KR101716467B1 - 외부 환경을 고려한 오디오 조절 방법 및 오디오 장치 - Google Patents

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신유식
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Abstract

본 발명은 온도, 습도 등의 외부 환경을 고려하여 오디오 특성을 조절하는 오디오 조절 방법 및 오디오 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 오디오 장치는, 각 외부 환경 변화에 따른 이득 정보와 이퀄라이저 정보를 저장하는 저장부; 오디오 음원을 입력받는 오디오 입력부; 다수의 센서를 이용하여 하나 이상의 외부 환경 측정값을 수집하는 데이터 수집 모듈; 및 상기 수집한 각 외부 환경 측정값에 대응되는 이득과 이퀄라이저 정보를 상기 저장부에서 확인하고, 상기 확인한 이퀄라이저 정보에 기록된 주파수 대역별 이득에 상기 확인한 이득을 합산하여 각각의 외부 환경별로 적용되는 주파수 대역별 이득을 산출하고, 상기 오디오 음원의 각 주파수 대역 이득에 상기 산출한 외부 환경의 각 주파수 대역 이득을 동일 주파수 대역끼리 합산하여 상기 오디오 음원을 조절하고 출력시키는 오디오 조절 모듈을 포함한다.

Description

외부 환경을 고려한 오디오 조절 방법 및 오디오 장치{Method for Apparatus for controlling audio considering external environment}
본 발명은 오디오 제어 기술에 관한 것으로서, 온도, 습도 등의 외부 환경을 고려하여 오디오 특성을 조절하는 오디오 조절 방법 및 오디오 장치에 관한 것이다.
오디오 시스템은, 학교, 공항, 운동장, 빌딩 등에 설치되어, 주요한 메시지를 오디오를 통해 전달하는 시스템이다. 이러한 오디오 시스템은 사용자의 설정값(즉, 볼륨값)에 근거하여, 전달하고자 하는 오디오를 증폭한 후, 스피커로 출력한다.
그런데 이러한 오디오 시스템은, 외부 환경을 전혀 고려하지 않고, 사용자가 사전에 설정한 설정값에 근거하여 오디오를 출력하기 때문에, 비, 바람 등과 같은 소리 감쇄 환경에 발생하는 경우에 명료성이 떨어지는 오디오를 스피커로 출력하는 문제점이 있다.
한편, 주변 잡음에 따라 선택적으로 오디오를 증폭하는 기술이 대두되었다. 아래의 특허문헌은 주위잡음에 대응하여 볼륨을 능동적으로 제어하는 텔레비전에 대해서 개시한다.
그런데 종래의 특허는 외부 잡음에 비례하여 오디오를 증폭하는 기술로서, 오디오 감쇄를 유발하는 다른 환경 요소를 전혀 고려하고 있지 않다. 부연하면, 오디오 신호는, 온도, 습도, 강우량, 강설량, 풍속 등과 같이 다양한 주변 환경 영향을 받아 감쇄하는 경향이 있는데, 종래의 특허는 이러한 외부 요소를 고려하고 있지 않다.
따라서, 외부 환경을 종합적으로 고려하여, 오디오 신호를 보상하고 제어하는 기술이 필요하다.
한국공개특허 제10-2005-0000085호
본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 온도, 습도, 강우량, 강설량, 기압, 풍속 등의 외부 환경을 종합적으로 고려하여, 오디오의 주파수 특성을 조절하여 스피커로 출력하는 오디오 조절 방법 및 오디오 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 측면에 따른 오디오 장치는, 각 외부 환경 변화에 따른 이득 정보와 이퀄라이저 정보를 저장하는 저장부; 오디오 음원을 입력받는 오디오 입력부; 다수의 센서를 이용하여 하나 이상의 외부 환경 측정값을 수집하는 데이터 수집 모듈; 및 상기 수집한 각 외부 환경 측정값에 대응되는 이득과 이퀄라이저 정보를 상기 저장부에서 확인하고, 상기 확인한 이퀄라이저 정보에 기록된 주파수 대역별 이득에 상기 확인한 이득을 합산하여 각각의 외부 환경별로 적용되는 주파수 대역별 이득을 산출하고, 상기 오디오 음원의 각 주파수 대역 이득에 상기 산출한 외부 환경의 각 주파수 대역 이득을 동일 주파수 대역끼리 합산하여 상기 오디오 음원을 조절하고 출력시키는 오디오 조절 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 오디오 장치는, 출력되는 오디오 신호를 수집하여 피드백하는 출력 피드백부; 및 상기 피드백된 오디오 신호와 상기 조절된 오디오 음원을 비교하여, 임계값 이상의 이득 차이가 발생하는 주파수 대역을 검출되면, 상기 검출된 주파수 대역에서 상기 차이에 해당하는 이득이 보상되도록 상기 오디오 음원을 재조절하는 출력 검출 모듈을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 오디오 조절 모듈은 각 외부 환경에 대해서 서로 다른 가중치를 적용하여, 각 외부 환경별로 적용되는 주파수 대역별 이득을 산출할 수 있다.
상기 데이터 수집 모듈은, 온도 측정값, 습도 측정값, 잡음 측정값, 일조량 측정값, 강우량 측정값, 강설량 측정값, 기압 측정값, 풍속 측정값 중에서 하나 이상을 상기 외부 환경 측정값으로서 수집한다.
또한, 상기 오디오 조절 모듈은 온도, 습도, 잡음, 일조량, 강우량, 강설량, 기압, 풍속 중에서 하나 이상의 외부 환경에 적용되는 주파수 대역별 이득을 산출한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 측면에 따른 오디오 장치에서 외부 환경을 고려하여 오디오 음원의 특성과 이득을 조절하는 방법은, 사용자로부터 오디오 음원을 입력받는 단계; 다수의 센서를 이용하여 하나 이상의 외부 환경 측정값을 수집하는 단계; 상기 수집한 각 외부 환경 측정값에 대응되는 이득과 이퀄라이저 정보를 확인하고, 상기 확인한 이퀄라이저 정보에 기록된 주파수 대역별 이득에 상기 확인한 이득을 합산하여 각각의 외부 환경별로 적용되는 주파수 대역별 이득을 산출하는 단계; 상기 오디오 음원의 각 주파수 대역 이득에 상기 산출한 외부 환경의 각 주파수 대역 이득을 동일 주파수 대역끼리 합산하여 상기 오디오 음원을 조절하는 단계; 및 상기 조절된 오디오 음원을 스피커로 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 온도, 습도, 잡음, 일조량, 강우량, 강설량, 기압, 풍속 등과 같은 외부 환경을 종합적으로 고려하여, 오디오 음원의 주파수 특성과 이득을 조절하여 출력함으로써, 외부 환경에 따라 감쇄되는 오디오 이득을 보상할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 외부 환경을 고려하여 주파수 대역별로 오디오 음원을 조절하여 스피커로 출력함으로써, 오디오의 명료성을 향상시키는 효과가 있다.
게다가, 본 발명은 최종적으로 출력되는 오디오 출력 신호를 피드백받아, 이 오디오 출력 신호와 조절된 오디오 음원을 주파수 대역별로 비교하고, 이 결과에 따라 오디오 음원의 각 주파수 대역 이득을 선택적으로 재조절함으로써, 오디오 명료성과 이득을 확실하게 보장하는 이점도 있다.
또한, 본 발명은 복수의 센서로부터 수신된 외부 환경 센싱 데이터를 이용하여, 출력중인 오디오 음원의 주파수 특성과 이득을 실시간으로 조절함으로써, 변화되는 주변 환경에 빠르게 대처할 수 있는 효과가 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 오디오 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 온도 이득 정보와 특정 온도에서의 이퀄라이저 정보를 그래프 형태로 예시한 도면이다.
도 3은 습도 이득 정보와 특정 습도에서의 이퀄라이저 정보를 그래프 형태로 예시한 도면이다.
도 4는 잡음 이득 정보와 특정 잡음 세기에서의 이퀄라이저 정보를 그래프 형태로 예시한 도면이다.
도 5는 일조량 이득 정보와 특정 일조량에서의 이퀄라이저 정보를 그래프 형태로 예시한 도면이다.
도 6은 강우량 이득 정보와 특정 강우량에서의 이퀄라이저 정보를 그래프 형태로 예시한 도면이다.
도 7은 강설량 이득 정보와 특정 강설량에서의 이퀄라이저 정보를 그래프 형태로 예시한 도면이다.
도 8은 기압 이득 정보와 특정 기압에서의 이퀄라이저 정보를 그래프 형태로 예시한 도면이다.
도 9는 풍속 이득 정보와 특정 풍속에서의 이퀄라이저 정보를 그래프 형태로 예시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른, 각 외부 환경별 주파수 대역 이득을 예시하는 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른, 오디오 장치에서 외부 환경을 고려하여 오디오를 조절하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 오디오 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른, 오디오 장치(100)는 음원 입력부(110), 센싱부(120), 저장부(130), 음원 출력부(140), 스피커(150), 출력 피드백부(160) 및 오디오 제어부(170)를 포함한다.
음원 입력부(110)는 마이크, 파워 앰프, 카세트 테이프, 콤팩트 디스크 플레이어, MP3 플레이어 등과 같은 입력수단을 통하여, 오디오 음원을 입력받는 기능을 수행한다. 또한, 음원 입력부(110)는 사용자로부터 오디오 음원을 사전에 입력받아 저장부(130)에 저장할 수도 있다.
센싱부(120)는 복수의 센서를 포함하고, 각각의 센서(121 내지 128)로부터 수집된 외부 환경 센싱 데이터를 오디오 제어부(170)로 전달한다. 즉, 상기 센싱부(120)는 온도를 측정하는 온도 센서(121), 습도를 측정하는 습도 센서(122), 주변 잡음을 측정하는 잡음 센서(123), 일조량을 측정하는 일조량 센서(124), 강우량을 측정하는 강우량 센서(125), 강설량을 측정하는 강설량 센서(126), 기압을 측정하는 기압 센서(127), 풍속을 측정하는 풍속 센서(128) 중에서 하나 이상을 포함하고, 복수의 센서(121 내지 128) 중에서 하나 이상을 이용하여 외부 환경 센싱 데이터를 획득하여 오디오 제어부(170)로 전달한다.
저장부(130)는 세부 환경 변화에 따른 이퀄라이저 정보 및 이득 정보를 세부 환경별로 저장한다. 즉, 저장부(130)는 온도, 습도, 잡음, 일조량, 강우량, 강설량, 기압, 풍속에 따른 이퀄라이저 정보 및 이득 정보를 저장한다.
상기 이득 정보에는 온도, 습도, 잡음, 일조량, 강우량, 강설량, 기압, 풍속 변화에 따라 적용되는 이득(gain)이 기록된다. 또한, 이퀄라이저 정보는 외부 환경 변화에 대처하여 오디오의 명료성을 증가시키기 위한 것으로서, 상기 이퀄라이저 정보에는 온도, 습도, 잡음, 일조량, 강우량, 강설량, 기압, 풍속 변화에 따라 적용되는 주파수 대역별 이득이 기록된다.
저장부(130)는 온도 변화에 따라 적용되는 온도 이득 정보를 저장하고, 각 온도별 이퀄라이저 정보를 저장한다. 부연하면, 오디오 이득(gain)은 온도가 증가함에 따라 감소하는 특성이 있고, 저장부(130)는 온도 증가에 따라 감소되는 오디오 이득을 보상하기 위해 온도가 증가됨에 따라 이득이 증가하는 온도 이득 정보를 저장한다. 또한, 저장부(130)는 온도 특성이 반영되면 주파수 대역별 이득이 기록된 이퀄라이저 정보를 각 온도별로 구분하여 저장한다.
도 2는 온도 이득 정보와 특정 온도에서의 이퀄라이저 정보를 그래프 형태로 예시한 도면으로서, 온도 증가에 따라 감소되는 오디오 이득을 보상하기 위해, 저장부(130)는 도 2의 (a)와 같이, 온도가 증가됨에 따라 이득이 증가하는 온도 이득 정보를 저장한다. 또한, 도 2의 (b)는 온도가 0℃일 경우에 적용되며 10개 대역(즉, 31Hz, 63Hz, 125Hz, 250Hz, 500Hz, 1KHz, 2KHz, 4KHz, 8KHz, 16KHz)에 대한 이득이 기록된 이퀄라이저 정보를 그래프로서 표현한 것이다. 저장부(130)는 도 2의 (b)와 같이 각 온도에서 적용되며 주파수 대역별 이득이 기록된 이퀄라이저 정보를 온도별로 구분하여 저장한다.
저장부(130)는 습도 변화에 따라 적용되는 습도 이득 정보를 저장하고, 습도별 이퀄라이저 정보를 저장한다. 부연하면, 오디오 이득(gain)은 습도가 증가함에 따라 증가하는 특성이 있고, 저장부(130)는 습도 증가에 따라 증가되는 오디오 이득을 감소시키기 위해, 습도가 증가됨에 따라 오디오 이득이 감소되는 습도 이득 정보를 저장한다. 또한, 저장부(130)는 각 습도에 따라 적용되며 주파수 대역별 이득이 기록된 이퀄라이저 정보를 습도별로 구분하여 저장한다.
도 3은 습도 이득 정보와 특정 습도에서의 이퀄라이저 정보를 그래프 형태로 예시한 도면으로서, 습도 증가에 따라 증가되는 오디오 이득을 조절하기 위해, 저장부(130)는 도 3의 (a)와 같이, 습도가 증가됨에 따라 오디오 이득이 감소되는 습도 이득 정보를 저장한다. 또한, 도 3의 (b)는 습도가 50%일 경우에, 적용되는 10대역의 이퀄라이저 정보를 그래프로서 표현한 것으로서, 저장부(130)는 각각의 습도에서 서로 상이하게 적용되며 주파수 대역별 이득이 기록된 이퀄라이저 정보를 습도별로 저장한다.
저장부(130)는 잡음 세기에 따라 적용되는 잡음 이득 정보를 저장하고, 잡음 세기별 이퀄라이저 정보를 저장한다.
도 4는 잡음 이득 정보와 특정 잡음 세기에서의 이퀄라이저 정보를 그래프 형태로 예시한 도면이다.
오디오 이득(gain)은 잡음이 강해짐에 따라 감소되는 특성이 있고 잡음이 강해짐에 따라 감소되는 오디오 이득을 보상하기 위해, 저장부(130)는 도 4의 (a)와 같이, 잡음이 강해짐에 따라 이득이 증가하는 잡음 이득 정보를 저장한다. 도 4의 (b)는 잡음 세기가 12dB일 경우에, 적용되는 10대역의 이퀄라이저 정보를 그래프로서 표현한 것으로서, 저장부(130)는 각각의 잡음 세기에 따라 상이하게 적용되며 주파수 대역별 이득을 기록하는 이퀄라이저 정보를 잡음 세기별로 구분하여 저장한다.
또한, 저장부(130)는 일조량 변화에 따라 적용되는 일조량 이득 정보를 저장하고, 일조량별로 적용되는 이퀄라이저 정보를 저장한다.
도 5는 일조량 이득 정보와 특정 일조량에서의 이퀄라이저 정보를 그래프 형태로 예시한 도면이다.
오디오 이득(gain)은 일조량이 증가할 경우에 감소되는 특성이 있고, 이러한 일조량 증가에 따라 감소되는 오디오 이득을 보상하기 위해, 저장부(130)는 도 5의 (a)와 같이, 일조량이 증가함에 따라 이득이 증가하는 일조량 이득 정보를 저장한다. 도 5의 (b)는 일조량이 50(W/cm2)인 경우에 적용되는 10대역의 이퀄라이저 정보를 그래프로서 표현한 것으로서, 저장부(130)는 각각의 일조량에 따라 상이하게 적용되며 주파수 대역별 이득이 기록된 이퀄라이저 정보를 일조량별로 구분하여 저장한다.
저장부(130)는 강우량 변화에 따라 적용되는 강우량 이득 정보를 저장하고, 강우량별로 적용되는 이퀄라이저 정보를 저장한다.
도 6은 강우량 이득 정보와 특정 강우량에서의 이퀄라이저 정보를 그래프 형태로 예시한 도면이다.
오디오 이득(gain)은 강우량이 증가할 경우에 감소되는 특성이 있고, 이러한 강우량 증가에 따라 감소되는 오디오 이득을 보상하기 위해, 저장부(130)는 도 6의 (a)와 같이, 강우량이 증가함에 따라 오디오 이득이 증가하는 강우량 이득 정보를 저장한다. 도 6의 (b)는 강우량이 20(mm)인 경우에 적용되는 10대역의 이퀄라이저 정보를 그래프로서 표현한 것으로서, 저장부(130)는 각각의 강우량에 따라 상이하게 적용되며 주파수 대역별 이득이 기록된 이퀄라이저 정보를 강우량별로 구분하여 저장한다.
또한, 저장부(130)는 강설량 변화에 따라 적용되는 강설량 이득 정보를 저장하고, 강설량별로 적용되는 이퀄라이저 정보를 저장한다.
도 7은 강설량 이득 정보와 특정 강설량에서의 이퀄라이저 정보를 그래프 형태로 예시한 도면이다.
오디오 이득(gain)은 강설량이 증가할 경우에 감소되는 특성이 있고, 이러한 강설량 증가에 따라 감소되는 오디오 이득을 보상하기 위해, 저장부(130)는 도 7의 (a)와 같이, 강설량이 증가함에 따라 이득이 증가하는 강설량 이득 정보를 저장한다. 도 7의 (b)는 강설량이 10(mm)인 경우에 적용되는 10대역의 이퀄라이저 정보를 그래프로서 표현한 것으로서, 저장부(130)는 각각의 강설량에 따라 상이하게 적용되며 주파수 대역별 이득이 기록된 이퀄라이저 정보를 강설량별로 구분하여 저장한다.
저장부(130)는 기압 변화에 따라 적용되는 기압 이득 정보를 저장하고, 기압별로 적용되는 이퀄라이저 정보를 저장한다.
도 8은 기압 이득 정보와 특정 기압에서의 이퀄라이저 정보를 그래프 형태로 예시한 도면이다. 오디오 이득(gain)은 기압이 증가되는 경우 증가되는 특성이 있고, 이러한 기압의 증가에 따라 증가되는 오디오 이득을 감소시키기 위해, 저장부(130)는 도 8의 (a)와 같이, 기압이 증가함에 따라 오디오 이득이 감소하는 기압 이득 정보를 저장한다. 도 8의 (b)는 기압 1.0(atm)인 경우에 적용되는 10대역의 이퀄라이저 정보를 그래프로서 표현한 것으로서, 저장부(130)는 각각의 기압에 따라 상이하게 적용되며 주파수 대역별 이득이 기록된 이퀄라이저 정보를 기압별로 구분하여 저장한다.
또한, 저장부(130)는 풍속 변화에 따라 적용되는 풍속 이득 정보를 저장하고, 풍속별로 적용되는 이퀄라이저 정보를 저장한다.
도 9는 풍속 이득 정보와 특정 풍속에서의 이퀄라이저 정보를 그래프 형태로 예시한 도면이다.
오디오 이득(gain)은 풍속이 증가되는 경우에 감소되는 특성이 있고, 이러한 풍속의 증가에 따라 감소되는 오디오 이득을 보상하기 위해, 저장부(130)는 도 9의 (a)와 같이, 풍속이 증가함에 따라 오디오 이득이 증가하는 풍속 이득 정보를 저장한다. 도 9의 (b)는 기압 1(m/sec)인 경우에 적용되는 10대역의 이퀄라이저 정보를 그래프로서 표현한 것으로서, 저장부(130)는 각각의 풍속에 따라 상이하게 적용되며 주파수 대역별 이득이 기록된 이퀄라이저 정보를 풍속 세기별로 저장한다.
다시 도 1을 참조하면, 음원 출력부(140)는 복수의 스피커(150)와 연결되고, 오디오 제어부(170)로부터 조절된 오디오 음원을 제공받아, 해당 오디오 음원을 지정된 스피커(150)로 송출하는 기능을 수행한다. 이때, 음원 출력부(140)는 오디오제어부(170)로부터 스피커(150)를 선택받고, 상기 선택된 스피커(150)로 조절된 오디오 음원을 송출한다.
오디오 제어부(170)는 오디오 출력을 제어하는 기능을 수행하며, 특히 음원 입력부(110)로부터 입력받은 오디오 음원의 이득과 대역별 주파수 특성을 조정하여, 음원 출력부(140)로 전달한다. 상기 오디오 제어부(170)는 센싱부(120)로부터 수신한 외부 환경 센싱 데이터와 저장부(130)에 저장된 이득 정보와 이퀄라이저 정보를 토대로, 오디오 음원의 이득과 주파수 특성을 조절한다.
상기 오디오 제어부(170)는 데이터 수집 모듈(171), 오디오 조절 모듈(172) 및 출력 검출 모듈(173)을 포함한다.
데이터 수집 모듈(171)은 센싱부(120)와 연동하여, 온도, 습도, 잡음, 일조량, 강우량, 강설량, 기압, 풍속 등을 외부 환경 센싱 데이터를 수집한다.
오디오 조절 모듈(172)은 데이터 수집 모듈(171)에서 수집한 외부 환경 센싱 데이터 및 저장부(130)에 저장된 이득 정보와 이퀄라이저 정보를 토대로, 입력된 오디오 음원의 이득과 주파수 특성을 조절하고, 이렇게 조절된 오디오를 음원 출력부(140)로 전달한다.
구체적으로, 오디오 조절 모듈(172)은 데이터 수집 모듈(171)에서 온도, 습도, 잡음, 일조량, 강우량, 강설량, 기압, 풍속 중 하나 이상의 센싱 데이터를 수집하면, 해당 센싱 데이터의 값과 대응되는 이퀄라이저 정보와 이득을 저장부(130)에서 확인하고, 상기 추출한 이퀄라이저 정보에 기록된 각 주파수 대역의 이득에 상기 확인한 이득을 합산함으로써, 해당 외부 환경(즉, 온도, 온도, 습도, 잡음, 일조량, 강우량, 강설량, 기압 또는 풍속)별로 적용되는 주파수 대역별 이득을 산출한다. 이때, 오디오 조절 모듈(172)은 각 외부 환경에 대해서 서로 다른 가중치를 적용함으로써, 각 외부 환경에 따라 적용되는 주파수 대역별 이득을 산출할 수 있다.
아래의 수학식 1은 본 발명의 일 실시예에 따라, 주파수 대역별 이득을 산출하기 위해 사용되는 수학식이다.
Figure 112015090631593-pat00001
F : 특정 외부 환경에 따라 적용되는 주파수 대역 이득
W : 특정 외부 환경에 대한 가중치
G : 외부 환경에 대한 이득
EQ : 주파수 대역별 이득
상기 수학식 1에서 가중치(W)는 외부 환경의 유형에 따라 서로 상이하게 값이 수학식 1에 대입될 수 있다. 즉, 온도, 습도, 잡음, 일조량, 강우량, 강설량, 기압, 풍속에 따라서, 서로 상이한 가중치가 수학식 1에 대입될 수 있다. 예컨대, 온도 변화에 따른 주파수 대역별 이득(F)을 산출하는 경우에 가중치(W)로서 '1'이 수학식 1에 대입될 수 있으며, 습도 변화에 따른 주파수 대역별 이득(F)을 산출하는 경우에 가중치(W)로서 '1.1'가 수학식 1에 대입될 수 있다.
또한, 수학식 1에서 이득(G)는 해당 외부 환경의 측정값과 대응되는 이득이 저장부(130)의 이득 정보에서 추출되어, 수학식 1에 대입된다. 수학식 1에서 이퀄라이저(EQ)는, 해당 외부 환경의 측정값과 대응되는 각 주파수 대역별 이득이 저장부(130)의 이퀄라이저 정보에서 추출되어 수학식 1에 대입된다.
예를 들어, 온도에 따른 가중치가 '1'이고 온도 측정값이 0℃이며, 온도 측정값 0℃에 대응되는 이득이 +1dB로서 저장부(130)의 온도 이득 정보에 저장되고, 온도 측정값 0℃에 대응되는 주파수 대역별 이득으로서 31Hz=-1dB, 63Hz=-3dB, 125Hz=-7dB, 250Hz=-8dB, 500Hz=-9dB, 1KHz=-9dB, 2KHz=-8dB, 4KHz=-7dB, 8KHz=-3dB, 16KHz=-1dB가 저장부(130)의 이퀄라이저 정보에 기록된 경우를 가정하자. 그러면, 오디오 조절 모듈(172)은 온도 이득 +1dB에 가중치 1을 곱하여 가중치를 적용하고, 상기 가중치가 적용된 온도 이득 정보인 +1dB를 주파수 대역별 이득인 31Hz=-1dB, 63Hz=-3dB, 125Hz=-7dB, 250Hz=-8dB, 500Hz=-9dB, 1KHz=-9dB, 2KHz=-8dB, 4KHz=-7dB, 8KHz=-3dB, 16KHz=-1dB 각각에 합산하여, 온도 0℃에 적용되는 주파수 대역별 이득을 31Hz=0dB, 63Hz=-2dB, 125Hz=-6dB, 250Hz=-7dB, 500Hz=-8dB, 1KHz=-8dB, 2KHz=-7dB, 4KHz=-6dB, 8KHz=-2dB, 16KHz=0dB로서 산출한다.
이렇게, 오디오 조절 모듈(172)은 각 외부 환경(즉, 온도, 온도, 습도, 잡음, 일조량, 강우량, 강설량, 기압 또는 풍속)별 적용되는 주파수 대역 이득을 산출한 후, 오디오 음원의 주파수 대역별 이득에 상기 산출한 각 외부환경의 주파수 대역 이득을 동일 주파수 대역끼리 합산함으로서, 출력하고자 하는 오디오의 주파수의 특성과 볼륨을 조절한다. 상기 오디오 음원의 주파수 대역별 이득은, 사용자가 설정한 이퀄라이저 세팅 정보와 볼륨값을 기초하여 형성된다. 또한, 오디오 조절 모듈(172)은 조절된 오디오 음원을 음원 출력부(140)로 제공하여, 지정된 스피커(150)로 출력되게 한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른, 각 외부 환경별 주파수 대역 이득을 예시하는 도면이다.
도 10을 참조하여 구체적인 예를 들어 최종적으로 조절된 오디오의 특성에 대해서 설명한다. 오디오 조절 모듈(172)이 도 10과 같은 각 외부 환경에 따른 주파수 대역 이득을 확인하고, 오디오 음원의 주파수별 대역 이득이 31Hz=+20dB, 63Hz=+22dB, 125Hz=+23dB, 250Hz=+23dB, 500Hz=+27dB, 1KHz=+20dB, 2KHz=+23dB, 4Khz=+10dB, 8KHz=+10dB, 16KHz=+8dB라고 가정하자. 그러면, 오디오 조절 모듈(172)은 31Hz 대역에 오디오 음원의 이득(즉, 10dB)에 31Hz 대역에 해당하는 각 외부 환경(즉, 온도, 습도, 잡음, 일조량, 강우량, 강설량, 기압, 풍속)의 이득을 합산하여, 31Hz의 이득을 +20dB에서 +22dB로 조절한다. 이러한 방식으로, 오디오 조절 모듈(172)은 63Hz의 대역을 +22dB에서 +29dB로, 125Hz의 대역을 +23dB에서 +32.2dB로, 250Hz의 대역을 +23dB에서 +30.7dB로, 500Hz의 대역을 +27dB에서 33.2dB로, 1KHz의 대역을 +20dB에서 +25.7dB로, 2KHz의 대역을 +23dB에서 +28.5dB로, 4Khz의 대역을 +10dB에서 +13.3dB로 8KHz의 대역을 +10dB에서 +11.3dB로, 16KHz의대역을 +8dB에서 +7.5dB로 조절한다.
한편, 오디오 조절 모듈(172)은 오디오 음원의 송출이 종료되기 전까지, 데이터 수집 모듈(171)에 의해서 수집된 외부 환경 센싱 데이터를 토대로, 실시간으로 음원 오디오의 조절하여 음원 출력부(140)로 전달한다.
또 다른 실시예에서는, 오디오 조절 모듈(172)은 풍향과 풍속을 토대로, 스피커(150)의 각도를 변경시킬 수도 있다. 즉, 오디오 조절 모듈(172)은 오디오의 명료성을 향상시키고 감쇄를 최소화하기 위하여, 센싱부(120)에서 센싱된 풍향과 풍속을 토대로, 스피커(150)의 각도(즉, 스피커 방향)를 변경시킬 수도 있다.
한편, 도 1에 도시된 출력 피드백부(160)는 스피커 주변에서 출력되는 오디오 출력 신호를 수집하는 기능을 수행한다. 즉, 출력 피드백부(160)는 마이크 등과 같은 오디오 수집 수단을 구비하여, 스피커 주변에서 출력되는 오디오 출력 신호를 수집하여 오디오 제어부(170)로 전달한다.
출력 검출 모듈(173)은 스피커(150)를 통해 실질적으로 출력된 오디오와 오디오 조절 모듈(172)에서 조절하여 음원 출력부(140)로 전달한 오디오 음원을 비교하여, 오디오 음원을 선택적으로 재조절하는 기능을 수행한다. 구체적으로, 출력 검출 모듈(173)은 출력 피드백부(160)로부터 수신한 오디오 출력 신호와 오디오 조절 모듈(172)에서 조절한 오디오 음원을 주파수 대역별로 비교하여, 임계값 이상(예컨대, 2dB)의 이득 차이가 발생한 주파수 대역을 검출한다. 또한, 출력 검출 모듈(173)은 임계값 이상의 이득 차이가 발생하는 주파수 대역이 존재하면, 상기 이득 차이에 해당하는 이득이 보상되도록 오디오 음원을 구성하는 주파수 대역 중에서, 상기 임계값 이상의 이득 차이가 발생한 주파수 대역의 이득을 재조절한다. 예컨대, 출력 검출 모듈(173)은 출력 피드백부(160)로부터 수신한 오디오의 주파수 대역 중에서 31Hz에 해당하는 주파수 대역이 오디오 음원의 31Hz 대역과 비교하여 -3dB 만큼 감소된 경우, 오디오 음원의 31Hz 대역의 이득을 +3dB 증가시켜 상기 오디오 음원을 재조절한다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른, 오디오 장치에서 외부 환경을 고려하여 오디오를 조절하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 11을 참조하면, 음원 입력부(110)는 사용자로부터 오디오 음원을 입력받아 오디오 제어부(170)로 전달한다(S1101).
그러면, 데이터 수집 모듈(171)은 센싱부(120)를 통해서, 온도, 습도, 잡음, 일조량, 강우량, 강설량, 기압, 풍속 중에서 하나 이상의 측정값이 포함된 외부 환경 센싱 데이터를 수집한다(S1103).
이어서, 오디오 조절 모듈(172)은 외부 환경 센싱 데이터에 포함된 각 측정값과 대응되는 이퀄라이저 정보와 이득을 저장부(130)에서 확인하고, 상기 추출한 이퀄라이저 정보에 기록된 각 주파수 대역의 이득에 상기 확인한 이득을 합산함으로써, 각 외부 환경(즉, 온도, 온도, 습도, 잡음, 일조량, 강우량, 강설량, 기압, 풍속)에 따라 적용되는 주파수 대역별 이득을 산출한다(S1105). 이때, 오디오 조절 모듈(172)은 각 외부 환경에 대해서 서로 다른 가중치를 적용하여, 각 외부 환경별로 적용되는 대한 주파수 대역별 이득을 산출할 수 있다.
다음으로, 오디오 조절 모듈(172)은 오디오 음원의 주파수 대역별 이득에 상기 산출한 각 외부환경의 주파수 대역 이득을 합산함으로서, 오디오 음원의 주파수 특성과 볼륨을 조절한다(S1107). 이어서, 오디오 조절 모듈(172)은 조절된 주파수 특성과 볼륨을 가지는 오디오 음원을 음원 출력부(140)로 제공하고, 음원 출력부(140)는 지정된 스피커(150)로 상기 오디오를 출력한다. 이때, 오디오 조절 모듈(172)은 출력 대상의 스피커(150)의 식별정보를 음원 출력부(140)로 제공하고, 음원 출력부(140)는 상기 식별정보에 해당하는 스피커(150)로 상기 오디오 음원을 출력할 수 있다.
이렇게 스피커(150)를 통해서 오디오가 출력되면, 출력 피드백부(160)는 스피커 주변에서 출력되는 오디오 출력 신호를 수집하여 오디오 제어부(170)로 전달한다(S1109).
그러면, 출력 검출 모듈(173)은 출력 피드백부(160)로부터 전달받은 오디오 출력 신호와 S1107 단계에서 조절한 오디오 음원의 주파수 대역별로 비교하여, 임계값 이상(예컨대, 2dB)의 이득 차이가 발생한 주파수 대역이 존재하는지 여부를 판별한다(S1111, S1113). 이어서, 출력 검출 모듈(173)은 임계값 이상의 이득 차이가 발생하는 주파수 대역이 존재하면, 상기 이득 차이에 해당하는 이득이 보상되도록 오디오 음원을 구성하는 주파수 대역 중에서, 상기 임계값 이상의 이득 차이가 발생한 주파수 대역의 이득을 재조절한다(S1115). 예컨대, 출력 검출 모듈(173)은 출력 피드백부(160)로부터 수신한 오디오의 주파수 대역 중에서 31Hz에 해당하는 주파수 대역이 오디오 음원의 31Hz 대역과 비교하여 -3dB 만큼 감소된 경우, 오디오 음원의 31Hz 대역의 이득을 +3dB 증가시켜 상기 오디오 음원을 재조절한다.
상술한 도 11의 프로세스는 1 사이클을 설명한 것으로서, 본 발명에 따른 오디오 장치(100)는 오디오 음원의 출력이 중지되지 않으면 도 S1103 단계를 반복하여 실시간으로 오디오 음원을 조절한다.
한편, 상술한 실시예에서, 외부 환경을 고려하여, 10대역의 주파주 특성과 이득을 조절하는 것으로 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 4대역, 8대역, 12대역 등과 같은 다양한 주파수 대역에 적용될 수 있음을 분명히 해 둔다. 또한, 도 2 내지 도 9에서 최소 이득을 -24dB/-95dB로, 최대 이득을 +24dB로 도시하였지만, 앞서 설명한 바와 같이 도 2 내지 도 9는 이퀄라이저 정보와 이득 정보를 예시적으로 나타난 것으로서, 최소 이득과 최대 이득이 변경되어 본 발명에 적용될 수 있음을 분명히 해 둔다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 오디오 장치(100)는 온도, 습도, 잡음, 일조량, 강우량, 강설량, 기압, 풍속 등과 같은 외부 환경을 종합적으로 고려하여, 오디오 음원의 주파수 특성과 이득을 조절하여 출력함으로써, 외부 환경에 따라 감쇄되는 오디오 이득을 보상한다. 또한, 본 발명에 따른 오디오 장치(l00)는 외부 환경을 고려하여 주파수 대역별로 오디오 음원을 조절하여 스피커로 출력함으로써, 오디오의 명료성을 향상시킨다. 게다가, 본 발명에 따른 오디오 장치(100)는 최종적으로 출력되는 오디오 출력 신호를 피드백받아, 이 오디오 출력 신호와 조절된 오디오 음원을 주파수 대역별로 비교하고, 이 결과에 따라 오디오 음원의 각 주파수 대역 이득을 선택적으로 재조절함으로써, 오디오 명료성과 이득을 확실하게 보장한다.
본 명세서는 많은 특징을 포함하는 반면, 그러한 특징은 본 발명의 범위 또는 특허청구범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 개별적인 실시예에서 설명된 특징들은 단일 실시예에서 결합되어 구현될 수 있다. 반대로, 본 명세서에서 단일 실시예에서 설명된 다양한 특징들은 개별적으로 다양한 실시예에서 구현되거나, 적절히 결합되어 구현될 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 형태로 기록매체(시디롬, 램, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크 등)에 저장될 수 있다. 이러한 과정은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있으므로 더 이상 상세히 설명하지 않기로 한다.
도면에서 동작들이 특정한 순서로 설명되었으나, 그러한 동작들이 도시된 바와 같은 특정한 순서로 수행되는 것으로, 또는 일련의 연속된 순서, 또는 원하는 결과를 얻기 위해 모든 설명된 동작이 수행되는 것으로 이해되어서는 안 된다. 특정 환경에서 멀티태스킹 및 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다. 아울러, 상술한 실시예에서 다양한 구성요소의 구분은 모든 실시예에서 그러한 구분을 요구하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 상술한 프로그램 구성요소은 일반적으로 단일 소프트웨어 제품 또는 멀티플 소프트웨어 제품에 패키지로 구현될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
110 : 음원 입력부 120 : 센싱부
121 : 온도 센서 122 : 습도 센서
123 : 잡음 센서 124 : 일조량 센서
125 : 강우량 센서 126 : 강설량 센서
127 : 기압 센서 128 : 풍속 센서
130 : 저장부 140 : 음원 출력부
150 : 스피커 160 : 출력 피드백부
170 : 오디오 제어부 171 : 데이터 수집 모듈
172 : 오디오 조절 모듈 173 : 출력 검출 모듈

Claims (10)

  1. 각 외부 환경 변화에 따른 이득 정보와 이퀄라이저 정보를 저장하는 저장부;
    오디오 음원을 입력받는 음원 입력부;
    다수의 센서를 이용하여 하나 이상의 외부 환경 측정값을 수집하는 데이터 수집 모듈; 및
    상기 수집한 각 외부 환경 측정값에 대응되는 이득과 이퀄라이저 정보를 상기 저장부에서 확인하고, 상기 확인한 이퀄라이저 정보에 기록된 주파수 대역별 이득에 상기 확인한 이득을 합산하여 각각의 외부 환경별로 적용되는 주파수 대역별 이득을 산출하고, 상기 오디오 음원의 각 주파수 대역 이득에 상기 산출한 외부 환경의 각 주파수 대역 이득을 동일 주파수 대역끼리 합산하여 상기 오디오 음원을 조절하고 스피커로 출력시키는 오디오 조절 모듈;
    상기 스피커에서 출력되는 오디오 신호를 수집하여 피드백하는 출력 피드백부; 및
    상기 피드백된 오디오 신호와 상기 오디오 조절 모듈에서 조절된 오디오 음원을 주파수 대역별로 비교하여, 임계값 이상의 이득 차이가 발생하는 주파수 대역이 검출되면, 상기 검출된 주파수 대역에서 상기 차이에 해당하는 이득이 보상되도록 상기 오디오 음원을 실시간으로 재조절하는 출력 검출 모듈;을 포함하고,
    상기 오디오 조절 모듈은,
    각 외부 환경에 대해서 서로 다른 가중치를 적용하여, 각 외부 환경별로 적용되는 주파수 대역별 이득을 산출하는 것을 특징으로 하는 오디오 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 데이터 수집 모듈은,
    온도 측정값, 습도 측정값, 잡음 측정값, 일조량 측정값, 강우량 측정값, 강설량 측정값, 기압 측정값, 풍속 측정값 중에서 하나 이상을 상기 외부 환경 측정값으로서 수집하고,
    상기 오디오 조절 모듈은,
    온도, 습도, 잡음, 일조량, 강우량, 강설량, 기압, 풍속 중에서 하나 이상의 외부 환경에 적용되는 주파수 대역별 이득을 산출하는 것을 특징으로 하는 오디오 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 저장부는,
    온도 변화에 따라 적용되는 온도 이득 정보와 온도별 이퀄라이저 정보, 습도 변화에 따라 적용되는 습도 이득 정보와 습도별 이퀄라이저 정보, 잡음 세기에 따라 적용되는 잡음 이득 정보와 잡음 세기별 이퀄라이저 정보, 일조량 변화에 따라 적용되는 일조량 이득 정보와 일조량별 이퀄라이저 정보, 강우량 변화에 따라 적용되는 강우량 이득 정보와 강우량별 이퀄라이저 정보, 강설량 변화에 따라 적용되는 강설량 이득 정보와 강설량별 이퀄라이저 정보, 기압 변화에 따라 적용되는 기압 이득 정보와 기압별 이퀄라이저 정보, 풍속 변화에 따라 적용되는 풍속 이득 정보와 풍속별 이퀄라이저 정보 중에서 하나 이상을 저장하는 것을 특징으로 하는 오디오 장치.
  6. 오디오 장치에서 외부 환경을 고려하여 오디오 음원의 특성과 이득을 조절하는 방법으로서,
    사용자로부터 오디오 음원을 입력받는 단계;
    다수의 센서를 이용하여 하나 이상의 외부 환경 측정값을 수집하는 단계;
    상기 수집한 각 외부 환경 측정값에 대응되는 이득과 이퀄라이저 정보를 확인하고, 상기 확인한 이퀄라이저 정보에 기록된 주파수 대역별 이득에 상기 확인한 이득을 합산하여 각각의 외부 환경별로 적용되는 주파수 대역별 이득을 산출하는 단계;
    상기 오디오 음원의 각 주파수 대역 이득에 상기 산출한 외부 환경의 각 주파수 대역 이득을 동일 주파수 대역끼리 합산하여 상기 오디오 음원을 조절하는 단계;
    상기 조절된 오디오 음원을 스피커로 출력하는 단계;
    상기 스피커를 통해 출력되는 오디오 신호를 수집하는 단계;
    상기 수집한 오디오 신호와 상기 조절된 오디오 음원을 주파수 대역별로 비교하여, 임계값 이상의 이득 차이가 발생하는 주파수 대역이 존재하는지 여부를 판별하는 단계; 및
    상기 판별 결과 임계값 이상의 이득 차이가 발생하는 주파수 대역이 존재하면, 이 주파수 대역에서 상기 차이에 해당하는 이득이 보상되도록 상기 오디오 음원을 실시간으로 재조절하는 단계;를 포함하고,
    상기 주파수 대역별 이득을 산출하는 단계는,
    각 외부 환경에 대해서 서로 다른 가중치를 적용하여, 각 외부 환경별로 적용되는 주파수 대역별 이득을 산출하는 것을 특징으로 하는 오디오 조절 방법.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 수집하는 단계는,
    온도 측정값, 습도 측정값, 잡음 측정값, 일조량 측정값, 강우량 측정값, 강설량 측정값, 기압 측정값, 풍속 측정값 중에서 하나 이상을 상기 외부 환경 측정값으로서 수집하고,
    상기 주파수 대역별 이득을 산출하는 단계는,
    온도, 습도, 잡음, 일조량, 강우량, 강설량, 기압, 풍속 중에서 하나 이상의 외부 환경에 적용되는 주파수 대역별 이득을 산출하는 것을 특징으로 하는 오디오 조절 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 주파수 대역별 이득을 산출하는 단계는,
    사전에 저장된 온도 변화에 따라 적용되는 온도 이득 정보와 온도별 이퀄라이저 정보, 습도 변화에 따라 적용되는 습도 이득 정보와 습도별 이퀄라이저 정보, 잡음 세기에 따라 적용되는 잡음 이득 정보와 잡음 세기별 이퀄라이저 정보, 일조량 변화에 따라 적용되는 일조량 이득 정보와 일조량별 이퀄라이저 정보, 강우량 변화에 따라 적용되는 강우량 이득 정보와 강우량별 이퀄라이저 정보, 강설량 변화에 따라 적용되는 강설량 이득 정보와 강설량별 이퀄라이저 정보, 기압 변화에 따라 적용되는 기압 이득 정보와 기압별 이퀄라이저 정보, 풍속 변화에 따라 적용되는 풍속 이득 정보와 풍속별 이퀄라이저 정보 중에서 상기 수집한 각 외부 환경 측정값에 대응되는 이득과 이퀄라이저 정보를 확인하는 것을 특징으로 하는 오디오 조절 방법.
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