KR100677414B1

KR100677414B1 - 외부 마이크를 이용한 잡음 제거 장치 및 방법

Info

Publication number: KR100677414B1
Application number: KR1020040107283A
Authority: KR
Inventors: 주성호
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2004-12-16
Filing date: 2004-12-16
Publication date: 2007-02-02
Also published as: KR20060068562A

Abstract

본 발명은 외부 마이크를 이용한 잡음 제거 장치 및 방법에 관한 것으로, 종래에는 상대방은 사용자의 음성, 주변 소음을 모두 듣고 사용자의 음성을 인지해야 하므로 잡음의 세기가 클 경우 사용자의 음성을 인지하기 어려운 문제점이 있었다. 이러한 문제점을 감안한 본 발명은 통화자의 음성, 통화자 주변의 잡음을 입력받아 외부 마이크의 잡음 신호의 위상과 동일하게 소리 신호를 위상 천이하여 출력하는 주 마이크와; 통화자 주변의 잡음을 입력받아 소리 신호에 포함된 잡음 신호와 동일한 크기로 감쇠시키고 위상을 반대로 변위시키는 외부 마이크와; 소리 신호, 반전된 잡음 신호를 커플링하여 통화자 주변의 잡음을 제거하고 통화자 음성, 상쇄된 잡음을 출력하는 커플러와; 커플러에 의해 상쇄된 잡음의 잔류 소음 레벨을 측정하여 미약해진 소음 레벨을 판단하고 잔류 소음 레벨만큼 감쇠 정도를 제어하여 잔류 소음 레벨을 낮추는 잡음 검출기와; 디지털 변환에서 요구되는 신호 레벨로 커플러를 통과한 음성 신호를 증폭하여 증폭된 음성 신호를 디지털 변환하고 인코딩하여 데이터 량을 압축하는 인코더로 구성되어 사용자가 외부 잡음이 심한 환경에 놓인 경우에도 상대방은 주변 환경의 잡음 없이 사용자의 음성을 듣고 사용자의 메시지를 올바로 인지하는 효과가 있다.

Description

외부 마이크를 이용한 잡음 제거 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CANCELING NOISE USING EXTERIOR MICROPHONE}

도 1은 종래 이동 통신 단말기의 음성 입력 장치의 구성을 보인 블록도.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 외부 마이크를 이용한 잡음 제거 장치의 구성을 보인 블록도.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 외부 마이크를 이용한 잡음 제거 방법의 동작 흐름도.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

21 : 주 마이크 23 : 외부 마이크

26 : 커플러 27 : 잡음 검출기

30 : 인코더

본 발명은 외부 마이크를 이용한 잡음 제거 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 외부 잡음이 심한 환경에서 통화자의 음성에 부가되는 잡음을 제거하여 상대방에게 깨끗한 통화자의 음성을 전달할 수 있게 한 외부 마이크를 이용한 잡음 제거 장치 및 방법에 관한 것이다.

이동 통신 단말기는 마이크를 이용하여 사용자의 음성을 전기 신호로 변환하고 전기 신호를 증폭하여 디지털 변환하고 디지털 음성 데이터를 인코딩하여 상대방 단말기로 전달하는 일련의 동작에 의해 사용자의 음성을 상대방에게 전달한다.

도 1은 종래 이동 통신 단말기의 음성 입력 장치의 구성을 보인 블록도로서, 이에 도시된 바와 같이 음성 입력 장치는 통화자의 음성을 입력받는 마이크(11)와; 음성 신호를 증폭하는 오디오 증폭기(12)와; 증폭된 음성 신호를 디지털 변환하는 아날로그/디지털 변환기(13)와; 디지털 음성 데이터를 인코딩하여 압축된 음성 데이터를 출력하는 인코더(14)로 구성된다.

마이크(11)는 통화자의 음성을 전기 신호로 변환하고, 오디오 증폭기(12)는 디지털 변환에서 요구되는 신호 레벨로 음성 신호를 증폭하여 아날로그/디지털 변환기(13)로 출력한다.

아날로그/디지털 변환기(13)는 증폭된 음성 신호를 디지털 변환하여 디지털 음성 데이터를 인코더로 출력하고, 인코더(14)는 디지털 음성 데이터를 인코딩하여 데이터 량을 압축하고 상대방 단말기로 인코딩된 음성 데이터를 전달한다.

상대방 단말기는 인코딩된 음성 데이터를 디코딩하여 통화자의 음성을 스피커를 통해 외부로 출력한다.

이상, 음성 입력 장치는 마이크, 오디오 증폭기를 이용하여 통화자의 음성을 음성 신호로 변환하고, 아날로그/디지털 변환기를 이용하여 음성 신호를 디지털 음성 데이터로 변환하고, 인코더를 이용하여 디지털 음성 데이터를 인코딩된 음성 데 이터로 변환한다.

음성 입력 장치는 통화자의 음성 외에도 주변 잡음을 함께 입력하여 잡음이 부가된 통화자의 음성을 입력하여 디지털 신호 처리에 의해 음성 데이터를 출력한다. 통화자의 음성의 세기가 주변 잡음의 세기보다 크면 사용자는 통화자의 음성을 큰 무리 없이 인식할 수 있지만 잡음의 세기가 클 경우 통화자의 음성을 인식하는데 어려움을 겪을 수 있다.

그러나, 상기와 같은 종래 기술에 있어서, 마이크로 모든 소리를 입력받아 입력된 소리를 디지털 신호 처리하여 상대방 단말기로 전달하므로 사용자가 소음이 심한 환경에 노출될 경우 사용자의 음성에 주변 소음까지 더하여 상대방에게 전달한다. 상대방은 사용자의 음성, 주변 소음을 모두 듣고 사용자의 음성을 인지해야 하므로 잡음의 세기가 클 경우 사용자의 음성을 인지하기 어려운 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 창안한 것으로, 외부 잡음이 심한 환경에서 통화자의 음성 이외의 잡음을 판단하고 잡음의 세기가 클 경우 통화자의 음성에 부가되는 잡음을 제거하여 상대방에게 깨끗한 통화자의 음성을 전달할 수 있도록 한 외부 마이크를 이용한 잡음 제거 장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 통화자의 음성, 통화자 주변의 잡음을 입력받아 외부 마이크의 잡음 신호의 위상과 동일하게 소리 신호를 위상 천이하여 출력하는 주 마이크와; 통화자 주변의 잡음을 입력받아 소리 신호에 포함된 잡음 신호와 동일한 크기로 감쇠시키고 위상을 반대로 변위시키는 외부 마이크와; 소리 신호, 반전된 잡음 신호를 커플링하여 통화자 주변의 잡음을 제거하고 통화자 음성, 상쇄된 잡음을 출력하는 커플러와; 커플러에 의해 상쇄된 잡음의 잔류 소음 레벨을 측정하여 미약해진 소음 레벨을 판단하고 잔류 소음 레벨만큼 감쇠 정도를 제어하여 잔류 소음 레벨을 낮추는 잡음 검출기와; 디지털 변환에서 요구되는 신호 레벨로 커플러를 통과한 음성 신호를 증폭하여 증폭된 음성 신호를 디지털 변환하고 인코딩하여 데이터 량을 압축하는 인코더로 구성한 것을 특징으로 한다.

또한, 주 마이크로 소리 신호, 외부 마이크로 잡음 신호를 입력하여 위상 지연된 소리 신호, 위상 반전된 잡음 신호를 출력하는 단계와; 소리 신호, 반전된 잡음 신호를 커플링하여 잡음 신호를 상쇄시키고 상쇄된 잡음 레벨을 측정하는 단계와; 측정된 잡음 레벨에 비례하여 잡음 감쇠비를 조절하여 커플링에 의한 잡음 신호의 상쇄를 소정 레벨 이하로 유지하는 단계와; 잡음 제거된 음성 신호를 증폭하고 디지털 변환하여 디지털 음성 데이터를 인코딩하여 출력하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 외부 마이크를 이용한 잡음 제거 장치의 구성을 보인 블록도로서, 이에 도시된 바와 같이 통화자의 음성, 통화자 주변의 잡음을 입력받아 전기 신호로 변환하여 소리 신호를 출력하는 주 마이크(21)와; 외부 마이크(23)의 잡음 신호의 위상과 동일하게 소리 신호를 위상 천이하는 지연 회로(22)와; 통화자 주변의 잡음을 입력받아 전기 신호로 변환하여 잡음 신호를 출력하는 외부 마이크(23)와; 주 마이크(21)에 의해 입력되는 소리 신호에 포함된 잡음 신호와 동일한 크기로 잡음 신호를 감쇠하는 감쇠기(24)와; 잡음 신호의 위상을 반대로 변위시키는 인버터(25)와; 소리 신호, 반전된 잡음 신호를 커플링하여 통화자 주변의 잡음을 제거하고 통화자 음성, 상쇄된 잡음을 출력하는 커플러(26)와; 커플러(26)에 의해 상쇄된 잡음의 잔류 소음 레벨을 측정하여 미약해진 소음 레벨을 판단하고 잔류 소음 레벨만큼 감쇠기(24)의 감쇠 정도를 제어하여 잔류 소음 레벨을 낮추는 잡음 검출기(27)와; 디지털 변환에서 요구되는 신호 레벨로 커플러(26)를 통과한 음성 신호를 증폭하여 출력하는 오디오 증폭기(28)와; 증폭된 음성 신호를 디지털 변환하고 인코딩하여 데이터 량을 압축하는 인코더(30)로 구성된다.

주 마이크(21)는 통화자의 음성, 통화자 주변의 잡음을 입력받아 전기 신호로 변환하여 소리 신호를 출력하고, 지연 회로(22)는 소리 신호를 위상 천이하여 외부 마이크(23)의 잡음 신호의 위상과 동일한 위상을 갖도록 한다.

외부 마이크(23)는 통화자 주변의 잡음을 입력받아 전기 신호로 변환하여 잡음 신호를 출력하고, 감쇠기(24)는 잡음 신호를 감쇠하여 주 마이크(21)에 의해 입력되는 소리 신호에 포함된 잡음 신호와 동일한 크기를 갖도록 한다.

인버터(25)는 잡음 신호의 위상을 반대로 변위시켜 주 마이크(21)의 소리 신호에 포함된 잡음 신호의 위상과 반대 위상을 갖도록 한다.

커플러(26)는 소리 신호, 반전된 잡음 신호를 커플링하여 소리 신호에 포함 된 잡음 신호, 반전된 잡음 신호를 서로 상쇄시켜 통화자 주변의 잡음을 제거하고 통화자 음성, 상쇄된 잡음을 출력한다.

잡음 검출기(27)는 커플러(26)에 의해 상쇄된 잡음의 잔류 소음 레벨을 측정하여 미약해진 소음 레벨을 판단하고 잔류 소음 레벨만큼 감쇠기(24)의 감쇠 정도를 제어하여 잔류 소음 레벨을 낮춘다. 다른 실시 예로, 잡음 제거기(27a)는 외부 마이크(23)의 잡음 레벨을 측정하여 소정 레벨 이상이면 외부 마이크(23)의 잡음 신호를 감쇠 반전시켜 주 마이크(21)의 소리 신호와 반전된 잡음 신호를 커플링하여 소리 신호에 포함된 잡음 신호를 상쇄시켜 음성 신호를 출력한다.

오디오 증폭기(28)는 디지털 변환에서 요구되는 신호 레벨로 커플러(26)를 통과한 음성 신호를 증폭하여 아날로그/디지털 변환기(29)로 출력한다.

아날로그/디지털 변환기(29)는 증폭된 음성 신호를 디지털 변환하여 디지털 음성 데이터를 인코더(30)로 출력하고, 인코더(30)는 디지털 음성 데이터를 인코딩하여 데이터 량을 압축하고 상대방 단말기로 인코딩된 음성 데이터를 전달한다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 외부 마이크를 이용한 잡음 제거 방법의 동작 흐름도로서, 이에 도시된 바와 같이 주 마이크로 소리 신호, 외부 마이크로 잡음 신호를 입력하여 위상 지연된 소리 신호, 위상 반전된 잡음 신호를 출력하는 단계와; 소리 신호, 반전된 잡음 신호를 커플링하여 잡음 신호를 상쇄시키고 상쇄된 잡음 레벨을 측정하는 단계와; 측정된 잡음 레벨에 비례하여 잡음 감쇠비를 조절하여 커플링에 의한 잡음 신호의 상쇄를 소정 레벨 이하로 유지하는 단계와; 잡음 제거된 음성 신호를 증폭하고 디지털 변환하여 디지털 음성 데이터를 인코딩하 여 출력하는 단계로 이루어진다.

이동 통신 단말기는 주 마이크를 통해 소리 신호(통화자의 음성, 주변 소음)를 입력하여 위상 지연하여 커플러로 전달한다. 외부 마이크에 의해 입력되는 잡음 신호의 위상이 주 마이크에 의해 입력되는 소리 신호의 위상보다 빠르므로 이동 통신 단말기는 외부 마이크의 신호 위상과 동일한 위상을 가지도록 주 마이크로 입력되는 소리 신호의 위상을 천이시킨다.

이동 통신 단말기는 외부 마이크를 통해 잡음 신호를 입력하여 잡음 크기를 감쇠시키고 위상 반전시켜 반전된 잡음 신호를 커플러로 전달한다.

외부 마이크에 의해 입력되는 잡음 신호는 주 마이크에 의해 입력되는 잡음 신호와는 달리 주변 환경에 직접 노출된 상태이므로 이동 통신 단말기는 주 마이크의 잡음 세기와 외부 마이크의 잡음 세기를 동일 세기를 갖도록 외부 마이크의 잡음 신호를 감쇠시킨다.

이동 통신 단말기는 감쇠된 잡음 신호의 위상을 반전시켜 즉, 주 마이크의 소리 신호에 포함된 잡음 신호의 위상과 반대로 변위시켜 반전된 잡음 신호를 출력한다.

이동 통신 단말기는 주 마이크의 소리 신호와 외부 마이크의 반전된 잡음 신호를 커플링하여 소리 신호와 반전된 잡음 신호를 합치고 상쇄된 잡음 레벨을 측정하고 커플링 동작을 거친 음성 신호를 증폭한다.

이동 통신 단말기는 커플링 동작에 의해 소리 신호에 포함된 잡음 신호와 반전된 잡음 신호를 합쳐 잡음 신호를 제거한다. 다른 실시 예로, 이동 통신 단말기 는 외부 마이크의 잡음 레벨을 측정하여 소정 레벨 이상이면 외부 마이크의 잡음 신호를 감쇠 반전시켜 주 마이크의 소리 신호와 반전된 잡음 신호를 커플링하여 소리 신호에 포함된 잡음 신호를 상쇄시켜 음성 신호를 출력한다.

이동 통신 단말기는 미약해진 잡음 레벨을 측정하고 측정된 잡음 레벨에 비례하여 외부 마이크의 잡음 신호의 감쇠비를 조절하고 잔류 잡음 레벨만큼 보상한다.

이동 통신 단말기는 커플링 동작을 거친 음성 신호를 증폭하고 증폭된 음성 신호를 디지털 변환하여 디지털 음성 데이터를 인코딩하고, 인코딩된 디지털 음성 데이터를 상대방 단말기로 전송하여 통화자의 음성을 상대방에게 전달한다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 통화자의 음성 이외의 잡음을 판단하고 통화자의 음성에 부가되는 잡음을 제거하여 상대방에게 깨끗한 통화자의 음성을 전달함으로써 사용자가 외부 잡음이 심한 환경에 놓인 경우에도 상대방은 주변 환경의 잡음 없이 사용자의 음성을 듣고 사용자의 메시지를 올바로 인지하는 효과가 있다.

또한, 사용자가 놓인 환경의 잡음 레벨을 판단하여 외부 잡음이 심한 환경일 경우 사용자의 음성에 부가되는 잡음 제거하여 상대방에게 사용자의 음성을 전달함으로써 상대방은 사용자의 주변 환경에 의한 잡음 방해 없이 사용자의 음성을 듣는 효과가 있다.

Claims

통화자의 음성 및 상기 통화자 주변의 잡음에 대응하는 소리 신호를 출력하는 주 마이크와;

상기 통화자 주변의 잡음에 대응하는 잡음 신호를 수신하고, 상기 수신된 잡음 신호를 상기 주 마이크의 소리 신호에 포함된 잡음 신호와 동일한 크기로 감쇠시키고, 상기 감쇠된 잡음 신호의 위상을 반대로 변위시키는 외부 마이크와;

상기 소리 신호를 상기 외부 마이크의 잡음 신호의 위상과 동일하게 위상 천이하는 지연 회로와;

상기 주 마이크의 소리 신호와 상기 위상 변위된 잡음 신호를 커플링함으로써 상기 외부 마이크로부터 출력되는 잡음 신호를 상쇄시키고, 상기 통화자 음성 신호 및 상기 상쇄된 잡음 신호를 출력하는 커플러와;

상기 커플러에 의해 상쇄된 잡음 신호의 잔류 소음 레벨을 측정하여 미약해진 소음 레벨을 판단하고 잔류 소음 레벨만큼 감쇠 정도를 제어하여 잔류 소음 레벨을 낮추는 잡음 검출기와;

상기 커플러를 통과한 음성 신호를 증폭하고, 상기 증폭된 음성 신호를 디지털 신호로 변환하고, 상기 디지털 신호를 인코딩하여 데이터 량을 압축하는 인코더로 구성된 것을 특징으로 하는 외부 마이크를 이용한 잡음 제거 장치.
제1항에 있어서, 상기 잡음 검출기는

외부 마이크의 잡음 레벨을 측정하여 소정 레벨 이상이면 외부 마이크의 잡음 신호를 감쇠 반전시켜 주 마이크의 소리 신호와 반전된 잡음 신호를 커플링하여 소리 신호에 포함된 잡음 신호를 상쇄시키는 잡음 제거기를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 외부 마이크를 이용한 잡음 제거 장치.
주 마이크로 소리 신호, 외부 마이크로 잡음 신호를 입력하여 위상 지연된 소리 신호, 위상 반전된 잡음 신호를 출력하는 단계와;

소리 신호, 반전된 잡음 신호를 커플링하여 잡음 신호를 상쇄시키고 상쇄된 잡음 레벨을 측정하는 단계와;

측정된 잡음 레벨에 비례하여 잡음 감쇠비를 조절하여 커플링에 의한 잡음 신호의 상쇄를 소정 레벨 이하로 유지하는 단계와;

잡음 제거된 음성 신호를 증폭하고 디지털 변환하여 디지털 음성 데이터를 인코딩하여 출력하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 외부 마이크를 이용한 잡음 제거 방법.
제3항에 있어서, 상기 잡음 신호의 상쇄 단계는

외부 마이크의 잡음 레벨을 측정하여 소정 레벨 이상이면 외부 마이크의 잡음 신호를 감쇠 반전시키는 단계와;

주 마이크의 소리 신호와 반전된 잡음 신호를 커플링하여 소리 신호에 포함된 잡음 신호를 상쇄시키는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 외부 마이크를 이용한 잡음 제거 방법.