KR100283170B1 - 반향제거 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

가. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
반향 제거를 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
나. 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제
포화상태가 발생되었을 시에 반향 제거 성능이 악화되지 않고 계속해서 양호한 상태로 반향제거 기능을 수행할 수 있는 장치 및 방법을 구현함에 있다.
다. 발명의 해결방법의 요지
디지털 신호처리부의 제어를 받아 마이크로 입력되는 음성을 가변하여 증폭하는 제 1 가변 증폭기와, 상기 제 1 가변 증폭기에서 출력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 바꾸기 위한 제 1 아날로그/디지털 변환부와, 상기 디지털 신호처리부에서 출력되는 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하기 위한 제 2 디지털/아날로그 변환부와, 상기 디지털 신호처리부의 제어를 받아 상기 제 2 디지털/아날로그 변환부에서 출력되는 신호를 가변하여 증폭하는 제 2 가변 증폭기와, 상기 제 2 가변 증폭기로부터 출력되는 신호를 내부 또는 여타의 처리 블록으로 연결하기 위한 입출력 연결부와, 상기 마이크를 통해 입력되는 주위의 음량을 측정하기 위한 음량 측정부와, 반향제거를 위한 루틴을 수행하고, 일반적인 디지털 신호 처리 동작을 수행하며, 상기 음량 측정부에 의해 측정된 음량에 따라 상기 제 1 가변 증폭기와 제 2 가변 증폭기를 제어하여 이득을 조절하는 디지털 신호 처리부로 이루어짐을 특징으로 한다.
라. 발명의 중요한 용도
반향제거에 이용된다.

Description

반향제거 장치 및 방법
본 발명은 음향 제거에 관한 것으로, 특히 포화(Saturation)에 의해서 반향 제거 성능이 저하되는 문제점을 해결하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
통상적으로, 반향이라 함은 스피커를 통해 출력된 음성이 다시 마이크로 입력되고 다시 스피커로 출력되거나 유무선 라인을 통해 음성이 회귀되는 것을 말한다. 이러한 상태에서는 음의 복원이 어렵고 심할 경우에는 전혀 의미를 알아들을 수 없을 정도의 상태가 되어 "삐"하는 고음의 소리가 나기도 한다.
도 1은 종래의 반향 제거를 위한 블록 구성도이다.
증폭기 100과 110은 아날로그 신호를 증폭하여 출력한다. 아날로그/디지털 변환부 120과 160은 아날로그 신호를 디지털 신호로 바꾸어 출력한다. 디지털/아날로그 변환부 130과 150은 디지털 신호를 아날로그 신호로 바꾸어 출력한다. 디지털 신호처리부 140은 내부에 내장된 반향제거 루틴에 의해 반향제거를 위한 동작을 수행하고 일반적인 음 처리를 위한 동작을 수행한다. 증폭기 170은 입출력 연결부 190에 입력될 신호를 증폭한다. 증폭기 180은 입출력 연결부 190으로부터 입력되는 신호를 증폭하여 출력한다. 입출력 연결부 190은 여타의 음 처리를 위하여 외부 또는 내부의 다른 처리 블록으로 연결시킨다.
상기와 같은 구성에서 나타날 수 있는 반향의 문제점을 해결하기 위하여 디지털 신호처리부 140(DSP : DIGITAL SIGNAL PROCESSING 이하 "디지탈 신호처리부"라 함)에 의해 마이크로 입력되는 음을 컨벌루셔널 코딩(Convolutional Coding)을 한다. 그리고 코딩에 의해 얻어진 일정 값을 스피커로 출력되는 음에서 감산하여 줌으로써 에코를 억제하는 방법이 공지 공용되어 사용되고 있다. 상기와 같은 방법을 좀더 자세히 알아보면 마이크로 입력되는 음성 신호는 고정의 이득을 얻을 수 있게 설계된 증폭기 100을 통해 입력된다. 증폭기 100에 의해 증폭된 신호는 아날로그/디지털 변환기 120에 의해 디지털 신호로 바뀌게 된다. 상기와 같이 디지털 신호로 바뀐 음성 신호는 디지털 신호처리부 140에 의해 일정의 필터 계수에 의해 컨벌루션 코딩을 하게 된다. 그리고 상기에 의해 얻어진 값을 스피커로 출력되는 신호에서 감산하여 줌으로써 에코를 억제할 수 있다. 그런데 상기와 같은 방법에 있어서도 외부적인 환경 요인에 의해 주위의 음량이 증가하게 되면 상기 필터 계수와 입력되는 음성이 DSP에 의해 처리할 수 있는 범위를 벗어나게 된다. 그래서 반향 제거 성능이 악화되는 문제점이 있다.
따라서 본 발명의 목적은 포화에 의한 반향 제거 성능의 악화를 방지 할 수 있는 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 디지털 신호처리부의 제어를 받아 마이크로 입력되는 음성을 가변하여 증폭하는 제 1 가변 증폭기와, 상기 제 1 가변 증폭기에서 출력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 바꾸기 위한 제 1 아날로그/디지털 변환부와, 상기 디지털 신호처리부에서 출력되는 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하기 위한 제 2 디지털/아날로그 변환부와, 상기 디지털 신호처리부의 제어를 받아 상기 제 2 디지털/아날로그 변환부에서 출력되는 신호를 가변하여 증폭하는 제 2 가변 증폭기와, 상기 제 2 가변 증폭기로부터 출력되는 신호를 내부 또는 여타의 처리 블록으로 연결하기 위한 입출력 연결부와, 상기 마이크를 통해 입력되는 주위의 음량을 측정하기 위한 음량 측정부와, 반향제거를 위한 루틴을 수행하고, 일반적인 디지털 신호 처리 동작을 수행하며, 상기 음량 측정부에 의해 측정된 음량에 따라 상기 제 1 가변 증폭기와 제 2 가변 증폭기를 제어하여 이득을 조절하는 디지털 신호 처리부로 이루어짐을 특징으로 한다.
도 1은 종래의 반향 제거를 위한 블록 구성도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 반향 제거를 위한 블록 구성도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 반향 제거 기능을 수행하기 위한 제어 흐름도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 음량을 측정하기 위한 블록의 구성도.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명에서는 구체적인 특정(特定) 사항들이 나타나고 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일뿐 이러한 특정 사항들 없이도 본 발명이 실시될 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 반향 제거를 위한 블록 구성도이다.
제 1 가변 증폭기 100과 제 2 가변 증폭기 270은 디지털 신호처리부 240의 제어를 받아 이득을 가변시킬 수 있으며 입력되는 신호를 증폭하여 출력한다. 제 1 아날로그/디지털 변환부 220과 제 2 아날로그/디지털 변환부 260은 아날로그 신호를 디지털 신호로 바꾸어 출력한다. 제 1 디지털/아날로그 변환부 230과 제 2 디지털/아날로그 변환부 250은 디지털 신호를 아날로그 신호로 바꾸어 출력한다. 디지털 신호처리부 240은 내부에 내장된 반향제거 루틴에 의해 반향제거를 위한 동작을 수행하고 일반적인 음 처리를 위한 동작을 수행한다. 제 3 증폭기 210과 제 4 증폭기 280은 고정의 이득을 가지고 입력되는 신호를 증폭하여 출력한다. 입출력 연결부 290은 여타의 음 처리를 위하여 외부 또는 내부의 다른 처리 블록으로 연결시킨다. 도 2의 블록 구성이 핸즈프리셋(HANDS FREE SET)이라고 가정하면 상기 외부의 다른 처리 블록은 단말기가 될 수 있다. 또한 도 2의 블록 구성이 단말기의 일부분이라면 상기 내부의 다른 처리 블록은 RF(RADIO FREQUENCY)부가 될 수도 있을 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 반향 제거 기능을 수행하기 위한 제어 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 음량을 측정하기 위한 블록의 구성도이다.
도 3의 제어 흐름도를 설명하기 전에 본 발명의 요지를 설명하면 다음과 같다. 일반적으로 종래 기술에서 언급한바와 같이 주위의 음량이 커지게 되면 디지털 신호처리부 240에 의해 처리할 수 있는 범위를 벗어나게 된다. 본 발명은 이러한 포화 상태를 처음부터 차단하여 반향제거 성능이 악화되는 것을 예방할 수 있게 하는 것이다. 그래서 입력되는 음이 일정 값보다 크면 제 1 가변 증폭기 200의 이득을 줄여서 디지털 신호처리부 240으로 입력되는 신호의 값을 줄이고 일정 값보다 작으면 제 1 가변 증폭기 220의 이득을 높여 포화 상태를 피할 수 있다.
300 단계에서 입출력 연결부 290을 통해 통화 요구 명령이 수신되거나 여타의 명령에 의해 반향 제거를 위한 초기화 명령이 발생되면 310 단계로 진행한다. 부호분할 다중접속 방식을 사용하는 핸즈프리 장치의 경우에는 단말기에서 핸즈프리 장치로 제공되는 통화명령신호(con-on)에 의해 반향제거의 초기화가 이루어진다. 그러나 GSM 방식을 사용하는 핸즈프리 장치의 경우에는 그러한 통화명령신호가 제공되지 않기 때문에 일정 시간 간격으로 반향 제거를 위한 초기화가 이루어지게 된다. 310 단계에서 디지털 신호처리부 240은 반향제거 루틴의 수행을 위하여 필요한 반향제거 초기화 동작을 수행한다. 320 단계에서 디지털 신호처리부 240은 도시하지 않은 음량 측정부를 통해 주변의 음량을 측정한다. 상기 음량 측정부의 구성은 도 4에서 보여짐과 같이 구성될 수도 있다. 엔타임 트리거 241은 통화 명령이나 여타의 명령에 따라 반향제거 루틴을 시작하게 하는 신호에 의해 인에이블(ENABLE)된다. 그러면 입력되는 클럭 "T"에 의해 244와 같이 소정의 간격을 가지고 온오프되는 일정 주기의 펄스 신호를 발생한다. 아날로그/디지털 변환부 242는 도 2에 도시된 제 1 아날로그/디지털 변환부 220과 동일한 기능을 가지고 있으며 상기 변환부 220을 사용하여도 무방하다. 아날로그/디지털 변환부 242는 마이크를 통해 입력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력한다. 래치(LATCH) 242는 상기 엔타임 트리거 241에서 출력되는 펄스 신호에 의해 인에이블 또는 디스에이블(DISABLE)되며 상기 아날로그/디지털 변환부 242에서 출력되는 신호에 의해 래치신호를 발생한다. 이때 발생된 래치 신호는 디지털 신호처리부 24O으로 입력되어 제 1 가변증폭기 200과 제 2 가변 증폭기 270의 이득을 조정하기 위한 기본 데이터로 쓰이게 된다.
330 단계에서 디지털 신호처리부 240은 상기 320 단계에서 측정한 음량이 기준값인지 검사한다. 기준값이면 370 단계로 진행하고 그렇지 않으면 340 단계로 진행한다. 상기 "기준값이면 370 단계로 진행하고"의 의미는 음량이 기준값일 경우에는 제 1 가변 증폭기 200과 제 2 가변 증폭기 270의 이득에 변화를 주지 않고 통상과 같이 사용한다는 것이다. 340 단계에서 디지털 신호처리부 240은 음량이 기준값보다 작은지 검사한다. 상기 검사한 결과 기준값보다 작으면 350 단계로 진행하고 그렇지 않으면 360 단계로 진행한다. 350 단계에서 디지털 신호처리부 240은 제 1 가변 증폭기 200의 이득을 증가시키고 제 2 가변 증폭기 270의 이득은 감소시킨다. 제 1 가변 증폭기 200에서 평소보다 크게 증폭된 신호는 제 2 가변 증폭기 270에서 평소보다 낮은 이득으로 증폭을 하여줌으로써 본래의 증폭비를 얻을 수 있다. 360 단계에서 디지털 신호처리부 240은 제 1 가변 증폭기 200의 이득은 감소시키고 제 2 가변 증폭기 270의 이득은 증가시킨다. 상기와 같이 제 1 가변 증폭기 200의 이득을 줄임으로써 큰 음량의 입력에 따른 포화 상태를 예방할 수 있어 계속해서 반향 제거 기능을 유지할 수 있게 된다. 또한 제 1 가변 증폭기 200에서 손실된 이득은 제 2 가변 증폭기 270을 통해 평소보다 높게 증폭하여 줌으로써 통상적인 증폭비를 유지할 수 있다. 370 단계에서 디지털 신호처리부 240은 외부의 음량을 측정한 후에 일정 시간이 경과되었으면 320 단계로 돌아간다. 상기와 같은 과정에 의해 일정 시간 간격으로 계속해서 주위의 음량을 측정하여 제 1 가변 증폭기 200과 제 2 가변 증폭기 270의 증폭비를 가변하여 주게된다. 그리고 상기에서 언급하고 있는 기준값의 개념은 음량의 정확한 수치가 아니라 상한과 하한을 가지는 가지는 일정범위 내의 값일 수도 있다. 다시 말해 330 단계는 "외부 음량이 40dB에서 50dB 사이에 있는가?"와 같은 것일 수도 있다. 하기 표 1은 상기 실시예에 의한 음량과 제 1 가변 증폭기 200과 제 2 가변 증폭기 270의 관계를 나타낸 것이다.
음량이일정 범위보다 작음 음량이 일정 범위 내 음량이일정 범위보다 큼
제 1 가변 증폭기 증가 유지 감소
제 2 가변 증폭기 감소 유지 증가
상기 실시예에서 알 수 있듯이 제 1 가변증폭기는 측정한 음량에 반비례하여 이득은 조정하고 제 2 가변 증폭기의 이득은 측정한 음량에 비례하여 조정함으로써 포화에 의한 반향 제거 성능의 악화를 예방할 수 있다. 그런데 포화 상태가 발생하는 상황은 음량이 일정 범위보다 큰 때이므로 이런 경우만 고려한다면 포화에 의한 반향제거 성능의 악화를
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐 만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
상술한 바와 같이 본 발명은 주위의 음량에 따라 디지털 신호처리부에 입출력되는 신호의 증폭비를 가변하여 줌으로써, 포화 상태의 발생에 따른 반향제거 기능의 악화를 예방할 수 있다.

Claims (6)

  1. 반향제거 장치에 있어서,
    디지털 신호처리부의 제어를 받아 마이크로 입력되는 음성을 가변하여 증폭하는 제 1 가변 증폭기와,
    상기 제 1 가변 증폭기에서 출력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 바꾸기 위한 제 1 아날로그/디지털 변환부와,
    상기 디지털 신호처리부에서 출력되는 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하기 위한 제 2 디지털/아날로그 변환부와,
    상기 디지털 신호처리부의 제어를 받아 상기 제 2 디지털/아날로그 변환부에서 출력되는 신호를 가변하여 증폭하는 제 2 가변 증폭기와,
    상기 제 2 가변 증폭기로부터 출력되는 신호를 내부 또는 여타의 처리 블록으로 연결하기 위한 입출력 연결부와,
    상기 마이크를 통해 입력되는 주위의 음량을 측정하기 위한 음량 측정부와,
    반향제거를 위한 루틴을 수행하고, 일반적인 디지털 신호 처리 동작을 수행하며, 상기 음량 측정부에 의해 측정된 음량에 따라 상기 제 1 가변 증폭기와 제 2 가변 증폭기를 제어하여 이득을 조절하는 디지털 신호 처리부로 이루어짐을 특징으로 하는 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 음량 측정부는 소정의 명령에 의해 인에이블되며 소정의 간격을 가지고 온오프되고 일정 주기의 펄스 신호를 발생하는 엔타임 트리거와,
    마이크를 통해 입력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 제 3 아날로그/디지털 변환부와,
    상기 엔타임 트리거에서 출력되는 펄스 신호에 의해 인에이블 또는 디스에이블되며 상기 아날로그/디지털 변환부에서 출력되는 신호에 의해 래치신호를 발생하는 래치로 이루어짐을 특징으로 하는 장치.
  3. 디지털 신호처리부의 제어를 받아 마이크로 입력되는 음성을 가변하여 증폭하는 제 1 가변 증폭기와, 상기 디지털 신호처리부의 제어를 받아 상기 디지털 신호처리부의 처리를 거치고 디지털/아날로그 변환부에서 출력되는 신호를 가변하여 증폭하는 제 2 가변 증폭기와, 상기 마이크를 통해 입력되는 주위의 음량을 측정하기 위한 음량 측정부와, 반향제거를 위한 루틴을 수행하고, 일반적인 디지털 신호 처리 동작을 수행하며, 상기 음량 측정부에 의해 측정된 음량에 따라 상기 제 1 가변 증폭기와 제 2 가변 증폭기를 제어하여 이득을 조절하는 디지털 신호 처리부를 구비한 장치의 반향제거 방법에 있어서,
    마이크를 통해 입력되는 외부 음량을 측정하는 제 1 과정과,
    상기 측정한 외부 음량을 미리 정한 소정의 기준값과 비교하는 제 2 과정과,
    상기 측정한 외부 음량이 상기 기준값 보다 크면 상기 제 1 가변 증폭기의 이득을 감소시키고 상기 제 2 가변 증폭기의 이득은 증가시키는 제 3 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 측정한 외부 음량이 상기 기준값 보다 작으면 상기 제 1 가변 증폭기의 이득을 증가시키고 상기 제 2 가변 증폭기의 이득은 감소시키는 과정을 더 구비함을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 3 항 또는 4항에 있어서,
    상기 제 1 과정에서 음량을 측정한 후에 일정 시간이 경과되었으면 상기 제 1 과정으로 돌아가는 과정을 더 구비함을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2, 3, 4 과정의 기준값은 상한과 하한을 가지는 일정 범위 내의 값임을 특징으로 하는 방법.
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