KR101942044B1 - 다이나믹 부스트 오디오 신호 처리 장치 및 방법 - Google Patents

다이나믹 부스트 오디오 신호 처리 장치 및 방법 Download PDF

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KR101942044B1
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조용훈
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 다이나믹 부스트 오디오 신호 처리 장치는 오디오 신호의 신호(음량)레벨을 감지하는 신호(음량)레벨 감지부; 상기 오디오 신호의 특정 대역을 필터링하는 필터부; 상기 신호(음량)레벨에 따른 부스트 이득(증폭비)을 생성하는 부스트 이득 생성부; 상기 필터부에서 필터링된 대역의 신호 크기를 부스트 이득에 맞게 조절하여 보상 신호를 생성하는 신호크기 조절부; 및 오디오 신호와 상기 신호크기 조절부의 보상 신호들을 믹싱하는 믹서부를 포함한다.

Description

다이나믹 부스트 오디오 신호 처리 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR PROCESSING SIGNAL OF DYNAMIC BOOST AUDIO}
본 발명은 오디오 신호 처리 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 귀의 라우드네스(Loudness) 특성을 고려하여 특정 대역의 신호를 부스팅하여 오디오 신호의 음질을 향상시키는 다이나믹 부스트 오디오 신호 처리 장치 및 방법에 관한 것이다.
물리적으로 측정한 음압(또는 음의 강도)은 인간의 청각기관을 통해서 실제로 지각하는 음의 크기와 결코 일치하지 않는다. 그리고, 인간의 귀는 가청주파수의 음에 대하여 불규칙한 응답특성이 있다.
예를 들면, 200Hz ~ 2 kHz의 음에 대해서는 감도가 매우 높은 반면에, 그 이하와 이상의 주파수 대해서는 감도가 둔감하다.
이와 같은 인간의 청감 특성을 그래프로 나타낸 것을 등 라우드네스 곡선(Equal Loudness Curve) 또는 등청 곡선이라고 한다(도 1 참조).
도 1의 그래프를 참조하면, 인간의 귀는 음량이 작을수록 저음 및 고음 대역을 잘 듣지 못하는 라우드네스(Loudness) 특성이 있다.
따라서, 인간의 청감 특성으로 인해 오디오 장치에서는 음량이 작을수록 저음 및 고음 대역을 부스트(Boost)하여 귀의 라우드네스(Loudness) 특성에 일치하도록 보상함으로써 음질을 향상시키는 과정을 요한다.
종래에는 특정 주파수 대역 신호를 원신호에 단순히 더하여 특정 대역을 부스트(boost)하거나, 혹은 특정 주파수 대역의 신호를 더하는 정도를 사용자가 설정한 볼륨(Volume) 단계에서 미리 정해 놓은 설정값을 실행함으로써 부스트(Boost)하는 정도를 가변 하였다.
그러나, 특정 주파수 대역 신호를 단순하게 원신호에 더하여 특정 대역을 부스트(boost)할 경우에는 큰 음량에서는 출력 한계 레벨로 인하여 음의 찌그러짐을 유발할 수 있는 단점이 있고, 볼륨(Volume) 단계에 따라서 부스트(Boost) 양을 조절하는 경우에는 입력되는 원 신호의 크기에 맞는 정확한 부스트(Boost) 양이 설정되지 않는 문제점이 있다.
공개특허공보 제10-2018-0042590호
본 발명은 오디오 장치에 인간의 청감 특성을 반영하기 위해 안출된 것으로, 신호 레벨에 따라서 특정 대역 신호의 부스팅 정도를 달리 하는 다이나믹 부스트 오디오 신호 처리 장치 및 방법을 제공하는 것을 그 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여 안출된 본 발명의 일 실시예에 따른 다이나믹 부스트 오디오 신호 처리 장치는 오디오 신호의 신호(음량)레벨을 감지하는 신호(음량)레벨 감지부; 상기 오디오 신호의 특정 대역을 필터링하는 필터부; 상기 신호(음량)레벨에 따른 부스트 이득(증폭비)을 생성하는 부스트 이득 생성부; 상기 필터부에서 필터링된 대역의 신호 크기를 부스트 이득에 맞게 조절하여 보상 신호를 생성하는 신호크기 조절부; 및 오디오 신호와 상기 신호크기 조절부의 보상 신호들을 믹싱하는 믹서부를 포함한다.
상기 과제를 해결하기 위하여 안출된 본 발명의 일 실시예에 따른 다이나믹 부스트 오디오 신호 처리 방법은 오디오 신호의 신호(음량)레벨을 감지하는 신호(음량)레벨 감지단계; 상기 오디오 신호의 특정 대역을 필터링하는 필터링 단계; 상기 신호(음량)레벨에 따른 부스트 이득(증폭비)을 생성하는 부스트 이득 생성단계; 상기 필터링된 대역의 신호 크기를 부스트 이득에 맞게 조절하여 보상 신호를 생성하는 보상신호 생성단계; 및 상기 오디오 신호와 상기 보상 신호를 믹싱하는 믹싱 단계를 포함한다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 다이나믹 부스트 오디오 신호 처리 장치 및 방법을 이용하면, 오디오 신호의 신호(음량)레벨을 자동으로 감지하여 오디오 신호의 크기가 작을 때는 저음과 고음을 많이 부스트(Boost)하고 신호의 크기가 클 때는 저음과 고음을 작게 부스트(Boost)하여 귀의 라우드네스(Loudness) 특성에 일치하도록 보상함으로써 오디오의 음질을 향상시킬 수 있다는 이점을 제공한다.
도 1은 등청 곡선을 나타낸 예시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다이나믹 부스트 오디오 신호 처리 장치의 구조를 나타낸 도이다.
도 3은 도 2에 도시된 필터부의 일 예시도이다.
도 4는 신호(음량)레벨의 크기에 따른 부스트 이득의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 다이나믹 부스트 오디오 신호 처리 방법의 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 다이나믹 부스트 오디오 신호 처리 장치 및 방법을 보다 상세하게 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다이나믹 부스트 오디오 신호 처리 장치의 구조를 나타낸 도이고, 도 3은 도 2에 도시된 필터부의 일 예시도이고, 도 4는 신호(음량)레벨의 크기에 따른 부스트 이득의 변화를 나타낸 그래프이다.
먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 다이나믹 부스트 오디오 신호 처리 장치(100)는 오디오 신호의 저음대역(200Hz 미만 주파수 대역) 및 고음대역(2Khz 초과 주파수 대역)을 부스트하여 청취자의 귀의 라우드네스(Loudness) 특성에 일치하도록 저음대역 및 고음대역의 음질을 보상하기 위한 장치로서, 즉, 오디오 신호의 크기를 자동으로 감지하여 오디오 신호의 크기가 작을 때는 저음 및 고음을 많이 부스트하고, 오디오 신호의 크기가 클 때는 저음과 고음을 작게 부스트하고자 하는 장치이다.
보다 구체적으로, 상기 다이나믹 부스트 오디오 신호 처리 장치(100)는 신호(음량)레벨 감지부(110), 필터부(120), 부스트 이득 생성부(130), 신호 크기 조절부(140) 및 믹서부(150)를 포함한다.
상기 신호(음량)레벨 감지부(110)는 오디오 신호의 신호(음량)레벨을 감지한다.
상기 필터부(120)는 오디오 신호의 저음대역 및 고음대역 중의 적어도 한 대역을 필터링한다.
여기서, 상기 저음대역은 200Hz 미만이고, 고음대역은 2Khz 초과하는 주파수 대역일 수 있다.
한편, 상기 필터부(120)는 다양한 형태로 구성될 수 있다.
먼저, 상기 필터부(120)는 저음대역 및 고음대역만을 통과시키는 적어도 하나 이상의 밴드 통과 필터로 구성될 수 있다.
또는 상기 필터부(120)는 복수 개의 단위필터가 직렬 또는 병렬로 구성되어 저음대역을 필터링하는 로우패스필터부 및 복수 개의 단위필터가 직렬 또는 병렬로 구성되어 고음대역을 필터링하는 하이패스필터부 중의 적어도 하나로 구성될 수 있다.
다음으로, 상기 부스트 이득 생성부(130)는 오디오 신호의 신호(음량)레벨에 따른 부스트 이득(증폭비)을 생성한다. 부스트 이득(증폭비)은 도 4와 같은 게인 슬로프(Gain Slope)를 통해 결정될 수 있다.
상기 부스트 이득 생성부(130)는 저음대역과 고음대역 각각을 여러 대역으로 나누고, 해당 대역을 개별적으로 부스팅할 수도 있다.
상기 부스트 이득 생성부(130)는 단위필터를 통과하는 신호의 크기에 가중치를 주어 부스팅이 가능하다.
상기 부스트 이득 생성부(130)에서 생성되는 부스트 이득은 신호(음량)레벨이 낮은 구간에서 신호(음량)레벨이 높은 구간까지 선형적으로 감소된 부스트 이득을 생성한다.
또한, 상기 부스트 이득 생성부(130)는 저음대역 및 고음대역에 따라 서로 상이한 부스트 이득을 생성할 수 있다.
부스트 이득(증폭비)은 신호(음량) 레벨이 커질수록 부스트 이득이 감쇄되도록 설정되고, 임계 신호 레벨(Threshold Level) 이상에서는 부스트 이득(증폭비)이 "0"이 되도록 설정될 수 있다. 즉, 부스트 이득은 신호 레벨이 작아질수록 부스트 이득(증폭비)은 증가하고, 이 증가 정도는 조정될 수 있으며, 한계 부스트 이득(Limit Gain) 이상이 되면 더 이상은 증가하지 않도록 설정된다.
다음으로, 상기 신호크기 조절부(140)는 필터부(120)에서 필터링된 대역의 신호 크기를 부스트 이득에 맞게 조절하여 보상 신호를 출력한다.
다음으로, 상기 믹서부(150)는 오디오 신호와 상기 신호크기 조절부(140)의 보상 신호들을 믹싱한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 다이나믹 부스트 오디오 신호 처리 방법의 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 다이나믹 부스트 오디오 신호 처리 방법(S700)은 도 1에 도시된 장치를 통해 수행될 수 있다.
먼저, 신호(음량)레벨 감지부(110)에서 오디오 신호의 신호(음량)레벨을 감지(S710)하고, 필터부(120)에서 입력된 오디오 신호의 저음대역 및 고음대역 중 적어도 한 대역을 필터링(S720)한다. 여기서, 저음대역은 200Hz 미만이고, 고음대역은 2Khz 초과하는 주파수 대역일 수 있다.
상기 필터부(120)는 다양한 형태로 구성될 수 있다. 일 예로, 저음대역 및 고음대역만을 통과시키는 적어도 하나 이상의 밴드 통과 필터(Band Pass Filter; BPF)로 구성되거나 또는 복수 개의 단위필터가 직렬 또는 병렬로 구성되어 저음대역을 필터링하는 로우패스필터부(Low Pass Filter; LPF, 121) 및 복수 개의 단위필터가 직렬 또는 병렬로 구성되어 고음대역을 필터링하는 하이패스필터부(High Pass Filter; HPF, 122) 중 적어도 하나로 구성될 수 있다.
다음으로, 부스트 이득 생성부(130)에서 신호(음량)레벨에 따른 부스트 이득(증폭비)을 생성(S730)한다.
상기 S730 과정은 필터부(120)의 단위필터를 통과하는 신호의 크기에 가중치를 주어 부스팅하는 과정을 포함할 수 있다.
도 4를 참조, 부스트 이득(증폭비)은 신호(음량) 레벨이 커질수록 부스트 이득이 감쇄되도록 설정되고, 임계 신호 레벨(Threshold Level) 이상에서는 부스트 이득(증폭비)이 "0"이 되도록 설정될 수 있다.
즉, 부스트 이득은 신호 레벨이 작아질수록 부스트 이득(증폭비)은 증가하고, 이 증가 정도는 조정될 수 있으며, 한계 부스트 이득(Limit Gain) 이상이 되면 더 이상은 증가하지 않도록 설정된다.
다음으로, 신호크기 조절부(140)는 필터부(120)에서 필터링된 대역의 신호 크기를 부스트 이득에 맞게 조절하여 보상 신호를 생성(S740)한 후, 믹서부(150)에서 입력된 오디오 신호와 신호크기 조절부(140)의 보상 신호들을 믹싱(Mixing)(S750)한 오디오 신호를 출력한다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 다이나믹 부스트 오디오 신호 처리 장치를 이용하면, 오디오 신호의 크기를 자동으로 감지하여 오디오 신호의 크기가 작을 때는 저음과 고음을 많이 부스트(Boost)하고 신호의 크기가 클 때는 저음과 고음을 작게 부스트(Boost)하여 귀의 음색(Loudness) 특성에 일치하도록 보상함으로써 오디오의 음질을 향상시킬 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
100: 다이나믹 부스트 오디오 신호 처리 장치
110: 신호(음량)레벨 감지부
120: 필터부
121: 로우패스필터부
122: 하이패스필터부
130: 부스트 이득 생성부
140: 신호크기 조절부
150: 믹서부

Claims (7)

  1. 오디오 신호의 신호(음량)레벨을 감지하는 신호(음량)레벨 감지부;
    상기 오디오 신호의 특정 대역을 적어도 하나 이상의 단위 필터로 필터링하는 필터부;
    상기 신호(음량)레벨에 따른 부스트 이득(증폭비)을 생성하는 부스트 이득 생성부;
    상기 필터부에서 필터링된 대역의 신호 크기를 부스트 이득에 맞게 조절하여 보상 신호를 생성하는 신호크기 조절부; 및
    오디오 신호와 상기 신호크기 조절부의 보상 신호들을 믹싱하는 믹서부를 포함하고,
    상기 부스트 이득 생성부는 상기 단위 필터에 따라 가중치를 적용하여 대역 별로 상기 신호(음량)레벨과 반비례하는 부스트 이득을 생성하는 다이나믹 부스트 오디오 신호 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 필터부는
    상기 적어도 하나 이상의 단위필터가 직렬 또는 병렬로 구성되는 다이나믹 부스트 오디오 신호 처리 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 오디오 신호의 신호(음량)레벨을 감지하는 신호(음량)레벨 감지단계;
    상기 오디오 신호의 특정 대역을 적어도 하나 이상의 단위필터로 필터링하는 필터링 단계;
    상기 신호(음량)레벨에 따른 부스트 이득(증폭비)을 생성하는 부스트 이득 생성단계;
    상기 필터링된 대역의 신호 크기를 부스트 이득에 맞게 조절하여 보상 신호를 생성하는 보상신호 생성단계; 및
    상기 오디오 신호와 상기 보상 신호를 믹싱하는 믹싱 단계를 포함하고,
    상기 부스트 이득 생성단계는 상기 단위필터에 따라 가중치를 적용하여 대역 별로 상기 신호(음량)레벨과 반비례하는 부스트 이득을 생성하는 단계인 다이나믹 부스트 오디오 신호 처리 방법.
  6. 삭제
  7. 삭제
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20070068379A (ko) * 2004-10-26 2007-06-29 돌비 레버러토리즈 라이쎈싱 코오포레이션 오디오 신호의 인식된 라우드니스 및/또는 인식된 스펙트럼밸런스 계산 및 조정
KR20160113224A (ko) * 2014-01-30 2016-09-28 후아웨이 테크놀러지 컴퍼니 리미티드 오디오 신호를 압축하는 오디오 압축 시스템
KR20180042590A (ko) 2016-10-18 2018-04-26 주식회사 제이유시스템 저역, 고역 상대 이득 가변방식 오디오 주파수 특성 조정 시스템

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