KR101943384B1 - Active noise removing system and method for variable path using super-directional speaker - Google Patents

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KR101943384B1
KR101943384B1 KR1020170100141A KR20170100141A KR101943384B1 KR 101943384 B1 KR101943384 B1 KR 101943384B1 KR 1020170100141 A KR1020170100141 A KR 1020170100141A KR 20170100141 A KR20170100141 A KR 20170100141A KR 101943384 B1 KR101943384 B1 KR 101943384B1
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박부견
김동우
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포항공과대학교 산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a technology which removes an active noise existing in a variable path using a super-directional speaker. The present invention, rather than transferring a cancelling sound which is produced in order to remove the active noise to a noise cancelling space through a second variable path in an audible frequency form, converts the same into an ultrasonic signal in order to transfer the same to an active noise removing space. Therefore, the present invention delivers the same without being particularly affected by the length or a change of the second path, thereby optimizing the ANC system.

Description

초지향성 스피커를 이용한 가변성 경로에 대한 능동소음 제거 시스템 및 방법{ACTIVE NOISE REMOVING SYSTEM AND METHOD FOR VARIABLE PATH USING SUPER-DIRECTIONAL SPEAKER}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an active noise canceling system and method for a variable path using a supergain speaker,

본 발명은 초지향성 스피커를 이용하여 가변성 경로에 존재하는 능동소음을 제거하는 기술에 관한 것으로, 특히 능동소음을 제거하기 위한 캔슬링 사운드(canceling sound)를 능동소음 제거 공간까지 이동시키는 2차 경로가 길거나 변화되는 것에 별다른 영향을 받지 않고 소음 제거 공간까지 전달할 수 있도록 한 초지향성 스피커를 이용한 가변성 경로에 대한 능동소음 제거 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a technique for eliminating active noise existing in a variable path by using a supergain speaker, and more particularly, to a method for eliminating active noise from an active noise canceling sound, And more particularly, to a system and method for active noise canceling for a variable path using a supergain speaker capable of transmitting the noise to the noise canceling space without being significantly affected by the change.

도 1은 종래 기술에 의한 능동소음 제거(Active Noise Canceling : 이하, "ANC"라 함) 시스템의 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, 메인경로(10), ANC 알고리즘부(20), 추가신호 공급부(30), 2차경로 추정부(40), 2차경오(50) 및 소음제거 공간(60)을 포함한다.1 is a block diagram of an active noise canceling (ANC) system according to the related art. As shown in FIG. 1, a main path 10, an ANC algorithm unit 20, A secondary diameter estimation unit 40, a secondary diaphragm 50, and a noise removing space 60. The secondary diameter estimating unit 40,

메인 경로(10)는 제거하고자 하는 소음이 들려오는 경로로서 1차 경로 및 2차 경로를 포함한다. 상기 1차 경로와 2차 경로는 설계자가 정의한 것으로, 메인 경로(10)가 이들을 포함하는 이유는 소음이 소음 제거공간 까지 전달되는 1차 전달함수와 그 소음을 제거하기 위한 캔슬링 사운드를 전달할 때 그 전달 경로의 영향을 받는 전달함수(2차 경로)를 모두 고려해야 하기 때문이다. ANC 시스템은 상기 메인 경로(10)를 거쳐온 소음 신호와 위상이 반대이고 크기가 같은 캔슬링 사운드를 만들어 주기 위하여 그 메인 경로(10)를 필터 함수로 추정하는 역할을 한다. The main path 10 includes a primary path and a secondary path as paths through which noise to be removed is heard. The primary path and the secondary path are defined by the designer. The reason why the main path 10 includes the primary path and the secondary path is that when the noise transmits the primary transfer function transferred to the noise removing space and the canceling sound for removing the noise, And the transfer function (secondary path) affected by the transfer path must all be considered. The ANC system estimates the main path 10 as a filter function so as to produce a canceling sound having a phase opposite to that of the noise signal that has passed through the main path 10 and having the same size.

ANC 알고리즘부(20)는 상기 메인 경로(10)를 거쳐온 소음 신호와 위상이 반대이고 크기가 같은 캔슬링 사운드를 생성하는 역할을 한다. 이때, ANC 알고리즘부(20)는 2차 경로(50)에 의해 변형되는 신호까지 고려한 상기 캔슬링 사운드를 생성한다.The ANC algorithm unit 20 generates a cancellation sound having a phase opposite to that of the noise signal received through the main path 10. [ At this time, the ANC algorithm unit 20 generates the cancellation sound considering the signal that is deformed by the secondary path 50.

이를 위해 ANC 알고리즘부(20)는 1차경로 추정 필터(21A),(21B), 2차경로 추정 필터(22A),(22B), 합성기(AD1),(AD2) 및 1차경로 추정 알고리즘부(23)를 구비한다. 여기서, 1차경로 추정 필터(21B)는 1차경로 추정 필터(21A)의 모디파이드 필터(modified filtered)이고 2차경로 추정 필터(22B)는 2차경로 추정 필터(22A)의 모디파이드 필터이다. 예를 들어, 1차경로 추정 필터(21B)가 ANC 알고리즘에 의해 업데이트되면 1차경로 추정 필터(21A)도 자동적으로 업데이트된다.To this end, the ANC algorithm unit 20 includes first-order path estimation filters 21A and 21B, second order path estimation filters 22A and 22B, synthesizers AD1 and AD2, (23). The first order path estimation filter 21B is a modified filter of the first order path estimation filter 21A and the second order path estimation filter 22B is a modified filter of the second order path estimation filter 22A . For example, when the primary-light-path estimation filter 21B is updated by the ANC algorithm, the primary-light path estimation filter 21A is also automatically updated.

1차경로 추정 알고리즘부(23)는 1차 경로 추정 필터(21B)를 추정하기 위해 NLMS(NLMS(Normalized Least Mean Square) 또는 어파인 프로젝션 알고리즘(APA: Affine Projection Algorithm)을 이용하여 실시간으로 1차 경로 추정 필터(21B)를 업데이트하는 역할을 한다. The primary path estimation algorithm section 23 uses the NLMS (Normalized Least Mean Square) or Affine Projection Algorithm (APA) to estimate the primary path estimation filter 21B, And serves to update the path estimation filter 21B.

추가신호 공급부(30)는 2차경로(50)를 실시간으로 추정하기 위하여 2차경로(50)에 추가 신호를 공급하는 역할을 한다.The additional signal supply unit 30 serves to supply an additional signal to the secondary path 50 in order to estimate the secondary path 50 in real time.

2차경로 추정부(40)는 2차 경로(50)를 유한한 필터로 수식화하여 추정한다. 이를 위해 2차경로 추정부(40)에서 상기 NLMS, APA 알고리즘이 사용된다. The secondary path estimation unit 40 estimates the secondary path 50 by modifying it into a finite filter. For this, the NLMS and APA algorithms are used in the secondary radius estimation unit 40. [

상기 ANC 알고리즘부(20)의 출력신호와, 상기 추가신호 공급부(30) 및 상기 2차경로 추정부(40)의 출력신호가 합성기(AD4)에서 합성(상쇄)되는데, 이 합성된 신호가 상기 캔슬링 사운드이다.The output signal of the ANC algorithm unit 20 and the output signal of the additional signal supply unit 30 and the output signal of the secondary path estimation unit 40 are synthesized (canceled) by the combiner AD4, It is an incandescent sound.

2차 경로(50)는 상기 소음을 제거하기 위해 상기 캔슬링 사운드를 소음제거 공간(60) 까지 이동시키는 경로이다. The secondary path 50 is a path for moving the canceling sound to the noise removing space 60 to remove the noise.

소음제거 공간(60)은 상기 메인 경로(10)를 통해 전달된 소음신호가 상기 2차 경로(50)를 통해 전달된 캔슬링 사운드에 의해 제거되는 공간이다.The noise removing space 60 is a space in which the noise signal transmitted through the main path 10 is removed by the canceling sound transmitted through the secondary path 50.

그러나, 종래 기술에 의한 능동소음 제거 시스템은 2차 경로가 변화되거나 긴 경우 2차 경로를 추정하기 위한 계산량이 많아지고 ANC 시스템이 복잡하게 되어, 실시간 ANC 시스템을 제작하는데 어려움이 있다. 이와 같은 이유로 인하여 종래 기술에 의한 능동소음 제거 시스템은 고정된 2차 경로에 적용되고 있다. However, in the active noise canceling system according to the related art, the calculation amount for estimating the secondary path increases when the secondary path is changed or long, and the ANC system becomes complicated, making it difficult to produce a real-time ANC system. For this reason, the active noise canceling system according to the prior art is applied to a fixed secondary path.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 능동소음을 제거하기 위한 만든 캔슬링 사운드를 가청 주파수 형태로 가변성 2차 경로를 통해 소음 제거 공간 까지 이동시키는 것이 아니라, 초음파 신호로 변환하여 능동소음 제거 공간까지 이동시키는데 있다.The problem to be solved by the present invention is to move the canceling sound created for eliminating active noise to the noise canceling space through the variable secondary path in an audible frequency form, but to convert it into an ultrasonic signal to move it to the active noise canceling space .

상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 실시예에 따른 초지향성 스피커를 이용한 가변성 경로에 대한 능동소음 제거 시스템은, 제거하고자 하는 소음이 소음제거 공간에 전달되는 경로인 메인 경로; 상기 소음을 마이크로폰으로 감지한 소음신호와 에러신호에 따른 업데이트 제어신호를 출력하는 1차경로 추정 알고리즘부; 상기 업데이트 제어신호에 의해 추정된 1차 경로를 통과한 소음의 주파수 성분을 분석하여 상기 소음을 제거하기 위한 캔슬링사운드의 주파수를 구하고, 상기 캔슬링사운드의 주파수만큼 차이가 나는 두 개의 초음파를 생성하여 출력하는 초음파신호 발생부; 및 상기 소음제거 공간에서 상기 메인 경로를 통해 전달된 소음 중 상기 두 개의 초음파가 사용자에 부딪쳐 발생되는 캔슬링사운드에 의해 제거되고 남아 있는 소음의 주파수 성분을 시간 성분으로 변환하여 그에 따른 상기 에러신호를 출력하는 에러신호 출력부를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an active noise canceling system for a variable path using a supergain speaker, comprising: a main path that is a path through which a noise to be removed is transmitted to a noise canceling space; A first-order-path estimation algorithm unit for outputting a noise signal detected by the microphone as noise and an update control signal according to an error signal; The frequency of the noise that has passed through the primary path estimated by the update control signal is analyzed to obtain the frequency of the canceling sound for removing the noise, and the two ultrasonic waves differing by the frequency of the canceling sound are generated and output An ultrasound signal generating unit; And a noise canceling unit that removes the two ultrasonic waves transmitted through the main path from the noise canceling space by a canceling sound generated by the user, and converts the frequency components of the remaining noise into time components, And an error signal output unit for outputting the error signal.

상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 실시예에 따른 초지향성 스피커를 이용한 가변성 경로에 대한 능동소음 제거 방법은, 1차경로 추정 알고리즘부가 제1마이크로폰을 통해 입력되는 원래의 소음신호와 제2마이크로폰을 통해 소음제거공간으로부터 입력되는 에러신호를 분석하여 그에 따른 1차경로 추정 필터를 추정하는 단계; 소음주파수 분석부가 상기 1차경로 추정 필터를 통과한 소음신호에 대해 FFT(Fast Fourier Transform) 연산을 수행하여 그 소음신호의 주파수를 구하는 단계; 소음주파수 분석부가 상기 소음 주파수와 동일한 주파수를 갖고 위상이 반대인 캔슬링 사운드를 추정하고, 상기 캔슬링 사운드의 주파수 만큼 차이를 갖는 두 개의 초음파신호를 생성하는 단계; 두 개의 초지향성 스피커를 이용하여 상기 두 개의 초음파 신호를 복사하는 단계; 상기 두 개의 초지향성 스피커를 통해 출력되는 두 개의 초음파를 가변성 2차 경로를 통해 상기 소음제거공간에 전달하는 단계; 및 에러신호 출력부가 상기 소음제거 공간에 전달된 원래의 소음 중 상기 캔슬링사운드에 의해 제거되고 남아 있는 소음을 분석하여 상기 에러신호를 도출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of removing active noise from a variable path using a supergain speaker, the method comprising: receiving a first noise signal from a first microphone and a second microphone through a first microphone, Analyzing an error signal input from the noise removing space and estimating a first order estimated filter according to the error signal; Calculating a frequency of the noise signal by performing a fast Fourier transform (FFT) operation on the noise signal having passed through the first-order-path estimation filter; Estimating an excitation sound having a frequency equal to the noise frequency and having a phase opposite to that of the excitation frequency, and generating two ultrasonic signals having a difference by a frequency of the excitation sound; The method comprising: copying the two ultrasound signals using two supersound speakers; Transmitting two ultrasonic waves output through the two directional speakers to the noise canceling space through a variable secondary path; And the error signal output unit removing the original noise transmitted to the noise removing space by the canceling sound and analyzing the remaining noise to derive the error signal.

본 발명은 능동소음을 제거하기 위한 만든 캔슬링 사운드를 가청 주파수 형태로 가변성 2차 경로를 통해 소음 제거 공간 까지 이동시키는 것이 아니라, 초음파 신호로 변환하여 능동소음 제거 공간까지 이동시킴으로써, 2차 경로가 길거나 변화되는 것에 별다른 영향을 받지 않고 전달할 수 있고, 이로 인하여 ANC 시스템을 최적화 할 수 있는 효과가 있다.In the present invention, the cancellation sound for eliminating the active noise is converted into an ultrasonic signal and moved to the active noise canceling space instead of moving the sound to the noise canceling space through the variable secondary path in the form of audible frequency, It can be transmitted without being affected by the change, and it is possible to optimize the ANC system.

도 1은 종래 기술에 의한 능동소음 제거 시스템의 블록도이다.
도 2는 본 발명에 의한 초지향성 스피커를 이용한 가변성 경로에 대한 능동소음 제거 시스템의 동작 원리를 나타낸 블록도이다.
도 3은 초음파를 이용한 캔슬링 사운드 전달 원리를 나타낸 설명도이다.
도 4는 본 발명에 의한 초지향성 스피커를 이용한 가변성 경로에 대한 능동소음 제거 시스템의 블록도이다.
도 5는 초지향성 스피커를 이용한 가변성 경로에 대한 능동소음 제거 방법의 동작 흐름도이다.
1 is a block diagram of a prior art active noise canceling system.
2 is a block diagram illustrating an operation principle of an active noise canceling system for a variable path using a supergain speaker according to the present invention.
Fig. 3 is an explanatory view showing the principle of transmitting the cancellation sound using ultrasonic waves. Fig.
4 is a block diagram of an active noise canceling system for a variable path using a supergain speaker according to the present invention.
5 is a flowchart illustrating an active noise canceling method for a variable path using a supergain speaker.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 의한 초지향성 스피커를 이용한 가변성 경로에 대한 능동소음 제거 시스템의 동작 원리를 나타낸 블록도이고, 도 3은 초음파를 이용한 캔슬링 사운드 전달 원리를 나타낸 설명도이다. 도 2 및 도 3을 참조하여 ANC 시스템(100)의 동작 원리를 설명하면 다음과 같다.FIG. 2 is a block diagram illustrating an operation principle of an active noise canceling system for a variable path using a supergain speaker according to the present invention, and FIG. 3 is an explanatory view illustrating a principle of transmitting cancellation sound using ultrasonic waves. The operation principle of the ANC system 100 will be described with reference to FIGS. 2 and 3. FIG.

소음이 메인 경로(110)를 통해 사용자(151)가 위치한 소음제거 공간(150)에 전달된다. 이때, ANC 알고리즘부(100A)는 마이크로폰(Mic1)을 통해 전달되는 소음신호(NS)와 마이크로폰(Mic2)을 통해 전달되는 에러신호(ES)를 근거로 캔슬링 사운드(CS)를 추정하여 추정된 캔슬링 사운드(CS)를 초음파신호(U1,U2)를 통해 출력한다. 상기 캔슬링 사운드(CS)의 주파수는 상기 초음파신호(U1,U2) 간의 주파수 차이에 해당되는 주파수이고, 위상은 상기 소음신호(NS)의 위상과 반대이다.Noise is transmitted to the noise canceling space 150 where the user 151 is located via the main path 110. [ At this time, the ANC algorithm unit 100A estimates the cancellation sound CS based on the noise signal NS transmitted through the microphone Mic1 and the error signal ES transmitted through the microphone Mic2, And outputs the sound CS through the ultrasonic signals U1 and U2. The frequency of the canceling sound CS is a frequency corresponding to the frequency difference between the ultrasonic signals U1 and U2 and the phase is opposite to the phase of the noise signal NS.

상기 두 개의 초음파신호(U1,U2)가 가변성 2차 경로(140)를 통해 소음제거 공간(150)에 위치한 사용자(151)에 전달되어 사용자(151)와 부딪치게 되고, 이에 의해 두 개의 초음파신호(U1,U2)로부터 캔슬링사운드(CS)가 발생된다. The two ultrasound signals U1 and U2 are transmitted to the user 151 located in the noise canceling space 150 through the variable secondary path 140 and hit the user 151, U1, and U2, the cancellation sound CS is generated.

따라서, 상기 소음제거 공간(150)에서 상기 소음이 상기 캔슬링사운드(CS)에 의해 제거되지만 완전하게 제거되지 않고 남아 있는 에러성분이 존재한다. 이 에러성분이 마이크로폰(Mic2)을 통해 센싱되어 상기 에러신호(ES)로 출력된다. Therefore, in the noise removing space 150, the noise is removed by the canceling sound CS but there is an error component remaining without being completely removed. This error component is sensed by the microphone Mic2 and output as the error signal ES.

도 4는 본 발명에 의한 초지향성 스피커를 이용한 가변성 경로에 대한 능동소음 제거 시스템의 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, 능동소음 제거(ANC) 시스템(100)은 메인 경로(110), 1차경로 추정 알고리즘부(120), 초음파신호 발생부(130), 가변성 2차경로(140), 소음제거 공간(150) 및 에러신호 출력부(160)를 포함한다. 여기서, 1차경로 추정 알고리즘부(120), 초음파신호 발생부(130) 및 에러신호 출력부(160)가 상기 도 2에서 ANC 알고리즘부(100A)에 해당된다.FIG. 4 is a block diagram of an active noise canceling system for a variable path using a supergain speaker according to the present invention. As shown therein, the active noise canceling (ANC) system 100 includes a main path 110, An ultrasound signal generating unit 130, a variable quadratic channel 140, a noise canceling space 150, and an error signal output unit 160. [ Here, the primary path estimation algorithm section 120, the ultrasound signal generation section 130, and the error signal output section 160 correspond to the ANC algorithm section 100A in FIG.

메인 경로(110)는 제거하고자 하는 소음이 소음제거 공간(150)에 전달되는 경로로서 상기 소음에 대한 1차 경로 및 2차 경로를 포함한다. ANC 시스템(100)은 상기 메인 경로(110)를 거쳐온 소음과 위상이 반대이고 크기가 같은 캔슬링 사운드를 만들어 주기 위하여 그 메인 경로(110)를 필터 함수로 추정하는 역할을 한다. The main path 110 includes a primary path and a secondary path for the noise, to which noise to be removed is transmitted to the noise removing space 150. The ANC system 100 estimates the main path 110 as a filter function in order to generate an undesired noise and phase opposite in phase and the same size as the main path 110 through the main path 110. [

1차경로 추정 알고리즘부(120)는 1차 경로 추정 알고리즘을 구동하여 원래의 소음신호(NS)와 에러신호(ES)에 따른 업데이트 제어신호를 출력한다. 그런데, 가변성 2차경로(140)를 통해 캔슬링 사운드를 전달할 때 두 개의 서로 다른 초음파를 이용하여 전달하기 때문에 가변성 2차경로(140)에 의해 캔슬링 사운드가 변형되지 않는다. 따라서, ANC 시스템(100)은 2차 경로 추정을 위한 ANC 알고리즘부를 필요로 하지 않고, 1차 경로 추정을 위한 1차경로 추정 알고리즘부(120)만 구비하면 된다.The primary path estimation algorithm section 120 drives the primary path estimation algorithm to output an update control signal according to the original noise signal NS and the error signal ES. However, since the cancellation sound is transmitted through the variable secondary path 140 by using two different ultrasonic waves, the cancellation sound is not deformed by the variable secondary path 140. Therefore, the ANC system 100 need only include a first-order-path estimation algorithm unit 120 for first-order path estimation without requiring an ANC algorithm unit for second-order path estimation.

초음파신호 발생부(130)는 추정된 1차 경로를 통과한 소음의 주파수 성분을 분석하여 그 분석 결과를 근거로 캔슬링사운드(CS)의 주파수를 구한 후 그 캔슬링사운드(CS)의 주파수만큼 차이가 나는 두 개의 초음파신호(U1,U2)를 생성한다. The ultrasound signal generator 130 analyzes the frequency component of the noise passing through the estimated primary path, calculates the frequency of the noise CS based on the analysis result, I produce two ultrasound signals U1 and U2.

이를 위해 상기 초음파신호 발생부(130)는 1차 경로 추정 필터(131), 소음주파수 분석부(132) 및 초지향성 스피커부(133)를 구비한다.The ultrasonic signal generator 130 includes a primary path estimation filter 131, a noise frequency analyzer 132, and a supergain speaker 133.

1차 경로 추정 필터(131)는 소음을 계수 벡터에 따라 필터링하는데, 이 계수 벡터는 상기 1차 경로 추정 알고리즘부(120)로부터 공급되는 상기 업데이트 제어신호에 의해 업데이트된다.The primary path estimation filter 131 filters the noise according to a coefficient vector, which is updated by the update control signal supplied from the primary path estimation algorithm section 120.

소음주파수 분석부(132)는 상기 1차 경로 추정 필터(131)를 통해 출력되는 소음신호에 대하여 FFT(Fast Fourier Transform) 연산을 수행하여 그 소음신호의 주파수를 구한다. 그리고, 상기 소음주파수 분석부(132)는 상기 소음신호의 주파수와 동일한 주파수를 갖고 위상이 반대인 캔슬링 사운드(CS)를 추정하고, 이 캔슬링 사운드(CS)의 주파수 만큼 차이를 갖는 두 개의 초음파신호를 생성한다.The noise frequency analyzer 132 performs an FFT (Fast Fourier Transform) operation on the noise signal output through the primary path estimation filter 131 to obtain the frequency of the noise signal. The noise frequency analyzer 132 estimates a cancellation sound CS having a frequency equal to the frequency of the noise signal and having a phase opposite to the frequency of the noise signal, .

초지향성 스피커부(133)는 두 개의 초지향성 스피커(SPK1,SPK2)를 구비하여 도 3에서와 같이 초음파신호(U1,U2)를 복사한다. Directional speaker unit 133 includes two ultrasonic speakers SPK1 and SPK2 to reproduce ultrasonic signals U1 and U2 as shown in FIG.

가변성 2차경로(140)는 상기 초지향성 스피커(SPK1,SPK2)를 통해 출력되는 초음파신호(U1,U2)를 소음제거 공간(150)에 전달하는 역할을 한다. 상기 설명에서와 같이 가변성 2차경로(140)는 캔슬링 사운드(CS)를 소음제거 공간(150)에 전달함에 있어서, 두 개의 초음파신호(U1,U2)를 통해 전달하기 때문에 가변성 2차경로(140)에 의해 캔슬링 사운드가 변형되지 않는다.The variable-gain secondary-pass filter 140 transmits ultrasound signals U1 and U2 output through the supergain speakers SPK1 and SPK2 to the noise elimination space 150. [ As described above, since the variable quadratic-pyramid path 140 transmits the canceling sound CS to the noise elimination space 150 through the two ultrasonic signals U1 and U2, the variable quadratic path 140 ) Does not deform the cancellation sound.

상기 두 개의 초음파신호(U1,U2)가 가변성 2차 경로(140)를 통해 소음제거 공간(150)에 전달되어 사용자(151)와 부딪히게 된다. 이때, 상기 두 개의 초음파신호(U1,U2)가 서로 더해지거나 빼지는 변복조 현상이 일어난다. 두 개의 초음파신호(U1,U2)가 서로 더해지면 가청주파수보다 훨씬 높은 고주파가 되므로 사용자(151)가 들을 수 없게 되고, 서로 빼지면 소음과 주파수가 동일하고 위상이 반대인 캔슬링 사운드(CS)가 되어 소음이 제거된다. The two ultrasound signals U1 and U2 are transmitted to the noise canceling space 150 through the variable secondary path 140 and collide with the user 151. At this time, a modulation / demodulation phenomenon occurs in which the two ultrasonic signals U1 and U2 are added to or subtracted from each other. When the two ultrasound signals U1 and U2 are added to each other, the user 151 can not hear because the high frequency is higher than the audio frequency, and when they are subtracted from each other, the cancellation sound CS having the same noise and frequency, Noise is removed.

에러신호 출력부(160)는 상기 소음제거 공간(150)에서 상기 메인 경로(110)를 통해 전달된 소음 중 상기 캔슬링사운드(CS)에 의해 제거되고 남아 있는 소음에 대한 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform) 분석을 통해 주파수 성분을 시간 성분으로 변환하여 그에 따른 에러신호(ES)를 출력한다.
상기 설명에서, 에러신호 출력부(160), 1차 경로 추정 알고리즘부(120), 초음파신호 발생부(130) 및 가변성 2차 경로(140)를 통해 소음제거 공간(150)에 두 개의 초음파신호(U1,U2)를 전달하고, 이 초음파신호(U1,U2)가 사용자(151)와 부딪혀 서로 더해지거나 빼지는 변복조 현상이 일어나 상기와 같은 캔슬링 사운드(CS)가 생성되는 원리는 맥놀이 현상에 해당된다. 이와 같이 진동수가 서로 다른 두 개의 초음파(F1,F2)를 합성하면 진동수 △F = |F1-F2|를 갖는 신호가 생성되는 맥놀이 현상은 이 기술분야에서 자명한 것이다. 따라서, 상기와 같은 경로를 통해 두 개의 초음파신호(U1,U2)로부터 캔슬링 사운드(CS)가 생성(변환)되는 구체적인 설명은 생략한다.The error signal output unit 160 outputs an Inverse Fast Fourier Transform (IFFT) signal for the remaining noise that is removed by the canceling sound CS among the noise transmitted through the main path 110 in the noise removing space 150, Through analysis, the frequency component is converted into a time component and an error signal (ES) corresponding thereto is output.
In the above description, two noise signals are generated in the noise canceling space 150 through the error signal output unit 160, the primary path estimation algorithm unit 120, the ultrasonic signal generation unit 130 and the variable secondary path 140. [ And the ultrasonic signals U1 and U2 are transmitted to the user 151 and are added to or subtracted from each other to generate a modulation and demodulation phenomenon and the above-mentioned incongruent sound CS is generated. do. The beat phenomenon in which a signal having the frequency DELTA F = | F1-F2 | is generated when two ultrasonic waves F1 and F2 having different frequencies are synthesized is obvious in the technical field. Therefore, detailed description of the generation (conversion) of the cancellation sound CS from the two ultrasonic signals U1 and U2 through the above-described path is omitted.

한편, 도 5는 초지향성 스피커를 이용한 가변성 경로에 대한 능동소음 제거 방법의 동작 흐름도로서 이에 도시한 바와 같이, 1차경로 추정 필터 추정 단계(S1), 1차경로 추정 필터를 통과한 소음신호의 주파수를 구하는 단계(S2), 소음을 제거하기 위한 캔슬링 사운드의 주파수 만큼 차이를 갖는 두 개의 초음파신호를 생성하는 단계(S3), 초지향성 스피커를 통해 두 개의 초음파를 출력하는 단계(S4), 두 개의 초음파를 소음제거 공간에 전달하는 단계(S5) 및 소음제거공간에 잔존하는 소음에 대응되는 에러신호를 출력하는 단계(S6)를 포함한다.Meanwhile, FIG. 5 is a flowchart illustrating an active noise canceling method for a variable path using a supergain speaker. As shown in FIG. 5, a first-order path estimation filter estimation step S1, a first- A step S2 of generating a frequency, a step S3 of generating two ultrasonic signals having a difference by a frequency of a cancellation sound for eliminating noise, a step S4 of outputting two ultrasonic waves through a supergain speaker, (S5) of transmitting the ultrasonic waves to the noise removing space, and outputting an error signal corresponding to the noise remaining in the noise removing space (S6).

도 5를 참조하면, 1차경로 추정 알고리즘부가 제1마이크로폰을 통해 입력되는 원래의 소음신호와 제2마이크로폰을 통해 소음제거공간으로부터 입력되는 에러신호(ES)를 ANC 알고리즘으로 분석하여 그에 따른 1차경로 추정 필터를 추정한다(S1).Referring to FIG. 5, the primary path estimation algorithm section analyzes the original noise signal input through the first microphone and the error signal ES input from the noise elimination space through the second microphone using the ANC algorithm, (S1). ≪ / RTI >

소음주파수 분석부가 1차경로 추정 필터를 통과한 소음신호에 대해 FFT(Fast Fourier Transform) 연산을 수행하여 그 소음신호의 주파수를 구한다(S2).The noise frequency analysis unit performs an FFT (Fast Fourier Transform) operation on the noise signal passed through the first order path estimation filter to obtain the frequency of the noise signal (S2).

소음주파수 분석부가 상기 소음 주파수와 동일한 주파수를 갖고 위상이 반대인 캔슬링 사운드를 추정하고, 이 캔슬링 사운드의 주파수 만큼 차이를 갖는 두 개의 초음파신호를 생성한다(S3).The noise frequency analyzing unit estimates an unshown cancellation sound having a frequency equal to the noise frequency and has a phase opposite to that of the unvoiced sound frequency, and generates two ultrasound signals having a difference by the frequency of the canning sound (S3).

두 개의 초지향성 스피커를 이용하여 상기 두 개의 초음파 신호를 복사한다(S4). The two ultrasonic signals are copied using two ultrasonic speakers (S4).

상기 두 개의 초지향성 스피커를 통해 출력되는 두 개의 초음파를 가변성 2차 경로를 통해 상기 소음제거공간에 전달한다(S5).The two ultrasonic waves output through the two directional loudspeakers are transmitted to the noise canceling space through the variable secondary path (S5).

에러신호 출력부는 상기 소음제거 공간에 전달된 원래의 소음 중 상기 캔슬링사운드에 의해 제거되고 남아 있는 소음에 대한 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform) 분석을 통해 주파수 성분을 시간 성분으로 변환하여 그에 따른 에러신호를 도출한다(S6).The error signal output unit removes the original noise transmitted to the noise canceling space by the canceling sound and converts the frequency component into a time component through IFFT (Inverse Fast Fourier Transform) analysis on the remaining noise, (S6).

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하였지만, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것이 아니라 다음의 청구범위에서 정의하는 본 발명의 기본 개념을 바탕으로 보다 다양한 실시예로 구현될 수 있으며, 이러한 실시예들 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다. Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, it should be understood that the scope of the present invention is not limited thereto. These embodiments are also within the scope of the present invention.

100 : 능동소음 제거 시스템 110 : 메인 경로
120 : 1차경로 추정 알고리즘부 130 : 초음파신호 발생부
131 : 1차 경로 추정 필터 132 : 소음주파수 분석부
133 : 초지향성 스피커부 140 : 가변성 2차경로
150 : 소음제거 공간 160 : 에러신호 출력부100: active noise canceling system 110: main path
120: first order path estimation algorithm part 130: ultrasound signal generation part
131: Primary path estimation filter 132: Noise frequency analysis unit
133: a super-directional speaker part 140:
150: noise removing space 160: error signal output section

Claims (10)

제거하고자 하는 소음이 소음제거 공간에 전달되는 경로인 메인 경로;
상기 소음을 마이크로폰으로 감지한 소음신호와 에러신호에 따른 업데이트 제어신호를 출력하는 1차경로 추정 알고리즘부;
상기 업데이트 제어신호에 의해 추정된 1차 경로를 통과한 소음의 주파수 성분을 분석하여 상기 소음을 제거하기 위한 캔슬링사운드의 주파수를 구하고, 상기 캔슬링사운드의 주파수만큼 차이가 나는 두 개의 초음파를 맥놀이 현상을 바탕으로 생성하여 출력하는 초음파신호 발생부; 및
상기 소음제거 공간에서 상기 메인 경로를 통해 전달된 소음 중 상기 두 개의 초음파가 사용자에 부딪쳐 발생되는 캔슬링사운드에 의해 제거되고 남아 있는 소음의 주파수 성분을 시간 성분으로 변환하여 그에 따른 상기 에러신호를 출력하는 에러신호 출력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 초지향성 스피커를 이용한 가변성 경로에 대한 능동소음 제거 시스템.
A main path in which noise to be removed is transmitted to the noise removing space;
A first-order-path estimation algorithm unit for outputting a noise signal detected by the microphone as noise and an update control signal according to an error signal;
The frequency of the noise that has passed through the primary path estimated by the update control signal is analyzed to obtain the frequency of the canceling sound for removing the noise, and the two ultrasonic waves, which differ by the frequency of the canceling sound, An ultrasound signal generator for generating and outputting ultrasound signals; And
The two ultrasonic waves transmitted through the main path in the noise canceling space are removed by the canceling sound generated by the user, and the frequency components of the remaining noise are converted into time components and the error signal is output And an error signal output unit. The active noise canceling system for a variable path using a supergain speaker.
제1항에 있어서, 상기 메인 경로는
상기 소음에 대한 1차 경로 및 2차 경로를 포함하는 것을 특징으로 하는 초지향성 스피커를 이용한 가변성 경로에 대한 능동소음 제거 시스템.
The method of claim 1, wherein the main path
Wherein the active noise canceling system includes a primary path and a secondary path for the noise.
제1항에 있어서, 상기 1차경로 추정 알고리즘부는
1차 경로 추정 알고리즘을 이용하여 상기 업데이트 제어신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 초지향성 스피커를 이용한 가변성 경로에 대한 능동소음 제거 시스템.
The apparatus of claim 1, wherein the primary-diameter-path estimation algorithm unit
And outputs the update control signal using a primary path estimation algorithm. The active noise canceling system for a variable path using a supergain speaker.
제1항에 있어서, 상기 초음파신호 발생부는
상기 소음을 상기 업데이트 제어신호에 의해 업데이트되는 계수 벡터에 따라 필터링하는 1차 경로 추정 필터;
상기 1차 경로 추정 필터를 통해 출력되는 소음신호에 대하여 FFT(Fast Fourier Transform) 연산을 수행하여 그 소음신호의 주파수를 구하고, 상기 소음신호의 주파수와 동일한 주파수를 갖고 위상이 반대인 캔슬링 사운드를 추정한 후 상기 캔슬링 사운드의 주파수 만큼 차이를 갖는 두 개의 초음파신호를 생성하는 소음주파수 분석부; 및
두 개의 초지향성 스피커를 구비하여 상기 두 개의 초음파신호를 복사하는 초지향성 스피커부를 포함하는 것을 특징으로 하는 초지향성 스피커를 이용한 가변성 경로에 대한 능동소음 제거 시스템.
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1, wherein the ultrasonic signal generator
A primary path estimation filter for filtering the noise according to a coefficient vector updated by the update control signal;
Estimating a frequency of the noise signal by performing an FFT (Fast Fourier Transform) operation on the noise signal output through the primary path estimation filter, estimating a cancellation sound having the same frequency as the frequency of the noise signal, A noise frequency analyzer for generating two ultrasonic signals having different frequencies by the frequency of the canceling sound; And
And a super directional speaker unit having two super directional speakers for copying the two ultrasonic signals.
제1항에 있어서, 상기 두 개의 초음파신호는
상기 소음제거 공간에 있는 사용자와 부딪쳐 서로 더해지거나 빼지는 변복조 과정을 통해 상기 캔슬링 사운드를 발생하는 것을 특징으로 하는 초지향성 스피커를 이용한 가변성 경로에 대한 능동소음 제거 시스템.
The method of claim 1, wherein the two ultrasound signals
And generating the canceling sound by performing a modulation / demodulation process of adding or subtracting the sound to the user in the noise canceling space to add / subtract the sound to the active noise canceling system.
제1항에 있어서, 상기 에러신호 출력부는
상기 소음에 대한 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform) 분석을 통해 주파수 성분을 시간 성분으로 변환하여 그에 따른 에러신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 초지향성 스피커를 이용한 가변성 경로에 대한 능동소음 제거 시스템.
The apparatus of claim 1, wherein the error signal output unit
And a frequency component is converted into a time component by an Inverse Fast Fourier Transform (IFFT) analysis on the noise, and an error signal is output. The active noise canceling system for a variable path using the supergain speaker.
(a) 1차경로 추정 알고리즘부가 제1마이크로폰을 통해 입력되는 원래의 소음신호와 제2마이크로폰을 통해 소음제거공간으로부터 입력되는 에러신호를 분석하여 그에 따른 1차경로 추정 필터를 추정하는 단계;
(b) 소음주파수 분석부가 상기 1차경로 추정 필터를 통과한 소음신호에 대해 FFT(Fast Fourier Transform) 연산을 수행하여 그 소음신호의 주파수를 구하는 단계;
(c) 상기 소음주파수 분석부가 상기 소음신호의 주파수와 동일한 주파수를 갖고 위상이 반대인 캔슬링 사운드를 추정하고, 상기 캔슬링 사운드의 주파수 만큼 차이를 갖는 두 개의 초음파신호를 맥놀이 현상을 바탕으로 생성하는 단계;
(d) 두 개의 초지향성 스피커를 이용하여 상기 두 개의 초음파 신호를 복사하는 단계;
(e) 상기 두 개의 초지향성 스피커를 통해 출력되는 두 개의 초음파를 가변성 2차 경로를 통해 상기 소음제거공간에 전달하는 단계; 및
(f) 에러신호 출력부가 상기 소음제거 공간에 전달된 원래의 소음 중 상기 캔슬링사운드에 의해 제거되고 남아 있는 소음을 분석하여 상기 에러신호를 도출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 초지향성 스피커를 이용한 가변성 경로에 대한 능동소음 제거 방법.
(a) analyzing the original noise signal inputted through the first microphone and the error signal input from the noise removing space through the second microphone, and estimating a first-order-likelihood estimation filter according to the first noise path estimation algorithm;
(b) performing a fast Fourier transform (FFT) operation on a noise signal having passed through the first-order-path estimation filter to obtain a frequency of the noise signal;
(c) estimating an unvoiced sound having a frequency equal to the frequency of the noise signal and having a phase opposite to the frequency of the noise signal, and generating two ultrasound signals having a difference by a frequency of the unvoiced sound based on a beat phenomenon ;
(d) copying the two ultrasound signals using two super-directional speakers;
(e) transmitting the two ultrasonic waves output through the two directional speakers to the noise canceling space through the variable secondary path; And
(f) deriving the error signal by analyzing the remaining noise of the original noise transmitted to the noise removing space by the error signal outputting unit by the canceling sound. Active Noise Reduction Method for Variable Paths.
제7항에 있어서, 상기 (a) 단계에서 에러신호는
능동 노이즈 제거 알고리즘을 이용하여 분석되는 것을 특징으로 하는 초지향성 스피커를 이용한 가변성 경로에 대한 능동소음 제거 방법.
8. The method of claim 7, wherein the error signal in step (a)
Characterized in that the active noise canceling algorithm is used to analyze the active noise canceling algorithm.
제7항에 있어서, 상기 두 개의 초음파신호는
상기 소음제거 공간에 있는 사용자와 부딪쳐 서로 더해지거나 빼지는 변복조 과정을 통해 상기 캔슬링 사운드를 발생하는 것을 특징으로 하는 초지향성 스피커를 이용한 가변성 경로에 대한 능동소음 제거 방법.
8. The method of claim 7, wherein the two ultrasound signals
Wherein the canceling sound is generated through a modulation and demodulation process of colliding with a user in the noise canceling space and adding or subtracting the noise to the active noise canceling space.
제7항에 있어서, 상기 (f) 단계는
상기 에러신호를 도출할 때, IFFT(Inverse Fast Fourier Transform) 분석을 통해 주파수 성분을 시간 성분으로 변환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 초지향성 스피커를 이용한 가변성 경로에 대한 능동소음 제거 방법.8. The method of claim 7, wherein step (f)
And converting the frequency component to a time component using Inverse Fast Fourier Transform (IFFT) analysis when deriving the error signal. ≪ Desc / Clms Page number 19 >
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH08307501A (en) * 1995-04-28 1996-11-22 Kokusai Electric Co Ltd Background noise canceler
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