KR100908306B1 - 멀티 오디오 믹싱 프리앰프 - Google Patents

Abstract

프리앰프에 채널당 3개의 마이크를 입력할 수 있는 마이크 연결 잭을 구비하고, 다이나믹마이크, 콘덴서마이크와 같이 특성이 서로 다른 마이크를 통해 음성시그널을 입력받아 마이크별로 이퀄라이저를 통해 시그널 보상 후 음성시그널을 마이크별로 증폭한 후 혼합기를 통해 믹싱된 음성시그널을 출력하며;

마이크잭에 마이크가 연결되면 해당 이퀄라이저 LED램프가 점등되어 채널당 입력된 마이크와 위치를 식별할 수 있는 것을 특징으로 하는 멀티 오디오 믹싱 프리앰프 방송장치

프리앰프, 오디오, 방송장치, 마이크, 튜닝

Description

멀티 오디오 믹싱 프리앰프 { The preamp mixing multi-audio }

본 발명은 방송장치에 관한 것으로, 음원발생장치(마이크, MICROPHONE) 또는 음원재생장치(CD PLAYER, CASSETTE DECK, DIGITAL TUNER 등)를 통해 발생된 음원신호는 튜닝, 변조, 증폭의 과정을 거쳐 증폭된 전기 신호를 스피커가 음향신호로 전환시켜 청취자에게 음향이 들리게 되는 구조로 구성된다.

구내방송장치의 구성은 일반적으로 일체형 보다는 랙(RACK) 타입으로 각각 고유기능을 갖는 판넬(PANEL, 또는 모듈(MODULE)로 지칭된다)들을 사용자의 편의에 따라 조합(조립)하여 하나의 일체형 랙 타입으로 구성한다.

통상적으로 구내(전관)방송장치의 경우 기본적으로 아래와 같이 구성된다.

AUTO BLOWER : 랙(RACK) 내부의 온도가 상승할 경우 수동 또는 자동적으로 팬을 동작시킴으로써 시스템 전체를 안정하게 운용한다.

MONITOR PANEL : 파워앰프 각각의 스피커를 모니터하기 위한 선택 스위치 기능이 있는 것으로 보통 모니터 스피커 일체형으로 배율 선택스위치(0dB, -6dB, -12dB, -18dB, -24dB)로 모니터 스피커 출력을 제어할 수 있다.

음원재생장치 : DIGITAL TUNER, CASSETTE DECK, CD PLAYER 등이 있다.

EMERGENCY PANEL : 화재자동감지기와 연결하여 화재발생시 최우선으로 비상 경보음을 송출한다.

CHIME ＆ SIREN : 챠임은 시작과 끝을 알리며, 비상 또는 경보 방송용으로 파상 및 평판의 사이렌 신호음을 발생한다.

PROGRAM EXCHANGER : 본 기기는 REMOTE, TIMER 등이 입력될 때 자동으로 신호를 자동 절환 시켜주며, 파워 앰프 출력 신호를 개별 스위치와 전체 스위치, 그룹 스위치로 스피커를 동작시킨다.

또한, 입력된 신호의 우선 순위를 정해놓아 우선 순위가 늦은 신호를 차단하고 우선 순위가 가장 빠른 신호만 출력되며, 일반 방송, 원격제어, 타이머의 입력제어 기능으로 신호를 제어하며, 1개의 그룹 스위치로 다수의 스피커 회선을 동작할 수 있다.

POWER DISTRIBUTOR : RACK SYSTEM에 장착된 제반 기기의 전원을 종합적으로 제어한다.

BATTERY CHARGER MODULE : 본 기기는 비상전원으로 비축하는 배터리의 전압이 일정 전압 이하이면 자동으로 충전을 시작하고 일정전압 이상이면 자동으로 충전을 정지하는 과충전 방지기능이 있어 배터리 보호가 가능하다.

공판넬(BLANK PANEL) : 본 판넬은 국제 규격의 표준 RACK CABINET에 장착되는 판넬이며, 표준형 RACK CABINET에 각종 기기를 설치하고 남는 공간을 메우기도 하며, 또한 자연적으로 발열하는 각종 기기들의 가운데에 설치하여 기기간의 열전도를 줄이는 기능을 가지며 모든 크기는 국제규격인 기준에 준하여 제작된다.

RACK CABINET : 본 기기는 EIA 표준 규격의 음향기기 장착용 RACK CABINET이 며 상·하 크기와 좌·우의 크기는 표준규격에 준하여 제작한다.

EM. BATTERY : 비상전원용 축전지

마이크(MICROPHONE) : 음성을 전기신호로 변환하는 음원발생장치

프리앰프(PRE AMP) : 주 음량에 4밴드 EQ가 있어 보다 좋은 음색의 연출이 가능하며, 콘덴서 마이크를 사용할 수 있도록 전원이 공급되어지며, AC/DC 겸용으로 정전이 되어도 DC +24V의 배터리에 의하여 사용할 수 있으며, 우선 방송기능을 내장하여 다른 외부입력에 대하여 우선적으로 동작하도록 한다.

오디오 구성에서, 증폭을 담당하는 오디오 기기를 앰프(amplifier), 또는 증폭기라고 칭하며, 작은 전기 신호를 큰 전기 신호로 증폭하는 작용을 한다. 따라서, 증폭기는 모든 전자회로의 기본이며, 전자공학에서도 이 앰프의 해석과 설계에 중요한 비중을 할당하고 있다.

오디오 기기에서 앰프는 전치 증폭기(프리앰프(pre amplifier))와 전력 증폭기(파워앰프(power amplifier))로 나뉘며, 이 두가지의 앰프가 하나의 장치 안에 있으면, 인테그레이티드(integrated)증폭기라고 한다. 그리고, 인테그레이티드 증폭기에 튜너까지 있으면, 리시버라고 한다.

오디오 기기의 출력은 일단 전치 증폭기에서 증폭되고 다른 조절까지 더해져서 전력 증폭기로 보내어진다. 전력 증폭기에서는 스피커에 큰 전력을 보내 전기적 신호의 전압과 전류를 동시에 증폭한다. 오디오의 음질은 증폭기에 사용된 회로 방식, 재료의 품질, 증폭 소자의 종류에 따라 많이 달라진다.

상술한 두 종류의 증폭기 사이에는 다른 기기가 끼어들 수 있는 데, 이퀄라 이저(equalizer), 다이내믹 익스팬더(dynamic expander), 서라운드 프로세서(surround processor)등이 그것들이다.

이퀄라이저는 오디오 시스템의 새로운 주역으로 등장하여 이미 오래 전부터 이용되어 오고 있다. 최근 그 이용도가 더욱 많아져 수십 종류가 되며, 성능과 디자인 면에서도 우수성을 자랑하고 있다. 이러한 제품들은 몇 년전만 하여도 음향기기 중에서는 일종의 액세서리(accessory)였으나, 이제는 오디오 시스템의 일부분으로 확고한 자리를 차지하고 있다.

일반적으로 오디오 기기에 있어서는 음역이 낮은 16Hz에서 음역이 높은 32kHz사이에서 5개에서 32가지 정도의 주파수를 중심으로 하여 증폭도를 올려주거나, 내려주는 기능을 갖고 있는 기기를 이퀄라이저 증폭기라고 한다.

즉, 재생되는 음질을 듣는 사람의 취향에 맞춰 음을 만들어 들을 수 있는 것이 이퀄라이저이다.

A/V설비는 각종 행사를 효과적으로 지원할 수 있도록 음향/영상설비를 최적 수준으로 구성함으로써 그 효과를 발휘할 수 있도록 하는 것으로 AUDIO PART는 유선/무선 마이크(MICROPHONE), 스피커(SPEAKER), 앰프(amplifier)등에 오디오 믹서(AUDIO MIXER), 음원재생장치(DIGITAL TUNER, CASSETTE DECK, CD PLAYER)등이 랙 타입으로 조합되며, VIDEO PART는 영상지원장비(VTR ＆ DVD), PROJECTOR, SCREEN 등이 추가된다.

방송장치는 방송장치가 구비되는 현장의 특수성과 여건에 따라 일체형을 사용하거나, 상기의 모듈(판넬)들을 적의 조합하여 랙 안에 삽입하여 여건에 맞게 조 립하여 사용한다.

상기 예는 통상적인 구성의 한 예를 나타낸 것으로 다양한 장비들이 다양한 명칭으로 불리우기도 한다.

본 발명은 방송장치에 관한 것으로 랙 타입의 구내방송장치에 있어서 마이크(MICROPHONE)는 여러 종류가 있지만 보통 다이나믹 마이크와 콘덴서 마이크를 주로 사용한다.

다이내믹마이크는 기본적으로 스피커의 구조와 비슷하여, 구조가 단순하고 충격, 온도, 습도에 강하고 큰 음압에도 잘 견딘다. 소리의 특징은 마이크의 구조상 중역은 약간 증가하는 반면 10kHz 이상의 고음특성은 좋지 않다. 보통 이퀄라이저로 보상을 하지 않은 상태에서 목소리를 테스트해보면 약간 답답하거나 코가 막힌 듯한 소리로 들린다.

콘덴서마이크는 진동판이 얇고 금속성이기 때문에 습도와 온도에 민감하다.

또 다이내믹마이크와는 달리 팬텀파워(DC48V)와 같이 전기를 공급해 주어야 한다.

그렇기 때문에 무게도 무겁고 내부회로도 복잡해서 공연용으로는 많이 쓰지 않는 반면 감도와 주파수응답이 저음부터 고음까지 매우 좋아 고음질용으로 많이 사용한다.

그러나, 감도와 주파수응답이 좋다는 것은 거꾸로 말하면 원치 않는 소리들도 수음하게 되어 소리를 조금만 높이려고 해도 피드백이 생겨 하울링이 발생하게 된다.

또한, 행사 진행이나 교회 등에서 연설자가 연설 중에 '삑∼' 하고 갑자기 귀청이 심하게 울리게 나는 하울링이 발생하는 경우를 자주 접한다.

그 원인을 잡기 위해 어떤 경우 많은 교회들이 수 천에서 수 억의 시설투자를 하기도 하지만 아무리 고가의 비싼 제품들을 적용한다 해도 역시 소리가 나는데 그 원인은 기기의 이상 작동이 아니라 연설자가 마이크 사용을 잘못해서 나는 경우가 상당히 많다.

감도와 주파수 특성이 좋고 특히, 연설자가 고개를 돌리며 말을 해도 잘 수음되는 지향성이 좋은 콘덴서 마이크를 사용할 경우 마이크에 대고 말을 하는 둥근 부분은 전원이 들어가서 작동이 시작되면 자기장이 형성되는데, 보통 마이크를 쓰는 사람들이 잠깐 쉰다든지 반주가 흐르는 사이에 무심코 마이크의 둥근 부분을 손으로 잡거나 감싸면 여지없이 '삑∼' 하는 강한 하우링이 울린다.

왜냐하면 아무리 좋은 마이크라도 성능에 상관없이 입력부위를 손으로 감쌀 때 자기장이 강하게 장애를 받으면서 불안정해지고, 이때 불안정해진 자기장이 이상 전류로 변화가 일면서 그 이상신호가 앰프로 입력되면서 강한 굉음을 발생하게 된다.

또한, 마이크를 감싸지 않았는데도 굉음이 발생하는 경우도 가끔 있는데, 그런 때는 마이크를 재빨리 공간이동으로라도 약간 움직여주면 괜찮아진다.

하지만 가장 근본 원인은 마이크 자루부분을 잡을 때 둥근 입력부위에 너무 가까이 잡거나 해서 발생하는 것으로 이 굉음의 소리는 사실 비싼 제품일수록 흡입 력이 좋기 때문에 더 크게 난다.

또한, 사람의 회화영역은 100Hz ∼ 8KHz 이나 일반적으로 많이 사용되는 주요회화영역은 300Hz ∼ 3KHz로 이중 500Hz ∼ 4KHz 부분이 중요하며, 어음 명료도의 80％ 이상을 좌우하는 것으로 에너지는 작지만 고주파 부분이 대화음 이해에 중요한 부분으로 정상인의 귀는 500Hz ∼ 4KHz 부분이 가장 민감하게 작용한다.

그래서 명료도를 높이기 위해 필요 없는 또는 중요하지 않은 영역의 주파수대에 잡음이 섞여 들어오는 것을 막기 위해 필터링을 하는데 현재 사용되는 주요 필터로 아래와 같은 4종류의 필터가 대표적으로 사용된다.

LPF(Low Pass Filter) : 차단주파수 보다 낮은 주파수를 통과시키는 필터.

HPF(High Pass Filter) : 차단주파수 보다 높은 주파수를 통과시키는 필터

BPF(Band Pass Filter) : 일정한 범위의 주파수만 통과시키는 필터

BEF(Band Elimination Filter) : 일정한 범위의 주파수만 차단시키는 필터

상기와 같은 필터의 기술을 응용한 것으로 출원번호 10-2005-7023101 '음질 조정 장치 및 음질 조정 방법' 이 있어, 청구항을 중심으로 보면 입력된 음성 신호에서의 소정의 제 1 주파수 대역 성분의 레벨에 근거하여 그 유무를 판정하고, 또한 상기 입력된 음성 신호에서의 상기 제 1 주파수 대역 이상의 제 2 주파수 대역 성분의 레벨에 근거하여 그 유무를 판정하는 판정부와, 상기 판정부에 의해 상기 제 1 주파수 대역의 성분이 없고, 또한 상기 제 2 주파수 대역 성분이 있다고 판정된 경우에 상기 입력된 음성 신호에서의 상기 제 1 주파수 대역 이상의 제 2 주파수 대역의 성분을 감쇠시켜, 제 2 주파수 대역이 감쇠된 음성 신호를 출력하고, 상 기 판정부에 의해 상기 제 1 주파수 대역의 성분이 있다고 판정된 경우에 상기 입력된 음성 신호에서의 상기 제 2 주파수 대역의 성분을 감쇠시키지 않고서 상기 입력된 음성 신호를 출력하는 제어부를 구비한 음질 조정 장치가 있다.

본 발명의 목적은 잡음 요소를 제거하고 최상의 음질로 방송되는 것을 궁극적인 목적으로 한다.

그러나, 각각의 분리된 기능을 하나의 랙 안에 조합하여 하나의 기능을 구현하는 랙 타입의 경우 잡음 요소를 제거하고 최상의 음질로 방송하고자 하는 본 발명의 목적을 구현하기 위해서는 각각의 모듈별로 개선하여 하나의 랙으로 통합 구현하여야 하는 특성을 갖으며, 아래의 것은 모두 원치 않는 음을 발생하는 잡음 요소이다.

1. 콘덴서 마이크에서 발생하는 하울링

2. 콘덴서 마이크와 다이나믹 마이크의 장단점

3. 음성발성시 낮은 명료도

4. 최대화된 볼륨을 모르고 기기 작동시(POWER ON) 발생하는 굉음과 스피커의 손상

5. 파워앰프의 파워트랜지스터(POWER TR)의 과열로 발생하는 열잡음 및 파손

6. 디머(DIMMER)를 ON 시키고 구내방송을 할 경우 발생하는 하울링

7. 모니터 스피커에 의해 발생하는 하울링

8. 3-WAY 스피커의 명료도

9. 대용량 아날로그앰프의 열잡음 및 스피커별 개별제어

마이크로프로세서란 TTL이나 CMOS IC들은 정해진 특성대로만 움직이는 데 비해 마이크로프로세서는 관리자가 프로세서내에 프로그램을 주입해서 자신이 원하는 동작 특성을 구현 할 수 있는 것으로, 컴퓨터의 CPU처럼 명령을 내릴 수 있기도 하고 특정 명령을 받을 수 있는 것으로 본 발명의 제어를 위한 주제어부의 제어명령을 입력하여 입력된 제어명령(프로그램)에 따라 제어를 하는 주요 구성이다.

종래기술의 문헌 정보

[문헌1] 출원번호 10-2005-7023101 '음질 조정 장치 및 음질 조정 방법'

본 발명은 최상의 음질을 재현하여 스피커를 통해서 방송하는 것을 목적으로 아래와 같은 문제점을 해결하고자 한다.

다이나믹마이크, 콘덴서마이크와 같이 특성이 서로 다른 마이크를 통해 음성시그널을 입력받기 위해 채널별로 마이크 연결 잭을 구비한다.

채널별로 마이크 연결 잭을 설치하고 사용시 어느 채널 어느 마이크 연결 잭에 마이크잭이 연결되었는지를 전면부에서는 알 수 없어 연결된 마이크잭을 표시할 수 있어야 할 필요가 생겼다.

또한 마이크별로 출력볼륨을 구비하여 상황에 따라 콘덴서마이크와 다이나믹마이크의 입력을 가감할 필요가 생긴다.

또한, 종래의 이퀄라이져는 채널별로 있었으나, 본 발명에 따라 채널별 및 마이크별로 이퀄라이져가 구비될 필요성을 갖는다.

다이나믹마이크, 콘덴서마이크와 같이 특성이 서로 다른 마이크를 통해 음성시그널을 입력받기 위한 채널별로 복수의 마이크 연결 잭을 구비한다.

채널별로 마이크 연결 잭을 설치하고 사용시 어느 채널 어느 마이크 연결 잭에 마이크가 연결되었는지를 전면부에서는 알 수 없어 연결된 마이크 잭의 해당 LED를 점등하여 표시한다.

콘덴서마이크와 다이나믹마이크의 혼합 비율을 가감하기 위한 마이크별 출력 볼륨 및 볼륨이 믹싱되며, 채널별 및 마이크별로 이퀄라이져를 구비한다.

다양한 마이크 특성을 갖는 복수의 마이크 특성을 혼합하여 각각의 마이크의 장점을 살릴 수 있으며, 마이크가 연결된 채널과 위치를 LED램프의 점등으로 쉽게 인식하며, 채널별, 마이크별로 이퀄라이징을 할 수 있어 2종류 이상의 서로 다른 특성의 마이크를 손쉽게 혼합하여 균질화하며 상황과 특성에 맞게 특정 마이크의 출력을 가감하며, 마이크 특성별로 이퀄라이징을 할 수 있어 음성의 보정과 노이즈 제거에 효과적이다.

도 1은 본 발명의 멀티 오디오 믹싱 프리앰프 방송장치 전면과 후면의 간략도로써 도면을 참조하여 설명한다.

프리앰프에 입력 채널당 3개의 마이크를 입력할 수 있는 마이크 연결 잭을 구비한다.

다이나믹마이크, 콘덴서마이크와 같이 특성이 서로 다른 이종(異種)마이크를 통해 음성시그널을 입력받아 마이크별로 각각 이퀄라이저를 통해 시그널 보상한다.

시그널 보상된 음성시그널을 마이크별로 증폭한 후 혼합기를 통해 믹싱된 음성시그널을 최종 출력한다.

마이크잭에 마이크가 연결되면 마이크의 하우징에 의해 눌리워져(스위치 ON)되어 해당 채널의 이퀄라이저 LED램프가 점등되어 채널당 입력된 마이크와 위치를 프리앰프 전면에서 쉽게 확인할 수 있는 것을 특징으로 하는 멀티 오디오 믹싱 프리앰프이다.
통상적으로 화자(話者)가 하나의 마이크를 통해 말을하게 되면 프리앰프를 통해 증폭하고 이퀄라이져를 통해 튜닝 후 믹서를 통해 믹싱하여 파워앰프를 통해 증폭하여 스피커를 통해 방송하게 된다.
상기의 경우 통상적으로 다이나믹마이크 또는 콘덴서 마이크와 같이 단일 특성의 마이크를 사용게되는데 본 발명에서는 다이나믹마이크, 콘덴서마이크와 같이 특성이 서로 다른 이종(異種)마이크를 통해 음성시그널을 입력받아 마이크별로 이퀄라이저를 통해 시그널 보상하는데 차이점이 있다.
상기와 같은 경우 마이크특성에 따라 장단점이 있는데, 이때 1채널(한명의 화자가 말하는 것을)당 즉, 한 명이 말하는 동일한 내용에 대해 각 각 마이크의 특성에 따라 이퀄라이져로 바로 프리앰프에서 튜닝을 하게 된다.
즉, 마이크별로 특성에 따라 다른 장단점이 있는데, 장점은 살리고 단점은 보완하는 것으로 1화자(話者)에 대해 동일 스피치를 보완하여 명료도를 향상하는 것이다.
이상의 기능을 효과적으로 구현하기 위한 것으로, 일실시 예로, 마이크는 콘덴서마이크와 다이나믹마이크를 하나의 단일 하우징내에 동시 구성되는 일 실시 예가 가능하며, 프리앰프에 입력 채널당 3개의 마이크를 입력할 수 있는 마이크 연결 잭을 구비하는 것으로, 프리앰프, 마이크연결잭, 이퀄라이저, 혼합기, 이퀄라이저 볼륨, LED램프가 단일 하우징내 구비된다.
단일 하우징내에서 각 마이크별로 특성에 따라 튜닝된(시그널 보상된) 음성시그널을 마이크별로 증폭한 후 혼합기를 통해 믹싱된 음성시그널을 최종 출력한다.
마이크잭에 마이크가 연결되면 마이크의 하우징에 의해 눌리워져(스위치 ON)되어 해당 채널의 이퀄라이저 LED램프가 점등되어 채널당 입력된 마이크와 위치를 프리앰프 전면에서 쉽게 확인할 수 있는 것을 특징으로 하는 멀티 오디오 믹싱 프리앰프이다.

도 1은 본 발명의 멀티 오디오 믹싱 프리앰프 방송장치 전면과 후면의 간략도이다.

Claims (1)

1. 프리앰프내 채널당 3개의 마이크 연결 잭, 마이크 연결 잭별로 각각 배선된 이퀄라이저, 혼합기, 이퀄라이저 볼륨에 구비된 LED램프로 구성되어;

   프리앰프에 채널당 3개의 마이크를 입력할 수 있는 마이크 연결 잭을 구비하고, 다이나믹마이크, 콘덴서마이크와 같이 특성이 서로 다른 마이크를 통해 음성시그널을 입력받아 마이크별로 이퀄라이저를 통해 시그널 보상 후 음성시그널을 마이크별로 증폭한 후 혼합기를 통해 믹싱된 음성시그널을 출력하는 프리앰프, 마이크연결잭, 이퀄라이저, 혼합기, 이퀄라이저 볼륨, LED램프가 단일 하우징내 구비되며;

   마이크잭에 마이크가 연결되면 해당 이퀄라이저 LED램프가 점등되어 채널당 입력된 마이크와 위치를 식별할 수 있는 것을 특징으로 하는 멀티 오디오 믹싱 프리앰프.

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