KR20170075650A - 외부에서 결합된 라우드스피커 시스템 - Google Patents

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KR20170075650A
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signal
microphone
passenger compartment
useful
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KR1020160174381A
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마르쿠스 크리스토프
안드레아스 페퍼
Original Assignee
하만 베커 오토모티브 시스템즈 게엠베하
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Abstract

차량의 승객 컴파트먼트와 승객 컴파트먼트의 외측사이의 배플에 배열된 라우드스피커를 포함하는 라우드스피커 시스템이 제공된다. 라우드스피커는 음향 신호를 승객 컴파트먼트로 방출하도록 구성된다. 라우드스피커 시스템은 능동 잡음 제어 시스템을 더 포함하되 마이크로폰은 2차 경로를 통하여 라우드스피커에 음향적으로 결합되고, 라우드스피커는 능동 잡음 제어 필터를 통하여 마이크로폰에 전기적으로 결합된다.

Description

외부에서 결합된 라우드스피커 시스템 {EXTERNALLY COUPLED LOUDSPEAKER SYSTEM}
본 발명은 외부에서 결합된 라우드스피커 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량내 외부에서 결합된 라우드스피커 시스템에 관한 것이다.
자동차 사운드 시스템들은 전형적으로 차량의 승객 컴파트먼트(compartment)내 다양한 위치들에 위치된 몇몇의 라우드스피커들을 포함한다. 전형적인 라우드스피커(loudspeaker) 위치들은 도어 패널(door panel)들 또는 내부 트림 패널(trim panel)들을 포함한다. 또한 우퍼(woofer)들 또는 서브우퍼들로서 알려진 저 주파수 재생 스피커들은 흔히 차량의 트렁크, 후방 패널 셀프, 섀시 또는 임의의 프레임 엘리먼트들에 위치된다. 이 방식에서, 라우드스피커의 전방과 백 사이드는 개별적으로 후방 패널 셀프 또는 섀시에 의해 서로로부터 격리되기 때문에 다른 식으로는 필요한 라우드스피커 하우징이 생략될 수 있다. 따라서, 이 접근법은 음향 성능 희생 없이 매우 콤팩트하고 중량 효율적인 배열을 허용한다. 그러나, 하우징 없이, 스피커 컴포넌트들이 극도의 환경 조건들을 견디어야 하는데, 이는 예를 들어, 날씨 저항 멤브레인을 써서 스피커를 보호하는 것이 필요할 수 있다. 더구나, 다른식으로 밀봉된 승객 캐빈(cabin)에 의해 정상적으로 차단될 잡음이 차량으로 들어갈 수 있고, 더 높은 잡음 오염으로 이어진다.
라우드스피커 시스템은 차량의 승객 컴파트먼트와 상기 승객 컴파트먼트의 외측 사이의 배플에 배열된 라우드스피커를 포함한다. 상기 라우드스피커는 음향 신호를 상기 승객 컴파트먼트로 방출하도록 구성된다. 상기 라우드스피커 시스템은 능동 잡음 제어 시스템을 더 포함하되 마이크로폰은 2차 경로를 통하여 상기 라우드스피커에 음향적으로 결합되고, 상기 라우드스피커는 능동 잡음 제어 필터를 통하여 상기 마이크로폰에 전기적으로 결합된다.
잡음 축소(감소) 사운드 재생 방법은 승객 컴파트먼트와 상기 승객 컴파트먼트의 외측 사이의 배플에 배열된 라우드스피커를 이용하여 상기 승객 컴파트먼트의 내측에 음향 신호를 방출하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 2차 경로를 통하여 상기 라우드스피커에 음향적으로 결합된 마이크로폰을 포함하는 능동 잡음 제어 시스템을 이용하여 교란 신호를 축소하는 단계를 더 포함하되, 상기 라우드스피커는 능동 잡음 제어 필터를 통하여 상기 마이크로폰에 전기적으로 결합된다.
다른 시스템들, 방법들, 특징들 및 장점들은 이하의 상세한 설명 및 도면들의 고찰에 기하여 통상의 기술자에게 명확해지거나 또는 명확하게 될 것이다. 본 설명 내에 포함된 모든 이런 추가의 시스템들, 방법들, 특징들 및 장점들은, 이하의 청구항들에 의해 보호되고 그리고 본 발명의 범위 내에 있도록 의도된다.
시스템은 이하의 설명 및 도면들을 참조하여 더 잘 이해될 수 있다. 도면들에서의 컴포넌트들은 반드시 축척에 맞을 필요는 없으며, 대신에 본 발명의 원리들을 예시하는 것에 중점이 있다. 더구나, 도면들에서, 같은 도면 번호들은 상이한 도면들에서 대응하는 부분들을 지정한다.
도 1은 차량내 라우드스피커를 예시하는 개략도이다.
도 2 는 유용한 신호가 라우드스피커 신호 경로에 공급되는 개괄적 피드백 유형 능동 잡음 축소 시스템의 블럭 다이어그램이다.
도 3은 유용한 신호가 마이크로폰 신호 경로에 공급되는 개괄적 피드백 유형 능동 잡음 축소 시스템의 블럭 다이어그램이다.
도 4는 유용한 신호가 라우드스피커 및 마이크로폰 신호 경로들에 공급되는 개괄적 피드백 유형 능동 잡음 축소 시스템의 블럭 다이어그램이다.
도 5는 유용한 신호가 스펙트럼 성형 필터(spectrum shaping filter)를 통하여 라우드스피커 경로에 공급되는 도 4의 능동 잡음 축소 시스템의 블럭 다이어그램이다.
도 6은 마이크로폰을 갖는 외부에서 결합된 라우드스피커 시스템을 예시하는 개략도이다.
도 7 은 잡음 축소 사운드 재생 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 1 은 라우드스피커 (110)를 갖는 차량 (100)을 예시한다. 라우드스피커 (110)는 자동차 사운드 시스템의 부분일 수 있다. 자동차 사운드 시스템들은 전형적으로 몇몇의 라우드스피커들을 포함한다. 단지 하나의 라우드스피커 (110)가 예시적으로 도 1에 예시된다. 라우드스피커 (110)는 차량 (100)의 승객 컴파트먼트 (101)내의 상이한 위치들에 위치될 수 있다. 만약 라우드스피커 (110)가 차량 (100)의 승객 컴파트먼트 (101)와 외측 (102) 사이의 차량 (100)의 섀시에 위치된다면, 다른식으로는 필요한 라우드스피커 하우징이 생략될 수 있다. 따라서, 이것은 음향 성능의 희생없이 매우 콤팩트하고 중량 효율적이다.
그러나, 하우징 없이, 스피커 컴포넌트들(도 1에 상세하게 예시되지 않은)이 극도의 환경 조건들을 견디어야 하는데, 이는 예를 들어, 날씨 저항 멤브레인(membrane)을 써서 라우드스피커(110)를 보호하는 것이 필요할 수 있다. 차량 (100)의 외측 (102)에 라우드스피커 (110)이 직접 결합 때문에 일어나는 다른 단점은 예를 들어 고속으로 터널로 운전할 때 또는 높아진 속도에서 선루프를 개방할 때 차량의 내측 (101)과 외측 (102)의 순간적인 공기 압력 차이들이다. 이것은 멤브레인 정지 위치(membrane rest position) 및/또는 움직이는 음성 코일의 변위에 그렇게 함으로써 라우드스피커 (110)의 전체 성능에 영향을 미친다. 이것은 다시 동적으로 변화하는 동작 지점으로 이어질 수 있고, 이는 라우드스피커 (110)의 음향 성능, 예를 들어 고조파(harmonic) 왜곡들에 영향을 미친다. 더구나, 다른식으로 밀봉된 승객 캐빈(101)에 의해 정상적으로 차단될 잡음이 승객 캐빈(101)으로 들어갈 수 있고, 더 높은 잡음 오염으로 이어진다.
따라서, 라우드스피커 (110)은 잡음 축소 시스템(noise reduction system), 즉, 피드백 능동 잡음 제어 (ANC : active noise control) 시스템에 결합된다. 피드백 ANC 시스템들은 이상적으로는 잡음 신호에 비하여 반대 위상이지만 시간에 대하여 동일한 진폭을 갖는 잡음 축소 신호를 청취 사이트에 제공함으로써 교란 신호, 예컨대 잡음을 일반적으로 축소하거나 또는 심지어 상쇄하도록 의도된다. 잡음 신호 및 잡음 축소 신호를 중첩시킴으로써, 또한 에러 신호로서 알려진 결과적인 신호는, 이상적으로는 제로를 향하는 경향이 있다. 잡음 축소의 품질은 소위 2차 경로(secondary path), 즉, 라우드스피커와 청취자의 귀를 나타내는 마이크로폰 사이의 음향 경로(acoustic path)의 품질에 의존한다. 잡음 축소의 품질은 추가로 마이크로폰과 라우드스피커 사이에 연결되고 마이크로폰에 의해 제공된 에러 신호를 필터링하는 소위 ANC 필터의 품질에 의존하여 필터링된 에러 신호가 라우드스피커에 의해 재생될 때, 에러 신호를 추가로 축소한다. 그러나, 필터링된 에러 신호에 추가적으로 유용한 신호가 예컨대 음악 또는 스피치(speech)가 청취 사이트에, 특별히 또한 필터링된 에러 신호를 재생하는 라우드스피커에 의해 제공될 때 문제들이 발생한다. 그런다음, 유용한 신호(useful signal)가 시스템에 의해 저하될 수 있다.
단순함을 위하여, 본 출원에서 전기 및 음향 신호들 간에 어떤 구분도 없다. 그러나, 라우드스피커에 의해 제공되거나 또는 마이크로폰에 의해 수신되는 모든 신호들은 실제로 음향 성질(acoustic nature)을 가진다. 모든 다른 신호들은 사실상 전기 신호들이다. 라우드스피커 및 마이크로폰은 라우드스피커에 의해 형성된 입력 스테이지 및 마이크로폰에 의해 형성된 출력 스테이지를 갖는 음향 서브-시스템 (예를 들어, 라우드스피커-룸-마이크로폰 시스템)의 부분일 수 있고; 서브-시스템(sub-system)은 전기적 입력 신호로 공급되고 전기적 출력 신호를 제공한다. "경로(path)"는 이것과 관련한 추가 엘리먼트들 예컨대 신호 전도 수단들, 증폭기들, 필터들, 등을 포함할 수 있는 전기적 또는 음향적 연결을 의미한다. 스펙트럼 성형 필터(spectrum shaping filter)는 입력 및 출력 신호의 스펙트럼들이 주파수에 대하여 상이한 필터이다.
이제 또한 잡음 신호로 지칭되는 교란 신호(disturbing signal) d[n]가 1차 경로(primary path)(221)를 통하여 청취 사이트, 예를 들어, 청취자의 귀로 전송되는 (방출되는) 개괄적 피드백 유형 능동 잡음 축소 (ANC) 시스템을 예시하는 블럭 다이어그램인 도 2에 대한 참조가 이루어진다. 1차 경로 (221)는 P(z)의 전달 특성(transfer characteristic)을 갖는다. 추가적으로, 입력 신호 v[n]가 라우드스피커 (223)로부터 2차 경로(222)를 통하여 청취 사이트로 전송된다 (방출된다). 2차 경로 (222)는 S(z)의 전달 특성을 갖는다.
청취 사이트에 위치된 마이크로폰 (224)은 1차 경로 P(z)에 의해 필터링된 교란 신호 d[n]와 함께, 2차 경로 S(z)에 의해 필터링된 라우드스피커 (223)로부터 생긴 신호들을 수신한다. 마이크로폰 (224)은 이들 수신된 신호들의 합을 나타내는 마이크로폰 출력 신호 y[n]을 제공한다. 마이크로폰 출력 신호 y[n]은 가산기 (226)로 에러 신호 e[n]를 출력하는 ANC 필터 (225)에 필터 입력 신호 u[n]로서 공급된다. 적응적(adaptive) 또는 정적 필터(static filter)일 수 있는 ANC 필터 (225)는 W(z)의 전달 특성을 갖는다. 가산기 (226)는 또한 예를 들어, 스펙트럼 성형 필터 (도면들에서 미도시)로 선택적으로 미리-필터링된 유용한 신호 x[n] 예컨대 음악 또는 스피치를 수신하고 입력 신호 v[n]를 라우드스피커 (223)로 제공한다.
신호들 x[n], y[n], e[n], u[n] 및 v[n]은 이산의(discrete) 시간 도메인에 있다. 이하의 고찰들에 대하여, 그것들의 스펙트럼 표현들 X(z), Y(z), E(z), U(z) 및 V(z)이 사용된다. 도 2에 예시된 시스템을 설명하는 미분 방정식들은 아래와 같다:
Y(z) = S(z)ㆍV(z) = S(z)ㆍ(E(z)+X(z)) (1)
E(z) = W(z)ㆍU(z) = W(z)ㆍY(z) (2)
도 2의 시스템에서, 유용한 신호 전달 특성 M(z) = Y(z)/X(z)은 따라서
M(z) = S(z)/(1-W(z)ㆍS(z))이다 (3)
W(z) = 1으로 가정하면
lim[S(z)→1] M(z) ⇒ M(z)→∞ (4)
lim[S(z)→±∞] M(z) ⇒ M(z)→1 또는 -1 (5)
lim[S(z)→0] M(z) ⇒ S(z) 또는 0 (6)
W(z) = ∞으로 가정하면
lim[S(z)→1] M(z) ⇒ M(z)→0. (7)
방정식들 (4)-(7)로부터 보여지는 것처럼, ANC 필터 (225)의 전달 특성 W(z)이 증가할 때는 유용한 신호 전달 특성 M(z)은 0에 접근하고, 반면 2차 경로 전달 함수 S(z)는 중성(neutral), 즉, 대략 1, 즉, 0[dB]의 레벨들에 있는다. 이런 이유 때문에, ANC가 온 또는 오프될 때 유용한 신호 x[n]가 이상적으로 청취자에 의해 감지되는 것을 보장하기 위해 유용한 신호 x[n]는 적응되어야(adapted) 한다. 더욱이, 유용한 신호 전달 특성 M(z)은 또한 유용한 신호 x[n]의 적응(adaption)을 달성하기 위해 2차 경로 (222)의 전달 특성 S(z)에 의존하고 또한 “온(on)” 과“오프(off)” 사이에 어떤 차이가 분명해지도록 전달 특성 S(z) 및 노후화(aging), 온도, 청취자 등의 변경에 기인한 그것의 변동들에 의존한다.
도 2의 시스템에서 유용한 신호 x[n]는 라우드스피커 (223)에 업스트림에 연결된 가산기 (226)에서 음향 서브-시스템 (라우드스피커, 룸, 마이크로폰)에 공급되지만, 도 3의 시스템에서 유용한 신호 x[n]는 마이크로폰 (224)에 공급된다. 따라서, 도 3의 시스템에서, 가산기 (226)는 생략되고 가산기 (227)가 예를 들어, 미리-필터링된, 유용한 신호 x[n] 및 마이크로폰 출력 신호 y[n]을 가산하기 위해 마이크로폰 (224)의 다운스트림에 배열된다. 따라서, 라우드스피커 입력 신호 v[n]은 에러 신호 [e]이고, 즉, v[n] = [e]이고, 그리고 필터 입력 신호 u[n]는 유용한 신호 x[n] 및 마이크로폰 출력 신호 y[n]의 합이고, 즉, u[n] = x[n]+y[n]이다.
도 3에 예시된 시스템을 설명하는 미분 방정식들은 아래와 같다:
Y(z) = S(z)ㆍV(z) = S(z)ㆍE(z) (8)
E(z) = W(z)ㆍU(z) = W(z)ㆍ(X(z)+Y(z)) (9)
교란 신호 d[n]을 고려하지 않고서 도 3의 시스템에 유용한 신호 전달 특성 M(z)은 따라서
M(z) = (W(z)ㆍS(z))/(1-W(z)ㆍS(z)) (10)
lim[(W(z)ㆍS(z))→1] M(z) ⇒ M(z)→∞ (11)
lim[(W(z)ㆍS(z))→0] M(z) ⇒ M(z)→0 (12)
lim[(W(z)ㆍS(z))→±∞] M(z) ⇒ M(z)→1 또는 -1. (13)
방정식들 (11)-(13)에 보여지는 것처럼, 개방 루프 전달 특성 (W(z)ㆍS(z))이 증가하거나 또는 감소할 때 유용한 신호 전달 특성 M(z)은 1 또는 -1 에 접근하고 그리고 개방 루프 전달 특성 (W(z)ㆍS(z))가 0에 접근할 때는 0에 접근한다. 이런 이유 때문에, ANC가 온 또는 오프될 때 유용한 신호 x[n]가 이상적으로 청취자에 의해 감지되는 것을 보장하기 위해 유용한 신호 x[n]는 더 높은 스펙트럼 레인지(range)들로 추가적으로 적응되어야 한다. 그러나, “온”과 “오프”사이의 어떤 차이가 분명해지도록 하기 위한 더 높은 스펙트럼의 레인지들에서 보상은 매우 어렵다. 반면에, 유용한 신호 전달 특성 M(z)은 2차 경로 (222)의 전달 특성 S(z) 및 노후화, 온도, 청취자의 변경 등에 기인한 그것의 변동들에 의존하지 않는다.
도 4는 유용한 신호가 라우드스피커 경로 및 마이크로폰 신호 경로 양쪽에 공급되는 개괄적 피드백 유형 능동 잡음 축소 시스템을 예시하는 블럭 다이어그램이다. 단순함을 위하여, 1차 경로 (221)가 이하에 생략되지만 그럼에도 불구하고 잡음 (교란 신호 d[n])는 여전히 존재한다. 특별히, 도 4의 시스템은 도 2의 시스템에 기초하지만, 그러나, ANC 필터 입력 신호 u[n]를 형성하기 위해 마이크로폰 출력 신호 y[n]로부터 유용한 신호 x[n]를 감산하는 추가의 감산기(subtractor) (228)와 유용한 신호 x[n]를 에러 신호 e[n]에 가산하는 가산기 (229)를 갖는다.
도 4에 예시된 시스템을 설명하는 미분 방정식들은 아래와 같다:
Y(z) = S(z)ㆍV(z) = S(z)ㆍ(E(z)+X(z)) (14)
E(z) = W(z)ㆍU(z) = W(z)ㆍ(Y(z)-X(z)) (15)
도 4의 시스템에 유용한 신호 전달 특성 M(z)은 따라서
M(z) = (S(z)-W(z)ㆍS(z))/(1-W(z)ㆍS(z)) (16)
lim[(W(z)ㆍS(z))→1] M(z) ⇒ M(z)→∞ (17)
lim[(W(z)ㆍS(z))→0] M(z) ⇒ M(z)→S(z) (18)
lim[(W(z)ㆍS(z))→±∞] M(z) ⇒ M(z)→1. (19)
도 4의 시스템의 동작이 도 3의 시스템의 동작과 유사하다는 것은 방정식들 (17)-(19)로부터 알 수 있다. 단지 차이는 개방 루프 전달 특성 (W(z)ㆍS(z))이 0에 접근할 때 유용한 신호 전달 특성 M(z)이 S(z)에 접근한다는 것이다. 도 2의 시스템과 같이, 도 4의 시스템은 2차 경로 (222)의 전달 특성 S(z) 및 노후화, 온도, 청취자의 변경 등에 기인한 그것의 변동들에 의존한다.
도 5에서, 도 4의 시스템에 기반되고 유용한 신호 x[n]를 역(inverse)의 2차 경로 전달 함수 1/S(z)로 필터링하기 위해 가산기 (229)의 업스트림에 연결된 등화 필터 (230)를 추가로 포함하는 시스템이 도시된다. 도 5에 예시된 시스템을 설명하는 미분 방정식들은 아래와 같다:
Y(z) = S(z)ㆍV(z) = S(z)ㆍ(E(z)+X(z)/S(z)) (20)
E(z) = W(z)ㆍU(z) = W(z)ㆍ(Y(z)-X(z)) (21)
도 5의 시스템에 유용한 신호 전달 특성 M(z)은 따라서
M(z) = Y(z)/X(z) = (1-W(z)ㆍS(z))/(1-W(z)ㆍS(z)) = 1 (22)
방정식 (22)에 보여지는 것처럼, 마이크로폰 출력 신호 y[n]는 유용한 신호 x[n]와 같고, 이는 만약 등화기 필터가 정확히 2차 경로 전달 특성 S(z)의 역(inverse)이라면 신호 x[n]가 시스템에 의해 변경되지 않는다는 것을 의미한다. 등화기 필터 (230)가 최적의 결과들, 즉, 이상적으로 최소의 위상, 2차 경로 전달 특성 S(z)의 역에 대한 그것의 실제 전달 특성의 최적의 근사치를 위한 최소-위상 필터(minimum-phase filter) 일 수 있고, 따라서 y[n] = x[n]이다. 이 구성은 이상적인 선형화기로서 동작하고, 즉, 그것은 라우드스피커 (223)로부터 청취자의 귀를 나타내는 마이크로폰 (224)으로의 유용한 신호의 전송 때문에 유용한 신호의 임의의 열화들을 보상한다. 따라서 그것은 유용한 신호 x[n]에 대한 2차 경로 S(z)의 교란 영향을 보상하거나 또는 선형화(linearize)하여, 유용한 신호는 헤드폰의 음향 특성들의 임의의 부정적 효과없이 소스에 의해 제공된 대로 청취자에 도달하고, 즉, y[z] = x[z]이다. 이와 같이, 이런 선형화 필터의 도움으로 열악하게 디자인된 음향 시스템을 음향적으로 완전히 조절된 사운드로 만드는 것이 가능하여, 즉, 선형 일(one)이다.
도 5에 예시된 시스템은 어떻게 희망하는 신호가 예컨대 음악이, 예를 들어, ANC 회로, 특별히 피드백 ANC 회로로 공급될 수 있는지를 도시한다. 이 회로는 희망하는 신호의 이유 없는 댐핑(damping)을 야기하지 않고 잡음을 배제하는 것이 가능하다. 그것은 추가로 라우드스피커의 동작 지점(operation point)의 동적으로 외부에서 주도된(driven) 변형들을 자동으로 보상하기 위한 해결책을 제공한다. 이런 변형들은 예를 들어, 앞서 이미 설명된 외측 사운드 압력의 변화들에 의해 야기될 수 있다. 더욱이, 심지어 고조파 왜곡들을 일으키는 드라이버-고유 비-선형성이 보상될 수 있고 시스템의 최종 음향 성능이 추가 등화 등에 관련한 임의의 제약들 없이 최적화될 수 있다.
그러나, 능동 잡음 제어 시스템들은 일반적으로 잡음의 저 스펙트럼 성분들을 다루는 것을 단지 할 수 있다. 잡음의 상단 스펙트럼의 기여를 줄이기 위해, 다른 시스템들이 구현될 수 있다. 이런 시스템들 수동 잡음 축소 시스템들일 수 있다. 예를 들어, 절연 울(insulation wool)이 라우드스피커의 멤브레인에 인접하여 배열될 수 있다. 절연 울은 멤브레인의 전면에, 예를 들어, 라우드스피커의 프론트 사이드(front side)를 커버하도록 배열될 수 있다. 그것은 또한 멤브레인 뒤쪽에도 배열될 수 있어서, 멤브레인 앞쪽 및 뒤쪽 또는 예를 들어, 그것은 멤브레인에 통합될 수 있다. 그러나, 절연 울의 사용은 단지 예이다. 예를 들어 헬름홀츠(Helmholtz) 공진기와 같은 잡음의 상단 스펙트럼의 기여를 줄이는데 적절한 임의의 다른 수동 잡음 축소 시스템이 또한 구현될 수 있다.
도 6에 관련하여, 능동 및 수동 잡음 축소 시스템을 포함하는 라우드스피커 배열이 개략적으로 예시된다. 라우드스피커 (610)는 차량의 승객 컴파트먼트의 내측 (601)과 외측 (602) 사이의 배플(baffle) (640)에 배열된다. 배플 (640)은 라우드스피커 (610)가 배열되는 곳에 개구(opening) (641)을 포함할 수 있다. 음향 신호가 승객 컴파트먼트의 내측 (601)으로 방출되도록 라우드스피커 (610)의 제 1 측면은 내측 (601)으로 지향될 수 있고 라우드스피커 (610)의 제 2 측면은 외측 (602)으로 지향될 수 있다. 라우드스피커 (610)의 멤브레인 또는 다이어프램(diaphragm)이 라우드스피커 (610)의 제 1 측면에 또는 라우드스피커 (610)의 제 2 측면에 위치될 수 있다.
라우드스피커 (610)는 배플 (640)과 라우드스피커 (610) 사이에 음향 압력 단리(acoustic pressure isolation)이 없거나 또는 실질적으로 없게하는 방식으로 배열될 수 있다. 마이크로폰 (624)이 승객 컴파트먼트의 내측 (601)상에 라우드스피커 (610)의 일 측면에 배열될 수 있다. 마이크로폰 (624)은 임의의 적절한 홀딩 디바이스 (도 6에 예시되지 않은)에 의해 그것의 위치에 유지될 수 있다. 마이크로폰이 라우드스피커 (610) 안쪽에, 라우드스피커 (610)의 제 1 측면과 제 2 측면 사이에 배열되는 것이 또한 가능하다. 마이크로폰 (624)은 도면들 2 내지 5와 관련하여 상기에서 설명된 것 처럼 능동 잡음 제어 시스템 (즉, 에러 마이크로폰)의 부분일 수 있다. 마이크로폰 (624)은, 따라서, 2차 경로를 통하여 라우드스피커 (610)에 음향적으로 결합된다. ANC 필터 (도 6에 예시되지 않은)가 마이크로폰 (624)과 라우드스피커 (610) 사이에 연결될 수 있다.
능동 잡음 제어는 일반적으로 즉, 약 1kHz 아래 또는 약 500Hz 아래인 저 주파수들에 대하여 가장 최적화될 수 있다. 수동 잡음 제어는, 반면에, 즉, 약 1kHz 초과 또는 약 500Hz 초과의 더 높은 주파수들에서 보다 효율적이다. 능동 잡음 시스템의 마이크로폰 (624)은 수동 잡음 시스템에 인접하여 배열될 수 있다. 예를 들어 라우드스피커 (610)의 멤브레인과 마이크로폰 (624) 사이에 배열된 절연 울을 갖는 라우드스피커 (610)의 전방에 마이크로폰이 배열될 수 있다. 다른 예에서, 마이크로폰 (624)은 수동 잡음 제어 시스템 (642)의 절연 울에 의해 봉입될 수 있다. 그러나 이들은, 단지 예들이다. 임의의 다른 적절한 구현예들이 가능하다.
따라서, 도 6의 라우드스피커 시스템은 외부에서 결합된 라우드스피커들내 잡음 문제들 뿐만 아니라 동적 문제들에 대한 효율적인 해결책을 제공한다. 외측 (602)으로부터 또는 내측 (601)으로부터 오는 임의의 잡음 또는 다른 교란들, 즉, 라우드스피커 (610)의 왜곡, 뿐만 아니라 예를 들어, 동작 지점을 변경하는 압력 변화들과 같은 다른 교란들은 라우드스피커 시스템으로 대응될 수 있다.
도 7 은 사운드 재생 방법을 예시하는 흐름도이다. 이 방법에서 음향 신호는 차량의 승객 컴파트먼트와 승객 컴파트먼트의 외측 사이의 배플에 배열된 라우드스피커에 의해 승객 컴파트먼트의 내측에 방출된다 (단계 (701)). 더구나, 승객 컴파트먼트내 교란 신호는 2차 경로를 통하여 라우드스피커에 음향적으로 결합된 마이크로폰을 포함하는 능동 잡음 제어 시스템에 이해 축소된다 (단계 (702)).
본 발명의 다양한 실시예들이 설명되었지만, 보다 많은 실시예들 및 구현들이 본 발명의 범위 내에서 가능하다는 것이 당해 기술분야의 통상의 기술자들에게 명백할 것이다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구항들 및 그것들의 등가물들을 고려하는 것을 제외하고는 제한되지 않는다.

Claims (15)

  1. 라우드스피커(loudspeaker) 시스템에 있어서,
    차량의 승객 컴파트먼트(compartment)와 상기 승객 컴파트먼트의 외측 사이의 배플(baffle)에 배열된 라우드스피커로서, 상기 라우드스피커는 음향 신호를 상기 승객 컴파트먼트로 방출하도록 구성된, 상기 라우드스피커; 및
    능동 잡음 제어 시스템을 포함하되,
    마이크로폰이 2차 경로를 통하여 상기 라우드스피커에 음향적으로 결합되고, 및
    상기 라우드스피커는 능동 잡음 제어 필터를 통하여 상기 마이크로폰에 전기적으로 결합되는, 라우드스피커 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 라우드스피커는 라우드스피커 입력 경로에 연결되고;
    상기 마이크로폰은 마이크로폰 출력 경로에 연결되고;
    감산기가 상기 마이크로폰 출력 경로 및 제 1 유용한-신호(useful-signal) 경로의 다운스트림에 연결되고;
    상기 능동 잡음 제어 필터는 상기 감산기의 다운스트림에 연결되고;
    가산기가 상기 능동 잡음 제어 필터와 상기 라우드스피커 입력 경로 사이 그리고 제 2 유용한-신호 경로에 연결되고; 및
    양쪽의 유용한-신호 경로들에 재생될 유용한 신호가 공급되는, 라우드스피커 시스템.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 유용한-신호 경로들 중 적어도 하나는 하나 이상의 스펙트럼 성형 필터(spectrum shaping filter)들을 포함하는, 라우드스피커 시스템.
  4. 청구항 1 내지 3 중 어느 하나의 청구항에 있어서, 상기 능동 잡음 제어 필터는 저 주파수 잡음을 배제하도록 구성된, 라우드스피커 시스템.
  5. 청구항 1 내지 4 중 어느 하나의 청구항에 있어서, 고 주파수 잡음을 배제하도록 구성된 수동 잡음 감소 시스템(passive noise reduction system)을 더 포함하는, 라우드스피커 시스템.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 능동 잡음 감소 필터는 1kHz 아래의 주파수들에서 잡음을 배제하도록 구성되고, 상기 수동 잡음 감소 시스템은 1kHz 초과의 주파수들에서 잡음을 배제하도록 구성되는, 라우드스피커 시스템.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 능동 잡음 감소 필터는 500Hz 아래의 주파수들에서 잡음을 배제하도록 구성되고, 상기 수동 잡음 감소 시스템은 500Hz 초과의 주파수들에서 잡음을 배제하도록 구성되는, 라우드스피커 시스템.
  8. 청구항 5 내지 7 중 어느 하나의 청구항에 있어서, 상기 수동 잡음 감소 시스템은 절연 울(insulation wool)의 적어도 하나의 층을 포함하는, 라우드스피커 시스템.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 절연 울의 적어도 하나의 층은 상기 라우드스피커의 멤브레인에 인접하여 배열되고,
    상기 멤브레인은 상기 승객 컴파트먼트와 상기 절연 울의 층 사이에 배열되고,
    상기 절연 울의 층은 상기 승객 컴파트먼트와 상기 멤브레인 사이에 배열되거나, 또는
    상기 멤브레인은 절연 울의 두개의 층들 사이에 배열되는, 라우드스피커 시스템.
  10. 청구항 1 내지 9 중 어느 하나의 청구항에 있어서, 상기 라우드스피커는 제 1 측면 및 제 2 측면을 포함하고, 상기 제 1 측면은 상기 차량의 상기 승객 컴파트먼트를 향하고 상기 제 2 측면은 상기 차량의 외측을 향하는, 라우드스피커 시스템.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 마이크로폰은 상기 라우드스피커의 상기 제 1 측면에 배열되는, 라우드스피커 시스템.
  12. 청구항 8 내지 11 중 어느 하나의 청구항에 있어서, 상기 마이크로폰은 상기 수동 잡음 감소 시스템의 상기 절연 울에 의해 봉입되는(enclosed), 라우드스피커 시스템.
  13. 청구항 1 내지 12 중 어느 하나의 청구항에 있어서, 상기 배플은 상기 라우드스피커가 배치되는 개구를 포함하는, 라우드스피커 시스템.
  14. 잡음 감소 사운드 재생 방법에 있어서,
    음향 신호가 차량의 승객 컴파트먼트와 상기 승객 컴파트먼트의 외측 사이의 배플에 배열된 라우드스피커에 의해 상기 승객 컴파트먼트의 내측에 방출되고; 및
    교란 신호(disturbing signal)가 2차 경로를 통하여 상기 라우드스피커에 음향적으로 결합된 마이크로폰을 포함하는 능동 잡음 제어 시스템에 의해 감소되고, 상기 라우드스피커는 능동 잡음 제어 필터를 통하여 상기 마이크로폰에 전기적으로 결합되는, 잡음 감소 사운드 재생 방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    입력 신호가 상기 라우드스피커에 공급되고;
    상기 라우드스피커에 의해 방출된 상기 음향 신호는 마이크로폰 출력 신호를 제공하는 상기 마이크로폰에 의해 수신되고;
    상기 마이크로폰 출력 신호는 필터 입력 신호를 생성하기 위해 유용한-신호(useful-signal)로부터 감산되고;
    상기 필터 입력 신호는 에러 신호를 생성하기 위해 능동 잡음 제어 필터에서 필터링되고;
    상기 유용한-신호는 상기 라우드스피커 입력 신호를 생성하기 위해 상기 에러 신호에 가산되는, 잡음 감소 사운드 재생 방법.
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