KR20080114583A

KR20080114583A - 적응적 시간 제어를 통한 피드백 제한기

Info

Publication number: KR20080114583A
Application number: KR1020080060164A
Authority: KR
Inventors: 스피엘바우어 게오르그
Original assignee: 하만 베커 오토모티브 시스템즈 게엠베하
Priority date: 2007-06-25
Filing date: 2008-06-25
Publication date: 2008-12-31
Also published as: EP2009786A1; CN101388652A; CA2635154A1; CA2635154C; US20090009251A1; KR101143561B1; EP2009786B1; US8494182B2; JP2009005363A; JP4881918B2

Abstract

본 발명은 제어된 이득으로 입력 신호를 증폭하는 압축기 및 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 초기 이득에 의해 증폭된 입력 신호를 나타내는 출력 신호를 제공하는 단계와, 상기 입력 신호 또는 상기 출력 신호의 신호 레벨을 결정하는 단계와. 상기 신호 레벨을 임계 레벨과 비교하는 단계와, 상기 신호 레벨이 상기 임계 레벨 미만이면, 적응적 제어 특성을 이용하여 상기 초기 이득값을 갱신하는 단계와, 상기 신호 레벨이 상기 임계 레벨을 초과하면, 상기 신호 레벨에 따라, 고정 제어 특성 또는 적응적 제어 특성 각각을 이용하여 상기 초기 이득값을 갱신하는 단계를 포함하고, 상기 적응적 제어 특성은 신호 레벨에 의존하고, 상기 고정 제어 특성은 상기 신호 레벨에 독립적인 것을 특징으로 한다.

Description

적응적 시간 제어를 통한 피드백 제한기{FEEDBACK LIMITER WITH ADAPTIVE TIME CONTROL}

본 발명은 오디오 신호의 동작 범위(dynamic range)를 감쇠시키는 회로에 관한 것이다.

오디오 시스템에서 통상 일어나는 문제는 시스템 성분의 최대 입력 레벨이 오디오 신호에 의해 과구동됨으로써 바람직하지 않은 왜곡과 심지어 소정 상황에서 시스템 손상을 야기하는 것이다. 그러나, 예컨대, 청취자의 청취 저하를 방지하기 위해 전송 시스템의 신호 레벨을 제한하는 것이 바람직할 수 있다. 잡음 환경 하에서는 청취자가 인지할 수 있도록 보다 저음의 음절(quieter passages)을 주변 잡음 레벨 이상으로 증폭시키는 것도 바람직할 수 있다.

저 레벨을 확장시키거나 고 레벨을 제한하는 것(예컨대, 소위 제한기(limiter)를 사용하여)의 여부에 무관하게, 결론은 두 가지 경우 모두 오디오 신호의 동작 범위를 감소시키는 것이며, 이러한 감소는 오디오 신호의 최대 레벨과 최소 레벨 간의 차이의 감소를 말한다. 소위 "동적 압축(dynamic compression)"은 차량에서 특히 유용한데, 차량에서는 한편으로는 주변 잡음 레벨이 매우 높아서 이를 낮은 신호 레벨의 확장을 통해 개선될 수 있고, 다른 한편으로 오디오 시스템의 파워가 차량 내의 파워 공급부의 보다 낮은 레벨에 기인하여 제한됨에 따라 높은 신호 레벨에서 왜곡을 쉽게 야기할 수 있다.

음향 공학에서 압축기 또는 제한기는 제어되는 증폭기 그룹의 회로, 또는 신호의 동작 범위를 제한하는데 사용되도록 대응적으로 프로그래밍된 디지털 신호 처리기를 말한다. 따라서, 오디오 신호의 동작 범위는 감소되는 반면, 오디오 신호(예, 음악)의 원시 특성을 그대로 유지한다.

압축기와 제한기가 일단 그 한계에 도달하면, 예컨대 음악과 같은 오디오 신호의 경우가 그 전형적인 예로서, 입력 신호에 있어 서로 독립적으로 서로 다른 주파수 범위로 상이한 동적 변동이 동시에 일어난다. 압축기의 비-이상적 거동에 따른 전형적인 원치 않는 효과는 소위 "볼륨 펌핑(volume pumping)", 고조파 왜곡 및 유사 아티팩트(artefacts)이다.

상이한 압축기 개념이 공지되어 있는데, 각각은 볼륨 펌핑 또는 고조파 왜곡과 관련하여 소정의 결점을 갖는다. 그 동작 범위 감소를 위해 제어된 방식으로 신호를 증폭시키는 개선된 방법의 제공에 대한 전반적인 요구가 존재한다.

본 발명은 그 동작 범위 감소를 위해 제어된 방식으로 신호를 증폭시키는 개선된 방법의 제공을 목적으로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 제어된 이득으로 입력 신호를 증폭하는 방법을 제공하며, 상기 방법은:

초기 이득에 의해 증폭된 입력 신호를 나타내는 출력 신호를 제공하는 단계와; 상기 입력 신호 또는 상기 출력 신호의 신호 레벨을 결정하는 단계와; 상기 신호 레벨을 임계 레벨과 비교하는 단계와; 상기 신호 레벨이 상기 임계 레벨 미만이면(릴리스 모드; release mode), 적응적 제어 특성을 이용하여 상기 초기 이득값을 갱신하는 단계와; 상기 신호 레벨이 상기 임계 레벨을 초과하면(어택 모드; attack mode), 상기 신호 레벨에 따라, 고정 제어 특성 또는 적응적 제어 특성 각각을 이용하여 상기 초기 이득값을 갱신하는 단계를 포함하고, 상기 적응적 제어 특성은 신호 레벨에 의존하고, 상기 고정 제어 특성은 상기 신호 레벨에 독립적인 것을 특징으로 한다.

만일 상기 신호 레벨이 상기 임계 레벨보다 주어진 초과 값 이상으로 초과하면, 상기 초기 이득값은 상기 고정 제어 특성에 따라 갱신되며, 상기 신호 레벨이 상기 임계 레벨보다 상기 주어진 초과 값 미만으로 초과하면, 상기 초기 이득 값은 상기 적응적 제어 특성에 따라 갱신될 수 있다.

압축기는 제어되는 증폭기를 구비하며, 상기 증폭기는 입력 신호를 수신하는 입력 단자와, 출력 신호를 제공하는 출력 단자와, 상기 제어되는 증폭기의 이득을 제어하는 제어 단자를 갖는다. 상기 압축기는 상기 제어되는 증폭기의 제어 단자에 연결된 피드백 네트워크를 더 구비하고, 상기 피드백 네트워크는 상기 제어되는 증폭기의 이득을 제어하기 위해 제1 동작 모드(어택 모드)와 제2 동작 모드(릴리스 모드)를 가지며, 상기 피드백 네트워크는 입력 신호 또는 출력 신호의 신호 레벨에 따라 제1 동작 모드에서 적응적 제어 특성 또는 고정 제어 특성 각각을 이용하고 제2 동작 모드에서 적응적 제어 특성을 이용하여 이득을 제어하도록 되어 있으며, 상기 적응적 제어 특성은 상기 신호 레벨에 의존하고, 상기 고정 제어 특성은 상기 신호 레벨에 독립적인 것을 특징으로 한다.

본 발명은 하기의 도면과 설명을 참조하는 것으로 잘 이해할 수 있다. 도면의 성분은 반드시 일정 비율이지는 않으며, 오히려 발명의 원리를 예시할 때 강조하여 표현될 수 있다. 더욱이, 도면에서 유사 참조 번호는 대응하는 부분을 지정한다.

음향 공학에서 압축기 또는 제한기는 제어되는 증폭기 그룹으로부터의 회로 또는 신호의 동작 범위를 제한하는데 사용되도록 대응적으로 프로그래밍된 디지털 신호 처리기를 말한다. 따라서, 오디오 신호의 동작 범위는 감소되는 반면, (예컨 대, 음악의) 그 원시 특성은 그대로 유지된다. 제어되는 증폭기의 이득을 제어하는데 사용되는 제어 신호는 예컨대, 엔벌로프 추적기(envelope tracer)를 사용하여 오디오 신호(항상 그런 것은 아니지만 통상은 처리 대상 신호)의 레벨로부터 유도된다. 상기 증폭기는 상기 오디오 신호의 레벨이 너무 높으면, 즉 그 레벨이 소정의 (미리 정해지기도 하는) 임계 레벨을 초과하면, 그 이득을 감소시키는 것에 의해 처리된 신호의 레벨을 조정한다. 역으로, 제어되는 증폭기의 이득은 오디오 신호의 레벨이 다시 상기 임계 레벨 이래로 떨어지면 증가된다. 따라서, 상기 처리된 신호의 동작 범위는 감소된다.

동적 전달 특성은 도 1의 도면에서 묘사된다. 횡좌표치는 입력 신호 레벨을, 종좌표치는 출력 신호 레벨을 데시벨 단위로 나타낸다. 임계 레벨(T)(본 예시에서는 -35dB)까지의 입력 레벨의 경우, 압축기의 이득은 단일값 또는 제로 데시벨이다(즉, 출력 신호는 입력 신호에 대응한다). 임계 레벨 이상의 입력 레벨의 경우, 상기 이득은 압축비에 대응하여 감소되는데, 상기 압축비는 도 1에 도시된 경우 4:1이다. 압축비는 다음과 같이 공식적으로 정의된다.

(1) ratio = (X-T) / (Y-T), for X>T and y>T

여기서, 임계 레벨(T), 출력 신호(Y), 입력 신호(X)는 데시벨 단위로 측정된다. 제시된 압축비는 임계 레벨(T)에 대한 입력 레벨의 초과치(X-T)와 임계 레벨(T)에 대한 출력 레벨의 초과치(Y-T) 사이의 비율이다. 예를 들면, 2:1의 비율 은 임계 레벨 이상의 입력 신호가 2배만큼 감쇠됨을 의미한다. 따라서, 압축기의 총 정적 이득(GAIN_STAT)은 다음과 같이 주어진다.

(2) GAIN_STAT = (T-X) (1-1/ratio) for X > T

여기서, 상기 이득도 역시 데시벨 단위이다. 임계 레벨(T) 이하의 입력 신호 레벨의 경우, 정적 이득(GAIN_STAT)은 이미 언급한 바와 같이 제로 데시벨이다. 압축기는 1.3:1과 3:1 사이의 압축비를 가질 수 있다. 8:1 이상의 비율을 갖는 압축기는 정확한 정의가 존재하지 않음에 기인하여 제한기로 지칭되기도 한다. (1-1/비율)의 인자는 선형 곡선으로부터의 이득 편차를 나타내며, "기울기"(S)로도 지칭된다. 따라서, 정적 이득(GAIN_STAT)은 기울기(s) 항목으로 다음과 같이 표현될 수 있다.

(3) GAIN_STAT = (T-X) s for X > T

그러므로, 제한기는 대략 0.9와 1.0 사이의 기울기를 가지는 반면, 압축기는 약 0.1과 0.5 사이의 기울기를 갖는다.

소정의 제어되는 증폭기의 이득은 무한히 짧은 시간 간격에서 조정될 수 없음이 분명하다. 이득의 조정은 피드포워드 또는 피드백 회로의 동작에 의해 통상 결정되며, 상기 회로는 직간접으로 구성 가능한 파라미터인 "어택 시간"(t_A)과 "릴리스 시간"(t_R)에 의해 (다른 것들 중에서) 설명될 수 있다.

따라서, 압축기/제한기의 전형적인 설계 파라미터들은

-임계 레벨(T)

-비율

-어택 시간(t_A)

-릴리스 시간(t_R)

일 수 있다.

임계 레벨(T)과 비율은 이미 이전에 정의된 바 있다. 어택 시간(t_A)은 임계 레벨(T)이 최대 압축의 시간을 초과할 때로부터의 시차를 정의한다. 바람직한 어택 시간은 처리 대상 신호에 크게 의존한다. 어택 시간은 매우 짧게 선택된다(1-50 밀리초). 릴리스 시간(t_R)은 레벨이 임계 레벨 이하로 일단 떨어질 때 신호의 압축이 제거되는 속도, 즉 임계 레벨(T)이 신호의 비-압축 시간에 못미칠 때로부터의 시차를 정의한다. 그러한 예가 도 2를 참조로 하여 하기에 제시된다.

예컨대, 음악과 같은 오디오 신호인 경우가 전형적인 경우로서, 입력 신호에 있어서 서로 독립적으로 상이한 주파수 범위로 상이한 동작 변화가 동시에 발생할 때 문제가 생길 수 있다. 전형적인 압축기/제한기는 최고 에너지[베이스(bass) 또는 스네어 드럼(snare drum)]의 오디오 신호의 성분에 순응하여 "볼륨 펌핑"의 바람직하지 않은 효과를 야기한다. 예컨대, 오디오 신호의 베이스 범위에서의 레벨 상승은 전체 신호 레벨에 있어서의 원치 않는 감소를 야기한다.

모든 공지된 제한기에 공통적인 것은 (피드백 또는 피드포워드 신호 경로에서) 고정 이득 제어 특성과 일치하도록, 또는 전체 주파수 및 레벨 범위에 걸쳐 어택 시간(t_A)과 릴리스 시간(t_R)의 파라미터를 위한 적응적 특성과 일치하도록 동작하고, 그 대응하는 방법들에 내재된 단점을 보인다는 것이다. 예를 들면, 상기 어택 시간 파라미터의 고정 특성은 볼륨 펌핑에 크게 영향을 미치지 않을 수 있지만, 상대적으로 낮은 주파수의 오디오 신호의 경우 바람직하지 않은 신호 왜곡을 야기할 수 있다. 압축기의 다른 구성은 어택 및 릴리스 시간의 파라미터(또는 압축비 조차)가 임계 레벨의 초과 양에 의존하는 제어 특성을 포함한다(적응적 특성).

도 2는 입력 신호(x)로서의 직사각형 엔벌로프에 따른 사인 버스트를 갖는 제한기의 압축[동작 이득(gain_dyn < 1)]과 출력 신호(y)의 예시적 특성을 나타낸다. 어택 시간(t_A)은 임계 레벨(T) 이상에서 특정값으로 갑자기 상승하는 입력 신호(x)의 레벨을 감소시키기 위해 압축기/제한기의 제어되는 증폭기가 필요로 하는 시간 에 대응한다. 상기 특정값은 예컨대, 예시된 경우에서 6, 4 또는 1dB인 압축기의 임계 레벨(T) 이상의 소정 레벨값으로 정의된다.

어택 시간(t_A)은 압축기/제한기의 성능을 위한 핵심 파라미터를 나타낸다. 한편, 매우 짧은 어택 시간(t_A)이 압축기의 빠른 응답을 위해 필요하지만, 다른 한편, 자연적인 일시적 응답은 짧은 어택 시간(t_A)의 오디오 신호에서 억제된다. 이것은 오디오 신호의 저주파 성분에 특히 적합할 수 있으며, 따라서 음향 특성이 바람직하지 않은 방식으로 변경된다. 또한, 고조파 왜곡이 저주파수의 경우 증가된다.

릴리스 시간(t_R)은 압축기의 제어되는 증폭기가 이전의 레벨 강하 이후의 입력 신호와 관련하여 특정값으로 출력 신호 레벨을 복귀시키는 것이 필요한 시간을 나타내는데, 즉 입력 신호는 특정 임계 레벨 아래로 떨어진 후 추가의 압축을 필요로 하지 않는다. 상기 특정값은 예컨대, 주어진 예시(예, 도 2)에서 -6, -4, 또는 -1dB과 같이 입력 신호의 레벨 이하의 소정 레벨로서 정의된다.

마찬가지로, 상기 릴리스 시간(t_R)도 또한 압축기/제한기의 성능을 위한 핵심 파라미터이다. 실질적으로 바람직하지 않은 아티팩트는 전술한 "볼륨 펌핑"으 로, 상기 볼륨 펌핑은 상대적으로 긴 릴리스 시간 동안 일어나며, 오디오 신호의 조용한 음절 중에 특히 짜증을 불러 일으킨다. 상기 입력 신호가 임계 레벨(T)을 단지 일시적으로 초과하는 경우에도, 이득은 상대적으로 긴 기간에 걸쳐 감소되며, 이는 음악과 같은 오디오 신호를 청취할 때 산만해지는 것으로서 인지된다. 이에 비해, 짧은 릴리스 시간(t_R)은 원치 않는 왜곡의 증가를 가져오며, 심벌즈와 같은 특정 악기에 관련된 에코가 인위적으로 증폭된다.

더욱이, 피드백 구조로 구현된 압축기/제한기의 경우에 있어 전형적인 바람직하지 않은 효과를 도 2에서 볼 수 있다. 상기 효과는 "오버슈트(overshoot)"로 알려져 있으며, 짧은 시간 내에 입력 신호 레벨이 크게 상승하기 시작하는 경우에 일어난다. 제한기를 디지털 신호 처리기(DSP)로 구현할 때, 현재 출력 샘플은 입력 신호의 디지털화된 입력 샘플로부터 초기에 계산되어야 하며, 제한기의 임계 레벨을 초과하는 레벨 변화는 다음의 계산 사이클까지 고려될 수 없으며, 오버슈트는 어택 시간(t_A)의 길이에 무관하게 발생한다. 지속 시간은 구성된 어택 시간(t_A)에 의존한다.

추가의 파라미터는 "유지 시간"(t_H)으로서, 어택 시간(t_A)을 바로 따르는 시간 간격을 정의한다. 유지 시간(t_H)은 예컨대, 음악 신호에서 관악기의 경우에 보이는 바와 같은 일정 레벨의 긴 연속 음조가 "불균일한" 품질로 되는 것을 방지한 다.

하기 설명되는 압축기와 제한기는 대응하는 특성 및 파라미터의 용이한 변동과, 볼륨 펌핑과 왜곡과 같은 바람직하지 않은 아티팩트의 정도에 대한 상대적 및 절대적 비교를 위해, 디지털 신호 처리기(DSP)의 적절한 알고리즘으로 실행되었다. 제한기/압축기의 새로운 구성에 고정 및 적응적 특성의 조합 또는 어택 및 릴리스 시간의 파라미터를 위한 제어 곡선이 적용된다. 실험적 구성을 위해 사용되는 DSP는 Analog Devices Inc. 제품인 Sharc 21065L 프로세서였다. 입력 신호는 48kHz의 샘플링 속도를 이용하여 모든 경우 샘플링을 수행하였다.

이미 언급한 바와 같이, 압축기와 제한기는 입력 및/또는 출력 신호로부터 파라미터들을 끌어내어, 제어 가능한 이득 증폭기를 사용하여 오디오 신호를 제어한다. 도 3은 단순 블록도이다. 제어 알고리즘은 피드백/피드포워드 네트워크로서 설명될 수 있는데, 그것은 가변 이득이 입력 신호(x), 출력 신호(y) 및 몇몇 제어 파라미터(예, 어택 시간(t_A), 릴리스 시간(t_R) 등)에 의존하기 때문이다. 제어되는 증폭기에 주로 사용되는 3개의 기본 구조를 하기에 약술한다. 그 개별 성분들은 다른 방법에 대한 추후의 상세한 설명에서 보다 상세히 설명된다.

도 4에 도시된 바와 같은 압축기/제한기의 피드백 구조는 가장 실시 용이한 기본 구조를 나타내며, DSP에 의한 단지 적은 계산 성능만을 필요로 한다. 상기 피드백 구조의 주요 단점은 오버슈팅이 필연적으로 일어나고, 그 적용은 오버슈팅이 오디오 신호의 음조 품질에 악영향을 미치지 않을 때에만 유용하다는 것이다.

도 5에 도시된 바와 같은 피드포워드 구조는 압축 비율이 유한하게 설정되는 경우, 즉 압축기 또는 신장기에 특히 사용된다. 더욱이, 직접 신호 경로에 지연을 도입하는 것에 의해 오버슈트를 전적으로 배제시킬 수 있는데, 이는 제어 시스템이 "전방 주시"에 의해 동작하고 짧은 시간 간격에 걸쳐 큰 레벨 상승을 측정할 수 있기 때문이다.

도 6은 피드포워드와 2차 피드백 구조, 즉 피드포워드 구조에서 언더라잉 피드백 루프인 회로의 기본 구조를 보여준다. 그 목적은 피드백 구조와 포워드 구조의 장점을 조합하여, 왜곡, 오버슈팅 및 볼륨 펌핑과 같은 바람직하지 않은 아티팩트를 제거하는 것이다.

DSP에서의 실행을 위해 제한기 및 압축기의 3가지 설명된 기본 구조(도 4-6 참조)에 대해 구현되는 방식의 설명을 통해 하기에 알고리즘 및 신호 구조가 설명되고 예시된다.

하기에 설명되는 알고리즘은 도 7에 도시된 바와 같은 피드백 제한기의 아날 로그 구조의 디지털 실행에 대응한다. 임계값(T), 어택 시간(t_A), 릴리스 시간(t_R)은 파라미터로서 특정될 수 있다. 출력 신호의 레벨이 특정 임계값(T)을 초과하면, 알고리즘은 "어택" 상태로 변화되고, "어택 인자"와의 곱에 의해 입력 신호(x)의 디지털 신호 샘플링의 다음 사이클에 대해 새로운 이득이 계산된다. 결국, 출력 신호(y)의 레벨은 원하는 대로 감쇠된다. 이 동작은 출력 레벨이 정해진 임계값(T) 이하로 떨어질 때까지 추가의 디지털 신호 샘플 각각의 경우마다 특정 파라미터[임계치(T), 어택 시간(t_A)]를 사용하여 자체 반복된다. 이 경우, 알고리즘은 "릴리스" 상태로 변화된다.

알고리즘이 릴리스 상태에 있으면, 릴리스 증분이 이득에 추가된다. 추가의 이행에 의해, 이득은 신호 샘플링의 각 단계에서 일정하게 증가되는 반면, 어택 상태 중의 곱은 이득을 지수함수적으로 감소시킨다. 어택 인자(AF)는 그 레벨이 10dB 레벨 오버슈트로 표준화된 dB/second 단위의 시간 상수로 임계값(T)을 초과하는 동안 이득을 감소시키도록 하는 크기를 갖는다. 릴리스 증분(RI)은 레벨이 임계값(T) 미만의 기간 동안 증분/second 단위의 10dB 레벨의 언더슈트로 표준화된 절대 시간 상수로 이득을 상승시키도록 선택되기도 한다. 그러므로, 결과적인 릴리스 시간(t_R)은 결과적인 어택 시간(t_A)으로서 10dB 레벨과 임계값에 대한 값에 의존한다(적응적 이득 제어 특성).

도 6에 도시된 구조에 따라, 현재 출력 샘플은 우선 디지털화된 입력 샘플과 이득 인자로부터 계산된다. 결국, 제한기의 임계값(T)을 초과하여 생기는 소정의 레벨 변화는 다음 사이클의 계산까지 고려되지 않을 것이다. 그러므로, 구성된 어택 시간(t_A)에 무관하게 오버슈팅이 일어난다. 오버슈팅의 지속 시간은 어택 시간(t_A)에 따라 변화된다. 오디오 신호 처리를 위한 어택 및 릴리스 시간은 예컨대, 어택 시간(t_A)이 50㎲-10ms이고, 릴리스 시간(t_R)이 50ms-3s일 수 있다.

실험적 측정은 예상되는 바와 같은, 즉 입력 신호 레벨의 갑작스런 상승(사인 버스트)에 대한 응답으로서의 "어택" 상태에서 강력한 오버슈팅을 나타내었다. 이미 전술한 바와 같이, 오버슈팅은 이러한 종류의 제한기 설계에 포함되지 않을 수 있다. 릴리스 상태에서 출력 신호의 제어는 식별할 수 있는 제어-관련 아티팩트 없이 행해진다. 압축기는 도 4에 도시된 바와 같은 피드포워드 구조를 사용하여 상대적으로 간단하게 구현될 수도 있다. 그 기본 구조에서 유사하게 작동하지만 "릴리스"와 "어택"을 위한 상이한 필터 구조를 사용하는 2개 알고리즘을 아래 제시한다.

도 8은 다른 제한기/압축기의 블록도이다. 이 모델의 제한기/압축기에서, 이득 제어 신호는 소위 "측쇄(sidechain)"에 의해 결정된다. 여기서, 입력 신호의 감쇠를 위한 필요한 제어 인자는 피크 레벨 미터, 전달 특성 곡선(정적 이득을 나 타냄) 및 로그(log)/디로그(delog) 모듈의 사용에 의해 계산된다.

특성 곡선은 장치가 제한기 또는 압축기로서 작동하는지 여부를 결정하며, 또한 조합된 압축기/제한기 특성도 가능하다. 조합된 제한기 및 압축기는 각각 임계값(T)과 비율의 자체 파라미터를 가지지만, 릴리스 시간(t_R)과 어택 시간(t_A)을 위한 동일한 시간이 본 설계의 각 경우에 제한기와 압축기에 선택된다.

디지털 알고리즘적 동작에 기인하는 리플은 소위 평활화 필터를 사용하여 필터링을 통해 제거된다. 오버슈트는 직접 신호 경로에 지연 요소를 사용하는 것에 의해 방지됨으로써 적절한 신호 지연을 생성한다(도 8 참조). 지연의 지속 시간은 피크 레벨 미터와 평활화 필터에서 생기는 신호 지연에 주로 의존한다. 이들 지연은 신호 처리의 직접 신호 경로에 지연을 형성할 때 고려되어야 한다.

도 8에 도시된 피크 레벨 미터를 실현하기 위해, 평균 신호값의 지수함수적 결정을 위해 순환적 1차 저역 통과 필터가 사용된다. 어택 시간(t_A)에서의 "어택 인자"(AF)와 릴리스 시간(t_R)에서의 "릴리스 인자"(RF)의 계수들은 피크 레벨 미터 및 그에 따른 제어되는 증폭기 전체의 거동을 정의한다. "어택 시간"(t_A)과 "릴리스 시간"(t_R)에 대한 시간 상수는 임계 레벨(T)이 "어택 시간"의 경우 10dB 만큼 오버슈트되거나, 입력 신호에 의한 "릴리스 시간"의 경우 10dB 만큼 언더슈트되는 경 우, 제어 시스템이 상기 시간 상수 내에서 임계 레벨(T) 상하 1dB의 특정 레벨을 초래하도록 하는 방식으로 정해진다.

도 8의 로그/디로그 모듈의 실행은 DSP의 대부분의 계산 능력을 요구한다. DSP의 개발 환경에 의해 제공되는 라이브러리 함수는 이 경우에 참조된다. 이러한 함수는 여기에 필요한 어플리케이션을 위한 정확성과 관련하여 보다 적절한 것으로 자체 판명된 바 있으며, 따라서 이러한 맥락에서 보다 상세히 취급되지 않는다. 이러한 경우의 DSP는 단일 로그 또는 디로그 처리에 있어 약 70 클록 사이클을 필요로 한다.

로그/디로그 처리에 의해, 이득값은 특성 곡선으로부터 계산된다. 이를 위해, 서두에 상술된 바와 같이 압축 비율로부터 먼저 기울기를 계산하여 후속 계산을 단순화한다.

다음 단계에서 평활화 필터의 사용은 하기에 약술되는 필요 조건에 의존한다. 로그 및 디로그 처리의 비선형적 특성에 기인하여, 결과적인 신호에 원치 않는 스펙트럼적 성분이 생긴다. 이들 성분은 1차 저역 통과 필터로서 구현되는 평활화 필터에 의해 간단한 방법으로 충분히 감쇠된다. 더욱이, 로그 처리의 디지털적 실행에 기인하여 결과적인 신호에 리플이 생길 수 있다. 상기 리플은 적절한 필터가 사용되지 않으면 오디오 신호로 전달될 것이다.

마찬가지로, 어택 시간에 대한 매우 낮은 값 때문에 생기는 신호 왜곡은 평활화 필터에 대해 적절히 선택된 평활화 시간에 의해 보상된다. 상기 평활화 시간에 대한 적절한 값으로서 어택 시간의 대략 절반이 선택된다.

오버슈팅은 도 8에 도시된 바와 같이 예컨대 100 샘플의 지연을 도입하는 것에 의해 실제적으로 완전히 억제될 수 있다. "전진" 신호 분석의 이 방법은 그렇지 않으면 출력 신호에 오버슈팅을 야기할 수 있는 레벨 피크가 검출되도록 하고, 지연된 입력 신호를 위한 적절한 제어 동작이 취해지도록 한다. 여기에서, 이득은 적절히 선택된 시간 상수를 갖는 정해진 기간에 걸쳐 감소된다. 각각의 구성된 지연 시간은 원하는 효과를 달성하기 위해 정해진 어택 시간에 대응하여 선택되어야 하는 것이 분명하다.

릴리스 상태에서, 이득 곡선은 도 7의 제한기의 선형 제어 신호와 달리 지수함수적으로 상승하는데, 이는 입력 신호의 레벨이 임계 레벨 이하로 떨어질 때마다 1(또는 0dB)의 이득으로 정상적인 증폭으로 훨씬 빨리 변화된다. 이러한 이득의 지수함수적 거동은 1의 이득의 정상적 증폭이 도 7의 제한기에 비해 약 절반의 시간으로 달성되는 효과를 제공한다. 지연 시간 자체는 다시 입력 신호의 레벨이 임계 레벨 아래로 떨어지는 정도에 의존한다(적응적 제어 특성).

소위 RMS 압축기(도 9 참조)의 모델의 실행 및 측정의 결과가 하기에 설명된다. 도 8에 도시된 제한기/압축기와 달리, 입력 신호의 유효치(즉, 제곱 평균 제곱근 값)가 압축을 위한 기준으로서 사용된다. 이 방법은 전술한 피크 레벨 측정보다 오디오 신호의 인지된 크기에 대한 양호한 기준을 제공한다. 더욱이, 볼륨 펌핑의 효과는 피크 레벨 측정을 통한 방법에 비해 감소되는데, 이는 제어되는 증폭기에서 입력 신호 레벨의 짧은 일시적 변화로의 조정이 덜 급격하게 응답하기 때문이다. 입력 신호(x)의 RMS 값을 결정하기 위해 순환적 1차 저역 통과 필터가 사용된다. 약 50ms의 값을 갖는 시간 상수가 평균 유효값의 결정을 위해 신뢰될 수 있다.

어택 및 릴리스 시간의 후속하는 이행은 다시 순환적 1차 시스템(어택/릴리스 필터)에 의해 구현된다. 여기서, 실제 (동작) 이득값(gain_dyn[n])은 다음의 수학식을 이용하여 실제 가중 입력 (정적) 이득값(gain_stat[n])과 이전 샘플(n-1)의 실제 이득값(gain_dyn[n-1])의 부가로부터 어택 상태와 릴리스 상태 모두의 경우에 대해 계산된다.

(4) gain_dyn[n] = (1-coeff) gain_dyn[n-1] + coeff gain_stat[n]

여기서, coeff는 어택 인자(AF) 또는 릴리스 인자(RF)를 정의하며, 이들은 다음의 공식을 사용하여 계산된다(SR은 샘플/초 단위의 샘플링 속도).

(5) AF = 1 - exp(-2.2/(SR t_A))

(6) RF = 1 - exp(-2.2/(SR t_R))

릴리스 또는 어택 상태에서 동작하는 결정 처리에서 부가적 히스테리시스 루프는 임계값 바로 전후의 영역에서 신호 변동 발생시 어택 및 릴리스 제어 상태 사이에 원치 않는 빠른 스위칭이 일어나지 않는 것을 보장할 수 있으며, 따라서 이득(gain_dyn)의 변화를 평활화하는데 사용된다.

도 8과 관련하여 전술한 제한기와 달리, 압축기는 릴리스 상태에서 지수함수적으로 감쇠하는 이득을 갖는다. 이것은 디로그 처리에 바로 후속하는 어택 및 릴리스 스테이지를 위한 이득 신호의 생성에 기인한다. 친숙한 오버슈팅의 발생은 분명히 구분 가능하다. 그러나, 대부분의 경우, 압축기는 상기 오버슈팅을 방지하기 위해 (서두에 언급한 바와 같이) 대응적으로 지연되도록 구성된 제한기와 조합하여서만 사용된다.

하기에 설명되는 제한기/압축기용 피드포워드 알고리즘의 거동은 도 9를 참조로 서두에 설명된 구성과 유사하다. 그 차이점은 이득 제어 특성의 이행을 위해 어택 및 릴리스 상황에서 보다 고차의 필터가 사용된다는 것이다. 더욱이, 도 9의 모델에서, 릴리스 및 어택 상황의 처리를 위한 성분은 가능한 상호간 효과를 방지하기 위해 서로 분리되게 도시되어 있다. 제한기와 압축기는 그 임계 및 비율의 값에만 적용되는 알고리즘이 상이하다. 릴리스 국면에서 지수함수적으로 상승하는 이득의 거동은 도 8의 제한기와 유사하다.

서두에 이미 언급한 바와 같이, 피드포워드 구조 및 2차 피드백 구조를 갖는 제한기/압축기의 보다 복잡한 구성은 양자의 방법의 장점을 조합한다. 매우 과도적인 임펄스의 경우, 프리-커버리지(pre-coverage)의 음향 심리학적 효과가 활용되는데, 이는 강력한 임펄스 직전의 응답 제어에 기인한 가능한 비선형 아티팩트가 사람의 귀에 인식 불가능하게 되도록 한다. 후속하는 유지 시간은 바로 후속하는, 예컨대 볼륨 펌핑을 야기하곤 하는 음절에 어떤 레벨 변동도 일어나지 않도록 하는 것을 보장한다.

여기에 설명된 오디오 신호의 제한 및 압축을 위한 모든 방법은 결과적인 이득이 비선형적 거동을 나타내며, 따라서 시스템 독자적으로 신호 왜곡을 야기하는 것이 공통적이다. 이러한 이유로, 예시된 모든 알고리즘에 대해 추가의 분석이 수행되었다. 알고리즘은 다른 음악적 스타일의 일련의 실제 음절(musical passages)은 물론, 비트 신호와 같은 추가의 합성 신호 형태로 제공되었다. 분석은 신호 형태의 변화의 측정에 의해, 그리고 알고리즘에 의해 처리되는 실제 음악 시퀀스의 음조 품질의 평가를 위한 청취자 테스트에 의해 행해졌다. 이들 결과는 표시된 측 정에 의해 이미 기록된 제한기의 장점과 약점을 주로 확인하기 때문에, 구조를 복잡하게 하지 않도록 상기 결과에 대한 상세한 예시 및 설명은 생략된다.

제한기와 관련하여 생기는 2가지 주요한 원치 않는 아티팩트는 볼륨 펌핑과 신호 왜곡이다. 그러나, 조사된 어떤 방법도 오디오 신호를 위한 전체 적용 범위에 대한 볼퓸 펌핑과 신호 왜곡의 주요 아티팩트에 관하여 적절한 신호 품질을 제공하지 않는다. 또한, 양호한 신호 품질은 특정 주파수 범위에서의 소정의 방법 또는 오디오 신호를 위한 용도를 더 제한하는 예컨대, 릴리스 시간과 같은 정해진 파라미터 값을 갖는 구성의 경우에만 얻어진다. 파라미터들이 적절히 선택되었을 때 일부 방법이 릴리스 동작 단계에서 매우 극소의 아티팩트를 나타내는 양호한 이득 거동을 보일지라도, 이것은 상기 파라미터들이 변화되지 않은 상태로 유지되면 어택 국면에서는 그대로 유지되지 않음이 선행하는 설명에서 상세히 설명된 조사된 제한기/압축기의 이득 제어 거동으로부터 역시 분명하다.

도 11을 참조한 장치 및 방법은 논의된 회로의 대응하는 장점을 활용하여, 디지털 신호 처리기(DSP)를 사용하여 실행되는 하나 이상의 제한기/압축기의 어택 시간(t_A) 및 릴리스 시간(t_R)의 파라미터에 대한 고정 및 적응적 특성 양자의 적절한 조합에 의해 상기 결점을 극복한다. 도 11에 도시된 회로는 입력 신호(x)를 수신하고 출력 신호(y)를 제공하는 제어 가능한 증폭기(10)를 포함한다. 피드백 네 트워크(11)는 2개 동작 모드를 구비한다. 실제 모드는 입력 신호(x)의 레벨에 의존한다. 도 11의 경우, 상기 동작 모드는 출력 신호(y)의 레벨을 임계 레벨(T)과 비교하는 것으로 결정된다. 상기 신호 레벨이 상기 임계 레벨(T) 미만이면, 피드백 회로는 어택 상태 대신에 릴리스 상태로 들어간다.

릴리스 상태에서, 릴리스 파라미터[릴리스 시간(t_R), 릴리스 인자(RF), 릴리스 증분(RI)]는 임계 레벨과 신호 레벨 또는 임계 레벨의 "언더슈트(undershoot)" 값(임계 레벨에 못미치는 값)에 적응적으로 의존하여 항상 계산된다. 따라서, 적응적 이득 제어 특성 1이 얻어진다.

어택 상태에서, 어택 파라미터[어택 시간(t_A), 어택 인자(AF) 등]는 임계 레벨과 신호 레벨(블록 2)을 적응적으로 의존하거나, 고정 제어 특성을 사용하여(블록 3) 계산될 수 있다. 어택 상태에서 고정 또는 적응적 이득 제어의 사용 결정은 예컨대, 임계 레벨(T)이 (출력) 신호 레벨에 의해 초과되는 정도에 따라, 또는 입력 신호의 주파수 스펙트럼에 기초하여 취해지지만, 이들 2개 기준에 제한되지는 않는다. 입력 신호는 이 결정을 위해 평가될 수도 있다.

적응적 이득 제어 특성은 임계 레벨(T)에 비해 입력 신호가 약간 초과된 경우에 적합하다. 고정 이득 제어 특성은 상기 입력 신호가 임계 레벨(T)을 크게 초 과하는 경우에 적합하다. 상기 고정 특성은 볼륨 펌핑에 오히려 둔감하지만, 상기 적응적 특성은 상기 입력 신호가 상기 임계 레벨에 근접할 때 상기 볼륨을 보다 천천히 조절한다. 이것은 피드백 네트워크가 어택 모드와 릴리스 모드 사이에서 너무 자주 스위칭하는 것을 방지하는데, 그러한 스위칭은 청취자를 짜증하게 하고 전체 시스템을 불안정하게 한다.

아티팩트의 감소에 관한 다른 장점은 예컨대, 어택 시간에 상이한 파라미터를 갖는 동일한 제한기/압축기를 종속 접속하거나, 또는 대응적으로 선택된 파라미터를 갖는 상이한 제한기/압축기 또는 동일하고 상이한 제한기/압축기의 조합을 종속 접속하는 것에 의해 얻어질 수 있다. 적응적 릴리스, 고정 어택 및 적응적 어택을 위한 도 11의 대응하는 블록 1, 2, 3은 종속 접속된 제한기/압축기의 형태로 설계될 수도 있다.

아티팩트 제거에 관한 다른 장점은 소위 대역 분할, 즉 상이한 파라미터를 갖는 동일한 제한기/압축기 또는 적절히 선택된 파라미터를 갖는 동일하고 상이한 제한기/압축기의 조합에 의한 오디오 신호의 상이한 주파수 범위의 분리 처리를 이용하여 얻을 수 있다. 이에 관해, 예컨대 듀얼-밴드와 트리-밴드 분할이 사용될 수 있다. 도 11의 대응하는 신호 처리 블록(적응적 릴리스, 고정 어택 및 적응적 어택)은 대역 분할을 통해 유사하게 수행될 수 있다.

디지털 신호 처리기(DSP)의 알고리즘으로서 도 11에 도시된 회로의 실행은 논의된 바와 같은 적절한 파라미터의 조합과 선택을 구현하기 위해 필요한 적응성을 제공한다.

전술한 방법은 디지털 신호 처리기에서 실행될 수 있다. 압축기(또는 압축비에 의존하는 제한기로도 지칭됨)는 제어되는 증폭기와 피드백 네트워크를 포함한다. 상기 증폭기는 입력 단자와, 출력 단자와, 상기 제어되는 증폭기의 이득을 제어하는 제어 단자를 갖는다. 상기 피드백 네트워크는 이득 제어 특성의 결정을 위해 상기 제어되는 증폭기의 출력 단자와 제어 단자를 연결시키며, 상기 제어되는 증폭기의 이득을 제어하기 위해 제1 동작 모드(어택 모드)와 제2 동작 모드(릴리스 모드)를 가진다. 상기 피드백 네트워크는 상기 제1 동작 모드에서 적응적 제어 특성을 이용하거나, 또는 제2 동작 모드에서 상기 출력 단자에 의해 제공된 출력 신호의 레벨에 의존하여 고정 제어 특성 또는 적응적 제어 특성을 이용하여 상기 이득을 제어하도록 되어 있으며, 상기 적응적 제어 특성은 상기 입력 단자에 의해 수신된 입력 신호의 레벨에 의존한다.

도 11의 제한기와 동일한 개념을 포함하는 다른 예시적인 제한기가 도 12에 도시되어 있다. 상기 제한기는 어택 시간(t_A), 릴리스 시간(t_R), 어택 인자(AF), 릴리스 인자(RF) 각각의 파라미터를 위한 고정 및 적응적 특성 곡선 양자의 적절한 조합을 이용한다. 도 10의 예에 비해, 도 11의 제한기는 도 4의 피드백 구조가 아닌 도 6에 도시된 바와 같이 언더라잉 피드백 루프를 갖는 피드포워드 구조를 사용한다.

입력 신호(x)는 지연선(13)에 의해 지연되고, 그 지연된 입력 신호는 가변 이득(gain_dyn)으로 증폭기(10)에 의해 증폭된다. 상기 증폭기의 출력 신호는 제한기의 출력 신호(y)이다. 상기 증폭기(10)의 이득(gain_dyn)은 피드백 루프(11)에 의해 계산되는 정적 이득(gain_stat)으로부터 유래된다.

(지연되지 않은) 입력 신호(x)는 그 출력이 피드백 루프(11)에 입력으로서 공급되는 피드포워드 구조(12)로 제공된다. 상기 피드포워드 구조(12)는 정적 이득(gain_stat)에 의해 입력 신호(x)의 절대값을 증폭하는 것에 의해 출력 신호를 계산함으로써 입력 레벨의 총 신호 레벨(L)에 대한 크기를 결정한다. 상기 신호 레벨(L)은 도 11의 제한기의 경우에서와 같이 출력 신호(y)로부터 유래되거나, 또는 입력 신호로부터 유도된 다른 신호로부터 유래될 수 있음에 유의하여야 한다.

피드백 루프(11)에서 계산된 입력 신호 레벨(L)은 제한기가 리세스 모드 또는 어택 모드로 동작되었는지 여부를 결정하는데 사용된다. 상기 입력 신호 레벨(L)이 제한기 임계값(T)보다 크면, 제한기의 피드백 루프는 어택 모드로, 그렇지 않으면 릴리스 모드로 동작한다.

어택 모드에서, 적응적 어택 인자(AF_AD)는 임계 레벨(T)에 대한 입력 신호 레벨(L)의 초과치로부터 의존하여 계산된다.

(7) AF_AD = 1-(L-T).

상기 적응적 어택 인자(AF_AD)는 이후 고정 어택 인자(AF_FIX)와 비교된다. 만일 적응적 어택 인자(AF_AD)가 고정 어택 인자(AF_FIX)보다 크면, 상기 적응적 특성(AF_AD)을 이용하여 정적 이득(gain_stat)이 계산되며, 그렇지 않으면 상기 고정 특성(AF_FIX)을 이용하여 상기 적정 이득(gain_stat)이 계산된다. 양자의 경우, 다음의 수학식에 따라 이전의 값(gain_stat[k-1])으로부터 "새로운" 이득값(gain_stat[k])이 계산된다.

(8) gain_stat[k] = gain_stat[k-1]·AF

여기서, 어택 인자(AF)는 적응적 어택 인자(AF_AD) 또는 고정 어택 인자(AF_FIX)이다. 그러나, 임계 레벨(T)에 대한 입력 신호의 초과값이 작은 경우, 제한기는 적응적 제어 특성을 이용하는데, 이는 상기 적응적 어택 인자(AF_AD)가 고정 어택 인 자(AF_FIX)보다 크기 때문이다. 이것은 어택 인자(AF)를 고정 어택 인자(AF_FIX)의 최소값으로 제한한다. 펌핑에 관한 제한기의 특성이 그에 따라 향상된다. 본 예시에서, 상기 고정 제어 특성 또는 상기 적응적 제어 특성의 이용 여부를 결정함으로써 상기 이득(gain_stat)의 "새로운" 값을 계산하기 위해 상기 적응적 어택 인자(AF_AD)는 상기 고정 어택 인자(AF_FIX)와 비교된다. 만일, 임계 레벨(T)에 대한 신호 레벨(L)의 초과값이 주어진 값보다 크다면, 비교는 동등하다. 상기 초과값이 충분히 크면, 고정 제어 특성이 이용되고(AF=AF_FIX), 초과값이 작으면 적응적 제어 특성이 이용된다(AF=AF_AD).

릴리스 모드에서, 입력 신호 레벨(L)은 추가의 임계 레벨과 비교될 수 있는데, 상기 임계 레벨은 "유지-임계 레벨(hold-threshold level)"(H)로도 지칭되며, 통상 임계 레벨(T) 아래 1dB이다. 만일 입력 신호 레벨(L)이 상기 유지-임계 레벨(H)보다 크면, 실제 정적 이득(gain_stat)은 변화되지 않은 상태로 유지되고, 유지-카운터(hold-counter)는 주어진 값(예, 0보다 큰 정수)으로 리셋된다.

만일 입력 신호 레벨(L)이 상기 유지-임계 레벨(H) 아래로 떨어지면, 상기 유지-카운더의 값이 체킹된다. 상기 유지-카운터가 아직 효력 만료전이라면(즉, 0 이상이면), 실제 정적 이득(gain_stat)은 변화되지 않은 상태로 유지되고, 유지-카운터는 소정 감소량 만큼(예, 1) 감소된다. 상기 유지-카운터가 그 효력 만료되면 (즉, 0), 이득은 다음 수학식에 따라 조정된다.

(9) gain_stat[k] = 1 - ((1-gain_stat[k-1])·RF +

(1-gain_stat[k-1])·(1-RF)·(L/H))

상기 수학식은 입력 신호 레벨(L)을 고려하고 있으므로 또한 적응적 이득 제어 특성을 표현한다. 상기 유지-임계값(H)과 예컨대, 수학식 (6)에 따라 계산되는 일정 릴리스 인자(RF)도 고려된다. 수학식 (8)에서, 상기 유지-임계값(H)은 (어택) 임계 레벨(T)로 대체될 수 있다.

정적 이득(gain_stat)은 피드백 루프(11)의 출력으로서 간주될 수 있다. 가변 이득 증폭기는 피드백 루프(11)에서 계산된 바의 정적 이득(gain_stat)을 직접적으로 사용하지 않고 "평활화된" 버전의 것을 사용한다. 일련의 정적 이득값(gain_stat[k])은 정적 이득값으로부터의 왜곡을 제거하기 위해 평활화 필터(14)로 제공된다.

디지털 신호 처리기에서 제한기의 디지털 실행시, 피드백 루프는 다운 샘플의 샘플링 속도로 동작할 수 있으며, 즉 피드백 루프에서의 계산은 예컨대, 제한기의 나머지보다 클록 속도가 8배 느린 속도로 행해진다. 이 경우, 평활화 필터는 피드백 루프(11)에 의해 계산되는 정적 이득값의 샘플링 속도를 향상시키는 보간 필터(interpolation filter)로서 동작할 수도 있다.

본 발명의 다양한 예시적 실시예들이 개시되었으나, 본 발명의 취지와 범위를 벗어나지 않고, 본 발명의 소정의 장점을 달성하는 다양한 변경 및 변형이 이루어질 수 있음은 당업자에 있어서 분명할 것이다. 동일한 기능을 수행하는 다른 성분은 적절히 대체될 수 있음은 당업자에게 분명할 것이다. 또한, 본 발명의 방법은 적절한 프로세서 명령을 이용하는 모든 소프트웨어적 실행이나 또는 동일한 결과를 얻기 위해 하드웨어 로직과 소프트웨어 로직의 조합을 사용하는 하이브리드적 실행으로 달성될 수 있다. 본 발명의 개념의 변형은 첨부된 청구범위에 의해 커버되도록 의도된 것이다.

도 1은 압축기(또는 제한기)의 정적 전달 특성을 나타낸다;

도 2는 직사각형 엘벌로프의 사인 버스트에 의한 어택 시간과 릴리스 시간을 도시한다;

도 3은 예시적인 제어되는 증폭기의 전체 구조를 도시한다;

도 4는 기본 피드백 구조의 블록도이다;

도 5는 기본 피드포워드 구조의 블록도이다;

도 6은 피드포워드 경로에 언더라잉 피드백 루프를 갖는 피드포워드 구조의 블록도이다;

도 7은 예시적인 피드백 제한기의 블록도이다;

도 8은 신호 레벨을 결정하는 피크 레벨 미터를 사용하여 직접 신호 경로에 피드포워드 구조 및 지연을 갖는 제한기를 도시한다;

도 9는 도 8과 유사하지만 신호 레벨을 결정하는 RMS 미터를 갖는 압축기를 도시한다;

도 10은 피드포워드 구조를 갖는 다른 제한기를 도시한다;

도 11은 본 발명의 압축기/제한기 개념의 예를 도시한다;

도 12는 본 발명의 압축기/제한기 개념의 보다 상세한 예를 도시한다.

Claims

제어된 이득으로 입력 신호를 증폭하는 방법으로서:

초기 이득에 의해 증폭된 입력 신호를 나타내는 출력 신호를 제공하는 단계와;

상기 입력 신호 또는 상기 출력 신호의 신호 레벨을 결정하는 단계와;

상기 신호 레벨을 임계 레벨과 비교하는 단계와;

상기 신호 레벨이 상기 임계 레벨 미만이면, 적응적 제어 특성을 이용하여 상기 초기 이득값을 갱신하는 단계와;

상기 신호 레벨이 상기 임계 레벨을 초과하면, 상기 신호 레벨에 따라, 고정 제어 특성 또는 적응적 제어 특성 각각을 이용하여 상기 초기 이득값을 갱신하는 단계를 포함하고,

상기 적응적 제어 특성은 신호 레벨에 의존하고, 상기 고정 제어 특성은 상기 신호 레벨에 독립적인 것을 특징으로 하는 입력 신호 증폭 방법.
제1항에 있어서, 상기 신호 레벨이 상기 임계 레벨보다 주어진 초과 값 이상으로 초과하면, 상기 초기 이득값은 상기 고정 제어 특성에 따라 갱신되며,

상기 신호 레벨이 상기 임계 레벨보다 상기 주어진 초과 값 미만으로 초과하면, 상기 초기 이득 값은 상기 적응적 제어 특성에 따라 갱신되는 것을 특징으로 하는 입력 신호 증폭 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제어 특성은 상기 신호 레벨이 상기 임계 레벨보다 크면 어택 시간 파라미터에 의존하는 것을 특징으로 하는 입력 신호 증폭 방법.
제1항에 있어서, 상기 제어 특성은 상기 신호 레벨이 상기 임계 레벨보다 작으면 릴리스 시간 파라미터에 의존하는 것을 특징으로 하는 입력 신호 증폭 방법.
제4항에 있어서,

상기 신호 레벨이 상기 임계 레벨보다 작으면, 상기 신호 레벨이 추가의 임계값을 초과하는지 여부를 결정하는 단계와,

상기 신호 레벨이 상기 추가의 임계값을 초과하면, 유지-카운터(hold-counter)를 리셋하는 단계를 포함하고,

상기 이득은 변화되지 않은 상태로 유지되고, 상기 임계값은 상기 추가의 임계값보다 큰 것을 특징으로 하는 입력 신호 증폭 방법.
제5항에 있어서, 상기 신호 레벨이 상기 추가의 임계값을 초과하지 않고, 상기 유지-카운터가 그 효력이 만료되지 않으면, 상기 유지-카운터를 변형시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 입력 신호 증폭 방법.
제6항에 있어서, 상기 신호 레벨이 상기 추가의 임계값보다 작고, 상기 유지-카운터가 그 효력이 만료되면, 상기 신호 레벨에 의존하여 상기 릴리스 시간 파라미터를 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 입력 신호 증폭 방법.
제1항 내지 제7항 중 한 항에 있어서, 상기 입력 신호의 제공을 위해 오디오 신호를 대역-통과 필터링하는 제1 단계로서의 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 입력 신호 증폭 방법.
압축기로서,

제어되는 증폭기와 피드백 네트워크를 포함하고,

상기 제어되는 증폭기는 입력 신호를 수신하는 입력 단자와, 출력 신호를 제공하는 출력 단자와, 상기 제어되는 증폭기의 이득을 제어하는 제어 단자를 구비하며,

상기 피드백 네트워크는 상기 제어되는 증폭기의 상기 제어 단자에 연결되고, 상기 제어되는 증폭기의 이득을 제어하기 위해 제1 동작 모드와 제2 동작 모드를 구비하며,

상기 피드백 네트워크는 입력 신호 또는 출력 신호의 신호 레벨에 의존하여 상기 제1 동작 모드에서 적응적 제어 특성 또는 고정 제어 특성을 이용하고 상기 제2 동작 모드에서 적응적 제어 특성을 이용하여 상기 이득을 제어하도록 되어 있으며,

상기 적응적 제어 특성은 상기 신호 레벨에 의존하고, 상기 고정 제어 특성은 상기 신호 레벨에 독립적인 것을 특징으로 하는 압축기.
제9항에 있어서, 오디오 신호를 수신하고 상기 제어되는 증폭기에 상기 입력 신호를 제공하는 대역 통과부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기.
제9항에 있어서, 상기 제어 특성은 상기 제2 동작 모드에서 릴리스 시간 파라미터에 의존하는 것을 특징으로 하는 압축기.
제11항에 있어서, 상기 피드백 회로는 상기 신호 레벨에 의존하여 상기 릴리스 시간 파라미터를 설정하도록 된 것을 특징으로 하는 압축기.
제9항에 있어서, 상기 제어 특성은 상기 제1, 제2 동작 모드에서 어택 시간 파라미터에 의존하는 것을 특징으로 하는 압축기.
제13항에 있어서, 상기 피드백 회로는,

상기 신호 레벨에 대한 상기 임계 신호의 초과분을 결정하고,

상기 초과분이 소정 값보다 크면, 상기 어택 시간 파라미터를 고정 값으로 설정하며,

상기 초과분이 소정 값 위 아래로 존재하면, 상기 어택 시간 파라미터를 상 기 초과분에 의존하는 값으로 설정하도록,

된 것을 특징으로 하는 압축기.
제9항에 있어서, 상기 이득 값으로부터의 왜곡을 제거하기 위해 상기 제어되는 증폭기와 상기 피드백 네트워크 사이에 연결되는 평활화 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기.
제15항에 있어서, 상기 평활화 필터는 일련의 이득값의 증속 샘플링(upsampling)을 위해 보간 필터로서 동작하는 것을 특징으로 하는 압축기.