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KR102160645B1 - 개별 사운드 구역을 제공하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

개별 사운드 구역을 제공하기 위한 장치 및 방법 Download PDF

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Publication number
KR102160645B1
KR102160645B1 KR1020187032105A KR20187032105A KR102160645B1 KR 102160645 B1 KR102160645 B1 KR 102160645B1 KR 1020187032105 A KR1020187032105 A KR 1020187032105A KR 20187032105 A KR20187032105 A KR 20187032105A KR 102160645 B1 KR102160645 B1 KR 102160645B1
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KR
South Korea
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audio
signals
signal
initial
loudspeaker
Prior art date
Application number
KR1020187032105A
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English (en)
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KR20180130561A (ko
Inventor
마틴 슈나이더
스테판 베첼
안드레아스 발터
크리스티안 울레
올리버 헬무트
피터 프로카인
엠마누엘 하베츠
Original Assignee
프라운호퍼 게젤샤프트 쭈르 푀르데룽 데어 안겐반텐 포르슝 에. 베.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Publication of KR20180130561A publication Critical patent/KR20180130561A/ko
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Abstract

2개 이상의 오디오 소스 신호로부터 복수의 라우드스피커 신호를 생성하기 위한 장치가 제공된다. 2개 이상의 오디오 소스 신호 각각은 2개 이상의 사운드 구역 중 하나 이상에서 재생될 것이며, 2개 이상의 오디오 소스 신호 중 적어도 하나는 2개 이상의 사운드 구역 중 적어도 하나에서 재생되지 않을 것이다. 장치는 2개 이상의 전처리 오디오 신호를 획득하기 위해 2개 이상의 초기 오디오 신호 각각을 수정하도록 구성된 오디오 전처리기(110)를 포함한다. 또한, 장치는 2개 이상의 전처리된 오디오 신호에 따라 복수의 라우드스피커 신호를 생성하도록 구성된 필터(140)를 포함한다. 오디오 전처리기(110)는 2개 이상의 오디오 소스 신호를 2개 이상의 초기 오디오 신호로 사용하도록 구성되거나, 여기서 오디오 전처리기(110)는 2개 이상의 오디오 소스 신호의 각각의 오디오 소스 신호에 대해 상기 오디오 소스 신호를 수정함으로써 2개의 초기 오디오 신호의 초기 오디오 신호를 생성하도록 구성된다. 또한, 오디오 전처리기(110)는 2개 이상의 초기 오디오 신호 중 다른 초기 오디오 신호의 신호 파워 또는 라우드니스에 따라 2개 이상의 초기 오디오 신호의 각각의 초기 오디오 신호를 수정하도록 구성된다. 필터(140)는 2개 이상의 사운드 구역 중 어느 것에서 2개 이상의 오디오 소스 신호가 재생되어야 하는지에 따라 그리고 2개 이상의 사운드 구역 중 어느 것에서 2개 이상의 오디오 소스 신호가 재생되어서는 안 되는지에 따라 복수의 라우드스피커 신호를 생성하도록 구성된다.

Description

개별 사운드 구역을 제공하기 위한 장치 및 방법
본 발명은 오디오 신호 처리에 관한 것으로, 특히, 개별 사운드 구역을 제공하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
그 사이에 음향 장벽이 없이 근처에 위치된 다수의 사운드 구역에서 상이한 음향 장면을 재생하는 것은 오디오 신호 처리에서 잘 알려진 작업이며, 이는 종종 다중 구역 재생이라고 한다([1] 참조). 기술적 관점에서, 다중 구역 재생은 라우드스피커 어레이 개구가 청취자를 또한 둘러쌀 수 있는 근거리 시나리오를 고려할 때 라우드스피커 빔 형성 또는 스팟 형성과 밀접하게 관련된다([2] 참조).
다중 구역 재생 시나리오의 문제점은 예를 들어 개별 사운드 구역을 점유하는 청취자에게 실질적으로 상이한 음향 장면(예를 들어, 상이한 음악 또는 상이한 영화의 오디오 컨텐츠)을 제공하는 것일 수 있다.
2개의 구역(221, 222)이 다른 소스의 간섭없이 각각 2개의 신호 소스(211, 212)의 신호
Figure 112018109499386-pct00001
및
Figure 112018109499386-pct00002
(k는 시간 인스턴스임)를 수신하는 다중 구역 재생의 단순화된 이상적인 예가 도 2에 도시되어 있다. 이 시나리오는 멀티 채널 오디오가 임의의 수의 구역에 제공되는 보다 복잡한 시나리오의 플레이스홀더(placeholder)임에 유의해야 한다. 그러나, 도 2에 도시되어 있는 간단한 예만으로도 다음을 설명하기에 충분하다.
실세계의 인클로저(enclosure)에서 다수의 신호를 재생할 때, 음향 파가 음향 장벽없이 멈출 수 없기 때문에 완벽한 분리가 불가능하다. 따라서, 개별 청취자가 점유하고 있는 개별 사운드 구역 사이에는 항상 크로스 토크가 있을 것이다.
도 3은 실제에서 다수의 신호의 재생을 도시한다. 개별 사운드 구역(221, 222)에서 재생된 신호, 즉
Figure 112018109499386-pct00003
및
Figure 112018109499386-pct00004
은
Figure 112018109499386-pct00005
(1)
Figure 112018109499386-pct00006
(2)
에 따라 LEMS(loudspeaker-enclosure-microphone system)의 각각의 임펄스 응답
Figure 112018109499386-pct00007
및
Figure 112018109499386-pct00008
을 갖는 신호 소스(211, 212)로부터의 소스 신호 u_1(k) 및 u_2(k)를 컨벌루션함으로써 획득되며,
여기서 *은
Figure 112018109499386-pct00009
(3)
에 의해 정의된 바와 같은 컨벌루션을 나타낸다.
여기서,
Figure 112018109499386-pct00010
및
Figure 112018109499386-pct00011
는 원하는 성분
Figure 112018109499386-pct00012
및
Figure 112018109499386-pct00013
와 대조적으로, 원치 않는 간섭 신호 성분으로 간주된다.
Figure 112018109499386-pct00014
및
Figure 112018109499386-pct00015
가 완전히 상이한 음향 장면을 기술할 때,
Figure 112018109499386-pct00016
에서
Figure 112018109499386-pct00017
의 기여도와 비교하여
Figure 112018109499386-pct00018
에서
Figure 112018109499386-pct00019
의 매우 작은 기여도만이 수용 가능하다. 역 인덱스를 갖는
Figure 112018109499386-pct00020
에 대해서도 동일하게 적용된다.
이를 달성하는 간단한 방법은 크로스 구역 재생을 기술하는
Figure 112018109499386-pct00021
및
Figure 112018109499386-pct00022
과 비교하여,
Figure 112018109499386-pct00023
및
Figure 112018109499386-pct00024
가 보다 높은 에너지를 나타내도록 라우드스피커 설정을 설계하는 것이다. 이에 대한 한 가지 예는 청취자 근처에 위치되어 있는 라우드스피커를 사용하는 것일 것이며(US 2003103636, US 2003142842), 여기서 헤드폰을 사용하는 것이 그러한 설정의 극단적인 경우로 볼 수 있다. 그러나, 라우드스피커를 청취자와 너무 가깝게 두는 것은 종종 청취자의 움직임을 방해할 수 있기 때문에 용인될 수 없으므로, 이러한 접근법은 실제 응용에서 제한적이다.
이를 극복하기 위한 접근법은 방향성 라우드스피커를 사용하는 것인데, 여기서 라우드스피커의 방향성은 통상적으로 고주파수에서 더 높다([53]: JP 5345549 및 [21]: US 2005/0190935 A1 참조). 불행하게도, 이 접근법은 보다 높은 주파수에만 적합하다([1] 참조).
또 다른 접근법은 맞춤형 오디오 재생을 위해 적합한 전치 필터와 함께 라우드스피커 어레이를 이용하는 것이다.
도 4는 어레이를 이용한 다중 구역 재생의 최소 예를 도시한다. 특히, 도 4는 2개의 신호 소스(211, 212), 2개의 라우드스피커, 및 2개의 구역(221, 222)을 갖는 가장 기본적인 설정을 도시한다. 도 4의 예는 실세계 응용에서 발생하는 보다 복잡한 시나리오의 플레이스홀더이다.
도 4의 예에서, 크로스 구역 재생의 양은 전치 필터
Figure 112018109499386-pct00025
(413, 414) 및 임펄스 응답
Figure 112018109499386-pct00026
(417)의 캐스케이드 및 뿐만 아니라
Figure 112018109499386-pct00027
(417)에 의해 결정된다. 따라서, 상당한 크로스 구역 감쇠를 달성하기 위해
Figure 112018109499386-pct00028
및
Figure 112018109499386-pct00029
는 크기가 반드시 작을 필요는 없다.
도 6은 어레이를 이용한 다중 구역 재생의 일반적인 신호 모델을 도시한다. 신호 소스(610), 전치 필터(615), 임펄스 응답(417), 및 사운드 구역(221, 222)이 도시되어 있다.
다중 구역 재생은 일반적으로 2개의 구역에 2개의 신호를 제공하는 것에 국한되지 않는다는 것에 유의해야 한다. 실제로, 소스, 라우드스피커, 및 청취 구역의 수는 임의적일 수 있다. 다음 설명 및 정의는
Figure 112018109499386-pct00030
개의 신호 소스,
Figure 112018109499386-pct00031
개의 라우드스피커, 및
Figure 112018109499386-pct00032
개의 청취 구역에서
Figure 112018109499386-pct00033
개의 고려된 위치를 갖는 일반적인 시나리오에 사용될 수 있다. 이러한 시나리오에서, 공간적 사운드 재생을 달성하기 위해 다수의 신호가 개별 구역에서 재생되는 것이 가능하다. 대응하는 신호 모델이 도 6에 도시되어 있으며, 여기서 "구역 1"(221)에는 신호
Figure 112018109499386-pct00034
및
Figure 112018109499386-pct00035
가 공급된다. 결과적인 신호 벡터는 (4) -(8)로 주어진다.
Figure 112018109499386-pct00036
(4)
Figure 112018109499386-pct00037
(5)
Figure 112018109499386-pct00038
(6)
Figure 112018109499386-pct00039
(7)
Figure 112018109499386-pct00040
(8)
여기서, 식(3)의 표현은
Figure 112018109499386-pct00041
에서 포착된 임펄스 응답은
Figure 112018109499386-pct00042
인 경우에 대해서만 0이 아닌 것으로 제한된다고 가정하여
Figure 112018109499386-pct00043
(9)
로 주어진다.
행렬
Figure 112018109499386-pct00044
및
Figure 112018109499386-pct00045
는
Figure 112018109499386-pct00046
(10)
Figure 112018109499386-pct00047
(11)
에 따라 전치 필터 임펄스 응답 및 실내 임펄스 응답을 기술한다.
각각의 소스 신호에 대해 신호가 재생되어야 하는 사운드 구역이 있으며, 이 구역은 소위 "밝은 구역"이라고 한다. 동시에, 개별 신호가 재생되어서는 안 되는 구역인 "어두운 구역"이 있다.
예를 들어, 도 3에서, 신호 소스(211)는 사운드 구역(221)에서는 재생되지만 사운드 구역(222)에서는 재생되지 않을 것이다. 또한, 도 3에서, 신호 소스(212)는 사운드 구역(222)에서는 재생되지만 사운드 구역(221)에서는 재생되지 않을 것이다.
다중 구역 재생을 위해, 전치 필터는 통상적으로 밝은 구역으로 방사되는 음향 에너지와 어두운 구역으로 방사되는 음향 에너지 사이의 비율이 최대가 되도록 설계된다. 이 비율은 종종 음향 대조([3] 참조)라고 하며, 각각의 라우드스피커로부터의 실내 임펄스 응답을 포착하는
Figure 112018109499386-pct00048
및
Figure 112018109499386-pct00049
를 각각 밝은 구역과 어두운 구역에서의 고려되는 샘플링 포인트에 대해 정의함으로써 측정될 수 있다. 이 할당은 모든 소스 신호마다 상이하므로, 두 행렬 모두 소스 신호 인덱스 q에 의존한다. 또한, 행렬
Figure 112018109499386-pct00050
는
Figure 112018109499386-pct00051
(12)
로 분해될 수 있으며
여기서
Figure 112018109499386-pct00052
(13)
은 라우드스피커 l 및 소스 q와 연관된 개별 필터 계수
Figure 112018109499386-pct00053
를 포착한다. 결국, 소스 q에 대해 달성된 음향 대조는
Figure 112018109499386-pct00054
(14)
에 따라 정의될 수 있다.
결과적인 음향 대조를 갖는 밝은 구역 및 어두운 구역에서의 재생 레벨의 예가 도 5에 도시되어 있다. 특히, 도 5는 (a)에서 밝은 구역과 어두운 구역에서의 예시적인 재생 레벨을 도시하고,(b)에서 결과적인 음향 대조를 도시한다.
Figure 112018109499386-pct00055
에서의 임의의 임펄스 응답이 소스에 대해 어두운 구역 또는 밝은 구역에 할당된다면, 다음과 같음에 유의한다:
Figure 112018109499386-pct00056
(15)
Figure 112018109499386-pct00057
가 높은 값을 얻도록
Figure 112018109499386-pct00058
를 결정하는 방법은 많이 알려져 있다([1], [3], [4], [5], 및 [6] 참조).
방향성 사운드 재생이 수행될 때 어려움이 있다.
위에서 언급한 접근법 중 일부는 방향성 음향 방사로 다중 구역 재생을 달성하려고 시도한다. 이러한 접근법은 아래에 설명된 주요 물리적 문제에 직면한다.
유한 크기의 개구를 통해 파동이 방출될 때, 파장에 대한 개구 크기의 비율은 방사선 방향이 얼마나 잘 제어될 수 있는지를 결정한다. 보다 작은 파장 및 더 큰 개구 크기의 경우 보다 좋은 제어가 이루어진다. 망원경의 각도 분해능에 있어서, 이것은 근사법(16)으로 설명되며,
Figure 112018109499386-pct00059
(16)
여기서 Θ는 구별될 수 있는 두 포인트 사이의 최소 각도이고, λ는 파장이고, D는 망원경의 직경이다, 다음을 참조한다:
https://en.wikipedia.org/wiki/Angular_resolution ([63] 참조).
음향 파는 동일한 파동 방정식을 따르므로, 이 규칙은 음향 파에도 적용 가능하다. 결국 기술적인 이유로 라우드스피커 막 또는 호른 개구의 크기가 제한되며, 이는 방향성 재생이 효과적으로 가능한 주파수에 대한 하한선을 의미한다. 또한, 라우드스피커 배열의 경우에도 마찬가지이며, 여기서 개별 라우드스피커의 크기는 관련이 없지만 전체 라우드스피커 배열의 치수는 관련이 있다. 개별 라우드스피커의 드라이버와 달리, 어레이 치수는 기술적인 이유가 아니라 경제적인 이유로 주로 제약을 받는다.
방향성 음향 재생을 위해 라우드스피커 어레이를 사용할 때, 라우드스피커 간의 최소 거리는 상위 주파수 한계를 의미한다. 이는 샘플링 정리 때문이며, 다음을 참조한다:
https://en.wikipedia.org/wiki/Nyquist-Shannon_sampling_theorem([64] 참조),
이는 또한 공간 도메인에서 관련이 있으며, 여기서 제어된 방향성 방사를 달성하기 위해서는 파장 당 2개의 샘플링 포인트가 필요하다. 라우드스피커를 가청 주파수 범위 내에서 방향성 방사를 제어하기에 충분히 가깝게 배치하는 것은 통상적으로 문제가 되지 않는다. 그러나, 결과적인 최소 개구 크기(위 참조) 및 최소 라우드스피커간 거리는 방사 방향을 제어되어야 하는 주파수 범위에 2차식으로 의존하는 라우드스피커의 최소 수를 의미한다. 라우드스피커 어레이의 비용은 라우드스피커의 수에 비례하기 때문에, 상업적으로 사용할 수 있는 라우드스피커 어레이 재생 솔루션에 대한 유효한 주파수 제한이 있다.
또한, 다수의 사운드 구역이 생성되어야 하는 인클로저는 달성된 방사 패턴 자체에 영향을 줄 수 있다. 고주파, 대형 인클로저, 및 직선 벽의 경우, 방향성 라우드스피커 또는 라우드스피커 어레이 재생을 위한 전치 필터 설계 시에 인클로저 기하학적 구조를 분석적으로 고려한 모델을 찾을 수 있다. 그러나, 인클로저가 (일반적인) 곡률을 나타내거나, 임의의 형상의 장애물이 인클로저에 배치되거나, 인클로저의 치수가 파장의 크기 정도일 때 이는 더 이상 가능하지 않다. 이러한 설정은 예를 들어 자동차 캐빈에 존재하며, 다음에서 복잡한 설정으로 지칭 될 것이다. 이러한 조건에서, 방향성 라우드스피커 또는 전기적으로 조종된 어레이로 제어된 음장을 자극하는 것은 정확하게 모델링될 수 없는 인클로저로부터 반사된 사운드 때문에 매우 어렵다. 이러한 조건 하에서는, 무방향성 개별 구동 라우드스피커라도 제어되지 않은 방향성 패턴을 효과적으로 나타낼 수 있다.
종래 기술 문서 중 일부는 (크로스) 신호 의존 이득 제어에 관련된다.
US 2005/0152562 A1([8] 참조)은 개별 좌석에 대한 상이한 라우드니스 패턴 및 상이한 이퀄라이제이션 패턴과 관련된 상이한 동작 모드를 갖는 차량 내 서라운드 사운드 재생에 관한 것이다.
US 2013/170668 A1([9] 참조)은 안내(announcement) 사운드를 오락 신호에 믹싱하는 것을 설명한다. 두 신호 사이의 믹싱은 두 구역 각각에 대해 개별적이다.
US 2008/0071400 A1([10] 참조)은 드라이버가 "음향적으로 과부하"되는 것을 완화하기 위해 2개의 상이한 신호를 고려하여 소스 또는 컨텐츠 정보에 의존하는 신호 처리를 개시한다.
US 2006/0034470 A1([11] 참조)은 증가된 품질을 갖는 높은 잡음 환경에서의 오디오를 재생하기 위해 이퀄라이제이션, 압축, 및 "미러 이미지" 이퀄라이제이션에 관한 것이다.
US 2011/0222695 A1([12] 참조)은 주변 잡음 및 심리 음향 모델을 또한 고려하여 이어서 플레이되는 오디오 트랙의 오디오 압축을 개시한다.
US 2009/0232320 A1([13] 참조)은 사용자 상호 작용으로, 엔터테인먼트 프로그램보다 더 큰 안내 사운드를 갖는 압축을 설명한다.
US 2015/0256933 A1([14] 참조)은 컨텐츠의 음향적 누설을 최소화하기 위해 전화 및 엔터테인먼트 컨텐츠의 균형 레벨을 개시한다.
US 6,674,865 B1([15] 참조)은 핸즈프리 전화를 위한 자동 이득 제어에 관한 것이다.
DE 30 45 722 A1([16] 참조)은 잡음 레벨에 대한 병렬 압축 및 안내에 대한 레벨 증가를 개시한다.
다른 종래 기술 문헌은 다중 구역 재생에 관한 것이다.
US 2012/0140945 A1([17] 참조)은 명시적 사운드 구역 구현에 관한 것이다. 고주파수는 라우드스피커에 의해 재생되고, 저주파는 진폭 위상 및 지연을 조작하여 건설적이고 파괴적인 간섭을 사용한다. 진폭, 위상, 및 지연이 어떻게 조작되어야 하는지를 결정하기 위해, [17]은 특별한 기법인 "Tan Theta" 방법을 사용하거나 고유값 문제를 푸는 것을 제안한다.
US 2008/0273713 A1([18] 참조)은 사운드 구역, 각각의 좌석 근처에 위치된 스피커 어레이를 개시하며, 여기서 라우드스피커 어레이는 구역 각각에 명시적으로 할당된다.
US 2004/0105550 A1 호([19] 참조)는 머리 가까이에서는 방향성이고 청취자로부터 떨어져서는 무방향성인 사운드 구역에 관한 것이다.
US 2006/0262935 A1([20] 참조)은 명시적으로 개인 사운드 구역에 관한 것이다.
US 2005/0190935 A1([21] 참조)은 개인화된 플레이백을 위한 헤드레스트 또는 좌석 등받이 라우드스피커에 관한 것이다.
US 2008/0130922 A1([22] 참조)은 앞 좌석 근처의 방향성 라우드스피커, 뒷 좌석 근처의 무방향성 라우드스피커, 및 전방 및 후방이 서로의 누설을 상쇄하는 신호 처리를 갖는 사운드 구역 구현을 개시한다.
US 2010/0329488 A1([23] 참조)에는 적어도 하나의 라우드스피커 및 각각의 구역과 연관된 하나의 마이크로폰을 갖는 차량에서의 사운드 구역을 설명한다.
DE 10 2014 210 105 A1([24] 참조)은 크로스 토크 제거(귀 사이) 및 구역 간의 크로스 토크 감소를 또한 사용하는, 바이노럴 재생으로 구현된 사운드 구역에 관한 것이다.
US 2011/0286614 A1([25] 참조)은 크로스 토크 제거 및 헤드 트래킹에 기초하여 바이노럴 재생을 갖는 사운드 구역을 개시한다.
US 2007/0053532 A1([26] 참조)에는 헤드레스트 라우드스피커를 설명한다.
US 2013/0230175 A1([27] 참조)은 명시적으로 마이크로폰을 사용하는 사운드 구역에 관한 것이다.
WO 2016/008621 A1([28] 참조)은 머리 및 몸통 시뮬레이터를 개시한다.
다른 종래 기술 문헌은 방향성 재생에 관한 것이다.
US 2008/0273712 A1([29] 참조)은 차량 좌석에 장착된 방향성 라우드스피커를 개시한다.
US 5,870,484([30] 참조)는 방향성 라우드스피커를 이용한 스테레오 재생을 설명한다.
US 5,809,153([31] 참조)은 이들을 어레이로서 사용하기 위한 회로를 갖는, 3개의 방향에서의 3개의 라우드스피커 포인트에 관한 것이다.
US 2006/0034467 A1([32] 참조)은 특수 트랜스듀서에 의한 헤드라이너의 여기와 관련된 사운드 구역을 개시한다.
US 2003/0103636 A1([33] 참조)은 개인화된 재생 및 침묵 그리고 침묵을 포함하여 청취자 귀에 음장을 생성하는 헤드레스트 어레이에 관한 것이다.
US 2003/0142842 A1([34] 참조)은 헤드레스트 라우드스피커에 관한 것이다.
JP 5345549([35] 참조)는 후방을 가리키는, 앞 좌석에 있는 파라메트릭 라우드스피커를 설명한다.
US2014/0056431 A1([36] 참조)은 방향성 재생에 관한 것이다.
US 2014/0064526 A1([37] 참조)은 사용자에게 바이노럴이고 국부화된 오디오 신호를 생성하는 것에 관한 것이다.
US 2005/0069148 A1([38] 참조)은 지연에 따른 헤드라이닝에서의 라우드스피커의 사용을 개시한다.
US 5,081,682([39] 참조), DE 90 15 454([40] 참조), US 5,550,922([41] 참조), US 5,434,922([42] 참조), US 6,078,670([43] 참조), US 6,674,865 B1([44] 참조), DE 100 52 104 A1([45] 참조), 및 US 2005/0135635 A1([46] 참조)은 예를 들어 속도로부터 측정된 주변 잡음 또는 추정된 주변 잡음에 따라 신호의 이득 적응 또는 스펙트럼 수정에 관한 것이다.
DE 102 42 558 A1([47] 참조)은 역평행 볼륨 조절을 개시한다.
US 2010/0046765 A1([48] 참조) 및 DE 10 2010 040 689([49] 참조)는 이어서 재생되는 음향 장면 간의 최적화된 크로스 페이드(cross-fade)에 관한 것이다.
US 2008/0103615 A1([50] 참조)은 이벤트에 의존하는 패닝의 변형을 설명한다.
US 8,190,438 B1([51] 참조)은 오디오 스트림에서의 신호에 의존하여 공간 렌더링을 조절하는 것을 설명한다.
WO 2007/098916 A1([52] 참조)은 경고 사운드를 재생하는 것을 설명한다.
US 2007/0274546 A1([53] 참조)은 어떤 곡이 다른 곡과 결합하여 플레이될 수 있는지를 결정한다.
US 2007/0286426 A1([54] 참조)은 (예를 들어, 전화로부터) 하나의 오디오 신호를 다른 것(예를 들어, 음악)에 믹싱하는 것을 설명한다.
일부 종래 기술 문헌은 오디오 압축 및 이득 제어를 설명한다.
US 5,018,205([55] 참조)는 주변 잡음이 존재할 시에 이득의 대역 선택적인 조정에 관한 것이다.
US 4,944,018([56] 참조)는 속도가 제어된 증폭을 개시한다.
DE 103 51 145 A1([57] 참조)은 주파수 의존적인 임계치를 극복하기 위해 주파수에 의존하는 증폭에 관한 것이다.
일부 종래 기술 문헌은 잡음 제거에 관한 것이다.
JP 2003-255954([58] 참조)는 청취자 근처에 위치된 라우드스피커를 이용한 능동적 잡음 제거를 개시한다.
US 4,977,600([59] 참조)은 개별 좌석에 대한 픽업된 잡음의 감쇠를 개시한다.
US 5,416,846([60] 참조)은 적응형 필터를 이용한 능동적 잡음 제거를 설명한다.
다른 종래 기술 문헌은 오디오에 대한 어레이 빔 형성에 관한 것이다.
US 2007/0030976 A1([61] 참조) 및 JP 2004-363696([62] 참조)은 오디오 재생, 지연, 및 합산 빔 형성기에 대한 어레이 빔 형성을 개시한다.
가청 주파수 스펙트럼의 충분한 범위 내에서 다중 구역 재생을 제공하는 개선된 개념이 제공된다면 매우 바람직할 것이다.
본 발명의 목적은 오디오 신호 처리를 위한 개선된 개념을 제공하는 것이다. 본 발명의 목적은 청구항 1에 따른 장치, 청구항 16에 따른 방법, 및 청구항 17에 따른 컴퓨터 프로그램에 의해 해결된다.
2개 이상의 오디오 소스 신호로부터 복수의 라우드스피커 신호를 생성하기 위한 장치가 제공된다. 2개 이상의 오디오 소스 신호 각각은 2개 이상의 사운드 구역 중 하나 이상에서 재생될 것이며, 2개 이상의 오디오 소스 신호 중 적어도 하나는 2개 이상의 사운드 구역 중 적어도 하나에서 재생되지 않을 것이다. 장치는 2개 이상의 전처리 오디오 신호를 획득하기 위해 2개 이상의 초기 오디오 신호 각각을 수정하도록 구성된 오디오 전처리기를 포함한다. 또한, 장치는 2개 이상의 전처리된 오디오 신호에 따라 복수의 라우드스피커 신호를 생성하도록 구성된 필터를 포함한다. 오디오 전처리기는 2개 이상의 오디오 소스 신호를 2개 이상의 초기 오디오 신호로 사용하도록 구성되거나, 여기서 오디오 전처리기는 2개 이상의 오디오 소스 신호의 각각의 오디오 소스 신호에 대해 상기 오디오 소스 신호를 수정함으로써 2개의 초기 오디오 신호의 초기 오디오 신호를 생성하도록 구성된다. 또한, 오디오 전처리기는 2개 이상의 초기 오디오 신호 중 다른 초기 오디오 신호의 신호 파워 또는 라우드니스에 따라 2개 이상의 초기 오디오 신호의 각각의 초기 오디오 신호를 수정하도록 구성된다. 필터는 2개 이상의 사운드 구역 중 어느 것에서 2개 이상의 오디오 소스 신호가 재생되어야 하는지에 따라 그리고 2개 이상의 사운드 구역 중 어느 것에서 2개 이상의 오디오 소스 신호가 재생되어서는 안 되는지에 따라 복수의 라우드스피커 신호를 생성하도록 구성된다.
또한, 2개 이상의 오디오 소스 신호로부터 복수의 라우드스피커 신호를 생성하는 방법이 제공된다. 2개 이상의 오디오 소스 신호 각각은 2개 이상의 사운드 구역 중 하나 이상에서 재생될 것이며, 2개 이상의 오디오 소스 신호 중 적어도 하나는 2개 이상의 사운드 구역 중 적어도 하나에서 재생되지 않을 것이다. 방법은:
- 2개 이상의 전처리된 오디오 신호를 획득하기 위해 2개 이상의 초기 오디오 신호 각각을 수정하는 단계, 및
- 2개 이상의 전처리된 오디오 신호에 따라 복수의 라우드스피커 신호를 생성하는 단계를 포함한다.
2개 이상의 오디오 소스 신호는 2개 이상의 초기 오디오 신호로서 사용되거나, 여기서 2개 이상의 오디오 소스 신호의 각각의 오디오 소스 신호에 대해, 2개 이상의 초기 오디오 신호의 초기 오디오 신호는 상기 오디오 소스 신호를 수정함으로써 생성된다. 2개 이상의 초기 오디오 신호의 각각의 초기 오디오 신호는 2개 이상의 초기 오디오 신호 중 다른 초기 오디오 신호의 신호 파워 또는 라우드니스에 따라 수정된다. 복수의 라우드스피커 신호는 2개 이상의 사운드 구역 중 어느 것에서 2개 이상의 오디오 소스 신호가 재생되어야 하는지에 따라 그리고 2개 이상의 사운드 구역 중에서 어느 것에서 2개 이상의 오디오 소스 신호가 재생되어서는 안 되는지에 따라 생성된다.
또한, 컴퓨터 프로그램이 각각이 제공되는데, 여기서 컴퓨터 프로그램 각각은 컴퓨터 또는 신호 프로세서 상에서 실행될 때 전술한 방법 중 하나를 구현하도록 구성된다.
일부 실시예는 독립적인 엔터테인먼트 신호의 방향성 재생을 위한 방안(measure)을 사용할 때 인지된 음향 누설을 감소시키기 위해 신호 의존적인 레벨 수정을 제공한다.
실시예에서, 임의적으로, 상이한 주파수 대역에 대한 차이 재생 개념의 조합이 이용된다.
임의적으로, 일부 실시예는 한번 측정된 임펄스 응답에 기초한 최소 제곱 최적화된 FIR 필터(FIR = finite impulse resonse, 유한 임펄스 응답)를 사용한다. 일부 실시예의 세부 사항은 실시예에 따른 전치 필터가 설명될 때 아래에서 설명된다.
실시예 중 일부는 임의적으로 자동차 시나리오에서 이용되지만, 그러한 시나리오로 제한되지는 않는다.
일부 실시예는 헤드폰 등을 사용하지 않고 동일한 인클로저를 점유하는 청취자에게 개별 오디오 컨텐츠를 제공하는 개념에 관한 것이다. 그 중에서도, 이들 실시예는 높은 레벨의 오디오 품질을 유지하면서 큰 지각적 음향 대조가 달성되도록 신호 의존적인 전처리를 갖는 상이한 재생 접근법의 현명한 조합에 의해 최첨단 기술과 상이하다.
일부 실시예는 필터 설계를 제공한다.
실시예 중 일부는 부가적인 신호 의존적인 처리를 이용한다.
다음에서, 본 발명의 실시예가 도면을 참조하여보다 상세히 설명되며, 여기서:
도 1은 일 실시예에 따른 2개 이상의 오디오 소스 신호로부터 복수의 라우드스피커 신호를 생성하기 위한 장치를 도시한다,
도 2는 이상적인 다중 구역 재생을 도시한다,
도 3은 실제에서 다수의 신호의 재생을 도시한다,
도 4는 어레이를 이용한 다중 구역 재생의 최소 예를 도시한다,
도 5는 (a)에서 밝은 구역과 어두운 구역에서의 예시적인 재생 레벨을 도시하고,(b)에서 결과적인 음향 대조를 도시한다,
도 6은 어레이를 이용한 다중 구역 재생의 일반적인 신호 모델을 도시한다,
도 7은 일 실시예에 따른 어레이를 이용한 다중 구역 재생을 도시한다,
도 8은 일 실시예에 따른 오디오 전처리기의 샘플 구현을 도시한다,
도 9는 실시예에 따른 대역 분할기의 예시적인 설계를 도시하며, 여기서(a)는 상이한 재생 방법에 의해 달성된 음향 대조를 도시하고, 여기서(b)는 오디오 크로스오버의 선택된 크기 응답을 도시하고,
도 10은 실시예에 따른 스펙트럼 성형기의 예시적인 설계를 도시하며, 여기서(a)는 특정 재생 방법에 의해 달성된 음향 대조를 도시하고, 여기서(b)는 스펙트럼 성형 필터의 선택된 크기 응답을 도시하고,
도 11은 일 실시예에 따른 인클로저에서의 예시적인 라우드스피커 설정을 도시한다.
도 1은 일 실시예에 따른 2개 이상의 오디오 소스 신호로부터 복수의 라우드스피커 신호를 생성하기 위한 장치를 도시한다. 2개 이상의 오디오 소스 신호 각각은 2개 이상의 사운드 구역 중 하나 이상에서 재생될 것이며, 2개 이상의 오디오 소스 신호 중 적어도 하나는 2개 이상의 사운드 구역 중 적어도 하나에서 재생되지 않을 것이다.
장치는 2개 이상의 전처리 오디오 신호를 획득하기 위해 2개 이상의 초기 오디오 신호 각각을 수정하도록 구성된 오디오 전처리기(110)를 포함한다. 또한, 장치는 2개 이상의 전처리된 오디오 신호에 따라 복수의 라우드스피커 신호를 생성하도록 구성된 필터(140)를 포함한다. 오디오 전처리기(110)는 2개 이상의 오디오 소스 신호를 2개 이상의 초기 오디오 신호로 사용하도록 구성되거나, 여기서 오디오 전처리기(110)는 2개 이상의 오디오 소스 신호의 각각의 오디오 소스 신호에 대해 상기 오디오 소스 신호를 수정함으로써 2개의 초기 오디오 신호의 초기 오디오 신호를 생성하도록 구성된다. 또한, 오디오 전처리기(110)는 2개 이상의 초기 오디오 신호 중 다른 초기 오디오 신호의 신호 파워 또는 라우드니스에 따라 2개 이상의 초기 오디오 신호의 각각의 초기 오디오 신호를 수정하도록 구성된다.
필터(140)는 2개 이상의 사운드 구역 중 어느 것에서 2개 이상의 오디오 소스 신호가 재생되어야 하는지에 따라 그리고 2개 이상의 사운드 구역 중 어느 것에서 2개 이상의 오디오 소스 신호가 재생되어서는 안 되는지에 따라 복수의 라우드스피커 신호를 생성하도록 구성된다.
최신 기술의 접근법은 상당한 음향 대조를 달성할 수 있지만, 종래 기술의 방법에 의해 달성된 대조는 통상적으로 고품질의 오디오 재생이 요구될 때마다 동일한 인클로저의 거주자에게 다수의 무관한 음향 장면을 제공하기에 충분하지 않다.
청취자에 의해 인지되는 음향 대조는 개선될 것이고, 이는 상기 식(14)에서 정의된 바와 같은 음향 대조에 의존하지만 그와 동일하지는 않다. 음향 에너지의 대조를 극대화하기보다는 청취자에 의해 인지되는 음향 대조가 증가되는 것이 달성될 것이다. 다음에서는, 인지된 음향 대조는 주관적인 음향 대조로 지칭될 것이며, 한편 음향 에너지의 대조는 객관적인 음향 대조로 지칭될 것이다. 일부 실시예는 방향성 오디오 재생을 용이하게 하는 방안 및 덜 눈에 띄게 되도록 음향 누설을 성형하는 방안을 이용한다.
도 1에 부가하여, 도 7의 장치는 2개의(임의적인) 대역 분할기(121, 122) 및 4개의(임의적인) 스펙트럼 성형기(131, 132, 133, 134)를 더 포함한다.
일부 실시예에 따르면, 장치는 예를 들어 2개 이상의 전처리된 오디오 신호에 대해 복수의 대역 분할된 오디오 신호로 대역 분할을 수행하도록 구성된 2개 이상의 대역 분할기(121, 122)를 더 포함할 수 있다. 필터(140)는 예를 들어 복수의 대역 분할된 오디오 신호에 따라 복수의 라우드스피커 신호를 생성하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예에서, 장치는 예를 들어 하나 이상의 스펙트럼적으로 성형된 오디오 신호를 획득하기 위해 복수의 대역 분할된 오디오 신호 중 하나 이상의 대역 분할된 오디오 신호의 스펙트럼 포락선을 수정하도록 구성되는 스펙트럼 분할기(131, 132, 133, 134)를 더 포함할 수 있다. 필터(140)는 예를 들어 하나 이상의 스펙트럼적으로 성형된 오디오 신호에 따라 복수의 라우드스피커 신호를 생성하도록 구성될 수 있다.
도 7에는, 실시예에 따른 구현의 신호 모델이 도시되어 있다. 특히, 도 7은 실시예에 따른 어레이를 이용한 다중 구역 재생을 도시한다. 이 예는 간결함을 위해 선택되었으며, 방법은 전술한 바와 같이 N_S개의 신호 소스, N_L개의 라우드스피커, 및 N_Z개의 청취 구역을 갖는 시나리오에 일반적으로 적용 가능하다는 점에 유의한다.
도 7에 도시된 2개의 신호 소스가 있는데, 이 신호 소스는 "전처리" 스테이지에 공급되는 2개의 독립적인 신호를 제공한다. 이 전처리 스테이지는 예를 들어 일부 실시예에서 두 신호 모두에 대한 병렬 처리(즉, 믹싱 없음)를 구현할 수 있다. 다른 처리 단계와 달리, 이 처리 단계는 LTI 시스템(Linear Time-Invariant System, 선형 시간 불변 시스템)을 구성하지 않는다. 대신에, 이 처리 블록은 모든 처리된 소스 신호에 대해 시변 이득을 결정하여, 재생 레벨의 차이가 감소된다. 이것의 근거는 각각의 구역에서의 음향 누설이 항상 각각의 다른 구역에서 재생된 장면에 선형적으로 의존한다는 것이다. 동시에, 의도적으로 재생된 장면은 음향 누설을 마스킹할 수 있다. 따라서, 인지된 음향 누설은 각각의 구역에서 의도적으로 재생되는 장면들 사이의 레벨 차이에 비례한다. 결과적으로, 재생된 장면의 레벨 차이를 감소시키는 것은 또한 인지된 음향 누설을 감소시키고, 따라서 주관적인 음향 대조를 증가시킬 것이다. 아래에서 전처리가 설명될 때 보다 상세한 설명을 볼 수 있다.
(임의적인) 대역 분할기(121, 122)는 (임의적인) 처리 단계 대역 분할을 구현하고, 다중 경로 스피커에서 오디오 크로스오버가 하는 것과 같이 신호를 다수의 주파수 대역으로 분할한다. 그러나, 라우드스피커의 오디오 크로스오버와 달리, 이 대역 분할기의 두 번째 목적은 방사된 음향 파워를 최대화하는 것이다. 이 밴드 분할기의 주된 목적은 특정 품질 제약을 고려하여 음향 대조가 최대화되도록 개별 재생 방안에 대해 개별 주파수 대역을 분배하는 것이다. 예를 들어, 신호
Figure 112018109499386-pct00060
는 나중에 신호
Figure 112018109499386-pct00061
로서 단일 라우드스피커에 공급될 것이다. 이 라우드스피커가 방향성 라우드스피커라고 할 때,
Figure 112018109499386-pct00062
는 저주파수에서 이 라우드스피커의 방향성이 낮기 때문에 고역 필터링될 것이다. 한편,
Figure 112018109499386-pct00063
는 나중에 필터링되어
Figure 112018109499386-pct00064
및
Figure 112018109499386-pct00065
를 획득할 것이며, 그에 따른 라우드스피커가 전기적으로 조종된 어레이로서 사용된다. 더 복잡한 시나리오에서, 신호가 응용의 요구에 따라 다수의 재생 방법에 분배되도록 대역 분할기의 더 많은 출력이 있을 수 있다(실시예에 따른 라우드스피커-인클로저-마이크로폰 시스템이 설명되는 이하를 또한 참조).
전술한 바와 같이, 이후에 적용되는 방향성 재생을 위한 방안은 항상 하나의 구역에서 다른 구역으로 특정 누설을 나타낼 것이다. 이 누설은 구역 사이의 음향 대조에서의 붕괴(break down)로 측정될 수 있다. 복잡한 설정에서, 이러한 붕괴는 구상된 방향성 재생 방법 각각에 있어서 주파수 스펙트럼의 다수의 포인트에서 발생할 수 있으며, 이는 이들 방법의 응용에 큰 장애가 된다. 음색 변화가 어느 정도 수용 가능하다는 것은 잘 알려져 있다. 이러한 자유도는 대조가 중요한 주파수 대역을 감쇠시키는 데 사용될 수 있다.
따라서,(임의적인) 스펙트럼 성형기(131, 132, 133, 134)는 나중에 재생된 신호가 낮은 음향 대조가 예상되는 주파수 스펙트럼의 이들 부분에서 감쇠되도록 하는 방식으로 설계된다. 밴드 분할기와 달리, 스펙트럼 성형기는 재생된 사운드의 음색을 수정하기 위한 것이다. 또한, 이 처리 스테이지는 의도적으로 재생된 음향 장면이 음향 누설을 공간적으로 마스킹할 수 있도록 지연 및 이득을 또한 포함할 수 있다.
Figure 112018109499386-pct00066
및
Figure 112018109499386-pct00067
로 표시된 블록은 예를 들어 주관적인 품질 제약을 고려하여 객관적인 음향 대조를 최대화하도록 최적화된 선형 시간 불변 필터를 설명할 수 있다. (이로 제한되지는 않으나) ACC, 압력 매칭([4] 및 [6] 참조), 및 라우드스피커 빔 형성을 포함하는 필터를 결정하는 다양한 가능성이 있다. 측정된 임펄스 응답이 필터 최적화를 위해 고려될 때, 실시예에 따른 전치 필터가 설명되는 경우인 이하에서 설명되는 바와 같은 최소 제곱 압력 매칭 접근법이 특히 적합하다는 것이 발견되었다. 이것은 구현을 위한 바람직한 개념일 수 있다.
다른 실시예는 계산된 임펄스 응답에 대해 연산함으로써 상기 접근법을 이용한다. 특정 실시예에서, 임펄스 응답은 라우드스피커로부터 마이크로폰으로의 자유 필드 임펄스 응답을 나타내기 위해 계산된다.
다른 실시예에서는, 인클로저의 이미지 소스 모델을 사용하여 획득되어진 계산된 임펄스 응답에 대해 연산함으로써 상기 접근법을 이용한다.
임펄스 응답은 동작 중에 마이크로폰이 필요하지 않도록 한 번 측정됨에 유의해야 한다. ACC와는 달리, 압력 매칭 접근법은 각각의 밝은 구역에서의 주어진 크기와 위상을 규정한다. 이는 높은 재생 품질을 초래한다. 종래의 빔 형성 접근법은 고주파수가 재생되어야 하는 경우에도 적합하다.
Figure 112018109499386-pct00068
로 표시된 블록은 LEMS를 나타내며, 여기서 각각의 입력은 하나의 라우드스피커와 연관된다. 출력 각각은 그의 개별 사운드 구역에서 모든 라우드스피커 기여의 중첩을 수신하는 개별 청취자와 연관된다. 전치 필터
Figure 112018109499386-pct00069
및
Figure 112018109499386-pct00070
를 사용하지 않고 구동되는 라우드스피커는 하나의 사운드 구역으로 주로 방사하는 방향성 라우드스피커 또는 해당 구역에서 사운드를 주로 방사하도록 개별 사운드 구역 근처에 (또는 그 내에) 배열된 라우드스피커이다. 보다 높은 주파수의 경우, 방향성 라우드스피커는 상당한 노력없이 제작될 수 있다. 따라서, 이러한 라우드스피커는 청취자 귀에 직접 라우드스피커가 배치될 필요가 없는 청취자에게 높은 구역의 주파수를 제공하는 데 사용될 수 있다.
다음에서는, 본 발명의 실시예가 상세하게 설명된다.
우선, 실시예에 따른 전처리가 설명된다. 특히, 도 7에서 "전처리"로 표시된 블록의 구현이 제시된다. 더 나은 이해를 제공하기 위해, 다음 설명은 구역 당 하나의 모노 신호에만 집중한다. 그러나, 다중 채널 신호에 대한 일반화는 간단하다. 따라서, 일부 실시예는 구역 당 다중 채널 신호를 나타낸다.
도 8은 일 실시예에 따른 오디오 전처리기(110) 및 대응하는 신호 모델의 샘플 구현을 도시한다. 전술한 바와 같이, 2개의 입력 신호
Figure 112018109499386-pct00071
및
Figure 112018109499386-pct00072
는 각각 구역 1 및 구역 2에서 주로 재생되도록 의도된다. 반면에,
Figure 112018109499386-pct00073
를 구역 2로 재생하고
Figure 112018109499386-pct00074
를 구역 1로 재생할 시에 약간의 음향 누설이 있다.
2개의 입력 신호
Figure 112018109499386-pct00075
및
Figure 112018109499386-pct00076
는 또한 이하에서 오디오 소스 신호로 지칭된다.
첫 번째 임의적인 스테이지에서, 두 입력 신호
Figure 112018109499386-pct00077
및
Figure 112018109499386-pct00078
(오디오 소스 신호) 모두의 파워는 다음 처리를 위해 파라미터 선택을 완화하기 위해 정규화된다.
따라서, 임의적인 실시예에 따르면, 오디오 전처리기(110)는 예를 들어 2 이상의 오디오 소스 신호
Figure 112018109499386-pct00079
및
Figure 112018109499386-pct00080
각각의 파워를 정규화함으로써 2개의 이상의 초기 오디오 신호
Figure 112018109499386-pct00081
및
Figure 112018109499386-pct00082
를 생성하도록 구성될 수 있다.
획득된 파워 추정치
Figure 112018109499386-pct00083
및
Figure 112018109499386-pct00084
는 통상적으로 더 짧은 시간 범위를 고려하는 추후 스테이지에서 사용되는 추정기와 달리 장기 평균을 통상적으로 기술한다.
Figure 112018109499386-pct00085
및
Figure 112018109499386-pct00086
의 업데이트는 각각
Figure 112018109499386-pct00087
및
Figure 112018109499386-pct00088
에 대한 활동 검출과 연결될 수 있어,
Figure 112018109499386-pct00089
또는
Figure 112018109499386-pct00090
에서 활동이 없을 때에는,
Figure 112018109499386-pct00091
또는
Figure 112018109499386-pct00092
의 업데이트는 보류된다. 신호
Figure 112018109499386-pct00093
및
Figure 112018109499386-pct00094
는 예를 들어 각각
Figure 112018109499386-pct00095
및
Figure 112018109499386-pct00096
에 반비례할 수 있어, 각각
Figure 112018109499386-pct00097
및
Figure 112018109499386-pct00098
와
Figure 112018109499386-pct00099
및
Figure 112018109499386-pct00100
의 곱셈은 유사한 신호 파워를 나타낼 신호
Figure 112018109499386-pct00101
및
Figure 112018109499386-pct00102
를 산출한다. 이 첫 번째 스테이지를 사용하는 것이 절대적으로 필요한 것은 아니지만, 신호
Figure 112018109499386-pct00103
및
Figure 112018109499386-pct00104
의 상대 처리를 위한 합리적인 작업 포인트를 보장하며, 이는 다음 단계에 적합한 파라미터를 찾는 것을 완화한다. 이 처리 블록의 다수의 인스턴스가 "대역 분할기" 블록 또는 "스펙트럼 성형기" 블록 다음에 배치된다면, "대역 분할기" 블록 전에 여전히 파워 정규화가 적용되어야 함에 유의해야 한다.
신호의 정규화에 의해, 그들의 상대적인 레벨 차이는 이미 감소된다. 그러나, 이는 통상적인 음향 장면의 레벨 변화는 오히려 단기간의 프로세스인데 반해 파워 추정치가 장기간이므로 의도한 효과에는 통상적으로 충분하지 않다. 다음에서는, 개별 신호의 상대적 파워의 차이가 전처 블록의 주요 목표를 구성하는 단기 기준에서 어떻게 명시적으로 감소되는지가 설명된다.
스케일링되어 재생되는 것으로 가정되는 2개의 신호
Figure 112018109499386-pct00105
및
Figure 112018109499386-pct00106
는 이하에서 초기 오디오 신호로도 지칭된다.
전술한 바와 같이, 오디오 전처리기(110)는 2개 이상의 오디오 소스 신호
Figure 112018109499386-pct00107
,
Figure 112018109499386-pct00108
의 각각의 오디오 소스 신호에 대해, 상기 오디오 소스 신호를 수정함으로써, 예를 들어 파워 정규화를 행함으로써 2개 이상의 초기 오디오 신호
Figure 112018109499386-pct00109
,
Figure 112018109499386-pct00110
의 초기 오디오 신호를 생성하도록 구성될 수 있다.
대안적인 실시예에서는, 그러나, 오디오 전처리기(110)는 예를 들어 2개 이상의 오디오 소스 신호
Figure 112018109499386-pct00111
,
Figure 112018109499386-pct00112
를 2개 이상의 초기 오디오 신호
Figure 112018109499386-pct00113
,
Figure 112018109499386-pct00114
로서 사용하도록 구성될 수 있다.
도 7에서, 2개의 신호
Figure 112018109499386-pct00115
및
Figure 112018109499386-pct00116
는 예를 들어 각각 신호
Figure 112018109499386-pct00117
및
Figure 112018109499386-pct00118
를 제공하는 오디오 전처리기(110)의 추가 라우드니스 평가기에 공급될 수 있다.
이들 신호는 예를 들어
Figure 112018109499386-pct00119
(17)
Figure 112018109499386-pct00120
(18)
에 따라 스케일링 인자
Figure 112018109499386-pct00121
및
Figure 112018109499386-pct00122
을 결정하는 데 사용될 수 있으며,
여기서, 일부 예에서,
Figure 112018109499386-pct00123
는 y에 대해 단조롭게 증가하고 x에 대해 단조롭게 감소하는 함수이며, 한편 그 값은 예를 들어 절대 범위로 제한될 수 있다.
결과적으로,
Figure 112018109499386-pct00124
)의 값은 예를 들어 비율 y/x로 단조롭게 증가할 수도 있다.
그 다음에, 인자
Figure 112018109499386-pct00125
및
Figure 112018109499386-pct00126
는 각각 신호
Figure 112018109499386-pct00127
및
Figure 112018109499386-pct00128
를 스케일링하는 데 사용되어, 출력 신호
Figure 112018109499386-pct00129
및
Figure 112018109499386-pct00130
를 획득한다. 출력 신호
Figure 112018109499386-pct00131
및
Figure 112018109499386-pct00132
는 예를 들어 임의의 다중 구역 재생 방법에 따라 다중 구역 재생을 행하도록 구성된 하나 이상의 모듈에 예를 들어 공급될 수 있다.
따라서, 일부 실시예에서, 오디오 전처리기(110)는 예를 들어 제2 값(x)에 대한 제1 값(y)의 비율에 따라 상기 2개 이상의 초기 오디오 신호 중 상기 초기 오디오 신호를 수정함으로써, 2개 이상의 초기 오디오 신호의 다른 초기 오디오 신호의 신호 파워 또는 라우드니스에 따라 2개 이상의 초기 오디오 신호의 각각의 초기 오디오 신호를 수정하도록 구성될 수 있다. 제2 값(x)은 예를 들어 상기 초기 오디오 신호의 신호 파워에 의존할 수 있고, 제1 값(y)은 예를 들어 2개 이상의 초기 오디오 신호 중 상기 다른 초기 오디오 신호의 신호 파워에 의존할 수 있다. 또는, 제2 값(x)은 예를 들어 상기 초기 오디오 신호의 라우드니스에 의존할 수 있고, 제1 값(y)은 예를 들어 2개 이상의 초기 오디오 신호 중 상기 다른 초기 오디오 신호의 라우드니스에 의존할 수 있다.
일부 실시예에 따르면, 오디오 전처리기(110)는 예를 들어 상기 초기 오디오 신호에 대한 이득을 결정하고 상기 초기 오디오 신호에 이득을 적용함으로써, 2개 이상의 초기 오디오 신호 중 다른 초기 오디오 신호의 신호 파워 또는 라우드니스에 따라 2개 이상의 초기 오디오 신호의 각각의 초기 오디오 신호를 수정하도록 구성될 수 있다. 또한, 오디오 전처리기(110)는 예를 들어 제1 값과 제2 값 사이의 비율에 따라 이득을 결정하도록 구성될 수 있으며, 상기 비율은 2개 이상의 초기 오디오 신호 중 상기 다른 하나의 초기 오디오 신호의 신호 파워와 제2 값으로서 상기 초기 오디오 신호의 신호 파워 사이의 비율이거나, 상기 비율은 2개 이상의 초기 오디오 신호 중 상기 다른 초기 오디오 신호의 라우드니스와 제2 값으로서 상기 초기 오디오 신호의 라우드니스 사이의 비율이다.
일부 실시예에서, 오디오 전처리기(110)는 예를 들어 제1 값과 제2 값 사이의 비율로 단조롭게 증가하는 함수에 따라 이득을 결정하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예에 따르면, 신호
Figure 112018109499386-pct00133
또는
Figure 112018109499386-pct00134
중 어느 신호도
Figure 112018109499386-pct00135
또는
Figure 112018109499386-pct00136
중 임의의 것과 믹싱되지 않는다.
다음에서는, 처리 단계의 구현이 보다 상세히 설명된다.
Figure 112018109499386-pct00137
와
Figure 112018109499386-pct00138
에 대한 처리 단계는 동일하기 때문에,
Figure 112018109499386-pct00139
에 대한 처리 단계만이 설명될 것이며, 이는 인덱스 1과 인덱스 2를 교환함으로써
Figure 112018109499386-pct00140
에도 적용된다.
Figure 112018109499386-pct00141
를 획득하기 위한 규칙은 예를 들어
Figure 112018109499386-pct00142
(19)
으로 주어지며,
여기서 λ은 예를 들어 1보다 작지만 1에 가깝게 선택될 수 있다.
상기 수식에서,
Figure 112018109499386-pct00143
은 하나 이상의 오디오 채널을 포함하는 것으로 가정된다. L은
Figure 112018109499386-pct00144
의 오디오 채널 수를 나타낸다.
간단한 경우에,
Figure 112018109499386-pct00145
는 단일 채널로만 구성되고, 수식(19)는
Figure 112018109499386-pct00146
(19a)
가 되며,
Figure 112018109499386-pct00147
은
Figure 112018109499386-pct00148
의 범위 내에 있을 수 있다. 바람직하게,
Figure 112018109499386-pct00149
은 예를 들어 1에 가까울 수 있다. 예를 들어,
Figure 112018109499386-pct00150
은 예를 들어
Figure 112018109499386-pct00151
의 범위 내에 있을 수 있다.
다른 경우에,
Figure 112018109499386-pct00152
는 예를 들어 2개 이상의 채널을 포함한다.
그 다음에, 스케일링 인자
Figure 112018109499386-pct00153
는
Figure 112018109499386-pct00154
(20)
에 따라 결정될 수 있으며,
Figure 112018109499386-pct00155
(21)
는 스케일링된 오디오 신호를 기술한다.
Figure 112018109499386-pct00156
를 획득하기 위한 규칙은 예를 들어
Figure 112018109499386-pct00157
(22)
로 주어질 수 있으며,
Figure 112018109499386-pct00158
는
Figure 112018109499386-pct00159
의 범위 내에 있을 수 있다.
바람직한 실시예에서, 수식(19)의
Figure 112018109499386-pct00160
및 수식(22)의
Figure 112018109499386-pct00161
에 있어서,
Figure 112018109499386-pct00162
이다.
그러나, 다양한 다른 옵션이 있다. 이들 중 하나는, 일 실시예에 따르면,
Figure 112018109499386-pct00163
(23)
으로 주어지는 K개의 샘플 윈도우 중의 윈도우에서
Figure 112018109499386-pct00164
의 평균 제곱 값이다.
다른 정의는, 다른 실시예에 따르면 이러한 윈도우
Figure 112018109499386-pct00165
(24)
에서 최대 제곱 값이다.
일부 실시예에 따르면,
Figure 112018109499386-pct00166
를 결정하기 위해, 값
Figure 112018109499386-pct00167
는 전술한 바와 같이 또한 결정되어야 한다. 그러나, 파라미터뿐만 아니라
Figure 112018109499386-pct00168
를 결정하는 실제 방법은 (예를 들어, 응용의 요구에 따라)
Figure 112018109499386-pct00169
에 대해 선택된 것과 상이할 수 있다. 실제 이득
Figure 112018109499386-pct00170
은 다음의
https://en.wikipedia.org/wiki/Dynamic_range_compression([65] 참조).
를 참조하여 예를 들어 종래의 오디오 압축기에 사용될 획득 규칙과 유사하게 결정될 수 있으나,
Figure 112018109499386-pct00171
및
Figure 112018109499386-pct00172
양자 모두를 고려한다.
일 실시예에 따르면, 신호
Figure 112018109499386-pct00173
에 대한 하향 압축기의 획득 규칙은 (25)일 것이거나
Figure 112018109499386-pct00174
(25)
또는
Figure 112018109499386-pct00175
(25')
일 것이며,
Figure 112018109499386-pct00176
이고,
여기서 표준 오디오 압축기에서 사용되는 바와 같이,
Figure 112018109499386-pct00177
은 압축 임계치를 dB로 정의하고, R은 압축 비율을 정의한다. 예를 들어,
Figure 112018109499386-pct00178
이다. 예를 들어,
Figure 112018109499386-pct00179
이다. 예를 들어,
Figure 112018109499386-pct00180
이다. 예를 들어,
Figure 112018109499386-pct00181
이다.
수식(25) 및 수식(25')와는 대조적으로, 최신 기술에 따른 표준 오디오 압축기는
Figure 112018109499386-pct00182
에 대한 이득을 결정하기 위해
Figure 112018109499386-pct00183
를 고려하지 않을 것이다.
다른 옵션은
(25a) 또는 (25a')에 정의된 상향 압축기의 구현이며,
Figure 112018109499386-pct00184
(25a)
또는
Figure 112018109499386-pct00185
(25a')
일 것이며,
Figure 112018109499386-pct00186
이고,
이는 동작 범위(상이한 조건에 유의함) 및 다른 파라미터를 제외하고는 유사하다.
Figure 112018109499386-pct00187
는
Figure 112018109499386-pct00188
과 달리 하위 임계치를 정의한다는 점에 유의해야 한다.
Figure 112018109499386-pct00189
인 일부 실시예는 두 가지 획득 규칙을 결합한다.
일부 실시예에서,
Figure 112018109499386-pct00190
및
Figure 112018109499386-pct00191
를 획득하는 결과적인 규칙은 상향 압축기와 하향 압축기의 임의의 결합일 수 있으며, 여기서 실제적인 구현은 통상적으로
Figure 112018109499386-pct00192
및
Figure 112018109499386-pct00193
의 고려된 범위에 속하는 설정을 요구할 것이다.
2개를 초과하는 신호
Figure 112018109499386-pct00194
, 예를 들어 N개의 신호인 경우, 수식(25)는 예를 들어
Figure 112018109499386-pct00195
이 될 수 있으며,
Figure 112018109499386-pct00196
(25b)
이다.
다른 이득
Figure 112018109499386-pct00197
의 경우, 수식(25)는 예를 들어
Figure 112018109499386-pct00198
이 될 수 있으며,
Figure 112018109499386-pct00199
(25c)
이다.
수식(25a)는 예를 들어
Figure 112018109499386-pct00200
이 될 수 있으며,
Figure 112018109499386-pct00201
(25b)
이다.
다른 이득
Figure 112018109499386-pct00202
의 경우, 수식(25a)는 예를 들어
Figure 112018109499386-pct00203
이며,
Figure 112018109499386-pct00204
(25c)
이다.
Figure 112018109499386-pct00205
(25d)
로 주어진 바와 같이 두 장면 사이의 에너지 차이를 감소시키기 위해 다른 대안 규칙이 정의될 수 있으며,
여기서 α = 1은 신호
Figure 112018109499386-pct00206
가 신호
Figure 112018109499386-pct00207
와 동일한 에너지를 갖게 한다. 반면에, α = 0은 효과가 없을 것이며, 선택된 파라미터 0 < α <1이 사용되어 해당 단계의 의도된 영향을 변경할 수 있다.
또 다른 기회는 시그모이드 함수를 사용하여
Figure 112018109499386-pct00208
에 비해
Figure 112018109499386-pct00209
의 오버슛을 제한하는 것이며,
Figure 112018109499386-pct00210
(25e)
여기서
Figure 112018109499386-pct00211
는
Figure 112018109499386-pct00212
중 하나일 수 있으며,
이는
Figure 112018109499386-pct00213
인 동안
Figure 112018109499386-pct00214
로 제한된다.
일부 실시예에서, 오디오 전처리기(110)는 예를 들어 상기 초기 오디오 신호에 대한 이득
Figure 112018109499386-pct00215
을 결정하고 상기 초기 오디오 신호에 이득
Figure 112018109499386-pct00216
을 적용함으로써, 2 이상의 초기 오디오 신호 중 다른 초기 오디오 신호의 신호 파워 또는 라우드니스에 따라 2개 이상의 초기 오디오 신호의 초기 오디오 신호를 수정하도록 구성될 수 있고, 오디오 전처리기(110)는 예를 들어 상기 수식 중 하나 이상에 따라 이득
Figure 112018109499386-pct00217
을 결정하도록 구성될 수 있다.
다음에서는, 실시예에 따른 전처리의 다른 특징이 설명된다.
일 실시예에 따르면, 각각의 대향 측에 공급되는 신호
Figure 112018109499386-pct00218
및
Figure 112018109499386-pct00219
의 브랜치는 예를 들어 2개의 구역의 실제 음향 커플링을 기술하는 필터를 통해 필터링될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따르면, 파워 추정기는 예를 들어 https://en.wikipedia.org/wiki/Weighting_filter([66] 참조)에 설명된 가중 필터에 의해 처리된, 가중 필터에 의해 처리된 신호에 대해 예를 들어 연산할 수 있다.
https://en.wikipedia.org/wiki/Weighting_filter (see [66]).
일 실시예에 따르면, 파워 추정기는 예를 들어 ITU-R Recommendation BS. 1770-4에 설명된 바와 같은 라우드니스 추정기로 예를 들어 대체될 수 있다. 이는 인지된 라우드니스가 이 모델에 더 잘 매칭되기 때문에 개선된 재생 품질을 허용한다.
또한, 일 실시예에 따르면, 레벨 임계치는 예를 들어 절대 임계치 정규화에서의 추정치
Figure 112018109499386-pct00220
및
Figure 112018109499386-pct00221
에 대해 침묵이 고려되지 않는 것을 배제하기 위해 사용될 수 있다.
또한, 일 실시예에서, 개별적으로 추정된 파워의 양의(positive) 시간 미분은 입력 신호
Figure 112018109499386-pct00222
및
Figure 112018109499386-pct00223
의 활동에 대한 지표로서 사용될 수 있다. 그러면, 추정치
Figure 112018109499386-pct00224
및
Figure 112018109499386-pct00225
는 활동이 검출될 때에만 업데이트된다.
다음에서는, 실시예에 따른 대역 분할기가 설명된다. 특히, 도 7에 도시된 "대역 분할기"로 표시된 블록의 구현이 제시된다. 일 실시예에서,이 블록은 예를 들어 디지털 오디오 크로스로서, 예를 들어
https://en.wikipedia.org/wiki/Audio_crossover#Digital([67] 참조)
에서 설명된 바와 같은 디지털 오디오 크로스오버로서 실현될 수 있다.
입력-출력 경로의 원하는 주파수 응답은 예를 들어 통과 대역에서 편평한 주파수 응답을 갖는 대역 통과 및 정지 대역에서 높은 감쇠일 수 있다. 통과 대역 및 정지 대역의 경계는 개별 출력에 연결된 재생 방안가 각각의 음향 구역 사이에 충분한 음향 대조를 달성할 수 있는 주파수 범위에 따라 선택된다.
도 9는 실시예에 따른 하나 이상의 대역 분할기의 예시적인 설계를 도시하며, 여기서(a)는 상이한 재생 방법에 의해 달성된 음향 대조를 도시하고, 여기서(b)는 오디오 크로스오버의 선택된 크기 응답을 도시한다. 특히, 도 9는 달성된 음향 대조와 관련하여 필터 크기 응답의 예시적인 설계를 도시한다.
도 9로부터 알 수 있는 바와 같이, 스펙트럼 성형기는 예를 들어 음향 대조에 따라 오디오 신호의 스펙트럼 포락선을 수정하도록 구성될 수 있다.
하나 이상의 대역 분할기의 실제 구현을 실현하기 위해 다양한 개념이 이용될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예는 FIR 필터를 이용하고, 다른 실시예는 IIR 필터를 이용하고, 추가 실시예는 아날로그 필터를 이용한다. 대역 분할기를 구현하기 위한 임의의 가능한 개념, 예를 들어 해당 주제에 대한 일반적인 문헌에 제시된 임의의 개념이 이용될 수 있다.
실시예 중 일부는 예를 들어 스펙트럼 성형을 행하기 위한 스펙트럼 성형기를 포함 할 수 있다. 스펙트럼 성형이 오디오 신호에 대해 행해질 때, 해당 오디오 신호의 스펙트럼 포락선이 예를 들어 수정될 수 있고, 스펙트럼적으로 형성된 오디오 신호가 예를 들어 획득될 수 있다.
다음에서는, 실시예에 따른 스펙트럼 성형기, 특히 도 7에 도시된 바와 같은 "스펙트럼 성형기"가 설명된다. 스펙트럼 성형기는 1 차 또는 2 차 필터의 조합과 같은 이퀄라이저에 대해 알려진 것과 유사한 주파수 응답을 나타내는 필터를 구성하며, 다음을 참조한다:
https://en.wikipedia.org/wiki/Equalization_(audio)#Filter_functions( [68] 참조).
그러나, 스펙트럼 필터의 최종 주파수 응답은 이퀄라이저와 비교하여 완전히 상이한 방식으로 설계된다: 스펙트럼 필터는 청취자가 수용할 최대 스펙트럼 왜곡을 고려하고, 스펙트럼 필터는 음향 누설을 생성하는 것으로 알려진 주파수를 감쇠시키도록 설계된다.
이것에 대한 근거는 주변 주파수의 여기에 따라 그리고 왜곡이 감쇠인지 증폭인지에 따라 인간의 지각이 특정 주파수에서의 음향 장면의 스펙트럼 왜곡과 상이하게 민감하다는 것이다.
예를 들어, 대역폭이 작은 노치 필터가 광대역 오디오 신호에 적용되면, 청취자는 (만약 있다면) 작은 차이만을 인식할 것이다. 그러나, 동일한 대역폭을 갖는 피크 필터가 동일한 신호에 적용되면, 청취자는 아마도 상당한 차이를 인지할 것이다.
실시예는 음향 대조의 대역이 제한된 붕괴가 음향 누설의 피크를 초래하기 때문에 이 사실이 이용될 수 있다는 발견에 기초한다(도 5 참조). 밝은 구역에서 재생된 음향 장면이 그에 따른 노치 필터에 따라 필터링된다면, 이 구역에서 청취자는 이를 아마도 거의 인지하지 못할 것이다. 반면에, 어두운 구역에서 인지되는 음향 누설의 피크는 이 방안에 의해 보상될 것이다.
대응하는 필터 응답의 예가 도 10에 도시되어 있다. 특히, 도 10은 실시예에 따른 스펙트럼 성형기의 예시적인 설계를 도시하며, 여기서(a)는 특정 재생 방법에 의해 달성된 음향 대조를 도시하고, 여기서(b)는 스펙트럼 성형 필터의 선택된 크기 응답을 도시한다.
위에서 개요가 설명된 바와 같이, 필터(140)는 2개 이상의 사운드 구역 중 어느 것에서 2개 이상의 오디오 소스 신호가 재생되어야 하는지에 따라 그리고 2개 이상의 사운드 구역 중 어느 것에서 2개 이상의 오디오 소스 신호가 재생되어서는 안 되는지에 따라 복수의 라우드스피커 신호를 생성하도록 구성된다.
다음에서는, 필터(140), 예를 들어 실시예에 따른 전치 필터가 설명된다.
일 실시예에서, 예를 들어, 하나 이상의 오디오 소스 신호는 제1 사운드 구역에서는 재생될 것이지만 하지만 제2 사운드 구역에서는 재생되지 않을 것이고 하고, 적어도 하나의 추가 오디오 소스 신호는 제2 사운드 구역에서 재생될 것이지만 제1 사운드 구역에서는 재생되지 않을 것이다.
예를 들어 도 2 및 도 3을 참조하며, 여기서 제1 오디오 소스 신호 신호
Figure 112018109499386-pct00226
는 사운드 구역 1에서는 재생될 것이지만, 사운드 구역 2에서는 재생되지 않을 것이고, 여기서 제2 오디오 소스 신호
Figure 112018109499386-pct00227
는 사운드 구역 2에서는 재생될 것이지만, 사운드 구역 1에서는 재생되지 않을 것이다.
2개 이상의 전처리된 오디오 신호
Figure 112018109499386-pct00228
각각이 2개 이상의 오디오 소스 신호
Figure 112018109499386-pct00229
,
Figure 112018109499386-pct00230
중 하나에 기초하여 생성될 때, 다음과 같이, 이러한 실시예에서, 하나 이상의 전처리된 오디오 신호
Figure 112018109499386-pct00231
는 사운드 구역 1에서는 재생될 것이지만 사운드 구역 2에서는 재생되지 않을 것이다(즉, 하나 이상의 사운드 소스 신호
Figure 112018109499386-pct00232
를 수정함으로써 생성된, 사운드 구역 1에서는 재생되고 사운드 구역 2에서는 재생되지 않을 하나 이상의 전처리된 오디오 신호
Figure 112018109499386-pct00233
). 또한, 다음과 같이, 적어도 하나의 추가 전처리된 오디오 신호
Figure 112018109499386-pct00234
)는 사운드 구역 2에서는 재생될 것이지만 사운드 구역 1에서는 재생되지 않을 것이다(즉, 하나 이상의 사운드 소스 신호
Figure 112018109499386-pct00235
를 수정함으로써 생성된, 사운드 구역 2에서는 재생되고 사운드 구역 1에서는 재생되지 않을 하나 이상의 전처리된 오디오 신호
Figure 112018109499386-pct00236
).
오디오 소스 신호가 제1 사운드 구역에서 재생되지만 제2 사운드 구역에서 재생되는 것을 달성하거나, 적어도 오디오 소스 신호는 제2 사운드 구역보다 큰 라우드니스로 제1 사운드 구역에서 재생되는 것(및/또는 적어도 오디오 소스 신호는 제2 사운드 구역보다 큰 신호 에너지로 제1 사운드 구역에서 재생되는 것)을 달성하는 적절한 수단이 이용될 수 있다.
예를 들어, 필터(140)가 이용될 수 있고, 필터 계수는 예를 들어 제1 사운드 구역에서 재생되지만 제2 사운드 구역에서 재생되지 않는 제1 오디오 소스 신호가 제2 사운드 구역에서 보다 큰 라우드니스(및/또는 보다 큰 신호 에너지)로 제1 사운드 구역에서 재생되도록 선택될 수 있다. 또한, 필터 계수는 예를 들어 제2 사운드 구역에서 재생되지만 제1 사운드 구역에서 재생되지 않을 제2 오디오 소스 신호가 제1 사운드 구역에서 보다 큰 라우드니스(및/또는 보다 큰 신호 에너지)로 제2 사운드 구역에서 재생되도록 선택될 수 있다.
예를 들어, FIR 필터(유한 임펄스 응답 필터)가 예를 들어 이용될 수 있고, 필터 계수는 예를 들어 예컨대 후술하는 바와 같이 적절하게 선택될 수 있다.
또는, 오디오 처리 기술에서 잘 알려진 웨이브 필드 합성(Wave Field Synthesis, WFS)이 예를 들어 이용될 수 있다(웨이브 필드 합성에 관한 일반적인 정보는 예를 들어 많은 예 중 하나인 [69]를 참조).
또는, 오디오 처리 기술에서 잘 알려진 고차 앰비소닉(Higher-Order Ambisonics) 이 예를 들어 이용될 수 있다(고차 앰비소닉에 관한 일반적인 정보는 예를 들어 많은 예 중 하나인 [70]을 참조).
이제, 일부 특정 실시예에 따른 필터(140)가 보다 상세하게 설명된다.
특히, 도 7에 도시된
Figure 112018109499386-pct00237
및
Figure 112018109499386-pct00238
로 표시된 블록의 구현이 제시된다. 전치 필터는 예를 들어 라우드스피커의 어레이와 연관될 수 있다. 전치 필터가 동일한 주파수 범위에서 주로 여기되는 다수의 라우드스피커에 적어도 하나의 입력 신호를 공급할 때마다, 다수의 라우드스피커 세트가 라우드스피커 어레이로 간주된다. 개별 라우드스피커가 다수의 어레이의 일부이고, 다수의 입력 신호가 하나의 어레이로 공급되어 상이한 방향으로 방사될 수 있다.
무방향성 라우드스피커의 어레이가 방향성 방사 패턴을 나타내도록 선형 전치 필터를 결정하는 다른 잘 알려진 방법이 있다(예를 들어 [1], [3], [4], [5], 및 [6] 참조).
일부 실시예는 측정된 임펄스 응답에 기초한 압력 매칭 접근법을 실현한다. 이러한 접근법을 사용하는 실시예 중 일부가 다음에서 설명되며, 여기서 단일 라우드스피커 어레이만이 고려된다. 다른 실시예는 다수의 라우드스피커 어레이를 사용한다. 다수의 라우드스피커 어레이에 적용하는 것은 간단하다.
이들 실시예의 설명을 위해, 상기 표기법과 비교하여 FIR 필터를 획득하는 데 더 적합한 표기법이 사용되며, 이는 IIR 필터도 포함할 것이다. 이를 위해, 필터 계수
Figure 112018109499386-pct00239
는 벡터
Figure 112018109499386-pct00240
에서 포착된다.
g_q=(g_(q,1)(0),…(L_G-1),g_(q,2)(0),……q,N_L )(0),…q,N_L )(L_G-1))^T
(26)
최적화의 경우, 전치 필터의 컨벌루션된 임펄스 응답 및 실내 임펄스 응답(RIR)이 고려될 수 있으며, 이는
Figure 112018109499386-pct00241
로 주어지고, 여기서
Figure 112018109499386-pct00242
및
Figure 112018109499386-pct00243
는 각각
Figure 112018109499386-pct00244
및
Figure 112018109499386-pct00245
또는
Figure 112018109499386-pct00246
인 경우 0으로 가정된다.
결과적으로, 전체 임펄스 응답
Figure 112018109499386-pct00247
는
Figure 112018109499386-pct00248
샘플의 길이를 가지며, 벡터
Figure 112018109499386-pct00249
(28)
에 의해 포착될 수 있다.
이제 컨벌루션 행렬 H를 정의하는 것이 가능하며,
Figure 112018109499386-pct00250
(29)
는 식(27)과 동일한 컨벌루션을 기술한다. 최적화를 위해, 원하는 임펄스
Figure 112018109499386-pct00251
는 응용의 필요에 따라 정의될 수 있다.
Figure 112018109499386-pct00252
를 정의하는 방법은 각각의 라우드스피커를 밝은 구역에서 원래의 음장으로 재생되나 어두운 구역에서는 방사되지 않을 잠재 소스로 여기는 것이다. 이는
Figure 112018109499386-pct00253
으로 기술되며, 여기서 지연
Figure 112018109499386-pct00254
는 인과 관계를 보장하기 위해 사용된다. 완벽한 재생은
Figure 112018109499386-pct00255
(31)
으로 기술되나, 통상적으로 물리적 제약으로 인해 가능하지는 않을 것이다. 이 정의는 단순성으로 인해 실제 이점이 있는 많은 것 중 하나일 뿐이며, 응용 시나리오에 따라 다른 정의가 더 적합할 수 있음에 유의한다.
이제, 최소 제곱 재생 에러가
Figure 112018109499386-pct00256
와 같이 정의될 수 있으며:
여기서
Figure 112018109499386-pct00257
는 주파수 의족적인 가중 및/또는 위치 의존적인 가중이 달성되도록 선택될 수 있는 행렬이다.
Figure 112018109499386-pct00258
가
Figure 112018109499386-pct00259
로부터 유도된 것과 동일한 방식으로, 각각
Figure 112018109499386-pct00260
와
Figure 112018109499386-pct00261
에서
Figure 112018109499386-pct00262
와
Figure 112018109499386-pct00263
를 유도할 때, 식(14)는
Figure 112018109499386-pct00264
(34)
로 표현될 수 있다.
식(34)를 최대화하는 것은 일반화된 고유값 문제 [3]로서 풀릴 수 있음에 유의해야 한다.
오차
Figure 112018109499386-pct00265
는 식(33)의 복잡한 기울기(complex gradient)를 결정하고 그것을 0으로 설정함으로써 최소화 할 수 있다 [7]. 식(33)의 복잡한 기울기는
Figure 112018109499386-pct00266
(35)
로 주어진다.
결과적으로
Figure 112018109499386-pct00267
(36)
이 최소 제곱 최적 해이다.
가중치가 없는 최소 제곱에 대해 많은 알고리즘이 공식화되었지만, H 및
Figure 112018109499386-pct00268
를 각각
Figure 112018109499386-pct00269
및
Figure 112018109499386-pct00270
로 간단히 대체함으로써 가중된 최소 제곱을 구현하는 데 사용될 수 있다.
가중 행렬
Figure 112018109499386-pct00271
는 일반적으로(26) 내지(29)에 의해 정의된 H와 유사한 컨벌루션 행렬이다.
행렬 H는 여러 개의 부분 행렬
Figure 112018109499386-pct00272
로 구성된다:
Figure 112018109499386-pct00273
Figure 112018109499386-pct00274
에 대한 예는
Figure 112018109499386-pct00275
를 가정하여 주어질 수 있으며,
여기서
Figure 112018109499386-pct00276
이다.
이 기법으로부터, 전문가가(27)와(29)가 H의 구조를 어떻게 정의하는지는 명확하다.
Figure 112018109499386-pct00277
를 통해 주파수 의존적이고 및 마이크로폰 의존적인 가중을 용이하게 하기 위해, 잘 알려진 필터 설계 방법에 따른 임펄스 응답
Figure 112018109499386-pct00278
. 여기서,
Figure 112018109499386-pct00279
는 소스 q와 마이크로폰 m의 가중치를 정의한다. H와는 달리,
Figure 112018109499386-pct00280
는 블록 대각 행렬이며:
Figure 112018109499386-pct00281
여기서
Figure 112018109499386-pct00282
는
Figure 112018109499386-pct00283
과 같이 구성된다.
필터 계수의 계산과 관련하여,(36)이 필요한 필터 계수를 명시적으로 제공한다는 것을 주목하면, 그 계산은 실제로 매우 요구된다. 이 문제가 청취실 이퀄라이제이션을 위해 해결된 문제와 유사하기 때문에 거기에서 사용된 방법이 또한 적용될 수 있다.
따라서,(36)을 계산하는 매우 효율적인 알고리즘은 <[71]: SCHNEIDER, Martin; KELLERMANN, Walter>에 기술되어 있다. 적응형 청취실 이퀄라이제이션을 위한 반복적인 DFT도메인 역 필터 결정. <Acoustic Signal Enhancement; Proceedings of IWAENC 2012; International Workshop on. VDE, 2012, S. 1-4.>.
다음에서는, 실시예에 따른 라우드스피커-인클로저- 마이크로폰 시스템(LEMS)이 설명된다. 특히, 실시예에 따른 LEMS의 설계가 논의된다. 일부 실시예에서, 전술한 측정은 예를 들어 LEMS의 별개의 특성에 의존할 수 있다.
도 11은 일 실시예에 따른 인클로저에서의 예시적인 라우드스피커 설정을 도시한다. 특히, 도 11은 4개의 사운드 구역이 도시된 예시적인 LEMS를 도시한다. 개별 음향 장면은 이 사운드 구역 각각에서 리플레이되어야 한다. 이를 위해, 도 11에 도시된 라우드스피커는 서로에 대한 그리고 사운드 구역에 대한 상대적 위치에 따라 특정 방식으로 사용된다.
"어레이 1" 및 "어레이 2"로 표시된 2개의 라우드스피커 어레이는 그에 따라 결정된 전치 필터와 함께 사용된다(위 참조). 이런 방식으로, "구역 1"과 "구역 2" 쪽으로 이들 어레이의 방사를 전기적으로 조종할 수 있다. 두 어레이가 수 센티미터의 라우드스피커 간 거리를 나타내고 한편 어레이가 수 데시미터의 개구 크기를 나타내는 것으로 가정하면, 중역 주파수에 대해 효과적인 조종이 가능하다.
명확하지는 않지만, 예를 들어 서로 1 내지 3 미터 떨어져 위치된 전 방향성 라우드스피커 "LS 1", "LS 2", "LS 3," 및 "LS 4"는 예를 들어 300Hz 아래의 주파수를 고려할 때 라우드스피커 어레이로서 구동될 수 있다. 앞서 설명한 방법을 사용하여 전치 필터가 결정될 수 있다.
라우드스피커 "LS 5"와 "LS 6"은 고주파수 오디오를 각각 구역 3 및 구역 4에 제공하는 방향성 라우드스피커이다.
전술한 바와 같이, 방향성 재생을 위한 방안은 전체 가청 주파수 범위에 대해 충분한 결과를 유도하지 못할 수도 있다. 이 문제를 보완하기 위해, 예를 들어 각각의 사운드 구역 근처에 또는 각각의 사운드 구역 내에 위치된 라우드스피커가 있을 수 있다. 이러한 포지셔닝은 인지된 사운드 품질에 비해 차선책이지만, 다른 구역과의 거리와 비교하여 할당된 구역에 대한 라우드스피커의 거리의 차이는 주파수와 무관하게 공간적으로 초점을 맞춘 재생을 허용한다. 따라서, 이들 라우드스피커는 예를 들어 다른 방법이 만족스러운 결과를 가져 오지 않는 주파수 범위에서 사용될 수 있다.
다음에서는, 실시예 중 일부에 따른 추가 양태가 설명된다:
실시예 중 일부에서, "전처리" 블록은 "대역 분할기" 블록 후에 또는 "스펙트럼 성형기" 블록 후에 배치된다. 해당 경우에, 하나의 전처리 블록이 예를 들어 "분할된" 주파수 대역 각각에 대해 구현될 수 있다. 도 7에 도시된 예에서, 하나의 "전처리" 블록은
Figure 112018109499386-pct00284
및
Figure 112018109499386-pct00285
및 또 다른
Figure 112018109499386-pct00286
및
Figure 112018109499386-pct00287
를 고려할 것이다. 여전히, 전처리의 일 양태는 전처리가 설명되는 앞서 설명한 바와 같이 이전 위치에 여전히 배치되어 있어야 한다.
음향 누설은 각각의 주파수 대역에 대해 상이하게 선택된 재생 방법에 의존하기 때문에, 그러한 구현은 전처리 파라미터가 재생 방법의 요구에 부합될 수 있다는 이점을 갖는다. 또한, 이러한 구현을 선택할 때, 한 주파수 대역에서 누설을 보상해도 다른 주파수 대역에는 영향을 미치지 않을 것이다. "전처리" 블록은 LTI 시스템이 아니기 때문에, 결과적인 시스템이 여전히 동일한 문제를 안정적으로 해결할지라도 이 교환은 전체 시스템의 기능 변화를 의미한다.
또한, 실시예 중 일부는 동작 전에 모든 라우드스피커로부터 다수의 마이크로폰으로의 임펄스 응답의 측정을 사용할 수 있음에 유의해야 한다. 따라서, 동작 중에는 마이크로폰이 필요하지 않다.
제안된 방법은 일반적으로 모든 다중 구역 재생 시나리오, 예를 들어 차량 내 시나리오에 적합하다.
일부 양태가 이 장치의 맥락에서 설명되었지만, 이들 양태가 또한 대응하는 방법의 설명을 나타내는 것이 명백하며, 여기서 블록 및 디바이스는 방법 단계 또는 방법 단계의 특징에 대응한다. 유사하게, 방법 단계의 문맥에서 설명된 양태는 또한 대응하는 블록 또는 품목 또는 대응하는 장치의 특징의 설명을 나타낸다. 방법 단계의 일부 또는 전부는 예를 들어 마이크로프로세서, 프로그램 가능 컴퓨터 또는 전자 회로와 같은 하드웨어 장치에 의해(또는 사용하여) 실행될 수 있다. 일부 실시예에서, 가장 중요한 방법 단계 중 하나 이상이 그러한 장치에 의해 실행될 수 있다.
특정 구현 요건에 따라, 본 발명의 실시예는 하드웨어 또는 소프트웨어로, 또는 적어도 부분적으로는 하드웨어로, 또는 적어도 부분적으로는 소프트웨어로 구현될 수 있다. 구현은 각각의 방법이 수행되도록 프로그래밍 가능한 컴퓨터 시스템과 협력하는 (또는 협력할 수 있는) 전기적으로 판독 가능한 제어 신호가 저장된, 디지털 저장 매체, 예를 들어, 플로피 디스크, DVD, 블루 레이, CD, ROM, PROM, EPROM, EEPROM 또는 플래시 메모리를 사용하여 수행될 수 있다. 따라서, 디지털 저장 매체는 컴퓨터 판독 가능할 수 있다.
본 발명에 따른 일부 실시예는 본 명세서에 설명된 방법 중 하나가 수행되도록 프로그램 가능 컴퓨터 시스템과 협력할 수 있는 전자 판독 가능 제어 신호를 갖는 데이터 캐리어를 포함한다.
일반적으로, 본 발명의 실시예는 컴퓨터 프로그램 제품이 컴퓨터 상에서 구동될 때 방법들 중 하나를 수행하도록 동작하는 프로그램 코드를 갖는 컴퓨터 프로그램 제품으로서 구현될 수 있다. 프로그램 코드는 예를 들어 머신 판독 가능 캐리어에 저장될 수 있다.
다른 실시예는 기계 판독 가능 캐리어 상에 저장된, 본 명세서에 설명된 방법 중 하나를 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 포함한다.
다시 말해, 본 발명의 방법의 실시예는, 따라서, 컴퓨터 프로그램이 컴퓨터 상에서 구동될 때, 본 명세서에 설명된 방법 중 하나를 수행하기 위한 프로그램 코드를 갖는 컴퓨터 프로그램이다.
따라서, 본 발명의 방법의 다른 실시예는 그 위에 기록된, 본 명세서에 설명된 방법 중 하나를 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 포함하는 데이터 캐리어(또는 디지털 저장 매체 또는 컴퓨터 판독 가능 매체)이다. 데이터 캐리어, 디지털 저장 매체, 또는 기록 매체는 통상적으로 유형 및/또는 비일시적이다.
따라서, 본 발명의 방법의 다른 실시예는 본 명세서에 설명된 방법 중 하나를 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 나타내는 데이터 스트림 또는 신호의 시퀀스이다. 데이터 스트림 또는 신호의 시퀀스는 데이터 통신 접속을 통해, 예를 들어 인터넷을 통해 전송되도록 구성될 수 있다.
다른 실시예는 본 명세서에 설명된 방법 중 하나를 수행하도록 구성되거나 적응된 처리 수단, 예를 들어 컴퓨터 또는 프로그램 가능 논리 디바이스를 포함한다.
다른 실시예는 본 명세서에 설명된 방법 중 하나를 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 설치된 컴퓨터를 포함한다.
본 발명에 따른 다른 실시예는 본 명세서에 설명된 방법 중 하나를 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 수신기에 (예를 들어, 전자적으로 또는 광학적으로) 전송하도록 구성된 장치 또는 시스템을 포함한다. 수신기는 예를 들어 컴퓨터, 모바일 디바이스, 메모리 디바이스 등일 수 있다. 장치 또는 시스템은 예를 들어 컴퓨터 프로그램을 수신기에 전송하기 위한 파일 서버를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 프로그램 가능 논리 디바이스(예를 들어, 필드 프로그램 가능 게이트 어레이)는 본 명세서에 설명된 방법의 기능 중 일부 또는 전부를 수행하는 데 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 필드 프로그램 가능 게이트 어레이는 본 명세서에 설명된 방법 중 하나를 수행하기 위해 마이크로프로세서와 협력할 수 있다. 일반적으로, 방법은 바람직하게는 임의의 하드웨어 장치에 의해 수행된다.
본 명세서에 설명된 장치는 하드웨어 장치를 사용하거나, 컴퓨터를 사용하거나, 하드웨어 장치와 컴퓨터의 조합을 사용하여 구현될 수 있다.
본 명세서에 설명된 방법은 하드웨어 장치를 사용하거나, 컴퓨터를 사용하거나, 하드웨어 장치와 컴퓨터의 조합을 사용하여 수행될 수 있다.
위에서 설명된 실시예는 본 발명의 원리를 예시하기 위한 것일 뿐이다. 본 명세서에 설명된 구성 및 세부사항의 수정 및 변형은 본 기술분야의 통상의 기술자에게 명백할 것으로 이해된다. 따라서, 곧 있을 청구범위의 범위에 의해서만 제한되고 본 명세서의 실시예에 대한 기술 및 설명에 의해 제공된 특정 세부사항에 의해서만 한정되는 것은 아니다.
참조문헌
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Claims (17)

  1. 2개 이상의 오디오 소스 신호 각각은 2개 이상의 사운드 구역 중 하나 이상에서 재생되어야 하고, 상기 2개 이상의 오디오 소스 신호 중 적어도 하나는 상기 2개 이상의 사운드 구역 중 적어도 하나에서 재생되어서는 안 되는, 상기 2개 이상의 오디오 소스 신호로부터 복수의 라우드스피커 신호를 생성하기 위한 장치에 있어서,
    2개 이상의 전처리된 오디오 신호를 획득하기 위해 2개 이상의 초기 오디오 신호 각각을 수정하도록 구성된 오디오 전처리기(110); 및
    상기 2개 이상의 전처리된 오디오 신호에 따라 상기 복수의 라우드스피커 신호를 생성하도록 구성된 필터(140);를 포함하고,
    상기 오디오 전처리기(110)는 상기 2개 이상의 오디오 소스 신호를 상기 2개 이상의 초기 오디오 신호로 사용하도록 구성되거나, 상기 오디오 전처리기(110)는 상기 2개 이상의 오디오 소스 신호의 각각의 오디오 소스 신호에 대해 상기 오디오 소스 신호를 수정함으로써 상기 2개의 초기 오디오 신호의 초기 오디오 신호를 생성하도록 구성되고,
    상기 오디오 전처리기(110)는 상기 2개 이상의 초기 오디오 신호 중 다른 초기 오디오 신호의 신호 파워 또는 라우드니스에 따라 상기 2개 이상의 초기 오디오 신호의 각각의 초기 오디오 신호를 수정하도록 구성되고,
    상기 필터(140)는 상기 2개 이상의 사운드 구역 중 어느 것에서 상기 2개 이상의 오디오 소스 신호가 재생되어야 하는지에 따라 그리고 상기 2개 이상의 사운드 구역 중 어느 것에서 상기 2개 이상의 오디오 소스 신호가 재생되어서는 안 되는지에 따라 상기 복수의 라우드스피커 신호를 생성하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 2개 이상의 오디오 소스 신호로부터 복수의 라우드스피커 신호를 생성하기 위한 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 오디오 전처리기(110)는 제2 값에 대한 제1 값의 비율에 따라 상기 2개 이상의 초기 오디오 신호 중 상기 초기 오디오 신호를 수정함으로써, 상기 2개 이상의 초기 오디오 신호 중 다른 초기 오디오 신호의 신호 파워 또는 라우드니스에 따라 상기 2개 이상의 초기 오디오 신호의 각각의 초기 오디오 신호를 수정하도록 구성되고,
    상기 제2 값은 상기 초기 오디오 신호의 신호 파워에 의존하고, 상기 제1 값은 상기 2개 이상의 초기 오디오 신호 중 상기 다른 초기 오디오 신호의 신호 파워에 의존하거나,
    상기 제2 값은 상기 초기 오디오 신호의 라우드니스에 의존하고, 상기 제1 값은 2개 이상의 초기 오디오 신호 중 상기 다른 초기 오디오 신호의 라우드니스에 의존하는 것을 특징으로 하는 2개 이상의 오디오 소스 신호로부터 복수의 라우드스피커 신호를 생성하기 위한 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 오디오 전처리기(110)는 상기 초기 오디오 신호에 대한 이득을 결정하고 상기 초기 오디오 신호에 상기 이득을 적용함으로써, 상기 2개 이상의 초기 오디오 신호 중 다른 초기 오디오 신호의 신호 파워 또는 라우드니스에 따라 상기 2개 이상의 초기 오디오 신호의 각각의 초기 오디오 신호를 수정하도록 구성되고,
    상기 오디오 전처리기(110)는 상기 제1 값과 상기 제2 값 사이의 비율에 따라 상기 이득을 결정하도록 구성되고, 상기 비율은 상기 2개 이상의 초기 오디오 신호 중 상기 다른 초기 오디오 신호의 신호 파워와 상기 제2 값으로서 상기 초기 오디오 신호의 신호 파워 사이의 비율이거나, 상기 비율은 상기 2개 이상의 초기 오디오 신호 중 상기 다른 초기 오디오 신호의 라우드니스와 상기 제2 값으로서 상기 초기 오디오 신호의 라우드니스 사이의 비율인 것을 특징으로 하는 2개 이상의 오디오 소스 신호로부터 복수의 라우드스피커 신호를 생성하기 위한 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 오디오 전처리기(110)는 상기 제1 값과 상기 제2 값 사이의 비율로 단조롭게 증가하는 함수에 따라 상기 이득을 결정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 2개 이상의 오디오 소스 신호로부터 복수의 라우드스피커 신호를 생성하기 위한 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 오디오 전처리기(110)는 상기 초기 오디오 신호에 대한 이득
    Figure 112018109579475-pct00288
    을 결정하고 상기 초기 오디오 신호에 상기 이득
    Figure 112018109579475-pct00289
    을 적용함으로써, 상기 2개 이상의 초기 오디오 신호의 초기 오디오 신호를 수정하도록 구성되고,
    상기 오디오 전처리기(110)는
    Figure 112018109579475-pct00290

    에 따라 또는
    Figure 112018109579475-pct00291

    에 따라 상기 이득
    Figure 112018109579475-pct00292
    을 결정하도록 구성되고,
    Figure 112018109579475-pct00293
    이고,
    k는 시간 인덱스이고,
    Figure 112018109579475-pct00294
    은 제1 임계 값을 나타내고,
    Figure 112018109579475-pct00295
    는 제2 임계 값을 나타내고,
    Figure 112018109579475-pct00296
    는 상기 초기 오디오 신호의 신호 파워 또는 라우드니스를 나타내고,
    N은 상기 2개 이상의 초기 오디오 신호의 수를 나타내고,
    Figure 112018109579475-pct00297
    는 상기 2개 이상의 초기 오디오 신호 중 추가 초기 오디오 신호의 신호 파워 또는 라우드니스를 나타내고,
    R은
    Figure 112018109579475-pct00298
    인 수를 나타내는 것을 특징으로 하는 2개 이상의 오디오 소스 신호로부터 복수의 라우드스피커 신호를 생성하기 위한 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 오디오 전처리기(110)는 상기 초기 오디오 신호에 대한 이득
    Figure 112018109579475-pct00299
    을 결정하고 상기 초기 오디오 신호에 상기 이득
    Figure 112018109579475-pct00300
    을 적용함으로써, 상기 2개 이상의 초기 오디오 신호 중 다른 초기 오디오 신호의 신호 파워 또는 라우드니스에 따라 상기 2개 이상의 초기 오디오 신호의 각각의 초기 오디오 신호를 수정하도록 구성되고,
    상기 오디오 전처리기(110)는
    Figure 112018109579475-pct00301

    에 따라 또는
    Figure 112018109579475-pct00302

    에 따라 상기 이득
    Figure 112018109579475-pct00303
    을 결정하도록 구성되고,
    Figure 112018109579475-pct00304
    이고,
    k는 시간 인덱스이고,
    Figure 112018109579475-pct00305
    은 제1 임계 값을 나타내고,
    Figure 112018109579475-pct00306
    는 제2 임계 값을 나타내고,
    Figure 112018109579475-pct00307
    는 상기 초기 오디오 신호의 신호 파워 또는 라우드니스를 나타내고,
    Figure 112018109579475-pct00308
    는 상기 2개 이상의 초기 오디오 신호 중 상기 다른 초기 오디오 신호의 신호 파워 또는 라우드니스를 나타내고,
    R은
    Figure 112018109579475-pct00309
    인 수를 나타내는 것을 특징으로 하는 2개 이상의 오디오 소스 신호로부터 복수의 라우드스피커 신호를 생성하기 위한 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 오디오 전처리기(110)는
    Figure 112018109579475-pct00310
    (22)
    에 따라 또는
    Figure 112018109579475-pct00311

    에 따라 또는
    Figure 112018109579475-pct00312

    에 따라 상기 2개 이상의 초기 오디오 신호의 각각의 초기 오디오 신호를 수정하도록 구성되고,
    Figure 112018109579475-pct00313
    는 상기 초기 오디오 신호의 신호 파워를 나타내고,
    k는 시간 인덱스를 나타내고,
    Figure 112018109579475-pct00314
    는
    Figure 112018109579475-pct00315
    의 범위의 값이고,
    L은 상기 초기 오디오 신호의 오디오 채널의 수이고,
    Figure 112018109579475-pct00316
    이고,
    Figure 112018109579475-pct00317
    은 상기 초기 오디오 신호를 나타내고,
    K는 윈도우의 샘플 수를 나타내는 것을 특징으로 하는 2개 이상의 오디오 소스 신호로부터 복수의 라우드스피커 신호를 생성하기 위한 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 오디오 전처리기(110)는 상기 2개 이상의 오디오 소스 신호 각각의 파워를 정규화함으로써 상기 2개 이상의 초기 오디오 신호를 생성하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 2개 이상의 오디오 소스 신호로부터 복수의 라우드스피커 신호를 생성하기 위한 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 오디오 전처리기(110)는
    Figure 112018109499386-pct00318

    에 따라 그리고
    Figure 112018109499386-pct00319

    에 따라 상기 2개 이상의 오디오 소스 신호의 각각의 오디오 소스 신호의 파워를 정규화함으로써 상기 2개 이상의 초기 오디오 신호의 각각의 초기 오디오 신호를 생성하도록 구성되고,
    k는 시간 인덱스이고,
    l은 상기 오디오 소스 신호의 하나 이상의 오디오 채널 중 하나를 나타내고,
    Figure 112018109499386-pct00320
    은 상기 초기 오디오 신호를 나타내고,
    Figure 112018109499386-pct00321
    는 상기 오디오 소스 신호를 나타내고,
    Figure 112018109499386-pct00322
    은 상기 오디오 소스 신호
    Figure 112018109499386-pct00323
    의 파워의 평균을 나타내는 것을 특징으로 하는 2개 이상의 오디오 소스 신호로부터 복수의 라우드스피커 신호를 생성하기 위한 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 오디오 전처리기(110)는
    Figure 112018109499386-pct00324

    에 따라 상기 오디오 소스 신호
    Figure 112018109499386-pct00325
    의 파워의 평균
    Figure 112018109499386-pct00326
    을 결정하도록 구성되고,
    Figure 112018109499386-pct00327
    인 것을 특징으로 하는 2개 이상의 오디오 소스 신호로부터 복수의 라우드스피커 신호를 생성하기 위한 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 필터(140)는 FIR 필터의 필터 계수를 결정함으로써, 상기 2개 이상의 사운드 구역 중 어느 것에서 상기 2개 이상의 오디오 소스 신호가 재생되어야 하는지에 따라 그리고 상기 2개 이상의 사운드 구역 중 어느 것에서 상기 2개 이상의 오디오 소스 신호가 재생되어서는 안 되는지에 따라 상기 복수의 라우드스피커 신호를 생성하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 2개 이상의 오디오 소스 신호로부터 복수의 라우드스피커 신호를 생성하기 위한 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 필터(140)는 수식
    Figure 112018109499386-pct00328

    에 따라 상기 FIR 필터의 필터 계수를 결정함으로써, 상기 2개 이상의 사운드 구역 중 어느 것에서 상기 2개 이상의 오디오 소스 신호가 재생되어야 하는지에 따라 그리고 상기 2개 이상의 사운드 구역 중 어느 것에서 상기 2개 이상의 오디오 소스 신호가 재생되어서는 안 되는지에 따라 상기 복수의 라우드스피커 신호를 생성하도록 구성되고,
    Figure 112018109499386-pct00329
    는
    Figure 112018109499386-pct00330

    에 따른 상기 FIR 필터의 필터 계수를 포함하는 벡터이고,
    H는 실내 임펄스 응답에 따른 컨벌루션 행렬이고,
    W는 가중 행렬이고,
    Figure 112018109499386-pct00331
    는 원하는 임펄스 응답을 나타내고,
    Figure 112018109499386-pct00332
    는
    Figure 112018109499386-pct00333
    인 상기 필터 계수 중 하나를 나타내고,
    Figure 112018109499386-pct00334
    은 라우드스피커의 수를 나타내고,
    Figure 112018109499386-pct00335
    는 상기 FIR 필터의 길이를 나타내는 것을 특징으로 하는 2개 이상의 오디오 소스 신호로부터 복수의 라우드스피커 신호를 생성하기 위한 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 필터(140)는 웨이브 필드 합성(Wave Field Synthesis)을 행함으로써, 상기 2개 이상의 사운드 구역 중 어느 것에서 상기 2개 이상의 오디오 소스 신호가 재생되어야 하는지에 따라 그리고 상기 2개 이상의 사운드 구역 중 어느 것에서 상기 2개 이상의 오디오 소스 신호가 재생되어서는 안 되는지에 따라 상기 복수의 라우드스피커 신호를 생성하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 2개 이상의 오디오 소스 신호로부터 복수의 라우드스피커 신호를 생성하기 위한 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 장치는 상기 2개 이상의 전처리된 오디오 신호에 대해 복수의 대역 분할된 오디오 신호로 대역 분할을 행하도록 구성되는 2개 이상의 대역 분할기(121, 122)를 더 포함하고,
    상기 필터(140)는 상기 복수의 대역 분할된 오디오 신호에 따라 상기 복수의 라우드스피커 신호를 생성하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 2개 이상의 오디오 소스 신호로부터 복수의 라우드스피커 신호를 생성하기 위한 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 장치는 하나 이상의 스펙트럼적으로 성형된 오디오 신호를 획득하기 위해 상기 복수의 대역 분할된 오디오 신호 중 하나 이상의 대역 분할된 오디오 신호의 스펙트럼 포락선을 수정하도록 구성되는 하나 이상의 스펙트럼 분할기(131, 132, 133, 134)를 더 포함하고,
    상기 필터(140)는 상기 하나 이상의 스펙트럼적으로 성형된 오디오 신호에 따라 상기 복수의 라우드스피커 신호를 생성하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 2개 이상의 오디오 소스 신호로부터 복수의 라우드스피커 신호를 생성하기 위한 장치.
  16. 2개 이상의 오디오 소스 신호 각각은 2개 이상의 사운드 구역 중 하나 이상에서 재생되어야 하고, 상기 2개 이상의 오디오 소스 신호 중 적어도 하나는 상기 2개 이상의 사운드 구역 중 적어도 하나에서 재생되어서는 안 되는, 상기 2개 이상의 오디오 소스 신호로부터 복수의 라우드스피커 신호를 생성하는 방법에 있어서,
    2개 이상의 전처리된 오디오 신호를 획득하기 위해 2개 이상의 초기 오디오 신호 각각을 수정하는 단계; 및
    상기 2개 이상의 전처리된 오디오 신호에 따라 상기 복수의 라우드스피커 신호를 생성하는 단계;를 포함하고,
    상기 2개 이상의 오디오 소스 신호는 상기 2개 이상의 초기 오디오 신호로서 사용되거나, 상기 2개 이상의 오디오 소스 신호의 각각의 오디오 소스 신호에 대해, 상기 2개 이상의 초기 오디오 신호의 초기 오디오 신호는 상기 오디오 소스 신호를 수정함으로써 생성되고,
    상기 2개 이상의 초기 오디오 신호의 각각의 초기 오디오 신호는 상기 2개 이상의 초기 오디오 신호 중 다른 초기 오디오 신호의 신호 파워 또는 라우드니스에 따라 수정되고,
    상기 복수의 라우드스피커 신호는 상기 2개 이상의 사운드 구역 중 어느 것에서 상기 2개 이상의 오디오 소스 신호가 재생되어야 하는지에 따라 그리고 상기 2개 이상의 사운드 구역 중에서 어느 것에서 상기 2개 이상의 오디오 소스 신호가 재생되어서는 안 되는지에 따라 생성되는 것을 특징으로 하는 2개 이상의 오디오 소스 신호로부터 복수의 라우드스피커 신호를 생성하는 방법.
  17. 컴퓨터 또는 신호 프로세서 상에서 실행될 때 제16항의 방법을 구현하기 위한 컴퓨터 프로그램을 포함하는 컴퓨터 판독가능 저장 매체.
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