KR101106464B1

KR101106464B1 - 멀티밴드 ｄｒｃ 시스템 및 멀티밴드 ｄｒｃ 시스템의 스레시홀드 결정 방법

Info

Publication number: KR101106464B1
Application number: KR1020090107604A
Authority: KR
Inventors: 최영하; 김민수
Original assignee: 네오피델리티 주식회사
Priority date: 2009-11-09
Filing date: 2009-11-09
Publication date: 2012-01-20
Also published as: KR20110050976A

Abstract

본 발명은 멀티밴드 DRC 시스템 및 멀티밴드 DRC 시스템의 스레시홀드 결정 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 주파수 대역에 따라 DRC의 스레시홀드를 설정하여 출력 신호의 전체적인 음량을 증가시키는 것이 가능하므로 특정 대역에 스레시홀드보다 큰 입력 신호가 몰려 있는 경우에도 고른 음량으로 오디오 신호를 재생할 수 있으며, 특히 저음 재생 능력이 우수하지 못한 스피커를 이용하는 오디오 장치에서도 고음과 저음을 고르게 재생하는 것이 가능하다.

Description

멀티밴드 ＤＲＣ 시스템 및 멀티밴드 ＤＲＣ 시스템의 스레시홀드 결정 방법{MULTIBAND DRC SYSTEM AND METHOD FOR DETERMINING THRESHOLD OF MULTIBAND DRC SYSTEM}

본 발명은 멀티밴드 DRC 시스템 및 멀티밴드 DRC 시스템의 스레시홀드 결정 방법에 관한 것으로, 특히 주파수 대역에 따라 DRC의 스레시홀드를 설정함으로써 출력 신호의 전체적인 음량을 증가시키는 것이 가능한 멀티밴드 DRC 시스템 및 멀티밴드 DRC 방법에 관한 것이다.

DRC(Dynamic Range Compression)는 입력의 크기에 따라 출력의 크기를 동적으로 조절하여 제한하는 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 DRC를 도시한 블록도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, DRC(10)는 지연 라인(20), 게인 제어부(30) 및 곱셈기(40)를 포함한다.

DRC(10)는 입력 신호의 크기를 실시간으로 구하고 적절한 이득(gain)을 계산하여 입력 신호의 크기를 조정하여 출력한다.

즉, 입력 신호의 크기가 설정된 스레시홀드(threshold)보다 큰 경우에 게인 제어부(30)는 스레시홀드 대비 증가한 비율을 구하고, 곱셈기(40)는 상기 비율의 역수를 지연 라인(20)을 통과한 입력 신호에 곱하여 입력 신호의 크기를 스레시홀드로 제한한다.

도 2는 도 1에 도시된 DRC의 입출력 레벨을 도시한 그래프이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 입력 레벨이 스레시홀드보다 큰 경우에는 출력 신호가 압축(compression)되어 출력된다.

종래 기술에 따른 DRC는 다음과 같은 문제점이 있다.

특정 대역에 스레시홀드보다 큰 입력 신호가 몰려 있는 경우에는, 출력 신호의 크기가 특정 대역에 몰려 있는 입력 신호의 크기에 따라 제한된다. 따라서, 타 대역의 입력 신호는 상대적으로 작은 음량으로 재생된다는 문제점이 있다. 예를 들어, 고역에 스레시홀드보다 큰 오디오 신호가 몰려 있는 경우에는, 고대역의 오디오 신호의 크기에 따라 출력 신호의 크기가 제한된다. 따라서, 상대적으로 그 크기가 작은 저대역의 오디오 신호는 상대적으로 작은 음량으로 재생된다는 문제점이 있다.

또한, 직경이 작은 스피커는 저음 재생 능력이 직경이 큰 스피커에 비하여 양호하지 못하다. 종래 기술에 따른 DRC의 경우 주파수 대역을 고려하지 않고 일률적으로 출력 신호의 크기를 제한하므로, 저대역의 오디오 신호를 기준으로 스레시홀드를 정하는 경우, 고대역의 오디오 신호가 충분히 재생되지 못한다는 문제점이 있다.

본 발명은 주파수 대역에 따라 DRC의 스레시홀드를 설정함으로써 출력 신호의 전체적인 음량을 증가시키는 것이 가능한 멀티밴드 DRC 시스템 및 멀티밴드 DRC 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명에 따른 멀티밴드 DRC 시스템은 디지털 오디오 신호를 (N-1)개의 크로스오버 주파수에 따라 제1 내지 제N 대역 오디오 신호로 분리하는 필터부; 상기 제1 내지 제N 대역 오디오 신호를 각각 동적으로 압축하는 제1 내지 제N DRC; 및 상기 제1 내지 제N DRC의 출력신호를 합산하는 합산기를 포함하되, 상기 제1 내지 제N DRC 각각의 스레시홀드 값은 목표 THD 값과 상기 크로스오버 주파수에 따라 결정되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 멀티밴드 DRC 시스템은 상기 합산기의 출력 신호를 동적으로 압축하는 포스트 DRC를 더 포함할 수 있다.

상기 필터부는 상기 크로스오버 주파수에 따라 상기 디지털 오디오 신호를 상기 제1 내지 제N 대역 오디오 신호로 분리하는 제1 내지 제N 필터를 포함하는 것이 바람직하다.

삭제

본 발명에 따른 멀티밴드 DRC 방법은 (a) 디지털 오디오 신호를 (N-1)개의 크로스오버 주파수에 따라 제1 내지 제N 대역 오디오 신호로 분리하는 단계; (b) 목표 THD 값과 상기 크로스오버 주파수를 기초로 결정된 스레시홀드 값에 따라 상기 제1 내지 제N 대역 오디오 신호를 각각 동적으로 압축하는 단계; 및 (c) 상기 (b) 단계에서 동적으로 압축된 상기 제1 내지 제N 대역 오디오 신호를 합산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 멀티밴드 DRC 방법은 상기 (c) 단계에서 합산된 상기 제1 내지 제N 대역 오디오 신호를 동적으로 압축하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 (a) 단계는 (a-1) 상기 목표 THD 값과 상기 크로스오버 주파수를 결정하는 단계; 및 (a-2) 상기 크로스오버 주파수에 따라 상기 디지털 오디오 신호를 상기 제1 내지 제N 대역 오디오 신호로 분리하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

삭제

본 발명에 따른 멀티밴드 DRC 시스템 및 멀티밴드 DRC 방법은 다음과 같은 장점이 있다.

본 발명에 따른 멀티밴드 DRC 시스템 및 멀티밴드 DRC 방법에 따르면, 주파수 대역에 따라 DRC의 스레시홀드를 설정함으로써 출력 신호의 전체적인 음량을 증가시키는 것이 가능하다.

특히, 특정 대역에 스레시홀드보다 큰 입력 신호가 몰려 있는 경우에 발생하는 타 대역의 입력 신호가 상대적으로 작은 음량으로 재생된다는 문제점을 극복할 수 있다.

또한, 저음 재생 능력이 우수하지 못한 직경이 작은 스피커를 이용하는 오디 오 장치에 본 발명을 적용하면, 저음 재생 능력이 우수하지 못한 직경이 작은 스피커에서 저음이 왜곡되는 것을 방지하는 것과 동시에 고음을 충분히 재생할 수 있다.

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 멀티밴드 DRC 시스템 및 멀티밴드 DRC 시스템의 스레시홀드 결정 방법에 대하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 멀티밴드 DRC를 도시한 블록도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 멀티밴드 DRC(100)은 필터부(110), 제1 내지 제N DRC(120-1 내지 120-N) 및 합산기(130)를 포함한다.

또한, 필터부(110)는 제1 내지 제N 필터(110-1 내지 110-N)를 포함한다.

필터부(110)는 디지털 오디오 신호를 (N-1)개의 크로스오버 주파수에 따라 제1 내지 제N 대역 오디오 신호로 분리한다.

필터부(110)는 목표 THD 값에 따라 결정된 크로스오버 주파수에 따라 디지털 오디오 신호를 제1 내지 제N 대역 오디오 신호로 분리하는 제1 내지 제N 필터(110-1 내지 110-N)를 포함한다. 목표 THD와 크로스오버 주파수에 관해서는 제1 실시예에서 상세히 설명한다.

제1 내지 제N DRC(120-1 내지 120-N)는 필터부(110)의 출력 신호인 제1 내지 제N 대역 오디오 신호를 각각 동적으로 압축한다.

합산기(130)는 제1 내지 제N DRC(120-1 내지 120-N)의 출력신호를 합산한다.

본 발명에 따른 멀티밴드 DRC의 구체적인 구성을 이하에서 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 멀티밴드 DRC의 제1 실시예를 도시한 블록도로서, 2개의 DRC를 포함하는 경우, 즉 N=2인 경우이다.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 멀티밴드 DRC(100)은 필터부(110), 제1 및 제2 DRC(120-1 및 120-2) 및 합산기(130)를 포함한다.

필터부(110)는 크로스오버 주파수에 따라 디지털 오디오 신호를 제1 및 제2 대역 오디오 신호로 분리하는 제1 및 제2 필터(110-1 및 110-2)를 포함한다.

도 5는 필터부(110)에 포함된 제1 및 제2 필터(110-1 및 110-2)의 주파수 응답을 도시한 그래프이다.

제1 및 제2 필터(110-1 및 110-2)는 각각 일정한 크로스오버 주파수(CF: cross-over frequency) 이하의 신호 및 이상의 신호만을 통과시키는 필터이다. 설명의 편의를 위하여 크로스오버 주파수(CF)보다 작은 주파수의 오디오 신호, 즉 제1 대역 오디오 신호를 저대역 오디오 신호라 하고 큰 주파수의 오디오 신호, 즉 제2 대역 오디오 신호를 고대역 오디오 신호라 한다.

제1 및 제2 필터(110-1 및 110-2)를 통과한 디지털 오디오 신호는 저대역 오디오 신호와 고대역 오디오 신호로 분리되어 각각 제1 및 제2 DRC(120-1 및 120-2)로 입력된다.

제1 및 제2 DRC(120-1 및 120-2)는 제1 및 제2 필터(110-1 및 110-2)의 출력 신호, 즉 저대역 신호와 고대역 신호를 각각 동적으로 압축하여 출력한다. 즉, 제1 및 제2 DRC(120-1 및 120-2)는 각각 독립적인 스레시홀드값을 가지고 있으며, 상기 독립적인 스레시홀드값에 따라 저대역 신호와 고대역 신호를 각각 동적으로 압축하 여 출력한다.

도 6은 THD(Total Harmonic Distortion) 각각에 대한 주파수와 출력의 관계를 도시한 그래프로서, THD 1%, THD 10% 및 THD 30%에 대한 주파수와 출력의 관계가 도시되어 있다.

도 6을 참조하면, 고대역의 오디오 신호에 대해서는 높은 출력에서도 상대적으로 낮은 THD를 유지할 수 있으나, 저대역의 오디오 신호에 대해서는 높은 출력에서 낮은 THD를 유지하기가 매우 어렵다.

오디오 회로의 설계시 비용, 구현 가능성, 출력 및 애플리케이션 등을 고려하여 목표 THD를 정한다. 또한, 필터의 설계 비용, 구현 가능성 등을 고려하여 크로스오버 주파수를 결정한다.

목표 THD와 크로스오버 주파수가 결정되면, 도 6과 같은 그래프를 참조하여 각 대역의 스레시홀드값을 정한다. 도 6에 도시된 바와 같이 고대역과 저대역의 스레시홀드를 결정하면, THD를 목표값 이하로 유지하면서, 각 대역의 오디오 신호에 대하여 적절한 스레시홀드를 결정할 수 있다.

제1 및 제2 DRC(120-1 및 120-2)는 도 6에서 결정된 스레시홀드값에 따라 저대역 오디오 신호와 고대역 오디오 신호를 동적으로 압축한다.

합산기(130)는 제1 및 제2 DRC(120-1 및 120-2)의 출력신호, 즉 압축된 저대역 신호와 고대역 신호를 합산하여 출력한다.

도 7에 도시된 바와 같이, 합산기(130)의 출력은 전 대역에 걸쳐 고르게 분포되는 것을 알 수 있다.

도 8은 본 발명에 따른 멀티밴드 DRC의 제2 실시예를 도시한 블록도이다.

도 8에 도시된 본 발명에 따른 멀티밴드 DRC의 제2 실시예는 제1 실시예에 비하여 포스트 DRC(140)을 더 포함한다.

포스트 DRC(140)를 제외한 나머지 구성은 제1 실시예와 동일하므로 포스트 DRC(140)에 대해서만 상세히 설명하고, 나머지 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

포스트 DRC(140)는 합산기(130)의 출력 신호를 동적으로 압축한다.

도 7을 참조하면, 합산기(130)의 출력은 전 대역에 걸쳐 고르게 분포되어 있으나, 크로스오버 주파수 근처에서 출력 신호의 크기가 약간 증가하는 것을 할 수 있다.

제1 및 제2 필터(110-1 및 110-2)가 중첩됨에 따라 크로스오버 주파수 근처에서 출력 신호가 중첩되어 일부 왜곡이 발생할 수 있다.

합산기(130)의 출력신호를 포스트 DRC(140)를 통해 동적으로 압축하면, 크로스오버 주파수 근처에서 출력 신호의 크기를 제한할 수 있다. 즉, 포스트 DRC(140)의 스레시홀드값을 적절히 설정하면, 크로스오버 주파수 근처에서의 증가분을 제한하여, 도 9에 도시된 출력 신호를 얻을 수 있다.

도 10은 본 발명에 따른 멀티밴드 DRC 방법을 도시한 흐름도이다.

도 10을 참조하면, 디지털 오디오 신호를 (N-1)개의 크로스오버 주파수에 따라 제1 내지 제N 대역 오디오 신호로 분리한다(S100, S110).

구체적으로는, 목표 THD 값과 크로스오버 주파수를 결정한다(S100). 다음에 는, S100 단계에서 결정된 크로스오버 주파수에 따라 디지털 오디오 신호를 제1 내지 제N 대역 오디오 신호로 분리한다(S110).

다음에는, (b) 제1 내지 제N 대역 오디오 신호를 각각 동적으로 압축한다(S120, S130.)

구체적으로는, 목표 THD 값과 크로스오버 주파수에 따라 스레시홀드 값을 결정한다(S120). 다음에는, S120 단계에서 결정된 스레시홀드 값에 따라 제1 내지 제N 대역 오디오 신호를 각각 동적으로 압축한다(S130).

다음에는, S130 단계에서 동적으로 압축된 제1 내지 제N 대역 오디오 신호를 합산한다(S140).

다음에는, S140 단계에서 합산된 제1 내지 제N 대역 오디오 신호를 포스트 DRC를 이용하여 동적으로 압축한다(S150).

도 1은 종래 기술에 따른 DRC를 도시한 블록도.

도 2는 도 1에 도시된 DRC의 입출력 레벨을 도시한 그래프.

도 3은 본 발명에 따른 멀티밴드 DRC를 도시한 블록도.

도 4는 본 발명에 따른 멀티밴드 DRC의 제1 실시예를 도시한 블록도.

도 5는 도 4에 도시된 본 발명의 제1 실시예에 따른 멀티밴드 DRC에 포함된 필터부의 주파수 응답을 도시한 그래프.

도 6은 목표 THD 각각에 대한 주파수와 출력의 관계를 도시한 그래프.

도 7은 도 4에 도시된 본 발명의 제1 실시예에 따른 멀티밴드 DRC의 주파수에 따른 출력 신호를 도시한 그래프.

도 8은 본 발명에 따른 멀티밴드 DRC의 제2 실시예를 도시한 블록도.

도 9는 도 8에 도시된 본 발명의 제2 실시예에 따른 멀티밴드 DRC의 주파수에 따른 출력 신호를 도시한 그래프.

도 10은 본 발명에 따른 멀티밴드 DRC 방법을 도시한 흐름도.

Claims

디지털 오디오 신호를 (N-1)개의 크로스오버 주파수에 따라 제1 내지 제N 대역 오디오 신호로 분리하는 필터부;

상기 제1 내지 제N 대역 오디오 신호를 각각 동적으로 압축하는 제1 내지 제N DRC; 및

상기 제1 내지 제N DRC의 출력신호를 합산하는 합산기

를 포함하되,

상기 제1 내지 제N DRC 각각의 스레시홀드 값은 목표 THD 값과 상기 크로스오버 주파수에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 멀티밴드 DRC 시스템.
제1항에 있어서,

상기 합산기의 출력 신호를 동적으로 압축하는 포스트 DRC를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티밴드 DRC 시스템.
제1항에 있어서,

상기 필터부는

상기 크로스오버 주파수에 따라 상기 디지털 오디오 신호를 상기 제1 내지 제N 대역 오디오 신호로 분리하는 제1 내지 제N 필터

를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티밴드 DRC 시스템.
삭제
(a) 디지털 오디오 신호를 (N-1)개의 크로스오버 주파수에 따라 제1 내지 제N 대역 오디오 신호로 분리하는 단계;

(b) 목표 THD 값과 상기 크로스오버 주파수를 기초로 결정된 스레시홀드 값에 따라 상기 제1 내지 제N 대역 오디오 신호를 각각 동적으로 압축하는 단계; 및

(c) 상기 (b) 단계에서 동적으로 압축된 상기 제1 내지 제N 대역 오디오 신호를 합산하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티밴드 DRC 시스템의 스레시홀드 결정 방법.
제5항에 있어서,

상기 (c) 단계에서 합산된 상기 제1 내지 제N 대역 오디오 신호를 동적으로 압축하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티밴드 DRC 시스템의 스레시홀드 결정 방법.
제5항에 있어서,

상기 (a) 단계는

(a-1) 상기 목표 THD 값과 상기 크로스오버 주파수를 결정하는 단계; 및

(a-2) 상기 크로스오버 주파수에 따라 상기 디지털 오디오 신호를 상기 제1 내지 제N 대역 오디오 신호로 분리하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티밴드 DRC 시스템의 스레시홀드 결정 방법.
삭제