KR101455079B1 - 거리에 따른 음압변화를 감지하여 음압을 자동으로 조정하는 방법 및 이를 이용한 이어셋 - Google Patents

Abstract

본 발명은 송수화 기능을 갖는 이어셋(Ear Set)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 거리에 따른 음압변화를 감지하여 음압을 자동으로 조정하는 기능을 갖는 이어셋에 관한 것이다. 본 발명의 이어셋은, 이어셋 하우징과, 상기 이어셋 하우징에 내장되는 이어셋 PCB와, 상기 이어셋 PCB에 실장된 MEMS 마이크를 포함하는 이어셋에 있어서, 상기 MEMS 마이크는 음압을 전기적인 신호로 변환하는 MEMS 트랜스듀서와, 상기 MEMS 트랜스듀서로부터 거리변동에 따른 주파수 응답 특성을 측정하여 주파수별로 음압레벨을 분류한 후 주파수별로 측정 음압레벨과 기준 음압레벨을 비교하여 거리 변동에 따라 증감된 음압을 보상하는 ASIC으로 구성된다.
본 발명에 따른 이어셋은 음원과 마이크 사이의 기준거리(예컨대, 10Cm)에서 측정한 주파수 응답 특성을 기준으로 음원과 마이크 사이의 거리 변동에 따른 주파수별 음압 레벨의 변동량을 감지하여 증폭기의 이득을 제어하여 기준 응답특성에 맞도록 보상해줌으로써 원음을 충실히 전달할 수 있는 효과가 있다.

Description

거리에 따른 음압변화를 감지하여 음압을 자동으로 조정하는 방법 및 이를 이용한 이어셋{ METHOD OF ADJUSTING SOUND LEVEL ACCORDING TO DISTANCE AND EAR SET USING THE SAME }

본 발명은 송수화 기능을 갖는 이어셋(Ear Set)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 거리에 따른 음압변화를 감지하여 음압을 자동으로 조정하는 기능을 갖는 이어셋에 관한 것이다.

일반적으로, 이어셋(EAR SET)은 사용자의 귀에 장착되어 전기 신호를 음향 신호로 변환하는 스피커와 음향 신호를 전기 신호로 변환하는 마이크가 포함된 소형 디바이스로서, 휴대용 단말기와 함께 사용되어 사용자가 단말기를 직접 손으로 잡지 않고서도 통화가 가능하게 하는 기능을 제공하는 것이다. 근래에는 휴대용 단말기에 MP3(MPEG Audio Layer-3) 기능이 기본적으로 장착되어 있으므로, 음악청취와 통신이 가능하도록 하는 이어셋의 사용이 늘어가고 있는데, 이어셋은 사용자의 귀에 장착되는 방식에 따라 걸이형 이어셋과 끼움형 이어셋으로 구분될 수 있다.

통상, 걸이형 이어셋은 몸체와, 몸체의 일단부에 구비된 스피커와, 몸체의 나머지 타단부에 구비된 마이크와, 몸체의 소정 위치로부터 연장되어 사용자의 귀에 걸려지는 이어 후크로 구성되고, 끼움형 이어셋은 사용자의 귀에 안착되는 스피커와 스피커와 전선으로 연결되고 일정거리 떨어져 배치되면서 마이크와 이어셋 부품들이 실장된 PCB 어셈블리로 구성된다. 걸이형 이어셋의 일종으로는 특허 제 10-0703324 호의 '귀 밑착용형 이어셋'이 있고, 끼움형 이어셋의 일종으로는 특허 제 10-0617113 호의 '이동통신 단말기용 이어 마이크장치'가 있다.

그런데 종래의 이어셋은 음원과 마이크 사이의 거리 변환에 따른 보상회로가 없어서 화자의 입과 마이크 사이의 거리가 변경될 경우 도 1에 도시된 그래프와 같이 근접효과로 인한 왜곡이 발생되는 문제점이 있다. 즉, 종래에는 위치 및 거리에 따른 음압 변화에 대한 사용자 입장에서 응답 특성이 불균일한 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 거리에 따른 음압변화를 감지하여 음압을 자동으로 조정하는 방법 및 이를 이용한 이어셋을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 이어셋은, 이어셋 하우징과, 상기 이어셋 하우징에 내장되는 이어셋 PCB와, 상기 이어셋 PCB에 실장된 MEMS 마이크를 포함하는 이어셋에 있어서, 상기 MEMS 마이크는 음압을 전기적인 신호로 변환하는 MEMS 트랜스듀서와, 상기 MEMS 트랜스듀서로부터 거리변동에 따른 주파수 응답 특성을 측정하여 주파수별로 음압레벨을 분류한 후 주파수별로 측정 음압레벨과 기준 음압레벨을 비교하여 거리 변동에 따라 증감된 음압을 보상하는 ASIC으로 구성된 것을 특징한다.

상기 ASIC은 제어신호(Vc)에 따라 이득(Gain)을 가변하여 입력신호(Vi)를 증폭하는 가변이득 증폭기와, 일정한 이득으로 입력신호를 증폭하는 증폭기와, 상기 증폭기의 출력 레벨(Vo)을 감지하는 검출기와, 감지된 피드팩신호를 필터링하는 로우패스 필터와, 기준전압(Vref)과 필터링된 궤환신호를 비교하여 상기 가변이득 증폭기의 이득을 제어하는 차동증폭기로 구성된다.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 방법은 미리 기준거리에서 주파수 응답 특성을 측정하여 저장하는 제1 단계; 마이크 온시 거리변동에 따른 주파수 응답특성을 측정하는 제2 단계; 주파수별로 측정된 음압레벨을 분류하는 제3 단계; 주파수별로 측정음압과 기준음압을 비교하는 제4 단계; 거리변동에 따라 증감된 음압을 보상하는 제5 단계로 이루어지고, 상기 제5단계는 보상신호를 생성하는 단계와, 생성된 보상신호의 이득을 판별하는 단계와, 판별결과 게인 업이면 이득을 증가시키고, 게인 다운이면 이득을 감소시키는 단계와, 조절된 이득으로 증폭한 신호를 출력하는 단계로 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 이어셋은 음원과 마이크 사이의 기준거리(예컨대, 10Cm)에서 측정한 주파수 응답 특성을 기준으로 음원과 마이크 사이의 거리 변동에 따른 주파수별 음압 레벨의 변동량을 감지하여 증폭기의 이득을 제어하여 기준 응답특성에 맞도록 보상해줌으로써 원음을 충실히 전달할 수 있는 효과가 있다. 즉, 본 발명에서는 음압레벨의 변동량으로 거리를 계산하고, 적정 수준의 감도를 출력하기 위하여 이득제어(GAIN CONTROL)를 이용하여 마이크(MIC) 응답 특성의 균질성을 확보할 수 있다.

도 1은 근접효과에 의한 음압 왜곡을 도시한 그래프,
도 2는 본 발명에 따른 이어셋 개념을 도시한 개략도,
도 3은 본 발명에 따라 거리변동에 따른 음압레벨의 변동을 보상하는 절차를 도시한 순서도,
도 4는 도 3에 도시된 음압 보상절차의 세부 순서도,
도 5는 본 발명에 따른 음압보상회로의 구성 블럭도이다.

본 발명과 본 발명의 실시에 의해 달성되는 기술적 과제는 다음에서 설명하는 본 발명의 바람직한 실시예들에 의하여 보다 명확해질 것이다. 다음의 실시예들은 단지 본 발명을 설명하기 위하여 예시된 것에 불과하며, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.

도 2는 본 발명에 따른 이어셋 개념을 도시한 개략도이다.

본 발명에 따른 이어셋(100)은 도 2에 도시된 바와 같이, 이어셋 하우징(102)과, 이어셋 하우징(102)에 내장되는 이어셋 PCB(104)와, 이어셋 PCB에 실장된 MEMS 마이크(110)와, 마이크(110)를 통해 측정된 기준거리에서의 주파수 응답 특성값을 저장하고 있다가 거리변동에 따른 주파수 응답 특성을 측정하여 주파수별로 음압레벨을 분류한 후 주파수별로 측정 음압레벨과 기준 음압레벨을 비교하여 감쇄된 음압을 보상하도록 제어하는 컨트롤러(120)와, 이어 케이블(106)로 구성되고, MEMS 마이크(110)는 PCB기판(116)에 실장된 MEMS 트랜스듀서(112)와 ASIC(114)으로 구성된다.

이러한 본 발명의 이어셋(100)은 음원과 마이크 사이의 기준거리(예컨대, 10Cm)에서 측정한 주파수 응답 특성을 기준으로 음원과 마이크 사이의 거리 변동에 따른 주파수별 음압 레벨의 변동량을 감지하여 증폭기의 이득을 제어하여 기준 응답특성에 맞도록 보상해줌으로써 원음을 충실히 전달할 수 있는 효과가 있다.

도 3은 본 발명에 따라 거리변동에 따른 음압레벨의 변동을 보상하는 절차를 도시한 순서도이고, 도 4는 도 3에 도시된 음압 보상절차의 세부 순서도이다.

본 발명에 따라 거리변동에 따른 음압레벨의 변동을 보상하는 절차는 도 3에 도시된 바와 같이, 설정단계에서 미리 기준거리에서 주파수 응답 특성을 측정하여 저장하는 단계(S1)와, 마이크 온시 거리변동에 따른 주파수 응답특성을 측정하는 단계(S2,S3)와, 주파수별로 측정된 음압레벨을 분류하는 단계(S4)와, 주파수별로 측정음압과 기준음압을 비교하는 단계(S5)와, 감쇄된 음압을 보상하는 단계(S6)로 구성된다.

또한 음압을 보상하는 구체적인 단계(S6)는 도 4에 도시된 바와 같이, 주파수별 보상신호를 생성하는 단계(S61)와, 생성된 보상신호의 이득을 판별하는 단계(S62)와, 판별결과 게인 업이면 이득을 증가시키고, 게인 다운이면 이득을 감소시키는 단계(S63~S65)와, 조절된 이득으로 증폭한 신호를 출력하는 단계(S66)로 구성된다.

도 5는 본 발명에 따른 음압 보상회로의 구성 블럭도이다.

본 발명에 따라 거리에 따른 주파수 응답 특성 상회로는 도 5에 도시된 바와 같이, 제어신호(Vc)에 따라 이득(Gain)을 가변하여 입력신호(Vi)를 증폭하는 가변이득증폭기(131)와, 일정한 이득으로 입력신호를 증폭하는 증폭기(132)와, 출력 레벨(Vo)을 감지하는 검출기(133)와, 감지된 피드팩신호를 필터링하는 로우패스 필터(134)와, 기준전압(Vref)과 필터링된 궤환신호를 비교하여 가변이득증폭기의 이득을 제어하는 차동증폭기(135)로 구성된다.

이와 같이 본 발명에 따른 이어셋(100)은 음원으로부터의 마이크(mic) 위치 변화를 상대적으로 감지할 수 있는 MEMS 트랜스듀서 유닛(Transducer unit)을 구비한 이어셋(ear set)으로서, MEMS transducer(112) 및 구동 ASIC(114)의 상관 구조에서 ASIC(114)은 음압레벨을 감지할 수 있고, 그 음압레벨을 거리로 환산할 수 있다.

또한 ASIC(114)은 거리로 환산된 값을 자동적으로 가변 GAIN으로 출력할 수 있고, GAIN은 상대적으로 작동되어 음성을 증폭하거나 감쇠시켜 상대 기기로 적정 음압(SOUND LEVEL)의 전기적 신호로 출력한다.

이와 같은 본 발명에 따른 이어셋(100)은 거리 변화에 대한 가변 음압에 대하여 자동 GAIN 조절이 가능한 조립체로서, 사용자 거리에 따른 음압 자동조절로 마이크 응답 특성의 기준의 균일화와, 균일화된 MIC 응답 특성으로 이어셋 사용자의 편의성을 확보하고, 이어셋 사용자의 거리에 따른 음압 자동조절로 마이크 응답 특성의 기준(감도)을 균일화할 수 있는 효과가 있다.

이상에서 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

100: 이어셋 102: 하우징
104: PCB 106: 케이블
110: MEMS 마이크 112: MEMS 트랜스듀서
114: ASIC 116: PCB
120: 컨트롤러

Claims (3)

1. 삭제
2. 이어셋 하우징과, 상기 이어셋 하우징에 내장되는 이어셋 PCB와, 상기 이어셋 PCB에 실장된 MEMS 마이크를 포함하는 이어셋에 있어서,
   상기 MEMS 마이크는
   음압을 전기적인 신호로 변환하는 MEMS 트랜스듀서와,
   상기 MEMS 트랜스듀서로부터 거리변동에 따른 주파수 응답 특성을 측정하여 주파수별로 음압레벨을 분류한 후 주파수별로 측정 음압레벨과 기준 음압레벨을 비교하여 거리 변동에 따라 증감된 음압을 보상하는 ASIC으로 구성되고,
   상기 ASIC은
   제어신호(Vc)에 따라 이득(Gain)을 가변하여 입력신호(Vi)를 증폭하는 가변이득 증폭기와, 일정한 이득으로 입력신호를 증폭하는 증폭기와, 상기 증폭기의 출력 레벨(Vo)을 감지하는 검출기와, 감지된 피드팩신호를 필터링하는 로우패스 필터와, 기준전압(Vref)과 필터링된 궤환신호를 비교하여 상기 가변이득 증폭기의 이득을 제어하는 차동증폭기로 구성된 것을 특징으로 하는 거리에 따른 음압변화를 감지하여 음압을 자동으로 조정하는 기능을 갖는 이어셋.
3. 미리 기준거리에서 주파수 응답 특성을 측정하여 저장하는 제1 단계;
   마이크 온시 거리변동에 따른 주파수 응답특성을 측정하는 제2 단계;
   주파수별로 측정된 음압레벨을 분류하는 제3 단계;
   주파수별로 측정음압과 기준음압을 비교하는 제4 단계;
   거리변동에 따라 증감된 음압을 보상하는 제5 단계로 이루어지고,
   상기 제5단계는
   보상신호를 생성하는 단계와,
   생성된 보상신호의 이득을 판별하는 단계와,
   판별결과 게인 업이면 이득을 증가시키고, 게인 다운이면 이득을 감소시키는 단계와,
   조절된 이득으로 증폭한 신호를 출력하는 단계로 구성된 것을 특징으로 하는 거리에 따른 음압변화를 감지하여 음압을 자동으로 조정하는 방법.

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