KR20190035460A - 비대칭 다중 채널 오디오 동적 범위 처리 방법 - Google Patents

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Abstract

오디오 처리 방법은 해당 오디오 채널을 통하여 병렬로 전달될 다수의 전기 신호를 처리하는 단계를 포함할 수 있다. 다수의 가중치가 상기 전기 신호들에 각각 할당되며, 상기 가중치 중 적어도 두 개는 서로 상이할 수 있다. 상기 다수의 전기 신호들에 적용될 순시 이득(instantaneous gain)이 계산될 수 있다. 상기 순시 이득은 상기 다수의 전기 신호들의 순시 진폭 및 상기 전기 신호들에 할당된 가중치에 따라 달라질 수 있다. 상기 순시 이득은 상기 다수의 전기 신호에 적용되고, 상기 다수의 전기 신호는 다중 오디오 채널 각각을 통해 전송될 수 있다.

Description

비대칭 다중 채널 오디오 동적 범위 처리 방법{ASYMMETRIC MULTI-CHANNEL AUDIO DYNAMIC RANGE PROCESSING}
본 발명은 일반적으로 오디오 처리 방법에 관한 것으로서, 특히 동적 범위 처리를 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다.
다양한 오디오 신호 처리를 위한 기술로서, 오디오 신호의 동적 범위를 제어하는 기술이 있다. 이러한 처리 기술은 예를 들어, 동적 범위 압축, 제한, 확장 또는 다른 적절한 동작을 포함할 수 있다. 다양한 오디오 동적 범위 제어를 위한 방법들이 당 업계에 공지되어 있다.
본 발명의 일부 실시예에 따르면, 비대칭 다중 채널 오디오 동적 범위 처리 방법 및 시스템이 제공될 수 있다.
본 명세서에 기술된 본 발명의 실시예는 다수의 오디오 채널 각각을 통해 병렬로 전송될 다수의 전기 신호를 수신하는 단계를 포함하는 오디오 처리 방법을 제공할 수 있다. 다수의 가중치가 상기 다수의 전기 신호들에 할당되며, 상기 가중치 중 적어도 2 개는 서로 다를 수 있다. 상기 다수의 전기 신호들에 적용될 순시 이득(instantaneous gain)이 계산될 수 있다. 상기 순시 이득은 상기 다수의 전기 신호들의 순시 진폭(i) 및 상기 전기 신호들에 할당된 가중치(ii)에 따라 달라질 수 있다. 상기 순시 이득은 상기 다수의 전기 신호에 적용되고, 상기 다수의 전기 신호는 다중 오디오 채널 각각을 통해 전송될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 가중치를 할당하는 단계는 가중치를 설정하여 상기 오디오 채널들 중 적어도 2 개 오디오 채널들 사이의 전달 함수에서 차이를 보상하는 단계를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 순시 이득을 계산하고 적용하는 단계는 제 1 동적 범위로부터 상이한 제 2 동적 범위로의 상기 다수의 전기 신호의 동적 범위를 매핑(mapping) 하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 순시 이득을 계산하는 단계는 상기 가중치를 전기 신호에 적용하여 가중 신호를 생성하는 단계(i), 상기 가중 신호의 절대 값 각각을 계산하는 단계(ii), 및 상기 절대 값 중 순시 최대 치에 기초하여 상기 순시 이득을 계산하는 단계(iii)를 포함할 수 있다.
전술한 일 실시예에서, 상기 가중치를 할당하는 단계는 상기 가중치를 설정하여 상기 오디오 채널들 중 적어도 2 개의 오디오 채널에 대한 공진 주파수들 사이의 차이를 보상하는 단계를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 가중치를 할당하는 단계는 상기 가중치를 설정하여 상기 오디오 채널 중 적어도 2 개의 오디오 채널들에 대한 비선형 응답 범위 사이의 차이를 보상하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 처리 회로 및 다중 이득 단(stage)을 포함하는 오디오 처리 장치를 추가적으로 제공할 수 있다. 상기 처리 회로는, 다중 오디오 채널을 통하여 병렬로 전송될 다수의 전기 신호를 수신하며, 상기 다수의 전기 신호에 다수의 가중치를 할당하며, 상기 가중치 중 적어도 두 개는 서로 다르며, 상기 다수의 전기 신호에 적용될 순시 이득을 계산하며, 상기 순시 이득은 상기 다수의 전기 신호들의 순시 진폭(i) 및 상기 전기 신호들에 할당된 가중치(ii)에 따라 달라지도록 구성될 수 있다. 상기 다중 이득 단은 상기 순시 이득을 상기 다수의 전기 신호에 적용시키고, 상기 다수의 전기 신호를 다중 오디오 채널 각각을 통해 전송하도록 구성될 수 있다.
적어도 2 개가 서로 다른 값을 갖는 해당 가중치들을, 오디오 채널들에 대응하는 다수의 전기 신호들에 할당하고, 상기 다수의 전기 신호들의 순시 진폭 및 상기 전기 신호들에 할당된 가중치에 따라 변화하는 순시 이득을 계산함으로써, 효율적으로 동적 범위 압축이 가능하다. 또한, 상기 동적 범위 압축에 따라서, 오디오 채널 들간의 불균형을 개선할 수 있다.
본 발명은 그 실시예에 대한 이하의 상세한 설명으로부터 도면과 함께 보다 잘 이해 될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비대칭 다중 채널 동적 범위 압축기(Dynamic Range Compressor, DRC)를 개략적으로 도시한 블록도 이다.
본 명세서에 기술된 본 발명의 실시예는 다중 채널 오디오 신호의 동적 범위를 제어하기 위한 개선된 방법 및 시스템을 제공한다. 이하의 설명 초기 부분에서, 본 발명의 명확한 설명을 위하여, 스테레오 동적 범위 압축기(DRC)에 대하여 설명할 것이다. 개시된 기술 원리는 일반화되어 기타 다양한 유형의 오디오 장비 및 사용 사례에 적용될 수 있다.
바람직한 실시예에서, 스테레오 DRC는 스테레오 신호의 우측 및 좌측 성분 각각을 포함하는 2 개의 전기 신호를 입력으로서 수신할 수 있다. 2 개의 전기 신호는 2 개의 오디오 채널, 본 발명의 예에서는 우측 및 좌측 스피커를 통해 각각 전송될 수 있다. DRC는 예를 들어, 스피커를 보호하기 위하여 또는 적절한 사운드 설계 방식의 일부로서 2 개의 전기 신호의 동적 범위를 압축하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 DRC는 2 개의 전기 신호의 순시 진폭을 추정하고(i), 2 개의 순시 진폭에 기초하여 순시 이득을 계산하고(ii), 2 개의 순시 이득을 2 개의 전기 신호에 적용함으로써, 상기 동적 범위를 보상할 수 있다(iii). 상기 DRC는 비록 상기 2 개의 전기 신호의 순시 진폭이 상이하여도, 동일한 순시 이득을 상기 2 개의 전기 신호에 적용할 수 있다. 예를 들어, 상기 DRC는 상기 2 개의 순시 진폭의 최대 값에 기초하여 순시 이득을 설정할 수 있다. 이런 종류의 조인트 이득 설정을 통해 원하지 않는 오디오 열화를 피할 수 있다.
실제 시나리오에서는, 신호들이 전달되는 오디오 채널들은 전달 함수(예: 이득, 위상, 지연 및/또는 스펙트럼 응답)에서 서로 상이할 수 있다. 이하에서 설명하는 바와 같이, 용어 "오디오 채널"은 전기 및/또는 음향 신호로 트래버스(traversed)되는 전체 채널을 지칭할 수 있다.
본 발명의 실시예들에서, 상기 DRC는 2 개의 전기 신호에 다른 가중치를 각각 할당하고, 상기 전기 신호들의 순시 진폭 및 가중치에 기초하여 순시 이득을 계산할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 상기 DRC는 2 개의 전기 신호의 크기를 해당 가중치에 의하여 스케일링하고(i), 다음 상기 스케일링된 전기 신호의 절대 값을 계산하고(ii), 상기 절대 값의 최대 값을 취하며(iii), 최종적으로 상기 최대치를 기반으로 순시 이득을 설정할 수 있다(iv).
2 개의 전기 신호에 서로 다른 가중치를 적용하면서 순시 이득을 계산하기 위하여 다양한 방법이 이용될 수 있다. 상기 가중치는 고정되거나 조정될 수 있다. 적절한 가중치를 할당함으로써, 상기 DRC는 오디오 채널들 사이의 전달 함수에서의 차이를 보상하면서, 스테레오 신호의 동적 범위를 압축할 수 있다. 이러한 종류의 보상은 청취자가 향상된 오디오 품질을 감지할 수 있게 할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 개시된 기술은 기타 다른 유형의 오디오 장비에서 구현될 수 있으며, 기타 다양한 유형의 오디오 채널 간의 차이를 보상하기 위해 사용될 수 있다. 일부 비제한적 예에서는 크기가 다른 좌/우 스피커를 사용하는 스테레오 시스템, 이동 전화의 스피커 및 이어폰 통한 스테레오 신호의 송신, 균일하지 않은 한 좌/우 청력 능력을 보상하는 보청기 같은 장치를 포함할 수 있다. 또한, 개시된 기술은 2 개 이상의 신호 및 해당 오디오 채널, 예를 들어 4 채널(quadrophonic) 오디오 시스템 또는 기타 다중 채널 오디오 시스템에서 사용될 수 있다.
시스템 설명
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비대칭 스테레오 오디오 동적 범위 압축기(Dynamic Range Compressor, DRC) (20)을 개략적으로 도시한 블록도 이다. 이하에서, DRC(20)의 구조 및 동작을 예를 들어 설명할 것이다. DRC(20)의 다른 구현 형태, 사용 사례 및 적용이 이하에서 더 자세하게 설명될 것이다.
도 1의 실시예에서, DRC(20)는 스테레오 신호의 좌측 및 우측 성분들을 각각 전달하는 2 개의 전기 신호(S1(t), S2(t))를 입력으로서 수신할 수 있다. DRC(20)는 적절한 이득을 각각의 입력 신호에 인가하는 2 개의 이득 단(24A, 24B)를 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예에서 이득 단(24A, 24B)은 가변 이득 증폭기를 포함할 수 있다. 또한 이득 단(24A, 24B)은 가변 감쇠기를 이용하여 구현될 수 있다. DRC(20)는 전형적으로 고정된 이득을 갖는 이득 단(미도시함)을 추가적으로 포함할 수 있다.
결과적으로, 이득 단(24A, 24B)으로부터 출력된 전기 신호 각각은 좌측 및 우측 스피커(loudspeaker)(28A, 28B)에 제공될 수 있다. 좌측 및 우측 스피커(28A, 28B)는 좌측 및 우측 출력 신호를 음향 신호로 변환하는 전기 음향 변환기로서 동작할 수 있다. 상기 음향 신호는 청취자에게 도달 할 때까지 공기 매체를 통해 전파될 수 있다.
2 개의 입력 신호(S1(t), S2(t)) 각각은 신호에 의해 전달된 오디오의 순간 볼륨의 함수로서 시간에 따라 변화하는 순신(순간) 진폭을 가질 수 있다. 또한, 각 입력 신호는 특정 동적 범위를 가질 수 있다. 상기 동적 범위는 일반적으로 신호 진폭의 최대 및 최소 절대 값의 비로 정의되며, 선형 또는 로그(dB) 스케일로 정의할 수 있다.
다양한 이유로 입력 신호의 동적 범위를 압축하는 것이 바람직하다. 즉, 출력 신호가 해당 입력 신호보다 적은 동적 범위를 갖도록 하는 것이 바람직하다. 상기 동적 범위의 압축은, 예를 들어, 스피커(28A, 28B)를 보호 및/또는 적절한 사운드 설계를 위해서 유용할 수 있다.
또한, 여러 실제적인 경우들에서, 신호들이 전송되는 오디오 채널들은 전달 함수에서 서로 다를 수 있다. 본 특허 출원 및 청구항의 내용에서, "전달 함수에서의 차이"라는 용어는 해당 신호 대역폭에서 이득(선형 및/또는 비선형 이득을 포함), 위상, 지연, 스펙트럼 응답 중 적어도 하나에서의 차이를 의미할 수 있다.
이 문맥에서 "차이"라는 용어는 반드시 가법상의 차이를 의미하는 것이 아니라 두 전달 함수가 동일하지 않다는 것을 광범위하게 암시하는 것이다. 오디오 채널 간의 차이는 덧셈, 곱셈, 또는 기타 다른 연산에 의하여 결정될 수 있다.
본 특허 출원 및 청구 범위에서, "오디오 채널"이라는 용어는 전기 신호로 트래버스(traversed)되는 채널 전체 및/또는 전기 신호로부터 생성된 음향 신호를 의미한다. 상기 오디오 채널은 예를 들어(DRC 전, DRC 내 또는 DRC 후에서) 전기 신호를 처리하는 전자 회로, 전기적 신호를 해당 음향 신호로 변환하는 임의의 전기 음향 변환기(예를 들어, 스피커(28)), 음향 신호가 전파되는 물리적 매체, 음향 신호를 전기 신호로 다시 변환 할 수 있는 전기 음향 변환기(예: 녹음에 사용되는 마이크), 및 상기 음향 신호와 관련된 청취자의 청각 능력까지도 포함할 수 있다.
오디오 채널 간의 전달 함수에서의 차이는 오디오 채널의 구성 요소 중 일부, 또는 여러 구성 요소의 조합으로 인해 결정될 수 있다. 상기 오디오 채널 간의 전달 함수에서의 차이는 여러 가지 이유로 인해 발생할 수 있는데, 그 중 일부는 의도적인 것일 수도 있고(예: 크기가 다른 스피커) 일부는 의도하지 않은 것일 수도 있다(예: 균일하지 안은 청각 기능, 하나 이상의 구성 요소의 손상 또는 노화). 오디오 채널 간의 전달 함수에서의 차이는 시간에 따라 고정되거나 시간에 따라 변할 수 있다.
일부 실시예에서, DRC(20)는 본 명세서에 기술된 동적 범위 압축 기술을 실행하는 처리 회로를 포함할 수 있다. 특히, 상기 처리 회로는 서로 다른 오디오 채널 간의 전달 함수에의 차이를 설명하기 위한 것이다. 도 1의 예에서, 처리 회로는 가중치 인가 유닛(32A, 32B), 절대 값 계산 유닛(ABS 유닛)(36A, 36B), 최대값 계산 유닛(MAX 유닛)(40), 이득 매핑 유닛(44), 및 가중치 제어 유닛(48)을 포함할 수 있다.
도 1의 바람직한 실시예에서, 가중치 인가 유닛(32A)은 입력 신호(S1(t))를 수신하고 수신된 입력 신호(S1(t))를 W1로 표시되는 가중치와 곱할 수 있다. ABS 유닛(36A)은 가중된 입력 신호의 순시 절대 값, 즉, |W1·S1(t)|을 계산할 수 있다. 동시에, 가중치 인가 유닛(32B)은 입력 신호(S2(t))를 수신하고 수신된 입력 신호(S2(t))를 W2로 표시되는 가중치와 곱할 수 있다. 일반적으로 W2는 W1과 상이할 수 있다. 2 개의 가중치들 간의 차이(예를 들어, 가중치들 사이의 비)는 입력 신호(S1(t), S2(t))로 트래버스되는 2 개의 오디오 채널들의 전달 함수들 간의 차이를 보상하기 위한 것이다. ABS 유닛(36B)은 가중된 입력 신호의 순시 절대 값, 즉, |W2·S2(t)|을 계산할 수 있다.
ABS 유닛(36A, 36B)의 출력은 MAX 유닛(40)에 제공될 수 있다. MAX 유닛(40)은 상기 가중된 입력 신호들 중 가장 큰 입력을 연속적으로 출력할 수 있다. 즉, M(t)=Max{|W1·S1(t)|,|W2·S2(t)|}. M(t)는 가중치가 인가된 입력 신호들의 절대 값 중 최대 값을 추적하는 시변(time-varying) 함수일 수 있다.
이득 매핑 유닛(44)은 M(t)을 해당 이득 값 G(t)로 연속적으로 변환시킬 수 있다. 이러한 매핑은 실제 동적 범위 압축에 적용될 수 있다. 이득 매핑 유닛(44)에 의해 적용되는 매핑은 임의의 적절한 매핑을 포함할 수 있다.
비제한적인 예로서, 입력 신호의 순시 에너지를 미리 구성된 임계 값과 비교하고(i), 상기 순시 에너지가 임계 값 이상인 경우, 상기 입력 신호를 dB로 표시되는 특정 비율로 압축하는(ii) 동적 범위 압축 방법을 고려할 수 있다. 이러한 방식은 예를 들어, 텔레비전과 같은 소비자 전자 오디오 장비에 유용할 수 있다. 하나의 구현 예에서 임계 값은 -12dBFS (입력 신호의 풀 스케일 레벨보다 12 dB 아래)로 구성될 수 있다. 압축 비율은 임의의 바람직한 값, 예를 들어, 2:1, 4:1 또는 10:1의 비로 설정될 수 있다. 이 예에서 압축 비율은 일반적으로 임계 값을 초과하는 신호의 일부에 적용될 수 있다. 또한, 임의의 적절한 M(t)→G(t)이 이용될 수 있다.
M(t)에서 G(t)로의 매핑은 기타 다른 적절한 방법을 통해 룩업 테이블(look-up)로서의 G(t)를 산출하는 M(t)의 해석 함수로서 표현될 수 있다. 일 실시예에서, 이득 매핑 유닛(44)은 선형-대-dB 변환, 로그 동적 범위 매핑 함수, 평활화 필터, 및 dB-대-선형 변환의 캐스케이드(cascade)로서 구현될 수 있다.
결과 적으로 이득 G(t)는 시변 함수일 수 있다. DRC(20)의 처리 회로는 이득 단(24A, 24B)의 이득을 G(t)로 연속적으로 설정할 수 있다. 위의 설명에서 알 수 있듯이, 오디오 채널 간의 전달 함수에서의 차이에 따라 다른 입력 신호에 다른 가중치를 부여하면서 G(t)를 계산할 수 있다. 이와 같이, DRC(20)의 동적 범위 압축 방식은 오디오 채널 들간의 불균형을 적어도 부분적으로 보상할 수 있다.
일부 실시예에서, 가중치 제어 유닛(48)은 원하는 가중치(W1, W2)의 값을 특정하고, 이들 가중치를 인가하도록 가중치 인가 유닛(32A, 32B)을 구성할 수 있다. 가중치(W1, W2)는 해당 입력 신호(S1(t), S2(t))의 순시 진폭을 곱셈("크기 변경(scaling)")하기 위해 사용되는 수치 값일 수 있다. 가중치(W1, W2)는 고정될 수 있거나 시간에 따라 적응적으로 변할 수 있다. 가중치 제어 유닛(48)은 전형적으로 입력 신호(S1(t), S2(t))의 오디오 채널들 사이의 전달 함수에서의 차이를 추정(또는 그 추정치를 제공)하고, 그 차이를 보상하는 가중치(W1, W2)의 값을 결정할 수 있다. 가중치의 설정은, 예를 들어 작동 시작(power-up)시에 고정될 수 있거나, 조정될 수 있다. 적응형 구성에서는, 가중치 제어 유닛(48)은 시간에 따른 전달 함수의 차를 추적하며, 이 차를 연속적으로 보상하기 위해 가중치(W1 및/또는 W2)를 갱신할 수 있다.
하나의 비제한적인 예에서, 스피커(28A)는 공진 주파수(f1)를 가지며, 스피커(28B)는 다른 공진 주파수(f2)를 갖는다. 그러한 실시예에서, 입력 신호(S1(t))가 공진 주파수(f1) 부근의 주파수에서 실질적인 에너지 레벨을 가질 때, 가중치 제어 유닛(48)은 가중치(W1)를 스피커(28A)의 공진으로 인한 왜곡을 방지하는 값으로 설정할 수 있다. 마찬가지로, 입력 신호(S2(t))가 공진 주파수(f2) 부근의 주파수에서 실질적인 에너지 레벨을 가질 때, 가중치 제어 유닛(48)은 가중치(W2)를 왜곡을 방지하는 값으로 설정할 수 있다. 두 가지 경우 모두, 공진 효과로 인한 순시 이득 G(t) 에 심각한 영향을 주는 것을 방지할 수 있다.
다른 비제한적 예에서, 스피커(28A, 28B)의 선형에서 비선형 응답으로의 천이 점이 다른 경우를 고려할 수 있다. 스피커 성능은 일반적으로 "소 신호(small-signal)"및 "대 신호(large-signal)"응답으로 구분될 수 있다. 소 신호 범위를 갖는 신호의 경우 스피커 응답은 선형 응답으로 모델링될 수 있다. 대 신호 범위를 갖는 높은 에너지 신호의 경우, 스피커 응답은 선형 응답으로서의 충분한 정확도로 모델링될 수 없다. Tls는 스피커가 소 신호(선형) 응답과 대 신호(비선형) 응답 사이에서 천이하는 순시 신호 에너지 레벨이다.
Tls(A) 및 Tls(B)는 스피커(28A, 28B) 각각의 Tls로정의될 수 있다. TlsA < TlsB인 시나리오가 고려될 수 있다. 이 시나리오에서, 스피커(28A)는, 스피커(28B)가 여전히 그 선형 범위 내에 있게 하는 낮은 신호 레벨에서 비선형 범위로 천이할 수 있다. 이 시나리오의 설계 목표는, S1(t)> Tls(A) 또는 S2(t)> Tls(B)인 경우, 두 신호(S1(t), S2(t))의 순시 이득을 줄이는 것이다. 이 조건에서는, 해당 스피커의 Tls에 대한 각 입력 신호의 순시 진폭이 확인되고, 임의의 스피커가 비선형 범위로 전환될 것으로 예상되는 경우에 순시 이득이 감소될 수 있다.
그러한 실시예에서, S1(t)> Tls(A) 일 때, 가중치 제어 유닛(48)은 가중치(W1)을 스피커(28A)의 비선형성(non-linearity)으로 인한 왜곡을 방지하는 값으로 설정할 것이다. 그러한 실시예에서, S2(t)> Tls(A) 일 때, 가중치 제어 유닛(48)은 가중치(W2)을 스피커(28A)의 비선형성으로 인한 왜곡을 방지하는 값으로 설정할 것이다. 두 경우 모두, 스피커의 비선형성이 순시 이득 G(t) 에 심각한 영향을 미치지 않도록 방지될 수 있다.
추가 적용, 사용 사례, 및 변형
도 1에 도시된 DRC(20)의 구성은 개념적으로 명료함을 위해 도시된 구성 예이다. 다른 실시예에서, 임의의 다른 적절한 구성이 사용될 수 있다. 예를 들어, DRC(20)는 입력 신호들 및 가중치들에 기초하여 임의의 다른 적절한 방식으로 순시 이득을 계산할 수 있다. 도 1의 예에서, 입력 신호는 해당 가중치로 이들을 곱함으로써 가중치가 적용될 수 있다. 또한, 가중치는 기타 다른 방식으로, 예를 들어 입력 신호에 가산되거나 임의의 다른 적절한 함수를 사용하여 입력 신호에 적용될 수 있다.
다른 예로서, 가중치 인가 유닛(32A, 32B)은 ABS 유닛(36A, 36B)의 출력 단(입력보다는)에 각각 배치 될 수 있다. 동적 범위 압축은 일반적으로 선형 연산이 아니기 때문에 다양한 연산이 수행되는 순서는 유의미하며, 단지 설계상 선택의 문제는 아니다.
일부 실시예에서, ABS 유닛들(36A, 36B) 각각은 가중 입력 신호의 RMS(Root-Means-Square) 값을 계산하는 유닛으로 대체되거나, 가중치가 인가된 입력 신호의 피크 값을 출력하는 피크 검출 유닛 또는 신호가 리셋 될 때까지 가중 입력 신호의 피크 값을 래치하는 피크 홀드(peak-hold) 유닛으로 입력 신호를 처리할 수 있다. 이러한 유닛은 가중치가 인가된 입력 신호와 순시 이득(예를 들어, 룩 어헤드(look-ahead) 제한 또는 압축)의 적용 사이에 어느 정도의 "룩 어헤드"또는 레이턴시를 도입할 수 있다.
또 다른 예로서, DRC(20)는 쿼드 포닉 오디오 신호의 성분들을 반송하는 네 개의 해당 입력 신호를 처리하는 2 개 이상의 채널, 예컨대 4 개의 채널을 포함할 수 있다. 이러한 실시예에서, DRC는 전형적으로 4 개의 가중치를 4 개의 입력 신호에 적용하며, 여기서 적어도 2 개의 가중치는 서로 상이할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이 처리 회로를 유닛(32A, 32B, 36A, 36B, 40, 44 및 48)으로 구획하는 것이 바람직하다. 다른 실시예에서, 임의의 다른 적절한 구획이 사용될 수 있다. 개시된 기술의 이해를 위해 필수적인 구성 요소가 아닌 처리 회로 및 DRC(20)의 구성 요소는 명료성을 위해 도면에서 생략되었다.
다양한 실시예에서, 도 1에 도시된 다양한 DRC 소자는 가령 이산 소자 및/또는 ASIC(Application-Specific Integrated Circuit) 또는 FPGA(Field-Programmable Gate Array)를 이용하여 임의의 적절한 하드웨어 또는 펌 웨어를 사용하여 구현 될 수 있다. 또한, DRC(20)의 요소 중 일부는 소프트웨어로 구현되거나, 소프트웨어 및 하드웨어 요소의 조합을 사용하여 구현 될 수 있다.
일부 실시예들에서, DRC(20)의 구성 요소들의 일부 또는 전부는 범용 프로그램 가능한 프로세서, 예를 들어 디지털 신호 프로세서(DSP) 디바이스 내에서 구현되며, 본 명세서에서 기재된 기능들을 수행하기 위해 소프트웨어로 프로그래밍될 수 있다. 상기 소프트웨어는 예를 들어 네트워크를 통해 전자 형태로 프로세서에 다운로드 될 수 있거나 선택적으로 또는 추가적으로 자기, 광학 또는 전자 메모리와 같은 일시적 유형의 매체에 제공 및/또는 저장될 수 있다.
상기 설명은 주로 입력 신호의 동적 범위의 압축을 언급했다. 다른 실시예에서, 개시된 기술은 오디오 채널 사이의 전달 함수에서의 차이를 보상하면서 동적 범위의 기타 적절한 수정을 적용하는 유사한 방식으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 개시된 기술들은 동적 범위의 하드 또는 소프트 제한을 위해 또는 동적 범위의 확장을 위해 이용될 수 있다. 또 다른 예로서, 개시된 기술들은 동적 레인지를 디-에싱(de-essing)하기 위해 사용될 수 있다("제거(desibilizing)"라고도 함). 디-에싱은 동적 범위에 대한 주파수-선택(예를 들어, 필터링) 연산의 한 예이다. 또 다른 예로서, 개시된 기술들은 동적 범위를 게이팅(gating)하기 위해, 즉 입력 신호가 임계치 아래에 있으면 출력 신호를 0으로 설정하기 위해 사용될 수 있다. 또한, 선택적으로, 개시된 기술들은 임의의 다른 적절한 동작을 입력 신호들의 동적 범위에 적용하는데 사용될 수 있다.
상기 설명은 주로 한 쌍의 스피커를 사용하는 스테레오 오디오 신호를 출력하는 응용에 관한 것이다. 이 선택은 개념적으로 명료함을 위해서만 만들어진 것이다. 다른 실시예에서, 개시된 기술은 전달 함수에서의 차이를 만들 수 있는 다양한 다른 종류의 오디오 채널과 함께 사용될 수 있다.
예를 들어, 사용자의 귀에 하나씩 두 개의 이어폰이 구비된 보청기를 고려할 수 있다. 이러한 응용에서, 상기 두 개의 오디오 채널은 사용자의 청각 능력이 한쪽 귀가 다른 쪽 귀보다 더 좋기 때문에 전달 기능에서 차이가 있을 수 있다. 개시된 기술은 그와 같은 보청기에서의 동적 범위 압축(또는 기타 매핑)에 사용될 수 있는 동시에 청각 능력의 불균형을 보상할 수 있다.
다른 예로서, 이동 통신 장치(예를 들어, 이동 전화)가 스테레오 신호를 재생하는 응용을 고려할 수 있다. 하나의 오디오 채널(예: 왼쪽)의 경우 장치의 내부 스피커를 전자 음향 변환기로 사용하고 다른 오디오 채널의 경우 장치의 이어폰을 변환기로 사용할 수 있다. 개시된 기술들은 그와 같은 장치에서 동적 범위 압축(또는 기타 매핑)에 사용될 수 있는 동시에 스피커와 수화기 사이의 전달 함수 차이를 보상할 수 있다.
또한 선택적으로, 개시된 기술들은 전달 함수에서의 차이를 나타내는 오디오 채널들을 갖는 임의의 다른 적절한 시스템, 응용 또는 사용 사례에서 사용될 수 있다.
본 명세서에 설명된 실시예는 주로 전기 음향 성능이 다른 두 개의 스테레오 스피커에 대한 동적 범위 처리를 위한 통합 장치를 다루고 있지만, 본 명세서에 설명된 방법 및 시스템은 공고(PA) 시스템, 라이브 콘서트 증폭, 보청기, 등과 같은 기타 응용에서 사용될 수 있다.
따라서, 상술한 실시예는 예시적인 목적으로 기재된 것이고, 본 발명은 특별히 도시되고 설명된 것에 한정되지 않는다는 것을 이해할 것이다. 오히려, 본 발명의 범위는 전술한 다양한 특징들의 조합 및 서브 조합 그리고 전술한 설명을 통해 당업자가 생각할 수 있지만, 선행 기술에는 기재되지 않은 변형 및 수정을 포함한다. 본 특허 출원에 참고 문헌으로 포함된 참조 문헌은 정의된 용어가 본 명세서에서 명시적으로 또는 암시적으로 이루어진 정의와 충돌하여 본 명세서에서의 정의만을 고려해야만 하는 경우를 제외하고는 본 출원에 통합되는 것으로 이해되어야 할 것이다.
20: 비대칭 스테레오 오디오 동적 범위 압축기
24A, 24B: 이득 단
28A, 28B: 스피커
32A, 32B: 가중치 인가 유닛
36A, 36B: ABS 유닛
40: MAX 유닛
44: 이득 매핑 유닛
48: 가중치 제어 유닛

Claims (12)

  1. 해당 오디오 채널을 통하여 병렬로 전달될 다수의 전기 신호들을 수신하는 단계;
    적어도 2 개가 서로 다른 값을 갖는 해당 가중치들을, 상기 다수의 전기 신호들에 할당하는 단계;
    상기 다수의 전기 신호들의 순시 진폭 및 상기 전기 신호들에 할당된 가중치에 따라 변화하는 순시 이득을 계산하는 단계; 및
    상기 순시 이득을 상기 다수의 전기 신호에 적용하여, 상기 다수의 전기 신호를 다중 오디오 채널 각각을 통해 전송하는 단계를 포함하는 오디오 처리 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가중치를 할당하는 단계는 상기 가중치를 설정하여 상기 오디오 채널 중 적어도 2 개 사이의 전달 함수에서의 차이를 보상하는 단계를 포함하는 오디오 처리 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 순시 이득을 계산하고 적용하는 단계는, 제 1 동적 범위로부터 상기 제 1 동적 범위와 상이한 제 2 동적 범위로 상기 다수의 전기 신호의 동적 범위를 매핑하는 단계를 포함하는 오디오 처리 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 순시 이득을 계산하는 단계는
    상기 가중치를 상기 전기 신호들에 적용하여 가중 신호를 생성하는 단계,
    상기 가중 신호의 절대 값 각각을 계산하는 단계, 및
    상기 절대 값 중 순시 최대 치에 기초하여 상기 순시 이득을 계산하는 단계를 포함하는 오디오 처리 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 가중치를 할당하는 단계는, 상기 가중치를 설정하여 상기 오디오 채널들 중 적어도 2 개의 오디오 채널에 대한 해당 공진 주파수 사이의 차이를 보상하는 단계를 포함하는 오디오 처리 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 가중치를 할당하는 단계는, 상기 가중치를 설정하여 상기 오디오 채널 중 적어도 2 개의 오디오 채널에 대한 비선형 응답 범위에서의 차이를 보상하는 단계를 포함하는 오디오 처리 방법.
  7. 해당 오디오 채널을 통하여 병렬로 전달될 다수의 전기 신호를 수신하며, 해당 가중치들을 상기 다수의 전기 신호들에 할당하며, 상기 가중치 중 적어도 2 개는 서로 다르며, 상기 다수의 전기 신호에 적용될 순시 이득을 계산하며, 상기 순시 이득은 상기 다수의 전기 신호들의 순시 진폭 및 상기 전기 신호들에 할당된 가중치에 따라 변화하도록 구성된 처리 회로; 및
    상기 순시 이득을 상기 다수의 전기 신호에 적용시키고, 상기 다수의 전기 신호를 다중 오디오 채널 각각을 통해 전송하도록 구성된 다중 이득 단을 포함하는 오디오 처리 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 처리 회로는 상기 가중치를 설정하여 상기 오디오 채널 중 적어도 2 개 사이의 전달 함수에서의 차이를 보상하도록 구성되는 오디오 처리 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 순시 이득을 계산하고 적용하는 경우, 상기 처리 회로는 제 1 동적 범위로부터 상기 제 1 동적 범위와 상이한 제 2 동적 범위로의 상기 다수의 전기 신호의 동적 범위를 매핑 하도록 구성되는 오디오 처리 장치.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 처리 회로는 상기 가중치를 상기 전기 신호들에 적용하여 가중 신호를 생성하고, 상기 가중 신호의 해당 절대 값을 계산하고, 및 상기 절대 값 중 순시 최대 치에 기초하여 상기 순시 이득을 계산함으로써 상기 순시 이득을 계산하도록 구성되는 오디오 처리 장치.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 처리 회로는 상기 가중치를 설정하여 상기 오디오 채널 중 적어도 2 개 오디오 채널들 사이의 해당 공진 주파수의 차이를 보상하도록 구성되는 오디오 처리 장치.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 처리 회로는 상기 가중치를 설정하여 상기 오디오 채널 중 적어도 2 개 오디오 채널들 사이의 비 선형 응답 범위 사이의 차이를 보상하도록 구성되는 오디오 처리 장치.
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