KR20010048032A - 오디오 음량 자동 조절 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 변화하는 주변 잡음에 대응하여 음량을 조절하는 오디오 음량 자동 조절 장치에 관한 것으로, 특히 TV, VOD(Video On Demand), 및 오디오 컴포넌트 등과 같은 장치에서 나오는 음량이 주위의 소음으로 인해 난청이 심한 경우에 주변 잡음 크기를 감지하여 오디오 음량출력을 사용자가 설정한 일정비 이상으로 유지시키도록하는 오디오 음량 자동조절장치에 관한 것이다.
종래의 오디오 음량 조절장치에서는 주변잡음이 변할 때마다 사용자가 가변저항을 수동 조작하여 음량을 조절해야하는 불편함이 있다.
본 발명의 오디오 음량 자동조절장치에서는 적응 시스템에서 사용하는 LMS(Least-Mean-Square) 알고리즘 공식을 사용하여 사용자가 사전에 원하는 신호 대 잡음비를 설정해 놓으면 주변잡음이 변할 때 주변잡음에 대응하여 자동적으로 음량을 조절하므로, 사용자가 주변의 잡음변화에 따라 음량을 별도로 수동조작할 필요가 없어 편리성이 향상된다.
Description
본 발명은 변화하는 주변 잡음에 대응하여 음량을 조절하는 오디오 음량 자동 조절 장치에 관한 것으로, 특히 TV, VOD(Video On Demand), 및 오디오 컴포넌트 등과 같은 장치에서 나오는 음량이 주위의 소음으로 인해 난청이 심한 경우에 주변 잡음 크기를 감지하여 오디오 음량출력을 사용자가 설정한 일정비 이상으로 유지시키도록하는 오디오 음량 자동조절장치에 관한 것이다.
일반적으로 TV, VOD, 및 오디오 컴포넌트 등을 이용하여 음량을 청취하는 경우, 음향을 양호하게 청취하기 위해서는 변화하는 주변잡음에 따라 음량의 크기를 조절해야할 필요가 있다.
이와같이 음량을 조절하는 경우, 종래에는 도 1 에 도시한 바와 같은 음량조절장치를 사용하였다. 즉, 종래의 음량 조절장치는 입력저항(2), OP 앰프(3), 및 가변저항(4)으로 이루어진다. OP 앰프(3)의 입력측에는 음원(1)이 연결되고, OP앰프(3)에는 가변저항(4)이 접속되어 있는데, 사용자가 주변잡음에 따라 원하는 음량 크기만큼 가변저항(4)을 수동 조절함으로써 스피커(5)를 통해 출력되는 음량을 조절한다. 그런데, 이상과 같은 종래의 오디오 음량조절장치는 가변저항(4)에 의해 사용자가 설정한 일정한 음량만을 출력하므로, 소음 변화에 따라 사용자가 자주 수동으로 가변저항(4)을 조작하여 음량을 조절해야 하는 불편함이 있다.
본 발명은 상술한 바와같은 불편함을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은, 주변소음, 즉 공사장 주변의 굴착기, 큰 도로 주변의 차량소음 및 비행기 소음 등 그 소음의 크기가 변화할 때마다 해당 주변 잡음에 대응하여 음량을 자동으로 조절하는 오디오 음량 자동 조절 장치를 제공하는데 있다.
도 1은 종래의 음량조절장치를 나타내는 회로도이다.
도 2는 본 발명에 따라서 음원이 디지털인 경우의 오디오 음량 자동조절장치를 나타내는 블럭도이다.
도 3은 본 발명에 따라서 음원이 아날로그인 경우인 오디오 음량 자동조절장치를 나타내는 부분 블럭도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
3 : OP 앰프 4 : 가변저항
5, 28 : 스피커 23 : 디지털음원
24 : 제 1 신호크기 조정부 25 : 제 2 신호크기 조정부
26 : 제 3 신호크기 조정부 27 : DAC
29 : 마이크 30 : 주변잡음
31 : ADC 32 : 합산기
A : 제 1 신호크기 조정부의 입력 대 출력비
B : 제 2 신호크기 조정부의 입력 대 출력비
C : 제 3 신호크기 조정부의 입력 대 출력비
이와같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 오디오 음량 자동 조절 장치는, 디지털 음원과; 디지털 음원에서 출력된 디지털 음원신호를 증폭하여 오디오 출력의 크기를 조정하는 제 1 신호크기 조정부와; 제 1 신호크기 조정부에서 출력된 증폭신호를 아날로그 음원신호로 변환하는 DAC(digital-to-analog converter)와; DAC에서 출력된 신호를 출력하는 스피커와; 스피커를 통해 출력된 소리 및 주변 잡음을 감지하는 마이크와; 마이크에서 감지된 신호을 아날로그 신호에서 디지털 신호로 변환하는 ADC(Analog-to-digital converter)와; ADC에서 출력된 신호를 입력받아 처리하는 합산기와; 제 1 신호크기 조정부 및 합산기에서 신호를 입력받아 주변 잡음 크기를 추출하기 위하여 기준신호 크기를 조정하는 제 2 신호크기 조정부; 및 합산기에서 처리된 신호로 감지된 잡음의 크기를 조정하는 제 3 신호크기 조정부를 구비하고 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 오디오 음량 자동조절장치는 도 2에 도시된 바와같이, 디지털 음원(23)과, 제 1 신호크기 조정부(24)와, 제 2 신호크기 조정부(25)와, 제 3 신호크기 조정부(26)와, DAC(27)와, 스피커(28)와, 마이크(29)와, ADC(31), 및 합산기(32)로 구성된다.
먼저, 오디오 음량 자동조절장치에서 입력되는 음원이 디지털인 경우를 설명하면, 디지털 음원(23)은 디지털 음원신호(x)를 생성하여 제 1 신호크기 조정부(24)측에 출력한다. 이 디지털 음원신호(x)는 제 1 신호크기 조정부(24)를 거치면서 증폭되고, 제 1 신호크기 조정부(24)에서 증폭된 신호(Ax)는 제 2 신호크기 조정부(24) 및 DAC(27)에 입력된다. DAC(27)에 입력된 신호(Ax)는 아날로그 음원신호로 변환한 뒤 스피커(28)를 통해 출력된다. 스피커(28)의 다음 단에는 스피커(28)로부터 출력된 출력신호(y)와 주변잡음(v)를 감지하는 마이크(29)가 설치되어 있다. 마이크(28)에서는 주변잡음(v)와 스피커(28)의 출력신호(y)를 합한 출력신호(z)를 ADC(31)로 입력한다. ADC(31)에 입력된 마이크(28)의 출력신호(z)는 ADC(31)에 의해 디지털 변환되어 디지털 변환신호(d)로 출력된다. 이 디지털 변환신호(d)는 합산기(32)에 입력된다. 또한, 제 2 신호크기 조정부(25)로부터 출력된 신호(B·Ax)도 합산기(32)에 입력된다. 합산기(32)에서 출력된 합산신호(e)가 다시 제 2 신호크기 조정부(25) 및 제 3 신호크기 조정부(26)에 입력된다. 제 3 신호크기 조정부(26)의 출력단에는 제 1 신호크기 조정부(24)가 연결되어 있어, 루프회로를 구성하고 있다.
그리고, 제 1 신호크기 조정부(24)와, 제 2 신호크기 조정부(25), 및 제 3 신호크기 조정부(26)는 단일소자인 마이크로 프로세서 또는 디지털 신호처리 소자로만으로 구성되어, 수치계산를 하여 신호를 처리한다.
좀더 상세히 설명하면, 마이크로 프로세서 또는 디지털 신호처리 소자로만으로 구성된 제 2 신호크기 조정부(25)에서는 주변 잡음 크기를 추출하기 위하여 기준신호크기를 조정하는데, 다음 식에 의해 조정한다.
(여기서, B는 제 2 신호크기 조정부의 입력 대 출력비, Ax는 제 1 신호크기 조정부의 출력값, e는 합산기의 출력값)
상기 수학식 1은 적응 시스템에서 사용하는 LMS(Least-Mean-Square) 알고리즘 공식이다. 상기 수학식 1에서 나타낸 바와 같이, 제 2 신호크기 조정부(25)의 입력 대 출력비(B)는 소정의 시간(예를들면, 0.1초)마다 상기 수학식 1에 의해 새로운 입력 대 출력비(B´)로 갱신되는데, 이와 같이 입력 대 출력비(증폭비)를 갱신하면 수초 후에는 ADC(31)의 의해 디지털 신호로 변환한 디지털 변환신호(d)와 제 2 신호크기 조정부(25)로부터 출력된 (-)신호인 B·Ax가 크기 및 파형이 비슷하게 변한다. 상기 수학식 1에 따라 제 2 신호크기 조정부(25)의 입력 대 출력비 B값을 계속 갱신하면 합산기(32)에서는 ADC(31)에 의해 출력된 디지털 변환신호(d)로부터 제 2 신호크기 조정부(25)에 의해 출력된 신호 B·Ax를 뺀 신호인 합산신호(e)가 LMS 알고리즘에 의하여 최소화되고, 해당 합산신호 e = d - B·Ax는 주변소음(v)에 가깝게 변한다. 따라서, 합산기(32)에서 출력된 합산신호(e)를 주변잡음(v)의 추정값으로 간주할 수 있으므로, 해당 합산신호(e)에 의해 제 2 신호크기 조정부(25)의 기준신호크기를 조정함과 아울러 제 3 신호크기 조정부(26)의 출력크기를 조정할 수 있다.
제 3 신호크기 조정부(26)는 입력 대 출력비(C)로 조정한 신호를 제 1 신호크기 조정부(24)측에 출력하는데, 합산기(32)로부터 출력된 합산신호(e)를 입력 대 출력비(C)로 조정하여 해당 출력값(Ce)를 제 1 신호크기 조정부(24)에 출력한다. 따라서, 제 3 신호크기 조정부(26)의 입력 대 출력비(C)를 조정하면, 제 1 신호크기 조정부(24)로부터 DAC(27) 측에 출력되는 디지털 음원신호의 크기를 사용자가 원하는 증폭비로 조절할 수 있다. 다시 말하면, 제 3 신호크기 조정부의 입력 대 출력비(C)를 사용자가 10으로 맞추면 오디오 출력이 주변 잡음에 비하여 10배의 크기를 가지게 한다. 그러나, 너무 큰 소리를 방지하기 위해서 제 1 신호크기 조정부(24)의 입력 대 출력비(A)의 값의 최대치는 사용자에 의해서 제한될 수 있다.
그리고, 제 1 신호크기 조정부(24)에서는, 디지털 음원신호(x)를 입력받아 그 입력 대 출력비(A)를 조절하는데, 그 입력 대 출력비(A)의 값을 다음 수학식 2에 의해 소정의 시간(예를들면, 0.1초)마다 새로운 입력 대 출력비(A´)의 값으로 갱신한다.
A´= A - n (단, Ax의 제곱평균치 〉Ce의 제곱평균치)
n = A의 최대치 / 1000
(여기서, A는 제 1 신호크기 조정부의 입력 대 출력비)
상기 수학식 2에 의해 제 1 신호크기 조정부(24)의 입력 대 출력비(A)는 수초 후에 새로운 입력 대 출력비(A´)로 갱신되는데, 제 1 신호크기 조정부(24)에서 출력된 오디오 출력(Ax)은 합산기(32)에서의 주변 잡음의 추정치인 합산신호(e)보다 C배만큼 크도록 유지된다. 주변 잡음(v)의 추정치인 합산신호(e)를 이용하여 주변 잡음보다 스피커(31)의 출력을 C배 크게하기 위하여 제 1 신호크기 조정부(24)에서 원래의 디지털 음원신호(x)를 A배만큼 증폭시킨다. 이 때의 입력 대 출력비 C값은 제 3 신호크기 조정부(26)에 설정되어 있으므로, 제 1 신호크기 조정부(24)의 입력 대 출력비, 즉, 증폭비 A는 수학식 2에 의해서 소정의 시간마다 아주 조금씩 크기를 변화시킨다. 즉, 마이크로 프로세서 또는 디지털 신호처리 소자로만 이루어진 제 1 신호크기 조정부(24)에 제 1 신호크기 조정부(24)에서 출력된 신호(Ax)의 출력이 잡음출력의 C배 이상이면 크기를 줄이고 C배 이하이면 크기를 높여서 Ax의 출력이 항상 잡음출력의 C배정도가 되도록 제어한다. 따라서, 항상 사용자가 원하는 출력을 얻을 수 있는 장점이 있다.
이상의 설명에서는 디지털 음원(23)의 오디오 음량을 조절하는 경우를 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고 아날로그 음원에 대해서도 오디오 음량을 조절할 수 있다. 아날로그 음원의 오디오 음량을 조절하는 경우에는, 도 3에 도시된 바와 같이, 아날로그 음원(41)에 의해 생성된 아날로그 음원을 DAC(42)에 전달하고, DAC(42)에 입력된 아날로그 음원신호를 DAC(42)에 의해 디지털 음원신호로 변환한 후에 제 1 신호크기 조정부(24)에 입력한다. 그 다음의 동작은 상술한 바와 같다. 따라서, 음원이 아날로그인 경우에도 또한 사용자가 원하는 출력을 항상 얻을 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 사용자가 신호 대 잡음비를 미리 설정해 놓으면 주변의 잡음크기에 따라 자동적으로 음량을 조절하므로, 사용자가 주변의 잡음변화에 따라 음량을 별도로 수동 조절할 필요가 없어 편리성이 향상된다.
Claims (3)
- 디지털 음원에서 출력된 디지털 음원신호를 조절신호에 따라 증폭하여 오디오 출력의 크기를 조정하는 제 1 신호크기 조정부와;상기 제 1 신호크기 조정부에서 출력된 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하여 스피커에 출력하는 DAC와;주변 잡음 및 상기 스피커를 통해 출력된 신호를 감지하는 마이크와;상기 마이크에서 감지된 신호를 아날로그 신호에서 디지털 신호로 변환하는 ADC와;상기 제 1 신호크기 조정부로부터 출력된 신호를 합산신호에 따라 크기 조정하여 출력하는 제 2 신호크기 조정부와;상기 ADC로부터 입력된 신호 및 상기 제 2 신호크기 조정부로부터 입력된 신호를 합산하여 상기 합산신호를 출력하는 합산기; 및상기 합산기로부터 입력된 합산신호를 설정된 입력 대 출력비로 조정하여 상기 제 1 신호크기 조정부 측에 상기 조절신호로서 출력하는 제 3 신호크기 조정부를 구비하는 것을 특징으로 하는 오디오 음량 자동조절장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 신호크기 조정부 및 제 2 신호 크기 조정부는, 소정의 시간마다 입력 대 출력비를 갱신하는 것을 특징으로 하는 오디오 음량 자동조절장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 디지털 음원 대신에 아날로그 음원을 입력하는 경우, 아날로그 음원에 의해 생성된 아날로그 음원신호를 디지털 음원신호로 변환하여 상기 제 1 신호크기 조정부에 입력하는 것을 특징으로 하는 오디오 음량 자동조절장치.
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|---|---|---|---|
| KR1019990052508A KR20010048032A (ko) | 1999-11-24 | 1999-11-24 | 오디오 음량 자동 조절 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
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| KR1019990052508A KR20010048032A (ko) | 1999-11-24 | 1999-11-24 | 오디오 음량 자동 조절 장치 |
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| KR (1) | KR20010048032A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114203195A (zh) * | 2020-08-13 | 2022-03-18 | 漳州立达信光电子科技有限公司 | 噪声重塑式数字自动增益控制系统、方法 |
-
1999
- 1999-11-24 KR KR1019990052508A patent/KR20010048032A/ko not_active Application Discontinuation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN114203195A (zh) * | 2020-08-13 | 2022-03-18 | 漳州立达信光电子科技有限公司 | 噪声重塑式数字自动增益控制系统、方法 |
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