KR20210052124A

KR20210052124A - 종단 음역 필터링에 기초한 오디오 처리 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20210052124A
Application number: KR1020190175486A
Authority: KR
Inventors: 최영하
Original assignee: 주식회사 웰랑
Priority date: 2019-10-29
Filing date: 2019-12-26
Publication date: 2021-05-10

Abstract

스피커를 위한 출력 신호를 생성하는 오디오 처리 장치는, 본 개시의 예시적 실시예에 따라, 스피커의 동적 범위에 기초하여 제1 신호의 크기를 제한함으로써 제2 신호를 생성하는 동적 범위(dynamic range) 제어부, 및 스피커의 특성에 기초하여 제2 신호를 필터링함으로써 출력 신호를 생성하는 종단 필터를 포함할 수 있다.

Description

종단 음역 필터링에 기초한 오디오 처리 장치 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR AUDIO PROCESSING BASED ON TERMINAL RANGE FILTERING}

본 개시의 기술적 사상은 오디오 처리에 관한 것으로서, 자세하게는 종단 음역 필터링에 기초한 오디오 처리 장치 및 방법에 관한 것이다.

스피커는 동적 범위(dynamic range)를 가질 수 있다. 예를 들면, 스피커가 동적 범위를 초과하는 신호를 수신하는 경우, 스피커는 소리를 정상적으로 출력할 수 없거나 심지어 손상될 수도 있다. 이에 따라, 스피커에 제공되는 신호를 생성하는 오디오 처리 장치는 스피커에 제공되는 신호를 동적 범위로 제한하기 위한 구성요소를 포함할 수 있다. 오디오 처리 장치는 다양한 목적으로 신호를 각각 처리하는 구성요소들을 포함할 수 있다. 오디오 처리 장치에서 신호를 스피커의 동적 범위로 적절하게 제한하는 것은 신호 처리에 영향을 줄 수 있고, 신호가 왜곡될 수 있다. 이에 따라, 오디오 처리 장치에서 신호 처리에 영향을 주지 아니하면서도 신호를 스피커의 동적 범위로 적절하게 제한하는 것이 중요할 수 있다.

본 개시의 기술적 사상은, 종단 음역 필터링에 기초하여 스피커의 동적 범위 제한에도 불구하고 왜곡되지 아니한 신호를 생성하는 오디오 처리 장치 및 방법을 제공한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 개시의 기술적 사상의 일측면에 따라, 스피커를 위한 출력 신호를 생성하는 오디오 처리 장치는, 음량에 기초하여 제3 신호를 증폭시키거나 감쇠시킴으로써 제1 신호를 생성하는 음량(volume) 제어부, 스피커의 동적 범위에 기초하여 제1 신호의 크기를 제한함으로써 제2 신호를 생성하는 동적 범위(dynamic range) 제어부, 및 스피커의 특성에 기초하여 제2 신호를 필터링함으로써 출력 신호를 생성하는 종단 필터를 포함할 수 있다.

본 개시의 예시적 실시예에 따라, 오디오 처리 장치는 외부로부터 제어 신호를 수신하는 인터페이스부를 더 포함할 수 있고, 종단 필터는, 제어 신호에 기초하여 설정되는 주파수 응답을 가질 수 있다.

본 개시의 예시적 실시예에 따라, 종단 필터는, 스피커의 음역에 기초한 차단 주파수를 가지고, 제2 신호의 낮은 음역을 제거함으로써 출력 신호를 생성하는 고역 통과 필터(high pass filter) 또는 제2 신호의 높은 음역을 제거함으로써 출력 신호를 생성하는 저역 통과 필터(low pass filter)를 포함할 수 있다.

본 개시의 예시적 실시예에 따라, 종단 필터는, 스피커의 음역에 기초한 제1 차단 주파수 및 제2 차단 주파수를 가지고 제2 신호의 낮은 음역 및 높은 음역을 제거함으로써 출력 신호를 생성하는, 대역 통과 필터(band pass filter)를 포함할 수 있다.

본 개시의 예시적 실시예에 따라, 종단 필터는, 적어도 하나의 음역에서 제2 신호를 증폭하거나 감소시킴으로써 출력 신호를 생성하도록 구성된 쉘빙 필터(shelving filter)를 포함할 수 있다.

본 개시의 예시적 실시예에 따라, 동적 범위는, 음량 제어부가 제공하는 음량 조절 범위보다 작을 수 있다.

본 개시의 예시적 실시예에 따라, 적어도 하나의 대역에서 입력 신호를 처리함으로써 제3 신호를 생성하는 파라매트릭 이퀄라이저(parametric equalizer)를 더 포함할 수 있다.

본 개시의 예시적 실시예에 따라, 제2 신호는, 일련의 디지털 샘플들을 포함할 수 있고, 종단 필터는, 디지털 신호 처리에 기초하여 제2 신호로부터 출력 신호를 생성할 수 있다.

본 개시의 예시적 실시예에 따라, 종단 필터는, 캐스캐이드된(cascaded) 2개의 2차 IIR(Infinite Impulse Response) 필터들을 포함할 수 있다.

본 개시의 기술적 사상의 일측면에 따라, 스피커를 위한 출력 신호를 생성하기 위한 오디오 처리 방법은, 음량에 기초하여, 제3 신호를 증폭시키거나 감쇠시킴으로써 제1 신호를 생성하는 단계, 스피커의 동적 범위에 기초하여, 제1 신호의 크기를 제한함으로써 제2 신호를 생성하는 단계, 스피커의 특성에 기초하여, 제2 신호를 필터링함으로써 출력 신호를 생성하는 종단 필터링 단계를 포함할 수 있다.

본 개시의 예시적 실시예에 따라, 오디오 처리 방법은, 제어 신호를 수신하는 단계, 및 제어 신호에 기초하여, 종단 필터링 단계의 주파수 응답을 설정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 개시의 예시적 실시예에 따라, 오디오 처리 방법은, 적어도 하나의 음역에서 입력 신호를 처리함으로써 제3 신호를 생성하는 파라매트릭 이퀄라이징(parametric equalizing) 단계를 더 포함할 수 있다.

본 개시의 예시적 실시예에 따른 장치 및 방법에 의하면, 볼륨 제어 및/또는 동적 범위(dynamic range) 제어에도 불구하고 왜곡되지 아니한 신호가 스피커에 제공될 수 있다.

또한, 본 개시의 예시적 실시예에 따른 장치 및 방법에 의하면, 볼륨 제어 및/또는 동적 범위(dynamic range) 제어에도 불구하고 스피커의 고유한 음역 외부에 있는 주파수 성분들을 유효하게 제거하거나 스피커의 출력 특성에 적절하게 필터링할 수 있다.

또한, 본 개시의 예시적 실시예에 따른 장치 및 방법에 의하면, 종단 음역 필터링의 설정을 위한 인터페이스가 제공될 수 있고, 이에 따라 오디오 처리 장치는 스피커에 적응적으로 사용될 수 있고 높은 유용성을 가질 수 있다.

본 개시의 예시적 실시예들에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 아니하며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 이하의 기재로부터 본 개시의 예시적 실시예들이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 도출되고 이해될 수 있다. 즉, 본 개시의 예시적 실시예들을 실시함에 따른 의도하지 아니한 효과들 역시 본 개시의 예시적 실시예들로부터 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 도출될 수 있다.

도 1은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 오디오 처리 장치를 포함하는 오디오 시스템의 예시를 나타내는 블록도이다.
도 2는 비교예에 따른 오디오 처리 동작의 예시를 나타내는 주파수 응답(frequency response)이다.
도 3은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 오디오 처리 동작의 예시를 나타내는 주파수 응답이다.
도 4a 내지 도 4d는 본 개시의 예시적 실시예들에 따른 오디오 처리 동작의 예시들을 나타내는 주파수 응답들이다.
도 5는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 종단 필터의 예시를 나타내는 블록도이다.
도 6은 본 개시의 예시적 실시예에 따라 종단 필터에 포함되는 필터의 예시를 나타내는 블록도이다.
도 7은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 오디오 처리 장치를 포함하는 오디오 시스템의 예시를 나타낸다.
도 8은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 오디오 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 9는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 오디오 처리 방법의 예시를 나타내는 순서도이다.
도 10은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 오디오 처리 방법의 예시를 나타내는 순서도이다.
도 11은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 오디오 처리 장치의 예시를 나타내는 블록도이다.
도 12는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 오디오 시스템의 예시들을 나타낸다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명한다. 본 발명의 실시 예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하거나 축소하여 도시한 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 아니하는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 오디오 처리 장치를 포함하는 오디오 시스템의 예시를 나타내는 블록도이다.

오디오 시스템(10)은 스피커 시스템으로서 지칭될 수도 있고, 비제한적인 예시로서, 텔레비전, 모니터, 사운드바 등과 같이 고정형 기기일 수도 있고, 모바일폰, 랩탑 컴퓨터, 태블릿 등과 같이 휴대형 기기일 수도 있으며, 전술된 기기들에 포함되는 부품일 수도 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 오디오 시스템(10)은 오디오 처리 장치(11) 및 스피커(12)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 오디오 시스템(10)은, 도 1에 도시된 바와 상이하게, 2이상의 스피커들을 포함할 수도 있고, 2이상의 스피커들은 오디오 처리 장치(11) 또는 2이상의 오디오 처리 장치들로부터 각각 신호를 수신할 수 있다. 또한, 일부 실시예들에서, 도 1에 도시된 바와 상이하게, 오디오 처리 장치(11) 및 스피커(12) 사이에 추가적인 구성요소, 예컨대 LC 필터 등이 배치될 수도 있다.

스피커(12)는 오디오 처리 장치(11)로부터 제공되는 전기적 신호, 즉 최종 신호(FNL)를 소리(5)로 변환할 수 있고, 양호하게 소리를 출력할 수 있는 고유한 음역을 가질 수 있다. 예를 들면, 2이상의 음역들에 대응하는 복수의 스피커들(또는 드라이버들, 다이내믹 드라이버들)을 포함하는 스피커 시스템(또는 오디오 시스템)은, 낮은 음역의 소리를 출력하는 우퍼(woofer), 높은 음역의 소리를 출력하는 트위터(tweeter) 및 중간 음역의 소리를 출력하는 중음역(midrange) 스피커 중 2개 이상의 스피커들을 포함할 수 있다. 또한, 휴대용 스피커, AI(Artificial Intelligence) 서비스 장치의 스피커 등과 같은 단일 스피커 역시 양호하게 소리를 출력할 수 있는 제한된 음역을 가질 수 있다. 또한, 우퍼(woofer), 트위터(tweeter) 및 중음역(midrange) 스피커와 같이 멀티-웨이(multi-way) 스피커 시스템을 위한 스피커는 설계자에 의해서 의도된 음역에서 소리를 출력할 수 있다. 또한, 고가 또는 대형의 단일 스피커는 넓은 음역에서도 양호하게 소리를 출력할 수 있는 한편, 저가 또는 소형의 단일 스피커는 상대적으로 좁은 음역에서만 양호하게 소리를 출력할 수 있다. 본 명세서에서, 스피커(12)가 양호하게 소리를 출력할 수 있는 고유한 음역은, 스피커(12)의 음역으로서 단순하게 지칭될 수 있다.

스피커(12)가 오디오 처리 장치(11)로부터 수신하는 최종 신호(FNL)에 스피커(12)의 음역 외부의 주파수 성분이 포함된 경우, 해당 주파수 성분이 스피커(12)를 통해서 정상적으로 출력되지 아니할 뿐만 아니라, 스피커(12)의 음역에 포함되는 주파수 성분까지 왜곡될 수 있다. 이러한 현상을 방지하기 위하여, 오디오 처리 장치(11)는 스피커(12)의 음역 외부의 주파수 성분들을 제거하는 필터링을 수행할 수 있고, 필터링된 최종 신호(FNL)를 스피커(12)에 제공할 수 있다.

스피커(12)는 음역과 함께 동적 범위(dynamic range)를 가질 수 있고, 스피커(12)는 동적 범위를 초과하는 크기의 최종 신호(FNL)를 수신하는 경우, 소리(5)를 정상적으로 출력할 수 없거나 심지어 손상될 수도 있다. 이에 따라, 오디오 처리 장치(11)는 스피커(12)의 음역 외부의 주파수 성분들을 제거하는 필터링뿐만 아니라 최종 신호(FNL)의 크기를 스피커(12)의 동적 범위로 제한하는 동작을 수행할 수 있다.스피커(12)는 용도에 따라 고유한 특성들을 가질 수 있다. 예를 들면, 스피커(12)는 제한된 공간에 설치되는 것이 요구될 수 있고, 이에 따라 매우 작은 크기 및/또는 매우 얇은 두께를 가질 수 있다. 이와 같은 소형의 스피커(12)는 그 형태에 기인하여 고가일 수 있는 한편, 다소 열등한 특성을 가질 수 있고, 이에 따라 오디오 처리 장치(11)는 스피커(12)의 특성을 보상하도록 처리된 최종 신호(FNL)를 스피커(12)에 제공할 수 있다.

오디오 처리 장치(11)는 소스 신호(SRC)를 처리함으로써 최종 신호(FNL)를 생성할 수 있고, 최종 신호(FNL)를 스피커(12)에 제공할 수 있다. 일부 실시예들에서, 오디오 처리 장치(11)는 반도체 공정에 의해서 제조되는 집적 회로일 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 오디오 처리 장치(11)는 음량 제어부(11_2), 동적 범위 제어부(11_4) 및 종단 필터(11_6)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 오디오 처리 장치(11)의 구성요소들은 논리 합성(logic synthesis)에 의해서 설계된 로직 하드웨어들일 수도 있고, 프로세서 및 프로세서에 의해서 실행되는 소프트웨어를 저장하는 프로세싱 유닛일 수도 있으며, 로직 하드웨어 및 프로세싱 유닛의 조합일 수도 있다. 또한, 일부 실시예들에서, 오디오 처리 장치(11)의 구성요소들은 아날로그 신호를 처리하기 위한 회로들, 예컨대 아날로그 증폭기, 아날로그 필터 또는 아날로그 리미터(limiter) 회로 등을 포함할 수도 있다.

음량 제어부(11_2)는 음량(volume)에 기초하여 제3 신호(SIG3)를 증폭시키거나 감쇠시킴으로서 제1 신호(SIG1)를 생성할 수 있다. 스피커(12)를 통해서 출력되는 소리(5)의 크기를 조절하기 위하여 음량이 설정될 수 있고, 음량 제어부(11_2)는 설정된 음량에 기초하여 제3 신호(SIG3)를 증폭시키거나 감쇠시킬 수 있다. 이를 위하여, 음량 제어부(11_2)는 증폭기 또는 증폭을 수행하는 연산 블록을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 음량은 오디오 처리 장치(11)의 외부로부터 수신되는 신호(예컨대, 도 8의 CTR)에 기초하여 설정될 수 있다.

동적 범위 제어부(11_4)는 스피커(12)의 동적 범위에 기초하여 제1 신호(SIG1)의 크기를 제한함으로써 제2 신호(SIG2)를 생성할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제1 신호(SIG1)의 크기의 가변 범위는 동적 범위보다 클 수 있다. 예를 들면, 음량 제어부(11_2)가 제공하는 음량 조절 범위는 동적 범위 보다 클 수 있다. 이에 따라, 스피커(12)의 동적 범위를 초과하지 아니하기 위한 제1 신호(SIG1)의 최대 크기가 판정될 수 있고, 동적 범위 제어부(11_4)는 음량 제어부(11_2)로부터 제공되는 제1 신호(SIG1)를 판정된 최대 크기로 제한할 수 있다.

일부 실시예들에서, 음량 제어부(11_2)는, 도 1에 도시된 바와 상이하게, 오디오 처리 장치(11)에서 생략될 수 있다. 예를 들면, 오디오 시스템(10)에서 스피커(12)가 출력하는 소리(5)의 크기는 소스 신호(SRC)의 크기에만 의존할 수 있고, 소스 신호(SRC)의 크기를 조절함으로써 소리(5)의 크기가 조절될 수 있다. 이에 따라, 음량 제어부(11_2)는 오디오 처리 장치(11)에서 생략될 수 있고, 동적 범위 제어부(11_4)는 소스 신호(SRC)의 크기에 의존하는 제1 신호(SIG1)의 크기를 제한할 수 있다.

종단 필터(terminal filter)(11_6)는 제2 신호(SIG2)를 임의의 방식으로 필터링함으로써 출력 신호(OUT)를 생성할 수 있다. 일부 실시예들에서, 종단 필터(11_6)는 스피커(12)의 음역에 기초하여 적어도 하나의 음역에서 제2 신호(SIG2)를 제거함으로써 스피커(12)를 위한 출력 신호(OUT)를 생성할 수 있다. 예를 들면, 종단 필터(11_6)는 우퍼로서 기능하는 스피커(12)를 위하여 높은 음역에서 제2 신호(SIG2)를 제거할 수도 있고, 트위터로서 기능하는 스피커(12)를 위하여 낮은 음역에서 제2 신호(SIG2)를 제거할 수도 있으며, 중음역 스피커를 위하여 낮은 음역 및 높은 음역 모두에서 제2 신호(SIG2)를 제거할 수도 있다. 도 1에 도시된 바와 상이하게, 스피커(12)의 음역의 외부 주파수 성분들을 제거하기 위한 필터링이 동적 범위 제어부(11_4)에 앞서서 수행되는 경우, 도 2를 참조하여 후술되는 바와 같이, 출력 신호(OUT)에서 스피커(12)의 음역 외부의 주파수 성분들이 적절하게 제거되지 아니할 수 있다. 일부 실시예들에서, 출력 신호(OUT)는 최종 신호(FNL)로서 스피커(12)에 직접 제공될 수도 있고, 출력 신호(OUT)의 처리, 예컨대 디지털-아날로그 변환 또는 PWM(Pulse Width Modulation) 등에 의해서 최종 신호(FNL)가 생성될 수도 있다.

일부 실시예들에서, 종단 필터(11_6)는 스피커(12)가 자신의 음역에서 가지는 특성에 기초하여 제2 신호(SIG2)를 필터링함으로써 출력 신호(OUT)를 생성할 수 있다. 예를 들면, 스피커(12)는 자신의 음역 내에서도 주파수에 따라 변동하는 특성(예컨대 입력 임피던스의 크기)을 가질 수 있고, 종단 필터(11_6)는 이와 같은 스피커(12)의 변동하는 특성을 보상하도록 제2 신호(SIG2)를 필터링함으로써 출력 신호(OUT)를 생성할 수 있다. 종단 필터(11_6)는 임의의 주파수 응답을 가질 수 있고, 음량 제어부(11_2) 및/또는 동적 범위 제어부(11_4)에 후속하여 신호를 처리함으로써, 종단 필터(11_6)가 생성하는 출력 신호(OUT)는 음량 제어부(11_2) 및/또는 동적 범위 제어부(11_4)에 영향을 받지 아니할 수 있다. 본 명세서에서, 스피커(12)가 가지는 음역, 음역 내 특성, 동적 범위 등은 스피커(12)의 특성으로서 총괄적으로 지칭될 수 있다.

도 2는 비교예에 따른 오디오 처리 동작의 예시를 나타내는 주파수 응답 (frequency response)이다. 구체적으로, 도 2의 주파수 응답은 스피커의 음역 외부의 주파수 성분들을 제거하는 필터링이 동적 범위 제어 전 수행되는 경우, 신호들의 주파수 특성들을 나타낸다. 도 2의 예시에서, 스피커는, 트위터, 중음역 스피커와 같이 낮은 음역의 소리를 의도적으로 출력하지 아니하도록 설계되거나, 또는 저비용 스피커, 소형 스피커와 같이 제한된 성능에 기인하여 낮은 음역의 소리를 양호하게 출력하지 못할 수 있고, 이에 따라 스피커를 구동하는 비교예에 따른 오디오 처리 장치는 주파수 'fa' 이하의 음역에서 주파수 성분을 제거하는 것이 요구될 수 있다.

도 2를 참조하면, 필터링에 의해서 주파수 'fa' 이하의 음역에서 주파수 성분이 제거될 수 있고, 이에 따라 제1 곡선(C21)에 대응하는 신호가 생성될 수 있다. 제1 곡선(C21)을 참조하면, 필터링된 신호는 주파수 'fa' 이상에서 제1 레벨(L21)을 가질 수 있는 한편, 주파수 'fa' 이하에서 제1 레벨(L21)로부터 감쇠할 수 있다. 필터링된 신호는 큰 음량에 기초하여 증폭될 수 있고, 이에 따라 제1 곡선(C21)으로부터 제2 곡선(C22)에 대응하는 신호가 생성될 수 있다. 제2 곡선(C22)을 참조하면, 증폭된 신호는 주파수 'fa' 이상에서 제1 레벨(L21)보다 큰 제2 레벨(L22)을 가질 수 있는 한편(L22 > L21), 제1 곡선(C21)과 유사하게, 주파수 'fa' 이하에서 제2 레벨(L22)로부터 감쇠할 수 있다.

음량에 기초하여 증폭된 신호는 동적 범위에 기초하여 제한될 수 있고, 이에 따라 제2 곡선(C22)으로부터 점선으로 표시된 제3 곡선(C23)에 대응하는 신호가 생성될 수 있다. 제3 곡선(C23)을 참조하면, 제한된 신호는 주파수 'fb' 이상에서 제3 레벨(L23)을 가질 수 있는 한편, 주파수 'fb' 이하에서 제3 레벨(L23)로부터 감쇠할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 주파수 'fb'는, 필터링된 신호, 즉 제1 곡선(C21)에서 감쇠가 시작되는 주파수 'fa'보다 낮을 수 있고(fb < fa), 이에 따라 스피커는 주파수 'fa' 이하에서 감쇠되지 아니한 주파수 성분을 포함하는 신호를 수신할 수 있다.

도 3은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 오디오 처리 동작의 예시를 나타내는 주파수 응답이다. 구체적으로, 도 3의 주파수 응답은, 도 1을 참조하여 전술된 바와 같이, 스피커의 음역에 기초한 필터링이 종단 필터(11_6)에 의해서 종단에서 수행되는 경우, 신호들의 주파수 특성들을 나타낸다. 이하에서 도 3은 도 1을 참조하여 설명될 것이며, 도 1의 스피커(12)는, 트위터, 중음역 스피커와 같이 낮은 음역의 소리를 의도적으로 출력하지 아니하도록 설계되거나, 또는 저비용 스피커, 소형 스피커와 같이 제한된 성능에 기인하여 낮은 음역의 소리를 양호하게 출력하지 못할 수 있다. 이에 따라, 스피커(12)를 구동하는 오디오 처리 장치(11)는 주파수 'fc' 이하의 음역에서 주파수 성분을 제거하는 것이 요구될 수 있고, 종단 필터(11_6)는 주파수 'fc'를 차단 주파수로서 가지는 고역 통과 필터로서 기능할 수 있다.

도 3을 참조하면, 제3 신호(SIG3)는 제1 곡선(C31)에 대응할 수 있고, 음역 전체에서 제1 레벨(L31)을 가질 수 있다. 음량 제어부(11_2)는 큰 음량에 기초하여 제3 신호(SIG3)를 증폭함으로써 제1 신호(SIG1)를 생성할 수 있고, 이에 따라 제1 신호(SIG1)는 제2 곡선(C32)에 대응할 수 있다. 제2 곡선(C32)을 참조하면, 제1 신호(SIG1)는 음역 전체에서 제1 레벨(L31)보다 큰 제2 레벨(L32)을 가질 수 있다(L32 > L31).

동적 범위 제어부(11_4)는 스피커(12)의 동적 범위에 기초하여 제1 신호(SIG1)를 제한함으로써 제2 신호(SIG2)를 생성할 수 있고, 이에 따라 제2 신호(SIG2)는 제3 곡선(C33)에 대응할 수 있다. 제3 곡선(C33)을 참조하면, 제2 신호(SIG2)는 음역 전체에서 제2 레벨(L32)보다 작은 제3 레벨(L33)을 가질 수 있다(L33 < L32).

종단 필터(11_6)는 스피커(12)의 음역에 기초하여 제2 신호(SIG2)를 필터링함으로써 출력 신호(OUT)를 생성할 수 있고, 이에 따라 출력 신호(OUT)는 도 3에서 점선으로 표시된 바와 같이 제4 곡선(C34)에 대응할 수 있다. 제4 곡선(C34)을 참조하면, 출력 신호(OUT)는 주파수 'fc' 이상에서 제3 레벨(L33)을 가질 수 있는 한편, 주파수 'fc' 이하에서 제3 레벨(L33)로부터 감쇠할 수 있다. 결과적으로, 도 2를 참조하여 전술된 비교예와 상이하게, 스피커(12)는 주파수 'fc' 이하에서, 즉 스피커(12)의 음역 외부에서 감쇠된 최종 신호(FNL)를 수신할 수 있다.

도 4a 내지 도 4d는 본 개시의 예시적 실시예들에 따른 오디오 처리 동작의 예시들을 나타내는 주파수 응답들이다. 구체적으로, 도 4a의 주파수 응답은 도 1의 종단 필터(11_6)가 저역 통과 필터로서 기능하는 예시를 나타내고, 도 4b의 주파수 응답은 도 1의 종단 필터(11_6)가 대역 통과 필터로서 기능하는 예시를 나타내고, 도 4c의 주파수 응답은 도 1의 종단 필터(11_6)가 쉘빙(shelving) 필터로서 기능하는 예시를 나타내며, 도 4d의 주파수 응답은 도 1의 종단 필터(11_6)가 저역 통과 필터 및 쉘빙 필터가 결합된 필터로서 기능하는 예시를 나타낸다. 도 4a 내지 도 4d의 주파수 응답들은 도 1의 종단 필터(11_6)가 가질 수 있는 주파수 응답의 예시들에 불과하며, 도 1의 종단 필터(11_6)가 피킹(peaking) 필터와 같이, 도 4a 내지 도 4d에서 예시되지 아니한 임의의 주파수 응답을 가질 수 있는 점은 이해될 것이다. 이하에서, 도 4a 내지 도 4d는 도 1을 참조하여 설명될 것이다.

도 4a를 참조하면, 도 1의 스피커(12)는, 우퍼와 같이 높은 음역의 소리를 의도적으로 출력하지 아니하도록 설계될 수 있다. 이에 따라, 스피커(12)를 구동하는 오디오 처리 장치(11)는 주파수 'fd' 이상의 음역에서 주파수 성분을 제거하는 것이 요구될 수 있고, 종단 필터(11_6)는 주파수 'fd'를 차단 주파수로서 가지는 저역 통과 필터로서 기능할 수 있다.

제3 신호(SIG3)는 제1 곡선(C41a)에 대응할 수 있고, 음역 전체에서 제1 레벨(L41a)을 가질 수 있다. 음량 제어부(11_2)는 큰 음량에 기초하여 제3 신호(SIG3)를 증폭함으로써 제1 신호(SIG1)를 생성할 수 있고, 이에 따라 제1 신호(SIG1)는 제2 곡선(C42a)에 대응할 수 있다. 제2 곡선(C42a)을 참조하면, 제1 신호(SIG1)는 음역 전체에서 제1 레벨(L41a)보다 큰 제2 레벨(L42a)을 가질 수 있다(L42a > L41a).

동적 범위 제어부(11_4)는 스피커(12)의 동적 범위에 기초하여 제1 신호(SIG1)를 제한함으로써 제2 신호(SIG2)를 생성할 수 있고, 이에 따라 제2 신호(SIG2)는 제3 곡선(C43a)에 대응할 수 있다. 제3 곡선(C43a)을 참조하면, 제2 신호(SIG2)는 음역 전체에서 제2 레벨(L42a)보다 작은 제3 레벨(L43a)을 가질 수 있다(L43a < L42a).

종단 필터(11_6)는 스피커(12)의 음역에 기초하여 제2 신호(SIG2)를 필터링함으로써 출력 신호(OUT)를 생성할 수 있고, 이에 따라 출력 신호(OUT)는 도 4a에서 점선으로 표시된 바와 같이 제4 곡선(C44a)에 대응할 수 있다. 제4 곡선(C44a)을 참조하면, 출력 신호(OUT)는 주파수 'fd' 이하에서 제3 레벨(L43a)을 가질 수 있는 한편, 주파수 'fd' 이상에서 제3 레벨(L43a)로부터 감쇠할 수 있다. 결과적으로, 스피커(12)는 주파수 'fd' 이상에서, 즉 스피커(12)의 음역 외부에서 감쇠된 최종 신호(FNL)를 수신할 수 있다.

도 4b를 참조하면, 도 1의 스피커(12)는, 중음역 스피커와 같이 중음역 보다 낮은 음역 및 중음역 보다 높은 음역의 소리를 의도적으로 출력하지 아니하도록 설계될 수 있다. 이에 따라 스피커(12)를 구동하는 오디오 처리 장치(11)는 2이상의 음역들, 즉 제1 주파수 'f1' 이하의 음역 및 제2 주파수 'f2' 이상의 음역에서 주파수 성분을 제거하는 것이 요구될 수 있고, 종단 필터(11_6)는 제1 주파수 'f1' 및 제2 주파수 'f2'를 차단 주파수로서 가지는 대역 통과 필터로서 기능할 수 있다.

제3 신호(SIG3)는 제1 곡선(C41b)에 대응할 수 있고, 음역 전체에서 제1 레벨(L41b)을 가질 수 있다. 음량 제어부(11_2)는 큰 음량에 기초하여 제3 신호(SIG3)를 증폭함으로써 제1 신호(SIG1)를 생성할 수 있고, 이에 따라 제1 신호(SIG1)는 제2 곡선(C42b)에 대응할 수 있다. 제2 곡선(C42b)을 참조하면, 제1 신호(SIG1)는 음역 전체에서 제1 레벨(L41b)보다 큰 제2 레벨(L42b)을 가질 수 있다(L42b > L41b).

동적 범위 제어부(11_4)는 스피커(12)의 동적 범위에 기초하여 제1 신호(SIG1)를 제한함으로써 제2 신호(SIG2)를 생성할 수 있고, 이에 따라 제2 신호(SIG2)는 제3 곡선(C43b)에 대응할 수 있다. 제3 곡선(C43b)을 참조하면, 제2 신호(SIG2)는 음역 전체에서 제2 레벨(L42b)보다 작은 제3 레벨(L43b)을 가질 수 있다(L43b < L42b).

종단 필터(11_6)는 스피커(12)의 음역에 기초하여 제2 신호(SIG2)를 필터링함으로써 출력 신호(OUT)를 생성할 수 있고, 이에 따라 출력 신호(OUT)는 도 4b에서 점선으로 표시된 바와 같이 제4 곡선(C44b)에 대응할 수 있다. 제4 곡선(C44b)을 참조하면, 출력 신호(OUT)는 제1 주파수 'f1' 및 제2 주파수 'f2' 사이에서 제3 레벨(L43b)을 가질 수 있는 한편, 제1 주파수 'f1' 이하 및 제2 주파수 'f2' 이상에서 제3 레벨(L43b)로부터 감쇠할 수 있다. 결과적으로, 스피커(12)는 제1 주파수 'f1' 이하 및 제2 주파수 'f2' 이상에서, 즉 스피커(12)의 음역 외부에서 감쇠된 최종 신호(FNL)를 수신할 수 있다.

도 4c를 참조하면, 도 1의 스피커(12)는 음역 내에서 상대적으로 높은 주파수 영역에서 감소된 크기의 신호를 수신하는 것이 유리하도록 설계될 수 있다. 이에 따라, 스피커(12)를 구동하는 오디오 처리 장치(11)는 제3 주파수 'f3' 및 제4 주파수 'f4'에서 주파수 성분을 감소시키고, 제4 주파수 'f4' 이상의 음역에서 일정하게 주파수 성분을 감소시키는 것이 요구될 수 있고, 이에 따라 종단 필터(11_6)는 쉘빙 필터로서 기능할 수 있다.

제3 신호(SIG3)는 제1 곡선(C41c)에 대응할 수 있고, 음역 전체에서 제1 레벨(L41c)을 가질 수 있다. 음량 제어부(11_2)는 큰 음량에 기초하여 제3 신호(SIG3)를 증폭함으로써 제1 신호(SIG1)를 생성할 수 있고, 이에 따라 제1 신호(SIG1)는 제2 곡선(C42c)에 대응할 수 있다. 제2 곡선(C42c)을 참조하면, 제1 신호(SIG1)는 음역 전체에서 제1 레벨(L41c)보다 큰 제2 레벨(L42c)을 가질 수 있다(L42c > L41c).

동적 범위 제어부(11_4)는 스피커(12)의 동적 범위에 기초하여 제1 신호(SIG1)를 제한함으로써 제2 신호(SIG2)를 생성할 수 있고, 이에 따라 제2 신호(SIG2)는 제3 곡선(C43c)에 대응할 수 있다. 제3 곡선(C43c)을 참조하면, 제2 신호(SIG2)는 음역 전체에서 제2 레벨(L42c)보다 작은 제3 레벨(L43c)을 가질 수 있다(L43c < L42c).

종단 필터(11_6)는 스피커(12)의 음역 내 특성에 기초하여 제2 신호(SIG2)를 필터링함으로써 출력 신호(OUT)를 생성할 수 있고, 이에 따라 출력 신호(OUT)는 도 4c에서 점선으로 표시된 바와 같이 제4 곡선(C44c)에 대응할 수 있다. 제4 곡선(C44c)을 참조하면, 출력 신호(OUT)는 제3 주파수 'f3' 이하에서 제3 레벨(L43c)을 가질 수 있는 한편, 제4 주파수 'f4' 이상에서 제3 레벨(L43c)보다 작은 제4 레벨(L44c)를 가질 수 있다. 결과적으로, 스피커(12)는 음역에서 고주파 성분이 감소된 최종 신호(FNL)를 수신할 수 있다.

일부 실시예들에서, 스피커(12)는 얇은 두께를 가지질 수 있다. 예를 들면, 스피커(12)는 피에조(piezo) 스피커일 수 있고, 얇은 폭의 공간이 스피커(12)를 위하여 제공되는 어플리케이션, 예컨대 박형(thin) 텔레비전, 예컨대 유기 발광 다이오드(Organic Light-Emitting Diode; OLED) 텔레비전에 포함될 수 있다. 이러한 스피커(12)는 상대적으로 높은 주파수에서 감소된 임피던스를 가질 수 있고, 이에 따라 고음을 출력하는 동안 상대적으로 높은 전류를 소비할 수 있다. 높은 전류는 어플리케이션의 전력 소비를 증가시킬 뿐만 아니라, 스피커(12)의 수명을 단축시킬 수도 있다. 이에 따라, 종단 필터(11_6)가, 도 4c에 도시된 바와 같이 높은 주파수 영역을 상대적으로 감소시키는 쉘빙 필터로서 기능하는 경우, 얇은 두께를 가지는 스피커(12)가 고음을 출력하는 동안 과전류가 소비되는 것이 방지될 수 있다.

도 4d를 참조하면, 도 1의 스피커(12)는, 높은 음역의 소리를 의도적으로 출력하지 아니하는 동시에 음역 내에서 상대적으로 높은 주파수 영역에서 감소된 크기의 신호를 수신하는 것이 유리하도록 설계될 수 있다. 이에 따라, 종단 필터(11_6)는 저역 통과 필터 및 쉘빙 필터가 결합된 필터로서 기능할 수 있다.

제3 신호(SIG3)는 제1 곡선(C41d)에 대응할 수 있고, 음역 전체에서 제1 레벨(L41d)을 가질 수 있다. 음량 제어부(11_2)는 큰 음량에 기초하여 제3 신호(SIG3)를 증폭함으로써 제1 신호(SIG1)를 생성할 수 있고, 이에 따라 제1 신호(SIG1)는 제2 곡선(C42d)에 대응할 수 있다. 제2 곡선(C42d)을 참조하면, 제1 신호(SIG1)는 음역 전체에서 제1 레벨(L41d)보다 큰 제2 레벨(L42d)을 가질 수 있다(L42d > L41d).

동적 범위 제어부(11_4)는 스피커(12)의 동적 범위에 기초하여 제1 신호(SIG1)를 제한함으로써 제2 신호(SIG2)를 생성할 수 있고, 이에 따라 제2 신호(SIG2)는 제3 곡선(C43d)에 대응할 수 있다. 제3 곡선(C43d)을 참조하면, 제2 신호(SIG2)는 음역 전체에서 제2 레벨(L42d)보다 작은 제3 레벨(L43d)을 가질 수 있다(L43d < L42d).

종단 필터(11_6)는 스피커(12)의 음역 내 특성에 기초하여 제2 신호(SIG2)를 필터링함으로써 출력 신호(OUT)를 생성할 수 있고, 이에 따라 출력 신호(OUT)는 도 4d에서 점선으로 표시된 바와 같이 제4 곡선(C44d)에 대응할 수 있다. 제4 곡선(C44d)을 참조하면, 출력 신호(OUT)는 제5 주파수 'f5' 이하에서 제3 레벨(L43d)을 가질 수 있고, 제6 주파수 'f6' 이상에서 제3 레벨(L43d)보다 작은 제4 레벨(L44d)를 가질 수 있으며, 제7 주파수 'f7' 이상에서 제4 레벨(L44d)로부터 감쇠할 수 있다. 결과적으로, 스피커(12)는, 제7 주파수 'f7' 이상에서, 즉 스피커(12)의 음역 외부에서 감쇠되고 음역 내에서 고주파 성분이 감소된, 최종 신호(FNL)를 수신할 수 있다.

도 5는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 종단 필터의 예시를 나타내는 블록도이고, 도 6은 본 개시의 예시적 실시예에 따라 종단 필터에 포함되는 필터의 예시를 나타내는 블록도이다. 구체적으로, 도 5의 블록도는 도 1의 종단 필터(11_6)의 예시로서 종단 필터(50)를 나타내고, 도 6의 블록도는 도 5의 제1 필터(51)의 예시를 나타낸다. 도 1을 참조하여 전술된 바와 같이, 종단 필터(50)는 스피커의 음역에 기초하여 제2 신호(SIG2)를 필터링함으로써 출력 신호(OUT)를 생성할 수 있다. 도 5에서 종단 필터(11_6)는 도 3을 참조하여 전술된 바와 같이 고역 통과 필터로서 기능하는 것으로 가정되나, 본 개시의 실시예들에서 이에 제한되지 아니하는 점은 이해될 것이다.

도 5를 참조하면, 종단 필터(50)는 캐스캐이드된(cascaded) 제1 필터(51) 및 제2 필터(52)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 필터(51)는 제2 신호(SIG2)를 수신할 수 있고, 제2 신호(SIG2)의 낮은 음역에서 주파수 성분을 제거함으로써 제4 신호(SIG4)를 생성할 수 있다. 또한, 제2 필터(52)는 제4 신호(SIG4)를 수신할 수 있고, 제4 신호(SIG4)의 낮은 음역에서 주파수 성분을 제거함으로써 출력 신호(OUT)를 생성할 수 있다. 일부 실시예들에서, 도 5에 도시된 바와 상이하게, 도 1의 종단 필터(11_6)는 하나의 필터를 포함할 수도 있고, 캐스캐이드된 3개 이상의 필터들을 포함할 수도 있다.

일부 실시예들에서, 제2 신호(SIG2), 제4 신호(SIG4) 및 출력 신호(OUT)는 일련의 디지털 샘플들을 포함하는 디지털 신호들일 수 있고, 이에 따라 제1 필터(51) 및 제2 필터(52)는 디지털 고역 통과 필터들일 수 있다. 예를 들면, 제1 필터(51)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 2차 IIR(Infinite Impulse Response) 필터(60)일 수 있고, 제2 신호(SIG2)의 시퀀스(SIG2[n])로부터 제4 신호(SIG4)의 시퀀스(SIG4[n])를 생성할 수 있다. "direct2form"으로 표현된 도 6의 2차 IIR 필터(60)에서, 계수들(a₁, a₂, b₀, b₁, b₂)은 차단 주파수에 기초하여 결정될 수 있다. 다른 한편으로, 일부 실시예들에서, 제2 신호(SIG2), 제4 신호(SIG4) 및 출력 신호(OUT)는 연속적으로 변동하는 레벨을 가지는 아날로그 신호들일 수 있고, 이에 따라 제1 필터(51) 및 제2 필터(52)는 아날로그 고역 통과 필터들일 수 있다.

일부 실시예들에서, 도 1의 종단 필터(11_6)가 IIR 필터, 예컨대 도 6의 2차 IIR 필터(60)를 포함하는 경우, 2차 IIR 필터(60)의 계수들(a₁, a₂, b₀, b₁, b₂)은 종단 필터(11_6)에서 요구되는 주파수 응답에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들면, 종단 필터(11_6)가 고역 통과 필터, 저역 통과 필터 또는 대역 통과 필터로서 기능하는 경우, 계수들(a₁, a₂, b₀, b₁, b₂)은 적어도 하나의 차단 주파수에 기초하여 결정될 수 있다. 또한, 종단 필터(11_6)가 쉘빙 필터로서 기능하는 경우, 계수들(a₁, a₂, b₀, b₁, b₂)은 코너(corner) 주파수(또는 차단 주파수), 이득, 기울기(slope)에 기초하여 결정될 수 있다. 또한, 종단 필터(11_6)가 피킹 필터로서 기능하는 경우, 계수들(a₁, a₂, b₀, b₁, b₂)은 중심(center) 주파수, Q-인자(Q-factor)(또는 대역폭), 이득에 기초하여 결정될 수 있다.

도 7은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 오디오 처리 장치를 포함하는 오디오 시스템의 예시를 나타낸다. 도 7에 도시된 바와 같이, 오디오 시스템(70)은 오디오 처리 장치(71) 및 스피커(72)를 포함할 수 있다. 도 7의 오디오 처리 장치(71)는, 도 1의 오디오 처리 장치(11)와 유사하게, 음량 제어부(71_2), 동적 범위 제어부(71_4) 및 종단 필터(71_6)를 포함할 수 있고, 파라매트릭 이퀄라이저(Parametric Equalizer; PEQ)(71_1)를 더 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 도 1을 참조하여 전술된 바와 같이, 음량 제어부(71_2)는 생략될 수도 있다. 이하에서, 도 7에 대한 설명 중 도 1에 대한 설명과 중복되는 내용은 생략될 것이다.

파라매트릭 이퀄라이저(71_1)는 적어도 하나의 대역에서 입력 신호(IN)를 처리함으로써 제3 신호(SIG3)를 생성할 수 있다. 파라매트릭 이퀄라이저(71_1)는 입력 신호(IN)의 주파수 특성을 보상함으로써 제3 신호(SIG3)를 생성할 수도 있고, 오디오 시스템(70)의 사용자에 의해서 조절된 주파수 특성을 가지는 제3 신호(SIG3)를 입력 신호(IN)로부터 생성할 수도 있다. 만약 도 7에 도시된 바와 상이하게, 파라매트릭 이퀄라이저(71_1)가 스피커(72)의 음역 및/또는 특성에 기초한 필터링, 즉 종단 필터(71_6)에 의해서 수행되는 필터링을 수행하는 경우, 도 2를 참조하여 전술된 바와 같이, 스피커(72)는 자신의 음역 외부에서 적절하게 제거되지 아니하거나 자신의 특성을 적절하게 보상하지 아니한 주파수 성분을 포함하는 신호를 수신할 수 있고, 스피커(72)에서 출력되는 소리(5)는 왜곡될 수 있다. 그러나, 오디오 처리 장치(71)는, 도 3, 도 4a 내지 도 4d를 참조하여 전술된 바와 같이, 스피커(72)의 음역에 기초한 필터링을 파라매트릭 이퀄라이저(71_1)에 독립적으로 종단에서 수행할 수 있고, 이에 따라 스피커(72)는 자신의 음역 외부에서 주파수 성분이 적절하게 제거되거나 자신의 특성이 적절하게 보상된 신호를 수신할 수 있으며, 스피커(72)는 양호하게 소리(5)를 출력할 수 있다.

도 8은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 오디오 시스템을 나타내는 블록도이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 오디오 시스템(80)은 오디오 처리 장치(81) 및 스피커(82)를 포함할 수 있다. 도 8의 오디오 처리 장치(81)는, 도 7의 오디오 처리 장치(71)와 유사하게, 파라매트릭 이퀄라이저(81_1), 음량 제어부(81_2), 동적 범위 제어부(81_4) 및 종단 필터(81_6)를 포함할 수 있고, 인터페이스부(81_8)를 더 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 도 1을 참조하여 전술된 바와 같이, 음량 제어부(81_2)는 생략될 수도 있다. 이하에서, 도 8에 대한 설명 중 도 1 및 도 7에 대한 설명과 중복되는 내용은 생략될 것이다.

오디오 처리 장치(81)는 종단 필터(81_6)의 동작을 설정하기 위한 정보를 외부로부터 수신할 수 있고, 종단 필터(81_6)는 수신된 정보에 기초하여 필터링을 수행할 수 있다. 예를 들면, 인터페이스부(81_8)는 종단 필터(81_6)의 주파수 응답을 설정하기 위한 정보를 포함하는 제어 신호(CTR)를 수신할 수 있다. 일부 실시예들에서, 인터페이스부(81_8)는, 통과 대역(예컨대, 저대역, 고대역 등), 차단 주파수, 기울기, 이득, 중심 주파수, Q-인자 중 적어도 하나에 대한 정보를 포함하는 제어 신호(CTR)를 수신할 수 있다. 또한, 일부 실시예들에서, 종단 필터(81_6)가 도 6을 참조하여 전술된 바와 같이, 디지털 필터를 포함하는 경우, 제어 신호(CTR)는 디지털 필터의 계수들 중 적어도 일부의 값들을 포함할 수 있다.

일부 실시예들에서, 인터페이스부(81_8)는 오디오 시스템(80)에 포함된 다른 부품으로부터 제어 신호(CTR)를 수신할 수 있다. 예를 들면, 인터페이스부(81_8)는 오디오 시스템(80)의 동작을 전반적으로 제어하는 메인 컨트롤러와 통신 채널을 형성할 수 있고, 통신 채널을 통해서 제어 신호(CTR)를 수신할 수 있다. 또한, 인터페이스부(81_8)는 적어도 하나의 노출된 핀을 포함할 수 있고, 적어도 하나의 핀에 인가된 신호에 따라 종단 필터(81_6)의 유한한 설정들 중 하나를 선택할 수도 있다. 오디오 처리 장치(81)의 사용자로서 오디오 시스템(80)의 제조자 또는 설계자는, 오디오 시스템(80)에 포함되는 스피커(82)의 음역 및/또는 특성에 기초하여 제어 신호(CTR)가 오디오 처리 장치(81)에 제공되도록 오디오 시스템(80)을 설계할 수 있다.

일부 실시예들에서, 인터페이스부(81_8)는 오디오 시스템(80)의 외부로부터 제어 신호(CTR)를 직접 수신하도록 외부 장치와의 통신 채널을 형성할 수 있다. 예를 들면, 인터페이스부(81_8)는 외부 장치와 USB(Universal Serial Bus), RS232 등과 같은 유선 통신 채널을 형성할 수도 있고, 블루투스(Bluetooth), WiFi, NFC(Near Field Communication) 등과 같은 무선 통신 채널을 형성할 수도 있다. 오디오 처리 장치(81)의 사용자로서 오디오 시스템(80)의 사용자는, 오디오 처리 장치(81)에 연결되는 스피커(82)의 음역에 기초하여 통신 채널을 통해서 종단 필터(81_6)의 동작을 설정할 수 있다.

일부 실시예들에서, 종단 필터(81_6)는 인터페이스부(81_8)로부터 제공되는 정보를 저장하기 위한 메모리를 포함할 수 있다. 예를 들면, 종단 필터(81_6)는 인터페이스부(81_8)로부터 제공되는 정보를 비휘발적으로, 즉 오디오 처리 장치(81)에 전력 공급이 차단되더라도 정보를 소실하지 아니하도록 저장하기 위하여, 비휘발성 메모리로서 EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), 플래시 메모리(flash memory) 등을 포함할 수 있다.

일부 실시예들에서, 인터페이스부(81_8)는 종단 필터(81_6)뿐만 아니라 오디오 처리 장치(81)의 다른 구성요소들, 예컨대, 파라매트릭 이퀄라이저(81_1), 음량 제어부(81_2) 및 동적 범위 제어부(81_4)에 제어 신호(CTR)에 포함된 정보를 제공할 수 있다. 예를 들면, 파라매트릭 이퀄라이저(81_1)는 제어 신호(CTR)에 따라 설정된 파라미터들에 기초하여 입력 신호(IN)를 처리할 수 있고, 음량 제어부(81_2)는 제어 신호(CTR)에 따라 설정된 음량에 기초하여 제3 신호(SIG3)를 증폭시키거나 감쇠시킬 수 있으며, 동적 범위 제어부(81_4)는 제어 신호(CTR)에 따라 설정된 동적 범위에 기초하여 제1 신호(SIG1)를 제한할 수 있다.

도 9는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 오디오 처리 방법의 예시를 나타내는 순서도이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 오디오 처리 방법은 복수의 단계들(S20, S40, S60, S80)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 도 9의 방법은 도 7의 오디오 처리 장치(71)에 의해서 수행될 수 있다. 이하에서 도 9는 도 7을 참조하여 설명될 것이다.

단계 S20에서, 적어도 하나의 대역에서 입력 신호(IN)를 처리함으로써 제3 신호(SIG3)를 생성하는 동작이 수행될 수 있다. 예를 들면, 파라매트릭 이퀄라이저(71_1)는 입력 신호(IN)의 주파수 특성을 보상하거나 외부에서 요구된 주파수 특성을 위하여, 입력 신호(IN)를 처리함으로써 제3 신호(SIG3)를 생성할 수 있다.

단계 S40에서, 음량에 기초하여 제3 신호(SIG3)로부터 제1 신호(SIG1)를 생성하는 동작이 수행될 수 있다. 예를 들면, 음량 제어부(71_2)는 음량에 기초하여 제3 신호(SIG3)를 증폭시키거나 감쇠시킴으로써 제1 신호(SIG1)를 생성할 수 있다.

단계 S60에서, 스피커(72)의 동적 범위에 기초하여 제1 신호(SIG1)로부터 제2 신호(SIG2)를 생성하는 동작이 수행될 수 있다. 예를 들면, 동적 범위 제어부(71_4)는, 단계 S40에서 수행된 증폭에도 불구하고 스피커(72)가 동적 범위를 초과하는 최종 신호(FNL)를 수신하지 아니하도록, 제1 신호(SIG1)의 크기를 제한함으로써 제2 신호(SIG2)를 생성할 수 있다.

단계 S80에서, 스피커(72)의 특성에 기초하여 제2 신호(SIG2)로부터 출력 신호(OUT)를 생성하는 동작이 수행될 수 있다. 예를 들면, 종단 필터(71_6)는 스피커(72)의 음역 외부에서 제2 신호(SIG2)를 감쇠시킴으로써 출력 신호(OUT)를 생성할 수 있다. 또한, 종단 필터(71_6)는 스피커(72)의 음역 내에서 제2 신호(SIG2)를 필터링함으로써 스피커(72)의 특성이 보상된 출력 신호(OUT)를 생성할 수 있다. 이에 따라, 스피커(72)는 자신의 음역에서 양호하게 소리(5)를 출력할 수 있다.

도 10은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 오디오 처리 방법의 예시를 나타내는 순서도이다. 구체적으로, 도 10의 순서도는 종단 필터링을 설정하는 방법을 나타낸다. 도 10에 도시된 바와 같이, 도 10의 방법은 단계 S92 및 단계 S94를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 도 10의 방법은 도 9의 방법이 수행되기 전이나 수행된 후 수행될 수 있고, 도 8의 인터페이스부(81_8)에 의해서 수행될 수 있다. 이하에서, 도 10은 도 8을 참조하여 설명될 것이다.

단계 S92에서, 외부로부터 제어 신호(CTR)를 수신하는 동작이 수행될 수 있다. 예를 들면, 인터페이스부(81_8)는 오디오 시스템(80)에 포함되는 다른 부품 또는 오디오 시스템(80)의 외부로부터 제어 신호(CTR)를 수신할 수 있다.

단계 S94에서, 종단 필터링의 주파수 응답을 설정하는 동작이 수행될 수 있다. 예를 들면, 제어 신호(CTR)는 종단 필터(81_6)의 주파수 응답을 설정하기 위한 정보를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제어 신호(CTR)는 차단 주파수, 기울기, 이득, 중심 주파수, Q-인자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제어 신호(CTR)는 디지털 필터의 계수들 중 적어도 일부를 포함할 수 있다. 인터페이스부(81_8)는 제어 신호(CTR)를 종단 필터(81_6)에 전달하거나, 제어 신호(CTR)에 포함된 정보를 추출하고 추출된 정보를 종단 필터(81_6)에 제공할 수 있다. 이에 따라, 종단 필터(81_6)의 주파수 응답이 설정될 수 있고, 종단 필터(81_6)는 설정에 따라 필터링을 수행할 수 있다.

도 11은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 오디오 처리 장치의 예시를 나타내는 블록도이다. 예를 들면, 도 11의 오디오 처리 장치(110)는 전술된 오디오 처리 장치들의 예시일 수 있다. 도 11에 도시된 바와 같이 오디오 처리 장치(110)는 프로세서(112) 및 메모리(114)를 포함할 수 있다.

프로세서(112)는 메모리(114)와 통신할 수 있고, 메모리(114)에 포함된 프로그램(114_1)을 실행함으로써 본 개시의 예시적 실시예에 따른 오디오 처리 방법에 포함된 적어도 하나의 단계를 수행할 수 있다. 메모리(114)는, 비제한적인 예시로서 RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), 테이프, 자기디스크, 광학디스크, 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리 및 이들의 조합과 같이, 프로세서(112)에 의해서 접근가능한 임의의 유형의 메모리를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 메모리(114)는 SRAM(Static Random Access Memory), DRAM(Dynamic Random Access Memory) 등과 같은 휘발성 메모리 장치를 더 포함할 수도 있다. 일부 실시예들에서, 메모리(114)는 종단 필터(예컨대, 도 8의 81_6)의 동작을 설정하기 위한 정보를 저장할 수도 있다.

도 12는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 오디오 시스템의 예시들을 나타낸다. 일부 실시예들에서, 본 개시의 예시적 실시예에 따른 오디오 처리 장치는 저비용 스피커 또는 소형 스피커를 포함하는 오디오 시스템에 포함될 수 있다. 예를 들면, 오디오 처리 장치는 AI(Artificial Intelligence) 서비스 장치(121)에 포함될 수도 있고, 휴대용 스피커(122)에 포함될 수도 있으며, 디스플레이 장치(123)에 포함될 수도 있다.

저비용 스피커 또는 소형 스피커는 낮은 음역에서 양호하게 소리를 출력하는 것이 용이하지 아니할 수 있다. 예를 들면, 저비용 스피커 또는 소형 스피커는 100Hz 이상에서 양호하게 소리를 출력할 수 있다. 이에 따라, 100Hz 이하의 주파수 성분을 포함하는 신호가 저비용 스피커 또는 소형 스피커에 제공되는 경우, 100Hz 이하의 주파수 성분은 정상적으로 출력되지 아니할 수 있고, 제거되지 아니한 주파수 성분에 기인하여 100Hz 이상의 음질도 저하될 수 있다. 또한, 저비용 스피커 또는 소형 스피커는 음역 내에서도 고르지 못한 특성을 가질 수 있으며, 고가의 스피커일지라도 어플리케이션의 요건을 충족시키기 위하여 일부 열등한 특성을 가질 수도 있다. 예를 들면, 박형 텔레비전의 공간적 제약에 기인하여, 얇은 두께를 가지는 피에조 스피커는 고음 출력시 감소되는 임피던스를 가질 수 있다. 도면들을 참조하여 전술된 바와 같이, 본 개시의 예시적 실시예에 따른 오디오 처리 장치는 저비용 스피커 또는 소형 스피커의 음역 외부, 예컨대 100Hz 이하의 주파수 성분을 유효하게 제거할 수 있고, 스피커의 음역 내에서의 특성을 보상할 수 있다. 이에 따라, 오디오 처리 장치는 저비용 스피커 또는 소형 스피커를 포함하는 오디오 시스템들, 예컨대 AI(Artificial Intelligence) 서비스 장치(121), 휴대용 스피커(122) 및 디스플레이 장치(123) 등에서 출력되는 음질을 개선시킬 수 있다.

이상에서와 같이 도면과 명세서에서 예시적인 실시예들이 개시되었다. 본 명세서에서 특정한 용어를 사용하여 실시예들을 설명되었으나, 이는 단지 본 개시의 기술적 사상을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 개시의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 개시의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims

스피커를 위한 출력 신호를 생성하도록 구성된 오디오 처리 장치로서,
상기 스피커의 동적 범위에 기초하여 제1 신호의 크기를 제한함으로써 제2 신호를 생성하도록 구성된 동적 범위(dynamic range) 제어부; 및
상기 스피커의 특성에 기초하여 상기 제2 신호를 필터링함으로써 상기 출력 신호를 생성하도록 구성된 종단 필터를 포함하는 오디오 처리 장치.
청구항 1에 있어서,
외부로부터 제어 신호를 수신하도록 구성된 인터페이스부를 더 포함하고,
상기 종단 필터는, 상기 제어 신호에 기초하여 설정되는 주파수 응답을 가지도록 구성된 것을 특징으로 하는 오디오 처리 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 종단 필터는, 상기 스피커의 음역에 기초한 차단 주파수를 가지고, 상기 제2 신호의 낮은 음역을 제거함으로써 상기 출력 신호를 생성하도록 구성된 고역 통과 필터(high pass filter) 또는 상기 제2 신호의 높은 음역을 제거함으로써 상기 출력 신호를 생성하도록 구성된 저역 통과 필터(low pass filter)를 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오 처리 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 종단 필터는, 상기 스피커의 음역에 기초한 제1 차단 주파수 및 제2 차단 주파수를 가지고 상기 제2 신호의 낮은 음역 및 높은 음역을 제거함으로써 상기 출력 신호를 생성하도록 구성된, 대역 통과 필터(band pass filter)를 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오 처리 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 종단 필터는, 적어도 하나의 음역에서 상기 제2 신호를 증폭하거나 감소시킴으로써 상기 출력 신호를 생성하도록 구성된 쉘빙 필터(shelving filter)를 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오 처리 장치.
청구항 1에 있어서,
음량에 기초하여 제3 신호를 증폭시키거나 감쇠시킴으로써 상기 제1 신호를 생성하도록 구성된 음량(volume) 제어부를 더 포함하는 오디오 처리장치.
청구항 1에 있어서,
적어도 하나의 대역에서 입력 신호를 처리함으로써 상기 제1 신호를 생성하도록 구성된 파라매트릭 이퀄라이저(parametric equalizer)를 더 포함하는 오디오 처리 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제2 신호는, 일련의 디지털 샘플들을 포함하고,
상기 종단 필터는, 디지털 신호 처리에 기초하여 상기 제2 신호로부터 상기 출력 신호를 생성하도록 구성된 것을 특징으로 하는 오디오 처리 장치.
청구항 8에 있어서,
상기 종단 필터는, 캐스캐이드된(cascaded) 2개의 2차 IIR(Infinite Impulse Response) 필터들을 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오 처리 장치.
스피커를 위한 출력 신호를 생성하기 위한 오디오 처리 방법으로서,
상기 스피커의 동적 범위에 기초하여, 상기 제1 신호의 크기를 제한함으로써 제2 신호를 생성하는 단계; 및
상기 스피커의 특성에 기초하여, 상기 제2 신호를 필터링함으로써 상기 출력 신호를 생성하는 종단 필터링 단계를 포함하는 오디오 처리 방법.
청구항 10에 있어서,
제어 신호를 수신하는 단계; 및
상기 제어 신호에 기초하여, 상기 종단 필터링 단계의 주파수 응답을 설정하는 단계를 더 포함하는 오디오 처리 방법.
청구항 10에 있어서,
음량에 기초하여, 제3 신호를 증폭시키거나 감쇠시킴으로써 상기 제1 신호를 생성하는 단계를 더 포함하는 오디오 처리 방법.
청구항 10에 있어서,
적어도 하나의 음역에서 입력 신호를 처리함으로써 상기 제1 신호를 생성하는 파라매트릭 이퀄라이징(parametric equalizing) 단계를 더 포함하는 오디오 처리 방법.