KR20020081498A - Loudness measuring system using digital signal processor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 디지털 신호 처리기를 이용한 라우드니스 측정시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 외부로부터 입력되는 음성신호를 전기적인 신호로 변환하는 마이크로폰과, 마이크로폰으로부터 출력되는 신호를 일정레벨로 증폭하는 증폭기와, 외부로부터 입력되는 시작신호에 따라 시스템에 응답신호를 전송함과 동시에 인터럽트신호를 전송하고, 증폭기로부터 출력되는 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 컨버터와, A/D 컨버터로부터 변환된 디지털 신호를 버퍼링하는 버퍼와, 시작신호를 생성하여 상기 A/D 컨버터의 동작을 제어하며, 버퍼로부터 공급되는 디지털 신호를 이용해 라우드니스 계산 알고리즘에 따라서 라우드니스 값을 계산하는 디지털 신호 처리기와, 디지털 신호 처리기의 내부 RAM의 부족한 영역을 보충하기 위해 디지털 신호 처리기에 연결되는 RAM과, 디지털 신호 처리기에서 수행되는 라우드니스 계산 알고리즘의 프로그램을 저장하기 위해 디지털 신호 처리기에 연결되는 ROM과, 디지털 신호 처리기에서 측정된 라우드니스 계산값을 디스플레이하는 디스플레이 장치를 포함한다.The present invention relates to a loudness measurement system using a digital signal processor, and more particularly, a microphone for converting a voice signal input from the outside into an electrical signal, an amplifier for amplifying a signal output from the microphone to a predetermined level, and an external device. A / D converter for transmitting the response signal to the system according to the start signal input from the system and transmitting the interrupt signal, and converting the signal output from the amplifier into a digital signal, and buffering the digital signal converted from the A / D converter. A digital signal processor that generates a start signal and a start signal to control the operation of the A / D converter, and calculates a loudness value according to a loudness calculation algorithm using a digital signal supplied from the buffer, and an internal RAM of the digital signal processor. Digital signal processor to compensate for scarce areas A RAM coupled to the ROM; a ROM coupled to the digital signal processor for storing a program of a loudness calculation algorithm performed in the digital signal processor; and a display device for displaying the loudness calculation values measured by the digital signal processor.
따라서, 상기와 같이 구성된 본 발명에 의하면 사람의 청감을 고려한 음질 특성 요소인 라우드니스 계산 알고리즘을 디지털 신호 처리기에 적용함으로써, 사람이 실제 느끼는 음성의 크기나 소음을 측정하여 사람이 거주하는 주변환경의 소음 기준치를 산정하거나 건물의 내부와 외부의 소음에 대한 객관적인 기준을 제시할 수 있다.Therefore, according to the present invention configured as described above by applying a loudness calculation algorithm, which is a sound quality characteristic factor considering human hearing, to a digital signal processor, the noise of the surrounding environment in which a person lives by measuring the size or noise of a voice actually felt by a person Baseline estimates can be made or objective criteria for noise inside and outside the building can be provided.
Description
본 발명은 측정시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사람의 음성이나 외부소음의 크기를 측정하여 실제 사람이 느끼는 음의 크기를 나타내는 디지털 신호 처리기를 이용한 라우드니스(loudness) 측정시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a measurement system, and more particularly, to a loudness measurement system using a digital signal processor that measures the loudness of a person's voice or external noise to indicate the loudness of a real person.
일반적으로 사람의 음성신호의 크기나 주변 환경의 소음수준은 데시벨(dB)메타를 이용하여 FFT 알고리즘을 통해서 구한 스펙트럼으로부터 데시벨(dB) 레벨로 측정이 가능하다고 알려져 있다.In general, it is known that the loudness of a human voice signal and the noise level of the surrounding environment can be measured in decibel (dB) level from the spectrum obtained through the FFT algorithm using the decibel (dB) meter.
그러나 이런 종래의 데시벨 메타는 주파수의 변화에 따른 음의 레벨만을 측정하므로 사람이 실제로 느끼는 소리의 크기나 외부의 소음을 정확하게 측정하기가 어려운 문제점이 있다.However, since the conventional decibel meta measures only the sound level according to the change of frequency, it is difficult to accurately measure the volume of the sound actually felt or the external noise.
따라서 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로,Therefore, an object of the present invention is to solve the above problems,
사람의 청감을 고려한 음질 특성 요소인 라우드니스 계산 알고리즘을 디지털 신호 처리기에 적용함으로써, 사람이 실제 느끼는 음성의 크기나 소음을 측정하여 사람이 거주하는 주변환경의 소음 기준치를 산정하거나 건물의 내부와 외부의 소음에 대한 객관적인 기준을 제시하는데 있다.By applying loudness calculation algorithm, which is a sound quality characteristic factor considering human hearing, to digital signal processor, it is possible to estimate the noise standard of the environment where people live by measuring the loudness or noise of the actual human voice, To present an objective criterion for noise.
도 1은 본 발명에 따른 디지털 신호 처리기를 이용한 라우드니스 측정시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도1 is a block diagram schematically showing the configuration of a loudness measurement system using a digital signal processor according to the present invention
도 2는 디지털 신호 처리기에서 실행되는 라우드니스 계산 알고리즘을 나타낸 도2 illustrates a loudness calculation algorithm executed in a digital signal processor.
<도면중 주요부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>
20: 마이크로폰 30: 프리앰프20: microphone 30: preamplifier
40: A/D 컨버터50: 버퍼40: A / D converter 50: buffer
60: 디지털 신호 처리기(DSP) 61: RAM60: Digital Signal Processor (DSP) 61: RAM
62: ROM70: 디스플레이 장치62: ROM70: display device
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은,Features of the present invention for achieving the above object,
외부로부터 입력되는 음성신호를 전기적인 신호로 변환하는 마이크로폰과,A microphone for converting an audio signal input from the outside into an electrical signal,
상기 마이크로폰으로부터 출력되는 신호를 일정레벨로 증폭하는 증폭기와,An amplifier for amplifying a signal output from the microphone to a predetermined level;
외부로부터 입력되는 시작신호와 인터럽트신호에 따라 시스템에 응답신호를 전송함과 동시에 인터럽트신호를 전송하고, 상기 증폭기로부터 출력되는 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 컨버터와,An A / D converter for transmitting a response signal to the system in response to a start signal and an interrupt signal input from an external device and simultaneously transmitting an interrupt signal, and converting a signal output from the amplifier into a digital signal;
상기 A/D 컨버터로부터 변환된 디지털 신호를 버퍼링하는 버퍼와,A buffer for buffering the digital signal converted from the A / D converter;
시작신호를 생성하여 상기 A/D 컨버터의 동작을 제어하며, 상기 버퍼로부터 공급되는 디지털 신호를 이용해 라우드니스 계산 알고리즘에 따라서 라우드니스 값을 계산하는 디지털 신호 처리기와,A digital signal processor generating a start signal to control an operation of the A / D converter and calculating a loudness value according to a loudness calculation algorithm using a digital signal supplied from the buffer;
상기 디지털 신호 처리기의 내부 RAM의 부족한 영역을 보충하기 위해 상기 디지털 신호 처리기에 연결되는 RAM과,A RAM connected to the digital signal processor to compensate for an insufficient area of the internal RAM of the digital signal processor;
상기 디지털 신호 처리기에서 수행되는 라우드니스 계산 알고리즘의 프로그램을 저장하기 위해 상기 디지털 신호 처리기에 연결되는 ROM과,A ROM coupled to the digital signal processor for storing a program of a loudness calculation algorithm performed in the digital signal processor;
상기 디지털 신호 처리기에서 측정된 라우드니스 계산값을 디스플레이하는 디스플레이 장치를 포함한다.And a display device for displaying the loudness calculation value measured by the digital signal processor.
여기에서 디지털 신호 처리기는 TMS320C40이다.The digital signal processor here is the TMS320C40.
여기에서 또한 라우드니스 계산 알고리즘은,Here also the loudness calculation algorithm,
외부로부터 입력되는 신호를 표준화된 1/3 옥타브 대역 통과 필터를 이용하여 타임 스케일 맵을 구하고, 표본시간에서 임계대역의 합을 구하고, 상기 타임 스케일 맵과 상기 임계대역의 합을 이용하여 주 라우드니스를 구하고, 상기 주 라우드니스를 포스트 마스킹과 스펙트럴 마스킹을 이용해 부 라우드니스를 구하고, 상기 주 라우드니스와 상기 부 라우드니스를 합하고, 상기 합해진 주 라우드니스와 상기 부 라우드니스를 적분하여, 전체 라우드니스를 구하는 것을 특징으로 한다.A time scale map is obtained using a standardized 1/3 octave band pass filter for a signal input from an external source, a sum of threshold bands is obtained from a sample time, and a main loudness is calculated using the sum of the time scale map and the threshold bands. And obtaining secondary loudness using the main loudness using post masking and spectral masking, adding the primary loudness and the secondary loudness, and integrating the summed primary loudness and the secondary loudness to obtain the total loudness.
이하, 본 발명에 따른 디지털 신호 처리기를 이용한 라우드니스 측정시스템의 구성 및 작용을 도 1을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, the configuration and operation of the loudness measurement system using the digital signal processor according to the present invention will be described in detail with reference to FIG. 1.
도 1은 본 발명에 따른 디지털 신호 처리기를 이용한 라우드니스 측정시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.1 is a block diagram schematically showing the configuration of a loudness measurement system using a digital signal processor according to the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 디지털 신호 처리기를 이용한 라우드니스 측정시스템(10)은 마이크로폰(20)과, 프리앰프(30)와, A/D 컨버터(40)와, 버퍼(50)와, 디지털 신호 처리기(DSP)(60)와, RAM(61)과, ROM(62) 및 디스플레이 장치(70)로 구성된다.Referring to FIG. 1, the loudness measurement system 10 using the digital signal processor according to the present invention includes a microphone 20, a preamplifier 30, an A / D converter 40, a buffer 50, And a digital signal processor (DSP) 60, a RAM 61, a ROM 62, and a display device 70.
마이크로폰(20)은 외부로부터 입력되는 음성신호를 전기적인 신호로 변환한다. 여기에서 마이크로폰(20)은 가청주파수 대역(20Hz~200kHz)에서 주파수 응답이 좋고, 감도는 10㎷이며, 다이나믹 레인지(Dynamic range)는 10dB에서 140dB 정도가 요구된다.The microphone 20 converts an audio signal input from the outside into an electrical signal. Here, the microphone 20 has a good frequency response in the audible frequency band (20 Hz to 200 kHz), a sensitivity of 10 Hz, and a dynamic range of about 10 dB to about 140 dB.
프리앰프(30)는 마이크로폰(20)으로부터 출력되는 전기적인 신호를 일정레벨로 증폭한다.The preamplifier 30 amplifies the electric signal output from the microphone 20 to a predetermined level.
A/D 컨버터(40)는 외부로부터 입력되는 시작신호(Start signal)에 따라 시스템에 응답신호(ACK)를 전송함과 동시에 인터럽트신호를 전송하고, 프리앰프(30)로부터 입력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 16개의 데이터라인(D0~D15)를 통해 전송한다.The A / D converter 40 transmits the response signal ACK to the system according to the start signal input from the outside, and simultaneously transmits the interrupt signal, and digitally outputs the analog signal input from the preamplifier 30. The signal is converted into a signal and transmitted through 16 data lines D0 to D15.
여기에서, A/D 컨버터(40)는 16비트로 양자화(Quantization)되고 50KHz의 샘플링 주파수를 가지고 있다.Here, the A / D converter 40 is quantized to 16 bits and has a sampling frequency of 50 KHz.
버퍼(50)는 A/D 컨버터(40)로부터 변환된 디지털 신호를 버퍼링 한다.The buffer 50 buffers the digital signal converted from the A / D converter 40.
디지털 신호 처리기(60)는 시작신호를 생성하여 상기 A/D 컨버터(40)의 동작을 제어하며, 상기 버퍼(50)로부터 공급되는 디지털 신호를 이용해 라우드니스 계산 알고리즘에 따라서 라우드니스 값을 계산한다.The digital signal processor 60 controls the operation of the A / D converter 40 by generating a start signal, and calculates a loudness value according to a loudness calculation algorithm using the digital signal supplied from the buffer 50.
여기에서, 디지털 신호 처리기(60)는 사이클 타임이 33ns이고 2Kword의 내부 RAM(미도시)을 가지고 있다.Here, the digital signal processor 60 has a cycle time of 33 ns and has an internal RAM (not shown) of 2 Kwords.
RAM(61)은 2Kword의 내부 RAM(미도시)의 부족한 영역을 보충하기 위해 연결된 128Kword의 RAM이다.The RAM 61 is 128Kword of RAM connected to make up for a shortage of 2Kword of internal RAM (not shown).
ROM(62)은 라우드니스 계산 알고리즘을 위한 프로그램을 저장하기 위해 연결된 256Kword의 ROM이다.ROM 62 is a 256 Kword ROM coupled to store a program for the loudness calculation algorithm.
디스플레이 장치(70)는 디지털 신호 처리기(60)에서 측정된 라우드니스 계산값을 디스플레이한다.The display device 70 displays the loudness calculation value measured by the digital signal processor 60.
이하 본 발명에 따른 디지털 신호 처리기를 이용한 라우드니스 측정시스템의 동작을 도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an operation of a loudness measurement system using a digital signal processor according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
도 2는 본 발명에 따른 디지털 신호 처리기 이용한 라우드니스 측정시스템의 디지털 신호 처리기에서 실행되는 라우드니스 계산 알고리즘을 나타낸 도이다.2 is a diagram illustrating a loudness calculation algorithm executed in a digital signal processor of a loudness measurement system using a digital signal processor according to the present invention.
먼저 전원이 인가되면, LSTRB0의 신호에 의해 ROM(61)내부에 있는 라우드니스 계산 알고리즘을 위한 프로그램이 2Kword의 내부 RAM(미도시)으로 들어가 프로그램이 시작된다. 프로그램이 시작되면 디지털 신호 처리기(60)는 프로그램에 의해 A/D 컨버터(40)로 데이터의 수집을 명령하는 시작신호를 전송하고, 동시에 인터럽트신호를 일정시간 간격으로 전송하여 일정 샘플링 주파수로 데이터를 수집할 수 있게 한다.First, when the power is applied, the program for the loudness calculation algorithm in the ROM 61 is entered into the internal RAM of 2 Kword (not shown) by the signal of LSTRB0 to start the program. When the program is started, the digital signal processor 60 transmits a start signal for instructing data collection to the A / D converter 40 by the program, and simultaneously transmits an interrupt signal at regular time intervals to transmit data at a predetermined sampling frequency. Allow collection.
이와 동시에 외부로부터 입력되는 음성신호는 마이크로폰(20)에서 전기적인신호로 변환된 후 프리앰프(30)에서 증폭되어 A/D 컨버터(40)에 인가된다. 그러면 A/D 컨버터(40)에서는 증폭된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 데이터라인(D0~D15)을 통해 병렬로 전송하고, 또한 응답신호(Ack)와 인터럽트신호를 디지털 신호 처리기(60)의 STRB1과 IIOF1에 각각 전송한다.At the same time, the voice signal input from the outside is converted into an electrical signal in the microphone 20 and then amplified in the preamplifier 30 and applied to the A / D converter 40. Then, the A / D converter 40 converts the amplified analog signal into a digital signal and transmits it in parallel through the data lines D0 to D15. The A / D converter 40 also transmits the response signal Ack and the interrupt signal of the digital signal processor 60. Transmit to STRB1 and IIOF1 respectively.
그리고 상기의 병렬로 전송된 디지털 신호는 버퍼(50)에서 버퍼링되어 디지털 신호 처리기(60)에 인가된다. 이렇게 인가된 디지털 신호들은 디지털 신호 처리기(60)의 다이렉트 메모리 억세스(DMA)(미도시)를 통해 2Kword의 내부 RAM(미도시) 및 128Kword의 외부 RAM(61)에 저장되며, 동시에 라우드니스 계산 알고리즘에 의해 실시간으로 계산이 이루어진다.The digital signals transmitted in parallel are buffered in the buffer 50 and applied to the digital signal processor 60. The digital signals thus applied are stored in 2Kword of internal RAM (not shown) and 128Kword of external RAM 61 through direct memory access (DMA) (not shown) of the digital signal processor 60, and at the same time the loudness calculation algorithm. The calculation is made in real time.
상기의 라우드니스 계산 알고리즘을 도 2를 참조하여 설명하면, 외부로부터 입력되는 신호 X(t)를 표준화된 1/3 옥타브 대역 통과 필터를 이용하여 타임 스케일 맵(time-scale map)을 구하는 단계(S10)와, 표본시간에서 임계대역의 합을 구하는 단계(S20)와, 상기 타임 스케일 맵과 상기 임계대역의 합을 이용하여 주 라우드니스를 구하는 단계(S30)와, 포스트 마스킹(Post masking)과 스펙트럴 마스킹(Spectral masking)을 이용해 부 라우드니스를 구하는 단계(S40)와, 상기 주 라우드니스와 상기 부 라우드니스를 합하는 단계(S50)와, 상기 합해진 주 라우드니스와 상기 부 라우드니스를 적분하여 전체 라우드니스 N(t)를 구하는 단계(S60)로 이루어진다.The loudness calculation algorithm described above will be described with reference to FIG. 2 to obtain a time-scale map of a signal X (t) input from the outside using a standardized 1 / 3-octave band pass filter (S10). Obtaining a sum of the critical bands from the sample time (S20), obtaining a main loudness using the sum of the time scale map and the critical bands (S30), post masking and spectral Obtaining secondary loudness using spectral masking (S40), combining the primary loudness and the secondary loudness (S50), and integrating the summed primary loudness and the secondary loudness to obtain the total loudness N (t) Obtaining step (S60) is made.
이후 상기에서 구해진 라우드니스 계산값은 통신포트(COM0)를 통해 디스플레이 장치(70)에 전송되어 디스플레이 된다.Thereafter, the calculated loudness calculation value is transmitted to the display device 70 through the communication port COM0 and displayed.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 디지털 신호 처리기를 이용한 라우드니스 측정시스템에 의하면, 사람의 청감을 고려한 음질 특성 요소인 라우드니스 계산 알고리즘을 디지털 신호 처리기에 적용함으로써, 사람이 실제 느끼는 음성의 크기나 소음을 측정하여 사람이 거주하는 주변환경의 소음 기준치를 산정하거나 건물의 내부와 외부의 소음에 대한 객관적인 기준을 제시할 수 있다.As described above, according to the loudness measurement system using the digital signal processor according to the present invention, by applying a loudness calculation algorithm, which is a sound quality characteristic factor considering human hearing, to a digital signal processor, Measurements can be made to estimate the noise standard of the inhabited environment or to provide objective criteria for noise inside and outside the building.
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2001
- 2001-04-18 KR KR1020010020827A patent/KR20020081498A/en not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20010418 |
|
| PG1501 | Laying open of application | ||
| PC1203 | Withdrawal of no request for examination | ||
| WITN | Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid |