KR100699454B1 - 스테레오 오디오 시스템 - Google Patents

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Abstract

확장된 공간 이미징을 갖는 합 및 차이 신호를 구비한 스테레오 시스템에 있어서, 더 중앙 방향으로의 중앙 오디오 성분의 집중화는 (L+R) 합 신호의 균등화에 의해 달성된다. 균등화는 저음 응답을 감소시키는 동시에 인덕턴스를 경제적으로 합성하기 위해 자이레이터를 사용함으로써 달성되는 원하는 저음 감소를 통해서 합 신호의 고음 응답을 증가시키는 것을 포함한다. 또한, 저음 주파수의 신호는 감소시키고 고음 주파수의 신호는 증가시키기 위한 (L+R) 합 신호에서의 균등화는 독단적으로 또는 협력하여 "온" 및 "오프" 모드 사이에서 스위칭 가능하다.

Description

스테레오 오디오 시스템{A STEREOPHONIC AUDIO SYSTEM}
본 발명은 1999년 5월 13일에 출원된 미국 가출원 60/134,005호로부터 그 우선권이 청구된다.
스테레오 향상 오디오 시스템은 전형적으로 합(L+R) 및 차이(L-R) 신호 성분을 처리하는데, 그 합(L+R) 및 차이(L-R) 신호 성분은, 다른 방법으로 입수가능하지 않은 경우, 한 쌍의 좌측(L) 및 우측(R) 신호로부터 생성될 수 있다. 차이 신호는 한 쌍의 좌측 및 우측 스피커를 통해서나 서라운드 시스템을 통해서 재생될 때 공간적으로 확장된 스테레오 이미지를 생성하기 위해 사용될 수 있다.
합 신호에 대하여 차이 신호의 레벨을 부스팅(boosting)하는 것은 그러한 지각되는(perceived) 사운드 이미지를 넓힐 수 있다. 차이 신호의 그러한 처리는 저음(bass) 및 고음(treble) 둘 모두의 부스트를 포함하는 균등화를 포함한다. 그러나, 차이 신호에 있어서의 레벨의 증가는 사람이 사운드를 지각하는데 바람직하지 않은 영향을 줄 수 있다. 일예로, 중간 범위의 오디오 주파수에서의 차이 신호의 부스팅은 바람직하지 않게도 좌측 및 우측 스피커에 대한 청취자의 물리적인 위치에 매우 민감한 사운드 지각을 야기할 수 있다. 또한, 공간적으로 확장된 스테레오 이미지는 텔레비전 또는 동화상 프로그래밍의 디스플레이에 시각적으로 집중한 사람으로부터의 음성과 같이 일반적으로 중앙으로부터 발산될 사운드를 바람직하게 집중(localize)시키지 않는다. 이것은 사운드 시스템이 하나의 중앙 스피커를 구비하는지 또는 단지 좌측 및 우측 스피커를 구비하는지에 관한 경우이다.
공간적으로 확장된 스테레오 이미지를 생성하기 위해서 (L+R) 합 신호에 대하여 (L-R) 차이 신호의 레벨을 증가시키는 시스템에 있어서, (L+R) 합 신호의 고음 응답을 증가시키는 것과 함께 (L+R) 합 신호의 저음 응답을 감소시키는 것은 청취자가 중앙 오디오 성분을 더욱 중앙 방향으로 더 양호하게 집중시키는 것을 돕는다는 것이 확인되었다.
소비자 제품을 대해서, 원가를 낮게 유지하는 것이 필요하다. 본 발명에서는 청취자가 중앙 오디오 성분을 더 중앙 방향으로 집중시키는 것을 돕기 위해서, 오디오 시스템의 (L+R) 합 신호에 있어서의 원하는 저음 감소는 인덕턴스를 경제적으로 합성시키기 위해 자이레이터를 사용함으로써 달성될 수 있다는 것이 인지된다. 자이레이터로 생성되는 인덕턴스는, (L+R) 합 신호 경로에 있는 레지스턴스와 협력하여, 그러한 감소적인 저음 주파수 응답을 경제적으로 제공하는 동시에 더욱 비싸면서 부피가 커지고, 험(hum) 및 다른 전자기/정전기의 이질적인 잡음 및 신호의 픽-업(picking-up)에 영향을 받을 권선형 인덕턴스의 결함을 회피한다. 따라서, 자이레이터로 합성되는 인덕턴스는 더욱 경제적일 뿐만 아니라 오디오 시스템의 더 낮은 신호 레벨 부분에 사용될 수 있다.
게다가, 저음 주파수의 신호는 감소시키고 고음 주파수의 신호는 증가시키기 위한 (L+R) 합 신호의 균등화(들)는 "온" 및 "오프" 모드 사이에서 단독으로 또는 협력하여 스위칭가능하고, 및/또는, 단독으로 또는 협력하여 가변적으로 조정가능하다. 이러한 스위치 능력/조정 능력은 시스템의 응답을 청취자의 만족도에 맞추기 위해 더 큰 융통성을 가능케 한다.
도면들이 이제 설명된다.
도 1은 중앙 오디오 성분에 대한 원하는 중앙 집중 위치선정화 효과를 제공하기 위한 (L+R) 합 신호의 원하는 주파수 응답을 나타내는 그래프.
도 2는 (L+R) 합 신호 경로에서의 균등화와 (L-R) 차이 신호 경로에서의 공간 이미지 확장 균등화에 대한 블록도.
도 3은 (L+R) 합 신호 경로에서 균등화를 제공하는 도 2의 블록에 대한 개략도.
도 4는 도 3의 저음 및 고음 균등화 회로의 스위칭을 나타내는 도면.
도 5는 도 4의 스위칭에 대한 대안적인 실시예를 나타내는 도면.
동일한 요소에는 동일한 숫자 지정이 주어지는 도면들을 참조하면, 도 1은 중앙 오디오 성분에 대한 원하는 중앙 집중 위치선정화 효과를 제공하기 위한 (L+R) 합 신호의 원하는 주파수 응답(10)의 공칭적인 그래프를 나타내고 있다. 이 주파수 응답은 580 Hz에서 시작하는 최대 저음(14)과 최소 저음(12)의 점선 사이에 서 감소된 저음 응답의 여러 레벨을, 250 Hz와 300 Hz 사이의 최소 응답과, 그 다음에 100 Hz에서의 1 dB 이득에 대한 증가적인 저음 응답으로 나타낸다. 공칭상 고음 응답은, 점선으로 도시된 최소 고음(16)과 최대 고음(18) 제한 범위 내에서, 580 Hz에서 시작하여 대략 2,000 Hz 이상에서의 대략 4dB의 최대 이득까지 증가한다.
도 2는 (L+R) 합 신호 경로에서의 본 균등화부(20)와, (L-R) 차이 신호 경로에 있는 공간 이미지 확장 균등화부(22)를 블록도 형태로 나타내고 있다. (L-R) 차이 신호를 사용하는 공간 이미지 확장 균등화(22)는 종래 기술에 알려져 있다.
도 2는 L 및 R 신호로부터의 (L+R) 및 (L-R) 신호 형성을 나타내지만, 이것은, 검출된 신호가 이미 (L+R) 및 (L-R) 형태이고 별도의 L 및 R 신호를 제공하기 위해서 매트릭스 디코딩되어야 하는, 미국에서의 FM 또는 텔레비전 스테레오 프로그램에 대한 경우일 필요는 없다. 따라서, 일예로 차이(L-R) 및 합(L+R) 신호가 인코딩 및 디코딩 둘 모두 되어야 하는 경우에 대한 매트릭싱 인코더/디코더(24/26)가 도시되어 있다.
도 3은 청취자가 중앙 오디오 성분을 더욱 중앙 방향으로 집중시키는 것을 돕는 (L+R) 합 신호 경로에 균등화를 제공하는 도 2의 블록(20)에 대한 개략도를 나타내고 있다. LC 네트워크(30)는 도 1의 저음 주파수 응답을 효과적으로 구현하는 저항(32)을 갖는 디바이더이다. 시뮬레이팅된 자이레이터(gyrator) 인덕턴스(34)는 더 낮은 주파수에서 감소된 임피던스를 가짐으로써, 인덕턴스(34)와 직렬 상태인 커패시터(36)의 임피던스를 인계 받아 더 낮은 주파수에서 응답을 상승시킬 때까지 디바이더 저항(32)을 통해 저음 응답을 감소시킨다. 이 디바이더는 신호를 버퍼링하고 op-amp(40) 둘레의 피드백을 사용하는 간단한 직렬식 RC 네트워크가 도 1에 도시된 고주파수 부스트를 제공하도록 허용하는 op-amp 스테이지(38)의 입력단에 배치될 수 있다.
더욱 상세하게, 자이레이터(34)는 저항(44)을 통해 접지에 연결된 이미터 전극과 저항(46)을 통해 바이어싱되는 베이스 전극을 구비하는 범용 트랜지스터(42)를 포함한다. 베이스 전극에 연결된 커패시터(48)는, 거의 1인 이득을 갖는 이미터 폴로어 증폭기 구성에서 피드백 저항(50)과 협력하여, 자이레이터로 시뮬레이팅되는 대략 1.5 H(Henries)의 유효한 인덕턴스를 제공한다. 자이레이터 회로를 제공하기 위한 다른 회로 구성이 존재하는데, 그 대부분은 본 발명에서 사용될 수 있다. 도시된 자이레이터(34)의 구성은 단순히 예시적일 뿐이고, 최소의 부품 비용으로 필요한 동작을 제공하도록 선택된다.
커패시터(36)는, 더 낮은 저음 주파수에서 이득을 증가시키기 위해서, 즉 상술된 바와 같이, 100 Hz에서 1 dB 이득을 갖도록 하기 위해서, 자이레이터(34)를 저항(32)에 연결하여, 낮은 저음 주파수에서 증가적인 임피던스를 제공한다. 저항(46)을 통해 제공되는 바이어스는 트랜지스터(42)를 선형적인 동작 범위에 배치한다.
고역 통과 필터(38)는 자신의 음 단자에 연결되는 피드백 저항(52)을 구비하는 op-amp(40)와, 그 음 단자로부터 AC 접지를 또한 제공하는 바이어스 소스에 연결되는 커패시터 및 저항(54, 56)으로 이루어진 직렬 RC 네트워크를 포함한다. 주파수를 증가시키기 위해서, 커패시터(54)의 임피던스는 떨어지고 피드백은 감소됨으로써, op-amp(40)의 이득을 증가시킨다. 바이어스는 op-amp(40)를 선형적인 동작 범위에 배치하도록 조정된다.
도 4는 도 3의 저음 및 고음 균등화(들) 회로의 스위칭을 나타낸다. 균등화 부분은 단독으로 또는 협력하여 "온" 또는 "오프" 모드로 스위칭될 수 있다. 이것은 시스템의 응답을 청취자의 만족도에 맞추기 위해 큰 융통성을 가능케 한다.
이러한 스위칭은 마이크로프로세서(미도시)에 의해 제공되는 각각의 제어 신호에 응답하여 제공될 수 있고, 그 스위칭은, 적절하게는, 이산 성분일 수 있거나 모놀리식 집적 회로(monolithic integrated circuit)에 제공될 수 있는 릴레이(relay), 바이폴라 트랜지스터, MOS/CMOS FET 등과 같은 일반적으로 이용가능한 디바이스에 의해 달성된다. 제어 신호는 각각의 자이레이터 및 고음 부스트 회로에 있는 트랜지스터(60, 62)를 포화(saturate) 또는 컷-오프 시키기 위해서 각각의 트랜지스터에 인가된다. 또한, 트랜지스터(60, 62)에 인가되는 제어 신호와, 트랜지스터(58)에 의해 제공되는 바이어스는 각각 가변적으로 조정가능하고, 트랜지스터(60, 62)에 대해서 그 트랜지스터를 "온"과 "오프" 사이에서 스위칭하는데 필요한 제어 신호의 제한 범위 내에서 조정될 수 있다.
도 5는 도 4의 스위칭 장치에 대한 대안적인 실시예를 나타내는데, 여기서 자이레이터(34) 및 LC 네트워크(30)를 위한 스위치는 접지로부터 제거되어, 각각의 제어 신호에 응답하는 일반적인 스위치(64)로서 도시되어 있으며, 고역 통과 필터 회로(38)는 그것의 각 제어 신호에 응답하여 일반적인 스위치(66)에 의해 스위칭되는 것으로 도시되어 있다.
여러 도면들에 도시된 요소들의 예시적인 값들은, 저항(32)은 3.3 ㏀이고, 커패시터(36)는 0.22 ㎌이고, 저항(46)은 68 ㏀이고, 저항(44)은 1 ㏀이고, 저항(50)은 2.2 ㏀이고, 저항(52,56)은 15 ㏀이며, 커패시터(54)는 0.01 ㎌이다. 트랜지스터(42, 58, 60, 및 62)는 비-임계적인 신호 타입인 일예로 2N2222일 수 있고, op-amp(40)는 비-임계적인 범용의 MC3404 op-amp이다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 공간적으로 확장된 스테레오 오디오 이미지의 중앙 집중화에 이용된다.

Claims (18)

  1. 합(L+R) 및 차이(L-R) 신호와 각각의 신호 경로를 제공하기 위한 수단과;
    공간적으로 확장된 스테레오 오디오 효과를 상기 차이(L-R) 신호로 제공하기 위한 수단과;
    중앙 사운드의 명확한 위치를 좌측 및 우측 사운드 발산 스피커 사이의 중앙에 더 근접하게 집중시키기 위해 상기 합(L+R) 신호를 처리하기 위한 수단으로서,
    저음 주파수의 신호 레벨을 감소시키기 위한 수단과;
    고음 주파수의 신호 레벨을 증가시키기 위한 수단을 포함하고,
    저음 주파수의 신호 레벨을 감소시키기 위한 상기 수단은 자이레이터(gyrator)를 포함하는, 상기 처리 수단을
    포함하는, 스테레오 오디오 시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 자이레이터는 상기 합(L+R) 신호 경로에 대해 분로(shunt) 상태인, 스테레오 오디오 시스템.
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서, 상기 저음 신호 감소는 100 Hz 내지 580 Hz의 대역 내에 있는 주파수를 포함하는, 스테레오 오디오 시스템.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 고음 신호 증가는 580 Hz 이상의 주파수를 포함하는, 스테레오 오디오 시스템.
  6. 제 1항에 있어서, 저음 주파수의 신호 레벨을 감소시키는 것과 고음 주파수의 신호 레벨을 증가시키는 것은 독자적으로 또는 협력하여 "온" 및 "오프" 모드 사이에서 스위칭 가능한, 스테레오 오디오 시스템.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 스위칭은 제어 신호에 응답하는, 스테레오 오디오 시스템.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 제어 신호는 마이크로프로세서에 의해 제공되는, 스테레오 오디오 시스템.
  9. 합(L+R) 및 차이(L-R) 신호와 각각의 신호 경로를 제공하기 위한 수단과;
    공간적으로 확장된 스테레오 오디오 효과를 상기 차이(L-R) 신호로 제공하기 위한 수단과;
    중앙 사운드의 명확한 위치를 좌측 및 우측 사운드 발산 스피커 사이의 중앙에 더 근접하게 집중시키기 위해 상기 합(L+R) 신호를 처리하기 위한 수단으로서,
    저음 주파수의 신호 레벨을 감소시키기 위한 수단과;
    고음 주파수의 신호 레벨을 증가시키기 위한 수단을 포함하고,
    신호레벨을 저음 주파수로 감소시키기 위한 상기 수단과 고음 주파수의 신호 레벨을 증가시키기 위한 상기 수단은 독자적으로 또는 협력하여 "온" 및 "오프" 모드사이에서 스위칭 가능한, 상기 처리 수단을
    포함하는, 스테레오 오디오 시스템.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 스위칭은 제어 신호에 응답하는, 스테레오 오디오 시스템.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 제어 신호는 마이크로프로세서에 의해 제공되는, 스테레오 오디오 시스템.
  12. 제 1항에 있어서, 상기 저음 주파수의 신호 레벨 감소와 고음 주파수의 신호 레벨 증가는 독단적으로 또는 협력하여 "온" 및 "오프" 모드 사이에서 스위칭 가능한, 스테레오 오디오 시스템.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 제 12항에 있어서, 상기 스위칭은 제어 신호에 응답하는, 스테레오 오디오 시스템.
  18. 제 17항에 있어서, 상기 제어 신호는 마이크로프로세서에 의해 제공되는, 스테레오 오디오 시스템.
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