KR100531776B1 - 사용자에따른증폭기의이득설정방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 사용자에 따른 증폭기의 이득설정방법에 관한 것으로, 종래에는 증폭기의 증폭신호가 -VMAX∼VMAX에 꽉 차게 동적범위를 갖지 않는다면 아나로그/디지털변환기가 비효율적으로 동작하게 되는 문제점이 있었다. 따라서, 본 발명은 샘플인덱스와 프레임인덱스를 초기화하고, 입력신호를 한 샘플 받아들여 샘플카운터를 1 만큼 증가시킨후 샘플카운터가 프레임크기와 같은지를 판단하는 제1 단계와; 상기 제1 단계의 판단결과 샘플카운터가 프레임크기와 같지 않으면 상기 제1 단계로 궤환하고, 샘플카운터가 프레임크기와 같으면 입력신호의 직류성분을 제거한후 그 입력신호가 음성구간인지를 판단하는 제2 단계와; 상기 제2 단계의 판단결과 직류성분을 제거한 입력신호가 음성구간이 아니면 상기 제1 단계로 궤환하고, 입력신호가 음성구간이면 스파이크잡음이 존재하는지를 판단하는 제3 단계와; 상기 제3 단계의 판단결과 스파이크잡음이 존재하면 상기 제1 단계로 궤환하고, 스파이크잡음이 존재하지 않으면 유용한 프레임의 카운트를 증가시켜 구간내의 최대절대값을 구한후 충분히 유용한 프레임을 확보하였는지를 판단하는 제4 단계와; 상기 제4 단계의 판단결과 충분히 유용한 프레임이 확보되지 않았으면 상기 제1 단계로 궤환하고, 충분히 유용한 프레임이 확보되었으면 증폭기의 고정이득을 계산하는 제5 단계로 수행함으로써 사용자 환경이 고려된 고정이득(g)을 사용하여 음의 왜곡을 방지함과 아울러 동적범위도 최대한 사용할 수 있는 효과가 있다.

Description

사용자에 따른 증폭기의 이득 설정방법
본 발명은 사용자에 따른 증폭기의 이득설정방법에 관한 것으로, 특히 마이크로폰과 아나로그/디지털변환기의 동적범위를 최대로 사용하기 위하여 마이크로폰과 사용자 음성의 크기 특성을 관찰하여 가장 적당한 고정이득을 설정하여 음의 왜곡을 피하고 동적범위를 최대로 사용할 수 있도록 한 사용자에 따른 증폭기의 이득 설정방법에 관한 것이다.
최근에는 급속한 발전을 이루고 있는 디지털 신호처리기술의 영향으로 음성신호도 모두 디지털로 처리되고 있다.
도1은 일반적으로 음성신호를 디지털화하는 장치의 구성을 보인 블록도로서, 이에 도시된 바와같이 아나로그 음성신호(S(t))를 입력받아 이를 전기신호(X(t))로 변환하는 마이크로폰(102)과; 상기 마이크로폰(102)의 전기신호(X(t))를 입력받아 소정 레벨로 증폭하는 증폭기(103)와; 상기 증폭기(103)의 증폭신호(Y(t))를 입력받아 이를 디지털신호(Y(n))로 변환하는 아나로그/디지털변환기(104)와; 상기 아나로그/디지털변환기(104)로부터 디지털신호(Y(n))를 입력받아 이를 소정 신호처리하여 음성부호화 및 음성인식을 수행하는 신호처리부(105)로 구성되며, 이와같이 구성된 장치의 동작을 설명한다.
먼저, 아나로그음성신호(S(t))는 마이크로폰(102)에 의해 전기신호(X(t))로 변환되고, 증폭기(103)는 상기 마이크로폰(102)의 전기신호(X(t))를 입력받아 이를 소정레벨로 증폭하여 그 증폭된 신호(Y(t))를 아나로그/디지털변환기(104)에 전송한다.
이에따라, 상기 아나로그/디지털변환기(104)는 상기 증폭기(103)로부터 증폭신호(Y(t))를 입력받아 이를 디지털신호(Y(n))로 변환하고, 신호처리부(105)는 상기 디지털신호(Y(n))를 입력받아 이를 소정 신호처리하여 음성신호를 부호화함과 아울러 음성인식등의 동작을 수행한다.
이때, 상기 아나로그/디지털변환기(104)의 비트수를 M이라고 할 경우 디지털신호(Y(n))가 갖는 범위는 아래의 식(1)과 같은데, 이는 증폭신호(Y(t))를 2M개의 구간으로 나누는 것에 해당된다.
-2M-1≤Y(n)≤2M-1-1 --------식(1)
이때, 어떤 증폭신호(Y(t))가 움직이는 동적범위를 아나로그/디지털변환기(104)에서 가정하면 아래의 식(2)와 같이 나타나는데, 이는 2VMAX범위를 2M개의 구간으로 나누는 것이다.
-VMAX≤Y(t)≤VMAX --------식(2)
그러나, 상기와 같은 종래 장치는 증폭기의 증폭신호가 -VMAX∼VMAX에 꽉 차게 동적범위를 갖지 않는다면 아나로그/디지털변환기가 비효율적으로 동작하게 되는 문제점이 있었다.
따라서, 상기와 같은 문제점을 감안하여 창안한 본 발명은 마이크로폰과 아나로그/디지털변환기의 동적범위를 최대로 사용하기 위하여 마이크로폰과 사용자 음성의 크기 특성을 관찰하여 가장 적당한 고정이득을 설정하여 음의 왜곡을 피하고 동적범위를 최대로 사용할 수 있도록 한 사용자에 따른 증폭기의 이득설정방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 샘플인덱스와 프레임인덱스를 초기화하고, 입력신호를 한 샘플 받아들여 샘플카운터를 1 만큼 증가시킨후 샘플카운터가 프레임크기와 같은지를 판단하는 제1 단계와; 상기 제1 단계의 판단결과 샘플카운터가 프레임크기와 같지 않으면 상기 제1 단계로 궤환하고, 샘플카운터가 프레임크기와 같으면 입력신호의 직류성분을 제거한후 그 입력신호가 음성구간인지를 판단하는 제2 단계와; 상기 제2 단계의 판단결과 직류성분을 제거한 입력신호가 음성구간이 아니면 상기 제1 단계로 궤환하고, 입력신호가 음성구간이면 스파이크잡음이 존재하는지를 판단하는 제3 단계와; 상기 제3 단계의 판단결과 스파이크잡음이 존재하면 상기 제1 단계로 궤환하고, 스파이크잡음이 존재하지 않으면 유용한 프레임의 카운트를 증가시켜 구간내의 최대절대값을 구한후 충분히 유용한 프레임을 확보하였는지를 판단하는 제4 단계와; 상기 제4 단계의 판단결과 충분히 유용한 프레임이 확보되지 않았으면 상기 제1 단계로 궤환하고, 충분히 유용한 프레임이 확보되었으면 증폭기의 고정이득을 계산하는 제5 단계로 수행함을 특징으로 한다.
이하, 본 발명 사용자에 따른 증폭기의 이득설정방법에 대한 작용 및 효과를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도2는 본 발명 사용자에 따른 증폭기의 이득설정방법에 대한 동작흐름도로서, 이에 도시한 바와같이 샘플인덱스와 프레임인덱스를 초기화하고, 입력신호(Y(n))를 한 샘플 받아들여 샘플카운터를 1 만큼 증가시킨후 그 샘플카운터가 프레임크기와 같은지를 판단하는 제1 단계(201~203)와; 상기 제1 단계(201~203)의 판단결과 샘플카운터가 프레임크기와 같지 않으면 상기 제1 단계(201~203)로 궤환하고, 샘플카운터가 프레임크기와 같으면 입력신호(Y(n))의 직류성분을 제거한후 그 입력신호(Y(n))가 음성구간인지를 판단하는 제2 단계(204),(205)와; 상기 제2 단계(204),(205)의 판단결과 직류성분을 제거한 입력신호(Y(n))가 음성구간이 아니면 상기 제1 단계(201~203)로 궤환하고, 입력신호(Y(n))가 음성구간이면 스파이크(Spike) 잡음이 존재하는지를 판단하는 제3 단계(206)와; 상기 제3 단계(206)의 판단결과 스파이크잡음이 존재하면 상기 제1 단계(201~203)로 궤환하고, 스파이크(Spike) 잡음이 존재하지 않으면 유용한 프레임의 카운트를 증가시켜 구간내의 최대절대값( Maxj )을 구한후 충분히 유용한 프레임을 확보하였는지를 판단하는 제4 단계(207),(208)와; 상기 제4 단계(207),(208)의 판단결과 충분히 유용한 프레임이 확보되지 않았으면 상기 제1 단계(201~203)로 궤환하고, 충분히 유용한 프레임이 확보되었으면 증폭기의 고정이득(g)을 계산하는 제5 단계(209)로 이루어지며, 이와같이 구성한 본 발명의 동작을 설명한다.
먼저, 프레임의 크기를 N이라 하고, 초기화과정(201)을 통하여 샘플인덱스와 프레임인덱스를 초기화한다(201).
그다음, 입력신호(아나로그/디지털변환기에서 출력된 디지털신호:Y(n))를 한 샘플 받아들인후 샘플카운터를 1 만큼시킨후 그 샘플카운터가 프레임크기 N과 같지 않으면 계속하여 샘플카운터를 증가시키고, 만약 샘플카운터의 크기가 프레임크기 N과 같으면 그 때의 입력신호의 직류성분을 제거한다(202~204).
그 다음, 상기 직류성분이 제거된 입력신호는 음성구간검출기에 의해 음성구간인지를 판단하게 된다(205).
상기 판단결과 음성구간이 아닌 경우는 상기 샘플카운터를 증가시키는 과정으로 되돌아가고 음성구간인 경우에는 그 구간내에 스파이크(Spike) 잡음이 존재하는지를 판단하게 되느데(206), 이는 스파이크잡음에 의해 실제 음성이 아닌 신호가 프레임내의 최대값으로 오인되는 것을 방지하기 위함이다.
상기에서 스파이크잡음이 있는 경우에는 상기 샘플카운터를 증가시키는 과정으로 되돌아가고, 스파이크잡음이 없는 경우에는 유용한 프레임카운트를 증가시켜 구간내의 최대절대값을 Maxj구한다(207).
이후, 사용자의 음성크기 특성을 파악할 수 있는 프렘임수 만큼 충분히 유용 프레임이 확보되었는가를 판단하여, 충분히 유용한 프레임이 확보되지 않은 경우는 상기 샘플카운터를 증가시키는 과정으로 되돌아가고 충분히 유용프레임이 확보되었으면 증폭기의 고정이득(g)을 계산한다(208),(209).
여기서, 상기 고정이득(g)을 구하는 방법에 대해 설명한다.
우선, 모든 유용프레임에 대해 얻어진 Maxj에 대해 아래 식(3)과 같은 연산을 수행한다.
LMaxj=[log2|MAxj|] (1≤j≤J) -------식(3)
여기서, [x]는 x보다 크지 않은 정수를 의미한다.
만약, 아나로그/디지털변환기의 비트수를 M이라 하면 LMaxj는 1~M-1 사이의 정수 m이다.
상기 각 m에 대한 발생빈도는 퍼센테이지(%)로 구하고, 발생빈도가 0%가 아닌 최대의 m을 mMAX라 하면 고정이득(g)은 다음과 같다.
(mMAX가 T% 이상인 경우)------식(4)
(mMAX가 T% 이하인 경우) -----식(5)
상기 식(4),식(5)에 있어서, T는 설계자의 주관적판단과 실험적으로 얻어지며 크게 설정할 경우 포화가 일어날 확률이 높아지지만 동적범위를 좀더 크게 사용할 수 있는 장점이 있으며, T를 작게 설정할 경우 포화가 일어날 확률은 감소하나 동적범위의 폭이 작다.
이상에서 상세히 설명한 바와같이 본 발명은 사용자 환경이 고려된 고정이득(g)을 사용하여 음의 왜곡을 방지함과 아울러 동적범위도 최대한 사용할 수 있는 효과가 있다.
도1은 일반적으로 음성신호를 디지털화하는 장치의 구성을 보인 블록도.
도2는 본 발명 사용자에 따른 증폭기의 이득설정방법에 대한 동작흐름도.
*****도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*****
102:마이크로폰 103:증폭기
104:아나로그/디지털변환기 105:신호처리부

Claims (1)

  1. 샘플인덱스와 프레임인덱스를 초기화하고, 입력신호(Y(n))를 한 샘플 받아들여 샘플카운터를 1 만큼 증가시킨후 그 샘플카운터가 프레임크기와 같은지를 판단하는 제1 단계(201~203)와; 상기 제1 단계(201~203)의 판단결과 샘플카운터가 프레임크기와 같지 않으면 상기 제1 단계(201~203)로 궤환하고, 샘플카운터가 프레임크기와 같으면 입력신호(Y(n))의 직류성분을 제거한후 그 입력신호(Y(n))가 음성구간인지를 판단하는 제2 단계(204),(205)와; 상기 제2 단계(204),(205)의 판단결과 직류성분을 제거한 입력신호(Y(n))가 음성구간이 아니면 상기 제1 단계(201~203)로 궤환하고, 입력신호(Y(n))가 음성구간이면 스파이크(Spike) 잡음이 존재하는지를 판단하는 제3 단계(206)와; 상기 제3 단계(206)의 판단결과 스파이크잡음이 존재하면 상기 제1 단계(201~203)로 궤환하고, 스파이크(Spike) 잡음이 존재하지 않으면 유용한 프레임의 카운트를 증가시켜 구간내의 최대절대값(Maxj)을 구한후 충분히 유용한 프레임을 확보하였는지를 판단하는 제4 단계(207),(208)와; 상기 제4 단계(207),(208)의 판단결과 충분히 유용한 프레임이 확보되지 않았으면 상기 제1 단계(201~203)로 궤환하고, 충분히 유용한 프레임이 확보되었으면 증폭기의 고정이득(g)을 계산하는 제5 단계(209)로 수행하는 것을 특징으로 하는 사용자에 따른 증폭기의 이득 설정방법.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0583054A (ja) * 1991-09-19 1993-04-02 Sony Corp デジタルゲイン可変装置
JPH09311696A (ja) * 1996-05-21 1997-12-02 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 自動利得調整装置
KR100246690B1 (ko) * 1996-06-11 2000-03-15 가네꼬 히사시 이득 제어기

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