KR100684029B1 - Method for generating harmonics using fourier transform and apparatus thereof, method for generating harmonics by down-sampling and apparatus thereof and method for enhancing sound and apparatus thereof - Google Patents
Method for generating harmonics using fourier transform and apparatus thereof, method for generating harmonics by down-sampling and apparatus thereof and method for enhancing sound and apparatus thereof Download PDFInfo
- Publication number
- KR100684029B1 KR100684029B1 KR1020050085445A KR20050085445A KR100684029B1 KR 100684029 B1 KR100684029 B1 KR 100684029B1 KR 1020050085445 A KR1020050085445 A KR 1020050085445A KR 20050085445 A KR20050085445 A KR 20050085445A KR 100684029 B1 KR100684029 B1 KR 100684029B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- signal
- harmonic
- sound
- signals
- unit
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10H—ELECTROPHONIC MUSICAL INSTRUMENTS; INSTRUMENTS IN WHICH THE TONES ARE GENERATED BY ELECTROMECHANICAL MEANS OR ELECTRONIC GENERATORS, OR IN WHICH THE TONES ARE SYNTHESISED FROM A DATA STORE
- G10H1/00—Details of electrophonic musical instruments
- G10H1/02—Means for controlling the tone frequencies, e.g. attack or decay; Means for producing special musical effects, e.g. vibratos or glissandos
- G10H1/06—Circuits for establishing the harmonic content of tones, or other arrangements for changing the tone colour
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10L—SPEECH ANALYSIS OR SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
- G10L19/00—Speech or audio signals analysis-synthesis techniques for redundancy reduction, e.g. in vocoders; Coding or decoding of speech or audio signals, using source filter models or psychoacoustic analysis
- G10L19/008—Multichannel audio signal coding or decoding using interchannel correlation to reduce redundancy, e.g. joint-stereo, intensity-coding or matrixing
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04S—STEREOPHONIC SYSTEMS
- H04S1/00—Two-channel systems
Abstract
Description
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 저음 보정용 배음 생성 장치의 블록도이다. 1 is a block diagram of an apparatus for generating overtones for bass correction according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 저음 보정용 배음 생성 장치의 블록도이다. 2 is a block diagram of an apparatus for generating overtones for bass correction according to another exemplary embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 저음 보정용 배음 생성 장치의 블록도이다. 3 is a block diagram of an apparatus for generating overtones for bass correction according to still another exemplary embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 고음 보정용 배음 생성 장치의 블록도이다. 4 is a block diagram of a treble correction device for generating treble according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 소리 보정 장치의 블록도이다. 5 is a block diagram of a sound correction apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 HRTF부의 블록구성도이다. 6 is a block diagram of an HRTF unit according to an embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 배음 생성부의 입, 출력 그래프이다. 7 is an input and output graph of the harmonic generating unit according to an embodiment of the present invention.
도 8은 고음 보정용 배음 생성 장치에 입, 출력된 소리 신호의 스펙트럼 분 석도이다. 8 is a spectrum analysis diagram of a sound signal input and output to a treble correction device for generating treble.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 저음 보정용 배음 생성 방법의 절차도이다. 9 is a flowchart illustrating a method for generating overtones for bass correction according to an embodiment of the present invention.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 저음 보정용 배음 생성 방법의 절차도이다. 10 is a flowchart illustrating a method for generating overtones for bass correction according to another exemplary embodiment of the present invention.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 저음 보정용 배음 생성 방법의 절차도이다. 11 is a flowchart illustrating a method for generating overtones for bass correction according to another embodiment of the present invention.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 고음 보정용 배음 생성 방법의 절차도이다. 12 is a procedure of the treble correction method for generating harmonics according to an embodiment of the present invention.
<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
100: 저음 보정용 배음 생성 장치 110,210,310: 페이징부100: tone correction device 110,210,310 for bass correction paging unit
120,320: FFT부 125: 저대역 통과 필터120,320: FFT section 125: low pass filter
130: 사인파 생성부 135: 집합부130: sine wave generation unit 135: aggregation unit
140: 배음 생성부 150: 대역 통과 필터부140: harmonic generation unit 150: band pass filter unit
160,270,350: HRTF부 170,360: 합산부160,270,350: HRTF part 170,360: summation part
200: 고음 보정용 배음 생성 장치 220: 제1 대역 통과 필터200: harmonic generation device for treble correction 220: first band pass filter
230: 다운 샘플링부 240: 프레임 반복부230: down sampling unit 240: frame repeating unit
250: 평활부 260: 제2 대역 통과 필터250: smoothing unit 260: second band pass filter
330: 저주파 대역 보정부 340: 고주파 대역 보정부330: low frequency band correction unit 340: high frequency band correction unit
351: 저주파 대역부 352: 고주파 대역부351: low frequency band portion 352: high frequency band portion
353: 주신호부 400: 스피커353: main signal unit 400: speaker
본 발명은 푸리에 변환을 이용한 배음 생성 방법 및 이를 위한 장치, 다운 샘플링에 의한 배음 생성 방법 및 이를 위한 장치와 소리 보정 방법 및 이를 위한 장치 에 관한 것으로, 특히 높은 복잡도를 가지고 구현하기 어려운 높은 세밀도를 갖는 다중 통과 대역 필터 대신에 푸리에 변환을 이용해 저음을 보정하고 다음 샘플링 및 프레임 반복을 통해 고음을 보정하는 푸리에 변환을 이용한 배음 생성 방법 및 이를 위한 장치, 다운 샘플링에 의한 배음 생성 방법 및 이를 위한 장치와 소리 보정 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method for generating harmonics using a Fourier transform, and a device therefor, a method for generating harmonics by downsampling, an apparatus and a sound correction method for the same, and a device for the same. Method for generating harmonics using Fourier transform for correcting bass using Fourier transform and correcting treble through subsequent sampling and frame repetition instead of multipass band filter It relates to a sound correction method and an apparatus therefor.
신호 처리 기술 및 관련 장치의 비약적인 발전으로 인해 보다 입체감있는 소리를 구현하기 위한 다양한 소리 신호 처리 방법들이 개발되었다. 특히 보다 현장감 있고 원음에 충실한 소리를 청취자에게 제공하기 위해 다양한 저주파 및 고주파 소리 보정 방법들이 최근 제공되고 있다. Significant advances in signal processing technology and related devices have led to the development of various sound signal processing methods to achieve more three-dimensional sound. In particular, various low frequency and high frequency sound correction methods have been recently provided to provide listeners with a more realistic and original sound.
저가의 이어폰과 같은 많은 소리 재생 시스템의 경우, 중, 고주파 대역의 소리신호들에 비해 저주파 대역 소리신호들에 대한 감쇄가 두드러지게 발생한다. 이 문제를 해결하기 위해, 종래의 저음 보정 장치들은 이퀄라이저(equalizer)를 사용하여 소리 신호 중 저주파 대역 성분들을 증폭시키는 방법을 사용했다. 그러나 저주파 대역 성분들을 직접적으로 증폭시킬 경우, 클리핑(clipping)을 방지하기 위해 신호의 크기를 감쇄(attenuate)시켜야 하고 소리신호에 대한 다이내믹 레인지(dynamic range)가 감소하는 등의 문제점이 발생한다.In many sound reproducing systems such as low-cost earphones, attenuation of low-frequency band sound signals occurs markedly compared to those of the medium and high frequency bands. In order to solve this problem, conventional bass correction apparatuses use a method of amplifying low frequency band components of a sound signal using an equalizer. However, when directly amplifying low frequency band components, attenuation of the signal must be attenuated to prevent clipping, and a dynamic range of the sound signal is reduced.
이에 따라, 최근 개발된 저주파 및 고주파 소리 보정 방법들은 대부분 기본 주파수 성분을 갖는 소리신호를 비선형 시스템에 입력시켜 배음 신호를 생성하는 방법을 채용하고 있다. 이는 공지된 이론인 누락된 기본 주파수 이론(theory of the missing fundamental)에 근거한 것으로, 해당 이론에 의하면 기본 주파수(fundamental frequency)를 갖는 소리 신호 대신에 기본 주파수의 배음(harmonic) 소리 신호를 듣는 경우에도 청취자는 음조(pitch)의 차이를 느끼지 못한다. Accordingly, recently developed low and high frequency sound correction methods employ a method of generating a harmonic signal by inputting a sound signal having a fundamental frequency component into a nonlinear system. It is based on the known theory of the missing fundamental, which states that even when listening to harmonic sound signals at the fundamental frequency instead of sound signals with a fundamental frequency, The listener does not feel the difference in pitch.
그러나 배음 신호들을 생성하기 위해서는 비선형 시스템을 이용해야 하고, 비선형 시스템은 중첩의 원리를 따르지 않기 때문에 두 개 이상의 주파수 성분을 갖는 소리 신호가 입력되면 상호 변조 성분(inter-modulation component)들이 생성되어 상호 변조 왜곡(inter-modulation distortion)이 발생한다. However, in order to generate harmonic signals, a nonlinear system must be used. Since a nonlinear system does not follow the principle of superposition, when a sound signal having two or more frequency components is input, inter-modulation components are generated and intermodulated. Inter-modulation distortion occurs.
종래의 소리 보정 장치들은 상호 변조 성분이 생성되는 것을 방지하기 위해 소리 신호가 비선형 시스템에 입력되기 전에 높은 세밀도를 갖는 다중 대역 통과 필터(multi-band filter of fine granularity)를 통해 소리 신호를 필터링시켜 협대역(narrowband)으로 분할(segment)된 신호들을 생성한다. Conventional sound compensators filter the sound signal through a multi-band filter of fine granularity with high granularity before the sound signal is input to the nonlinear system to prevent the generation of intermodulation components. Produce signals segmented into narrowbands.
그러나 종래의 높은 세밀도를 갖는 다중 대역 통과 필터를 구비한 소리 보정 장치는 높은 복잡도(high-complexity)를 가지며 구현하기 어려운 문제점이 있다. However, the conventional sound compensator having a multiband pass filter having a high detail has a high complexity and is difficult to implement.
본 발명의 목적은, 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 높은 세밀도를 갖 는 다중 대역 통과 필터 대신에 푸리에 변환 및 사인파 생성을 이용하여 낮은 복잡도를 가지고 구현하기가 용이한 저음 보정용 배음 생성 방법 및 이를 위한 장치를 제공하고자 함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above problems, and it is easy to implement a harmonic correction harmonic generation method having low complexity by using Fourier transform and sine wave generation instead of a multiband pass filter having a high detail and the same. It is to provide a device for.
본 발명의 다른 목적은, 높은 세밀도를 갖는 다중 대역 통과 필터 대신에 다운샘플링 및 프레임 반복 방법을 이용하여 낮은 복잡도를 가지고 구현하기가 용이한 고음 보정용 배음 생성 방법 및 이를 위한 장치를 제공할 수 있도록 함에도 있다.Another object of the present invention is to provide a method for generating a harmonic correction harmonic and a device therefor, which is easy to implement with low complexity by using a downsampling and frame repetition method instead of a multiband pass filter having a high detail. There is also in the ship.
본 발명의 또 다른 목적은, 상기 저음 보정용 배음 생성 장치와 고음 보정용 배음 생성 장치를 사용하여 보다 입체감 있는 소리를 제공하는 소리 보정 장치를 제공할 수 있도록 함에도 있다.Still another object of the present invention is to provide a sound correction device for providing a three-dimensional sound by using the low tone correction harmonic generation device and high tone correction harmonic generation device.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 의하면, 입력된 소리 신호에 대해 푸리에 변환(fourier transform)을 수행하여 상기 소리 신호의 임의의 주파수 성분에 대한 푸리에 계수값을 출력하는 푸리에 변환부; 상기 푸리에 계수값에 상응하는 크기와 주파수를 갖는 사인파 신호를 생성하는 사인파 생성부; 상기 사인파 신호의 배음 신호를 생성하는 배음 생성부;를 포함하는 푸리에 변환을 이용한 배음 생성 장치인 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention for achieving the object, the Fourier transform unit for performing a Fourier transform (fourier transform) on the input sound signal to output a Fourier coefficient value for any frequency component of the sound signal; A sine wave generator for generating a sine wave signal having a magnitude and a frequency corresponding to the Fourier coefficient value; And a harmonic generation unit generating a harmonic signal of the sinusoidal signal. 4.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 의하면, 입력받은 소리 신호에 대해 푸리에 변환을 수행하여 상기 소리 신호의 임의의 주파수 성분에 대한 푸리에 계수값을 산출하는 푸리에변환수행단계; 상기 산출된 각 푸리에 계수값에 상응하는 크기와 주파수를 가지는 사인파 신호를 생성하는 사인파생성단계; 상기 생성된 사인파 신호의 배음 신호를 생성하는 배음생성단계;를 포함하는 푸리에 변환을 이용한 배음 생성 방법인 것을 특징으로 한다.상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 입력받은 소리 신호를 미리 설정된 프레임 크기만큼 미리 설정된 배수로 다운 샘플링(down sampling)하여 상기 소리 신호의 배음 신호를 생성하는 다운샘플링부; 상기 생성된 배음 신호에 대해 프레임 반복 처리(frame repetition processing)를 수행하여 상기 배음 신호를 보간하는 프레임반복부;를 포함하는 다운 샘플링에 의한 배음 생성 장치인 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention for achieving the above object, performing a Fourier transform on the received sound signal to calculate a Fourier coefficient value for any frequency component of the sound signal; Generating a sinusoidal signal having a magnitude and a frequency corresponding to each of the calculated Fourier coefficients; And a harmonic generation method of generating a harmonic signal of the generated sinusoidal signal. The method of generating harmonics using a Fourier transform includes a sound signal received according to another aspect of the present invention. A downsampling unit for downsampling a predetermined multiple by a predetermined frame size to generate a harmonic signal of the sound signal; And a frame repeater for interpolating the harmonic signal by performing frame repetition processing on the generated harmonic signal.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 입력받은 소리 신호를 미리 설정된 프레임 크기만큼 미리 설정된 배수로 다운 샘플링하여 상기 소리 신호의 배음 신호를 생성하는 다운샘플링단계; 상기 생성된 배음 신호에 대해 프레임 반복 처리를 수행하여 상기 배음 신호를 보간하는 프레임반복단계;를 포함하는 다운 샘플링에 의한 배음 생성 방법인 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention for achieving the above object, the downsampling step of generating a harmonic signal of the sound signal by down-sampling the input sound signal by a preset multiple by a predetermined frame size; And a frame repetition step of interpolating the harmonic signal by performing a frame repetition process on the generated harmonic signal.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 입력된 소리 신호에 대해 푸리에변환을 수행하여 상기 소리 신호에 대한 푸리에 계수값들을 출력하는 푸리에 변환부; 상기 소리 신호의 임의의 주파수 성분에 대한 푸리에 계수값에 상응하는 크기와 주파수를 갖는 사인파 신호를 생성하고, 상기 사인파 신호의 배음 신호인 저주파 보정 신호를 생성하여 출력하는 저주파 대역 보정부; 입력받은 소리 신호를 고대역 통과 필터링하고, 미리 설정된 프레임 크기만큼 미리 설정된 배수로 다운 샘플링하여 상기 소리 신호의 배음 신호를 생성하고, 상기 생성된 배음 신호에 대해 프레임 반복 처리를 수행하여 상기 배음 신호를 보간하여 생성된 고주파 보정 신호를 출력하는 고주파 대역 보정부; 상기 저주파 보정 신호, 상기 고주파 보정 신호 및 상기 소리 신호에 대한 푸리에 계수값들에 대해, 소리가 음원에서 청취자로 전파되면서 발생하는 상기 배음 신호들의 변화를 반영하는 HRTF 처리를 수행하여 합산된 신호를 출력하는 HRTF부;를 포함하는 소리 보정 장치인 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention for achieving the above object, a Fourier transform unit for performing a Fourier transform on the input sound signal and outputs Fourier coefficient values for the sound signal; A low frequency band correcting unit generating a sinusoidal signal having a magnitude and a frequency corresponding to a Fourier coefficient value of an arbitrary frequency component of the sound signal, and generating and outputting a low frequency correction signal that is a harmonic signal of the sinusoidal signal; High-pass filtering the received sound signal, down-sampling to a preset multiple by a preset frame size to generate a harmonic signal of the sound signal, and performing frame repetition processing on the generated harmonic signal to interpolate the harmonic signal A high frequency band correction unit for outputting a high frequency correction signal generated by using; Outputting the summed signal by performing HRTF processing on the low frequency correction signal, the high frequency correction signal, and the Fourier coefficient values for the sound signal to reflect the change of the harmonic signals generated as the sound propagates from the sound source to the listener HRTF unit; characterized in that the sound correction device including a.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 입력된 소리 신호에 대해 푸리에변환을 수행하여 상기 소리 신호에 대한 푸리에 계수값들을 출력하는 푸리에 변환 단계; 상기 소리 신호의 임의의 주파수 성분에 대한 푸리에 계수값에 상응하는 크기와 주파수를 갖는 사인파 신호를 생성하는 제1 저주파 대역 보정 단계; 상기 사인파 신호의 배음 신호인 저주파 보정 신호를 생성하여 출력하는 제2 저주파 대역 보정 단계; 입력받은 소리 신호를 고대역 통과 필터링하는 제1 고주파 대역 보정 단계; 미리 설정된 프레임 크기만큼 미리 설정된 배수로 다운 샘플링하여 상기 소리 신호의 배음 신호를 생성하는 제2 고주파 대역 보정 단계; 상기 생성된 배음 신호에 대해 프레임 반복 처리를 수행하여 상기 배음 신호를 보간하여 생성된 고주파 보정 신호를 출력하는 제3 고주파 대역 보정 단계; 상기 저주파 보정 신호, 상기 고주파 보정 신호 및 상기 소리 신호에 대한 푸리에 계수값들에 대해, 소리가 음원에서 청취자로 전파되면서 발생하는 상기 배음 신호들의 변화를 반영하는 HRTF 처리를 수행하여 합산된 신호를 출력하는 HRTF 처리 단계;를 포함하는 소리 보정 방법인 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention for achieving the above object, Fourier transform step of performing a Fourier transform on the input sound signal to output the Fourier coefficient values for the sound signal; A first low frequency band correction step of generating a sinusoidal signal having a magnitude and a frequency corresponding to a Fourier coefficient value for any frequency component of the sound signal; A second low frequency band correction step of generating and outputting a low frequency correction signal that is a harmonic signal of the sine wave signal; A first high frequency band correction step of high pass filtering the received sound signal; A second high frequency band correction step of generating a harmonic signal of the sound signal by down sampling a preset multiple by a preset frame size; A third high frequency band correction step of performing a frame repetition process on the generated harmonic signal to output a high frequency correction signal generated by interpolating the harmonic signal; Outputting the summed signal by performing HRTF processing on the low frequency correction signal, the high frequency correction signal, and the Fourier coefficient values for the sound signal to reflect the change of the harmonic signals generated as the sound propagates from the sound source to the listener HRTF processing step; characterized in that the sound correction method comprising a.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
먼저 본 발명을 구현함에 있어, 본 발명의 장치들에 입력되는 소리 신호는 연속 신호(continuous signal)가 미리 설정된 주파수에 의해 샘플링된 이산 신호(discrete signal)이다. First, in implementing the present invention, the sound signal input to the devices of the present invention is a discrete signal in which a continuous signal is sampled by a preset frequency.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 저음 보정용 배음 생성 장치의 블록도이다. 1 is a block diagram of an apparatus for generating overtones for bass correction according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 1을 참조하여 설명하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 저음 보정용 배음 생성 장치(100)는 페이징(phasing)부(110), FFT(fast fourier transform)부(120), 사인파생성부(130), 배음생성부(140), 대역통과필터부(150), HRTF(head related transfer function)부(160) 및 합산부(170)를 포함한다. Referring to FIG. 1, the apparatus for generating
상기 페이징부(110)는 다채널 소리신호, 예를 들어 스테레오 소리 신호를 좌, 우 채널(channel)을 통해 입력받고, 각 채널의 소리 신호 간의 상관도(correlation)를 낮추기 위해, 입력된 상기 스테레오 소리신호에 대해 페이징(phasing)을 수행하여 상기 좌, 우 채널을 통해 상기 FFT부(120)로 출력한다. The
스테레오 소리 신호에 대해 페이징을 수행하여 각 채널의 소리 신호간의 상관도를 낮추면, 보다 입체감(specious)이 있는 소리를 두 개의 스피커를 통해 청취자에게 제공할 수 있다. If the correlation between the sound signals of each channel is lowered by paging the stereo sound signal, the speaker may be provided with two speakers through two speakers.
상기 페이징이 수행된 소리신호는 하기 수학식 1로 나타낼 수 있다. The sound signal on which the paging is performed may be represented by Equation 1 below.
R2 = R1 - aL1R2 = R1-aL1
여기서, L1 및 R1은 각각 입력된 좌, 우 채널의 스테레오 소리 신호, L2 및 R2은 각각 출력된 좌, 우 채널의 스테레오 소리 신호, a는 페이징 계수를 나타낸다. Here, L1 and R1 are input stereo sound signals of left and right channels, respectively, L2 and R2 are output stereo sound signals of left and right channels, respectively, and a represents a paging coefficient.
상술된 페이징 방법 이외에도 다른 공지된 페이징 방법을 채용하여 본 발명을 구현할 수 있으며, 상기 페이징 수행 방법은 공지된 기술인바 이하 상세한 설명을 생략한다. In addition to the above-described paging method, another well-known paging method may be employed to implement the present invention, and the paging method is a well-known technology, and thus, the detailed description thereof will be omitted.
상기 FFT부(120)는 상기 페이징부(110)로부터 상기 페이징이 수행된 소리 신호를 상기 좌, 우 채널을 통해 입력받고, 상기 각 채널의 소리신호에 대해 푸리에 변환(fourier transform), 예를 들어 이산 푸리에 변환(discrete fourier transform, DFT)인 고속 푸리에 변환(FFT, fast fourier transform, 이하 "FFT")을 수행하여 상기 소리 신호의 임의의 주파수 성분, 바람직하게는 저대역 주파수 성분들에 대한 푸리에 계수값들을 상기 사인파 생성부(130)로 출력한다. The
일반적으로 음악 소리 신호는 0 KHz 내지 22 KHz의 주파수 대역을 가진다. 상기 음악 소리 신호를 에일리어싱(aliasing) 없이 샘플링하기 위해서는 나이퀴스트 주파수인 44 KHz 이상의 주파수로 샘플링해야 한다. 상기 음악 소리 신호를 44 KHz로 샘플링한 1024 샘플을 이용하여 FFT를 수행할 경우, 상기 FFT에 의해 산출된 1024개의 푸리에 계수들 간의 주파수 간격은 약 40 Hz이다. 그러므로 상기 저대역, 예를 들어 0 Hz 내지 300 Hz 대역 주파수 성분들에 대한 푸리에 계수는 첫 7개의 푸리에 계수들이 된다. In general, the music sound signal has a frequency band of 0 KHz to 22 KHz. In order to sample the music sound signal without aliasing, the music sound signal must be sampled at a frequency of 44 KHz or more, which is the Nyquist frequency. When the FFT is performed using 1024 samples sampled at 44 KHz, the frequency interval between the 1024 Fourier coefficients calculated by the FFT is about 40 Hz. The Fourier coefficients for the low band, eg, 0 Hz to 300 Hz band frequency components are the first seven Fourier coefficients.
상기 푸리에 계수들은 상기 입력된 소리 신호의 매 1024 샘플들마다 7개의 푸리에 계수값들, 즉 한 세트의 푸리에 계수들이 산출되므로, 1024개의 소리신호 샘플 중 나머지 1023개의 소리신호 샘플들에 대한 푸리에 계수 세트들을 평활 함수(smoothing function)를 이용하여 산출 또는 보간(interpolate)할 수 있다. 상기 평활 함수로는 선형 평활 함수를 사용할 수 있다. 예를 들어 1024 소리신호 샘플을 이용해 산출한 한 세트의 푸리에 계수와 다음 1024 소리신호 샘플을 이용해 산출한 다음 세트의 푸리에 계수들 중 동일한 주파수 성분에 대한 푸리에 계수들을 직선으로 연결해 나머지 1023 소리신호 샘플들에 대한 푸리에 계수 세트를 구할 수 있다. 그러나, 상기 입력된 소리 신호의 저주파 성분이 증가함에 따라 저주파수 성분을 강조하는 여러 비선형 평활 함수들이 상기 푸리에 계수들을 보간하기 위해 사용될 수 있음은 물론이다. 상기 평활 함수에 의해 상기 사인파 생성부(130)에 의해 생성되는 사인파 함수들에 대한 진폭 변조(amplitude modulation)가 수행 된다. The Fourier coefficients are calculated by four Fourier coefficient values, i.e., a set of Fourier coefficients, for every 1024 samples of the input sound signal, and thus a Fourier coefficient set for the remaining 1023 sound signal samples among the 1024 sound signal samples. These can be calculated or interpolated using a smoothing function. A linear smoothing function may be used as the smoothing function. For example, one set of Fourier coefficients, calculated using 1024 sound samples, and the next 1024 samples, then Fourier coefficients for the same frequency component among the four sets of Fourier coefficients, are connected in a straight line. A set of Fourier coefficients for can be obtained. However, of course, as the low frequency component of the input sound signal increases, several nonlinear smoothing functions that emphasize the low frequency component can be used to interpolate the Fourier coefficients. Amplitude modulation is performed on the sine wave functions generated by the
상기 FFT부(120)는 상기 매 소리 신호 샘플에 대해 상기 7개의 푸리에 계수값들을 각각 다른 7개의 채널을 통해 상기 사인파 생성부(130)로 출력한다. The
상기 FFT부(120)는 매 40Hz 마다 통과 대역(pass band)을 가지고 저지 대역(stop band)의 피크치 크기가 13 dB인 다중 대역통과 필터(multi band filter)로 구현할 수 있다. 즉, 상기 FFT부(120)는 상기 다중 대역통과 필터링을 수행하는 다중 대역 통과 필터(미도시)와 상기 대역 통과 필터로부터 매 1024 소리신호 샘플 마다 7 개의 푸리에 계수를 전달 받아 나머지 각 1023 소리신호 샘플들에 대한 각 7개의 푸리에 계수들을 보간하여 상기 사인파 생성부(130)로 출력하는 평활 함수부(미도시)를 포함할 수 있다. The
상기 사인파 생성부(130)는 상기 FFT부(120)로부터 상기 각 7개의 채널을 통해 상기 각 7개의 푸리에 계수값들을 입력받아, 상기 각 푸리에 계수값들에 상응하는 크기와 주파수를 갖는 7개의 사인파 신호들을 생성하고, 각각 분리된 7개의 채널을 통해 상기 배음생성부(140)로 출력한다. The
상기 사인파 생성부(130)에 의해 생성되는 사인파 신호는 하기 수학식 2에 의해 나타낼 수 있다. The sinusoidal signal generated by the
여기서, k는 주파수 인덱스, n은 시간 인덱스, N은 샘플 개수, a(k,n)은 평활함수에 의해 생성된 k번째 FFT 계수의 실수부, b(k,n)은 평활 함수에 의해 생성된 k번째 FFT 계수의 허수부, lf(k,n)은 n번째 시간 인덱스에서의 k번째 주파수 인덱스에 대한 사인파 생성부(130)의 출력을 나타낸다. Where k is the frequency index, n is the time index, N is the number of samples, a (k, n) is the real part of the k-th FFT coefficient generated by the smoothing function, and b (k, n) is generated by the smoothing function The imaginary part of the k th FFT coefficient, lf (k, n), represents the output of the
상기 배음 생성부(140)는 상기 사인파 생성부(130)로부터 상기 각 7개의 채널을 통해 상기 각 7개의 사인파 신호를 입력받아, 상기 각 7개의 사인파 신호에 대한 배음 신호를 생성하여 상기 대역 통과 필터부(150)로 각각 독립된 7개의 채널을 통해 출력한다. The
상기 배음 생성부(140)는 비선형 시스템으로서, 예를 들어, 도 7에 도시된 입출력 특성을 갖는 비대칭 연 압축 시스템(asymmetrical soft compression system)일 수 있다. 상기 비대칭 연 압축 시스템은 다른 비선형 시스템에 비해 상대적으로 적은 고주파 대역의 배음 신호들을 생성하고 상대적으로 적은 상호 변조 왜곡을 발생시킨다. The
상기 대역 통과 필터부(150)는 상기 배음 생성부(140)로부터 상기 각 7개의 채널을 통해 배음 신호들을 입력받고, 상기 각 채널의 배음 신호들 중 미리 설정된 배수, 예를 들어 제1 및 제2 배수의 배음 신호들(first and second harmonic signals)만이 출력되도록 상기 각 채널의 배음 신호들에 대해 대역 통과 필터링을 수행하여 각각 분리된 7개의 채널들을 통해 상기 HRTF부(160)로 출력한다. The band
상기 HRTF부(160)는 상기 각 7개의 채널들을 통해 상기 대역통과 필터링이 수행된 배음 신호들을 입력받고, 상기 각 채널의 배음 신호들에 대해, 소리가 음원에서 청취자로 전파되면서 발생하는 상기 배음 신호들의 변화를 반영하는 HRTF(head related transfer function) 처리를 수행하여 상기 합산부(170)로 출력한다. The
자세히 설명하면, 상기 HRTF부(160)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 각 채널별로 상기 배음 신호들의 주파수 성분들이 공간을 통해 전파됨에 따라 발생하는 신호의 시간지연 및 감쇄를 반영하기 위한 시간 지연부 및 감쇄부로 구성되어 있다. 특히, 상기 HRTF부(160)는 상기 청취자의 두 귀간의 소리의 세기차(inter-aural intensity difference, IID)나 시간 지연차(inter-aural time difference, ITD) 이외에도 음원의 위치에 의해 달라지는 여러 인자들을 반영한다. 상기 특성들 은 신호의 주파수에 따라 그 특성을 달리하기 때문에 상기 HTRF부(160)는 상기 각 채널별로 각 배음 신호들의 주파수 성분에 따라 지연계수 N 및 감쇄계수 S1 및 S2를 달리한다. In detail, the
도 6을 참조하면, 상기 스테레오 배음 신호의 좌측 입력 채널, 즉 L1은 좌측 소리 출력부, 예를 들어 좌측 스피커에서 출력된 배음 신호를 의미하고, 상기 스테레오 배음 신호의 우측 입력 채널, 즉 R1은 우측 소리 출력부, 예를 들어 우측 스피커에서 출력된 배음 신호를 의미한다. 상기 S1은 신호가 청취자에게 상기 소리 출력부에서 직선으로 전파됨에 발생하는 호의 감쇄를 나타내고, 상기 S2는 신호가 청취자에게 상기 소리 출력부에 대각선으로 전파됨에 따라 발생하는 신호의 감쇄를 나타낸다. 즉, 상기 S1 및 S2는 상기 IID를 반영한다. 또한 상기 지연계수 N은, 신호가 청취자에게 직선으로 전파될 때와 비교하여 대각선으로 전파될 때에 발생하는 시간지연, 즉 상기 ITD를 반영한다. Referring to FIG. 6, the left input channel of the stereo overtone signal, that is, L1 represents a overtone signal output from a left sound output unit, for example, a left speaker, and the right input channel of the stereo overtone signal, that is, R1 represents a right side. Means a harmonic signal output from the sound output unit, for example, the right speaker. S1 denotes attenuation of a call generated when the signal propagates to the listener in a straight line at the sound output unit, and S2 denotes attenuation of a signal which occurs as the signal propagates diagonally to the sound output unit by the listener. That is, the S1 and S2 reflect the IID. The delay coefficient N also reflects the time delay that occurs when the signal propagates diagonally as compared to when it propagates straight to the listener, i.e. the ITD.
상기 각 배음 신호들이 속하는 주파수 대역에 대한 HRTF의 평균 이득(average gain)을 상기 S1 및 S2로 설정할 수 있으며, 상기 각 배음 신호들이 속하는 주파수 대역에 대한 상기 HRTF의 지연시간을 상기 N으로 설정할 수 있다. The average gain of the HRTF for the frequency band to which each harmonic signal belongs may be set to S1 and S2, and the delay time of the HRTF for the frequency band to which each harmonic signal belongs may be set to N. .
상기 합산부(170)는 상기 HRTF(160)로부터 입력된 상기 HRTF 처리된 각 채널의 배음 신호들을 합산하여 출력하는 역할을 수행한다. The
일반적으로 배음은 저대역 통과 필터링된 신호를 비선형 시스템에 입력시켜 생성된다. 비선형 시스템에는 중첩의 원리(law of superposition)가 적용되지 않기 때문에 여러 주파수 성분을 갖는 신호가 입력되면 상호 변조 성분(inter- modulation component)이 생성되며, 이에 따라 생성된 신호에 원하지 않는 주파수를 갖는 신호가 더해져서 상호 변조 왜곡(inter-modulation distortion, ITD)이 발생하게 된다. 예를 들어, 비선형 시스템인 반파 정류기(half-wave rectifier)에 DC 성분을 포함하는 신호가 인가되는 경우, 생성된 배음들의 총 에너지는 DC의 에너지 레벨에 의존하고, 최악의 경우 아무런 배음들도 생성되지 않는다. In general, harmonics are generated by inputting a low pass filtered signal into a nonlinear system. Since the law of superposition does not apply to nonlinear systems, when a signal with multiple frequency components is input, an inter-modulation component is generated, thereby generating a signal having an unwanted frequency in the generated signal. This adds up to inter-modulation distortion (ITD). For example, when a signal containing a DC component is applied to a non-linear system half-wave rectifier, the total energy of the generated harmonics depends on the energy level of the DC, and in the worst case produces no harmonics. It doesn't work.
상기 상호 변조 성분들이 생성되는 것을 최소화하기 위해, 상기 비선형 시스템에 입력되는 신호들을 협대역 신호(narrow-band signal)들로 분할(segment)한 후, 각 분할된 신호들을 비선형 시스템에 입력시킨다. 이를 위해, 매우 세밀한 주파수특성을 가지는 다중 대역 통과 필터(multi-band filter of fine granularity)를 사용할 수 있으나 이와 같은 다중 통과대역 필터는 높은 복잡도(high-complexity)를 가질 뿐만 아니라 구현하기가 어려운 문제점이 있다. In order to minimize the generation of the intermodulation components, the signals input to the nonlinear system are segmented into narrow-band signals, and then the respective divided signals are input to the nonlinear system. To this end, a multi-band filter of fine granularity having very fine frequency characteristics can be used, but such a multi-pass filter has a high complexity and is difficult to implement. have.
상기 저음 보정용 배음 생성 장치(100)는 상기 세밀한 주파수 특성을 갖는 다중 대역 통과 필터를 사용하는 대신에, 푸리에 변환을 수행하는 상기 FFT부(120)와 상기 푸리에 계수를 이용하여 사인파 신호를 생성하는 상기 사인파 생성부(130)를 채용하여 상대적으로 낮은 복잡도(low-complexity)를 가질 뿐만 아니라 보다 구현하기 쉬운 배음 생성 장치를 제공한다. The bass correction
상기 저음 보정용 배음 생성 장치(100)는 고주파 성분의 배음 신호를 생성하는데 사용될 수도 있으나, 저주파 성분의 배음 신호를 생성하는데 사용하는 것이 바람직하다. 이는 저음 보정을 위한 저주파 대역은 예를 들어 0 Hz 내지 300 Hz로 300 Hz의 크기를 갖는 데에 반해, 고음 보정을 위한 고주파 대역은 예를 들어 12 KHz 내지 22 KHz로 10 KHz의 크기를 갖는다. 10 KHz 크기를 갖는 대역 전체에 걸쳐 소리 보정을 수행하기 위해 상기 보정용 배음 장치(100)를 사용할 경우, 상기 7 개의 푸리에 계수보다 훨씬 많은 푸리에 계수들을 사용해야 하며, 각 푸리에 계수별로 별개의 채널을 사용해야 된다. 따라서, 고음 보정을 위해 상기 배음 생성 장치(100)를 구현하려면 상당히 큰 연산 처리 능력을 구비한 장치를 사용해야 한다. The low tone correction
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 저음 보정용 배음 생성 장치의 블록도이다. 2 is a block diagram of an apparatus for generating overtones for bass correction according to another exemplary embodiment of the present invention.
본 실시예에 따른 저음 보정용 배음 생성 장치(100)는 대부분 도 1의 저음 보정용 배음 생성 장치(100)와 동일하므로 차이점을 중심으로 설명하며 동일한 참조번호들은 도일한 구성요소들을 나타낸다. Since the bass correction
도 2를 참조하여 설명하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 저음 보정용 배음 생성 장치(100)는 페이징부(110), FFT부(120), 사인파생성부(130), 집합부(135), 배음생성부(140), 대역통과필터부(150), HRTF부(160) 및 합산부(170)를 포함한다. Referring to Figure 2, according to another embodiment of the present invention, the low tone correction
상기 FFT부(120)는 도 1에 도시된 FFT(120)와 같이 상기 페이징부(110)로부터 상기 페이징이 수행된 소리 신호를 상기 좌, 우 채널을 통해 입력받고, 상기 각 채널의 소리신호에 대해 FFT를 수행하여 상기 소리 신호의 저대역 주파수 성분들에 대한 7개의 푸리에 계수값들을 산출한 후, 각각 독립된 7개의 채널들을 통해 상기 7개의 푸리에 계수값들을 상기 사인파 생성부(130)로 출력한다. The
상기 사인파 생성부(130)는 상기 각 푸리에 계수값들에 상응하는 크기와 주파수를 갖는 사인파 신호들을 각각 독립된 7개의 채널들을 통해 상기 집합부(135) 로 출력한다. The
상기 집합부(135)는 상기 사인파 생성부(130)로부터 상기 생성된 사인파 신호들을 상기 각 채널들을 통해 입력받고, 각 사인파 신호들 중 일부 채널의 사인파 신호들을 하나의 신호로 합하여 하나의 채널을 통해 상기 배음 생성부(140)로 출력하고 나머지 채널의 신호들은 그대로 각 채널을 통해 상기 배음 생성부(140)로 출력한다. The
상기 집합부(135)에서 두 개 이상의 채널을 통해 출력된 사인파 신호들을 합하여 하나의 채널로 출력하는 이유는 상기 채널의 개수를 줄여 상기 배음 생성 장치(100)의 연산량을 줄이기 위함이다. 그러나, 상기 채널의 개수를 줄여 상기 배음 생성 장치(100)에 입력하는 경우, 상기 합해진 채널에 의해 생성된 배음 신호들에는 상대적으로 많은 상호 변조 성분들이 포함되게 되어 상호 변조 왜곡이 상대적으로 크게 발생하게 된다. The sum of the sine wave signals outputted through two or more channels from the
사람은 소리 신호를 지각함에 있어 소리 신호를 특정 주파수 대역(critical bandwidth of the ear)별로 분할하여 인지하며 상기 특정 주파수 대역 내에서는 배음 신호 생성에 따른 상호 변조 성분이 존재하더라도 상대적으로 예민하게 인지하지 못한다. 따라서, 상기 채널들을 상기 특정 주파수 대역별로 적절하게 합하여 상기 배음 신호들을 생성하는 경우, 상대적으로 연산량이 적으면서도 청취자가 상호 변조 왜곡에 따른 차이를 느끼지 못하는 저음 보정용 배음 생성 장치(100)를 구현할 수 있다. In perceiving a sound signal, a person recognizes the sound signal by dividing it into a critical bandwidth of the ear, and in the specific frequency band, the human signal is not relatively sensitive even if there is an intermodulation component due to the generation of a harmonic signal. . Accordingly, when the harmonic signals are generated by appropriately combining the channels for each specific frequency band, the apparatus for generating a
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 저음 보정용 배음 생성 장치의 블 록도이다. 3 is a block diagram of an apparatus for generating overtones for bass correction according to another embodiment of the present invention.
본 실시예에 따른 저음 보정용 배음 생성 장치(100)는 대부분 도 1의 저음 보정용 배음 생성 장치(100)와 동일하므로 차이점을 중심으로 설명하며 동일한 참조번호들은 도일한 구성요소들을 나타낸다. Since the bass correction
도 3을 참조하여 설명하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 저음 보정용 배음 생성 장치는 페이징부(110), FFT부(120), 저대역 통과 필터(125), 사인파생성부(130), 배음생성부(140), 대역통과필터부(150), HRTF부(160) 및 합산부(170)를 포함한다. Referring to Figure 3, according to another embodiment of the present invention, the low tone correction harmonic generation apparatus according to the
상기 저대역 통과 필터(125)는 상기 페이징부(110)로부터 상기 페이징이 수행된 소리 신호를 상기 좌, 우 채널을 통해 입력받고, 상기 각 채널의 소리 신호에 대해 미리 설정된 낮은 저대역 주파수 신호(sub-bass frequency signal)들이 출력되도록 저대역 통과 필터링을 수행하여 상기 각 좌, 우 채널을 통해 상기 배음 생성부(140)로 출력된다. 상기 저대역 통과 필터(125)는 바람직하게는 IIR 필터(infinite impulse response filter)이다. The
상기 FFT부(120)는 도 1에 도시된 FFT(120)와 같이 상기 페이징부(110)로부터 상기 페이징이 수행된 소리 신호를 상기 좌, 우 채널을 통해 입력받고, 상기 각 채널의 소리신호에 대해 FFT를 수행하여 상기 소리 신호의 저대역 주파수 성분들에 대한 7개의 푸리에 계수값들을 산출한다. 그 후, 상기 FFT부(120)는 상기 낮은 저대역에 속하지 않는 중간 저대역 주파수 성분(mid-bass frequency components)에 대한 푸리에 계수값들을 각각 독립된 채널들을 통해 상기 사인파 생성부(130)로 출 력한다. The
상기 사인파 생성부(130)는 상기 FFT부(120)로부터 상기 각 독립된 채널들을 통해 푸리에 계수값들을 입력받고, 상기 각 푸리에 계수값들에 상응하는 크기 및 주파수를 갖는 사인파 신호들을 생성하여 각각 독립된 채널들을 통해 상기 배음 생성부(140)로 출력한다. The
상기 배음 생성부(140)는 상기 저주파 필터부(135)로부터 상기 각 좌, 우 채널을 통해 상기 저대역 통과 필터링이 수행된 소리 신호를 하나의 채널을 통해 입력받고, 상기 입력된 소리 신호의 주파수 성분들에 대한 배음 신호들을 생성하여 상기 대역 통과 필터부(150)로 하나의 채널을 통해 출력한다. 또한 상기 배음 생성부(140)는 상기 사인파 생성부(130)로부터 상기 각 채널들을 통해 상기 사인파 신호들을 입력받고, 상기 각 채널의 사인파 신호들에 대한 배음 신호들을 생성하여 각각 독립된 채널들을 통해 상기 대역 통과 필터부(150)로 출력한다. The
상기 저음 보정용 배음 생성 장치(100)는 도 1에 도시된 배음 생성 장치(100)와는 달리 낮은 저대역에 속하는 주파수 성분들에 대해서는 푸리에 변환을 수행하여 독립적으로 배음 신호들을 생성하지 않고, 하나의 채널을 통해 상기 배음 생성부(140)에 입력시켜 배음 신호들을 생성한다. 반면에 중각 저대역에 속하는 주파수 성분들에 대해서는 도 1에 도시된 배음 생성 장치(100)와 동일하게 푸리에 변환을 이용해 생성된 사인파 신호를 상기 배음 생성부(140)에 입력시켜 배음 신호들을 생성한다. Unlike the
인간의 귀는 낮은 저대역에 속하는 주파수 성분들에 대해서는 듣기(hear) 보 다는 느끼는(feel) 것으로 알려져 있다. 즉, 청취자는 소리 신호 중 낮은 저대역에 속하는 주파수 성분들의 경우 중간 저대역에 속하는 주파수 성분들과 같이 상호 변조 왜곡을 예민하게 지각하지 못한다. 따라서, 소리 신호에 대해 저대역 필터링을 수행하여 낮은 저대역 주파수 성분들을 구한 후, 하나의 채널을 통해 배음 신호들을 생성하여 상대적으로 연산량이 적으면서도 청취자가 상호 변조 왜곡에 따른 차이를 느끼지 못하는 저음 보정용 배음 생성 장치(100)를 구현할 수 있다. The human ear is known to feel rather than hear about frequency components belonging to the low low band. That is, the listener does not perceive the intermodulation distortion as sensitively as the frequency components belonging to the low low band of the sound signal. Therefore, after performing low-band filtering on the sound signal to obtain low low-band frequency components, it generates harmonic signals through one channel to compensate for bass that the listeners do not feel the difference due to the intermodulation distortion even though the amount of computation is relatively low. The
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 고음 보정용 배음 생성 장치의 블록도이다. 4 is a block diagram of a treble correction device for generating treble according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하여 설명하면 본 발명의 일 실시예에 따른 고음 보정용 배음 생성 장치(200)는 페이징부(210), 제1 대역통과필터(220), 다운 샘플링부(down sampling part)(230), 프레임 반복부(240), 평활부(smoothing part)(250), 제2 대역통과필터(260) 및 HRTF부(270)를 포함한다. Referring to FIG. 4, the apparatus for generating treble corrections according to an exemplary embodiment of the
상기 페이징부(210)는 다채널 소리신호, 예를 들어 스테레오 소리 신호를 좌, 우 채널(channel)을 통해 입력받아, 각 채널의 소리 신호 간의 상관도(correlation)를 낮추기 위해, 입력된 상기 스테레오 소리신호에 대해 페이징(phasing)을 수행하여 상기 좌, 우 채널을 통해 상기 제1 대역 통과 필터(220)로 출력한다. 상기 페이징부(210)는 도 1 내지 도 3에 도시된 페이징부(110)와 동일한 기능 및 동작을 수행하므로 이하 상세한 설명을 생략한다. The
상기 제1 대역통과 필터(220)는 상기 페이징부(210)로부터 상기 페이징이 수행된 소리 신호를 입력받고, 상기 소리 신호에 대해 미리 설정된 통과대역, 예를 들어 6 KHz 내지 11 KHz 대역의 주파수 성분들만이 출력되도록 대역 통과 필터링을 수행하여 상기 다운 샘플링부(230)로 출력한다. 상기 제1 대역통과 필터(220)는 출력하고자 하는 배음 신호들이 속하는 주파수 대역의 최소 및 최고 주파수값을 상기 다운 샘플링부(230)의 다운 샘플링 배수로 나눈 값들을 통과 대역의 최소 및 최고 주파수로 갖는 것이 바람직하며 그 이유는 아래에서 상술한다. The
상기 다운샘플링부(230)는 상기 제1 대역통과 필터(220)로부터 입력받은 소리 신호를 미리 설정된 프레임(frame) 크기, 예를 들어 1024 샘플만큼, 미리 설정된 배수, 예를 들어 2 배수로 다운 샘플링하여 상기 입력된 소리 신호의 배음 신호를 생성한 후 상기 프레임반복부(240)로 출력한다. The
상기 다운 샘플링부(230)의 입력 소리신호가 X(z)이고 다운 샘플링된 소리 신호가 Y(z)인 경우, 상기 다운 샘플링된 소리 신호는 하기 수학식 3에 의해 정의될 수 있다. When the input sound signal of the
여기서, X(z)은 입력 소리신호, Y(z)은 다운 샘플링된 소리신호, z은 z 영역 변수, n은 샘플 개수, M은 다운 샘플링 배수를 나타낸다. Here, X (z) is an input sound signal, Y (z) is a down sampled sound signal, z is a z region variable, n is the number of samples, and M is a down sampling multiple.
즉, 상기 다운 샘플링부(230)는 상기 입력된 소리신호의 매 2048 샘플 중 첫 1024 샘플을 샘플링하여 취하고 나머지 1024 샘플은 버리는 작업을 수행한다. 상기 다운 샘플링이 수행된 소리 신호는 상기 입력된 소리 신호에 포함된 주파수 성분보다 상기 다운 샘플링 배수, 예를 들어 2배 높은 주파수를 갖는 배음신호들을 포함한다. That is, the
그러므로, 상기 고음 보정용 배음 생성 장치(200)를 통해 예를 들어 12 KHz 내지 22 KHz의 배음 신호들을 생성하고자 하는 경우, 상기 제1 대역통과 필터(220)는 6 KHz 내지 11 KHz의 통과대역을 가지는 것이 바람직하다. Therefore, when the harmonic signals of 12 KHz to 22 KHz are to be generated through the treble correcting
소리신호에 다운 샘플링을 수행하여 배음신호를 생성하는 경우, 다른 비선형 시스템을 적용하여 배음신호를 생성할 때와 달리 상호 변조 성분이 생성되지 않아 상호 변조 왜곡이 없는 바람직한 배음 신호들을 생성할 수 있는 장점이 있다. When downsampling a sound signal to generate a harmonic signal, unlike when generating a harmonic signal by applying another nonlinear system, it is possible to generate desirable harmonic signals without intermodulation distortion because no intermodulation component is generated. There is this.
상기 프레임 반복부(240)는 상기 다운 샘플링된 배음 신호를 상기 다운 샘플링부(230)로부터 입력받아 상기 생성된 배음 신호에 대해 프레임 반복 처리(frame repetition processing)를 수행하여 상기 배음 신호를 보간한 후 상기 평활부(250)로 출력한다. The
즉, 상기 프레임 반복부(240)는 상기 입력된 배음 신호 중 상기 다운 샘플링에 의해 발생한 프레임 크기만큼의 공백 부분을 샘플링된 이전 프레임에 속하는 소리 신호 샘플들로 채우는 작업을 수행한다. 예를 들어, 상기 입력된 소리신호의 매 2048 샘플 중 샘플링된 첫 1024 샘플들로 상기 다운 샘플링부(230)에 의해 버려진 나머지 공백 부분을 채우는 작업을 수행한다. That is, the
상기 평활부(250)는 상기 프레임 반복부(240)로주터 보간된 소리 신호를 입력받고, 상기 배음 신호 중 프레임이 반복되는 부분, 즉 프레임 에지 경계(frame edge boundary)를 부드럽게 하기 위한 평활 처리(smoothing operation)를 상기 보 간된 배음 신호에 대해 수행하여 출력한다. The smoothing
이는 상기 각 프레임이 반복되는 부분에 신호의 급격한 변화가 발생하지 않도록 하여 보다 자연스러운 소리 신호를 출력할 수 있게 하기 위함이다. 상기 평활부(250)는 매 프레임의 마지막 샘플과 그 다음 프레임의 첫 번째 및 두 번째 샘플을 평균한 값을 그 다음 프렘임의 첫 번째 샘플의 소리 신호값으로 설정할 수 있다. This is to allow a more natural sound signal to be output by preventing a sudden change in the signal in a portion where each frame is repeated. The smoothing
상기 프레임 반복 처리를 수행할 경우, 프레임 에지 효과(frame edge effect)에 의해 원하지 않는 주파수 성분들이 생성될 수 있다. 프레임의 크기가 기본 주파수(fundamental frequency)의 주기보다 훨씬 큰 프레임을 사용하고 상기 평활 처리를 수행하여 상기 프레임 에지 효과를 방지할 수 있다.When performing the frame repetition process, unwanted frequency components may be generated by a frame edge effect. The frame edge effect can be prevented by using a frame whose frame size is much larger than a period of a fundamental frequency and performing the smoothing process.
상기 제2 대역통과필터(260)는 상기 상기 평활부(250)로부터 상기 보간된 배음 신호를 입력받고, 상기 보간된 배음 신호 중 미리 설정된 배수의 배음 신호들, 예를 들어 제1 배음 신호(first harmonic signal)만이 출력되도록 상기 보간된 신호에 대해 대역 통과 필터링을 수행하여 상기 HRTF부(270)로 출력한다. 이는 원하는 배음 신호 이외의 주파수 성분들을 제거하기 위함이다. The second
상기 고음 보정용 배음 생성 장치(200)를 통해 예를 들어 12 KHz 내지 22 KHz의 배음 신호들을 생성하고자 하는 경우, 상기 제2 대역통과 필터(220)는 12 KHz 내지 22 KHz의 통과대역을 가지는 것이 바람직하다. When the harmonic signals of 12 KHz to 22 KHz are to be generated through the treble correction
상기 HRTF부(270)는 상기 제2 통과대역 필터(260)로부터 상기 배음 신호들을 입력받고, 상기 입력된 배음 신호들에 대해, 소리가 음원에서 청취자로 전파되면서 발생하는 상기 배음 신호들의 변화를 반영하는 HRTF(head related transfer function) 처리를 수행하여 출력한다. The
상기 HRTF부(270)는 상기 생성된 배음 신호들의 주파수 성분들이 공간을 통해 전파됨에 따라 발생하는 신호의 시간지연 및 감쇄를 반영하기 위한 시간 지연부 및 감쇄부로 구성되어 있다. 상기 HRTF부(270)는 도 1 내지 도 3에 도시된 페이징부(110)와 동일한 기능 및 동작을 수행하므로 이하 상세한 설명을 생략한다. The
일반적으로, MP3 등의 압축 알고리즘에 의해 압축된 음악파일을 복원(decompress)시켜 재생하는 경우, 고주파 대역, 예를 들어 약 12 KHz 또는 약 15 KHz 이상의 고주파 대역에 속하는 주파수 성분들이 상실되어 원음을 제대로 재생하지 못하게 된다. 상기 상실된 고주파대역에 속하는 주파수 성분들에 대한 정보가 없으므로 이들을 원음 그대로 재생할 수 있는 방법은 없다. 그러나, 상기 복원된 소리 신호의 저주파 성분들을 이용하여 생성된 배음 신호들은 상기 상실된 고주파 대역에 속하는 주파수 성분 신호들에 상당히 유사할 가능성이 높다. 따라서, 상기 고음 보정용 배음 생성 장치(200)를 사용하여 소리 신호를 보정할 경우, 고주파수 대역에 대해 보다 원음에 충실한 소리 신호를 재생할 수 있게 된다. In general, when decompressing and playing back a music file compressed by a compression algorithm such as MP3, frequency components belonging to a high frequency band, for example, about 12 KHz or about 15 KHz or more, are lost, so that the original sound is properly reproduced. You won't be able to play it. Since there is no information on frequency components belonging to the lost high frequency band, there is no way to reproduce them as they are. However, the harmonic signals generated using the low frequency components of the reconstructed sound signal are likely to be quite similar to the frequency component signals belonging to the lost high frequency band. Therefore, when the sound signal is corrected using the treble correcting
도 8은 상기 고음 보정용 배음 생성 장치(200)에 입, 출력된 소리 신호의 스펙트럼 분석도이다. 먼저 세로축은 크기를 나타내고 가로축은 주파수를 나타낸다. 도 8을 참조하면 8 KHz와 9 KHz의 주파수 성분을 갖는 신호를 2 배수로 다운 샘플링을 수행하는 상기 고음 보정용 배음 생성 장치(200)에 입력한 결과, 16 KHz 및 18 KHz의 주파수 성분을 갖는 배음 신호를 출력하였음을 알 수 있다. 다른 상호 변 조 성분들의 크기는 무시할 수 있을 정도로 작다. 상기 고음 보정용 배음 생성 장치(200)가 아닌 다른 비선형 시스템을 사용하여 배음 신호를 생성하면 17 KHz에 상당한 크기의 상호 변조 성분이 나타난다. 8 is a spectrum analysis diagram of a sound signal input and output to the
상기 배음 생성 장치(200)는 소리 신호의 저주파 대역 주파수 성분보다 고주파 대역의 주파수 성분을 보정하는데 보다 적합하다. 이는 저주파 신호의 경우, 같은 시간 구간 내에 포함하고 있는 정보량이 고주파 신호보다 훨씬 적어, 저주파 신호를 위해서는 상기 다운 샘플링을 수행하기 위한 프레임의 크기가 훨씬 커야 하기 때문이다. 예를 들어, 주파수가 20 Hz인 신호의 경우, 상기 프레임의 크기는 약 10,000 샘플보다 커야 한다. 상기 프레임의 크기가 지나치게 클 경우, 상기 샘플들을 처리하고 저장하기 위해 많은 메모리가 요구될 뿐만 아니라, 시간지연으로 인한 에코 효과(echo effect)가 발생할 수 있다. The
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 소리 보정 장치의 블록도이다. 5 is a block diagram of a sound correction apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하여 설명하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 소리 보정 장치(300)는 페이징부(310), FFT부(320), 저주파 대역 보정부(330), 고주파 대역 보정부(340), HRTF부(350) 및 합산부(360)를 포함한다. Referring to FIG. 5, the
상기 페이징부(310)는 다채널 소리신호, 예를 들어 스테레오 소리 신호를 좌, 우 채널(channel)을 통해 입력받아, 각 채널의 소리 신호 간의 상관도(correlation)를 낮추기 위해, 입력된 상기 스테레오 소리신호에 대해 페이징(phasing)을 수행하여 상기 좌, 우 채널을 통해 상기 FFT부(320) 및 상기 저주파 대역 보정부(330)로 출력한다. 상기 페이징부(310)는 도 1 내지 도 4에 도시된 페 이징부(110)와 동일한 기능 및 동작을 수행하므로 이하 상세한 설명을 생략한다. The
상기 FFT부(320)는 상기 페이징부(310)로부터 상기 페이징이 수행된 소리 신호를 상기 좌, 우 채널을 통해 입력받고, 상기 각 채널의 소리신호에 대해 FFT를 수행하여 상기 소리 신호의 저대역 주파수 성분들에 대한 푸리에 계수값들을 각각 독립된 채널을 통해 상기 사인파 생성부(130)로 출력하고, 상기 FFT에 의해 산출된 모든 푸리에 계수값들을 각각 독립된 채널을 통해 상기 HRTF부(350)로 출력한다. The
상기 FFT부(320)는 상기 FFT에 의해 산출된 모든 푸리에 계수값들을 상기 HRTF부(350)로 출력하는 것 이외에는 도 1 내지 도 4에 도시된 FFT부(120)와 동일한 기능 및 동작을 수행하므로 이하 상세한 설명을 생략한다. The
상기 저주파 대역 보정부(330)는 상기 FFT부(320)로부터 상기 각 채널들을 통해 상기 소리 신호의 저대역 주파수 성분들에 대한 푸리에 계수값들을 입력받아 저주파 보정 신호를 생성하여 출력하는 역할을 수행하며, 사인파 생성부(미도시), 배음 생성부(미도시) 및 대역 통과 필터부(미도시)를 포함한다. The low frequency
자세히 설명하면, 상기 저주파 대역 보정부(330)의 사인파 생성부는 상기 각 채널을 통해 입력된 푸리에 계수값에 상응하는 크기와 주파수를 갖는 사인파 신호들을 생성하여 각각 독립된 채널을 통해 상기 배음 생성부로 출력한다. In detail, the sine wave generator of the low
상기 배음 생성부는 상기 입력된 사인파 신호의 배음 신호를 상기 각 채널별로 생성하여 상기 대역 통과 필터부로 출력한다. The harmonic generator generates a harmonic signal of the input sinusoidal signal for each channel and outputs the harmonic signal to the band pass filter.
상기 대역 통과 필터부는 상기 입력된 배음 신호들을 상기 배음 생성부로부터 상기 각 채널을 통해 배음 신호들을 입력받고, 상기 각 채널의 배음 신호들 중 미리 설정된 배수, 예를 들어 제1 및 제2 배수의 배음 신호들만이 출력되도록 상기 각 채널의 배음 신호들에 대해 대역 통과 필터링을 수행한 후 각각 분리된 채널들을 통해 상기 HRTF부(350)의 저주파 대역부(351)로 출력한다. The band pass filter unit receives the input harmonic signals from the harmonic generation unit through the respective harmonic generators, and generates harmonics of a preset multiple of the harmonic signals of the respective channels, for example, first and second multiples. Band pass filtering is performed on the harmonic signals of the respective channels so that only the signals are output, and then output to the low
상기 저주파 대역 보정부(330)의 사인파 생성부, 배음 생성부 및 대역 통과 필터부는 도 1 내지 도 3에 도시된 사인파 생성부(130), 배음 생성부(140) 및 대역 통과 필터부(150)와 동일한 기능 및 동작을 수행하는바 이한 상세한 설명을 생략한다. The sine wave generator, the harmonic generator, and the band pass filter of the low
상기 고주파 대역 보정부(340)는 상기 페이징부(210)로부터 상기 페이징이 수행된 소리 신호를 입력받아 고주파 보정 신호를 생성하여 출력하는 역할을 수행하며, 제1 대역 통과 필터(미도시), 다운 샘플링부(미도시), 프레임 반복부(미도시), 평활부(미도시) 및 제2 대역 통과 필터(미도시)를 포함한다. The high
자세히 설명하면, 상기 고주파 대역 보정부(340)의 제1 대역 통과 필터는 상기 페이징부(310)로부터 상기 페이징이 수행된 소리 신호를 입력받고, 상기 소리 신호에 대해 미리 설정된 통과대역, 예를 들어 6 KHz 내지 11 KHz 대역의 주파수 성분들만이 출력되도록 대역 통과 필터링을 수행하여 상기 다운 샘플링부로 출력한다. In detail, the first band pass filter of the high
상기 다운 샘플링부는 입력된 소리 신호에 대해 미리 설정된 프레임 크기만큼 미리 설정된 배수로 다운 샘플링을 수행하여 상기 소리 신호의 배음 신호를 생성한다. The down sampling unit down-samples the input sound signal by a preset multiple by a preset frame size to generate a harmonic signal of the sound signal.
상기 프레임 반복부는 상기 생성된 배음 신호에 대해 프레임 반복 처리를 수 행하여 상기 배음 신호를 보간하고, 상기 보간된 배음 신호를 상기 제2 대역 통과 필터로 출력한다. The frame repeater performs a frame repetition process on the generated harmonic signal to interpolate the harmonic signal, and outputs the interpolated harmonic signal to the second band pass filter.
상기 평활부는 상기 프레임 반복부로주터 보간된 소리 신호를 입력받고, 상기 배음 신호 중 프레임 에지 경계를 부드럽게 하기 위한 평활 처리를 상기 보간된 배음 신호에 대해 수행하여 출력한다. The smoothing unit receives the interpolated sound signal from the frame repeater, and performs a smoothing process on the interpolated harmonic signal to smooth the frame edge boundary among the harmonic signals.
상기 제2 대역 통과 필터는 상기 평활부로부터 상기 보간된 배음 신호를 입력받고, 상기 보간된 배음 신호 중 미리 설정된 배수의 배음 신호들, 예를 들어 제1 배음 신호만이 출력되도록 상기 보간된 신호에 대해 대역 통과 필터링을 수행하여 상기 고주파 보정 신호를 생성한 후 상기 HRTF부(350)의 고주파 대역부(353)로 출력한다. The second band pass filter receives the interpolated harmonic signal from the smoothing unit, and outputs a predetermined multiple of harmonic signals, for example, a first harmonic signal, among the interpolated harmonic signals, to the interpolated signal. Band pass filtering is performed to generate the high frequency correction signal and then outputs the high frequency correction signal to the high
상기 고주파 대역 보정부(340)의 제1 대역 통과 필터, 다운 샘플링부, 프레임 반복부, 평활부 및 제2 대역 통과 필터는 도 4에 도시된 제1 대역 통과 필터(220), 다운 샘플링부(230), 프레임 반복부(240), 평활부(250) 및 제2 대역 통과 필터(260)와 동일한 기능 및 동작을 수행하는바 이한 상세한 설명을 생략한다. The first band pass filter, the down sampler, the frame repeater, the smoother, and the second band pass filter of the high
상기 HRTF부(350)는 상기 저주파 보정 신호, 상기 고주파 보정 신호 및 상기 소리 신호에 대한 푸리에 계수값들에 대해, 소리가 음원에서 청취자로 전파되면서 발생하는 상기 배음 신호들의 변화를 반영하는 HRTF 처리를 수행하여 상기 합산부(360)로 출력하는 역할을 수행하고, 저주파 대역부(351), 주신호부(352) 및 고주파 대역부(353)를 포함한다. The
자세히 설명하면, 상기 HRTF부(350)의 저주파 대역부(351)는 상기 저주파 대 역 보정부(330)로부터 상기 대역통과 필텅링된 배음 신호들을 각 채널들을 통해 입력받아 HRTF 처리를 수행하며, 상기 각 채널별로 상기 배음 신호들의 주파수 성분들이 공간을 통해 전파됨에 따라 발생하는 신호의 시간지연 및 감쇄를 반영하기 위한 시간 지연부 및 감쇄부로 구성되어 있다. 상기 고주파 대역부(353)는 상기 고주파 대역 보정부(330)로부터 상기 대역통과 필텅링된 배음 신호들을 하나의 채널을 통해 입력받아 HRTF 처리를 수행하며, 상기 배음 신호들의 주파수 성분들이 공간을 통해 전파됨에 따라 발생하는 신호의 시간지연 및 감쇄를 반영하기 위한 시간 지연부 및 감쇄부로 구성되어 있다. 상기 저주파 대역부(351) 및 상기 고주파 대역부(353)는 각각 도 1 내지 도 3에 도시된 HRTF부(160) 및 도 4에 도시된 HRTF부(270)와 동일한 기능 및 동작을 수행하므로 이하 상세한 설명을 생략한다. In detail, the low
상기 주신호부(352)는 상기 FFT에 의해 산출된 모든 푸리에 계수값들을 각각 독립된 채널을 통해 입력받아 HRTF 처리를 수행하여 상기 합산부(360)로 출력하고, HRTF 처리부(미도시) 및 IFFT부(inverse fast fourier transform part)(미도시)를 포함한다. The main signal unit 352 receives all Fourier coefficient values calculated by the FFT through independent channels, performs HRTF processing, and outputs the result to the
상기 HRTF 처리부는 상기 푸리에 계수값들을 입력받아 주파수 영역상의 HRTF 처리를 수행하고, 상기 HRTF 처리된 푸리에 계수값들을 상기 IFFT부로 출력한다. The HRTF processing unit receives the Fourier coefficient values and performs HRTF processing on the frequency domain, and outputs the HRTF processed Fourier coefficient values to the IFFT unit.
상기 IFFT부는 상기 HRTF부로부터 HRTF 처리된 푸리에 계수값들을 입력받고, 상기 입력된 푸리에 계수값들에 대해 IFFT를 수행하여 상기 푸리에 계수값들에 상응하는 시간 영역 데이터인 소리 신호를 상기 합산부(360)로 출력한다. The IFFT unit receives HRTF-processed Fourier coefficient values from the HRTF unit, performs IFFT on the input Fourier coefficient values, and adds a sound signal that is time domain data corresponding to the Fourier coefficient values. )
상기 합산부(360)는 상기 저주파 대역부(351), 주신호부(352) 및 고주파 대 역부(353)로부터 HRTF 처리된 소리 신호를 입력받아 합산한 후 스피커(400) 등의 소리 재생 장치로 상기 소리신호를 출력한다. The
상기 소리 보정 장치(300)는 저주파 대역 보정을 위해 별도의 세밀한 통과 대역을 갖는 다중 대역 필터를 사용하지 않고 주 소리신호의 HRTF 처리를 위해 사용되는 FFT부(320)를 이용하여 저주파 대역 보정을 수행하여, 복잡도가 낮고 구현하기 쉬운 장점이 있다. The
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 저음 보정용 배음 생성 방법의 절차도이다. 9 is a flowchart illustrating a method for generating overtones for bass correction according to an embodiment of the present invention.
도 9를 참조하여 설명하면, 저음 보정용 배음 생성 장치(100)의 페이징부(110)는 다채널 소리신호, 예를 들어 스테레오 소리 신호를 좌, 우 채널(channel)을 통해 입력받고, 각 채널의 소리 신호 간의 상관도(correlation)를 낮추기 위해, 입력된 상기 스테레오 소리신호에 대해 페이징(phasing)을 수행하여 상기 좌, 우 채널을 통해 상기 FFT부(120)로 출력한다(S100). Referring to FIG. 9, the
그 후, 저음 보정용 배음 생성 장치(100)의 FFT부(120)는 상기 페이징부(110)로부터 상기 페이징이 수행된 소리 신호를 상기 좌, 우 채널을 통해 입력받고, 상기 각 채널의 소리신호에 대해 푸리에 변환(fourier transform), 예를 들어 이산 푸리에 변환(discrete fourier transform, DFT)인 고속 푸리에 변환(FFT, fast fourier transform, 이하 "FFT")을 수행하여 상기 소리 신호의 임의의 주파수 성분, 바람직하게는 저대역 주파수 성분들에 대한 푸리에 계수값들을 각각 독립된 채널을 통해 상기 사인파 생성부(130)로 출력한다(S110). Thereafter, the
그 후, 저음 보정용 배음 생성 장치(100)의 사인파 생성부(130)는 상기 FFT부(120)로부터 상기 각 채널을 통해 상기 각 푸리에 계수값들을 입력받아, 상기 각 푸리에 계수값들에 상응하는 크기와 주파수를 갖는 사인파 신호들을 생성하고, 각각 분리된 채널을 통해 상기 배음생성부(140)로 출력한다(S120). Subsequently, the
그 후, 저음 보정용 배음 생성 장치(100)의 집합부(135)는 상기 사인파 생성부(130)로부터 상기 생성된 사인파 신호들을 상기 각 채널들을 통해 입력받고, 각 사인파 신호들 중 일부 채널의 사인파 신호들을 하나의 신호로 합하여 하나의 채널을 통해 상기 배음 생성부(140)로 출력하고 나머지 채널의 신호들은 그대로 각 채널을 통해 상기 배음 생성부(140)로 출력한다(S130). Thereafter, the
그 후, 저음 보정용 배음 생성 장치(100)의 배음 생성부(140)는 상기 사인파 생성부(130)로부터 상기 각 채널을 통해 상기 각 사인파 신호를 입력받아, 상기 각 사인파 신호에 대한 배음 신호를 생성하여 상기 대역통과필터부(150)로 각각 독립된 채널을 통해 출력한다(S140). Thereafter, the
그 후, 저음 보정용 배음 생성 장치(100)의 대역 통과 필터부(150)는 상기 배음 생성부(140)로부터 상기 각 채널을 통해 배음 신호들을 입력받고, 상기 각 채널의 배음 신호들 중 미리 설정된 배수, 예를 들어 제1 및 제2 배수의 배음 신호들(first and second harmonic signals)만이 출력되도록 상기 각 채널의 배음 신호들에 대해 대역 통과 필터링을 수행하여 각각 분리된 채널들을 통해 상기 HRTF부(160)로 출력한다(S150). Subsequently, the band
그 후, 저음 보정용 배음 생성 장치(100)의 HRTF부(160)는 상기 각 채널들을 통해 상기 대역통과 필텅링된 배음 신호들을 입력받고, 상기 각 채널의 배음 신호들에 대해, 소리가 음원에서 청취자로 전파되면서 발생하는 상기 배음 신호들의 변화를 반영하는 HRTF(head related transfer function) 처리를 수행하여 상기 합산부(170)로 출력한다(S160). Thereafter, the
그 후, 저음 보정용 배음 생성 장치(100)의 합산부(170)는 상기 HRTF부(160)로부터 상기 각 채널을 통해 입력받은 배음 신호들을 합산하여 하나의 채널을 통해 출력한다(S170).Subsequently, the
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 저음 보정용 배음 생성 방법의 절차도이다. 10 is a flowchart illustrating a method for generating overtones for bass correction according to another exemplary embodiment of the present invention.
도 10을 참조하여 설명하면, 저음 보정용 배음 생성 장치(100)의 페이징부(110)는 다채널 소리신호, 예를 들어 스테레오 소리 신호를 좌, 우 채널(channel)을 통해 입력받고, 각 채널의 소리 신호 간의 상관도(correlation)를 낮추기 위해, 입력된 상기 스테레오 소리신호에 대해 페이징(phasing)을 수행하여 상기 좌, 우 채널을 통해 상기 FFT부(120)로 출력한다(S200). Referring to FIG. 10, the
그 후, 저음 보정용 배음 생성 장치(100)의 저대역 통과 필터(125)는 상기 페이징부(110)로부터 상기 페이징이 수행된 소리 신호를 상기 좌, 우 채널을 통해 입력받고, 상기 각 채널의 소리 신호에 대해 미리 설정된 낮은 저대역 주파수 신호(sub-bass frequency signal)들이 출력되도록 저대역 통과 필터링을 수행하여 상기 FFT부(120)로 상기 각 좌, 우 채널을 통해 상기 배음 생성부(140)로 출력한다(S210). 상기 저대역 통과 필터(125)는 바람직하게는 IIR 필터(infinite impulse response filter)이다(S210). Thereafter, the
또한, 저음 보정용 배음 생성 장치(100)의 상기 FFT부(120)는 도 1에 도시된 FFT(120)와 같이 상기 페이징부(110)로부터 상기 페이징이 수행된 소리 신호를 상기 좌, 우 채널을 통해 입력받고, 상기 각 채널의 소리신호에 대해 FFT를 수행하여 상기 소리 신호의 저대역 주파수 성분들에 대한 7개의 푸리에 계수값들을 산출한다. 그 후, 상기 FFT부(120)는 상기 낮은 저대역에 속하지 않는 중간 저대역 주파수 성분(mid-bass frequency components)에 대한 푸리에 계수값들을 각각 독립된 채널들을 통해 상기 사인파 생성부(130)로 출력한다(S220). In addition, the
그 후, 저음 보정용 배음 생성 장치(100)의 사인파 생성부(130)는 상기 FFT부(120)로부터 상기 각 독립된 채널들을 통해 푸리에 계수값들을 입력받고, 상기 각 푸리에 계수값들에 상응하는 크기 및 주파수를 갖는 사인파 신호들을 생성하여 각각 독립된 채널들을 통해 상기 배음 생성부(140)로 출력한다(S230). Subsequently, the sine
그 후, 저음 보정용 배음 생성 장치(100)의 배음 생성부(140)는 상기 저주파 필터부(135)로부터 상기 각 좌, 우 채널을 통해 상기 저대역 통과 필터링이 수행된 소리 신호를 하나의 채널을 통해 입력받고, 상기 입력된 소리 신호의 주파수 성분들에 대한 배음 신호들을 생성하여 상기 대역 통과 필터부(150)로 하나의 채널을 통해 출력한다. 또한 상기 배음 생성부(140)는 상기 사인파 생성부(130)로부터 상기 각 채널들을 통해 상기 사인파 신호들을 입력받고, 상기 각 채널의 사인파 신호들에 대한 배음 신호들을 생성하여 각각 독립된 채널들을 통해 상기 대역 통과 필터부(150)로 출력한다(S240). Subsequently, the
그 후, 저음 보정용 배음 생성 장치(100)의 대역 통과 필터부(150)는 상기 배음 생성부(140)로부터 상기 각 채널을 통해 배음 신호들을 입력받고, 상기 각 채널의 배음 신호들 중 미리 설정된 배수, 예를 들어 제1 및 제2 배수의 배음 신호들(first and second harmonic signals)만이 출력되도록 상기 각 채널의 배음 신호들에 대해 대역 통과 필터링을 수행하여 각각 분리된 채널들을 통해 상기 HRTF부(160)로 출력한다(S250). Subsequently, the band
그 후, 저음 보정용 배음 생성 장치(100)의 HRTF부(160)는 상기 대역통과 필텅링된 배음 신호들을 입력받고, 상기 각 채널의 배음 신호들에 대해, 소리가 음원에서 청취자로 전파되면서 발생하는 상기 배음 신호들의 변화를 반영하는 HRTF(head related transfer function) 처리를 수행하여 상기 합산부(170)로 출력한다(S260). Thereafter, the
그 후, 저음 보정용 배음 생성 장치(100)의 합산부(160)는 상기 HRTF부(160)로부터 상기 각 채널을 통해 입력받은 배음 신호들을 합산하여 하나의 채널을 통해 출력한다(S270). Thereafter, the
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 저음 보정용 배음 생성 방법의 절차도이다. 11 is a flowchart illustrating a method for generating overtones for bass correction according to another embodiment of the present invention.
도 11을 참조하여 설명하면, 고음 보정용 배음 생성 장치(200)의 페이징부(210)는 다채널 소리신호, 예를 들어 스테레오 소리 신호를 좌, 우 채널(channel)을 통해 입력받아, 각 채널의 소리 신호 간의 상관도(correlation)를 낮추기 위해, 입력된 상기 스테레오 소리신호에 대해 페이징(phasing)을 수행하여 상기 좌, 우 채널을 통해 상기 제1 대역 통과 필터(220)로 출력한다(S300). Referring to FIG. 11, the
그 후, 고음 보정용 배음 생성 장치(200)의 제1 대역 통과 필터(220)는 상기 페이징부(210)로부터 상기 페이징이 수행된 소리 신호를 입력받고, 상기 소리 신호에 대해 미리 설정된 통과대역의 주파수 성분들만이 출력되도록 대역 통과 필터링을 수행하여 상기 다운 샘플링부(230)로 출력한다.(S310). Thereafter, the first
그 후, 고음 보정용 배음 생성 장치(200)의 다운 샘플링부(230)는 상기 다운 샘플링된 배음 신호를 상기 다운 샘플링부(230)로부터 입력받아 상기 생성된 배음 신호에 대해 프레임 반복 처리(frame repetition processing)를 수행하여 상기 배음 신호를 보간한 후 상기 평활부(250)로 출력한다(S320). Thereafter, the
그 후, 고음 보정용 배음 생성 장치(200)의 프레임 반복부(240)는 상기 입력된 배음 신호 중 상기 다운 샘플링에 의해 발생한 프레임 크기만큼의 공백 부분을 샘플링된 이전 프레임에 속하는 소리 신호 샘플들로 채우는 작업을 수행한다(S330). Thereafter, the
그 후, 고음 보정용 배음 생성 장치(200)의 평활부(250)는 상기 프레임 반복부(240)로주터 보간된 소리 신호를 입력받고, 상기 배음 신호 중 프레임이 반복되는 부분, 즉 프레임 에지 경계(frame edge boundary)를 부드럽게 하기 위한 평활 처리(smoothing operation)를 상기 보간된 배음 신호에 대해 수행하여 출력한다(S340). Thereafter, the smoothing
그 후, 고음 보정용 배음 생성 장치(200)의 제2 대역 통과 필터(260)는 상기 평활부(250)로부터 상기 보간된 배음 신호를 입력받고, 상기 보간된 배음 신호 중 미리 설정된 배수의 배음 신호들, 예를 들어 제1 배음 신호(first harmonic signal)만이 출력되도록 상기 보간된 신호에 대해 대역 통과 필터링을 수행하여 상기 HRTF부(270)로 출력한다(S350). 이는 원하는 배음 신호 이외의 주파수 성분들을 제거하기 위함이다. Thereafter, the second
그 후, 고음 보정용 배음 생성 장치(200)의 HRTF부(270)는 상기 제2 통과대역 필터(260)로부터 상기 배음 신호들을 입력받고, 상기 입력된 배음 신호들에 대해, 소리가 음원에서 청취자로 전파되면서 발생하는 상기 배음 신호들의 변화를 반영하는 HRTF(head related transfer function) 처리를 수행하여 출력한다(S360). Thereafter, the
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 고음 보정용 배음 생성 방법의 절차도이다. 12 is a procedure of the treble correction method for generating harmonics according to an embodiment of the present invention.
도 12를 참조하여 설명하면, 소리 보정 장치(300)의 페이징부(310)는 다채널 소리신호, 예를 들어 스테레오 소리 신호를 좌, 우 채널(channel)을 통해 입력받아, 각 채널의 소리 신호 간의 상관도(correlation)를 낮추기 위해, 입력된 상기 스테레오 소리신호에 대해 페이징(phasing)을 수행하여 상기 좌, 우 채널을 통해 상기 제1 대역 통과 필터(220)로 출력한다(S400). Referring to FIG. 12, the
그 후, 소리 보정 장치(300)의 FFT부(320)는 상기 페이징부(310)로부터 상기 페이징이 수행된 소리 신호를 상기 좌, 우 채널을 통해 입력받고, 상기 각 채널의 소리신호에 대해 FFT를 수행하여 상기 소리 신호의 저대역 주파수 성분들에 대한 푸리에 계수값들을 각각 독립된 채널을 통해 상기 사인파 생성부(130)로 출력하고, 상기 FFT에 의해 산출된 모든 푸리에 계수값들을 각각 독립된 채널을 통해 상기 HRTF부(350)로 출력한다(S410). Thereafter, the
그 후, 소리 보정 장치(300)의 저주파 대역 보정부(330)는 상기 FFT부(320)로부터 상기 각 채널들을 통해 상기 소리 신호의 저대역 주파수 성분들에 대한 푸리에 계수값들을 입력받아 저주파 보정 신호를 생성하여 출력한다(S420). Thereafter, the low frequency
또한, 소리 보정 장치(300)의 고주파 대역 보정부(340)는 상기 페이징부(210)로부터 상기 페이징이 수행된 소리 신호를 입력받아 고주파 보정 신호를 생성하여 출력한다(S430). In addition, the high frequency
그 후, 소리 보정 장치(300)의 HRTF부(350)는 상기 저주파 보정 신호, 상기 고주파 보정 신호 및 상기 소리 신호에 대한 푸리에 계수값들에 대해, 소리가 음원에서 청취자로 전파되면서 발생하는 상기 배음 신호들의 변화를 반영하는 HRTF 처리를 수행하여 상기 합산부(360)로 출력한다(S440). Thereafter, the
그 후, 소리 보정 장치(300)의 합산부(360)는 상기 저주파 대역부(351), 주신호부(352) 및 고주파 대역부(353)로부터 HRTF 처리된 소리 신호를 입력받아 합산한 후 스피커(400) 등의 소리 재생 장치로 상기 소리신호를 출력한다(S450). Thereafter, the
3D 사운드 시스템(3D sound system)은 모노 및 스테레오 시스템을 이을 차세대 소리 신호 재생 시스템으로 여겨지고 있다. 3차원 보정된 소리신호는 심미적이고 보다 현장감 있는 느낌을 청취자에게 전달한다. The 3D sound system is considered to be the next generation sound signal reproduction system that will be followed by mono and stereo systems. The three-dimensional corrected sound signal conveys an aesthetic and more realistic feeling to the listener.
본 발명은 MP3 재생기, 이동통신단말기 등을 위한 임베디드 플랫폼(embedded platform)의 DSP(digital signal processor) 또는 마이크로 프로세서 등에 적용될 수 있다. 또한 본 발명은 개인용 컴퓨터 등에 소리 보정 플러그-인(plug-in) 등으 로 구현될 수도 있다. 이에 더해 본 발명은 3차원 처리된 보다 입체감 있는 음악파일을 생성하는데 사용될 수 있다. The present invention can be applied to a digital signal processor (DSP) or a microprocessor of an embedded platform for an MP3 player, a mobile communication terminal, or the like. In addition, the present invention may be implemented as a sound correction plug-in or the like for a personal computer. In addition, the present invention can be used to generate more three-dimensional processed music files.
이상의 본 발명은 상기에 기술된 실시예들에 의해 한정되지 않고, 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다.The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications and changes can be made by those skilled in the art, which are included in the spirit and scope of the present invention as defined in the appended claims.
상기와 같은 본 발명에 따르면 높은 세밀도를 갖는 다중 대역 통과 필터 대신에 푸리에 변환 및 사인파 생성을 이용하여 낮은 복잡도를 가지고 구현하기가 용이한 저음 보정용 배음 생성 방법 및 이를 위한 장치를 제공할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention as described above it is possible to provide a method for generating a harmonic correction harmonics and a device therefor that can be easily implemented with low complexity by using Fourier transform and sine wave generation instead of a multi-band pass filter having a high detail. There is.
또한, 상기와 같은 본 발명에 따르면 높은 세밀도를 갖는 다중 대역 통과 필터 대신에 다운샘플링 및 프레임 반복 방법을 이용하여 낮은 복잡도를 가지고 구현하기가 용이한 고음 보정용 배음 생성 방법 및 이를 위한 장치를 제공할 수 있는 효과도 있다.In addition, according to the present invention as described above, instead of using a multiband pass filter having a high-definition, downsampling and frame repetition method using a low complexity complex to generate a harmonic correction method and apparatus for the same that can be easily implemented There is also an effect.
또한, 상기와 같은 본 발명에 따르면 상기 저음 보정용 배음 생성 장치와 고음 보정용 배음 생성 장치를 사용하여 보다 입체감 있는 소리를 제공하는 소리 보정 장치를 제공할 수 있는 효과도 있다.In addition, according to the present invention as described above there is an effect that can provide a sound correction device that provides a more three-dimensional sound by using the low tone correction harmonic generation device and high tone correction harmonic generation device.
Claims (66)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020050085445A KR100684029B1 (en) | 2005-09-13 | 2005-09-13 | Method for generating harmonics using fourier transform and apparatus thereof, method for generating harmonics by down-sampling and apparatus thereof and method for enhancing sound and apparatus thereof |
CN2006101540322A CN1932970B (en) | 2005-09-13 | 2006-09-13 | Method for generating harmonics using fourier transform and apparatus thereof, and method for enhancing sound and apparatus thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020050085445A KR100684029B1 (en) | 2005-09-13 | 2005-09-13 | Method for generating harmonics using fourier transform and apparatus thereof, method for generating harmonics by down-sampling and apparatus thereof and method for enhancing sound and apparatus thereof |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR100684029B1 true KR100684029B1 (en) | 2007-02-20 |
Family
ID=37878758
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020050085445A KR100684029B1 (en) | 2005-09-13 | 2005-09-13 | Method for generating harmonics using fourier transform and apparatus thereof, method for generating harmonics by down-sampling and apparatus thereof and method for enhancing sound and apparatus thereof |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR100684029B1 (en) |
CN (1) | CN1932970B (en) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101577848B (en) * | 2009-03-12 | 2013-12-11 | 无锡中星微电子有限公司 | Supper bass boosting method and system |
CN101819764B (en) * | 2009-12-31 | 2012-06-27 | 南通大学 | Special sound effect flanged treatment system based on subband decomposition |
JP5743137B2 (en) | 2011-01-14 | 2015-07-01 | ソニー株式会社 | Signal processing apparatus and method, and program |
CN106878866B (en) * | 2017-03-03 | 2020-01-10 | Oppo广东移动通信有限公司 | Audio signal processing method and device and terminal |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0736486A (en) * | 1993-07-22 | 1995-02-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Speech encoding device |
JPH09246983A (en) * | 1996-03-08 | 1997-09-19 | Nec Eng Ltd | Digital signal processor |
JPH10124065A (en) | 1996-10-15 | 1998-05-15 | Kawai Musical Instr Mfg Co Ltd | Musical sound waveform forming method and musical sound generating method for electronic musical instrument, and device therefor |
KR20040001184A (en) * | 2002-06-27 | 2004-01-07 | 삼성전자주식회사 | Audio coding method with harmonic extraction and apparatus thereof. |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0454100A (en) * | 1990-06-22 | 1992-02-21 | Clarion Co Ltd | Audio signal compensation circuit |
US6459914B1 (en) * | 1998-05-27 | 2002-10-01 | Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) | Signal noise reduction by spectral subtraction using spectrum dependent exponential gain function averaging |
-
2005
- 2005-09-13 KR KR1020050085445A patent/KR100684029B1/en not_active IP Right Cessation
-
2006
- 2006-09-13 CN CN2006101540322A patent/CN1932970B/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0736486A (en) * | 1993-07-22 | 1995-02-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Speech encoding device |
JPH09246983A (en) * | 1996-03-08 | 1997-09-19 | Nec Eng Ltd | Digital signal processor |
JPH10124065A (en) | 1996-10-15 | 1998-05-15 | Kawai Musical Instr Mfg Co Ltd | Musical sound waveform forming method and musical sound generating method for electronic musical instrument, and device therefor |
KR20040001184A (en) * | 2002-06-27 | 2004-01-07 | 삼성전자주식회사 | Audio coding method with harmonic extraction and apparatus thereof. |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
10124065 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN1932970B (en) | 2012-11-28 |
CN1932970A (en) | 2007-03-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
AU2017208916B2 (en) | Audio enhancement for head-mounted speakers | |
US7487097B2 (en) | Advanced processing based on a complex-exponential-modulated filterbank and adaptive time signalling methods | |
JP5984943B2 (en) | Improving stability and ease of listening to sound in hearing devices | |
US7818079B2 (en) | Equalization based on digital signal processing in downsampled domains | |
US20110170721A1 (en) | Binaural filters for monophonic compatibility and loudspeaker compatibility | |
RU2666316C2 (en) | Device and method of improving audio, system of sound improvement | |
JPH11503882A (en) | 3D virtual audio representation using a reduced complexity imaging filter | |
JP2000115883A (en) | Audio system | |
JP2019083570A (en) | Method of crosstalk processing | |
US11051121B2 (en) | Spectral defect compensation for crosstalk processing of spatial audio signals | |
KR100684029B1 (en) | Method for generating harmonics using fourier transform and apparatus thereof, method for generating harmonics by down-sampling and apparatus thereof and method for enhancing sound and apparatus thereof | |
KR20220080146A (en) | Subband spatial and crosstalk processing using spectrally orthogonal audio components | |
US9848274B2 (en) | Sound spatialization with room effect | |
KR20200083640A (en) | Crosstalk cancellation in opposing transoral loudspeaker systems | |
KR102156650B1 (en) | Sound spatialisation with reverberation, optimised in terms of complexity | |
JP4306815B2 (en) | Stereophonic sound processor using linear prediction coefficients | |
Pihlajamäki | Multi-resolution short-time fourier transform implementation of directional audio coding | |
JP4335752B2 (en) | Pseudo stereo signal generation apparatus and pseudo stereo signal generation program | |
Pihlajamäki | Directional Audio Coding-menetelmän toteutus käyttäen monitarkkuuksista lyhytaikaista Fourier-muunnosta | |
JP2004064241A (en) | Digital delay circuit and stereo sound field arithmetic circuit utilizing the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |