KR20100069737A - 오디오 신호 제어 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 오디오 신호 제어에 관한 것으로, 특히 청력보호를 위해 오디오 신호를 제어하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명의 오디오 신호 제어방법은 입력되는 오디오 신호의 출력레벨을 산출하는 과정과, 상기 산출된 출력레벨에 해당하는 허용시간에 대비하여 미리 정해진 시간동안 상기 오디오 신호의 출력시간이 제한기준값 이상인지 판단하는 과정과, 상기 출력시간이 상기 제한기준값 이상이면 상기 오디오 신호의 출력레벨을 일정레벨로 제한하여 출력하는 과정을 포함한다.
Figure P1020080128239
오디오 신호, 음압레벨, 청력보호, 자극값, 소음레벨, 청취시간, 허용청취시간

Description

오디오 신호 제어 방법 및 장치{Method and Apparatus for controlling an audio signal}
본 발명은 오디오 신호 제어에 관한 것으로, 특히 청력보호를 위해 오디오 신호를 제어하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
기술의 발전으로 휴대 단말기에 의해 다양한 기능들의 구현이 가능해지면서 휴대 장치에 의한 음악 파일 재생, 영화 파일 등 멀티미디어 파일의 재생 등이 사용자에 의해 많이 이용되고 있다. 휴대 장치에 의해 기능 구현 예를 들어, 음악 파일 재생시 이동중 이용 혹은 간편한 이용을 위해 사용자는 헤드셋(Headset)이나 이어폰(Earphone) 등을 통해 재생되는 음악을 청취하는 경우가 대부분이다. 또한 이어폰 등을 통한 음악 등의 청취시 사용자는 출력되는 소리를 통해 재생되는 음악 등을 더욱 실감하게 위하여 볼륨을 크게 하는 경우가 많다. 그런데 이렇게 사용자의 귀로 전달되는 음악 등의 오디오 신호가 출력되는 레벨이 큰 경우 사용자의 청각 손상을 초래할 수 있다.
한편, 청력보호에 관해 여러 국가들에서 기준을 정해 놓고 있는데, 예를 들어 한국은 산업안전보건법 시행규칙에서 그리고 미국은 U.S. Department of Labor Occupational Safety & Health Administration (OSHA) 기준에서 '90dBA 음압에서 8시간 이상 노출되어서는 안된다'고 규정하고 있는 등 특정 레벨의 소음에 대한 허용 노출 시간을 규정하는 형태로 되어있다. 예를 들은 한국 및 미국뿐만 아니라 유럽, 영국, 및 일본의 경우도 유사한 기준을 적용하고 있다.
따라서 청력보호 규정 준수를 위하여 휴대 장치에 대해서도 사용자의 청력보호를 위한 방안에 대해 연구가 진행 중이다. 청력 손상은 청각에 스트레스를 받는 크기 이상의 소음에서 일정시간 이상 노출되었을 경우에 발생한다. 따라서 청력을 손상시키는 만큼의 소음에 사용자가 노출되지 않을 수 있도록 휴대 장치로부터 출력되는 오디오 신호를 제어하는 방안에 대한 필요성이 대두된다.
따라서 이를 위해 본 발명은 오디오 신호 제어 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예의 일 견지에 따르면, 본 발명의 오디오 신호 제어방법은 입력되는 오디오 신호의 출력레벨을 산출하는 과정과, 상기 산출된 출력레벨에 해당하는 허용시간에 대비하여 미리 정해진 시간동안 상기 오디오 신호의 출력시간이 제한기준값 이상인지 판단하는 과정과, 상기 출력시간이 상기 제한기준값 이상이면 상기 오디오 신호의 출력레벨을 일정레벨로 제한하여 출력하는 과정을 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예의 다른 견지에 따르면, 본 발명의 오디오 신호 제어장치는 입력되는 오디오 신호의 출력레벨을 산출하는 산출부와, 상기 오디오 신호의 출력레벨에 해당하는 허용시간에 대비하여 미리 정해진 시간동안 상기 오디오 신호의 출력시간이 제한기준값 이상인지 판단하는 신호 제어부와, 상기 출력시간이 상기 기준값 이상이면 상기 오디오 신호의 출력레벨을 일정레벨로 제한하여 출력하는 출력부를 포함한다.
전술한 바와 같은 내용들은 당해 분야 통상의 지식을 가진 자가 후술되는 본 발명의 구체적인 설명으로부터 보다 잘 이해할 수 있도록 하기 위하여 본 발명의 특징들 및 기술적인 장점들을 다소 넓게 약술한 것이다. 이러한 특징들 및 장점들 이외에도 본 발명의 청구범위의 주제를 형성하는 본 발명의 추가적인 특징들 및 장점들이 후술되는 본 발명의 구체적인 설명으로부터 잘 이해될 것이다.
본 발명은 허용 기준치 이상의 오디오 신호의 출력레벨을 제어함으로써 사용자의 청력을 손상시키는 만큼의 소음에 사용자가 노출되지 않도록 할 수 있는 이점이 있다. 또한, 본 발명은 장치가 사용자에게 주는 청각 자극 노출을 실시간으로 산출하는 방법을 제공하여 청력보호를 장치에 효과적으로 적용할 수 있도록 한다. 또한, 본 발명을 통하여 휴대 장치 예를 들어, 포터블 미디어 플레이어(Portable Media Player), 이동통신 단말기(Mobile terminal) 등이 산업안전 규격 등의 청력 보호 규정을 준수할 수 있도록 하는 이점이 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명한다. 이때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다.
본 발명은 청력을 손상시키는 만큼의 소음에 사용자가 노출되지 않을 수 있도록 하기 위하여 일정 레벨 이상으로 출력되는 오디오 신호를 측정하여 정해진 시간 이상으로 출력되지 않도록 오디오 신호를 제어한다.
도 1a, 도 1b, 및 도 1c는 본 발명의 일실시예에 따라 신호의 음압레벨이 제어되는 예를 도시하는 그래프들이다. 도 1a, 도 1b, 및 도 1c에서 청력보호 기준시간인 24시간동안별로 출력되는 오디오 신호의 음압레벨들이 도시된다.
도 1a를 참조하면, 그래프 A는 시간에 따라 휴대 단말기의 오디오 출력부를 통해 출력되는 오디오 신호의 음압 레벨을 나타내는 그래프이고, 그래프 B는 그래프A와 같이 출력되는 오디오 신호의 음압 레벨에 따라 축적되는 청취시간의 양을 나타내는 그래프이다.
그래프 A에서 기준값 즉, 기준이되는 음압레벨인 기준값(Threshold)(101)은 국가들의 청력보호 규정에서 통상적으로 제한하는 음압 레벨들 중에서 최소값을 의미하며, 후술될 <표 1>과 같은 규정에서 기준값은 90dBA가 될 수 있으며 청력보호 규정에서 1일 즉, 24시간을 기준으로 음압 레벨을 제한하므로 24시간 동안에서 기준값 이상으로 청취되는 음압레벨을 계산하여 오디오 신호의 음압레벨을 제어한다. 그래프 B에서 최대값(Maximum: Max)(151)은 규정에서 규정하는 최대 허용 청취시간을 의미한다. 그래프 A에서 기준값(101)이상의 음압레벨로 오디오 신호가 출력되면 이러한 신호들에 대하여 출력 음압레벨에 해당하는 허용시간에 대한 청취시간을 계산하여 그래프 B의 12시간(Hour: h) 위치(161)와 같이 최대값(151)에 도달하면 이후에 출력되는 오디오 신호에 대해서는 출력되는 음압레벨을 제한한다. 따라서, 최대값(151)에 도달한 이후 출력되는 오디오 신호들은 출력되는 음압레벨이 기준값(101)이상이더라도 제한되어 기준값(101) 이하의 미리 정해진 음압레벨로 출력된다.
도 1b를 참조하면, 그래프 C는 도 1a의 그래프 A와 같이 시간에 따라 휴대 단말기의 오디오 출력부를 통해 출력되는 오디오 신호의 음압 레벨을 나타내는 그래프이고, 그래프 D는 도 1a의 그래프 B와 같이 출력되는 오디오 신호의 음압 레벨에 따라 축적되는 청취시간의 양을 나타내는 그래프이다.
그래프 C에서 기준값(101)은 국가들의 청력보호 규정에서 통상적으로 제한하는 음압 레벨들 중에서 최소값을 의미하며, 그래프 D에서 최대값(151)은 규정에서 규정하는 최대 허용 청취시간을 의미한다. 그래프 C에서 기준값(101)이상의 음압레벨로 오디오 신호가 출력되면 이러한 신호들에 대하여 출력 음압레벨에 해당하는 허용시간에 대한 청취시간을 계산하여 그래프 D의 18시간(h) 위치(162)와 같이 최대값(151)에 도달하면 이후에 출력되는 오디오 신호에 대해서는 출력되는 음압레벨을 제한하여 출력되는 음압레벨이 기준값(101)이하의 미리 정해진 레벨로 그래프 C와 같이 출력된다. 이때 그래프 C와 같이 재생중인 파일의 종료여부와 상관없이 최대값(151)에 도달하면 이후의 오디오 신호에 대해서 음압레벨을 제한하지 않고, 최대값(151)에 도달하는 때 재생중인 하나의 파일 등이 종료될 때까지는 원래 출력되는 음압레벨을 유지하다가 재생중인 하나의 파일 등이 종료된 이후에 출력되는 오디오 신호에 대하여 출력되는 음압레벨을 제한하도록 할 수 있다. 본 발명은 음압레벨에 따라 허용 청취시간을 계산하므로 그래프 C에서 기준값(101)을 초과하는 신호들의 음압레벨이 그래프A에서 기준값(101)을 초과하는 신호들의 음압레벨보다 낮으므로 최대값(151)에 도달하는 시간이 더 길다.
도 1c를 참조하면, 그래프 E는 도 1a의 그래프 A 또는 도 1b의 그래프 C와 같이 시간에 따라 휴대 단말기의 오디오 출력부를 통해 출력되는 오디오 신호의 음압 레벨을 나타내는 그래프이고, 그래프 F는 도 1a의 그래프 B 또는 도 1b의 그래프 D와 같이 출력되는 오디오 신호의 음압 레벨에 따라 축적되는 청취시간의 양을 나타내는 그래프이다.
그래프 E에서 기준값(101)은 국가들의 청력보호 규정에서 통상적으로 제한하는 음압 레벨들 중에서 최소값을 의미하며, 그래프 F에서 최대값(151)은 규정에서 규정하는 최대 허용 청취시간을 의미한다. 그래프 C에서 기준값(101)이상의 음압레벨로 오디오 신호가 출력되면 이러한 신호들에 대하여 출력 음압레벨에 해당하는 허용시간에 대한 청취시간을 계산한다. 도 1c는 출력되는 오디오 신호들의 출력 음압레벨이 낮아서 기준시간인 24h 위치(113)가 될 때까지 최대값(151)에 도달하지 않는 경우를 도시한다. 이런 경우 출력되는 오디오 신호들의 음압레벨이 제한되지 않고 재생되는 음원으로부터 제공되는 오디오 신호들의 음압레벨로써 출력된다. 본 발명에서는 기준값(101) 미만의 출력레벨로 출력되는 오디오 신호들에 대해서는 출력레벨을 제어하기 위한 청취시간 축적을 수행하지 않는다. 이렇게 함으로써 사용자의 청력손상을 초래하는 오디오 신호들에 대해서만 출력레벨을 제한함으로써 사용자의 청력보호뿐만 아니라 불필요한 오디오 신호의 출력레벨 제한으로 인한 사용자의 불편을 최소화시킬 수 있다.
이하 도 1a, 도 1b, 및 도 1c에 도시된 바와 같이 본 발명의 사용자의 청력손상을 초래하는 오디오 신호의 제어에 대하여 자세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 오디오 신호 제어장치의 구성을 도시하는 블록도이다. 도 2에 도시된 오디오 신호 제어장치는 오디오 신호 제어에 관련된 구성들만을 도시하는 것으로 오디오 신호 제어 이외에 다른 기능 수행을 위하여 다른 구성들이 추가될 수 있다. 예를 들어, 오디오 신호 제어장치를 구비하는 이동통신 단말기의 경우 이동통신 수행을 위한 통신모뎀 등을 구비하고, 카메라 기능을 수행하는 카메라 모듈을 구비할 수 있다.
도 2를 참조하면, 오디오 신호 제어장치(200)는 디지털 영역에서 가능한 최대 레벨 대비 재생 중인 음원의 상대 레벨을 산출하는 모니터링부(210), 출력음압(dBA) 환산표 및 자극값들의 누적된 값들을 저장하는 저장부(230), 출력음압 환산표와 오디오 신호 제어장치를 포함하는 휴대 단말기의 볼륨(Volume)을 이용하여 실제 출력음압 레벨을 산출하는 실제 출력음압 산출부(220), 음압레벨에 따른 자극값을 계산하고 이를 누적하여 자극 누적값을 기준값과 비교함으로써 오디오 신호 제어를 판단하는 신호 제어부(240), 오디오 신호의 출력레벨 즉, 볼륨이 제어된 오디오 신호를 출력하는 오디오 출력부(260), 및 청력보호 단계를 표시하는 상태 표시부(250)를 포함할 수 있다. 신호 제어부(240)는 실제 출력음압을 단위청각 자극값(Hp)으로 변환하는 자극값 획득부(242), 청각자극 누적(Ha)하여 계산하는 자극값 누적부(244), 청력보호 단계와 출력을 제어할 신호를 생성하는 청력보호 판단부(246)를 포함할 수 있다.
모니터링부(210)는 입력되는 오디오 신호의 출력레벨을 확인하고 디지털 영역에서 표현 가능한 최대 출력레벨에 대비하여 입력된 오디오 신호의 상대적인 출력레벨을 산출한다. 디지털 영역에서 표현 가능한 최대의 레벨을 가진 신호는 예를 들어, 16비트(Bit)의 경우 모든 오디오 신호들은 32768의 크기를 가지는 신호(0dBFS(deciBels Full Scale))들이며, 모니터링부(210)는 상기 32768의 크기를 가지는 오디오 신호 대비 입력되는 오디오 신호의 에너지의 상대 레벨을 소정의 단위 시간마다 산출한다. 에너지의 상대 레벨을 산출하는 과정에서 소정의 시간 또는 주파수 가중치를 이용할 수 있는데 본 발명에서는 설명의 편의를 위하여 주파수 가중치로서 A-가중치(A-weighting)를 이용하는 예에 대해서만 설명하며 별도의 시간 가중치를 이용하는 것에 대한 설명은 생략한다. A-가중치(A-weighting)는 인간의 청각의 특성에 기반하여 주파수 대역별로 다른 가중치를 부여하는 방식으로 산출되는 가중치값으로 이에 대해서는 알려진 기술이므로 여기에서의 자세한 설명은 생략한다.
실제출력음압 산출부(220)는 모니터링부(210)에서 산출된 특정 상대 레벨의 오디오 신호가 실제로 장착된 증폭기(Amplifier)(미도시) 및 헤드셋을 통해 출력되는 실제 음압레벨을 산출한다. 오디오 출력부(260)를 통해 실제 출력되는 오디오 신호의 음압레벨을 산출하기 위해 실제출력음압 산출부(220)는 실제 음압레벨 산출시 증폭기에 설정된 볼륨값 및 헤드셋의 해당 주파수에서의 감도값 등의 변수를 이용한다. 예를 들어, 사용자 등에 의해 볼륨값이 높게 설정된 경우 입력된 신호의 음압레벨보다 실제로 출력되는 음압레벨이 높아질 것이고, 사용자 등에 의해 볼륨값이 낮게 설정된 경우 입력된 신호의 음압레벨보다 실제로 출력되는 음압레벨이 낮아질 것이다. 또한 낮은 주파수의 오디오 신호의 경우 오디오 신호의 출력레벨을 높이는 특성을 가지는 헤드셋을 이용하는 때 상기 낮은 주파수의 오디오 신호가 입 력되는 경우 입력되는 오디오 신호의 음압레벨보다 실제로 출력되는 음압레벨이 높을 수 있다. 이렇게 입력된 오디오 신호에 대하여 음압레벨 산출시 실제 출력되는 음압레벨에 영향을 미치는 변수들이 실제출력음압 레벨 산출시 이용될 수 있다. 여기에서 증폭기에 설정된 볼륨값은 사용자 등에 의해 설정된 오디오 신호의 출력 레벨값이며, 헤드셋의 해당 주파수에서의 감도값은 제조시 혹은 설정시 미리 헤드셋에 대하여 주파수별로 오디오 신호의 출력레벨에 따라 사용자 등에 전달되는 감도를 나타내는 값으로 소정의 특성을 가지는 테스트 신호를 이용하여 미리 실제적인 측정을 통해 생성된 환산표로서 저장부(230)에 저장된다. 상술한 증폭기에 설정된 볼륨값 및 헤드셋의 해당 주파수에서의 감도값 이외에도 실제출력음압 레벨에 영향을 주는 어떠한 값도 변수로써 고려될 수 있음은 물론이다.
자극값 획득부(242)는 미리 정해진 시간 단위당 상기 실제출력음압 산출부(220)에서 산출된 입력된 오디오 신호의 실제출력음압 레벨에 해당하는 허용시간의 비를 계산하여 이를 청각자극값(Hp)으로 산출한다. 자극값 누적부(244)는 소정의 시간 구간내의 여러 단위시간 구간에서 산출된 청각자극값(Hp)을 누적하여 청각자극 누적값을 산출한다. 본 발명은 산출된 청각자극값들을 24시간 단위로 누적값을 산출하는 것으로 설명하고 있으나 24시간 단위는 규정 혹은 설정에 따라 변경될 수 있음은 물론이다. 청력보호 판단부(246)는 상기 자극값 누적부(244)에서 산출된 자극값들의 누적값을 입력으로 받아 사전에 정의된 규칙에 따라 청력보호를 위한 일련의 기능을 적용할 것인지 판단하여 상태 표시부(250) 및 오디오 출력부(260)에 해당 동작을 지시할 수 있다. 본 발명에서는 '청력보호 동작하지 않음', '청력보호 동작 경고', '청력보호동작 실시'의 3개의 단계로 구분될 수 있으며 '청력보호 동작하지 않음' 단계는 안전상태(Safe mode), '청력보호동작 경고' 단계는 경고상태(Warning mode), '청력보호동작 실시' 단계는 제한상태(Limit mode)일 수 있다. 이에 대해서는 도 4를 참조하여 후술한다. 각 단계는 필수적인 단계들이 아니고 필요에 따라 변경될 수 있음은 물론이다. 제한상태에서 출력되는 음압레벨이 제한되는 경우 청력보호 판단부(246)는 자극값을 '0'으로 자극값 획득부(242)로 전달함으로써 이후 출력되는 오디오 신호의 음압레벨에 대한 자극 누적값이 점차 감소하도록 한다.
오디오 출력부(260) 및 상태 표시부(250)는 상기 청력보호 판단부(246)로부터 입력되는 지시에 따라 미리 정의된 해당 동작을 수행한다. 즉, 오디오 출력부(260)는 입력되는 오디오 신호를 청력보호 판단부(246)로부터 출력되는 신호의 제어에 따르는 출력레벨로써 입력된 오디오 신호를 출력하며, 상태 표시부(250)는 재생된 오디오 신호, 즉 입력된 오디오 신호의 출력레벨에 따른 미리 정해진 기준값과의 관계를 상태 표시부(250)를 통해 사용자에게 제공한다.
신호 제어부(240)에 의해 예를 들면, 출력 음압레벨(dBA)에 대하여 자극값(Hp)을 계산한 후 기준값 이상인 음압레벨에 해당하는 과거 24시간 동안의 자극 누적값(Ha)을, 청력에 손상을 주지 않는 최대 허용치(Hmax)로 평준화(Normalize)한 값(Hrs)을 기준으로 청력보호가 동작한다. 즉, Hrs값이 0.8이상이면 경고상태가 되고, Hrs값이 1 이상이면 청력에 손상을 주지 않는 최대 허용치를 초과한 것으로 즉시 오디오 출력레벨을 제한하여 청력보호 모드인 제한상태로 진입하도록 한다. 제 한상태는 출력 음압레벨(dBA)에 대한 자극값(Hp)이 0인 출력을 취하는 상태이다. 이로서 시간이 지남에 따라 자극값의 24시간 누적값인 Ha값이 서서히 감소하게 된다. 이 과정은 청각이 휴식을 취하여 청각 스트레스를 줄이는 기간이다. 이와 같은 동작을 처리하는 데에 가장 효과적인 방법들 중의 하나는 후술될 도 5와 같이 윈도우윙(Windowing) 방법으로 자극값들의 누적값을 산출하는 것이다. 이에 대해 이하 도면들을 참조하여 자세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 청력 보호를 위해 오디오 신호를 제어하는 과정을 도시하는 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 신호 제어부(240)가 310 단계에서 사용자 등에 의해 청력보호 기능이 온(On)되는 것을 인식하면 320 단계에서 자극값을 취득하는 시간으로 정해진 시간단위마다 입력되는 신호에 대하여 자극값을 획득한다. 본 발명에서는 설명의 편의를 위하여 청력보호 기능의 온/오프(Off)를 감지하여 청력보호를 위한 오디오 신호에 대한 자극값을 산출하여 누적하는 과정의 수행/비수행을 선택하는 것으로 설명하지만 청력보호 기능의 온/오프 여부에 상관없이 청력보호를 위한 오디오 신호에 대한 자극값을 산출하여 누적하는 과정을 계속적으로 수행하는 것으로 설계할 수 있음에 유의한다. 상기 자극값을 취득하는 과정에 대하여 도 7을 참조하여 자세하게 설명한다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 자극값을 획득하는 과정을 도시하는 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 신호 제어부(240), 특히 자극값 획득부(242)는 710 단계에 서 단위시간 동안 입력되는 오디오 신호들에 대한 음압레벨들을 버퍼링(Buffering)한다. 음압레벨 버퍼링을 위해 신호 제어부(240)는 버퍼(미도시)를 구비할 수 있다. 여기에서 단위시간 즉, 자극값을 취득하는 시간으로 정해진 시간단위는 입력되는 오디오 신호의 파일이 이루는 가장 작은 단위시간이 될 수 있으며 여기에서는 설명의 편의를 위하여 상기 시간단위가 6초라고 가정한다. 단위시간 즉, 6초가 경과하면 신호 제어부(240) 특히, 자극값 획득부(242)는 720 단계에서 입력된 오디오 신호들에 대한 음압레벨들을 평균하여 평균값을 계산한다. 여기에서 단위시간은 오디오 신호들에 대한 음압레벨들의 버퍼링 여부와 상관없이 단위시간 즉, 6초가 경과되면 음압레벨들에 대한 평균값을 계산한다. 만약 버퍼링되는 오디오 신호들에 대한 음압레벨이 없는 경우 평균값은 '0'으로 설정된다.
730 단계에서 신호 제어부(240), 특히 자극값 획득부(242)는 계산된 평균값과 청력보호를 오디오 신호를 제어하는 기준값을 비교하여 평균값이 기준값 이상이면 740 단계로 진행하고 그렇지 않으면 750 단계로 진행한다. 여기에서 평균값이 기준값 이상의 값을 가짐은 청각 손상을 초래하는 음압레벨 즉, 하기 <표 1>과 같이 규정된 소음레벨에 해당함을 의미한다. 740 단계에서 신호 제어부(240), 특히 자극값 획득부(242)는 계산된 평균값에 의해 해당 단위시간에 대한 자극값을 계산한다. 자극값 계산은 하기 <표 1>의 해당 음압레벨을 확인하고 허용하는 시간으로 해당 단위시간을 나누어서 하기 <수학식 1>과 같이 계산한다.
1일 허용시간(hr) 8 4 2 1 1/2 1/4
소음레벨(dBA) 90 95 100 105 110 115
Figure 112008086548980-PAT00001
자극값(Hp) = 청취시간(단위시간)/허용시간()
상기 <표 1>에서 90dBA의 음압레벨로 출력되는 오디오 신호는 8시간 이상을 청취하는 경우 사용자의 청력이 손상됨을 나타내고, 95dBA의 음압레벨로 출력되는 오디오 신호는 4시간 이상을 청취하는 경우 사용자의 청력이 손상됨을 나타내고, 100dBA의 음압레벨로 출력되는 오디오 신호는 2시간 이상을 청취하는 경우 사용자의 청력이 손상됨을 나타내고, 105dBA의 음압레벨로 출력되는 오디오 신호는 1시간 이상을 청취하는 경우 사용자의 청력이 손상됨을 나타내고, 110dBA의 음압레벨로 출력되는 오디오 신호는 1/2시간 이상을 청취하는 경우 사용자의 청력이 손상됨을 나타내며, 115dBA의 음압레벨로 출력되는 오디오 신호는 1/4시간 이상을 청취하는 경우 사용자의 청력이 손상됨을 나타낸다. 따라서, 특정 단위시간, 예를 들어, 6초에 계산된 평균값이 90dBA로 계산된 경우 단위시간이 6초이고, 90dBA 경우 허용하는 청취시간이 8시간이므로 자극값(Hp)(초)은 6/28800이 된다. 750 단계에서 신호 제어부(240), 특히 자극값 획득부(242)는 입력된 오디오 신호의 음압레벨이 청각 손상을 초래하는 음압레벨보다 작으므로 자극값을 '0'으로 설정한다. 자극값이 '0'으로 설정되면 자극값이 누적되더라도 오디오 신호의 음압레벨을 제어하는 청취시간에 영향을 미치지 않는다.
도 3으로 되돌아가서, 330 단계에서 신호 제어부(240), 특히 자극값 누적부(244)는 획득된 자극값으로 자극 누적값을 업데이트한다. 자극 누적값은 저장부(230)에 저장될 수 있다. 자극 누적값은 도 5에 도시된 바와 같이 단위시간에 대한 자극값이 획득되면 획득된 자극값을 자극 누적값에 추가하고 기준이 되는 시간인 24시간의 최초 자극값을 제거한다. 도 5를 참조하여 자세하게 설명한다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 윈도우윙(Windowing) 방식으로 자극 누적값을 계산하는 예를 도시하는 예시도이다.
도 5를 참조하면, 자극값은 도 1a의 그래프 A, 도 1b의 그래프 C, 도 1c의 그래프 E와 같이 입력되는 오디오 신호들에 대하여 단위시간(dT)(401) 단위로 구분하여 각각의 단위시간(401)마다 계산하고, 이렇게 계산된 자극값들을 합산하여 자극 누적값을 계산한다. 예를 들어, 위치(410)에서 24시간(24h)(402)내에는 오디오 신호들의 음압샘플(421) 내지 음압샘플(422)에 대한 자극값을 누적하여 계산된 값이 자극 누적값이 된다. 이때 단위시간, 예를 들어 6초가 경과되어 위치(411)가 되면 오디오 신호의 음압샘플(423)에 대한 자극값이 추가되면서 음압샘플(421)에 대한 자극값은 제거된다. 따라서 위치(411)에서 청력보호 기준시간인 24시간(403)동안 누적되는 오디오 신호의 음압샘플들은 음압샘플(424)부터 음압샘플(423)까지에 대한 자극값들이다.
도 3으로 되돌아가서, 340 단계에서 신호 제어부(240), 특히 청력보호 판단부(246)는 도 5에서 살펴본 바와 같은 기준시간 예를 들어, 24시간동안 자극값들의 누적값이 경고 기준값(Twarning: Tw)이상인지 확인한다. 여기에서 경고 기준값을 예를 들어 0.8일 수 있다. 자극값들의 누적값인 자극 누적값이 경고 기준값이상이면 350 단계로 진행하고 그렇지 않으면 320 단계로 되돌아간다. 350 단계에서 신호 제어부(240), 특히 청력보호 판단부(246)는 기준시간동안 자극값들의 누적값이 제한 기준값(Tlimit: Tl)이상인지 확인한다. 여기에서 제한 기준값은 1이다. 누적값이 제한 기준값이상이면 360 단계로 진행하고 그렇지 않으면 380 단계로 진행하여 사용자에게 경고 상태를 알린 후 370 단계로 진행한다. 이때 사용자에게 경고 상태를 알리는 방법은 다수일 수 있으나 본 발명에서는 예를 들어 도 2의 상태 표시부(250)에 도 6과 같이 표시하는 것으로 설명한다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 청력보호 상태에 따른 볼륨을 표시하는 화면예시도이다.
도 6을 참조하면, 도 2의 상태 표시부(250)는 청력보호 기능(Wise volume)을 오프한 상태 및 청력보호 기능을 온한 상태이지만 안전상태(Safe Mode) 즉, 누적값이 경고 기준값 미만인 경우 기능오프막대(601) 및 안전상태막대(602)와 같이 오디오 신호 출력시 최대 30단계의 볼륨 단계에 해당하는 음압까지 출력할 수 있음을 나타내고, 청력보호 기능을 온한 상태에서 누적값이 경고 기준값 이상인 경우 경고상태막대(603)과 같이 오디오 신호 출력시 최대 25단계(603)의 볼륨 단계에 해당하는 음압까지 출력할 수 있음을 나타내며, 청력보호 기능을 온한 상태에서 누적값이 제한 기준값이상인 경우 제한상태막대(604)와 같이 오디오 신호 출력시 최대 15단계(604)의 볼륨 단계에 해당하는 음압까지 출력할 수 있음을 나타낸다. 즉, 경고 상태에서는 안전상태에서보다 오디오 신호의 최대 출력음압이 제한된 상태로 출력 되고, 제한 상태에서는 경고 상태에서보다 오디오 신호의 최대 출력음압이 제한된 상태로 출력된다. 여기에서 30단계, 25단계, 15단계는 예시일 뿐이며 다른 수치들로 구분될 수 있거나, 수치상의 구분뿐만 아니라 색상으로도 구분될 수 있다. 예를 들어, 최대 볼륨단계 30단계인 안정상태막대(602)가 녹색으로 표시되고, 경고상태막대(603)는 최대 볼륨단계 30단계로 출력되지만 노란색으로 표시되며, 제한상태막대(604)는 최대 볼륨단계도 15단계로 줄어들면서 빨간색으로 구분되어 표시될 수 있다.
도 3으로 되돌아가서, 360 단계에서 신호 제어부(240), 특히 청력보호 판단부(246)는 출력되는 오디오 신호의 음압레벨을 제어하는 신호를 생성하여 출력되는 오디오 신호의 음압레벨을 제어한다. 제어된 신호는 음압레벨 기준값 이하로 출력된다. 370 단계에서 신호 제어부(240)는 청력보호 기능이 오프되는지 확인하고, 청력보호 기능이 오프되면 종료하고, 그렇지 않으면 320 단계로 되돌아간다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 청력보호 상태들간에 전환되는 과정을 도시하는 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 안정상태(410)에서 도 2의 신호 제어부(240), 특히 자극값 누적부(244)가 412 단계에서 획득된 자극값(Hp)으로 자극 누적값(Ha)을 업데이트한다. 414 단계에서 신호 제어부(240), 특히 청력보호 판단부(246)가 업데이트된 자극 누적값과 경고 기준값(Tw)을 비교한 후 업데이트된 자극 누적값이 경고 기준값(Tw)을 초과하지 않으면 412 단계로 되돌아가고, 업데이트된 자극 누적값이 경고 기준값(Tw)을 초과하면 경고상태(420)로 전환한다.
경고상태(420)에서 신호 제어부(240), 특히 자극값 누적부(244)가 422 단계에서 획득된 자극값(Hp)으로 자극 누적값(Ha)을 업데이트한다. 424 단계에서 신호 제어부(240), 특히 청력보호 판단부(246)가 업데이트된 자극 누적값과 경고 기준값(Tw)을 비교한 후 업데이트된 자극 누적값이 경고 기준값(Tw)을 초과하면 426 단계에서 업데이트된 자극 누적값과 제한 기준값(Tl)을 비교하여 업데이트된 자극 누적값이 제한 기준값(Tl)을 초과하면 제한상태(430)로 전환한다. 업데이트된 자극 누적값이 경고 기준값(Tw)을 초과하지 않으면 신호 제어부(240), 특히 청력보호 판단부(246)는 422 단계로 되돌아가고, 업데이트된 자극 누적값이 제한 기준값(Tw)을 초과하지 않으면 428 단계에서 경고 상태를 사용자에게 알린 후 422 단계로 되돌아간다. 여기에서 경고상태는 도 7에서 설명한 바와 같이 사용자에게 상태 표시부(250)를 통해 표시할 수 있다.
제한상태(430)에서 신호 제어부(240), 특히 자극값 누적부(244)가 432 단계에서 획득된 자극값(Hp)으로 자극 누적값(Ha)을 업데이트한다. 434 단계에서 신호 제어부(240), 특히 청력보호 판단부(246)가 업데이트된 자극 누적값과 제한 기준값(Tl)을 비교한 후 업데이트된 자극 누적값이 제한 기준값(Tl)을 초과하면 438 단계에서 제어신호를 생성하여 출력되는 오디오 신호의 음압레벨을 제어한 후 432 단계로 되돌아간다. 업데이트된 자극 누적값이 제한 기준값(Tl)을 초과하지 않으면 436 단계에서 신호 제어부(240), 특히 청력보호 판단부(246)는 업데이트된 자극 누적값과 안전 기준값(Tsafe: Ts)을 비교하여 업데이트된 자극 누적값이 안전 기준값(Ts)이하이면 안정상태(410)로 전환하고 그렇지 않으면 438 단계로 진행한다. 여 기에서 안전 기준값(Ts)은 0.5일 수 있으며 출력되는 오디오 신호의 음압레벨 제어에 따라 업데이트된 자극 누적값이 제한 기준값(Tl)보다 작아지더라도 일정한 값까지 작아질 때까지 음압레벨을 제어함으로써 안정상태(410)으로 전환된 후 바로 경고상태(420) 또는 제한상태(430)로 전환되는 경우를 방지하기 위하여 안전 기준값(Ts)까지 작아지는지 여부가 판단된다.
한편 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
도 1a, 도 1b, 및 도 1c는 본 발명의 일실시예에 따라 신호의 음압레벨이 제어되는 예를 도시하는 그래프들.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 오디오 신호 제어장치의 구성을 도시하는 블록도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 청력 보호를 위해 오디오 신호를 제어하는 과정을 도시하는 흐름도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 청력보호 상태들간에 전환되는 과정을 도시하는 흐름도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 윈도우윙(Windowing) 방식으로 자극 누적값을 계산하는 예를 도시하는 예시도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 청력보호 상태에 따른 볼륨을 표시하는 화면예시도.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 자극값을 획득하는 과정을 도시하는 흐름도.

Claims (4)

  1. 오디오 신호 제어방법에 있어서,
    입력되는 오디오 신호의 출력레벨을 산출하는 과정과,
    상기 산출된 출력레벨에 해당하는 허용시간에 대비하여 미리 정해진 시간동안 상기 오디오 신호의 출력시간이 제한기준값 이상인지 판단하는 과정과,
    상기 출력시간이 상기 제한기준값 이상이면 상기 오디오 신호의 출력레벨을 일정레벨로 제한하여 출력하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 오디오 신호 제어방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 출력시간이 상기 제한기준값 이상이면 상기 오디오 신호의 출력레벨의 제한을 표시하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 오디오 신호 제어방법.
  3. 오디오 신호 제어장치에 있어서,
    입력되는 오디오 신호의 출력레벨을 산출하는 산출부와,
    상기 오디오 신호의 출력레벨에 해당하는 허용시간에 대비하여 미리 정해진 시간동안 상기 오디오 신호의 출력시간이 제한기준값 이상인지 판단하는 신호 제어 부와,
    상기 출력시간이 상기 기준값 이상이면 상기 오디오 신호의 출력레벨을 일정레벨로 제한하여 출력하는 출력부를 포함함을 특징으로 하는 오디오 신호 제어장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 출력시간이 상기 제한기준값 이상이면 상기 오디오 신호의 출력레벨의 제한을 표시하는 표시부를 더 포함함을 특징으로 하는 오디오 신호 제어장치.
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