KR102106707B1 - 오디오 음량 컨트롤 방법 및 장치 - Google Patents

오디오 음량 컨트롤 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

오디오 음량 컨트롤 방법 및 장치가 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 오디오 음량 컨트롤 방법은, 오디오 신호를 입력받고, 입력된 오디오 신호에 적용할 커브를 구성하며, 구성된 커브를 입력된 오디오 신호에 적용하고, 커브가 적용된 오디오 신호를 출력하는데, 커브는 모든 구간에 대해 연속적이다. 이에 의해, DRC에서 밴드 사이의 오디오 손실 문제 및 필터링에 의한 오디오 지연 문제를 해소할 수 있게 된다.

Description

오디오 음량 컨트롤 방법 및 장치{Audio Loudness Control Method and Apparatus}
본 발명은 오디오 처리 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 오디오의 음량을 자동으로 컨트롤하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
오디오 음량 컨트롤은 입력되는 오디오의 음량을 목표 음량에 맞추는 방식에 의하고 있다. 하지만, 이와 같은 방식의 오디오 음량 컨트롤의 경우, 오디오의 DR(Dynamic Range)가 유지되기 때문에, 음량이 작은 오디오 구간의 경우 청취/인식의 어려움이 발생하게 된다.
이를 해소하기 위한 방안으로, 오디오를 DRC(Dynamic Range Compression)하는 방법을 상정할 수 있다. 하지만, 종래의 DRC에서는 밴드 사이 구간에서 오디오가 손실되는 문제가 있다.
뿐만 아니라, 종래의 DRC에서는 필터링에 의해 오디오 신호의 지연(Delay)이 발생하는 문제도 아울러 존재한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, DRC에서 밴드 사이의 오디오 손실 문제 및 필터링에 의한 오디오 지연 문제를 해소하기 위한 방안으로, 오디오 음량에 따라 연속적인 DRC 커브들을 합성하여 구성한 다중 DRC 커브로 오디오 음량을 컨트롤하는 방법 및 장치를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른, 오디오 음량 컨트롤 방법은, 오디오 신호를 입력받는 단계; 입력된 오디오 신호에 적용할 커브를 구성하는 단계; 구성된 커브를 입력된 오디오 신호에 적용하는 단계; 및 커브가 적용된 오디오 신호를 출력하는 단계;를 포함하고, 커브는, 모든 구간에 대해 연속적이다.
그리고, 구성 단계는, 다수의 커브들을 합성하여, 다중 커브를 구성할 수 있다.
또한, 다수의 커브들은, 기울기가 각기 다를 수 있다.
그리고, 구성 단계에서, 합성할 커브의 개수는 오디오 압축 정도에 비례할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 오디오 음량 컨트롤 방법은, 입력된 오디오 신호를 정규화하는 단계; 및 출력된 오디오 신호를 리스케일링하는 단계;를 더 포함하고, 적용단계는, 구성된 커브를 정규화된 오디오 신호에 적용할 수 있다.
그리고, 본 발명의 실시예에 따른 오디오 음량 컨트롤 방법은, 출력된 오디오 신호의 음량을 목표 음량에 부합하도록 조절하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 오디오 음량 컨트롤 방법은, 커브가 적용된 오디오 신호의 LRA(Loudness RAnge)를 측정하는 단계; 입력된 오디오 신호의 LRA를 측정하는 단계; 및 측정된 LRA들을 기초로, 다중 커브의 구성 방식을 제어하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
그리고, 제어 단계는 측정된 LRA들 간의 절대차가 LRA 감소 목표를 충족시킬 때까지 반복적으로 수행될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 오디오 음량 컨트롤 방법은, 측정된 LRA들 간의 절대차가 LRA 감소 목표를 충족시키면, 커브가 적용된 오디오 신호의 음량이 목표 음량이 되도록하는 이득을 계산하는 단계; 및 커브가 적용된 오디오 신호에 계산된 이득을 적용하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 오디오 음량 컨트롤 장치는, 입력된 오디오 신호에 적용할 커브를 구성하는 구성부; 구성된 커브를 입력된 오디오 신호에 적용하여 출력하는 적용부;를 포함하고, 커브는, 모든 구간에 대해 연속적이다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 오디오 음량 컨트롤 방법은, 오디오 신호에 적용할 커브를 구성하는 단계; 및 구성된 커브를 오디오 신호에 적용하는 단계;를 포함하고, 커브는, 모든 구간에 대해 연속적이다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에는, 오디오 신호를 입력받는 단계; 입력된 오디오 신호에 적용할 커브를 구성하는 단계; 구성된 커브를 입력된 오디오 신호에 적용하는 단계; 및 커브가 적용된 오디오 신호를 출력하는 단계;를 포함하고, 커브는, 모든 구간에 대해 연속적인 것을 특징으로 하는 오디오 음량 컨트롤 방법을 수행할 수 있는 프로그램이 기록된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 오디오 음량에 따라 연속적인 DRC 커브로 오디오 음량을 컨트롤하여, DRC에서 밴드 사이의 오디오 손실 문제 및 필터링에 의한 오디오 지연 문제를 해소할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따르면, 다수의 DRC 커브들을 합성하여 구성한 다중 DRC 커브로 오디오 음량을 컨트롤하여, 오디오 신호와 사용자 취향에 최적으로 오디오 음량을 컨트롤할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 오디오 음량 컨트롤 장치의 블럭도,
도 2는 DRC 커브 구성 모듈이 이용하는 DRC 커브를 예시한 도면,
도 3은 DRC 커브 구성 모듈이 다수의 커브들을 선택하는 과정을 예시한 도면,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 오디오 음량 컨트롤 장치의 블럭도,
도 5는, 도 4에 도시된 ALC 모듈의 상세 블럭도,
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 오디오 음량 컨트롤 장치의 블럭도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 오디오 음량 컨트롤 장치의 블럭도이다. 본 발명의 실시예에 따른 오디오 음량 컨트롤 장치는, 다수의 커브들을 합성하여 구성한 다중 커브를 이용하여 오디오 신호에 대해 DRC(Dynamic Range Compression)를 수행한다.
이와 같은 기능을 수행하는 본 발명의 실시예에 따른 오디오 음량 컨트롤 장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 정규화 모듈(110), DRC 커브 구성 모듈(120), DRC 커브 적용 모듈(130), 리스케일링 모듈(140)을 포함하여 구성된다.
정규화 모듈(110)은 입력되는 오디오 신호를 -1~0~1 의 값을 갖도록 정규화한다.
DRC 커브 구성 모듈(120)은 입력되는 오디오 신호의 DR(Dynamic Range)을 감소시키기 위한 DRC 커브를 구성한다. DRC 커브 구성 모듈(120)은 다수의 커브들을 합성하여 오디오 신호에 적용할 커브를 구성한다.
이를 위해, DRC 커브 구성 모듈(120)은 다수의 DRC 커브들을 보유하고 있는데, 보유하고 있는 DRC 커브들 중 일부를 선택하고, 선택한 커브들을 합성하여 다중 커브를 구성한다.
다중 커브를 구성할 DRC 커브들의 선택은 사용자 설정(이를 테면, 오디오 압축 정도 설정 등)에 따라 선택할 수 있고, 오디오 신호의 특성(이를 테면, 타입, 장르 등)에 따라 자동으로 선택할 수도 있다.
DRC 커브 구성 모듈(120)이 이용하는 DRC 커브 하나를 도 2에 예시하였다. 도시된 DRC 커브(보라색으로 표시한 곡선)는, 음량이 임계치 보다 작은 오디오에 대해서는 게인이 1 보다 크고(빨간색 점선으로 표시한 구간), 음량이 임계치 보다 큰 오디오에 대해서는 게인이 1 보다 작다(녹색 점선으로 표시한 구간).
즉, 도 2에 도시된 DRC 커브를 이용하면, 빨간색 점선으로 표시한 구간에서 오디오 신호는 증폭되고, 녹색 점선으로 표시한 구간에서 오디오 신호는 감소하게 된다.
또한, 도 2에 도시된 DRC 커브는, 모든 구간에 대해 연속적인 비선형 함수 형태이다. 즉, 임계치를 포함한 모든 구간에서 불연속적인 지점은 존재하지 않는다.
도 2에 도시된 DRC 커브는 Sigmoid 함수를 변형하여 생성한 것이다. DRC 커브 구성 모듈(120)이 이용하는 다른 DRC 커브들에 대해서도 Sigmoid 함수를 각기 다른 방식으로 변형하여 생성할 수 있다.
도 3에는 DRC 커브 구성 모듈(120)이 보유하고 있는 커브 셋을 구성하는 기울기가 각기 다른 다수의 커브들 중 일부(도 3에서는 3개)를 사용자 설정(오디오 압축 정도 설정)에 따라 선택한 결과를 나타내었다.
도 3에 도시된 첫 번째 DRC 커브(Curve #1)가 Y = F1(X)이고, 두 번째 DRC 커브(Curve #2)가 Y = F2(X)이며, 세 번째 DRC 커브(Curve #3)가 Y = F3(X)일 때, 세 개의 DRC 커브들(Curve #1, Curve #2 및 Curve #3)를 합성하여 구성하는 다중 커브 Y = F(X)는 다음의 수학식으로 표현할 수 있다.
Y = F(X) = F1(F2(F3(X)))
이를 일반화 하면, 즉, n개의 DRC 커브들(Curve #1, Curve #2, ... , Curve #n)를 합성하여 구성하는 다중 커브 Y = F(X)는 다음의 수학식으로 표현할 수 있다.
Y = F(X) = F1(F2(...FN(X)))
한편, DRC 커브 구성 모듈(120)이 DRC 커브들을 선택함에 있어, 오디오 압축 정도가 큰 경우에는, 기울기가 큰 DRC 커브들이 선택되고, 합성할 DRC 커브의 개수가 증가한다.
반면, 오디오 압축 정도가 작은 경우에는, 기울기가 작은 DRC 커브들이 선택되고, 합성할 DRC 커브의 개수도 감소한다.
이를 위해, DRC 커브 구성 모듈(120)은 오디오 압축 정도에 따라 합성할 DRC 커브들에 대한 정보를 매칭시킨 테이블을 보유하여, 이를 참조로 DRC 커브 구성에 이용할 수 있다.
다시, 도 1을 참조하여 설명한다.
DRC 커브 적용 모듈(130)은 정규화 모듈(110)에서 정규화된 오디오 신호에 DRC 커브 구성 모듈(120)에서 구성된 다중 커브를 적용하여, 정규화된 오디오 신호의 DR을 압축한다.
리스케일링 모듈(140)은 DRC 커브 적용 모듈(130)에서 DRC가 적용된 오디오 신호의 스케일을 조정하여 출력 오디오 신호를 생성한다. 리스케일링 모듈(140)에 의한 스케일 조정은 입력 오디오 신호의 범위를 기초로 수행된다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 오디오 음량 컨트롤 장치의 블럭도이다. 본 발명의 실시예에 따른 오디오 음량 컨트롤 장치는, DRC가 적용된 오디오 신호의 음량을 목표 음량에 맞게 조절하여 출력한다.
이와 같은 기능을 수행하는 본 발명의 실시예에 따른 오디오 음량 컨트롤 장치는, 도 4에 도시된 바와 같이, 정규화 모듈(210), DRC 커브 구성 모듈(220), DRC 커브 적용 모듈(230) 및 ALC(Audio LouDness Controll) 모듈(240)을 포함하여 구성된다.
정규화 모듈(210), DRC 커브 구성 모듈(220) 및 DRC 커브 적용 모듈(230)은 도 1에 도시된 정규화 모듈(110), DRC 커브 구성 모듈(120) 및 DRC 커브 적용 모듈(130)과 동등한 기능을 수행하므로, 이들에 대한 상세한 설명은 생략한다.
ALC 모듈(240)은 DRC 커브 적용 모듈(230)에서 DRC가 적용된 오디오 신호의 음량이 목표 음량에 부합하도록 음량을 조절한다.
도 5는, 도 4에 도시된 ALC 모듈(240)의 상세 블럭도이다. ALC 모듈(240)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 음량 측정 모듈(241) 및 음량 제어 모듈(242)을 포함한다.
음량 측정 모듈(241)은 입력되는 DRC가 적용된 오디오의 음량를 측정한다. 음량 측정부(241)에 의해 측정된 오디오 음량에 대한 정보는 음량 제어 모듈(242)로 제공된다.
음량 제어 모듈(242)은 오디오의 음량이 목표 음량에 부합되도록 입력되는 오디오의 음량을 조절하여 출력한다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 오디오 음량 컨트롤 장치의 블럭도이다. 본 발명의 실시예에 따른 오디오 음량 컨트롤 장치는, 오프라인 환경에서 오디오 파일에 대해 적용가능한 장치로, 오디오에 대한 DRC 적용 결과를 기초로 다중 커브 구성과 음량 제어를 동적으로 수행한다.
이와 같은 기능을 수행하는 본 발명의 실시예에 따른 오디오 음량 컨트롤 장치는, 도 6에 도시된 바와 같이, DRC 커브 구성 모듈(310), DRC 커브 적용 모듈(320), 측정 모듈-1(330), 측정 모듈-2(340), 판단 모듈(350), 이득 제어 모듈(360) 및 음량 제어 모듈(370)을 포함하여 구성된다.
DRC 커브 구성 모듈(310) 및 DRC 커브 적용 모듈(320)은 도 1에 도시된 DRC 커브 구성 모듈(120) 및 DRC 커브 적용 모듈(130)과 동등한 기능을 수행하므로, 이들에 대한 상세한 설명은 생략한다.
측정 모듈-1(330)은 DRC 커브 적용 모듈(320)에서 DRC가 적용된 오디오 신호의 ILKFS(Integrated Loudness, K-weighted,relative to Full Scale)와 LRA(Loudness RAnge)를 측정한다. 그리고, 측정 모듈-2(340)는 입력 오디오 신호의 ILKFS와 LRA를 측정한다.
판단부(350)는 측정 모듈-1(330)에서 측정된 DRC가 적용된 오디오 신호의 LRA(LRA_D)와 측정 모듈-2(340)에서 측정된 입력 오디오 신호의 LRA(LRA_I) 간의 절대차(diff_LRA)를 계산한다. 계산식은 다음과 같다.
diff_LRA = abs(LRA_I - LRA_D)
계산된 절대차가 LRA 감소 목표를 충족시키지 못하면(절대차 ≤ LRA 감소 목표), 다중 커브를 구성하는 DRC 커브의 전부/일부를 기울기가 큰 것으로 교체하거나, 다중 커브를 구성하는 DRC 커브의 개수를 증가시키도록 DRC 커브 구성 모듈(310)을 제어한다. 이 과정은 계산된 LRA 절대차가 LRA 감소 목표를 충족시킬 때까지 계속된다.
LRA 감소 목표가 충족되면(절대차 > LRA 감소 목표), 이득 제어부(360)는 측정 모듈-1(330)에서 측정된 DRC가 적용된 오디오 신호의 ILKFS(ILKFS_D)가 목표 음량(Target ILKFS)이 되도록하는 이득을 계산한다.
음량 제어 모듈(370)은, DRC 커브 적용 모듈(320)에서 DRC가 적용된 오디오 신호에 대해, 이득 제어부(360)가 계산한 이득을 적용하여 목표 음량에 부합하는 오디오 신호를 출력한다.
지금까지, 오디오 음량 컨트롤 방법 및 장치에 대해 바람직한 실시예들을 들어 상세히 설명하였다.
위 실시에서는, 오디오 음량에 따라 연속적인 DRC 커브로 오디오 음량을 컨트롤하여, DRC에서 밴드 사이의 오디오 손실 문제 및 필터링에 의한 오디오 지연 문제를 해소할 수 있도록 하였다.
또한, 위 실시예에 따르면, 다수의 DRC 커브들을 합성하여 구성한 다중 DRC 커브로 오디오 음량을 컨트롤하여, 오디오 신호와 사용자 취향에 최적으로 오디오 음량을 컨트롤할 수 있게 된다.
한편, 본 실시예에 따른 장치와 방법의 기능을 수행하게 하는 컴퓨터 프로그램을 수록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에도 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있음은 물론이다. 또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 기술적 사상은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 코드 형태로 구현될 수도 있다. 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터에 의해 읽을 수 있고 데이터를 저장할 수 있는 어떤 데이터 저장 장치이더라도 가능하다. 예를 들어, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광디스크, 하드 디스크 드라이브, 등이 될 수 있음은 물론이다. 또한, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 저장된 컴퓨터로 읽을 수 있는 코드 또는 프로그램은 컴퓨터간에 연결된 네트워크를 통해 전송될 수도 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
110, 210 : 정규화 모듈
120, 220, 310 : DRC 커브 구성 모듈
130, 230, 320 : DRC 커브 적용 모듈
140 : 리스케일링 모듈
240 : ALC(Audio LouDness Controll) 모듈
330 : 측정 모듈-1
340 : 측정 모듈-2
350 : 판단 모듈
360 : 이득 제어 모듈
370 : 음량 제어 모듈

Claims (12)

  1. 오디오 신호를 입력받는 단계;
    입력된 오디오 신호에 적용할 커브를 구성하는 단계;
    구성된 커브를 입력된 오디오 신호에 적용하는 단계; 및
    커브가 적용된 오디오 신호를 출력하는 단계;를 포함하고,
    커브는,
    모든 구간에 대해 연속적이며,
    구성 단계는,
    다음의 식을 이용하여 다수의 커브들을 합성함으로써, 다중 커브를 구성하고,
    F(X) = F1(F2(...FN(X)))
    여기서, F(X)는 다중 커브이고, F1(X), F2(X), ... FN(X)는 다수의 커브들인 것을 특징으로 하는 오디오 음량 컨트롤 방법.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    다수의 커브들은,
    기울기가 각기 다른 것을 특징으로 하는 오디오 음량 컨트롤 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    구성 단계에서,
    합성할 커브의 개수는 오디오 압축 정도에 비례하는 것을 특징으로 하는 오디오 음량 컨트롤 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    입력된 오디오 신호를 정규화하는 단계; 및
    출력된 오디오 신호를 리스케일링하는 단계;를 더 포함하고,
    적용단계는,
    구성된 커브를 정규화된 오디오 신호에 적용하는 것을 특징으로 하는 오디오 음량 컨트롤 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    출력된 오디오 신호의 음량을 목표 음량에 부합하도록 조절하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오 음량 컨트롤 방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    커브가 적용된 오디오 신호의 LRA(Loudness RAnge)를 측정하는 단계;
    입력된 오디오 신호의 LRA를 측정하는 단계; 및
    측정된 LRA들을 기초로, 다중 커브의 구성 방식을 제어하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오 음량 컨트롤 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    제어 단계는,
    측정된 LRA들 간의 절대차가 LRA 감소 목표를 충족시킬 때까지 반복적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 오디오 음량 컨트롤 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    측정된 LRA들 간의 절대차가 LRA 감소 목표를 충족시키면, 커브가 적용된 오디오 신호의 음량이 목표 음량이 되도록하는 이득을 계산하는 단계; 및
    커브가 적용된 오디오 신호에 계산된 이득을 적용하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오 음량 컨트롤 방법.
  10. 입력된 오디오 신호에 적용할 커브를 구성하는 구성부;
    구성된 커브를 입력된 오디오 신호에 적용하여 출력하는 적용부;를 포함하고,
    커브는,
    모든 구간에 대해 연속적이며,
    구성부는,
    다음의 식을 이용하여 다수의 커브들을 합성함으로써, 다중 커브를 구성하고,
    F(X) = F1(F2(...FN(X)))
    여기서, F(X)는 다중 커브이고, F1(X), F2(X), ... FN(X)는 다수의 커브들인 것을 특징으로 하는 오디오 음량 컨트롤 장치.
  11. 오디오 신호에 적용할 커브를 구성하는 단계; 및
    구성된 커브를 오디오 신호에 적용하는 단계;를 포함하고,
    커브는,
    모든 구간에 대해 연속적이며,
    구성 단계는,
    다음의 식을 이용하여 다수의 커브들을 합성함으로써, 다중 커브를 구성하고,
    F(X) = F1(F2(...FN(X)))
    여기서, F(X)는 다중 커브이고, F1(X), F2(X), ... FN(X)는 다수의 커브들인 것을 특징으로 하는 오디오 음량 컨트롤 방법.
  12. 오디오 신호를 입력받는 단계;
    입력된 오디오 신호에 적용할 커브를 구성하는 단계;
    구성된 커브를 입력된 오디오 신호에 적용하는 단계; 및
    커브가 적용된 오디오 신호를 출력하는 단계;를 포함하고,
    커브는,
    모든 구간에 대해 연속적이며,
    구성 단계는,
    다음의 식을 이용하여 다수의 커브들을 합성함으로써, 다중 커브를 구성하고,
    F(X) = F1(F2(...FN(X)))
    여기서, F(X)는 다중 커브이고, F1(X), F2(X), ... FN(X)는 다수의 커브들인 것을 특징으로 하는 오디오 음량 컨트롤 방법을 수행할 수 있는 프로그램이 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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