KR100726302B1 - 적응형 하울링 상쇄기 - Google Patents

적응형 하울링 상쇄기 Download PDF

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KR100726302B1
KR100726302B1 KR1020050061814A KR20050061814A KR100726302B1 KR 100726302 B1 KR100726302 B1 KR 100726302B1 KR 1020050061814 A KR1020050061814 A KR 1020050061814A KR 20050061814 A KR20050061814 A KR 20050061814A KR 100726302 B1 KR100726302 B1 KR 100726302B1
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야마하 가부시키가이샤
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Abstract

적응형 하울링(hauling) 상쇄기는 복수의 적응형 필터를 갖는다. 지연기는 음향 피드 백 경로의 시간 지연을 사운드 강화 시스템의 증폭기로부터 입력되는 전기 신호에 부가한다. 각 적응형 필터는 업데이트 간격에서 주기적으로 업데이트되는 필터 계수로 지연기의 출력 신호를 필터링한다. 각 적응형 필터의 업데이트 간격은 적응형 필터들의 제1 필터로부터 최종 필터까지 연속적으로 감소하도록 설정된다. 가산기들은 마이크로폰과 증폭기 사이에 적응형 필터에 대응하여 직렬로 배치되어 있다. 각 가산기는 선행 가산기로부터 입력되는 출력 신호로부터 대응하는 적응형 필터의 출력 신호를 감산하여 출력 신호를 후행 가산기에 제공한다. 각 가산기로부터의 출력 신호는 대응하는 적응형 필터로 입력된다. 마이크로폰으로부터의 오디오 신호는 제1 가산기로 입력되고, 최종 가산기로부터의 출력 신호는 전기 신호로서 증폭기를 통해 스피커 및 지연기로 입력된다. 각 적응형 필터의 필터 계수는 대응하는 가산기 및 지연기의 출력 신호들에 기초하여 음향 피드백 경로의 전달 함수를 시뮬레이션하도록 업데이트된다.
적응형 하울링 상쇄기, 가산기, 지연기, 스피커, 마이크로폰, 필터 계수

Description

적응형 하울링 상쇄기{ADAPTIVE HAULING CANCELLER}
도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 적응형 하울링 상쇄기를 포함하는 사운드 강화 시스템의 개략적인 회로도.
도 2는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 적응형 하울링 상쇄기를 포함하는 사운드 강화 시스템의 개략적인 회로도.
도 3은 본 발명의 바람직한 제3 실시예에 따른 적응형 하울링 상쇄기를 포함하는 사운드 강화 시스템의 개략적인 회로도.
도 4는 본 발명의 효과를 입증하기 위한 실험에서 사용되는 사운드 강화 시스템의 개략적인 회로도.
도 5는 도 4에 도시된 사운드 강화 시스템에서의 시간에 따른 신호 e2(k)의 변화를 예시하는 파형도.
도 6은 제1 비교예에 따른 사운드 강화 시스템의 개략적인 회로도.
도 7은 도 6에 도시된 사운드 강화 시스템에서의 시간에 따른 신호 e2(k)의 변화를 예시하는 파형도.
도 8은 제2 비교예에 따른 사운드 강화 시스템의 개략적인 회로도.
도 9는 도 8에 도시된 사운드 강화 시스템에서의 시간에 따른 신호 e2(k)의 변화를 예시하는 파형도.
도 10은 제3 비교예에 따른 사운드 강화 시스템의 개략적인 회로도.
도 11은 도 10에 도시된 사운드 강화 시스템에서의 시간에 따른 신호 e2(k)의 변화를 예시하는 파형도.
도 12는 종래 기술의 적응형 하울링 상쇄기를 포함하는 사운드 강화 시스템의 개략적인 회로도.
도 13은 도 12에 도시된 적응형 필터의 상세를 예시하는 개략적인 회로도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
12: 마이크로폰
16: 증폭기 유닛
18: 스피커
20: 음향 피드백 경로
22: 지연기 유닛
참고문헌1: 이나즈미, 이마이 및 고니시의 비특허문헌 : "hauling prevention in a sound-reinforcement system using the LMS algorithm", Acoustical Society of Japan, proceedings pp. 417-418(1991, 3)
본 발명은 강당, 홀 등에 설치되는 사운드 강화 시스템에서 하울링이 발현하는 것을 방지하는데 사용하기 위한 적응형 하울링 상쇄기(adaptive hauling canceller)에 관한 것이다.
이제까지, 적응형 필터(적응형 디지털 필터)를 사용하여 하울링이 발현하는 것을 방지하는 공지된 적응형 하울링 상쇄기들이 있다. 이러한 기술은 예를 들어 참고문헌1에 개시되어 있다.
도 12는 하울링 상쇄기 타입이 구비된 사운드 강화 시스템의 개략적인 회로도를 도시한다. 마이크로폰(1)과 스피커(4)가 소정의 공간에 배치되어 있다. 마이크로폰(1)을 통해 입력되는 오디오 신호가 A/D(아날로그 디지털) 변환 프로세스를 통해 디지털 도메인의 신호 y(k)로 변환된다. y(k)는 시간 kT에서의 신호를 나타낸다(여기서, T는 오디오 신호의 샘플링 간격을 나타낸다). 신호 y(k)는 가산기(2)를 통해 증폭용의 증폭기(3)에 공급된다. G(z)는 증폭기(3)의 전달 함수를 나타낸다. 증폭기(3)로부터 출력된 신호 x(k)는 D/A(디지털 아날로그) 변환 프로세스에 의해 아날로그 도메인의 신호로 변환될 것이고, 그 후 이 전기 신호는 스피커(4)에 의해 음향 신호로 변환된다.
음향 피드백 루프(5)는 스피커(4)로부터 마이크로폰(1)으로의 음향 경로이고, 이것은 전달 함수 H(z)를 갖는다. 음향 피드백 루프(5)를 통해 다시 입력된 피드백 음향 신호 d(k)는 마이크로폰(1)으로 입력되기 전에, 나레이터 등의 오디오 소스로부터의 오디오 신호를 포함하는 음향 소스 신호 s(k)와 혼합될 것이 다. 마이크로폰(1)은 입력으로부터의 혼합된 오디오 신호를 변환하여 전기 신호를 출력할 것이다.
상기한 바와 같은 사운드 강화 시스템은 마이크로폰(1)에서 증폭기(3)를 거쳐 스피커(4)로 간 후 음향 피드백 루프(5)를 거쳐 마이크로폰(1)으로 가는 경로로 이루어지는 폐루프를 설정할 수 있고, 이에 따라 피드백 음향 신호 d(k)의 증가로 인한 하울링이 나타나게 된다. 적응형 하울링 상쇄기는 이러한 하울링의 발현을 방지하기 위해 고안된 것으로, 지연기(6), 적응형 필터(7), 및 가산기(2)를 포함한다.
지연기(6)는 음향 피드백 루프(5)의 시간 지연량에 대응하는 시간 지연 τ를 갖는 신호 x(k)를 출력할 수 있고, 출력 신호 x(k- τ)가 적응형 필터(7)에 공급될 것이다. 도 13에 도시된 바와 같이, 적응형 필터(7)는 디지털 필터(7a)와 필터 계수 추정 유닛(7b)을 포함하며, 신호 x(k-τ)는 디지털 필터(7a)와 필터 계수 추정 유닛(7b) 모두에 입력된다. 디지털 필터(7a)는 전달 함수 F(z)에 따라 피드백 오디오 신호 d(k)를 시뮬레이션하는 신호 do(k)를 출력하고, 신호 do(k)는 가산기(2)에 의해 신호 y(k)로부터 감산될 것이다. 신호 y(k)는 y(k) = s(k) + d(k) 와 같은 표현식으로 표시될 수 있다. 가산기(2)의 출력 신호 e(k)는 e(k)=y(k)-do(k)=s(k)+Δ(k)(여기서, Δ(k)=d(k)-do(k))와 같은 표현식으로 표시될 수 있다. 따라서, Δ(k)가 충분히 작은 경우, 신호 e(k)는 신호 d(k)의 영향 없이 실질적으로 s(k)와 동일할 것이므로 하울링의 발현을 방지할 수 있다. 지연기(6)가 없으면, 마이크로폰(1)으로 입력된 오디오 소스 신호 s(k)는 가산기(2)로 입력될 것이고 또한 지연 없이 적응형 필터(7)로 입력될 것이다. 적응형 필터(7)는 에러 신호 e(k)를 감소시키도록 필터 계수를 업데이트하기 때문에, 필터 계수의 업데이트 진행과 함께 가산기(2)의 오디오 소스 신호 s(k)는 적응형 필터(7)로부터의 출력 신호에 의해 상쇄될 것이다. 이러한 이유로, 피드백 오디오 신호 d(k)를 신호 do(k)로 상쇄시키고 동시에 오디오 소스 신호 s(k)가 상쇄되는 것을 방지하기 위해서는 지연기(6)가 필수불가결하다.
필터 계수 추정 유닛(7b)은 디지털 필터(7a)의 필터 계수를 되풀이하여 업데이트함으로써, 적응형 알고리즘을 사용하여, 그리고 신호 x(k-τ)와 e(k)에 기초하여 전달 함수 F(z)가 전달 함수 H(z)와 일치하거나 그것에 근사하도록 한다. 사용되는 적응형 알고리즘의 예로서는 예를 들어 LMS(least mean square) 알고리즘을 포함한다. 신호 e(k)의 평균 제곱값이 J=E[e(k)2](여기서, E[*]는 기대값을 나타냄)로 표현되면, J를 최소로 만드는 필터 계수가 계산으로 추정되어 이와 같이 추정된 필터 계수를 사용함으로써 디지털 필터(7a)의 필터 계수를 업데이트할 것이다. 이러한 결과로서, 신호 d(k)를 시뮬레이션하는 신호는 신호 do(k)에 대해 도출될 수 있어, 하울링이 발현하는 것을 방지할 수 있다.
상기한 종래 기술에 따르면, 전달 함수 H(z)에 비해 짧은(적은 수의 탭을 갖는) 적응형 필터(7)를 사용하는 경우, 사운드 품질이 심각하게 영향을 받는 문제가 발생할 수 있다. 본 발명의 발명자들은 도 12에 도시된 바와 같은 사운드 강화 시스템에 의해 하울링 방지의 실험적인 시뮬레이션을 행하였다.
도 11은 실험적인 시뮬레이션의 결과를 도시한다. 도 11에서, 좌표축의 e2(k)를 e(k)로 읽으면, 도 11은 신호 e(k)의 시간에 따른 변화를 나타낸다. 실험에서는, 전달 함수 H(z)는 48000개의 탭 세트를 갖고, 적응형 필터(7)는 탭들의 수가 256이다. 도 11에서는, 진폭이 발산되지 않는데, 이것은 하울링이 발현되는 것이 방지되었음을 나타낸다. 그러나, 적응형 필터(7)는 총 48000개의 탭을 갖는 전달 함수 H(z)에 대해 헤드부의 단지 256개의 탭들만을 시뮬레이션하기 때문에, 전달 함수 H(z)의 시뮬레이션이 충분하지 않아 신호 e(k)가 고레벨을 갖고 사운드 품질이 상당히 영향을 받는다.
신호 품질에 대한 영향을 감소시키기 위해서는, 적응형 필터(7)의 탭수를 전달 함수 H(z)의 전체 길이로 근사시키면 충분하다. 그러나, LMS 알고리즘은 각 샘플에 대한 필터 계수를 업데이트하므로, 업데이트 간격이 명확히 짧고(새로운 필터를 계산할 시간이 짧음), 필터 계수의 업데이트에 필요한 단위 시간당 계산량(간략하게 "계산량"이라 함)이 탭수에 비례하여 증가한다. 따라서, 전달 함수 H(z)가 각각 긴(즉, 잔향 시간이 비교적 긴) 공간에서는, 탭수가 계산량에 의해 제한되고, 누군가 탭수를 증가시켜 전달 함수 H(z)의 길이에 가깝게 하고자 하더라도 탭수는 증가될 수 없다. 따라서, 사운드 품질은 심각하게 영향을 받고 사운드 품질은 불가피하게 감소된다.
한편, 적응형 알고리즘에 대해, STFT-CS(Short Time Fourier Transform and Cross Spectrum) 등의 수만개의 샘플들마다 필터 계수를 업데이트하기 위해 보다 긴 업데이트 간격을 가지는 알고리즘들이 공지되어 있고, 그러한 알고리즘들 중 하나를 사용하여 적응형 필터(7)의 필터 계수를 업데이트하는 것을 생각할 수 있다. 이러한 경우, 적응형 필터의 탭수가 증가하더라도 필터 계수는 보다 적은 계산량으로 업데이트될 수 있어, 전달 함수는 긴 전달 함수(긴 잔상 시간)를 갖는 공간에 대해 충분히 시뮬레이션될 수 있고 동시에 사운드 품질이 덜 영향을 받을 수 있다. 그러나, 하울링이 필터 계수의 업데이트 기간보다 훨씬 빠르게 나타나면, 하울링의 발현에 비해 필터 계수의 업데이트가 지연될 가능성이 있어, 일부 하울링이 일시적으로 발현될 수 있다.
본 발명의 목적은 잔상 시간이 긴 공간에서 하울링이 나타나는 것을 명확하게 방지할 수 있는 혁신적인 적응형 하울링 상쇄기를 제공하는 것이다.
오디오 신호를 모으기 위해 소정의 공간에 설치되는 마이크로폰, 그 공간에 설치되어 스피커로부터 마이크로폰으로 음향 피드백 경로가 형성되게 하는 스피커, 및 마이크로폰으로부터 입력되는 오디오 신호를 증폭하여 전기 신호를 스피커에 제공하기 위해 스피커의 입력과 마이크로폰의 출력 사이에 접속된 증폭기를 포함하는 사운드 강화 시스템에서 사용되는 본 발명에 따른 제1 적응형 하울링 상쇄기가 제공된다. 본 발명의 적응형 하울링 상쇄기는 소정의 시간 지연을 갖고 음향 피드백 경로를 거쳐 스피커로부터 마이크로폰으로 다시 입력되는 오디오 신호의 피드백 성분을 억제하기 위해 사용된다. 본 발명의 적응형 하울링 상쇄기는: 피드백 경로의 시간 지연에 대응하는 시간 지연을 증폭기로부터 제공되는 전기 신호에 더함으로써 시간 지연에 더해진 전기 신호를 출력 신호로서 출력하는 지연부; 지연부로부터 입력되는 출력 신호를 수신하기 위한 입력을 갖고 업데이트 간격에서 주기적으로 업데이트되는 제1 필터 계수로 지연부의 출력 신호를 필터링하는 제1 적응형 필터; 지연부로부터 입력되는 출력 신호를 수신하기 위한 입력을 갖고 제1 필터 계수의 업데이트 간격보다 짧게 설정된 다른 업데이트 간격에서 주기적으로 업데이트되는 제2 필터 계수로 지연부의 출력 신호를 필터링하는 제2 적응형 필터; 제1 적응형 필터로부터 입력되는 출력 신호를 수신하기 위한 입력을 갖고, 마이크로폰으로부터 제공되는 오디오 신호로부터 제1 적응형 필터의 출력 신호를 감산하여 감산 결과로서 출력 신호를 제공하는 제1 가산부; 및 제2 적응형 필터로부터 입력되는 출력 신호를 수신하기 위한 입력을 갖고, 제1 가산부의 출력 신호로부터 제2 적응형 필터의 출력 신호를 감산하여 감산 결과로서 출력 신호를 제공하는 제2 가산부를 포함한다. 본 발명의 적응형 하울링 상쇄기에서는, 제1 가산부로부터의 출력 신호는 제1 적응형 필터로 입력되고, 제2 가산부로부터의 출력 신호는 제2 적응형 필터로 입력된다. 또한, 제2 가산부로부터의 출력 신호는 전기 신호로서 증폭기를 거쳐 스피커 및 지연부로 입력된다. 또한, 제1 필터 계수는 제1 적응형 필터에 의해 업데이트되어 제1 가산부 및 지연부의 상기 출력 신호들에 기초하여 음향 피드백 경로의 전달 함수를 시뮬레이션하고, 제2 필터 계수는 제2 적응형 필터에 의해 업데이트되어 제2 가산부 및 지연부의 출력 신호들에 기초하여 음향 피드백 경로의 전달 함수를 시뮬레이션한다.
상술한 본 발명의 적응형 하울링 상쇄기에 따르면, 제1 적응형 필터는 보다 길게 설정된 필터 계수의 업데이트 간격을 갖고, 제2 적응형 필터는 보다 짧게 설정된 필터 계수의 업데이트 간격을 갖는다. 제1 적응형 필터에서, 탭수는 수천에서 수만개 정도일 수 있고, 필터 계수의 업데이트 간격은 수천에서 수만 샘플들마다 존재할 수 있다. 그러한 기준에 적합할 수 있는 적응형 알고리즘은 예를 들어 STFT-CS 방법을 포함한다. STFT-CS 방법의 적응형 알고리즘은 필터가 많은 수의 탭을 갖는 경우에 필터 계수를 업데이트하는데 필요한 계산량이 적고 전달 함수의 추정 정밀도가 높다. 제1 적응형 필터에서는, 음향 피드백 경로의 전달 함수가 보다 길면(잔상 시간이 보다 길면), 사운드 품질에 대한 영향을 감소시키기 위해 탭수를 증가시킴으로써 긴 전달 함수가 충분히 시뮬레이션될 수 있다.
제2 적응형 필터에서는, 탭수가 수십 내지 수백개 정도일 수 있고, 필터 계수의 업데이트 간격은 각 샘플 내지 수백개의 샘플들마다 존재할 수 있다. 이러한 기준에 적합한 적응형 알고리즘은 예를 들어 LMS 알고리즘 및 RLS(Recursive Least Square) 알고리즘을 포함할 수 있다. 이러한 타입의 알고리즘은 매우 고속으로 필터 계수를 업데이트할 수 있기 때문에, 계산수가 필터의 탭수의 증가와 함께 상당히 증가한다. 그러나, 본 발명의 제1 적응형 하울링 상쇄기는 제1 적응형 필터에 많은 수의 탭을 갖고 제2 적응형 필터에 보다 적은 수의 탭을 갖기 때문에 제2 적응형 필터에서의 계산량이 억제될 수 있다. 따라서, 제2 적응형 필터는 하울링에 대한 응답 속도가 개선되어 음향 피드백 경로의 전달 함수가 자발적으로 변하는 경우에 갑자기 발현할 수 있는 하울링을 명확하게 억제하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명의 제1 적응형 하울링 상쇄기에 따르면, 하울링의 발현이 명확하게 방지될 수 있으면서 사운드 품질에 대한 영향이 최소화될 수 있고, 또한 전달 함수가 긴(잔향 시간이 긴) 공간에서도 계산량이 억제될 수 있다.
오디오 신호를 모으기 위해 소정의 공간에 설치되는 마이크로폰, 그 공간에 설치되어 스피커로부터 마이크로폰으로 음향 피드백 경로가 형성되게 하는 스피커, 및 마이크로폰으로부터 입력되는 오디오 신호를 증폭하여 전기 신호를 스피커에 제공하기 위해 스피커의 입력과 마이크로폰의 출력 사이에 접속된 증폭기를 포함하는 사운드 강화 시스템에서 사용되는 본 발명에 따른 제2 적응형 하울링 상쇄기가 제공된다. 본 발명의 적응형 하울링 상쇄기는 소정의 시간 지연을 갖고 음향 피드백 경로를 거쳐 스피커로부터 마이크로폰으로 다시 입력되는 상기 오디오 신호의 피드백 성분을 억제하기 위해 사용된다. 본 발명의 적응형 하울링 상쇄기는: 음향 피드백 경로의 시간 지연에 대응하는 시간 지연을 증폭기로부터 제공되는 전기 신호에 더함으로써 시간 지연에 더해진 전기 신호를 출력 신호로서 출력하는 지연부; 서로 평행하게 배치된 3개 이상의 복수의 적응형 필터 - 각 적응형 필터는 지연부로부터 입력되는 출력 신호를 수신하기 위한 입력을 갖고 업데이트 간격에서 주기적으로 업데이트되는 필터 계수로 지연부의 출력 신호를 필터링하며, 각 적응형 필터의 업데이트 간격은 적응형 필터들의 제1 필터로부터 적응형 필터들의 최종 필터로 연속적으로 감소하도록 설정됨 - ; 및 복수의 적응형 필터에 대응하여 배치되고, 마이크로폰과 증폭기 사이에서 가산부들의 제1 가산부로부터 가산부들의 최종 가산기까지 직렬로 접속되는 복수의 가산부 - 각 가산부는 대응하는 적응형 필터로부터 입력되는 출력 신호를 수신하기 위한 입력을 갖고, 가산부들 중 선행 가산부들로부터 입력되는 출력 신호로부터 대응하는 적응형 필터의 출력 신호를 감산하여 감산 결과로서의 출력 신호를 가산부들 중 후행 가산기에 제공함 - 를 포함한다. 본 발명의 적응형 하울링 상쇄기에서는, 각 가산부로부터의 출력 신호는 대응하는 적응형 필터로 입력된다. 마이크로폰으로부터의 오디오 신호는 가산부들 중 제1 가산부에 입력되고, 가산부들 중 최종 가산부로부터의 출력 신호는 전기 신호로서 증폭기를 거쳐 스피커 및 지연부로 입력된다. 또한, 각 적응형 필터의 필터 계수는 각 적응형 필터에 의해 업데이트되어 대응하는 가산부 및 지연부의 출력 신호들에 기초하여 음향 피드백 경로의 전달 함수를 시뮬레이션한다.
상술된 본 발명의 제2 적응형 하울링 상쇄기는 최소한 3개의 적응형 필터를 포함할 수 있다. 이러한 경우, 본 발명의 제2 적응형 상쇄기는, 제2 적응형 필터 및 제2 가산부 세트와 마찬가지의 구성으로 제공되고 제2 적응형 필터 및 제2 가산부 세트와 병렬로 접속되는 추가의 제3 적응형 필터 및 제3 가산부의 세트를 갖는 상술된 본 발명의 제1 적응형 하울링 상쇄기의 변화와 동일할 수 있고, 제3 적응형 필터의 필터 계수의 업데이트 간격은 제2 적응형 필터보다 작게 설정된다. 마찬가지의 방식으로 4개 이상의 추가적인 적응형 필터와 가산부 세트가 존재할 수 있다.
본 발명의 제2 적응형 하울링 상쇄기에 따르면, 본 발명의 제1 적응형 하울링 상쇄기와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있고, 특히 대규모 홀 등의 넓은 공간에서 사용되는 오디오 시설에서 하울링이 발현하는 것을 용이하게 방지하는 이점이 있다.
상술된 바와 같은 본 발명의 제1 및 제2 적응형 하울링 상쇄기에서는, 제1 적응형 필터의 출력 신호를 제2 적응형 필터로 입력되는 지연부의 출력 신호에 혼합시키는 혼합부를 추가하는 것을 생각할 수 있다. 이 경우, 제2 적응형 필터는 혼합부의 출력 신호와 제2 가산부의 출력 신호에 기초하여 적합한 필터 계수를 추정할 수 있다.
상술한 본 발명의 제1 및 제2 적응형 하울링 상쇄기의 바람직한 형태에서는, 제2 적응형 필터는 제1 적응형 필터가 제1 필터 계수를 업데이트할 때 제2 필터 계수를 초기값으로 재설정한다. 이러한 방식에 의해, 제2 적응형 필터에서의 지난 필터 계수들에 의한 잔상이 억제될 수 있어, 필터 계수의 추정 정밀도를 향상시킬 수 있다. 이러한 경우, 제1 적응형 필터는 제2 적응형 필터가 제2 필터 계수를 재설정하기 전에 제2 적응형 필터의 제2 필터 계수를 참고하여 제1 필터 계수를 업데이트하기 위해 제1 필터 계수의 새로운 값을 추정할 수 있다. 이와 같이 함으로써, 제1 적응형 필터는 제2 적응형 필터의 필터 계수를 고려하여 적합한 필터 계수를 추정할 수 있다.
본 발명에 따르면, 적응형 하울링 상쇄기에는, 적응형 필터들 각각에서 피드백 오디오 신호를 억제하기 위해 필터 계수의 업데이트 간격이 긴 제1 적응형 필터와 필터 계수의 업데이트 간격이 짧은 제2 적응형 필터가 제공되어, 잔상이 긴 공간에서 하울링이 발현하는 것을 명확하게 방지하면서 사운드 품질의 저하를 완화할 수 있는 효과를 얻는다.
도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 적응형 하울링 상쇄기를 포함한 사운드 강화 시스템을 도시한다. 강당이나 홀과 같은 소정의 공간에, 마이크로폰(12) 또는 스피커(18)가 배치된다. 마이크로폰(12)을 통해 입력되는 오디오 신호는 A/D 변환 프로세스에 의해 디지털 형태의 신호 y(k)로 변환된다. 신호 y(k)는 가산기 유닛들(14(1), 14(2))을 통해 증폭용 증폭기 유닛(16)으로 입력된다. 증폭기 유닛(16)은 증폭 기능 외에 필터 기능(주파수 성분 변경 기능)을 가지거나 가지지 않을 수 있다. G(z)는 증폭기 유닛(16)의 전달 함수를 나타낸다. 증폭기 유닛(16)으로부터 출력되는 신호 x(k)는 아날로그 형태의 신호로 D/A 변환되고, 그 후 이 신호는 스피커(18)에 의해 음향 사운드로 변환된다. 여기서 r(k)는 잡음 성분을 나타내고, r(k)를 수신하는 가산기의 심볼은 일부 잡음이 통과되었음을 나타낸다.
음향 피드백 경로(20)는 스피커(18)로부터 마이크로폰(12)으로의 음향 경로이고, 이러한 경로는 전달 함수 H(z)를 갖는다. 음향 피드백 경로(20)를 통해 다시 입력된 피드백 오디오 신호 d(k)는 나레이터 등의 소스로부터의 오디오 신호를 포함하는 오디오 소스 신호 s(k)와의 혼합 후에 마이크로폰(12)으로 입력될 것이다. 마이크로폰(12)은 혼합된 오디오 신호를 전기 신호로 변환하여 출력할 것이다.
적응형 하울링 상쇄기는 지연기 유닛(22), 적응형 필터(24(1), 24(2)), 및 가산기 유닛(14(1), 14(2))을 포함한다. 지연기 유닛(22)은 음향 피드백 경로(20)의 시간 지연에 대응하는 시간 지연 τ을 신호 x(k)에 부가하여 출력하고, 그 출력 신호 x(k-τ)는 각각 적응형 필터(24(1), 24(2))에 입력된다. 적응형 필터(24(1), 24(2))는 도 13에 관하여 설명된 것과 마찬가지의 배치이고, 개별적인 전달 함수 H1(z) 및 H2(z)에 따라 피드백 음향 신호 d(k)를 시뮬레이션하여 신호 d1(k), d2(k)를 출력한다.
신호 d1(k)는 가산기 유닛(14(1)))으로 입력되어 입력 신호 y(k)로부터 감산된다. 가산기 유닛(14(1))은 신호 e1(k)=y(k)-d1(k)=s(k)+d(k)-d1(k)를 출력하고, 출력 신호 e1(k)를 후행 가산기 유닛(14(2)) 및 대응하는 적응형 필터(24(1))에 공급한다. 신호 d2(k)는 가산기 유닛(14(2))으로 입력되어 신호 e1(k)로부터 감산된다. 가산기 유닛(14(2))은 신호 e2(k)=e1(k)-d2(k)=s(k)+d(k)-d1(k)-d2(k)를 출력하고, 이 출력 신호 e2(k)를 대응하는 적응형 필터(24(2)) 및 증폭기 유닛(16)에 제공한다. Δk12=d(k)-d1(k)-d2(k)라고 하면, 신호 e2(k)는 식 e2(k)=s(k)+Δk12로 표현될 수 있다. 상쇄기가 Δk12를 충분히 최소화시키면, 신호 e2(k)는 신호 d(k)의 영향을 받지 않고 실질적으로 s(k)와 동일해질 것이므로 하울링 발현을 방지할 수 있다.
적응형 필터(24(1))에서, 탭수는 예를 들어 수천 내지 수만개 정도로 커야 하고, 필터 계수의 업데이트 간격은 예를 들어 수천 내지 수만 샘플당 한번으로 길어야 한다. 이러한 기준을 만족시키는 적응형 알고리즘으로서, 예를 들어 STFT-CS 방법 등이 사용될 수 있다. 이러한 적응형 알고리즘을 사용하고 신호 x(k-τ) 및 e1(k)에 기초하여, 보다 긴 업데이트 간격에서 필터 계수 업데이트를 수행하여 전달 함수 H1(z)가 전달 함수 H(z)와 일치하거나 그에 근사하도록 하기 위해, 신호 d(k)를 시뮬레이션하는 신호 d1(k)를 얻을 수 있다.
적응형 필터(24(2))에서, 탭수는 예를 들어 수십 내지 수백개 정도로 작아야 하고, 필터 계수의 업데이트 간격은 예를 들어 매 샘플 당 한번 내지 몇백 샘플당 한번으로 짧아야 한다. 이러한 기준을 만족시키는 적응형 알고리즘으로서, 예를 들어 LMS 알고리즘 또는 RLS 알고리즘 등이 사용될 수 있다. 이러한 적응형 알고리즘을 사용하고 신호 x(k-τ) 및 e2(k)에 기초하여, 보다 짧은 업데이트 간격에서 필터 계수 업데이트를 수행하여 전달 함수 H2(z)가 전달 함수 H(z)와 일치하거나 그에 근사하도록 하기 위해, 신호 d(k)를 시뮬레이션하는 신호 d2(k)를 얻을 수 있다.
하울링이 발현하는 것을 막기 위해, 전술한 바와 같은 신호 d1(k) 및 d2(k)를 얻음으로써 상기 Δk12를 감소시킬 수 있다. 본 발명에 따르면, 필터 계수의 업데이트 간격이 서로 다른 적응형 필터(24(1), 24(2))는 소스 신호와 상관없이 양호한 수렴 성능(수렴 정밀도 및 수렴 속도)을 갖는 적응형 하울링 상쇄기를 실현하기 위해 사용된다.
표 1은 STFT-CS 등의 적응형 필터(24(1))에서 사용하기 위한 보다 긴 업데이트 간격을 갖는 적응형 알고리즘 및 LMS 알고리즘 등의 적응형 필터(24(2))에서 사용하기 위한 보다 짧은 업데이트 간격을 갖는 다른 적응형 알고리즘에 대하여, 필터 계수를 업데이트하기 위해 필요한 계산량과 하울링에 대한 상대 응답 속도를 나타낸다. 0은 장점을 나타내고 X는 단점을 나타낸다.
Figure 112006086487935-pat00015
표 1에 따르면, 업데이트 간격이 보다 긴 적응형 알고리즘은 하울링에 대한 응답 속도가 보다 느리지만, 탭수가 증가하는 경우에도 필터 계수를 업데이트하기 위한 계산량은 보다 작다는 이점을 갖는다. 한편, 업데이트 간격이 보다 짧은 적응형 알고리즘은 필터 계수를 업데이트하기 위한 계산량이 보다 클 것을 요구하지만, 하울링에 대한 응답 속도는 보다 빠른 이점이 있다.
아래의 표 2는 적응형 필터(24(2))의 적응형 알고리즘으로서 사용되는 LMS 알고리즘 뿐만 아니라 적응형 필터(24(1))의 적응형 알고리즘으로서 사용되는 STFT-CS 방법에 대하여, 적응형 필터의 탭수 N의 함수로서 필터 계수의 업데이트에 필요한 계산량의 차수를 나타낸다.
필터 적응형 알고리즘 계산의 차수
24(1) STFT-CS O(log2N)
24(2) LMS O(N)
RLS O(N2)
상기 표 2로부터 알수 있는 것은, STFT-CS 방법은 탭수 N의 증가에 따라 계산량이 약간 증가함을 도시하는 반면, LMS 알고리즘은 탭수 N의 증가에 비례하여 계산량이 증가하는 것을 도시하고, RLS 알고리즘은 탭수 N의 제곱에 비례하여 계산량이 증가함을 도시한다는 것이다.
본 발명은 STFT-CS 방법 등의 적응형 필터(24(1))에 대한 업데이트 간격이 보다 긴 적응형 알고리즘을 사용함으로써 탭수가 큰 경우에도 계산량이 적게 한다. 이 때문에, 탭수가 증가하면 전달 함수 H1(z)를 보다 높은 정확도록 추정하여 전달 함수 H(z)의 기간을 길게 시뮬레이션할 수 있다. 이에 의해 사운드 품질에 대한 영향도 감소시킬 수 있다. 또한 계산량이 최소로 유지될 수 있다.
한편, 적응형 필터(24(2))는 LMS 알고리즘 등과 같은 적응형 알고리즘을 사용하는데, 이것은 업데이트 간격이 짧아서, 하울링에 대한 응답 속도를 빠르게 유지하도록 그리고 전달 함수 H(z)가 급격하게 변하는 경우에 빠르게 발현하는 하울링을 명확하게 억제하도록 허용한다. 또한, 공간의 전달 함수 H(z)가 길더라도(잔향 시간이 길더라도), 적응형 필터(24(2))는 계산량을 절약하도록 보다 적은 수의 탭을 설정할 수 있다. 적응형 필터(24(1) 및 24(2))의 총 계산량은, 도 12에 도시된 회로의 LMS 알고리즘만을 사용하여 탭수가 많은 적응형 필터의 필터 계수가 업데이트되는 경우보다 적을 것이다.
업데이트 간격이 긴 적응형 알고리즘을 사용하는 적응형 필터(24(1)) 및 업데이트 간격이 짧은 적응형 알고리즘을 사용하는 적응형 필터(24(2))는 하울링 발현의 방지 능력 뿐만 아니라 필터 계수들의 추정 정확도를 저하시키지 않도록 접속될 필요가 있다. 적응형 알고리즘은 "그것이 적용될 시간-가변 음향 시스템에서의 시간적인 변화보다 충분히 짧은 시간 내에 필터 계수를 추정한다"는 가정에 기초한다. 이것은 적응형 필터(24(1))보다 업데이트 간격이 짧은 적응형 필터(24(2))(즉, 필터 계수의 시간적인 변화가 훨씬 빠름)는 적응형 필터(24(1))가 적용되는 시스템을 간섭하지 않도록 접속되어야 한다는 것을 암시한다. 한편, 적응형 필터(24(2))보다 매우 느리게 변화하는 필터 계수를 갖는 적응형 필터(24(1))는 적응형 필터(24(2))가 적용되는 시스템에 영향을 미치도록 접속될 수 있다. 이러한 이유로, 도 1에 도시된 회로에서는, 적응형 필터(24(2))가 적용되는 시스템이 적응형 필터(24(1))를 포함한다(또는, 적응형 필터(24(2))는 적응형 필터(24(1))가 적용되는 시스템을 간섭하지 않도록 된다).
적응형 필터(24(1))의 필터 계수의 시간적 변화는 적응형 필터(24(2))의 필터 계수의 시간적 변화보다 충분히 느리지만, 완전히 무시될 정도로 작지는 않다. 따라서, 적응형 필터(24(2))에서 업데이트되는 필터 계수에 망각 인덱스(oblivion index)를 도입하거나, 또는 적응형 필터(24(1))에서 업데이트할 때 필터 계수를 적응형 필터(24(2))의 필터 계수를 초기값(예를 들어, 0)으로 재설정하여 과거의 필터 계수에 의한 영향을 감소시키는 것이 바람직하다. 또한, 적응형 필터(24(1))에서 필터 계수를 업데이트할 때 적응형 필터(24(2))의 필터 계수를 재설정하는 경우, 적응형 필터(24(1))의 필터 계수는 재설정 전에 재설정이 행해지는 적응형 필터(24(2))의 필터 인덱스를 참조하여 업데이트될 수 있다.
도 2는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 적응형 하울링 상쇄기를 포함하는 사운드 강화 시스템을 도시한다. 도 1에서와 유사한 부분들은 동일한 참조 부호로 표시되고, 이전 실시예에서 이미 설명된 그 부분들의 상세한 설명은 생략될 것이다.
도 2에 도시된 실시예의 특징은, 지연기 유닛(22)의 출력 신호가 버퍼(26)를 통해 입력되는 점과, 적응형 필터(24(1))의 출력 신호 d1(k)가 버퍼(30)를 통해 가산기 유닛(28)에 입력되는 점과, 혼합 신호 a(k)=x(k-τ)+d1(k)가 가산기 출력으로서 가산기 유닛(28)으로부터 적응형 필터(24(2))로 입력되는 점이다. 적응형 필터(24(2))에서는 도 1에 도시된 신호 x(k-τ) 대신에 혼합 신호 a(k)가 사용되어 혼합 신호 a(k) 및 신호 e2(k)에 기초하여 필터 계수를 추정한다. 도 1에 도시된 적응형 하울링 상쇄기에 마찬가지의 효과가 이 구성으로 얻어질 수 있다.
도 3은 본 발명의 바람직한 제3 실시예에 따른 적응형 하울링 상쇄기를 포함하는 사운드 강화 시스템을 도시하며, 유사한 부분들은 도 1과 동일한 참조 부호를 표시되고 이전 실시예들에서 이미 설명된 부분들의 상세한 설명은 생략될 것이다.
도 3에 도시된 바람직한 실시예에 특징은, 지연기 유닛(22)의 출력 신호 x(k-τ)가 각각 공급되는 제1 내지 제m 적응형 필터(24(1)-24(m))(여기서 m은 3 이상의 정수)가 제공되는 점과, 제1 및 제m 가산기 유닛이 마이크로폰(12)의 출력측에 직렬로 접속된다는 점이다. 제1 및 제m 적응형 필터들은 개별적인 가산기 유닛(14(1) 내지 14(m))에 신호 d1(k) 내지 dm(k)를 공급하기 위해 각각의 전달 함수 H1(z) 내지 Hm(z)에 따라 각각 신호 d(k)를 시뮬레이션하는 신호 d1(k) 내지 dm(k)를 출력할 것이다. 따라서, 가산기 유닛(14(1))은 신호 y(k)로부터 신호 d1(k)를 감산하여 나오는 신호 e1(k)를 출력하고, 가산기 유닛(14(2))은 신호 e1(k)로부터 신호 d2(k)를 감산하여 나오는 신호 e2(k)를 출력하고, 가산기 유닛(14(3))은 신호 e2(k)로부터 신호 d3(k)를 감산하여 나오는 신호 e3(k)를 출력하는 등, 가산기 유닛(14(1) 내지 14(m))이 직렬로 접속되어, 가산기 유닛(14(1) 내지 14(m))의 출력 신호들(e1(k) 내지 em(k))이 각각 대응하는 적응형 필터(24(1) 내지 24(m))에 입력되도록 한다.
탭수 및 필터 계수의 업데이트 간격은, 필터 계수의 탭수 및 업데이트 간격이 제1 적응형 필터(24(1))로부터 최종 적응형 필터(24(m))까지 점차 감소되도록 설정된다. 예를 들어, m=3인 경우, 적응형 필터(24(1), 24(2), 24(3))의 탭수는 수만, 수천, 수백의 순서로 설정될 것이고, 적응형 필터(24(1), 24(2), 24(3))의 필터 계수의 업데이트 간격은 각각 수만 샘플당 하나, 수천 샘플당 하나, 1 내지 수백 샘플당 하나마다 업데이트되도록 설정될 것이다.
도 3에 도시된 회로는 3 세트 이상의 적응형 필터 및 가산기 유닛을 갖는 도 1의 확장형이고, 도 1을 참조하여 상술된 것과 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 또한, 3 세트 이상의 적응형 필터 및 가산기 유닛을 포함함으로써 대강당 등의 넓은 공간의 사운드 강화 시스템에서 하울링이 발현하는 것을 용이하게 방지할 수 있다.
도 3의 회로도에서는, 도 2와 관련하여 상술된 바와 같이, 신호 x(k-τ) 대신에, x(k-τ)와 혼합된 신호 d1(k)가 적응형 필터(24(2))에 공급된다. 또한, 마찬가지 방식으로, 신호 x(k-τ)와 혼합된 신호 dm-1(k)가 적응형 필터(24(m))에 공급될 수도 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따르면, 3개 이상의 복수의 적응형 필터(24)가 서로 병렬로 배치된다. 각 적응형 필터(24)는 지연부(22)로부터 입력되는 출력 신호를 수신하기 위한 입력을 갖고 지연부(22)의 출력 신호를 업데이트 간격에서 주기적으로 업데이트되는 필터 계수로 필터링한다. 각 적응형 필터(24)의 업데이트 간격은 제1 적응형 필터(24(1))로부터 최종 적응형 필터(24(m))로 연속적으로 감소하도록 설정된다. 복수의 가산부(14)는 복수의 적응형 필터(24)에 대응하여 배치되고 마이크로폰(12)과 증폭기(16) 사이에 제1 가산부(14(1))로부터 최종 가산부(14(m))까지 직렬로 접속되어 있다. 각 가산부(12)는 대응하는 적응형 필터(24)로부터 입력되는 출력 신호를 수신하기 위한 입력을 갖고 가산부들 중 선행하는 가산부로부터 입력되는 출력 신호로부터 대응하는 적응형 필터(24)의 출력 신호를 감산함으로써 감산 결과로서의 출력 신호를 가산부들 중 후행하는 가산부에 제공한다. 각 가산부(14)로부터의 출력 신호는 대응하는 적응형 필터(24)로 입력된다. 마이크로폰(12)으로부터의 오디오 신호는 제1 가산부(14(1))로 입력되는 반면, 최종 가산부(14(m))로부터의 출력 신호는 전기 신호로서 증폭기(1)를 통해 스피커(18) 및 지연부(22)로 입력된다. 각 적응형 필터(24)의 필터 계수는 각 적응형 필터(24)에 의해 업데이트되어 대응하는 가산부(14)와 지연부(22)의 출력 신호에 기초하여 음향 피드백 경로(20)의 전달 함수를 시뮬레이션한다.
다르게는, 적응형 하울링 상쇄기(10)는 하나의 적응형 필터의 출력 신호를 상기 하나의 적응형 필터에 후행하는 다른 적응형 필터로 입력될 지연부의 출력 신호와 혼합하는 혼합부를 더 포함한다. 실용적으로, 하나의 적응형 필터는, 상기 하나의 적응형 필터에 선행하는 또 다른 적응형 필터가 그것의 필터 계수를 업데이트할때, 자신의 필터 계수를 재설정한다. 그러한 경우, 상기 또 다른 적응형 필터는, 상기 하나의 적응형 필터가 상기 하나의 적응형 필터의 필터 계수를 재설정하기 전에 상기 하나의 적응형 필터의 필터 계수를 참조하여 상기 또 다른 적응형 필터의 필터 계수를 업데이트하기 위해 상기 또 다른 적응형 필터의 필터 계수의 새로운 값을 추정한다.
본 발명의 발명자들은 본 발명의 효과를 확인하기 위해 실험적인 시뮬레이션을 수행하였다. 도 4에 도시된 바와 같은 회로 구성의 사운드 강화 시스템이 본 실험에서 사용되었다. 도 4에 도시된 회로는 잡음 성분 r(k)을 혼합하기 위한 가산기 유닛이 제공되지 않은 것을 제외하면 도 1에 도시된 구성과 동일한 구성이고, 유사한 부분들은 동일한 참조 부호들로 표시되고, 이미 상술된 부분들의 상세한 설명은 생략될 것이다. 도 4의 회로에서, 사용된 예시적인 시뮬레이션 조건들은 다음과 같이 설정된다:
- 적응형 필터 24(1)
탭수: 16,384
적응형 알고리즘: STFT-CS 방법
- 적응형 필터 24(2)
탭수: 256
적응형 알고리즘: 누설이 있는 LMS 알고리즘
- 전달 함수 H(z)
탭수: 48,000
도 5에서, 시간에 대한 신호 e2(k)의 변화는 상술한 시뮬레이션 조건 하에서 도 4의 회로를 사용하여 행해진 실험 시뮬레이션의 결과로서 도시된다.
도 6은 제1 비교예에 따른 사운드 강화 시스템의 회로 구성을 도시한다. 도 6에 도시된 회로는, 적응형 하울링 상쇄기가 제거되고 신호 e2(k)가 신호 y(k)를 포함하는 점을 제외하면 도 4의 회로와 동일하다. 도 7에서, 시간에 대한 신호 e2(k)의 변화는 상술한 시뮬레이션 조건 하에서 도 6의 회로를 사용하여 수행되는 실험 시뮬레이션으로부터의 결과로서 도시된다. 도 7로부터 알 수 있는 것은, 신호 e2(k)는 2(초)의 만료 시간 직전에 발산되어 하울링을 발현시킨다는 것이다.
도 8은 제2 비교예에 따른 사운드 강화 시스템의 회로 구성을 도시한다. 도 8에 도시된 회로는, 적응형 필터(24(2)) 및 가산기 유닛(14(2))이 제거되고 신호 e2(k)가 신호 e1(k)를 포함하는 것을 제외하고 도 4의 회로와 동일하다. 도 9에서, 시간에 대한 신호 e2(k)의 변화는 상술한 시뮬레이션 조건 하에서 도 8의 회로를 사용하여 수행된 실험 시뮬레이션의 결과로서 도시된다. 도 8로부터, 신호 e2(k)가 2(초)의 만료 시간 전후에 발산하는 경향이 있지만, 발산은 저레벨로 감소된다는 것을 알 수 있고, 이것은 하울링의 발현이 억제되고 신호 레벨이 일시적으로 초과하는 것을 나타내며, 전위 포화가 발생할 수 있음을 암시한다.
도 10은 제3 비교예에 따른 사운드 강화 시스템의 회로 배치를 도시한다. 도 10에 도시된 회로는, 적응형 필터(24(1)) 및 가산기 유닛(14(1))이 제거되고 가산기 유닛(14(2))에 신호 y(k)가 입력되는 것을 제외하면 도 4의 회로와 동일하다. 도 11에서, 시간에 대한 신호 e2(k)의 변화는 상술된 시뮬레이션 조건 하에서 도 10의 회로를 사용하여 수행되는 실험 시뮬레이션의 결과로서 도시된다. 도 11로부터 알 수 있는 것은, 하울링의 발현을 억제하더라도 신호 e2(k)의 레벨은 다소 상승된다는 것이고, 이것은 신호 품질이 상당히 영향을 받는다는 것을 나타낸다.
도 5와 도 9 및 도 11을 비교하면, 본 발명에 따른 도 5에서는 신호 e2(k)의 레벨이 2(초)의 만료 시간 근처에서 비교적 낮고 그 이후에는 더 감소한다는 것이다.
따라서, 본 발명에 따르면, 하울링이 발현하는 것을 명확하게 방지할 수 있고 신호 품질에 대한 영향을 낮출 수 있다.

Claims (11)

  1. 오디오 신호를 모으기 위해 소정의 공간에 설치되는 마이크로폰, 상기 공간에 설치되어 스피커로부터 상기 마이크로폰으로 음향 피드백 경로가 형성되게 하는 스피커, 및 상기 마이크로폰으로부터 공급되는 상기 오디오 신호를 증폭하여 전기 신호를 상기 스피커에 제공하기 위해 상기 스피커의 입력과 상기 마이크로폰의 출력 사이에 접속된 증폭기를 포함하는 사운드 강화 시스템에서 사용되는 적응형 하울링 상쇄기(adaptive hauling canceller) - 상기 적응형 하울링 상쇄기는 소정의 시간 지연을 갖는 상기 음향 피드백 경로를 거쳐 상기 스피커로부터 상기 마이크로폰으로 다시 공급되는 상기 오디오 신호의 피드백 성분을 억제하기 위해 사용됨 - 로서,
    상기 음향 피드백 경로의 상기 시간 지연에 대응하는 시간 지연을, 상기 증폭기로부터 제공되는 상기 전기 신호에 더함으로써 상기 시간 지연이 더해진 상기 전기 신호를 출력 신호로서 출력하는 지연부;
    상기 지연부로부터 공급되는 상기 출력 신호를 수신하기 위한 입력을 갖고 업데이트 간격에서 주기적으로 업데이트되는 제1 필터 계수로 상기 지연부의 상기 출력 신호를 필터링하는 제1 적응형 필터;
    상기 지연부로부터 공급되는 상기 출력 신호를 수신하기 위한 입력을 갖고 상기 제1 필터 계수의 상기 업데이트 간격보다 짧게 설정된 다른 업데이트 간격에서 주기적으로 업데이트되는 제2 필터 계수로 상기 지연부의 상기 출력 신호를 필터링하는 제2 적응형 필터;
    상기 제1 적응형 필터로부터 공급되는 출력 신호를 수신하기 위한 입력을 갖고, 상기 마이크로폰으로부터 공급되는 상기 오디오 신호로부터 상기 제1 적응형 필터의 상기 출력 신호를 감산하여 감산 결과로서 출력 신호를 제공하는 제1 가산부; 및
    상기 제2 적응형 필터로부터 공급되는 출력 신호를 수신하기 위한 입력을 갖고, 상기 제1 가산부의 상기 출력 신호로부터 상기 제2 적응형 필터의 상기 출력 신호를 감산하여 감산 결과로서의 출력 신호를 제공하는 제2 가산부
    를 포함하고,
    상기 제1 가산부로부터의 상기 출력 신호는 상기 제1 적응형 필터로 입력되고, 상기 제2 가산부로부터의 상기 출력 신호는 상기 제2 적응형 필터로 입력되며,
    상기 제2 가산부로부터의 상기 출력 신호는 상기 전기 신호로서 상기 증폭기를 거쳐 상기 스피커 및 상기 지연부로 입력되고,
    상기 제1 필터 계수는 상기 제1 적응형 필터에 의해 업데이트되어 상기 제1 가산부 및 상기 지연부의 상기 출력 신호들에 기초하여 상기 음향 피드백 경로의 전달 함수를 시뮬레이션하고, 상기 제2 필터 계수는 상기 제2 적응형 필터에 의해 업데이트되어 상기 제2 가산부 및 상기 지연부의 상기 출력 신호들에 기초하여 상기 음향 피드백 경로의 상기 전달 함수를 시뮬레이션하는 적응형 하울링 상쇄기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 적응형 필터의 상기 출력 신호를 상기 제2 적응형 필터에 입력되는 상기 지연부의 상기 출력 신호에 혼합시키는 혼합부를 더 포함하는 적응형 하울링 상쇄기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 적응형 필터는, 상기 제1 적응형 필터가 상기 제1 필터 계수를 업데이트할 때 상기 제2 필터 계수를 초기값으로 재설정하는 적응형 하울링 상쇄기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 적응형 필터는, 상기 제2 적응형 필터가 상기 제2 필터 계수를 재설정하기 전에 상기 제2 적응형 필터의 상기 제2 필터 계수를 참조하여 상기 제1 필터 계수를 업데이트하기 위해 상기 제1 필터 계수의 새로운 값을 추정하는 적응형 하울링 상쇄기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 적응형 필터는 상기 지연부의 상기 출력 신호를 필터링하기 위해 제1 탭수를 갖고, 상기 제2 적응형 필터는 상기 지연부의 상기 출력 신호를 필터링하기 위해 제2 탭수를 가지며, 상기 제1 탭수는 상기 제2 탭수보다 크게 설정되는 적응형 하울링 상쇄기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 적응형 필터는 상기 제1 필터 계수를 업데이트하기 위해 STFT-CS 알고리즘(Short Time Fourier Transform and Cross Spectrum algorithm)을 사용하는 적응형 하울링 상쇄기.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제2 적응형 필터는 상기 제2 필터 계수를 업데이트하기 위해 LMS 알고리즘(Least Mean Square algorithm) 또는 RLS 알고리즘(Recursive Least Square algorithm)을 사용하는 적응형 하울링 상쇄기.
  8. 오디오 신호를 모으기 위해 소정의 공간에 설치되는 마이크로폰, 상기 공간에 설치되어 스피커로부터 상기 마이크로폰으로 음향 피드백 경로가 형성되게 하는 스피커, 및 상기 마이크로폰으로부터 공급되는 오디오 신호를 증폭하여 전기 신호를 상기 스피커에 제공하기 위해 상기 스피커의 입력과 상기 마이크로폰의 출력 사이에 접속된 증폭기를 포함하는 사운드 강화 시스템에서 사용되는 적응형 하울링 상쇄기 - 상기 적응형 하울링 상쇄기는, 소정의 시간 지연을 갖는 상기 음향 피드백 경로를 거쳐 상기 스피커로부터 상기 마이크로폰으로 다시 공급되는 상기 오디오 신호의 피드백 성분을 억제하기 위해 사용됨 - 로서,
    상기 음향 피드백 경로의 상기 시간 지연에 대응하는 시간 지연을, 상기 증폭기로부터 제공되는 상기 전기 신호에 더함으로써 상기 시간 지연이 더해진 상기 전기 신호를 출력 신호로서 출력하는 지연부;
    서로 병렬로 배치된 3개 이상의 복수의 적응형 필터 - 각 적응형 필터는 상기 지연부로부터 공급되는 상기 출력 신호를 수신하기 위한 입력을 갖고 업데이트 간격에서 주기적으로 업데이트되는 필터 계수로 상기 지연부의 상기 출력 신호를 필터링하며, 각 적응형 필터의 상기 업데이트 간격은 상기 적응형 필터들의 제1 필터로부터 상기 적응형 필터들의 최종 필터로 연속적으로 감소하도록 설정됨 - ; 및
    상기 복수의 적응형 필터에 대응하여 배치된 복수의 가산부 - 상기 가산부들은 상기 마이크로폰과 상기 증폭기 사이에 상기 가산부들의 제1 가산부로부터 상기 가산부들의 최종 가산부까지 직렬로 접속되고, 각 가산부는 대응하는 적응형 필터로부터 공급되는 출력 신호를 수신하기 위한 입력을 갖고, 상기 가산부들 중 선행 가산부로부터 공급되는 출력 신호로부터 상기 대응하는 적응형 필터의 상기 출력 신호를 감산하여 감산 결과로서의 출력 신호를 상기 가산부들 중 후행 가산부에 제공함 -
    를 포함하고,
    각 가산부로부터의 상기 출력 신호는 상기 대응하는 적응형 필터로 입력되고,
    상기 마이크로폰으로부터의 상기 오디오 신호는 상기 가산부들 중 제1 가산부에 입력되고, 상기 가산부들 중 상기 최종 가산부로부터의 상기 출력 신호는 상기 전기 신호로서 상기 증폭기를 거쳐 상기 스피커 및 상기 지연부로 입력되고,
    각 적응형 필터의 상기 필터 계수는 각 적응형 필터에 의해 업데이트되어 상기 대응하는 가산부 및 상기 지연부의 상기 출력 신호들에 기초하여 상기 음향 피드백 경로의 전달 함수를 시뮬레이션하는 적응형 하울링 상쇄기.
  9. 제8항에 있어서,
    하나의 적응형 필터의 상기 출력 신호를, 상기 하나의 적응형 필터에 후행하는 또 다른 적응형 필터로 입력되는 상기 지연부의 상기 출력 신호에 혼합시키는 혼합부를 더 포함하는 적응형 하울링 상쇄기.
  10. 제8항에 있어서,
    하나의 적응형 필터는, 상기 하나의 적응형 필터에 선행하는 또 다른 적응형 필터가 그의 필터 계수를 업데이트할 때 상기 필터 계수를 초기값으로 재설정하는 적응형 하울링 상쇄기.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 또 다른 적응형 필터는, 상기 하나의 적응형 필터가 상기 하나의 적응형 필터의 상기 필터 계수를 재설정하기 전에 상기 하나의 적응형 필터의 상기 필터 계수를 참조하여 상기 또 다른 적응형 필터의 상기 필터 계수를 업데이트하기 위해 상기 또 다른 적응형 필터의 상기 필터 계수의 새로운 값을 추정하는 적응형 하울링 상쇄기.
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