KR100505607B1 - Loudness control method and apparatus - Google Patents
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Abstract
라우드니스 제어 방법 및 장치가 개시된다. 사운드 신호를 저주파, 중간 주파 및 고주파의 3개 주파수 대역으로 나누고, 볼륨 레벨에 따라 각각의 주파수 대역에 대해 라우드니스를 제어하는 본 발명에 의한 라우드니스 제어 방법에 있어서, 사운드 신호가 저주파 대역의 신호인가를 판단하는 (a)단계, (a)단계에서 사운드 신호가 저주파 대역의 신호이면, 볼륨 레벨에 라우드니스 보상을 위한 제1 상수를 더하고, 더한 결과를 저주파 대역의 라우드니스 보상 레벨로서 구하는 (b)단계, (a)단계에서 사운드 신호가 저주파 대역의 신호가 아니면, 사운드 신호가 고주파 대역의 신호인가를 판단하는 (c)단계, (c)단계에서 사운드 신호가 고주파 대역의 신호이면, 볼륨 레벨에 제2 상수를 더하고, 더한 결과를 고주파 대역의 라우드니스 보상 레벨로 구하는 (d)단계 및 상기 (c)단계에서 사운드 신호가 중간 주파 대역의 신호이면, 볼륨 레벨을 그대로 중간 주파 대역의 라우드니스 보상 레벨로 구하는 (e)단계로 이루어지는 것을 특징으로 하고, 볼륨 레벨에 저주파 대역에서 라우드니스 보상을 위한 상수 및 고주파 대역에서 라우드니스 보상을 위한 상수를 각각 더해주는 간단한 방법에 의해 저주파 대역 및 고주파 대역에서 라우드니스 보상 레벨을 구할 수 있으며, 이로인해 라우드니스 제어 장치의 회로 구성을 간단히 할 수 있는 효과가 있다. A loudness control method and apparatus are disclosed. In the loudness control method according to the present invention for dividing a sound signal into three frequency bands of low frequency, intermediate frequency and high frequency, and controlling loudness for each frequency band according to the volume level, whether the sound signal is a signal of a low frequency band or not. In the determining (a) and (a), if the sound signal is a low frequency signal, adding a first constant for loudness compensation to the volume level, and obtaining the result as the loudness compensation level of the low frequency band, If the sound signal is not a signal of the low frequency band in step (a), it is determined whether the sound signal is a signal of a high frequency band, and if the sound signal is a signal of the high frequency band in steps (c) and (c), In step (d) and step (c), a constant is added and the summed result is obtained as a loudness compensation level of a high frequency band. (E) calculating the volume level as the loudness compensation level of the intermediate frequency band if it is a signal of the band, and the constant for the loudness compensation in the low frequency band and the loudness compensation in the high frequency band to the volume level. By adding a simple method, the loudness compensation level can be obtained in the low and high frequency bands, thereby simplifying the circuit configuration of the loudness control device.
Description
본 발명은 오디오 시스템에 관한 것으로, 특히, 간단한 방법에 의해 라우드니스 보상 레벨을 구하므로서 회로 구성을 간단히 하는 라우드니스 제어 방법 및 장치에 관한 것이다. TECHNICAL FIELD The present invention relates to an audio system, and more particularly, to a loudness control method and apparatus for simplifying circuit configuration by obtaining a loudness compensation level by a simple method.
인간의 청각은 사운드 신호의 저주파 대역과 고주파 대역에 대해 낮은 레벨에서는 예민하지 못하다. 예를 들어, 오디오 시스템에서 가청 주파수 전 대역에 대해 잘 들리던 신호의 볼륨(volume)을 낮추어 가면, 중간 주파수 대역(1kHz~10kHz)에 비해 저주파 대역(1kHz이하)과 고주파 대역(10kHz이상)의 소리가 잘 들리지 않게 된다. 즉, 중간 주파수 영역에서는 볼륨을 낮추어 사운드 신호의 인텐서티(intensity)를 작게하면, 인간의 귀로 느끼는 소리의 라우드니스(loudness)도 거의 동일한 비율로 작아지게 된다. 그러나, 저주파 또는 고주파 대역에서 볼륨을 낮추어 사운드 신호의 인텐서티를 작게하면, 인간의 귀로 느끼는 소리의 라우드니스는 인텐서티가 작아지는 것보다 급격히 작아지게 된다. 따라서, 볼륨을 낮추어 사운드 신호의 인텐서티를 작게 하더라도 가청 주파수 전 대역에서 음이 고르게 들리게 하기 위해 즉, 라우드니스를 고르게 하기 위해 저주파 대역과 고주파 대역 부근에서는 라우드니스의 보상이 필요하게 된다.Human hearing is not sensitive at low levels to the low and high frequency bands of a sound signal. For example, if you lower the volume of a signal that was heard well over the entire audio frequency band in an audio system, the sound of the low frequency band (1 kHz or less) and the high frequency band (10 kHz or more) is compared with the intermediate frequency band (1 kHz to 10 kHz). Is hard to hear. That is, in the intermediate frequency region, when the volume is lowered to reduce the intensity of the sound signal, the loudness of the sound felt by the human ear is also reduced at about the same ratio. However, if the intensity of the sound signal is reduced by lowering the volume in the low or high frequency band, the loudness of the sound felt by the human ear is drastically smaller than the intensity is reduced. Therefore, even if the intensity of the sound signal is reduced by lowering the volume, it is necessary to compensate for the loudness in the low frequency band and the high frequency band so that the sound is evenly heard in the entire audio frequency band, that is, to even the loudness.
다음 수학식 1은 라우드니스 보상 레벨(L)에 상응하여 라우드니스가 보상된 사운드 신호의 인텐서티(Io)를 나타내는 수식이다. Equation 1 is an equation representing the intensity Io of the sound signal whose loudness is compensated in correspondence to the loudness compensation level L.
여기서, Ii는 볼륨 조정이 되기 전 사운드 신호의 인텐서티를 나타내고, 이때, L은 볼륨 레벨에 상응하는 라우드니스 보상 레벨을 나타낸다. Here, Ii represents the intensity of the sound signal before volume adjustment is made, and L represents the loudness compensation level corresponding to the volume level.
수학식 1와 같이 각 주파수 대역에서 볼륨 레벨(V)에 상응하여 라우드니스를 보상하기 위해서 각 볼륨 레벨(V)에 따른 라우드니스 보상 레벨 L을 구해야 한다. As shown in Equation 1, the loudness compensation level L according to each volume level V should be obtained in order to compensate the loudness corresponding to the volume level V in each frequency band.
도 1(a)~(c)는 사운드 신호를 저주파, 중간 주파 및 고주파의 3개 대역으로 나주고, 각 대역에서 볼륨 레벨(V)과 라우드니스 보상 레벨(L)의 관계를 나타내는 그래프들로서, 도 1(a)는 1kHz 이하의 저주파 대역에서 볼륨 레벨(V)과 라우드니스 보상 레벨(L)의 관계를 나타내고, 도 1(b)는 1kHz ~ 10kHz 사이의 중간 주파 대역에서 라우드니스 보상 레벨(L)과 볼륨 레벨(V)의 관계를 나타내고, 도 1(c)는 10kHz 이상의 고주파 대역에서 라우드니스 보상 레벨(L)과 볼륨 레벨(V)의 관계를 각각 나타낸다. 1 (a) to (c) are graphs showing a relationship between a volume level (V) and a loudness compensation level (L) in each of three bands, which divides a sound signal into low, middle and high frequencies. 1 (a) shows the relationship between the volume level (V) and the loudness compensation level (L) in the low frequency band of 1 kHz or less, and FIG. 1 (b) shows the loudness compensation level (L) in the intermediate frequency band between 1 kHz and 10 kHz. 1 (c) shows the relationship between the loudness compensation level L and the volume level V in the high frequency band of 10 kHz or more.
먼저, 도 1(b)를 참조하면, 라우드니스 보상 레벨(L)과 볼륨 레벨(V)이 동일하다. 즉, 위에서 언급했듯이 중간 주파수 대역(1kHz ~ 10kHz)에서는 볼륨 레벨(V)을 낮추어 사운드 신호의 인텐서티를 작게할 때, 인간의 귀으로 느끼는 라우드니스도 비슷한 레벨로 작아진다. 따라서, 중간 주파수 대역에서는 볼륨 레벨(V)에 따라 라우드니스를 보상해줄 필요가 없게 되며, 결과적으로, 수학식 1에 의해 최종 출력되는 인텐서티는 볼륨 레벨(V)에 상응하여 변화된다. First, referring to FIG. 1B, the loudness compensation level L and the volume level V are the same. In other words, as mentioned above, when the volume level (V) is reduced in the middle frequency band (1 kHz to 10 kHz) to reduce the intensity of the sound signal, the loudness felt by the human ear is also reduced to a similar level. Therefore, in the intermediate frequency band, it is not necessary to compensate for the loudness according to the volume level V, and as a result, the intensity output finally by Equation 1 changes corresponding to the volume level V.
다음으로, 도 1(a) 및 도 1(c)를 참조하면, 저주파 대역(1kHz이하) 및 고주파 대역(10kHz이상)에서는 각 볼륨 레벨(V)에 대해 라우드니스가 보상되었음을 알 수 있다. 즉, 위에서 언급했듯이 저주파 및 고주파 대역에서는 볼륨 레벨을 낮추어 사운드 신호의 인텐서티를 작게할 때, 인간의 귀로 느끼는 라우드니스는 인텐서티가 작아지는 것보다 급격히 작아진다. 따라서, 저주파 및 고주파 대역에서는 볼륨 레벨(V)에 따라 라우드니스를 보상해주어야 한다. Next, referring to FIGS. 1A and 1C, it can be seen that loudness is compensated for each volume level V in the low frequency band (1 kHz or less) and the high frequency band (10 kHz or more). That is, as mentioned above, when the intensity level of the sound signal is reduced by lowering the volume level in the low frequency and high frequency bands, the loudness felt by the human ear is drastically smaller than the intensity is reduced. Therefore, in the low frequency and high frequency bands, the loudness should be compensated according to the volume level (V).
도 1(a)를 참조하여 더욱 상세히 설명하면, 예를들어 볼륨 레벨(V)을 -80[dB]로 하였을 경우 이때의 라우드니스 보상 레벨(L)은 -60[dB]이다. 이때, 볼륨 레벨(V)에 따른 라우드니스 보상 레벨(L)은 다음 수학식 2와 같이 일반화하여 나타낼 수 있다. Referring to FIG. 1 (a), the loudness compensation level L is -60 [dB] when the volume level V is -80 [dB]. In this case, the loudness compensation level L according to the volume level V may be generalized as shown in Equation 2 below.
이때, 라우드니스 보상 레벨(L) 및 볼륨 레벨(V)은 각각 데시벨 단위의 레벨이다. 따라서, 수학식 2에 나타난 식은 다음 수학식 3과 같이 실제 라우드니스 보상 레벨(l) 및 볼륨 레벨(v)을 이용하여 나타낼수 있다. 결과적으로, 수학식 3에 의해 실제 회로 구현상에서 필요로하는 라우드니스 보상 레벨(l)을 구할 수 있고, 이를 수학식 4에 나타내었다. At this time, the loudness compensation level (L) and the volume level (V) is a level in decibels, respectively. Therefore, the equation shown in Equation 2 can be represented using the actual loudness compensation level l and the volume level v as shown in Equation 3 below. As a result, the loudness compensation level l required for the actual circuit implementation can be obtained from Equation 3, which is shown in Equation 4.
수학식 4를 참조하면, 라우드니스 보상 레벨(l)을 구하기 위해 복잡한 지수승 계산 과정을 필요로 하며, 이로인해 회로 구현이 복잡해지는 문제점이 발생한다. 또한, 이러한 복잡한 과정을 피하기 위해 각 볼륨 레벨(v)에 대한 라우드니스 보상 레벨(l)을 룩업 테이블로 만들어 사용할 수도 있으나, 이 경우 룩업 테이블 저장을 위한 메모리가 추가적으로 필요하다는 문제점이 발생한다. Referring to Equation 4, a complicated exponential calculation process is required to obtain the loudness compensation level l, which causes a complicated circuit implementation. In addition, to avoid such a complicated process, the loudness compensation level l for each volume level v may be used as a lookup table, but in this case, an additional memory is required for storing the lookup table.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 복잡한 계산 과정 또는 별도의 메모리를 사용하지 않고 사운드 신호의 주파수 대역에 따라 간단히 라우드니스를 제어하는 라우드니스 제어 방법을 제공하는 데 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an effort to provide a loudness control method for simply controlling loudness according to a frequency band of a sound signal without using a complicated calculation process or a separate memory.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기 방법에 의한 라우드니스 제어 장치를 제공하는 데 있다. Another object of the present invention is to provide a loudness control apparatus according to the above method.
상기 과제를 이루기 위해, 사운드 신호를 저주파, 중간 주파 및 고주파의 3개 주파수 대역으로 나누고, 볼륨 레벨에 따라 각각의 주파수 대역에 대해 라우드니스를 제어하는 본 발명에 의한 라우드니스 제어 방법에 있어서, 사운드 신호가 저주파 대역의 신호인가를 판단하는 (a)단계, (a)단계에서 사운드 신호가 저주파 대역의 신호이면, 볼륨 레벨에 라우드니스 보상을 위한 제1 상수를 더하고, 더한 결과를 저주파 대역의 라우드니스 보상 레벨로서 구하는 (b)단계, (a)단계에서 사운드 신호가 저주파 대역의 신호가 아니면, 사운드 신호가 고주파 대역의 신호인가를 판단하는 (c)단계, (c)단계에서 사운드 신호가 고주파 대역의 신호이면, 볼륨 레벨에 제2 상수를 더하고, 더한 결과를 고주파 대역의 라우드니스 보상 레벨로 구하는 (d)단계 및 상기 (c)단계에서 사운드 신호가 중간 주파 대역의 신호이면, 볼륨 레벨을 그대로 중간 주파 대역의 라우드니스 보상 레벨로 구하는 (e)단계로 이루어지는 것이 바람직하다. In order to achieve the above object, in the loudness control method according to the present invention for dividing a sound signal into three frequency bands of low frequency, intermediate frequency and high frequency, and controlling the loudness for each frequency band according to the volume level, If the sound signal is a low frequency signal in (a) and (a) of determining whether the signal is in the low frequency band, a first constant for loudness compensation is added to the volume level, and the result is added as the loudness compensation level in the low frequency band. If the sound signal is not a signal of a low frequency band in steps (b) and (a), the sound signal is a signal of a high frequency band in steps (c) and (c) of determining whether the sound signal is a signal of a high frequency band. In step (d) and step (c) of adding a second constant to the volume level and calculating the added result as the loudness compensation level of the high frequency band If the sound signal is a signal of the intermediate frequency band, it is preferable that step (e) is performed to obtain the volume level as the loudness compensation level of the intermediate frequency band as it is.
상기 다른 과제를 이루기 위해, 본 발명에 의한 라우드니스 제어 장치는 입력된 사운드 신호의 저주파수 성분만을 필터링하는 저역 통과 필터, 입력된 사운드 신호의 중간 주파수 성분만을 필터링하는 대역 통과 필터, 입력된 사운드 신호의 고주파수 성분만을 필터링하는 고역 통과 필터, 저역 통과 필터로부터 출력된 신호를 다음 식에서 구해진 라우드니스 보상 레벨 ll(n)에 상응하여 증폭하는 제1 증폭기,In order to achieve the above object, the loudness control apparatus according to the present invention includes a low pass filter for filtering only low frequency components of an input sound signal, a band pass filter for filtering only intermediate frequency components of an input sound signal, and a high frequency of an input sound signal. A high pass filter for filtering only components, a first amplifier for amplifying a signal output from the low pass filter corresponding to the loudness compensation level l l (n) obtained by the following equation;
ll(n)=v(n)+C1l l (n) = v (n) + C1
(여기서, v(n)은 볼륨 레벨을 나타내고, C1은 저주파 대역에서의 라우드니스 보상 상수를 나타내고, n은 볼륨 인덱스를 각각 나타낸다.)(Where v (n) represents the volume level, C1 represents the loudness compensation constant in the low frequency band, and n represents the volume index, respectively.)
대역 통과 필터로부터 출력된 신호를 다음 식에서 구해진 상기 라우드니스 보상 레벨 lm(n)에 상응하여 증폭하는 제2 증폭기,A second amplifier for amplifying the signal output from the band pass filter corresponding to the loudness compensation level l m (n) obtained by the following equation,
lm(n)=v(n)l m (n) = v (n)
고역 통과 필터로부터 출력된 신호를 다음 식에서 구해진 상기 라우드니스 보상 레벨 lh(n)에 상응하여 증폭하는 제3 증폭기 및A third amplifier for amplifying the signal output from the high pass filter corresponding to the loudness compensation level l h (n) obtained from the following equation;
lh(n)=v(n)+C2l h (n) = v (n) + C2
(여기서 , C2는 고주파 대역에서의 라우드니스 보상 상수를 나타낸다.) Where C2 represents the loudness compensation constant in the high frequency band.
상기 제1, 제2 및 제3 증폭기로부터 출력된 신호를 합성하고, 합성된 신호를 라우드니스가 보상된 사운드 신호로서 출력하는 신호 합성 수단으로 이루어지는 것이 바람직하다. Preferably, the first and second amplifiers combine the signals output from the first, second and third amplifiers, and output the synthesized signal as a loudness-compensated sound signal.
이하, 본 발명에 의한 라우드니스 제어 방법 및 장치를 설명하기 전에 라우드니스에 대한 일반적인 특성을 첨부한 도면을 참조하여 다음과 같이 설명한다. Before describing the loudness control method and apparatus according to the present invention, the general characteristics of the loudness will be described as follows with reference to the accompanying drawings.
일반적으로, 인간이 느끼는 소리의 크기는 실제 소리의 물리적 크기와는 어느 정도 차이가 있다. 여기서, 실제 소리의 물리적 크기를 인텐서티라 하고, 이와 구별하여 인간이 느끼는 심리적 소리의 크기를 라우드니스라 한다.In general, the volume of sound that humans feel is somewhat different from the physical volume of the actual sound. Here, the physical size of the actual sound is called an intensity, and the loudness of the psychological sound that a human feels is called loudness.
도 2는 플레쳐-먼슨 곡선(Fletcher-Munson curve)으로서, 가청 주파수에 대한 음의 인텐서티와 라우드니스의 관계를 나타낸 등감도 곡선으로서, 인텐서티를 데시벨[dB]로 나타내고, 라우드니스를 폰[phon]으로 나타낸다. FIG. 2 is a Fletcher-Munson curve, an equal sensitivity curve showing the relationship between negative intensity and loudness with respect to an audible frequency, the intensity being expressed in decibels (dB), and the loudness being phoned. Represented by
도 2에 도시된 플레쳐-먼슨 곡선을 참조하면, 제1 곡선(10)과 같이 라우드니스 레벨이 120[phon]인 크기로 들리기 위해, 주파수가 1kHz인 신호는 120[dB]의 인텐서티 레벨을 갖고, 주파수가 100Hz 또는 주파수가 10kHz인 신호는 약 122[dB]의 인텐서티 레벨을 가지면 된다. 그러나, 제2 곡선(12)을 보면 라우드니스 레벨이 20[phon]인 크기로 들리기 위해, 가청 주파수가 1kHz인 신호는 20[dB]의 인텐서티 레벨이면되지만, 100Hz인 신호는 50[dB]의 인텐서티 레벨을 가져야 하고, 10kHz인 신호는 30[dB]의 인텐서티 레벨을 가져야 한다. Referring to the Fletcher-Monson curve shown in FIG. 2, a signal having a frequency of 1 kHz has an intensity level of 120 [dB] to sound as loud as a loudness level of 120 [phon], as in the first curve 10. For example, a signal with a frequency of 100 Hz or a frequency of 10 kHz may have an intensity level of about 122 [dB]. However, looking at the second curve 12, the loudness level is 20 [phon], so that a signal with an audible frequency of 1 kHz requires an intensity level of 20 [dB], while a signal with 100 Hz is 50 [dB]. It should have an intensity level, and a signal at 10 kHz should have an intensity level of 30 [dB].
결과적으로, 라우드니스 레벨이 큰 신호의 경우 가청 주파수 전 대역에 대해 거의 일정한 인텐서티 레벨을 갖지만, 라우드니스 레벨이 낮은 신호의 경우 가정 주파수 대역에 따라 인텐서티 레벨의 차이가 큼을 알 수 있다. 즉, 인텐서티 레벨이 낮은 신호에 대해서는 저주파 대역과 고주파 대역에서 인간의 귀가 예민하지 못함을 알 수 있다. 이러한 인간의 청각 특성을 고려하여, 라우드니스 레벨이 낮아지더라도 전 주파수 영역에서 고르게 들을 수 있도록 사운드 신호를 녹음 및 재생할 때, 라우드니스 제어를 통해 사운드 신호의 고주파 대역과 저주파 대역을 강조하게 된다. As a result, a signal with a large loudness level has an almost constant intensity level over the entire audible frequency band, but a signal with a low loudness level has a large difference in intensity level according to the home frequency band. That is, it can be seen that the human ear is not sensitive in the low frequency band and the high frequency band for the signal with low intensity level. In consideration of the human auditory characteristics, the loudness control emphasizes the high frequency band and the low frequency band of the sound signal when recording and playing the sound signal so that it can be heard evenly in the entire frequency range even when the loudness level is lowered.
도 3은 본 발명에 의한 사운드 신호의 주파수 대역에 따른 라우드니스 제어 방법을 설명하기 위한 플로우 차트로서, 사운드 신호의 주파수 대역을 판단하는 단계들(제30~32 단계) 및 각 주파수 대역의 볼륨 레벨에 따라 라우드니스 보상 레벨을 구하는 단계들(제34~36 단계)을 포함한다. FIG. 3 is a flowchart illustrating a loudness control method according to a frequency band of a sound signal according to the present invention, in which the frequency bands of the sound signal are determined (steps 30 to 32) and the volume level of each frequency band. Accordingly, calculating the loudness compensation level (steps 34 to 36).
먼저, 사운드 신호는 위에서 설명한대로 3개의 주파수 대역으로 나눌수 있다. 즉, 볼륨 레벨을 낮추어 사운드 신호의 인텐서티 레벨을 줄일 때, 라우드니스 레벨이 인텐서티 레벨과 비슷한 레벨로 줄어드는 중간 주파수 대역(1~10kHz)과 라우드니스 레벨이 인텐서티 레벨에 대비하여 급격히 떨어지는 저주파(1kHz이하)대역 및 고주파(10kHz이상) 대역으로 나뉘어진다. 이에 따라, 먼저, 사운드 신호가 저주파 영역의 신호인가를 판단한다(제30 단계). 제30 단계 후에, 사운드 신호가 저주파 영역의 신호이면, 다음 수학식 5에 따라 저주파 영역에서의 라우드니스 보상 레벨 ll(n)을 구한다(제34 단계).First, the sound signal can be divided into three frequency bands as described above. That is, when lowering the volume level to reduce the intensity level of the sound signal, the intermediate frequency band (1 to 10 kHz) where the loudness level is reduced to a level similar to the intensity level, and the low frequency (1 kHz) where the loudness level drops sharply compared to the intensity level It is divided into band) and high frequency band (more than 10kHz). Accordingly, first, it is determined whether the sound signal is a signal of the low frequency region (step 30). After the thirtieth step, if the sound signal is a signal in the low frequency region, the loudness compensation level l l (n) in the low frequency region is obtained according to Equation 5 (step 34).
여기서, y(n) 및 v(n)은 라우드니스 보상 레벨 및 볼륨 레벨을 각각 나타내고, C1은 저주파 영역에서 라우드니스 보상 레벨을 구하기 위한 제1 상수이다. Here, y (n) and v (n) represent the loudness compensation level and the volume level, respectively, and C1 is the first constant for obtaining the loudness compensation level in the low frequency region.
제30 단계 후에, 사운드 신호가 저주파 영역의 신호가 아니면, 고주파 영역의 신호인가를 판단한다(제32 단계). 제32 단계 후에, 사운드 신호가 고주파 영역의 신호이면, 다음 수학식 6에 따라 고주파 영역에서의 라우드니스 보상 레벨 lh(n)을 구한다(제36 단계).After the thirtieth step, if the sound signal is not a signal of the low frequency region, it is determined whether it is a signal of the high frequency region (step 32). After the thirty-second step, if the sound signal is a signal in the high frequency region, the loudness compensation level l h (n) in the high frequency region is obtained according to Equation 6 (step 36).
여기서, C2는 고주파 영역에서 라우드니스 보상 레벨을 구하기 위한 제2 상수이다. Here, C2 is a second constant for obtaining the loudness compensation level in the high frequency region.
제32 단계 후에, 사운드 신호가 고주파 영역이 아니면, 즉, 사운드 신호가 중간 주파수 영역이면, 수학식 7과 같이 볼륨 레벨을 그대로 중간 주파수 대역에서의 라우드니스 보상 레벨 lm(n)로 한다(제38 단계).After the thirty-second step, if the sound signal is not a high frequency region, that is, if the sound signal is an intermediate frequency region, the volume level is set as the loudness compensation level l m (n) in the intermediate frequency band as shown in Equation (7). step).
즉, 종래에는 라우드니스 보상 레벨 l(n)을 구하기 위해 복잡한 지수승 계산이 필요하였으나, 본 발명에서는 저주파 및 고주파 영역에서 제1 및 제2 상수를 볼륨 레벨 v(n)에 더해주는 간단한 계산에 의해 각 주파수 영역별 라우드니스 보상 레벨 l(n)을 구할 수 있다. That is, in the prior art, a complicated exponential calculation was required to obtain the loudness compensation level l (n). However, in the present invention, a simple calculation that adds the first and second constants to the volume level v (n) in the low frequency and high frequency areas is performed. The loudness compensation level l (n) for each frequency domain can be obtained.
또한, 볼륨 레벨에 더해주는 제1 상수 또는 제2 상수(C1 또는 C2)는 일정하므로, 낮은 볼륨 레벨의 경우 상대적으로 상수(C1 또는 C2)의 비중이 크므로 라우드니스 보상 레벨이 그만큼 커지고, 반대로 볼륨 레벨이 높은 경우 상대적으로 상수(C1 또는 C2)의 비중이 작아지므로 라우드니스 보상 레벨이 작아지는 효과가 생긴다. In addition, since the first constant or the second constant C1 or C2 added to the volume level is constant, the loudness compensation level becomes large because the specific gravity of the constant C1 or C2 is relatively high for the low volume level, and conversely, the volume level. In this case, the specific gravity of the constant (C1 or C2) decreases, so that the loudness compensation level is reduced.
도 4(a)~(b)는 본 발명에 의해 구한 라우드니스 보상 레벨(L)과 볼륨 레벨(V)의 관계를 나타내는 그래프로서, 도 4(a)는 저주파 영역에서 제1 상수(C1)를 30으로 했을 때, 라우드니스 보상 레벨(L)과 볼륨 레벨(V)의 관계를 데시벨[dB] 단위로 비교하여 나타내고, 도 4(b)는 고주파 영역에서 제2 상수(C2)를 8로 했을 때, 라우드니스 보상 레벨(L)과 볼륨 레벨(V)의 관계를 데시벨[dB] 단위로 비교하여 나타낸 그래프이다. 4 (a) to 4 (b) are graphs showing the relationship between the loudness compensation level L and the volume level V obtained by the present invention, and FIG. 4 (a) shows the first constant C1 in the low frequency region. At 30, the relationship between the loudness compensation level (L) and the volume level (V) is shown in decibels [dB]. Fig. 4 (b) shows the case where the second constant C2 is 8 in the high frequency region. This graph shows the comparison between loudness compensation level (L) and volume level (V) in decibels [dB].
도 5는 본 발명에 의한 라우드니스 제어 장치를 설명하기 위한 블록도이다. 본 발명에 의한 라우드니스 제어 장치는 저역 통과 필터(50), 대역 통과 필터(52), 고역 통과 필터(54), 제1 증폭기(56), 제2 증폭기(58), 제3 증폭기(60) 및 신호 합성부(62)를 포함한다. 5 is a block diagram illustrating a loudness control device according to the present invention. The loudness control device according to the present invention includes a low pass filter 50, a band pass filter 52, a high pass filter 54, a first amplifier 56, a second amplifier 58, a third amplifier 60 and And a signal synthesizer 62.
도 5에 도시된 저역 통과 필터(50)는 입력단자 IN으로 입력되는 입력 사운드 신호(Si)중에서 저주파 대역(1kHz 이하)의 신호만을 필터링하고, 대역 통과 필터(52)는 중간 주파수 대역(1~10kHz)의 신호만을 필터링하고, 고역 통과 필터(54)는 고주파 대역(10kHz이상)의 신호만을 필터링하여 출력한다. The low pass filter 50 shown in FIG. 5 filters only signals of a low frequency band (1 kHz or less) among the input sound signals Si input to the input terminal IN, and the band pass filter 52 includes an intermediate frequency band 1 to 1. Only the signal of 10 kHz) is filtered, and the high pass filter 54 filters and outputs only the signal of the high frequency band (10 kHz or more).
제1 증폭기(56)는 저역 통과 필터(50)에서 출력된 신호를 수학식 5에 의해 생성된 저주파 대역에서듸 라우드니스 보상 레벨 ll(n)을 다음 수학식 8의 l(n)에 대입하므로서 발생되는 출력 신호(So)를 저주파 영역에서 라우드니스가 보상된 신호로서 출력한다.The first amplifier 56 substitutes the loudness compensation level l l (n) to l (n) of Equation 8 in the low frequency band generated by Equation 5 by subtracting the signal output from the low pass filter 50. The generated output signal So is output as a signal whose loudness is compensated in the low frequency region.
제2 증폭기(58)는 대역 통과 필터(52)에서 출력된 신호를 수학식 7에 의해 생성된 중간 주파수 대역에서의 라우드니스 보상 레벨 lm(n)을 수학식 8의 l(n)에 대입하므로서 발생되는 출력 신호(So)를 중간 주파 영역에서 라우드니스가 보상된 신호로서 출력한다.The second amplifier 58 substitutes the signal output from the band pass filter 52 by l (n) of Equation 8 with the loudness compensation level l m (n) in the intermediate frequency band generated by Equation 7 The generated output signal So is output as a loudness-compensated signal in the intermediate frequency region.
제3 증폭기(60)는 고역 통과 필터(54)에서 출력된 신호를 수학식 6에 의해 생성된 고주파 대역에서의 라우드니스 보상 레벨 lh(n)을 수학식 8에 대입하므로서 발생되는 출력 신호(So)를 고주파 영역에서 라우드니스가 보상된 신호로서 출력한다.The third amplifier 60 generates an output signal (So) generated by substituting the signal output from the high pass filter 54 by the loudness compensation level l h (n) in the high frequency band generated by Equation 6 into Equation 8. ) Is output as a signal whose loudness is compensated in the high frequency region.
신호 합성부(62)는 제1, 제2 및 제3 증폭기(56, 58 및 60)에서 출력된 신호들을 합성하여 저역 및 고역에서 라우드니스가 보상된 사운드 신호를 출력단자 OUT으로 출력한다. The signal synthesizing unit 62 synthesizes the signals output from the first, second and third amplifiers 56, 58, and 60 and outputs a sound signal whose loudness is compensated at low and high frequencies to the output terminal OUT.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 라우드니스 보상 레벨 생성 방법 및 라우드니스 제어 장치는 볼륨 레벨에 저주파 대역에서 라우드니스 보상을 위한 상수 및 고주파 대역에서 라우드니스 보상을 위한 상수를 각각 더해주는 간단한 방법에 의해 저주파 대역 및 고주파 대역에서 라우드니스 보상 레벨을 구할 수 있으며, 이로인해 라우드니스 제어 장치의 회로 구성을 간단히 할 수 있는 효과가 있다. As described above, the loudness compensation level generating method and the loudness control apparatus according to the present invention are a low frequency band and a high frequency by a simple method of adding a constant for loudness compensation in a low frequency band and a constant for loudness compensation in a high frequency band, respectively, to a volume level. The loudness compensation level can be obtained in the band, which simplifies the circuit configuration of the loudness control device.
도 1a~도1c는 사운드 신호의 각 주파수 대역에서 볼륨 레벨과 라우드니스 보상 레벨의 관계를 나타내는 그래프들이다.1A to 1C are graphs illustrating a relationship between a volume level and a loudness compensation level in each frequency band of a sound signal.
도 2는 가청 주파수에 대한 음의 인텐서티와 라우드니스의 관계를 나타낸 플레쳐-먼슨 곡선(Fletcher-Munson curve)이다. FIG. 2 is a Fletcher-Munson curve showing the relationship between negative intensity and loudness for an audible frequency.
도 3은 본 발명에 의한 사운드 신호의 주파수 대역에 따른 라우드니스 제어 방법을 설명하기 위한 플로우 차트이다.3 is a flowchart illustrating a loudness control method according to a frequency band of a sound signal according to the present invention.
도 4(a)~(b)는 본 발명에 의해 구한 라우드니스 보상 레벨과 볼륨 레벨의 관계를 나타내는 그래프이다. 4 (a) to 4 (b) are graphs showing the relationship between the loudness compensation level and the volume level obtained by the present invention.
도 5는 본 발명에 의한 라우드니스 제어 장치를 설명하기 위한 블록도이다. 5 is a block diagram illustrating a loudness control device according to the present invention.
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