KR101077328B1 - System for improving sound quality in stfd type headset - Google Patents

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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

본 발명은 STFD에서 헤드셋을 통해 입력되는 음질을 개선하는 STFD용 헤드셋에서의 음질 개선 시스템에 관한 것으로, 입력된 저주파 샘플링 데이터를 이용하여 LP(Linear Prediction) 잔여신호를 계산하여 구하고, 구해진 LP 잔여신호를 스펙트럼 폴딩한 후 고주파 대역의 신호로 변환하는 LP 분석부와, 상기 LP 분석부를 구해진 저주파 대역의 포락선 정보로부터 고주파 대역의 포락선에 대한 LP 계수를 추정하는 고주파포락선추정부와, 상기 고주파포락선추정부를 통해 획득된 LP 계수로 LP 분석부를 통해 입력된 LP 잔여신호를 합성하여 스펙트럼 폴딩된 고주파 대역의 신호를 획득하고, 획득된 고주파 대역의 신호를 스펙트럼 폴딩을 적용해 고주파 대역의 신호를 생성하는 고주파합성부, 및 외부로부터 입력된 저주파 대역의 신호와 상기 고주파합성부를 통해 입력된 고주파 대역의 신호를 가산하여 주파수 대역이 확장된 음성신호를 출력하는 가산부를 포함한다.

Figure R1020090093014

STFD, 헤드셋, 음성, 저주파, 고주파, 포락선, 잔여신호, 스펙트럼 폴딩

The present invention relates to a system for improving sound quality in an STFD headset for improving sound quality input through a headset in an STFD. An LP residual signal is obtained by calculating a residual signal (LP) using a low frequency sampling data. LP analysis unit for converting the signal into a signal of the high frequency band after spectral folding, a high frequency envelope estimation unit for estimating the LP coefficient of the high frequency band envelope from the low frequency band envelope information obtained from the LP analysis unit, and the high frequency envelope estimation unit. High frequency synthesis which synthesizes the LP residual signal input through the LP analyzer using the LP coefficient obtained through the spectral folding to obtain the signal of the spectral folded high frequency band, and generates the high frequency signal by applying the spectral folding to the obtained high frequency band signal And a low frequency signal input from the outside and input through the high frequency synthesis unit. The added signal of the high frequency band includes parts of the addition and outputting the sound signal is an expanded frequency band.

Figure R1020090093014

STFD, headset, voice, low frequency, high frequency, envelope, residual signal, spectrum folding

Description

ＳＴＦＤ용 헤드셋에서의 음질 개선 시스템{SYSTEM FOR IMPROVING SOUND QUALITY IN STFD TYPE HEADSET}Sound quality improvement system in headset for STFD {SYSTEM FOR IMPROVING SOUND QUALITY IN STFD TYPE HEADSET}

본 발명은 STFD(Single Transducer Full Duplex)에서 헤드셋을 통해 입력되는 음질을 개선하는 STFD용 헤드셋에서의 음질 개선 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a sound quality improvement system in a headset for STFD to improve the sound quality input through the headset in a single transducer full duplex (STFD).

기존의 Single Transducer Full Duplex(이하, 'STFD'라 함) 기술은 성대가 진동할 경우에 발생하는 고막과 뼈의 미세한 진동을 헤드셋의 진동판으로 감지한 후 감지된 신호를 수백 배로 증폭시켜 음성을 전달한다. 즉, STFD 기술은 헤드셋이 음성의 입출력을 모두 담당할 수 있도록 하는 기술이다.Conventional Single Transducer Full Duplex (hereinafter referred to as 'STFD') technology detects minute vibrations of the eardrum and bones generated when the vocal cords vibrate with the diaphragm of the headset and amplifies the detected signal hundreds of times to deliver voice. do. In other words, STFD technology is a technology that allows the headset to handle both the input and output of voice.

만일, 상기 STFD 기술이 탑재된 헤드셋을 휴대폰에서 사용할 경우, 헤드셋을 통해 음악을 듣고 있다가 전화가 오면 별도의 마이크없이 헤드셋으로 전화 통화가 가능하게 된다.When using the headset equipped with the STFD technology in a mobile phone, when a call is received while listening to music through the headset, a telephone call is possible without a separate microphone.

이와 같이 STFD 기술로 입력된 신호의 경우, 그 음파전송 채널상의 특징으로 인하여 8kHz로 샘플링되었음에도 불구하고 대략 2kHz 이상의 고주파 성분에서 열악 한 음질을 제공함에 따라 음성 인지에 많은 어려움이 있었다.In the case of the signal input by the STFD technology, although it was sampled at 8 kHz due to the characteristics of the sound wave transmission channel, there was a lot of difficulty in speech recognition as it provided poor sound quality at a high frequency component of about 2 kHz or more.

또한, STFD 기술을 사용한 헤드셋의 입력 신호는 기존의 헤드셋의 입력 신호와는 달리 체내의 유스타키오관(Eustachian tube)을 그 음성전달 채널로 사용함에 따라 심한 주파수 왜곡이 있었다.In addition, unlike the input signal of the conventional headset, the input signal of the headset using STFD technology has severe frequency distortion due to the use of the Eustachian tube in the body as its voice transmission channel.

본 발명은 STFD(Single Transducer Full Duplex)의 음파경로 채널에 의한 왜곡을 상대적으로 왜곡이 적은 저주파 성분의 특성을 통하여 고주파 성분을 예측, 보정하여 향상된 음질을 제공할 수 있는 STFD용 헤드셋에서의 음질 개선 시스템을 제공하기 위한 것이다.The present invention improves sound quality in a STFD headset that can provide improved sound quality by predicting and correcting high frequency components through the characteristics of low frequency components with relatively little distortion of distortion caused by a sound wave path channel of a single transducer full duplex (STFD). It is to provide a system.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Technical problems to be achieved by the present invention are not limited to the above-mentioned technical problems, and other technical problems not mentioned above may be clearly understood by those skilled in the art from the following description. There will be.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 STFD용 헤드셋에서의 음질 개선 시스템은, 입력된 저주파 샘플링 데이터를 이용하여 LP(Linear Prediction) 잔여신호를 계산하여 구하고, 구해진 LP 잔여신호를 스펙트럼 폴딩한 후 고주파 대역의 신호로 변환하는 LP 분석부; 상기 LP 분석부를 구해진 저주파 대역의 포락선 정보로부터 고주파 대역의 포락선에 대한 LP 계수를 추정하는 고주파포락선추정부; 상기 고주파포락선추정부를 통해 획득된 LP 계수로 LP 분석부를 통해 입력된 LP 잔여신호를 합성하여 스펙트럼 폴딩된 고주파 대역의 신호를 획득하고, 획득된 고주파 대역의 신호를 스펙트럼 폴딩을 적용해 고주파 대역의 신호를 생성하는 고주파합성부; 및 외부로부터 입력된 저주파 대역의 신호와 상기 고주파합성부를 통해 입력된 고주파 대역의 신호를 가산하여 주파수 대역이 확장된 음성신호를 출력하는 가산부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The sound quality improvement system of the STFD headset of the present invention for achieving the above object is calculated by calculating the LP (Linear Prediction) residual signal using the input low frequency sampling data, and after spectral folding the obtained LP residual signal LP analysis unit for converting the signal; A high frequency envelope estimation unit for estimating an LP coefficient of an envelope of a high frequency band from the low frequency band envelope information obtained from the LP analyzer; Synthesizing the LP residual signal input through the LP analyzer with the LP coefficient obtained through the high frequency envelope estimation unit to obtain a spectral folded high frequency band signal, and applying the spectral folding to the obtained high frequency band signal High frequency synthesis unit to generate; And an adder configured to add a signal of a low frequency band input from the outside and a signal of a high frequency band input through the high frequency synthesizer to output an extended voice signal.

상기 음질 개선 시스템은, 입력된 저주파 음성신호를 프레임 단위로 다운 샘플링하여 저주파 샘플링 데이터를 획득한 후 LP 분석부로 출력하는 다운샘플러; 및 상기 다운샘플러를 통해 입력된 저주파 대역의 신호를 업샘플링하여 차단주파수까지의 저주파 대역의 신호를 획득한 후 저주파 대역의 신호를 가산부로 출력하는 업샘플러;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The sound quality improvement system may include: a downsampler that downsamples the input low frequency speech signal by frame unit to obtain low frequency sampling data and output the low frequency sampling data to the LP analyzer; And an upsampler for upsampling a low frequency band signal input through the downsampler to obtain a low frequency band signal up to a cutoff frequency, and then outputting a low frequency band signal to an adder.

구체적으로, 상기 LP 분석부는 입력된 저주파 샘플링 데이터와 이전 저주파 샘플링 데이터를 이용하여 LP 잔여신호(Residual)와 LP 계수를 계산하여 구하는 것을 특징으로 한다.Specifically, the LP analyzer may calculate and obtain an LP residual signal and an LP coefficient by using the input low frequency sampling data and previous low frequency sampling data.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 STFD 기술을 사용하는 헤드셋에서 고주파 대역의 음질을 보다 향상시켜 우수한 성능의 응용 기술을 구현할 수 있는 이 점이 있다.As described above, the present invention has an advantage in that a headset using STFD technology can further improve the sound quality of the high frequency band to implement an application technology having excellent performance.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 어느 곳에서든지 동일한 부호로 표시한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention. Like elements in the figures are denoted by the same reference numerals wherever possible. In addition, detailed descriptions of well-known functions and configurations that may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention will be omitted.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 STFD용 헤드셋의 음질 개선 시스템을 도시한 도면으로서, STFD용 헤드셋(100)은 로우패스필터(110)와 다운샘플러(120), LP 분석부(130), 고주파포락선추정부(140), 고주파합성부(150), 업샘플러(160) 및 가산부(170)를 포함하여 이루어져 있다.1 is a view showing a sound quality improvement system of the STFD headset according to an embodiment of the present invention, the STFD headset 100 is a low pass filter 110 and downsampler 120, LP analyzer 130, It comprises a high frequency envelope selection unit 140, a high frequency synthesis unit 150, an upsampler 160 and an adder 170.

로우패스필터(110)는 입력된 음성신호 중 고주파 성분의 신호는 차단하고 유효한 저주파 성분의 신호를 통과시킨다. 상기 로우패스필터(110)는 고주파 성분과 저주파 성분의 경계인 차단주파수(Cutoff Frequency)를 대략 1.5kHz에서 2.5kHz 범위 내에서 설정될 수 있지만 STFD(Single Transducer Full Duplex)의 성능에 따라 변경될 수 있다. 즉, 음성신호의 주파수대역은 대략 4kHz 정도인데, STFD의 성능이 향상되면 고주파 성분의 신호 품질도 향상되어 유효 주파수대역이 늘어나므로 차단주파수를 높일 수 있다.The low pass filter 110 blocks a high frequency component of the input voice signal and passes a signal of a valid low frequency component. The low pass filter 110 may set a cutoff frequency that is a boundary between a high frequency component and a low frequency component within a range of about 1.5 kHz to 2.5 kHz, but may be changed according to the performance of a single transducer full duplex (STFD). . That is, the frequency band of the voice signal is about 4kHz, but when the performance of the STFD is improved, the signal quality of the high frequency component is also improved and the effective frequency band is increased, so that the cutoff frequency can be increased.

다운샘플러(120)는 상기 로우패스필터(110)를 통해 입력된 저주파 대역의 신호를 프레임 단위로 다운 샘플링하여 저주파 샘플링 데이터(

Figure 112009060233412-pat00001
)을 획득한다.The downsampler 120 down-samples the signal of the low frequency band input through the low pass filter 110 in units of frames so that the low frequency sampling data (
Figure 112009060233412-pat00001
).

LP(Linear Prediction) 분석부(130)는 상기 다운샘플러(120)를 통해 입력된 저주파 샘플링 데이터와 이전 저주파 샘플링 데이터를 이용하여 LP 계수(Coefficient)와 LP 잔여신호(Residual)를 계산하여 구하고, 구해진 LP 잔여신호에 스펙트럼 폴딩을 적용하여 폴딩된 잔여신호를 얻은 후 다운 샘플링을 통해 고주파 대역의 대역폭을 가지는 신호로 변환한다. 상기에서 LP 잔여신호를 구한다는 것은 저주파 샘플링 데이터에서 포락선을 걷어낸다는 의미이다. The LP (Linear Prediction) analyzer 130 calculates and calculates LP coefficients and LP residual signals using low frequency sampling data and previous low frequency sampling data inputted through the downsampler 120, and obtained Spectral folding is applied to the LP residual signal to obtain the folded residual signal, and then converted to a signal having a high frequency bandwidth through down sampling. Obtaining the LP residual signal from the above means removing the envelope from the low frequency sampling data.

고주파포락선추정부(140)는 상기 LP 분석부(130)를 구해진 LP 계수 또는 다른 종류의 저주파 대역의 포락선 정보로부터 고주파 대역의 포락선에 대한 LP 계수를 추정한다. 상기에서 고주파 포락선을 추정하는 방법은 다양하게 있을 수 있는 데, 예를 들어 코드북 맵핑(Codebook Mapping) 방식이나 가우시안 믹싱 모델(Gaussian Mixture Model)을 통한 MMSE(minimum mean square estimation) 또는 Hidden Markov Model과 같은 방식이 있다.The high frequency envelope estimation unit 140 estimates the LP coefficient for the envelope of the high frequency band from the LP coefficient obtained from the LP analyzer 130 or the envelope information of the other low frequency band. The method of estimating the high frequency envelope may be various, for example, such as Codebook Mapping, Gaussian Mixture Model, Minimum Mean Square Estimation, or Hidden Markov Model. There is a way.

상기에서 코드북 맵핑 방식의 경우 트레이닝(training)을 통해 각종 저주파 대역의 포락선 정보에 맵핑되는 고주파 대역의 포락선 정보를 메모리(145)에 미리 저장해 놓는다.In the codebook mapping method, the high frequency band envelope information, which is mapped to the low frequency band envelope information through training, is stored in the memory 145 in advance.

고주파합성부(150)는 고주파포락선추정부(140)를 통해 획득된 LP 계수로 LP 분석부(130)를 통해 입력된 LP 잔여신호를 합성하여 스펙트럼 폴딩된 고주파 대역의 신호를 획득하고, 획득된 고주파 대역의 신호를 업샘플링과 스펙트럼 폴딩을 적용해 고주파 대역의 신호를 생성한다.The high frequency synthesizer 150 synthesizes the LP residual signal input through the LP analyzer 130 with the LP coefficient obtained through the high frequency envelope estimation unit 140 to obtain a signal of a spectral folded high frequency band, Up-sampling and spectral folding are applied to signals in the high frequency band to generate signals in the high frequency band.

업샘플러(160)는 상기 다운샘플러(120)를 통해 입력된 저주파 대역의 신호를 업샘플링하여 차단주파수까지의 저주파 대역의 신호를 얻는다.The upsampler 160 upsamples a signal of a low frequency band input through the downsampler 120 to obtain a signal of a low frequency band up to a cutoff frequency.

가산부(170)는 상기 업샘플러(160)를 통해 입력된 저주파 대역의 신호와 상기 고주파합성부(150)를 통해 입력된 고주파 대역의 신호를 가산하여 주파수대역이 확장된 음성신호를 출력하게 된다. The adder 170 adds a signal of a low frequency band input through the upsampler 160 and a signal of a high frequency band input through the high frequency synthesizer 150 to output an extended voice signal. .

상기와 같이 음성신호의 저주파 성분으로부터 LP(linear predictive) 분석을 통해 잔여(residual) 신호를 생성하고, 이를 고주파 성분의 잔여신호로서 고주파 대역에 적합한 LP 계수를 추정하여 잔여신호와 고주파 LP 계수를 합성하여 고주파 대역의 신호를 생성한다.As described above, a residual signal is generated from the low frequency component of the speech signal through linear predictive analysis, and the residual signal and the high frequency LP coefficient are synthesized by estimating the LP coefficient suitable for the high frequency band as the residual signal of the high frequency component. To generate a high frequency signal.

상기와 같이 본 발명은 STFD형 헤드셋에서 주파수 왜곡이 상대적으로 낮은 저주파 성분의 음성신호를 사용하여 왜곡률이 높은 고주파 성분의 음성신호를 추정하고, 추정된 고주파 성분의 음성신호와 저주파 성분의 음성신호를 다시 합성함에 따라 향상된 음질을 확보할 수 있다.As described above, the present invention estimates the voice signal of the high frequency component having a high distortion rate by using the low frequency component voice signal of which the frequency distortion is relatively low in the STFD type headset, and estimates the voice signal of the estimated high frequency component and the low frequency component. By resynthesizing, improved sound quality can be obtained.

상기와 같이 구성된 음성 개선 시스템의 동작 과정을 도 2의 플로우챠트를 이용하여 살펴보면 아래와 같다.An operation process of the voice improvement system configured as described above will be described with reference to the flowchart of FIG. 2.

먼저, STFD로 입력된 신호(x STFD (n))에서 신호대잡음비(SNR)의 측면에서 볼 때, 유효하다고 판단되는 저주파 성분의 경계인 차단주파수를 f cut Hz라고 가정할 경우, 유효한 저주파 성분만 표현되도록 f cut Hz까지 로우패스필터(110)를 통해 통과시킨다(S1). 상기 차단주파수는 예컨대, 1.5kHz 내지 2.5kHz의 범위에서 정해질 수 있다.First, in view of the signal-to-noise ratio (SNR) of the signal input to the STFD ( x STFD (n) ), assuming that the cutoff frequency, which is the boundary of the low frequency component that is considered valid, is f cut Hz, only the effective low frequency component is expressed. Pass through the low pass filter 110 to f cut Hz so as to (S1). The cutoff frequency may be determined, for example, in the range of 1.5 kHz to 2.5 kHz.

상기에서 필터링된 저주파 대역의 신호는 프레임 단위로 다운샘플러(120)로 공급되고, 다운샘플러(120)는 상기 로우패스필터(110)를 통해 입력된 저주파 대역의 신호를 다운 샘플링하여 저주파 샘플링 데이터(

Figure 112009060233412-pat00002
)을 획득한다(S2). 여기서, 다운 샘플링의 계수를
Figure 112009060233412-pat00003
라고 할 때, 정수인 P와 Q값은 아래 수학식 1에 의해 결정된다.The filtered low frequency band signal is supplied to the downsampler 120 in units of frames, and the downsampler 120 downsamples the low frequency band signal input through the low pass filter 110 to perform low frequency sampling data (
Figure 112009060233412-pat00002
) Is obtained (S2). Where the coefficient of downsampling
Figure 112009060233412-pat00003
In this case, the integer values P and Q are determined by Equation 1 below.

Figure 112009060233412-pat00004
Figure 112009060233412-pat00004

여기서, f cut 는 차단주파수이고, fs는 샘플링주파수이다.Where f cut is the cutoff frequency and fs is the sampling frequency.

이어, LP(Linear Prediction) 분석부(130)는 상기 다운샘플러(120)를 통해 입력된 저주파 샘플링 데이터(

Figure 112009060233412-pat00005
)과 이전 저주파 샘플링 데이터를 이용하여 LP(Linear Prediction) 계수를 구하고, 구해진 LP 계수를 이용하여 LP 잔여신호(r(n))를 계산하여 구한다(S3). 여기에서 LP 계수와 LP 잔여신호는 아래 수학식 2에 의해 획득된다.Subsequently, the LP (Linear Prediction) analysis unit 130 receives the low frequency sampling data input through the downsampler 120 (
Figure 112009060233412-pat00005
) And LP to calculate the LP (Linear Prediction) coefficient using the previous low frequency sampling data, and calculate the LP residual signal ( r (n) ) using the obtained LP coefficient (S3). Here, the LP coefficient and the LP residual signal are obtained by Equation 2 below.

Figure 112009060233412-pat00006
Figure 112009060233412-pat00006

여기서, x(n)은 임의의 샘플링 데이터이고, x(n-i)는 이전 샘플링 데이터이고, a i 는 LP 계수이며, r(n)은 LP 잔여신호이다.Here, x (n) is arbitrary sampling data, x (ni) is previous sampling data, a i is an LP coefficient, and r (n) is an LP residual signal.

상기 수학식 2에서 샘플링 데이터를 이용하여 LP 계수가 구해지면 LP 잔여신호는 자동으로 구해진다.When the LP coefficient is obtained using the sampling data in Equation 2, the LP residual signal is automatically obtained.

그리고, LP 분석부(130)는 구해진 LP 잔여신호(r(n))에 스펙트럼 폴딩(Spectral Folding)을 적용하여 주파수 이동된 LP 잔여신호(r fold (n))를 얻는다(S4). 여기서, 스펙트럼 폴딩된 잔여신호(r fold (n))는 아래 수학식 3에 의해 구해진다.The LP analyzer 130 obtains a frequency shifted LP residual signal r fold (n) by applying spectral folding to the obtained LP residual signal r (n) (S4). Here, the spectral folded residual signal r fold (n) is obtained by Equation 3 below.

Figure 112009060233412-pat00007
Figure 112009060233412-pat00007

여기서, n은 임의의 샘플링 데이터이고, r(n)은 LP 잔여신호이다.Where n is arbitrary sampling data and r (n) is the LP residual signal.

상기에서 구해진 스펙트럼 폴딩 잔여신호(r fold (n))는 다시 샘플링 계수인 (Q-P)/P 리샘플링(Re-sampling)을 통해 고주파 대역의 대역폭을 가지는 신호(r fold,re (n))로 변환된다(S5). 여기서, 만일 Q값이 2이고, P값이 1인 경우에는 다운 샘플링이 불필요하다.The spectral folding residual signal ( r fold (n) ) obtained above is converted into a signal having a high frequency bandwidth ( r fold, re (n) ) through the sampling coefficient (QP) / P resampling. (S5). Here, if the Q value is 2 and the P value is 1, down sampling is unnecessary.

이어, 고주파포락선추정부(140)는 상기 LP 분석부(130)에서 얻는 LP 계수 또는 다른 종류의 저주파 대역의 포락선(Envelope) 정보로부터 고주파 대역의 포락선에 대한 LP 계수를 추정한다(S6). 상기에서 고주파 대역의 포락선을 추정하는 방법은 다양하게 있을 수 있는 데, 예를 들어 코드북 맵핑(Codebook Mapping) 방식의 경우 트레이닝(training)을 통해 각종 저주파 대역의 포락선 정보에 맵핑되는 고주 파 대역의 포락선 정보를 메모리(145)에 미리 저장해 놓는다. 따라서, 고주파포락선추정부(140)는 저주파 대역의 포락선 성분과 미리 맵핑된 고주파 대역의 포락선에 대한 LP 계수를 소정의 메모리(145)로부터 추출하게 된다.Subsequently, the high frequency envelope estimation unit 140 estimates the LP coefficient for the envelope of the high frequency band from the LP coefficient obtained by the LP analyzer 130 or envelope information of another kind of low frequency band (S6). The method of estimating the envelope of the high frequency band may be various. For example, in the case of the codebook mapping method, the envelope of the high frequency band mapped to the envelope information of various low frequency bands through training. The information is stored in the memory 145 in advance. Accordingly, the high frequency envelope estimation unit 140 extracts, from the predetermined memory 145, LP coefficients for the envelope of the high frequency band mapped to the envelope component of the low frequency band in advance.

이어, 고주파합성부(150)는 고주파포락선추정부(140)를 통해 추정된 고주파 대역의 LP 계수로 LP 분석부(130)로부터 입력된 스펙트럼 폴딩 잔여신호(r fold (n))를 LP 합성 및 필터링하여 스펙트럼 폴딩된 고주파 대역의 신호인 X high,fold (n) 신호를 얻는다(S7).Subsequently, the high frequency synthesis unit 150 synthesizes the spectral folding residual signal r fold (n) input from the LP analyzer 130 with the LP coefficient of the high frequency band estimated by the high frequency envelope estimation unit 140. By filtering, an X high, fold (n) signal , which is a signal of a spectral folded high frequency band , is obtained (S7).

그리고, 고주파합성부(150)는 스펙트럼 폴딩된 고주파 대역의 신호(X high,fold (n))를 다시 Q/(Q-P) 업샘플링과 스펙트럼 폴딩을 적용해 차단주파수(f cut )부터 1/2 샘플링주파수 대역(fs/2)의 고주파 대역의 신호인 x HB (n)를 만든다(S8).In addition, the high frequency synthesis unit 150 applies Q / (QP) upsampling and spectral folding to the spectral folded signal of the high frequency band ( X high, fold (n) ) and starts from 1/2 of the cutoff frequency ( f cut ). A signal of the high frequency band of the sampling frequency band ( fs / 2) is x HB (n) (S8).

이어, 업샘플러(160)는 다운샘플러(120)를 통해 입력된 저주파 대역의 신호(

Figure 112009060233412-pat00008
)를 Q/P 업샘플링하여 출력하고(S9), 가산부(170)는 업샘플러(160)를 통해 얻은 0Hz에서 차단주파수(f cut )까지의 저주파 대역의 신호인 x LB (n)과 고주파합성부(150)를 통해 입력된 차단주파수(f cut )부터 1/2 샘플링주파수(fs/2)까지의 고주파 대역의 신호인 x HB (n)을 각각 입력받아 가산하여 주파수 대역이 확장된 신호인 x EXT (n)을 생성함으로써 STFD 신호의 주파수 대역 확장이 이루어진다(S10).Subsequently, the upsampler 160 receives a signal of a low frequency band input through the downsampler 120.
Figure 112009060233412-pat00008
) And the Q / P upsampled output (S9), and the adder 170 is a low frequency band signal x LB (n) and a high frequency signal from 0 Hz to the cutoff frequency ( f cut ) obtained through the upsampler 160. A signal in which the frequency band is extended by receiving and adding x HB (n) , which is a signal of a high frequency band from the cutoff frequency ( f cut ) input through the combining unit 150 to the 1/2 sampling frequency ( fs / 2 ) , respectively. By generating x EXT (n) , frequency band extension of the STFD signal is performed (S10).

따라서, 본 발명에서는 STFD를 사용하는 헤드셋에서 음파경로 채널에 의한 고주파 왜곡을 상대적으로 왜곡이 적은 저주파 성분의 특성을 통하여 고주파 성분을 예측, 보정함에 따라 결과적으로 STFD용 헤드셋의 음질을 향상시킬 수 있고, 보다 우수한 성능의 응용 기술을 구현할 수 있다.Therefore, in the present invention, the sound quality of the STFD headset can be improved as a result of predicting and correcting the high frequency component through the characteristics of the low frequency component with relatively little distortion of the high frequency distortion caused by the sound wave path channel in the headset using the STFD. As a result, application technology with higher performance can be realized.

상기의 본 발명은 바람직한 실시예를 중심으로 살펴보았으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적 기술 범위 내에서 상기 본 발명의 상세한 설명과 다른 형태의 실시예들을 구현할 수 있을 것이다. 여기서 본 발명의 본질적 기술범위는 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.The present invention has been described with reference to the preferred embodiments, and those skilled in the art to which the present invention pertains to the detailed description of the present invention and other forms of embodiments within the essential technical scope of the present invention. Could be. Here, the essential technical scope of the present invention is shown in the claims, and all differences within the equivalent range will be construed as being included in the present invention.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 STFD용 헤드셋의 음질 개선 시스템을 도시한 도면이다.1 is a view showing a sound quality improvement system of the STFD headset according to an embodiment of the present invention.

도 2는 도 1에 의한 음질 개선 시스템의 동작 과정을 나타낸 플로우챠트이다.FIG. 2 is a flowchart illustrating an operation process of the sound quality improving system of FIG. 1.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings

100: STFD용 헤드셋 110: 로우패스필터100: STFD headset 110: low pass filter

120: 다운샘플러 130: LP 분석부120: downsampler 130: LP analysis unit

140: 고주파포락선추정부 150: 고주파합성부140: high frequency envelope selection 150: high frequency synthesis unit

160: 업샘플러 180: 가산부160: upsampler 180: adder

Claims (10)

입력된 저주파 샘플링 데이터를 이용하여 LP(Linear Prediction) 잔여신호를 계산하여 구하고, 구해진 LP 잔여신호를 스펙트럼 폴딩한 후 고주파 대역의 신호로 변환하는 LP 분석부;An LP analyzer which calculates and calculates a linear residual signal using the input low frequency sampling data, converts the obtained LP residual signal into a signal of a high frequency band after spectral folding; 상기 LP 분석부를 구해진 저주파 대역의 포락선 정보로부터 고주파 대역의 포락선에 대한 LP 계수를 추정하는 고주파포락선추정부; A high frequency envelope estimation unit for estimating an LP coefficient of an envelope of a high frequency band from the low frequency band envelope information obtained from the LP analyzer; 상기 고주파포락선추정부를 통해 획득된 LP 계수로 LP 분석부를 통해 입력된 LP 잔여신호를 합성하여 스펙트럼 폴딩된 고주파 대역의 신호를 획득하고, 획득된 고주파 대역의 신호를 스펙트럼 폴딩을 적용해 고주파 대역의 신호를 생성하는 고주파합성부; 및Synthesizing the LP residual signal input through the LP analyzer with the LP coefficient obtained through the high frequency envelope estimation unit to obtain a spectral folded high frequency band signal, and applying the spectral folding to the obtained high frequency band signal High frequency synthesis unit to generate; And 외부로부터 입력된 저주파 대역의 신호와 상기 고주파합성부를 통해 입력된 고주파 대역의 신호를 가산하여 주파수 대역이 확장된 음성신호를 출력하는 가산부;를 포함하는 STFD용 헤드셋에서의 음질 개선 시스템.And an adder which adds a signal of a low frequency band input from the outside and a signal of a high frequency band input through the high frequency synthesizer to output a voice signal in which the frequency band is extended. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 LP 분석부는 입력된 저주파 샘플링 데이터와 이전 저주파 샘플링 데이터를 이용하여 LP 잔여신호(Residual)와 LP 계수를 계산하여 구하는 STFD용 헤드셋에서의 음질 개선 시스템.And the LP analyzer calculates and calculates an LP residual signal and an LP coefficient using the input low frequency sampling data and previous low frequency sampling data. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 LP 잔여신호와 상기 LP 계수는 아래 수학식 1에 의해 획득되는 STFD용 헤드셋에서의 음질 개선 시스템.And the LP residual signal and the LP coefficient are obtained by Equation 1 below. 수학식 1Equation 1
Figure 112009060233412-pat00009
Figure 112009060233412-pat00009
 단, x(n)은 임의의 샘플링 데이터이고, x(n-i)는 이전 샘플링 데이터이고, a i 는 LP 계수이며, r(n)은 LP 잔여신호임. X (n) is arbitrary sampling data, x (ni) is previous sampling data, a i is LP coefficient, and r (n) is LP residual signal. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 LP 잔여신호에 스펙트럼 폴딩을 적용한 스펙트럼 폴딩된 잔여신호(rfold(n))는 아래 수학식 2에 의해 획득되는 STFD용 헤드셋에서의 음질 개선 시스템.The spectral folded residual signal ( r fold (n)) applying spectral folding to the LP residual signal is obtained by Equation 2 below. 수학식 2Equation 2
Figure 112011029421699-pat00010
Figure 112011029421699-pat00010
 단, n은 임의의 샘플링 데이터이고, r(n)은 LP 잔여신호임.Where n is arbitrary sampling data and r (n) is LP residual signal. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 고주파포락선추정부는 저주파 대역의 포락선 성분과 미리 맵핑된 고주파 대역의 포락선에 대한 LP 계수를 소정의 메모리로부터 추출하는 STFD용 헤드셋에서의 음질 개선 시스템.And the high frequency envelope extractor extracts, from a predetermined memory, an LP coefficient for an envelope component of a low frequency band and a premapped high frequency band from a predetermined memory. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 고주파합성부는 획득된 고주파 대역의 신호를 업샘플링과 스펙트럼 폴딩을 적용해 고주파 대역의 신호를 생성하는 STFD용 헤드셋에서의 음질 개선 시스템.The high frequency synthesizer is a sound quality improvement system of the STFD headset for generating a signal of the high frequency band by applying up-sampling and spectral folding of the obtained high frequency band signal. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 입력된 저주파 음성신호를 프레임 단위로 다운 샘플링하여 저주파 샘플링 데이터를 획득한 후 LP 분석부로 출력하는 다운샘플러; 및A downsampler which downsamples the input low frequency speech signal in units of frames to obtain low frequency sampling data and outputs the LP signal to the LP analyzer; And 상기 다운샘플러를 통해 입력된 저주파 대역의 신호를 업샘플링하여 차단주파수까지의 저주파 대역의 신호를 획득한 후 저주파 대역의 신호를 가산부로 출력하는 업샘플러;를 포함하는 STFD용 헤드셋에서의 음질 개선 시스템.Sound quality improvement system for a STFD headset including a; up-sampled the low frequency band signal input through the downsampler to obtain the low frequency band signal up to the cutoff frequency and then outputs the low frequency band signal to the adder; . 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 입력된 음성신호 중 고주파 성분의 신호는 차단하고 유효한 저주파 성분의 신호만 필터링하여 상기 다운샘플러로 공급하는 로우패스필터를 포함하는 STFD용 헤드셋에서의 음질 개선 시스템.And a low pass filter to block high frequency components of the input voice signals and filter only signals of valid low frequency components to supply to the downsampler. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 로우패스필터의 차단주파수는 1.5kHz 내지 2.5kHz 범위에서 정해지는 STFD용 헤드셋에서의 음질 개선 시스템.The cut-off frequency of the low pass filter is a range of 1.5kHz to 2.5kHz sound quality improvement system in the headset for STFD. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 가산부는 업샘플러를 통해 입력된 0Hz에서 차단주파수(f cut )까지의 저주파 대역의 신호와 상기 고주파합성부를 통해 입력된 차단주파수(f cut )부터 1/2 샘플링주파수(fs/2)까지의 고주파 대역의 신호를 각각 입력받아 가산하는 STFD용 헤드셋에서의 음질 개선 시스템.The adder has a low frequency band signal from 0 Hz input through an upsampler to a cutoff frequency f cut and a cutoff frequency f cut input through the high frequency synthesizer from 1/2 cut frequency fs / 2. Sound quality improvement system of STFD headset which receives and adds signals of high frequency band.
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