KR101063032B1 - 노이즈 저감 방법 및 장치 - Google Patents

노이즈 저감 방법 및 장치 Download PDF

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KR101063032B1
KR101063032B1 KR1020050029946A KR20050029946A KR101063032B1 KR 101063032 B1 KR101063032 B1 KR 101063032B1 KR 1020050029946 A KR1020050029946 A KR 1020050029946A KR 20050029946 A KR20050029946 A KR 20050029946A KR 101063032 B1 KR101063032 B1 KR 101063032B1
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가즈히꼬 오자와
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소니 주식회사
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Abstract

드럼 장치로부터 발생하는 회전 노이즈나 디스크 장치로부터 발하는 씨크 노이즈의 저감 외에 노이즈 감지 센서에 의한 터치 노이즈나 클릭 노이즈를 저감한다. 본 발명의 노이즈 저감 장치는, 음성 신호에 포함되는 노이즈 발생원으로부터 혼입하는 노이즈의 발생 기간에 대응한 노이즈 타이밍 신호를 생성하는 컴퍼레이터(13)와, 음성 신호로부터 노이즈를 제거하는 갭 기간을 생성하는 갭 시간 생성 수단(17)과, 음성 신호와 노이즈 제거 신호를 전환하여 출력하는 전환 스위치(SW18)와, 음성 신호의 신호 레벨을 검출하는 레벨 검출 수단(15)과, 레벨 검출 수단(15)으로부터의 신호 레벨로부터 인간의 청각 상에서 마스킹되는 갭 기간을 판정하는 마스킹량 판정 수단(16)을 구비하고, 노이즈 타이밍 신호의 노이즈 발생 기간 내에서 갭 기간에 대응하는 기간은 노이즈 제거 신호로 전환하여 출력하고, 갭 기간 이외에서는 음성 신호를 출력한다.
음성 신호, 갭 기간, 마스킹, 크로스 페이드, 쇼크 노이즈

Description

노이즈 저감 방법 및 장치{METHOD OF AND APPARATUS FOR REDUCING NOISE}
도 1은 적응 필터에 의한 노이즈 저감 블록예를 도시하는 도면.
도 2는 본 발명의 노이즈 저감 블록예 1을 도시하는 도면.
도 3은 적응 필터에 의한 노이즈 저감 방식을 도시하는 도면.
도 4는 본 발명의 노이즈 저감 방식을 도시하는 도면.
도 5는 본 발명의 노이즈 저감 블록예 2를 도시하는 도면.
도 6은 비동시 마스킹에 의한 보간 작용 1을 도시하는 도면.
도 7은 비동시 마스킹에 의한 보간 작용 2를 도시하는 도면.
도 8은 비동시 마스킹에 의한 보간 작용 3을 도시하는 도면.
도 9는 본 발명의 노이즈 저감 블록예 3을 도시하는 도면.
도 10은 본 발명의 노이즈 저감 블록예 4를 도시하는 도면.
도 11은 갭 시간 생성 수단을 도시하는 플로우차트.
도 12는 본 발명의 노이즈 저감 블록예 5를 도시하는 도면.
도 13은 본 발명의 노이즈 저감 블록예 6을 도시하는 도면.
도 14는 본 발명의 노이즈 저감 블록예 7을 도시하는 도면.
도 15는 노이즈 저감예를 도시하는 도면, 도 15a는 타깃 노이즈 신호, 도 15b는 센서 출력, 도 15c는 노이즈 저감 출력.
도 16은 본 발명의 노이즈 저감 블록예 8을 도시하는 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 마이크
2 센서
3 증폭기
4 증폭기
11 노이즈 제거 수단
13 컴퍼레이터
14 기준 레벨 입력 단자
15 레벨 검출 수단
16 마스킹량 판정 수단
17 갭 시간 생성 수단
18 스위치
20 DSP 마이크로 컴퓨터
21 서보 신호
22 노이즈 타이밍 신호
25 자기 헤드
26 하드디스크
27 스핀들 모터
28 VCM
29 위치 제어 신호
31, 32 마이크
30 노이즈 추출 수단
37, 38 노이즈 제거 수단
35, 36 가산기
39, 40 스위치
50, 51 대역 분할 수단
52, 53 노이즈 제거 수단
54, 55 스위치
58, 59 레벨 검출 수단
56 가산기
60 마스킹량 판정 수단
62, 63 갭 시간 생성 수단
70 크로스 페이드 전환 수단
[특허 문헌1] 특개2002-74673호 공보
[특허 문헌2] 특개2002-251823호 공보
[특허 문헌3] 특개평8-124299호 공보
[특허 문헌4] 특개평7-311903호 공보
[특허 문헌5] 특개평8-153365호 공보
본 발명은, 예를 들면, 디지털 가전 기기에 내장되어 소형 마이크로폰으로부터 수록되는 음성 신호의 노이즈 저감을 행하는 노이즈 저감 방법 및 장치에 관한 것이다.
비디오 카메라, 디지털 카메라, IC 레코더 등에서 본체에 소형 마이크로폰을 내장하는 디지털 가전 기기는, 최근 점점 소형화가 이루어지고 있고, 수록 시에서 용이하게 마이크로폰 부근에 닿거나, 각종 기능 SW의 클릭 조작에 의해, 캐비닛을 전파한 노이즈가 마이크로폰에 혼입하고, 재생 시에 듣기 거북한 터치 노이즈나 클릭 노이즈가 발생하는 경우가 많다. 또한 기기에 내장하는 테이프 장치나 디스크 장치 등의 기록 장치와 내장 마이크로폰은 근접하고, 기록 장치로부터 발생하는 진동 노이즈나 음향 노이즈가 용이하게 마이크로폰에 입력되는 문제도 발생하고 있다.
그리고 종래로부터 이들의 노이즈를 저감하기 위해, 내장 마이크로폰의 마이크 유닛을 캐비닛으로부터 고무 댐퍼 등의 인슈레이터로 뜨게 하는 구조를 취하거나, 또한 고무 와이어 등으로 마이크 유닛을 공중에 띄우는 구조를 취함으로써, 캐비닛으로부터 전달되는 진동을 흡수하고 마이크 유닛에 이들의 노이즈가 전달되지 않도록 했다. 그러나 이 방법으로도 모든 진동을 억제할 수는 없으며, 강 진동이나 진동 주파수에 따라서는 인슈레이터의 효과가 없거나, 반대로 고유의 주파수에 서 공진 진동하는 경우도 있어, 구조 설계가 어렵고, 비용 절감이나 소형화의 저해 요인으로 되고 있다.
이것에 대하여, 각종 노이즈 제거 방법에 대하여 제안이 되어 있지만(특허 문헌1~5 참조), 상기한 노이즈는, 캐비닛을 전파하는 진동에 의한 것 뿐만 아니라, 진동과 함께 공기중을 소리로서 전파하는 음향 노이즈도 동시에 발생하고 있고, 이것에 의해 마이크 유닛으로의 노이즈 전달 경로는 복잡해지고, 종래의 패시브한 방법으로는 저감에 한계가 있어, 촬영자가 만족할 수 있는 레벨에는 달하지 않았다.
그런데 본 출원인은, 특원2002-367234호, 특원2003-285294호(노이즈 저감 장치 및 방법)에서, 마찬가지의 목적으로 노이즈 저감 방법을 제안하고 있다. 이들 선원에서는 모두 적응 필터를 이용하여 유사 노이즈 신호를 생성하고, 노이즈를 포함하는 음성 신호로부터 이 유사 노이즈 신호를 감산함으로써 노이즈 저감을 실현했다.
그러나 이것에 이용하는 적응 필터는, 근사한 노이즈 신호가 광대역화 할수록, 또한 연속하는 일 구간의 시간이 길어질수록, 필요한 탭 수가 많아지는 경향이 있다. 예를 들면 샘플링 주파수 48kHz에서, 나이키스트 주파수까지의 대역에서, 10mS 구간의 노이즈 파형을 근사하려고 하면 480탭 정도의 적응 필터가 필요하게 된다.
따라서 이 연산 처리에 1 샘플 당 탭 수의 수배의 곱합 연산이 필요로 되기 때문에, 연산 규모가 증대하고, 큰 로직 회로나 고속의 DSP(Digital Signal Processor) 등의 하드웨어가 필요했다. 또한 연산 처리에 의한 시간 지연도 무시할 수 없고, 음성 신호도 동시에 지연시킬 필요가 발생하기 때문에, 리얼타임으로 수음할 수 없는 경우가 있었다.
따라서 본 발명은 이와 같은 문제점을 감안하여 이루어지는 것으로, 선원과 같은 적응 필터를 이용하지 않고, 인간의 청각에 의한 마스킹 효과를 이용함으로써, 소형의 연산 규모로, 지연도 거의 발생하지 않고, 효과적으로 노이즈 저감을 행하는 것이다.
또한 본 발명에서 타깃으로 하는 노이즈는, 상기한 바와 같은 터치 노이즈, 클릭 노이즈와 같이 진동을 수반하는 순간 발생적인 노이즈이고, 또한 기록 장치로부터 발생하는 진동 노이즈도 스핀들 모터에 의해 항상 발생하는 노이즈가 아니며, 예를 들면 디스크 장치에서의 자기 헤드나 광학 픽업에 의한 씨크음 등의 순간적으로 발생하는 노이즈이다. 여기서 이하에 선행 기술에 대한 본 발명의 상위점에 대하여 서술한다.
특허 문헌1에 기재된 음성 기록 장치는, 디스크 기록 매체의 광 픽업의 이동 시에 발생하는 노이즈를, 마이크로부터의 음성 신호로부터 노이즈 발생 시에 감쇠시켜 기록하는 발명이며, 본 발명의 해결하고자 하는 과제와 일치하지만, 본 발명과 같은 인간의 청각에 의한 마스킹 효과를 이용하고 있는 것은 아니다.
또한, 특허 문헌2에 기재된 연속 정보 기록 장치는, 디스크 장치의 씨크 시의 노이즈를, 집음 수단으로부터의 음성 신호로부터 차단 혹은 감산하는 발명이다. 선원은 차단 기간을, 음성 신호의 연속성을 유지하도록 차단 기간의 전후의 신호로 부터 근사 보간하도록 하고 있지만, 본 발명에서는 보간을 행하지 않기 때문에, 보간 회로는 불필요하고, 또한 인간의 청각에 의한 마스킹 효과를 이용하여 차단 기간을 가변하고 있다.
또한, 특허 문헌3에 기재된 기록 재생 장치는, 음성의 기록 재생 장치에서의, 가동부로부터의 노이즈의 혼입 기간을 전후의 음성 데이터로부터 예측한 보간 데이터와 치환함으로써 노이즈 저감을 행하는 것이지만, 본 발명에서는 보간을 행하지 않기 때문에, 보간 회로는 불필요하다.
또한, 특허 문헌4에 기재된 마이크로폰 내장형 자기 기록 장치는, 카메라 일체형 VTR의 자기 헤드에 의한 테이프 두드리는 음을, 그 노이즈 발생 타이밍만 전치 홀드하거나, 노이즈 대역을 트랩한 신호로 전환하여 노이즈 저감을 행하는 것이지만, 본 발명에서는 인간의 청각에 의한 마스킹 효과를 이용하고 있기 때문에 차단 기간을 보간할 필요가 없다.
또한, 특허 문헌5에 기재된 마이크로폰 내장형 자기 기록 장치는, 카메라 일체형 VTR의 자기 헤드에 의한 테이프 두드리는 음을, 음성 신호 레벨이 기준 레벨보다도 작은 경우에만 음성 신호로부터 노이즈 저감을 행하는 것이지만, 본 발명에서는 인간의 청각에 의한 마스킹 효과를 이용하여 차단 기간을 가변하고 있다.
이상의 선행 기술은, 주로 드럼형 자기 기록 장치로부터 발하는 회전 노이즈나 디스크형 기록 장치로부터 발하는 씨크 노이즈를 저감하는 것이지만, 본 발명은 이에 덧붙여서 노이즈 감지를 위한 센서를 구비하기 때문에 터치 노이즈나 클릭 노이즈 등도 저감하는 것을 목적으로 하고 있다.
상기 과제를 해결하고, 본 발명의 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 노이즈 저감 장치는, 1개 이상의 음성 신호와, 상기 음성 신호에 포함되는 노이즈 발생원으로부터 혼입하는 노이즈의 발생 기간에 대응한 노이즈 타이밍 신호를 생성하는 노이즈 타이밍 생성 수단과, 상기 음성 신호로부터 노이즈를 제거하는 노이즈 제거 수단과, 상기 음성 신호와 상기 노이즈 제거 수단으로부터의 신호를 전환하여 출력하는 전환 수단과, 또한 상기 음성 신호의 신호 레벨을 검출하는 레벨 검출 수단과, 상기 레벨 검출 수단으로부터의 신호 레벨로부터 인간의 청각 상에서 마스킹되는 갭 기간을 판정하는 마스킹량 판정 수단을 구비하고, 상기 노이즈 타이밍 신호의 노이즈 발생 기간 내에서 상기 갭 기간에 대응하는 기간은 상기 전환 수단에서 상기 노이즈 제거 수단으로부터의 신호로 전환하여 출력하고, 상기 갭 기간 이외에서는 상기 음성 신호를 출력하는 것이다.
이것에 따르면, 소형 마이크로폰을 내장하는 디지털 가전 기기의 수록 시에 서의 쇼크 노이즈, 씨크 노이즈 등의 순발적으로 발생하는 노이즈를, 마이크로폰으로부터의 음성 신호로부터 노이즈 게이트하는 경우에, 인간의 청각 상의 시간 마스킹 효과를 이용함으로써 음성 신호도 동시에 게이트해도 혼란이 없도록, 게이트하는 갭 시간을 제어할 수 있다.
또한, 본 발명의 노이즈 저감 장치는, 1개 이상의 음성 신호와, 상기 음성 신호를 복수의 대역으로 분할하는 대역 분할 수단과, 상기 대역 분할 수단으로부터의 복수의 음성 신호에 포함되는 노이즈 발생원으로부터 혼입하는 노이즈의 발생 기간에 대응한 노이즈 타이밍 신호를 생성하는 노이즈 타이밍 생성 수단과, 상기 음성 신호로부터 노이즈를 제거하는 복수의 노이즈 제거 수단과, 상기 음성 신호와 상기 노이즈 제거 수단으로부터의 신호를 전환하여 출력하는 복수의 전환 수단과, 또한 상기 음성 신호의 신호 레벨을 검출하는 복수의 레벨 검출 수단과, 상기 레벨 검출 수단으로부터의 신호 레벨로부터 인간의 청각 상에서 마스킹되는 갭 기간을 판정하는 복수의 마스킹량 판정 수단을 구비하고, 상기 노이즈 타이밍 신호의 노이즈 발생 기간 내에서 상기 갭 기간에 대응하는 기간은 상기 전환 수단에서 상기 노이즈 제거 수단으로부터의 신호로 전환하여 출력하고, 상기 갭 기간 이외에서는 상기 음성 신호를 출력하고, 또한 복수의 대역으로부터의 신호를 가산하여 출력하는 것이다.
또한, 이것에 따르면, 음성 대역을 복수의 대역으로 분할하여, 각각의 대역마다 마스킹되는 갭 시간을 결정하고, 노이즈를 제거하고 대역 재합성함으로써, 대역마다 마스킹량을 판정할 수 있고 최적화하면서 노이즈 저감을 행할 수 있다.
또한, 본 발명의 노이즈 저감 장치는, 복수의 마이크로폰과, 상기 마이크로폰으로부터의 복수의 음성 신호의 차 성분을 출력하는 연산 수단과, 상기 연산 수단으로부터의 출력 신호에 포함되는 노이즈 발생원으로부터 혼입하는 노이즈를 추출하는 노이즈 추출 수단과, 또한 상기 노이즈의 발생 기간에 대응한 노이즈 타이밍 신호를 생성하는 노이즈 타이밍 생성 수단과, 상기 음성 신호로부터 노이즈를 제거하는 노이즈 제거 수단과, 상기 음성 신호와 상기 노이즈 제거 수단으로부터의 신호를 전환하여 출력하는 전환 수단과, 또한 상기 음성 신호의 신호 레벨을 검출 하는 레벨 검출 수단과, 상기 레벨 검출 수단으로부터의 신호 레벨로부터 인간의 청각 상에서 마스킹되는 갭 기간을 판정하는 마스킹량 판정 수단을 구비하고, 상기 노이즈 타이밍 신호의 노이즈 발생 기간 내에서 상기 갭 기간에 대응하는 기간은 상기 전환 수단에서 상기 노이즈 제거 수단으로부터의 신호로 전환하여 출력하고, 상기 갭 기간 이외에서는 상기 음성 신호를 출력하는 것이다.
또한, 이것에 따르면, 마이크로폰이 내장되는 소형 기기에서는, 복수의 마이크로폰이 근접하여 배치되지만, 이 경우에는 음성 신호에 대하여 기기 내부에서 발생하는 노이즈 신호는, 각 마이크로폰 사이의 상관성이 저하하기 때문에, 그 차 성분을 연산함으로써 특별히 센서를 사용하지 않아도 노이즈 신호가 추출 가능하다. 따라서 이 추출한 노이즈의 발생 기간을 검출함으로써 마찬가지로 노이즈 저감이 가능하게 되기 때문에, 노이즈 발생 시에만 노이즈 제거 수단으로부터의 신호로 전환함으로써 노이즈 저감이 이루어진 Rch 및 Lch 출력이 얻어진다.
<실시예>
비디오 카메라나 디지털 카메라 등의 마이크로폰(이하 마이크라 함) 내장 기기에서, 최근에는 기기의 소형화가 진행되고, 기기에 내장하는 테이프나 디스크에 의한 기록/재생 장치와 내장 마이크는 근접하고, 장치로부터 발생하는 메카니컬한 쇼크 노이즈가 용이하게 마이크에 입력되는 문제가 있다. 또한 마찬가지로 소형화에 의해, 촬영자는 카메라 촬영 중의 줌, 포커스 조작이나 카메라 기능 SW 등의 조작 시에, 부주의하게 내장 마이크 부근에 닿고, 캐비닛을 전파한 노이즈가 마이크에 혼입하고, 재생 시에 듣기 거북한 터치 노이즈나 클릭 노이즈가 발생하는 경우 가 많다. 또한 주위가 비교적 조용한 장소에서 촬영하는 경우에는, 내부 AGC(Automatic Gain Control) 회로에 의해 마이크 감도가 올라가기 때문에, 근소한 터치 노이즈나 클릭 노이즈라도 매우 귀에 거슬리게 되고, 또한 내장 마이크는, 일반적으로 무지향성 마이크 유닛을 연산 회로에 의해 유지향 특성을 갖게 하여 사용하고 있기 때문에, 유지향성 특유의 근접 효과에 의해, 이들의 노이즈 주파수 대역이 솟아오르고, 목적으로 하는 음성 신호보다도 두드러지는 경우가 있어, 문제가 많았다.
그리고 종래에는 이들의 노이즈를 저감하기 위해, 내장 마이크의 마이크 유닛을 캐비닛으로부터 고무 댐퍼 등의 인슈레이터로 뜨게 하는 구조를 취하거나, 또한 고무 와이어 등으로 마이크 유닛을 공중에 띄우는 구조를 취함으로써, 캐비닛으로부터 전달되는 진동을 흡수하여 마이크 유닛에 이들의 노이즈가 전달되지 않도록 했다. 그러나 이 방법에서도 모든 진동을 억제할 수는 없고, 강 진동이나 진동 주파수에 따라서는 인슈레이터의 효과가 없거나, 반대로 고유의 주파수에서 공진 진동하는 경우도 있어, 구조 설계가 어렵고, 비용 절감이나 소형화의 저해 요인으로 되어 있었다.
또한 상기한 쇼크 노이즈나 터치 노이즈에 의해 발생하는 노이즈는, 캐비닛을 따라 전달되는 진동에 의한 것 뿐만 아니라, 진동과 함께 공기중을 소리로서 전파하는 음향 노이즈도 동시에 발생하고 있으며, 이것에 의해 마이크 유닛으로의 노이즈 전달 경로는 복잡해지고, 종래의 패시브한 방법으로서는 저감에 한계가 있어, 촬영자가 만족할 수 있는 레벨에는 달하지 않았다.
먼저 도 1에 선원(특원2003-285294호)에서의 적응 필터에 의한 노이즈 저감 블록예를 도시하고, 특징을 설명한다. 마이크(1)는 임의의 마이크 유닛이고, 출력의 -측 단자는 회로의 GND에 접지되어 있고, +측 단자가 증폭기 AMP(3)에 접속되어, 출력 신호가 추출된다. 또한 센서(2)는, 그 -측 단자가 회로의 GND에 접지되어 있고, +측 단자가 증폭기 AMP(4)에 접속되고, 그 출력 신호가, 더욱 노이즈 추출 수단(6)에서 노이즈 대역 성분이 추출된다. 이 노이즈 추출 수단(6)은 LPF나 BPF로 구성되고, 진동 노이즈 대역을 추출하는 것이다. 그리고 그 진동 성분을 적응 필터(7)에 참조 입력 X로서 입력하고, 소정의 적응 알고리즘에 의해 유사 노이즈 신호 Y를 생성하고 출력한다.
또한 AMP(3)로부터의 음성 신호는 지연기(5)에 의해, 상기 노이즈 추출 수단(6)과 적응 필터(7)에 의한 처리 지연 상당의 지연을 실시하고, 가산기(8)의 +측 단자에 입력하고, -측 단자에 입력되는 상기 유사 노이즈 신호 Y와 위상을 맞추어 감산되어 출력 단자(9)로부터 출력된다. 또한 이 출력 신호는 적응 필터(7)에 오차 신호 E로서 귀환되고, 이 오차 신호가 항상 최소화되도록, 적응 필터(7)가 동작함으로써 단자(9)에는, 진동 성분이 저감된 음성 신호가 얻어진다.
그런데 상기한 적응 필터(7)는, 근사한 노이즈 신호가 광대역화 할수록, 또한 연속하는 일 구간의 시간이 길어질수록, 필요한 탭 수가 많아지는 경향이 있다. 예를 들면 샘플링 주파수 48kHz에서, 나이키스트 주파수까지의 대역에서, 10mS 구간의 노이즈 파형을 근사하려고 하면 480탭 정도의 적응 필터가 필요하게 된다. 따라서 이 연산 처리에 1 샘플당 탭 수의 수배의 곱합 연산이 필요하게 되기 때문 에, 연산 규모가 증대하고, 큰 로직 회로나 고속의 DSP(Digital Signal Processor) 등의 하드웨어가 필요했다. 또한 연산 처리에 의한 시간 지연도 무시할 수 없고, 음성 신호도 동시에 지연시킬 필요가 발생하기 때문에, 리얼타임으로 수음할 수 없는 경우가 있었다.
그러나 상기한 바와 같은 쇼크 노이즈나 터치 노이즈의 특징으로서, 시간적으로 항상 계속해서 발생하는 것이 아니며, 발생은 충격시에만 한정되기 때문에, 대략 수 mS~수십 mS의 시간에 순발적으로 발생하는 경우가 대부분이다. 본 발명에서는 선원과 같은 적응 필터를 이용하지 않아도, 인간의 청각에 의한 마스킹 현상을 이용함으로써, 소형의 연산 규모로, 지연도 거의 발생하지 않고, 효과적으로 노이즈 저감을 행하는 것이다.
여기서 인간의 청각 마스킹 현상에 대하여 설명한다. 인간의 청각은 큰 소음 중에서는, 사람의 목소리를 알아 듣기 어려워지는 것과 같이, 상대적으로 큰 소리의 그늘에 있는 작은 소리의 존재를 알아 차리지 못한다. 이러한 현상은 마스킹 현상이라고 하며, 옛날부터 연구가 이루어지고 있고, 주파수 성분이나, 음압 레벨, 지속 시간 등의 특성에 의존하는 것이 알려져 있지만, 아직 상세한 메카니즘은 연구중이다. 이 청각 마스킹 현상은 주파수 마스킹과 시간 마스킹으로 대별되고, 또한 시간 마스킹은 동시 마스킹과 비동시 마스킹(계시 마스킹라고도 한다)으로 나누어진다. 그리고 현재는 이 마스킹 현상을 이용하여 CD(컴팩트 디스크)의 오디오 신호를, 예를 들면 1/5~1/10로 압축하는 고능률 부호화 등에도 응용되고 있다.
다음으로 본 발명에서 주로 이용하는 비동시 마스킹 현상에 대하여 도 6에서 설명한다. 도 6의 상측 도면은, 종축이 신호 레벨의 절대치, 횡축이 시간 경과를 나타내고 있고, 우선 신호 A가 소정 레벨로 입력되고, 또한 무신호의 갭 시간(G) 후에, 신호 B가 소정 레벨로 입력되는 경우를 도시하고 있다. 이 때 인간의 청감 레벨은 도 6의 하측 도면과 같이 모식적으로 도시된다. 즉 인간의 청감에서는, 신호 A가 사라진 후에도 신호 A의 패턴이 잠시 감도가 저하하지만 잔존한다. 이것을 전방(순향) 마스킹(FM)이라고 하고, 도면의 사선 부분에 다른 소리가 존재해도 알아 들을 수 없게 된다. 다음으로 신호 B가 입력하기 직전에도 분별할 수 없게 되는 감도 저하가 발생하고, 이것을 후방(역향) 마스킹(BM)이라고 하며, 도면의 사선 부분에 다른 소리가 존재해도 알아 들을 수 없게 된다.
통상은, 후방 마스킹량에 대하여 전방 마스킹량 쪽이 크고, 시간적으로는 조건에도 좌우되지만, 수백 mS 정도 발생한다. 그리고 어떤 조건 하에서는, 도 6의 시간 갭(G)은 청감 상에서 인지되지 않고, 신호 A와 신호 B가 연속음으로서 들리는 현상이 발생하고, R.Plomp의 갭 검출 대한 연구 논문(1963)이나, MIURA masami(소니, JAS.Journal, 94.11월호), 또한 "청각 심리학 개론"(B.C.J. 무어 저, OHGUSHI kengo 감역, Seishinshobo, 1994년 4월 20일 제1쇄 발행, 제4장/청각계의 시간 분해능)에 나타나는 바와 같이, 이하의 조건 하에서는, 그 시간 갭이 수 mS~수십 mS 정도까지 인지되지 않게 된다.
제1 조건, 신호 A와 신호 B의 주파수 대역에 상관성이 있으면 갭 길이가 커지는, 또는 주파수적으로 신호 A와 신호 B의 연속성이 유지되어 있으면 갭 길이는 커진다.
제2 조건, 신호는 단일 정현파보다도, 대역 신호 쪽이, 갭 길이는 커진다.
제3 조건, 신호 A와 신호 B의 레벨은, 양자가 동일하면, 작은 쪽이 갭 길이는 커지고, 어느 정도 이상으로 레벨이 커지면 갭 길이는 변화하지 않는다.
제4 조건, 신호 A보다도 신호 B의 레벨을 작게 한 쪽이, 갭 길이는 커진다.
제5 조건, 신호에 포함되는 중심 주파수가 낮을수록 갭 길이가 크고, 주파수가 높아질수록 갭 길이가 작아진다.
이와 같이 본 발명의 실시 형태에서는, 이들 갭 길이의 검지 조건(이후의 설명에서 이들의 조건을 여기서는 마스킹 조건 제1~제5라고 한다)을 근거로 하여 인간의 청감에 인식되기 어려운 갭 길이로 제어하면서, 상기한 바와 같은 쇼크 노이즈나 터치 노이즈, 클릭 노이즈를 제거하는 것이다.
따라서 도 7에 도시하는 바와 같이 신호 A와 신호 B의 양자의 레벨이, 상대적으로 도 6의 경우보다도 작으면, 상기한 마스킹 조건 제3에 의해, 상대적으로 갭 길이는 크게 할 수 있다. 또한 도 8에 도시하는 바와 같이 신호 A의 레벨보다 신호 B의 레벨이 작으면, 상기한 마스킹 조건 제4에 의해, 상대적으로 갭 길이는 크게 할 수 있다.
또한 도 2에서 본 발명의 노이즈 저감 블록예 1에 대하여 설명한다. 마이크(1)는 임의의 마이크로폰 유닛이고, 출력의 -측 단자는 회로의 GND에 접지되어 있고, +측 단자가 증폭기 AMP(3)에 접속되어, 출력 신호가 추출된다. 또한 센서(2)는, 그 -측 단자가 회로의 그랜드 GND에 접지되어 있고, +측 단자가 증폭기 AMP(4)에 접속되고, 그 출력 신호가 컴퍼레이터(비교기)(13)에 입력되어, 단자(14)로부터 의 별도 설정되는 REF(기준) 레벨 입력으로부터의 신호 레벨과 비교되고, 그 결과가 컴퍼레이터(13)로부터, 갭 시간 생성 수단(17)으로 출력된다.
또한 상기한 증폭기 AMP(3)의 출력 신호는 전환 스위치(SW18)의 한쪽의 입력단에 접속됨과 함께, 레벨 검출 수단(15)에 입력되어 음성 레벨이 검출되고, 또한 이 음성 레벨로부터 마스킹량 판정 수단(16)에서 마스킹량이 판정되고, 상기한 갭 시간 생성 수단(17)으로 출력된다. 그리고 여기서 생성된 갭 길이에 맞추어, 다른 쪽의 입력단이 그랜드 GND에 접지된 상기한 전환 스위치(SW18)에 의해 선택된 신호가 단자(12)로부터 출력된다.
여기서 도 1에서의 선원의 적응 필터에 의한 노이즈 저감 방식과, 도 2에서의 본 발명의 노이즈 저감 방식의 차이를 도 3, 도 4에서 설명한다. 도 3은 선원의 적응 필터(7)에 의한 노이즈 저감 방식이고, 노이즈 발생원(N)으로부터의 진동이나 음향 노이즈가 마이크(1)에 입사하여 소음 신호(S1)로 변환된다. 또한 동시에 센서(2)로부터 진동 노이즈가 검출되어 적응 필터(7)의 참조 신호(S2)로서 사용되고, 적응 필터(7)에서는 참조 신호(S2)로부터 상기 소음 신호(S1)에 근사한 유사 소음 신호를 생성하고, 상기 소음 신호(S1)로부터 소음 제거 수단(10)에 의해 유사 소음 신호를 제거함으로써 노이즈 저감을 실현하고 있다.
이에 반하여 도 4의 본 발명의 노이즈 저감 방식에서는 마찬가지로 입사한 마이크(1)로부터의 소음 신호(S1)를 센서(2)로부터의 진동 노이즈 발생 타이밍만 후술하는 소음 제거 수단(10)에 의해 제거하여 노이즈 저감을 실현하고 있기 때문에, 적응 필터가 불필요하고, 센서(2)로부터도 ON/OFF 신호(S3)만 출력하면 되며, 용이하게 실현할 수 있는 특징이 있다.
이것을 근거로 하여 도 2의 본 발명의 노이즈 저감 블록예 1의 동작에 대하여 설명한다. 마이크(1)로부터는 음성 신호에 노이즈 발생원으로부터의 소음 신호가 혼입한 신호가 출력되지만, 상기한 바와 같이 본 발명이 타깃으로 하는 터치 노이즈, 클릭 노이즈는 시간적으로 항상 계속하여 발생하지 않고 충격 시에만 한정되기 때문에, 비충격 시에는 마이크(1)로부터의 음성 신호가 그대로 출력되도록 전환 스위치(SW18)를 OFF측에 제어하고, 센서(2)에 의해 타깃으로 하는 충격이 검출된 경우에만 전환 스위치(SW18)를 ON(GND)측으로 전환하여, 소음 신호를 차단한다.
그리고 동시에 음성 신호도 입력하고 있는 경우에는, 이 음성 신호도 차단하지만, 본 발명에서는 입력하는 음성 신호의 레벨을 레벨 검출 수단(15)에서 검출하고, 이 레벨로부터 마스킹량 판정 수단(16)과 갭 시간 생성 수단(17)에서 인간의 청각 상에서 마스킹되는 갭 시간을 생성하여, 이 갭 시간에 따라서 상기 전환 스위치(SW18)의 ON 시간을 제어하도록 하고 있다. 또한 상기의 컴퍼레이터(13)에서는,예를 들면 기준 레벨 입력(14)에서 설정되는 레벨보다도 센서(2)로부터 출력되는 진동 신호가 큰 경우에는 충격시로 판단하고, 반대로 작은 경우에는 비충격시로 판단한다.
그리고 마스킹량 판정 수단(16)은 레벨 검출 수단(15)으로부터의 레벨에 의해, 상기한 마스킹 조건 제3으로부터 음성 레벨이 큰 경우보다 작은 경우에, 보다 갭 시간을 길게 한다. 또한 마스킹 조건 제4로부터 음성 레벨이 시간적으로 상승 경향인 경우보다 하강 경향인 경우 쪽이, 보다 갭 시간을 길게 할 수 있는 등을 판 정하여 갭 생성 시간을 제어한다.
다음으로 도 5에서 본 발명의 노이즈 저감 블록예 2를 설명하지만, 도 2와 동 기능 블록은 동일한 참조 번호를 붙이고 설명을 생략한다. 도 2에서는 전환 스위치(SW18)를 ON시에 그랜드 GND로 전환하여, 신호를 완전하게 차단하도록 했지만, 도 5에서는 노이즈 제거 수단(11)에 의해 노이즈 대역 전체를 떨어뜨리도록 한 신호로 전환하도록 하고 있다. 이 노이즈 제거 수단(11)은 BEF(Band Elimination Filter) 등으로 구성되고, 타깃으로 하는 노이즈 주파수 대역을 모두 차단하도록 항상 동작시키고 있다.
이것에 의해 도 2와 마찬가지로 충격시만 전환 스위치(SW18)를 ON측으로 전환하도록 함으로써 노이즈 저감을 행할 수 있다. 그리고 음성 신호도 동시에 제거하는 정도는, 노이즈 대역에 포함되는 음성 신호만으로 되고, 상기한 마스킹 조건 제1로부터 알 수 있는 바와 같이 도 2의 경우보다도 신호 A와 신호 B의 주파수 대역의 연속성이 유지되기 때문에, 마스킹에 의한 갭 시간을 보다 길게 취할 수 있고, 상대적으로 발생 시간이 긴 노이즈도 제거할 수 있는 장점이 있다.
다음으로 도 9에서 본 발명의 노이즈 저감 블록예 3을 설명하지만, 도 5와 동 기능 블록은 동일한 참조 번호를 붙이고 설명을 생략한다. 상기한 노이즈 저감 블록예 1 및 2에서는 노이즈 발생 타이밍을 센서(2)에 의해 검출했지만, 미리 노이즈 발생 타이밍이 명확한 경우에는, 그 타이밍 신호를 이용함으로써 센서를 불필요하게 할 수 있다.
도 9의 노이즈 저감 블록예 3은 그 일례이고, 특히 하드디스크 드라이브 (HDD) 등의 디스크 장치에서의 씨크 동작에 의해 발생하는 노이즈를 저감하는 것을 목적으로 하고 있다. 여기서 하드디스크 드라이브(HDD)는, 하드디스크(26)의 표면 상의 자성막에 VCM(보이스 코일 모터)(28)에 부착된 자기 헤드(25)에 의해 정보를 기입 및 판독하도록 이루어져 있지만, 하드디스크(26)는 스핀들 모터(27)에 의해 소정의 회전 수를 유지하도록 DSP(디지털 시그널 프로세서) 마이크로 컴퓨터(20)로부터의 서보 신호(21)에 의해 제어된다.
또한 상기 VCM(28)은 마찬가지로 DSP 마이크로 컴퓨터(20)로부터의 위치 제어 신호(29)에 의해 구동되어, 자기 헤드(25)가 하드디스크(26)의 소정 위치에 데이터가 리드/라이트 되도록 제어된다. 그리고 씨크 동작 시에 발생하는 노이즈는 상기 VCM(28)이 디스크 상의 데이터 리드/라이트 위치까지 자기 헤드를 급가속, 및 급감속 동작할 때에 발생하는 액튜에이터 부분의 진동이 원인이고, 이 노이즈 발생에 맞추어 DSP 마이크로 컴퓨터(20)로부터 노이즈 타이밍 신호(22)를 갭 시간 생성 수단(17)에 출력함으로써 상기한 노이즈 저감 블록예 1 및 2와 마찬가지로 노이즈 저감을 행할 수 있다.
또한 도 10에서 본 발명의 노이즈 저감 블록예 4를 설명하지만, 도 5와 동 기능 블록은 동일한 참조 번호를 붙이고 설명을 생략한다. 도 10은 복수개의 마이크로부터 음성 신호 뿐만 아니라 노이즈 신호 성분도 추출함으로써, 센서를 불필요하게 하고 있다. 여기서는 특히 마이크를 스테레오 2ch 수음하는 경우로 설명한다. 마이크(31, 32)는 각각, Rch와 Lch의 마이크이고, 각각의 출력 신호가 증폭기 AMP(33, 34)를 통하여 가산기(35)의 -측 단자와 +측 단자에 접속되고, 양자의 차 성분 출력이, 노이즈 추출 수단(30)을 통하여 컴퍼레이터(13)에 입력된다. 또한 증폭기 AMP(33, 34)의 출력은 가산기(36)에서 가산되어, 레벨 검출 수단(15)에 입력되어 저감 블록예 1 및 2와 마찬가지로 처리된다.
여기서 상기한 가산기(35)로부터 출력되는, 마이크(31)와 마이크(32)의 출력 신호의 차 성분에는, 각각의 마이크가 부착된 위치의 차이에 의한, 음성 신호와 또한 노이즈 신호의 차 신호가 많이 포함된다. 여기서 비디오 카메라의 경우를 생각하면, 음성의 음원인 피사체는 2개의 마이크 부착 간격보다도 충분히 멀리 위치하는 경우가 대부분인데 반하여, 노이즈 발생원은 비디오 카메라 본체 내에 있고, 노이즈 신호는 노이즈 발생원으로부터의 전파의 차이에 기인하고 있다.
따라서 마이크(31)와 마이크(32)에 입력하는 음성 신호는, 음원에 대하여 상대적으로 등거리에 위치하고 있기 때문에 상관성이 높고, 노이즈 신호는 음성 신호보다도 상관성이 낮다고 할 수 있으며, 상기한 가산기(35)에서 양자를 감산하면 음성 신호는 캔슬되는데 반하여 노이즈 신호 성분이 많이 얻어지는 것으로 된다. 그리고 비교기(13)를 통하여 얻어지는 노이즈 타이밍 신호와, 레벨 검출 수단(15)으로부터 얻어지는 음성 신호 레벨로부터 갭 시간을 생성하여 SW39 및 SW40을, 노이즈 발생 시에만 노이즈 제거 수단(37 및 38)으로부터의 신호로 전환함으로써 출력 단자(41 및 42)로부터 노이즈 저감이 이루어진 Rch 및 Lch 출력이 얻어진다.
다음으로 갭 시간 생성 수단(17)에서의 갭 시간 생성 예에 대하여 도 11의 플로우차트로 설명한다. 우선 입력 100의 처리에서는 컴퍼레이터(13)나 DSP 마이크로 컴퓨터(20)로부터 노이즈 발생 기간 정보가 입력되고, 이것을 기간 A로 한다. 또한 입력 101의 처리에는 레벨 검출 수단(16)으로부터 검출한 음성 레벨이 입력되고, 처리 102에서 그 레벨에 적합한 마스킹 기간을 산출하지만, 이 때 처리 103에서 미리 음성 레벨과 마스킹량의 관계를 테이블(TABLE)로 하여 리드 온리 메모리(ROM) 등에 저장해 둔 것을 참조한다.
그리고 산출된 마스킹 기간을 기간 B로 하여, 판단 104에서(기간 A≤ 기간 B)가 판단되고, YES 이면 처리 105에서 기간 A를 갭 시간으로 설정하고 출력 107로서 출력된다. 또한 판단 104에서 NO인 것이 판단되면 처리 106에서 기간 B를 갭 시간으로 설정하고 출력 107로서 출력된다. 따라서 본 발명에서는, 항상 그 음성 레벨에서 인간의 청감 상에서 마스킹되는 갭 기간에 노이즈 제거가 행해진다.
다음으로 도 12에서 본 발명의 노이즈 저감 블록예 5를 설명하지만, 도 5와 마찬가지로 기능 블록은 동일한 참조 번호를 붙이고 설명을 생략한다. 상기한 노이즈 저감 블록예 1~4는, 마이크로부터의 음성 대역을 단일 대역으로서 취급하여 마스킹량을 판정했지만, 도 10에서는 음성 대역을 복수 대역으로 분할하여 각각의 대역마다 마스킹량을 판정하여 갭 시간을 생성함으로써, 상기한 마스킹 조건 제5를 이용하여 더욱 마스킹량을 최적화하면서 노이즈 저감을 행하는 것이다.
먼저 마이크(1)로부터의 음성 신호는 증폭기 AMP(3)를 통하여 대역 분할 수단(50과 51)에 입력된다. 여기서는 일례로서 음성 대역을 저역측과 고역측의 2 대역으로 분할한 예를 나타내고 있고, 분할된 대역 신호는 각각 독립적으로 전환 스위치(SW54, 55)와 노이즈 제거 수단(52, 53)과 레벨 검출 수단(58, 59)에 입력되어, 도 5와 마찬가지로 처리되지만, 센서(2)로부터 컴퍼레이터(13)를 통하여 생성 되는 노이즈 타이밍 신호에 대하여, 마스킹량 판정 수단(60, 61)과 갭 시간 생성 수단(63, 62)으로부터 각각의 대역과 신호 레벨에 맞춘 마스킹량을 산출하여 갭 시간이 생성되고, 상기한 전환 스위치(SW54, 55)에서 노이즈 저감이 이루어진 각각의 대역 신호 출력은, 다시 가산기(56)에서 대역 합성되어 단자(57)로부터 출력된다.
또한 도 13에서 본 발명의 노이즈 저감 블록예 6을 설명하지만, 도 5와 동 기능 블록은 동일한 참조 번호를 붙이고 설명을 생략한다. 도 13은 도 5에서의 전환 스위치(SW18)의 기능을 크로스 페이드 전환 수단(70)에서 행하는 점이 상위하다. 크로스 페이드 전환 수단(70)은 승산 계수가 외부로부터 가변할 수 있도록 이루어진 승산기로 구성되어 있고, 갭 시간 생성 수단(17)으로부터의 ON/OFF 신호에 대하여 가변 가능한 승산 계수에 의해, ON/OFF 비가 시상수로써 전환되는 것이다. 즉 참조도의 실선과 점선과 같이 ON 시와 OFF 시가 소정의 시상수로써 크로스 페이드 하도록 전환되기 때문에, 출력 신호로 전환 시의 오버슈트나 링잉이 발생하지 않고, 또한 전환 시의 고조파 노이즈의 발생에 의한 광대역화가 발생하지 않기 때문에 마스킹 효과에 유리하게 작용하는 장점이 있다.
또한, 이상 제시한 노이즈 저감 블록예는 모두 일례이고, 도시하지 않은 여러가지 조합이 있을 수 있다. 예를 들면 마이크 수는 3개 이상이더라도 무방하고, 센서도 복수개 준비하여 비디오 카메라의 복수의 노이즈 발생원에 배치해도 무방하다. 또 대역 분할수도 더욱 세세하게 해도 무방하다.
또한 본 발명 전반에서 도시는 하지 않지만, 도 1에 도시한 지연기(5)와 같이 음성 신호에 시간 지연 수단을 설치해도 무방하다. 예를 들면 도 2의 증폭기 AMP(3)와 전환 스위치(SW18) 사이에 지연기(5)를 설치함으로써 갭 시간 생성 수단(17)에 의해 생성한 갭 시간과 마이크(1)로부터의 음성 신호에 포함되는 노이즈를 확실하게 일치시킬 수 있기 때문에 저감 효과를 한층 올릴 수 있다.
도 14는 본 발명의 노이즈 저감 블록예 7을 도시하는 도면이다. 도 14에서 상기한 기능 블록에는 동일한 부호를 붙여 그 설명을 생략한다. 도 14에서, 마이크(1)로부터의 음성 신호와 또한 동시에 입력한 쇼크 노이즈는, 증폭기(3)를 통하여 전환 스위치(SW18)의 오프 단자와, 또한 노이즈 제거 수단(11)을 통하여 전환 스위치(SW18)의 온1 단자와, 또한 전환 스위치(SW18)의 온2 단자는 그라운드 레벨에 접속되고, 각각의 입력이 갭 시간 생성 수단(17)으로부터의 제어에 의해 선택되어, 단자(12)에 출력된다.
또한, 센서(2)로부터의 진동 신호는, 증폭기(4)를 통하여 컴퍼레이터(13)에 입력되지만, 여기서는 단자(14)로부터의 기준 레벨 입력 1과 단자(19)로부터의 기준 레벨 입력 2와 레벨 비교되어, 후술하는 바와 같이 갭 시간이 생성되지만, 이 때 상기한 노이즈 저감 블록예와 마찬가지로, 레벨 검출 수단(15)과 마스킹량 판정 수단(16)에 의해 산출된 갭 시간에 제한된다.
여기서, 도 14에서의 노이즈 저감예에 대하여 도 15를 이용하여 설명한다. 도 15는 노이즈 저감예를 도시하는 도면이고, 도 15a는 타깃 노이즈 신호, 도 15b는 센서 출력, 도 15c는 노이즈 저감 출력이다.
도 15a는 타깃 노이즈 신호의 일례를 도시하고 있고, 도시한 바와 같은 노이즈 발생 기간(T1)을 갖는 쇼크 노이즈 신호가 마이크(1)로부터 입력된다. 또한, 이와 동기한 쇼크 노이즈가 센서(2)에 의해 도 15b의 센서 출력과 같이 검출되었다고 하면, 컴퍼레이터(13)에서는, 예를 들면 기준 레벨 1과 또한 기준 레벨 1보다도 큰 기준 레벨(2)의 양자와 비교된다.
그리고, 도 15c에 노이즈 저감 출력을 도시하는 바와 같이 기준 레벨 1보다도 레벨이 큰 타이밍 기간을 노이즈 제거 기간(T2)으로 하고, 기준 레벨 2보다도 레벨이 큰 타이밍 기간을 신호 게이트 기간(T3)으로 하여 갭 시간 생성 수단(17)으로 보내고, 여기서 마스킹 기간 내에 제한되어, 이 노이즈 제거 기간(T2)에서는 전환 스위치(SW18)를 온1로 전환하여 출력하고, 신호 게이트 기간(T3)에서는 전환 스위치(SW18)를 온2로 전환하여 출력하여 노이즈 저감이 행해진다.
이와 같이 노이즈 레벨이 큰 부분은 노이즈 게이트를 행하고, 비교적 노이즈 레벨이 작은 부분에서는 노이즈 제거를 행함으로써, 상기한 노이즈 저감 블록예 1과 2를 더불어 갖는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 도 16은 본 발명의 노이즈 저감 블록예 8을 도시하는 도면에 도시하는 바와 같이, 상기한 노이즈 저감 블록예 3과 마찬가지로 하드디스크(26)에서의 씨크 노이즈 제거에 이것을 응용해도 무방하다. 이 경우에는 DSP 마이크로 컴퓨터(20)에서 별도에 설정되는 노이즈 발생 레벨이 큰 씨크 시의 가감속 기간을 타이밍 기간 2로 하고, 그 이외의 노이즈 발생 기간을 타이밍 기간 1로 하여, 타이밍 기간 2를 신호 게이트 기간으로 하고, 타이밍 기간 1을 노이즈 제거 기간으로 하여 갭 시간 생성 수단(17)으로 보내고, 여기서, 마스킹 시간 내에 제한되어, 노이즈 제거 기간에서는 전환 스위치(SW18)를 온1로 전환하여 출력하고, 신호 게이트 기간에서 는 전환 스위치(SW18)를 온2로 전환하여 출력하여 노이즈 저감이 행해진다.
본 발명에 따르면, 선원의 출원 번호:2002367234, 출원 번호:2003285294(노이즈 저감 장치 및 방법)와 같은 적응 필터를 이용한 노이즈 저감 방법에 대하여, 인간의 청각 마스킹을 이용하여, 단순하게 노이즈 발생 기간만 노이즈를 게이트하는 노이즈 저감 방법이기 때문에, 회로 규모, 비용이 적게 들며, 용이하게 실현할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 인간의 청각 마스킹을 이용하기 때문에, 음성 신호 전반에 포함되는 클릭 노이즈, 쇼크 노이즈의 제거에 효과가 있지만, 특히 마이크로폰을 내장하는 소형 기기에서 발생하는 노이즈에 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 본 발명에서는 노이즈 발생 기간을 검출할 필요가 있고, 그 하나로서 센서를 이용하여, 노이즈 레벨이 큰 기간을 추출함으로써 실현할 수 있다. 예를 들면 센서를 노이즈 발생원 부근에 설치하면, 용이하게 노이즈를 검출할 수 있고, 또한 센서를 복수 준비하여 검출 정밀도를 높일 수도 있다. 또한 컴퍼레이터에서의 기준 레벨을 조정함으로써, 노이즈 레벨이 가장 큰 타이밍을 검출하여 제거하는 것이 가능하고, 노이즈 게이트 기간(갭 기간)이 짧은 경우라도 제거 효과를 크게 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 예를 들면 디스크 장치로부터 발생하는 씨크 노이즈와 같이, 노이즈 발생원이 마이크로 컴퓨터 등에 의해 제어되어 있는 경우에는, 미리 노이즈 타이밍 정보가 존재하기 때문에, 센서 등을 이용하지 않아도 용이하게 노이즈 발생 기간을 한정할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 노이즈 게이트 기간(갭 기간)을, 무신호(신호 레벨이 제로, 혹은 GND 레벨)로 하여 노이즈와 함께 음성 신호를 완전하게 제거해도, 청각 상에서 마스킹되는 노이즈 게이트 기간으로 제어하기 때문에 문제점이 발생하지 않는다.
또한, 본 발명에 따르면, 노이즈 게이트 기간(갭 기간)을, 노이즈 대역만 필터 등으로 제거하여 노이즈와 함께 음성 신호를 완전하게 제거해도, 청각 상에서 마스킹되는 노이즈 게이트 기간으로 제어하기 때문에 문제점이 발생하지 않는다. 또한 노이즈 게이트 기간의 전후에서 노이즈 대역 이외의 대역 신호에 연속성이 유지되기 때문에, 마스킹되는 갭 시간을 길게 취할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 노이즈 게이트 기간(갭 기간)에서의 전환 시의 오버슈트나 링잉이 발생하지 않고, 또한 고조파 노이즈의 발생에 의한 광대역화가 발생하지 않기 때문에 마스킹 효과에 유리하게 작용하는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 음성 대역을 복수의 대역으로 분할하여, 각각의 대역마다 마스킹되는 갭 시간을 결정하고, 노이즈를 제거하고 대역 재합성함으로써, 대역마다 마스킹량을 판정할 수 있고 최적화 할 수 있을 뿐만 아니라, 마스킹되기 쉬운 분할 대역에서는 갭 시간을 더욱 길게 할 수 있어 유리해진다. 또한 노이즈가 존재하지 않는 분할 대역에서는, 노이즈를 게이트하지 않아도 되기 때문에, 보다 효율적이다.
또한, 본 발명에 따르면, 마이크로폰이 내장되는 소형 기기에서는, 복수의 마이크로폰이 근접하여 배치되지만, 이 경우에는 음성 신호에 대하여 기기 내부에서 발생하는 노이즈 신호는, 각 마이크로폰 사이의 상관성이 저하하기 때문에, 그 차 성분을 연산함으로써 특별히 센서를 사용하지 않아도 노이즈 신호가 추출 가능하다. 따라서 이 추출한 노이즈의 발생 기간을 검출함으로써 마찬가지로 노이즈 저감이 가능하다.

Claims (22)

  1. 입력되는 음성 신호의 노이즈를 저감하는 노이즈 저감 장치에 있어서,
    1개 이상의 음성 신호와,
    상기 음성 신호에 포함되는 노이즈 발생원으로부터 혼입하는 노이즈의 발생 기간에 대응한 노이즈 타이밍 신호를 생성하는 노이즈 타이밍 생성 수단과,
    상기 음성 신호로부터 노이즈를 제거하는 노이즈 제거 수단과,
    상기 음성 신호와 상기 노이즈 제거 수단으로부터의 신호를 전환하여 출력하는 전환 수단과,
    또한 상기 음성 신호의 신호 레벨을 검출하는 레벨 검출 수단과,
    상기 레벨 검출 수단으로부터의 신호 레벨로부터 인간의 청각 상에서 마스킹되는 갭 기간을 판정하는 마스킹량 판정 수단을 구비하고,
    상기 노이즈 타이밍 신호의 노이즈 발생 기간 내에서 상기 갭 기간에 대응하는 기간은 상기 전환 수단에서 상기 노이즈 제거 수단으로부터의 신호로 전환하여 출력하고, 상기 갭 기간 이외에서는 상기 음성 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 노이즈 저감 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 음성 신호는, 마이크로폰으로부터 얻어진 음성 신호인 것을 특징으로 하는 노이즈 저감 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 노이즈 타이밍 생성 수단은, 센서에 의한 노이즈 검출 신호가 소정 레벨 이상인 기간을 노이즈의 발생 기간으로 한 것을 특징으로 하는 노이즈 저감 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 노이즈 타이밍 생성 수단은, 상기 노이즈 발생원을 구동하는 구동 신호에 기초하는 노이즈 발생 기간부터 생성되는 것을 특징으로 하는 노이즈 저감 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 노이즈 제거 수단은, 신호 레벨을 제로로 하는 것을 특징으로 하는 노이즈 저감 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 노이즈 제거 수단은, 노이즈 대역을 제거하는 필터로 구성되는 것을 특징으로 하는 노이즈 저감 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전환 수단은, 크로스 페이드 전환인 것을 특징으로 하는 노이즈 저감 장치.
  8. 입력되는 음성 신호의 노이즈를 저감하는 노이즈 저감 방법에 있어서,
    1개 이상의 음성 신호에 포함되는 노이즈 발생원으로부터 혼입하는 노이즈의 발생 기간에 대응한 노이즈 타이밍 신호를 생성하는 노이즈 타이밍 생성 단계와,
    상기 음성 신호로부터 노이즈를 제거하는 노이즈 제거 단계와,
    상기 음성 신호와 상기 노이즈 제거 단계로부터의 신호를 전환하여 출력하는 전환 단계와,
    또한 상기 음성 신호의 신호 레벨을 검출하는 레벨 검출 단계와,
    상기 레벨 검출 단계로부터의 신호 레벨로부터 인간의 청각 상에서 마스킹되는 갭 기간을 판정하는 마스킹량 판정 단계를 구비하고,
    상기 노이즈 타이밍 신호의 노이즈 발생 기간 내에서 상기 갭 기간에 대응하는 기간은 상기 전환 단계에서 상기 노이즈 제거 단계로부터의 신호로 전환하여 출력하고, 상기 갭 기간 이외에서는 상기 음성 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 노이즈 저감 방법.
  9. 입력되는 음성 신호의 노이즈를 저감하는 노이즈 저감 장치에 있어서,
    1개 이상의 음성 신호와,
    상기 음성 신호를 복수의 대역으로 분할하는 대역 분할 수단과,
    상기 대역 분할 수단으로부터의 복수의 음성 신호에 포함되는 노이즈 발생원으로부터 혼입하는 노이즈의 발생 기간에 대응한 노이즈 타이밍 신호를 생성하는 노이즈 타이밍 생성 수단과,
    상기 음성 신호로부터 노이즈를 제거하는 복수의 노이즈 제거 수단과,
    상기 음성 신호와 상기 노이즈 제거 수단으로부터의 신호를 전환하여 출력하는 복수의 전환 수단과,
    또한 상기 음성 신호의 신호 레벨을 검출하는 복수의 레벨 검출 수단과,
    상기 레벨 검출 수단으로부터의 신호 레벨로부터 인간의 청각 상에서 마스킹되는 갭 기간을 판정하는 복수의 마스킹량 판정 수단을 구비하고,
    상기 노이즈 타이밍 신호의 노이즈 발생 기간 내에서 상기 갭 기간에 대응하는 기간은 상기 전환 수단에서 상기 노이즈 제거 수단으로부터의 신호로 전환하여 출력하고, 상기 갭 기간 이외에서는 상기 음성 신호를 출력하고, 또한 복수의 대역으로부터의 신호를 가산하여 출력하는 것을 특징으로 하는 노이즈 저감 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 음성 신호는, 마이크로폰으로부터 얻어진 음성 신호인 것을 특징으로 하는 노이즈 저감 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 노이즈 타이밍 생성 수단은, 센서에 의한 노이즈 검출 신호가 소정 레 벨 이상인 기간을 노이즈의 발생 기간으로 한 것을 특징으로 하는 노이즈 저감 장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 노이즈 타이밍 생성 수단은, 상기 노이즈 발생원을 구동하는 구동 신호에 기초하는 노이즈 발생 기간부터 생성되는 것을 특징으로 하는 노이즈 저감 장치.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 노이즈 제거 수단은, 신호 레벨을 제로로 하는 것을 특징으로 하는 노이즈 저감 장치.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 노이즈 제거 수단은, 노이즈 대역을 제거하는 필터로 구성되는 것을 특징으로 하는 노이즈 저감 장치.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 전환 수단은, 크로스 페이드 전환인 것을 특징으로 하는 노이즈 저감 장치.
  16. 입력되는 음성 신호의 노이즈를 저감하는 노이즈 저감 방법에 있어서,
    1개 이상의 음성 신호를 복수의 대역으로 분할하는 대역 분할 단계와,
    상기 대역 분할 단계로부터의 복수의 음성 신호에 포함되는 노이즈 발생원으로부터 혼입하는 노이즈의 발생 기간에 대응한 노이즈 타이밍 신호를 생성하는 노이즈 타이밍 생성 단계와,
    상기 음성 신호로부터 노이즈를 제거하는 복수의 노이즈 제거 단계와,
    상기 음성 신호와 상기 노이즈 제거 단계로부터의 신호를 전환하여 출력하는 복수의 전환 단계와,
    또한 상기 음성 신호의 신호 레벨을 검출하는 복수의 레벨 검출 단계와,
    상기 레벨 검출 단계로부터의 신호 레벨로부터 인간의 청각 상에서 마스킹되는 갭 기간을 판정하는 복수의 마스킹량 판정 단계를 구비하고,
    상기 노이즈 타이밍 신호의 노이즈 발생 기간 내에서 상기 갭 기간에 대응하는 기간은 상기 전환 단계에서 상기 노이즈 제거 단계로부터의 신호로 전환하여 출력하고, 상기 갭 기간 이외에서는 상기 음성 신호를 출력하고, 또한 복수의 대역으로부터의 신호를 가산하여 출력하는 것을 특징으로 하는 음성 신호 노이즈 저감 방법.
  17. 입력되는 음성 신호의 노이즈를 저감하는 노이즈 저감 장치에 있어서,
    복수의 마이크로폰과,
    상기 마이크로폰으로부터의 복수의 음성 신호의 차 성분을 출력하는 연산 수 단과,
    상기 연산 수단으로부터의 출력 신호에 포함되는 노이즈 발생원으로부터 혼입하는 노이즈를 추출하는 노이즈 추출 수단과,
    또한 상기 노이즈의 발생 기간에 대응한 노이즈 타이밍 신호를 생성하는 노이즈 타이밍 생성 수단과,
    상기 음성 신호로부터 노이즈를 제거하는 노이즈 제거 수단과,
    상기 음성 신호와 상기 노이즈 제거 수단으로부터의 신호를 전환하여 출력하는 전환 수단과,
    또한 상기 음성 신호의 신호 레벨을 검출하는 레벨 검출 수단과,
    상기 레벨 검출 수단으로부터의 신호 레벨로부터 인간의 청각 상에서 마스킹되는 갭 기간을 판정하는 마스킹량 판정 수단을 구비하고,
    상기 노이즈 타이밍 신호의 노이즈 발생 기간 내에서 상기 갭 기간에 대응하는 기간은 상기 전환 수단에서 상기 노이즈 제거 수단으로부터의 신호로 전환하여 출력하고, 상기 갭 기간 이외에서는 상기 음성 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 음성 신호 노이즈 저감 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 노이즈 제거 수단은, 신호 레벨을 제로로 하는 것을 특징으로 하는 노이즈 저감 장치.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 노이즈 제거 수단은, 노이즈 대역을 제거하는 필터로 구성되는 것을 특징으로 하는 노이즈 저감 장치.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 전환 수단은, 크로스 페이드 전환인 것을 특징으로 하는 노이즈 저감 장치.
  21. 입력되는 음성 신호의 노이즈를 저감하는 노이즈 저감 방법에 있어서,
    복수의 마이크로폰으로부터의 복수의 음성 신호의 차 성분을 출력하는 연산 단계와,
    상기 연산 단계로부터의 출력 신호에 포함되는 노이즈 발생원으로부터 혼입하는 노이즈를 추출하는 노이즈 추출 단계와,
    또한 상기 노이즈의 발생 기간에 대응한 노이즈 타이밍 신호를 생성하는 노이즈 타이밍 생성 단계와,
    상기 음성 신호로부터 노이즈를 제거하는 노이즈 제거 단계와,
    상기 음성 신호와 상기 노이즈 제거 단계로부터의 신호를 전환하여 출력하는 전환 단계와,
    또한 상기 음성 신호의 신호 레벨을 검출하는 레벨 검출 단계와,
    상기 레벨 검출 단계로부터의 신호 레벨로부터 인간의 청각 상에서 마스킹되 는 갭 기간을 판정하는 마스킹량 판정 단계를 구비하고,
    상기 노이즈 타이밍 신호의 노이즈 발생 기간 내에서 상기 갭 기간에 대응하는 기간은 상기 전환 단계에서 상기 노이즈 제거 단계로부터의 신호로 전환하여 출력하고, 상기 갭 기간 이외에서는 상기 음성 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 음성 신호 노이즈 저감 방법.
  22. 입력되는 음성 신호의 노이즈를 저감하는 노이즈 저감 방법에 있어서,
    1개 이상의 음성 신호에 포함되는 노이즈 발생원으로부터 혼입하는 노이즈의 발생 기간에 대응한 노이즈 타이밍 신호를 생성하는 노이즈 타이밍 생성 단계와,
    상기 음성 신호로부터 노이즈 대역을 제거하는 제1 노이즈 제거 단계와, 또한 상기 음성 신호로부터 노이즈를 게이트하는 제2 노이즈 제거 단계와,
    상기 음성 신호와 상기 제1의 노이즈 제거 단계와, 또한 제2 노이즈 제거 단계로부터의 신호를 전환하여 출력하는 전환 단계와,
    또한 상기 음성 신호의 신호 레벨을 검출하는 레벨 검출 단계와,
    상기 레벨 검출 단계로부터의 신호 레벨로부터 인간의 청각 상에서 마스킹되는 갭 기간을 판정하는 마스킹량 판정 단계를 구비하고,
    상기 노이즈 타이밍 신호는, 노이즈 발생 기간 내에서 제1 노이즈 레벨 이상에서 제2 노이즈 레벨 이하의 제1 타이밍을 검출하는 제1 타이밍 검출 단계와,
    제2 노이즈 레벨을 초과하는 제2 타이밍을 검출하는 제2 타이밍 검출 단계로부터 생성되고,
    상기 노이즈 타이밍 신호의 제1 타이밍과 제2 타이밍의 노이즈 발생 기간 내에서 상기 갭 기간에 대응하는 기간에서, 상기 전환 단계에서 제1 타이밍에서는, 제1 노이즈 제거 단계로부터의 신호로 전환하여 출력하고, 제2 타이밍에서는, 제2 노이즈 제거 단계로부터의 신호로 전환하여 출력하고, 상기 갭 기간 이외에서는 상기 음성 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 노이즈 저감 방법.
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