KR20010078278A

KR20010078278A - 헤드폰 시스템

Info

Publication number: KR20010078278A
Application number: KR1020010005033A
Authority: KR
Inventors: 테라이켄이치; 하시모토히로유키; 카쿠하리이사오; 하마나카히로시
Original assignee: 모리시타 요이찌; 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤
Priority date: 2000-02-02
Filing date: 2001-02-02
Publication date: 2001-08-20
Also published as: JP2001218293A; US6944309B2; KR100426513B1; DE60113741T2; CN1311622A; EP1122978A3; US20010031062A1; EP1122978A2; CN100442943C; DE60113741D1; EP1122978B1; JP4281937B2; ID29556A

Abstract

본 발명의 헤드폰 시스템은 헤드폰 및, 상기 헤드폰에 음향 신호를 출력하는 신호처리회로를 구비하며, 상기 헤드폰은 청취자의 우측 귀를 위한 제1스피커와 제3스피커, 청취자의 좌측 귀를 위한 제2스피커와 제4스피커 및, 제1, 제2스피커가 청취자의 좌측 귓구멍과 우측 귓구멍을 연결하는 직선을 포함한 수직면에 대하여 앞쪽에 위치하고 제3,제4스피커가 수직면에 대하여 뒤쪽에 위치하며, 제1-제4스피커들이 청취자의 우측 및 좌측 귀와 접촉하지 않도록 지지하는 지지부를 포함한다.

Description

헤드폰 시스템{Headphone system}

본 발명은 다채널 음향 신호를 재생하는 헤드폰 시스템에 관한 것이다.

최근, DVD와 같은 멀티미디어 시스템이 일반화됨에 따라, 더욱 많은 다채널 음향 정보가 영상과 함께 제공된다.

종래에는, 헤드폰을 이용한 다채널 음향 신호를 실질적으로 재생하는 시스템이 제안되었다.

예를 들면, 국제 공보 WO95/20866에는 청취자의 전후로 제공되는 음원이 청취자에 의해 인식되도록 좌우측 스피커에 입력되는 신호들을 필터링하는 기술이 개시되어있다.

도19는 국제 공보 WO95/20866에 개시된 헤드폰 시스템의 구조를 도시한다.

도19의 헤드폰 시스템은 우측 스피커(1901)와 좌측 스피커(1902)를 구비한다. 스피커(1901,1902)는 청취자와 간격을 두고 고정된다. 헤드폰 시스템은 또한 필터(1910,1911)를 포함한다. 도면 부호 1960은 청취자의 후방에 배치된 가상 음원을 나타낸다.

도19에서, H1은 가상 음원(1960)으로부터 청취자의 우측 귀까지의 전달 함수를 나타낸다. H2는 가상 음원(1960)으로부터 청취자의 좌측 귀까지의 전달 함수를 나타낸다. 전달 함수 H1은 필터(1910)에 설정되어있으며, 전달 함수 H2는 필터(1911)에 설정되어있다.

입력신호(Z)는 필터(1910,1911)에 입력된다. 필터(1910)의 출력은 우측 스피커(1901)에 입력되며, 필터(1911)의 출력은 좌측 스피커(1902)에 입력된다.

이렇게 하여, 청취자는 가상 음원(1960)을 인식할 수 있다.

인간은 비교적 쉽게 자신의 우측 또는 좌측 음원을 정확히 인식한다. 이것은 인간이 좌측과 우측에 귀를 가지고 있기 때문이다. 인간은, 신호가 음원으로부터 자신의 좌측 귀에 도달하는데 소요되는 시간, 신호가 음원으로부터 자신의 우측 귀에 도달하는데 소요되는 시간, 신호 레벨의 차이 등을 포함하는 여러 유형의 정보들을 기초로 자신의 우측 또는 좌측의 음원을 인식하는 것으로 알려져 왔다. 그러므로, 자신의 우측 또는 좌측 음원을 인식 또는 구별하는 능력에 있어서 개인적인 차이는 별로 없다.

그러나, 인간이 자신의 전후의 음원을 정확히 인식 또는 구별하는 것은 비교적 어렵다. 이것은 신호가 음원으로부터 청취자의 우측 귀에 도달하는데 소요되는 시간과 신호가 음원으로부터 청취자의 좌측 귀에 도달하는데 소요되는 시간 사이에 별로 차이가 없기 때문이다. 인간은 음원의 주파수 스펙트럼의 절대값 정보를 기초로 전후의 음원을 인식 또는 구별하는 것으로 알려져 왔다. 음원으로부터 귀까지의머리와 관련된 전달 함수는 각 개인의 두상 형태에 따라 상이하므로, 청취자의 앞 또는 뒤에 위치한 음원을 인식하는 능력은 개인에 따라 비교적 큰 차이가 있다.

도19에 도시된 종래의 기술에서, 청취자의 앞 또는 뒤에 위치한 음원으로부터의 사운드는 좌우측 스피커(1901,1902)와 필터링 과정의 조합에 의해 청취자에 전달된다. 이러한 기술을 이용하여, 전달 함수의 개인간 차이 때문에 청취자의 앞 또는 뒤에 위치한 음원을 청취자가 정확하게 인식하도록 하는 것은 어렵다. 특히 고주파수에서는, 전후 사운드 방향에 대한 인식능력은 개인간에 커다란 차이가 있으며, 이것은 그러한 인식에 대한 개별 전달 함수사이의 차이가 저주파수보다는 고주파수에 대해 많은 영향을 끼치기 때문이다.

본 발명에 따른 헤드폰 시스템은 헤드폰과, 헤드폰에 음향 신호를 출력하는 신호처리회로를 구비한다. 상기 헤드폰은 청취자의 우측 귀를 위한 제1스피커와 제3스피커, 청취자의 좌측 귀를 위한 제2스피커와 제4스피커 및, 제1, 제2스피커가 청취자의 좌측 귓구멍과 우측 귓구멍을 연결하는 직선을 포함한 수직면에 대하여 앞쪽에 위치하고 제3,제4스피커가 수직면에 대하여 뒤쪽에 위치하며, 제1-제4스피커들이 청취자의 우측 및 좌측 귀와 접촉하지 않도록 지지하는 지지부를 포함한다.

본 발명의 일실시예에서, 신호처리회로는 청취자에 대하여 앞쪽에 위치한 전방측 음원을 청취자가 인식하도록 하는 음향 신호를 제1,제2스피커에 출력한다.

본 발명의 일실시예에서, 신호처리회로는 청취자에 대하여 후방에 위치한 후방측 음원을 청취자가 인식하도록 하는 음향 신호를 제3,제4스피커에 출력한다.

본 발명의 일실시예에서, 신호처리회로는, 청취자가 후방측 음원을 인식하도록 하는 음향신호들 중에서 소정 주파수(fi) 또는 그 이하의 주파수를 가진 음향 신호들을 제1,제2스피커에 출력하며, 소정 주파수 또는 그 이상의 주파수를 가진 음향 신호들을 제3,제4스피커에 출력한다.

본 발명의 일실시예에서, 신호처리회로는, 청취자가 전방측 음원을 인식하도록 하는 음향신호들 중에서 소정 주파수(fi) 또는 그 이상의 주파수를 가진 음향 신호들을 제1,제2스피커에 출력하며, 소정 주파수 또는 그 이하의 주파수를 가진 음향 신호들을 제3,제4스피커에 출력한다.

본 발명의 일실시예에서, 제1,제2스피커는 청취자의 우측 귀와 좌측 귀를 연결하는 직선을 포함한 수직면에 대하여 후방에 위치한다.

본 발명의 일실시예에서, 제3스피커는 청취자의 전방 직선 방향의 직선과 제3스피커의 전면 중심에 연결되는 수직선간의 각도가 약 100도 내지 120도의 범위 내에 있도록 위치하며, 제4스피커는 청취자의 전방 직선 방향의 직선과 제4스피커의 전면 중심에 연결되는 수직선간의 각도가 약 100도 내지 120도의 범위 내에 있도록 위치한다.

본 발명의 일실시예에서, 헤드폰은 저주파수 대역에서 오디오 신호만을 재생하는 저주파수 전용 스피커를 추가로 포함한다.

본 발명의 일실시예에서, 저주파수 전용 스피커는 헤드폰 착용시 청취자의 머리 후측 부분에 인접하도록 위치한다.

본 발명의 일실시예에서, 저주파수 전용 스피커는 헤드폰 착용시 청취자의머리 상단에 인접하도록 위치한다.

본 발명의 일실시예에서, 헤드폰은 저주파수 대역에서 오디오 신호만을 재생하는 저주파수 전용 대역신호를 기초로 진동하는 진동부를 구비하며, 진동부는 헤드폰 착용시 청취자의 머리의 측두(側頭)부 영역에 근접하도록 지지된다.

본 발명의 일실시예에서, 지지부는 제1 및 제3스피커를 지지하는 제1지지부재와, 제2 및 제4스피커를 지지하는 제2지지부재를 구비한다. 제3스피커와 제1지지부재는 제3스피커가 제1연결부에 대하여 회전가능하도록 제1연결부를 통하여 연결된다. 제4스피커와 제2지지부재는 제4스피커가 제2연결부에 대하여 회전가능하도록 제2연결부를 통하여 연결된다.

본 발명의 일실시예에서, 헤드폰은 제3스피커로부터 출력된 사운드를 반사하는 제1반사판과, 제4스피커로부터 출력된 사운드를 반사하는 제2반사판을 구비한다. 제3스피커는, 제3스피커의 격막 표면이 청취자의 우측 귓구멍과 제3스피커의 중심을 연결하는 직선을 포함하고, 제3스피커로부터 출력되고 제1반사판에 의해 반사된 사운드가 청취자의 우측 귀에 도달하도록 위치된다. 제4스피커는, 제4스피커의 격막 표면이 청취자의 좌측 귓구멍과 제4스피커의 중심을 연결하는 직선을 포함하고, 제4스피커로부터 출력되고 제2반사판에 의해 반사된 사운드가 청취자의 좌측 귀에 도달하도록 위치된다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 이점은 개인의 인식 능력의 차이에 상관없이 청취자의 전방 또는 후방의 가상 음원을 청취자가 정확히 인식하도록 다채널 음성 신호를 재생하는 헤드폰 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 이러한 이점들은 통상의 기술을 가진 자가 첨부한 도면들을 참조한 하기의 상세한 설명을 읽고 이해하면 더욱 명확해 질 것이다.

도1a, 1b, 1c는 각각 본 발명의 제1실시예에 따른 헤드폰(201)의 상면도, 정면도, 측면도이다.

도2는 신호처리회로(301a)의 구조를 도시한, 본 발명의 제1실시예에 따른 헤드폰 시스템(101)의 블록도이다.

도3은 신호처리회로(301b)의 구조를 도시한, 본 발명의 제1실시예에 따른 헤드폰 시스템(101)의 블록도이다.

도4a, 4b, 4c는 각각 본 발명의 제2실시예에 따른 헤드폰(202)의 상면도, 정면도, 측면도이다.

도5는 특정 청취자에 대한 전방 전달 함수와 후방 전달 함수의 예를 도시한 그래프이다.

도6은 머리와 연관된 전달 함수의 개인간의 차이의 예를 도시한 그래프이다.

도7은 신호처리회로(302)의 구조를 도시한, 본 발명의 제2실시예에 따른 헤드폰 시스템(202)의 블록도이다.

도8a, 도8b, 도8c는 각각 본 발명의 제3실시예에 따른 헤드폰(203)의 상면도, 정면도, 측면도이다.

도9는 신호처리회로(303)의 구조를 도시한, 본 발명의 제3실시에에 따른 헤드폰 시스템(103)의 블록도이다.

도10a, 도10b, 도10c는 각각 본 발명의 제4실시예에 따른 헤드폰(204)의 상면도, 정면도, 측면도이며, 청취자의 머리의 후반부에 근접하여 배치된 저주파수 전용 스피커(7)를 도시한다.

도11a, 도11b, 도11c는 각각 본 발명의 제4실시예에 따른 헤드폰(204)의 상면도, 정면도, 측면도이며, 청취자의 머리의 상단부에 근접하여 배치된 저주파수 전용 스피커(7)를 도시한다.

도12a, 도12b, 도12c는 각각 본 발명의 제4실시예에 따른 헤드폰(204)의 상면도, 정면도, 측면도이며, 청취자의 머리의 또다른 후반부에 근접하여 배치된 저주파수 전용 스피커(7)를 도시한다.

도13a와 도13b는 개선된 형태를 가진 지지보조부재(21)을 포함한 헤드폰(204)의 상면도 및 정면도이다.

도14a와 도14b는 또 다른 개선된 형태를 가진 지지보조부재(21)을 포함한 헤드폰(204)의 상면도 및 정면도이다.

도15a, 도15b, 도15c는 각각 본 발명의 제5실시예에 따른 헤드폰(205)의 상면도, 정면도, 측면도이며, 격막(10,11)을 포함한다.

도16은 본 발명의 제6실시예에 따른 헤드폰(206)의 상면도이다.

도17은 본 발명의 제6실시예에 따른 또다른 헤드폰(206)의 상면도이다.

도18a, 도18b, 도18c는 각각 본 발명의 제7실시예에 따른 헤드폰(207)의 상면도, 정면도, 측면도이다.

도19는 종래의 헤드폰 시스템의 구조를 도시한다.

* 도면의 주요부호에 대한 부호의 설명 *

101 : 헤드폰 시스템 201 : 헤드폰

301a, 301 b : 신호처리 회로 12a,13a : 가산기

10a, 11a : 필터

이하, 본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 설명될 것이다.

(실시예1)

본 발명의 제1실시예에 따른 헤드폰 시스템(101)은 도1a 내지 도3을 참조하여 설명될 것이다.

헤드폰 시스템(101)은 헤드폰(201)과, 헤드폰(201)에 음향 신호를 출력하는 신호처리회로를 포함한다.

도1a, 도1b, 도1c는 헤드폰(201)의 구조를 도시한다. 도1a는 헤드폰(201)의 상면도, 도1b는 정면도, 도1c는 측면도이다.

도1a, 도1b, 도1c에 도시한 바와 같이, 헤드폰(201)은 우측 스피커(1,3), 좌측 스피커(2,4), 스피커(1-4)를 지지하기 위한 지지부(8)를 포함한다.

지지부(8)는 예를 들면, 헤드폰 밴드(20)와 스피커 지지부재(30,31)를 포함한다. 지지부(8)는 아래의 조건들(1)-(3)을 충족시키기 위하여 스피커(1-4)를 지지한다.

조건(1): 스피커(1,2)는 도1A, 도1C에서 점선(400)으로 표시된 수직면에 대하여 전방에 위치된다. 점선(400)으로 표시된 수직면은 청취자의 우측 귓구멍과 좌측 귓구멍을 연결하는 직선을 포함하는 수직면으로 정의된다. 점선(400)으로 표시된 수직면은 편의상 "수직면(400)"으로 칭하기로 한다.

조건(2): 스피커(3,4)는 수직면(400)에 대하여 후방으로 위치된다.

조건(3): 스피커(1-4)는 청취자의 우측 귀 및 좌측 귀에 접촉하지 않도록 위치된다.

스피커 지지부재(30)는 스피커(1,3)를 지지하며, 스피커 지지부재(31)는 스피커(2,4)를 지지한다. 스피커 지지부재(30,31)는 헤드폰 밴드(20)에 의해 서로 연결된다. 지지부(8)가 상기 조건(1)-(3)을 충족시키기 위해 스피커(1-4)를 지지하는 경우 지지부(8)는 다른 구조 또는 형태를 가진다.

상기와 같은 스피커(1-4)의 위치에 의해, 스피커(1-3)는 각각 음향적으로 독립적인 밀폐공간을 가지며, 스피커(2,4)는 각각 음향적으로 독립적인 밀폐공간을 가진다. 그러므로, 스피커(1)에서 출력된 음향신호와 스피커(3)에서 출력된 음향신호는 청취자의 머리 형상에 따라 청취자의 우측 귀에 독립적으로 도달한다. 마찬가지로, 스피커(2)로부터의 음향신호와 스피커(4)로부터의 음향신호는 청취자의 머리 형상에 따라 청취자의 좌측 귀에 독립적으로 도달한다. 이것은 각 청취자의 전방 및 후방 전달 함수에 관한 정보가 청취자에게 제공된다는 것을 의미한다. 그 결과, 청취자는 각 개인의 인식 능력의 차이에 상관없이 청취자의 전방 또는 후방에 위치한 음원을 정확히 인식할 수 있다.

도2는 신호처리회로(301a)의 구조를 도시한다. 신호처리회로(301a)는 헤드폰 시스템(101)에서 사용 가능한 회로의 일례이다. 신호처리회로(301a)는 청취자 전방의 음원을 청취자가 인식할 수 있도록 스피커(1,2)에 음향신호를 출력한다.

도2에서, 참조부호 50은 청취자 전방의 점선으로 표시된 전방중앙음원을 나타낸다. 전방중앙음원(50)은 실제로는 나타나지 않으나 청취자에 의해 나타나는 것으로 인식되는 가상의 음원이다. 이하, 전방중앙음원(50)은 "가상음원(50)"으로 명명한다.

신호처리회로(301a)는 입력신호로서, 전방우측신호(FR신호), 전방좌측신호(FL신호), 전방중앙신호(FC신호), 후방우측신호(SR신호), 후방좌측신호(SL신호)를 수신한다. 신호처리회로(301a)는 이러한 입력신호들을 처리하여 음향신호를 생성하며, 음향신호를 헤드폰(201)에 출력한다.

신호처리회로(301a)는 필터(10a,11a)와 가산기(12a,13a)를 포함한다.

필터(10a)는 FC 신호를 처리한다. 가산기(12a)는 필터(10a)에 의해 처리된 FC신호와 FR신호를 합산한다. 그 결과는 스피커(1)에 출력된다.

필터(11a) 또한 FC 신호를 처리한다. 가산기(13a)는 필터(11a)에 의해 처리된 FC신호와 FL신호를 합산한다. 그 결과는 스피커(2)에 출력된다.

SR신호는 스피커(3)에 출력되며, SL신호는 스피커(4)에 출력된다.

필터(10a)의 전달함수 X1과 필터(11a)의 전달함수(Y1)는 아래의 수식(1)과 (2)를 충족한다. 전달함수를 이와 같이 설계함으로써, 청취자는 가상음원(50)을 정확히 인식할 수 있다.

h1 X1 + h3 Y1 = H1 ..... 수식(1)

h2 X1 + h4 Y1 = H2 ..... 수식(2)

여기에서, H1은 가상음원(50)으로부터 청취자의 우측 귓구멍으로의 전달함수이며, H2는 가상음원(50)으로부터 청취자의 좌측 귓구멍으로의 전달함수이다. 또한, h1은 스피커(1)로부터 청취자의 우측 귓구멍으로의 전달함수이며, h2는 스피커(1)로부터 청취자의 좌측 귓구멍으로의 전달함수이며, h3은 스피커(2)로부터 청취자의 우측 귓구멍으로의 전달함수이며, h4는 스피커(2)로부터 청취자의 좌측 귓구멍으로의 전달함수이다.

수식(1)과 (2)로부터, X1은 수식(3)에 의해 아래와 같이 나타내며, Y1은 수식(4)에 의해 아래와 같이 나타낸다.

X1 = (h4 H1-h3 H2)/(h1 h4-h2 h3) ..... 수식(3)

Y1 = (h1 H2-h2 H1)/(h1 h4-h2 h3) ..... 수식(4)

전달함수 H1, H2, h1-h4는 특정 청취자에 대하여 측정된다. 특정 청취자는 실제로 존재하는 청취자 또는 가상의 청취자이다.

특정 청취자(예를 들면, 청취자A)가 아닌 청취자가, 특정 청취자에 대하여 측정한 전달함수 H1, H2, h1-h4를 근거로 설계된 필터(10a, 11a)를 포함한 헤드폰을 사용하는 경우, 가상음원(50)으로부터 청취자 A의 우측 귓구멍으로의 전달함수 H1'는 아래의 수식(5)으로 나타낼 수 있다.

H1' = h1' X1 + h3' Y1

= h1' {(h4 H1-h3 H2)/(h1 h4-h2 h3)}

+ h3' {(h1 H2-h2 H1)/(h1 h4-h2 h3)}

= {(h1' h4-h2 h3') H1

+ (h1 h3'-h1' h3) H2}/(h1 h4-h2 h3) ..... 수식(5)

여기에서, h1'는 스피커(1)로부터 청취자 A의 우측 귓구멍으로의 전달함수이며, h3'는 스피커(2)로부터 청취자 A의 좌측 귓구멍으로의 전달함수이다.

수식(6)을 기초로 수식(5)은 수식(7)으로 변경된다.

h1' h4-h2 h3'>>h1 h3'-h1' h3 ..... 수식(6)

H1' = {(h1' h4-h2 h3')/(h1 h4-h2 h3)} H1

= (1+ h1) H1 ..... 수식(7)

마찬가지로, 가상음원(50)으로부터 청취자 A의 좌측 귓구멍으로의 전달함수 H2'는 수식(8)과 같이 나타낼 수 있다.

H2' = (1+ h2) H2 ..... 수식(8)

h1 과 h2는 상기의 특정 청취자와 청취자 A의 개별적 차이를 보정하기 위한 보정 계수의 역할을 한다. 이러한 방법으로, 헤드폰 시스템(101)은, 단지 전달함수 H1, H2 만을 실행하는 종래의 헤드폰 시스템(예를 들면, 도19에 도시된 종래의 헤드폰 시스템)보다 정확하게 가상음원(50)을 청취자가 인식할 수 있도록 한다.

상이한 청취자들간의 개별적 차이를 보정하는 상기와 같은 기술은 아래에 설명되는 모든 예들에서 사용된다.

도3은 신호처리회로(301b)를 도시한다. 신호처리회로(301b)는 헤드폰시스템(101)에서 사용가능한 회로의 또 다른 예이다. 신호처리회로(301b)는 청취자 후방에 위치한 음원을 청취자가 인식하도록 하기 위해 음향 신호를 스피커(3,4)에 출력한다.

도3에서, 참조부호 60은 청취자 후방의 점선으로 표시된 후방음원을 나타낸다. 후방음원(60)은 실제로는 나타나지 않으나 청취자에 의해 존재하는 것으로 인식되는 가상음원이다. 이하, 후방음원(60)은 "가상음원(60)"으로 칭한다.

신호처리회로(301b)는 입력신호로서, 전방우측신호(FR신호), 전방좌측신호(FL신호), 후방중앙신호(SC신호), 후방우측신호(SR신호), 후방좌측신호(SL신호)를 수신한다. 신호처리회로(301b)는 이러한 입력신호들을 처리하여 음향신호를 생성하며, 음향신호를 헤드폰(201)에 출력한다.

신호처리회로(301b)는 필터(10b,11b)와 가산기(12b,13b)를 포함한다.

필터(10b)는 SC 신호를 처리한다. 가산기(12b)는 필터(10b)에 의해 처리된 SC신호와 SR신호를 합산한다. 그 결과는 스피커(3)에 출력된다.

필터(11b) 또한 SC 신호를 처리한다. 가산기(13b)는 필터(11b)에 의해 처리된 SC신호와 SL신호를 합산한다. 그 결과는 스피커(4)에 출력된다.

FR신호는 스피커(1)에 출력되며, FL신호는 스피커(2)에 출력된다.

필터(10b)의 전달함수 X2와 필터(11b)의 전달함수(Y2)는 아래의 수식(9)와 (10)을 충족한다. 전달함수 X2, Y2를 이와 같이 설계함으로써, 청취자는 가상음원(60)을 정확히 인식할 수 있다.

h5 X2 + h7 Y2 = H3 ..... 수식(9)

h6 X2 + h8 Y2 = H4 ..... 수식(10)

여기에서, H3은 가상음원(60)으로부터 청취자의 우측 귓구멍으로의 전달함수이며, H4는 가상음원(60)으로부터 청취자의 좌측 귓구멍으로의 전달함수이다. 또한, h5는 스피커(3)로부터 청취자의 우측 귓구멍으로의 전달함수이며, h6은 스피커(3)로부터 청취자의 좌측 귓구멍으로의 전달함수이며, h7은 스피커(4)로부터 청취자의 우측 귓구멍으로의 전달함수이며, h8은 스피커(4)로부터 청취자의 좌측 귓구멍으로의 전달함수이다.

수식(9)과 (10)으로부터, X2는 아래와 같이 수식(11)으로 나타내며, Y2는 아래와 같이 수식(12)으로 나타낸다.

X2 = (h8 H3-h7 H4)/(h5 h8-h6 h7) ..... 수식(11)

Y2 = (h5 H4-h6 H3)/(h5 h8-h6 h7) ..... 수식(12)

상기와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 헤드폰 시스템(101)에서, 청취자가 자신의 전방의 음원을 인식하도록 하는 음향신호는 수직면(400)(도1A, 도1C)에 대하여 전방에 위치한 스피커(1,2)를 이용하여 재생되며, 청취자 후방의 음원은 수직면(400)에 대하여 후방에 위치한 스피커(3,4)를 이용하여 재생된다.

청취자의 전방의 음원에 대한 정보는 음원으로부터 청취자 방향으로 청취자의 두상(머리형상)에 따라 설정된 개별 전달함수를 통하여 청취자에게 제공된다. 청취자의 후방의 음원에 대한 정보는 음원으로부터 청취자 방향으로 청취자의 두상에 따라 설정된 개별 전달함수를 통하여 청취자에게 제공된다. 그 결과, 청취자는 개별 인식 능력의 차이에 상관없이 자신의 전방 또는 후방 음원을 정확히 인식할 수 있다.

바람직하게, 수직면(400)(도1A, 도1C)에 대하여 후방에 제공된 스피커(1,2)는 점선(401)으로 나타낸 수직면에 대하여 후방에 위치한다. 점선(401)으로 나타낸 수직면은 수직면(400)과 평행하며, 청취자의 우측 눈과 좌측 눈을 연결하는 직선을 포함하는 면으로 정의된다. 점선(401)에 의해 표시된 수직면은 편의상 "수직면(401)"으로 칭한다. 상기와 같은 스피커(1,2)의 위치는 스피커(1,2)가 청취자의 시야 내에 위치하는 것을 방지한다. 그 결과, 청취자는 스피커(1,2)에 의해 방해받지 않으면서 큰 화면상에 나타난 영상을 즐길 수 있다.

(실시예2)

본 발명의 제2실시예에 따른 헤드폰 시스템(102)을 도면 4A-7를 참조하여 설명한다.

헤드폰 시스템(102)은 헤드폰(202)(도4A-4C)과, 헤드폰(202)에 음향 신호를 출력하는 신호처리회로(302)(도7)를 포함한다.

도4a, 4b, 4c는 헤드폰(202)의 구조를 도시한다. 도4a는 헤드폰(202)의 상면도, 도4b는 정면도, 도4c는 측면도이다.

도4a, 4b, 4c에 도시한 바와 같이, 헤드폰(202)은 우측 스피커(1,5), 좌측 스피커(2,6), 스피커(1,2,5,6)를 지지하기 위한 지지부(8)를 포함한다.

제1실시예에서와 마찬가지로, 지지부(8)는 아래의 조건들(1)-(3)을 충족하기 위하여 스피커(1,2,5,6)를 지지한다.

조건(1): 스피커(1,2)는 수직면(400)에 대하여 전방에 위치한다.

조건(2): 스피커(5,6)는 수직면(400)에 대하여 후방에 위치한다.

조건(3): 스피커(1,2,5,6)는 청취자의 우측 및 좌측 귀와 접촉하지 않는 위치에 배치된다.

본 발명의 제2실시예에 따르면, 청취자가 후방측 음원을 인식하도록 하는 음향신호들 중에서 소정 주파수(fi) 또는 그 이하의 주파수를 가진 음향 신호들이 수직면(400)에 대하여 전방에 위치한 스피커(5,6)를 이용하여 재생되며, 소정 주파수 또는 그 이상의 주파수를 가진 음향 신호들이 수직면(400)에 대하여 후방에 위치한 스피커(3,4)를 이용하여 재생된다. 소정의 주파수를 가진 음향 신호는 스피커(1,2) 또는 스피커(5,6)를 이용하여 재생된다.

바람직하게, 소정의 주파수(fi)는 청취자 전방의 음원으로부터 청취자의 우측(또는 좌측) 귀까지의 전달함수(이하, "전방전달함수")와 청취자 후방의 음원으로부터 청취자의 우측(또는 좌측) 귀까지의 전달함수(이하, "후방전달함수") 사이의 실질적인 차이가 없는, 즉, 전달함수간의 차이가 거의 0인, 주파수 대역의 상한으로 정의된다.

청취자가 자신의 후방의 음원을 인식하도록 하는 음향 신호의 일부가 스피커(1,2)를 이용하여 재생되는 이러한 시스템을 이용하면, 스피커(5,6)의 크기와 중량을 줄일 수 있다.

이러한 시스템에서, 청취자의 전방에 위치한 음원을 청취자가 인식하도록 하는 음향 신호는, 수직면(400)에 대하여 전방에 위치한 스피커(1,2)를 이용하여 재생된다.

전방전달함수와 후방전달함수 사이의 차이는 청취자의 두상이 전-후 방향에서 비대칭이며 청취자의 귀 모양이 전-후 방향에서 비대칭이므로 발생한다. 그러나, 두상과 귀의 모양은 전반부과 후반부에서 겨우 몇 센티미터 이하의 차이를 가진다.

상기의 소정의 주파수(fi)는 음향 신호의 파장과 주파수 사이의 관계를 고려하여 정해진다. 제2실시예에 따르면, 소정의 주파수(fi)는 약 1kHz에서 약 3kHz의 범위에서 설정된다.

개인간 머리 또는 귀의 크기의 차이는 겨우 몇 센티미터 이하이다. 따라서, 개인간 차이에 의한 전달함수의 차이가 시작되는 주파수는 소정의 주파수(fi)와 거의 부합된다.

도5는 특정 청취자에 대한 전방전달함수와 후방전달함수의 일례를 도시한 그래프이다. 실선은 0 방향(청취자 전방 직선방향)에서의 머리와 연관된 전달함수의 예를 나타내며, 점선은 180 방향(청취자 후방직선방향)에서의 머리와 연관된 전달함수의 예를 나타낸다.

도5의 예에서, 전방전달함수와 후방전달함수는 약 1kHz 또는 그 이상의 주파수 대역에서 서로 상당히 차이가 있음을 알 수 있다.

도6은 0 방향에서의 머리와 연관된 전달함수의 개인간 차이의 일예를 도시한그래프이다. 실선은 청취자 A의 머리와 연관된 전달함수의 예를 나타내며, 점선은 청취자 B의 머리와 연관된 전달함수의 예를 나타내며, 일점쇄선은 청취자 C의 머리와 연관된 전달함수의 예를 나타낸다.

도6의 예에서, 3명의 청취자들의 머리와 연관된 전달함수는 약 1kHz 또는 그 이상의 주파수 대역에서 서로 상당히 차이가 있음을 알 수 있다.

도5, 도6에서 도시한 예에서, 소정의 주파수는 약 1kHz에 설정하는 것이 바람직하다. 소정의 주파수(fi) 또는 그 이하의 주파수를 가지는 음향신호를(방향 또는 청취자에 상관없이 머리와 연관된 전달함수의 실질적인 차이가 없음) 스피커(1,2)를 이용하여 재생함으로써, 스피커(5,6)는 크기가 작은 격막과 경량의 자석 회로를 가질 수 있다.

도7은 신호처리회로(302)의 구조를 도시한다. 신호처리회로(302)는 청취자가 후측 음원을 인식하도록 하는 음향신호들 중에서 소정 주파수(fi) 또는 그 이하의 주파수를 가진 음향 신호들을 스피커(1,2)에 출력한다. 신호처리회로(302)는 청취자가 후측 음원을 인식하도록 하는 음향신호들 중에서 소정 주파수(fi) 또는 그 이상의 주파수를 가진 음향 신호들을 스피커(5,6)에 출력한다.

도7에서, 도3과 연관하여 설명된 동일한 구성요소들에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하며, 그에 대한 설명은 생략한다.

신호처리회로(302)는 fi 또는 그 이상의 주파수 성분을 갖는 신호를 통과시키기 위한 고역통과필터(HPF)(141,142)와, fi 또는 그 이하의 주파수 성분을 갖는 신호를 통과시키기 위한 저역통과필터(LPF)(151,152)를 구비한다.신호처리회로(302)는 또한 필터(110,111,10b,11b,210,211)와 가산기(121,122)를 포함한다.

도7에서, 참조부호 61, 62는 모두 가상음원을 나타낸다. 실시예에서, 가상음원(61)은 청취자의 후방 우측에, 가상음원(62)은 청취자의 후방 좌측에 위치된다.

SR 신호는 HPF(141)를 통하여 스피커(5)에 입력된다. SR신호는 LPF(151)에 또한 입력된다. LPF(151)의 출력은 필터(110,111)에 입력된다.

SL 신호는 HPF(142)를 통하여 스피커(6)에 입력된다. SL신호는 LPF(152)에 또한 입력된다. LPF(152)의 출력은 필터(210,211)에 입력된다.

SC 신호는 필터(10b,11b)에 입력된다.

가산기(121)는 FR신호, 필터(110)의 출력, 필터(10b)의 출력, 필터(210)의 출력을 합산한다. 합산 결과는 스피커(1)에 출력된다.

가산기(122)는 FL신호, 필터(111)의 출력, 필터(11b)의 출력, 필터(211)의 출력을 합산한다. 합산 결과는 스피커(2)에 출력된다.

필터(110)의 전달함수 X3과 필터(111)의 전달함수 Y3은 아래의 수식(13)과 (14)를 충족한다. 전달함수 X3, Y3을 이와 같이 설계함으로써, 청취자는 가상음원(61)을 정확히 인식할 수 있다.

X3 = (h4 H31-h3 H41)/(h1 h4-h2 h3) ..... 수식(13)

Y3 = (h4 H41-h2 H31)/(h1 h4-h2 h3) ..... 수식(14)

여기에서, H31은 가상음원(61)으로부터 청취자의 우측 귓구멍으로의 전달함수이며, H41는 가상음원(61)으로부터 청취자의 좌측 귓구멍으로의 전달함수이다.

필터(210)의 전달함수 X4와 필터(211)의 전달함수 Y4는 아래의 수식(15)과 (16)을 충족한다. 전달함수 X4, Y4를 이와 같이 설계함으로써, 청취자는 가상음원(62)을 정확히 인식할 수 있다.

X4 = (h4 H32-h3 H42)/(h1 h4-h2 h3) ..... 수식(15)

Y4 = (h1 H42-h2 H32)/(h1 h4-h2 h3) ..... 수식(16)

여기에서, H32는 가상음원(62)으로부터 청취자의 좌측 귓구멍으로의 전달함수이며, H42는 가상음원(62)으로부터 청취자의 우측 귓구멍으로의 전달함수이다.

(실시예3)

본 발명의 제3실시예에 따른 헤드폰 시스템(103)은 도8A 내지 도9를 참조하여 설명될 것이다.

도9는 헤드폰시스템(103)의 구조를 도시한다. 헤드폰 시스템(103)은 헤드폰(203)과, 헤드폰(203)에 음향 신호를 출력하는 신호처리회로(303)를 포함한다.

도8a, 도8b, 도8c는 헤드폰(203)의 구조를 도시한다. 도8a는 헤드폰(203)의 상면도, 도8b는 정면도, 도8c는 측면도이다.

도8a, 도8b, 도8c에 도시한 바와 같이, 헤드폰(203)은 우측 스피커(1,5), 좌측 스피커(2,6), 스피커(1,2,5,6)를 지지하기 위한 지지부(8)를 포함한다.

본 발명의 제3실시예에 따르면, 청취자가 전방측 음원을 인식하도록 하는 음향신호들 중에서 소정 주파수(fi) 또는 그 이하의 주파수를 가진 음향 신호들이 수직면(400)에 대하여 후방에 위치한 스피커(5,6)를 이용하여 재생되며, 청취자가 전방측 음원을 인식하도록 하는 음향신호들 중에서 소정 주파수(fi) 또는 그 이상의 주파수를 가진 음향 신호들이 수직면(400)에 대하여 전방에 위치한 스피커(1,2)를 이용하여 재생된다.

소정의 주파수 fi는 제2실시예와 유사한 방법으로 설정된다.

청취자가 자신의 전방의 음원을 인식하도록 하는 음향 신호의 일부가 스피커(5,6)를 이용하여 재생되는 이러한 시스템을 이용하면, 스피커(1,2)의 크기와 중량을 줄일 수 있다.

이러한 시스템에서, 청취자의 후방에 위치한 음원을 청취자가 인식하도록 하는 음향 신호는, 수직면(400)에 대하여 후방에 위치한 스피커(5,6)를 이용하여 재생된다.

도9는 신호처리회로(303)의 구조를 도시한다. 신호처리회로(303)는 청취자가전방측 음원을 인식하도록 하는 음향신호들 중에서 소정 주파수(fi) 또는 그 이상의 주파수를 가진 음향 신호들을 스피커(1,2)에 출력한다. 신호처리회로(303)는 청취자가 전방측 음원을 인식하도록 하는 음향신호들 중에서 소정 주파수(fi) 또는 그 이하의 주파수를 가진 음향 신호들을 스피커(5,6)에 출력한다.

도9에서, 도2, 도7과 연관하여 설명된 동일한 구성요소들에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하며, 그에 대한 설명은 생략한다. 도9에서, 가상음원(61)은 청취자의 전방 좌측에, 가상음원(62)은 청취자의 전방 우측에 위치된다.

신호처리회로(303)는, HPFs(141,142)와 LPFs(151,152)에 추가하여, fi 또는 그 이상의 주파수 성분을 갖는 신호를 통과시키기 위한 고역통과필터(HPF)(41)와, fi 또는 그 이하의 주파수 성분을 갖는 신호를 통과시키기 위한 저역통과필터(LPF)(51)를 구비한다. 신호처리회로(303)는 또한 필터(110,111,10a,11a,210,211)와 가산기(123,124,125,126)를 포함한다.

FL 신호는 HPF(141)에 입력된다. HPF(141)의 출력은 가산기(125)에 입력된다. 또한, FL 신호는 LPF(151)에 입력된다. LPF(151)의 출력은 필터(110,111)에 입력된다.

FR 신호는 HPF(142)에 입력된다. HPF(142)의 출력은 가산기 (126)에 입력된다. 또한, FL 신호는 LPF(152)에 입력된다. LPF(152)의 출력은 필터(210,211)에 입력된다.

FC신호는 HPF(41)과 LPF(51)에 입력된다. HPF(41)의 출력은 필터(10a,11a)에 입력된다. HPF(51)의 출력은 가산기(123,124)에 입력된다.

가산기(125)는 HPF(141)의 출력과 필터(10a)의 출력을 합산하여, 합산 결과를 스피커(2)에 출력한다.

가산기(123)는 SL 신호, 필터(110)의 출력, LPF(51)의 출력, 필터(210)의 출력을 합산하여, 합산 결과를 스피커(6)에 출력한다.

가산기(124)는 필터(111)의 출력, LPF(51)의 출력, 필터(211)의 출력, SR 신호를 합산하여, 합산 결과를 스피커(5)에 출력한다.

가산기(126)는 HPF(142)의 출력과 필터(11a)의 출력을 합산하여, 합산 결과를 스피커(1)에 출력한다.

(실시예4)

본 발명의 제4실시예에 따른 헤드폰 시스템은 도10a 내지 도14b를 참조하여 설명될 것이다.

본 발명의 제4실시예에 따른 헤드폰 시스템은 헤드폰(204)과, 헤드폰(204)에 음향 신호를 출력하는 신호처리회로(도시되지 않음)를 포함한다.

도10a, 도10b, 도10c에 도시한 바와 같이, 헤드폰(204)은 제1-제3실시예에서 설명된 요소들에 추가하여, 저주파수 대역에서만 음향신호를 재생하는 저주파수 전용 스피커(7)를 포함한다.

제1-제3실시예에서, 스피커들은 청취자의 귀와 접촉하지 않도록 위치되었다. 이런 경우, 저주파수 대역에서의 음향신호의 재생 레벨은 낮아지는 경향이 있다. 저주파수 전용 스피커(7)는 그러한 음향신호의 재생 레벨의 감소를 보상하기 위해제공된다. 이렇게 하여, 광(wide) 주파수 대역에서의 음향신호는 헤드폰(204)에 의해 만족할 만한 수준으로 재생된다.

저주파수 대역에서, 음향신호의 파장은 비교적 길다. 그러므로, 전방전달함수와 후방전달함수 사이의 차이는 거의 없다. 또한, 전달함수의 개별적인 차이도 없다. 따라서, 헤드폰(204)은 다양한 위치에 저주파수 전용 스피커(7)를 가질 수 있다.

도10a, 10b, 10c는 청취자의 머리 상부 후측에 근접하게 저주파수 전용 스피커(7)를 제공하는 일례를 도시한다. 이 예에서, 헤드폰(204)은 헤드폰 밴드(20)에 부착된 지지보조부재(21)를 가진다. 지지보조부재(21)는 청취자 머리의 상부 후측에 인접하도록 저주파수 전용 스피커(7)를 지지한다.

도11a, 11b, 11c는 청취자의 머리 상단에 근접하도록 저주파수 전용 스피커(7)를 제공하는 일례를 도시한다. 이 예에서, 저주파수 전용 스피커(7)는 청취자의 머리 상단에 인접하도록 헤드폰 밴드(20)에 직접 부착된다.

도12a, 12b, 12c는 청취자의 머리 하부 후측에 근접하게 저주파수 전용 스피커(7)를 제공하는 일례를 도시한다. 이 예에서, 헤드폰(204)은 청취자의 어깨에 부착가능한 지지보조부재(22)를 가진다. 지지보조부재(22)는 청취자 머리의 하부 후측에 인접하여 위치되도록 저주파수 전용 스피커(7)를 지지한다.

도10a, 10b, 10c의 예에서, 지지보조부재(22)와 청취자의 머리간의 접촉 영역은 저주파수 전용 스피커(7)를 안정화시키기 위하여 클수록 바람직하다.

도13a, 도13b는 청취자의 머리와의 접촉영역을 증가시키기 위하여 개선된 형상을 가지는 지지보조부재(21')를 도시한다. 도14a, 도14b는 청취자의 머리와의 접촉영역을 증가시키기 위한 또 다른 개선된 형상을 가지는 지지보조부재(21'')를 도시한다.

신호처리회로는 저주파수 대역에서만 음향신호를 재생하는 신호를 저주파수 전용 스피커(7)에 출력하도록 구성된다.

상기한 바와 같이, 제4실시예에 따르면, 청취자의 귀에 접촉하지 않도록 위치된 스피커의 저주파수 재생 기능의 저하는 저주파수 전용 스피커를 제공함으로써 보상된다.

(실시예5)

본 발명의 제5실시예에 따른 헤드폰 시스템은 도15a 내지 15c를 참조하여 설명될 것이다.

본 발명의 제5실시예에 따른 헤드폰 시스템은 헤드폰(205)과, 헤드폰(205)에 음향 신호를 출력하는 신호처리회로(도시되지 않음)를 포함한다.

도15a는 헤드폰(205)의 상면도, 도15b는 정면도, 도15c는 측면도이다.

도15a, 도15b, 도15c에 도시한 바와 같이, 제5실시예에 따른 헤드폰 시스템은 제1-제3실시예에서 설명된 헤드폰(201-203)에 추가하여, 진동부(10,11)를 가진다. 상기 진동부는 저주파수 대역에서만 음향신호를 재생하기 위한 저주파수 전용 대역신호에 기초하여 진동한다.

제1-제3실시예에서, 스피커들은 청취자의 귀와 접촉하지 않도록 위치되었다.이런 경우, 저주파수 대역에서의 음향신호의 재생 레벨은 낮아지는 경향이 있다. 진동부(10,11)는 그러한 음향신호의 재생 레벨의 감소를 보상하기 위해 제공된다. 이렇게 하여, 광(wide) 주파수 대역에서의 음향신호는 헤드폰(205)에 의해 만족할 만한 수준으로 재생된다.

도15a, 도15b, 도15c에 도시된 예에서, 진동부(10)는 스피커지지부재(30)와 청취자의 머리의 일측 측두부 사이에 위치하며, 진동부(11)는 스피커지지부재(31)와 청취자 머리의 타측 측두부 사이에 위치한다.

스피커지지부재(30)는 스피커(1,5)를 지지한다. 스피커지지부재(31)는 스피커(2,6)를 지지한다. 스피커지지부재(30,31)는 헤드폰 밴드(20)를 통하여 서로 연결된다.

진동부(10,11)는 머리의 측두부 영역에 매우 근접하도록 제공된다. 진동부(10,11)의 진동은 청취자의 두개골의 뼈까지 전달된다. 그 결과, 골 전도(bone conduction)가 발생한다. 이렇게 하여, 청취자는 저주파수에서 사운드를 인식할 수 있다.

헤드폰(205)의 다른 이점은, 진동부(10,11)가 청취자 머리의 측두부 영역에 근접하도록 제공되므로, 헤드폰이 청취자의 머리로부터 흘러내리지 않는다는 것이다.

본 발명의 제5실시예에 따른 헤드폰 시스템에 포함된 신호처리회로는 진동부(10,11)에 저주파수 전용 대역 신호를 출력하도록 구성된다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 제5실시예에 따르면, 청취자의 귀와 접촉하지않도록 위치된 스피커의 저주파수 기능의 저하는 진동부를 제공함으로써 보상된다.

(실시예6)

본 발명의 제6실시예에 따른 헤드폰 시스템은 도16, 도17을 참조하여 설명될 것이다.

본 발명의 제6실시예에 따른 헤드폰 시스템은 헤드폰(206)과, 헤드폰(206)에 음향 신호를 출력하는 신호처리회로(도시되지 않음)를 포함한다.

헤드폰(206)은 제1-제5실시예에서 설명한 헤드폰(201-205)중 어느 것과 동일한 구조를 가진다.

제6실시예에 따르면, 스피커(3,4)는 청취자의 전방 직선 방향(즉, 수직면(400)에 직교하는 방향)인 직선(40)과 스피커(3,4)의 전면의 중심에 연결되며 스피커(3,4)의 전면(front surface)에 수직인 수직선(45) 사이의 각도가 약 100도에서 120도의 범위 내에 있도록 수직면(400)에 대하여 후방에 위치된다.

스피커(3,4)를 제공함으로써, 청취자는 직선(40)으로부터 약 100도 내지 120도 범위내의 후방측 음원을 인식할 수 있다. 이것은 국제통신조합(ITU)에 의해 권고되는 BS.775에도 부합된다. 이러한 구조로 인해, 청취자는 사운드의 바람직한 확장을 감지하면서 후방 음원을 인식할 수 있다.

도16에 도시한 예에서, 스피커(3,4)는 직선(40)과 스피커(3,4)의 전면의 중심에 연결되는 선 사이의 각도가 약 110도가 되도록 제공된다.

도16에서, 선(41)은 직선(40)에 대하여 약 110도의 각도를 이루며 청취자의머리의 중심에 연결된다. 라인(42)은 직선(40)에 대하여 약 110도의 각도를 이루며 청취자의 좌측 귓구멍에 연결된다. 스피커(4)는 스피커(4)의 전면 중심에 연결되는 선이 선(41,42)과 평행하도록 제공된다.

선(43)은 직선(40)에 대하여 약 110도의 각도를 이루며 청취자의 머리의 중심에 연결된다. 라인(44)은 직선(40)에 대하여 약 110도의 각도를 이루며 청취자의 우측 귓구멍에 연결된다. 스피커(3)는 스피커(3)의 전면 중심에 연결되는 선이 선(43,44)과 평행하도록 제공된다.

도17은 청취자에 대하여 스피커(1-4)의 각도를 조정하는 각도조정 메카니즘을 포함하는 헤드폰(206')을 도시한다.

도17의 예에서, 헤드폰(206')은 스피커(1,3)를 지지하는 스피커지지부재(30)와 스피커(2,4)를 지지하는 스피커지지부재(31)를 포함한다.

스피커(1)와 스피커지지부재(30)는 힌지 메카니즘에 의해 서로 연결된다. 마찬가지로, 스피커(3)와 스피커지지부재(30), 스피커(2)와 스피커지지부재(31), 스피커(4)와 스피커지지부재(31)는 힌지 메카니즘을 통해 서로 연결된다. 즉, 스피커(1-4)는 연결부분에 대하여 회동 가능하게 지지된다.

도17에 도시한 각도조정 메카니즘을 제공함으로써, 청취자의 전방 직선 방향(도16의 직선(40) 방향)과 스피커(1-4) 각각의 전면의 중심에 연결되는 선 사이의 각도는 상기와 같은 바람직한 범위에서 설정될 수 있다.

이러한 메카니즘은 서로 다른 개인들 사이의 차이로 인한, 스피커와 청취자 귀의 위치의 바람직하지 못한 편차를 보상한다.

청취자는 청취자의 전방 직선 방향과 수직면(400)에 대하여 전방에 위치한 스피커(1,2)의 전면의 중심에 연결되는 선 사이에 이루어지는 각도를 조정함으로써 자신이 선호하는 음장(sound field) 인식을 선택할 수 있다.

스피커(1,2)는 청취자에 대하여 고정가능하며, 스피커(3,4)는 조정 가능하다. 또는, 스피커(3,4)를 청취자에 대하여 고정하고 스피커(1,2)를 조정할 수도 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 제6실시예에 따르면, 청취자는 청취자의 전방 직선 방향과 청취자에 대하여 후방에 위치한 스피커(3,4)의 전면의 중심에 연결되는 선 사이에 형성되는 각도를 소정의 범위 내에서 설정함으로써 다채널 재생에 있어서 보다 정확하게 음장을 인식할 수 있다.

(실시예7)

본 발명의 제7실시예에 따른 헤드폰 시스템은 도18a 내지 18c를 참조하여 설명될 것이다.

본 발명의 제7실시예에 따른 헤드폰 시스템은 헤드폰(207)과, 헤드폰(207)에 음향 신호를 출력하는 신호처리회로(도시되지 않음)를 포함한다.

도18a는 헤드폰(207)의 상면도, 도18b는 정면도, 도18c는 측면도이다.

도18a-18c에 도시한 바와 같이, 헤드폰(207)은 스피커(6)에서 출력되는 사운드를 반사하기 위한 반사판(510)을 구비한다.

도18a에 도시한 바와 같이, 스피커(6)는, 스피커(6)의 격막 표면이 청취자의좌측 귓구멍과 스피커(6)의 중심을 연결하는 직선(500)을 포함하도록 위치된다. 스피커(6)에서 출력되는 사운드는 반사판(510)에 의해 반사되어 청취자의 좌측 귀에 도달된다.

상기와 같이 스피커(6)와 반사판(510)을 제공함으로써, 직선(500)을 따라 스피커(6)에 대하여 전방으로 전송된 사운드와, 직선(500)을 따라 스피커(6)에 대하여 후방으로 전송된 사운드는 상호 작용하여 직선(500)상의 진폭이 감소한다. 스피커(6)로부터 스피커(6)의 전방 직선 방향으로 출력되어 반사판(510)에 의해 반사된 사운드는 감소되지 않고 청취자에 도달된다. 그러므로, 청취자는 사운드가 가상 스피커(520)에서 출력되는 것으로 인식한다.

스피커(6)의 후면은 음향적으로 개방된다.

스피커(5)에서 출력된 사운드를 반사하기 위한 또 다른 반사판이 제공될 수 있으며, 스피커(5)는 스피커(6)와 동일하게 위치된다.

제7실시예에 따르면, 청취자는 청취자의 머리에 인접하여 위치된 스피커(5,6)를 이용하여, 청취자의 머리로부터 비교적 원거리에 위치한 가상 스피커의 음향 이미지를 인식할 수 있다. 그 결과, 헤드폰(207)의 크기를 줄일 수 있다.

본 발명에 따르면, 제1, 제2 스피커가 청취자의 우측 귓구멍과 좌측 귓구멍을 연결하는 직선을 포함하는 수직면에 대하여 전방에 위치하도록 제공되며, 제3, 제4 스피커는 수직면에 대하여 후방에 위치하도록 제공된다. 제1-제4 스피커들은 청취자의 우측 및 좌측 귀와 접촉하지 않도록 위치된다.

제1-제4 스피커를 상기와 같은 방법으로 제공함으로써, 제1스피커에서 출력된 음향신호와 제3스피커에서 출력된 음향신호는 각각 청취자의 두상에 따라 청취자의 우측 귀에 별도로 도달한다. 제2스피커에서 출력된 음향신호와 제4스피커에서 출력된 음향신호는 각각 청취자의 두상에 따라 청취자의 좌측 귀에 별도로 도달한다. 이것은 개별 청취자의 전방 및 후방 전달함수에 대한 정보가 청취자에게 제공됨을 의미한다. 그 결과, 청취자는 각 개인별 인식 능력의 차이에 상관없이 자신의 전방 또는 후방의 가상 음원을 정확히 인식할 수 있게 된다.

본 발명의 일 실시예에서, 청취자가 후측 음원을 인식하도록 하는 음향신호들 중에서 소정 주파수(fi) 또는 그 이하의 주파수를 가진 음향 신호들은 제1,제2스피커에 출력되며, 소정 주파수 또는 그 이상의 주파수를 가진 음향 신호들은 제3,제4스피커에 출력된다.

이러한 방법으로, 청취자가 자신의 후방의 음원을 인식하도록 하는 음향 신호의 일부가 제1, 제2스피커를 이용하여 재생되도록 함으로써, 제3,제4스피커의 크기와 중량을 줄일 수 있다.

바람직하게는, 제1,제2스피커는 청취자의 우측 눈과 좌측 눈을 연결하는 직선을 포함한 수직면에 대하여 후방에 위치한다. 이러한 구조에 의하여, 제1,제2스피커에 의해 청취자의 시야가 방해되지 않도록 할 수 있다. 그 결과, 청취자는 제1,제2스피커에 의해 방해받지 않으면서 큰 화면상에 나타난 영상을 즐길 수 있다.

본 발명의 범위와 정신을 벗어나지 않는 한 통상의 기술을 가진 자에 의한본 발명에 대한 다양한 변경들이 가능하다. 따라서, 첨부된 청구항들의 범위는 상기의 설명에 한정되지 않으며 넓은 범위로 해석되어야 할 것이다.

본 발명은 다채널 음향 신호를 재생하는 헤드폰 시스템에 적용가능하다.

Claims

헤드폰과,

상기 헤드폰에 음향 신호를 출력하는 신호처리회로를 구비하며,

상기 헤드폰은,

청취자의 우측 귀를 위한 제1스피커와 제3스피커와,

청취자의 좌측 귀를 위한 제2스피커와 제4스피커와,

제1, 제2스피커가 청취자의 좌측 귓구멍과 우측 귓구멍을 연결하는 직선을 포함한 수직면에 대하여 앞쪽에 위치하고 제3,제4스피커가 수직면에 대하여 뒤쪽에 위치하며, 제1-제4스피커들이 청취자의 우측 및 좌측 귀와 접촉하지 않도록 지지하는 지지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 헤드폰 시스템.
제1항에 있어서, 상기 신호처리회로는 청취자에 대하여 앞쪽에 위치한 전방측 음원을 청취자가 인식하도록 하는 음향 신호를 상기 제1,제2스피커에 출력하는 것을 특징으로 하는 헤드폰 시스템.
제1항에 있어서, 상기 신호처리회로는 청취자에 대하여 후방에 위치한 후방측 음원을 청취자가 인식하도록 하는 음향 신호를 상기 제3,제4스피커에 출력하는 것을 특징으로 하는 헤드폰 시스템.
제1항에 있어서, 상기 신호처리회로는, 청취자가 후방측 음원을 인식하도록 하는 음향신호들 중에서 소정 주파수(fi) 또는 그 이하의 주파수를 가진 음향 신호들을 상기 제1,제2스피커에 출력하며, 소정 주파수 또는 그 이상의 주파수를 가진 음향 신호들을 상기 제3,제4스피커에 출력하는 것을 특징으로 하는 헤드폰 시스템.
제1항에 있어서, 상기 신호처리회로는, 청취자가 전방측 음원을 인식하도록 하는 음향신호들 중에서 소정 주파수(fi) 또는 그 이상의 주파수를 가진 음향 신호들을 상기 제1,제2스피커에 출력하며, 소정 주파수(fi) 또는 그 이하의 주파수를 가진 음향 신호들을 상기 제3,제4스피커에 출력하는 것을 특징으로 하는 헤드폰 시스템.
제1항에 있어서, 상기 제1,제2스피커는 청취자의 우측 귀와 좌측 귀를 연결하는 직선을 포함한 수직면에 대하여 후방에 위치하는 것을 특징으로 하는 헤드폰 시스템.
제1항에 있어서, 상기 제3스피커는 청취자의 전방 직선 방향의 직선과 상기 제3스피커의 전면 중심에 연결되는 수직선간의 각도가 약 100도 내지 120도의 범위 내에 있도록 위치하며, 상기 제4스피커는 청취자의 전방 직선 방향의 직선과 상기 제4스피커의 전면 중심에 연결되는 수직선간의 각도가 약 100도 내지 120도의 범위 내에 있도록 위치하는 것을 특징으로 하는 헤드폰 시스템.
제1항에 있어서, 상기 헤드폰은 저주파수 대역에서 오디오 신호만을 재생하는 저주파수 전용 스피커를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 헤드폰 시스템.
제8항에 있어서, 상기 저주파수 전용 스피커는 헤드폰 착용 시 청취자의 머리 후측 부분에 인접하도록 위치하는 것을 특징으로 하는 헤드폰 시스템.
제8항에 있어서, 상기 저주파수 전용 스피커는 헤드폰 착용 시 청취자의 머리 상단에 인접하도록 위치하는 것을 특징으로 하는 헤드폰 시스템.
제1항에 있어서, 상기 헤드폰은 저주파수 대역에서 오디오 신호만을 재생하기 위한 저주파수 전용 대역신호를 기초로 진동하는 진동부를 구비하며, 상기 진동부는 헤드폰 착용 시 청취자의 머리의 측두(側頭)부 영역에 인접하도록 지지되는 것을 특징으로 하는 헤드폰 시스템.
제1항에 있어서, 상기 지지부는 상기 제1 및 제3스피커를 지지하는 제1지지부재와, 상기 제2 및 제4스피커를 지지하는 제2지지부재를 구비하며,

상기 제3스피커와 상기 제1지지부재는 상기 제3스피커가 제1연결부에 대하여 회전 가능하도록 상기 제1연결부를 통하여 연결되며,

상기 제4스피커와 상기 제2지지부재는 상기 제4스피커가 제2연결부에 대하여회전 가능하도록 상기 제2연결부를 통하여 연결되는 것을 특징으로 하는 헤드폰 시스템.
제1항에 있어서,

상기 헤드폰은 상기 제3스피커로부터 출력된 사운드를 반사하는 제1반사판과, 상기 제4스피커로부터 출력된 사운드를 반사하는 제2반사판을 구비하며,

상기 제3스피커는, 제3스피커의 격막 표면이 청취자의 우측 귓구멍과 제3스피커의 중심을 연결하는 직선을 포함하고, 상기 제3스피커로부터 출력되고 상기 제1반사판에 의해 반사된 사운드가 청취자의 우측 귀에 도달하도록 위치되며,

상기 제4스피커는, 제4스피커의 격막 표면이 청취자의 좌측 귓구멍과 제4스피커의 중심을 연결하는 직선을 포함하고, 상기 제4스피커로부터 출력되고 상기 제2반사판에 의해 반사된 사운드가 청취자의 좌측 귀에 도달하도록 위치되는 것을 특징으로 하는 헤드폰 시스템.