KR100810077B1 - 표준 청력특성을 이용한 이퀄라이제이션 방법 - Google Patents

표준 청력특성을 이용한 이퀄라이제이션 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 표준 청력특성을 이용한 이퀄라이제이션 방법에 관한 것으로서, 상기 표준 청력특성을 이용한 이퀄라이제이션 방법은 통신 중계기, 통신장비 및 음향기기의 오디오 신호 이퀄라이제이션 방법에 있어서, 오디오 신호의 라우드니스를 증가시키기 위하여 오디오 신호를 표준 청력도 특성곡선을 이용하여 이퀄라이징하는 것을 특징으로 하는 표준 청력특성을 이용한 이퀄라이제이션 방법이다.
본 발명에 따르면, 통신장비-예를 들어 전화 단말기, 송신기, 중계기 등-에 적용하는 경우 상당한 명료도와 음질의 향상으로 통화품질을 향상 시킬 수 있는 장점이 있으며, 또한, MP3나 일반 오디오, 카 오디오 등의 음향기기에 적용하는 경우 명료도, 음질, 청력보호 효과를 기대할 수 있으며, 보청기로서의 역할도 수행할 수 있다는 장점이 있다.
ISO226, 청력특성, 등감곡선, 오디오신호 보정, 이퀄라이저, 이퀄라이징

Description

표준 청력특성을 이용한 이퀄라이제이션 방법{Equaliztion Method with Equal Loudness Curve}
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 표준 청력특성을 이용한 이퀄라이제이션 과정을 나타낸 순서도.
도 2는 ISO226:2003 표준에 따른 등감곡선도.
도 3은 ISO 표준에 따른 소음기준곡선도.
본 발명은 인간의 표준 청력특성을 이용한 이퀄라이제이션 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 통신 장비의 중계기나 단말기 또는 음향기기에 2003년 업그레이드된 ISO266 표준 청력도나 청력의 통계를 이용하여 입력되는 음향데이터를 이퀄라이징하여 소리의 질을 향상하게 하는 방법에 관한 것이다.
물리적 또는 전기적으로 측정되는 음압(음의 강도)은 인간의 청각기관을 통해서 실제로 지각하는 음의 크기와 일치하지 않는다. 인간의 귀는 가청주파수의 음 에 대하여 불규칙한 응답특성을 가지고 있으므로, 실제 물리적으로 동일한 음압의 음이라 하더라고 인간이 지각하는 음의 크기는 각 주파수 대역에 따라 다르게 인식되게 된다. 이러한 인간의 청력특성 때문에 동일한 물리적 음압으로 출력되는 음을 듣게 되더라도 사용자는 음의 주파수 대역에 따라 각기 다른 크기로 인식하게 된다.
현재 시중에서 판매되고 있는 통신 단말기, 음향기기 등의 개인용 정보통신기기(음향 또는 음성의 재생이 가능한 개인용 정보통신기기)는 사용자의 청력 손상을 초래할 수 있을 만큼의 충분한 음량 증폭 기능을 가지고 있는데, 대부분의 사용자들이 볼륨을 높여 음향 또는 음성을 재생하기 때문에 이용하는 사용자들의 청력 손상이 갈수록 심각해져 경도 난청이 발생하는 경우가 많아지고 있는 실정이며, 음악을 선호하는 사람일수록 음량을 최대로 하여 음악을 재생하는 경향이 있어 이러한 사용자의 경우, 청력 손실 문제는 더욱 심각하여 중도 난청 내지 심도 난청이 발생하는 경우가 많아지고 있다.
종래의 개인용 정보통신기기를 통해 음향, 음성을 재생하는 경우, 청력 손실이 더욱 심하게 유발되는 이유는 종래의 개인용 정보통신기기가 인간의 청력도 특성을 무시하고 음향, 음성 등의 오디오 신호를 재생하였기 때문이다.
종래의 개인용 정보통신기기의 경우, 대부분 볼륨의 선형적인 제어만 수행되기 때문에, 예를 들어, 볼륨을 90dBHL로 조정한 경우, 특정부분은 60dBHL 만큼만 노출되어 피로감을 덜 느낄 수 있으나 다른 부분은 90dBHL 만큼 오버 노출되기 때문에 음향 왜곡(distortion) 및 피로감을 느끼게 되어, 90dBHL 만큼 오버 노출되는 다른 부분이 쉽게 손상되는 문제점이 발생한다. 즉, 자신에게 잘 들리지 않는 특정 주파수 대역의 음을 크게 듣기 위하여 볼륨을 조정하는 경우, 볼륨이 선형적으로 제어되어 모든 주파수 대역의 음의 음압이 증가하게 되어 특정 주파수 대역의 음을 감지하는 청각세포가 손상되게 되는 것이다.
이와 같이 개인용 정보통신기기의 선형적인 제어 때문에 발생하는 청각 세포의 손실을 방지하기 위해, 주파수 대역별로 독립적인 음향 조절이 가능하도록 하는 이퀄라이제이션이 수행될 수 있다.
일반적으로 이퀄라이저(equalizer: 등화기)는 사용자가 자신의 원하는 음색으로 음악을 들을 수 있도록 하는 것으로서, 예를 들어, 투명하고 청아한 높은 주파수 대역을 선호하는 사람은 이퀄라이저의 높은 주파수 대역을 키움으로써 본인이 원하는 사운드를 만들 수 있으며, 웅장하고 힘 있는 사운드를 원하는 경우에는 낮은 주파수 대역을 키우게 된다.
그러나 이러한 이퀄라이저를 이용하는 것은 사용자에게 이퀄라이저를 세팅하는 불편한 과정을 수행하도록 한다는 문제점이 있었으며, 또한, 사용자의 이퀄라이저 세팅이 반드시 청력도 보호, 음질향상, 음감향상 등의 긍정적인 효과를 가져온다고 할 수 없는 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 통신 장비의 중계기나 단말기 또는 음향기기에 2003년 업그레이드된 ISO266 표준 청력도나 청력의 통계를 이용하여 입력되는 음향데이터를 이퀄라이징하는 방법을 제공함을 목적으로 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 통신 중계기, 통신장비 및 음향기기의 오디오 신호 이퀄라이제이션 방법에 있어서, 오디오 신호의 라우드니스를 증가시키기 위하여 오디오 신호를 표준 청력도 특성곡선을 이용하여 이퀄라이징하는 것을 특징으로 하는 표준 청력특성을 이용한 이퀄라이제이션 방법이 제공된다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 표준 청력특성을 이용한 이퀄라이제이션 방법에 대한 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 표준 청력특성을 이용한 이퀄라이제이션 과정을 나타낸 순서도이다.
첨부된 도면을 참조하여 표준 청력특성을 이용한 이퀄라이제이션 방법에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 표준 청력특성을 이용한 이퀄라이제이션 방법은 모듈형태로 구현되어 통신 단말기, 음악재생이 가능한 개인용 정보통신기기 또는 통신 중계기 등에 탑재되어 구동될 수 있으며, 또는 하드웨어적으로 구현될 수도 있다.
이하에서는 모듈형태로 구현되어 엠피쓰리 플레이어 등의 음악재생이 가능한 개인용 정보통신기기(이하 '정보통신기기'라 함.)에 탑재된 경우를 가정하여 설명하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
먼저, 정보통신기기의 사용자가 표준 청력특성을 이용한 이퀄라이제이션 과정을 실행하기 위하여 정보통신기기의 특정 키를 조작하여 이퀄라이제이션 기능을 수행하는 제어신호를 출력하면, 본 발명에 따른 표준 청력특성을 이용한 이퀄라이제이션 과정이 시작되게 된다(S100). 물론, 사용자가 옵션을 설정하기에 따라서 별도의 키입력이 없더라도 기본적으로 이퀄라이제이션이 설정되도록 구성될 수도 있다.
다음으로, 사용자가 이퀄라이제이션에 사용될 청력도 통계를 선택하게 되면, 사용자가 선택한 청력도 통계를 이용한 이퀄라이제이션이 시작된다(S102). 이러한 청력도 특성곡선으로는 한국인의 표준 청력도 통계, 연령별 청력도 통계, 인간 표준 청력도 통계 등 여러 가지 표준 청력도 통계가 이용될 수 있으며, 사용자는 자신이 이퀄라이제이션에 사용하고자 하는 청력도 통계를 선택할 수 있다. 여기서 청력도 통계란, 각 주파수 대역에 따른 인간의 청각특성을 나타낸 표준 통계를 말한다.
도 2는 ISO226:2003 표준에 따른 등감곡선도으로서, 국제표준화기구(ISO)에서 권고하는 국제적인 청감곡선이다.
보다 바람직하게 본 발명에서 이용되는 표준 청력도 통계는 도 2에 도시된 ISO226:2003 표준에 따른 등감곡선(Equal Loudness Contour, 이하 'ELC'라 함.)을 이용할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 인간의 청각특성은 저주파 대역에서는 대단히 둔감하고 고주파 대역에서는 대단히 민감한 것을 확인할 수 있다.
2003년 업그레이드된 ISO266에 의하면 다이나믹의 변화에도 250Hz에서 8KHz까지의 주파수 커브(ELC 커브)에는 변화가 없는데, 이는 기존의 ELC(ISO266)에 비하여 현저한 차이를 지니고 있다.
이로 인하여 기존의 ELC를 오디오 기기에 사용할 수 없었던 반면, 2003년 이후에 업그레이드된 ELC커브를 그대로 음향장비에 적용하는 경우 인간의 청력도에 가장 흡사한 음향장비가 되는데, 이는 단지 음질의 향상뿐만 아니라 명료도의 향상, 청력보호의 효과가 있다.
따라서 본 발명에서는 도 2에 도시된 ISO226:2003 표준에 따른 등감곡선을 이용하여 사용자에게 모두 주파수 대역에서 고른 음량의 소리가 들릴 수 있도록 오디오 신호의 주파수 대역별 신호를 보정하는 과정을 수행하게 된다.
상술한 오디오 신호 보정을 수행하기 위하여 먼저 dBHL 스케일에 의한 ISO266:2003 표준에 의한 등감곡선 데이터를 SPL(sound pressure level) 스케일의 데이터로 변환한다(S104).
다음으로, 소음에 의한 영향을 최소화하기 위하여 소음기준곡선(noise criteria curve, Approximate threshold hearing for continues noise)를 상기 S104에서 SPL(sound pressure level) 스케일로 변환된 등감곡선에 적용한다(S106).
도 3은 ISO 표준에 따른 소음기준곡선(noise criteria curve)으로서, NC등급(NC-20, NC-30 등)은 각 주파수 대역에 따른 소음기준을 나타내고 있다.
본 발명에서는 ISO 표준에 따른 소음기준곡선(noise criteria curve)을 이용 하여 이퀄라이제이션이 수행된 후의 오디오 신호가 NC-20 등급에서 NC-40 등급 내로 유지되도록 이퀄라이제이션을 수행하게 된다.
다음으로, 소음기준곡선이 적용된 등감곡선 데이터를 이용하여 오디오신호를 이퀄라이징한다. 이때, 보다 바람직하게 오디오 신호의 250Hz, 500Hz, 1KHz, 2KHz, 4KHz, 8KHz 주파수 대역의 신호를 소음기준곡선이 적용된 등감곡선 데이터를 이용하여 조정한다(S108).
마지막으로 상술한 S108 단계의 주파수 대역에 따른 조정이 이루어진 후, 조정된 오디오신호의 250Hz와 8KHz 대역에 근접한 주파수대역의 오디오 신호를 선형화 한다(S110). 250Hz와 8KHz의 경우 주파수 이퀄라이저 값을 토대로 근접 주파수를 리니어하게 적용하여 음의 거부감을 최소화하게 된다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 250Hz와 8KHz의 주파수 대역에서 등감곡선의 변화가 급격하게 일어나므로 250Hz와 8KHz 대역의 신호만을 보정하는 경우 음의 거부감이 발생되게 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명에서는 250Hz와 8KHz 대역을 각각 중심으로 해서 일정한 범위의 신호를 보정된 250Hz와 8KHz 대역의 오디오 신호에 맞추어 선형화해주는 과정을 수행하게 되는 것이다.
상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 따르면 통신장비-예를 들어 전화 단말기, 송신기, 중계기 등-에 적용하는 경우 상당한 명료도와 음질의 향상으로 통화품질을 향상 시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면 MP3나 일반 오디오, 카 오디오 등의 음향기기에 적용하는 경우 명료도, 음질, 청력보호 효과를 기대할 수 있으며, 보청기로서의 역할도 수행할 수 있다는 장점이 있다.

Claims (6)

  1. 통신 중계기, 통신장비 및 음향기기의 오디오 신호 이퀄라이제이션 방법에 있어서,
    (a1) dBHL 스케일에 의한 표준 청력도 특성곡선 데이터를 SPL 스케일의 데이터로 변환하는 단계; 및
    (b) 상기 (a)단계에서 변환된 SPL 스케일의 등감곡선 데이터를 이용하여 오디오 신호를 이퀄라이징하는 단계를 포함하되,
    상기 표준 청력도 특성곡선 데이터는 각 주파수 대역에 따른 인간의 청각특성을 나타낸 표준 통계 데이터인 것을 특징으로 하는 표준 청력특성을 이용한 이퀄라이제이션 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 표준 청력도 특성곡선은 ISO266:2003 표준에 의한 등감곡선인 것을 특징으로 하는 표준 청력특성을 이용한 이퀄라이제이션 방법.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 표준 청력특성을 이용한 이퀄라이제이션 방법은,
    (a2) 상기 (a1) 단계에서 변환된 SPL 스케일의 등감곡선 데이터에 소음기준곡선(Noise Criteria Curve)의 데이터를 적용하는 단계를 더 포함하고,
    상기 (b) 단계는 상기 (a2)단계에서 산출되는 데이터를 이용하여 오디오 신호를 이퀄라이징하는 것을 특징으로 하는 표준 청력특성을 이용한 이퀄라이제이션 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 (b) 단계는 오디오 신호의 250Hz, 500Hz, 1KHz, 2KHz, 4KHz, 8KHz 주파수 대역의 오디오 신호를 상기 (a2)단계에서 산출되는 데이터를 이용하여 이퀄라이징 하는 것을 특징으로 하는 표준 청력특성을 이용한 이퀄라이제이션 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 표준 청력특성을 이용한 이퀄라이제이션 방법은,
    (c) 상기 (b) 단계에서 이퀄라이징된 오디오신호의 250Hz 및 8KHz 대역에 근접한 주파수대역의 신호를 선형화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표준 청력특성을 이용한 이퀄라이제이션 방법.
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