KR100752599B1 - 휴대단말 수신음의 저음대역 복원 방법 - Google Patents

휴대단말 수신음의 저음대역 복원 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 휴대단말 수신음의 저음대역 복원 방법에 관한 것으로, 본 발명은 휴대단말 수신음의 저음대역 복원 방법에 있어서, 음성 신호를 수신하는 단계; 상기 음성 신호에서 소정 대역 신호를 추출하는 단계; 상기 추출한 소정 대역 신호의 주파수를 저음대역으로 천이하는 단계; 상기 음성 신호와 상기 주파수 천이된 저음대역 신호를 합성하는 단계를 포함하는 휴대 단말 수신음의 저음대역 복원방법을 제공한다.
가청주파수, 저음대역, 주파수 성분, 주파수 천이

Description

휴대단말 수신음의 저음대역 복원 방법{Method for restoring the bass band of the received voice in mobile terminal}
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 휴대단말의 구성도.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에서 본래 신호와 주파수 천이된 신호의 음성합성장치 구성도.
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도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에서 본래 신호와 주파수 천이된 신호의 음성합성방법 흐름도.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에서 본래 신호의 주파수 천이과정을 나타낸 예시도.
본 발명은 휴대단말 수신음의 저음대역 복원 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 휴대단말 수신음의 저음대역 성분 일부를 추정하여 복구함으로써 수신음의 음질을 향상시키는 휴대단말 수신음의 저음대역 복원 방법에 관한 것이다.
일반적으로 가청주파수라 함은 사람의 귀로 들을 수 있는 음파의 진동주파수를 말하며, 가청주파수 대역(audio frequency band)은 20Hz~20KHz 대역인 것으로 간주되고 있다. 상기 가청주파수 대역은 저음역대(20Hz ~ 200Hz 대역)와 중음역대(200Hz~3KHz 대역) 및 고음역대 (3KHz ~ 20KHz 대역)로 나눌 수 있다.
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저음역대(20Hz ~ 200Hz 대역)는 드럼, 파이프 오르간 등에서 나오는 중량감있는 음역대로서 묵직하고 장엄한 느낌을 준다. 저음역대가 부족하면 허전하고 가벼운 느낌을 주지만 과하면 명료도가 떨어지며 답답하고 불쾌한 느낌을 줄 수 도 있다. 실제 30Hz이하 초저음은 귀로 듣는다기 보다 몸으로 느낀다고 해도 무방하다.
중음역대(200Hz~3KHz)는 사람들의 일상적인 대화나 가수의 목소리가 이 음역대에 해당된다. 중음역대는 음의 강도나 긴장감등에 많은 영향을 주며 이 중음역대의 스피커를 미드레인지(midrange)라 하고 음질이 좋은 스피커라 하면 이 중음처리가 잘 된 제품을 말한다.
고음역대(3KHz ~ 20KHz)는 아주 높은 바이올린 등의 소리로서 고음역대의 소리재생이 뛰어나면 음이 맑고 다이나믹하게 느껴진다. 관악기나 현악기에 포함되어 있는 음악에서 음이 화려하게 들리며 심벌즈나 트라이앵글같은 짧은 반향을 가지고 있는 악기의 음을 풍부하게 해준다.
그런데, 종래 휴대폰에서는 코덱(예를들어, EVRC(enhanced variable rate codec), QCELP(qualcomm code excited linear prediction, 퀄컴 코드 여기 선형 예측 부호화기)) 등을 사용하여 소리신호를 추출하는데, 이 경우 음성전달에 필수적인 300~3400Hz대역의 주파수만을 전달하므로, 수신자는 중저음역대(200Hz~300Hz)의 사람들의 일상적인 대화나 소리는 들을 수 없고 그에따라 음의 강도나 긴장감 등이 떨어진다는 문제가 있다.
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본 발명은 상기한 바와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 중저음대역 수신음의 주파수를 천이시켜 중저음 성분을 추정하여 복원함으로써, 원래 소리의 중저음성분을 일부 복원할 수 있고, 음악과 같은 주파수 대역이 넓은 소리를 전달할 때 중저음대역 성분을 향상시킴으로서 수신자의 체감 음질을 높일 수 있는 휴대단말 수신음의 저음대역 복원 방법을 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 휴대단말 수신음의 저음대역 복원방법에 있어서, 음성 신호를 수신하는 단계; 상기 음성 신호로부터 소정 대역 신호를 추출하는 단계; 상기 추출한 소정 대역 신호의 주파수를 저음대역으로 천이하는 단계; 상기 음성 신호와 상기 주파수 천이된 저음대역 신호를 합성하는 단계를 포함하여 이루어진다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명한다.
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도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 휴대단말의 구성도이다.
상기 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 휴대단말은 화상이동통신기능, 방송신호수신기능 등을 구비할 수 있다.
RF부(118)는 휴대단말의 무선 통신 기능을 수행한다. 상기 RF부(118)는 송신되는 신호의 주파수를 상승변환 및 증폭하는 RF송신기와, 수신되는 신호를 저잡음 증폭하고 주파수를 하강 변환하는 RF수신기 등을 포함한다.
데이터처리부(119)는 상기 송신되는 신호를 부호화 및 변조하는 송신기 및 상기 수신되는 신호를 복조 및 복호화하는 수신기 등을 구비한다. 즉, 상기 데이터 처리부(119)는 모뎀(MODEM) 및 코덱(CODEC)으로 구성될 수 있다. 여기서 상기 코덱은 패킷데이터 등을 처리하는 데이터 코덱과 음성 등의 오디오 신호를 처리하는 오디오 코덱을 구비한다.
메모리부(111)는 프로그램 메모리, 데이터 메모리들로 구성될 수 있다. 상기 프로그램 메모리는 휴대단말의 일반적인 동작을 제어하기 위한 프로그램들 및 본 발명에서 키 입력부의 명령에 따라 사진파일 및 음성파일을 결합하거나, 상기 결합파일을 다수 결합하여 하나의 영상물 파일을 구성하도록 하는 프로그램들을 저장할 수 있다. 또한 상기 데이터 메모리는 상기 프로그램들을 수행하는 중에 발생되는 데이터들을 일시 저장하는 기능을 수행한다. 또한 상기 메모리부(111)는 본 발명의 실시 예에 따라 사진 파일, 음성 파일, 사진 및 음성의 결합파일, 또는 상기 결합파일이 다수 결합된 1개의 영상물 파일이 저장된 데이터베이스(DB)가 될 수 있다.
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주파수 천이기(frequency shifter)(113)는 소정 주파수대역(예를 들어, 200Hz ~ 600Hz)신호의 주파수를 천이시켜(즉, 예를 들어 150Hz ~ 300Hz)의 신호를 발생시킨다.
오디오 처리부(114)는 상기 데이터 처리부(119)의 오디오 코덱에서 출력되는 수신 오디오신호를 재생하거나 또는 마이크로부터 발생하는 송신 오디오신호를 상기 데이터 처리부(119)의 오디오 코덱에 전송하는 기능을 수행한다.
주파수 천이기(frequency shifter)(113)는 상기 오디오 처리부에서 출력되는소정 주파수 대역(예를들어, 300Hz ~ 600Hz)신호의 주파수를 천이시켜 저음 대역(예를들어 150Hz ~ 300Hz) 신호를 발생시킨다.
카메라 부(camera module)(115)는 소정의 피사체로부터 주어지는 광 선속을 집합시켜 촬영하는 카메라렌즈, 촬영된 광신호를 전기적 신호로 변환하는 카메라 센서와, 상기 카메라센서로부터 촬영되는 아날로그 영상신호를 디지털 데이터로 변환하는 신호처리부를 구비한다. 여기서 상기 카메라 센서는 CCD센서라 가정하며, 상기 신호처리부는 DSP(Digital Signal Processor: DSP)로 구현할 수 있다.
상기 카메라 센서 및 신호처리부는 일체형으로 구현할 수 있으며, 또한 분리하여 구현할 수도 있다.
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휴대단말 제어부(110)는 휴대단말의 전반적인 동작을 제어하는 기능을 수행한다. 또한, 상기 제어부(110)는 상기 데이터 처리부(119)를 포함할 수도 있다. 또한, 상기 제어부(110)는 본 발명의 일 실시 예에 따라 메모리 부(111), 오디오 처리부(114), 영상처리부(116), 표시부(117), 데이터 처리부(119)와 연결되어 데이터를 교환, 가공, 처리하고, 호(call)를 설정하도록 제어한다.
영상처리부(116)는 상기 카메라 부(115)에서 출력되는 영상신호를 표시하기 위한 화면 데이터를 발생하는 기능을 수행한다. 상기 영상처리부(116)는 상기 카메라부(115)에서 출력되는 영상신호를 프레임 단위로 처리하며, 상기 프레임 영상데이터를 표시부(117)의 특성 및 크기에 맞춰 출력한다. 또한, 상기 영상처리부(116)는 영상코덱을 구비하며, 상기 표시부(117)에 표시되는 프레임 영상데이터를 설정된 방식으로 압축하거나, 압축된 프레임 영상데이터를 원래의 프레임 영상데이터로 복원하는 기능을 수행한다. 여기서 상기 영상코덱은 JPEG 코덱, MPEG4 코덱, Wavelet 코덱 등이 될 수 있다. 상기 영상처리부(116)는 OSD(On Screen Display) 기능을 구비한다고 가정하며, 상기 제어부(110)에 의하여 제어되어 표시되는 화면크기에 따라 온-스크린(on-screen) 표시 데이터를 출력할 수 있다.
표시부(117)는 상기 영상처리부(116)에서 출력되는 영상신호를 화면으로 표시하며, 상기 제어부(110)에서 출력되는 데이터를 표시한다. 여기서 상기 표시부(117)는 발광소자(예를 들어, liquid crystal display, Organic Light Emitting Diode)로 이루어진 패널(panel)을 사용할 수 있다. 상기 패널은 터치스크린(touch-screen)기능을 구비하는 것이 바람직하다.
키 입력부(112)는 숫자 및 문자 정보 등을 포함하는 소정의 전화번호를 입력하기 위한 키들 및 각종 기능들을 설정하기 위한 기능키들을 구비한다. 또한, 상기 키들의 단축키를 구비할 수 있으며, 예를 들어, 상기 단축키는 '#' 또는 '*' 일 수 있다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에서 본래 신호와 주파수 천이된 신호의 음성합성장치 구성도이고, 도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에서 본래 신호와 주파수 천이된 신호의 음성합성방법 흐름도이며, 도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에서 본래 신호의 주파수 천이과정을 나타낸 예시도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 휴대단말 수신음의 저음대역 보강방법을 설명한다.
도 3을 참고하면, S301단계에서 휴대단말은 전원 ON되어 대기상태에 있다.
S303단계에서, 휴대단말 제어부(110)는 음성신호 수신여부를 판단한다. 상기 음성신호는 사람의 목소리 이외에도 악기소리 등 가청주파수 대역(20Hz~20KHz)의 소리신호를 포함한다.
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상기 음성신호 수신과정을 도 2를 참고하여 설명하면 다음과 같다.
베이스 밴드 칩(base band chip)(201)에 의하여 원래의 소리신호성분이 추출되고, 이 신호로부터 샘플링된 소정의 디지털 데이터를 코텍(202)으로 전송한다. 상기 코덱(202)에 의하여 원래의 음성신호가 복원된다. 그러나 상기 샘플링과정 및 코텍(202)에 의한 음성 데이터 추출과정에서 300Hz이하 주파수를 갖는 소리신호는 음성신호로 출력되지 않는다. 다만, 도면 부호 402의 스펙트럼을 도시한 그래프에서 알 수 있듯이, 300Hz이하 주파수를 갖는 소리신호의 배음(倍音)신호만 출력된다.
S305단계에서 상기 음성신호를 대역제한 필터(band pass filter)(203)에 통과시켜 소정 대역신호를 추출한다(도 4의 402 참조). 상기 소정 대역은 300Hz ~ 600Hz임이 바람직하다.
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S307단계에서 상기추출된 소정 대역신호의 주파수를 천이시킨다.
도 4를 참고하여 상기 주파수 천이과정을 설명하면 다음과 같다.
도면 부호 401을 참조하면, 원음의 주파수 분포는 다양하며, 300Hz 이하의 주파수 신호가 존재한다. 즉, 원음의 주파수 분포는 300Hz 이하의 저음 성분 및 300Hz 이상의 배음성분을 포함한다.
그러나, 도면 부호 402를 참조하면, 휴대단말의 음성 데이터 추출과정에서 300Hz이하 주파수를 갖는 소리신호는 휴대단말의 음성신호로 출력되지 않는다. 다만, 300Hz이하 주파수를 갖는 소리신호의 배음(倍音) 주파수 신호만 출력된다. 이러한 주파수 스펙트럼을 도면 부호 401 및 402에 도시하였다.
따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 대역 제한 필터(bandpass filter)(203)는 코덱(202)에서 출력된 음성 신호에서 소정 대역(예를 들어 300Hz ~ 600Hz)의 신호를 추출한다.
그런 다음, 주파수 천이기(frequency shifter)(113)는 상기 소정 대역 신호를 천이시킨다. 그러면, 그 소정 대역의 1/2 대역(예컨대, 150Hz ~ 300Hz)의 신호가 생성된다. 즉, 저음 대역을 복원한다.
상술한 바와 같은 복원된 저음 대역 신호의 예를 도면 부호 403의 그래프에 도시하였다.
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S309단계에서, 상기 수신 신호와 주파수 천이된 저음 대역 신호를 합성한다.이에 따라, 휴대단말의 오디오 신호 전송 및 추출 과정에서 소멸되었던 300Hz이하 소리성분 중 일부를 복구할 수 있다.
S311단계에서, 상기 합성된 음성신호를 출력한다.
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한편, 상술한 휴대 단말기가 수신한 음성 신호에서 소정 대역의 음성 신호를 추출하는 과정(S305)과, 소정 대역의 음성 신호를 천이시켜 저음 대역 신호를 복원하는 과정(S309) 및 수신한 음성 신호와 저음 대역 신호를 합성하는 과정(S311)을 반복함으로써 원래의 오디오 성분을 더 충실히 복할 구수 있다.
이상, 전술한 본 발명의 바람직한 실시 예는, 예시의 목적을 위해 개시된 것으로, 당업자라면, 이하 첨부된 특허청구범위에 개시된 본 발명의 기술적 사상과 그 기술적 범위 내에서, 또 다른 다양한 실시 예들을 개량, 변경, 대체 또는 부가 등이 가능할 것이다.
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본 발명에 따르면, 소정 대역 수신음의 주파수를 천이시켜 임의의 중저음 오디오 신호의 주파수 성분을 추정하여 보강함으로써, 본래 오디오 신호의 중저음 주파수성분을 일부 복원할 수 있고, 음악과 같은 주파수 대역이 넓은 오디오 신호를 출력할 때 저음 대역 주파수성분을 향상시킴으로서 수신자의 체감 음질을 높일 수 있다.

Claims (7)

  1. 휴대단말 수신음의 저음대역 복원 방법에 있어서,
    음성신호를 수신하는 단계;
    상기 음성 신호에서 소정 대역의 신호를 추출하는 단계;
    상기 추출한 소정 대역 신호의 주파수를 저음대역으로 천이하는 단계;
    상기 음성 신호와 상기 주파수 천이된 저음대역 신호를 합성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대단말 수신음의 저음대역 복원 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 저음대역 복원 방법은
    상기 음성 신호에서 소정 대역의 신호를 추출하는 단계;
    상기 추출한 소정 대역 신호의 주파수를 저음 대역으로 천이하는 단계; 및
    상기 음성신호와 상기 주파수 천이된 저음대역 신호를 합성하는 단계를 한번 이상 반복하는 것을 특징으로 하는 휴대단말 수신음의 저음대역 복원 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 음성신호는 사람의 목소리와 악기소리를 포함하며,
    상기 음성신호는 가청주파수 대역의 오디오 신호인 것을 특징으로 하는 휴대단말 수신음의 저음대역 복원 방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 가청주파수 대역은
    20Hz~20KHz인 것을 특징으로 하는 휴대단말 수신음의 저음대역 복원 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 소정 대역의 신호는
    대역제한필터(band pass filter)를 사용하여 선별되는 것을 특징으로 하는 휴대단말 수신음의 저음대역 복원 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 소정 대역은
    300Hz ~ 600Hz 인 것을 특징으로 하는 휴대단말 수신음의 저음대역 복원 방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 추출한 소정 대역 신호의 주파수를 저음대역으로 천이하는 단계는,
    상기 소정 대역 신호 주파수를 1/2로 천이시키는 것을 특징으로 하는 휴대단말 수신음의 저음대역 복원 방법.
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