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KR101381203B1 - Surround audio realization apparatus and surround audio realization method - Google Patents

Surround audio realization apparatus and surround audio realization method Download PDF

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KR101381203B1
KR101381203B1 KR1020120107789A KR20120107789A KR101381203B1 KR 101381203 B1 KR101381203 B1 KR 101381203B1 KR 1020120107789 A KR1020120107789 A KR 1020120107789A KR 20120107789 A KR20120107789 A KR 20120107789A KR 101381203 B1 KR101381203 B1 KR 101381203B1
Authority
KR
South Korea
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signal
microphone
unidirectional
directional
channel
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KR1020120107789A
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Korean (ko)
Inventor
김홍국
김종건
Original Assignee
광주과학기술원
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Abstract

본 발명에 따른 서라운드 오디오 구현장치에는, 전면과 후면을 각각 향하는 제 1, 2 단방향 지향성 마이크부재의 출력신호의 합과 차를 출력하는 믹싱부; 상기 믹싱부의 출력신호와 좌우방향을 향하는 쌍방향 지향성 마이크부재로 부터의 출력신호를 이용하여, 임의의 방향에 대한 단방향 지향성 신호를 제공하는 방향함수 생성부; 및 상기 방향함수 생성부에서 제공된 방향함수에 따라서 서라운드 음향의 채널에 상응하는 채널을 합성하여 출력하는 채널 합성기가 포함된다. 본 발명에 따르면, 공간적인 제약없이 좁은 공간에서, 작은 비용으로, 휴대가 가능하게, 서라운드 오디오 신호를 획득할 수 있다. According to an aspect of the present invention, a surround audio implementing apparatus includes: a mixing unit configured to output a sum and a difference of output signals of first and second unidirectional microphone members facing front and rear surfaces, respectively; A direction function generator for providing a unidirectional directional signal in an arbitrary direction by using the output signal from the mixing unit and the output signal from the bidirectional directional microphone member facing in the left and right directions; And a channel synthesizer for synthesizing and outputting a channel corresponding to the channel of the surround sound according to the direction function provided by the direction function generator. According to the present invention, it is possible to obtain a surround audio signal in a small space without being limited in space, to be portable at a low cost.

Description

서라운드 오디오 구현장치 및 서라운드 오디오 구현방법{SURROUND AUDIO REALIZATION APPARATUS AND SURROUND AUDIO REALIZATION METHOD} Surround Audio Implementer and Surround Audio Implementer {SURROUND AUDIO REALIZATION APPARATUS AND SURROUND AUDIO REALIZATION METHOD}

본 발명은, 마이크, 서라운드 오디오 구현장치, 서라운드 오디오 구현방법, 및 서라운드 오디오 입력장치에 관한 것이다. The present invention relates to a microphone, a surround audio implementation, a surround audio implementation, and a surround audio input.

오디오 기술은 영상에 종속되는 분야에서 벗어나, 더 실제적이고, 현실감있는 음향을 구현하는 서라운드 음향(입체 음향) 기술까지 발전하고 있다. 근래들어 상업 영화관에서는, 상기 서라운드 음향을 구현함으로써 관람자의 몰입감을 증진하도록 하고, 영화의 질을 향상시키고 있다. 이와 같은 움직임은 홈시어터 시장으로까지 확장되기에 이르고 있다. Audio technology is moving away from the video-dependent field to surround sound (stereophonic) technology that enables more realistic and realistic sound. In recent years, commercial cinemas have implemented the surround sound to enhance viewers' immersion and improve the quality of movies. This movement is expanding into the home theater market.

그러나, 서라운드 음향시장은 컨텐츠가 부족한 문제점을 안고 있다. 예를 들어, 음원을 둘러싸서 여러 개의 마이크를 설치하여 5.1 채널의 음향을 얻기 위해서는, 다양한 설비가 요구되고, 값비싼 장비가 사용되어야 하는 단점이 있기 때문에 널리 적용되지 못하고 있다. 이와 같은 문제점을 감안하여 스테레오 신호를 5.1 채널로 확장하는 기술이 알려져 있으나, 음원의 신호부족으로 인한 방향성 확보의 어려움, 음상정위의 성능확보의 어려움이 여전히 존재한다. However, the surround sound market suffers from a lack of content. For example, in order to obtain a 5.1 channel sound by installing a plurality of microphones surrounding a sound source, various equipments are required and expensive equipment is not used widely because of disadvantages. In view of such a problem, a technique for extending a stereo signal to 5.1 channels is known, but there are still difficulties in securing direction and securing performance of sound phase due to lack of signal of a sound source.

본 발명은 상기되는 문제점을 해결하기 위하여 제안되는 것으로서, 간단한 개선으로 서라운드 음향을 구현할 수 있는 장치 및 방법을 제안한다. The present invention has been proposed to solve the above problems, and proposes an apparatus and method capable of realizing surround sound with a simple improvement.

상기되는 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 서라운드 오디오 구현장치에는, 전면과 후면을 각각 향하는 제 1, 2 단방향 지향성 마이크부재의 출력신호의 합과 차를 출력하는 믹싱부; 상기 믹싱부의 출력신호와 좌우방향을 향하는 쌍방향 지향성 마이크부재로 부터의 출력신호를 이용하여, 임의의 방향에 대한 단방향 지향성 신호를 제공하는 방향함수 생성부; 및 상기 방향함수 생성부에서 제공된 방향함수에 따라서 서라운드 음향의 채널에 상응하는 채널을 합성하여 출력하는 채널 합성기가 포함된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a surround audio implementing apparatus including: a mixing unit configured to output a sum and a difference of output signals of first and second unidirectional microphone members facing front and rear surfaces, respectively; A direction function generator for providing a unidirectional directional signal in an arbitrary direction by using the output signal from the mixing unit and the output signal from the bidirectional directional microphone member facing in the left and right directions; And a channel synthesizer for synthesizing and outputting a channel corresponding to the channel of the surround sound according to the direction function provided by the direction function generator.

여기서, 상기 채널 합성기에서는, 5개의 채널을 합성할 수 있고, 상기 제 1, 2 단방향 지향성 마이크부재의 출력신호를 평균하는 평균기; 및 상기 평균기를 통과한 출력신호를 저역통과시켜 우퍼신호를 제공하는 로우패스필터가 포함될 수 있다. 또한, 상기 방향함수 생성부에서의 방향함수는, yθ(n) = (or(n)+cosθㆍbr(n)+sinθㆍbS(n))/2이고, 여기서, bS(n)는 상기 쌍방향 지향성 마이크부재의 출력신호의 n번째 샘플이고, br(n)과 상기 or(n)는, 상기 제 1, 2 단방향 지향성 마이크부재의 출력신호의 n번째 샘플인, uF(n)와 uB(n)의 합과 차이고, θ는 임의의 방향으로 정의될 수 있다.The channel synthesizer may include: an averager capable of synthesizing five channels and averaging the output signals of the first and second unidirectional microphone members; And a low pass filter configured to low pass the output signal passing through the averager to provide a woofer signal. Further, the direction function in the direction function generation unit is y θ (n) = (o r (n) + cos θb r (n) + sinθ · b S (n)) / 2, where b S (n) is the n th sample of the output signal of the bidirectional directional microphone member, and b r (n) and the o r (n) are the n th sample of the output signal of the first and second unidirectional directional microphone members, It is different from the sum of u F (n) and u B (n), and θ can be defined in any direction.

본 발명에 따른 서라운드 오디오 구현방법에는, 전면과 후면을 각각 향하는 제 1, 2 단방향 지향성 마이크부재와, 좌우방향을 향하는 쌍방향 지향성 마이크부재로부터 얻어지는 소정의 음원을 준비하는 것; 상기 두 단방향 지향성 마이크부재로부터의 출력신호의 합과 차를 믹싱하여, 합에 해당되는 신호와 차에 해당되는 신호를 구하는 것; 상기 믹싱단계에서 얻어진 두 신호와 상기 쌍방향 지향성 마이크부재로 부터 제공되는 음원을 조합하여 임의의 방향을 인자로 하는 단방향 지향성 신호에 대한 방향함수를 구하는 것; 및 상기 방향함수를 이용하여, 서라운드 음향 시스템의 규격에 맞추어서 임의의 각도별 채널로 음향을 합성하는 것이 포함된다. According to an aspect of the present invention, there is provided a method of implementing surround audio, comprising: preparing a predetermined sound source obtained from first and second unidirectional microphone members facing front and rear surfaces, and bidirectional directional microphone members facing left and right directions; Mixing a sum and a difference of output signals from the two unidirectional microphone members to obtain a signal corresponding to the sum and a signal corresponding to the difference; Combining the two signals obtained in the mixing step with a sound source provided from the bidirectional directional microphone member to obtain a direction function for a unidirectional directional signal having an arbitrary direction as a factor; And synthesizing the sound in an arbitrary angle channel according to the specification of the surround sound system using the direction function.

상기 서라운드 오디오 구현방법에는, 상기 제 1, 2 단방향 지향성 마이크부재로부터 얻어진 신호의 평균하여 무지향성 신호를 만드는 것; 및상기 무지향성 신호를 특정의 저주파수만을 통과시키는 저역통과필터를 통과시키는 것으로써, 우퍼신호를 만드는 것이 더 포함될 수 있다. 이로써, 완전한 5.1채널을 구현할 수 있다.The method of implementing surround audio includes: generating an omni-directional signal by averaging signals obtained from the first and second unidirectional microphone members; And generating a woofer signal by passing the non-directional signal through a low pass filter for passing only a specific low frequency. Thus, a full 5.1 channel can be realized.

또한, 본 발명에 따른 서라운드 오디오 입력장치에는, 내부에 적어도 세 개의 마이크부재가 수납되는 마이크 수납부; 및 상기 마이크와 전기적으로 결선되고, 다른 전자기기와 연결되는 접속구가 포함되고, 상기 마이크는 제 1 방향에 대한 전후방향의 음향을 크게 받아들이는 두 개의 단방향 지향성 마이크부재와, 상기 제 1 방향과 교차하는 방향의 음향을 크게 받아들이는 쌍방향 지향성 마이크부재가 포함될 수 있다.In addition, the surround audio input apparatus according to the present invention, the microphone receiving portion that is housed at least three microphone members therein; And a connection port electrically connected to the microphone and connected to another electronic device, wherein the microphone includes two unidirectional directional microphone members that largely receive sound in the front-rear direction with respect to a first direction, and the first direction intersects with the first direction. A bidirectional microphone member for receiving a large amount of sound in the direction can be included.

또한 본 발명에 따른 마이크에는, 전후방향의 음향을 각각 크게 받아들이는 두 개의 단방향 지향성 마이크부재; 및 좌우 방향의 음향을 크게 받아들이는 쌍방향 지향성 마이크부재가 포함될 수 있다.In addition, the microphone according to the present invention includes two unidirectional mic members each receiving a large amount of front and rear sound; And it may include a bidirectional directional microphone member that receives a large amount of sound in the left and right directions.

본 발명에 따르면, 공간적인 제약없이 좁은 공간에서, 작은 비용으로, 휴대가 가능하게, 서라운드 오디오 신호를 획득할 수 있다. According to the present invention, it is possible to obtain a surround audio signal in a small space without being limited in space, to be portable at a low cost.

도 1은 실시예에 따른 마이크.
도 2는 도 1에 제시되는 마이크의 빔패턴.
도 3은 실시예에 따른 서라운드 오디오 구현장치의 시스템 구성도.
도 4는 마이크부재의 입력신호를 가공한 신호의 빔 패턴.
도 5는 실험에 따라서 획득된 5.1채널의 채널별 빔패턴.
도 6은 서라운드 오디오 구현방법을 설명하는 흐름도.
도 7은 휴대폰에 서라운드 오디오 입력장치가 적용된 모습이고, 도 8은 서라운드 오디오 입력장치의 사시도.
1 is a microphone according to the embodiment.
2 is a beam pattern of the microphone shown in FIG.
3 is a system configuration diagram of a surround audio implementing apparatus according to an embodiment.
4 is a beam pattern of a signal obtained by processing an input signal of a microphone member.
5 is a channel-specific beam pattern of 5.1 channels obtained according to an experiment.
6 is a flow chart illustrating a method of implementing surround audio.
7 is a view illustrating a surround audio input device applied to a mobile phone, and FIG. 8 is a perspective view of the surround audio input device.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 실시예에 따른 마이크를 보인다. 1 shows a microphone according to an embodiment.

도 1을 참조하면, 마이크에는 세 개의 지향성 마이크 부재가 제공된다. 상세하게, 전면을 향하는 제 1 단방향 지향성 마이크부재(1)와, 후면을 향하는 제 2 단방향 지향성(이하 단지향성이라고도 한다) 마이크부재(2)와, 좌우방향을 향하는 쌍방향 지향성(이하, 쌍지향성이라고도 한다) 마이크부재(3)가 포함된다. 상기 제 1 단방향 지향성 마이크부재(1)는 도면에서 양의 y축방향(이후에는 0도, 또는 전면이라고 이름하는 경우도 있다)의 음향을 크게 받아들인다. 상기 제 2 단방향 지향성 마이크부재(2)는 도면에서 음의 y축방향(이후에는 180도, 또는 후면이라고 이름하는 경우도 있다)의 음향을 크게 받아들인다. 상기 쌍방향 지향성 마이크부재(3)는 양의 x축방향과, 음의 x축방향의 함께 크게 받아들인다. Referring to Figure 1, the microphone is provided with three directional microphone members. In detail, the first unidirectional microphone member 1 facing the front surface, the second unidirectional microphone facing the rear surface (hereinafter also referred to as unidirectional), the microphone member 2 and the bidirectional orientation facing the left and right (hereinafter also referred to as bidirectional) Microphone member 3 is included. The first unidirectional microphone member 1 largely receives sound in the positive y-axis direction (hereinafter referred to as 0 degree or the front side) in the drawing. The second unidirectional microphone member 2 greatly receives sound in the y-axis direction (hereinafter, also referred to as 180 degrees or rear side) in the figure. The bidirectional directional microphone member 3 is largely accommodated in the positive x-axis direction and the negative x-axis direction.

도 2는 도 1에 제시되는 마이크의 빔패턴이다. 도 2를 참조하면, 제 1, 2 단방향 지향성 마이크부재(1)(2)는, M+로 제시되어 양의 y축방향과 음의 y축방향의 음향을 크게 받아들이는 것을 볼 수 있다. 쌍방향 지향성 마이크부재(3)는 S+와 S-로 제시되어 양과 음의 x축방향의 음향을 크게 받아들이는 것을 볼 수 있다. FIG. 2 is a beam pattern of the microphone shown in FIG. 1. Referring to FIG. 2, it can be seen that the first and second unidirectional mic members 1 and 2, which are represented by M +, greatly receive sound in the positive y-axis direction and the negative y-axis direction. The bidirectional mic member 3 is shown as S + and S-, which can be seen to greatly receive sound in the positive and negative x-axis directions.

상기되는 세 개의 마이크부재를 통하여 받아들인 오디오신호는 소정의 처리를 거쳐서 서라운드 음향이 재생될 수 있도록 한다. 대표적인 서라운드 음향으로는, 5.1 채널이 있을 수 있고, 7.1 채널이 가능할 수도 있다. 그 외에 제시되는 다양한 형태의 서라운드 채널이 구현될 수 있다. The audio signal received through the three microphone members described above allows the surround sound to be reproduced through a predetermined process. Exemplary surround sound may include 5.1 channels, and 7.1 channels may be possible. In addition, various types of surround channels presented may be implemented.

도 3은 실시예에 따른 서라운드 오디오 구현장치의 시스템 구성도이다. 3 is a system configuration diagram of a surround audio implementing apparatus according to an embodiment.

도 3을 참조하면, 제 1 단방향 지향성 마이크부재(1)(2)로부터 입력되는 신호는 UF로 입력되고, 제 2 단방향 지향성 마이크부재(2)로부터 입력되는 신호는 UB로 입력되고, 쌍방향 지향성 마이크부재(3)로부터 입력되는 신호는 BS로 입력된다. 입력된 신호 중에서 UF와 UB는 믹싱부(11)에서 믹싱된다. 믹싱부에서는 입력신호로서 UF와 UB의 합과 차를 구하여 쌍지향성 신호와 무지향성 신호를 구하는 과정이 수행된다. 입력신호의 합과 차를 구하는 과정은 수학식 1과 수학식 2로 나타낼 수 있다. Referring to FIG. 3, the signal input from the first unidirectional mic member 1 and 2 is inputted as U F , the signal input from the second unidirectional directional microphone member 2 is inputted as U B , and bidirectional. The signal input from the directional microphone member 3 is input to B S. Among the input signals, U F and U B are mixed by the mixing unit 11. In the mixing unit, a process of obtaining a bidirectional signal and an omnidirectional signal by obtaining a sum and a difference of U F and U B as an input signal is performed. The process of calculating the sum and difference of the input signals may be represented by Equations 1 and 2.

Figure 112012078814814-pat00001
Figure 112012078814814-pat00001

Figure 112012078814814-pat00002
Figure 112012078814814-pat00002

상기 수학식 1과 수학식 2에서 uF(n)와 uB(n)는 각각 제 1, 2 단방향 지향성 마이크부재(1)(2)의 입력신호의 n번째 샘플을 나타낸다. In Equations 1 and 2, u F (n) and u B (n) represent n-th samples of the input signals of the first and second unidirectional microphone members 1 and 2, respectively.

수학식 1과 같이, uF(n)에서 uB(n)는 빼는 경우에는 0도에 지향축을 가지는 쌍지향성 신호가 제공된다. 이때 전면과 후면에는 180도의 신호위상차이가 발생한다. 수학식 2와 같이 uF(n)와 uB(n)를 합하는 경우에는 무지향성 신호가 생성된다. 상기 uF(n)와 uB(n)의 합과 차에 의해서 제공되는 br(n)과 or(n)과 BS를 빔 패턴으로 나타내면 도 4와 같이 나타난다. As shown in Equation 1, when u B (n) is subtracted from u F (n), a bidirectional signal having a direction axis at 0 degrees is provided. At this time, the signal phase difference of 180 degrees occurs in the front and rear. As shown in Equation 2, when u F (n) and u B (n) are summed, an omnidirectional signal is generated. Referring to b r (n), o r (n), and B S provided by the sum and difference of the u F (n) and u B (n) as shown in FIG.

상기 수학식 1과 수학식 2에서 생성된 쌍지향성 신호인 br(n)와, 무지향성 신호인 or(n)는 방향함수 생성부(13)로 전달된다. 이와 함께, BS도 상기 방향함수 생성부(13)로 전달된다. 상기 방향함수 생성부(13)에서는 br(n)과 or(n)과 BS를 활용하여 임의의 방향에 대한 단방향 지향성 신호를 제공하는 방향함수를 제공한다. 방향함수를 수학식 3으로 나타낸다. The bidirectional signals b r (n) generated in Equations 1 and 2 and the non-directional signals o r (n) are transmitted to the direction function generator 13. Along with this, B S is also transmitted to the direction function generator 13. The direction function generation unit 13 provides a direction function for providing a unidirectional directional signal for an arbitrary direction by utilizing b r (n), o r (n), and B S. The direction function is represented by equation (3).

Figure 112012078814814-pat00003
Figure 112012078814814-pat00003

여기서, bS(n)는 쌍방향 지향성 마이크부재(3)의 입력신호의 n번째 샘플을 나타낸다. 상기 수학식 3에 따르면, 두 쌍지향성 신호인 br(n)과 bS(n)에 임의의 각도만큼의 회전성분으로서 각각 코사인값과 사인값을 취하면 임의의 방향(θ)만큼 회전된 쌍지향성 신호를 얻어낼 수 있다. 상기 회전된 쌍지향성 신호에 무지향성 신호인 or(n)를 더해 줌으로써, 위상이 180도 차이나는 부분은 없어지고, 같은 위상의 성분만이 남게 되어 임의의 방향(θ)만큼 회전된 방향에서의 단지향성 신호를 생성할 수 있게 된다Here, b S (n) denotes the n th sample of the input signal of the bidirectional directional microphone member 3. According to Equation 3, when two co-directional signals b r (n) and b S (n) are rotated by arbitrary angles, the cosine and sine values are respectively rotated by arbitrary directions (θ). A bidirectional signal can be obtained. By adding o r (n), which is a non-directional signal, to the rotated bi-directional signal, a portion having a phase difference of 180 degrees is eliminated, and only components having the same phase remain, so that the direction is rotated by an arbitrary direction (θ). Can only generate a directional signal

상기 수학식 3에 따르면, 임의의 방향에 대한 단방향 지향성 신호를 얻을 수 있게 됨을 알 수 있다. 즉, 제 1 단방향 지향성 마이크부재(1)(2)로부터 입력되는 신호(UF)와, 제 2 단방향 지향성 마이크부재(2)로부터 입력되는 신호(UB)와, 쌍방향 지향성 마이크부재(3)로부터 입력되는 신호(BS)를 이용하여, 임의의 방향에 대한 단방향 지향성 신호를 획득할 수 있게 되는 것이다. According to Equation 3, it can be seen that the unidirectional directional signal for any direction can be obtained. That is, the signal U F input from the first unidirectional microphone member 1, 2, the signal U B input from the second unidirectional microphone member 2, and the bidirectional directional microphone member 3. By using the signal (B S ) input from the, it is possible to obtain a unidirectional signal for any direction.

상기 수학식 3에 따른 정보는 채널 합성기(15)로 전달되어, 5.1채널의 각 방향에 따라서 각 채널별로 할당된 음향을 합성하게 된다. 예시적으로, ITU-R BS.755[7]에서는 5.1채널 시스템의 재생환경을 권고하고 있다. 상세하게, 상기 5.1채널에서는, 0도(Center: C), +30도(Front Left: FL), -30도(Front Right: FR), +110도(Real Left: RL), 및 -110도(Real Right: RR)에 해당하는 각 방향에서의 단방향 지향성 신호을 합성하여 출력하게 된다. Information according to Equation 3 is transmitted to the channel synthesizer 15 to synthesize the sound allocated to each channel according to each direction of the 5.1 channel. For example, ITU-R BS.755 [7] recommends the playback environment for 5.1-channel systems. Specifically, in the 5.1 channel, 0 degrees (Center: C), +30 degrees (Front Left: FL), -30 degrees (Front Right: FR), +110 degrees (Real Left: RL), and -110 degrees One-way directional signals in each direction corresponding to (Real Right: RR) are synthesized and output.

실시예에 따르면, 상기 ITU-R BS.755[7]에서 권고하는 5.1채널 시스템의 재생환경에 대한 지향성을 향상시키기 위하여 각 채널에서 정하여진 방향을 중심으로 10도 내외의 신호도 함께 합성하여 채널의 지향성을 높이는 것이 바람직하다. 수학식 4는 이에 따라서 제공되는 각 채널별 신호를 나타낸다. According to an embodiment, in order to improve the directivity of the 5.1-channel system recommended in the ITU-R BS.755 [7], a signal of about 10 degrees with respect to the direction determined by each channel is also synthesized. It is desirable to increase the directivity. Equation 4 shows a signal for each channel provided accordingly.

Figure 112012078814814-pat00004
Figure 112012078814814-pat00004

상기 수학식 4에 따르면 Ych(n)은 각 채널(C, FL, FR, RL, RR)의 출력신호를 의미하고, ITU-R BS.755[7]에서 정해진 각 방향(θ)의 전후 10도의 범위 내에서 합성된 신호가 각 채널의 합성신호로서 출력된다. 서라운드 음향이 5.1채널인 경우에는 ITU-R BS.755[7]에 규정에 따른 각도로 수학식 4에 따라서 합성된 음향이 출력될 것이지만, 채널이 7.1채널과 같이 달라지는 경우에는 상기 수학식 4에 따라서 방향과 채널의 개수가 달라져서 음향이 출력됨으로써 해당되는 서라운드 음향을 재생해 낼 수 있을 것이다.According to Equation 4, Y ch (n) means an output signal of each channel (C, FL, FR, RL, RR), and before and after each direction (θ) defined in ITU-R BS.755 [7]. The synthesized signal within the range of 10 degrees is output as the combined signal of each channel. If the surround sound is 5.1 channel, the sound synthesized according to Equation 4 will be output at an angle according to ITU-R BS.755 [7]. However, if the channel is changed to 7.1 channel, Therefore, the sound is output by changing the direction and the number of channels so that the corresponding surround sound can be reproduced.

한편, 5.1.채널의 한 채널인 우퍼신호(Low Frequency Enhancement: LFE)도 제공해야 할 필요가 있다. 상기 우퍼신호는 방향성을 가지지 않는 저대역신호이다. 상기 우퍼 신호를 제공하기 위하여, 평균기(12)와 로우패스필터(LPF)(14)가 사용된다. 먼저, 평균기(12)에서는, 제 1 단방향 지향성 마이크부재(1)로부터 입력되는 신호(UF)와, 제 2 단방향 지향성 마이크부재(2)로부터 입력되는 신호(UB)를 입력받아, 상기 신호의 평균값으로 무지향성 신호를 구한다. 이후에 상기 로우패스필터(14)에서는, 상기 평균기(12)에서 생성된 무지향성 신호를 120Hz의 컷오프 주파수로 통과시켜서, LFE를 만들어 낸다. On the other hand, it is also necessary to provide a Low Frequency Enhancement (LFE), which is a channel of 5.1. The woofer signal is a low band signal having no directivity. In order to provide the woofer signal, an averager 12 and a low pass filter (LPF) 14 are used. First, in the averager 12, a signal U F input from the first unidirectional microphone member 1 and a signal U B input from the second unidirectional microphone member 2 are received. The omni-directional signal is obtained from the average value of the signals. Thereafter, the low pass filter 14 passes the omni-directional signal generated by the averager 12 at a cutoff frequency of 120 Hz to produce an LFE.

<실험예><Experimental Example>

상기되는 바와 같은 서라운드 오디오 구현장치를 이하의 조건으로 구현하여 실험을 실시하였다. The experiment was performed by implementing the surround audio implementer as described above under the following conditions.

잔향이 적은 오디오룸에서, 화이트 노이즈(white noise) 음원을 사용하고, 동축으로 위치시킨 마이크부재 3개를 도 1의 구조로 설치하고, 마이크부재를 기준으로 0도의 위치에 1미터 간격으로 스피커를 배치하였다. In an audio room with less reverberation, a white noise sound source is used, and three microphone members coaxially positioned are installed in the structure of FIG. Placed.

스피커를 통하여 음향을 재생하며, 마이크부재를 10도 간격으로 360도 회전시켜가면서 녹음을 한 다음에 패턴을 분석하였다. The sound was reproduced through the speaker, and the microphone members were rotated 360 degrees at intervals of 10 degrees.

실험에 따라서 획득된 5.1채널의 채널별 빔패턴을 도 5에 나타낸다. 도 5를 참조하면, 채널별 방향에 따라서 빔 패턴이 원활하게 형성된 것을 볼 수 있다. FIG. 5 shows a beam pattern for each channel of 5.1 channels obtained according to the experiment. Referring to FIG. 5, it can be seen that the beam pattern is smoothly formed according to the direction of each channel.

이하에서는 서라운드 오디오 구현방법에 대하여 설명한다. 도 6은 서라운드 오디오 구현방법을 설명하는 흐름도이다. Hereinafter, a method of implementing surround audio will be described. 6 is a flowchart illustrating a method of implementing surround audio.

도 6을 참조하면, 실시예에 따른 서라운드 오디오 구현방법은, 도 1과 같이 구성된 각 마이크 부재로부터 획득된 음원을 준비한다(S1). 이때, 각 마이크는, 전면과 후면을 각각 향하는 제 1, 2 단방향 지향성 마이크부재(2)와, 좌우방향을 향하는 쌍방향 지향성 마이크부재(3)로 준비될 수 있다. 준비된 음원 중, 두 단방향 지향성 마이크부재(1)(2)로부터의 출력신호의 합과 차를 믹싱하여, 합에 해당되는 신호와 차에 해당되는 신호를 구한다(S2). 상기 믹싱단계(S2)에서 얻어진 두 신호와 상기 쌍방향 지향성 마이크부재(3)로 부터 제공되는 음원을 조합하여 임의의 방향을 인자로 하는 단방향 지향성 신호에 대한 방향함수를 얻어낸다(S3). 상기 방향함수 생성단계(S3)에서 얻어진 함수에, 5.1채널로 예시되는 서라운드 음향 시스템의 규격에 맞추어서 임의의 각도에 해당하는 채널의 음향을 합성해 낸다(S4). Referring to FIG. 6, the method for implementing surround audio according to the embodiment prepares a sound source obtained from each microphone member configured as shown in FIG. 1 (S1). In this case, each microphone may be prepared as a first and second unidirectional mic members 2 facing the front and rear, respectively, and a bidirectional directional microphone member 3 facing the left and right directions. Of the prepared sound sources, the sum and difference of the output signals from the two unidirectional microphone members 1 and 2 are mixed to obtain a signal corresponding to the sum and a signal corresponding to the difference (S2). The two signals obtained in the mixing step S2 and the sound source provided from the bidirectional directional microphone member 3 are combined to obtain a direction function for a unidirectional signal having an arbitrary direction as a factor (S3). A sound of a channel corresponding to an arbitrary angle is synthesized in accordance with the standard of the surround sound system exemplified as 5.1 channels in the function obtained in the direction function generating step S3 (S4).

한편, 각도와 무관하게 지향성이 없는 우퍼신호를 얻어내기 위해서는, 상기 제 1, 2 단방향 지향성 마이크부재(2)로부터 얻어진 신호의 평균값으로서 무지향성 신호를 만들고(S11), 상기 무지향성 신호를 특정의 저주파수만을 통과시키는 저역통과필터를 통과시킴으로써(S12), 얻어낼 수 있다. On the other hand, in order to obtain a non-directional woofer signal irrespective of the angle, an omnidirectional signal is generated as an average value of the signals obtained from the first and second unidirectional directional microphone members 2 (S11), and the omnidirectional signal is specified. It can obtain by passing the low pass filter which passes only a low frequency (S12).

상기 채널합성단계(S4), 상기 저역통과단계(S12)를 거쳐서 제공된 각각의 신호가 5.1채널 또는 7.1채널과 같은 서라운드 음향 시스템에 적합한 음향신호로서 출력된다(S5). Each signal provided through the channel synthesis step S4 and the low pass step S12 is output as an acoustic signal suitable for a surround sound system such as a 5.1 channel or a 7.1 channel (S5).

도 8은 서라운드 오디오 입력장치의 사시도이다. 8 is a perspective view of a surround audio input device.

도 8을 참조하면, 서라운드 오디오 입력장치에는, 휴대폰 등과 같은 전자기기에 접속할 수 있는 접속구(103)와, 상기 접속구와 연결되고 내부에 도 1에 제시되는 구성으로 마련되는 세 개의 마이크부재(1)(2)(3)가 수납되고, 외면에 음향의 전파를 허용하는 슬릿 등의 구조가 마련되는 마이크 수납부(104)가 제공된다. 상기 세 개의 마이크부재로는, 전면과 후면을 각각 향하는 제 1, 2 단방향 지향성 마이크부재와, 좌우방향을 향하는 쌍방향 지향성 마이크부재를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 8, a surround audio input device includes a connection port 103 that can be connected to an electronic device such as a mobile phone, and three microphone members 1 connected to the connection port and provided in the configuration shown in FIG. 1. There is provided a microphone accommodating portion 104 in which (2) and (3) are housed and provided with a structure such as a slit for allowing sound propagation on the outer surface. The three microphone members may include first and second unidirectional microphone members facing the front and rear surfaces, and a bidirectional microphone member facing the left and right directions.

상기 서라운드 오디오 입력장치에 따르면, 마이크 수납부(104)는 적어도 2차원의 어느 방향으로도 외부 음향을 내부로 인입시킬 수 있는 구조로 제공된다. 내부의 마이크(1)(2)(3)는 충분히 외부 음향을 전달받아 전기신호로 변환시킨 다음에 접속구를 통하여 전자기기로 전달할 수 있다. According to the surround audio input device, the microphone accommodating part 104 is provided in a structure capable of introducing external sound into the inside in at least two directions. The internal microphones 1, 2 and 3 can sufficiently receive external sounds, convert them into electrical signals, and then transmit them to the electronics through the connectors.

도 7은 전자기기의 일 예로서 휴대폰이 사용될 수 있는 것을 예시한다. 도 7에 따르면 접속구는 휴대폰에 삽입되어 있을 수 있다.7 illustrates that a mobile phone can be used as an example of an electronic device. According to FIG. 7, the connector may be inserted into the mobile phone.

상기 서라운드 오디오 입력장치는 전자기기의 탑재형으로 제공될 수도 있다. 따라서 접속구(103)는 일반적인 잭과 같은 단단한 막대의 형상이 아니라, 도선 등의 형태로 제공될 수도 있다. 이 경우에는 전자기기의 내부에 삽입되는 형태로 제공될 수도 있다. The surround audio input device may be provided as a mounting type of an electronic device. Therefore, the connector 103 may not be provided in the form of a rigid rod such as a general jack, but may be provided in the form of a conductive wire or the like. In this case, it may be provided in the form of being inserted into the electronic device.

본 발명의 사상은 이상의 실시예로 제한되지 아니하고 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 같은 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 작은 요소의 부가, 변경, 삭제, 및 추가 등에 의해서 용이하게 제안할 수 있으나, 이 또한 본 발명 사상의 범위에 포함된다고 할 것이다. The spirit of the present invention is not limited to the above embodiments, and those skilled in the art who understand the spirit of the present invention can easily suggest other embodiments falling within the scope of the same idea by adding, changing, deleting, and adding small elements. However, this will also be included within the scope of the present invention.

본 발명에 따르면, 공간적인 제약없이 좁은 공간에서, 작은 비용으로, 휴대가 가능하게, 서라운드 오디오의 획득할 수 있다. 서라운드 음향의 음원을 편리하게 얻을 수 있기 때문에, 컨텐츠의 부족에 기인하는 입체음향 업계의 어려움을 해소할 수 있다. According to the present invention, it is possible to obtain surround audio in a small space without portability and to be portable at a small cost. Since the sound source of the surround sound can be conveniently obtained, it is possible to solve the difficulties of the stereophonic sound industry caused by the lack of content.

1,2: 단방향 지향성 마이크부재
3: 쌍방향 지향성 마이크부재
1,2: unidirectional directional microphone member
3: 2-way directional microphone member

Claims (8)

전면과 후면을 각각 향하는 제 1, 2 단방향 지향성 마이크부재의 출력신호의 합과 차를 출력하는 믹싱부;
상기 믹싱부의 출력신호와 좌우방향을 향하는 쌍방향 지향성 마이크부재로 부터의 출력신호를 이용하여, 임의의 방향에 대한 단방향 지향성 신호를 제공하는 방향함수 생성부; 및
상기 방향함수 생성부에서 제공된 방향함수에 따라서 서라운드 음향의 채널에 상응하는 채널을 합성하여 출력하는 채널 합성기;가 포함되고
상기 방향함수는,
yθ(n) = (or(n)+cosθㆍbr(n)+sinθㆍbS(n))/2이고,
여기서, bS(n)는 상기 쌍방향 지향성 마이크부재의 출력신호의 n번째 샘플이고,
br(n)과 상기 or(n)는, 상기 제 1, 2 단방향 지향성 마이크부재의 출력신호의 n번째 샘플인, uF(n)와 uB(n)의 합과 차이고,
θ는 임의의 방향,
으로 주어지는 서라운드 오디오 구현장치.
A mixing unit for outputting a sum and a difference of output signals of the first and second unidirectional microphone members facing the front and the rear;
A direction function generator for providing a unidirectional directional signal in an arbitrary direction by using the output signal from the mixing unit and the output signal from the bidirectional directional microphone member facing in the left and right directions; And
And a channel synthesizer for synthesizing and outputting a channel corresponding to a channel of a surround sound according to the direction function provided by the direction function generator.
The direction function is,
y θ (n) = (o r (n) + cos θ b r (n) + sin θ b S (n)) / 2,
Here, b S (n) is the n th sample of the output signal of the bidirectional microphone member,
b r (n) and o r (n) are different from the sum of u F (n) and u B (n), which is the n th sample of the output signal of the first and second unidirectional microphone members,
θ is any direction,
Surround audio implementer given by.
제 1 항에 있어서,
상기 채널 합성기에서는, 5개의 채널을 합성하는 서라운드 오디오 구현장치.
The method according to claim 1,
In the channel synthesizer, a surround audio implementor for synthesizing five channels.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1, 2 단방향 지향성 마이크부재의 출력신호를 평균하는 평균기; 및
상기 평균기를 통과한 출력신호를 저역통과시켜 우퍼신호를 제공하는 로우패스필터가 포함되는 서라운드 오디오 구현장치.
The method according to claim 1,
An averager for averaging output signals of the first and second unidirectional microphone members; And
And a low pass filter providing a woofer signal by low-passing the output signal passing through the averager.
삭제delete 전면과 후면을 각각 향하는 제 1, 2 단방향 지향성 마이크부재와, 좌우방향을 향하는 쌍방향 지향성 마이크부재로부터 얻어지는 소정의 음원을 준비하는 것;
상기 두 단방향 지향성 마이크부재로부터의 출력신호의 합과 차를 믹싱하여, 합에 해당되는 신호와 차에 해당되는 신호를 구하는 것;
상기 믹싱단계에서 얻어진 두 신호와 상기 쌍방향 지향성 마이크부재로 부터 제공되는 음원을 조합하여 임의의 방향을 인자로 하는 단방향 지향성 신호에 대한 방향함수를 구하는 것; 및
상기 방향함수를 이용하여, 서라운드 음향 시스템의 규격에 맞추어서 임의의 각도별 채널로 음향을 합성하는 것이 포함되고
상기 방향함수는,
yθ(n) = (or(n)+cosθㆍbr(n)+sinθㆍbS(n))/2이고,
여기서, bS(n)는 상기 쌍방향 지향성 마이크부재의 출력신호의 n번째 샘플이고,
br(n)과 상기 or(n)는, 상기 제 1, 2 단방향 지향성 마이크부재의 출력신호의 n번째 샘플인, uF(n)와 uB(n)의 합과 차이고,
θ는 임의의 방향,
으로 주어지는 서라운드 오디오 구현방법.
Preparing a predetermined sound source obtained from the first and second unidirectional directional microphone members facing the front and rear surfaces, and the bidirectional directional microphone members facing the left and right directions, respectively;
Mixing a sum and a difference of output signals from the two unidirectional microphone members to obtain a signal corresponding to the sum and a signal corresponding to the difference;
Combining the two signals obtained in the mixing step with a sound source provided from the bidirectional directional microphone member to obtain a direction function for a unidirectional directional signal having an arbitrary direction as a factor; And
Using the directional function, to synthesize the sound in any angle channel in accordance with the specification of the surround sound system
The direction function is,
y θ (n) = (o r (n) + cos θ b r (n) + sin θ b S (n)) / 2,
Here, b S (n) is the n th sample of the output signal of the bidirectional microphone member,
b r (n) and o r (n) are different from the sum of u F (n) and u B (n), which is the n th sample of the output signal of the first and second unidirectional microphone members,
θ is any direction,
How to implement surround audio.
제 5 항에 있어서,
상기 제 1, 2 단방향 지향성 마이크부재로부터 얻어진 신호의 평균하여 무지향성 신호를 만드는 것; 및
상기 무지향성 신호를 특정의 저주파수만을 통과시키는 저역통과필터를 통과시키는 것으로써, 우퍼신호를 만드는 것이 포함되는 서라운드 오디오 구현방법.
6. The method of claim 5,
Making an omnidirectional signal by averaging the signals obtained from the first and second unidirectional microphone members; And
And generating a woofer signal by passing the omni-directional signal through a low pass filter that passes only a specific low frequency.
삭제delete 삭제delete
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