KR100283894B1 - 음 발생 시스템의 음량 조절 장치 및 방법 - Google Patents

음 발생 시스템의 음량 조절 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 별도의 음원집적소자를 사용하지 않고 마이크로컴퓨터와 타이머를 이용하여 필요로하는 단위음, 멜로디 연주음 등을 발생하는 음 발생 장치에 있어서 펄스폭변조신호를 이용하여 각 단위음의 음량을 자유롭게 조정하는 기술에 관한 것으로, 이러한 본 발명의 목적은 연속되는 복수개의 단위음에 대한 펄스발생 데이터와 각 음의 길이를 설정하기 위한 데이터를 기억하고 있는 음 데이터 기억수단과; 각 단위음에 대한 음량 데이터를 기억하고 있는 음량데이터 저장수단(22E)와; 상기 음 데이터 기억수단에 저장된 각각의 데이터값을 해당 타이머에 셋팅한 후 그들로부터 입력되는 인터럽트신호를 이용하여 해당 길이의 음펄스를 발생함과 동시에, 상기 음량데이터로 펄스폭변조 제어수단을 셋팅한 후 그로부터 입력되는 인터럽트신호를 이용하여 각 단위음의 음량을 조정하기 위한 펄스폭변조신호를 발생하는 제어수단과; 상기 제어수단의 음펄스를 정형화하는 파형정형화 수단과; 상기 제어수단에서 출력되는 펄스폭변조신호를 아날로그의 직류전압 형태로 변환하는 변환수단과; 상기 변환수단에서 출력되는 직류전압을 이용하여 상기 파형 정형화 수단에서 출력되는 각 단위음의 음량을 조정하는 증폭수단에 의해 달성된다.

Description

음 발생 시스템의 음량 조절 장치 및 방법
본 발명은 텔레비젼수상기와 같은 영상 디스플레이장치에 있어서 음을 발생하는 기술에 관한 것으로, 특히 별도의 음원집적소자를 사용하지 않고 마이크로컴퓨터와 타이머를 이용하여 필요로하는 단위음, 멜로디 연주음 등을 발생하는 음 발생 장치에 있어서 펄스폭변조신호를 이용하여 음의 세기를 자유롭게 가변시킬 수 있도록한 음 발생 시스템의 음량 조절 장치 및 방법에 관한 것이다.
도 1은 종래기술에 의한 음 발생장치의 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, 특정 음이나 멜로디를 발생하기 위해 해당 키이신호를 출력하는 리모콘(11)과; 상기 리모콘(11)으로부터 연속음 발생요구 키이신호가 입력될 때 내부의 메모리에서 연속음 데이터 및 음길이 데이터를 읽어와 해당 타이머를 셋팅시키고 그들로부터 입력되는 인터럽트신호를 이용하여 해당 길이의 음을 생성하는 음발생부(12)와; 상기 음발생부(12)에서 출력되는 구형파 형태의 음신호를 입력받아 정현파 형태의 음신호로 정형화 하는 파형 정형화부(13)와; 상기 파형 정형화부(13)에서 출력되는 음신호와 티브이 음신호 처리부에서 출력되는 티브이 음신호(AUTV)를 혼합하는 혼합기(14)와; 상기 혼합기(14)에서 출력되는 음신호를 적정 레벨로 증폭하여 스피커(SP)측으로 출력하는 증폭기(15)로 구성되었다.
상기 음발생부(12)는 연속음 발생 요구시 연속음데이터 저장부(12C)에 저장된 해당 단위음펄스 발생데이터로 제1타이머(12F)를 셋팅한 후 그 제1타이머(12F)로부터 입력되는 인터럽트신호를 이용하여 음펄스를 생성하고, 음길이 데이터 저장부(12D)에 저장된 음길이 값에 의해 제2타이머(12G)로부터 입력되는 인터럽트신호를 이용하여 그 음펄스의 길이를 설정하는 제어부(12B)와; 연속되는 복수의 펄스발생 데이터가 저장된 연속음 데이터 저장부(12C)와; 생성하고자 하는 각 음의 길이를 설정하기 위한 데이터가 저장된 음길이 데이터 저장부(12D)와; 상기 제어부(12B)에 의해 해당 음의 펄스발생 데이터 값으로 셋팅된 후 분주기(12E)의 출력신호를 카운트하여 해당 시점에 도달될때마다 상기 제어부(12B)측으로 인터럽트신호를 출력하는 제1타이머(12F)와; 상기 음길이 데이터 저장부(12D)에 저장된 음길이 값으로 셋팅된 후 상기 분주기(12E)의 출력신호를 카운트하여 상기 제어부(12B)측으로 소정 횟수만큼 인터럽트신호를 발생하는 제2타이머(12G)를 포함하여 구성되었다.
이와 같이 구성된 종래 음 발생장치의 작용을 도 2a-2c를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
제어부(12)는 도 2a에서와 같이, 사용자에 의해 연속음발생이 요구되는지 확인하여 요구되지 않으면 다른 제어기능을 수행하고, 요구되면 상기 연속음 데이터 저장부(12C)로부터 해당 데이터를 읽어와 내부의 램에 펄스발생값(TM)으로 설정하고, 음길이 데이터 저장부(12D)에 저장되어 있는 해당 단위음의 음길이 값을 읽어와 내부의 음길이 설정램에 저장한 다음 제1타이머(12F)에 그 펄스발생값(TM)을 셋팅한다.(SA1-SA4)
이후, 상기 제어부(12B)는 도 2b에서와 같이, 상기 제1타이머(12F)로부터 인터럽트신호가 입력될때마다 현재의 음펄스 출력상태를 체크하여 ″로우″에서 ″하이″로 또는 ″하이″에서 ″로우″로 반전출력하게 되므로 이의 출력포트에서 해당 단위음의 음발생 구형파 펄스가 출력된다.(SB1-SB5)
그런데, 상기 단위음의 구형파 펄스의 음길이를 설정하기 위하여 상기 제어부(12B)는 도 2c에서와 같이, 제2타이머(12G)로부터 인터럽트신호가 입력될때마다 상기 음길이 설정램의 값을 순차적으로 1씩 감소시켜 그 값이 영(zero)이 되면 상기 제1타이머(12F)를 디스에이블시키게 된다.(SC1-SC4)
이와 같이 하나의 단위음에 대한 음길이가 기 설정된 길이로 출력되며, 이와 같은 동작은 연속음을 구성하는 마지막 단위음이 출력될때까지 반복적으로 수행되므로 결국, 생성하고자 하는 연속음을 원하는 길이로 출력할 수 있게 된다.
이렇게 출력되는 구형파 펄스는 파형 정형화부(13)를 통해 사인파와 같이 정형화된 펄스로 변환된 후 혼합기(14)를 통해 증폭기(15)에 공급되어 외부로 출력하는데 적당한 레벨로 증폭된 다음 스피커(SP)측으로 출력된다.
상기 혼합기(14)를 사용한 이유는 텔레비젼수상기의 오디오신호 처리부(도면에 미표시)에서 처리된 티브이 음신호(AUTV)와 상기와 같은 과정을 통해 생성된 음신호를 동시에 출력할 수 있도록 하기 위함이며, 필요에 따라 그 티브이 음신호(AUTV)를 선택적으로 차단할 수 있다.
그러나, 이와 같은 종래의 음 발생장치에 있어서는 마이크로 컴퓨터와 타이머를 이용하여 연주음이나 각종 멜로디 등을 생성할 때 단위음의 세기 즉, 단위음의 음량을 가변할 수 없게 되어 있으므로 사용자의 다양한 요구에 부응할 수 없는 결함으로 대두되었다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 별도의 음원집적소자를 사용하지 않고 마이크로컴퓨터와 타이머를 이용하여 필요로하는 단위음, 멜로디 연주음 등을 발생하는 음 발생 장치에 있어서 펄스폭변조신호를 이용하여 단위음의 세기를 자유롭게 가변시키는 음량 조절 장치 및 방법을 제공함에 있다.
도 1은 종래기술에 의한 음 발생장치의 블록도.
도 2a-2c는 종래기술에 의한 연속음 발생방법의 신호 흐름도.
도 3은 본 발명에 의한 음량 조절 장치의 일실시 예시 블록도.
도 4는 도 3에서 저역필터의 일실시 예시 회로도.
도 5는 도 3에서 제1증폭기의 음량 제어원리를 보인 설명도.
도 6a-6c는 본 발명에 의한 음량조정 방법의 신호 흐름도.
***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***
21 : 리모콘 22 : 음발생부
22A : 입력인터페이스부 22B : 제어부
22C : 연속음데이터 저장부 22D : 음길이데이터 저장부
22E : 음량데이터 저장부 22F : 분주기
22G : 제1타이머 22H : 제2타이머
22I : 펄스폭변조 제어기 22J : 출력인터페이스부
23 : 파형정형화부 24 : 저역필터
25 : 제1증폭기 26 : 혼합기
27 : 제2증폭기 28 : 발진기
도 3은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 음 발생 시스템의 음량 조절 장치의 일실시 예시 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, 특정 음이나 멜로디를 발생하기 위해 해당 키이신호를 출력하는 리모콘(21)과; 상기 리모콘(21)으로부터 음신호 출력에 관련된 키이신호가 입력될 때 연속음, 음길이 및 음량을 제어하기 위한 각각의 값을 셋팅한 후 그 셋팅된 값에 상응되게 입력되는 각각의 인터럽트신호를 이용하여 해당 길이의 음을 생성함과 아울러 그 음의 음량제어신호를 발생하는 음발생부(22)와; 상기 음발생부(22)에서 출력되는 구형파 형태의 음신호를 입력받아 정현파 형태의 음신호로 정형화 하는 파형 정형화부(23)와; 상기 음발생부(22)에서 출력되는 펄스폭변조신호를 아날로그의 직류전압 형태로 변환하는 저역필터(24)와; 상기 저역필터(24)에서 출력되는 직류전압에 상기 파형 정형화부(23)의 출력신호를 가산하는 제1증폭기(25)와; 상기 제1증폭기(25)에서 출력되는 음신호와 티브이 음신호 처리부에서 출력되는 티브이 음신호(AUTV)를 혼합하는 혼합기(26)와; 상기 혼합기(26)에서 출력되는 음신호를 다시 적정 레벨로 증폭하여 스피커(SP)측으로 출력하는 제2증폭기(27)로 구성하였다.
상기 음발생부(22)는, 연속음 발생 요구시 연속음데이터 저장부(22C)에 저장된 해당 단위음펄스 발생데이터로 제1타이머(22G)를 셋팅한 후 그로부터 입력되는 인터럽트신호를 이용하여 음펄스를 생성하고, 음길이 데이터 저장부(22D)에 저장된 음길이 데이터로 제2타이머(22H)를 셋팅한 후 그로부터 입력되는 인터럽트신호를 이용하여 그 음펄스의 길이를 조정하며, 음량데이터 저장부(22E)에 저장된 음량데이터로 펄스폭변조 제어기(22I)를 셋팅한 후 그로부터 입력되는 인터럽트신호를 이용하여 단위음의 음량을 조정하기 위한 펄스폭변조신호를 함께 출력하는 제어부(22B)와; 연속되는 복수의 펄스발생 데이터가 저장된 연속음데이터 저장부(22C)와; 생성하고자 하는 각 음의 길이를 설정하기 위한 데이터가 저장된 음길이 데이터 저장부(22D)와; 각각의 단위음에 대한 음량 데이터가 저장된 음량데이터 저장부(22E)와; 상기 제어부(22B)에 의해 해당 음의 펄스발생 데이터 값으로 셋팅된 후 분주기(22F)의 출력신호를 카운트하여 해당 시점에 도달될때마다 상기 제어부(22B)측으로 인터럽트신호를 출력하는 제1타이머(22G)와; 상기 음길이 데이터 저장부(22D)에 저장된 음길이 값으로 셋팅된 후 상기 분주기(22F)의 출력신호를 카운트하여 상기 제어부(22B)측으로 소정 횟수만큼 인터럽트신호를 발생하는 제2타이머(22I)와; 상기 음량데이터 저장부(22E)에 저장된 음량값으로 셋팅된 후 상기 분주기(22F)의 출력신호를 카운트하여 그 셋팅된 값이 카운트될때마다 인터럽트신호를 출력하는 펄스폭변조신호 발생기(22I)를 포함하여 구성하였다.
이와 같이 구성한 본 발명의 작용을 첨부한 도 4 내지 도 6을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 6a에서와 같이, 리모콘(21)을 통해 연속음발생이 요구되는지 확인하여 요구되지 않으면 다른 제어기능을 수행하고, 요구되면 상기 연속음 데이터 저장부(22C)로부터 해당 데이터를 읽어와 내부의 램에 펄스발생값(TM)으로 설정하고, 음길이 데이터 저장부(22D)에 저장되어 있는 해당 단위음의 음길이 값을 읽어와 내부의 음길이 설정램에 저장한 다음 제1타이머(22G)에 그 펄스발생값(TM)을 셋팅하고, 음량데이터 저장부(22E)에서 음량값을 읽어와 내부의 램에 설정한 다음 펄스폭변조신호 발생기(22I)에 해당 펄스폭에 상응되는 값을 셋팅한다.(SD1-SD4)
이로 인하여, 제1타이머(22G)는 상기 셋팅된 값만큼 분주기(22F)의 출력신호를 카운트하여 그때마다 상기 제어부(22B)측으로 인터럽트신호를 출력하고, 제2타이머(22H)는 상기 셋팅된 값만큼 그 분주기(22F)의 출력신호를 카운트하여 그때마다 상기 제어부(22B)측으로 인터럽트신호를 출력하며, 펄스폭변조 제어기(22I)는 상기 셋팅된 값만큼 그 분주기(22F)의 출력신호를 카운트하여 그때마다 상기 제어부(22B)측으로 인터럽트신호를 출력하게 된다.
이에 따라, 상기 제어부(22B)는 도 6b에서와 같이, 상기 제1타이머(22G)로부터 인터럽트신호가 입력될때마다 현재의 음펄스 출력상태를 체크하여 ″로우″에서 ″하이″로 또는 ″하이″에서 ″로우″로 반전출력하게 되므로 이의 출력포트에서 해당 단위음의 음발생 구형파 펄스가 출력되며,
이때, 펄스폭변조 제어기(22I)로부터 입력되는 인터럽트신호를 근거로 해당 단위음의 음량을 조정하기 위해 생성한 펄스폭변조신호(PWM)를 함께 출력하게 된다. (SE1-SE6)
그런데, 상기 단위음의 구형파 펄스의 음길이를 설정하기 위하여 상기 제어부(22B)는 도 6c에서와 같이, 상기 제2타이머(22H)로부터 인터럽트신호가 입력될때마다 상기 음길이 설정램의 값을 순차적으로 1씩 감소시켜 그 값이 영(zero)이 되면 상기 제1타이머(22G)를 디스에이블시키고, 이때, 펄스폭변조신호(PWM)의 출력도 함께 디스에이블시킨다.(SF1-SF5)
이와 같은 처리과정에 의해 하나의 단위음에 대한 음길이가 기 설정된 길이로 출력됨과 아울러 음량이 조정되며, 이와 같은 동작은 연속음을 구성하는 마지막 단위음이 출력될때까지 반복적으로 수행된다.
이렇게 출력되는 구형파 펄스는 파형 정형화부(23)를 통해 사인파와 같이 정형화된 펄스로 변환되어 제1증폭기(25)에 공급되고, 이때, 저역필터(24)는 상기 음발생부(22)에서 출력되는 펄스폭변조신호(PWM)를 아날로그의 직류전압 형태로 변환하여 그 제1증폭기(25)의 증폭 제어전압으로 공급하게 된다. 도 4는 저항(R) 및 콘덴서(C)를 이용하여 적분기 형태로 구현한 상기 저역필터(24)의 일실시 예를 보인 것이다.
이에 따라, 상기 제1증폭기(25)는 도 5에서와 같이 상기 저역필터(24)에서 출력되는 직류전압(VDC)에 상기 파형 정형화부(23)의 출력신호를 가산하는 방식으로 음 펄스의 음량을 조정하여 출력하게 되며, 이렇게 음량이 조정된 음신호가 혼합기(26)를 통해 제2증폭기(27)에서 다시 적정 레벨로 증폭되어 스피커(SP)측으로 출력된다.
결국, 상기와 같은 처리과정에 의하여, 생성하고자 하는 음을 원하는 길이로 출력할 수 있게 되며, 이때, 각 단위음이의 음량을 임의로 조정하여 출력할 수 있게 된다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 별도의 음원집적소자를 사용하지 않고 마이크로컴퓨터와 타이머를 이용하여 필요로하는 단위음, 멜로디 연주음 등을 발생하는 음 발생 장치에 있어서 펄스폭변조신호를 이용하여 단위음의 음량을 자유롭게 조정할 수 있도록 함으로써 사용자의 다양한 요구를 충족시켜 줄 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 연속되는 복수개의 단위음에 대한 펄스발생 데이터와 각 음의 길이를 설정하기 위한 데이터를 기억하고 있는 음 데이터 기억수단과; 각 단위음에 대한 음량 데이터를 기억하고 있는 음량데이터 저장수단(22E)와; 상기 음 데이터 기억수단에 저장된 각각의 데이터값을 해당 타이머에 셋팅한 후 그들로부터 입력되는 인터럽트신호를 이용하여 해당 길이의 음펄스를 발생함과 동시에, 상기 음량데이터로 펄스폭변조 제어수단을 셋팅한 후 그로부터 입력되는 인터럽트신호를 이용하여 각 단위음의 음량을 조정하기 위한 펄스폭변조신호를 발생하는 제어수단과; 상기 제어수단의 음펄스를 정형화하는 파형정형화 수단과; 상기 제어수단에서 출력되는 펄스폭변조신호를 아날로그의 직류전압 형태로 변환하는 변환수단과; 상기 변환수단에서 출력되는 직류전압을 이용하여 상기 파형 정형화 수단에서 출력되는 각 단위음의 음량을 조정하는 증폭수단을 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 음 발생 시스템의 음량 조절 장치.
  2. 제1항에 있어서, 펄스폭변조 제어수단은 분주신호를 카운트하여 상기 제어수단에 의해 셋팅된 값이 카운트될때마다 인터럽트신호를 출력하도록 구성된 것을 특징으로 하는 음 발생 시스템의 음량 조절 장치.
  3. 제1항에 있어서, 증폭수단은 상기 변환수단에서 출력되는 직류전압에 상기 파형정형화 수단의 출력신호를 가산하도록 구성된 것을 특징으로 하는 음 발생 시스템의 음량 조절 장치.
  4. 음발생 요구시 음 데이터 기억수단로부터 해당 음 데이터와 음길이 데이터를 각 타이머의 인터럽트 발생시간을 설정하고, 음량데이터 저장수단으로부터 해당 음량값을 읽어와 펄스폭변조 제어수단에 그 음량값을 설정하는 단계와; 상기 각 타이머로부터 입력되는 인터럽트신호를 이용하여 해당 음을 발생함과 아울러, 펄스폭변조 제어수단으로부터 입력되는 인터럽트신호를 이용하여 각 단위음의 음량을 조정하기 위한 펄스폭변조신호를 발생하는 단계와; 음길이 제어용 타이머로부터 입력되는 인터럽트신호를 이용하여 상기 생성되는 음 펄스의 길이를 설정하는 단계와; 상기 펄스폭변조신호를 이용하여, 출력되는 단위음의 음량을 조정하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 음 발생 시스템의 음량 조절 방법.
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