서, 상기 입력되는 전기 신호는 랜덤 노이즈 신호 또는 임펄스 신호 중의 하나인 것을 특징으로 하는 음장 보정 장치.
6. 제 1항에 있어서, 상기 원격 제어기는 상기 재생음을 검출하여 전기 신호로 변환하는 재생음 검출부, 상기 검출된 전기 신호를 무선 신호로 변환하여 무선 전송하는 무선 전송부 및 상기 오디오 장치를 원격 제어하는 원격 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 음장 보정 장치.
7. 전기 신호를 소리로 재생하는 단계;

   상기 재생음을 검출하고, 검출된 신호를 무선 신호로 변환하여 무선 전송하는 단계;

   상기 무선 전송된 무선 신호를 수신하여 상기 검출 신호를 추출하는 단계; 및

   상기 재생되는 전기 신호에 대해 상기 추출된 검출 신호와 일치하는 출력을 가지는 음장 보정 장치의 내부 값을 설정하고, 미리 입력된 목표 음장과 일치하는 음장 특성을 가지도록 상기 설정 값을 변경하여 음장을 보정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 음장 보정 방법.
8. 제 7항에 있어서, 상기 목표 음장 특성은 미리 설정된 복수의 목표 음장 특성 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 음장 보정 방법.
9. 제 7항에 있어서, 상기 음장 보장 단계는 FIR 적응 필터의 계수값을 변경함으로써 음장을 보정하는 것을 특징으로 하는 음장 보정 방법.
10. 제 7항에 있어서, 상기 입력되는 전기 신호를 발생하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 음장 보정 방법.
11. 제 7 또는 10항에 있어서, 상기 재생되는 전기 신호는 랜덤 노이즈 신호 또는 임펄스 신호 중의 하나인 것을 특징으로 하는 음장 보정 방법.
12. 제 7항에 있어서, 상기 재생음을 검출하고, 검출된 신호를 무선 신호로 변환하여 무선 전송하는 단계는 상기 오디오 장치를 원격 제어하는 원격 제어기에서 수행되는 것을 특징으로 하는 음장 보정 방법.