[go: up one dir, main page]

KR20090022464A - 오디오 신호 처리 시스템 - Google Patents

오디오 신호 처리 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20090022464A
KR20090022464A KR1020070087826A KR20070087826A KR20090022464A KR 20090022464 A KR20090022464 A KR 20090022464A KR 1020070087826 A KR1020070087826 A KR 1020070087826A KR 20070087826 A KR20070087826 A KR 20070087826A KR 20090022464 A KR20090022464 A KR 20090022464A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
channel
audio signal
extracting
processing unit
audio
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
KR1020070087826A
Other languages
English (en)
Inventor
류대하
Original Assignee
엘지전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지전자 주식회사 filed Critical 엘지전자 주식회사
Priority to KR1020070087826A priority Critical patent/KR20090022464A/ko
Publication of KR20090022464A publication Critical patent/KR20090022464A/ko
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R5/00—Stereophonic arrangements
    • H04R5/04—Circuit arrangements, e.g. for selective connection of amplifier inputs/outputs to loudspeakers, for loudspeaker detection, or for adaptation of settings to personal preferences or hearing impairments
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04S—STEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S1/00—Two-channel systems
    • H04S1/002—Non-adaptive circuits, e.g. manually adjustable or static, for enhancing the sound image or the spatial distribution
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04S—STEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S5/00—Pseudo-stereo systems, e.g. in which additional channel signals are derived from monophonic signals by means of phase shifting, time delay or reverberation 
    • H04S5/005—Pseudo-stereo systems, e.g. in which additional channel signals are derived from monophonic signals by means of phase shifting, time delay or reverberation  of the pseudo five- or more-channel type, e.g. virtual surround
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04S—STEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S2420/00—Techniques used stereophonic systems covered by H04S but not provided for in its groups
    • H04S2420/01—Enhancing the perception of the sound image or of the spatial distribution using head related transfer functions [HRTF's] or equivalents thereof, e.g. interaural time difference [ITD] or interaural level difference [ILD]

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Stereophonic System (AREA)

Abstract

본 발명은 오디오 신호 처리 시스템에 관한 것으로, 2 채널 스테레오 오디오 신호를 가상 5.1 채널 오디오 싱호로 재생 처리하는 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 오디오 신호 처리장치는, 입력된 2채널의 스테레오 오디오 신호로부터 전방 좌/우 각 채널의 오디오 신호를 추출 및 정위하는 전방채널 추출 및 처리부; 입력된 2채널의 스테레오 오디오 신호로부터 중앙 채널의 오디오 신호를 추출 및 정위하는 중앙채널 추출 및 처리부; 입력된 2채널의 오디오 신호로부터 서라운드 좌/우 각 채널의 오디오 신호를 추출 및 정위하는 서라운드 채널 추출 및 처리부; 입력된 2채널의 오디오 신호로부터 저음(bass) 채널의 오디오 신호를 추출 및 정위하는 저음채널 추출 및 처리부; 추출된 각 채널의 오디오 신호를 2채널의 스테레오 오디오 신호로 출력하기 위한 다운 믹싱부; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
Figure P1020070087826
오디오, 입체음향, 5.2 채널, 스테레오

Description

오디오 신호 처리 시스템{AUDIO SIGNAL PROCESSING SYSTEM}
본 발명은 오디오 신호 처리 시스템에 관한 것으로, 2 채널 스테레오 오디오 신호를 가상 5.1 채널 오디오 싱호로 재생 처리하는 시스템에 관한 것이다.
오디오 재생기기에서 높은 음질과 다양한 음향효과의 구현은 중요하게 다루어진다. 휴대 가능한 오디오 재생기기의 경우 프로세서의 성능을 비롯한 여러가지 하드웨어, 소프트웨어 자원의 제약이 수반되기 때문에 휴대형 오디오 재생기기에서 높은 음질과 다양한 음향 효과를 구현하기 위한 연구가 지속되고 있다.
풍부한 음향효과를 구현하는 기법으로 5.1 채널의 오디오 출력 시스템이 있다. 5.1 채널의 오디오 출력 시스템의 기본적인 구현은 사용자를 중심으로 오디오 출력 정위가 각각 전방 좌측, 전방 우측, 전방 중앙, 서라운드(후방) 좌측, 서라운드(후방) 우측, 그리고 전방 베이스(저음) 부분으로 이루어진다.
홀과 같은 충분한 공간과 각 채널에 해당되는 스피커를 실제로 설치할 수 있는 환경에서는 5.1 채널의 풍부한 음향으로 오디오 재생과 감상이 가능하다.
그렇지만 휴대형 오디오 기기의 경우에는 위와 같은 환경 구축이 사실상 어렵기 때문에 대부분의 휴대형 오디오 기기에서는 2채널, 즉 스테레오 오디오 출력 시스템에 의존하며, 2채널의 스테레오 오디오 신호에 필터링이나 지연 등의 처리를 가하여 음감을 다양하고 풍부하게 구현하려는 시도는 이루어지고 있다.
이와 같은 점에 비추어 볼 때, 휴대형 오디오 기기와 같이 제약을 받는 기기에서도 5.1 채널과 같은 풍부한 음감을 구현할 수 있는 기술이 요구된다.
본 발명은 2채널의 스테레오 오디오 신호를 가상의 5.1 채널 오디오 신호로 처리하여 재생하는 시스템을 제공한다.
본 발명은 2채널의 스테레오 오디오 신호에 대하여 5.1 채널에 해당되는 각각의 채널별 오디오 신호를 추출함과 동시에 각 채널의 오디오 정위를 수행하여 오디오 신호를 가상의 5.1 채널로 재생하는 시스템을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 오디오 신호 처리장치는, 입력된 2채널의 스테레오 오디오 신호로부터 전방 좌/우 각 채널의 오디오 신호를 추출 및 정위하는 전방채널 추출 및 처리부; 입력된 2채널의 스테레오 오디오 신호로부터 중앙 채널의 오디오 신호를 추출 및 정위하는 중앙채널 추출 및 처리부; 입력된 2채널의 오디오 신호로부터 서라운드 좌/우 각 채널의 오디오 신호를 추출 및 정위하는 서라운드 채널 추출 및 처리부; 입력된 2채널의 오디오 신호로부터 저음(bass) 채널의 오디오 신호를 추출 및 정위하는 저음채널 추출 및 처리부; 추출된 각 채널의 오디오 신호를 2채널의 스테레오 오디오 신호로 출력하기 위한 다운 믹싱부; 를 포함하여 이루 어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 오디오 신호 처리방법은, 입력된 2채널의 스테레오 오디오 신호를 주파수 대역별로 필터링하고 필터링의 지연량을 조절하여 전방 좌/우 각 채널에 해당되는 위치의 오디오 신호를 생성하는 단계; 입력된 2채널의 스테레오 오디오 신호를 평균한 후 저주파 필터링을 수행하여 중앙 채널에 해당되는 위치의 오디오 신호를 생성하는 단계; 입력된 2채널의 스테레오 오디오 신호의 차이값을 구하고, 구해진 차이값에 대하여 주파수 대역별 필터링 및 필터링 지연량의 조절을 통해 후방 좌/우 채널 각각에 해당되는 위치의 오디오 신호를 생성하는 단계; 입력된 2채널의 오디오 신호를 저주파수 필터링한 후 가산 처리하여 저음(bass) 채널에 해당되는 위치의 오디오 신호를 생성하는 단계; 및, 생성된 각 채널의 오디오 신호를 2채널의 스테레오 오디오 신호로 재구성하는 단계; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 휴대폰, PDA, PMP, MP3 플레이어 등 다양한 형태로 제공되고 있는 디지털 미디어 기기들에서 오디오 신호를 재생할 때, 2채널의 스테레오 오디오 신호를 가상의 5.1 채널의 오디오 신호로 처리하여 재생할 수 있는 기반을 제공한다.
본 발명은 휴대형 오디오 기기에서 적은 연산량으로 5.1 채널의 입체 음향으로 음악 감상이 가능하게 한다.
본 발명은 가상의 5.1 채널 입체 음향 시스템을 구현하는데 있어 각 채널의 신호를 정위할 때, 채널별 오디오 신호를 추출함과 동시에 정위를 하는 과정을 거 침으로써, 실시간 처리를 요하는 기기에서 연산량의 감소를 기할 수 있고, 이에 따라 하드웨어 및 소프트웨어적인 제약이 동반되는 휴대형 오디오 기기에서도 2채널의 오디오 신호를 5.1 채널의 풍부한 입체 음향으로 재생할 수 있는 기반을 제공한다.
도 1은 가상의 5.1 채널 시스템에서 각 채널별 오디오 출력 정위 관계를 나타낸 도면이다.
실선으로 표현된 원의 중심이 사용자가 위치하는 기준점이다. 사용자를 기준으로 전방 좌측으로 좌측 채널의 오디오 신호(xL)를 출력하기 위한 전방 좌측 스피커(10)가 배치된다. 사용자를 기준으로 전방 우측으로 우측 채널의 오디오 신호(xR)를 출력하기 위한 전방 우측 스피커(20)가 배치된다. 각각의 스피커(10,20)는 실제로 배치되는 스피커이다. 이 스피커는 헤드폰(혹은 이어폰)이 채용될 수도 있다. 각각의 오디오 신호(xL,xR)로부터 가상의 5.1 채널 오디오 신호를 생성하고 이 신호들을 정위시킨다. 도 1에서 살펴보면 각각의 가상 채널들은 사용자를 기준으로 전방 좌측의 오디오 신호(fL), 전방 우측의 오디오 신호(fR), 전방 중앙의 오디오 신호(fC), 전방에 저음 채널의 오디오 신호(fS), 후방 좌측으로 서라운드 좌측 오디오 신호(SL), 후방 우측으로 서라운드 우측 오디오 신호(SR)가 각각 정위된다.
실제로 스피커를 배치한다면 전방 좌측 오디오 신호(fL)의 출력을 위한 스피 커(40), 전방 우측 오디오 신호(fR)의 출력을 위한 스피커(50), 베이스 채널 오디오 신호(fS) 출력을 위한 스피커(60), 서라운드 좌측 채널의 오디오 신호(SL) 출력을 위한 스피커(70), 서라운드 우측 채널의 오디오 신호(SR) 출력을 위한 스피커(80)가 각각 설치되어야 한다.
그렇지만, 본 발명에서는 가상의 5.1 채널 오디오 시스템을 구현하므로, 실제로 2채널 스테레오 오디오 신호(xL,xR)와 그 신호에 해당되는 출력장치-여기서는 스피커가 배치되며, 나머지 5.1 채널의 오디오 신호 각각은 후에 설명될 오디오 신호 처리장치에 의해서 가상으로 구현된다. 즉, 가상 스피커들이 배치되는 것을 의미한다.
도 1에 나타낸 바와 같이 전방 중앙 채널 및 저음 채널을 출력하는 가상 스피커들은 사용자 전방에 배치되고, 전방 좌우 채널을 출력하는 가상 스피커들은 사용자 전방을 기준으로 30도의 위치에 배치되고, 서라운드 좌우 채널을 출력하는 가상 스피커들은 사용자 전방을 기준으로 110도의 위치에 배치된다.
이와 같은 정위 관계를 만족시키도록 2채널 스테레오 오디오 신호(xL,xR)로부터 가상의 5.1 채널 오디오 신호를 생성한다.
가상의 5.1 채널 오디오 신호를 생성하기 위해서는 스테레오 음원의 좌측 채널 오디오 신호(xL)와 우측 채널 오디오 신호(xR)를 전방 중앙 채널(fC), 전방 좌측 채널(fL), 전방 우측 채널(fR), 서라운드 좌측 채널(SL), 서라운드 우측 채널(SR)에 해당하는 음원들을 생성해야 한다. 또한 생성된 음원들을 각 채널에 맞게 정위시켜야 한다.
배경음에 해당되는 서라운드 채널(SR, SL)의 오디오 신호는 인위적인 잔향음을 부가하거나 원음의 좌우 채널의 차(difference)를 계산하여 스테레오 음상의 중앙에 정위된 주신호(primary singnal)를 제거하는 방식을 사용할 수는 있다. 그렇지만, 전방 및 후방의 각 위치별로 분리된 오디오 신호가 위치별로 분명하게 구분되는 특성을 갖지 못할 경우 누화(crosstalk)가 발생하여 음원의 분리를 통해 이루고자 하는 공간감의 증대가 어렵게 될 수 있다. 이 것은 일반적인 스테레오 오디오 신호의 특성, 즉 음압이 동일할 경우 음상이 음원의 가운데에 정위되는 현상 때문인데, 분리된 5.1 채널의 오디오 신호들이 좌/우 공통 성분을 가지게 되어 누화가 발생하게 되면 배경음으로 정위되는 채널의 오디오 신호들로 인하여 좌/우 구분이 어렵게 되기 때문이다.
그리고, 각 채널의 오디오 신호를 머리 전달 함수(HRTF: Head Related Transfer Function)를 이용하여 정위시킬 수도 있겠지만 본 발명의 실시예에서는 HRTF를 이용하여 각 채널의 신호를 정위시키는 과정을 거치지 않고, 스테레오 음원으로부터 일련의 과정을 거쳐서 가상의 5.1 채널의 음원을 생성한다. 즉, 스테레오 원음(xL,xR)으로부터 5.1 채널별 오디오 신호를 추출함과 동시에 정위하는 과정을 수행하여 가상의 5.1 채널 오디오 시스템을 구현한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 오디오 신호 처리장치의 구성을 나타낸 도 면이다. 도 2에 나타낸 실시예에 따른 오디오 신호 처리장치에서는 스테레오 좌/우측 채널 오디오 신호(xL,xR)를 입력으로 하여 전방 채널의 오디오 신호를 형성하는 부분, 전방 중앙 채널의 오디오 신호를 형성하는 부분, 서라운드 채널의 오디오 신호를 형성하는 부분, 저음(bass) 채널의 오디오 신호를 형성하는 부분, 형성된 각 채널의 오디오 신호를 2채널로 출력하기 위하여 다운믹싱(downmixing)하는 부분, 스피커 출력에서 좌/우 스피커 간의 누화를 제거하는 부분, 그리고 헤드폰으로 출력되는 부분으로 이루어진다.
도 2를 참조하면 본 발명의 실시예에 따른 오디오 신호 처리장치는, 입력된 2채널의 스테레오 오디오 신호(xL,xR)로부터 전방 좌/우 각 채널의 오디오 신호를 추출 및 정위하는 전방채널 추출 및 처리부(201), 추출 및 처리된 전방 채널의 오디오 신호 음량을 조절하는 전방채널 음량 조절부(202), 입력된 2채널의 스테레오 오디오 신호(xL,xR)로부터 중앙 채널의 오디오 신호를 추출 및 정위하는 중앙채널 추출 및 처리부(203), 추출 및 처리된 중앙 채널의 오디오 신호 음량을 조절하는 중앙채널 음량 조절부(204), 입력된 2채널의 오디오 신호(xL,xR)로부터 서라운드 좌/우 각 채널의 오디오 신호를 추출 및 정위하는 서라운드 채널 추출 및 처리부(205), 추출 및 처리된 서라운드 채널의 오디오 신호 음량을 조절하는 서라운드채널 음량 조절부(206), 입력된 2채널의 오디오 신호(xL,xR)로부터 저음(bass) 채널의 오디오 신호를 추출 및 정위하는 저음채널 추출 및 처리부(207), 추출 및 처리된 저음채널의 오디오 신호 음량을 조절하는 저음채널 음량 조절부(208), 추출된 각 채널의 오디오 신호를 2채널의 스테레오 오디오 신호로 출력하기 위한 다운 믹싱부(209), 다운 믹싱되어 출력되는 오디오 신호의 출력 경로 제어를 위한 스위칭부(210), 스위칭부(210)의 선택에 따라 스피커 출력시의 누화를 제거하기 위한 누화 제거부(211), 누화 제거된 오디오 신호를 출력하기 위한 스피커(212), 헤드폰(210)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
도 2에 나타낸 오디오 신호 처리장치에서 전방 채널 및 서라운드 채널의 오디오 신호는 각각 다른 위치로 정위되도록 각각의 확산 과정을 거치며, 중앙 채널의 오디오 신호는 좌/우측 채널의 오디오 신호 간의 평균값을 필터링하여 추출하고, 저음 채널의 오디오 신호는 필터링 과정을 거쳐서 추출한다. 스피커 출력의 경우에는 크로스토크를 제거함으로써 확산감을 최대화한다.
먼저, 전방 채널의 추출 및 정위 과정부터 살펴본다. 전방채널 추출 및 처리부(201)는 필터링과 시간지연, 후처리 및 증폭 과정을 수행하여 스테레오 좌우측 채널의 오디오 신호(xL,xR)로부터 전방 좌우측 채널의 오디오 신호(fL,fR)를 생성하고 정위시킨다. 즉, 음의 확산 효과에 기여하는 고주파 부분, 원음의 왜곡을 보상하기 위한 저주파 부분, 간접음 재현을 위한 지연부분으로 각각 필터링 및 지연 처리를 수행함으로써 가상 5.1 채널의 전방 좌측 채널 오디오 신호(fL)와 전방 우측 채널 오디오 신호(fR)를 만들어 낸다.
이를 위하여 스테레오 오디오 신호(xL,xR)를 고주파 필터링 및 저주파 필터링하고, 스테레오 신호에 정위를 위한 시간 지연을 가해준다. 시간 지연 값은 각각 서로 다른 값을 가지며, 이로 인해 음이 어느 한쪽 채널로 쏠려서 나타나는 현상은 필터링 과정 후에 출력되는 신호에 대해서 각 채널의 신호를 적절하게 가산하거나 감산하는 후처리 과정을 수행함으로써 방지한다.
지연처리가 이루어진 후에 좌우측 채널의 오디오 신호는 서로 비대칭화를 이루게 됨으로써 확산감을 부여받게 되는데, 지연량을 조절하여 확산감의 정도를 가변 시킬 수 있다. 지연량과 확산감은 비례 관계에 놓이는데, 지연량이 과도하게 큰 값이면 좌우측 채널의 음향 신호가 완전히 분리되는 정도가 커지게 되므로 지연량을 적절한 값으로 사용해야 한다.
위와 같이 필터링과 지연처리 등의 과정을 거친 오디오 신호는 지연되지 않은 원래의 신호보다 세기가 작아지게 되는데 이를 보완하기 위하여 조절 가능한 증폭도를 갖는 증폭처리를 수행하여 좌우측 채널의 신호 세기를 맞춰준다.
이로써, 전방채널 추출 및 처리부(201)에서 출력되는 오디오 신호는 5.1 가상 채널에서 전방 좌측 채널 오디오 신호(fL)와 전방 우측 채널 오디오 신호(fR)로 각각 생성 및 정위된 오디오 신호가 된다. 이 오디오 신호는 전방채널 음량 조절부(202)에 의해서 그 음량이 적절하게 조절되어 다운 믹싱 처리부(209)에 전달된다.
중앙채널 추출 및 처리부(203)는 연산 및 필터링 과정을 수행하여 스테레오 좌우측 채널의 오디오 신호(xL,xR)로부터 중앙채널의 오디오 신호를 생성하고 정위시킨다. 즉, 좌우측이 중앙에 정위되는 성분의 오디오 신호를 생성하는데, 연산량 의 최소화를 위하여 좌우측 채널의 입력 오디오 신호(xL,xR)의 평균값을 취한 후 저주파 필터링을 수행하여 이를 중앙 채널의 오디오 신호(fC)로 사용한다. 여기서 저주파 필터링은 음성대역을 포함한다.
이로써, 중앙 채널 추출 및 처리부(203)에서 출력되는 오디오 신호는 5.1 가상 채널에서 중앙채널 오디오 신호(fC)로 생성 및 정위된 오디오 신호가 된다. 이 오디오 신호는 중앙채널 음량 조절부(204)에 의해서 그 음량이 적절하게 조절되어 다운 믹싱 처리부(209)에 전달된다.
서라운드채널 추출 및 처리부(205)는 차신호 추출, 필터링과 시간지연, 후처리 및 증폭 과정을 수행하여 스테레오 좌우측 채널의 오디오 신호(xL,xR)로부터 서라운드 좌우측 채널의 오디오 신호(SL,SR)를 생성하고 정위시킨다. 즉, 입력 오디오 신호(xL,xR)로부터 그 차신호(axL-bxR, a'xL-b'xR)(여기서, a,a',b,b'는 각 채널이 상대 채널에 영향을 주는 정도를 결정하기 위해 정해주는 상수값)를 각각 구하고, 구해진 차신호에 대해서 전방 채널과 마찬가지로 음의 확산 효과에 기여하는 고주파 부분, 원음의 왜곡을 보상하기 위한 저주파 부분, 간접음 재현을 위한 지연부분으로 각각 필터링 및 지연 처리를 수행함으로써 가상 5.1 채널의 서라운드 좌측 채널 오디오 신호(SL)와 서라운드 우측 채널 오디오 신호(SR)를 만들어 낸다.
이를 위하여 스테레오 오디오 신호(xL,xR)의 차신호(axL-bxR, a'xL-b'xR)를 고주파 필터링 및 저주파 필터링하고, 스테레오 신호에 정위를 위한 시간 지연을 가 해준다. 시간 지연 값은 각각 서로 다른 값을 가지며, 이로 인해 음이 어느 한쪽 채널로 쏠려서 나타나는 현상은 필터링 과정 후에 출력되는 신호에 대해서 각 채널의 신호를 적절하게 가산하거나 감산하는 후처리 과정을 수행함으로써 방지한다.
지연처리가 이루어진 후에 좌우측 채널의 오디오 신호는 서로 비대칭화를 이루게 됨으로써 확산감을 부여받게 되는데, 지연량을 조절하여 확산감의 정도를 가변 시킬 수 있다. 지연량과 확산감은 비례 관계에 놓이는데, 지연량이 과도하게 큰 값이면 좌우측 채널의 음향 신호가 완전히 분리되는 정도가 커지게 되므로 지연량을 적절한 값으로 사용해야 한다.
위와 같이 차신호 연산, 필터링과 지연처리 등의 과정을 거친 오디오 신호는 지연되지 않은 원래의 신호보다 세기가 작아지게 되는데 이를 보완하기 위하여 조절 가능한 증폭도를 갖는 증폭처리를 수행하여 좌우측 채널의 신호 세기를 맞춰준다.
한편, 전방 채널의 오디오 신호(fL,fR)와의 충돌을 최소화하기 위하여 상기 필터링시 사용되는 고주파 부분과 저주파 부분은 전방 채널에 해당되는 부분(주파수 대역)을 배제한 부분을 선택하는 것이 바람직하다. 또한 지연량이나 증폭도도 마찬가지이다.
전방 채널과 다른 값들을 가지는 지연량 및 증폭도로 인해서 서라운드 채널은 전방 채널과 다른 위치에 정위될 수 있고, 주파수 성분 또한 다른 값을 가지기 때문에 서라운드 채널 효과를 주는 것이 가능하게 되는 것이다.
이로써, 서라운드채널 추출 및 처리부(205)에서 출력되는 오디오 신호는 5.1 가상 채널에서 서라운드 좌측 채널 오디오 신호(SL)와 서라운드 우측 채널 오디오 신호(SR)로 각각 생성 및 정위된 오디오 신호가 된다. 이 오디오 신호는 서라운드채널 음량 조절부(206)에 의해서 그 음량이 적절하게 조절되어 다운 믹싱 처리부(209)에 전달된다.
저음 채널 추출부(207)는 좌우측 채널의 입력 오디오 신호(xL,xR)에 대하여 저주파 필터링을 수행하고, 저주파 필터링된 각 채널의 오디오 신호를 가산하여 저음 채널의 추출 및 정위를 수행한다. 여기서 저주파 필터링은 예를 들면 500Hz 이하의 저주파 대역을 필터링함으로써 가상 5.1 채널의 저주파 채널 오디오 신호(fS)를 구현한다. 저음 채널의 오디오 신호(fS)는 저음채널 음량 조절부(208)에 의해서 그 음량이 적절하게 조절되어 다운 믹싱 처리부(209)에 전달된다.
다운믹싱 처리부(209)는 생성된 5.1 채널의 오디오 신호를 다시 2채널의 스테레오 오디오 신호로 구성한다. 이 스테레오 오디오 신호는 가상의 5.1 채널 오디오 신호 각각으로 정위된 신호이므로 도 1에 나타낸 바와 같이 가상의 스피커 위치에 정위된 오디오 신호의 출력이 가능하게 된다. 스위칭부(210)는 가상 5.1 채널 오디오 신호를 스피커(212)로 출력할 것인지 혹은 헤드폰(213)로 출력할 것인지 그 경로를 결정한다. 스피커(212)로 출력하는 경우에는 확산감을 최대화하기 위해서 좌우측 스피커 간의 누화를 제거하기 위한 누화 제거부(211)를 거친다. 누화를 제거하는 방법은 알려진 기법을 응용하면 무난하다.
이로써, 최종적으로 출력되는 오디오 신호(x'R,x'L)는 도 1에 표현된 바와 같이 물리적인 스피커로부터 출력되면서도 가상의 5.1 채널 오디오 출력으로 감상할 수 있게 된다.
도 3은 본 발명의 오디오 신호 처리장치를 오디오 기기에 적용하는 제 1 실시예를 나타낸 도면이다. 메모리(301)는 오디오 데이터, 즉 음악 데이터가 저장된 공간이다. 휴대폰의 베이스밴드 칩(baseband chip)(302)이 음향 재생부(303), 신호 변환부(304), 오디오 디코딩부(305), 가상 5.1 채널 재생장치(306)를 포함하는 실시예 이다. 사용자의 음악 재생/처리 지시에 따라 메모리(301)로부터 읽어낸 음악 데이터가 음향 재생부(303)를 거쳐서 재생되고 신호 변환부(304)에서 적절하게 아날로그/디지털 변환(A/D변환) 혹은 디지털/아날로그 변환(D/A 변환)되어 출력되는데, 이 때 오디오 디코딩부(305)에 의해서 디코딩된 좌우측 스테레오 오디오 채널에 대해서 가상 5.1 채널 재생장치(306)가 가상 5.1 채널의 오디오 신호 처리를 수행하는 구조이다. 5.1 채널 재생장치(306)는 도 2에서 스피커나 헤드폰을 제외한 부분으로 이해할 수 있을 것이다.
도 4는 본 발명의 오디오 신호 처리장치를 오디오 기기에 적용하는 제 2 실시예를 나타낸 도면이다. 메모리(401)는 오디오 데이터, 즉 음악 데이터가 저장된 공간이다. 베이스밴드 칩(baseband chip)(402)과 코-프로세서(Co-processor) 즉, 디지털 신호 처리기(DSP)(403)가 각각 분리된 구조로서, 베이스밴드 칩(402)는 음향 재생부(403), 신호 변환부(404)를 포함하고, 오디오 디코딩부(406), 가상 5.1 채널 재생장치(407)는 DSP(403)에 구현한 구조이다. 그 동작은 앞서 설명한 도 3의 실시예와 동일하게 이루어진다.
도 5는 본 발명의 오디오 신호 처리장치를 오디오 기기에 적용하는 제 3 실시예를 나타낸 도면이다. 메모리(501)는 오디오 데이터, 즉 음악 데이터가 저장된 공간이다. 메모리(501)로부터 읽어낸 음악 데이터가 음향 재생부(502)를 거쳐서 재생되고 가상 5.1 채널 오디오 신호를 구성할 것인지의 여부를 선택하는 단계(503)를 거쳐서 가상 5.1 채널 재생장치(504)를 사용할 것인지의 여부를 사용자가 스위치 신호(SW)를 이용해서 결정할 수 있게 한 구조이다.
도 3 내지 도 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명은 휴대폰의 경우 베이스밴드 칩에 구현하여 실시 가능하고, 그 외의 기기에서는 DSP에 구현하여 실시 가능하며, 퍼스널 컴퓨터 등의 기기에는 회로로 구성하여 독립된 칩의 형태로 실시하거나 앞서 설명한 일련의 가상 5.1 채널 오디오 신호 생성에 해당되는 과정의 어플리케이션을 탑재하여 실시 가능하다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 오디오 신호 처리장치는 스테레오 오디오 신호로부터 본 발명에 의하여 가상의 5.1 채널 오디오 신호를 생성하고, 이 가상의 5.1 채널 오디오 신호로 이루어지는 오디오 데이터를 저장매체에 저장하였다가, 이를 원하는 때에 오디오 재생 기기에서 재생함으로써, 이미 확보된 가상 5.1 채널 사운드 출력의 오디오-음악 감상이 가능하게 된다.
도 1은 가상의 5.1 채널 시스템에서 각 채널별 오디오 출력 정위 관계를 나타낸 도면
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 오디오 신호 처리장치의 구성을 나타낸 도면
도 3은 본 발명의 오디오 신호 처리장치를 오디오 기기에 적용하는 제 1 실시예를 나타낸 도면
도 4는 본 발명의 오디오 신호 처리장치를 오디오 기기에 적용하는 제 2 실시예를 나타낸 도면
도 5는 본 발명의 오디오 신호 처리장치를 오디오 기기에 적용하는 제 3 실시예를 나타낸 도면

Claims (11)

  1. 입력된 2채널의 스테레오 오디오 신호로부터 전방 좌/우 각 채널의 오디오 신호를 추출 및 정위하는 전방채널 추출 및 처리부;
    입력된 2채널의 스테레오 오디오 신호로부터 중앙 채널의 오디오 신호를 추출 및 정위하는 중앙채널 추출 및 처리부;
    입력된 2채널의 오디오 신호로부터 서라운드 좌/우 각 채널의 오디오 신호를 추출 및 정위하는 서라운드 채널 추출 및 처리부;
    입력된 2채널의 오디오 신호로부터 저음(bass) 채널의 오디오 신호를 추출 및 정위하는 저음채널 추출 및 처리부;
    추출된 각 채널의 오디오 신호를 2채널의 스테레오 오디오 신호로 출력하기 위한 다운 믹싱부;
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 오디오 신호 처리장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 다운믹싱부로부터 출력되는 가상 5.1 채널 오디오 신호의 누화를 제거하기 위한 누화 제거부(211)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오 신호 처리장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 각 채널별 추출 및 처리부에서 출력되는 오디오 신호 음량을 조절하여 다운 믹싱부에 입력해 주기 위한 채널별 음량 조절부를 더 포 함하는 것을 특징으로 하는 오디오 신호 처리장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 전방채널 추출 및 처리부와 서라운드채널 추출 및 처리부는 입력 스테레오 오디오 신호에 대하여 각 채널에 가상으로 배치될 신호성분 추출을 위한 주파수 대역별 필터링을 수행하는 것을 특징으로 하는 오디오 신호 처리장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 전방채널 추출 및 처리부와 서라운드 추출 및 처리부는 입력 스테레오 오디오 신호에 대하여 각 채널에 가상으로 배치될 오디오 신호 정위를 위한 신호 지연처리를 수행하는 것을 특징으로 하는 오디오 신호 처리장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 중앙채널 추출 및 처리부는 입력 스테레오 오디오 신호의 평균을 취한 후 저주파 필터링을 수행하여 중앙채널 정위가 이루어지는 것을 특징으로 하는 오디오 신호 처리장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 서라운드채널 추출 및 처리부는 입력 스테레오 신호의 차값으로부터 서라운드 채널의 오디오 신호를 생성 및 정위시키는 것을 특징으로 하는 오디오 신호 처리장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 저음채널 추출 및 처리부는 입력 스테레오 신호의 저주파수 성분을 추출 및 가산하여 저음 채널의 오디오 신호를 생성 및 정위시ㅣ는 것을 특징으로 하는 오디오 신호 처리장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 전방채널 오디오 신호와 서라운드 채널 오디오 신호 간의 간섭을 배제시키기 위하여 전방채널 추출 및 처리부와 서라운드 채널 추출 및 처리부의 지연량, 증폭도, 필터링 주파수 대역 중의 적어도 어느 하나 이상을 서로 다르게 설정하는 것을 특징으로 하는 오디오 신호 처리장치.
  10. 입력된 2채널의 스테레오 오디오 신호를 주파수 대역별로 필터링하고 필터링의 지연량을 조절하여 전방 좌/우 각 채널에 해당되는 위치의 오디오 신호를 생성하는 단계;
    입력된 2채널의 스테레오 오디오 신호를 평균한 후 저주파 필터링을 수행하여 중앙 채널에 해당되는 위치의 오디오 신호를 생성하는 단계;
    입력된 2채널의 스테레오 오디오 신호의 차이값을 구하고, 구해진 차이값에 대하여 주파수 대역별 필터링 및 필터링 지연량의 조절을 통해 후방 좌/우 채널 각각에 해당되는 위치의 오디오 신호를 생성하는 단계;
    입력된 2채널의 오디오 신호를 저주파수 필터링한 후 가산 처리하여 저음(bass) 채널에 해당되는 위치의 오디오 신호를 생성하는 단계; 및,
    생성된 각 채널의 오디오 신호를 2채널의 스테레오 오디오 신호로 재구성하는 단계;
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 오디오 신호 처리방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 후방 좌/우 채널 각각에 해당되는 위치의 오디오 신호 생성을 위한 차이값의 산출은, 입력 오디오 신호(xL,xR)로부터 그 차신호(axL-bxR, a'xL-b'xR)(여기서, a,a',b,b'는 각 채널이 상대 채널에 영향을 주는 정도를 결정하기 위해 정해주는 상수값)를 구하는 것을 특징으로 하는 오디오 신호 처리방법.
KR1020070087826A 2007-08-30 2007-08-30 오디오 신호 처리 시스템 Withdrawn KR20090022464A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070087826A KR20090022464A (ko) 2007-08-30 2007-08-30 오디오 신호 처리 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070087826A KR20090022464A (ko) 2007-08-30 2007-08-30 오디오 신호 처리 시스템

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20090022464A true KR20090022464A (ko) 2009-03-04

Family

ID=40692329

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020070087826A Withdrawn KR20090022464A (ko) 2007-08-30 2007-08-30 오디오 신호 처리 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20090022464A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104969576A (zh) * 2012-12-04 2015-10-07 三星电子株式会社 音频提供设备和方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104969576A (zh) * 2012-12-04 2015-10-07 三星电子株式会社 音频提供设备和方法
US9774973B2 (en) 2012-12-04 2017-09-26 Samsung Electronics Co., Ltd. Audio providing apparatus and audio providing method
US10149084B2 (en) 2012-12-04 2018-12-04 Samsung Electronics Co., Ltd. Audio providing apparatus and audio providing method
US10341800B2 (en) 2012-12-04 2019-07-02 Samsung Electronics Co., Ltd. Audio providing apparatus and audio providing method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100626233B1 (ko) 스테레오 확장 네트워크에서의 출력의 등화
TWI489887B (zh) 用於喇叭或耳機播放之虛擬音訊處理技術
JP5298199B2 (ja) モノフォニック対応およびラウドスピーカ対応のバイノーラルフィルタ
KR101567461B1 (ko) 다채널 사운드 신호 생성 장치
KR20180036524A (ko) 빔형성 라우드스피커 어레이를 위한 공간적 오디오 렌더링
RU2006126231A (ru) Способ и устройство для воспроизведения обширного монофонического звука
JP5496235B2 (ja) 多重オーディオチャンネル群の再現の向上
Farina et al. Ambiophonic principles for the recording and reproduction of surround sound for music
JP2002159100A (ja) ２チャネル・ステレオ・フォーマットの左及び右のチャネル入力信号を左及び右のチャネル出力信号に変換する方法及び信号処理装置
KR20130055649A (ko) 공간에서의 음향 이미지의 향상된 생성을 위한 시스템, 방법 및 장치
US20170047081A1 (en) Systems and methods for speech processing
EP2484127B1 (en) Method, computer program and apparatus for processing audio signals
JP2000228799A (ja) ステレオ再生用のオーディオ信号の再生音をスピーカ外に音像定位させる方法
WO2006076926A2 (en) Audio processor for narrow-spaced loudspeaker reproduction
KR20050064442A (ko) 이동통신 시스템에서 입체음향 신호 생성 장치 및 방법
WO2006126473A1 (ja) 音像定位装置
KR100849030B1 (ko) 복수 채널 스피커 환경에서 가상 스피커 기술을 사용한입체음향 재생 장치
US9794717B2 (en) Audio signal processing apparatus and audio signal processing method
KR100802339B1 (ko) 스테레오 스피커 환경에서 가상 스피커 기술을 사용한입체음향 재생 장치 및 방법
KR20090022464A (ko) 오디오 신호 처리 시스템
JP2011160179A (ja) 音声処理装置
KR20050012085A (ko) 3차원 입체 음향 재생 방법 및 장치
JP4427915B2 (ja) 仮想音像定位処理装置
JP7332745B2 (ja) 音声処理方法及び音声処理装置
KR100641421B1 (ko) 오디오 시스템의 음상 확장 장치

Legal Events

Date Code Title Description
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20070830

PG1501 Laying open of application
PC1203 Withdrawal of no request for examination
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid