KR200447608Y1 - 디에스피를 이용한 가라오케용 고음질 멀티채널 오디오 시스템 - Google Patents

디에스피를 이용한 가라오케용 고음질 멀티채널 오디오 시스템 Download PDF

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KR200447608Y1 KR2020080014605U KR20080014605U KR200447608Y1 KR 200447608 Y1 KR200447608 Y1 KR 200447608Y1 KR 2020080014605 U KR2020080014605 U KR 2020080014605U KR 20080014605 U KR20080014605 U KR 20080014605U KR 200447608 Y1 KR200447608 Y1 KR 200447608Y1
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문태정
김태훈
박양수
신경철
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Abstract

본 고안은 멀티채널로 녹음된 실제 라이브 반주, 코러스, 멜로디를 재생하여 반주로 사용하고, 재생시 사용자의 요구에 따라 고음질 키 및 템포를 변환시킬 수 있도록 하므로써, 실제 가수의 반주와 같은 고음질을 제공하여 라이브 연주와 같은 효과를 낼 수 있도록 하는 디에스피를 이용한 가라오케용 고음질 멀티채널 오디오 시스템을 제공한다.
이와 같은 디에스피를 이용한 가라오케용 고음질 멀티채널 오디오 시스템은 하드디스크(20)에 노래 정보 데이터(22)와, 멀티채널로 녹음된 실제 라이브 반주, 코러스, 멜로디를 엠피쓰리{MPEG(Moving Picture Experts Group) layer 3} 방식에 의해 형성되는 엠피쓰리(MP3) 데이터(24)와, 미디(MIDI) 데이터(26)를 저장하고, 정면 좌측 스피커(72), 정면 우측 스피커(74), 후면 좌측 스피커(76), 후면 우측 스피커(78), 중앙 스피커(80) 및 우퍼(82)로 이루어지는 채널(70)이 구비되도록 하는 것을 특징으로 한다. 그리고, 콘트롤러(30)는 사용자의 선곡에 따라 하드디스크(20)에 저장된 노래 정보 데이터(22)에 따른 엠피쓰리 데이터(24)와 미디 데이터(26)를 획득하여 엠피쓰리 데이터(24)는 디에스피(40)로 전송하고, 미디 데이터(26)는 상기 미디 합성 칩(50)으로 전송하며, 채널(70)을 통해 출력되는 엠피쓰리 데이터(24)에 의한 반주의 시점과 동기화시켜 노래의 가사가 디스플레이트(90)이 표시되도록 한다. 그리고, 미디 합성 칩(50)은 미디 데이터(26)를 처리하여 합성된 음을 디에스피(40)로 전송하고, 디에스피(40)는 콘트롤러(30)로부터 전송된 엠피쓰리 데이터(26)와, 미디 데이터(26)로부터 전송된 합성 음을 정면 좌측 스피커(72), 정면 우측 스피커(74), 후면 좌측 스피커(76) 및 후면 우측 스피커(78)로 출력하기 위한 신호로 처리하여 6채널 디지털-아날로그 변환회로(60)을 통해 정면 좌측 스피커(72), 정면 우측 스피커(74), 후면 좌측 스피커(76) 및 후면 우측 스피커(78)로 출력되도록 한다.
따라서, 본 고안에 따르면, 멀티채널로 녹음된 실제 라이브 반주, 코러스, 멜로디를 재생하여 반주로 사용하고, 디에스피(DSP)를 사용하여 고음질의 키(key), 템포(tempo) 기능을 구현할 수 있도록 하며, 6채널의 출력구조를 가지므로, 재생시 실제 가수의 반주와 같은 고음질을 제공하여 라이브 연주와 같은 효과를 낼 수 있다. 또한, MP3 압축을 이용하여 채널 수의 증가에 따른 많은 연주 데이터의 양을 감소시켜 시스템의 부담을 경감시킬 수 있고, 드럼(drum)과 그 외 악기로 분리 처리하여 키 변환 시에도 드럼의 키는 변화지 않게 하므로, 실제 연주되는 상황과 같은 반주효과를 기대할 수 있다. 또한, 템포 변환은 SOLA 알고리즘을 적용시키고, 최대 Rm 위치를 찾는 과정을 두 단계로 나누어 이루어지도록 하여 그 계산 속도를 높이므로써, 반주시 다양한 형태의 채널 구성이 가능하다.

Description

디에스피를 이용한 가라오케용 고음질 멀티채널 오디오 시스템{SUPERIOR SOUND MULTI-CHANNEL AUDIO SYSTEM FOR KARAOKE USING DSP}
본 고안은 디에스피를 이용한 가라오케용 고음질 멀티채널 오디오 시스템에 것으로, 좀 더 구체적으로는 멀티채널로 녹음된 실제 라이브 반주, 코러스, 멜로디를 재생하여 반주로 사용하고, 재생시 사용자의 요구에 따라 고음질 키 및 템포를 변환시킬 수 있도록 하므로써, 실제 가수의 반주와 같은 고음질을 제공하여 라이브 연주와 같은 효과를 낼 수 있도록 하는 디에스피를 이용한 가라오케용 고음질 멀티채널 오디오 시스템에 관한 것이다.
가라오케 시스템은 다양한 장르의 노래 데이터를 저장하여 사용자가 선택한 노래를 반주하기 위한 시스템으로 가정과 노래방 등에서 널리 사용되고 있다. 일반적으로 가라오케 시스템은 사용자가 디스플레이되는 가사를 보면서 반주에 맞춰서 마이크를 통하여 노래하고, 원하는 템포와 키를 조정하여 다양한 형태의 반주음을 만들어 준다.
이와 관련된 가라오케 시스템을 살피면, 대한민국 공개특허공보 공개번호 제10-1995-0030134호 "가라오케장치", 등록특허공보 등록번호 제10-0317910호 "2인가창자에대하여개별적으로채점할수있는가라오케장치,가라오케반주방법및가라오케악곡을반주하는동작을수행하기위한지령을포함하는기계판독가능한매체", 공개특허공보 공개번호 특1998-026697호 "가라오케의 음성녹음 및 재생장치", 공개특허공보 공개번호 제10-2005-0083389호 "멀티 채널 가라오케 장치 및 방법", 공개특허공보 공개번호 제10-2005-0019362호 "가라오케 시스템에서의 음정 레벨 조절방법" 등 다양한 기술이 제안되어 있다.
한편, 이와 같은 종래 기술에 따른 대부분의 가라오케 시스템은 주로 MIDI(Musical instrument digital interface)를 기반으로 한다. 이는 FM 방식으로 음을 합성하거나, 샘플링 데이터(Sampling data)가 ROM 형태로 저장된 음원 ROM을 이용하여 합성된 음악을 반주로 이용한다. 이 경우 음원을 저장하기 위한 메모리와 합성 알고리즘의 한계로 실제 연주와 같은 고음질의 반주 음을 합성하기 어렵다. 그리고, 음원 칩의 성능에 따라 동시에 재생 가능한 악기 수와 효과음도 제한을 받는다. 그리고, 노래 부르기를 쉽게 해주는 코러스와 원곡만의 독특한 효과음을 재현하기 위해서는 별도의 프로세서 및 하드웨어가 요구되며, 이 또한 사용자의 요구를 충족시키기에는 미흡하다. 그리고, 이러한 코러스 등은 녹음 후 단순 재생에 지나지 않으며, 대부분 키, 템포 변환을 지원하지 않는다.
이와 같이 종래 가라오케 시스템으로는 현재의 요구사항을 충족시키기에는 미흡하므로, 더 좋은 반주를 위하여 실제 가수의 반주와 같은 고음질과 라이브 연주, 멀티채널 등 사용자의 요구가 날로 증가되고 있는 실정이다.
따라서 본 고안은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 개선하여, 재생시 실제 가수의 반주와 같은 고음질을 제공하여 라이브 연주와 같은 효과를 낼 수 있도록 할 수 있는 새로운 형태의 디에스피를 이용한 가라오케용 고음질 멀티채널 오디오 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
특히, 본 고안은 멀티채널로 녹음된 실제 라이브 반주, 코러스, 멜로디를 재생하여 반주로 사용하고, 재생시 사용자의 요구에 따라 고음질의 키 및 템포 기능을 갖도록 하는 새로운 형태의 디에스피를 이용한 가라오케용 고음질 멀티채널 오디오 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 고안의 특징에 의하면, 본 고안은 노래 정보 데이터(22)와, 멀티채널로 녹음된 실제 라이브 반주, 코러스, 멜로디를 엠피쓰리{MPEG(Moving Picture Experts Group) layer 3} 방식에 의해 형성되는 엠피쓰리(MP3) 데이터(24)와, 미디(MIDI) 데이터(26)를 저장하는 하드디스크(20)와; 상기 하드디스크(20)와 접속되는 콘트롤러(30)와; 상기 콘트롤러(30)와 접속되고, 키와 템포 변환 알고리즘을 수행하기 위한 디에스피(DSP; 40)와; 상기 콘트롤러(30) 및 디에스피(40)와 접속되는 미디 합성 칩(MIDI Sythesizer; 50)과; 상기 디에스 피(40)와 접속되는 6채널 디지털-아날로그 변환회로(DAC; 60)와; 정면 좌측 스피커(72), 정면 우측 스피커(74), 후면 좌측 스피커(76), 후면 우측 스피커(78), 중앙 스피커(80) 및 우퍼(82)를 구비하여 상기 6채널 디지털-아날로그 변환회로(60)와 접속되는 채널(70) 및; 상기 콘트롤러(30)와 접속되는 디스플레이(90)를 포함하되; 상기 콘트롤러(30)는 사용자의 선곡에 따라 상기 하드디스크(20)에 저장된 노래 정보 데이터(22)에 따른 상기 엠피쓰리 데이터(24)와 미디 데이터(26)를 획득하여 상기 엠피쓰리 데이터(24)는 상기 디에스피(40)로 전송하고, 상기 미디 데이터(26)는 상기 미디 합성 칩(50)으로 전송하며, 상기 채널(70)을 통해 출력되는 엠피쓰리 데이터(24)에 의한 반주의 시점과 동기화시켜 노래의 가사가 상기 디스플레이트(90)이 표시되도록 하고, 상기 미디 합성 칩(50)은 상기 미디 데이터(26)를 처리하여 합성된 음을 상기 디에스피(40)로 전송하고, 상기 디에스피(40)는 상기 콘트롤러(30)로부터 전송된 엠피쓰리 데이터(26)와, 상기 미디 데이터(26)로부터 전송된 합성 음을 상기 정면 좌측 스피커(72), 정면 우측 스피커(74), 후면 좌측 스피커(76) 및 후면 우측 스피커(78)로 출력하기 위한 신호로 처리하여 상기 6채널 디지털-아날로그 변환회로(60)로 전송하며, 상기 6채널 디지털-아날로그 변환회로(60)는 상기 디에스피(40)로부터 전달된 신호를 변환하여 상기 정면 좌측 스피커(72), 정면 우측 스피커(74), 후면 좌측 스피커(76) 및 후면 우측 스피커(78)로 출력되도록 한다.
이와 같은 본 고안에 따른 디에스피를 이용한 가라오케용 고음질 멀티채널 오디오 시스템에서 상기 디에스피(40)는 스테레오/모노 엠피쓰리를 이용하여 멀티채널이 구성되고, 키 변환시 드럼의 키는 변화지 않도록 할 수 있다.
이와 같은 본 고안에 따른 디에스피를 이용한 가라오케용 고음질 멀티채널 오디오 시스템에서 상기 디에스피(40)의 키, 템포 변환 알고리즘은 솔라(SOLA; Synchronized Overlap and Add) 알고리즘을 적용하고, 상기 솔라 알고리즘에서 상관도(Rm; cross-correlation)를 계산하는 수학식은
Figure 112008075918316-utm00001
{여기서, y와 x는 재배열되는 연속된 두 개의 SOLA frame이고, N은 상관도(cross-correlation)을 계산하는 k값을 N의 간격으로 하는 것이며, M은 x와 y의 모든 샘플을 곱하지 않고 M의 간격으로 곱하는 것임.}으로 하며,
상기 수학식에서 N을 4, M을 16으로 두고 계산하여 획득한 최대 Rm을 가지는 k1 값을 찾은 후, k1+N과 k1-N사이에서 M을 1로 두고 Rm을 계산하여 최대 Rm을 가지는 km을 찾으므로써 계산 량을 줄이도록 할 수 있다.
본 고안에 의한 디에스피를 이용한 가라오케용 고음질 멀티채널 오디오 시스템에 의하면, 멀티채널로 녹음된 실제 라이브 반주, 코러스, 멜로디를 재생하여 반 주로 사용하고, 디에스피(DSP)를 사용하여 고음질의 키(key), 템포(tempo) 기능을 구현할 수 있도록 하며, 6채널의 출력구조를 가지므로, 재생시 실제 가수의 반주와 같은 고음질을 제공하여 라이브 연주와 같은 효과를 낼 수 있다. 또한, MP3 압축을 이용하여 채널 수의 증가에 따른 많은 연주 데이터의 양을 감소시켜 시스템의 부담을 경감시킬 수 있고, 드럼(drum)과 그 외 악기로 분리 처리하여 키 변환 시에도 드럼의 키는 변화지 않게 하므로, 실제 연주되는 상황과 같은 반주효과를 기대할 수 있다. 또한, 템포 변환은 SOLA 알고리즘을 적용시키고, 최대 Rm 위치를 찾는 과정을 두 단계로 나누어 이루어지도록 하여 그 계산 속도를 높이므로써, 반주시 다양한 형태의 채널 구성이 가능하다.
이하, 본 고안에 따른 디에스피를 이용한 가라오케용 고음질 멀티채널 오디오 시스템을 첨부된 도면 도 1에 의거하여 상세히 설명한다. 한편, 본 고안의 디에스피를 이용한 가라오케용 고음질 멀티채널 오디오 시스템과 관련하여 가라오케 시스템의 일반적인 하드웨어 및 소프트웨어의 구성 및 운영, 음을 처리하는 구성 및 방법 등 통상 이 분야의 관련 기술로부터 용이하게 알 수 있는 구성과 그에 대한 작용 및 효과에 대한 도시 및 상세한 설명은 간략히 하거나 생략하고 본 고안과 관련된 부분들을 중심으로 도시하였다.
도 1은 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 디에스피를 이용한 가라오케용 고 음질 멀티채널 오디오 시스템의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 디에스피를 이용한 가라오케용 고음질 멀티채널 오디오 시스템(10)은 하드디스크(20), 이 하드디스크(20)와 접속되는 콘트롤러(30), 이 콘트롤러(30)와 접속되고, SDRAM과 같은 저장 메모리(42)와 접속되며, 키와 템포 변환 알고리즘을 수행하기 위한 디에스피{40, DSP(Digital Signal Processor)}, 콘트롤러(30) 및 디에스피(40)와 접속되는 미디 합성 칩(MIDI Sythesizer; 50), 이 디에스피(40)와 접속되는 6채널 디지털-아날로그 변환회로(DAC; 60), 이 6채널 디지털-아날로그 변환회로(60)와 접속되는 채널(70) 및 콘트롤러(30)와 접속되는 디스플레이(90)를 구비하여 이루어진다. 이때, 하드디스크(20)에는 노래 정보 데이터(22)와, 멀티채널로 녹음된 실제 라이브 반주, 코러스, 멜로디를 엠피쓰리{MPEG(Moving Picture Experts Group) layer 3} 방식에 의해 형성되는 엠피쓰리(MP3) 데이터(24)와, 미디(MIDI) 데이터(26)가 저장된다. 그리고, 채널(70)에는 정면 좌측 스피커(72), 정면 우측 스피커(74), 후면 좌측 스피커(76), 후면 우측 스피커(78), 중앙 스피커(80) 및 우퍼(82)를 구비하여 이루어진다.
이와 같은 본 고안에 따른 디에스피를 이용한 가라오케용 고음질 멀티채널 오디오 시스템(10)에서 콘트롤러(30)는 사용자의 선곡에 따라 하드디스크(20)에 저장된 노래 정보 데이터(22)에 따른 엠피쓰리 데이터(24)와 미디 데이터(26)를 획득 하여 엠피쓰리 데이터(24)는 디에스피(40)로 전송하고, 미디 데이터(26)는 미디 합성 칩(50)으로 전송하며, 채널(70)을 통해 출력되는 엠피쓰리 데이터(24)에 의한 반주의 시점과 동기화시켜 노래의 가사가 디스플레이트(90)이 표시되도록 한다. 그리고, 미디 합성 칩(50)은 미디 데이터(26)를 처리하여 합성된 음을 디에스피(40)로 전송한다. 그리고, 디에스피(40)는 콘트롤러(30)로부터 전송된 엠피쓰리 데이터(26)와, 미디 데이터(26)로부터 전송된 합성 음을 정면 좌측 스피커(72), 정면 우측 스피커(74), 후면 좌측 스피커(76) 및 후면 우측 스피커(78)로 출력하기 위한 신호로 처리하여 6채널 디지털-아날로그 변환회로(60)로 전송한다. 그리고, 6채널 디지털-아날로그 변환회로(60)는 디에스피(40)로부터 전달된 신호를 변환하여 정면 좌측 스피커(72), 정면 우측 스피커(74), 후면 좌측 스피커(76) 및 후면 우측 스피커(78)로 출력되도록 한다.
이와 같은 본 고안에 따른 디에스피를 이용한 가라오케용 고음질 멀티채널 오디오 시스템(10)은 멀티채널로 녹음된 실제 라이브 반주, 코러스, 멜로디를 재생하여 반주로 사용하는 것을 특징으로 한다. 그리고, DSP(40)를 통해 재생 시에 사용자의 요구에 따라 고음질 키, 템포 변환을 수행하도록 하는 것을 특징으로 한다. 특히, 본 고안에 따른 디에스피를 이용한 가라오케용 고음질 멀티채널 오디오 시스템(10)은 고음질의 반주를 멀티채널로 저장하기 위해서 많은 저장 공간이 필요한 점을 감안 하여 현재 널리 사용되고 있는 오디오 압축 기술인 MP3를 이용하여 저장 용량을 줄일 수 있도록 한다. 그리고, 사용자에 맞는 편안한 반주를 위하여 가라 오케 시스템의 필수 기능인 키/템포 변환 기능을 위하여 SOLA(Synchronized Overlap and Add) 알고리즘과 시간영역에서 보간(interpolation), 데시메인션(decimation)을 적용한다. 그리고, 실제 반주에 가까운 고음질 키/템포 변환을 위하여 드럼(drum)과 이 드럼을 제외한 일반악기로 분리하여 처리한다.
좀 더 구체적으로 보면, 본 고안의 바람직한 실시예에서 키, 템포 변환 알고리즘을 수행하기 위해 DSP(40)와, 6채널 DAC(60)와, 정면 좌측 스피커(72), 정면 우측 스피커(74), 후면 좌측 스피커(76), 후면 우측 스피커(78), 중앙 스피커(80) 및 우퍼(82)로 이루어지는 채널(70)을 구비한다. 이와 같은 구성에 의해 반주되는 곡은 최대 6채널까지 구성될 수 있는 것이다. 이때, 6채널의 노래 데이터(22)는 CD 음질을 유지하기 위하여 44.1Khz sampling 주파수, 16비트 데이터로 만들어지며, 이를 압축 없이 저장하려면 초당 4Mbps이상의 많은 저장 공간이필요하다. 따라서, 많은 곡을 저장하기 위해서는 저장 공간의 용량이 매우 커야 하는데, 본 고안은 MP3 알고리즘을 적용하여 이와 같은 문제점을 해소하여 스테레오인 경우 최대 320kbps로 고음질이 구현될 수 있도록 하였다. 또한, 본 고안은 6채널로 이루어지는 채널(70)이 구성되므로, MP3 데이터(24)와 MIDI 데이터(26)를 이용하여 외부에서 합성된 음악과 믹싱되어 6개의 스피커로 출력되므로, 효과적이고 실감나는 반주가 가능하게 된다. 특히, 본 고안에서 드럼이 믹싱되어 정면 좌우측 스피커(72, 74)로 나오도록 한다. 즉, 템포 변화 시에는 현악기, 관악기 등의 일반악기와 드럼이 같이 변하지만, 키(key) 변환 시 드럼은 키가 변하지 않아야 하므로, 드럼과 일반악기의 채널을 분리하여 키 변환 시에 발생되는 드럼의 왜곡(distortion) 현상을 방지하여 고음질의 키 변환을 가능하게 한다.
또한, 본 고안에 따른 디에스피를 이용한 가라오케용 고음질 멀티채널 오디오 시스템(10)은 DSP(40)와 콘트롤러(30)가 HPI(Host Port Interface)를 통해 접속되도록 하므로써 빠른 데이터 전송이 가능하도록 한다. 이와 같은 구성에 의해 사용자가 원하는 곡을 선정하면 콘트롤러(30)가 하드디스크(20)에 저장된 MP3 data(24)를 읽어서 DSP(40)에 HPI를 통하여 전송하게 되는데, 이때 전송률은 최대 960 Kbps(3*320 kbps)이다.
또한, 본 고안에 따른 디에스피를 이용한 가라오케용 고음질 멀티채널 오디오 시스템(10)은 DSP(40)에서 멀티채널 MP3 디코더(decoder)를 구현함에 있어서 stereo/mono로 구성된 MP3 decoding 프로그램을 이용하여 다채널로 처리할 수 있도록 한다. 즉, 이와 같은 구성을 통해 정면, 후면 채널 대신 코러스 데이터를 사용할 수 있으며, 코러스의 경우 곡 중간에 조금씩 여러 개가 파일로 구성될 수 있어 다른 파일로 일부를 대체 또는 반주 중에 드럼을 사용자가 원하는 리듬으로 바꾸는 기능이 가능하다. 이와 같은 구성에 의해 DSP(40)는 3개의 스테레오 채널을 독립적으로 수행하게 된다. 이때, 다채널의 처리 순서는 현재 출력 버퍼에서 전체 버퍼 크기 중에서 출력 데이터가 비어있는 양을 계산하여 일정한 크기 이상으로 비어있는 채널을 우선 처리한다. 그리고, 저장이 필요한 프로그램 메모리는 채널 수 만큼 배열로 할당되어 있으며, 콘트롤러(30)와 통신을 위한 control flag 및 buffer도 독립적으로 존재한다. 따라서 콘트롤러(30)는 독립된 MP3 program 각각의 상태를 체크하여 MP3 데이터를 DSP(40)로 전송한다.
한편, 본 고안에 따른 디에스피를 이용한 가라오케용 고음질 멀티채널 오디오 시스템(10)은 키, 템포 변환은 최적화된 SOLA 알고리즘을 적용하는 것을 특징으로 한다. 이때, SOLA 수행 과정에서 가장 많은 계산 량이 필요한 부분은 프레임 간의 최대 상관도(cross-correlation; Rm)을 가지는 위치(km)를 구하는 부분이다. 즉, 두 프레임 간에 가장 자연스럽게 붙일 수 있는 부분을 찾는 것이다. 일반적으로, 오버랩(Overlap)된 부분 대한 상관도(Rm)을 찾는 과정은 식(1)과 같다.
Figure 112008075918316-utm00002
여기서, y와 x는 재배열되는 연속된 두 개의 SOLA frame이다. 이와 같은 식(1)에 의하면, cross correlation을 찾기 위해 두 프레임의 샘플을 하나씩 다 곱해야 하는 과정에서 많은 곱셈과 덧셈이 필요하다. 또한 k값의 변화에 따른 Rm을 찾아서 그 중에서 최대 Rm값이 되는 k값이 km이 된다.
이때, 본 고안에서는 이와 같은 계산 량을 줄이기 위하여 다음 식(2)와 같이 변수 N과 M을 추가하였다.
Figure 112008075918316-utm00003
여기서, N은 cross-correlation을 계산하는 k값을 N의 간격으로 하는 것이며, M은 x와 y의 모든 샘플을 곱하지 않고 M의 간격으로 곱하는 것을 의미한다. 이에 따라 최대 cross correlation(Rm)을 찾는 과정을 두 단계로 나눠서 진행함으로 계산 량을 줄일 수 있다. 첫 번째 단계는 N을 4, M을 16으로 두고 Rm을 계산하고, 여기서 찾은 최대 Rm을 가지는 k1 값을 찾는다. 그리고, 두 번째 단계는 k1+N과 k1-N사이에서 M을 1로 두고 Rm을 계산하여 최대 Rm을 가지는 km을 찾는다. 즉, 첫 번째 단계에서 대략적으로 Rm의 최대값을 찾고, 두 번째 단계에서 정밀한 계산으로 km값을 찾을 수 있으며, 이러한 과정으로 계산 량을 줄이게 되는 것이다. 전술한 바와 같이, 본 고안에서 채널의 종류는 크게 드럼 채널과 그 외의 악기로 나누어진다. 드럼 이외의 채널인 경우 프레임 사이즈는 MP3 프레임의 샘플 수와 같이 맞추면 MP3 decoding 후 그 결과를 SOLA 과정을 통하여 템포(tempo) 변환을 수행하게 되기 때문에 버퍼 관리에 이점이 있다. 따라서, MP3 프레임 사이즈인 1152 개로 SOLA 프레임 처리 단위를 정하면 mp3 decoding 한번에 SOLA를 한번만 수행하면 된다.
한편, 키 변환의 가장 간단한 방법은 시간 영역에서 보간(interpolation)이나 데시메이션(decimation)을 하는 것이다. 그러나 보간과 데시메이션은 시간 영역에서 템포 변화를 동반한다. 이러한 원하지 않는 템포 변환은 SOLA 수행을 통하여 보상할 수 있다. 즉, 키를 6% 올리기 위하여 시간 영역에서 6% 데시메인션을 하면 템포도 6% 동시에 빨라진다. 그러면 SOLA를 이용하여 6% 느리게 하면 정상 속도에서 키만 변한 결과를 얻을 수 있다. 따라서, 키 변환 시에 발생하는 템포 변화를 미리 SOLA 수행 시에 보상해줌으로써 보간과 데시메인션이용한 키 변환에서 발생하는 문제점을 해결할 수 있다.
이와 같은 본 고안에 따른 디에스피를 이용한 가라오케용 고음질 멀티채널 오디오 시스템(10)에 대한 음질 평가는 다음 [표 1]과 같다.
Figure 112008075918316-utm00004
위의 [표 1]은 다양한 장르의 음악에 대한 변화율에 따른 MOS(Mean Opinion Score) 결과이다. 이는 널리 사용되고 있는 사운드 에디터인 Sony sound forge에서 수행된 결과로서, 본 고안의 디에스피를 이용한 가라오케용 고음질 멀티채널 오디오 시스템(10)에서 구현한 결과를 비교하여 나타낸 것이다. 이때, MOS는 1에서 5점까지 표시가능하며, 1이 가장 낮은 음질, 5가 가장 높은 음질을 나타내고 있다. [표 1]에 의하면, 드럼과 드럼외의 일반 악기 구분으로 인하여 SOLA의 프레임 크기를 다르게 한 본 고안의 디에스피를 이용한 가라오케용 고음질 멀티채널 오디오 시스템(10)이 좋은 음질을 유지하고 있음을 알 수 있다.
상술한 바와 같은, 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 디에스피를 이용한 가라오케용 고음질 멀티채널 오디오 시스템을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 고안의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 디에스피를 이용한 가라오케용 고음질 멀티채널 오디오 시스템의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 디에스피를 이용한 가라오케용 고음질 멀티채널 오디오 시스템
20 : 하드디스크 22 : 노래 정보 데이터
24 : 엠피쓰리 데이터 26 : 미디 데이터
30 : 콘트롤러 40 : 디에스피
50 : 미디 합성 칩 60 : 디지털-아날로그 변환회로
70 : 채널 72 : 정면 좌측 스피커
74 : 정면 우측 스피커 76 : 후면 좌측 스피커
78 : 후면 우측 스피커 80 : 중앙 스피커
82 : 우퍼 90 : 디스플레이

Claims (3)

  1. 노래 정보 데이터(22)와, 멀티채널로 녹음된 실제 라이브 반주, 코러스, 멜로디를 엠피쓰리{MPEG(Moving Picture Experts Group) layer 3} 방식에 의해 형성되는 엠피쓰리(MP3) 데이터(24)와, 미디(MIDI) 데이터(26)를 저장하는 하드디스크(20)와;
    상기 하드디스크(20)와 접속되는 콘트롤러(30)와;
    상기 콘트롤러(30)와 접속되고, 키와 템포 변환 알고리즘을 수행하기 위한 디에스피(DSP; 40)와;
    상기 콘트롤러(30) 및 디에스피(40)와 접속되는 미디 합성 칩(MIDI Sythesizer; 50)과;
    상기 디에스피(40)와 접속되는 6채널 디지털-아날로그 변환회로(DAC; 60)와;
    정면 좌측 스피커(72), 정면 우측 스피커(74), 후면 좌측 스피커(76), 후면 우측 스피커(78), 중앙 스피커(80) 및 우퍼(82)를 구비하여 상기 6채널 디지털-아날로그 변환회로(60)와 접속되는 채널(70) 및;
    상기 콘트롤러(30)와 접속되는 디스플레이(90)를 포함하되;
    상기 콘트롤러(30)는 사용자의 선곡에 따라 상기 하드디스크(20)에 저장된 노래 정보 데이터(22)에 따른 상기 엠피쓰리 데이터(24)와 미디 데이터(26)를 획득하여 상기 엠피쓰리 데이터(24)는 상기 디에스피(40)로 전송하고, 상기 미디 데이터(26)는 상기 미디 합성 칩(50)으로 전송하며, 상기 채널(70)을 통해 출력되는 엠 피쓰리 데이터(24)에 의한 반주의 시점과 동기화시켜 노래의 가사가 상기 디스플레이트(90)이 표시되도록 하고,
    상기 미디 합성 칩(50)은 상기 미디 데이터(26)를 처리하여 합성된 음을 상기 디에스피(40)로 전송하고,
    상기 디에스피(40)는 상기 콘트롤러(30)로부터 전송된 엠피쓰리 데이터(26)와, 상기 미디 데이터(26)로부터 전송된 합성 음을 상기 정면 좌측 스피커(72), 정면 우측 스피커(74), 후면 좌측 스피커(76) 및 후면 우측 스피커(78)로 출력하기 위한 신호로 처리하여 상기 6채널 디지털-아날로그 변환회로(60)로 전송하며,
    상기 6채널 디지털-아날로그 변환회로(60)는 상기 디에스피(40)로부터 전달된 신호를 변환하여 상기 정면 좌측 스피커(72), 정면 우측 스피커(74), 후면 좌측 스피커(76) 및 후면 우측 스피커(78)로 출력되도록 하는 것을 특징으로 하는 디에스피를 이용한 가라오케용 고음질 멀티채널 오디오 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 디에스피(40)는 스테레오/모노 엠피쓰리를 이용하여 멀티채널이 구성되고, 키 변환시 드럼의 키는 변화지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 디에스피를 이용한 가라오케용 고음질 멀티채널 오디오 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 디에스피(40)의 키, 템포 변환 알고리즘은 솔라(SOLA; Synchronized Overlap and Add) 알고리즘을 적용하고,
    상기 솔라 알고리즘에서 상관도(Rm; cross-correlation)를 계산하는 수학식은
    Figure 112008075918316-utm00005
    {여기서, y와 x는 재배열되는 연속된 두 개의 SOLA frame이고, N은 상관도(cross-correlation)을 계산하는 k값을 N의 간격으로 하는 것이며, M은 x와 y의 모든 샘플을 곱하지 않고 M의 간격으로 곱하는 것임.}으로 하며,
    상기 수학식에서 N을 4, M을 16으로 두고 계산하여 획득한 최대 Rm을 가지는 k1 값을 찾은 후, k1+N과 k1-N사이에서 M을 1로 두고 Rm을 계산하여 최대 Rm을 가지는 km을 찾으므로써 계산 량을 줄이도록 하는 것을 특징으로 하는 디에스피를 이용한 가라오케용 고음질 멀티채널 오디오 시스템.
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