KR101982812B1 - 헤드셋 및 그의 음질 향상 방법 - Google Patents

헤드셋 및 그의 음질 향상 방법 Download PDF

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KR101982812B1
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Abstract

헤드셋이 개시된다. 본 헤드셋은 인이어 마이크(in ear microphone), 아웃이어 마이크(out ear microphone), 및 제어부를 포함한다. 제어부는 상기 인이어 마이크에 입력되는 노이즈를 감쇄하기 위한 빔포밍 모듈, 및 상기 인이어 마이크에 입력되는 신호를 상기 아웃이어 마이크에 입력되는 신호와 비교하여, 상기 인이어 마이크에 입력되는 음성 신호의 주파수 별 크기 및 위상이 상기 아웃이어 마이크에 입력되는 신호의 주파수 별 크기 및 위상을 따라가도록 조정하기 위한 이퀄라이징 모듈을 포함하는 제어부를 포함한다. 빔포밍 모듈은, 상기 인이어 마이크에 입력되는 신호와 상기 아웃이어 마이크에 입력되는 신호 사이의 주파수 별 크기 및 위상차를 보상하는 전달함수를 실시간 입력되는 아웃이어 마이크 신호에 적용하여 실시간 입력되는 인이어 마이크 신호와 합성하도록 구성된다.

Description

헤드셋 및 그의 음질 향상 방법{HEADSET AND METHOD FOR IMPROVING SOUND QUALITY THEREOF}
본 개시는 헤드셋 및 그의 음질 향상 방법에 관한 것이다.
헤드셋은 이어폰의 형태 또는 헤드폰의 형태를 가지며 2 개의 스피커(speaker)와 1 개의 마이크(microphone)를 구비하는 것이 일반적이다.
이러한 헤드셋을 이용하면 사용자의 편의가 증대될 수 있다. 구체적으로, 헤드셋이 스마트폰과 연결된 경우 사용자는 직접 스마트폰을 제어하지 않더라도 헤드셋을 이용하여 스마트폰을 제어함으로써 음악을 재생하여 듣다가, 전화가 오면 통화 기능을 헤드셋을 통해 이용할 수 있다. 아울러, 음악 감상시에 마이크는 작동하지 않으며, 통화 기능이 선택되면 스마트폰은 음악 재생을 중단하고 마이크를 작동시켜 사용자의 음성을 통화 상대방에게 전달한다. 동시에 상대방의 음성을 헤드셋의 스피커를 통해 재생하여 사용자에게 들려준다.
일반적으로 헤드셋에 부착된 아웃이어 마이크(out ear microphone)를 통해 포착되는 음성 신호에는 주위의 노이즈가 함께 섞여 음질이 열화되는 문제가 있다. 이에 따라, 노이즈 문제를 해결하고 보다 간편하게 착용할 수 있는 헤드셋을 제공하기 위해, 유선 또는 무선 이어폰의 외형을 그대로 유지하되 마이크를 이어폰의 헤드에 실장하여 마이크가 사용자의 귀 내부에 위치하도록 하는 인이어 마이크(in ear microphone)가 사용되고 있다. 이러한 인이어 마이크는 귀 내부에 위치하므로, 외부에 덜 노출되므로 노이즈가 상당히 감소된다는 장점이 있다.
그러나, 인이어 마이크를 사용하는 경우 주위 노이즈가 차단될 수는 있으나 사용자의 입에서 신체 내부를 통해 귀로 전달되는 음성에 내부 전도로 인한 왜곡이 발생된다. 이러한 음성은 소리 전달력이 떨어져 웅얼거리는 소리로 들리는 문제점이 존재한다.
또한, 이러한 인이어 마이크에도 귓구멍과 인이어 마이크 사이의 미세한 통로를 통해 노이즈가 유입되는 문제점도 있다.
이에 따라, 음질을 보다 개선한 헤드셋이 필요하다.
한편, 상기와 같은 정보는 본 발명의 이해를 돕기 위한 백그라운드(background) 정보로서만 제시될 뿐이다. 상기 내용 중 어느 것이라도 본 발명에 관한 종래 기술로서 적용 가능할지 여부에 관해, 어떤 결정도 이루어지지 않았고, 또한 어떤 주장도 이루어지지 않는다.
등록특허공보 10-1434071호(등록일 : 2014.8.19)
인이어 마이크 신호는 노이즈가 없지만 음질이 열악하고, 반대로 아웃이어 마이크 신호는 노이즈가 많지만 음질이 우수하다. 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 음질이 우수한 아웃이어 마이크 신호를 이용하여 인이어 마이크의 왜곡을 줄여 소리 전달력을 향상시키며, 인이어 마이크에 유입되는 외부 노이즈도 제거하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시 예는 인이어 마이크(in ear microphone) 및 아웃이어 마이크(out ear microphone)를 구비한 헤드셋을 제안한다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 실시 예와 관련된 헤드셋은 인이어 마이크(in ear microphone), 아웃이어 마이크(out ear microphone), 및 제어부를 포함한다. 제어부는 상기 인이어 마이크에 입력되는 노이즈를 감쇄하기 위한 빔포밍 모듈, 및 상기 인이어 마이크에 입력되는 신호를 상기 아웃이어 마이크에 입력되는 신호와 비교하여, 상기 인이어 마이크에 입력되는 음성 신호의 주파수별 크기 및 위상이 상기 아웃이어 마이크에 입력되는 음성 신호의 주파수별 크기 및 위상을 따라가도록 조정하기 위한 이퀄라이징 모듈을 포함하는 제어부를 포함한다.
빔포밍 모듈은, 상기 인이어 마이크에 입력되는 신호와 상기 아웃이어 마이크에 입력되는 신호 사이의 주파수 별 크기 및 위상차를 보상하는 전달함수를 실시간 입력되는 아웃이어 마이크 신호에 적용하여 실시간 입력되는 인이어 마이크 신호와 합성하도록 구성된다.
일 실시예에서 빔포밍 모듈은, 사용자의 음성이 입력되는 음성 구간을 결정하고, 비음성 구간에 대응되는 노이즈 신호의 경우 상기 크기 및 위상차를 보상하는 전달함수를 적용하고, 음성 구간에 대응되는 신호의 경우 상기 전달함수를 고정한 상태로 노이즈를 제거하도록 더 구성될 수 있다.
다른 실시예에서 이퀄라이징 모듈은, 노이즈량이 미리 정한 임계 크기보다 작은 경우, 이퀄라이징을 위한 전달함수를 적응시키면서 인이어 마이크에 입력되는 신호를 조정하고, 노이즈량이 미리 정한 임계 크기보다 큰 경우 상기 적응된 이퀄라이징을 위한 전달함수를 이용하여 인이어 마이크에 입력되는 신호를 조정하도록 더 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 제어부는 VAD(voice activity detection) 모듈을 제어하여 사용자의 음성이 입력되는 음성 구간인지 사용자의 음성이 입력되지 않는 비음성 구간인지 결정할 수 있다.
상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 실시 예와 관련된 헤드셋의 음질 향상 방법은 인이어 마이크(in ear microphone) 및 아웃이어 마이크(out ear microphone)를 통해 신호를 입력받는 단계, 상기 인이어 마이크에 입력되는 노이즈를 감쇄하는 단계, 및 상기 인이어 마이크에 입력되는 신호를 상기 아웃이어 마이크에 입력되는 신호와 비교하여, 상기 인이어 마이크에 입력되는 음성 신호의 주파수별 크기 및 위상이 상기 아웃이어 마이크에 입력되는 음성 신호의 주파수별 크기 및 위상을 따라가도록 조정하는 단계를 포함한다.
노이즈를 감쇄하는 단계는, 상기 인이어 마이크에 입력되는 신호와 상기 아웃이어 마이크에 입력되는 신호 사이의 주파수 별 크기 및 위상차를 보상하는 전달함수를 실시간 입력되는 아웃이어 마이크 신호에 적용하여 실시간 입력되는 인이어 마이크 신호와 합성하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서 감쇄하는 단계는, 사용자의 음성이 입력되는 음성 구간을 결정하는 단계, 및 비음성 구간에 대응되는 노이즈 신호의 경우 상기 크기 및 위상차를 보상하는 전달함수를 적용하고, 음성 구간에 대응되는 신호의 경우 상기 전달함수를 고정한 상태로 노이즈를 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
다른 실시예에서 주파수별 크기 및 위상을 조정하는 단계는, 노이즈량이 미리 정한 임계 크기보다 작은 경우, 이퀄라이징을 위한 전달함수를 적응시키면서 인이어 마이크에 입력되는 신호를 조정하고, 노이즈량이 미리 정한 임계 크기보다 큰 경우 상기 적응된 이퀄라이징을 위한 전달함수를 이용하여 인이어 마이크에 입력되는 신호를 조정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면 아래와 같은 효과가 도출될 수 있다.
첫째, 인이어 마이크에 입력되는 신호와 아웃이어 마이크에 입력되는 신호 사이의 주파수 별 크기 및 위상차를 보상하는 전달함수를 미리 구해 두고, 실제 입력되는 아웃이어 마이크 신호에 상기 전달함수를 적용하여 실제 입력되는 인이어 마이크 신호와 합성함으로써, 아웃이어 마이크를 이용하여 인이어 마이크로 유입되는 노이즈를 감쇄시킬 수 있다.
둘째, 상기 인이어 마이크에 입력되는 신호를 상기 아웃이어 마이크에 입력되는 신호와 비교하여, 상기 인이어 마이크에 입력되는 음성 신호의 주파수 별 크기 및 위상이 상기 아웃이어 마이크에 입력되는 음성 신호의 주파수 별 크기 및 위상을 따라가도록 조정함으로써, 인이어 마이크로 입력되는 내부 전도된 음성의 왜곡이 감소되고 청감상 음질 및 전달력을 향상시킬 수 있다.
셋째, 사용자의 음성이 발하는 음성구간 및 사용자의 음성이 발하지 않는 비음성구간이 구분되고, 비음성구간에서 설정값들이 적응적으로 조정되어 음질 향상이 효과적으로 수행될 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 헤드셋을 사용자가 착용한 것을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 헤드셋의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3 내지 도 5(b)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 빔포밍을 통해 인이어 마이크로 유입되는 노이즈를 감쇄하는 방법 및 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 인이어 마이크로 입력되는 내부 전도된 음성 신호를 아웃이어 마이크로 전달되는 음성 신호와 적응적으로 비교하여 이퀄라이징을 수행하는 방법 및 효과를 설명하기 위한 도면이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 다양한 실시 예를 보다 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 헤드셋(100)을 사용자(u)가 착용한 것을 나타낸다.
헤드셋(100)이 블루투스 등의 무선 통신 기술을 통해 이동 단말기(20)와 연결되므로, 사용자(u)는 이동 단말기(20)에 직접 접촉하지 않더라도 통화, 뮤직 감상 등을 헤드셋(100)을 통해 이용할 수 있다.
상기 헤드셋(100)은 인이어 마이크(in ear microphone, 110)와 아웃이어 마이크(out ear microphone, 120)를 포함하여 다양한 소리를 입력받을 수 있다. 인이어 마이크(110)는 사용자(u) 귀의 외이도에 배치되고 아웃이어 마이크(120)는 사용자(u)의 귀보다 입에 가깝게 배치될 수 있다.
인이어 마이크(110) 및 아웃이어 마이크(120)는 사용자의 음성을 입력받을 수 있다. 헤드셋(100)은 인이어 마이크(110)로 유입되는 노이즈를 제거할 수 있으며, 인이어 마이크(110)로 사용자 음성이 입력될 때 내부 전도로 인한 음질 왜곡을 바로잡을 수 있다.
이하에서는 도 2를 참고하여, 도 1에 도시된 헤드셋(100)의 구성을 설명하기로 한다.
도 2에 따르면, 헤드셋(100)은 인이어 마이크(110), 아웃이어 마이크(120), ADC(analog to digital converter, 130), 저장부(140), 소리출력부(150) 및 제어부(160)를 포함한다. 그러나, 헤드셋(100)의 구성 요소는 도 2에 도시된 구성요소들로 제한되는 것은 아니며, 위에서 열거된 구성요소들 보다 많거나, 또는 적은 구성요소들을 가질 수 있다.
보다 구체적으로, 인이어 마이크(110)는 사용자(u)의 귀에 배치될 수 있으며, 구체적으로 외이도에 배치될 수 있다. 인이어 마이크(110)는 사용자(u)의 음성을 입력받기 위한 용도이다. 인이어 마이크(110)는 인이어 이어폰과 일체형으로 구성되거나, 인이어 이어폰과 인접하게 배치되는 것이 일반적이나 명확한 설명을 위해 인이어 이어폰(미도시)에 대한 설명은 생략하기로 한다.
또한, 인이어 마이크(110)로 외부 노이즈가 유입될 수 있다. 예를 들면, 헤드셋(100)이 사용자(u)의 귀에 완전하게 밀착되지 않아 사용자(u)의 귀(외이도)와 헤드셋(100) 사이에 틈이 발생하여 외부 노이즈가 인이어 마이크(110)로 유입될 수 있으며, 헤드셋(100)이 사용자(u)의 귀에 완전하게 밀착되더라도 외부 노이즈가 인이어 마이크(110)로 투입될 수 있다. 본원 명세서에서 용어 “노이즈”가 사용될 때, 노이즈는 사용자 이외의 다른 사람의 음성과, 주변 잡음 등을 포함하는 것으로 한다.
아울러, 인이어 마이크(110)를 통해 입력되는 사용자(u) 음성은 왜곡될 수 있는데, 사용자(u)의 음성은 입 밖으로 나가기도 하지만 귀 안쪽으로 고막을 통해 전달이 되어 내부 전도가 발생되어 음성의 왜곡이 발생될 수 있다.
아웃이어 마이크(120)는 사용자(u)의 음성 및 다양한 소리, 노이즈 등을 입력받을 수 있다. 아웃이어 마이크(120)를 통해 입력되는 사용자 음성에는 외부 노이즈가 함께 입력되어 음질의 열화가 발생될 수 있다.
ADC(analog to digital converter, 130)는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 모듈에 해당되고, 인이어 마이크(110)로 입력되는 신호를 디지털 신호로 변환하는 제1 ADC(미도시) 및 아웃이어 마이크(120)로 입력되는 신호를 디지털 신호로 변환하는 제2 ADC(미도시)를 포함할 수 있다.
저장부(140)는 소리 신호 정보 및 가공된 소리 신호 정보를 저장할 수 있다. 저장부(140)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), SSD 타입(Solid State Disk type), SDD 타입(Silicon Disk Drive type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(random access memory; RAM), SRAM(static random access memory), 롬(read-only memory; ROM), EEPROM(electrically erasable programmable read-only memory), PROM(programmable read-only memory), 자기 메모리, 자기 디스크 및 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다.
소리 출력부(150)는 제어부(160)의 제어에 따라 소리를 출력하는 모듈이다.
제어부(160)는 인이어 마이크(110)로 유입되는 노이즈를 빔포밍(beamforming) 기법을 이용하여 억제할 수 있다. 여기서, 빔포밍은 공간적으로 이격되어 배치된 복수의 마이크의 입력을 합성하여 특정 각도로 진입하는 음파에 대한 감도를 높이거나 줄이는 기법이다. 도 3 내지 도 5에서 자세히 설명하기로 한다.
또한, 제어부(160)는 인이어 마이크(110)를 통해 입력되는 소리 신호를 아웃이어 마이크(120)를 통해 입력되는 소리 신호와 적응적으로 비교하여 이퀄라이징을 수행할 수 있다. 도 6 내지 도 7에서 자세히 설명하기로 한다.
제어부(160)는 빔포밍 필터(161), EQ 필터(163) 및 적응 모듈(165)을 포함할 수 있다. 빔포밍 필터(161) 또는 빔포밍 모듈은 빔포밍 계수를 설정하는 모듈이고, EQ 필터(163) 또는 EQ 모듈은 EQ 계수를 설정하는 모듈이며, 적응 모듈(165)은 사용자의 음성이 발하는 음성구간 및 사용자의 음성이 발하지 않는 비음성구간을 구분하여 적응적으로 빔포밍 계수를 설정하거나 EQ 계수를 설정하는 모듈이다. 본 명세서에서 용어 “계수”는 “전달함수”와 동일하거나 대응되는 의미로 사용될 수 있다. 예를 들어, 빔포밍 계수는 빔포밍 전달함수로, EQ 계수는 EQ 전달함수로 교환 사용될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 “적응적으로 제어,” “적응적으로 설정”과 같은 용어가 사용될 때는, 사람의 움직임, 매개체의 존재, 새로운 소음의 유입 등과 같은 원인으로 인해 외부 환경의 변화가 큰 경우 두 신호 값의 관계를 규정하기 위한 전달함수를 변경 상황에 맞도록 제어하는 것을 의미한다. 적응 모듈(165)은 빔포밍을 위한 제1 적응 모듈(도 3의 제1 적응모듈, 165a) 및 이퀄라이징을 위한 제2 적응 모듈(도 6의 제2 적응 모듈, 165b)을 포함할 수 있다.
이하에서는 도 3 내지 도 7을 참고하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 헤드셋(100)의 다양한 구동 시퀀스를 설명하기로 한다. 먼저, 도 3 내지 도 5(b)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 빔포밍을 통해 인이어 마이크로 유입되는 노이즈를 감쇄하는 방법 및 효과를 설명하기 위한 도면이다. 도 2의 도면부호를 함께 참조하기로 한다.
도 3에 따르면, 제어부(160)는 빔포밍을 수행하는 제1 영역(400)의 동작을 수행할 수 있다. 인이어 마이크(110)를 통해 입력된 아날로그 신호가 제1 ADC(130a)를 통해 디지털 신호(d(n))로 변환되고, 아웃이어 마이크(120)를 통해 입력된 아날로그 신호가 제2 ADC(130b)를 통해 디지털 신호(x(n))로 변환될 수 있다. 상기 x(n) 신호는 빔포밍 필터(161) 및 제1 적응모듈(165a)에 제공되고, 빔포밍 필터는 필터링된 y(n) 신호를 출력한다. 제어부(160)는 d(n) 및 y(n) 신호를 제외한 e(n) 신호를 이용하여 전체 출력으로 사용할 수 있다.
아울러, 제어부(160)는 제1 적응모듈(165a)을 통해 사용자의 음성이 입력되는 음성 구간인지 사용자의 음성이 입력되지 않는 비음성 구간인지를 판단할 수 있다. 제1 적응모듈(165a)은 VAD(voice activity detection) 모듈을 이용하여 음성 구간을 구별할 수 있다. VAD는 입력되는 신호가 음성인지 묵음인지 판단할 수 있으며, VAD는 소프트웨어로 구현될 수 있으나, 실시 예가 이에 국한되는 것은 아니다. SNR(signal to noise ratio) 정보는 제1 적응 모듈(165a)이 입력신호 크기에 따른 최적의 스텝 사이즈를 적용하게 함으로써 알고리즘의 발산을 막고 정확성을 높힐 수 있다.
또한, 제어부(160)는 빔포밍을 수행할 수 있다. 구체적으로, 제어부(160)는 공간적으로 이격된 인이어 마이크(110) 및 아웃이어 마이크(120)의 입력 신호에 거리에 따른 시간 지연을 적용하여 합성하면 음파 진입 각도에 따른 감도를 제어할 수 있다.
또한, 제어부(160)는 음성 구간에서는 빔포밍 필터 계수가 고정값을 가지도록 설정하고, 음성 구간이 아닌 구간(즉, 비음성 구간)에서는 빔포밍 필터 계수를 조정할 수 있다. 즉, 제어부(160)는 사용자의 음성이 입력될 때보다 비음성 구간에서 빔포밍 필터 계수를 조정하여 노이즈를 더욱 효과적으로 감쇄시킬 수 있다. 즉, 제어부(160)는 제1 적응모듈(165a)을 제어하여 사용자 음성이 노이즈로 작용하지 않는 비음성 구간에서 먼저 빔포밍 필터 계수를 설정한 후, 음성 구간에서 이와 같이 설정된 빔포밍 필터 계수를 고정하여 빔포밍을 수행할 수 있다.
여기서, 제어부(160)는 전달 함수 모델을 적응적으로 이용할 수 있는데, 전달 함수는 아웃이어 마이크(120)로 입력되는 신호와 인이어 마이크(110)로 입력되는 노이즈 신호 사이의 크기와 위상 차이를 보상할 수 있는 함수이다. 이에 따라, 제어부(160)는 인이어 마이크(110)로 입력되는 노이즈를 적응적으로 정확하게 제거할 수 있다.
도 4를 참고하면, 비음성 구간에 해당되는 0 초(sec) 내지 6.5 초(sec)에서 -10.46dB 가 감소되어 인이어 마이크(110)로 유입되는 노이즈가 효율적으로 제거될 수 있다.
도 5(a)는 비음성 구간과 음성구간을 구분한 그래프로, 파란선은 노이즈에는 반응하지 않고 음성의 크기에만 반응하여 음성의 파워를 측정한 크기를 나타낸다.
도 5(b)는 비음성 구간에서는 노이즈 감쇄를 음성 구간에서는 음성보존을 얻은 결과를 나타낸다. 빔포밍은 두 마이크의 신호를 입력받아 외부 마이크 신호에 빔포밍 필터를 적용하여 이를 내부 마이크 신호에서 빼서 그 잔차를 출력으로 사용하는 방법이므로, 서로 신호를 뺐을 때 노이즈는 크기가 크게 줄어들고 음성부분은 줄어들지 않았음이 확인될 수 있다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 인이어 마이크로 입력되는 내부 전도된 음성 신호를 아웃이어 마이크로 전달되는 음성 신호와 적응적으로 비교하여 이퀄라이징을 수행하는 방법 및 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이퀄라이징을 수행하는 헤드셋의 구동 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 6에 따르면, 제어부(160)는 제1 영역(400)을 수행한 후, 제2 영역(500)을 수행할 수 있다. EQ 필터(163)는 y(n) 신호를 전체 출력으로 사용하며, 제2 적응모듈(165b)에는 e(n) 신호를 입력 신호로 사용할 수 있다.
제어부(160)는 제2 적응모듈(165b)을 제어하여 노이즈량을 측정하여 노이즈량이 미리 정한 임계 크기보다 큰 구간과 노이즈가 미리 정한 임계 크기보다 작은 구간으로 분류할 수 있다. 노이즈량은 SNR 을 이용하여 산출할 수 있다. 노이즈량이 미리 정한 임계 크기보다 큰 구간은 외부 노이즈가 커서 사용자의 음성이 잘 안들리는 상황을 예시한다. 노이즈량이 미리 정한 임계 크기보다 작은 구간은 사용자의 음성이 잘 들리는 상황을 예시한다.
제2 적응모듈(165b)은 노이즈량이 미리 정한 임계 크기보다 작은 경우, 이퀄라이징을 위한 전달함수(EQ 필터(163)의 계수값)를 적응시키면서 인이어 마이크에 입력되는 신호를 조정하고, 노이즈량이 미리 정한 임계 크기보다 큰 경우 상기 적응된 이퀄라이징을 위한 전달함수를 이용하여, 즉 고정으로 설정하여 인이어 마이크에 입력되는 신호를 조정하도록 구성될 수 있다. 이에 따라 음성 주파수가 보정되어 출력될 수 있다. 제어부(160)는 제2 적응 모듈(165b)을 제어하여 전달함수를 산출할 수 있는데, 해당 전달함수는 인이어 마이크(110)를 통한 입력 신호 및 아웃이어 마이크(120)를 통한 입력 신호를 적응적으로 비교하여 필요한 이퀄라이징을 수행할 수 있다.
도 7은 제어부(160)가 인이어 마이크(110)를 통해 입력된 신호를 아웃이어 마이크(120)를 통해 입력된 신호에 기초하여 이퀄라이징을 수행한 것을 나타낸다. 0KHz 내지 6KHz 전구간에서 적응적으로 입력 신호의 주파수 별 크기 및 위상이 조절될 수 있으며 특히 0KHz 내지 2.5KHz 에서 효과적인 보정이 수행되었음을 알 수 있다.
한편, 상술한 제어부(160)는 복수의 사용자 별로 음성 입력을 저장부(140)에 저장할 수 있다. 제어부(160)는 사용자 별로 우수한 음질이 생성된 시간 정보, 날씨 정보, 장소 정보 등을 함께 저장부(140)에 저장할 수 있다. 또한, 제어부(160)는 사용자의 상황 및 환경에 따라 다양한 버전의 음성을 저장할 수 있다.
한편, 본 명세서에서 설명하는 기능적인 동작과 주제의 구현물들은 디지털 전자 회로로 구현되거나, 본 명세서에서 개시하는 구조 및 그 구조적인 등가물들을 포함하는 컴퓨터 소프트웨어, 펌웨어 혹은 하드웨어로 구현되거나, 이들 중 하나 이상의 결합으로 구현 가능하다. 본 명세서에서 설명하는 주제의 구현물들은 하나 이상의 컴퓨터 프로그램 제품, 다시 말해 제어 시스템의 동작을 제어하기 위하여 혹은 이것에 의한 실행을 위하여 유형의 프로그램 저장매체 상에 인코딩된 컴퓨터 프로그램 명령에 관한 하나 이상의 모듈로서 구현될 수 있다.
컴퓨터로 판독 가능한 매체는 기계로 판독 가능한 저장 장치, 기계로 판독 가능한 저장 기판, 메모리 장치, 기계로 판독 가능한 전파형 신호에 영향을 미치는 물질의 조성물 혹은 이들 중 하나 이상의 조합일 수 있다.
본 명세서에서 "시스템"이나 "장치"라 함은 예컨대 프로그래머블 프로세서, 컴퓨터 혹은 다중 프로세서나 컴퓨터를 포함하여 데이터를 제어하기 위한 모든 기구, 장치 및 기계를 포괄한다. 제어 시스템은, 하드웨어에 부가하여, 예컨대 프로세서 펌웨어를 구성하는 코드, 프로토콜 스택, 데이터베이스 관리 시스템, 운영 체제 혹은 이들 중 하나 이상의 조합 등 요청 시 컴퓨터 프로그램에 대한 실행 환경을 형성하는 코드를 포함할 수 있다.
컴퓨터 프로그램(프로그램, 소프트웨어, 소프트웨어 어플리케이션, 스크립트 혹은 코드로도 알려져 있음)은 컴파일되거나 해석된 언어나 선험적 혹은 절차적 언어를 포함하는 프로그래밍 언어의 어떠한 형태로도 작성될 수 있으며, 독립형 프로그램이나 모듈, 컴포넌트, 서브루틴 혹은 컴퓨터 환경에서 사용하기에 적합한 다른 유닛을 포함하여 어떠한 형태로도 전개될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 파일 시스템의 파일에 반드시 대응하는 것은 아니다. 프로그램은 요청된 프로그램에 제공되는 단일 파일 내에, 혹은 다중의 상호 작용하는 파일(예컨대, 하나 이상의 모듈, 하위 프로그램 혹은 코드의 일부를 저장하는 파일) 내에, 혹은 다른 프로그램이나 데이터를 보유하는 파일의 일부(예컨대, 마크업 언어 문서 내에 저장되는 하나 이상의 스크립트) 내에 저장될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 하나의 사이트에 위치하거나 복수의 사이트에 걸쳐서 분산되어 통신 네트워크에 의해 상호 접속된 다중 컴퓨터나 하나의 컴퓨터 상에서 실행되도록 전개될 수 있다.
한편, 컴퓨터 프로그램 명령어와 데이터를 저장하기에 적합한 컴퓨터로 판독 가능한 매체는, 예컨대 EPROM, EEPROM 및 플래시메모리 장치와 같은 반도체 메모리 장치, 예컨대 내부 하드디스크나 외장형 디스크와 같은 자기 디스크, 자기광학 디스크 및 CD-ROM과 DVD-ROM 디스크를 포함하여 모든 형태의 비휘발성 메모리, 매체 및 메모리 장치를 포함할 수 있다. 프로세서와 메모리는 특수 목적의 논리 회로에 의해 보충되거나, 그것에 통합될 수 있다.
본 명세서에서 설명한 주제의 구현물은 예컨대 데이터 서버와 같은 백엔드 컴포넌트를 포함하거나, 예컨대 어플리케이션 서버와 같은 미들웨어 컴포넌트를 포함하거나, 예컨대 사용자가 본 명세서에서 설명한 주제의 구현물과 상호 작용할 수 있는 웹 브라우저나 그래픽 유저 인터페이스를 갖는 클라이언트 컴퓨터와 같은 프론트엔드 컴포넌트 혹은 그러한 백엔드, 미들웨어 혹은 프론트엔드 컴포넌트의 하나 이상의 모든 조합을 포함하는 연산 시스템에서 구현될 수도 있다. 시스템의 컴포넌트는 예컨대 통신 네트워크와 같은 디지털 데이터 통신의 어떠한 형태나 매체에 의해서도 상호 접속 가능하다.
본 명세서는 다수의 특정한 구현물의 세부사항들을 포함하지만, 이들은 어떠한 발명이나 청구 가능한 것의 범위에 대해서도 제한적인 것으로서 이해되어서는 안되며, 오히려 특정한 발명의 특정한 실시형태에 특유할 수 있는 특징들에 대한 설명으로서 이해되어야 한다. 마찬가지로, 개별적인 실시형태의 문맥에서 본 명세서에 기술된 특정한 특징들은 단일 실시형태에서 조합하여 구현될 수도 있다. 반대로, 단일 실시형태의 문맥에서 기술한 다양한 특징들 역시 개별적으로 혹은 어떠한 적절한 하위 조합으로도 복수의 실시형태에서 구현 가능하다. 나아가, 특징들이 특정한 조합으로 동작하고 초기에 그와 같이 청구된 바와 같이 묘사될 수 있지만, 청구된 조합으로부터의 하나 이상의 특징들은 일부 경우에 그 조합으로부터 배제될 수 있으며, 그 청구된 조합은 하위 조합이나 하위 조합의 변형물로 변경될 수 있다.
또한, 본 명세서에서는 특정한 순서로 도면에서 동작들을 묘사하고 있지만, 이는 바람직한 결과를 얻기 위하여 도시된 그 특정한 순서나 순차적인 순서대로 그러한 동작들을 수행하여야 한다거나 모든 도시된 동작들이 수행되어야 하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 특정한 경우, 멀티태스킹과 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다. 또한, 상술한 실시형태의 다양한 시스템 컴포넌트의 분리는 그러한 분리를 모든 실시형태에서 요구하는 것으로 이해되어서는 안되며, 설명한 프로그램 컴포넌트와 시스템들은 일반적으로 단일의 소프트웨어 제품으로 함께 통합되거나 다중 소프트웨어 제품에 패키징될 수 있다는 점을 이해하여야 한다.
이와 같이, 본 명세서는 그 제시된 구체적인 용어에 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 따라서, 상술한 예를 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하였지만, 당업자라면 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서도 본 예들에 대한 개조, 변경 및 변형을 가할 수 있다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (7)

  1. 인이어 마이크(in ear microphone);
    아웃이어 마이크(out ear microphone); 및
    상기 인이어 마이크에 입력되는 노이즈를 감쇄하기 위한 빔포밍 모듈, 및
    상기 인이어 마이크에 입력되는 신호를 상기 아웃이어 마이크에 입력되는 신호와 비교하여, 상기 인이어 마이크에 입력되는 음성 신호의 주파수 별 크기 및 위상이 상기 아웃이어 마이크에 입력되는 음성 신호의 주파수 별 크기 및 위상을 따라가도록 조정하기 위한 이퀄라이징 모듈을 포함하는 제어부를 포함하고,
    상기 빔포밍 모듈은,
    상기 인이어 마이크에 입력되는 신호와 상기 아웃이어 마이크에 입력되는 신호 사이의 주파수 별 크기 및 위상차를 보상하는 전달함수를 실시간 입력되는 아웃이어 마이크 신호에 적용하여 실시간 입력되는 인이어 마이크 신호와 합성하도록 구성되며,
    상기 빔포밍 모듈은,
    사용자의 음성이 입력되는 음성 구간을 결정하고, 비음성 구간에 대응되는 노이즈 신호의 경우 상기 크기 및 위상차를 보상하는 전달함수를 적용하고, 음성 구간에 대응되는 신호의 경우 상기 전달함수를 고정한 상태로 노이즈를 제거하도록 구성되는, 헤드셋.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 이퀄라이징 모듈은,
    노이즈량이 미리 정한 임계 크기보다 작은 경우, 이퀄라이징을 위한 전달함수를 적응시키면서 인이어 마이크에 입력되는 신호를 조정하고, 노이즈량이 미리 정한 임계 크기보다 큰 경우 상기 적응된 이퀄라이징을 위한 전달함수를 이용하여 인이어 마이크에 입력되는 신호를 조정하도록 더 구성되는, 헤드셋.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    VAD(voice activity detection) 모듈을 제어하여 사용자의 음성이 입력되는 음성 구간인지 사용자의 음성이 입력되지 않는 비음성 구간인지 결정하는, 헤드셋.
  5. 인이어 마이크(in ear microphone) 및 아웃이어 마이크(out ear microphone)를 통해 신호를 입력받는 단계;
    상기 인이어 마이크에 입력되는 노이즈를 감쇄하는 단계; 및
    상기 인이어 마이크에 입력되는 신호를 상기 아웃이어 마이크에 입력되는 신호와 비교하여, 상기 인이어 마이크에 입력되는 음성 신호의 주파수 별 크기 및 위상이 상기 아웃이어 마이크에 입력되는 음성 신호의 주파수 별 크기 및 위상을 따라가도록 조정하는 단계를 포함하고,
    상기 노이즈를 감쇄하는 단계는,
    상기 인이어 마이크에 입력되는 신호와 상기 아웃이어 마이크에 입력되는 신호 사이의 주파수 별 크기 및 위상차를 보상하는 전달함수를 실시간 입력되는 아웃이어 마이크 신호에 적용하여 실시간 입력되는 인이어 마이크 신호와 합성하는 단계를 포함하며,
    상기 노이즈를 감쇄하는 단계는,
    사용자의 음성이 입력되는 음성 구간을 결정하는 단계; 및
    비음성 구간에 대응되는 노이즈 신호의 경우 상기 크기 및 위상차를 보상하는 전달함수를 적용하고, 음성 구간에 대응되는 신호의 경우 상기 전달함수를 고정한 상태로 노이즈를 제거하는 단계를 포함하는, 헤드셋의 음질 향상 방법.
  6. 삭제
  7. 제5항에 있어서,
    상기 조정하는 단계는,
    노이즈량이 미리 정한 임계 크기보다 작은 경우, 이퀄라이징을 위한 전달함수를 적응시키면서 인이어 마이크에 입력되는 신호를 조정하고, 노이즈량이 미리 정한 임계 크기보다 큰 경우 상기 적응된 이퀄라이징을 위한 전달함수를 이용하여 인이어 마이크에 입력되는 신호를 조정하는 단계를 포함하는, 헤드셋의 음질 향상 방법.
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