KR20140095161A - 주파수대역별 역동범위처리장치 및 주파수대역별 역동범위처리장치의 동작 방법 - Google Patents

주파수대역별 역동범위처리장치 및 주파수대역별 역동범위처리장치의 동작 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 주파수대역별 역동범위처리장치 및 주파수대역별 역동범위처리장치의 동작 방법에 관한 것으로, 각 주파수대역별 음성신호에 대하여 역동범위 증폭처리(압축처리)를 적용함에 있어서 이동통신 통화환경의 특이성을 감안하여 음성신호에 대한 역동범위 증폭처리의 효과가 극대화될 수 있도록 하는 구성을 개시하고 있다.

Description

주파수대역별 역동범위처리장치 및 주파수대역별 역동범위처리장치의 동작 방법{DYNAMIC RANGE COMPRESSION DEVICE FOR MULTI-BAND AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 주파수대역별 역동범위처리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 음성신호에 대하여 역동범위 압축처리(DRC : Dynamic Range Compression)를 적용함에 있어서 이동통신 통화환경의 특이성을 감안하여 음성신호에 대한 역동범위 압축처리의 효과가 극대화될 수 있도록 하는 주파수대역별 역동범위처리장치 및 주파수대역별 역동범위처리장치의 동작 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 음성출력장치를 이용하는 사용자들은, 만족스러운 음량 크기를 만들기 위해서 음성출력장치의 재생 음량의 크기를 키운다. 사용자기 이렇게 음량을 키울 때 재생되는 음성신호의 역동범위(Dynamic Range)가 증가하게 된다. 이처럼 음성출력장치의 재생 음량을 키워 음성신호의 역동범위(Dynamic Range)와 관련된 한계를 초과하는 시점까지 증가될 때, 클리핑(Clipping)과 같은 왜곡이 발생하게 된다.
이런 왜곡을 줄이면서 음량을 키우기 위해서는, 기존에는 음성신호의 크기가 큰 부분과 작은 부분 사이의 음량 크기 차이를 줄이는 역동범위 압축처리(DRC : Dynamic Range Compression)를 수행하는 역동범위 압축장치(이하, DRC 장치라 함)를 사용하고 있다.
이러한 DRC 장치는, 코덱(codec)이나 다른 음성필터에서 음성신호가 처리되기 이전에 음성신호 전처리 단계에서, 음성신호에 대하여 역동범위 압축처리를 수행함으로써 음성신호의 크기가 큰 부분과 작은 부분 사이의 음량 크기 차이를 줄인다.
하지만, 이런 형태의 기존 DRC 장치는, 보청기나 음악과 같은 일반적인 오디오 신호를 위한 역동범위 압축처리 기술이었기 때문에, 원 음성신호 자체가 왜곡되어 음색이 변경되어 이동단말의 마이크에 입력될 수 있고, 이러한 음성신호가 망을 통해 상대방 이동단말로 전달되는 이동통신의 통화환경에서는 음질 개선에 한계를 가질 수 밖에 없다.
예컨대, 이동통신의 통화환경에서는, 통화자가 이동단말을 통해 통화하는 경우 통화자와 이동단말 간 거리가 일정하게 유지되지 않고 변동되어 원 음성신호가 왜곡되어 일정하지 못할 수 있고, 특히 핸즈프리나 블루투스를 이용한 통화 시 이러한 현상은 더 두드러질 수 있다.
이에, 본 발명에서는, 음성신호에 대하여 역동범위 압축처리를 적용함에 있어서 이동통신 통화환경의 특이성을 감안하여 음성신호에 대한 역동범위 압축처리의 효과가 극대화될 수 있도록 하는 방안을 제안하고자 한다.
본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출된 것으로서, 본 발명에서 도달하고자 하는 목적은 음성신호에 대하여 역동범위 압축처리(DRC : Dynamic Range Compression)를 적용함에 있어서 이동통신 통화환경의 특이성을 감안하여 음성신호에 대한 역동범위 압축처리의 효과가 극대화될 수 있도록 하는 주파수대역별 역동범위처리장치 및 주파수대역별 역동범위처리장치의 동작 방법을 제안하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 관점에 따른 주파수대역별 역동범위처리장치는, 입력되는 음성신호를 각 주파수대역 별로 분할하는 신호분할부; 상기 분할한 각 주파수대역별 음성신호의 신호세기에 기초하여, 상기 각 주파수대역 별로 역동범위증폭치를 결정하는 증폭처리제어부; 상기 증폭처리제어부에서 결정한 주파수대역 별 역동범위증폭치에 기초하여, 상기 각 주파수대역별 음성신호를 증폭 처리하는 증폭처리부; 및 상기 주파수대역별처리부에서 증폭 처리된 각 주파수대역별 음성신호를 결합하여 역동범위 처리된 하나의 음성신호를 출력하는 신호출력부를 포함한다.
바람직하게는, 상기 증폭처리제어부는, 상기 음성신호 중 특정 구간의 음성신호가 음성구간인지 여부를 판단하는 구간판단부, 상기 각 주파수대역별 음성신호 중 상기 특정 구간의 음성신호에서 상기 각 주파수대역 별로 분할된 각 주파수대역별 음성신호에 대하여, 상기 특정 구간의 각 주파수대역별 음성신호의 신호세기를 기초로 계산되는 신호세기통계값에 따라 음성신호종류를 결정하는 종류결정부, 상기 구간판단부의 판단결과 및 상기 종류결정부의 결정 결과에 따라, 상기 각 주파수대역 별로 역동범위증폭치를 결정하는 주파수대역별증폭치결정부를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 종류결정부는, 상기 특정 구간의 각 주파수대역별 음성신호의 신호세기를 기초로 상기 특정 구간의 각 주파수대역별 음성신호에 대한 신호세기의 최고치 및 최저치 및 평균치 및 표준편차 중 적어도 하나를 포함하는 상기 신호세기통계값을 계산하고, 기 지정된 신호세기통계값별 음성신호종류를 토대로 상기 특정 구간의 각 주파수대역별 음성신호에 대하여 상기 계산한 신호세기통계값에 따른 음성신호종류를 결정할 수 있다.
바람직하게는, 상기 주파수대역별증폭치결정부는, 상기 구간판단부의 판단결과 상기 특정 구간의 음성신호가 음성구간인 경우, 입력신호의 신호세기 증가 대비 역동범위증폭치의 증가 비율이 상이한 다수의 역동범위입출력곡선으로부터 상기 종류결정부에서 결정한 상기 특정 구간의 각 주파수대역별 음성신호에 대한 음성신호종류에 따라 상기 각 주파수대역 별로 역동범위입출력곡선을 선택하는 입출력곡선선택부, 상기 특정 구간의 음성신호에 포함되는 각 음성신호샘플 별 신호세기의 절대치 중 최대절대치를 확인하고, 상기 확인한 최대절대치를 상기 특정 구간의 최대절대치로서 결정하는 최대절대치결정부, 상기 각 주파수대역 별로 선택한 역동범위입출력곡선을 기초로, 상기 결정한 최대절대치를 입력신호의 신호세기로 하여 상기 각 주파수대역 별로 역동범위증폭치를 결정하는 증폭치결정부를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 최대절대치결정부는, 확인한 상기 특정 구간의 최대절대치 및 상기 음성신호와 관련하여 상기 특정 구간 보다 앞선 소정 구간에서 확인한 최대절대치 중 가장 큰 최대절대치를 최종적으로 상기 특정 구간의 최대절대치로서 결정할 수 있다.
바람직하게는, 상기 증폭치결정부는, 상기 특정 구간의 각 주파수대역별 음성신호와 관련하여 결정한 상기 각 주파수대역별 역동범위증폭치 중에서, 상기 특정 구간 보다 앞선 직전 구간의 각 주파수대역별 음성신호와 관련하여 결정한 각 주파수대역별 역동범위증폭치와 비교한 결과 증폭치의 증가정도가 기 지정된 특정 증가정도 이상인 특정 주파수대역의 역동범위증폭치가 존재하는 경우, 상기 특정 주파수대역의 역동범위증폭치를 특정치 만큼 감소시킬 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 관점에 따른 주파수대역별 역동범위처리장치의 동작 방법은, 입력되는 음성신호를 각 주파수대역 별로 분할하는 신호분할단계; 상기 분할한 각 주파수대역별 음성신호의 신호세기에 기초하여, 상기 각 주파수대역 별로 역동범위증폭치를 결정하는 증폭처리제어단계; 상기 결정한 주파수대역 별 역동범위증폭치에 기초하여, 상기 각 주파수대역별 음성신호를 증폭 처리하는 주파수대역별증폭처리단계; 및 상기 증폭 처리된 각 주파수대역별 음성신호를 결합하여 역동범위 처리된 하나의 음성신호를 출력하는 신호출력단계를 포함한다.
바람직하게는, 상기 증폭처리제어단계는, 상기 음성신호 중 특정 구간의 음성신호가 음성구간인지 여부를 판단하는 음성신호구간판단단계, 상기 각 주파수대역별 음성신호 중 상기 특정 구간의 음성신호에서 상기 각 주파수대역 별로 분할된 각 주파수대역별 음성신호에 대하여, 상기 특정 구간의 각 주파수대역별 음성신호의 신호세기를 기초로 계산되는 신호세기통계값에 따라 음성신호종류를 결정하는 주파수대역별음성신호종류결정단계, 상기 음성신호구간판단단계의 판단결과 및 상기 주파수대역별음성신호종류결정단계의 결정 결과에 따라, 상기 각 주파수대역 별로 역동범위증폭치를 결정하는 증폭치결정단계를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 주파수대역별음성신호종류결정단계는, 상기 특정 구간의 각 주파수대역별 음성신호의 신호세기를 기초로 상기 특정 구간의 각 주파수대역별 음성신호에 대한 신호세기의 최고치 및 최저치 및 평균치 및 표준편차 중 적어도 하나를 포함하는 상기 신호세기통계값을 계산하고, 기 지정된 신호세기통계값별 음성신호종류를 토대로 상기 특정 구간의 각 주파수대역별 음성신호에 대하여 상기 계산한 신호세기통계값에 따른 음성신호종류를 결정할 수 있다.
바람직하게는, 상기 증폭치결정단계는, 상기 특정 구간의 음성신호가 음성구간인 경우, 입력신호의 신호세기 증가 대비 역동범위증폭치의 증가 비율이 상이한 다수의 역동범위입출력곡선으로부터 상기 결정한 상기 특정 구간의 각 주파수대역별 음성신호에 대한 음성신호종류에 따라 상기 각 주파수대역 별로 역동범위입출력곡선을 선택하는 주파수대역별역동범위입출력곡선선택단계, 상기 특정 구간의 음성신호에 포함되는 각 음성신호샘플 별 신호세기의 절대치 중 최대절대치를 확인하고, 상기 확인한 최대절대치를 상기 특정 구간의 최대절대치로서 결정하는 최대절대치결정단계, 상기 각 주파수대역 별로 선택한 역동범위입출력곡선을 기초로, 상기 결정한 최대절대치를 입력신호의 신호세기로 하여 상기 각 주파수대역 별로 역동범위증폭치를 결정하는 주파수대역별증폭치결정단계를 포함할 수 있다.
이에, 본 발명의 주파수대역별 역동범위처리장치 및 주파수대역별 역동범위처리장치의 동작 방법은, 각 주파수대역별 음성신호에 대하여 역동범위 증폭처리(압축처리)를 적용함에 있어서 이동통신 통화환경의 특이성을 감안하여 음성신호에 대한 역동범위 증폭처리의 효과가 극대화될 수 있도록 하는 효과를 갖는다.
도 1은 일반적인 이동통신의 통화환경에서 단말 간 통화를 설명하기 위한 통신시스템을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 주파수대역별 역동범위처리장치를 나타내는 제어 블록도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 주파수대역별 역동범위처리장치에서 일부 기능부를 구체적으로 설명하는 제어 블록도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 주파수대역별 역동범위처리장치의 동작 방법에서의 동작 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 주파수대역별 역동범위처리장치에서 이용하는 다수의 역동범위입출력곡선을 보여주는 예시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.
먼저, 도 1을 참조하여 설명하면, 일반적으로 이동통신 통화환경은, 이동통신망이 포함된 네트워크(1)를 통해 발신단말(100) 및 착신단말(200) 간의 통화 로가 연결되어 이를 통해 음성신호가 상호 송수신됨으로써 상호 통화자 간의 통화가 실현되도록 한다.
물론, 전술에서는 이동통신 통화환경을 언급하였지만, 유선 통화환경 및 인터넷 통화 환경 역시, 발신단말(100) 및 착신단말(200) 간 음성신호 송수신을 통해 통화가 실현되는 것은 동일할 것이다.
예컨대, 발신단말(100)이든 착신단말(200)이든, 통화자가 말하는 목소리 및 주변의 배경잡음이 함께 단말의 마이크를 통해 입력될 것이고, 마이크를 통해 입력된 음성신호(목소리+배경잡음)는 일련의 코딩 처리과정을 거쳐 이동통신망을 통해 상대방 단말 즉 발신단말(100) 또는 착신단말(200)로 송신되고, 이에 상대방 단말에서는 수신된 음성신호를 일련의 디코딩 처리과정을 거쳐 스피커를 통해 출력할 것이다.
더욱이, 이동통신 통화환경에서는, 통화자가 단말 즉 발신단말(100) 또는 착신단말(200)을 통해 통화하는 경우. 통화자와 단말 간 거리가 일정하게 유지되지 않고 변동되어 원 음성신호 특히 목소리 크기가 왜곡되어 일정하지 못할 수 있고, 특히 핸즈프리나 블루투스를 이용한 통화 시 이러한 현상은 더 두드러질 수 있다.
이에, 본 발명에서는, 이동통신 통화환경의 특이성을 감안하여 통화자에 의해 단말의 마이크로 입력되는 음성신호에 대한 역동범위 압축처리의 효과가 극대화될 수 있도록 하는 주파수대역별 역동범위처리장치를 제안하고자 한다.
이하에서는, 도 2를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 주파수대역별 역동범위처리장치(300)를 구체적으로 설명하도록 한다.
설명에 앞서, 본 발명에 따른 주파수대역별 역동범위처리장치(300)는, 도 1의 발신단말(100) 또는 착신단말(200) 내에 위치할 수 있으며, 설명의 편의를 위해 단말(100)을 언급하도록 하겠다.
단말(100)의 음성신호입력부(110)는, 외부로부터 음성을 입력받고 이에 따른 음성신호를 본 발명에 따른 주파수대역별 역동범위처리장치(300)로 출력한다.
예컨대, 음성신호입력부(110)는, 외부로부터 음성을 입력받는 마이크(미도시)를 통해 입력된 음성에 따른 음성신호를 본 발명에 따른 주파수대역별 역동범위처리장치(300)로 출력할 수 있다.
이에, 본 발명의 주파수대역별 역동범위처리장치(300)는, 음성신호입력부(110)를 통해 입력되는 음성신호를 수신하고, 이하에서 구체적으로 설명하게 될 본 발명에 따른 각 주파수대역별 음성신호에 대한 역동범위 증폭처리(압축처리)를 수행하여, 처리부(120)로 출력한다.
처리부(120)는, 주파수대역별 역동범위처리장치(300)로부터 출력되는 음성신호 즉, 각 주파수대역별 음성신호에 대한 역동범위 증폭처리(압축처리)가 수행된 음성신호를 단말(100)에서 이동통신망으로 전송하기 위해 처리한다.
이하에서, 본 발명에 따른 주파수대역별 역동범위처리장치(300)를 구체적으로 설명하면, 주파수대역별 역동범위처리장치(300)는, 입력되는 음성신호를 각 주파수대역 별로 분할하는 신호분할부(310)와, 상기 분할한 각 주파수대역별 음성신호의 신호세기에 기초하여, 상기 각 주파수대역 별로 역동범위증폭치를 결정하는 증폭처리제어부(350)와, 증폭처리제어부(350)에서 결정한 주파수대역 별 역동범위증폭치에 기초하여, 상기 각 주파수대역별 음성신호를 증폭 처리하는 증폭처리부(330)와, 주파수대역별처리부(330)에서 증폭 처리된 각 주파수대역별 음성신호를 결합하여 역동범위 처리된 하나의 음성신호를 출력하는 신호출력부(340)를 포함한다.
더 나아가, 본 발명에 따른 주파수대역별 역동범위처리장치(300)는, 입력블록부(320)를 더 포함할 수 있다.
신호분할부(310)는, 입력되는 음성신호를 각 주파수대역 별로 분할한다.
예컨대, 신호분할부(310)는, 특정 주파수대역의 음성신호 만을 통과시키고 다른 주파수대역의 음성신호에 대해서는 감쇄 또는 제거시키는 다수의 대역통과필터를 구비하여, 입력되는 음성신호를 다수의 대역통화필터 통해 각 주파수대역 별로 분할할 수 있다.
이때, 신호분할부(310)는, 기존의 다양한 형태의 대역통과필터를 채택하여 음성신호를 각 주파수대역 별로 분할할 수 있으며, 예를 들면 FIR(Finite Impulse Response)필터 또는 선형위상FIR필터를 채택할 수 있고, 또는 다상직교필터뱅크(PQF, Polyphase Quadrature Filterbank)를 채택할 수도 있을 것이다.
입력블록부(320)는, 신호분할부(310)에서 분할된 각 주파수대역별 음성신호를 일정 시간간격의 구간 단위로 구분한다.
설명의 편의를 위해 각 주파수대역별 음성신호 중 하나의 특정 주파수대역의 음성신호를 언급하면, 입력블록부(320)는, 입력되는 특정 주파수대역의 음성신호를 일정 시간간격으로 버퍼링하여 하나의 구간 즉 하나의 프레임으로 구성함으로써, 입력되는 특정 주파수대역의 음성신호를 일정 시간간격의 구간 단위, 즉 일정 시간간격의 프레임 단위로 구성할 수 있다.
이때, 음성신호는 샘플단위로 입력되기 때문에, 하나의 프레임에는 일정시간 동안 버퍼링된 다수의 음성신호샘플이 포함될 것이다.
이에, 입력블록부(320)는, 전술과 같이 신호분할부(310)에서 분할되어 입력되는 각 주파수대역별 음성신호 각각을 프레임 단위로 구성할 수 있다.
이하에서는 설명의 편의를 위해, 현재 시점에 입력블록부(320)에서 프레임 단위로 구성하여 출력하는 각 주파수대역별 음성신호의 프레임을 특정 프레임(예 : k번째 프레임)으로 언급하여 설명하도록 하겠다. 다시 말해, 입력블록부(320)에서는, 현재 시점에 구성한 특정 프레임(예 : k번째 프레임)의 제1주파수대역 음성신호, 특정 프레임(예 : k번째 프레임)의 제2주파수대역 음성신호, 특정 프레임(예 : k번째 프레임)의 제3주파수대역 음성신호... 특정 프레임(예 : k번째 프레임)의 제(n)주파수대역 음성신호를 증폭처리부(330)로 출력하는 것으로 설명하겠다.
증폭처리제어부(350)는, 신호분할부(310)에서 분할한 각 주파수대역별 음성신호의 신호세기에 기초하여, 각 주파수대역 별로 역동범위증폭치를 결정한다.
즉, 증폭처리제어부(350)는, 신호분할부(310)에서 분할되고 입력블록부(320)로부터 출력되는 프레임 단위의 각 주파수대역별 음성신호의 신호세기에 기초하여, 각 주파수대역에 대하여 프레임 단위 마다 역동범위증폭치를 가변적으로 결정할 수 있다.
이에, 증폭처리제어부(350)는, 각 주파수대역 별로 역동범위증폭치를 결정함에 있어서, 하나의 동일 주파수대역에 대해 항상 같은 역동범위증폭치를 적용하는 것이 아니라 해당 주파수대역의 음성신호 신호세기가 변함에 따라 적응적으로 최적의 역동범위증폭치를 결정하여 적용할 수 있도록 한다. 이와 관련된 구체적인 설명은 이 후 도 3을 참조하여 상세하게 설명하도록 하겠다.
증폭처리부(330)는, 증폭처리제어부(350)에서 결정한 주파수대역 별 역동범위증폭치에 기초하여, 각 주파수대역별 음성신호를 증폭 처리한다.
예컨대, 증폭처리부(330)는, 현재 시점에 입력블록부(320)로부터 특정 프레임(예 : k번째 프레임)의 제1주파수대역 음성신호, 특정 프레임(예 : k번째 프레임)의 제2주파수대역 음성신호, 특정 프레임(예 : k번째 프레임)의 제3주파수대역 음성신호... 특정 프레임(예 : k번째 프레임)의 제(n)주파수대역 음성신호를 수신할 수 있다.
그리고, 증폭처리부(330)는, 특정 프레임(예 : k번째 프레임)과 관련하여 증폭처리제어부(350)에서 결정한 주파수대역 별 역동범위증폭치가 수신되면, 수신한 주파수대역 별 역동범위증폭치를 기초로 전술의 수신한 특정 프레임(예 : k번째 프레임)의 각 주파수대역(제1,2,3.. .n)별 음성신호를 증폭 처리할 수 있다.
신호출력부(340)는, 주파수대역별처리부(330)에서 증폭 처리된 각 주파수대역별 음성신호를 결합하여 역동범위 처리된 하나의 음성신호를 출력한다.
즉, 신호출력부(340)는, 주파수대역별처리부(330)에서 증폭 처리된 각 주파수대역별 음성신호를 결합한다. 그리고, 신호출력부(340)는, 하나로 결합된 특정 프레임(예 : k번째 프레임)의 음성신호를 다시 음성신호샘플단위로 변경하여 출력할 수 있다.
이하에서는 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 주파수대역별 역동범위처리장치(300)에서 전술한 증폭처리제어부(350)을 구체적으로 설명하도록 하겠다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 주파수대역별 역동범위처리장치(300)의 증폭처리제어부(350)는, 상기 음성신호 중 특정 구간의 음성신호가 음성구간인지 여부를 판단하는 구간판단부(354)와, 상기 각 주파수대역별 음성신호 중 상기 특정 구간의 음성신호에서 상기 각 주파수대역 별로 분할된 각 주파수대역별 음성신호에 대하여, 상기 특정 구간의 각 주파수대역별 음성신호의 신호세기를 기초로 계산되는 신호세기통계값에 따라 음성신호종류를 결정하는 종류결정부(356)와, 구간판단부(354)의 판단결과 및 종류결정부(356)의 결정 결과에 따라, 상기 각 주파수대역 별로 역동범위증폭치를 결정하는 주파수대역별증폭치결정부 (360)를 포함할 수 있다.
더 나아가, 증폭처리제어부(350)에는, 입력블록부(352)가 더 포함될 수 있다. 이러한 입력블록부(352)는, 전술의 도 1에서 설명한 입력블록부(320)와 대응되는 구성이다.
즉, 입력블록부(352)는, 도 1에서 알수 있듯이, 신호분할부(310)로 입력되는 음성신호를 수신하고, 신호분할부(310)에서 분할한 각 주파수대역별 음성신호를 수신한다.
이에, 입력블록부(352)는, 입력되는 음성신호 즉 각 주파수대역 별로 분할되기 이전의 음성신호를 일정 시간간격의 구간 단위로 구분한다.
다시 말해, 입력블록부(352)는, 입력되는 음성신호를 일정 시간간격으로 버퍼링하여 하나의 구간 즉 하나의 프레임으로 구성함으로써, 입력되는 음성신호를 일정 시간간격의 구간 단위, 즉 일정 시간간격의 프레임 단위로 구성할 수 있다.
더불어, 입력블록부(352)는, 전술의 도 1에서 설명한 입력블록부(320)와 같이, 신호분할부(310)에서 분할된 각 주파수대역별 음성신호를 일정 시간간격의 구간 단위로 구분한다.
다시 말해, 각 주파수대역별 음성신호 중 하나의 특정 주파수대역의 음성신호를 언급하여 설명하면, 입력블록부(320)는, 입력되는 특정 주파수대역의 음성신호를 일정 시간간격으로 버퍼링하여 하나의 구간 즉 하나의 프레임으로 구성함으로써, 입력되는 특정 주파수대역의 음성신호를 일정 시간간격의 구간 단위, 즉 일정 시간간격의 프레임 단위로 구성할 수 있다.
이에, 입력블록부(352)는, 전술과 같이 각 주파수대역 별로 분할되기 이전의 입력 음성신호를 프레임 단위로 구성하고, 신호분할부(310)에서 분할되어 입력되는 각 주파수대역별 음성신호 각각을 프레임 단위로 구성할 수 있다.
이하에서는 설명의 편의를 위해, 현재 시점에 입력블록부(320)에서 프레임 단위로 구성하여 출력하는 음성신호의 프레임 및 이 음성신호에서 각 주파수대역 별로 분할된 각 주파수대역별 음성신호의 프레임을 특정 프레임(예 : k번째 프레임)으로 언급하여 설명하도록 하겠다.
다시 말해, 입력블록부(320)에서는, 현재 시점에 구성한 특정 프레임(예 : k번째 프레임)의 음성신호를 구간판단부(354) 및 주파수대역별증폭치결정부(360)로 출력하고, 현재 시점에 구성한 특정 프레임(예 : k번째 프레임)의 제1주파수대역 음성신호, 특정 프레임(예 : k번째 프레임)의 제2주파수대역 음성신호, 특정 프레임(예 : k번째 프레임)의 제3주파수대역 음성신호... 특정 프레임(예 : k번째 프레임)의 제(n)주파수대역 음성신호를 종류결정부(356)로 출력하는 것으로 설명하겠다.
구간판단부(354)는, 상기 음성신호 중 특정 구간의 음성신호가 음성구간인지 여부를 판단한다. 여기서 특정 구간이란, 전술의 현재 시점에 대응되는 특정 프레임(예 : k번째 프레임)을 의미한다.
즉, 구간판단부(354)는, 전술과 같이 입력블록부(320)로부터 프레임 단위로 구성되는 음성신호가 수신될 것이다.
이에, 구간판단부(354)는, 현재 시점에 수신되는 특정 프레임(예 : k번째 프레임)의 음성신호가 음성구간에 해당하는지 아니면 비음성구간에 해당하는지를 판단하게 된다.
이때, 구간판단부(354)는, 특정 프레임(예 : k번째 프레임)의 음성신호가 음성구간인지 또는 비음성구간인지를 판단하는 방법으로, 기존의 다양한 음성 및 비음성 판단 알고리즘 중 하나를 채택할 수 있다.
예를 들면, 구간판단부(354)는, 입력된 특정 프레임(예 : k번째 프레임)의 음성신호에 기 지정된 음성특징요소가 포함되는지 여부를 확인하여, 포함되는 경우 음성구간으로 포함되지 않는 경우 비음성구간으로 판단할 수 있다.
보다 구체적으로는, 구간판단부(354)는, 입력된 특정 프레임(예 : k번째 프레임)의 음성신호에 대한 잡음 감쇄 이후, 음성신호에 대하여 기 설정된 계산방식에 다라 특성치 또는 양적수치를 계산하고, 계산된 특정치 또는 양적수치와 음성판단임계치(threshold)를 비교함으로써, 음성신호에 기 지정된 음성특징요소가 포함되는지 여부를 확인할 수 있다.
종류결정부(356)는, 수신되는 각 주파수대역별 음성신호 중 상기 특정 구간 즉 특정 프레임(예 : k번째 프레임)의 음성신호에서 각 주파수대역 별로 분할된 각 주파수대역별 음성신호에 대하여, 특정 프레임(예 : k번째 프레임)의 각 주파수대역별 음성신호의 신호세기를 기초로 계산되는 신호세기통계값에 따라 음성신호종류를 결정한다.
즉, 종류결정부(356)는, 전술과 같이 입력블록부(320)로부터 프레임 단위로 구성되는 각 주파수대역별 음성신호가 수신될 것이다.
이에, 종류결정부(356)는, 현재 시점에 수신되는 특정 프레임(예 : k번째 프레임)의 각 주파수대역별 음성신호에 대하여, 특정 프레임(예 : k번째 프레임)의 각 주파수대역별 음성신호의 신호세기를 기초로 계산되는 신호세기통계값에 따라 음성신호종류를 결정하는 것이다.
보다 구체적으로 설명하면, 종류결정부(356)는, 특정 구간 즉 특정 프레임(예 : k번째 프레임)의 각 주파수대역별 음성신호의 신호세기를 기초로, 특정 프레임(예 : k번째 프레임)의 각 주파수대역별 음성신호에 대한 신호세기의 최고치 및 최저치 및 평균치 및 표준편차 중 적어도 하나를 포함하는 신호세기통계값을 계산하고, 기 지정된 신호세기통계값별 음성신호종류를 토대로 특정 프레임(예 : k번째 프레임)의 각 주파수대역별 음성신호에 대하여 상기 계산한 신호세기통계값에 따른 음성신호종류를 결정할 수 있다.
여기서, 기 지정된 신호세기통계값별 음성신호종류는, 음성신호의 신호세기의 최고치, 최저치, 평균치 및 표준편차 각각의 조합에 따라 해당 음성신호가 어떤 종류의 음성신호인지를 결정할 수 있도록 다수의 실험을 통해 지정되는 정보일 수 있다. 더 나아가, 신호세기통계값별 음성신호종류는, 각 주파수대역별로 상이하게 지정되어 있는 것이 바람직하다.
여기서, 음성신호종류는, 예컨대 통화자의 목소리를 언급하여 설명하면, 발음 중인 목소리의 크기가 어떻게 변하는지 예컨대 목소리의 크기가 일정한지, 목소리의 크기가 커지는지 작아지는지, 목소리의 크기가 커졌다가 작아지는지, 목소리의 크기가 작아졌다가 커지는지, 목소리의 크기가 커졌다 작아졌다를 얼마나 자주 반복하는지, 목소리의 발음이 자음에 해당하지, 모음에 해당하는지, 자음 중 된소리인지 등을 구분하도록 지정되는 종류일 수 있다.
이에 다시 설명하면, 먼저 종류결정부(356)는, 특정 프레임(예 : k번째 프레임)의 각 주파수대역별 음성신호의 신호세기를 확인한다. 이는 기존의 신호세기 확인 알고리즘을 이용하여 실현 가능하므로 구체적인 설명을 생략하도록 한다.
이에, 종류결정부(356)는, 특정 프레임(예 : k번째 프레임)의 각 주파수대역별 음성신호의 신호세기를 기초로, 주파수대역별 음성신호 각각에 대하여 신호세기의 최고치, 최저치, 평균치, 그리고 표준편차를 계산할 수 있다.
이처럼, 종류결정부(356)는, 특정 프레임(예 : k번째 프레임)의 주파수대역별 음성신호 각각에 대하여 계산한 최고치, 최저치, 평균치, 그리고 표준편차를 계산하면, 전술과 같이 기 지정된 신호세기통계값별 음성신호종류를 토대로 특정 프레임(예 : k번째 프레임)의 주파수대역별 음성신호 각각에 대하여 계산한 신호세기통계값에 따른 음성신호종류를 결정할 수 있다.
주파수대역별증폭치결정부(360)는, 구간판단부(354)의 판단결과 및 종류결정부(356)의 결정 결과에 따라, 각 주파수대역 별로 역동범위증폭치를 결정하는
여기서 주파수대역별증폭치결정부(360)를 보다 구체적으로 설명하면, 주파수대역별증폭치결정부(360)는, 입출력곡선선택부(362), 최대절대치결정부(364) 및 증폭치결정부(366)를 포함할 수 있다.
입출력곡선선택부(362)는, 구간판단부(354)의 판단결과 특정 구간 즉 특정 프레임(예 : k번째 프레임)의 음성신호가 음성구간인 경우, 입력신호의 신호세기 증가 대비 역동범위증폭치의 증가 비율이 상이한 다수의 역동범위입출력곡선으로부터 종류결정부(356)에서 결정한 특정 프레임(예 : k번째 프레임)의 각 주파수대역별 음성신호에 대한 음성신호종류에 따라 각 주파수대역 별로 역동범위입출력곡선을 선택한다.
즉, 입출력곡선선택부(362)는, 구간판단부(354)에서 특정 프레임(예 : k번째 프레임)의 음성신호가 음성구간이라고 판단된 경우, 종류결정부(356)에서 특정 프레임(예 : k번째 프레임)의 주파수대역별 음성신호 각각에 대하여 결정된 각 음성신호종류에 따라 전술의 다수의 역동범위입출력곡선 중에서 각 주파수대역 별로 역동범위입출력곡선을 선택한다.
이에, 입출력곡선선택부(362)는, 특정 프레임(예 : k번째 프레임)과 관련하여, 다수의 역동범위입출력곡선 중에서 제1주파수대역의 역동범위입출력곡선, 제2주파수대역의 역동범위입출력곡선, 제3주파수대역의 역동범위입출력곡선 ... 제(n)주파수대역의 역동범위입출력곡선을 선택할 수 있다.
예컨대, 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 주파수대역별 역동범위처리장치(300)는, 입력신호의 신호세기를 x축으로 증폭된 출력신호의 신호세기를 y축으로 하여, 입력신호의 신호세기 증가 대비 역동범위증폭치의 증가 비율이 상이한 다수의 역동범위입출력곡선을 보유할 수 있다.
이에, 입출력곡선선택부(362)는, 특정 프레임(예 : k번째 프레임)과 관련하여, 주파수대역별 음성신호 각각에 대하여 결정된 각 음성신호종류에 따라 각 주파수대역 별로 최적의 음량 크기(음성신호 신호세기와 관련됨)로 처리하기 위해 다수의 역동범위입출력곡선 중에서 역동범위입출력곡선을 선택할 수 있다.
한편, 입출력곡선선택부(362)는, 구간판단부(354)에서 특정 프레임(예 : k번째 프레임)의 음성신호가 비음성구간이라고 판단된 경우에는, 종류결정부(356)에서 특정 프레임(예 : k번째 프레임)의 주파수대역별 음성신호 각각에 대하여 결정된 음성신호종류와 관계 없이 전술의 다수의 역동범위입출력곡선 중에서 각 주파수대역 모두에 대해서 증폭정도가 가장 작은 역동범위입출력곡선(①)을 선택할 수도 있다.
물론, 구간판단부(354)에서 특정 프레임(예 : k번째 프레임)의 음성신호가 비음성구간이라고 판단된 경우에는, 주파수대역별 역동범위처리장치(300)에서 각 주파수대역별 음성신호에 대한 증폭을 수행하지 않는 것도 가능할 것이다.
최대절대치결정부(364)는, 특정 프레임(예 : k번째 프레임)의 음성신호(각 주파수대역 별로 분할되지 않은 음성신호)에 포함되는 각 음성신호샘플 별 신호세기의 절대치 중 최대절대치를 확인하고, 확인한 최대절대치를 특정 프레임(예 : k번째 프레임)의 최대절대치로서 결정한다.
더 나아가, 최대절대치결정부(364)는, 전술과 같이 확인한 특정 프레임(예 : k번째 프레임)의 최대절대치를 저장할 수 있다. 이에, 최대절대치결정부(364)는, 현재 시점의 특정 프레임(예 : k번째 프레임) 보다 앞선 k-1번째, k-2번째, k-3번째 프레임의 최대절대치를 저장하고 있을 것이다.
이에, 최대절대치결정부(364)는, 전술과 같이 확인한 특정 프레임(예 : k번째 프레임)의 최대절대치와, 상기 음성신호와 관련하여 특정 프레임(예 : k번째 프레임) 보다 앞선 소정 구간(예 : k-1번째, k-2번째, k-3번째 프레임)에서 전술과 같은 과정을 통해 확인한 최대절대치 중 가장 큰 최대절대치를 최종적으로 특정 프레임(예 : k번째 프레임)의 최대절대치로서 결정할 수도 있다.
이는, 특정 프레임(예 : k번째 프레임)의 음성신호에서 혹여나 발생할 수 있는 급격한 신호세기 증가를 예방하기 위함이다.
증폭치결정부(366)는, 전술과 같이 특정 프레임(예 : k번째 프레임)과 관련하여 각 주파수대역 별로 선택한 역동범위입출력곡선을 기초로, 최대절대치결정부(364)에서 결정한 최대절대치를 입력신호의 신호세기로 하여 특정 프레임(예 : k번째 프레임)의 각 주파수대역 별로 역동범위증폭치(scalefactork(m))를 결정한다. 여기서, k는 전술의 k번째 프레임을 의미하고, m은 주파수대역(m=1,2,3.. .n)을 의미한다.
예를 들어, 도 5를 참조하여, 특정 프레임(예 : k번째 프레임)과 관련하여 제1주파수대역에 대하여 역동범위입출력곡선②, 제2주파수대역에 대하여 역동범위입출력곡선③, 제3주파수대역에 대하여 역동범위입출력곡선③이 선택되고, 특정 프레임(예 : k번째 프레임)과 관련하여 결정된 최대절대치가 256 이라면, 증폭치결정부(366)는 제1주파수대역의 역동범위증폭치로서 a/256, 제2주파수대역의 역동범위증폭치로서 b/256, 제3주파수대역의 역동범위증폭치로서 b/256를 결정할 수 있을 것이다.
이때, 증폭치결정부(366)는, 특정 프레임(예 : k번째 프레임)의 각 주파수대역별 음성신호와 관련하여 결정한 상기 각 주파수대역별 역동범위증폭치(scalefactork(m)) 중에서, 특정 프레임(예 : k번째 프레임) 보다 앞선 직전 구간 즉 k-1번째 프레임의 각 주파수대역별 음성신호와 관련하여 결정한 각 주파수대역별 역동범위증폭치(scalefactork-1(m))와 비교한 결과 증폭치의 증가정도가 기 지정된 특정 증가정도 이상인 특정 주파수대역의 역동범위증폭치가 존재하는 경우, 이러한 특정 주파수대역의 역동범위증폭치를 특정치 만큼 감소시키는 것이 바람직하다.
이 역시 특정 프레임(예 : k번째 프레임)의 음성신호에서 혹여나 발생할 수 있는 급격한 신호세기 증가를 예방하기 위함이다.
이에, 전술한 바와 같이 증폭처리부(330)는, 증폭처리제어부(350)에서 결정한 주파수대역 별 역동범위증폭치에 기초하여, 각 주파수대역별 음성신호를 증폭 처리한다.
즉, 증폭처리부(330)는, 특정 프레임(예 : k번째 프레임)과 관련하여 증폭처리제어부(350)에서 결정한 주파수대역 별 역동범위증폭치(scalefactork(m))가 수신되면, 수신한 주파수대역 별 역동범위증폭치(scalefactork(m))를 기초로 전술의 수신한 특정 프레임(예 : k번째 프레임)의 각 주파수대역(제1,2,3.. .n)별 음성신호를 증폭 처리할 수 있다.
이 후, 전술과 같이 신호출력부(340)는, 주파수대역별처리부(330)에서 증폭 처리된 각 주파수대역별 음성신호를 결합하고, 하나로 결합된 특정 프레임(예 : k번째 프레임)의 음성신호를 다시 음성신호샘플단위로 변경하여 출력함으로써, 역동범위 증폭 처리된 음성신호를 출력할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 주파수대역별 역동범위처리장치(300)는, 입력되는 음성신호를 각 주파수대역 별로 분할하고 분할한 각 주파수대역별 음성신호에 대하여 프레임 단위 마다 신호세기에 기초하여 상이하게 선택한 역동범위입출력곡선을 이용하여 각 주파수대역별 역동범위증폭치를 결정하여, 결정한 각 주파수대역별 역동범위증폭치를 이용하여 각 주파수대역별 음성신호를 역동범위 증폭처리 함으로써, 각 주파수대역 별로 역동범위 증폭 처리함에 있어서 동일한 주파수대역의 음성신호라도 항상 고정된 역동범위증폭치를 적용하는 것이 아니라 적응적으로 최적의 역동범위증폭치를 적용하여 역동범위 증폭처리 할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 주파수대역별 역동범위처리장치(300)는, 각 주파수대역별 음성신호에 대하여 역동범위 증폭처리(압축처리)를 적용함에 있어서 이동통신 통화환경의 특이성을 감안하여 음성신호에 대한 역동범위 증폭처리의 효과가 극대화될 수 있도록 하는 효과를 갖는다.
이러한 본 발명의 주파수대역별 역동범위처리장치(300)는, 도 2에 도시된 바와 같이 단말(도 1의 발신단말(100) 또는 착신단말(200), 예컨대 단말(100)이라 함) 내에 위치하여, 음성신호입력부(110)를 통해 입력되는 음성신호를 수신하여 전술과 같은 본 발명에 따른 각 주파수대역별 음성신호에 대한 역동범위 증폭처리(압축처리)를 수행하여, 단말(100)에서 이동통신망으로 전송하기 위해 처리하는 처리부(120)로 출력하도록 위치할 수 있다.
또는, 본 발명의 주파수대역별 역동범위처리장치(300)는, 단말에 위치하지 않고 이동통신망 내 장비(미도시)에 위치하여, 이동통신망에서 단말 간에 송수신되는 음성신호를 디코딩한 후 디코딩된 음성신호를 수신하여 전술과 같은 본 발명에 따른 각 주파수대역별 음성신호에 대한 역동범위 증폭처리(압축처리)를 수행하여 다시 코딩 처리한 후 원래의 송신 방향을 출력하도록 하는 것도 가능할 것이다.
이하에서는 도 4를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 주파수대역별 역동범위처리장치의 동작 방법을 구체적으로 설명하도록 한다. 설명의 편의를 위해, 전술의 도 1 내지 도 3, 도 5의 참조번호를 언급하여 설명하도록 한다.
본 발명에 따른 주파수대역별 역동범위처리장치의 동작 방법은, 음성신호가 입력되면(S10), 입력되는 음성신호를 각 주파수대역 별로 분할한다(S20).
예컨대, 본 발명에 따른 주파수대역별 역동범위처리장치의 동작 방법은, 특정 주파수대역의 음성신호 만을 통과시키고 다른 주파수대역의 음성신호에 대해서는 감쇄 또는 제거시키는 다수의 대역통과필터를 구비하여, 입력되는 음성신호를 다수의 대역통화필터 통해 각 주파수대역 별로 분할할 수 있다.
이 후, 본 발명에 따른 주파수대역별 역동범위처리장치의 동작 방법은, 후술할 S30단계 및 S35단계를 병렬적으로 수행한다.
즉, 본 발명에 따른 주파수대역별 역동범위처리장치의 동작 방법은, S10단계에서 입력되는 음성신호 즉 각 주파수대역 별로 분할되기 이전의 음성신호와, S20단계에서 분할된 각 주파수대역별 음성신호를 일정 시간간격의 구간 단위로 구분한다(S30).
다시 말해, 본 발명에 따른 주파수대역별 역동범위처리장치의 동작 방법은, 입력되는 음성신호를 일정 시간간격으로 버퍼링하여 하나의 구간 즉 하나의 프레임으로 구성함으로써, 입력되는 음성신호를 일정 시간간격의 구간 단위, 즉 일정 시간간격의 프레임 단위로 구성할 수 있다.
더불어, 본 발명에 따른 주파수대역별 역동범위처리장치의 동작 방법은, 분할된 각 주파수대역별 음성신호 중 하나의 특정 주파수대역의 음성신호를 언급하여 설명하면, 입력되는 특정 주파수대역의 음성신호를 일정 시간간격으로 버퍼링하여 하나의 구간 즉 하나의 프레임으로 구성함으로써, 입력되는 특정 주파수대역의 음성신호를 일정 시간간격의 구간 단위, 즉 일정 시간간격의 프레임 단위로 구성할 수 있다.
이에, 본 발명에 따른 주파수대역별 역동범위처리장치의 동작 방법은, 전술과 같이 각 주파수대역 별로 분할되기 이전의 입력 음성신호를 프레임 단위로 구성하고, 분할된 각 주파수대역별 음성신호 각각을 프레임 단위로 구성할 수 있다.
이하에서는 설명의 편의를 위해, 현재 시점에 프레임 단위로 구성하여 출력하는 음성신호의 프레임 및 이 음성신호에서 각 주파수대역 별로 분할된 각 주파수대역별 음성신호의 프레임을 특정 프레임(예 : k번째 프레임)으로 언급하여 설명하도록 하겠다.
다시 말해, 본 발명에 따른 주파수대역별 역동범위처리장치의 동작 방법은, 현재 시점에 구성한 특정 프레임(예 : k번째 프레임)의 음성신호 및 현재 시점에 구성한 특정 프레임(예 : k번째 프레임)의 제1주파수대역 음성신호, 특정 프레임(예 : k번째 프레임)의 제2주파수대역 음성신호, 특정 프레임(예 : k번째 프레임)의 제3주파수대역 음성신호... 특정 프레임(예 : k번째 프레임)의 제(n)주파수대역 음성신호를 언급하여 설명하겠다.
S30단계 이후, 본 발명에 따른 주파수대역별 역동범위처리장치의 동작 방법은, 특정 프레임(예 : k번째 프레임)의 음성신호가 음성구간에 해당하는지 아니면 비음성구간에 해당하는지를 판단하게 된다(S40).
더불어 본 발명에 따른 주파수대역별 역동범위처리장치의 동작 방법은, S40단계에서 특정 프레임(예 : k번째 프레임)의 각 주파수대역별 음성신호의 신호세기를 기초로 계산되는 신호세기통계값에 따라 음성신호종류를 결정한다.
보다 구체적으로 각 주파수대역별 음성신호의 음성신호종류를 결정하는 과정을 설명하면, 본 발명에 따른 주파수대역별 역동범위처리장치의 동작 방법은, 특정 구간 즉 특정 프레임(예 : k번째 프레임)의 각 주파수대역별 음성신호의 신호세기를 기초로, 특정 프레임(예 : k번째 프레임)의 각 주파수대역별 음성신호에 대한 신호세기의 최고치 및 최저치 및 평균치 및 표준편차 중 적어도 하나를 포함하는 신호세기통계값을 계산하고, 기 지정된 신호세기통계값별 음성신호종류를 토대로 특정 프레임(예 : k번째 프레임)의 각 주파수대역별 음성신호에 대하여 상기 계산한 신호세기통계값에 따른 음성신호종류를 결정할 수 있다.
여기서, 기 지정된 신호세기통계값별 음성신호종류는, 음성신호의 신호세기의 최고치, 최저치, 평균치 및 표준편차 각각의 조합에 따라 해당 음성신호가 어떤 종류의 음성신호인지를 결정할 수 있도록 다수의 실험을 통해 지정되는 정보일 수 있다. 더 나아가, 신호세기통계값별 음성신호종류는, 각 주파수대역별로 상이하게 지정되어 있는 것이 바람직하다.
여기서, 음성신호종류는, 예컨대 통화자의 목소리를 언급하여 설명하면, 발음 중인 목소리의 크기가 어떻게 변하는지 예컨대 목소리의 크기가 일정한지, 목소리의 크기가 커지는지 작아지는지, 목소리의 크기가 커졌다가 작아지는지, 목소리의 크기가 작아졌다가 커지는지, 목소리의 크기가 커졌다 작아졌다를 얼마나 자주 반복하는지, 목소리의 발음이 자음에 해당하지, 모음에 해당하는지, 자음 중 된소리인지 등을 구분하도록 지정되는 종류일 수 있다.
이에 다시 설명하면, 먼저 본 발명에 따른 주파수대역별 역동범위처리장치의 동작 방법은, 특정 프레임(예 : k번째 프레임)의 각 주파수대역별 음성신호의 신호세기를 확인한다.
이에, 본 발명에 따른 주파수대역별 역동범위처리장치의 동작 방법은, 특정 프레임(예 : k번째 프레임)의 각 주파수대역별 음성신호의 신호세기를 기초로, 주파수대역별 음성신호 각각에 대하여 신호세기의 최고치, 최저치, 평균치, 그리고 표준편차를 계산할 수 있다.
이처럼, 본 발명에 따른 주파수대역별 역동범위처리장치의 동작 방법은, 특정 프레임(예 : k번째 프레임)의 주파수대역별 음성신호 각각에 대하여 계산한 최고치, 최저치, 평균치, 그리고 표준편차을 계산하면, 전술과 같이 기 지정된 신호세기통계값별 음성신호종류를 토대로 특정 프레임(예 : k번째 프레임)의 주파수대역별 음성신호 각각에 대하여 계산한 신호세기통계값에 따른 음성신호종류를 결정할 수 있다.
S40단계 이후 본 발명에 따른 주파수대역별 역동범위처리장치의 동작 방법은, S40단계에서의 음성구간 여부 판단결과 및 주파수대역별 음성신호종류 결정결과에 따라, 각 주파수대역 별로 역동범위증폭치를 결정한다.
보다 구체적으로는, 본 발명에 따른 주파수대역별 역동범위처리장치의 동작 방법은, S40단계에서의 음성구간 여부 판단결과 특정 구간 즉 특정 프레임(예 : k번째 프레임)의 음성신호가 음성구간인 경우, 전술한 다수의 역동범위입출력곡선으로부터 S40단계에서 결정한 특정 프레임(예 : k번째 프레임)의 각 주파수대역별 음성신호에 대한 음성신호종류에 따라 각 주파수대역 별로 역동범위입출력곡선을 선택한다(S50).
이에, 본 발명에 따른 주파수대역별 역동범위처리장치의 동작 방법은, 특정 프레임(예 : k번째 프레임)과 관련하여, 다수의 역동범위입출력곡선 중에서 제1주파수대역의 역동범위입출력곡선, 제2주파수대역의 역동범위입출력곡선, 제3주파수대역의 역동범위입출력곡선 ... 제(n)주파수대역의 역동범위입출력곡선을 선택할 수 있다.
예컨대, 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 주파수대역별 역동범위처리장치의 동작 방법은, 입력신호의 신호세기를 x축으로 증폭된 출력신호의 신호세기를 y축으로 하여, 입력신호의 신호세기 증가 대비 역동범위증폭치의 증가 비율이 상이한 다수의 역동범위입출력곡선을 보유할 수 있다.
이에, 본 발명에 따른 주파수대역별 역동범위처리장치의 동작 방법은, 특정 프레임(예 : k번째 프레임)과 관련하여, 주파수대역별 음성신호 각각에 대하여 결정된 각 음성신호종류에 따라 각 주파수대역 별로 최적의 음량 크기(음성신호 신호세기와 관련됨)로 처리하기 위해 다수의 역동범위입출력곡선 중에서 역동범위입출력곡선을 선택할 수 있다.
S50단계 이후 본 발명에 따른 주파수대역별 역동범위처리장치의 동작 방법은, 특정 프레임(예 : k번째 프레임)의 음성신호(각 주파수대역 별로 분할되지 않은 음성신호)에 포함되는 각 음성신호샘플 별 신호세기의 절대치 중 최대절대치를 확인하고, 확인한 최대절대치를 특정 프레임(예 : k번째 프레임)의 최대절대치로서 결정한다(S60).
더 나아가, 본 발명에 따른 주파수대역별 역동범위처리장치의 동작 방법은, 전술과 같이 확인한 특정 프레임(예 : k번째 프레임)의 최대절대치를 저장할 수 있다. 이에, 본 발명에 따른 주파수대역별 역동범위처리장치의 동작 방법은, 현재 시점의 특정 프레임(예 : k번째 프레임) 보다 앞선 k-1번째, k-2번째, k-3번째 프레임의 최대절대치를 저장하고 있을 것이다.
이에, 본 발명에 따른 주파수대역별 역동범위처리장치의 동작 방법은, 전술과 같이 확인한 특정 프레임(예 : k번째 프레임)의 최대절대치와, 상기 음성신호와 관련하여 특정 프레임(예 : k번째 프레임) 보다 앞선 소정 구간(예 : k-1번째, k-2번째, k-3번째 프레임)에서 전술과 같은 과정을 통해 확인한 최대절대치 중 가장 큰 최대절대치를 최종적으로 특정 프레임(예 : k번째 프레임)의 최대절대치로서 결정할 수도 있다.
S60단계 이후 본 발명에 따른 주파수대역별 역동범위처리장치의 동작 방법은, 전술과 같이 특정 프레임(예 : k번째 프레임)과 관련하여 각 주파수대역 별로 선택한 역동범위입출력곡선을 기초로, S60단계에서 결정한 최대절대치를 입력신호의 신호세기로 하여 특정 프레임(예 : k번째 프레임)의 각 주파수대역 별로 역동범위증폭치(scalefactork(m))를 결정한다(S70).
이때, 본 발명에 따른 주파수대역별 역동범위처리장치의 동작 방법은, 특정 프레임(예 : k번째 프레임)의 각 주파수대역별 음성신호와 관련하여 결정한 상기 각 주파수대역별 역동범위증폭치(scalefactork(m)) 중에서, 특정 프레임(예 : k번째 프레임) 보다 앞선 직전 구간 즉 k-1번째 프레임의 각 주파수대역별 음성신호와 관련하여 결정한 각 주파수대역별 역동범위증폭치(scalefactork-1(m))와 비교한 결과 증폭치의 증가정도가 기 지정된 특정 증가정도 이상인 특정 주파수대역의 역동범위증폭치가 존재하는 경우, 이러한 특정 주파수대역의 역동범위증폭치를 특정치 만큼 감소시키는 것이 바람직하다.
이에 예를 들어, 도 5를 참조하여, 특정 프레임(예 : k번째 프레임)과 관련하여 제1주파수대역에 대하여 역동범위입출력곡선②, 제2주파수대역에 대하여 역동범위입출력곡선③, 제3주파수대역에 대하여 역동범위입출력곡선③이 선택되고, 특정 프레임(예 : k번째 프레임)과 관련하여 결정된 최대절대치가 256 이라면, 본 발명에 따른 주파수대역별 역동범위처리장치의 동작 방법은, 제1주파수대역의 역동범위증폭치로서 a/256, 제2주파수대역의 역동범위증폭치로서 b/256, 제3주파수대역의 역동범위증폭치로서 b/256를 결정할 수 있을 것이다.
한편, 본 발명에 따른 주파수대역별 역동범위처리장치의 동작 방법은, 전술의 S30단계와 별도로, S20단계에서 분할된 각 주파수대역별 음성신호를 일정 시간간격의 구간 단위로 구분한다(S35).
설명의 편의를 위해 각 주파수대역별 음성신호 중 하나의 특정 주파수대역의 음성신호를 언급하면, 본 발명에 따른 주파수대역별 역동범위처리장치의 동작 방법은, 입력되는 특정 주파수대역의 음성신호를 일정 시간간격으로 버퍼링하여 하나의 구간 즉 하나의 프레임으로 구성함으로써, 입력되는 특정 주파수대역의 음성신호를 일정 시간간격의 구간 단위, 즉 일정 시간간격의 프레임 단위로 구성할 수 있다. 이때, 음성신호는 샘플단위로 입력되기 때문에, 하나의 프레임에는 일정시간 동안 버퍼링된 다수의 음성신호샘플이 포함될 것이다.
이에, 본 발명에 따른 주파수대역별 역동범위처리장치의 동작 방법은, 전술과 같이 S20단계에서 분할된 각 주파수대역별 음성신호 각각을 프레임 단위로 구성할 수 있다.
이하에서는 설명의 편의를 위해, 전술과 같이, 현재 시점에 구성하여 출력하는 각 주파수대역별 음성신호의 프레임을 특정 프레임(예 : k번째 프레임)으로 언급하여 설명하도록 하겠다.
그리고, 본 발명에 따른 주파수대역별 역동범위처리장치의 동작 방법은, 전술한 바와 같이 S70단계에서 결정한 주파수대역 별 역동범위증폭치에 기초하여, 각 주파수대역별 음성신호를 증폭 처리한다(S80).
즉, 본 발명에 따른 주파수대역별 역동범위처리장치의 동작 방법은, 특정 프레임(예 : k번째 프레임)과 관련하여 결정한 주파수대역 별 역동범위증폭치(scalefactork(m))를 기초로, 전술의 특정 프레임(예 : k번째 프레임)의 각 주파수대역(제1,2,3.. .n)별 음성신호를 증폭 처리할 수 있다.
이 후, 본 발명에 따른 주파수대역별 역동범위처리장치의 동작 방법은, 증폭 처리된 각 주파수대역별 음성신호를 결합하고(S90), 하나로 결합된 특정 프레임(예 : k번째 프레임)의 음성신호를 다시 음성신호샘플단위로 변경하여(S100) 출력함으로써, 역동범위 증폭 처리된 음성신호를 출력할 수 있다(S110).
본 발명의 일실시예에 따른 주파수대역별 역동범위처리장치의 동작 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
지금까지 본 발명을 바람직한 실시 예를 참조하여 상세히 설명하였지만, 본 발명이 상기한 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 또는 수정이 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 미친다 할 것이다.
본 발명에 따른 주파수대역별 역동범위처리장치 및 주파수대역별 역동범위처리장치의 동작 방법에 따르면, 각 주파수대역별 음성신호에 대하여 역동범위 증폭처리(압축처리)를 적용함에 있어서 이동통신 통화환경의 특이성을 감안하여 음성신호에 대한 역동범위 증폭처리의 효과가 극대화될 수 있도록 한다는 점에서 기존 기술의 한계를 뛰어 넘음에 따라 관련 기술에 대한 이용만이 아닌 적용되는 장치의 시판 또는 영업의 가능성이 충분할 뿐만 아니라 현실적으로 명백하게 실시할 수 있는 정도이므로 산업상 이용가능성이 있는 발명이다.
300 : 주파수대역별 역동범위처리장치
310 : 신호분할부 320 : 입력블록부
330 : 증폭처리부 340 : 신호출력부
350 : 증폭처리제어부

Claims (10)

  1. 입력되는 음성신호를 각 주파수대역 별로 분할하는 신호분할부;
    상기 분할한 각 주파수대역별 음성신호의 신호세기에 기초하여, 상기 각 주파수대역 별로 역동범위증폭치를 결정하는 증폭처리제어부;
    상기 증폭처리제어부에서 결정한 주파수대역 별 역동범위증폭치에 기초하여, 상기 각 주파수대역별 음성신호를 증폭 처리하는 증폭처리부; 및
    상기 주파수대역별처리부에서 증폭 처리된 각 주파수대역별 음성신호를 결합하여 역동범위 처리된 하나의 음성신호를 출력하는 신호출력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수대역별 역동범위처리장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 증폭처리제어부는,
    상기 음성신호 중 특정 구간의 음성신호가 음성구간인지 여부를 판단하는 구간판단부,
    상기 각 주파수대역별 음성신호 중 상기 특정 구간의 음성신호에서 상기 각 주파수대역 별로 분할된 각 주파수대역별 음성신호에 대하여, 상기 특정 구간의 각 주파수대역별 음성신호의 신호세기를 기초로 계산되는 신호세기통계값에 따라 음성신호종류를 결정하는 종류결정부,
    상기 구간판단부의 판단결과 및 상기 종류결정부의 결정 결과에 따라, 상기 각 주파수대역 별로 역동범위증폭치를 결정하는 주파수대역별증폭치결정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수대역별 역동범위처리장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 종류결정부는,
    상기 특정 구간의 각 주파수대역별 음성신호의 신호세기를 기초로 상기 특정 구간의 각 주파수대역별 음성신호에 대한 신호세기의 최고치 및 최저치 및 평균치 및 표준편차 중 적어도 하나를 포함하는 상기 신호세기통계값을 계산하고, 기 지정된 신호세기통계값별 음성신호종류를 토대로 상기 특정 구간의 각 주파수대역별 음성신호에 대하여 상기 계산한 신호세기통계값에 따른 음성신호종류를 결정하는 것을 특징으로 하는 주파수대역별 역동범위처리장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 주파수대역별증폭치결정부는,
    상기 구간판단부의 판단결과 상기 특정 구간의 음성신호가 음성구간인 경우, 입력신호의 신호세기 증가 대비 역동범위증폭치의 증가 비율이 상이한 다수의 역동범위입출력곡선으로부터 상기 종류결정부에서 결정한 상기 특정 구간의 각 주파수대역별 음성신호에 대한 음성신호종류에 따라 상기 각 주파수대역 별로 역동범위입출력곡선을 선택하는 입출력곡선선택부,
    상기 특정 구간의 음성신호에 포함되는 각 음성신호샘플 별 신호세기의 절대치 중 최대절대치를 확인하고, 상기 확인한 최대절대치를 상기 특정 구간의 최대절대치로서 결정하는 최대절대치결정부,
    상기 각 주파수대역 별로 선택한 역동범위입출력곡선을 기초로, 상기 결정한 최대절대치를 입력신호의 신호세기로 하여 상기 각 주파수대역 별로 역동범위증폭치를 결정하는 증폭치결정부를 포함하는 것을 주파수대역별 역동범위처리장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 최대절대치결정부는,
    확인한 상기 특정 구간의 최대절대치 및 상기 음성신호와 관련하여 상기 특정 구간 보다 앞선 소정 구간에서 확인한 최대절대치 중 가장 큰 최대절대치를 최종적으로 상기 특정 구간의 최대절대치로서 결정하는 것을 주파수대역별 역동범위처리장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 증폭치결정부는,
    상기 특정 구간의 각 주파수대역별 음성신호와 관련하여 결정한 상기 각 주파수대역별 역동범위증폭치 중에서, 상기 특정 구간 보다 앞선 직전 구간의 각 주파수대역별 음성신호와 관련하여 결정한 각 주파수대역별 역동범위증폭치와 비교한 결과 증폭치의 증가정도가 기 지정된 특정 증가정도 이상인 특정 주파수대역의 역동범위증폭치가 존재하는 경우, 상기 특정 주파수대역의 역동범위증폭치를 특정치 만큼 감소시키는 것을 주파수대역별 역동범위처리장치.
  7. 입력되는 음성신호를 각 주파수대역 별로 분할하는 신호분할단계;
    상기 분할한 각 주파수대역별 음성신호의 신호세기에 기초하여, 상기 각 주파수대역 별로 역동범위증폭치를 결정하는 증폭처리제어단계;
    상기 결정한 주파수대역 별 역동범위증폭치에 기초하여, 상기 각 주파수대역별 음성신호를 증폭 처리하는 주파수대역별증폭처리단계; 및
    상기 증폭 처리된 각 주파수대역별 음성신호를 결합하여 역동범위 처리된 하나의 음성신호를 출력하는 신호출력단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수대역별 역동범위처리장치의 동작 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 증폭처리제어단계는,
    상기 음성신호 중 특정 구간의 음성신호가 음성구간인지 여부를 판단하는 음성신호구간판단단계,
    상기 각 주파수대역별 음성신호 중 상기 특정 구간의 음성신호에서 상기 각 주파수대역 별로 분할된 각 주파수대역별 음성신호에 대하여, 상기 특정 구간의 각 주파수대역별 음성신호의 신호세기를 기초로 계산되는 신호세기통계값에 따라 음성신호종류를 결정하는 주파수대역별음성신호종류결정단계,
    상기 음성신호구간판단단계의 판단결과 및 상기 주파수대역별음성신호종류결정단계의 결정 결과에 따라, 상기 각 주파수대역 별로 역동범위증폭치를 결정하는 증폭치결정단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수대역별 역동범위처리장치의 동작 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 주파수대역별음성신호종류결정단계는,
    상기 특정 구간의 각 주파수대역별 음성신호의 신호세기를 기초로 상기 특정 구간의 각 주파수대역별 음성신호에 대한 신호세기의 최고치 및 최저치 및 평균치 및 표준편차 중 적어도 하나를 포함하는 상기 신호세기통계값을 계산하고, 기 지정된 신호세기통계값별 음성신호종류를 토대로 상기 특정 구간의 각 주파수대역별 음성신호에 대하여 상기 계산한 신호세기통계값에 따른 음성신호종류를 결정하는 것을 특징으로 하는 주파수대역별 역동범위처리장치의 동작 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 증폭치결정단계는,
    상기 특정 구간의 음성신호가 음성구간인 경우, 입력신호의 신호세기 증가 대비 역동범위증폭치의 증가 비율이 상이한 다수의 역동범위입출력곡선으로부터 상기 결정한 상기 특정 구간의 각 주파수대역별 음성신호에 대한 음성신호종류에 따라 상기 각 주파수대역 별로 역동범위입출력곡선을 선택하는 주파수대역별역동범위입출력곡선선택단계,
    상기 특정 구간의 음성신호에 포함되는 각 음성신호샘플 별 신호세기의 절대치 중 최대절대치를 확인하고, 상기 확인한 최대절대치를 상기 특정 구간의 최대절대치로서 결정하는 최대절대치결정단계,
    상기 각 주파수대역 별로 선택한 역동범위입출력곡선을 기초로, 상기 결정한 최대절대치를 입력신호의 신호세기로 하여 상기 각 주파수대역 별로 역동범위증폭치를 결정하는 주파수대역별증폭치결정단계를 포함하는 것을 주파수대역별 역동범위처리장치의 동작 방법.
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