KR102645743B1 - 볼륨 종속 오디오 보상 - Google Patents

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Abstract

적어도 하나의 오디오 스피커를 포함하는 오디오 스피커 장치에서 오디오-스트림을 실시간 처리하기 위한 방법(100)이 제시된다. 상기 방법(100)은 오디오-스트림 및 오디오-스트림과 연관된 재생 볼륨을 수신하는 단계(110) 및 재생 볼륨 및 미리-저장된 음향 전달 데이터에 기초하여 오디오 스피커의 재생 음압 레벨을 결정하는 단계(120)를 포함한다. 상기 미리-저장된 음향 전달 데이터는 오디오 스피커의 재생 음압 레벨과 재생 볼륨을 연관시킨다. 상기 방법은 결정된 재생 음압 레벨과 연관된 진폭 보상 데이터에 기초하여 보상 필터를 생성하는 단계(130) 및 보상 필터를 사용하고 보상된 오디오-스트림을 생성하는 오디오-스트림에 이득 인자를 적용하여 오디오-스트림을 필터링하는 단계(140)를 더 포함한다. 상기 이득 인자는 보상 필터에 관계없이 오디오-스트림의 총 오디오 전력이 유지되도록 구성된다. 보상된 오디오-스트림은 오디오 스피커(21)에 제공된다(150). 또한, 오디오 스피커 장치 및 컴퓨터 프로그램 제품이 제공된다.

Description

볼륨 종속 오디오 보상
본 발명은 오디오의 보상에 관한 것으로, 보다 정확하게는 오디오 스피커 장치(arrangement)에서 오디오-스트림을 보상하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
1970년대 후반 Walkman™과 같은 휴대용 전자 장비가 도입된 이후로, 휴대용 오디오의 가용성과 품질은 계속해서 향상되고 있다. 스마트폰을 사용하면, 이러한 장치의 모든 사용자는 거의 끝없이 공급되는 음악 및 기타 오디오 콘텐츠에 액세스할 수 있다. 오디오 콘텐츠는 일반적으로 한 쌍의 헤드폰 또는 기타 휴대용 스피커를 통해 경험된다.
오디오 콘텐츠는 특정 방식으로 소리를 내기 위한 것이며, 예를 들면, 콘텐츠의 작성자와 제작자는 콘텐츠가 청취자에게 어떻게 인식되어야 하는지에 대한 일정한 아이디어를 가지고 있다. 스피커와 헤드폰에 대해서도 마찬가지이다. 이러한 제품의 디자이너는 일반적으로 제품이 예를 들면, 브랜드 특유의 사운드 또는 느낌을 생성하도록 오디오 콘텐츠를 변경하는 방법에 대한 비전을 가지고 있다.
이 문제에 대한 한 가지 해결책은 청취자가 청력 테스트를 수행하고 청력 테스트 결과를 보상하도록 오디오를 조정하여 청취 경험을 개인화하는 것이다. 이 개념의 구현은 US2006215844호에 제시되어 있으며, 여기서 오디오 신호는 청취자의 청력 프로파일에 따라 필터링된다.
종래 기술은 청력 임계값, 즉 청취자가 들을 수 있는 가장 낮은 음압에 초점을 맞추고 있다. 그러나 재생되는 오디오는 청력 임계값에 해당하는 볼륨으로 재생되는 경우가 거의 없다.
이상의 점을 감안할 때, 개선의 여지가 있음은 자명하다.
본 발명의 목적은 종래 기술보다 개선되고 위에서 논의된 단점을 제거하거나 적어도 완화하는 새로운 유형의 오디오 보상(audio compensation)을 제공하는 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명의 목적은 오디오 신호에 대한 사전 지식 없이 결정되고 스트리밍된 오디오에 적용 가능한 오디오 보상을 제공하는 것이다. 이들 목적은 첨부된 독립항 및 이 독립항에 연관된 종속항에 정의된 바람직한 실시예에 설명된 기술에 의해 달성된다.
본 발명의 제 1 양태에 따르면, 오디오 스피커 장치에서 오디오-스트림의 실시간 처리를 위한 방법이 제시된다. 오디오 스피커 장치는 적어도 하나의 오디오 스피커를 포함한다. 상기 방법은 오디오-스트림 및 오디오-스트림과 연관된 재생 볼륨(playback volume)을 수신하는 단계를 포함한다. 이로부터, 재생 볼륨 및 미리-저장된 음향 전달 데이터에 기초하여 오디오 스피커의 재생 음압 레벨이 결정된다. 미리-저장된 음향 전달 데이터는 오디오 스피커의 재생 음압 레벨과 재생 볼륨을 연관시키고 있다. 상기 방법은 결정된 재생 음압 레벨과 연관된 진폭 보상 데이터에 기초하여 보상 필터를 추가로 생성하고 보상된 오디오-스트림을 생성하는 오디오-스트림에 이득 인자(gain factor)를 적용하여 보상 필터를 사용하여 오디오-스트림을 필터링한다. 이득 인자는 보상 필터에 관계없이 오디오-스트림의 총 오디오 전력이 유지되도록 구성된다. 보상된 오디오-스트림은 오디오 스피커에 제공된다.
상기 방법의 일 실시예에서, 진폭 보상 데이터는 등 청감 곡선(equal loudness contour)에 기초한다. 등가 음량에 대한 진폭 보상 데이터를 기반으로, 오디오-스트림은 재생 음압 레벨에 관계없이 동일한 방식으로 인식된다.
다른 실시예에서, 진폭 보상 데이터는 복수의 상이한 주파수 및 복수의 재생 볼륨에 대한 진폭 보상 값을 포함한다. 주파수 종속성을 추가함으로써 오디오-스트림은 재생 음압 레벨에 관계없이 동일한 방식으로 인식된다.
추가적인 실시예에서, 상기 방법은 재생 볼륨과 다른 업데이트된 재생 볼륨을 수신하는 단계, 및 업데이트된 재생 볼륨 및 미리-저장된 음향 전달 데이터에 기초하여 오디오 스피커의 업데이트된 재생 음압 레벨을 결정하는 단계를 더 포함한다. 업데이트된 보상 필터는 결정된 업데이트된 재생 음압 레벨과 연관된 진폭 보상 데이터를 기반으로 생성된다. 오디오-스트림은 업데이트된 보상 필터를 사용하여 보상된 오디오-스트림을 생성하도록 필터링된다. 보상된 오디오-스트림은 업데이트된 보상 필터를 사용하여 업데이트된 재생 볼륨과 동기화되어 오디오 스피커에 제공된다. 오디오-스트림이 재생 볼륨의 변경과 동기화되어 제공되도록 하면 재생 볼륨이 변경될 때 볼륨 보상된 오디오-스트림이 중단 없이 사용자에게 전달될 수 있다.
일 실시예에서, 필터링하는 단계는 보상된 오디오-스트림을 생성하는 오디오-스트림에 이득 인자를 적용하는 단계를 더 포함한다. 이득 인자는 업데이트된 보상 필터에 관계없이 오디오-스트림의 총 오디오 전력이 유지되도록 구성된다. 이것은 보상 필터의 적용이 오디오-스트림에 대한 감소 또는 증가 효과를 가질 수 있기 때문에 유용하다.
또 다른 실시예에서, 오디오-스트림은 오디오 프레임에서 필터링된다. 프레임에 오디오-스트림이 있으면 오디오-스트림을 청크(chunk)로 처리, 취급, 및 전달할 수 있다.
추가 실시예에서, 업데이트된 재생 음압 레벨을 결정하고 업데이트된 보상 필터를 생성하는 단계는 2개의 연속적인 오디오 프레임의 필터링 사이의 중간 시간 동안 실행된다. 이것은 오디오-스트림의 보상을 손상시키지 않고 재생 음압 레벨을 실질적으로 즉각적으로 변화시킨다.
일 실시예에서, 보상 필터를 생성하는 단계는 추가로 오디오 스피커 장치의 사용자와 연관된 청력 프로파일에 기초한다. 청력 프로파일을 기반으로 오디오-스트림을 처리하면 사용자의 청취 경험이 더욱 향상된다.
다른 실시예에서, 오디오-스트림은 채널화된 오디오 포맷(channelized audio format)으로 형성된다. 이것은 하나 초과의 채널을 포함하는 오디오-스트림, 예를 들어, 스테레오 오디오-스트림 또는 기타 다중-채널 오디오-스트림을 즐길 때 유용하다.
일 실시예에서, 채널화된 오디오 포맷은 좌측 채널 오디오-스트림 및 우측 채널 오디오-스트림을 포함한다. 이 실시예에서, 보상 필터를 생성하는 단계(들)는 좌측 채널 오디오-스트림에 대한 좌측 보상 필터 및 우측 채널 오디오-스트림에 대한 우측 보상 필터를 생성하는 단계를 더 포함한다. 이것은 스테레오 오디오-스트림을 즐길 때 및/또는 사용자의 청각 프로필이 우측 귀와 비교하여 좌측 귀에서 다를 때 유용하다.
일 실시예에서, 보상 필터는 FIR 필터와 같은 선형 위상 응답을 갖는 디지털 필터이다. FIR 필터는 정확한 선형 위상을 가질 수 있고 항상 안정적이며 하드웨어에서 효율적으로 구현되며 필터 시작 과도 상태는 지속 시간이 유한하기 때문에 유용하다.
본 발명의 제 2 양태에서, 적어도 하나의 오디오 스피커, 적어도 하나의 메모리, 적어도 하나의 외부 인터페이스, 및 상기 적어도 하나의 오디오 스피커에 작동 가능하게 연결된 적어도 하나의 제어기를 포함하는 오디오 스피커 장치로서, 상기 적어도 하나의 메모리 및 상기 적어도 하나의 외부 인터페이스가 도입된다. 상기 적어도 하나의 제어기는 외부 인터페이스를 통해 오디오-스트림 및 오디오-스트림과 연관된 재생 볼륨을 실시간으로 수신하고, 재생 볼륨 및 미리-저장된 음향 전달 데이터에 기초하여 오디오 스피커의 재생 음압 레벨을 결정하도록 구성된다. 미리-저장된 음향 전달 데이터는 오디오 스피커의 재생 음압 레벨과 재생 볼륨을 연관시킨다. 이것은 결정된 재생 음압 레벨과 연관된 진폭 보상 데이터를 기반으로 보상 필터를 생성하고 보상 필터를 사용하고 보상된 오디오-스트림을 생성하는 오디오 스트림에 이득 인자를 적용하여 오디오-스트림을 필터링하는데 사용된다. 이득 인자는 보상 필터에 관계없이 오디오-스트림의 총 오디오 전력이 유지되도록 구성된다. 보상된 오디오-스트림은 오디오 스피커에 제공된다.
오디오 스피커 장치의 일 실시예에서, 외부 인터페이스는 무선 인터페이스이다. 무선 외부 인터페이스가 있으면 오디오 스피커 배열의 유용성, 편안함 및 유연성이 향상된다.
오디오 스피커 장치의 일 실시예에서, 그것은 위에 개시된 오디오-스트림을 처리하기 위한 방법을 수행하도록 구성된다.
제 3 양태에 따르면, 컴퓨터 프로그램 제품이 제시된다. 컴퓨터 프로그램 제품은 제어기에 의해 실행될 때 제어기가 오디오-스트림 및 오디오-스트림과 연관된 재생 볼륨을 실시간으로 수신하게 하도록 구성된다. 컴퓨터 프로그램 제품은 또한 재생 볼륨 및 미리-저장된 음향 전달 데이터에 기초하여 오디오 스피커의 재생 음압 레벨을 결정하도록 구성된다. 미리-저장된 음향 전달 데이터는 오디오 스피커의 재생 음압 레벨과 재생 볼륨을 연관시킨다. 이로부터, 결정된 재생 음압 레벨과 연관된 진폭 보상 데이터에 기초하여 보상 필터가 생성되고, 보상 필터를 사용하고 그리고 보상된 오디오-스트림을 생성하는 오디오 스트림에 이득 인자를 적용하여 오디오-스트림이 필터링된다. 이득 인자는 오디오-스트림의 총 오디오 전력이 보존되도록 구성된다. 보상된 오디오-스트림은 오디오 스피커에 제공된다.
일 실시예에서, 컴퓨터 프로그램 제품은 제어기로 하여금 위에 개시된 오디오-스트림을 처리하기 위한 방법을 수행하게 하도록 더 구성된다.
본 발명의 실시예는 다음에서 설명될 것이며, 본 발명의 개념이 실제로 축소될 수 있는 방법의 비제한적인 예를 예시하는 첨부된 개략도를 참조한다.
도 1a는 본 발명의 실시예에 따른 오디오 재생 시스템의 도면이다.
도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 오디오 재생 시스템의 신호 흐름의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 등 청감 곡선의 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 2개의 등 청감 곡선 사이의 델타 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 오디오-스트림을 보상하는 원리를 나타내는 블록도이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 실시예에 따른 오디오-스트림 및 그 연관된 타이밍의 상이한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 미리-저장된 음향 전달 데이터를 설명하는 개략적인 블록도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 사용 중인 오디오 스피커 장치의 도면이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 실시예에 따른 보상 파일러의 예시적인 그래프이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 보상 필터의 생성의 개략도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 오디오 스피커 장치의 개략도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 오디오 처리의 개략도이다.
도 12a 및 도 12b는 본 발명의 실시예에 따른 오디오-스트림을 처리하기 위한 방법의 개략적인 블록도이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 컴퓨터 프로그램 제품의 도면이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 오디오 스피커 장치의 도면이다.
도 15a는 본 발명의 실시예에 따른 보상 필터의 그래프이다.
도 15b는 본 발명의 실시예에 따른 청력 프로파일의 그래프이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 소정의 일 실시예를 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명은 많은 상이한 형태로 구현될 수 있고 여기에서 설명된 실시예로 제한되는 것으로 해석되어서는 안되며; 오히려, 이들 실시예는 본 개시가 철저하고 완전할 수 있고 첨부된 특허청구범위에 정의된 바와 같은 본 발명의 범위를 당업자에게 완전히 전달하도록 예로서 제공된다.
여기서, 재생 시스템, 재생 디바이스, 또는 재생 볼륨이라는 단어는 수신된 오디오 데이터를 재생한다는 의미에서 재생을 의미하는 것이다. 이 용어는 저장된 오디오 또는 미디어의 제한된 재생 형태로의 재생을 의미하는 것이 아니라 모든 형태의 미디어, 예를 들면, 실시간 미디어, 저장 미디어, 스트리밍 미디어, 점진적으로 다운로드되는 미디어 등을 포함하는 것을 의미한다. 이에 더하여, 보상이라는 용어는 가장 넓은 형태의 보상을 의미하며, 본 개시에서, 처리라는 용어와 동의어로 볼 수 있다. 이는 동작을 설명할 때뿐만 아니라 용어가 대상, 예를 들어, 보상 필터를 설명하는 데 사용되는 경우에도 적용된다.
도 1a에는 오디오 재생 시스템(1)이 도시되어 있다. 상기 시스템(1)은 외부 인터페이스(30)를 통해 오디오를 오디오 스피커 장치(20)로 전달하도록 구성 가능한 전자 디바이스(10)를 포함한다. 오디오 스피커 장치(20)는 오디오 재생 시스템(1)의 사용자(40)(도 7에 도시됨)에게 오디오 출력을 제공하도록 배열될 수 있는 적어도 하나의 오디오 스피커(21)를 포함한다. 일반적으로, 오디오 스피커 장치(20)는 오디오 출력의 스테레오 재생을 가능하게 하는 2개의 오디오 스피커(21)를 포함한다.
오디오 스피커 장치(20)는 일 실시예에서 한 쌍의 헤드폰(20)이고 다른 실시예에서 한 쌍의 무선 헤드폰(20)이다. 전자 디바이스(10)는 예를 들어 휴대용 전자 디바이스(10), 예를 들어, 휴대폰, 휴대용 뮤직 플레이어, 태블릿, 노트북 등일 수 있다.
전자 디바이스(10)는 외부 인터페이스(30) 및 오디오 스피커 장치(20)에 적절한 형태로 오디오를 스피커 장치(20)에 전달한다. 상기 전달은 디지털 또는 아날로그일 수 있으며, 이는 본 개시의 개념에서 오디오 정보가 표현되는 방식을 의미한다. 외부 인터페이스(30)는 유선 또는 무선 외부 인터페이스(30)일 수 있다. 외부 인터페이스(30)가 유선 인터페이스인 경우, 전자 디바이스(10)로부터의 오디오 전달은 스피커 배열(20)에 따라 아날로그 형태 또는 디지털 형태일 수 있다. 외부 인터페이스(30)가 무선 인터페이스인 경우, 전자 디바이스(10)로부터의 오디오의 전달은 일반적으로 디지털 형태일 것이다. 본 개시의 세부사항은 대부분의 설명이 무선 디지털 인터페이스 형태의 외부 인터페이스(30)에 관한 것이지만 외부 인터페이스(30)의 유형에 관계없이 적용가능하다. 당업자는 본 개시 내용을 읽은 후, 유선 아날로그 또는 디지털 외부 인터페이스(30)에서도 성공적으로 본 발명을 변경하는 방법을 이해할 것이다.
도 1a에 도입된 오디오 재생 시스템(1)은 특정 볼륨으로 사용자(40)에게 오디오-스트림(33)을 제공하기 위해 사용된다. 도 1b를 참조하여, 오디오-스트림(33)의 흐름이 몇몇 정의와 함께 설명될 것이다. 오디오-스트림(33)은 마스터 레벨(12)이라고 하는 레벨에서 녹음되는 어떤 지점에 있다. 이 마스터 레벨(12)은 기본적으로 초기 녹음의 이득이다. 마스터 레벨(12)은 서로 다른 녹음된 미디어 간에 실질적으로 동일하므로 재생 볼륨(15)을 조정하지 않고도 서로 다른 미디어 스트림을 청취할 수 있다.
오디오-스트림(33)은 마스터 레벨(12)에서 전자 디바이스(10)에 제공된다. 오디오-스트림(33)은 예를 들어 전자 디바이스(10) 등의 저장 유닛에서 검색된 스트리밍 서비스로부터 스트리밍된 미디어의 오디오 구성요소로서 전자 디바이스(10)에 제공될 수 있다. 전자 디바이스(10)의 사용자(40)는 오디오-스트림(33)을 청취할 때 오디오-스트림(33)의 재생 볼륨(15)을 설정하게 될 것이다. 재생 볼륨(15)의 이러한 설정은 전자 디바이스(10) 또는 오디오 스피커 장치(20) 상의 버튼 또는 제어에 의해 재생 볼륨(15)을 조정함으로써 수행될 수 있다.
전자 디바이스(10)로부터, 오디오-스트림(33)은 외부 인터페이스(30)를 통해 오디오 스피커 장치(20)에 제공된다. 오디오-스트림(33)이 일반적으로 마스터 레벨(12)에 제공될 때 오디오-스트림(33)에는 재생 볼륨(15)이 제공된다. 전자 디바이스(10)가 오디오 스피커 장치(20)에 제공하기 전에 오디오-스트림(33)의 마스터 레벨(12)로 변경할 수 있다. 오디오 스피커 장치(20)는 오디오-스트림(33) 및 재생 볼륨(15)을 수신하고, 오디오 스피커 장치(20)의 사용자(40)에게 재생 음압 레벨(52)의 오디오-스트림을 제공하기 위해 두 개가 사용된다. 재생 음압 레벨(52)은 오디오 신호(33)가 사용자(40)에 의해 수신되는 음압 레벨이다. 재생 볼륨(15)은 오디오 스피커(21)에 의해 제공되는 재생 음압 레벨(52)이 될 것이다. 오디오-스트림(33)의 재생 동안, 재생 볼륨(15)은 제 1 인자로 변경될 수 있고, 재생 음압 레벨(52)에서의 이러한 결과는 제 2 인자로 변경될 수 있다. 그러나, 재생 음압 레벨(52)은 오디오 스피커 장치(20)의 유형에 종속할 것이다. 제 1 인자와 제 2 인자 사이의 관계는 임의의 종류의 선형 또는 비선형 관계일 수 있다. 이 관계는 일반적으로 하나의 전자 디바이스(10)가 대부분의 경우 많은 다른 오디오 스피커 장치(20)와 함께 사용될 수 있기 때문에 전자 디바이스(10)에 공지되지 않는다. 재생 음압 레벨(52)은 오디오 신호가 마스터링될 때 오디오 신호가 의도한 대로 인식되어야 할 때 중요하다.
오디오 신호는 주파수 스펙트럼을 포함하고, 오디오 신호의 이 주파수 스펙트럼은 다른 재생 음압 레벨(52)에서 다르게 인지될 것이다. 이것은 다른 음압 레벨에서 등 청감 곡선(300)(도 2 참조)을 비교할 때 알 수 있다. 본 개시의 발명 개념에 의해 해결된 하나의 문제는 오디오-스트림(33)이 의도된 대로, 즉 재생 음압 레벨(52)에 관계없이 마스터 레벨(12)에서 마스터링될 때 인지되는 대로 인지될 수 있게 하는 것이다.
복수의 등 청감 곡선(300)이 도 2에 도시되어 있다. 등 청감 곡선(300)은 일반적으로 음압 레벨(SPL)을 dB로서 데시벨로 표시되는 음압 레벨의 측정치이다. 음압 레벨은 주파수 스펙트럼, 일반적으로 인간의 가청 스펙트럼에 대해 제공된다. 등 청감 곡선(300)의 각각의 지점은 특정 폰(phon)으로 1kHz로 표시되는 순수한 톤과 비교할 때 청취자가 일정한 음량을 인지하는 음압 레벨을 나타낸다. 폰은 DIN 45631 및 ISO 532에 정의되어 있으며 여기에서 50dB SPL의 1kHz 톤이 50폰의 음량을 가지며 이 신호와 동일한 음량으로 인지되는 다른 모든 주파수도 50 폰의 음량을 갖는 것을 의미하는 것을 정의된다.
도 2에서 등 청감 곡선(300)은 다른 폰에 대해 플롯된다. 도 2에서, 0, 20, 40, 60, 80 및 100 폰에 대해 등 청감 곡선(300)이 제시된다. 도 2의 등 첨감 곡선(300)은 ISO 226:213에 따른 등 첨감 곡선(300)이다. 이러한 등 첨감 곡선(300)은 1933년에 Harvey Fletcher와 Wilden A. Munson 에 의해 제공된 플레처-먼슨(Fletcher-Munson) 곡선과 비교하여 수정된다. 플레처-먼슨 곡선은 일반적으로 등가 음량 개념의 제 1 설명이라고 한다. 음압 레벨이 오디오 신호의 주파수 스펙트럼이 청취자에 의해 인지되는 방식에 영향을 미치지 않는다면, 도 2의 등 청감 곡선(300) 사이의 오프셋은 모든 주파수에 걸쳐 동일할 것이다.
도 3에서, 20폰과 40폰의 등 청감 곡선(300) 사이의 델타(310)가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 음압 레벨의 차이(310)는 예상대로 점선으로 예시된 1kHz에서 20dB이지만, 1kHz 위 및 아래에서 예상되는 20dB와는 크게 다르다. 이 효과는 오디오 재생이 재생의 음압 레벨에 따라 다른 주파수 스펙트럼을 갖는 것으로 인지되는 결과를 초래한다.
본 개시의 발명자들은 통찰력 있는 추론과 독창적인 사고 후에 오디오-스트림(33)이 전자 디바이스(10)로부터 재생될 때 재생 시스템(1)에서 위에서 설명된 효과가 보상될 수 있다는 것을 깨달았다. 여기에 제시된 해법은 선택된 재생 볼륨(15)을 기반으로 오디오-스트림(33)을 보상하고 재생 볼륨(15)이 변경될 때 보상을 실질적으로 즉시 변경할 것이다.
도 4를 참조하여, 본 발명에 따른 오디오-스트림(33)을 보상하는 원리가 예시될 것이다. 이러한 원리는 도 1a와 함께 소개된 재생 시스템(1)을 참조하여 설명될 것이며 많은 처리 단계가 오디오 스피커 장치(20)로 언급된 디바이스에서 수행된다. 그러나, 처리 단계가 전자 디바이스(10)에서 매우 잘 수행되거나 전자 디바이스(10)와 오디오 스피커 장치(20) 사이에 분산될 수 있다는 것이 강조되어야 한다.
도 4의 개략적인 블록도에서, 전자 디바이스(10)는 외부 인터페이스(30)를 통해 신호(31)를 전달한다. 신호(31)는 오디오-스트림(33) 및 오디오-스트림(33)과 연관된 제어 데이터(32)를 포함한다. 오디오 스피커 장치(20)는 외부 인터페이스(30)에 대해 적절한 트랜시버 모듈(22)을 사용하여 외부 인터페이스(30)를 통해 신호(31)를 수신한다. 예를 들어, 일 실시예에서, 외부 인터페이스가 블루투스 저에너지 인터페이스인 경우, 트랜시버 모듈(22)은 블루투스 저에너지 트랜시버 모듈이고, 일 실시예에서 외부 인터페이스가 유선 직렬 인터페이스인 경우 트랜시버 모듈(22)은 유선 직렬 트랜시버 모듈이다. 트랜시버 모듈(22)은 신호(31)를 수신하고, 신호(31)를 분석하고, 트랜시버 모듈의 구성요소, 예를 들어 오디오-스트림(33) 및 이와 연관된 제어 데이터(32)를 검출한다. 검출 및 분석은 임의의 적절한 제어 회로에 의해 수행될 수 있으며 이 기능은 오디오 스피커 장치(20)의 다른 모듈에 포함될 수 있다. 제어 데이터(32)는 제어 모듈(24)로 통신되고 오디오-스트림(33)은 디지털 신호 처리, DSP, 모듈(28)로 통신된다.
제어 데이터(32)는 오디오-스트림(33)과 연관된 재생 볼륨(15)을 포함하고 제어 모듈(24)에는 제어 데이터(32) 및 재생 볼륨(15)이 오디오 스피커(21)의 재생 음압 레벨(52)로 변환하는 방법을 설명하는 미리-저장된 음향 전달 데이터(50)(도 6에 도시됨)가 제공된다. 미리-저장된 음향 전달 데이터(50)는 다음 섹션에서 더 설명될 것이다. 제어 모듈(24)은 재생 볼륨(15) 및 미리-저장된 음향 전달 데이터(50)를 포함하는 입력 파라미터에 기초하여 보상 필터(320)(도 9에 도시됨)를 생성한다. 보상 필터(320)는 일 실시예에서 유한 임펄스 응답(FIR) 필터의 디지털 필터 계수로 표현된다. 보상 필터(320)는 DSP 제어 신호(25)로서 DSP 모듈(28)로 통신될 수 있다. 보상 필터(320)는 임의의 종류의 적절한 필터 또는 무한 임펄스 응답(IIR) 필터와 같은 이퀄라이징 기능(equalizing functionality)일 수 있다.
DSP 모듈(28)은 오디오 스피커(21)에 보상된 오디오-스트림(27)을 제공하기 위해 오디오-스트림(33)을 보상할 때 제어 모듈(24)에 의해 공급되는 디지털 필터 계수를 적용하는 기능을 포함한다. DSP 모듈(26)은, 오디오-스트림(33)에 보상 필터(320)를 적용하는 것 외에도 오디오-스트림, 예를 들어, 소음 제거, 사운드 컬러링, 오디오 및 음악 효과, 베이스-부스트, 스테레오 확장, 3D 사운드 등과 연관된 다른 처리 기능을 적용한다.
보상된 오디오-스트림(27)이 오디오 스피커(21)에 공급되기 전에, 일반적으로 디지털 보상된 오디오-스트림(27)을 오디오 스피커(21)에 제공되는 아날로그 오디오 신호(29)로 변환하는 디지털 대 아날로그(D/A) 모듈(28)을 거칠 것이다. 아날로그 오디오 신호(29)는 재생 볼륨(15)과 연관된 전압 진폭을 갖는 시변 오디오 신호이다. 아날로그 오디오 신호(29)의 전압 진폭은 오디오 스피커(21)의 재생 음압 레벨(52)을 결정하는 것이다.
이전에 언급한 바와 같이, 오디오 스피커 장치(20)의 재생 음압 레벨(52)을 제어하는 가능한 다른 구현이 있다. 재생 음압 레벨(52)이 어떻게 제어되는지에 따라, 전자 디바이스(10)의 사용자(40)에 의한 재생 볼륨(15)의 변경 취급이 다르게 취급될 수 있다.
일 실시예에서, 재생 음압(52) 레벨은 DSP 모듈(26)에 의한 처리 동안 오디오-스트림(33)에 디지털 이득을 적용함으로써 제어된다. 재생 볼륨(15)의 변경은 DSP 모듈(26)에 의해 실행되고 업데이트된 보상 필터(320)의 적용은 업데이트된 재생 볼륨(15')의 적용과 동기화될 수 있다. 동기화는 제어 모듈(24) 또는 DSP 모듈(26)에 의해 제어될 수 있다.
다른 실시예에서, 재생 음압 레벨은 A/D 모듈(28)에 의한 처리 동안 디지털 이득 및/또는 아날로그 이득을 보상된 오디오 스트림(28)에 적용함으로써 제어된다. 이러한 실시예에서, 업데이트된 이득은 도 4에서 점선으로 예시된 제어 모듈(24)에 의해 A/D 모듈(28)로 통신되고 업데이트된 보상 필터(320)는 DSP 모듈(26)로 통신된다. 이 실시예에서, 제어 모듈(24)은 업데이트된 보상 필터(320)의 적용을 업데이트된 재생 볼륨(15')과 동기화하는 것을 담당한다.
재생 볼륨(15)의 업데이트 및 업데이트된 재생 음압 레벨(52)과 업데이트된 보상 필터(320)의 동기화에 관한 실시예는 비제한적인 예로서 고려되어야 한다. 볼륨 변화가 DSP 모듈(26)의 디지털 이득의 변화와 A/D 모듈(28)의 아날로그 이득의 변화를 초래하는 경우에 실시예들이 결합될 수 있다. 디지털 이득이 DSP 모듈(26) 및 A/D 모듈(28) 둘댜에 의해 제어되는 것도 가능하다.
도 5a 내지 도 5c를 참조하여, 신호(31)의 처리가 더 상세히 설명될 것이다. 도 5a에서, 예시적인 오디오-스트림(33)은 외부 인터페이스(30)를 통해 통신된 신호(31)에 포함된 것으로 도시되어 있다. 오디오-스트림(33)은 단지 예시를 위한 시간 변형 신호로서 도시되어 있다. 오디오-스트림(33)은 일반적으로 데이터 패킷으로 형성되고 예를 들어 외부 인터페이스(30)에서 오디오 스트리밍을 위한 채널에 전달된다.
도 5b에서, 오디오-스트림(33)은 오디오 프레임(23)에서 트랜시버 모듈(22)에 의해 수신된다. 각각의 오디오 프레임(23)은 프레임 시간(TF)의 오디오를 나타내는 데이터를 보유한다. 일 실시예에서, 각각의 오디오 프레임(23)은 44.1kHz로 샘플링된 오디오 데이터의 512개 샘플을 보유하고, 이는 약 11.6ms의 프레임 시간(TF)에 대응한다. 프레임 크기는 시스템마다 다를 수 있다. 오디오 프레임(23)은 일반적으로 외부 인터페이스(30)의 전달 속도에 종속하는 속도로 외부 인터페이스(30)를 통해 수신된다. 오디오-스트림(33)의 재생의 원치 않는 중단을 야기하는 외부 인터페이스(30)와 연관된 문제는 프레임 버퍼를 갖는 오디오 스피커 장치(20)에 의해 완화될 수 있다. 프레임 버퍼는 프레임(23)을 버퍼링하고 재생에서 지터(jitter)의 위험을 줄이도록 구성된다. 프레임(23)이 프레임 시간(TF)과 실질적으로 동일한 속도로 수신되고 있다고 가정하면, 단지 하나의 잘못 수신된 프레임(23)으로 인해 오디오-스트림(33)의 재생에서 지터가 발생할 수 있다.
오디오 프레임(23)은 DSP 모듈(22)에 제공되어 예를 들어 보상 필터(320)에 의해 처리된다. DSP 모듈(22)에 의한 각각의 프레임(23)의 처리는 처리 시간(TP)으로 지칭되고 처리 시간(TP)은 프레임 시간(TF)보다 짧다. 프레임 시간(TF)과 처리 시간(TP) 사이의 시간 차이가 유휴 시간(TI)이다. 유휴 시간(TI) 동안 DSP 모듈은 일반적으로 전력을 보존하기 위해 슬립 모드에 있고 이 시간(TI)은 보상 필터(320)를 적용 및/또는 생성 및/또는 업데이트하는 데 활용될 수 있다. 보상 필터(320)의 생성 예를 들어 제어 모듈(24) 및 DSP 모듈(26)은 동일한 모듈(24, 26)이거나 제어 모듈(24)은 DSP 모듈(26)에 제어 모듈(24)로부터의 파라미터에 기초하여 보상 필터(320)를 생성하도록 지시한다. 필터링된 오디오 프레임(23)은 보상된 오디오-스트림(27)으로서 D/A 모듈(28)에 제공된다. 보상된 오디오-스트림(27)은 일반적으로 이전에 개시된 프레임 버퍼의 것과 유사한 방식으로 출력 버퍼에서 버퍼링될 것이다. 출력 버퍼는 일반적으로 D/A 클럭에 의해 클럭되고 출력은 오디오 스피커(21)에 제공된다. D/A 클럭은 일반적으로 오디오 데이터의 샘플 레이트, 위의 실시예에서 44.1kHz와 연관된다. 출력 버퍼는 시스템 설계 파라미터이고 일 실시예에서 2개의 오디오 프레임(23)을 유지하도록 구성된다.
2개의 연속적인 오디오 프레임(23) 사이의 유휴 시간(TI)을 이용하여 보상 필터(320)를 생성함으로써, 오디오 스피커(21)의 재생 음압 레벨(52)의 변화와 동기화된 오디오-스트림(33)의 재생 동안 보상 필터(320)를 매끄럽고 실질적으로 즉시 업데이트하는 것이 가능하다. 여기에 제시된 교시는 재생 음압 레벨(52) 오디오-스트림(33)이 사용자(40)의 관점에서 실시간으로 변경되도록 하는 것이다. 즉, 오디오 스피커에 의해 업데이트된 재생 볼륨(15)의 수신으로부터 장치(20)까지의 시간은 10ms의 영역에서 재생 음압 레벨(52)의 변화가 극히 짧다.
도 6을 참조하여, 미리-저장된 음향 전달 데이터(50)에 대해 더 상세히 설명한다. 재생 볼륨(15)은 일반적으로 전자 디바이스(10)에 의해 제공되고 많은 상이한 형태일 수 있다. 재생 볼륨(15)은 100%가 가능한 가장 높은 재생 볼륨인 백분율 숫자일 수 있거나 예를 들어 0으로부터 15까지의 별개의 단계일 수 있으며, 여기서 15는 가장 높은 재생 볼륨(15)에 해당한다. 재생 볼륨(15)은 두 경우 모두 구성 가능하며 오디오 스피커(21)의 재생 음압 레벨 52와 연관되어야 한다. 재생 볼륨(15)은 오디오 스피커 장치(20)의 재생 볼륨에 반드시 직접적으로 연관되지 않는다. 오디오 스피커 장치(20)는 전자 디바이스(10)보다 더 많거나 더 적은 단계의 재생 볼륨으로 구성될 수 있다. 여기서 미리-저장된 음향 전달 데이터(50)가 사용된다.
미리-저장된 음향 전달 데이터(50)는 전자 디바이스(10)의 재생 볼륨(15)을 오디오 스피커 장치(20)의 재생 음압 레벨(52)과 연관시키기 위한 수단을 제공한다. 일 예로서, 오디오 스피커 장치(20)에는 32개의 볼륨 단계(0~31)가 제공되고, 이들 각각의 볼륨 단계는 재생 음압 레벨(52)과 연관된다. 전자 디바이스(10)에 16개의 볼륨 단계(0~15)가 제공되고, 중간 볼륨 단계 선택, 즉, 전자 디바이스(10)에서 단계 7은 오디오 스피커 장치(20)에서 중간 볼륨 단계, 즉 단계 15의 선택을 초래할 것이다.
미리-저장된 음향 전달 데이터(50)는 다양한 방식으로 형성될 수 있다. 이것은 오디오 스피커 장치(20)의 다른 볼륨 단계와 연관된 재생 음압 레벨(52)의 절대값을 가진 순람표로 형성될 수 있다. 대안으로, 오디오 스피커 장치(20)의 하나의 볼륨 단계가 재생 음압 레벨(52)의 절대값과 연관된 기준 볼륨 단계로서 선택될 수 있고 오디오 스피커 장치의 다른 볼륨 단계는 기준 볼륨 단계의 절대값에 대한 델타인 재생 음압 레벨(52)과 연관될 수 있다.
일 실시예에서, 미리-저장된 음향 전달 데이터(50)는 각각 대응하는 재생 음압 레벨(52)과 연관된 하나 또는 그 초과의 재생 볼륨(15)을 포함한다.
선택적으로, 미리-저장된 음향 전달 데이터(50)는 각각의 재생 볼륨(15)에 대해 하나 초과의 재생 음압 레벨(52)을 포함할 수 있다. 복수의 재생 음압 레벨(52)은 상이한 재생 주파수의 재생 음압 레벨일 수 있다. 일 실시예에서, 하나의 재생 음압 레벨(52)은 오디오 스피커 장치(20)의 각각의 재생 볼륨(15)과 연관되고 재생 음압 레벨(52)은 1kHz 테스트 톤으로 결정된 재생 음압 레벨(52)이다. 다른 실시예에서, 하나의 재생 음압 레벨(52)은 오디오 스피커 장치(20)의 각각의 재생 볼륨(15)과 연관되고 재생 음압 레벨(52)은 오디오 스피커(21)가 백색 잡음에 영향을 받을 때 평균 음압으로 결정되는 재생 음압 레벨(52)이다.
일부 실시예에서, 미리-저장된 음향 전달 데이터(50)는 표에 배열된다.
가능한 모든 재생 볼륨(15)이 미리-저장된 음향 전달 데이터(50)에 나열될 필요는 없다. 미리-저장된 음향 전달 데이터(50)에 나열되지 않은 재생 볼륨(15)이 선택되면 연관된 재생 음압 레벨(52)이 목록에 없는 재생 볼륨(15)과 그와 연관된 재생 음압 레벨(52)의 위와 아래에서 가장 가까운 재생 볼륨(15)의 보간에 의해 계산될 수 있다. 미리 저장된 음향 전달 데이터(50)는 재생 볼륨이 특정 폰의 등 청감 곡선(300)과 연관되도록 저장될 수 있다.
일부 실시예에서, 미리-저장된 음향 전달 데이터(50)는 재생 볼륨(15)과 재생 음압 레벨(52) 사이의 수학적 관계를 설명하는 방정식으로 표현된다. 미리-저장된 음향 전달 데이터(50)는 일반적으로 오디오 스피커 장치(20)의 하나의 모델에 대해 특정할 수 있다. 미리-저장된 음향 전달 데이터(50)는 오디오 스피커 장치(20)의 일련의 모델에 대해 특정할 수 있다. 미리-저장된 음향 전달 데이터(50)는 오디오 스피커 장치(20)의 각각의 유닛에 대해 특정할 수 있다. 미리-저장된 음향 전달 데이터(50)는 오디오 스피커 장치(20)의 생산 시에 오디오 스피커 장치(20)에 저장되거나 펌웨어 업그레이드 또는 예를 들어, 오디오 스피커 장치(20)의 사용자(40)가 본 개시의 볼륨 종속 보상을 사용하기 시작하기로 결정할 때, 나중에 오디오 스피커 장치에 제공될 수 있다.
미리-저장된 음향 전달 데이터(50)의 생성은 오디오 스피커 장치(20)에 이용가능한 특정 재생 볼륨(15)에서 재생 음압 레벨(52)을 녹음함으로써 구현될 수 있다.
도 7을 참조하면, 오디오 스피커 장치(20)가 한 쌍의 헤드폰(20)인 실시예는 미리-저장된 음향 전달 데이터(50)의 생성을 설명하기 위해 사용될 것이다. 헤드폰(20)은 사용자(40)가 사용하는 동안, 헤드폰(20)으로부터의 오디오가 사용자(40)의 귀를 향하여 실질적으로 직접 지향하도록 착용된다. 오디오-스트림(33)을 보상하는 데 사용되는 재생 음압 레벨(52)은 사용자(40)의 귀의 음압 레벨(52)이다. 이것은 녹음이 사용자(40)의 귀 내부 또는 주변 영역(41)에서 수행되는 것이 바람직하다는 것을 의미한다. 한 가지 가능성은 사용자(40) 대신 팬텀 헤드를 사용하는 것이다. 소리 녹음 장치, 예를 들면, 마이크로 구성된 팬텀 헤드는 시중에서 쉽게 구할 수 있다.
이전 섹션의 세부 사항을 사용하여, 재생 볼륨(15)을 기반으로 오디오-스트림(33)을 보상할 수 있다. 제시된 바와 같이, 사운드, 예를 들어, 오디오는 재생 음압 레벨(52)에 따라 다르게 인식되며 다른 보상 필터(320)는 다른 재생 음압 레벨(52)에 사용될 수 있다. 도 3에 제시된 바와 같이 20 폰 및 40 폰의 등 청감 곡선들 사이의 차이가 도 8a에 도시된 보상 필터(320)의 주파수 응답에 의해 보상된다. 40dB SPL의 1kHz 재생 음압 레벨에서 20dB SPL의 1kHz 재생 음압 레벨로 변경할 때 이 보정(320)을 적용하면 40폰 등 청감 곡선(300)과 20폰 등 청감 곡선(30) 사이의 인지된 사운드의 차이를 보상한다. 이 예에서 보상 필터(320)는 재생 음압 레벨(52)의 20dB 감소와 함께 적용되도록 의도된다. 이것은 도 8a의 데이터로부터 음압 레벨(52)이 1kHz에서는 20dB 감소되지만 단지 20Hz에서는 약 10dB감소될 것이고 20kHz에서는 훨씬 적은 것을 의미한다. 미리-저장된 음향 전달 데이터(50)를 가짐으로써, 결과적으로 인지된 음압 레벨이 재생 음압 레벨(52)에 관계없이 모든 주파수에 대해 실질적으로 동일하도록 재생 볼륨(15)에 따라 보상 필터(320)를 생성하는 것이 가능하다.
도 8b에 도시된 바와 같이, 보상 필터(320)는 하나 또는 그 초과의 진폭 보상 값(335)을 포함하는 진폭 보상 데이터(330)로서 표현될 수 있다. 진폭 보상 값(335)은 주파수당 보상을 기술한다. 임의의 수의 진폭 보상 값(335)이 있을 수 있으며, 각각은 주파수 또는 주파수 범위와 연관된다.
도 9를 참조하면, 보상 필터(320)는 미리-저장된 음향 전달 데이터(50) 및 재생 볼륨(15)으로부터 결정된 재생 음압 레벨(52)에 기초하여 생성될 것이다. 보상 필터(320)는 진폭 보상 데이터(330)를 적용하여 생성될 수 있다. 진폭 보상 데이터(330)는 도 8b에 도시된 바와 같이 복수의 상이한 주파수 및 재생 음압 레벨(52)에 대한 진폭 필터링의 차이를 포함할 수 있다. 이러한 차이는 진폭 보상 값(335)으로 나타낼 수 있다. 진폭 보상 데이터(330)는 기준 재생 음압 레벨에서의 기준 레벨을 포함할 수 있다. 기준 레벨에서, 진폭 필터링의 차이는 0이고 진폭 보상 데이터(330)의 다른 재생 음압 레벨(52)은 기준 레벨과 연관하여 설명된다. 진폭 보상 데이터(330)에서 재생 음압 레벨(52)에 대한 일치가 누락된 경우, 인접한 재생 음압 레벨(52)과 연관된 진폭 보상 데이터(330) 사이의 보간이 가능하다. 진폭 보상 데이터(330)는 미리-저장된 음향 전달 데이터(50)에 대해 주어진 재생 음압 레벨(52)을 보상 필터(320)로 변환하는 수학 함수일 수 있다.
일 실시예에서, 진폭 보상 데이터(330)는 등 청감 곡선(300)에 기초한다. 일 실시예에서, 진폭 보상 데이터(330)는 60dB SPL의 재생 음압 레벨(52)에 대응하는 기준 레벨을 갖는다. 일 실시예에서, 진폭 보상 데이터(330)는 60폰 등 청감 곡선(300)에 대응하는 기준 레벨을 갖는다.
보상된 오디오-스트림(27)은 보상되지 않은 오디오-스트림(33)과 다른 주파수 성분을 가질 것이다. 고주파가 저주파보다 더 많이 증폭되거나 그 반대일 수도 있다. 오디오-스트림(33)의 주파수 성분에 따라, 보상 필터(320)가 적용될 때 재생 음압 레벨(52)이 더 낮게 인지될 수 있다. 예를 들어, 보상 필터(320)가 적용된 오디오-스트림(33)의 재생을 가정하자. 재생 볼륨(15)이 증가되고 업데이트된 보상 필터(320')가 결정되면, 업데이트된 보상 필터는 실질적으로 변경되지 않거나 훨씬 더 낮은 재생 음압 레벨(52)을 초래할 수 있다. 또한 재생 볼륨(15)이 재생 음압 레벨(52)에서 5dB 증가를 제공하도록 의도되었다고 가정하자. 저주파에서 5dB 감쇠 그리고 고주파에서 0dB 감쇠를 제공하는 업데이트된 보정 필터를 적용하면, 재생 음압 레벨이 고주파에서 5dB 그리고 저주파에서 0dB 증가할 것이다. 이제, 오디오-스트림(33)이 저주파에서 오디오 전력의 대부분을 갖는 경우, 즉 베이스에서 매우 무거우면 모든 주파수에 걸쳐 누적된 오디오 전력이 업데이트된 보상 필터(320')가 적용되어 실질적으로 더 낮아질 것이다.
상기 언급된 문제를 완화하기 위해, 본 발명자들은 평균 오디오-스트림의 신호 주파수 성분을 추정하고 마스터 레벨(12)에서 평균 오디오-스트림의 평균 오디오 전력을 추정하는 것이 가능하다는 것을 깨달았다. 평균 오디오-스트림의 주파수 성분은 일반적인 주파수 분포로 표시되며 이는 평균 오디오-스트림 및 연관된 일반적인 주파수 분포를 계산하기 위해 많은 양의 오디오-스트림을 분석하여 제공될 수 있다. 이것으로부터, 평균 오디오-스트림의 총 오디오 전력이 보상 필터(320)가 적용된 경우와 적용되지 않은 경우 실질적으로 동일함을 보장하는 이득 인자가 생성될 수 있다. 이득 인자는 보상 필터(320)와 함께 또는 오디오-스트림(33) 처리의 다른 단계에서 오디오-스트림(33)에 적용될 수 있다.
재생 볼륨(15)에 기초하여 오디오-스트림(33)을 보상하는 것에 추가하여, 오디오-스트림은 일 실시예에서 사용자(40)의 청취 프로파일(340)과 연관하여 보상될 수 있다. 이것은 도 11에 개략적으로 도시되어 있으며 도 11에서, 보상 필터(320)는 진폭 보상 데이터(330) 및 사용자(40)의 청력 프로파일(340)에 기초하여 생성된다. 청력 프로파일(340)은 임의의 종류의 적절한 청력 프로파일(340)일 수 있고 사용자(40)의 각각의 귀에 대한 별도의 청력 프로파일(340)을 포함할 수 있다. 청력 프로파일(340)은 전자 디바이스(10)로부터 오디오 스피커 장치(20)에 제공될 수 있다. 전자 디바이스(10)는 사용자(40)의 청력 테스트에 기초하여 청력 프로파일(340)을 생성하거나 청력 프로파일 저장소로부터 청력 프로파일(340)을 획득하도록 구성될 수 있다. 이러한 저장소는 예를 들면 클라우드 서버에서 호스팅되는 데이터베이스일 수 있다. 청력 프로파일(340)은 사용자(40)의 각각의 귀에 대해 서로 다른 보상을 제안할 수 있다.
많은 오디오 스피커 장치(20)는 하나 초과의 오디오 스피커(21)를 포함하고 하나 초과의 오디오 채널을 갖는 오디오-스트림(33)의 재생을 지원한다. 이제 도 10을 참조하여 설명하는 바와 같이, 본 발명은 다채널 오디오 시스템에도 적용될 수 있다.
도 10에는 듀얼 채널 오디오 스피커 장치(20)가 도시되어 있다. 트랜시버 모듈(22)에 의해 수신된 신호(31)가 하나 초과의 채널을 갖는 오디오-스트림(33)을 포함하는 경우, 이들 채널은 식별되고, 분리되어 오디오 스피커 장치(20)의 오디오 스피커(21L, 21R) 각각에 제공될 수 있다. 일반적으로, 오디오-스트림은 좌측 채널 오디오-스트림(33L) 및 우측 채널 오디오-스트림(33R)을 포함하는 스테레오 오디오-스트림이다. 좌측 채널 오디오-스트림(33L)은 좌측 오디오 스피커(21L)용으로 의도되고 우측 채널 오디오-스트림(33R)은 우측 오디오 스피커(21R)용으로 의도된다.
도 10에서, 트랜시버 모듈(22)은 오디오-스트림(33L, 33R)을 식별하여 각각 좌측 DSP 모듈(26L) 및 우측 DSP 모듈(26R)에 제공하는 것으로 도시되어 있으며, 이러한 식별은 예를 들어, DSP 모듈(26)에서 수행되는 것이 상당히 좋을 수 있지만 예시를 위해 트랜시버 모듈(22)에서 수행된다. 오디오-스트림(33L, 33R) 각각은 서로 다른 보상 필터(320)를 거칠 수 있으며, 한 가지 이유는 채널 간의 균형이 상이하여 서로 다른 좌측 재생 볼륨과 우측 재생 볼륨이 되기 때문일 수 있다. 또 다른 이유는 오디오 스피커(21L, 21R)가 서로 다른 특성을 갖고 결과적으로 서로 다른 미리-저장된 음향 전달 데이터(50)를 갖기 때문일 수 있다. 이는 각각의 오디오 스피커(52L, 52R)에 동일한 오디오 스트림(33)이 공급될 때 좌측 음압 레벨(52L)이 우측 음압 레벨(52R)과 다를 것임을 의미한다. 사용자(40)의 청취 프로파일(340)과 연관된 이전 섹션에서 설명된 바와 같이, 오디오 스피커 장치의 사용자(40)와 연관된 차이점에 대한 이유도 있다.
도 10을 참조하여 주어진 설명은 듀얼 스피커(21L, 21R) 및 스테레오 스트림과 연관하여 이루어지며, 더 많은 오디오 스피커(21)를 갖는 오디오 스피커 장치(20)에 대해서도 동일한 추론이 적용될 수 있다. 이것은 예를 들어 자동차 스테레오 시스템 또는 서라운드 시스템일 수 있다. 오디오-스트림(33)이 하나 초과의 오디오 스피커(21, 21L, 21R)에 공급되는 단일 채널 오디오-스트림(33)인 경우에도 동일한 추론이 적용될 수 있다.
오디오-스트림(33)을 처리하기 위한 방법(100)이 이제 도 12a를 참조하여 제시될 것이다. 방법(100)은 방법(100)의 세부 사항에 관한 모든 가능한 상세한 단계 없이 제공되며, 이러한 세부 사항은 본 개시의 다른 섹션에서 제공된다. 오디오-스트림(33)을 보상하기 위한 방법(100) 상에서도 구현가능하다는 것은 당업자에게 명백하다.
상기 방법(100)은 오디오-스트림(33) 및 제어 데이터(32)를 포함하는 신호(31)를 수신(110)함으로써 개시된다. 여기서 제어 데이터는 오디오-스트림(33)과 연관된 적어도 재생 볼륨(15)을 포함한다. 오디오-스트림(33)은, 앞서 언급한 바와 같이, 오디오 프레임(23)은 선택적으로 오디오 프레임(23)에서 수신된다. 이러한 오디오 프레임(23)은 수신 버퍼에서 버퍼링될 수 있다.
재생 볼륨(15)에 기초하여, 상기 방법(100)은 앞서 제시된 바와 같이 미리-저장된 음향 전달 데이터(50)를 사용하여 재생 음압 레벨(52)을 결정(120)함으로써 진행한다. 앞서 열거한 바와 같이, 다중 재생 음압 레벨(52)이 예를 들어, 사용자(40), 신호(31), 및/또는 오디오 스피커 장치(20)에 따라 결정될 수 있는 실시예가 있다.
결정된 재생 음압 레벨(52)은 보상 필터(320)를 생성(130)하기 위해 진폭 보상 데이터(330)와 함께 사용된다. 보상 필터(320)의 생성(130)은 또한 사용자(40)의 청력 프로파일(340)에 기초할 수 있다. 진폭 보상 데이터(330)는 등 청감 곡선(300)에 기초한 하나 또는 그 초과의 진폭 보상 값(335)을 포함할 수 있다.
생성(130)된 보상 필터(320)는 오디오 스피커(21)에 보상된 오디오-스트림(27)을 제공하기 위해(150) 오디오-스트림(33)을 필터링(140)하는데 사용된다.
제시된 방법(100)은 재생 볼륨(15)에 기초한 오디오-스트림의 처리를 허용한다. 이전 섹션에서 제시된 바와 같이, 재생 볼륨(15)은 재생 음압(52)의 변경에 대한 성가신 지연 또는 보상 필터(320)의 업데이트 또는 변경의 지연 없이 사용자(40)에 의해 변경될 수 있다. 보상 필터를 업데이트하는 방법(100)은 오디오-스트림(33)을 보상하기 위한 방법(100)과 실질적으로 동일하다. 도 12b를 참조하면, 재생 음압 레벨(52)이 결정(120)된 것과 동일한 방식으로 업데이트된 재생 음압 레벨(52)을 결정(120')하는 데 사용되는, 업데이트된 재생 볼륨(15')이 수신된다. 업데이트된 보상 필터(320)는 보상 필터(320)의 생성(130)과 유사하게 생성(130')된다. 업데이트된 보상 필터(320)는 본 개시의 이전 섹션에서 개시한 바와 같이 오디오-스트림에 적용되고 오디오-스트림(33)을 필터링(40)하고 보상된 오디오-스트림(27)을 오디오 스피커(21)에 제공(150)하는 데 사용된다.
상기 방법(100)은 바람직하게는 오디오 스피커 장치(20)에 의해 수행되지만, 실시예에서 전자 디바이스(10)에 의해 단독으로 또는 부분적으로 수행될 수 있다.
도 13에 도시된 바와 같이, 상기 방법(100)은 컴퓨터 프로그램 제품(600)으로서 구현될 수 있어, 컴퓨터 프로그램 제품(600)이 제어기, 컴퓨터, DSP와 같은 디바이스에 의해 실행될 때, 상기 디바이스는 여기서 개시된 바와 같이 상기 방법(100)을 수행한다.
컴퓨터 프로그램 제품(600)의 일 실시예에서, 제어기(200)에 의해 실행될 때, 제어기(200)가 외부 인터페이스(30)를 통해 오디오-스트림(33) 및 오디오-스트림과 연관된 재생 볼륨(15)을 수신하도록 트랜시버 모듈(22)을 제어하게 하도록 구성된다. 컴퓨터 프로그램 제품(600)은 재생 볼륨(15) 및 미리-저장된 음향 전달 데이터(50)에 기초하고 메모리(700)로부터 검색되고 재생 볼륨(15)을 오디오 스피커(21)의 재생 음압 레벨(52)과 연관하는 오디오 스피커 장치(20)의 재생 음압 레벨(52)을 결정하도록 제어 모듈(24)을 제어하도록 추가로 구성된다. 또한, 컴퓨터 프로그램 제품(600)은 진폭 보상 데이터(330)에 기초하고 메모리(700)로부터 검색되고 결정된 재생 음압 레벨(52)과 연관된 보상 필터(320)를 생성하도록 그리고 보상된 오디오-스트림(27)을 생성하도록 보상 필터(320)를 사용하여 오디오-스트림(33)을 필터링하도록 DSP 모듈(26)을 제어하도록 구성된다. 컴퓨터 프로그램 제품(600)은 보상된 오디오-스트림(27)을 오디오 스피커(21)에 제공하기 위해 D/A 모듈(28)을 제어하도록 추가로 구성된다.
도 14에는 오디오 스피커 장치(20)의 블록도가 도시되어 있다. 오디오 스피커 장치(20)는 오디오 스피커(21), 적어도 하나의 제어기(200) 및 하나 또는 그 초과의 메모리(700)를 포함한다. 메모리(700)는 제어기(200)에 포함되거나 제어기(200) 외부에 포함될 수 있다. 제어기(200)는 트랜시버 모듈(22), 제어 모듈(24), DSP 모듈(26), 및/또는 D/A 모듈(28) 중 일부 또는 모두를 포함할 수 있다. 이들 모듈(22, 24, 26, 28)은 소프트웨어 모듈, 제어기(200)에 통합된 반도체 장치 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 이들 모듈(22, 24, 26, 28)은 또한 오디오 스피커 장치(20)의 독립형 구성요소로서 구현될 수 있다. 메모리(700)는 일반적으로 제어기(700)가 오디오-스트림(33)을 보상하기 위한 방법(100)을 실행하도록 구성될 수 있도록 소프트웨어 명령과 함께 사전 저장된 음향 전달 데이터(50) 및 진폭 보상 데이터(330)를 포함할 것이다.
오디오 스피커 장치(20)에 대한 일 실시예에서, 그것은 적어도 하나의 오디오 스피커(21), 적어도 하나의 제어기(200), 및 적어도 하나의 메모리(700)를 포함한다. 상기 적어도 하나의 제어기(200)는 외부 인터페이스(30)를 통해 오디오-스트림(33) 및 오디오-스트림(33)과 연관된 재생 볼륨(15)을 수신하도록 트랜시버 모듈(22)을 제어하도록 구성 가능하다. 제어기(200)는 재생 볼륨(15) 및 미리 저장된 음향 전달 데이터(50)에 기초하고, 상기 적어도 하나의 메모리(700)로부터 검색되고, 상기 재생 볼륨(15)을 오디오 스피커(21)의 재생 음압 레벨(52)과 연관하는 오디오 스피커 장치(20)의 재생 읍압 레벨(52)을 결정하도록 제어 모듈(24)을 제어하도록 추가로 구성된다. 제어기(200)는 제어 모듈(24)을 제어하도록 추가로 구성되어, 진폭 보상 데이터(330)를 기초로 하고, 상기 적어도 하나의 메모리(700)로부터 검색되고, 상기 결정된 재생 음압 레벨(52)과 연관되는 보상 필터(320)를 생성한다. 제어기(200)는 보상된 오디오-스트림(27)을 생성하기 위해 보상 필터(320)를 사용하여 오디오-스트림(33)을 필터링하도록 DSP 모듈(26)을 제어하도록 추가로 구성된다. 제어기(200)는 또한 D/A 모듈(28)을 제어하도록 구성되어 보상된 오디오-스트림(27)을 오디오 스피커(21)에 제공한다.
도 15a 및 15b를 참조하면, 진폭 보상 데이터(330) 및 청력 프로파일(340)에 관한 일부 추가 세부사항이 제시될 것이다. 이들 세부사항은 진폭 보상 데이터(330) 및 청력 프로파일(340)의 특정 실시예이고, 앞서 제시된 모든 관련된 실시예에 적용가능하지만, 당업자는 이것이 본 개시의 범위를 제한하지 않는다는 것을 이해한다.
도 15a에서, 상이한 폰에 대한 진폭 보상 데이터(330)의 그래프가 제시된다. 진폭 보상 데이터(330)는 연속 라인으로 제시되지만 바람직하게는 복수의 상이한 주파수에서 이산 진폭 보상 값(335)으로 기술된다. 도 15a의 예에서 실선인 60폰 레벨이 기준선이다. 이것은 60폰에 해당하는 재생 음압 레벨(52), 즉 1kHz에서 60dB SPL이 도 8b를 참조하여 설명된 바와 같이 모든 주파수에서 0dB의 진폭 보상 데이터(330)를 받게 된다는 것을 의미한다. 도 15a의 20, 40, 80, 100 폰 라인은 각각의 폰과 60 폰 라인의 차이로 나타나 있다. 이 예에서, 폰은 1kHz에서 측정되고 진폭 보상 데이터(330)는 결과적으로 이 주파수에서 모든 폰에 대해 0dB이다. 오디오-스트림(33)이 60폰에 대응하는 재생 음압 레벨(52)에서 즐기고 사용자(40)가 재생 음압 레벨(52)의 20dB 증가에 대응하는 레벨로 재생 볼륨(15)을 증가시키기로 결정했다고 가정한다. 오디오-스트림(33)의 이득은 20dB 증가되지만 이에 추가하여 80 폰 라인(도 15a의 짧은 점선)의 주파수 종속 진폭 보상 데이터(330)가 20dB 이득에 추가될 것이다. 결과적으로, 이득은 저주파에서 약 30dB, 1kHz에서 20dB, 4kHz에서 19dB, 고주파에서 25dB이다.
앞서 소개한 바와 같이, 볼륨 종속 보상에 더하여, 청력 프로파일(340)이 오디오-스트림(33)에 적용될 수 있다. 청력 프로파일(340)의 일 예가 도 15b에 도시되어 있으며, 여기서 우측 귀에 대한 청각 임계값은 십자가로 표시되고 사각형으로 표시되는 좌측 귀는 여러 다른 주파수에 대해 별도로 표시된다. 재생 음압 레벨(52)의 20dB 변화와 관련하여 위에서 설명한 보상에 청력 보상을 추가하면 이득은 좌측 귀의 경우 저주파에서 약 35dB, 1kHz에서 25dB, 4kHz에서 34dB, 및 고주파수에서 45dB가 될 것이다. 우측 귀에 해당하는 숫자는 저주파에서 약 40dB, 1kHz에서 35dB, 4kHz에서 39dB, 고주파에서 40dB가 될 것이다.
본 개시의 발명자들에 의해 해결된 몇 가지 문제가 있는데, 재생 볼륨(15)에서 재생 음압 레벨(52)로의 매핑, 재생 음압 레벨(52)의 변화 및 보상의 변화가 거의 순간적이다.

Claims (16)

  1. 적어도 하나의 오디오 스피커(21)를 포함하는 오디오 스피커 장치(arrangement; 20)에서 오디오-스트림(33)의 실시간 처리를 위한 방법(100)으로서,
    오디오-스트림(33) 및 상기 오디오-스트림(33)과 연관된 재생 볼륨(playback volume; 15)을 수신하는 단계(110),
    상기 재생 볼륨(15) 및 미리-저장된 음향 전달 데이터(50)에 기초하여 상기 오디오 스피커(21)의 재생 음압 레벨(52)을 결정하는 단계(120)로서, 상기 미리-저장된 음향 전달 데이터(50)가 상기 재생 볼륨(15)을 상기 오디오 스피커(21)의 재생 음압 레벨(52)과 연관시키는, 단계(120),
    상기 결정된 재생 음압 레벨(52)과 연관된 진폭 보상 데이터(330)에 기초하여 보상 필터(320)를 생성하는 단계(130),
    상기 보상 필터(320)를 사용하고 상기 오디오-스트림(33)에 이득 인자(gain factor)를 적용하여 보상된 오디오-스트림(27)을 생성하여 상기 오디오-스트림(33)을 필터링하는 단계(140)로서, 상기 이득 인자는 복수의 오디오-스트림을 분석함으로써 획득된 평균 오디오 스트림의 주파수 분포에 기초하고, 상기 이득 인자는 상기 오디오-스트림(33)의 총 오디오 전력이 상기 보상 필터(320)에 관계없이 보존되도록 구성되는, 단계(140), 및
    상기 보상된 오디오-스트림(27)을 상기 오디오 스피커(21)에 제공하는 단계(150)를 포함하는, 방법(100).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 진폭 보상 데이터(330)는 등 청감 곡선(equal loudness contour; 300)에 기초하는, 방법(100).
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 진폭 보상 데이터(330)는 복수의 상이한 주파수 및 복수의 상이한 재생 볼륨(15)에 대한 진폭 보상 값(335)을 포함하는, 방법(100).
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 재생 볼륨(15)과 상이한 업데이트된 재생 볼륨(15')을 수신하는 단계(110),
    상기 업데이트된 재생 볼륨(15') 및 상기 미리-저장된 음향 전달 데이터(50)에 기초하여 상기 오디오 스피커(21)의 업데이트된 재생 음압 레벨(52')을 결정하는 단계(120'),
    상기 결정된 업데이트된 재생 음압 레벨(52')과 연관된 진폭 보상 데이터(330)에 기초하여 업데이트된 보상 필터(320')를 생성하는 단계(130'),
    상기 업데이트된 보상 필터(320')를 사용하여 상기 보상된 오디오-스트림(27)을 생성하기 위해 상기 오디오-스트림(33)을 필터링하는 단계(140), 및
    상기 업데이트된 재생 볼륨(15')과 동기화된 상기 업데이트된 보상 필터(320')를 사용하여 상기 보상된 오디오-스트림(27)을 상기 오디오 스피커(21)에 제공하는 단계(150)를 포함하는, 방법(100).
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 오디오-스트림(33)은 오디오 프레임(23)에서 필터링되는, 방법(100).
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 오디오-스트림(33)은 오디오 프레임(23)에서 필터링되고, 상기 업데이트된 재생 음압 레벨(52')을 결정하는 단계(120') 및 상기 업데이트된 보상 필터(320')를 생성하는 단계(130')가 2개의 연속적인 오디오 프레임(23)의 필터링 사이의 중간 시간(TI) 동안 실행되는, 방법(100).
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 보상 필터(320)를 생성하는 단계(130) 및 상기 업데이트된 보상 필터(320')를 생성하는 단계(130')는 상기 오디오 스피커 장치(20)의 사용자(40)와 연관된 청력 프로파일(340)에 부가적으로 기초하는, 방법(100).
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 오디오-스트림(33)은 채널화된 오디오 포맷(channelized audio format)으로 형성되는, 방법(100).
  9. 제 4 항에 있어서,
    상기 오디오-스트림(33)은 채널화된 오디오 포맷으로 형성되고, 상기 채널화된 오디오 포맷은 좌측 채널 오디오-스트림(33L) 및 우측 채널 오디오-스트림(33R)을 포함하고, 그리고 상기 보상 필터(320)를 생성하는 단계(130) 및 상기 업데이트된 보상 필터(320')를 생성하는 단계(130')는 상기 좌측 채널 오디오-스트림(33L)을 위한 좌측 보상 필터(320) 및 상기 우측 채널 오디오-스트림(33R)을 위한 우측 보상 필터(320)를 생성하는 단계를 더 포함하는, 방법(100).
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 보상 필터(320)는 FIR 필터와 같은 선형 위상 응답을 갖는 디지털 필터인, 방법(100).
  11. 적어도 하나의 오디오 스피커(21), 적어도 하나의 메모리(700), 적어도 하나의 외부 인터페이스(30), 및 상기 적어도 하나의 오디오 스피커(21), 상기 적어도 하나의 메모리(700), 및 상기 적어도 하나의 외부 인터페이스(30)에 작동 가능하게 연결된 적어도 하나의 제어기(200)를 포함하는, 오디오 스피커 장치(20)로서,
    상기 적어도 하나의 제어기(200)는 실시간으로:
    상기 외부 인터페이스(30)를 통해, 오디오-스트림(33) 및 상기 오디오-스트림(33)과 연관된 재생 볼륨(15)을 수신하고(110),
    상기 재생 볼륨(15) 및, 상기 재생 볼륨(15)을 상기 오디오 스피커(21)의 재생 음압 레벨(52)과 연관시키는 미리-저장된 음향 전달 데이터(50)에 기초하여 상기 오디오 스피커(21)의 재생 음압 레벨(52)을 결정하고(120),
    상기 결정된 재생 음압 레벨(52)과 연관된 진폭 보상 데이터(330)에 기초하여 보상 필터(320)를 생성하고(130),
    상기 보상 필터(320)를 사용하고 상기 오디오-스트림(33)에 이득 인자를 적용하여 보상된 오디오-스트림(27)을 생성하여 상기 오디오-스트림(33)을 필터링하고(140), 여기서, 상기 이득 인자는 복수의 오디오-스트림을 분석함으로써 획득된 평균 오디오 스트림의 주파수 분포에 기초하고 상기 오디오-스트림(33)의 총 오디오 전력이 상기 보상 필터(320)에 관계없이 보존되도록 구성되고, 그리고
    상기 보상된 오디오-스트림(27)을 상기 오디오 스피커(21)에 제공하도록(150), 구성되는, 오디오 스피커 장치(20).
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 외부 인터페이스(30)는 무선 인터페이스인, 오디오 스피커 장치(20).
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 제어기(200)는 제 2 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 상기 오디오-스트림(33)의 실시간 처리 방법(100)을 수행하도록 추가로 구성되는, 오디오 스피커 장치(20).
  14. 컴퓨터 프로그램 저장 매체(600)로서,
    오디오 스피커 장치(20)의 제어기(200)에 의해 실행될 때, 상기 제어기(200)가:
    오디오-스트림(33) 및 상기 오디오-스트림(33)과 연관된 재생 볼륨(15)을 수신하고(110),
    상기 재생 볼륨(15) 및, 상기 재생 볼륨(15)을 오디오 스피커(21)의 재생 음압 레벨(52)과 연관시키는 미리-저장된 음향 전달 데이터(50)에 기초하여 오디오 스피커(21)의 재생 음압 레벨(52)을 결정하고(120),
    상기 결정된 재생 음압 레벨(52)과 연관된 진폭 보상 데이터(330)에 기초하여 보상 필터(320)를 생성하고(130),
    상기 보상 필터(320)를 사용하고 상기 오디오-스트림(33)에 이득 인자를 적용하여 보상된 오디오-스트림(27)을 생성하여 상기 오디오-스트림(33)을 필터링하고(140), 여기서, 상기 이득 인자는 복수의 오디오-스트림을 분석함으로써 획득된 주파수 분포에 기초하고, 상기 이득 인자는 상기 오디오-스트림(33)의 총 오디오 전력이 상기 보상 필터(320)에 관계없이 보존되도록 구성되고, 그리고
    상기 보상된 오디오-스트림(27)을 상기 오디오 스피커(21)에 제공하게(150)하도록 구성되는 컴퓨터 프로그램을 포함하는, 컴퓨터 프로그램 저장 매체(600).
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 컴퓨터 프로그램은 상기 제어기(200)가 제 2 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 상기 오디오-스트림(33)의 실시간 처리 방법(100)을 수행하게 하도록 추가로 구성되는, 컴퓨터 프로그램 저장 매체(600).
  16. 삭제
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