KR101755330B1 - 반사판을 구비한 무선 마이크 및 이를 이용한 음향 시스템 - Google Patents

반사판을 구비한 무선 마이크 및 이를 이용한 음향 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 음성을 전기 신호로 변환하고 상기 신호를 무선으로 송신하는 무선 마이크와 상기 신호를 수신 받아 스피커로 출력하는 수신 장치를 포함하는 반사판을 구비한 무선 마이크 및 이를 이용한 음향 시스템에 있어서, 상기 무선 마이크는, 하우징, 소리를 마이크로 집중 시키는 반사판, 마이크의 방향성을 생성하는 빔포밍 마이크, 상기 빔포밍 마이크로부터 전송되는 신호를 처리하여 무선으로 방사하는 회로부 및 배터리를 포함하고, 상기 수신 장치는, 상기 마이크 앰프로부터 전송되는 전파를 수신하는 수신안테나, 수신된 상기 전파 신호를 블루투스 방식으로 복조하는 블루투스 수신부, 상기 블루투스 수신부로부터 전송된 신호를 증폭하는 오디오 앰프, 상기 오디오 앰프로부터 전송된 신호에서 특정 주파수의 신호를 걸러내어 하울링 현상을 방지하는 에코 캔슬러 모듈, 상기 에코 캔슬러 모듈로부터 전송된 신호를 증폭하는 스피커 앰프 및 상기 스피커 앰프로부터 전송된 신호를 입력 받아 공기 중으로 소리를 울리는 스피커를 포함하는 것을 특징으로 하는 반사판을 구비한 무선 마이크 및 이를 이용한 음향 시스템을 제공한다.

Description

반사판을 구비한 무선 마이크 및 이를 이용한 음향 시스템{THE WIRELESS MICROPHONE HAVING A REFLECTOR OF SOUND}
본 발명은 반사판을 구비한 무선 마이크 및 이를 이용한 음향 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상기 음향 시스템은 무선 마이크, 수신 장치 및 스피커로 구성되되 무선 마이크 내부에는 사람의 음성 위주로 소리를 집음 시킬 수 있도록 하는 반사판 및 빔포밍을 구현할 수 있도록 배치된 다수개의 마이크를 내장하고, 수신 장치에는 에코 캔슬러를 장착한 반사판을 구비한 무선 마이크 및 이를 이용한 음향 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 마이크로폰, 또는 마이크라 함은 소리를 수신하여 그 진동의 세기를 전기 신호로 변환하는 장치를 일컫는다.
마이크는 크게는 마이크에 수신되는 소리를 전기 신호로 바꿔주는 원리, 마이크의 방향성, 주파수 대역 등을 기준으로 다이내믹 마이크, 콘덴서 마이크, 카본 마이크, 리본 마이크 등으로 분류될 수 있는데, 이중에서 가장 널리 사용되는 다이내믹 마이크의 원리를 간단히 살펴보면 다음과 같다.
다니내믹 마이크에서는 소리, 즉 공기의 떨림이 마이크에 도달하면 그 떨림에 맞추어 마이크의 진동판이 떨리게 된다. 이로 인해 진동판에 연결된 코일이 같이 떨리게 되고 이어서 전자기 유도의 원리에 의해 그 떨림에 따른 전류가 발생한다. 코일이 움직이는 원리로 작동하기 때문에 코일 이동형 마이크라고 하기도 한다. 이어서, 소리를 변환하여 발생된 전류를 증폭기를 거쳐 송신기에 연결함으로써 다른 곳으로 전달하거나 또는 스피커에 직접 연결하여 소리를 울리게 된다.
이와 같이 소리를 전기적 신호로 변환하는 과정은 매우 단순한 과정이지만, 소리를 정확하고 깨끗하게 변환하여 이를 녹음하거나 전달하는 것은 쉬운 일이 아니다. 특히, 위와 같은 마이크를 통한 소리의 변환 과정은 마이크가 가지는 특성에 의해 많이 좌우되는데, 그러한 특성으로는 크게 주파수 응답 특성, 감도 및 방향성 특성으로 나누어 볼 수 있다.
마이크 특성 중 주파수 응답이란 소리가 마이크를 통과하면서 주파수에 따라 어떻게 그 크기가 변하는지를 나타낸 것이다. 즉, 마이크가 특정 주파수 대역에서 높은 응답 특성을 갖는다는 것은 그 주파수 대역의 소리를 크게 받아들인다는 의미가 되고 낮은 응답을 갖는다는 것은 그 주파수 대역의 소리가 같은 크기를 갖는 소리라도 작게 받아들인다는 의미가 된다. 예를 들면, 사람의 음성은 200Hz에서 4,000~5,000Hz 사이에 대부분의 에너지가 집중되어 있다. 그러므로 위의 주파수 대역에서 높은 응답 특성을 갖는 마이크는 사람의 목소리를 녹음할 때 좋은 성능을 보이게 된다. 반면에 악기 중 드럼의 심벌 소리를 녹음한다고 가정하면 심벌 소리의 경우에는 수백에서 수만 Hz까지 광범위한 대역에서 에너지가 퍼져 있기 때문에 사람의 목소리에 맞추어진 위의 마이크는 심벌 소리에 제대로 응답하지 못하게 될 것이다.
마이크 특성 중 감도란 마이크가 똑같은 크기의 소리를 받았을 때, 얼마나 큰 전기적 신호로 바꾸어주느냐 하는 특성이다. 대개 마이크에 의해 변환된 전기 신호를 증폭하게 되면 그 과정에서 잡음이 섞이므로 원하는 소리뿐만 아니라 잡음의 볼륨도 같이 증가하게 된다. 때문에 처음에 마이크에서 신호를 받아들일 때부터 잡음 대비 충분한 크기의 소리를 확보하는 것이 중요하다. 이와 같이 감도가 좋은 마이크를 선택하는 것이 중요한데, 마이크를 선택할 때에는 이러한 감도 특성 이외에도 주파수 응답, 방향성의 마이크 특성과 내구성 등의 사용 편의성을 모두 고려하여 마이크를 선택하여야 한다.
마이크 특성 중 방향성이란 마이크의 방향에 따라 마이크가 민감하게 즉, 변환되는 전류의 세기가 가장 충실하게 발생하게 되는 특성을 말한다. 가령 마이크는 방향성에 따라 심장형, 전지향성, 양지향성 등으로 나누어 볼 수 있다.
심장형 방향성 마이크는 정면에서 나는 소리에 가장 민감하고, 측면으로 갈수록 민감도가 감소하여 180도, 즉 반대 방향에서 나는 소리는 전혀 받아들이지 않는 방향성을 가지고 있다.
전지향성 방향성 마이크는 어떤 방향에서 오는 소리라도 차별하지 않고 똑같이 전기적 신호로 받아들이는 지향성을 갖는다. 하지만 전지향성 방향성 마이크는 다양한 방향에서 발생하는 잡음마저 모두 받아들기게 되기 때문에 특별한 경우를 제외하고는 그리 널리 쓰이지 않는다.
상술한 마이크 특성을 고려하여 학교, 강의실 등에서 마이크가 사용되는 경우를 생각하여 보기로 하자.
보통 학교나 강의실에서 강사가 강연을 할 때에는 강사의 목소리 자체만으로는 멀리까지 목소리가 충분히 전달되기가 힘들게 되므로 마이크, 앰프 및 스피커 등을 포함한 음향 시스템을 갖추어 사용한다.
그런데, 일반적으로 사용되는 막대 형상의 마이크의 경우에는 강사가 움직일 때마다 정확한 방향으로 마이크를 유지해야하는 불편함이 있다. 이는 상술한 마이크의 방향성 특성 때문인데, 마이크가 특정 방향을 벗어나게 되면 마이크의 방향성 특성에 따라 스피커에서 나오는 소리가 작아지고, 마이크가 특정 방향에 맞춰지면 다시 소리가 커져서 스피커에서 출력되는 소리가 일정하지 못하게 되는 문제점이 있다.
또한, 마이크는 강사의 목소리뿐만 아니라 강사의 주변에서 발생되는 소리까지도 함께 수음하므로 강사의 목소리를 크게 하기 위하여 스피커의 출력을 높이게 되면 원하는 강사의 목소리와 함께 주변의 잡음도 똑같이 크게 들리게 되는 문제점이 있다.
또한, 위와 같이 스피커의 출력을 일정량 이상 크게 하거나 마이크 사용자가 스피커가 위치한 곳으로 가까이 다가가게 되면 스피커에서 출력되는 소리가 다시 마이크로 유입되어 증폭된다. 이와 같은 방식으로 마이크의 앰프에서는 일순간에 정궤환의 루프가 형성됨으로써 발진 상태가 되는 하울링 현상이 발생하는 문제점이 있다.
관련 선행기술로는 한국등록특허 10-1133308호(등록일: 2012. 03. 28)가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 무선 마이크 내부에 경사부를 갖는 반사판과 다수개의 마이크를 배치한 빔포밍 마이크를 구비하여서 마이크 방향성 특성에 구애됨이 없이 사용자의 목소리가 원활히 집음 될 수 있도록 하고 사용자의 목소리 외의 잡음 입력을 최대한 억제할 수 있도록 하는 반사판을 구비한 무선 마이크 및 이를 이용한 음향 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 상기 무선 마이크의 신호를 수신하는 수신 장치에 에코 캔슬러를 장착하여 하울링 현상을 방지함으로써 스피커를 원하는 위치에 자유로이 설치할 수 있도록 하는 반사판을 구비한 무선 마이크 및 이를 이용한 음향 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않는다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 반사판을 구비한 무선 마이크 및 이를 이용한 음향 시스템은, 음성을 전기 신호로 변환하고 상기 신호를 무선으로 송신하는 무선 마이크와 상기 신호를 수신 받아 스피커로 출력하는 수신 장치를 포함하는 반사판을 구비한 무선 마이크 및 이를 이용한 음향 시스템에 있어서, 상기 무선 마이크는, 하우징, 소리를 마이크로 집중 시키는 반사판, 마이크의 방향성을 생성하는 빔포밍 마이크, 상기 빔포밍 마이크로부터 전송되는 신호를 처리하여 무선으로 방사하는 회로부 및 배터리를 포함하되, 상기 하우징은, 일측단이 원통형 형상을 하고 타측단은 종단으로 갈수로 좁아지는 원뿔 형상을 하며 상기 원뿔 형상의 일부분은 일측 방향으로 완만하게 휘어져서 좌우 한쌍이 밴드 케이블로 연결되어서 이루어지고, 상기 반사판은, 평면은 직사각형이고 가장자리는 외부로 벌어져 경사부를 형성한 그릇 형상을 하고 바닥은 구멍이 다수개가 형성된 메쉬창을 갖고서 상기 하우징 아래에 결합되고, 상기 빔포밍 마이크는, 직사각형의 기판 위에 다수개의 마이크가 일정한 간격으로 배치되어 상기 반사판 아래에 결합되고, 상기 수신 장치는, 상기 마이크 앰프로부터 전송되는 전파를 수신하는 수신안테나, 수신된 상기 전파 신호를 블루투스 방식으로 복조하는 블루투스 수신부, 상기 블루투스 수신부로부터 전송된 신호를 증폭하는 오디오 앰프, 상기 오디오 앰프로부터 전송된 신호에서 특정 주파수의 신호를 걸러내어 하울링 현상을 방지하는 에코 캔슬러 모듈, 상기 에코 캔슬러 모듈로부터 전송된 신호를 증폭하는 스피커 앰프 및 상기 스피커 앰프로부터 전송된 신호를 입력 받아 공기 중으로 소리를 울리는 스피커를 포함한다.
구체적으로, 상기 하우징은, 상하로 분리되거나 조립될 수 있도록 상부 하우징과 하부 하우징으로 이루어지되 상기 상부 하우징에는 가장자리가 내부로 경사지도록 밀려들어간 경사부가 형성된 마이크용 홀을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
구체적으로, 상기 하우징은, 일측 하우징에는 충전을 위한 USB 포트와 상기 USB 포트를 마감할 수 있는 USB 캡이 결합되고 타측 하우징에는 블루투스 페어링 작업을 할 수 있는 페어링 버튼과 출력되는 음성 용량을 조절할 수 있는 용량 조절 버튼이 결합되는 것을 특징으로 할 수 있다.
구체적으로, 상기 반사판은, 외부로부터 유입되는 소리가 상기 경사부에 부딪히게 되면 상기 메쉬창으로 반사시켜 소리를 집중시킬 수 있는 것을 특징으로 할 수 있다.
구체적으로, 상기 빔포밍 마이크는, 상기 마이크가 갖고 있는 방향성이 겹쳐져서 상기 다수개의 마이크가 일정한 방향으로 방향성 특성을 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.
구체적으로, 상기 빔포밍 마이크는, 상기 마이크를 감싸며 상기 기판 위에 위치하는 마이크용 고무를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
구체적으로, 상기 회로부는, 상기 빔포밍 마이크로부터 전달되는 전기 신호를 증폭하는 마이크 앰프, 근접효과를 방지하기 위해 부가된 대역 필터, 상기 대역 필터로부터 전달된 신호의 크기를 조절하는 마이크 볼륨 제어부, 상기 마이크 볼륨 제어부에서 전달되는 신호를 블루투스 방식으로 변조하는 블루투스 송신부 및 상기 블루투스 송신부에서 변조된 신호를 공중으로 방사하는 송신 안테나를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
구체적으로, 상기 에코 캔슬러 모듈은, 상기 오디오 앰프로부터 전송된 신호를 디지털 신호로 변환하고 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하여 상기 스피커 앰프로 전달하는 디지털 신호 변환부와, 다단의 대역 통과 필터와 노치 필터를 포함하여 상기 디지털 신호 변환부로부터 전송되는 신호에서 하울링 발생하는 주파수를 검색한 후 상기 주파수를 제거하는 디지털 신호 처리부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
구체적으로, 상기 디지털 신호 처리부는, 상기 디지털 신호 변환부로부터 전송되는 신호를 주파수 분포 특성을 기준으로 데이터 베이스화하고 하울링이 발생하는 주파수를 상기 주파수 분포 특성으로 분류하여 주파수 검색 시 사용하는 것을 특징으로 할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 마이크 내부에 반사판을 구비하기 때문에 마이크 방향성의 특성에 구애됨이 없이 사용자의 목소리가 원활히 집음 되도록 하여 마이크의 감도 특성을 향상 시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 마이크 내부에 마이크를 다수개 배치하여 빔포밍을 구현하기 때문에 사용자의 목소리만을 집중적으로 집음 하고 동시에 잡음의 입력을 최대한 억제할 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 수신 장치 내부에 에코 캔슬러를 장착하고 있기 때문에 하울링 현상을 방지하여 사용자가 스피커를 설치 위치에 구애 받지 않고 자유로이 설치할 수 있도록 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 반사판을 구비한 무선 마이크 및 이를 이용한 음향 시스템을 나타낸 개략도이다.
도 2는 도 1에 도시된 무선 마이크의 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 무선 마이크의 분해 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 반사판의 사시도 및 단면도이다.
도 5는 도 3에 도시된 반사판에 소리가 반사되는 경로를 나타낸 도면이다.
도 6은 도 3에 도시된 빔포밍 마이크의 사시도 및 단면도이다.
도 7은 도 3에 도시된 빔포밍 마이크의 집음 방향과 각도를 나타낸 도면이다.
도 8은 도 3에 도시된 빔포밍 마이크에 소리가 반사되는 경로를 나타낸 도면이다.
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.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 반사판을 구비한 무선 마이크 및 이를 이용한 음향 시스템을 나타낸 개략도이고, 도 2는 무선 마이크의 사시도이고, 도 3은 무선 마이크의 분해 사시도로서, 음향 시스템은, 무선 마이크(100)와 수신 장치(200)를 포함한다.
무선 마이크(100)는, 하우징(110), 반사판(120), 빔포밍 마이크(130), 회로부(140) 및 배터리(150)를 포함하되, 회로부(140)는 마이크 앰프(141), 대역 필터(142), 마이크 볼륨 제어부(143), 블루투스 송신부(144) 및 송신 안테나(145)를 포함하고,
수신 장치(200)는, 수신 안테나(210), 블루투스 수신부(220), 오디오 앰프(230), 에코 캔슬러 모듈(240), 스피커 앰프(250) 및 스피커(260)를 포함한다.
무선 마이크(100)는, 도 2에 도시된 바와 같이 목에 걸어 사용할 수 있도록 소정 길이의 밴드 케이블(118)과 상기 밴드 케이블(118) 양단에 결합된 하우징(110)으로 형성된다.
하우징(110)은, 상부 하우징(111), 마감부 링(112), USB 캡(113), 페어링 버튼(114), 음량 조절 버튼(115), 하부 하우징(116) 및 완만 경사부(117)가 구비되어 있다.
하우징(110)은, 일측단이 원통형 형상을 하도록 하고 타측단은 끝으로 갈수로 좁아지는 원뿔 형상을 하도록 한다. 이와 같이 형성된 하우징(110)은 좌우에 하나씩 한 쌍으로 구성된다.
때문에 이하에서 설명되는 하우징(110)의 구성 요소들은 좌우 중 하나만을 설명하겠지만 특별한 언급이 없다면 동일한 구성이 대칭되는 나머지 하나에도 존재하는 것으로 가정한다.
상부 하우징(111)과 하부 하우징(116)은 상하로 분리되거나 조립되도록 함으로써 구성 부품들을 손쉽게 하우징(110) 내부에 위치시킨 후 고정할 수 있도록 한다.
상부 하우징(111)은 그 원통형 종단부에 마이크(132)와 통하는 마이크용 홀(111a)을 형성할 수 있다. 본 발명의 일시예에서는 마이크용 홀(111a)을 직사각형의 모양을 하되 짧은 쪽 한 쌍의 변은 둥글게 형성되도록 하였다. 물론 홀의 모양은 얼마든지 변경이 가능하다. 이어서 마이크용 홀(111a)의 가장자리는 일정길이가 안 쪽으로 경사지도록 밀려들어가서 반사판용 경사부(111a)를 형성하고 있는데, 이에 대한 설명은 반사판(120)에 대한 설명에서 상세히 하기로 한다.
마감부 링(112)은 원형의 링 형상을 갖는 구조체로서 상부 하우징(111)과 하부 하우징(116)이 결합 되고 난 다음 그 종단 부분에 끼워져 상부 하우징(111)과 하부 하우징(116)이 분리되지 않도록 고정하는 역할을 한다.
USB 캡(113)은 좌우 한 쌍의 하우징(100) 중에서 일측에 결합된 하우징(100)의 마감부 링(112)에 삽입되어서 하우징(100)을 마감한다. USB 캡(113)은 사용자의 필요에 따라 손쉽게 분리되거나 결합될 수 있도록 하는데, 평소에는 결합되어 있다가 무선 마이크(100)를 충전하기 위해서 하우징(100) 내부에 위치한 USB 포트(113a)를 사용할 때에는 분리되도록 한다.
페어링 버튼(114)은 좌우 한 쌍의 하우징(100) 중에서 타측에 결합된 하우징(100)의 마감부 링(112)에 삽입되어서 하우징(100)을 마감하되 내부의 회로부(140)와 접촉되어서 블루투스 페어링 작업을 할 수 있도록 하는 스위치이다.
용량 조절 버튼(115)은 좌우 한 쌍의 하우징(100) 중에서 타측의 측면에 결합되는 구조체이다. 2개의 버튼으로 이루어지되 하우징(100) 내부의 회로부(140)와 접촉되어서 음성 용량을 조절 할 수 있도록 한다. 구체적으로는 회로부(140)의 마이크 볼륨 제어부(143)와 연결된다.
완만 경사부(117)는 끝으로 갈수로 좁아지는 원뿔 형상을 한 하우징(110) 중에서 밴드 케이블(118)과 연결되는 원뿔 꼭짓점 부분이 일측 방향으로 완만하게 휘어진 부분을 가리킨다. 이것은 사용자가 마이크를 목에 걸었을 때 무선 마이크(100)가 사용자의 입에서 멀어지지 않고 원형 형상의 목 주위를 감싸며 자연스럽게 놓여 질 수 있도록 하기 위함이다. 또한, 이와 같은 완만 경사부(117)에 의하면 무선 마이크(100)가 흔들리더라도 하우징(110)의 위아래가 뒤집히지 않게 되어 상부 하우징(111)에 형성된 마이크용 홀(111a)이 항상 사용자의 입 쪽으로 향하도록 할 수 있다.
도 4는 도 3에 도시된 반사판의 사시도 및 단면도로서, 반사판(120)은, 직사각형의 형상을 하고 짧은 쪽 한 쌍의 변은 둥글게 형성되되 가장자리가 외부로 벌어진 그릇 형상을 갖고 있다. 이와 같은 형상의 반사판(120)은 하우징(110)에 형성된 마이크 홀(111a)의 아래에 결합되어서 사용자의 목소리를 마이크(132)로 집중시키는 역할을 한다.
반사판(120)은 바닥에 작은 원형의 구멍이 다수개가 형성된 메쉬창(121)과, 외부로 벌어진 가장자리의 경사부(122)를 포함한다.
반사판(120)의 단면부를 보면 바닥과 둔각을 이루는 경사부(122)를 확인 할 수 있다.
도 5를 참조하면, 외부로부터 유입되는 소리가 반사판(120)에 유입될 때의 경로를 살펴볼 수 있다. 도 5의 a를 참조하면, 메쉬창(121)으로 직접 유입되는 소리는 곧바로 그 아래의 마이크(132)에 전달되고, 반면에 경사부(122)에 부딪히게 되는 소리는 반사되어서 간접적으로 메쉬창(121)을 통해 마이크(132)에 전달되는 것을 알 수 있다. 다시 도 5의 b는, 반사판(120)을 측면에서 보았을 때 경사부(122)에 부딪히는 소리가 반사되어 메쉬창(121)에 입력되는 경로를 화살표로 나타낸 것이고, 도 5의 c는, 반사판(120)을 정면에서 보았을 때 경사부(122)에 부딪히는 소리가 반사되어 메쉬창(121)에 입력되는 경로를 화살표로 나타낸 것이다.
이와 같이 반사판(120)에 형성된 경사부(122)에 의하면 가장 가까운 곳의 음원인 사용자의 목소리만을 집중시키고 잡음의 유입을 억제할 수 있게 되어 마이크의 감도를 향상시킬 수 있게 된다. 또한, 사용자가 무선 마이크(100) 사용 중간에 자세가 조금 바뀌어서 마이크용 홀(111a)의 방향과 틀어지더라도 경사부(122)가 소리를 반사시켜 마이크(132) 쪽으로 보낼 수 있으므로, 사용자는 보통의 마이크를 사용할 때와는 달리 마이크의 방향성 특성에서 자유롭게 되어 특별히 마이크의 방향을 신경 쓰지 않아도 된다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 빔포밍 마이크의 사시도 및 단면도로서, 2개의 마이크(132)를 일렬로 기판(133) 위에 배치한 것을 나타낸 것이다. 물론 마이크의 배열 및 개수는 얼마든지 변경이 가능하다. 이러한 빔포밍 마이크(130)는 2개의 마이크(132)를 감싸며 위치하는 마이크용 고무(131)와 빔포밍 마이크(130)를 고정하기 위한 마이크 브래킷(134)을 더 포함한다.
빔포밍 마이크(130)는 다수개의 마이크를 배열하여 마이크에 방향성을 부여할 수 있도록 한 것으로서, 여러 방향에서 전해지는 음원 중에서 원하는 방향의 소리는 보존하고 원치 않는 방향의 소리는 감쇄시킬 수 있도록 한다. 본 발명의 일실시예인 빔포밍 마이크(130)는 사용자의 목소리를 보존하고 그 외의 방향에서 유입되는 소리는 감쇄시킬 수 있도록 하였다.
즉, 일반적인 마이크에 있어서는 특정의 방향성을 갖는 마이크를 상황에 맞추어 사용하게 되는 반면, 본 발명의 일실시예에서는 주로 강연자의 목소리를 청중에게 전달하기 위한 마이크를 예정하고 있으므로 마이크가 사용자의 목소리만을 유입하도록 방향성을 갖게 할 필요성이 있다.
도 7을 참조하면, 2개의 마이크(132)가 가지는 방향성을 함께 도시하였고, 그에 따라서 2개의 마이크(132) 방향성이 서로 겹쳐지는 부분은 사선으로 표시하였다. 이와 같이 방향성이 서로 겹쳐지는 부분은 2개의 마이크(132)에서 동시에 목소리를 집음하게 되므로 감도가 커지게 되어 무선 마이크(100)는 주로 이 방향에서 전달되는 소리에 민감하게 된다. 즉, 방향성이 겹쳐지는 방향에서 나는 소리를 주로 받아들이게 되는 방향성을 갖는다.
또한, 마이크(132)가 하나만 있을 때는 마이크(132)의 방향성이 음원과의 거리가 멀어질수록 넓게 퍼지게 되지만 2개의 마이크(132)를 배치하게 되면 2개의 마이크(132)가 떨어진 간격에 의해 마이크(132)의 방향성은 하나의 마이크(132)가 있을 때보다 좁게 형성된다.
도 8을 참조하면, 빔포밍 마이크(130)가 마이크용 고무의 설치 유무에 따라서 소리의 반사 경로가 달라지는 것을 도시하기 위한 것으로, 도 8의 a는 빔포밍 마이크(130)에 마이크용 고무(131)가 장착되었을 때 집음되는 소리의 반사 경로를 나타낸 것이고, 도 8의 b는 빔포밍 마이크(130)에 마이크용 고무(131)가 장착되지 않았을 때 집음되는 소리의 반사 경로를 나타낸 것이다.
도 8의 a에서는 외부에서 유입되는 소리가 마이크(132)에 집음 되는 경우 외에는 마이크용 고무(131)에 유입되어서 반사되지 않고 흡수되지만, 도 8의 b에서는 마이크(132) 주변으로 유입되는 소리가 기판(133)에 부딪혀 반사되면서 다른 경로를 타고 마이크(132)에 유입된다. 이렇게 마이크(132)에 직접 유입되는 소리와 다른 경로를 타고 유입되는 소리가 동시에 존재하게 되면 스피커에서는 메아리처럼 소리가 이중으로 울리게 되는 문제가 발생한다. 때문에 본 발명의 일실시예에서처럼 마이크용 고무(131)를 마이크(132)를 감싸도록 장착하여 이러한 이중 울림을 방지할 수 있도록 한다.
회로부(140)는 상기 빔포밍 마이크(130)로부터 집음된 소리를 전기 신호로 변환하고 변환된 신호를 증폭 및 필터링 하여 블루투스 방식의 무선 전송 방식에 따라 전송한다. 이러한 회로부(140)는 마이크 앰프(141), 대역 필터(142), 마이크 볼륨 제어부(143), 블루투스 송신부(144) 및 송신 안테나(145)를 포함한다.
마이크 앰프(141)는 빔포밍 마이크(130)로부터 전달되는 전기 신호를 증폭하는 회로부이다.
대역 필터(142)는 마이크(132)의 진동판에 근접할수록 저음대역의 소리의 레벨이 커지게 되는데 이를 근접효과라고 하며 이를 방지하기 위해 부가된 하이패스 필터 회로이다.
마이크 볼륨 제어부(143)는 상기 대역 필터(142)로부터 전달된 신호의 크기를 조절함으로써 최종적으로 스피커에서 울리는 사용자의 목소리의 크기를 조절할 수 있도록 하는 회로이다. 마이크 볼륨 제어부(143)는 하우징(110)의 음량 조절 버튼(115)과 연결되어 사용자가 스피커에서 출력되는 음량을 직접 조절할 수 있도록 한다.
블루투스 송신부(144)는 마이크 볼륨 제어부(143)에서 전달되는 신호를 블루투스 무선 송수신 방식으로 변조하여 수신 장치(200)로 전송할 수 있도록 변조할 수 있는 회로이다.
송신 안테나(145)는 상기 블루투스 송신부(144)에서 변조된 신호를 공중으로 방사하는 장치이다.
수신 장치(200)는 상기 송신 안테나(145)에서 방사된 전파를 수신하여 최종적으로 스피커를 통해 사용자의 목소리를 울리는 장치이다. 이러한 수신 장치(200)는 수신 안테나(210), 블루투스 수신부(220), 오디오 앰프(230), 에코 캔슬러 모듈(240), 스피커 앰프(250) 및 스피커(260)를 포함한다.
수신 안테나(210)는 무선 마이크(100)의 송신 안테나(145)로부터 전송된 전파를 수신하는 장치이다.
블루투스 수신부(220)는 수신 안테나(210)로부터 수신된 신호를 블루투스 무선 송수신 방식으로 복조하는 회로이다.
오디오 앰프(230)는 블루투스 수신부(220)로부터 전송된 복조 신호를 증폭하는 회로이다.
에코 캔슬러 모듈(240)은 오디오 앰프(230)에서 증폭된 신호에서 특정 주파수의 신호를 걸러냄으로써 하울링 현상을 방지할 수 있는 회로로서, 디지털 신호 변환부(CODEC)(241)와 디지털 신호 처리부(DSP)(242)를 포함한다.
디지털 신호 변환부(CODEC)(241)는 오디오 앰프(230)로부터 전송된 신호에서 아날로그 신호를 입력받아 샘플링한 후 양자화하여 디지털 신호로 변환하거나, 디지털 신호 처리부(DSP)(242)와 송수신하여 디지털 신호 처리부(DSP)(242)로부터 전달된 디지털 신호를 입력받아 역양자화한 후 아날로그 신호로 변환하여 스피커 앰프(250)로 전달하는 기능을 하는 회로이다.
디지털 신호 처리부(DSP)(242)는 디지털 신호 변환부(CODEC)(241)와 연결되어 작동하는데 다단의 대역 통과 필터 또는 다단의 노치 필터를 포함하여 구성될 수 있다. 특히, 디지털 신호 변환부(CODEC)(241)로부터 전달되는 신호에서 하울링이 발생하는 특정 주파수를 검색한 후 상기 특정 주파수를 제거하는 에코 캔슬러 기능을 수행하는 회로이다.
또한, 본 발명의 일실시예서는 주로 사람의 목소리를 대상으로 하고 있으므로, 하울링이 발생하는 주파수 분포 특성 또한 사람의 목소리에 해당하는 주파수를 기준으로 분류할 수 있으며 그러한 주파수 분포 특성을 데이터 베이스화 할 수 있다. 그런 연후에, 상기 데이터 베이스 중에서도 하울링이 발생하는 특정 주파수를 따로 분류하여 상기 디지털 신호 처리부(DSP)(242)가 하울링이 발생하는 특정 주파수를 검색할 때 사용할 수 있도록 한다.
스피커 앰프(250)는 에코 캔슬러 모듈(240)로부터 전송되는 신호를 입력 받은 후 상기 신호를 스피커를 울릴 수 있도록 증폭하여 스피커로 전송하는 회로이다.
스피커(260)는 스피커 앰프(250)로부터 전송되는 신호를 입력 받아 공기 중으로 소리를 울리는 장치이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 무선 마이크(100) 내부에 반사판(120)을 구비하기 때문에 마이크 방향성의 특성에 구애됨이 없이 사용자의 목소리가 원활히 집음 되도록 하여 마이크의 감도 특성을 향상 시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 무선 마이크(100) 내부에 마이크(132)를 다수개 배치하여 빔포밍을 구현하기 때문에 사용자의 목소리만을 집중적으로 집음 하고 동시에 잡음의 입력을 최대한 억제할 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 수신 장치(200) 내부에 에코 캔슬러 모듈(240)을 장착하고 있기 때문에 하울링 현상을 방지하여 사용자가 스피커를 설치 위치에 구애 받지 않고 자유로이 설치할 수 있도록 하는 효과가 있다.
상기와 같은 본 발명의 반사판을 구비한 무선 마이크 및 이를 이용한 음향 시스템은 위에서 설명된 실시예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시예들은 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다.
100: 무선 마이크 110: 하우징
120: 반사판 130: 빔포밍 마이크
140: 회로부 141: 마이크 앰프
142: 대역 필터 143: 마이크 볼률 제어부
144: 블루투스 송신부 145: 송신 안테나
150: 배터리 200: 수신 장치
210: 수신 안테나 220: 블루투스 수신부
230: 오디오 앰프 240: 에코 캔슬러 모듈
250: 스피커 앰프 260: 스피커

Claims (10)

  1. 음성을 전기 신호로 변환하고 상기 신호를 무선으로 송신하는 무선 마이크와 상기 신호를 수신 받아 스피커로 출력하는 수신 장치를 포함하는 반사판을 구비한 무선 마이크를 이용한 음향 시스템에 있어서,
    상기 무선 마이크는, 하우징;, 소리를 마이크로 집중 시키는 반사판;, 마이크의 방향성을 생성하는 빔포밍 마이크;, 상기 빔포밍 마이크로부터 전송되는 신호를 처리하여 무선으로 방사하는 회로부; 및 배터리;를 포함하되, 상기 하우징은, 일측단이 원통형 형상을 하고 타측단은 종단으로 갈수로 좁아지는 원뿔 형상을 하며 상기 원뿔 형상의 일부분은 일측 방향으로 완만하게 휘어져서 좌우 한쌍이 밴드 케이블로 연결되어서 이루어지고, 상기 반사판은, 직사각형의 형상을 하고 짧은 쪽 한 쌍의 변은 둥글게 형성되되 가장자리는 외부로 벌어져 경사부를 형성한 그릇 형상을 하고 바닥은 구멍이 다수개가 형성된 메쉬창을 갖고서 상기 하우징 아래에 결합되고, 상기 빔포밍 마이크는, 직사각형의 기판 위에 다수개의 마이크가 일정한 간격으로 배치되어 상기 반사판 아래에 결합되고,
    상기 수신 장치는, 상기 무선 마이크로부터 전송되는 전파를 수신하는 수신안테나;, 수신된 상기 전파 신호를 블루투스 방식으로 복조하는 블루투스 수신부;, 상기 블루투스 수신부로부터 전송된 신호를 증폭하는 오디오 앰프;, 상기 오디오 앰프로부터 전송된 신호에서 특정 주파수의 신호를 걸러내어 하울링 현상을 방지하는 에코 캔슬러 모듈;, 상기 에코 캔슬러 모듈로부터 전송된 신호를 증폭하는 스피커 앰프; 및 상기 스피커 앰프로부터 전송된 신호를 입력 받아 공기 중으로 소리를 울리는 스피커;를 포함하고,
    상기 에코 캔슬러 모듈은, 상기 오디오 앰프로부터 전송된 신호를 디지털 신호로 변환하고 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하여 상기 스피커 앰프로 전달하는 디지털 신호 변환부와, 다단의 대역 통과 필터와 노치 필터를 포함하여 상기 디지털 신호 변환부로부터 전송되는 신호에서 하울링이 발생하는 주파수를 검색한 후 상기 주파수를 제거하는 디지털 신호 처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 반사판을 구비한 무선 마이크를 이용한 음향 시스템.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 하우징은, 상하로 분리되거나 조립될 수 있도록 상부 하우징과 하부 하우징으로 이루어지되 상기 상부 하우징에는 가장자리가 내부로 경사지도록 밀려들어간 경사부가 형성된 마이크용 홀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반사판을 구비한 무선 마이크를 이용한 음향 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 하우징은, 일측 하우징에는 충전을 위한 USB 포트와 상기 USB 포트를 마감할 수 있는 USB 캡이 결합되고 타측 하우징에는 블루투스 페어링 작업을 할 수 있는 페어링 버튼과 출력되는 음성 용량을 조절할 수 있는 용량 조절 버튼이 결합되는 것을 특징으로 하는 반사판을 구비한 무선 마이크를 이용한 음향 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 반사판은, 외부로부터 유입되는 소리가 상기 경사부에 부딪히게 되면 상기 메쉬창으로 반사시켜 소리를 집중시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 반사판을 구비한 무선 마이크를 이용한 음향 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 빔포밍 마이크는, 상기 마이크가 갖고 있는 방향성이 겹쳐져서 상기 다수개의 마이크가 일정한 방향으로 방향성 특성을 갖도록 하는 것을 특징으로 하는 반사판을 구비한 무선 마이크를 이용한 음향 시스템.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 빔포밍 마이크는, 상기 마이크를 감싸며 상기 기판 위에 위치하는 마이크용 고무를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반사판을 구비한 무선 마이크를 이용한 음향 시스템.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 회로부는, 상기 빔포밍 마이크로부터 전달되는 전기 신호를 증폭하는 마이크 앰프;, 근접효과를 방지하기 위해 부가된 대역 필터;, 상기 대역 필터로부터 전달된 신호의 크기를 조절하는 마이크 볼륨 제어부;, 상기 마이크 볼륨 제어부에서 전달되는 신호를 블루투스 방식으로 변조하는 블루투스 송신부; 및 상기 블루투스 송신부에서 변조된 신호를 공중으로 방사하는 송신 안테나;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반사판을 구비한 무선 마이크를 이용한 음향 시스템.
  9. 삭제
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 디지털 신호 처리부는, 상기 디지털 신호 변환부로부터 전송되는 신호를 주파수 분포 특성을 기준으로 데이터 베이스화하고 하울링이 발생하는 주파수를 상기 주파수 분포 특성으로 분류하여 주파수 검색 시 사용하는 것을 특징으로 하는 반사판을 구비한 무선 마이크를 이용한 음향 시스템.
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KR100894915B1 (ko) * 2008-04-05 2009-04-30 (주)기가바이트씨앤씨 역지향성 마이크로폰 및 이를 이용한 집음기
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