KR101681798B1 - 스피커의 인지성 소리 강도를 증가시키는 시스템 - Google Patents

Abstract

라우드스피커에 의해 고유적으로 제공되는 소리 강도보다 더 큰 인지성 소리 강도를 청취자에게 제공하도록 오디오 신호의 소리 강도를 증가시키는 시스템이 제공된다. 이 시스템은 주파수 억제기, 소리 강도 조정기, 등화기 및 왜곡 조절 모듈 중의 하나 이상을 포함할 수 있다. 주파수 억제기는 저주파수 및/또는 고주파수를 필터링하여 오디오 신호의 헤드룸을 증가시킬 수 있다. 소리 강도 조정기는 오디오 신호의 소리 강도를 계산하고 오디오 신호에 이득을 적용하여 소리 강도를 증가시킬 수 있다. 등화기는 라우드스피커 주파수 응답의 통과대역 부분을 감쇠함으로써 헤드룸을 더욱 증가시킬 수 있다. 왜곡 조절 모듈은 소리 강도를 더욱 증가시키기 위해 오디오 신호에서 부분적 고조파 왜곡을 유도할 수 있다.

Description

스피커의 인지성 소리 강도를 증가시키는 시스템{SYSTEM FOR INCREASING PERCEIVED LOUDNESS OF SPEAKERS}

본 발명은 스피커의 인지성 소리 강도를 증가시키는 시스템에 대한 것이다.

휴대용 미디어 장치는 물리적 크기 제약이 있기 때문에 장치에서 사용하는 라우드스피커의 크기가 매우 작아야 한다. 소형 스피커 드라이버는 출력 레벨이 낮고, 일반적으로 전체 가청 주파수 범위를 재생하지 못한다. 진폭이 증가하면 왜곡이 발생하고 더 많은 배터리 전력이 소모된다. 이러한 장치가 전형적으로 사용되는 잡음 환경은 문제점의 하나의 원인이 된다.

이러한 장치에서 발생되는 낮은 레벨을 해결하기 위한 기존의 해법은 외부 스피커와 같은 하드웨어의 추가를 수반하는 경향이 있다. 이 해법은 소형으로 되도록 면밀하게 설계된 장치의 부피를 증가시키거나 소비자가 들고 다녀야할 부속품(gadget)의 수를 증가시킴으로써 휴대성의 개념에 역행한다.

특정 실시예에 있어서, 라우드스피커에 의해 고유적으로 제공되는 소리 강도(loudness)보다 더 큰 인지성 소리 강도(perceived loudness)를 청취자에게 제공하도록 오디오 신호의 소리 강도를 증가시키는 시스템이 제공된다. 이 시스템은 주파수 억제기, 소리 강도 조정기, 등화기(equalizer) 및 왜곡 조절 모듈 중의 하나 이상을 포함할 수 있다. 주파수 억제기는 저주파수 및/또는 고주파수를 필터링하여 오디오 신호의 헤드룸을 증가시킬 수 있다. 소리 강도 조정기는 오디오 신호의 소리 강도를 계산하고 오디오 신호에 이득을 적용하여 소리 강도를 증가시킬 수 있다. 등화기는 라우드스피커 주파수 응답의 통과대역 부분을 감쇠함으로써 헤드룸을 더욱 증가시킬 수 있다. 왜곡 조절 모듈은 소리 강도를 더욱 증가시키기 위해 오디오 신호에서 부분적 고조파 왜곡을 유도할 수 있다.

특정 실시예에서, 오디오 신호의 소리 강도를 증가시키는 시스템은 전자(electronic) 오디오 신호의 저주파수 및 고주파수를 필터링함으로써 전자 오디오 신호의 헤드룸을 증가시켜서 제1의 필터링된 오디오 신호를 생성하는 하나 이상의 필터를 구비한 주파수 억제기를 포함한다. 여기에서, 저주파수 및 고주파수는 스피커에 의해 실질적으로 재생할 수 없는 주파수이다. 시스템은 또한 인간의 청각 기관과 근사한 하나 이상의 소리 강도 필터로 상기 제1의 필터링된 오디오 신호를 처리함으로써 제1의 필터링된 오디오 신호의 소리 강도를 적어도 부분적으로 하나 이상의 프로세서에 의해 계산할 수 있는 소리 강도 분석기를 구비한 소리 강도 조정기를 포함할 수 있다. 소리 강도 분석기는 계산된 소리 강도를 소리 강도 기준 레벨과 비교할 수 있다. 소리 강도 조정기는 제1의 필터링된 오디오 신호에 적용할 하나 이상의 이득을 계산하고, 하나 이상의 이득을 제1의 필터링된 오디오 신호에 적용하여 증폭된 오디오 신호를 생성하게 하는 이득 조절 모듈을 또한 포함할 수 있다. 상기 하나 이상의 이득의 계산은, 적어도 부분적으로, 계산된 소리 강도와 소리 강도 기준 레벨 간의 차에 기초를 둘 수 있다. 시스템은 또한 적어도 제1의 필터링된 오디오 신호의 하나 이상의 샘플을 사인의 합 테이블(sum-of-sines table)에 저장된 하나 이상의 값에 맵핑함으로써 제1의 필터링된 오디오 신호의 부분적 고조파 왜곡을 유도할 수 있는 왜곡 조절 모듈을 포함할 수 있다. 사인의 합 테이블은 저차 고조파의 합으로부터 생성될 수 있다.

특정 실시예에서, 오디오 신호의 인지성 소리 강도를 증가시키는 방법은 전자 오디오 신호를 수신하는 단계와, 전자 오디오 신호를 하나 이상의 프로세서를 이용하여 주파수 억제기에 의해 처리하는 단계를 포함한다. 주파수 억제기는 전자 오디오 신호의 저주파수와 고주파수 중의 어느 하나 또는 둘 다를 필터링하여 헤드룸이 증가된 필터링된 오디오 신호를 생성할 수 있다. 상기 방법은 또한 적어도 부분적으로, 필터링된 오디오 신호를 인간의 청각 기관과 근사한 하나 이상의 소리 강도 필터에 의해 처리함으로써 필터링된 오디오 신호의 소리 강도를 추정하여 오디오 신호의 추정된 소리 강도를 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 또한 적어도 부분적으로 상기 추정된 소리 강도에 기초하여 필터링된 오디오 신호에 적용할 하나 이상의 이득을 계산하는 단계를 포함할 수 있다. 더 나아가, 상기 방법은 하나 이상의 이득을 필터링된 오디오 신호에 적용함으로써 필터링된 오디오 신호의 소리 강도를 증가시키는 단계를 포함할 수 있다.

특정 실시예에서, 오디오 신호의 소리 강도를 증가시키는 시스템은 전자 오디오 신호보다 더 큰 헤드룸을 가진 필터링된 오디오 신호를 생성하기 위하여 전자 오디오 신호의 저주파수와 고주파수 중의 어느 하나 또는 둘 다를 필터링함으로써 전자 오디오 신호의 헤드룸을 증가시킬 수 있는 하나 이상의 필터를 구비한 주파수 억제기를 포함한다. 시스템은 또한 필터링된 오디오 신호의 소리 강도를 하나 이상의 프로세서로 추정하고 계산된 소리 강도를 소리 강도 기준 레벨과 비교하는 소리 강도 분석기를 구비한 소리 강도 조정기를 포함할 수 있다. 소리 강도 조정기는 적어도 부분적으로, 계산된 소리 강도와 소리 강도 기준 레벨 간의 차에 기초하여 하나 이상의 이득을 계산하고, 하나 이상의 이득을 필터링된 오디오 신호에 적용함으로써 필터링된 오디오 신호의 소리 강도를 증가시켜 증폭된 오디오 신호를 생성하게 하는 이득 조절 모듈을 또한 포함할 수 있다.

특정 실시예에서, 오디오 신호의 인지성 소리 강도를 증가시키는 방법을 하나 이상의 프로세서가 수행하게 하는 명령어가 저장된 컴퓨터 판독가능 기억 매체가 제공될 수 있다. 상기 방법은 전자 오디오 신호를 수신하는 단계와, 전자 오디오 신호를 인간의 청각 기관과 근사한 하나 이상의 소리 강도 필터에 의해 처리함으로써 적어도 부분적으로 전자 오디오 신호의 소리 강도를 추정하여 오디오 신호의 추정된 소리 강도를 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 또한 적어도 부분적으로 상기 추정된 소리 강도에 기초하여 전자 오디오 신호에 적용할 하나 이상의 이득을 계산하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 증폭된 오디오 신호를 생성하기 위해 하나 이상의 이득을 전자 오디오 신호에 적용함으로써 전자 오디오 신호의 인지성 소리 강도를 증가시키는 단계를 또한 포함할 수 있다. 더 나아가, 상기 방법은 증폭된 오디오 신호에서 부분적인 포화를 유도함으로써 신호 에너지를 증가시키는 단계를 포함할 수 있고, 상기 유도하는 단계는 고조파의 조합으로부터 유도된 비선형 변환을 증폭된 오디오 신호에 적용하는 단계를 포함할 수 있다.

특정 실시예에서, 오디오 신호에서 클리핑을 감소시키는 방법은 입력 오디오 신호를 수신하는 단계와, 저차 고조파의 합으로부터 발생된 값들을 가진 사인의 합 데이터 구조를 제공하는 단계와, 저차 고조파의 적어도 일부가 입력 오디오 신호에 추가되도록 입력 오디오 신호를 출력 오디오 신호에 맵하기 위해 하나 이상의 프로세서와 함께 사인의 합 데이터 구조를 이용하는 단계를 포함할 수 있다. 그 결과, 특정 실시예에서, 출력 오디오 신호의 적어도 일부는 입력 오디오 신호보다 더 큰 에너지를 갖는다.

특정 실시예에서, 오디오 신호의 소리 강도를 증가시키는 방법은 전자 오디오 신호를 수신하는 단계와, 전자 오디오 신호를 하나 이상의 프로세서를 이용하여 주파수 억제기에 의해 처리하는 단계를 포함한다. 주파수 억제기는 전자 오디오 신호의 저주파수와 고주파수 중의 어느 하나 또는 둘 다를 필터링하여 전자 오디오 신호보다 헤드룸이 증가된 필터링된 오디오 신호를 생성할 수 있다. 특정 실시예에서, 주파수 억제기는 크로스오버 필터가 아니다. 상기 방법은 또한 적어도 부분적으로, 증가된 헤드룸에 기초하여 필터링된 오디오 신호에 적용할 하나 이상의 이득을 유도하는 단계와, 하나 이상의 이득을 필터링된 오디오 신호에 적용하여 오디오 신호의 소리 강도를 증가시키는 단계를 포함할 수 있다.

특정 실시예에서, 오디오 신호의 소리 강도를 증가시키는 방법은 전자 오디오 신호를 수신하는 단계와, 전자 오디오 신호의 통과대역 영역을 감쇠시킬 수 있는 주파수 응답을 가진 등화 필터를 제공하는 단계를 포함한다. 통과 대역 영역은 라우드스피커에 의한 재생성이 불량인 스피커 주파수 응답 영역에 대응할 수 있다. 상기 방법은 또한 전자 오디오 신호의 헤드룸을 증가시키기 위해 하나 이상의 프로세서를 이용하여 전다 오디오 신호에 등화 필터를 적용하는 단계를 포함할 수 있다. 더욱이, 상기 방법은 전자 오디오 신호의 증가된 헤드룸을 이용하여 전자 오디오 신호의 소리 강도를 증가시키는 단계를 포함할 수 있다.

발명을 요약할 목적으로, 본 발명의 특정 태양, 장점 및 신규 특징들을 여기에서 설명하였다. 상기 장점들의 모두가 여기에서 설명한 본 발명의 임의의 특정 실시예에 따라서 반드시 달성되는 것은 아니라는 것을 이해하여야 한다. 따라서, 여기에서 설명하는 본 발명은 여기에서 교시하고 제안하는 것처럼 다른 장점들을 반드시 달성하는 것 없이 여기에서 교시하는 하나의 장점 또는 장점들의 그룹을 달성하거나 최적화하는 방식으로 구체화되거나 실행될 수 있다.

본 발명에서 설명된 스피커의 인지성 소리 강도를 증가시키는 시스템 및 방법은 단순히 볼륨을 높이는 것에 의해 달성될 수 있는 것보다 스피커가 사운드를 더 크게 재생하게 할 수 있는 효과를 제공한다.

첨부도면 전체에 걸쳐서 참조 번호는 인용되는 요소들 간의 대응성을 표시하기 위해 재사용될 수 있다. 도면은 여기에서 설명하는 본 발명의 실시예를 예시하기 위해 제공되고, 발명의 범위를 제한하는 의도는 없다.
도 1은 오디오 신호의 인지성 소리 강도를 증가시키는 시스템의 실시예를 보인 도이다.
도 2는 도 1의 시스템의 주파수 억제기의 실시예를 보인 도이다.
도 3은 주파수 억제기에 의한 주파수 억제 전 및 후에 오디오 신호의 예시적인 주파수 스펙트럼을 보인 도이다.
도 4는 도 3의 오디오 신호의 예시적인 시간 영역 표시를 보인 도이다.
도 5는 도 1의 시스템의 소리 강도 조정기의 실시예를 보인 도이다.
도 6은 예시적인 동일한 소리 강도 곡선을 보인 챠트이다.
도 7은 소리 강도 조정기의 소리 강도 조정에 기초한 증가된 이득을 가진 오디오 신호의 예시적인 주파수 스펙트럼을 보인 도이다.
도 8은 도 7의 오디오 신호의 예시적인 시간 영역 표시를 보인 도이다.
도 9는 도 1의 시스템의 예시적인 등화기를 보인 도이다.
도 10은 도 1의 시스템의 예시적인 왜곡 조절 모듈을 보인 도이다.
도 11은 사인파의 예시적인 시간 영역 표시를 보인 도이다.
도 12는 도 11의 사인파의 예시적인 주파수 스펙트럼을 보인 도이다.
도 13은 클립된 사인파의 예시적인 시간 영역 표시를 보인 도이다.
도 14는 도 13의 클립된 사인파의 예시적인 주파수 스펙트럼을 보인 도이다.
도 15는 도 14의 클립된 사인파 스펙트럼에 비하여 감소된 수의 고조파를 가진 예시적인 주파수 스펙트럼을 보인 도이다.
도 16은 도 15의 스펙트럼에 대응하는 부분적으로 포화된 파의 예시적인 시간 영역 표시를 보인 도이다.
도 17은 사인의 합 맵핑 함수의 실시예를 보인 도이다.
도 18은 오디오 신호의 예시적인 시간 영역 표시 및 신호의 왜곡 조절 버전을 보인 도이다.

I. 서론

이동 전화기 및 기타의 유사한 크기의 장치들은 재생 사운드의 볼륨에 제한이 있는 소형 스피커를 구비하는 경향이 있다. 따라서, 배경 잡음이 있는 경우에는 이동 전화기로 대화, 음악 및 기타의 오디오를 듣는 것이 어려울 수 있다.

이 명세서는 스피커의 인지성 소리 강도를 증가시키는 시스템 및 방법을 설명한다. 이러한 시스템과 방법은 단순히 볼륨을 높이는 것에 의해 달성될 수 있는 것보다 스피커가 사운드를 더 크게 재생하게 할 수 있다. 특정 실시예에서, 오디오 신호의 헤드룸은 소리 강도가 조정되는 오디오 신호를 만들기 위해 증가된다. 헤드룸은 스피커가 재생할 수 없는 주파수를 필터링함으로써 증가될 수 있고, 이것에 의해 추가의 증폭 레벨을 신호에 적용할 수 있다. 그 다음에, 오디오 신호는 하나 이상의 인지성 소리 강도 곡선에 따라 분석되어 얼마나 큰 오디오 신호가 인지될 수 있는지를 결정한다. 인지성 소리 강도가 낮은 경우에, 오디오 신호의 적어도 일부의 이득을 증가시킬 수 있다.

오디오 신호의 소리 강도를 더욱 증가시키기 위해, 특정 실시예에서, 왜곡 조절 처리를 사용할 수 있다. 왜곡 조절 처리는 선택된 왜곡을 유도함으로써 오디오 신호에 여분의 에너지를 추가할 수 있다. 왜곡 조절은 특정 실시예에서 추가의 고조파를 갖지만 완전 포화 신호보다 더 적은 고조파를 가진 출력 신호에 오디오 신호를 맵핑함으로써 수행될 수 있다.

II . 시스템 개관

도 1은 오디오 신호의 인지성 소리 강도를 조정하기 위한 소리 강도 조정 시스템(100)의 실시예를 보인 도이다. 소리 강도 조정 시스템(100)은 이동 전화기, 개인용 정보 단말기(PDA), 뮤직 플레이이(예를 들면, MP3 플레이어), 텔레비전과 같은 임의의 오디오 시스템 또는 프로세서 기반 시스템, 또는 랩톱, 데스크톱, 태블릿 등과 같은 임의의 컴퓨팅 장치에서 구현될 수 있다. 유리하게, 특정 실시예에서, 소리 강도 조정 시스템(100)은 단순히 볼륨을 증가시킴으로써 달성될 수 있는 것보다 스피커가 사운드를 더 크게 재생하게 할 수 있다.

소리 강도 조정 시스템(100)의 예시된 실시예는 주파수 억제기(110), 소리 강도 조정기(120), 등화기(130) 및 왜곡 조절 모듈(140)을 포함한다. 상기 각각의 컴포넌트는 하드웨어 및/또는 소프트웨어를 구비한 머신으로 구현될 수 있다. 예를 들면, 상기 컴포넌트들은 하나 이상의 프로세서로 구현될 수 있다.

주파수 억제기(110)는 오디오 입력 신호를 수신하고 오디오 입력 신호의 특정 주파수를 필터링하여 제거하거나 억제할 수 있다. 예를 들면, 저주파수 및 고주파수 신호는 많은 소형 스피커 또는 저품질 스피커에서 재생불능이거나 불량하게 재생된다. 만일 저주파수 또는 고주파수 사운드가 그러한 스피커에 제공되면, 스피커는 사운드가 청취불능이다 하더라도 사운드를 재생하려고 할 것이다. 이러한 주파수를 재생하려고 하는 스피커의 불필요한 동작이 왜곡을 야기할 수 있다.

따라서, 특정 실시예의 주파수 억제기(110)는 이러한 재생 불량 주파수의 특정 부분을 제거하거나 감쇠시킨다. 재생 불량 주파수를 걸러냄으로써, 주파수 억제기(110)는 왜곡을 감소시키고 오디오 신호의 헤드룸을 증가시킬 수 있다. 오디오 신호의 헤드룸은 오디오 신호의 피크 값과 오디오 신호의 포화점 사이의 차를 포함할 수 있다. 디지털 오디오 시스템에 있어서, 포화점은 0 dB이다. 일부 실시예에 있어서, 주파수 억제기(110)는 헤드룸을 증가시키지 않고, 재생 불량 주파수의 에너지를 감소시켜서 에너지가 소리 강도 조정기(120)에 의해 재생성이 더 높은 주파수에 적용되게 한다.

주파수 억제기(110)는 저주파수 및/또는 고주파수의 제거를 위한 하나 이상의 필터(예를 들면, 도 2 참조)를 포함할 수 있다. 필터의 차단 주파수 및 기타의 필터 특성은 다른 스피커가 다른 주파수를 재생할 수 있기 때문에 스피커 의존적이다. 차단 주파수는 각종 스피커에 대하여 실험에 의해 선택될 수 있다. 예를 들면, 테스트 신호를 스피커에 공급하고, 가청 주파수가 주파수 응답으로 검출될 수 있다. 따라서, 주파수 억제기(110)는 특정 스피커 또는 스피커들에 대하여 주문생산될 수 있다. 주파수 억제기(110)는 또한 어떤 종류의 스피커가 소리 강도 조정 시스템(100)에서 사용되는지에 따라서 필터를 동적으로 조정할 수 있다.

특정 실시예에서, 주파수 억제기(110)는 재생가능한 주파수를 필터링하여 추가의 헤드룸을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 주파수 억제기(110)는 이러한 필터링을 대부분의 주파수를 재생할 수 있는 스피커에 대해서도 수행할 수 있다. 증가된 헤드룸은 잠재적으로 충실도를 감소시키면서 더 큰 소리 강도 조정을 가능하게 한다. 이러한 트레이드오프는 이동 전화기 응용과 같은 특정 오디오 응용에서 수용가능하다.

주파수 억제기(110)가 오디오 입력 신호로부터 특정 주파수를 필터링하여 제거하면, 소리 강도 조정기(120)는 새로 추가된 디지털 헤드룸을 이용하여 신호의 소리 강도를 증가시킬 수 있다. 소리 강도는 묵음(quiet)으로부터 큰 소리까지의 등급(scale)으로 사운드를 분류할 수 있는 인간의 청각 기관의 속성을 가질 수 있다. 인지성 소리 강도는 데시벨(dB)로 측정되는 음압 레벨과는 달리 주파수에 따라 변할 수 있다(도 6 참조). 소리 강도 조정기(120)는 특정 실시예에서 인간 청각 기관의 심리음향 모델(psychoacoustic model)을 이용하여 필터링된 오디오 신호의 소리 강도를 결정하고 그 소리 강도를 증가시킨다.

소리 강도 조정기(120)는 필터링된 신호의 재생가능 주파수 범위의 레벨(예를 들면, 평균 레벨)을 상승시킬 수 있는 하나 이상의 이득을 적용하기 위해 인지성 소리 강도 정보를 이용할 수 있다. 특정 실시예에서, 소리 강도 조정기(120)는 "오디오 신호의 인지성 소리 강도를 조정하기 위한 시스템"이라는 명칭으로 2008년 12월 19일자 출원된 미국 특허 출원 제12/340,364호(이하, "'364 출원"이라 한다)에서 설명되어 있는 소리 강도 조정 기술을 이용한다. 상기 '364 출원의 전체 내용은 인용에 의해 여기에 통합된 것으로 한다. '364 출원에서 설명된 기술들의 더 상세한 사항은 뒤에서 인용함으로써 구체적으로 통합된다.

다른 실시예로서, 소리 강도 조정기(120)는 인지성 소리 강도를 결정하지 않고 필터링된 신호에 이득을 적용할 수 있다. 이 이득은 주파수 억제기(110)에 의해 획득된 헤드룸의 양과 대략 동일할 수 있다. 이득은 헤드룸의 값보다 클 수도 있고 적을 수도 있다.

소리 강도 조정기(120)는 증폭된 신호를 등화기(130)에 제공한다. 등화기(130)는 스피커의 주파수 응답에서의 결함을 보상하거나 보상하려고 시도하는 하나 이상의 필터를 구비한 파라메트릭 등화기일 수 있다. 대부분의 스피커는 모든 가청 주파수에 대하여 이상적인 평평한 주파수 응답을 나타내지 않기 때문에, 등화기(130)는 스피커의 주파수 응답의 피크 또는 골(valley)을 평평하게 하여 스피커가 더욱 이상적인 응답을 갖는 것처럼 동작하게 할 수 있다.

일부 실시예에서, 등화기(130)의 하나 이상의 필터의 파라미터, 예를 들면, 중심 주파수, 롤오프, 이득 등은 실험에 의해 선택될 수 있다. 예를 들면, 테스트 신호가 스피커에 공급되고, 주파수 응답에서 피크와 골이 검출될 수 있다. 필터 파라미터는 피크와 골을 보상하도록 선택될 수 있다. 등화기(130) 필터는 더 평평한 응답을 얻기 위해, 피크 및/또는 골의 역(inverse)인 아마도 상이한 이득을 각각 가진 복수의 대역을 포함할 수 있다. 등화기(130)는, 적어도 부분적으로, 소리 강도 조정 시스템(100)에서 사용되는 스피커의 종류에 기초하여 필터 파라미터를 동적으로 선택할 수 있다. 그 다음에, 소리 강도 조정기(120)가 증폭된 오디오 신호를 등화기(130)에 공급할 때, 등화기(130)는 스피커 테스트 단계에서 생성된 하나 이상의 필터를 적용할 수 있다.

특정 실시예에서, 왜곡 조절 모듈(140)은 신호가 사운드를 더 크게 하도록 오디오 신호의 에너지를 더욱 증가시킨다. 왜곡 조절 모듈(140)은 오디오 신호의 특정 부분의 진폭을 증가시키고 선택된 왜곡을 오디오 신호의 특정 부분에 적용함으로써 신호 에너지를 증가시킬 수 있다. 왜곡 조절 모듈(140)은 오디오 신호에서 고조파를 유도함으로써 선택된 왜곡을 제공할 수 있다. 그러나, 특정 실시예에서, 왜곡 조절 모듈(140)은 완전히 포화된 또는 클립된 신호에서 나타나는 것보다 더 적은 고조파를 오디오 신호에서 유도한다. 따라서, 특정 실시예에서, 왜곡 조절 모듈(140)은 소프트 클리핑의 형태를 이용하여 신호 에너지를 증가시킨다.

일 실시예에 있어서, 왜곡 조절 모듈(140)은 맵핑 테이블 등을 이용하여 입력 샘플을 출력 샘플에 맵한다. 왜곡 조절 모듈(140)은 피크치(예를 들면, 0 dB)에 근접하지 않은 샘플과 같이, 진폭이 비교적 작은 샘플들에 대하여 신호를 선형으로 또는 대략 선형으로 맵할 수 있다. 선형 맵핑은 샘플들의 진폭을 증가시킬 수 있다. 피크치에 근접한 샘플들에 대하여, 왜곡 조절 모듈(140)은 샘플들을 비선형으로 맵하여 일부(완전한 것이 아님) 고조파 왜곡을 유도할 수 있다.

그 결과, 특정 실시예에서, 왜곡 조절 모듈(140)은 오디오 신호를 일부 과도하지 않은 왜곡을 가진 더 큰 오디오 신호로 변환할 수 있다. 일부 왜곡 대 더 큰 소리 강도에서의 트레이드오프는 일부 청취자에 의해 인식될 수 있다. 예를 들면, 청취자가 소형 스피커를 구비한 전화기를 이용할 때, 왜곡 조절 모듈(140)은 음성 대화가 오디오 품질을 거의 감소시키지 않고 사운드를 더 크게 할 수 있다.

왜곡 조절 모듈(140)은 또한 이미 포화된 신호의 클리핑을 감소시키거나 부드럽게 하기 위해 사용될 수 있다. 포화 또는 클리핑은 예를 들면 등화기(130) 및/또는 소리 강도 조정기(120)에 의해 야기될 수 있다. 왜곡 조절 모듈(140)은 클리핑을 부드럽게 하여 적어도 일부 왜곡을 감소시키면서, 소리 강도 조정기(120) 및/또는 등화기(130)에 의해 제공된 증가된 신호 에너지의 적어도 일부를 또한 보존할 수 있다.

도 1과 관련하여 위에서 설명한 특징들은 일부 실시예에서 다르게 될 수 있다. 예를 들면, 등화기(130)는 골을 보상하는 대신에 스피커의 주파수 응답에서 골을 더욱 감소시키기 위해 사용될 수 있다. 스피커 응답에서의 골은 스피커에 의한 재생성이 불량한 주파수 응답을 표시할 수 있다. 추가의 에너지 및/또는 헤드룸을 모으기(save) 위해, 등화기(130)는 골을 더욱 감쇠시킬 수 있다. 그 결과, 스피커는 그러한 주파수에 대하여 적은 에너지를 생성하거나 에너지를 생성하지 않을 수 있다. 또한, 등화기(130)는 소리 강도 조정기(120) 뒤가 아니고 주파수 억제기(110)와 소리 강도 조정기(120) 사이에 배치될 수 있다. 따라서, 등화기에 의해 모아진 에너지는 오디오 신호의 다른 재생가능성이 더 높은 주파수의 소리 강도를 증가시키기 위해 소리 강도 조정기(120)에 의해 사용될 수 있다. 결과적인 출력 신호는 오디오 충실도가 더 작을 수 있지만, 사운드를 더 크게 할 수 있고, 이것은 다른 무엇보다도 전화기 응용에 유용할 수 있다.

대안적인 실시예로서, 등화기(130)는 소리 강도 조정 시스템(100)에서 완전히 제거할 수 있다. 유사하게, 도시된 컴포넌트들 중의 임의의 하나를 특정 구현예에서 포함시키지 않을 수 있다. 예를 들어서 소리 강도 조정기(120)는 주파수 억제기(110) 및/또는 등화기(130)에 의해 모아진 에너지의 양에 적어도 부분적으로 기초하는 전체 이득으로 교체될 수 있다. 더욱이, 일부 예에서, 소리 강도 조정기(120) 및/또는 왜곡 조절 모듈(140)은 리미터 또는 동적 범위 압축기로 교체될 수 있다. 많은 다른 구성을 또한 사용할 수 있다.

이제, 소리 강도 조정 시스템(100)의 각종 컴포넌트의 예시적인 구현예를 더 상세하게 설명한다.

III . 주파수 억제

도 2를 참조하면, 주파수 억제기(210)의 예시적인 실시예가 도시되어 있다. 주파수 억제기(210)는 주파수 억제기(110)와 관련하여 위에서 설명한 특징들을 모두 포함할 수 있다. 주파수 억제기(210)는 하드웨어 및/또는 소프트웨어로 구현될 수 있다.

유리하게, 특정 실시예에서, 주파수 억제기(210)는 입력 신호(202)의 특정 재생 불량 주파수를 제거 또는 감소시키고, 이것에 의해 헤드룸을 증가시키고 입력 신호의 왜곡을 감소시킨다. 따라서, 특정 실시예에서, 주파수 억제기(210)는 물리적 오디오 신호를 나타내는 데이터를 헤드룸이 증가된 다른 물리적 오디오 신호를 나타내는 데이터로 변환한다. 또한 특정 실시예에서 주파수 억제의 다른 잠재적 장점은 스피커에 증폭된 신호를 제공하는 아날로그 증폭기가 하드(hard)로서 구동되지 않는다는 것이다.

주파수 억제기(210)는 입력 신호(202)의 주파수 콘텐트를 억제 또는 감소시키는 필터(212, 214)를 포함한다. 예시된 실시예에 있어서, 이들 필터(212, 214)는 고역 통과 필터(212)와 저역 통과 필터(214)이다. 고역 통과 필터(212)는 입력 신호(202)의 저주파수를 감쇠시키고, 저역 통과 필터(214)는 입력 신호의 고주파수를 감쇠시켜서 출력 신호(226)를 생성한다. 2개의 필터(212, 214)의 차수(order)는 역으로 될 수 있다. 또한, 도시된 2개의 필터(212, 214) 대신에 대역 통과 필터를 사용할 수도 있다.

필터 제어기(222)는 적어도 부분적으로 데이터 저장소(224)로부터 획득된 스피커 데이터에 기초하여 필터(212, 214)의 차단 주파수, 차수 및 다른 파라미터를 동적으로 조정할 수 있다. 데이터 저장소(224)는 다른 스피커에 대응하는 필터 파라미터의 하나 이상의 테이블을 포함할 수 있다. 이 데이터는 각종 스피커를 테스트함으로써 획득될 수 있다. 스피커는 스피커에 핑크 노이즈 신호 등을 인가하고 마이크로폰을 이용하여 스피커의 출력을 측정함으로써 테스트될 수 있다. 그 다음에, 결과적인 주파수 응답을 분석하여 어떤 차단 주파수, 필터 차수 및/또는 기타의 필터 파라미터가 재생 불량 주파수를 감소시키는데 효율적인지 결정할 수 있다.

그러므로, 필터 제어기(222)는 적어도 부분적으로 주파수 억제기(210)와 함께 사용되는 스피커의 종류에 기초하여 스피커 데이터로부터 적당한 차단 주파수, 필터 차수 및 기타 파라미터를 선택할 수 있다. 사용되는 스피커의 종류에 대한 정보는 주파수 억제기(210)를 통합시키는 장치 제조업자에 의해 필터 제어기(222)에 공급될 수 있다. 사용자 인터페이스는 제조업자 또는 사용자가 주파수 억제기(210) 및 소리 강도 조정 시스템(100)의 다른 컴포넌트의 각종 파라미터를 조정할 수 있게 하는 예컨대 소리 강도 조정 시스템(100)이 제공될 수 있다. 대안적인 실시예로서, 필터(212, 214)는 특정 차단 주파수 및/또는 필터 차수에 의해 하드코드화되고, 필터 제어기(222)는 주파수 억제기(210)에 포함되지 않을 수 있다.

특정 실시예에서, 주파수 억제기(210)는 크로스오버 필터가 아니다. 크로스오버 필터가 오디오 신호를 다른 라우드스피커에 의해 취급될 수 있는 별도의 주파수 대역으로 분할하기 위해 가끔 사용될 수 있지만, 주파수 억제기(210)는 특정 실시예에서 단일 라우드스피커에 제공되는 오디오 신호를 필터링하기 위해 사용된다. 단일 스피커를 구동할 때, 현재 이용가능한 장치는 오디오 신호로부터 재생 불량 주파수를 제거하지 않는다. 그러나, 주파수 억제기(210)는 이들 주파수 및/또는 특정 실시예에서 다른 주파수를 유리하게 제거하고, 이것에 의해 현재 이용가능한 단일 스피커 구현예보다 헤드룸을 증가시킨다. 더욱이, 크로스오버 필터는 전형적으로 오디오 시스템의 최종(또는 거의 최종) 오디오 단계로서 사용되고, 가끔은 필터링된 신호를 라우드스피커에 직접 제공한다. 이와 대조적으로, 특정 실시예에서, 주파수 억제기(210)는 예를 들면 도 1에 도시된 것처럼 오디오 시스템의 훨씬 앞의 단계에 제공된다.

도 3 및 도 4는 주파수 억제기(110 또는 210)와 같은 주파수 억제기의 입력 및 출력 신호에 대한 예시적인 도표(300, 400)이다. 도 3을 참조하면, 입력 신호 주파수 스펙트럼(302) 및 출력 신호 주파수 스펙트럼(304)의 예시적인 도표(300)가 도시되어 있다. 입력 신호 주파수 스펙트럼(302)은 주어진 스피커에 의해 재생될 수 없는 저주파수(302a) 및 고주파수(302b)의 에너지를 포함한다. 재생 불량의 저주파수(302a) 및 고주파수(302b)는 주파수 억제기(110 또는 210)에 의해 출력 주파수 스펙트럼(304)에서 감쇠되었다. 이 에너지를 제거 또는 감쇠시킴으로써 출력 신호의 헤드룸을 증가시킬 수 있다.

이 신호들의 시간 영역 표시는 도 4에 도시되어 있다. 도 4의 도표(400)에서, 입력 신호(402)는 입력 신호 스펙트럼(302)에 대응하고, 출력 신호(404)는 출력 신호 스펙트럼(304)에 대응한다. 도시되어 있는 바와 같이, 입력 신호(402)의 피크 레벨(406)과 평균 레벨은 출력 신호(404)의 피크 레벨(408)과 평균 레벨까지 감소되었다. 이 추가적인 헤드룸은 더 많은 룸을 남겨서 출력 신호(404)의 재생가능 스펙트럼의 볼륨을 증가시킨다.

IV . 소리 강도 조정

주파수 억제기(110 또는 210)에 의해 제공되는 추가 헤드룸을 이용해서 오디오 신호의 소리 강도가 증가될 수 있다. 도 5는 위에서 설명한 소리 강도 조정기(120)의 특징들을 모두 구비할 수 있는 소리 강도 조정기(520)의 더 상세한 예를 보인 것이다. 소리 강도 조정기(520)는 하드웨어 및/또는 소프트웨어로 구현될 수 있다. 유리하게, 특정 실시예에서, 소리 강도 조정기(520)는 청취자에 대한 신호의 인지성 소리 강도를 증가시키는 하나 이상의 이득을 오디오 신호에 적용할 수 있다. 따라서, 특정 실시예에서, 소리 강도 조정기(520)는 물리적 오디오 신호를 나타내는 데이터를 소리 강도가 증가된 다른 물리적 오디오 신호를 나타내는 데이터로 변환한다.

인간의 청각 기관은 중간 범위 주파수(예를 들면, 250 Hz ~ 5000 Hz)에 가장 민감하다. 2개의 사운드, 예를 들면 저음 사운드와 중음 사운드가 데시벨(dB SPL)로 측정하였을 때 동일한 레벨 즉 음압 레벨(SPL)로 연주될 때, 청취자는 중음 사운드를 더 크게 인지할 수 있다. 도 6의 챠트(600)는 저주파수를 300 Hz의 중음 주파수와 동일한 강도로 인지하도록 저주파수(20Hz)가 어떻게 추가의 50 dB SPL을 필요로 하는지를 나타내는 예시적인 동일한 소리 강도 곡선(602)을 보인 것이다. 매우 낮은 주파수 톤이 중간 주파수 또는 고주파수 톤만큼 크게 소리가 날 수 없다는 사실은 300 Hz와 같은 중음 신호가 20 Hz 신호보다 큰 무엇인가를 인지하는데 있어서 더 큰 효과를 가질 수 있다는 것을 의미한다. 따라서, 일부 구현예에 있어서, 소리 강도 조정기(520)는 중음 주파수를 강조하여 소리 강도의 인지성을 증가시킨다.

도 5를 다시 참조하면, 주파수 억제기의 출력 신호(226)는 소리 강도 조정기(520)에 입력 신호(502)로서 제공될 수 있다. 예시된 실시예의 소리 강도 조정기(520)는 소리 강도 분석기(514)와 이득 조절 모듈(516)을 포함한다. 소리 강도 분석기(514)는 입력 신호(502)의 소리 강도를 추정할 수 있다. 특정 실시예에서, 소리 강도 분석기(514)는 인간 청각 기관의 비선형 다중대역 모델을 이용하여 오디오 입력 신호(502)의 소리 강도 특성을 분석한다. 이 모델은 입력 신호(502)에 대하여 하나 이상의 소리 강도 필터를 적용함으로써 적어도 부분적으로 인간의 말초 청각 기관의 필터 뱅크 행동을 시뮬레이트할 수 있다. 실시예에 있어서, 소리 강도 분석기(514)는 '364 출원의 단락 [0069] 내지 [0083]에서 설명된 소리 강도 계산 기술의 일부 또는 전부를 이용할 수 있고, 상기 '364 출원의 단락들은 인용에 의해 그 전체 내용이 여기에 구체적으로 통합된다. 예를 들면, 소리 강도 분석기(514)는 하나 이상의 감마톤 필터와 근사하고 소리 강도를 추정하기 위해 제곱 법칙 함수(power law function)를 사용할 수 있다.

소리 강도 분석기(514)는 입력 신호(502)의 샘플 블록에서 동작할 수 있다. 소리 강도 분석기(514)는 각 샘플 블록의 소리 강도를 추정할 수 있다. 소리 강도 분석기(514)는 샘플 블록의 추정된 소리 강도를 기준 소리 강도 레벨과 비교할 수 있다. 기준 소리 강도 레벨은 최고의 허용가능한 소리 강도 레벨일 수 있고, 이것은 일부 디지털 시스템에서 0 dB일 수 있다. 만일 추정된 소리 강도가 기준 소리 강도 레벨과 다르면, 소리 강도 분석기(514)는 추정된 소리 강도와 기준 레벨 간의 레벨 차를 출력할 수 있다. 이득 조절 모듈(516)은 이 레벨 차를 이용하여 하나 이상의 이득을 예를 들면 승산 블록(524)을 통하여 오디오 입력 신호(502)에 적용할 수 있다. 일부 실시예에서, 이득 조절 모듈(516)은 '364 출원의 단락 [0084] 내지 [0091]에서 설명된 이득 제어 기술의 일부 또는 전부를 이용할 수 있고, 상기 '364 출원의 단락들은 인용에 의해 그 전체 내용이 여기에 구체적으로 통합된다. 예를 들면, 이득 조절 모듈(516)은 변화하는 소리 강도 레벨에 기초하여 이득 계수를 동적으로 발생할 수 있고, 이득 계수를 매끄럽게 하여 이득의 갑작스런 변화를 회피할 수 있다.

따라서, 특정 실시예에서, 소리 강도 조정기(520)는 소리 강도를 추정하고 하나 이상의 이득을 주파수의 함수로서 계산한다. 그 다음에, 소리 강도 조정기(520)는 하나 이상의 이득을 샘플 블록의 각 샘플에 적용할 수 있다. 따라서, 이득은 시간 영역에서 적용될 수 있다. 대안적인 실시예에서, 소리 강도 조정기(520)는 입력 신호(502)를 복수의 주파수 대역으로 구획하고 각각의 주파수 대역에 상이한 이득을 적용할 수 있다. 또다른 실시예에 있어서, 소리 강도 조정기(520)는 주파수 억제기(110 또는 210)에 의해 제공된 헤드룸의 증가와 대략 동일한 값인 이득을 입력 신호(502)에 적용할 수 있다.

계산 리소스 사용량을 줄이기 위해 소리 강도 조정기(520)에 추가의 특징들이 포함될 수 있다. 예를 들면, '364 출원에서 설명된 전처리 모듈이 일부 실시예에서 제공될 수 있다. 전처리 모듈의 실시예를 설명하는 단락 [0030]과 [0040] 내지 [0044]는 인용에 의해 그 전체 내용이 여기에 구체적으로 통합된다. 마찬가지로, 다른 수정예 및 특징들이 제공될 수 있다.

이득이 이득 조절 모듈(516)에 의해 적용될 때, 재생가능 주파수 영역의 전체 평균 레벨은 특정 dB만큼 상승될 수 있다. 대안적으로, 재생가능 주파수 영역의 일부는 다른 일부와 다른 레벨로 상승될 수 있다. 도 7에서, 도표(700)는 도 3의 최초 주파수 스펙트럼(302)과 비교해서 주파수 스펙트럼(704)의 예시적인 상승된 재생가능 영역(706)을 보여준다. 도 8은 도 7의 오디오 신호의 예시적인 시간 영역 표시를 나타내는 도표(800)이다. 도 8에서, 최초 신호(402)는 소리 강도가 조정된 신호(810) 위에 도시되어 있다. 이것은 소리 강도가 조정된 신호(812)의 피크 레벨(812)이 최초 신호(402)의 피크 레벨(406)과 일치하도록 복귀되지만 신호의 평균 레벨은 증가된다는 것을 나타낸다. 따라서, 소리 강도에 대한 청취자의 인지도가 증가할 수 있다.

V. 등화

도 9는 위에서 설명한 등화기(130)의 특징들을 전부 구비할 수 있는 예시적인 등화기(930)를 보인 도이다. 등화기(930)는 하드웨어 및/또는 소프트웨어로 구현될 수 있다. 유리하게, 특정 실시예에서, 등화기(930)는 스피커의 주파수 응답에서의 결함을 보상하거나 보상하려고 시도하는 하나 이상의 이득을 오디오 신호에 적용할 수 있다. 대안적으로, 등화기(930)는 스피커의 주파수 응답의 골을 더욱 감쇠시키는 하나 이상의 이득을 적용할 수 있다.

등화기(930)는 하나 이상의 등화 필터(912)를 포함한 파라메트릭 등화기일 수 있다. 일 구현예에서, 등화 필터(912)는 하나 이상의 필터를 소리 강도 조정기(120 또는 520)로부터 수신된 입력 신호(902)에 적용하고, 이 필터는 스피커의 주파수 응답의 피크 또는 골을 평평하게 할 수 있다. 그 결과, 필터(912)는 입력 신호(902)의 주파수 스펙트럼의 일부를 증가 및/또는 감쇠시키는 이득을 적용할 수 있다. 필터(912)는 예를 들면 골을 피크 레벨까지 상승시키는 이득을 골에 적용할 수 있다.

하나 이상의 등화 필터(912)는 예를 들면 바이쿼드 무한 임펄스 응답(IIR) 필터 등을 이용하여 구현되는 하나 이상의 대역 통과 필터를 포함할 수 있다. 하나 이상의 등화 필터(912)는 "주파수 왜곡형 오디오 등화기"라는 명칭으로 2008년 3월 7일자 출원한 미국 공개번호 제2008/0240467호에 개시된 하나 이상의 등화 필터를 대신 포함할 수 있다. 이 공개 출원의 내용은 인용에 의해 그 전체가 여기에 통합된다. 다른 유형의 등화 필터를 또한 사용할 수 있다.

파라미터 선택기(914)는 적어도 부분적으로, 데이터 저장소(916)에 저장된 스피커 데이터에 기초하여 하나 이상의 등화 필터(912)에 이득 계수, 중심 주파수 등과 같은 필터 파라미터를 제공할 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 이러한 스피커 파라미터는 실험에 의해 선택될 수 있다. 예를 들면, 테스트 신호가 스피커에 공급되고, 주파수와 피크 및 골의 크기가 주파수 응답에서 검출될 수 있다. 필터 파라미터는 피크 및 골을 보상하도록 선택될 수 있다. 파라미터 선택기(914)는 더 평평한 응답을 생성하기 위해 피크 및/또는 골의 역인 예를 들면 선택된 중심 주파수에서 이득을 선택할 수 있다.

파라미터 선택기(914)는 적어도 부분적으로, 사용되는 스피커의 종류에 따라서 필터 파라미터를 동적으로 선택할 수 있다. 사용되는 스피커의 종류에 대한 정보는 등화기(930)를 포함한 장치의 제조업자에 의해 파라미터 선택기(914)에 공급될 수 있다. 대안적인 실시예에 있어서, 등화 필터(912)는 특정 필터 파라미터로 하드코드화되고, 파라미터 선택기(914)는 등화기(930)에 포함되지 않을 수 있다.

대안적인 실시예에 있어서, 등화기(930)는 골의 이득을 증가시키는 대신에 스피커의 주파수 응답의 골을 더욱 감쇠시키기 위한 것으로 대신 사용될 수 있다. 예를 들면, 등화기(930)는 스피커의 주파수 응답의 통과대역 범위에서 주파수를 감쇠시킬 수 있다. 골의 감쇠는 추가의 에너지 및/또는 헤드룸을 획득할 수 있게 한다. 그 결과, 스피커는 그러한 주파수에 대하여 에너지를 거의 또는 전혀 생성하지 않을 수 있다. 파라미터 선택기(914)는 예를 들면 골을 감쇠시키는 이득을 골의 선택된 중심 주파수에서 선택할 수 있다. 하나 이상의 등화 필터(912)는 대신에 적당한 이득으로 하드코드화될 수 있다. 등화기(930)에 의해 모아진 에너지는 오디오 신호의 다른 더욱 재생가능성이 있는 주파수의 소리 강도를 증가시키기 위해 소리 강도 조정기(120)에 의해 사용될 수 있다. 결과적인 출력 신호는 오디오 충실도가 감소하지만 사운드를 더 크게 할 수 있고, 이것은 링톤(ringtone), 목소리 등과 같은 일부 오디오 신호에 대하여 바람직한 성과일 수 있다.

더 나아가, 일부 구현예에 있어서, 등화기(930)는 골을 감쇠시키는 것에 추가해서 또는 그 대신에 스피커의 주파수 응답의 하나 이상의 피크를 감쇠시킨다. 하나 이상의 피크의 감쇠는 헤드룸을 또한 증가시킬 수 있다.

VI . 왜곡 조절

도 10은 위에서 설명한 왜곡 조절 모듈(140)의 특징들을 전부 구비할 수 있는 왜곡 조절 모듈(1040)의 더 구체적인 실시예를 보인 것이다. 왜곡 조절 모듈(1040)은 하드웨어 및/또는 소프트웨어로 구현될 수 있다. 특정 실시예에서, 왜곡 조절 모듈(1040)은 신호 에너지를 증가시키고 그에 따라서 소리 강도를 증가시키도록 오디오 신호에서 선택된 왜곡을 유도할 수 있다. 이 선택된 왜곡은 완전 포화 신호에서 나타나는 것보다 더 적은 고조파를 추가하는 조절된 왜곡일 수 있다.

전술한 바와 같이, 왜곡 조절 모듈(1040)은 입력 샘플을 출력 샘플에 맵핑함으로써 적어도 부분적으로 선택된 왜곡을 유도할 수 있다. 왜곡 조절 모듈(1040)은 사인의 합(sum-of-sines) 테이블(1014)에 목록된 입력 신호(1002)의 샘플을 이용하여 상기 맵핑을 수행할 수 있다. 사인의 합 테이블(1014)은 고조파적으로 관련된 사인파들을 합산함으로써 생성된 값들을 포함할 수 있다.

설명을 위해, 만일 입력 신호(702)가 값 m을 가진 샘플을 가지면, 왜곡 조절 모듈(1040)은 사인의 합 테이블(1014)의 지수 m에서 입력 샘플을 출력 샘플에 맵할 수 있다. 만일 입력 신호(1002)의 샘플이 테이블(1014)의 지수 값들 사이에 있으면 왜곡 조절 모듈(1040)은 지수 값을 보간할 수 있다. 보간을 이용하면 사인의 합 테이블(1014)의 크기를 감소시켜서 메모리를 절약할 수 있다. 그러나, 사인의 합 테이블(1014)은 특정 실시예에서 보간의 사용을 회피하도록 충분히 크게 설계될 수 있다. 왜곡 조절 모듈(1040)은 사인의 합 테이블(1014)의 맵된 출력 값을 출력 신호(1022)에 대한 출력 샘플로서 사용할 수 있다.

사인의 합 테이블(1014)은 어레이, 매트릭스 등과 같은 임의의 데이터 구조로서 구현될 수 있다. 테이블(1014)은 홀수 고조파, 짝수 고조파, 또는 이들의 조합을 포함한 임의 수의 고조파 사인파를 포함하도록 생성될 수 있다. 특정 실시예에서, 홀수 고조파는 음성 오디오 신호에 대하여 양호한 왜곡 조절을 제공한다. 짝수 고조파는 다른 구현예에서 사용될 수 있고, 음악 신호에서 클리핑을 감소시키는데 양호할 수 있다. 홀수 고조파 또는 짝수 고조파는 음성 및 음악의 혼합 신호에 대하여 사용될 수 있다. 그러나, 이것은 단순히 예를 나타낸 것이며, 임의의 응용에 대하여 홀수 고조파 또는 짝수 고조파 또는 이들 둘 다를 사용할 수 있다.

테이블(1014)을 생성하기 위해 많은 사인파가 사용될 때, 신호 에너지 및 왜곡의 잠재적 증가가 더 커지고, 그 역도 마찬가지이다. 다수의 사인파의 사용은 중대한 고조파 왜곡을 야기할 수 있기 때문에, 특정 실시예에서, 사인의 합 테이블(1014)을 구성하기 위해 비교적 소수의 저주파수 사인파가 유리하게 사용된다.

예를 들면, 테이블(1014)은 2개 또는 3개의 고조파적으로 관련된 사인파, 4개의 사인파, 5개의 사인파 또는 그 이상의 사인파의 합으로부터 구성될 수 있다. 복수의 사인의 합 테이블(1014)이 메모리에 저장될 수 있고, 다른 목적으로 왜곡 조절 모듈(1040)에 의해 사용될 수 있다. 예를 들면, 더 많은 고조파를 가진 사인의 합 테이블(1014)은 음성 신호에 대하여 사용되고 더 적은 고조파를 가진 테이블(1014)은 더 적은 왜곡을 생성하도록 음악에 대하여 사용될 수 있다.

왜곡 조절 모듈(1040)은 또한 신호 에너지 증가 및/또는 왜곡의 양을 조정하도록 사용자에게 왜곡 조절을 제공하는 사용자 인터페이스를 제공할 수 있다. 예를 들면, 그래픽 슬라이더, 노브(knob) 등이 제공될 수 있고, 사용자는 물리적 또는 연성 버튼을 눌러서 적용되는 에너지 증가 또는 왜곡의 양을 조정할 수 있다. 왜곡 조절의 증가는 더 많은 고조파를 가진 테이블이 사용되게 하고, 그 반대도 마찬가지이다.

이제, 3개의 홀수 고조파 관련 사인파를 이용하여 사인의 합 테이블(1014)을 생성하는 예시적인 처리를 설명한다. 이 예에서, 사인의 합 테이블(1014)은 1주기의 사인파의 값(예를 들면 0 라디안으로부터 2pi까지)을 가진 선택된 크기의 제1 테이블을 상주(populate)시킴으로써 생성될 수 있다. 크기가 N(N은 정수임)인 테이블을 상주시키는 것은 1주기의 사인파를 N개의 값으로 분할하고 N개의 값을 테이블의 N개의 슬롯에 지정하는 것을 포함할 수 있다. 이러한 제1 사인파 테이블은 기본적인 즉 제1 고조파를 나타낼 수 있다.

제1 테이블과 동일 크기의 제2 테이블은 3개의 사인 주기를 N개의 값으로 분할함으로써 유사한 방식으로 3주기의 사인파와 함께 상주될 수 있다. 제2 테이블의 값들은 제1 사인파의 제3 고조파를 표시할 수 있다. 유사하게, 최초 2개의 테이블과 동일 크기의 제3 테이블이 제5 고조파를 표시하는 5주기의 사인파와 함께 상주될 수 있다. 제1, 제2 및 제3 테이블의 값들은 필요에 따라 스케일될 수 있다. 예를 들면, 제2 테이블의 값들은 제1 테이블의 값들보다 크기에 있어서 더 작게 되도록 더 작게 스케일되고, 제3 테이블의 값들은 제2 테이블보다 더 낮은 값들을 포함하도록 스케일될 수 있다.

특정 실시예에서, 3개의 테이블이 동일한 크기이기 때문에(예를 들면, 동일한 수인 N개의 엔트리를 가짐), 3개의 테이블의 대응하는 목록에서의 값들은 함께 추가되어 제1, 제3 및 제5 고조파의 합을 포함한 새로운 사인의 합 테이블(1014)을 생성할 수 있다. 따라서, 만일 특정 실시예에서 사인의 합 테이블(1014)의 값들을 작도하면, 1주기의 합산된 파의 근사치가 나타날 것이다. 특정 실시예에서, 더 많은 사인파를 사용하면, 상기 작도된 파는 구형파(square wave)에 더 근접하게 될 것이다. 각종 실시예에서, 상이한 고조파를 가진 다른 사인의 합 테이블이 3개의 홀수 고조파에 대하여 위에서 설명한 것과 유사한 방식으로 구성될 수 있다. 대안적으로, 사인의 합 테이블(1014)을 구성하기 위해 전체 주기가 아닌 사인파 주기의 일부를 사용할 수 있다.

왜곡 조절 모듈(1040)이 입력 신호(1002)로부터의 샘플들을 사인의 합 테이블(1014)에 맵하기 때문에, 테이블(1014)에서의 고조파의 주파수는 테이블 조사율(lookup rate)에 의존할 수 있고, 테이블 조사율은 입력 신호의 주파수에 의존할 수 있다. 이러한 주파수 의존성은 특정 실시예에서 입력 신호(1002)의 주파수와 동일한 비율로 또는 거의 동일한 비율로 왜곡 조절 모듈(1040)에 의해 수행되는 테이블 조사 동작으로부터 야기한다.

설명을 위해, 소정의 주파수를 가진 단순한 사인파 입력 신호(1002)에 대하여, 왜곡 조절 모듈(1040)은 동일한 주파수로 맵핑 동작을 수행할 수 있다. 결과적인 고조파는 사인파의 주파수에 의존하는 특수한 주파수를 가질 것이다. 그러므로, 사인파의 주파수를 2배로 하면 고조파의 주파수도 2배로 된다. 중첩된 복수의 주파수를 가진 입력 신호(1002)에 대하여, 왜곡 조절 모듈(1040)에 의한 맵핑은 고조파의 중첩을 야기할 수 있다.

도 11 내지 도 17은 사인파의 왜곡 및 합(sum)의 예를 보인 것이다. 참고로, 도 11은 사인파(1102)의 예시적인 시간 영역 도표(1100)를 보인 것이다. 클리핑이 없는 사인파(1102)의 피크 레벨(1104)이 나타나 있다. 사인파(1102)의 피크 레벨(1104)은 0 dB이고, 이것은 일부 실시예에서 가능한 피크 디지털 레벨일 수 있다. 도 12는 도 11의 사인파(1102)의 주파수 스펙트럼(1202)을 보인 예시적인 도표(1200)이다. 이것은 정현파(sinusoid)이기 때문에 하나의 주파수가 표시되어 있다.

특정 실시예에서, 피크 레벨을 넘어서는 사인파(1102)의 진폭의 증가는 하드 클리핑을 야기할 수 있다. 정현파(1302)의 하드 클리핑은 도 13의 도표(1300)에 도시되어 있다. 클리핑된 정현파(1302)는 피크 레벨에서 포화된 클리핑 부분(1304)을 포함한다. 클리핑된 사인파(1302)의 고조파(1404)의 예는 도 14에 도시된 주파수 영역 표시(1402)에서 알 수 있다. 도시된 바와 같이, 고조파(1404)는 샘플링 주파수만큼 높게 연장할 수 있다(도시된 예에서는 약 22 kHz). 특정의 고조파(1406)는 앨리어스(alias)되어 추가의 왜곡을 야기할 수 있다.

볼륨을 증가시키면서 하드 클리핑의 완전한 왜곡을 피하기 위해, 왜곡 조절 모듈(1040)은 위에서 설명한 것처럼 저주파수 고조파의 합성파를 사용할 수 있다. 그러한 파의 고조파의 예시적인 집합은 도 15에 도시되어 있고, 도 15는 400 Hz 입력 사인파에 응답하여 발생되는 합성파의 예시적인 주파수 응답 도표(1500)를 포함한다. 도표(1500)의 스펙트럼은 도 14의 완전 클리핑 시나리오에서 보다 더 적은 고조파(1502)를 포함한다. 도시된 실시예에서는 5개의 고조파(1502)가 발생되었다. 최고의 고조파(1502)는 도 14의 고주파수 고조파보다 더 낮은 주파수에 있다. 앨리어스된 고조파(1406)는 이 실시예에서도 나타나지 않는다.

도시된 예시적인 실시예는 약 400 Hz, 1200 Hz, 2000 Hz, 2800 Hz 및 3600 Hz에서의 고조파(1502)를 포함한다. 이 고조파(1502)들은 홀수 고조파(1502)이고, 제1(1504), 제3(1506), 제5(1508), 제7(1510) 및 제9 고조파(1512)를 포함한다. 제1 고조파(1504)는 약 0 dB의 진폭을 갖고, 이것은 특정 실시예에서 최고의 가능한 디지털 진폭이다. 연속적인 고조파(1502)들은 주파수가 증가함에 따라 더 낮은 진폭을 갖는다. 실시예에 있어서, 고조파(1502)의 진폭은 단조롭게 감소한다. 이 진폭들은 다른 실시예에서 다르게 될 수 있다.

저주파수 고조파에 의해 제공되는 조절된 왜곡의 결과는 더 높은 신호 에너지 또는 더 높은 평균 신호 에너지를 가진 둥글고 더욱 자연적인 사운딩 파형일 수 있다. 도 15의 고조파(1504)에 맵된 사인파를 나타내는 파(1602)의 예시적인 시간 영역 도표(1600)는 도 16에 도시되어 있다. 도시된 예시적인 파(1602)는 부분적으로 클립된 부분(1606) 및 둥글게 된 부분(1608)을 갖는다. 파(1602)와 하드 클리핑된 파(1302)를 비교하면 파(1602)가 하드 클리핑된 파(1302)보다 더 둥글게 되었음을 알 수 있다. 또한, 파(1602)의 일부(1604)는 선형 또는 대략 선형이다. 곡선 부분(1608)은 클리핑 부분(1606)으로부터 약 -3 dB 지점에서 곡선을 시작한다.

도 17은 사인의 합 맵핑 함수(1710)의 실시예를 보인 예시적인 도표(1700)이다. 도시된 사인의 합 맵핑 함수(1710)는 위에서 설명한 테이블(1014)과 같은 사인의 합 테이블의 값들을 작도함으로써 작도될 수 있다. 사인의 합 맵핑 함수(1710)는 1주기의 사인의 합 파의 1/4를 포함한다. 사인의 합 파의 1/4은 뒤에서 설명하는 것처럼 최적화를 위해 완전한 파 대신에 사용될 수 있다.

입력 신호 값은 0~1 범위의 양의 진폭 값을 포함한 x 축상에 도시되어 있다. 유사하게, 출력 신호 값은 역시 0~1 범위의 진폭 값을 포함한 y 축상에 도시되어 있다. 음의 진폭 값은 뒤에서 설명한다. 왜곡 조절 모듈(140 또는 1040)이 입력 샘플을 출력 샘플에 맵할 때, 특정 실시예에서, 입력 샘플은 맵핑 함수(1710)의 일점에 맵된다. 맵된 출력 샘플은 입력 샘플이 어디에 맵되는지에 따라서 입력 샘플보다 더 큰 값 또는 더 낮은 값을 가질 수 있다.

명확성을 위해, 사인의 합 맵핑 함수(1710)는 연속적인 함수로서 도시되어 있다. 그러나, 디지털 시스템에서 구현될 때, 맵핑 함수(1710)는 불연속으로 될 수 있다. 또한 위에서 설명한 것처럼, 맵핑 함수(1710)는 모든 입력 신호 값에 대하여 규정되지 않을 수 있다. 따라서, 왜곡 조절 모듈(140 또는 1040)은 예를 들면 맵핑 함수(1710) 상의 2개의 가장 가까운 점들 사이에서 출력 신호 값을 보간할 수 있다.

y=x인 선에 대응하는 점선(1720)은 참고로 도시되어 있다. 만일 입력 샘플이 점선(1720)에 따라서 맵되어야 하면, 출력 샘플은 입력 샘플과 동일하게 될 것이다. 맵핑 함수(1710)는 선형 또는 대략 선형인 맵핑 영역(1712)과 비선형 또는 대략 비선형인 맵핑 영역(1714)을 포함한다. 선형 맵핑 영역(1712)에 있는 입력 샘플 값들이 값에 있어서 증가할 때, 선형 맵핑 영역(1712)의 대응하는 출력 샘플은 선형으로 또는 실질적으로 선형으로 증가한다. 비선형 영역(1714)에 있는 특정 입력 샘플 값들은 비선형으로 또는 실질적으로 비선형으로 증가하고 변화하는 증가 레벨(1714)을 갖는다.

맵핑 함수(1710)의 대부분의 값은 점선(1720)보다 더 크기 때문에 대부분의 입력 샘플이 더 큰 값에 맵된다. 그러나, 비선형 맵핑 영역(1714) 중의 영역(1716)에서, 맵핑 함수(1710)의 값들은 점선(1720)과 같거나 더 작다. 이 영역(1716)에서, 입력 샘플은 더 낮은 값에 맵된다. 따라서, 예를 들면, 하드 클리핑된 샘플(예를 들면, 약 1.0의 값을 갖는 샘플)들은 값이 감소될 수 있다.

전술한 바와 같이, 맵핑 함수(1710)는 전파(full wave) 대신에 사인의 합 파의 1/4을 포함한다. 1/4 파(또는 반파)를 이용하면 사인의 합 테이블(1014)의 크기를 감소시키고, 그에 따라서 메모리를 절약할 수 있다. 음의 입력 신호 값(예를 들면, [-1,0) 등의 스케일에서)에 대하여, 왜곡 조절 모듈(140, 1040)은 x 축을 가로질러서 맵핑 함수(1710)를 역으로 하고, y 축을 가로질러서 맵핑 함수를 역으로 한다. 그 후, 왜곡 조절 모듈(140, 1040)은 맵핑 함수(1710)를 입력 샘플에 적용할 수 있다. 대안적으로, 음의 값들은 역으로 되고 [0, 1]의 범위로 정상화될 수 있다. 그 다음에, 맵핑 함수(1710)가 적용되고, 결과적인 출력 샘플이 음의 값을 회복하도록 부정될 수 있다.

대안적인 실시예에서, 도시된 맵핑 함수(1710)는 예를 들면 사인의 합 테이블(1014)을 생성하기 위해 사용된 고조파의 수에 따라서 다르게 보일 수 있다. 예를 들어서, 선형 맵핑 영역(1712)은 더 큰 경사 또는 더 작은 경사를 가질 수 있다. 비선형 맵핑 영역(1714)은 다른 형상을 가질 수 있다. 예를 들면 비선형 맵핑 영역(1714)은 더 적은 수의 피크를 가질 수 있다. 마찬가지로, 영역(1716)은 진폭이 더 작을 수도 있고 더 클 수도 있다.

특정 실시예에서, x 및/또는 y 축의 범위는 전술한 [0, 1]의 범위와 다를 수 있다. x 축 범위를 [0,a](a는 1보다 작은 수)로 감소시키면 입력 신호의 적어도 일부의 증폭률을 증가시킬 수 있다. 반대로, x 축 범위를 [0,b](b는 1보다 큰 수)로부터 증가시키면 입력 신호의 적어도 일부의 증폭률을 감소시킬 수 있다. 1보다 큰 수인 b의 값을 사용하면 일부 실시예에서 클리핑을 유리하게 감소시킬 수 있다. 유사하게, y 축은 [0,c](c는 1보다 작거나 큰 수)로 변화될 수 있다.

도 18은 왜곡 조절이 적용되기 전에 오디오 신호의 예시적인 시간 영역 표시(1812)를 보인 도표(1800)이다. 추가로, 도 18은 왜곡 조절이 적용된 후에 동일한 오디오 신호의 예시적인 시간 영역 표시(1814)를 보여준다. 약 6 dB의 추가 이득이 예시적인 왜곡 조절 구현을 이용하여 이 파형에 도입되었다.

왜곡 조절은 다른 응용에 사용될 수 있다. 예를 들면, 왜곡 조절은 왜곡이 감소된 저음을 증가시키기 위해 사용될 수 있다. 왜곡 조절은 또한 주파수 확산 응용에서 사용될 수 있다. 더 나아가, 왜곡 조절은 예를 들면 악기의 원하는 음색을 생성하기 위해 각종 고조파를 선택함으로써 악기의 사운드 또는 다른 사운드를 합성하기 위해 사용될 수 있다.

VII . 결론

실시예에 따라서, 여기에서 설명한 임의의 알고리즘의 특정 동작, 이벤트 또는 기능이 다른 순서로 수행되거나, 추가되거나, 합병되거나 또는 모두 함께 제거될 수 있다(예를 들면, 설명된 동작 또는 이벤트가 모두 알고리즘의 실행에 필요한 것은 아니다). 더욱이 특정 실시예에서, 동작 또는 이벤트들은 예를 들면 순차적으로보다는 다중 스레드 처리, 인터럽트 처리, 또는 다중 프로세서 또는 프로세서 코어를 통하여 동시에 수행될 수 있다.

여기에서 설명한 실시예와 관련된 각종 예시적인 논리 블록, 모듈, 및 알고리즘 단계들은 전자 하드웨어, 컴퓨터 하드웨어 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 하드웨어 및 소프트웨어의 이러한 상호 교환성을 명확히 나타내기 위해, 각종의 예시적인 컴포넌트, 블록, 모듈 및 단계들이 그들의 기능성에 따라서 일반론적으로 위에서 설명하였다. 그러한 기능성이 하드웨어로 구현되는지 또는 소프트웨어로 구현되는지는 전체 시스템에 부여되는 특수한 응용 및 설계 제약에 따른다. 전술한 기능성은 각각의 특수한 응용에 대하여 여러 가지 방법으로 구현될 수 있지만, 그러한 구현 결정은 본 발명의 범위로부터 벗어나는 것으로 해석되지 않는다.

여기에서 설명한 실시예와 관련한 각종의 예시적인 논리 블록 및 모듈들은 범용 프로세서, 디지털 신호 프로세서(DSP), 용도 지정 집적회로(ASIC), 현장 프로그램가능 게이트 어레이(FPGA) 또는 다른 프로그램가능 논리 소자, 이산 게이트 또는 트랜지스터 로직, 이산 하드웨어 컴포넌트, 또는 여기에서 설명한 기능을 수행하도록 설계된 상기 요소들의 임의 조합과 같은 머신에 의해 구현되거나 수행될 수 있다. 범용 프로세서는 마이크로프로세서일 수 있고, 대안적으로, 프로세서는 프로세서, 제어기, 마이크로컨트롤러, 상태 머신 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다. 프로세서는 또한 컴퓨팅 장치의 조합, 예를 들면, DSP와 마이크로프로세서의 조합, 복수의 마이크로프로세서, DSP 코어를 구비한 하나 이상의 마이크로프로세서, 또는 임의의 다른 구성으로서 구현될 수 있다.

여기에서 설명한 실시예와 관련된 방법 또는 알고리즘의 단계들은 하드웨어로 직접 구체화될 수도 있고, 또는 프로세서에 의해 실행되는 소프트웨어 모듈로, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합으로 구체화될 수도 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM 메모리, 플래시 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터, 하드디스크, 분리형 디스크, CD-ROM, 또는 이 기술 분야에서 공지된 임의의 다른 형태의 컴퓨터 판독가능 기억 매체에 저장될 수 있다. 예시적인 기억 매체는 프로세서와 결합되어 프로세서가 기억 매체로부터 정보를 판독하고, 기억 매체에 정보를 기록하게 할 수 있다. 대안적으로, 기억 매체는 프로세서에 통합될 수 있다. 프로세서와 기억 매체는 ASIC에 내장될 수 있다. ASIC는 사용자 터미널에 내장될 수 있다. 대안적으로, 프로세서와 기억 매체는 사용자 터미널의 별개의 컴포넌트로서 내장될 수 있다.

여기에서 사용된 조건적 용어, 예를 들면, "할 수 있다", "될 수 있다", "가능하다", "예를 들면" 등은 특별히 다르게 설명되지 않는 한, 또는 사용된 문맥에서 다르게 이해되지 않는 한, 일반적으로 특정 실시예가 특정의 특징, 요소 및/또는 상태를 포함하지만 다른 실시예에서는 포함하지 않는 것을 의미하는 것으로 의도된다. 따라서, 이러한 조건적 용어는 그러한 특징, 요소 및/또는 상태가 어쨋든 하나 이상의 실시예에서 필요하다는 것, 또는 하나 이상의 실시예가 사용자의 입력 또는 자극으로 또는 자극 없이, 이러한 특징, 요소 및/또는 상태가 포함되어야 하는지 또는 임의의 특정 실시예에서 수행되어야 하는지를 결정하기 위한 로직을 반드시 포함해야 하는 것을 의미하는 것으로 의도되지 않는다.

비록, 상기의 상세한 설명이 각종 실시예에 적용되는 신규의 특징들을 보여주고 설명하고 지적하였지만, 예시된 장치 또는 알고리즘의 형태 및 세부에 있어서의 각종 생략, 치환 및 변형이 본 발명의 정신으로부터 벗어나지 않고 이루어질 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 인식되는 바와 같이, 여기에서 설명한 본 발명의 특정 실시예들은, 일부 특징들이 다른 특징들과는 별도로 사용되고 실시될 수 있기 때문에, 여기에서 설명한 특징 및 장점을 전부 다 제공하지 못하는 형태로 구체화될 수 있다. 여기에서 설명한 본 발명의 범위는 전술한 실시예의 설명에 의해서라기 보다는 첨부된 청구범위에 의해 표시된다. 청구범위와 등가성이 있는 의미 및 범위 내에 있는 모든 변경은 청구범위 내에 포함되는 것으로 한다.

110: 주파수 억제기 120: 소리강도 조정기
130: 등화기 140: 왜곡 조절 모듈
202: 입력 신호 212: 고역통과 필터
214: 저역통과 필터 226: 출력 신호
222: 필터 제어기 224: 스피커 데이터
502: 입력 신호 514: 소리강도 분석기
516: 이득 조절 532: 출력 신호
902: 입력 신호 912: 등화 필터
922: 출력 신호 914: 파라미터 선택기
916: 스피커 데이터 1002: 입력 신호
1040: 왜곡 조절 모듈 1022: 출력 신호
1014: 사인의 합 테이블

Claims (30)

1. 라우드스피커에 의해 고유적으로(natively) 생성되는 소리 강도보다 더 큰 인지성 소리 강도를 청취자에게 제공하도록 라우드스피커에 의해 생성되는 오디오 신호의 소리 강도를 증가시키는 시스템에 있어서,
   전자 오디오 신호의 저주파수와 고주파수를 필터링하여 전자 오디오 신호의 헤드룸(headroom)을 증가시켜서 제1의 필터링된 오디오 신호를 생성하도록 구성된 하나 이상의 필터를 포함한 주파수 억제기와;
   소리 강도 조정기 - 상기 소리 강도 조정기는,
   적어도 부분적으로, 인간의 청각 기관과 근사하게 구성된 하나 이상의 소리 강도 필터로 제1의 필터링된 오디오 신호를 처리함으로써 제1의 필터링된 오디오 신호의 소리 강도를 하나 이상의 프로세서에 의해 계산하고, 계산된 소리 강도를 소리 강도 기준 레벨과 비교하도록 구성된 소리 강도 분석기, 및
   제1의 필터링된 오디오 신호에 적용할 하나 이상의 이득을, 적어도 부분적으로, 계산된 소리 강도와 소리 강도 기준 레벨 간의 차에 기초하여 계산하고, 증폭된 오디오 신호를 생성하기 위해 하나 이상의 이득을 제1의 필터링된 오디오 신호에 적용하도록 동작하는 이득 조절 모듈을 포함한 것임 - 와;
   등화된 오디오 신호를 생성하기 위하여 상기 증폭된 오디오 신호를 등화하도록 구성되는 등화 필터로서, 상기 등화 필터는 스피커의 주파수 응답의 통과대역 내의 피크 및 골(valley)을 보상하도록 구성되는 다중대역 이득을 포함하고, 상기 다중대역 이득의 값은 상기 피크 및 골의 진폭의 역(inverse)이어서, 상기 증폭된 오디오 신호의 헤드룸을 증가시키는 것인, 등화 필터와;
   저차 고조파의 합으로부터 생성된 사인의 합(sum-of-sines) 테이블에 저장된 하나 이상의 값에 적어도 제1의 필터링된 오디오 신호의 하나 이상의 샘플을 맵핑함으로써 증폭된 오디오 신호에서 부분적 고조파 왜곡을 유도하도록 구성된 왜곡 조절 모듈을 포함한 소리 강도 증가 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 등화 필터는 전자 오디오 신호에서 헤드룸을 더욱 증가시키도록 구성되고, 스피커에 의한 재생성이 불량한 전자 오디오 신호의 통과대역 영역을 감쇠시키도록 동작하는 것인 소리 강도 증가 시스템.
3. 제1항에 있어서, 주파수 억제기는 적어도 부분적으로 라우드스피커의 특성에 의존하는 차단 주파수를 각각 가진 고역 통과 필터 및 저역 통과 필터를 포함한 것인 소리 강도 증가 시스템.
4. 제1항에 있어서, 저차 고조파는 홀수 고조파를 포함한 것인 소리 강도 증가 시스템.
5. 제1항에 있어서, 저차 고조파는 제1, 제3, 제5, 제7 및 제9 고조파를 포함한 것인 소리 강도 증가 시스템.
6. 제1항에 있어서, 하나 이상의 소리 강도 필터는 하나 이상의 감마톤 필터에 근사한 것인 소리 강도 증가 시스템.
7. 라우드스피커에 의해 고유적으로 생성되는 소리 강도보다 더 큰 인지성 소리 강도를 청취자에게 제공하도록 라우드스피커에 의해 생성되는 오디오 신호의 소리 강도를 증가시키는 방법에 있어서,
   전자 오디오 신호의 저주파수와 고주파수를 필터링하여 전자 오디오 신호의 헤드룸을 증가시켜서 제1의 필터링된 오디오 신호를 생성하는 단계와;
   적어도 부분적으로, 인간의 청각 기관과 근사하게 구성된 하나 이상의 소리 강도 필터로 제1의 필터링된 오디오 신호를 처리함으로써 제1의 필터링된 오디오 신호의 소리 강도를 하나 이상의 프로세서로 계산하는 단계와;
   계산된 소리 강도를 소리 강도 기준 레벨과 비교하는 단계와;
   적어도 부분적으로, 계산된 소리 강도와 소리 강도 기준 레벨 간의 차에 기초하여 제1의 필터링된 오디오 신호에 적용할 하나 이상의 이득을 계산하는 단계와;
   하나 이상의 이득을 제1의 필터링된 오디오 신호에 적용하여 증폭된 오디오 신호를 생성하는 단계와;
   등화된 오디오 신호를 생성하기 위하여 등화 필터로 상기 증폭된 오디오 신호를 등화하는 단계로서, 상기 등화 필터는 스피커의 주파수 응답의 통과대역 내의 피크 및 골(valley)을 보상하는 다중대역 이득을 포함하고, 상기 다중대역 이득은 상기 피크 및 골의 진폭의 역(inverse)이어서, 상기 증폭된 오디오 신호의 헤드룸을 증가시키는 것인, 등화 단계와;
   저차 고조파의 합으로부터 생성된 사인의 합 테이블에 저장된 하나 이상의 값에 적어도 제1의 필터링된 오디오 신호의 하나 이상의 샘플을 맵핑함으로써 증폭된 오디오 신호에서 부분적 고조파 왜곡을 유도하는 단계를 포함한 소리 강도 증가 방법.
8. 제7항에 있어서, 완전하게 포화된 신호에서 나타나는 것보다 더 적은 고조파로부터 사인의 합 데이터 구조를 생성하는 단계를 더 포함한 소리 강도 증가 방법.
9. 제8항에 있어서, 적어도 부분적으로, 1주기의 사인파를 가진 제1 데이터 구조를 상주시키고(populating), 복수 주기의 사인파를 가진 제2 데이터 구조를 상주시키며, 제1 데이터 구조와 제2 데이터 구조의 값들을 결합함으로써 사인의 합 데이터 구조를 생성하는 단계를 더 포함한 소리 강도 증가 방법.
10. 제9항에 있어서, 사인의 합 데이터 구조는 합성 사인의 합(sum-of-sines) 파의 1/4를 포함한 것인 소리 강도 증가 방법.
11. 제7항에 있어서, 고조파는 홀수 고조파를 포함한 것인 소리 강도 증가 방법.
12. 제7항에 있어서, 하나 이상의 소리 강도 필터는 하나 이상의 감마톤 필터에 근사한 것인 소리 강도 증가 방법.
13. 하나 이상의 프로세서가 오디오 신호의 인지성 소리 강도를 증가시키는 방법을 수행하게 하는 명령어를 저장한 컴퓨터 판독가능 저장 매체에 있어서,
    상기 방법이,
    전자 오디오 신호를 수신하는 단계와;
    적어도 부분적으로, 인간의 청각 기관과 근사하게 구성된 하나 이상의 소리 강도 필터로 전자 오디오 신호를 처리함으로써 전자 오디오 신호의 소리 강도를 추정하여 오디오 신호의 추정된 소리 강도를 생성하는 단계와;
    적어도 부분적으로, 추정된 소리 강도에 기초하여 전자 오디오 신호에 적용할 하나 이상의 이득을 계산하는 단계와;
    하나 이상의 이득을 전자 오디오 신호에 적용하여 전자 오디오 신호의 인지성 소리 강도를 증가시켜서 증폭된 오디오 신호를 생성하는 단계와;
    등화된 오디오 신호를 생성하기 위하여 등화 필터로 상기 증폭된 오디오 신호를 등화하는 단계로서, 상기 등화 필터는 스피커의 주파수 응답의 통과대역 내의 피크 및 골(valley)을 보상하는 다중대역 이득을 포함하고, 상기 다중대역 이득은 상기 피크 및 골의 진폭의 역(inverse)이어서, 상기 증폭된 오디오 신호의 헤드룸을 증가시키는 것인, 등화 단계와;
    증폭된 오디오 신호에서 부분적 포화를 유도하여 신호 에너지를 증가시키는 단계를 포함한 것이고,
    상기 유도는 고조파의 조합으로부터 유도된 비선형 변환을 증폭된 오디오 신호에 적용하는 단계를 포함한 것인 컴퓨터 판독가능 저장 매체.
14. 제13항에 있어서, 상기 신호 에너지를 증가시키는 단계는 증폭된 오디오 신호의 하나 이상의 샘플을 사인의 합 테이블에 저장된 하나 이상의 값에 맵핑하는 단계를 포함한 것인 컴퓨터 판독가능 저장 매체.
15. 제14항에 있어서, 사인의 합 테이블은 고조파의 조합으로부터 생성된 것인 컴퓨터 판독가능 저장 매체.
16. 삭제
17. 삭제
18. 삭제
19. 삭제
20. 삭제
21. 삭제
22. 삭제
23. 삭제
24. 삭제
25. 삭제
26. 삭제
27. 삭제
28. 삭제
29. 삭제
30. 삭제

Images