KR101329308B1 - 오디오 신호의 저주파 성분 보강 방법 및 그 장치, 오디오신호의 기본 주파수 계산 방법 및 그 장치 - Google Patents

오디오 신호의 저주파 성분 보강 방법 및 그 장치, 오디오신호의 기본 주파수 계산 방법 및 그 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 오디오 신호의 저주파 성분 보강 방법에 관한 것으로, 입력된 오디오 신호와 그 오디오 신호를 소정의 시간만큼 지연시킨 신호를 이용하여 오디오 신호의 기본 주파수를 계산하고, 계산된 기본 주파수에 기초하여 입력된 오디오 신호로부터 고조파 신호를 생성한 후, 생성된 고조파 신호를 입력된 오디오 신호와 결합함으로써, 저주파 성분의 에너지를 물리적으로 부스팅하지 않고, 인간의 지각 특성을 이용하여 저주파 성분을 보강할 수 있다.
저주파, 저음역, 보강, 강화, 고조파

Description

오디오 신호의 저주파 성분 보강 방법 및 그 장치, 오디오 신호의 기본 주파수 계산 방법 및 그 장치{Method for enhancing Bass of Audio signal and apparatus therefore, Method for calculating fundamental frequency of audio signal and apparatus therefor}
도 1은 종래의 저주파 성분 보강 장치의 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 2는 주파수 성분 보강을 위한 이상적인 고조파 성분을 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 3은 종래의 저주파 성분 보강 장치를 이용하여 생성된 고조파 신호를 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 오디오 신호의 저주파 성분 보강 장치의 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 기본 주파수 계산부의 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 6은 지연 시간 계산부(414a)의 동작을 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 기본 주파수 계산 방법을 설명하기 위하여 도시한 흐름도이다.
도 8 본 발명에 따른 고조파 신호 생성부의 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명에 따라 생성된 고조파 신호를 설명하기 위하여 도시한 도면 이다.
도 10은 본 발명에 따른 저주파 성분 보강 방법에 의한 저주파 성분 보강 신호의 일실시예를 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명에 따른 저주파 성분 보강 방법의 일 실시예를 도시한 흐름도이다.
도 12는 도 11의 저주파 성분 보강 방법의 상세 흐름도이다.
본 발명은 오디오 신호의 저주파 성분 보강 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
노트북 PC나 MP3등 휴대용 기기에 탑재된 소형 스피커의 경우, 그 크기가 작다는 물리적인 한계로 인해 오디오 신호의 저주파 성분을 충실히 재생하기 힘들다. 저주파 성분의 충실한 재현이 힘들게 되면 결국 음질의 왜곡을 가져올 수 있다. 이러한 부작용을 해결하기 위해 다양한 방법들이 제안되었다.
도 1은 종래의 저주파 성분 보강 장치의 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래의 저주파 성분 보강 장치는 로우 패스 필터(100), SIN 함수 발생 모듈(122), COS 함수 발생 모듈(124), 밴드 패스 필터(130) 및 믹서(140)를 포함한다.
오디오 신호가 입력되면, 로우 패스 필터(100)는 채널별로 입력된 오디오 신호에 로우 패스 필터링을 수행하여 저주파 성분만(예컨대 120Hz 이하)을 추출하게 된다.
SIN 함수 발생 모듈(122) 및 COS 함수 발생 모듈(124)은 로우 패스 필터링 된 신호들을 변조하여 고조파 (harmonic frequency) 신호를 생성하게 된다.
밴드 패스 필터(130)는 각각 SIN 함수 및 COS 함수로 변조된 신호들에 대하여 밴드 패스 필터링을 수행하여 특정한 차수의 고조파 신호들만을 선별한다.
마지막으로, 믹서(140)는 밴드 패스 필터(130)에 의해 선별된 고조파 신호를 입력된 오디오 신호와 결합하여 각 채널별로 저주파 성분이 보강된 오디오 신호를 생성하게 된다.
이와 같이 고조파 신호를 이용하여 저주파 성분을 보강하는 방법은, 인간의 귀가 기본 주파수(fundamental frequency)의 배수가 되는 주파수의 음색을 듣게 되면 마치 그 기본 주파수에 해당되는 음색을 듣는 것과 같이 인지하게 된다는 음향학적 효과를 이용한다.
도 2는 주파수 성분 보강을 위한 이상적인 고조파 신호를 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 220KHz를 가지는 기본 주파수 성분과 고조파 신호들이 도시되어 있다. 도 2에서와 같이 기본 주파수 성분이 220KHz인 경우에는 220KHz의 배수가 되는 고조파 신호들, 즉 440KHz, 660KHz, 880KHz 등의 성분들이 주파수 성분 보강을 위한 이상적인 고조파 신호들이 된다. 이때, 이상적인 고조파 신호들은 도 2와 같이 그 주파수가 커질수록 크기가 작아진다.
이와 같이 생성된 이상적인 고조파 신호의 음색을 사람이 듣게 되면, 고조파 신호 각각의 음색이 마치 220KHz의 음색인 것처럼 느끼게 된다. 따라서, 이와 같은 고조파 신호를 이용하면 220KHz에 해당하는 음색을 가진 소리의 크기가 보강된 것처럼 인지된다.
하지만, 종래의 저주파 성분 보강 장치는 도 2와 같은 이상적인 고조파 신호를 생성하지 못했다.
도 3은 종래의 저주파 성분 보강 장치를 이용하여 생성된 고조파 신호를 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 3은 변조 주파수가 50KHz인 경우의 고조파 신호들을 도시한 것으로, 220KHz를 가지는 기본 주파수 성분과 450KHz, 650KHz 및 900KHz를 가지는 고조파 신호들이 도시되어 있다.
도 3을 참조하면, 종래의 저주파 성분 보강 장치는 고조파 신호 생성을 위한 변조 주파수가 소정의 주파수(예컨대 50KHz)로 고정되어 있기 때문에, 도 3에서와 같이 이상적인 고조파 신호들인 440KHz, 660KHz 및 880KHz를 생성하지 못하고, 450KHz, 650KHz 및 900KHz와 같은 오차가 있는 고조파 신호들을 생성하게 된다. 또한 도 3에서의 고조파 신호들은 도 2와 같이 주파수가 커질수록 고조파 신호의 크기가 줄어드는 것이 아니라 모든 주파수에서 동일한 크기를 유지한다.
이와 같이 종래의 저주파 성분 보강 방법은 이상적인 고조파 신호에 비하여 주파수에 있어 오차가 있고, 고조파 신호의 크기가 점점 작아지는 것이 아니라 동일한 크기를 유지함으로써, 음색의 심한 변화를 초래하는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 저주파 성분의 에너지를 물리적으로 부스팅하지 않고, 인간의 지각 특성을 이용하여 저주파 성분을 보강하는 오디오 신호의 저주파 성분 보강 방법 및 그 장치, 오디오 신호의 기본 주파수 계산 방법 및 그 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 오디오 신호의 저주파 성분 보강 방법은 입력된 오디오 신호와 상기 오디오 신호를 소정의 시간만큼 지연시킨 신호를 이용하여 상기 오디오 신호의 기본 주파수를 계산하는 단계; 상기 계산된 기본 주파수에 기초하여 상기 입력된 오디오 신호로부터 고조파 신호를 생성하는 단계; 및 상기 생성된 고조파 신호를 상기 입력된 오디오 신호와 결합하는 단계를 포함한다.
바람직하게는 상기 오디오 신호의 기본 주파수를 계산하는 단계는 상기 입력된 오디오 신호에 대하여 로우 패스 필터링을 수행하는 단계; 및 상기 로우 패스 필터링이 수행된 오디오 신호 및 상기 오디오 신호를 소정의 시간만큼 지연시킨 신호 사이의 상호 상관 값(cross-correlation)의 최대치를 이용하여 상기 오디오 신호의 기본 주파수를 산출하는 단계를 포함한다.
바람직하게는 상기 오디오 신호의 기본 주파수를 산출하는 단계는 상기 로우 패스 필터링이 수행된 오디오 신호 및 상기 오디오 신호를 소정의 시간만큼 지연시킨 신호 사이의 상호 상관 값(cross-correlation)이 최대치를 가지는 때에 상기 지연시킨 신호의 지연 시간을 계산하는 단계; 및 상기 지연 시간을 주파수로 변환하 는 단계를 포함한다.
바람직하게는 상기 고조파 신호를 생성하는 단계는 상기 계산된 기본 주파수를 중심 주파수로 하여 상기 입력된 오디오 신호에 대하여 밴드 패스 필터링을 수행하는 단계; 상기 밴드 패스 필터링이 수행된 신호를 변조하는 단계를 포함한다.
바람직하게는 상기 변조하는 단계는 싱글 사이드 밴드(Single Side Band) 변조를 이용하여 변조하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 상기 입력된 오디오 신호는 하이패스 필터링이 수행된 오디오 신호인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 본 발명에 따른 저주파 성분 보강 방법은 상기 생성된 고조파 신호의 크기를 조절하는 단계를 더 포함한다.
본 발명에 따른 오디오 신호의 저주파 성분 보강 장치는 입력된 오디오 신호와 상기 오디오 신호를 소정의 시간만큼 지연시킨 신호를 이용하여 상기 오디오 신호의 기본 주파수를 계산하는 기본 주파수 계산부; 상기 계산된 기본 주파수에 기초하여 상기 입력된 오디오 신호로부터 고조파 신호를 생성하는 고조파 신호 생성부; 및 상기 생성된 고조파 신호를 상기 입력된 오디오 신호와 결합하는 신호 결합부를 포함한다.
바람직하게는 상기 기본 주파수 계산부는 상기 입력된 오디오 신호에 대하여 로우 패스 필터링을 수행하는 로우 패스 필터; 및 상기 로우 패스 필터링이 수행된 오디오 신호 및 상기 오디오 신호를 소정의 시간만큼 지연시킨 신호 사이의 상호 상관 값(cross-correlation)의 최대치를 이용하여 상기 오디오 신호의 기본 주파수 를 산출하는 주파수 산출부를 포함한다.
바람직하게는 상기 주파수 산출부는 상기 로우 패스 필터링이 수행된 오디오 신호 및 상기 오디오 신호를 소정의 시간만큼 지연시킨 신호 사이의 상호 상관 값(cross-correlation)이 최대치를 가지는 때에 상기 지연시킨 신호의 지연 시간을 계산하는 지연 시간 계산부; 및 상기 지연 시간을 주파수로 변환하는 시간-주파수 변환부를 포함한다.
바람직하게는 상기 고조파 신호 생성부는 상기 계산된 기본 주파수를 중심 주파수로 하여 상기 입력된 오디오 신호에 대하여 밴드 패스 필터링을 수행하는 밴드 패스 필터; 상기 밴드 패스 필터링이 수행된 신호를 변조하는 변조부를 포함한다.
바람직하게는 상기 변조부는 싱글 사이드 밴드(Single Side Band) 변조를 이용하여 변조하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 본 발명에 따른 오디오 신호의 저주파 성분 보강 장치는 상기 오디오 신호의 입력 전에 상기 오디오 신호에 대하여 하이 패스 필터링을 수행하기 위한 하이 패스 필터를 더 포함한다.
바람직하게는 본 발명에 따른 저주파 성분 보강 장치는 상기 생성된 고조파 신호의 크기를 조절하는 고조파 신호 조절부를 더 포함한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 오디오 신호의 저주파 성분 보강 장치의 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 오디오 신호의 저주파 성분 보강 장치는 기본 주파수 계산부(410), 고조파 신호 생성부(420), 고조파 신호 조절부(430) 및 신호 결합부(440)를 포함한다.
기본 주파수 계산부(410)는 입력된 오디오 신호와 그 오디오 신호를 소정의 시간만큼 지연시킨 신호를 이용하여 입력된 오디오 신호의 기본 주파수를 계산한다.
고조파 신호 생성부(420)는 이와 같이 기본 주파수 계산부(410)에서 계산된 기본 주파수에 기초하여 입력된 오디오 신호로부터 고조파 신호를 생성한다.
고조파 신호 조절부(430)는 고조파 신호 생성부(420)에서 생성된 고조파 신호의 크기를 조절한다.
신호 결합부(440)는 생성된 고조파 신호를 입력된 오디오 신호와 결합하여 저주파 성분을 보강한다.
도 5는 본 발명에 따른 기본 주파수 계산부의 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 기본 주파수 계산부(410)는 로우 패스 필터(412) 및 주파수 산출부(414)를 포함한다.
로우 패스 필터(412)는 입력된 오디오 신호에 대하여 로우 패스 필터링을 수행한다. 예컨대, 로우 패스 필터(412)는 120Hz를 차단 주파수로 하여 로우 패스 필터링을 수행할 수 있다. 다만, 로우 패스 필터(412)의 차단 주파수는 구현예에 따라 달리 적용될 수 있다.
주파수 산출부(414)는 지연 시간 계산부(414a) 및 시간-주파수 변환부(414b)를 포함한다.
지연 시간 계산부(414a)는 로우 패스 필터링이 수행된 오디오 신호 및 오디오 신호를 소정의 시간만큼 지연시킨 신호 사이의 상호 상관 값(cross-correlation)이 최대치를 가지는 때에 지연시킨 신호의 지연된 시간을 계산한다. 여기서, 상호 상관 값이란 서로 다른 신호 사이의 유사성을 정도를 나타낸다. 즉, 양 신호의 유사성이 높으면 높을수록 상호 상관 값도 커지게 된다.
도 6은 지연 시간 계산부(414a)의 동작을 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 6에서는 설명을 간단하게 하기 위하여, 제1 신호(610)의 그래프를 입력된 오디오 신호라고 가정하고, 제2 신호(620)의 그래프를 그 입력된 오디오 신호를 소정의 시간만큼 지연시킨 신호라고 가정한다. 도 6을 참조하면, 제1 신호(610)의 그래프는
Figure 112006085832196-pat00001
를 주기로 하는 신호이고, 제2 신호(620)의 그래프는 제1 신호(610)의 그래프에 비하여
Figure 112006085832196-pat00002
만큼 지연된 신호이다.
지연 시간 계산부(414a)는 제2 신호(620)의 그래프의 지연 시간
Figure 112006085832196-pat00003
를 조금씩 변화시켜 가면서 지연 시간
Figure 112006085832196-pat00004
의 값이 어느 값을 가지는 때에 제2 신호(620)의 그래프와 제1 신호(610)의 그래프와의 상호 상관 값이 가장 큰 값을 가지는지를 판단하게 된다.
이와 같이 상호 상관 값이 가장 큰 값을 가지는 경우를 시간 영역에서 보면 양 그래프의 주기가 동일하게 되는 경우를 의미하고, 주파수 영역에서 보면 상호 상관 값의 에너지가 가장 큰 경우를 의미하며, 이때의 주파수가 기본 주파수가 된다.
시간 주파수 변환부(414b)는 지연 시간 계산부(414a)에서 계산된 지연 시간을 주파수로 변환한다.
이때, 시간 주파수 변환부(414b)는 입력된 오디오 신호의 샘플링 레이트 값에 기초하여 수학식 1과 같이 시간을 주파수로 변환할 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112006085832196-pat00005
여기서,
Figure 112006085832196-pat00006
는 주파수를 의미하고,
Figure 112006085832196-pat00007
는 샘플링 레이트를 의미하며
Figure 112006085832196-pat00008
는 수학식 2에 의하여 지연 시간과 변환되는 관계를 가지는 지연 값들의 집합 중에서 상호 상관 값이 최대치를 가지는 때의 지연 값을 말한다.
[수학식 2]
Figure 112006085832196-pat00009
예컨대, 지연 값들의 집합은 수학식 3과 같이 결정될 수 있다.
[수학식 3]
Figure 112006085832196-pat00010
샘플링 레이트가 44100Hz라면 지연 값의 집합은 441Hz에서 2205Hz까지의 값들을 포함하게 되며, 이와 같은 지연 값들을 수학식 2에 따라 시간 영역으로 변환하여 보면 지연 시간이 0.01초부터 0.05초까지가 된다.
따라서, 지연 시간
Figure 112006085832196-pat00011
를 0.01초부터 0.05초까지 변화시켜가면서 상호 상관 값이 최대치를 가지는 때의 지연시간을 계산하고, 그 계산된 지연시간을 수학식 2에 따라 지연 값으로 변환한 후, 수학식 1에 그 변환된 지연 값을 대입하면 상호 상관 값이 최대치를 가지는 때의 지연시간에 대응되는 주파수, 즉 기본 주파수를 얻을 수 있게 된다.
도 7은 본 발명에 따른 기본 주파수 계산 방법을 설명하기 위하여 도시한 흐름도이다.
710 단계에서는, 입력된 오디오 신호에 대하여 로우 패스 필터링을 수행한다.
720 단계에서는, 로우 패스 필터링이 수행된 오디오 신호 및 그 오디오 신호를 소정의 시간만큼 지연시킨 신호 사이의 상호 상관 값이 최대치를 가지는 때에 지연시킨 신호의 지연 시간을 계산한다.
730 단계에서는, 계산된 지연 시간을 주파수로 변환한다.
상기와 같이 기본 주파수 계산부(410)에서 기본 주파수를 계산하면, 고조파 신호 생성부(420)는 그 기본 주파수에 기초하여 입력된 오디오 신호로부터 고조파 신호를 생성한다.
도 8은 본 발명에 따른 고조파 신호 생성부의 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 고조파 신호 생성부(420)는 밴드 패스 필터(422) 및 변조부(424)를 포함한다. 다만, 설명의 편의를 위하여 기본 주파수 계산부(410)를 더 도시하였다.
밴드 패스 필터(422)는 기본 주파수 계산부(410)에 의하여 계산된 기본 주파수를 중심 주파수로 하여 입력된 오디오 신호에 대하여 밴드 패스 필터링을 수행한다. 예컨대, 기본 주파수 계산부(410)에서 계산된 오디오 신호의 기본 주파수가 220KHz라면, 220KHz를 중심 주파수로 하여 입력된 오디오 신호에 대하여 소정의 대역폭을 가지고 밴드 패스 필터링을 수행하게 된다.
변조부(424)는 밴드 패스 필터링이 수행된 신호를 변조하여 고조파를 생성한다. 여기서, 변조부(424)는 밴드 패스 필터링이 수행된 오디오 신호에 대하여 싱글 사이드 밴드(Single Side Band) 변조를 이용하여 변조할 수도 있다. 여기서 싱글 사이드 밴드 변조는 AM(Amplitude Modulation) 변조에 의하여 생성된 상측파대 또는 하측파대의 신호 중에서 어느 한쪽만을 사용하는 것을 말하며, 이와 같은 싱글 사이드밴드 변조 방식은 다른 방식에 비해 점유 주파수 대역폭이 반으로 줄고 송신전력이 크지 않아도 되어 소비전력도 적다는 장점이 있다.
다만, 변조 방법은 싱글 사이드 밴드 변조 방법에 한정되지 않고, 고조파를 생성할 수 있는 다양한 변조 방법들을 사용할 수 있다.
상기와 같이 고조파 생성부(420)에서 고조파 신호를 생성하면 고조파 신호 조절부(430)는 고조파 신호 생성부(420)에서 생성된 고조파 신호의 크기를 조절한다. 이와 같이 고조파 신호의 크기를 조절하는 이유는, 고조파 신호가 과도한 에너지를 가지는 경우에는 고조파 신호와 원래의 오디오 신호와 결합하게 되면 음색의 변화가 발생할 수 있기 때문에 이와 같은 음색의 변화를 최소화하기 위함이다.
도 9는 본 발명에 따라 생성된 고조파 신호를 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
제1 신호의 그래프(910)는 입력된 오디오 신호의 기본 주파수를 나타내고, 제2 신호의 그래프(920)는 본 발명에 따라 생성된 저주파 성분의 보강을 위한 고조파 신호들을 도시한 것이다. 제2 신호의 그래프(920)에서는 기본 주파수는 매우 작게 나타나는데, 고조파 신호들과 비교하여 볼 때, 사실상 무시해도 될 정도로 작은 크기를 가진다. 이것은 오디오 신호가 소형 스피커 등과 같이 작은 크기의 장치에서 출력되는 경우에 저주파 성분의 소리가 작게 나오는 것, 즉 에너지가 작게 되는 것을 의미한다. 또한, 제2 신호의 그래프(920)에서 고조파 신호 4개가 도시되어 있는데, 이와 같은 고조파 신호의 주파수는 기본 주파수의 배수를 가지는 주파수가 되고 각각의 고조파 신호들은 주파수가 증가할수록 그 크기가 작아지는 형태를 가진다.
상기와 같이 고조파 신호 조절부(430)에 의하여 크기가 조절된 고조파 신호가 생성되면, 신호 결합부(440)는 그 크기가 조절된 고조파 신호와 입력된 오디오 신호와 결합하여 저주파 성분을 보강한다.
도 10은 본 발명에 따른 저주파 성분 보강 방법에 의한 저주파 성분 보강 신호의 일실시예를 도시한 도면이다.
도 10을 참조하면, 제 1신호의 그래프(1010)는 입력된 오디오 신호를 나타내고, 제 2신호의 그래프(1020)는 저주파 성분이 보강된 오디오 신호를 나타낸다.
제 2신호의 그래프(1020)의 왼쪽 끝에는 평탄한 영역이 존재하는데 이것은 오디오 신호를 재생할 때에 실제로 재생이 되지 않는 대역의 신호를 제거하여 저주파수 대역에 불필요하게 과도한 에너지가 집중되는 것을 막기 위하여 오디오 신호를 입력하기 전에 그 오디오 신호에 대하여 하이 패스 필터링을 수행한 것을 나타낸다.
즉, 제 2신호의 그래프(1020)를 얻기 위해서는 다음과 같은 과정을 거치게 된다.
먼저, 오디오 신호에 대하여 하이 패스 필터링을 수행하여 재생이 되지 않는 영역을 제거한 후에 그 오디오 신호를 입력하고, 그 입력된 오디오 신호의 기본 주파수를 계산한 후, 그 계산된 기본 주파수에 기초하여 고조파 신호를 생성한다. 그 후에 그 생성된 고조파 신호를 하이 패스 필터링을 거쳐 입력된 오디오 신호와 결합하면 제 2신호의 그래프(1020)와 같이 저주파 성분이 보강된 신호를 얻을 수 있다.
도 10에서, 제 2신호의 그래프(1020)는 원래의 오디오 신호에 비해서는 여전히 저주파 성분이 작지만, 본 발명에서의 저주파 성분 보강 방법에 의하여 보강된 신호이므로, 전술한 음향학적인 효과에 따라 원래의 오디오 신호와 비슷한 품질의 오디오 신호를 청취할 수 있게 된다.
도 11은 본 발명에 따른 저주파 성분 보강 방법의 일 실시예를 도시한 흐름도이다.
1110 단계에서는, 입력된 오디오 신호와 오디오 신호를 소정의 시간만큼 지연시킨 신호를 이용하여 오디오 신호의 기본 주파수를 계산한다.
1120 단계에서는, 계산된 기본 주파수에 기초하여 입력된 오디오 신호로부터 고조파 신호를 생성한다.
1130 단계에서는, 생성된 고조파 신호를 입력된 오디오 신호와 결합한다.
도 12는 도 11의 저주파 성분 보강 방법의 상세 흐름도이다.
1210 단계에서는, 입력된 오디오 신호에 대하여 로우 패스 필터링을 수행한다. 전술한대로, 이때, 오디오 신호가 입력되면, 그 입력된 오디오 신호에 대하여 하이패스 필터링을 수행하여 오디오 신호의 재생시에 실제로 재생되지 않는 저주파 성분을 제거할 수도 있다.
1220 단계에서는, 로우 패스 필터링이 수행된 오디오 신호 및 그 오디오 신호를 소정의 시간만큼 지연시킨 신호 사이의 상호 상관 값이 최대치를 가지는 때에 지연시킨 신호의 지연 시간을 계산한다.
1230 단계에서는,지연 시간을 주파수로 변환하여 입력된 오디오 신호의 기본 주파수를 계산한다.
1240 단계에서는, 계산된 기본 주파수를 중심 주파수로 하여 입력된 오디오 신호에 대하여 밴드 패스 필터링을 수행한다.
1250 단계에서는, 밴드 패스 필터링이 수행된 신호를 변조하여 고조파 신호를 생성한다.
1260 단계에서는, 생성된 고조파 신호의 크기를 조절한다.
1270 단계에서는, 크기가 조절된 고조파 신호를 입력된 오디오 신호와 결합한다.
한편, 상술한 본 발명의 실시예들은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다.
상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등) 및 캐리어 웨이브(예를 들면, 인터넷을 통한 전송)와 같은 저장매체를 포함한다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 발명은 저주파 성분의 에너지를 물리적으로 부스팅하지 않고, 인간의 지각 특성을 이용하여 저주파 성분을 보강할 수 있다.

Claims (15)

  1. 오디오 신호의 저주파 성분 보강 방법에 있어서,
    입력된 오디오 신호와 상기 오디오 신호를 소정의 시간만큼 지연시킨 신호를 이용하여 상기 오디오 신호의 기본 주파수를 계산하는 단계;
    상기 계산된 기본 주파수에 기초하여 상기 입력된 오디오 신호로부터 고조파 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 생성된 고조파 신호를 상기 입력된 오디오 신호와 결합하는 단계를 포함하고,
    상기 오디오 신호의 기본 주파수를 계산하는 단계는
    상기 입력된 오디오 신호에 대하여 로우 패스 필터링을 수행하는 단계; 및
    상기 로우 패스 필터링이 수행된 오디오 신호 및 상기 오디오 신호를 소정의 시간만큼 지연시킨 신호 사이의 상호 상관 값(cross-correlation)의 최대치를 이용하여 상기 오디오 신호의 기본 주파수를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 저주파 성분 보강 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 오디오 신호의 기본 주파수를 산출하는 단계는
    상기 로우 패스 필터링이 수행된 오디오 신호 및 상기 오디오 신호를 소정의 시간만큼 지연시킨 신호 사이의 상호 상관 값이 최대치를 가지는 때에 상기 지연시킨 신호의 지연 시간을 계산하는 단계; 및
    상기 지연 시간을 주파수로 변환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 저주파 성분 보강 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 고조파 신호를 생성하는 단계는
    상기 계산된 기본 주파수를 중심 주파수로 하여 상기 입력된 오디오 신호에 대하여 밴드 패스 필터링을 수행하는 단계; 및
    상기 밴드 패스 필터링이 수행된 신호를 변조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 저주파 성분 보강 방법.
  5. 제4항에
    상기 변조하는 단계는
    싱글 사이드 밴드(Single Side Band) 변조를 이용하여 변조하는 것을 특징으로 하는 저주파 성분 보강 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 입력된 오디오 신호는 하이패스 필터링이 수행된 오디오 신호인 것을 특징으로 하는 저주파 성분 보강 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 생성된 고조파 신호의 크기를 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 저주파 성분 보강 방법.
  8. 오디오 신호의 저주파 성분 보강 장치에 있어서,
    입력된 오디오 신호와 상기 오디오 신호를 소정의 시간만큼 지연시킨 신호를 이용하여 상기 오디오 신호의 기본 주파수를 계산하는 기본 주파수 계산부;
    상기 계산된 기본 주파수에 기초하여 상기 입력된 오디오 신호로부터 고조파 신호를 생성하는 고조파 신호 생성부; 및
    상기 생성된 고조파 신호를 상기 입력된 오디오 신호와 결합하는 신호 결합부를 포함하고,
    상기 기본 주파수 계산부는
    상기 입력된 오디오 신호에 대하여 로우 패스 필터링을 수행하는 로우 패스 필터; 및
    상기 로우 패스 필터링이 수행된 오디오 신호 및 상기 오디오 신호를 소정의 시간만큼 지연시킨 신호 사이의 상호 상관 값의 최대치를 이용하여 상기 오디오 신호의 기본 주파수를 산출하는 주파수 산출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 저주파 성분 보강 장치.
  9. 삭제
  10. 제8항에 있어서,
    상기 주파수 산출부는
    상기 로우 패스 필터링이 수행된 오디오 신호 및 상기 오디오 신호를 소정의 시간만큼 지연시킨 신호 사이의 상호 상관 값이 최대치를 가지는 때에 상기 지연시킨 신호의 지연 시간을 계산하는 지연 시간 계산부; 및
    상기 지연 시간을 주파수로 변환하는 시간-주파수 변환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 저주파 성분 보강 장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 고조파 신호 생성부는
    상기 계산된 기본 주파수를 중심 주파수로 하여 상기 입력된 오디오 신호에 대하여 밴드 패스 필터링을 수행하는 밴드 패스 필터; 및
    상기 밴드 패스 필터링이 수행된 신호를 변조하는 변조부를 포함하는 것을 특징으로 하는 저주파 성분 보강 장치.
  12. 제11항에
    상기 변조부는
    싱글 사이드 밴드(Single Side Band) 변조를 이용하여 변조하는 것을 특징으로 하는 저주파 성분 보강 장치.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 오디오 신호의 입력 전에 상기 오디오 신호에 대하여 하이 패스 필터링을 수행하기 위한 하이 패스 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 저주파 성분 보강 장치.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 생성된 고조파 신호의 크기를 조절하는 고조파 신호 조절부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 저주파 성분 보강 장치.
  15. 제1항 및 제3항 내지 제7항 중 어느 한 항의 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체.
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