KR101377135B1 - 오디오 신호의 저주파 및 중주파 성분 보강 방법 및 그장치 - Google Patents

오디오 신호의 저주파 및 중주파 성분 보강 방법 및 그장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 오디오 신호의 저주파 및 중주파 성분 보강 방법에 관한 것으로, 입력된 오디오 신호에 대하여 복수개의 밴드 패스 필터를 이용하여 소정의 주파수 대역의 오디오 신호에 대하여 필터링을 수행하고, 밴드 패스 필터링이 수행된 복수개의 오디오 신호를 이용하여 복수개의 고조파 신호를 생성한 후, 생성된 복수개의 고조파 신호를 입력된 오디오 신호와 결합함으로써, 저주파 및 중주파 성분의 에너지를 물리적으로 부스팅하지 않고, 인간의 지각 특성을 이용하여 저주파 및 중주파 성분을 보강할 수 있다.
저주파, 중주파, 보강, 강화, 고조파

Description

오디오 신호의 저주파 및 중주파 성분 보강 방법 및 그 장치{Method for enhancing Audio signal of low frequency and medium frequency and apparatus therefor}
도 1은 종래의 저주파 성분 보강 장치의 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 2는 주파수 성분 보강을 위한 이상적인 고조파 신호를 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 오디오 신호의 저주파 및 중주파 성분 보강 장치의 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 고조파 신호 생성부에 의하여 생성된 고조파 신호의 일실시예를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따라 신호의 크기가 조절된 고조파 신호의 일실시예를 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 전처리 필터의 일실시예를 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 후처리 필터의 일실시예를 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 후처리 필터의 제2 실시예를 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 오디오 신호의 저주파 및 중주파 성분 보강 방법을 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
본 발명은 오디오 신호의 저주파 및 중주파 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, 220Hz를 가지는 기본 주파수 성분과 고조파 신호들이 도시되어 있다. 도 2에서와 같이 기본 주파수 성분이 220Hz인 경우에는 220Hz의 배수가 되는 고조파 신호들, 즉 440Hz, 660Hz, 880Hz 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 220Hz의 음색인 것처럼 느끼게 된다. 따라서, 이와 같은 고조파 신호를 이용하면 220Hz에 해당하는 음색을 가진 소리의 크기가 보강된 것처 럼 인지된다.
하지만, 종래의 저주파 성분 보강 장치는 도 2의 이상적인 고조파 신호와 같이 주파수가 커질수록 고조파 신호의 크기가 줄어드는 것이 아니라 모든 주파수에서 동일한 크기를 유지하여, 원래의 오디오 신호와 결합 되는 경우에 음색에 왜곡이 생겼다.
또한, 종래에는 중주파 성분을 보강하기 위하여 중주파수 대역의 오디오 신호의 에너지의 크기를 이퀄라이저를 이용하여 키우는 방법을 사용하였는데, 이와 같은 방법은 오디오 신호의 음색에 왜곡이 발생하는 문제점이 있었다.
이와 같이 종래의 저주파 성분 보강 방법 및 중주파 성분 보강 방법은 저주파 성분 및 중주파 성분의 보강을 위하여 음색의 심한 변화를 초래하게 되는 문제점이 있었다.
발명의 목적은 저주파 및 중주파 성분의 에너지를 물리적으로 부스팅하지 않고, 인간의 지각 특성을 이용하여 저주파 및 중주파 성분을 보강하는 오디오 신호의 저주파 및 중주파 성분 보강 방법 및 그 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 오디오 신호의 저주파 및 중주파 성분 보강 방법은 입력된 오디오 신호에 대하여 복수개의 밴드 패스 필터를 이용하여 소정의 주파수 대역의 오디오 신호에 대하여 필터링을 수행하는 단계; 상기 밴드 패스 필터링이 수행된 복수개의 오디오 신호를 이용하여 복수개의 고조파 신호 를 생성하는 단계; 및 상기 생성된 복수개의 고조파 신호를 상기 입력된 오디오 신호와 결합하는 단계를 포함한다.
바람직하게는 상기 필터링을 수행하는 단계는 60Hz부터 200Hz까지의 주파수 대역의 오디오 신호를 분리해내는 제1 밴드 패스 필터 및 200Hz부터 2KHz까지의 주파수 대역의 오디오 신호를 분리해내는 제2 밴드 패스 필터를 이용하여 필터링하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 상기 고조파 신호를 생성하는 단계는 싱글 사이드 밴드(Single Side Band) 변조를 이용하여 상기 고조파를 생성하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 상기 입력된 오디오 신호는 하이 패스 필터링이 수행된 오디오 신호인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 상기 입력된 오디오 신호는 소정의 주파수 대역의 오디오 신호의 에너지의 크기를 크게 한 신호인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 상기 입력된 오디오 신호는 2KHz부터 20KHz까지의 주파수 대역의 오디오 신호의 에너지의 크기를 크게 한 신호인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 본 발명에 따른 오디오 신호의 저주파 및 중주파 성분 보강 방법은 상기 생성된 고조파 신호의 크기를 조절하는 단계를 더 포함한다.
바람직하게는 본 발명에 따른 오디오 신호의 저주파 및 중주파 성분 보강 방법은 상기 생성된 복수개의 고조파 신호와 상기 입력된 오디오 신호가 결합 된 신호 중에 소정의 주파수 대역에 포함되는 신호의 에너지의 크기를 크게 하거나 작게 하는 단계를 더 포함한다.
바람직하게는 상기 에너지의 크기를 크게 하거나 작게 하는 단계는 2KHz부터 20KHz까지의 주파수 대역의 오디오 신호의 에너지의 크기를 작게 하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 상기 에너지의 크기를 크게 하거나 작게 하는 단계는 0Hz부터 200Hz까지의 주파수 대역의 오디오 신호의 에너지의 크기를 크게 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 오디오 신호의 저주파 및 중주파 성분 보강 장치는 입력된 오디오 신호에 대하여 소정의 주파수 대역의 오디오 신호에 대하여 필터링을 수행하는 복수개의 밴드 패스 필터를 포함하는 필터부;상기 밴드 패스 필터링이 수행된 복수개의 오디오 신호를 이용하여 복수개의 고조파 신호를 생성하는 고조파 신호 생성부; 및 상기 생성된 복수개의 고조파 신호를 상기 입력된 오디오 신호와 결합하는 신호 결합부를 포함한다.
바람직하게는 상기 필터부는 60Hz부터 200Hz까지의 주파수 대역의 오디오 신호를 분리해내는 제1 밴드 패스 필터 및 200Hz부터 2KHz까지의 주파수 대역의 오디오 신호를 분리해내는 제2 밴드 패스 필터를 포함한다.
바람직하게는 상기 고조파 신호 생성부는 싱글 사이드 밴드(Single Side Band) 변조를 이용하여 상기 고조파를 생성하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 상기 필터부는 상기 입력된 오디오 신호에 대하여 하이 패스 필터링을 수행하는 하이 패스 필터를 더 포함한다.
바람직하게는 상기 필터부는 상기 입력된 오디오 신호 중에 소정의 주파수 대역의 오디오 신호의 에너지의 크기를 크게 하는 전처리 필터를 더 포함한다.
바람직하게는 본 발명에 따른 오디오 신호의 저주파 및 중주파 성분 보강 장치는 상기 생성된 고조파 신호의 크기를 조절하는 고조파 신호 조절부를 더 포함한다.
바람직하게는 본 발명에 따른 오디오 신호의 저주파 및 중주파 성분 보강 장치는 상기 생성된 복수개의 고조파 신호와 상기 입력된 오디오 신호가 결합 된 신호 중에 소정의 주파수 대역에 포함되는 신호의 에너지의 크기를 크게 하거나 작게 하는 후처리 필터를 더 포함한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 입력된 오디오 신호에 대하여 복수개의 밴드 패스 필터를 이용하여 소정의 주파수 대역의 오디오 신호에 대하여 필터링을 수행하는 단계; 상기 밴드 패스 필터링이 수행된 복수개의 오디오 신호를 이용하여 복수개의 고조파 신호를 생성하는 단계; 및 상기 생성된 복수개의 고조파 신호를 상기 입력된 오디오 신호와 결합하는 단계를 포함하는 오디오 신호의 저주파 및 중주파 성분 보강 방법을 실행시키기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 제공한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 오디오 신호의 저주파 및 중주파 성분 보강 장치의 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 오디오 신호의 저주파 및 중주파 성분 보강 장치는 필터부(310), 고조파 신호 생성부(320), 고조파 신호 조절부(330) 및 신호 결합부(340)를 포함한다.
필터부(310)는 제1 밴드 패스 필터(312) 및 제2 밴드 패스 필터(314)를 포함한다.
제1 밴드 패스 필터(312)는 오디오 신호 중에서 저주파수 대역의 신호를 분리해 내는 역할을 한다.
이와 같이 저주파수 대역의 신호를 분리해내는데 로우 패스 필터가 아니라 밴드 패스 필터를 사용하는 이유는, 실제의 오디오 신호 재생 장치의 특성을 고려하여 재생되지 않는 대역에 포함되는 오디오 신호에 대해서는 별도의 처리를 수행하지 않게 하기 위해서이다.
즉, 일반적으로 저주파수 대역은 20Hz부터 200Hz 사이를 말하는데, 소형 스피커 등의 경우에는 60~70Hz이상의 주파수 대역에 속하는 오디오 신호만을 재생할 수 있는 경우가 있다. 따라서, 이 경우에는 200Hz 이하의 모든 오디오 신호에 대하여 처리를 수행할 필요 없이, 60Hz부터 200Hz까지의 주파수 대역에 포함되는 오디오 신호만을 분리하여 보강을 위한 처리를 수행하게 되는 것이다.
다만, 제1 밴드 패스 필터의 대역폭은 60Hz 내지 200Hz로 한정되지 않고, 재생 장치의 성능 및 구현예에 따라 더 넓은 대역폭으로 설정될 수 있다.
제2 밴드 패스 필터(314)는 오디오 신호 중에서 중주파수 대역의 신호를 분리해 내는 역할을 한다.
이때, 중주파수는 일반적으로 200Hz부터 2KHz까지의 대역을 말하는 것으로, 제2 밴드 패스 필터(314)의 대역폭도 200Hz 내지 2KHz로 결정될 수 있다.
다만, 제2 밴드 패스 필터의 대역폭은 200Hz부터 2KHz까지로 한정되지 않고, 구현예에 따라 더 넓은 대역폭으로 설정될 수 있다. 또한, 밴드 패스 필터는 2개로 한정되지 않고, 보다 대역을 세분화하여 복수개의 필터를 이용하여 필터링을 수행하는 것도 가능하다.
한편, 필터부(310)는 전처리 필터(미도시)와 하이 패스 필터(미도시)를 더 포함할 수 있다.
전처리 필터는 입력되는 오디오 신호의 고주파 성분의 에너지의 크기를 크게 하는 역할을 한다. 전처리 필터에 대해서는 도 6을 참조하여 후술한다.
하이 패스 필터는 오디오 신호를 재생할 때에 실제로 재생이 되지 않는 대역의 신호를 제거하여 저주파수 대역에 불필요하게 과도한 에너지가 집중되는 것을 막기 위하여 입력된 오디오 신호에 대하여 하이 패스 필터링을 수행하는 기능을 수행한다. 예컨대, 하이 패스 필터는 50Hz 이하의 오디오 신호를 제거하는 필터링을 수행할 수 있다.
이와 같이, 전처리 필터와 하이 패스 필터가 포함되는 경우에는 입력된 오디오 신호가 전처리 필터와 하이 패스 필터에 의하여 필터링을 거쳐 제1 밴드 패스 필터(312) 및 제2 밴드 패스 필터(314)로 전송된다. 또한, 후술할 신호 결합부(340)에서 고조파 신호와 결합 될 오디오 신호도 전처리 필터와 하이 패스 필터에 의하여 필터링을 거친 신호가 된다.
고조파 신호 생성부(320)는 밴드 패스 필터링이 수행된 복수개의 오디오 신호를 이용하여 복수개의 고조파 신호를 생성한다. 도 3에서는 제1 밴드 패스 필터(312)와 제2 밴드 패스 필터에 의하여 필터링이 수행된 2개의 오디오 신호를 이용하여 2개의 고조파 신호를 생성하게 된다.
이때, 고조파 신호는 싱글 사이드 밴드(Single Side Band) 변조를 이용하여 생성될 수 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.
도 4는 본 발명에 따른 고조파 신호 생성부에 의하여 생성된 고조파 신호의 일실시예를 도시한 도면이다.
도 4는 변조 주파수가 50Hz인 경우의 고조파 신호들을 도시한 것으로, 100Hz의 주파수 성분에 대하여 200Hz, 300Hz 및 400Hz를 가지는 고조파 신호들이 도시되어 있다.
도 4에서 보는 것과 같이, 100Hz는 저주파 성분인데, 이와 같은 저주파 성분에 대한 고조파 신호들은 200Hz부터 400Hz까지의 중주파수 대역의 신호가 된다. 마찬가지로, 중주파수 대역의 신호에 대하여 고조파 신호를 생성하게 되면, 그 생성된 고조파 신호는 고주파수 대역의 신호가 된다. 이때, 고주파수 대역은 청각에 가 장 예민한 대역이어서 입력된 오디오 신호의 고주파수 대역에 고조파 신호들이 결합되면 음색의 왜곡을 심하게 느끼게 된다.
따라서 고주파수 대역에 위치하는 고조파 신호들에 의한 왜곡을 최소화할 필요가 있고, 이를 위하여 전술한 전처리 필터 또는 신호 결합부의 말단에 후처리 필터를 더 포함할 수 있다. 다만, 전처리 필터 및 후처리 필터에 대해서는 도 6 및 도 7을 참조하여 후술한다.
한편, 고조파 신호 생성부(330)는 제1 밴드 패스 필터(312) 및 제2 밴드 패스 필터(314)에 의하여 분리된 대역에 포함되는 모든 오디오 신호에 대하여 도 4와 같이 고조파 신호를 생성하게 된다.
고조파 신호 조절부(330)는 고조파 신호 생성부(320)에서 생성된 고조파 신호의 에너지의 크기를 조절한다.
도 5는 본 발명에 따라 신호의 크기가 조절된 고조파 신호의 일실시예를 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
제1 신호의 그래프(510)는 저주파수 대역의 오디오 신호를 나타내고, 제2 신호의 그래프(520)는 본 발명에 따라 생성된 저주파 성분의 보강을 위한 고조파 신호들을 도시한 것이다. 제2 신호의 그래프(520)에서는 저주파수 대역의 오디오 신호는 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.
도 3과 비교하여 볼 때, 도 5의 제2 신호의 그래프(520)는 주파수가 증가할 수록 그 에너지의 크기가 작게 되도록 조절되어 있다는 사실을 알 수 있다. 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.
신호 결합부(340)는 고조파 신호 조절부(330)에 의하여 크기가 조절된 고조파 신호와 입력된 오디오 신호를 결합하여 저주파 성분 및 중주파 성분을 보강한다.
도 6은 본 발명에 따른 전처리 필터의 일실시예를 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 2KHz부터 주파수가 증가할수록 이득 값이 증가하는 형태의 그래프가 도시되어 있다. 전처리 필터를 이용하여 필터링을 수행하면 도 6과 같이주파수가 증가할수록 고주파수 대역의 오디오 신호의 에너지의 크기가 점점 큰 값을 가지게 된다. 다만, 상기 주파수는 2KHz에 한정되지 않고, 구현예에 따라서 다른 주파수 값으로 변경될 수 있다.
이와 같이 입력된 오디오 신호에 대하여 전처리 필터링을 수행하는 이유는 입력된 오디오 신호의 고주파 성분의 에너지의 크기를 크게 하면, 고주파수 대역에 위치하는 고조파 신호와 결합되더라도 음색의 왜곡을 최소화할 수 있기 때문이다.
한편, 입력된 오디오 신호에 대하여 전처리 필터에 의한 필터링이 수행된 경우에는, 신호 결합부(340)는 전처리 필터링이 수행된 오디오 신호와 고조파 신호를 결합하게 된다.
도 7은 본 발명에 따른 후처리 필터의 일실시예를 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 2KHz부터 주파수가 증가할수록 이득 값이 감소하는 형태의 그래프가 도시되어 있다. 후처리 필터는 도3의 신호 결합부(340)의 말단에 연결되어 고조파 신호와 결합된 오디오 신호에 대하여 도 7의 형태를 갖는 필터를 이용하여 필터링을 수행한다.
이와 같이 저주파 및 중주파 성분이 보강된 오디오 신호 중에 고주파 성분의 에너지를 작게 하는 처리를 수행하는 이유는, 오디오 신호의 고주파 성분이 청각에 민감하기 때문에, 고주파 성분의 에너지를 작게 하여 고주파수 대역의 오디오 신호에 결합 된 고조파 신호에 의한 영향을 줄여, 음색의 왜곡을 최소화하기 위함이다
도 8은 본 발명에 따른 후처리 필터의 제2 실시예를 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 200Hz부터 주파수가 감소할수록 이득 값이 증가하는 형태의 그래프가 도시되어 있다.
전술한 바와 같이, 후처리 필터는 도3의 신호 결합부(340)의 말단에 연결되어 고조파 신호와 결합된 오디오 신호에 대하여 도 7의 형태를 갖는 필터를 이용하여 필터링을 수행한다.
이와 같이 저주파수 대역의 오디오 신호의 에너지의 크기를 크게 하는 이유는, 본 발명의 저주파수 대역의 오디오 신호의 에너지 보강을 충분히 시켜주기 위 함이다.
즉, 본 발명은 기본 주파수를 검출하여 그에 따른 고조파 신호를 생성하는 것이 아니라, 제1 밴드 패스 필터(312)에 의하여 분리된 대역의 모든 오디오 신호에 대하여 고조파 신호를 생성하기 때문에, 충분히 저주파수 대역의 오디오 신호가 보강되지 못할 수 있으므로, 이와 같은 필터를 이용하여 저주파수 대역의 오디오 신호의 에너지의 크기를 키워주는 보상 과정을 수행하는 것이다.
다만, 전술한 전처리 필터 및 후처리 필터에 의한 필터링 과정은 구현예에 따라서는 생략될 수 있다. 또한, 본 발명에서의 주파수 대역은 가청 주파수인 20Hz및 20KHz를 각각 하한 및 상한값으로 결정한다.
도 9는 본 발명에 따른 오디오 신호의 저주파 및 중주파 성분 보강 방법을 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
910 단계에서는, 입력된 오디오 신호에 대하여 복수개의 밴드 패스 필터를 이용하여 필터링을 수행한다.
예컨대, 상기 복수개의 밴드 패스 필터는 제1 밴드 패스 필터는 저주파수 대역 즉 20Hz부터 200Hz까지의 주파수 대역의 오디오 신호를 분리해 내고, 제2 밴드 패스 필터는 중주파수 대역 즉, 200Hz부터 2KHz까지의 주파수 대역의 오디오 신호를 분리해 내도록 구성할 수 있다.
이때, 입력된 오디오 신호에 대하여 고주파 성분의 에너지 크기를 크게 하는 전처리 필터 및 저주파 성분을 제거하는 하이 패스 필터를 이용하여 필터링을 수행할 수 있다. 이때, 전처리 필터링을 수행하는 이유는 입력된 오디오 신호의 고주파 성분의 에너지의 크기를 크게 하면 고주파수 대역에 위치하는 고조파 신호에 의한 왜곡을 최소화할 수 있기 때문이고, 하이 패스 필터링을 수행하는 이유는 실제로 재생이 되지 않는 대역의 신호를 제거하여 저주파수 대역에 불필요하게 과도한 에너지가 집중되는 것을 막기 위함이다.
다만, 전처리 필터 및 하이 패스 필터를 이용한 필터링 과정은 구현예에 따라서 생략될 수 있다.
920 단계에서는, 밴드 패스 필터링이 수행된 복수개의 오디오 신호를 이용하여 복수개의 고조파 신호를 생성한다.
이때, 고조파 신호 생성을 위하여 싱글 사이드 밴드 변조 방법을 이용할 수 있다.
930 단계에서는, 생성된 복수개의 고조파 신호를 입력된 오디오 신호와 결합한다.
이때, 입력된 오디오 신호는 전처리 필터 및 하이 패스 필터를 이용하여 필터링이 수행된 오디오 신호일 수 있다.
또한, 고조파 신호와 결합된 오디오 신호에 대하여 고주파 성분의 에너지의 크기를 작게 하는 후처리 필터를 이용하여 필터링을 수행할 수 있는데, 이는 음색의 왜곡을 최소화하기 위함이다. 다만, 후처리 필터에 의한 필터링 과정은 구현예에 따라서는 생략될 수 있다.
한편, 상술한 본 발명의 실시예들은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동 작시키는 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 입력된 오디오 신호에 대하여 복수개의 밴드 패스 필터를 이용하여 밴드 패스 필터링을 수행하고, 밴드 패스 필터링이 수행된 복수개의 오디오 신호를 이용하여 복수개의 고조파 신호를 생성한 후, 그 생성된 복수개의 고조파 신호를 입력된 오디오 신호와 결합함으로써 저주파 및 중저파 성분의 에너지를 물리적으로 부스팅하지 않고, 인간의 지각 특성을 이용하여 저주파 및 중저파 성분을 보강할 수 있다.

Claims (21)

  1. 오디오 신호의 저주파 및 중주파 성분 보강 방법에 있어서,
    입력된 오디오 신호에 대하여 복수개의 밴드 패스 필터를 이용하여 필터링을 수행하는 단계;
    상기 밴드 패스 필터링이 수행된 복수개의 오디오 신호를 이용하여 복수개의 고조파 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 생성된 복수개의 고조파 신호를 상기 입력된 오디오 신호와 결합하는 단계;
    상기 생성된 복수개의 고조파 신호와 상기 입력된 오디오 신호가 결합 된 신호 중에 소정의 주파수 대역에 포함되는 신호의 에너지의 크기를 크게 하거나 작게 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 보강 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 필터링을 수행하는 단계는
    60Hz부터 200Hz까지의 주파수 대역의 오디오 신호를 분리해내는 제1 밴드 패스 필터 및 200Hz부터 2KHz까지의 주파수 대역의 오디오 신호를 분리해내는 제2 밴드 패스 필터를 이용하여 필터링하는 것을 특징으로 하는 보강 방법.
  3. 제1항에
    상기 고조파 신호를 생성하는 단계는
    싱글 사이드 밴드(Single Side Band) 변조를 이용하여 상기 고조파를 생성하는 것을 특징으로 하는 보강 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 입력된 오디오 신호는 하이 패스 필터링이 수행된 오디오 신호인 것을 특징으로 하는 보강 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 입력된 오디오 신호는 소정의 주파수 대역의 오디오 신호의 에너지의 크기를 크게 한 신호인 것을 특징으로 하는 보강 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 입력된 오디오 신호는 2KHz부터 20KHz까지의 주파수 대역의 오디오 신호의 에너지의 크기를 크게 한 신호인 것을 특징으로 하는 보강 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 생성된 고조파 신호의 크기를 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보강 방법.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 에너지의 크기를 크게 하거나 작게 하는 단계는
    2KHz부터 20KHz까지의 주파수 대역의 오디오 신호의 에너지의 크기를 작게 하는 것을 특징으로 하는 보강 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 에너지의 크기를 크게 하거나 작게 하는 단계는
    0Hz부터 200Hz까지의 주파수 대역의 오디오 신호의 에너지의 크기를 크게 하는 것을 특징으로 하는 보강 방법.
  11. 오디오 신호의 저주파 및 중주파 성분 보강 장치에 있어서,
    입력된 오디오 신호에 대하여 필터링을 수행하는 복수개의 밴드 패스 필터를 포함하는 필터부;
    상기 밴드 패스 필터링이 수행된 복수개의 오디오 신호를 이용하여 복수개의 고조파 신호를 생성하는 고조파 신호 생성부; 및
    상기 생성된 복수개의 고조파 신호를 상기 입력된 오디오 신호와 결합하는 신호 결합부;
    상기 생성된 복수개의 고조파 신호와 상기 입력된 오디오 신호가 결합 된 신호 중에 소정의 주파수 대역에 포함되는 신호의 에너지의 크기를 크게 하거나 작게 하는 후처리 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 보강 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 필터부는
    60Hz부터 200Hz까지의 주파수 대역의 오디오 신호를 분리해내는 제1 밴드 패스 필터 및 200Hz부터 2KHz까지의 주파수 대역의 오디오 신호를 분리해내는 제2 밴드 패스 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 보강 장치.
  13. 제11항에
    상기 고조파 신호 생성부는
    싱글 사이드 밴드(Single Side Band) 변조를 이용하여 상기 고조파를 생성하는 것을 특징으로 하는 보강 장치.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 필터부는
    상기 입력된 오디오 신호에 대하여 하이 패스 필터링을 수행하는 하이 패스 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보강 장치.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 필터부는
    상기 입력된 오디오 신호 중에 소정의 주파수 대역의 오디오 신호의 에너지의 크기를 크게 하는 전처리 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보강 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 전처리 필터는
    상기 입력된 오디오 신호 중에 2KHz부터 20KHz까지의 주파수 대역의 오디오 신호의 에너지의 크기를 크게 하는 것을 특징으로 하는 보강 장치.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 생성된 고조파 신호의 크기를 조절하는 고조파 신호 조절부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보강 장치.
  18. 삭제
  19. 제11항에 있어서,
    상기 후처리 필터는
    2KHz부터 20KHz까지의 주파수 대역의 오디오 신호의 에너지의 크기를 작게 하는 것을 특징으로 하는 보강 장치.
  20. 제11항에 있어서,
    상기 후처리 필터는
    0Hz부터 200Hz까지의 주파수 대역의 오디오 신호의 에너지의 크기를 크게 하는 것을 특징으로 하는 보강 장치.
  21. 제1항 내지 제7항, 제9항 및 10항 중 어느 한 항의 방법을 실행시키기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체.
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