KR20100024727A - 휴대 단말기의 음원 재생 장치 및 음원 재생 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 음원에 배음을 합성하여 자연음에 가까운 오디오 출력을 제공하는 휴대 단말기의 음원 재생 장치 및 음원 재생 방법에 관한 것이다. 본 발명은 재생할 오디오 신호에 포함된 하나 이상의 주파수 성분을 분석하여 상기 주파수 성분에 대한 주파수 정보를 송신하는 주파수 분석부(20)를 포함한다. 그리고 상기 주파수 분석부(20)로부터 수신된 주파수 정보에 포함된 주파수를 기본 주파수로 하여 각각의 기본 주파수에 대한 정수배의 주파수를 갖는 배음 신호를 생성하는 배음 발생부(30)가 구비된다. 그리고 상기 배음 발생부(30)에서 발생된 배음 신호를 상기 오디오 신호와 합성하여 합성 신호를 출력하는 합성부(70)를 포함한다. 이와 같은 본 발명에 의하면 낮은 표본화 비율에 의한 음원에 고주파 영역의 신호를 복원하여 높은 표본화 비율의 신호로 변환하여 보다 고음질의 음원 재생이 가능하고, 배음을 복원하여 왜곡되지 않은 자연스러운 음색의 음원 재생이 가능하다는 장점이 있다.

배음, 고조파, 표본화 주파수, 표본화 비트 수

Description

휴대 단말기의 음원 재생 장치 및 음원 재생 방법{APPARATUS AND METHOD FOR PLAYING AUDIO SOURCES FOR PORTABLE TERMINAL}

본 발명은 휴대 단말기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 음원에 배음을 합성하여 자연음에 가까운 오디오 출력을 제공하는 휴대 단말기의 음원 재생 장치 및 음원 재생 방법에 관한 것이다.

현재의 디지털 음원은 일반적으로 CD(Compact Disc) 규격인 16 bit의 표본화 비트 수(sampling bit rate)와 44.1kHz의 표본화 주파수(sampling frequency)를 갖는다.

그러나 디지털 음원 재생장치가 지속적으로 발전하고 있을 뿐 아니라, 데이터 저장매체의 용량과 데이터 전송속도가 비약적으로 증가함에 따라 위와 같은 디지털 음원의 표본화 비율(sampling rate)도 차츰 증가하고 있다.

특히 SACD(Super Audio Compact Disc)나 DVD오디오(DVD-audio) 등 높은 표본화 비율을 갖는 음원의 등장으로 최근의 디지털-아날로그 변환기(Digital to Analog Converter; DAC)는 24bit의 표본화 비트 수와 192kHz의 표본화 주파수를 갖는 음원의 재생도 지원한다. 따라서 기존의 저수준 디지털 음원도 업샘플링(up- sampling)하여 고수준의 음질로 변환하여 재생할 수 있다.

한편 낮은 표본화 비율에 의한 음원은 고주파 대역의 신호를 충분히 담지 못하는데, 그에 따라 고주파 대역에 포함된 배음(Overtone)이 표본화 과정에서 잘려나가게 된다.

배음은 음색에 영향을 주는 요소로서, 가청주파수 이상의 주파수를 가진 배음이라도 음색에 영향을 줄 수 있고, 이는 최근 각종 음향장비가 가청주파수 이상의 주파수를 갖는 음도 재생 가능하도록 제조되는 이유이다. 배음은 관악기나 현악기 등의 음색을 결정하는 중요한 요소로서 악기 등을 연주함에 있어서 자연적으로 흔히 발생하므로 휴대 단말기에서도 보다 자연스러운 음색을 실현하기 위해서는 배음의 재생이 중요하다.

그러나 기존의 업샘플링 알고리즘은 고주파 대역을 복원해내지 못한다는 문제가 있었다. 즉, 낮은 표본화 비율에 의한 음원을 높은 표본화 비율을 갖는 음원으로 변환하여도 이미 잘려나간 고주파대의 신호를 복원하지 못한다는 문제점이 있었다.

또한 원음을 낮은 표본화 비율에 따라 디지털 신호로 변환한 후 이를 재생하면 고주파 영역에 존재하는 배음이 잘려나가 본래의 음색이 왜곡된다는 문제점이 있었다.

특히 휴대 단말기에서는, 기기의 특성상 저장 영역에 한계가 있어, 용량이 상대적으로 적은 낮은 표본화 비율의 디지털 음원을 주로 재생함에 따라 이러한 문제점이 더 컸다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 낮은 표본화 비율에 의한 음원에 고주파 영역의 신호를 복원하여 높은 표본화 비율의 신호로 변환할 수 있는 휴대 단말기의 음원 재생 장치 및 음원 재생 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 배음을 복원하여 왜곡되지 않은 자연스러운 음색을 제공하는 휴대 단말기의 음원 재생 장치 및 음원 재생 방법을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 재생할 오디오 신호에 포함된 하나 이상의 주파수 성분을 분석하여 상기 주파수 성분에 대한 주파수 정보를 송신하는 주파수 분석부와; 상기 주파수 분석부로부터 수신된 주파수 정보에 포함된 주파수를 기본 주파수로 하여 각각의 기본 주파수에 대한 정수배의 주파수를 갖는 배음 신호를 생성하는 배음 발생부와; 상기 오디오 신호와 상기 배음 신호를 합성하여 합성 신호를 생성하는 합성부를 포함하여 구성된다.

이때 상기 주파수 분석부는, 상기 오디오 신호에 포함된 주파수 성분 중 신호 세기가 설정값 이상인 주파수 성분에 대한 주파수 정보만을 상기 배음 발생부로 송신할 수 있다.

그리고 상기 설정값은, 상기 주파수 분석부에 의하여 분석된 주파수 성분 각 각의 신호 세기에 따라 가변되는 값이 될 수 있다.

상기 배음 발생부는, 상기 기본 주파수를 갖는 주파수 성분의 신호 세기보다 배음 신호가 낮은 신호 세기를 갖도록 배음 신호를 생성할 수 있고, 또한 동일한 기본 주파수로부터 생성되는 배음 신호들에 대하여 주파수가 높은 배음신호가 주파수가 낮은 배음 신호보다 낮은 신호 세기를 갖도록 배음 신호를 생성할 수도 있다.

그리고 상기 배음 발생부는, 미리 설정된 한계주파수 이하의 주파수를 갖는 배음 신호만을 생성할 수 있고, 동일한 기본 주파수에 대하여 미리 설정된 수 이하의 배음 신호만 생성할 수도 있다.

이때 상기 배음 신호는, 상기 오디오 신호가 연속신호이면 연속신호로, 상기 오디오 신호가 이산신호이면 이산신호로 생성될 수 있다.

그리고 상기 음원 재생 장치는, 상기 오디오 신호와 상기 배음 신호가 이산신호이면 이산신호를 연속신호로 변환하는 변환부, 상기 합성 신호를 증폭하는 증폭부를 더 포함하여 구성될 수도 있다.

한편 본 발명은 오디오 신호에 포함된 주파수 성분을 분석하는 주파수 분석 단계와; 분석된 주파수 성분 중 적어도 하나 이상의 주파수를 기본 주파수로 하여 각각의 기본 주파수에 대한 정수배의 주파수를 갖는 배음 신호를 생성하는 신호 생성 단계와; 상기 오디오 신호와 상기 배음 신호를 합성하는 신호 합성 단계; 그리고 합성된 신호를 출력하는 신호 출력 단계를 포함하여 수행될 수 있다.

그리고 상기 신호 생성 단계는, 상기 주파수 분석 단계에서 분석된 주파수 성분 각각에 대한 신호 세기를 설정값과 비교하는 단계와; 설정값보다 큰 신호 세 기를 갖는 주파수 성분의 주파수만을 기본 주파수로 하여 배음 신호를 생성하는 단계를 포함하여 수행될 수도 있다.

상기 신호 생성 단계는, 발생시키고자 하는 상기 배음 신호의 신호 세기를 결정하는 단계를 포함하여 수행될 수 있다.

그리고 상기 배음 신호의 신호 세기는, 상기 기본 주파수를 갖는 주파수 성분의 신호 세기보다 작게 결정될 수 있고, 동일한 기본 주파수로부터 생성되는 배음 신호들에 대하여 주파수가 높은 배음신호가 주파수가 낮은 배음 신호보다 낮은 신호 세기를 갖도록 결정될 수도 있다.

또한 상기 신호 생성 단계에서는, 미리 설정된 한계주파수 이하의 주파수를 갖는 배음 신호만을 생성할 수도 있다.

상기 음원 재생 방법은, 상기 신호 합성 단계에서 합성된 신호가 이산신호인 경우, 이를 연속신호로 변환하는 신호 변환 단계를 더 포함하여 수행될 수도 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 휴대 단말기의 음원 재생 장치 및 음원 재생 방법에 의하면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.

즉, 낮은 표본화 비율에 의한 음원에 고주파 영역의 신호를 복원하여 높은 표본화 비율의 신호로 변환하여 보다 고음질의 음원 재생이 가능하다는 장점이 있다.

또한 본 발명에 의한 휴대 단말기의 음원 재생 장치 및 음원 재생 방법에 의하면 배음을 복원하여 왜곡되지 않은 자연스러운 음색의 음원 재생이 가능하다는 장점이 있다.

그리고 본 발명에 의한 휴대 단말기의 음원 재생 장치 및 음원 재생 방법에 의하면 신호가 특정 주파수대에 집중되지 않고, 보다 넓은 주파수 대역의 신호를 청취하게 되기 때문에 장시간 음원을 들어도 피로감이 적다는 장점도 있다.

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예에 의한 휴대 단말기의 음원 재생 장치를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 구체적인 실시예에 따른 휴대 단말기의 음원 재생 장치의 개략적인 구성을 보인 블럭도이고, 도 2는 본 발명의 구체적인 실시예에 따른 휴대 단말기의 음원 재생 방법에서 기본 음원과 배음을 합성한 음원의 주파수 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 구체적인 실시예에 따른 휴대 단말기는 음원 재생 장치(100)를 구비한다. 상기 휴대 단말기는 MP3 플레이어, 휴대용 컴퓨터, 휴대폰, 전자사전, PMP(Portable Multi-media Player) 등 각종 음원을 재생할 수 있는 휴대용 전자기기이다.

상기 휴대 단말기의 음원 재생 장치(100)는 인터넷에 접속하여 다운로드 받거나, 각종 저장매체로부터 제공받은 음원을 재생하기 위하여 우선 복호부(10)를 구비한다.

상기 복호부(10)에는 소정 규칙에 따라 부호화된 디지털 음원 신호가 입력되는데, 상기 복호부(10)는 이를 수신하여 복호화함으로써 음원 신호에 포함된 오디 오 데이터 부분만을 추출할 수 있도록 한다. 이때 상기 오디오 데이터는 아날로그 형태의 오디오 신호를 일정한 표본화 비율(sampling rate)에 따라 표본 추출하여 생성한 디지털 신호이다.

그리고 상기 음원 신호에는 압축 또는 변환 방식에 따라 미리 정의된 패킷 또는 프레임 구조에 맞게 부호화되면서 음원 관련 정보를 포함하는 텍스트 데이터 그리고 패킷 또는 프레임의 헤더 부분 등 오디오 데이터 외의 다른 부분이 함께 포함된다.

따라서 상기 복호부(10)는 부호화된 방식에 따라 음원 신호를 분석하여 음원 신호에 포함된 각종 데이터를 구분함으로써 음원 재생을 가능하게 한다.

한편 상기 복호부(10)에 의해 복호화된 음원 신호의 오디오 데이터 부분은 주파수 분석부(20)로 입력된다.

상기 주파수 분석부(20)는 오디오 데이터를 일정한 시간 범위로 분할하여 각 시간 범위 내의 표본들의 주파수를 분석한다. 즉, 각 시간 범위 내의 표본들은 시간에 대한 신호 세기를 나타내는 데이터로 구성되는데 상기 주파수 분석기(20)는 이를 주파수에 대한 신호 세기를 나타내는 데이터로 변환하여 각 주파수 성분의 신호 세기를 분석할 수 있도록 한다.

예를 들어 f1, f2, f3 세 개의 주파수 성분을 갖는 정현파의 합으로 이루어진 신호를 일정한 표본화 비율로 디지털 신호로 변환한 후, 상기 주파수 분석기(20)를 통해 분석하면 도 2의 상단에 도시된 그래프에서와 같이 주파수 f1, f2, f3 각각에 대한 신호 세기를 알 수 있다.

이와 같은 주파수 분석은 이산푸리에변환(Discrete Fourier Transform)이나 고속푸리에변환(Fast Fourier Transform) 함수 등의 연산을 상기 주파수 분석부(20)가 수행함으로써 이루어진다.

그리고 상기 주파수 분석부(20)는 상술한 바와 같이 각각의 주파수 성분에 대한 신호의 세기가 분석되면, 각각의 주파수 성분에 대한 신호의 세기를 설정값과 서로 비교하여 상기 설정값 이상의 신호 세기를 갖는 주파수 성분만 추출한다.

이때 상기 설정값은 평균적인 신호의 세기에 따라 가변적으로 조절될 수 있다. 즉, 해당 시간 범위 내의 각각의 주파수 성분의 신호 세기가 전체적으로 낮은 경우라면 상기 설정값도 낮은 값으로 정해지고 해당 시간 범위 내의 각각의 주파수 성분의 신호 세기가 전체적으로 높은 경우라면 상기 설정값도 높은 값으로 결정될 수 있다. 상술한 바와 같이 설정값을 결정하기 위하여 상기 주파수 분석부(20)는 미리 정해진 함수를 연산할 수 있다. 또는 상기 설정값은 미리 저장된 하나의 고정된 값일 수도 있다.

이와 같이 결정되는 설정값과 비교하여 더 큰 신호 세기를 갖는 주파수 성분이 추출되면, 배음 발생부(30)에서 이를 기본 주파수로 하여 기본 주파수의 정수배의 주파수를 갖는 신호(배음)를 발생시킨다.

여기서 배음은, 기본음의 주파수에 정수배의 주파수를 갖는 음을 의미하며 따라서 상기 복호부(10)에서 복호화한 디지털 오디오 데이터에 포함된 신호를 기본음으로 할 때 그 주파수의 정수배의 주파수를 갖는 신호를 말한다.

이때 상기 배음 발생부(30)에서 새로 발생되는 신호의 세기는 상기 주파수 분석부(20) 또는 상기 배음 발생부(30)에서 정한다. 그리고 상기 배음 발생부(30)는 기본 주파수의 정수배의 주파수 각각에 대하여 정해진 신호 세기를 갖는 고조파를 발생시킨다. 다만 이때 상기 고조파는 연속적인 신호는 아니고 연속적인 신호를 일정한 표본화 비율로 표본화한 것과 같은 이산적인 신호로 발생된다.

예를 들어, 상기 주파수 분석부(20)에서 주파수 f1을 갖는 신호의 세기가 설정값 이상인 것으로 판단되면, 주파수 2f1, 3f1, 4f1 등을 갖는 각각의 신호의 세기를 미리 결정한 후, 상기 배음 발생부(30)에서 정해진 신호 세기에 따라 주파수 2f1, 3f1, 4f1 등의 고조파를 발생시키게 된다.

도 2의 상단에 도시된 그래프에서 보는 바와 같이 음원에서 추출한 오디오 데이터에 대하여 상기 주파수 분석부(20)에서 주파수 성분 별로 신호 세기를 판단한 결과, 주파수 f1과 f3을 갖는 신호의 세기가 각각 설정값 이상인 것으로 판단된 경우 상기 배음 발생부(30)는 주파수 f1과 f3 각각에 대한 정수배의 주파수를 갖는 신호를 생성한다.

도 2의 하단에 도시된 그래프에서 보는 바와 같이 우선, 주파수 f1에 대하여 각각 2f1, 3f1, 4f1… 등의 주파수를 갖는 신호를 새로 발생시키는데, 이때 각각의 신호의 세기는 기본 주파수인 f1을 갖는 신호의 세기보다 작게 결정된다. 또한 주파수가 커질수록 신호의 세기가 작게 결정된다.

도면에서와 같이 예를 들어, 2f1의 주파수를 갖는 신호는 기본 주파수 f1인 신호의 세기의 1/2의 세기를 갖고, 3f1의 주파수를 갖는 신호는 1/4의 세기를 갖는 등 정수배의 주파수를 갖는 신호들은 주파수가 커질수록 세기가 감소하도록 한다.

이때, 상기 배음 발생부(30)는 정수배의 주파수를 갖는 모든 신호를 발생시키는 것은 아니고, 각각의 정수배 주파수를 갖는 신호의 세기를 연산하여, 그 세기가 일정값 이하이면 해당 주파수의 신호는 생성하지 않는다. 예를 들어 도면에 도시된 바와 같이 2f1, 3f1, 4f1의 주파수를 갖는 신호는 각각 미리 설정된 일정값 이상의 세기를 갖도록 결정되었으므로 해당 신호를 생성한다. 반면에 연산된 신호의 세기가 미리 설정된 일정값 이하인 것으로 판단되었다면, 5f1 이상의 주파수를 갖는 신호는 생성하지 않도록 한다.

이를 위하여 고정된 값 또는 가변되는 값으로 일정값이 미리 설정된다. 상기 일정값이 가변되는 값으로 기설정되는 경우, 상기 배음 발생부(30)에서는 상기 일정값을 미리 정해진 함수에 따라 연산한다.

또는 상술한 바와 같이 일정값과 비교하여 그 이상의 세기를 갖는 신호만 발생시키는 방법 외에, 기본주파수에 대하여 n배의 주파수를 갖는 배음까지만 생성하고 그 이상의 배음은 생성하지 않도록 할 수도 있다. 예를 들어 도면에 도시된 바와 같이 기본주파수 f1에 대하여 4배의 주파수를 갖는 배음까지만 생성하도록 할 수 있다.

한편, 이와 같이 기본 주파수를 갖는 기본음에 대한 배음을 생성함에 있어서, 업샘플링하는 표본화 주파수의 1/2에 해당하는 주파수를 한계주파수로 설정하여 그 이상의 주파수를 갖는 배음은 생성하지 않도록 한다.

나이키스트(Nyquist)의 표본화 이론에 의하면 원신호가 포함하는 최고 주파수의 2배 이상의 횟수로 표본화를 하면, 그 샘플은 원래 신호가 가지는 모든 정보 를 포함할 수 있으므로 이를 역으로 하면, 상기 한계주파수는 업샘플링할 표본화 주파수의 1/2가 될 수 있다.

예를 들어 44.1kHz의 표본화 주파수를 갖는 원신호를 192kHz의 표본화 주파수를 갖도록 업샘플링하는 경우 상기 한계주파수는 96kHz가 될 수 있다.

한편 이와 같이 상기 배음 발생부(30)에서 생성된 배음은 합성부(40)에서 상기 복호부(10)로부터 입력되는 오디오 데이터와 합성된다. 도 2 하단의 그래프에서 보는 바와 같이 실선으로 표시된 오디오 데이터에 점선으로 표시된 배음이 혼합된다.

즉, 상기 복호부(10)에서 추출된 오디오 데이터를 원신호로 하여, 원신호를 각각의 주파수 성분에 따라 구분한 후, 신호 세기가 설정값 이상이 되는 주파수의 신호에 대해서만 배음을 생성하여 원신호에 동기하여 합성한다.

그리고 상기 합성부(40)에서 합성된 신호는 변환부(50)로 전달된다. 상기 변환부(50)는 디지털 신호로 입력되는 신호를 아날로그 신호로 변환한다. 이때 상기 변환부(50)는 디지털-아날로그 컨버터(Digital to Analog Converter)로 구비될 수 있다.

한편 이와 같이 상기 변환부(50)에서 아날로그 신호로 변환된 오디오 신호는 증폭부(60)에서 일정레벨 이상의 출력을 갖도록 증폭된다. 상기 증폭부(60)는 상기 변환부(50)에서 출력되는 신호를 사용자의 설정에 따라 적절한 레벨의 신호로 증폭하여 출력한다.

그리고 출력부(70)에서 상기 증폭부(60)에서 증폭된 신호를 출력함으로써 선 택된 음원을 재생하게 된다.

한편 본 발명의 다른 실시예로, 상기 복호부(10)는 입력되는 디지털 음원 신호로부터 오디오 데이터를 추출하되, 상술한 본 발명의 구체적인 실시예에서와 달리 이를 아날로그 신호로 추출할 수 있다.

이와 같이 아날로그 신호로 오디오 데이터를 추출한 경우, 상기 주파수 분석부(20)는 이를 소정의 시간 범위로 나누어 주파수 성분 별로 신호 세기를 검출하는데, 이때 상기 주파수 분석부(20)는 연속푸리에변환 등의 연산을 수행함으로써 상기 오디오 데이터로부터 주파수 성분별 신호를 추출한다.

그리고 상기 주파수 성분별 신호의 세기를 설정값과 비교하여 설정값 이상의 세기를 갖는 신호에 대해서만 배음을 생성함은 본 발명의 구체적인 실시예에서와 같다. 다만 상기 배음 발생부(30)는 상기 복호부(10)에서 아날로그 신호로 추출한 오디오 데이터 신호를 각각의 주파수 성분으로 구분하였을 때 각각의 신호를 기본파로 하여 그 고조파를 발생하되 이때의 고조파는 연속적인 정현파가 된다. 즉, 본 발명의 다른 실시예에서 상기 배음 발생부(30)는 이산적인 신호로 배음을 발생시키는 것이 아니라, 연속적인 아날로그 신호로 배음을 발생시킨다.

그리고 상기 합성부(40)는 이를 상기 복호부(10)에서 출력되는 신호와 동기하여 합성한다. 이때 상기 합성부(40)에서 합성된 신호는 아날로그 신호가 되므로, 상기 변환부(50)는 본 발명의 다른 실시예에서는 구비되지 않아도 된다.

그리고 상기 합성부(40)에서 출력된 신호를 상기 증폭부(60)에서 증폭하여 상기 출력부(70)를 통해 출력함은 본 발명의 구체적인 실시예와 다른 실시예가 같 다.

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예에 따른 휴대 단말기의 음원 재생 방법을 설명한다.

도 3은 본 발명의 구체적인 실시예에 따른 휴대 단말기의 음원 재생 방법을 단계적으로 도시한 흐름도이다.

본 발명의 구체적인 실시예에서는 특정 음원에 대한 재생 방법에 대한 것이다. 이때 상기 음원은 오디오 데이터를 포함하는 오디오 파일이 될 수 있다. 여기서 상기 오디오 데이터는 아날로그 신호의 순간 순간의 세기를 고정된 길이의 부호(code)열로 변환(Pulse Code Modulation)한 디지털 부호 방식의 데이터로서, 시간적 연속성을 갖는 아날로그 신호를 표본화 주파수에 따라 추출한 후, 양자화(quantizing)하여 수치로 나타내고, 그 값에 대응되는 2진 비트열로 변환한 이산적인(discrete) 디지털 신호가 된다.

음원파일의 재생을 위해서는 우선 음원파일에 포함된 데이터 중 오디오 데이터만을 추출한다. 이를 위하여 음원파일의 압축 형식이나 변환 형식 등에 따라 음원파일의 복호화과정을 거칠 수 있다.

여기서 상기 복호화과정은 압축되거나 변환된 디지털 음원 신호를 재생가능한 형태의 디지털 신호로 변환하거나 또는 아날로그 신호로 변환하는 과정이 될 수 있다.

상기 복호화과정을 거친 오디오 데이터가 디지털 신호인 경우 후술할 제200단계 내지 제500단계에서 처리되는 신호는 디지털 신호가 되고, 상기 복호화과정을 거친 오디오 데이터가 아날로그 신호인 경우에는 후술할 제200단계 내지 제500단계에서 처리되는 신호는 아날로그 신호 형태가 된다.

본 발명의 실시예에서는 우선, 상기 음원파일에 포함된 오디오 데이터에 대하여 주파수 분석을 수행한다(S100).

상술한 바와 같은 오디오 데이터에 담긴 '시간에 대한 신호 세기 정보'를 상기 제100단계(S100)에서 '주파수에 대한 신호 세기 정보'로 변환하는데, 이는 상기 오디오 데이터를 분석하여 해당 신호를 각각의 주파수 성분으로 분해하는 함수의 연산에 의하여 이루어질 수 있다. 여기서 상술한 바와 같은 제100단계는 오디오 데이터를 소정의 시간 범위로 나누어 각각의 시간 범위에 대하여 순차적으로 이루어진다.

그리고 각각의 주파수 성분에 따른 신호 세기를 미리 설정되거나, 연산된 설정값과 비교하여 상기 설정값 이상의 신호 세기를 갖는 주파수 성분의 신호를 추출한다(S200).

여기서 상기 설정값은 미리 설정된 고정값이거나, 주변 신호의 상대적인 세기에 따라 가변되는 값일 수 있다. 예를 들어 상기 설정값은 각각의 시간 범위에 포함된 신호의 평균적인 세기를 연산하여 그에 비례하는 값으로 연산될 수 있는데, 이를 위하여 상기 주파수 분석부(20)에는 이와 같은 연산을 수행하기 위한 함수가 미리 설정될 수 있다.

그리고 상기 제 200단계(S200)에서 위와 같이 설정값 이상의 신호 세기를 갖는 주파수 성분을 추출하였다면, 추출된 주파수 성분의 신호를 기본파로 하여 생성 될 고조파들의 각각의 세기를 결정하게 된다(S300).

상기 제300단계(S300)를 도 2를 참조하여 설명하면, 소정 시간 범위 내에 포함된 신호에 대하여 주파수에 따른 신호 세기가 도 2 상단의 그래프와 같을 때, 검출된 각각의 주파수 성분(f1, f2, f3)에 대한 신호 세기를 각각 설정값과 비교하면 주파수 f1을 갖는 신호와 주파수 f3을 갖는 신호의 세기가 설정값 이상이므로 해당 신호들을 기본파로 하여, 그에 대해 새로 발생시킬 고조파들의 세기를 각각 결정하게 된다.

즉, 주파수 f1을 갖는 신호를 기본파로 하는 고조파들(주파수 2f1, 3f1, 4f1… 등을 갖는다)의 신호 세기와, 주파수 f3을 갖는 신호를 기본파로 하는 고조파들(주파수 2f3, 3f3, 4f3 … 등을 갖는다) 각각의 신호 세기를 미리 결정한다.

이때 각각의 고조파들의 세기는 기본파의 세기보다 작게 결정되고, 또한 기본 주파수에 더 큰 배수의 주파수를 갖는 고조파일수록 작게 결정되도록 할 수 있다.

그리고 이와 같이 상기 제300단계에서 결정된 신호 세기를 이용하여 고조파를 생성한다(S400).

여기서 상기 기본파와 상기 고조파는 반드시 연속적인 파형을 갖는 아날로그 신호를 의미하는 것은 아니며, 상기 제100단계의 수행 전에 복호화과정에서 오디오 데이터가 아날로그 신호로 복호화된 경우에는 아날로그 신호가 될 수 있으나, 복호화과정에서 단순히 압축형식이나 변환형식에 따라 원래의 디지털 신호에서 변환된 디지털 신호를 변환 전의 디지털 신호 형태로 복원한 디지털 신호인 경우라면 상기 기본파와 상기 고조파는 이산적인 파형을 갖는 신호가 되며, 단지 이를 아날로그 신호로 변환하였을 때 서로 사전적 의미에서의 기본파와 고조파의 관계가 될 수 있다.

또한 상기 제400단계에서 고조파를 생성함에 있어서, 기본파에 대한 정수배 고조파는 그 주파수가 정수배가 되는 생성가능한 모든 고조파를 생성하는 것은 아니며, 미리 설정되는 한계주파수 이하의 주파수를 갖는 고조파만을 생성하도록 할 수 있다.

여기서 한계주파수는 본 실시예에 따른 음원 재생 방법을 구현하는 음원 재생 장치가 하드웨어적으로 지원하는 최대주파수와 동일하게 설정되거나, 또는 본 실시예에 따른 음원 재생 방법을 구현하는 음원 재생 장치가 지원하는 최대 표본화 주파수의 1/2배가 되도록 설정될 수 있다.

또한 상기 한계주파수 이하의 주파수를 갖는 고조파라도, 상기 제300단계에서 결정된 신호 세기가 일정값 미만이 되는 고조파는 생성하지 않도록 할 수 있다. 하나의 기본파에 대한 각각의 고조파는 주파수가 높아질수록 낮은 신호 세기를 갖도록 신호 세기가 결정되므로, 일정값 미만의 신호 세기를 갖는 고조파 신호는 특정 배수 이상의 주파수를 갖는 고조파 신호들이 된다.

여기서 상기 일정값은 기설정된 고정값일 수도 있고, 또는 신호의 평균적인 세기에 비례하여 가변되는 값이 될 수도 있다.

또는 하나의 기본파에 대하여 생성되는 고조파의 수를 제한할 수도 있다. 예를 들어, 하나의 기본파에 대하여 3개의 고조파만 생성되도록 제한한 경우, 제400 단계에서는 기본파의 주파수에 대하여 각각 2배, 3배, 4배의 주파수를 갖는 고조파만 생성된다.

이와 같이 제400단계에서 새로 발생시킬 고조파의 세기 또는 수를 제한한 경우에도 반드시 미리 설정된 한계주파수 이하의 고조파만 발생되도록 한다.

그리고 제400단계에서 새로 생성한 고조파 신호를 제100단계에서의 음원신호에 포함된 오디오 데이터에 합성한다(S500). 이때 신호의 합성은 원래의 신호와 새로 생성된 신호를 서로 동기하여 합성함으로써 이루어진다.

이로써, 음원에 포함되어 있던 원음에 배음이 합성되면서 음색에 변화를 주고, 특히 배음은 기본음에 비하여 높은 주파수를 가지므로 낮은 표본화 비율에 의하여 잘려나간 고주파의 음이 추가되게 된다.

그리고 제500단계에서 합성된 신호가 디지털 신호이면 아날로그 신호로의 변환과정을 거치고, 합성된 신호가 아날로그 신호이면 그 자체로 사용자의 설정에 따른 신호 크기로 증폭한 후 출력한다(S600).

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

도 1은 본 발명의 구체적인 실시예에 따른 휴대 단말기의 음원 재생 장치의 개략적인 구성을 보인 블럭도.

도 2는 본 발명의 구체적인 실시예에 따른 휴대 단말기의 음원 재생 방법에서 기본 음원과 배음을 합성한 음원의 주파수 스펙트럼을 나타낸 그래프.

도 3은 본 발명의 구체적인 실시예에 따른 휴대 단말기의 음원 재생 방법을 단계적으로 도시한 흐름도.

**도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명**

100: 음원 재생 방법 10: 복호부

20: 주파수 분석부 30: 배음 발생부

40: 합성부 50: 변환부

60: 증폭부 70: 출력부

Claims (17)

1. 재생할 오디오 신호에 포함된 하나 이상의 주파수 성분을 분석하여 상기 주파수 성분에 대한 주파수 정보를 송신하는 주파수 분석부와;

   상기 주파수 분석부로부터 수신된 주파수 정보에 포함된 주파수를 기본 주파수로 하여 각각의 기본 주파수에 대한 정수배의 주파수를 갖는 배음 신호를 생성하는 배음 발생부와;

   상기 오디오 신호와 상기 배음 신호를 합성하여 합성 신호를 생성하는 합성부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 휴대 단말기의 음원 재생 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 주파수 분석부는,

   상기 오디오 신호에 포함된 주파수 성분 중 신호 세기가 설정값 이상인 주파수 성분에 대한 주파수 정보만을 상기 배음 발생부로 송신함을 특징으로 하는 휴대 단말기의 음원 재생 장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 설정값은,

   상기 주파수 분석부에 의하여 분석된 주파수 성분 각각의 신호 세기에 따라 가변되는 값임을 특징으로 하는 휴대 단말기의 음원 재생 장치.
4. 제2항에 있어서,

   상기 배음 발생부는,

   상기 기본 주파수를 갖는 주파수 성분의 신호 세기보다 배음 신호가 낮은 신호 세기를 갖도록 배음 신호를 생성함을 특징으로 하는 휴대 단말기의 음원 재생 장치.
5. 제2항에 있어서,

   상기 배음 발생부는,

   동일한 기본 주파수로부터 생성되는 배음 신호들에 대하여 주파수가 높은 배음신호가 주파수가 낮은 배음 신호보다 낮은 신호 세기를 갖도록 배음 신호를 생성함을 특징으로 하는 휴대 단말기의 음원 재생 장치.
6. 제2항에 있어서,

   상기 배음 발생부는,

   미리 설정된 한계주파수 이하의 주파수를 갖는 배음 신호만을 생성함을 특징으로 하는 휴대 단말기의 음원 재생 장치.
7. 제2항에 있어서,

   상기 배음 발생부는,

   동일한 기본 주파수에 대하여 미리 설정된 수 이하의 배음 신호만 생성함을 특징으로 하는 휴대 단말기의 음원 재생 장치.
8. 제1항에 있어서,

   상기 배음 신호는,

   상기 오디오 신호가 연속신호이면 연속신호로, 상기 오디오 신호가 이산신호이면 이산신호로 생성됨을 특징으로 하는 휴대 단말기의 음원 재생 장치.
9. 제8항에 있어서,

   상기 음원 재생 장치는,

   상기 오디오 신호와 상기 배음 신호가 이산신호이면 이산신호를 연속신호로 변환하는 변환부를 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 휴대 단말기의 음원 재생 장치.
10. 제1항에 있어서,

    상기 음원 재생 장치는,

    상기 합성 신호를 증폭하는 증폭부를 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 휴대 단말기의 음원 재생 장치.
11. 오디오 신호에 포함된 주파수 성분을 분석하는 주파수 분석 단계와;

    분석된 주파수 성분 중 적어도 하나 이상의 주파수를 기본 주파수로 하여 각각의 기본 주파수에 대한 정수배의 주파수를 갖는 배음 신호를 생성하는 신호 생성 단계와;

    상기 오디오 신호와 상기 배음 신호를 합성하는 신호 합성 단계; 그리고

    합성된 신호를 출력하는 신호 출력 단계를 포함하여 수행됨을 특징으로 하는 휴대 단말기의 음원 재생 방법.
12. 제11항에 있어서,

    상기 신호 생성 단계는,

    상기 주파수 분석 단계에서 분석된 주파수 성분 각각에 대한 신호 세기를 설정값과 비교하는 단계와;

    설정값보다 큰 신호 세기를 갖는 주파수 성분의 주파수만을 기본 주파수로 하여 배음 신호를 생성하는 단계를 포함하여 수행됨을 특징으로 하는 휴대 단말기의 음원 재생 방법.
13. 제11항 또는 제12항에 있어서,

    상기 신호 생성 단계는,

    발생시키고자 하는 상기 배음 신호의 신호 세기를 결정하는 단계를 포함하여 수행됨을 특징으로 하는 휴대 단말기의 음원 재생 방법.
14. 제13항에 있어서,

    상기 배음 신호의 신호 세기는,

    상기 기본 주파수를 갖는 주파수 성분의 신호 세기보다 작게 결정됨을 특징으로 하는 휴대 단말기의 음원 재생 방법.
15. 제13항에 있어서,

    상기 배음 신호의 신호 세기는,

    동일한 기본 주파수로부터 생성되는 배음 신호들에 대하여 주파수가 높은 배음신호가 주파수가 낮은 배음 신호보다 낮은 신호 세기를 갖도록 결정됨을 특징으로 하는 휴대 단말기의 음원 재생 방법.
16. 제11항에 있어서,

    상기 신호 생성 단계에서는,

    미리 설정된 한계주파수 이하의 주파수를 갖는 배음 신호만을 생성함을 특징으로 하는 휴대 단말기의 음원 재생 방법.
17. 제11항에 있어서,

    상기 음원 재생 방법은,

    상기 신호 합성 단계에서 합성된 신호가 이산신호인 경우, 이를 연속신호로 변환하는 신호 변환 단계를 더 포함하여 수행됨을 특징으로 하는 휴대 단말기의 음원 재생 방법.

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