KR101395286B1 - 적응형 이퀄라이져 기능을 구비한 디지털 오디오신호 처리장치 및 그 방법 - Google Patents

적응형 이퀄라이져 기능을 구비한 디지털 오디오신호 처리장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 적응형 이퀄라이져를 구비한 디지털 오디오신호 처리장치에 관한 것으로서, 특히, 본 발명의 디지털 오디오신호 처리장치는 외부로부터 오디오신호를 입력받는 오디오신호 입력부와, 오디오신호 입력부에 입력된 오디오신호 중, 디지털 오디오신호를 가변되는 계수(Coefficient)에 따라 설정된 파라메트릭 이퀄라이져와 크로스오버 필터로 필터링하는 DSP(Digital Signal Processor)와, DSP에서 필터링된 디지털 오디오신호를 외부로 출력하는 오디오신호 출력부와, DSP에서 크로스오버 필터로 사용되는 단위필터들의 개수를 설정하는 제1제어변수와 제1제어변수에 따라 변경되는 제2제어변수가 저장되는 메모리부와, DSP에서 크로스오버 필터로 사용되지 않는 단위필터들이 파라메트릭 이퀄라이져로 사용되도록 제2제어변수를 설정한 후, 제1제어변수에 따라 크로스오버 필터의 계수를 가변하고, 제2제어변수에 따라 파라메트릭 이퀄라이져의 계수를 가변하여, 디지털 오디오신호를 필터링하도록 상기 DSP를 제어하는 MCU(Micro Controller Unit)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 제한된 자원 내에서 효율적인 오디오 방송시스템을 구성하고, 오디오 음질을 크게 향상시킬 수 있으며, 장소나 용도에 적합한 오디오를 출력하는 하이엔드 기술을 실현할 수 있다.

Description

적응형 이퀄라이져 기능을 구비한 디지털 오디오신호 처리장치 및 그 방법{Digital audio processing apparatus having adaptive equalizers and method thereof}
본 발명은 적응형 이퀄라이져 기능을 구비한 디지털 오디오신호 처리장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 디지털 오디오신호를 처리할 때 사용되는 크로스오버(Crossover) 필터의 사용되지 않는 영역을 필요에 따라 이퀄라이져로 이용하는 적응형 이퀄라이져 기능을 구비한 디지털 오디오신호 처리장치 및 그 방법에 관한 것이다.
소출력 음원을 증폭하여 넓은 공간에서 많은 사람들에게 들려주기 위한 오디오 증폭 시스템은 기본적으로 CD, DVD 등의 녹음된 음원을 재생하는 음원재생기 또는 실제 공연 등에서 사용되는 악기나 마이크 등의 실시간 음원을 받아서 취합하여 출력하는 믹서 등의 음원출력기기, 음원출력기기에서 출력된 소출력 음원을 증폭하는 파워앰프 등의 증폭기기, 증폭된 대출력 음원을 소리로 출력하는 스피커로 이루어 진다.
이때, 실제 사람들이 청취하는 오디오의 질은 음원출력기기의 무결성, 증폭기기의 선형성, 스피커의 선형성에 따라 달라진다. 음원출력기기와 증폭기기는 전자기기이므로, 그 무결성이나 선형성의 증가는 부품 등의 변경을 통한 튜닝으로 쉽게 가능하다. 그러나 스피커의 경우 드라이버 모듈의 구조, 자성, 케이스의 재료나 탄성, 내부공간의 구조 등 물리적인 재료의 한계에 영향을 받게 되고, 튜닝이 상대적으로 힘들다.
즉. 멀리 떨어져 있는 수많은 사람들에게 음원과 동일한 소리를 전달하기 위해서, 또는 원음보다 더 효과적인 소리를 만들어 내기 위해서는 스피커의 물리적 한계의 극복이 필수적이다.
이러한 스피커의 물리적 한계를 극복하기 위한 방법으로서 주로 사용되는 것이 Digital Signal Processor, 또는 Digital Speaker Processor라 불리는 디지털 오디오신호 처리장치이다.
하나의 스피커가 모든 대역을 출력할 수 없기 때문에, 고음용 스피커, 중음용 스피커, 저음용 스피커를 따로 제작하고, 이 3가지 스피커에 각각의 대역에 걸맞는 음원을 입력시키기 위해서 각 대역을 필터링하는 크로스오버 필터(Crossover Filter)가 필요하게 된다.
또한 스피커의 구조, 드라이버 모듈 특성 등에 의해 출력 대역 내에서도 주파수별 리플(ripple)이 생기게 되고, 또한 공간 내에서의 반사 등의 특성이 합쳐져서 실제로 청중에게 들리는 소리는 왜곡될 수밖에 없기 때문에, 이 소리를 사전에 역 왜곡하여 청중에게는 전 주파수에서 동일한 음량이 동일한 시간대에 들릴 수 있도록 하기 위한 특정 주파수 대역의 음량을 조절하는 이퀄라이져 등 많은 오디오 신호의 전처리(Preprocessing) 기술이 필요하다. 또한 이러한 전처리 기능이 많으면 많을 수록 오디오의 질은 향상된다.
그래서 대부분의 스피커나 앰프 제조사들은 자사의 스피커, 앰프의 특성에 맞추어 최적의 성능을 낼 수 있도록 디지털 오디오신호 처리장치를 함께 제작하거나 스피커, 앰프의 특성에 따른 튜닝값을 제3사의 디지털 오디오신호 처리장치에 적용할 수 있도록 제공한다.
일반적인 디지털 오디오신호 처리장치의 경우, 음소거(Mute), 위상반전(Phase Inverter), 이퀄라이져(Equalizer), 믹서(Mixer), 컴프레서(Compressor), 크로스오버 필터 등의 기능이 내부에 내장된다. 각 기능들의 패스별 수량은 정해져 있으며, 이 수량은 내부 로직의 처리 속도 즉, DSP(Digital Signal Processor)나 FPGA(Field Programmable Gate Array)의 처리 속도에 따라 달라진다.
또한, DSP나 FPGA의 처리 속도는 장비의 제조원가에 직접적인 영향을 미치며, 원가 상승의 원인이 된다. 그러므로, DSP의 처리 속도가 한정되어 있는 상황에서 효율적으로 많은 기능을 압축하는 것이 디지털 오디오 처리장치의 시장경쟁력을 좌우하게 된다.
디지털 오디오신호 처리장치에 있어서, 이퀄라이져와 크로스오버 필터의 경우, 동일한 로직 구조로 설계될 수 있으나, 고정적으로 사용되고 있어 DSP의 처리 속도를 낭비하고 있다.
즉, 이퀄라이져와 크로스오버 필터는 모두 IIR(Infinite Impulse Response)필터로 구성될 수 있다. 하지만, 크로스오버 필터 영역의 IIR필터는 크로스오버 필터로써의 기능만을 수행하기 때문에, 사용자 설정에 따라 사용되지 않는 영역이 발생하게 된다. 반대로, 이퀄라이져는 주파수 특성을 자유롭게 설정하여 조정하는 것으로, 구성하는 필터의 개수가 많을 수록 세밀하게 조정하는 것이 가능하지만, 그 수가 고정되어 있어 조정하는데 한계가 있다. 그에 따라, 이퀄라이져 기능을 수행하는 필터 영역을 증가시키면, 계산량이 많아져 DSP의 처리용량을 초과할 수도 있고, 이를 위해 DSP의 처리속도를 증가시키는 것은 원가 상승의 주요 원인이 된다.
1. 대한민국 등록실용신안공보 실0133724호(1998년10월14일) 2. 대한민국 등록특허공보 특0149410호(1998년06월05일) 3. 대한민국 공개특허공보 10-2012-0022966(2012년03월12일)
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 오디오신호를 처리하는데 있어서, DSP의 처리 속도를 높이지 않고도 효율적으로 더 많은 기능을 수행하고, 오디오 음질을 향상시키기 위한 적응형 이퀄라이져 기능을 구비한 디지털 오디오신호 처리장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
구체적으로, 본 발명은 동일한 로직 구조로 설계되는 이퀄라이져와 크로스오버 필터 중에서, 사용자 설정에 따라 크로스오버 필터의 사용되지 않는 영역을 이퀄라이져로 사용하는 적응형 이퀄라이져 기능을 구비한 디지털 오디오신호 처리장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 적응형 이퀄라이져를 구비한 디지털 오디오신호 처리장치는 외부로부터 오디오신호를 입력받는 오디오신호 입력부와; 상기 오디오신호 입력부에 입력된 오디오신호 중, 디지털 오디오신호를 가변되는 계수(Coefficient)에 따라 설정된 파라메트릭 이퀄라이져와 크로스오버 필터로 필터링하는 DSP(Digital Signal Processor)와; 상기 DSP에서 필터링된 디지털 오디오신호를 외부로 출력하는 오디오신호 출력부와; 상기 DSP에서 상기 크로스오버 필터로 사용되는 단위필터들의 개수를 설정하는 제1제어변수와 상기 제1제어변수에 따라 변경되는 제2제어변수가 저장되는 메모리부와; 상기 DSP에서 상기 크로스오버 필터로 사용되지 않는 단위필터들이 상기 파라메트릭 이퀄라이져로 사용되도록 상기 제2제어변수를 설정한 후, 상기 제1제어변수에 따라 상기 크로스오버 필터의 계수를 가변하고, 상기 제2제어변수에 따라 상기 파라메트릭 이퀄라이져의 계수를 가변하여, 디지털 오디오신호를 필터링하도록 상기 DSP를 제어하는 MCU(Micro Controller Unit);를 포함한다.
여기서, 상기 단위필터는 2차 IIR(Infinite Impulse Response)필터로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 크로스오버 필터는 LPF(Low Pass Filter) 및 HPF(High Pass Filter) 기능을 제공하며, 상기 LPF 및 상기 HPF는 각각 12dB/octav당 1개의 단위필터가 소모되는 것을 특징으로 한다.
상기 MCU는, 상기 DSP에서 고정 이퀄라이져로 사용되는 단위필터들과 상기 크로스오버 필터로 사용되지 않는 단위필터들이 상기 파라메트릭 이퀄라이져로 동작하여 상기 디지털 오디오신호를 필터링하도록 상기 DSP를 제어하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명의 적응형 이퀄라이져를 구비한 디지털 오디오신호 처리장치는 상기 오디오신호 입력부를 통해 입력되는 오디오신호 중, 아날로그 오디오신호를 디지털 오디오신호로 변환하여 상기 DSP로 출력하는 ADC(Analog to Digital Converter)와; 상기 DSP에서 출력되는 디지털 오디오신호를 아날로그 오디오신호로 변환하여 상기 오디오신호 출력부로 출력하는 DAC(Digital to Analog Converter);를 더 포함한다.
한편, 외부로부터 오디오신호를 입력받는 오디오신호 입력부와, 상기 오디오신호 입력부에 입력된 오디오신호 중, 디지털 오디오신호를 가변되는 계수에 따라 설정된 파라메트릭 이퀄라이져와 크로스오버 필터로 필터링하는 DSP와, 상기 DSP에서 필터링된 디지털 오디오신호를 외부로 출력하는 오디오신호 출력부와, 상기 DSP에서 상기 크로스오버 필터로 사용되는 단위필터들의 개수를 설정하는 제1제어변수와 상기 제1제어변수에 따라 변경되는 제2제어변수가 저장되는 메모리부와, 상기 제1제어변수를 변경하는 사용자의 변경명령이 입력되는 사용자인터페이스부와, 상기 DSP가 디지털 오디오신호를 필터링하도록 제어하는 MCU를 포함하는 적응형 이퀄라이져를 구비한 디지털 오디오신호 처리장치의 오디오신호 처리방법에 있어서, 상기 사용자인터페이스부를 통해 상기 제1제어변수를 변경하는 사용자의 변경명령이 입력되면, 상기 제1제어변수를 변경하여 상기 메모리부에 저장하는 단계; 상기 크로스오버 필터로 사용되지 않는 나머지 단위필터들의 개수를 산출하는 단계; 상기 나머지 단위필터들과 고정 이퀄라이져로 사용되는 단위필터들이 상기 파라메트릭 이퀄라이져의 기능을 수행하도록 상기 제2제어변수를 변경하여 상기 메모리부에 저장하는 단계; 상기 제1제어변수에 따라 상기 크로스오버 필터의 계수를 연산하고, 상기 제2제어변수에 따라 상기 파라메트릭 이퀄라이져의 계수를 연산하는 단계; 연산된 계수를 이용하여 디지털 오디오신호를 필터링하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 적응형 이퀄라이져 기능을 구비한 디지털 오디오신호 처리장치 및 그 방법에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
DSP에서 크로스오버 필터로 사용되지 않는 단위필터들을 파라메트릭 이퀄라이져로 동작하도록 설정하여, 모든 영역을 이용하여 디지털 오디오신호를 신호처리함으로써, 제한된 자원 내에서 효율적인 방송시스템을 구성할 수 있게 된다.
또한, 고정적으로 고정 이퀄라이져로 동작하는 단위필터들 외에 사용되지 않는 단위필터들을 추가적으로 파라메트릭 이퀄라이져로 동작시킴으로써 오디오 음질을 크게 향상시킬 수 있게 된다.
그리고 사용자의 요구에 맞게 필터링을 선택함으로써, 음량, 음질, 음색 등 오디오신호의 출력 특성을 조절할 수 있어, 장소나 용도에 적합한 오디오를 출력하는 하이엔드 기술을 실현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 디지털 오디오신호 처리장치의 개략적인 구성을 나타낸 블럭도
도 2a는 본 발명의 일실시예에 따른 디지털 오디오신호 처리장치의 전면부를 나타낸 도면
도 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 디지털 오디오신호 처리장치의 후면부를 나타낸 도면
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 디지털 오디오신호 처리장치의 필터링 영역 구조를 설명하기 위한 도면
도 4는 본 발명의 일실시에에 따른 디지털 오디오신호 처리장치의 신호처리 방법을 설명하기 위한 흐름도
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 적응형 이퀄라이져 기능을 구비한 디지털 오디오신호 처리장치 및 그 방법을 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 디지털 오디오신호 처리장치의 개략적인 구성을 나타낸 블럭도, 도 2a는 본 발명의 일실시예에 따른 디지털 오디오신호 처리장치의 전면부를 나타낸 도면, 도 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 디지털 오디오신호 처리장치의 후면부를 나타낸 도면, 그리고 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 디지털 오디오신호 처리장치의 필터링 영역 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 디지털 오디오신호 처리장치는 오디오신호 입력부(100), ADC(110), DSP(120), DAC(130), 오디오신호 출력부(140), 메모리부(150), 사용자인터페이스부(160), 통신부(170), 및 MCU(180)를 포함한다.
오디오신호 입력부(100)에는 도 2b에 나타낸 바와 같이, 외부로부터 아날로그 오디오신호를 입력받을 수 있는 XLR소켓이 마련된 입력단자(101)가 포함되어 있어, 외부 소스와 연결되어 아날로그 오디오신호를 입력받는다.
ADC(110)는 오디오신호 입력부(100)를 통해 입력된 아날로그 오디오신호를 디지털 오디오신호로 변환한다. 이때, ADC(110)는 120dB Dynamic Range를 가지고 있으며, 24bit 96kHz의 샘플링 속도로 아날로그 오디오신호를 디지털로 변환한다.
DSP(120)는 ADC(110)에서 출력되는 디지털 오디오신호를 이퀄라이져, 컴프레서, 믹서, 및 크로스오버 필터 기능 등을 통해 신호처리한다. 여기서, 본 발명의 DSP(120)는 크로스오버 필터로 사용되지 않는 단위필터가 적응형 이퀄라이져로 동작한다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 고정 필터링 영역과 가변 필터링 영역은 여러 단의 단위필터가 직렬로 접속되어 구성된다. 고정 필터링 영역의 단위필터들은 고정적으로 고정 이퀄라이져로 사용되고, 가변 필터링 영역의 단위필터들은 사용자 설정에 따라 크로스오버 필터 및 적응형 이퀄라이져로 사용된다.
여기서, 사용되는 단위필터는 바이쿼드(Biquid) 필터이며, 아래 [수학식 1]의 전달함수를 가진다. 그리고, 1개의 바이쿼드 필터는 2차 IIR(Infinite Impulse Response)필터로 구성된다.
Figure 112013013298113-pat00001
크로스오버 필터는 LPF(Low Pass Filter) 및 HPF(High Pass Filter) 기능을 제공하며, LPF 및 HPF는 각각 사용자 설정에 따라 버터워쓰(Butterworth) 필터, 베셀(Bessel) 필터, 및 링크위츠-라일리(Linkwitz-Rily) 필터 중 하나로 선택될 수 있다. 나아가, 버터워쓰 필터 및 베셀 필터에 대해서는 12dB/octave ~ 48dB/octave까지 6dB/octave 단위의 기울기를 선택하고, 링크위츠-라일리 필터에 대해서는 12dB/octave ~ 48dB/octave까지 12dB/octave 단위의 기울기를 선택할 수 있다.
도 3에서와 같이 크로스오버 필터가 최대 8개의 단위필터로 구성되는 경우를 예로 들면, LPF 및 HPF는 각각 최대 4개의 단위필터로 구성될 수 있으며, 12dB/octav당 1개의 단위필터가 소모된다. 선택되는 필터 및 기울기에 따라 소모되는 바이쿼드 필터의 개수를 아래 [표 1]에 나타내었다.
버터워쓰 베셀 링크위츠-라일리 소모되는 단위필터 개수
OFF OFF OFF 0
12dB/octave 12dB/octave 1
18dB/octave
24dB/octave		 18dB/octave
24dB/octave		 12dB/octave
24dB/octave		 2
30dB/octave
36dB/octave		 30dB/octave
36dB/octave		 3
42dB/octave
48dB/octave		 42dB/octave
48dB/octave		 36dB/octave
48dB/octave		 4
도 3의 예를 들어, LPF로 버터워쓰 필터, 12dB/octave의 기울기가 선택되면, 1개의 단위필터가 소모되고, HPF로 베셀 필터, 24dB/octave의 기울기가 선택되면, 2개의 단위필터가 소모되어, 크로스오버 필터는 총 3개의 단위필터로 구성된다. 그리고, 여기서 크로스오버 필터로 사용되지 않는 나머지 5개의 단위필터는 적응형 이퀄라이져로 동작하게 된다.
결과적으로, 고정 이퀄라이져로 동작하는 8개의 단위필터에 가변 필터링 영역의 5개의 단위필터가 합해져, 총 13개의 단위필터가 파라메트릭 이퀄라이져로 동작하게 된다. 파라메트릭 이퀄라이져는 중심주파수(f), 이득(Boost/Cut), 대역폭을 나타내는 성능계수(Quality Factor;Q)에 의해 제어된다.
DAC(130)는 DSP(120)에서 출력되는 디지털 오디오신호를 아날로그 오디오신호로 변환한다.
오디오신호 출력부(140)에는 도 2b에 나타낸 바와 같이 DAC(130)에서 출력되는 아날로그 오디오신호를 외부로 출력하기 위한 XLR소켓이 마련된 출력단자(141)가 포함되어 있어, 오디오 앰프(미도시)나 스피커(미도시)와 같은 외부장치에 연결되어 아날로그 오디오신호를 출력한다.
메모리부(150)에는 디지털 오디오신호 처리장치의 동작에 필요한 각종 데이터와 설정상태가 저장된다. 즉, 메모리부(150)에는 크로스오버 필터를 설정하기 위한 제1제어변수와 파라메트릭 이퀄라이져를 설정하기 위한 제2제어변수가 저장된다. 여기서, 제1제어변수는 버터워쓰, 베셀, 및 링크위츠-라일리와 같은 크로스오버 필터의 필터 타입과 각 필터 타입의 기울기를 말하고, 제2제어변수는 파라메트릭 이퀄라이져를 제어하기 위한 중심주파수(f), 이득(Boost/Cut), 및 대역폭을 나타내는 성능계수(Quality Factor;Q)를 말한다.
사용자인터페이스부(160)에는 도 2a에 나타낸 바와 같이, 사용자 명령을 입력받기 위한 각종 조작키(162)와 각각의 키 조작에 따른 메뉴가 표시되는 LCD창(161), 입력 채널 및 출력 채널 중 제어할 채널을 선택하기 위한 채널선택키(164), 각 채널의 신호 크기를 표시하는 레벨미터(163) 등이 포함된다. 사용자인터페이스부(160)를 통해 사용자로부터 제1제어변수와 제2제어변수를 변경하는 변경명령을 입력받는다.
통신부(170)는 도 2a에 나타낸 디지털 오디오신호 처리장치의 전면에 설치된 USB포트(171) 및 도 2b에 나타낸 이더넷 통신을 위해 설치된 RJ-45잭(172)이 포함된다. 통신부(170)는 USB포트(171)에 연결된 외부 단말장치(미도시)나 RJ-45잭(172)을 통해 네트워크로 연결된 원거리 단말장치(미도시)로부터 제1제어변수와 제2제어변수를 변경하는 변경명령을 수신한다.
MCU(180)는 메모리부(150)에 저장된 제1제어변수에 따라, 크로스오버 필터의 LPF 및 HPF의 계수(Coefficient)를 연산한다. 예를 들어, LPF 및 HPF가 모두 36dB/octave의 기울기를 가지는 버터워쓰 필터로 구성된 경우, 각각은 3개의 단위필터로 구성된다. 여기서, LPF의 계수(a0,a1,a2,b0,b1,b2)는 [수학식 2]를 이용하여, HPF의 계수(a0,a1,a2,b0,b1,b2)는 [수학식 3]을 이용하여 산출된다.
Figure 112013013298113-pat00002
Figure 112013013298113-pat00003
따라서,
Figure 112013013298113-pat00004
,
Figure 112013013298113-pat00005
,
Figure 112013013298113-pat00006
그리고,
Figure 112013013298113-pat00007
,
Figure 112013013298113-pat00008

Figure 112013013298113-pat00009
Figure 112013013298113-pat00010
따라서,
Figure 112013013298113-pat00011
,
Figure 112013013298113-pat00012
,
Figure 112013013298113-pat00013
그리고,
Figure 112013013298113-pat00014
,
Figure 112013013298113-pat00015

이상과 같은 방법으로 MCU(180)는 산출된 계수에 따라 크로스오버 필터 기능을 수행하도록 DSP(120)를 제어한다.
또한, MCU(180)는 메모리부(150)에 저장된 제2제어변수에 따라, 파라메트릭 이퀄라이져 기능을 수행하도록 DSP(120)를 제어한다. 즉, MCU(180)는 중심주파수(f), 이득(Boost/Cut), 및 대역폭을 나타내는 성능계수(Quality Factor;Q)를 [수학식 4]에 적용하여 파라메트릭 이퀄라이져의 계수(a0,a1,a2,b0,b1,b2)를 산출한다. 그리고, 산출된 계수에 따라 파라메트릭 이퀄라이져 기능을 수행하도록 DSP(120)를 제어한다.
Figure 112013013298113-pat00016
Figure 112013013298113-pat00017
Figure 112013013298113-pat00018
따라서,
Figure 112013013298113-pat00019
,
Figure 112013013298113-pat00020
,
Figure 112013013298113-pat00021
그리고,
Figure 112013013298113-pat00022
,
Figure 112013013298113-pat00023
,
Figure 112013013298113-pat00024

그리고, MCU(180)는 사용자인터페이스부(160)나 통신부(170)를 통해 제1제어변수에 대한 변경명령이 수신되면, 메모리부(150)에 저장된 제1제어변수를 변경하여 저장한다. 그리고 MCU(180)는 변경된 제1제어변수에 따라, 가변 필터링 영역에서 크로스오버 필터로 사용되는 단위필터의 개수를 연산하고, 크로스오버 필터로 사용되지 않는 나머지 단위필터의 개수를 산출한다.
MCU(180)는 나머지 단위필터가 적응형 이퀄라이져로 동작하도록 메모리부(150)에 저장된 제2제어변수를 변경하여 저장한다. 즉, 가변 필터링 영역에서 크로스오버 필터로 사용되지 않는 단위필터가 고정 필터링 영역의 단위필터들과 함께 파라메트릭 이퀄라이져도 동작하도록 제2제어변수를 변경한다. 그리고 메모리부(150)에 변경된 제2제어변수를 저장한다.
본 발명의 일실시예에서는 아날로그 오디오신호를 입력받은 후, 디지털 오디오신호로 변환하여 필터링하는 경우를 예로 들었으나, 디지털 오디오신호를 직접 입력받아 필터링하는 것도 가능하다. 이 경우, 오디오신호 입력부(100)는 디지털 오디오신호를 입력받는 단자를 포함하며, 입력받은 디지털 오디오신호를 DSP(120)로 출력한다.
출력의 경우도 동일하게, 필터링이 끝난 디지털 오디오신호를 직접 외부로 출력하는 것도 가능하다. 이 경우, 오디오신호 출력부(140)는 DSP(120)로부터 디지털 오디오신호를 수신하고, 디지털 오디오신호를 출력하는 단자를 포함한다.
도 4는 본 발명의 일실시에에 따른 디지털 오디오신호 처리장치의 신호처리 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 먼저, 변경명령이 수신되면(S200-Y), MCU(180)는 제1제어변수를 변경하여 메모리부(150)에 저장한다(S210). 즉, 사용자인터페이스부(160)나 통신부(170)를 통해 제1제어변수를 변경하기 위한 변경명령이 입력되면, 메모리부(150)에 기 저장된 제1제어변수를 변경한다.
그리고, MCU(180)는 크로스오버 필터 및 적응형 이퀄라이져로 사용되는 단위필터의 개수를 산출한다(S220). 좀 더 상세히 설명하면, MCU(180)는 제1제어변수에 따라, 가변 필터링 영역의 단위필터들 중 크로스오버 필터로 사용될 단위필터의 개수를 산출하고, 적응형 이퀄라이져로 사용될 나머지 단위필터들의 수를 산출한다.
그리고, MCU(180)는 제2제어변수를 변경하여 메모리부(150)에 저장한다(S230). 즉, 가변 필터링 영역에서 크로스오버 필터로 사용되지 않는 단위필터들은 적응형 이퀄라이져로 사용되며, 이 단위필터들과 고정 필터링 영역의 단위필터들이 파라메트릭 이퀄라이져로 동작하도록 제2제어변수가 설정되어 저장된다.
MCU(180)는 제1제어변수 및 제2제어변수에 따라 각 필터의 계수를 연산한다(S240). 즉, 제1제어변수에 따라 크로스오버 필터의 계수를 연산하고, 제2제어변수에 따라 파라메트릭 이퀄라이져의 계수를 연산한다.
그리고, MCU(180)는 연산된 계수를 이용하여 디지털 오디오신호를 필터링하도록 DSP(120)를 제어한다(S250).
만약, 변경명령이 수신되지 않는 경우에(200-N), MCU(180)는 단계 S240 및 S250만을 수행하여 디지털 오디오신호를 필터링하도록 DSP(120)를 제어한다.
이상과 같은 과정에 의해, DSP(120)의 가변 필터링 영역에 포함된 단위필터들 중, 크로스오버 필터로 사용되지 않는 단위필터들을 적응형 이퀄라이져로 사용할 수 있다. 결과적으로, DSP(120)의 모든 영역을 이용하여 신호처리를 수행할 수 있어, 제한된 자원 내에서 효율적인 시스템을 구성할 수 있게 된다.
이상에서는 하나의 채널에 대한 DSP(120)의 신호처리 과정을 설명하였으나, 채널 수에 제한없이 동일하게 적용할 수 있다. 즉, 하나의 입력 채널 혹은 하나의 출력 채널의 신호처리 과정을 설명하였으나, 다수의 입출력 채널에 대해서도, 도 1 내지 도4에서 설명한 바와 동일한 방법이 적용될 수 있다.
이상과 같이, 본 발명의 디지털 오디오신호 처리장치는 외부 스피커의 물리적 한계를 극복하도록, 고음, 중음, 및 저음 등의 각 대역에 적합하게 오디오신호를 필터링하여 출력함으로써, 오디오의 질을 크게 향상시킬 수 있다.
이상 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로, 이상에서 기술한 일 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 오디오신호 입력부 101 : 입력단자
110 : ADC 120 : DSP
130 : DAC 140 : 오디오신호 출력부
141 : 출력단자 150 : 메모리부
160 : 사용자인터페이스부 161 : LCD창
162 : 조작키 163 : 레벨미터
164 : 채널선택키 170 : 통신부
171 : USB포트 172 : RJ-45잭
180 : MCU

Claims (6)

  1. 외부로부터 오디오신호를 입력받는 오디오신호 입력부와;
    상기 오디오신호 입력부를 통해 입력되는 아날로그 오디오신호를 디지털 오디오신호로 변환하는 ADC(Analog to Digital Converter)와;
    상기 ADC를 통해 입력되는 디지털 오디오신호를 가변되는 계수(Coefficient)에 따라 설정된 파라메트릭 이퀄라이져와 크로스오버 필터로 필터링하는 DSP(Digital Signal Processor)와;
    상기 DSP를 통해 입력되는 디지털 오디오신호를 아날로그 오디오신호로 변환하는 DAC(Digital to Analog Converter)와;
    상기 DAC를 통해 입력되는 아날로그 오디오신호를 외부로 출력하는 오디오신호 출력부와;
    상기 DSP에서 상기 크로스오버 필터로 사용되는 단위필터들의 개수를 설정하는 제1제어변수와 상기 제1제어변수에 따라 변경되는 제2제어변수가 저장되는 메모리부와;
    상기 DSP에서 상기 크로스오버 필터로 사용되지 않는 단위필터들이 상기 파라메트릭 이퀄라이져로 사용되도록 상기 제2제어변수를 설정한 후, 상기 제1제어변수에 따라 상기 크로스오버 필터의 계수를 가변하고, 상기 제2제어변수에 따라 상기 파라메트릭 이퀄라이져의 계수를 가변하여, 디지털 오디오신호를 필터링하도록 상기 DSP를 제어하는 MCU(Micro Controller Unit);를 포함하는 것을 특징으로 하는 적응형 이퀄라이져를 구비한 디지털 오디오신호 처리장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 단위필터는 2차 IIR(Infinite Impulse Response)필터로 구성되는 것을 특징으로 하는 적응형 이퀄라이져를 구비한 디지털 오디오신호 처리장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 크로스오버 필터는 LPF(Low Pass Filter) 및 HPF(High Pass Filter) 기능을 제공하며, 상기 LPF 및 상기 HPF는 각각 12dB/octav당 1개의 단위필터가 소모되는 것을 특징으로 하는 적응형 이퀄라이져를 구비한 디지털 오디오신호 처리장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 MCU는,
    상기 DSP에서 고정 이퀄라이져로 사용되는 단위필터들과 상기 크로스오버 필터로 사용되지 않는 단위필터들이 상기 파라메트릭 이퀄라이져로 동작하여 상기 디지털 오디오신호를 필터링하도록 상기 DSP를 제어하는 것을 특징으로 하는 적응형 이퀄라이져를 구비한 디지털 오디오신호 처리장치.
  5. 삭제
  6. 외부로부터 오디오신호를 입력받는 오디오신호 입력부와, 상기 오디오신호 입력부를 통해 입력되는 아날로그 오디오신호를 디지털 오디오신호로 변환하는 ADC와, 상기 ADC를 통해 입력되는 디지털 오디오신호를 가변되는 계수에 따라 설정된 파라메트릭 이퀄라이져와 크로스오버 필터로 필터링하는 DSP와, 상기 DSP를 통해 입력되는 디지털 오디오신호를 아날로그 오디오신호로 변환하는 DAC와, 상기 DAC를 통해 입력되는 아날로그 오디오신호를 외부로 출력하는 오디오신호 출력부와, 상기 DSP에서 상기 크로스오버 필터로 사용되는 단위필터들의 개수를 설정하는 제1제어변수와 상기 제1제어변수에 따라 변경되는 제2제어변수가 저장되는 메모리부와, 상기 제1제어변수를 변경하는 사용자의 변경명령이 입력되는 사용자인터페이스부와, 상기 DSP가 디지털 오디오신호를 필터링하도록 제어하는 MCU를 포함하는 적응형 이퀄라이져를 구비한 디지털 오디오신호 처리장치의 오디오신호 처리방법에 있어서,
    상기 사용자인터페이스부를 통해 상기 제1제어변수를 변경하는 사용자의 변경명령이 입력되면, 상기 제1제어변수를 변경하여 상기 메모리부에 저장하는 단계;
    상기 크로스오버 필터로 사용되지 않는 나머지 단위필터들의 개수를 산출하는 단계;
    상기 나머지 단위필터들과 고정 이퀄라이져로 사용되는 단위필터들이 상기 파라메트릭 이퀄라이져의 기능을 수행하도록 상기 제2제어변수를 변경하여 상기 메모리부에 저장하는 단계;
    상기 제1제어변수에 따라 상기 크로스오버 필터의 계수를 연산하고, 상기 제2제어변수에 따라 상기 파라메트릭 이퀄라이져의 계수를 연산하는 단계;
    연산된 계수를 이용하여 디지털 오디오신호를 필터링하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 적응형 이퀄라이져를 구비한 디지털 오디오신호 처리장치의 오디오신호 처리방법.
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