KR20060079128A - 통합형 오디오 처리 시스템, 오디오 신호 조절 방법 및제어 방법 - Google Patents

통합형 오디오 처리 시스템, 오디오 신호 조절 방법 및제어 방법 Download PDF

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KR20060079128A
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Abstract

본 발명은 멀티미디어 신호들을 통합적으로 처리함으로써 불필요한 신호 프로세서 및 변환기 없이도 통상적인 홈 엔터테인먼트 시스템 컴포넌트들의 기능들을 유지한다. 이러한 통합형 멀티미디어 시스템은 신호를 캡처하여 디지털 방식으로 처리하는 메인 프로세서를 포함한다. 이 메인 프로세서는 가변 주파수를 갖는 사운드에 대한 인간 청각 민감도를 고려함으로써 모든 주파수에 걸쳐 동일한 소리 크기(loudness)를 갖는 오디오 출력을 제공하도록 오디오 신호를 조절할 수 있다. 또한, 이 메인 프로세서는 사용자의 위치를 검출하고 이에 따라서 신호를 조절함으로써 스피커에 대한 청취자의 각도를 기반으로 하여 감지된 소리 크기의 차이를 고려할 수 있다. 또한, 본 발명은 시스템으로 하여금 특정 시스템에 대한 최적의 스피커 구동 전류를 제공하게 하거나 이 스피커가 이 통합형 시스템에서 최상으로 구현될 수 있는 방식을 결정하게 하는 성능 특성 또는 식별자를 내장한 스피커를 제공한다.

Description

통합형 오디오 처리 시스템, 오디오 신호 조절 방법 및 제어 방법 {INTEGRATED MULTIMEDIA SIGNAL PROCESSING SYSTEM USING CENTRALIZED PROCESSING OF SIGNALS}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 통합형 멀티미디어 시스템의 개략적 블록도,
도 2는 PC 아키텍처에서의 본 발명의 실시예의 레이아웃의 도면,
도 3은 통상적인 오디오 재생 시스템의 개략적 블록도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 디지털 크로스오버 시스템의 개략적 블록도,
도 5는 사운드 재생을 위한 예시적인 전력 소비 파형 및 PC 스위칭 전력 특성의 그래프,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 오디오 재생 시스템의 개략적 블록도,
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 오디오 재생 시스템의 개략적 블록도,
도 8은 통상적인 디지털 크로스오버 시스템의 개략적 블록도,
도 9는 통상적인 TV 세트의 개략적 블록도,
도 10은 통상적인 DVD 플레이어 및 디스플레이를 구비한 기존의 비디오 시스템의 동작을 기술하는 개략적 블록도,
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 비디오 재생 시스템의 개략적 블록도,
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 자동 선호 제어 시스템의 개략적 블록도,
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 매체 데이터베이스 파일 공유 시스템의 개략적 블록도,
도 14는 본 발명의 실시예에 따른, 비디오 소스로부터의 비디오 신호에 대한 프레임 레이트 조절에 대한 도면,
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 통합형 멀티미디어 시스템 내의 지능형 스피커를 구현하는 방법의 블록도,
도 16은 사운드 가청 대역에 걸쳐 있는 상이한 사운드 압력 레벨로 임계 소리 크기 레벨(threshold loudness level)을 듣는 인간을 도시한 그래프,
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 통합형 멀티미디어 시스템 내의 소정의 사운드 주파수에 대한 소리 크기 레벨을 기반으로 하여 볼륨 제어를 구현하는 방법의 블록도,
도 18은 상이한 주파수를 갖는 감지된 사운드 압력 레벨 및 청취자의 오디오 출력에 대한 0°와 30°의 각도의 위치에서의 사운드 측정 레벨을 도시한 그래프,
도 19는 본 발명의 실시예에 따른 통합형 멀티미디어 시스템에서 청취자의 위치를 기반으로 하여 볼륨을 제어하는 방법을 구현하는 블록도,
도 20은 디지털 볼륨 제어 모듈의 블록도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
100 : 통합형 오디오/비디오 시스템 101 : 소스
103 : 신호 픽업 장치 105 : 입력 장치
107 : 프로세서 109 : 디지털 증폭기
140 : 스피커 150 : 디스플레이
본 출원은 미국에 2004년 12월 30일자로 출원된 미국 가출원 제 60/640,085의 우선권을 주장하며, 이 가출원의 전체 내용을 본 명세서에서 참조로써 인용한다.
전통적으로, 오디오 컴포넌트 및 비디오 컴포넌트는 서로 개별적으로 개발되었다. 서로 다른 제조업자에 의해 제조된 상이한 컴포넌트와의 호환성을 보장하기 위해서, 이 산업 분야에서는 광범위한 제품을 수용할 수 있도록 하는 인터페이스가 개발되었다. 출력 품질보다는 컴포넌트 간의 호환성에 보다 강조점을 두고 있기 때문에 각 컴포넌트 간의 인터페이스의 개수는 한정되어 있다. 그러므로, 각 컴포넌트는 이러한 한정된 개수의 표준화된 인터페이스와 호환가능한 신호를 출력해야 한다. 그러나, 이렇게 각 컴포넌트가 서로 통신할 수 있도록 취해진 조치로 인해서 중대한 신호 손실 및 왜곡이 발생할 수 있다. 또한, 컴포넌트들이 통합적으로 동작 할 수 있음에도 불구하고 현재는 자신의 동작을 위해서 개별적 제어 장치를 구비하고 있다. 따라서, 본 발명은 바람직하게는 단일 박스 또는 하우징 내에서 중앙 처리 방식을 사용하여 모든 오디오/비디오 및 다른 엔터테인먼트 동작들을 통합적으로 제어할 수 있는 실시예를 개시한다.
현재, 홈 엔터테인먼트 시스템으로 지칭되는 통합형 오디오/비디오 엔터테인먼트 시스템이 시중에 사용되고 있다. 각 엔터테인먼트 시스템은 적어도 세 개의 상이한 컴포넌트를 필요로 하는데, 즉 텔레비전 또는 비디오 디스플레이, 주로 비디오 신호를 디스플레이에 제공하는 VTR(video tape recoder) 또는 DVD(digital versatile disk) 플레이어 및 오디오 컴포넌트가 세가지 기본 구성요소이다. 이 홈 엔터테인먼트 시스템은 가령 안테나, 케이블 또는 인공위성 접시형 안테나로부터 오디오/비디오 신호를 수신하는 셋탑 박스 및 개별 컴포넌트이거나 셋탑 박스 내에 통합될 수 있는 DVR(digital video recoder)를 더 포함할 수 있다.
일반적으로, 소비자는 이러한 3 개 또는 4 개의 컴포넌트를 하나 이상의 제조업체로부터 구매한다. 동일한 제조업체로부터 구매하여도, 각 컴포넌트가 별도로 구매되고 개별적으로 포장되며 독립적인 기능을 가질 수도 있다. 이들 컴포넌트들은 통상 별도의 독립 장치로서 제조되는데, 그 이유는 소비자가 어떠한 다른 컴포넌트들을 함께 연결하며 하나의 홈 엔터테인먼트 시스템을 구성할 지 미리 알 수 없기 때문이다. 가령, 텔레비전 제조업체는 텔레비전을 별도의 독립형 장치로서 제조하는데, 이로써 VTR, DVD 플레이어 또는 셋탑 박스인지에 상관없이 어떠한 종류의 비디오 소스도 이 텔레비전에 접속될 수 있다. 이는 소비자에게 선택의 폭을 준 다. 따라서, 텔레비전 제조업체는 경제적으로 실현가능하다면 될 수 있는 데로 많은 접속 포트 및 인터페이스를 제공해야 한다. 이들 표준적인 연결 방식은 ISO, IEEE 및 NTSC와 같은 산업 기관에 의해 설정된다.
그러나, 한가지 문제는 TV 제조업체가 모든 인터페이스 단자 또는 최소한 1 개 또는 2 개의 인터페이스 단자와 이와 함께 요구되는 인터페이스 변환기를 자신들의 텔레비전에 설치해야만 한다는 것이다.
또한, 비디오 소스 장치 제조업체는 어느 타입의 디스플레이 장치가 그들의 제품에 접속될 수 있는지 모르고 따라서 소비자에게는 가능한 한 넓은 선택 범위를 제공하기를 원하기 때문에, 수많은 상이한 타입의 인터페이스 단자를 제공해야만 한다. 따라서, VTR 및 DVD 플레이어와 같은 장치들은 3 개 또는 4 개의 상이한 타입의 단자 또는 인터페이스를 가지고 있어야 한다. 이와 달리, 제조업체들은 폭넓은 호환성을 제공하는 한 타입의 인터페이스만을 제공할 수 있지만 이에 따라서 출력 품질이 저하되게 마련이다.
한편, 오디오 소스 장치 및 셋탑 박스 제조업체들도 예외는 아니다. 하나의 홈 엔터테인먼트 시스템을 형성하는 이러한 3 개 또는 4 개의 컴포넌트를 살펴보면, 단지 소비자가 선정한 장치 간의 호환성을 제공하기 위해서 각 컴포넌트는 3 개 또는 4 개의 상이한 인터페이스를 제공하고 있는 것을 알 수 있다.
대부분의 인터페이스가 기존의 컴포넌트를 고려하면서 셋업되기 때문에, 이들 상이한 컴포넌트들이 이들의 내부 처리에 있어서는 유사한 내부 신호를 사용할 지라도 내부 신호 또는 소스 신호는 단지 컴포넌트들 간의 신호 전달만을 위해서 특정한 출력 신호로 변환되어야 할 경우도 있다. 가령, 컴포넌트 A 및 컴포넌트 B가 내부적으로는 동일한 형식으로 신호를 처리하지만, 이들 내부 신호들은 단지 컴포넌트 A와 컴포넌트 B 간의 신호 전송만을 위해서 다른 신호로 변환되어야 할 수도 있다.
상이한 타입의 출력 신호가 이용 가능하도록 하기 위해서는, 모든 컴포넌트는 자신의 신호들을 이들이 본래 처리되었던 형식으로부터 출력 신호를 전송하기 위한 형식으로 변환할 필요가 있다. 이러한 변환은 신호 손실 또는 왜곡을 유발할 수 있다.
수신기/붐 박스, 미니 스테레오 시스템 또는 HTIB(Home Theather In a Box)와 같은 수많은 제품들이 시장에 출시되었다. 그러나. 이들 제품들은 각 컴포넌트를 물리적으로 단순하게 통합시킬 뿐 기능적으로 통합시키지는 못하고 있다.
본 발명은 오디오/비디오 및 다른 정보 신호를 중앙 방식으로 처리하는 시스템을 제공함으로써 상술된 문제점을 해결한다. 이로써, 컴포넌트들 간의 신호 전달을 위해서 수행되는 불필요한 신호 변환이 필요 없게 되어 최초의 소스 신호 특성을 보존하고 디스플레이, 스피커 또는 다른 사운드 재생 시스템과 같은 출력 장치를 통해서 최종 사용자, 청취자 또는 시청자에게 가능한 변형되지 않은 순수한 소스 신호를 재생하여 전달할 수 있게 된다.
또한, 본 발명을 통해서 대부분의 가정용 전자 장치 내에 현재 존재하고 있 는 출력 신호 생성 및 수신을 위한 변환 메커니즘들을 중복해서 설치할 필요가 없게 된다. 그러므로, 제조업체는 보다 낮은 가격으로 자신들의 제품을 제공하거나 더 양호한 장치 또는 컴포넌트를 구비한 제품을 실질적으로 동일한 가격으로 제공할 수 있게 된다.
본 발명은 소스 신호 전체가 디지털 형식으로 코딩되고 출력 장치가 디지털 형식으로 동작할 때에 더 양호한 성능을 제공할 수 있다.
본 발명은 현재 각 컴포넌트에서 개별적으로 수행되고 있는 기능들을 통합해서 처리함으로써 비용 대비 효과면에서 고품질 출력 오디오 비디오 재생 시스템을 제공한다. 또한, 본 발명을 통해서 사용자는 음악 컨텐츠 및 비디오 컨텐츠에 대한 보충 정보(supplemental information)를 용이하게 만들 수 있고 청취 경험 및 시청 경험의 즐거움을 높이기 위해서 이러한 정보들을 광범위하게 공유할 수 있다.
본 발명은 기존의 컴포넌트를 기능적으로 분해하여 한군데에서 처리되도록 이들을 결합하여 모든 신호를 디지털 형식으로 처리함으로써 디지털-아날로그 변환 또는 아날로그-디지털 변환을 최소화시킨다.
인간은 사운드 가청 대역에 있는 전체 주파수 범위에 대해서 동일하게 반응하지 못한다. 가령, 인간의 청각은 가청 대역 중 저주파수 범위에서의 사운드 레벨의 작은 변화보다도 중간 주파수 범위에서의 사운드 레벨의 작은 변화를 보다 용이하게 감지할 수 있다. 그러므로, 데시벨 단위로 측정될 수 있는 사운드 레벨이 일정하게 증가하여도 오디오 출력을 포함하는 가변 주파수를 갖는 사운드에 대해서 청취자가 감지할 수 있는 소리 크기(loudness)는 일정하게 증가하지 않을 것이다. 오디오 출력에서의 이러한 일정하지 않은 소리의 크기의 분포(uneven distribution of loudness)로 인해서 청취 경험에 있어서 왜곡 현상이 발생할 수 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해서, 본 발명은 오디오 출력을 포함하는 사운드를 주파수 범위별로 분리하고 사운드에 대한 인간의 반응 특성 또는 청취자의 선호 사항에 따라서 각 주파수 범위에 대한 최적 사운드 레벨을 조절하여 이러한 조절 사항을 이용하여 조절된 신호를 생성하여 증폭기를 구동할 수 있다.
본 발명은 오디오 소스, 이 오디오 소스로부터의 오디오 신호에 응답하는 중앙 처리 유닛 및 오디오 신호를 조절하여 오디오 신호의 모든 오디오 주파수에 대해 동일한 소리 크기 레벨(an equal-loudness level)을 제공하는 디지털 볼륨 제어 모듈을 포함하는 통합형 오디오 처리 시스템을 제공한다.
또한, 본 발명은 오디오 소스, 이 오디오 소스로부터의 오디오 신호에 응답하는 중앙 처리 유닛, 오디오 신호를 조절하는 디지털 볼륨 제어 모듈, 이 디지털 볼륨 제어 모듈에 대한 청취자의 위치에 대한 정보를 제공하는 입력 장치 및 처리된 오디오 신호를 기반으로 하여 오디오를 출력하는 다수의 스피커를 포함하는 통합형 오디오 처리 시스템을 제공한다. 디지털 볼륨 제어 모듈은 청취자 위치 정보에 응답하여 오디오 신호를 조절한다.
또한, 본 발명은 오디오 소스, 이 오디오 소스로부터의 오디오 신호에 응답 하는 중앙 처리 유닛 및 이 중앙 처리 유닛에 접속된 스피커를 포함하는 통합형 오디오 처리 시스템을 제공한다. 스피커는 중앙 처리 유닛으로 성능 특성을 전송하며, 이 성능 특성은 오디오 신호를 처리하는데 있어서 중앙 처리 유닛에 의해서 사용된다.
전술한 문제를 해결하는데 있어서, 본 발명은 전형적인 가정용 전자 제품들 간의 인터페이스 호환성을 위해서 필수적인 디지털-아날로그 변환을 사용하지 않고도 사용할 수 있는 시스템 및 방법을 개시한다. 본 발명은 디지털 형식으로 기록된 오디오 신호 및 비디오 신호의 이점을 최대한으로 이용한다. 그러나, 본 발명은 여기에만 한정되는 것은 아니며 일반적인 아날로그 비디오/오디오 소스에서도 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 대한 개략적인 블록도면이다. 통합형 오디오/비디오 시스템(100)은 신호 픽업 장치(103)로부터 입력 신호를 수신하는 메인 프로세서(107)를 포함하며, 신호 픽업 장치(103)는 가령 비디오 소스(101a), 오디오 소스(101b) 또는 TV 튜너(101c)와 같은 소스(101)로부터 소스 신호를 획득한다. 입력 신호는 바람직하게는 디지털 신호이지만, 축음기로부터의 아날로그 신호와 같은, 임의의 타입의 오디오/비디오 신호일 수 있다.
프로세서는 사용자 입력(108)에 따라서 입력 신호를 처리한다. 사용자 입력은 볼륨이나 톤 또는 사전 설정된 매개 변수(pre-set parameter)를 조절하는 것과 같은 실시간 동작일 수 있다. 이러한 사전 설정 매개 변수는 시스템 상의 사용자에 의해 저장될 수 있거나 시청 또는 청취되는 매체를 기반으로 하여 사용자의 선호 사항을 시스템이 분석한 결과를 기초하여 시스템에 의해서 생성될 수 있다.
또한, 프로세서(107)로부터의 출력 신호는 바람직하게는 디지털 신호이다. 본 발명의 실시예에서, 신호는 대부분 소프트웨어에 의해 처리되지만 본 발명은 이러한 방식에만 한정되는 것은 아니다. 필요하다면, 특정 칩 또는 그래픽 칩과 같은 주변 장치가 사용되어 오디오 소스로부터의 데이터를 업샘플링하거나 비디오 신호를 위한 디지털 필터로서 기능하는 것과 같은 특정한 목적을 위해서 소스로부터의 신호를 처리할 수도 있다. 이 경우에, 메인 프로세서(107)는 디지털 신호를 통해서 주변 장치와 통신한다.
메인 프로세서로부터 출력된 신호는 출력 장치로 이동한다. 가령, 비디오 신호는 비디오 디스플레이(150)로 직접 전송된다. LCD, PDP 또는 DLPTM 프로젝터와 같은 현대의 비디오 디스플레이는 메인 프로세서로부터 출력된 디지털 신호를 완벽하게 이용할 수 있다.
오디오 신호는 바람직하게는 디지털인 증폭기(109)를 통과하고 이로써 스피커를 구동할 수 있는 전류가 생성된다. 그러나, 전류 대신에 디지털 신호에 의해 구동될 수 있는 스피커는 이러한 디지털 증폭기가 필요하지 않을 수도 있다.
본 발명의 실시예는 도 2에 도시된 바와 같이 개인용 컴퓨터(PC) 아키텍처를 사용할 수 있으며 가령 마이크로 소프트 윈도우스 또는 리눅스와 같은 광범위하게 사용되고 있는 운영 체제를 운영할 수 있는 인텔 펜티엄 4와 같은 범용 중앙 처리 유닛(CPU) 및 그 주변 장치를 사용할 수 있다. 오디오 신호 및 비디오 신호의 처리 는 소프트웨어 또는 주변 하드웨어 장치와 함께 수행될 수 있다. 또한, 이 시스템은 가령 RAM 또는 하드 디스크 드라이브와 같은 저장 장치를 포함할 수 있다. 그러나, 본 발명은 여기에만 한정되는 것은 아니고 다른 프로세서, 아키텍처 또는 운영 체제가 사용될 수도 있다. 더 나아가, 본 발명은 홈 엔터테인먼트 시스템을 제어하고 인터넷 접속, 워드 프로세싱 및 다른 오피스 또는 업무 관련 애플리케이션과 같은 다른 특징 사항(features)을 제공하기 위한 새로운 운영 체제를 개발할 필요로 할 수도 있다.
본 발명의 실시예는 소스로서 대부분의 PC에서 통상적으로 사용되고 있는 DVD 드라이브(101a) 또는 임의의 타입의 광 메모리 드라이브 장치 또는 광 매체 장치를 사용하지만, 상기 소스는 아날로그 VCR 소스, TV 튜너, FM/AM 무선 튜너, USB 포트, 인터넷 접속부, 케이블, 인공위성 방송, DMB 또는 본 기술 분야에서 잘 알려진 다른 소스일 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, DVD 드라이브는 통상적인 PC 아키텍처에서 알려진 바와 같이 프로세서와 동일한 하우징 내에 포함될 수 있다. 또한, 스피커 시스템(하나 이상의 스피커 유닛)을 구동하기 위한 증폭기가 동일한 하우징 내에 포함될 수 있다. 또한, 다수의 증폭기가 존재할 수도 있다. 증폭기는 아날로그 및/또는 디지털 증폭기일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 이러한 다수의 증폭기 중에 적어도 하나의 아날로그 증폭기가 존재한다.
본 발명의 실시예는 디스플레이 장치(150)로서 LCD, PDP 또는 DLPTM 프로젝터를 포함할 수 있거나 디지털 모드로 동작할 수 있는 임의의 다른 디스플레이 장치 가 적합할 수도 있다. 그러나, 어떤 상황 하에서는, 아날로그 디스플레이 장치가 사용될 수도 있다.
이제, 본 발명의 각 컴포넌트가 설명될 것이다.
도 3은 알려진 오디오 재생 시스템의 개략도이다. 소스 플레이어는 다양한 소스로부터 소스 신호를 픽업한다. 예시를 위해서, 가장 통상적으로 사용되고 있는 음악 소스, 즉 CD 플레이어(21)가 소스로서 사용될 것이다.
CD 플레이어에서, 레이저 픽업 장치(203)가 CD 상에 디코딩된 음악 신호를 판독한다. 레이저 픽업 장치(203)에 의해 판독된 신호는 1과 0의 조합인 디지털 코드이며, 이 디지털 코드는 아날로그 데이터의 디지털 표현기인 펄스 코드 변조기(PCM)(204)에 의해 디코딩된다. 디지털 코드는 플레이어 내부에 내장되거나 개별적으로 패키징된 프로세서(206)에 의해서 아날로그 신호로 변환된다. 전치증폭기(208)가 아날로그 신호를 수신하고 볼륨 및 톤을 조절함으로써 이 신호를 처리한다. 신호는 아날로그 또는 디지털 형식으로 처리될 수 있다. 전력 증폭기(210)가 이 전치증폭기(208)로부터의 출력을 수신하여 스피커(212)를 구동할 수 있는 전류를 생성한다. 스피커(212)는 전력 증폭기(210)로부터의 출력을 수신하여 내부 크로스오버 로직을 사용하여 신호를 분할한다. CD 플레이어(201), 전치증폭기(208) 및 전력 증폭기(210) 각각은 제각기의 개별 전력 소스(207,209,211)를 포함한다. 3 웨이 스피커 시스템에서, 크로스오버 로직(214)은 신호를 고주파수 범위, 중간 주파수 범위 및 저주파수 범위로 분할한다. 고주파수 범위의 신호는 트위터(tweeter)(216)를 구동하고, 중간 주파수 범위의 신호는 중간 범위 유닛(218)을 구 동하며, 저주파수 범위의 신호는 베이스 유닛(bass unit)(220)을 구동한다.
업샘플러(205)가 소스 플레이어/데이터 픽업 장치(203)와 프로세서(206) 중간에 추가될 수도 있다. 업샘플러(205)는 통상적인 CD 샘플링 레이트인 44.1 KHz를 98 KHz 이상으로 증가시킨다. 업샘플링은 오디오 사운드 재생에 있어서 보다 우수한 품질을 제공한다.
전술한 오디오 재생 시스템은 최초의 오디오 디지털 신호를 이후 처리를 위해서 아날로그 신호로 변환한다. 그러나, 디지털 처리(digital processing)가 보다 정확한 사운드 제어 및 보다 양호한 잡음 감소 기능을 제공할 수 있다. 그러므로, 고품질의 출력을 갖는 오디오 장치는 통상적으로 이러한 신호들을 디지털 방식으로 처리하며 이 경우에 디지털 소스 코드로부터 변환된 아날로그 신호는 다시 디지털 형식으로 변환된다. 또한, 전력 증폭기뿐만 아니라 전치 증폭기에서도 추가적인 신호 변환이 필요할 수도 있다. 신호를 아날로그에서 디지털로 그리고 디지털에서 다시 아날로그로 반복하여서 변환하면 데이터가 손실되거나 왜곡되게 된다.
본 발명은 레이저 픽업 장치에 의해 판독된 디지털 신호를 취하고 전력 증폭기를 위한 스피커 구동 신호를 생성하는 필요한 신호 처리 동작을 하나의 강력한 메인 프로세서에 의해 수행되게 함으로써 상기의 문제를 해결한다. 일 실시예에서, 전력 증폭기는 디지털 증폭기, 아날로그 증폭기 또는 이들의 조합일 수 있다.
도 4에서, 통합형 오디오/비디오 시스템(100)은 소프트웨어 모듈(115)로서 구현될 수 있는 디지털 크로스오버 모듈(123)을 포함할 수도 있다. 이 디지털 크로스오버 모듈을 사용하여, 메인 프로세서(107)는 처리된 오디오 신호를 상이한 주파 수 범위를 갖는 스피커 구동 신호로 분할하여 이 분할된 스피커 구동 신호를 증폭기(109)의 각각의 디지털 증폭기 유닛(109a)으로 직접 전송하며, 이어서 이 증폭기는 공급된 스피커 구동 신호의 주파수 범위에 대응하는 더미 스피커(140)의 스피커 유닛(142,144,146)을 구동할 수 있다. 디지털 증폭기(109)는 가령 PWM(펄스 폭 변조) 방식을 이용하여 스피커를 구동하기 위해 적합한 전류를 생성할 수 있다.
또한, 증폭기(109)는 아날로그 증폭기 유닛 및 디지털 증폭기 유닛을 포함하는 혼성 증폭기일 수 있다. 아날로그 증폭기는 트위터(142)와 같은 고주파수 스피커 유닛을 구동하는데 적합하며, 디지털 증폭기는 우퍼(woofer)(146)와 같은 고전력 저주파수 스피커 유닛을 구동하는데 적합하다.
정확한 크로스오버 포인트 제어를 갖는 고품질 오디오는 디지털 크로스오버를 사용하여 용이하게 획득될 수 있다. 각 디지털 구동 전류는 디지털 크로스오버 모듈로부터의 제각기의 스피커 구동 신호로부터 스피커 구동 전류를 제공한다. 크로스오버는 소프트웨어 모듈에 의해서 디지털 방식으로 제어될 수 있기 때문에, 다양한 신호 특성이 동적으로 재구성될 수 있다.
또한, 메인 프로세서를 사용하여 디지털 오디오 신호를 중앙 방식으로 처리함으로써, 가령 소프트웨어 모듈을 간단하게 부가함으로써 디지털 볼륨 제어, 업샘플링 및 디지털 필터링을 구현할 수 있다. 또한, 이들 처리 기능들은 메인 프로세서에 접속된, 디지털 신호를 처리할 수 있는 주변 하드웨어를 사용하여 성취될 수 있다.
디지털 필터링은 개별 청취자의 음악적 기호를 만족시키기 위해서 출력된 오 디오의 음향적 특성을 에뮬레이션(emulation)할 수 있는데, 가령 진공관 증폭기 또는 축음기로부터 나오는 오디오의 특성을 재생하는 것 등이다. 소프트웨어 기반 크로스오버 로직은 매우 낮은 비용으로 크로스오버를 보다 정확하게 제어할 수 있다. 또한, 이 로직은 크로스오버 주파수를 상황에 따라 가변적으로 조정할 수 있으며, 이로써 다른 음향적 특성을 제어하는 모듈과 함께 최적의 오디오 출력을 최적으로 제공할 수 있게 된다.
본 발명은 도 2에 도시된 PC 아키텍처를 사용할 수도 있다. 디지털 전력 증폭기를 사용하는 새로운 방식이 기존의 PC 아키텍처 하에서 사용될 수 있도록 개발되었다. 따라서, 통상적인 프론트 베젤(front bezel)(162)을 갖는 단일 하우징(160)은 그 내부에 DVD 플레이어(101a)와 같은 소스, 팬(107a) 및 열적 모듈(107b)과 같은 냉각 요소를 갖는 프로세서(107), 시스템 메모리(164), 하드 디스크 드라이브(166) 또는 다른 대용량 저장 장치, 전원(112), 냉각 팬(112a) 과 확장 슬롯(170)을 그 내부에 포함할 수 있다. 가령, TV 튜너(101c), 아날로그 및/또는 디지털 증폭기(109), 디지털 비디오 출력 카드 및 USB와 같은 다양한 PC 인터페이스, 파이어와이어(Firewire)(IEEE 1394), 네트워크 인터페이스 카드, 다양한 소프트웨어 제어 모듈(115), 윈도우즈, 리눅스 또는 맥과 같은 통상적인 PC 운영 체제 등 다른 하드웨어 및 소프트웨어가 PC 아키텍처 내에 포함할 수 있다.
그러나, 도 5에 도시된 바와 같이 일반적으로 PC가 10A의 전력 임계 레벨을 겪으면 셧다운될 것이다. 그러나, 전형적인 홈 엔터테인먼트 시스템은 증폭기가 소정의 고전력 베이스 주파수를 위한 전류와 같은 고전력 구동 전류를 생성할 때에 PC의 임계 레벨을 초과하는 전류 레벨을 단시간 동안 겪을 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 시스템은 PC 아키텍처가 통합형 멀티미디어 처리 시스템을 구현하는데 사용될 때에 PC 전류 임계 레벨을 초과할 수 있어야 한다. 그러므로, 이 시스템은 구동하기 위해서 고전력 신호가 필요할 때에 시스템이 셧다운되는 것을 방지하기 위해서 전류 스파이크를 관리하는 전력 유닛(112)에 접속된 전력 탱크를 제공할 수도 있다.
도 1에서, 신호 픽업 장치(103)는 소스(101)로부터 신호를 픽업한다. 신호가 픽업되면, 신호는 프로세서(107)를 통해서 계산 또는 처리되고, 최종 출력은 디지털 증폭기(109)로부터의 디지털 신호 또는 구동 전류이다. 신호가 아날로그 소스로부터 입력되면, 이 신호는 PCM와 같은 방법에 의해서 디지털 신호로 변환되며, 이로써 신호는 시스템 전체를 통해서 디지털 방식으로 처리될 수 있다. 이러한 변환은 메인 프로세서(107)에 의해서 수행될 수 있다. 소스(101)로부터의 입력 오디오 신호는 메인 프로세서(107)에 공급되고, 이 프로세서는 볼륨 또는 톤을 제어하는데 필요한 처리 작업(즉, 베이스 또는 트레블)을 수행하거나 모듈(115)을 통해서 소프트웨어 에뮬레이션에 의해서 업샘플링 또는 다른 디지털 보상과 같은 기능들을 수행한다. 이어서, 신호는 디지털 증폭기(109)로 입력되고, 이 증폭기는 처리된 오디오 신호를 기반으로 하여 적합한 주파수 범위를 갖는 스피커 유닛(142,144,146)을 구동하는데 필요한 전류를 제공한다.
이와 달리, 처리된 디지털 스피커 구동 신호는 USB 케이블 또는 파이어와이어 접속 또는 임의의 다른 적합한 디지털 접속을 통해서 더미 스피커(140) 내에 배 치된 디지털 증폭기로 전달될 수 있다. 그 내부에서 디지털 증폭기 유닛이 스피커 유닛(142,144,146)을 구동하는 전류를 생성한다.
본 발명의 한 특징은 상이한 주파수 범위로 오디오 신호를 필터링하는 크로스오버 네트워크가 프로세서 내부에서 구현될 수도 있기 때문에 스피커 내부에 있는 저항, 캐패시터 및 코일의 세트를 포함하는 통상적인 아날로그 시스템 내에 있는 크로스오버 네트워크가 필요 없게 된다는 것이다. 이러한 아날로그 크로스오버 네트워크는 도 6에 도시된 바와 같이 소프트웨어(123)를 사용하여 메인 프로세서(107)에 의해 수행되는 디지털 크로스오버와 같은 정확한 주파수 분할을 제공하지 않는다. 이와 달리, 디지털 크로스오버는 도 7에 도시된 바와 같이 메인 프로세서(107)와 연결된 주변 장치(138)에 의해서 수행될 수 있다. 성능상 디지털 크로스오버와 필적하는 아날로그 크로스오버를 위해서 고가의 아날로그 컴포넌트가 필요하다. 또한, 디지털 크로스오버 네트워크에 의해 제공된 주파수 범위는 최적의 주파수 범위를 포함하는 스피커 구동 신호가 소정의 스피커 유닛에 전달될 수 있도록 용이하게 조절될 수 있다. 또한, 주파수 범위는 음악과 같은 오디오 소스가 재생되고 있을 때에도 동적으로 조절될 수 있다. 따라서, 스피커 시스템은 크로스오버 로직을 필요로 하지 않을 수 있다. 대신에, 메인 프로세서(107)가 스피커의 트위터, 중간 범위 유닛 또는 베이스 유닛에 직접 접속될 수 있는 각각의 증폭기 유닛(109)을 통해서 2 개 이상의 상이한 타입의 스피커 구동 신호를 전송할 수 있다.
또한, 스피커(140)는 스피커의 성능 특성을 포함하는 집적 회로와 같은 저장 장치를 갖는 지능형 스피커일 수 있다. 이러한 구성은 통상적인 홈 엔터테인먼트 시스템에서 구현될 수 있다. 성능 특성은 후속 오디오 신호 처리를 위해서 프로세서(107)로 능동 방법 또는 수동 방법에 의해서 전달될 수 있다. 능동 전달 방법에서, 스피커 회로는 성능 특성을 프로세서(107)에 전달한다. 그러나, 수동 방법에서는, 프로세서(107)는 스피커의 성능 특성을 검색하기 위해서 스피커에게 질의한다.
이러한 성능 특성은 가청 대역에 걸친 각 유닛의 최적 주파수 범위 재생 특성, 정규 출력 전력(nominal output power), 추천 증폭 전력(recommended amplication power), 입력 임피던스, 스피커 하우징 치수(dimensions), 민감도, 크로스오버 주파수 또는 서브스피커 컴포넌트의 개수를 포함할 수 있다. 이와 달리, 스피커(140)는 간단하게 스피커의 타입을 시스템(100)에게 알리는 식별 정보를 포함할 수도 있으며, 프로세서(107)는 프로세서와 연결된 테이블 또는 데이터베이스 상에서 상기 식별된 스피커에 대한 성능 특성을 검색할 수 있다.
이러한 성능 특성은 시스템의 각 스피커 유닛(142,144,146)과 정합하는 주파수 범위를 결정하기 위해서 프로세서(107)에 의해 사용될 수 있다. 또한, 이러한 성능 특성은 시스템(100)이 가령 볼륨 변화에 대한 스피커의 민감도 및 오디오 출력이 왜곡되기 전의 최대 스피커 구동 전류를 결정할 수 있기 때문에 볼륨 제어에 있어서 유용하다.
또한, 스피커 구성은 이러한 성능 특성에 의해서 보조를 받을 수 있다. 초급 사용자의 경우에, 시스템은 스피커를 분석하여 이 스피커에 대한 이상적인 위치 및 기능을 추천할 수 있다. 가령, 후방 위성 스피커로서 낮은 증폭 전력을 갖는 소형 스피커가 이상적일 수 있다. 베이스 스피커 유닛이 50 Hz 내지 300 Hz 간의 주파수 에 대한 응답성은 크지만 300 Hz 내지 600 Hz 간의 주파수에 대한 응답성은 작은 경우, 이 시스템은 50 Hz 내지 300 Hz 간에서 베이스 주파수 범위를 조절할 수 있으며 300 MHz 내지 600 MHz 간의 주파수를 생성하기 위해서는 다른 주파수 유닛을 사용한다. 이로써, 광대역 주파수를 재생할 수 있는 고가의 스피커가 필요 없게 된다. 가령, 각기 50 Hz 내지 300 Hz 주파수 범위 및 300 Hz 내지 600 Hz 주파수 범위에 응답성이 좋은 2 개의 5 달러짜리 스피커 유닛들이 50 Hz 내지 600 Hz 주파수 범위를 재생할 수 있는 100 달러짜리 한 개의 스피커 유닛을 용이하게 대신할 수 있다. 가령, 스피커의 개수, 룸의 크기 및 원하는 청취 경험 사항(가령, 통상적인 홈 시어터 수신기에서의 사전설정된 서라운드 세팅)과 같은 다른 요소들이 시스템으로 입력될 수 있다. 이러한 추천 사항은 이후에 디스플레이 장치 상에 디스플레이될 수 있다.
오디오 애호가일 수 있는 고급 사용자들은 스크린 상에서 이러한 특성을 볼 수 있으며, 따라서 이러한 취향을 위해서 최적 스피커 구성을 설계한다. PC 기반 아키텍처는 초급 사용자나 고급 사용자에 의한 시스템의 미세 조정(fine tunning)이 조작 가능한 사용자 인터페이스(workable user interface)를 제공하는데 있어서 큰 유연성을 시스템에게 부여한다.
도 15는 실례로서 크로스오버 포인트를 조절하기 위해서 지능형 스피커를 사용하는 한 방법을 설명하는 블록도이다.
먼저, 시스템이 새로운 스피커를 체크한다. 다음에, 새로운 스피커를 검출 시에, 시스템은 스피커 특성을 요청하거나 스피커 식별자를 요청하고 이러한 식별 자에 응답하여 성능 특성을 조회(look up)한다. 이 시스템은 디스플레이 장치 상에 이 성능 특성을 디스플레이할 수도 있다. 이어서, 시스템은 스피커 특성을 기반으로 하여 크로스오버 포인트를 자동으로 조절하거나 사용자 입력에 따라서 크로스오버 포인트를 조절할 수 있다. 이어서, 이러한 조절 결과가 스피커 유닛을 구동하기 위한 최적 주파수 범위를 갖는 신호 및 전류를 생성하기 위해서 시스템에 의해서 사용될 수도 있다. 필요하다면, 사용자는 상이한 스피커 세트 또는 추가 스피커를 구매하여, 시스템을 완벽하게 이용할 수 있다. 시스템은 시스템의 분석 결과 또는 청취자의 선호 사항을 기반으로 하여 최적의 청취 경험 수준을 생성하기 위해서 필요한 스피커 유닛을 추천할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 오디오 시스템을 예시하는데, 이 오디오 시스템은 CD 플레이어와 같은 오디오 소스(101), 프로세서(107)에 접속된 소프트웨어 모듈(115), 증폭기(109) 및 크로스오버 로직을 갖지 않는 더미 스피커(140)를 포함한다. 소프트웨어 모듈은 볼륨 제어 모듈(117), 크로스오버 모듈(123), PCM 모듈(126), 업샘플러 모듈(129), PCM/주파수 변환기(131), 디지털 필터(121), 주파수/PCM 변환기(135) 및 통신 구동 모듈(137)을 포함할 수도 있다. 크로스오버 모듈(123)은 필터링된 디지털 오디오 신호를 상이한 주파수 범위별로 분할할 수도 있고 이들은 각 범위별로 제각기의 주파수/PCM 모듈(135)로 전송된다. 이 신호는 통신 구동 모듈(137)에 의해서 변환될 수 있거나 디지털 증폭기(109)로 직접 전달될 수 있다. 증폭기(109)는 더미 스피커(140)의 스피커 유닛(142,144)의 소정의 주파수 범위에 대응하는 다수의 증폭기 유닛(109a)을 포함한다.
도 7은 상술된 오디오 시스템과 유사하지만 몇몇 오디오 처리 기능 중 일부가 프로세서(107)에 연결된 필터(136) 및 크로스오버(138)와 같은 주변 하드웨어 장치에 의해 대신 수행될 수도 있다.
볼륨 제어 모듈(117)은 동일한 데시벨 레벨에 있는 상이한 주파수 범위를 갖는 사운드에 대한 감지 차이 정도(perception differences)를 고려함으로써 오디오 신호를 더 미세 조정할 수 있으며 이로써 처리된 디지털 오디오 신호 내의 모든 주파수에 대해서 동일한 소리 크기 레벨(equal loudness level)을 제공한다.
도 16에 도시된 바와 같이, 상이한 주파수 범위를 갖는 사운드는 동일한 데시벨 레벨에서 상이한 정도의 소리 크기(loudness)를 갖는다. 오디오에 대한 인체의 민감도는 특정 사운드의 주파수 레벨에 의존한다. 일반적으로, 베이스 사운드는 고주파수 또는 트레블 사운드보다 인간의 귀에 보다 조용하게 들린다. 2,000 Hz 내지 6,000 Hz 간의 가청 임계치는 제로 데시벨에 근사하지만, 125 Hz에서의 가청 임계치는 20 데시벨이다. 그러므로, 시스템은 모든 상이한 주파수를 갖는 사운드가 실질적으로 동일한 "소리 크기"로 스피커 유닛(142,144,146)에 의해 출력될 수 있도록 오디오 신호를 조절한다. 이러한 볼륨 제어 동작은 크로스오버 이전에 수행될 수 있지만 이는 필수적인 것은 아니다.
볼륨 제어 모듈(117)은 도 16의 그래프에 포함된 데이터를 포함하는 로직을 포함하여, 동일한 소리 크기 조절(equal-loudness adjustment)을 제공할 수 있다. 가령, 사용자가 40 폰(phone)과 동일한 볼륨 레벨을 요청하면, 볼륨 제어 모듈(117)은 프로세서(107)와 함께 125 Hz의 베이스 사운드는 대략 60 데시벨로 출력되 고 6,000 Hz의 하이 피치 사운드는 대략 45 데시벨로 출력될 수 있도록 차트의 데이터를 기반으로 하여 오디오 신호를 조절한다. 이러한 조절이 수행되면, 청취자는 동일한 소리 크기로 두 사운드를 들을 수 있다.
또한, 40 폰에서 50 폰으로 볼륨을 증가시킬 경우에, 125 Hz의 베이스 사운드는 대략 8 데시벨 만큼 증가하는 반면에 6,000 Hz의 하이 피치 사운드는 대략 10 데시벨 만큼 증가해야 한다. 따라서, 전체 주파수 대역에 걸쳐 사운드 압력 레벨(dB)을 증가시키는 통상적인 방법을 사용하면 사운드를 동일한 소리 크기로 청취한다는 느낌이 제공되지 않는다. 그러나, 본 발명은 다양한 주파수를 갖는 사운드에 대해서 인체가 경험하는 소리 크기 변화에 대한 민감도 차이를 고려하여서 오디오 신호를 용이하게 조절할 수 있다.
도 17은 이러한 방식으로 볼륨을 조절하는 방법의 블록도이다.
오디오 소스로부터 오디오 신호를 프로세서가 수신하고 이를 요청된 볼륨 제어 레벨에 따라서 처리한다. 이어서, 오디오 신호는 다수의 주파수 범위로 분할된다. 이어서, 볼륨 제어 모듈은 요청된 볼륨 레벨에 대응하는 각 주파수에 대한 적합한 데시벨 레벨을 결정한다. 또한, 이 로직은 사용자 선호 사항에 따라서 수정되어서 볼륨 로컬을 수정할 수도 있는데, 가령 사용자가 소정의 주파수의 사운드를 보다 큰 소리로 듣기 원하는 경우이다. 이 볼륨 제어 모듈은 동일한 소리 크기 레벨 또는 사용자가 규정한 소리 크기 레벨을 제공하도록 오디오 신호를 조절할 수 있다. 이어서, 이 조절된 오디오 신호는 오디오 출력을 위한 스피커 구동 신호 또는 스피커 구동 전류를 생성하기 위해서 더 처리될 수 있다.
또한, "소리 크기(loudness)" 레벨은 소정의 타입의 사운드가 보다 크게 들릴 수 있도록 사용자 선호 사항에 따라서 수정될 수 있다. 가령, 사용자가 베이스 사운드를 더 많이 원하는 경우에, 40 폰 볼륨 레벨이 요청될 때에 125 Hz의 사운드가 대략 60 데시벨이 아닌 65 데시벨로 출력될 수 있도록 로직이 수정될 수 있다. 이러한 값은 청취자가 선택한 방식에 따라서 수정될 수 있다.
또한, 동일한 데시벨 레벨을 갖는 오디오도 청취자의 위치 각도에 따라서 상이하게 들릴 수 있다.
도 18에서, 인체가 가장 민감한 수준인 2,000 Hz 내지 10,000 Hz의 범위에서는, 30°위치에서의 데시벨 레벨은 0°위치에서의 데시벨 레벨과 실질적으로 상이하다. 따라서, 볼륨 제어 모듈은 이러한 청취자의 위치에 따라서 조절을 해야 한다.
도 1은 카메라와 같은 이미지 캡처 장치 및/또는 마이크로폰과 같은 오디오 입력 장치인 입력 장치(105)를 도시한다. 이 입력 장치는 사용자 위치 정보를 프로세서(107) 및 볼륨 제어 모듈(117)에 제공할 수도 있다. 룸 내에서의 스피커(140)의 위치에 대한 정보는 입력 장치를 통해서 획득될 수 있거나 수동으로 시스템(100)으로 입력될 수도 있다. 이어서, 청취자와 각 스피커 간의 각도가 결정될 수 있다. 도 18에 도시된 바와 같이 30°에 대한 데이터와 같은 가변 각도에 대한 데이터를 포함하는 로직을 저장하고 있는 볼륨 제어 모듈(117)은 청취자가 그의 위치에 상관없이 실질적으로 유사한 소리 크기를 경험할 수 있도록 오디오 신호를 조절한다. 수직 각도(즉, 벽 대 벽) 및 수평 각도(즉, 마루 대 천장) 모두가 결정되어, 볼륨 제어 모듈(117)이 스피커의 위치가, 다음으로만 한정되는 것은 아니지만, 벽, 천장, 마루 및 선반 등 어디가 되든지 상관없이 최적절하게 오디오 신호를 조절하게 된다.
도 19는 청취자의 스피커에 대한 각도를 기반으로 하여 볼륨을 조절하는 방법을 설명하는 블록도이다.
이 방법은 도 17에 도시된 방법과 유사하다. 그러나, 주파수를 분할한 후에, 볼륨 제어 모듈은 도 18에 포함된 것과 같은 정보를 기반으로 하여 각 스피커에 대한 사용자의 각도로부터 기인되는 임의의 사운드 압력 레벨(dB) 손실 또는 이득 정도를 결정한다. 이전과 같이, 사용자는 소정의 타입의 오디오 출력을 크게 하기 위해서 소정의 주파수에 대한 dB 손실 또는 이득을 수정할 수 있다. 이어서, 볼륨 제어 모듈은 소정의 각도에서의 사운드에 대한 인체의 민감도 또는 사용자 선호 사항에 따라서 각 주파수 범위에 대해 신호를 조절할 수 있다. 이어서, 조절된 오디오 신호는 오디오 출력을 위한 스피커 구동 신호 또는 스피커 구동 전류를 생성하기 위해서 더 처리될 수 있다.
또한, 입력 장치(105)는 각 스피커와 사용자 간의 거리를 결정할 수 있다. 이로써, 볼륨 제어 모듈(117)은 각 스피커로부터의 청취자의 거리를 기반으로 하여 각 스피커(140)의 볼륨을 조절할 수 있다.
도 20은 본 발명의 실시예에 따른 디지털 볼륨 제어 모듈의 동작을 도시한다. 오디오 신호가 주파수 분할기 모듈에 전달될 수 있다. 이때에, 선택 사양적으로, 기준 데이터 모듈이 입력된 오디오 신호를 분석하여 오디오 신호가 분할되어야 하는 주파수 범위별 개수에 대한 정보를 제공할 수 있다. 이어서, 주파수 분할기 모듈은 오디오 신호를 다수의 주파수 범위들로 분할한다. 이어서, 기준(reference) 데이터 모듈은 각 주파수 범위에 대응하는 적합한 기준 데이터(가령, 주파수 범위에 대한 인체의 민감도 또는 사운드 소스로부터의 각도)를 제공한다. 이어서, 신호 조절 모듈은 제공된 기준 데이터를 기반으로 하여 상기 분할된 주파수 범위별로 조절을 수행한다. 이어서, 조절된 주파수 범위들은 오디오 출력을 생성하기 위한 후속 처리를 위해서 제공되는 조절된 오디오 신호를 생성하기 위해서 합성된다.
이 시스템은 오디오 신호를 추가적으로 디지털 제어하여 적합하게 조절된 스피커 구동 신호가 더미 스피커로 전달되게 한다.
본 발명의 실시예에 따른 더미 스피커는 레고(Lego)형 모듈 방식으로 수정될 수 있는데 그 이유는 이 스피커가 통상적인 스피커 내에 일반적으로 포함된 고정형 크로스오버 주파수 범위 로직에 의해 한정되지 않기 때문이다. 그러므로, 사용자는 사용자 선호 사항 또는 사용자가 청취하고자 하는 매체의 타입에 따라서 최적의 청취 경험 수준을 획득하도록 개별 스피커 서브유닛을 스위칭할 수 있다.
또한, 본 발명은 메인 프로세서 내부에서 모든 처리 및 계산을 통합함으로써 다른 이점을 제공한다. 가령, 디지털 필터를 사용하여서, 본 발명은 튜브 증폭기 또는 축음기의 소프트한 느낌 및 따뜻한 느낌을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명은 이퀄라이저(equalizer), 업스케일러(upscaler) 또는 디지털 크로스오버 네트워크의 기능을 용이하게 제공할 수 있다.
현재, 디지털 크로스오버 네트워크는 별도의 컴포넌트로 해서 판매되고 있으 며 능동 스피커(312)로 알려진 이러한 장치의 한 설계가 도 8에 도시되어 있다. 이 설계는 단지 별도의 디지털 신호 처리기(DSP)(303)와 별도의 디지털 증폭기(307)의 조합일 뿐이다. 달리 말하면, CD 플레이어와 같은 소스(301)로부터의 디지털 신호는 4 개 또는 5 개의 상이한 DSP를 사용하여 분리된다. 각 DSP(303)는 제각기의 디지털 증폭기(307)에 제공되는 상이한 주파수 범위를 갖는 신호를 제공하며 이 증폭기는 각 스피커 유닛(310)을 위한 구동 전류를 생성한다. 본 발명은 PC 아키텍처 내부에 배치된 한 프로세서 내에서 값비싼 장치를 추가하지 않고서도 이러한 기능들을 구현할 수 있다. 또한, 본 발명은 이러한 아키텍처를 채용하여서 동적 주파수 레벨 조절을 가능하게 한다. 달리 말하면, 본 발명을 통해서 사용자는 단순히 통상적인 입력 장치를 통해서 그 범위를 입력하거나 사전 프로그램화된 바와 같이 자동으로 주파수 레벨을 그가 원하는 어떠한 레벨로도 조절할 수 있다. 한편, 통상적인 디지털 크로스오버 네트워크는 이러한 특징 및 사용의 간편함을 제공하지 못한다.
이제 비디오 디스플레이에 대해 말하자면, 가장 인기있는 비디오 소스는 현재 아날로그 TV, DVD 및 디지털 TV이다.
도 9는 통상적인 아날로그 TV 디스플레이의 개략적 블록도이며 도 10은 알려진 DVD 디스플레이 구성의 개략적 블록도이다. 복합 신호(compoisite signal)인, 동조기(401)에 의해 선택된 신호는 3 차원 콤 필터(comb filter)(405)와 같은 필터를 통과하며 이로써 휘도 신호(Y 신호) 및 칼라 신호(C 신호)가 생성된다. 또한, 복합 신호는 VTR과 같은 다른 비디오 소스의 복합 입력부(402)로부터 입력된다. Y 신호 및 C 신호는 고스트 감소(ghost reduction) 및 잡음 감소를 위해 제 2 필터 (409)를 통과한다. 이어서, C 신호는 칼라 분리 필터(413)를 통과하여 청색 신호(U 신호) 및 적색 신호(V 신호)가 생성된다. U 신호와 V 신호는 Y 신호와 함께 변환 필터(417) 내에서 YUV 데이터를 갖는 컴포넌트 신호를 형성한다. 이미지가 이 YUV 데이터로부터의 RGB 신호를 사용하여 디스플레이된다.
S 비디오 출력부(410)가 사용되면, 이 신호는 콤 필터(405) 또는 제 2 필터(409) 어느 쪽도 통과하지 않는데 그 이유는 Y 신호 및 C 신호가 분리된 상태로 유지되기 때문이다.
DVD는 720*480 형식으로 YUV 데이터를 포함할 수 있다. 디지털 TV는 MPEG 2 프로토콜을 사용하여 인코딩된 YUV 데이터를 방송한다. 디지털 TV는 가령 1080i, 720p 및 480p와 같은 상이한 형식(format)을 가질 수 있다. 또한, 디지털 비디오 소스는 컴포넌트 비디오(Y Pb Pr), 고해상도 멀티미디어 인터페이스(HDMI) 및 디지털 비디오 인터페이스(DVI)와 같은 상이한 인터페이스 프로토콜을 제공할 수 있다. 컴포넌트 비디오 인터페이스(414)는 비디오 신호가 변환 필터(417)로 직접 전달될 수 있도록 Y 신호, U 신호 및 V 신호를 분리되게 유지한다. 디지털 디스플레이(440)를 위한 DVI 또는 HDMI(418)와 같은 디지털 인터페이스로부터의 출력 소스 신호는 디인터레이서/스케일러(deinterlacer-scaler)(419)로 직접 입력될 수 있어서 아날로그 디스플레이(430)에서 필요한 어떠한 필터도 통과할 필요가 없다. 따라서, DVD 또는 디지털 TV와 같은 최초의 소스가 디지털일지라도, 디지털 디스플레이(440)는 아날로그 인터페이스와 호환되기 위해 필요한 것은 오직 추가 신호 필터링 뿐이다.
가령, 도 10의 통상적인 DVD 재생 시스템에서, DVD 플레이어(420) 및 디스플레이 장치(440)가 존재한다. DVD 플레이어(420)는 픽업 장치(421), 디멀티플렉서(422), 비디오 디코더(423), 비디오 스케일러 및 인핸서(a video scaler and enhancer)(425) 및 비디오 신호를 처리하는 비디오 인코더(427)를 포함한다. DVD 플레이어(420)는 오디오 디코더(424), 아날로그 오디오 신호를 제공하는 디지털/아날로그 변환기(424), 디지털 오디오 신호를 제공하는 SPDIF 구동기(428)를 더 포함한다. 디스플레이 장치(440)는 튜너(441), 비디오 디코더(442), 디인터레이서(445), 스케일러(447), 디스플레이 구동기(449) 및 비디오 신호를 디스플레이하는 디스플레이부(450)를 포함한다. 또한, 디스플레이 장치(440)는 오디오 디코더(444), 증폭기(448) 및 오디오를 제공하는 스피커(451)를 포함한다. DVD 플레이어(420) 및 디스플레이 장치(440)는 제각기 전원(429,452)을 포함한다. DVD 플레이어(420) 및 디스플레이 장치(440)의 기능에는 다른 잉여 기능들이 존재하는데 이는 이들 컴포넌트들 간의 신호 통신을 가능하게 하기 위해서 오디오/비디오 신호를 변환하는데 필요하기 때문이다.
또한, DVD 플레이어(420)는 비록 DVI 또는 HDMI와 같은 디지털 인터페이스를 가질 수도 있으나, 디스플레이 장치(440) 내에 추가적인 프로세싱 컴포넌트가 여전히 필요한데, 그 이유는 DVD 플레이어가 디스플레이의 해상도에 대해 동적으로 적응할 수 없으며 디스플레이는 광범위한 비디지털 인터페이스에 대해서도 호환될 필요가 있기 때문이다.
또한, 다양한 형식 및 인터페이스를 수용하기 위해서, 수많은 디스플레이 장 치가 적어도 3 개의 상이한 인터페이스 단자를 제공한다. 어느 경우에는, 5 개의 상이한 단자도 제공된다. 비디오 소스 플레이어도 역시 종종 수많은 상이한 단자를 제공한다. 이러한 인터페이스는 아날로그 및 디지털이다.
그러므로, 각 비디오 소스 플레이어 및 각 비디오 디스플레이 장치는 상이한 인터페이스를 통해 입력되는 신호들을 YUV 데이터로 변환할 수 있는 자신의 변환기를 가지고 있다. 또한, 디스플레이 장치는 수많은 상이한 인터페이스로부터의 아날로그 신호를 디스플레이를 위해서 YUV 데이터로 처리하기 위해서는 상술한 바와 같은 수많은 이미지 필터를 포함할 수 있다. 이러한 추가적이면서 때로는 중복된(redundant) 컴포넌트들이 본 발명에 의하면 필요 없게 된다.
또한, 디지털 비디오 디스플레이는 이미지 디스플레이를 위해 추가적인 처리 단계를 필요로 한다. LCD, PDP 또는 DLPTM 프로젝터와 같은 현대의 비디오 디스플레이 장치는 가령 1920*1080, 1280*720 또는 865*480과 같은 특정 해상도를 갖는다. 이러한 해상도는 디스플레이 장치가 제조될 때에 고정되는데, 그 이유는 이 해상도들이 최대 라인 수 및 라인 당 최대 픽셀 수를 가지기 때문이다.
그러므로, 디지털 디스플레이 장치가 비디오 소스 신호를 일단 수신하면, 디인터레이서/스케일러(419)를 사용하여 이 신호가 패널 크기에 적합하도록 이 신호를 다시 크기를 조정하거나 스케일링해야 한다.
그러나, 도 11은 본 발명이 소프트웨어 모듈(115)에 접속된 메인 프로세서(107)를 사용하여 상기 크기 재조절 단계를 수행할 수 있음을 보여준다. 또한, 비 디오 신호의 다른 보상 및 조작이 디멀티플렉서(116), 비디오 디코더(124), 디인터레이서(125), 스케일러/인핸서(127), 오디오 디코더(120) 및 오디오 필터 또는 프로세서(121)를 포함하는 다양한 소프트웨어 모듈에 접속될 수 있는 메인 프로세서 내에서 수행될 수도 있다. 여기서, 메인 프로세서(107)는 소프트웨어 모듈(115)을 사용하여 디지털 또는 아날로그일 수 있는 소스(101)로부터의 신호를 처리한다. 그러나, 이러한 신호 처리는 프로세서(107)에 접속된 주변 하드웨어 장치에 의해 수행될 수도 있다.
처리된 오디오/비디오 신호는 DVI 전송기(111) 및 증폭기(109)의 다수의 증폭기 유닛으로 전달된다. 증폭기가 아날로그 또는 디지털/아날로그 혼성 증폭기이면, 디지털 신호의 변환은 오디오 프로세서(121)에 의해서 또는 증폭기(109) 자체 내에서 수행될 수 있다. 이 처리된 비디오 신호는 간단하게 디스플레이 구동기(151), 전원(153) 및 디지털 디스플레이 장치(155)를 포함할 수 있는 더미 디스플레이(150)로 전달된다. 이 증폭된 오디오 신호는 상술된 바와 유사한 방식으로 더미 스피커(140)로 전달된다.
따라서, 프로세서에서 오직 한 번의 스케일링이 수행되면서 완전한 디지털 신호 경로가 형성되기 때문에 고품질의 오디오 및 비디오가 제공될 수 있다. 또한, 디스플레이는 새로운 소프트웨어 플러그-인을 부가하여서 디스플레이 품질과 기능 모두를 향상시킴으로써 용이하게 개선될 수 있다.
그러므로, 비디오 신호를 처리하거나 비디오 신호를 변환하기 위한 어떠한 장치도 포함하지 않는 더미 디스플레이 장치를 통합형 메인 프로세서 박스로 접속 함으로써 디스플레이 제조 비용을 상당히 감소시킬 수 있다. 대신에, 크게 감소된 비용으로 고해상도 디스플레이를 제공할 수 있는, 오직 구동기 부분만을 갖는 단순한 LCD/PDP 패널이 사용될 수 있다. 인텔 펜티엄 4와 같은 CPU가 제공하는 처리 능력으로 인해서, 메인 프로세서(107)는 가령 동조, 필터링, 신호 선택, 디인터레이싱 및 크기 재조절과 같은 통상적인 TV의 기능들 대부분을 수행할 수 있다.
아날로그 TV 소스의 경우에도, 복합 신호가 RF 신호로부터 일단 선택되면, 본 발명은 메인 프로세서(107) 또는 이에 연결된 주변 장치로 플러그-인된 소프트웨어 모듈을 사용하여 상기 복합 신호의 캡처 및 후속 디스플레이를 위한 YUV/RGB 신호를 생성하기 위한 모든 필터링 동작을 디지털 방식으로 수행할 수 있다. 따라서, 이러한 통상적인 아날로그 TV 신호도 디지털 방식으로 처리함으로써, 대부분의 아날로그 컴포넌트가 필요 없게 되고 이로써 신호 변환에 의해서 유발되는 신호 손실 및 왜곡이 실질적으로 감소된다.
본 발명의 일 실시예는 대부분의 신호 변환을 중앙 방식으로 수행할 수 있다. 또한, 본 발명은 수신된 TV 신호가 아날로그 또는 디지털인지를 검출할 수 있다. 본 발명은 시스템으로 접속된 디스플레이 장치의 특성을 검출할 수 있다. 모든 디지털 데이터 처리는 소프트웨어 모듈(115)을 사용하여 메인 프로세서(107) 내부에서 수행될 수 있다. 그러나, 필요하다면, 메인 프로세서는 하나 이상의 물리적 칩을 포함할 수 있다. 메인 프로세서는 다른 CPU 또는 다른 주변 칩을 포함할 수 있다. 본 발명의 이점은 디지털-아날로그 변환 또는 아날로그-디지털 변환이 필요 없거나 감소된다는 것이다.
이로써, 시스템은 가령 휘도, 콘트라스트, 색상의 따뜻함 정도(color warmth) 및 디스플레이 해상도와 같은 비디오 특성을 제어할 수 있다. 사용자는 최적화 매개 변수를 사용하여 이러한 특성을 자동 및 수동으로 제어할 수 있다. 사용자는 자체적으로 이러한 매개 변수를 생성하거나 다른 사용자 또는 컨텐츠 제공자로부터 이러한 매개 변수를 획득할 수 있다. 또한, 상술된 바와 같이 프로세서는 디스플레이 신호가 디스플레이 해상도에 적합하도록 이 디스플레이 신호의 크기를 재조절할 수 있다. 그러나, 큰 화면에서 낮은 해상도의 신호를 보는 것은 어려운데, 그 이유는 이러한 낮은 해상도의 신호의 결함(flaw)이더라도 큰 스크린에서는 쉽게 눈에 뛰기 때문이다. 이는 현재 수많은 홈 티어터 시스템에서 사용되고 있는 72 인치(6 피트) 또는 그 이상의 스크린 상에서 오버헤드 DLPTM 프로젝터를 사용할 경우에 특히 문제가 된다. 이는 가령 102 인치 PDP 또는 80 인치 LCD와 같은 대형 평면 디스플레이를 사용할 경우에도 특히 문제가 된다. 따라서, 프로세서는 이러한 낮은 해상도의 신호가 큰 화면에서 보다 선명하게 디스플레이될 수 있도록 이러한 저 해상도 신호를 조절할 수 있다. 이러한 구성으로 인해서 수많은 홈 티어터 사용자들이 자신의 시스템 상에서 고화질 프로그램뿐만 아니라 표준 화질 프로그램도 시청할 수 있게 된다.
또한, 본 시스템은 현대의 디지털 디스플레이 장치의 디스플레이 능력을 완전히 이용하기 위해서 디스플레이 프레임 레이트를 조절할 수 있다. 가령, DVD 상에 기록된 영화는 초 당 24 프레임의 프레임 레이트(fps)를 가지며 NTSC DVD 방식 은 대략 30 fps의 리프레시 레이트(refresh rate)를 필요로 한다. 그러나, 현재의 디지털 디스플레이는 36 fps 이상으로 트랜스레이트될 수 있는 72 Hz를 넘는 디스플레이 리프레시 레이트를 실현할 수 있다. 그러므로, 이러한 시스템은 2 개의 인접하는 프레임을 분석한 결과를 기반으로 하여 중간 프레임을 생성하여 보다 높은 리프레시 레이트를 갖는 디지털 디스플레이 상에 디스플레이되는 초 당 프레임의 개수를 증가시킬 수 있다. 또한, 이 시스템은 비디오 소스로부터 디스플레이된 장면(scene)의 움직임 정도를 기반으로 하여 조절하고 이에 따라서 보다 높은 프레임 레이트 등으로 조절할 수 있다.
예를 들면, 고속 패닝 장면(a high speed panning scene)에서, 32 인치 디스플레이 상에서 1 인치는 120 인치 디스플레이 상에서는 대략 4 인치에 대응할 수 있다. 그러므로, 사용자는 32인치 디스플레이 상에서는 중간 멈춤 현상(interruption)을 감지할 수 없으나 120 인치 디스플레이 상에서는 중간 멈춤 현상(interruption)을 감지할 수 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해서, 본 발명을 해법은 제공할 수 있다. DVD 상에 기록된 24 fps의 프레임 레이트를 갖는 통상적인 영화가 72 Hz 이상의 디스플레이 리프레시 레이트를 실현할 수 있는 현대의 디지털 디스플레이 상에서 재생될 때에, 통상적은 방법에서는 초과된 프레임에 대해서는 중복된 장면이 보여진다.
도 14에 도시된 바와 같이, 72 Hz 리프레시 레이트를 갖는 디스플레이에서는 최초의 24 fps 프레임 이외에 초과된 2 개의 프레임이 더해진 영화가 보여진다.
이러한 통상적인 방법에서는 n' 번째 프레임 및 n" 프레임에 대해 동일한 n 번째 장면이 보여진다. 이러한 상황은 (n+1) 번째 프레임에 대해서도 동일하게 적용되는데, (n+1)' 번째 프레임 및 (n+1)" 번째 프레임 모두는 동일한 (n+1) 번째 장면을 디스플레이한다.
그러나, 본 발명은 각 추가 프레임에 대해서 가중치를 할당한다. 가령, n' 번째 프레임은 65 %는 n 번째 프레임으로 구성되고 35 %는 (n+1) 번째 프레임으로 구성된다. n" 번째 프레임은 35 %는 n 번째 프레임으로 구성되고 65 %는 (n+1) 번째 프레임으로 구성된다.
(n+1) 번째 프레임 그룹도 동일하게 조절된다. (n+1)' 번째 프레임은 65 %는 (n+1) 번째 프레임으로 구성되고 35 %는 (n+2) 번째 프레임으로 구성된다. (n+1)" 번째 프레임은 35 %는 (n+1) 번째 프레임으로 구성되고 65 %는 (n+2) 번째 프레임으로 구성된다.
프레임 조절은 다음과 같이 요약될 수 있다.
n' = n*0.65 + (n+1)*0.35
n" = n*0.35 + (n+1)*0.65
각 추가 프레임에 대해서 가중치를 부여함으로써, 시청자는 보다 우수한 품질의 비디오 디스플레이를 시청할 수 있다. 여기에서 사용된 35 % 및 65 %의 가중치는 단지 설명을 위해서 임의적으로 제시된 수이며 프레임 레이트 보상, 장면의 특성, 시청자의 취향, 시야 환경 및 다른 요소에 따라서 변할 수 있지만 이러한 요소들로만 한정되는 것은 아니다.
도 11에서, 소스(101)가 RF 신호로부터 소정의 채널을 픽업하는 RF 튜너이 면, 이들 복합 신호(composite signal)는 소프트웨어 모듈(115) 또는 프로세서(107)에 접속된 주변 장치일 수 있는 복조기(demodulator)(미도시)에 의해서 한번에 디지털화되고 변환된 디지털 신호는 필터 또는 다른 업스케일러를 거치지 않고서 CPU를 통해서 처리된다. 그러므로, 최종 출력 신호는 오직 디지털 RGB 신호이며 이 신호는 PDP, LCD 또는 DLP 스크린 디스플레이와 같은 디지털 디스플레이 장치(150)로 입력될 수 있다.
또한, 케이블 신호 또는 위성 방송 신호 또는 안테나 신호의 동조 및 디코딩과 같은 셋탑 박스 기능들이 본 시스템에서 수행될 수 있다. 신호 소스는 이 시스템으로 바로 접속되고 시스템은 이어서 시청하기에 적합한 신호를 전달하도록 필요한 기능들을 수행한다.
본 발명에 의해서 멀티미디어 신호를 중앙 방식으로 처리함으로써 중복된 처리 단계 및 불필요한 신호 변환 단계가 필요 없게 되어서 각 장치의 하드웨어 구성이 간단하게 되며 이로써 제조 비용이 감소된다. 또한, 중앙 방식 처리로 인해서 신호 소스에서 최종 장치까지 신호를 디지털 방식으로 처리할 수 있으며 이로써 고품질 이미지 및 오디오 신호를 양호하게 제어할 수 있게 된다.
본 발명을 통해서 오디오 신호, 비디오 신호 및 다른 정보 신호를 통합하여 중앙 방식으로 처리할 수 있으며 이로써 신호가 통상적인 컴포넌트를 기능적으로 분해하여서 상이한 컴포넌트들에게 전송되는 경우와 같은 불필요한 신호 변환이 필요 없게 된다.
도 10에서, 통상적인 DVD는 MPEG 2 압축을 사용하여 YUV 데이터를 포함하고 480i×60 필드 형식을 갖는다. 통상적인 DVD 플레이어는 먼저 레이저 픽업 장치에 의해서 판독된 신호의 압축을 푼다. 이어서, 사용될 디스플레이에 따라서 압축 해제된 YUV 데이터를 처리한다. 이러한 처리 과정은 아날로그 TV 또는 VTR를 위해서 복합 신호로 변환하는 단계, 인터레이싱되지 않은 디스플레이 장치를 위해서 디인터레이싱하는 단계, 적합한 화면 해상도를 위해서 크기 재조절하는 단계 및 색상 개선 단계를 포함하지만 여기에만 한정되는 것은 아니다. 이러한 처리 과정의 세부 내용은 본 기술 분야의 당업자에게 잘 알려져 있으며 본 기술 분야의 당업자는 상이한 비디오 신호를 디스플레이하기 위해 필요한 신호 변환 방법 및 종류를 잘 이해하고 있을 것이다.
본 발명은 메인 프로세서(107) 내에서 이러한 모든 처리 과정을 수행할 수 있다. 그러므로, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해서 각 컴포넌트(TV,VTR 및 DVD 플레이어)에서 신호 처리 장치가 필요 없게 되므로 제조 비용이 실질적으로 감소된다. 이와 동시에, 개별 TV 또는 DVD 플레이어에서 사용되는 통상적인 프로세서보다 신호 처리를 강력하게 할 수 있는 프로세서를 사용함으로써 전체적 성능이 개선된다. 본 발명의 이러한 이점들은 픽셀마다 디지털 방식으로 동작될 수 있는 디스플레이를 갖는 디지털 방식으로 코딩된 비디오 및 오디오 소스를 사용함으로써 보다 양호하게 실현될 수 있다.
본 발명에 따른 DVD 플레이어의 동작에 대한 자세한 설명이 이하 제공된다. DVD는 MPEG-2 디코딩 프로토콜을 사용하는 비디오 신호를 포함하며 형식은 초 당 480i×60 필드이다. 따라서, 240 개의 홀수 라인 신호가 30 필드 동안 디스플레이 되며 240 개의 짝수 라인 신호는 다른 30 필드 동안 디스플레이된다. 이러한 홀수 및 짝수 라인 신호는 번갈아서 디스플레이되어 전체 이미지를 형성한다.
그러나, 고해상도 디스플레이 장치는 DVD의 고유 해상도보다 우수한 해상도를 제공할 수 있다. DVD 출력 신호를 증가 또는 개선할 수 있는 소정의 방법들이 있다. 한 방법에서, 먼저, 소스 픽업 장치로부터 480i 신호를 픽업하고 이어서 이 신호를 디인터레이싱한다. 이후에, 스캔 라인이 2 배가 되며 480p*60 필드의 신호를 디스플레이 장치에 전송한다. 이는 순차 스캔(progressive scan)으로 지칭되며 여기서 모든 480 개의 라인이 동시에 디스플레이된다. HD-Q DVD는 이보다 우수하다. 이 HD-Q DVD는 480 라인을 720 라인으로 크기를 재조절하여 순차 스캔을 수행한다. 이러한 크기 재조절 및 순차 스캔은 DVD 플레이어와 같은 비디오 소스 플레이어 내에서 또는 디스플레이 장치 자체 내에서 수행될 수 있다.
그러나, 본 발명에서는 디인터레이싱 및 크기 재조절(즉, 스케일링)과 같은 기능들이 메인 프로세서(107) 내에서 수행될 수 있다. 상이한 컴포넌트에 의해서 수행되는 이러한 모든 기능들이 메인 프로세서(107) 내에서 구현될 수 있다. 이로써, 상이한 컴포넌트에 대한 과잉 투자를 막을 수 있으며 자원을 절감할 수 있으며 동일한 또는 보다 작은 자원으로도 보다 양호한 품질 및 크게 개선된 디스플레이 성능을 제공할 수 있다.
환언하면, 비디오 소스로부터 아직 처리되지 않은 디지털 데이터 신호를 획득한 후에, 이 신호를 처리하고 이를 LCD, PDP 또는 DLPTM 프로젝션 TV와 같은 디지 털 디스플레이 장치로 전송한다. 이는 특히 출력 장치를 구동하기 위해서 변환을 필요로 하지 않는 비디오에 있어서 특히 유리한데, 그 이유는 프로세서로부터의 최종 출력은 디지털 디스플레이 장치에 의해 직접 사용되는 디지털 신호이기 때문이다. 이렇게 함으로써, 일단 디지털 신호가 획득되면, 아날로그/디지털 변환이 필요 없게 된다. 이로써, 매우 저가의 방식으로 신호 왜곡 및 잡음 발생 확률을 크게 감소시킬 수 있다. 이뿐만 아니라, 상술한 바와 같이, 오디오 장치 또는 TV의 동작 시에, 본 발명을 통해서 잉여 변환 장치가 필요 없기 때문에 디지털 소스 픽업 장치 및 디지털 출력 장치와 같은 최종 단계 컴포넌트의 생산 비용이 감소될 수 있다. 또한, 본 발명을 통해서 신호 보상 단계, 크기 재조절 단계 또는 변환 단계 등 대부분이 소프트웨어를 사용하여 수행될 수 있기 때문에 시스템의 아키텍처가 매우 유연해질 수 있다. 그러므로, 새로운 버전 또는 새로운 프로토콜이 출시되면, 소프트웨어를 간단하게 업그레이드함으로써 이러한 장치를 용이하게 갱신될 수 있다.
또한, 본 발명은 시스템이 프로세서 박스에 부착된 컴포넌트들에 대해 효율적으로 적응되게 하는 유연성이 있는 아키텍처를 제공할 수 있다. 일반적으로, 일단 비디오 소스 신호가 디코딩되어 비디오 디스플레이로 출력되면, 비디오 디스플레이는 디스플레이 장치의 고유 해상도에 따라서 그 신호를 변환해야 한다.
가령, 비디오 소스가 1920×1090 형식의 고해상도 신호를 출력할지라도, 디스플레이의 고유 해상도가 이러한 고해상도를 만족시키지 못하면, 비디오 디스플레이는 이 고해상도 신호를 1280×720 또는 865×480 형식으로 스케일링해서 이 신호가 디스플레이 장치의 해상도에 따라서 디스플레이에 되게 해야 한다. 이는 추가적 인 불필요한 신호 변환 단계를 필요로 하며 이로써 신호 품질이 저하되어 이미지 품질이 저하된다.
본 발명에서는 디스플레이의 고유 해상도를 정확하게 정합하는 형식으로 신호를 변환하기 위해서 메인 프로세서(107)를 사용하는 유연한 아키텍처를 이용함으로써 상술된 문제점을 해결한다. 이 시스템은 사용자 입력 또는 접속된 디스플레이와의 통신을 통해서 디스플레이의 크기, 해상도 또는 다른 특성을 검출할 수 있다. 접속된 디스플레이와의 통신의 경우, 디스플레이는 요청을 받으면 자신의 디스플레이 특성을 시스템의 메인 프로세서로 전송한다.
메인 프로세서(107)는 부착된 디스플레이가 1920×1080 고해상도 신호를 지원할 수 있다면 이러한 고해상도 신호를 출력할 수 있다. 부착된 디스플레이가 오직 865×480 정도의 해상도를 지원할 수 있다면, 메인 프로세서(107)는 비디오 신호를 그 해당 형식으로 변환하여 이를 디스플레이 장치로 보낸다. 따라서, 본 발명은 임의의 소정의 디스플레이 장치와 정확하게 적합한 신호를 제공할 수 있는데, 그 이유는 모든 출력 신호가 물리적으로 분리된 또는 전용의 변환 칩 또는 회로에 의해서가 아니라 소프트웨어를 사용하는 메인 프로세서에 의해서 처리되기 때문이다.
다른 타입의 변환이 디스플레이 내의 비정상적 사항(abnormalities)을 고려하기 위해서 프로세서에 의해서 수행될 수 있다. 가령, 디스플레이 장치는 고해상도 디스플레이를 제공하기 위해서 렌즈, 광 소스, 거울, 전방 유리판 및 센서와 같은 외부 광학 요소를 필요로 한다. 그런데, 이러한 요소들에 비정상적 사항이 존재 하면 이미지 출력의 품질이 저하된다. 미국 특허 출원 공개 번호 제 2004/076336 호는 이미지 캡처 장치 또는 이미지 디스플레이 장치에서 이러한 비정상적 사항을 극복하기 위한 보정 효과가 성취될 수 있도록 이미지를 "워핑(warping)"하는 방법을 개시한다. 이미지 캡처 장치 또는 디스플레이 장치 그 자체에서 프로세서가 사용된다.
그러나, 본 발명의 다른 실시예에서, 메인 프로세서(107)는 비디오 신호에 대해서 이러한 보정성 조절을 수행하는데 사용될 수 있다. 이 메인 프로세서는 Silicon Optix swW1-LX 칩과 같은 특정 주변 회로의 도움으로 또는 소프트웨어를 사용하여 이러한 조절을 수행한다. 따라서, 디스플레이 내에 추가적인 처리 회로를 배치할 필요가 없어지며 이로써 낮은 가격으로 고품질 디스플레이를 실현할 수 있다.
또한, DLPTM 리어 프로젝터는 디지털 디스플레이에 있어서 특정한 문제점을 갖는데, PDP 및 LCD 디스플레이와는 달리 이 프로젝터는 평탄하지 않으며 보다 큰 디스플레이 크기를 위해서 많은 공간을 차지하기 때문이다. 이러한 리어 프로젝션 DLPTM 디스플레이에서, 이미지 프로젝터는 이미지를 디스플레이 케이스의 후방에 있는 거울로 투사하며 이 거울은 이미지를 시야 스크린으로 반사한다. 보다 큰 스크린 크기를 갖는 경우, 반사된 이미지가 적절하게 디스플레이될 수 있도록 하기 위해서 스크린과 거울 간의 충분한 투사 거리가 있어야 한다. 따라서, 리어 프로젝션 DLPTM 디스플레이는 다른 디지털 타입의 디스플레이에 비해서 상대적으로 부피가 있 다. 이러한 디스플레이의 깊이를 줄이기 위해서, 곡선형 거울이 구현되어 보다 큰 디스플레이를 성취하기 위해서 필요한 투사 거리를 감소시킨다. 투사 거리를 줄이는 다른 통상적인 방식은 둘 이상의 거울로부터 이미지를 반사시키되 이 거울들은 시야각에 비해 넓은 각도로 배치될 수도 있다. 그러나, 이러한 다른 방식으로 구성된 리어 프로젝션 DLPTM 디스플레이에 의해 디스플레이된 이미지는 종종 왜곡된다.
미국 특허 출원 공개 제 2003/0231261 호는 리어 프로젝션 DLPTM 디스플레이에 의해 유발된 왜곡을 사용하여 이미지를 올바르게 디스플레이하는 방식으로 이미지를 "사전 왜곡(pre-distorting)"함으로써 상기 문제들을 해결한다. 본 발명은 디스플레이 그 자체 내에 이러한 사전 왜곡 도구를 제공하지 않는다. 이보다는, 본 발명의 실시예가 감소된 투사 거리 요구 사항을 갖는 더미 리어 프로젝션 DLPTM 디스플레이를 갖는 통합형 멀티미디어 처리 시스템을 사용하도록 이미지 왜곡은 메인 프로세서(107)에 의해서 수행된다.
본 발명에 의해 성취될 수 있는 이미지의 사전 조절은 리어 프로젝션 디스플레이에만 적용되는 것이 아니다. 통상적인 프로젝터 디스플레이의 경우에, 본 발명은 이미지의 올바른 디스플레이를 위해서 렌즈 및 다른 광학 장치의 특성을 기반으로 하여 사전 조절 단계를 수행한다. 그러므로, 디스플레이의 비용을 크게 증가시키는 렌즈 및 최외부 컴포넌트가 고품질 이미지 디스플레이를 위해서 필요하지 않게 된다.
디스플레이 특성에 대한 모든 정보는 디스플레이 내에 저장되어 필요할 때에 시스템의 메인 프로세서에 의해서 인출(fetch)될 수 있다.
요약하면, 본 발명은 디지털 오디오/비디오 소스 및 디지털 디스플레이 장치에서의 발전을 이용하여, 오디오, 비디오, 인터넷 및 매체 저장 기능을 한 기능형 장치 내로 최종적으로 통합시킨다. 지금까지, 디지털 오디오/비디오 소스 및 최근 개발된 디지털 비디오 디스플레이를 이용하여 고품질 오디오 및 비디오 경험 수준을 제공하는 본 발명의 시스템 및 방법이 기술되었다. 인터넷 및 저장 기능에 대한 본 발명의 측면이 이제 기술될 것이다.
본 발명의 다른 실시예에서, 저장 장치는 오디오 또는 비디오 소스에 따라서 시스템을 동적으로 고객에게 맞추는 것을 용이하게 할 수 있는 통합형 멀티미디어 처리 시스템에 포함될 수 있다. 홈 엔터테인먼트 시스템의 통상적인 오디오/비디오 시스템의 컴포넌트의 기능들을 분해하여 이들 기능을 한 프로세서 내에서 구현함으로써, 하나의 간단한 제어 인터페이스를 사용하여 보다 복잡한 멀티미디어 시스템을 제어할 수 있다. 이로써, 본 발명의 다른 측면은 대용량 저장 장치에 저장된 음악 또는 비디오 및 다른 멀티미디어 소스를 갖는 통합형 멀티미디어 제어 시스템에 관한 것이다.
도 12는 시스템(100)의 메인 프로세서(107)와 통신하는 대용량 저장 장치(501)를 도시한다. 이 대용량 저장 장치는 통합형 오디오/비디오 시스템(100)으로 내부 또는 외부에서 접속될 수 있으며 매체 특성을 저장하는 데이터베이스(503)를 포함할 수 있다. 선택 사양적으로, 프로세서(107)에 접속된 소프트웨어 모듈일 수 있는 신호 인식 모듈(505)이 포함될 수 있다. 다른 소프트웨어 모듈(115)은 저장 장치(501) 내의 내용을 보관하는 보관 시스템(510), 데이터베이스(503) 내에서 이후에 사용되기 위해 보관 시스템(51)과 함께 저장된 오프라인 내용을 분석하거나 신호 인식 모듈(505)과 함께 실시간 내용을 분석하는 정보 수집 시스템(515) 및 분석된 내용 특성을 데이터베이스(503)로부터 검색하는 정보 인출 시스템(520)을 포함할 수 있다.
신호 인식 모듈(505)은 제공된 오디오 타입 또는 디스플레이된 이미지 타입에 대해 특정된 소정의 신호 타입을 인식할 수 있다. 가령, 소정의 오디오 신호 특성은 재즈 음악을 최적절하게 제공하는 것과 관련되며, 소정의 비디오 신호 특성은 액션 영화에서 움직이는 장면을 최적절하게 제공하는 것과 관련될 수 있다. 신호 인식 모듈 또는 다른 유사한 피드백 및 제어 메카니즘을 제공하는 것의 이점들이 이하에서 상세하게 기술될 것이다.
통상적으로, 홈 엔터테인먼트 시스템은 오디오 신호 및 비디오 신호를 실시간으로 출력하는데, 이는 사용자가 바로 그 시간에 영화를 보거나 음악을 듣기를 원하지 않는다면 사용자는 통상적으로 시스템을 작동시키지 않기 때문이다. 실시간 재생에 있어서, 사용자는 음악이나 영화를 즐기기 원할 때마다 소스, 즉 CD 또는 DVD를 플레이어로 로딩하여야 한다. 수많은 음악 소스(CD,LP) 및 DVD를 한 곳으로 모아 나중에 사용자가 원하는 매체를 선택할 수 있도록 함에 있어서는 쥬크박스가 유용하다.
그러나, 오디오 및 비디오 매체를 모으는 다른 방법은 이들을 하드 디스크, 플래시 메모리 또는 다른 가능한 대용량 저장 장치와 같은 대용량 저장 장치 내에 이들을 저장하는 것이다. 여기에서, 대용량 저장 장치(501)는 박스 내에 포함된 저장 장치, PC 내의 하드 디스크, 외부 저장 장치 또는 인터넷일 수 있다. 그러나, 여기에만 한정되는 것이 아니며 임의의 차세대 대용량 저장 장치 등이 사용될 수도 있다. 대용량 저장 장치(501)는 가령 인터넷, USB 또는 파이어와이어와 같은 임의의 적합한 통신 방법을 통해서 접속될 수 있다.
다른 홈 엔터테인먼트 시스템 컴포넌트들은 비디오용 Tivo
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및 오디오용 Bose Lifestyle
Figure 112005078266200-PAT00002
과 같은 오디오 및 비디오 매체의 저장 장치를 제공한다. 그러나, 이 다른 홈 엔터테인먼트 시스템 컴포넌트들은 컴포넌트들의 기능적 분해를 통해서 본 발명에 의해서 성취될 수 있는 시청각적 개선 사항을 제공하지 못한다.
보다 중요하게는, 본 발명의 일 실시예에 따라서, 대용량 저장 장치(501) 내에 저장된 매체에 대한 충분한 보충 정보가 이러한 매체의 온라인 또는 오프라인 분석을 통해서 수집될 수 있다. 이러한 보충 정보가 사용되는 방식의 실례가 이제 기술될 것이다.
가령, 저장 장치(501)는 현악 협주곡 파일(a string concerto media file)이 들어있다고 하자. 프로세서는 가령 정보 수집 소프트웨어를 사용하여 하드 디스크 내에 저장된 현악기 협주곡를 오프라인으로 분석할 수 있다. 환언하면, 컴퓨터가 음악이 재생되지 않을 때에 오디오 소스를 분석하고 이 현악기 음악을 고주파수 오디오 소스로서 태깅(tag)하고 성악(vocal)을 중간 주파수 오디오 소스로 태깅하며 타악기 음악(percussion)을 저주파수 오디오 소스로 태깅한다. 이러한 분석은 음악이 재생되지 않을 때에 보관 시스템(510)과 함께 메인 프로세서(107) 또는 다른 정 보 수집 시스템(515)에 의해 수행된다. 일단 음악 특성이 식별되면, 이 특성은 데이터베이스(503) 상에 저장되고 정보 인출 시스템(520)에 의해서 검색되며 이러한 특성을 수용하기 위해서 출력 신호를 조절한다. 가령, 바이올린의 고주파수 사운드를 강조하기 위해서, 프로세서는 오프라인 분석 결과를 기반으로 하여 2 KHz로부터 1.7 KHz로 고주파수 범위에 대한 크로스오버를 자동 조절한다. 이는 바이올린에 대해서 트위터 범위를 증가시킴으로써 보다 양호한 사운드를 재생한다. 대용량 저장 장치를 이용하는 통상적인 홈 엔터테인먼트 시스템은 이러한 자동 제어 특징을 제공하지 못한다. 일반적으로, 청취자가 크로스오버 주파수를 2 KHz에서 1.5 KHz로 변경하기 원한다면, 이러한 변경을 위해서 고가의 디지털 크로스오버 네트워크를 수동으로 조절해야 한다. 이러한 방식은 인간의 개입을 필요로 하며 청취자의 판단에 의존한다.
그러나, 본 발명의 실시예에서, 컴퓨터가 사운드 파형 또는 디지털 코드 등을 이용하여 음악을 분석한다. 이 시스템은 현악기 협주곡이 고주파수 사운드를 많이 생성하는지를 결정하고 특정 청취 환경에 대해 최적인 크로스오버 네트워크를 조절할 수 있다.
또한, 시스템(100)은 청취 룸 환경을 분석할 수 있다. 마이크로폰이나 기타 입력 장치(105)로 시스템이 생성하는 사운드를 모니터링하고 청취자의 룸의 사운드 반사 또는 흡수 정도에 따라서 입력 장치는 시스템으로 피득백 정보를 제공한다. 이 피드백 정보를 기반으로 하여, 프로세서는 청취자 환경의 특성을 보완할 수 있다. 가령, 소정의 룸 구조에서, 베이스 주파수는 불균형적으로 흡수될 수 있다. 이 러한 경우에, 프로세서는 흡수된 베이스 사운드를 보완하기 위해서 베이스 출력을 증가시킬 수 있다. 한편, 고주파수 사운드가 너무 많이 반사되면, 프로세서는 최적 청취 경험을 제공하기 위해서 고주파수 출력을 줄인다.
또한, 오디오 특성은 청취 환경의 다른 요소를 기반으로 하여 상황에 따라 가변적으로 조절될 수 있다. 가령, 스피커들 간의 위치에 의존하여 조절이 수행될 수 있다. 그러므로, 입력 장치(105)는 좌측 프론트 스피커가 우측 프론트 스피커보다 더 멀리 떨어져 있는 것을 검출하면, 좌측 프론트 스피커의 볼륨을 증가시킴으로써 사운드의 균형을 잡도록 조절할 수 있다. 또한, 룸 내의 청취자의 위치에 따라서 조절이 수행될 수 있다. 따라서, 가령, 청취자가 룸의 뒤쪽에 있다면, 리어 스피커 볼륨이 줄어들고 프론트 스피커 볼륨이 증가된다. 또한, 청취자가 몇몇이냐에 따라서 조절할 수 있다. 이 경우에, 입력 장치는 카메라일 수 있다.
동일한 조절 특징이 비디오 출력을 조절하는데 사용될 수 있다. TV 프로그램이 Tivo
Figure 112005078266200-PAT00003
또는 임의의 다른 DVR과 같은 대용량 저장 장치(501) 내에 기록될 수 있다. 시청자가 프로그램을 보기 이전에 이 저장된 프로그램을 검토함으로써, 프로세서는 광고 부분을 검출하여 이를 스킵하거나 삭제할 수 있다. 한편, 광고 정보를 기반으로 하여, 사용자는 광고에서 나타나는 이러한 제품을 판매하는 판매자와 접촉할 수 있다. 그러므로, 본 발명은 추가적인 소스 정보를 오프라인으로 처리함으로써 이 정보를 생성함으로 대용량 저장 장치를 이용할 수 있다.
또한, 비디오 클립은 오프라인으로 분석될 수 있으며 나중에 용이하게 이용될 수 있다. 가령, 사용자는 바나나를 보여주는 장면을 찾기 위해서 저장된 비디오 매체를 분석할 수 있다. 다른 사용자는 10 명 이상의 사람이 나타나는 장면을 찾기 위해서 매체를 분석할 수 있다. 이러한 비디오 소스를 분석함으로써, 가령, 풍경, 일출, 일몰, 마천루, 사람의 얼굴, 눈사태 장면 및 대양의 모습과 같은 소정의 이미지 타입을 수집할 수 있다. 시스템이 사용되고 있지 않을 동안(즉, 오프라인 상태) 시스템이 저장된 비디오 매체를 분석하고 각 장면을 태깅하면, 태깅된 장면들은 매우 쉽게 발견될 수 있다. 이는 비디오 편집, 디지털 포토 앨범 구성에 있어서 매우 유용하며 다른 이미지 관련 애플리케이션을 위해서도 매우 유용하다.
또한, 비디오 매체의 오프라인 처리에 의해 생성된 정보를 기반으로 하여, 비디오 출력 신호는 최적 청취 경험을 제공하기 위해서 오디오가 조절되는 방식과 유사한 방식으로 최적 시청 경험을 제공하도록 조절된다. 가령, 비디오 신호가 일련의 긴 푸른 대양의 장면을 출력하고자 한다면, 본 발명은 부착된 비디오 디스플레이에 있어서 소정의 비디오 신호 측면이 최적이 될 수 있도록 조절하거나 주변 광과 같은 시청 환경을 기반으로 하여 조절할 수 있다. 또한, 본 시스템은 시청자가 디스플레이로부터 떨어진 거리를 기반으로 하여 칼라 강도 및 휘도와 같은 이미지 특성을 조절할 수 있다. 이 시스템은 상이한 타입의 이미지에 대해서 최적 특성을 학습하여 대용량 저장 장치(501) 내에 학습된 데이터를 저장할 수 있다.
환언하면, 대용량 저장 장치와 강력한 중앙 방식 통합형 오디오 비디오 프로세서를 함께 사용하면, 저장된 오디오 및 비디오 매체를 오프라인으로 처리하여 보충 정보를 생성할 수 있으며, 이는 사용자의 전체적인 청취 및 시청 경험을 개선하기 위해서 나중에 사용될 수 있다. 또한, 중앙 제어 방식으로 인해서, 오디오 또는 비디오 전문가들이 오디오 및 비디오 신호를 수동으로 조작하기로 선택할 수 있으며 대용량 저장 장치(501) 상의 데이터베이스(503)는 특정 타입 매체에 대한 전문가들의 바람직한 설정 사항을 저장할 수 있고 상이한 사용자 프로파일들이 이 시스템을 보다 개인에 선호에 맞도록 저장될 수 있다.
이로써, 사용자는 대용량 저장 장치(501) 상에 매체 내용을 저장하고 정보 수집 시스템(515)은 이 대용량 저장 장치의 내용을 분석하여 이 내용의 특성에 대한 데이터베이스를 구성할 수 있다. 정보 인출 시스템(520)은 수집된 내용 특성 정보, 즉 보충 정보를 사용하여 시스템의 매개 변수를 조절할 수 있다. 가령, 정보 인출 시스템(520)은 오디오 신호에 대해 볼륨, 필터 및 크로스오버 제어를 조절할 수 있으며 비디오 신호에 대해서 스케일링 및 색상 개선 정도를 제어할 수 있다. 이 실시예에 의해, 사용자는 재생되는 매체 내용이 변화될 때마다 시청 또는 청취 조건을 제어하는 번거로움을 피할 수 있다.
도 13에서, 이러한 보충 정보뿐만 아니라 개인화된 설정 사항 또는 프로파일이 인터넷을 통해서 공유될 수 있다. 이로써, 이러한 설정 사항이 여러 시스템 사용자들에 의해 공유되기 때문에 여러 번 시도를 해보고 최고의 시청각 설정 사항을 결정하는 것을 반복하는 것의 고충을 덜 수 있다. 이러한 정보는 판매될 중앙 데이터베이스에서 생성 및 저장되거나 사이버 공간의 커뮤니티 데이터베이스에서 사용자들 간에서 공유될 수 있다.
본 발명이 PC 아키텍처를 사용하기 때문에, 이 시스템은 가령, 이더넷 접속부, 무선 802.11 a/b/g 접속부, 디지털 가입자 라인 모뎀, 케이블 모뎀 또는 통상 의 전화 모뎀과 같은, 인터넷으로 접속을 제공하기 위한 임의의 적합한 장치를 사용하는데 있어서 유연성을 제공한다. 또한, 소프트웨어 모듈은 이러한 접속부를 통해서 전달될 수 있다. 또한, 영화, TV 프로그램 또는 음악과 같은 개인화된 매체는 이러한 접속부를 통해서 시스템으로 전달될 수 있다. 이러한 매체는 사용자 요청 시에 제공되거나 대용량 저장 장치(501) 상에 저장된 내용 또는 이와 달리 시청 또는 청취된 매체를 평가할 시에 메인 프로세서(107)에 의해 결정된 사용자 선호 사항을 기반으로 하여 자동으로 제공될 수도 있다.
도 13의 매체 데이터베이스 공유 시스템에서, 매체 시스템(100)은 타겟 소스(101), 데이터베이스(503) 내에 포함될 수 있는 매니저(504) 및 정보 인출 시스템(520) 내에 포함될 수 있는 네비게이터(521)를 포함할 수 있다. 매니저(504)는 매체 데이터베이스(552), 키워드 탐색 모듈(556) 및 데이터베이스 매니저(560)를 포함하는 커뮤니티 서버(550)와 통신한다. 또한, 커뮤니티 서버는 커뮤니티(570) 내의 다른 사용자의 데이터베이스 상에 저장된 매체 정보 또는 중앙 제공자로부터의 매체 정보를 액세스하기 위한 업데이트 요청 모듈을 포함할 수 있다. 매니저(504)는 사용자 입력(108)을 기반으로 하여서 타겟 매체 소스(101)로부터 매체 특성을 획득할 수 있다. 사용자 입력(108)을 기반으로 하여서 출력 신호를 조절하기 위해서 네비게이터(521)는 매니저로부터 이러한 매체 특성 정보를 검색한다.
또한, 매니저(504)는 매체 정보에 대해서 커뮤니티 서버(550)에게 질의할 수 있다. 키워드 탐색 모듈(556)은 매니저(504)로부터의 요청을 처리한다. 매니저(504)로부터의 요청은 직접적 사용자 입력(108)에 의한 것일 수 있으며 소정의 타 입의 매체에 대한 이상적인 특성을 제공하도록 하는 자동 요청일 수 있다. 데이터베이스 매니저(560)는 타겟 매체에 대한 정보에 대해서 매체 데이터베이스(552)를 탐색한다. 업데이트 요청 모듈(564)을 사용하여, 데이터베이스 매니저는 다른 접속된 사용자 또는 중앙 제공자일 수 있는 커뮤니티(570)에게 타겟 매체 소스(101)에 대한 정보에 대해서 질의할 수 있다. 데이터베이스 매니저(560)는 커뮤니티 질의에 응답하여 수신된 정보를 기반으로 하여 매체 데이터베이스(552)를 업데이트할 것이다. 탐색 결과들이 매니저(504)로 다시 전송되어 상술된 바와 같이 오디오 출력을 조절하는데 사용될 수 있다. 커뮤니티 서버(550)는 커뮤니티(570) 내의 다른 사용자들에게 매체 정보를 제공하기 위해서 데이터베이스(503) 내의 매체 정보에 대하여 매니저(504)에게 질의한다.
보관 시스템(archiving system, 510)은 검색된 데이터 및 저장된 데이터를 다양한 방식으로 구성할 수 있다. 바람직하게는 매체 매개 변수, 디스플레이 매개 변수 및 청취 매개 변수는 형식 또는 프로그램 타입과 같은 매체의 타입에 의해 구성된다. 가령, 매체는 그들의 최적 디스플레이 특성이 유사할 가능성이 있기 때문에 최적 디스플레이 해상도에 의해 그룹화된다. 또한, 매체는 사용자가 원하는 매체를 발견할 수 있도록 장르에 의해 그룹화될 수 있다. 가령, 영화는 코미디, 드라마, 공포물, 액션 및 SF 별로 분류될 수 있다. 마찬가지로, 음악은 가령 재즈, 클래식, R&B, 빅-밴드 및 톱 40 등으로 분류될 수 있다. 사용자는 자신의 선호 사항에 따라서 카테고리를 설정한 프로파일을 가질 수 있다.
유료 시청 시스템 또는 온 디맨드 시스템과 같은 커뮤니티 서버에 의해 디스 플레이를 최적화거나 최적 청취 경험을 제공하는 매개 변수를 포함하는 실제 매체가 제공될 수 있다. 컨텐츠 제공자는 매체 및/또는 매개 변수의 사용을 이러한 데이터가 네트워크 접속부를 통해서 전달되었던 시스템으로만 한정하기 위해서 매체 또는 매개 변수에 복사 방지 메카니즘을 제공한다. 이러한 복사 방지 기술은 매체가 사용될 수 있는 회수를 한정하는 기술, 매체가 사용될 수 있는 시간을 한정하는 기술, 특정 시스템에 대해 유일한 코드를 매체 내에 내장하는 기술 또는 본 기술 분야의 당업자에게 잘 알려진 다른 기술을 포함한다.
본 발명의 통합형 시스템의 유연한 아키텍처로 인해서, 커뮤니티 서버로부터 매체를 검색하는 사용자 인터페이스는 수많은 상이한 형태를 취할 수 있다. 사용자가 최적 디스플레이 또는 사용자의 취향에 가장 적합한 청취 매개 변수를 갖는 매체를 선택할 수 있는 웹 기반 인터페이스가 제공될 수 있다. 가령, 어두운 디스플레이 특성을 갖는 공포 영화를 선택할 경우에, 사용자는 사용자의 취향에 부합하는 보다 밝은 버전의 공포 영화를 제공하는 매개 변수를 선택할 수 있다. 또한, 동일한 사용자가 자신의 취향에 부합하는 오디오 특성을 선택할 수 있다. 공포 영화 실례에서는, 사용자는 영화가 보다 스릴감 있게 하기 위해서 높은 베이스 오디오 트랙을 선택할 수 있다. 유사한 선택이 이러한 사용자 인터페이스를 사용하는 오디오 매체에 대해서 제공될 수 있다.
본 발명의 이러한 실시예의 사용자는 자신의 보충 정보를 서버로 업로드하거나 다른 사용자에 의해 생성된 다른 보충 정보를 서버로부터 다운로드할 수 있다. 또한, 사용자들은 가령 피어 투 피어 네트워크에서 서버를 사용하지 않고 그들 간 에 정보를 교환할 수 있다. 사용자는 자신의 시스템을 적절하게 동작시키거나 자신의 취향에 맞는 정확한 환경을 생성하기 위해서 필요한 정보를 편리하고 용이하게 구할 수 있다.
또한, 가령 VoIP(voice over Internet protocol) 전화 서비스, 전화 회의(teleconferencing), 비디오 회의, 이메일, 파일 공유, 인터넷 브라우징, 인터넷 메시지 전달과 같은 다른 인터넷 기능들이 제공될 수 있다. 또한, 유연한 PC 아키텍처로 인해서 시스템은 PC로서 기능할 수 있으며 가령 워드 프로세싱, 스프레드시트 및 프리젠테이션 소프트웨어와 같은 생산성 애플리케이션(productivity applications)과 같은 컴퓨터 프로그램이 동작될 수 있다.
또한, PC 아키텍처의 보다 더 개선된 시청각 능력으로 인해서 본 발명의 시스템은 게임 콘솔로서 적합할 수 있다. 소프트웨어 에뮬레이션이 다른 게임 시스템을 복사하는데 사용될 수 있거나 독점적 시스템이 개발될 수 있다. 또한, 인터넷 접속부가 존재하면, 시스템은 X-Box
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Live 또는 EA SportsTM Online과 같은 매우 인기있는 네트워크 게임 실행을 가능하게 한다. 이러한 서비스는 상술한 바와 같은 시스템 제어 설정 사항 정보를 공유하는 사이버 커뮤니티와 유사한 방식으로 제공될 수 있다. 또한, 인터넷은 오디오 및 비디오 매체와 유사한 방식으로 게임 컨텐츠를 시스템으로 제공하는데 사용될 수 있다.
본 발명은 특정 실시예들을 참조하여 상술한 바와 같이 상세하게 기술되었지만, 본 기술 분야의 당업자는 다양한 수정 및 변경이 첨부된 청구범위에 규정된 본 발명의 사상 및 범위 내에서 가능함을 이해할 것이다.
본 발명에 의해서 멀티미디어 신호를 중앙 방식으로 처리함으로써 잉여적인 처리 단계 및 불필요한 신호 변환 단계가 필요 없게 되어서 각 장치의 하드웨어 구성이 간단하게 되며 이로써 제조 비용이 감소된다. 또한, 중앙 방식 처리로 인해서 신호 소스에서 최종 장치까지 신호를 디지털 방식으로 처리할 수 있으며 이로써 고품질 이미지 및 오디오 신호를 양호하게 제어할 수 있게 된다.

Claims (45)

  1. 오디오 소스와,
    상기 오디오 소스로부터의 오디오 신호에 응답하도록 구성된 중앙 처리 유닛과,
    상기 오디오 신호의 모든 오디오 주파수에 대해서 동일한 소리 크기 레벨(an equal-loudness level)을 제공하도록 상기 오디오 신호를 조절하는 디지털 볼륨 제어 모듈을 포함하는
    통합형 오디오 처리 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 디지털 볼륨 제어 모듈은 각 주파수에 대응하는 사전설정된 소리 크기 값(pre-set loudness values)을 기반으로 하여서 상기 오디오 신호를 조절하는
    통합형 오디오 처리 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 디지털 볼륨 제어 모듈은,
    상기 오디오 신호를 주파수 범위별로 분할하는 주파수 분할 모듈과,
    기준 데이터를 제공하는 기준 데이터 모듈과,
    상기 기준 데이터를 기반으로 하여 상기 분할된 오디오 신호를 조절하는 신호 조절 모듈과,
    상기 조절된 오디오 신호를 합성하는 주파수 합성 모듈을 포함하는
    통합형 오디오 처리 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 주파수 분할 모듈은 상기 기준 데이터를 기반으로 하여 상기 오디오 신호를 분할하는
    통합형 오디오 처리 시스템.
  5. 제 3 항에 있어서,
    중간 주파수 범위에서의 조절 정도가 저주파수 범위에서의 조절 정도보다 큰
    통합형 오디오 처리 시스템.
  6. 제 4 항에 있어서,
    청취자 위치 정보를 상기 디지털 볼륨 제어 모듈에게 제공하는 입력 장치와,
    다수의 스피커 구동 신호에 응답하여 다수의 스피커 구동 전류를 생성하는 증폭기와,
    상기 다수의 스피커 구동 신호에 의해 직접 구동되는 다수의 더미 스피커(dummy speaker)를 더 포함하며,
    상기 디지털 볼륨 제어 모듈은 상기 청취자 위치 정보를 기반으로 하여 상기 오디오 신호를 더 조절하는
    통합형 오디오 처리 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 입력 장치는 이미지 캡처 장치인
    통합형 오디오 처리 시스템.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 청취자 위치 정보는 상기 다수의 더미 스피커 중 하나의 더미 스피커와 청취자 간의 각도인
    통합형 오디오 처리 시스템.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 청취자 위치 정보는 상기 다수의 더미 스피커 중 하나의 더미 스피커와 청취자 간의 거리인
    통합형 오디오 처리 시스템.
  10. 통합형 오디오 처리 시스템에 있어서,
    오디오 소스와,
    상기 오디오 소스로부터의 오디오 신호에 응답하도록 구성된 중앙 처리 유닛과,
    상기 오디오 신호를 조절하는 디지털 볼륨 제어 모듈과,
    청취자 위치 정보를 상기 디지털 볼륨 제어 모듈에게 제공하는 입력 장치와,
    처리된 오디오 신호를 기반으로 하여 오디오를 출력하는 다수의 스피커를 포함하며,
    상기 디지털 볼륨 제어 모듈은 상기 청취자 위치 정보를 기반으로 하여 상기 오디오 신호를 조절하는
    통합형 오디오 처리 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 입력 장치는 이미지 캡처 장치인
    통합형 오디오 처리 시스템.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 청취자 위치 정보는 상기 다수의 스피커 중 하나의 스피커와 청취자 간의 각도인
    통합형 오디오 처리 시스템.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 청취자 위치 정보는 상기 다수의 스피커 중 하나의 스피커와 청취자 간의 거리인
    통합형 오디오 처리 시스템.
  14. 통합형 오디오 처리 시스템에 있어서,
    오디오 소스와,
    상기 오디오 소스로부터의 오디오 신호에 응답하도록 구성된 중앙 처리 유닛과,
    상기 중앙 처리 유닛에 접속된 스피커를 포함하며,
    상기 스피커는 상기 중앙 처리 유닛으로 스피커의 성능 특성을 전송하고,
    상기 중앙 처리 유닛은 상기 전송된 성능 특성에 응답하여 상기 오디오 신호를 처리하는
    통합형 오디오 처리 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 스피커는 상기 중앙 처리 유닛으로부터의 질의에 응답하여 상기 성능 특성을 전송하는
    통합형 오디오 처리 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 스피커는 상기 성능 특성을 포함하는 저장 장치를 포함하는
    통합형 오디오 처리 시스템.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 성능 특성은,
    주파수 대역에 걸친 사운드 재생 능력, 정규 출력 전력, 추천 증폭 전력, 입력 임피던스, 스피커 하우징 사이즈, 민감도, 크로스오버 주파수 또는 서브스피커 컴포넌트의 개수인
    통합형 오디오 처리 시스템.
  18. 오디오 신호 조절 방법에 있어서,
    상기 획득된 제어 요청을 기반으로 하여 상기 다수의 주파수 범위 중 각 주파수 범위에서 상기 오디오 신호를 조절하는 단계와,
    오디오 출력을 생성하기 위한 후속 처리를 위해서 상기 다수의 주파수 범위 중 각 주파수 범위에서 상기 조절된 오디오 신호를 합성하는 단계를 포함하는
    오디오 신호 조절 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 기준 데이터는 각 주파수 범위에 대응하는 사전설정된 소리 크기 값인
    오디오 신호 조절 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 사전설정된 소리 크기 값은 각 주파수 범위에 대응하는 사운드 압력 레벨(a sound pressure level)에 대한 인체의 민감도를 기반으로 하는
    오디오 신호 조절 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 기준 데이터는 사용자 입력에 따라서 수정되는
    오디오 신호 조절 방법.
  22. 제 18 항에 있어서,
    사운드 재생 소스에 대한 사용자의 위치를 판단하는 단계를 더 포함하며,
    상기 기준 데이터는 각 주파수 범위에 대응하는 사운드 압력 레벨에 대한 인체의 민감도에 대한 정보인
    오디오 신호 조절 방법.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 사용자 위치 결정 단계는 사용자와 사운드 재생 소스 간의 각도를 측정하는 단계를 포함하는
    오디오 신호 조절 방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 사용자와 상기 사운드 재생 소스 간의 각도는 수직 및 수평으로 측정되는
    오디오 신호 조절 방법.
  25. 제 18 항에 있어서,
    상기 기준 데이터는 사용자 입력에 따른 사용자 선호 사항에 대응하는
    오디오 신호 조절 방법.
  26. 제 18 항에 있어서,
    상기 기준 데이터는 사운드 재생 소스 특성인
    오디오 신호 조절 방법.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 사운드 재생 소스 특성은
    주파수 대역에 걸친 사운드 재생 능력, 정규 출력 전력, 추천 증폭 전력, 입력 임피던스, 스피커 하우징 사이즈, 민감도, 크로스오버 주파수 또는 서브스피커 컴포넌트의 개수인
    오디오 신호 조절 방법.
  28. 제 18 항에 있어서,
    상기 기준 데이터는 순수한 톤을 위한 정상 동일 소리 크기 레벨 콘투어(normal equal-loudness-level contours)인
    오디오 신호 조절 방법.
  29. 오디오 신호 조절 방법에 있어서,
    사운드 재생 장치에 질의하는 단계와,
    상기 사운드 재생 장치로부터 정보를 획득하는 단계와,
    상기 획득된 정보에 응답하여 사운드 재생 장치 성능 특성을 결정하는 단계와,
    상기 결정된 사운드 재생 장치 성능 특성에 응답하여 오디오 소스로부터의 오디오 신호를 처리하는 단계를 포함하는
    오디오 신호 조절 방법.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 사운드 재생 장치 성능 특성은 주파수 대역에 걸친 사운드 재생 능력이며,
    상기 오디오 신호 처리 단계는 주파수 대역에 걸친 상기 사운드 재생 능력을 기반으로 하여 상기 오디오 신호의 크로스오버 주파수(crossover frequency)를 조절하는 단계를 포함하는
    오디오 신호 조절 방법.
  31. 제 29 항에 있어서,
    상기 사운드 재생 장치 성능 특성을 사용자에게 제공하는 단계와,
    사용자 입력을 획득하여 사용자 선호 사항을 기반으로 하여 상기 사운드 재생 장치 성능 특성을 수정하는 단계를 더 포함하는
    오디오 신호 조절 방법.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 사운드 재생 장치 성능 특성은 상기 사용자에게 그래픽적으로 제공되는
    오디오 신호 조절 방법.
  33. 제 31 항에 있어서,
    상기 사용자에게 제공되는 상기 사운드 재생 장치 성능 특성은 상기 크로스오버 주파수에 대해 제안된 최적의 범위인
    오디오 신호 조절 방법.
  34. 제 29 항에 있어서,
    상기 정보는 사운드 재생 장치 식별자인
    오디오 신호 조절 방법.
  35. 제 34 항에 있어서,
    상기 사운드 재생 장치 식별자에 응답하여 상기 사운드 재생 장치 성능 특성을 조회하는 단계를 더 포함하는
    오디오 신호 조절 방법.
  36. 제 29 항에 있어서,
    상기 정보는 사운드 재생 장치 스피커 성능 특성인
    오디오 신호 조절 방법.
  37. 제 29 항에 있어서,
    상기 성능 특성은
    주파수 대역에 걸친 사운드 재생 능력, 정규 출력 전력, 추천 증폭 전력, 입력 임피던스, 스피커 하우징 사이즈, 민감도, 크로스오버 주파수 또는 서브스피커 컴포넌트의 개수인
    오디오 신호 조절 방법.
  38. 오디오 신호 제어 방법에 있어서,
    오디오 신호를 수신하는 단계와,
    사운드 수신 정보를 획득하는 단계와,
    상기 오디오 신호를 다수의 주파수 범위로 분할하는 단계와,
    각 주파수 범위에 대해서 기준 데이터를 체크하는 단계와,
    상기 기준 데이터 및 상기 사운드 수신 정보를 기반으로 하여 상기 다수의 주파수 범위 중 각 주파수 범위에서 상기 오디오 신호를 조절하는 단계와,
    오디오 출력을 생성하기 위한 후속 처리를 위해서 상기 다수의 주파수 범위 중 각 주파수 범위에서 상기 조절된 오디오 신호를 합성하는 단계를 포함하는
    오디오 신호 제어 방법.
  39. 제 38 항에 있어서,
    상기 사운드 수신 정보는 사운드 소스에 대한 사운드 수신자(sound receptor)의 위치인
    오디오 신호 제어 방법.
  40. 제 39 항에 있어서,
    상기 기준 데이터는 상기 사운드 소스에 대한 상기 사운드 수신자의 위치를 기반으로 하는 사운드 소스의 재생 특성에 대응하는
    오디오 신호 제어 방법.
  41. 제 40 항에 있어서,
    상기 기준 데이터는 각 주파수 범위에 대한 사운드 압력 레벨에 대응하는
    오디오 신호 제어 방법.
  42. 제 41 항에 있어서,
    상기 사운드 압력 레벨은 상기 사운드 수신자와 상기 사운드 소스 간의 각도에 대응하는
    오디오 신호 제어 방법.
  43. 제 41 항에 있어서,
    상기 사운드 압력 레벨은 상기 사운드 수신자와 상기 사운드 소스 간의 거리에 대응하는
    오디오 신호 제어 방법.
  44. 제 40 항에 있어서,
    상기 사운드 수신자는 인간인
    오디오 신호 제어 방법.
  45. 제 40 항에 있어서,
    상기 사운드 소스는 스피커 유닛인
    오디오 신호 제어 방법.
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