KR101758265B1 - 오디오 신호의 변화 분석에 의한 비정상 신호의 판별 장치 및 방법, 그리고 이를 이용한 비정상 신호의 생성 억제 장치 및 방법 - Google Patents

오디오 신호의 변화 분석에 의한 비정상 신호의 판별 장치 및 방법, 그리고 이를 이용한 비정상 신호의 생성 억제 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 오디오 신호의 변화 분석에 의한 비정상 신호의 판별 장치 및 방법, 그리고 이를 이용한 비정상 신호의 생성 억제에 관한 장치 및 방법의 목적은, 입출력 신호를 검출하여 신호축의 정보를 취하고 엔벨롭(envelop)을 비교하여 여러가지 비정상적인 왜곡이 발생한 신호를 검출하여 원인을 분석하여 능동적으로 왜곡 발생을 방지하여 최적의 확성 음향 신호를 출력하도록 하기 위한 것이며, 확성장비에서 명료한 확성의 지속적으로 확보함이 목적이다. 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 비정상 신호의 판별 장치는, 스피커 선로(50)의 상태를 검출하는 선로 상태 센서(110); 각 장비의 입출력 신호를 수신하여 비정상 신호인지 판별하는 왜곡 검출기(130); 및 비정상 신호의 판별 장치를 제어하는 메인 컨트롤러(140); 를 포함하며, 상기 왜곡 검출기(130)는, 상기 선로 상태 센서(110)에 의해 센싱된 각 입력 및 출력단 신호(x i (t)) 및 파워 앰프 출력 신호(y 0 (t)) 중의 적어도 어느 하나의 신호를 센싱하여 비정상 신호가 있는지 여부를 판별하는 것을 특징으로 한다.

Description

오디오 신호의 변화 분석에 의한 비정상 신호의 판별 장치 및 방법, 그리고 이를 이용한 비정상 신호의 생성 억제 장치 및 방법{DEVICE AND METHOD FOR DETECTING ABNORMAL SIGNALS BY ANALYZING THE ENVELOPE OF AUDIO SIGNALS, AND APPARATUS AND METHOD FOR SUPPRESSING THE ABNORMAL SIGNALS BY USING THE SAME}
본 발명은 비정상 신호의 판별 및 생성 억제에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 확성 장치의 입출력 신호의 특성과 스피커 선로의 특성을 복합적으로 검출하고 각각의 신호 내용을 실시간으로 시간 축에서 분석하여 왜곡이 발생함을 판단하기 위한 오디오 신호의 변화 분석에 의한 비정상 신호의 판별 장치 및 방법에 관한 것이다.
특히, 본 발명에 의하면, 세부적으로 각각의 확성 장치 입출력 신호를 검출하여 신호축의 정보를 취하고 엔벨롭(envelop)을 비교하여 비정상적인 왜곡이 발생한 신호를 검출함에 특징이 있다.
나아가, 본 발명에 의하면, 고장으로 여겨지는 입출력 단자의 특성을 고려하여 왜곡 방지를 위한 이득 조정, 신호 발생 대역 제어 및 출력 차단 등을 자동으로 실시하여 비정상 신호를 최대한 억제하여 확성하도록 음향 신호를 제어하기 위한 비정상 신호의 생성 억제에 관한 장치 및 방법을 제공한다.
일반적으로, 방송 시스템은 일대 다수의 음향 통신방법으로서, 근거리나 원격지에 설치된 여러 개의 스피커를 하나의 관리시스템으로 제어하고자 하는 경우에 사용된다.
즉, 이러한 방송 시스템은 병원, 학교, 공연장 및 아파트와 같이 다수의 구획된 공간을 갖는 건축물에 설치되며, 공지사항 및 긴급상황과 같은 안내방송에 관한 음향신호를 다수개의 스피커를 통해 전달한다.
일예로서, 종래기술에 따른 방송 시스템이 대한민국 특허등록 제10-0923488호(이하, '문헌 1'이라 함)의 배경기술에 개시되어 있다.
즉, 상기 문헌 1에 개시된 방송 시스템(1010)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 방송제어장치(1012), 출력선택장치(1014), 오디오앰프장치(1016), 스피커장치(1018)를 구비하되, 상기 방송제어장치(1012)는 전반적인 방송을 제어하며, 외부로부터 오디오신호를 입력받거나 생성하고, 이러한 오디오신호들을 출력선택장치(1014)로 출력한다. 또한, 출력선택장치(1014)는 방송제어장치(1012)로부터 입력된 오디오신호들을 선택 및 제어하여 오디오앰프장치(1016)로 출력한다. 또한, 오디오앰프장치(1016)는 입력된 오디오신호를 증폭하여 각 방송구역('A1','A2','A3')들에 설치된 스피커장치(1018)로 출력하고, 스피커장치(1018)는 입력된 오디오신호를 각 방송구역('A1','A2','A3')에 방출하는 구성으로 이루어져 있다.
그런데, 스피커를 통한 방송이 제 기능을 발휘하기 위해서는, 방송시 음향 출력이 이루어지는 앰프(AMP) 및 스피커를 동작시키는 내부 회로의 고장 여부를 실시간으로 감지하여 항상 정상적인 동작을 유지시키는 것이 매우 중요하다.
즉, 상술한 문헌에 개시된 종래기술은, 스피커선로가 원거리 또는 방송실과 분리되어 있거나, 다수의 스피커를 동시에 운영하는 경우에 방송선로의 고장유무를 정확히 분석하기 어려운 문제점이 있다.
부언하면, 방송 시스템에서 스피커의 출력 오류는 파워앰프 및 스피커선로의 고장유무, 방송선로의 단선 및 단락의 원인에 기인한 음향적인 청취와 스피커선로의 신호 레벨을 모두 분석하여야 정확히 알 수 있다.
따라서, 상기와 같은 제1 종래기술에 따르는 문제점을 해결하기 위하여, 본 출원인(가락전자 주식회사)은 대한민국 특허등록 제10-1469064호(이하, '문헌 2'라 함)를 출원하여 등록받은 바 있다.
즉, 상기 '문헌 2'의 '방송선로의 실시간 분석 시스템 및 방법'은, 근거리 또는 원격지에 설치되어 있는 스피커를 통해 안내방송 등을 실시하는 방송 시스템에서, 방송선로의 출력 상태 및 선로 상태를 실시간으로 청취 및 감지하여 방송선로의 고장 유무를 실시간으로 분석 및 보호할 수 있는 방송회로의 실시간 분석 시스템 및 방법에 관한 것이다.
이를 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명하면, 도 2는 상기 제2 종래기술에 따른 방송선로의 실시간 분석 시스템의 전체 구성을 나타내는 도면이고, 도 3은 상기 제2 종래기술에 따른 방송선로의 실시간 분석 시스템에 적용되는 입력신호 제어모듈의 세부적인 구성을 나타내는 도면이며, 도 4는 상기 제2 종래기술에 따른 방송선로의 실시간 분석 시스템에 적용되는 출력신호 제어모듈과 그 주변 구성을 세부적으로 나타내는 도면이다.
도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제2 종래기술에 따른 방송선로의 실시간 분석 시스템은, 입력신호 제어모듈(1100), 파워앰프(1175), 출력신호 전송모듈(1200) 및 검출 및 판독모듈(1300)을 포함한다.
여기서, 상기 입력신호 제어모듈(1100)은, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 복수개의 오디오 입력신호와 음향용 전기신호를 절체하여 외부의 파워앰프(1175)에 전송하는 수단으로서, 오디오신호 입력부(1110), 신호 발생부(1120), 입력신호 이득 제어부(1130), 입력 선택부(MUX, 1140) 및 입력신호 검출부(1150)로 구성된다.
구체적으로, 상기 오디오신호 입력부(1110)는 공연사항이나 공지사항 및 긴급상황과 같은 안내방송에 관한 오디오신호를 전달하는 유/무선 마이크, CD 플레이어 및 튜너와 같은 음원 전달 수단이다.
상기 신호 발생부(1120)는 외부의 스피커로 전달되는 음향용 전기신호를 만든다.
상기 입력신호 이득 제어부(1130)는 상기 신호 발생부(1120)로부터 출력되는 전기신호를 디지털로 변환함과 동시에 이득을 조정하여 출력한다.
상기 입력 선택부(MUX, 1140)는 상기 오디오신호 입력부(1110)로부터 출력되는 오디오신호와 신호 발생부(1120) 및 입력신호 이득 제어부(1130)로부터 출력되는 신호를 선택 및 절체한다.
상기 입력신호 검출부(1150)는 파워앰프(1175)로 출력되는 신호의 크기를 검출하는 수단으로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 입력 선택부(MUX, 1140)의 출력단에 제 1 버퍼(1151) 및 제 2 버퍼(1153)를 설치하되, 상기 제 1 버퍼(1151)는 오디오신호를 출력하기 위해 파워앰프(1175)와 연결되고, 상기 제 2 버퍼(1153)는 오디오 신호의 직류 성분에서 교류 성분을 제거하기 위한 평활회로(1155)와 연결되어, 상기 평활회로(1155)를 거친 신호가 아날로그-디지털 변환기(ADC, 1157)로 전송되며, 상기 ADC(1157)가 오디오 신호를 디지털 신호로 변환하여 상기 검출 및 판독모듈(1300)로 전송될 수 있도록 한다.
이때, 상기 입력신호 제어모듈(1100)은 통신 인터페이스(1160)를 구비하여, 상기 검출 및 판독모듈(1300), 입력신호 이득 제어부(1130), 입력 선택부(MUX, 1140) 및 ADC(1157)를 통신으로 연결한다.
한편, 상기 파워앰프(1175)는 상기 입력신호 제어모듈(1100)의 출력단에 복수개 연결되어, 상기 입력신호 제어모듈(1100)로부터 출력되는 신호를 증폭하여 출력한다.
또한, 상기 출력신호 제어모듈(1200)은, 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 파워앰프(1175)를 통해 출력되는 오디오 신호 및 전기신호를 근거리 또는 원격지에 있는 스피커(1205) 선로에 전송함과 동시에 방송선로의 이상 유무에 대한 출력신호를 전송하는 수단으로서, 스피커선로 연결부(1210) 및 출력신호 선택부(1220)로 구성된다.
구체적으로, 상기 스피커선로 연결부(1210)는 오디오 방송이나 선로의 상태 검출이 가능하도록, 상기 복수개의 파워앰프(1175)와 근거리 또는 원격지에 있는 복수개의 스피커(1205) 선로를 연결 또는 단락하는 수단이다.
상기 출력신호 선택부(1220)는 상기 스피커선로 연결부(1210)의 연결에 따라 스피커(1205) 선로의 출력신호를 검출할 수 있도록, 상기 스피커선로 연결부(1210)로부터의 출력신호 중의 하나를 선택하여 상기 검출 및 판독모듈(1300)에 전송하는 수단으로서, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 출력신호 선택부(1220)의 출력단에 연결된 센서(1230)를 이용하여 스피커선로에 흐르는 전류를 검출하고, 이 검출된 전류를 아날로그-디지털 변환기(ADC, 1240)를 통해 디지털 신호로 변환한 후에 상기 검출 및 판독모듈(1300) 내의 방송선로 상태분석부(1330)로 전송한다.
이때, 상기 출력신호 선택부(1220)의 연결에 따라 선택된 스피커(1205) 선로는 상기 검출 및 판독모듈(1300) 내의 출력신호 청취부(1324) 및 상태점검 스피커(1325)를 통해 음향신호를 청취할 수 있으며, 검출 및 판독모듈(1300) 내의 임피던스 정합부(1322)는 정합제어 스위치 및 정합 트랜스로 구성되어, 상기 출력신호 제어모듈(1200)로부터 출력되는 신호의 임피던스를 고려하여 스피커(1205) 선로의 출력신호에 영향을 주지 않으면서 신호를 검출할 수 있도록 한다.
한편, 상기 검출 및 판독모듈(1300)은 상기 출력신호 전송모듈(1200)을 통해 전송된 출력신호를 분석하여 파워앰프(1175) 및 스피커(1205) 선로의 이상 유무를 표시함과 동시에 외부에 전송하는 수단으로서, 입력신호 선택 제어부(1310), 검출신호 수집부(1312), 입력레벨 검출 및 변환부(1314), 입력 비교부(1316), 출력신호 선택 제어부(1318), 출력신호 수신 제어부(1320), 임피던스 정합부(1322), 출력신호 청취부(1324), 상태점검 스피커(1325), 출력레벨 검출부(1326), 방송선로 상태 분석부(1330), 기록부(1332), 스피커 출력 방지부(1334), 방송선로 상태 표시부(1336), 네트워크 데이터 전송부(1338), 알고리즘 저장부(1339) 및 컨트롤러(1340)로 구성된다.
구체적으로, 상기 입력신호 선택 제어부(1310)는 상기 입력신호 제어모듈(1100)의 입력신호 이득 제어부(1130) 및 입력 선택부(MUX, 1140)를 제어한다.
상기 검출신호 수집부(1312)는 상기 입력신호 제어모듈(1100)의 입력신호 검출부(1150)를 통해 출력되는 신호를 수신한다.
상기 입력레벨 검출 및 변환부(1314)는 상기 검출신호 수집부(1312)를 통해 검출된 입력신호를 디지털 레벨로 변환하여 출력한다.
상기 입력 비교부(1316)는 상기 입력레벨 검출 및 변환부(1314)로부터 출력되는 신호와 기설정된 정상 상태의 신호를 비교하여 상기 입력신호 제어모듈(1100) 내의 입력신호 이득 제어부(1130)를 제어한다.
상기 출력신호 선택 제어부(1318)는 상기 출력신호 제어모듈(1200)의 스피커선로 연결부(1210)와 출력신호 선택부(1220)를 제어하여, 상기 출력신호 선택부(1220)로부터의 출력신호 중의 하나를 선택하도록 제어한다.
상기 출력신호 수신 제어부(1320)는 상기 출력신호 제어모듈(1200)의 출력신호 선택부(1220)로부터 출력되는 신호를 수신하여 스피커(1205) 선로의 이상 유무에 대한 음향적인 청취 신호 및 신호 레벨 데이터를 생성한다.
상기 임피던스 정합부(1322)는 상기 출력신호 수신 제어부(1320)로부터 출력되는 신호의 임피던스를 고려하여 출력신호에 영향을 주지 않으면서 신호를 검출한다.
상기 출력신호 청취부(1324)는 상기 임피던스 정합부(1322)를 통해 정합되어 출력되는 음향신호를 상태점검 스피커(1325)를 통해 청취할 수 있도록 한다.
상기 출력레벨 검출부(1326)는 상기 임피던스 정합부(1322)로부터의 출력신호를 디지털 신호 레벨로 변환한다.
상기 방송선로 상태 분석부(1330)는 상기 입력레벨 검출 및 변환부(1314)로부터의 입력신호 레벨과 상기 출력레벨 검출부(1326)로부터의 출력신호 레벨을 수신하여 파워앰프(1175)의 상태 및 스피커(1205) 선로의 상태를 분석한다.
상기 기록부(1332)는 스피커(1205) 선로의 상태와 임피던스 상태 및 상기 출력신호 제어모듈(1200)로부터의 출력신호 상태를 저장하고 있다.
상기 스피커 출력 방지부(1334)는 상기 기록부(1332)의 상태를 참고하여 스피커(1205) 선로에 이상이 있으면 상기 스피커선로 연결부(1210)의 연결을 해제한다.
상기 방송선로 상태 표시부(1336)는 상기 기록부(1332)의 상태를 참조하여 파워앰프(1175) 및 스피커(1205) 선로의 상태를 외부에 디스플레이한다.
상기 네트워크 데이터 전송부(1338)는 상기 기록부(1332)의 상태에 따른 검출 내용을 네트워크를 통해 웹과 스마트폰에 전송함과 동시에 원격제어를 지원한다.
상기 알고리즘 저장부(1339)는 상기 입력신호 제어모듈(1100), 출력신호 제어모듈(1200) 및 검출 및 판독모듈(1300)의 제어에 따라 방송선로의 상태를 실시간으로 분석할 수 있는 프로그램을 저장한다.
상기 컨트롤러(1340)는 상기 검출 및 판독모듈(1300) 내의 각 부(1310 내지 1339)의 기능을 제어하여 방송선로의 상태를 실시간으로 분석할 수 있도록 한다.
따라서, 상기 제2 종래기술에 따르면, 파워앰프 및 스피커선로를 포함하는 방송선로의 출력 상태 및 선로 상태를 실시간으로 청취 및 감지하여 방송선로의 고장 상태를 실시간으로 분석함으로써, 운영자가 방송 시스템에 이용되는 복수개 스피커선로의 출력 상태를 간편하게 확인할 수 있으며, 보다 안정적인 방송 시스템을 운영할 수 있다.
다른 한편, 그럼에도 불구하고, 확성 장치를 통한 방송에서 청취자에게 음향 신호가 잘 전달되지 않는 이유 중 하나로 오디오에서 발생하는 비정상적인 오디오 신호의 발생에 있다. 특히 클리핑(clipping)이나 스피커 고장, 선로 고장에 의한 비정상 신호가 주요 원인이다.
그리고, 이러한 비정상 신호는 청취자에 명확한 정보 제공을 저해하는 가장 큰 원인으로 비정상 신호의 발생을 검출하고 이를 제어하여 명료한 음향 신호를 확보할 필요가 있다.
보다 세부적으로 클리핑은, 단순히 오디오 장비의 입출력 특성뿐만이 아니라 장비의 설정 오류 및 사용자의 장비 사용 오류에 의해서 발생하며, 이를 실시간으로 해결하지 못하면 확성 음향의 품질이 좋지 않아 명료하지 못한 소리를 청취하게 된다.
아울러, 상기 제2 종래기술은, 선로 고장의 경우에는 그런대로 검출이 가능하나, 클리핑이나 노이즈에 의한 미세한 비정상 신호의 검출에는 미흡하다는 한계가 존재한다.
문헌 1 : 대한민국 특허등록 제10-0923488호(등록일 : 2009년10월19일) 문헌 2 : 대한민국 특허등록 제10-1469064호(등록일 : 2014년11월28일)
본 발명에 따른 오디오 신호의 변화 분석에 의한 비정상 신호의 판별 장치 및 방법, 그리고 이를 이용한 비정상 신호의 생성 억제에 관한 장치 및 방법의 목적은, 입출력 신호를 검출하여 신호축의 정보를 취하고 엔벨롭(envelop)을 비교하여 여러가지 비정상적인 왜곡이 발생한 신호를 검출하여 원인을 분석하여 능동적으로 왜곡 발생을 방지하여 최적의 확성 음향 신호를 출력하도록 하기 위한 것이며, 확성장비에서 명료한 확성의 지속적으로 확보함이 목적이다.
그리하여, 명료한 방송이 필요한 회의 방송, 학교방송, 공공 안내 방송 및 전관 방송 장비에 그 활용이 가능하도록 하되, 확성 장비의 운영이 미숙한 관리자를 대신하여 자동으로 왜곡을 회피하여 명료한 방송이 가능하도록 지원하기 위함이다.
이상의 목적 및 다른 추가적인 목적들이, 첨부되는 청구항들에 의해 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서, 당업자들에게 명백히 인식될 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 측면에 따른 오디오 신호의 변화 분석에 의한 비정상 신호의 판별 장치는, 오디오 입력 신호(x0(t))를 전처리 증폭하여 오디오 중간 신호(x1(t))로 출력하는 신호 제어기(10)와, 상기 오디오 중간 신호(x1(t))를 음향 효과를 부가하여 오디오 출력 신호(x2(t))로 출력하는 오디오 장치(20)와, 상기 오디오 출력 신호(x2(t))를 파워 앰프 출력 신호(y0(t))로 증폭하는 파워 앰프(30)와, 확성 신호를 출력하는 스피커(60)와, 스피커와 파워 앰프를 연결하는 스피커 선로(50)와, 파워앰프와 스피커 선로의 연결을 제어하여 스피커로부터 출력을 제어하는 보호회로(40)를 포함하여 이루어지는 방송 시스템의 오디오 신호의 변화 분석에 의한 비정상 신호의 판별 장치로서, 상기 스피커 선로(50)의 상태를 검출하는 선로 상태 센서(110); 각 장비의 입출력 신호를 수신하여 비정상 신호인지 판별하는 왜곡 검출기(130); 및 비정상 신호의 판별 장치를 제어하는 메인 컨트롤러(140); 를 포함하며, 상기 왜곡 검출기(130)는, 상기 선로 상태 센서(110)에 의해 센싱된 각 입력 및 출력단 신호(xi(t))(단, i=0,1,2) 및 파워 앰프 출력 신호(y0(t)) 중의 적어도 어느 하나의 신호를 센싱하여 비정상 신호가 있는지 여부를 판별하며, 상기 왜곡 검출기(130)는, 상기 입력 및 출력단 신호(xi(t))의 피크치를 검출하는 피크 검출기(131)를 포함하며, 상기 왜곡 검출기(130)는, 상기 입력 및 출력단 신호(xi(t))의 피크와 피크의 미분값을 분석하여 비정상 상태를 검출하는 것을 특징으로 한다.
삭제
바람직하게는, 상기 선로 상태 센서(110)로서 CT 센서 및 I-V 변환기(110')를 사용하고, 상기 CT 센서 및 I-V 변환기(110')로 측정된 파워 앰프 출력단에 흐르는 신호를, 절대값 회로(121)에 의해 양측의 절대값으로 변화한 후, 적분 및 증폭회로(122)에 의해 증폭하여, 출력 버퍼(123)를 통해 출력하는 감지 신호 처리기(120)를 더 포함하고, 상기 왜곡 검출기(130)가, 상기 출력 버퍼(123)를 통해 출력된 신호를 통해 비정상 신호 검출을 행하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 측면에 따른 비정상 신호의 생성 억제 장치는, 상기 비정상 신호의 판별 장치를 이용한 비정상 신호의 생성 억제 장치로서, 상기 메인 컨트롤러(140)는, 상기 왜곡 검출기(130)로부터의 비정상신호가 발생하였음을 나타내는 제어신호(q)가 수신되면, 상기 신호 제어기(10), 오디오 장치(20), 파워 앰프(30) 및 보호회로(40) 중의 적어도 어느 하나를 제어하여 비정상 신호의 생성을 억제하거나 오디오 신호 확성을 차단하는 것을 특징으로 한다.
다른 한편, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 3 측면에 따른 비정상 신호의 판별 방법은, 오디오 신호의 변화 분석에 의한 비정상 신호의 판별 방법으로서, (a) 입력 및 출력단 신호(x i (t)) 및 파워 앰프 출력 신호(y 0 (t)) 중 적어도 어느 하나의 오디오 신호의 피크신호(p(t))를 검출하는 단계(S21); (b) 상기 피크신호(p(t))를 일정 시간 간격(Δt)으로 미분하는 단계(S22); 및 (c) 상기 미분한 값(d(t))이 기 설정된 제1 문턱값(dth) 이하인지 여부를 판단하는 단계(S23); 를 포함하며, 상기 (c) 단계에서의 상기 미분한 값(d(t))이 기 설정된 제1 문턱값(dth) 보다 큰 상태가 일정 시간 이상 지속되면 비정상 신호가 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, (d) 상기 피크신호(p(t))가 기 설정된 제2 문턱값(pth) 이하인지 여부를 판단하는 단계(S24); (e) 상기 (c) 단계에서의 판단 결과, 상기 미분값(d(t))이 상기 제1 문턱값(dth) 이하이면서, 동시에 상기 (d) 단계에서의 판단에 의해, 상기 피크신호(p(t))가 상기 제2 문턱값(pth) 보다 크면, 상태 카운터의 값(c(t))을 인크리먼트(c=c+1)하는 단계(S25); (f) 상기 (c) 단계에서의 판단 결과, 상기 미분한 값(d(t))이 상기 제1 문턱값(dth) 보다 크면, 상기 상태 카운터의 값(c(t))을 디크리먼트(c=c-1)하는 단계(S26); (g) 상기 (e) 및 (f) 단계에서 계수한 상태 카운터 값(c(t))이 제3 문턱값(cth)보다 큰지 여부를 판단하는 단계(S27); 및 (h) 상기 상태 카운터 값(c(t))이 제3 문턱값(cth)보다 크면, 제어신호값(q)을 '하이'로 발생시키는 단계(S28); 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게는, 상기 적어도 어느 하나의 오디오 신호는 파워 앰프 출력 신호(y 0 (t))이며, CT 센서 및 I-V 변환기(110')를 사용하여 파워 앰프 출력단에서 센싱되고, 절대값 회로(121)에 의해 양측의 절대값으로 변화시킨 후, 적분 및 증폭회로(122)에 의해 증폭하여, 출력 버퍼(123)를 통해 출력되는 신호를, 상기 (a) 단계 내지 (c) 단계를 통해 처리함으로써 비정상 신호 발생 여부를 판별하는 것을 특징으로 한다.
또다른 한편, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 4 측면에 따른 비정상 신호의 생성 억제 방법은, 상기 비정상 신호의 판별 방법을 이용한 비정상 신호의 생성 억제 방법으로서, 상기 비정상 상태로 판별된 오디오 신호를, 신호의 이득, 또는 신호의 대역폭, 혹은 이들 모두를 조정하여 제어하는 비정상 신호의 생성을 억제하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 메인 컨트롤러(140)가, 신호 제어기(10)에 포함된 오디오 효과 장비로서의 이득 조정기(14), 컴프레서(11), 리미터(12) 및 대역 통과 필터(13)로 이루어지는 군으로부터 선택된 2개 이상의 소자들을 제어함으로써, 비정상 신호의 생성을 억제하는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게는, (i) 상기 제어신호값(q)를 독출하는 단계(S41); (j) 상기 제어신호값(q)이 '하이'인지 여부를 판단하는 단계(S42); (k) 상기 제어신호값(q)에 따라 신호 제어 상태값(s)을 증가 혹은 감소시키는 단계; (l) 상기 신호 제어 상태값(s)이 얼마인지 여부를 판단하는 단계(S47); (m) 상기 신호 제어 상태값(s)에 따라 신호 제어기(10), 오디오 장치(20), 파워 앰프(30) 및 보호회로(40) 중의 적어도 어느 하나를 상이하게 제어하여 결과적으로 출력신호를 상이하게 제어하는 것을 특징으로 한다.
더욱 바람직하게는, 상기 (k) 단계는, (k1) 상기 제어신호값(q)이 '하이'가 아니면, 신호 제어 상태값(s)을 디크리먼트(s=s-1)하고(S43), 일정 시간 딜레이한 다음(S44), 상기 (i) 단계로 리턴하는 단계; 및 (k2) 상기 제어신호값(q)이 '하이'이면, 상기 신호 제어 상태값(s)을 인크리먼트(s=s+1)하고(S45), 일정 시간 딜레이한 다음(S46), 상기 (i) 단계로 리턴하는 단계; 로 이루어지되, 상기 (k2) 단계와 동시에 상기 (m) 단계를 수행하는 것을 특징으로 한다.
가장 바람직하게는, 상기 (m) 단계는, 상기 신호 제어 상태값(s)이 제1 상태값이면(S47-1), 컴프레서(11)를 동작하도록 제어하고(S48-1), 상기 신호 제어 상태값(s)이 상기 제1 상태값보다 비정상 정도가 한 단계 더 높은 제2 상태값이면(S47-2), 상기 컴프레서의 동작을 해지(bypass)하고 리미터(12)를 사용하도록 제어하며(S48-2), 상기 신호 제어 상태값(s)이 상기 제2 상태값보다 비정상 정도가 한 단계 더 높은 제3 상태값이면(S47-3), 대역 통과 필터(BPF)(13)를 사용하도록 제어하며(S48-3), 상기 신호 제어 상태값(s)이 상기 제3 상태값보다 비정상 정도가 한 단계 더 높은 제4 상태값이면(S47-4), 이득을 감소시켜서 출력이 감쇄되도록 제어하는(S48-4) 것을 특징으로 한다.
더욱이, 상기 비정상 신호의 판별 방법을 이용한 비정상 신호의 생성 억제 방법으로서, 상기 비정상 상태로 판별된 오디오 신호를 조정하여 제어함으로써 비정상 신호의 생성을 억제하되, 메인 컨트롤러(140)가 보호 회로(40)를 제어하여 방송 출력을 차단하는 것도 가능하다.
본 발명에 따른 오디오 신호의 변화 분석에 의한 비정상 신호의 판별 장치 및 방법에 따르면, 입출력 신호를 검출하여 신호축의 정보를 취하고 엔벨롭(envelop)을 비교하여 여러가지 비정상적인 왜곡이 발생한 신호를 검출하여 원인을 분석하는 것이 가능하다.
더욱이, 그리고 상기 비정상 신호의 판별 장치 및 방법을 이용한 비정상 신호의 생성 억제에 관한 장치 및 방법에 따르면, 여러가지 비정상적인 왜곡이 발생한 신호를 검출하여 원인을 분석하여, 능동적으로 왜곡 발생을 방지하여 최적의 확성 음향 신호를 출력할 수 있으며, 확성장비에서 명료한 확성의 지속적으로 확보할 수 있다.
본 발명의 기술은 명료한 방송이 필요한 회의 방송, 학교방송, 공공 안내 방송 및 전관 방송 장비에 그 활용이 가능하며, 확성 장비의 운영이 미숙한 관리자를 대신하여 자동으로 왜곡을 회피하여 명료한 방송이 가능하도록 지원한다.
한편, 본 발명의 추가적인 특징 및 장점들은 이하의 설명을 통해 더욱 명확히 될 것이다.
도 1은 제1 종래기술에 따른 방송 시스템의 일예를 나타내는 도면.
도 2는 제2 종래기술에 따른 방송선로의 실시간 분석 시스템의 전체 구성을 나타내는 도면.
도 3은 상기 제2 종래기술에 따른 방송선로의 실시간 분석 시스템에 적용되는 입력신호 제어모듈의 세부적인 구성을 나타내는 도면.
도 4는 상기 제2 종래기술에 따른 방송선로의 실시간 분석 시스템에 적용되는 출력신호 제어모듈과 그 주변 구성을 세부적으로 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 비정상 신호의 판별 및 생성 억제 장치를 포함한 방송 시스템의 블럭도.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 비정상 신호의 판별 방법의 계통흐름도.
도 7은 본 발명의 비정상 신호의 검출 파형도.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 비정상 신호의 생성 억제 방법의 흐름도.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 비정상 신호의 생성 억제 장치의 블럭도.
도 10은 도 9의 CT 센서 및 I-V 컨버터를 포함하는 감지 신호 처리기의 상세 회로도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 비정상 신호의 판별 장치 및 방법, 그리고 그 생성 억제 장치 및 방법을 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명의 상세한 설명에 앞서, 도면들 중 동일하거나 대응되는 구성요소는 동일한 참조번호를 부여하며, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.
또한, 본 명세서에서, 후술하는 실시예 및 실시 형태들은 예시로서 제한적이지 않은 것으로 고려되어야 하며, 본 발명은 여기에 주어진 상세로 제한되는 것이 아니라 첨부된 청구항의 범위 및 동등물 내에서 치환 및 균등한 다른 실시예로 변경될 수 있다.
제1 실시예
우선, 본 발명의 제1 실시예에 대하여, 도 5 내지 도 8을 참조하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 비정상 신호의 판별 및 생성 억제 장치를 포함한 방송 시스템의 블럭도이고, 도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 비정상 신호의 판별 방법의 계통흐름도이고, 도 7은 본 발명의 비정상 신호의 검출 파형도이며, 도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 비정상 신호의 생성 억제 방법의 흐름도이다.
(본 발명의 제1 실시예의 비정상 신호의 판별 및 생성 억제 장치)
먼저, 본 발명의 제1 실시예에 따른 오디오 신호의 변화 분석에 의한 비정상 신호의 판별 및 생성 억제 장치를, 도 5 내지 도 7을 참조하여 설명하되, 도 5를 주로 참조하여 설명한다.
본 발명의 비정상 신호의 판별 및 생성 억제 장치에 관한 방송 시스템은, 도 5에서 보듯이, 오디오 입력 신호(x 0 (t))를 전처리 증폭하여 오디오 중간 신호(x 1 (t))로 출력하는 신호 제어기(Signal controller)(10), 상기 오디오 중간 신호(x 1 (t))를 음향 효과를 부가하여 오디오 출력 신호(x 2 (t))로 출력하는 오디오 장치(Audio device)(20), 상기 오디오 출력 신호(x 2 (t))를 파워 앰프 출력 신호(y 0 (t))로 증폭하는 파워 앰프(Power amp)(30), 스피커와 파워 앰프를 연결하는 스피커 선로(Speaker Line)(50), 확성 신호를 출력하는 스피커(Speaker)(60), 파워앰프와 스피커 선로의 연결을 제어하여 스피커로부터 출력을 제어하는 보호회로(Protector)(40), 및 본 발명에 관한 비정상 신호의 판별 및 생성 억제 장치(100)를 포함하여 이루어진다.
이때, 상기 본 발명에 관한 비정상 신호의 판별 및 생성 억제 장치(100)는, 스피커 선로(50)의 상태를 검출하는 선로 상태 센서(Line status sensor)(110), 각 장비의 입출력 신호를 수신하여 비정상 신호인지 판별하는 왜곡 검출기(Distortion detector)(130), 본 발명의 비정상 신호의 판별 장치를 제어하는 메인 컨트롤러(Main controller)(140), 현재 방송 상태를 표시하는 상태 표시부(Status display)(150)로 구성된다.
본 발명은, 왜곡 검출기(130)를 통해 각 장비의 입력 및 출력단 신호(x i (t))의 비정상 신호인 왜곡을 검출하며, 궁극적으로는 신호 제어기를 통해 왜곡 발생을 억제함에 그 특징이 있다.
바람직하게는, 상기 입력 및 출력단 신호(x i (t)) 및/또는 파워 앰프 출력 신호(y 0 (t))의 피크와 피크의 미분값을 분석하여 비정상 상태를 검출하는 데이터로 한다 (도 6, 도 7 참조).
더 바람직하게는, 상기 오디오 출력 신호(x 2 (t))와 상기 파워 앰프 출력 신호(y 0 (t))를 비교하여 상기 오디오 출력 신호(x 2 (t))가 정상 상태임에도 불구하고 상기 파워 앰프 출력 신호(y 0 (t))가 비정상 상태로 검출되면, 상기 파워 앰프 또는 전송 선로의 오류도 보고, 상기 오디오 출력 신호(x 2 (t)) 및 상기 파워 앰프 출력 신호(y 0 (t))의 신호 상태를 상태 표시기(150)로 표시함을 포함한다.
참고로, 도 5에서는, 선로 상태 센서(110)가 파워 앰프(30)와 보호회로(40) 사이에서의 상기 파워 앰프 출력 신호(y 0 (t))의 상태를 센싱하는 경우만을 예로 들었으나, 이외에도 각 장비의 입력 및 출력단 신호(x i (t))에서의 비정상 신호를 검출하기 위한 센싱용으로 사용될 수 있음은, 해당 기술의 당업자에게 명확할 것이다.
아울러, 또한 본 발명의 다른 측면에서는 궁극적으로는, 상기 파워 앰프 또는 전송 선로의 오류인 경우, 상기 파워 앰프의 출력을 제한하도록 제어한다.
(본 발명의 제1 실시예의 비정상 신호의 판별 방법)
이제, 도 6을 참조하여, 왜곡 상태 검출 방법에 대하여 상술한다.
도 6은, 도 5의 왜곡 검출기(130)에 관한 세부 내용으로 오디오 입력 및 출력단 신호(x i (t)) 및/또는 파워 앰프 출력 신호(y 0 (t))의 왜곡 상태 검출 방법과 왜곡이 발생한 경우의 제어 신호 생성 방법을 설명한다. 도 7은 본 발명의 왜곡 상태 검출 기술에 의한 왜곡 검출 예이다.
먼저, 피크 검출기(peak detector)(131)를 이용하여 입력 및 출력단 신호(x i (t)) 및/또는 파워 앰프 출력 신호(y 0 (t))의 피크신호(p(t))를 검출하고(S21), 상기 피크신호(p(t))를 일정 시간 간격(Δt)으로 미분하고(S22), 상기 미분한 값(d(t))이 제1 특정 문턱값(dth) 이하인지 여부를 판단하고(S23), 동시에 상기 피크신호(p(t))가 제2 특정 문턱값(pth) 이하인지 여부를 판단한다(S24).
그리하여, 상기 S23 단계에서의 판단 결과, 상기 미분값(d(t))이 제1 특정 문턱값(dth) 이하여서 상기 피크신호(p(t))의 변화가 거의 없으면서, 동시에 상기 S24 단계에서의 판단에 의해, 상기 피크신호(p(t))가 제2 특정 문턱값(pth) 보다 크면, 상태 카운터의 값(c(t))을 인크리먼트(c=c+1)하고(S25), 반면 상기 S23 단계에서의 판단 결과, 상기 미분한 값(d(t))이 상기 제1 특정 문턱값(dth) 보다 크면, 상기 상태 카운터의 값(c(t))을 디크리먼트(c=c-1)하게 된다(S26).
이후, 상기 계수한 상태 카운터 값(c(t))이 제3 특정 문턱값(cth)보다 큰지 여부를 판단하여(S27), 상기 계수한 값(c(t))이 제3 특정 문턱값(cth)보다 커서(S27), 비정상 상태가 일정 시간 지속됨이 감지되면, 신호처리기 제어신호(q)를 '하이'로 발생시킨다(S28).
즉, 상태 결과의 제어신호값(q)은 1 또는 0으로 처리되는바, 상기 상태 계수값(c(t))이 제3 특정 문턱값(cth)보다 커서 제어신호값(q)이 1이면, 비정상신호가 발생하였음을 나타내며(S28), 그렇지 않으면 상기 제어신호값(q)를 0으로 한다(S29).
도 7은, 본 발명의 비정상 신호의 검출 파형도인바, x i (t)는 입력 및 출력단 신호를 나타내고, p(t)는 상기 입력 및 출력단 신호의 피크신호이며, d(t)는 상기 피크신호(p(t))를 일정 시간 간격(Δt)으로 미분한 값이다.
(본 발명의 제1 실시예의 비정상 신호의 생성 억제 방법)
이제, 본 발명의 제1 실시예에 따른 비정상 신호의 판별 방법을 이용한 비정상 신호의 생성 억제에 관한 방법에 대하여, 상술한 도 5 내지 도 8을 참조하여 설명하되, 도 8을 주로 참조하여 설명한다.
본 실시예에서는, 도 8에서와 같이, 비정상 상태의 오디오 신호를 신호의 이득 또는 신호의 대역폭을 조정하여 제어하는 방법을 사용한다.
보다 구체적으로는, 일례로, 왜곡 신호의 제어를 도 5의 신호 제어기(10)에서 수행하는바, 왜곡 검출기(130)에서 도 6의 검출 방식에 의해 왜곡이 검출되면, 메인 컨트롤러(140)가 신호 제어기(10)에 포함된 오디오 효과 장비(11, 12, 13, 14)를 제어하며, 신호 제어기(10)에 포함되는 디지털 신호 처리기(미 도시됨)에 의해, 이득 조정기(14), 컴프레서(11), 리미터(12), 대역 통과 필터(13) 등으로 구성된 소자들을 제어함으로써 이루어진다.
본 실시예에서는, 출력 신호의 음질을 고려하여 최대한 음질을 확보하기 위해, 일례로 4단계의 방법을 사용하며, s=1, 2, 3, 또는 '4이상' 으로 표현하며, s=n 상태를 사용함에도 왜곡이 지속되면, s=n+1로 하여 하나 증가하여 상위 단계에 해당하는 신호 처리 필터를 구동한다. 증감된 s값에 따라 입력 신호(x i (t))는 각각의 오디오 효과 장비(11, 12, 13, 14)를 통과 또는 제어되어 출력 신호(x i +1 (t))로 출력된다.
그 제어 흐름을 구체적으로 설명하면, 도 8에서 보는 바와 같이, 도 6에서의 상기 제어신호값(q)를 독출하는바(S41), 상기 제어신호값(q)이 1인지 여부를 판단하여(S42), 상기 제어신호값(q)에 따라 신호 제어 상태값(s)을 증가 혹은 감소시킨다.
즉, 상기 제어신호값(q)이 1이 아니면, 신호 제어 상태값(s)을 디크리먼트(s=s-1)하고(S43), 일정 시간 딜레이한 다음(S44), 상기 S41 단계로 리턴한다.
반면, 상기 제어신호값(q)이 1이면, 상기 신호 제어 상태값(s)을 인크리먼트(s=s+1)하고(S45), 일정 시간 딜레이한 다음(S46), 상기 S41 단계로 리턴한다. 다만, 이 경우에는, 동시에 상기 신호 제어 상태값(s)이 얼마인지 여부를 판단하여(S47), 그에 따라 상기 보호 회로(40)를 상이하게 제어하여 결과적으로 출력신호를 상이하게 제어하게 된다(S48).
즉, 증감된 상기 신호 제어 상태값(s)에 따라 입력 신호(x i (t))는 각각의 오디오 효과 장비를 그냥 통과 또는 제어되어 출력 신호(x i +1 (t))로 출력된다. 예를들어, 입력 신호(x 0 (t))는 신호 제어기(10)을 그냥 통과하거나 또는 제어되어 신호(x 1 (t))로 출력된다.
이때 s=1 이면(S47-1), 컴프레서(compressor)(11)를 동작하도록 제어하고(S48-1), s=2이면(S47-2), 상기 컴프레서의 동작을 해지(bypass)하고 리미터(limiter)(12)를 사용하도록 제어하며(S48-2), 3<s<n이면(S47-3), 대역 통과 필터(Band pass filter, BPF)(13)를 사용하도록 제어한다(S48-3). 여기서 대역통과 필터는 n-3를 사용할 수 있으며 대역통과필터 관련 데이터 베이스(15)에 기록된 내용을 사용한다.
본 실시예에서, 대역통과 필터는 신호음의 특정 대역을 저지하여 손실된 음을 출력하게 되지만, 대역을 억제하여 특히 저역 부분의 에너지는 제한하여, 비정상적 음의 발생을 억제하는 효과를 갖도록 할 수 있다.
본 실시예에서는 상기 방법으로 신호를 제어함에도 불구하고 비정상적인 음이 계속 발생하면 신호음의 레벨을 감소하는 방법을 선택적으로 사용한다. 즉, 마지막으로 s≥n이면(S47-4), 이득을 감소시켜서 출력이 감쇄되도록 제어한다(S48-4).
아울러, 본 실시예에서 s의 갱신은 두 개의 방법으로 추진된다. s≥1 이면 비정상음 상태로 제2 지연(loop delay 2)를 통해 빠르게 상태 변화를 진행하며, s=0이면 제1 지연(loop delay 1)을 통해 빠르게 상태 변화를 진행하여 신호 변화를 다르게 하는 특징이 있다.
역시, 도 6에서는 입력 및 출력단 신호(x i (t)) 처리만을 예로 들었으나, 상기 입력 및 출력단 신호(x i (t)) 대신 상기 파워 앰프 출력 신호(y 0 (t))를 처리하는 경우도, 본 실시예의 기술적 범위를 벗어나는 것이 아님은, 해당 기술의 당업자에게 명확할 것이다.
제2 실시예
한편, 본 발명의 제2 실시예에 대하여, 도 9 및 도 10을 참조하여 설명한다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 비정상 신호의 생성 억제 장치의 블럭도이고, 도 10은 도 9의 CT 센서 및 I-V 컨버터를 포함하는 감지 신호 처리기의 상세 회로도이다.
본 제2 실시예는, 도 5에서의 선로 상태 센서(110)로서 특별히 CT센서와 I-V 변환기(110')를 사용하고, 도 6의 왜곡 검출기(130)를 이용하여 스피커 선로 신호의 비정상 신호를 검출하여 제어하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
먼저, 본 발명의 제2 실시예의 상기 비정상 신호의 생성 억제 장치는, 도 9에서 보듯이, 오디오 입력 및 출력단 신호(x i (t))가 정상 상태인데, 오디오 신호 스피커로 출력되는 파워 앰프 출력 신호(y o (t))가 비정상적인 상태에 있음을 함께 검출한다.
본 실시예에서는, 파워 앰프(30) 또는 스피커 선로(50)의 고장에 의해 발생하는 비정상 신호에 대해 확성 여부를 결정하고 보호 회로(Protector)(40)를 제어한다. 보호회로(40)는 스피커 선로(50)와 앰프(30)의 결함 여부를 결정하여 스피커의 출력을 제어함이 목적이다.
구체적으로는, 본 실시예에서는 도 9 및 도 10에서 보듯이, 파워 앰프(30)의 출력 신호(y o (t))를 검출하되, 앰프 출력 임피던스에 영향을 주지 않도록 비접촉 센서인 전류 변환기(Current Transmitter, CT)로 선로에 흐르는 전류를 검출하고 전류-전압 변환기(110')로 전압 신호로 변환 후, 감지 신호 처리기(120)에 의해 절대값을 취하고 적분을 행하여 직류형 신호로 변환 후 증폭한 다음, ADC(미 도시됨)에 의해 디지털 신호로 변환하고, 왜곡 검출기(130)에 의해 도 6과 같은 방법으로 비정상 신호 검출을 한다.
보다 구체적으로는, 상기 감지 신호 처리기(120)는, 도 10에서 보듯이, 상기 CT 센서 및 I-V 변환기(110')로 측정된 파워 앰프 출력단에 흐르는 신호를, 절대값 회로(121)에 의해 양측의 절대값으로 변화한 후, 적분 및 증폭회로(122)에 의해 증폭하여, 출력 버퍼(123)를 통해 출력한다.
그리고, 이는 ADC(미 도시됨)에 의해 디지털 신호로 변환 후, 상기 왜곡 검출기(130)에 의해 도 6과 같은 방법으로 비정상 신호 검출을 하는바, 그 결과, 비정상 신호로 판단되면, 메인 컨트롤러(140)가 보호 회로(40)를 제어하여 방송 출력을 차단한다.
아울러, 상기 메인 컨트롤러(140)는, 도 5의 제1 실시예에서는 오디오 입력 및 출력단 신호(x i (t)) 중에서 오디오 입력 신호(x 0 (t))를 전처리 증폭하여 오디오 중간 신호(x 1 (t))로 출력하는 신호 제어기(10)의 각 소자들의 적어도 어느 하나를 제어하여 비정상신호의 생성을 억제하는 경우를 예로 들었고, 도 9의 제2 실시예에서는, 파워 앰프의 출력 신호(y 0 (t))를 스피커로 내보내는 보호 회로(40)에 대하여 제어를 행하는 경우를 예로 들었으나, 당연히 유사한 방식으로 상기 실시에 외에도 혹은 그와 더불어 상기 오디오 장치(20) 및/또는 상기 파워 앰프(30)에 대해서도 제어를 행할 수 있도록 변형될 수 있음은, 본 기술적 사상으로부터 자명하다 할 것이다.
따라서, 이상에서는 본 발명의 일 실시예에 따라 본 발명을 설명하였지만, 본 발명은 다음의 특허청구범위에 의해서만 한정되는 것으로 해석되어져야 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 변경 및 변형한 것도 본 발명에 속함은 당연하다.
(종래기술)
1100 : 입력신호 제어모듈 1110 : 오디오신호 입력부
1120 : 신호 발생부 1130 : 입력신호 이득 제어부
1140 : 입력 선택부(MUX) 1150 : 입력신호 검출부
1175 : 파워앰프 1200 : 출력신호 제어모듈
1205 : 스피커 1210 : 스피커선로 연결부
1220 : 출력신호 선택부 1300 : 검출 및 판독모듈
1310 : 입력신호 선택 제어부 1312 : 검출신호 수집부
1314 : 입력레벨 검출 및 변환부 1316 : 입력 비교부
1318 : 출력신호 선택 제어부 1320 : 출력신호 수신 제어부
1322 : 임피던스 정합부 1324 : 출력신호 청취부
1325 : 상태점검 스피커 1326 : 출력레벨 검출부
1330 : 방송선로 상태 분석부 1332 : 기록부
1334 : 스피커 출력 방지부 1336 : 방송선로 상태 표시부
1338 : 네트워크 데이터 전송부 1339 : 알고리즘 저장부
1340 : 컨트롤러
(본 발명)
10 : 신호 제어기 11 : 컴프레서
12 : 리미터 13 : BPF(밴드 패스 필터)
14 : 이득 조정기 15 : BPF 데이터베이스
20 : 오디오 장치 30 : 파워 앰프
40 : 보호회로 50 : 스피커 선로
60 : 스피커
100: 본 발명에 관한 비정상 신호의 판별 및 생성 억제 장치
110: 선로 상태 센서 110': CT 센서 및 I-V 컨버터
120: 감지신호 처리기 121: 절대값 회로
122: 적분 및 증폭회로 123: 출력 버퍼
130: 왜곡 검출기 131: 피크 검출기
140: 메인 컨트롤러 150: 상태 표시부

Claims (13)

  1. 오디오 입력 신호(x0(t))를 전처리 증폭하여 오디오 중간 신호(x1(t))로 출력하는 신호 제어기(10)와, 상기 오디오 중간 신호(x1(t))를 음향 효과를 부가하여 오디오 출력 신호(x2(t))로 출력하는 오디오 장치(20)와, 상기 오디오 출력 신호(x2(t))를 파워 앰프 출력 신호(y0(t))로 증폭하는 파워 앰프(30)와, 확성 신호를 출력하는 스피커(60)와, 스피커와 파워 앰프를 연결하는 스피커 선로(50)와, 파워앰프와 스피커 선로의 연결을 제어하여 스피커로부터 출력을 제어하는 보호회로(40)를 포함하여 이루어지는 방송 시스템의 오디오 신호의 변화 분석에 의한 비정상 신호의 판별 장치로서,
    상기 스피커 선로(50)의 상태를 검출하는 선로 상태 센서(110);
    각 장비의 입출력 신호를 수신하여 비정상 신호인지 판별하는 왜곡 검출기(130); 및
    비정상 신호의 판별 장치를 제어하는 메인 컨트롤러(140);
    를 포함하며,
    상기 왜곡 검출기(130)는, 상기 선로 상태 센서(110)에 의해 센싱된 각 입력 및 출력단 신호(xi(t))(단, i=0, 2) 및 파워 앰프 출력 신호(y0(t)) 중의 적어도 어느 하나의 신호를 센싱하여 비정상 신호가 있는지 여부를 판별하며,
    상기 왜곡 검출기(130)는, 상기 입력 및 출력단 신호(xi(t))의 피크치를 검출하는 피크 검출기(131)를 포함하며,
    상기 왜곡 검출기(130)는, 상기 입력 및 출력단 신호(xi(t))의 피크와 피크의 미분값을 분석하여 비정상 상태를 검출하는 것을 특징으로 하는 오디오 신호의 변화 분석에 의한 비정상 신호의 판별 장치.
  2. 삭제
  3. 오디오 입력 신호(x0(t))를 전처리 증폭하여 오디오 중간 신호(x1(t))로 출력하는 신호 제어기(10)와, 상기 오디오 중간 신호(x1(t))를 음향 효과를 부가하여 오디오 출력 신호(x2(t))로 출력하는 오디오 장치(20)와, 상기 오디오 출력 신호(x2(t))를 파워 앰프 출력 신호(y0(t))로 증폭하는 파워 앰프(30)와, 확성 신호를 출력하는 스피커(60)와, 스피커와 파워 앰프를 연결하는 스피커 선로(50)와, 파워앰프와 스피커 선로의 연결을 제어하여 스피커로부터 출력을 제어하는 보호회로(40)를 포함하여 이루어지는 방송 시스템의 오디오 신호의 변화 분석에 의한 비정상 신호의 판별 장치로서,
    상기 스피커 선로(50)의 상태를 검출하는 선로 상태 센서(110);
    각 장비의 입출력 신호를 수신하여 비정상 신호인지 판별하는 왜곡 검출기(130); 및
    비정상 신호의 판별 장치를 제어하는 메인 컨트롤러(140);
    를 포함하며,
    상기 왜곡 검출기(130)는, 상기 선로 상태 센서(110)에 의해 센싱된 각 입력 및 출력단 신호(xi(t))(단, i=0,1,2) 및 파워 앰프 출력 신호(y0(t)) 중의 적어도 어느 하나의 신호를 센싱하여 비정상 신호가 있는지 여부를 판별하며,
    상기 선로 상태 센서(110)로서 CT 센서 및 I-V 변환기(110')를 사용하고,
    상기 CT 센서 및 I-V 변환기(110')로 측정된 파워 앰프 출력단에 흐르는 신호를, 절대값 회로(121)에 의해 양측의 절대값으로 변화한 후, 적분 및 증폭회로(122)에 의해 증폭하여, 출력 버퍼(123)를 통해 출력하는 감지 신호 처리기(120)를 더 포함하고,
    상기 왜곡 검출기(130)가, 상기 출력 버퍼(123)를 통해 출력된 신호를 통해 비정상 신호 검출을 행하는 것을 특징으로 하는 오디오 신호의 변화 분석에 의한 비정상 신호의 판별 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 3 항의 비정상 신호의 판별 장치를 이용한 비정상 신호의 생성 억제 장치로서,
    상기 메인 컨트롤러(140)는, 상기 왜곡 검출기(130)로부터의 비정상신호가 발생하였음을 나타내는 제어신호(q)가 수신되면, 상기 신호 제어기(10), 오디오 장치(20), 파워 앰프(30) 및 보호회로(40) 중의 적어도 어느 하나를 제어하여 비정상 신호의 생성을 억제하거나 오디오 신호 확성을 차단하는 것을 특징으로 하는 비정상 신호의 생성 억제 장치.
  5. 제 1 항의 비정상 신호의 판별 장치를 이용한 오디오 신호의 변화 분석에 의한 비정상 신호의 판별 방법으로서,
    (a) 입력 및 출력단 신호(xi(t)) 및 파워 앰프 출력 신호(y0(t)) 중 적어도 어느 하나의 오디오 신호의 피크신호(p(t))를 검출하는 단계(S21);
    (b) 상기 피크신호(p(t))를 일정 시간 간격(Δt)으로 미분하는 단계(S22); 및
    (c) 상기 미분한 값(d(t))이 기 설정된 제1 문턱값(dth) 이하인지 여부를 판단하는 단계(S23);
    를 포함하며,
    상기 (c) 단계에서의 상기 미분한 값(d(t))이 기 설정된 제1 문턱값(dth) 보다 큰 상태가 일정 시간 이상 지속되면 비정상 신호가 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 오디오 신호의 변화 분석에 의한 비정상 신호의 판별 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    (d) 상기 피크신호(p(t))가 기 설정된 제2 문턱값(pth) 이하인지 여부를 판단하는 단계(S24);
    (e) 상기 (c) 단계에서의 판단 결과, 상기 미분한 값(d(t))이 상기 제1 문턱값(dth) 이하이면서, 동시에 상기 (d) 단계에서의 판단에 의해, 상기 피크신호(p(t))가 상기 제2 문턱값(pth) 보다 크면, 상태 카운터의 값(c(t))을 인크리먼트(c=c+1)하는 단계(S25);
    (f) 상기 (c) 단계에서의 판단 결과, 상기 미분한 값(d(t))이 상기 제1 문턱값(dth) 보다 크면, 상기 상태 카운터의 값(c(t))을 디크리먼트(c=c-1)하는 단계(S26);
    (g) 상기 (e) 및 (f) 단계에서 계수한 상태 카운터 값(c(t))이 제3 문턱값(cth)보다 큰지 여부를 판단하는 단계(S27); 및
    (h) 상기 상태 카운터 값(c(t))이 제3 문턱값(cth)보다 크면, 제어신호값(q)을 '하이'로 발생시키는 단계(S28);
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오 신호의 변화 분석에 의한 비정상 신호의 판별 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 적어도 어느 하나의 오디오 신호는 파워 앰프 출력 신호(y 0 (t))이며,
    CT 센서 및 I-V 변환기(110')를 사용하여 파워 앰프 출력단에서 센싱되고, 절대값 회로(121)에 의해 양측의 절대값으로 변화시킨 후, 적분 및 증폭회로(122)에 의해 증폭하여, 출력 버퍼(123)를 통해 출력되는 신호를, 상기 (a) 단계 내지 (c) 단계를 통해 처리함으로써 비정상 신호 발생 여부를 판별하는 것을 특징으로 하는 오디오 신호의 변화 분석에 의한 비정상 신호의 판별 방법.
  8. 제 5 항의 비정상 신호의 판별 방법을 이용한 비정상 신호의 생성 억제 방법으로서,
    상기 비정상 상태로 판별된 오디오 신호를, 신호의 이득, 또는 신호의 대역폭, 혹은 이들 모두를 조정하여 제어하는 비정상 신호의 생성을 억제하는 것을 특징으로 하는 비정상 신호의 생성 억제 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    메인 컨트롤러(140)가, 신호 제어기(10)에 포함된 오디오 효과 장비로서의 이득 조정기(14), 컴프레서(11), 리미터(12) 및 대역 통과 필터(13)로 이루어지는 군으로부터 선택된 2개 이상의 소자들을 제어함으로써, 비정상 신호의 생성을 억제하는 것을 특징으로 하는 비정상 신호의 생성 억제 방법.
  10. 제 6 항의 비정상 신호의 판별 방법을 이용한 비정상 신호의 생성 억제 방법으로서,
    (i) 상기 제어신호값(q)를 독출하는 단계(S41);
    (j) 상기 제어신호값(q)이 '하이'인지 여부를 판단하는 단계(S42);
    (k) 상기 제어신호값(q)에 따라 신호 제어 상태값(s)을 증가 혹은 감소시키는 단계;
    (l) 상기 신호 제어 상태값(s)이 얼마인지 여부를 판단하는 단계(S47);
    (m) 상기 신호 제어 상태값(s)에 따라 신호 제어기(10), 오디오 장치(20), 파워 앰프(30) 및 보호회로(40) 중의 적어도 어느 하나를 상이하게 제어하여 결과적으로 출력신호를 상이하게 제어하는 것을 특징으로 하는 비정상 신호의 생성 억제 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 (k) 단계는,
    (k1) 상기 제어신호값(q)이 '하이'가 아니면, 신호 제어 상태값(s)을 디크리먼트(s=s-1)하고(S43), 일정 시간 딜레이한 다음(S44), 상기 (i) 단계로 리턴하는 단계; 및
    (k2) 상기 제어신호값(q)이 '하이'이면, 상기 신호 제어 상태값(s)을 인크리먼트(s=s+1)하고(S45), 일정 시간 딜레이한 다음(S46), 상기 (i) 단계로 리턴하는 단계;
    로 이루어지되,
    상기 (k2) 단계와 동시에 상기 (m) 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 비정상 신호의 생성 억제 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 (m) 단계는,
    상기 신호 제어 상태값(s)이 제1 상태값이면(S47-1), 컴프레서(11)를 동작하도록 제어하고(S48-1), 상기 신호 제어 상태값(s)이 상기 제1 상태값보다 비정상 정도가 한 단계 더 높은 제2 상태값이면(S47-2), 상기 컴프레서의 동작을 해지(bypass)하고 리미터(12)를 사용하도록 제어하며(S48-2), 상기 신호 제어 상태값(s)이 상기 제2 상태값보다 비정상 정도가 한 단계 더 높은 제3 상태값이면(S47-3), 대역 통과 필터(BPF)(13)를 사용하도록 제어하며(S48-3), 상기 신호 제어 상태값(s)이 상기 제3 상태값보다 비정상 정도가 한 단계 더 높은 제4 상태값이면(S47-4), 이득을 감소시켜서 출력이 감쇄되도록 제어하는(S48-4) 것을 특징으로 하는 비정상 신호의 생성 억제 방법.
  13. 제 7 항의 비정상 신호의 판별 방법을 이용한 비정상 신호의 생성 억제 방법으로서,
    상기 비정상 상태로 판별된 오디오 신호를 조정하여 제어함으로써 비정상 신호의 생성을 억제하되, 메인 컨트롤러(140)가 보호 회로(40)를 제어하여 방송 출력을 차단하는 것을 특징으로 하는 비정상 신호의 생성 억제 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101469064B1 (ko) * 2014-05-14 2014-12-04 가락전자 주식회사 방송선로의 실시간 분석 시스템 및 방법

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