KR200347188Y1

KR200347188Y1 - 통신 단말기를 위한 3차원 입체음향의 재생/저장 장치

Info

Publication number: KR200347188Y1
Application number: KR20-2004-0001170U
Authority: KR
Inventors: 강상기; 김재현
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2004-01-15
Filing date: 2004-01-15
Publication date: 2004-04-09

Abstract

본 고안은 3차원 입체음향 효과를 지원하는 이동통신 단말기에 관한 것이다. 이동통신 단말기를 위한 3차원 입체음향 재생 장치는, 3차원 입체음향 효과를 가지는 사운드 데이터 및 비-3차원 입체음향 효과를 가지는 사운드 데이터를 저장하는 메모리와, 착신 호 발생시 또는 사용자에 의한 재생 요구 시, 상기 사운드 데이터를 상기 메모리로부터 읽어내어 MP3 또는 AAC 디코딩 방식에 따라 디코딩하여 아날로그 신호의 형태로 출력하는 음향 처리부와, 상기 비-3차원 입체음향 효과를 가지는 사운드 데이터의 디코딩 결과에 3차원 입체음향 효과를 부여하는 3차원 사운드 생성부와, 상기 아날로그 신호를 증폭하여 가청음 형태로 출력하는 스피커를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이러한 본 고안은 3차원 입체음향 효과와 음악의 지각적 성능이 우수하고, 데이터 저장용 메모리에 필요한 용적과 제조비용 및 다운로드 비용 등을 크게 절감할 수 있다.

Description

통신 단말기를 위한 3차원 입체음향의 재생/저장 장치{APPARATUS FOR PLAYING/STORING THREE-DIMENSIONAL SOUND IN COMMUNICATION TERMINAL}

본 고안은 이동통신 단말기에 관한 것으로서, 특히 이동통신 단말기에서 3차원 입체음향 효과를 가지는 사운드 데이터의 저장 및 재생을 가능하기 위한 장치에 관한 것이다.

대표적인 통신단말기인 셀룰라(Cellular) 폰이나 PCS(Personal Communication Services) 폰과 같은 휴대폰(이동통신 단말기)은 벨소리(beep sound)나 경보음(alert sound)을 스피커를 통해 외부로 송출함으로써 사용자가 단말기를 사용하면서 호의 착신 여부 등을 알 수 있게 된다. 통신 및 음향 처리 기술의 발달과 사용자의 요구에 따라 소형의 통신 단말기에서 보다 풍부한 음향이나 음악을 재생하도록 하기 위한 여러 가지 연구가 진행되고 있다. 더욱이 인터넷의 보급이 활성화되고 인터넷을 이용하여 각종 원음 벨소리 및 동영상 등을 통신 단말기로 다운로드할 수 있게 됨에 따라 통신 단말기에서 원음 벨소리의 재생에 대한 요구가 더욱 증대되었다.

현재 사용되고 있는 4화음(poly-sound) 이상의 대부분의 통신 단말기에서는 야마하 음원 칩을 이용하여 벨소리 데이터를 재생한다. 야마하 음원 칩에서 지원하는 음원은 4폴리, 16폴리, 40폴리, 64폴리가 있다. 여기서 폴리라 함은 음원 칩이 얼마나 많은 화음을 재생할 수 있는지를 구분하는 것으로서 일반적으로 폴리의 숫자가 크게 되면 해당 숫자만큼의 여러 악기 음을 동시에 표현할 수 있어 원음과 가까워지게 된다.

최근에는 단순한 벨 소리 재생에서 벗어나 통신 단말기에 2개 이상의 스피커들을 장착하여 3차원 입체음향 효과를 주기 위한 시도가 이루어지고 있다. 입체음향이란 청취자가 음향을 들었을 때 방향성과 거리감을 지각할 있도록 공간정보가 부가된 음향 신호를 말한다. 최근에는 이동통신 분야에서도 3차원 입체음향 효과를 적용하고 있어 보다 현장감(공간정보 및 움직임 정보)이 증대된 음향 신호의 녹음및 재생기술이 요구되고 있고, 3차원 음향효과에 대한 효과적인 제어가 필요한 상황이다.

일반적인 입체 음향 재생은 영화, TV, 오디오, 홈 시어터와 같은 분야에서 주로 다채널(5.1채널) 방식으로 제공되고 있다. 최근에는 이와 같은 3차원 음향효과를 핸드폰이나 개인휴대단말(Personal Digital Assistant: 이하 PDA라 칭함) 폰에서 얻기 위한 시도가 진행되고 있다. 이는 3차원 입체음향 효과 정보를 포함하는 사운드 데이터를 메모리에 저장해 두었다가 재생하는 방법으로 두 개 이상의 스피커가 장착된 단말기를 사용하는 사용자에게 3차원 입체음향 효과를 제공해 준다.

도 1은 전형적인 이동통신 단말기의 음향신호 재생장치를 나타낸 구성도이다.

상기 도 1을 참조하면, 제어부(10)는 이동통신 단말기의 전반적인 제어 동작을 수행한다. RF(Radio Frequency) 신호 처리부(12)는 상기 제어부(10)에 의해 제어되어 소정의 주파수 대역의 무선 채널로 안테나를 통해 네트워크로부터 수신되는 주파수 신호를 하강 변환하고 신호의 종류를 구별하여 상기 제어부(10)로 출력하거나 또는 음성 코덱부(14)로 출력한다.

상기 RF 신호 처리부(12)로부터 상기 제어부(10)로 출력되는 신호는 트래픽 채널을 통해 수신되는 데이터 신호 또는 제어 채널을 통해 수신되는 페이징 신호 및 제어 신호 등이 된다. 그리고 상기 음성 코덱부(14)로 출력되는 데이터는 음성 호가 설정된 경우에 수신되는 음성 데이터가 된다. 또한 상기 RF 신호 처리부(12)는 상기 제어부(10)로부터 수신되는 신호 또는 상기 음성 코덱부(14)로부터 수신되는 코드화된 음성 데이터를 소정 주파수 대역의 무선 신호로 대역 상승 변환하여 안테나(ANT)를 통해 송출한다.

상기 음성 코덱부(14)는 일반적으로 보코더(Vocoder) 등으로 구성되며, 상기 제어부(10)의 제어에 의해 구동된다. 상기 음성 코덱부(14)는 마이크(Microphone: MIC)(16)로부터 수신되는 전기적인 음성 신호를 부호화하여 상기 RF 신호 처리부(12)로 전달한다. 또한 상기 음성 코덱부(14)는 상기 RF 신호 처리부(12)로부터 수신되는 코드화된 음성 데이터를 디코딩하여 전기적인 음성 신호로 변환한 후 스피커(Speaker: SPK)(20)로 출력한다. 상기 스피커(SPK)(20)는 수신된 전기적인 음성 신호를 가청음으로 변환하여 출력하게 된다.

표시부(24)는 액정표시장치(Liquid Crystal Display: LCD)와 같이 진행 상태 등을 문자 또는 아이콘 등으로 표시하는 장치와 진동 모터 및 알람 램프 등으로 구성된다. 상기 표시부(24)의 액정표시장치는 이동통신 단말기의 현재 상태를 표시하며, 사용자에 의한 키 입력 시 입력되는 데이터 등을 문자 또는 아이콘 및 캐릭터 등으로 변환하여 이를 표시한다.

키 입력부(26)는 일반적으로 키 매트릭스 구조를 가지며, 다이얼링을 위한 숫자 키들과 각종 기능을 수행하는 기능 키들, 즉 선택을 위한 키와 상하/좌우의 이동을 위한 키들 등으로 구성된다. 상기 키 입력부(26)는 사용자가 입력하는 키에 대응하는 키 데이터를 발생하여 이를 제어부(10)로 출력한다.

메모리부(22)는 롬(ROM: Read Only Memory)과 램(RAM: Random Access Memory) 등으로 구성할 수 있으며, 상기 제어부(10)의 제어를 위해 필요한 프로그램 코드를 저장하는 영역과 사용자에 의해 저장되는 영역 및 제어 시 발생되는 데이터를 임시 저장하는 영역 등으로 구분된다. 특히 상기 메모리부(22)는 사용자에게 호 착신을 알리거나 알람 등을 위해 사용될 수 있는 사운드 데이터를 저장하는 영역을 포함한다. 상기 사운드 데이터는 제조자에 의하여 사전에 저장되거나, 또는 무선이나 USB(Universal Serial Bus) 포트, IEEE 1394 포트 또는 적외선 포트 및 사업자 서버(Carrier Server)(28)로부터 다운로드될 수 있다. 상기 사운드 데이터는 야마하 음원 칩(18)에 의해 처리될 수 있도록 SMAF(Synthetic Music mobile Application Format, 파일로 저장시 확장자는 .mmf임) 포맷으로 저장된다.

상기 야마하 음원 칩(18)은 상기 제어부(10)에 의해 상기 메모리부(22)로부터 읽어진 상기 사운드 데이터를 전기적인 신호로 변환하여 스피커(20)를 통해 출력한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 기존의 이동통신 단말기에서는 벨소리 등의 사운드 데이터를 야마하 칩(18)을 사용하여 재생하였다. 따라서 상기 메모리부(22)는 3차원 사운드 데이터를 SMAF 포맷으로 저장하여야 했다. 또한 사업자 서버(28)도, 3차원 재생 알고리즘을 통해 얻은 3차원 사운드 데이터를 SMAF 포맷으로 변환하여 상기 메모리부(22)로 다운로드한다.

그런데 야마하 음원 칩은 자체적으로 보유한 합성 사운드 테이블과 톤들에 의해 원래의 사운드 데이터를 근사화하기 때문에, 3차원 입체음향 효과를 가지는 사운드 데이터를 SMAF 포맷으로 변환할 경우 3D 입체음향 효과가 많이 제거되고 데이터의 크기 또한 방대해져 실제 이동통신 단말기에 적용하기에는 많은 문제점을발생하게 된다.

현재 모노(스피커 하나를 이용하여 출력하는 방식)나 스테레오(스피커 2개를 사용하여 평면적인 음향정보를 주는 방식) 벨소리는 테이터 크기가 30K 바이트 이내에서 적용하고 있는데 반해, 3차원 효과가 있는 사운드 데이터의 크기는 기존 벨소리 데이터에 비해 10배 이상 크다. 이와 같이 큰 용량을 가지는 3차원 사운드 데이터를 야마하 음원 칩에서 제공하는 합성 사운드 테이블을 이용해 SMAF 포맷으로 근사화하면 사운드 데이터의 크기는 다소 줄일 수 있지만 원래 사운드 데이터의 3차원 음향 효과가 크게 저하된다.

다시 말하면, 야마하 음원 칩은 3차원 음향효과를 완전하게 지원하지 못하고, 근사화 오차로 인해 원래 사운드 데이터의 정확한 재생이 어려워 성능에 한계가 있다. 더욱이 야마하 음원 칩은 목소리와 음악을 동시에 재생할 경우 특정 소리에 대한 왜곡을 일으켜, 벨소리 구성 시 목소리만으로 이루어진 사운드 데이터와 멜로디로만 이루어진 사운드 데이터를 분리하여 저장하여야 하기 때문에 보다 많은 저장용량을 필요로 한다.

따라서 상기한 바와 같이 동작되는 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 본 고안의 목적은, 3차원 음향효과를 지원하는 이동통신 단말 장치를 제공하는 것이다.

본 고안의 다른 목적은 이동통신 단말기에서 3차원 음향효과 사운드 데이터를 최소의 크기로 저장하는 장치를 제공하는 것이다.

본 고안의 또 다른 목적은 이동통신 단말기에서 3차원 음향효과 사운드 데이터를 MP3 또는 AAC 포맷으로 저장하고 재생하는 장치를 제공하는 것이다.

본 고안의 또 다른 목적은 이동통신 단말기에서 비-3차원 사운드 데이터에 3차원 음향효과를 부여하여 저장 또는 재생하는 장치를 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 창안된 본 고안의 실시예는, 통신 단말기를 위한 3차원 입체음향 사운드의 재생 및 저장 장치에 있어서,

비-3차원 사운드 데이터를 저장하는 메모리와,

상기 메모리부로부터 읽어낸 사운드 데이터가 MP3 또는 AAC 포맷을 가지는 경우 상기 사운드 데이터를 MP3 디코딩 방식 또는 AAC 디코딩 방식으로 디코딩하여 상기 3D 사운드 생성부로 전달하는 디코딩부

착신 호 발생시 또는 사용자에 의한 재생 요구시, 상기 사운드 데이터를 상기 메모리로부터 읽어내어 3차원 음향효과를 가지도록 3차원 사운드 데이터로 재구성하는 3차원 사운드 생성부와,

상기 재구성된 사운드 데이터를 가청음 형태로 출력하는 사운드 출력부와,

상기 재구성된 사운드 데이터를 상기 3차원 입체음향 효과가 왜곡되지 않도록 엔코딩하여 상기 메모리부로 전달하는 엔코딩부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 전형적인 이동통신 단말기의 음향신호 재생장치를 나타낸 구성도.

도 2는 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 이동통신 단말기의 음향신호 재생장치를 나타낸 구성도.

도 3은 본 고안의 일 실시예에 따른 이동통신 단말기의 음향 재생 동작을 나타낸 흐름도.

도 4는 본 고안의 일 실시예에 따른 이동통신 단말기의 음향 저장 및 재생 동작을 나타낸 흐름도

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 고안을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 고안의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 고안에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

후술되는 본 고안은 이동통신 단말기에서 MP3(Motion Picture Experts Group-1 Audio layer 3: MPEG-1 layer 3) 또는 MPEG-2 AAC(MPEG-2 Advanced Audio Coding, 이하 AAC라 칭함) 방식을 이용하여 3차원 음향효과를 가지는 사운드 데이터를 생성하고, 재생하는 방식에 관한 것이다. 사운드의 3차원 효과란 소스로부터 출력되는 사운드가 사용자를 중심으로 하는 3차원 공간에서 존재하는 것처럼 느끼게 하는 효과를 말한다.

통상 3차원 음향효과는 2개 이상의 상호 이격된 스피커들을 사용하여 물리적으로 구현되나, 이동통신 단말기 등과 같이 한정된 크기를 가지는 기기에서는 사운드 데이터를 재구성하여 3차원 공간상의 여러 위치에 존재하는 가상의 스피커들을 통해 음성 데이터가 출력되는 것과 같이 느끼게 함으로써 구현될 수 있다. 그리고 이렇게 재구성된 사운드 데이터는 3차원 사운드 데이터라 칭해진다.

특히, 본 고안은 MP3 디코더나 AAC 디코더가 내장되어 있는 핸드폰이나 PDA폰 등의 통신 단말기에서 3차원 입체음향 재생 시 성능향상 및 메모리 사용 효율성을 얻을 수 있도록 MP3 포맷이나 AAC 포맷으로 사운드 데이터를 생성하여 상기 통신 단말기에 저장하고, 상기 사운드 데이터를 상기 MP3 디코더나 상기 AAC 디코더를 이용하여 재생한다. 또한 3차원 효과를 가지지 않는 사운드 데이터의 경우에도 사용자의 요구에 따라 3차원 효과를 가지도록 재구성하여 재생한다.

도 2는 본 고안의 바람직한 실시예에 따라 3차원 사운드 데이터의 저장 및 재생이 가능한 이동통신 단말기를 나타낸 구성도이다.

상기 도 2를 참조하면, 제어부(30)는 이동통신 단말기의 전반적인 제어 동작을 수행하는 모뎀 칩이다. RF(Radio Frequency) 신호 처리부(32)는 상기 제어부(30)에 의해 제어되어 소정의 주파수 대역의 무선 채널로 안테나를 통해 네트워크로부터 수신되는 신호의 주파수 대역을 하강 변환하고 신호의 종류를 구별하여 상기 제어부(30)로 출력하거나 또는 음성 코덱부(34)로 출력한다.

상기 RF 신호 처리부(32)로부터 상기 제어부(30)로 출력되는 신호는 트래픽 채널을 통해 수신되는 데이터 신호 또는 제어 채널을 통해 수신되는 페이징 신호 및 제어 신호 등이 된다. 그리고 상기 음성 코덱부(34)로 출력되는 신호는 음성 호가 설정된 경우에 수신되는 음성 데이터가 된다. 또한 상기 RF 신호 처리부(32)는 상기 제어부(30)로부터 수신되는 데이터 또는 상기 음성 코덱부(34)로부터 수신되는 코드화된 음성 데이터를 소정 주파수 대역의 무선 신호로 대역 상승 변환하여 안테나(ANT)를 통해 송출한다.

상기 음성 코덱부(34)는 일반적으로 보코더(Vocoder) 등으로 구성되며, 상기제어부(30)의 제어에 의해 구동된다. 상기 음성 코덱부(34)는 마이크(Microphone: MIC)(36)로부터 수신되는 전기적인 음성 신호를 부호화하여 상기 제어부(30)를 통해 상기 RF 신호 처리부(32)로 전달한다. 또한 상기 음성 코덱부(34)는 상기 RF 신호 처리부(32)로부터 상기 제어부(30)를 통해 수신되는 코드화된 음성 데이터를 디코딩하여 전기적인 음성 신호로 변환한 후 스피커(SPK)(50)로 출력한다. 상기 스피커(Speaker: SPK)(50)는 수신된 전기적인 음성 신호를 증폭한 후 가청음으로 변환 출력하게 된다.

표시부(70)는 액정표시장치(LCD :Liquid Crystal Display)와 같이 진행 상태 등을 문자 또는 아이콘 등으로 표시하는 장치와 진동 모터 및 알람 램프 등으로 구성된다. 상기 표시부(70)의 액정표시장치는 이동통신 단말기의 현재 상태를 표시하며, 사용자에 의한 키 입력 시 입력되는 데이터 등을 문자 또는 아이콘 및 캐릭터 등으로 변환하여 이를 표시한다.

키 입력부(72)는 일반적으로 키 매트릭스 구조를 가지며, 다이얼링을 위한 숫자 키들과 각종 기능을 수행하는 기능 키들, 즉 선택을 위한 키와 상하/좌우의 이동을 위한 키 등으로 구성된다. 상기 키 입력부(72)는 사용자가 입력하는 키에 대응하는 키 데이터를 발생하여 이를 제어부(30)로 출력한다.

메모리부(62)는 롬(ROM: Read Only Memory)과 램(RAM: Random Access Memory) 등으로 구성할 수 있으며, 상기 제어부(30)의 제어를 위해 필요한 프로그램 코드를 저장하는 영역과 사용자에 의해 저장되는 영역 및 제어 시 발생되는 데이터를 임시 저장하는 영역 등으로 구분된다. 특히 상기 메모리부(62)는 사용자에게 착신 호의 발생을 알리거나 경보(alert, alarm) 등을 위해 사용될 수 있는 멜로디를 나타내는 사운드 데이터(64,66,68)를 저장하는 영역 등을 포함한다.

상기 사운드 데이터(64,66,68)는 제조자에 의하여 사전에 저장되거나, 또는 무선이나 USB(Universal Serial Bus) 포트, IEEE 1394 포트 또는 적외선 포트 및 사업자 서버(Carrier Server)(28)로부터 다운로드될 수 있다. 다른 경우 사용자는 개인 컴퓨터(Personal Computer)를 무선이나 USB 포트, IEEE 1394 포트 또는 적외선 포트 등을 통해 이동통신 단말기에 연결하고, 상기 사운드 데이터(64,66,68)를 상기 메모리부(62)에 다운로드하여 저장할 수 있다. 상기 사운드 데이터(64,66,68)는, 후술되는 실시예에 따라 3차원 효과를 가지도록 3차원 사운드 생성부(52)에 의해 재구성된 후 다시 저장될 수 있다.

상기 디코딩부(38)는 상기 제어부(30)에 의해 상기 메모리부(62)로부터 읽어진 상기 사운드 데이터(64,66,68)를 전기적인 신호로 변환하여 스피커(50)로 출력한다. 상기 스피커(50)는 3차원 입체음향 효과를 지원할 수 있도록 2개 이상의 스피커 소자들로 구성되어, 상기 스테레오 디지털/아날로그 변환기(48)에 의해 변환된 아날로그 스테레오 신호를 증폭하여 가청음 형태로 출력하는 스테리오 스피커이다. 상기 스테레오 디지털/아날로그 변환기(48)와 상기 스피커(50)는 사운드 출력부로서 언급된다.

상기 디코딩부(38)는 MP3 디코더(42)와 AAC 디코더(44) 중 적어도 하나를 포함하여 구성된다. 도시하지 않을 것이지만, 상기 도 2의 이동통신 단말기는 야마하 칩을 사용하여 AAC/MP3 형태의 사운드 데이터를 처리할 수도 있다. 여기에서는 MP3디코더(42)와 AAC 디코더(44)를 모두 포함하면서 스위치(40)에 의해 원하는 디코더를 선택할 수 있는 구조를 도시하였다.

즉, 상기 메모리부(62)에는 단순 벨소리 데이터(64)와 MP3/AAC 포맷의 3차원 사운드 데이터(66) 및 MP3/AAC 포맷의 비-3차원 사운드 데이터(68)가 저장된다. 사용자에 의해 재생이 요구되었거나 또는 착신 호 발생, 경보 등의 다른 자체적인 요구가 있을 시, 제어부(30)는 해당 요구된 사운드 데이터를 상기 메모리부(62)로부터 읽어내어 상기 디코딩부(38)로 제공한다.

상기 벨소리 데이터(64)는 PCM(Pulse Code Modulation) 스트림, 미디(Musical Instrument Digital Interface: MIDI), MFi, SMAF, 압축(Compact) MIDI 등의 비압축 데이터를 칭한다. 상기 3차원 사운드 데이터(66)는 3차원 효과를 가지도록 재구성된 MP3/AAC 압축 데이터를 칭한다. 또한 상기 비-3차원 사운드 데이터(68)는 3차원 효과를 가지지 않는 MP3/AAC 압축 데이터를 칭한다.

만일 MP3 포맷인 사운드 데이터의 경우, 스위치(40)는 제어부(30)의 제어 하에 상기 MP3 사운드 데이터를 MP3 디코더(42)로 전달한다. MP3 디코더(42)는 상기 MP3 사운드 데이터를 MP3 방식에 따라 디코딩한다. 또한 AAC 포맷인 사운드 데이터의 경우, 스위치(40)는 제어부(30)의 제어 하에 상기 AAC 사운드 데이터를 AAC 디코더(44)로 전달한다. AAC 디코더(44)는 상기 AAC 사운드 데이터를 AAC 방식에 따라 디코딩한다. 벨소리 데이터(64)는 MP3 디코더(42) 또는 AAC 디코더(44) 중 어느 하나에 의해서라도 디코딩될 수 있다. 상기 디코딩된 신호는 PCM 스트림의 형태로서, 스위치(46)에 의해 스테레오 디지털/아날로그 변환기(48)로 연결되어 아날로그신호로 변환된 뒤 스피커(50)를 통해 출력된다. 또한 메모리부(62)로부터 읽어낸 사운드 데이터가 3차원 효과를 가지지 않음에도 불구하고 사용자가 3차원 효과를 얻고자 하는 경우, 상기 디코딩된 PCM 스트림은 스위치(46)에 의해 3차원 사운드 생성부(52)로 입력된다. 이때 스위치(46)의 동작은 상기 제어부(30)에 의해 제어된다.

이하 본 고안에 적용되는 사운드 데이터 압축 방식들에 대하여 설명하면 다음과 같다.

일반적으로 자연에서 발생하는 각종 음원을 전자기기를 이용하여 재생하려면 음성 및 음향 신호를 펄스로 변환하여 웨이브 형식으로 저장하는 방식을 사용한다. 그러나 실제 음원과 유사한 수준의 음질로 저장하려면 1분의 사운드 신호를 저장하기 위해 10메가에 달하는 엄청난 용량이 필요하다. 이렇게 큰 용량의 문제를 해결하기 위하여 사운드 데이터를 압축하여 저장하는 방식을 구상하여 만들어진 것이 음원 압축 코덱인 MP3이다. MP3은 원래 비디오 데이터의 압축 포맷인 MPEG-1을 시초로 구상되어 사운드 데이터를 위한 규격으로 발전된 것이다.

이러한 MP3은 일반 오디오 CD(Compact Disk)의 디지털 오디오에 비하여 약 1:12로 데이터를 압축하면서 디지털 오디오 음질을 유지할 수 있다. MP3 사운드 데이터는 일반 디지털 오디오 데이터에 비하여 크기가 10분의 1 수준이면서 CD 수준의 음질(16비트, 44.1kHz)을 보장한다.

AAC는 MP3과는 달리 MPEG-1이 아닌 MPEG-2에서 파생된 것으로 MP3에 비하여 향상된 기술이라는 의미에서 MP4라고도 불리운다. DVD(Digital Versatile Disc) 비디오에서 사용되는 MPEG-2는 MPEG-1에 비해 음질이 우수하고 압축률이 높아 4배의 화질과 다중 언어 지원 등의 우수한 성능을 가진다. 이러한 MPEG-2에서 파생된 AAC는 일반 디지털 오디오 데이터를 20분의 1 수준으로 압축할 수 있으면서 불법 복제도 방지할 수 있는 디지털 파일 압축방식이다.

MP3의 데이터 구조가 고정적인 반면 AAC의 데이터 구조는 유동적이다. 즉, MP3은 데이터와 헤더로 구성되는 프레임이라는 단위로 저장된다. 이 프레임의 크기는 고정되어 있어 압축률이 높은 부분에서도 쓸모없는 용량을 차지한다. 이에 반해 AAC의 프레임은 가변 구조로 압축률에 따라 그 크기가 변하므로 전체 데이터의 용량이 훨씬 줄어든다. 실제로 AAC 데이터는 MP3 데이터에 비해 최대 30%까지 용량을 줄일 수 있다.

AAC의 두 번째 장점은 음질에 있다. MP3에 비해 AAC는 TNS(Temporal Noise Shaping)와 프레딕션(Prediction)이라는 두 가지 기법을 통해 음질을 향상시킨다. TNS는 양자화 보정 기술로 아날로그의 연속적인 음악 신호를 0과 1의 디지털 데이터로 만들 때 생기는 오차를 지능적으로 줄여 잡음을 감소시키고 원음에 가깝게 만든다. 프레딕션은 TNS로 보정된 수치를 기억하는 것으로, 이전 부분에서 보정된 정보를 기억하여 다음에 같은 데이터가 나타날 때 기억된 정보를 사용한다. 만일 양자화 단계에서 같은 음의 보정치가 다르면 다른 소리로 들리게 되므로 이를 같게 만든다.

이상에서 설명한 바와 같은 MP3 또는 AAC는 원래 사운드 데이터를 근사화하여 변환하지 않고, 오디오 신호의 특성을 지각적으로 인지할 수 없는수준에서(perceptual coding method) 압축하기 때문에 원래 사운드 데이터에 포함된 3차원 음향효과를 왜곡시키지 않는다. 더욱이 3차원 사운드 데이터를 서비스하는 사업자 서버나 이를 다운로드하는 이동통신 단말기 입장에서 다운로드 시간을 단축시키고, 메모리 사용의 효율성을 기존 SMAF 포맷에 비해 약 2배 정도로 높일 수 있다.

한편, 메모리부(62)로부터 읽어낸 사운드 데이터가 3차원 효과를 가지지 않음에도 불구하고 사용자가 3차원 효과를 얻고자 하는 경우, 상기 디코딩된 PCM 스트림은 스위치(46)에 의해 3차원 사운드 생성부(52)로 입력된다.

상기 3D 사운드 생성부(52)는 3차원 사운드 생성 알고리즘에 따라, 3차원 효과를 가지지 않는 PCM 스트림 형태의 사운드 데이터를 입력으로 하여 상기 사운드 데이터에 3차원 효과를 부여한다. 여기서 3차원 효과를 부여한다 함은, 평면적인 모노 또는 스테레오 음향 효과를 가지는 사운드 데이터가 3차원 평면상에 존재하는 것처럼 출력되도록 하는 기능을 말한다. 즉, 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 도 2의 장치는, 3차원 효과를 가지지 않는 사운드 데이터에도 3차원 효과를 부여할 수 있다.

상기 3차원 사운드 생성부(52)는 PCM 스트림을 입력으로 하기 때문에, 메모리부(62)에 저장된 MP3/AAC 포맷의 비-3차원 사운드 데이터(68)는 디코딩부(38)에 의해 디코딩된 후 3차원 사운드 생성부(52)의 입력이 된다. 만일 메모리부(68)로부터 읽어낸 사운드 데이터가 이미 PCM 스트림 형태라면, 해당 사운드 데이터는 디코딩 없이 3차원 사운드 생성부(52)에 직접 입력된다. 또한 상기 3차원 사운드 생성부(52)는, 사업자 서버로부터 원격으로 또는 개인 컴퓨터로부터 직접 다운로드한 PCM 스트림 형태의 사운드 데이터를 메모리부(62)에 저장하기 이전에 3차원 효과를 가지도록 재구성한다.

3차원 사운드 생성 알고리즘에 따라 생성, 즉 재구성된 3차원 사운드 데이터는 다음 사용을 위해 메모리부(62)에 저장되거나, 또는 실시간으로 재생될 수 있다. 재생의 경우, 상기 3차원 사운드 생성부(52)로부터 출력되는 PCM 스트림 형태의 3차원 사운드 데이터는 스테레오 디지털/아날로그 변환기(48)에 의해 아날로그 신호로 변환된 후 스피커(50)로 출력된다.

저장의 경우, 상기 PCM 스트림 형태의 3차원 사운드 데이터는 매우 큰 크기를 가지기 때문에, 이를 메모리부(62)에 그대로 저장하는 것은 메모리 사용에 있어 매우 비효율적이다. 따라서 상기 PCM 스트림 형태의 3차원 사운드 데이터는 엔코딩부(54)의 MP3 엔코더(58) 또는 AAC 엔코더(60)에 의해 MP3 또는 AAC 포맷의 사운드 데이터로 압축된 후 메모리부(62)에 MP3/AAC 포맷 3차원 사운드 데이터(66)로서 저장된다.

한편, 이상에서는 3차원 사운드 재구성과 MP3/AAC 엔코딩이 모두 가능하여, 사용자의 선택에 따라 재구성된 3차원 사운드 데이터를 출력 또는 저장하는 통신 단말기의 구조 및 동작을 설명하였으나, 본 고안의 다른 실시예에서는 3차원 사운드 생성 기능만을 가지는 통신 단말기를 개시한다. 상기 다른 실시예의 경우, 통신 단말기는 사용자의 요구에 따라 3차원 효과를 가지지 않는 사운드 데이터를 3차원 사운드 데이터로 재구성하여 재생한다. 이 경우 상기 재구성된 데이터는 저장되지않거나, 필요한 경우 상기 재구성된 데이터를 AAC/MP3로 엔코딩되지 않은 채 저장된다.

또 다른 실시예의 경우, 통신 단말기는 사업자 서버로부터 원격으로 다운로드받거나 개인 컴퓨터로부터 직접 다운로드받거나 메모리부(62)로부터 읽어낸 비압축 사운드 데이터를 엔코딩부(54)에 의해 MP3 또는 AAC 포맷으로 저장하여 메모리부(62)에 저장한다.

도 3은 본 고안의 일 실시예에 따른 이동통신 단말기의 음향 재생 동작을 나타낸 흐름도이다. 여기에서는 사용자의 설정에 따라 3차원 효과를 생성하여 출력하는 동작을 나타내었다.

상기 도 3을 참조하면, 과정 102에서 호의 착신 또는 사용자로부터의 재생 요구가 있을시, 과정 104에서 호 착신용으로 지정된 사운드 데이터 또는 사용자에 의해 요구된 사운드 데이터가 메모리부(62)로부터 독출된다. 상기 사운드 데이터가 MP3 또는 AAC 포맷인 경우, 과정 106에서 상기 사운드 데이터는 디코딩부(38)의 해당 디코더(42 또는 44)에 의해 디코딩된다.

과정 108에서 제어부(30)는 상기 사운드 데이터가 3차원 효과를 가지고 있는 3차원 사운드 데이터인지를 판단한다. 만일 그러하면 과정 114로 진행하고 그렇지 않으면 과정 110으로 진행하여 3차원 재생 기능이 설정되어 있는지 또는 사용자에 의해 3차원 재생이 요구되었는지를 판단한다. 만일 3차원 재생이 요구되었으면 과정 112로 진행하여 3차원 사운드 생성부(52)에 의해 상기 사운드 데이터에 3차원 효과를 부여하여 3차원 사운드 데이터를 재구성하고, 그렇지 않으면 과정 114로 진행한다.

과정 114에서 스테레오 디지털/아날로그 변환기(48)는 상기 디코딩된 사운드 데이터 또는 상기 재구성된 3차원 사운드 데이터를 아날로그 신호로 변환하며, 과정 116에서 상기 변환된 아날로그 신호는 적어도 2개의 스피커 소자들로 구성된 스피커(50)를 통해 출력된다.

도 4는 본 고안의 일 실시예에 따른 이동통신 단말기의 음향 저장 및 재생 동작을 나타낸 흐름도이다. 여기에서는 사용자의 설정에 따라 3차원 효과를 생성하여 출력하거나 저장하는 동작을 나타내었다.

상기 도 4를 참조하면, 과정 202에서 사용자가 기능 키를 누르거나 메뉴를 조작하여 3차원 효과 생성/저장 루틴을 호출하면, 과정 204에서 3차원 효과를 부여하고자 하는 사운드 데이터가 메모리부(62)로부터 독출된다. 상기 사운드 데이터가 MP3 또는 AAC 포맷인 경우, 과정 206에서 상기 사운드 데이터는 디코딩부(38)의 해당 디코더(42 또는 44)에 의해 디코딩된다.

과정 208에서 제어부(30)는 상기 사운드 데이터가 3차원 효과를 가지고 있는 3차원 사운드 데이터인지를 판단한다. 만일 그러하면 과정 212로 진행하고 그렇지 않으면 과정 210으로 진행하여 3차원 사운드 생성부(52)에 의해 상기 사운드 데이터에 3차원 효과를 부여하여 3차원 사운드 데이터를 재구성한다.

과정 212에서 제어부(30)는 상기 디코딩된 또는 재구성된 3차원 사운드 데이터를 저장할 것인지 또는 재생할 것인지를 판단한다. 사용자가 저장을 선택하였으면, 과정 214에서 엔코딩부(54)는 상기 3차원 사운드 데이터를 사용자에 요구된 압축 방식, 즉 MP3 또는 AAC 방식으로 해당 엔코더(58 또는 60)에 의해 엔코딩한다. 과정 216에서 상기 엔코딩된 MP3/AAC 사운드 데이터는 메모리부(62)에 저장된다.

사용자가 재생을 선택하였으면, 과정 218에서 스테레오 디지털/아날로그 변환기(48)는 상기 3차원 사운드 데이터를 아날로그 신호로 변환하며, 과정 220에서 상기 아날로그 신호는 적어도 2개의 스피커 소자들로 구성된 스피커(50)를 통해 출력된다.

한편 본 고안의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 고안의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 고안의 범위는 설명된 실시예에 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 동작하는 본 고안에 있어서, 개시되는 고안 중 대표적인 것에 의하여 얻어지는 효과를 간단히 설명하면 다음과 같다.

본 고안은, 오프라인으로 처리한 3차원 입체음향 데이터뿐만 아니라 사용자의 선택에 따라 비-3차원 사운드데이터에 3차원 효과를 부여할 수 있도록 하며, 재생시 AAC 포맷이나 MP3 포맷으로 재구성함으로써 원래 사운드 데이터의 음질을 충분한 수준으로 유지하면서 재생할 수 있으므로 3차원 입체음향 효과와 음악의 지각적 성능이 우수하다.

또한 AAC 포맷이나 MP3 포맷을 사용함으로써 사운드 데이터의 크기가 절반으로 감소하여 데이터 저장용 메모리에 필요한 용적과 제조비용을 크게 절감할 수 있으면서도 왜곡 없이 우수한 지각적 음질을 보장한다. 또한 사운드 데이터를 다운로드하는데 소요되는 시간도 절반으로 감소되어 사용자의 다운로드 이용료를 절감할 수 있다.

Claims

3차원 입체음향 사운드를 지원하는 이동통신 단말 장치에 있어서,

비-3차원 사운드 데이터를 저장하는 메모리와,

착신 호 발생시 또는 사용자에 의한 재생 요구 시, 상기 사운드 데이터를 상기 메모리로부터 읽어내어 3차원 음향효과를 가지도록 3차원 사운드 데이터로 재구성하는 3차원 사운드 생성부와,

상기 재구성된 사운드 데이터를 가청음 형태로 출력하는 사운드 출력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 메모리부로부터 읽어낸 사운드 데이터가 MP3(Motion Picture Experts Group-1 Audio layer 3) 또는 AAC(MPEG-2 Advanced Audio Coding) 포맷을 가지는 경우 상기 사운드 데이터를 MP3 디코딩 방식 또는 AAC 디코딩 방식으로 디코딩하여 상기 3D 사운드 생성부로 전달하는 디코딩부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 재구성된 사운드 데이터를 상기 3차원 입체음향 효과가 왜곡되지 않도록 엔코딩하여 상기 메모리부로 전달하는 엔코딩부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 장치.
제 3 항에 있어서, 상기 엔코딩부는,

상기 재구성된 3차원 사운드 데이터를 MP3(MPEG-1 layer 3) 또는 AAC(MPEG-2 Advanced Audio Coding) 포맷으로 변환하는 것을 특징으로 하는 상기 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 스피커는,

3차원 사운드의 재생이 가능하도록 적어도 2개의 스피커 소자들로 구성되는 것을 특징으로 하는 상기 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 사운드 데이터는,

제조자에 의하여 사전에 저장되거나, 무선이나 유선 인터페이스를 통해 사업자 서버 또는 사용자의 개인 컴퓨터로부터 상기 메모리로 다운로드되는 것을 특징으로 하는 상기 장치.