KR100479204B1 - 음성 신호의 잡음 제거 장치 및 방법 - Google Patents

음성 신호의 잡음 제거 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 음성 신호의 잡음 제거 장치 및 방법은, 음성 신호를 스피커부로 재생하거나 마이크로 입력받을 때 아날로그 상태에서 원하는 신호 대역 주파수 성분의 크기는 그대로 유지하고 이외 잡음 대역의 주파수 성분의 크기는 상쇄시켜 억압함으로써, S/N 비를 높이는 음성 신호의 잡음 제거 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 음성 재생부를 포함하는 음성 신호의 잡음 제거 장치에 있어서, 상기 음성 재생부는, 외부에서 음성 신호를 입력받아 여파하고, 여파된 신호를 증폭하는 음성 처리부; 상기 음성 처리부에서 입력받은 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 DAC; 상기 DAC에서 아날로그 신호를 입력받아 두 개의 신호로 배분하고, 상기 두 개의 신호 중 하나의 신호는 대역 통과 여파처리하고, 상기 두 개의 신호 중 다른 하나의 신호는 대역 소거 여파한 후 음의 버퍼링 과정을 통하여 처리하며, 처리된 두 개의 신호를 합침으로써 잡음 제거 신호를 생성하는 잡음 제거부; 상기 잡음 제거부에서 입력받은 전기적인 상기 잡음 제거 신호를 증폭하는 음성 증폭기; 및 상기 음성 증폭기에서 입력받은 증폭된 신호를 음성으로 변환하여 출력하는 스피커부를 포함한다.

Description

음성 신호의 잡음 제거 장치 및 방법{APPARATUS FOR ELIMINATING NOISE OF AUDIO SIGNAL AND METHOD THEREOF}
본 발명은 음성 신호의 잡음 제거 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히, 사용자에게 전달되는 이동통신 단말기의 통화시 음성 신호에 있어서, 외부에서 첨가되는 잡음을 제거함으로써 양질의 음질을 얻을 수 있는 음성 신호의 잡음 제거 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 음성 신호의 품질에 대한 척도는 신호 대 잡음비(signal-to-noise ratio ; 이하 S/N비)로 나타내며, 신호 전력이 잡음 전력을 초과하는 데시벨 수(數)를 말한다. 신호는 단독으로 존재하는 경우는 거의 없고 보통 잡음과 공존한다. 그 배분을 나타내는 척도로서 신호와 잡음의 전력 비인 S/N이 이용된다. 이를 수학식으로 나타내면 다음과 같다.
도 1은 종래의 기술에 따른 음성 재생 장치를 나타낸 블록도로서, 이러한 종래의 음성 재생 장치는, 외부에서 음성 신호를 입력받아 여파하고, 여파된 신호를 증폭하여 DAC(120)로 출력하는 음성 처리기(110); 음성 처리기(110)에서 입력받은 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하여 음성 증폭기(130)로 출력하는 DAC(Analog-to-Digital Converter)(120); DAC(120)에서 입력받은 전기적인 아날로그 신호를 증폭하여 스피커부(140)로 출력하는 음성 증폭기(130); 및 음성 증폭기(130)에서 입력받은 증폭된 신호를 사용자가 청취할 수 있는 음성으로 변환하여 출력하는 스피커부(140)를 포함한다.
그러나, 상술한 종래의 음성 재생 장치는 아날로그 상태에서 첨가되는 잡음이 그대로 전송되는 문제점이 있다. 특히, 디지털 신호 처리 이후에 첨가되는 잡음에 대하여 전혀 제거할 수 없고, 원하는 대역의 음성 신호와 잡음 대역간의 S/N비가 낮을 경우 디지털적인 처리만으로는 음성복원시 잡음 제거에 한계가 있는 문제점이 있다.
상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은, 음성 신호를 스피커부로 재생하거나 마이크로 입력받을 때 아날로그 상태에서 원하는 신호 대역 주파수 성분의 크기는 그대로 유지하고 이외 잡음 대역의 주파수 성분의 크기는 상쇄시켜 억압함으로써, S/N 비를 높이는 음성 신호의 잡음 제거 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 음성 신호의 잡음 제거 장치는, 음성 재생부를 포함하는 음성 신호의 잡음 제거 장치에 있어서, 상기 음성 재생부는, 외부에서 음성 신호를 입력받아 여파하고, 여파된 신호를 증폭하는 음성 처리부; 상기 음성 처리부에서 입력받은 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 DAC; 상기 DAC에서 아날로그 신호를 입력받아 두 개의 신호로 배분하고, 상기 두 개의 신호 중 하나의 신호는 대역 통과 여파처리하고, 상기 두 개의 신호 중 다른 하나의 신호는 대역 소거 여파한 후 음의 버퍼링 과정을 통하여 처리하며, 처리된 두 개의 신호를 합침으로써 잡음 제거 신호를 생성하는 잡음 제거부; 상기 잡음 제거부에서 입력받은 전기적인 상기 잡음 제거 신호를 증폭하는 음성 증폭기; 및 상기 음성 증폭기에서 입력받은 증폭된 신호를 음성으로 변환하여 출력하는 스피커부를 포함한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 음성 신호의 잡음 제거 방법은, 아날로그 신호를 입력받아 복수개의 신호로 배분하는 단계; 배분된 복수개의 신호 중 하나의 신호를 입력받아 음성 대역을 통과시키고 나머지 대역은 차단함으로써 제1 신호를 생성하는 단계; 배분된 복수개의 신호 중 다른 하나의 신호를 입력받아 상기 음성 대역을 차단하고 상기 나머지 대역을 통과시켜 제2 신호를 생성하는 단계; 상기 제2 신호를 입력받아 음의 이득으로 버퍼링함으로써 제3 신호를 생성하는 단계; 및 제1 신호와 제3 신호를 합쳐서 잡음이 제거된 신호를 생성하는 단계를 포함한다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여 본 발명의 가장 바람직한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
먼저, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 음성 신호의 잡음 제거 장치 중 음성 재생부를 나타낸 블록도로서, 본 발명의 음성 재생부는, 음성 처리부(210), DAC(220), 잡음 제거부(230), 음성 증폭기(240) 및 스피커부(250)를 포함한다.
음성 처리부(210)는, 이동 통신 단말기의 코덱(codec)으로서, 외부에서 음성 신호를 입력받아 여파하고, 여파된 신호를 증폭하여 후술하는 DAC(220)로 출력하는 역할을 한다. 즉, 이동 통신 단말기는 안테나를 통해 RF 신호를 수신하고, 수신된 RF 신호를 기저대역 신호로 주파수 하향 변환하며, 주파수 하향 변환된 기저대역 신호를 PCM 음성 신호로 복조하고, 복조된 PCM 음성 신호를 코덱(codec)을 통해 PCM 복호화한다. 이 때, 코덱은 디지털 필터와 이득 가변 증폭기 등을 포함한다.
또한, DAC(220)는, 상기 음성 처리부(210), 즉 코덱으로부터 출력된 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하여 후술하는 잡음 제거부(230)로 출력하는 역할을 한다.
한편, 잡음 제거부(230)는, 상기 DAC(220)에서 아날로그 신호를 입력받아 두 개의 신호로 배분하고, 상기 두 개의 신호 중 하나의 신호는 대역 통과 여파처리하고, 상기 두 개의 신호 중 다른 하나의 신호는 대역 소거 여파한 후 음의 버퍼링 과정을 통하여 처리하며, 처리된 두 개의 신호를 합침으로써 잡음 제거 신호를 생성하고, 상기 잡음 제거 신호를 후술하는 음성 증폭기(240)로 출력하는 역할을 한다. 여기서, 상기 잡음 제거부(230)는, 대역 통과 필터(231), 대역 소거 필터(232), 버퍼(233) 및 혼합기(234)를 포함한다.
상기 잡음 제거부(230) 내에 장착된 대역 통과 필터(231)는, 상기 DAC(220)에서 배분된 2개의 신호 중 하나의 신호를 입력받아 음성 대역을 통과시키고 나머지 대역은 차단한 후 후술하는 혼합기(234)로 출력하는 역할을 한다.
또한, 상기 잡음 제거부(230) 내에 장착된 대역 소거 필터(232)는, 상기 대역 통과 필터와 동일한 중심 주파수를 가지고, 상기 DAC(220)에서 배분된 2개의 신호 중 다른 하나의 신호를 입력받아 상기 음성 대역을 차단하고 상기 나머지 대역을 통과시킨 후 후술하는 버퍼(232)로 출력하는 역할을 한다. 여기서, 상기 대역 소거 필터(232)는, 상기 대역 통과 필터(231)와 동일한 중심 주파수, 대역폭 및 감쇄 슬로프(slope)를 가지고(동일한 특성), 단지 통과 영역이 반대일 뿐이다.
한편, 상기 잡음 제거부(230) 내에 장착된 버퍼(233)는, 상기 대역 소거 필터(232)로부터 신호를 입력받아 음의 이득으로 버퍼링한 후 후술하는 혼합기(234)로 출력하는 역할을 한다.
또한, 상기 잡음 제거부(230) 내에 장착된 혼합기(234)는, 상기 대역 통과 필터(231) 및 버퍼(233)로부터 입력된 신호를 합쳐서 잡음 제거 신호를 생성하고, 상기 잡음 제거 신호를 후술하는 음성 증폭기(240)로 출력하는 역할을 한다.
또한, 음성 증폭기(240)는, 상기 잡음 제거부(230)에서 입력받은 전기적인 상기 잡음 제거 신호를 증폭하여 후술하는 스피커부(250)로 출력하는 역할을 한다.
한편, 스피커부(250)는, 상기 음성 증폭기(240)에서 입력받은 증폭된 신호를 사용자가 청취할 수 있는 음성으로 변환하여 출력하는 역할을 한다.
도 3a~e는 본 발명의 일 실시예에 의한 음성 신호의 잡음 제거 장치에 장착된 잡음 제거부(230)에 있어서의 주파수 성분을 나타낸 표시도로서, 도 2 및 도 3a~e를 참조하여 본 발명의 음성 신호의 잡음 제거 장치의 동작에 관하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 음성 처리부(210)에서, 외부에서 음성 신호를 입력받아 여파하고, 여파된 신호를 증폭하여 DAC(220)로 출력하면, 이후에, DAC(220)는, 음성 처리부(210)에서 입력받은 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하여 잡음 제거부(230)로 출력하게 된다. 이 때, 잡음 제거부(230)로 입력되는 신호의 주파수 성분은 도 3a에 도시되어 있다. 다음에, 잡음 제거부(230)는, DAC(220)에서 아날로그 신호를 입력받아 두 개의 신호로 배분하고, 이후에, 대역 통과 필터(231)는, DAC(220)에서 배분된 2개의 신호 중 하나의 신호를 입력받아 음성 대역을 통과시키고 나머지 대역은 차단하는데, 이 때의 주파수 성분은 도 3b에 도시되어 있다. 한편, 대역 소거 필터(232)는, DAC(220)에서 배분된 2개의 신호 중 다른 하나의 신호를 입력받아 상기 음성 대역을 차단하고 상기 나머지 대역을 통과시킨 후 버퍼(232)로 출력하는 데, 이 때의 주파수 성분은 도 3c에 도시되어 있다. 이후에, 버퍼(233)는, 대역 소거 필터(232)로부터 신호를 입력받아 -1의 이득으로 버퍼링하는데, 이 때의 주파수 성분은 도 3d에 도시되어 있다. 다음에, 혼합기(234)는, 도 3b 및 도 3d에 도시된 바와 같은 신호를 합쳐서 잡음 제거 신호(도 3e에 도시)를 생성하고, 이를 음성 증폭기(240)로 출력한다. 이후에, 음성 증폭기(240)는, 잡음 제거부(230)에서 입력받은 전기적인 상기 잡음 제거 신호를 증폭하여 스피커부(250)로 출력하고, 스피커부(250)는, 음성 증폭기(240)에서 입력받은 증폭된 신호를 사용자가 청취할 수 있는 음성으로 변환하여 출력하게 된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 음성 신호의 잡음 제거 방법을 나타낸 동작흐름도로서, 이러한 본 발명의 음성 신호의 잡음 제거 방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, DAC(220)에서 아날로그 신호를 입력받아 복수개의 신호로 배분하고(S401), 이후에, 대역 통과 필터(231)는, DAC(220)에서 배분된 복수개의 신호 중 하나의 신호를 입력받아 음성 대역을 통과시키고 나머지 대역은 차단한다(S402).
또한, 대역 소거 필터(232)는, DAC(220)에서 배분된 복수개의 신호 중 다른 하나의 신호를 입력받아 상기 음성 대역을 차단하고 상기 나머지 대역을 통과시킨다(S403).
이후에, 버퍼(233)는, 대역 소거 필터(232)로부터 신호를 입력받아 음의 이득으로 버퍼링한다(S404).
다음에, 혼합기(234)는, 상기 버퍼(233) 및 상기 대역 통과 필터(231)에서 출력한 복수개의 신호를 합쳐서 잡음이 제거된 신호를 생성한다(S405).
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니다.
본 발명은, 단말기를 사용하여 통화하는 경우에, 사용자가 한층 더 우수한 품질의 음성 통화를 제공받을 수 있는 동시에, 회로의 S/N 비를 높여 음성 신호 처리기의 부하를 줄이는 이점이 있다.
도 1은 종래의 기술에 따른 음성 재생 장치를 나타낸 블록도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 음성 신호의 잡음 제거 장치를 나타낸 블록도,
도 3a~3e는 본 발명의 일 실시예에 의한 음성 신호의 잡음 제거 장치에 장착된 잡음 제거부에 있어서의 주파수 성분을 나타낸 표시도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 음성 신호의 잡음 제거 방법을 나타낸 동작흐름도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
210 : 음성 처리부 220 : DAC
230 : 잡음 제거부 240 : 음성 증폭기
250 : 스피커부

Claims (3)

  1. 음성 재생부를 포함하는 음성 신호의 잡음 제거 장치에 있어서, 상기 음성 재생부는,
    외부에서 음성 신호를 입력받아 여파하고, 여파된 신호를 증폭하는 음성 처리부;
    상기 음성 처리부에서 입력받은 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 DAC;
    상기 DAC에서 아날로그 신호를 입력받아 두 개의 신호로 배분하고, 상기 두 개의 신호 중 하나의 신호는 대역 통과 여파처리하고, 상기 두 개의 신호 중 다른 하나의 신호는 대역 소거 여파한 후 음의 버퍼링 과정을 통하여 처리하며, 처리된 두 개의 신호를 합침으로써 잡음 제거 신호를 생성하는 잡음 제거부;
    상기 잡음 제거부에서 입력받은 전기적인 상기 잡음 제거 신호를 증폭하는 음성 증폭기; 및
    상기 음성 증폭기에서 입력받은 증폭된 신호를 음성으로 변환하여 출력하는 스피커부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 음성 신호의 잡음 제거 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 잡음 제거부는,
    상기 DAC에서 배분된 2개의 신호 중 하나의 신호를 입력받아 음성 대역을 통과시키고 나머지 대역은 차단하는 대역 통과 필터;
    상기 대역 통과 필터와 동일한 중심 주파수를 가지고, 상기 DAC에서 배분된 2개의 신호 중 다른 하나의 신호를 입력받아 상기 음성 대역을 차단하고 상기 나머지 대역을 통과시키는 대역 소거 필터;
    상기 대역 소거 필터로부터 신호를 입력받아 음의 이득으로 버퍼링하는 버퍼; 및
    상기 대역 통과 필터 및 버퍼로부터 입력된 신호를 합쳐서 잡음 제거 신호를 생성하고, 상기 잡음 제거 신호를 상기 음성 증폭기로 출력하는 혼합기
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 음성 신호의 잡음 제거 장치.
  3. 아날로그 신호를 입력받아 복수개의 신호로 배분하는 단계;
    배분된 복수개의 신호 중 하나의 신호를 입력받아 음성 대역을 통과시키고 나머지 대역은 차단함으로써 제1 신호를 생성하는 단계;
    배분된 복수개의 신호 중 다른 하나의 신호를 입력받아 상기 음성 대역을 차단하고 상기 나머지 대역을 통과시켜 제2 신호를 생성하는 단계;
    상기 제2 신호를 입력받아 음의 이득으로 버퍼링함으로써 제3 신호를 생성하는 단계; 및
    제1 신호와 제3 신호를 합쳐서 잡음이 제거된 신호를 생성하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 음성 신호의 잡음 제거 방법.
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