KR101106465B1 - 멀티밴드 drc 시스템의 게인 설정 방법 및 이를 이용한 멀티밴드 drc 시스템 - Google Patents
멀티밴드 drc 시스템의 게인 설정 방법 및 이를 이용한 멀티밴드 drc 시스템 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 주파수 대역에 따라 오디오 신호를 동적으로 압축하는 멀티밴드 DRC 시스템에 포함된 다수개의 DRC의 게인을 상한선에 따라 조절하는 멀티밴드 DRC 시스템의 게인 설정 방법 및 이를 이용한 멀티밴드 DRC 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 주파수 대역에 따라 DRC의 게인 및 스레시홀드를 설정함으로써 출력 신호의 전체적인 음량을 증가시키는 것이 가능할 뿐만 아니라, 특정 대역에 노이즈가 몰려 있는 경우 게인의 차이를 상한선 이하로 조절함으로써 노이즈가 과도하게 증폭되는 것을 방지할 수 있다.
Description
본 발명은 멀티밴드 DRC 시스템의 게인 설정 방법 및 이를 이용한 멀티밴드 DRC 시스템에 관한 것으로, 특히 주파수 대역에 따라 오디오 신호를 동적으로 압축하는 멀티밴드 DRC 시스템에 포함된 다수개의 DRC의 게인을 상한선에 따라 조절하는 멀티밴드 DRC 시스템의 게인 설정 방법 및 이를 이용한 멀티밴드 DRC 시스템에 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 스레 시홀드(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. 즉, 입력 레벨이 스레시홀드보다 큰 경우에는 게인(=출력 신호/입력 신호)을 감소시킨다.
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.
상기 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 주파수 대역에 따라 오디오 신호를 동적으로 압축하는 멀티밴드 DRC 시스템에 포함된 다수개의 DRC의 게인을 상한선에 따라 조절하는 멀티밴드 DRC 시스템의 게인 설정 방법 및 이를 이용한 멀티밴드 DRC 시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명에 따른 멀티밴드 DRC 시스템의 게인 설정 방법은 (a) 오디오 신호를 (N-1)개의 크로스오버 주파수에 따라 제1 내지 제N 대역 오디오 신호로 분리하는 단계; (b) 상기 제1 내지 제N 대역 오디오 신호를 각각 제1 내지 제N DRC에 입력하는 단계; (c) 상기 제1 내지 제N DRC 각각의 게인의 차이의 상한선에 따라 상기 제1 내지 제N DRC 각각의 게인을 조절하는 단계; (d) 상기 (c) 단계에서 조절된 게인에 따라 상기 제1 내지 제N 대역 오디오 신호를 동적으로 압축하는 단계; 및 (e) 상기 (d) 단계에서 동적으로 압축된 상기 제1 내지 제N 대역 오디오 신호를 합산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다(단, N은 자연수).
상기 (c) 단계는 제L DRC의 게인과 제M DRC의 게인의 차이가 상기 상한선을 초과하는 경우, 상기 제L DRC의 게인과 제M DRC의 게인 중 큰 게인을 제한하여 상기 제L DRC의 게인과 제M DRC의 차이가 상기 상한선 이하가 되도록 하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다(단, L, M은 자연수이며, 1=<L, M<=N).
본 발명에 따른 멀티밴드 DRC 시스템은 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; 상기 제1 내지 제N DRC의 출력신호를 합산하는 합산기; 및 상기 제1 내지 제N DRC 각각의 게인의 차이의 상한선에 따라 상기 제1 내지 제N DRC 각각의 게인을 조절하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다(단, N은 자연수).
상기 제어부는 제L DRC의 게인과 제M DRC의 게인의 차이가 상기 상한선을 초과하는 경우, 상기 제L DRC의 게인과 제M DRC의 게인 중 큰 게인을 제한하여 상기 제L DRC의 게인과 제M DRC의 차이가 상기 상한선 이하가 되도록 하는 것이 바람직하다(단, L, M은 자연수이며, 1=<L, M<=N).
본 발명에 따른 멀티밴드 DRC 시스템의 게인 설정 방법 및 멀티밴드 DRC 시스템은 다음과 같은 장점이 있다.
본 발명의 멀티밴드 DRC 시스템의 게인 설정 방법 및 멀티밴드 DRC 시스템에 따르면, 주파수 대역에 따라 DRC의 게인 및 스레시홀드를 설정함으로써 출력 신호의 전체적인 음량을 증가시키는 것이 가능하다.
특히, 특정 대역에 노이즈가 몰려 있는 경우 게인의 차이를 상한선 이하로 조절함으로써 노이즈가 과도하게 증폭되는 것을 방지한다. 따라서, 노이즈에 의한 음질 열화를 방지할 수 있다.
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), 합산기(130) 및 제어부(200)를 포함한다.
또한, 필터부(110)는 제1 내지 제N 필터(110-1 내지 110-N)를 포함한다.
필터부(110)는 오디오 신호를 (N-1)개의 크로스오버 주파수에 따라 제1 내지 제N 대역 오디오 신호로 분리한다.
제1 내지 제N DRC(120-1 내지 120-N)는 필터부(110)의 출력 신호인 제1 내지 제N 대역 오디오 신호를 각각 동적으로 압축한다.
제어부(200)는 상기 제1 내지 제N DRC(120-1 내지 120-N) 각각의 게인의 차이의 상한선에 따라 상기 제1 내지 제N DRC 각각의 게인을 조절한다.
구체적으로는, 제어부(200)는 제L DRC(120-L)의 게인과 제M DRC(120-M)의 게인의 차이가 상기 상한선을 초과하는 경우, 제L DRC의 게인과 제M DRC의 게인 중 큰 게인을 제한하여 상기 제L DRC(120-L)의 게인과 제M DRC(120-M)의 차이가 상기 상한선 이하가 되도록 한다. 여기서, L, M 및 N은 자연수이며, 1=<L, M<=N이다.
제1 내지 제N DRC(120-1 내지 120-N)는 제어부(200)가 조절한 게인에 따라 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 실시예를 도시한 블록도로서, 3개의 DRC를 포함하는 경우, 즉 N=3인 경우이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 멀티밴드 DRC(100)은 필터부(110), 제1 내 지 제3 DRC(120-1 내지 120-3), 합산기(130) 및 제어부(200)를 포함한다.
필터부(110)는 크로스오버 주파수에 따라 오디오 신호를 제1 내지 제3 대역 오디오 신호로 분리하는 제1 내지 제3 필터(110-1 내지 110-3)를 포함한다.
도 5는 필터부(110)에 포함된 제1 내지 제3 필터(110-1 내지 110-3)의 주파수 응답을 도시한 그래프이다.
제1 내지 제3 필터(110-1 내지 110-3)는 각각 일정한 크로스오버 주파수(CF1) 이하의 신호, 크로스오버 주파수(CF1)와 크로스오버 주파수(CF2) 사이의 신호 및 크로스오버 주파수(CF2) 이상의 신호만을 통과시키는 필터이다. 설명의 편의를 위하여 크로스오버 주파수(CF1)보다 작은 주파수의 오디오 신호, 즉 제1 대역 오디오 신호를 저대역 오디오 신호, 크로스오버 주파수(CF1)와 크로스오버 주파수(CF2) 사이의 신호, 즉 제2 대역 오디오 신호를 중대역 오디오 신호 및 크로스오버 주파수(CF2)보다 큰 주파수의 오디오 신호, 즉 제3 대역 오디오 신호를 고대역 오디오 신호라 한다.
제1 내지 제3 필터(110-1 내지 110-3)를 통과한 오디오 신호는 저대역 오디오 신호, 중대역 오디오 신호 및 고대역 오디오 신호로 분리되어 각각 제1 내지 제3 DRC(120-1 내지 120-3)로 입력된다.
제1 내지 제3 DRC(120-1 내지 120-3)는 제1 내지 제3 필터(110-1 내지 110-3)의 출력 신호, 즉 저대역 신호, 중대역 신호 및 고대역 신호를 각각 동적으로 압축하여 출력한다. 즉, 제1 내지 제3 DRC(120-1 내지 120-3)는 각각 독립적인 게인 및 스레시홀드값을 가지고 있으며, 상기 독립적인 게인 및 스레시홀드값에 따라 저 대역 신호와 고대역 신호를 각각 동적으로 압축하여 출력한다.
제어부(200)는 상기 제1 내지 제3 DRC(120-1 내지 120-3) 각각의 게인의 차이의 상한선에 따라 상기 제1 내지 제3 DRC 각각의 게인을 조절한다.
제어부(200)의 동작을 도 6을 참조하여 상세히 설명한다.
도 6은 제1 내지 제3 필터(110-1 내지 110-3)와 오디오 신호를 예시한 그래프이다.
도 6을 참조하면, 오디오 신호는 제1 내지 제3 필터(110-1 내지 110-3)에 의해 각각 저대역 오디오 신호, 중대역 오디오 신호 및 고대역 오디오 신호로 분할된다.
제1 내지 제3 DRC(120-1 내지 120-3)는 각각 저대역 오디오 신호, 중대역 오디오 신호 및 고대역 오디오 신호를 게인 및 스레시홀드에 따라 동적으로 압축한다.
도 6에 도시된 오디오 신호의 경우, 고대역 오디오 신호는 그 크기가 작으므로 높은 게인으로 증폭하게 된다.(도 6의 점선 참조). 특히, 고대역 오디오 신호 중 도 6에 도시된 것과 같은 신호, 즉 그 크기가 매우 작고 광대역인 신호의 경우 노이즈에 해당될 가능성이 매우 높다.
노이즈에 해당하지 않는 통상적인 고대역 오디오 신호는 높은 게인으로 증폭하여도 음질에 영향을 미치지 않지만, 도 6에 도시된 바와 같이 고대역 오디오 신호가 노이즈에 해당되면, 전체적인 음질의 감소를 유발한다.
따라서, 고대역 오디오 신호를 증폭하는 게인을 적절히 제한할 필요가 있다.
제어부(200)는 상기 제1 내지 제3 DRC(120-1 내지 120-3) 각각의 게인의 차이를 구하고, 상기 게인의 차이가 소정의 상한선을 넘는지 판단하여 상기 제1 내지 제3 DRC 각각의 게인을 조절한다.
구체적으로는, 제어부(200)는 제1 DRC(120-1)의 게인과 제2 DRC(120-2)의 게인의 차이, 제2 DRC(120-2)의 게인과 제3 DRC(120-3)의 게인의 차이 및 제1 DRC(120-1)의 게인과 제3 DRC(120-3)의 게인의 차이를 구하고, 상기 차이가 상기 상한선을 초과하는 경우, 게인을 적절히 조절한다.
예를 들어, 제2 DRC(120-2)의 게인과 제3 DRC(120-3)의 게인의 차이가 상기 상한선을 초과하는 경우, 제어부(200)는 제2 DRC(120-2)의 게인과 제3 DRC(120-3)의 게인의 차이가 상기 상한선을 초과하지 않도록 제2 DRC(120-2)의 게인과 제3 DRC(120-3)의 게인 중 큰 쪽을 감소시킨다.
도 7은 본 발명에 따른 멀티밴드 DRC 시스템의 게인 설정 방법을 도시한 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 오디오 신호를 (N-1)개의 크로스오버 주파수에 따라 제1 내지 제N 대역 오디오 신호로 분리한다(S100).
다음에는, 제1 내지 제N 대역 오디오 신호를 각각 제1 내지 제N DRC에 입력한다(S110).
제1 내지 제N DRC 각각의 게인의 차이의 상한선에 따라 제1 내지 제N DRC 각각의 게인을 조절한다(S120).
구체적으로는, 제L DRC의 게인과 제M DRC의 게인의 차이가 상기 상한선을 초 과하는 경우, 제L DRC의 게인과 제M DRC의 게인 중 큰 게인을 제한하여 상기 제L DRC의 게인과 제M DRC의 차이가 상기 상한선 이하가 되도록 한다. 여기서, L, M 및 N은 자연수이며, 1=<L, M<=N이다.
다음에는, S120) 단계에서 조절된 게인에 따라 제1 내지 제N 대역 오디오 신호를 동적으로 압축한다(S130).
다음에는, S130 단계에서 동적으로 압축된 제1 내지 제N 대역 오디오 신호를 합산한다(S140).
도 1은 종래 기술에 따른 DRC를 도시한 블록도.
도 2는 도 1에 도시된 DRC의 입출력 레벨을 도시한 그래프.
도 3은 본 발명에 따른 멀티밴드 DRC 시스템 도시한 블록도.
도 4는 본 발명에 따른 멀티밴드 DRC 시스템의 실시예를 도시한 블록도.
도 5는 도 4에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 멀티밴드 DRC 시스템에 포함된 필터부의 주파수 응답을 도시한 그래프.
도 6은 도 4에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 멀티밴드 DRC 시스템에 포함된 필터부의 주파수 응답와 예시적인 오디오 신호를 도시한 그래프.
도 7은 본 발명에 따른 멀티밴드 DRC 시스템의 게인 설정 방법을 도시한 흐름도.
Claims (4)
- (a) 오디오 신호를 (N-1)개의 크로스오버 주파수에 따라 제1 내지 제N 대역 오디오 신호로 분리하는 단계;(b) 상기 제1 내지 제N 대역 오디오 신호를 각각 제1 내지 제N DRC에 입력하는 단계;(c) 상기 제1 내지 제N DRC 각각의 게인의 차이의 상한선에 따라 상기 제1 내지 제N DRC 각각의 게인을 조절하는 단계;(d) 상기 (c) 단계에서 조절된 게인에 따라 상기 제1 내지 제N 대역 오디오 신호를 동적으로 압축하는 단계; 및(e) 상기 (d) 단계에서 동적으로 압축된 상기 제1 내지 제N 대역 오디오 신호를 합산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티밴드 DRC 시스템의 게인 설정 방법(단, N은 자연수).
- 제1항에 있어서,상기 (c) 단계는제L DRC의 게인과 제M DRC의 게인의 차이가 상기 상한선을 초과하는 경우, 상기 제L DRC의 게인과 제M DRC의 게인 중 큰 게인을 제한하여 상기 제L DRC의 게인과 제M DRC의 차이가 상기 상한선 이하가 되도록 하는 단계를 포함하는 것을 특 징으로 하는 멀티밴드 DRC 시스템의 게인 설정 방법(단, L, M은 자연수이며, 1=<L, M<=N).
- 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;상기 제1 내지 제N DRC의 출력신호를 합산하는 합산기; 및상기 제1 내지 제N DRC 각각의 게인의 차이의 상한선에 따라 상기 제1 내지 제N DRC 각각의 게인을 조절하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티밴드 DRC 시스템(단, N은 자연수).
- 제3항에 있어서,상기 제어부는 제L DRC의 게인과 제M DRC의 게인의 차이가 상기 상한선을 초과하는 경우, 상기 제L DRC의 게인과 제M DRC의 게인 중 큰 게인을 제한하여 상기 제L DRC의 게인과 제M DRC의 차이가 상기 상한선 이하가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 멀티밴드 DRC 시스템(단, L, M은 자연수이며, 1=<L, M<=N).
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