KR100718423B1 - 오디오 시스템의 적응적 음량 조절 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 오디오 시스템의 적응적 음량 조절 기술에 관한 것으로, 오디오 시스템에 저장된 음원이 재생되면 마이크로폰과 같은 소음 측정 수단을 통해 주변 소음을 측정하고, 등화기에 대한 음량 크기(Gn)와 음량 크기의 평균치(Gmean)를 산출하며, 평균치(Gmean)에 대해 음량을 조절하여 외부 소음에 대한 전체 음량을 반영하고, 음량 크기(Gn)에서 평균치(Gmean)를 감산하여 보상값(En)을 산출하며, 산출되는 보상값(En)을 등화기에 적용하여 외부 소음의 음역별 특성을 반영한 후 최종 음량을 조절하여 음원을 출력하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 오디오 시스템의 주변에서 발생하는 소음의 음역대별 강도에 따라 음량 특성을 보상해 줌으로써, 특히 주변 소음에 민감한 휴대용 음향 기기에서 청취자가 받는 외부 소음 영향이 현저히 감소되어, 보다 쾌적한 청취 환경을 제공할 수 있다.
등화기, 음량 조절

Description

오디오 시스템의 적응적 음량 조절 장치 및 방법{METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLING VOLUME IN AUDIO SYSTEM}
도 1은 본 발명에 따른 오디오 시스템의 적응적 음량 조절 장치에 대한 블록 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 오디오 시스템의 적응적 음량 조절 과정의 흐름도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 소음 측정부 120 : 제어부
104 : 음원 소스부 106 : 오디오 처리부
108 : 등화기 110 : 음량 조절부
112 : 스피커
본 발명은 오디오 시스템의 음량을 조절하는 기술에 관한 것으로, 특히 음역대별 특성을 고려하여 적응적으로 음량을 조절하는데 적합한 오디오 시스템의 음량 조절 기술에 관한 것이다.
일반적으로 오디오 시스템 내에는 AGC(Automatic Gain Control), AVC(Automatic Volume Control) 등이 구비되며, 이러한 장치들은 원래의 음원신호가 채널별(라디오의 경우)로 또는 음원 소스별(CDP, MP3 플레이어 등의 경우)로 평균적인 출력 값이 상이하기 때문에 이를 일정한 레벨로 조절하여 출력해 주는 역할을 수행한다.
여기서 AVC는 현재에도 고급형 휴대형 음향기기의 일부에 장착되어 출시되고 있으며, 주변 소음을 측정하여 그 정도에 따라 AVC 제어하는 기술이 이미 공지된 바 있다.(등록특허공보 제10-0202639호)
이하에서는, 상기 등록특허공보 제10-0202639호에 대해 간략히 기술하기로 한다.
등록특허공보 제10-0202639호의 볼륨 자동 조절 장치는, 주위 소음을 측정하는 소음 측정부와, 현재의 볼륨 레벨값을 저장하고 있는 볼륨 레벨값 저장부와, 상기 소음 측정부의 현재 측정 소음값과 상기 볼륨 레벨값 저장부의 현재 볼륨 레벨값을 계산하여 실제 소음값을 출력하는 실제 소음값 계산부와, 상기 실제 소음값 계산부의 출력신호를 저장하는 메모리부와, 상기 실제 소음값 계산부의 현재 출력값과 상기 메모리부에 저장된 이전 출력값을 계산하여 볼륨 레벨 조정값을 출력하는 볼륨 조정값 계산부와, 상기 볼륨 조정값 계산부의 출력신호에 따라 볼륨 제어 신호를 출력함과 아울러 시스템을 총괄 제어하는 마이크로컴퓨터와, 상기 마이크로컴퓨터의 제어신호에 따라 음성신호를 처리하여 출력하는 음성신호 처리부와, 상기 음성신호 처리부의 음성신호 크기를 조절하여 출력하는 볼륨 제어부로 구성된다.
이와 같은 볼륨 자동 조절 장치는, 주위 소음을 측정하여 이를 현재 볼륨 레 벨값과 감산하여 실제 소음값을 계산하고, 그 계산한 값과 이전 실제 소음값을 감산하여 그 결과를 볼륨 제어값으로 출력하도록 함으로써, 다시 말해, 주위 소음중에서 기기 자체에서 나는 소리, 즉 스피커 음향에 의한 소음과 실제 소음을 측정하여 그 실제 소음 정도를 볼륨 제어에 이용함으로써, 오디오 볼륨을 자동으로 조절한다는 것이다.
이러한 볼륨 자동 조절 장치는, 종래의 오디오 청취시 주위 소음에 의해 청취가 불가능해 지면 항상 일일이 볼륨의 크기를 조정해 주어야만 하는 불편함을 해소한다는 것으로, 사용자에게 보다 편리한 청취 환경을 제공한다.
그런데 이러한 종래 기술에서는, 주변에서 발생하는 소음의 전체적인 음량만을 고려하고 있을 뿐, 소음의 음역대별 특성은 전혀 고려하지 않고 있다.
특히, 휴대형 음향기기의 청취환경, 예컨대, 이어폰, 헤드폰 등을 사용하는 청취환경에서는, 주변에서 발생하는 소음은 특정 음역대역에 편중되어 있거나 특정한 음역 특성을 갖게 되는 경우가 많다.
예를 들어, 명동 길거리 한복판이라면 사람의 말소리의 음역대에 소음이 집중되어 있을 것이고, 전철이나 버스 등에서는 해당 운송 수단이 내는 소음이 가장 큰 비중을 차지할 것이다.
이러한 음역대별 소음 특성을 고려하지 않고 일률적으로 음량만을 조절하게 되면, 여전히 특정 음역대는 소음에 묻히게 되고, 다른 음역대는 지나치게 큰 음량을 갖게 되어 음역대별 밸런스가 무너져 버린 음향을 청취할 수밖에 없게 된다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 한계를 극복하기 위한 것으로, 주변에서 발생하는 소음의 음역대별 강도에 따라 등화기(equalizer)가 출력하는 음향을 조절하여 청취자가 소음에서 받는 영향을 감소시킬 수 있는 오디오 시스템의 적응적 음량 조절 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 오디오 시스템의 주변 소음을 측정하는 소음 측정부와, 음향 신호의 음원이 저장되는 음원 소스부와, 상기 음원 소스부로부터의 음원을 음향 신호로 변환하는 오디오 처리부와, 상기 오디오 처리부로부터의 음향 신호의 음량을 조절하는 음량 조절부와, 상기 오디오 처리부로부터의 음향 신호를 음역 대역별로 이득을 보상하여 상기 음량 조절부에 적용하는 등화기와, 상기 소음 측정부에서 측정되는 소음의 음역대별 특성을 고려한 보상값을 연산하고 연산된 보상값을 상기 등화기에 적용하여 상기 소음 측정부에서 측정되는 소음의 음역대별 특성을 반영하여 최종 음량이 조절되어 출력되도록 상기 음량 조절부를 제어하는 제어부를 포함하는 오디오 시스템의 적응적 음량 조절 장치를 제공한다.
본 발명의 목적을 달성하기 위한 다른 실시예에 따르면, 주변 소음을 측정할 수 있는 소음 측정 수단과, n개의 음역을 조절할 수 있는 등화기를 구비하는 오디오 시스템의 음량 조절 방법으로서, 상기 오디오 시스템에 저장된 음원이 재생되는지를 판단하는 단계와, 상기 음원이 재생되면 상기 소음 측정 수단을 통해 주변 소음을 측정하는 단계와, 상기 등화기에 대한 음량 크기(Gn)와 상기 음량 크기의 평균 치(Gmean)를 산출하는 단계와, 상기 평균치(Gmean)에 대해 음량을 조절하여 외부 소음에 대한 전체 음량을 반영하고 보상값(En)을 산출하는 단계와, 상기 보상값(En)을 상기 등화기에 적용하여 외부 소음의 음역별 특성을 반영하는 단계와, 최종 음량을 조절하여 상기 음원을 출력하는 단계를 포함하는 오디오 시스템의 적응적 음량 조절 방법을 제공한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.
설명에 앞서, 본 실시예에 적용되는 오디오 시스템은 이어폰이나 헤드폰을 사용하여 주로 음악을 청취하는 휴대용 음향 기기로 한정하기로 하며, 이러한 한정 사항은 단지 본 실시예에 대한 효과를 보다 극대화할 수 있다는 점을 고려한 것일 뿐 본 발명을 특징짓는 것은 아니다. 예컨대, 가정 내에 구비되는 일반 오디오 시스템인 경우, 마이크의 입력신호에서 스피커의 출력특성을 제거하여 본 실시예의 적용이 가능하며, 이는 후술하는 특허청구범위로부터 보다 명확해 질 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 오디오 시스템의 적응적 음량 조절 장치에 대한 블록 구성도로서, 소음 측정부(100), 제어부(102), 음원 소스부(104), 오디오 처리부(106), 등화기(108), 음량 조절부(110), 스피커(112)를 포함한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 소음 측정부(100)는 오디오 시스템의 주변 소음을 측정하는 역할을 수행한다. 이러한 소음 측정부(100)는, 예를 들면 대역별 음량을 감지할 수 있는 마이크로폰이 적용될 수 있으며, 본 실시예에서는 이러한 소음 측정부(100)의 주파수 특성을 제거한 후 음량 조절을 수행하는 것을 특징으로 한다. 즉, 마이크로폰의 경우, 입력된 신호에서 마이크로폰 자체의 주파수 특성을 제거하고 푸리에 변환 등의 방법으로 음역별 소음의 크기를 측정한다. 본 오디오 시스템에 n개의 음역을 조절할 수 있는 등화기가 사용될 경우에, 각 음역별 소음의 크기는 Nn으로 정의될 수 있다.
음원 소스부(104)에는 음향 신호의 음원이 저장되며, 제어부(102)의 제어하에 소정 음원이 재생 처리된다. 이와 같은 음원 소스부(104)는, 예컨대 MP3 플레이어의 경우 MP3 파일 저장매체이거나, CD 플레이어의 경우 오디오 CD일 수 있다.
오디오 처리부(106)는 음원 소스부(104)로부터의 음원을 음향 신호로 변환하는 역할을 수행한다. 오디오 처리부(106)내에는 도시 생략된 변환부, 증폭부, 검파부 등이 구비될 수 있으며, 이러한 구성은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 알 수 있는 바, 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
본 실시예에 따른 등화기(108)는 오디오 처리부(106)로부터의 음향 신호를 음역 대역별로 이득을 보상하여 음량 조절부에 적용하는 역할을 수행한다. 이와 같은 등화기(108)는 본 실시예에 따라 n개의 음역을 조절할 수 있도록 구현될 수 있다.
음량 조절부(110)는 오디오 처리부(106)로부터의 음향 신호의 음량을 조절하는 역할을 수행한다. 보다 구체적으로, 등화기(108)에서 각 음역별 특성이 보상된 음량 조절값으로 오디오 처리부(106)의 음향 신호의 음량을 조절한다.
음량 조절부(110)에서 조절된 음향 신호는 스피커(112)를 통해 최종 출력된다.
한편, 제어부(102)는, 상기 소음 측정부(100)에서 측정되는 소음의 음역대별 특성을 고려한 보상값을 연산하고, 연산된 보상값을 상기 등화기에 적용하여 상기 소음 측정부에서 측정되는 소음의 음역대별 특성을 반영하여 최종 음량이 조절되어 출력되도록 음량 조절부(110)를 제어하는 역할을 수행한다.
이하, 상술한 구성과 함께, 본 발명의 다른 실시예에 따른 오디오 시스템의 적응적 음량 조절 과정을 첨부한 도 2의 흐름도를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 단계(S200)에서와 같이, 오디오 시스템이 구동하여 음원 소스부(104)를 통해 음원이 재생되면, 제어부(102)는 단계(S202)로 진행한다.
단계(S202)에서 제어부(102)는 소음 측정부(100)를 통해 주변 소음을 측정한다. 이때, 소음 측정부(100)는, 예컨대 마이크로폰이 적용될 수 있으며, 본 실시예에서는 마이크로폰 자체에서 출력되는 음향신호를 배제하기 위해 마이크로폰의 주파수 특성을 제거한다.
이후 단계(S204)에서 제어부(102)는 등화기(108)에 대한 음량 크기(Gn)를 산출한다.
m번째 음역대의 소음이 n 번째 음향 출력에 미치는 영향을 나타내는 상수를 Kmn이라고 할 때, n 번째 음역에서 보상해 주어야 하는 음량의 크기(Gn)는 다음 [수학식 1]과 같다.
Figure 112005073110124-pat00001
이때, 상수 Kmn은 각 음역의 음량이 다른 음역에 미치는 영향과 출력장치의 특성을 고려하여 가변적으로 선택될 수 있다.
음량 크기(Gn)가 산출되면, 제어부(102)는 단계(S206)로 진행하여 상기 음량 크기(Gn)의 평균치(Gmean)를 산출한다.
제어부(102)에서 산출되는 음량 크기(Gn)의 평균치(Gmean)는 다음 [수학식 2]와 같이 표현될 수 있다.
Figure 112005073110124-pat00002
음량 크기(Gn)의 평균치(Gmean)가 산출되면, 제어부(102)는 단계(S208)로 진행하여 산출된 평균치(Gmean)를 음량 조절부(110)에 적용하여 외부 소음에 대한 전체 음량을 반영한다.
이후, 제어부(102)는 단계(S210)로 진행하여 음량 조절부(110)의 보상값(En) 을 산출한다. 보상값(En)은 다음 [수학식 3]과 같다.
En = Gn - Gmean
단계(S212)에서 제어부(102)는 상기 보상값(En)을 등화기(108)에 적용하여 외부 소음의 음역별 특성을 반영한 후 단계(S214)로 진행한다.
단계(S214)에서 제어부(102)는 최종 음량 조절값을 음량 조절부(110)에 적용한다. 따라서 단계(S216)에서는, 음량 조절부(110)에서 최종 조절된 음량으로 상기 음원이 스피커(112)로 출력되게 된다.
이상과 같이, 본 발명은 오디오 시스템의 주변에서 발생하는 소음의 음역대별 강도에 따라 등화기가 이를 보상하도록 함으로써, 주변 소음에 특히 민감한 휴대용 음향 기기의 음역대별 음량 조절이 가능하도록 구현한 것이다.
본 발명에 의하면, 오디오 시스템의 주변에서 발생하는 소음의 음역대별 강도에 따라 음량 특성을 보상해 줌으로써, 특히 주변 소음에 민감한 휴대용 음향 기기에서 청취자가 받는 외부 소음 영향이 현저히 감소되어, 보다 쾌적한 청취 환경을 제공할 수 있다.
이상, 본 발명을 실시예에 근거하여 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되는 것이 아니라, 후술하는 특허청구범위의 기술적 사상과 범주 내에서 여러 가지 변형이 가능한 것은 물론이다.

Claims (11)

  1. 삭제
  2. 대역별 음량을 감지할 수 있는 마이크로폰으로 구성되어 오디오 시스템의 주변 소음을 측정하는 소음 측정부와,
    음향 신호의 음원이 저장되는 음원 소스부와,
    상기 음원 소스부로부터의 음원을 음향 신호로 변환하는 오디오 처리부와,
    상기 오디오 처리부로부터의 음향 신호의 음량을 조절하는 음량 조절부와,
    상기 오디오 처리부로부터의 음향 신호를 음역 대역별로 이득을 보상하여 상기 음량 조절부에 적용하는 등화기와,
    상기 소음 측정부에서 측정되는 소음의 음역대별 특성을 고려한 보상값을 연산하고 연산된 보상값을 상기 등화기에 적용하여 상기 소음 측정부에서 측정되는 소음의 음역대별 특성을 반영하여 최종 음량이 조절되어 출력되도록 상기 음량 조절부를 제어하는 제어부
    를 포함하는 오디오 시스템의 적응적 음량 조절 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 오디오 시스템은 휴대용 음향 기기인 것을 특징으로 하는 오디오 시스템의 적응적 음량 조절 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 오디오 시스템은 고정식 음향 기기인 것을 특징으로 하는 오디오 시스템의 적응적 음량 조절 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 오디오 시스템은 마이크의 입력신호에서 스피커의 출력특성을 제거하여 주변 소음 환경을 추정하는 것을 특징으로 하는 오디오 시스템의 적응적 음량 조절 장치.
  6. 삭제
  7. 주변 소음을 측정할 수 있는 소음 측정 수단과, n개의 음역을 조절할 수 있는 등화기를 구비하는 오디오 시스템의 음량 조절 방법으로서,
    상기 오디오 시스템에 저장된 음원이 재생되는지를 판단하는 단계와,
    상기 음원이 재생되면 상기 소음 측정 수단의 주파수 특성을 제거하여 상기 소음 측정 수단을 통한 주변 소음을 측정하는 단계와,
    상기 등화기에 대한 음량 크기(Gn)와 상기 음량 크기의 평균치(Gmean)를 산출하는 단계와,
    상기 평균치(Gmean)에 대해 음량을 조절하여 외부 소음에 대한 전체 음량을 반영하고 보상값(En)을 산출하는 단계와,
    상기 보상값(En)을 상기 등화기에 적용하여 외부 소음의 음역별 특성을 반영하는 단계와,
    최종 음량을 조절하여 상기 음원을 출력하는 단계
    를 포함하는 오디오 시스템의 적응적 음량 조절 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 음량 크기 Gn은, 수학식
    Figure 112007004795174-pat00003
    에 의해 산출되며, 상기 Kmn은 m번째 음역대의 소음이 n번째 음향출력에 미치는 영향을 나타내는 상수인 것을 특징으로 하는 오디오 시스템의 적응적 음량 조절 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 평균치 Gmean은, 수학식
    Figure 112007004795174-pat00004
    에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 오디오 시스템의 적응적 음량 조절 방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 보상값 En은, 상기 Gn에서 상기 Gmean을 감산한 것을 특징으로 하는 오디오 시스템의 적응적 음량 조절 방법.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 오디오 시스템은 휴대용 음향 기기인 것을 특징으로 하는 오디오 시스템의 적응적 음량 조절 방법.
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