KR20110069112A - 보청기 시스템에서 바이노럴 스테레오를 렌더링하는 방법 및 보청기 시스템 - Google Patents

Abstract

다채널 디지털 암호화 오디오 신호(301)를 수신하는 수단(304) 및 상기 수신된 다채널 신호를 바이노럴 스테레오 신호로 렌더링하는 수단(306)을 포함한 보청기 시스템이 개시된다. 본 발명은 보청기에서 오디오 스트림을 재생하는 방법을 또한 제공한다.

Description

보청기 시스템에서 바이노럴 스테레오를 렌더링하는 방법 및 보청기 시스템{METHOD OF RENDERING BINAURAL STEREO IN A HEARING AID SYSTEM AND A HEARING AID SYSTEM}

본 발명은 보청기에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 발명은 다채널 디지털 암호화 오디오 신호를 바이노럴(binaural) 스테레오 신호로 렌더링하는 보청기 시스템에 관한 것이다.

US-A1-20080008341호는 단일의 모노럴(monaural) 신호로부터 파생된 사운드를 무선 청각 보조 장치를 착용한 사용자의 양쪽 귀에 제공하는 청각 보조 시스템(hearing assistance system)에 대하여 개시하고 있다. 무엇보다도, 이 청각 보조 시스템은 수신된 사운드의 더 나은 제어를 가능하게 하고 모노럴 신호의 청취를 위한 바이노럴 청취의 이익을 얻을 수 있다. 각종 실시예에서, 한쪽 귀에 제공되는 사운드는 다른 쪽 귀에 제공되는 사운드와 관련하여 위상 천이된다. 일부 실시예에서, 위상 천이는 일정한 시간 지연으로부터 발생하거나 위상 천이는 모든 주파수에서 일정한 위상 천이로부터 발생한다. 다른 실시예에서, 위상 천이는 주파수의 함수에 따라 변화하는 위상 천이로부터 발생한다. 또다른 실시예에서, 한쪽 귀에 제공되는 사운드는 다른 쪽 귀에 제공되는 사운드와 관련하여 다른 레벨로 설정된다. 또다른 실시예에서, 한쪽 귀에 제공되는 사운드는 다른 쪽 귀에 제공되는 사운드와 관련하여 상대적 위상 및 상대적 레벨에 있어서 조절가능하다.

WO-A1-2006133158호는 하나 이상의 무선 오디오 장치와 예컨대 스트리밍 오디오 및 다른 개선된 청취 기능을 제공하는 다른 전자 장치들 간의 무선 통신용으로 적응된 보청기 시스템을 개시하고 있다. 모노 및 스테레오 통신 모드는 각종 실시예에서 지원된다. 일 실시예에 있어서, 인터페이스 장치는 통신 장치로부터 정보를 수신하도록 적응된 제1 포트를 갖는다. 정보는 만일 필요하다면 순차적으로 처리 또는 포맷(format)되어 하나 이상의 오디오 장치에 무선으로 전송된다. 하나의 응용에서, 스트리밍 오디오 패킷은 통신 장치로부터 수신되고 일부 실시예에서 스트리밍 오디오는 스테레오로 수신된다. 인터페이스 장치는 정보의 스테레오 속성을 보존하기 위해 적당한 무선 오디오 장치에 의해 수신된 스테레오 정보를 전송할 수 있다. 하나의 응용에서, 통신 장치는 인터넷 등의 네트워크를 통해 콘텐트 소스에 접속된 컴퓨터를 포함한다. 하나의 응용에서, 통신 장치는 iPodTM과 같은 기억 장치 또는 다른 스트리밍 오디오 장치를 포함한다. 하나의 응용에서, 통신 장치는 무선 오디오 소스에 대한 접속을 포함한다. 하나의 응용에서, 통신 장치는 블루투쓰 MP3 플레이어에 대한 무선 접속을 포함한다. 하나의 응용은 유선 스테레오 또는 모노 접속을 포함한다.

WO-A1-200674655호는 임의의 발생원(origin)의 신호가 휴대용 모듈로부터 하나 이상의 보청기로 전송되게 하는 보청기 시스템을 개시하고 있다. 이 특징은, 예를 들면, 디지털 오디오 신호를 휴대용 모듈로부터 보청기로 전달하기 위해 사용될 수 있다. 데이터의 전송은 개인용 컴퓨터 또는 유사한 기기 등의 외부 소스로부터 휴대용 모듈을 통해 보청기로 무선으로 행하여질 수 있다.

US-A1-20060018497호는 정확하게 정합되지만 일반적으로 약간 다른 음향 신호를 생성하여 사용자의 좌측 및 우측 귀로 지향시키는 통신 시스템을 개시하고 있다. 이것은 사용자의 좌측 귀와 우측 귀가 음향 신호의 진폭에 있어서 약간 위상 천이되고 적응된 음향 신호를 받아들일 수 있게 하여 발생된 또는 보청기나 통신 시스템에 저장된 음향 신호가 공간 중의 특정 방향으로부터 온다는 느낌을 사용자가 받게 한다는 것을 의미한다. 따라서, 사용자는 음향 신호가 공간 내의 특정 위치에 있는 음향 신호 소스로부터 발원한다는 느낌을 받는다.

US-B1-5438623호는 종합적인 머리 관련 전달 함수(head related transfer function; HRTF)를 이용하여 복수의 오디오 입력 신호에 공간 단서(spatial cue)를 부여하는 방법을 개시하고 있다. 이것에 의해 복수의 오디오 입력 신호는 대응하는 복수의 미리 정해진 방향으로부터 나오는 것처럼 사용자에게 감지될 것이다.

US-B1-6307941호는 개선된 가상 음상(virtual sound image)을 제공하는 시스템 및 방법을 개시하고 있다. 오디오 신호의 하나 이상의 공간 단서는 소정의 범위 내에서 변조되어 가상 음상의 명확성 및 감지 국소화(perceived localization)를 증가시킬 수 있다. 이것에 의해 사용자의 머리 움직임에 덜 감응하는 시스템이 달성된다.

US-A1-20050117762호는 출력 품질의 검출가능한 저하가 없는 HRTF 필터의 더욱 계산적이고 효과적인 구현에 대하여 개시하고 있다. 이 발명은 HRTF 필터를 구현하기 위한 성도(vocal tract) 전달 함수를 모델링하기 위해 음성 합성기에서 사용되는 것과 유사한 공명기 및 반공명기(anti-resonator)의 캐스케이드를 사용한다. 또한, 단지 2개의 오디오 채널을 처리함으로써 더 넓은 음상을 생성하는 알고리즘이 개시되어 있다. 마지막으로 머리 관련 전달 함수(HRTF)를 이용하여 가상 공간에서 사운드를 국소화하는 알고리즘을 이용하는 가상 서라운드 시스템이 개시되어 있다.

사운드를 재생하기 위해, 다수의 포맷이 사용되고 있다. 모노 재생에 있어서는 하나의 사운드 채널이 있고, 사운드는 하나의 확성기(loudspeaker)에 의해 재생될 수 있다. 전통적인 스테레오 재생을 위해서는 2개의 채널이 제공되고, 청취자는 일반적으로 2개의 확성기를 이용하여 그 채널들을 재생할 것이다. 확성기는 듣기 극장(listening theatre)에서 청취자(listener)에게 동일한 거리의 삼각형으로 청취자를 향하여 배치되는 것이 좋고, 또한 최대 공간 경험을 제공하도록 시청자가 선호하는 보는 방향 주위로 넓은 공간 대칭을 갖도록 배치되는 것이 바람직하다. 음악 및 다른 사운드 비트의 스테레오 레코딩은 일반적으로 이러한 종류의 청취를 위하여 최적화될 것이다. 오늘날 사용하는 다른 사운드 포맷은 사용자 주변의 공간 패턴에 5개, 6개 또는 그 이상의 채널이 배치된 서라운드 사운드 시스템이다. 청각이 손상되지 않은 청취자는 임의의 스피커로부터의 사운드를 양쪽 귀로 들을 것이고, 머리와 외이(external ear)의 쉐이딩 효과(shading effect)에 의해 사운드를 컬러링하여 청취자가 음원들을 구별할 수 있다.

보청기 시스템은 전통적인 스테레오 신호를 청취하도록 개발되었다. 그러나, 보청기 세트를 통하여 그러한 신호를 청취할 때, 사운드는 쉐이딩 효과를 받지 않을 것이고 스테레오 이미지는 머리 내측에서 좁게 감지될 것이다.

본 발명의 목적은 이러한 단점을 극복하고 보청기 시스템이 바이노럴 스테레오 신호를 전달할 수 있게 하는 것이다. 이것에 의해 보청기 사용자가 스테레오 이미지를 더 넓고 더 자연스럽게 감지할 수 있게 된다.

헤드폰으로 전통적인 스테레오 신호를 청취할 때 청취 피로(listening fatigue)가 있다는 것이 또한 잘 알려져 있다. 본 발명의 또하나의 목적은 한 쌍의 보청기로 흐르는 전통적인 스테레오 신호를 청취할 때 상기 단점을 극복하고 보청기 시스템이 보청기 사용자가 느끼는 청취 피로를 완화할 수 있도록 바이노럴 스테레오 신호를 렌더링할 수 있게 하는 것이다. 이것은 전통적인 스테레오 신호들 사이에 주파수 의존성 크로스 토크를 도입함으로써 행하여질 수 있다. 청취 피로로부터의 완화는 이 기술 분야에서 잘 알려져 있는 다수의 다른 기술에 의해 제공될 수 있다.

오늘날, 많은 가정용 오락 기기는 전통적인 서라운드 사운드 시스템을 구동하기 위한 필요한 출력을 제공할 수 있다. 예로서, 많은 DVD 영화는 서라운드 사운드를 포함하고 있다. 많은 보청기 사용자는 그들의 보청기가 예를 들면 텔레비전 또는 DVD 플레이어와 직접 결합되고, 이 방법으로 텔레비전 스피커 및 보청기 마이크로폰을 둘 다 바이패스하는 것을 선호한다. 이것에 의해, 예를 들면 주변 잡음 및 반향음이 텔레비전 또는 DVD 신호와 간섭하지 않고, 따라서 오디오 신호의 신호 대 잡음비 및 음성 가해성(speech intelligibility)을 둘 다 개선할 수 있다.

그러나, 디지털 서라운드 사운드 신호는 보청기 세트에 의해 직접 재생될 수 없다. 본 발명의 목적은 바이노럴 스테레로 신호를 전달할 수 있는 보청기 시스템을 제공함으로써 상기 단점을 극복하는 것이다. 이것에 의해 보청기 사용자가 보청기 세트를 통하여 서라운드 사운드 신호를 감지할 수 있게 된다.

본 발명은 제1 태양으로서 청구항 제1항의 보청기 시스템을 제공한다.

본 발명의 제1 태양은 좌측 및 우측 보청기와 렌더링 디바이스를 포함한 보청기 시스템을 제공한다. 상기 렌더링 디바이스는 적어도 2개의 오디오 입력 스트림을 정의하는 디지털 암호화 오디오 신호를 수신 및 복호하고, 바이노럴 스테레오 신호를 정의하는 2개의 출력 신호를 렌더링하며, 2개의 출력 신호를 좌측 및 우측 렌더링 신호로서 제1 및 제2 보청기에 전송하도록 적응된 것이며, 상기 제1 및 제2 보청기는 각각의 렌더링 신호를 복호 및 재생하는 수단을 각각 구비한다.

이로써 개선된 청취 특징이 달성되는데, 이것은, 만약 그러한 청취 특징이 없다면, 대부분의 보청기 유형이 일반적으로 바이노럴 스테레오를 즐기기 위한 양호한 도구인 헤드폰과 편리하게 상호작용하지 않기 때문에 많은 보청기 사용자들에 의해 거부될 것이다.

상기 개선된 청취 특징은 바이노럴 스테레오 렌더링에 필요한 신호 처리를 렌더링 디바이스가 실행하기 때문에 보청기 유닛 자체에서의 사이즈 또는 전력 필요조건을 양보하지 않고 달성된다. 더 나아가, 보청기 유닛에서의 복호는 보청기 유닛 자체에서의 사이즈 및 전력 필요조건과 관련한 추가의 절약(saving)을 위해 소위 모노 디코딩하도록 단순화되었다. 또한, 렌더링 디바이스에서 렌더링 처리를 수행하면 렌더링이 양쪽 보청기에서 서로 독립적으로 실행되고 오디오 장치로부터 보청기로의 전송 중에 왜곡될 수 있는 입력 신호에 기초하는 것과는 대조적으로 바이노럴 렌더링이 1회만 실행되기 때문에 왜곡을 피할 수 있다. 마지막으로, 보청기로 전송되는 신호에 요구되는 필요한 대역폭은 수신된 다채널 디지털 암호화 오디오 신호의 채널 수가 바이노럴 스테레오 신호를 전송하기 위해 필요한 2채널을 초과하는 경우 감소된다.

본 발명의 제2 태양은 청구항 제13항 기재와 같이 한 쌍의 보청기에서 적어도 2개의 오디오 스트림을 재생하는 방법을 제공한다.

한 쌍의 보청기에서 적어도 2개의 오디오 스트림을 재생하는 방법은 렌더링 디바이스에서 적어도 2개의 오디오 스트림을 수신하는 단계와, 바이노럴 스테레오 신호를 정의하는 2개의 출력 신호를 생성하도록 렌더링 디바이스에서 적어도 2개의 오디오 스트림을 처리하는 단계와, 렌더링 디바이스로부터의 2개의 출력 신호를 좌측 및 우측 렌더링 신호로서 좌측 및 우측 보청기에 전송하는 단계와, 상기 좌측 및 우측 보청기 각각에서 각각의 렌더링 신호를 재생하는 단계를 포함한다.

추가의 유리한 특징들은 다른 종속 청구항에서 나타난다.

본 발명의 다른 목적들은 본 발명의 실시예들을 자세히 설명하는 하기의 설명으로부터 이 기술 분야의 통상 숙련자라면 명확히 알 수 있을 것이다.

본 발명에 따르면, 보청기 사용자가 스테레오 이미지를 더 넓고 더 자연스럽게 감지할 수 있게 하는 보청기 시스템을 제공할 수 있다.

예로서, 본 발명의 양호한 실시예가 도시 및 설명된다. 알게 되겠지만, 본 발명은 다른 실시예가 가능하고, 일부 세부를 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고 각종의 명백한 모양(obvious aspect)으로 변형할 수 있다. 따라서, 도면과 그 설명은 본질적으로 예시한 것으로 간주되며 발명을 제한하는 것이 아니다. 도면에 있어서,
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 보청기의 고도로 개략적이고 단순화한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 다른 양호한 실시예에 따른 보청기 시스템의 고도로 개략적이고 단순화한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 다른 양호한 실시예에 따른 보청기 시스템의 고도로 개략적이고 단순화한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 다른 양호한 실시예에 따른 보청기 시스템의 고도로 개략적인 구현예를 보인 도이다.
도 5는 한 쌍의 확성기를 통하여 전통적인 오디오 스테레오 신호를 재생하기 위한 전형적인 청취 상황을 개략적으로 보인 도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 전통적인 스테레오 신호를 바이노럴 스테레오 신호로 렌더링하기 위한 보청기 시스템 부분의 고도로 단순화한 블록도이다.

본 발명을 더욱 완전하게 이해할 수 있도록 본 발명의 정의에서 사용된 일부 용어를 이하에서 설명한다.

이 명세서에서, 보청기는 청각 장애인이 인간의 귀 뒤에 또는 귀 안에 착용하도록 설계된 배터리 구동형의 소형 극소 전자 장치(microelelctronic device)로서 이해되어야 한다. 사용 전에 보청기는 가청 주파수 범위에서 사용자가 사운드를 감지하기 어려운 부분의 주파수를 증폭시켜 청각 손실을 경감하도록 처방전(prescription)에 따라 보청기 피터(fitter)에 의해 조정된다. 처방전은 청력 테스트에 따라 정해지고, 청력 테스트에 의해 청각 장애인의 보청기없는 청각 성능을 나타내는 청력도를 알 수 있다. 보청기는 하나 이상의 마이크로폰, 배터리, 신호 프로세서를 포함한 극소 전자 회로, 및 음향 출력 변환기를 구비한다. 신호 프로세서는 디지털 신호 프로세서가 바람직하다. 보청기는 인간 귀의 뒤에 또는 내부에 고정하기 적당한 케이스에 내장된다. 보청기의 마이크로폰은 주변으로부터의 사운드를 아날로그 전기 신호로 변환한다. 보청기의 디지털 신호 프로세서는 마이크로폰으로부터의 아날로그 전기 신호를 아날로그-디지털 변환기에 의해 디지털 형태로 변환하고, 후속 신호 처리는 디지털 영역에서 실행된다. 보청기는 귀걸이형(Behind-the-Ear; BTE), 귓속형(In-the-Ear; ITE) 또는 고막형(Completely-in-Canal)과 같이 다양한 형태로 될 수 있다.

이 명세서에서 "보청기 시스템"은 바이노럴 스테레오를 재생하기 위한 한 쌍의 보청기로 이루어진다. 보청기 자체 외에, 보청기 시스템은 하나 이상의 관련 장치, 예를 들면 보청기에 대한 무선 오디오 스트리밍용으로 적응된 장치를 포함할 수 있다. 이하에서 관련 장치들은 렌더링 디바이스라고도 부른다.

관련 장치 또는 렌더링 디바이스와 대조적으로, 일반 용어 오디오 장치는 예컨대 텔레비전, DVD 레코더, 컴퓨터, MP3 플레이어 및 이동 전화기 등의 디지털 오디오 출력을 전달할 수 있는 모든 종류의 장치를 포함한다. 이러한 장치로부터의 전형적인 출력은 디지털식으로 암호화된 다채널 오디오 신호일 것이다.

오디오 신호는, 용어의 일반적인 의미에 있어서, 예컨대 마이크로폰을 이용하여 보청기 시스템이 수신할 수 있는 모든 사운드를 포함한다. 이것과 대조적으로, 디지털 암호화 오디오 신호는 디지털 포맷으로 기록 및 부호화된 사운드를 표시하는 디지털 신호이다. 그러므로, 보청기 시스템은 예를 들면 블루투쓰 수신기, FM 수신기 또는 디지털 플러그 및 케이블과 같은 디지털 입력 수단을 이용하여 디지털 암호화 오디오 신호를 수신할 수 있을 뿐이다. 바이노럴 렌더링과 관련하여, 디지털 포맷이 청취자에 대하여 의도된 확성기의 배치에 관한 정보를 포함하기 때문에 디지털 암호화 오디오 신호만을 생각하는 것이 유리하다. 이 정보는 예를 들면 각종의 상업적 서라운드 사운드 포맷으로 특정된다. 디지털 발생원의 전통적인 오디오 스테레오 신호에 대해서, 의도된 확성기를 청취자에 대하여 +/- 30도로 배치한다고 추정하는 것이 합리적이다.

일반 용어 "렌더링"은 디지털 변환을 인용하기 위해 사용된다. 여기에서 한가지 디지털 포맷의 오디오 신호는 사용자에게 재생되기에 적당한 다른 디지털 포맷으로 변환된다. 즉 2개 이상의 채널을 포함한 다채널 디지털 암호화 오디오 신호는 2개의 채널만으로 재생하도록 렌더링된다.

이 명세서에서, "바이노럴 렌더링"은 임의의 다채널 디지털 암호화 오디오 신호가 2개의 보청기에 의한 바이노럴 스테레오의 재생을 위해 렌더링되는 처리를 의미한다. 특정 유형의 바이노럴 렌더링은 전통적인 디지털 암호화 오디오 스테레오 신호를 바이노럴 스테레오 신호로 변환한다. 바이노럴 스테레오에 대해서는 뒤에서 더 자세히 설명한다.

이 명세서에서, 용어 "모노 렌더링"은 바이노럴 스테레오를 발생하기 위해 필요로 하는 2개의 채널 중 하나만을 재생하도록 임의의 다채널 디지털 암호화 오디오 신호를 렌더링하는 처리를 의미한다. 그러므로 모노 렌더링 처리를 이용하여 2개의 보청기 유닛이 바이노럴 스테레오를 재생하는 것은 보청기 유닛이 적당한 바이노럴 스테레오 채널을 제공하는 것과 같은 방법으로 처리가 보청기 유닛에 적응될 것을 요구한다. 즉, 좌측 보청기 유닛은 좌측 바이노럴 스테레오 채널을 제공하고, 우측 보청기 유닛은 우측 바이노럴 스테레오 채널을 제공한다. 이것은 모노 렌더링 처리가 바이노럴 렌더링 처리시의 처리 전력의 반만을 필요로 한다는 것을 의미한다.

"다채널 신호"는 예컨대 각각의 스피커에 의한 동시 재생용으로 의도된 2개 이상의 채널을 포함한 신호이다. 스테레오 및 서라운드 사운드 레코딩은 다채널 신호를 포함한다. 다채널 포맷의 예로는 채널 서라운드 2.0, 2.1, 3.0, 4,0, 5.1, 6.1, 7.1, 10.2 및 22.2가 있다.

이 명세서에서 "바이노럴 스테레오"는 2개의 보청기 유닛을 이용하여 다채널 디지털 암호화 오디오 신호를 시뮬레이트 또는 개선함으로써 제공된다. 전형적으로, 바이노럴 스테레오를 제공하는 방법은 2개의 보청기를 착용한 사용자에게 다차원 음장(sound field)을 시뮬레이트하기 위해 심리음향(psychoacoustic) 사운드 위치파악 방법으로 다채널 디지털 암호화 오디오 신호를 처리하는 것으로 이루어진다. 바이노럴 스테레오 및 바이노럴 스테레오를 제공하기 위한 각종 방법에 대해서는 도 5와 도 6을 참조하여 뒤에서 자세히 설명된다.

이 명세서에서, "송신 수단"과 "수신 수단"은 오디오 장치를 보청기 시스템에 접속하기 위한 수단 및 보청기 시스템의 각종 부품을 상호접속하기 위한 수단으로서 이해하여야 한다. 이러한 수단은 텔레코일, FM 송신기 및 수신기, 블루투쓰 송신기 및 수신기, 기타의 무선 디지털 송신기 및 수신기 유형, 광학 플러그 및 케이블, 디지털 콕스 플러그 및 케이블, 및 임의의 다른 유형의 유선 또는 무선 송신 수단 및 수신 수단일 수 있다. 따라서, 이 명세서에서, 이러한 송신 수단 및 수신 수단은 오디오 장치 및 보청기 시스템의 각종 유닛에 통합될 수 있다. 각종 유닛의 송신 및 수신 수단은 동일한 것일 필요는 없고, 단일 유닛이 1개 이상 유형을 포함할 수 있다. 특히 복수의 관련 장치를 구비한 보청기 시스템에서, 송신 유형은 동일한 것일 필요가 없고, 그 선택은 특정의 송신 경로에 대한 시스템 필요조건에 따라서 달라진다. 일 예로서, 보청기 자체로의 신호 송신을 위해 사용되는 송신 형식은 보청기에서의 신호 복호를 위해 최소의 전력을 필요로 하도록 최적화되어야 한다.

품질을 유지하면서 최소수의 비트로 오디오 신호를 표시하기 위해 오디오 코덱 알고리즘을 사용하는 것이 잘 알려져 있다. 이것은 오디오 파일의 송신을 위해 필요한 대역폭을 효과적으로 줄일 수 있다. 오디오 코덱의 예로는 MP3, WMA, AAC 및 AC-3(디지털 돌비)가 있다. 이 명세서에서 용어 "오디오 디코더"는 오디오 암호화 신호를 복호(decoding)하는 수단을 의미한다. "오디오 디코더"는 전형적으로 수신된 디지털 오디오 신호의 송신 형식을 검출하여 신호를 적절하게 복호한다. 대응적으로, "오디오 인코더"는 주어진 오디오 신호의 오디오 암호화(encoding)를 처리한다.

디지털 스테레오 신호(이것은 바이노럴 또는 전통적인 스테레오 신호일 수 있다)의 "모노 디코딩"은 2개의 입력 스테레오 채널 중 하나의 채널을 복호하고 2개의 입력 스테레오 채널 중 다른 채널을 버리는 처리이다. 따라서, 좌측 보청기 유닛에서는 스테레오 신호의 우측 채널이 버려지고, 우측 보청기 유닛에서는 스테레오 신호의 좌측 채널이 버려진다. 이로써 "모노 디코딩"을 위해 필요한 처리 전력이 다채널 신호의 전통적인 오디오 디코딩을 위한 처리 전력에 비하여 절반 이하로 된다.

먼저 도 6을 참조하면, 도 6은 본 발명의 실시예에 따라 디지털 암호화 스테레오 오디오 신호를 디지털 바이노럴 스테레오 신호로 렌더링하기 위한 보청기 시스템 부분의 블록도이다. 도 6은 좌측 바이노럴 스테레오 채널을 표시하는 제1 디지털 출력 신호(602-L) 및 우측 바이노럴 스테레오 채널을 표시하는 제2 디지털 출력 신호(602-R)를 출력하기 위하여 좌측 전통 스테레오 채널을 표시하는 제1 디지털 입력 신호(601-L) 및 우측 전통 스테레오 채널을 표시하는 제2 디지털 입력 신호(601-R)를 처리하도록 적응된 디지털 필터 구성(600)을 보인 것이다. 좌측 바이노럴 스테레오 채널(602-L)은 제1 디지털 필터(603)에 의해 필터링된 제1 디지털 입력 신호(601-L)와 제2 디지털 필터(604)에 의해 필터링된 제2 디지털 입력 신호(601-R)의 합이다. 우측 바이노럴 스테레오 채널(602-R)은 제3 디지털 필터(605)에 의해 필터링된 제1 디지털 입력 신호(601-L)와 제4 디지털 필터(606)에 의해 필터링된 제2 디지털 입력 신호(601-R)의 합이다.

제1 디지털 필터(603)는 HRTF 및 룸 임펄스 응답을 포함해서 좌측 확성기로부터 청취자의 좌측 귀로 전송되는 사운드의 전달함수를 나타낸다.

제2 디지털 필터(604)는 HRTF 및 룸 임펄스 응답을 포함해서 좌측 확성기로부터 청취자의 우측 귀로 전송되는 사운드의 전달함수를 나타낸다.

제3 디지털 필터(605)는 HRTF 및 룸 임펄스 응답을 포함해서 우측 확성기로부터 청취자의 우측 귀로 전송되는 사운드의 전달함수를 나타낸다.

제4 디지털 필터(606)는 HRTF 및 룸 임펄스 응답을 포함해서 우측 확성기로부터 청취자의 좌측 귀로 전송되는 사운드의 전달함수를 나타낸다.

이제 도 5를 참조하면, 도 5는 1세트의 확성기를 통하여 디지털 발생원의 전통 오디오 스테레오 신호의 재생을 위한 전형적인 청취 상황을 개략적으로 도시한 것이다. 도 5는 스테레오 프로세서 유닛(501)과 좌측 및 우측 확성기(502-L, 502-R)를 포함한 스테레오 세트(500)을 도시하고 있다. 우측 귀(509-R)와 좌측 귀(509-L)가 있는 청취자(503)는 양쪽 확성기에서 방출된 사운드를 수신한다. 스테레오 세트와 청취자는 룸(508) 내에 위치하고 있다.

단순화 목적으로, 이하에서는 우측 확성기에서 방출되어 우측 귀로 가는 사운드만을 고려한다. 사운드가 우측 확성기(502-R)로부터 방출되면, 직접 사운드(504)가 먼저 우측 귀(509-R)에 도달한다. 그 다음에, 벽과 천장으로부터 반사된 반사성 사운드(506-1,...506-n)가 도달한다. 또한, 주변 벽에서 반복적으로 다중 반사된 음파(507-1,...507-n)가 반향음으로서 도달한다. 예를 들어서 만일 평평한 주파수 응답을 가진 매우 짧은 사운드가 확성기로부터 방출되면, 청취자는 반사된 사운드의 시계열(time series)을 수신한다. 이것을 "임펄스 응답"이라고 부른다. 임펄스 응답은 룸의 음향 속성에 관한 정보를 내포한다.

거실, 교회 또는 콘서트 홀과 같은 각종 장소의 전형적인 임펄스 응답에 관한 지식은 가상의 음향 현실을 시뮬레이트하기 위한 처리에서 사용될 수 있다. 이러한 종류의 처리는 본 발명에 따라서 사용자가 청취 장소로서 선호하는 다양한 가상의 장소들 간의 선택을 사용자에게 제공하도록 적응된 보청기 시스템에서 구현될 수 있다.

도 5에 도시한 청취 상황에서, 청취자의 각 귀에서 수신한 사운드는 좌측 및 우측 확성기로부터 방출된 사운드의 선형 조합이다. 머리 관련 전달 함수(HRTF)는 정해진 장소로부터의 주어진 단채널 오디오 신호가 어떻게 청취자에 의해 감지되는지를 특정하는 응답 함수이다. 이것은 HRTF를 사용하여 우측 확성기(502-R)로부터 우측 귀(509-R)로 가는 신호(504)와 우측 확성기로부터 좌측 귀(509-L)로 가는 신호(505) 사이의 관계를 결정할 수 있다는 것을 의미한다. 그러므로, HRTF는 보청기 세트에서 바이노럴 스테레오를 렌더링하기 위해 필요한 정보를 내포한다.

HRTF는 인간 머리 모델을 이용하여 울림이 없는 방(anechoic chamber)에서 이도(ear canal)에 설치된 마이크로폰에 의해 포착될 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 바이노럴 스테레오 신호는 2개 이상의 디지털 입력 신호에 기초하여 제공된다. 이로써 2개 이상의 채널을 가진 디지털 서라운드 사운드 신호가 바이노럴 스테레오용으로 렌더링될 수 있다.

바이노럴 스테레오 효과는, 당업계에서 잘 알려져 있는 바와 같이, 다수의 대안적인 변환 기술을 이용해서 또한 제공될 수 있다.

이제, 도 1을 참조하면, 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 보청기 시스템 부분의 고도로 개략적이고 단순화한 블록도이다. 도 1은 다채널 디지털 암호화 오디오 신호(101)를 수신하도록 각각 적응된 좌측 및 우측 보청기(105-L, 105-R)로 이루어진 한 쌍의 보청기(100)를 도시하고 있으며, 이 보청기는 상기 다채널 신호를 수신하는 수단(102-L, 102-R), 상기 수신된 다채널 신호를 오디오 디코딩하는 수단(103-L, 103-R), 대응하는 좌측 및 우측 귀 보청기를 이용하여 바이노럴 스테레오 신호를 제공하기 위해 모노 렌더링을 수행하는 수단(104-L, 104-R)을 포함한다. 보청기 마이크로폰(107-L, 107-R)은 바이노럴 스테레오 신호를 제공하는 데에 사용되지 않는다는 것에 주목한다. 모노 렌더링 수단으로부터의 바이노럴 스테레오 신호 출력은 각 보청기 유닛에서 디지털 신호 프로세서(106-L, 106-R)의 입력으로서 사용된다. 보청기는 주변 사운드를 픽업하여 신호 프로세서에 공급하는 마이크로폰(107-L, 107-R)을 구비한다. 디지털 신호 프로세서는 입력들을 혼합하여 청각 손실 보상을 실행한다. 프로세서는 입력들 중에서의 선택을 제어하는 기능, 또는 입력들 중에서 밸런스의 조정을 제어하는 기능을 포함할 수 있다.

이로써, 개선된 청취 특징이 달성되지만, 이 특징은 만일 이 특징이 없다면 대부분의 보청기 유형이 일반적으로 바이노럴 스테레오를 즐기기 위하여 선호되는 도구인 헤드폰과 편리하게 상호작용하지 못하기 때문에 많은 보청기 사용자들에게 거부될 것이다.

일 실시예에서, 수신 수단은 블루투쓰 수신기이고, 오디오 장치(도 1에는 도시 생략됨)는 블루투쓰가 가능한 퍼스널 컴퓨터이다. 그러므로, 퍼스널 컴퓨터는 보청기 유닛에 MP3 부호화 오디오 스테레오 신호를 제공할 수 있다. 보청기 유닛의 오디오 디코더는 MP3 부호를 복호할 수 있으며, 렌더링은 전통 스테레오 신호를 스테레오 이미지가 더 넓은 바이노럴 스테레오 신호로 변환할 수 있다.

다른 실시예에서, 수신 수단은 텔레코일이고, 오디오 장치(도 1에는 도시 생략됨)는 스테레오 신호가 전송될 수 있게 하기 위해 펄스폭 부호화용으로 적응된 텔레코일 시스템이다. 보청기 유닛의 오디오 디코더는 펄스폭 부호화 신호를 복호하고, 렌더링은 전통 스테레오 신호를 스테레오 이미지가 더 넓은 바이노럴 스테레오 신호로 변환한다.

대안적으로, 바이노럴 스테레오 신호는 2개 이상의 채널을 가진 디지털 서라운드 사운드 신호에 기초하여 제공된다. 이로써 사용자는 한 쌍의 보청기를 통하여 가상의 서라운드 사운드를 즐길 수 있다.

이제, 도 2를 참조하면, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 보청기 시스템의 고도로 개략적이고 단순화한 블록도이다. 도 2는 일반적으로 관련 장치(202)와 좌측 및 우측 보청기(203-L, 203-R)로 이루어진 보청기 시스템(200)을 도시하고 있다. 관련 장치는 오디오 장치(도 2에는 도시 생략됨)로부터 다채널 디지털 암호화 오디오 신호(201)를 수신하는 수신 수단(204), 상기 수신된 다채널 신호를 복호하는 오디오 디코더(205), 상기 수신된 신호를 보청기에 송신하기 위해 적응시키는 오디오 인코더(206) 및 암호화 신호를 전송하는 송신 수단(207)을 포함한다. 보청기(203-L, 203-R)는 또한 상기 송신된 신호를 수신하는 수신 수단(208-L, 208-R), 상기 수신된 신호를 복호하는 복호 수단(209-L, 209-R), 대응하는 좌측 및 우측 귀 보청기를 이용하여 바이노럴 스테레오 신호를 제공하기 위해 모노 렌더링을 수행하는 렌더링 수단(210-L, 210-R)을 포함한다. 보청기는 도 1을 참조하여 위에서 설명한 것처럼 구성된 마이크로폰과 신호 프로세서(도 2에는 도시 생략됨)를 또한 포함한다.

일 실시예에 있어서, 관련 장치는 MP3 플레이어와 같은 스트리밍 오디오 장치에 대한 케이블 접속이 가능하도록 적응된 보청기 원격 제어기이다.

보청기 시스템(200, 300(도 3 참조))은 추가의 관련 장치를 또한 포함할 수 있다. 그러한 보청기 시스템의 예는 도 4를 참조하여 설명한다.

이제, 도 3을 참조하면, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 보청기 시스템의 고도로 개략적이고 단순화한 블록도이다. 도 3은 일반적으로 관련 장치(302)와 좌측 및 우측 보청기(303-L, 303-R)로 이루어진 보청기 시스템(300)을 도시하고 있다. 관련 장치는 다채널 디지털 암호화 오디오 신호(301)를 수신하는 수신 수단(304), 수신된 다채널 신호를 복호하는 오디오 디코더(305), 복호 신호를 바이노럴 스테레오 신호로 렌더링하는 수단(306), 바이노럴 스테레오 신호를 2개의 보청기에 전송하기 위해 암호화하는 수단(307) 및 암호화 신호를 2개의 보청기(303-L, 303-R)로 전송하는 수단(308)을 포함한다. 보청기는 또한 전송된 신호를 수신하는 수단(309-L, 309-R), 수신된 신호를 대응하는 좌측 및 우측 귀 보청기 유닛에서 모노 디코딩하는 수단(310-L, 310-R) 및 도 1을 참조하여 위에서 설명한 것처럼 구성된 마이크로폰과 신호 프로세서(도 3에는 도시 생략됨)를 또한 포함한다.

이로써, 관련 장치가 바이노럴 스테레오 렌더링에 필요한 신호 처리를 실행하기 때문에 보청기 유닛 자체에서의 사이즈 또는 전력 필요조건을 양보하지 않고 개선된 청취 특징이 달성된다. 더 나아가, 보청기 유닛에서의 복호는 보청기 유닛 자체에서의 사이즈 및 전력 필요조건과 관련하여 추가의 절약을 위해 소위 모노 디코딩을 행하도록 단순화되었다.

또한, 결과적인 바이노럴 스테레오 신호는 관련 장치로부터 각각의 보청기로 전송된 신호의 가능한 왜곡에 덜 감응적이다.

이제, 도 4를 참조하면, 도 4는 본 발명의 특정 실시예를 도시한 것이다. 도 4는 다채널 디지털 암호화 오디오를 가진 DVD를 지원하는 DVD 플레이어(401)를 도시하고 있다. DVD 플레이어는 텔레비전 세트(402), 서라운드 사운드 증폭기(403) 및 제1 관련 장치(302)에 접속된다. 제1 관련 장치(302)는 바이노럴 렌더링 및 암호화를 행하는 전용 장치이고 후속적으로 바이노럴 스테레오 신호를 제2 관련 장치(404)에 무선으로 전송한다. 제2 관련 장치(404)는 오디오 신호를 각각의 보청기(303-L, 303-R)로 무선으로 중계하도록 적응된다. 제2 관련 장치는 무선 신호 전송이 보청기에서 최소의 전력을 소비하게 한다. 이로써 보청기 사용자는 오늘날 많은 DVD 영화의 일부인 오디오 서라운드 사운드의 완전한 이익을 즐길 수 있다. 또한, 복잡해서 전력 소모가 큰 바이노럴 렌더링 처리는 일반적으로 배터리에 의해 전력이 공급되는 제2 관련 장치 및 보청기와는 대조적으로 벽 플러그에 접속된 제1 관련 장치에 의해 실행된다.

일 실시예에 있어서, 텔레비전 세트, DVD 플레이어, 서라운드 사운드 증폭기 및 제1 관련 장치는 디지털 콕스 케이블로 접속된다.

다른 실시예에 있어서, 제1 관련 장치는 제2 관련 장치에 대하여 기지국으로서 기능하고, 제2 관련 장치는 보청기 원격 제어기로서 기능한다.

구조 및 방법에 있어서의 다른 수정 및 변형이 당업자에게는 명백할 것이다.

102-L, 102-R: 수신 수단
103-L, 103-R: 오디오 디코더
104-L, 104-R: 모노 렌더링
106-L, 106-R: 신호 프로세서
107-L, 107-R: 마이크로폰

Claims (13)

1. 좌측 및 우측 보청기와 렌더링 디바이스를 포함하고, 상기 렌더링 디바이스는 적어도 2개의 오디오 입력 스트림을 정의하는 디지털 암호화 오디오 신호를 수신 및 복호하고, 바이노럴 스테레오 신호를 정의하는 2개의 출력 신호를 렌더링하며, 2개의 출력 신호를 좌측 및 우측 렌더링 신호로서 제1 및 제2 보청기에 전송하도록 적응된 것이며, 상기 제1 및 제2 보청기는 각각의 렌더링 신호를 복호 및 재생하는 수단을 각각 구비한 것인 보청기 시스템.
2. 제1항에 있어서, 렌더링 디바이스는 디지털 필터 구성을 포함하고, 2개의 출력 신호는 각각 모든 오디오 입력 신호의 디지털 필터링 버젼의 선형 합으로서 제공된 것인 보청기 시스템.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 렌더링 디바이스는 디지털 암호화 오디오 신호를 수신하는 수신기를 포함한 것인 보청기 시스템.
4. 제1항에 있어서, 렌더링 디바이스는 적어도 2개의 오디오 입력 스트림을 주파수 의존성 크로스 토크에 적용함으로써 2개의 출력 신호를 렌더링하도록 적응된 것인 보청기 시스템.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 렌더링 디바이스는 다채널 오디오 입력 스트림을 처리하도록 적응된 것인 보청기 시스템.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 렌더링 디바이스는 사용자 입력 수단 및 원격 제어 출력을 포함한 것인 보청기 시스템.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 렌더링 디바이스는 적어도 2개의 오디오 입력 스트림을 머리 관련 전달 함수에 적용함으로써 2개의 출력 신호를 렌더링하도록 적응된 것인 보청기 시스템.
8. 제7항에 있어서, 렌더링 디바이스는 거실, 부엌 및 콘서트 홀의 그룹으로부터 선택된 것과 같은 특정의 청취 환경을 시뮬레이트하도록 머리 관련 전달 함수의 단서를 선택하는 수단을 구비한 것인 보청기 시스템.
9. 제8항에 있어서, 렌더링 디바이스의 단서는 선택된 음향 환경의 음향 임펄스 응답을 측정함으로써 유도된 것인 보청기 시스템.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 렌더링 디바이스는 휴대용의 배터리 구동형 디바이스인 보청기 시스템.
11. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 렌더링 디바이스는 벽 소켓으로부터 전력을 공급받는 것인 보청기 시스템.
12. 제11항에 있어서, 렌더링 디바이스는 보청기 원격 제어를 위한 기지국으로서 또한 기능하는 것인 보청기 시스템.
13. 한 쌍의 보청기에서 적어도 2개의 오디오 스트림을 재생하는 방법에 있어서,
    렌더링 디바이스에서 적어도 2개의 오디오 스트림을 수신하는 단계와, 바이노럴 스테레오 신호를 정의하는 2개의 출력 신호를 생성하도록 렌더링 디바이스에서 적어도 2개의 오디오 스트림을 처리하는 단계와, 렌더링 디바이스로부터의 2개의 출력 신호를 좌측 및 우측 렌더링 신호로서 좌측 및 우측 보청기에 전송하는 단계와, 상기 좌측 및 우측 보청기 각각에서 각각의 렌더링 신호를 재생하는 단계를 포함하는 오디오 스트림 재생 방법.

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