KR102422741B1 - 베이스 강화 - Google Patents
베이스 강화 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102422741B1 KR102422741B1 KR1020197026710A KR20197026710A KR102422741B1 KR 102422741 B1 KR102422741 B1 KR 102422741B1 KR 1020197026710 A KR1020197026710 A KR 1020197026710A KR 20197026710 A KR20197026710 A KR 20197026710A KR 102422741 B1 KR102422741 B1 KR 102422741B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- audio signal
- distortion
- frequency
- distorted
- low
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R3/00—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones
- H04R3/04—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones for correcting frequency response
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10L—SPEECH ANALYSIS OR SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
- G10L21/00—Processing of the speech or voice signal to produce another audible or non-audible signal, e.g. visual or tactile, in order to modify its quality or its intelligibility
- G10L21/02—Speech enhancement, e.g. noise reduction or echo cancellation
- G10L21/0208—Noise filtering
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10L—SPEECH ANALYSIS OR SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
- G10L25/00—Speech or voice analysis techniques not restricted to a single one of groups G10L15/00 - G10L21/00
- G10L25/03—Speech or voice analysis techniques not restricted to a single one of groups G10L15/00 - G10L21/00 characterised by the type of extracted parameters
- G10L25/21—Speech or voice analysis techniques not restricted to a single one of groups G10L15/00 - G10L21/00 characterised by the type of extracted parameters the extracted parameters being power information
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03G—CONTROL OF AMPLIFICATION
- H03G3/00—Gain control in amplifiers or frequency changers without distortion of the input signal
- H03G3/20—Automatic control
- H03G3/30—Automatic control in amplifiers having semiconductor devices
- H03G3/3005—Automatic control in amplifiers having semiconductor devices in amplifiers suitable for low-frequencies, e.g. audio amplifiers
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03G—CONTROL OF AMPLIFICATION
- H03G9/00—Combinations of two or more types of control, e.g. gain control and tone control
- H03G9/02—Combinations of two or more types of control, e.g. gain control and tone control in untuned amplifiers
- H03G9/025—Combinations of two or more types of control, e.g. gain control and tone control in untuned amplifiers frequency-dependent volume compression or expansion, e.g. multiple-band systems
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03G—CONTROL OF AMPLIFICATION
- H03G5/00—Tone control or bandwidth control in amplifiers
- H03G5/16—Automatic control
- H03G5/165—Equalizers; Volume or gain control in limited frequency bands
Abstract
전자 디바이스의 사용자에 의한 저-주파수 사운드들의 지각을 개선하기 위해 베이스 강화가 적용될 수 있다. 왜곡 함수가 오디오 신호에 적용될 수 있으며, 이는 저-주파수 사운드들과 관련된 더 높은 주파수 콘텐츠의 생성으로 이어진다. 이 더 높은 주파수 콘텐츠는 저-주파수 사운드들과 유사한 방식으로 청취자의 귀에 의해 해석될 수 있다. 왜곡 함수는 시그모이드(Sigmoid) 함수일 수 있다. 베이스 강화들은 또한 왜곡 이전의 오디오 신호의 스케일링, 왜곡의 적응, 또는 왜곡 이전의 갭 대역 필터링을 포함할 수 있다.
Description
본 개시내용은 오디오 프로세싱에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 개시내용의 부분들은 청취자들에 의한 저-주파수 사운드들의 지각을 개선하기 위한 오디오 프로세싱에 관한 것이다.
저-주파수 사운드는 임의의 오디오 시스템의 출력 능력들에 맞선다. 저-주파수 사운드들은 작은 스피커들을 사용하여 반복(replicate)하기가 특히 어려운 장파장(long wavelength)들을 갖는다. 콘서트 음악 및 심지어, 홈 무비 스테레오 시스템들을 위한 전문 오디오 시스템들은 저-주파수 사운드들을 생성하는 데 특히 유용한 적어도 하나의 대형 스피커를 포함한다. 예컨대, 홈 무비 스테레오 시스템들은 영화의 장면들에 동반되는 폭발들 및 럼블링(rumblings)과 같은 저-주파수 사운드들을 생성하기 위한 대형 서브우퍼들을 갖는다. 그러나 서브우퍼들과 같은 대형 스피커들을 사용하는 것이 항상 저-주파수 사운드들을 생성하기 위한 옵션은 아니다.
휴대용 디바이스들은 일상 생활에서 점점 더 편재(ubiquitous)되고 있다. 이들은 우리가 서로 통신하고 우리의 음악과 상호작용하고 우리 삶을 조직하는 방법에 영향을 미친다. 예컨대, 많은 소비자들은 MP3 플레이어 또는 셀룰러 폰들과 같은 휴대용 오디오 플레이어들 상에서 그의 음악을 즐긴다. 휴대용 디바이스들은, 이들이 크기면에서 줄어들면서 동일하거나 더 양호한 능력들을 여전히 제공할 때 사용하기가 더 쉽고 보다 즐거워진다. 더 작은 전자 디바이스에 대한 요구는 작은 크기의 요구들과 크고 베이스-풍부 사운드(bass-rich sound)를 유지하는 것 사이에서 긴장상태(tension)를 생성한다. 사운드들이 내부 마이크로스피커로부터 생성되든 또는 연결된 외부 스피커들로부터 생성되든 간에, 모바일 디바이스들은 일반적으로 일 차원에서 몇 인치 또는 심지어 1 피트인, 트랜스듀서를 위한 공간을 갖지 않는다. 휴대용 디바이스들의 라우드스피커들의 치수들은 종종, 디바이스 그 자체의 폼 팩터 및 레이아웃에 의해 제한된다.
대신에, 마이크로스피커들은 그의 가장 큰 직경의 크기가 단지 밀리미터 또는 센티미터인 다이어프램을 갖는다. 이들 더 작은 트랜스듀서들은 스피커의 공진 주파수 미만, 이를테면, 1000Hz 미만의 저주파수들에서 입력 전압의 함수로서 출력 압력 레벨의 급격한 하락을 나타낸다. 트랜스듀서의 크기를 증가시키는 것이 소형 가전제품들에 대해 실용적인 옵션이 아니기 때문에, 저-주파수 사운드들을 처리하기 위한 다른 기술들이 요구된다.
저-주파수 사운드들의 출력 품질을 개선하기 위해 종래의 오디오 프로세싱이 사용될 수 있다. 예컨대, 1000 헤르츠 미만과 같이 스피커 공명 미만의 오디오 신호의 주파수들은 스피커 공명 미만의 스피커 시스템 주파수 응답의 큰 롤-오프(roll-off)를 보상하기 위해 종래의 EQ(equalization)를 사용하여 부스팅될 수 있다. EQ 응답을 적용한 후, 신호는 스피커의 익스커션 제한(excursion limit) 내에 머무르도록 신호를 제한하는 익스커션 제한기를 통과할 수 있다. 50-150 헤르츠 범위의 기본 주파수를 갖는 베이스 또는 킥 드럼(kick drum) 부분은 가장 낮은 가청 주파수가 약 200Hz인 마이크로스피커 상에서 완전히 들리지 않을 수 있다. 이 사운드들은 200 헤르츠 초과의 일부 고조파 에너지를 가질 수 있다. 그러나 이 에너지는 약할 수 있다. 따라서 오리지널 베이스 부분이 매우 낮거나(soft) 심지어 들리지 않을 수 있다. 따라서 디바이스의 사용자는 아티스트에 의해 의도된 음악의 정확한 표현을 청취하지 않는다.
여기에 언급된 단점들은 단지 대표적인 것이며, 특히 모바일 폰들과 같은 소비자-레벨 디바이스들에서 사용되는 오디오 시스템들에 대해 개선된 전기 컴포넌트들에 대한 요구가 존재한다는 것을 단순히 강조하기 위해 포함된다. 본원에서 설명된 실시예들은 소정의 단점들을 해결하지만 여기서 설명된 또는 당 업계에 알려진 각각의 그리고 모든 단점을 반드시 해결하는 것은 아니다. 또한, 본원에서 설명된 실시예들은 위에서 설명된 단점들의 것 이외의 다른 이점들을 제공할 수 있고 다른 애플리케이션들에 사용될 수 있다.
전자 디바이스의 사용자에 의한 저-주파수 사운드들의 지각을 개선하기 위해 베이스 강화가 적용될 수 있다. 베이스 강화는 저-주파수 사운드의 에너지 콘텐츠를 수정하기 위해 오디오 신호의 일부 또는 전부에 대해 동작하고, 이에 따라 스피커의 열악한 응답을 보상할 수 있다. 예컨대, 오디오 신호의 저주파수들에 적용되는 비-선형 왜곡은 왜곡 컴포넌트들이 더 높은 주파수들에 도달하도록 저-주파수 오디오 콘텐츠의 고조파 왜곡을 생성할 것이다. 이러한 더 높은 고조파 주파수 컴포넌트들은 모바일 디바이스의 마이크로스피커와 같은 소형 스피커들로 재생하기가 더 쉽다. 적합한 비-선형 왜곡 함수를 통과할 때 100Hz 순수 톤(pure tone) 기본 주파수는 기본의 정수배인 일련의 고조파들(즉, 200Hz, 300Hz, 400Hz, 500Hz 등)을 생성할 것이다. 사람의 청각 시스템에 더 높은 고조파들(예컨대, 300Hz, 400Hz, 500Hz)의 클러스터가 제공될 때, 그것은 처음 몇 개의 고조파들 및 기본파(fundamental)(예컨대, 100Hz, 200Hz)가 완전히 들리지 않을 때조차도 기본 주파수 100Hz를 추론한다. 따라서, 청취자는 진정한 저주파수들의 부재 시에도 베이스 기타 또는 킥 드럼과 같은 오디오 신호에서 저-주파수 사운드들의 피치를 더 잘 지각할 수 있다. 비-선형 왜곡이 오디오 신호의 저역-통과 필터링된 버전에 적용될 수 있어서, 저-주파수 콘텐츠만이 왜곡 함수를 통과하게 된다. 저주파수 오디오 콘텐츠가 왜곡된 후에, 왜곡된 신호는 고역-통과 필터를 통해 필터링되어 더 높은 주파수 왜곡 컴포넌트들을 추가로 성형할 수 있다. 그 후, 왜곡된 신호들은 오리지널 신호 또는 오리지널 오디오 신호의 고역-통과 필터링된 버전과 결합되어 부스팅된 저주파수 고조파들을 갖는 출력 신호를 형성할 수 있다. 오디오 신호에 왜곡을 적용하기 위한 비-선형 함수의 일부 예들은 시그모이드(Sigmoid) 함수 또는 수정된 시그모이드 함수이다.
베이스 강화는 오디오 신호의 일부에 적용된 왜곡을 동적으로 조정하는 것을 포함할 수 있다. 오디오 신호들에 적용되는 비-선형 왜곡과 같은 왜곡은 하나 이상의 파라미터들에 의해 제어될 수 있다. 예컨대, 왜곡에 의해 생성된 왜곡 컴포넌트들의 상대적 강도들은 왜곡을 생성하는 데 사용되는 수치 함수를 제어하는 하나 이상의 파라미터들을 통해 제어될 수 있다. 왜곡이 시그모이드 함수에 기초할 때, 시그모이드 함수의 형상을 조정하기 위해 하나 이상의 파라미터들이 제어될 수 있다. 하나의 이러한 파라미터는 선명도(sharpness) 파라미터이다. 오디오 신호가 120 헤르츠와 같은 컷-오프 주파수 미만의 다수의 고조파들을 갖는 경우, 비교적 부드러운 시그모이드 왜곡 함수를 사용되여 200 헤르츠와 같은 다른 컷-오프 주파수 초과의 새로운 컴포넌트들을 생성할 수 있다. 그러나, 오디오 신호가 매우 낮은 주파수 콘텐츠, 예컨대 60 헤르츠를 갖고 더 높은 고조파들 없이 비교적 정현파인 경우, 더 선명한 시그모이드 함수가 사용되어 왜곡 컴포넌트들을 생성할 수 있다. 제어 블록은 200 헤르츠-초과 왜곡 컴포넌트들의 전력을 오리지널 오디오 콘텐츠의 120 헤르츠-미만 컴포넌트들의 전력으로 나눔으로써 시그모이드 함수를 제어하기 위한 하나 이상의 파라미터들을 결정할 수 있다. 하나 이상의 적응형 왜곡 제어 파라미터들은 더 높은 주파수 컴포넌트들과 오리지널 저주파수 컴포넌트들 사이에서 -6dB와 같은 대략적인 미리 결정된 전력 비를 유지하도록 조정될 수 있다.
시그모이드 왜곡 함수와 같은 왜곡 함수는 신호의 입력 레벨에 민감하다. 입력 레벨이 너무 낮은 경우, 왜곡이 거의 또는 전혀 발생하지 않을 수 있다. 이를 해결하기 위해, 베이스 강화는 오디오 신호의 일부에 무한 컴팬딩(infinite companding)을 적용하는 것을 포함할 수 있다. 무한 컴팬딩은 입력 오디오 신호를 풀-스케일 신호로 부스팅하기 위해 왜곡의 적용 전에 입력 오디오 신호에 이득을 적용하는 것을 포함한다. 그 후, 왜곡된 오디오 신호를 오리지널 전치-왜곡 입력 오디오 신호의 레벨로 리턴하기 위해 왜곡이 생성된 후에 역 이득(inverse gain)이 적용된다.
베이스 강화는, 별개로 프로세싱되고 스피커로의 출력을 위해 재결합될 제 1 오디오 신호 및 제 2 오디오 신호를 획득할 때 오디오 신호에 갭 대역 필터를 적용하는 것을 포함할 수 있다. 갭 대역 필터는 저역-통과 필터 및 고역-통과 필터를 포함할 수 있다. 고역-통과 필터는 제 1 오디오 신호를 생성하기 위해 오디오 신호로부터 저주파수들을 제거할 수 있다. 저역-통과 필터는 제 2 오디오 신호를 생성하기 위해 오디오 신호로부터 저주파수들을 격리할 수 있다. 저주파수들을 분리하는 것은, 오디오 신호에서 저-주파수 콘텐츠의 별개의 프로세싱을 허용하여서, 다른 콘텐츠가 베이스 강화 동안 변경되지 않게 한다. 일부 실시예들에서, 저역-통과 필터는 고역-통과 필터와 상이한 컷-오프 주파수를 가질 수 있어서, 생성된 제 1 오디오 신호와 제 2 오디오 신호 사이에 주파수 갭이 존재한다. 예컨대, 저역-통과 필터는 120 헤르츠의 컷-오프 주파수를 가질 수 있고, 고역-통과 필터는 200 헤르츠의 컷-오프 주파수를 가질 수 있다. 따라서 120 내지 200 헤르츠 주파수들의 오리지널 오디오 콘텐츠는 제 1 오디오 신호 및 제 2 오디오 신호의 프로세싱된 버전을 재결합 이후에도 최종 신호에 존재하지 않는다. 갭 대역의 고주파수 컷-오프, 이 예에서 200 헤르츠는 여전히 마이크로스피커의 가능한 최저 가청 주파수보다 낮다. 베이스, 음성, 키보드 및 기타들과 같은 악기들에 의해 생성된 사운드들을 포함한 다수의 사운드들은 주파수 갭에서 충돌하는 컴포넌트들을 갖는다. 그러나 120 헤르츠 미만의 주파수에서의 에너지는 주로 예컨대, 순수 베이스 사운드(pure bass sound)들일 수 있다. 갭 대역에서 상이한 악기들에 의해 생성된 사운드들의 복잡한 조합을 왜곡하는 것은, 컴포넌트들의 고도로-왜곡된 믹싱(highly-distorted mixing)을 생성하여 저-품질 오디오 신호를 초래할 수 있다. 따라서, 갭 주파수들의 오리지널 오디오 콘텐츠를 제거하는 것은 강화된 저-주파수 사운드들의 지각을 추가로 개선할 수 있다. 부가적으로, 갭 주파수들의 오리지널 콘텐츠는 갭 주파수들 초과의 더 높은 고조파 에너지를 가질 수 있어서, 갭 주파수들의 오리지널 콘텐츠를 제거하는 것은 갭 주파수들의 에너지를 갖는 사운드들의 지각에 크게 영향을 미치지 않는다. 갭 대역 필터의 고역-통과 필터 및/또는 저역-통과 필터에 대한 컷-오프 주파수는 조정될 수 있다. 예컨대, 필터들 중 하나에 대한 컷-오프 주파수는 베이스 음들의 피치를 추적하도록 동적으로 조정될 수 있다.
본원에서 설명된 베이스 강화들 각각은, 개별적으로 또는 본원에서 설명된 임의의 다른 베이스 강화들 또는 다른 알려진 베이스 강화들과 조합하여 동작될 수 있다. 예컨대, 비-선형 동적 조정 가능 왜곡이 베이스 강화를 위해 오디오 신호에 적용될 수 있다. 다른 예로서, 선형 왜곡이 베이스 강화를 위해 갭 대역 필터링된 오디오 신호에 적용될 수 있다. 다른 예로서, 비-선형 동적 조정 가능 왜곡이 베이스 강화를 위해 갭 대역 필터링 및 무한 컴팬딩과 함께, 오디오 신호에 적용될 수 있다.
본원에서 설명된 베이스 강화를 통합하는 전자 디바이스들은 전자 디바이스들 내의 집적 회로들의 컴포넌트들에 의해 개선된 오디오 재생으로부터 이익을 얻을 수 있다. 집적 회로들은 디지털-아날로그 변환기(DAC)를 포함할 수 있다. DAC는 음악 파일 내의 콘텐츠와 같은 디지털 신호를, 디지털 신호의 아날로그 표현으로 변환하는 데 사용될 수 있다. DAC에 의해 출력된 아날로그 신호는 오디오 회로에 의한 프로세싱을 위한 오디오 신호일 수 있다. 그 오디오 회로는 본원에서 설명된 베이스 강화들 중 하나 이상을 구현할 수 있다. 집적 회로에 통합될 수 있는 DAC 및 오디오 프로세싱 회로, 이를테면 오디오 제어기는 오디오 출력들을 갖는 전자 디바이스들, 이를테면, 음악 플레이어들, CD 플레이어들, DVD 플레이어들, 블루 레이 플레이어들, 헤드폰들, 휴대용 스피커들, 헤드셋들, 모바일 폰들, 태블릿 컴퓨터들, 개인용 컴퓨터들, 셋톱 박스들, 디지털 비디오 레코더(DVR) 박스들, 홈 시어터 수신기들, 인포테인먼트(infotainment) 시스템들, 자동차 오디오 시스템들 등에서 사용될 수 있다.
일 실시예에 따라, 방법은 소형 라우드스피커를 통해 플레이될 입력 오디오 신호의 베이스 부분을 강화하는 단계를 포함할 수 있다. 이 방법은, 실질적으로 상기 입력 오디오 신호의 베이스 부분으로 구성된 저역-통과 오디오 신호를 생성하기 위해 저역-통과 컷오프 주파수에서 상기 입력 오디오 신호를 저역-통과 필터링하는 단계; 상기 저역-통과 오디오 신호의 더 높은 고조파들을 포함하는 왜곡된 저역-통과 오디오 신호를 생성하기 위해 상기 제 1 저역-통과된 오디오 신호에 시그모이드 비-선형성(sigmoid non-linearity)을 적용하는 단계; 및 상기 입력 오디오 신호의 상기 베이스 부분의 더 높은 고조파들을 보강하기 위해 상기 입력 오디오 신호에 상기 왜곡된 저역-통과 오디오 신호를 부가하는 단계를 포함할 수 있다.
다른 실시예에 따라, 방법은 소형 라우드스피커를 통해 플레이될 입력 오디오 신호의 베이스 부분을 강화하는 단계를 포함할 수 있다. 이 방법은, 실질적으로 상기 입력 오디오 신호의 베이스 부분으로 구성된 저역-통과 오디오 신호를 생성하기 위해 저역-통과 컷오프 주파수에서 상기 입력 오디오 신호를 저역-통과 필터링하는 단계; 상기 저역-통과 오디오 신호의 더 높은 고조파들을 포함하는 왜곡된 저역-통과 오디오 신호를 생성하기 위해 제 1 저역-통과된 오디오 신호에 비-선형 함수를 적용하는 단계; 저역-통과 전력 추정을 생성하기 위해 상기 저역-통과 오디오 신호의 시변 전력을 측정하는 단계; 대역-통과 왜곡된 오디오 신호를 생성하기 위해 상기 왜곡된 저역-통과 오디오 신호를, 상기 소형 라우드스피커의 저주파수 범위에 대응하는 주파수 범위를 커버하는 대역-통과 필터로 대역-통과 필터링하는 단계; 대역-통과 전력 추정을 생성하기 위해 상기 대역-통과 오디오 신호의 시변 전력을 측정하는 단계; 상기 저역-통과 전력 추정 및 상기 대역-통과 전력 추정에 대한 응답으로, 상기 저역-통과 전력 추정 대 상기 대역-통과 전력 추정의 비가 거의 일정한 값을 유지하도록 상기 비-선형 함수를 조정하는 단계; 및 상기 입력 오디오 신호의 상기 베이스 부분의 더 높은 고조파들을 보강하기 위해 상기 입력 오디오 신호에 상기 왜곡된 저역-통과 오디오 신호를 부가하는 단계를 포함할 수 있다.
추가의 실시예에 따라, 방법은 소형 라우드스피커를 통해 플레이될 입력 오디오 신호의 베이스 부분을 강화하는 단계를 포함할 수 있다. 이 방법은, 실질적으로 상기 입력 오디오 신호의 베이스 부분으로 구성된 저역-통과 오디오 신호를 생성하기 위해 저역-통과 컷오프 주파수에서 상기 오디오 신호를 저역-통과 필터링하는 단계; 제 1 진폭 엔벨로프를 생성하도록 상기 저역-통과 오디오 신호의 시변 진폭 엔벨로프(time-varying amplitude envelope)를 추정하는 단계; 압축된 저역-통과 오디오 신호를 생성하기 위해 상기 제 1 진폭 엔벨로프에 응답하여 상기 저역-통과 오디오 신호의 이득을 조정하는 단계 ― 상기 압축된 저역-통과 오디오 신호의 진폭은 실질적으로 풀-스케일(full-scale)임 ― ; 상기 저역-통과 오디오 신호의 더 높은 고조파들을 포함하는 왜곡된 압축된 저역-통과 오디오 신호(distorted compressed low-pass audio signal)를 생성하기 위해 상기 압축된 저역-통과 오디오 신호에 비-선형 함수를 적용하는 단계; 상기 제 1 진폭 엔벨로프와 실질적으로 유사한 시변 진폭을 갖는 왜곡된 확장된 저역-통과 오디오 신호를 생성하기 위해 상기 제 1 진폭 엔벨로프에 응답하여 상기 왜곡된 압축된 저역-통과 오디오 신호의 이득을 조정하여 단계; 및 상기 입력 오디오 신호의 상기 베이스 부분의 더 높은 고조파들을 보강하기 위해 상기 입력 오디오 신호에 상기 왜곡된 확장된 저역-통과 오디오 신호를 부가하는 단계를 포함할 수 있다.
다른 실시예에 따라, 방법은 최저 가청 출력 주파수를 특징으로 하는 제한된 저주파수 응답을 갖는 소형 라우드스피커를 통해 플레이될 입력 오디오 신호의 베이스 부분을 강화하는 단계를 포함할 수 있다. 이 방법은, 실질적으로 상기 입력 오디오 신호의 베이스 부분으로 구성된 저역-통과 오디오 신호를 생성하기 위해 상기 최저 가청 출력 주파수보다 실질적으로 더 낮은 저역-통과 컷오프 주파수에서 상기 입력 오디오 신호를 저역-통과 필터링하는 단계; 상기 저역-통과 오디오 신호의 더 높은 고조파들을 포함하는 왜곡된 저역-통과 오디오 신호를 생성하기 위해 상기 제 1 저역-통과된 오디오 신호에 비-선형 함수를 적용하는 단계 ― 상기 더 높은 고조파들 중 선택된 수는 상기 최저 가청 출력 주파수보다 높은 주파수에 있음 ― ; 및 상기 입력 오디오 신호의 상기 베이스 부분의 더 높은 고조파들을 보강하기 위해 상기 입력 오디오 신호에 상기 왜곡된 저역-통과 오디오 신호를 부가하는 단계를 포함할 수 있다.
전술한 것은, 후속하는 상세한 설명이 더 양호하게 이해될 수 있게 하기 위해, 본 발명의 실시예들의 소정의 특징들 및 기술적 이점들을 다소 광범위하게 약술하였다. 본 발명의 청구항들의 요지를 형성하는 부가적인 특성들 및 이점들이 아래에서 설명될 것이다. 개시된 개념 및 특정한 실시예가 동일하거나 유사한 목적들을 수행하기 위한 다른 구조들을 수정 또는 설계하기 위한 토대로서 용이하게 이용될 수 있다는 것이 당업자들에 의해 인지되어야 한다. 또한, 그러한 등가의 구성들이 첨부된 청구항들에 기술된 바와 같은 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는다는 것이 당업자들에 의해 인식되어야 한다. 부가적인 특징들은 첨부된 도면들과 관련하여 고려될 때 다음의 설명으로부터 더 잘 이해될 것이다. 그러나, 도면들의 각각이 단지 예시 및 설명의 목적을 위해 제공되며, 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다는 것이 명백히 이해될 것이다.
개시된 시스템 및 방법들의 보다 완전한 이해를 위해, 첨부 도면들과 함께 취해진 다음의 설명에 대한 참조가 이제 이루어진다.
도 1은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따라 조정 가능한 비-선형 왜곡을 통한 베이스 강화 프로세싱을 예시하는 블록도이다.
도 2는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따라 비-선형 왜곡 함수를 사용한 베이스 강화를 위한 예시적인 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 3은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따라 적용된 왜곡을 조정하기 위한 제어 회로를 예시하는 블록도이다.
도 4a는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따라 비-선형 왜곡의 생성을 위한 예시적인 수학 함수를 예시하는 그래프이다.
도 4b는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따라 비-선형 왜곡의 생성을 위한 예시적인 조정 가능한 수학 함수를 예시하는 그래프이다.
도 4c는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따라 비-선형 왜곡의 생성을 위한 다른 예시적인 수학 함수를 예시하는 그래프이다.
도 5는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따라 무한 컴팬딩(infinite companding)을 통한 베이스 강화 프로세싱을 예시하는 블록도이다.
도 6은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따라 무한 컴팬딩을 사용한 베이스 강화를 위한 예시적인 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 7은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따라 대역 갭 필터를 통한 베이스 강화 프로세싱을 예시하는 블록도이다.
도 8은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따라 대역 갭 필터링을 사용한 베이스 강화를 위한 예시적인 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 9는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따라 왜곡된 오디오 신호에 대한 부가적인 오디오 프로세싱을 예시하는 블록도이다.
도 10은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 베이스 강화 프로세싱의 일 구현을 예시하는 블록도이다.
도 11a 내지 도 11f는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따라 샘플 오디오 신호에 대한 베이스 강화 프로세싱의 동작을 예시하는 그래프이다.
도 12는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따라 스피커를 통해 사용자에게 플레이백(playback)하기 위한 음악 파일에 대한 베이스 강화 프로세싱을 수행하는 모바일 디바이스의 예시이다.
도 1은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따라 조정 가능한 비-선형 왜곡을 통한 베이스 강화 프로세싱을 예시하는 블록도이다.
도 2는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따라 비-선형 왜곡 함수를 사용한 베이스 강화를 위한 예시적인 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 3은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따라 적용된 왜곡을 조정하기 위한 제어 회로를 예시하는 블록도이다.
도 4a는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따라 비-선형 왜곡의 생성을 위한 예시적인 수학 함수를 예시하는 그래프이다.
도 4b는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따라 비-선형 왜곡의 생성을 위한 예시적인 조정 가능한 수학 함수를 예시하는 그래프이다.
도 4c는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따라 비-선형 왜곡의 생성을 위한 다른 예시적인 수학 함수를 예시하는 그래프이다.
도 5는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따라 무한 컴팬딩(infinite companding)을 통한 베이스 강화 프로세싱을 예시하는 블록도이다.
도 6은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따라 무한 컴팬딩을 사용한 베이스 강화를 위한 예시적인 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 7은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따라 대역 갭 필터를 통한 베이스 강화 프로세싱을 예시하는 블록도이다.
도 8은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따라 대역 갭 필터링을 사용한 베이스 강화를 위한 예시적인 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 9는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따라 왜곡된 오디오 신호에 대한 부가적인 오디오 프로세싱을 예시하는 블록도이다.
도 10은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 베이스 강화 프로세싱의 일 구현을 예시하는 블록도이다.
도 11a 내지 도 11f는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따라 샘플 오디오 신호에 대한 베이스 강화 프로세싱의 동작을 예시하는 그래프이다.
도 12는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따라 스피커를 통해 사용자에게 플레이백(playback)하기 위한 음악 파일에 대한 베이스 강화 프로세싱을 수행하는 모바일 디바이스의 예시이다.
도 1은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따라 조정 가능한 비-선형 왜곡을 통한 베이스 강화 프로세싱을 예시하는 블록도이다. 오디오 시스템(100)은 압축된 MP3 음악 파일 또는 비 압축 WAV 파일에 포함된 오디오 신호와 같은 오리지널 오디오 신호를 수신하기 위한 입력 노드(102)를 포함할 수 있다. 오리지널 오디오 신호는 제 1 오디오 신호(106A) 및 제 2 오디오 신호(106B)를 생성하는 데 사용될 수 있다. 제 2 오디오 신호(106B)는 베이스 강화 프로세싱 블록(110)으로부터 생성될 수 있다. 베이스 강화 프로세싱 블록(110)은 프로세싱된 제 2 오디오 신호(106C)를 생성함으로써 오리지널 오디오 신호에서 저-주파수 사운드들의 지각을 개선하기 위해 제 2 오디오 신호(106B)를 프로세싱할 수 있다. 제 1 오디오 신호(106A)는 베이스 강화 블록(110)과 별개로 프로세싱되거나 수정되지 않은 채로 남겨질 수 있다. 제 1 오디오 신호(106A) 및 프로세싱된 제 2 오디오 신호(106C)는 결합기(120)에서 혼합될 수 있다. 결합기(120)의 출력은 출력 노드(104)에 제공되고, 출력 노드(104)는 등화 회로, 다른 오디오 프로세싱 회로, 트랜스듀서를 구동하기 위한 증폭기 및/또는 블루투스 헤드셋과 같은 원격 디바이스로의 오디오의 송신을 위한 무선 라디오와 같은 다운스트림 컴포넌트들에 커플링될 수 있다.
베이스 강화 프로세싱 블록(110)은 입력 노드(102)에서 수신된 오디오 신호에서 저-주파수 사운드들의 지각을 개선하는 수학 연산들의 결과들을 계산하는 것과 같은 단계들을 수행하기 위한 프로세싱 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 필터(112)는 오리지널 오디오 신호로부터 고주파수들을 제거함으로써 제 2 오디오 신호(106B)를 생성할 수 있다. 필터(112)는 베이스 강화 프로세싱을 최적화하도록 선택된 120 헤르츠와 같은 컷-오프 주파수를 갖는 저역-통과 필터일 수 있다. 베이스 강화를 위한 하나의 기술은 비-선형 왜곡 블록(114)에 의한 제 2 오디오 신호(106B)로의 왜곡의 적용을 포함할 수 있다. 비-선형 왜곡 블록(114)은 제 2 오디오 신호(106B)에 시그모이드 함수 또는 수정된 시그모이드 함수와 같은 비-선형 함수를 적용할 수 있다. 왜곡된 제 2 오디오 신호는 필터(112)의 컷-오프 주파수 초과의 주파수들을 포함하는 더 높은 주파수들에서 저-주파수 사운드들의 컴포넌트들로 생성될 수 있다. 왜곡된 제 2 오디오 신호는 프로세싱된 제 2 오디오 신호(106C)를 생성하기 위해 다른 프로세싱 블록(116)에서 추가로 프로세싱될 수 있다. 제 2 오디오 신호를 프로세싱하는 것은 이득을 받고(gained) 왜곡된 제 2 오디오 신호를 생성하도록 왜곡된 제 2 오디오 신호에 후치-왜곡 이득을 적용하는 것을 포함할 수 있다.
비-선형 왜곡 블록(114)은 왜곡 조정 블록(118)에 의해 적용된 왜곡의 하나 이상의 파라미터들을 변동시키도록 제어될 수 있다. 예컨대, 왜곡 조정 블록(118)은 적용된 시그모이드 함수의 선명도를 조정할 수 있다. 왜곡 조정 블록(118)은 제 2 오디오 신호(106B) 및 프로세싱된 제 2 오디오 신호(106C)에 기초하여 왜곡 블록(114)을 조정할 수 있다. 예컨대, 비-선형 왜곡 블록(114)은 프로세싱된 제 2 오디오 신호(106C)로부터의 200 헤르츠-초과 왜곡 컴포넌트들의 전력을 제 2 오디오 콘텐츠(106B)의 120 헤르츠-미만 컴포넌트들의 전력으로 나눔으로써 시그모이드 함수를 제어하기 위한 하나 이상의 파라미터들을 결정할 수 있다. 하나 이상의 적응형 왜곡 제어 파라미터들은 -6dB와 같은 미리 결정된 비로 대략적인 전력비를 유지하도록 조정될 수 있다.
블록(110)에서 베이스 강화 프로세싱을 수행하기 위한 동작이 도 2를 참조하여 설명된다. 도 2는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따라 비-선형 왜곡 함수를 사용한 베이스 강화를 위한 예시적인 방법을 예시하는 흐름도이다. 방법(200)은 저-주파수 베이스 콘텐츠를, 저-주파수 베이스 콘텐츠를 전혀 포함하지 않는 제 1 오디오 신호와 별개의 제 2 오디오 신호로 분리하기 위해 오디오 신호를 필터링하는 블록(202)에서 시작할 수 있다. 방법(200)은 왜곡된 제 2 오디오 신호를 획득하기 위해 제 2 오디오 신호에 비-선형 왜곡을 적용하는 블록(204)을 지속할 수 있다. 블록(206)에서, 프로세싱된 제 2 오디오 신호를 생성하기 위해 왜곡된 제 2 오디오 신호에 대해 다른 프로세싱이 수행될 수 있다. 블록(208)에서, 블록(204)에서의 비-선형 왜곡은 프로세싱된 제 2 오디오 신호 및/또는 제 2 오디오 신호로부터의 피드백에 기초하여 조정될 수 있다. 블록(210)에서, 프로세싱된 제 2 오디오 신호는 제 1 오디오 신호와 결합된다. 방법(200)은 음악 파일의 부가적인 부분들과 같은 오디오 신호들이 프로세서에 의해 수신되는 동안 반복될 수 있다. 프로세서는 DSP(digital signal processor)와 같은 프로세서 또는 PCB(printed circuit board) 상의 물리적 회로 상에서 실행되는 소프트웨어를 사용할 수 있으며, 여기서 프로세서 또는 물리적 회로는 도 2의 단계들을 실행하도록 구성된다.
저-주파수 사운드들에 적용되는 왜곡은 동적으로 이를테면, 실시간으로 조정될 수 있다. 왜곡을 조정하기 위한 하나의 예시적인 블록도가 도 3에 도시된다. 도 3은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따라 적용된 왜곡을 조정하기 위한 제어 회로를 예시하는 블록도이다. 왜곡 조정 블록(118)은 오디오 신호를 수신하기 위한 입력 노드(302) 및/또는 왜곡된 오디오 신호와 같은 프로세싱된 오디오 신호를 수신하기 위한 입력 노드(304)를 포함할 수 있다. 전력 추정기(312)는 입력 노드(302)에서 수신된 오디오 신호에 대한 전력 레벨을 이를테면, 추정함으로써 결정할 수 있고; 전력 추정기(314)는 입력 노드(304)에서 수신된 프로세싱된 오디오 신호에 대한 전력 레벨을 이를테면, 추정함으로써 결정할 수 있다. 전력 추정기들(312 및 314)로부터의 결정된 전력 레벨들은 프로세싱 블록(316)에 전달될 수 있다. 프로세싱 블록(316)은 오디오 신호의 적응형 왜곡을 제어하기 위한 하나 이상의 왜곡 파라미터들을 생성할 수 있다. 왜곡 파라미터들은 노드(306)에 출력될 수 있으며, 이는 비-선형 왜곡 블록(114)과 같은 왜곡을 생성하는 컴포넌트에 커플링될 수 있다. 프로세싱 블록(316)은 전력 추정기들(312 및 314)로부터의 전력 레벨들을 수반하는 수학적 계산들을 수행할 수 있다. 예컨대, 제어 블록은 200 헤르츠-초과 왜곡 컴포넌트들의 전력 추정기(314)로부터의 전력 레벨을 오리지널 오디오 콘텐츠의 120 헤르츠-미만 컴포넌트들의 전력 추정기(312)로부터의 전력 레벨로 나눔으로써 시그모이드 함수를 제어하기 위한 하나 이상의 파라미터들을 결정할 수 있다. 출력 노드(306)에 출력되는 하나 이상의 파라미터들은 -6dB와 같은 미리 결정된 비로 대략적인 전력비를 유지하도록 조정될 수 있다.
도 1을 다시 참조하면, 비-선형 왜곡 블록(114)은 비-선형 수학 함수를 사용하여 왜곡을 생성한다. 왜곡의 생성을 위한 하나의 예시적인 함수는 시그모이드 함수이다. 도 4a는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따라 비-선형 왜곡의 생성을 위한 예시적인 수학 함수를 예시하는 그래프이다. 라인(402)은 +1과 -1 사이에서 스케일링되는 출력을 갖는 시그모이드 함수를 보여준다. 라인(402)에 대한 수학식은 다음과 같다:
라인(402)의 시그모이드 함수의 형상의 일 양상은 지수 함수 내부에 항에 대한 스케일링 파라미터를 포함하도록 시그모이드 함수를 조정함으로써 제어될 수 있다. 도 4b는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따라 비-선형 왜곡의 생성을 위한 예시적인 조정 가능한 수학 함수를 예시하는 그래프이다. 라인(404A-E)은 2, 3, 4, 5 및 6의 스케일링 값들을 갖는 시그모이드 함수들을 보여준다. 라인(404A-E)에 도시된 왜곡 함수에 대한 수학식은 다음과 같다 :
여기서 distctrl은 시그모이드 함수의 스케일링 값 및 이에 따라 시그모이드 함수가 오디오 신호에 적용하는 왜곡을 세팅함으로써 시그모이드 함수를 조정하기 위한 제어 파라미터이다. distctrl 파라미터는 시그모이드 함수의 선명도를 조정할 수 있다.
시그모이드 함수의 일부를 선형 함수와 같은 다른 함수로 대체함으로써 라인(402)의 시그모이드 함수의 형상의 다른 양상이 나타난다. 일 예에서, 시그모이드 함수는 포지티브 부분 및 네거티브 부분으로 분할될 수 있고, 네거티브 또는 포지티브 부분은 선형 함수로 대체된다. 도 4c는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따라 비-선형 왜곡의 생성을 위한 다른 예시적인 수학 함수를 예시하는 그래프이다. 라인(406)은 부분(406A)에서 네거티브 출력들이 선형 함수로 대체된 반면, 부분(406B)은 시그모이드 형상을 보여주는 시그모이드 함수를 보여준다. 왜곡 함수가 하나의 함수로부터 다른 함수로 스위칭되는 값은 왜곡 조정 블록에 의해 동적으로 조정될 수 있는 제어 파라미터이다. 스위칭 값의 어느 한 측 상에 사용된 수학식은 왜곡 조정 블록에 의해 동적으로 조정될 수 있는 다른 제어 파라미터이다. 상이한 부분들에서의 함수의 수정은 비대칭적 전체-조화 함수(all-harmonic function)를 제공할 수 있다. 라인(406)에 도시된 왜곡 함수에 대한 수학식은 다음과 같다:
시그모이드 함수들 및 수정된 시그모이드 함수들이 비-선형 왜곡 함수들에 대한 예들로서 설명되지만, 다른 비-선형 왜곡 함수들이 또한 비-선형 왜곡 블록(114)에서 구현될 수 있다. 예컨대, 다항식 함수는 왜곡을 생성하는 데 사용될 수 있으며, 여기서 다항식의 계수들은 왜곡 함수를 조정하기 위한 제어 파라미터들이다. 추가의 예로서, 체비쇼프(Chebyshev) 다항식이 왜곡을 생성하는 데 사용될 수 있으며, 체비쇼프 다항식의 차수 및 체비쇼프 다항식의 스케일링은 왜곡 함수를 조정하기 위한 제어 파라미터들이다.
베이스 강화는 또한 또는 대안적으로 오디오 신호의 일부로의 무한 컴팬딩(infinite companding)의 적용을 포함할 수 있다. 무한 컴팬딩은 도 1을 참조하여 설명된 비-선형 왜곡과 함께 또는 이와 별개로 적용될 수 있다. 무한 컴팬딩은 왜곡 함수의 동작을 개선하기 위한 왜곡의 적용 이전의 오디오 신호의 수정을 포함할 수 있다. 예컨대, 오디오 신호는 오디오 신호를 풀-스케일 신호로 부스팅하기 위해 제 1 압축 스테이지에 의해 무한 컴팬딩 동안 수정될 수 있다. 무한 컴팬딩 동작의 역 확장 스테이지는 왜곡된 오디오 신호를 오리지널 오디오 신호의 오리지널 레벨로 리턴하기 위해 왜곡이 생성된 후에 적용될 수 있다. 비-선형 왜곡을 갖는 무한 컴팬딩의 예시적인 구현이 도 5에 도시된다.
도 5는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따라 무한 컴팬딩을 통한 베이스 강화 프로세싱을 예시하는 블록도이다. 오디오 시스템(500)은 필터(112)와 비-선형 왜곡 블록(114) 사이에 커플링된 동적 범위 압축 블록(512)을 포함할 수 있다. 오디오 시스템(500)은 또한 비-선형 왜곡 블록(114)과 다른 프로세싱 블록(116) 사이에 연결된 동적 범위 확장 블록(514)을 포함할 수 있다. 동적 범위 압축 블록(512) 및 동적 범위 확장 블록(514)은 함께 무한 컴팬딩 시스템을 포함한다. 동적 범위 압축 블록(512)은 제 2 오디오 신호를 스케일링된 제 2 오디오 신호로 스케일링할 수 있다. 예컨대, 동적 범위 압축(512)에 의해 적용되는 스케일링은 제 2 오디오 신호를 풀-스케일로 증가시키기에 충분할 수 있다. 동적 범위 확장 블록(514)은 비-선형 왜곡 블록(114)에 의해 생성된 왜곡된 제 2 오디오 신호를 스케일링하여 동적 범위 압축(512)의 스케일링을 반전시킬 수 있다. 예컨대, 동적 범위 확장 블록(514)은 역 스케일링을 적용하여 왜곡된 제 2 오디오 신호의 진폭을, 동적 범위 압축(512) 이전의 제 2 오디오 신호에 기초한 진폭으로 리턴시킬 수 있다. 블록들(512 및/또는 514)에 의해 적용되는 스케일링은 오리지널 오디오 신호 및/또는 제 2 오디오 신호의 진폭을 측정하는 엔벨로프 검출기(516)에 의해 결정될 수 있다.
동적 범위 확장/압축 블록들(512 및 514) 및 엔벨로프 검출기(516)에 의해 수행되는 동작들은, 제 1 진폭 엔벨로프를 생성하도록 제 2 오디오 신호의 시변 진폭 엔벨로프(time-varying amplitude envelope)를 추정하는 단계; 비-선형 왜곡을 적용하기 전에 제 2 오디오 신호에 전치-왜곡 이득(pre-distortion gain)을 적용하는 단계 ― 적용된 전치-왜곡 이득은 제 1 진폭 엔벨로프에 적어도 부분적으로 기초하고, 전치-왜곡 이득은 실질적으로 풀-스케일(full-scale)인 압축된 제 2 오디오 신호를 생성하고, 비-선형 왜곡은 압축된 제 2 오디오 신호에 적용됨 ― ; 비-선형 왜곡이 적용된 후 왜곡된 제 2 오디오 신호에 역(inverse) 이득을 적용하는 단계 ― 적용된 역 이득은 전치 왜곡 이득과 관련됨 ― ; 및 왜곡된 제 2 오디오 신호가 제 1 진폭 엔벨로프와 대략 동일한 시변 진폭을 갖도록 제 1 진폭 엔벨로프에 응답하여 전치-왜곡 이득을 조정하는 단계를 포함한다.
도 6은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따라 무한 컴팬딩을 사용한 베이스 강화를 위한 예시적인 방법을 예시하는 흐름도이다. 방법(600)은 블록(202)에서 오리지널 오디오 신호로부터 제 1 오디오 신호 및 제 2 오디오 신호를 분리하는 단계를 포함할 수 있다. 블록(602)에서 부스팅된 제 2 오디오 신호를 생성하기 위해 왜곡 생성 이전에 제 2 오디오 신호가 풀-스케일 입력으로 부스팅될 수 있다. 그 후, 블록(604)에서 왜곡이 부스팅된 제 2 오디오 신호에 적용되어 부스팅된 왜곡된 제 2 오디오 신호를 생성할 수 있다. 다음으로, 블록(606)에서 부스팅된 왜곡된 제 2 오디오 신호는 왜곡된 제 2 오디오 신호를 획득하기 위해 제 2 오디오 신호의 오리지널 신호 레벨로 감쇠될 수 있다. 그 후, 블록(206)에서 다른 프로세싱이 수행될 수 있다. 블록(608)에서, 블록(604)에서 생성된 왜곡은 프로세싱된 제 2 오디오 신호로부터의 피드백에 기초하여 조정될 수 있다. 블록(210)에서, 프로세싱된 제 2 오디오 신호는 제 1 오디오 신호와 결합된다.
베이스 강화는 또한 또는 대안적으로 오디오 신호로의 대역 갭 필터의 적용을 포함할 수 있다. 오리지널 오디오 신호로부터 생성된 제 1 오디오 신호(106A) 및 제 2 오디오 신호(106B)는 오리지널 오디오 신호와는 상이한 콘텐츠를 포함할 수 있다. 예컨대, 제 2 오디오 신호(106B)는 저-주파수 사운드들을 포함할 수 있는 반면, 제 1 오디오 신호(106A)는 오리지널 오디오 신호로부터의 다른 모든 콘텐츠를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 오리지널 오디오 신호의 일부 주파수 콘텐츠는 제 1 오디오 신호(106A) 또는 제 2 오디오 신호(106B) 어디에서도 나타나지 않을 수 있다. "갭"은 제 1 오디오 신호(106A) 및 제 2 오디오 신호(106B)를 생성하기 위해 상이한 컷-오프 주파수들을 갖는 필터들을 사용함으로써 생성될 수 있다. 비-선형 왜곡을 갖는 갭 대역 필터의 일 예가 도 7에 도시된다. 그러나, 갭 대역 필터는 비-선형 왜곡 또는 다른 베이스 강화들과 함께 또는 이들 없이 사용될 수 있다.
도 7은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따라 대역 갭 필터를 통한 베이스 강화 프로세싱을 예시하는 블록도이다. 오디오 시스템(700)은 제 2 오디오 신호(106B)를 생성하기 위한 필터(112)를 포함할 수 있다. 오디오 시스템(700)은 또한 제 1 오디오 신호(106A)를 생성하기 위한 필터(712)를 포함할 수 있다. 필터(112)는, 저-주파수 사운드들을 포함하지 않는 고역-통과 신호를 생성하는 베이스 강화 프로세싱(110)에 의해 저-주파수 사운드들이 프로세싱될 수 있게 하기 위한 저역-통과 필터일 수 있다. 필터(712)는 제 1 컷-오프 주파수를 갖는 고역-통과 필터일 수 있다(제 1 오디오 신호(106A)에서 제 1 컷-오프 주파수 미만의 어떠한 주파수 콘텐츠도 허용되지 않음). 필터(112)는 제 2 컷-오프 주파수를 갖는 저역-통과 필터일 수 있다(제 2 오디오 신호(106B)에서 제 2 컷-오프 주파수 초과의 어떠한 주파수 콘텐츠도 허용되지 않음). 제 1 및 제 2 컷-오프 주파수들은 상이한 주파수들일 수 있어서, 제 1 컷-오프 주파수와 제 2 컷-오프 주파수 사이의 "갭"은 제거되는 주파수 콘텐츠를 포함하게 된다. 대역 갭 필터는 보이스, 키보드, 기타들 및 베이스와 같은 120 헤르츠 내지 200 헤르츠 범위에 존재하는 다수의 사운드들이 왜곡 시스템에 제공되는 것을 방지하거나 감소시킬 수 있으며, 상호변조 왜곡이 더 적어지게 할 수 있다. 결과는 더 깨끗한 왜곡된 베이스 신호이다.
도 8은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따라 대역 갭 필터링을 사용한 베이스 강화를 위한 예시적인 방법을 예시하는 흐름도이다. 방법(800)은 저-주파수 베이스 콘텐츠가 없는 제 1 오디오 신호를 생성하기 위해 오리지널 오디오 신호를 필터링하는 블록(802) 및 저-주파수 베이스 콘텐츠만을 갖는 제 2 오디오 신호를 생성하기 위해 오리지널 오디오 신호를 필터링하는 블록(202)으로 시작할 수 있다. 블록들(802 및 202)의 조합은 블록들(802 및 202)의 필터링을 위한 컷-오프 주파수가 동일하지 않을 때 오리지널 오디오 신호에 대해 갭 대역 필터링을 수행할 수 있다. 갭 대역 필터링 후에, 블록(804)에서, 비-선형 또는 시그모이드 왜곡 함수와 같은 왜곡이 제 2 오디오 신호에 적용되어 왜곡된 제 2 오디오 신호를 생성한다. 그 후, 블록(206)에서, 프로세싱된 제 2 오디오 신호를 획득하기 위해 추가의 프로세싱이 수행될 수 있다. 다음으로, 블록(208)에서, 왜곡은 지속적인 베이스 강화 프로세싱에 대해 조정된다. 그 후, 블록(210)에서, 프로세싱된 제 2 오디오 신호는 제 1 오디오 신호와 결합된다.
다른 프로세싱이 오디오 시스템들의 제 1 또는 제 2 오디오 신호들에 적용될 수 있다. 제 2 오디오 신호 경로에 통합된 다른 프로세싱의 일 예가 도 9에 도시된다. 도 9는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따라 왜곡된 오디오 신호에 대한 부가적인 오디오 프로세싱을 예시하는 블록도이다. 다른 프로세싱 블록(116)은 저역-통과 필터(912), 이득 블록(914) 및 고역-통과 필터(916)를 포함할 수 있다. 저역-통과 필터(912)는 입력 노드(902)에서 비-선형 왜곡 블록(114)으로부터 왜곡된 제 2 오디오 신호를 수신할 수 있다. 다른 프로세싱은 출력 노드(904)에서 프로세싱된 제 2 오디오 신호를 생성할 수 있다. 저역-통과 필터(912)는 비-선형 왜곡 블록(114)에 의해 생성된 새로운 주파수 컴포넌트들에 대한 소프트 롤-오프 스펙트럼 성형(soft roll-off spectral shaping)을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 저역-통과 필터(912)는 300 헤르츠와 같이 제 1 오디오 신호를 생성하는 컷-오프 주파수보다 약간 높은 컷-오프 주파수를 갖는 3-극 필터일 수 있다. 이득 블록(914)은 왜곡의 새로운 주파수 컴포넌트의 진폭을 부스팅할 수 있다. 일 실시예에서, 예컨대, 21dB의 미리 결정된 이득이 이득 블록(914)에 의해 적용되어 오리지널 오디오 신호의 저-주파수 콘텐츠 근처 또는 약 6dB 아래의 레벨까지 이들 새로운 컴포넌트를 부스팅한다. 고역-통과 필터(916)는 프로세싱된 제 2 오디오 신호인 필터링된 왜곡된 제 2 오디오 신호를 생성할 수 있다. 200Hz 컴포넌트들 미만의 왜곡된 컴포넌트들은, 이들이 마이크로스피커의 가청도 임계치 미만일 수 있기 때문에 고역-통과 필터(916)에 의해 제거될 수 있다. 베이스 강화 프로세싱에 더하여 또한 적용될 수 있는 다른 프로세싱의 다른 예는 스피커 익스커션(speaker excursion)을 미리 결정된 값으로 제한하는 스피커 보호이다.
베이스 강화 프로세싱을 갖는 오디오 시스템의 일 실시예는 비-선형 왜곡, 무한 컴팬딩, 조정 가능 왜곡, 및 대역-갭 필터링과 같은 위에서 설명된 특징들의 조합들을 포함할 수 있다. 도 10은 본 개시내용의 일부 실시예들에 따른 베이스 강화 프로세싱의 일 구현을 예시하는 블록도이다. 오디오 시스템(1000)은 고역-통과 필터(1012) 및 저역-통과 필터(1014)로 형성된 대역-갭 필터를 포함할 수 있다. 고역-통과 필터(1012)에 의해 생성된 제 1 오디오 신호는 결합기(1050)로 전달될 수 있다. 결합기(1050)는 프로세싱된 제 2 오디오 신호를 제 1 오디오 신호와 결합할 수 있다. 프로세싱된 오디오 신호는 무한 컴팬딩 블록들(1022 및 1024)에서의 프로세싱 및 비-선형 왜곡 블록(1030)의 적용을 포함하는 여러 프로세싱 단계들에 의해 생성될 수 있다. 무한 컴팬딩 블록들(1022 및/또는 1024)은 피크 엔벨로프 검출기(1026)에 의해 제어될 수 있다. 비-선형 왜곡 블록(1030)은 적응형 제어 블록(1032)에 의해 제어될 수 있다. 오디오 신호의 다른 프로세싱은 블록(1044)에서의 저역-통과 필터링을 포함할 수 있다. 오디오 신호의 다른 프로세싱은 블록(1044)에서 이득을 적용하고 블록(1046)에서 고역-통과 필터를 적용하는 것을 포함할 수 있다. 따라서, 오디오 시스템은 입력 노드(1002)에서 오리지널 오디오 신호를 수신하고 출력 노드(1004)에서 강화된 베이스를 갖는 출력 오디오 신호를 생성할 수 있다.
오디오 신호에 대한 오디오 시스템의 예시적인 동작이 이제 도 11a 내지 도 11f를 참조하여 설명된다. 도 11a 내지 도 11f는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따라 샘플 오디오 신호에 대한 베이스 강화 프로세싱의 동작을 예시하는 그래프이다. 도 11a는 입력 노드(102)에서 수신될 수 있는 것과 같은 50 헤르츠 베이스 톤 및 그의 고조파들을 갖는 오리지널 오디오 신호를 도시한다. 도 11b는 오리지널 오디오 신호에 고역-통과 필터를 적용한 후의 제 1 오디오 신호(106A)의 예를 도시한다. 도 11c는 저역-통과 필터를 오리지널 오디오 콘텐츠에 적용한 후의 제 2 오디오 신호(106B)의 예를 도시한다. 도 11c에 예시된 오디오 신호는 왜곡되어 도 11d에 도시된 왜곡된 제 2 오디오 신호를 형성한다. 그 후, 왜곡된 제 2 오디오 신호는 이를테면, 다른 프로세싱 블록(116)에서의 대역-통과 필터링에 의해 추가로 프로세싱되어, 도 11e에 도시된 예시적인 프로세싱된 제 2 오디오 신호(106C)를 획득한다. 그 후, 도 11e의 프로세싱된 제 2 오디오 신호는 도 11b의 제 1 오디오 신호와 재결합되어 출력 노드(104)에서 생성될 수 있는, 도 11f의 결합된 오디오 신호를 획득한다.
본원에서 설명된 하나 이상의 베이스 강화 기술들 및 시스템들을 통합한 전자 디바이스의 일 예가 도 12에 도시된다. 도 12는 본 개시내용의 일부 실시예들에 따라 스피커를 통해 사용자에게 플레이백하기 위한 음악 파일에 대한 베이스 강화 프로세싱을 수행하는 모바일 디바이스의 예시이다. 개인용 미디어 디바이스(1200)는 사용자가 플레이백을 위한 음악 파일을 선택할 수 있게 하기 위한 디스플레이(1202)를 포함할 수 있다. 음악 파일들이 사용자에 의해 선택될 때, 오디오 파일들이 애플리케이션 프로세서(도시되지 않음)에 의해 메모리(1204)로부터 리트리브되어 오디오 제어기(1206)에 제공될 수 있다. 오디오 데이터 스트림은 예컨대, 표준-충실도 PCM 인코딩 또는 고-선명 DoP(DSD over PCM) 인코딩에 따라 오디오 제어기(1206)에 제공될 수 있다. 오디오 제어기(1206)는 본원에서 설명된 베이스 강화 프로세싱을 포함할 수 있다. 메모리(1204)로부터 리트리브된 디지털 데이터는 오디오 제어기(1206)에 의해 아날로그 신호들로 변환되고 이러한 아날로그 신호들은 증폭기(1208)에 의해 증폭될 수 있다. 증폭기(1208)는 개인용 미디어 디바이스(1200)와 통합된 마이크로스피커(1214)에 그리고/또는 2.5mm, 3.5mm 또는 USB-C 커넥터와 같은 오디오 커넥터(1210)를 통해 커플링된 헤드폰(1212)에 커플링될 수 있다. 오디오 제어기(1206)에서 수신된 데이터는 메모리(1204)로부터 수신되는 것으로 설명되지만, 오디오 데이터는 또한, USB 연결, Wi-Fi를 통해 개인용 미디어 디바이스(1200)에 연결된 디바이스, 및 셀룰러 라디오, 인터넷-기반 서버, 다른 무선 라디오 및/또는 다른 유선 연결과 같은 다른 소스들로부터 수신될 수 있다.
도 2, 도 6 및 도 8의 개략적인 흐름도들은 일반적으로 로지컬 흐름도로서 기술된다. 마찬가지로, 회로에 대한 다른 동작들이 순서화된 단계들의 시퀀스로서 본원에서의 흐름도들 없이 설명된다. 도시된 순서, 라벨링된 단계 및 설명된 동작들은 본 발명의 방법들의 양상들을 나타낸다. 예시된 방법의 하나 이상의 단계들 또는 그의 부분들에 대해 기능, 로직 또는 효과 면에서 등가인 다른 단계들 및 방법들이 고려될 수 있다. 부가적으로, 사용된 포맷 및 심볼들은 방법의 로지컬 단계들을 설명하기 위해 제공되며, 방법의 범위를 제한하지 않는 것으로 이해된다. 다양한 화살표 유형들 및 라인 유형들이 흐름도에 사용될 수 있지만, 이들은 대응하는 방법의 범위를 제한하지 않는 것으로 이해된다. 실제로, 일부 화살표들 또는 다른 커넥터들이 단지 방법의 로지컬 흐름만을 표시하는 데 사용될 수 있다. 예컨대, 화살표는 도시된 방법의 열거된 단계들 사이에서 특정되지 않은 지속기간의 대기 또는 모니터링 기간을 표시할 수 있다. 부가적으로, 특정 방법이 발생하는 순서는 도시된 해당 단계들의 순서를 엄격하게 준수할 수 있거나 준수하지 않을 수 있다.
제어기에 의해 수행되는 것으로서 위에서 설명된 동작들은 설명된 동작들을 수행하도록 구성된 임의의 회로에 의해 수행될 수 있다. 이러한 회로는 반도체 기판 상에 구성된 IC(integrated circuit) 일 수 있고 로직 회로, 예컨대, 로직 게이트들로 구성된 트랜지스터들 및 메모리 회로, 예컨대, DRAM(dynamic random access memory), EPROM(electronically programmable read-only memory), 또는 다른 메모리 디바이스들로서 구성된 트랜지스터들 및 커패시터들을 포함한다. 로직 회로는 하드-와이어 연결들을 통해 또는 펌웨어에 포함된 명령들에 의한 프로그래밍을 통해 구성될 수 있다. 또한, 로직 회로는 소프트웨어에 포함된 명령들을 실행할 수 있는 범용 프로세서로서 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 제어기인 IC(integrated circuit)는 다른 기능성을 포함할 수 있다. 예컨대, 제어기 IC는 본원에서 설명된 기능들을 수행하기 위한 회로와 함께 오디오 코더/디코더(CODEC)를 포함할 수 있다. 이러한 IC는 오디오 제어기의 일 예이다. 다른 오디오 기능성은 부가적으로 또는 대안적으로, 오디오 제어기를 형성하기 위해 본원에서 설명된 IC 회로와 통합될 수 있다.
펌웨어 및/또는 소프트웨어로 구현되는 경우, 위에서 설명된 기능들은 컴퓨터-판독 가능 매체 상에 하나 이상의 명령들 또는 코드로서 저장될 수 있다. 예들은, 데이터 구조로 인코딩된 비-일시적인 컴퓨터-판독 가능 매체들 및 컴퓨터 프로그램으로 인코딩된 컴퓨터-판독 가능 매체들을 포함한다. 컴퓨터-판독 가능 매체들은 물리적 컴퓨터 저장 매체들을 포함한다. 저장 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 이용 가능한 매체일 수 있다. 제한이 아닌 예로서, 그러한 컴퓨터-판독가능 매체들은, RAM(random access memory), ROM(read-only memory), EEPROM(electrically-erasable programmable read-only memory), CD-ROM(compact disc read-only memory) 또는 다른 광학 디스크 저장소, 자기 디스크 저장 또는 다른 자기 저장 디바이스들, 또는 명령들 또는 데이터 구조들의 형태로 원하는 프로그램 코드를 저장하는 데 사용될 수 있고, 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 다른 매체를 포함할 수 있다. 디스크(disk 및 disc)는 CD(compact disc)들, 레이저 디스크(disc)들, 광학 디스크(disc)들, DVD(digital versatile disc)들, 플로피 디스크(disk)들 및 블루-레이 디스크(disc)들을 포함한다. 일반적으로, 디스크(disk)들은 데이터를 자기적으로 재생하고, 디스크(disc)들은 데이터를 광학적으로 재생한다. 위의 것들의 결합들이 또한 컴퓨터-판독 가능 매체들의 범위 내에 포함되어야 한다.
컴퓨터 판독-가능 매체 상의 저장에 부가하여, 명령들 및/또는 데이터는 통신 장치에 포함된 송신 매체들 상에서 신호들로서 제공될 수 있다. 예컨대, 통신 장치는, 명령들 및 데이터를 표시하는 신호들을 갖는 트랜시버를 포함할 수 있다. 명령들 및 데이터는 하나 이상의 프로세서들로 하여금, 청구항들에서 약술된 기능들을 구현하게 하도록 구성된다.
2개의 값들을 설명하는 데 사용되는 "대략 동일한"이라는 용어는 2개의 값들 사이의 차이가 대략 5 % 또는 5 % 미만인 것을 지칭할 수 있다.
본 개시내용 및 소정의 대표적인 이점들이 상세히 설명되었지만, 첨부된 청구항들에 의해 정의된 바와 같은 본 개시내용의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서, 다양한 변화들, 치환들 및 변경들이 본원에서 행해질 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 본 출원의 범위는, 명세서에서 설명된 프로세스, 머신, 제조, 재료의 조성, 수단, 방법들 및 단계들의 특정한 실시예들로 제한되도록 의도되지는 않는다. 다른 예로서, 소정의 수학 함수들을 수행하기 위해 DSP(digital signal processor)들이 설명되지만, 본 발명의 양상들은 GPU(graphics processing unit)들 및 CPU(central processing unit)들과 같은 다른 프로세서들에 의해 실행될 수 있다. 다른 예로서, 오디오 데이터의 프로세싱이 설명되었지만, 다른 데이터는 위에서 설명된 필터들 및 다른 회로를 통해 프로세싱될 수 있다. 당업자가 본 개시로부터 용이하게 인지할 바와 같이, 본원에서 설명된 대응하는 실시예들과 실질적으로 동일한 기능을 수행하거나 또는 실질적으로 동일한 결과를 달성하는, 현재 존재하거나 추후에 개발될 프로세스들, 머신들, 제조, 재료의 조성, 수단, 방법들, 또는 단계들이 활용될 수 있다. 따라서, 첨부된 청구항들은 그러한 프로세스들, 머신들, 제조, 물질의 조성, 수단, 방법들, 또는 단계들을 그들의 범위 내에 포함하도록 의도된다.
Claims (20)
- 방법으로서,
입력 오디오 신호를 수신하는 단계;
상기 입력 오디오 신호로부터 제 1 오디오 신호를 생성하는 단계;
제 2 오디오 신호를 생성하기 위해 상기 입력 오디오 신호에 저역-통과 필터를 적용하는 단계;
상기 입력 오디오 신호의 프로세싱된 제 2 오디오 신호를 형성하도록 상기 제 2 오디오 신호를 프로세싱하는 단계 ― 상기 프로세싱하는 단계는,
왜곡된 제 2 오디오 신호를 획득하기 위해 상기 제 2 오디오 신호의 주파수 스펙트럼의 적어도 일부에 비-선형 왜곡을 적용하는 단계 ― 상기 프로세싱된 제 2 오디오 신호는 상기 왜곡된 제 2 오디오 신호에 적어도 부분적으로 기초하고, 상기 비-선형 왜곡을 적용하는 단계는 기본 주파수의 정수배를 포함하는 고-주파수 왜곡 대역으로서 일련의 고조파들을 생성하고, 상기 기본 주파수는 상기 저역-통과 필터의 고-주파수 컷-오프 미만의 상기 입력 오디오 신호의 저-주파수 대역에 있음 ― ; 및
상기 저-주파수 대역에서의 강도의 측정값에 대한 상기 비-선형 왜곡의 고-주파수 왜곡 대역에서의 강도의 측정값의 관계를 유지하도록 상기 프로세싱된 제 2 오디오 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 제 2 오디오 신호에 적용되는 상기 비-선형 왜곡에 대한 파라미터들을 조정하는 단계를 포함함 ― ; 및
출력 오디오 신호를 생성하도록 상기 프로세싱된 제 2 오디오 신호를 제 1 오디오 신호와 결합하는 단계를 포함하는,
방법. - 제1 항에 있어서,
제 1 오디오 신호를 생성하는 단계는 상기 제 1 오디오 신호를 생성하기 위해 상기 입력 오디오 신호에 고역-통과 필터를 적용하는 단계를 포함하고,
상기 입력 오디오 신호에 상기 고역-통과 필터를 적용하는 단계는 제 1 주파수 아래의 제로 콘텐츠(zero content)를 갖는 제 1 오디오 신호를 생성하고,
상기 입력 오디오 신호에 상기 저역-통과 필터를 적용하는 단계는 제 2 주파수 위의 제로 주파수 콘텐츠를 갖는 상기 제 2 오디오 신호를 생성하고, 상기 제 1 주파수는 상기 제 2 주파수보다 높은,
방법. - 제1 항에 있어서,
상기 제 2 오디오 신호를 프로세싱하는 단계는,
제 1 진폭 엔벨로프를 생성하도록 상기 제 2 오디오 신호의 시변 진폭 엔벨로프(time-varying amplitude envelope)를 추정하는 단계;
상기 비-선형 왜곡을 적용하기 전에 상기 제 2 오디오 신호에 전치-왜곡 이득(pre-distortion gain)을 적용하는 단계 ― 상기 적용된 전치-왜곡 이득은 상기 제 1 진폭 엔벨로프에 적어도 부분적으로 기초하고, 상기 전치-왜곡 이득은 풀-스케일(full-scale)인 압축된 제 2 오디오 신호를 생성하고, 상기 비-선형 왜곡은 상기 압축된 제 2 오디오 신호에 적용됨 ― ;
상기 비-선형 왜곡이 적용된 후 상기 왜곡된 제 2 오디오 신호에 역(inverse) 이득을 적용하는 단계 ― 상기 적용된 역 이득은 상기 전치 왜곡 이득과 관련됨 ― ; 및
상기 왜곡된 제 2 오디오 신호가 상기 제 1 진폭 엔벨로프와 동일한 시변 진폭을 갖도록 상기 제 1 진폭 엔벨로프에 응답하여 상기 전치-왜곡 이득을 조정하는 단계를 포함하는,
방법. - 제1 항에 있어서,
상기 비-선형 왜곡을 적용하는 단계는 시그모이드-기반 함수(sigmoid-based function)를 적용하는 단계를 포함하는,
방법. - 제1 항에 있어서,
상기 프로세싱된 제 2 오디오 신호를 형성하도록 상기 제 2 오디오 신호를 프로세싱하는 단계는 필터링되고 왜곡된 제 2 오디오 신호를 생성하도록 상기 왜곡된 제 2 오디오 신호에 고역-통과 필터를 적용하는 단계를 포함하고,
상기 비-선형 왜곡을 조정하는 단계는,
상기 제 2 오디오 신호의 제 1 시변 전력을 추정하는 단계; 및
상기 프로세싱된 제 2 오디오 신호의 제 2 시변 전력을 추정하는 단계를 포함하고,
상기 비-선형 왜곡은 상기 제 1 시변 전력 및 상기 제 2 시변 전력에 적어도 부분적으로 기초하여 조정되고, 상기 조정된 비-선형 왜곡은 상기 제 1 시변 전력 대 상기 제 2 시변 전력의 일정한 비를 유지하도록 적용되는,
방법. - 제1 항에 있어서,
상기 제 2 오디오 신호를 프로세싱하는 단계는,
이득을 받고(gained) 왜곡된 제 2 오디오 신호를 생성하도록 상기 왜곡된 제 2 오디오 신호에 후치-왜곡 이득을 적용하는 단계를 포함하는,
방법. - 제1 항에 있어서,
상기 출력 오디오 신호를 트랜스듀서에 출력하는 단계를 더 포함하고,
상기 트랜스듀서는 마이크로스피커인,
방법. - 제7 항에 있어서,
상기 입력 오디오 신호는 모바일 컴퓨팅 디바이스의 애플리케이션 프로세서로부터 오디오 제어기에 의해 수신되는,
방법. - 장치로서,
오디오 제어기를 포함하고,
상기 오디오 제어기는,
프로세싱된 제 2 오디오 신호를 형성하도록 제 2 오디오 신호를 프로세싱하는 단계 ― 상기 제 2 오디오 신호는 오리지널 오디오 신호의 저-주파수 콘텐츠를 포함하고, 상기 프로세싱하는 단계는,
왜곡된 제 2 오디오 신호를 획득하기 위해 제 2 오디오 신호의 주파수 스펙트럼의 적어도 일부에 비-선형 왜곡을 적용하는 단계 ― 상기 제 2 오디오 신호는 오리지널 오디오 신호의 저-주파수 콘텐츠를 포함하고, 상기 비-선형 왜곡은 기본 주파수의 정수배를 포함하는 고-주파수 왜곡 대역으로서 일련의 고조파들을 생성하고, 상기 기본 주파수는 저역-통과 필터의 고-주파수 컷-오프 미만의 입력 오디오 신호의 저-주파수 대역에 있음 ― ; 및
상기 저-주파수 대역에서의 강도의 측정값에 대한 상기 비-선형 왜곡의 고-주파수 왜곡 대역에서의 강도의 측정값의 관계를 유지하도록 상기 프로세싱된 제 2 오디오 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 제 2 오디오 신호에 적용되는 상기 비-선형 왜곡에 대한 파라미터들을 조정하는 단계를 포함함 ― ;
출력 오디오 신호를 생성하도록 상기 프로세싱된 제 2 오디오 신호를 제 1 오디오 신호와 결합하는 단계를 수행하도록 구성되고,
상기 제 1 오디오 신호는 상기 저-주파수 콘텐츠가 없는 상기 오리지널 오디오 신호를 포함하는,
장치. - 제9 항에 있어서,
상기 제 2 오디오 신호를 프로세싱하는 단계는,
제 1 진폭 엔벨로프를 생성하도록 상기 제 2 오디오 신호의 시변 진폭 엔벨로프를 추정하는 단계;
상기 비-선형 왜곡을 적용하기 전에 상기 제 2 오디오 신호에 전치-왜곡 이득을 적용하는 단계 ― 상기 적용된 전치-왜곡 이득은 상기 제 1 진폭 엔벨로프에 적어도 부분적으로 기초하고, 상기 전치-왜곡 이득은 풀-스케일인 압축된 제 2 오디오 신호를 생성하고, 상기 비-선형 왜곡은 상기 압축된 제 2 오디오 신호에 적용됨 ― ;
상기 비-선형 왜곡이 적용된 후 상기 왜곡된 제 2 오디오 신호에 역 이득을 적용하는 단계 ― 상기 적용된 역 이득은 상기 전치 왜곡 이득과 관련됨 ― ; 및
상기 왜곡된 제 2 오디오 신호가 상기 제 1 진폭 엔벨로프에 대응하는 시변 진폭을 갖도록 제 1 진폭 엔벨로프에 응답하여 상기 전치-왜곡 이득을 조정하는 단계를 포함하는,
장치. - 제9 항에 있어서,
상기 비-선형 왜곡을 적용하는 단계는 시그모이드-기반 함수를 적용하는 단계를 포함하는,
장치. - 제9 항에 있어서,
상기 프로세싱된 제 2 오디오 신호를 형성하도록 상기 제 2 오디오 신호를 프로세싱하는 단계는 필터링되고 왜곡된 제 2 오디오 신호를 생성하도록 상기 왜곡된 제 2 오디오 신호에 고역-통과 필터를 적용하는 단계를 포함하고,
상기 비-선형 왜곡을 조정하는 단계는,
상기 제 2 오디오 신호의 제 1 시변 전력을 추정하는 단계; 및
상기 프로세싱된 제 2 오디오 신호의 제 2 시변 전력을 추정하는 단계를 포함하고,
상기 비-선형 왜곡은 상기 제 1 시변 전력 및 상기 제 2 시변 전력에 적어도 부분적으로 기초하여 조정되고, 상기 조정된 비-선형 왜곡은 상기 제 1 시변 전력 대 상기 제 2 시변 전력의 일정한 비를 유지하도록 적용되는,
장치. - 제9 항에 있어서,
상기 제 2 오디오 신호를 프로세싱하는 단계는,
이득을 받고 왜곡된 제 2 오디오 신호를 생성하도록 상기 왜곡된 제 2 오디오 신호에 후치-왜곡 이득을 적용하는 단계를 포함하는,
장치. - 제9 항에 있어서,
상기 오디오 제어기는 출력 신호를 트랜스듀서에 출력하도록 구성된 증폭기에 커플링되도록 구성되며, 상기 트랜스듀서는 마이크로스피커인,
장치. - 제9 항에 있어서,
상기 오디오 제어기는 상기 오리지널 오디오 신호를 포함하는 음악 파일을 리트리브(retrieve)하기 위해 메모리에 커플링되도록 구성되는,
장치. - 장치로서,
입력 오디오 신호를 수신하도록 구성된 입력 노드;
상기 입력 노드에 커플링되고, 저-주파수 콘텐츠가 없는 제 1 오디오 신호를 생성하고 저-주파수 콘텐츠를 갖는 제 2 오디오 신호를 생성하도록 구성된 갭 대역 필터(gap band filter);
상기 제 2 오디오 신호를 수신하고 상기 제 2 오디오 신호로부터, 프로세싱된 제 2 오디오 신호를 생성하도록 구성된 베이스 프로세싱 블록 ― 상기 베이스 프로세싱 블록은,
스케일링된 제 2 오디오 신호를 획득하기 위해 상기 제 2 오디오 신호를 스케일링하도록 구성된 동적 범위 압축 블록;
왜곡된 제 2 오디오 신호를 획득하기 위해 상기 스케일링된 제 2 오디오 신호에 비-선형 왜곡을 적용하도록 구성된 비-선형 왜곡 블록 ― 상기 비-선형 왜곡은 기본 주파수의 정수배를 포함하는 고-주파수 왜곡 대역으로서 일련의 고조파들을 생성하고, 상기 기본 주파수는 상기 제 2 오디오 신호의 고-주파수 컷-오프 미만의 상기 입력 오디오 신호의 저-주파수 대역에 있음 ― ;
스케일링되고 왜곡된 제 2 오디오 신호를 획득하기 위해 상기 왜곡된 제 2 오디오 신호를 스케일링하도록 구성된 동적 범위 확장 블록 ― 상기 프로세싱된 제 2 오디오 신호는 상기 스케일링되고 왜곡된 제 2 오디오 신호에 적어도 부분적으로 기초함 ― ; 및
상기 저-주파수 대역에서의 강도의 측정값에 대한 상기 비-선형 왜곡의 고-주파수 왜곡 대역에서의 강도의 측정값의 관계를 유지하도록 상기 프로세싱된 제 2 오디오 신호에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 제 2 오디오 신호에 적용되는 상기 비-선형 왜곡에 대한 파라미터들을 조정하도록 구성된 왜곡 조정 블록을 포함함 ― ; 및
상기 프로세싱된 제 2 오디오 신호를 수신하기 위해 상기 베이스 프로세싱 블록에 커플링되고 상기 제 1 오디오 신호를 수신하기 위해 상기 갭 대역 필터에 커플링되는 결합기를 포함하는,
장치. - 제16 항에 있어서,
상기 비-선형 왜곡 블록은 상기 스케일링된 제 2 오디오 신호에 시그모이드-기반 함수를 적용하도록 구성되는,
장치. - 제16 항에 있어서,
상기 왜곡 조정 블록은,
상기 제 2 오디오 신호의 제 1 시변 전력을 추정하는 단계; 및
상기 프로세싱된 제 2 오디오 신호의 제 2 시변 전력을 추정하는 단계를 를 수행하도록 구성되고,
상기 비-선형 왜곡은 상기 제 1 시변 전력 및 상기 제 2 시변 전력에 적어도 부분적으로 기초하여 조정되고, 상기 조정된 비-선형 왜곡은 상기 제 1 시변 전력 대 상기 제 2 시변 전력의 일정한 비를 유지하도록 적용되는,
장치. - 제16 항에 있어서,
상기 동적 범위 압축 블록은,
제 1 진폭 엔벨로프를 생성하도록 상기 제 2 오디오 신호의 시변 진폭 엔벨로프를 추정하는 단계;
상기 스케일링된 제 2 오디오 신호를 획득하기 위해 상기 제 2 오디오에 전치-왜곡 이득을 적용하는 단계 ― 상기 적용된 전치-왜곡 이득은 상기 제 1 진폭 엔벨로프에 적어도 부분적으로 기초함 ― ; 및
상기 스케일링되고 왜곡된 제 2 오디오 신호가 상기 제 1 진폭 엔벨로프와 동일한 시변 진폭을 갖도록 상기 제 1 진폭 엔벨로프에 응답하여 상기 전치-왜곡 이득을 조정하는 단계를 수행하도록 구성되고,
상기 동적 범위 확장 블록은,
상기 스케일링된 왜곡된 제 2 오디오 신호를 획득하기 위해 상기 왜곡된 제 2 오디오 신호에 역 이득을 적용하는 단계를 수행하도록 구성되고, 상기 적용된 역 이득은 상기 전치-왜곡 이득과 관련되는,
장치. - 제16 항에 있어서,
출력 오디오 신호를 트랜스듀서에 출력하는 단계를 더 포함하고,
상기 트랜스듀서는 마이크로스피커인,
장치.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US15/435,574 US11109155B2 (en) | 2017-02-17 | 2017-02-17 | Bass enhancement |
| US15/435,574 | 2017-02-17 | ||
| PCT/US2018/015050 WO2018151914A1 (en) | 2017-02-17 | 2018-01-24 | Bass enhancement |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20190118612A KR20190118612A (ko) | 2019-10-18 |
| KR102422741B1 true KR102422741B1 (ko) | 2022-07-18 |
Family
ID=59010977
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020197026710A KR102422741B1 (ko) | 2017-02-17 | 2018-01-24 | 베이스 강화 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11109155B2 (ko) |
| KR (1) | KR102422741B1 (ko) |
| CN (1) | CN110506425B (ko) |
| GB (1) | GB2559820B (ko) |
| TW (1) | TWI735740B (ko) |
| WO (1) | WO2018151914A1 (ko) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10483931B2 (en) * | 2017-03-23 | 2019-11-19 | Yamaha Corporation | Audio device, speaker device, and audio signal processing method |
| US10460709B2 (en) * | 2017-06-26 | 2019-10-29 | The Intellectual Property Network, Inc. | Enhanced system, method, and devices for utilizing inaudible tones with music |
| US11030983B2 (en) | 2017-06-26 | 2021-06-08 | Adio, Llc | Enhanced system, method, and devices for communicating inaudible tones associated with audio files |
| WO2019054980A1 (en) | 2017-09-12 | 2019-03-21 | Intel Corporation | DIGITAL PREDISTORTION OF SIGNALS |
| US20210366461A1 (en) * | 2020-05-20 | 2021-11-25 | Resemble.ai | Generating speech signals using both neural network-based vocoding and generative adversarial training |
| CN111796791A (zh) * | 2020-06-12 | 2020-10-20 | 瑞声科技(新加坡)有限公司 | 一种低音增强方法、系统、电子设备和存储介质 |
| CN114286253B (zh) * | 2020-09-27 | 2024-03-22 | 炬芯科技股份有限公司 | 音频处理方法、装置及音频播放设备 |
| JP2022108948A (ja) * | 2021-01-14 | 2022-07-27 | ヤマハ株式会社 | 信号処理装置および信号処理方法 |
| US11950089B2 (en) | 2021-07-29 | 2024-04-02 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Perceptual bass extension with loudness management and artificial intelligence (AI) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100228368A1 (en) * | 2009-03-06 | 2010-09-09 | Lg Electronics Inc. | Apparatus for processing an audio signal and method thereof |
Family Cites Families (27)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4495640A (en) * | 1982-06-28 | 1985-01-22 | Frey Douglas R | Adjustable distortion guitar amplifier |
| US5133015A (en) * | 1990-01-22 | 1992-07-21 | Scholz Donald T | Method and apparatus for processing an audio signal |
| US5930373A (en) | 1997-04-04 | 1999-07-27 | K.S. Waves Ltd. | Method and system for enhancing quality of sound signal |
| US6504935B1 (en) * | 1998-08-19 | 2003-01-07 | Douglas L. Jackson | Method and apparatus for the modeling and synthesis of harmonic distortion |
| US6285767B1 (en) | 1998-09-04 | 2001-09-04 | Srs Labs, Inc. | Low-frequency audio enhancement system |
| JP2000184038A (ja) * | 1998-12-14 | 2000-06-30 | Pioneer Electronic Corp | 選択装置 |
| US6778966B2 (en) * | 1999-11-29 | 2004-08-17 | Syfx | Segmented mapping converter system and method |
| GB2391439B (en) | 2002-07-30 | 2006-06-21 | Wolfson Ltd | Bass compressor |
| US7729497B2 (en) | 2004-01-13 | 2010-06-01 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Audio signal enhancement |
| KR100612012B1 (ko) | 2004-05-28 | 2006-08-11 | 삼성전자주식회사 | 스피커 재생 시스템에 있어서 고조파 발생방법 및 그 장치 |
| KR100619066B1 (ko) * | 2005-01-14 | 2006-08-31 | 삼성전자주식회사 | 오디오 신호의 저음역 강화 방법 및 장치 |
| US20080243496A1 (en) * | 2005-01-21 | 2008-10-02 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Band Division Noise Suppressor and Band Division Noise Suppressing Method |
| WO2007013622A1 (ja) * | 2005-07-29 | 2007-02-01 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | スピーカ装置 |
| KR101310231B1 (ko) | 2007-01-18 | 2013-09-25 | 삼성전자주식회사 | 저음 증강 장치 및 방법 |
| JP5018339B2 (ja) | 2007-08-23 | 2012-09-05 | ソニー株式会社 | 信号処理装置、信号処理方法、プログラム |
| US8582784B2 (en) * | 2007-09-03 | 2013-11-12 | Am3D A/S | Method and device for extension of low frequency output from a loudspeaker |
| CN101964190B (zh) | 2009-07-24 | 2014-05-21 | 敦泰科技(深圳)有限公司 | 扬声器截止频率以下信号还原原声的方法和装置 |
| JP4957778B2 (ja) * | 2009-11-06 | 2012-06-20 | 株式会社デンソー | 車載音響装置および車載音響システム |
| GB2486193A (en) * | 2010-12-06 | 2012-06-13 | Guitouchi Ltd | Touch sensitive panel used with a musical instrument to manipulate an audio signal |
| US8873763B2 (en) | 2011-06-29 | 2014-10-28 | Wing Hon Tsang | Perception enhancement for low-frequency sound components |
| WO2013076223A1 (en) | 2011-11-22 | 2013-05-30 | Actiwave Ab | System and method for bass enhancement |
| CN108989950B (zh) | 2012-05-29 | 2023-07-25 | 创新科技有限公司 | 自适应低音处理系统 |
| WO2013182901A1 (en) * | 2012-06-07 | 2013-12-12 | Actiwave Ab | Non-linear control of loudspeakers |
| EP3010251B1 (en) * | 2014-10-15 | 2019-11-13 | Nxp B.V. | Audio system |
| CN104936088A (zh) | 2015-04-21 | 2015-09-23 | 上海大学 | 一种混合虚拟低音增强处理方法 |
| US10274520B2 (en) * | 2015-09-30 | 2019-04-30 | Tektronix, Inc. | Offset stacked compressor amplifiers in a discrete digitizer system for noise reduction and increased resolution |
| WO2017075405A1 (en) * | 2015-10-29 | 2017-05-04 | PogoTec, Inc. | Hearing aid adapted for wireless power reception |
-
2017
- 2017-02-17 US US15/435,574 patent/US11109155B2/en active Active
- 2017-04-27 GB GB1706688.7A patent/GB2559820B/en active Active
-
2018
- 2018-01-24 KR KR1020197026710A patent/KR102422741B1/ko active IP Right Grant
- 2018-01-24 WO PCT/US2018/015050 patent/WO2018151914A1/en active Application Filing
- 2018-01-24 CN CN201880020663.6A patent/CN110506425B/zh active Active
- 2018-02-05 TW TW107103954A patent/TWI735740B/zh active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100228368A1 (en) * | 2009-03-06 | 2010-09-09 | Lg Electronics Inc. | Apparatus for processing an audio signal and method thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110506425A (zh) | 2019-11-26 |
| TW201836369A (zh) | 2018-10-01 |
| US11109155B2 (en) | 2021-08-31 |
| CN110506425B (zh) | 2022-03-11 |
| GB2559820B (en) | 2019-05-22 |
| US20180242083A1 (en) | 2018-08-23 |
| WO2018151914A1 (en) | 2018-08-23 |
| GB2559820A (en) | 2018-08-22 |
| GB201706688D0 (en) | 2017-06-14 |
| KR20190118612A (ko) | 2019-10-18 |
| TWI735740B (zh) | 2021-08-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102422741B1 (ko) | 베이스 강화 | |
| JP6750061B2 (ja) | エンコードされたオーディオメタデータベースのイコライゼーション | |
| JP7273914B2 (ja) | 効率的なｄｒｃプロファイル伝送 | |
| JP5917518B2 (ja) | 知覚スペクトルアンバランス改善のための音声信号動的補正 | |
| JP5074115B2 (ja) | 音響信号処理装置及び音響信号処理方法 | |
| US20080091416A1 (en) | Method, medium and apparatus enhancing a bass signal using an auditory property | |
| KR102302683B1 (ko) | 음향 출력 장치 및 그 신호 처리 방법 | |
| JP2009519491A (ja) | 音声データストリームを処理する装置および方法 | |
| JP2007178675A (ja) | オーディオ再生の効果付加方法およびその装置 | |
| JP2008507934A (ja) | 音声強調 | |
| JP5340121B2 (ja) | オーディオ信号再生装置 | |
| US10225654B1 (en) | Speaker distortion reduction | |
| JP5041308B1 (ja) | ラウドネス補正手段と音質調整手段 | |
| WO2019050646A1 (en) | TRANSIENT DETECTION FOR LOUDSPEAKER DISTORTION REDUCTION | |
| JP5715910B2 (ja) | ダイナミックレンジ拡張装置 | |
| JP2019522450A (ja) | 信号強調 | |
| JP2018133637A (ja) | 音響装置及び音質調整方法 | |
| JP2012078578A (ja) | 電子機器、コンテンツ再生方法およびプログラム | |
| JP2010154467A (ja) | オーディオ出力装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |