KR100362734B1 - 어학 학습용 디지털 오디오 시스템의 음정 보상 기능을 갖는 재생속도 가변장치 - Google Patents

어학 학습용 디지털 오디오 시스템의 음정 보상 기능을 갖는 재생속도 가변장치 Download PDF

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Abstract

어학 학습용 디지털 오디오 시스템의 음정 보상 기능을 갖는 재생속도 가변장치 및 자막 처리장치가 개시되어 있다. 본 발명이 적용되는 디지털 오디오 시스템은 사용자로부터 원하는 동작을 입력받는 키 입력부와, 입력된 동작의 이행 상황을 사용자에게 알려주는 디스플레이부와, 데이터를 전송 받기 위한 외부 인터페이스부와, 재생속도를 가변하여 주는 속도 가변부와, 음정을 보상하여 주는 음정 가변부와, 오디오 정보를 출력하는 오디오 출력부와, 사용자의 음성정보를 입력 받는 마이크 입력부와, 상기 모든 기능의 총괄적인 제어를 담당하는 메인 시스템 제어부로 구성되어, 오디오 재생시 속도를 가변하더라도 그에 따르는 음정의 변화를 속도 변화만큼 보정하여 복원함으로써 디지털 오디오 재생이나 어학학습 등에서 재생속도를 사용자의 필요대로 바꾸면서도 항상 동일한 음정으로 자연스럽게 들을 수 있는 효과가 있다.

Description

어학 학습용 디지털 오디오 시스템의 음정 보상 기능을 갖는 재생속도 가변장치{PLAYBACK SPEED CONTROLLER WITH AUDIO PITCH COMPENSATION IN DIGITAL AUDIO SYSTEM FOR LANGUAGE STUDY}
본 발명은 어학학습 장치에 관한 것으로, 보다 상세히는 어학 학습 시스템에서 음성 가변 재생시 가변 속도에 따른 음정 보정이 이루어지도록 하는 어학 학습용 디지털 오디오 시스템의 음정 보상 기능을 갖는 재생속도 가변장치에 관한 것이다.
일반적으로 디지털 오디오 압축 화일을 이용한 어학 학습기능을 갖춘 디지털 오디오 플레이 시스템은 플레시 메모리나 기타 다른 저장 매체에 디지털 오디오 압축화일을 저장하거나, 또는 PC등 데이터의 전달이 가능한 기타기기로부터 다운로드 받아 상기 저장 매체에 저장한 후 언제든지 필요할 때 사용자가 원하는 데이터를선택하여 재생하는 방법을 사용하고 있다.
즉, 이와 같은 일반적인 디지털 오디오 압축 기술을 이용한 어학 학습용 디지털 오디오 플레이 시스템은 도1에 도시된 바와 같이 기능을 선택하는 키로 구성된 키입력부와 시스템의 전반적인 기능을 제어하는 제어부와, 제어부로부터 전달되는제어신호에 따라 디지털 오디오 압축 데이터(어학 학습 데이터)를 원래의 오디오 정보로 복원하는 디코더부와, 복원된 원래의 오디오 정보를 출력하기 위한 오디오 출력부와, 사용자와 인터페이스하기 위한 디스플레이부와, 플레시 메모리 또는기타 다른 저장 매체로 구성되어 있는 메모리부와, 필요한 경우 PC 또는 데이타 전송이 가능한 다른 기기로부터 디지털오디오 압축 파일 등을 전송 받기 위한 외부 인터페이스부 등으로 구성되어 있다.
이와 같은 구성으로 이루어진 일반적인 디지털 오디오 시스템의 동작을 살펴보면 다음과 같다.
먼저 키입력부(30)로부터 입력되는 동작신호가 메인 시스템 제어부(32)로 입력된다. 그러면 메인 시스템 제어부(32)는 디스플레이부(31)에 키 입력부(30)에서 입력되어진 동작신호의 동작 이행 상황 등을 표시한다.
예를 들어 재생 신호가 입력되었다면 메인 시스템 제어부(32)는 디지털 오디오 압축 화일이 저장되어 있는 메모리부(33)로부터 해당 데이터를 읽고, 메인 시스템 제어부(32)는 읽어 들인 데이터를 디코더부(34)로 전달하여 준 후, 오디오 출력부(36)를 이용해 출력하도록 한다.
그리고 외부로부터 디지털 오디오 압축 화일을 전송 받을 때는 먼저 외부 인터페이스부(35)를 PC 또는 데이터 전송이 가능한 기기에 접속하여 디지털 오디오 압축 화일을 전송 받아 메모리부(33)에 저장한다.
그러나, 이와 같은 일반적인 디지털 오디오 플레이 시스템에서는 어학 청취 학습기능의 핵심 요건인 재생 속도조절이 불가능하다.
즉, 재생하는 속도를 변화 시킨다면, 예를 들어 원래의 속도보다 빠르게 재생 시키면 연주속도에 따른 오디오 재생 출력은 가능하나 이에 출력되는 음의 음정은 원래의 음보다 높아지게 되고 또한 원래의 속도보다 느리게 재생 시키면 재생되는 음악은 원래의 음정보다 낮아지게 되어 재생된 오디오의 왜곡이 심하게 발생하여 청취할 수 없게된다.
따라서 현재 사용되고 있는 디지털 오디오 플레이 시스템은 표준이 되는 오디오 재생 속도에서만 재생하고 있다.
이에 본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 오디오 재생의 빠르기 변화에 따라 발생하는 재생 음정의 왜곡을 역으로 보상함으로 결국 재생되는 오디오 데이터는 음정의 변화가 없이 빠르기의 가변이 가능하도록 한 어학 학습용 디지털 오디오 시스템의 음정 보상 기능을 갖는 재생속도 가변장치를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 관점에 따른 어학 학습용 디지털 오디오 시스템의 음정 보상 기능을 갖는 재생속도 가변장치는,
도1은 일반적인 디지털 오디오 시스템의 블럭도,
도2는 본 발명에 따른 음정 및 속도가변장치가 부가된 오디오 시스템의 블럭도,
도3은 본 발명에 따른 음정 및 속도가변장치의 상세도.
이하, 본 발명을 첨부된 예시 도면(도2)에 의거 상세히 설명한다.
본 발명이 적용되는 디지털 오디오 시스템은 도2에 도시된 바와 같이 사용자로부터 원하는 동작을 입력 받는 키 입력부(1)와, 입력된 동작의 이행 상황과, 배터리상태, 재생하는 데이터의 정보와 어학 학습 시 재생하는 문장의 Caption정보등을 사용자에게 알려주는 디스플레이부(3)와, 필요에 따라 PC 또는 데이타 전송이 가능한 기타기기로부터 디지털 오디오압축 화일 또는 기타 화일을 전송 받기 위한 외부 인터페이스부(2)와, 전송 받은 디지털 오디오 압축 화일 또는 기타 화일등을 저장하기 위한 메모리부(8)와, 저장된 디지털 오디오 압축 화일을 재생하기위한 디코더부(6)와, 재생속도 가변을위해 디코더의 디코딩 속도를 가변하여 주는 속도 가변부(5)와, 재생되는 오디오 정보의 음정을 가변하여 주는 음정 가변부(7)와, 최종적으로 오디오 정보를 출력하는 오디오 출력부(9)와, 사용자의 음성정보를 입력 받는 마이크 입력부(10)와,상기 모든 기능의 총괄적인 제어를 담당하는 메인 시스템제어부(4)로 구성되어 있다.
그리고, 오디오정보를 출력하는 오디오 출력부(9)후단 에는 외부로 음을 출력하는 스피커(11)가 연결되고, 음성정보를 입력 받는 마이크 입력부(10)의 후단에는 마이크(12)가 연결된다.
또한 상기 속도 가변부(5)는 두 가지 방식으로 구현할 수 있으며 그 하나는 외부에 고주파 클럭을 인가하고 카운터를 이용하여 외부에서 입력되는 주파수를 분주하여 디지털 오디오 압축 화일을 복원하기 위한 주파수를 발생시키고 이 주파수를 가변시켜 오디오 재생속도를 가변 하도록 하는 것이다. 또 다른 방법으로는 도3에 도시된 바와 같이 프로그램이 가능하도록 설계하여 상기 메인 시스템 제어부(4)의 제어신호에 따라 주파수에 비교되는 전압을 출력하는 PLL(Phase-Loop-Lock) 회로부(5A, 5B, 5D)와 이 PLL회로부(5A, 5B, 5D)로부터 출력되는 전압에 의해 디지털 오디오 압축 화일을 복원하기위한 가변된 주파수를 발생하는 주파수 발생부(5C)로 이루어진다. 여기서 상기 PLL 회로부(5A, 5B, 5D)는 크게 위상 비교기(5A), 로우패스 필터(5B) 및 주파수 분주기(5D)로 이루어지며 상기 위상 비교기(5A)는 상기 메인 시스템 제어부(4)에서입력되는 기준이 되는 주파수와 전압제어 발진기인 주파수 발생부(5C)는 안정적으로 가변된 주파수를 출력할 수 있다.
한편, 이와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 동작을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 사용자가 키 입력부(1)를 통해 어학학습 등의 기능을 지시하면 이 신호는 메인 시스템 제어부(4)로 입력된다. 그러면, 이 메인 시스템 제어부(4)는 입력된 신호에 의해 메모리부(8)로부터 저장되어있는 디지털 오디오 압축 파일 이나 어학학습용의 화일을 읽어내어 디코더부(6)로 전송한다.
즉, 상기의 메인 시스템 제어부(4)의 제어신호에 따라 디코더부(6)는 전달 받는 디지털 오디오 압축 화일을 속도 가변부(5)로부터 입력되는 주파수를 기준으로 복원하여 음정 가변부(7)를 통해 오디오 출력부(9)로 전달하여 출력하는 것이다.
이때, 디스플레이부(3)는 메인 시스템 제어부(4)로부터 전달되는 제어 신호에 따라 어학 학습 시 현재 재생되는 오디오정보의 Caption정보가 디스플레이 되는데, 예를 들어 디지털 오디오 압축 화일이 MPEG일 경우 오소링툴(Authoring Tool)을 이용하여 MPEG스트림 중의 보조 데이터 영역(Ancillary Data Buffer)에 Caption정보를 저장하였다가 MPEG오디오 재생시 보조 데이터 영역의 Caption정보를 함께 사용자에게 전달하므로 문장을 보면서 오디오 정보를 함께 들을 수 있다.
또한, 사용자가 기준빠르기로 설정되어 출력되고 있는 오디오 정보의 재생속도를 키 입력부(1)를 통해 바꾸면 이 신호는메인 시스템 제어부(4)로 입력되고, 메인시스템 제어부(4)는 입력되는 신호에 따라 속도 가변부(5)로 전달되는 기준주파수를 변경하여준다.
그러면, 속도 가변부는 입력주파수가 변경되었으므로 디코더부(6)로 출력되는 주파수를 입력주파수에 맞게 가변하여 주고, 디코더부(6)는 메인 시스템제어부(4)로 입력되는 디지털 오디오 압축 화일을 변경된 주파수로 복원하여 음정 가변부(7)로 데이터를 전달하여 변형된 음정을 원래의 음정으로 보상 처리하여 오디오 출력부(9)를 통해 외부로 음악 또는 어학학습정보를 출력하게 된다.
그러나, 디코더부(6)에서 데이터를 복원하는 주파수가 바뀌게 되면 복원된 오디오 데이터의 음정도 변하게 된다. 따라서메인 시스템 제어부(4)는 속도 가변부(5)로 전달하는 기준주파수를 변경한 만큼의 음정변화를 보정 하기위한 정보를 음정가변부(7)로 전달하여 디코더부(6)로부터 복원되어 나오는 오디오 데이터의 음정변화를 보정하여 오디오 출력부(9)로 전달하고 최종적으로는 속도가 가변 되더라도 출력되는 오디오는 원래의 음정을 가지게 되므로 어학 청취용 오디오가 원래의 재생속도보다 천천히 혹은 더 빠르게 낭송되는 효과를 완벽히 구현할 수 있다.
이와 같은 속도 및 음정 가변의 동작을 더욱더 자세히 살펴보면 다음과 같다.
상기 속도 가변부(5)는 두가지 방법이 가능하다. 첫째 방식의 동작원리는 외부에 고주파 클럭을 인가하고 카운터를 이용하여 외부에서 입력되는 주파수를 분주하여 디지털 오디오 압축 화일을 복원하기 위한 주파수를 발생시키며 오디오 재생속도를 변경할 때는 카운터를 이용하여 분주비를 바꾸어 원하는 주파수로 가변하여 오디오재생속도를 가변 시키는 것이다.
또 다른 방식으로는 도3에 도시된 바와 같이 프로그램이 가능한 PLL 회로부(5A, 5B, 5D)는 입력되는 주파수에 따라 주파수에 비교되는 전압을 출력하고 이 PLL회로부(5A, 5B, 5D)로부터 출력되는 전압에 의해 전압제어 발진기(V.C.O)인 주파수발생부(5C)는 디지털 오디오 압축 화일을 복원하기 위한 가변된 주파수를 발생하고 이 주파수를 비교하게 된다.
여기서 상기 PLL 회로부(5A, 5B, 5D)의 위상 비교기(5A)는 상기 메인 시스템 제어부(4)에서 입력되는 기준이 되는 주파수와 디지털 오디오 압축 화일을 복원하기 위한 가변된 주파수를 출력하는 전압제어 발진기인 주파수 발생부(5C)의 출력 주파수를 비교 하여 로우패스 필터(5B)를 통해 입력되는 주파수에 비교되는 전압을 주파수 발생부(5C)로 출력한다.
또한, 속도 가변부(5)는 안정적인 주파수 발생을 위해 PLL 회로부(5A, 5B, 5D)와 주파수 발생부(5C)사이에 주파수분주기(5D)를 이용한 피드백 루프에 의해 제어된다.
그리고, 상기 디코더부(6)에서 디지털 오디오 압축 화일의 복원속도 변화에 따라 발생하는 음정의 변화는 가변속도에 상응하는 만큼의 음정 값을 음정 가변부(7)에서 보정하여 주므로 최종적으로는 속도변화에 관계없이 원래의 음정으로 왜곡없이 청취할 수 있다.
이상의 설명에서와 같이 본 발명은 어학 학습 시 오디오 압축데이터의 복원에 있어서 속도가변에 따르는 음정의 변화를속도변화만큼 보정하여 복원함으로써 오디오 청취나 어학 학습에서의 재생속도를 사용자의 필요대로 바꾸면서도 항상 동일한 음정으로 들을 수 있는 효과가 있다. 즉, 어학 학습 시 재생되는 발음을 이해수준에 맞춰 최대 50%이상으로 천천히또는 빠르게 들을 수 있으며 이때 자동 음정 보정기능을 갖는 속도가변 장치를 통해 원음의 느낌을 그대로 유지하여 청취력 향상에 큰 효과를 볼 수 있다. 또한, 어학 학습시 청취만으로 하는 학습이 아니라, 앞서 언급한 바와 같이 현재 재생되는 문장의 Caption정보가 디스플레이 되므로 보고 듣는 학습으로 어학학습에 있어서 최대의 효과를 얻을 수 있다. 특히본 발명은 구성 및 적용이 간편하여 특히 휴대용 크기로 구성할 수 있으므로 휴대용 어학 학습기로서 어학 청취용에 큰실용성이 기대된다.

Claims (4)

  1. MPEG 오디오 압축화일 등과 같이 엔코딩 및 디코딩에 의한 디지털 오디오 압축 화일을 재생하는 어학 학습용 디지털 오디오 시스템에 있어서,
    사용자와 인터페이스하기 위한 키입력부;
    연주 상태나 어학학습시의 자막 정보를 표시하기 위한 디스플레이부;
    통신장비를 통해 어학 학습 정보를 다운로드 받기 위한 인터페이스부;
    상기 자막정보를 포함한 상기 어학 학습 정보를 저장하기 위한 메모리부;
    상기 메모리부에 저장된 어학 학습 정보 재생시 입력되는 주파수에 비교되는 전압을 출력하는 PLL 회로부(5A, 5B, 5D)와, PLL 회로부(5A, 5B, 5D)로부터 출력된 전압에 의해 오디어 압축데이터의 복원을 위한 가변주파수를 발생하는 주파수 발생부(5C)로 구성된 음정 보정부; 및
    상기 음정 보정부로 재생 주파수를 제공하고, 상기 어학 학습 정보 저장 및 이를 위한 인터페이스 제어 정보를 사용자 입력 신호에 따라 생성하기 위한 제어부로 이루어진 것을 특징으로 하는 어학 학습용 디지털 오디오 시스템의 음정 보상 기능을 갖는 재생속도 가변장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 자막 정보는 디지털 오디오 압축 화일 내의 데이터 스트림중 보조데이터영역(Ancillary DataBuffer)에 저장되며, 문장의 재생시 상기 자막 정보를 함께 디스플레이 하는 것을 특징으로 하는 어학 학습용 디지털 오디오 시스템의 음정 보상 기능을 갖는 재생속도 가변장치.
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