WO2012077931A2 - 고조파를 이용한 디지털 오디오 증폭 장치 및 그 방법 - Google Patents

고조파를 이용한 디지털 오디오 증폭 장치 및 그 방법 Download PDF

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조성혜
이우석
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(주)펄서스 테크놀러지
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    • H03F2200/03—Indexing scheme relating to amplifiers the amplifier being designed for audio applications

Definitions

  • the present invention relates to a digital audio amplification apparatus using harmonics and a method thereof, and more particularly, to compensate for an audio signal exceeding a threshold according to the size and characteristics of the audio signal when the audio signal exceeds a preset threshold.
  • a digital audio amplification apparatus using harmonics and a method thereof which can easily improve the size and sound quality of audio when amplifying digital audio by generating differential harmonic characteristics (e.g., harmonic magnitude or frequency component) will be.
  • the maximum signal size that can be output while the distortion rate of the output audio signal is kept below a certain level is referred to as maximum output. This maximum signal size is used as an indicator of the performance of the audio device.
  • the output audio signal which has been processed or amplified input audio signal
  • the signal larger than the maximum output becomes distorted.
  • This distortion results in a harmonic signal.
  • the harmonic signals generated according to the characteristics of the analog amplifier and the digital amplifier system may have different audio sizes and characteristics.
  • odd-order harmonics are mainly generated. These odd-order harmonic signals cause dissonance and cause a change in the musical characteristics of the sound output from the digital audio amplifier system.
  • the user can amplify the sound above the maximum output range in most audio devices.
  • the distortion that occurs when amplifying above the maximum output range can sometimes cause noise that is annoying to the user.
  • the audio device may generate distortion according to the characteristics of the audio device.
  • the conventional audio signal processing method is to maintain the amplification of the audio signal within the maximum threshold using AGL (Auto Gain Limiter) / AGC (Auto Gain Control) technology.
  • AGL / AGC technology reproduces audio signals by taking full advantage of the audio device's operating range.
  • the final gain applied to the audio signal output is changed according to the size of the original audio signal, there is a disadvantage that the ratio of the relative size of the audio signal over time is changed.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and when the audio signal exceeds a preset threshold, the harmonic characteristics of the audio signal (for example, to compensate for the audio signal exceeding the threshold according to the size and characteristics of the audio signal) (for example, It is an object of the present invention to provide a digital audio amplification apparatus using harmonics and a method thereof, which can easily improve the size and sound quality of audio during digital audio amplification by differentially generating and generating harmonics or frequency components.
  • a gain adjusting unit for adjusting the gain of the input audio signal by the gain adjustment of the user;
  • An audio characteristic analyzer to analyze whether the gain-adjusted audio signal is maintained within a preset threshold by analyzing the magnitude and the characteristic of the gain-adjusted audio signal;
  • adjusting the magnitude of the harmonics of the gain-adjusted audio signal to compensate for the magnitude of the audio signal exceeding the threshold according to the magnitude and characteristics of the gain-adjusted audio signal when the gain-adjusted audio signal exceeds the threshold.
  • a harmonic generator for differentially generating the frequency components of the harmonics of the gain-adjusted audio signal and adding them to the gain-adjusted audio.
  • a gain adjustment unit for adjusting the gain of the input audio signal by the gain adjustment of the user
  • An audio size comparison unit configured to generate an auto gain value to compare the gain-adjusted audio signal with a preset threshold and to maintain the gain within the threshold
  • An auto gain application unit which applies the generated auto gain value to the gain-adjusted audio
  • a harmonic generation unit configured to check attenuation results of the auto gain applied audio signal based on the generated auto gain value, to differentially generate harmonics of the auto gain applied audio signal, and to add the harmonics to the auto gain applied audio signal. It is characterized by.
  • the gain adjustment step of adjusting the gain of the input audio signal by the gain adjustment of the user; Analyzing an amplitude and a characteristic of the gain-adjusted audio signal to determine whether the gain-adjusted audio signal is maintained within a preset threshold; The magnitude or frequency of the harmonics of the gain-adjusted audio signal to compensate for the magnitude of the audio signal exceeding the threshold according to the magnitude and characteristics of the gain-adjusted audio signal when the gain-adjusted audio signal exceeds the threshold.
  • the gain adjustment step of adjusting the gain of the input audio signal by the gain adjustment of the user the gain adjustment step of adjusting the gain of the input audio signal by the gain adjustment of the user;
  • an audio output step of outputting the differentially generated harmonics in addition to the auto gain applied audio signal the gain adjustment step of adjusting the gain of the input audio signal by the gain adjustment of the user.
  • a harmonic characteristic eg, magnitude or frequency component of the harmonic
  • the differential By generating the differential, there is an effect that can easily improve the size and sound of the audio when digital audio amplification.
  • the present invention can compensate for the audio signal through the adjusted distortion by adjusting the distortion generated according to the characteristics of the audio device according to the characteristics of the audio device when amplifying the audio signal above the maximum output, according to the distortion component desired by the user It has an effect.
  • the present invention has the effect of complementing the size and characteristics of the audio by using harmonics to the noise generated as the ratio of the relative magnitude of the audio signal with time is changed by AGL / AGC used in the audio signal processing have.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a first embodiment of a digital audio amplifying apparatus using harmonics according to the present invention
  • FIG. 2 is a block diagram of a second embodiment of a digital audio amplifying apparatus using harmonics according to the present invention
  • FIG. 3 is a detailed configuration diagram of a first embodiment of the harmonic generation unit of FIG. 2 according to the present invention.
  • FIG. 4 is a detailed configuration diagram of a second embodiment of the harmonic generating unit of FIG. 2 according to the present invention.
  • FIG. 5 is a flowchart of a first embodiment of a digital audio amplification method using harmonics according to the present invention
  • FIG. 6 is a flowchart of a second embodiment of a digital audio amplification method using harmonics according to the present invention.
  • gain adjustment unit 220 automatic gain application unit
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a first embodiment of a digital audio amplifying apparatus using harmonics according to the present invention.
  • the digital audio amplifying apparatus 100 includes a gain adjuster 110, an audio characteristic analyzer 120, and a harmonic generator 130.
  • the digital audio amplifying apparatus 100 When the digital audio amplifying apparatus 100 according to the first embodiment of the present invention amplifies the audio signal S [n] above the maximum output, the amplified degree is analyzed by analyzing the degree to which the amplified audio signal exceeds the maximum output range.
  • An apparatus for processing an audio signal on the basis of in order to substantially avoid distortion caused by the characteristics of the audio device, the digital audio amplifying apparatus 100 amplifies the audio signal by processing the input audio signal S [n] without exceeding the maximum output of the audio device. That is, the digital audio amplifying apparatus 100 may control the output characteristics and the amplitude of the audio signal while maintaining the musical characteristics by generating harmonics desired by the user through the deformation of the audio signal within the maximum output range of the audio device. In addition, the digital audio amplifying apparatus 100 may check the magnitude of the amplified audio signal exceeding the maximum output of the audio device and generate a harmonic designated by the user according to the magnitude.
  • the gain adjusting unit 110 receives an input audio signal S [n] input to the digital audio amplifier 100.
  • the gain adjusting unit 110 adjusts the gain of the input audio signal S [n] by adjusting the gain of the user and outputs the gain-adjusted audio signal Sg [n].
  • the gain-adjusted audio signal Sg [n] may remain within or exceed the preset threshold in accordance with the gain adjustment of the user.
  • the gain adjusting unit 110 may adjust the gain of the input audio signal S [n] according to a preset gain adjustment value.
  • the audio characteristic analyzer 120 receives the gain-adjusted audio signal Sg [n] from the gain adjuster 110.
  • the audio characteristic analyzer 120 analyzes the magnitude and characteristics of the gain-adjusted audio signal Sg [n] to determine whether the audio signal Sg [n] is maintained within a preset threshold. According to the confirmation result, the audio characteristic analyzer 120 analyzes the degree to which the gain-adjusted audio signal Sg [n] exceeds a preset threshold.
  • the audio characteristic analyzer 120 may measure the degree to which the gain-adjusted audio signal Sg [n] exceeds a preset threshold for each sample.
  • the harmonic generator 130 compensates for the magnitude of the audio signal exceeding the threshold according to the magnitude and characteristics of the gain-adjusted audio signal Sg [n].
  • the magnitude of the harmonics of the audio signal Sg [n] adjusted to be gained is then differentiated and added to the audio signal Sg [n].
  • the harmonic generating unit 130 differentially generates a frequency component of harmonics with respect to the gain-adjusted audio signal Sg [n] and adds it to the gain-adjusted audio signal Sg [n].
  • FIG. 2 is a block diagram of a second embodiment of a digital audio amplifying apparatus using harmonics according to the present invention.
  • the digital audio amplifying apparatus 100 includes a gain adjusting unit 210, an automatic gain applying unit 220, an audio size comparing unit 230, and a harmonic generating unit. 240.
  • the gain adjusting unit 210 receives an input audio signal S [n] input to the digital audio amplifier 100.
  • the gain adjusting unit 210 adjusts the gain of the input audio signal S [n] by adjusting the gain of the user and outputs the gain-adjusted audio signal Sg [n].
  • the gain adjusted audio signal Sg [n] may remain within or exceed the preset threshold in accordance with the gain adjustment of the user.
  • the gain adjusting unit 210 may adjust the gain of the input audio signal S [n] according to a preset gain adjustment value.
  • the audio size comparison unit 230 generates an auto gain value to compare the magnitude of the gain-adjusted audio signal Sg [n] with a preset threshold and to keep it within a preset threshold. That is, the audio size comparison unit 230 compares the gain-adjusted audio signal Sg [n] with a user-specified threshold in real time so that the new automatic gain G [n] is output so that an audio signal above or below a threshold is output for a predetermined sample time. Create Here, the new auto gain G [n] always has a value of 1 or less. In other words, the attenuating function is performed so that the audio signal does not exceed the threshold.
  • the auto gain application unit 220 applies the auto gain value generated by the audio size comparison unit 230 to the input audio.
  • the auto gain application unit 220 may include a multiplier to apply the auto gain value to the input audio. That is, the auto gain application unit 220 generates Sa [n] by reapplying the gain G [n] newly generated by the audio size comparison unit 230 to the audio signal Sg [n] to generate the audio Sa [n]. Real-time adjustments can be made not to exceed the threshold.
  • the harmonic generator 240 checks the attenuation result of the audio signal Sa [n] to which the auto gain has been applied based on the auto gain value generated by the audio size comparator 230.
  • the harmonic generator 240 may determine the degree to which the audio signal is attenuated based on the auto gain G [n] generated by the audio size comparator 230.
  • the harmonic generator 240 differentially generates harmonics of the gain-adjusted audio signal Sa [n] and adds them to the gain-adjusted audio signal Sa [n].
  • the harmonic generating unit 240 generates the harmonics of the audio signal when the attenuation result is greater than or equal to the preset attenuation value, and decreases the harmonics of the audio signal when the attenuation result is less than the preset attenuation value. You can. That is, the harmonic generator 240 generates more harmonics when the degree of attenuation of the audio signal is large to compensate for the loss of relative sound pressure due to the attenuation, and generates less harmonics when the degree of attenuation is smaller, thereby reducing the relative sound pressure loss. You can compensate. In this case, the harmonic generating unit 240 may adjust to generate harmonics of a component desired by the user, and may analyze or generate harmonic components in a time domain or a frequency domain.
  • the digital audio amplification apparatus 100 may attenuate again by exceeding the maximum output to suppress distortion due to the characteristics of the audio device. have. Instead, the harmonic generator 130 may increase the size of the audio by generating the harmonics differentially according to the degree of exceeding the maximum output.
  • FIG. 3 is a detailed configuration diagram of a first embodiment of the harmonic generation unit of FIG. 2 according to the present invention.
  • the harmonic generating unit 240 of FIG. 2 includes a coefficient selection determining unit 310 and a polynomial calculating unit 320.
  • the coefficient selection determiner 310 checks the attenuation result of the audio signal Sa [n] to which the auto gain is applied based on the auto gain value generated by the audio size comparator 230 for each audio sample.
  • the coefficient selection determining unit 310 selects, for each audio sample, a coefficient combination corresponding to the attenuation result among the coefficient combinations previously stored in the coefficient table.
  • the coefficient selection determiner 310 may store the coefficient combination for generating harmonics desired by the user in the coefficient table in advance, and select the pre-stored coefficient combination according to the user's request.
  • the coefficient table stores coefficient combinations for generating harmonics, and such coefficient combinations may be changed by a user.
  • the polynomial calculation unit 320 differentially generates harmonics of the auto gain audio signal Sa [n] which is automatically gained using the coefficient combination selected by the coefficient selection determination unit 310 for each audio sample, thereby automatically adjusting the audio signal Sa. add to [n].
  • the polynomial calculator 320 may generate a new output audio signal O [n] by performing N-th order polynomial calculation for each audio sample Sa [n]. In this case, the coefficients used may vary for each audio sample.
  • FIG. 4 is a detailed configuration diagram of a second embodiment of the harmonic generation unit of FIG. 2 according to the present invention.
  • the harmonic generator 240 of FIG. 2 includes a frequency converter 410, a frequency component analyzer 420, an audio characteristic analyzer 430, and a differential harmonic generator ( 440 and the frequency inverse transform unit 450.
  • the frequency converter 410 converts the auto gain-adjusted audio signal into a frequency domain.
  • the frequency component analyzer 420 analyzes the frequency component of the audio signal converted into the frequency domain by the frequency converter 410.
  • the audio characteristic analyzer 430 analyzes audio characteristics of the auto gain adjusted audio signal.
  • the differential harmonic generator 440 is configured for the auto gain-adjusted audio signal converted into the frequency domain based on the audio characteristic analyzed by the audio characteristic analyzer 430 and the frequency component analyzed by the frequency component analyzer 420. Generate harmonics differentially and add them to the auto gain-adjusted audio signal converted into the frequency domain.
  • the differential harmonic generating unit 440 is a fundamental frequency of the audio signal automatically adjusted based on the audio component analyzed by the audio characteristic analyzer 430 and the frequency component analyzed by the frequency component analyzer 420. Contrast even-order harmonics are generated differentially in the frequency domain.
  • the differential harmonic generation unit 440 is 2kHz, 4kHz,... When the fundamental frequency of the audio signal is 1kHz. Can generate even-order harmonics.
  • the frequency inverse converter 450 inversely converts an audio signal in the frequency domain output from the differential harmonic generator 440 into a time domain and outputs an audio signal in the time domain.
  • FIG. 5 is a flowchart of a first embodiment of a digital audio amplification method using harmonics according to the present invention.
  • the gain adjusting unit 110 receives an input audio signal S [n] input to the digital audio amplifier 100 (S502).
  • the gain adjusting unit 110 adjusts the gain of the input audio signal S [n] by adjusting the gain of the user and outputs the gain-adjusted audio signal Sg [n] (S504).
  • the audio characteristic analyzer 120 analyzes the magnitude and characteristics of the gain-adjusted audio signal Sg [n] in the gain adjuster 110 to determine whether the audio signal Sg [n] is maintained within a preset threshold ( S506).
  • the audio characteristic analyzer 120 analyzes the degree to which the gain-adjusted audio signal Sg [n] exceeds the preset threshold (S508). .
  • the audio characteristic analyzer 120 performs a process of checking “S506” of the audio signal.
  • the harmonic generator 130 compensates for the magnitude of the audio signal exceeding the threshold according to the magnitude and characteristics of the gain-adjusted audio signal Sg [n]. The difference is generated by differentializing the magnitude or frequency component of the harmonics of the audio signal Sg [n] gain-adjusted so as to be different (S510).
  • the harmonic generating unit 130 outputs an output audio signal by adding a signal having a magnitude or frequency component of a harmonic of the audio signal Sg [n] added to the gain-adjusted audio signal Sg [n] (S512).
  • FIG. 6 is a flowchart of a second embodiment of a digital audio amplification method using harmonics according to the present invention.
  • the gain adjusting unit 210 receives an input audio signal S [n] input to the digital audio amplifier 100 (S602).
  • the gain adjusting unit 210 adjusts the gain of the input audio signal S [n] by adjusting the gain of the user and outputs the gain-adjusted audio signal Sg [n] (S604).
  • the audio size comparison unit 230 generates an auto gain value to compare the magnitude of the gain-adjusted audio signal Sg [n] output from the gain adjustment unit 210 with a preset threshold value and maintain the value within the preset threshold value (S606). ).
  • the auto gain application unit 220 applies the auto gain value generated by the audio size comparison unit 230 to the gain-adjusted audio and outputs the auto gain applied audio signal Sa [n] (S608).
  • the harmonic generator 240 checks the attenuation result of the audio signal output from the auto gain application unit 220 based on the auto gain value generated by the audio size comparison unit 230 (S610).
  • the harmonic generator 240 may increase the harmonic size of the audio signal when the attenuation result is greater than or equal to a predetermined attenuation value, and reduce the harmonic size of the audio signal when the attenuation result is less than the predetermined attenuation value.
  • the harmonic generator 240 differentially generates harmonics of the audio signal to which the auto gain is applied (S612).
  • the harmonic generator 240 adds the differentially generated harmonics to the audio signal Sa [n] to which the automatic gain is applied and outputs the output audio signal O [n] (S614).
  • the present invention differentiates the characteristics of harmonics of the audio signal (e.g., magnitude or frequency component of the harmonics) to compensate for the audio signal exceeding the threshold according to the size and characteristics of the audio signal when the audio signal exceeds a preset threshold. In this case, the size and sound of the audio can be easily improved during digital audio amplification.
  • characteristics of harmonics of the audio signal e.g., magnitude or frequency component of the harmonics

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Abstract

본 발명은 고조파를 이용한 디지털 오디오 증폭 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 오디오 신호가 미리 설정된 임계치를 초과하는 경우 오디오 신호의 크기 및 특성에 따라 임계치를 초과한 오디오 신호를 보상하기 위해 오디오 신호의 고조파의 특성(예컨대, 고조파의 크기 또는 주파수 성분 등)을 차등화시켜 발생시킴으로써, 디지털 오디오 증폭시 오디오의 크기 및 음감을 용이하게 향상시킬 수 있다.

Description

고조파를 이용한 디지털 오디오 증폭 장치 및 그 방법
본 발명은 고조파를 이용한 디지털 오디오 증폭 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 오디오 신호가 미리 설정된 임계치를 초과하는 경우 오디오 신호의 크기 및 특성에 따라 임계치를 초과한 오디오 신호를 보상하기 위해 오디오 신호의 고조파의 특성(예컨대, 고조파의 크기 또는 주파수 성분 등)을 차등화시켜 발생시킴으로써, 디지털 오디오 증폭시 오디오의 크기 및 음감을 용이하게 향상시킬 수 있는, 고조파를 이용한 디지털 오디오 증폭 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
오디오 기기에서는 출력 오디오 신호의 왜곡률이 일정 수준 이하로 유지되면서 출력될 수 있는 최대 신호 크기를 최대 출력이라 지칭한다. 이러한 최대 신호 크기는 오디오 기기의 성능을 나타내는 지표로 이용된다.
입력 오디오 신호를 가공하거나 증폭한 출력 오디오 신호가 오디오 기기의 최대 출력을 초과하도록 증폭되었을 경우, 최대 출력보다 큰 신호는 왜곡이 된다. 이 왜곡으로 인하여 고조파(Harmonic) 신호가 발생한다. 이때, 아날로그 앰프와 디지털 앰프 시스템 특성에 따라 발생하는 고조파 신호는 각각 다른 오디오 크기 및 특성을 가질 수 있다.
이때, 디지털 오디오 앰프 시스템에서는 그 특성상 홀수 차 고조파가 주로 생성된다. 이러한 홀수 차 고조파 신호는 불협 화음을 유발하며, 디지털 오디오 앰프 시스템으로부터 출력된 음의 음악적인 특성이 바뀌는 요인이 된다.
반면, 진공관 앰프나, 일부 아날로그 앰프 시스템에서는 그 특성상 짝수 차 고조파가 생성되기도 한다. 이는 정 수 배의 음계(Octave)를 생성할 수 있으며, 출력된 음은 음악적인 특성이 유지되면서 음이 더욱 풍부하게 된다. 즉, 왜곡에 의해서 생성되는 모든 고조파 크기의 합은 동일해도 어떠한 고조파가 생성되는지 여부에 따라 음색과 음악적인 의미가 달라질 수 있다. 사용자가 실제로 인지하는 오디오의 출력 특성은 달라질 수 있다.
또한, 오디오 기기의 출력 범위를 최대한 이용하기 위해, 대부분의 오디오 기기에서 시용자는 최대 출력 범위 이상으로 음을 증폭할 수 있다. 하지만, 최대 출력 범위 이상으로 증폭하는 경우에 발생하는 왜곡은 경우에 따라서 사용자의 귀에 거슬리는 잡음을 유발할 수 있다. 오디오 기기는 최대 출력 이상으로 오디오 신호를 증폭시킬 때, 오디오 기기의 특성에 따라서 왜곡을 발생시킬 수 있다.
한편, 종래의 오디오 신호 처리 방식은 AGL(Auto Gain Limiter)/AGC(Auto Gain Control) 기술을 이용하여 오디오 신호의 증폭을 최대 임계치 이내로 유지되도록 처리하고 있다. AGL/AGC 기술은 오디오 기기의 동작 범위를 최대한 활용하여 오디오 신호를 재생한다. 하지만, 오디오 신호 출력에 적용되는 최종 이득(Gain)이 원래 오디오 신호의 크기에 따라서 변하기 때문에, 시간에 따른 오디오 신호의 상대적인 크기의 비율이 바뀌게 되는 단점이 발생한다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 오디오 신호가 미리 설정된 임계치를 초과하는 경우 오디오 신호의 크기 및 특성에 따라 임계치를 초과한 오디오 신호를 보상하기 위해 오디오 신호의 고조파의 특성(예컨대, 고조파의 크기 또는 주파수 성분 등)을 차등화시켜 발생시킴으로써, 디지털 오디오 증폭시 오디오의 크기 및 음감을 용이하게 향상시킬 수 있는, 고조파를 이용한 디지털 오디오 증폭 장치 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이를 위하여, 본 발명의 제1 측면에 따른 장치는, 사용자의 이득 조정에 의해 입력 오디오 신호의 이득을 조정하는 이득 조정부; 상기 이득 조정된 오디오 신호의 크기 및 특성을 분석하여 상기 이득 조정된 오디오 신호가 미리 설정된 임계치 이내로 유지되는지 여부를 확인하는 오디오 특성 분석부; 및 상기 이득 조정된 오디오 신호가 상기 임계치를 초과하는 경우 상기 이득 조정된 오디오 신호의 크기 및 특성에 따라 상기 임계치를 초과하는 오디오 신호의 크기를 보상하기 위해 상기 이득 조정된 오디오 신호의 고조파의 크기를 차등화시켜거나 상기 이득 조정된 오디오 신호의 고조파의 주파수 성분을 차등적으로 발생시켜 상기 이득 조정된 오디오에 더하는 고조파 발생부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 제2 측면에 따른 장치는, 사용자의 이득 조정에 의해 입력 오디오 신호의 이득을 조정하는 이득 조정부; 상기 이득 조정된 오디오 신호의 크기를 미리 설정된 임계치와 비교하여 상기 임계치 이내로 유지하도록 자동이득 값을 생성하는 오디오 크기 비교부; 상기 생성된 자동이득 값을 상기 이득 조정된 오디오에 적용하는 자동이득 적용부; 및 상기 생성된 자동이득 값을 기초로 하여 상기 자동이득 적용된 오디오 신호의 감쇄 결과를 확인하여 상기 자동이득 적용된 오디오 신호의 고조파를 차등적으로 발생시켜 상기 자동이득 적용된 오디오 신호에 더하는 고조파 발생부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 제3 측면에 따른 방법은, 사용자의 이득 조정에 의해 입력 오디오 신호의 이득을 조정하는 이득 조정 단계; 상기 이득 조정된 오디오 신호의 크기 및 특성을 분석하여 상기 이득 조정된 오디오 신호가 미리 설정된 임계치 이내로 유지되는지 여부를 확인하는 오디오 특성 분석 단계; 상기 이득 조정된 오디오 신호가 상기 임계치를 초과하는 경우 상기 이득 조정된 오디오 신호의 크기 및 특성에 따라 상기 임계치를 초과하는 오디오 신호의 크기를 보상하기 위해 상기 이득 조정된 오디오 신호의 고조파의 크기 또는 주파수 성분을 차등적으로 발생시키는 고조파 발생 단계; 및 상기 차등적으로 발생된 고조파를 상기 이득 조정된 오디오에 더하여 출력하는 오디오 출력 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 제4 측면에 따른 방법은, 사용자의 이득 조정에 의해 입력 오디오 신호의 이득을 조정하는 이득 조정 단계; 상기 이득 조정된 오디오 신호의 크기를 미리 설정된 임계치와 비교하여 상기 임계치 이내로 유지하도록 자동이득 값을 생성하는 자동이득 생성 단계; 상기 생성된 자동이득 값을 상기 이득 조정된 오디오에 적용하는 자동이득 적용 단계; 상기 생성된 자동이득 값을 기초로 하여 상기 자동이득 적용된 오디오 신호의 감쇄 결과를 확인하는 감쇄 결과 확인 단계; 상기 확인된 감쇄 결과에 따라 상기 자동이득 적용된 오디오 신호의 고조파를 차등적으로 발생시키는 고조파 발생 단계; 및 상기 차등적으로 발생된 고조파를 상기 자동이득 적용된 오디오 신호에 더하여 출력하는 오디오 출력 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 오디오 신호가 미리 설정된 임계치를 초과하는 경우 오디오 신호의 크기 및 특성에 따라 임계치를 초과한 오디오 신호를 보상하기 위해 오디오 신호의 고조파의 특성(예컨대, 고조파의 크기 또는 주파수 성분 등)을 차등화시켜 발생시킴으로써, 디지털 오디오 증폭시 오디오의 크기 및 음감을 용이하게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 최대 출력 이상으로 오디오 신호를 증폭시킬 때, 오디오 기기의 특성에 따라서 발생하는 왜곡(Distortion)을 사용자가 원하는 왜곡 성분에 맞게 조정함으로써, 조정된 왜곡을 통해 오디오 신호를 보상할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은, 오디오 신호 처리에서 이용하는 AGL/AGC에 의해 시간에 따른 오디오 신호의 상대적인 크기의 비율이 변경됨에 따라 발생하는 잡음을 고조파를 이용하여 오디오의 크기 및 특성을 보완해줄 수 있는 효과가 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 고조파를 이용한 디지털 오디오 증폭 장치의 제1 실시예 구성도,
도 2 는 본 발명에 따른 고조파를 이용한 디지털 오디오 증폭 장치의 제2 실시예 구성도,
도 3 은 본 발명에 따른 도 2의 고조파 발생부의 제1 실시예 상세구성도,
도 4 는 본 발명에 따른 도 2의 고조파 발생부의 제2 실시예 상세구성도,
도 5 는 본 발명에 따른 고조파를 이용한 디지털 오디오 증폭 방법에 대한 제1 실시예 흐름도,
도 6 은 본 발명에 따른 고조파를 이용한 디지털 오디오 증폭 방법에 대한 제2 실시예 흐름도이다.
<도면의 주요 참조부호에 대한 설명>
100: 디지털 오디오 증폭 장치 110: 이득 조정부
120: 오디오 특성 분석부 130: 고조파 발생부
210: 이득 조정부 220: 자동이득 적용부
230: 오디오 크기 비교부 240: 고조파 발생부
310: 계수 선택 판정부 320: 다항식 계산부
410: 주파수 변환부 420: 주파수 성분 분석부
430: 오디오 특성 분석부 440: 차등 고조파 발생부
450: 주파수 역변환부
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예를 상세하게 설명한다. 본 발명의 구성 및 그에 따른 작용 효과는 이하의 상세한 설명을 통해 명확하게 이해될 것이다. 본 발명의 상세한 설명에 앞서, 동일한 구성요소에 대해서는 다른 도면 상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호로 표시하며, 공지된 구성에 대해서는 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 구체적인 설명은 생략하기로 함에 유의한다.
도 1 은 본 발명에 따른 고조파를 이용한 디지털 오디오 증폭 장치의 제1 실시예 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 디지털 오디오 증폭 장치(100)는 이득 조정부(110), 오디오 특성 분석부(120) 및 고조파 발생부(130)를 포함한다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 디지털 오디오 증폭 장치(100)는 오디오 신호 S[n]을 최대 출력 이상으로 증폭시킬 때, 증폭된 오디오 신호가 최대 출력 범위를 넘어서는 정도를 분석하여 그 증폭된 정도를 기초로 하여 오디오 신호를 처리하는 장치에 관한 것이다. 이때, 실질적으로 오디오 기기의 특성에 따라서 발생하는 왜곡을 피하기 위해서, 디지털 오디오 증폭 장치(100)는 오디오 기기의 최대 출력을 넘어서지 않으면서 입력 오디오 신호 S[n]을 처리하여 오디오 신호를 증폭한다. 즉, 디지털 오디오 증폭 장치(100)는 오디오 기기의 최대 출력 범위 안에서 오디오 신호의 변형을 통해 사용자가 원하는 고조파를 발생시킴으로써, 음악적인 특성을 유지하면서 오디오 신호의 출력 특성과 크기를 제어할 수 있다. 또한, 디지털 오디오 증폭 장치(100)는 증폭된 오디오 신호가 오디오 기기의 최대 출력을 넘어서는 크기를 확인하여 그 크기에 따라 사용자가 지정한 고조파를 생성할 수 있다.
이하, 본 발명의 제1 실시예에 따른 디지털 오디오 증폭 장치(100)의 구성요소 각각에 대하여 살펴보기로 한다.
이득 조정부(110)는 디지털 오디오 증폭 장치(100)로 입력되는 입력 오디오 신호 S[n]을 입력받는다. 이득 조정부(110)는 사용자의 이득 조정에 의해 입력 오디오 신호 S[n]의 이득을 조정하여 이득 조정된 오디오 신호 Sg[n]을 출력한다. 이득 조정된 오디오 신호 Sg[n]는 사용자의 이득 조정에 따라 미리 설정된 임계치 이내로 유지되거나, 그 임계치를 초과할 수 있다. 또한, 이득 조정부(110)는 미리 설정된 이득 조정 값에 따라 입력 오디오 신호 S[n]의 이득을 조정할 수 있다.
그리고 오디오 특성 분석부(120)는 이득 조정된 오디오 신호 Sg[n]을 이득 조정부(110)로부터 전달받는다. 그리고 오디오 특성 분석부(120)는 이득 조정된 오디오 신호 Sg[n]의 크기 및 특성을 분석하여 오디오 신호 Sg[n]가 미리 설정된 임계치 이내로 유지되는지 여부를 확인한다. 상기 확인 결과에 따라, 오디오 특성 분석부(120)는 이득 조정된 오디오 신호 Sg[n]이 미리 설정된 임계치를 초과하는 정도를 분석한다. 또한, 오디오 특성 분석부(120)는 이득 조정된 오디오 신호 Sg[n]가 미리 설정된 임계치를 초과하는 정도를 샘플마다 측정할 수 있다.
이득 조정된 오디오 신호 Sg[n]이 미리 설정된 임계치를 초과하는 경우, 고조파 발생부(130)는 이득 조정된 오디오 신호 Sg[n]의 크기 및 특성에 따라 임계치를 초과한 오디오 신호의 크기를 보상하도록 이득 조정된 오디오 신호 Sg[n]의 고조파의 크기를 차등화시켜 오디오 신호 Sg[n]에 더한다. 또한, 고조파 발생부(130)는 이득 조정된 오디오 신호 Sg[n]에 대한 고조파의 주파수 성분을 차등적으로 발생시켜 이득 조정된 오디오 신호 Sg[n]에 더한다.
도 2 는 본 발명에 따른 고조파를 이용한 디지털 오디오 증폭 장치의 제2 실시예 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 디지털 오디오 증폭 장치(100)는 이득 조정부(210), 자동이득 적용부(220), 오디오 크기 비교부(230) 및 고조파 발생부(240)를 포함한다.
이득 조정부(210)는 디지털 오디오 증폭 장치(100)로 입력되는 입력 오디오 신호 S[n]을 입력받는다. 이득 조정부(210)는 사용자의 이득 조정에 의해 입력 오디오 신호 S[n]의 이득을 조정하여 이득 조정된 오디오 신호 Sg[n]을 출력한다. 이득 조정된 오디오 신호 Sg[n]은 사용자의 이득 조정에 따라 미리 설정된 임계치 이내로 유지되거나 그 임계치를 초과할 수 있다. 또한, 이득 조정부(210)는 미리 설정된 이득 조정 값에 따라 입력 오디오 신호 S[n]의 이득을 조정할 수 있다.
오디오 크기 비교부(230)는 이득 조정된 오디오 신호 Sg[n]의 크기를 미리 설정된 임계치와 비교하여 미리 설정된 임계치 이내로 유지하도록 자동이득 값을 생성한다. 즉, 오디오 크기 비교부(230)는 이득이 조정된 오디오 신호 Sg[n]을 사용자가 지정한 임계치와 실시간 비교하여 정해진 샘플 시간 동안 임계치 이상 또는 이하의 오디오 신호가 출력되도록 새로운 자동이득 G[n]을 생성한다. 여기서, 새로운 자동이득 G[n]은 항상 1 이하의 값을 가진다. 즉, 오디오 신호가 임계치를 넘지 않도록 신호를 감쇄시키는 기능을 수행한다.
자동이득 적용부(220)는 오디오 크기 비교부(230)에서 생성된 자동이득 값을 입력 오디오에 적용한다. 자동이득 적용부(220)는 곱셈기를 구비하여 자동이득 값을 입력 오디오에 적용할 수 있다. 즉, 자동이득 적용부(220)는 오디오 크기 비교부(230)에서 새로 생성된 이득 G[n]을 오디오 신호 Sg[n]에 다시 적용하여서 Sa[n]을 생성하여 오디오 Sa[n]이 임계치를 넘지 않도록 실시간 조정을 할 수 있다.
고조파 발생부(240)는 오디오 크기 비교부(230)에서 생성된 자동이득 값을 기초로 하여 자동이득 적용된 오디오 신호 Sa[n]의 감쇄 결과를 확인한다. 고조파 발생부(240)는 오디오 크기 비교부(230)에서 생성된 자동이득 G[n]을 기초로 하여 오디오 신호가 감쇄된 정도를 판단할 수 있다. 상기 확인된 감쇄 결과에 따라, 고조파 발생부(240)는 이득 조정된 오디오 신호 Sa[n]의 고조파를 차등적으로 발생시켜 이득 조정된 오디오 신호 Sa[n]에 더한다. 일례로, 고조파 발생부(240)는 확인된 감쇄 결과에 따라 감쇄 결과가 미리 설정된 감쇄치 이상이면 오디오 신호의 고조파 크기를 높이고, 감쇄 결과가 미리 설정된 감쇄치 미만이면 오디오 신호의 고조파 크기를 줄여서 발생시킬 수 있다. 즉, 고조파 발생부(240)는 오디오 신호의 감쇄된 정도가 크면 고조파를 더 많이 생성하여 감쇄로 인한 상대적인 음압의 손실을 보상하고, 감쇄된 정도가 작으면 고조파를 덜 생성하여 상대적인 음압의 손실을 보상할 수 있다. 이때, 고조파 발생부(240)는 사용자가 원하는 성분의 고조파를 발생하도록 조정할 수 있으며, 시간 영역 또는 주파수 영역에서 고조파 성분을 분석하거나 발생시킬 수 있다.
전술된 바와 같이, 디지털 오디오 증폭 장치(100)는 이득 조정된 오디오 신호 Sg[n]가 오디오 기기의 최대 출력을 넘어서면, 최대 출력을 넘어서는 만큼 다시 감쇄시켜 오디오 기기 특성에 의한 왜곡을 억제할 수 있다. 그 대신, 고조파 발생부(130)는 최대 출력을 초과하는 정도에 따라 고조파를 차등적으로 발생시켜 오디오의 크기를 키워줄 수 있다.
도 3 은 본 발명에 따른 도 2의 고조파 발생부의 제1 실시예 상세구성도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 도 2의 고조파 발생부(240)는 계수 선택 판정부(310) 및 다항식 계산부(320)를 포함한다.
계수 선택 판정부(310)는 오디오 크기 비교부(230)에서 생성된 자동이득 값을 기초로 하여 자동이득 적용된 오디오 신호 Sa[n]의 감쇄 결과를 오디오 샘플마다 확인한다. 그리고 계수 선택 판정부(310)는 미리 계수 테이블에 저장된 계수 조합 중에서 감쇄 결과에 대응하는 계수 조합을 오디오 샘플마다 선택한다. 또한, 계수 선택 판정부(310)는 사용자가 원하는 고조파 발생을 위한 계수 조합을 계수 테이블에 미리 저장하고, 사용자의 요청에 따라 미리 저장된 계수 조합을 선택할 수 있다. 여기서, 계수 테이블은 고조파를 발생시키기 위한 계수 조합이 저장되어 있으며, 이러한 계수 조합은 사용자에 의해 변경될 수 있다.
다항식 계산부(320)는 계수 선택 판정부(310)에서 선택된 계수 조합을 이용하여 자동이득 적용된 자동이득 오디오 신호 Sa[n]의 고조파를 오디오 샘플마다 차등적으로 발생시켜 자동이득 조정된 오디오 신호 Sa[n]에 더한다. 다항식 계산부(320)는 오디오 샘플 Sa[n]마다 N차 다항식 계산을 하여서 새로운 출력 오디오 신호 O[n]을 생성할 수 있다. 이때, 이용되는 계수는 오디오 샘플마다 다르게 변할 수 있다.
도 4 는 본 발명에 따른 도 2의 고조파 발생부의 제2 실시예 상세구성도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 도 2의 고조파 발생부(240)는 주파수 변환부(410), 주파수 성분 분석부(420), 오디오 특성 분석부(430), 차등 고조파 발생부(440) 및 주파수 역변환부(450)를 포함한다.
주파수 변환부(410)는 자동이득 조정된 오디오 신호를 주파수 영역으로 변환한다.
주파수 성분 분석부(420)는 주파수 변환부(410)에서 주파수 영역으로 변환된 오디오 신호의 주파수 성분을 분석한다.
오디오 특성 분석부(430)는 자동이득 조정된 오디오 신호의 오디오 특성을 분석한다.
차등 고조파 발생부(440)는 오디오 특성 분석부(430)에서 분석된 오디오 특성 및 주파수 성분 분석부(420)에서 분석된 주파수 성분을 기초로 하여 주파수 영역으로 변환된 자동이득 조정된 오디오 신호에 대한 고조파를 차등적으로 발생시켜 주파수 영역으로 변환된 자동이득 조정된 오디오 신호에 더한다. 구체적으로 살펴보면, 차등 고조파 발생부(440)는 오디오 특성 분석부(430)에서 분석된 오디오 특성 및 주파수 성분 분석부(420)에서 분석된 주파수 성분을 기초로 하여 자동이득 조정된 오디오 신호의 기본 주파수 대비 짝수 차 고조파를 주파수 영역에서 차등적으로 발생시킨다. 예를 들어, 차등 고조파 발생부(440)는 오디오 신호의 기본 주파수가 1kHz인 경우 2kHz, 4kHz,… 인 짝수 차 고조파를 발생시킬 수 있다.
주파수 역변환부(450)는 차등 고조파 발생부(440)로부터 출력된 주파수 영역의 오디오 신호를 시간 영역으로 역변환하여 시간 영역의 오디오 신호를 출력한다.
도 5 는 본 발명에 따른 고조파를 이용한 디지털 오디오 증폭 방법에 대한 제1 실시예 흐름도이다.
이득 조정부(110)는 디지털 오디오 증폭 장치(100)로 입력되는 입력 오디오 신호 S[n]을 입력받는다(S502).
그리고 이득 조정부(110)는 사용자의 이득 조정에 의해 입력 오디오 신호 S[n]의 이득을 조정하여 이득 조정된 오디오 신호 Sg[n]을 출력한다(S504).
이어서, 오디오 특성 분석부(120)는 이득 조정부(110)에서 이득 조정된 오디오 신호 Sg[n]의 크기 및 특성을 분석하여 오디오 신호 Sg[n]이 미리 설정된 임계치 이내로 유지되는지 여부를 확인한다(S506).
상기 확인 결과, 오디오 신호 Sg[n]이 미리 설정된 임계치를 초과하는 경우, 오디오 특성 분석부(120)는 이득 조정된 오디오 신호 Sg[n]이 미리 설정된 임계치를 초과하는 정도를 분석한다(S508). 반면, 오디오 신호 Sg[n]이 미리 설정된 임계치를 초과하지 않는 경우, 오디오 특성 분석부(120)는 오디오 신호를 확인하는 "S506" 과정을 수행한다.
이득 조정된 오디오 신호 Sg[n]이 미리 설정된 임계치를 초과하는 경우, 고조파 발생부(130)는 이득 조정된 오디오 신호 Sg[n]의 크기 및 특성에 따라 임계치를 초과한 오디오 신호의 크기를 보상하도록 이득 조정된 오디오 신호 Sg[n]의 고조파의 크기 또는 주파수 성분을 차등화시켜 발생시킨다(S510).
그리고 고조파 발생부(130)는 오디오 신호 Sg[n]의 고조파의 크기 또는 주파수 성분이 차등화된 신호를 이득 조정된 오디오 신호 Sg[n]에 더하여 출력 오디오 신호를 출력한다(S512).
도 6 은 본 발명에 따른 고조파를 이용한 디지털 오디오 증폭 방법에 대한 제2 실시예 흐름도이다.
이득 조정부(210)는 디지털 오디오 증폭 장치(100)로 입력되는 입력 오디오 신호 S[n]을 입력받는다(S602).
그리고 이득 조정부(210)는 사용자의 이득 조정에 의해 입력 오디오 신호 S[n]의 이득을 조정하여 이득 조정된 오디오 신호 Sg[n]을 출력한다(S604).
이어서, 오디오 크기 비교부(230)는 이득 조정부(210)로부터 출력된 이득 조정된 오디오 신호 Sg[n]의 크기를 미리 설정된 임계치와 비교하여 미리 설정된 임계치 이내로 유지하도록 자동이득 값을 생성한다(S606).
그리고 자동이득 적용부(220)는 오디오 크기 비교부(230)에서 생성된 자동이득 값을 이득 조정된 오디오에 적용하여 자동이득 적용된 오디오 신호 Sa[n]을 출력한다(S608).
이후, 고조파 발생부(240)는 오디오 크기 비교부(230)에서 생성된 자동이득 값을 기초로 하여 자동이득 적용부(220)로부터 출력된 오디오 신호의 감쇄 결과를 확인한다(S610). 고조파 발생부(240)는 감쇄 결과가 미리 설정된 감쇄치 이상이면 오디오 신호의 고조파 크기를 높이고, 감쇄 결과가 미리 설정된 감쇄치 미만이면 오디오 신호의 고조파 크기를 줄여서 발생시킬 수 있다.
상기 확인된 감쇄 결과에 따라, 고조파 발생부(240)는 자동이득 적용된 오디오 신호의 고조파를 차등적으로 발생시킨다(S612).
고조파 발생부(240)는 차등적으로 발생된 고조파를 자동이득 적용된 오디오 신호 Sa[n]에 더하여 출력 오디오 신호 O[n]을 출력한다(S614).
이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 명세서에 개시된 실시 예들은 본 발명을 한정하는 것이 아니다. 본 발명의 범위는 아래의 특허청구범위에 의해 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술도 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석해야 할 것이다.
본 발명은 오디오 신호가 미리 설정된 임계치를 초과하는 경우 오디오 신호의 크기 및 특성에 따라 임계치를 초과한 오디오 신호를 보상하기 위해 오디오 신호의 고조파의 특성(예컨대, 고조파의 크기 또는 주파수 성분 등)을 차등화시켜 발생시킴으로써, 디지털 오디오 증폭시 오디오의 크기 및 음감을 용이하게 향상시킬 수 있다.

Claims (14)

  1. 사용자의 이득 조정에 의해 입력 오디오 신호의 이득을 조정하는 이득 조정부;
    상기 이득 조정된 오디오 신호의 크기 및 특성을 분석하여 상기 이득 조정된 오디오 신호가 미리 설정된 임계치 이내로 유지되는지 여부를 확인하는 오디오 특성 분석부; 및
    상기 이득 조정된 오디오 신호가 상기 임계치를 초과하는 경우 상기 이득 조정된 오디오 신호의 크기 및 특성에 따라 상기 임계치를 초과하는 오디오 신호의 크기를 보상하기 위해 상기 이득 조정된 오디오 신호의 고조파의 크기를 차등화시켜거나 상기 이득 조정된 오디오 신호의 고조파의 주파수 성분을 차등적으로 발생시켜 상기 이득 조정된 오디오에 더하는 고조파 발생부
    를 포함하는 고조파를 이용한 디지털 오디오 증폭 장치.
  2. 사용자의 이득 조정에 의해 입력 오디오 신호의 이득을 조정하는 이득 조정부;
    상기 이득 조정된 오디오 신호의 크기를 미리 설정된 임계치와 비교하여 상기 임계치 이내로 유지하도록 자동이득 값을 생성하는 오디오 크기 비교부;
    상기 생성된 자동이득 값을 상기 이득 조정된 오디오에 적용하는 자동이득 적용부; 및
    상기 생성된 자동이득 값을 기초로 하여 상기 자동이득 적용된 오디오 신호의 감쇄 결과를 확인하여 상기 자동이득 적용된 오디오 신호의 고조파를 차등적으로 발생시켜 상기 자동이득 적용된 오디오 신호에 더하는 고조파 발생부
    를 포함하는 고조파를 이용한 디지털 오디오 증폭 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 고조파 발생부는,
    상기 생성된 자동이득 값을 기초로 하여 상기 자동이득 적용된 오디오 신호의 감쇄 결과를 확인하고, 상기 확인된 감쇄 결과가 기설정된 감쇄치 이상이면 고조파 크기를 높이고, 상기 확인된 감쇄 결과가 기설정된 감쇄치 미만이면 고조파 크기를 줄여서 발생하는 것을 특징으로 하는 고조파를 이용한 디지털 오디오 증폭 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 고조파 발생부는,
    상기 생성된 자동이득 값을 기초로 하여 상기 자동이득 적용된 오디오 신호의 감쇄 결과를 오디오 샘플마다 확인하고, 계수 테이블에 미리 저장된 계수 조합 중에서 상기 확인된 감쇄 결과에 대응하는 계수 조합을 상기 확인된 오디오 샘플마다 선택하는 계수 선택 판정부; 및
    상기 선택된 계수 조합을 이용한 다항식 계산을 통해 상기 자동이득 적용된 오디오 신호의 고조파를 상기 오디오 샘플마다 차등적으로 발생시키는 다항식 계산부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 고조파를 이용한 디지털 오디오 증폭 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 계수 선택 판정부는,
    상기 사용자가 원하는 고조파 발생을 위한 사용자 계수 조합을 상기 계수 테이블에 미리 저장하고, 상기 사용자의 요청에 따라 상기 사용자 계수 조합을 선택하는 것을 특징으로 하는 고조파를 이용한 디지털 오디오 증폭 장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 고조파 발생부는,
    상기 이득 조정된 오디오 신호를 주파수 영역으로 변환하는 주파수 변환부;
    상기 이득 조정된 오디오 신호의 오디오 크기 및 특성을 분석하는 오디오 특성 분석부;
    상기 주파수 영역으로 변환된 오디오 신호에 대한 주파수 성분을 주파수 영역에서 분석하는 주파수 성분 분석부;
    상기 분석된 오디오 크기 및 특성과 상기 분석된 주파수 성분을 기초로 하여 상기 변환된 오디오 신호에 대한 고조파를 차등적으로 발생시켜 상기 변환된 오디오 신호에 더하는 차등 고조파 발생부; 및
    상기 고조파 발생부로부터 출력된 주파수 영역의 오디오 신호를 시간 영역으로 역변환하는 주파수 역변환부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 고조파를 이용한 디지털 오디오 증폭 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 차등 고조파 발생부는,
    상기 분석된 오디오 크기 및 특성과 상기 분석된 주파수 성분을 기초로 하여 상기 변환된 오디오 신호의 기본 주파수 대비 짝수 차 고조파를 차등적으로 발생시키는 것을 특징으로 하는 고조파를 이용한 디지털 오디오 증폭 장치.
  8. 사용자의 이득 조정에 의해 입력 오디오 신호의 이득을 조정하는 이득 조정 단계;
    상기 이득 조정된 오디오 신호의 크기 및 특성을 분석하여 상기 이득 조정된 오디오 신호가 미리 설정된 임계치 이내로 유지되는지 여부를 확인하는 오디오 특성 분석 단계;
    상기 이득 조정된 오디오 신호가 상기 임계치를 초과하는 경우 상기 이득 조정된 오디오 신호의 크기 및 특성에 따라 상기 임계치를 초과하는 오디오 신호의 크기를 보상하기 위해 상기 이득 조정된 오디오 신호의 고조파의 크기 또는 주파수 성분을 차등적으로 발생시키는 고조파 발생 단계; 및
    상기 차등적으로 발생된 고조파를 상기 이득 조정된 오디오에 더하여 출력하는 오디오 출력 단계
    를 포함하는 고조파를 이용한 디지털 오디오 증폭 방법.
  9. 사용자의 이득 조정에 의해 입력 오디오 신호의 이득을 조정하는 이득 조정 단계;
    상기 이득 조정된 오디오 신호의 크기를 미리 설정된 임계치와 비교하여 상기 임계치 이내로 유지하도록 자동이득 값을 생성하는 자동이득 생성 단계;
    상기 생성된 자동이득 값을 상기 이득 조정된 오디오에 적용하는 자동이득 적용 단계;
    상기 생성된 자동이득 값을 기초로 하여 상기 자동이득 적용된 오디오 신호의 감쇄 결과를 확인하는 감쇄 결과 확인 단계;
    상기 확인된 감쇄 결과에 따라 상기 자동이득 적용된 오디오 신호의 고조파를 차등적으로 발생시키는 고조파 발생 단계; 및
    상기 차등적으로 발생된 고조파를 상기 자동이득 적용된 오디오 신호에 더하여 출력하는 오디오 출력 단계
    를 포함하는 고조파를 이용한 디지털 오디오 증폭 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 고조파 발생 단계는,
    상기 확인된 감쇄 결과가 기설정된 감쇄치 이상이면 고조파 크기를 높이고, 상기 확인된 감쇄 결과가 기설정된 감쇄치 미만이면 고조파 크기를 줄여서 발생하는 것을 특징으로 하는 고조파를 이용한 디지털 오디오 증폭 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 고조파 발생 단계는,
    계수 테이블에 미리 저장된 계수 조합 중에서 상기 확인된 감쇄 결과에 대응하는 계수 조합을 상기 감쇄 결과 확인 단계에서 확인된 오디오 샘플마다 선택하는 계수 선택 판정 단계; 및
    상기 선택된 계수 조합을 이용한 다항식 계산을 통해 상기 자동이득 적용된 오디오 신호의 고조파를 상기 오디오 샘플마다 차등적으로 발생시키는 다항식 계산 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 고조파를 이용한 디지털 오디오 증폭 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 계수 선택 판정 단계는,
    상기 사용자가 원하는 고조파 발생을 위한 사용자 계수 조합을 상기 계수 테이블에서 선택하는 것을 특징으로 하는 고조파를 이용한 디지털 오디오 증폭 방법.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 고조파 발생 단계는,
    상기 이득 조정된 오디오 신호를 주파수 영역으로 변환하는 주파수 변환 단계;
    상기 이득 조정된 오디오 신호의 오디오 크기 및 특성을 분석하는 오디오 특성 분석 단계;
    상기 주파수 영역으로 변환된 오디오 신호에 대한 주파수 성분을 주파수 영역에서 분석하는 주파수 성분 분석 단계;
    상기 분석된 오디오 크기 및 특성과 상기 분석된 주파수 성분을 기초로 하여 상기 변환된 오디오 신호에 대한 고조파를 차등적으로 발생시켜 상기 변환된 오디오 신호에 더하는 차등 고조파 발생 단계; 및
    상기 차등 고조파 발생 단계에서 구해진 오디오 신호를 주파수 영역의 오디오 신호를 시간 영역으로 역변환하는 주파수 역변환 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 고조파를 이용한 디지털 오디오 증폭 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 차등 고조파 발생 단계는,
    상기 분석된 오디오 크기 및 특성과 상기 분석된 주파수 성분을 기초로 하여 상기 변환된 오디오 신호의 기본 주파수 대비 짝수 차 고조파를 차등적으로 발생시키는 것을 특징으로 하는 고조파를 이용한 디지털 오디오 증폭 방법.
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