KR100669820B1 - Directional sound receiving device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 음파수신장치에 관한 것으로, 음파를 전기신호로 변환하여 주는 2 이상의 마이크로폰이 공간적으로 일정 거리 떨어져 배치된 마이크로폰 어레이와; 상기 2 이상의 마이크로폰으로부터 수신된 각각의 전기신호들의 위상 차이를 비교하여 소정 위상 차이 이하의 신호만을 출력하도록 하는 전기신호처리수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a sound wave receiving apparatus, comprising: a microphone array in which two or more microphones for converting sound waves into electric signals are spatially spaced apart from each other; And electric signal processing means for comparing the phase difference of each of the electrical signals received from the two or more microphones to output only a signal having a predetermined phase difference or less.
본 발명에 따른 음파수신장치는 정면음파를 높은 S/N비(Singal to Noise Ratio)로 수신할 수 있어, 정면 방향으로 높은 지향성을 나타내는 효과가 있다.The sound wave receiver according to the present invention can receive the front sound wave with a high S / N ratio (Singal to Noise Ratio), and thus has an effect of showing high directivity in the front direction.
마이크로폰, 위상, 정면, 지향성 Microphone, phase, frontal, directivity
Description
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 지향성 음파수신장치에서 2개의 마이크로폰으로 구성한 지향성 음파수신장치의 전체 구성도이다.1 is an overall configuration diagram of a directional sound wave reception device composed of two microphones in a directional sound wave reception device according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 지향성 음파수신장치에서 3개의 마이크로폰으로 구성한 지향성 음파수신장치의 전체 구성도이다.2 is an overall configuration diagram of a directional sound wave receiving device consisting of three microphones in the directional sound wave receiving device according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 지향성 음파수신장치에서 측면음파의 수신시 각각의 마이크로폰에 도달되는 측면음파의 도달 거리에 차이가 발생함을 도시한 도면이다.3 is a view showing that a difference occurs in the reach distance of the side sound waves to reach each microphone when receiving the side sound waves in the directional sound wave receiving apparatus according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 지향성 음파수신장치에서 정면음파의 수신시 각각의 마이크로폰에 도달되는 정면음파의 도달 거리에 차이가 없음을 도시한 도면이다.4 is a view showing that there is no difference in the reach distance of the front sound waves that reach each microphone when receiving the front sound waves in the directional sound wave receiving apparatus according to the present invention.
도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 지향성 전파수신장치의 전체 구성도이다.5 is an overall configuration diagram of a directional radio wave receiving apparatus according to a first embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 지향성 음파수신장치에서 정면음파는 상호 수신 위상차가 발생치 않아 DSP 출력에서 출력되고, 측면음파는 상호 수신 위상차가 발생하여 제거되는 것을 도시한 도면이다.FIG. 6 is a diagram illustrating that in the directional sound wave receiving apparatus according to the first embodiment of the present invention, the front sound waves are output from the DSP output due to no mutual reception phase difference, and the side sound waves are removed due to the mutual reception phase difference.
도 7은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 지향성 전파수신장치의 전체 구성도이다.7 is an overall configuration diagram of a directional radio wave receiving apparatus according to a second embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 지향성 음파수신장치에서 측면음파 수신시 각각의 마이크로폰에 수신되는 측면음파의 위상이 상이하여 결합수단의 출력 측에 나타난 측면음파의 변화된 파형을 도시한 도면이다.FIG. 8 is a view showing changed waveforms of side sound waves appearing on the output side of the coupling means due to different phases of the side sound waves received by each microphone when receiving the side sound waves in the directional sound wave receiving apparatus according to the second embodiment of the present invention; FIG. to be.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
30, 60:지향성 음파수신장치 1: 마이크로폰30, 60: Directional acoustic wave receiver 1: microphone
61: 선택수단 75: 필터61: selection means 75: filter
33: DSP33: DSP
본 발명은 음파수신장치에 관한 것으로, 구체적으로는 2 이상의 마이크로폰을 소정형태로 배치한 마이크로폰 어레이를 구성함으로써, 이 마이크로폰 어레이의 정면에서 수신되는 음파와 측면에서 수신되는 음파를 용이하게 구별하고, 측면 음파를 선별 제거할 수 있게 하여 높은 지향성을 나타내는 음파수신장치에 관한 것이다.The present invention relates to a sound wave receiving apparatus, and in particular, by configuring a microphone array in which two or more microphones are arranged in a predetermined form, the sound wave received from the front side of the microphone array and the sound wave received from the side can be easily distinguished, The present invention relates to a sound wave receiving apparatus capable of selectively removing sound waves and exhibiting high directivity.
일반적으로 음파 수신기에서 주변잡음을 제거하기 위하여, 음파 수신기 출력 중 신호 세기가 센 음파는 출력하고 일반적으로 신호 세기가 약한 주변잡음은 제거하여 음파출력에 있는 주변잡음을 제거한다.In general, in order to remove the ambient noise from the sound wave receiver, the sound wave with the strong signal strength is output from the output of the sound wave receiver and the ambient noise with the weak signal strength is generally removed to remove the ambient noise in the sound wave output.
그러나 이와 같은 방법은 원하는 음파가 주변잡음보다 작거나 비슷할 경우, 주변잡음 성분과 원하는 음파 성분의 구별이 어려워 주변잡음 제거가 수월하지 않았다. 또한 마이크로폰 출력을 증폭할 경우 원하는 음파출력과 주변잡음이 같이 증 폭되어 주변잡음의 제거가 곤란하였다.However, in this method, when the desired sound wave is smaller or similar to the ambient noise, it is difficult to distinguish between the ambient noise component and the desired sound wave component, and thus it is not easy to remove the ambient noise. In addition, when amplifying the microphone output, the desired sound output and the ambient noise were amplified together, making it difficult to remove the ambient noise.
이와 같은 문제점을 해결하는 또 다른 방안으로, 2 개의 마이크로폰을 두고, 첫 번째 마이크로폰에서는 주변잡음과 원하는 음파신호를 수신하고, 두 번째 마이크로폰에서는 주변잡음만을 수신하여 FFT(Fast Fourier Transform) 과정을 거쳐 주변잡음 성분을 분석한 후, 첫 번째 마이크로폰 출력에서 주변잡음만을 상쇄시켜 노이즈를 제거하는 방법이 제시되었다.As another solution to this problem, two microphones are provided, the first microphone receives the ambient noise and the desired sound wave signal, and the second microphone receives only the ambient noise and passes the FFT (Fast Fourier Transform) process. After analyzing the noise component, a method of canceling the noise by canceling only the ambient noise at the first microphone output was presented.
그러나 이 방법 또한 주변잡음과 원하는 신호의 구별이 쉽지 않아 노이즈 성분 제거에 불편함이 있었다.However, this method is also inconvenient in removing noise components because it is difficult to distinguish between the ambient noise and the desired signal.
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 음파수신소자에서 노이즈 성분으로 작용할 수 있는 측면 음파를 선별적으로 차단하여 입력 단계에서 노이즈를 제거함으로써, 원하는 정면 음파 신호가 측면 음파보다 신호 크기가 작아도 높은 S/N(Signal/Noise)비를 얻을 수 있는 고 지향성의 음파수신장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다. The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, by selectively blocking the side sound waves that can act as noise components in the sound receiving element to remove noise at the input stage, the desired front sound wave signal is a side sound wave It is a technical object of the present invention to provide a highly directional sound wave receiver capable of obtaining a high signal / noise ratio even with a smaller signal size.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 구성으로, 본 발명은 음파를 전기신호로 변환하여 주는 2 이상의 마이크로폰이 서로 일정거리 떨어져 배치된 마이크로폰 어레이와, 마이크로폰 어레이의 전기신호를 입력받고 상기 2 이상의 마이크로폰에서 수신된 전기신호 상호 간의 위상 차에 따라 상기 전기 신호의 차단 및 출력을 제어하 는 전기신호처리수단을 포함하는 지향성 음파수신장치를 제공한다. In order to achieve the above technical problem, the present invention provides a microphone array in which two or more microphones for converting sound waves into electrical signals are arranged to be separated from each other by a predetermined distance, and the electrical signals of the microphone array are received and received from the two or more microphones. Provided is a directional sound wave receiving apparatus including electric signal processing means for controlling the blocking and output of the electric signal in accordance with the phase difference between the electric signals.
도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 2 이상의 마이크로폰이(1) 일정 거리 떨어져(15) 배치되어 있으면, 마이크로폰들을 잇는 직선 혹은 각각의 마이크로폰을 포함하는 면의 중앙의 수직 방향에서 도달하는 정면 음파의 위상(Phase)은 정면음파가 각각의 마이크로폰에 도달하는 도달거리가 마이크로폰마다 동일하므로 그 위상 역시 동일하게 수신된다. 그러나 As shown in Fig. 4, when two or more microphones (1) are arranged 15 away from each other, the phase of the front sound waves arriving in a straight line connecting the microphones or in the vertical direction in the center of the plane containing each microphone In Phase, the frontal wave reaches each microphone the same, so the phase is also received the same. But
도 3에 도시되어 있는 바와 같이 각각의 마이크로폰들을 잇는 직선 혹은 각각의 마이크로폰을 포함하는 면의 중앙에서 수직방향이 아닌 방향에서 전달되는 측면음파의(11) 경우 각각의 마이크로폰마다 측면 음파의 도달 거리가 다르므로(13) 수신되는 측면음파의 위상이 마이크로폰마다 다르게 된다. 이와 같이 측면으로부터 수신되는 음파의 경우 마이크로폰 어레이를 구성하는 각 마이크로폰의 전기신호에 위상 차가 발생하는 점을 이용하여, 각각의 마이크로폰으로부터 전달되는 전기신호의 위상을 상호 비교하여, 위상 차가 미리 설정된 크기 이하의 전기신호만을 출력하게 되면, 대체로 음파수신장치의 마이크로폰 어레이의 정면이나 그 근방의 신호만을 선택적으로 수신하게 되므로, 주변잡음보다 정면 방향의 원하는 음파가 비슷하거나 작더라도 증폭할 수 있는 고 지향성의 음파수신장치를 얻을 수 있게 된다.In the case of the side acoustic waves transmitted in a direction other than the vertical direction from the center of the plane including the respective microphones or a straight line connecting the respective microphones as shown in FIG. Since it is different (13), the phase of the received side sound wave is different for each microphone. In the case of the sound wave received from the side surface, the phase difference is generated by comparing the phases of the electrical signals transmitted from the respective microphones by using the point that the phase difference occurs in the electrical signals of the microphones constituting the microphone array. If only the electric signal is output, the signal is generally received only in front of or near the microphone array of the sound wave receiver, so that a high-directional sound wave can be amplified even if the desired sound in the front direction is similar or smaller than the surrounding noise. A receiver can be obtained.
본 발명의 실시 예에 따르면, 음파를 전기신호로 변환하여 주는 2 이상의 마이크로폰이(1) 공간적으로 떨어져 배열된 마이크로폰 어레이(5)와 상기 2 이상의 마이크로폰으로부터(1) 수신된 각각의 전기신호들의 위상 차이를 비교하여 미리 설정한 위상 차이 값 이하의 신호만을 출력하도록 하는 전기신호처리수단을 포함하는 지향성 음파수신장치로, 상기 전기신호처리수단은, 상기 2 이상의 마이크로폰의(1) 전기신호를 디지털화하는 아날로그/디지털 변환기와(31) DSP(Digital Signal Processor:이하 DSP라 한다)를(33) 포함하는 것을 특징으로 하는 지향성 음파수신수단이 제공될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, two or more microphones (1) for converting sound waves into electrical signals are spatially arranged in a
전기신호처리수단으로(3) 아날로그/디지털 변환기(31) 및 DSP를(33) 사용하게 되면, 각각의 마이크로폰 출력인 전기신호를 아날로그/디지털 변환기에(31) 의해 디지털화하여 DSP에(33) 에 의해 신호를 처리할 수 있게 된다. DSP에서는 각각의 전기신호의 위상을 검출한 후, 수신되는 위상들을 서로 비교하여, 위상이 동일하게 수신되는 음파는 DSP를(33) 통하여 아날로그 혹은 디지털화된 출력으로 출력하고, 위상이 다르게 수신되는 측면음파는 차단하여 정면에서 전파되는 정면음파만이 DSP를(33) 통과하여 출력되고, 측면에서 수신되는 측면음파는 DSP에서 차단되어 효과적으로 측면음파를 차단할 수 있게 된다. 이때 위상이 일정수준 이하로 동일하게 수신되는 음파는 여러 개가 될 수 있으므로 DSP에서는 여러 개의 수신되는 유사한 위상의 음파 중 하나만을 선택하여 출력하면 더욱 선명한 출력을 얻을 수 있게 된다.When the analog /
DSP에서의 위상 비교 방법 중 하나는 각각의 수신된 전기신호들의 진폭크기 별로 전기신호의 크기가 커짐에서 전기신호의 크기가 작아짐으로 전환하는 시점과(파동의 고점이 발생한 시점) 과 전기신호의 크기가 작아짐에서 전기신호의 크기가 커짐으로 전환하는 시점(파동의 저점이 발생한 시점)을 비교하여 상호 전기신호들의 위상을 비교할 수 있다.One of the phase comparison methods in DSP is the point of time when the magnitude of the electrical signal increases from the magnitude of the electrical signal to the magnitude of the amplitude of each received electrical signal (when the peak of the wave occurs) and the magnitude of the electrical signal. The phases of the electrical signals can be compared with each other by comparing the time point at which the magnitude of the electric signal changes from the smaller value to the time point when the low point of the wave occurs.
또한 미리 설정된 위상 차의 전기 신호만을 DSP를 통하여 출력하게 하면 일정 방향에서 전달되는 음파만을 출력할 수 있다. In addition, if only the electrical signal of the phase difference is preset through the DSP can output only the sound wave transmitted in a certain direction.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 지향성 음파수신장치에 있어서, 상기 전기신호처리수단은(3), 각각의 마이크로폰에서(1) 수신된 전기신호를 시간에 따라 번갈아 가며 일정 시간 동안 선택하여 결합수단에 연결하는 선택수단(61), 시간에 따라 번갈아 가며 일정시간 동안 선택된 전기신호들을 결합하여 출력하는 결합수단을(65) 포함하는 것을 특징으로 하는 지향성 음파수신장치를 제공한다. According to another aspect of the present invention, in the directional sound wave receiving apparatus, the electric signal processing means (3), the coupling means by selecting the electric signal received at each microphone for a predetermined time alternately with time Selecting means 61 to be connected to, provides a directional sound wave receiving device, characterized in that it comprises a coupling means (65) for combining and outputting the selected electrical signals alternately over time.
또한 상기 지향성 음파수신장치의 결합수단 출력 측에 필터를 더 첨가하여 구성할 수 있다.In addition, it can be configured by further adding a filter on the output side of the coupling means of the directional sound wave receiving apparatus.
상기 지향성 음파수신장치의 선택수단은 클록을 발생시키는 발진기, 발진기 출력을 카운트하여 그 결과를 출력하는 카운터, 카운터 출력 결과에 따라 각각의 스위치를 컨트롤하는 선택기, 선택기의 출력에 따라 상기 전기신호를 결합수단에 연결 및 단선하는 스위치를 포함하여 이루어질 수 있다. The selecting means of the directional sound wave receiving apparatus includes an oscillator for generating a clock, a counter for counting an oscillator output and outputting the result, a selector for controlling each switch according to the counter output result, and combining the electrical signal according to the output of the selector It may comprise a switch for connecting and disconnecting the means.
상호 일정거리 떨어져 배치된 2 이상의 마이크로폰들의 출력에 스위치를 포함하는 선택수단을 통해 순차적으로 1개 또는 그 이상이나 마이크로폰 개수보다 적은 개수만큼의 마이크로폰 출력을 빠른 속도로 바꾸어 결합기에 연결되도록 하면, 결합기 출력에서는 마치 마이크로폰이 상기 마이크로폰 어레이 상의 마이크로폰들로 움직이며 음파를 수신하는 것과 같은 효과가 발생하고, 이에 따른 효과로 인해 마이크로폰 어레이의 측면으로부터 수신되는 음파는 마이크로폰마다 수신되는 위상이 다 르므로 상기 마이크로폰들로 움직이며 음파를 수신하는 것과 같은 효과로 인하여 필터로 차단할 수 있는 주파수로 변이된다(85). 변이된 주파수의 음파는(85) 그 변이된 주파수 정도가 상기 마이크로폰들로 움직이며 음파를 수신하는 것과 같은 효과에 의해 결정되므로 상기 발진기의 클록 주파수를 높여서 마이크로폰들로 움직이며 수신하는 효과를 크게 하면 필터로 충분히 제거할 수 있는 주파수로 변이시켜 제거할 수 있다. 또한 각각의 마이크로폰에 동일한 위상의 음파로 수신되는 정면음파는 상기 마이크로폰들로 움직이며 음파를 수신하는 것과 같은 효과가 발생해도 마이크로폰마다 동일한 위상의 음파를 수신하고 있으므로 주파수 변이가 생기지 않아 필터를 통과하여 출력하게 된다. 따라서 마이크로폰에서 노이즈 성분으로 작용할 수 있는 측면 음파를 선별적으로 차단하여 입력 단계에서 노이즈를 제거함으로써, 원하는 정면 음파 신호가 측면 음파보다 신호 크기가 작아도 높은 S/N비로 수신할 수 있는 지향성이 높은 음파수신장치를 얻을 수 있게 된다. When the output of two or more microphones spaced apart from each other by a switch including a switch to the output of one or more or less than the number of microphones in order to be connected to the coupler at a high speed, combiner output In this case, the effect of the microphone moving to the microphones on the microphone array and receiving sound waves is generated. As a result, the sound waves received from the side of the microphone array have different phases for each microphone. Due to the same effect as moving the sound wave and receiving sound waves, it is shifted to a frequency that can be blocked by the filter (85). The sound wave of the distorted frequency (85) is determined by an effect such that the frequency of the distorted frequency is moved to the microphones and receives sound waves, so that the clock frequency of the oscillator is increased to increase the effect of moving and receiving with the microphones. It can be removed by shifting it to a frequency that can be sufficiently removed by the filter. In addition, the front sound wave received by the sound waves of the same phase in each microphone moves to the microphones, and even if the same effect occurs as receiving sound waves, each microphone receives sound waves of the same phase, so that no frequency variation occurs and passes through the filter. Will print. Therefore, by selectively blocking the side sound waves that can act as noise components in the microphone to remove noise at the input stage, even if the desired front sound wave signal is smaller than the side sound waves, highly directional sound waves can be received with a high S / N ratio. A receiver can be obtained.
상기 지향성 음파수신장치를 이용하면, 음성 송신용 단말기 나 음성 녹음기 등의 음성이나 음향 처리용 전자 기기에서 주변 잡음이 심한 곳에서도 원하는 정면 또는 일정 방향의 음파만을 수집하여 잡음을 줄이며 음파를 수신하는 전자 기기를 구성할 수 있다. 또한 상기 지향성 음파수신장치를 이용하여 방송 시스템에서 잡음을 현저히 감소시키는 방송 시스템을 구성할 수 있다. By using the directional sound wave receiving apparatus, an electronic device for receiving sound waves by collecting only sound waves of a desired front or a predetermined direction in a place where ambient noise is severe in a voice or sound processing electronic device such as a voice transmission terminal or a voice recorder, etc. You can configure the device. In addition, by using the directional sound wave receiving apparatus can be configured a broadcast system that significantly reduces noise in the broadcast system.
마이크로폰을 2개로 하여 마이크로폰 어레이를 구성하면 2 개의 마이크로폰을 잇는 선분 중앙에서 직각인 방향으로 지향성이 있는 지향성 음파수신장치를 구성할 수 있고, 마이크로폰을 3개 이상으로 하면 각각의 마이크로폰을 잇는 면의 중앙에 서 직각인 방향으로 지향성이 있는 지향성 음파 수신장치를 구성할 수 있다. A microphone array consisting of two microphones can be used to construct a directional sound wave receiving device that is directional in a direction perpendicular to the center of a line segment connecting two microphones. When three or more microphones are used, the center of each microphone connecting surface is formed. It is possible to configure a directional sound wave receiver having directivity in the direction perpendicular to the.
이하, 본 발명의 실시 예를 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 그러나 하기 실시예는 단지 예시에 불과한 것으로서, 본 발명을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments of the present invention. However, the following examples are merely examples and should not be construed as limiting the present invention.
(바람직한 실시형태)(Preferred embodiment)
본 발명의 제1 실시 예에 따른 지향성 음파수신장치(30)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 음파를 전기 신호로 변환하여 주는 2개의 마이크로폰(1)이 일정거리 떨어져 배치돼 있는 마이크로폰 어레이(5)와, 마이크로폰 어레이(5)를 구성하는 각각의 마이크로폰(1)과 연결되며 아날로그/디지털(Analog/Digital)변환 기능을 수행하는 아날로그/디지털 변환기(31)와 디지털화된 마이크로폰 출력 전기신호들의 상호 위상을 비교하여 유사한 위상의 전기신호는 통과하여 출력하고 미리 설정된 위상 차 값 이상의 전기신호는 차단하는 DSP로(33) 이루어진다. In the directional sound
본 발명의 제1 실시 예에 따르면, 도 6에 도시된 바와 같이 마이크로폰 어레이의 정면에서 수집되는 정면음파와(21) 마이크로폰 어레이의 측면에서 수신되는 측면음파(11)는 상기 2개의 마이크로폰(1)이 일정거리 떨어져 배치됨으로써(15) 정면음파는(21) 두 마이크로폰에서 동일 위상으로 수신되어 지고, 측면음파는(11) 두 마이크로폰에서 다른 위상으로 수신되어 진다. 이때 두 마이크로폰 중 하나의 마이크로폰을 A라 하고 다른 하나를 B라 할 때, 정면음파와(21) 측면음파(11)가 동시에 B 마이크로폰에 의해 수신되어 전기신호로 바뀌면 도 6의 파형(45)과 같은 전기신호를 발생시키고, B 마이크로폰과 일정거리 떨어져 배치된 A 마이크로폰의 전기신호는 파형(49)과 같이 측면음파의 위상만이 지연되어 변화된 파형으로 수신되어 진다. 이때 이러한 각각의 전기신호를 아날로그/디지털 변환기(31)를 통하여 디지털 신호로 변화시키면(46) 각각의 전기신호는 파형(47)과 파형(49)과 같은 디지털 신호로 변화된다. 이때 샘플링을 위한 주파수는 최대수신 주파수의 2~3배(Nyquest Frequency)가 적당하다. 이러한 디지털 신호는 DSP에 공급되어 상기 디지털 신호(47,49)의 서로에 대한 위상을 비교하게(52) 된다. 이때 서로 위상이 유사하게 수신되는 정면음파는(21) 통과시키고, 위상이 다르게 수신되는 측면음파는(11) 차단함으로써, 정면에서 전파되는 정면음파는(21) DSP를(33) 통과하여 출력되고, 측면에서 수신되는 측면음파는(11) DSP에 의해 차단된다. 이때 DSP에서의 위상 비교 방법 중 하나는 각각의 수신된 전기신호들의 진폭크기 별로 전기신호의 크기가 커짐에서 전기신호의 크기가 작아짐으로 전환하는 시점과(파동의 고점이 발생한 시점) 과 전기신호의 크기가 작아짐에서 전기신호의 크기가 커짐으로 전환하는 시점(파동의 저점이 발생한 시점)을(이하 이 점을 변곡점이라 한다) 각각 비교하여 전기신호들의 상호 위상을 비교할 수도 있다. 따라서, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 지향성 음파수신장치(30)는 효과적으로 정면음파만을 출력할 수 있다.According to the first embodiment of the present invention, as shown in FIG. 6, the front sound waves collected at the front of the
또한, 이러한 지향성 음파수신장치(30)는 각각의 마이크로폰에 수신되는 음파의 위상을 비교할 수 있으므로, 일정 각에서 전파되는 음파만을 수신할 수도 있다.In addition, since the directional sound
한편,본 발명의 제2 실시 예에 따른 지향성 음파수신장치(60)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 음파를 전기 신호로 변환하여 주는 2개의 마이크로폰(1)이 일정거 리 떨어져 배치돼 있는 마이크로폰 어레이(5)와, 이 마이크로폰 어레이(5) 중 하나의 마이크로폰(1)의 출력만을 빠른 속도로 번갈아 일정신간 동안 결합수단(65)과 연결하는 기능의 선택수단(61), 선택수단에 의해 선택된 마이크로폰 출력을 하나로 하여 주는 결합수단(65), 결합수단의 출력과 연결되며 불필요한 주파수 대역은 제거하고 필요한 주파수 대역만을 통과시키는 필터(75)로 이루어진다. 이때 상기 선택수단은 클록을 발생시키는 발진기(67) 발진기 출력을 카운트하는 카운터(69) 카운터 출력에 따라 스위치를(73) 선택하여 동작시키는 선택기(71) 선택기의 신호에 따라 마이크로폰(1)의 전기신호 출력을 결합수단(65)과 연결 및 단선하는 스위치(73)로 이루어진다. Meanwhile, in the directional
이와 같은 본 발명의 지향성 음파수신장치에 있어서 도 3에 도시된 바와 같이, 측면음파(11)가 마이크로폰들이 일정 거리 떨어져 배치된 마이크로폰 어레이(5)에 도달하게 되면, 각각의 마이크로폰(1)은 상호 간 떨어진 거리(34)로 인하여 각각의 마이크로폰(1:A,B)에 수신되는 측면음파(11) 신호는 각각의 마이크로폰에 도달하는 거리적 차이(13)가 발생하여 각각의 마이크로폰마다 다른 위상의 측면음파를 수신하게 된다 . In the directional sound wave receiving apparatus of the present invention as shown in FIG. 3, when the
그러므로, 도 8에 도시된 바와 같이, 수신되는 측면음파의 위상(11)은 각각의 마이크로폰(1; A,B) 마다 다르게 된다. 이때 각각 다른 위상으로 측면음파(11)를 수신하고 있는 마이크로폰(1)들의 출력들을 시간에 따라 1개의 마이크로폰(1) 출력만을 빠른 속도로 순차적으로 바꾸어 결합수단(65)과 연결하게 하면 결합수단의(65) 출력에서는 1개의 마이크로폰이 마이크로폰 어레이(5)를 이루는 마이크로폰 들로 빠르게 움직이며 측면음파(32)를 수신하는 것과 같은 효과를 갖는다.Therefore, as shown in Fig. 8, the
도 8은 전술한 마이크로폰들로 빠르게 움직이며 측면음파를 수신하는 것과 같은 효과에 의해, 수신되는 측면음파(11)의 주파수가 결합수단(65) 출력에서 변이되는 과정을(85) 도시한 것이다. 각각의 마이크로폰(1; A,B)과 결합수단(65) 간 다른 위상으로 수신되는 측면음파(11)를 시간에 따라 1개의 마이크로폰(1) 출력만을 빠른 속도로 순차적으로 바꾸어 결합수단(65)과 연결시간(81) 동안 연결하면, 결합수단 출력에서는 측면음파(11)의 수신 주파수가 도 8의 아래 그래프와 같이 주파수가 변이되게(85) 된다.FIG. 8 shows a
이렇게 주파수가 변이된 결합수단 출력의 측면음파(11)는 필터(75)로 제거 된다. The
또는 이렇게 주파수 변이가 된 신호는 가청범위를 넘게 되어 인간의 귀로 들을 수 없는 신호로 변화될 수 있어, 필터로 제거하지 않아도 음향의 처리에 문제되지 않을 수 있다. Alternatively, the frequency-shifted signal may be changed into a signal that cannot be heard by the human ear because it is over an audible range, and thus may not be a problem in the processing of sound without removing the filter.
반면, 마이크로폰 어레이(5)의 정면에서 전달되는 정면음파(21)의 수신시에는, 도 4에 도시된 바와 같이, 각각의 마이크로폰(1)이 떨어진 배치에도 정면음파(21)는 각각의 마이크로폰마다 음파 수신에 시간적 차이(13)가 생기지 않는다. 그러므로 각각의 마이크로폰(1)이 동일한 위상의 정면음파(21)에 대한 출력을 하게 되어, 1개의 마이크로폰(1) 출력만을 빠른 속도로 순차적으로 바꾸어 출력하여도 결합기 출력수단(65)에서 정면음파(21)의 수신 주파수가 변하지 않는다. 이때 이러한 정면음파 출력은 필터(75)를 통과하여 출력하게 된다.On the other hand, upon reception of the
한편, 마이크로폰 어레이(5)를 구성하는 마이크로폰(1)의 수는 2 이상이면 소정의 목적을 달성할 수 있으나, 도 3에 도시된 것과 같이 마이크로폰 어레이(5)상의 마이크로폰(1)을 3개 이상으로 구성하면 이 마이크로폰들을 잇는 면의 중앙의 수직인 방향에 대하여 지향성을 갖는다.On the other hand, if the number of
또한, 선택수단은(61) 발진기(67) 카운터(69) 데이터선택기(Multi plexer)(71), 스위치(73)로 구성되어 이루어질 수 있다. 여기서 발진기(67)는 클록 신호를 발생시켜, 클록 주파수에 의해 전술한 "1개의 마이크로폰이 마이크로폰 어레이(5)를 이루는 마이크로폰들로 빠르게 움직이며 측면음파(32)를 수신하는 것과 같은 효과" 유발시키며, 측면음파(11)의 결합수단 출력에서의 주파수 변이 정도를 결정하게 된다. 카운터(69)에서는 발진기(67)의 클록을 카운트하며, 그 결과를 데이터선택기(71)에서 모든 스위치(73)를 제어할 수 있도록 스위치(73) 숫자에 맞는 2진 비트로 데이터선택기(71)에 출력한다. 이러한 카운터(69)의 2진 비트 출력에 따라, 데이터선택기(71)는 각각의 스위치(73)와 연결된 스위치 제어 라인을 통하여 시간에 따라 1개의 마이크로폰(1) 출력만이 순차적으로 바뀌며 결합수단(65)과 연결되도록 스위치를(73) 제어한다. 이로써 발진기(67)의 발진 주파수에 따라 데이터선택기(71)에 의하여 마이크로폰(1) 출력이 결합수단(65)에 순차적으로 바뀌며 연결되는 속도를 조절할 수 있게 되며, 발진기(67)의 발진 주파수에 따라 측면음파(11)의 결합수단(65) 출력에서의 주파수 변이(85) 정도가 결정된다.In addition, the selecting
또한 스위치(73)의 구성은 기계적 또는 전기적으로 구성이 되어 마이크로폰(1) 출력과 결합수단(65) 간 신호의 연결 및 단선 작용을 할 수 있다.In addition, the configuration of the
또한 필터(75)의 통과 대역 및 통과 주파수는 임의로 조절 가능하게 함으로써 특정 주파수의 정면음파(21)만을 수신할 수도 있으며, 측면음파(11)의 주파수 변이 정도에 따른 측면음파(11)의 필터(75) 통과 여부를 선택할 수 있다.In addition, by allowing the pass band and the pass frequency of the
이러한 구성 및 작용으로써, 정면 방향의 음파신호 세기가 노이즈로 작용할 수 있는 측면 방향 음파 신호보다 신호 세기가 작아도 높은 수신 감도로 정면 방향 음파만을 수신할 수 있게 된다.With this configuration and action, it is possible to receive only the front sound wave with high reception sensitivity even if the signal strength is smaller than the lateral sound wave signal where the front sound wave signal strength may act as noise.
이상과 같은 본 발명에 따른 음파수신장치는 다양한 분야에 적용될 수 있으나, 예컨대 화면을 보면서 통화하여 음원과 단말기의 음성 수신부가 일정 거리 떨어져 주변 잡음이 단말기에 입력될 수 있는 단말기에 적용된다면, 통화품질의 향상에 특히 도움이 될 수 있다.The sound wave receiving apparatus according to the present invention as described above can be applied to various fields, but for example, if the voice source of the sound source and the terminal is applied to the terminal where the ambient noise can be input to the terminal by a certain distance while talking on the screen, the call quality This can be particularly helpful in improving.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 지향성 음파수신장치에 의하면, 상호 일정 거리 떨어져 배치된 2 이상의 마이크로폰으로 구성된 마이크로폰 어레이에 수신된 각각의 마이크로폰 출력신호의 위상 차이를 비교하여 미리 설정된 위상 차이 이하의 신호만을 출력하기 때문에, 음파수신장치의 측면에서 들어오는 주변잡음을 용이하게 제어 및 제거하며 또한 각각의 마이크로폰 자체에서 발생하는 각종 노이즈도 효과적으로 제거한다. 따라서, 본 발명은 원하는 정면 음파 신호가 측면 음파보다 신호 크기가 작아도 높은 S/N비로 수신할 수 있는 고지향성의 음파수신장치 및 음파수신방법을 제공한다.As described above, according to the directional sound wave receiving apparatus according to the present invention, the phase difference of each microphone output signal received in a microphone array composed of two or more microphones arranged at a predetermined distance from each other is compared to only a signal having a predetermined phase difference or less. Because of the output, it is easy to control and remove the ambient noise coming from the side of the sound wave receiving device, and also effectively remove various noises generated by each microphone itself. Accordingly, the present invention provides a high-directional sound wave receiver and a sound wave reception method capable of receiving a high S / N ratio even if the desired front sound wave signal is smaller in size than the side sound wave.
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