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KR101164299B1 - 소리 입력 장치 - Google Patents

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KR101164299B1
KR101164299B1 KR1020080122825A KR20080122825A KR101164299B1 KR 101164299 B1 KR101164299 B1 KR 101164299B1 KR 1020080122825 A KR1020080122825 A KR 1020080122825A KR 20080122825 A KR20080122825 A KR 20080122825A KR 101164299 B1 KR101164299 B1 KR 101164299B1
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noise
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sound
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KR1020080122825A
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다케시 이노다
류수케 호리베
후미노리 다나카
시게오 마에다
리쿠오 다카노
기요시 스기야마
도시미 후쿠오카
마사토시 오노
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후나이 일렉트릭 어드밴스드 어플라이드 테크놀로지 리서치 인스티튜트 인코포레이티드
푸나이덴끼 가부시끼가이샤
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Publication date
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Abstract

본 발명은 소음을 포함하는 소리를 수취하며 그 소리에 따라 제 1 신호를 발생하도록 형성된 차동 마이크로폰; 소음을 검출하며 검출된 소음에 따라 제 2 신호를 발생하도록 형성된 검출기; 및 제 1 신호의 고 주파수 성분들 중 하나 이상의 억압과 상기 제2 신호를 기초로 하여 상기 제 1 신호의 억압될 주파수 밴드의 변경을 제어하도록 된 제어기로 구성되는 소리 입력 장치에 관한 것이다.
소리 입력 장치, 차동 마이크로폰, 소음 검출기, 고주파수 성분 억압 제어기, 저주파 통과 필터, 지연 밸런스.

Description

소리 입력 장치 {SOUND INPUT DEVICE}
본 발명은 소리 입력 장치에 관한 것이다.
전화 통화, 음성 인식 또는 녹음 중에는 목표 음성( 사용자의 음성 )만을 수집하는 것이 바람직하다. 그러나, 소리 입력 장치의 사용 환경에는 베경 소음과 같은 목표 소리가 아닌 소리를 포함하기도 한다. 따라서, 소음을 제거할 수 있는 소리 입력 장치가 개발되고 있다.
소음을 포함하는 사용 환경에서 배경 소음을 제거하기 위한 기술들이 공지되어 있다. 1 기술은 높은 지향성을 갖는 마이크로폰을 사용함으로써 소음을 제거한다. 다른 기술은 음파와 다음 신호 처리의 도착 시간의 차이를 사용하여 음파의 도착 방향을 식별함으로써 소음을 제거한다.
근래, 전기 장치의 크기가 작아지고 있으며 소리 입력 장치의 축소화는 더욱 중요해지고 있다. 상기 기술 아이디어들은 JP-A-7-312638, JP-A-9-331337 및 JP-A-2001-186241 호에 게재되어 있다.
도 11 은 차동 마이크로폰의 주파수 응답을 설명한다. 수평축은 주파수( KHz )를 나타내고 수직축은 출력 음압 ( 데시벨 )을 나타낸다. 도면 부호 (1002) 는 음원이 차동 마이크로폰으로부터 약 25 mm 의 거리에 있는 경우 ( 음원이 접화 소리 입력 장치를 갖는 것으로 추정되는 스피커의 위치에 있는 경우 )차동 마이크로폰의 출력치 ( 데시벨 )와 주파수 사이의 관계를 나타내는 함수의 그래프다. 도면 부호 (1004) 는 음원이 차동 마이크로폰으로부터 약 1000 mm 의 거리에 있는 경우 ( 소음이 접화 소리 입력 장치로부터 충분히 먼 위치에 있는 경우 )차동 마이크로폰의 출력치 ( 데시벨 )와 주파수 사이의 관계를 나타내는 함수의 그래프다.
차동 마이크로폰이 먼 곳의 소음을 억지하는 데 효과가 있는 것으로 알려져 있지만, 차동 마이크로폰의 감도는 부호 (1002, 1004)로 도시된 바와 같이 높은 주파수 범위에서 증가한다. 따라서, 차동 마이크로폰으로부터의 소음의 고주파수 성분은 강조될 것 같다. 부자연스러운 가청 효과나 성가신 음질을 발생하기 위해 말하는 사람의 음성이나 소음의 고주파수 성분들이 강조되는 경향이 있다.
따라서, 본 발명의 1 이점은 차동 마이크로폰의 특성을 유지하면서 듣기 쉬운 소리 신호를 주는 소리 입력 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 1 면에 따라서, 소음을 포함하는 소리를 수취하며 그 소리에 따라 제 1 신호를 발생하도록 형성된 차동 마이크로폰; 소음을 검출하며 검출된 소음에 따라 제 2 신호를 발생하도록 형성된 검출기; 및 상기 제 1 신호의 고 주파수 성분들 중 하나 이상의 억압과 상기 제2 신호를 기초로 하여 상기 제 1 신호의 억압될 주파수 밴드의 변경을 제어하도록 된 제어기를 포함하는 소리 입력 장치가 제공된다.
제어기는 검출기에 의한 측정 결과와 미리 정한 한계값 사이의 비교 결과를 기초로 하여 차동 마이크로폰으로부터 출력된 차동 신호의 미리 정한 주파수위로 주파수 성분의 억압을 작동/비작동 제어를 수행하기도 한다.
제어기는 검출기에 의한 측정 결과와 미리 정한 한계값 사이의 비교 결과를 기초로 하여 억압될 주파수 밴드의 변경을 제어하기도 한다.
본 발명으로, 주위 소음이 미리 정한 레벨보다 낮거나 고 주파수 소음이 낮은 경우 차동 마이크로폰으로부터 출력된 차동 신호의 미리 정한 주파수위의 주파수 성분은 억압되지 않으며 주위 소음이 미리 정한 레벨보다 높은 경우 차동 마이크로폰으로부터 출력된 차동 신호의 미리 정한 주파수위의 주파수 성분은 억압된 다. 따라서, 차동 마이크로폰의 특성을 유지하면서 듣기 쉬운 소리 신호를 주는 소리 입력 장치, 즉 음성을 깨끗하게 하기 위해 조용한 환경에서 고 주파수 밴드를 강조할 수 있으며 아주 시끄러운 환경에서 배경 소음의 고 주파수 밴드의 강세를 억압함으로써 SNR ( 소음에 대한 신호 비율 )을 개량할 수 있는 소리 입력 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 1 면에 따라서, 소음을 포함하는 소리를 수취하며 그 소리에 따라 신호를 발생하도록 형성된 마이크로폰; 소음과 관계되는 정보를 수취하도록 형성된 정보 수취기; 및 상기 신호의 고 주파수 성분들 중 하나 이상의 억압과 상기 정보를 기초로 하여 제 1 신호의 억압될 주파수 밴드의 변경을 제어하도록 된 제어기로 구성되는 소리 입력 장치가 제공된다.
정보는 소리 입력 장치상에 배치된 버튼 또는 스위치와 같은 조작부로부터 조작 입력으로 수용되기도 한다. 예를 들어 주위가 시끄럽다고 느끼면 사용자는 소음 억압 모우드를 온 하기도 하며 차동 마이크로폰으로부터 출력된 차동 신호의 미리 정한 주파수위의 주파수 성분은 소음 억압 모우드에서 억압되기도 한다.
본 발명으로, 사용자는 주위 환경에 따라 소음 억압 모우드 정보를 입력하기도 한다. 따라서, 차동 마이크로폰의 특성을 유지하면서 듣기 쉬운 소리 신호를 주는 소리 입력 장치, 즉 음성을 깨끗하게 하기 위해 조용한 환경에서 고 주파수 밴드를 강조할 수 있으며 아주 시끄러운 환경에서 배경 소음의 고 주파수 밴드의 강세를 억압함으로써 SNR ( 소음에 대한 신호 비율 )을 개량할 수 있는 소리 입력 장치를 제공하는 것이다.
제어기는 고 주파수 성분을 억압하도록 된 저주파 통과 필터를 포함하기도 한다.
제어기는 정보를 기초로 하여 신호가 저주파 통과 필터를 통과하는지 아닌지를 제어하기도 한다.
제어기는 고 주파수 성분을 억압하도록 된 다수의 저주파 통과 필터를 포함하기도 하며, 저주파 통과 필터의 각각은 상이한 주파수 밴드와 관계한다.
그리고, 제어기는 정보를 기초로 하여 신호가 통과될 저주파 통과 필터를 변경하기도 한다.
제어기는 고 주파수 성분을 억압하도록 된 저주파 통과 필터를 포함하기도 한다.
그리고, 제어기는 정보를 기초로 하여 저주파 통과 필터의 커프오프 주파수를 변경하기도 한다.
커프오프 주파수를 변경할 수 있는 저주파 통과 필터는 저항을 가변적으로 제어할 수 있으며 검출기 또는 소음 억압 모우드 정보에 의한 측정 결과를 기초로 하여 저주파 통과 필터의 저항값을 변경할 수 있는 저주파 통과 필터를 사용함으로써 수행되기도 한다.
제어기는 고 주파수 성분을 억압하기 위해 일차 커프오프 특성을 갖는 저주파 통과 필터를 포함하기도 한다.
제어기가 저주파 통과 필터를 포함하고, 저주파 통과 필터의 커트오프 주파수가 1 KHz 보다 작지 않은 범위 또는 5 KHz 보다 크지 않은 범위내이기도 하다.
검출기는 제 2 신호를 발생하기 위해 차동 마이크로폰의 지연 밸런스를 변경하도록 된 발생기를 포함하기도 한다.
차동 마이크로폰의 지연 밸런스의 변경은 차동 신호가 2 개의 마이크로폰으로부터의 입력 신호를 기초로 하여 발생되는 경우 마이크로폰으로부터의 입력 신호를 에 지연을 줌으로써 이루어지기도 한다.
차동 신호가 단일 마이크로폰으로부터의 입력 신호를 기초로 하여 발생되는 경우 마이크로폰은 지연 밸런스를 변경하기 위해 재배치되기도 한다.
검출기는 제 1 신호를 참조함으로써 제 2 신호를 발생하기도 한다.
차동 마이크로폰은 제 1 진동 부재를 갖는 제 1 마이크로폰; 제 2 진동 부재를 갖는 제 2 마이크로폰; 및 제 1 마이크로폰에 의해 얻은 제 1 전압 신호와 제 2 마이크로폰에 의해 얻은 제 2 전압 신호 사이의 차이를 나타내는 차동 신호를 발생하도록 차동 신호 발생기를 포함하기도 한다.
검출기는 제 2 전압 신호에 소음 검출을 위한 지연을 주도록 된 제 1 유닛; 및 제 1 전압 신호와 제 1 유닛에 의해 지연이 주어진 제 2 전압 신호 사이의 차이를 기초로 하여 제 2 신호를 발생하도록 된 제 2 유닛을 포함하기도 한다.
지연이 음속에 의해 제 1 및 제 2 진동 부재들의 중심들 사이의 거리를 분할함으로써 얻은 시간으로 세팅되기도 한다.
소리 입력 장치는 또한 소리 정보를 출력하도록 된 확성기; 및 제 2 신호를 기초로 하여 확성기의 소리 레벨을 제어하도록 된 소리 레벨 제어기를 포함한다.
확성기의 소리 레벨은 소음의 레벨이 미리 정한 레벨보다 높을 때 상승된다. 확성기의 소리 레벨은 소음의 레벨이 미리 정한 레벨보다 낮을 때 드롭된다.
본 발명은 상기 실시예들에 제한되지 않으며 다양한 변형들이 가능하다. 본 발명은 전술한 실시예들에서 설명한 것들과 실질적으로 동일한 구성들 ( 목적 및 효과면에서 동일한 구성, 특징면에서 동일한 방법, 및 결과 또는 구성들 )을 포함한다. 본 발명은 상기 실시예들 중 하나에 서술된 구성의 비본질적인 부분이 다른 부분과 대체되는 구성을 포함한다. 본 발명은 전술한 구성중 하나와 동일한 목적을 얻을 수 있는 상기 구성중 하나와 동일한 작용 효과를 갖는 구성을 포함한다. 본 발명은 상기 구성중 하나에 주지된 기술이 추가된 구성을 포함한다.
본 발명의 실시예가 첨부된 도면에 의거하여 설명될 것이다. 본 발명은 후술하는 실시예들에 제한되지는 않는다. 본 발명은 하기 실시예들의 임의의 조합도 포함한다.
도 1 은 본 실시예에 따른 소리 입력 장치를 설명한다.
이 실시예에 따른 소리 입력 장치(700)는 차동 마이크로폰(710)을 포함한다. 차동 마이크로폰(710)은 2 개의 소리 수취부에 입력된 소리 신호를 기초로 하여 차동 신호(730)를 발생 및 출력한다. 차동 신호는 다수의 마이크로폰으로부터의 입력 신호를 기초로 하거나 단일 마이크로폰에 의한 진동 부재의 전면과 후면에 입력 된 음압 차이를 기초로 하여 발생되기도 한다.
이 실시예에 따른 소리 입력 장치(700)는 소음 측정부(740)를 포함한다. 소음 측정부(740)는 차동 마이크로폰 주위의 소음을 측정하여 측정 결과(750)를 출력한다. 소음 측정부(740)는 소음의 수집을 위해 예를 들어 마이크로폰 ( 예를 들어 무지향성을 갖는 마이크로폰 )을 사용하여 소리를 수집하며 소음의 크기를 측정하기 위해 소음 스펙트럼을 디지털로 측정하기도 한다.
이 실시예에 따른 소리 입력 장치(700)는 차동 신호 억압 제어기(760)를 포함한다. 차동 신호 억압 제어기(760)는 소음 측정부(740)의 측정 결과를 기초로 하여 차동 마이크로폰(710)으로부터 출력된 차동 신호(730)의 미리 정한 주파수위의 주파수 성분을 억압한다. 예를 들어, 소음 측정부(740)의 측정 결과(750)는 미리 정한 한계값과 비교되기도 하며 차동 마이크로폰(710)으로부터 출력된 차동 신호(730)의 미리 정한 주파수위의 주파수 성분의 억압의 작동/비작동은 비교 결과를 기초로 하여 제어되기도 한다.
차동 신호(730)의 미리 정한 주파수위의 주파수 성분의 억압은 저주파 통과 필터를 사용하여 이루어지기도 한다. 저주파 통과 필터는 일차 커트오프 특성 ( first-order cutoff characteristics )을 갖는 필터이기도 하다. 도 13 에 도시한 바와 같이, 차동 신호의 고주파수 범위는 일차 특성( 20dB/dec )과 함께 상승한다. 역 특성을 갖는 일차 저주파 통과 필터로 고주파수 범위를 감쇠하는 것은 차동 신호의 주파수 응답을 평탄하게 유지함으로써 부자연스러운 가청 효과를 방지한다.
저주파 통과 필터의 커트오프 주파수는 1 KHz 내지 5 KHz 의 범위내의 임의 의 값으로 세트되기도 한다.
저주파 통과 필터의 커트오프 주파수를 너무 낮게 세트하면 소리가 막히게 되며( muffled ) 너무 높게 세트하면 성가신 고주파수 소음을 발생한다. 마이크로폰들 사이의 거리에 따라 최적의 값을 커트오프 주파수로 세트하는 것이 바람직하다. 최적의 커트오프 주파수는 마이크로폰들 사이의 거리에 따라 정해진다. 마이크로폰들 사이의 거리가 약 5 mm 인 경우 저주파 통과 필터의 커트오프 주파수는 1.5 KHz 내지 3 KHz 의 범위내의 값으로 바람직하게 세트된다.
도 12 는 저주파 통과 필터가 도 11 의 차동 마이크로폰의 다음 단계에 배치되는 경우에 얻은 주파수 응답을 설명한다. 수평축은 주파수( KHz )를 나타내고 수직축은 출력 값 ( 데시벨 )을 나타낸다. 도면 부호 (1002′) 는 음원이 차동 마이크로폰으로부터 약 25 mm 의 거리에 있는 경우 ( 음원이 접화 소리 입력 장치를 갖는 것으로 추정되는 스피커의 위치에 있는 경우 )차동 마이크로폰의 출력치 ( 데시벨 )와 주파수 사이의 관계를 나타내는 함수의 그래프다. 도면 부호 (1004′) 는 음원이 차동 마이크로폰으로부터 약 1000 mm 의 거리에 있는 경우 ( 소음이 접화 소리 입력 장치로부터 충분히 먼 위치에 있는 경우 )차동 마이크로폰의 출력치 ( 데시벨 )와 주파수 사이의 관계를 나타내는 함수의 그래프다.
부호 (1002′,1004′) 에 의해 표시된 바와 같이, 차동 마이크로폰의 다음 단계에 저주파 통과 필터를 배치함으로써 근처의 말하는 사람과 배경 소음의 높은 토운의 강조를 억압할 수 있다.
도 13 은 차동 마이크로폰의 주파수 응답을 설명한다. 수평축은 주파수를 나 타내고 수직축은 이득을 나타낸다. 도면 부호 (1010) 는 제 1 마이크로폰(710-1)과 제 2 마이크로폰(710-2)의 중심들로부터 약 25 mm 의 거리에 있는 위치에서의 주파수 응답을 나타내며 말하는 사람의 추정된 위치에서의 차동 마이크로폰의 게인과 주파수 사이의 관계를 나타내는 그래프다. 도면 부호 (1012)는 차동 마이크로폰의 다음 단계에 마련된 저주파 통과 필터를 통과한 차동 마이크로폰의 주파수와 게인 사이의 관계를 도시하는 그래프다.　
제 1 마이크로폰(712-1)과 제 2 마이크로폰(712-2)은 각기 평탄한 주파수 응답을 나타내며, 차동 신호의 고주파수 범위는 부호(1010)으로 표시한 바와 같이 1 KHz 정도로 일차 특성 (20 dB/dec)과 함께 상승하기 시작한다. 역 특성을 갖는 일차 저주파 통과 필터로 고주파수 범위를 감쇠하는 것은 차동 신호의 주파수 응답을 평탄하게 유지함으로써 부자연스러운 가청 효과를 방지한다.
사람의 귀는 강조한 높은 토운이 상황에 따라 보다 맑은 소리를 낼 수 있도록 나이에 따라 높은 토운의 감도가 감소하는 경향을 나타낸다.
이 실시예에서, 차동 마이크로폰(710)으로부터 출력된 차동 신호의 미리 정한 주파수위로 주파수 성분의 억압을 작동/비작동 하거나 소음 측정부(740)의 측정 결과를 기초로 하여 억압될 주파수 밴드를 변경할 수 있다. 주위 소음이 미리 정한 레벨보다 낮은 경우 또는 고주파수 소음이 낮은 경우 저주파 통과 필터가 오프된 채로 차동 신호가 출력된다( 차동 신호가 저주파 통과 필터를 통과하지 않고 ). 주위 소음이 미리 정한 레벨보다 높은 경우 ( 주위 소음이 고주파수 또는 저주파수에 상관없이 높은 경우 )저주파 통과 필터가 온 된 채로 차동 신호가 출력된다( 차 동 신호가 저주파 통과 필터를 통과하고 ). 따라서 차동 마이크로폰의 특성을 유지하면서 듣기 쉬운 소리 신호를 주는 소리 입력 장치, 즉 음성을 깨끗하게 하기 위해 조용한 환경에서 고주파수 밴드를 강조할 수 있으며 아주 소란스러운 환경에서 배경 소음의 고주파수 밴드상의 강세를 억압함으로써 SNR ( 신호 대 소음 비율 )을 개량할 수 있는 소리 입력 장치를 제공할 수 있다.
도 2 및 도 3 은 이 실시예에 따른 소리 입력 장치의 1 예를 설명한다.
차동 신호 억압 제어기(760)는 차동 마이크로폰(710)으로부터 출력된 차동 신호(730)의 미리 정한 주파수보다 위의 주파수 성분을 억압하기 위한 필터를 포함하기도 한다. 차동 신호 억압 제어기(760)는 소음 측정부(740)의 측정 결과(750)와 미리 정한 한계값과 비교하며 소음이 존재/부재 하는지 또는 높은지 낮은지를 결정하며, 소음이 존재하거나 높다고 결정되면 차동 신호의 미리 정한 주파수보다 위의 주파수 성분을 억압하기도 한다.
예를 들어, 도 2 에 도시한 바와 같이, 차동 신호 억압 제어기(760)는 차동 신호(730)의 고주파수 성분을 커트하기 위한 저주파 통과 필터(770), 소음 측정부(740)의 측정 결과(750)를 기초로 하여 차동 신호의 출력 통로를 스위칭하기 위하여 스위칭 제어 신호(766)를 발생 및 출력하기 위한 스위칭 제어 신호 발생부(762), 및 차동 신호(730)가 저주파 통과 필터(770)를 통과하게 하거나 그것을 바이패스하게 하기 위해 차동 신호(730)의 출력 통로를 스위칭하기 위한 스위칭부(762)를 포함하기도 한다. 스위칭부(762)는 예를 들어 스위치 회로 또는 선택기 회로이기도 한다.
차동 신호 억압 제어기(760)는 소음 측정부(740)의 측정 결과(750)와 1 개 또는 그 이상의 기준치를 비교하며 비교 결과를 기초로 하여 차동 마이크로폰(710)으로부터 출력된 차동 신호(730)의 고주파수 억압될 주파수 밴드를 변경하기도 한다.
예를 들어, 도 3 에 도시한 바와 같이, 차동 신호 억압 제어기(760)는 차동 신호(730)의 미리 정한 주파수보다 위의 주파수 성분을 억압하기 위해 차동 커트 오프 주파수 밴드를 갖는 다수의 필터( 이 경우 제 1 저주파 통과 필터(772)와 제 2 저주파 통과 필터(774)), 소음 측정부(740)의 측정 결과를 기초로 하여 차동 신호(730)의 출력 통로 사이에서 스위칭하기 위하여 스위칭 제어 신호(766)를 발생 및 출력하기 위한 스위칭 제어 신호 발생부(762), 및 차동 신호(730)가 제 1 저주파 통과 필터(772)나 제 2 저주파 통과 필터(774)를 통과하게 하기 위해 차동 신호(730)의 출력 통로를 스위칭하기 위한 스위칭부(762)를 포함하기도 한다. 스위칭부(762)는 예를 들어 스위치 회로 또는 선택기 회로이기도 한다.
커트오프 주파수를 변경할 수 있는 저주파 통과 필터가 사용되는 경우 스위칭 제어 신호(766)를 기초로 하여 저주파 통과 필터의 커트오프 주파수를 변경하기 위한 제어가 이루어지기도 한다. 저주파 통과 필터를 배치하기 위해 저항기 및 커패시터가 사용되는 경우 저항값을 변경함으로써 커트오프 주파수가 쉽게 변경되기도 한다.
예를 들어, 1.5 KHz 의 커트오프 주파수를 갖는 제 1 저주파 통과 필터(772)와 10 KHz 의 커트오프 주파수를 갖는 제 2 저주파 통과 필터(774)가 제공되기도 하며 이들 저주파 통과 필터의 하나가 소음 레벨에 따라 선택되기도 한다. 아주 시끄러운 환경에서 먼 소음과 성가신 높은 토운의 강세 배경 소음을 억압하기 위해 보다 낮은 커트오프 주파수를 갖는 제 1 저주파 통과 필터(772)를 사용할 수 있다. 보다 덜 시끄러운 환경에서, 높은 토운이 강세된 특성을 제공하기 위해 보다 높은 커트오프 주파수를 갖는 제 2 저주파 통과 필터(774)를 사용할 수 있다. 높은 토운이 강세된 특성이 성가시지 않도록 배경 소음의 고-밴드 파워는 보다 덜 시끄러운 환경에서 낮다. 말하는 사람의 음성의 높은 토운이 강조되어, 나이가 듬에 따라 감소하는 사람 귀의 높은 토운 감도의 감소를 보상하며 보다 깨끗한 음성을 제공한다.
소음이 미리 정한 한계값 보다 위인 경우 제 1 저주파 통과 필터(772)가 사용되며 소음이 미리 정한 한계값 보다 아래인 경우 제 2 저주파 통과 필터(774)가 사용되는 배치가 가능하다.
도 4 는 이 실시예에 따른 소리 입력 장치의 차동 마이크로폰의 1 예를 설명한다.
차동 마이크로폰(710)은 제 1 진동 부재를 갖는 제 1 마이크로폰(712-1), 제 2 진동 부재를 갖는 제 2 마이크로폰(712-2), 및 차동 신호 발생부(714)를 포함하기도 한다. 차동 신호 발생부(714)는 제 1 마이크로폰(712-1)에 의해 얻은 제 1 전압 신호 (S1)와 제 2 마이크로폰(712-2)에 의해 얻은 제 2 전압 신호 (S2) 의 차동 신호를 제 1 전압 신호 (S1)와 제 2 전압 신호 (S2)를 기초로 하여 발생한다.
이 배치로, 제 1 및 제 2 마이크로폰에 의해 얻은 제 1 및 제 2 전압 신호 사이의 차이를 나타내는 차동 신호는 소음이 제거된 입력 음성을 나타내는 신호로 추정되기도 한다. 본 발명으로, 차동 신호를 발생하는 단순한 배치로 소음 제거 특성을 수행할 수 있는 소리 입력 장치를 제공할 수 있다.
소리 입력 장치에서, 차동 신호 발생부는 푸우리에 해석( Fourier analysis )과 같은 분석 처리를 수행하지 않고 차동 신호를 발생한다. 이것은 차동 신호 발생부의 신호 처리 부하를 감소시키며 극히 단순한 회로를 사용함으로써 저가로 차동 신호를 발생할 수 있게 한다.
차동 신호 발생부(714)는 제 1 마이크로폰(712-1)에 의해 얻은 제 1 전압 신호 (S1)를 입력하고, 신호 (S1)를 미리 정한 증폭 계수 ( 게인 )로 증폭하며, 미리 정한 게인으로 증폭을 통해 얻은 제 1 전압 신호 (S1′)와 제 2 마이크로폰(712-2)에 의해 얻은 제 2 전압 신호 (S2)사이의 차이를 기초로 하여 차동 신호(730)를 발생 및 출력하기도 한다.
차동 신호 발생부(714)는 제 1 마이크로폰(712-1)에 의해 얻은 제 1 전압 신호 (S1)와 제 2 마이크로폰(712-2)에 의해 얻은 제 2 전압 신호 (S2)중 적어도 하나에 미리 정한 지연을 주며 그 중 적어도 하나에 지연이 주어진 제 1 전압 신호와 제 2 전압 신호 사이의 차이를 기초로 하여 차동 신호(730)를 발생 및 출력하기도 한다.
마이크로폰은 음향 신호를 전기 신호로 변환하기 위한 전기 음향 변환기다. 제 1 및 제 2 마이크로폰(712-1,712-2 )는 제 1 및 제 2 진동 부재 ( 다이아프램 )의 진동을 전압 신호로서 각기 출력하기 위한 변환기이기도 하다.
각 제 1 및 제 2 마이크로폰(712-1,712-2 )의 기구는 특히 제한되지는 않는다. 제 1 및 제 2 마이크로폰(712-1,712-2 )의 각각은 진동 부재를 포함하는 커패시터 마이크로폰이기도 하다. 음파를 수취할 때 진동하기 위한 부재( 막 필름 ) 인 진동 부재는 전도성이며 전극의 1 단부를 형성한다. 커패시터 마이크로폰의 전극은 진동 부재와 대향하게 배치된다. 진동 부재와 전극은 커패시터를 형성한다. 음파가 충돌할 때 진동 부재와 전극 사이의 간격을 변경시키기 위해 진동 부재가 진동하여 진동 부재와 전극 사이의 커패시턴스를 변경시킨다. 예를 들어 전압의 변경으로서 커패시턴스의 변경을 출력함으로써 커패시터 마이크로폰에 충돌하는 음파를 전기 신호로 변환할 수 있다. 본 발명에 적용할 수 있는 마이크로폰은 커패시터 마이크로폰에 제한되지는 않는다. 어떤 주지된 마이크로폰이라도 적용될 수 있다. 예를 들어, 다이나믹 마이크로폰, 자석 마이크로폰, 또는 압전( 결정) 마이크로폰이 제 1 및 제 2 마이크로폰(712-1,712-2 )으로서 사용되기도 한다.
제 1 및 제 2 마이크로폰(712-1,712-2 )의 각각은 실리콘으로 제조된 제 1 및 제 2 진동 부재를 갖는 실리콘 마이크로폰( Si 마이크로폰 )이기도 하다. 실리콘 마이크로폰을 도입하는 것은 제 1 및 제 2 마이크로폰(712-1,712-2 )을 소형화하며 복잡화한다. 이 경우 제 1 및 제 2 마이크로폰(712-1,712-2 )은 단일 반도체 기체상에 수행되기도 한다. 제 1 및 제 2 마이크로폰(712-1,712-2 )은 소위 MEMS ( 마이크로 일렉트릭 미캐니컬 시스템 ) 로서 수행되기도 한다. 제 1 및 제 2 진동 부재(12,22)는 그 중심들 사이의 거리가 예를 들어 5.2 mm 또는 그 이하가 되도록 배치되기도 한다.
제 1 및 제 2 진동 부재의 각각의 방향성은 이 발명에 따른 소리 입력 장치에 특히 제한되지는 않는다.
도 5 는 이 실시예에 따른 소리 입력 장치의 소음 측정부의 1 예를 설명한다.
소음 측정부(740)는 차동 마이크로폰 주위의 소음을 측정하며 제 1 마이크로폰(712-1)에 의해 얻은 제 1 전압 신호와 제 2 마이크로폰(712-2)에 의해 얻은 제 2 전압 신호의 적어도 하나를 기초로 하여 소음 측정 결과 신호(750)를 출력한다.
차동 신호 억압 제어기(760)는 소음 측정 결과 신호(750)를 기초로 하여 차동 마이크로폰(710)으로부터 출력된 차동 신호의 미리 정한 주파수보다 위의 주파수 성분을 억압하는 제어를 수행한다.
이 접근으로, 차동 마이크로폰 주위의 소음은 제 1 마이크로폰(712-1)에 의해 얻은 제 1 전압 신호와 제 2 마이크로폰(712-2)에 의해 얻은 제 2 전압 신호의 적어도 하나를 기초로 하여 측정된다.
도 6 은 이 실시예에 따른 소리 입력 장치의 소음 측정부의 1 예를 설명한다.
소음 측정부(740)는 제 2 마이크로폰(712-2)에 의해 얻은 제 2 전압 신호에 소음 검출을 위한 지연을 주기 위한 소음 검출 지연부(742), 및 소음 검출 지연부(742)에 의해 미리 정해진 소음 검출을 위한 지연이 주어진 제 2 전압 신호(744)와 제 1 소음 측정 결과 신호(712-1)에 의해 얻은 제 1 전압 신호(S1)사이의 차이를 얻으며 이 차이를 기초로 하여 소음 측정 결과 신호(750)를 발생하기 위한 소음 측정 결과 신호 발생부(746)를 포함한다.
이 배치로, 차동 마이크로폰의 지향성을 제어할 수 있어 말하는 사람의 음성을 제외한 주위의 소음의 상태를 검출하여 차동 마이크로폰으로부터 출력된 차동 신호의 미리 정한 주파수보다 위의 주파수 성분의 억압의 작동/비작동 의 제어를 수행하거나 검출된 소음의 레벨을 기초로 하여 억압될 주파수 밴드의 변경의 제어를 수행할 수 있다.
도 7 및 도 8 은 차동 마이크로폰의 지향성을 설명한다.
도 7 은 위상의 이동이 없는 2 개의 마이크로폰(M1,M2)의 지향성을 도시한다. 원형 구역(810-1,810-2)은 마이크로폰(M1,M2)의 출력사이의 차이에 의해 얻은 지향성을 도시한다. 마이크로폰(M1,M2)을 연결하는 선형 방향을 0 도 및 180 도의 각도이고 마이크로폰(M1,M2)을 연결하는 선형 방향과 직교하는 방향을 90 도 및 270 도이라고 추정하면, 마이크로폰(M1,M2)은 0 도 및 180 도의 방향에서 최대의 감도와 90 도 및 270 도의 방향에서 영인 감도를 나타내는 양 지향성을 갖는다.
마이크로폰(M1,M2)에 의해 포착된 신호중 하나에 지연이 주어지는 경우 지향성은 변경된다. 예를 들어, 음속(c)에 의해 마이크로폰 간격(d)을 분할함으로써 얻은 시간에 상응하는 지연이 마이크로폰(M2)의 출력에 주어지는 경우, 마이크로폰(M1,M2)의 지향성을 나타내는 구역들은 도 8 에 부호(820)로 표시된 바와 같은 카아디오이드 지향성을 나타낸다. 이 경우, 0 도에서 말하는 사람의 방향으로 무감각한 ( 영 )지향성을 수행할 수 있다. 이것은 말하는 사람의 음성을 선택적으로 커트하고 주위의 소리 ( 주위의 소음 )를 포착할 수 있게 한다.
예를 들어, 마이크로폰 간격(d)이 5 mm 인 경우 음속을 340 m/s 로 추정할 때 14.7㎲ 의 지연량이 세트되어야 한다.
따라서, 소음 검출을 위한 지연(742)이 음속에 의해 제 1 및 제 2 다이아프램의 중심들 사이의 거리를 분할함으로써 얻는 시간으로 세트되기도 한다. 예를 들어 음속(c)에 의해 마이크로폰 간격(d)을 분할함으로써 얻은 시간에 상응하는 지연이 제 2 마이크로폰(712-2)에 의해 얻은 제 2 전압 신호에 주어지기도 하며 제 1 마이크로폰(712-1)에 의해 얻은 제 1 전압 신호(S1)와 지연이 주어진 제 2 전압 신호(744) 사이의 계산된 차이를 기초로 하여 소음 측정 결과 신호(750)가 발생되기도 한다. 지연량을 세팅하고, 소리 입력 장치의 카아디오이드 지향성을 얻고 말하는 사람의 위치를 지향성 영 위치에 가깝게 세팅함으로써, 말하는 사람의 음성을 쉽게 커트하며 주위의 소음만을 포착하는 지향성과 소음 검출에서 유리한 접근을 제공할 수 있다.
소음 검출을 위한 지연이 음속에 의해 제 1 및 제 2 다이아프램의 중심들 사이의 거리 ( 도 7 의 d 참조 )를 분할함으로써 얻는 시간일 필요는 없다. 말하는 사람의 방향이 0 도의 각도에서의 방향이 아닌 경우에도 지향성과 무감각한 방향이 말하는 사람의 방향으로 성공적으로 세팅될 때, 말하는 사람의 음성을 커트하며 주위의 소음만을 포착하는 지향성을 갖는 소음 검출에 적합한 특성을 제공할 수 있다. 예를 들어 말하는 사람의 음성을 커트하기 위해 지연이 하이퍼-카아디오이드 또는 슈우퍼 카아디오이드 지향성을 갖게 세팅되기도 한다.
도 9 는 차동 신호 억압 제어기의 저주파 통과 필터 온/오프 작동을 설명하 는 플로우차아트다.
소음 측정부로부터 출력된 소음 측정 결과 신호가 미리 정한 한계값 (LTH)보다 밑일 때( 단계 S110), 저주파 통과 필터는 오프된다 ( 단계 S112). 소음 측정 결과 신호가 미리 정한 한계값 (LTH)보다 밑이 아닐 때( 단계 S110), 저주파 통과 필터는 온된다 ( 단계 S114). 저주파 통과 필터를 온한다는 것은 저주파 통과 필터를 통과하는 신호를 출력하는 것이다. 저주파 통과 필터를 오프한다는 것은 저주파 통과 필터를 통과하지 않는 신호를 출력하는 것이다.
도 16 은 차동 신호 억압 제어기의 저주파 통과 필터의 커트오프 주파수의스위치오버의 작동을 설명하는 플로우차아트다.
소음 측정부로부터 출력된 소음 측정 결과 신호가 미리 정한 한계값 (LTH)보다 밑일 때( 단계 S130), 저주파 통과 필터의 커트오프 주파수(fc)는 큰 값 ( 예를 들어 fh = 10 KHz )으로 세팅된다 ( 단계 S132). 소음 측정 결과 신호가 미리 정한 한계값 (LTH)보다 밑이 아닐 때( 단계 S130), 저주파 통과 필터의 커트오프 주파수(fc)는 작은 값 ( 예를 들어 fl = 1.5 KHz )으로 세팅된다 ( 단계 S114).
도 17 은 저주파 통과 필터의 커트오프 주파수(fc)가 변화할 때 추정된 필터와 마이크로폰의 전체 특성을 도시한다. 실선은 차동 마이크로폰만의 주파수 응답을 표시한다. 저주파 통과 필터의 커트오프 주파수(fc)가 fl ( = 1.5 KHz )로 세팅되는 경우 차동 마이크로폰의 고 주파수 밴드는 억압되어 점선과 같이 거의 평탄한 특성을 나타낸다. 저주파 통과 필터의 커트오프 주파수(fc)가 fh ( = 10 KHz )로 세팅되는 경우 억압될 고주파수 밴드는 상향 이동하며 1 점 쇄선과 같이 게인이 1.5 KHz 내지 10 KHz 로 증가하며 10 KHz 주위에서 평탄해진다.
도 14 에 도시한 바와 같이, 소리 정보를 출력하기 위한 확성기를 포함하는 소리 입력 장치는 소음 측정 결과 신호(750)를 기초로 하여 확성기(780)의 소리 레벨을 제어하기 위한 소리 레벨 제어기(770)를 포함하기도 한다.
도 10 은 소음 검출로 확성기의 소리 레벨을 제어하는 작동을 설명하는 플로우차아트다.
소음 측정부로부터 출력된 소음 측정 결과 신호가 미리 정한 한계값 (LTH)보다 밑일 때( 단계 S120), 확성기의 소리 레벨은 제 1 값으로 세팅된다 ( 단계 S122). 소음 측정부로부터 출력된 소음 측정 결과 신호가 미리 정한 한계값 (LTH)보다 밑이 아닐 때( 단계 S120), 확성기의 소리 레벨은 제 1 값보다 큰 제 2 값으로 세팅된다 ( 단계 S124).
소음 측정부로부터 출력된 소음 측정 결과 신호가 미리 정한 한계값 (LTH)보다 밑일 때, 확성기의 소리 레벨은 드롭되기도 한다. 소음 측정부로부터 출력된 소음 측정 결과 신호가 미리 정한 한계값 (LTH)보다 밑일 때, 확성기의 소리 레벨은 상승되기도 한다.
도 15 는 이 실시예에 따른 소리 입력 장치의 또 다른 1 예를 설명한다.
이 실시예에 따른 소리 입력 장치(700′)는 차동 마이크로폰(710)을 포함한다. 차동 마이크로폰(710)은 차동 마이크로폰 ( 2 개의 마이크로폰 )으로부터의 입력 신호를 기초로 하여 차동 신호(730)를 발생 및 출력한다.
소음 측정 결과를 기초로 한 확성기의 소리 레벨 또는 커트오프 주파수(fc) 의 변경, 저주파 통과 필터의 온/오프 제어는 단일 한계값 (LTH) 대신에 다수의 한계값을 사용하여 이력현상으로 이루어지기도 한다. 예를 들어, 출력된 소음 측정 결과 신호가 미리 정한 한계값 (LTH1)보다 밑일 때 제 1 모우드 ( 저주파 통과 필터 오프 )가 작동되고 출력된 소음 측정 결과 신호가 미리 정한 한계값 (LTH2)보다 위일 때 제 2 모우드 ( 저주파 통과 필터 온 )가 작동되는 구성이 가능하다.
이 실시예에 따른 소리 입력 장치(700′)는 소음 억압 모우드 정보 수용부(790)를 포함한다. 소음 억압 모우드 정보 수용부(790)는 소음 억압 모우드 정보의 소음 억압에 관계된 모우드 세팅/ 변경에 관한 소음 억압 모우드 정보를 수용한다. 소음 억압 모우드 정보는 소리 입력 장치상에 배치된 스위치 및 버튼과 같은 조작부로 부터의 조작 입력에 의해 수용되기도 한다.
이 실시예에 따른 소리 입력 장치(700)는 차동 신호 억압 제어기(760′)를 포함한다. 차동 신호 억압 제어기(760′)는 소음 억압 모우드 정보(792)를 기초로 하여 차동 마이크로폰(710)으로부터 출력된 차동 신호의 미리 정한 주파수 위로 주파수 성분의 억압의 작동/비작동 제어를 수행하기도 한다. 예를 들어 소음 억압 모우드 정보(792)가 제 1 모우드 ( 예를 들어 소음 억압 작동 모우드, 아주 시끄러운 환경 모우드 )를 나타내는 경우 차동 마이크로폰(710)으로부터 출력된 차동 신호(730)의 미리 정한 주파수 위로 주파수 성분이 억압되기도 한다. 소음 억압 모우드 정보(792)가 제 2 모우드 ( 예를 들어 소음 억압 비작동 모우드, 조용한 환경 모우드 )를 나타내는 경우 차동 마이크로폰(710)으로부터 출력된 차동 신호(730)의 미리 정한 주파수 위로 주파수 성분이 억압되지 않기도 한다.
차동 신호 억압 제어기(760′)는 소음 억압 모우드 정보(792)를 기초로 하여 차동 마이크로폰(710)으로부터 출력된 차동 신호가 억압되는 주파수 밴드를 변경하는 제어 (　다른 커트오프 주파수를 갖는 저주파 통과 필터 사이에서 스위칭하기 위한 제어 )를 수행할 수 있기도 한다. 예를 들어 소음 억압 모우드 정보(792)가 제 1 모우드 ( 예를 들어 소음 억압 작동 모우드, 아주 시끄러운 환경 모우드 )를 나타내는 경우 주파수 성분을 1.5 KHz 위로 억압하기 위해 차동 마이크로폰(710)으로부터 출력된 차동 신호(730)가 제 1 저주파 통과 필터를 통과하게 하며, 소음 억압 모우드 정보(792)가 제 2 모우드 ( 예를 들어 소음 억압 비작동 모우드, 조용한 모우드 )를 나타내는 경우 주파수 성분을 10 KHz 위로 억압하기 위해 차동 마이크로폰(710)으로부터 출력된 차동 신호(730)가 제 2 저주파 통과 필터를 통과하게 하기 위해 1.5 KHz 이상의 커트오프 주파수를 갖는 제 1 저주파 통과 필터와 10 KHz 이상의 커트오프 주파수를 갖는 제 2 저주파 통과 필터가 사용되기도 한다.
아주 시끄러운 환경에서 먼 소음과 성가신 높은 토운의 강세 배경 소음을 억압하기 위해 제 1 저주파 통과 필터를 사용할 수 있다. 보다 덜 시끄러운 환경에서 높은 토운의 강세 특성을 제공하기 위해 보다 높은 커트오프 주파수를 갖는 제 2 저주파 통과 필터를 사용할 수 있다. 높은 토운의 강세 특성이 성가시지 않도록 배경 소음의 고 밴드 파워는 보다 덜 시끄러운 환경에서 낮다. 말하는 사람의 높은 토운이 강조됨으로써, 나이와 함께 감소하는 사람 귀의 높은 토운 감도의 감소를 보상하며 보다 깨끗한 음성을 제공한다.
도 1 은 소리 입력 장치의 설명도.
도 2 는 차동 신호 억압 제어기의 설명도.
도 3 은 차동 신호 억압 제어기의 설명도.
도 4 는 차동 마이크로폰의 설명도.
도 5 는 소음 측정부의 설명도.
도 6 은 소음 측정부의 설명도.
도 7 은 차동 마이크로폰의 지향성의 설명도.
도 8 은 차동 마이크로폰의 지향성의 설명도.
도 9 는 차동 신호 억압 제어기에서 저주파 통과 필터의 온/오프 조작을 나타내는 플로우차아트.
도 10 은 소음 측정 결과로 확성기의 소리 레벨을 제어하는 예시적인 조작을 나타내는 플로우차아트.
도 11 은 차동 마이크로폰의 주파수 응답 설명도.
도 12 는 차동 마이크로폰의 주파수 응답 설명도.
도 13 은 차동 마이크로폰의 주파수 응답 설명도.
도 14 는 소리 입력 장치의 설명도.
도 15 는 소리 입력 장치의 설명도.
도 16 은 차동 신호 억압 제어기에서 저주파 통과 필터의 커트오프 주파수의 스위치오버의 예시적인 조작을 나타내는 플로우차아트.
도 17 은 저주파 통과 필터의 커트오프 주파수가 변화할 때 추정된 필터와 마이크로폰의 전체 특성을 나타내는 설명도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
710 - 차동 마이크로폰 740 - 소음 측정부
760 - 차동 신호 억압 제어기 762 - 스위칭부
764 - 스위치 제어 신호 발생부 770 - 저주파 통과 필터
772 - 제 1 저주파 통과 필터 774 - 제 2 저주파 통과 필터
712-1 - 제 1 마이크로폰 712-2 - 제 2 마이크로폰
714 - 차동 신호 발생부 760 - 차동 신호 억압 제어기
742 - 소음 검출 지연부

Claims (12)

  1. 소음을 포함하는 소리를 수취하며 그 소리에 따라 제 1 신호를 발생하도록 형성된 차동 마이크로폰; 소음을 검출하며 검출된 소음에 따라 제 2 신호를 발생하도록 형성된 검출기; 및 상기 제 1 신호의 고 주파수 성분들 중 하나 이상의 억압과 상기 제2 신호를 기초로 하여 상기 제 1 신호의 억압될 주파수 밴드의 변경을 제어하도록 형성된 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 소리 입력 장치.
  2. 소음을 포함하는 소리를 수취하며 그 소리에 따라 신호를 발생하도록 형성된 마이크로폰; 소음과 관계되는 정보를 수취하도록 형성된 정보 수취기; 및 상기 신호의 고 주파수 성분들 중 하나 이상의 억압과 상기 정보를 기초로 하여 제1 신호의 억압될 주파수 밴드의 변경을 제어하도록 형선된 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 소리 입력 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 제어기가 고 주파수 성분을 억압하도록 된 저주파 통과 필터를 포함하며; 정보를 기초로 하여 신호가 저주파 통과 필터를 통과할 지 아닐지를 제어기가 제어하는 것을 특징으로 하는 소리 입력 장치.
  4. 제 2 항에 있어서, 제어기가 고 주파수 성분을 억압하도록 된 다수의 저주파 통과 필터를 포함하고, 저주파 통과 필터의 각각은 상이한 주파수 밴드와 관계되며; 제어기가 정보를 기초로 하여 신호를 통과시킬 저주파 통과 필터를 변경시키는 것을 특징으로 하는 소리 입력 장치.
  5. 제 2 항에 있어서, 제어기가 고 주파수 성분을 억압하도록 된 다수의 저주파 통과 필터를 포함하고; 제어기가 정보를 기초로 하여 저주파 통과 필터의 커트오프 주파수를 변경시키는 것을 특징으로 하는 소리 입력 장치.
  6. 제 2 항에 있어서, 제어기가 고 주파수 성분을 억압하기 위한 일차 커트오프 특성을 갖는 저주파 통과 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 소리 입력 장치.
  7. 제 2 항에 있어서, 제어기가 저주파 통과 필터를 포함하고, 저주파 통과 필터의 커트오프 주파수가 1 KHz 이상의 범위 또는 5 KHz 이하의 범위내인 것을 특징으로 하는 소리 입력 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 검출기가 제2 신호를 발생하기 위해 차동 마이크로폰의 지연 밸런스를 변경하도록 된 발생기를 포함하는 것을 특징으로 하는 소리 입력 장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 검출기가 제 1 신호를 기준으로 함으로써 제 2 신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 소리 입력 장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 차동 마이크로폰이 제 1 진동 부재를 갖는 제 1 마이크로폰; 제 2 진동 부재를 갖는 제 2 마이크로폰; 및 제 1 마이크로폰에 의해 얻은 제 1 전압 신호와 제 2 마이크로폰에 의해 얻은 제 2 전압 신호 사이의 차이를 나타내는 차동 신호를 발생하도록 형성된 차동 신호 발생기를 포함하며; 검출기가, 제 2 전압 신호에 소음 검출을 위한 지연을 주도록 형성된 제 1 유닛; 및 제 1 전압 신호와 제 1 유닛에 의해 지연이 주어진 제 2 전압 신호 사이의 차이를 기초로 하여 제 2 신호를 발생하도록 형성된 제 2 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 소리 입력 장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 지연이 음속에 의해 제 1 및 제 2 진동 부재들의 중심들 사이의 거리를 분할함으로써 얻은 시간으로 세팅되는 것을 특징으로 하는 소리 입력 장치.
  12. 제 1 항에 있어서, 소리 정보를 출력하도록 된 확성기; 및 제 2 신호를 기초로 하여 확성기의 소리 레벨을 제어하도록 된 소리 레벨 제어기를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 소리 입력 장치.
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