KR102155574B1 - 개방형 헤드폰의 노이즈 캔슬링 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents

Abstract

개방형 헤드폰의 노이즈 캔슬링 방법 및 이를 위한 장치가 개시된다. 본 발명의 일실시예에 따른 개방형 헤드폰의 노이즈 캔슬링 방법은 노이즈 캔슬링 드라이버가, 재생용 드라이버에서 재생되는 사운드의 역상 신호를 기반으로 상기 개방형 헤드폰에서 외부로 유출되는 내부 노이즈를 캔슬링하는 단계; 및 상기 재생용 드라이버가, 픽업 마이크를 통해 입력되는 외부 소음의 역상 신호를 기반으로 외부에서 유입되는 외부 노이즈를 캔슬링하는 단계를 포함한다.

Description

개방형 헤드폰의 노이즈 캔슬링 방법 및 이를 위한 장치 {METHOD FOR NOISE CANCELLING OF OPEN HEADPHONE AND APPARATUS USING THE SAME}

본 발명은 개방형 헤드폰의 노이즈 캔슬링 기술에 관한 것으로, 특히 오픈형 헤드폰에서 외부로 유출되는 내부 노이즈와 외부에서 유입되는 외부 노이즈를 캔슬링할 수 있는 오픈형 헤드폰에 관한 것이다.

일반적인 이어폰은 사람의 피부에 닿으면서 드라이버의 진동으로 저음으로 활용하는 프록시미티 이펙트(PROXIMITY EFFECT)를 가진다. 이러한 효과는 작은 드라이버를 통해서도 충분한 저음을 확보할 수 있게 해주며, 이어폰이 쉽게 대중화될 수 있도록 해주는 계기가 되었다. 또한, 일반적인 이어폰의 구조는 외부 소리를 차단할 수 있으며, 차단된 소리에 역상을 가하여 쉽게 노이즈 캔슬링 기능을 제공할 수 있다. 특히, 작은 출력으로도 노이즈 캔슬링 기능을 효과적으로 제공할 수 있다는 장점이 존재한다.

반면에, 귀가 개방되어 있는 형태의 개방형/오픈형 헤드폰 또는 오버이어 형태의 헤드폰은 고막을 막는 구조가 아니기 때문에 기존의 방식으로 노이즈 캔슬링 기능을 제공하기 어렵다. 또한, 프록시미티 이펙트를 기대할 수 없기 때문에 저음 재생이 효과적이지 못하고 높은 출력도 요구된다.

한국 공개 특허 제10-2008-0043237호, 2008년 11월 12일 공개(명칭: 노이즈 캔슬용의 필터 회로, 노이즈 저감 신호 생성 방법 및 노이즈 캔슬링 시스템)

본 발명의 목적은 소리가 청취자의 귓바퀴에 반사되어 이상적인 사운드를 제공하면서도 내부 또는 외부에 대한 노이즈 캔슬링이 가능한 개방형 헤드폰을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 내부에서 외부로 유출되는 소음 차단의 효과로 외부에서 내부로 유입되는 노이즈 데이터를 보다 정확하게 확보함으로써 캔슬링 정확도와 효과를 향상시키는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 사운드나 소리가 외부로 유출되지 않도록 함으로써 사람들이 많은 공공장소에서도 활용 가능한 개방형 헤드폰을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 개방형 헤드폰을 통해 2WAY 또는 3WAY 기반의 이머시브 사운드를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 개방형 헤드폰의 장점을 그대로 유지하면서 개방형 헤드폰의 가장 큰 단점인 누화를 방지하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 재생을 위한 드라이버와 분리된 노이즈 캔슬링 전용 드라이버를 통해 노이즈 제거 레벨을 환경에 따라 변화시켜 보다 효과적인 노이즈 캔슬링 기능을 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 개방형 헤드폰의 노이즈 캔슬링 방법은 귀가 개방되어 있는 형태의 개방형 헤드폰의 노이즈 캔슬링 방법에 있어서, 노이즈 캔슬링 드라이버가, 재생용 드라이버에서 재생되는 사운드의 역상 신호를 기반으로 상기 개방형 헤드폰에서 외부로 유출되는 내부 노이즈를 캔슬링하는 단계; 및 상기 재생용 드라이버가, 픽업 마이크를 통해 입력되는 외부 소음의 역상 신호를 기반으로 외부에서 유입되는 외부 노이즈를 캔슬링하는 단계를 포함한다.

이 때, 외부 소음의 역상 신호는 상기 재생용 드라이버와 상기 노이즈 캔슬링 드라이버를 분리하는 내부 차폐막을 기반으로 형성된 내부 혼(HORN)을 통해 상기 개방형 헤드폰을 착용한 사용자의 귀 방향으로 출력되고, 상기 사운드의 역상 신호는 상기 노이즈 캔슬링 드라이버를 감싸는 외부 차폐막에 구비된 덕트를 통해 외부 방향으로 출력될 수 있다.

이 때, 사운드의 역상 신호는 상기 재생용 드라이버로 입력되는 상기 사운드의 원본 신호를 이용하여 생성될 수 있다.

이 때, 외부 소음의 역상 신호는 상기 사운드와 동시에 출력될 수 있다.

이 때, 개방형 헤드폰은 상기 사용자의 귀에서 소리가 자연스럽게 믹싱(MIXING)되도록 상기 재생용 드라이버에서 출력되는 사운드의 주파수와 상기 노이즈 캔슬링 드라이버에서 출력되는 사운드의 주파수를 분할하여 재생할 수 있다.

이 때, 재생용 드라이버에서 출력되는 사운드는 상기 사용자의 귓바퀴를 거치지 않고 직접 전달되고, 상기 노이즈 캔슬링 드라이버에서 출력되는 사운드는 상기 사용자의 귓바퀴에 반사되어 전달될 수 있다.

이 때, 재생용 드라이버는 사운드 프로세싱을 적용하지 않은 다이렉트 사운드(DRY), 중저음 사운드 및 바이노럴 사운드 중 적어도 하나를 재생할 수 있다.

이 때, 노이즈 캔슬링 드라이버는 사운드 프로세싱을 적용한 프로세싱 사운드(WET), 중고음 사운드, 바이노럴 사운드 및 앰비소닉 사운드 중 적어도 하나를 재생할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 개방형 헤드폰은, 픽업 마이크를 통해 입력되는 외부 소음의 역상 신호를 기반으로 외부에서 유입되는 외부 노이즈를 캔슬링하는 재생용 드라이버; 상기 사운드의 역상 신호를 기반으로 외부로 유출되는 내부 노이즈를 캔슬링하는 노이즈 캔슬링 드라이버; 상기 재생용 드라이버와 상기 노이즈 캔슬링 드라이버를 분리하는 내부 차폐막; 및 상기 노이즈 캔슬링 드라이버를 감싸고, 상기 사운드의 역상 신호가 빠져나가기 위한 덕트를 구비하는 외부 차폐막을 포함한다.

이 때, 외부 소음의 역상 신호는 상기 내부 차폐막을 기반으로 형성된 내부 혼(HORN)을 통해 상기 개방형 헤드폰을 착용한 사용자의 귀 방향으로 출력되고, 상기 사운드의 역상 신호는 상기 덕트를 통해 외부 방향으로 출력될 수 있다.

이 때, 사운드의 역상 신호는 상기 재생용 드라이버로 입력되는 상기 사운드의 원본 신호를 이용하여 생성될 수 있다.

이 때, 재생용 드라이버는 상기 사운드와 상기 외부 소음의 역상 신호를 동시에 출력할 수 있다.

이 때, 개방형 헤드폰은 상기 사용자의 귀에서 소리가 자연스럽게 믹싱(MIXING)되도록 상기 재생용 드라이버에서 출력되는 사운드의 주파수와 상기 노이즈 캔슬링 드라이버에서 출력되는 사운드의 주파수를 분할하는 멀티 채널 디코더를 더 포함할 수 있다.

이 때, 재생용 드라이버에서 출력되는 사운드는 상기 사용자의 귓바퀴를 거치지 않고 직접 전달되고, 상기 노이즈 캔슬링 드라이버에서 출력되는 사운드는 상기 사용자의 귓바퀴에 반사되어 전달될 수 있다.

이 때, 재생용 드라이버는 사운드 프로세싱을 적용하지 않은 다이렉트 사운드(DRY), 중저음 사운드 및 바이노럴 사운드 중 적어도 하나를 재생할 수 있다.

이 때, 노이즈 캔슬링 드라이버는 사운드 프로세싱을 적용한 프로세싱 사운드(WET), 중고음 사운드, 바이노럴 사운드 및 앰비소닉 사운드 중 적어도 하나를 재생할 수 있다.

본 발명에 따르면, 소리가 청취자의 귓바퀴에 반사되어 이상적인 사운드를 제공하면서도 내부 또는 외부에 대한 노이즈 캔슬링이 가능한 개방형 헤드폰을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 내부에서 외부로 유출되는 소음 차단의 효과로 외부에서 내부로 유입되는 노이즈 데이터를 보다 정확하게 확보함으로써 캔슬링 정확도와 효과를 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 사운드나 소리가 외부로 유출되지 않도록 함으로써 사람들이 많은 공공장소에서도 활용 가능한 개방형 헤드폰을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 개방형 헤드폰을 통해 2WAY 또는 3WAY 기반의 이머시브 사운드를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 재생을 위한 드라이버와 분리된 노이즈 캔슬링 전용 드라이버를 통해 노이즈 제거 레벨을 환경에 따라 변화시켜 보다 효과적인 노이즈 캔슬링 기능을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 개방형 헤드폰의 평면도이다.
도 2는 사용자가 도 1에 도시된 개방형 헤드폰을 착용한 상태를 나타낸 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 개방형 헤드폰의 정면도이다.
도 4는 사용자가 도 3에 도시된 개방형 헤드폰을 착용한 상태를 나타낸 정면도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 개방형 헤드폰의 측면도이다.
도 6은 사용자가 도 5에 도시된 개방형 헤드폰을 착용한 상태를 나타낸 측면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 개방형 헤드폰에 의한 노이즈 캔슬링 영역의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 픽업 마이크 위치의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 믹싱 존(MIXING ZONE)의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 개방형 헤드폰의 회로도이다.
도 11 내지 도 13은 본 발명에 따른 개방형 헤드폰을 통해 제공되는 믹싱된 사운드의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 개방형 헤드폰의 노이즈 캔슬링 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.

본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 개방형 헤드폰의 평면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 개방형 헤드폰은 재생용 드라이버(110), 노이즈 캔슬링 드라이버(120), 내부 차폐막(111), 외부 차폐막(121) 및 덕트(131, 132)를 포함한다.

먼저, 본 발명의 일실시예에 따른 개방형 헤드폰은 사용자의 귀를 덮지 않고 개방되어 있는 형태의 헤드폰에 상응하는 것으로, 사용자가 착용하는 경우에 도 2에 도시된 것과 같은 위치에서 사운드를 제공할 수 있다.

그러나, 이와 같은 개방형 헤드폰은 고막을 막는 구조가 아니기 때문에 외부에서 유입되는 소음을 차단 또는 캔슬링하기 어려운 점과 동시에 헤드폰에서 외부로 유출되는 소음을 차단 또는 캔슬링하기 어렵다는 문제점이 존재한다. 또한, 낮은 출력을 이용한 프록시미티 이펙트를 기대하기 어렵기 때문에 저음을 제공하기 위해서는 높은 출력을 필요로 하는 문제점도 존재한다.

그러나, 이러한 문제점들을 해결할 수 있다면, 일반적인 라우드스피커를 청취하는 것과 같은 음질이나 공간감을 확보하면서 피로도는 감소시킬 수 있는 이상적인 형태의 헤드폰을 제공할 수 있다.

따라서, 본 발명에서는 이러한 문제점을 해결하기 위한 새로운 형태의 개방형 헤드폰을 제안하고자 한다.

먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명에서 제안하고자 하는 개방형 헤드폰은 재생용 드라이버(110)와 노이즈 캔슬링 드라이버(120)가 내부 차폐막(111)을 통해 분리된 형태로 위치할 수 있고, 노이즈 캔슬링 드라이버(120)는 덕트(131, 132)가 존재하는 외부 차폐막(121)의 안쪽에 위치할 수 있다.

이 때, 재생용 드라이버(110)와 노이즈 캔슬링 드라이버(120)는 사운드를 출력하는 스피커에 상응하는 것으로, 내부 차폐막(111)을 기준으로 각각 내부 스피커와 외부 스피커에 상응하게 배치될 수 있다.

이 때, 내부 차폐막(111)과 외부 차폐막(121)을 기반으로 재생용 드라이버(110)에서 재생된 사운드가 이동하는 통로인 내부 혼(HORN)과 노이즈 캔슬링 드라이버(120)에서 재생된 사운드가 이동하는 통로인 외부 혼(HORN)이 형성될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 개방형 헤드폰은, 도 2에 도시된 것과 같이 사용자의 귀를 덮지 않으면서, 내부 혼(horn)과 외부 혼(horn)을 통해 출력되는 사운드가 각각 사용자의 귓구멍과 귓바퀴 쪽으로 전달될 수 있도록 인체공학적으로 설계될 수 있다.

예를 들어, 도 1에 도시된 개방형 헤드폰을 사용자 얼굴 정면 방향으로 나타내면 도 3과 같은 형태로 보여질 수 있으며, 착용시 도 4에 도시된 것처럼 보여질 수 있다.

다른 예를 들어, 도 1에 도시된 개방형 헤드폰을 사용자 얼굴 측면 방향으로 나타내면 도 5와 같은 형태로 보여질 수 있으며, 착용시 도 6에 도시된 것처럼 각각의 드라이버들을 통해 재생되는 사운드가 사용자의 귓구멍과 귓바퀴로 각각 전달되도록 설계될 수 있다.

이 때, 재생용 드라이버(110)는 픽업 마이크를 통해 입력되는 외부 소음의 역상 신호를 기반으로 외부에서 유입되는 외부 노이즈를 캔슬링한다.

이 때, 외부 소음의 역상 신호는, 내부 차폐막(111)을 기반으로 형성된 내부 혼을 통해 개방형 헤드폰을 착용한 사용자의 귀 방향으로 출력될 수 있는데, 재생용 드라이버(110)에서 재생되는 사운드와 동시에 출력될 수 있다.

즉, 내부 혼을 통해 사용자의 귀로 외부 소음의 역상 신호를 출력해줌으로써 외부로부터 유입되는 외부 소음을 상쇄시켜 노이즈 캔슬링 기능을 제공할 수 있다.

예를 들어, 도 8에 도시된 것과 같은 픽업 마이크(810, 811)를 통해 입력 및 측정된 외부 소음은, 픽업 마이크(810, 811)와 연동된 Phase controller로 전달되어 외부 소음에 대한 역상 신호를 생성하는데 사용될 수 있다. 이와 같이 생성된 외부 소음의 역상 신호는 재생용 드라이버(110)에서 재생될 사운드에 더해짐으로써 외부 소음을 차폐하는데 활용될 수 있다.

즉, 사운드를 A, 외부 소음을 B, 외부 소음에 대한 역상 신호를 -B라고 가정하면, 재생용 드라이버를 통해 (A-B)가 출력되고, 외부로부터 B가 더해져서 사용자에게는 (A-B)+B = A에 상응하게 순수한 사운드만을 제공할 수 있다.

이 때, 도 8에 도시된 픽업 마이크(810, 811)의 개수와 위치는 설명을 위한 단순 예시에 해당하는 것으로, 본 발명의 일실시예에 따른 개방형 헤드폰에 구비되는 픽업 마이크의 개수와 위치는 특별히 한정되지 않는다.

또한, 도 8에 도시된 것과 같은 픽업 마이크(810, 811)는 진동에 영향을 받지 않도록 구조화됨으로써 외부 소음을 보다 명료하게 수음할 수 있다.

이 때, 외부 소음은 의미 그대로 외부로부터 개방형 헤드폰에서 재생되는 사운드에 섞여서 들릴 수 있는 노이즈에 해당하는 것으로, 개방형 헤드폰을 사용하는 사용자의 환경에 따라 그 정도가 상이할 수 있다.

예를 들어, 지하철이나 버스와 같은 대중교통에서 발생하는 소음이나 사람이 많은 곳에서 발생하는 소음 등이 외부 소음에 해당할 수 있다.

이 때, 개방형 헤드폰의 경우에는 사용자의 고막을 직접적으로 막고 있지 않기 때문에, 외부 소음 차단기능이 없다면 외부 소음으로 인해 제대로 된 사운드를 감상하기 어려울 수 있다.

따라서, 본 발명에서는 재생용 드라이버(110)를 기반으로 도 7에 도시된 것과 같이 소리가 이동하는 내부 혼(horn) 및 외부 혼(horn)을 포함한 영역과 사용자의 귀 부분에 해당하는 영역을 포함하는 노이즈 캔슬링 영역(700)을 생성함으로써 외부 소음을 효과적으로 차폐할 수 있다.

이와 같이, 하나의 드라이버에서는 복합적인 신호를 출력할 수 있기 때문에, 본 발명의 일실시예에 따른 재생용 드라이버(110)는 사운드 소스를 재생하기 위한 재생 드라이버로 사용됨과 동시에 외부 소음 차단을 위한 캔슬링 드라이버로 사용될 수 있다.

노이즈 캔슬링 드라이버(120)는 사운드의 역상 신호를 기반으로 외부로 유출되는 내부 노이즈를 캔슬링한다.

이 때, 사운드의 역상 신호는 덕트(131, 132)를 통해 외부 방향으로 출력될 수 있다.

예를 들어, 도 1 및 도 3을 참조하면, 노이즈 캔슬링 드라이버(120)에서 재생되는 사운드의 역상 신호는 외부 차폐막(121)에 구비된 통로인 덕트(131, 132)를 통해 외부로 출력됨으로써 개방형 헤드폰을 착용한 사용자의 주변 사람들에게 재생용 드라이버에서 재생되는 사운드가 들리지 않도록 차단할 수 있다.

또한, 노이즈 캔슬링 드라이버(120)를 통해 재생되는 사운드의 역상 신호는 외부 혼(HORN)을 통해 출력됨으로써 내부 혼(HORN)을 통해 발진하는 사운드가 외부 방향으로 향하지 않도록 차단하는 역할을 수행할 수도 있다. 즉, 내부 혼을 통해 사용자의 귀로 전달되는 사운드가 외부로 유출되지 않도록 사운드의 역상 신호를 이용하여 차폐막을 형성함으로써 내부의 소리가 외부로 새어나가지 않도록 하는 에어 커튼(AIR CURTAIN) 역할을 수행할 수 있다.

일반적으로 노이즈 캔슬링을 위한 가장 효과적인 방법은 원본 신호에 대해 딜레이 없는 완벽한 역상 신호를 생성하여 제공하는 것일 수 있다.

따라서, 사운드의 역상 신호는 재생용 드라이버(110)로 입력되는 사운드의 원본 신호를 이용하여 생성될 수 있다.

예를 들어, 재생용 드라이버(110)로 신호를 전달하는 Matrix Router에 역상 신호를 생성하기 위한 Phase Reverse Controller를 병렬로 연결하여 사운드에 상응하는 신호를 획득할 수 있다. 이 후, Phase Reverse Controller에서 생성된 사운드의 역상 신호를 노이즈 캔슬링 드라이버(120)로 전달하여 재생하도록 할 수 있다.

이 때, 노이즈 캔슬링 드라이버(120)를 통해 내부에서 외부로 유출되는 내부 소음을 차단함으로써 픽업 마이크가 온전히 외부 소음만을 수음할 수 있도록 할 수 있으므로 보다 명료하게 외부 소음을 수음할 수 있는 효과가 존재한다.

내부 차폐막(111)은 재생용 드라이버(110)와 노이즈 캔슬링 드라이버(120)를 분리한다.

예를 들어, 내부 차폐막(111)은 도 1 내지 도 5에 도시된 것처럼 재생용 드라이버(110)와 노이즈 캔슬링 드라이버(120)가 위치하는 공간 자체를 분리함으로써 각각의 드라이버에서 출력되는 신호가 내부 혼(horn)과 외부 혼(horn)을 거쳐 도 9에 도시된 것과 같은 믹싱 존(900)에서 합쳐지도록 할 수 있다.

외부 차폐막(121)은 노이즈 캔슬링 드라이버(120)를 감싸고, 사운드의 역상 신호가 빠져나가기 위한 덕트(131, 132)를 구비한다.

이 때, 덕트(131, 132)는 개방형 헤드폰에서 외부로 유출되는 내부 소음을 캔슬링하기 위한 역상 신호가 빠져나가는 통로에 상응할 수 있다. 도 1에 도시된 덕트(131, 132)는 설명을 위한 예시에 해당하는 것일 뿐, 도 1에 도시된 개수와 형태에 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 1에 도시된 것보다 다수의 덕트들을 캔슬링하고자 하는 방향으로 배치한다면 보다 높은 캔슬링 효과를 얻을 수도 있다.

또한, 도 1에는 도시하지 아니하였으나, 개방형 헤드폰은 사용자의 귀에서 소리가 자연스럽게 믹싱(MIXING)되도록 재생용 드라이버(110)에서 출력되는 사운드의 주파수와 노이즈 캔슬링 드라이버(120)에서 출력되는 사운드의 주파수를 분할하는 멀티 채널 디코더를 더 포함할 수 있다.

예를 들어, 멀티 채널 디코더를 통해 주파수를 분할하여 재생함으로써 재생용 드라이버(110)에 상응하는 내부 스피커를 전면 채널로 사용하고, 노이즈 캔슬링 드라이버(120)에 상응하는 외부 스피커를 후면 채널로 사용할 수 있다.

이 때, 재생용 드라이버(110)에서 출력되는 사운드는 사용자의 귓바퀴를 거치지 않고 직접 전달되고, 노이즈 캔슬링 드라이버(120)에서 출력되는 사운드는 사용자의 귓바퀴에 반사되어 전달될 수 있다.

이 때, 내부 스피커에 상응하는 재생용 드라이버(110)에서 출력되는 사운드는 귓바퀴를 거치지 않고 다이렉트로 전달되기 때문에 직접음 또는 전면의 방향성을 보다 뚜렷하게 표현할 수 있다. 또한, 외부 스피커에 상응하는 노이즈 캔슬링 드라이버(120)에서 출력되는 사운드는 귓바퀴를 거쳐 전달되기 때문에 방향이나 거리감을 명확하게 표현할 수 있다.

또한, 종래의 이어폰이나 밀폐형 헤드폰의 경우에는 귓바퀴를 사용하지 못하는 구조로 인해서 자연스럽지 못한 사운드를 제공할 수 밖에 없었다. 또한, 이러한 구조는 공명주파수 대에서 소리의 레벨이 높아질수록 난청을 유발할 확률이 높다는 위험이 존재하였다.

그러나, 본 발명에 따른 개방형 헤드폰은 귓바퀴를 이용한 형태로, 자연스러운 음질의 사운드를 제공하기 때문에 난청이 발생할 위험이 적다.

이 때, 귓바퀴는 반사되는 소리를 모아서 외이도로 유도하는 역할을 수행하므로, 귓바퀴에 소리를 반사시켜서 전달하는 경우에 가장 자연스러운 음질을 확보할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 개방형 헤드폰은 귓바퀴의 구조를 활용하여 사운드를 제공함으로써 낮은 출력으로도 효율적으로 소리를 전달할 수 있다.

예를 들어, 귓바퀴가 소리나는 방향으로 향해 있을 경우, 중음(1,500~7000Hz) 대역에서 외이도의 공명현상이 발생하기 때문에 약 10~15dB 정도로 사운드가 부스트되는 효과가 있으며, 전체주파수 대역에서 3dB 수준의 집음 효과가 발생할 수 있다. 다시 말해서, 귓바퀴를 이용하면, 공명현상에 의해 부스트되는 수준의 출력을 보상받는 효과를 얻을 수도 있다. 이 때, 공명현상은 소리가 전달되는 과정에서 울리는 현상을 의미하는 것으로, 본원발명과 같이 개방형 헤드폰을 통해 귓바퀴 부분은 개방되어 있고, 고막으로 한쪽 끝이 막힌 상태에서 발생할 수 있다.

이 때, 외이도의 공명 주파수는 약 s/4L에 상응하고, 소리의 속도는 약 340m/sec, L은 외이도의 길이에 상응하므로 소리의 파장이 길어지더라도 캔슬링 가능성을 높일 수 있다.

따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 개방형 헤드폰을 이용하는 경우, 다양한 목적에 따라 최적화된 음질의 사운드를 제공하는 것이 가능하다.

이 때, 재생용 드라이버(110)는 사운드 프로세싱을 적용하지 않은 다이렉트 사운드(DRY), 중저음 사운드 및 바이노럴(BINAURAL) 사운드 중 적어도 하나를 재생할 수 있다.

이 때, 노이즈 캔슬링 드라이버(120)는 사운드 프로세싱을 적용한 프로세싱 사운드(WET), 중고음 사운드, 바이노럴 사운드 및 앰비소닉(AMBISONIC) 사운드 중 적어도 하나를 재생할 수 있다.

일반적으로 외이도를 통해서 소리의 위치나 방향지각능력을 감별할 수 있고, 이중 이론(Duplex Theory)에 따르면 방향지각능력은 소리의 세기나 시간의 차이에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, 양쪽 귀에 도달한 소리의 시간 차이(Interaural Time Difference, ITD)는 저주파 소리의 위치를 인식하도록 할 수 있고, 양쪽 귀에 도달한 소리의 강도 차이(Interaural Level Difference, ILD)는 고주파 소리의 위치를 인식하도록 할 수 있다.

따라서, 귓바퀴를 이용하여 외이도로 소리를 전달하는 경우 소리의 방향성을 가장 효과적으로 전달할 수 있다. 이 때, 본 발명은 분리된 드라이버를 기반으로 ITD 및 ILD의 컨트롤이 보다 용이하기 때문에 바이노럴 효과를 증대시킬 수 있을 뿐만 아니라, 귓바퀴로 소리를 전달함으로써 공간 정보를 표현하기에도 유리해질 수 있다.

예를 들어, 도 11을 참조하면, 재생용 드라이버(1110)에서 원음에 해당하는 다이렉트 사운드(DRY)가 재생되고, 노이즈 캔슬링 드라이버(1120)에서 리버브 파라미터가 적용된 프로세싱 사운드(WET)가 재생되는 경우, 믹싱 존(1130)에 해당하는 공기 중에서 사운드가 믹싱(Mixing)되어 사용자에게 제공될 수 있다. 즉, 다이렉트 사운드를 그대로 유지한 상태에서 손쉬운 파라미터 변경을 통해 프로세싱 사운드만을 조정할 수 있으므로 사운드 프로세싱을 보다 수월하게 처리할 수 있으며, 프로세싱의 효과와 상관없이 높은 명료도를 유지할 수 있게 된다.

이 때, 공기 중에서 사운드가 믹싱된다는 의미는, 별도의 믹싱 장치 없이 귓바퀴를 통해 전달된 각각의 사운드가 공기 중에서 어쿠스틱(ACOUSTIC)하게 섞여서 외이도로 전달되는 것일 수 있다.

다른 예를 들어, 재생용 드라이버와 노이즈 캔슬링 드라이버를 사용하여 고음역대와 저음역대를 분리하여 재생함으로써 보다 풍성하고 복합적인 사운드를 제공할 수도 있다. 즉, 도 12를 참조하면, 재생용 드라이버(1210)에서 중저음 사운드가 재생되고, 노이즈 캔슬링 드라이버(1220)에서 중고음 사운드가 재생되는 경우, 믹싱 존(1230)에 해당하는 공기 중에서 사운드가 믹싱되어 2WAY 사운드의 형태로 사용자에게 제공될 수 있다. 이 때, 저음은 고음에 비해 상대적으로 높은 출력의 앰프를 요구하므로, 본 발명과 같이 저음 앰프와 고음 앰프를 분리하여 사용함으로써 출력 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 재생용 드라이버(1210)에 상응하는 내부 스피커에는 별도의 LFE(Low Frequency Effect) 드라이버를 추가하여 서브우퍼 전용으로 사용할 수도 있다. 또한, 도 12에는 도시하지 아니하였으나, 크로스오버 프로세서를 통해 출력되는 소리를 각 드라이버로 전송하여 2WAY 사운드 또는 3WAY 사운드를 제공하기 위한 구조를 구현할 수도 있다.

또 다른 예를 들어, 재생용 드라이버와 노이즈 캔슬링 드라이버를 사용하여 공간 이미지에 대한 신호를 분리하여 재생함으로써 방향성을 보다 명료하게 표현할 수도 있다. 즉, 도 13을 참조하면, 재생용 드라이버(1310)에서 다이렉트 사운드 또는 바이노럴 사운드가 재생되고, 노이즈 캔슬링 드라이버(1320)에서 바이노럴 사운드 또는 앰비소닉 사운드가 재생되는 경우, 믹싱 존(1330)에서 해당하는 공기 중에서 사운드가 믹싱되어 이머시브 사운드의 형태로 사용자에게 제공될 수도 있다.

이 때, 재생용 드라이버는 서라운드 환경에서의 전면 스피커 역할을 수행할 수 있고, 노이즈 캔슬링 드라이버는 후면 스피커, 측면 스피커, 상면 스피커 및 서브 우퍼 스피커 중 적어도 하나에 상응하는 역할을 수행할 수 있다.

이와 같이 재생용 드라이버에 상응하는 내부 스피커를 통해 근거리와 원거리를 표현하고, 노이즈 캔슬링 드라이버에 상응하는 외부 스피커를 통해 공간의 이미지를 표현함으로써 드라이버의 효율성을 향상시킬 수 있으며, 바이노럴, 룸 프레젠테이션 및 프리 딜레이 적용을 용이하게 할 수 있다. 또한, 각각의 드라이버를 기반으로 EQ 파라미터 조정, 레벨 조정 및 프로세싱을 정교하고 간편하게 수행할 수 있을 뿐만 아니라 방향성 인지 정보를 효과적으로 제공할 수도 있다.

또한, 재생용 드라이버에 상응하는 내부 스피커를 통해 소스 데이터는 그대로 재생하고, 노이즈 캔슬링 드라이버에 상응하는 외부 스피커를 통해 리버브 데이터만 조정하여 공간의 가상화를 구현할 수 있으므로 원음은 그대로 유지하면서도 다채로운 공간의 이미지를 자유롭게 표현할 수 있다.

이와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 개방형 헤드폰을 통해 개방된 구조에 따른 장점은 유지하면서도 단점이나 문제점은 보완할 수 있다. 즉, 일반적인 스피커로 음악을 청취하는 것과 같은 효과를 제공하면서도 헤드폰의 내부 또는 외부에서 발생하는 노이즈는 차단할 수 있다.

도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 개방형 헤드폰의 회로도이다.

도 10을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 개방형 헤드폰의 동작 과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명의 일실시예에 따른 개방형 헤드폰은 스마트 기기 또는 다양한 오디오 입력으로부터 획득한 사운드 소스(SOUND SOURCE)를 시그널 디텍터(SIGNAL DETECTOR)로 전달하여 입력된 사운드 소스를 분석할 수 있다.

예를 들어, 입력된 사운드 소스에 해당하는 신호의 헤더 정보를 분석하여 어떤 종류의 오디오 컨텐츠를 포함하고 있는지 감지할 수 있다. 이 때, 모노, 스테레오, 5.1, 7.1, 10.2 또는 11.1 등에 해당하는 이머시브 사운드 포맷을 감지할 수 있다.

이 후, 리슨 모드 셀렉터(LISTEN MODE SELECTOR)를 이용하여 입력된 사운드 소스에 해당하는 신호를 어떤 방법으로 청취할 것인지에 대한 청취 모드를 결정할 수 있다.

예를 들어, 스테레오 모드 및 이머시브 서라운드 모드 중 어느 하나를 선택할 수 있다.

만약, 청취 모드가 멀티 채널에 상응하는 경우, 멀티채널 디코더(MULTI CHANNEL DECODER)가 입력된 사운드 소스에 상응하는 오디오 포맷에 따른 디코딩을 수행하여 사운드 소스에 해당하는 오디오를 채널 별로 분리할 수 있다.

이 때, 룸 시뮬레이터(ROOM SIMULATOR)를 이용하여 멀티채널 디코더(MULTI CHANNEL DECODER)에 의해 분리된 멀티 채널 신호에 청취 환경에 따른 출력 어사인을 수행하고, 각 채널에 필요한 오디오 이펙터를 추가할 수 있다.

또한, 헤드 트래커(HEAD TRACKER)를 이용하여 멀티채널 디코더(MULTI CHANNEL DECODER)에 의해 분리된 멀티 채널 신호를 사용자에 맞게 조절하고, 채널 별 사용자에 맞게 조절된 멀티 채널 오디오 신호를 바이노럴 인코더(BINAURAL ENCORDER)로 전달하여 바이노럴 사운드로 변환시킬 수 있다.

이 후, 매트릭스 라우터(MATRIX ROUTER)를 이용하여 바이노럴 인코딩 신호, 스테레오 신호 및 이펙트 처리된 신호 등을 지정한 드라이버로 어사인할 수 있다.

이 때, 매트릭스 라우터는 각각의 드라이버를 구동하기 위한 주파수 필터, 크로스오버 등의 DSP를 추가할 수 있다.

이 때, 개방형 헤드폰에는 앰비언스 노이즈 픽업 마이크(AMBIENCE NOISE PICKUP MIC)가 구비되어 외부로부터 유입되는 소음을 수음 또는 감지할 수 있다.

이렇게 수음된 외부 소음은 페이즈 컨트롤러(PHASE CONTROLLER)에서 위상이 반전되어 외부 소음의 역상 신호로 생성될 수 있고, 이렇게 생성된 외부 소음의 역상 신호는 매트릭스 라우터에서 사운드 소스에 의한 재생 신호와 결합되어 사운드를 재생하기 위한 재생 드라이버에 해당하는 재생용 드라이버(PLAY DRIVER)로 전달될 수 있다.

즉, 재생용 드라이버에서는 재생 신호와 함께 외부 소음의 역상 신호를 통해 외부 소음을 상쇄시킴으로써 외부 소음에 대한 노이즈 캔슬링 기능을 제공할 수 있다.

또한, 매트릭스 라우터는 재생용 드라이버로 전달되는 재생 신호를 페이즈 리버스 컨트롤러(PHASE REVERSE CONTROLLER)로 전달하여 재생 신호의 역상 신호를 생성하고, 이렇게 생성된 재생 신호의 역상 신호는 노이즈 캔슬링 드라이버에 상응하는 캔슬링 드라이버(CANCELING DRIVER)로 전달됨으로써 개방형 헤드폰의 내부에서 생성되어 밖으로 유출되는 소음을 캔슬링하는데 사용될 수 있다.

이 때, 본 발명의 일실시예에 따른 개방형 헤드폰은 재생용 드라이버를 전면 채널로, 캔슬링 드라이버를 후면 채널로 활용하여 멀티 채널에 상응하는 사운드를 제공할 수 있다.

또한, 캔슬링 드라이버를 서라운드 스피커로 활용하여 서라운드 사운드 또는 이머시브 사운드를 제공할 수도 있으며, 룸 시뮬레이션 청취 시에 이펙트 청취 효과를 제공할 수도 있다.

도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 개방형 헤드폰의 노이즈 캔슬링 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.

먼저, 본 발명의 일실시예에 따른 개방형 헤드폰은 사용자의 귀를 덮지 않고 개방되어 있는 형태의 헤드폰에 상응하는 것으로 사운드를 재생하거나 외부 소음을 차단하는 재생용 드라이버와 내부 소음을 차단하는 노이즈 캔슬링 드라이버를 포함할 수 있다.

도 14를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 귀가 개방되어 있는 형태의 개방형 헤드폰의 노이즈 캔슬링 방법은 노이즈 캔슬링 드라이버가, 재생용 드라이버에서 재생되는 사운드의 역상 신호를 기반으로 개방형 헤드폰에서 외부로 유출되는 내부 노이즈를 캔슬링한다(S1410).

이 때, 사운드의 역상 신호는 개방형 헤드폰에서 노이즈 캔슬링 드라이버를 감싸고 있는 외부 차폐막에 구비된 덕트를 통해 외부 방향으로 출력될 수 있다.

예를 들어, 도 1 및 도 3을 참조하면, 노이즈 캔슬링 드라이버(120)에서 재생되는 사운드의 역상 신호는 외부 차폐막(121)에 구비된 통로인 덕트(131, 132)를 통해 외부로 출력됨으로써 개방형 헤드폰을 착용한 사용자의 주변 사람들에게 재생용 드라이버에서 재생되는 사운드가 들리지 않도록 차단할 수 있다.

일반적으로 노이즈 캔슬링을 위한 가장 효과적인 방법은 원본 신호에 대해 딜레이 없는 완벽한 역상 신호를 생성하여 제공하는 것일 수 있다.

따라서, 사운드의 역상 신호는 재생용 드라이버로 입력되는 사운드의 원본 신호를 이용하여 생성될 수 있다.

예를 들어, 재생용 드라이버로 신호를 전달하는 Matrix Router에 역상 신호를 생성하기 위한 Phase Reverse Controller를 병렬로 연결하여 사운드에 상응하는 신호를 획득할 수 있다. 이 후, Phase Reverse Controller에서 생성된 사운드의 역상 신호를 노이즈 캔슬링 드라이버로 전달하여 재생하도록 할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 귀가 개방되어 있는 형태의 개방형 헤드폰의 노이즈 캔슬링 방법은 재생용 드라이버가, 픽업 마이크를 통해 입력되는 외부 소음의 역상 신호를 기반으로 외부에서 유입되는 외부 노이즈를 캔슬링한다(S1420).

이 때, 외부 소음의 역상 신호는, 재생용 드라이버와 노이즈 캔슬링 드라이버를 분리하는 내부 차폐막을 기반으로 형성된 내부 혼을 통해 개방형 헤드폰을 착용한 사용자의 귀 방향으로 출력될 수 있는데, 재생용 드라이버에서 재생되는 사운드와 동시에 출력될 수 있다.

즉, 내부 혼을 통해 사용자의 귀로 외부 소음의 역상 신호를 출력해줌으로써 외부로부터 유입되는 외부 소음을 상쇄시켜 노이즈 캔슬링 기능을 제공할 수 있다.

예를 들어, 도 8에 도시된 것과 같은 픽업 마이크(810, 811)를 통해 입력 및 측정된 외부 소음은, 픽업 마이크(810, 811)와 연동된 Phase controller로 전달되어 외부 소음에 대한 역상 신호를 생성하는데 사용될 수 있다. 이와 같이 생성된 외부 소음의 역상 신호는 재생용 드라이버(110)에서 재생될 사운드에 더해짐으로써 외부 소음을 차폐하는데 활용될 수 있다.

즉, 사운드를 A, 외부 소음을 B, 외부 소음에 대한 역상 신호를 -B라고 가정하면, 재생용 드라이버를 통해 (A-B)가 출력되고, 외부로부터 B가 더해져서 사용자에게는 (A-B)+B = A에 상응하게 순수한 사운드만을 제공할 수 있다.

이 때, 도 8에 도시된 픽업 마이크(810, 811)의 개수와 위치는 설명을 위한 단순 예시에 해당하는 것으로, 본 발명의 일실시예에 따른 개방형 헤드폰에 구비되는 픽업 마이크의 개수와 위치는 특별히 한정되지 않는다.

이 때, 외부 소음은 의미 그대로 외부로부터 개방형 헤드폰에서 재생되는 사운드에 섞여서 들릴 수 있는 노이즈에 해당하는 것으로, 개방형 헤드폰을 사용하는 사용자의 환경에 따라 그 정도가 상이할 수 있다.

예를 들어, 지하철이나 버스와 같은 대중교통에서 발생하는 소음이나 사람이 많은 곳에서 발생하는 소음 등이 외부 소음에 해당할 수 있다.

이 때, 개방형 헤드폰의 경우에는 사용자의 고막을 직접적으로 막고 있지 않기 때문에, 외부 소음 차단기능이 없다면 외부 소음으로 인해 제대로 된 사운드를 감상하기 어려울 수 있다.

따라서, 본 발명에서는 재생용 드라이버를 기반으로 도 7에 도시된 것과 같이 소리가 이동하는 내부 혼(horn) 및 외부 혼(horn)을 포함한 영역과 사용자의 귀 부분에 해당하는 영역을 포함하는 노이즈 캔슬링 영역(700)을 생성함으로써 외부 소음을 효과적으로 차폐할 수 있다.

이와 같이, 하나의 드라이버에서는 복합적인 신호를 출력할 수 있기 때문에, 본 발명의 일실시예에 따른 재생용 드라이버는 사운드 소스를 재생하기 위한 재생 드라이버로 사용됨과 동시에 외부 소음 차단을 위한 캔슬링 드라이버로 사용될 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 개방형 헤드폰은 개방형 헤드폰은 사용자의 귀에서 소리가 자연스럽게 믹싱(MIXING)되도록 재생용 드라이버에서 출력되는 사운드의 주파수와 노이즈 캔슬링 드라이버에서 출력되는 사운드의 주파수를 분할하여 재생할 수 있다.

예를 들어, 각각의 드라이버를 통해 사운드의 주파수를 분할하여 재생함으로써 재생용 드라이버에 상응하는 내부 스피커를 전면 채널로 사용하고, 노이즈 캔슬링 드라이버에 상응하는 외부 스피커를 후면 채널로 사용할 수 있다.

이 때, 재생용 드라이버에서 출력되는 사운드는 사용자의 귓바퀴를 거치지 않고 직접 전달되고, 노이즈 캔슬링 드라이버에서 출력되는 사운드는 사용자의 귓바퀴에 반사되어 전달될 수 있다.

이 때, 내부 스피커에 상응하는 재생용 드라이버에서 출력되는 사운드는 귓바퀴를 거치지 않고 다이렉트로 전달되기 때문에 직접음 또는 전면의 방향성을 보다 뚜렷하게 표현할 수 있다. 또한, 외부 스피커에 상응하는 노이즈 캔슬링 드라이버에서 출력되는 사운드는 귓바퀴를 거쳐 전달되기 때문에 방향이나 거리감을 명확하게 표현할 수 있다.

또한, 종래의 이어폰이나 밀폐형 헤드폰의 경우에는 귓바퀴를 사용하지 못하는 구조로 인해서 자연스럽지 못한 사운드를 제공할 수 밖에 없었다. 또한, 이러한 구조는 공명주파수 대에서 소리의 레벨이 높아질수록 난청을 유발할 확률이 높다는 위험이 존재하였다.

그러나, 본 발명에 따른 개방형 헤드폰은 귓바퀴를 이용한 형태로, 자연스러운 음질의 사운드를 제공하기 때문에 난청이 발생할 위험이 적다.

이 때, 귓바퀴는 반사되는 소리를 모아서 외이도로 유도하는 역할을 수행하므로, 귓바퀴에 소리를 반사시켜서 전달하는 경우에 가장 자연스러운 음질을 확보할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 개방형 헤드폰은 귓바퀴의 구조를 활용하여 사운드를 제공함으로써 낮은 출력으로도 효율적으로 소리를 전달할 수 있다.

예를 들어, 귓바퀴가 소리나는 방향으로 향해 있을 경우, 중음(1,500~7000Hz) 대역에서 외이도의 공명현상이 발생하기 때문에 약 10~15dB 정도로 사운드가 부스트되는 효과가 있으며, 전체주파수 대역에서 3dB 수준의 집음 효과가 발생할 수 있다. 다시 말해서, 귓바퀴를 이용하면 공명현상에 의해 부스트되는 수준의 출력을 보상받는 효과를 얻을 수도 있다.

이 때, 공명현상은 소리가 전달되는 과정에서 울리는 현상을 의미하는 것으로, 본원발명과 같이 개방형 헤드폰을 통해 귓바퀴 부분은 개방되어 있고, 고막으로 한쪽 끝이 막힌 상태에서 발생할 수 있다.

이 때, 외이도의 공명 주파수는 약 s/4L에 상응하고, 소리의 속도는 약 340m/sec, L은 외이도의 길이에 상응하므로 소리의 파장이 길어지더라도 캔슬링 가능성을 높일 수 있다.

따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 개방형 헤드폰을 이용하는 경우, 다양한 목적에 따라 최적화된 음질의 사운드를 제공하는 것이 가능하다.

이 때, 재생용 드라이버는 사운드 프로세싱을 적용하지 않은 다이렉트 사운드(DRY), 중저음 사운드 및 바이노럴(BINAURAL) 사운드 중 적어도 하나를 재생할 수 있다.

이 때, 노이즈 캔슬링 드라이버는 사운드 프로세싱을 적용한 프로세싱 사운드(WET), 중고음 사운드, 바이노럴 사운드 및 앰비소닉(AMBISONIC) 사운드 중 적어도 하나를 재생할 수 있다.

일반적으로 외이도를 통해서 소리의 위치나 방향지각능력을 감별할 수 있고, 이중 이론(Duplex Theory)에 따르면 방향지각능력은 소리의 세기나 시간의 차이에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, 양쪽 귀에 도달한 소리의 시간 차이(Interaural Time Difference, ITD)는 저주파 소리의 위치를 인식하도록 할 수 있고, 양쪽 귀에 도달한 소리의 강도 차이(Interaural Level Difference, ILD)는 고주파 소리의 위치를 인식하도록 할 수 있다.

따라서, 귓바퀴를 이용하여 외이도로 소리를 전달하는 경우 소리의 방향성을 가장 효과적으로 전달할 수 있다. 이 때, 본 발명은 분리된 드라이버를 기반으로 ITD 및 ILD의 컨트롤이 보다 용이하기 때문에 바이노럴 효과를 증대시킬 수 있을 뿐만 아니라, 귓바퀴로 소리를 전달함으로써 공간 정보를 표현하기에도 유리해질 수 있다.

예를 들어, 도 11을 참조하면, 재생용 드라이버(1110)에서 다이렉트 사운드(DRY)가 재생되고, 노이즈 캔슬링 드라이버(1120)에서 프로세싱 사운드(WET)가 재생되는 경우, 믹싱 존(1130)에 해당하는 공기 중에서 사운드가 믹싱(Mixing)되어 사용자에게 제공될 수 있다. 즉, 다이렉트 사운드를 그대로 유지한 상태에서 손쉬운 파라미터 변경을 통해 프로세싱 사운드만을 조정할 수 있으므로 사운드 프로세싱을 보다 수월하게 처리할 수 있으며, 프로세싱의 효과와 상관없이 높은 명료도를 유지할 수 있게 된다.

이 때, 공기 중에서 사운드가 믹싱된다는 의미는, 별도의 믹싱 장치 없이 귓바퀴를 통해 전달된 각각의 사운드가 공기 중에서 자연스럽게 섞여서 외이도로 전달되는 것일 수 있다.

다른 예를 들어, 재생용 드라이버와 노이즈 캔슬링 드라이버를 사용하여 고음역대와 저음역대를 분리하여 재생함으로써 보다 풍성하고 복합적인 사운드를 제공할 수도 있다. 즉, 도 12를 참조하면, 재생용 드라이버(1210)에서 중저음 사운드가 재생되고, 노이즈 캔슬링 드라이버(1220)에서 중고음 사운드가 재생되는 경우, 믹싱 존(1230)에 해당하는 공기 중에서 사운드가 믹싱되어 2WAY 사운드의 형태로 사용자에게 제공될 수 있다. 이 때, 재생용 드라이버(1210)에 상응하는 내부 스피커에는 별도의 LFE(Low Frequency Effect) 드라이버를 추가하여 서브우퍼 전용으로 사용할 수도 있다. 또한, 도 12에는 도시하지 아니하였으나, 크로스오버 프로세서를 통해 출력되는 소리를 각 드라이버로 전송하여 2WAY 사운드 또는 3WAY 사운드를 제공하기 위한 구조를 구현할 수도 있다.

또 다른 예를 들어, 재생용 드라이버와 노이즈 캔슬링 드라이버를 사용하여 공간 이미지에 대한 신호를 분리하여 재생함으로써 방향성을 보다 명료하게 표현할 수도 있다. 즉, 도 13을 참조하면, 재생용 드라이버(1310)에서 다이렉트 사운드 또는 바이노럴 사운드가 재생되고, 노이즈 캔슬링 드라이버(1320)에서 바이노럴 사운드 또는 앰비소닉 사운드가 재생되는 경우, 믹싱 존(1330)에서 해당하는 공기 중에서 사운드가 믹싱되어 이머시브 사운드의 형태로 사용자에게 제공될 수도 있다.

이와 같이 재생용 드라이버에 상응하는 내부 스피커를 통해 근거리와 원거리를 표현하고, 노이즈 캔슬링 드라이버에 상응하는 외부 스피커를 통해 공간의 이미지를 표현함으로써 드라이버의 효율성을 향상시킬 수 있으며, 바이노럴, 룸 프레젠테이션 및 프리 딜레이 적용을 용이하게 할 수 있다. 또한, 각각의 드라이버를 기반으로 EQ 파라미터 조정, 레벨 조정 및 프로세싱을 정교하고 간편하게 수행할 수 있을 뿐만 아니라 방향성 인지 정보를 효과적으로 제공할 수도 있다.

또한, 재생용 드라이버에 상응하는 내부 스피커를 통해 소스 데이터는 그대로 재생하고, 노이즈 캔슬링 드라이버에 상응하는 외부 스피커를 통해 리버브 데이터만 조정하여 공간의 가상화를 구현할 수 있으므로 원음은 그대로 유지하면서도 다채로운 공간의 이미지를 자유롭게 표현할 수 있다.

이와 같은 개방형 헤드폰의 노이즈 캔슬링 방법을 이용함으로써 내부에서 외부로 유출되는 소음 차단의 효과로 외부에서 내부로 유입되는 노이즈 데이터를 보다 정확하게 확보함으로써 캔슬링 정확도와 효과를 향상시킬 수 있다.

또한, 사운드나 소리가 외부로 유출되지 않도록 함으로써 사람들이 많은 공공장소에서도 활용 가능한 개방형 헤드폰을 제공할 수도 있다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 개방형 헤드폰의 노이즈 캔슬링 방법 및 이를 위한 장치는 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

110, 1110, 1210, 1310: 재생용 드라이버
111: 내부 차폐막
120, 1120, 1220, 1320: 노이즈 캔슬링 드라이버
121: 외부 차폐막
131, 132: 덕트
700: 노이즈 캔슬링 영역
810, 811: 픽업 마이크
900, 1130, 1230, 1330: 믹싱 존

Claims (16)

1. 귀가 개방되어 있는 형태의 개방형 헤드폰의 노이즈 캔슬링 방법에 있어서,
   노이즈 캔슬링 드라이버가, 재생용 드라이버에서 재생되는 사운드의 역상 신호를 기반으로 상기 개방형 헤드폰에서 외부로 유출되는 내부 노이즈를 캔슬링하는 단계; 및
   상기 재생용 드라이버가, 픽업 마이크를 통해 입력되는 외부 소음의 역상 신호를 기반으로 외부에서 유입되는 외부 노이즈를 캔슬링하는 단계; 를 포함하되,
   상기 외부 소음의 역상 신호는 상기 재생용 드라이버와 상기 노이즈 캔슬링 드라이버를 분리하는 내부 차폐막을 기반으로 형성된 내부 혼(HORN)을 통해 상기 개방형 헤드폰을 착용한 사용자의 귀 방향으로 출력되고, 상기 사운드의 역상 신호는 상기 노이즈 캔슬링 드라이버를 감싸는 외부 차폐막에 구비된 덕트를 통해 외부 방향으로 출력되는 것을 특징으로 하는 개방형 헤드폰의 노이즈 캔슬링 방법.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 사운드의 역상 신호는
   상기 재생용 드라이버로 입력되는 상기 사운드의 원본 신호를 이용하여 생성되는 것을 특징으로 하는 개방형 헤드폰의 노이즈 캔슬링 방법.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 외부 소음의 역상 신호는
   상기 사운드와 동시에 출력되는 것을 특징으로 하는 개방형 헤드폰의 노이즈 캔슬링 방법.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 개방형 헤드폰은
   상기 사용자의 귀에서 소리가 자연스럽게 믹싱(MIXING)되도록 상기 재생용 드라이버에서 출력되는 사운드의 주파수와 상기 노이즈 캔슬링 드라이버에서 출력되는 사운드의 주파수를 분할하여 재생하는 것을 특징으로 하는 개방형 헤드폰의 노이즈 캔슬링 방법.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 재생용 드라이버에서 출력되는 사운드는 상기 사용자의 귓바퀴를 거치지 않고 직접 전달되고, 상기 노이즈 캔슬링 드라이버에서 출력되는 사운드는 상기 사용자의 귓바퀴에 반사되어 전달되는 것을 특징으로 하는 개방형 헤드폰의 노이즈 캔슬링 방법.
7. 청구항 5에 있어서,
   상기 재생용 드라이버는
   사운드 프로세싱을 적용하지 않은 다이렉트 사운드(DRY), 중저음 사운드 및 바이노럴 사운드 중 적어도 하나를 재생하는 것을 특징으로 하는 개방형 헤드폰의 노이즈 캔슬링 방법.
8. 청구항 5에 있어서,
   상기 노이즈 캔슬링 드라이버는
   사운드 프로세싱을 적용한 프로세싱 사운드(WET), 중고음 사운드, 바이노럴 사운드 및 앰비소닉 사운드 중 적어도 하나를 재생하는 것을 특징으로 하는 개방형 헤드폰의 노이즈 캔슬링 방법.
9. 픽업 마이크를 통해 입력되는 외부 소음의 역상 신호를 기반으로 외부에서 유입되는 외부 노이즈를 캔슬링하는 재생용 드라이버;
   재생용 드라이버에서 재생되는 사운드의 역상 신호를 기반으로 외부로 유출되는 내부 노이즈를 캔슬링하는 노이즈 캔슬링 드라이버;
   상기 재생용 드라이버와 상기 노이즈 캔슬링 드라이버를 분리하는 내부 차폐막; 및
   상기 노이즈 캔슬링 드라이버를 감싸고, 상기 사운드의 역상 신호가 빠져나가기 위한 덕트를 구비하는 외부 차폐막; 을 포함하되,
   상기 외부 소음의 역상 신호는 상기 내부 차폐막을 기반으로 형성된 내부 혼(HORN)을 통해 개방형 헤드폰을 착용한 사용자의 귀 방향으로 출력되고, 상기 사운드의 역상 신호는 상기 덕트를 통해 외부 방향으로 출력되는 것을 특징으로 하는 개방형 헤드폰.
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11. 청구항 9에 있어서,
    상기 사운드의 역상 신호는
    상기 재생용 드라이버로 입력되는 상기 사운드의 원본 신호를 이용하여 생성되는 것을 특징으로 하는 개방형 헤드폰.
12. 청구항 9에 있어서,
    상기 재생용 드라이버는
    상기 사운드와 상기 외부 소음의 역상 신호를 동시에 출력하는 것을 특징으로 하는 개방형 헤드폰.
13. 청구항 9에 있어서,
    상기 개방형 헤드폰은
    상기 사용자의 귀에서 소리가 자연스럽게 믹싱(MIXING)되도록 상기 재생용 드라이버에서 출력되는 사운드의 주파수와 상기 노이즈 캔슬링 드라이버에서 출력되는 사운드의 주파수를 분할하는 멀티 채널 디코더를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 개방형 헤드폰.
14. 청구항 13에 있어서,
    상기 재생용 드라이버에서 출력되는 사운드는 상기 사용자의 귓바퀴를 거치지 않고 직접 전달되고, 상기 노이즈 캔슬링 드라이버에서 출력되는 사운드는 상기 사용자의 귓바퀴에 반사되어 전달되는 것을 특징으로 하는 개방형 헤드폰.
15. 청구항 13에 있어서,
    상기 재생용 드라이버는
    사운드 프로세싱을 적용하지 않은 다이렉트 사운드(DRY), 중저음 사운드 및 바이노럴 사운드 중 적어도 하나를 재생하는 것을 특징으로 하는 개방형 헤드폰.
16. 청구항 13에 있어서,
    상기 노이즈 캔슬링 드라이버는
    사운드 프로세싱을 적용한 프로세싱 사운드(WET), 중고음 사운드, 바이노럴 사운드 및 앰비소닉 사운드 중 적어도 하나를 재생하는 것을 특징으로 하는 개방형 헤드폰.

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