KR20070050930A - 고 잡음 환경에서의 음향 표현을 위한 오디오 신호 처리시스템 및 방법 - Google Patents

고 잡음 환경에서의 음향 표현을 위한 오디오 신호 처리시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고-잡음 환경에서 양질의 음향 표현을 얻는 데 유용한 신규한 시스템, 방법 및 회로에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 오디오 신호 처리 시스템, 방법 및 회로를 제공한다. 나아가, 본 발명은 예상 청취 환경과 연관된 이상 현상을 보상하는 다중 대역 이퀄라이저에 조절 동작을 하드 프로그램하는 방법을 제공한다.

Description

고 잡음 환경에서의 음향 표현을 위한 오디오 신호 처리 시스템 및 방법{SYSTEM FOR AND METHOD OF AUDIO SIGNAL PROCESSING FOR PRESENTATION IN A HIGH-NOISE ENVIRONMENT}
본 발명은 고-잡음 환경에서 양질의 음향 표현을 얻는 데 유용한 신규한 시스템, 방법 및 회로에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 오디오 신호를 처리하는 시스템, 방법 및 회로를 제공한다. 본 발명은 예상 청취와 관련된 예외성을 보상하는 다중 대역 이퀄라이저로의 하드-프로그래밍 조절 방법을 추가로 제공한다.
이동하는 운송수단과 같은 고-잡음 환경에서 양질의 음향 표현을 얻는 것은 여전히 도전과제로 남아있다. 예를 들어, 이러한 환경에서 시스템의 저음(베이스) 응답은 일반적으로 부적절하다. 저음 응답이 이퀄라이저에 의해 부스트(boost)되어 부적절함을 보상하는 동안에, 이러한 접근법은 정확하지 않은 고음부 응답을 일으킬 수 있으며, 따라서 음향의 질이 떨어진다. 정확하지 않은 고음 응답에 더하여, 저음 부스팅은 음향 표현의 동적 범위를 바람직하지 않게 증가시킬 수 있다. 잡음 환경에서, 잡음에 의해 설정된 볼륨 바닥(이동하는 운송수단 내에서 일반적으로 80dB 정도)와 사람 청각의 생리학적 특성에 의해 설정되는 볼륨 천장 사이에 매우 작은 오디오 범위가 존재한다. 잡음 환경에서 표현되는 음향의 동적 범위를 증가시 키는 것은 심미적으로도 바람직하지 않다. 왜냐하면, 음향 레벨이 청각의 생리학적인 볼륨 천정에 접근하여, 유쾌하지 않거나, 짜증스럽거나 심지어 고통스러운 반응을 초래한다. 따라서, 고-잡음 환경에서 양질의 음향 표현을 위한 새로운 접근법이 필요하다.
상업 스피커와 같은 전형적인 소비자 음향 변환기가 약 600 내지 1000 사이클 사이에서 동작하면 음향학적으로 유효하다. 이러한 범위 밖의 음향 변환기의 유효하지 않은 동작을 보상하기 위해, 시스템은 종종 다양한 특성 스피커나 증폭기를 사용한다. 이러한 스피커나 증폭기들은 매우 비싸다. 여분의 하드웨어나 고가의 하드웨어를 사용하지 않고, 이러한 유효하지 않은 동작을 보상하는 시스템이 매우 유용할 것이다.
오늘날, 영화에서의 음향의 동적 범위는 영화 상영관의 크기와 같은 환경에서 생성 및 믹싱(mixing)된다. 가정의 엔터테인먼트 영역이나 자동차들과 같은 작은 크기의 환경에서 영화 음향을 양질 재생하는 것은 아무래도 어렵다. 작은 크기의 환경에서, 오디오 정상파(standing wave)가 정상파 주파수에서 종종 방해 음향 신호를 생성한다. 지정된 작은 크기의 환경에서, 이러한 특정 정상파를 보상하여 고-음질의 음향 표현을 할 수 있다.
마지막으로, 영화 음향 및 음악에 세심한 주의를 기울이는 것과는 대조적으로, 전자 비디오 게임에서 사용되는 오디오는 종종 아무렇게나 믹싱(mixing)된다. 이렇게 아무렇게나 믹싱된 오디오는 완전하고, 균형잡힌 오디오를 청취자에게 선사하지 못한다. 전체 동적 범위에 걸친 오디오 주파수 폭을 강화하여 고 음질의 오디 오를 제공할 수 있다.
본 발명은 고-잡음 환경에서 양질의 음향 표현을 얻는 데 유용한 신규한 시스템, 방법 및 회로에 관한 것이다. 일 측면에서, 본 발명은 오디오 신호 처리 시스템을 제공한다. 일 실시예에서, 이 시스템은 가청 저음 음향에 대응하는 오디오 신호의 저 주파수 부분의 진폭을 조정하고 가청 고음 음향에 대응하는 상기 오디오 신호의 고 주파수 부분의 진폭을 반대 방향으로 조절하여 등화된 오디오 신호를 발생하는 1차 이퀄라이저로서, 상기 조절 동작 및 반대 방향으로의 조절 동작이 교차 범위에서 무시할 수 이득을 생성하는 주파수의 상기 교차 범위 사이에서 서로 교차하는 상기 1차 이퀄라이저와; 상기 오디오 신호의 동적 범위를 압축함으로써 압축된 오디오 신호를 생성하는 압축기와; 그리고 상기 1차 이퀄라이저와 반대 효과를 발생하는 미러 이퀄라이저를 포함한다.
다른 실시예에서, 이 시스템은 가청 저음 음향에 대응하는 오디오 신호의 저 주파수 부분의 진폭을 감소시키고 가청 고음 음향에 대응하는 상기 오디오 신호의 고 주파수 부분의 진폭을 증가시켜 등화된 오디오 신호를 발생하는 1차 이퀄라이저로서, 상기 감소 및 상기 증가가 교차 범위에서 무시할 수 이득을 생성하는 상기 교차 범위 사이에서 서로 교차하는 상기 1차 이퀄라이저와; 상기 오디오 신호의 동적 범위를 압축함으로써 압축된 오디오 신호를 생성하는 압축기와; 그리고
상기 1차 이퀄라이저와 반대 효과를 발생하는 미러 이퀄라이저를 포함한다.
선택적인 실시예에서, 이 시스템은 가청 저음 음향에 대응하는 오디오 신호의 저 주파수 부분의 진폭을 조정하고 가청 고음 음향에 대응하는 상기 오디오 신호의 고 주파수 부분의 진폭을 반대 방향으로 조절하여 등화된 오디오 신호를 발생하는 1차 이퀄라이저로서, 상기 조절 동작 및 반대 방향으로의 조절 동작이 교차 범위에서 무시할 수 이득을 생성하는 주파수의 상기 교차 범위 사이에서 서로 교차하는 상기 1차 이퀄라이저와; 상기 오디오 신호의 동적 범위를 압축함으로써 압축된 오디오 신호를 생성하는 압축기와; 상기 1차 이퀄라이저와 반대 효과를 발생하는 미러 이퀄라이저와; 그리고 예상 청취 환경에 연관된 음향 표현 이상 현상에 관계되도록 사전 설정된 주파수에서 상기 신호의 진폭을 조절하는 최종 이퀄라이저를 포함한다.
또 다른 실시예에서, 이 시스템은 가청 저음 음향에 대응하는 오디오 신호의 저 주파수 부분의 진폭을 감소시키고 가청 고음 음향에 대응하는 상기 오디오 신호의 고 주파수 부분의 진폭을 증가시켜 등화된 오디오 신호를 발생하는 1차 이퀄라이저로서, 상기 감소 및 상기 증가가 교차 범위에서 무시할 수 이득을 생성하는 상기 교차 범위 사이에서 서로 교차하는 상기 1차 이퀄라이저와; 상기 오디오 신호의 동적 범위를 압축함으로써 압축된 오디오 신호를 생성하는 압축기와; 상기 1차 이퀄라이저와 반대 효과를 발생하는 미러 이퀄라이저와; 그리고 예상 청취 환경에 연관된 음향 표현 이상 현상에 관계되도록 사전 설정된 주파수에서 상기 신호의 진폭을 조절하는 최종 이퀄라이저를 포함한다.
본 발명의 시스템은 미러 이퀄라이저의 출력 신호에 응답하는 스피커 시스템을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 교차 범위가 600Hz에서 1,000Hz 사이이다. 다른 실시예에서, 상기 1차 이퀄라이저와 상기 미러 이퀄라이저가 선형의 주파수 함수에 따라 진폭을 조절할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 압축기가 상기 오디오 신호의 높은 진폭 부분을 감쇄시켜 상기 오디오 신호를 압축할 수 있다. 선택적으로, 상기 압축기가 상기 오디오 신호의 낮은 진폭 부분을 증폭시켜 상기 오디오 신호를 압축할 수 있다. 특정 실시예에서, 압축기는 약 10dB 이하로 오디오 신호의 동적 범위를 압축할 수 있다.
다른 실시예에서, 상기 1차 이퀄라이저가 하나 이상의 필터를 사용하여 상기 오디오 신호의 상기 고 주파수 부분의 진폭을 조절하고, 상기 미러 이퀄라이저가 하나 이상의 필터를 사용하여 상기 오디오 신호의 고 주파수 부분에 상기 1차 이퀄라이저와 상반된 작용을 가하되, 상기 필터는 상기 오디오 신호에 동일하고 상반된 작용을 할 수 있다.
선택적으로, 상기 1차 이퀄라이저는 하나 이상의 필터를 사용하여 상기 오디오 신호의 저 주파수 부분의 진폭을 조절하고, 상기 미러 이퀄라이저는 하나 이상의 필터를 사용하여 상기 오디오 신호의 저 주파수 부분에 상기 1차 이퀄라이저와 상반된 작용을 가하되, 상기 필터들은 상기 오디오 신호에 동일하고 상반된 작용을 가할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 1차 이퀄라이저는 상기 신호의 저 주파수 부분의 진폭을 100Hz에서 약 10dB 씩 감소시킬 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 1차 이퀄라이저는 상기 신호의 고 주파수 부분의 진폭을 8kHz에서 약 8dB 씩 증가시킬 수 있다.
상기 미러 이퀄라이저는 상기 신호의 저 주파수 부분의 진폭을 100Hz에서 10dB 씩 증가시킬 수 있다. 선택적으로 상기 미러 이퀄라이저는 상기 신호의 고 주파수 부분의 진폭을 8kHz에서 8dB 씩 감소시킬 수 있다.
또 다른 실시예에서, 상기 미러 이퀄라이저는 상기 신호의 저 주파수 부분의 진폭을 100Hz에서 10dB 씩 증가시킬 수 있다. 추가 실시예에서, 상기 미러 이퀄라이저는 상기 신호의 고 주파수 부분의 진폭을 8kHz에서 8dB 씩 감소시킬 수 있다.
추가 실시예에서, 상기 미러 이퀄라이저는 상기 신호의 저 주파수 부분의 진폭을 100Hz에서 10dB 씩 감소시킬 수 있다. 추가 실시예에서, 상기 미러 이퀄라이저는 상기 신호의 고 주파수 부분의 진폭을 8kHz에서 8dB 씩 증가시킬 수 있다.
다른 측면에서, 본 발명은 오디오 신호 처리 방법을 제공한다. 일 실시예에서, 이 방법은 가청 저음 음향에 대응하는 오디오 신호의 저 주파수 부분의 진폭을 조정하고 가청 고음 음향에 대응하는 상기 오디오 신호의 고 주파수 부분의 진폭을 반대 방향으로 조절하여 상기 오디오 신호를 1차 등화하는 단계로서, 상기 조절 동작 및 반대 방향으로의 조절 동작이 교차 범위에서 무시할 수 이득을 생성하는 주파수의 상기 교차 범위 사이에서 서로 교차하는 상기 1차 등화 단계와; 상기 오디오 신호의 동적 범위를 압축하는 단계와; 그리고 상기 1차 등화 단계와 반대 방법으로 상기 오디오 신호를 미러 등화하는 단계를 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 이 방법은 가청 저음 음향에 대응하는 오디오 신호의 저 주파수 부분의 진폭을 조정하고 가청 고음 음향에 대응하는 상기 오디오 신호의 고 주파수 부분의 진폭을 반대 방향으로 조절하여 상기 오디오 신호를 1차 등화하는 단계로서, 상기 조절 동작 및 반대 방향으로의 조절 동작이 교차 범위에서 무시할 수 이득을 생성하는 주파수의 상기 교차 범위 사이에서 서로 교차하는 상기 1차 등화 단계와; 상기 오디오 신호의 동적 범위를 압축하는 단계와; 상기 1차 등화 단계와 반대 방법으로 상기 오디오 신호를 미러 등화하는 단계와; 그리고 예상 청취 환경에 연관된 음향 표현 이상 현상에 관계되도록 미리 설정된 주파수에서 상기 신호의 진폭을 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 오디오 신호 처리 회로를 제공한다. 일 실시예에서, 가청 저음 음향에 대응하는 오디오 신호의 저 주파수 부분의 진폭을 조정하고 가청 고음 음향에 대응하는 상기 오디오 신호의 고 주파수 부분의 진폭을 반대 방향으로 조절하여 등화된 오디오 신호를 발생하는 1차 이퀄라이저로서, 상기 조절 동작 및 반대 방향으로의 조절 동작이 교차 범위에서 무시할 수 이득을 생성하는 주파수의 상기 교차 범위 사이에서 서로 교차하는 상기 1차 이퀄라이저와; 상기 오디오 신호의 동적 범위를 압축함으로써 압축된 오디오 신호를 생성하는 압축기와; 그리고 상기 1차 이퀄라이저와 반대 효과를 발생하는 미러 이퀄라이저를 포함할 수 있다.
선택적인 실시예에서, 이 회로는 가청 저음 음향에 대응하는 오디오 신호의 저 주파수 부분의 진폭을 조정하고 가청 고음 음향에 대응하는 상기 오디오 신호의 고 주파수 부분의 진폭을 반대 방향으로 조절하여 등화된 오디오 신호를 발생하는 1차 이퀄라이저로서, 상기 조절 동작 및 반대 방향으로의 조절 동작이 교차 범위에서 무시할 수 이득을 생성하는 주파수의 상기 교차 범위 사이에서 서로 교차하는 상기 1차 이퀄라이저와; 상기 오디오 신호의 동적 범위를 압축함으로써 압축된 오디오 신호를 생성하는 압축기와; 상기 1차 이퀄라이저와 반대 효과를 발생하는 미러 이퀄라이저와; 그리고 예상 청취 환경에 연관된 음향 표현 이상 현상에 관계되도록 사전 설정된 주파수에서 상기 신호의 진폭을 조절하는 최종 이퀄라이저를 포함할 수 있다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 예상 청취 환경과 연관된 이상 현상을 보상하는 하나 이상의 다중 대역 이퀄라이저에 조절 동작을 하드-프로그램하는 방법을 제공한다. 상기 하드 프로그램 방법은: 상기 예상 청취 환경으로 테스트 오디오 신호를 표현하는 단계와; 상기 테스트 오디오 신호로부터 발생한 응답으로부터 상기 예상 청취 환경과 연관된 오디오 표현 이상 현상을 검출하는 단계와; 상기 오디오 신호의 상기 이상 현상에 연관된 주파수를 결정하는 단계와; 상기 다중 대역 이퀄라이저에서, 상기 이상 현상을 보상하도록 상기 주파수에서의 진폭을 조절하는 단계와; 그리고 하나 이상의 다중 대역 이퀄라이저로 상기 주파수에서의 상기 조절 동작을 하드 프로그램하는 단계를 포함할 수 있다.
선택적인 실시예에서, 이 방법은 상기 예상 청취 환경으로 테스트 오디오 신호를 표현하는 단계로서, 상기 테스트 신호는 광대역 잡음과 주파수 스윕(sweep) 중에서 선택되는 상기 표현 단계와; 상기 테스트 오디오 신호로부터 발생한 응답으로부터 상기 예상 청취 환경과 연관된 오디오 표현 이상 현상을 검출하는 단계로서, 상기 이상 현상이 고속 푸리에 분석기와 컴퓨터 주파수 분석기 중에서 선택된 장치를 이용하여 검출되는 상기 검출 단계와; 상기 검출 장치로부터의 결과를 분석하여 상기 오디오 신호의 상기 이상 현상에 연관된 주파수를 결정하는 단계와; 상기 다중 대역 이퀄라이저를 이용하여 상기 이상 현상을 보상하도록 상기 주파수에서의 진폭을 조절하는 단계와; 그리고 하나 이상의 다중 대역 이퀄라이저로 상기 주파수에서의 상기 조절 동작을 하드 프로그램하는 단계를 포함할 수 있다.
도 1은 함께 연결된 이퀄라이저, 압축기, 및 미러 이퀄라이저의 예시적인 실시예를 나타내는 도면이다.
도 2는 함께 연결된 이퀄라이저, 압축기 및 미러 이퀄라이저를 나타내는 도면으로, 여기서, 이퀄라이저는 도 1의 이퀄라이저와는 대조되게 증폭 및 감쇄 동작을 수행한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 하나의 예시를 상세히 나타내는 도면이다.
도 4는 스피커에 연결된 이퀄라이저, 압축기 및 미러 이퀄라이저를 나타내는 도면이다.
도 5는 연속적으로 함께 연결된 이퀄라이저, 미러 이퀄라이저 및 다중 대역 이퀄라이저를 나타내는 도면이다.
도 6은 연속적으로 함께 연결된 이퀄라이저, 압축기, 미러 압축기 및 증폭기를 나타내는 도면이다.
도 7은 이상 현상을 검출하고, 이상 현상이 발생하는 주파수를 결정하며, 그리고 이 주파수에서 진폭을 조절하는 프로세스를 나타내는 도면이다.
도 8은 함께 연결된 이퀄라이저, 압축기, 미러 이퀄라이저, 및 최종 이퀄라이저를 나타내는 도면이다.
도 9는 함께 연결된 이퀄라이저, 압축기, 미러 이퀄라이저, 최종 이퀄라이저, 증폭기, 다중 대역 이퀄라이저, 및 스피커를 나타내는 도면이다.
이하의 설명은 발명이 속하는 분야의 기술자가 본 발명을 이용할 수 있도록 하기 위한 것이며, 구체적인 응용 예 및 필수 구성요소들을 포함한다. 첨부된 실시예들에 대해 다양한 변경을 할 수 있음은 당업자에게 자명하며, 여기에 정의된 일반적인 개념들이 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 한 다른 실시예들 및 응용 예들에 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명은 이하의 실시예들에 한정되는 것이 아니며, 이하에 포함된 개념 및 특징들을 포함하는 넓은 범위 포함한다.
이 명세서에 기술된 시스템, 방법 및 회로는 넓은 동적 범위에서 좁은 동적 범위에 이르며, 원래 작업을 왜곡하거나 변경하지 않고 오디오 신호들의 변환이 이루어지도록 설계되며, 또한 환경 요인들을 보상하도록 설계된다. 이러한 시스템은 특히 음악, 영화 또는 비디오 게임을 고-잡음 환경(자동차, 비행기, 보트, 클럽, 극장, 놀이공원, 쇼핑 센터 등)에서 재생하는 데 적합하다. 나아가, 본 발명의 시스템, 방법, 회로는 사람의 청각 및 약 600Hz와 1000Hz 사이의 오디오 변환기의 유효 범위 밖의 오디오 신호를 처리함으로써 음향 표현을 향상시키기 위한 것이다. 이러한 범위의 오디오를 처리함으로써, 더 완전하고 더 넓은 표현이 가능하다.
도면들을 참조하면, 도 1은 본 발명의 일 실시예를 나타내는 도면이다. 시스 템은 1차 이퀄라이저(20)와, 압축기(30)와 미러 이퀄라이저(40)를 포함한다. 각각의 개별적인 구성요소들의 기능성의 도식적인 표현이 각 도면들에 도시된다. 오디오 입력 신호(10)는 1차 이퀄라이저(20)로 입력되고, 강화된 오디오 출력 신호(50)가 미러 이퀄라이저(40)로부터 생성된다. 이 실시예의 1차 이퀄라이저(20)는 오디온 입력 신호(10)를 입력받고, 음향의 저음 스펙트럼에 대응하는 신호의 일부에 대한 진폭을 감쇄하며, 그리고 음향의 고음 스펙트럼에 대응하는 신호의 진폭을 증폭한다. 예를 들어, 낮은 가청 저음 부분(약 100Hz)이 10dB 정도로 감소되고, 높은 가청 고음 부분(약 8kHz)이 약 8dB에 정도로 감소될 수 있으며, 그 사이 부분들은 주파수의 선형 함수로써 조절된다. 적합한 이퀄라이저의 변형 예들이 종래기술로 알려져 있다. 이러한 하나의 아날로그 이퀄라이저가 도 3의 블록(11)에 도시된다.
높은 주파수 증폭 및 낮은 주파수 감쇄 사이의 일부 주파수에서, 증폭과 감쇄의 효과는 교차 포인트에서 교차한다. 이러한 교차 포인트에서, 오디오 신호에 대한 이러한 두 프로세스의 효과는 정확히 서로 상쇄되며 제로의 네트 이득을 발생한다. 이러한 두 개의 프로세스들이 오디오 신호에 대한 효과를 실질적으로 무효화하는 주파수 범위가 이러한 교차 포인트 주위로 집중된다. 본 발명의 일 실시예에서, 이러한 범위는 약 600Hz 및 약 1000Hz 사이 존재한다. 이 실시예에서, 교차 범위는, 구체적으로, 표준 음향 변환기의 유효 범위 및 사람의 청각 내에 포함되도록 설계된다. 다른 실시예들은 이러한 교차 포인트를 특정 응용예에서 필요한 바에 따라 이동시킬 수 있다.
도 1을 다시 참조하면, 일차 이퀄라이저(20)는 압축기(30)에 신호를 공급한 다. 압축기는 신호의 진폭에 역 비례하도록 신호를 증폭하고 감쇄한다. 즉, 낮은 진폭은 높은 증폭(또는 낮은 감쇄)을 발생시키는 반면에, 높은 주파수는 높은 압축(또는 낮은 증폭)을 발생시킨다. 이는 결과적으로 낮은 동적 범위의 신호를 생성하도록 한다. 예를 들어, 신호의 동적 범위가 10dB이나 그 이하로 낮춰질 수 있다. 나아가, 본 발명의 다른 실시예에서, 압축기는 오디오 신호의 높은 진폭을 낮은 진폭 이상으로 감쇄할 수 있다. 다른 실시예에서, 오디오 신호의 낮은 진폭을 높은 진폭들 이상으로 증폭시킬 수 있다. 적합한 압축기의 변형 예가 종래 기술로 알려져 있다. 압축기의 일 실시예가 도 3의 블록(12)에 도시된다.
도 1을 다시 참조하면, 압축 후에, 오디오 신호가 미러 이퀄라이저(40)로 입력된다. 이러한 미러 이퀄라이저(40)는 1차 이퀄라이저(20)과 대조되는 기능성을 제공한다. 여기서, 즉 이러한 특정 실시예에서, 미러 이퀄라이저는 음향의 저음 스펙트럼에 대응하는 신호 일부의 진폭을 증가하고, 그리고 음향의 고음 스펙트럼에 대응하는 신호의 진폭을 감쇄한다. 이러한 미러 이퀄라이저(40)는 1차 이퀄라이저(20)와 실질적으로 동일한 교차 포인트를 가진다. 예를 들어, 낮은 가청 저음 부분(약 100Hz)이 약 10dB 식 증가하고, 높은 가청 고음 부분(약 8kHz)가 약 8dB 씩 감쇄하며, 이들 사이의 부분들은 주파수의 함수로써 선형적으로 조절된다. 1차 이퀄라이저(10)와 미러 이퀄라이저(30)는 이상적으로는 상보적이 되도록 선택되어, 동일하고도 상반된 효과를 가진다. 미러 이퀄라이저의 일 실시예는 도 3의 블록(13)에 도시된다.
1차 등화(equalization), 압축 및 미러 등화 후에, 처리된 오디오 신호가 곧 바로 스피커 시스템으로 인가되며, 다중 대역 이퀄라이저를 통해 스피커 시스템으로 입력되거나 증폭기를 통해 스피커 시스템으로 입력된다. 저음 부분이 압축 전에 감소되고 압축 후에 강화되기 때문에, 스피커에 제공되는 음향은 저음 톤(tone)에서 풍부한 스펙트럼을 가지며, 일반적인 압축에서 발생하는 머플링 효과(muffling effect)로부터 자유로울 수 있다. 또한, 이 실시예는 소형 스피커 시스템(예, 10oz보다 작은 자석을 가지는 시스템)으로부터도 풍부한 음향을 생성할 수 있다. 나아가. 동적 범위가 압축에 의해 감소되므로, 제한된 볼륨 범위 내에서 음향이 제공된다. 예를 들어, 80dB 잡음 바닥 및 110dB의 음향 임계치를 가지는 고-잡음 환경에서, 이러한 시스템은 편안하게 양질의 음향을 제공한다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸다. 이러한 실시예는 도 1에 도시된 실시예와 유사하다. 이 시릿예에서, 1차 이퀄라이저(20)는 오디오 입력 신호(10)를 입력받고, 음향의 저음 스펙트럼에 대응하는 신호 일부분의 진폭을 증폭하며, 그리고 음향의 고음 스펙트럼에 대응하는 신호의 진폭을 감소한다. 도 2의 실시예는 도 1의 실시예가 감쇄를 하는 영역에서 신호를 증폭한다. 이와 마찬가지로, 도 2의 실시예는 도 1의 실시예가 증폭을 하는 영역에서 신호를 감쇄한다. 도 4의 미러 이퀄라아ㅣ저는 도 1의 미러 이퀄라이저와 상반된 기능을 가진다.
도 3은 본 발명의 특정 실시예를 나타내는 도면이다. 이 실시예는 아날로그 구성요소들로 구현된다. 이퀄라이저는 블록(11)에 도시되며, 압축기는 블록(12)에 도시되고, 블록(13)에는 미러 이퀄라이저가, 선택 전원은 블록(20)에, 그리고 10개의 채널 이퀄라이저는 블록(21)에 도시된다. 도시된 구성요소들 모두는 표준 상용 구성요소들이다. 각각의 개별적인 모듈은 종래기술에 알려진 다른 타당한 대체물로 구현될 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸다. 도 4는 스피커 시스템(60)에 연결된 도 1의 실시예를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸다. 이 실시예에서, 오디오 신호가 출력(50)되기 전에, 다-위상 이퀄라이저(100)가 미러 이퀄라이저(40)에 연결된다. 본 발명의 추가 실시예에서, 다중 대역 이퀄라이저(100)로부터 스피커 시스템(도면에 도시되지 않음)으로 이러한 신호들이 출력된다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예를 나타낸다. 이 실시예에서, 증폭기(110)는 출력(50)에 앞서 미러 이퀄라이저(40)에 연결된다. 본 발명의 추가 실시예에서, 이러한 신호가 증폭기(110)로부터 스피커 시스템(도시되지 않음)으로 출력된다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예를 나타낸다. 도 7에서, 오디오 표현 응답(15)이 도입되며, 오디오 표현의 이상 현상(anomaly)이 프로세스(70)에 의해 검출된다. 오디오 이상 현상을 가지는 이러한 신호의 도식적 표현 프로세스(70)의 도면 내에 도시된다. 주파수(71)에서 오디오 표현의 비정상적으로 큰 진폭이 나타남을 주의한다. 일부 신호들은 다수의 이상 현상을 보이거나 또는 이상 현상을 보이지 않는다. 예를 들어, 특정 청취 환경이 이러한 이상 현상 오디오 응답들(가령 정상파로부터 발생된 것과 같은)을 생성할 수 있다. 예를 들면, 이러한 정상파는 종종 좁은 청취 환경(가령 자동차)에서 발생한다. 자동차의 길이는, 예를 들어 약 400 사이클 길이다. 이러한 환경에서, 일부 정상파는 이러한 주파수나 그보다 다소 낮은 주파수에 서 설정된다. 정상파는 방해 음향 신호를 발생하는 주파수에서 증폭된 신호를 만들어낸다. 도 7은 단순화를 위해 단지 하나의 이상 현상만을 나타낸다. 따라서, 프로세스(70)는, 정상파에 따라 증폭된 지정 주파수에서의 신호 일부와 같은 신호 내의 변칙적인 표현을 검출한다. 다음으로, 프로세스(80)는 이러한 변칙적인 오디오 표현이 일어나는 주파수(81)를 결정한다. 도면에서, 주파수(81)는 변칙적인 오디오 표현이 생성되는 주파수를 그래프 상 포인트로 나타낸다. 일단 변칙적인 표현이 일어나는 주파수가 결정되면, 이러한 주파수에서 신호의 진폭이 90에 도시된 바와 같이 감소한다. 90 내에 기능 표시에서, 비정상적으로 높은 진폭이 감소하며, 이는 오디오 표현에서 이상 현상을 보상한다는 점을 주의한다. 동일한 크기, 모양 및 동일한 특성의 자동차(가령, 동일한 모델의 자동차)가 동일한 이상 현상을 나타낼 수 있다. 추가 실시예에서, 조절 주파수 및 조절 량은 이퀄라이저에서 미리 맞춰지므로, 청취 환경에서 장래 표현에 대한 비정상적인 응답을 감소시킨다. 예를 들어, 한 모델의 자동차에서 비정상적인 응답의 조절 주파수 및 조절 량이 이러한 음향학적 이상현상에 대한 보상을 위해 자동차 오디오 시스템에 탑재된 이퀄라이저에서 미리 조절된다.
도 8은 예상 청취 환경에 연관된 음향 표현 이상 현상에 관계되도록 정해진 주파수에서 오디오 신호의 진폭을 조절하는 최종 이퀄라이저(70)를 포함하는 도 1에 도시된 발명의 실시예를 나타낸다.
도 9는 오디오 증폭에 대한 증폭기(110)와 장래 미세-튜닝을 위한 다중 대역 이퀄라이저(100)와 그리고 음향 표현을 위한 스피커 시스템(60)을 포함하는 도 8의 실시예를 나타낸다.
본 발명의 실시예들은 대부분의 오디오 변환기들은 약 600Hz와 약 1000Hz 사이에서 유효하다는 가정을 전제로 한다. 나아가, 사람의 청각은 이러한 범위 내에서 매우 유효하다. 이러한 유효성 때문에, 본 발명은 이러한 범위 밖의 오디오 처리 대부분이 전체적인 소리 표현의 질을 향상시키도록 한다.
본 발명의 일 실시예는 1차 이퀄라이저, 압축기, 및 미러 이퀄라이저를 가지는 오디오 신호를 처리하기 위한 시스템을 제공한다. 1차 이퀄라이저는 가청 저음 음향에 대응하는 오디오 신호의 낮은 주파수 부분들의 진폭을 조절하고 가청 고음 음향에 대응하는 오디오 신호의 고 주파수 부분의 진폭을 반대 방향으로 조절함으로써 등화된 오디오 신호를 생성한다. 이러한 조절 동작은 실질적으로 선형인 주파수 함수에 발생한다. 상기 언급된 신호의 낮은 주파수 부분의 조절 동작 및 신호의 고 주파수 부분의 반대 방향으로 조절 동작은 이러한 범위 내에서 실질적으로 무시할 수 있는 이득을 발생하는 주파수 범위 사이에서 교차된다. 이러한 조절 동작이 교차하는 포인트는 교차 포인트이며 제로의 이득을 생성한다. 이러한 포인트 부근의 범위는 교차 범위이다. 예를 들어, 이러한 교차 포인트가 약 600Hz 및 약 1,000Hz 사이에서 발생할 수 있다. 일 실시예는 오디오 신호의 동적 범위를 압축하여, 높은 진폭 신호들을 감쇄하거나 낮은 진폭 신호들을 증폭하거나 또는 양쪽의 조합함으로써 압축된 오디오 신호를 생성하는 압축기를 더 포함할 수 있다. 이 압축기는 오디오 신호의 동적 범위를 약 10db 보다 자게 압축할 수 있다. 마지막으로, 미러 이퀄라이저는 1차 이퀄라이저와는 실질적으로 반대되는 효과를 오디오 신 호에 나타낸다. 이러한 미러 이퀄라이저는 1차 이퀄라이저와 실질적으로 동일한 교차 포인트와 범위를 가진다.
교차 포인트에서, 1차 및 미러 이퀄라이저 모두에서의, 두 가지 조절 동작이 오디오 신호에 미치는 효과는 서로 정확히 상쇄되며 제로의 네트 이득을 발생한다. 이러한 두 개의 조절 동작은 실질적으로 오디오 신호에 미치는 효과를 무효화하는 주파수의 교차 범위는 이러한 교차 포인트 주위로 집중된다. 이러한 교차 범위는, 본 발명의 일 실시예에서, 약 600Hz 및 약 1000Hz 사이이다. 이 실시예에서, 교차 범위는 표준 음향 변환기와 사람의 청각의 유효 범위 내가 되도록 특별히 설계될 수 있다. 다른 실시예들은 특정 응용예에서 필요한 바와 같이 이러한 교차 포인트를 이동시킬 수 있다.
시스템의 특정한 하나의 실시예에서, 1차 이퀄라이저가 오디오 신호의 고 주파수 부분을 부스트하고 오디오 신호의 저 주파수 부분을 감쇄한다. 미러 이퀄라이저는 상반된 동작을 행한다. 즉, 오디오 신호의 고 주파수 부분을 감쇄하고 오디오 신호의 저 주파수 부분을 부스트한다. 각각의 이퀄라이저 내의, 고 주파수 부스팅과 저 주파수 감쇄 동작 사이의 동일한 주파수에서, 부스팅 및 감쇄의 효과는 교차 포인트에서 교차한다.
시스템의 또 다른 특정 실시예에서, 1차 이퀄라이저는 오디오 신호의 고 주파수 부분을 감쇄하고 오디오 신호의 저 주파수 부분을 부스트한다. 미러 이퀄라이저는 이와 반대로 행한다. 즉, 오디오 신호의 고 주파수 부분을 부스트 하고, 오디오 신호의 저 주파수 부분을 감쇄한다.
시스템의 또 다른 특정 실시예에서, 1차 이퀄라이저 및 미러 이퀄라이저는 하나 이상의 필터를 사용한다. 이퀄라이저는, 예를 들면, 고 대역 및 저 대역 필터를 사용한다. 1차 이퀄라이저 내의 오디오 신호의 고 주파수 부분에서 동작하는 필터는 미러 이퀄라이저 내의 필터와 동일하거나 상반된 효과를 오디오 신호에 발생한다. 즉, 예를 들어, 1차 이퀄라이저 내의 저 주파수 필터가 100Hz에서 10db 신호를 감쇄하는 경우에, 이후에, 미러 이퀄라이저의 저 주파수 필터는 100Hz에서 10db 신호를 부스트한다. 이러한 주파수들 사이 내에서, 필터들은 실질적으로 선형인 주파수 함수로 부스트 및 감쇄를 한다.
시스템의 다른 실시예는 최종 이퀄라이저를 포함한다. 최종 이퀄라이저는 등화 후에, 예상 청취 환경에 연관된 음향 표현 이상 현상에 관련되도록 사전 설정된 주파수에서 오디오 신호의 진폭을 조절할 수 있다. 이러한 주파수들은 미리 검출되어 정상파와 같은 음향학적 이상 현상과 강조 및 흡수된 주파수에 연관될 수 있다. 수행된 조절 주파수 및 량은 이러한 최종 이퀄라이저에서 미리 설정되어 어떤 비정상적인 응답을 감소시킨다. 따라서, 최종 이퀄라이저가 준비된 환경에서 이러한 최종 이퀄라이저를 통해 재생되는 오디오 신호는 청취 환경과 연관된 음악 부재 이상 현상을 나타낼 수 있다.
시스템의 또 다른 실시예는 1차 등화와, 압축 및 미러 등화 후에 오디오 신호를 증폭기로 보낼 수 있다. 이 시스템은 오디오 신호를 미세-튜닝을 위한 다중 대역 이퀄라이저로 보낼 수도 있다. 시스템은 또한 오디오 신호를 스피커로 전송할 수 있다. 이러한 세 구성요소들은 서로를 포함하거나 포함하지 않는 어떠한 조합으 로도 구현될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는 1차 등화 단계, 압축 단계, 그리고 미러 등화 담계를 가지는 오디오 신호 처리 방법이다. 1차 등화 단계는 가청 저음 음향에 대흥하는 오디오 신호의 저 주파수 부분의 진폭을 조절하고, 가청 고음 음향에 대응하는 오디오 신호의 고 주파수 부분의 진폭을 반대 반향으로 조절하여 등화된 오디오 신호를 생성한다. 이러한 조절 동작은 실질적으로 선형인 주파수의 함수로 이루어진다. 이 방법에서, 상기 언급한 신호의 저 주파수 부분의 조절 동작과 신호의 고 주파수 부분의 반대 방향으로의 조절 동작이, 교차 범위 내의 실질적으로 무시할 수 있는 이득을 생성하는 교차 범위 사이에 교차된다. 예를 들어, 대략 600Hz와 1,000Hz 사이에서 발생하는 교차 범위를 가진다. 이 방법은 또한 압축 단계를 포함한다. 압축 단계는 높은 진폭 신호를 감쇄하고, 낮은 진폭 신호를 증폭하거나 또는 이들을 조합하여 실행함으로써 오디오 신호의 동적 범위를 압축하여 압축된 오디 신호를 생성한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 방법에서, 압축 단계는 오디오 신호의 동적 범위를 약 10db 이하로 압축할 수 있다. 이러한 방법의 최종 단계는 1차 등화 단계와 실질적으로 반대의 효과를 내는 미러 등화 단계이다. 이러한 미러 등화 단계는 1차 등화 단계와 실질적으로 동일한 교차 범위를 가진다.
본 발명의 하나의 특정 실시예에서, 1차 등화 단계는 오디오 신호의 고 주파수 부분을 부스트하고 오디오 신호의 저 주파수 부분을 감쇄한다. 미러 등화 단계는 반대로 동작한다. 즉, 오디오 신호의 고 주파수 부분을 감쇄하고 오디오 신호의 저 주파수 부분을 부스트 한다. 각각의 등화 단계에서, 고 주파수 부스팅 및 저 주 파수 감쇄 사이의 소정 주파수에서, 부스팅 및 감쇄 동작의 효과가 교차 포인트에서 교차하고 제로의 네트 이득을 발생한다.
본 발명의 다른 특정 실시예에서, 1차 등화 단계가 오디오 신호의 고 주파수 부분을 감쇄하고, 오디오 신호의 저 주파수 부분을 부스트한다. 미러 등화 단계는 반대로 동작한다. 즉, 오디오 신호의 고 주파수 부분을 부스트하고 오디오 신호의 저 주파수 부분을 감쇄한다. 특정 응용예에 따라 선택되는 이 실시예는 특정 응용예에 따라 선택되는 교차 포인트와 교차 범위를 가진다.
본 발명의 다른 실시예에서는 최종 등화 단계를 포함하며, 이는 미러 등화 단계 이후에, 예상 청취 환경관 연관된 음향 표현 이상 현상과 관련되도록 미리 정해진 주파수에서 오디오 신호의 진폭을 조절한다. 이러한 주파수는 음향학적 이상현상에 연관되도록 미리 검출되었다. 이러한 조절 동작의 주파수 및 량은 이 단계에서 미리 설정되어 비정상적인 응답을 감소시킨다. 따라서, 이러한 최종 단계를 통해 재생되는 오디오 신호는, 최종 등화 단계가 준비된 환경에서, 이상 현상 없이 음악을 제공할 수 있다.
본 발명의 방법은 어떤 수의 프로세서에 의해서도 수행될 수 있다. 이러한 단계들을 수행하도록 프로그램된 컴퓨터, 컴퓨터 소프트웨어, 전기 회로, 전기 칩에 의해서 또는 기술된 방법을 수행하는 다른 수단들에 의해 실행될 수 있다.
본 발명에 따른 일 방법에서, 1차 등화 및 미러 등화 단계들은 하나 이상의 필터를 사용한다. 1차 및 미러 등화 단계에서 신호의 고 주파수 부분에서 동작하는 필터는 동등하거나 반대의 효과를 발생한다. 즉, 예를 들면, 1차 등화 단계에서 고 주파수 필터가 8kHz에서 8db 신호를 부스트하는 경우에, 미러 등화 단계에서 고 주파수 필터가 8kHz에서 8db 신호를 감쇄한다. 예를 들어, 1차 등화 단계에서 고 주파수 필터가 8kHz에서 8db 신호를 감쇄하는 경우에, 미러 등화 단계에서 고 주파수 필터가 8kHz에서 8db 신호를 부스트한다. 예를 들어, 1차 등화 단계에서 저 주파수 필터가 100Hz에서 10db 신호를 부스트하는 경우에, 미러 등화 단계에서 저 주파수 필터가 100kHz에서 10db 신호를 감쇄한다. 마지막으로, 예를 들어, 1차 등화 단계에서 저 주파수 필터가 100kHz에서 10db 신호를 감쇄하는 경우에, 미러 등화 단계에서 저 주파수 필터가 100kHz에서 10db 신호를 부스트한다. 이러한 주파수 사이에서, 필터는 실질적으로 선형인 주파수의 함수로 부스트 및 감쇄 동작을 수행한다.
본 발명에 따른 다른 실시예는 1차 이퀄라이저, 압축기 및 미러 이퀄라이저를 포함하는 오디오 신호 처리 회로를 위한 것이다. 가청 저음 음향에 대응하는 오디오 신호의 저 주파수 부분의 진폭을 조절함으로써 그리고 가청 고음 음향에 대응하는 오디오 신호의 고 주파수 부분의 진폭을 반대 방향으로 조절함으로써, 1차 이퀄라이저는 등화된 신호를 발생한다. 이러한 조절 동작은 실질적으로 선형인 주파수의 함수로 이루어진다. 이러한 회로에서, 상술한 오디오 신호의 저 주파수 부분의 조절 동작과 오디오 신호의 고 주파수 부분의 상반된 방향으로의 조절 동작은, 이 범위에서 실질적으로 무시할 수 있는 이득을 생성하는 주파수 범위 사이에서 서로 교차한다. 이 회로는 높은 진폭 신호에 의해 오디오 신호의 동적 범위를 압축하거나 낮은 진폭 신호를 증폭하거나 이 둘의 조합을 행함으로써 압축된 오디오 신호를 생성하는 압축기를 더 포함한다. 이 회로 내의 압축기는, 예를 들면, 약 10db 이하로 오디오 신호의 동적 범위를 압축한다. 마지막으로, 이 실시예의 회로는 1차 이퀄라이저와 실질적으로 상반된 효과를 발생하는 미러 이퀄라이저를 포함하고, 1차 이퀄라이저와 실질적으로 동일한 교차 범위를 가진다.
이 회로의 1차 및 미러 이퀄라이저는 일치된 교차 포인트와 일치된 교차 범위를 가진다. 교차 포인트에서 오디오 신호에 대한 이러한 두 가지 조절 동작의 효과는 서로 정확히 상쇄되며, 제로의 네트 이득을 발생한다. 교차 범위는 교차 포인트 주변에 집중된다. 이러한 교차 범위, 본 발명의 일 실시예에서, 약 600Hz와 1,000Hz 사이이다. 이 실시예에서, 교차 범위는 표준 음향 변환기와 사람 청각의 유효 범위 내가 되도록 특별히 설계된다. 다른 실시예들은 특정 응용예에서 필요한 바대로 이러한 교차 포인트를 이동시킬 수 있다.
본 발명의 특정 실시예에서, 1차 이퀄라이저는 오디오 신호의 고 주파수 부분을 부스트하고, 오디오 신호의 저 주파수 부분을 감쇄한다. 미러 이퀄라이저는 상반되게 동작한다. 즉, 오디오 신호의 고 주파수 부분을 감쇄하고 오디오 신호의 저 주파수 부분을 부스트 한다. 각각의 이퀄라이저에서, 고 주파수 부스팅과 저 주파수 감쇄 및 부스팅 사이의 일부 주파수에서 부스팅 및 감쇄의 효과가 교차 포인트에서 서로 교차한다.
본 발명의 다른 실시예에서, 1차 이퀄라이저는 오디오 신호의 고 주파수 부분을 감쇄하고 오디오 신호의 저 주파수 부분을 부스트한다. 미러 이퀄라이저는 반대로 동작한다. 즉, 오디오 신호의 고 주파수 부분을 부스트하고, 오디오 신호의 저 주파수 부분을 감쇄한다. 각각의 이퀄라이저에서, 고 주파수 부스팅이나 감쇄 및 저 주파수 부스팅이나 감쇄 사이의 일부 주파수에서, 두 개의 프로세스가 교차 포인트에서 서로 교차한다.
본 발명의 회로는 최종 이퀄라이저를 포함할 수 있다. 최종 이퀄라이저는, 미러 등화 이후에, 예상 청취 환경에 연관된 음향 표현 이상 현상에 관계되도록 미리 설정된 주파수에서 오디오 신호의 진폭을 조절한다. 이러한 주파수는 음향학적인 이상 현상에 연관되도록 사전에 검출되었으며 이 회로에 하드 프로그램된다. 수행된 조절 동작의 주파수 및 량은 이러한 최종 이퀄라이저에 미리 맞춰져 어떤 비정상적인 응답도 감소시킨다. 따라서, 이러한 최종 이퀄라이저를 통해 재생된 오디오 신호가, 최종 이퀄라이저가 준비된 환경에서 청치 환경과 관련된 음악 부재 이상 현상을 나타낼 수 있다.
이러한 본 발명의 실시예에 따른 회로는 디지털 회로, 아날로그 회로나 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 이러한 회로의 일부 즉, 이퀄라이저 또는 압축기가 디지털이나 아날로그 방식일 수 있으며, 서로 연결될 수 있다. 요청된 결과를 생성하도록 구현될 수 있는 다양한 압축기 및 이퀄라이저 회로가 이 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 알려져 있다.
본 발명의 회로에서, 1차 이퀄라이저와 미러 이퀄라이저는 하나 이상의 필터를 사용한다. 1차 및 미러 이퀄라이저에서 신호의 고 주파수 부분에서 동작하는 필터는 동등하거나 상반된 효과를 발생한다. 즉, 예를 들면, 1차 이퀄라이저의 고 주파수 필터가 8kHz에서 8db 신호를 부스트하는 경우에, 미러 이퀄라이저의 고 주파수 필터가 8kHz에서 8db 신호를 감쇄한다. 예를 들어, 1차 이퀄라이저의 고 주파 수 필터가 8kHz에서 8db 신호를 감쇄하는 경우에, 미러 이퀄라이저의 고 주파수 필터가 8kHz에서 8db 신호를 부스트한다. 예를 들어, 1차 이퀄라이저의 저 주파수 필터가 100Hz에서 10db 신호를 부스트하는 경우에, 미러 이퀄라이저의 저 주파수 필터가 100kHz에서 10db 신호를 감쇄한다. 마지막으로, 예를 들어, 1차 이퀄라이저의 저 주파수 필터가 100kHz에서 10db 신호를 감쇄하는 경우에, 이퀄라이저의 저 주파수 필터가 100kHz에서 10db 신호를 부스트한다. 이러한 주파수 사이에서, 필터는 실질적으로 선형인 주파수의 함수로 부스트 및 감쇄 동작을 수행한다.
본 발명에 따른 다른 실시예에서, 이러한 회로는 1차 등화와 압축 및 미러 등화 후에 오디오 신호를 증폭기로 제공할 수 있다. 회는 또는 오디오 신호를 미세-튜닝을 위한 다 위상 이퀄라이저로 보낸다. 또한 시스템은 오디오 신호를 스피커로 보낼 수 있다. 이러한 세 개의 구성요소들은 서로를 포함하거나 포함하지 않는 어떤 조합으로도 구현될 수 있다.
본 발명의 추가 실시예는 예상 청취 환경에 연관된 이상 현상을 보상하는 다중 대역 이퀄라이저로의 하드-프로그래밍 조절 방법에 관한 것이다. 이 방법은 복수의 단계들을 포함한다. 제 1 단계는 테스트 오디오 신호를 예상 청취 환경으로 제공하는 것이다. 이 테스트 오디오 신호는 광대역 노이즈, 주파수 스윕(sweep)이나 종래 기술에 알려진 다른 테스트 신호일 수 있다. 테스트 오디오 신호는 잘 알려진 음악일 수 있으며, 해석된 응답을 나타낸다. 이 방법의 다음 단계는 테스트 오디오 신호로부터의 응답에서 예상 청취 환경과 연관된 오디오 표현 이상 현상을 검출하는 것이다. 이 단계는 고속 푸리에 분석기와, 컴퓨터 주파수 분석기나 넓은 범위의 주파수에 대한 오디오 신호의 진폭 응답을 해석하는 다른 시스템을 이용하여 수행될 수 있다. 청취 환경에 의해 되돌아온 응답을 분석함으로써, 환경에서 정상파가 발생하는 주파수와, 환경에 의해 강조된 주파수, 환경에 의해 흡수된 주파수 또는 프레젠테이션 환경에 따른 비정상적인 응답의 나머지 유형들을 결정할 수 있다. 일단, 이상 현상의 주파수 및 이상 현상의 크기(량)가 알려지면, 다중 대역 이퀄라이저가 이러한 이상 현상을 보상하도록 조정된다. 마지막으로, 설정 주파수에서의 이러한 조절 동작의 양은 다중 대역 이퀄라이저나 한 세트의 다중 대역 이퀄라이저들에 하드 프로그램된다. 이러한 값들은 일부 저장 장치에 저장되거나 물리적으로 설정된다. 따라서, 예상 청취 환경이나 유사한 환경에서 사용되는 시스템 내의 다중 대역 이퀄라이저를 사용함으로써, 환경적인 이상현상에 상관없이 음악을 제공할 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 특정 실시예는 하드-프로그램된 다중 밴드 이퀄라이저를 한 모델의 자동차와 연관된 이상현상을 보상하는 조절 동작을 이용하여 개발하는 단계를 포함할 수 있다. 동일한 모델의 개별적인 자동차들은 유사한 크기, 모양, 구조적 배열, 스피커 배치, 스피커 질, 및 스피커 사이즈에 따라 매우 유사한 청취 이상 현상을 나타내기 쉽다. 한 모델의 자동 내부에 있는 동안에, 자동차 음향 시스템을 통해 테스트 신호를 재생함으로써, 사용자가 이 실시예에 따른 방법을 구현할 수 있다. 이러한 테스트 신호가 재생되는 동안에, 고속 푸리에 해석 소프트웨어와 같은 주파수 응답 소프트웨어 및 하드웨어를 사용하는 컴퓨터가 테스트 신호에 대한 환경의 이상 응답을 검출할 수 있다. 시스템은 자동차의 작은 크기에 기 인하여 발생하는 정상파를 검출할 수 있으며, 자동차 내부 물질에 의해 강조되거나 흡수되는 주파수를 검출하거나 자동의 모양에 의해 영향을 받는 회절 현상을 검출할 수 있다. 이러한 이상 현상들이 검출되면, 이상 현상의 주파수 및 크기가 인식되고 이러한 주파수에서 다중 대역 이퀄라이저 내에서 적합한 량의 조절 동작이 이루어진다. 이상 현상에 관계된 환경이 합리적으로 조정될 때까지 이러한 방법이 반복된다. 각각의 주파수에서의 조절 량이 주파수에 따라 나타난다. 이러한 값은 이퀄라이저에 하드 프로그램되며, 그리고 동일한 모델의 자동차 오디오 시스템에 구현된다. 이러한 방법에 따르면, 각각의 자동차가 이상 현상 없는 음향을 제공하는 오디오 시스템을 가질 수 있다.
상술한 본 발명의 실시예들은 단지 예시와 설명을 위한 것일 뿐이며, 본 발명을 설명된 형태로 한정하려는 것이 아니다. 따라서, 다양한 변화 및 변경을 할 수 있음은 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게 자명하다. 또한, 이 명세서의 상세한 설명이 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항에 의해서 정의된다.

Claims (26)

  1. 가청 저음 음향에 대응하는 오디오 신호의 저 주파수 부분의 진폭을 조정하고 가청 고음 음향에 대응하는 상기 오디오 신호의 고 주파수 부분의 진폭을 반대 방향으로 조절하여 등화된 오디오 신호를 발생하는 1차 이퀄라이저로서, 상기 조절 동작 및 반대 방향으로의 조절 동작이 교차 범위에서 무시할 수 이득을 생성하는 주파수의 상기 교차 범위 사이에서 서로 교차하는 상기 1차 이퀄라이저와;
    상기 오디오 신호의 동적 범위를 압축함으로써 압축된 오디오 신호를 생성하는 압축기와; 그리고
    상기 1차 이퀄라이저와 반대 효과를 발생하는 미러 이퀄라이저를 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오 신호 처리 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 교차 범위가 600Hz에서 1,000Hz 사이인 것을 특징으로 하는 오디오 신호 처리 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 1차 이퀄라이저와 상기 미러 이퀄라이저가 선형의 주파수 함수에 따라 진폭을 조절하는 것을 특징으로 하는 오디오 신호 처리 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 압축기가 상기 오디오 신호의 높은 진폭 부분을 감쇄시켜 상기 오디오 신호를 압축하는 것을 특징으로 하는 오디오 신호 처리 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 압축기가 상기 오디오 신호의 낮은 진폭 부분을 증폭시켜 상기 오디오 신호를 압축하는 것을 특징으로 하는 오디오 신호 처리 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 1차 이퀄라이저가 하나 이상의 필터를 사용하여 상기 오디오 신호의 상기 고 주파수 부분의 진폭을 조절하고, 상기 미러 이퀄라이저가 하나 이상의 필터를 사용하여 상기 오디오 신호의 고 주파수 부분에 상기 1차 이퀄라이저와 상반된 작용을 가하되,
    상기 필터는 상기 오디오 신호에 동일하고 상반된 작용을 하는 것을 특징으로 하는 오디오 신호 처리 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 1차 이퀄라이저는 하나 이상의 필터를 사용하여 상기 오디오 신호의 저 주파수 부분의 진폭을 조절하고, 상기 미러 이퀄라이저는 하나 이상의 필터를 사용하여 상기 오디오 신호의 저 주파수 부분에 상기 1차 이퀄라이저와 상반된 작용을 가하되,
    상기 필터들은 상기 오디오 신호에 동일하고 상반된 작용을 가하는 것을 특징으로 하는 오디오 신호 처리 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 미러 이퀄라이저의 등화 출력 신호에 응답하는 스피커 시스템을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오 신호 처리 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 압축기는 상기 오디오 신호의 동적 범위를 약 10dB 이하로 압축하는 것을 특징으로 하는 오디오 신호 처리 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 1차 이퀄라이저는 상기 신호의 저 주파수 부분의 진폭을 100Hz에서 10dB 씩 감소시키는 것을 특징으로 하는 오디오 신호 처리 시스템.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 1차 이퀄라이저는 상기 신호의 고 주파수 부분의 진폭을 8kHz에서 8dB 씩 증가시키는 것을 특징으로 하는 오디오 신호 처리 시스템.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 미러 이퀄라이저는 상기 신호의 저 주파수 부분의 진폭을 100Hz에서 10dB 씩 증가시키는 것을 특징으로 하는 오디오 신호 처리 시스템.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 미러 이퀄라이저는 상기 신호의 고 주파수 부분의 진폭을 8kHz에서 8dB 씩 감소시키는 것을 특징으로 하는 오디오 신호 처리 시스템.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 1차 이퀄라이저는 상기 신호의 저 주파수 부분의 진폭을 100Hz에서 10dB 씩 증가시키는 것을 특징으로 하는 오디오 신호 처리 시스템.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 1차 이퀄라이저는 상기 신호의 고 주파수 부분의 진폭을 8kHz에서 8dB 씩 감소시키는 것을 특징으로 하는 오디오 신호 처리 시스템.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 미러 이퀄라이저는 상기 신호의 저 주파수 부분의 진폭을 100Hz에서 10dB 씩 감소시키는 것을 특징으로 하는 오디오 신호 처리 시스템.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 미러 이퀄라이저는 상기 신호의 고 주파수 부분의 진폭을 8kHz에서 8dB 씩 증가시키는 것을 특징으로 하는 오디오 신호 처리 시스템.
  18. 가청 저음 음향에 대응하는 오디오 신호의 저 주파수 부분의 진폭을 감소시키고 가청 고음 음향에 대응하는 상기 오디오 신호의 고 주파수 부분의 진폭을 증가시켜 등화된 오디오 신호를 발생하는 1차 이퀄라이저로서, 상기 감소 및 상기 증가가 교차 범위에서 무시할 수 이득을 생성하는 상기 교차 범위 사이에서 서로 교차하는 상기 1차 이퀄라이저와;
    상기 오디오 신호의 동적 범위를 압축함으로써 압축된 오디오 신호를 생성하는 압축기와; 그리고
    상기 1차 이퀄라이저와 반대 효과를 발생하는 미러 이퀄라이저
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오 신호 처리 시스템.
  19. 가청 저음 음향에 대응하는 오디오 신호의 저 주파수 부분의 진폭을 조정하고 가청 고음 음향에 대응하는 상기 오디오 신호의 고 주파수 부분의 진폭을 반대 방향으로 조절하여 등화된 오디오 신호를 발생하는 1차 이퀄라이저로서, 상기 조절 동작 및 반대 방향으로의 조절 동작이 교차 범위에서 무시할 수 이득을 생성하는 주파수의 상기 교차 범위 사이에서 서로 교차하는 상기 1차 이퀄라이저와;
    상기 오디오 신호의 동적 범위를 압축함으로써 압축된 오디오 신호를 생성하 는 압축기와;
    상기 1차 이퀄라이저와 반대 효과를 발생하는 미러 이퀄라이저와; 그리고
    예상 청취 환경에 연관된 음향 표현 이상 현상에 관계되도록 사전 설정된 주파수에서 상기 신호의 진폭을 조절하는 최종 이퀄라이저
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오 신호 처리 시스템.
  20. 가청 저음 음향에 대응하는 오디오 신호의 저 주파수 부분의 진폭을 감소시키고 가청 고음 음향에 대응하는 상기 오디오 신호의 고 주파수 부분의 진폭을 증가시켜 등화된 오디오 신호를 발생하는 1차 이퀄라이저로서, 상기 감소 및 상기 증가가 교차 범위에서 무시할 수 이득을 생성하는 상기 교차 범위 사이에서 서로 교차하는 상기 1차 이퀄라이저와;
    상기 오디오 신호의 동적 범위를 압축함으로써 압축된 오디오 신호를 생성하는 압축기와;
    상기 1차 이퀄라이저와 반대 효과를 발생하는 미러 이퀄라이저와; 그리고
    예상 청취 환경에 연관된 음향 표현 이상 현상에 관계되도록 사전 설정된 주파수에서 상기 신호의 진폭을 조절하는 최종 이퀄라이저
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오 신호 처리 시스템.
  21. 가청 저음 음향에 대응하는 오디오 신호의 저 주파수 부분의 진폭을 조정하고 가청 고음 음향에 대응하는 상기 오디오 신호의 고 주파수 부분의 진폭을 반대 방향으로 조절하여 상기 오디오 신호를 1차 등화하는 단계로서, 상기 조절 동작 및 반대 방향으로의 조절 동작이 교차 범위에서 무시할 수 이득을 생성하는 주파수의 상기 교차 범위 사이에서 서로 교차하는 상기 1차 등화 단계와;
    상기 오디오 신호의 동적 범위를 압축하는 단계와; 그리고
    상기 1차 등화 단계와 반대 방법으로 상기 오디오 신호를 미러 등화하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오 신호 처리 방법.
  22. 가청 저음 음향에 대응하는 오디오 신호의 저 주파수 부분의 진폭을 조정하고 가청 고음 음향에 대응하는 상기 오디오 신호의 고 주파수 부분의 진폭을 반대 방향으로 조절하여 상기 오디오 신호를 1차 등화하는 단계로서, 상기 조절 동작 및 반대 방향으로의 조절 동작이 교차 범위에서 무시할 수 이득을 생성하는 주파수의 상기 교차 범위 사이에서 서로 교차하는 상기 1차 등화 단계와;
    상기 오디오 신호의 동적 범위를 압축하는 단계와;
    상기 1차 등화 단계와 반대 방법으로 상기 오디오 신호를 미러 등화하는 단계와; 그리고
    예상 청취 환경에 연관된 음향 표현 이상 현상에 관계되도록 미리 설정된 주파수에서 상기 신호의 진폭을 조절하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오 신호 처리 방법.
  23. 가청 저음 음향에 대응하는 오디오 신호의 저 주파수 부분의 진폭을 조정하고 가청 고음 음향에 대응하는 상기 오디오 신호의 고 주파수 부분의 진폭을 반대 방향으로 조절하여 등화된 오디오 신호를 발생하는 1차 이퀄라이저로서, 상기 조절 동작 및 반대 방향으로의 조절 동작이 교차 범위에서 무시할 수 이득을 생성하는 주파수의 상기 교차 범위 사이에서 서로 교차하는 상기 1차 이퀄라이저와;
    상기 오디오 신호의 동적 범위를 압축함으로써 압축된 오디오 신호를 생성하는 압축기와; 그리고
    상기 1차 이퀄라이저와 반대 효과를 발생하는 미러 이퀄라이저
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오 신호 처리 회로.
  24. 가청 저음 음향에 대응하는 오디오 신호의 저 주파수 부분의 진폭을 조정하고 가청 고음 음향에 대응하는 상기 오디오 신호의 고 주파수 부분의 진폭을 반대 방향으로 조절하여 등화된 오디오 신호를 발생하는 1차 이퀄라이저로서, 상기 조절 동작 및 반대 방향으로의 조절 동작이 교차 범위에서 무시할 수 이득을 생성하는 주파수의 상기 교차 범위 사이에서 서로 교차하는 상기 1차 이퀄라이저와;
    상기 오디오 신호의 동적 범위를 압축함으로써 압축된 오디오 신호를 생성하는 압축기와;
    상기 1차 이퀄라이저와 반대 효과를 발생하는 미러 이퀄라이저와; 그리고
    예상 청취 환경에 연관된 음향 표현 이상 현상에 관계되도록 사전 설정된 주파수에서 상기 신호의 진폭을 조절하는 최종 이퀄라이저
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오 신호 처리 회로.
  25. 예상 청취 환경과 연관된 이상 현상을 보상하는 하나 이상의 다중 대역 이퀄라이저에 조절 동작을 하드-프로그램하는 방법에 있어서, 상기 하드 프로그램 방법은:
    상기 예상 청취 환경으로 테스트 오디오 신호를 표현하는 단계와;
    상기 테스트 오디오 신호로부터 발생한 응답으로부터 상기 예상 청취 환경과 연관된 오디오 표현 이상 현상을 검출하는 단계와;
    상기 오디오 신호의 상기 이상 현상에 연관된 주파수를 결정하는 단계와;
    상기 다중 대역 이퀄라이저에서, 상기 이상 현상을 보상하도록 상기 주파수에서의 진폭을 조절하는 단계와; 그리고
    하나 이상의 다중 대역 이퀄라이저로 상기 주파수에서의 상기 조절 동작을 하드 프로그램하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 하드 프로그램 방법.
  26. 예상 청취 환경과 연관된 이상 현상을 보상하는 하나 이상의 다중 대역 이퀄라이저에 조절 동작을 하드-프로그램하는 방법에 있어서, 상기 하드 프로그램 방법은:
    상기 예상 청취 환경으로 테스트 오디오 신호를 표현하는 단계로서, 상기 테스트 신호는 광대역 잡음과 주파수 스윕 중에서 선택되는 상기 표현 단계와;
    상기 테스트 오디오 신호로부터 발생한 응답으로부터 상기 예상 청취 환경과 연관된 오디오 표현 이상 현상을 검출하는 단계로서, 상기 이상 현상이 고속 푸리에 분석기와 컴퓨터 주파수 분석기 중에서 선택된 장치를 이용하여 검출되는 상기 검출 단계와;
    상기 검출 장치로부터의 결과를 분석하여 상기 오디오 신호의 상기 이상 현상에 연관된 주파수를 결정하는 단계와;
    상기 다중 대역 이퀄라이저를 이용하여 상기 이상 현상을 보상하도록 상기 주파수에서의 진폭을 조절하는 단계와; 그리고
    하나 이상의 다중 대역 이퀄라이저로 상기 주파수에서의 상기 조절 동작을 하드 프로그램하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 하드 프로그램 방법.
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