WO2024214920A2 - 음향을 출력하는 전자 장치 및 이를 이용한 음향 출력 방법 - Google Patents

음향을 출력하는 전자 장치 및 이를 이용한 음향 출력 방법 Download PDF

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이병민
장주희
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    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; ELECTRIC HEARING AIDS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
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    • H03F2200/00—Indexing scheme relating to amplifiers
    • H03F2200/03—Indexing scheme relating to amplifiers the amplifier being designed for audio applications
    • H—ELECTRICITY
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    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F2200/00—Indexing scheme relating to amplifiers
    • H03F2200/372—Noise reduction and elimination in amplifier
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; ELECTRIC HEARING AIDS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2430/00—Signal processing covered by H04R, not provided for in its groups
    • H04R2430/01—Aspects of volume control, not necessarily automatic, in sound systems

Definitions

  • Various embodiments of the present disclosure relate to an electronic device for outputting sound and a sound output method using the same.
  • audio source devices such as mobile communication terminals, personal digital assistants (PDAs), electronic notebooks, smartphones, tablets, personal computers (PCs), or wearable devices.
  • PDAs personal digital assistants
  • PCs personal computers
  • wearable devices can receive audio data from audio source devices through wireless communication connections with the audio source devices.
  • the Bluetooth standard technology defines a protocol for short-range wireless communication between electronic devices.
  • electronic devices can transmit or receive data packets containing content such as text, voice, images, or videos in a designated frequency band.
  • a user equipment such as a smartphone, a tablet, a desktop computer, or a laptop computer can transmit data packets to another user equipment or an accessory device.
  • Electronic devices e.g., a pair of wireless earphones, a wireless speaker
  • a pair of wireless earphones, a wireless speaker can each create an independent communication link (e.g., AoBLE (audio over Bluetooth low energy) topology) with a user terminal (e.g., a smartphone) and provide the same purpose and the same service.
  • AoBLE audio over Bluetooth low energy
  • Matching or coupling can be performed between the electronic devices so that the electronic devices provide the same purpose and the same service.
  • Various embodiments of the present disclosure can provide an electronic device that performs dynamic range enhancement (DRE) on an input audio signal, boosts the input audio signal, and removes noise generated during audio processing.
  • DRE dynamic range enhancement
  • An electronic device for outputting sound includes a memory for storing at least one command, a processor for executing the at least one command, at least one speaker, and an audio processing module for processing an input audio signal and outputting the input audio signal to the at least one speaker.
  • the audio processing module includes a digital amplifier for amplifying a digital audio signal, a DAC for converting the digital audio signal into an analog audio signal, an analog amplifier for amplifying the analog audio signal, a boost amplifier for boosting the analog audio signal above a reference high voltage, and at least one noise gate for removing noise included in the analog audio signal.
  • the digital amplifier applies a positive (+) digital gain to the digital audio signal.
  • the analog amplifier applies a negative (-) analog gain to the analog audio signal.
  • an audio processing module for processing an input audio signal according to embodiments of the present disclosure and outputting the same to at least one speaker includes a digital amplifier for amplifying a digital audio signal, a DAC for converting the digital audio signal into an analog audio signal, an analog amplifier for amplifying the analog audio signal, a boost amplifier for boosting the analog audio signal above a reference high voltage, and at least one noise gate for removing noise included in the analog audio signal.
  • the digital amplifier applies a positive (+) digital gain to the digital audio signal.
  • the analog amplifier applies a negative (-) analog gain to the analog audio signal.
  • the sound output method includes an operation of amplifying a digital audio signal, an operation of converting the digital audio signal into an analog audio signal, an operation of amplifying the analog audio signal, an operation of boosting the analog audio signal above a reference high voltage, an operation of removing noise included in the analog audio signal, and an operation of outputting the analog audio signal to at least one speaker.
  • the operation of amplifying the digital audio signal applies a positive (+) digital gain to the digital audio signal.
  • the operation of amplifying the analog audio signal applies a negative (-) analog gain to the analog audio signal.
  • an electronic device for outputting sound of the present disclosure and a method for outputting sound using the same perform DRE (dynamic range enhancement) on an input audio signal and remove noise occurring in an audio processing process using a noise gate, thereby implementing high-resolution sound with minimized noise.
  • DRE dynamic range enhancement
  • the electronic device for outputting sound of the present disclosure and the sound output method using the same can drive a piezo speaker requiring high voltage output by boosting an input audio signal above a reference high voltage.
  • the effects obtainable from the exemplary embodiments of the present disclosure are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned can be clearly derived and understood by a person having ordinary skill in the art to which the exemplary embodiments of the present disclosure belong from the following description. That is, unintended effects resulting from practicing the exemplary embodiments of the present disclosure can also be derived by a person having ordinary skill in the art from the exemplary embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 1 illustrates a block configuration of an electronic device within a network environment according to one embodiment.
  • Figure 2 illustrates a block configuration of an audio module according to one embodiment.
  • FIG. 3 illustrates a block diagram of an electronic device for processing audio signals to output sound from a speaker according to one embodiment.
  • FIG. 4 illustrates a block configuration of an audio processing module according to one embodiment.
  • FIG. 5 illustrates a block configuration of an audio processing module according to one embodiment.
  • Figure 6 illustrates a block configuration of an audio processing module according to one embodiment.
  • Figure 7 illustrates a block configuration of an audio processing module according to one embodiment.
  • Figure 8 illustrates a block configuration of an audio processing module according to one embodiment.
  • Figure 9 illustrates a block configuration of an audio processing module according to one embodiment.
  • Figure 10 illustrates a block configuration of an audio processing module according to one embodiment.
  • Fig. 11 illustrates a sound output method using an electronic device according to one embodiment.
  • FIG. 12a illustrates a block configuration of a wearable electronic device according to one embodiment.
  • FIG. 12b illustrates an external configuration of a wearable electronic device according to one embodiment.
  • FIG. 12c illustrates the internal configuration of a wearable electronic device according to one embodiment.
  • FIG. 13 illustrates a wearable device electrically connected to an electronic device according to one embodiment.
  • FIG. 1 illustrates a block configuration of an electronic device (101) within a network environment (100) according to one embodiment.
  • an electronic device (101) may communicate with an electronic device (102) via a first network (198) (e.g., a short-range wireless communication network), or may communicate with at least one of an electronic device (104) or a server (108) via a second network (199) (e.g., a long-range wireless communication network).
  • the electronic device (101) may communicate with the electronic device (104) via the server (108).
  • the electronic device (101) may include a processor (120), a memory (130), an input module (150), an audio output module (155), a display module (160), an audio module (170), a sensor module (176), an interface (177), a connection terminal (178), a haptic module (179), a camera module (180), a power management module (188), a battery (189), a communication module (190), a subscriber identification module (196), or an antenna module (197).
  • the electronic device (101) may omit at least one of these components (e.g., the connection terminal (178)), or may have one or more other components added.
  • some of these components e.g., the sensor module (176), the camera module (180), or the antenna module (197) may be integrated into one component (e.g., the display module (160)).
  • the processor (120) may control at least one other component (e.g., a hardware or software component) of the electronic device (101) connected to the processor (120) by executing, for example, software (e.g., a program (140)), and may perform various data processing or calculations. According to one embodiment, as at least a part of the data processing or calculations, the processor (120) may store a command or data received from another component (e.g., a sensor module (176) or a communication module (190)) in the volatile memory (132), process the command or data stored in the volatile memory (132), and store result data in the nonvolatile memory (134).
  • a command or data received from another component e.g., a sensor module (176) or a communication module (190)
  • the processor (120) may include a main processor (121) (e.g., a central processing unit or an application processor) or an auxiliary processor (123) (e.g., a graphic processing unit, a neural processing unit (NPU), an image signal processor, a sensor hub processor, or a communication processor) that can operate independently or together therewith.
  • a main processor (121) e.g., a central processing unit or an application processor
  • an auxiliary processor (123) e.g., a graphic processing unit, a neural processing unit (NPU), an image signal processor, a sensor hub processor, or a communication processor
  • the secondary processor (123) may be configured to use lower power than the main processor (121) or to be specialized for a given function.
  • the secondary processor (123) may be implemented separately from the main processor (121) or as a part thereof.
  • the auxiliary processor (123) may control at least a portion of functions or states associated with at least one of the components of the electronic device (101) (e.g., the display module (160), the sensor module (176), or the communication module (190)), for example, on behalf of the main processor (121) while the main processor (121) is in an inactive (e.g., sleep) state, or together with the main processor (121) while the main processor (121) is in an active (e.g., application execution) state.
  • the auxiliary processor (123) e.g., an image signal processor or a communication processor
  • the auxiliary processor (123) may include a hardware structure specialized for processing artificial intelligence models.
  • the artificial intelligence models may be generated through machine learning. Such learning may be performed, for example, in the electronic device (101) itself on which the artificial intelligence model is executed, or may be performed through a separate server (e.g., server (108)).
  • the learning algorithm may include, for example, supervised learning, unsupervised learning, semi-supervised learning, or reinforcement learning, but is not limited to the examples described above.
  • the artificial intelligence model may include a plurality of artificial neural network layers.
  • the artificial neural network may be one of a deep neural network (DNN), a convolutional neural network (CNN), a recurrent neural network (RNN), a restricted Boltzmann machine (RBM), a deep belief network (DBN), a bidirectional recurrent deep neural network (BRDNN), deep Q-networks, or a combination of two or more of the above, but is not limited to the examples described above.
  • the artificial intelligence model may additionally or alternatively include a software structure.
  • the memory (130) can store various data used by at least one component (e.g., processor (120) or sensor module (176)) of the electronic device (101).
  • the data can include, for example, software (e.g., program (140)) and input data or output data for commands related thereto.
  • the memory (130) can include volatile memory (132) or nonvolatile memory (134).
  • the program (140) may be stored as software in the memory (130) and may include, for example, an operating system (142), middleware (144), or an application (146).
  • the input module (150) can receive commands or data to be used in a component of the electronic device (101) (e.g., a processor (120)) from an external source (e.g., a user) of the electronic device (101).
  • the input module (150) can include, for example, a microphone, a mouse, a keyboard, a key (e.g., a button), or a digital pen (e.g., a stylus pen).
  • the audio output module (155) can output an audio signal to the outside of the electronic device (101).
  • the audio output module (155) can include, for example, a speaker or a receiver.
  • the speaker can be used for general purposes such as multimedia playback or recording playback.
  • the receiver can be used to receive an incoming call. According to one embodiment, the receiver can be implemented separately from the speaker or as a part thereof.
  • the display module (160) can visually provide information to an external party (e.g., a user) of the electronic device (101).
  • the display module (160) can include, for example, a display, a holographic device, or a projector and a control circuit for controlling the device.
  • the display module (160) can include a touch sensor configured to detect a touch, or a pressure sensor configured to measure the intensity of a force generated by the touch.
  • the audio module (170) can convert sound into an electrical signal, or vice versa, convert an electrical signal into sound. According to one embodiment, the audio module (170) can obtain sound through an input module (150), or output sound through an audio output module (155), or an external electronic device (e.g., an electronic device (102)) (e.g., a speaker or a headphone) directly or wirelessly connected to the electronic device (101).
  • an electronic device e.g., an electronic device (102)
  • a speaker or a headphone directly or wirelessly connected to the electronic device (101).
  • the sensor module (176) can detect an operating state (e.g., power or temperature) of the electronic device (101) or an external environmental state (e.g., user state) and generate an electric signal or data value corresponding to the detected state.
  • the sensor module (176) can include, for example, a gesture sensor, a gyro sensor, a barometric pressure sensor, a magnetic sensor, an acceleration sensor, a grip sensor, a proximity sensor, a color sensor, an IR (infrared) sensor, a biometric sensor, a temperature sensor, a humidity sensor, or an illuminance sensor.
  • the interface (177) may support one or more designated protocols that may be used to directly or wirelessly connect the electronic device (101) with an external electronic device (e.g., the electronic device (102)).
  • the interface (177) may include, for example, a high definition multimedia interface (HDMI), a universal serial bus (USB) interface, an SD card interface, or an audio interface.
  • HDMI high definition multimedia interface
  • USB universal serial bus
  • SD card interface Secure Digital Card
  • connection terminal (178) may include a connector through which the electronic device (101) may be physically connected to an external electronic device (e.g., the electronic device (102)).
  • the connection terminal (178) may include, for example, an HDMI connector, a USB connector, an SD card connector, or an audio connector (e.g., a headphone connector).
  • the haptic module (179) can convert an electrical signal into a mechanical stimulus (e.g., vibration or movement) or an electrical stimulus that a user can perceive through a tactile or kinesthetic sense.
  • the haptic module (179) can include, for example, a motor, a piezoelectric element, or an electrical stimulation device.
  • the camera module (180) can capture still images and moving images.
  • the camera module (180) can include one or more lenses, image sensors, image signal processors, or flashes.
  • the power management module (188) can manage power supplied to the electronic device (101).
  • the power management module (188) can be implemented as, for example, at least a part of a power management integrated circuit (PMIC).
  • PMIC power management integrated circuit
  • the battery (189) can power at least one component of the electronic device (101).
  • the battery (189) can include, for example, a non-rechargeable primary battery, a rechargeable secondary battery, or a fuel cell.
  • the communication module (190) may support establishment of a direct (e.g., wired) communication channel or a wireless communication channel between the electronic device (101) and an external electronic device (e.g., the electronic device (102), the electronic device (104), or the server (108)), and performance of communication through the established communication channel.
  • the communication module (190) may operate independently from the processor (120) (e.g., the application processor) and may include one or more communication processors that support direct (e.g., wired) communication or wireless communication.
  • the communication module (190) may include a wireless communication module (192) (e.g., a cellular communication module, a short-range wireless communication module, or a GNSS (global navigation satellite system) communication module) or a wired communication module (194) (e.g., a local area network (LAN) communication module or a power line communication module).
  • a wireless communication module (192) e.g., a cellular communication module, a short-range wireless communication module, or a GNSS (global navigation satellite system) communication module
  • a wired communication module (194) e.g., a local area network (LAN) communication module or a power line communication module.
  • a corresponding communication module may communicate with an external electronic device (104) via a first network (198) (e.g., a short-range communication network such as Bluetooth, wireless fidelity (WiFi) direct, or infrared data association (IrDA)) or a second network (199) (e.g., a long-range communication network such as a legacy cellular network, a 5G network, a next-generation communication network, the Internet, or a computer network (e.g., a LAN or WAN)).
  • a first network (198) e.g., a short-range communication network such as Bluetooth, wireless fidelity (WiFi) direct, or infrared data association (IrDA)
  • a second network (199) e.g., a long-range communication network such as a legacy cellular network, a 5G network, a next-generation communication network, the Internet, or a computer network (e.g., a LAN or WAN)
  • a computer network e.g.,
  • the wireless communication module (192) may use subscriber information (e.g., an international mobile subscriber identity (IMSI)) stored in the subscriber identification module (196) to identify or authenticate the electronic device (101) within a communication network such as the first network (198) or the second network (199).
  • subscriber information e.g., an international mobile subscriber identity (IMSI)
  • IMSI international mobile subscriber identity
  • the wireless communication module (192) can support a 5G network and next-generation communication technology after a 4G network, for example, NR access technology (new radio access technology).
  • the NR access technology can support high-speed transmission of high-capacity data (eMBB (enhanced mobile broadband)), terminal power minimization and connection of multiple terminals (mMTC (massive machine type communications)), or high reliability and low latency (URLLC (ultra-reliable and low-latency communications)).
  • eMBB enhanced mobile broadband
  • mMTC massive machine type communications
  • URLLC ultra-reliable and low-latency communications
  • the wireless communication module (192) can support, for example, a high-frequency band (e.g., mmWave band) to achieve a high data transmission rate.
  • a high-frequency band e.g., mmWave band
  • the wireless communication module (192) may support various technologies for securing performance in a high-frequency band, such as beamforming, massive multiple-input and multiple-output (MIMO), full dimensional MIMO (FD-MIMO), array antenna, analog beam-forming, or large scale antenna.
  • the wireless communication module (192) may support various requirements specified in an electronic device (101), an external electronic device (e.g., an electronic device (104)), or a network system (e.g., a second network (199)).
  • the wireless communication module (192) may support a peak data rate (e.g., 20 Gbps or more) for eMBB realization, a loss coverage (e.g., 164 dB or less) for mMTC realization, or a U-plane latency (e.g., 0.5 ms or less for downlink (DL) and uplink (UL) each, or 1 ms or less for round trip) for URLLC realization.
  • a peak data rate e.g., 20 Gbps or more
  • a loss coverage e.g., 164 dB or less
  • U-plane latency e.g., 0.5 ms or less for downlink (DL) and uplink (UL) each, or 1 ms or less for round trip
  • the antenna module (197) can transmit or receive signals or power to or from the outside (e.g., an external electronic device).
  • the antenna module (197) can include an antenna including a radiator formed of a conductor or a conductive pattern formed on a substrate (e.g., a PCB).
  • the antenna module (197) can include a plurality of antennas (e.g., an array antenna).
  • at least one antenna suitable for a communication method used in a communication network, such as the first network (198) or the second network (199) can be selected from the plurality of antennas by, for example, the communication module (190).
  • a signal or power can be transmitted or received between the communication module (190) and the external electronic device through the selected at least one antenna.
  • another component e.g., a radio frequency integrated circuit (RFIC)
  • RFIC radio frequency integrated circuit
  • the antenna module (197) may form a mmWave antenna module.
  • the mmWave antenna module may include a printed circuit board, an RFIC disposed on or adjacent a first side (e.g., a bottom side) of the printed circuit board and capable of supporting a designated high-frequency band (e.g., a mmWave band), and a plurality of antennas (e.g., an array antenna) disposed on or adjacent a second side (e.g., a top side or a side) of the printed circuit board and capable of transmitting or receiving signals in the designated high-frequency band.
  • a first side e.g., a bottom side
  • a plurality of antennas e.g., an array antenna
  • At least some of the above components may be interconnected and exchange signals (e.g., commands or data) with each other via a communication method between peripheral devices (e.g., a bus, GPIO (general purpose input and output), SPI (serial peripheral interface), or MIPI (mobile industry processor interface)).
  • peripheral devices e.g., a bus, GPIO (general purpose input and output), SPI (serial peripheral interface), or MIPI (mobile industry processor interface)).
  • commands or data may be transmitted or received between the electronic device (101) and an external electronic device (104) via a server (108) connected to a second network (199).
  • Each of the external electronic devices (102 or 104) may be the same or a different type of device as the electronic device (101).
  • all or part of the operations executed in the electronic device (101) may be executed in one or more of the external electronic devices (102, 104, or 108). For example, when the electronic device (101) is to perform a certain function or service automatically or in response to a request from a user or another device, the electronic device (101) may, instead of or in addition to executing the function or service itself, request one or more external electronic devices to perform at least a part of the function or service.
  • One or more external electronic devices that have received the request may execute at least a part of the requested function or service, or an additional function or service related to the request, and transmit the result of the execution to the electronic device (101).
  • the electronic device (101) may process the result as is or additionally and provide it as at least a part of a response to the request.
  • cloud computing, distributed computing, mobile edge computing (MEC), or client-server computing technology may be used.
  • the electronic device (101) may provide an ultra-low latency service by using, for example, distributed computing or mobile edge computing.
  • the external electronic device (104) may include an IoT (Internet of Things) device.
  • the server (108) may be an intelligent server using machine learning and/or a neural network.
  • the external electronic device (104) or the server (108) may be included in the second network (199).
  • the electronic device (101) can be applied to intelligent services (e.g., smart home, smart city, smart car, or healthcare) based on 5G communication technology and IoT-related technology.
  • Figure 2 illustrates a block configuration of an audio module (170) according to one embodiment.
  • the audio module (170) may include, for example, an audio input interface (210), an audio input mixer (220), an analog to digital converter (ADC) (230), an audio signal processor (240), a digital to analog converter (DAC) (250), an audio output mixer (260), or an audio output interface (270).
  • ADC analog to digital converter
  • DAC digital to analog converter
  • 260 an audio output mixer
  • 270 an audio output interface
  • the audio input interface (210) can receive an audio signal corresponding to a sound acquired from the outside of the electronic device (101) as part of the input module (150) or through a microphone (e.g., a dynamic microphone, a condenser microphone, or a piezo microphone) configured separately from the electronic device (101).
  • a microphone e.g., a dynamic microphone, a condenser microphone, or a piezo microphone
  • the audio input interface (210) can be directly connected to the external electronic device (102) through a connection terminal (178) or wirelessly (e.g., Bluetooth communication) through a wireless communication module (192) to receive the audio signal.
  • the audio input interface (210) can receive a control signal (e.g., a volume control signal received through an input button) related to the audio signal acquired from the external electronic device (102).
  • the audio input interface (210) includes a plurality of audio input channels, and can receive different audio signals for each corresponding audio input channel among the plurality of audio input channels.
  • the audio input interface (210) can receive audio signals from other components of the electronic device (101), such as the processor (120) or the memory (130).
  • the audio input mixer (220) can synthesize a plurality of input audio signals into at least one audio signal.
  • the audio input mixer (220) can synthesize a plurality of analog audio signals input through the audio input interface (210) into at least one analog audio signal.
  • the ADC (230) can convert an analog audio signal into a digital audio signal.
  • the ADC (230) can convert an analog audio signal received through an audio input interface (210), or additionally or alternatively, an analog audio signal synthesized through an audio input mixer (220), into a digital audio signal.
  • the audio signal processor (240) may perform various processing on a digital audio signal input through the ADC (230) or a digital audio signal received from another component of the electronic device (101). For example, according to one embodiment, the audio signal processor (240) may change a sampling rate, apply one or more filters, perform interpolation processing, amplify or attenuate all or part of a frequency band, process noise (e.g., noise or echo attenuation), change channels (e.g., switching between mono and stereo), mix, or extract a specified signal on one or more digital audio signals. According to one embodiment, one or more functions of the audio signal processor (240) may be implemented in the form of an equalizer.
  • the DAC (250) can convert a digital audio signal into an analog audio signal.
  • the DAC (250) can convert a digital audio signal processed by an audio signal processor (240) or a digital audio signal obtained from another component of the electronic device (101) (e.g., a processor (120) or a memory (130)) into an analog audio signal.
  • the audio output mixer (260) can synthesize a plurality of audio signals to be output into at least one audio signal.
  • the audio output mixer (260) can synthesize an audio signal converted into analog through the DAC (250) and another analog audio signal (e.g., an analog audio signal received through the audio input interface (210)) into at least one analog audio signal.
  • the audio output interface (270) can output an analog audio signal converted by the DAC (250), or additionally or alternatively, an analog audio signal synthesized by the audio output mixer (260), to the outside of the electronic device (101) through the audio output module (155).
  • the audio output module (155) can include, for example, a speaker, such as a dynamic driver or a balanced armature driver, or a receiver.
  • the audio output module (155) can include a plurality of speakers.
  • the audio output interface (270) can output an audio signal having different channels (e.g., stereo or 5.1 channels) through at least some of the speakers among the plurality of speakers.
  • the audio output interface (270) can be directly connected to an external electronic device (102) (e.g., an external speaker or a headset) through a connection terminal (178) or wirelessly through a wireless communication module (192) to output an audio signal.
  • the audio module (170) can generate at least one digital audio signal by synthesizing a plurality of digital audio signals using at least one function of the audio signal processor (240) without separately providing an audio input mixer (220) or an audio output mixer (260).
  • the audio module (170) may include an audio amplifier (not shown) (e.g., a speaker amplifier circuit) capable of amplifying an analog audio signal input through the audio input interface (210) or an audio signal to be output through the audio output interface (270).
  • the audio amplifier may be configured as a separate module from the audio module (170).
  • FIG. 3 illustrates a block configuration of an electronic device (300) that processes an audio signal to output sound from a speaker according to one embodiment.
  • An electronic device (300) may include an audio receiving module (310), a communication module (320), a codec (330), an audio processing module (340), a speaker (350), a sensor (360), a memory (388), and a processor (399).
  • the above components of the electronic device (300) may be operatively or electrically connected to each other.
  • the audio receiving module (310) can receive an audio file from an audio source.
  • the audio receiving module (310) can receive an audio file automatically or manually selected by a user or a server as audio to be played back (e.g., streaming playback) from an external audio source (e.g., a streaming media server) via a communication module (320) (e.g., a wireless communication module (192) of FIG. 1), and store the audio file in a buffer (e.g., memory (388)).
  • the audio receiving module (310) can load an audio file selected by a user as audio to be played back from among audio files stored in an internal audio source (e.g., memory (388)).
  • the codec (330) can decode an audio file received from the audio receiving module (310) into a digital audio signal.
  • the codec (330) can decompress an audio file compressed in a lossy compression format, such as MP3 or AAC (advanced audio coding), into a playable digital audio signal.
  • the codec (330) can decompress an audio file compressed in a lossless compression format, such as TTA (the true audio) or FLAC (free lossless audio codec), into a digital audio signal.
  • TTA true audio
  • FLAC free lossless audio codec
  • the audio processing module (340) can check the format of the audio file.
  • the audio processing module (340) can check the format information that constitutes a digital audio signal (e.g., digital data) in the audio file (e.g., header) obtained from the codec (330).
  • the audio processing module (340) can check at least one of a bit rate, a sampling rate, a bit depth, and a number of channels.
  • the bit rate is defined as the number of bits processed per unit time (e.g., 1 second), and the unit may be bps (bit per second). The higher the bit rate, the higher the quality (e.g., fidelity) of the corresponding audio file can be understood.
  • the sampling rate may be defined as the number of samples extracted from the original sound per unit time (e.g., 1 second), and the unit may be hertz (Hz).
  • Hz hertz
  • an audio file with a sampling rate of 48 kHz can be understood as an audio file included in multimedia, not music.
  • the bit depth corresponds to the resolution of an image, and can be an indicator of how precisely the amplitude of an audio signal can be expressed, and its unit can be bit. The larger the bit depth, the higher the resolution of the corresponding audio file can be understood.
  • the number of channels can be, for example, at least one of 1 (mono), 2 (stereo), 5.1, and 7.1.
  • the audio processing module (340) can process a digital audio signal (e.g., digital data) based on format information. For example, the audio processing module (340) estimates the type (or purpose) (e.g., music, multimedia, voice, high-resolution, or surround sound) of the corresponding audio file using the format information, and processes the digital audio signal using a processing method based on the type, thereby providing a sound field effect expected by the user when playing the audio.
  • the type or purpose
  • the processing method may include at least one of an operation of adjusting the pitch (frequency), volume, or tone of an audio signal, an operation of amplifying (or attenuating) an audio component of a specific frequency band in an audio signal, an operation of synthesizing a sound effect (e.g., echo) into an audio signal, an operation of removing noise from an audio signal, an operation of gradually increasing (or decreasing) a sound, and an operation of decreasing a small sound in an audio signal and increasing a large sound.
  • the processing method may include various processing methods in addition to the above operations.
  • the audio processing module (340) can configure a processing method based on the type of audio file by using at least one of the above operations, and apply the processing method based on the type of audio file to the processing of digital data.
  • the audio processing module (340) may process a digital audio signal based on the bit depth. For example, if the bit depth is equal to or greater than a specified value (e.g., 24 bits), the audio processing module (340) may regard the audio file as an audio file having high resolution, and may apply a processing method to the audio signal received from the codec (330) to emphasize the characteristics of high resolution and minimize distortion so that the audio is played back close to the original sound.
  • a specified value e.g. 24 bits
  • the audio processing module (340) may emphasize (e.g., amplify) audio components belonging to a frequency band higher than a specified first frequency (e.g., approximately 16 kHz) and audio components belonging to a frequency band lower than a specified second frequency (e.g., approximately 40 Hz) in the audio signal.
  • a specified first frequency e.g., approximately 16 kHz
  • a specified second frequency e.g., approximately 40 Hz
  • the speaker (350) may be connected to the electronic device (300) via an audio connector or a communication module (320).
  • the electronic device (300) may receive specifications regarding the performance of the speaker (350) (e.g., reproducible frequency band, sound pressure level, recommended amplifier output, or impedance) from the speaker (350) via the audio connector or the communication module (320). Based on the received information regarding the performance, the electronic device (300) may determine that the speaker (350) is a device having performance higher than a specified standard. Based on this determination, the audio processing module (340) may output an audio signal to the speaker (350) without the above-described emphasis processing.
  • specifications regarding the performance of the speaker (350) e.g., reproducible frequency band, sound pressure level, recommended amplifier output, or impedance
  • the audio processing module (340) can process digital data based on the number of channels. For example, when the number of channels is one, the audio processing module (340) may regard the digital data as voice data for information transmission (e.g., online lectures) and may emphasize (e.g., amplify) audio components belonging to a specific frequency (e.g., about 1 kHz) in the digital data for clear information transmission. For example, when the number of channels exceeds two, the audio processing module (340) may regard the digital data as audio data having surround sound and may apply a processing method for emphasizing three-dimensionality and presence to the audio signal received from the codec (330). For example, when the number of channels is two, the audio processing module (340) may not apply the above processing method to the digital data, but may output the audio signal to the speaker.
  • the audio processing module (340) may not apply the above processing method to the digital data, but may output the audio signal to the speaker.
  • the audio processing module (340) can process digital data based on a sampling rate. For example, if the sampling rate is a specified first value (e.g., 44.1 kHz), the audio processing module (340) can consider the corresponding digital data as music data. If the digital data is considered as music data, the audio processing module (340) can output an audio signal received from the codec (330) to a speaker. If the sampling rate is a specified second value (e.g., 48 kHz) that is greater than the first value, the audio processing module (340) can consider the corresponding digital data as audio data included in multimedia (e.g., a movie or a game).
  • a specified first value e.g. 44.1 kHz
  • the audio processing module (340) can consider the corresponding digital data as music data. If the digital data is considered as music data, the audio processing module (340) can output an audio signal received from the codec (330) to a speaker. If the sampling rate is a specified second value (e.g., 48 kHz)
  • the audio processing module (340) can process the audio signal received from the codec (330) to provide dynamic effects to the multimedia. If the sampling rate is greater than or equal to a designated third value (e.g., 96 kHz) that is greater than the second value, the audio processing module (340) may regard the digital data as audio data having high resolution, and may process the audio signal received from the codec (330) based on the performance of the speaker.
  • a designated third value e.g., 96 kHz
  • the audio processing module (340) may emphasize (e.g., amplify) audio components of a designated low frequency band (e.g., less than 40 Hz) and a designated high frequency band (e.g., greater than 16 kHz) in the audio signal received from the codec (330). If the speaker (350) has a performance higher than the designated standard, the audio processing module (340) may output the audio signal received from the codec (330) to the playback device without the aforementioned emphasis processing.
  • a designated low frequency band e.g., less than 40 Hz
  • a designated high frequency band e.g., greater than 16 kHz
  • the audio processing module (340) may process digital data based on a bit rate. For example, if the bit rate exceeds 100 kbps, the audio processing module (340) may regard the digital data as audio data compressed with less loss. Accordingly, the audio processing module (340) may output an audio signal received from the codec (330) to a playback device. If the bit rate is 100 kbps or less, the audio processing module (340) may regard the corresponding digital data as audio data compressed with relatively more loss.
  • the audio processing module (340) may perform an operation of restoring audio components of a high frequency band (e.g., 11 kHz or more) lost in the process of compressing the audio signal, or an operation of attenuating audio components of a high frequency band and a low frequency band.
  • a high frequency band e.g., 11 kHz or more
  • the audio processing module (340) may include a DAC (e.g., DAC (250) of FIG. 2).
  • the DAC may convert a digital audio signal into an analog audio signal and output it to the speaker (350).
  • the speaker (350) may convert the received analog audio signal into a sound wave and output it.
  • the audio processing module (340) may select a device to play back digital data.
  • the audio processing module (340) may select the speaker (350) of the electronic device (300) as the playback device through the communication module (320) (e.g., a Bluetooth module or a Wi-Fi module).
  • the sensor (360) may include at least one of a proximity sensor, a contact sensor, a touch sensor, and an acceleration sensor.
  • the proximity sensor may detect that an external object (e.g., a user's ear) approaches within a predetermined distance of the electronic device (300).
  • the proximity sensor may be implemented as an optical proximity sensor, but is not limited thereto.
  • the proximity sensor may be implemented as any one of a magnetic proximity sensor, an ultrasonic proximity sensor, and an inductive proximity sensor.
  • the contact sensor may detect contact with an external object when the external object is a part of the body.
  • the contact sensor may be implemented as a capacitive type sensor, and may not output a signal corresponding to contact detection when an external object that is not a part of the body makes contact.
  • the contact sensor may be configured as an integrated circuit (IC) integrated with a touch sensor.
  • the touch sensor may receive a user's touch input.
  • a touch sensor can be used as an input means for performing a control operation of an electronic device (300) related to audio output.
  • An acceleration sensor can detect the acceleration and intensity of impact of the electronic device (300).
  • the acceleration sensor can be at least one of an inertia sensor and a gyroscope.
  • the memory (388) (e.g., the memory (130) of FIG. 1) can store at least one instruction.
  • the memory (388) can store instructions necessary for the operation of the audio processing module (340).
  • the processor (399) (e.g., the processor (120) of FIG. 1) can operate the audio processing module (340) by executing the at least one instruction.
  • the audio processing module (340) can be executed by a processor specialized in audio signal processing (e.g., the auxiliary processor (123) of FIG. 1, or the audio signal processor (240) of FIG. 2).
  • Figure 4 illustrates a block configuration of an audio processing module (400) according to one embodiment.
  • the audio processing module (400) of the present disclosure may receive an input audio signal from a codec (e.g., the codec (330) of FIG. 3).
  • the input audio signal may include a digital audio signal (e.g., digital data).
  • the audio processing module (400) may process the input audio signal and output it to at least one speaker (e.g., the speaker (350) of FIG. 3).
  • the at least one speaker may include a piezo speaker.
  • the piezo speaker may be at least one of a disk piezo speaker, a bass strip piezo speaker, a tweeter piezo speaker, a glass/ceramic piezo speaker, and a plain form piezo speaker.
  • the piezo speaker can output sound by directly driving an internal diaphragm. Accordingly, the piezo speaker may require a high voltage output to drive the diaphragm.
  • the audio processing module (400) may include a digital amplifier (410) that amplifies a digital audio signal, a DAC (420) that converts the digital audio signal into an analog audio signal, an analog amplifier (430) that amplifies an analog audio signal, a boost amplifier (440) that boosts the analog audio signal to a reference high voltage or higher, and at least one noise gate (NG) that removes noise included in the analog audio signal.
  • a digital amplifier (410) that amplifies a digital audio signal
  • a DAC 420
  • analog amplifier 430
  • boost amplifier 440
  • NG noise gate
  • the digital amplifier (410) can digitally amplify a digital audio signal by applying a digital gain to the digital audio signal.
  • the digital amplifier (410) can convert an input digital audio signal into a number and amplify the size of an output digital audio signal by adjusting the size of a number multiplied by the digital audio signal.
  • the DAC (420) can receive a digital audio signal from the digital amplifier (410) and convert the digital audio signal into an analog audio signal.
  • the DAC (420) can convert the digital audio signal from a binary number into an analog voltage to generate an analog audio signal.
  • An analog amplifier (430) can amplify an analog audio signal in an analog manner by applying an analog gain to the analog audio signal.
  • the analog amplifier (430) can amplify the size of an output analog audio signal by adjusting a voltage multiplied by an input analog audio signal.
  • the boost amplifier (440) can boost an analog audio signal to a reference high voltage or higher.
  • the boost amplifier (440) can generate a high voltage output for driving a piezo speaker by boosting an analog audio signal.
  • the reference high voltage can be a minimum voltage for driving the piezo speaker.
  • the reference high voltage can have a voltage level of 27 V to 33 V.
  • At least one noise gate can remove noise included in an analog audio signal.
  • at least one noise gate can remove at least one of DAC noise generated by a DAC (420), analog amplifier noise generated by an analog amplifier (430), and boost amplifier noise generated by a boost amplifier (440).
  • At least one noise gate can output an analog audio signal from which noise has been removed to at least one speaker.
  • the electronic device can perform dynamic range enhancement (DRE) on an input audio signal.
  • DRE can increase the dynamic range of the input audio signal and minimize noise and distortion of the input audio signal.
  • the digital amplifier (410) can apply a positive (+) digital gain to the digital audio signal.
  • the analog amplifier (430) can apply a negative (-) analog gain to the analog audio signal.
  • the size of the above digital gain and the size of the above analog gain may be the same.
  • the digital amplifier (410) and the analog amplifier (430) may perform DRE (dynamic range enhancement) by setting the positive (+) digital gain and the negative (-) analog gain so that the total gain of the positive (+) digital gain and the negative (-) analog gain becomes 0 dB.
  • DRE dynamic range enhancement
  • the electronic device can perform DRE on the input audio signal and remove noise generated during audio processing using a noise gate (NG), thereby implementing high-resolution sound with minimized noise.
  • NG noise gate
  • FIG. 5 illustrates a block configuration of an audio processing module (500) according to one embodiment.
  • the audio processing module (500) may include a digital amplifier (510), a DAC (520), a first noise gate (NG1), an analog amplifier (530), a boost amplifier (540), and a second noise gate (NG2).
  • the digital amplifier (510) and the analog amplifier (530) may perform DRE (dynamic range enhancement) by setting the positive (+) digital gain and the negative (-) analog gain such that the total gain of the positive (+) digital gain and the negative (-) analog gain becomes 0 dB.
  • the boost amplifier (540) may generate a high voltage output for driving a piezo speaker by boosting an analog audio signal.
  • the audio processing module (500) may include a first noise gate (NG1) disposed between the DAC (520) and the analog amplifier (530), and a second noise gate (NG2) disposed between the boost amplifier (540) and at least one speaker.
  • the first noise gate (NG1) may remove DAC noise generated by the DAC (520).
  • the second noise gate (NG2) may remove analog amplifier noise generated by the analog amplifier (530) and boost amplifier noise generated by the boost amplifier (540).
  • the first noise gate (NG1) can remove DAC noise generated in the DAC (520) and output an analog audio signal from which the DAC noise has been removed to the analog amplifier (530).
  • the DAC noise may be system noise generated in a process in which the DAC (520) converts a digital audio signal into an analog audio signal.
  • the threshold level of the first noise gate (NG1) may be set based on the DAC noise.
  • the first noise gate (NG1) can remove DAC noise as a noise removal signal is input.
  • the second noise gate (NG2) can remove analog amplifier noise generated from the analog amplifier (530) and boost amplifier noise generated from the boost amplifier (540), and output an analog audio signal from which the analog amplifier noise and the boost amplifier noise have been removed to at least one speaker.
  • the analog amplifier noise may be noise generated during a process in which an analog audio signal is amplified by the analog amplifier (530).
  • the boost amplifier noise may be noise generated during a process in which an analog audio signal is boosted by the boost amplifier (540).
  • the threshold level of the second noise gate (NG2) can be determined by [Formula 1] below.
  • TL is the threshold level of the noise gate
  • Noise AA is the analog amplifier noise
  • Gain BA is the gain of the boost amplifier (540)
  • Noise BA may be the boost amplifier noise.
  • FIG. 6 illustrates a block configuration of an audio processing module (600) according to one embodiment.
  • the audio processing module (600) may include a digital amplifier (610), a DAC (620), a first noise gate (NG1), an analog amplifier (630), a third noise gate (NG3), a boost amplifier (640), and a second noise gate (NG2).
  • the digital amplifier (610) and the analog amplifier (630) may perform DRE (dynamic range enhancement) by setting the positive (+) digital gain and the negative (-) analog gain such that the total gain of the positive (+) digital gain and the negative (-) analog gain becomes 0 dB.
  • the boost amplifier (640) may generate a high voltage output for driving a piezo speaker by boosting an analog audio signal.
  • the audio processing module (600) may include a first noise gate (NG1) disposed between the DAC (620) and the analog amplifier (630), a second noise gate (NG2) disposed between the boost amplifier (640) and at least one speaker, and a third noise gate (NG3) disposed between the analog amplifier (630) and the boost amplifier (640).
  • the first noise gate (NG1) may remove DAC noise generated by the DAC (620).
  • the second noise gate (NG2) may remove boost amplifier noise generated by the boost amplifier (640).
  • the third noise gate (NG3) may remove analog amplifier noise generated by the analog amplifier (630).
  • the first noise gate (NG1) can remove DAC noise generated in the DAC (620) and output an analog audio signal from which the DAC noise has been removed to the analog amplifier (630).
  • the DAC noise may be system noise generated in the process of the DAC (620) converting a digital audio signal into an analog audio signal.
  • the threshold level of the first noise gate (NG1) may be set based on the DAC noise.
  • the first noise gate (NG1) can remove DAC noise as a noise removal signal is input.
  • the third noise gate (NG3) can remove analog amplifier noise generated by the analog amplifier (630) and output an analog audio signal with the analog amplifier noise removed to the boost amplifier (640).
  • the analog amplifier noise may be noise generated in the process of an analog audio signal being amplified by the analog amplifier (630).
  • the threshold level of the third noise gate (NG3) can be set based on the analog amplifier noise.
  • the second noise gate (NG2) can remove the boost amplifier noise generated by the boost amplifier (640) and output the analog audio signal with the boost amplifier noise removed to at least one speaker.
  • the boost amplifier noise may be noise generated in the process of the analog audio signal being boosted by the boost amplifier (640).
  • the threshold level of the second noise gate (NG2) can be set based on the boost amplifier noise.
  • Figure 7 illustrates a block configuration of an audio processing module (700) according to one embodiment.
  • the audio processing module (700) may include a digital amplifier (710), a DAC (720), a first noise gate (NG1), a boost amplifier (730), an analog amplifier (740), and a second noise gate (NG2).
  • the digital amplifier (710) and the analog amplifier (740) may perform DRE (dynamic range enhancement) by setting the positive (+) digital gain and the negative (-) analog gain such that the total gain of the positive (+) digital gain and the negative (-) analog gain becomes 0 dB.
  • the boost amplifier (730) may generate a high voltage output for driving a piezo speaker by boosting an analog audio signal.
  • the audio processing module (700) of FIG. 7 can perform amplification of the boosted analog audio signal after boosting is performed on the analog audio signal to generate a high voltage output.
  • a higher power supply voltage may be required for the analog amplifier (740) compared to the audio processing module (400) of FIG. 4.
  • Figure 8 illustrates a block configuration of an audio processing module (800) according to one embodiment.
  • an audio processing module (800) may include a digital amplifier (810), a DAC (820), a first noise gate (NG1), a boost amplifier (830), an analog amplifier (840), and a second noise gate (NG2).
  • the audio processing module (800) of FIG. 8 similar to the audio processing module (700) of FIG. 7, may perform amplification of an analog audio signal after boosting is performed on an analog audio signal to generate a high voltage output.
  • the boost amplifier (830) may include at least two sub-amplifiers (e.g., Sub-Amp1, Sub-Amp2, Sub-Amp3, ..., Sub-AmpN).
  • the at least two sub-amplifiers may be arranged in parallel with each other within the boost amplifier (830). Based on the at least two sub-amplifiers being connected in parallel with each other, the signal-to-noise ratio (SNR) of the analog audio signal boosted by the boost amplifier (830) may increase.
  • SNR signal-to-noise ratio
  • the analog audio signals boosted by at least two sub-amplifiers may be correlated.
  • the analog audio signals boosted by N sub-amplifiers connected in parallel may be increased N times.
  • the boost amplifier noise generated by at least two sub-amplifiers may be uncorrelated.
  • the boost amplifier noise generated by N sub-amplifiers connected in parallel may be can be increased by a factor of 1. In this way, the signal-to-noise ratio of the analog audio signal can be increased based on the correlation difference between the analog audio signal and the boost amplifier noise in the N sub-amplifiers connected in parallel.
  • FIG. 9 illustrates a block configuration of an audio processing module (900) according to one embodiment.
  • an audio processing module (900) may include a bit-depth converter (910), a DAC (920), a first noise gate (NG1), an analog amplifier (930), and a second noise gate (NG2).
  • the audio processing module (900) may include a bit-depth converter (910) in which the digital amplifier and the boost amplifier are integrated.
  • the bit depth converter (910) and the analog amplifier (930) can perform DRE (dynamic range enhancement) by setting the positive (+) digital gain and the negative (-) analog gain so that the total gain of the positive (+) digital gain and the negative (-) analog gain becomes 0 dB.
  • DRE dynamic range enhancement
  • the bit depth converter (910) can generate a high voltage output for driving a piezo speaker by boosting a digital audio signal.
  • the bit depth converter (910) can increase the digital gain by changing the bit depth of the digital audio signal.
  • the bit depth converter (910) can output a digital audio signal (e.g., 32-bit float) by increasing the bit depth of an input audio signal (e.g., 24-bit fixed). Since headroom is secured as the bit depth increases, the digital audio signal (e.g., 32-bit float) is prevented from overflowing and a high digital gain can be applied.
  • FIG. 10 illustrates a block configuration of an audio processing module (1000) according to one embodiment.
  • the audio processing module (1000) may include a digital amplifier (1010), a DAC (1020), a first noise gate (NG1), an analog amplifier (1030), a boost amplifier (1040), and a second noise gate (NG2).
  • the digital amplifier (1010) and the analog amplifier (1030) may perform DRE (dynamic range enhancement) by setting the positive (+) digital gain and the negative (-) analog gain such that the total gain of the positive (+) digital gain and the negative (-) analog gain becomes 0 dB.
  • the boost amplifier (1040) may generate a high voltage output for driving a piezo speaker by boosting an analog audio signal.
  • the DAC (1020) may be implemented as a multi-DAC to separately process at least two channels.
  • the DAC (1020) may be implemented as a 2-DAC (1020) to separately process the left channel and the right channel.
  • the at least one speaker may be implemented as a 2-way speaker.
  • the at least one speaker may include a coil speaker operating as a woofer and a piezo speaker operating as a tweeter.
  • An analog audio signal output from an analog amplifier (1030) may be branched and output to at least one of the coil speaker and the piezo speaker.
  • the coil speaker may receive a first analog audio signal amplified by the analog amplifier (1030).
  • the piezo speaker may receive a second analog audio signal in which the first analog audio signal is boosted to a voltage higher than the reference high voltage by the boost amplifier (1040) and analog amplifier noise generated by the analog amplifier (1030) and the boost amplifier noise generated by the boost amplifier (1040) are removed.
  • Fig. 11 illustrates a sound output method using an electronic device according to one embodiment.
  • the sound output method illustrated in Fig. 11 can be implemented based on the electronic device (101) of Fig. 1.
  • a digital amplifier e.g., a digital amplifier (410) of FIG. 4
  • the digital amplifier can convert an input digital audio signal into a number and amplify the size of an output digital audio signal by adjusting the size of a number multiplied by the digital audio signal.
  • a DAC may receive a digital audio signal from a digital amplifier (e.g., digital amplifier (410) of FIG. 4) and convert the digital audio signal into an analog audio signal.
  • the DAC may convert the digital audio signal from a binary number into an analog voltage to generate an analog audio signal.
  • an analog amplifier e.g., an analog amplifier (430) of FIG. 4
  • the analog amplifier can amplify the size of an output analog audio signal by adjusting a voltage multiplied by an input analog audio signal.
  • the audio output method can perform dynamic range enhancement (DRE) on an input audio signal.
  • DRE can increase a dynamic range of the input audio signal and minimize noise and distortion of the input audio signal.
  • the operation of amplifying the digital audio signal can apply a positive (+) digital gain to the digital audio signal.
  • the operation of amplifying the analog audio signal can apply a negative (-) analog gain to the analog audio signal.
  • the operation of amplifying the above digital audio signal and the operation of amplifying the above analog audio signal can perform DRE (dynamic range enhancement) by setting the positive (+) digital gain and the negative (-) analog gain so that the total gain of the positive (+) digital gain and the negative (-) analog gain becomes 0 dB.
  • DRE dynamic range enhancement
  • a boost amplifier may boost an analog audio signal to a reference high voltage or higher.
  • the boost amplifier may generate a high voltage output for driving a piezo speaker by boosting the analog audio signal.
  • the reference high voltage may be a minimum voltage for driving the piezo speaker.
  • At least one noise gate can remove noise included in an analog audio signal.
  • the at least one noise gate can remove at least one of DAC noise generated by the DAC, analog amplifier noise generated by the analog amplifier, and boost amplifier noise generated by the boost amplifier.
  • the at least one noise gate can output the analog audio signal from which noise has been removed to at least one speaker.
  • the audio processing module can output an analog audio signal to at least one speaker.
  • the at least one speaker can include a piezo speaker.
  • the audio processing module can output a high voltage output of the analog audio signal boosted to the at least one piezo speaker.
  • At least one speaker can output sound based on an analog audio signal.
  • at least one piezo speaker can receive a high voltage output of a boosted analog audio signal from an audio processing module, and output high-resolution sound to a user based on the analog audio signal.
  • the electronic device for outputting sound of the present disclosure and the sound output method using the same perform DRE (dynamic range enhancement) on an input audio signal and remove noise occurring in an audio processing process using a noise gate, thereby enabling implementation of high-resolution sound with minimized noise.
  • DRE dynamic range enhancement
  • the electronic device for outputting sound of the present disclosure and the sound output method using the same can drive a piezo speaker requiring high voltage output by boosting an input audio signal above a reference high voltage.
  • FIG. 12a illustrates a block configuration of a wearable electronic device according to one embodiment.
  • the wearable electronic device (1200) may include a first wireless earphone (1200-1) and a second wireless earphone (1200-2).
  • the first wireless earphone (1200-1) and the second wireless earphone (1200-2) may include substantially the same or similar configurations.
  • the first wireless earphone (1200-1) and the second wireless earphone (1200-2) may perform substantially the same or similar functions.
  • the wearable electronic device (1200) may include at least some of the components included in the electronic device (101) disclosed in FIG. 1.
  • the wearable electronic device (1200) may include the audio module (170) of FIG. 1.
  • the first wireless earphone (1200-1) may include a first speaker (1220-1), a first microphone (1230-1), a first sensor module (1276-1), a first processor (1260-1), and/or a first communication module (1290-1).
  • the second wireless earphone (1200-2) may include a second speaker (1220-2), a second microphone (1230-2), a second sensor module (1276-2), a second processor (1260-2), and/or a second communication module (1290-2).
  • a wearable electronic device (1200) e.g., a first wireless earphone (1200-1) and/or a second wireless earphone (1200-2)
  • an electronic device e.g., an electronic device (101) of FIG. 1
  • the first speaker (1220-1) and/or the second speaker (1220-2) may include the audio output module (155) of FIG. 1.
  • the first microphone (1230-1) and/or the second microphone (1230-2) may include the input module (150) of FIG. 1.
  • the first sensor module (1276-1) and/or the second sensor module (1276-2) may include the sensor module (176) of FIG. 1.
  • the first processor (1260-1) and/or the second processor (1260-2) may include the processor (120) of FIG. 1.
  • the first communication module (1290-1) and/or the second communication module (1290-2) may include the communication module (190) of FIG. 1.
  • the first speaker (1220-1) may include at least one of a tweeter speaker and a coil speaker.
  • the second speaker (1220-2) may include at least one of a tweeter speaker and a coil speaker.
  • the first speaker (1220-1) and/or the second speaker (1220-2) can generate analog sound based on an input signal (e.g., an acoustic signal and/or an audio signal) input to the wearable electronic device (1200).
  • the first speaker (1220-1) and/or the second speaker (1220-2) can output the analog sound to the user through the speaker hole.
  • the first microphone (1230-1) and/or the second microphone (1230-2) can receive sounds (e.g., sound signals and/or audio signals) generated in the vicinity of the wearable electronic device (1200).
  • the first microphone (1230-1) and/or the second microphone (1230-2) can convert sounds input through a sound hole (e.g., the sound hole (1255) of FIG. 12B) into electrical signals.
  • the first microphone (1230-1) can transmit the converted electrical signals to the first processor (1260-1), and the second microphone (1230-2) can transmit the converted electrical signals to the second processor (1260-2).
  • the first sensor module (1276-1) and/or the second sensor module (1276-2) can detect a rotational direction, a rotational speed, and/or a rotational angle of the wearable electronic device (1200).
  • the first sensor module (1276-1) and/or the second sensor module (1276-2) can include a gyro sensor (e.g., a rotation detection sensor) and/or an acceleration sensor.
  • the gyro sensor e.g., a rotation detection sensor
  • the gyro sensor can measure signals related to angular velocity and/or angle acting with respect to each axis of the wearable electronic device (1200).
  • the gyro sensor e.g., a rotation detection sensor
  • the acceleration sensor can measure signals related to acceleration of the wearable electronic device (1200).
  • an acceleration sensor can measure the rotation angles of the roll, pitch, and yaw axes around a reference axis.
  • the first communication module (1290-1) and/or the second communication module (1290-2) may communicate with the electronic device (101) and/or the external electronic device (102, 104, 108) of FIG. 1 through a network (e.g., the first network (198) and/or the second network (199) of FIG. 1) to receive and/or transmit various information.
  • a network e.g., the first network (198) and/or the second network (199) of FIG. 1.
  • the first processor (1260-1) may be electrically connected to the first communication module (1290-1), and the second processor (1260-2) may be electrically connected to the second communication module (1290-2).
  • the first processor (1260-1) may process various information received from the electronic device (101) and/or the external electronic device (102, 104, 108) through the first communication module (1290-1).
  • the second processor (1260-2) may process various information received from the electronic device (101) and/or the external electronic device (102, 104, 108) through the second communication module (1290-2).
  • the first processor (1260-1) can transmit various information to the electronic device (101) and/or the external electronic device (102, 104, 108) through the first communication module (1290-1).
  • the second processor (1260-2) can transmit various information to the electronic device (101) and/or the external electronic device (102, 104, 108) through the second communication module (1290-2).
  • the first processor (1260-1) may be operatively or electrically connected to a first speaker (1220-1), a first microphone (1230-1), a first sensor module (1276-1), and a first communication module (1290-1).
  • the second processor (1260-2) may be operatively or electrically connected to a second speaker (1220-2), a second microphone (1230-2), a second sensor module (1276-2), and a second communication module (1290-2).
  • FIG. 12b illustrates an external configuration of a wearable electronic device according to one embodiment
  • FIG. 12c illustrates an internal configuration of a wearable electronic device according to one embodiment.
  • the wearable electronic device (1200) disclosed in FIGS. 12b and 12c may be the first wireless earphone (1200-1) or the second wireless earphone (1200-2) disclosed in FIG. 12a.
  • the wearable electronic device (1200) disclosed in FIGS. 12b and 12c may substantially identically include the embodiments described in the first wireless earphone (1200-1) or the second wireless earphone (1200-2) disclosed in FIG. 12a.
  • the wearable electronic device (1200) is worn on the user's ear and can output sound of music or a video or process the user's voice.
  • the wearable electronic device (1200) can operate independently in a stand-alone manner or can operate in conjunction with an external electronic device (e.g., the electronic device (101), the electronic devices (102, 104) and/or the server (108) of FIG. 1) in an interaction manner.
  • an external electronic device e.g., the electronic device (101), the electronic devices (102, 104) and/or the server (108) of FIG. 1
  • the wearable electronic device (1200) can output sound corresponding to music or a video being played by itself or receive and process the user's voice.
  • the wearable electronic device (1200) when the wearable electronic device (1200) operates through an interaction method, the wearable electronic device (1200) may be paired with an electronic device such as a smart phone (e.g., the electronic device (101) of FIG. 1) through Bluetooth communication, and may convert data received from the electronic device (e.g., the electronic device (101) of FIG. 1) to output sound or receive a user's voice and transmit it to the electronic device (e.g., the electronic device (101) of FIG. 1).
  • a smart phone e.g., the electronic device (101) of FIG. 1
  • Bluetooth communication e.g., the electronic device (101) of FIG. 1
  • data received from the electronic device e.g., the electronic device (101) of FIG. 1
  • the electronic device (101) of FIG. 1 may convert data received from the electronic device (e.g., the electronic device (101) of FIG. 1) to output sound or receive a user's voice and transmit it to the electronic device (e.g., the electronic device (101) of FIG. 1).
  • a wearable electronic device (1200) may include a housing (1210), a speaker (1220) (e.g., a first speaker (1220-1) or a second speaker (1220-2)), a microphone (1230) (e.g., a first microphone (1230-1) or a second microphone (1230-2)), a printed circuit board (1240), a sound hole cover (1250), a sensor module (1276) (e.g., a first sensor module (1276-1) or a second sensor module (1276-2)), and/or a battery (1280).
  • a housing (1210) e.g., a speaker (1220-1) or a second speaker (1220-2)
  • a microphone (1230) e.g., a first microphone (1230-1) or a second microphone (1230-2)
  • a printed circuit board (1240 e.g., a sound hole cover (1250
  • a sensor module (1276) e.g., a first sensor module (1276-1) or a second sensor module (1276-2)
  • the wearable electronic device (1200) is not limited to the configuration described above and may further include various other components.
  • the housing (1210) can house and protect a speaker (1220) (e.g., a first speaker (1220-1) or a second speaker (1220-2)), a microphone (1230) (e.g., a first microphone (1230-1) or a second microphone (1230-2)), a printed circuit board (1240), and/or a sensor module (1276) (e.g., a first sensor module (1276-1) or a second sensor module (1276-2)).
  • the housing (1210) can include a first housing (1210a) (e.g., an upper housing) and a second housing (1210b) (e.g., a lower housing).
  • the first housing (1210a) e.g., an upper housing
  • the second housing (1210b) e.g., a lower housing
  • the first housing (1210a) and the second housing (1210b) may be formed integrally.
  • the housing (1210) may include a protrusion (1211) for insertion into a user's ear.
  • the housing (1210) may be integrally connected with the protrusion (1211).
  • the protrusion (1211) may form a portion of the housing (1210).
  • the protrusion (1211) may protrude outwardly from a portion of the housing (1210) in a substantially cylindrical shape.
  • the protrusion (1211) may include a sound hole (1255) therein.
  • the sound hole (1255) may include a speaker hole (not shown) in communication with a speaker (1220) (e.g., a first speaker (1220-1) or a second speaker (1220-2)) and/or a microphone hole (not shown) in communication with a microphone (1230) (e.g., a first microphone (1230-1) or a second microphone (1230-2)).
  • a speaker hole (not shown) and the microphone hole (not shown) may be physically separated by a partition.
  • the speaker hole (not shown) and the microphone hole (not shown) may not be separated by the partition.
  • the speaker (1220) (e.g., the first speaker (1220-1) or the second speaker (1220-2)) can convert an electrical signal into sound (e.g., an audio signal) and output the converted sound through the sound hole (1255).
  • the speaker (1220) can receive an electrical signal from a processor (e.g., the first processor (1260-1) or the second processor (1260-2)) disposed on the printed circuit board (1240).
  • the speaker (1220) (e.g., the first speaker (1220-1) or the second speaker (1220-2)) can be configured in a cylindrical shape.
  • the speaker (1220) (e.g., the first speaker (1220-1) or the second speaker (1220-2)) can be electrically connected to the printed circuit board (1240).
  • the speaker (1220) may include at least one of a tweeter speaker (1220a) and a woofer speaker (1220b).
  • the tweeter speaker (1220a) is a speaker unit that outputs high-frequency sounds and may be in charge of a high-frequency range of the speaker.
  • the tweeter speaker (1220a) has a small diaphragm size, a narrow range of vibration, and may emphasize high-frequency output.
  • the woofer speaker (1220b) is a large speaker unit that outputs low-frequency sounds and may be in charge of a low-frequency range of the speaker.
  • the woofer speaker (1220b) has a large diaphragm size, a wide range of vibration, and may emphasize low-frequency output.
  • At least one of the tweeter speaker (1220a) and the woofer speaker (1220b) may be implemented as a piezo speaker (e.g., the speaker (SPK) of FIG. 4).
  • at least one of the tweeter speaker (1220a) and the woofer speaker (1220b) may be at least one of a disk piezo speaker, a bass strip piezo speaker, a tweeter piezo speaker, a glass/ceramic piezo speaker, and a plain form piezo speaker.
  • the piezo speaker e.g., the speaker (SPK) of FIG. 4
  • the piezo speaker may be the tweeter speaker (1220a) that outputs high-frequency sounds and may be responsible for a high-frequency range.
  • a piezo speaker (e.g., speaker (SPK) of FIG. 4) may be a woofer speaker (1220b) that outputs low-frequency sounds and may be responsible for a low-frequency range.
  • a piezo speaker e.g., speaker (SPK) of FIG. 4
  • the microphone (1230) (e.g., the first microphone (1230-1) or the second microphone (1230-2)) can convert sound input through the sound hole (1255) into an electrical signal.
  • the microphone (1230) (e.g., the first microphone (1230-1) or the second microphone (1230-2)) can transmit the converted electrical signal to a processor (e.g., the first processor (1260-1) or the second processor (1260-2)) disposed on the printed circuit board (1240).
  • the microphone (1230) (e.g., the first microphone (1230-1) or the second microphone (1230-2)) can include at least one external microphone and/or at least one internal microphone. For example, referring to FIG.
  • At least one external microphone may be positioned on an exterior surface of a housing (1210) (e.g., a first housing (1210a)).
  • a housing (1210) e.g., a first housing (1210a)
  • at least one internal microphone may be positioned adjacent to a printed circuit board (1240) within the housing (1210).
  • a processor (e.g., a first processor (1260-1) or a second processor (1260-2)) may be disposed on a printed circuit board (1240).
  • the processor e.g., the first processor (1260-1) or the second processor (1260-2)
  • the processor may be electrically connected to a speaker (1220), a microphone (1230), and a sensor module (1276).
  • the processor e.g., the first processor (1260-1) or the second processor (1260-2)
  • the printed circuit board (1240) may include a flexible printed circuit board.
  • a sound hole cover (1250) may be placed at an end of a protrusion (1211).
  • the sound hole cover (1250) may cover an end of a protrusion (1211).
  • the housing (1210) may prevent foreign substances from entering the interior of the sound hole (1255) through the sound hole cover (1250).
  • the sound hole cover (1250) may include at least one hole to allow sound to enter and exit through the sound hole (1255).
  • the sound hole cover (1250) may include a grill mesh.
  • a sensor module (1276) (e.g., a first sensor module (1276-1) or a second sensor module (1276-2)) can be electrically connected to a processor (e.g., a first processor (1260-1) or a second processor (1260-2)) disposed on a printed circuit board (1240).
  • the sensor module (1276) (e.g., a first sensor module (1276-1) or a second sensor module (1276-2)) can detect a rotational direction, a rotational speed, and/or a rotational angle of the wearable electronic device (1200).
  • the sensor module (1276) (e.g., a first sensor module (1276-1) or a second sensor module (1276-2)) can include a gyro sensor (e.g., a rotation detection sensor), and/or an acceleration sensor.
  • a gyro sensor e.g., a rotation detection sensor
  • an acceleration sensor e.g., a rotation detection sensor
  • the battery (1280) can power at least one component of the wearable electronic device (1200), such as the speaker (1220), the microphone (1230), the printed circuit board (1240), the sensor module (1276).
  • the battery (1280) can include at least one of a rechargeable secondary battery and a fuel cell.
  • FIG. 13 illustrates a wearable device (1320) electrically connected to an electronic device (1310) according to one embodiment.
  • an electronic device (1310) and at least one wearable device (1320) can perform data communication.
  • the electronic device (1310) can generate input data and output the input data to at least one wearable device (1320).
  • the input data can include an input audio signal.
  • the electronic device (1310) can be at least one of a smart phone, a tablet PC, a camera, a television, a home system control device, and a car.
  • At least one wearable device (1320) can perform a predetermined function based on input data received from the electronic device (1310). For example, at least one wearable device (1320) can generate an analog audio signal based on an input audio signal received from the electronic device (1310) and output a sound based on the analog audio signal.
  • at least one wearable device (1320) can include at least one of smart earphones (1321), a smart watch (1322), smart glasses (1323), and a smart ring (1324).
  • At least one wearable device (1320) may include an audio processing module (e.g., audio processing module (400) of FIG. 4) and a speaker (e.g., speaker (SPK) of FIG. 4).
  • at least one wearable device (1320) may include at least one of a digital amplifier that amplifies a digital audio signal, a DAC that converts the digital audio signal into an analog audio signal, an analog amplifier that amplifies an analog audio signal, a boost amplifier that boosts the analog audio signal to a reference high voltage or higher, and at least one noise gate that removes noise included in the analog audio signal.
  • the speaker may include a piezo speaker.
  • At least one wearable device (1320) can perform DRE on an input audio signal and remove noise generated during audio processing using a noise gate, thereby implementing high-resolution sound with minimized noise.
  • An electronic device for outputting sound according to embodiments of the present disclosure may include a memory (e.g., a memory (130) of FIG. 1) for storing at least one command, a processor (e.g., a processor (120) of FIG. 1) for executing the at least one command, at least one speaker (e.g., an audio output module (155) of FIG. 1), and an audio processing module (e.g., an audio module (170) of FIG. 1) for processing an input audio signal and outputting the same to the at least one speaker.
  • the above audio processing module may include a digital amplifier (e.g., a digital amplifier (410) of FIG.
  • a DAC e.g., a DAC (420) of FIG. 4) that converts the digital audio signal into an analog audio signal
  • an analog amplifier e.g., an analog amplifier (430) of FIG. 4) that amplifies the analog audio signal
  • a boost amplifier e.g., a boost amplifier (440) of FIG. 4) that boosts the analog audio signal to a reference high voltage or higher
  • at least one noise gate e.g., a noise gate (NG) of FIG. 4) that removes noise included in the analog audio signal.
  • the digital amplifier may apply a positive (+) digital gain to the digital audio signal.
  • the analog amplifier may apply a negative (-) analog gain to the analog audio signal.
  • the digital amplifier and the analog amplifier can perform dynamic range enhancement (DRE) by setting the positive (+) digital gain and the negative (-) analog gain such that the total gain of the positive (+) digital gain and the negative (-) analog gain becomes 0 dB.
  • DRE dynamic range enhancement
  • the at least one speaker may comprise a piezo speaker.
  • the reference high voltage may be a minimum voltage for driving the piezo speaker.
  • the at least one noise gate can remove analog amplifier noise generated by the analog amplifier and boost amplifier noise generated by the boost amplifier.
  • the threshold level of at least one noise gate can be determined by [Equation 1] below.
  • TL is the threshold level of at least one noise gate
  • Noise AA is the analog amplifier noise
  • Gain BA is the boost amplifier gain
  • Noise BA is the boost amplifier noise.
  • the at least one noise gate can remove DAC noise generated by the DAC.
  • the at least one noise gate may include a first noise gate disposed between the DAC and the analog amplifier and configured to remove DAC noise generated by the DAC, and a second noise gate disposed between the boost amplifier and the at least one speaker and configured to remove analog amplifier noise and boost amplifier noise.
  • the at least one noise gate may include a first noise gate disposed between the DAC and the analog amplifier and configured to remove DAC noise generated by the DAC, a second noise gate disposed between the boost amplifier and the at least one speaker and configured to remove boost amplifier noise, and a third noise gate disposed between the analog amplifier and the boost amplifier and configured to remove analog amplifier noise.
  • the at least one noise gate may include a first noise gate disposed between the DAC and the boost amplifier and configured to remove DAC noise generated by the DAC, and a second noise gate disposed between the analog amplifier and the at least one speaker and configured to remove boost amplifier noise and analog amplifier noise.
  • the boost amplifier may include at least two sub-amplifiers. Based on the at least two sub-amplifiers being connected in parallel with each other, a signal to noise ratio of the analog audio signal boosted by the boost amplifier may be increased.
  • the audio processing module may include a bit-depth converter integrating the digital amplifier and the boost amplifier.
  • the bit-depth converter may increase the digital gain by changing the bit depth of the digital audio signal.
  • the at least one speaker may include a coil speaker and a piezo speaker.
  • the coil speaker may receive a first analog audio signal amplified by the analog amplifier.
  • the piezo speaker may receive a second analog audio signal in which the first analog audio signal is boosted above the reference high voltage by the boost amplifier.
  • the at least one noise gate can remove analog amplifier noise generated by the analog amplifier and boost amplifier noise generated by the boost amplifier.
  • the software may include a computer program, code, instructions, or a combination of one or more of these, which may configure a processing device to perform a desired operation or may independently or collectively command the processing device.
  • the software may be implemented as a computer program including instructions stored on a computer-readable storage medium. Examples of the computer-readable storage medium include magnetic storage media (e.g., Read-Only Memory (ROM), Random-Access Memory (RAM), floppy disks, hard disks, etc.) and optical readable media (e.g., CD-ROMs, Digital Versatile Discs (DVDs)).
  • the computer-readable storage medium may be distributed across network-connected computer systems so that the computer-readable code may be stored and executed in a distributed manner.
  • the computer program may be distributed online (e.g., by download or upload) via an application store (e.g., Play StoreTM) or directly between two user devices (e.g., smart phones).
  • an application store e.g., Play StoreTM
  • two user devices e.g., smart phones
  • at least a part of the computer program product may be temporarily stored or temporarily created in a machine-readable storage medium, such as a memory of a manufacturer's server, a server of the application store, or an intermediary server.
  • each component e.g., a module or a program of the above-described components may include a single or multiple entities, and some of the multiple entities may be separately arranged in other components.
  • one or more components or operations of the above-described corresponding components may be omitted, or one or more other components or operations may be added.
  • the multiple components e.g., a module or a program
  • the integrated component may perform one or more functions of each of the multiple components identically or similarly to those performed by the corresponding component of the multiple components before the integration.
  • the operations performed by the module, program, or other component may be executed sequentially, in parallel, repeatedly, or heuristically, or one or more of the operations may be executed in a different order, omitted, or one or more other operations may be added.

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Abstract

본 개시의 실시예들에 따른 음향을 출력하는 전자 장치는 적어도 하나의 명령어를 저장하는 메모리, 상기 적어도 하나의 명령어를 실행하는 프로세서, 적어도 하나의 스피커, 및 입력 오디오 신호를 처리하여 상기 적어도 하나의 스피커로 출력하는 오디오 처리 모듈을 포함할 수 있다. 상기 오디오 처리 모듈은 디지털 오디오 신호를 증폭하는 디지털 앰프, 상기 디지털 오디오 신호를 아날로그 오디오 신호로 변환하는 DAC, 상기 아날로그 오디오 신호를 증폭하는 아날로그 앰프, 상기 아날로그 오디오 신호를 기준 고전압(Reference High Voltage) 이상으로 부스팅하는 부스트 앰프, 및 상기 아날로그 오디오 신호에 포함된 노이즈를 제거하는 적어도 하나의 노이즈 게이트를 포함할 수 있다. 상기 디지털 앰프는 상기 디지털 오디오 신호에 양(+)의 디지털 게인(digital gain)을 적용할 수 있다. 상기 아날로그 앰프는 상기 아날로그 오디오 신호에 음(-)의 아날로그 게인(analog gain)을 적용할 수 있다.

Description

음향을 출력하는 전자 장치 및 이를 이용한 음향 출력 방법
본 개시의 다양한 실시예들은 음향을 출력하는 전자 장치 및 이를 이용한 음향 출력 방법에 관한 것이다.
디지털 기술의 발달과 함께 이동 통신 단말기, PDA(personal digital assistant), 전자 수첩, 스마트폰, 태블릿(tablet), PC(personal computer), 또는 웨어러블 디바이스(wearable device)와 같은 오디오 소스 장치에서 재생되는 오디오 데이터를 출력하기 위해, 이어폰, 이어버드, 무선 스피커, 또는 무선 헤드셋과 같은 다양한 전자 장치들이 보급되고 있다. 이러한 전자 장치는, 오디오 소스 장치와의 무선 통신 연결을 통해, 오디오 소스 장치로부터 오디오 데이터를 수신할 수 있다.
상술한 무선 통신 연결 기술과 관련하여, 블루투스 표준 기술은 전자 장치들 간 근거리 무선 통신을 위한 프로토콜을 정의한다. 블루투스 네트워크 환경에서, 전자 장치들은 지정된 주파수 대역에서 문자, 음성, 이미지, 또는 비디오와 같은 콘텐츠를 포함하는 데이터 패킷을 송신 또는 수신할 수 있다. 예를 들어, 스마트폰(smartphone), 태블릿(tablet), 데스크탑(desktop) 컴퓨터, 또는 랩탑(laptop) 컴퓨터와 같은 사용자 단말(user equipment, UE)은 데이터 패킷을 다른 사용자 단말이나 액세서리 장치에 전송할 수 있다.
전자 장치들(예: 한 쌍의 무선 이어폰, 무선 스피커)은 각각 사용자 단말(예: smartphone)과 독립적인 통신 링크(예: AoBLE(audio over Bluetooth low energy) 토폴로지(topology))를 생성할 수 있고, 동일 목적 및 동일 서비스를 제공할 수 있다. 전자 장치들이 동일 목적 및 동일 서비스를 제공하기 위하여, 전자 장치들 간에 매칭(matching) 또는 커플링이 수행될 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예들은 입력 오디오 신호에 대한 DRE(dynamic range enhancement)를 수행하고, 입력 오디오 신호를 부스팅(boosting)하며, 오디오 처리 과정에서 발생하는 노이즈를 제거하는 전자 장치를 제공할 수 있다.
본 개시의 실시예들에 따른 음향을 출력하는 전자 장치는 적어도 하나의 명령어를 저장하는 메모리, 상기 적어도 하나의 명령어를 실행하는 프로세서, 적어도 하나의 스피커, 및 입력 오디오 신호를 처리하여 상기 적어도 하나의 스피커로 출력하는 오디오 처리 모듈을 포함한다. 상기 오디오 처리 모듈은 디지털 오디오 신호를 증폭하는 디지털 앰프, 상기 디지털 오디오 신호를 아날로그 오디오 신호로 변환하는 DAC, 상기 아날로그 오디오 신호를 증폭하는 아날로그 앰프, 상기 아날로그 오디오 신호를 기준 고전압(reference high voltage) 이상으로 부스팅하는 부스트 앰프, 및 상기 아날로그 오디오 신호에 포함된 노이즈를 제거하는 적어도 하나의 노이즈 게이트를 포함한다. 상기 디지털 앰프는 상기 디지털 오디오 신호에 양(+)의 디지털 게인(digital gain)을 적용한다. 상기 아날로그 앰프는 상기 아날로그 오디오 신호에 음(-)의 아날로그 게인(analog gain)을 적용한다.
또한, 본 개시의 실시예들에 따른 입력 오디오 신호를 처리하여 적어도 하나의 스피커로 출력하는 오디오 처리 모듈은 디지털 오디오 신호를 증폭하는 디지털 앰프, 상기 디지털 오디오 신호를 아날로그 오디오 신호로 변환하는 DAC, 상기 아날로그 오디오 신호를 증폭하는 아날로그 앰프, 상기 아날로그 오디오 신호를 기준 고전압(reference high voltage) 이상으로 부스팅하는 부스트 앰프, 및 상기 아날로그 오디오 신호에 포함된 노이즈를 제거하는 적어도 하나의 노이즈 게이트를 포함한다. 상기 디지털 앰프는 상기 디지털 오디오 신호에 양(+)의 디지털 게인(digital gain)을 적용한다. 상기 아날로그 앰프는 상기 아날로그 오디오 신호에 음(-)의 아날로그 게인(analog gain)을 적용한다.
또한, 본 개시의 실시예들에 따른 음향 출력 방법은 디지털 오디오 신호를 증폭하는 동작, 상기 디지털 오디오 신호를 아날로그 오디오 신호로 변환하는 동작, 상기 아날로그 오디오 신호를 증폭하는 동작, 상기 아날로그 오디오 신호를 기준 고전압(reference high voltage) 이상으로 부스팅하는 동작, 상기 아날로그 오디오 신호에 포함된 노이즈를 제거하는 동작, 및 상기 아날로그 오디오 신호를 적어도 하나의 스피커로 출력하는 동작을 포함한다. 상기 디지털 오디오 신호를 증폭하는 동작은 상기 디지털 오디오 신호에 양(+)의 디지털 게인(digital gain)을 적용한다. 상기 아날로그 오디오 신호를 증폭하는 동작은 상기 아날로그 오디오 신호에 음(-)의 아날로그 게인(analog gain)을 적용한다.
본 개시의 다양한 실시예들에 따르면, 본 개시의 음향을 출력하는 전자 장치 및 이를 이용한 음향 출력 방법은 입력 오디오 신호에 대한 DRE(dynamic range enhancement)를 수행하고, 노이즈 게이트를 이용하여 오디오 처리 과정에서 발생하는 노이즈를 제거함으로써, 노이즈가 최소화된 고해상도(hi-resolution) 음향을 구현할 수 있다.
또한, 본 개시의 음향을 출력하는 전자 장치 및 이를 이용한 음향 출력 방법은 입력 오디오 신호를 기준 고전압(reference high voltage) 이상으로 부스팅(boosting)함으로써, 고전압 출력이 필요한 피에조(piezo) 스피커를 구동할 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예들에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 아니하며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 이하의 기재로부터 본 개시의 예시적 실시예들이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 도출되고 이해될 수 있다. 즉, 본 개시의 예시적 실시예들을 실시함에 따른 의도하지 아니한 효과들 역시 본 개시의 예시적 실시예들로부터 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 도출될 수 있다.
도 1은 일 실시예들에 따른 네트워크 환경 내의 전자 장치의 블록 구성을 도시한다.
도 2는 일 실시에 따른 오디오 모듈의 블록 구성을 도시한다.
도 3은 일 실시예에 따른 스피커에서 음향을 출력하기 위하여 오디오 신호를 처리하는 전자 장치의 블록 구성을 도시한다.
도 4는 일 실시예에 따른 오디오 처리 모듈의 블록 구성을 도시한다.
도 5는 일 실시예에 따른 오디오 처리 모듈의 블록 구성을 도시한다.
도 6은 일 실시예에 따른 오디오 처리 모듈의 블록 구성을 도시한다.
도 7은 일 실시예에 따른 오디오 처리 모듈의 블록 구성을 도시한다.
도 8은 일 실시예에 따른 오디오 처리 모듈의 블록 구성을 도시한다.
도 9는 일 실시예에 따른 오디오 처리 모듈의 블록 구성을 도시한다.
도 10은 일 실시예에 따른 오디오 처리 모듈의 블록 구성을 도시한다.
도 11은 일 실시예에 따른 전자 장치를 이용한 음향 출력 방법을 도시한다.
도 12a는 일 실시예에 따른 웨어러블 전자 장치의 블록 구성을 도시한다.
도 12b는 일 실시예에 따른 웨어러블 전자 장치의 외부 구성을 도시한다.
도 12c는 일 실시예에 따른 웨어러블 전자 장치의 내부 구성을 도시한다.
도 13은 일 실시예에 따른 전자 장치와 전기적으로 연결된 웨어러블 장치를 도시한다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 개시의 실시예에 대하여 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 개시는 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면의 설명과 관련하여, 동일하거나 유사한 구성요소에 대해서는 동일하거나 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 또한, 도면 및 관련된 설명에서는, 잘 알려진 기능 및 구성에 대한 설명이 명확성과 간결성을 위해 생략될 수 있다.
도 1은 일 실시예들에 따른 네트워크 환경(100) 내의 전자 장치(101)의 블록 구성을 도시한다.
도 1을 참조하면, 네트워크 환경(100)에서 전자 장치(101)는 제 1 네트워크(198)(예: 근거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(102)와 통신하거나, 또는 제 2 네트워크(199)(예: 원거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(104) 또는 서버(108) 중 적어도 하나와 통신할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 서버(108)를 통하여 전자 장치(104)와 통신할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 프로세서(120), 메모리(130), 입력 모듈(150), 음향 출력 모듈(155), 디스플레이 모듈(160), 오디오 모듈(170), 센서 모듈(176), 인터페이스(177), 연결 단자(178), 햅틱 모듈(179), 카메라 모듈(180), 전력 관리 모듈(188), 배터리(189), 통신 모듈(190), 가입자 식별 모듈(196), 또는 안테나 모듈(197)을 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 전자 장치(101)에는, 이 구성요소들 중 적어도 하나(예: 연결 단자(178))가 생략되거나, 하나 이상의 다른 구성요소가 추가될 수 있다. 어떤 실시예에서는, 이 구성요소들 중 일부들(예: 센서 모듈(176), 카메라 모듈(180), 또는 안테나 모듈(197))은 하나의 구성요소(예: 디스플레이 모듈(160))로 통합될 수 있다.
프로세서(120)는, 예를 들면, 소프트웨어(예: 프로그램(140))를 실행하여 프로세서(120)에 연결된 전자 장치(101)의 적어도 하나의 다른 구성요소(예: 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소)를 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 데이터 처리 또는 연산의 적어도 일부로서, 프로세서(120)는 다른 구성요소(예: 센서 모듈(176) 또는 통신 모듈(190))로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리(132)에 저장하고, 휘발성 메모리(132)에 저장된 명령 또는 데이터를 처리하고, 결과 데이터를 비휘발성 메모리(134)에 저장할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 프로세서(120)는 메인 프로세서(121)(예: 중앙 처리 장치 또는 어플리케이션 프로세서) 또는 이와는 독립적으로 또는 함께 운영 가능한 보조 프로세서(123)(예: 그래픽 처리 장치, 신경망 처리 장치(NPU: neural processing unit), 이미지 시그널 프로세서, 센서 허브 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)가 메인 프로세서(121) 및 보조 프로세서(123)를 포함하는 경우, 보조 프로세서(123)는 메인 프로세서(121)보다 저전력을 사용하거나, 지정된 기능에 특화되도록 설정될 수 있다. 보조 프로세서(123)는 메인 프로세서(121)와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
보조 프로세서(123)는, 예를 들면, 메인 프로세서(121)가 인액티브(예: 슬립) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)를 대신하여, 또는 메인 프로세서(121)가 액티브(예: 어플리케이션 실행) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)와 함께, 전자 장치(101)의 구성요소들 중 적어도 하나의 구성요소(예: 디스플레이 모듈(160), 센서 모듈(176), 또는 통신 모듈(190))와 관련된 기능 또는 상태들의 적어도 일부를 제어할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 보조 프로세서(123)(예: 이미지 시그널 프로세서 또는 커뮤니케이션 프로세서)는 기능적으로 관련 있는 다른 구성요소(예: 카메라 모듈(180) 또는 통신 모듈(190))의 일부로서 구현될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 보조 프로세서(123)(예: 신경망 처리 장치)는 인공지능 모델의 처리에 특화된 하드웨어 구조를 포함할 수 있다. 인공지능 모델은 기계 학습을 통해 생성될 수 있다. 이러한 학습은, 예를 들어, 인공지능 모델이 수행되는 전자 장치(101) 자체에서 수행될 수 있고, 별도의 서버(예: 서버(108))를 통해 수행될 수도 있다. 학습 알고리즘은, 예를 들어, 지도형 학습(supervised learning), 비지도형 학습(unsupervised learning), 준지도형 학습(semi-supervised learning) 또는 강화 학습(reinforcement learning)을 포함할 수 있으나, 전술한 예에 한정되지 않는다. 인공지능 모델은, 복수의 인공 신경망 레이어들을 포함할 수 있다. 인공 신경망은 심층 신경망(DNN: deep neural network), CNN(convolutional neural network), RNN(recurrent neural network), RBM(restricted boltzmann machine), DBN(deep belief network), BRDNN(bidirectional recurrent deep neural network), 심층Q-네트워크(deep Q-networks) 또는 상기 중 둘 이상의 조합 중 하나일 수 있으나, 전술한 예에 한정되지 않는다. 인공지능 모델은 하드웨어 구조 이외에, 추가적으로 또는 대체적으로, 소프트웨어 구조를 포함할 수 있다.
메모리(130)는, 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성요소(예: 프로세서(120) 또는 센서 모듈(176))에 의해 사용되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 데이터는, 예를 들어, 소프트웨어(예: 프로그램(140)) 및, 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 또는 출력 데이터를 포함할 수 있다. 메모리(130)는, 휘발성 메모리(132) 또는 비휘발성 메모리(134)를 포함할 수 있다.
프로그램(140)은 메모리(130)에 소프트웨어로서 저장될 수 있으며, 예를 들면, 운영 체제(142), 미들 웨어(144) 또는 어플리케이션(146)을 포함할 수 있다.
입력 모듈(150)은, 전자 장치(101)의 구성요소(예: 프로세서(120))에 사용될 명령 또는 데이터를 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로부터 수신할 수 있다. 입력 모듈(150)은, 예를 들면, 마이크, 마우스, 키보드, 키(예: 버튼), 또는 디지털 펜(예: 스타일러스 펜)을 포함할 수 있다.
음향 출력 모듈(155)은 음향 신호를 전자 장치(101)의 외부로 출력할 수 있다. 음향 출력 모듈(155)은, 예를 들면, 스피커 또는 리시버를 포함할 수 있다. 스피커는 멀티미디어 재생 또는 녹음 재생과 같이 일반적인 용도로 사용될 수 있다. 리시버는 착신 전화를 수신하기 위해 사용될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 리시버는 스피커와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
디스플레이 모듈(160)은 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로 정보를 시각적으로 제공할 수 있다. 디스플레이 모듈(160)은, 예를 들면, 디스플레이, 홀로그램 장치, 또는 프로젝터 및 해당 장치를 제어하기 위한 제어 회로를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 디스플레이 모듈(160)은 터치를 감지하도록 설정된 터치 센서, 또는 상기 터치에 의해 발생되는 힘의 세기를 측정하도록 설정된 압력 센서를 포함할 수 있다.
오디오 모듈(170)은 소리를 전기 신호로 변환시키거나, 반대로 전기 신호를 소리로 변환시킬 수 있다. 일 실시예에 따르면, 오디오 모듈(170)은, 입력 모듈(150)을 통해 소리를 획득하거나, 음향 출력 모듈(155), 또는 전자 장치(101)와 직접 또는 무선으로 연결된 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))(예: 스피커 또는 헤드폰)를 통해 소리를 출력할 수 있다.
센서 모듈(176)은 전자 장치(101)의 작동 상태(예: 전력 또는 온도), 또는 외부의 환경 상태(예: 사용자 상태)를 감지하고, 감지된 상태에 대응하는 전기 신호 또는 데이터 값을 생성할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 센서 모듈(176)은, 예를 들면, 제스처 센서, 자이로 센서, 기압 센서, 마그네틱 센서, 가속도 센서, 그립 센서, 근접 센서, 컬러 센서, IR(infrared) 센서, 생체 센서, 온도 센서, 습도 센서, 또는 조도 센서를 포함할 수 있다.
인터페이스(177)는 전자 장치(101)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 직접 또는 무선으로 연결되기 위해 사용될 수 있는 하나 이상의 지정된 프로토콜들을 지원할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 인터페이스(177)는, 예를 들면, HDMI(high definition multimedia interface), USB(universal serial bus) 인터페이스, SD카드 인터페이스, 또는 오디오 인터페이스를 포함할 수 있다.
연결 단자(178)는, 그를 통해서 전자 장치(101)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 물리적으로 연결될 수 있는 커넥터를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 연결 단자(178)는, 예를 들면, HDMI 커넥터, USB 커넥터, SD 카드 커넥터, 또는 오디오 커넥터(예: 헤드폰 커넥터)를 포함할 수 있다.
햅틱 모듈(179)은 전기적 신호를 사용자가 촉각 또는 운동 감각을 통해서 인지할 수 있는 기계적인 자극(예: 진동 또는 움직임) 또는 전기적인 자극으로 변환할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 햅틱 모듈(179)은, 예를 들면, 모터, 압전 소자, 또는 전기 자극 장치를 포함할 수 있다.
카메라 모듈(180)은 정지 영상 및 동영상을 촬영할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 카메라 모듈(180)은 하나 이상의 렌즈들, 이미지 센서들, 이미지 시그널 프로세서들, 또는 플래시들을 포함할 수 있다.
전력 관리 모듈(188)은 전자 장치(101)에 공급되는 전력을 관리할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전력 관리 모듈(188)은, 예를 들면, PMIC(power management integrated circuit)의 적어도 일부로서 구현될 수 있다.
배터리(189)는 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성요소에 전력을 공급할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 배터리(189)는, 예를 들면, 재충전 불가능한 1차 전지, 재충전 가능한 2차 전지 또는 연료 전지를 포함할 수 있다.
통신 모듈(190)은 전자 장치(101)와 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102), 전자 장치(104), 또는 서버(108)) 간의 직접(예: 유선) 통신 채널 또는 무선 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 통신 수행을 지원할 수 있다. 통신 모듈(190)은 프로세서(120)(예: 어플리케이션 프로세서)와 독립적으로 운영되고, 직접(예: 유선) 통신 또는 무선 통신을 지원하는 하나 이상의 커뮤니케이션 프로세서를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 통신 모듈(190)은 무선 통신 모듈(192)(예: 셀룰러 통신 모듈, 근거리 무선 통신 모듈, 또는 GNSS(global navigation satellite system) 통신 모듈) 또는 유선 통신 모듈(194)(예: LAN(local area network) 통신 모듈, 또는 전력선 통신 모듈)을 포함할 수 있다. 이들 통신 모듈 중 해당하는 통신 모듈은 제 1 네트워크(198)(예: 블루투스, WiFi(wireless fidelity) direct 또는 IrDA(infrared data association)와 같은 근거리 통신 네트워크) 또는 제 2 네트워크(199)(예: 레거시 셀룰러 네트워크, 5G 네트워크, 차세대 통신 네트워크, 인터넷, 또는 컴퓨터 네트워크(예: LAN 또는 WAN)와 같은 원거리 통신 네트워크)를 통하여 외부의 전자 장치(104)와 통신할 수 있다. 이런 여러 종류의 통신 모듈들은 하나의 구성요소(예: 단일 칩)로 통합되거나, 또는 서로 별도의 복수의 구성요소들(예: 복수 칩들)로 구현될 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 가입자 식별 모듈(196)에 저장된 가입자 정보(예: 국제 모바일 가입자 식별자(IMSI))를 이용하여 제 1 네트워크(198) 또는 제 2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크 내에서 전자 장치(101)를 확인 또는 인증할 수 있다.
무선 통신 모듈(192)은 4G 네트워크 이후의 5G 네트워크 및 차세대 통신 기술, 예를 들어, NR 접속 기술(new radio access technology)을 지원할 수 있다. NR 접속 기술은 고용량 데이터의 고속 전송(eMBB(enhanced mobile broadband)), 단말 전력 최소화와 다수 단말의 접속(mMTC(massive machine type communications)), 또는 고신뢰도와 저지연(URLLC(ultra-reliable and low-latency communications))을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은, 예를 들어, 높은 데이터 전송률 달성을 위해, 고주파 대역(예: mmWave 대역)을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 고주파 대역에서의 성능 확보를 위한 다양한 기술들, 예를 들어, 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO(multiple-input and multiple-output)), 전차원 다중입출력(FD-MIMO: full dimensional MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 또는 대규모 안테나(large scale antenna)와 같은 기술들을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 전자 장치(101), 외부 전자 장치(예: 전자 장치(104)) 또는 네트워크 시스템(예: 제 2 네트워크(199))에 규정되는 다양한 요구사항을 지원할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 무선 통신 모듈(192)은 eMBB 실현을 위한 Peak data rate(예: 20Gbps 이상), mMTC 실현을 위한 손실 Coverage(예: 164dB 이하), 또는 URLLC 실현을 위한U-plane latency(예: 다운링크(DL) 및 업링크(UL) 각각 0.5ms 이하, 또는 라운드 트립1ms 이하)를 지원할 수 있다.
안테나 모듈(197)은 신호 또는 전력을 외부(예: 외부의 전자 장치)로 송신하거나 외부로부터 수신할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 서브스트레이트(예: PCB) 위에 형성된 도전체 또는 도전성 패턴으로 이루어진 방사체를 포함하는 안테나를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 복수의 안테나들(예: 어레이 안테나)을 포함할 수 있다. 이런 경우, 제 1 네트워크(198) 또는 제 2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크에서 사용되는 통신 방식에 적합한 적어도 하나의 안테나가, 예를 들면, 통신 모듈(190)에 의하여 상기 복수의 안테나들로부터 선택될 수 있다. 신호 또는 전력은 상기 선택된 적어도 하나의 안테나를 통하여 통신 모듈(190)과 외부의 전자 장치 간에 송신되거나 수신될 수 있다. 어떤 실시예에 따르면, 방사체 이외에 다른 부품(예: RFIC(radio frequency integrated circuit))이 추가로 안테나 모듈(197)의 일부로 형성될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 mmWave 안테나 모듈을 형성할 수 있다. 일 실시예에 따르면, mmWave 안테나 모듈은 인쇄 회로 기판, 상기 인쇄 회로 기판의 제 1 면(예: 아래 면)에 또는 그에 인접하여 배치되고 지정된 고주파 대역(예: mmWave 대역)을 지원할 수 있는 RFIC, 및 상기 인쇄 회로 기판의 제 2 면(예: 윗 면 또는 측 면)에 또는 그에 인접하여 배치되고 상기 지정된 고주파 대역의 신호를 송신 또는 수신할 수 있는 복수의 안테나들(예: 어레이 안테나)을 포함할 수 있다.
상기 구성요소들 중 적어도 일부는 주변 기기들간 통신 방식(예: 버스, GPIO(general purpose input and output), SPI(serial peripheral interface), 또는MIPI(mobile industry processor interface))을 통해 서로 연결되고 신호(예: 명령 또는 데이터)를 상호간에 교환할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 명령 또는 데이터는 제 2 네트워크(199)에 연결된 서버(108)를 통해서 전자 장치(101)와 외부의 전자 장치(104)간에 송신 또는 수신될 수 있다. 외부의 전자 장치(102, 또는 104) 각각은 전자 장치(101)와 동일한 또는 다른 종류의 장치일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(101)에서 실행되는 동작들의 전부 또는 일부는 외부의 전자 장치들(102, 104, 또는108) 중 하나 이상의 외부의 전자 장치들에서 실행될 수 있다. 예를 들면, 전자 장치(101)가 어떤 기능이나 서비스를 자동으로, 또는 사용자 또는 다른 장치로부터의 요청에 반응하여 수행해야 할 경우에, 전자 장치(101)는 기능 또는 서비스를 자체적으로 실행시키는 대신에 또는 추가적으로, 하나 이상의 외부의 전자 장치들에게 그 기능 또는 그 서비스의 적어도 일부를 수행하라고 요청할 수 있다. 상기 요청을 수신한 하나 이상의 외부의 전자 장치들은 요청된 기능 또는 서비스의 적어도 일부, 또는 상기 요청과 관련된 추가 기능 또는 서비스를 실행하고, 그 실행의 결과를 전자 장치(101)로 전달할 수 있다. 전자 장치(101)는 상기 결과를, 그대로 또는 추가적으로 처리하여, 상기 요청에 대한 응답의 적어도 일부로서 제공할 수 있다. 이를 위하여, 예를 들면, 클라우드 컴퓨팅, 분산 컴퓨팅, 모바일 에지 컴퓨팅(MEC: mobile edge computing), 또는 클라이언트-서버 컴퓨팅 기술이 이용될 수 있다. 전자 장치(101)는, 예를 들어, 분산 컴퓨팅 또는 모바일 에지 컴퓨팅을 이용하여 초저지연 서비스를 제공할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 외부의 전자 장치(104)는 IoT(internet of things) 기기를 포함할 수 있다. 서버(108)는 기계 학습 및/또는 신경망을 이용한 지능형 서버일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 외부의 전자 장치(104) 또는 서버(108)는 제 2 네트워크(199) 내에 포함될 수 있다. 전자 장치(101)는 5G 통신 기술 및 IoT 관련 기술을 기반으로 지능형 서비스(예: 스마트 홈, 스마트 시티, 스마트 카, 또는 헬스 케어)에 적용될 수 있다.
도 2는 일 실시에 따른 오디오 모듈(170)의 블록 구성을 도시한다.
도 2를 참조하면, 오디오 모듈(170)은, 예를 들면, 오디오 입력 인터페이스(210), 오디오 입력 믹서(220), ADC(analog to digital converter)(230), 오디오 신호 처리기(240), DAC(digital to analog converter)(250), 오디오 출력 믹서(260), 또는 오디오 출력 인터페이스(270)를 포함할 수 있다.
오디오 입력 인터페이스(210)는 입력 모듈(150)의 일부로서 또는 전자 장치(101)와 별도로 구성된 마이크(예: 다이나믹 마이크, 콘덴서 마이크, 또는 피에조 마이크)를 통하여 전자 장치(101)의 외부로부터 획득한 소리에 대응하는 오디오 신호를 수신할 수 있다. 예를 들어, 오디오 신호가 외부의 전자 장치(102)(예: 헤드셋 또는 마이크)로부터 획득되는 경우, 오디오 입력 인터페이스(210)는 상기 외부의 전자 장치(102)와 연결 단자(178)를 통해 직접, 또는 무선 통신 모듈(192)을 통하여 무선으로(예: Bluetooth 통신) 연결되어 오디오 신호를 수신할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 오디오 입력 인터페이스(210)는 상기 외부의 전자 장치(102)로부터 획득되는 오디오 신호와 관련된 제어 신호(예: 입력 버튼을 통해 수신된 볼륨 조정 신호)를 수신할 수 있다. 오디오 입력 인터페이스(210)는 복수의 오디오 입력 채널들을 포함하고, 상기 복수의 오디오 입력 채널들 중 대응하는 오디오 입력 채널 별로 다른 오디오 신호를 수신할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 추가적으로 또는 대체적으로, 오디오 입력 인터페이스(210)는 전자 장치(101)의 다른 구성 요소(예: 프로세서(120) 또는 메모리(130))로부터 오디오 신호를 입력 받을 수 있다.
오디오 입력 믹서(220)는 입력된 복수의 오디오 신호들을 적어도 하나의 오디오 신호로 합성할 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에 따르면, 오디오 입력 믹서(220)는, 오디오 입력 인터페이스(210)를 통해 입력된 복수의 아날로그 오디오 신호들을 적어도 하나의 아날로그 오디오 신호로 합성할 수 있다.
ADC(230)는 아날로그 오디오 신호를 디지털 오디오 신호로 변환할 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에 따르면, ADC(230)는 오디오 입력 인터페이스(210)을 통해 수신된 아날로그 오디오 신호, 또는 추가적으로 또는 대체적으로 오디오 입력 믹서(220)를 통해 합성된 아날로그 오디오 신호를 디지털 오디오 신호로 변환할 수 있다.
오디오 신호 처리기(240)는 ADC(230)를 통해 입력받은 디지털 오디오 신호, 또는 전자 장치(101)의 다른 구성 요소로부터 수신된 디지털 오디오 신호에 대하여 다양한 처리를 수행할 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에 따르면, 오디오 신호 처리기(240)는 하나 이상의 디지털 오디오 신호들에 대해 샘플링 비율 변경, 하나 이상의 필터 적용, 보간(interpolation) 처리, 전체 또는 일부 주파수 대역의 증폭 또는 감쇄, 노이즈 처리(예: 노이즈 또는 에코 감쇄), 채널 변경(예: 모노 및 스테레오간 전환), 합성(mixing), 또는 지정된 신호 추출을 수행할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 오디오 신호 처리기(240)의 하나 이상의 기능들은 이퀄라이저(equalizer)의 형태로 구현될 수 있다.
DAC(250)는 디지털 오디오 신호를 아날로그 오디오 신호로 변환할 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에 따르면, DAC(250)는 오디오 신호 처리기(240)에 의해 처리된 디지털 오디오 신호, 또는 전자 장치(101)의 다른 구성 요소(예: 프로세서(120) 또는 메모리(130))로부터 획득한 디지털 오디오 신호를 아날로그 오디오 신호로 변환할 수 있다.
오디오 출력 믹서(260)는 출력할 복수의 오디오 신호들을 적어도 하나의 오디오 신호로 합성할 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에 따르면, 오디오 출력 믹서(260)는 DAC(250)를 통해 아날로그로 전환된 오디오 신호 및 다른 아날로그 오디오 신호(예: 오디오 입력 인터페이스(210)을 통해 수신한 아날로그 오디오 신호)를 적어도 하나의 아날로그 오디오 신호로 합성할 수 있다.
오디오 출력 인터페이스(270)는 DAC(250)를 통해 변환된 아날로그 오디오 신호, 또는 추가적으로 또는 대체적으로 오디오 출력 믹서(260)에 의해 합성된 아날로그 오디오 신호를 음향 출력 모듈(155)를 통해 전자 장치(101)의 외부로 출력할 수 있다. 음향 출력 모듈(155)는, 예를 들어, dynamic driver 또는 balanced armature driver 같은 스피커, 또는 리시버를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 음향 출력 모듈(155)는 복수의 스피커들을 포함할 수 있다. 이런 경우, 오디오 출력 인터페이스(270)는 상기 복수의 스피커들 중 적어도 일부 스피커들을 통하여 서로 다른 복수의 채널들(예: 스테레오, 또는5.1채널)을 갖는 오디오 신호를 출력할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 오디오 출력 인터페이스(270)는 외부의 전자 장치(102)(예: 외부 스피커 또는 헤드셋)와 연결 단자(178)를 통해 직접, 또는 무선 통신 모듈(192)을 통하여 무선으로 연결되어 오디오 신호를 출력할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 오디오 모듈(170)은 오디오 입력 믹서(220) 또는 오디오 출력 믹서(260)를 별도로 구비하지 않고, 오디오 신호 처리기(240)의 적어도 하나의 기능을 이용하여 복수의 디지털 오디오 신호들을 합성하여 적어도 하나의 디지털 오디오 신호를 생성할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 오디오 모듈(170)은 오디오 입력 인터페이스(210)를 통해 입력된 아날로그 오디오 신호, 또는 오디오 출력 인터페이스(270)를 통해 출력될 오디오 신호를 증폭할 수 있는 오디오 증폭기(미도시)(예: 스피커 증폭 회로)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 오디오 증폭기는 오디오 모듈(170)과 별도의 모듈로 구성될 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 스피커에서 음향을 출력하기 위하여 오디오 신호를 처리하는 전자 장치(300)의 블록 구성을 도시한다.
전자 장치(300)(예: 도 1의 전자 장치(101))는, 오디오 수신 모듈(310), 통신 모듈(320), 코덱(330), 오디오 처리 모듈(340), 스피커(350), 센서(360), 메모리(388), 및 프로세서(399)를 포함할 수 있다. 전자 장치(300)의 상기 구성 요소들은 서로 작동적으로 또는 전기적으로 연결될 수 있다.
일 실시예에서, 오디오 수신 모듈(310)은 음원(audio source)으로부터 오디오 파일을 수신할 수 있다. 예를 들어, 오디오 수신 모듈(310)은 통신 모듈(320)(예: 도 1의 무선 통신 모듈(192))을 통해 외부 음원(예: 스트리밍 미디어 서버)으로부터 재생(예: 스트리밍 재생)할 오디오로서 사용자 또는 서버에 의해 자동 또는 수동으로 선택된 오디오 파일을 수신하고, 오디오 파일을 버퍼(예: 메모리(388))에 저장할 수 있다. 예를 들어, 오디오 수신 모듈(310)은 내부 음원(예: 메모리(388))에 저장된 오디오 파일들 중에서 재생할 오디오로서 사용자에 의해 선택된 오디오 파일을 불러올 수 있다.
일 실시예에서, 코덱(330)은 오디오 수신 모듈(310)에서 수신된 오디오 파일을 디지털 오디오 신호로 복호화할 수 있다. 예컨대, 코덱(330)은 MP3 또는 AAC(advanced audio coding)과 같은 손실 압축 포맷으로 압축된 오디오 파일을 재생 가능한 디지털 오디오 신호로 압축 해제할 수 있다. 코덱(330)은 TTA(the true audio) 또는 FLAC(free lossless audio codec)과 같은 무손실 압축 포맷으로 압축되어 있는 오디오 파일을 디지털 오디오 신호로 압축 해제할 수 있다. 상기 예시된 포맷 외에도 다양한 포맷의 오디오 파일이 코덱(330)에 의해 압축 해제될 수 있다.
일 실시예에서, 오디오 처리 모듈(340)은 오디오 파일의 포맷을 확인할 수 있다. 예를 들어, 오디오 처리 모듈(340)은 코덱(330)으로부터 획득한 오디오 파일(예: 헤더)에서 디지털 오디오 신호(예: digital data)를 구성하는 포맷 정보를 확인할 수 있다. 예를 들어, 오디오 처리 모듈(340)은 비트 레이트(bit rate), 샘플링 레이트(sampling rate), 비트 뎁스(bit depth), 및 채널 수 중 적어도 하나를 확인할 수 있다. 비트 레이트는 단위 시간(예: 1초)마다 처리되는 비트의 수로 정의되며 그 단위는 bps(bit per second)가 사용될 수 있다. 비트 레이트가 클수록 해당 오디오 파일은 높은 품질(예: 충실도)을 갖는 것으로 이해될 수 있다. 샘플링 레이트는 원음에서 단위 시간(예: 1초) 당 추출된 샘플(sample)의 수로 정의될 수 있고 그 단위는 헤르츠(Hz)일 수 있다. 예컨대, 샘플링 레이트가 48kHz인 오디오 파일은 음악이 아닌 멀티미디어에 수록된 오디오 파일로 이해될 수 있다. 비트 뎁스는, 이미지의 해상도에 대응하는 것으로서, 오디오 신호의 진폭을 얼마나 자세하게 표현할 수 있는지를 나타내는 지표일 수 있고 그 단위는 비트(bit)일 수 있다. 비트 뎁스가 클수록 해당 오디오 파일은 고해상도로 이해될 수 있다. 채널 수는 예컨대, 1(모노), 2(스테레오), 5.1, 및 7.1 중 적어도 하나일 수 있다.
일 예에 따르면, 오디오 처리 모듈(340)은 포맷 정보에 기반하여 디지털 오디오 신호(예: digital data)를 처리할 수 있다. 예컨대, 오디오 처리 모듈(340)은 포맷 정보를 이용하여 해당 오디오 파일의 종류(또는, 용도)(예: 음악, 멀티미디어, 음성, 고해상도, 또는 서라운드 음향)를 추정하고, 종류에 기반한 처리 방식을 이용하여 디지털 오디오 신호를 처리함으로써, 오디오 재생 시, 사용자가 기대하는 음장 효과를 제공할 수 있다. 상기 처리 방식은 오디오 신호에 있어서 높낮이(주파수), 볼륨, 또는 음색(tone)을 조절하는 동작, 오디오 신호에서 특정 주파수 대역의 오디오 성분을 증폭(또는, 감쇄)하는 동작, 오디오 신호에 효과음(예: 에코)을 합성하는 동작, 오디오 신호에서 노이즈를 제거하는 동작, 소리를 점점 크게(또는, 작게) 하는 동작, 및 오디오 신호에서 작은 소리는 더 작게 큰 소리는 더 크게 하는 동작 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 처리 방식은 상기 동작들 이외에도 다양한 처리 방식을 포함할 수 있다. 오디오 처리 모듈(340)은 상기 동작들 중에서 적어도 하나를 이용하여 오디오 파일의 종류에 기반한 처리 방식을 구성하고, 오디오 파일의 종류에 기반한 처리 방식을 디지털 데이터의 처리에 적용할 수 있다.
일 실시예에서, 오디오 처리 모듈(340)은 비트 뎁스에 기초하여 디지털 오디오 신호를 처리할 수 있다. 예를 들어, 비트 뎁스가 지정된 값(예: 24bit) 이상이면 오디오 처리 모듈(340)은 해당 오디오 파일을 고해상도를 갖는 오디오 파일로 간주하고, 원음에 가깝게 오디오가 재생되도록 고해상도의 특성을 강조하고 왜곡을 최소화하기 위한 처리 방식을 코덱(330)으로부터 수신된 오디오 신호에 적용할 수 있다. 예컨대, 오디오 처리 모듈(340)은, 스피커(350)가 지정된 기준보다 낮은 성능을 갖는 경우, 오디오 신호에서 지정된 제1주파수(예: 약 16kHz)보다 높은 주파수 대역에 속한 오디오 성분과 지정된 제2주파수(예: 약 40Hz)보다 낮은 주파수 대역에 속한 오디오 성분을 강조(예: 증폭)할 수 있다.
예를 들어, 스피커(350)는 오디오 커넥터나 통신 모듈(320)을 통해 전자 장치(300)에 연결될 수 있다. 전자 장치(300)는 스피커(350)의 성능에 관한 스펙(spec)(예: 재생 가능 주파수 대역, 음압(sound pressure level), 권장 앰프 출력, 또는 임피던스)을 오디오 커넥터나 통신 모듈(320)을 통해 스피커(350)로부터 수신할 수 있다. 전자 장치(300)는 수신된 성능에 관한 정보에 기반하여 스피커(350)가 지정된 기준 이상의 성능을 가진 장치로 판단할 수 있다. 이러한 판단에 따라 오디오 처리 모듈(340)은, 상기와 같은 강조 처리 없이 오디오 신호를 스피커(350)로 출력할 수 있다.
일 실시예에서, 오디오 처리 모듈(340)은 채널 수에 기초하여 디지털 데이터를 처리할 수 있다. 예를 들어, 채널 수가 하나인 경우, 오디오 처리 모듈(340)은 해당 디지털 데이터를 정보 전달을 위한 음성 데이터(예: 온라인 강의)로 간주하고, 명료한 정보 전달을 위해 디지털 데이터에서 특정 주파수(예: 약 1kHz)에 속한 오디오 성분을 강조(예: 증폭)할 수 있다. 예를 들어, 채널 수가 2를 초과하는 경우, 오디오 처리 모듈(340)은 해당 디지털 데이터를 서라운드 음향을 갖는 오디오 데이터로 간주하고, 입체감과 현장감(presence)을 강조하기 위한 처리 방식을 코덱(330)으로부터 수신된 오디오 신호에 적용할 수 있다. 예를 들어, 채널 수가 두 개인 경우, 오디오 처리 모듈(340)은 상기와 같은 처리 방식을 디지털 데이터에 적용하지 않고, 오디오 신호를 스피커로 출력할 수 있다.
일 실시예에서, 오디오 처리 모듈(340)은 샘플링 레이트에 기초하여 디지털 데이터를 처리할 수 있다. 예를 들어, 샘플링 레이트가 지정된 제1값(예: 44.1kHz)인 경우 오디오 처리 모듈(340)은 해당 디지털 데이터를 음악 데이터로 간주할 수 있다. 디지털 데이터가 음악 데이터로 간주된 경우, 오디오 처리 모듈(340)은 코덱(330)으로부터 수신된 오디오 신호를 스피커로 출력할 수 있다. 샘플링 레이트가 제1값보다 큰 지정된 제2값(예: 48kHz)인 경우 오디오 처리 모듈(340)은 해당 디지털 데이터를 멀티미디어(예: 영화, 또는 게임)에 수록된 오디오 데이터로 간주할 수 있다. 샘플링 레이트가 제2값이면, 오디오 처리 모듈(340)은 멀티미디어에 다이내믹한 효과가 나타나도록 코덱(330)으로부터 수신된 오디오 신호를 처리할 수 있다. 샘플링 레이트가 제2값보다 큰 지정된 제3값(예: 96kHz) 이상인 경우, 오디오 처리 모듈(340)은 해당 디지털 데이터를 고해상도를 갖는 오디오 데이터로 간주하고, 스피커의 성능에 기반하여, 코덱(330)으로부터 수신된 오디오 신호를 처리할 수 있다. 예를 들어, 스피커(350)가 지정된 기준보다 낮은 성능을 갖는 경우, 오디오 처리 모듈(340)은 코덱(330)으로부터 수신된 오디오 신호에서 지정된 저주파수 대역(예: 40Hz 미만)과 고주파수 대역(예: 16kHz 이상)의 오디오 성분을 강조(예: 증폭)할 수 있다. 스피커(350)가 지정된 기준 이상의 성능을 가진 경우, 오디오 처리 모듈(340)은 상기와 같은 강조 처리 없이 코덱(330)으로부터 수신된 오디오 신호를 재생 디바이스로 출력할 수 있다.
일 실시예에서, 오디오 처리 모듈(340)은 비트 레이트에 기초하여 디지털 데이터를 처리할 수 있다. 예를 들어, 비트 레이트가 100kbps를 초과할 경우 오디오 처리 모듈(340)은 디지털 데이터를 손실이 적게 압축된 오디오 데이터로 간주할 수 있다. 이에 따라 오디오 처리 모듈(340)은 코덱(330)으로부터 수신된 오디오 신호를 재생 디바이스로 출력할 수 있다. 비트 레이트가 100kbps 이하인 경우 오디오 처리 모듈(340)은 해당 디지털 데이터를 상대적으로 손실이 많게 압축된 오디오 데이터로 간주할 수 있다. 비트 레이트가 100kbps 이하이면 오디오 처리 모듈(340)은 오디오 신호를 압축하는 과정에서 손실된 고주파수 대역(예: 11kHz 이상)의 오디오 성분을 복원하는 동작 또는 고주파수 대역과 저주파수 대역의 오디오 성분을 감쇄하는 동작을 수행할 수 있다.
일 실시예에서, 오디오 처리 모듈(340)은 DAC(예: 도 2의 DAC(250))를 포함할 수 있다. DAC는 디지털 오디오 신호를 아날로그 오디오 신호로 변환하여 스피커(350)로 출력할 수 있다. 스피커(350)는 수신된 아날로그 오디오 신호를 음파로 변환하여 출력할 수 있다. 예를 들어, 오디오 처리 모듈(340)은 디지털 데이터를 재생할 디바이스를 선택할 수 있다. 오디오 처리 모듈(340)은, 통신 모듈(320)(예: 블루투스 모듈, 또는 와이파이 모듈)을 통해 전자 장치(300)의 스피커(350)를 재생 디바이스로 선택할 수 있다.
센서(360)(예: 도 1의 센서 모듈(176))는 근접 센서, 접촉 센서, 터치 센서, 및 가속도 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 근접 센서는 외부 오브젝트(예: 사용자의 귀)가 전자 장치(300)의 소정 거리 이내로 근접함을 감지할 수 있다. 근접 센서는 광학식 근접 센서(optical proximity sensor)로 구현될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 근접 센서는 자기 근접 센서(magnetic proximity sensor), 초음파 근접 센서(ultrasonic proximity sensor), 유도성 근접 센서(inductive proximity sensor) 중 어느 하나로 구현될 수 있다. 접촉 센서는 외부 오브젝트가 신체의 일부인 경우에 외부 오브젝트의 접촉을 감지할 수 있다. 예를 들어, 접촉 센서는 정전식 센서(capacitive type sensor)로 구현될 수 있으며, 신체의 일부가 아닌 외부 물체가 접촉하는 경우 접촉 감지에 대응하는 신호를 출력하지 않을 수 있다. 예를 들어, 접촉 센서는 터치 센서와 통합된 IC(integrated circuit)로 구성될 수 있다. 터치 센서는 사용자의 터치 입력을 수신할 수 있다. 예를 들어, 터치 센서는 오디오 출력과 관련된 전자 장치(300)의 제어 동작을 수행하기 위한 입력 수단으로 사용될 수 있다. 가속도 센서는 전자 장치(300)의 가속도 및 충격의 세기를 감지할 수 있다. 예를 들어, 가속도 센서는 관성 센서(inertia sensor) 및 자이로스코프(gyroscope) 중 적어도 하나일 수 있다.
메모리(388)(예: 도 1의 메모리(130))는 적어도 하나의 명령어를 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리(388)는 오디오 처리 모듈(340)의 동작에 필요한 인스트럭션들(instructions)을 저장할 수 있다. 프로세서(399)(예: 도 1의 프로세서(120)) 상기 적어도 하나의 명령어를 실행함으로써, 오디오 처리 모듈(340)을 동작시킬 수 있다. 예를 들어, 오디오 처리 모듈(340)은 오디오 신호 처리에 특화된 프로세서(예: 도 1의 보조 프로세서(123), 또는 도 2의 오디오 신호 처리기(240))에 의해 실행될 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 오디오 처리 모듈(400)의 블록 구성을 도시한다.
도 4를 참조하면, 본 개시의 오디오 처리 모듈(400)(예: 도 3의 오디오 처리 모듈(340))은 코덱(예: 도 3의 코덱(330))으로부터 입력 오디오 신호를 수신할 수 있다. 입력 오디오 신호는 디지털 오디오 신호(예: digital data)를 포함할 수 있다. 오디오 처리 모듈(400)은 상기 입력 오디오 신호를 처리(processing)함으로써, 적어도 하나의 스피커(예: 도 3의 스피커(350))에 출력할 수 있다.
상기 적어도 하나의 스피커는 피에조 스피커(piezo speaker)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 피에조 스피커는 디스크 피에조 스피커(disk piezo speaker), 베이스 스트립 피에조 스피커(bass strip piezo speaker), 트위터 피에조 스피커(tweeter piezo speaker), 유리/세라믹 피에조 스피커(glass/ceramic piezo speaker), 및 플레인 폼 피에조 스피커(plain form piezo speaker) 중 적어도 하나일 수 있다. 피에조 스피커는 내부의 진동판을 직접 구동하여 음향을 출력할 수 있다. 이에 따라, 피에조 스피커는 진동판을 구동하기 위한 고전압 출력이 필요할 수 있다.
오디오 처리 모듈(400)은 디지털 오디오 신호를 증폭하는 디지털 앰프(410), 디지털 오디오 신호를 아날로그 오디오 신호로 변환하는 DAC(420), 아날로그 오디오 신호를 증폭하는 아날로그 앰프(430), 아날로그 오디오 신호를 기준 고전압(reference high voltage) 이상으로 부스팅하는 부스트 앰프(440), 및 아날로그 오디오 신호에 포함된 노이즈를 제거하는 적어도 하나의 노이즈 게이트(NG)를 포함할 수 있다.
디지털 앰프(410)는 디지털 오디오 신호에 디지털 게인(digital gain)을 적용함으로써, 디지털 오디오 신호를 디지털 방식으로 증폭할 수 있다. 예를 들어, 디지털 앰프(410)는 입력된 디지털 오디오 신호를 숫자로 변환하고, 디지털 오디오 신호에 곱해지는 숫자의 크기를 조절함으로써, 출력되는 디지털 오디오 신호의 크기를 증폭할 수 있다.
DAC(420)는 디지털 앰프(410)로부터 디지털 오디오 신호를 수신하고, 디지털 오디오 신호를 아날로그 오디오 신호로 변환할 수 있다. 예를 들어, DAC(420)는 디지털 오디오 신호를 이진수(binary number)에서 아날로그 전압으로 변환하여 아날로그 오디오 신호를 생성할 수 있다.
아날로그 앰프(430)는 아날로그 오디오 신호에 아날로그 게인(analog gain)을 적용함으로써, 아날로그 오디오 신호를 아날로그 방식으로 증폭할 수 있다. 예를 들어, 아날로그 앰프(430)는 입력된 아날로그 오디오 신호에 곱해지는 전압을 조절함으로써, 출력되는 아날로그 오디오 신호의 크기를 증폭할 수 있다.
부스트 앰프(440)는 아날로그 오디오 신호를 기준 고전압(reference high voltage) 이상으로 부스팅할 수 있다. 예를 들어, 부스트 앰프(440)는 아날로그 오디오 신호를 부스팅함으로써, 피에조 스피커를 구동하기 위한 고전압 출력을 생성할 수 있다. 상기 기준 고전압은 상기 피에조 스피커를 구동하기 위한 최소 전압일 수 있다. 예를 들어, 상기 기준 고전압은 27V 내지 33V의 전압 레벨을 가질 수 있다.
적어도 하나의 노이즈 게이트(NG)는 아날로그 오디오 신호에 포함된 노이즈를 제거할 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 노이즈 게이트(NG)는 DAC(420)에서 생성된 DAC 노이즈, 아날로그 앰프(430)에서 생성된 아날로그 앰프 노이즈, 및 부스트 앰프(440)에서 생성된 부스트 앰프 노이즈 중 적어도 하나를 제거할 수 있다. 적어도 하나의 노이즈 게이트(NG)는 노이즈가 제거된 아날로그 오디오 신호를 적어도 하나의 스피커로 출력할 수 있다.
일 실시예에서, 전자 장치는 입력 오디오 신호에 대한 DRE(dynamic range enhancement)를 수행할 수 있다. DRE는 입력 오디오 신호의 동적 범위(dynamic range)를 증가시키고, 입력 오디오 신호의 노이즈 및 왜곡을 최소화할 수 있다. 예를 들어, 디지털 앰프(410)는 상기 디지털 오디오 신호에 양(+)의 디지털 게인(digital gain)을 적용할 수 있다. 예를 들어, 아날로그 앰프(430)는 상기 아날로그 오디오 신호에 음(-)의 아날로그 게인(analog gain)을 적용할 수 있다.
상기 디지털 게인의 크기와 상기 아날로그 게인의 크기는 동일할 수 있다. 예를 들어, 디지털 앰프(410) 및 아날로그 앰프(430)는 상기 양(+)의 디지털 게인 및 상기 음(-)의 아날로그 게인의 합산 게인(total gain)이 0dB가 되도록 상기 양(+)의 디지털 게인 및 상기 음(-)의 아날로그 게인을 설정함으로써, DRE(dynamic range enhancement)를 수행할 수 있다.
이와 같이, 전자 장치는 입력 오디오 신호에 대한 DRE를 수행하고, 노이즈 게이트(NG)를 이용하여 오디오 처리 과정에서 발생하는 노이즈를 제거함으로써, 노이즈가 최소화된 고해상도(hi-resolution) 음향을 구현할 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 오디오 처리 모듈(500)의 블록 구성을 도시한다.
도 5를 참조하면, 오디오 처리 모듈(500)(예: 도 3의 오디오 처리 모듈(340))은 디지털 앰프(510), DAC(520), 제1 노이즈 게이트(NG1), 아날로그 앰프(530), 부스트 앰프(540), 및 제2 노이즈 게이트(NG2)를 포함할 수 있다. 도 4의 오디오 처리 모듈(400)과 마찬가지로, 디지털 앰프(510) 및 아날로그 앰프(530)는 상기 양(+)의 디지털 게인 및 상기 음(-)의 아날로그 게인의 합산 게인(total gain)이 0dB가 되도록 상기 양(+)의 디지털 게인 및 상기 음(-)의 아날로그 게인을 설정함으로써, DRE(dynamic range enhancement)를 수행할 수 있다. 또한, 도 4의 오디오 처리 모듈(400)과 마찬가지로, 부스트 앰프(540)는 아날로그 오디오 신호를 부스팅함으로써, 피에조 스피커를 구동하기 위한 고전압 출력을 생성할 수 있다.
오디오 처리 모듈(500)은 DAC(520) 및 아날로그 앰프(530) 사이에 배치되는 제1 노이즈 게이트(NG1), 및 부스트 앰프(540) 및 적어도 하나의 스피커 사이에 배치되는 제2 노이즈 게이트(NG2)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 노이즈 게이트(NG1)는 DAC(520)에서 생성되는 DAC 노이즈를 제거할 수 있다. 예를 들어, 제2 노이즈 게이트(NG2)는 아날로그 앰프(530)에서 생성된 아날로그 앰프 노이즈, 및 부스트 앰프(540)에서 생성된 부스트 앰프 노이즈를 제거할 수 있다.
제1 노이즈 게이트(NG1)는 DAC(520)에서 생성되는 DAC 노이즈를 제거하고, DAC 노이즈가 제거된 아날로그 오디오 신호를 아날로그 앰프(530)로 출력할 수 있다. DAC 노이즈는 DAC(520)가 디지털 오디오 신호를 아날로그 오디오 신호로 변환하는 과정에서 발생하는 시스템 노이즈(system noise)일 수 있다. 예를 들어, 제1 노이즈 게이트(NG1)의 임계 레벨(threshold level)은 DAC 노이즈에 기초하여 설정될 수 있다. 예를 들어, 제1 노이즈 게이트(NG1)는 노이즈 제거 신호가 입력됨에 따라 DAC 노이즈를 제거할 수 있다.
제2 노이즈 게이트(NG2)는 아날로그 앰프(530)에서 생성된 아날로그 앰프 노이즈, 및 부스트 앰프(540)에서 생성된 부스트 앰프 노이즈를 제거하고, 아날로그 앰프 노이즈 및 부스트 앰프 노이즈가 제거된 아날로그 오디오 신호를 적어도 하나의 스피커로 출력할 수 있다. 아날로그 앰프 노이즈는 아날로그 오디오 신호가 아날로그 앰프(530)에서 증폭되는 과정에서 발생하는 노이즈일 수 있다. 부스트 앰프 노이즈는 아날로그 오디오 신호가 부스트 앰프(540)에서 부스팅되는 과정에서 발생하는 노이즈일 수 있다.
예를 들어, 제2 노이즈 게이트(NG2)의 임계 레벨(threshold level)은 아래 [수식1]에 의해 결정될 수 있다.
[수식1]
TL=(NoiseAA×GainBA)+NoiseBA
여기서, TL은 상기 노이즈 게이트의 상기 임계 레벨이고, NoiseAA는 상기 아날로그 앰프 노이즈이고, GainBA는 부스트 앰프(540) 게인이고, NoiseBA는 상기 부스트 앰프 노이즈일 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 오디오 처리 모듈(600)의 블록 구성을 도시한다.
도 6을 참조하면, 오디오 처리 모듈(600)(예: 도 3의 오디오 처리 모듈(340))은 디지털 앰프(610), DAC(620), 제1 노이즈 게이트(NG1), 아날로그 앰프(630), 제3 노이즈 게이트(NG3), 부스트 앰프(640), 및 제2 노이즈 게이트(NG2)를 포함할 수 있다. 도 4의 오디오 처리 모듈(400)과 마찬가지로, 디지털 앰프(610) 및 아날로그 앰프(630)는 상기 양(+)의 디지털 게인 및 상기 음(-)의 아날로그 게인의 합산 게인(total gain)이 0dB가 되도록 상기 양(+)의 디지털 게인 및 상기 음(-)의 아날로그 게인을 설정함으로써, DRE(dynamic range enhancement)를 수행할 수 있다. 또한, 도 4의 오디오 처리 모듈(400)과 마찬가지로, 부스트 앰프(640)는 아날로그 오디오 신호를 부스팅함으로써, 피에조 스피커를 구동하기 위한 고전압 출력을 생성할 수 있다.
오디오 처리 모듈(600)은 DAC(620) 및 아날로그 앰프(630) 사이에 배치되는 제1 노이즈 게이트(NG1), 부스트 앰프(640) 및 적어도 하나의 스피커 사이에 배치되는 제2 노이즈 게이트(NG2), 및 아날로그 앰프(630) 및 부스트 앰프(640) 사이에 배치되는 제3 노이즈 게이트(NG3)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 노이즈 게이트(NG1)는 DAC(620)에서 생성되는 DAC 노이즈를 제거할 수 있다. 예를 들어, 제2 노이즈 게이트(NG2)는 부스트 앰프(640)에서 생성된 부스트 앰프 노이즈를 제거할 수 있다. 예를 들어, 제3 노이즈 게이트(NG3)는 아날로그 앰프(630)에서 생성된 아날로그 앰프 노이즈를 제거할 수 있다.
제1 노이즈 게이트(NG1)는 DAC(620)에서 생성되는 DAC 노이즈를 제거하고, DAC 노이즈가 제거된 아날로그 오디오 신호를 아날로그 앰프(630)로 출력할 수 있다. DAC 노이즈는 DAC(620)가 디지털 오디오 신호를 아날로그 오디오 신호로 변환하는 과정에서 발생하는 시스템 노이즈(system noise)일 수 있다. 예를 들어, 제1 노이즈 게이트(NG1)의 임계 레벨(threshold level)은 DAC 노이즈에 기초하여 설정될 수 있다. 예를 들어, 제1 노이즈 게이트(NG1)는 노이즈 제거 신호가 입력됨에 따라 DAC 노이즈를 제거할 수 있다.
제3 노이즈 게이트(NG3)는 아날로그 앰프(630)에서 생성된 아날로그 앰프 노이즈를 제거하고, 아날로그 앰프 노이즈가 제거된 아날로그 오디오 신호를 부스트 앰프(640)로 출력할 수 있다. 아날로그 앰프 노이즈는 아날로그 오디오 신호가 아날로그 앰프(630)에서 증폭되는 과정에서 발생하는 노이즈일 수 있다. 예를 들어, 제3 노이즈 게이트(NG3)의 임계 레벨(threshold level)은 아날로그 앰프 노이즈에 기초하여 설정될 수 있다.
제2 노이즈 게이트(NG2)는 부스트 앰프(640)에서 생성된 부스트 앰프 노이즈를 제거하고, 부스트 앰프 노이즈가 제거된 아날로그 오디오 신호를 적어도 하나의 스피커로 출력할 수 있다. 부스트 앰프 노이즈는 아날로그 오디오 신호가 부스트 앰프(640)에서 부스팅되는 과정에서 발생하는 노이즈일 수 있다. 예를 들어, 제2 노이즈 게이트(NG2)의 임계 레벨(threshold level)은 부스트 앰프 노이즈에 기초하여 설정될 수 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 오디오 처리 모듈(700)의 블록 구성을 도시한다.
도 7을 참조하면, 오디오 처리 모듈(700)(예: 도 3의 오디오 처리 모듈(340))은 디지털 앰프(710), DAC(720), 제1 노이즈 게이트(NG1), 부스트 앰프(730), 아날로그 앰프(740), 및 제2 노이즈 게이트(NG2)를 포함할 수 있다. 도 4의 오디오 처리 모듈(400)과 마찬가지로, 디지털 앰프(710) 및 아날로그 앰프(740)는 상기 양(+)의 디지털 게인 및 상기 음(-)의 아날로그 게인의 합산 게인(total gain)이 0dB가 되도록 상기 양(+)의 디지털 게인 및 상기 음(-)의 아날로그 게인을 설정함으로써, DRE(dynamic range enhancement)를 수행할 수 있다. 또한, 도 4의 오디오 처리 모듈(400)과 마찬가지로, 부스트 앰프(730)는 아날로그 오디오 신호를 부스팅함으로써, 피에조 스피커를 구동하기 위한 고전압 출력을 생성할 수 있다.
한편, 도 7의 오디오 처리 모듈(700)은, 도 4의 오디오 처리 모듈(400)과 달리, 고전압 출력을 생성을 위한 아날로그 오디오 신호에 대한 부스팅이 수행된 이후, 부스팅된 상기 아날로그 오디오 신호에 대한 증폭이 수행될 수 있다.
이 경우, 부스팅된 상기 아날로그 오디오 신호에 대한 증폭을 수행하기 위하여 아날로그 앰프(740)에 도 4의 오디오 처리 모듈(400) 대비 높은 전원 전압이 필요할 수 있다.
도 8은 일 실시예에 따른 오디오 처리 모듈(800)의 블록 구성을 도시한다.
도 8을 참조하면, 오디오 처리 모듈(800)(예: 도 3의 오디오 처리 모듈(340))은 디지털 앰프(810), DAC(820), 제1 노이즈 게이트(NG1), 부스트 앰프(830), 아날로그 앰프(840), 및 제2 노이즈 게이트(NG2)를 포함할 수 있다. 도 8의 오디오 처리 모듈(800)은, 도 7의 오디오 처리 모듈(700)과 마찬가지로, 고전압 출력을 생성을 위한 아날로그 오디오 신호에 대한 부스팅이 수행된 이후, 부스팅된 상기 아날로그 오디오 신호에 대한 증폭이 수행될 수 있다.
한편, 도 8에서 보듯이, 부스트 앰프(830)는 적어도 두 개의 서브-앰프(예: Sub-Amp1, Sub-Amp2, Sub-Amp3, …, Sub-AmpN)를 포함할 수 있다. 상기 적어도 두 개의 서브-앰프는 부스트 앰프(830) 내에서 상호 병렬되어 배치될 수 있다. 상기 적어도 두 개의 서브-앰프가 상호 병렬 연결됨에 기초하여, 부스트 앰프(830)에 의해 부스팅된 상기 아날로그 오디오 신호의 신호대잡음비(SNR(signal to nise ratio))가 증가할 수 있다.
구체적으로, 적어도 두 개의 서브-앰프에서 부스팅되는 아날로그 오디오 신호는 상호 상관관계를 가질 수 있다(correlated). 예를 들어, 병렬 연결된 N개의 서브-앰프에서 부스팅되는 아날로그 오디오 신호는 N배로 증가할 수 있다. 반면에, 적어도 두 개의 서브-앰프에서 발생되는 부스트 앰프 노이즈는 상호 상관관계가 없을 수 있다(uncorrelated). 예를 들어, 병렬 연결된 N개의 서브-앰프에서 발생되는 부스트 앰프 노이즈는
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배로 증가할 수 있다. 이와 같이, 병렬 연결된 N개의 서브-앰프에서 아날로그 오디오 신호 및 부스트 앰프 노이즈의 상관관계 차이에 기초하여, 상기 아날로그 오디오 신호의 신호대잡음비(signal to noise ratio)가 증가할 수 있다.
도 9는 일 실시예에 따른 오디오 처리 모듈(900)의 블록 구성을 도시한다.
도 9를 참조하면, 오디오 처리 모듈(900)(예: 도 3의 오디오 처리 모듈(340))은 비트 뎁스 컨버터(910), DAC(920), 제1 노이즈 게이트(NG1), 아날로그 앰프(930), 및 제2 노이즈 게이트(NG2)를 포함할 수 있다. 오디오 처리 모듈(900)은 상기 디지털 앰프 및 상기 부스트 앰프가 통합된 비트 뎁스 컨버터(910)(bit-depth converter)를 포함할 수 있다.
비트 뎁스 컨버터(910) 및 아날로그 앰프(930)는 상기 양(+)의 디지털 게인 및 상기 음(-)의 아날로그 게인의 합산 게인(total gain)이 0dB가 되도록 상기 양(+)의 디지털 게인 및 상기 음(-)의 아날로그 게인을 설정함으로써, DRE(dynamic range enhancement)를 수행할 수 있다.
또한, 비트 뎁스 컨버터(910)는 디지털 오디오 신호를 부스팅함으로써, 피에조 스피커를 구동하기 위한 고전압 출력을 생성할 수 있다. 예를 들어, 상기 비트 뎁스 컨버터(910)는 상기 디지털 오디오 신호의 비트 뎁스를 변경함으로써, 상기 디지털 게인을 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 비트 뎁스 컨버터(910)는 입력 오디오 신호(예: 24bit fixed)의 비트 뎁스를 증가시킴으로써, 디지털 오디오 신호(예: 32bit float)를 출력할 수 있다. 비트 뎁스가 증가됨에 따라 헤드룸(headroom)이 확보되므로, 디지털 오디오 신호(예: 32bit float)는 오버플로우(overflow)가 방지되고, 높은 디지털 게인이 적용될 수 있다.
도 10은 일 실시예에 따른 오디오 처리 모듈(1000)의 블록 구성을 도시한다.
도 10을 참조하면, 오디오 처리 모듈(1000)(예: 도 3의 오디오 처리 모듈(340))은 디지털 앰프(1010), DAC(1020), 제1 노이즈 게이트(NG1), 아날로그 앰프(1030), 부스트 앰프(1040), 및 제2 노이즈 게이트(NG2)를 포함할 수 있다. 도 4의 오디오 처리 모듈(400)과 마찬가지로, 디지털 앰프(1010) 및 아날로그 앰프(1030)는 상기 양(+)의 디지털 게인 및 상기 음(-)의 아날로그 게인의 합산 게인(total gain)이 0dB가 되도록 상기 양(+)의 디지털 게인 및 상기 음(-)의 아날로그 게인을 설정함으로써, DRE(dynamic range enhancement)를 수행할 수 있다. 또한, 도 4의 오디오 처리 모듈(400)과 마찬가지로, 부스트 앰프(1040)는 아날로그 오디오 신호를 부스팅함으로써, 피에조 스피커를 구동하기 위한 고전압 출력을 생성할 수 있다.
일 실시예에서, DAC(1020)는 적어도 두 개 이상의 채널을 분리하여 처리하기 위하여 다중-DAC(multi-DAC)로 구현될 수 있다. 예를 들어, DAC(1020)는 왼쪽 채널(left channel) 및 오른쪽 채널(right channel)을 각각 처리하기 위하여 2-DAC(1020)로 구현될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 적어도 하나의 스피커는 2 웨이 스피커(2 way-speaker)로 구현될 수 있다. 예를 들어, 상기 적어도 하나의 스피커는 우퍼(woofer)로 동작하는 코일(coil) 스피커 및 트위터(tweeter)로 동작하는 피에조(piezo) 스피커를 포함할 수 있다. 아날로그 앰프(1030)로부터 출력된 아날로그 오디오 신호는 분기되어 상기 코일 스피커 및 상기 피에조 스피커 중 적어도 하나로 출력될 수 있다. 상기 코일 스피커는 상기 아날로그 앰프(1030)에서 증폭된 제1 아날로그 오디오 신호를 수신할 수 있다. 상기 피에조 스피커는 상기 제1 아날로그 오디오 신호가 상기 부스트 앰프(1040)에서 상기 기준 고전압 이상으로 부스팅되고 제2 노이즈 게이트(NG2)에서 아날로그 앰프(1030)에서 생성된 아날로그 앰프 노이즈, 및 부스트 앰프(1040)에서 생성된 부스트 앰프 노이즈를 제거된 제2 아날로그 오디오 신호를 수신할 수 있다.
도 11은 일 실시예에 따른 전자 장치를 이용한 음향 출력 방법을 도시한다. 예를 들어, 도 11에 도시되는 음향 출력 방법은 도 1의 전자 장치(101)에 기초하여 구현될 수 있다.
일 예에 따르면, 음향 출력 방법의 동작 1110에서, 디지털 앰프(예: 도 4의 디지털 앰프(410))는 디지털 오디오 신호에 디지털 게인(digital gain)을 적용함으로써, 디지털 오디오 신호를 디지털 방식으로 증폭할 수 있다. 예를 들어, 디지털 앰프는 입력된 디지털 오디오 신호를 숫자로 변환하고, 디지털 오디오 신호에 곱해지는 숫자의 크기를 조절함으로써, 출력되는 디지털 오디오 신호의 크기를 증폭할 수 있다.
일 예에 따르면, 음향 출력 방법의 동작 1120에서, DAC(예: 도 4의 DAC(420))는 디지털 앰프(예: 도 4의 디지털 앰프(410))로부터 디지털 오디오 신호를 수신하고, 디지털 오디오 신호를 아날로그 오디오 신호로 변환할 수 있다. 예를 들어, DAC는 디지털 오디오 신호를 이진수(binary number)에서 아날로그 전압으로 변환하여 아날로그 오디오 신호를 생성할 수 있다.
일 예에 따르면, 음향 출력 방법의 동작 1130에서, 아날로그 앰프(예: 도 4의 아날로그 앰프(430))는 아날로그 오디오 신호에 아날로그 게인(analog gain)을 적용함으로써, 아날로그 오디오 신호를 아날로그 방식으로 증폭할 수 있다. 예를 들어, 아날로그 앰프는 입력된 아날로그 오디오 신호에 곱해지는 전압을 조절함으로써, 출력되는 아날로그 오디오 신호의 크기를 증폭할 수 있다.
일 실시예에서, 음향 출력 방법은 입력 오디오 신호에 대한 DRE(dynamic range enhancement)를 수행할 수 있다. DRE는 입력 오디오 신호의 동적 범위(dynamic range)를 증가시키고, 입력 오디오 신호의 노이즈 및 왜곡을 최소화할 수 있다. 예를 들어, 상기 디지털 오디오 신호를 증폭하는 동작은 상기 디지털 오디오 신호에 양(+)의 디지털 게인(digital gain)을 적용할 수 있다. 예를 들어, 상기 아날로그 오디오 신호를 증폭하는 동작은 상기 아날로그 오디오 신호에 음(-)의 아날로그 게인(analog gain)을 적용할 수 있다.
상기 디지털 오디오 신호를 증폭하는 동작 및 상기 아날로그 오디오 신호를 증폭하는 동작은 상기 양(+)의 디지털 게인 및 상기 음(-)의 아날로그 게인의 합산 게인(total gain)이 0dB가 되도록 상기 양(+)의 디지털 게인 및 상기 음(-)의 아날로그 게인을 설정함으로써, DRE(dynamic range enhancement)를 수행할 수 있다.
일 예에 따르면, 음향 출력 방법의 동작 1140에서, 부스트 앰프(예: 도 4의 부스트 앰프(440))는 아날로그 오디오 신호를 기준 고전압(reference high voltage) 이상으로 부스팅할 수 있다. 예를 들어, 부스트 앰프는 아날로그 오디오 신호를 부스팅함으로써, 피에조 스피커를 구동하기 위한 고전압 출력을 생성할 수 있다. 상기 기준 고전압은 상기 피에조 스피커를 구동하기 위한 최소 전압일 수 있다.
일 예에 따르면, 음향 출력 방법의 동작 1150에서, 적어도 하나의 노이즈 게이트(예: 도 4의 노이즈 게이트(NG))는 아날로그 오디오 신호에 포함된 노이즈를 제거할 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 노이즈 게이트는 DAC에서 생성된 DAC 노이즈, 아날로그 앰프에서 생성된 아날로그 앰프 노이즈, 및 부스트 앰프에서 생성된 부스트 앰프 노이즈 중 적어도 하나를 제거할 수 있다. 적어도 하나의 노이즈 게이트는 노이즈가 제거된 아날로그 오디오 신호를 적어도 하나의 스피커로 출력할 수 있다.
일 예에 따르면, 음향 출력 방법의 동작 1160에서, 오디오 처리 모듈은 아날로그 오디오 신호를 적어도 하나의 스피커로 출력할 수 있다. 상기 적어도 하나의 스피커는 피에조(piezo) 스피커를 포함할 수 있다. 예를 들어, 오디오 처리 모듈은 아날로그 오디오 신호가 부스팅된 고전압 출력을 적어도 하나의 피에조 스피커로 출력할 수 있다.
적어도 하나의 스피커는 아날로그 오디오 신호에 기초하여 음향을 출력할 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 피에조 스피커는 오디오 처리 모듈로부터 아날로그 오디오 신호가 부스팅된 고전압 출력을 수신하고, 아날로그 오디오 신호에 기초하여 고해상도 음향을 사용자에게 출력할 수 있다.
이와 같이, 본 개시의 음향을 출력하는 전자 장치 및 이를 이용한 음향 출력 방법은 입력 오디오 신호에 대한 DRE(dynamic range enhancement)를 수행하고, 노이즈 게이트를 이용하여 오디오 처리 과정에서 발생하는 노이즈를 제거함으로써, 노이즈가 최소화된 고해상도(hi-resolution) 음향을 구현할 수 있다.
또한, 본 개시의 음향을 출력하는 전자 장치 및 이를 이용한 음향 출력 방법은 입력 오디오 신호를 기준 고전압(reference high voltage) 이상으로 부스팅(boosting)함으로써, 고전압 출력이 필요한 피에조(piezo) 스피커를 구동할 수 있다.
다만, 이에 대해서는 상술한 바 있으므로, 그에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 12a는 일 실시예에 따른 웨어러블 전자 장치의 블록 구성을 도시한다.
도 12a를 참조하면, 웨어러블 전자 장치(1200)는 제1 무선 이어폰(1200-1) 및 제2 무선 이어폰(1200-2)을 포함할 수 있다. 제1 무선 이어폰(1200-1) 및 제2 무선 이어폰(1200-2)은 실질적으로 동일하거나 유사한 구성을 포함할 수 있다. 제1 무선 이어폰(1200-1) 및 제2 무선 이어폰(1200-2)은 실질적으로 동일하거나 유사한 기능을 수행할 수 있다. 웨어러블 전자 장치(1200)는 도 1에 개시된 전자 장치(101)에 포함된 구성 요소 중 적어도 일부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 웨어러블 전자 장치(1200)는 도 1의 오디오 모듈(170)을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 제1 무선 이어폰(1200-1)은 제1 스피커(1220-1), 제1 마이크(1230-1), 제1 센서 모듈(1276-1), 제1 프로세서(1260-1) 및/또는 제1 통신 모듈(1290-1)을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 제2 무선 이어폰(1200-2)은 제2 스피커(1220-2), 제2 마이크(1230-2), 제2 센서 모듈(1276-2), 제2 프로세서(1260-2) 및/또는 제2 통신 모듈(1290-2)을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 웨어러블 전자 장치(1200)(예: 제1 무선 이어폰(1200-1) 및/또는 제2 무선 이어폰(1200-2))는 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(101))와 무선 통신을 통해 작동적으로 연결되고, 다양한 정보를 송신 및/또는 수신할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 제1 스피커(1220-1) 및/또는 제2 스피커(1220-2)는 도 1의 음향 출력 모듈(155)을 포함할 수 있다. 제1 마이크(1230-1) 및/또는 제2 마이크(1230-2)는 도 1의 입력 모듈(150)을 포함할 수 있다. 제1 센서 모듈(1276-1) 및/또는 제2 센서 모듈(1276-2)은 도 1의 센서 모듈(176)을 포함할 수 있다. 제1 프로세서(1260-1) 및/또는 제2 프로세서(1260-2)는 도 1의 프로세서(120)를 포함할 수 있다. 제1 통신 모듈(1290-1) 및/또는 제2 통신 모듈(1290-2)은 도 1의 통신 모듈(190)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 스피커(1220-1)는 트위터 스피커 및 코일 스피커 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 스피커(1220-2)는 트위터 스피커 및 코일 스피커 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 제1 스피커(1220-1) 및/또는 제2 스피커(1220-2)는 웨어러블 전자 장치(1200)에 입력된 입력 신호(예: 음향 신호 및/또는 오디오 신호)에 기초하여 아날로그 음향을 생성할 수 있다. 제1 스피커(1220-1) 및/또는 제2 스피커(1220-2)는 스피커 홀을 통해 상기 아날로그 음향을 사용자에게 출력할 수 있다.
일 실시예에서, 제1 마이크(1230-1) 및/또는 제2 마이크(1230-2)는 웨어러블 전자 장치(1200)의 주변에서 발생하는 음향(예: 음향 신호 및/또는 오디오 신호)를 수신할 수 있다. 제1 마이크(1230-1) 및/또는 제2 마이크(1230-2)는 사운드 홀(예: 도 12b의 사운드 홀(1255))을 통해 입력되는 음향을 전기적인 신호로 변환할 수 있다. 제1 마이크(1230-1)는 변환된 전기적인 신호를 제1 프로세서(1260-1)에 전달할 수 있고, 제2 마이크(1230-2)는 변환된 전기적인 신호를 제2 프로세서(1260-2)에 전달할 수 있다.
일 실시예에서, 제1 센서 모듈(1276-1) 및/또는 제2 센서 모듈(1276-2)은 웨어러블 전자 장치(1200)의 회전 방향, 회전 속도 및/또는 회전 각도를 검출할 수 있다. 제1 센서 모듈(1276-1) 및/또는 제2 센서 모듈(1276-2)은 자이로 센서(예: 회전 감지 센서) 및/또는 가속도 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 자이로 센서(예: 회전 감지 센서)는 웨어러블 전자 장치(1200)의 각 축을 기준으로 작용하는 각속도 및/또는 각도와 관련된 신호를 측정할 수 있다. 예를 들어, 자이로 센서(예: 회전 감지 센서)는 기준 축을 중심으로 roll, pitch, yaw 축의 시간 단위 당 회전 각도의 변화량을 측정할 수 있다. 예를 들어, 가속도 센서는 웨어러블 전자 장치(1200)의 가속도와 관련된 신호를 측정할 수 있다. 예를 들어, 가속도 센서는 기준 축을 중심으로 roll, pitch, yaw 축의 회전 각도를 측정할 수 있다.
일 실시예에서, 제1 통신 모듈(1290-1) 및/또는 제2 통신 모듈(1290-2)은 네트워크(예: 도 1의 제1 네트워크(198) 및/또는 제2 네트워크(199))를 통하여 도 1의 전자 장치(101) 및/또는 외부 전자 장치(102, 104, 108)와 통신하여 다양한 정보를 수신 및/또는 송신할 수 있다.
일 실시예에서, 제1 프로세서(1260-1)는 제1 통신 모듈(1290-1)과 전기적으로 연결될 수 있고, 제2 프로세서(1260-2)는 제2 통신 모듈(1290-2)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제1 프로세서(1260-1)는 제1 통신 모듈(1290-1)을 통해 전자 장치(101) 및/또는 외부 전자 장치(102, 104, 108)로부터 수신된 다양한 정보를 처리할 수 있다. 제2 프로세서(1260-2)는 제2 통신 모듈(1290-2)을 통해 전자 장치(101) 및/또는 외부 전자 장치(102, 104, 108)로부터 수신된 다양한 정보를 처리할 수 있다. 제1 프로세서(1260-1)는 제1 통신 모듈(1290-1)을 통해 다양한 정보를 전자 장치(101) 및/또는 외부 전자 장치(102, 104, 108)에 전달할 수 있다. 제2 프로세서(1260-2)는 제2 통신 모듈(1290-2)을 통해 다양한 정보를 전자 장치(101) 및/또는 외부 전자 장치(102, 104, 108)에 전달할 수 있다.
일 실시예에서, 제1 프로세서(1260-1)는 제1 스피커(1220-1), 제1 마이크(1230-1), 제1 센서 모듈(1276-1) 및 제1 통신 모듈(1290-1)과 작동적 또는 전기적으로 연결될 수 있다. 제 2 프로세서(1260-2)는 제2 스피커(1220-2), 제2 마이크(1230-2), 제2 센서 모듈(1276-2) 및 제2 통신 모듈(1290-2)과 작동적 또는 전기적으로 연결될 수 있다.
도 12b는 일 실시예에 따른 웨어러블 전자 장치의 외부 구성을 도시하고, 도 12c는 일 실시예에 따른 웨어러블 전자 장치의 내부 구성을 도시한다.
일 실시예에서, 도 12b 및 도 12c에 개시된 웨어러블 전자 장치(1200)는 도 12a에 개시된 제1 무선 이어폰(1200-1) 또는 제2 무선 이어폰(1200-2)일 수 있다. 또한, 도 12b 및 도 12c에 개시된 웨어러블 전자 장치(1200)는 도 12a에 개시된 제1 무선 이어폰(1200-1) 또는 제2 무선 이어폰(1200-2)에서 설명된 실시예들을 실질적으로 동일하게 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 웨어러블 전자 장치(1200)는 사용자의 귀에 착용하고, 음악 또는 동영상의 음향을 출력하거나 사용자의 음성을 처리할 수 있다. 일 실시예에서, 웨어러블 전자 장치(1200)는 스탠드 얼론(stand-alone) 방식을 통해 독립적으로 동작하거나, 인터랙션(interaction) 방식을 통해 외부 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(101), 전자 장치(102, 104) 및/또는 서버(108))와 연계하여 동작할 수 있다. 예를 들어, 웨어러블 전자 장치(1200)가 스탠드 얼론 방식을 통해 동작하는 경우, 웨어러블 전자 장치(1200)는 자체적으로 재생되는 음악 또는 동영상에 대응하는 음향을 출력하거나 사용자의 음성을 수신하여 처리할 수 있다. 예를 들어, 웨어러블 전자 장치(1200)가 인터랙션 방식을 통해 동작하는 경우, 웨어러블 전자 장치(1200)는 스마트 폰과 같은 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(101))와 블루투스 통신을 통해 페어링(pairing)되고, 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(101))로부터 수신된 데이터를 변환하여 음향을 출력하거나 사용자의 음성을 수신하여 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(101))에 전송할 수 있다.
도 12b 및 도 12c를 참조하면, 웨어러블 전자 장치(1200)(예: 제1 무선 이어폰(1200-1) 및/또는 제2 무선 이어폰(1200-2))는 하우징(1210), 스피커(1220)(예: 제1 스피커(1220-1) 또는 제2 스피커(1220-2)), 마이크(1230)(예: 제1 마이크(1230-1) 또는 제2 마이크(1230-2)), 인쇄 회로 기판(1240), 사운드 홀 커버(1250), 센서 모듈(1276)(예: 제1 센서 모듈(1276-1) 또는 제2 센서 모듈(1276-2)), 및/또는 배터리(1280)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 웨어러블 전자 장치(1200)는 상술한 구성에 한정되지 않고, 다른 다양한 구성요소를 더 포함할 수도 있다.
일 실시예에서, 하우징(1210)은 스피커(1220)(예: 제1 스피커(1220-1) 또는 제2 스피커(1220-2)), 마이크(1230)(예: 제1 마이크(1230-1) 또는 제2 마이크(1230-2)), 인쇄 회로 기판(1240), 및/또는 센서 모듈(1276)(예: 제1 센서 모듈(1276-1) 또는 제2 센서 모듈(1276-2))을 내부에 수용하고 보호할 수 있다. 하우징(1210)은 제1 하우징(1210a)(예: 상부 하우징) 및 제2 하우징(1210b)(예: 하부 하우징)을 포함할 수 있다. 제1 하우징(1210a)(예: 상부 하우징) 및 제2 하우징(1210b)(예: 하부 하우징)은 착탈 가능하게 결합될 수 있다. 제1 하우징(1210a)(예: 상부 하우징) 및 제2 하우징(1210b)(예: 하부 하우징)은 일체로 형성될 수도 있다.
일 실시예에서, 하우징(1210)은 사용자의 귓속에 삽입되기 위한 돌출부(1211)를 포함할 수 있다. 하우징(1210)은 돌출부(1211)와 일체로 연결될 수 있다. 돌출부(1211)는 하우징(1210)의 일부를 구성할 수 있다. 예를 들어, 돌출부(1211)는 하우징(1210)의 일부로부터 외부 방향으로 실질적으로 원통형의 형상으로 돌출될 수 있다. 돌출부(1211)는 내부에 사운드 홀(1255)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 사운드 홀(1255)은 스피커(1220)(예: 제1 스피커(1220-1) 또는 제2 스피커(1220-2))와 연통된 스피커 홀(미도시) 및/또는 마이크(1230)(예: 제 1 마이크(1230-1) 또는 제 2 마이크(1230-2))와 연통된 마이크 홀(미도시)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 스피커 홀(미도시)과 마이크 홀(미도시)은 파티션(partition)에 의해 물리적으로 분리될 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 스피커 홀(미도시)과 마이크 홀(미도시)은 상기 파티션에 의해 분리되지 않을 수도 있다.
일 실시예에서, 스피커(1220)(예: 제1 스피커(1220-1) 또는 제2 스피커(1220-2))는 전기적인 신호를 음향(예: 오디오 신호)로 변환시키고, 변환된 음향을 사운드 홀(1255)을 통해 출력할 수 있다. 스피커(1220)는 인쇄 회로 기판(1240)에 배치된 프로세서(예: 제1 프로세서(1260-1) 또는 제2 프로세서(1260-2))로부터 전기적인 신호를 수신할 수 있다. 일 실시예에서, 스피커(1220)(예: 제1 스피커(1220-1) 또는 제2 스피커(1220-2))는 원통형의 형상으로 구성될 수 있다. 스피커(1220)(예: 제1 스피커(1220-1) 또는 제2 스피커(1220-2))는 인쇄 회로 기판(1240)과 전기적으로 연결될 수 있다.
예를 들어, 도 12c에서 보듯이, 스피커(1220)(예: 제1 스피커(1220-1) 또는 제2 스피커(1220-2))는 트위터 스피커(1220a) 및 우퍼 스피커(1220b) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 트위터 스피커(1220a)는 고음 주파수를 출력하는 스피커 유닛으로, 스피커의 고음 영역을 담당할 수 있다. 예를 들어, 트위터 스피커(1220a)는 진동판의 크기가 작고, 진동의 범위가 좁으며, 고음 출력을 강조할 수 있다. 우퍼 스피커(1220b)는 저음 주파수를 출력하는 대형 스피커 유닛으로, 스피커의 저음 영역을 담당할 수 있다. 예를 들어, 우퍼 스피커(1220b)는 진동판의 크기가 크고, 진동의 범위가 넓으며, 저음 출력을 강조할 수 있다.
일 실시예에서, 트위터 스피커(1220a) 및 우퍼 스피커(1220b) 중 적어도 하나는 피에조 스피커(예: 도 4의 스피커(SPK))로 구현될 수 있다. 예를 들어, 트위터 스피커(1220a) 및 우퍼 스피커(1220b) 중 적어도 하나는 디스크 피에조 스피커(disk piezo speaker), 베이스 스트립 피에조 스피커(bass strip piezo speaker), 트위터 피에조 스피커(tweeter piezo speaker), 유리/세라믹 피에조 스피커(glass/ceramic piezo speaker), 및 플레인 폼 피에조 스피커(plain form piezo speaker) 중 적어도 하나일 수 있다. 예를 들어, 피에조 스피커(예: 도 4의 스피커(SPK))는 고음 주파수를 출력하는 트위터 스피커(1220a)로서, 고음 영역을 담당할 수 있다. 예를 들어, 피에조 스피커(예: 도 4의 스피커(SPK))는 저음 주파수를 출력하는 우퍼 스피커(1220b)로서, 저음 영역을 담당할 수 있다. 예를 들어, 피에조 스피커(예: 도 4의 스피커(SPK))는 고음 주파수 및 저음 주파수를 모두 출력하는 통합 스피커로서, 고음 영역 및 저음 영역을 모두 담당할 수 있다.
일 실시예에서, 마이크(1230)(예: 제1 마이크(1230-1) 또는 제2 마이크(1230-2))는 사운드 홀(1255)을 통해 입력되는 음향을 전기적인 신호로 변환시킬 수 있다. 마이크(1230)(예: 제1 마이크(1230-1) 또는 제2 마이크(1230-2))는 상기 변환된 전기적인 신호를 인쇄 회로 기판(1240)에 배치된 프로세서(예: 제1 프로세서(1260-1) 또는 제2 프로세서(1260-2))에 전달할 수 있다. 일 실시예에서, 마이크(1230)(예: 제1 마이크(1230-1) 또는 제2 마이크(1230-2))는 적어도 하나의 외부 마이크 및/또는 적어도 하나의 내부 마이크를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 12a를 참조하면, 적어도 하나의 외부 마이크는 하우징(1210)(예: 제1 하우징(1210a))의 외면에 배치될 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 내부 마이크는 하우징(1210) 내의 인쇄 회로 기판(1240)과 인접한 위치에 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 인쇄 회로 기판(1240)에는 프로세서(예: 제1 프로세서(1260-1) 또는 제2 프로세서(1260-2))가 배치될 수 있다. 프로세서(예: 제1 프로세서(1260-1) 또는 제2 프로세서(1260-2))는 스피커(1220), 마이크(1230) 및 센서 모듈(1276)과 전기적으로 연결될 수 있다. 프로세서(예: 제1 프로세서(1260-1) 또는 제2 프로세서(1260-2))는 스피커(1220), 마이크(1230) 및 센서 모듈(1276)과 관련된 신호들을 처리할 수 있다. 인쇄 회로 기판(1240)은 플렉서블 인쇄 회로 기판을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 사운드 홀 커버(1250)는 돌출부(1211)의 단부에 배치될 수 있다. 사운드 홀 커버(1250)는 돌출부(1211)의 단부를 덮을 수 있다. 하우징(1210)은 사운드 홀 커버(1250)를 통해, 사운드 홀(1255)의 내부에 이물질이 유입되지 않게 할 수 있다. 사운드 홀 커버(1250)는 사운드 홀(1255)을 통해 음향이 출입될 수 있도록 적어도 하나의 홀을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 사운드 홀 커버(1250)는 그릴 메쉬(grill mesh)를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 센서 모듈(1276)(예: 제1 센서 모듈(1276-1) 또는 제2 센서 모듈(1276-2))은 인쇄 회로 기판(1240)에 배치된 프로세서(예: 제1 프로세서(1260-1) 또는 제2 프로세서(1260-2))와 전기적으로 연결될 수 있다. 센서 모듈(1276)(예: 제1 센서 모듈(1276-1) 또는 제2 센서 모듈(1276-2))은 웨어러블 전자 장치(1200)의 회전 방향, 회전 속도 및/또는 회전 각도를 검출할 수 있다. 예를 들어, 센서 모듈(1276)(예: 제1 센서 모듈(1276-1) 또는 제2 센서 모듈(1276-2))은 자이로 센서(예: 회전 감지 센서), 및/또는 가속도 센서를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 배터리(1280)는 웨어러블 전자 장치(1200)의 적어도 하나의 구성요소(예: 스피커(1220), 마이크(1230), 인쇄 회로 기판(1240), 센서 모듈(1276))에 전력을 공급할 수 있다. 예를 들어, 배터리(1280)는 재충전 가능한 2차 전지 및 연료 전지 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 13은 일 실시예에 따른 전자 장치(1310)와 전기적으로 연결된 웨어러블 장치(1320)를 도시한다.
도 13을 참조하면, 전자 장치(1310) 및 적어도 하나의 웨어러블 장치(1320)는 데이터 통신을 수행할 수 있다.
전자 장치(1310)는 입력 데이터를 생성하고, 상기 입력 데이터를 적어도 하나의 웨어러블 장치(1320)에 출력할 수 있다. 예를 들어, 상기 입력 데이터는 입력 오디오 신호를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(1310)는 스마트폰, 태블릿 PC, 카메라, 텔레비전, 홈시스템 제어 장치, 자동차 중 적어도 하나일 수 있다.
적어도 하나의 웨어러블 장치(1320)는 전자 장치(1310)로부터 수신한 입력 데이터에 기초하여 소정의 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 웨어러블 장치(1320)는 전자 장치(1310)로부터 수신한 입력 오디오 신호에 기초하여 아날로그 오디오 신호를 생성하고, 아날로그 오디오 신호에 기초하여 음향을 출력할 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 웨어러블 장치(1320)는 스마트 이어폰(1321), 스마트 워치(1322), 스마트 글래스(1323), 및 스마트 링(1324) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 예에 따르면, 적어도 하나의 웨어러블 장치(1320)는 오디오 처리 모듈(예: 도 4의 오디오 처리 모듈(400)) 및 스피커(예: 도 4의 스피커(SPK))를 포함할 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 웨어러블 장치(1320)는 디지털 오디오 신호를 증폭하는 디지털 앰프, 디지털 오디오 신호를 아날로그 오디오 신호로 변환하는 DAC, 아날로그 오디오 신호를 증폭하는 아날로그 앰프, 아날로그 오디오 신호를 기준 고전압(reference high voltage) 이상으로 부스팅하는 부스트 앰프, 및 아날로그 오디오 신호에 포함된 노이즈를 제거하는 적어도 하나의 노이즈 게이트 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 스피커는 피에조 스피커(piezo speaker)를 포함할 수 있다.
따라서, 적어도 하나의 웨어러블 장치(1320)는 입력 오디오 신호에 대한 DRE를 수행하고, 노이즈 게이트를 이용하여 오디오 처리 과정에서 발생하는 노이즈를 제거함으로써, 노이즈가 최소화된 고해상도(hi-resolution) 음향을 구현할 수 있다.
본 개시의 실시예들에 따른 음향을 출력하는 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(101))는 적어도 하나의 명령어를 저장하는 메모리(예: 도 1의 메모리(130)), 상기 적어도 하나의 명령어를 실행하는 프로세서(예: 도 1의 프로세서(120)), 적어도 하나의 스피커(예: 도 1의 음향 출력 모듈(155)), 및 입력 오디오 신호를 처리하여 상기 적어도 하나의 스피커로 출력하는 오디오 처리 모듈(예: 도 1의 오디오 모듈(170))을 포함할 수 있다. 상기 오디오 처리 모듈은 디지털 오디오 신호를 증폭하는 디지털 앰프(예: 도 4의 디지털 앰프(410)), 상기 디지털 오디오 신호를 아날로그 오디오 신호로 변환하는 DAC(예: 도 4의 DAC(420)), 상기 아날로그 오디오 신호를 증폭하는 아날로그 앰프(예: 도 4의 아날로그 앰프(430)), 상기 아날로그 오디오 신호를 기준 고전압(reference high voltage) 이상으로 부스팅하는 부스트 앰프(예: 도 4의 부스트 앰프(440)), 및 상기 아날로그 오디오 신호에 포함된 노이즈를 제거하는 적어도 하나의 노이즈 게이트(예: 도 4의 노이즈 게이트(NG))를 포함할 수 있다. 상기 디지털 앰프는 상기 디지털 오디오 신호에 양(+)의 디지털 게인(digital gain)을 적용할 수 있다. 상기 아날로그 앰프는 상기 아날로그 오디오 신호에 음(-)의 아날로그 게인(analog gain)을 적용할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 디지털 앰프 및 상기 아날로그 앰프는 상기 양(+)의 디지털 게인 및 상기 음(-)의 아날로그 게인의 합산 게인(total gain)이 0dB가 되도록 상기 양(+)의 디지털 게인 및 상기 음(-)의 아날로그 게인을 설정함으로써, DRE(dynamic range enhancement)를 수행할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 적어도 하나의 스피커는 피에조(piezo) 스피커를 포함할 수 있다. 상기 기준 고전압은 상기 피에조 스피커를 구동하기 위한 최소 전압일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 적어도 하나의 노이즈 게이트는 상기 아날로그 앰프에서 생성된 아날로그 앰프 노이즈, 및 상기 부스트 앰프에서 생성된 부스트 앰프 노이즈를 제거할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 적어도 하나의 노이즈 게이트의 임계 레벨(threshold level)은 아래 [수식1]에 의해 결정될 수 있다.
[수식1]
TL=(NoiseAA×GainBA)+NoiseBA
(단, 여기서, TL은 상기 적어도 하나의 노이즈 게이트의 상기 임계 레벨이고, NoiseAA는 상기 아날로그 앰프 노이즈이고, GainBA는 부스트 앰프 게인이고, NoiseBA는 상기 부스트 앰프 노이즈이다.)
일 실시예에서, 상기 적어도 하나의 노이즈 게이트는 상기 DAC에서 생성되는 DAC 노이즈를 제거할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 적어도 하나의 노이즈 게이트는 상기DAC 및 상기 아날로그 앰프 사이에 배치되고, 상기 DAC에서 생성되는 DAC 노이즈를 제거하는 제1 노이즈 게이트, 및 상기 부스트 앰프 및 상기 적어도 하나의 스피커 사이에 배치되고, 아날로그 앰프 노이즈 및 부스트 앰프 노이즈를 제거하는 제2 노이즈 게이트를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 적어도 하나의 노이즈 게이트는 상기DAC 및 상기 아날로그 앰프 사이에 배치되고, 상기 DAC에서 생성되는 DAC 노이즈를 제거하는 제1 노이즈 게이트, 상기 부스트 앰프 및 상기 적어도 하나의 스피커 사이에 배치되고, 부스트 앰프 노이즈를 제거하는 제2 노이즈 게이트, 및 상기 아날로그 앰프 및 상기 부스트 앰프 사이에 배치되고, 아날로그 앰프 노이즈를 제거하는 제3 노이즈 게이트를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 적어도 하나의 노이즈 게이트는 상기DAC 및 상기 부스트 앰프 사이에 배치되고, 상기 DAC에서 생성되는 DAC 노이즈를 제거하는 제1 노이즈 게이트, 및 상기 아날로그 앰프 및 상기 적어도 하나의 스피커 사이에 배치되고, 부스트 앰프 노이즈 및 아날로그 앰프 노이즈를 제거하는 제2 노이즈 게이트를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 부스트 앰프는 적어도 두 개의 서브-앰프를 포함할 수 있다. 상기 적어도 두 개의 서브-앰프가 상호 병렬 연결됨에 기초하여, 상기 부스트 앰프에 의해 부스팅된 상기 아날로그 오디오 신호의 신호대잡음비(signal to noise ratio)가 증가할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 오디오 처리 모듈은 상기 디지털 앰프 및 상기 부스트 앰프가 통합된 비트 뎁스 컨버터(bit-depth converter)를 포함할 수 있다. 상기 비트 뎁스 컨버터는 상기 디지털 오디오 신호의 비트 뎁스를 변경함으로써, 상기 디지털 게인을 증가시킬 수 있다.
일 실시예에서, 상기 적어도 하나의 스피커는 코일(coil) 스피커 및 피에조(piezo) 스피커를 포함할 수 있다. 상기 코일 스피커는 상기 아날로그 앰프에서 증폭된 제1 아날로그 오디오 신호를 수신할 수 있다. 상기 피에조 스피커는 상기 제1 아날로그 오디오 신호가 상기 부스트 앰프에서 상기 기준 고전압 이상으로 부스팅된 제2 아날로그 오디오 신호를 수신할 수 있다.
본 개시의 실시예들에 따른 입력 오디오 신호를 처리하여 적어도 하나의 스피커로 출력하는 오디오 처리 모듈(예: 도 4의 오디오 처리 모듈(400))은 디지털 오디오 신호를 증폭하는 디지털 앰프(예: 도 4의 디지털 앰프(410)), 상기 디지털 오디오 신호를 아날로그 오디오 신호로 변환하는 DAC(예: 도 4의 DAC(420)), 상기 아날로그 오디오 신호를 증폭하는 아날로그 앰프(예: 도 4의 아날로그 앰프(430)), 상기 아날로그 오디오 신호를 기준 고전압(reference high voltage) 이상으로 부스팅하는 부스트 앰프(예: 도 4의 부스트 앰프(440)), 및 상기 아날로그 오디오 신호에 포함된 노이즈를 제거하는 적어도 하나의 노이즈 게이트(예: 도 4의 노이즈 게이트(NG))를 포함할 수 있다. 상기 디지털 앰프는 상기 디지털 오디오 신호에 양(+)의 디지털 게인(digital gain)을 적용할 수 있다. 상기 아날로그 앰프는 상기 아날로그 오디오 신호에 음(-)의 아날로그 게인(analog gain)을 적용할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 디지털 앰프 및 상기 아날로그 앰프는 상기 양(+)의 디지털 게인 및 상기 음(-)의 아날로그 게인의 합산 게인(total gain)이 0dB가 되도록 상기 양(+)의 디지털 게인 및 상기 음(-)의 아날로그 게인을 설정함으로써, DRE(dynamic range enhancement)를 수행할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 적어도 하나의 스피커는 피에조(Piezo) 스피커를 포함할 수 있다. 상기 기준 고전압은 상기 피에조 스피커를 구동하기 위한 최소 전압일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 적어도 하나의 노이즈 게이트는 상기 아날로그 앰프에서 생성된 아날로그 앰프 노이즈, 및 상기 부스트 앰프에서 생성된 부스트 앰프 노이즈를 제거할 수 있다.
본 개시의 실시예들에 따른 음향 출력 방법은 디지털 오디오 신호를 증폭하는 동작, 상기 디지털 오디오 신호를 아날로그 오디오 신호로 변환하는 동작, 상기 아날로그 오디오 신호를 증폭하는 동작, 상기 아날로그 오디오 신호를 기준 고전압(reference high voltage) 이상으로 부스팅하는 동작, 상기 아날로그 오디오 신호에 포함된 노이즈를 제거하는 동작, 및 상기 아날로그 오디오 신호를 적어도 하나의 스피커로 출력하는 동작을 포함할 수 있다. 상기 디지털 오디오 신호를 증폭하는 동작은 상기 디지털 오디오 신호에 양(+)의 디지털 게인(digital gain)을 적용할 수 있다. 상기 아날로그 오디오 신호를 증폭하는 동작은 상기 아날로그 오디오 신호에 음(-)의 아날로그 게인(analog gain)을 적용할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 디지털 오디오 신호를 증폭하는 동작 및 상기 아날로그 오디오 신호를 증폭하는 동작은 상기 양(+)의 디지털 게인 및 상기 음(-)의 아날로그 게인의 합산 게인(total gain)이 0dB가 되도록 상기 양(+)의 디지털 게인 및 상기 음(-)의 아날로그 게인을 설정함으로써, DRE(dynamic range enhancement)를 수행할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 적어도 하나의 스피커는 피에조(piezo) 스피커를 포함할 수 있다. 상기 기준 고전압은 상기 피에조 스피커를 구동하기 위한 최소 전압일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 아날로그 오디오 신호에 포함된 노이즈를 제거하는 동작은 상기 아날로그 앰프에서 생성된 아날로그 앰프 노이즈, 및 상기 부스트 앰프에서 생성된 부스트 앰프 노이즈를 제거할 수 있다.
본 문서의 다양한 실시예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술적 특징들을 특정한 실시예들로 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들면, 단수로 표현된 구성요소는 문맥상 명백하게 단수만을 의미하지 않는다면 복수의 구성요소를 포함하는 개념으로 이해되어야 한다. 본 문서에서 사용되는 '및/또는'이라는 용어는, 열거되는 항목들 중 하나 이상의 항목에 의한 임의의 가능한 모든 조합들을 포괄하는 것임이 이해되어야 한다. 본 개시에서 사용되는 '포함하다,' '가지다,' '구성되다' 등의 용어는 본 개시 상에 기재된 특징, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것일 뿐이고, 이러한 용어의 사용에 의해 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하려는 것은 아니다. 본 문서에서, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나", "A 또는 B 중 적어도 하나", "A, B 또는C", "A, B 및 C 중 적어도 하나", 및 "A, B, 또는 C 중 적어도 하나"와 같은 문구들 각각은 그 문구들 중 해당하는 문구에 함께 나열된 항목들 중 어느 하나, 또는 그들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제1", "제2", 또는 "첫째" 또는 "둘째"와 같은 용어들은 단순히 해당 구성요소를 다른 해당 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있으며, 해당 구성요소들을 다른 측면(예: 중요성 또는 순서)에서 한정하지 않는다.
본 문서의 다양한 실시예들에서 사용된 용어"~부" 또는 "~모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구현된 유닛을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로와 같은 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. "~부" 또는"~모듈"은, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는, 상기 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. 예를 들면, 일 실시예에 따르면, "~부" 또는 "~모듈"은ASIC(application-specific integrated circuit)의 형태로 구현될 수 있다.
본 문서의 다양한 실시예들에서 사용된 용어 “~할 경우”는 문맥에 따라 “~할 때”, 또는 “~할 시” 또는 “결정하는 것에 응답하여” 또는 “검출하는 것에 응답하여”를 의미하는 것으로 해석될 수 있다. 유사하게, “~라고 결정되는 경우” 또는 “~이 검출되는 경우”는 문맥에 따라 “결정 시” 또는 “결정하는 것에 응답하여”, 또는 “검출 시” 또는 “검출하는 것에 응답하여”를 의미하는 것으로 해석될 수 있다.
본 문서를 통해 설명된 전자 장치(200)에 의해 실행되는 프로그램은 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 프로그램은 컴퓨터로 읽을 수 있는 명령어들을 수행할 수 있는 모든 시스템에 의해 수행될 수 있다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령어(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로 (collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어는, 컴퓨터로 읽을 수 있는 저장 매체(computer-readable storage media)에 저장된 명령어를 포함하는 컴퓨터 프로그램으로 구현될 수 있다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 저장 매체로는, 예를 들어 마그네틱 저장 매체(예컨대, ROM(Read-Only Memory), RAM(Random-Access Memory), 플로피 디스크, 하드 디스크 등) 및 광학적 판독 매체(예컨대, 시디롬(CD-ROM), 디브이디(DVD: Digital Versatile Disc)) 등이 있다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 저장 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템들에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 판독 가능한 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 어플리케이션 스토어(예: 플레이 스토어TM)를 통해 또는 두 개의 사용자 장치들(예: 스마트 폰들) 간에 직접, 온라인으로 배포(예: 다운로드 또는 업로드)될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 기술한 구성요소들의 각각의 구성요소(예: 모듈 또는 프로그램)는 단수 또는 복수의 개체를 포함할 수 있으며, 복수의 개체 중 일부는 다른 구성요소에 분리 배치될 수도 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 전술한 해당 구성요소들 중 하나 이상의 구성요소들 또는 동작들이 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 구성요소들 또는 동작들이 추가될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 복수의 구성요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 구성요소로 통합될 수 있다. 이런 경우, 통합된 구성요소는 상기 복수의 구성요소들 각각의 구성요소의 하나 이상의 기능들을 상기 통합 이전에 상기 복수의 구성요소들 중 해당 구성요소에 의해 수행되는 것과 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적으로, 병렬적으로, 반복적으로, 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 상기 동작들 중 하나 이상이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 동작들이 추가될 수 있다.

Claims (15)

  1. 입력 오디오 신호를 처리하여 적어도 하나의 스피커로 출력하는 오디오 처리 모듈(400)에 있어서,
    디지털 오디오 신호를 증폭하는 디지털 앰프(410);
    상기 디지털 오디오 신호를 아날로그 오디오 신호로 변환하는 DAC(420);
    상기 아날로그 오디오 신호를 증폭하는 아날로그 앰프(430);
    상기 아날로그 오디오 신호를 기준 고전압(reference high voltage) 이상으로 부스팅하는 부스트 앰프(440); 및
    상기 아날로그 오디오 신호에 포함된 노이즈를 제거하는 적어도 하나의 노이즈 게이트(NG)를 포함하고,
    상기 디지털 앰프는,
    상기 디지털 오디오 신호에 양(+)의 디지털 게인(digital gain)을 적용하고,
    상기 아날로그 앰프는,
    상기 아날로그 오디오 신호에 음(-)의 아날로그 게인(analog gain)을 적용하는,
    오디오 처리 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 디지털 앰프 및 상기 아날로그 앰프는,
    상기 양(+)의 디지털 게인 및 상기 음(-)의 아날로그 게인의 합산 게인(total gain)이 0dB가 되도록 상기 양(+)의 디지털 게인 및 상기 음(-)의 아날로그 게인을 설정함으로써, DRE(dynamic range enhancement)를 수행하는,
    오디오 처리 모듈.
  3. 전술한 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 노이즈 게이트는,
    상기 아날로그 앰프에서 생성된 아날로그 앰프 노이즈, 및 상기 부스트 앰프에서 생성된 부스트 앰프 노이즈를 제거하고,
    상기 DAC에서 생성되는 DAC 노이즈를 제거하는,
    오디오 처리 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 노이즈 게이트의 임계 레벨(threshold level)은 아래 [수식1]에 의해 결정되는,
    오디오 처리 모듈.
    [수식1]
    TL=(NoiseAA×GainBA)+NoiseBA
    (단, 여기서, TL은 상기 적어도 하나의 노이즈 게이트의 상기 임계 레벨이고, NoiseAA는 상기 아날로그 앰프 노이즈이고, GainBA는 부스트 앰프 게인이고, NoiseBA는 상기 부스트 앰프 노이즈이다.)
  5. 전술한 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 노이즈 게이트는,
    상기 DAC 및 상기 아날로그 앰프 사이에 배치되고, 상기 DAC에서 생성되는 DAC 노이즈를 제거하는 제1 노이즈 게이트; 및
    상기 부스트 앰프 및 상기 적어도 하나의 스피커 사이에 배치되고, 아날로그 앰프 노이즈 및 부스트 앰프 노이즈를 제거하는 제2 노이즈 게이트를 포함하는,
    오디오 처리 모듈.
  6. 전술한 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 노이즈 게이트는,
    상기 DAC 및 상기 아날로그 앰프 사이에 배치되고, 상기 DAC에서 생성되는 DAC 노이즈를 제거하는 제1 노이즈 게이트;
    상기 부스트 앰프 및 상기 적어도 하나의 스피커 사이에 배치되고, 부스트 앰프 노이즈를 제거하는 제2 노이즈 게이트; 및
    상기 아날로그 앰프 및 상기 부스트 앰프 사이에 배치되고, 아날로그 앰프 노이즈를 제거하는 제3 노이즈 게이트를 포함하는,
    오디오 처리 모듈.
  7. 전술한 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 노이즈 게이트는,
    상기 DAC 및 상기 부스트 앰프 사이에 배치되고, 상기 DAC에서 생성되는 DAC 노이즈를 제거하는 제1 노이즈 게이트; 및
    상기 아날로그 앰프 및 상기 적어도 하나의 스피커 사이에 배치되고, 부스트 앰프 노이즈 및 아날로그 앰프 노이즈를 제거하는 제2 노이즈 게이트를 포함하는,
    오디오 처리 모듈.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 부스트 앰프는 적어도 두 개의 서브-앰프를 포함하고,
    상기 적어도 두 개의 서브-앰프가 상호 병렬 연결됨에 기초하여, 상기 부스트 앰프에 의해 부스팅된 상기 아날로그 오디오 신호의 신호대잡음비(signal to noise ratio)가 증가하는,
    오디오 처리 모듈.
  9. 전술한 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 오디오 처리 모듈은,
    상기 디지털 앰프 및 상기 부스트 앰프가 통합된 비트 뎁스 컨버터(bit-depth converter)를 더 포함하고,
    상기 비트 뎁스 컨버터는,
    상기 디지털 오디오 신호의 비트 뎁스를 변경함으로써, 상기 디지털 게인을 증가시키는,
    오디오 처리 모듈.
  10. 음향을 출력하는 전자 장치에 있어서,
    적어도 하나의 명령어를 저장하는 메모리;
    상기 적어도 하나의 명령어를 실행하는 프로세서;
    적어도 하나의 스피커; 및
    전술한 항 중 어느 한 항에 따른 오디오 처리 모듈을 포함하는,
    전자 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 스피커는 코일(coil) 스피커 및 피에조(piezo) 스피커를 포함하고,
    상기 기준 고전압은 상기 피에조 스피커를 구동하기 위한 최소 전압이고,
    상기 코일 스피커는 상기 아날로그 앰프에서 증폭된 제1 아날로그 오디오 신호를 수신하고,
    상기 피에조 스피커는 상기 제1 아날로그 오디오 신호가 상기 부스트 앰프에서 상기 기준 고전압 이상으로 부스팅된 제2 아날로그 오디오 신호를 수신하는,
    전자 장치.
  12. 음향을 출력하는 방법에 있어서,
    디지털 오디오 신호를 증폭하는 동작(1110);
    상기 디지털 오디오 신호를 아날로그 오디오 신호로 변환하는 동작(1120);
    상기 아날로그 오디오 신호를 증폭하는 동작(1130);
    상기 아날로그 오디오 신호를 기준 고전압(reference high voltage) 이상으로 부스팅하는 동작(1140);
    상기 아날로그 오디오 신호에 포함된 노이즈를 제거하는 동작(1150); 및
    상기 아날로그 오디오 신호를 적어도 하나의 스피커로 출력하는 동작(1160)을 포함하고,
    상기 디지털 오디오 신호를 증폭하는 동작은,
    상기 디지털 오디오 신호에 양(+)의 디지털 게인(digital gain)을 적용하고,
    상기 아날로그 오디오 신호를 증폭하는 동작은,
    상기 아날로그 오디오 신호에 음(-)의 아날로그 게인(analog gain)을 적용하는,
    방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 디지털 오디오 신호를 증폭하는 동작 및 상기 아날로그 오디오 신호를 증폭하는 동작은,
    상기 양(+)의 디지털 게인 및 상기 음(-)의 아날로그 게인의 합산 게인(total gain)이 0dB가 되도록 상기 양(+)의 디지털 게인 및 상기 음(-)의 아날로그 게인을 설정함으로써, DRE(dynamic range enhancement)를 수행하는,
    방법.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 스피커는 피에조(piezo) 스피커를 포함하고,
    상기 기준 고전압은 상기 피에조 스피커를 구동하기 위한 최소 전압인,
    방법.
  15. 제12항, 제13항, 또는 제14항에 있어서,
    상기 아날로그 오디오 신호에 포함된 노이즈를 제거하는 동작은,
    상기 아날로그 앰프에서 생성된 아날로그 앰프 노이즈, 및 상기 부스트 앰프에서 생성된 부스트 앰프 노이즈를 제거하는,
    방법.
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