KR20090109425A

KR20090109425A - Apparatus and method for generating virtual sound

Info

Publication number: KR20090109425A
Application number: KR1020080034868A
Authority: KR
Inventors: 이용희; 송정민
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2008-04-15
Filing date: 2008-04-15
Publication date: 2009-10-20
Also published as: KR101417065B1

Abstract

PURPOSE: An apparatus and a method for generating virtual sound are provided to listen to the optimum sound by adjusting the audio signal even though the listener changes the position. CONSTITUTION: A virtual stereophonic implementation issue is as follows. A stereophonic is created the HRTF(Head Related Transfer Function) is used about the inputted audio signal(S710). The output directivity is formed using the sound beam. A speaker is selected to output the audio signal generated in HRTF and sound beam(S720). The audio signal is outputted on a generated stereophonic and the output directivity(S730).

Description

가상 입체 음향 구현 장치 및 방법{apparatus and method for generating virtual sound}Apparatus and method for generating virtual sound}

본 발명은 가상 입체 음향 구현 장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus and method for implementing virtual stereo sound.

저장매체 및 오디오 부호화 기술이 발달함에 따라 기존의 모노 사운드 및 2차원 스테레오 사운드에서 벗어나 다채널의 입체음향을 제공하는 다양한 매체 및 오디오 시스템이 등장하고 있다. 이중, 돌비 AC-3 서라운드(surround) 입체음향 시스템은 중앙(center), 프런트(front) 레프트(좌측), 프런트 라이트(우측), 리어(rear) 레프트(좌측 스테레오), 리어 라이트(우측 스테레오)와, 저음을 내는 중앙의 서브우퍼(sub-woofer)를 추가한 형태 즉, 5개의 스피커와 하나의 우퍼로 이루어진 5.1채널의 음향 데이터를 출력한다. 부호화된 AC-3 데이터는 각 해독 방법에 따라 모노, 스테레오, 돌비 매트릭스(Dolby matrix), 그리고 5 또는 5.1채널의 디지털 서라운드(surround)로 재생할 수 있다. 현재 영화에서는 AC-3방식의 녹음이 보편화 되었으며, 미국의 HDTV와 DVD에서도 AC-3 방식의 오디오를 채택하고 있다.With the development of storage media and audio encoding technology, various media and audio systems have emerged that provide multi-channel stereo sound from conventional mono sound and two-dimensional stereo sound. Dual, Dolby AC-3 surround stereophonic systems include center, front left (left), front light (right), rear left (left stereo), rear light (right stereo). And a 5.1-channel sound data consisting of five speakers and one woofer is outputted by adding a subwoofer in the center of the bass. The encoded AC-3 data can be reproduced in mono, stereo, Dolby matrix, and digital surround of 5 or 5.1 channels, depending on each decoding method. Current AC-3 recordings have become commonplace in movies, and American HDTVs and DVDs also use AC-3 recordings.

DTS는 디지털 극장 시스템(Digital Theater Systems)의 약자로 1993년에 개발된 영화나 음악에 사용되는 다채널 서라운드 부호화 기술의 명칭이다. DTS는 높고 유연한 압축 알고리즘을 가지고 있어서 최대 샘플링 주파수로 192kHz, 24bit로 양자화가 가능하여 일반 CD(Compact Disc)의 녹음 방식인 선형 PCM(Pulse Code Modulation) 코딩(44.1kHz,16bit) 방식과 비교하여 완벽에 가까운 원음 재생이 가능하다.DTS stands for Digital Theater Systems and is the name of the multichannel surround encoding technology used in film and music developed in 1993. DTS has a high and flexible compression algorithm that can be quantized to 192kHz and 24bit at the maximum sampling frequency, which is more complete than linear PCM (44.1kHz, 16bit) coding, which is a compact disc recording method. The original sound can be played close to.

다채널 입체음향을 제공하는 대표적 매체로 점차 대중화되고 있는 DVD는 다채널 음향 신호를 PCM, 돌비 AC-3, MPEG오디오 방식 등으로 압축하고 있으며, 최근 DTS 방식으로 압축하는 타이틀도 점차 증가하고 있는 추세이다. DVD, which is becoming popular as a representative medium that provides multi-channel stereo sound, is compressing multi-channel sound signals using PCM, Dolby AC-3, MPEG audio, etc., and recently, titles that compress by DTS are gradually increasing. to be.

또한 가정용 극장 시스템(Home Theater System)의 보급으로 일반 가정에서도 영화관 수준의 긴장감 넘치는 입체음향을 체험할 수있다.In addition, with the spread of the Home Theater System, you can experience the stereoscopic sound full of cinema-level tension even in the home.

최근 들어 초고속 인터넷 및 이동통신단말기가 일반 대중에게 보편적으로 사용되면서, 인터넷 망 및 무선망을 통한 방송 서비스를 포함하여 주문형 오디오 (Audio On Demand) 및 주문형 비디오(Video On Demand) 등의 멀티미디어의 서비스가 보편화되고 있고 3차원 입체영상과 사운드를 제공하는 서비스가 시도되고 있다.Recently, high-speed Internet and mobile communication terminals are widely used by the general public, and multimedia services such as audio on demand and video on demand, including broadcasting services through the Internet and wireless networks, have been introduced. It is becoming popular and a service providing 3D stereoscopic image and sound has been attempted.

이처럼 일반 대중의 관심이 점점 높아지고 있는 다채널 음향 시스템은 채널 수만큼의 스피커가 필요하게 되므로, 설치 비용과 공간상의 문제가 발생한다.The multi-channel sound system, which is getting more attention from the general public, needs as many speakers as the number of channels, which causes installation costs and space problems.

본 발명은 다채널 음향 시스템에서 발생하는 설치 비용과 공간상의 문제를 해경결하기 위한 것으로 다수개의 스피커로 구성되는 하나의 전면 배치 스피커 어레이를 이용하여 가상 입체 음향 구현 장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다. The present invention is to solve the installation cost and space problems that occur in a multi-channel sound system and to provide an apparatus and method for implementing a virtual stereo sound using a single front layout speaker array consisting of a plurality of speakers have.

본 발명에 따른 가상 입체 음향 구현 방법은, 입력되는 오디오 신호에 대해 HRTF(Head Related Transfer Function)를 이용하여 입체음향을 생성하고 사운드 빔을 이용하여 출력방향을 형성하는 단계; 및 상기 생성된 입체음향 및 출력방향으로 오디오 신호를 출력하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In accordance with another aspect of the present invention, there is provided a method of implementing a virtual stereo sound, comprising: generating a stereo sound using an HRTF (Head Related Transfer Function) on an input audio signal and forming an output direction using a sound beam; And outputting an audio signal in the generated stereo sound and output directions.

또한, 본 발명에 다른 가상 입체 음향 구현 장치는, 오디오 신호를 입력받아 입체음향을 생성하는 HRTF(Head Related Transfer Function)생성 모듈; 오디오 신호를 입력받아 그 출력방향을 형성하는 사운드 빔 생성 모듈; 상기 HRTF 및 사운드 빔으로 생성된 오디오 신호가 스피커로 출력되도록 제어하는 출력 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, according to the present invention, there is provided an apparatus for implementing a virtual stereo sound, comprising: a Head Related Transfer Function (HRTF) generation module configured to receive an audio signal and generate stereo sound; A sound beam generation module configured to receive an audio signal and form an output direction thereof; And an output control unit for controlling the audio signal generated by the HRTF and the sound beam to be output to the speaker.

본 발명에 따른 가상 입체 음향 구현 장치 및 방법에 의하면, 다수개의 스피커 어레이로 구성되는 하나의 스피커를 이용하여 가상 입체 음향을 구현함으로써, 다채널 음향 시스템에서 발생하는 설치 비용과 다양한 위치에 여러개의 스피커를 배치해야하는 공간상의 문제를 해결할 수 있는 효과가 있다.According to the apparatus and method for implementing a virtual stereoscopic sound according to the present invention, by implementing a virtual stereoscopic sound by using a single speaker consisting of a plurality of speaker array, the installation cost and the multiple speakers in various locations There is an effect that can solve the space problem that must be placed.

또한, 본 발명은 사용자가 청취 위치를 변경하여도 최적의 음향을 들을 수 있도록 오디오 신호의 진행방향을 조절할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect that the direction of the audio signal can be adjusted so that the user can hear the optimal sound even if the user changes the listening position.

본 발명에서, 상기 생성된 입체음향을 전면방향으로 출력하고 입력된 오디오 신호를 사운드 빔을 통해 형성된 방향으로 출력하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the generated stereophonic sound is output in the front direction and the input audio signal is characterized in that in the direction formed through the sound beam.

본 발명에서, 상기 생성된 입체음향을 전면방향 및 사운드 빔을 통해 형성된 방향으로 출력하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the generated three-dimensional sound is characterized in that output in the direction formed through the front direction and the sound beam.

본 발명에서, 상기 사운드 빔을 형성하는 지연시간을 선택적으로 조절하여 출력방향을 변경할 수 있는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the output direction can be changed by selectively adjusting the delay time for forming the sound beam.

본 발명에서, 상기 오디오 신호를 출력하는 스피커는 복수개의 스피커 어레이로 구성된 하나의 스피커인 것을 특징으로 한다.In the present invention, the speaker for outputting the audio signal is characterized in that one speaker consisting of a plurality of speaker array.

본 발명에서, 상기 스피커는 입체음향 및 출력방향에 따라 하나 이상의 서로 다른 스피커어레이로 그룹핑되는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the speakers are grouped into one or more different speaker arrays according to the stereophonic sound and the output direction.

본 발명에서, 상기 그룹핑되는 스피커 어레이를 선택적으로 변경할 수 있는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the grouped speaker array can be selectively changed.

본 발명에서, 상기 스피커는 복수개의 스피커 어레이를 포함하는 하나의 스피커인 것을 특징으로 한다.In the present invention, the speaker is characterized in that one speaker including a plurality of speaker array.

본 발명에서, 상기 스피커는 소정 갯수로 그룹핑되고 HRTF 출력용 스피커 및 사운드 빔 출력용 스피커로 구분되는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the speaker is grouped into a predetermined number and characterized in that divided into the speaker for HRTF output and the speaker for sound beam output.

본 발명에서, 상기 출력제어부는 생성된 입체음향이 전면방향으로 출력되도록 하고 입력된 오디오 신호를 사운드 빔을 통해 형성된 방향으로 출력되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the output control unit is characterized in that the generated three-dimensional sound is output in the front direction and the input audio signal is controlled to be output in the direction formed through the sound beam.

본 발명에서, 상기 출력제어부는 생성된 입체음향을 전면방향 및 사운드 빔을 통해 형성된 방향으로 출력되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the output control unit is characterized in that the control to output the generated stereo sound in the direction formed through the front direction and the sound beam.

본 발명에서, 상기 출력제어부는 그룹핑하기 위한 스피커 및 그 갯수, 오디오 신호를 출력하기 위한 스피커의 위치를 선택할 수 있는 메뉴가 표시되도록 제어하고 그 선택에 따라 오디오 신호 출력을 제어하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the output control unit controls to display a menu for selecting a speaker and the number of the grouping, the position of the speaker for outputting the audio signal is displayed, and controls the audio signal output according to the selection.

본 발명에서, 상기 출력제어부는 사운드 빔을 형성하기 위한 지연시간을 선 택할 수 있는 메뉴가 표시되도록 제어하고 그 선택에 따라 오디오 신호 출력을 제어하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the output control unit controls to display a menu for selecting a delay time for forming a sound beam, characterized in that for controlling the audio signal output according to the selection.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 가상 입체 음향 구현 장치를 나타내는 구성도이다. 1 is a block diagram showing an apparatus for implementing a virtual stereo sound according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, HRTF(Head Related Transfer Function)를 이용하여 가상입체 음향을 생성하는 HRTF 생성모듈(110)과; 사운드 빔(Sonund Beam)을 형성하여 음향의 방향을 조절하는 사운드 빔 생성모듈(120)과; 상기 HRTF 및 사운드 빔으로 생성된 오디오 신호가 스피커 어레이(140)로 출력되도록 제어하는 출력 제어부(130)를 포함하여 구성된다.1, an HRTF generation module 110 for generating a virtual stereophonic sound using a Head Related Transfer Function (HRTF); A sound beam generation module 120 for forming a sound beam to adjust a direction of sound; And an output control unit 130 for controlling the audio signals generated by the HRTF and the sound beam to be output to the speaker array 140.

여기서, 상기 HRTF 생성모듈(110) 및 사운드 빔 생성모듈(120)은 복수개로 구성될 수 있으며 아래 도 2에서 자세히 설명한다.Here, the HRTF generating module 110 and the sound beam generating module 120 may be configured in plural and will be described in detail with reference to FIG. 2 below.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 가상 입체 음향 구현 장치의 상세한 구성도이다.2 is a detailed block diagram of an apparatus for implementing virtual stereo sound according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, HRTF를 이용하여 가상입체 음향을 생성하는 복수개의 HRTF 생성모듈(111,112,113,114)과; 전방 좌측 채널의 사운드 빔을 생성하는 SFL(Sound beam Front Left) 모듈(121)과, 전방 우측 채널의 사운드 빔을 생성하는 SFR(Sound beam Front Right) 모듈(122)과, 후방 좌측 채널의 사운드 빔을 생성하는 SRL(Sound beam Rear Left) 모듈(123)과, 후방 우측 채널의 사운드 빔을 생성하는 SRR(Sound beam Rear Right) 모듈(124)을 포함하는 사운드 빔 생성모듈(120)을 포 함하여 구성된다. 2, a plurality of HRTF generation modules (111, 112, 113, 114) for generating a virtual stereophonic sound using the HRTF; Sound beam front left (SFL) module 121 for generating sound beams of the front left channel, sound beam front right (122) module for generating sound beams for the front right channel, and sound beams for rear left channel Including a sound beam generation module 120 including a sound beam rear left (SRL) module 123 for generating a sound wave, and a sound beam rear right (SRR) module 124 for generating a sound beam of a rear right channel. It is composed.

자세히 설명하면, HRTF 생성모듈(110)은 입력되는 오디오 신호에 대해 전방 채널 및 후방 채널의 음상을 정위하고, 다시 전방 채널 및 후방 채널의 누화를 제거하여 입체음향을 생성한다.In detail, the HRTF generating module 110 orchestrates the sound image of the front channel and the rear channel with respect to the input audio signal, and generates stereoscopic sound by removing crosstalk of the front channel and the rear channel.

여기서, 상기 입력되는 오디오 신호는 4채널 오디오 신호를 일실시예로 설명하였으며 이에 한정되지 않고 2채널 또는 다수개의 오디오 채널 입력에 대해서 입체 음향을 처리할 수 있다. Here, the input audio signal has been described as a four-channel audio signal as an embodiment, and the present invention is not limited thereto, and stereoscopic sound may be processed for two-channel or a plurality of audio channel inputs.

또한, 상기 HRTF에 대해 설명하면 음원으로부터 발생한 소리가 사람의 두 귀에 도달하기까지의 경로를 나타내는 개념으로서, 음원에서 고막까지 소리가 전파될 때 소리의 전달경로에 의한 단위충격응답(impulse response)으로 정의된다. 내포된 공간적 음향 특성을 헤드폰이나 오디오에 쉽게 인가하기 위해서는 대개 시간영역에서의 값을 사용하는데, 이러한 HRTF에는 방향감을 지각할 수 있는 채널간 시간차 및 레벨차 정보와 함께 사람이 음원의 위치를 파악하는 단서가 되는 음원에서 고막까지의 경로에 존재하는 머리, 몸통, 귀 등에서의 반사와 회절에 대한 정보가 포함되어 있다. 이를 이용하면 입체화되지 않은 단순음에 원하는 3차원 위치에 해당하는 공간적 정보가 부가된 HRTF를 적용시킴으로써 바이노럴 타입의 입체음을 생성할 수 있다.In addition, when explaining the HRTF as a concept representing the path from the sound source to the two ears of the person, when the sound propagates from the sound source to the eardrum as a unit impulse response by the transmission path of sound Is defined. In order to easily apply the embedded spatial acoustic characteristics to headphones or audio, values in the time domain are usually used.In this HRTF, the human position of the sound source can be detected along with the time difference and the level difference information between the channels. It contains information about reflections and diffractions in the head, torso, ear, etc., in the path from the sound source to the eardrum. By using this, a binaural type stereoscopic sound can be generated by applying an HRTF to which a spatial information corresponding to a desired three-dimensional position is added to a simple non-stereoscopic sound.

그런데, 스테레오 스피커를 통하여 입체음향을 청취하면, 좌/우 스피커에서 발생한 음향신호가 청취자의 귀까지 진행하면서 공간상에서 간섭에 의해 섞이게 되므로, 스피커에서 발생할 때의 2채널 음향신호가 청취지점에서 그대로 보존되지 못 하게 된다. 이로 인하여 2채널 형태로 녹음되거나 생성된 입체 음향은 3차원 정보가 손상되므로 입체감을 느낄 수가 없게 된다. 이와 같이 청취지점에서 각 채널의 음향신호 중에서 원래의 신호외에 추가된 섞인 신호를 누화(crosstalk)라고 하며 일반적으로 트랜스오럴 필터를 이용하여 제거한다.However, when listening to three-dimensional sound through a stereo speaker, the sound signal generated from the left and right speakers are mixed by interference in the space as it proceeds to the listener's ears, the two-channel sound signal generated at the speaker is preserved at the listening point as it is You will not be able to. As a result, three-dimensional sound recorded or generated in a two-channel form is damaged because three-dimensional information is damaged, so that a three-dimensional feeling cannot be felt. In this way, the mixed signal added to the original signal other than the original signal among the sound signals of each channel at the listening point is called crosstalk and is generally removed by using a transoral filter.

따라서, 상기 HRTF 생성모듈(110)은 도 3과 같이 전방채널 음상정위부를 통해 전방채널(FL,FR)을 음상정위하여 바이노럴 타입의 입체음을 생성하고, 전방채널 누화제거부를 통해 원래의 신호외에 추가된 신호에 대해 오디오 신호를 출력하는 스피커에 적합한 형태로 누화를 제거한다. Accordingly, the HRTF generation module 110 generates binaural type stereoscopic sound by stereophonically positioning the front channels FL and FR through the front channel sound topography as shown in FIG. Crosstalk is removed in a form suitable for a speaker that outputs an audio signal for a signal added in addition to the signal of.

마찬가지로, 후방채널 음상정위부를 통해 후방채널(RL,RR)을 음상정위하여 바이노럴 타입의 입체음을 생성하고, 후방채널 누화제거부를 통해 원래의 신호외에 추가된 신호에 대해 오디오 신호를 출력하는 스피커에 적합한 형태로 누화를 제거한다. Similarly, the binaural type stereoscopic sound is generated by the stereophonic positioning of the rear channels RL and RR through the rear channel stereolithography unit, and the audio signal is output for a signal added in addition to the original signal through the rear channel crosstalk elimination unit. Eliminate crosstalk in a form suitable for the speaker.

즉, 도 3 및 도 4와 같이 4채널의 전방채널(FL,FR)과 후방채널(RL,RR)의 오디오 입력신호에 대해 HRTF를 이용하여 입체음향을 생성하여 이를 다시 4채널의 오디오 신호로 출력하고 이를 4개씩 그룹핑된 스피커들에 각각 1:1로 매칭시켜 출력되도록 한다. 즉, 제1 가상 입체 음향이 생성된 오디오 신호는 H1의 각각 스피커에 서 FL,FR,RL,RR 오디오 신호가 출력된다. That is, as shown in FIGS. 3 and 4, stereo sound is generated using HRTF for the audio input signals of the front channels FL and FR and rear channels RL and RR of the four channels, and the stereo sound is converted into four channels of audio signals. The outputs are matched to the speakers grouped four by one 1: 1. That is, in the audio signal in which the first virtual stereo sound is generated, the FL, FR, RL, and RR audio signals are output from the respective speakers of H1.

상기 사운드 빔 생성모듈(120)은 입력되는 오디오 신호가 스피커에 인가될 때 그 오디오 신호를 지연시켜 음향의 방향을 조절하여 입체 음향을 구현한다. When the input audio signal is applied to the speaker, the sound beam generation module 120 delays the audio signal to adjust the direction of the sound to implement stereoscopic sound.

자세히 설명하면, 도 5와 같이 복수개의 사운드 빔 생성모듈(120)은 다수개, 즉 8개로 그룹핑된 스피커에서 일정 시간 지연량을 주고 동일한 신호를 인가하여 상기 일정 시간의 지연량에 해당하는 각도로 음향이 전파되도록한다.In detail, as illustrated in FIG. 5, the plurality of sound beam generation modules 120 may give a predetermined amount of delay in a plurality of speakers, that is, eight groups, and apply the same signal to an angle corresponding to the predetermined amount of delay. Let sound propagate.

예를 들면, 도 6는 다수개의 스피커를 일렬로 배치하는 스피커 어레이를 통해 사운드 빔을 형성하는 예시를 보여주고 있다. For example, FIG. 6 shows an example of forming a sound beam through a speaker array in which a plurality of speakers are arranged in a line.

도 6을 참조하면, 0에서 7까지의 레이블이 붙은 8개의 스피커에서 동일한 소리를 발생시키고, 일정한 지연량 d1~d7을 사용하여 각 스피커에 인가되는 신호를 지연시키면 정면으로부터 theta 만큼의 각도로 사운드 빔이 형성되어 출력되는 오디오 신호의 방향이 변경되게 된다. Referring to FIG. 6, if the same sound is generated in eight speakers labeled 0 to 7, and the signal applied to each speaker is delayed using a constant delay amount d1 to d7, the sound is angled from the front side by theta. The beam is formed to change the direction of the output audio signal.

즉, HRTF 생성모듈(110)을 이용하여 입력되는 오디오 신호에 대해 전방 채널 및 후방 채널의 음상을 정위하고, 다시 전방 채널 및 후방 채널의 누화를 제거하여 입체음향을 생성하고, 사운드 빔 생성모듈(120)을 이용하여 출력되는 오디오 신호의 방향을 변경시킨다. That is, using the HRTF generation module 110, the sound image of the front channel and the rear channel is orthogonal to the input audio signal, and the crosstalk of the front channel and the rear channel is removed again to generate stereoscopic sound, and the sound beam generation module ( 120 to change the direction of the output audio signal.

예를 들어, 상기 입력되는 오디오 신호가 다채널 오디오 소스의 대표적인 5.1채널이라고 한다면 입체 음향 생성에 중요한 전방좌측(Front Left)채널, 전방우측(Front Right)채널, 후방좌측(Rear Left)채널, 후방우측(Rear Right)채널의 4개의 오디오 채널을 입력으로 HRTF를 이용한 입체음향을 생성하여 출력하고, 사운드 빔을 형성하여 사용자를 둘러싸고 있는 벽의 좌우 코너를 향하는 방향으로 그리고 사용자의 좌우측 벽 또는 반사면의 적절한 구역을 향하는 방향으로 출력되고, 그 반사음이 사용자가 위치한 지점으로 출력됨으로써 사용자는 마치 청취 지점에 위치한 스피커에서 투영되는 것과 흡사한 입체 음향을 들을 수 있다. For example, if the input audio signal is a representative 5.1 channel of a multi-channel audio source, the front left channel, front right channel, rear left channel, and rear which are important for generating stereo sound Generates and outputs three-dimensional sound using HRTF as the input of four audio channels of the rear right channel, forms a sound beam toward the left and right corners of the wall surrounding the user, and the user's left and right walls or reflective surfaces The sound is output in the direction toward the proper region of the signal, and the reflected sound is output to the point where the user is located, so that the user can hear stereo sound similar to the projection from the speaker located at the listening point.

또한, 상기 4채널 오디오 신호에 한정되지 않고 2채널 또는 그 이상의 오디오 채널 입력에 대해서 HRTF를 이용한 입체음향 및 사운드 빔을 생성할 수 있다.In addition, the stereophonic sound and the sound beam using the HRTF can be generated for two or more audio channel inputs, without being limited to the four channel audio signal.

상기 출력제어부(130)는 HRTF 생성모듈(110) 및 사운드 빔 생성모듈(120)에서 생성된 오디오 신호가 해당 스피커에서 출력되도록 제어한다. The output controller 130 controls the audio signals generated by the HRTF generating module 110 and the sound beam generating module 120 to be output from the corresponding speaker.

예를 들면, 도 7a는 다수개의 스피커 어레이로 구성되는 하나의 스피커를 도시하고 있으며, 도 7b는 HRTF 생성모듈(110) 및 사운드 빔 생성모듈(120)에서 생성된 오디오 신호를 출력하는 스피커 어레이의 구성을 도시한다. For example, FIG. 7A illustrates one speaker composed of a plurality of speaker arrays, and FIG. 7B illustrates a speaker array for outputting audio signals generated by the HRTF generating module 110 and the sound beam generating module 120. The configuration is shown.

상기 출력제어부(130)는 도 7b와 같이 소정갯수, 즉 4개씩 그룹핑된 스피커에 HRTF로 생성된 오디오 신호를 출력하도록 제어할 수 있다. As illustrated in FIG. 7B, the output control unit 130 may control to output audio signals generated by HRTF to speakers grouped by a predetermined number, that is, four.

여기서, 상기 그룹핑된 4개의 스피커 각각에 도 3에서 출력되는 RL,FL,FR,RR에 대한 오디오 신호가 1:1로 매칭되어 출력되거나, 그룹핑된 4개의 스피커 전체에 RL,FL,FR,RR에 대한 오디오 신호가 매칭되어, 즉 그룹핑된 H1에 RL에 대한 오디오 신호가 출력되고, H2에는 FL, H3에는 FR, H4에는 RR에 대한 오디오 신호가 출력되도록 제어할 수 있다. Here, the audio signals for the RL, FL, FR, RR output in FIG. 3 are matched 1: 1 and output to each of the grouped four speakers, or the RL, FL, FR, RR is output to all four speakers grouped. Audio signals for RL are matched, that is, the audio signals for RL are output to the grouped H1, and the audio signals for RR are output for FL, H3 for FR, and RR for H4 for H2.

또한, 상기 출력제어부(130)는 소정갯수, 즉 8개씩 그룹핑된 스피커에서 입력된 오디오 신호를 SFL, SFR, SRL, SRR 방향으로 출력되도록 제어한다.In addition, the output control unit 130 controls to output the audio signal input from a predetermined number, that is, eight grouped speakers in the SFL, SFR, SRL, and SRR directions.

여기서, 상기 하나의 스피커에 배열되어 구성되는 스피커 갯수는 변경가능하며, 전방 또는 후방 신호를 출력하는 스피커의 위치 및 그룹핑되는 스피커의 갯수는 변경가능하다. Here, the number of speakers arranged and arranged in the one speaker is changeable, and the position of the speaker outputting the front or rear signal and the number of the speaker grouped are changeable.

즉, 상기 출력제어부(130)는 상기 입체음향을 전면방향으로 출력하고 입력된 오디오 신호를 사운드 빔을 통해 형성된 방향으로 출력되도록 제어하거나, 상기 생성된 입체음향을 전면방향 및 사운드 빔을 통해 형성된 방향으로 출력되도록 제어할 수 있다. That is, the output control unit 130 outputs the stereo sound in the front direction and controls the input audio signal to be output in the direction formed through the sound beam, or the generated stereo sound in the front direction and the direction formed through the sound beam. It can be controlled to output.

또한, 상기 출력제어부(130)는 그룹핑하기 위한 스피커의 갯수, 오디오 신호를 출력하기 위한 스피커 위치가 변경되도록 제어한다. In addition, the output controller 130 controls the number of speakers for grouping and the positions of the speakers for outputting audio signals to be changed.

예를 들면, 리모콘 등으로 변경 메뉴 등이 입력되면 상기 스피커의 전면부 등에 구비된 디스플레이부 또는 스피커가 연결된 디스플레이 기기 등에 OSD를 디스플레이하여 그룹핑하기 위한 스피커 및 그 갯수, 오디오 신호를 출력하기 위한 스피커의 위치를 선택할 수 있도록 제어한다 For example, when a change menu is input through a remote controller or the like, the display unit provided on the front part of the speaker or the display device to which the speaker is connected is used to display and group the OSD and the number of speakers for outputting an audio signal. Controlling the Location

또한, 상기 출력제어부(130)는 사운드 빔을 형성하기 위한 지연시간 즉, theta 각도를 조절하여 오디오 신호의 출력방향을 선택할 수 있도록 제어한다. In addition, the output controller 130 controls to select an output direction of the audio signal by adjusting a delay time for forming the sound beam, that is, theta angle.

예를 들면, 리모콘 등으로 사운드 빔 변경 메뉴가 입력되면, 사운드 빔이 출력되는 방향 및 각도값을 OSD로 표시하여 선택할 수 있도록 한다. For example, when a sound beam change menu is input by a remote controller or the like, the direction and angle value at which the sound beam is output are displayed on the OSD to be selected.

이를 통해, 사용자는 청취 위치를 옮기더라도 최상의 입체 음향을 들을 수 있도록 오디오 신호의 출력 방향을 선택할 수 있게 된다. This allows the user to select the output direction of the audio signal so that the best stereo sound can be heard even if the listening position is shifted.

여기서, 상기 선택된 그룹핑된 스피커 및 갯수, 오디오 신호를 출력하기 위한 스피커의 위치 및 theta 각도 등은 저장될 수 있다. Here, the selected grouped number and number of speakers, the position and theta angle of the speaker for outputting an audio signal may be stored.

따라서, 본 발명은 다수개의 스피커 어레이로 구성되는 하나의 스피커만을 배치하여 가상 입체 음향을 구현함으로써, 다채널 음향 시스템에서 발생하는 설치 비용 및 다양한 위치에 여러개의 스피커를 배치해야 하는 공간상의 문제를 해결할 수 있는 효과가 있다. Therefore, the present invention solves the space problem of placing a plurality of speakers in various locations and installation costs incurred in a multi-channel sound system by implementing virtual stereo sound by arranging only one speaker composed of a plurality of speaker arrays. It can be effective.

도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 가상 입체 음향 구현 방법을 나타내는 흐름도이다. 8 is a flowchart illustrating a virtual stereoscopic sound implementing method according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 입력되는 오디오 신호에 대해 HRTF를 생성 및 사운드 빔을 생성한다(S710).Referring to FIG. 8, an HRTF is generated and a sound beam is generated for an input audio signal (S710).

예를 들면, HRTF 생성모듈(110)을 이용하여 입력되는 오디오 신호에 대해 전방 채널 및 후방 채널의 음상을 정위하고, 다시 전방 채널 및 후방 채널의 누화를 제거하여 입체음향을 생성한다.For example, the HRTF generation module 110 uses the HRTF generation module 110 to orient the sound image of the front channel and the rear channel, and removes crosstalk of the front channel and the rear channel to generate stereoscopic sound.

여기서, 상기 입력되는 오디오 신호가 다채널 오디오 소스의 대표적인 5.1채널이라고 한다면 입체음향 생성에 중요한 전방좌측(FL:Front Left)채널, 전방우측(FR:Front Right)채널, 후방좌측(RL:Rear Left)채널, 후방우측(RR:Rear Right)채널의 4개의 오디오 채널을 입력으로 하여 HRTF를 이용한 입체음향을 생성하여 전면 방향으로 출력하고, 상기 입력되는 4개의 오디오 채널은 사운드 빔으로 형성된 방향으로 출력하여 그 반사음이 사용자가 위치한 지점으로 출력되도록 한다. Here, if the input audio signal is a representative 5.1 channel of a multi-channel audio source, a front left (FL) channel, a front right (FR) channel, and a rear left (RL), which are important for stereoscopic sound generation, are included. Four audio channels of the channel and the rear right (RR) channel are input to generate stereo sound using HRTF and output in the front direction, and the four audio channels are output in the direction formed by the sound beam. The reflected sound is output to the point where the user is located.

또한, 상기 4채널 오디오 신호에 한정되지 않고 2채널 또는 그 이상의 오디오 채널 입력에 대해서 HRTF를 이용한 입체음향 및 사운드 빔을 생성할 수 있다. In addition, the stereophonic sound and the sound beam using the HRTF can be generated for two or more audio channel inputs, without being limited to the four channel audio signal.

예를 들면, 2채널인 경우에는 HRTF을 이용하여 생성된 입체음향을 전면방향 및 사운드 빔을 통해 형성된 방향으로 출력한다. For example, in the case of two channels, the stereo sound generated using the HRTF is output in the front direction and the direction formed through the sound beam.

이후, 상기 HRTF 및 사운드 빔으로 생성된 오디오 신호를 출력하기 위한 스피커를 선택한다(S720).Thereafter, a speaker for outputting the audio signal generated by the HRTF and the sound beam is selected (S720).

예를 들면, 도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 가상 입체 음향의 진행 방향을 보여주는 도면이다. For example, FIG. 9 is a diagram illustrating a moving direction of a virtual stereo sound according to an exemplary embodiment of the present invention.

도9를 참조하면, HRTF 생성모듈(110)을 통해 생성된 입체 음향은 전면 방향으로 출력되고, 사운드 빔 생성모듈(120)을 통해 형성된 음향은 각각 SFL, SFR, SRL, SRR과 같이 사용자를 둘러싸고 있는 벽의 좌우 코너를 향하는 방향으로 그리고 사용자의 좌우측 벽 또는 반사면의 적절한 구역을 향하는 방향으로 출력되고, 그 반사음이 사용자가 위치한 지점으로 출력됨으로써 사용자는 마치 청취 지점에 위치한 스피커에서 투영되는 것과 흡사한 입체 음향을 들을 수 있게 된다. 9, the stereo sound generated through the HRTF generating module 110 is output in the front direction, and the sound formed through the sound beam generating module 120 surrounds the user, such as SFL, SFR, SRL, and SRR, respectively. Output in the direction toward the left and right corners of the wall and toward the appropriate area of the user's left and right walls or reflective surfaces, and the reflected sound is output to the point where the user is located, so that the user is similar to the projection from the speaker located at the listening point. You will hear a stereo sound.

또한, 사용자의 입력 명령에 따라 스피커의 갯수, 오디오 신호를 출력하기 위한 스피커 위치를 변경시켜 오디오 신호를 출력할 수 있다. In addition, the audio signal may be output by changing the number of speakers and a speaker position for outputting an audio signal according to a user's input command.

예를 들면, 리모콘 등으로 변경 메뉴 등이 입력되면 스피커 어레이의 일부분에 표시되는 디스플레이부 또는 스피커가 연결된 디스플레이 기기 등에 OSD를 디스플레이하여 그룹핑하기 위한 스피커 및 갯수, 오디오 신호를 출력하기 위한 스피커의 위치를 선택할 수 있도록 한다 For example, when a change menu is input through a remote controller, the display unit displayed on a part of the speaker array or a display device to which the speaker is connected is displayed and the number of speakers for grouping and the position of the speaker for outputting an audio signal. Let me choose

또한, 사용자의 입력 명령에 따라 사운드 빔을 형성하기 위한 지연시간 즉, theta 각도를 조절하여 오디오 신호의 출력방향을 변경할 수 있다.In addition, the output direction of the audio signal may be changed by adjusting a delay time for forming a sound beam, that is, theta angle according to a user's input command.

이를 통해 사용자는 청취 위치를 옮기더라도 최상의 입체 음향을 들을 수 있도록 오디오 신호의 출력 방향을 선택할 수 있게 된다. This allows the user to select the output direction of the audio signal so that the best stereo sound is heard even when the listening position is shifted.

이후, 상기 HRTF 및 사운드 빔으로 생성된 오디오 신호를 스피커로 출력한다(S730). 상기 스피커의 선택 단계를 거치지 않으면 디폴트로 저장된 스피커로 오디오 신호를 출력하거나, 사용자가 저장한 스피커로 오디오 신호를 출력할 수 있다.Thereafter, the audio signal generated by the HRTF and the sound beam is output to the speaker (S730). If the speaker is not selected, the audio signal may be output to the speaker stored by default, or the audio signal may be output to the speaker stored by the user.

예를 들면, 다수개의 스피커 어레이에서 소정 갯수로 스피커를 그룹핑하여 HRTF로 생성된 입체음향을 출력하는 스피커 및 사운드 빔으로 형성된 오디오 신호를 출력하는 스피커로 구분하여 오디오 신호를 출력한다. For example, a plurality of speaker arrays are grouped into a predetermined number to divide the speaker into a speaker for outputting stereoscopic sound generated by HRTF and a speaker for outputting an audio signal formed of a sound beam to output an audio signal.

자세히 설명하면, 도 6b와 같이 다수개의 스피커 어레이에서 4개씩 그룹핑된 스피커 각각에 도 3에서 출력되는 RL,FL,FR,RR에 대한 오디오 신호를 매칭시켜 출력하거나, 그룹핑된 4개의 스피커 전체에 RL,FL,FR,RR에 대한 오디오 신호를 매칭시켜, 즉 그룹핑된 H1에 RL 오디오 신호가 출력되고, H2에는 FL, H3에는 FR, H4에는 RR에 대한 오디오 신호가 출력되도록 한다. In detail, as shown in FIG. 6B, an audio signal for RL, FL, FR, and RR output from FIG. 3 is matched to each of four speakers grouped in a plurality of speaker arrays, or RL is applied to all four speakers. Audio signals for, FL, FR, RR are matched, that is, RL audio signals are outputted to the grouped H1, and audio signals for RR are outputted to FL, H3 to FR, and H4 to H2.

또한, 8개씩 스피커를 그룹핑하고, 그룹핑된 스피커에서 사운드 빔 형태로 SFL, SFR, SRL, SRR에 대한 오디오 신호가 출력되도록 제어한다.In addition, eight speakers are grouped, and the grouped speakers are controlled to output audio signals for SFL, SFR, SRL, and SRR in the form of sound beams.

이와 같이, 본 발명은 다수개의 스피커 어레이로 구성되는 하나의 스피커를 이용하여 가상 입체 음향을 구현함으로써, 다채널 음향 시스템에서 발생하는 설치 비용과 다양한 위치에 여러개의 스피커를 배치해야하는 공간상의 문제를 해결할 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention solves the space cost of installing a plurality of speakers at various locations and installation costs incurred in a multichannel sound system by implementing virtual stereo sound using one speaker composed of a plurality of speaker arrays. It can be effective.

이상에서 본 발명에 대하여 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Although the present invention has been described above with reference to the embodiments, these are only examples and are not intended to limit the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains may have an abnormality within the scope not departing from the essential characteristics of the present invention. It will be appreciated that various modifications and applications are not illustrated. For example, each component specifically shown in the embodiment of the present invention can be modified. And differences relating to such modifications and applications will have to be construed as being included in the scope of the invention defined in the appended claims.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 가상 입체 음향 구현 장치를 나타내는 구성도. 1 is a block diagram showing an apparatus for implementing a virtual stereo sound according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 가상 입체 음향 구현 장치의 상세한 구성도.2 is a detailed block diagram of an apparatus for implementing virtual stereo sound according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 HRTF 생성모듈을 나타내는 구성도.3 is a block diagram showing an HRTF generation module according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 HRTF 생성모듈을 통한 스피커 출력을 보여주는 도면. 4 is a diagram showing a speaker output through the HRTF generation module according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 사운드 빔 생성모듈을 통한 스피커 출력을 보여주는 도면. 5 is a view showing a speaker output through the sound beam generating module according to an embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 다수개의 스피커를 이용한 사운드 빔 형성을 보여주는 도면. 6 is a view showing sound beam formation using a plurality of speakers according to an embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 다수개의 스피커 어레이로 구성되는 가상 입체 음향 구현 스피커를 보여주는 도면. 7 is a diagram illustrating a virtual stereo sound implementing speaker including a plurality of speaker arrays according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 가상 입체 음향 구현 방법을 나타내는 흐름도. 8 is a flowchart illustrating a virtual stereo sound implementing method according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 가상 입체 음향의 진행 방향을 보여주는 도면. 9 is a view showing a moving direction of a virtual stereo sound according to an embodiment of the present invention.

Claims

입력되는 오디오 신호에 대해 HRTF(Head Related Transfer Function)를 이용하여 입체음향을 생성하고 사운드 빔을 이용하여 출력방향을 형성하는 단계; 및Generating stereophonic sound using an HRTF (Head Related Transfer Function) on an input audio signal and forming an output direction using a sound beam; And

상기 생성된 입체음향 및 출력방향으로 오디오 신호를 출력하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 입체 음향 구현 방법.And outputting an audio signal in the generated stereophonic sound and the output direction.

제 1항에 있어서,The method of claim 1,

상기 생성된 입체음향을 전면방향으로 출력하고 입력된 오디오 신호를 사운드 빔을 통해 형성된 방향으로 출력하는 것을 특징으로 하는 가상 입체 음향 구현 방법.And outputting the generated stereophonic sound in a front direction and outputting the input audio signal in a direction formed through a sound beam.

제 1항에 있어서,The method of claim 1,

상기 생성된 입체음향을 전면방향 및 사운드 빔을 통해 형성된 방향으로 출력하는 것을 특징으로 하는 가상 입체 음향 구현 방법.Virtual stereo sound implementation method characterized in that for outputting the generated stereo sound in the direction formed through the front direction and the sound beam.

제 1항에 있어서,The method of claim 1,

상기 사운드 빔을 형성하는 지연시간을 선택적으로 조절하여 출력방향을 변경할 수 있는 것을 특징으로 하는 가상 입체 음향 구현 방법.Virtual output method of claim 3, characterized in that the output direction can be changed by selectively adjusting the delay time forming the sound beam.

제 1항에 있어서,The method of claim 1,

상기 오디오 신호를 출력하는 스피커는 복수개의 스피커 어레이로 구성된 하나의 스피커인 것을 특징으로 하는 가상 입체 음향 구현 방법.And a speaker for outputting the audio signal is one speaker composed of a plurality of speaker arrays.

제 5항에 있어서,The method of claim 5,

상기 스피커는 입체음향 및 출력방향에 따라 하나 이상의 서로 다른 스피커어레이로 그룹핑되는 것을 특징으로 하는 가상 입체 음향 구현 방법.And the speakers are grouped into one or more different speaker arrays according to stereoscopic sound and output directions.

제 6항에 있어서,The method of claim 6,

상기 그룹핑되는 스피커 어레이를 선택적으로 변경할 수 있는 것을 특징으로 하는 가상 입체 음향 구현 방법.And virtually changing the grouped speaker arrays.

오디오 신호를 입력받아 입체음향을 생성하는 HRTF(Head Related Transfer Function)생성 모듈;A HRTF (Head Related Transfer Function) generation module for receiving an audio signal and generating stereo sound;

오디오 신호를 입력받아 그 출력방향을 형성하는 사운드 빔 생성 모듈;A sound beam generation module configured to receive an audio signal and form an output direction thereof;

상기 HRTF 및 사운드 빔으로 생성된 오디오 신호가 스피커로 출력되도록 제어하는 출력 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 입체 음향 구현 장치.And an output controller configured to control an audio signal generated by the HRTF and the sound beam to be output to a speaker.

제 8항에 있어서, The method of claim 8,

상기 스피커는 복수개의 스피커 어레이를 포함하는 하나의 스피커인 것을 특 징으로 하는 가상 입체 음향 구현 장치.And said speaker is one speaker including a plurality of speaker arrays.

제 8항에 있어서, The method of claim 8,

상기 스피커는 소정 갯수로 그룹핑되고 HRTF 출력용 스피커 및 사운드 빔 출력용 스피커로 구분되는 것을 특징으로 하는 가상 입체 음향 구현 장치.And the speaker is grouped into a predetermined number and divided into a speaker for HRTF output and a speaker for sound beam output.

제 8항에 있어서, The method of claim 8,

상기 출력제어부는 생성된 입체음향이 전면방향으로 출력되도록 하고 입력된 오디오 신호를 사운드 빔을 통해 형성된 방향으로 출력되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 가상 입체 음향 구현 장치.And the output control unit outputs the generated stereo sound in the front direction and outputs the input audio signal in the direction formed through the sound beam.

제 8항에 있어서,The method of claim 8,

상기 출력제어부는 생성된 입체음향을 전면방향 및 사운드 빔을 통해 형성된 방향으로 출력되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 가상 입체 음향 구현 장치.And the output controller controls the generated stereoscopic sound to be output in a front direction and a direction formed through a sound beam.

제 10항에 있어서, The method of claim 10,

상기 출력제어부는 그룹핑하기 위한 스피커 및 그 갯수, 오디오 신호를 출력하기 위한 스피커의 위치를 선택할 수 있는 메뉴가 표시되도록 제어하고 그 선택에 따라 오디오 신호 출력을 제어하는 것을 특징으로 하는 가상 입체 음향 구현 장치.The output control unit controls to display a menu for selecting a speaker and the number of the grouping, the position of the speaker for outputting the audio signal is displayed, and controls the audio signal output according to the selection .

제 8항에 있어서, The method of claim 8,

상기 출력제어부는 사운드 빔을 형성하기 위한 지연시간을 선택할 수 있는 메뉴가 표시되도록 제어하고 그 선택에 따라 오디오 신호 출력을 제어하는 것을 특징으로 하는 가상 입체 음향 구현 장치.And the output control unit controls to display a menu for selecting a delay time for forming a sound beam, and controls an audio signal output according to the selection.