KR20190105254A - 인공 지능에 기반한 풀 디지털 오디오 처리 장치 - Google Patents

Abstract

디지털 음원 파일에 의한 디지털 음원 신호를 직접 입력받고, 입력된 디지털 음원 신호에 관한 풀 디지털 방식의 오디오 신호 처리를 수행하여, 신호 처리된 오디오 신호를 스피커로 출력시키는, 풀 디지털 오디오 처리 장치가 제공된다. 본 발명의 실시예에 따르면, 디지털 음원 파일의 디지털 신호를 직접 입력받은 후 그 이후의 모든 신호 처리를 디지털만으로 처리할 수 있고, 인공 지능에 기반하여 오디오 신호를 적응적으로 처리할 수 있는 효과가 있다.

Description

인공 지능에 기반한 풀 디지털 오디오 처리 장치{FULL DIGITAL AUDIO PROCESSING DEVICE BASED ON ARTIFICIAL INTELLIGENCE}

본 발명은 오디오 처리 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 인공 지능에 기반한 풀 디지털 오디오 처리 장치에 관한 것이다.

소출력 음원을 증폭하여 넓은 공간에서 많은 사람들에게 들려주기 위한 오디오 증폭 시스템은 기본적으로 CD, DVD 등의 녹음된 음원을 재생하는 음원재생기 또는 실제 공연 등에서 사용되는 악기나 마이크 등의 실시간 음원을 받아서 취합하여 출력하는 믹서 등의 음원출력기기, 음원출력기기에서 출력된 소출력 음원을 증폭하는 파워앰프 등의 증폭기기, 증폭된 대출력 음원을 소리로 출력하는 스피커로 이루어 진다.

이때, 실제 사람들이 청취하는 오디오의 질은 음원출력기기의 무결성, 증폭기기의 선형성, 스피커의 선형성에 따라 달라진다. 음원출력기기와 증폭기기는 전자기기이므로, 그 무결성이나 선형성의 증가는 부품 등의 변경을 통한 튜닝으로 쉽게 가능하다. 그러나 스피커의 경우 드라이버 모듈의 구조, 자성, 케이스의 재료나 탄성, 내부공간의 구조 등 물리적인 재료의 한계에 영향을 받게 되고, 튜닝이 상대적으로 힘들다.

즉. 멀리 떨어져 있는 수많은 사람들에게 음원과 동일한 소리를 전달하기 위해서, 또는 원음보다 더 효과적인 소리를 만들어 내기 위해서는 스피커의 물리적 한계의 극복이 필수적이다. 이러한 스피커의 물리적 한계를 극복하기 위한 방법으로서 주로 사용되는 것이 Digital Signal Processor, 또는 Digital Speaker Processor라 불리는 디지털 오디오신호 처리장치이다.

일반적인 디지털 오디오신호 처리장치의 경우, 음소거(Mute), 위상반전(Phase Inverter), 이퀄라이져(Equalizer), 믹서(Mixer), 컴프레서(Compressor), 크로스오버 필터 등의 기능이 내부에 내장된다. 각 기능들의 패스별 수량은 정해져 있으며, 이 수량은 내부 로직의 처리 속도 즉, DSP(Digital Signal Processor)나 FPGA(Field Programmable Gate Array)의 처리 속도에 따라 달라진다.

상술한 디지털 오디오 신호 처리 장치는 종전의 아날로그 신호 처리 방식과 비교하면 1/3의 전력으로 동일한 크기의 소리를 재생시킬 수 있어서 한정된 전력 속에서도 큰 소리를 만들어 낼 수 있다. 또한 디지털 오디오 신호 처리 장치는 아날로그 신호 처리가 전혀 없기 때문에 노이즈가 거의 발생하지 않는다.

그러나 종래 기술에 따르면 디지털 음원 파일의 디지털 신호를 직접 입력받은 후 그 이후의 모든 신호 처리를 디지털만으로 처리하는 기술에까지 이르지 못하고 있었다. 또한 최근에는 인공 지능에 기반하여 오디오 신호 처리를 적응적으로 수행하는 기술이 요구되고 있다.

본 발명은 디지털 음원 파일의 디지털 신호를 직접 입력받은 후 그 이후의 모든 신호 처리를 디지털만으로 처리할 수 있고, 인공 지능에 기반하여 오디오 신호를 적응적으로 처리할 수 있는 인공 지능에 기반한 풀 디지털 오디오 처리 장치를 제공한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 오디오 신호 처리 장치로서, 디지털 음원 파일에 의한 디지털 음원 신호를 직접 입력받고, 입력된 디지털 음원 신호에 관한 풀 디지털 방식의 오디오 신호 처리를 수행하여, 신호 처리된 오디오 신호를 스피커로 출력시키는, 풀 디지털 오디오 처리 장치가 제공된다.

여기서, 상기 풀 디지털 오디오 처리 장치는 디지털 신호 처리기를 포함하되,

상기 디지털 신호 처리기는, 풀 디지털의 오디오 신호 처리를 위해 입력된 디지털 음원 신호가 스피커 방향으로 출력될 때까지의 신호 처리 경로 상에 순서대로 연결 배치되는 제1 하이패스 필터, 노이즈 게이트, 이퀄라이저, 다이내믹 레인지 컴프레서, 제2 하이패스 필터, FIR 필터를 포함할 수 있다.

또한 여기서, 상기 풀 디지털 오디오 처리 장치는, 마이크로부터 입력된 사용자의 음성 또는 주변 음향에 기초하여 사용자 적응형 또는 환경 적응형의 기계 학습 결과를 도출하는 인공 지능 기반의 기계 학습 처리부와 연계됨으로써, 사용자의 목적 또는 의도, 주변 환경의 상황에 맞춘 적응형의 오디오를 출력할 수 있도록 구현될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 디지털 음원 파일의 디지털 신호를 직접 입력받은 후 그 이후의 모든 신호 처리를 디지털만으로 처리할 수 있고, 인공 지능에 기반하여 오디오 신호를 적응적으로 처리할 수 있는 효과가 있다.

도 1 ~ 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 풀 디지털 오디오 처리 장치를 설명하기 위한 참조 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 풀 디지털 오디오 처리 장치가 적용된 포터블 스피커에 관한 예시 도면.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.

또한, 명세서 전체에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하나 이상의 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 조합으로 구현될 수 있음을 의미한다.

도 1 ~ 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 풀 디지털 오디오 처리 장치를 설명하기 위한 참조 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 풀 디지털 오디오 처리 장치가 적용된 포터블 스피커에 관한 예시 도면이다. 이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도 1 ~ 도 4를 참조할 때, 본 발명의 실시예에 따른 오디오 처리 장치는, 디지털 음원 등으로부터 디지털 음원 신호를 직접 입력받고 이에 관한 풀 디지털 방식의 오디오 신호 처리를 수행하여 풀 디지털로 오디오 신호 처리된 처리 신호를 스피커로 출력시킨다.

이때, 본 발명의 실시예에서는 오디오 신호의 처리 과정에서 아날로그 신호 처리가 전혀 수행되지 않기 때문에 종래 기술에 비해 노이즈가 거의 발생하지 않게 되는 이점이 있다. 또한 종래의 아날로그 신호 처리 방식과 비교할 때 1/3 전력만으로도 동일한 크기의 소리를 출력할 수 있기 때문에, 한정된 전력 속에서도 큰 소리를 만들어낼 수 있으며, 전력 절감 효과에 의해 소형화 구현 및 포터블 구현이 가능한 장점이 있다.

본 발명의 실시예에 의할 때, 풀 디지털 오디오 처리 장치의 DSP(디지털 신호 처리기)는 풀 디지털의 오디오 신호 처리를 위해, 입력된 디지털 음원 신호가 스피커 방향으로 출력될 때까지의 신호 처리 경로 상에, 제1 하이패스 필터, 노이즈 게이트, 이퀄라이저, 다이내믹 레인지 컴프레서, 제2 하이패스 필터, FIR 필터가 순서대로 연결 배치될 수 있다(도 4 참조).

상술한 본 발명의 실시예에 따른 풀 디지털 오디오 처리 장치는 모듈 형태로 구현되어 소형화된 또는 포터블 스피커(예를 들어, USB 스피커, 블루투스 스피커 등)에 적용될 수 있다(도 5 참조).

또한 본 발명의 실시예에 의할 때, 풀 디지털 오디오 처리 장치는, 마이크로부터 입력된 사용자의 음성 또는 주변 음향에 기초하여 사용자 적응형 또는 환경 적응형의 기계 학습 결과를 도출하는 인공 지능 기반의 기계 학습 처리부와 연계됨으로써, 사용자의 목적 또는 의도, 주변 환경의 상황에 맞춘 적응형의 오디오를 출력할 수 있도록 구현될 수 있다.

상술한 본 발명에 따른 풀 디지털 오디오 처리 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현되는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체로는 컴퓨터 시스템에 의하여 해독될 수 있는 데이터가 저장된 모든 종류의 기록 매체를 포함한다. 예를 들어, ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 자기 테이프, 자기 디스크, 플래쉬 메모리, 광 데이터 저장장치 등이 있을 수 있다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 통신망으로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 읽을 수 있는 코드로서 저장되고 실행될 수 있다.

이상에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 쉽게 이해할 수 있을 것이다.

Claims (3)

1. 오디오 신호 처리 장치로서,
   디지털 음원 파일에 의한 디지털 음원 신호를 직접 입력받고, 입력된 디지털 음원 신호에 관한 풀 디지털 방식의 오디오 신호 처리를 수행하여, 신호 처리된 오디오 신호를 스피커로 출력시키는, 풀 디지털 오디오 처리 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 풀 디지털 오디오 처리 장치는 디지털 신호 처리기를 포함하되,
   상기 디지털 신호 처리기는, 풀 디지털의 오디오 신호 처리를 위해 입력된 디지털 음원 신호가 스피커 방향으로 출력될 때까지의 신호 처리 경로 상에 순서대로 연결 배치되는 제1 하이패스 필터, 노이즈 게이트, 이퀄라이저, 다이내믹 레인지 컴프레서, 제2 하이패스 필터, FIR 필터를 포함하는, 풀 디지털 오디오 처리 장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 풀 디지털 오디오 처리 장치는,
   마이크로부터 입력된 사용자의 음성 또는 주변 음향에 기초하여 사용자 적응형 또는 환경 적응형의 기계 학습 결과를 도출하는 인공 지능 기반의 기계 학습 처리부와 연계됨으로써, 사용자의 목적 또는 의도, 주변 환경의 상황에 맞춘 적응형의 오디오를 출력할 수 있도록 구현되는, 풀 디지털 오디오 처리 장치.

Images