KR101695840B1 - 라우드니스 기반의 디지털 tv 음량 자동 제어 시스템 및 그 방법 - Google Patents

라우드니스 기반의 디지털 tv 음량 자동 제어 시스템 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 라우드니스 기반의 디지털 TV 음량 자동 제어 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 상기 디지털 TV의 음량, 상기 디지털 TV의 시청공간에서 발생하는 소음, 잔향음 및 상기 시청공간의 공간정보를 기반으로 상기 사용자의 위치에 따라 상기 디지털 TV의 음향채널을 각각 제어함으로써, 상기 사용자에게 쾌적한 시청환경을 제공하는 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

Description

라우드니스 기반의 디지털 TV 음량 자동 제어 시스템 및 그 방법{SYSTEM FOR AUTOMATIC CONTROLLING DIGITAL TV VOLUME BASED ON LOUDNESS AND THE METHOD THEREOF}
본 발명은 라우드니스 기반의 디지털 TV 음량 제어 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다채널 마이크로폰을 통해 방송 시청공간에서 발생하는 소음 및 잔향음을 정확하게 측정하고, 상기 측정한 소음 및 잔향음과 상기 시청공간의 공간정보를 동시에 고려하여 상기 디지털 TV의 음량을 자동으로 제어함으로써 상기 시청공간에 최적화된 디지털 TV의 음량을 제어하는 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
최근 방송기술이 아날로그방식에서 디지털방식으로 전환되면서 디지털 TV의 보급이 일반화되고 있다.
또한 방송, 영화를 비롯한 다양한 미디어 기술의 발전으로 사용자는 장소와 시간에 관계없이 다양한 영상과 음향을 시청할 수 있는 환경으로 발전하고 있으며, 특히 UHD, 3D 및 미디어 융합기술은 단순 미디어가 아닌 사용자의 오감을 자극하고 다채널 음향과 연동하여 사용자에게 보다 새로운 경험 및 정보를 전달하고 있다.
그러나 상기 디지털 TV의 시청환경에서 상기 사용자는 층간소음을 포함하는 실내소음(예: 가정기기의 음향 등), 실외소음(자동자, 기차 또는 사람의 말소리 등) 및 잔향음에 노출될 수 있으며, 상기 소음과 잔향음은 상기 사용자의 편안한 방송 시청을 방해하는 요인이 된다.
또한 상기 소음과 잔향음은 상기 사용자가 상기 디지털 TV로부터 출력되는 음향으로부터 원하는 출력음량을 얻기 위해, 상기 소음과 잔향음의 증감에 따라 상기 출력음량을 계속해서 조정해야 되는 불편함을 야기 시킨다.
이에 따라 상기의 문제점을 해결하기 위해 상기 사용자가 편안하게 방송을 시청할 수 있도록 상기 디지털 TV의 음량을 자동으로 제어하는 시스템이 개발되고 시행되고 있다. 이러한 시스템은 상기 소음의 정확한 측정과 잔향음의 추정이 필수적이다.
그러나 종래의 시스템은 상기 사용자가 디지털 TV를 시청하는 환경에서 발생하는 소음에 대해서만 단순 음압레벨(SPL)로만 측정하며, 특정 음압레벨을 초과하거나 미만인 경우에 상기 디지털 TV의 음량을 가감하는 방식이 대부분이다.
이는 단지 사용자와 디지털 TV사이의 거리 및 관계를 무시하고 상기 디지털 TV의 음량을 제어하기 때문에 최적의 시청환경을 제공할 수 있는 데에 그 한계가 있으며, 사용자의 다양한 시청환경에 따라 유동적으로 적용하지 못하는 단점이 있다.
따라서 본 발명에서는 사용자가 디지털 TV의 시청공간에서 발생하는 소음을 포함하여 상기 시청공간의 잔향음과 상기 사용자의 위치, 상기 디지털 TV의 위치 및 상기 시청공간의 사이즈를 포함하는 공간정보를 함께 고려하여 상기 디지털 TV의 음량을 자동으로 제어함으로써, 상기 사용자에게 쾌적한 시청환경을 제공할 수 있는 시스템 및 그 방법을 제공하고자 한다.
다음으로 본 발명의 기술 분야에 존재하는 선행기술에 대하여 간단하게 설명하고, 이어서 본 발명이 상기 선행기술에 비해서 차별적으로 이루고자 하는 기술적 사항에 대해서 기술하고자 한다.
먼저 한국등록특허 제1289732호(2013.07.19.)는 외부 소리 신호를 인식하여 자동으로 TV음량을 조절하는 방법에 관한 것으로 TV의 입력 장치를 통해 받아들인 소리 신호화 현재 TV 스피커로 출력 중인 소리 신호에 대한 파형의 차이를 비교하여 외부 소리 신호를 인식하고 외부 소리 신호의 크기가 임계치와 같거나 넘어서는 경우 자동으로 소리 신호를 줄이거나 차단하도록 하는 방법에 관한 것이다.
상기 선행기술은 사용자가 디지털 TV를 시청하는 공간에서 소음이 발생하는 경우에 상기 디지털 TV의 음량을 자동으로 조절하여 상기 사용자에게 편의를 제공하는 기술적 특징에 대해서는 본 발명과 일부분 유사한 점이 있으나, 반면에 본 발명은 소음뿐만 아니라 상기 사용자, 디지털 TV 및 상기 시청공간의 사이즈를 포함하는 공간정보 및 상기 시청공간에서 발생할 수 있는 잔향음까지 고려하여 상기 디지털 TV의 음량을 자동으로 제어함으로써 상기 시청공간에 최적화된 음량을 제공하는 기술적 특징에 대해서는 기재하거나 시사하고 있지 않다.
또한 한국공개특허 제2005-0056426호(2005.06.16.)는 TV의 음량 자동 제어 방법에 관한 것으로 상기 TV의 시청환경을 광센서를 이용하여 감지한 후, 이를 기초로 음량을 자동으로 제어하기 위하여, 광센서를 이용하여 TV가 비치된 공간의 광량을 측정하는 단계와 광량 값에 따라 음향 제어 곡선을 변화시키기 위하여, 미리 설정된 광량 값별 음량 데이터와 측정된 광량 값을 비교하는 단계와 측정된 광량 값에 상응하는 음량 데이터가 설정되는 단계 및 설정된 음량 데이터에 따라 음량이 출력되는 TV의 음량 자동 제어 방법에 관한 것이다.
상기 선행기술은 시청공간의 환경에 따라 상기 TV에서 출력되는 음량을 자동으로 제어하는 점에서 본 발명과 일부분 유사한 점이 있으나, 반면에 본 발명은 밤과 낮에 따라 상기 TV의 음량을 제어하는 것이 아니라 상기 디지털 TV를 시청하는 시청공간에서 발생하는 소음, 잔량음 및 상기 시청공간의 공간정보를 모두 고려하여 상기 디지털 TV의 음량을 음향채널별로 자동으로 제어함으로써, 상기 사용자에게 쾌적한 시청환경을 제공하는 본 발명의 기술적 특징에 대해서는 기재하거나 시사하고 있지 않다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작 된 것으로서, 다양한 시청환경에서 제공되는 디지털 TV의 음량을 정확하게 측정하고 상기 시청환경의 공간정보, 상기 시청환경에서 발생되는 소음 및 잔향음을 모두 고려하여 상기 디지털 TV의 음량을 자동으로 제어함으로써, 사용자에게 쾌적한 시청환경 및 편의성을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 라우드니스 기반의 디지털 TV 음량제어 시스템은 디지털 TV의 음량을 측정하는 음량측정부, 복수의 마이크로폰으로 소음을 인식하는 소음인식부, 상기 복수의 마이크로폰과 상기 음량으로부터 잔향음을 추정하는 잔향음추정부 및 상기 디지털 TV의 시청환경을 측정하는 공간정보측정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 음량측정부는, 상기 디지털 TV에서 출력되는 복수의 음향채널에 대해서 각각 독립적으로 수행되며, 상기 복수의 음향채널과 상기 마이크로폰은 쌍을 이루어 상기 음량과 소음이 측정되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 소음인식부는, 상기 마이크로폰에서 수신되는 디지털 TV의 각 채널별 음량성분과 소음성분을 필터링하여 상기 각 채널별 소음성분만을 출력하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 잔향음추정부는, 특정 상기 마이크로폰에 대해서 인접한 마이크로폰에서 수신되는 신호를 제거하여 잔향음을 추정하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 공간정보측정부는, 사용자가 디지털 TV를 시청하는 시청공간의 사이즈와 상기 사용자 및 디지털 TV디지털의 위치를 측정하여 제공하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 디지털 TV 음량제어 시스템은, 상기 측정한 음량, 소음, 잔향음 및 시청환경에 대한 정보를 입력받아 채널별로 디지털 TV의 음량을 제어하는 음량제어부를 더 포함하며, 상기 제어는 상기 음량을 잔향음의 증가를 억제하면서 상기 사용자, 디지털 TV 및 시청공간의 사이즈를 포함한 시청환경을 고려하여 상기 소음에 비례하여 제어하는 것을 특징으로 한다.
아울러 본 발명의 일 실시예에 따른 라우드니스 기반의 디지털 TV 음량제어 방법은 디지털 TV의 음량을 측정하는 음량측정 단계, 복수의 마이크로폰으로 소음을 인식하는 소음인식 단계, 상기 복수의 마이크로폰과 상기 음량으로부터 잔향음을 추정하는 잔향음추정 단계 및 상기 디지털 TV의 시청환경을 측정하는 공간정보측정 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 음량측정 단계는, 상기 디지털 TV에서 출력되는 복수의 음향채널에 대해서 각각 독립적으로 수행되며, 상기 복수의 음향채널과 상기 마이크로폰은 쌍을 이루어 상기 음량과 소음이 측정되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 소음인식 단계는, 상기 마이크로폰에서 수신되는 디지털 TV의 각 채널별 음량성분과 소음성분을 필터링하여 상기 각 채널별 소음성분만을 출력하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 잔향음추정 단계는, 특정 상기 마이크로폰에 대해서 인접한 마이크로폰에서 수신되는 신호를 제거하여 잔향음을 추정하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 공간정보측정 단계는, 사용자가 디지털 TV를 시청하는 시청공간의 사이즈와 상기 사용자 및 디지털 TV디지털의 위치를 측정하여 제공하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 디지털 TV 음량제어 방법은, 상기 측정한 음량, 소음, 잔향음 및 시청환경에 대한 정보를 입력받아 채널별로 디지털 TV의 음량을 제어하는 제어 단계를 더 포함하며, 상기 제어는 상기 음량을 잔향음의 증가를 억제하면서 상기 사용자, 디지털 TV 및 시청공간의 사이즈를 포함한 시청환경을 고려하여 상기 소음에 비례하여 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 라우드니스 기반의 디지털 TV 음량 자동 제어 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 디지털 TV를 시청하기 위한 다양한 시청환경에서 발생하는 소음, 잔향음 및 상기 시청환경의 공간정보를 모두 고려하여 상기 디지털 TV의 음량을 음향채널별로 자동으로 제어함으로써, 상기 디지털 TV를 시청하는 사용자에게 쾌적한 시청환경을 제공할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 라우드니스 기반의 디지털 TV 음량 자동 제어 시스템 및 그 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 라우드니스 기반의 디지털 TV 음량 자동 제어 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 라우드니스 기반의 디지털 TV 음량 자동 제어 시스템에 있어서, 음량제어부의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 라우드니스 기반의 디지털 TV 음량 자동 제어 시스템에 있어서, 상기 디지털 TV의 음량을 자동으로 제어하는 절차를 나타낸 흐름도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 라우드니스 기반의 디지털 TV 음량 자동 제어 시스템 및 그 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
우선 상기 디지털 TV를 시청하는 환경에서 발생하는 소음만을 측정하여 상기 측정한 소음에 따라 상기 디지털 TV의 음량을 자동으로 제어하는 종래의 디지털 TV 음량 자동 제어 시스템은 상기 시청환경에서 발생하는 잔향음과 상기 사용자와 디지털 TV 사이의 거리 및 관계를 무시하고 상기 디지털 TV의 음량을 제어하기 때문에 상기 디지털 TV의 정확한 음량 제어가 불가능한 문제점이 있다.
이에 따라 상기 디지털 TV를 시청하는 다양한 시청공간에서 발생하는 소음뿐만 아니라 잔향음 및 상기 사용자, 디지털 TV 및 상기 시청공간의 사이즈를 포함하는 시청환경을 고려하여 상기 디지털 TV에서 출력되는 방송 프로그램을 시청자가 편안하게 시청할 수 있도록 자동으로 상기 디지털 TV의 음량을 제어함으로써, 상기 사용자에게 쾌적한 시청환경을 제공할 수 있는 시스템 및 그 방법을 제공하고자 한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 상기 라우드니스 기반의 디지털 TV 음량 자동 제어 시스템(100)은 상기 디지털 TV(200)의 음향 시스템(예: 내장형 음향 시스템(210) 또는 외장형 음향 시스템(220))과 연결되어 상기 음향 시스템(210 또는 220)으로부터 입력되는 상기 디지털 TV(200)의 음량을 ITU(라디오 주파수 대역의 통신규약을 정하는 국제 전기 통신 연합(ITU))에서 규정한 ITU-R BS.1770-3 표준에 따라 측정한다.
또한 상기 ITU-R BS.1770-3 표준은 방송 프로그램의 음량과 음성 신호를 포함하는 오디오 신호의 실제 최고 레벨(True-peak audio level) 및 누적레벨(Long Term Level) 등을 측정할 수 있는 알고리즘 및 상기 오디오 신호에 포함된 긴 묵음 구간을 음량 측정에서 제외하는 게이팅(Gating) 방법을 포함하고 있으며, 모노, 스트레오 및 다채널 오디오 신호에 적용가능하다. 또한 상기 표준은 상기 음량의 측정 단위로 LKFS(Loudness K-weighted relative to Full Scale)를 사용한다.
또한 상기 음량 측정은 상기 디지털 TV(200)의 음향 시스템(210, 220)에서 출력되는 복수의 음향채널에 대해서 각각 독립적으로 수행된다.
또한 상기 디지털 TV 음량 자동 제어 시스템(100)은 상기 디지털 TV(200)를 시청하는 시청공간에 설치되어 있는 복수의 마이크로폰(300)으로부터 상기 시청공간에서 발생하는 소음과 상기 디지털 TV(200)의 음량을 포함하는 신호를 수신 받아 상기 소음을 인식한다.
한편 상기 복수의 마이크로폰(300)에 빔-포밍(Beamforming)기술을 적용하여 상기 소음이 발생하는 위치를 추정할 수 있다. 또한 상기 시청공간에서 발생하는 소음을 더 정확하게 측정하기 위해 상기 마이크로폰(300)을 이용한 측정방법 이외에 추가적으로 음향-광신호 기반의 소음측정 방법을 이용할 수도 있다. 상기 음향-광신호 기반의 소음 측정방법은 광신호를 출력하는 장비를 통해 상기 광신호를 특정 반사체에 쏘아 상기 발생한 소음에 따라 상기 광신호의 빔-포밍 패턴변화를 분석하여 상기 소음을 측정하는 방법이다.
또한 상기 디지털 TV 음량 자동 제어 시스템(100)은 상기 특정 마이크로폰(300)에 대해서 인접한 마이크로폰(300)으로부터 수신되는 잔향음 신호를 제거하여 상기 특정 마이크로폰(300)에서의 잔향음을 추정한다.
상기 잔향음을 추정하는 방법에 대해서 더욱 자세하게 기재하고자 한다. 먼저, 특정 스피커를 통해서 출력되는 신호(Si)를 측정하고, 해당 스피커의 주위에 설치된 마이크로폰의 신호(Mi)를 측정한다. 상기 마이크로폰의 신호(Mi)에는 스피커의 신호성분(Si)에 주위 소음(Ni)과 잔향음(Ei) 성분이 포함되어 있을 것이다. 따라서 마이크로폰의 신호(Mi)에 스피커의 신호(Si)를 제거하면, 소음(Ni)과 잔향음 성분(Ei)이 계산된다.
즉, Mi - Si = Ni + Ei의 관계가 성립된다. 여기서 소음성분(Ni)은 소음이 발생할 경우에만 생성되고, 잔향음 성분(Ei)은 계속해서 해당 마이크로폰에서 감지될 것이다. 따라서 상기 잔향음 성분(Ei)은 해당 마이크로폰과 스피커에 대해서 지속적으로 학습하여 추정하는 것이 가능하다.
그러나 이는 인접한 스피커에서 출력되는 스피커 신호에 영향을 받는다. 따라서 해당 스피커에 설치된 마이크로폰에서 감지한 잔향음은 인접한 스피커에 설치된 마이크로폰에서 감지된 잔향음들과 관계가 있으며, 특정 마이크로폰에서 감지된 잔향음에서 인접한 적어도 하나 이상의 마이크로폰에서 감지된 잔향음을 제거함으로써, 해당하는 특정 스피커에 설치된 마이크로폰의 잔향음이 추정된다.
이로써, 특정 마이크로폰에서 추정된 잔향음은 소음과 함께, 해당 스피커의 볼륨을 조절하는데 활용된다. 즉, 잔향음이 소음 레벨(데시벨)과 비교하여 특정 레벨에 도달할 때까지는 디지털 TV의 음량을 높여주어 시청자가 스트레스를 받지 않는 범위에서 볼륨을 조절할 수 있도록 하고, 상기 특정 레벨을 초과할 경우 오히려 시청자에게 스트레스를 제공하는 것으로 보아 이를 억제한다.
또한 상기 디지털 TV 음량 자동 제어 시스템(100)은 상기 시청공간에 설치된 복수의 카메라(400)를 이용하여 상기 사용자가 디지털 TV(200)를 시청하는 시청공간의 사이즈와 상기 사용자 및 디지털 TV(200)의 위치를 포함하는 공간정보를 측정한다.
한편 상기 시청공간의 사이즈는 상기 시청공간의 높이, 가로 길이 및 세로 길이를 포함하는 3차원 정보를 말한다.
또한 상기 디지털 TV 음량 자동 제어 시스템(100)은 상기 측정한 공간정보를 기반으로 상기 사용자의 위치 및 상기 디지털 TV(200)의 위치에 대한 공간좌표를 생성하며, 상기 실시간으로 수집되는 공간정보를 기반으로 상기 사용자의 위치 및 상기 디지털 TV(200)의 위치에 대한 공간좌표를 실시간으로 업데이트하여 저장할 수 있다.
또한 상기 사용자는 상기 디지털 TV 음량 자동 제어 시스템(100)에서 제공하는 사용자 인터페이스 또는 앱(Application, APP)을 통해 상기 시청공간의 사이즈를 미리 입력하여 설정할 수도 있다.
또한 상기 디지털 TV 음량 자동 제어 시스템(100)은 상기 측정한 상기 디지털 TV(200)의 음량, 소음, 잔향음 및 공간정보를 고려하여 상기 디지털 TV(200)의 음량을 음향채널별로 실시간으로 자동 제어함으로써, 상기 사용자의 시청공간에 최적화된 음량을 제공할 수 있도록 한다.
또한 상기 디지털 TV 음량 자동 제어 시스템(100)은 상기 생성한 공간좌표를 기반으로 상기 사용자의 위치를 실시간으로 추적할 수 있으며, 상기 사용자의 위치에 따라 상기 복수의 음향채널에서 출력되는 음량을 각각 스피커 채널마다 제어하여 상기 사용자의 시청환경에 따라 최적의 음량을 제공할 수 있다. 예컨대 시청자(사용자)가 디지털 TV의 오른쪽에 위치해 있으면, 해당 위치 쪽으로 스피커의 음량을 높여주고, 반대쪽은 상대적으로 볼륨을 적게 올려 주어 전체적으로 스피커 음량이 사용자에게 지향되도록 스피커의 볼륨을 조절한다.
이에 따라 본 발명은, 상기 시청환경의 소음만을 측정하고 이를 기반으로 단순히 상기 디지털 TV의 음량만을 가감하여 제어하는 종래의 기술과는 달리 상기 디지털 TV(200)의 음량, 상기 시청공간에서 발생하는 소음, 잔향음 및 상기 공간정보를 모두 고려함으로써, 상기 사용자의 집뿐만 아니라 강연 회장, 기차역, 강당 또는 이들을 포함하는 다양한 시청공간에 유동적으로 적용할 수 있으며, 사용자의 상황에 따라 상기 음량을 정확하게 조절하여 쾌적한 시청환경을 제공할 수 있는 장점이 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 라우드니스 기반의 디지털 TV 음량 자동 제어 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 라우드니스 기반의 디지털 TV 음량 자동 제어 시스템(100)은, 상기 디지털 TV 음향 시스템(210, 220)으로부터 상기 디지털 TV의 음량을 수신하여 레벨(음량의 크기)을 측정하는 음량측정부(110), 상기 복수의 마이크로폰(300)으로부터 신호를 각각 수신하여 소음을 인식하는 소음인식부(120), 상기 복수의 마이크로폰(300)으로부터 신호를 각각 수신하여 잔향음을 추정하는 잔향음추정부(130), 복수의 카메라(400)로부터 상기 디지털 TV의 시청공간에 대한 공간정보를 자동으로 측정하는 공간정보측정부(140), 상기 디지털 TV(200)의 음향채널별로 음량을 자동으로 제어하는 음량제어부(150), 사용자에게 사용자 인터페이스를 제공하는 사용자 인터페이스부(170) 및 메모리(160)를 포함하여 구성된다.
또한 상기 음량측정부(110)는 상기 ITU- BS.1770-3 표준에 따라 상기 디지털 TV(200)에서 출력되는 각 채널별 음량을 실시간으로 측정하여 상기 음량제어부(150)로 제공한다.
또한 상기 음량은 상기 디지털 TV(200)에 자체적으로 구비된 내장형 다채널 음향 시스템(210) 또는 상기 사용자가 추가적으로 구비하여 상기 디지털 TV(200)와 연결한 외장형 다채널 음향 시스템(220)으로부터 출력될 수 있다.
또한 상기 음량측정부(110)는 상기 다채널 음향 시스템(210, 220)과 유/무선으로 연결되어 상기 디지털 TV(200)에서 출력되는 복수의 음향채널에 대해서 각각 독립적으로 상기 디지털 TV(200)의 음량을 측정한다.
또한 상기 소음인식부(120)는 상기 복수의 마이크로폰(300)으로부터 신호를 수신하여 상기 디지털 TV(200)의 각 음향채널별 음량성분과 소음성분을 필터링하여 상기 각 음향채널별 소음성분만을 출력한다.
한편 상기 복수의 마이크로폰(300)은 상기 복수의 음향채널과 각각 쌍을 이루어 상기 음향채널별로 출력되는 음량과 상기 시청공간에서 발생하는 소음을 포함하는 신호를 수집하여 상기 소음인식부(120)부로 제공한다. 또한 상기 복수의 마이크로폰(300)에 상기 소음이 수신되는 방향을 감지하는 빔-포밍 기술을 적용하여 상기 소음의 발생한 위치를 추정할 수 있다.
또한 상기 복수의 마이크로폰(300)과 상기 복수의 음향채널이 각각 쌍을 이루는 이유는, 상기 복수의 음향채널별로 상기 소음과 잔향음을 측정하기 위해서이다. 이를 통해 상기 사용자의 위치, 상기 소음 및 잔향음에 따라 상기 복수의 음향채널에서 출력되는 음량을 각각 제어하여 사용자에게 쾌적한 시청환경을 제공할 수 있다.
또한 상기 디지털 TV 음량 자동 제어 시스템(100)에 음원-광 신호기반의 소음 측정방법을 추가적으로 적용하여 상기 시청환경에서 발생할 수 있는 소음의 측정을 좀 더 정확하게 측정할 수 있다.
또한 상기 잔향음추정부(130)는 특정 마이크로폰(300)에 대해서 인접한 마이크로폰(300)에서 수신되는 신호를 제거하여 잔향음을 추정하며, 상기 잔향음 추정은 상기 음향채널별로 각각 수행된다.
한편 상기 잔향음은 상기 디지털 TV(200)에서 출력되는 음향이 상기 시청공간의 어떤 물체에 반사되어 그 음향에 대한 음량이 차츰 감쇠해 가는 것을 의미하는 것으로, 상기 디지털 TV(200)에서 출력되는 직접음과 합성되어 청각적으로 음향의 울림으로 느껴지며 이는 상기 사용자가 상기 디지털 TV(200)를 시청함에 있어 불쾌함을 유발할 수 있다.
또한 상기 공간정보측정부(140)는 상기 사용자가 상기 디지털 TV(200)를 시청하는 시청공간의 공간정보를 측정하여 상기 음량제어부(150)로 제공한다.
또한 상기 공간정보는 상기 시청공간의 높이, 가로길이 및 세로길이를 포함하는 상기 시청공간의 사이즈, 상기 시청공간에서의 사용자의 위치 및 상기 디지털 TV(200)의 위치 또는 이들의 조합을 포함한다.
한편 상기 공간정보측정부(140)는 상기 사용자의 위치와 상기 디지털 TV(200)의 위치를 상기 시청공간의 공간좌표로 나타낼 수 있으며, 상기 공간좌표는 상기 메모리(160)에 저장된다. 또한 상기 공간정보측정부(140)는 상기 복수의 카메라(400)로부터 실시간으로 수신되는 이미지에 따라 상기 사용자의 위치와 상기 디지털 TV(200)의 위치를 실시간으로 업데이트하여 저장할 수 있다. 이는 상기 사용자와 상기 디지털 TV(200)의 위치에 따라 상기 음향채널을 선택하여 해당 음향채널의 음량을 각각 제어함으로써, 상기 사용자의 시청공간에 최적의 음량을 제공할 수 있다.
또한 상기 시청공간의 사이즈는 상기 디지털 TV 음량 자동 제어 시스템(100)에서 제공하는 사용자 인터페이스 또는 앱을 통해 상기 사용자가 미리 설정할 수 있다.
한편 상기 공간정보는 스트레오 카메라, 뎁스 카메라 또는 이들의 조합을 이용하여 측정할 수 있다. 또한 상기 3차원 정보를 이용하여 시청공간을 모델링하여 해당 시청공간에 최적인 음향설정을 수행하는 것도 가능하다.
또한 상기 음량제어부(150)는 상기 음향채널별로 측정한 음량, 소음, 잔향음 및 공간정보를 포함하는 시청환경에 대한 정보를 입력받아 상기 제어할 적어도 하나 이상의 음향채널을 선택하여 상기 디지털 TV(200)의 음량을 제어한다.
또한 상기 음량제어부(150)는 상기 추정한 잔향음의 증가를 억제하면서 상기 사용자의 위치, 상기 디지털 TV(200)의 위치 및 상기 시청공간의 사이즈를 포함하는 공간정보를 고려하여 상기 측정한 소음에 비례하여 상기 음량을 각 음향채널별로 제어한다.
또한 상기 음량제어부(150)는 상기 사용자가 상기 디지털 TV(200)를 시청하다가 종료한 시점에서의 상기 디지털 TV(200)의 음량을 상기 메모리(160)에 저장할 수 있다. 이 후, 상기 사용자가 상기 디지털 TV(200)를 시청하기 위해 상기 디지털 TV(200)를 온(ON)한 경우에 상기 음량제어부(150)는 상기 사용자의 시청환경(예: 소음, 잔향음 및 공간정보)에 따라 상기 저장한 음량을 적절하게 제어하여 상기 디지털 TV(200)의 음향을 출력할 수 있도록 한다.
이는 상기 디지털 TV(200)의 종료시점에 상기 시청환경에서 발생한 소음을 고려하여 상기 디지털 TV(200)의 음량이 과도하게 높게 설정되어 있거나 낮게 설정되어 있는 경우에도 상기 사용자의 편안한 시청이 연속적으로 이루어질 수 있도록 한다.
또한 상기 메모리(160)는 상기 사용자가 미리 입력하여 설정한 시청공간의 사이즈, 상기 사용자의 위치에 대한 공간좌표, 상기 디지털 TV(200)의 위치에 대한 공간좌표 및 상기 각 음향채널과 쌍으로 이루어진 각 마이크로폰(300)에 대한 매핑테이블을 저장한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 라우드니스 기반의 디지털 TV 음량 자동 제어 시스템에 있어서, 음량제어부의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3에 도시한 바와 같이 상기 음량제어부(150)는 상기 디지털 TV(200)의 음량을 제어하기 위한 제어신호를 생성하는 제어신호 생성부(151)를 포함하여 구성될 수 있다.
또한 상기 제어신호 생성부(151)는 상기 음량측정부(110)에서 측정한 각 음향채널별 음량 측정치, 상기 소음인식부(120)에서 인식한 각 음향채널별 소음정보, 상기 잔향음추정부(130)에서 추정한 각 음향채널별 잔향음정보 및 상기 공간정보측정부(140)에서 측정한 공간정보를 입력으로 하여 각 음향채널별로 제어하기위한 제어신호를 생성하여 상기 음향채널별로 상기 디지털 TV(200)의 음량을 제어한다.
또한 상기 제어신호 생성부(151)는 상기 매핑테이블을 참조하여 상기 소음 및 잔향음이 상대적으로 높은 마이크로폰(300)과 매핑된 음향채널을 선택하여, 해당 음향채널의 음량을 증가시키고 상기 소음 및 잔향음이 상대적으로 낮은 마이크로폰(300)과 매핑된 음향채널을 선택하여, 해당 음향채널의 음량을 감소시키는 제어신호를 생성할 수 있다.
또한 상기 제어신호 생성부(151)는 실시간으로 업데이트 되어 저장되는 상기 사용자의 위치에 대한 공간좌표를 참조하여, 실시간으로 변하는 상기 사용자의 위치에 따라 상기 음향채널을 각각 제어하는 제어 신호를 생성하여 상기 사용자에게 최적의 음향을 제공할 수 있도록 상기 각 음향채널을 제어한다.
예를 들어 상기 사용자의 움직임에 따라 상대적으로 가까워지는 음향채널을 선택하여, 해당 음향채널의 음량을 감소시키거나 상대적으로 멀어지는 음향채널의 음량을 증가시킬 수 있다.
한편 상기 음향제어부(150)를 통해 상기 각 채널별 음향 측정치, 소음정보, 잔향음정보 및 공간정보를 모두 고려하여 상기 음향채널별로 상기 디지털 TV(200)의 음량을 실시간으로 자동 제어함으로써, 상기 시청공간에 최적화된 디지털 TV(200)의 음량을 제공할 수 있는 효과가 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 라우드니스 기반의 디지털 TV 음량 자동 제어 시스템에 있어서, 상기 디지털 TV의 음량을 자동으로 제어하는 절차를 나타낸 흐름도이다.
도 4에 도시한 바와 같이 상기 디지털 TV 음량 자동 제어 시스템(100)에 의해 상기 디지털 TV(200)의 음량을 자동으로 제어하는 절차는 우선 상기 음량측정부(110)를 통해 상기 디지털 TV(200)에서 출력되는 음량을 음향채널별로 실시간으로 측정한다(S110).
또한 상기 음량측정부(110)는 상기 디지털 TV(200)의 음량을 ITU에서 규정한 ITU-R BS.1770-3 표준에 따라 측정함은 상술한 바와 같다.
다음으로 상기 소음인식부(120)를 통해 상기 복수의 마이크로폰(300)으로부터 수신되는 신호로부터 상기 디지털 TV(200)를 시청하는 시청공간에서 발생한 소음을 상기 음향채널별로 인식한다(S120).
한편 상기 소음은 상기 시청공간에서의 환경적인 실내 소음(예: 가정기기 또는 전자기기에서 발생하는 소리 및 사람의 말소리) 및 층간소음, 기차, 자동차 또는 이들의 조합을 포함하는 실외에서 발생하는 주변 환경소음을 포함한다.
또한 상기 음량측정부(110)는 상기 디지털 TV(200)에서 출력되는 복수의 음향채널에 대해서 각각 독립적으로 수행되며, 상기 복수의 음향채널과 상기 복수의 마이크로폰(300)은 쌍을 이루어 상기 음량과 소음을 측정한다.
다음으로 상기 잔향음추정부(130)를 통해 상기 시청공간에 설치된 상기 마이크로폰(300) 사이의 잔향음을 추정한다.
또한 상기 잔향음은 특정 상기 마이크로폰(300)에 대해서 인접한 마이크로폰(300)에서 수신되는 신호를 제거하여 추정되며, 모든 마이크로폰(300)에 대해서 추정된다.
다음으로 상기 공간정보측정부(140)를 통해 상기 시청공간의 공간정보를 추정한다(S140).
또한 상기 공간정보측정부(140)는 상기 시청공간에 설치된 복수의 카메라(400)로부터 수신되는 복수의 이미지를 이용하여 3차원 룸 모델링 기법으로 상기 시청공간의 공간정보를 측정할 수 있다.
또한 상기 공간정보는 시청공간의 사이즈와 상기 사용자 위치 및 디지털 TV의 위치를 포함하며, 상기 사이즈는 상기 사용자가 직접 입력하여 설정할 수 있다.
다음으로 상기 음량제어부(150)는 상기 측정한 음향채널별 음량, 소음, 잔향음 및 공간정보를 기반으로 상기 음향채널별로 음량을 제어한다(S150).
이상에서 설명하였듯이, 본 발명인 라우드니스 기반의 디지털 TV 음량 자동 제어 시스템 및 그 방법은 단순히 소음만을 측정하여 상기 디지털 TV(200)의 음량을 자동으로 제어하는 것이 아니라 상기 음량, 잔향음 및 상기 사용자의 시청환경에 대한 공간정보를 포괄적으로 고려하여 상기 디지털 TV(200)의 음향채널별 음량을 실시간으로 자동 제어함으로써, 상기 사용자가 방송을 시청하는 시청공간에 최적화된 음량을 제공하여 상기 사용자에게 편의를 제공하는 효과가 있다.
상기에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 위주로 상술하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니며 본 발명의 각 구성요소는 동일한 목적 및 효과의 달성을 위하여 본 발명의 기술적 범위 내에서 변경 또는 수정될 수 있을 것이다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.
100 : 라우드니스 기반의 디지털 TV 음량 자동 제어 시스템
110 : 음량측정부 120 : 소음인식부
130 : 잔향음추정부 140 : 공간정보측정부
150 : 음량제어부 151 : 제어신호 생성부
160 : 메모리 170 : 사용자 인터페이스부
200 : 디지털 TV 210 : 내장형 음향 시스템
220 : 외장형 음향 시스템

Claims (12)

  1. 디지털 TV의 음향시스템에서 출력되는 복수의 음향채널에 대해서 각각 독립적으로 마이크로폰과 쌍을 이루어 각 마이크로폰으로 음량을 측정하는 음량측정부;
    상기 디지털 TV를 시청하는 시청공간에 설치되어 있는 복수의 마이크로폰으로부터 상기 디지털 TV의 각 음향채널별 음량성분과 소음성분을 필터링하여 상기 각 음향채널별 소음성분만을 출력함으로써, 소음을 인식하는 소음인식부;
    상기 복수의 마이크로폰 중 특정 마이크로폰에 대해서, 인접한 마이크로폰에서 수신되는 신호를 제거하여 상기 특정 마이크로폰의 잔향음을 추정하는 잔향음추정부;
    상기 디지털 TV를 시청하는 시청공간에 설치된 복수의 카메라로부터 수신되는 복수의 이미지를 이용하여 상기 시청공간의 사이즈와 사용자 및 디지털 TV의 위치를 포함하는 공간정보를 측정하는 공간정보측정부; 및
    상기 측정한 음량, 소음, 잔향음 및 시청공간의 공간정보를 입력받아 음향채널별로 상기 디지털 TV의 음량을 제어하되, 상기 공간정보를 고려하여 상기 음량을 잔향음의 증가를 억제하면서 상기 소음에 비례하여 각 음향채널의 출력을 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 라우드니스 기반의 디지털 TV 음량제어 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 잔향음을 추정하는 것은,
    특정 음향채널의 음량이 특정 스피커를 통해서 출력되는 신호(Si)를 측정하고, 해당 스피커의 주위에 설치된 인접한 마이크로폰의 신호(Mi)를 측정하며, 상기 마이크로폰의 신호(Mi)에는 상기 스피커의 신호(Si) 성분에 주위 소음(Ni)과 잔향음(Ei) 성분이 포함되어 있으므로, 상기 마이크로폰의 신호(Mi)에 상기 스피커의 신호(Si)를 제거하면, 소음(Ni)과 잔향음(Ei) 성분이 계산되므로, Mi - Si = Ni + Ei의 관계가 성립되며, 상기 소음(Ni) 성분은 소음이 발생할 경우에만 생성되고, 잔향음(Ei) 성분은 계속해서 해당 마이크로폰에서 감지되므로, 상기 잔향음(Ei) 성분은 해당 마이크로폰과 스피커에 대해서 지속적으로 학습하여 추정함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 라우드니스 기반의 디지털 TV 음량제어 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 시청공간의 사이즈는, 상기 시청공간의 높이, 가로 길이 및 세로 길이를 포함하는 3차원 정보인 것을 특징으로 하는 라우드니스 기반의 디지털 TV 음량제어 시스템.
  6. 삭제
  7. 디지털 TV의 음향시스템에서 출력되는 복수의 음향채널에 대해서 각각 독립적으로 마이크로폰과 쌍을 이루어 각 마이크로폰으로 음량을 측정하는 음량측정 단계;
    상기 디지털 TV를 시청하는 시청공간에 설치되어 있는 복수의 마이크로폰으로부터 상기 디지털 TV의 각 음향채널별 음량성분과 소음성분을 필터링하여 상기 각 음향채널별 소음성분만을 출력함으로써, 소음을 인식하는 소음인식 단계;
    상기 복수의 마이크로폰 중 특정 마이크로폰에 대해서, 인접한 마이크로폰에서 수신되는 신호를 제거하여 상기 특정 마이크로폰의 잔향음을 추정하는 잔향음추정 단계;
    상기 디지털 TV를 시청하는 시청공간에 설치된 복수의 카메라로부터 수신되는 복수의 이미지를 이용하여 상기 시청공간의 사이즈와 사용자 및 디지털 TV의 위치를 포함하는 공간정보를 측정하는 공간정보측정 단계; 및
    상기 측정한 음량, 소음, 잔향음 및 시청공간의 공간정보를 입력받아 음향채널별로 상기 디지털 TV의 음량을 제어하되, 상기 공간정보를 고려하여 상기 음량을 잔향음의 증가를 억제하면서 상기 소음에 비례하여 각 음향채널의 출력을 제어하는 제어 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 라우드니스 기반의 디지털 TV 음량제어 방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 잔향음을 추정하는 것은,
    특정 음향채널의 음량이 특정 스피커를 통해서 출력되는 신호(Si)를 측정하고, 해당 스피커의 주위에 설치된 인접한 마이크로폰의 신호(Mi)를 측정하며, 상기 마이크로폰의 신호(Mi)에는 상기 스피커의 신호(Si) 성분에 주위 소음(Ni)과 잔향음(Ei) 성분이 포함되어 있으므로, 상기 마이크로폰의 신호(Mi)에 상기 스피커의 신호(Si)를 제거하면, 소음(Ni)과 잔향음(Ei) 성분이 계산되므로, Mi - Si = Ni + Ei의 관계가 성립되며, 상기 소음(Ni) 성분은 소음이 발생할 경우에만 생성되고, 잔향음(Ei) 성분은 계속해서 해당 마이크로폰에서 감지되므로, 상기 잔향음(Ei) 성분은 해당 마이크로폰과 스피커에 대해서 지속적으로 학습하여 추정함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 라우드니스 기반의 디지털 TV 음량제어 방법.
  11. 청구항 7에 있어서,
    상기 시청공간의 사이즈는, 상기 시청공간의 높이, 가로 길이 및 세로 길이를 포함하는 3차원 정보인 것을 특징으로 하는 라우드니스 기반의 디지털 TV 음량제어 방법.
  12. 삭제
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