KR100695605B1 - 고음질 오디오 기기에 적합한 음량 조절장치 및 그에 따른음량 조절방법 - Google Patents

Abstract

고음질 하이파이 오디오 음량조절 볼륨으로써 흔히 사용되어 왔던 기존의 기계 접촉식 볼륨과는 전혀 달리, 비접촉 광학소자를 사용하는 음량 조절장치 및 그에 따른 음량 조절방법이 개시된다. 상기 음량 조절장치는, 오디오 볼륨조절을 위한 가변저항 소자로서 복수의 광전변환소자를 구비하며 입력 오디오 신호에 대한 볼륨을 조절하는 광학 볼륨 및 구동부와, 상기 광전변환소자들에 대한 오디오 볼륨 셀프 테스트 모드를 수행하여 특성 왜곡된 광전변환소자가 있을 경우에도 서로 동일한 볼륨 조절이 달성되도록 하는 오디오 채널별 볼륨 보정 데이터를 각 스텝별로 추출한 후, 이를 상기 광학 볼륨 및 구동부의 볼륨 제어 시에 사용하는 볼륨 데이터 추출 및 제어부를 구비함에 의해, 출력 오디오 채널의 음량 편차가 보정되고 비접촉 제어에 의해 구조적인 종래의 접점방식에서 파생되는 음질열화가 제거되는 효과가 있다.

고음질 오디오 기기, 음량 조절장치, 광학 볼륨, 광학식 셀렉터, 디지털 볼륨제어

Description

고음질 오디오 기기에 적합한 음량 조절장치 및 그에 따른 음량 조절방법{Audio volume controlling device for use in high quality audio device and audio volume control method therefore}

도 1은 본 발명이 적응된 오디오 기기의 구성을 개략적으로 보여주는 블록도

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 음량 조절장치의 구성을 보인 블록도

도 3 및 도 4는 도 2중 일부 블록들에 대한 실시예의 구성을 보인 상세 회로도

도 5는 도 3중 광학 볼륨소자의 출력 특성곡선을 보인 그래프도

도 6은 도 2중 유저 인터페이스부의 오디오 소스 선택동작을 보여주는 제어흐름도

도 7은 도 2중 광학 볼륨 콘트롤러의 볼륨 제어동작의 예를 보여주는 제어흐름도

도 8은 도 7의 제어동작 중 볼륨 셀프 테스트 모드에서 보정된 오디오 생성 데이터의 저장관계를 설명하기 위해 제시된 테이블도

본 발명은 오디오 신호의 볼륨을 제어하는 음량 조절분야에 관한 것으로, 특히 고음질 오디오 기기에 적합한 음량 조절장치 및 그에 따른 음량조절 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 하이파이 오디오 기기는 도 1에서 보여지는 바와 같이, 튜너, 콤팩트 디스크, 카세트 테이프, 또는 보조 입력단들을 통해 인가되는 오디오 소스들 중 하나를 오디오 입력 선택 및 음량 조절부(100)를 통해 선택 및 음량 조절하고, 프리앰프(200)라고 불리우는 전치 증폭기를 통해 전치 증폭한 다음, 스피커(410,412)를 구동하는 메인 앰프(300)에 제공하도록 된 구조를 통상적으로 가지고 있다.

도 1에서 보여지는 오디오 기기 즉 오디오 출력 장치(5)에서 오디오 입력 선택 및 음량 조절부(100)는 복수의 오디오 소스들 중 하나를 선택하고, 그 선택 입력된 오디오 신호의 음량(또는 볼륨)을 전치 증폭 이전에 조절하는 기능을 가지므로, 오디오 신호의 음질을 결정하는데 있어서 매우 중요한 부분을 차지하고 있는 장치 구성요소이다.

종래의 오디오 소스의 선택기(Selector)로서는 기계식 스위치 또는 릴레이가 사용되어 왔고, 종래의 음량 조절기로서는 기계식 아날로그 볼륨 및 디지털 볼륨이 사용되어 왔다.

그러므로, 선택기의 선택동작 시 접점과의 접촉이 발생하여 출력 오디오 신호에 노이즈가 포함되는 문제점이 있다.

또한, 상기 음량 조절기에서, 기계식의 경우에는 구조적으로 오디오 신호가 접점을 거치게 되어 오디오 신호의 흐름 과정에서 불가피하게 음질적인 변형이 초래되고, 접점 수명의 한계 및 조절 저항값 편차가 뒤따라 고급 오디오 기기에 부적합한 단점이 있다. 한편, 최근 오디오 제품에 많이 사용하는 디지털 볼륨의 경우 리모콘 조절기능을 구현할 수 있는 이점이 있는 반면에 오디오 신호가 반도체 어레이를 통과하게 되므로 음질 왜곡이 발생되어 고음질 오디오 제작이 어렵다는 문제점이 있다. 그리고, 고급 오디오 제품에서는 음질 위주의 아나로그 수동식 볼륨을 사용하는 경우도 있는데 특성적인 음량 편차나 리모콘 조절기능을 적용하여 디지털적으로 제어하기 힘들다. 예컨대, 오디오 채널들을 한꺼번에 볼륨 조절하는 통합 마스터 볼륨의 레벨을 높였을 경우에 좌우측 스피커 중에서 우측 스피커에서 보다 큰 소리가 나게 된다면 음량 편차가 초래되는 것이다. 그러한 경우에 고품질 오디오 개발의 1차적 기능상에 결정적인 제한을 준다.

상기한 바와 같이, 고급 하이파이 오디오에 채용되는 오디오 입력 선택 및 음량 조절부는 오디오 설계에 있어 음질에 결정적인 영향을 미치므로, 비 접촉식으로 구현될 것이 요구되며, 오디오 채널(예컨대 좌우)의 볼륨 편차 없이 정교한 음량 제어를 실현할 수 있는 기술이 절실히 요망된다.

한편, 본 분야에서 개시된 선행기술들 중의 하나로서, 2001년 10월 23일자로 대한민국에서 공개된 공개특허번호 2001-91117호는 청취자가 청취 도중 실내에서 이동을 하더라도 항상 청취자의 위치에서 최적의 입체 음향을 청취할 수 있도록 하는 오디오의 볼륨 조절장치를 개시하고 있다. 그러나, 상기한 선행기술은 청취자의 위치를 감지하여 스피커 출력 음량의 편차를 갖도록 하는 기술일 뿐, 통합 개널을 설정된 볼륨 스텝수로 제어하였을 경우에 좌우 스피커가 각 볼륨 스텝에서 볼륨 편차없이 서로 동일하게 구동되는 음량 제어기술을 제공하지는 않는다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점들을 해소할 수 있는 개선된 오디오 기기를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 비 접촉 광학식 소자를 채용하는 오디오 소스 셀렉터 및 오디오 볼륨을 갖는 오디오 기기의 음량 조절장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 오디오 음량의 제어시에 오디오 채널 간의 음량 편차가 없고 디지털 제어 방식으로 제어 가능한 오디오 기기의 음량 조절장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 비접촉 방식으로 음량 제어되는 광전변환소자의 특성 변화에 기인하여 오디오 채널의 볼륨 편차가 있을 경우에 볼륨 편차를 줄이기 위해 새롭게 볼륨 세팅을 할 수 있는 오디오 기기의 음량 조절장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 리모트 콘트롤에 의한 디지털적 볼륨 제어가 가능하고 오디오 채널들에 대한 볼륨 조절특성이 각 볼륨 레벨에서 동일하게 수행될 수 있는 하이파이 오디오 기기에서의 프리 앰프를 제공함에 있다.

상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예적 기술적 양상(aspect)에 따라, 오디오 기기에서의 음량 조절장치는, 오디오 볼륨조절을 위한 가변저항 소자로서 복수의 광전변환소자를 구비하며 입력 오디오 신호에 대한 볼륨을 조절하는 광학 볼륨 및 구동부와; 상기 광전변환소자들에 대한 오디오 볼륨 셀프 테스트 모드를 수행하여 특성 왜곡된 광전변환소자가 있을 경우에도 서로 동일한 볼륨 조절이 달성되도록 하는 오디오 채널별 볼륨 보정 데이터를 각 스텝별로 추출한 후, 이를 상기 광학 볼륨 및 구동부의 볼륨 제어 시에 사용하는 볼륨 데이터 추출 및 제어부를 구비함을 한다.

바람직하기로 상기 장치는, 입력 선택 명령에 응답하여 복수의 오디오 소스들 중 하나를 스위칭하여 상기 입력 오디오 신호를 상기 광학 볼륨 및 구동부에 제공하는 비접촉식 광학 아나로그 스위치를 더 구비할 수 있다.

본 발명의 다른 기술적 양상에 따라, 오디오 기기에서의 음량조절 방법은, 오디오 볼륨조절을 위한 가변저항 소자로서 복수의 광전변환소자를 준비하는 단계와; 미리 설정된 볼륨조절 스텝들 각각에 대응하여 상기 광전변환소자들의 광전변환 특성이 서로 동일해지도록 보정하기 위해 오디오 볼륨 셀프 테스트 모드를 수행하여 오디오 채널별로 볼륨 보정 데이터를 얻은 후 미리 설정된 스텝별 저장영역에 각기 볼륨 제어 데이터로서 저장하는 단계와; 상기 오디오 기기의 음량조절을 위한 유저 명령을 수신 시에 볼륨 조절의 타겟 스텝 값을 산출하고 그 산출된 타겟 스텝 값으로써 상기 저장영역에 저장된 볼륨 제어 데이터를 억세스 함에 의해 입력 오디오 신호에 대한 오디오 볼륨의 제어가 상기 저장된 볼륨 보정 데이터에 근거하여 행해지도록 하는 단계를 가짐을 특징으로 한다.

바람직하기로 상기 오디오 볼륨 셀프 테스트 모드의 수행은, 볼륨 생성 데이터를 각 스텝별로 출력하는 단계와; 상기 출력된 볼륨 생성 데이터에 대응된 오디 오 출력 값을 오디오 채널별로 피드백 수신하는 단계와; 오디오 채널별로 수신된 오디오 출력 값이 허용 오차를 초과하였으면 오차 발생 채널에 대응되는 볼륨 생성 데이터를 설정된 횟수 이내에서 증감하는 단계와; 상기 증감된 볼륨 생성 데이터에 대한 오디오 출력 값이 허용 오차이내에 들어오는 경우에 설정된 불휘발성 메모리 영역에 각 채널에 대한 스텝별 보정 데이터를 저장하는 단계를 포함할 수 있다.

상기한 본 발명의 장치적 및 방법적 구성에 따르면, 출력 오디오 채널의 음량 편차가 최소화 또는 감소되고 비접촉 제어에 의해 터치 노이즈가 제거되는 이점이 있다.

상기한 본 목적들 및 타의 목적들, 특징, 그리고 동작상의 이점들은, 첨부된 도면들을 참조하여 이하에서 기술되는 본 발명의 바람직한 실시예의 설명에 의해 보다 명확해질 것이다.

도 1은 본 발명이 적용된 오디오 기기의 구성을 개략적으로 보여주는 블록도로서, 오디오 입력선택 및 음량 조절부(100), 프리 앰프(200), 및 스피커들(410,412)을 구동하는 메인 앰프(300)로 구성되어 있다. 여기서, 본 발명에 핵심적으로 관련되는 부분은 오디오 입력선택 및 음량 조절부(100)로서 편의상 음량 조절장치로 칭하기로 한다. 상기 음량 조절장치는 통상적으로 프리 앰프(200)와 함께 하나의 제품내에 통합되어 있지만, 본 발명에서는 미약한 오디오 신호를 전치 증폭하는 역할을 하는 프리앰프와 엄격히 구분하기 위해 기능적으로 분리된 블록으로 나타내었으며, 보다 세부적인 장치블록의 구성은 도 2에 나타내었다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 음량 조절장치의 구성을 보인 블록도로서, 표시부(10), 제어신호 입력부(20), 유저 인터페이스부(30), 볼륨 데이터 추출 및 제어부(40), 오디오 소스 선택부(50), 및 광학 볼륨 및 구동부(60)가 보여진다.

상기 표시부(10)는 디스플레이부로서 기능하기 위해 도트 매트릭스(Dot matrix) 발광다이오드로 구현되어 있으며, 유저의 각종 제어에 응답하여 표시되는 문자 및 숫자는 특별히 마련된 전용 드라이버에 의해 구동된다. 상기 제어신호 입력부(20)는 유저가 오디오 소스의 선택이나 음량의 제어를 행할 수 있도록 마련된 리모트 콘트롤 기기가 될 수 있다. 또한 상기 제어신호 입력부(20)는 일반적인 디지털 제어식 오디오의 경우에 로타리 엔코더(Rotary Encoder) 및 택트(Tact)스위치가 될 수 있다. 상기 유저 인터페이스부(30)는 오디오 제어시 필요한 유저 인터페이스(User Interfare)를 수행하기 위해, 전원 온/오프(on/off), 오디오 소스 선택(Selector), 및 볼륨 조절기능과 기기의 상태를 표시해주는 디스플레이(Display)등을 구현하는 역할을 한다. 상기 유저 인터페이스부(30)는 상기한 기능들을 구현하기 위해 마이크로프로세서를 채용하고 있으며, 필요한 기능이 내부에 프로그램되어 있다.

상기 광학볼륨 및 구동부(60)는 오디오 볼륨조절을 위한 가변저항 소자로서 복수의 광전변환소자를 구비하며 입력 오디오 신호에 대한 볼륨을 조절하는 기능을 수행한다. 여기서, 상기 광학볼륨 및 구동부(60)는 입력 오디오 신호의 볼륨을 조절하기 위해 펄스폭 변조(PWM)신호를 로우패스 필터링하여 생성되는 DC전압에 의해 상기 광전변환소자 예컨대 옵토 커플러(Optocoupler)가 구동되도록 되는 구성을 가 지며, 상기 DC 전압의 레벨에 따라 변하는 저항 값에 의해 음량이 조절되고, 그 조절된 오디오 신호는 프리 앰프로 인가된다.

상기 볼륨 데이타 추출 및 제어부(40)는, 상기 옵토 커플러 등과 같은 상기 광전변환소자들에 대한 오디오 볼륨 셀프 테스트 모드를 수행하여 특성 왜곡된 광전변환소자가 있을 경우에도 서로 동일한 볼륨 조절이 달성되도록 하는 오디오 채널별 볼륨 보정 데이터를 각 스텝별로 추출한 후, 이를 상기 광학 볼륨 및 구동부(60)의 볼륨 제어 시에 사용한다.

상기 오디오 소스 선택부(50)는, 기존의 스위치 및 릴레이식 스위치의 채용을 배제하고 상기 광전변화소자 등과 같은 비접촉식 광학소자를 채용한다. 이에 따라, 오디오 소스(CD 플레이어, 튜너, 테이프, 보조 단자들)의 선택이 비접촉으로 수행되어 접촉 노이즈가 제거된다.

상기 볼륨 데이타 추출 및 제어부(40)는, 미리 설정된 볼륨조절 스텝들 각각에 대응하여 상기 광전변환소자들의 광전변환 특성이 서로 동일해지도록 보정하기 위해 오디오 볼륨 셀프 테스트 모드를 수행하여 오디오 채널별로 볼륨 보정 데이터를 얻은 후 미리 설정된 스텝별 저장영역에 각기 볼륨 제어 데이터로서 저장하고,

상기 오디오 기기의 음량조절을 위한 유저 명령을 수신 시에 볼륨 조절의 타겟 스텝 값을 산출하고 그 산출된 타겟 스텝 값으로써 상기 저장영역에 저장된 볼륨 제어 데이터를 억세스 함에 의해 입력 오디오 신호에 대한 오디오 볼륨의 제어가 상기 저장된 볼륨 보정 데이터에 근거하여 행해지도록 하기 위해,

전기적으로 소거 및 프로그램 가능한 EEPROM등과 같은 불휘발성 메모리(42), 콘트롤러(41), 디지털 대 아나로그 변환기(44), 아나로그 대 디지털 변환기(46)을 구비한다.

도 3 및 도 4는 도 2중 일부 블록들에 대한 실시예의 구성을 보인 상세 회로도로서, 도 3은 도 2내의 볼륨 데이타 추출 및 제어부(40)와, 상기 광학볼륨 및 구동부(60)의 구체적 연결 구성관계를 나타내고, 도 4는 도 2내의 상기 오디오 소스 선택부(50)의 구체적 연결 구성관계를 보여준다.

도 3에서 보여지는 볼륨 데이타 추출 및 제어부(40)는 마이크로프로세서(예컨대 "PIC16F877" )를 사용함에 의해 구현된다. 상기 마이크로프로세서는 내장된 프로그램에 따라 도 7에서와 같이 보여지는 볼륨 제어동작을 행한다.

도 3에서 상기 광학볼륨 및 구동부(60)는 좌측 채널(L채널)에 대한 광학볼륨 및 구동부(60-1)와 우측 채널(R채널)에 대한 광학볼륨 및 구동부(60-2)로 구별되어 있다. 각 채널의 광학볼륨 및 구동부의 내부 구성은 동일하며, 로우패스 필터와, 2개의 옵토 커플러, 및 모드 체인지부가 각기 구비된다.

도 4에서는 5개의 오디오 입력 소스들 중 하나를 비접촉 방식으로 선택하기 위해 5개의 옵토커플러가 구비된다.

결국, 본 발명에서는 종래의 음량 제어의 구조적인 한계를 극복하여 한 차원 높은 음질을 실현 할 수 있는 새로운 방법으로서, 종래의 방법과는 개념자체를 달리하는 비접촉 가변저항 소자를 이용한다. 즉, 비접촉 광학소자인 옵토 커플러를 사용하여 오디오 신호에 대한 음량 조절과 오디오 소스의 스위칭을 행한다. 여기서, 옵토커플러의 동작원리는 빛의 양에 따라 저항값 (photocell resistance)이 변 하는 성질을 가지고 있는 부품이다. 결국, 옵토커플러를 구동함에 의해 가변되는 저항 값을 이용하면 오디오 신호의 스위칭(Selector) 및 음량(Volume)이 비접촉으로 달성되는 것이다.

그런데, 그러한 옵토커플러를 예컨대 스테레오 오디오(2채널)에 채용할 경우에 한 채널당 2개씩 계산하여 통합 4개의 광전변환소자가 필요해진다. 실제로 스테레오 오디오 앰프에서 그 구성에 따라 4∼8개의 광전변환소자가 사용될 수 있는데 이 경우에 소자 상호간에는 광전변환 특성 오차가 존재하므로 오디오 채널간에 볼륨 편차가 존재하여, 예컨대 통합 볼륨으로 음량을 높이거나 낮게 하였을 경우에 좌측 스피커에서 들려지는 소리가 우측 스피커에서 들려지는 소리가 더 크거나 낮을 수 있다. 그러한 오디오 신호의 채널 볼륨 편차를 줄이기 위해 음량조절장치가 조립된 상태에서 새롭게 볼륨 세팅을 할 필요성이 존재한다.

상기한 볼륨 편차를 최소화하기 위한 볼륨 세팅작업이 오디오 볼륨 셀프 테스트 모드(Self test)이고, 도 3내의 마이크로프로세서 부근에 표시된 스위치(SW-PGM)를 누르는 경우에 수행된다. 상기한 오디오 볼륨 셀프 테스트 모드(Self test)가 일단 완료되면, 상기 스위치(SW-PGM)가 다시 눌려지지 않는 한 상기 오디오 볼륨 셀프 테스트 모드는 수행되지 않는다. 이는 오디오 제조 메이커가 제품 출하 시에 일단 최초로 행할 수 있도록 하기 위함이며, 광전변환소자의 갱년 변화에 의해 볼륨 편차가 만약 있을 경우에 유저의 애프터 서비스 요구 시 재차로 수행될 여지를 주기 위해서이다. 그렇지만, 오디오 매니아들을 위해 매뉴얼에 그러한 모드의 수행을 고지하여 유저 차원에서 행할 수 있음은 물론이다.

도 3내의 마이크로프로세서는 셀프 테스트 모드와 통상의 볼륨(Volume) 제어 모드 두 가지 기능을 수행한다. 먼저, 셀프 테스트 모드(또는 초기화 모드)에서는 상기 광전변환소자들의 광전변환 특성이 서로 동일해지도록 보정하기 위해 오디오 채널별로 볼륨 보정 데이터를 얻은 후 미리 설정된 스텝별 저장영역에 각기 볼륨 제어 데이터로서 저장하는 작업이 수행된다. 여기서, 상기 스텝수는 128스텝 또는 256 스텝으로 설정될 수 있으며, 옵토커플러의 특성 오차의 판별은 기준 옵토커플러의 사양에 정의된 각 스텝별 데이터 값과 매번 비교함에 의해 달성될 수 있다.

상기 셀프 테스트 모드가 완료되면, 통상의 볼륨 제어모드가 수행된다. 상기 볼륨 제어모드에서는 상기 오디오 기기의 음량조절을 위한 유저 명령을 수신 시에 볼륨 조절의 타겟 스텝 값을 산출하고 그 산출된 타겟 스텝 값으로써 상기 저장영역에 거장된 볼륨 제어 데이터를 억세스 함에 의해 입력 오디오 신호에 대한 오디오 볼륨의 제어가 상기 저장된 볼륨 보정 데이터에 근거하여 이루어지게 된다. 결국, 볼륨 제어모드는 종래의 디지털 볼륨 제어와 호환성을 갖는 동일한 표준형식으로 구현되어 있다.

도 5는 도 3중 광학 볼륨소자의 출력 특성곡선을 보인 그래프로서, 가로축은 스텝 수를 나타내고 세로축은 이득(GAIN)/전압(V)을 나타낸다. 도면을 참조하면 볼륨 스텝이 0부터 127까지 변화할 때 음량 크기(GAIN)가 0볼트에서 5볼트까지 증가함을 알 수 있다. 상기한 광학볼륨 변화특성은 자연스런 선형성(Linearity)을 보여주는데, 이러한 특성곡선은 인간이 음악을 청취할 때 가장 자연스런 변화특성 곡선으로 알려져 있다. 본 발명의 실시예서는 일반적인 볼륨의 A-커브곡선을 만족하도 록 옵토커플러 특성을 수학적 2차함수로 산출하였다. 즉, 상기 특성 그래프를 만족하는 오디오 볼륨 기준 데이터를 테이블화하여 정의하여 두고, 옵토커플러 특성과 비교시에 이용하게 된다.

도 6은 도 2중 유저 인터페이스부(30)의 오디오 소스 선택동작을 보여주는 제어흐름도로서, 라인(L1)을 통하여 리모콘이나 로타리 엔코더 및 스위치를 통하여 오디오 소스 선택 제어에 관련된 신호가 인가되는 경우에 유저 인터페이스부(30)내의 콘트롤러에 의해 수행된다. 이에 따라, 상기 콘트롤러는 라인(L2)을 통하여 표시 데이터를 출력하여 오디오 소스의 선택을 알리는 문자가 도트 매트릭스 LED로 구성된 표시부(10)를 통해 출력되도록 한다. 한편, 상기 콘트롤러는 라인(L4)을 통해 오디오 소스 선택 제어신호를 인가한다.

상기한 오디오 소스 선택동작은 도 6의 각 단계들을 수행함에 의해 행하여진다. 먼저, S60단계에서 유저의 명령이 오디오 소스 선택이라고 판명되면, S62단계에서 선택된 오디오 소스에 대응된 광학소자의 저항값 만을 최소 저항값으로 되게 하는 선택신호를 출력하는 동작이 행해진다. 여기서, 이전 오디오 소스가 선택된 경우에도 이전에 선택된 오디오 소스가 유지될 필요성이 있으므로 상기 S62단계가 동일하게 수행된다. 이에 따라, 최소 저항값을 갖는 옵토커플러는 선택된 오디오 소스를 라인(L7-1,L7-2)에 연결하고, 나머지 옵토커플러는 거의 무한대의 저항값을 가지므로 각기 대응되는 오디오 소스를 상기 라인(L7-1,L7-2)에 연결하지 못한다. 이에 따라, 비접촉 아나로그 스위칭 동작이 구현되어 오디오 소스의 셀렉팅에 따른 접촉 노이즈가 사라진다. S63단계에서 오디오 소스의 절환이 있는 경우에 S65단계 가 수행된다. 상기 S65단계는 변경 이전의 오디오 소스에 대응된 광학 소자의 저항값을 최대 저항값으로 만드는 작업이 행해진다. 이에 따라, 기 선택된 오디오 소스는 비접촉 방식으로 차단된다. S64단계는 전원 오프를 체크하는 단계이며, 상기 S64단계에서 전원 오프키 입력이 들어오지 않을 경우에는 상기 S60단계로 리턴한다.

이제부터 본 발명의 핵심적인 오디오 볼륨 제어동작의 실시예가 설명될 것이다. 도 7은 도 2중 광학 볼륨 콘트롤러의 볼륨 제어동작의 예를 보여주는 제어흐름도이고, 도 8은 도 7의 제어동작 중 볼륨 셀프 테스트 모드에서 보정된 오디오 생성 데이터의 저장관계를 설명하기 위해 제시된 테이블도이다.

도 7을 참조하면, S70단계는 도 2내의 콘트롤러(41:PIC16F877)가 볼륨 셀프 테스트 모드인지를 체크하는 단계이다. 상기 볼륨 셀프 테스트 모드는 도 3내의 마이크로프로세서 부근에 표시된 스위치(SW-PGM)를 누르는 경우에 수행된다. 따라서, 이 경우에 도 3의 광학볼륨 및 구동부(60-1,60-2)내의 모드 체인지부의 모드 스위치 셋업/볼륨(MODE SW Setup/Volume)은 셋업 상태로 설정된다. 이러한 설정은 별도의 수동 스위치 조작으로 간단히 행하거나 상기 스위치(SW-PGM)에 연동시켜 행할 수 있다. 상기 스위치(SW-PGM)가 눌려지면 LED가 점등하고 약 10초 후 LED가 꺼지면서 완료임을 표시해 준다. 이 과정에서 에러가 발생될 경우는 LED가 지속적으로 깜박거리도록 표시하여 초기화 이상유무를 알려준다. 이 때 발생될 수 있는 에러의 원인은 PCB불량 또는 부품불량이 있을 수 있다.

볼륨 셀프 테스트 모드에서 상기 광학볼륨 및 구동부(60-1,60-2)의 입력라인 들(L7-1,L7-2)에는 데이터 추출을 위한 최대 범위 값으로 직류 5V가 인가된다. 한편, 일반적인 볼륨 제어모드에서는 오디오 소스 선택부(50)에 의해 선택된 아나로그 오디오 신호가 인가된다. 상기 광학볼륨 및 구동부(60-1,60-2)의 라인들(L6-PWM1,L6-PWM2)에는 D/A(44)로부터 발생되는 128단계의 레벨 값이 PWM 신호로서 인가된다. 상기 PWM 신호는 로우패스필터를 거칠 경우에 PWM 크기만큼 DC전압으로 변환되며, 옵토커플러는 상기 변환된 DC 전압에 의해 제어된다. 볼륨 셀프 테스트 모드에서 상기 광학볼륨 및 구동부(60-1,60-2)의 출력 라인들(L5-ADC1,L5-ADC2)에는 PWM 신호의 크기에 응답하여 최대범위 값 5V 직류 입력을 조절한 결과값이 나타나고, 볼륨 제어모드에서는 일반적인 볼륨 제어에 따라 -80dB에서 0dB범위로 감쇄 조절된 아날로그 오디오 신호가 출력된다.

상기 스위치(SW-PGM)가 눌려져 상기 S70단계로 진입되면, S71단계에서 볼륨 생성 데이터가 각 스텝별로 출력된다. 먼저, 0 스텝에서는 예를 들어 0000000이 출력된다고 하면 도 8의 테이블(80A)에서 보여지는 바와 같이 기준 전압은 0.000볼트(V)가 된다. 즉, 0부터 127 까지의 볼륨 스텝수를 설정할 경우에 도 5의 특성 그래프에서 보여지는 바와 같이 최소 전압 0V에서 최대 전압은 5V의 범위에 걸쳐 기준 전압이 분포되게 하는 것이다. 상기 콘트롤러는 0부터 127에 걸쳐(128단계) 볼륨 생성 데이터를 D/A를 통해 PWM신호로써 인가하고 광학볼륨의 변화되는 저항 값에 따라 나타나는 아날로그 값을 다시 A/D를 통해 디지털 값으로 수신하는 것이다. 도 8의 테이블(80A)에서 맨 좌측에 세로로 주어진 숫자는 스텝수를 나타내고 상단 좌측에서부터 우측으로는 볼륨 생성 데이터, 기준 전압, L 채널에서 피드백되는 전압 값, R 채널에서 피드백되는 전압값을 각기 차례로 나타낸다.

S72단계는 상기 출력된 볼륨 생성 데이터에 대응된 오디오 출력 값을 오디오 채널별로 피드백 수신하는 단계이다. 예컨대 상기 테이블(80A)에서 상기 0 스텝에서의 볼륨 생성 데이터가 0000000으로서 출력된 경우에 기준 전압 값은 0.000V이고, L 및 R채널에서 피드백되는 전압값과 동일하다는 것을 알 수 있다. S73단계에서, 오디오 채널별로 수신된 오디오 출력 값이 허용 오차를 초과하는 지의 유무가 체크된다. 상기 0스텝의 경우에 기준 전압값과 상기 L 및 R채널에서 피드백되는 전압값은 모두 0V로서 동일하므로 허용 오차값(예컨대 0.010V) 이내에 있다. 따라서, 허용 오차값을 초과하지 아니한 경우에 S75단계가 수행된다. 상기 S75단계는 볼륨 생성 데이터에 대한 오디오 출력 값이 허용 오차이내에 들어오는 경우에 설정된 불휘발성 메모리 영역에 각 채널에 대한 스텝별 보정 데이터를 저장하는 단계이다. 이에 따라, 도 8의 테이블(80B)에서 0스텝의 L 및 R 채널 저장영역에는 모두 0000000이 저장된다. S76단계에서 스텝 수가 n 이상인지의 유무가 체크된다. 여기서 n은 127 또는 255로 주어질 수 있다. 상기한 경우에 이제 겨우 0스텝이 수행되었으므로 S79단계로 간다. 상기 S79단계는 1 스텝을 증가시키는 단계이다. 다시 상기 S71단계가 수행되고 이 경우에 볼륨 생성 데이터가 0000001 로서 출력된다. 도 8의 테이블(80A)에서와 같이, 63스텝까지는 채널별로 사용된 포토커플러의 특성 오차가 거의 없었다고 가정하고, 64스텝에서 L 채널의 피드백 수신 전압이 1.182V로 수신되어 허용 오차를 초과하였다고 하면, S74단계가 실행된다. 상기 S74단계는 허용 오차를 초과하였으면 오차 발생 채널에 대응되는 볼륨 생성 데이터를 설정된 횟 수 이내에서 증감하는 단계이다. 이에 따라 화살 부호 82에서 보여지는 바와 같이 볼륨 생성데이터는 1000000에서 1000001로 증가된다. 이 경우에 L 채널의 피드백 수신 전압이 1.190V로 수신되어 허용 오차를 재차로 초과하였다고 하면, S74단계가 또 다시 실행된다. 이 때 볼륨 생성데이터는 1000001에서 1000010으로 화살부호 83으로 나타낸 바와 같이 증가된다. 드디어 L 채널의 피드백 수신 전압이 화살부호 84에서 화살부호 85에서 보여지는 바로서 1.210V로서 수신되어 허용 오차를 초과하지 아니하였다고 하면, 상기 S75단계가 실행되어 도 8의 테이블(80B)에서 64스텝의 L 채널 저장영역에는 1000010이 저장되고 R 채널 저장영역에는 1000000이 저장된다. 이 경우에 64스텝의 L 채널 저장영역에 저장된 데이터 1000010는 볼륨 보정 데이터로서 사용된다. 마찬가지로, 65스텝의 경우에도 상기 L 채널의 피드백 수신 전압이 1.190V로 수신되어 허용 오차가 초과되고, 상기 S74 및 S75단계의 실행에 의해, 도 8의 테이블(80B)내의 65스텝의 L 채널 저장영역에는 1000011이 저장되고 R 채널 저장영역에는 1000001이 저장된다. 이와 같이, 불휘발성 메모리 영역에는 상기 테이블(80B)에서 보여지는 바와 같이 각 채널에 대한 스텝별 보정 데이터가 저장된다. 결국, 소자간 특성을 사전에 정의된 표준특성 데이터 값과 비교 한 후 최대한 근접하는 값을 추출해내는 것이다. 그리고 추출된 데이터는 메모리에 저장되고 볼륨 제어모드에서 제어 기준 값으로 사용된다.

S77단계는 증감 루프가 m회 이상인지를 체크하는 단계이다. 여기서 m회는 3 내지 15회 정도일 수 있다. S78단계는 에러 메시지를 출력하는 단계이다. 상기 S77 및 S78단계는 PCB불량 또는 부품불량이 있을 경우를 대비한 것이다.

상기 S70단계에서 S79단계까지가 수행되면, 오디오 채널별로 볼륨 보정 데이터를 얻은 후 미리 설정된 스텝별 저장영역에 각기 볼륨 제어 데이터로서 저장하는 동작이 완료된다. 이렇게 초기화 동작이 완료되면 이제부터는 완벽한 볼륨기능을 수행할 수 있도록 출하 준비가 완료된다.

제품의 출하 이후에는 통상적으로 볼륨 조절 모드하에서의 제어동작이 수행된다. 도 7을 다시 참조하면, S80단계는 볼륨 조절 모드인지를 체크하는 단계이다. 이 경우에 유저 인터페이스부(30)의 출력라인(L3)을 통해 표준 디지틸볼름(예: 버브라운 PGA2310등) 제어규격에 준(호환)하는 제어신호(Mute, CS, SDATA, CLK)가 제공된다. S81단계에서 상기 오디오 기기의 음량조절을 위한 유저 명령을 수신 시에 조절 데이터를 수신하는 단계가 수행된다. S82단계에서 볼륨 조절의 타겟 스텝 값을 산출하는 작업이 완료되면, S83단계에서 상기 산출된 타겟 스텝 값으로써 상기 저장영역에 저장된 볼륨 제어 데이터를 억세스 하는 작업이 행해진다. 이에 따라 입력 오디오 신호에 대한 오디오 볼륨의 제어가 상기 저장된 볼륨 보정 데이터에 근거하여 행해지도록 된다. 예컨대 유저가 볼륨 스텝을 50스텝에서 64스텝으로 증가 입력하였다고 하면, L 채널의 광학볼륨 및 구동부에는 L 채널 저장영역에 저장된 볼륨 제어 데이터 1000010가 인가되고, R 채널의 광학볼륨 및 구동부에는 R 채널 저장영역에 저장된 볼륨 제어 데이터 1000000가 인가된다. 결국, S84단계에서 볼륨 보정 데이터가 출력되어 표준 설정 볼륨 제어방식으로 제어가 이루어진다. 이에 따라, 셀프 테스트 모드에 따른 볼륨 보정 데이터가 제공되므로 L 및 R 채널에는 오디오 신호의 채널 볼륨 편차가 최소화되어, 좌우 스피커에서 동일하게 커진 소리가 출력된다.

상기한 본 발명은 예시된 도면을 위주로 한 실시 예에 의거하여 설명되었으나 이에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않은 범위 내에서 다양한 변화와 변경이 가능함은 물론, 균등한 타의 실시 예가 가능하다는 것은 명백하다. 예를 들어, 음량 조절장치의 회로 구성요소들의 세부적 연결구조나 세부적인 소프트웨어 알고리즘을 사안에 따라 달리 변경할 수 있음은 물론이다.

상기한 바와 같은 본 발명의 음량 조절장치에 따르면, 오디오 볼륨 조절시 출력 오디오 채널의 음량 편차가 최소화 또는 줄어들고 구조적으로 비접촉 제어에 의해 종래의 접촉제어에 기인된 치명적 음질 변형이 원천적으로 제거되는 효과가 있다. 결국, 종래의 접촉방식에서 발생되던 음질 스트레스 및 손실 등을 구조적으로 방지하여 왜곡 없는 자연스런 음악성을 가지는 하이파이 제품 개발이 가능하도록 하는 장점이 있으며, 이는 기존의 오디오 볼륨의 성능적 한계를 극복함으로써 경쟁력 있는 고급 하이파이 제품을 만들어 낼 수 있는 계기를 제공한다.

Claims (13)

1. 오디오 기기에서의 음량 조절장치에 있어서:

   오디오 볼륨조절을 위한 비접촉 방식의 가변저항 소자로서 복수의 광전변환소자를 구비하며 입력 오디오 신호에 대한 볼륨을 조절하는 광학 볼륨 및 구동부와;

   상기 광전변환소자들에 대한 오디오 볼륨 셀프 테스트 모드를 수행하여 특성 왜곡된 광전변환소자가 있을 경우에도 서로 동일한 볼륨 조절이 달성되도록 하는 오디오 채널별 볼륨 보정 데이터를 각 스텝별로 추출한 후, 이를 상기 광학 볼륨 및 구동부의 볼륨 제어 시에 사용하는 볼륨 데이터 추출 및 제어부를 구비함과 이를 을 특징으로 하는 오디오 기기에서의 음량 조절장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 볼륨 데이터 추출 및 제어부는,

   미리 설정된 볼륨조절 스텝들 각각에 대응하여 상기 광전변환소자들의 광전변환 특성이 서로 동일해지도록 보정하기 위해 오디오 볼륨 셀프 테스트 모드를 수행하여 오디오 채널별로 볼륨 보정 데이터를 얻은 후 미리 설정된 스텝별 저장영역에 각기 볼륨 제어 데이터로서 저장하고,

   상기 오디오 기기의 음량조절을 위한 유저 명령을 수신 시에 볼륨 조절의 타겟 스텝 값을 산출하고 그 산출된 타겟 스텝 값으로써 상기 저장영역에 저장된 볼륨 제어 데이터를 억세스 함에 의해 입력 오디오 신호에 대한 오디오 볼륨의 제어 가 상기 저장된 볼륨 보정 데이터에 근거하여 행해지도록 하기 위해,

   불휘발성 메모리 및 마이크로프로세서를 가짐을 특징으로 하는 오디오 기기에서의 음량 조절장치.
3. 제1항에 있어서, 입력 선택 명령에 응답하여 복수의 오디오 소스들 중 하나를 선택적으로 스위칭하여 상기 입력 오디오 신호를 상기 광학 볼륨 및 구동부에 제공하는 비접촉식 광학 아나로그 스위치를 더 구비함을 특징으로 하는 오디오 기기에서의 음량 조절장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 광전변환소자는 광량에 따라 저항값이 변화되는 옵토커플러로서, 광량의 변화에 따라 0볼트에서 약 5V의 범위의 출력값이 얻어지는 특성을 가짐을 특징으로 하는 오디오 기기에서의 음량 조절장치.
5. 제2항에 있어서, 상기 미리 설정된 볼륨조절 스텝들은 0에서 127스텝 또는 0에서 255 스텝으로 나뉘어짐을 특징으로 하는 오디오 기기에서의 음량 조절장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 오디오 볼륨 셀프 테스트 모드의 수행은 리셋 스위치의 스위칭 입력이 있을 경우에만 이루어짐을 특징으로 하는 오디오 기기에서의 음량 조절장치.
7. 오디오 기기에서의 음량 조절방법에 있어서:

   오디오 볼륨조절을 위한 가변저항 소자로서 복수의 광전변환소자를 준비하는 단계와;

   미리 설정된 볼륨조절 스텝들 각각에 대응하여 상기 광전변환소자들의 광전변환 특성이 서로 동일해지도록 보정하기 위해 오디오 볼륨 셀프 테스트 모드를 수행하여 오디오 채널별로 볼륨 보정 데이터를 얻은 후 미리 설정된 스텝별 저장영역에 각기 볼륨 제어 데이터로서 저장하는 단계와;

   상기 오디오 기기의 음량조절을 위한 유저 명령을 수신 시에 볼륨 조절의 타겟 스텝 값을 산출하고 그 산출된 타겟 스텝 값으로써 상기 저장영역에 저장된 볼륨 제어 데이터를 억세스 함에 의해 입력 오디오 신호에 대한 오디오 볼륨의 제어가 상기 저장된 볼륨 보정 데이터에 근거하여 행해지도록 하는 단계를 가짐을 특징으로 하는 오디오 기기에서의 음량 조절방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 광전변환소자는 광량에 따라 저항값이 변화되는 옵토커플러로서, 광량의 변화에 따라 0볼트에서 약 5V의 범위의 출력값이 얻어지는 특성을 가짐을 특징으로 하는 오디오 기기에서의 음량 조절방법.
9. 제7항에 있어서, 상기 미리 설정된 볼륨조절 스텝들은 0에서 127스텝 또는 0에서 255 스텝으로 하여 실제 음량조절 볼륨스텝에 해당되는 오디오 신호에 대하여 -80dB에서 0dB범위 까지로 음량감쇄가 구현되도록 함을 특징으로 하는 오디오 기기 에서의 음량 조절방법.
10. 제7항에 있어서, 상기 오디오 볼륨 셀프 테스트 모드의 수행은 리셋 스위치의 스위칭 입력에 응답하여 수행됨을 특징으로 하는 오디오 기기에서의 음랑 조절방법.
11. 제10항에 있어서, 상기 오디오 볼륨 셀프 테스트 모드의 수행은,

    볼륨 생성 데이터를 각 스텝별로 출력하는 단계와;

    상기 출력된 볼륨 생성 데이터에 대응된 오디오 출력 값을 오디오 채널별로 피드백 수신하는 단계와;

    오디오 채널별로 수신된 오디오 출력 값이 허용 오차를 초과하였으면 오차 발생 채널에 대응되는 볼륨 생성 데이터를 설정된 횟수 이내에서 증감하는 단계와;

    상기 증감된 볼륨 생성 데이터에 대한 오디오 출력 값이 허용 오차이내에 들어오는 경우에 설정된 불휘발성 메모리 영역에 각 채널에 대한 스텝별 보정 데이터를 저장하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 오디오 기기에서의 음량 조절방법.
12. 제11항에 있어서, 상기 입력 오디오 신호의 선택은 입력 선택 명령에 응답하여 복수의 오디오 소스들 중 하나를 스위칭하는 비접촉식 광학 아나로그 스위치에 의해 수행됨을 특징으로 하는 오디오 기기에서의 음량 조절방법.
13. 제11항에 있어서, 상기 볼륨 생성 데이터는 펄스폭 변조 신호로서 변환된 후 로우패스 필터링되어 상기 광전변환소자에 인가되고, 상기 오디오 출력 값은 디지털 데이터로 변환된 후 기준 값과 비교됨을 특징으로 하는 오디오 기기에서의 음량 조절방법.

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