KR20020009425A

KR20020009425A - 음성신호 처리장치, 각속도센서의 인터페이스 회로장치 및신호처리장치

Info

Publication number: KR20020009425A
Application number: KR1020010043175A
Authority: KR
Inventors: 야마다유지; 구리스히로후미
Original assignee: 이데이 노부유끼; 소니 가부시끼 가이샤
Priority date: 2000-07-25
Filing date: 2001-07-18
Publication date: 2002-02-01
Also published as: US20020025054A1; JP2002044800A; EP1176848A2; EP1176848A3; JP4737804B2; KR100834562B1; US6947569B2

Abstract

본 발명의 목적은 각도와 변위의 계산을 정확하게 하고, 회로규모를 감소시키는 것이다. 헤드폰(2)이나 복수의 스피커를 사용하여, 입력음성신호의 신호처리에 의해 획득된 출력신호를 재생함으로써, 청취자 근방의 임의의 위치에 음상을 위치결정하도록 가상음상 위치결정처리를 실행하는 디지털신호처리수단(31)을 갖는 음성신호처리장치는, 청취자의 동작상태를 검출하는 센서(1)로부터의 아날로그검출신호가 A/D변환기(30)를 거쳐서 디지털신호처리회로(31)에 입력되고, 센서(1)로부터의 아날로그 검출신호의 값을 처리하거나 그 아날로그 검출신호를 처리하여 나온 값에 따라서, 이들 음성신호의 송신특성이 실시간 수정되는 것을 특징으로 한다.

Description

음성신호 처리장치, 각속도센서의 인터페이스 회로장치 및 신호처리장치{Audio signal processing device, interface circuit device for angular velocity sensor and signal processing device}

본 발명은 가상음상 위치결정처리(virtual acoustic image localization processing)를 실행하는 음성신호 처리장치, 각속도센서 인터페이스장치 및 신호처리장치에 관계된다.

최근에, 가상음상 위치결정처리를 실행하기 위해서 동작센서를 이용하는 수많은 음성 및 화상재생장치가 제안되어 왔다. 예를 들면, 청취자의 머리의 회전각을 검출하는 머리외 가상-음상 위치결정헤드폰이 제안되어 왔고, 머리 외부에서, 디지털신호처리에 의해 검출되는 각도 데이터에 대응하는 음성신호의 가상음상을 위치결정하기 위해서 신호처리가 실행된다.

이하, 도 6 내지 도 10을 이용하여, 머리의 외부에서, 각도 데이터에 대응하는 음성신호의 가상음성화상을 위치결정하기 위해서 신호처리를 실행하는 종래의 음성신호 처리장치를 설명한다. 도 6은 음성신호가 헤드폰에 의해 재생될 때 그 재생되는 음상의 위치결정의 위치가 청취자의 앞에 놓여 있는 두 개의 재생스피커와 같도록 가상음성화상을 위치결정하도록 구성된, 회전각 검출기능을 갖는 음성신호 처리장치의 블록도이다.

도 6에서는, 좌우스피커(2L, 2R)를 가지며, 회전각을 검출하기 위한 각속도센서(1)가 장착되어 있는 헤드폰(2)이 청취자의 머리의 회전으로 인하여 회전동작될 때, 각속도센서(1)는 각속도에 비례하는 전압으로 아날로그 검출신호를 출력한다. 이러한 각속도센서(1)로부터의 검출신호는 불필요한 고주파성분을 제거하는 대역제한필터(3)를 통과하여 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D변환기(4)로 공급된다.

아날로그 검출신호를 디지털화함으로써 A/D변환기(4)의 출력측에서 얻어진 디지털 검출신호는 마이크로프로세서(5)로 공급된다. 이 마이크로프로세서(5)에서는, 각속도에 대한 이들 디지털검출신호가 집적되고 처리되어 각도데이터를 획득한다. 이 마이크로프로세서(5)에서, 음상의 실제 위치결정의 회전각은 이 각도 데이터로부터 산출되고, 대응하는 신호처리데이터는 신호처리회로(6)로 공급된다.

한편, 음성신호입력단자(7, 8)에 공급된, 음원으로부터의 음성신호는 아날로그신호를 디지털신호로 변환하기 위해 A/D변환기(9, 10)를 각각 통과하고, 디지털신호처리회로(6)에 공급된다.

이 디지털신호처리회로(6)에서는, 머리의 외부에서, 마이크로프로세서(5)에 의해 산출된 각도데이터에 대응하는 필수음성신호의 가상음상을 위치결정하기 위해서 음성처리가 실행되고, 그 결과로서 생기는 좌우 음성신호가 디지털신호를 아날로그신호로 변환하는 D/A변환기(11R, 11L)로 공급된다.

아날로그신호가 D/A변환기(11R, 11L)에 의해 변환될 때 생기는 좌우 음성신호는 전력증폭기(12R, 12L)를 각각 통과하고, 헤드폰(2)의 좌우스피커(2R, 2L)에 공급되어서, 그 출력을 청취하고 있는 청취자의 머리의 외부에서 최적의 가상음상을 위치결정하는 신호를 적용한다. 각속도센서(1)는 헤드폰(2)에 장착되어 있어서 청취자의 머리의 회전을 검출한다.

도 8은 청취자의 이동에 따라 특성이 변화하는 부분과 변화하지 않는 부분으로 분할된 디지털신호처리회로(6)를 나타낸다. 도 8에서, 7a, 8a는 디지털화된 음성신호가 음성입력단자(7, 8)로부터 각각 공급되는 입력단자를 나타내며, 이 입력단자(7a)에 공급된 디지털음성신호는 디지털필터(13)를 통과하여 가산기(17)에 공급되고, 이 입력단자(7a)에 공급된 음성신호는 디지털필터(14)를 통과하여 가산기(18)에 공급된다.

또한, 입력단자(8a)에 공급된 디지털음성신호는 디지털필터(15)를 통과하여 가산기(17)에 공급되고, 이 입력단자(8a)에 공급된 디지털음성신호는 디지털필터(16)를 통과하여 가산기(18)에 공급된다. 이 경우에, 디지털필터(13, 14, 15 및 16)는, 예를 들면, FIR필터로 이루어진다.

도 7에 나타낸 음상위치결정원리의 도면에서, 디지털필터(13, 14, 15 및 16)는 청취자(M)가 고정된 방향으로 면하고 있는 경우(예를 들면, 전방, 즉, 스피커(SL)와 스피커(SR)사이의 중간지점에 면하는 방향)에 대하여, 스피커(SL, SR)에서 양쪽 귀로의 전송기능(HRR, HRL, HLR 및 HLL)을 각각 실현한다.

디지털필터(13)와 디지털필터(15)로부터의 출력은 가산기(17)에 의해 가산되고, 이 가산신호는 시간차 적용회로(time-difference application circuit)(19)로 공급되며, 디지털필터(14)와 디지털필터(16)로부터의 출력은 가산기(18)에 의해 가산되고, 이 가산신호는 시간차 적용회로(20)로 공급된다. 이들 시간차 적용회로(19, 20)로부터의 출력신호는 레벨차 적용회로(level-difference application circuit)(21, 22)를 통과하며, D/A변환기(11R, 11L)에 각각 공급된다.

여기서, 청취자 머리의 이동으로 인한 전송기능의 변화는, 시간차 적용회로(19, 20) 각각의 제어단자(19a, 20a)와 레벨차 적용회로(21, 22) 각각의 제어단자(21a 및 22a)에 공급되는, 양쪽 귀에 도달하는 신호의 시간차와 레벨차에 초점을 맞춘 제어신호를 통해서 일어난다. 신호를 단순화한 이런 식으로, 예를 들면, 청취자의 머리가 전방을 향하고 있고 우방향으로 회전할 때, 좌측 귀에 도달하는 신호는 원래의 상태와 비교하여 좀 더 일찍 도착하고, 우측 귀에 도달하는 신호는 원래의 상태와 비교하여 좀 더 늦게 도착한다.

게다가, 좌측 귀가 음원(스피커(SL, SR))에 가까워지고, 우측 귀가 음원에서 멀어짐으로써, 좌측 귀에 도달하는 신호의 레벨은 원래의 상태와 비교하여 높고, 우측 귀에 도달하는 신호의 레벨은 원래의 상태와 비교하여 낮다. 그러므로 기준위치에 대하여 이 변화만을 제어하기 위해 마이크로프로세서(5)를 사용함으로써, 동적인 전송기능을 시뮬레이트할 수 있다.

좌측 시간차 적용회로(20)에 의해 적용된 지연시간은 도 9의 지연시간특성에서 점선으로 나타낸 바와 같이, 특성곡선(Tb)으로 표현되고, 우측 시간차 적용회로(19)에 의해 적용된 지연시간은 도 9의 지연시간특성에서 길고 짧은 점선으로 나타낸 바와 같이, 특성곡선(Ta)으로 표현된다.

특성곡선(Ta, Tb)은 청취자(M)의 머리의 회전방향에 대하여 완전히 반대방향의 증가 및 감소를 갖는 곡선이다. 결과적으로, 헤드폰을 사용할 때조차도, 음원에서 양쪽 귀로의 시간차는 머리를 좌우로 돌리는 동안 전방으로 180°범위내에 위치하는 음원으로부터의 소리를 들을 때의 소리의 차이와 유사한 헤드폰재생신호에 적용된다.

좌측 레벨차 적용회로(22)에 의해 적용된 레벨차는 도 10의 상대레벨특성에서 길고 짧은 점선으로 나타낸 바와 같이, 특성곡선(La)으로 표현되고, 우측 레벨차 적용회로(21)에 의해 적용된 레벨차는 도 10의 상대레벨특성에서 점선으로 나타낸 바와 같이, 특성곡선(Lb)으로 표현된다. 이 도 10은 머리회전위치가 0°(전방)인 상태에 관한 레벨을 나타낸다.

특성곡선(La, Lb)은 청취자(M)의 머리의 회전방향에 대하여 완전히 반대방향의 증가 및 감소를 갖는 곡선이다. 즉, 레벨차 적용회로(22)에서 특성곡선(La)의 레벨변화가 적용되고, 레벨차 적용회로(21)에서 특성곡선(Lb)의 레벨변화가 적용됨으로써, 전방에서 실제음원을 청취하는 경우와 유사한 음량변화가 헤드폰재생신호에 또한 적용된다.

상기 설명은 청취자(M)의 앞에서 음상을 위치결정하는 방법을 기술하였으나, 회전방향에 의해 선택된 특성변화의 방향을 반대로 함으로써, 음상은 또한 청취자(M)의 뒤에서 위치결정될 수 있다. 또한, 복수의 음원에 대한 임의의 채널수에 대하여 처리를 실행할 수 있다.

그러므로 청취자(M)의 앞과 뒤에 양질의 가상음상을 위치시키는 것이 가능하다.

그러나, 상술한 구성에 사용되는 회전각 인터페이스는 대역제한필터(3), A/D변환기(4), 오프셋 제거필터 및 다른 부가회로들이 마이크로프로세서(5)의 외부에 가산되고, 게다가, 각도 데이터를, 그 산출된 각도 데이터를 이용하는 신호처리를 실행하는 디지털신호처리회로(6)로 보낼 필요가 있다.

또한, 상술한 바와 같이, A/D변환기가 따로 제공되어 있고, 회전각이 검출될 때, 센서, 증폭기 및 A/D변환기에 대해 DC오프셋 특성의 산란과 요동이 발생하고, 결과적으로 정확한 각도와 변위를 산출할 수 없고, DC오프셋으로 인한 인터페이스부의 오버플로(overflow)의 발생과 같은 문제가 생기게 된다.

또한, 상기 구성에서는, 회로규모가 크고 장착영역이 상당하며, 비용이 높다는 문제가 있다. 또한, 센서검출과 검출값을 이용하는 신호처리가 별개의 장치, 특히, 마이크로프로세서(5)와 디지털신호처리회로(6)에 의해 실행됨으로써, 그들 사이의 통신처리가 필요하다.

이들 문제점을 고려하여, 본 발명의 목적은 정확한 각도와 변위의 산출을 가능하게 하고, 또한 회로규모를 감소시키는 것이다.

그러므로 본 발명의 목적은, 헤드폰이나 복수의 스피커에 의해, 입력음성신호의 신호처리로 인한 출력신호를 재생함으로써, 청취자의 근방의 임의의 위치에 음상을 위치시키도록 가상음상 위치결정처리를 실행하고, 입력음성신호의 가상음상위치결정처리를 실행하는 디지털신호처리수단과, 청취자의 동작상태를 검출하는 센서로부터의 아날로그 검출신호를 디지털신호로 변환하는 A/D변환기와, A/D변환기로부터의 출력신호에 따라서, 디지털신호처리수단의 송신특성을 실시간 변화시키도록 제어를 실행하는 제어수단으로 구성되며, A/D변환기의 적어도 일부가 디지털신호처리수단내에 포함되어 구성되는 음성신호처리장치를 제공하는 것이다.

이 발명에 의해서, 센서검출신호는 입력음성신호와 동시에 디지털신호처리회로에 의해 획득됨으로써, 동일장치내, 특히 디지털신호 처리장치내에서 센서검출신호의 신호처리와 이들 음성신호의 신호처리를 실행할 수 있고, 하드웨어 컴포넌트 사이의 통신이 불필요하게 된다.

센서 인터페이스는 신호처리 소프트웨어를 이용하여 실현할 수 있고, 오프셋은 디지털신호처리회로내의 처리에 의해 제거될 수 있고, 장치의 특성에서 산란으로 인한 오차가 없고, 큰 캐퍼시터나 다른 외부 컴포넌트가 필요없다.

본 발명의 또 다른 목적은, 센서로부터의 아날로그 검출신호를 디지털 검출신호로서 공급하고, 상기 아날로그 검출신호를 디지털신호로 변환하는 A/D변환기와, 규정 단위계(prescribed unit system)에서 상기 A/D변환기 출력신호를 검출데이터로 변환하는 계산수단과, 그 계산수단에 의해 계산된 검출데이터를 기억하는 메모리를 포함하여 구성되는 센서용 인터페이스장치를 제공하는 것이다. 메모리에 기억되어 있는 검출데이터는 외부장비와 적어도 A/D변환기 부분에 의해 독출될 수 있고, 신호처리를 실행하고 입력음성신호를 출력하는 디지털신호처리수단 내에 계산수단과 메모리로 구성되어 있다.

이 발명에 의해, 각속도로서 입력된 검출신호는 각도 데이터로 변환되어 외부에서 획득될 수 있음으로써, 외부처리(예를 들면, 화상처리)는 음성처리와 동시에, 그리고 동기화하여 실행될 수 있고, 각속도센서 인터페이스장치와 각도변환처리를 단순화하기 위해 외부장비가 사용될 수 있다.

이 발명의 또 다른 목적은, 헤드폰이나 복수의 스피커에 의해, 입력된 음성신호의 신호처리에 의해 생기는 출력신호를 재생함으로써, 음상이 청취자의 근방의 임의의 위치에서 위치결정되도록 가상음상 위치결정처리를 실행하는 음성신호처리장치와, 청취자의 한 쪽 눈 또는 양쪽 눈 앞에 화상을 재생하는 화상표시장치를 제공하는 것이다. 음성신호처리장치는 입력된 음성 신호의 가상음상 위치결정처리를 실행하는 디지털신호처리수단과, 청취자의 동작상태를 검출하는 센서로부터의 아날로그검출신호를 디지털신호로 변환하는 A/D변환기와, A/D변환기로부터의 출력신호에 따라서, 디지털신호처리수단의 송신특성을 실시간 변화시키고 출력하도록 제어를 실행하고, 화상표시장치의 표시내용이나 표시위치를 갱신하도록 제어를 실행하는 제어수단으로 구성되어 있으며, A/D변환기의 적어도 일부가 디지털신호처리수단내에 포함되어 구성되어 있다.

이 발명에 의해서, 청취자의 한 쪽 눈 또는 양쪽 눈 앞에 제공되어 있는 화상표시장치의 표시내용이 청취자의 이동에 따라서 변화될 때, 이에 대한 인터페이스가 음성신호처리장치에 장착되어 있는 센서의 인터페이스처리에 의해 제공될 수 있고, 화상과 음성이 단순한 구성을 이용하여 동시에 변화될 수 있다.

도 1은 본 발명의 음성신호처리장치의 실시예를 나타내는 블록도이다.

도 2는 도 1의 예시의 디지털신호처리회로의 예를 나타내는 기능블록도이다.

도 3은 본 발명의 신호처리장치의 실시예를 나타내는 개략도이다.

도 4는 도 3의 예시의 디지털신호처리회로의 예를 나타내는 기능블록도이다.

도 5는 디지털신호처리회로의 또 다른 예를 나타내는 기능블록도이다.

도 6은 종래의 음성신호처리장치의 예를 나타내는 개략도이다.

도 7은 음상위치결정의 원리를 설명하기 위해 사용되는 개략도이다.

도 8은 종래의 디지털신호처리회로의 예를 나타내는 기능블록도이다.

도 9는 본 발명의 설명에 사용되는 다이아그램이다.

도 10은 본 발명의 설명에 사용되는 다이아그램이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1. 각속도센서 2. 헤드폰

2L, 2R. 좌우 스피커 3. 대역제한필터

7, 8. 음성신호입력단자 9, 10. A/D변환기

12L, 12R. 전력증폭기 13, 14, 15, 16. 디지털 필터

17, 18. 가산기 19, 20. 시간차 적용회로

21, 22. 레벨차 적용회로 30. 1-비트 A/D변환기

31. 디지털신호처리회로 35. 적분기

36. 제어신호형성회로

이하에, 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 음성신호처리장치, 각속도센서 인터페이스장치 및 신호처리장치의 실시예를 설명한다. 도 1 및 도 2에서는, 도 6 및 도 8의 부분과 대응하는 부분에 동일기호를 부여한다.

도 1의 예시는 헤드폰을 사용하여 음성신호를 청취시, 청취자의 앞에 놓여 있는 두 개의 스피커가 방송되고 있을 때의 음성화상 위치결정의 위치와 동일 위치에서 재생된 음성화상을 위치결정하는 음성신호처리장치이다.

도 1의 예시에서는, 좌우 스피커(2L, 2R)를 갖고, 회전각속도를 검출하는 각속도센서(1)가 장착되어 있는 헤드폰(2)이 예를 들면, 청취자의 머리의 회전으로 인해 회전동작될 때, 이 각속도 센서(1)는 그 각속도에 비례하는 전압으로 아날로그 검출신호를 출력한다.

이 각속도센서(1)로서, 예를 들면, 주지의 압전공진자 자이로스코프(piezoelectric vibratory gyroscope)를 사용하여도 좋다. 이 압전공진자 자이로스코프는 간단한 구성으로 회전각속도를 확실하게 검출할 수 있고, 작고 가볍게 만들어질 수 있으며, 전력소모를 더욱 감소시키도록 구성될 수 있다.

각속도센서로부터의 검출신호는 불필요한 고주파성분을 제거하도록 대역제한필터(3)를 통과하고, 인터페이스를 구성하는 1-비트 A/D변환기(30)의 일부(30a)를 통과하여 디지털신호처리회로(31)에 공급된다.

한편, 예를 들면, 2채널의 음성신호입력단자(7, 8)에 공급되는 것과 같은 음원으로부터의 음성신호는 아날로그신호를 디지털신호로 변환하는 A/D변환기(9, 10)를 거쳐서 이 디지털신호처리회로(31)에 각각 공급된다.

이 디지털신호처리회로(31)에서는, 각도데이터에 대응하는 필수음성신호가, 이하에 기술한 바와 같이, 머리의 외부에서 음상을 위치결정하기 위해서 신호처리되고, 그 결과 생기는 좌우 음성신호는 디지털신호를 아날로그신호로 변환하는 D/A변환기(11R, 11L)에 공급된다.

이들 D/A변환기(11R, 11L)에 의해 아날로그신호로 변환된 좌우 음성신호는 전력증폭기(12R, 12L)를 각각 통과하여 헤드폰(2)의 좌우 스피커(2R, 2L)에 공급됨으로써, 청취하고 있는 청취자에 대하여 머리 외부의 가상음상을 최적으로 위치결정하는 음향신호를 적용한다.

이 예시에서, 디지털신호처리회로(31)는 도 2의 기능블록도에 의해 나타낸 바와 같이 구성되어 있다. 도 2에서, 7a와 8a는 디지털화된 음성신호가 음성신호입력단자(7, 8)로부터 각각 공급되는 입력단자이다.

도 9와 유사하게, 이 입력단자(7a)에 공급된 디지털음성신호는, 예를 들면, FIR필터로 구성되는 디지털필터(13)를 통과하여 가산기(17)에 공급되고, 게다가, 예를 들면, FIR필터로 구성되는 디지털필터(14)를 통과하여 가산기(18)에 공급된다.

또한, 이 입력단자(8a)에 공급된 디지털음성신호는, 예를 들면, FIR필터로 구성되는 디지털필터(15)를 통과하여 가산기(17)에 공급되고, 게다가, 예를 들면, FIR필터로 구성되는 디지털필터(16)를 통과하여 가산기(18)에 공급된다.

디지털필터(13, 14, 15 및 16)는 청취자(M)가 고정된 방향(예를 들면, 전방)으로 면하고 있는 경우에 대하여, 도 7에 나타낸 음상위치결정원리의 도면에서의스피커(SL, SR)로부터 양쪽 귀로의 전송기능(HRR, HRL, HLR 및 HLL)을 각각 실현한다. 입력단말(7a, 8a)에 공급되는 음성신호와 그들의 전송기능의 회선(convolution) 및 청취자의 양쪽 귀에서의 재생을 거쳐서, 스피커(SL, SR)의 위치에서 음상이 위치결정될 수 있다.

디지털필터(13)와 디지털필터(15)로부터의 출력은 가산기(17)에 의해 가산되고, 이 가산신호는 시간차 적용회로(19)로 공급되며, 디지털필터(14)와 디지털필터(16)로부터의 출력은 가산기(18)에 의해 가산되고, 이 가산신호는 시간차 적용회로(20)에 공급된다. 이들 시간차 적용회로(19, 20)로부터의 출력신호는 레벨차 적용회로(21, 22)를 통과하고, D/A변환기(11R, 11L)에 각각 공급된다.

이 예시에서, 각속도센서(1)로부터의 아날로그검출신호는 대역제한필터(3)를 통과하여 불필요한 고주파성분을 제거하고, 1-비트 A/D변환기(30)인 1-비트 ΔΣ-형 A/D변환기로 구성되는 가산기(30b)에 공급된다. 이 1-비트 ΔΣ-형 A/D변환기(30)는 가산기(30b)로부터 출력신호를 적분기(30c)를 통과시켜서 디지털신호처리회로(31)내에 구성되어 있는 양자화기(quantizer)(30d)에 공급하고, 이 양자화기(30d)로부터의 출력신호는 1-샘플 지연소자(one-sample delay element)(30e)를 통과하여 가산기(30b)에 공급된다.

이 경우에, 각속도센서(1)로부터의 검출신호는 음성신호처리에 사용되는 디지털신호처리회로(31)내에서 동일 1-비트 A/D변환기(30)에 의해 획득됨으로써, 디지털신호처리회로(31)의 1-비트 포트(port)로부터 데이터가 입력될 수 있고, 고정밀 각속도센서 인터페이스를 간단한 구성으로 실현할 수 있다.

로우-패스필터(LPF: low-pass filter)(32)는 이 1-비트 A/D변환기(30)로부터의 출력신호의 주파수대역을 제한하기 위해서 사용되고, 그 신호는 샘플링속도(sampling rate)를 변환하는 데시메이션 필터(decimation filter)(33)로 공급된다. 이 데시메이션 필터(33)에서, 샘플링주파수는, 예를 들면, 48kHz에서 1kHz로 다운샘플된다.

이 데시메이션 필터(33)로부터의 출력신호는 하이-패스필터(HPF: high-pass filter)(34)를 통과하여 초저주파 성분, 즉, 오프셋(offset)과 드리프트(drift)를 제거하고, 적분기(35)에 공급되며, 이 적분기(35)를 이용하여 각도데이터를 획득한다. 이 적분기(35)에서 얻어진 각도데이터는 각도계산기와 메모리로 구성되는 제어신호 형성회로(36)에 공급된다.

이 제어신호 형성회로(36)는 양쪽 귀에 도달하는 신호의 시간차와 레벨차를 공급하기 위해서 제어신호를 형성하여, 청취자의 머리의 이동으로 인한 전송기능의 변화를 시뮬레이트한다.

이 제어신호 형성회로(36)에 의해 형성된 제어신호는 시간차 적용회로(19, 20)와 레벨차 적용회로(21, 22)에 공급된다. 예를 들면, 청취자의 머리를 우로 돌릴 때, 좌측 귀에 도달하는 신호는 원래의 상태보다 더 일찍 도달하고, 우측귀에 도달하는 신호는 원래의 상태보다 늦게 도달한다.

좌측 귀가 음원(스피커(SL, SR))에 가까워지고, 우측 귀가 음원에서 멀어지기 때문에, 좌측 귀에 도달하는 신호의 레벨은 원래의 상태보다 높아지고, 우측 귀에 도달하는 신호의 레벨은 원래의 상태보다 낮아진다. 그러므로 이들 제어신호를 이용하는 기준위치에 대한 동작으로 인한 변화만을 제어함으로써, 동적인 전송기능을 시뮬레이트할 수 있다.

이 발명에 의해서, 각속도센서(1)로부터의 검출신호는 입력음성신호와 동시에 디지털신호처리회로(31)에 의해 획득됨으로써, 각속도센서(1)의 검출신호의 신호처리와 이들 음성신호의 신호처리가 동일 장치내에서, 특히, 디지털신호처리장치(31)내에서 실행될 수 있고, 하드웨어 컴포넌트 간의 통신이 불필요하게 된다. 각속도센서로 인해 발생하는 DC오프셋과 온도 드리프트는 동일장치, 즉, 디지털신호처리회로(31)내에서 제거될 수 있고, 정확한 회전각 계산이 가능해진다.

이 예시에서는, 각속도센서 인터페이스를 구성하는 1-비트 A/D변환기(30)의 일부가 디지털신호처리회로(31)내에 합체됨으로써, 각속도센서(1)로부터의 검출신호가 디지털신호처리회로의 1-비트 입력포트에서 입력될 수 있고, 비싸지 않고 구성이 간단한 고정밀 각속도센서 인터페이스를 실현할 수 있다.

상술한 예시에서, 각속도센서(1)로부터의 검출신호는 1-비트 ΔΣ-형 A/D변환기에 의해 획득됨으로써, 디지털신호처리회로(31)의 1-비트 입력포트로부터 입력이 실행될 수 있고, ΔΣ변환처리는 효과적인 변환정밀도를 대폭 향상시키기 위해 사용되며, 매우 정밀한 각속도센서 인터페이스를 실현할 수 있다. 상술한 예시에서는, 일차 노이즈형성회로(a first order noise-shaping circuit)가 구성되어 있다. 물론, 이는 2차 이상의 노이즈형성회로여도 좋으며, 1-비트 출력포트로부터 양자화기(30d)의 출력의 음의 피드백이 있는 상술한 예시의 구성에 더하여, 양자화기(30)의 양자화오차, 즉, 양자화기(30d)의 입력신호와 출력신호 간의 차분신호의 음의 피드백이 있는 구성이 사용되어도 좋다.

도 3 및 도 4는 본 발명의 또 다른 실시예를 나타낸다. 도 3 및 도 4에서, 도 1 및 도 2의 부분에 대응하는 부분에는 동일기호를 부여하여 자세한 설명은 생략한다.

도 3의 예시에서, 화상표시장치(40), 예를 들면, 머리장착 표시부는 청취자의 양쪽 눈(혹은 한쪽 눈)에 대하여 장착되고, 화상신호입력단자(41)로부터의 화상신호가 화상신호처리회로(42)에 공급된다. 그리고 나서, 이 화상신호처리회로(42)에 의해 신호처리되는 화상신호는 이 화상표시장치(40)에 공급된다.

이 예시의 디지털신호처리회로(31)에서는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 제어신호형성회로(36)에 외부출력단자(36a)가 제공되어 있고, 이 제어신호형성회로(36)에서 획득된 디지털 각도데이터는 화상신호처리회로(42)에 공급된다. 이 때, 각속도데이터로부터의 변환에 의해 획득된 각도 데이터가 출력된다.

이 경우에, 각도데이터는, 외부장치인 화상신호처리회로(42)의 요구에서나, 혹은 정기적으로 화상신호처리회로(42)에 공급된다. 전자의 경우에는, 각도 데이터가, 예를 들면, 화상동기신호와 동기화된 타이밍으로 제어신호형성회로(36)로부터 요구되어도 좋다.

이 화상신호처리회로(42)는, 이 각도데이터에 따라서, 화상표시장치(40)의 표시내용이나 표시위치를 갱신한다. 도 3 및 도 4의 예시는 도 1 및 도 2의 예시와 유사하게 구성되어 있다.

도 3 및 도 4의 예시에서는, 청취자의 양쪽 눈(혹은 한쪽 눈만)에 장착되어 있는 화상표시장치(40)의 표시내용이 청취자의 이동에 따라서 변화할 때, 이에 대한 인터페이스는 음성신호처리장치에 장착되어 있는 각속도센서(1)의 인터페이스처리를 실행함으로써 간단하게 실현될 수 있어서, 화상과 음성신호는 간단한 구성을 이용하여 동시에 변화할 수 있다.

상술한 예시에서는, 1-비트 ΔΣ-형 A/D변환기가 1-비트 A/D변환기(30)로서 사용되며, 이 대신에, 도 5에 나타낸 바와 같이 1-비트 A/D변환기로서 디지털신호처리회로(31)와 이로부터 구성된 장치내에 양자화기(30d) 홀로 제공되어도 좋다. 이 경우에는, 1-비트 A/D변환기(30) 전체가 디지털신호처리회로(31)내에 형성되어 있고, 각속도센서(1)의 검출신호가 양자화기(30d)에 직접 입력된다.

도 5의 구성에서, 센서 인터페이스부의 다이나믹 레인지(dynamic range), 노이즈레벨 및 다른 특성들은 상술한 1-비트 ΔΣ-형 A/D변환기가 사용되는 경우와 비교하여 다소 바람직하지 못하나, 센서출력은 대역제한필터를 거쳐서 디지털신호처리회로(31)에 직접 입력될 수 있음으로써, 더욱 소형화하는 것이 가능해진다.

상술한 예시에서, 디지털신호처리회로(31)는 하드웨어 구성으로 설명한다. 물론, 이는 음성신호와 센서신호처리를 실행하기 위한 처리프로그램에 설치된DSP(digital signal processor)나 마이크로프로세서 또는 유사장치를 사용하여 달성하여도 좋다.

상술한 예시는 머리외부의 음상 위치결정헤드폰에 적용될 수 있는 신호처리장치로서 설명된다. 물론 본 발명의 기술은, 예를 들면, 청취자의 전방에 위치하는 복수의 스피커장치에 의해 재생되는 음성신호를 제공하는 신호처리장치에 또한 적용될 수 있어서, 예를 들면, 청취자의 뒤나 한 쪽의 스피커 위치 이외의 위치에서 음상을 위치결정하게 된다. 이 경우에, 1-비트 A/D변환기(30) 전체는 디지털신호처리회로(31)내에 형성되어 있다.

상술한 예시에서는, 각속도센서를 센서로서 사용하였으나, 대신에 지자기 방향 센서(geomagnetic direction sensor)를 사용하여도 좋다. 그러한 지자기 방향 센서가 사용될 때, 회전각은 간단한 구성을 이용하여 확실하게 검출될 수 있고, 게다가 절대방향이 검출됨으로써, 상기 예시에서 각속도센서신호의 적분처리 동안에 누적오차가 발생하지 않는 이점이 있다.

또한, 이 센서로서 경사센서(inclination sensor)를 사용하여도 좋다. 경사센서를 사용할 때, 예를 들면, 청취자의 머리의 경사각을 확실하게 검출하기 위해서 간단한 구성이 사용될 수 있다.

또한, 속도센서나 가속센서를 센서로 사용하여도 좋고, A/D변환된 속도데이터나 가속데이터로부터 산출된 변위데이터(displacement data)와 이 산출된 변위데이터를 이용하여도 좋다. 이 변위데이터는 디지털신호로서 외부장치에 출력되어도 좋다. 그러한 속도센서나 가속센서를 사용할 때, 청취자의 청취위치의 변화는, 예를 들면, 청취자가 전방이나 우측을 향하여 이동할 때, 검출될 수 있다.

이 경우에, 외부장비처리(예를 들면, 화상처리)는 음성처리와 동시에 동기화하여 실행될 수 있고, 외부장비의 센서인터페이스와 속도-변위 변환처리가 단순화될 수 있다.

또한, 복수의 센서가 제공되어도 좋고, 이 복수의 센서의 검출신호의 처리가 동일 디지털신호처리회로(31)에 의해 실행되어도 좋다.

이 경우에, 복수의 센서의 검출신호는 단일 디지털신호처리회로(31)에 의해 획득되고 그 내에서 처리될 수 있음으로써, 단일장치는 더 높은 자유도로 이동을 검출하기 위해 사용될 수 있다.

본 발명은 상기 예시에 제한되지 않음은 물론이며, 본 발명의 본질로부터 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 구성을 채택할 수 있다.

본 발명에 의해서, 센서로부터의 검출신호는 입력음성신호와 동시에 디지털신호처리회로에 의해 획득될 수 있음으로써, 센서검출신호의 신호처리와 음성신호의 신호처리는 동일장치내에서, 특히, 디지털신호처리회로내에서 실현될 수 있고, 하드웨어간의 통신이 불필요하게 되며, 회로규모가 감소되는 동시에 처리가 오프셋을 제거하기 위해 실행될 수 있고, 정확한 동작의 산출을 실행할 수 있다.

또한, 신호처리소프트웨어에 의해 센서인터페이스를 실현할 수 있고, 디지털신호처리회로내에서 처리를 거쳐서 오프셋을 제거할 수 있으며, 장치의 산란특성으로 인한 오차가 없다.

본 발명에 의해서, 각속도데이터로서 입력된 검출신호는 각도 데이터로 변환되어 외부에 출력될 수 있음으로써, 외부처리(예를 들면, 화상처리)는 음성처리와 동시에 동기화하여 실행될 수 있고, 각속도센서 인터페이스장치와 외부장비의 각변환처리가 단순화될 수 있다.

본 발명에 의해서, 청취자의 한 쪽 눈이나 양쪽 눈앞에 제공되는 화상표시장치의 표시내용이 청취자의 이동에 따라서 변화될 때, 이에 대한 인터페이스는 음성신호처리장치에 장착되어 있는 센서의 인터페이스처리를 거쳐서 제공될 수 있음으로써, 화상 및 음성신호가 간단한 구성으로 동시에 변화할 수 있다.

첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 기술하였으며, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 진의와 범위로부터 벗어나지 않는 범위내에서 그 분야의 숙련된 기술자에 의해 다양한 변화와 수정이 가능함을 알 수 있다.

Claims

헤드폰이나 복수의 스피커에 의해, 입력음성신호의 신호처리로 인해 생긴 출력신호를 재생함으로써, 청취자의 근방의 임의의 위치에 음상을 위치시키도록 가상음상 위치결정처리(virtual acoustic image localization processing)를 실행하며,

상기 입력음성신호의 가상음상 위치결정처리를 실행하는 디지털신호처리수단과,

상기 청취자의 동작상태를 검출하는 센서로부터의 아날로그 검출신호를 디지털신호로 변환하는 A/D변환기와,

상기 A/D변환기로부터의 출력신호에 따라서, 상기 디지털신호처리수단의 송신특성을 실시간 변화시키고 출력하도록 제어를 실행하는 제어수단으로 구성되는 음성신호처리장치에 있어서,

상기 A/D변환기의 적어도 일부가 상기 디지털신호처리수단내에 포함되어 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 음성신호처리장치.
제 1항에 있어서,

상기 A/D변환기는 입력된 아날로그신호를 1-비트 디지털신호로 변환하는 1-비트 A/D변환기로 구성되는 것을 특징으로 하는 음성신호처리장치.
제 2항에 있어서,

상기 A/D변환기는 ΔΣ형 A/D변환기인 것을 특징으로 하는 음성신호처리장치.
제 2항에 있어서,

상기 1-비트 A/D변환기는 양자화기(quantizer)로 구성되어 있고, 상기 센서로부터의 아날로그검출신호가 이 양자화기에 직접 입력되는 것을 특징으로 하는 음성신호처리장치.
제 1항에 있어서,

상기 A/D변환기의 출력신호나 상기 제어수단으로부터의 제어신호가 외부장비에 출력될 수 있는 것을 특징으로 하는 음성신호처리장치.
제 1항에 있어서,

상기 A/D변환기의 출력신호는 다른 단위계(unit system)로 변환된 디지털검출신호로서 외부장비에 출력될 수 있는 것을 특징으로 하는 음성신호처리장치.
제 1항에 있어서,

상기 센서는 각속도센서인 압전공진자 자이로스코프(piezoelectric vibratory gyroscope)인 것을 특징으로 하는 음성신호처리장치.
제 1항에 있어서,

상기 센서는 지자기방향센서(geomagnetic direction sensor)인 것을 특징으로 하는 음성신호처리장치.
제 1항에 있어서,

상기 센서는 경사센서(inclination sensor)인 것을 특징으로 하는 음성신호처리장치.
제 6항에 있어서,

상기 센서는 각속도센서이며, 각도데이터가 A/D변환된 각속도 데이터로부터 산출되고, 그 산출된 디지털 각도데이터가 외부장비에 출력될 수 있는 것을 특징으로 하는 음성신호처리장치.
제 6항에 있어서,

상기 센서는 속도센서나 가속센서이며, A/D변환된 속도데이터나 가속데이터로부터 변위데이터(displacement data)가 산출되고, 산출된 디지털변위데이터가 외부장비에 출력될 수 있는 것을 특징으로 하는 음성신호처리장치.
제 1항에 있어서,

복수의 상기 A/D변환기들이 제공되어 있고, 상기 청취자의 동작상태를 검출하는 복수의 센서로부터의 검출신호의 처리가 상기 디지털신호처리수단에 의해 실행되는 것을 특징으로 하는 음성신호처리장치.
제 5항에 있어서,

외부장비로의 상기 출력이 그 외부장비로부터의 요구를 통해서 실행되는 것을 특징으로 하는 음성신호처리장치.
제 5항에 있어서,

외부장비로의 상기 출력은 일정주기로 실행되는 것을 특징으로 하는 음성신호처리장치.
헤드폰이나 복수의 스피커에 의해, 입력음성신호의 신호처리로 인해 생긴 출력신호를 재생함으로써, 청취자의 근방의 임의의 위치에 음상을 위치시키도록 가상음상 위치결정처리를 실행하는 디지털신호처리수단을 갖는 음성신호처리장치에 있어서,

상기 디지털신호처리수단은, 상기 청취자의 동작상태를 디지털신호로 검출하는 센서로부터 아날로그검출신호를 변환하는 1-비트 양자화기(one-bit quantizer)와,

상기 1-비트 양자화기로부터의 출력신호에 따라서, 상기 디지털신호처리수단의 송신특성을 실시간 수정하도록 제어를 실행하는 제어수단으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 음성신호처리장치.
제 15항에 있어서,

상기 1-비트 양자화기로부터의 출력신호나 상기 1-비트 양자화기의 양자화 오차신호가 외부장비로 출력될 수 있는 것을 특징으로 하는 음성신호처리장치.
제 15항에 있어서,

상기 1-비트 양자화기로부터의 출력신호나 상기 제어수단으로부터의 제어신호가 외부장비로 출력될 수 있는 것을 특징으로 하는 음성신호처리장치.
제 15항에 있어서,

상기 1-비트 양자화기로부터의 출력신호는 다른 단위계로 변환된 디지털검출신호로서 외부장비에 출력될 수 있는 것을 특징으로 하는 음성신호처리장치.
제 15항에 있어서,

상기 센서는 각속도센서인 압전공진자 자이로스코프인 것을 특징으로 하는 음성신호처리장치.
제 15항에 있어서,

상기 센서는 지자기방향센서인 것을 특징으로 하는 음성신호처리장치.
제 15항에 있어서,

상기 센서는 경사센서인 것을 특징으로 하는 음성신호처리장치.
제 18항에 있어서,

상기 센서는 각속도센서이며, 각도데이터가 A/D변환된 각속도 데이터로부터 산출되고, 산출된 디지털 각도데이터가 외부장비에 출력될 수 있는 것을 특징으로 하는 음성신호처리장치.
제 18항에 있어서,

상기 센서는 속도센서나 가속센서이며, A/D변환된 속도데이터나 가속데이터로부터 변위데이터가 산출되고, 산출된 디지털변위데이터가 외부장비에 출력될 수 있는 것을 특징으로 하는 음성신호처리장치.
제 15항에 있어서,

복수의 상기 1-비트 양자화기가 제공되어 있고, 상기 청취자의 동작상태를 검출하는 상기 복수의 센서로부터의 검출신호의 처리가 상기 디지털신호처리수단에 의해 실행되는 것을 특징으로 하는 음성신호처리장치.
제 17항에 있어서,

외부장비로의 상기 출력이 그 외부장비로부터의 요구를 통해서 실행되는 것을 특징으로 하는 음성신호처리장치.
제 17항에 있어서,

외부장비로의 상기 출력은 일정주기로 실행되는 것을 특징으로 하는 음성신호처리장치.
센서로부터의 아날로그 검출신호를 디지털 검출신호로서 공급하고,

상기 아날로그 검출신호를 디지털신호로 변환하는 A/D변환기와,

상기 A/D변환기 출력신호를 규정 단위계의 검출데이터로 변환하는 계산수단(computation means)과,

상기 계산수단에 의해 계산된 검출데이터를 기억하는 메모리를 포함하여 구성되는 인터페이스 회로에 있어서,

상기 메모리에 기억되어 있는 검출데이터는 외부장비에 의해 독출될 수 있고,

상기 A/D변환기의 적어도 일부와, 상기 계산수단 및 상기 메모리는 신호처리를 실행하고 입력음성신호를 출력하는 디지털신호처리수단내에 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 인터페이스 회로.
제 27항에 있어서,

상기 A/D변환기는 1-비트 A/D변환기인 것을 특징으로 하는 인터페이스 회로.
제 28항에 있어서,

상기 1-비트 A/D변환기는 ΔΣ-형 A/D변환기인 것을 특징으로 하는 인터페이스 회로.
제 28항에 있어서,

상기 1-비트 A/D변환기는 양자화기로 구성되고, 상기 센서로부터의 아날로그 검출신호가 이 양자화기에 직접 입력되는 것을 특징으로 하는 인터페이스 회로.
제 27항에 있어서,

상기 센서는 각속도센서이며, 상기 계산수단은 검출데이터를 각도 데이터로서 출력하는 것을 특징으로 하는 인터페이스 회로.
신호처리장치에 있어서,

헤드폰이나 복수의 스피커에 의해, 입력음성신호의 신호처리에 의해 생긴 출력신호를 재생함으로써, 음상이 청취자의 근방의 임의의 위치에서 위치결정되도록 가상음상 위치결정처리를 실행하는 음성신호처리장치가 제공되어 있고,

상기 청취자의 한쪽 눈 또는 양쪽 눈 앞에 화상을 재생하는 화상표시장치가 제공되어 있으며,

상기 음성신호처리장치는

상기 입력음성신호의 가상음상 위치결정처리를 실행하는 디지털신호처리수단과,

상기 청취자의 동작상태를 검출하는 센서로부터의 아날로그 검출신호를 디지털신호로 변환하는 A/D변환기와,

상기 A/D변환기로부터의 출력신호에 따라서, 상기 디지털신호처리수단의 송신특성을 실시간 변화시키도록 제어를 실행하고, 상기 화상표시장치의 표시내용이나 표시위치를 갱신하도록 제어를 실행하는 제어수단으로 구성되어 있으며,

상기 A/D변환기의 적어도 일부가 상기 디지털신호처리수단내에 포함되어 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 신호처리장치.