KR101601197B1 - 마이크로폰 어레이의 이득 조정 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

마이크로폰 어레이에 포함되는 마이크로폰들간의 이득 차이를 조정하기 위한 장치 및 방법이 개시된다. 이득 조정 장치는 주파수 영역의 신호로 변환된 복수 개의 음향 신호의 위상은 유지하면서 복수 개의 음향 신호의 진폭이 서로 일치되도록 조정하는 가중치를 복수 개의 음향 신호의 주파수 성분별로 계산한다. 그런 다음, 이득 조정 장치는 계산된 가중치를 이용하여 복수 개의 음향 신호의 진폭을 조정한다. 이득 조정 장치는 실시간으로 가중치를 계산하여 마이크로폰들의 이득을 실시간으로 조정한다.
마이크로폰 어레이, 이득 조정, 신호 처리, 위상, 진폭

Description

마이크로폰 어레이의 이득 조정 장치 및 방법{Apparatus for gain calibration of microphone array and method thereof}
마이크로폰 어레이의 이득 조정 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 마이크로폰 어레이에 포함되는 마이크로폰들간의 이득 차이를 조정하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
고정밀 보청기 등의 첨단 의료기기와 휴대폰, UMPC, 캠코더 등의 모바일 컨버전스 단말이 확산됨에 따라 마이크로폰 어레이를 이용한 응용제품의 수요가 증가하고 있다. 마이크로폰 어레이는 다수의 마이크로폰들을 조합하여 사운드 자체뿐만 아니라 취득하려는 사운드의 방향이나 위치와 같은 지향성(directivity)에 관한 부가적인 성질을 얻을 수 있다. 지향성이라 함은 음원 신호가 어레이를 구성하는 다수의 마이크로폰들 각각에 도달하는 시간 차이를 이용하여 특정 방향에 위치한 음원으로부터 방사되는 음원 신호에 대한 감도를 크게 하는 것을 말한다. 따라서, 이러한 마이크로폰 어레이를 이용하여 음원 신호들을 취득함으로써 특정 방향으로부터 입력되는 음원 신호를 강조하거나 억제할 수 있다.
대부분의 마이크로폰 어레이를 이용한 알고리즘에서는 빔형성(beamforming) 알고리즘을 기본으로 하는 잡음제거 방법이 적용되고 있다. 예를 들어, 방향성 잡음 제거를 통한 음성 통화 및 녹음 음질을 개선하는 방법, 화자(speaker)의 위치를 자동으로 추정 및 추적할 수 있는 원격 화상 회의 시스템 및 지능형 회의기록 시스템, 목표음을 추적하는 로봇기술 등이 활발히 연구되고 있다. 또한, 초소형 보청기에서 마이크로폰 어레이 기술이 활용되고 있다.
그러나, 대부분 빔형성 알고리즘에서는 센서 간의 이득 불일치(gain mismatch) 발생에 의하여 심각한 성능 저하가 발생한다. 특히, 대표적인 적응 빔형성기(adaptive beamformer) 알고리즘인 GSC(Generalized Sidelobe Canceller)에서 특정방향의 신호를 강조하는 고정 빔포머(Fixed Beamformer)와 그 방향의 신호를 억제하는 블록킹 매트릭스(blocking matrix)의 설계시 마이크로폰 간의 이득 불일치는 신호 누설 문제를 발생시키고, 결국 목표 음원이 왜곡되고, 잡음이 억제되지 않는 현상을 발생시켜, 결국 GSC의 성능이 저하된다. 또한, 기본적인 빔형성 과정에서도 마이크로폰 간의 이득차로 인하여 빔모양이 왜곡되는 현상으로 적절하게 설계된 빔을 형성할 수 없는 문제가 있다.
마이크로폰 간의 이득 불일치가 생기는 원인은 제조 과정에서 허용되는 마이크로폰 특성 오차로 인한 마이크로폰 간의 특성 차이와 마이크로폰 사용중 노화(aging)에 의한 마이크로폰 간의 특성 차이가 대표적인 원인이다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는 마이크로폰간 이득 불일치 발생 가능성이 적도록 마이크로폰 제조과정에서 품질 오차가 적은 마이크로폰를 설계하는 방법이 있다. 그러나, 이러한 방법은 비용 절감 측면에서 저가 마이크로폰 어레이를 사용하는 상황에서는 적용할 수 없다.
복수 개의 마이크로폰을 포함하는 마이크로폰 어레이를 이용하여 음향 신호를 처리할 때, 마이크로폰 사이의 이득의 불일치를 자동으로 실시간으로 조정하기 위한 마이크로폰 어레이의 이득 조정 장치 및 방법이 제공된다.
일 측면에 따른 마이크로폰 어레이의 이득 조정 장치는 마이크로폰 어레이, 주파수 변환부, 가중치 계산부 및 스케일링부를 포함한다.
마이크로폰 어레이는 동일한 면에 배치된 2개 이상의 마이크로폰을 포함하여 구성된다. 주파수 변환부는 마이크로폰 어레이로부터 수신되는 복수 개의 음향 신호를 각각 주파수 영역의 신호로 변환한다. 가중치 계산부는 주파수 영역의 신호로 변환된 복수 개의 음향 신호 각각의 위상은 유지하면서 복수 개의 음향 신호의 진폭이 서로 일치하도록 조정하는 가중치를 복수 개의 음향 신호의 주파수 성분별로 계산한다. 스케일링부는 계산된 가중치를 이용하여 복수 개의 음향 신호의 진폭을 조정한다. 가중치 계산부는 미리 설정된 시간마다 또는 미리 설정된 개수의 음향 신호의 프레임 단위마다 가중치를 계산할 수 있다.
가중치 계산부는 복수 개의 음향 신호가 복수 개의 음향 신호의 평균 진폭 값을 가지도록 가중치를 계산할 수 있다. 가중치 계산부는 복수 개의 음향 신호가 복수 개의 음향 신호 중 하나의 음향 신호의 진폭 값을 가지도록 가중치를 계산할 수 있다.
이득 조정 장치는 이전에 계산된 가중치를 저장하는 저장부를 더 포함하고, 가중치 계산부는 저장된 가중치에 계산된 가중치를 반영하여 저장된 가중치를 갱신할 수 있다. 가중치 계산부는 갱신된 가중치를 이용하여 복수 개의 음향 신호의 진폭을 조정할 수 있다. 이득 조정 장치는 가중치가 조정된 복수 개의 음향 신호에 대하여 빔형성, 노이즈 저감, 음향 신호의 위치 추적 중 적어도 하나의 동작을 수행하는 애플리케이션 수행부를 더 포함할 수 있다.
다른 측면에 따른 마이크로폰 어레이의 이득 조정 방법은, 동일한 면에 위치한 2이상의 마이크로폰을 포함하는 마이크로폰 어레이로부터 수신된 복수 개의 음향 신호를 각각 주파수 영역의 신호로 변환하는 동작과, 주파수 영역의 신호로 변환된 복수 개의 음향 신호의 위상은 유지하면서 복수 개의 음향 신호의 진폭이 서로 일치하도록 조정하는 가중치를 복수 개의 음향 신호의 주파수 성분별로 계산하는 동작과, 계산된 가중치를 이용하여 복수 개의 음향 신호의 진폭을 조정하는 동작을 포함할 수 있다. 가중치를 계산하는 동작은, 미리 설정된 시간마다 또는 미리 설정된 개수의 음향 신호의 프레임 단위마다 수행될 수 있다.
주변 음원의 방향이나 개수, 잡음의 존재 유무와 관계없이 적은 계산량으로 주파수 영역에서 각 마이크 입력의 이득값의 차이를 실시간으로 조정할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 마이크로폰 어레이의 이득 조정 장치의 구성의 일 예를 나타내는 도면이다.
마이크로폰 어레이의 이득 조정 장치(100)는 제1 마이크로폰(101), 제2 마이크로폰(102), 주파수 변환부(110), 가중치 계산부(120), 스케일링부(130), 저장부(140) 및 애플리케이션 수행부(150)를 포함할 수 있다. 이득 조정 장치(100)는 개인용 컴퓨터, 서버 컴퓨터, 핸드헬드 또는 랩탑 장치, 멀티프로세서 시스템, 마이크로프로세서 시스템, 셋탑 박스 등 다양한 형태의 전자 제품으로 구현될 수 있다.
제1 마이크로폰(101) 및 제2 마이크로폰(102)은 증폭기, A/D 변환기 등을 포함하여 입력되는 음향 신호를 전기적 신호로 변환한다. 도 1에는 2개의 마이크로폰(1, 2)이 도시되어 있으나, 2개 이상의 복수 개의 마이크로폰이 라인 또는 원형 형태로 배열된 마이크로폰 어레이가 이용될 수 있다.
복수 개의 마이크로폰(101, 102)은 2 이상의 마이크로폰 어레이의 이득 조정 장치(100)의 동일한 면상에 위치할 수 있다. 예를 들어, 복수 개의 마이크로폰(101, 102) 모두는 이득 조정 장치(100)의 전면에 배열되거나, 측면에 배열될 수 있다.
주파수 변환부(110)는 각각의 마이크로폰(101, 102)으로부터 각각 시간 영역(domain)의 음향 신호를 수신하여, 주파수 영역의 음향 신호로 변환한다. 예를 들어, 주파수 변환부(110)는 DFT(Discrete Fourier Transform) 또는 FFT(Fast Fourier Transform)을 이용하여 시간 영역의 음향 신호를 주파수 영역의 음향 신호로 변환할 수 있다.
주파수 변환부(110)는 각각의 음향 신호를 프레임화한 다음, 프레임 단위의 음향 신호를 주파수 영역의 음향 신호로 변환할 수 있다. 프레임화의 단위는 샘플링 주파수, 애플리케이션의 종류 등에 의해 결정될 수 있다.
가중치 계산부(120)는 복수 개의 음향 신호의 마이크로폰(101, 102)의 이득 조정을 위한 가중치를 계산한다. 가중치 계산부(120)는 주파수 영역의 신호로 변환된 복수 개의 음향 신호의 위상은 유지하면서 복수 개의 음향 신호의 진폭이 서로 일치하도록 조정하는 가중치를 계산할 수 있다.
여기에서, 가중치 계산부(120)는 주파수 영역의 신호로 변환된 복수 개의 음향 신호의 프레임에 포함되는 주파수 성분별로 가중치를 계산한다. 각 마이크로폰(101, 102)의 이득 특성은 주파수 성분마다 상이할 수 있기 때문이다.
가중치 계산부(120)는 각 마이크로폰(101, 102)으로부터 복수 개의 음향 신호를 입력받는다. 가중치 계산부(120)는 복수 개의 음향 신호가 복수 개의 음향 신호의 평균 진폭 값을 가지도록 복수 개의 음향 신호에 대한 가중치를 계산할 수 있다. 가중치 계산부(120)는 복수 개의 음향 신호가 복수 개의 음향 신호 중 하나 의 음향 신호의 진폭 값을 가지도록 하여 마이크로폰(101, 102)의 이득 조정을 하기 위하여 복수 개의 음향 신호에 적용할 가중치를 계산할 수 있다.
가중치 계산부(120)는 실시간으로 음향 신호의 프레임의 주파수 성분별 가중치를 계산할 수 있다. 그러나, 가중치는 시간에 따라 급변하지 않은 특성을 가지고 있으므로, 가중치 계산부(120)는 음향 신호의 매 프레임마다 주파수 성분별 가중치를 계산할 필요는 없다. 가중치 계산부(120)는 미리 설정된 시간마다 또는 미리 설정된 개수의 음향 신호의 프레임 단위마다 예를 들어, 100개의 프레임 단위로 가중치를 계산할 수 있다. 이와 같이, 가중치 계산을 매 프레임마다 수행하기 보다 미리 설정된 시간 단위로 또는 미리 설정된 개수의 프레임 단위로 수행함으로써 특히 소형 전자 장치에서 중요한 전력을 절감할 수 있다.
저장부(150)는 이득 조정 장치(100)의 구동에 필요한 데이터 및 소프트웨어를 저장할 수 있다. 저장부(150)는 가중치 계산부(120)에서 이전에 계산된 가중치를 저장할 수 있다.
가중치 계산부(120)는 음향 신호의 프레임에 주파수 성분별 가중치가 새로 계산되면, 저장부(140)에 저장된 가중치에 새로 계산된 가중치를 반영하여 저장부(150)에 저장된 가중치를 갱신할 수 있다. 주파수 성분별 가중치를 가중치 세트라고 할 때, 가중치 계산부(120)는 저장된 가중치 세트 및 새로 계산된 가중치 세트 각각에 미리 설정된 비율의 가중치를 부여하여 가중치를 갱신할 수 있다. 이때, 저장된 가중치 세트 및 새로 계산된 가중치 세트에 부여되는 가중치의 합은 1이 되어야 할 것이다.
스케일링부(130)는 계산된 가중치를 이용하여 복수 개의 음향 신호 각각의 진폭을 조정한다. 스케일링부(130)는 음향 신호에 대한 프레임 단위 신호에 계산된 주파수 성분별 가중치를 곱하여 음향 신호의 진폭을 조정할 수 있다.
애플리케이션 수행부(150)는 전술한 바와 같이, 진폭이 조정된 음향 신호를 입력받아 다양한 알고리즘을 수행할 수 있다. 예를 들어, 애플리케이션 수행부(150)는 가중치가 조정된 복수 개의 음향 신호에 대하여 노이즈 저감 동작, 빔형성 동작, 또는 음향 신호 위치 추적 등을 수행할 수 있다. 즉, 주파수 변환부(110), 이득 조정부(120) 및 스케일링부(130)의 구성은 각종 음향 처리 장치의 전처리부로서 기능할 수 있다.
도 2는 도 1의 마이크로폰 어레이의 이득 조정 장치의 상세 구성의 일 예를 나타내는 도면이다.
제1 주파수 변환부(211)는 제1 마이크로폰(201)으로부터 수신된 제1 음향 신호를 주파수 영역의 신호로 변환한다. 제2 주파수 변환부(212)는 제2 마이크로폰(202)으로부터 수신된 제2 음향 신호를 주파수 영역의 신호로 변환한다.
가중치 계산부(220)는 제1 음향 신호 및 제2 음향 신호가 제1 음향 신호 및 제2 음향 신호의 평균 진폭 값을 가지도록 제1 음향 신호에 대한 제1 가중치 및 제2 음향 신호에 대한 제2 가중치를 각각 계산할 수 있다.
제1 스케일링부(231)는 계산된 제1 가중치를 제1 음향 신호에 적용하여 제1 음향 신호의 진폭을 변조시킨다. 제2 스케일링부(232)는 계산된 제2 가중치를 제2 음향 신호에 적용하여 제2 음향 신호의 진폭을 변조시킨다. 진폭 변조된 제1 음향 신호 및 제2 음향 신호는 빔형성, 노이즈 저감 등을 수행하기 위한 처리 모듈로 출력될 수 있다.
도 3은 도 1의 마이크로폰 어레이의 이득 조정 장치의 상세 구성의 다른 예를 나타내는 도면이다.
제1 주파수 변환부(311)는 제1 마이크로폰(301)으로부터 입력되는 제1 음향 신호를 주파수 영역의 신호로 변환한다. 제2 주파수 변환부(312)는 제2 마이크로폰(302)으로부터 입력되는 제2 음향 신호를 주파수 영역의 신호로 변환한다.
가중치 계산부(320)는 제1 음향 신호 및 제2 음향 신호가 제1 음향 신호 및 제2 음향 신호의 중 하나의 음향 신호의 진폭 값을 가지도록 제1 음향 신호에 대한 제1 가중치 및 제2 음향 신호에 대한 가중치를 계산할 수 있다. 도 3에서는 가중치 계산부(320)는 제2 음향 신호가 제1 음향 신호와 동일한 진폭 값을 가지도록 제2 음향 신호에 대한 가중치를 계산할 수 있다.
스케일링부(330)는 계산된 가중치를 제2 음향 신호에 적용하여 제2 음향 신호의 진폭을 변조시킨다. 진폭 변조된 제2 음향 신호는 빔형성, 노이즈 저감 등을 수행하기 위한 처리 모듈로 출력될 수 있다.
도 2 및 도 3에는 2개의 음향 신호에 대한 이득 조정이 수행되는 것으로 설명하였으나, 입력되는 음향 신호의 개수에는 제한이 없다.
도 4a는 복소수 영역에서 표현된 2개의 마이크로폰으로 수신된 입력 신호를 나타내는 도면이고, 도 4b는 도 4a의 입력 신호에 대한 이득 조정의 일 예를 나타내고, 도 4c는 도 4a의 입력 신호에 대한 이득 조정의 다른 예를 나타내는 도면이 다.
2개의 마이크로폰에서 감지된 제1 음향 신호 x1(t) 및 제2 음향 신호 x2(t)는 복소수 영역(complex domain)에서 하나의 주파수에 대하여 나타내면, 도 4a 도시된 바와 같이,
Figure 112009059523007-pat00001
및
Figure 112009059523007-pat00002
로 표현될 수 있다. 제1 음향 신호
Figure 112009059523007-pat00003
및 제2 음향 신호
Figure 112009059523007-pat00004
의 위상 성분은 유지하면서, 주파수 진폭의 크기를 조정한 신호는 각각
Figure 112009059523007-pat00005
및
Figure 112009059523007-pat00006
로 표현될 수 있다. 제1 음향 신호의
Figure 112009059523007-pat00007
와 진폭이 조정된 제1 음향 신호
Figure 112009059523007-pat00008
의 관계는 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112009059523007-pat00009
여기에서, 가중치
Figure 112009059523007-pat00010
은 가중치 계산부(120)에서 제1 음향 신호의 하나의 주파수 성분에 대하여 계산한 가중치 값을 나타낸다.
제2 음향 신호
Figure 112009059523007-pat00011
와 진폭이 조정된 제2 음향 신호
Figure 112009059523007-pat00012
의 관계는 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112009059523007-pat00013
여기에서, 가중치
Figure 112009059523007-pat00014
는 가중치 계산부(120)에서 제2 음향 신호의 하나 의 주파수 성분에 대하여 계산한 가중치 값을 나타낸다. 가중치 계산부(120)는 진폭이 조정된 제1 음향 신호의 진폭 크기
Figure 112009059523007-pat00015
및 진폭이 조정된 제2 음향 신호의 진폭 크기
Figure 112009059523007-pat00016
가 일치하도록 하기 위한 가중치
Figure 112009059523007-pat00017
및 가중치
Figure 112009059523007-pat00018
를 계산한다. 가중치 계산부(120)는 프레임 단위의 음향 신호에 포함된 주파수 성분 모두에 대하여 각각 가중치를 계산하여야 한다. 프레임 단위 음향 신호에 예를 들어 256개의 주파수 성분이 포함된 경우, 가중치 계산부(120)는 각각 256개의 가중치
Figure 112009059523007-pat00019
및 가중치
Figure 112009059523007-pat00020
를 계산할 수 있다.
도 4b는 도 4a의 음향 신호에 대하여 도 2를 참조하여 설명한 바와 같이, 입력 신호 모두에 대하여 이득 조정을 수행한 결과의 일 예를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 제1 가중치 계산부(222)는 가중치
Figure 112009059523007-pat00021
을 수학식 3과 같이 계산할 수 있으며, 제2 가중치 계산부(224)는 가중치
Figure 112009059523007-pat00022
를 수학식 4와 같이 계산할 수 있다.
Figure 112009059523007-pat00023
Figure 112009059523007-pat00024
도 4c는 도 4a의 음향 신호에 대하여 도 3을 참조하여 설명한 바와 같이, 입력 신호 중 하나를 기준으로 이득 조정을 수행한 결과의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 3의 경우,
Figure 112009059523007-pat00025
이며, 가중치 계산부(320)는 수학식 5와 같이 가중치
Figure 112009059523007-pat00026
를 계산할 수 있다.
Figure 112009059523007-pat00027
도 5는 마이크로폰 어레이의 이득 조정 방법의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 5를 참조하면, 주파수 변환부(110)는 복수 개의 음향 신호를 각각 주파수 영역의 신호로 변환한다(510).
가중치 계산부(120)는 주파수 영역의 신호로 변환된 복수 개의 음향 신호의 위상은 유지하면서 복수 개의 음향 신호의 진폭이 일치되도록 조정하기 위한 복수 개의 음향 신호의 주파수 성분별 가중치를 계산한다(520). 이를 위해, 가중치 계산부(120)는 복수 개의 음향 신호가 복수 개의 음향 신호 중 하나의 음향 신호의 진폭 값을 가지도록 복수 개의 음향 신호에 대한 가중치를 계산할 수 있다. 또는, 가중치 계산부(120)는 복수 개의 음향 신호가 복수 개의 음향 신호의 평균 진폭 값을 가지도록 복수 개의 음향 신호에 대한 가중치를 계산할 수 있다. 가중치를 계산하는 동작은 미리 설정된 시간마다 또는 미리 설정된 개수의 음향 신호의 프레임 단위마다 수행될 수 있다.
이전에 계산된 가중치가 저장되는 경우, 가중치 계산부(120)는 새로 가중치가 계산되면, 저장된 가중치에 계산된 가중치를 반영하여 저장된 가중치를 갱신할 수 있다.
스케일링부(130)는 계산된 가중치를 이용하여 복수 개의 음향 신호의 진폭을 조정한다(530). 가중치가 갱신된 경우, 스케일링부(130)는 갱신된 가중치를 이용하여 복수 개의 음향 신호의 진폭을 조정할 수 있다.
주변 음원의 방향이나 개수, 잡음의 존재 유무와 관계없이 적은 계산량으로 주파수 영역에서 각 마이크 입력의 이득값의 차이를 실시간으로 조정할 수 있다. 기존의 고정된 이득 조정 값을 조정하고, 조정된 이득 조정 값을 이용하여 노이즈 저감 등 음향 신호 후처리 과정을 수행하는 경우, 별도의 사용자 입력이 필요하며 초기 에러가 누적되어 음향 신호 후처리 과정의 성능이 저하되는 문제를 방지할 수 있다. 또한, 일 실시예에 따른 마이크로폰 어레이의 이득 조정 장치 및 방법은 터치, 버튼 누름, 진동 등에도 무관하게 각 마이크 입력의 이득값 차이를 실시간으로 조정할 수 있으므로, 이동 장치의 마이크로폰 어레이에도 효과적으로 적용될 수 있다.
본 발명의 일 양상은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현될 수 있다. 상기의 프로그램을 구현하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 당해 분야의 컴퓨터 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 디스크 등을 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 저장되고 실행될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 일 실시예에 불과할 뿐, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 전술한 실시예에 한정되지 않고 특허 청구범위에 기재된 내용과 동등한 범위 내에 있는 다양한 실시 형태가 포함되도록 해석되어야 할 것이다.
도 1은 마이크로폰 어레이의 이득 조정 장치의 구성의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 마이크로폰 어레이의 이득 조정 장치의 상세 구성의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1의 마이크로폰 어레이의 이득 조정 장치의 상세 구성의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 4a는 복소수 영역에서 표현된 2개의 마이크로폰으로 수신된 입력 신호를 나타내는 도면이고,
도 4b는 도 4a의 입력 신호에 대한 이득 조정의 일 예를 나타내고,
도 4c는 도 4a의 입력 신호에 대한 이득 조정의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 5는 마이크로폰 어레이의 이득 조정 방법의 일 예를 나타내는 도면이다.

Claims (10)

  1. 동일한 면에 배치된 2개 이상의 마이크로폰을 포함하는 마이크로폰 어레이;
    상기 마이크로폰 어레이로부터 수신되는 복수 개의 음향 신호를 각각 주파수 영역의 신호로 변환하는 주파수 변환부;
    이전에 계산된 가중치를 저장하는 저장부;
    상기 주파수 영역의 신호로 변환된 복수 개의 음향 신호 각각의 위상은 유지하면서 상기 복수 개의 음향 신호의 진폭이 서로 일치하도록 조정하는 가중치를 상기 복수 개의 음향 신호의 주파수 성분별로 계산하고, 상기 저장된 가중치에 상기 계산된 가중치를 반영하여 상기 저장된 가중치를 갱신하는 가중치 계산부; 및
    상기 갱신된 가중치를 이용하여 상기 복수 개의 음향 신호의 진폭을 조정하는 스케일링부를 포함하고,
    상기 가중치 계산부는 미리 설정된 시간마다 또는 미리 설정된 개수의 음향 신호의 프레임 단위마다 상기 가중치를 계산하는 마이크로폰 어레이의 이득 조정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가중치 계산부는 상기 복수 개의 음향 신호가 상기 복수 개의 음향 신호의 평균 진폭 값을 가지도록 상기 가중치를 계산하는 마이크로폰 어레이의 이득 조정 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 가중치 계산부는 상기 복수 개의 음향 신호가 상기 복수 개의 음향 신호 중 하나의 음향 신호의 진폭 값을 가지도록 상기 가중치를 계산하는 마이크로폰 어레이의 이득 조정 장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 가중치가 조정된 복수 개의 음향 신호에 대하여 빔형성, 노이즈 저감, 음향 신호의 위치 추적 중 적어도 하나의 동작을 수행하는 애플리케이션 수행부를 더 포함하는 마이크로폰 어레이의 이득 조정 장치.
  6. 동일한 면에 위치한 2개 이상의 마이크로폰을 포함하는 마이크로폰 어레이로부터 수신된 복수 개의 음향 신호를 각각 주파수 영역의 신호로 변환하는 단계;
    상기 주파수 영역의 신호로 변환된 복수 개의 음향 신호의 위상은 유지하면서 상기 복수 개의 음향 신호의 진폭이 서로 일치하도록 조정하는 가중치를 상기 복수 개의 음향 신호의 주파수 성분별로 계산하는 단계;
    상기 계산된 가중치를 저장하는 단계;
    새로 가중치가 계산되면, 상기 저장된 가중치에 상기 새로 계산된 가중치를 반영하여 상기 저장된 가중치를 갱신하는 단계; 및
    상기 갱신된 가중치를 이용하여 상기 복수 개의 음향 신호의 진폭을 조정하는 단계를 포함하고,
    상기 가중치를 계산하는 단계는, 미리 설정된 시간마다 또는 미리 설정된 개수의 음향 신호의 프레임 단위마다 수행되는 마이크로폰 어레이의 이득 조정 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 가중치를 계산하는 단계는,
    상기 복수 개의 음향 신호가 상기 복수 개의 음향 신호의 평균 진폭 값을 가지도록 상기 가중치를 계산하는 단계를 포함하는 마이크로폰 어레이의 이득 조정 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 가중치를 계산하는 단계는,
    상기 복수 개의 음향 신호가 상기 복수 개의 음향 신호 중 하나의 음향 신호의 진폭 값을 가지도록 상기 가중치를 계산하는 단계를 포함하는 마이크로폰 어레이의 이득 조정 방법.
  9. 삭제
  10. 제6항에 있어서,
    상기 가중치가 조정된 복수 개의 음향 신호에 대하여 빔형성, 노이즈 저감, 음향 신호의 위치 추적 중 적어도 하나의 동작을 수행하는 단계를 더 포함하는 마이크로폰 어레이의 이득 조정 방법.
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