KR100934486B1

KR100934486B1 - 음성 자동 스위칭시스템

Info

Publication number: KR100934486B1
Application number: KR1020090013862A
Authority: KR
Inventors: 김대성
Original assignee: (주)기가바이트씨앤씨
Priority date: 2009-02-19
Filing date: 2009-02-19
Publication date: 2009-12-30

Abstract

본 발명은 음성 자동 스위칭시스템에 관한 것이다. 본 발명은 사람으로부터의 음성을 복수 개의 마이크를 통해 입력받아 스피커를 통해 발생하는 시스템으로 음성을 가장 적합하게 수집할 수 있는 상태에 해당하는 마이크 채널을 오픈시키고 나머지 마이크 채널은 오프시키는 방법으로 마이크 상호간의 간섭으로 인한 하울링과 기타 잡음 발생을 방지하여 최적합한 음성을 들려줄 수 있도록 한 것이다.

마이크, 절체, 채널

Description

음성 자동 스위칭시스템{Voice automatic switching system}

본 발명은 음성 자동 스위칭시스템에 관한 것으로, 특히 천정 또는 벽(예를 들어, 강의실 등의)에 다수의 마이크가 설치된 상태에서 사람으로부터의 음성(말, 소리 및 기타 의도적으로 내는 각종 음향을 포함한다)이 잡음 및 하울링 없이 최적으로 수집되도록 한 마이크 채널 절체기술에 관한 것이다.

본 발명에 따른 장치는 강의실 또는 동시회의시 1채널만 오픈하여 운용하고 다른 채널들은 보다 작은 상태로 유지하여 음성 명료도, 잡음 및 하울링에 대해 보다 효과적인 처리가 가능한 환경을 제공한다. 일반 강의실 등에서는 무선 마이크를 사용하지 않고 천정 또는 벽에 마이크를 설치하여 음량 측면에서 가장 큰 마이크 채널 하나만 선택 운용하도록 하며, 동시회의시에는 사용자 한 채널만 동작하여 주위 잡음이 마이크를 통해 입력되어 스피커를 통해 방출되지 않도록 한다.

통상 강의실(일반 교육장 등을 모두 포함한다)에서 이루어지고 있는 수업 형태로는 강사가 육성으로 수강생들에게 전달하는 형태를 취하는 방법이 있었다.

이러한 형태의 수업방식은 오래전부터 행해져왔던 것으로 전에는 강의실 또 는 교육장의 공간이 비교적 작게 만들어졌으므로 강사가 음성을 작게 하여도 대부분의 수강생들이 청취하는데 큰 무리가 없었다.

그러나 요즈음은 대형 강의실 또는 교육장이 많이 만들어져 강사의 음성 또한 크게 해야만 전체 수강생들의 청취가 가능하므로 장시간 수업을 진행할 경우 강사 입장에서는 성대에 많은 무리를 주게 된다.

매일 몇 시간씩 수업을 계속 해야 하는 강사로서는 성대 통증을 호소하는 경우가 많아졌으며 그 상태로 오랫동안 방치하면 원래의 목소리를 잃어버리게 되는 경우까지 발생하게 된다.

근래에 와서는 이러한 문제점을 해결하고자 여러 형태의 무선 마이크 시스템이 교육장에 활용되고 있으나, 상기 시스템도 마이크를 통해 입력될 수 있는 여러 가지 다양한 잡음 및 음향을 걸러주는 기능들이 부족하여 그다지 큰 효율을 가져다주지는 못하였던 것이 사실이다.

특히 학교, 회의실, 세미나실, 강의실, 시청각실, 강당이나 체육관 등의 다목적실에 음향시스템 구성을 위해서는 오토마이크 믹서, 오디오믹서 및 매트릭스믹서, 파워앰프, 마이크 콘트롤러, 이퀄라이저, 무선마이크 리시버, 타임 딜레이 및 신호 리미터 등의 각 방송장비들을 구비하여야 하는데 결국 이러한 시스템구현시 그 효율이 문제되는바 고가로 음향시스템을 구비하더라도 음질 등의 성능에는 잡음이 제일 중요한 요소인바, 마이크는 음향시스템에 잡음을 불러일으키는 원천 통로로서 이러한 잡음을 효과적으로 제거하지 못한다는 치명적인 단점이 있다.

특히 다수 개의 마이크가 설치된 상태에서 강사가 강의실내 한 곳에 머무르 지 않고 일정공간을 돌아다니면서 강의할 경우 강사의 위치에 따라 최적합한 음성 방출이 가능하도록 하는 기술이 필수적이나 현재까지는 이러한 기술이 실현된 바 없어 마이크 상호간의 간섭으로 인한 하울링이나 주위 잡음의 흡입 및 기타 불쾌한 기분을 야기하는 고주파음(삐~~ 하는 소리)이 발생하는 등 문제점이 많았다.

따라서 강사로부터의 음성 수집 후 이를 처리하여 복수 개의 마이크의 원활한 동작을 통해 최적합한 음성을 청중들에게 들려주기 위한 기술이 중요한바 이러한 기술을 수행하기 위한 조건으로는 다음과 같은 사항들이 있다.

1. 주위에서 사용되는 음성신호는 일정하지 못하여 주파수별, 사람별, 조건에 따른 일정기준 설정이 대단히 어려우므로 이를 인식하기 위해서는 일정한 룰에 따른 작업이 필요하다.

2. 최적 음성 방출 프로그램을 수행하는 CPU가 연산하기 편리한 값으로 바뀌어야 한다.

3. 일반 장비로부터 출력되는 음성과 사람의 실제 목소리와는 차이가 많은바 자연적으로 들리는 소리만으로는 쉽게 차이점을 식별할 수 없으므로 이들 간의 차이를 차별화하여 인식할 수 있는 근거를 만들어야 한다.

4. 이러한 과정을 거침에 따라 일정공간을 이동하면서 강의하는 강사의 위치를 추적하여 효과적인 마이크 동작이 가능토록 해야 한다.

본 발명은 종래 마이크를 통한 음성시스템에 관련된 문제점을 해소하기 위해 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 복수 개의 마이크가 설치된 강의실에서 강사가 한 곳에 머무르지 않고 일정공간을 돌아다니면서 강의할 경우, 강사의 위치에 따라 최적합한 음성수집이 가능한 마이크 채널만 오픈시키고 나머지 마이크 채널들은 오프시켜 마이크 상호간의 간섭에 따른 하울링 및 잡음이 제거된 최적합한 음성이 스피커를 통해 방출되도록 한 음성 자동 스위칭시스템을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 음성 자동 스위칭시스템은 복수 개의 마이크를 통해 수집되는 강사의 음성신호를 토대로 저장 관리되는 데이터베이스를 토대로 강사의 음성을 최적합하게 수집할 수 있는 마이크에 대응하는 채널을 선택적으로 온오프시키는 것을 특징을 갖는다.

이 같은 특징을 위해 본 발명의 음성 자동 스위칭시스템은 복수 개의 마이크로부터 입력되는 음성신호를 일정레벨로 증폭하고 복수 개 채널의 선택적인 절체가 이루어지도록 정보를 제공하는 음성신호 수집방출부; 및 상기 음성신호 수집방출부로부터의 음성신호를 입력받아 복수 개의 마이크로부터 수집되는 음성신호를 검출하여 강사의 음성을 최적합하게 수집할 수 있는 마이크에 대응하는 채널을 온오프시키도록 프로그래밍된 CPU로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명의 음성신호 수집방출부는 강사의 음성을 수집하여 음성신호로 변환하는 복수 개의 마이크로부터 입력되는 음성신호를 수신하는 음성신호수신부; 상기 음성신호수신부에서 수신된 음성신호를 비교분석의 용이를 위해 일정레벨로 증폭하는 증폭부; 상기 증폭부에서 일정레벨로 증폭된 음성신호에 포함된 필요없는 신호(잡음 및 바람소리)을 제거하는 필터부; 상기 필터부에서 필터링된 음성신호를 정류(전파정류)하는 정류부; 상기 정류부를 통과한 음성신호중 저음 부분을 제거하고, 고음 부분을 통과시키는 등 음성신호의 전체적인 진동수를 조절하는 EQ제어부; 강사의 음성을 최적합하게 수집하여 방출할 수 있는 마이크 채널만 온시키고, 나머지 마이크 채널은 서서히 훼이딩되도록 하며, 상기 정류부를 통한 음성신호에 의해 복수 개의 마이크 채널의 선택적인 온오프시 잡음이 발생치 않도록 각 단계별로 1 ~ 2dB 간격으로 세부 절체하는 채널절체레벨 제어부로 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 CPU는 사용환경(조용한 환경, 시끄러운 환경 등)에 따라 음성신호 훼이드 인/아웃 기울기를 각 채널마다 달리 조정하여 주도록 프로그래밍된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 CPU는 인식된 강사의 아날로그 음성신호를 비교가 용이하도록 디지털신호인 데시벨값으로 변환하는 A/D콘버터; 상기 A/D콘버터에서 변환된 디지털 음성신호를 연산하는 연산기; 및 상기 연산기로부터 음성신호를 입력받아 채널 절체 기준값과 비교하는 비교기로 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 연산기로부터 비교기에 입력된 음성신호 디지털신호값은 다수 회 반복 비교되어 음성신호가 가장 큰 채널을 선택토록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 연산기로부터 비교기에 입력된 음성신호 디지털신호값은 바람직하 게는 8회 반복 비교되어 음성신호가 가장 큰 채널을 선택토록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 CPU는 비교기에서의 비교결과 먼저 동작중이던 채널의 음성신호 디지털신호값이 기준값보다 크면 현재의 채널 온 상태를 유지시키고, 작으면 다른 채널로 절체시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 CPU는 사용환경에 따라 채널 절체레벨 기준값이 달리 설정된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 채널 절체레벨 기준값은 2DB, 4dB, 및 6dB로 각각 설정된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 CPU는 사용환경에 따라 잡음 변별 기준값이 달리 설정된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 잡음 변별 기준값은 사용환경에 따라 0dB 및 12dB로 각각 설정된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 채널 절체는 불필요한 잡음 및 음량 레벨저하가 발생치 않도록 일정개수의 다단계 스위치를 사용하여 구현되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다단계 스위치는 각각 다른 스위칭 값을 사용하여 각 스위치마다 다른 Dimming 값을 구현토록 한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 채널 절체는 일정 시간 유지 후 행해지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 CPU는 강사의 움직임에 상관없이 복수 개의 마이크로부터 수집되는 강사의 음성신호 크기를 비교하여 그 비교결과에 따라 마이크 채널의 절체가 행 해지도록 프로그래밍된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 CPU는 동작중인 채널이 일정시간 이상 무음 또는 저음 상태를 유지할 경우 일정한 음량으로 일정시간 이상 사용상태로 판단될 경우에는 다른 채널로 절체되도록 하며, 음량 차이를 두면서 사용시에는 현재의 채널을 계속 사용하도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 CPU는 현재 동작중인 채널 레벨보다 설정값 이상의 신호가 일정시간 이상 지속될 경우 해당 채널이 인식되어 채널 절체 여부를 판단토록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 CPU는 음성신호 수집방출부로부터의 음성신호를 토대로 강사의 음성을 최적합하게 수집하는 마이크를 식별 판단하도록 음압기준값, 마이크신호 입력값(현재 마이크 기준), 신호증폭값(출력레벨), 입력전압(신호정류값), ADC계수값, dBV값, 단순근사화값(채널 선택 기준값), 저레벨 적용 또는 저레벨 무시 별로 채널 선택 연산값을 각각 데이터베이스화하여 저장한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 Fade in/Fade out 기울기는 최적합한 음성수집을 위한 마이크 채널은 빠르게 온시키고, 훼이드 아웃시키려는 마이크 채널은 서서히 오프시키도록 설정된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다단계 스위치는 17개의 다단계 스위치를 사용하며, 디밍은 10ms 이하의 시간내에 행해지도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 CPU는 음압기준값, 마이크신호 입력값(현재 마이크 기준), 신호증폭값(출력레벨), 입력전압(신호정류값), ADC계수값, dBV값, 단순근사화값(채널 선 택 기준값), 환경에 따른 저레벨 적용 또는 저레벨 무시 별로 채널 선택 연산값을 각각 데이터베이스화하여 저장하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 음성 자동 스위칭시스템에 따르면, 복수 개의 마이크가 천정 혹은 벽에 설치된 강의실에서 강사가 한 곳에 머무르지 않고 일정공간을 이동하면서 강의할 때 강사의 위치에 대응하는 복수 개의 마이크로부터 수집되는 음성신호 크기에 따라 채널들이 각각 선택적으로 온, 오프 됨으로써 최적합한 강사 음성이 스피커를 통해 방출될 수 있다.

따라서 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

첫째, 주위에서 사용되는 음성신호는 일정하지 못하여 주파수별, 사람별, 조건에 따른 일정기준 설정이 대단히 어려우나, 본 발명은 이러한 상황에 따른 일정한 룰을 만들어 적절하게 처리하여 채널 절체 온오프를 행하므로 스피커를 통한 최적합한 음성 방출이 가능하다.

둘째, 일반 장비로부터 출력되는 음성과 사람의 실제 목소리와는 차이가 많은바 자연적으로 들리는 소리만으로는 쉽게 차이점을 식별할 수 없는 점에 착안하여 이들 간의 차이를 차별화하여 인식할 수 있는 근거를 토대로 채널 절체 온오프를 행하므로 스피커를 통한 최적합한 음성 방출이 가능하다.

4. 강의실내 일정공간을 이동하면서 강의하는 강사의 위치를 마이크의 음성신호 감지값을 토대로 추적하여 복수 개의 마이크로부터 수집되는 음성신호값을 비 교하고 상대적으로 큰 값을 갖는 마이크에 해당하는 채널로 절체시켜 동작하므로 스피커를 통한 최적합한 음성 방출이 가능하다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 음향 자동 스위칭 시스템의 기본 동작 원리도, 도 2는 본 발명의 음향 자동 스위칭 시스템의 구성 블록도, 도 3은 본 발명의 CPU에 저장 관리되는 데이터베이스 구성, 도 4a 및 도 4b는 하울링 또는 음악 동작시 채널 동작도, 도 5a 및 도 5b는 동일채널 사용시 채널 동작도, 도 6a 내지 도 6d는 강사가 움직일 경우 채널 동작도, 도 7은 강사가 움직임없이 일정위치에 서서 강의할 경우를 도시한 도면, 도 8은 강사가 랜덤하게 움직이면서 강의할 경우를 도시한 도면, 도 9는 본 발명의 동작 흐름도이다.

도 1에 도시한 바와 같이 본 발명의 음성 자동 스위칭장치는 천정(벽 혹은 다른 장소라도 무방하다)에 설치된 복수 개의 마이크(10)에 대응하여 온, 오프되는 복수 개의 채널(CH1 ~ CH8)(채널은 확장 구성될 수 있다)이 장치에 구성되어 있다. 따라서 복수 개 마이크에 각각 수집되는 음성의 크기에 따라 대응하는 채널이 선택적으로 온오프되어 최적의 음성이 스피커를 통해 방출된다.

본 발명에서는 상기 채널을 기본적으로 8CH을 구성하여 운용하는 것으로 하였으나, 링크 케이블을 이용하여 16CH 혹은 그 이상까지 확장가능하며, 직병렬로 확장하면 최대 64CH 까지 연장운용이 가능하다.

본 발명의 동작시 천정에 일정간격으로 설치된 마이크(10)를 통한 음성 수집시 지속적으로 하나의 마이크에만 강사의 음성이 수집되는 경우에는(강사가 강의실내 일정공간을 이동하지 않고 한 위치에서만 강의할 경우) 그 해당 마이크에 대응하는 채널만 온된 상태를 유지하면 되므로 별다른 문제가 없다.

그러나 강사의 이동에 따라 크기가 다른 두 개 이상의 음성신호가 복수 개 마이크를 통해 수집되는 경우 해당 채널들을 선택적으로 온오프하여 최적의 음성이 스피커를 통해 방출되도록 해야 하는바 이 같은 경우 채널 절체 클릭음이 스피커를 통해 들린다거나 마이크 상호 간섭으로 인한 하울링이 발생하는 등의 문제가 있을 수 있다.

따라서 이 경우 복수 개 채널의 선택적인 온오프 절체가 보다 원활하게 이루어짐으로써 보다 깨끗한 강사의 음성을 스피커를 통해 들려줄 수 있도록 하는 것이 본 발명의 핵심기술인바, 본 발명은 도 2에 도시한 바와 같이 크게 음성신호 수집방출부(100)와 CPU(200)로 이루어진다.

본 발명의 음성신호 수집방출부(100)는 복수 개의 마이크(10, 11, 13)로부터 입력되는 음성신호를 수집하여 일정레벨로 증폭하고 최적합한 채널 절체가 이루어지도록 음성정보를 제공하는 부분으로, 강의실에서 강사의 음성을 수집하여 음성신호로 변환하는 복수 개의 마이크(10~13)로부터 입력되는 음성신호를 수신하는 음성신호수신부(20)와, 상기 음성신호수신부(20)에서 수신된 음성신호를 후술하는 비교분석의 용이를 위해 일정레벨로 증폭하는 증폭부(30)와, 상기 증폭부(30)에서 일정레벨로 증폭된 음성신호에 포함된 필요없는 신호(잡음 및 바람소리 등)를 제거하는 필터부(40)와, 상기 필터부(40)에서 필터링된 음성신호를 정류(전파정류)하는 정류부(50)와, 상기 정류부(50)를 통과한 음성신호의 전체적인 진동수를 조절하는 EQ제어부(60)와, 강사의 음성을 최적합하게 수집하여 방출할 수 있는 마이크 채널만 온시키고, 나머지 마이크 채널은 훼이딩되도록 하고, 상기 정류부(50)를 통한 음성신호에 의해 복수 개의 마이크 채널을 선택적으로 온오프할 때 잡음이 발생치 않도록 각 단계별로 1 ~ 2dB 간격으로 세부 절체하는 채널절체레벨 제어부(70)로 구성된다.

상기 구성에서 음성신호수신부(20), 증폭부(30), 필터부(40), 정류부(50)는 음성신호 수집부에 해당하며, EQ제어부(60) 및 채널절체레벨 제어부(70)는 음성신호방출부에 해당하는 것으로 실질적으로 채널절체레벨 제어부(70)는 CPU(200)에서의 음성신호 처리결과에 따라 CPU(70)의 제어에 의해 동작하는 구성부분이다.

상기 증폭부(30)는 복수 개의 마이크(10)로부터 입력되는 강사의 음성신호에 대한 비교 분석의 용이성을 위해 약 20dB 레벨로 증폭한다.

상기 필터부(40)는 강사의 음성신호에 포함된 신호 중 바람 소리와 잡음에 해당하는 모든 소리는 제거하고, 표현성이 강한 2~3KHz 대의 신호를 가장 크게 인식할 수 있도록 선택적인 특성을 가진 필터를 적용한다.

상기 정류부(50)는 음성신호 2KHz 기준 1.5 Cycle 내에서 인식할 수 있는 값까지 빠르게 변환(1ms 이하)시키고 인식이 편리하도록 리플이 적은 정류기를 사용하며, 낮은 드레스홀드 전압(0.1V 이상) 구현이 가능하여 정확한 신호 인식이 가능토록 한다.(일반소자 : 0.6V, 특수소자 : 0.1V)

본 발명의 주요 구성인 CPU(200)는 인식된 강사의 아날로그 음성신호를 비교가 용이하도록 디지털신호인 데시벨값으로 변환하는 A/D콘버터(201); 상기 A/D콘버터(201)에서 변환된 디지털 음성신호를 연산하는 연산기(202); 및 상기 연산기(202)로부터 음성신호를 입력받아 채널 절체 기준값과 비교하는 비교기(203)로 구성되어, 상기 음성신호 수집방출부(100)로부터의 음성신호를 토대로 강사의 음성을 최적합하게 수집하는 마이크 채널을 식별 판단하도록 도 3에 도시한 바와 같이 데이터베이스를 저장 관리하는바, 음압기준값, 마이크신호 입력값(현재 마이크 기준), 신호증폭값(출력레벨), 입력전압(신호정류값), ADC계수값, dBV값, 단순근사화값(채널 선택 기준값), 환경에 따른 저레벨 적용 또는 저레벨 무시 별로 채널 선택 연산값을 각각 데이터베이스화하여 저장함으로써 음성신호에 따른 최적합한 마이크 채널의 선택적인 온오프 절체 동작이 행해지는 기준을 제시한다.

이 같이 구성된 본 발명의 CPU(200)는 상기 음성신호 수집방출부(100)로부터의 음성신호를 토대로 강사의 음성을 최적합하게 수집하는 마이크를 식별 판단하고, 그에 해당하는 채널을 각각 열고 닫으며(온오프 시키며), 사용환경(조용한 환경, 시끄러운 환경 등)에 따라 음성신호 훼이드 인/아웃 기울기를 각 채널마다 달리 조정하여 주도록 프로그래밍된다.

본 발명의 CPU(200)는 도 3에 도시한 바와 같이 인식된 강사의 아날로그 음성신호를 내부 A/D콘버터(201)를 이용하여 디지털신호로 변환하고(입력된 아날로그 음성신호를 1초에 2000 번 정도 읽어서 레지스터에 저장하도록), 저장된 아날로그신호값을 비교 가능한 데이터로 인식하기 위해 10bit(1014) 값을 데시벨신호값으로 간편화한 후 연산기(202)에서 약 2ms 단위로 값을 만들어 내부 비교기(203)에서의 비교가 행해지도록 함으로써 복수 개의 마이크간 음성신호 크기 비교가 용이하도록 한다.

상기 비교기(203)의 동작을 예를 들어 설명하면, 연산기(202)로부터 입력된 값을 바람직하게는 8회 반복 비교하여 복수 개의 마이크로부터 입력되는 음성신호가 가장 큰 마이크 채널을 판단하는 기준을 제시하며, 하나의 마이크 채널이 선택되면 먼저 선택되어 동작중인 채널의 사용값을 설정값(채널 절체 기준값)과 비교하여 설정값보다 같거나 크면 상기 선택된 채널로 절체시키고, 설정값 보다 작으면 현재의 채널 동작 상태를 그대로 유지하도록 한다. 비교기(203)의 비교결과값을 토대로 한 복수 개의 마이크 채널의 선택적인 온오프는 물론 CPU(200)의 제어에 의해 채널절체 레벨 제어부(70)를 통해 가능하다.

상기와 같은 비교기(203)의 반복 비교동작은 불필요한 채널 변동을 방지하기 위한 것으로, 비교기(203)는 20ms 간격으로 비교동작을 반복하여 비교의 정확성을 높인다. 한편 상기 비교 기준값은 복수 개 채널간의 레벨 차이와 음성과 상관성이 적은 바람소리 또는 잡음으로부터 회피할 수 있는 기능을 가진다.

상기 비교기(203)의 설정값은 채널간 레벨차가 분명치 않은 경우가 많으므로 예를 들어 2dB, 4dB 또는 6dB로 각각 설정하여, 채널 절체레벨 2dB은 조용한 환경, 4dB은 일반적으로 무난한 환경, 6dB은 강사와 마이크가 가깝거나 레벨 차이가 확실하여 사용환경이 좋을 때 등으로 구분하여 사용자에 의해 설정가능토록 한다.

이때 상술한 환경은 여러 가지 다양하게 기준을 설정하여 선택적으로 딥스위 치를 동작시켜 본 발명의 기술에 적용시킬 수 있으며, 환경은 예를 들어 마이크 원거리 강의실이면서 조용한 환경이고 순서적 회의, 일반 강의실로 고성능 핸드 마이크 사용 환경, 잡음 및 사용 환경이 열악한 곳으로 일반 핸드 마이크 사용 환경 등 다양하게 기준을 정할 수 있을 것이다.

또한 노이즈 및 잡음변별레벨은 일정레벨 이하 레벨 적용 및 무시모드로써 노이즈 및 잡음변별레벨 0dB 또는 12dB로 설정되며, 0dB은 조용한 환경에서 사용하여 먼 거리에서의 음성신호로도 동작되는 레벨이고, 12dB은 시끄러운 환경에서 안정적인 운용을 원할 때 작은 잡음은 철저히 무시하는 레벨이다.

상술한 바와 같이 비교기(203)의 비교결과에 따른 채널의 선택적인 온오프를 위해서는 절체되어야 할 채널에 대응하는 마이크를 통해 수집되는 강사의 음성이 사용환경에 따라 현재의 마이크 채널 레벨보다 각각 2/4/6dB 이상이어야 하며, 그 시간은 450ms 이상이어야 한다.

또한 사용중인 채널이 500ms 이상 무음 또는 저음 상태를 유지할 경우 일정한 음량으로 최소 5초 이상 사용상태로 판단될 경우에는 다른 채널로 절체되도록 하며, 음량 차이를 두면서 사용시에는 현재의 채널을 계속 사용하도록 한다.

또한 현재 동작중인 채널 레벨보다 설정값 이상의 신호가 20ms 이상 지속될 경우 CPU(200)에서 해당 채널이 인식되어 채널 절체 여부를 판단토록 한다. 한편 본 발명에 따른 채널 스위칭(절체) 작업은 절체시 불필요한 잡음이 생기지 않아야 하고, 음량 레벨저하 등이 없어야 하며(이질감 또는 하울링을 만들 수 있으므로), 음성신호의 지연 또는 단절현상이 없어야 한다.

따라서 이를 위해 17개의 다단계 스위치를 사용하되, 각기 다른 스위칭 값을 사용하여 각 스위치마다 다른 Dimming 값을 구현토록 한다. 이 경우 디밍은 10ms 이하의 시간내에 행해지도록 한다.

이때 상술한 바와 같이 채널의 최소 유지시간은 450ms로, 그 이상이 되어야 다른 채널로 절체 될 수 있는 조건이 되며, 채널의 최소 유지시간은 5초로서 5초 이상 음성신호가 없으면 dim out 된다.

이 경우 복수 개 마이크를 통해 수집되는 음성신호의 선택적인 Fade in/Fade out 동작을 위해서는 최적합한 음성수집을 위한 마이크 채널은 빠르게 동작시키되, 훼이드 아웃시키려는 마이크 채널은 서서히 오프시키는 것이 중요하다.

또한 선택적인 채널 온오프시 음량 레벨 증가 또는 감쇠없이 동작 구현이 가능토록 하며, 복수 개 채널이 겹치는 부분에서의 증가 및 감쇠부분에 대한 합리적 처리가 가능토록 해야 한다.

이 같은 원활한 운용을 위해 본 발명에서는 상술한 바와 같이 20ms 이하의 신속한 검출이 가능한 신호검출기, 10ms 이하의 Fast Dimming 기능, 최소 유지 시간이 450 ms 이상 되어야 다른 채널 선택 가능, 채널 최소유지시간이 5초(5초 이상 신호가 없으면 DIM OUT 상태가 된다)가 되도록 한다.

(실시예)

상기와 같이 구성된 본 발명의 음성 자동 스위칭장치의 실시예를 상세히 설명한다.

도 1에 도시한 바와 같이 본 발명의 음성 자동 스위칭장치는 천정에 설치된 복수 개의 마이크(10, 11, 12)에 대응하는 채널을 8개 구성하고(CH1~CH8), 강사의 강의실내 움직임에 따라 가장 적합하게 음성을 수집할 수 있는 마이크채널만 온되도록 하는 것이 바람직하다.

강사가 거의 움직임이 없이 일정한 위치에서 강의할 경우에는 선택적인 채널의 온오프 기술이 간단해질 수 있으나, 중복 위치 즉 연속적으로 움직이면서 강의를 할 경우 복수 개의 마이크로부터 동시에 음성신호가 수집될 수 있으므로 이 경우에는 복수 개 채널의 상태를 선택적으로 온오프시켜, 최적의 음성이 방출될 수 있는 마이크 채널만 온 상태를 유지시킬 필요가 있게 된다.

만일 두 개 이상의 마이크를 통해 음성신호가 동시에 수집되는 경우 각각의 마이크를 통해 수집되는 음성신호의 크기가 다를 수 있으므로 이들 마이크를 통해 수집되는 음성신호의 총합이 미리 설정된 값을 벗어나지 않고 설정 범위내에서 유지되도록 하는 것이 중요하다.

강사의 위치가 어느 하나의 마이크에서 다른 하나의 마이크로 완전히 옮겨갈 경우를 가정하면, 강사와 멀어지는 마이크를 통해서는 음성신호가 서서히 작게 수집되고 강사와 가까워지는 마이크를 통해서는 서서히 음성신호가 크게 수집되므로 이러한 상황 발생시 두 개 이상의 마이크에 대응하는 복수 개의 채널 상호간의 절체가 스무스하게 이루어져야만 채널간 절체 클릭음이나 기타 잡음 등이 포함되지 않는 깨끗한 음성을 스피커를 통해 방출할 수 있는 것이다.

여러 가지 상황에 따른 채널 절체 원리를 도 4 내지 도 6에 도시하였는바, 도 4에 도시한 바와 같이 예를 들어 두 개 이상의 마이크 상호 간섭에 따른 하울링 또는 음악 동작시 이러한 상태가 연속 유지될 경우(도 4a) CPU(200)에서 각각의 마이크 채널에 해당하는 음성신호값을 비교하여 현재 동작중인 채널을 대략 5초간 유지시킨 후 다른 채널로 절체하는 동작을 수행한다.(도 4b) 이러한 경우를 강사의 위치로 나타내면 도 7에 도시한 바와 같다.

이러한 상태는 강사의 움직임에 상관없이 발생할 수 있으나, 대부분 강사의 움직임에 따라 두 개 이상의 마이크를 통해 동시에 음성이 수집되어 상호간섭하는 것이므로 CPU(200)에서는 이 같은 상태가 판단되면 대략 5초간의 시간여유를 두면서 채널을 절체하도록 하는 것이다.

즉 연산기(202)에서 연산된 각각의 마이크로부터의 음성신호의 크기가 비교기(203)에서의 비교결과 채널 데시벨값이 서로 비슷할 경우 즉시 다른 채널로 절체되지 않고 일정시간 여유를 두고 절체되는 것이다.

도 5에 도시한 바와 같이 동일채널을 이용할 경우에는(도 5a) 일정한 위치에서 강사의 움직임이 전혀 없이 혹은 움직임이 있더라도 극히 미세하여 다른 마이크에서는 강사의 음성이 만족할 수 있을 정도로 수집되지 않는 경우이므로 이 경우에는 어느 하나의 채널이 동작 고정되도록 한다.(도 5b)

즉 연산기(202)에서 연산된 각각의 마이크로부터의 음성신호의 크기가 비교기(203)에서의 비교결과 다른 채널보다 데시벨값이 설정값 이상 크면 다른 채널로의 절체없이 현재 마이크 채널이 계속 온되어 있는 것이다. 이러한 경우를 강사의 위치로 나타내면 도 8에 도시한 바와 같다.

도 6에 도시한 바와 같이 강사가 랜덤하게 움직이면서 강의를 할 경우(도 6a, 도 6b 및 도 6c) 복수 개의 채널이 연속으로 절체되면서 온된다.(도 6d) 이 경우에는 상술한 바와 같이 CPU(200)가 연산기로부터 입력된 값을 8회 반복 비교하여 음성신호가 가장 큰 채널을 판단하고, 하나의 채널이 선택되면 먼저 사용 중이던 값과 비교하되 설정값과 비교하여 설정값보다 크면 다른 채널로 절체시키고, 설정값 보다 작으면 본래의 채널을 그대로 유지시키되, 채널 동작의 활성화를 위해 채널이 절체되어야 할 경우에는 강사의 음성이 2dB, 4dB, 6dB 50ms 이상이어야 한다. 이 경우를 강사의 위치로 나타내면 도 7에 도시한 바와 같다.

한편 상기 도 4 내지 도 8에 도시한 동작 상태는 상술한 바와 같이 강의실 및 그 주위가 조용할 경우, 시끄러울 경우 및 중간일 경우 등으로 세분화하여 미리 설정된 상태에 따라 마이크 채널 절체레벨 기준값을 기준으로 강사의 음성신호 감지값과 비교하여 그 비교결과에 따라 행해지게 된다. 노이즈 및 잡음변별에 따른 동작 또한 마찬가지이다.

상술한 본 발명은 특정한 실시예를 들어 설명하였으나 본 발명은 이에 한정하는 것은 아니며, 본 발명의 범주를 벗어나지 않는 범위내에서는 수정 및 변형실시가 가능하다. 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 기재된 바에 따른다.

도 1은 본 발명의 음성 자동 스위칭시스템의 기본 동작 원리도.

도 2는 본 발명의 음성 자동 스위칭시스템의 구성 블록도.

도 3은 본 발명의 CPU에 저장 관리되는 데이터베이스 구성.

도 4는 하울링 또는 음악 동작시 채널 동작도로써

도 4a는 입력되는 음성신호를 도시한 그래프,

도 4b는 채널 동작도.

도 5는 동일 채널 계속 사용시 동작도로써

도 5a는 입력되는 음성신호를 도시한 그래프,

도 5b는 채널 동작도.

도 6은 다른 채널로의 절체 동작도로써

도 6a, 6b 및 6c는 각각 마이크를 통해 수집되는 음성신호에 따른 채널 절체 흐름을 도시한 도면,

도 6d는 채널 동작도.

도 7은 강사가 움직임없이 일정위치에 서서 강의할 경우를 도시한 도면.

도 8은 강사가 랜덤하게 움직이면서 강의할 경우를 도시한 도면.

도 9는 본 발명의 동작흐름도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 마이크 20 : 음성신호수신부

30 : 증폭부 40 : 필터부

50 : 정류부 60 : EQ제어부

70 : 채널절체레벨 제어부 80 : 스피커

200 : CPU 201 : A/D콘버터

202 : 연산기 203 : 비교기

Claims

복수 개의 마이크(10, 11, 12)로부터 입력되는 음성신호를 토대로 채널의 선택적인 절체가 이루어지도록, 강사의 음성을 수집하여 음성신호로 변환하는 복수 개의 마이크(10, 11, 12)로부터 입력되는 음성신호를 수신하는 음성신호수신부(20); 상기 음성신호수신부(20)에서 수신된 음성신호를 증폭하는 증폭부(30); 상기 증폭부(30)에서 증폭된 음성신호에 포함된 잡음 및 바람소리를 제거하는 필터부(40); 상기 필터부(40)에서 필터링된 음성신호를 전파정류하는 정류부(50); 상기 정류부(50)를 통과한 음성신호의 진동수를 조절하는 EQ제어부(60); 강사의 음성을 수집하여 방출할 수 있는 마이크 채널만 온시키고, 나머지 마이크 채널은 서서히 훼이딩되도록 하며, 상기 정류부(50)를 통한 음성신호에 의해 마이크 채널의 선택적인 온오프시 잡음이 발생치 않도록 각 단계별로 1 ~ 2dB 간격으로 세부 절체하는 채널절체레벨 제어부(70)로 구성된 음성신호 수집방출부(100); 및

상기 음성신호 수집방출부(100)로부터의 음성신호를 입력받아 복수 개의 마이크로부터 수집되는 음성신호를 검출하여 강사의 음성을 수집할 수 있는 마이크 채널을 온오프시키기 위하여 음성신호 훼이드 인/아웃 기울기를 각 채널마다 달리 조정하여 주도록 프로그래밍된 CPU(200)로 이루어진 것을 특징으로 하는 음성 자동 스위칭시스템.
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제1항에 있어서, 상기 CPU(200)는

강사의 아날로그 음성신호를 디지털신호인 데시벨값으로 변환하는 A/D콘버터(201);

상기 A/D콘버터(201)에서 변환된 디지털 음성신호를 연산하는 연산기(202); 및

상기 연산기(202)로부터 음성신호를 입력받아 채널 절체 기준값과 비교하고, 비교결과 먼저 동작 중이던 채널의 음성신호 디지털신호값이 기준값보다 크면 현재의 채널 온 상태를 유지시키고, 작으면 다른 채널로 절체시키도록 하는 비교기(203)로 구성된 것을 특징으로 하는 음성 자동 스위칭시스템.
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제4항에 있어서, 상기 연산기(202)로부터 비교기(203)에 입력된 음성신호 디지털신호값은 8회 반복 비교되어 음성신호가 가장 큰 채널을 선택토록 하는 것을 특징으로 하는 음성 자동 스위칭시스템.
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제1항에 있어서, 상기 CPU(200)는 조용한 환경, 일반적인 환경, 강사와 마이크가 가까워서 레벨차이가 확실한 환경에 따라 채널 절체레벨 기준값 및 잡음변별 기준값이 달리 설정된 것을 특징으로 하는 음성 자동 스위칭시스템.
제8항에 있어서, 상기 채널 절체레벨 기준값은 2dB, 4dB, 및 6dB로 각각 설정된 것을 특징으로 하는 음성 자동 스위칭시스템.
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제8항에 있어서, 상기 잡음 변별 기준값은 0dB 및 12dB로 각각 설정된 것을 특징으로 하는 음성 자동 스위칭시스템.
제1항에 있어서, 상기 채널 절체는 잡음 및 음량 레벨저하가 발생치 않도록 다단계 스위치에 의해 구현되는 것을 특징으로 하는 음성 자동 스위칭시스템.
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제1항에 있어서, 상기 CPU(200)는 상기 음성신호 수집방출부(100)로부터의 음성신호를 토대로 강사의 음성을 수집하는 마이크를 식별 판단하도록 음압기준값, 마이크신호 입력값, 신호증폭값, 입력전압, ADC계수값, dBV값, 채널 선택 기준값인 단순근사화값 별로 채널 선택 연산값을 각각 데이터베이스화하여 저장한 것을 특징으로 하는 음성 자동 스위칭시스템.
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제12항에 있어서, 상기 다단계 스위치는 17개의 다단계 스위치를 사용하며, 디밍은 10ms 이하의 시간내에 행해지도록 하는 것을 특징으로 하는 음성 자동 스위칭시스템.
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