KR101120550B1 - 오디오 신호 개선 - Google Patents

Abstract

오디오 신호(A)는 신호를 선택된 주파수 범위의 시간 세그먼트들로 분할하고 각 시간 세그먼트에서 오디오 신호를 스케일링함으로써 개선된다. 시간 세그먼트들(S)은 오디오 신호의 제로 교차점(Z)에 의해 규정되며, 이에 따라 임의의 바람직하지 않은 고조파들의 도입을 피한다. 스케일링은 선형 또는 비선형 스케일링 인자들을 포함할 수 있다. 선택된 주파수 범위가 베이스 주파수들을 포함할 때, 매우 효과적이고 왜곡이 없는 베이스 개선이 얻어진다.

오디오 신호, 스케일링, 왜곡, 베이스 개선, 시간 세그먼트

Description

오디오 신호 개선{Audio signal enhancement}

본 발명은 오디오 신호 개선에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 오디오 신호의 인지되는 질을 향상시키기 위한 방법 및 디바이스에 관한 것이다.

예를 들면, 다른 주파수 범위보다 더 강하게 한 주파수 범위를 증폭시킴으로써, 오디오 신호들을 개선시키는 것이 알려져 있다. 이렇게 하여, 통상적으로 중간범위의 주파수들보다 소리가 작게 수신되는 높고 낮은 주파수들을 "부스트(boost)" 하는 것이 가능하다. 그러나, 대부분의 트랜스듀서들은 왜곡을 야기하지 않고는 감지가능한 사운드 레벨의 고 및 저 주파수들이 되게 할 수 없음이 발견되었다. 이것은 낮은 오디오 주파수들 또는 "베이스(bass)" 주파수들에 있어서는 특히 문제이다.

예를 들면, 미국특허 6,111,960에 개시된 바와 같이 베이스 주파수들의 고조파들을 부가시킴으로써 오디오 신호를 개선시키는 것이 제안되었다. 개선 신호들은 고조파 발생기에 의해 생성된 후, (증폭된) 원 오디오 신호에 부가된다. 부가된 고조파들은 증폭된 베이스 신호로서 감지된다. 오디오 신호의 서브-고조파들을 부가시켜 베이스 개선의 느낌을 주는 것이 또한 제안되었다.

고조파들 또는 서브-고조파들을 부가하는 것이 오디오 신호의 현저한 향상을 제공할지라도, 어떤 오디오 신호들에서 이들 기술들은 사용되는 이득 제어 메커니즘에 기인한 아티팩트들을 야기할 수 있기 때문에 일부 청취자들은 결과적인 개선된 오디오 신호들에 완전히 만족하지 못한다.

그러므로, 본 발명의 목적은 종래 기술의 이들 및 다른 문제들을 극복하여 실질적으로 아티팩트들 또는 왜곡을 야기하지 않는 오디오 신호들을 개선시키는 방법을 제공하는 것이다.

따라서, 본 발명은, 주파수 범위를 선택하기 위해 상기 오디오 신호를 필터링하는 단계;

상기 선택된 주파수 범위의 상기 오디오 신호를 시간 세그먼트들로 분할하는 단계,

상기 주파수 범위 내의 상기 오디오 신호의 사운드 레벨을 증가시키기 위해 각 시간 세그먼트의 상기 오디오 신호를 스케일링하는 단계를 포함하고,

상기 시간 세그먼트들은 상기 필터링된 오디오 신호의 제로 교차점들(zero crossings)에 의해 규정되는, 오디오 신호를 개선시키는 방법을 제공한다.

오디오 신호를 오디오 신호의 제로 교차점들에 의해 규정된 시간 세그먼트들로 분할함으로써, 어떤 실질적인 왜곡을 야기함이 없이 각 시간 세그먼트에서 신호를 스케일링하는 것이 가능하다. 시간 세그먼트마다 신호를 스케일링함으로써, 매우 정밀한 스케일링은 달성될 수 있어, 어떤 신호 왜곡을 회피하면서 오디오 신호의 사운드 레벨을 증가시킨다. 선택된 주파수 범위에 대해서만 시간 세그먼트마다 이 스케일링을 적용함으로써, 나머지 오디오 신호에 대해 이 주파수 범위의 사운드 레벨을 증가시키는 것이 가능하다.

제로 교차점에 의해 규정된 시간 세그먼트들을 사용하여 오디오 신호들을 스케일링하는 것은 미국특허 5,672,999에 알려진 것에 유의한다. 그러나, 미국 5,672,999의 스케일링은 완전히 다른 목적으로, "클리핑(clipping)"을 피하는 것, 즉, 너무 커서 스케일 다운할 필요가 있는 진폭을 갖는 오디오 신호들에 의해 야기되는 신호 왜곡을 피하기 위해 실행된다. 반대로, 본 발명은 통상적으로 특정의 신호 성분들을 개선시키기 위해 스케일 업해야 하는 오디오 신호 진폭들에 관한 것이다. 또한, 미국특허 5,672,999의 클리핑 회피 장치는 오디오 신호의 모든 주파수들을 스케일링하나, 본 발명의 방법 및 디바이스는 선택된 주파수 범위의 신호 성분들만을 스케일링한다.

본 발명에서, 시간 세그먼트들의 경계들은 어떤 신호 왜곡들 또는 어떤 바람직하지 않은 고조파들을 피하기 위해서, 선택된 주파수 범위의 오디오 신호의 제로 교차점들에 대응한다. 물론, 어떤 시간 세그먼트이든 각 구간은 두 개의 제로 교차점들에 의해 경계가 나뉘어진 복수의 구간들을 포함할 수도 있을 것이며, 그럼으로써 시간 세그먼트는 하나 이상의 제로 교차점들 이상으로 확장한다. 그러나, 각 시간 세그먼트는 필터링된 오디오 신호의 두 개의 연속적인 제로 교차점들에 의해 규정되는 것이 바람직하다. 그러므로, 바람직한 실시예에서, 어떠한 제로 교차점들도 시간 세그먼트 내에 놓이지 않고 모든 제로 교차점들은 시간 세그먼트 경계들을 규정한다. 이것은 제로 교차점으로 규정된 경계들의 이점을 유지하면서 가능한 한 시간 세그먼트들이 작으므로 오디오 신호의 보다 정밀한 스케일링을 가능하게 한다.

물론 모든 또는 복수의 시간 세그먼트들에 단일 스케일링 인자를 적용하는 것이 가능하고, 이에 따라 실질적으로 균일한 스케일링을 제공한다. 그러나, 오디오 신호를 스케일링하는 단계는 각 시간 세그먼트마다 별개의 스케일링 인자를 포함하는 것이 바람직하다. 즉, 각 시간 세그먼트에 대해 새로운 스케일링 인자가 결정된다. 물론, 이 스케일링 인자의 수치값은 또 다른 시간 세그먼트의 것과 동일한 것으로 판명될 수도 있다. 각 시간 세그먼트에 대해 별도의 스케일링 인자에 의해서 오디오 신호의 매우 잘 규정되고 정밀한 스케일링이 가능해진다.

몇가지 유형들의 스케일링 인자들이 이용될 수 있다. 실제 실시예에서, 스케일링하는 단계는 일정한 스케일링 인자를 포함한다. 이 실시예는 간단하면서도 효과적인 이점을 갖는다. 그러나, 다른 실시예들에서 스케일링 단계는 가변 스케일링 인자, 즉 신호의 진폭에 따라 변하는 스케일링 인자를 포함한다. 결국, 스케일링 인자는 예를 들면 큰 진폭 신호들에 보다는 낮은 진폭의 신호들에 보다 큰 "부스트"를 적용하여, 진폭에 따라 감소할 수 있다. 이러한 가변 스케일링 인자는 선형이거나 비선형일 수 있다. 이점이 있는 비선형 스케일링 인자들은 2차 또는 3차 함수를 포함할 수 있다.

위에 논한 스케일링은 오디오 신호의 선택된 주파수 범위에 적용된다. 본 발명의 방법은 상기 선택된 주파수 범위의 상기 스케일링된 오디오 신호와 이전에 선택되지 않은 주파수 범위의 나머지 오디오 신호를 결합하는 단계를 더 포함한다.

이것은 오디오 신호의 개선된 부분과 오디오 신호의 나머지가 다 있는 결합된 출력신호를 제공한다.

바람직한 실시예에서, 본 발명의 방법은,

상기 결합된 오디오 신호의 진폭을 임계값과 비교하는 단계, 및

상기 임계값을 초과하는 경우, 상기 오디오 신호의 진폭을 조정하는 단계를 더 포함한다.

이것은 개선된 오디오 신호에 관한 체크를 제공하며 신호의 어떠한 "클리핑"도 방지한다. 이러한 방식으로, 이전 단계에서 스케일 업 된 오디오 신호는 어떠한 신호 왜곡이든 피하기 위해서 이 추가 단계에서 스케일 다운(제한된 정도로) 될 수 있다. 선택된 주파수 범위의 오디오 신호의 진폭만이 조정되는 것이 바람직하다. 전체 오디오 신호의 진폭, 즉 선택된( 및 스케일링된) 주파수 범위 및 나머지 오디오 신호 둘 다를 조정하는 것이 가능할 것이지만 이에 따라 오디오 신호의 나머지가 스케일 다운하게 되고, 이는 일반적으로 바람직하지 않다. 선택된 주파수 범위의 오디오 신호만을 조정함으로써, 어떤 과도한 개선도 보상될 수 있다.

몇 개의 시간 세그먼트들, 또는 심지어는 전체 오디오 신호를 실질적으로 동시에 비교하여 조정하는 것이 가능하다. 그러나, 상기 결합된 오디오 신호의 진폭을 임계값과 비교하는 단계 및 상기 오디오 신호의 진폭을 조정하는 단계는 시간 세그먼트마다 실행되는 것이 바람직하다. 이것은 보다 정확한 조정을 가능하게 하며 많은 시간 세그먼트들을 함께 스케일 다운하는 것을 회피하게 한다.

선택된 주파수 범위가 임의로 선택될 수 있을 지라도, 특히 이점이 있는 실시예에서, 선택된 주파수 범위는 베이스 주파수 범위이다. 그러므로, 본 발명은 베이스 개선 또는 "베이스 부스트"의 매우 유리한 방법을 제공한다. 베이스 오디오 주파수들은 일반적으로 0Hz 내지 대략 300Hz의 범위 내에 놓이는 것으로 이해되나, 그 외 다른 범위의 경계들, 예를 들면 20Hz-200Hz 또는 30Hz-150Hz가 사용될 수도 있다.

본 발명의 방법은 유리하게 다른 주파수 범위들의 신호 성분들을 지연시키는 부가의 단계를 포함한다. 즉, 선택된 주파수 범위가 아닌 오디오 신호의 부분은 선택된 주파수 범위에서 어떠한 처리 지연에 대해서 보상되게 하기 위해 지연될 수 있다. 이것은 선택된 주파수 범위의 주파수 성분들 및 나머지 주파수 범위들의 주파수 성분들이 실질적으로 동시에 확실하게 사용가능하게 한다.

본 발명은, 주파수 범위를 선택하기 위해 상기 오디오 신호를 필터링하는 수단;

상기 선택된 주파수 범위의 상기 오디오 신호를 시간 세그먼트들로 분할하는 분할 수단;

상기 주파수 범위 내의 상기 오디오 신호의 사운드 레벨을 증가시키기 위해 각 시간 세그먼트의 상기 오디오 신호를 스케일링하는 스케일링 수단을 포함하고,

상기 시간 세그먼트들은 상기 필터링된 오디오 신호의 제로 교차점들에 의해 규정되는, 오디오 신호를 개선하는 디바이스를 제공한다.

유리하게는, 분할 수단은 필터링된 오디오 신호의 두 개의 연속적인 제로 교차점들에 의해 각 시간 세그먼트를 규정하도록 구성된다.

본 발명에 따른 디바이스는 오디오(스테레오) 증폭기, 홈 시네마 시스템, 어나운스먼트 시스템 또는 이외 어떤 다른 적합한 오디오 장치 내 포함될 수 있다.

본 발명은 위에 규정된 디바이스를 포함하는 오디오 시스템을 또한 제공한다.

본 발명은 첨부한 도면에 도시한 실시예들을 참조하여 이하 설명한다.

도 1은 본 발명에 따라 오디오 신호들을 개선시키는 디바이스의 제1 실시예를 개략적으로 도시한 도면.

도 2는 본 발명에 따라 오디오 신호들을 개선시키는 디바이스의 제2 실시예를 개략적으로 도시한 도면.

도 3은 도 1 및 도 2의 디바이스의 스케일링 유닛을 보다 상세히 개략적으로 도시한 도면.

도 4a-c는 본 발명에서 사용되는 오디오 파형들을 개략적으로 도시한 도면.

도 5는 본 발명에 따라 오디오 신호들을 개선시키는 방법을 개략적으로 도시한 도면.

도 1에 단지 비제한적 예로 도시한 디바이스(1)는 주파수 범위를 선택하기 위해 오디오 신호를 필터링하는 필터유닛(2), 선택된 주파수 범위의 오디오 신호를 시간 세그먼트들로 분할하기 위한 세그먼트 유닛(3), 및 상기 주파수 범위 내 오디오 신호의 사운드 레벨을 증가시키기 위해 각 시간 세그먼트에서 오디오 신호를 스케일링하는 스케일링 유닛(4)을 포함한다. 도시한 실시예에서, 다음의 선택적 유닛들로서, 결합 유닛(5), 비교 유닛(6), 조정 유닛(7) 및 지연/필터 유닛(8)이 있다. 디바이스(1)를 아날로그 기술을 사용하여 구현하는 것이 가능할지라도, 디바이스(1)는 오디오 신호들을 디지털로 처리하게 구성되고 오디오 신호들이 샘플들로서 디지털 형태로 제공되는 것으로 가정한다. 오디오 신호가 아날로그 형태로만 사용가능하다면 디바이스(1)에 알려진 샘플 홀드 유닛이 추가될 수도 있을 것임을 알 것이다.

필터유닛(2)은 본 발명에 따라 신호 개선할 주파수 범위를 선택한다. 바람직한 실시예에서, 선택된 주파수 범위는 베이스 주파수들, 예를 들면 0Hz 내지 대략 300Hz 범위의 주파수들을 포함하나, 그 외 다른 주파수 범위들, 예를 들면 20Hz 내지 대략 150 또는 200Hz도 가능하다. 본 발명은 "베이스 부스트(bass boost)"를 제공하는 것, 즉 오디오 신호의 저(베이스) 주파수들을 개선하는데 특히 적합하나, 중간 주파수들 또는 그 이상의 주파수들도 원한다면 개선될 수 있다.

선택된 주파수 범위의 필터링된 오디오 신호는 본 발명에 따라 제로 교차점 검출기를 포함하는 세그먼트 유닛(3)에 의해 시간 세그먼트들로 분할된다. 이러한 검출기는 알려져 있다. 본 발명에 따라서, 필터링된 오디오 신호는 제로 교차점들(Z)에 의해 경계가 나누어진 세그먼트들로 분할된다. 이것을 도 4a에 도시하였으며 오디오 신호 파형(A)은 제로 교차점들(Z)을 갖는 것으로 도시되었다. 바람직한 실시예에서, 세그먼트(S)는 2개의 이웃한 제로 교차점들에 의해 규정되어 있으나, 세그먼트들은 제로 교차점들을 다수 확장하여 예를 들면 각각의 제1 및 제3 제로 교차점들에 의해 규정될 수도 있을 것이다. 그러나, 제로 교차점들을 이웃하게 함으로써 규정되는 비교적 작은 세그먼트들에 의해서 오디오 신호는 보다 정밀한 스케일링 및 더 자세한 처리가 가능해진다. 이웃 세그먼트와 결합되는 최소 크기보다 작은 세그먼트인 각 세그먼트에서 최소 수의 샘플들이 될 수 있게 최소 시간 세그먼트를 규정하는 것이 유리할 수 있다.

스케일링 유닛(4)은 오디오 신호의 각 세그먼트를 스케일링한다. 동일 스케일링 인자(F)를 각 세그먼트에 적용하는 것이 가능할지라도, 디바이스의 바람직한 실시예는 별개의 스케일링 인자(F)를 각 세그먼트에, 심지어는 후술하는 각 샘플에 적용한다. 통상적으로 스케일링 유닛(4)은 선택된 주파수 범위의 오디오 신호를 업 스케일링하는데, 신호(즉, 샘플들)의 진폭은 전체 오디오 신호를 개선시키기 위해서 증가된다. 본 예에서, 오디오 신호의 베이스 주파수들이 "부스트"된다.

선택된(여기서는 베이스) 주파수 범위의 개선된 오디오 신호는 결합 유닛(5)에 공급되고, 여기서 오디오 신호의 나머지와 결합된다. 즉, 필터(2)에 의해 통과되지 않은 주파수들은 지연 또는 추가의 필터유닛(8)을 통해 결합 유닛(5)에 공급된다. 바람직하게 이 유닛(8)은 필터(2)에 의해 차단되는 주파수들을 통과시키는 보완적 필터에 의해 구성된다. 본 예에서, 필터(2)는 저역통과 필터일 수 있고 필터(8)는 고역통과 필터일 수 있다. 필터들(2, 8)은 대략 동일 차단 주파수들을 가질 수 있다. 대안적으로, 유닛(8)은 유닛들(2, 4, 4)의 병렬 브랜치에서 어떤 지연을 보상하기 위해 모든 주파수들에서 지연이 있게 하는 전역통과 필터이다. 유닛(8)이 단지 직결인 실시예들이 생각될 수 있다.

위에 언급한 바와 같이, 선택된 주파수 범위의 스케일링된 오디오 신호 및 나머지 주파수들의 스케일링되지 않은 오디오 신호는 결합 및 개선된 신호를 형성하기 위해 결합 유닛(5)에서 결합된다. 이 결합된 오디오 신호는 가능하게는 적합한 증폭기에 의한 증폭 후에, 적합한 트랜스듀서, 이를테면 스피커에 출력될 수 있다. 도 1의 바람직한 실시예에서, 초기의 이득제어 체크가 행해진다. 이를 위해서, 결합된 오디오 신호는 오디오 신호를 임계값과 비교하기 위한 비교기 유닛(6)에 공급된다. 신호가 어떤 세그먼트에서 임계값을 초과한다면, 비교기 유닛(6)은 오디오 신호 레벨을 감소시키기 위해서 조정 유닛(7)에 대응 조정 인자를 보낸다. 조정 유닛(7)은 비교기 유닛(6)에 의해 결정된 조정 인자를 결합된 오디오 신호에 곱하기 위한 알려진 곱셈기를 포함할 수 있다.

물론, 과도한 신호 레벨들을 피하기 위해 다른 구성들이 사용될 수도 있다. 이러한 대안적 실시예(도시생략)에서, 비교기 유닛(6)의 입력은 스케일링된 오디오 신호와 결합하게 될 나머지 주파수들의 오디오 신호를 수신하기 위해서, 결합 유닛(5)의 출력에 결합되지 않고 필터 유닛(8)의 출력에 결합된다. 비교기 유닛(6)에 의해 생성된 조정 인자는 스케일링에 직접 영향을 미치도록 스케일링 유닛(4)에 공급될 수 있다. 이러한 실시예에서, 조정 유닛(7)은 생략될 수도 있다.

도 2의 실시예에서, 조정 유닛(7)은 스케일링 유닛(4)의 출력과 결합 유닛(5)의 입력사이에 배열된다. 비교기(6)의 입력은 도 1의 실시예에서처럼, 결합 유닛(5)의 출력에 결합된다. 이러한 구성은 이득 제어를 위한 피드백 루프를 제공한다. 디지털 신호 처리 디바이스들에서, 샘플들을 재-처리하는 것이 가능하므로 비교기(6)의 진폭 임계값을 초과하는 신호 성분들은 도 2의 디바이스에 의해 출력되기 전에 스케일링되는 것에 유의한다.

스케일링 유닛(4)의 실시예를 도 3에 상세히 도시하였다. 유닛(4)은 스케일링 인자 유닛(42)에 의해 결정되는 스케일링 인자(F)를 오디오 신호에 곱하기 위한 곱셈기(43)를 포함하는 것으로 도시되었다. 레벨 검출유닛(41)은 신호, 바람직하게는 모든 샘플의 각 시간 세그먼트에 대해 최대 신호 레벨을 결정하여, 적합한 스케일링 인자(F)를 결정하는 스케일링 인자 유닛(42)에 신호 레벨에 보낸다. 레벨 검출유닛(41)은 알려져 있고, 스케일링 인자 유닛(42)은 룩업 테이블을 포함한 반도체 메모리에 의해 적합하게 구성될 수 있다. 스케일링 인자(F)는 초기에는 1일 수 있고 레벨 검출유닛(41)의 출력신호에 응하여 감소될 수 있다.

디바이스(1)의 동작이 도 4a-c에 개략적으로 도시되었으며 도4a에서 파형(A)은 복수의 제로 교차점들(Z)을 갖는 것으로 도시되었다. 파형(A)은 바람직하게는 도 1 및 도 2의 필터(2)에 의해 생성되고, 선택된 주파수 범위의 주파수들만을 내포할 뿐이다. 세그먼트 유닛(3)은 파형(A)을 제로 교차점들(Z)에 의해 각각 경계가 나뉘어진 세그먼트들(S)(단지 2개의 세그먼트들(S)만이 도시의 명료함을 위해 도시되었다)로 분할한다. 스케일링 유닛(4)의 레벨 검출유닛(41)은 도 4b에 도시한 바와 같이, 각 세그먼트에 있는 최대 신호값(M)을 결정한다. 이어서, 이 최대값(M)은 스케일링 인자(F)를 결정하는데 사용됨으로써, 도 4c에 도시한 바와 같이 스케일-업 된 파형(B)이 된다. 도 4a-c에서 수평축들에서의 숫자들은 샘플 수들을 지칭하고 수직축들에서의 숫자들은 정규화된 신호레벨들을 나타냄에 유의한다.

본 발명에서 2개의 제로 교차점간의 모든 신호 샘플들은 동일 스케일링 인자로 곱해짐에 유의한다. 결과로서, 파형은 이의 원 형상을 유지하며, 왜곡되지 않는다. 또한, 각 세그먼트는 실질적으로 개별적으로 처리되고 본 발명의 디바이스(1)에 의해 제공되는 신호 개선은 실질적으로 순시적임에 유의한다.

몇 가지 유형들의 스케일링 인자들이 사용될 수 있다. 스케일링 인자(F)는 상수일 수도 있다. 이것을 표 1에 나타내었으며, 신호값들(X)(도 4a의 파형(A)의 진폭들)에 스케일링 인자(F)를 곱하여 새로운 신호값들(Y)(도 4의 파형(B)의 진폭들)을 생성한다. 알 수 있는 바와 같이, 새로운 신호값들(Y)은 신호값들(X)에 따라 선형으로 증가한다.

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대안적으로, 스케일링 인자는 통상적으로 보다 큰 스케일링 인자를 보다 작은 신호값들에 적용하기 위해서 신호값들(X)에 따라 변하는 가변적일 수 있다. 예를 표 2에 나타내었으며 여기서 스케일링 인자(F)는 신호값들에 따라 선형으로 가변한다: X:=F2-X.

표 3의 예에서, 스케일링 인자(F)는 신호값의 2차함수이다: X:F = 3-3X + X². 이것은 작은 신호값들의 훨씬 강한 스케일링을 가져온다.

또 다른 실시예에서, 스케일링 인자(F)는 표 4에 나타낸 바와 같이, 신호값(X)의 3차함수이다:F = 4-6X + 4X² - X³.

위의 스케일링 인자들은 모두가 X의 증가하는 값에 따라 항시 증가하는 공통된 특징을 갖는다. 이것은 필수는 아니며 스케일링 인자가 먼저 증가하고 표 5에 나타낸 바와 같이 약간 감소하는 실시예들이 생각되어질 수 있고, 여기서 F=3-2X이다.

스케일링 인자(F)의 동일 공식이 전체 신호에 또는 하나 또는 몇 개의 시간 세그먼트들에만 적용될 수 있다. 즉, 연속적인 시간 세그먼트들이 서로 다른 스케일링 인자 공식들을 사용하여 스케일링될 수 있다. 물론, 이웃한 시간 세그먼트들에서 서로 다른 스케일링 인자 공식들은 불연속들이 회피되게 선택되는 것이 바람직하다.

위의 표들로부터 알 수 있는 바와 같이, 신호값들에 따라 대응하는 스케일링 인자들은 적합하게 룩업 테이블들에 저장될 수 있다. 유리하게는, 도 3의 스케일링 인자 유닛(42)은 복수의 스케일링 인자 공식들에 대응하는 복수의 테이블들을 내장하며, 사용되는 특정의 테이블은 오디오 신호의 유형 또는 적합한 제어신호들에 의해 결정된다. 이러한 제어신호들은 예를 들면 특정 유형의 "베이스 부스트" 또는 이외 다른 신호 개선을 사용자가 선택할 수 있게 하는 선택기 스위치의 서로 다른 세팅들에 대응할 수 있다.

본 발명의 방법을 도 5에 도시하였다. 단계 101)에서 방법을 개시한 후에("시작"), 주파수 범위가 단계 102)에서 선택된다("주파수 세그먼트화" 또는 "주파수 범위 선택"). 이 선택된 주파수 범위는 본 발명에 따라 처리된다. 그 외 모든 다른 주파수들은 차단되나 단계 106에서 처리된 신호와 결합되게 보존되는 것이 바람직하다.

단계 103("시간 세그먼트화" 또는 "시간 세크먼트들을 결정")에서, 선택된 주파수 범위의 오디오 신호는 신호의 제로 교차점들(도 4a에서 Z)에 의해 경계가 나뉘어진 시간 세그먼트들(도 4a에서 S)로 분할된다. 단계 104에서("최대값 검출"), 최대값(도 4b에서 M)이 각 시간 세그먼트마다 결정된다. 이 최대값은 단계 105("샘플 스케일링")에서 오디오 신호의 샘플들을 스케일링하기 위한 스케일링 인자(F)를 결정하는데 사용된다. 단계 106(다른 주파수 범위들과 결합")에서, 선택된 주파수 범위의 처리된 오디오 신호는 결합된 출력신호를 생성하게 나머지 주파수 범위들의 미처리된 오디오 신호와 결합된다. 방법은 단계 107에서 종료한다("종료").

도 5의 개략도는 시간 제한된 한 세트의 오디오 신호 샘플들을 취한 것에 유의한다. 물론 본 발명에 따라 실시간으로 오디오 신호에 대해 조작하는 것이 가능하며, 이 경우 도시된 바와 같은 방법은 필수적으로 반복되고 연속적으로 실행될 수 있다.

스테레오 오디오 신호들의 경우에, 본 발명의 스케일링을 결합된(좌측+우측) 신호에 적용하는 것이, 처리의 중복을 회피하게 하므로, 유리할 수 있다. 대부분의 스테레오 정보는 나머지 주파수들의 오디오 신호에 의해 보존되므로 선택된 주파수들의 오디오 신호가 결합될 수 있다.

본 발명은 오디오 신호를 제로 교차점들에 의해 경계가 나뉘어진 시간 세그먼트들로 분할함으로써 신호는 바람직하지 않은 고조파들과 같은 어떤 실질적인 아티팩트들을 야기하지 않고 스케일링될 수 있게 한다는 인식에 기초한다. 본 발명은 오디오 신호를 시간 세그먼트마다 스케일링함으로써 매우 효과적이고 왜곡이 없는 신호 개선, 예를 들면 "베이스 부스트"가 될 수 있게 한다는 인식으로부터 이익을 얻는다.

본 발명은 ASIC과 같은 전용 하드웨어에서만이 아니라 전용 또는 범용 프로세서에서 실행되는 소프트웨어로서 실행되기에 적합하다. 따라서 방법들의 단계들은 컴퓨터 프로그램 제품으로서 실현될 수 있다.

컴퓨터 프로그램 제품 하에 프로세서에 명령들을 얻게 하는 단계들을 일련의 로딩 후에 프로세서 -범용 또는 전용- 가 발명의 특징적 기능들 중 어느 하나를 실행할 수 있게 하는 일단의 명령들의 어떤 물리적 실현이 이해될 것이다. 특히, 컴퓨터 프로그램 제품은 캐리어, 예를 들면 디스크나 테이프 상의 데이터, 또는 메모리에 있는 데이터, 네트워크 접속 -유선 또는 무선- 으로 전송된 데이터, 또는 페이퍼 상의 프로그램 코드로서 실현될 수 있다. 프로그램 코드와는 별도로, 프로그램에 요구되는 특징적 데이터는 컴퓨터 프로그램 제품으로서 실현될 수 있다.

이 문서에 사용되는 어떤 용어들이든지 본 발명의 범위를 한정하기 위해 해석되지 않는 것에 유의한다. 특히, "포함하다"라는 단어들은 명시적으로 기재되지 않은 임의의 원소들을 배제하는 것을 의미하지 않는다. 단일(회로) 요소들은 복수 (회로) 요소들 또는 이들의 동등물들로 대치될 수 있다.

본 발명은 위에 예시한 실시예들로 한정되지 않으며 많은 수정예들 및 추가들이 첨부한 청구항들에 규정된 본 발명의 범위 내에서 행해질 수 있음을 당업자들은 알 것이다.

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Claims (27)

1. 오디오 신호를 개선시키는 방법에 있어서:

   주파수 범위를 선택하기 위해 상기 오디오 신호를 필터링하는 단계;

   상기 선택된 주파수 범위의 상기 오디오 신호를 시간 세그먼트들로 분할하는 단계; 및

   상기 주파수 범위 내의 상기 오디오 신호의 사운드 레벨을 증가시키기 위해 각 시간 세그먼트의 상기 오디오 신호를 스케일링하는 단계를 포함하고,

   상기 시간 세그먼트들은 상기 필터링된 오디오 신호의 제로 교차점들(zero crossings)에 의해 규정되는, 오디오 신호 개선 방법.
2. 제1항에 있어서, 각 시간 세그먼트는 상기 필터링된 오디오 신호의 두 개의 연속적인 제로 교차점들에 의해 규정되는, 오디오 신호 개선 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 오디오 신호를 스케일링하는 단계는 각 시간 세그먼트마다 별개의 스케일링 인자(scaling factor)를 포함하는, 오디오 신호 개선 방법.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 스케일링하는 단계는 각 시간 세그먼트마다 일정한 스케일링 인자를 포함하는, 오디오 신호 개선 방법.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 스케일링하는 단계는 상기 오디오 신호의 진폭에 따라 변하는 스케일링 인자를 포함하는, 오디오 신호 개선 방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 스케일링하는 단계는 2차 또는 3차 함수를 포함한 비선형 스케일링 인자를 포함하는, 오디오 신호 개선 방법.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 선택된 주파수 범위의 상기 스케일링된 오디오 신호와 이전에 선택되지 않은 주파수 범위의 나머지 오디오 신호를 결합하는 단계를 더 포함하는, 오디오 신호 개선 방법.
8. 제7항에 있어서,

   상기 결합된 오디오 신호의 진폭을 임계값과 비교하는 단계; 및

   상기 임계값을 초과하는 경우, 상기 오디오 신호의 진폭을 조정하는 단계를 포함하는, 오디오 신호 개선 방법.
9. 제8항에 있어서, 상기 선택된 주파수 범위의 상기 오디오 신호의 진폭만이 조정되는, 오디오 신호 개선 방법.
10. 제8항에 있어서, 상기 결합된 오디오 신호의 진폭을 임계값과 비교하는 단계 및 상기 오디오 신호의 진폭을 조정하는 단계는 시간 세그먼트마다 실행되는, 오디오 신호 개선 방법.
11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 선택된 주파수 범위는 베이스 주파수 범위(bass frequency range)인, 오디오 신호 개선 방법.
12. 제1항 또는 제2항에 있어서, 다른 주파수 범위들의 신호 성분들을 지연시키는 단계를 더 포함하는, 오디오 신호 개선 방법.
13. 오디오 신호를 개선시키는 디바이스(1)에 있어서:

    주파수 범위를 선택하기 위해 상기 오디오 신호를 필터링하는 필터 수단(2);

    상기 선택된 주파수 범위의 상기 오디오 신호를 시간 세그먼트들로 분할하는 분할 수단(3); 및

    상기 주파수 범위 내의 상기 오디오 신호의 사운드 레벨을 증가시키기 위해 각 시간 세그먼트의 상기 오디오 신호를 스케일링하는 스케일링 수단(4)을 포함하고,

    상기 시간 세그먼트들은 상기 필터링된 오디오 신호의 제로 교차점들에 의해 규정되는, 오디오 신호 개선 디바이스.
14. 제13항에 있어서, 상기 분할 수단(3)은 상기 필터링된 오디오 신호의 두 개의 연속적인 제로 교차점들에 의해 각 시간 세그먼트를 규정하도록 구성되는, 오디오 신호 개선 디바이스.
15. 제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 스케일링 수단은 각 시간 세그먼트마다 별개의 스케일링 인자를 사용하게 구성되는, 오디오 신호 개선 디바이스.
16. 제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 스케일링 수단은 각 시간 세그먼트마다 일정한 스케일링 인자를 사용하도록 구성되는, 오디오 신호 개선 디바이스.
17. 제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 스케일링 수단은 상기 오디오 신호의 진폭에 따라 변하는 스케일링 인자를 사용하도록 구성되는, 오디오 신호 개선 디바이스.
18. 제17항에 있어서, 상기 스케일링 수단은 2차 또는 3차 함수를 포함한 비선형 스케일링 인자를 사용하는, 오디오 신호 개선 디바이스.
19. 제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 선택된 주파수 범위의 상기 스케일링된 오디오 신호와 이전에 선택되지 않은 주파수 범위의 나머지 오디오 신호를 결합하는 결합 수단(5)을 더 포함하는, 오디오 신호 개선 디바이스.
20. 제19항에 있어서,

    상기 결합된 오디오 신호의 진폭을 임계값과 비교하는 비교 수단(6), 및

    상기 임계값을 초과하는 경우, 상기 오디오 신호의 진폭을 조정하는 조정 수단(7)을 더 포함하는, 오디오 신호 개선 디바이스.
21. 제20항에 있어서, 상기 조정 수단(7)은 상기 선택된 주파수 범위의 상기 오디오 신호의 진폭만을 조정하도록 구성되는, 오디오 신호 개선 디바이스.
22. 제20항에 있어서, 상기 비교 수단(6) 및 상기 조정 수단(7)은 시간 세그먼트 마다 상기 결합된 오디오 신호의 진폭을 비교하고, 시간 세그먼트마다 상기 오디오 신호의 진폭을 조정하도록 각각 구성되는, 오디오 신호 개선 디바이스.
23. 제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 선택된 주파수 범위는 베이스 주파수 범위인, 오디오 신호 개선 디바이스.
24. 제13항 또는 제14항에 있어서, 다른 주파수 범위들의 신호 성분들을 지연시키는 지연 소자(8)를 더 포함하는, 오디오 신호 개선 디바이스.
25. 제13항 또는 제14항에 따른 디바이스(1)를 포함하는 오디오 증폭기.
26. 제13항 또는 제14항에 따른 디바이스(1)를 포함하는 오디오 시스템.
27. 컴퓨터 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로서, 상기 컴퓨터 프로그램은 프로세서로 하여금 제1항 또는 제2항의 방법을 실행하게 하는 코드를 포함하는, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.

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