KR100574942B1 - 최소 자승 알고리즘을 이용하는 신호 분리 장치 및 그 방법 - Google Patents

최소 자승 알고리즘을 이용하는 신호 분리 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

최소 자승 알고리즘을 이용하는 신호 분리 장치 및 그 방법이 개시된다. 상기 신호 분리 장치는, 서로 다른 채널 전파 특성을 가지는 반주 신호와 보이스 신호가 혼합된 스테레오 음향 신호와 같은 제1 혼합 신호와 제2 혼합 신호에 대하여, 최소 자승 알고리즘 해석 결과에 따라 동작하는 적응 FIR 필터를 이용하여 시간적 상관도가 큰 보이스 신호와 같은 제거 목표 신호를 짧은 수렴 시간 동안에 추출해 낼 수 있다. 따라서, 사용자는 자신이 소장한 CD, DVD, 오디오 카세트 테잎 등이나 FM 오디오 방송으로부터 손쉽게 노래 반주곡을 선택하여 실시간으로 향상된 음질의 반주 소리를 들을 수 있고, 이에 따라 그 반주 소리 자체를 즐기거나 박자에 맞추어 노래 부르는 연습을 할 수 있는 효과가 있다. 또한, 이와 같은 반주/보이스 분리 장치에서의 최소 자승 알고리즘은 간단하고, 알고리즘의 수행 시간이 길지 않아 DSP(digital signal processor) 칩이나 마이크로 프로세서(micro-processor) 등으로 쉽게 구현될 수 있는 효과가 있다.

Description

최소 자승 알고리즘을 이용하는 신호 분리 장치 및 그 방법{Signal discriminating apparatus using least mean square algorithm, and method thereof}
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 신호 분리 장치의 블록도이다.
도 2는 도 1의 적응 디지털 FIR 필터의 구체적인 블록도이다.
도 3은 최소 자승 알고리즘 계산 동작의 설명을 위한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 신호 분리 장치의 블록도이다.
도 5는 도 4의 제1 적응 디지털 FIR 필터의 구체적인 블록도이다.
도 6은 도 4의 제2 적응 디지털 FIR 필터의 구체적인 블록도이다.
도 7은 도 4의 신호 분리 장치가 입력 신호들 각각의 위상 반전 신호들을 생성하여 출력 신호들을 발생시키는 경우를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 신호 분리 장치에 관한 것으로, 특히 음향 재생기(acoustic player)에서 출력되는 신호에서 보이스(voice) 신호를 제거하는 노래 반주기(song accompaniment apparatus)용 신호 분리 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일명 가라오케 기능을 가지는 노래 반주기는 노래 연습이나 여흥을 위한 수단으로 많이 사용되고 있다. 노래 반주기에서 출력되는 반주 소리에 맞추어 노래를 부르는 사람은 그 자체를 즐기거나 박자에 맞추어 노래 부르는 연습을 한다. 이와 같은 노래 반주기는 일반적으로 일정한 노래 반주곡들을 저장하는 메모리를 사용하여, 사용자로 하여금 저장된 반주곡들 중 선택하여 재생시킬 수 있게 한다. 따라서, 노래 반주기가 재생할 수 있는 반주곡들의 수는 메모리의 저장 용량에 의하여 제한을 받고, 노래 반주기를 사는데 드는 비용도 매우 비싸다.
CD(compact disc) 재생기, DVD(digital video disc) 재생기, 카세트 테잎(cassette tape) 재생기 등이 CD, DVD, 오디오 카세트 테잎 등을 재생시킬 때, 보이스를 제거하고 반주 소리만 출력시키면, 손쉽게 가라오케 기능이 구현된다. 또한, FM 오디오 방송 출력에서 보이스를 제거하고 반주 소리만 출력시킬 때에도 마찬가지이다. 이렇게 하는 경우에 사용자는 자신이 소장한 CD, DVD, 오디오 카세트 테잎 등의 재생이나 FM 오디오 방송으로부터 손쉽게 노래 반주곡을 선택할 수 있다.
CD 재생기, DVD 재생기, 카세트 테잎 재생기 등에서 출력되는 음향 신호나 FM 오디오 방송에서 출력되는 음향 신호에는 반주 신호와 보이스 신호가 혼합되어 있다. 이와 같은 혼합된 신호에서 보이스 신호만을 제거하는 기술은 아직 미진한 상태이다. 반주 신호와 보이스 신호가 혼합되어 있는 음향 신호에서 보이스 신호만 을 제거하는 일반적인 방법에서는, 음향 신호를 주파수 영역으로 변환한 후, 보이스 신호가 존재하는 특정 대역을 제거한다. 이때, 주파수 영역으로의 변환 방법에는 FFT(fast Fourier transform) 혹은 부대역 필터링(subband filtering) 등의 방법이 있다. 이와 같은 주파수 변환 방법으로 보이스 신호만을 제거하는 일례가, 미국 특허, "US5,375,188"(Dec. 20. 1994)에 잘 나타나 있다.
그러나, 수 kHz까지의 주파수를 가지는 보이스 신호의 대역에는 반주 신호 성분도 포함되어 있기 때문에, 이러한 보이스 신호 대역을 제거할 경우에 반주 신호의 일정 부분도 손실되므로, 출력되는 반주 소리의 음질이 나쁘다는 문제점이 있다. 이러한 손실을 줄이기 위해 보이스 신호의 피치(pitch) 주파수를 검출하여, 피치가 존재하는 주파수 부분을 제거하는 방법이 있다. 그러나, 이와 같은 방법에 있어서도, 반주 신호의 영향으로 인하여 보이스 신호의 피치를 검출하기가 용이하지 않으며, 검출된 피치에 대한 신뢰성도 떨어지는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는, 서로 다른 채널 전파 특성을 가지는 반주 신호와 보이스 신호가 혼합된 스테레오 음향 신호와 같은 제1 혼합 신호와 제2 혼합 신호에 대하여, 최소 자승 알고리즘 해석 결과에 따라 동작하는 적응 FIR(finite impulse response) 필터를 이용하여 시간적 상관도가 큰 보이스 신호와 같은 제거 목표 신호를 짧은 수렴 시간 동안에 추출해 낼 수 있는 신호 분리 장치를 제공하는데 있다.
본 발명이 이루고자하는 다른 기술적 과제는, 서로 다른 채널 전파 특성을 가지는 반주 신호와 보이스 신호가 혼합된 스테레오 음향 신호와 같은 제1 혼합 신호와 제2 혼합 신호에 대하여, 최소 자승 알고리즘 해석 결과에 따라 동작하는 적응 FIR 필터를 이용하여 시간적 상관도가 큰 보이스 신호와 같은 제거 목표 신호를 짧은 수렴 시간 동안에 추출해 낼 수 있는 신호 분리 방법을 제공하는데 있다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 신호 분리 장치는, 적응 알고리즘 해석부, 적응 디지털 FIR 필터, 및 감산부를 구비한다.
상기 적응 알고리즘 해석부는 제1 신호, 다수의 지연 신호들, 및 출력 신호를 입력받아 적응 알고리즘을 이용하여 계산한 다수개의 승산 계수들을 출력한다.
상기 적응 디지털 FIR 필터는 상기 제1 신호를 입력받아 지연 시켜서 서로 한 샘플 시간차를 가지는 상기 다수의 지연 신호들을 생성하여 출력하고, 상기 제1 신호 및 상기 다수의 지연 신호들 각각과 그들에 대응되어 있는 상기 다수개의 승산 계수들 각각을 승산한 신호들을 합산하여 생성한 제거 목표 신호를 출력한다.
상기 감산부는 제2 신호에서 상기 제거 목표 신호를 감산한 상기 출력 신호를 생성한다.
상기 적응 디지털 FIR 필터는, 상기 제1 신호를 입력받아 지연 시켜서 서로 한 샘플 시간차를 가지는 상기 다수의 지연 신호들을 생성하여 출력하는 딜레이부;
상기 제1 신호 및 상기 다수의 지연 신호들 각각과 그들에 대응되어 있는 상기 다수개의 승산 계수들 각각을 승산한 신호들을 생성하여 출력하는 승산부; 및 상기 승산된 신호들을 합산한 상기 제거 목표 신호를 생성하여 출력하는 합산부를 구비한다.
상기 적응 알고리즘은, 행렬을 계산하는 수학식
Wk = Wk-1 + 2μek-1Xk-1
(여기서, Wk은 현재의 승산 계수들로 구성된 컬럼 행렬, Wk-1은 이전의 승산 계수들로 구성된 컬럼 행렬, μ는 가변 스텝 사이즈 상수, ek-1은 이전의 출력 신호의 디지털 값, Xk-1은 입력 신호 및 서로 한 샘플 시간차를 가지는 상기 다수의 지연 신호들로 구성된 컬럼 행렬)
으로부터 상기 다수개의 승산 계수들을 계산하는 것을 특징으로 한다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 다른 신호 분리 장치는, 제1 적응 알고리즘 해석부, 제1 적응 디지털 FIR 필터, 제1 감산부, 제2 적응 알고리즘 해석부, 제2 적응 디지털 FIR 필터, 및 제2 감산부를 구비한다.
상기 제1 적응 알고리즘 해석부는 제1 신호, 다수의 제1 지연 신호들, 및 제1 출력 신호를 입력받아 적응 알고리즘을 이용하여 계산한 다수개의 제1 승산 계수들을 출력한다.
상기 제1 적응 디지털 FIR 필터는 상기 제1 신호를 입력받아 지연 시켜서 서로 한 샘플 시간차를 가지는 상기 다수의 제1 지연 신호들을 생성하여 출력하고, 상기 제1 신호 및 상기 다수의 제1 지연 신호들 각각과 그들에 대응되어 있는 상기 다수개의 제1 승산 계수들 각각을 승산한 신호들을 합산하여 생성한 제1 제거 목표 신호를 출력한다.
상기 제1 감산부는 제2 신호에서 상기 제1 제거 목표 신호를 감산한 상기 제1 출력 신호를 생성한다.
상기 제2 적응 알고리즘 해석부는 상기 제2 신호, 다수의 제2 지연 신호들, 및 제2 출력 신호를 입력받아 상기 적응 알고리즘을 이용하여 계산한 다수개의 제2 승산 계수들을 출력한다.
상기 제2 적응 디지털 FIR 필터는 상기 제2 신호를 입력받아 지연 시켜서 서로 한 샘플 시간차를 가지는 상기 다수의 제2 지연 신호들을 생성하여 출력하고, 상기 제2 신호 및 상기 다수의 제2 지연 신호들 각각과 그들에 대응되어 있는 상기 다수개의 제2 승산 계수들 각각을 승산한 신호들을 합산하여 생성한 제2 제거 목표 신호를 출력한다.
상기 제2 감산부는 상기 제1 신호에서 상기 제2 제거 목표 신호를 감산한 상기 제2 출력 신호를 생성한다.
상기 제1 적응 디지털 FIR 필터는, 상기 제1 신호를 입력받아 지연 시켜서 서로 한 샘플 시간차를 가지는 상기 다수의 제1 지연 신호들을 생성하여 출력하는 제1 딜레이부; 상기 제1 신호 및 상기 다수의 제1 지연 신호들 각각과 그들에 대응되어 있는 상기 다수개의 제1 승산 계수들 각각을 승산한 신호들을 생성하여 출력하는 제1 승산부; 및 상기 승산된 신호들을 합산한 상기 제1 제거 목표 신호를 생성하여 출력하는 제1 합산부를 구비한다.
상기 제2 적응 디지털 FIR 필터는, 상기 제2 신호를 입력받아 지연 시켜서 서로 한 샘플 시간차를 가지는 상기 다수의 제2 지연 신호들을 생성하여 출력하는 제2 딜레이부; 상기 제2 신호 및 상기 다수의 제2 지연 신호들 각각과 그들에 대응되어 있는 상기 다수개의 제2 승산 계수들 각각을 승산한 신호들을 생성하여 출력하는 제2 승산부; 및 상기 승산된 신호들을 합산한 상기 제2 제거 목표 신호를 생성하여 출력하는 제2 합산부를 구비한다.
또한, 상기 제1 적응 디지털 FIR 필터는, 상기 제1 신호를 상기 제1 제거 목표 신호로 출력하고, 상기 제2 적응 디지털 FIR 필터는 상기 제2 신호를 상기 제2 제거 목표 신호로 출력하는 것을 포함한다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 반주/보이스 분리 장치는, 제1 적응 알고리즘 해석부, 제1 로우 패스 필터, 제1 적응 디지털 FIR 필터, 제1 감산부, 제2 적응 알고리즘 해석부, 제2 로우 패스 필터, 제2 적응 디지털 FIR 필터, 및 제2 감산부를 구비한다.
상기 제1 적응 알고리즘 해석부는 제1 신호, 다수의 제1 지연 신호들, 및 제1 출력 신호를 입력받아 적응 알고리즘을 이용하여 계산한 다수개의 제1 승산 계수들을 출력한다.
상기 제1 로우 패스 필터는 음향 신호를 구성하는 L 채널 신호를 로우 패스 필터링 처리하여 상기 제1 신호를 출력한다.
상기 제1 적응 디지털 FIR 필터는 상기 제1 신호를 입력받아 지연 시켜서 서로 한 샘플 시간차를 가지는 상기 다수의 제1 지연 신호들을 생성하여 출력하고, 상기 제1 신호 및 상기 다수의 제1 지연 신호들 각각과 그들에 대응되어 있는 상기 다수개의 제1 승산 계수들 각각을 승산한 신호들을 합산하여 생성한 제1 제거 목표 신호를 출력한다.
상기 제1 감산부는 음향 신호를 구성하는 R 채널 신호에서 상기 제1 제거 목표 신호를 감산한 상기 제1 출력 신호를 생성한다.
상기 제2 적응 알고리즘 해석부는 제2 신호, 다수의 제2 지연 신호들, 및 제2 출력 신호를 입력받아 상기 적응 알고리즘을 이용하여 계산한 다수개의 제2 승산 계수들을 출력한다.
상기 제2 로우 패스 필터는 상기 R 채널 신호를 로우 패스 필터링 처리하여 상기 제2 신호를 출력한다.
상기 제2 적응 디지털 FIR 필터는 상기 제2 신호를 입력받아 지연 시켜서 서로 한 샘플 시간차를 가지는 상기 다수의 제2 지연 신호들을 생성하여 출력하고, 상기 제2 신호 및 상기 다수의 제2 지연 신호들 각각과 그들에 대응되어 있는 상기 다수개의 제2 승산 계수들 각각을 승산한 신호들을 합산하여 생성한 제2 제거 목표 신호를 출력한다.
상기 제2 감산부는 상기 제1 신호에서 상기 제2 제거 목표 신호를 감산한 상기 제2 출력 신호를 생성한다.
상기의 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 신호 분리 방법은, 다음과 같은 단계들을 구비한다.
즉, 본 발명에 따른 신호 분리 방법에서는, 제1 신호, 다수의 지연 신호들, 및 출력 신호를 입력받아 적응 알고리즘을 이용하여 계산한 다수개의 승산 계수들을 출력하는 적응 알고리즘 해석 단계; 상기 제1 신호를 입력받아 지연 시켜서 서 로 한 샘플 시간차를 가지는 상기 다수의 지연 신호들을 생성하여 출력하고, 상기 제1 신호 및 상기 다수의 지연 신호들 각각과 그들에 대응되어 있는 상기 다수개의 승산 계수들 각각을 승산한 신호들을 합산하여 생성한 제거 목표 신호를 출력하는 적응 디지털 FIR 필터링 단계; 및 제2 신호에서 상기 제거 목표 신호를 감산한 상기 출력 신호를 생성하는 감산 단계를 구비한다.
상기의 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 다른 신호 분리 방법은, 다음과 같은 단계들을 구비한다.
즉, 본 발명에 따른 다른 신호 분리 방법에서는, 제1 신호, 다수의 제1 지연 신호들, 및 제1 출력 신호를 입력받아 적응 알고리즘을 이용하여 계산한 다수개의 제1 승산 계수들을 출력하는 제1 적응 알고리즘 해석 단계; 상기 제1 신호를 입력받아 지연 시켜서 서로 한 샘플 시간차를 가지는 상기 다수의 제1 지연 신호들을 생성하여 출력하고, 상기 제1 신호 및 상기 다수의 제1 지연 신호들 각각과 그들에 대응되어 있는 상기 다수개의 제1 승산 계수들 각각을 승산한 신호들을 합산하여 생성한 제1 제거 목표 신호를 출력하는 제1 적응 디지털 FIR 필터링 단계; 제2 신호에서 상기 제1 제거 목표 신호를 감산한 상기 제1 출력 신호를 생성하는 제1 감산 단계; 상기 제2 신호, 다수의 제2 지연 신호들, 및 제2 출력 신호를 입력받아 상기 적응 알고리즘을 이용하여 계산한 다수개의 제2 승산 계수들을 출력하는 제2 적응 알고리즘 해석 단계; 상기 제2 신호를 입력받아 지연 시켜서 서로 한 샘플 시간차를 가지는 상기 다수의 제2 지연 신호들을 생성하여 출력하고, 상기 제2 신호 및 상기 다수의 제2 지연 신호들 각각과 그들에 대응되어 있는 상기 다수개의 제2 승산 계수들 각각을 승산한 신호들을 합산하여 생성한 제2 제거 목표 신호를 출력하는 제2 적응 디지털 FIR 필터링 단계; 및 상기 제1 신호에서 상기 제2 제거 목표 신호를 감산한 상기 제2 출력 신호를 생성하는 제2 감산 단계를 구비한다.
상기의 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 반주/보이스 분리 방법은, 다음과 같은 단계들을 구비한다.
즉, 본 발명에 따른 반주/보이스 분리 방법에서는, 제1 신호, 다수의 제1 지연 신호들, 및 제1 출력 신호를 입력받아 적응 알고리즘을 이용하여 계산한 다수개의 제1 승산 계수들을 출력하는 제1 적응 알고리즘 해석 단계; 음향 신호를 구성하는 L 채널 신호를 로우 패스 필터링 처리하여 상기 제1 신호를 출력하는 제1 로우 패스 필터링 단계; 상기 제1 신호를 입력받아 지연 시켜서 서로 한 샘플 시간차를 가지는 상기 다수의 제1 지연 신호들을 생성하여 출력하고, 상기 제1 신호 및 상기 다수의 제1 지연 신호들 각각과 그들에 대응되어 있는 상기 다수개의 제1 승산 계수들 각각을 승산한 신호들을 합산하여 생성한 제1 제거 목표 신호를 출력하는 제1 적응 디지털 FIR 필터링 단계; 음향 신호를 구성하는 R 채널 신호에서 상기 제1 제거 목표 신호를 감산한 상기 제1 출력 신호를 생성하는 제1 감산 단계; 제2 신호, 다수의 제2 지연 신호들, 및 제2 출력 신호를 입력받아 상기 적응 알고리즘을 이용하여 계산한 다수개의 제2 승산 계수들을 출력하는 제2 적응 알고리즘 해석 단계; 상기 R 채널 신호를 로우 패스 필터링 처리하여 상기 제2 신호를 출력하는 제2 로우 패스 필터링 단계; 상기 제2 신호를 입력받아 지연 시켜서 서로 한 샘플 시간차를 가지는 상기 다수의 제2 지연 신호들을 생성하여 출력하고, 상기 제2 신호 및 상기 다수의 제2 지연 신호들 각각과 그들에 대응되어 있는 상기 다수개의 제2 승산 계수들 각각을 승산한 신호들을 합산하여 생성한 제2 제거 목표 신호를 출력하는 제2 적응 디지털 FIR 필터링 단계; 및 상기 제1 신호에서 상기 제2 제거 목표 신호를 감산한 상기 제2 출력 신호를 생성하는 제2 감산 단계를 구비한다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 신호 분리 장치의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 신호 분리 장치는, 옵션인(optional) 로우 패스 필터(110), 적응 알고리즘 해석부(120), 적응 디지털 FIR 필터(130), 및 감산부(140)를 구비한다. 상기 로우 패스 필터(110)는 옵션으로서, 입력 신호들(RAS, LAS) 중 어느 하나의 신호(LAS)를 로우 패스 필터링 처리하여 제1 신호(xk)를 출력한다. 상기 로우 패스 필터(110)가 없는 경우에는 상기 입력 신호(LAS)가 제1 신호(xk)이다. 입력 신호들(RAS, LAS)은 음향 신호를 구성하는 스테레오 신호인, R 채널 신호(RAS)와 L 채널 신호(LAS)일 수 있다. 이때, 상기 로우 패스 필터(110)는 상기 L 채널 신호(LAS)에서 반주 신호와 같은 고주파수 대역의 신호를 차단하고, 약 4kHz 이하의 목소리 대역의 신호, 즉, 저주파수 대역에 존재하는 반주 신호를 포함하는 러프한(rough) 보이스 신호만 통과하도록 로우 패스 필터링 처리한다. 상기 R 채널 신호(RAS) 및 상기 L 채널 신호(LAS) 각각은, CD 재생기, DVD 재생기, 오디오 카세트 테잎 재생기, 또는 FM 오디오 방송 수신기를 포함하는 오디오 시스템에서 출력되는 스테레오 형태의 2채널 디지털 신호들로서, 이들은 구분 없이 서로 바뀌어도 무관하다.
상기 적응 알고리즘 해석부(120)는 제1 신호(xk), 다수의 지연 신호들(xk-1,xk-2,...,xk-L), 및 출력 신호(e)를 입력받아 적응 알고리즘을 이용하여 계산한 다수개의 승산 계수들(w0k,w1k,...,wLk)을 출력한다.
상기 적응 알고리즘인 최소 자승 알고리즘(least mean square algorithm)은, 여러 개의 센서로부터 취득하여 혼합한 음향 신호(LAS/RAS)로부터 본래의 반주 신호 및 보이스 신호로 분리해 내는 한 방법으로서, 반주 신호와 보이스 신호가 서로 다른 채널 전파 특성을 가지는 것을 이용한다. 즉, 상기 적응 알고리즘은 본래의 보이스 신호를 다시 복원시키기 위하여, 혼합 음향 신호를 해석하여 시간적 상관도(correlation)가 큰 보이스 신호와 같은 제거 목표 신호(AFIRS)를 짧은 수렴 시간 동안에 추출한다. 일반적으로 반주 신호는, 보이스 신호에 비하여 과거 신호와 현재 신호 사이에 시간적 상관도가 적고, 서로 독립적인 관계를 가지면서 출력된다. 이러한 적응 알고리즘에 대한 구체적인 설명은 아래에서 다시 기술된다.
상기 적응 디지털 FIR 필터(130)는 상기 제1 신호(xk)를 입력받아 지연 시켜 서 서로 한 샘플 시간차를 가지는 상기 다수의 지연 신호들(xk-1,xk-2,...,x k-L)을 생성하여 출력하고, 상기 제1 신호(xk) 및 상기 다수의 지연 신호들(xk-1,xk-2 ,...,xk-L) 각각과 그들에 대응되어 있는 상기 다수개의 승산 계수들(w0k,w1k,...,wLk ) 각각을 승산한 신호들을 합산하여 생성한 제거 목표 신호(AFIRS)를 출력한다.
상기 감산부(140)는 제2 신호(RAS)에서 상기 제거 목표 신호(AFIRS)를 감산한 상기 출력 신호(e)를 생성한다. 상기 감산부(140)에서 출력되는 신호(e)는, 보이스 신호가 제거되어 반주 신호로 추정된 신호이므로, 스피커로 출력되는 경우에 사용자는 반주 소리만 들을 수 있다.
한편, 상기 적응 디지털 FIR 필터(130)의 구체적인 블록도가 도 2에 도시되어 있다.
도 2를 참조하면, 상기 적응 디지털 FIR 필터(130)는 딜레이부(131), 승산부(133), 및 합산부(135)를 구비한다.
상기 딜레이부(131)는 상기 제1 신호(xk)를 입력받아 지연 시켜서 서로 한 샘플 시간차를 가지는 상기 다수의 지연 신호들(xk-1,xk-2,...,xk-L)을 생성하여 출력한다. 여기서, 상기 제1 신호(xk)는 샘플 시간마다 연속하여 입력되는 샘플 데이터이다. 이때, 상기 한 샘플 시간차는 아날로그 음향 신호를 디지털화 할 때의 샘플링 시간 간격이다. 이와 같은 과거 샘플 데이터들이 차례로 이동하는 것에 의하여, 상기 다수의 지연 신호들(xk-1,xk-2,...,xk-L)이 발생되도록 하기 위하여, 소정의 클럭 사이클마다 데이터들을 이동시키는 F/F(flip-flop) 형태의 간단한 로직으로 구현될 수 있다.
상기 승산부(133)는 상기 제1 신호(xk) 및 상기 다수의 지연 신호들(xk-1,x k-2,...,xk-L) 각각과 그들에 대응되어 있는 상기 다수개의 승산 계수들(w0k,w1k,...,wLk) 각각을 승산한 신호들을 생성하여 출력한다. 상기 적응 디지털 FIR 필터(130)는 "L+1"탭(tap) 필터인 것으로 가정하였고, 이때 상기 승산부(133)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제1 신호(xk) 및 상기 다수의 지연 신호들(xk-1,xk-2,...,xk-L) 각각과 상기 다수개의 승산 계수들(w 0k,w1k,...,wLk) 각각을 승산하기 위한 L+1 개의 승산기들을 구비한다.
상기 합산부(135)는 상기 승산된 신호들을 합산한 상기 제거 목표 신호(AFIRS)를 생성하여 출력한다.
이하, 도 1의 적응 알고리즘 해석부(120)에서 수행되는 최소 자승 알고리즘 계산에 대하여 좀더 상세하게 설명한다.
도 3은 최소 자승 알고리즘 계산 동작의 설명을 위한 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 도 1의 적응 디지털 FIR 필터(130)에 공급할 다수개의 승산 계수들(w0k,w1k,...,wLk)을 조절하는 최소 자승 알고리즘의 계산 흐름도가 도시되어 있다. 이때의 최소 자승 알고리즘은, [수학식 1]과 같이, 반주 신호로 추정된 출력 신호(e)와, 입력 신호(xk) 및 다수의 지연 신호들(xk-1,xk-2,...,x k-L)로 구성된 컬럼 행렬 X를 변수로하는 선형 함수 관계의 식으로 정리된다.
Wk = Wk-1 + 2μek-1Xk-1
(여기서, Wk은 현재의 승산 계수들로 구성된 컬럼 행렬, Wk-1은 이전의 승산 계수들로 구성된 컬럼 행렬, μ는 가변 스텝 사이즈 상수, ek-1은 이전의 출력 신호의 디지털 값, Xk-1은 입력 신호 및 서로 한 샘플 시간차를 가지는 상기 다수의 지연 신호들로 구성된 컬럼 행렬)
[수학식 1]에서, Wk이 현재의 승산 계수들(w0k,w1k,...,wLk )을 가지는 컬럼 행렬로 표시될 때, [수학식 2]와 같다. 마찬가지로, [수학식 1]에서, Wk-1이 이전의 승산 계수들(w0(k-1),w1(k-1),...,wL(k-1))을 가지는 컬럼 행렬로 표시될 때, [수학식 3]과 같다. 또한, Xk-1이 입력 신호 xk 및 서로 한 샘플 시간차를 가지는 상기 다수의 지연 신호들(xk-1,xk-2,...,xk-L)로 구성된 컬럼 행렬로 표시될 때, [수학식 4]와 같다. [수학식 1]에서, 가변 스텝 사이즈 상수 μ는 알고리즘의 수렴 속도와 수렴 후 안정도에 영향을 미치는 상수이다. 즉, μ가 크면 수렴 시간은 빨라지지만 출력 신호(e)의 안정도는 나빠지는 관계를 가진다. 이 값은 수렴 시간과 수렴 후 안정도에 적절한 값으로 적응 알고리즘 해석부(120) 내에 설정되어 있다.
Figure 112003020442324-pat00001
Figure 112003020442324-pat00002
Figure 112003020442324-pat00003
한편, 도 1의 적응 알고리즘 해석부(120)가 상기 최소 자승 알고리즘, 즉, 적응 알고리즘을 수행하는 과정은, 먼저, 신호 분리 장치에 파워 온(on)이 되면, 장치를 리셋하고(S311), 리셋 시에 초기 상태를 인식하여(예를 들어 k=1)(S313), 초기 값으로 설정되어 있는 다수개의 승산 계수들(w0k,w1k,...,wLk)을 수신한다(S315). 또한, 적응 알고리즘 해석부(120)는 [수학식 1]에 포함된 μ와 ek-1을 수신한다(S317). ek-1은 이전에 출력된 출력 신호(e)이고, 적응 알고리즘 해석부(120)가 현재의 새로운 다수개의 승산 계수들(w0k,w1k,...,wLk)을 출력하면, 이에 따라 현재의 새로운 출력 신호(e) ek가 감산부(140)에서 출력된다.
다음에, 적응 알고리즘 해석부(120)는 [수학식 1]을 계산하여(S319), w0k, w1k, ..., wLk을 출력한다(S321). 적응 알고리즘 해석부(120)는 파워 오프되지 않는 한 계속하여(S323~S325), 바로 이전의 승산 계수들, w0(k-1), w1(k-1), ..., w L(k-1)로부터 [수학식 1]을 계산하여(S319), 현재의 승산 계수들, w0k, w1k, ..., wLk 을 출력한다(S321).
이와 같은 적응 알고리즘의 수행은 짧은 수렴 시간에 이루어진다. 따라서, 다양한 오디오 시스템에 도 1과 같은 반주/보이스 분리 장치를 장착하고 위와 같이 적응 알고리즘을 통하여 추정된 반주 신호인, 출력 신호(e)를 스피커로 출력시키는 경우에, 사용자는 실시간으로 향상된 음질의 반주 소리를 들을 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 신호 분리 장치의 블록도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 신호 분리 장치는, 옵션인 제1 로우 패스 필터(410), 제1 적응 알고리즘 해석부(420), 제1 적응 디지털 FIR 필터(430), 제1 감산부(480), 옵션인 제2 로우 패스 필터(450), 제2 적응 알고리즘 해석부(460), 제2 적응 디지털 FIR 필터(470), 및 제2 감산부(440)를 구비한다.
옵션인 상기 제1 로우 패스 필터(410) 및 제2 로우 패스 필터(450) 각각은, 입력 신호들(RAS, LAS) 중 어느 하나의 신호를 로우 패스 필터링 처리하여 제1 신호(x1 k) 및 제2 신호(x2 k)를 출력한다. 상기 제1 로우 패스 필터(410)가 없는 경우에는 LAS가 제1 신호(x1 k)이고, 상기 제2 로우 패스 필터(450)가 없는 경우에는 RAS가 제2 신호(x2 k)이다. 입력 신호들(RAS, LAS)은 음향 신호를 구성하는 스테레오 신호인, R 채널 신호(RAS)와 L 채널 신호(LAS)일 수 있다. 이때, 상기 제1 로우 패스 필터(410) 및 제2 로우 패스 필터(450) 각각은, 상기 L 채널 신호(LAS) 및 상기 R 채널 신호(RAS) 각각에서 반주 신호와 같은 고주파수 대역의 신호를 차단하고, 약 4kHz 이하의 목소리 대역의 신호, 즉, 저주파수 대역에 존재하는 반주 신호를 포함하는 러프한(rough) 보이스 신호만 통과하도록 로우 패스 필터링 처리한다. 상기 R 채널 신호(RAS) 및 상기 L 채널 신호(LAS) 각각은, CD 재생기, DVD 재생기, 오디오 카세트 테잎 재생기, 또는 FM 오디오 방송 수신기를 포함하는 오디오 시스템에서 출력되는 스테레오 형태의 2채널 디지털 신호들로서, 이들은 구분 없이 서로 바뀌어도 무관하다.
상기 제1 적응 알고리즘 해석부(420)는 제1 신호(x1 k), 다수의 제1 지연 신호들(x1 k-1,x1 k-2,...,x1 k-L), 및 제1 출력 신호(e1)를 입력받아, 도 1의 설명에서 기술한 바와 같은, 적응 알고리즘을 이용하여 계산한 다수개의 제1 승산 계수들(w1 0k,w1 1k,...,w1 Lk)을 출력한다. 상기 적응 알고리즘, 즉, 최소 자승 알고리즘 계산 동작은 [수학식 1]을 계산하는 것이고, 그 계산 과정은 도 3에서 설명한 바와 같다. 즉, 여기에서, (x1 k), (x1 k-1,x1 k-2 ,...,x1 k-L), (e1) 및 (w1 0k,w1 1k,...,w1 Lk) 각각 은 도 3의 설명에서 기술된 (xk), (xk-1,xk-2,...,xk-L), (e), 및 (w0k,w1k,...,wLk)에 대응된다.
상기 제1 적응 디지털 FIR 필터(430)는 상기 제1 신호(x1 k)를 입력받아 지연 시켜서 서로 한 샘플 시간차를 가지는 상기 다수의 제1 지연 신호들(x1 k-1,x 1 k-2,...,x1 k-L)을 생성하여 출력하고, 상기 제1 신호(x1 k ) 및 상기 다수의 제1 지연 신호들(x1 k-1,x1 k-2,...,x1 k-L) 각각과 그들에 대응되어 있는 상기 다수개의 제1 승산 계수들(w1 0k,w1 1k,...,w1 Lk) 각각을 승산한 신호들을 합산하여 생성한 제1 제거 목표 신호(AFIRS1)를 출력한다.
상기 제1 감산부(480)는 제2 신호(x2 k)에서 상기 제1 제거 목표 신호(AFIRS1)를 감산한 상기 제1 출력 신호(e1)를 생성한다.
상기 제2 적응 알고리즘 해석부(460)는 상기 제2 신호(x2 k), 다수의 제2 지연 신호들(x2 k-1,x2 k-2,...,x2 k-L), 및 제2 출력 신호(e2)를 입력받아, 도 1의 설명에서 기술한 바와 같은, 상기 적응 알고리즘을 이용하여 계산한 다수개의 제2 승산 계수들(w2 0k,w2 1k,...,w2 Lk)을 출력한다. 상기 적응 알고리즘, 즉, 최소 자승 알고리즘 계산 동작은 [수학식 1]을 계산하는 것이고, 그 계산 과정은 도 3에서 설명한 바와 같다. 즉, 여기에서, (x2 k), (x2 k-1,x2 k-2 ,...,x2 k-L), (e2) 및 (w2 0k,w2 1k,...,w2 Lk) 각각은 도 3의 설명에서 기술된 (xk), (xk-1,xk-2,...,xk-L), (e), 및 (w0k,w1k,...,wLk)에 대응된다.
상기 제2 적응 디지털 FIR 필터(470)는 상기 제2 신호(x2 k)를 입력받아 지연 시켜서 서로 한 샘플 시간차를 가지는 상기 다수의 제2 지연 신호들(x2 k-1,x 2 k-2,...,x2 k-L)을 생성하여 출력하고, 상기 제2 신호(x2 k ) 및 상기 다수의 제2 지연 신호들(x2 k-1,x2 k-2,...,x2 k-L) 각각과 그들에 대응되어 있는 상기 다수개의 제2 승산 계수들(w2 0k,w2 1k,...,w2 Lk) 각각을 승산한 신호들을 합산하여 생성한 제2 제거 목표 신호(AFIRS2)를 출력한다.
상기 제2 감산부(440)는 상기 제1 신호(x1 k)에서 상기 제2 제거 목표 신호(AFIRS2)를 감산한 상기 제2 출력 신호(e2)를 생성한다.
상기 제1 감산부(480) 및 상기 제2 감산부(440)에서 출력되는 신호들(e1,e2)은, 보이스 신호가 제거되어 반주 신호로 추정된 신호이므로, 스피커로 출력되는 경우에 사용자는 반주 소리만 들을 수 있다.
상기 제1 적응 디지털 FIR 필터(430)의 구체적인 블록도는 도 5에 도시된 바와 같다.
도 5를 참조하면, 상기 제1 적응 디지털 FIR 필터(430)는, 제1 딜레이부(431), 제1 승산부(433), 및 제1 합산부(435)를 구비한다.
상기 제1 딜레이부(431)는 상기 제1 신호(x1 k)를 입력받아 지연 시켜서 서로 한 샘플 시간차를 가지는 상기 다수의 제1 지연 신호들(x1 k-1,x1 k-2 ,...,x1 k-L)을 생성하여 출력한다. 여기서, 상기 제1 신호(x1 k)는 샘플 시간마다 연속하여 입력되는 샘플 데이터이다. 이때, 상기 한 샘플 시간차는 아날로그 음향 신호를 디지털화 할 때의 샘플링 시간 간격이다. 이와 같은 과거 샘플 데이터들이 차례로 이동하는 것에 의하여, 상기 다수의 제1 지연 신호들(x1 k-1,x1 k-2,...,x 1 k-L)이 발생되도록 하기 위하여, 소정의 클럭 사이클마다 데이터들을 이동시키는 F/F(flip-flop) 형태의 간단한 로직으로 구현될 수 있다.
상기 제1 승산부(433)는 상기 제1 신호(x1 k) 및 상기 다수의 제1 지연 신호들(x1 k-1,x1 k-2,...,x1 k-L) 각각과 그들에 대응되어 있는 상기 다수개의 제1 승산 계수들(w1 0k,w1 1k,...,w1 Lk) 각각을 승산한 신호들을 생성하여 출력한다. 상기 제1 적응 디지털 FIR 필터(430)는 "L+1"탭(tap) 필터인 것으로 가정하였고, 이때 상기 제1 승산부(433)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제1 신호(x1 k) 및 상기 다수의 제1 지연 신호들(x1 k-1,x1 k-2,...,x1 k-L ) 각각과 상기 다수개의 승산 계수들 각각을 승산하기 위한 L+1 개의 승산기들을 구비한다.
상기 제1 합산부(435)는 상기 승산된 신호들을 합산한 상기 제1 제거 목표 신호(AFIRS1)를 생성하여 출력한다.
상기 제2 적응 디지털 FIR 필터(470)의 구체적인 블록도는 도 6에 도시된 바와 같다.
도 6을 참조하면, 상기 제2 적응 디지털 FIR 필터(470)는, 제2 딜레이부(471), 제2 승산부(473), 및 제2 합산부(475)를 구비한다.
상기 제2 딜레이부(471)는 상기 제2 신호(x2 k)를 입력받아 지연 시켜서 서로 한 샘플 시간차를 가지는 상기 다수의 제2 지연 신호들(x2 k-1,x2 k-2 ,...,x2 k-L)을 생성하여 출력한다. 여기서, 상기 제2 신호(x2 k)는 샘플 시간마다 연속하여 입력되는 샘 플 데이터이다. 이때, 상기 한 샘플 시간차는 아날로그 음향 신호를 디지털화 할 때의 샘플링 시간 간격이다. 이와 같은 과거 샘플 데이터들이 차례로 이동하는 것에 의하여, 상기 다수의 제2 지연 신호들(x2 k-1,x2 k-2,...,x 2 k-L)이 발생되도록 하기 위하여, 소정의 클럭 사이클마다 데이터들을 이동시키는 F/F(flip-flop) 형태의 간단한 로직으로 구현될 수 있다.
상기 제2 승산부(473)는 상기 제2 신호(x2 k) 및 상기 다수의 제2 지연 신호들(x2 k-1,x2 k-2,...,x2 k-L) 각각과 그들에 대응되어 있는 상기 다수개의 제2 승산 계수들(w2 0k,w2 1k,...,w2 Lk) 각각을 승산한 신호들을 생성하여 출력한다. 상기 제1 적응 디지털 FIR 필터(430)는 "L+1"탭(tap) 필터인 것으로 가정하였고, 이때 상기 제2 승산부(473)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제2 신호(x2 k) 및 상기 다수의 제2 지연 신호들(x2 k-1,x2 k-2,...,x2 k-L ) 각각과 상기 다수개의 승산 계수들 각각을 승산하기 위한 L+1 개의 승산기들을 구비한다.
상기 제2 합산부(475)는 상기 승산된 신호들을 합산한 상기 제2 제거 목표 신호(AFIRS2)를 생성하여 출력한다.
한편, 도 4에서, 옵션인 제1 로우 패스 필터(410) 및 제2 로우 패스 필터(450)가 없는 경우에, 도 4의 신호 분리 장치는 적응 디지털 FIR 필터들(430, 460)이 입력받은 제1 신호(x1 k) 및 제2 신호(x2 k) 각각을 그대로 감산부들(440, 480)로 출력하는 경우에도 동일한 목적을 수행한다. 이와 같은 경우가 도 7에 도시되어 있다. 도 7의 경우는, 도 4에서 제1 적응 디지털 FIR 필터(430)가 제1 신호(x1 k)를 제1 제거 목표 신호로 출력하고, 제2 적응 FIR 디지털 필터(470)가 제2 신호(x2 k)를 제2 제거 목표 신호로 출력하는 경우와 같다. 즉, 입력 신호들(LAS, RAS) 각각을 위상 반전시키는 위상 반전기들(510, 530)을 이용하여, 제2 입력 신호(RAS)와 제1 위상 반전기(510)의 출력 신호를 제1 합산부(540)에서 합산한 신호는 제1 출력 신호(e1)로 되고, 제1 입력 신호(LAS)와 제2 위상 반전기(530)의 출력 신호를 제2 합산부(520)에서 합산한 신호는 제2 출력 신호(e2)로 된다. 이때의 제1 출력 신호(e1 ) 및 제2 출력 신호(e2)는, 보이스 신호가 제거되어 반주 신호로 추정된 신호이므로, 스피커로 출력되는 경우에 사용자는 반주 소리만 들을 수 있다.
위에서 기술한 바와 같이 본 발명의 실시예들에 따른 신호 분리 장치는, 제1 신호(xk), 다수의 지연 신호들(xk-1,xk-2,...,xk-L), 및 출력 신호(e)를 입력받아 적응 알고리즘을 이용하여 계산한 다수개의 승산 계수들을 출력하는 적응 알고리즘 해석부(120, 420, 460)를 구비하고, 상기 다수개의 승산 계수들에 따라, 목표 제거 신호(AFIRS)를 추출함으로써, 제2 신호(x2 k)에서 목표 제거 신호(AFIRS)를 제거한 출 력 신호(e)를 얻을 수 있다. 이때, 입력되는 제1 신호(x1 k)가 음향 신호(RAS/LAS)인 경우에, 목표 제거 신호(AFIRS)는 보이스 신호이고, 출력되는 최종 출력 신호(e)는 반주 신호이다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 신호 분리 장치는, 서로 다른 채널 전파 특성을 가지는 반주 신호와 보이스 신호가 혼합된 스테레오 음향 신호와 같은 제1 혼합 신호와 제2 혼합 신호에 대하여, 최소 자승 알고리즘 해석 결과에 따라 동작하는 적응 FIR 필터를 이용하여 시간적 상관도가 큰 보이스 신호와 같은 제거 목표 신호를 짧은 수렴 시간 동안에 추출해 낼 수 있다. 따라서, 사용자는 자신이 소장한 CD, DVD, 오디오 카세트 테잎 등이나 FM 오디오 방송으로부터 손쉽게 노래 반주곡을 선택하여 실시간으로 향상된 음질의 반주 소리를 들을 수 있고, 이에 따라 그 반주 소리 자체를 즐기거나 박자에 맞추어 노래 부르는 연습을 할 수 있는 효과가 있다. 또한, 이와 같은 반주/보이스 분리 장치에서의 최소 자승 알고리즘은 간단하고, 알고리즘의 수행 시간이 길지 않아 DSP(digital signal processor) 칩이나 마이크로 프로세서(micro-processor) 등으로 쉽게 구현될 수 있는 효과가 있다.

Claims (28)

  1. 제1 신호, 다수의 지연 신호들, 및 출력 신호를 입력받아 적응 알고리즘을 이용하여 계산한 다수개의 승산 계수들을 출력하는 적응 알고리즘 해석부;
    상기 제1 신호를 입력받아 지연 시켜서 서로 한 샘플 시간차를 가지는 상기 다수의 지연 신호들을 생성하여 출력하고, 상기 제1 신호 및 상기 다수의 지연 신호들 각각과 그들에 대응되어 있는 상기 다수개의 승산 계수들 각각을 승산한 신호들을 합산하여 생성한 제거 목표 신호를 출력하는 적응 디지털 FIR 필터; 및
    제2 신호에서 상기 제거 목표 신호를 감산한 상기 출력 신호를 생성하는 감산부를 구비하는 것을 특징으로 하는 신호 분리 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 신호 분리 장치는,
    소정 입력 신호를 로우 패스 필터링 처리하여 상기 제1 신호를 출력하는 로우 패스 필터를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 신호 분리 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 적응 디지털 FIR 필터는,
    상기 제1 신호를 입력받아 지연 시켜서 서로 한 샘플 시간차를 가지는 상기 다수의 지연 신호들을 생성하여 출력하는 딜레이부;
    상기 제1 신호 및 상기 다수의 지연 신호들 각각과 그들에 대응되어 있는 상기 다수개의 승산 계수들 각각을 승산한 신호들을 생성하여 출력하는 승산부; 및
    상기 승산된 신호들을 합산한 상기 제거 목표 신호를 생성하여 출력하는 합산부를 구비하는 것을 특징으로 하는 신호 분리 장치.
  4. 제1 신호, 다수의 제1 지연 신호들, 및 제1 출력 신호를 입력받아 적응 알고리즘을 이용하여 계산한 다수개의 제1 승산 계수들을 출력하는 제1 적응 알고리즘 해석부;
    상기 제1 신호를 입력받아 지연 시켜서 서로 한 샘플 시간차를 가지는 상기 다수의 제1 지연 신호들을 생성하여 출력하고, 상기 제1 신호 및 상기 다수의 제1 지연 신호들 각각과 그들에 대응되어 있는 상기 다수개의 제1 승산 계수들 각각을 승산한 신호들을 합산하여 생성한 제1 제거 목표 신호를 출력하는 제1 적응 디지털 FIR 필터;
    제2 신호에서 상기 제1 제거 목표 신호를 감산한 상기 제1 출력 신호를 생성하는 제1 감산부;
    상기 제2 신호, 다수의 제2 지연 신호들, 및 제2 출력 신호를 입력받아 상기 적응 알고리즘을 이용하여 계산한 다수개의 제2 승산 계수들을 출력하는 제2 적응 알고리즘 해석부;
    상기 제2 신호를 입력받아 지연 시켜서 서로 한 샘플 시간차를 가지는 상기 다수의 제2 지연 신호들을 생성하여 출력하고, 상기 제2 신호 및 상기 다수의 제2 지연 신호들 각각과 그들에 대응되어 있는 상기 다수개의 제2 승산 계수들 각각을 승산한 신호들을 합산하여 생성한 제2 제거 목표 신호를 출력하는 제2 적응 디지털 FIR 필터; 및
    상기 제1 신호에서 상기 제2 제거 목표 신호를 감산한 상기 제2 출력 신호를 생성하는 제2 감산부를 구비하는 것을 특징으로 하는 신호 분리 장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 신호 분리 장치는,
    소정 제1 입력 신호를 로우 패스 필터링 처리하여 상기 제1 신호를 출력하는 제1 로우 패스 필터를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 신호 분리 장치.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 신호 분리 장치는,
    소정 제2 입력 신호를 로우 패스 필터링 처리하여 상기 제2 신호를 출력하는 제2 로우 패스 필터를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 신호 분리 장치.
  7. 제 4항에 있어서, 상기 제1 적응 디지털 FIR 필터는,
    상기 제1 신호를 입력받아 지연 시켜서 서로 한 샘플 시간차를 가지는 상기 다수의 제1 지연 신호들을 생성하여 출력하는 제1 딜레이부;
    상기 제1 신호 및 상기 다수의 제1 지연 신호들 각각과 그들에 대응되어 있는 상기 다수개의 제1 승산 계수들 각각을 승산한 신호들을 생성하여 출력하는 제1 승산부; 및
    상기 승산된 신호들을 합산한 상기 제1 제거 목표 신호를 생성하여 출력하는 제1 합산부를 구비하는 것을 특징으로 하는 신호 분리 장치.
  8. 제 4항에 있어서, 상기 제2 적응 디지털 FIR 필터는,
    상기 제2 신호를 입력받아 지연 시켜서 서로 한 샘플 시간차를 가지는 상기 다수의 제2 지연 신호들을 생성하여 출력하는 제2 딜레이부;
    상기 제2 신호 및 상기 다수의 제2 지연 신호들 각각과 그들에 대응되어 있는 상기 다수개의 제2 승산 계수들 각각을 승산한 신호들을 생성하여 출력하는 제2 승산부; 및
    상기 승산된 신호들을 합산한 상기 제2 제거 목표 신호를 생성하여 출력하는 제2 합산부를 구비하는 것을 특징으로 하는 신호 분리 장치.
  9. 제 4항에 있어서, 상기 제1 적응 디지털 FIR 필터는,
    상기 제1 신호를 상기 제1 제거 목표 신호로 출력하고, 상기 제2 적응 디지털 FIR 필터는 상기 제2 신호를 상기 제2 제거 목표 신호로 출력하는 것을 특징으로 하는 신호 분리 장치.
  10. 제 1항 또는 제 4항에 있어서, 상기 적응 알고리즘은,
    행렬을 계산하는 수학식
    Wk = Wk-1 + 2μek-1Xk-1
    (여기서, Wk은 현재의 승산 계수들로 구성된 컬럼 행렬, Wk-1은 이전의 승산 계수들로 구성된 컬럼 행렬, μ는 가변 스텝 사이즈 상수, ek-1은 이전의 출력 신호의 디지털 값, Xk-1은 입력 신호 및 서로 한 샘플 시간차를 가지는 상기 다수의 지연 신호들로 구성된 컬럼 행렬)
    으로부터 상기 다수개의 승산 계수들을 계산하는 것을 특징으로 하는 신호 분리 장치.
  11. 제 1항 또는 제 4항에 있어서, 상기 제1 신호 및 상기 제2 신호는,
    구분 없이 서로 교체될 수 있는 것을 특징으로 하는 신호 분리 장치.
  12. 제 1항 또는 제 4항에 있어서, 상기 제1 신호 및 상기 제2 신호는,
    오디오 시스템에서 출력되는 스테레오 2 채널 디지털 신호들인 것을 특징으로 하는 신호 분리 장치.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 오디오 시스템은,
    CD 재생기, DVD 재생기, 오디오 카세트 테잎 재생기, 또는 FM 오디오 방송 수신기를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 분리 장치.
  14. 제1 신호, 다수의 제1 지연 신호들, 및 제1 출력 신호를 입력받아 적응 알고리즘을 이용하여 계산한 다수개의 제1 승산 계수들을 출력하는 제1 적응 알고리즘 해석부;
    음향 신호를 구성하는 L 채널 신호를 로우 패스 필터링 처리하여 상기 제1 신호를 출력하는 제1 로우 패스 필터;
    상기 제1 신호를 입력받아 지연 시켜서 서로 한 샘플 시간차를 가지는 상기 다수의 제1 지연 신호들을 생성하여 출력하고, 상기 제1 신호 및 상기 다수의 제1 지연 신호들 각각과 그들에 대응되어 있는 상기 다수개의 제1 승산 계수들 각각을 승산한 신호들을 합산하여 생성한 제1 제거 목표 신호를 출력하는 제1 적응 디지털 FIR 필터;
    음향 신호를 구성하는 R 채널 신호에서 상기 제1 제거 목표 신호를 감산한 상기 제1 출력 신호를 생성하는 제1 감산부;
    제2 신호, 다수의 제2 지연 신호들, 및 제2 출력 신호를 입력받아 상기 적응 알고리즘을 이용하여 계산한 다수개의 제2 승산 계수들을 출력하는 제2 적응 알고리즘 해석부;
    상기 R 채널 신호를 로우 패스 필터링 처리하여 상기 제2 신호를 출력하는 제2 로우 패스 필터;
    상기 제2 신호를 입력받아 지연 시켜서 서로 한 샘플 시간차를 가지는 상기 다수의 제2 지연 신호들을 생성하여 출력하고, 상기 제2 신호 및 상기 다수의 제2 지연 신호들 각각과 그들에 대응되어 있는 상기 다수개의 제2 승산 계수들 각각을 승산한 신호들을 합산하여 생성한 제2 제거 목표 신호를 출력하는 제2 적응 디지털 FIR 필터; 및
    상기 제1 신호에서 상기 제2 제거 목표 신호를 감산한 상기 제2 출력 신호를 생성하는 제2 감산부를 구비하는 것을 특징으로 하는 반주/보이스 분리 장치.
  15. 제1 신호, 다수의 지연 신호들, 및 출력 신호를 입력받아 적응 알고리즘을 이용하여 계산한 다수개의 승산 계수들을 출력하는 적응 알고리즘 해석 단계;
    상기 제1 신호를 입력받아 지연 시켜서 서로 한 샘플 시간차를 가지는 상기 다수의 지연 신호들을 생성하여 출력하고, 상기 제1 신호 및 상기 다수의 지연 신호들 각각과 그들에 대응되어 있는 상기 다수개의 승산 계수들 각각을 승산한 신호들을 합산하여 생성한 제거 목표 신호를 출력하는 적응 디지털 FIR 필터링 단계; 및
    제2 신호에서 상기 제거 목표 신호를 감산한 상기 출력 신호를 생성하는 감산 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 신호 분리 방법.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 신호 분리 방법은,
    소정 입력 신호를 로우 패스 필터링 처리하여 상기 제1 신호를 출력하는 로우 패스 필터링 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 신호 분리 방법.
  17. 제 15항에 있어서, 상기 적응 디지털 FIR 필터링 단계는,
    상기 제1 신호를 입력받아 지연 시켜서 서로 한 샘플 시간차를 가지는 상기 다수의 지연 신호들을 생성하여 출력하는 딜레이 단계;
    상기 제1 신호 및 상기 다수의 지연 신호들 각각과 그들에 대응되어 있는 상기 다수개의 승산 계수들 각각을 승산한 신호들을 생성하여 출력하는 승산 단계; 및
    상기 승산된 신호들을 합산한 상기 제거 목표 신호를 생성하여 출력하는 합산 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 신호 분리 방법.
  18. 제1 신호, 다수의 제1 지연 신호들, 및 제1 출력 신호를 입력받아 적응 알고리즘을 이용하여 계산한 다수개의 제1 승산 계수들을 출력하는 제1 적응 알고리즘 해석 단계;
    상기 제1 신호를 입력받아 지연 시켜서 서로 한 샘플 시간차를 가지는 상기 다수의 제1 지연 신호들을 생성하여 출력하고, 상기 제1 신호 및 상기 다수의 제1 지연 신호들 각각과 그들에 대응되어 있는 상기 다수개의 제1 승산 계수들 각각을 승산한 신호들을 합산하여 생성한 제1 제거 목표 신호를 출력하는 제1 적응 디지털 FIR 필터링 단계;
    제2 신호에서 상기 제1 제거 목표 신호를 감산한 상기 제1 출력 신호를 생성하는 제1 감산 단계;
    상기 제2 신호, 다수의 제2 지연 신호들, 및 제2 출력 신호를 입력받아 상기 적응 알고리즘을 이용하여 계산한 다수개의 제2 승산 계수들을 출력하는 제2 적응 알고리즘 해석 단계;
    상기 제2 신호를 입력받아 지연 시켜서 서로 한 샘플 시간차를 가지는 상기 다수의 제2 지연 신호들을 생성하여 출력하고, 상기 제2 신호 및 상기 다수의 제2 지연 신호들 각각과 그들에 대응되어 있는 상기 다수개의 제2 승산 계수들 각각을 승산한 신호들을 합산하여 생성한 제2 제거 목표 신호를 출력하는 제2 적응 디지털 FIR 필터링 단계; 및
    상기 제1 신호에서 상기 제2 제거 목표 신호를 감산한 상기 제2 출력 신호를 생성하는 제2 감산 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 신호 분리 방법.
  19. 제 18항에 있어서, 상기 신호 분리 방법은,
    소정 제1 입력 신호를 로우 패스 필터링 처리하여 상기 제1 신호를 출력하는 제1 로우 패스 필터링 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 신호 분리 방법.
  20. 제 18항에 있어서, 상기 신호 분리 방법은,
    소정 제2 입력 신호를 로우 패스 필터링 처리하여 상기 제2 신호를 출력하는 제2 로우 패스 필터링 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 신호 분리 방법.
  21. 제 18항에 있어서, 상기 제1 적응 디지털 FIR 필터링 단계는,
    상기 제1 신호를 입력받아 지연 시켜서 서로 한 샘플 시간차를 가지는 상기 다수의 제1 지연 신호들을 생성하여 출력하는 제1 딜레이 단계;
    상기 제1 신호 및 상기 다수의 제1 지연 신호들 각각과 그들에 대응되어 있는 상기 다수개의 제1 승산 계수들 각각을 승산한 신호들을 생성하여 출력하는 제1 승산 단계; 및
    상기 승산된 신호들을 합산한 상기 제1 제거 목표 신호를 생성하여 출력하는 제1 합산 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 신호 분리 방법.
  22. 제 18항에 있어서, 상기 제2 적응 디지털 FIR 필터링 단계는,
    상기 제2 신호를 입력받아 지연 시켜서 서로 한 샘플 시간차를 가지는 상기 다수의 제2 지연 신호들을 생성하여 출력하는 제2 딜레이 단계;
    상기 제2 신호 및 상기 다수의 제2 지연 신호들 각각과 그들에 대응되어 있는 상기 다수개의 제2 승산 계수들 각각을 승산한 신호들을 생성하여 출력하는 제2 승산 단계; 및
    상기 승산된 신호들을 합산한 상기 제2 제거 목표 신호를 생성하여 출력하는 제2 합산 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 신호 분리 방법.
  23. 제 18항에 있어서, 상기 제1 적응 디지털 FIR 필터링 단계는,
    상기 제1 신호를 상기 제1 제거 목표 신호로 출력하고, 상기 제2 적응 디지털 FIR 필터링 단계는 상기 제2 신호를 상기 제2 제거 목표 신호로 출력하는 것을 특징으로 하는 신호 분리 방법.
  24. 제 15항 또는 제 18항에 있어서, 상기 적응 알고리즘은,
    행렬을 계산하는 수학식
    Wk = Wk-1 + 2μek-1Xk-1
    (여기서, Wk은 현재의 승산 계수들로 구성된 컬럼 행렬, Wk-1은 이전의 승산 계수들로 구성된 컬럼 행렬, μ는 가변 스텝 사이즈 상수, ek-1은 이전의 출력 신호의 디지털 값, Xk-1은 입력 신호 및 서로 한 샘플 시간차를 가지는 상기 다수의 지연 신호들로 구성된 컬럼 행렬)
    으로부터 상기 다수개의 승산 계수들을 계산하는 것을 특징으로 하는 신호 분리 방법.
  25. 제 15항 또는 제 18항에 있어서, 상기 제1 신호 및 상기 제2 신호는,
    구분 없이 서로 교체될 수 있는 것을 특징으로 하는 신호 분리 방법.
  26. 제 15항 또는 제 18항에 있어서, 상기 제1 신호 및 상기 제2 신호는,
    오디오 시스템에서 출력되는 스테레오 2 채널 디지털 신호들인 것을 특징으로 하는 신호 분리 방법.
  27. 제 26항에 있어서, 상기 오디오 시스템은,
    CD 재생기, DVD 재생기, 오디오 카세트 테잎 재생기, 또는 FM 오디오 방송 수신기를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 분리 방법.
  28. 제1 신호, 다수의 제1 지연 신호들, 및 제1 출력 신호를 입력받아 적응 알고리즘을 이용하여 계산한 다수개의 제1 승산 계수들을 출력하는 제1 적응 알고리즘 해석 단계;
    음향 신호를 구성하는 L 채널 신호를 로우 패스 필터링 처리하여 상기 제1 신호를 출력하는 제1 로우 패스 필터링 단계;
    상기 제1 신호를 입력받아 지연 시켜서 서로 한 샘플 시간차를 가지는 상기 다수의 제1 지연 신호들을 생성하여 출력하고, 상기 제1 신호 및 상기 다수의 제1 지연 신호들 각각과 그들에 대응되어 있는 상기 다수개의 제1 승산 계수들 각각을 승산한 신호들을 합산하여 생성한 제1 제거 목표 신호를 출력하는 제1 적응 디지털 FIR 필터링 단계;
    음향 신호를 구성하는 R 채널 신호에서 상기 제1 제거 목표 신호를 감산한 상기 제1 출력 신호를 생성하는 제1 감산 단계;
    제2 신호, 다수의 제2 지연 신호들, 및 제2 출력 신호를 입력받아 상기 적응 알고리즘을 이용하여 계산한 다수개의 제2 승산 계수들을 출력하는 제2 적응 알고리즘 해석 단계;
    상기 R 채널 신호를 로우 패스 필터링 처리하여 상기 제2 신호를 출력하는 제2 로우 패스 필터링 단계;
    상기 제2 신호를 입력받아 지연 시켜서 서로 한 샘플 시간차를 가지는 상기 다수의 제2 지연 신호들을 생성하여 출력하고, 상기 제2 신호 및 상기 다수의 제2 지연 신호들 각각과 그들에 대응되어 있는 상기 다수개의 제2 승산 계수들 각각을 승산한 신호들을 합산하여 생성한 제2 제거 목표 신호를 출력하는 제2 적응 디지털 FIR 필터링 단계; 및
    상기 제1 신호에서 상기 제2 제거 목표 신호를 감산한 상기 제2 출력 신호를 생성하는 제2 감산 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 반주/보이스 분리 방법.
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