KR100925022B1 - 청력도 기반의 음질보정 음향출력장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 음향출력장치에 관한 것으로서, 전기적 오디오 신호를 사람이 들을 수 있는 소리로 변환해주는 음향출력장치에 있어서, 외부 기기로부터 출력되는 개인 청력도에 따른 이퀄라이제이션 데이터 및 오디오 신호를 입력받는 인터페이스, 상기 인터페이스에서 수신된 개인 청력도에 따른 이퀄라이제이션 데이터를 저장하는 메모리, 상기 메모리에 저장된 개인 청력도에 따른 이퀄라이제이션 데이터에 따라 상기 인터페이스로부터 출력되는 오디오 신호를 이퀄라이제이션하고, 아날로그 신호로 변환한 후 증폭하여 출력하는 오디오신호 처리부, 상기 오디오신호 처리부에서 출력되는 아날로그 오디오신호를 소리로 변환하여 출력하는 출력부 및 상기 인터페이스, 메모리 및 오디오신호 처리부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 청력도 기반의 음질보정 음향출력장치에 관한 것이다.
본 발명의 음향출력장치에 따르면 사용자의 청력 손상을 방지해줄 수 있을 뿐만 아니라 각 개인에게 최적화된 음질을 제공할 수 있으며, 다양한 종류의 오디오 기기들과 무선으로 연결될 수 있어 그 이동 및 사용이 자유롭다는 장점이 있다.
스피커, 청력도, 음질보정, 이퀄라이제이션, 블루투스, 표준청력특성, 랜덤 베케시 추적법
Description
도 1은 유무선통신 방식의 청력도 기반 이퀄라이제이션 장치 및 청력도 기반의 음질보정 음향출력장치를 도시한 개념도.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 청력도 기반의 음질보정 음향출력장치의 구성을 도시한 블럭도.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 표준 청력특성을 이용한 이퀄라이제이션 과정을 나타낸 순서도.
도 4는 ISO226:2003 표준에 따른 등감곡선도.
도 5는 ISO 표준에 따른 소음기준곡선도.
*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***
100 : 청력도 기반 이퀄라이제이션 장치
200 : 청력도 기반의 음질보정 음향출력장치
210 : 인터페이스 220 : 메모리
230 : 오디오신호 처리부 240 : 출력부
250 : 제어부
본 발명은 청력도 기반의 음질보정 음향출력장치에 관한 것이다.
더욱 상세하게는 유선 또는 무선으로 전송되는 개인 청력도에 따른 이퀄라이제이션 데이터에 따라 오디오 신호를 이퀄라이제이션(Equalization)한 후 소리로 변환하여 출력하는 청력도 기반의 음질보정 음향출력장치에 관한 것이다.
스피커 등의 음향출력장치는 다양한 종류의 오디오 기기 뿐만 아니라 이동통신 단말기, 보청기, 헤드셋 등 음향과 관련된 기기에서 전기적 오디오 신호를 사람이 들을 수 있는 소리로 변환해주는 장치로서 널리 이용되고 있다.
하지만 이러한 음향출력장치는 일반적으로 고음영역에 비해 저음영역에서 상대적으로 음질이 떨어진다는 문제점이 있으며, 그 종류나 사양에 따라 음질에 차이가 발생한다.
또한, 음향출력장치 볼륨 조정시 전 주파수 대역의 볼륨이 동일하게 조정됨으로써 사용자가 잘 들을 수 없는 특정 주파수 대역의 음만을 크게 들을 수 없다는 문제점을 가지고 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 한 방법으로 일부 오디오 기기는 주파수 대역별로 오디오 신호를 보상해주는 이퀄라이저(Equalizer, 등화기) 기능을 제공하고 있지만 이 기능 역시 사용자의 개인적인 기호나 컨디션에 따른 청각의 민감도에 의존할 수밖에 없으므로 매번 이퀄라이저의 조정값을 다르게 하여야 한다는 번거로움이 있었다.
한편, 사람의 청각기관인 귀는 가청주파수의 음에 대해 불규칙한 응답특성을 가지고 있어서 실제 물리적으로 동일한 음이라 하더라도 주파수 대역에 따라 다르게 인식되며, 이러한 불규칙한 응답특성마저도 사람 개개인의 청력도에 따라 또 다른 차이를 보이는게 사실이다.
결국, 기존의 스피커나 이퀄라이저 기능을 갖는 오디오 기기는 이러한 각각의 개인적인 청력도에 따른 특성을 고려하지 않고 있으므로 각 개인에게 최적화된 음질을 제공할 수 없을 뿐 아니라 각종 오디오 기기의 범람으로 갈수록 심각해지는 현대인들의 청력 손상을 더 초래할 수 있다는 문제점이 있었다.
덧붙여, 현재 대부분의 음향출력장치는 다양한 종류의 오디오 기기들과 유선으로 연결됨으로써 스피커의 이동에 있어서 번거롭고 불편하며, 경우에 따라서는 연결부위의 단선 우려가 있기도 하였다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 유선 또는 무선으로 전송되는 개인 청력도에 따른 이퀄라이제이션 데이터에 따라 오디오 신호를 이퀄라이제이션한 후 소리로 변환하여 출력하는 청력도 기반의 음질보정 음향출력장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 프리셋으로 인간의 표준청력도 특성곡선을 이용하여 이퀄라이제이션을 수행할 수 있는 청력도 기반의 음질보정 음향출력장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상술한 바와 같은 목적은, 전기적 오디오 신호를 사람이 들을 수 있는 소리로 변환해주는 음향출력장치에 있어서, 외부 기기로부터 출력되는 개인 청력도에 따른 이퀄라이제이션 데이터 및 오디오 신호를 입력받는 인터페이스; 상기 인터페이스에서 수신된 개인 청력도에 따른 이퀄라이제이션 데이터를 저장하는 메모리; 상기 메모리에 저장된 개인 청력도에 따른 이퀄라이제이션 데이터에 따라 상기 인터페이스로부터 출력되는 오디오 신호를 이퀄라이제이션하고, 아날로그 신호로 변환한 후 증폭하여 출력하는 오디오신호 처리부; 상기 오디오신호 처리부에서 출력되는 아날로그 오디오신호를 소리로 변환하여 출력하는 출력부; 및 상기 인터페이스, 메모리 및 오디오신호 처리부의 동작을 제어하는 제어부; 를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 청력도 기반의 음질보정 음향출력장치를 제공함으로써 달성된다.
또한, 상술한 바와 같은 목적은, 전기적 오디오 신호를 사람이 들을 수 있는 소리로 변환해주는 음향출력장치에 있어서, 음향기기에 연결되어 상기 음향기기로부터 출력되는 오디오 신호를 입력받는 인터페이스; 표준 청력도 특성곡선이 저장되는 메모리; 상기 메모리에 저장된 표준 청력도 특성곡선에 따라 상기 인터페이스를 통해 입력되는 오디오 신호를 이퀄라이제이션하고, 아날로그 신호로 변환한 후 증폭하여 출력하는 오디오신호 처리부; 상기 오디오신호 처리부에서 출력되는 아날로그 오디오신호를 소리로 변환하여 출력하는 출력부; 및 상기 메모리 및 오디오신호 처리부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 청력도 기반의 음질보정 음향출력장치를 제공함으로써 달성된다.
또한, 상술한 바와 같은 목적은, 전기적 오디오 신호를 사람이 들을 수 있는 소리로 변환해주는 음향출력장치에 있어서, 음향기기에 연결되어 상기 음향기기로부터 출력되는 오디오 신호를 입력받으며, 외부 정보통신기기에 연결되어 상기 외부 정보통신기기로부터 출력되는 개인 청력도에 따른 이퀄라이제이션 데이터를 입력받는 인터페이스; 표준 청력도 특성곡선과 상기 개인 청력도에 따른 이퀄라이제이션 데이터가 저장되는 메모리; 사용자의 선택에 따라 상기 인터페이스를 통해 입력되는 오디오 신호를 상기 메모리에 저장된 표준 청력도 특성곡선에 따라 이퀄라이제이션하거나 또는, 상기 메모리에 저장된 개인 청력도에 따른 이퀄라이제이션 데이터를 이용하여 이퀄라이제이션하여 아날로그 신호로 변환한 후 증폭하여 출력하는 오디오신호 처리부; 상기 오디오신호 처리부에서 출력되는 아날로그 오디오신호를 소리로 변환하여 출력하는 출력부; 및 상기 인터페이스, 메모리 및 오디오신호 처리부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 청력도 기반의 음질보정 음향출력장치를 제공함으로써 달성된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 청력도 기반의 음질보정 음향출력장치에 대해 상세하게 설명한다.
도 1은 무선통신 방식의 청력도 기반 이퀄라이제이션 장치 및 청력도 기반의 음질보정 음향출력장치를 도시한 개념도로서, 청력도 기반 이퀄라이제이션 장치(100)와 음향기기(300) 및 본 발명에 따른 청력도 기반의 음질보정 음향출력장치(200)로 구성된다. 도 1에 도시된 개념도는 무선통신 방식을 채택한 실시예를 기준으로 도시되었으나, 본 발명은 필요에 따라 유선 또는 무선으로 청력도 기반 이퀄라이제이션 장치(100)와 음향기기(300) 및 본 발명에 따른 청력도 기반의 음질보정 음향출력장치(200)가 연결되도록 구성될 수 있다.
도 1에 도시된 바에서 청력도 기반 이퀄라이제이션 장치(100)는 개인의 청력도를 측정하고, 측정된 데이터를 저장하며, 필요한 경우 개인 청력도 특성에 따른 이퀄라이제이션을 수행하기도 하는데, 이러한 일련의 과정 및 필요한 구성은 본 출원인의 국내특허출원 제 10-2004-0111229호(2004년12월23일 출원)인 "청력도 기반 이퀄라이제이션 방법 및 장치"에 상세히 개시되어 있으며, 이에 따라 측정되는 개인 청력도에 따른 이퀄라이제이션 데이터는 본 발명에 따른 청력도 기반의 음질보정 음향출력장치(200)에 무선으로 전송된다.
이때, 음향출력장치(200)의 음질보정에 사용되는 개인 청력도에 따른 이퀄라이제이션 데이터는 본 출원인의 선행발명인 국내특허출원 제 10-2004-0111229호(2004년12월23일 출원)인 "청력도 기반 이퀄라이제이션 방법 및 장치"에 의해 랜덤 베케시 추적법을 이용하여 주파수 대역별로 측정된 개인의 청력도에 기반한 데이터가 이용될 수 있다. 즉, 개시된 국내특허출원 제 10-2004-0111229호(2004년12월23일 출원)인 "청력도 기반 이퀄라이제이션 방법 및 장치"는 개인의 청력도를 측정하는 청력도 검사에 있어서 최적의 검사 시작음을 선정할 수 있는 자가 보정 및 청력도 측정시 미리 설정된 알고리즘에 의해 임의적으로 주파수 대역을 달리하여 검사음을 제공하고, 사용자의 검사음 수신 여부에 따라 특정 주파수 대역에서의 청각역을 결정하는 랜덤 베케시 추적법을 이용하여 주파수 대역별로 개인의 청력도를 측정하고, 측정된 청력도를 기반으로 이퀄라이제이션을 수행함으로써 최적의 소리 및 최상의 청력보호 기능을 제공할 수 있는 방법 및 장치에 관한 것으로서, 본 발명은 전술한 본 출원인의 선발명 특허발명에 의해 산출된 개인 청력도에 따른 이퀄라이제이션 데이터를 이용할 수 있도록 구성된다.
즉, 본 발명에 따른 음향출력장치에서 음향출력을 보정하기 위해 사용하는 개인 청력도에 따른 이퀄라이제이션 데이터는 상술한 국내특허출원 제 10-2004-0111229호(2004년12월23일 출원)인 "청력도 기반 이퀄라이제이션 방법 및 장치"에서 랜덤 베케시 추적법을 이용해 생성되는 것이 보다 바람직하다.
하기에서, 전술한 자가 보정 및 랜덤 베케시 추적법에 대해 상세하게 설명한다. 청력 검사에 있어 베케시 추적법이란 순음(pure tone)을 제공하고, 피검자가 이에 응답하는지 여부에 따라 청력도를 검사하는 방법이다. 그러나 전술한 바와 같이, 종래의 청력도 측정(베케시 법)에서는 검사자가 주파수 대역을 미리 설정해 놓은 상태에서 검사음 강도만을 조절하여 피검자에게 제시하고, 그 주파수 대역에서의 청각역 결정이 끝나면 다음 주파수 대역으로 설정해 놓고 동일한 과정을 반복하였기 때문에 검사 과정이 장시간 소요될 뿐만 아니라 검사 중인 주파수 대역에서 순응 및 선택적 주의집중이 나타나 검사 결과를 신뢰할 수 없는 문제점이 있었다.
특히, 종래의 베케시 추적법을 이용하여 34 밴드의 좌우 청력도를 산출하는 경우에는 무려 3시간의 시간이 소요되었기 때문에 이는 매우 시간 낭비적인 측정 방법이었다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 전술한 본인의 국내특허출원 제 10-2004-0111229호(2004년12월23일 출원)인 "청력도 기반 이퀄라이제이션 방법 및 장치"에서 랜덤 베케시 추적법을 사용하여 사용자의 청력도를 측정할 수 있는 장치 및 방법이 개시되어 있다. 랜덤 베케시 추적법이란 종래의 베케시 추적법과 달리, 사용자 또는 측정자가 주파수 대역을 설정하는 조작이 전혀 수행될 필요 없이 청력도 측정 시 미리 설정된 알고리즘에 의해 청력도 측정장치(미도시)가 임의적으로 주파수 대역을 달리하여 검사음을 제공하고, 사용자의 검사음 수신 여부에 따라 특정 주파수 대역에서의 청각역을 결정하는 방식을 말한다.
이에 대해 상세히 살펴보면, 자가 보정에 의해 검사 시작음이 결정되어 청력도 측정장치의 메모리에 저장되면, 청력도 측정장치는 미리 저장된 시작음보다 소정치 이상의 강도에 해당하는 1kHz의 소리(제1 검사음)를 복수의 음원 데이터에서 호출하여 사용자에게 제공한다. 여기서, 소정치 이상의 강도라는 것은 0 내지 15dBHL에 해당하는 것으로서, 특히, 15dBHL인 것이 바람직하며, 이때 정확한 청력도 측정이 가능하다.
*예를 들어, 시작음보다 15dBHL 큰 강도로 제1 검사음을 제시한 경우, 청력도 측정장치 피검자의 응답 여부에 따라 상기 검사음보다 5dBHL 작거나 큰 검사음(제2 검사음)을 출력한다.
이때, 청력도 측정장치는 미리 설정된 프로그램에 의해 제1 검사음의 주파수인 1kHz와는 다른 주파수 대역의 제2 검사음을 복수의 음원 데이터에서 호출하여 출력한다.
이후, 사용자의 응답 수신 여부에 따라 검사음의 음원 강도를 5dBHL씩 변화시키는 과정이 반복적으로 수행되는데, 청력도 측정장치는 미리 설정된 주파수 대역 별로 청각역의 상향역(ascending threshold) 및 하향역(descending threshold)이 결정되면 상향 및 하향역의 2.5dBHL가 되는 지점을 그 주파수 대역에서의 청각역으로 판별한다.
이처럼 청각역이 판별되면 청력도 측정장치는 사용자의 청력도에 기반한 이퀄라이제이션 설정데이터를 산출하여 저장한다.
본 발명에서 이용하고 있는 개인 청력도에 따른 이퀄라이제이션 데이터를 생성하는 청력도 측정장치는 각 검사음의 주파수 대역을 랜덤하게 변화시켜 복수의 음원 데이터에서 호출하여 출력하기 때문에 주파수 변경을 위한 사용자의 수동 조작 과정이 제거되고, 하나의 주파수 대역에서 소리의 강도만 달리하여 청력도를 측정하는 종래의 베케시 추적법에서 발생하는 피검자의 순응 및 선택적 주의집중으로 인한 청력도 왜곡 문제가 해결될 수 있다.
본 발명에서 이용하고 있는 개인 청력도에 따른 이퀄라이제이션 데이터를 생성하는 청력도 측정장치는 ISO226:2003에 의한 등청감곡선을 기준으로 왜곡이 없는 검사음을 제공하기 위해, 50dBHL의 웨이브 파일을 최대값으로 하여 2.5 dBHL 간격으로 음원 데이터를 저장하고 있는데, 전술한 바와 같이, 자가 보정 시 최초 출력 변수를 100으로 하여, 기준음 1kHz, 50dBHL(최대 출력 변수 10000 기준)의 음원을 호출하여 제공한다.
그러나 기준음에 대한 사용자의 응답 신호가 수신되지 않은 경우에는 10dBHL 높은 음을 제시하여야 하는데, 60dBHL 음원 파일은 존재하지 않으므로 이러한 검사음을 제시하기 위해, 청력도 측정장치는 출력 변수를 10000으로 조절하고, 1kHz, 20dBHL 음원을 호출함으로써 사용자에게 60dBHL의 검사음을 제공할 수 있게 되는 것이다.
이하에서 전술한 청력도 측정장치를 이용하여 랜덤 베케시 추적법에 따라 본 발명에 이용되는 개인 청력도에 따른 이퀄라이제이션 데이터를 생성하는 과정을 상세하게 설명하도록 한다.
우선 청력도 측정장치는 기준음(1kHz, 50dBHL)을 출력하고(S600), 사용자의 응답 신호의 수신 여부를 판단한다(S602). 응답 신호가 수신되면, 기준음보다 10dBHL 낮은 강도의 음을 출력하고(S604), 이에 대한 응답 신호 수신 여부를 판단하여(S606) 사용자의 응답 신호가 수신되면, 10dBHL 낮추는 상기 단계(S604)는 과정을 반복하며, 만일, 응답 신호가 수신되지 않으며, 그때의 검사음을 시작음으로 결정하고, 메모리에 저장한다(S612).
한편, 상기 단계(S602)에서 사용자의 응답 신호가 수신되지 않으면, 청력도 측정장치는 기준음보다 10dBHL 높은 강도의 음을 출력하고(S608), 이의 응답 여부를 판단하여(S610) 사용자의 응답 신호가 수신되지 않으면 상기 단계(S608)를 반복하며, 응답 신호가 수신되면, 그 때의 음을 시작음으로 결정한다. (S612).
이와 같이 시작음이 결정되면, 청력도 측정장치는 시작음보다 약 15dBHL 큰 강도의 제1 검사음을 출력하고(S614), 사용자의 응답 여부를 판단한다(S616).
사용자가 검사음에 응답한 경우 미리 설정된 주파수 대역별로 모든 청각역 결정이 완료되었는지 판단한다(S618). 아직 청각역 결정이 완료되지 않은 경우에는 5dBHL만큼 검사음 강도를 낮춰 사용자에게 제공한다(S620).
한편, 상기 단계(S616)에서 사용자가 응답하지 않은 경우에는 역시 모든 청각역 결정이 완료되었는지 판단하고(S622), 그렇지 않은 경우에는 검사음을 5dBHL만큼 높여 사용자에게 제공한다(S624).
상기와 바와 같이, 이전 제시된 음보다 5dBHL 간격으로 조절된 검사음을 사용자에게 제공한 후에 사용자의 응답 신호 수신 여부에 따라 상기 단계(S618 내지 S620과 S622 내지 S624)를 반복 수행한다.
그리고, 상기 단계(S618 및 S622)에서 모든 청각역 결정이 완료된 경우, 청력도 측정장치는 각 주파수 대역별 청각역을 메모리에 저장한 후에 개인 청력도에 따른 이퀄라이제이션 데이터를 생성한다(S626).
상술한 과정을 통해 생성된 개인 청력도에 따른 이퀄라이제이션 데이터는 본 발명에 따른 음질보정에 이용될 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 음향출력장치에서 음향출력을 보정하기 위해 사용하는 개인 청력도에 따른 이퀄라이제이션 데이터는 상술한 국내특허출원 제 10-2004-0111229호(2004년12월23일 출원)인 "청력도 기반 이퀄라이제이션 방법 및 장치"에서 랜덤 베케시 추적법을 이용해 생성되는 것이 보다 바람직하다.
하기에서, 전술한 자가 보정 및 랜덤 베케시 추적법에 대해 상세하게 설명한다. 청력 검사에 있어 베케시 추적법이란 순음(pure tone)을 제공하고, 피검자가 이에 응답하는지 여부에 따라 청력도를 검사하는 방법이다. 그러나 전술한 바와 같이, 종래의 청력도 측정(베케시 법)에서는 검사자가 주파수 대역을 미리 설정해 놓은 상태에서 검사음 강도만을 조절하여 피검자에게 제시하고, 그 주파수 대역에서의 청각역 결정이 끝나면 다음 주파수 대역으로 설정해 놓고 동일한 과정을 반복하였기 때문에 검사 과정이 장시간 소요될 뿐만 아니라 검사 중인 주파수 대역에서 순응 및 선택적 주의집중이 나타나 검사 결과를 신뢰할 수 없는 문제점이 있었다.
특히, 종래의 베케시 추적법을 이용하여 34 밴드의 좌우 청력도를 산출하는 경우에는 무려 3시간의 시간이 소요되었기 때문에 이는 매우 시간 낭비적인 측정 방법이었다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 전술한 본인의 국내특허출원 제 10-2004-0111229호(2004년12월23일 출원)인 "청력도 기반 이퀄라이제이션 방법 및 장치"에서 랜덤 베케시 추적법을 사용하여 사용자의 청력도를 측정할 수 있는 장치 및 방법이 개시되어 있다. 랜덤 베케시 추적법이란 종래의 베케시 추적법과 달리, 사용자 또는 측정자가 주파수 대역을 설정하는 조작이 전혀 수행될 필요 없이 청력도 측정 시 미리 설정된 알고리즘에 의해 청력도 측정장치(미도시)가 임의적으로 주파수 대역을 달리하여 검사음을 제공하고, 사용자의 검사음 수신 여부에 따라 특정 주파수 대역에서의 청각역을 결정하는 방식을 말한다.
이에 대해 상세히 살펴보면, 자가 보정에 의해 검사 시작음이 결정되어 청력도 측정장치의 메모리에 저장되면, 청력도 측정장치는 미리 저장된 시작음보다 소정치 이상의 강도에 해당하는 1kHz의 소리(제1 검사음)를 복수의 음원 데이터에서 호출하여 사용자에게 제공한다. 여기서, 소정치 이상의 강도라는 것은 0 내지 15dBHL에 해당하는 것으로서, 특히, 15dBHL인 것이 바람직하며, 이때 정확한 청력도 측정이 가능하다.
*예를 들어, 시작음보다 15dBHL 큰 강도로 제1 검사음을 제시한 경우, 청력도 측정장치 피검자의 응답 여부에 따라 상기 검사음보다 5dBHL 작거나 큰 검사음(제2 검사음)을 출력한다.
이때, 청력도 측정장치는 미리 설정된 프로그램에 의해 제1 검사음의 주파수인 1kHz와는 다른 주파수 대역의 제2 검사음을 복수의 음원 데이터에서 호출하여 출력한다.
이후, 사용자의 응답 수신 여부에 따라 검사음의 음원 강도를 5dBHL씩 변화시키는 과정이 반복적으로 수행되는데, 청력도 측정장치는 미리 설정된 주파수 대역 별로 청각역의 상향역(ascending threshold) 및 하향역(descending threshold)이 결정되면 상향 및 하향역의 2.5dBHL가 되는 지점을 그 주파수 대역에서의 청각역으로 판별한다.
이처럼 청각역이 판별되면 청력도 측정장치는 사용자의 청력도에 기반한 이퀄라이제이션 설정데이터를 산출하여 저장한다.
본 발명에서 이용하고 있는 개인 청력도에 따른 이퀄라이제이션 데이터를 생성하는 청력도 측정장치는 각 검사음의 주파수 대역을 랜덤하게 변화시켜 복수의 음원 데이터에서 호출하여 출력하기 때문에 주파수 변경을 위한 사용자의 수동 조작 과정이 제거되고, 하나의 주파수 대역에서 소리의 강도만 달리하여 청력도를 측정하는 종래의 베케시 추적법에서 발생하는 피검자의 순응 및 선택적 주의집중으로 인한 청력도 왜곡 문제가 해결될 수 있다.
본 발명에서 이용하고 있는 개인 청력도에 따른 이퀄라이제이션 데이터를 생성하는 청력도 측정장치는 ISO226:2003에 의한 등청감곡선을 기준으로 왜곡이 없는 검사음을 제공하기 위해, 50dBHL의 웨이브 파일을 최대값으로 하여 2.5 dBHL 간격으로 음원 데이터를 저장하고 있는데, 전술한 바와 같이, 자가 보정 시 최초 출력 변수를 100으로 하여, 기준음 1kHz, 50dBHL(최대 출력 변수 10000 기준)의 음원을 호출하여 제공한다.
그러나 기준음에 대한 사용자의 응답 신호가 수신되지 않은 경우에는 10dBHL 높은 음을 제시하여야 하는데, 60dBHL 음원 파일은 존재하지 않으므로 이러한 검사음을 제시하기 위해, 청력도 측정장치는 출력 변수를 10000으로 조절하고, 1kHz, 20dBHL 음원을 호출함으로써 사용자에게 60dBHL의 검사음을 제공할 수 있게 되는 것이다.
이하에서 전술한 청력도 측정장치를 이용하여 랜덤 베케시 추적법에 따라 본 발명에 이용되는 개인 청력도에 따른 이퀄라이제이션 데이터를 생성하는 과정을 상세하게 설명하도록 한다.
우선 청력도 측정장치는 기준음(1kHz, 50dBHL)을 출력하고(S600), 사용자의 응답 신호의 수신 여부를 판단한다(S602). 응답 신호가 수신되면, 기준음보다 10dBHL 낮은 강도의 음을 출력하고(S604), 이에 대한 응답 신호 수신 여부를 판단하여(S606) 사용자의 응답 신호가 수신되면, 10dBHL 낮추는 상기 단계(S604)는 과정을 반복하며, 만일, 응답 신호가 수신되지 않으며, 그때의 검사음을 시작음으로 결정하고, 메모리에 저장한다(S612).
한편, 상기 단계(S602)에서 사용자의 응답 신호가 수신되지 않으면, 청력도 측정장치는 기준음보다 10dBHL 높은 강도의 음을 출력하고(S608), 이의 응답 여부를 판단하여(S610) 사용자의 응답 신호가 수신되지 않으면 상기 단계(S608)를 반복하며, 응답 신호가 수신되면, 그 때의 음을 시작음으로 결정한다. (S612).
이와 같이 시작음이 결정되면, 청력도 측정장치는 시작음보다 약 15dBHL 큰 강도의 제1 검사음을 출력하고(S614), 사용자의 응답 여부를 판단한다(S616).
사용자가 검사음에 응답한 경우 미리 설정된 주파수 대역별로 모든 청각역 결정이 완료되었는지 판단한다(S618). 아직 청각역 결정이 완료되지 않은 경우에는 5dBHL만큼 검사음 강도를 낮춰 사용자에게 제공한다(S620).
한편, 상기 단계(S616)에서 사용자가 응답하지 않은 경우에는 역시 모든 청각역 결정이 완료되었는지 판단하고(S622), 그렇지 않은 경우에는 검사음을 5dBHL만큼 높여 사용자에게 제공한다(S624).
상기와 바와 같이, 이전 제시된 음보다 5dBHL 간격으로 조절된 검사음을 사용자에게 제공한 후에 사용자의 응답 신호 수신 여부에 따라 상기 단계(S618 내지 S620과 S622 내지 S624)를 반복 수행한다.
그리고, 상기 단계(S618 및 S622)에서 모든 청각역 결정이 완료된 경우, 청력도 측정장치는 각 주파수 대역별 청각역을 메모리에 저장한 후에 개인 청력도에 따른 이퀄라이제이션 데이터를 생성한다(S626).
상술한 과정을 통해 생성된 개인 청력도에 따른 이퀄라이제이션 데이터는 본 발명에 따른 음질보정에 이용될 수 있다.
도 1에는 자체적으로 개인 청력도를 측정할 수 있는 청력도 기반 이퀄라이제이션 장치(100)를 사용하여 발명을 구성하였으나, 이에 한정되는 것은 아니면, 청력도 기반 이퀄라이제이션 데이터를 저장하고 있는 각종 개인용 정보통신기기(개인용 컴퓨터, 핸드폰, PDA, 노트북 등)로부터 음향출력장치()로 청력도 기반 이퀄라이제이션 데이터를 전송하는 형식으로 구성될 수도 있다. 이러한 개인용 정보통신기기는 청력도 기반 이퀄라이제이션 측정 프로그램을 구비하여 자체적으로 개인의 청력도 기반 이퀄라이제이션 데이터를 생성할 수도 있으며, 또는, 유무선 인터넷 등의 네트워크를 통해 개인 청력도를 측정하여 청력도 기반 이퀄라이제이션 데이터를 생성할 수 있도록 서비스 하는 서버에 접속하여 청력도를 측정하고 그에 따른 청력도 기반 이퀄라이제이션 데이터를 다운로드 받도록 구성될 수도 있다. 이러한 네트워크를 이용한 청력도 기반 이퀄라이제이션 시스템에 대해서는 본 출원인의 국내특허출원 10-2006-0047555호(출원일 : 2006. 05. 26)에 상세하게 개시되어 있다.
음향기기(300)는 유선 또는 무선으로 음향출력장치(200)에 연결되어 오디오 신호를 음향출력장치(200)로 출력하게 되며, 음향출력장치(200)는 음향기기(300)로부터 출력되는 오디오신호를 입력받아 음을 재생하게 된다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 청력도 기반의 음질보정 음향출력장치의 구성을 도시한 블럭도로서, 도시된 바와 같이 인터페이스(210), 메모 리(220), 오디오신호 처리부(230), 스피커(240) 및 제어부(250)로 구성된다.
이와 같이 구성된 청력도 기반의 음질보정 음향출력장치의 동작을 더욱 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 인터페이스(210)는 유선 또는 무선으로 전송되는 개인 청력도에 따른 이퀄라이제이션 데이터 및 오디오 신호를 안테나를 통해 수신하여 복조 및 증폭한다. 이때, 사용하고자 하는 통신방식에 따라 다양한 형태의 인터페이스(무선인 경우 RFID, Bluetooth 등의 근거리 무선통신방식을 지원할 수 있는 인터페이스, 유선인 경우 USB, 시리얼 포트 등의 인터페이스)가 하나 또는 하나 이상 조합되어 구성될 수 있다.
즉, 상술한 인터페이스(210)는 블루투스(Bluetooth) 규격에 따른 통신일 경우 블루투스 모듈이 될 것이며, 또 다른 무선통신 규격인 IrDA(Infrared Data Association) 방식이나 RF (Radio Frequency) 방식일 경우에는 각각 IrDA 수신부나 RF 수신부일 것임은 자명하다.
여기에서, 개인 청력도에 따른 이퀄라이제이션 데이터는 도 1의 청력도 기반 이퀄라이제이션 장치(100)로부터 전송되며, 오디오 신호는 무선 전송 기능을 갖는 다양한 종류의 외부 음향기기(300)로부터 송신된다.
상기 인터페이스(210)에서 수신된 개인 청력도에 따른 이퀄라이제이션 데이터는 메모리(220)에 저장된다.
오디오신호 처리부(230)는 제어부(250)의 명령에 따라 상기 메모리(220)에 저장된 개인 청력도에 따른 이퀄라이제이션 데이터를 기반으로 인터페이스(210)로 부터 출력되는 오디오 신호를 이퀄라이제이션하고, 아날로그 신호로 변환한 후 증폭하여 출력한다.
오디오신호 처리부(230)의 출력단에 접속되는 스피커(240)는 상기 오디오신호 처리부(230)에서 출력되는 아날로그 오디오신호를 사람이 들을 수 있는 소리로 변환하여 출력해준다.
제어부(250)는 상술한 인터페이스(210), 메모리(220) 및 오디오신호 처리부(230)의 각 기능을 제어해줌으로써 본 발명에 따른 청력도 기반의 음질보정 음향출력장치가 적절하게 동작할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명에 따른 청력도 기반의 음질보정 음향출력장치(200)는 일종의 프리세팅(사용자의 선택에 따라 미리 설정된 이퀄라이제이션 데이터)으로서 인간 표준 청력도 특성곡선을 이용한 이퀄라이제이션 셋팅을 사용자에게 제공할 수 있도록 구성될 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 청력도 기반의 음질보정 음향출력장치(200)의 메모리(210)에는 인간 표준 청력도 특성곡선이 저장되며, 오디오신호 처리부(230)는 메모리(220)에 저장된 표준 청력도 특성곡선에 따라 인터페이스(210)를 통해 입력되는 오디오 신호를 이퀄라이제이션하고, 아날로그 신호로 변환한 후 증폭하여 출력하게 된다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 표준 청력특성을 이용한 이퀄라이제이션이 수행되는 과정에 대하여 상세하게 설명하고자 한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 표준 청력특성을 이용한 이퀄라이제이션 과정을 나타낸 순서도이다.
먼저, 음향출력장치(200)의 사용자가 표준 청력특성을 이용한 이퀄라이제이션 기능을 실행하기 위하여 음향출력장치(200)의 특정 키를 조작하여 이퀄라이제이션 기능을 수행하기 위한 제어신호를 출력하면, 본 발명에 따른 표준 청력특성을 이용한 이퀄라이제이션이 시작되게 된다(S300). 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(S302). 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 4는 ISO226:2003 표준에 따른 등감곡선도으로서, 국제표준화기구(ISO)에서 권고하는 국제적인 청감곡선이다.
보다 바람직하게 본 발명에서 이용되는 표준 청력도 통계는 도 4에 도시된 ISO226:2003 표준에 따른 등감곡선(Equal Loudness Contour, 이하 'ELC'라 함.)을 이용할 수 있다. 도 4에 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 4에 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(S304).
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(S306).
도 5는 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(S308).
마지막으로 상술한 S308 단계의 주파수 대역에 따른 조정이 이루어진 후, 조정된 오디오신호의 250Hz와 8KHz 대역에 근접한 주파수대역의 오디오 신호를 선형화 한다(S310). 250Hz와 8KHz의 경우 주파수 이퀄라이저 값을 토대로 근접 주파수를 리니어하게 적용하여 음의 거부감을 최소화하게 된다. 즉, 도 4에 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.
상술한 본 발명이 바람직한 실시 예는 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.
상술한 바와 같이 본 발명인 청력도 기반의 음질보정 음향출력장치는 각 개인의 청력도 특성에 따른 스피커를 구현해줌으로써 사용자의 청력 손상을 방지해줄 수 있을 뿐만 아니라 각 개인에게 최적화된 음질을 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 스피커와 다양한 종류의 오디오 기기들이 코드 없이 무선으로 연결됨으로써 사용이 편리하고, 스피커의 이동이 자유로우며, 무선통신이 가능한 범위 내 어느 곳에서나 그 장소에 구애받지 않는다는 효과가 있다.
Claims (10)
- 외부 기기로부터 출력되는 개인 청력도에 따른 이퀄라이제이션 데이터 및 오디오 신호를 입력받는 인터페이스;상기 인터페이스에서 수신된 개인 청력도에 따른 이퀄라이제이션 데이터를 저장하는 메모리;상기 메모리에 저장된 개인 청력도에 따른 이퀄라이제이션 데이터에 따라 상기 인터페이스로부터 출력되는 오디오 신호를 이퀄라이제이션하고, 아날로그 신호로 변환한 후 증폭하여 출력하는 오디오신호 처리부;상기 오디오신호 처리부에서 출력되는 아날로그 오디오신호를 소리로 변환하여 출력하는 출력부; 및상기 인터페이스, 메모리 및 오디오신호 처리부의 동작을 제어하는 제어부; 를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 청력도 기반의 음질보정 음향출력장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 메모리에 저장되는 개인 청력도에 따른 이퀄라이제이션 데이터는,청력도 검사에 있어서 최적의 검사 시작음을 선정할 수 있는 자가 보정 및 청력도 측정시 미리 설정된 알고리즘에 의해 임의적으로 주파수 대역을 달리하여 검사음을 제공하고, 사용자의 검사음 수신 여부에 따라 특정 주파수 대역에서의 청각역을 결정하는 랜덤 베케시 추적법을 이용하여 주파수 대역별로 측정된 개인의 청력도를 기반으로 하는 이퀄라이제이션 데이터임을 특징으로 하는 청력도 기반의 청력도 기반의 음질보정 음향출력장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 인터페이스는,무선으로 전송되는 개인 청력도에 따른 이퀄라이제이션 데이터 및 오디오 신호의 전송 방식에 따라 블루투스 모듈, IrDA 수신부 및 RF 수신부 중의 하나임을 특징으로 하는 청력도 기반의 음질보정 음향출력장치.
- 음향기기에 연결되어 상기 음향기기로부터 출력되는 오디오 신호를 입력받는 인터페이스;표준 청력도 특성곡선이 저장되는 메모리;상기 메모리에 저장된 표준 청력도 특성곡선에 따라 상기 인터페이스를 통해 입력되는 오디오 신호를 이퀄라이제이션하고, 아날로그 신호로 변환한 후 증폭하여 출력하는 오디오신호 처리부;상기 오디오신호 처리부에서 출력되는 아날로그 오디오신호를 소리로 변환하여 출력하는 출력부; 및상기 메모리 및 오디오신호 처리부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 청력도 기반의 음질보정 음향출력장치.
- 음향기기에 연결되어 상기 음향기기로부터 출력되는 오디오 신호를 입력받으며, 외부 정보통신기기에 연결되어 상기 외부 정보통신기기로부터 출력되는 개인 청력도에 따른 이퀄라이제이션 데이터를 입력받는 인터페이스;표준 청력도 특성곡선과 상기 개인 청력도에 따른 이퀄라이제이션 데이터가 저장되는 메모리;사용자의 선택에 따라 상기 인터페이스를 통해 입력되는 오디오 신호를 상기 메모리에 저장된 표준 청력도 특성곡선에 따라 이퀄라이제이션하거나 또는, 상기 메모리에 저장된 개인 청력도에 따른 이퀄라이제이션 데이터를 이용하여 이퀄라이제이션하여 아날로그 신호로 변환한 후 증폭하여 출력하는 오디오신호 처리부;상기 오디오신호 처리부에서 출력되는 아날로그 오디오신호를 소리로 변환하여 출력하는 출력부; 및상기 인터페이스, 메모리 및 오디오신호 처리부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 청력도 기반의 음질보정 음향출력장치.
- 제4항 또는 제5항에 있어서,상기 메모리에는 표준청력도 특성곡선(ISO266:2003 표준에 의한 등감곡선)이 저장되어 있으며,상기 오디오신호 처리부는 표준 청력도 특성곡선에 따라 이퀄라이제이션을 수행하는 경우, 상기 메모리에 저장된 dBHL 스케일에 의한 ISO266:2003 표준에 의한 등감곡선 데이터를 SPL 스케일의 데이터로 변환하고, 상기 SPL 스케일의 등감곡선 데이터를 이용하여 입력되는 오디오 신호를 이퀄라이징하는 것을 특징으로 하는 청력도 기반의 음질보정 음향출력장치.
- 제6항에 있어서,상기 오디오신호 처리부는 표준 청력도 특성곡선에 따라 이퀄라이제이션을 수행하는 경우, 변환된 SPL 스케일의 등감곡선 데이터에 소음기준곡선(Noise Criteria Curve) 데이터를 적용하여 입력되는 오디오 신호를 이퀄라이징하는 것을 특징으로 하는 청력도 기반의 음질보정 음향출력장치.
- 제7항에 있어서,상기 오디오신호 처리부는 표준 청력도 특성곡선에 따라 이퀄라이제이션을 수행하는 경우, 입력되는 오디오 신호의 250Hz, 500Hz, 1KHz, 2KHz, 4KHz, 8KHz 주파수 대역의 오디오 신호를 이퀄라이징 하는 것을 특징으로 하는 청력도 기반의 음질보정 음향출력장치.
- 삭제
- 제5항에 있어서 상기 인터페이스를 통해 입력되는 개인 청력도에 따른 이퀄라이제이션 데이터는,청력도 검사에 있어서 최적의 검사 시작음을 선정할 수 있는 자가 보정 및 청력도 측정시 미리 설정된 알고리즘에 의해 임의적으로 주파수 대역을 달리하여 검사음을 제공하고, 사용자의 검사음 수신 여부에 따라 특정 주파수 대역에서의 청 각역을 결정하는 랜덤 베케시 추적법을 이용하여 주파수 대역별로 측정된 개인의 청력도를 기반으로 하는 이퀄라이제이션 데이터임을 특징으로 하는 청력도 기반의 음질보정 음향출력장치.
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