KR102648885B1 - 동적 범위를 적응적으로 제어하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

오디오 신호의 동적 범위를 제한하는 오디오 처리 장치는, 입력 신호를 증폭 또는 감쇠함으로써 출력 신호를 생성하는 가변 이득 증폭부, 입력 신호 또는 출력 신호의 레벨을 검출하는 레벨 검출부, 및 레벨 및 복수의 문턱값들에 기초하여, 어택(attack) 및 릴리즈(release)를 수행하는 이득 제어부를 포함할 수 있고, 이득 제어부는, 어택을 수행하는 동안, 복수의 문턱값들에 의해서 정의되는 복수의 범위들 중 레벨이 속하는 범위를 식별할 수 있고, 복수의 범위들에 각각 대응하는 복수의 어택 강도들 중 식별된 범위에 대응하는 어택 강도를 식별할 수 있고, 식별된 어택 강도에 기초하여, 가변 이득 증폭부의 이득을 제어할 수 있다.

Description

동적 범위를 적응적으로 제어하기 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR ADAPTIVELY CONTROLLING DYNAMIC RANGE}
본 개시의 기술적 사상은 오디오 처리에 관한 것으로서, 자세하게는 동적 범위를 적응적으로 제어하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
스피커는 동적 범위(dynamic range)를 가질 수 있고, 동적 범위를 초과하는 크기의 신호를 수신하는 경우, 스피커는 소리를 정상적으로 출력할 수 없거나 심지어 손상될 수도 있다. 스피커의 손상 및/또는 신호의 클리핑(clipping)을 방지하기 위하여 동적 범위 제어(dynamic range control)가 적용될 수 있다. 스피커에 제공되는 신호는, 큰 소리에 대응하는 값을 포함하는 소스 신호, 사용자의 음량(volume) 제어 등 다양한 원인들에 기인하여 동적 범위를 초과할 수 있다. 이에 따라, 스피커를 통해 출력되는 소리의 왜곡을 최소화하면서도 동적 범위를 제한하는 동적 범위 제어가 중요할 수 있다.
본 개시의 기술적 사상은, 소리의 왜곡을 최소화하기 위하여 동적 범위를 적응적으로 제어하는 장치 및 방법을 제공한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 개시의 기술적 사상의 일측면에 따라, 오디오 신호의 동적 범위를 제한하는 오디오 처리 장치는, 입력 신호를 증폭하거나 감쇠함으로써 출력 신호를 생성하는 가변 이득 증폭부, 입력 신호 또는 출력 신호의 레벨을 검출하는 레벨 검출부, 및 레벨 및 복수의 문턱값들에 기초하여, 어택(attack) 및 릴리즈(release)를 수행하는 이득 제어부를 포함할 수 있고, 이득 제어부는, 어택을 수행하는 동안, 복수의 문턱값들에 의해서 정의되는 복수의 범위들 중 레벨이 속하는 범위를 식별할 수 있고, 복수의 범위들에 각각 대응하는 복수의 어택 강도들 중 식별된 범위에 대응하는 어택 강도를 식별할 수 있고, 식별된 어택 강도에 기초하여, 가변 이득 증폭부의 이득을 제어할 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 따라, 복수의 문턱값들은, 제1 문턱값 및 제1 문턱값보다 높은 제2 문턱값을 포함할 수 있고, 제1 문턱값에 의해서 정의되는 제1 범위에 대응하는 제1 어택 강도는, 제2 문턱값에 의해서 정의되고 제1 범위와 상이한 제2 범위에 대응하는 제2 어택 강도보다 낮을 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 따라, 복수의 문턱값들은, 제1 문턱값 및 제1 문턱값보다 높은 제2 문턱값을 포함할 수 있고, 제1 문턱값에 의해서 정의되는 제1 범위에 대응하는 제1 어택 강도는, 제2 문턱값에 의해서 정의되고 제1 범위와 상이한 제2 범위에 대응하는 제2 어택 강도보다 높을 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 따라, 오디오 처리 장치는, 외부로부터 제어 신호를 수신하는 인터페이스부를 더 포함할 수 있고, 이득 제어부는, 제어 신호에 기초하여 복수의 문턱값들 및 복수의 어택 강도들 중 적어도 하나를 설정할 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 따라, 오디오 처리 장치는, 어택 홀드 시간을 측정하는 타이머를 더 포함할 수 있고, 이득 제어부는, 어택이 개시되면 타이머를 리셋하고, 어택 홀드 시간이 측정될 때 릴리즈를 개시할 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 따라, 이득 제어부는, 어택에 의해서 이득이 감소된 동안, 레벨이 복수의 문턱값들 중 최저 문턱값 보다 낮은 기준치를 초과하면 타이머를 리셋할 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 따라, 레벨 검출부는, 입력 신호 또는 출력 신호의 즉각적인(instantaneous) 피크에 비례하는 레벨을 생성할 수 있다.
본 개시의 기술적 사상의 일측면에 따라, 오디오 신호의 동적 범위를 제한하는 오디오 처리 장치는, 입력 신호를 증폭 또는 감쇠함으로써 출력 신호를 생성하는 가변 이득 증폭부, 입력 신호 또는 출력 신호의 레벨을 검출하는 레벨 검출부, 어택 홀드 시간을 측정하는 타이머, 및 레벨 및 적어도 하나의 문턱값에 기초하여, 어택(attack) 및 릴리즈(release)를 수행하는 이득 제어부를 포함할 수 있고, 이득 제어부는, 어택이 개시되면 타이머를 리셋하고, 어택 홀드 시간이 측정될 때 릴리즈를 개시할 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 따라, 오디오 처리 장치는, 외부로부터 제어 신호를 수신하는 인터페이스부를 더 포함할 수 있고, 이득 제어부는, 제어 신호에 기초하여 어택 홀드 시간 및 기준치 중 적어도 하나를 설정할 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 따른 장치 및 방법에 의하면, 동적 범위가 적응적으로 제어됨으로써 소리의 왜곡이 최소화될 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예들에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 아니하며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 이하의 기재로부터 본 개시의 예시적 실시예들이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 도출되고 이해될 수 있다. 즉, 본 개시의 예시적 실시예들을 실시함에 따른 의도하지 아니한 효과들 역시 본 개시의 예시적 실시예들로부터 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 도출될 수 있다.
도 1은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 오디오 처리 장치를 포함하는 오디오 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 개시의 예시적 실시예들에 따른 동적 범위 제어부의 예시들을 나타내는 블록도들이다.
도 3은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 복수의 문턱값들의 예시를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 개시의 예시적 실시예에 따라 동적 범위를 적응적으로 제어하기 위한 방법을 나타내는 순서도이다.
도 5는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 어택 동작의 예시를 나타내는 도면이다.
도 6a 내지 도 6c는 본 개시의 예시적 실시예들에 따른 출력 신호의 예시들을 나타내는 파형도이다.
도 7a 및 도 7b는 동적 범위 제어의 예시들을 나타내는 도면들이다.
도 8a 및 도 8b는 본 개시의 예시적 실시예들에 따른 동적 범위 제어부의 예시들을 나타내는 블록도들이다.
도 9는 본 개시의 예시적 실시예에 따라 동적 범위를 적응적으로 제어하기 위한 방법을 나타내는 순서도이다.
도 10a 및 도 10b는 본 개시의 예시적 실시예들에 따른 릴리즈 동작의 예시들을 나타내는 도면들이다.
도 11은 본 개시의 예시적 실시예에 따라 동적 범위를 적응적으로 제어하기 위한 방법을 나타내는 순서도이다.
도 12a 및 도 12b는 본 개시의 예시적 실시예들에 따라 동일한 입력 신호에 대한 출력 신호의 예시들을 나타내는 파형도들이다.
도 13은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 오디오 처리 장치의 예시를 나타내는 블록도이다.
도 14은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 오디오 시스템을 나타내는 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명한다. 본 발명의 실시 예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하거나 축소하여 도시한 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 아니하는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 오디오 처리 장치(11)를 포함하는 오디오 시스템(10)을 나타내는 블록도이다. 오디오 시스템(10)은 스피커 시스템으로서 지칭될 수도 있고, 비제한적인 예시로서, 텔레비전, 모니터, 사운드바 등과 같이 고정형 기기일 수도 있고, 모바일폰, 랩탑 컴퓨터, 태블릿 등과 같이 휴대형 기기일 수도 있으며, 전술된 기기들에 포함되는 부품일 수도 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 오디오 시스템(10)은 오디오 처리 장치(11), 증폭기(12) 및 스피커(13)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 오디오 시스템(10)은, 도 1에 도시된 바와 상이하게, 2이상의 스피커들을 포함할 수도 있고, 2이상의 스피커들은 증폭기(12)를 통해서 오디오 처리 장치(11)로부터 신호들을 각각 수신할 수도 있고, 또는 2이상의 증폭기들을 통해서 2이상의 오디오 처리 장치들로부터 각각 신호를 수신할 수 있다. 또한, 일부 실시예들에서, 도 1에 도시된 경로에서 추가적인 구성요소(예컨대, LC 필터 등)가 더 배치될 수도 있다.
오디오 처리 장치(11)는 소스 신호(SRC)를 처리함으로써 출력 신호(OUT)를 생성할 수 있고, 출력 신호(OUT)를 증폭기(12)에 제공할 수 있다. 일부 실시예들에서, 오디오 처리 장치(11)는 반도체 공정에 의해서 제조되는 집적 회로일 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 오디오 처리 장치(11)는 파라매트릭 이퀄라이저(parametric equalizer)(PEQ), 음량 제어부(VC) 및 동적 범위 제어부(DRC)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 파라매트릭 이퀄라이저(PEQ) 및/또는 음량 제어부(VC)는 생략될 수도 있다. 일부 실시예들에서, 오디오 처리 장치(11)의 구성요소들 각각은, 논리 합성(logic synthesis)에 의해서 설계된 로직 하드웨어, 프로세서와 프로세서에 의해서 실행되는 소프트웨어를 포함하는 프로세싱 유닛, 또는 로직 하드웨어 및 프로세싱 유닛의 조합일 수 있다. 일부 실시예들에서, 오디오 처리 장치(11)의 구성요소들 각각은, 아날로그 신호를 처리하기 위한 회로, 예컨대 아날로그 증폭기, 아날로그 필터 및/또는 아날로그 리미터(limiter) 회로를 포함할 수 있다.
파라매트릭 이퀄라이저(PEQ)는 소스 신호(SRC)를 처리함으로써 제1 신호(SIG1)를 생성할 수 있다. 일부 실시예들에서, 파라매트릭 이퀄라이저(PEQ)는 소스 신호(SRC)의 주파수 특성을 보상함으로써 제1 신호(SIG1)를 생성할 수 있다. 일부 실시예들에서, 파라매트릭 이퀄라이저(PEQ)는 사용자에 의해서 조절된 주파수 특성을 가지는 제1 신호(SIG1)를 소스 신호(SRC)로부터 생성할 수 있다.
음량 제어부(VC)는 음량에 기초하여 제1 신호(SIG1)를 증폭시키거나 감쇠시킴으로써 제2 신호(SIG2)를 생성할 수 있다. 스피커(13)를 통해서 출력되는 소리(5)의 크기를 조절하기 위하여 음량이 설정될 수 있고, 음량 제어부(VC)는 설정된 음량에 기초하여 제1 신호(SIG1)를 증폭시키거나 감쇠시킬 수 있다. 이를 위하여, 음량 제어부(VC)는 증폭기 또는 증폭을 수행하는 연산 블록을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 음량은 오디오 처리 장치(11)의 외부로부터 수신되는 신호(예컨대, 도 2a 및 도 2b의 CTR)에 기초하여 설정될 수 있다. 일부 실시예들에서, 도 1에 도시된 바와 상이하게, 음량 제어부(VC)는 오디오 처리 장치(11)에서 생략될 수 있다. 예를 들면, 오디오 시스템(10)에서 스피커(13)가 출력하는 소리(5)의 크기는 소스 신호(SRC)에만 의존할 수 있고, 소스 신호(SRC)를 조절함으로써 소리(5)의 크기가 조절될 수 있다.
동적 범위 제어부(DRC)는 스피커(13)의 동적 범위(dynamic range)에 기초하여 제2 신호(SIG2)의 크기를 제한함으로써 출력 신호(OUT)를 생성할 수 있다. 증폭기(12)는 오디오 처리 장치(11)로부터 제공되는 출력 신호(OUT)를 증폭할 수 있고, 스피커(12)는 증폭기(12)로부터 제공되는 전기적 신호, 즉 증폭 신호(AMP)를 소리(5)로 변환할 수 있고, 고유한 동적 범위를 가질 수 있다. 스피커(13)에 제공되는 증폭 신호(AMP)의 크기가 동적 범위를 초과하는 경우, 스피커(13)는, 왜곡된 소리(5)를 출력하거나 심지어 손상될 수도 있다. 증폭기(12)는 일정한 이득을 가질 수 있고, 이에 따라 증폭 신호(AMP)의 크기는 출력 신호(OUT)의 크기에 의존할 수 있다. 제2 신호(SIG2)는, 소스 신호(SRC)가 큰 소리에 대응하는 값을 가지는 경우, 볼륨 제어부(VC)에 의해서 높은 볼륨이 설정된 경우 등에 기인하여, 스피커(13)의 동적 범위를 초과하는 증폭 신호(AMP)에 대응할 수 있다. 동적 범위 제어부(DRC)는 스피커(13)의 동적 범위를 초과하지 아니하기 위한 제2 신호(SIG2)의 최대 크기에 기초하여, 제2 신호(SIG2)의 크기를 제한함으로써 출력 신호(OUT)를 생성할 수 있다. 어택(attack)은, 동적 범위 제어부(DRC)가 출력 신호(OUT)의 크기를 감소시키기 위하여 제2 신호(SIG2)를 증폭 또는 감쇠하기 위한 이득(gain)을 감소시키는 동작을 지칭할 수 있고, 릴리즈(release)는, 감소된 이득을 회복하기 위하여 동적 범위 제어부(DRC)가 이득을 증가시키는 동작을 지칭할 수 있다. 본 명세서에서, 동적 범위 제어부(DRC)에 입력되는 제2 신호(SIG2)는 입력 신호(예컨대, 도 2a 및 도 2b의 IN)로 지칭될 수도 있다.
이하에서 도면들을 참조하여 설명되는 바와 같이, 동적 범위 제어부(DRC)는 동적 범위를 적응적으로 제어할 수 있다. 예를 들면, 동적 범위 제어부(DRC)는, 제2 신호(SIG2)의 크기에 따라 제2 신호(SIG2)를 감쇠함으로써 출력 신호(OUT)를 생성할 수 있고, 이에 따라 출력 신호(OUT)의 왜곡이 감소할 수 있다. 또한, 동적 범위 제어부(DRC)는, 제2 신호(SIG2)가 큰 크기의 짧은 펄스에 후속하는 불필요한 어택을 생략하면서도, 이득의 회복을 지연시킴으로써 출력 신호(OUT)의 왜곡을 최소화할 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 본 개시의 예시적 실시예들에 따른 동적 범위 제어부의 예시들을 나타내는 블록도들이다. 구체적으로, 도 2a의 블록도는 피드-포워드(feed-forward) 구조의 동적 범위 제어부(20a)를 나타내고, 도 2b의 블록도는 피드백(feedback) 구조의 동적 범위 제어부(20b)를 나타낸다. 도 1을 참조하여 전술된 바와 같이, 동적 범위 제어부들(20a, 20b)은 입력 신호(IN)를 수신할 수 있고, 입력 신호(IN)의 동적 범위를 제한함으로써 출력 신호(OUT)를 생성할 수 있다. 이하에서, 도 2a 및 도 2b에 대한 설명 중 중복되는 내용은 생략될 것이다.
도 2a를 참조하면, 동적 범위 제어부(20a)는 입력 신호(IN)의 레벨에 기초하여 출력 신호(OUT)의 크기를 조절할 수 있다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 동적 범위 제어부(20a)는 가변 이득 증폭부(21a), 레벨 검출부(22a) 및 이득 제어부(23a) 및 인터페이스부(24a)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 인터페이스부(24a)는 생략될 수 있다.
가변 이득 증폭부(21a)는 이득 제어부(23a)로부터 제공되는 이득 신호(GN)에 기초하여 입력 신호(IN)를 증폭하거나 감쇠함으로써 출력 신호(OUT)를 생성할 수 있다. 일부 실시예들에서, 가변 이득 증폭부(21a)는 디지털 증폭기를 포함할 수 있고, 이득 제어부(23a)로부터 이득 신호(GN)로서 디지털 신호를 수신할 수 있다. 일부 실시예들에서, 가변 이득 증폭부(21a)는 아날로그 증폭기를 포함할 수 있고, 이득 제어부(23a)로부터 이득 신호(GN)로서 아날로그 신호 및/또는 디지털 신호를 수신할 수 있다.
레벨 검출부(22a)는, 입력 신호(IN)의 레벨을 검출할 수 있고, 검출된 레벨에 대응하는 레벨 신호(LV)를 이득 제어부(23a)에 제공할 수 있다. 일부 실시예들에서, 레벨 검출부(22a)는, 입력 신호(IN)의 포락선, 이동 평균(moving average) 등을 사용하는 대신, 입력 신호(IN)의 즉각적인(instantaneous) 피크를 검출할 수 있고, 검출된 피크에 대응하는 레벨 신호(LV)를 이득 제어부(23a)에 제공할 수 있다.
이득 제어부(23a)는 레벨 검출부(22a)로부터 레벨 신호(LV)를 수신할 수 있고, 가변 이득 증폭부(21a)에 이득 신호(GN)를 제공할 수 있다. 이득 제어부(23a)는 레벨 신호(LV)에 기초하여 입력 신호(IN)의 레벨을 식별할 수 있고, 식별된 레벨 및 복수의 문턱값들에 기초하여 이득 신호(GN)를 생성할 수 있다. 일부 실시예들에서, 이득 제어부(23a)는, 도 3을 참조하여 후술되는 복수의 문턱값들 및/또는 복수의 어택 강도들 등을 저장하기 위한 메모리를 포함하거나, 외부의 메모리를 액세스할 수 있다. 예를 들면, 이득 제어부(23a)는, 전력 공급이 차단되더라도 정보가 소실되지 아니하도록, 비휘발성 메모리, 예컨대 플래시(flash) 메모리 등을 포함하거나 액세스할 수 있다. 이득 제어부(23a)의 동작의 예시들이 도 3 및 도 4를 참조하여 후술될 것이다.
인터페이스부(24a)는 동적 범위 제어부(20a)의 외부 또는 동적 범위 제어부(20a)를 포함하는 오디오 시스템의 외부로부터 제어 신호(CTR)를 수신할 수 있다. 예를 들면, 인터페이스부(24a)는, 외부 장치와 USB(Universal Serial Bus), RS232 등과 같은 유선 통신 채널을 형성할 수도 있고, 블루투스(Bluetooth), WiFi, NFC(Near Field Communication) 등과 같은 무선 통신 채널을 형성할 수도 있다. 동적 범위 제어부(20a)의 사용자, 예컨대 오디오 시스템의 제조자 또는 사용자는 스피커의 동적 범위에 기초하여 제어 신호(CTR)를 통해 이득 제어부(23a)의 동작을 설정할 수 있다. 예를 들면, 이득 제어부(23a)가 참조하는 복수의 문턱값들은 인터페이스부(24a)를 통해서 수신되는 제어 신호(CTR)에 기초하여 설정될 수 있다.
도 2b를 참조하면, 동적 범위 제어부(20b)는 출력 신호(OUT)의 레벨에 기초하여 출력 신호(OUT)의 크기를 조절할 수 있다. 도 2b에 도시된 바와 같이, 동적 범위 제어부(20b)는 가변 이득 증폭부(21b), 레벨 검출부(22b), 이득 제어부(23b) 및 인터페이스부(24b)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 인터페이스부(24b)는 생략될 수 있다.
레벨 검출부(22b)는, 출력 신호(OUT)의 레벨을 검출할 수 있고, 검출된 레벨에 대응하는 레벨 신호(LV)를 이득 제어부(23b)에 제공할 수 있다. 도 2a를 참조하여 전술된 피드-포워드 방식의 동적 범위 제어부(20a)에서 입력 신호(IN)의 레벨이 검출되는 것과 상이하게, 도 2b에 도시된 피드백 방식의 동적 범위 제어부(20b)에서는 출력 신호(OUT)의 레벨이 검출될 수 있다. 이득 제어부(23b)는 레벨 신호(LV)에 기초하여 이득 신호(GN)를 생성할 수 있고, 가변 이득 증폭부(21b)는 이득 신호(GN)에 기초하여 입력 신호(IN)를 증폭하거나 감쇠함으로써 출력 신호(OUT)를 생성할 수 있다. 이하에서, 본 개시의 예시적 실시예들은 피드-포워드 방식인 도 2a의 동적 범위 제어부(20a)를 주로 참조하여 설명될 것이나, 피드백 방식인 도 2b의 동적 범위 제어부(20b)에도 적용될 수 있는 점이 유의된다.
도 3은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 복수의 문턱값들의 예시를 나타내는 도면이다. 도 2a 및 도 2b를 참조하여 전술된 바와 같이, 이득 제어부(23a 또는 23b)는 복수의 문턱값들을 참조하여 가변 이득 증폭부(21a 또는 21b)의 이득을 제어할 수 있다. 이하에서, 도 3은 도 2a를 참조하여 설명될 것이다.
도 3을 참조하면, 제1 내지 제n 문턱값(THR1 내지 THRn)이 이득 제어부(23a)에 의해서 참조될 수 있다(n은 1보다 큰 정수). 예를 들면, 입력 신호(IN)가 제1 내지 제n 문턱값(THR1 내지 THRn) 중 가장 낮은 제1 문턱값(THR1)을 초과하는 경우, 동적 범위를 제한하기 위한 이득 제어, 즉 어택이 수행될 수 있는 한편, 입력 신호(IN)가 제1 문턱값(THR1)보다 작은 경우 어택이 수행되지 아니할 수 있다.
제1 내지 제n 문턱값(THR1 내지 THRn)에 의해서 제1 내지 제n 범위(R1 내지 Rn)이 정의될 수 있고, 제1 내지 제n 범위(R1 내지 Rn)에 각각 대응하는 제1 내지 제n 어택 강도(A1 내지 An)가 이득 제어부(23a)에 의해서 참조될 수 있다. 예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 문턱값(THR1) 및 제2 문턱값(THR2) 사이는 제1 범위(R1)로서 정의될 수 있고, 제1 범위(R1)는 제1 어택 강도(A1)에 대응할 수 있다. 어택 강도는 동적 범위 제어에서 적용되는 어택의 수준을 지칭할 수 있다. 예를 들면, 어택 강도는 이득의 감소율을 포함할 수 있고, 높은 어택 강도는 이득의 높은 감소율에 대응할 수 있다. 또한, 어택 강도는 이득의 감소가 발생하는 어택 시간을 포함할 수 있고, 높은 어택 강도는 짧은 어택 시간(즉, 급진적인 이득 감소)에 대응할 수 있다. 이하에서, 어택 강도의 예시로서 어택 속도가 주로 참조될 것이나, 본 개시의 예시적 실시예들은 어택의 수준에 대응하는 임의의 어택 강도에 적용될 수 있는 점이 이해될 것이다. 일부 실시예들에서, 제1 내지 제n 어택 강도(A1 내지 An)는 상이할 수 있고, 이에 따라 도 5 등을 참조하여 후술되는 바와 같이, 단일 문턱값(예컨대, THR1)이 사용되는 경우보다, 입력 신호(IN)의 동적 범위가 효율적으로 제한될 수 있다. 이하에서, 본 개시의 예시적 실시예들은 도 3을 참조하여 설명될 것이다.
도 4는 본 개시의 예시적 실시예에 따라 동적 범위를 적응적으로 제어하기 위한 방법을 나타내는 순서도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 동적 범위를 적응적으로 제어하기 위한 방법은 복수의 단계들(S42, S44, S46)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 도 4의 방법은 도 2a의 이득 제어부들(23a)에 의해서 수행될 수 있다. 이하에서, 도 4는 도 2a를 참조하여 설명될 것이다.
도 4를 참조하면, 단계 S42에서 레벨이 속하는 범위가 식별될 수 있다. 예를 들면, 이득 제어부(23a)는 레벨 검출부(22a)로부터 수신된 레벨 신호(LV)에 기초하여 입력 신호(IN)의 레벨을 식별할 수 있다. 이득 제어부(23a)는 복수의 문턱값들에 의해서 정의되는 복수의 범위들 중 식별된 레벨보다 작은 문턱값 및 큰 문턱값을 식별함으로써, 레벨이 속하는 범위를 식별할 수 있다.
단계 S44에서, 식별된 범위에 대응하는 어택 강도를 식별할 수 있다. 예를 들면, 도 3을 참조하여 전술된 바와 같이, 복수의 범위들에 각각 대응하는 복수의 어택 강도들이 존재할 수 있고, 복수의 어택 강도들 중 이득 제어부(23a)는 단계 S42에서 식별된 범위에 대응하는 어택 강도를 식별할 수 있다.
단계 S46에서, 식별된 어택 강도에 기초하여 이득이 제어될 수 있다. 예를 들면, 이득 제어부(23a)는 단계 S44에서 식별된 어택 강도에 따라 이득이 감소하도록, 이득 신호(GN)를 생성할 수 있다.
도 5는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 어택 동작의 예시를 나타내는 도면이다. 구체적으로, 도 5의 좌측 그래프는 단일 문턱값(THR)에 기초한 어택 동작을 나타내고, 도 5의 우측 그래프는 2개의 문턱값들(THR1, THR2)에 기초한 어택 동작을 나타낸다. 도 5의 그래프들에서 다양한 크기를 가지는 출력 신호들의 피크값들이 중첩되어 도시된다. 이하에서, 도 5는 도 3을 참조하여 설명될 것이다.
도 5의 좌측을 참조하면, 시간 t51에서 출력 신호(OUT)가 문턱값(THR)을 초과할 수 있다. 일정한 어택 강도가 적용될 수 있고, 도 5의 좌측 그래프에 도시된 바와 같이 출력 신호(OUT)의 크기는, 일정한 어택 강도에 따라 일정한 기울기로 감소할 수 있다. 가장 큰 크기의 출력 신호(OUT)의 경우 시간 t52에서 문턱값(THR)에 도달할 수 있고, 이에 따라 구간 P51 동안 어택이 수행될 수 있다.
도 5의 우측을 참조하면, 시간 t53에서 출력 신호(OUT)가 제1 문턱값(THR1) 또는 제2 문턱값(THR2)을 초과할 수 있다. 출력 신호(OUT)가 제1 문턱값(THR1)만을 초과한 경우, 도 5의 좌측 그래프와 유사하게 출력 신호(OUT)의 크기는, 제1 문턱값(THR1) 및 제2 문턱값(THR2) 사이 제1 범위(R1)에 대응하는 제1 어택 강도(A1)에 따라 일정한 기울기로 감소할 수 있다. 다른 한편으로, 출력 신호(OUT)가 제2 문턱값(THR2)을 초과한 경우, 출력 신호(OUT)의 크기는, 제2 문턱값(THR2) 및 제3 문턱값(THR3) 사이 제2 범위(R2)에 대응하는 제2 어택 강도(A2)에 따라 일정한 기울기로 감소할 수 있고, 제2 문턱값(THR2) 이하로 하강하는 경우 제1 범위(R1)에 대응하는 제1 어택 강도(A1)에 따라 일정한 기울기로 감소할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제2 어택 강도(A2)는 제1 어택 강도(A1)보다 높을 수 있고, 이에 따라 도 5의 우측 그래프에 도시된 바와 같이 출력 신호(OUT)의 크기가 시간 t54에서 제1 문턱값(THR1)에 도달할 수 있다. 즉, 구간 P52는 구간 P51보다 짧을 수 있고, 결과적으로 조기에 동적 범위가 제한될 수 있다.
도 6a 내지 도 6c는 본 개시의 예시적 실시예들에 따른 출력 신호의 예시들을 나타내는 파형도이다. 구체적으로, 도 6a의 파형도는 단일 문턱값이 사용되는 경우 출력 신호를 나타내고, 도 6b 및 도 6c의 파형도들은 2개의 문턱값들이 사용되는 경우 출력 신호들을 각각 나타낸다. 이하에서, 도 6a 내지 도 6c는 도 3을 참조하여 설명될 것이다.
도 6a를 참조하면, 입력 신호(IN)는 단일 문턱값을 초과할 수 있고, 이에 따라 출력 신호(OUT)의 크기도 증가할 수 있다. 일정한 어택 강도에 기인하여, 출력 신호(OUT)의 크기는 도 6a에서 점선으로 표시된 바와 같이, 일정하게 감소할 수 있다.
도 6b를 참조하면, 입력 신호(IN)는 제1 문턱값(THR1)뿐만 아니라 제2 문턱값(THR2)을 초과할 수 있다. 제2 범위(R2)에 대응하는 제2 어택 강도(A2)는 제1 범위(R1)에 대응하는 제1 어택 강도(A1)보다 높을 수 있고, 이에 따라 도 6b에서 점선으로 표시된 바와 같이, 출력 신호(OUT)의 크기는 시간 t61까지 상대적으로 빠르게 감소한 후 시간 t61부터 상대적으로 느리게 감소할 수 있다.
도 6c를 참조하면, 입력 신호(IN)는 제1 문턱값(THR1)뿐만 아니라 제2 문턱값(THR2)을 초과할 수 있다. 제2 범위(R2)에 대응하는 제2 어택 강도(A2)는 제1 범위(R1)에 대응하는 제1 어택 강도(A1)보다 낮을 수 있고, 이에 따라 도 6c에서 점선으로 표시된 바와 같이, 출력 신호(OUT)의 크기는 시간 t62까지 상대적으로 느리게 감소한 후 시간 t62부터 상대적으로 빠르게 감소할 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 동적 범위 제어의 예시들을 나타내는 도면들이다. 구체적으로, 도 7a는 포락선 검출에 기초하여 이득을 제어하는 예시를 나타내고, 도 7b는 즉각적인 피크에 기초하여 이득을 제어하는 예시를 나타낸다. 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 입력 신호(IN)는 전파 정류, 절대치, 제곱 등을 통해서 양의 값을 가지도록 변환될 수 있고, 이하에서 양의 값으로 변환된 신호가 입력 신호(IN)로 단순하게 지칭될 수 있다.
도 7a를 참조하면, 입력 신호(IN)로부터 포락선이 검출될 수 있고, 검출된 포락선이 문턱값(THR)을 초과하는 경우 어택이 수행될 수 있다. 예를 들면, 도 7a에 도시된 바와 같이, 시간 t71에서 발생한 큰 크기의 입력에 기인하여 포락선이 문턱값(THR)을 초과할 수 있고, 이에 따라 이득은 제1 이득(GN1)으로부터 감소하기 시작할 수 있다. 감소된 입력의 크기에도 불구하고 포락선은 느리게 감소할 수 있고, 이에 따라 포락선은 시간 t72에서 문턱값(THR)과 교차할 수 있다. 이에 따라, 시간 t72에서 이득의 감소는 종료할 수 있고, 제2 이득(GN2)으로부터 점진적으로 증가할 수 있다. 결과적으로, 불필요한 어택이 발생함으로써 신호의 왜곡이 유발될 수 있다.
도 7b를 참조하면, 입력이 문턱값(THR)과 직접적으로 비교될 수 있고, 입력이 문턱값(THR)을 초과하는 경우 어택이 수행될 수 있다. 예를 들면, 도 7b에 도시된 바와 같이, 입력이 문턱값(THR)을 초과할 때마다 어택이 수행될 수 있고, 입력이 문턱값(THR) 아래로 하강할 때마다 릴리즈가 수행될 수 있다. 이에 따라, 이득은 제3 이득(GN3) 및 제4 이득(GN4) 사이에서 빈번하게 변동할 수 있고, 결과적으로 입력의 왜곡, 예컨대 THD(total harmonic distortion)의 열화가 발생할 수 있다. 도 7b에 도시된 바와 상이하게, 릴리즈 강도(예컨대, 이득의 증가율 및/또는 릴리즈 시간)이 어택 강도(즉, 이득의 감소율)보다 낮은 경우, 이득은 시간이 흐를수록 점차 감소할 수도 있다. 이하에서 도면들을 참조하여 설명되는 바와 같이, 본 개시의 예시적 실시예에 따른 동적 범위 제어는 도 7a 및 도 7b를 참조하여 전술된 문제들을 해소할 수 있다.
도 8a 및 도 8b는 본 개시의 예시적 실시예들에 따른 동적 범위 제어부의 예시들을 나타내는 블록도들이다. 구체적으로, 도 8a의 블록도는 피드-포워드 구조의 동적 범위 제어부(80a)를 나타내고, 도 8b의 블록도는 피드백 구조의 동적 범위 제어부(80b)를 나타낸다. 도 1을 참조하여 전술된 바와 같이, 동적 범위 제어부들(80a, 80b)은 입력 신호(IN)를 수신할 수 있고, 입력 신호(IN)의 동적 범위를 제한함으로써 출력 신호(OUT)를 생성할 수 있다. 이하에서, 도 8a 및 도 8b에 대한 설명 중 상호 중복되는 내용, 그리고 도 2a 및 도 2b에 대한 설명과 중복되는 내용은 생략될 것이다.
도 8a를 참조하면, 동적 범위 제어부(80a)는 입력 신호(IN)의 레벨에 기초하여 출력 신호(OUT)의 크기를 조절할 수 있다. 도 8a에 도시된 바와 같이, 동적 범위 제어부(80a)는 가변 이득 증폭부(81a), 레벨 검출부(82a), 이득 제어부(83a) 및 타이머(85a)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 동적 범위 제어부(80a)는 도 2a의 인터페이스부(24a)를 더 포함할 수도 있다. 타이머(85a)는 어택 홀드 타임을 측정할 수 있다. 도 9, 도 10a 및 도 10b를 참조하여 후술되는 바와 같이, 어택 홀드 타임은 어택이 개시된 후 릴리즈가 개시될 때까지 요구되는 최소 시간을 지칭할 수 있다. 이에 따라, 어택이 개시된 후 어택 홀드 타임이 도과되기 전에는 릴리즈가 개시되지 아니할 수 있고, 결과적으로 릴리즈가 지연될 수 있다. 일부 실시예들에서, 어택 홀드 타임은, 최저 가청 주파수 약 20Hz를 반파 정류한 주파수 약 40Hz에 기초하여, 약 25ms로 설정될 수 있다. 일부 실시예들에서, 타이머(85a)는 카운터, 예컨대 업-카운터 또는 다운-카운터를 포함할 수 있고, 카운터는 이득 제어부(83a)에 의해서 리셋될 수 있다.
이득 제어부(83a)는 타이머(85a)에 기초하여 어택 홀드 타임의 도과 여부를 식별할 수 있고, 가변 이득 증폭부(81a)의 이득을 제어할 수 있다. 예를 들면, 이득 제어부(83a)는 타이머(85a)를 리셋할 수 있고, 타이머(85a)의 만료에 기초하여 어택 홀드 타임의 도과를 식별할 수 있다. 이에 따라, 도 7a를 참조하여 전술된 큰 크기의 짧은 펄스에 후속하는 불필요한 어택이 생략될 수 있는 동시에, 도 7b를 참조하여 전술된 THD의 열화가 방지될 수 있다.
도 8b를 참조하면, 동적 범위 제어부(80b)는 출력 신호(OUT)의 레벨에 기초하여 출력 신호(OUT)의 크기를 조절할 수 있다. 도 8b에 도시된 바와 같이, 동적 범위 제어부(80b)는 가변 이득 증폭부(81b), 레벨 검출부(82b), 이득 제어부(83b) 및 타이머(85b)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 동적 범위 제어부(80b)는 도 2b의 인터페이스부(24b)를 더 포함할 수도 있다.
레벨 검출부(82b)는, 출력 신호(OUT)의 레벨을 검출할 수 있고, 검출된 레벨에 대응하는 레벨 신호(LV)를 이득 제어부(83b)에 제공할 수 있다. 도 8a를 참조하여 전술된 피드-포워드 방식의 동적 범위 제어부(80a)에서 입력 신호(IN)의 레벨이 검출되는 것과 상이하게, 도 2b에 도시된 피드백 방식의 동적 범위 제어부(80b)에서는 출력 신호(OUT)의 레벨이 검출될 수 있다. 이득 제어부(83b)는 레벨 신호(LV)에 기초하여 이득 신호(GN)를 생성할 수 있고, 가변 이득 증폭부(21b)는 이득 신호(GN)에 기초하여 입력 신호(IN)를 증폭하거나 감쇠함으로써 출력 신호(OUT)를 생성할 수 있다. 또한, 이득 제어부(83b)는 타이머(85b)에 기초하여 어택 홀드 타임의 도과 여부를 식별할 수 있고, 이득 신호(GN)를 생성할 수 있다. 이에 따라, 도 7a를 참조하여 전술된 큰 크기의 짧은 펄스에 후속하는 불필요한 어택이 생략될 수 있는 동시에, 도 7b를 참조하여 전술된 THD의 열화가 방지될 수 있다. 이하에서, 본 개시의 예시적 실시예들은 피드-포워드 방식인 도 8a의 동적 범위 제어부(80a)를 주로 참조하여 설명될 것이나, 피드백 방식인 도 8b의 동적 범위 제어부(80b)에도 적용될 수 있는 점이 유의된다. 도 8a의 이득 제어부(83a)의 동작의 예시들이 도 9 및 도 13를 참조하여 후술될 것이다.
도 9는 본 개시의 예시적 실시예에 따라 동적 범위를 적응적으로 제어하기 위한 방법을 나타내는 순서도이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 동적 범위를 적응적으로 제어하기 위한 방법은 복수의 단계들(S92, S94, S96, S98)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 도 9의 방법은 도 8a의 이득 제어부(83a)에 의해서 수행될 수 있다. 이하에서, 도 9는 도 8a을 참조하여 설명될 것이다.
도 9를 참조하면, 단계 S92에서 어택 개시 여부가 판정될 수 있다. 예를 들면, 이득 제어부(83a)는 레벨 검출부(82a)로부터 제공되는 레벨 신호(LV)에 기초하여 입력 신호(IN)의 레벨을 식별할 수 있고, 식별된 레벨이 제1 문턱값(THR1)을 교차하여 제1 문턱값(THR1)을 초과하는 경우, 어택을 개시할 수 있다. 도 9에 도시된 바와 같이, 어택이 개시된 경우 단계 S94가 후속하여 수행될 수 있는 한편, 어택이 개시되지 아니한 경우 단계 S96이 후속하여 수행될 수 있다.
어택이 개시된 경우, 단계 S94에서 타이머(85a)가 리셋될 수 있다. 예를 들면, 이득 제어부(83a)는 어택이 개시된 경우 타이머(85a)를 리셋할 수 있고, 이에 따라 타이머(85a)는 어택 홀드 타임을 처음부터 다시 카운트할 수 있다. 일부 실시예들에서, 타이머(85a)의 리셋은 일정 기간 유지될 수 있다. 예를 들면, 이득 제어부(83a)는 어택이 종료될 때까지 타이머(85a)의 리셋을 유지할 수 있고, 어택이 종료한 경우 타이머(85a)의 리셋을 해제할 수 있다. 이에 따라 어택 홀드 타임은 어택이 종료한 시점부터 측정될 수 있다.
단계 S96에서, 타이머(85a)의 만료 여부가 판정될 수 있다. 예를 들면, 타이머(85a)는 어택 홀드 타임이 측정된 경우 만료할 수 있고, 만료를 나타내는 신호를 이득 제어부(83a)에 제공할 수 있다. 이득 제어부(83a)는 타이머(85a)로부터 제공되는 신호에 기초하여 어택 홀드 타임의 도과 여부를 식별할 수 있다. 도 9에 도시된 바와 같이, 타이머(85a)가 만료된 경우 단계 S98이 후속하여 수행될 수 있는 한편, 타이머(85a)가 만료되지 아니한 경우, 즉 어택 홀드 타임이 아직 도과되지 아니한 경우 단계 S92가 다시 수행될 수 있다.
타이머(85a)가 만료된 경우 단계 S98에서, 릴리즈가 개시될 수 있다. 예를 들면, 이득 제어부(83a)는 타이머(85a)로부터 제공되는 신호에 기초하여 어택 홀드 타임의 도과를 식별할 수 있고, 릴리즈를 개시할 수 있다. 이에 따라, 가변 이득 증폭부(81a)의 이득은 점진적으로 증가할 수 있다. 결과적으로, 어택 및 릴리즈의 빈번한 전환이 방지될 수 있고, 이에 따라 도 7b를 참조하여 전술된 문제가 해소될 수 있다.
도 10a 및 도 10b는 본 개시의 예시적 실시예들에 따른 릴리즈 동작의 예시들을 나타내는 도면들이다. 구체적으로, 도 10a 및 도 10b에서 상위 그래프는 입력 신호(IN)로부터 변환된 신호 및 문턱값들(THR0, THR1)을 나타내고, 중간 그래프는 도 8a의 타이머(85a)의 값을 나타내고, 하위 그래프는 가변 이득 증폭부(81a)의 이득을 나타낸다. 도 7a 및 도 7b와 유사하게, 도 10a 및 도 10b에서 입력 신호(IN)는 전파 정류, 절대치, 제곱 등을 통해서 양의 값을 가지도록 변환될 수 있고, 이하에서 양의 값으로 변환된 신호가 입력 신호(IN)로 단순하게 지칭될 수 있다. 이하에서, 도 10a 및 도 10b는 도 8a를 참조하여 설명될 것이고, 도 10a 및 도 10b에 대한 설명 중 상호 중복되는 내용은 생략될 것이다.
일부 실시예들에서, 이득 제어부(83a)는 어택에 의해서 이득이 감소된 상황에서 입력 신호(IN)의 크기가 제1 문턱값(THR1)보다 작은 기준치(THR0)에 기초하여, 어택 홀드 타임을 초기화할 수 있다. 예를 들면, 도 10a에 도시된 바와 같이, 이득 제어부(83a)는 입력 신호(IN)의 크기가 기준치(THR0)를 초과할 때, 어택 홀드 타임을 초기화할 수 있다. 또한, 도 10b에 도시된 바와 같이, 이득 제어부(83a)는 기준치(THR0)보다 큰 입력 신호(IN)의 크기가 기준치(THR0) 미만으로 감소할 때, 어택 홀드 타임을 초기화할 수도 있다. 도 10a 도 10b의 예시들에서 타이머(85a)는 다운-카운터를 포함하는 것으로 가정되나, 본 개시의 예시적 실시예들이 이에 제한되지 아니하는 점이 유의된다.
도 10a를 참조하면, 시간 t11 이전에 가변 이득 증폭부(81a)는 어택에 의해서 감소된 이득, 즉 제5 이득(GN5)을 가질 수 있다. 시간 t11에서 입력 신호(IN)의 크기가 기준치(THR0)를 초과하는 경우 이득 제어부(83a)는 타이머(85a)를 리셋할 수 있고, 이에 따라 타이머(85a)는 초기값(INI)을 가질 수 있고, 시간 t11부터 어택 홀드 타임을 측정할 수 있다.
시간 t12에서, 입력 신호(IN)의 크기가 기준치(THR0)에 다시 도달하는 경우, 가변 이득 증폭부(81a)는 타이머(85a)를 리셋할 수 있고, 이에 따라 타이머(85a)는 초기값(INI)을 가질 수 있고, 시간 t12부터 어택 홀드 타임을 측정할 수 있다. 시간 t13에서, 타이머(85a)의 값이 영(zero)에 도달할 수 있고, 이에 따라 어택 홀드 타임이 측정될 수 있다. 시간 t13에서, 이득 제어부(83a)는 어택 홀드 타임의 도과를 식별할 수 있고, 릴리즈를 개시할 수 있다. 이에 따라, 도 10a에 도시된 바와 같이, 가변 이득 증폭부(81a)의 이득이 제5 이득(GN5)으로부터 점진적으로 상승할 수 있다.
도 10b를 참조하면, 시간 t14 이전에 가변 이득 증폭부(81a)는 어택에 의해서 감소된 이득, 즉 제5 이득(GN5)을 가질 수 있다. 시간 t14에서, 입력 신호(IN)의 크기가 기준치(THR0)를 초과하는 경우, 이득 제어부(83a)는 타이머(85a)를 리셋할 수 있고, 입력 신호(IN)의 크기가 기준치(THR0)보다 높은 구간 동안(즉, 시간 t14부터 시간 t15까지) 타이머(85a)의 리셋을 유지할 수 있다. 시간 t15에서, 입력 신호(IN)의 크기가 기준치(THR0) 미만으로 감소하는 경우, 이득 제어부(83a)는 타이머(85a)의 리셋을 해제할 수 있다. 이에 따라, 타이머(85a)는 시간 t15부터 어택 홀드 타임을 측정할 수 있다.
시간 t16에서, 입력 신호(IN)의 크기가 기준치(THR0)에 다시 도달하는 경우, 이득 제어부(83a)는 타이머(85a)를 리셋할 수 있고, 입력 신호(IN)의 크기가 기준치(THR0)보다 높은 구간 동안(즉, 시간 t16부터 시간 t17까지) 타이머(85a)의 리셋을 유지할 수 있다. 시간 t17에서, 입력 신호(IN)의 크기가 기준치(THR0) 미만으로 감소하는 경우, 이득 제어부(83a)는 타이머(85a)의 리셋을 해제할 수 있다. 이에 따라, 타이머(85a)는 시간 t17부터 어택 홀드 타임을 측정할 수 있다. 시간 t18에서, 타이머(85a)의 값이 영(zero)에 도달할 수 있고, 이에 따라 어택 홀드 타임이 측정될 수 있다. 시간 t18에서, 이득 제어부(83a)는 어택 홀드 타임의 도과를 식별할 수 있고, 릴리즈를 개시할 수 있다. 이에 따라, 도 10b에 도시된 바와 같이, 가변 이득 증폭부(81a)의 이득이 제5 이득(GN5)으로부터 점진적으로 상승할 수 있다.
일부 실시예들에서, 이득 제어부(83a)는 입력 신호(IN)의 크기가 기준치(THR0)를 초과하는 동안 임의의 시점에서 어택 홀드 타임을 초기화할 수도 있다. 예를 들면, 이득 제어부(83a)는 도 10b의 시간 t14 및 시간 t15 사이 (또는 시간 t16 및 시간 t17 사이) 임의의 시점에서 타이머(85a)의 리셋을 해제할 수 있다. 이에 따라, 타이머(85a)는 시간 t14 및 시간 t15 사이에서 어택 홀드 타임의 측정을 개시할 수 있다. 또한, 일부 실시예들에서, 이득 제어부(83a)는 입력 신호(IN)의 크기가 기준치(THR0) 미만으로 하강한 후 일정한 시간이 도과된 시점에서 어택 홀드 타임을 초기화할 수도 있다. 예를 들면, 이득 제어부(83a)는 도 10b의 시간 t15(또는 시간 t17)로부터 일정한 시간이 도과된 시점에서 타이머(85a)의 리셋을 해제할 수 있다. 이에 따라, 타이머(85a)는 시간 t15 이후에 어택 홀드 타임의 측정을 개시할 수 있다.
도 11은 본 개시의 예시적 실시예에 따라 동적 범위를 적응적으로 제어하기 위한 방법을 나타내는 순서도이다. 구체적으로, 도 11의 순서도는 도 10b를 참조하여 전술된 예시에 대응하는, 동적 범위를 적응적으로 제어하기 위한 방법을 나타낸다. 도 11에 도시된 바와 같이, 동적 범위를 적응적으로 제어하기 위한 방법은 복수의 단계들(S11 내지 S18)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 도 11의 방법은 도 8a의 이득 제어부(83a)에 의해서 수행될 수 있고, 이하에서 도 11은 도 8a를 참조하여 설명될 것이다.
도 11을 참조하면, 단계 S11에서 입력 신호(IN)의 레벨이 문턱값(THR)을 초과하는지 여부가 판정될 수 있다. 일부 실시예들에서, 이득 제어부(83a)가 하나의 문턱값을 참조하는 경우, 도 11의 문턱값(THR)은 도 10b의 제1 문턱값(THR1)에 대응할 수 있다. 일부 실시예들에서, 이득 제어부(83a)가 복수의 문턱값들을 참조하는 경우, 도 11의 문턱값(THR)은, 복수의 문턱값들에 의해서 정의되는 복수의 범위들 중 현재 입력 신호(IN)의 레벨이 속하는 범위의 상한 또는 하한에 대응할 수 있다. 도 11에 도시된 바와 같이, 입력 신호(IN)의 레벨이 문턱값(THR)을 초과하는 경우 단계 S12가 후속하여 수행될 수 있는 한편, 그렇지 아니한 경우 단계 S14가 후속하여 수행될 수 있다.
단계 S12에서, 어택이 수행될 수 있다. 예를 들면, 이득 제어부(83a)는 문턱값(THR)을 초과하는 입력 신호(IN)의 크기를 감쇠시키기 위하여 가변 이득 증폭부(81a)의 이득을 감소시킬 수 있다. 그 다음에, 단계 S13에서 타이머가 리셋될 수 있다. 예를 들면, 단계 S12에서 어택이 개시되었으므로, 이득 제어부(83a)는 타이머를 리셋할 수 있다.
단계 S14에서, 이득이 1과 비교될 수 있다. 도 11에 도시된 바와 같이, 이득이 1보다 작은 경우, 즉 입력 신호(IN)가 감쇠되는 상태인 경우, 단계 S15가 후속하여 수행될 수 있는 한편, 그렇지 아니한 경우 도 11의 방법은 종료할 수 있다.
이득이 1보다 작은 경우, 단계 S15에서 타이머(83a)의 만료 여부가 판정될 수 있다. 도 11에 도시된 바와 같이, 타이머(85a)가 만료된 경우, 즉 어택 홀드 타임이 도과된 경우, 단계 S16에서 릴리즈가 수행될 수 있다. 다른 한편으로, 타이머(83a)가 만료되지 아니한 경우, 즉 어택 홀드 타임이 아직 도과되지 아니한 경우, 단계 S17이 후속하여 수행될 수 있다.
어택 홀드 타임이 아직 도과되지 아니한 경우, 단계 S17에서 입력 신호(IN)의 레벨이 기준치(THR0)와 비교될 수 있다. 도 11에 도시된 바와 같이, 입력 신호(IN)가 기준치(THR0)보다 큰 경우, 단계 S18에서 타이머(83a)가 리셋될 수 있는 한편, 그렇지 아니한 경우 도 11의 방법은 종료할 수 있다.
도 12a 및 도 12b는 본 개시의 예시적 실시예들에 따라 동일한 입력 신호에 대한 출력 신호의 예시들을 나타내는 파형도들이다. 구체적으로, 도 12a의 파형도는 어택 홀드 타임이 적용되지 아니한 경우 출력 파형을 나타내고, 도 12b의 파형도는 어택 홀드 타임이 적용된 경우 출력 파형을 나타낸다.
어택 홀드 타임이 적용되지 아니한 경우, 어택 및 릴리즈가 반복될 수 있고, 이에 따라 출력 신호에서 왜곡이 발생할 수 있다. 예를 들면, 도 12a에 도시된 바와 같이, 출력 신호는 사인파인 입력 신호와 상이한 파형을 가질 수 있다. 다른 한편으로, 어택 홀드 타임이 적용된 경우, 도 12b에 도시된 바와 같이, 출력 신호는 사인파인 입력 신호와 유사한 파형을 가질 수 있다.
도 13은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 오디오 처리 장치의 예시를 나타내는 블록도이다. 예를 들면, 도 13의 오디오 처리 장치(130)는 전술된 오디오 처리 장치들의 예시일 수 있다. 도 13에 도시된 바와 같이 오디오 처리 장치(130)는 프로세서(132) 및 메모리(134)를 포함할 수 있다.
프로세서(132)는 메모리(134)와 통신할 수 있고, 메모리(134)에 포함된 프로그램(134_1)을 실행함으로써 본 개시의 예시적 실시예에 따른 오디오 처리 방법에 포함된 적어도 하나의 단계를 수행할 수 있다. 메모리(134)는, 비제한적인 예시로서 RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), 테이프, 자기디스크, 광학디스크, 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리 및 이들의 조합과 같이, 프로세서(132)에 의해서 접근가능한 임의의 유형의 메모리를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 메모리(134)는 SRAM(Static Random Access Memory), DRAM(Dynamic Random Access Memory) 등과 같은 휘발성 메모리 장치를 더 포함할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 메모리(134)는 이득 제어부(예컨대, 도 2a의 23a, 도 2b의 23b, 도 8a의 83)의 동작을 설정하기 위한 정보를 저장할 수도 있다.
도 14은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 오디오 시스템을 나타내는 도면이다. 구체적으로, 도 14는 도 1의 오디오 시스템(10)의 예시로서 디스플레이 장치(140)를 나타낸다. 디스플레이 장치(140)는 본 개시의 예시적 실시예들에 따른 오디오 처리 장치를 포함할 수 있고, 오디오 신호를 출력하는 제1 스피커 및 제2 스피커를 포함하거나, 그리고/또는 제1 스피커 및 제2 스피커에 제공되는 신호들을 출력하는 포트들을 포함할 수 있다.
디스플레이 장치(140)는 비제한적인 예시로서, 텔레비전, 모니터와 같이 비디오 정보를 포함하는 전기적 신호를 수신하여 디스플레이 패널(142)을 통해서 영상 신호를 출력할 수 있다. 또한, 오디오 정보를 포함하는 전기적 신호를 수신할 수 있고, 도면들을 참조하여 전술된 바와 같이, 오디오 처리 장치에 의해서 동적 범위가 효과적으로 제한되고 왜곡이 최소화된 음향들을 출력할 수 있다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 예시적인 실시예들이 개시되었다. 본 명세서에서 특정한 용어를 사용하여 실시예들을 설명되었으나, 이는 단지 본 개시의 기술적 사상을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 개시의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 개시의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (11)

  1. 오디오 신호의 동적 범위를 제한하도록 구성된 오디오 처리 장치로서,
    입력 신호를 증폭 또는 감쇠함으로써 출력 신호를 생성하도록 구성된 가변 이득 증폭부;
    상기 입력 신호 또는 상기 출력 신호의 레벨을 검출하도록 구성된 레벨 검출부; 및
    상기 레벨 및 복수의 문턱값들에 기초하여, 어택(attack) 및 릴리즈(release)를 수행하도록 구성된 이득 제어부를 포함하고,
    상기 이득 제어부는, 상기 어택을 수행하는 동안,
    상기 복수의 문턱값들에 의해서 정의되는 복수의 범위들 중 상기 레벨이 속하는 범위를 식별하고,
    상기 복수의 범위들에 각각 대응하는 복수의 어택 강도들 중 식별된 상기 범위에 대응하는 어택 강도를 식별하고,
    식별된 상기 어택 강도에 기초하여, 상기 가변 이득 증폭부의 이득을 제어하도록 구성되고,
    상기 어택 강도는, 상기 이득의 감소율에 대응하고,
    상기 복수의 문턱값들은, 제1 문턱값 및 상기 제1 문턱값보다 높은 제2 문턱값을 포함하고,
    상기 제1 문턱값에 의해서 정의되는 제1 범위에 대응하는 제1 어택 강도는, 상기 제2 문턱값에 의해서 정의되고 상기 제1 범위와 상이한 제2 범위에 대응하는 제2 어택 강도와 상이한 것을 특징으로 하는 오디오 처리 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 어택 강도는, 상기 제2 어택 강도보다 낮은 것을 특징으로 하는 오디오 처리 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 어택 강도는, 상기 제2 어택 강도보다 높은 것을 특징으로 하는 오디오 처리 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    외부로부터 제어 신호를 수신하도록 구성된 인터페이스부를 더 포함하고,
    상기 이득 제어부는, 상기 제어 신호에 기초하여 상기 복수의 문턱값들 및 상기 복수의 어택 강도들 중 적어도 하나를 설정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 오디오 처리 장치.
  5. 오디오 신호의 동적 범위를 제한하도록 구성된 오디오 처리 장치로서,
    입력 신호를 증폭 또는 감쇠함으로써 출력 신호를 생성하도록 구성된 가변 이득 증폭부;
    상기 입력 신호 또는 상기 출력 신호의 레벨을 검출하도록 구성된 레벨 검출부;
    상기 레벨 및 복수의 문턱값들에 기초하여, 어택(attack) 및 릴리즈(release)를 수행하도록 구성된 이득 제어부; 및
    어택 홀드 시간을 측정하도록 구성된 타이머를 포함하고,
    상기 이득 제어부는, 상기 어택을 수행하는 동안,
    상기 복수의 문턱값들에 의해서 정의되는 복수의 범위들 중 상기 레벨이 속하는 범위를 식별하고,
    상기 복수의 범위들에 각각 대응하는 복수의 어택 강도들 중 식별된 상기 범위에 대응하는 어택 강도를 식별하고,
    식별된 상기 어택 강도에 기초하여, 상기 가변 이득 증폭부의 이득을 제어하도록 구성되고,
    상기 이득 제어부는, 상기 어택이 개시되면 상기 타이머를 리셋하고, 상기 어택이 종료하면 상기 타이머의 리셋을 해제하고, 상기 타이머에 의해서 상기 어택 홀드 시간이 측정될 때 상기 릴리즈를 개시하도록 구성된 것을 특징으로 하는 오디오 처리 장치.
  6. 삭제
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 레벨 검출부는, 상기 입력 신호 또는 상기 출력 신호의 즉각적인(instantaneous) 피크에 비례하는 상기 레벨을 생성하도록 구성된 것을 특징으로 하는 오디오 처리 장치.
  8. 오디오 신호의 동적 범위를 제한하도록 구성된 오디오 처리 장치로서,
    입력 신호를 증폭 또는 감쇠함으로써 출력 신호를 생성하도록 구성된 가변 이득 증폭부;
    상기 입력 신호 또는 상기 출력 신호의 레벨을 검출하도록 구성된 레벨 검출부;
    어택 홀드 시간을 측정하도록 구성된 타이머; 및
    상기 레벨 및 적어도 하나의 문턱값에 기초하여, 어택(attack) 및 릴리즈(release)를 수행하도록 구성된 이득 제어부를 포함하고,
    상기 이득 제어부는, 상기 어택이 개시되면 상기 타이머를 리셋하고, 상기 어택이 종료하면 상기 타이머의 리셋을 해제하고, 상기 타이머에 의해서 상기 어택 홀드 시간이 측정될 때 상기 릴리즈를 개시하도록 구성된 것을 특징으로 하는 오디오 처리 장치.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 청구항 8에 있어서,
    상기 레벨 검출부는, 상기 입력 신호 또는 상기 출력 신호의 즉각적인(instantaneous) 피크에 비례하는 상기 레벨을 생성하도록 구성된 것을 특징으로 하는 오디오 처리 장치.
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