KR102044393B1 - 오차 신호를 기반으로 한 음원 위치 탐색 방법 및 음원 위치 탐색 장치 - Google Patents

오차 신호를 기반으로 한 음원 위치 탐색 방법 및 음원 위치 탐색 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 음원 위치 탐색 방법은, 하나의 음원이 서로 다른 2개의 마이크 센서로 입력된 신호들에 대한 오차 신호를 구하고, 상기 오차 신호에 대한 비용 함수값을 최소화하기 위한 스코어값을 샘플차 범위내에서 계산하고, 상기 스코어값을 최대화하는 샘플차를 구하고, 상기 스코어값을 최대화하는 샘플차를 이용하여 서로 다른 마이크 센서로 입력되는 신호들간의 지연 시간 및 음원 방향을 검출하고, 이렇게 구한 음원 방향을 이용하여 음원의 위치를 탐색하는 것을 특징으로 한다.

Description

오차 신호를 기반으로 한 음원 위치 탐색 방법 및 음원 위치 탐색 장치{Method and apparatus for sound source localization based on error signal}
본 발명은 음원 위치 탐색 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 서로 다른 마이크 센서로 입력된 2개의 입력 신호들간의 차이에 따른 오차 신호를 기반으로 하여 해당 입력 신호들간의 지연 시간 및 음원 방향을 검출하여 음원의 위치를 탐색하는 방법에 관한 것이다.
음원에서 소리가 발생하여 다수의 마이크에 도달하는 데 소요되는 시간은 소리의 마이크 위치에 따른 경로마다 다르다. 따라서, 신호가 마이크에 도달하는 시간차를 정확히 추정한다면, 음원과 마이크 사이의 거리, 방향 등을 결정할 수 있다. 음원 위치 탐지 알고리즘은 이러한 특성을 이용하여 두 개 또는 그 이상의 마이크에 도달하는 신호의 시간차를 추정하여 음원의 위치를 탐지하게 된다.
음원의 위치를 탐지하기 위한 알고리즘은 대체적으로 교차상관(cross-correlation)값에 기반한 방법과 음원에서 마이크까지의 음향 채널 필터를 직접 구하는 두 가지로 구분할 수 있다. 교차상관값에 기반한 방법은 일반화된 교차상관함수의 최대값에 해당하는 시간차를 구하는 방법이다. 이 방법은 간단하면서도 반향이 없는 환경에서 마이크에 도달하는 신호간의 시간차를 비교적 정확하게 찾아낼 수 있어서 가장 보편적으로 사용되는 방법이지만, 반향이 있는 환경에서는 반향 성분으로 인해서 교차상관값이 교란되어 그 성능이 크게 저하되는 문제점을 가지고 있다.
이와는 반대로, 음원에서 마이크까지의 음향 채널 필터를 직접 구한 후, 그 필터에서 직선 경로의 시간지연값을 비교하여 그 차이를 시간차로 추정하는 방법이 있다. 이 방법은 반향을 채널 필터에 온전히 고려할 수 있기 때문에, 반향이 있는 일반적인 실내 환경에서 음원의 위치를 탐지함에 있어서 반향 성분에 상대적으로 둔감하게 영향을 받는다. 이 음향 채널 필터를 직접 구하기 위한 다양한 방법들 중에서도 특히 적응 고유값 분할 방법은 잡음이 있는 반향 환경에서 기존 방법들 중에 가장 뛰어난 성능을 나타내고 있어서 각광을 받고 있다.
일반적으로 음향 채널 필터는 매우 많은 필터 계수로 구성되어 있다. 적응 고유값 분할 방법은 비용함수를 최소화하여 채널을 추정하기 때문에, 많은 수의 채널 계수를 정확히 결정하기 위해서는 매우 많은 데이터를 필요로 한다. 하지만, 실제적으로 특정 위치의 화자가 말한 데이터의 양이 너무 적은 경우가 많다. 또한, 비용함수는 채널들 간의 상관관계에 기초한 오차신호를 척도로 하기 때문에, 채널들간의 상대적인 값에 의존한다. 따라서 더 적은 비용함수를 제공하는 추정 채널이라고 해서 꼭 원래 채널에 더 가깝다고 할 수 없다. 더구나 이런 경우에, 오차신호를 줄임에 있어서 두 컨볼루션(convolution) 결과가 같아지도록 하는 것 외에도 각 컨볼루션 결과의 절대치가 전체적으로 작아지도록 할 수도 있다. 특히, 음성은 이웃한 표본값 사이의 상관도가 매우 높기 때문에 필터 계수를 추정할 때, 후자의 기여도가 상당히 크고 상관도가 높은 신호에 대해서 컨볼루션(convolution) 결과의 절대치를 작게 하기 위해 추정된 채널이 자주 백색화 현상을 겪게 된다. 이 백색화 현상은 실제로 적응 고유값 분할 방법을 음성 신호에 적용한 추정 채널에서 최대값과 그 외 큰 값들의 차이가 크지 않아서 직선 경로에 해당하는 시간지연을 정확히 파악하기가 어려운 문제점이 있다.
한국공개특허공보 제 10-2014-0015894호 한국공개특허공보 제 10-2009-0098426호
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 반향이 없는 환경에서 하나의 음원이 2개의 마이크 센서로 입력되는 신호들에 대한 오차 신호를 기반으로 하여, 입력 신호들 간의 경로차를 검출하고, 이를 이용하여 음원에 대한 방향을 검출하고 음원 위치를 탐색하는 방법을 제공하는 것이다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제1 특징에 따른 음원 위치 탐색 방법은, 한 쌍의 마이크 센서로부터 입력된 두 개의 입력 신호들을 이용하여 음원방향을 탐색하는 음원 위치 탐색 방법에 관한 것으로서, (a) 한 쌍의 마이크 센서로부터 각각 제1 및 제2 입력 신호들을 수신하는 단계; (b) 상기 제1 및 제2 입력 신호들에 대하여 각각 상대 추정된 채널 필터들을 통과시킨 신호들간의 차이에 따른 오차 신호(e(n))에 대한 비용함수값을 구하는 단계; (c) 상기 오차 신호에 대한 비용함수값을 최소화시키는 스코어값을 구하는 단계; (d) 상기 비용함수값을 최소화시키는 스코어값을 최대화시키는 샘플차(k)를 구하는 단계; (e) 상기 샘플차(k)를 이용하여 제1 및 제2 입력 신호들에 대한 경로차(diff)를 구하는 단계; 및 (f) 제1 및 제2 입력 신호들에 대한 상기 경로차(diff)를 이용하여 음원에 대한 방향을 구하는 단계;를 구비한다.
전술한 특징에 따른 음원 위치 탐색 방법에 있어서, 상기 (b) 단계의 오차 신호에 대한 비용 함수값은 오차 신호에 대한 평균 제곱근 편차로 구하는 것이 바람직하다.
전술한 특징에 따른 음원 위치 탐색 방법에 있어서, 상기 (f) 단계는 경로차(diff)를 이용하여 각 마이크 센서로부터 입력된 입력 신호들간의 지연 시간(time_delay)을 구하는 단계를 더 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제2 특징에 따른 음원 위치 탐색 장치는, 일정 거리 이격 배치된 두 개의 마이크 센서를 구비하는 신호 입력 장치; 상기 신호 입력 장치로부터 제공된 음성 신호를 디지털 형태의 신호로 변환하여 출력하는 입력 신호 변환부; 및 상기 입력 신호 변환부로부터 제공된 제1 및 제2 입력 신호들을 이용하여 음원의 지연 시간 및 방향을 탬색하는 제어부;를 구비하고,
상기 제어부는, 상기 마이크 센서들로부터 각각 입력된 상기 제1 및 제2 입력 신호들에 대하여 각각 상대 추정된 채널 필터들을 통과시킨 신호들간의 차이에 따른 오차 신호(e(n))를 검출하는 오차 신호 검출 모듈; 상기 오차 신호(e(n))에 대한 비용함수값을 최소화시키는 스코어값을 구하고, 상기 스코어값을 최대화시키는 샘플차(k)를 검출하는 샘플차 검출 모듈; 상기 스코어값을 최대로 하는 상기 샘플차(k)를 이용하여 제1 및 제2 입력 신호들에 대한 경로차(diff)를 검출하는 경로차 검출 모듈; 상기 제1 및 제2 입력 신호들에 대한 상기 경로차(diff)를 이용하여 지연 시간(delay_time)을 검출하는 지연 시간 검출 모듈; 및 상기 제1 및 제2 입력 신호들에 대한 상기 경로차(diff)를 이용하여 음원의 방향을 검출하는 음원 방향 검출 모듈;을 구비한다.
본 발명에 따른 음원 위치 탐색 방법은, 하나의 음원이 서로 다른 2개의 마이크 센서로 입력된 신호들에 대한 오차 신호를 구하고, 상기 오차 신호에 대한 비용 함수값을 최소화하기 위한 스코어값을 샘플차 범위내에서 계산하고, 상기 스코어값을 최대화하는 샘플차를 구하고, 상기 스코어값을 최대화하는 샘플차를 이용하여 서로 다른 마이크 센서로 입력되는 신호들간의 지연 시간 및 음원 방향을 검출할 수 있다. 이렇게 구한 음원 방향을 이용하여 음원의 위치를 탐색할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 음원 위치 탐색 방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 음원 위치 탐색 방법에 있어서, 음원의 방향을 구하는 과정을 설명하기 위하여 도시한 모식도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 음원 위치 탐색 방법을 이용하여 구현된 음원 위치 탐색 장치를 도시한 블록도이다.
본 발명에 따른 음원 위치 탐색 방법은, 하나의 음원이 서로 다른 2개의 마이크 센서로 입력된 신호들에 대한 오차 신호를 구하고, 상기 오차 신호에 대한 비용 함수값을 최소화하기 위한 스코어값을 샘플차 범위내에서 계산하고, 상기 스코어값을 최대화하는 샘플차를 구하고, 상기 스코어값을 최대화하는 샘플차를 이용하여 서로 다른 마이크 센서로 입력되는 신호들간의 지연 시간 및 음원 방향을 검출하고, 이렇게 구한 음원 방향을 이용하여 음원의 위치를 탐색하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 음원 위치 탐색 방법 및 이를 이용한 음원 위치 탐색 장치에 대하여 구체적으로 설명한다.
본 발명에 따른 음원 위치 탐색 장치는 입력신호들을 수신하는 한 쌍의 마이크 센서, 및 상기 마이크 센서들로부터 입력된 신호를 이용하여 음원의 방향을 탐색하는 제어부를 구비하며, 상기 제어부는 마이크로프로세서 등으로 구성될 수 있다. 이하, 상기 제어부에 의해, 한 쌍의 마이크 센서로부터 입력되는 입력신호들을 이용하여 음원 방향을 탐색하는 과정에 대하여 구체적으로 설명한다. 한편, 본 발명에 따른 음원 위치 탐색 장치 및 방법은 다수 개의 마이크 센서들을 구비하는 마이크 센서 어레이를 구비하고, 각 마이크 센서의 쌍들로부터 제공되는 입력 신호들을 이용하여 방향을 탐색할 수도 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 음원 위치 탐색 방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다.
도 1을 참조하면, 먼저 한 쌍의 마이크 센서들로부터 각각 제1 및 제2 입력 신호들을 수신한다(단계 100).
마이크 센서로부터 입력된 제1 및 제2 입력 신호는 각각 수학식 1과 2로 정의된다.
Figure 112017081909638-pat00001
Figure 112017081909638-pat00002
여기서, s(n) 은 음원 신호이며, x1(n) 및 x2(n) 은 각각 제1 및 제2 마이크 센서로의 입력 신호들이며, h1(n) 은 음원과 제1 마이크 센서 간의 제1 채널 필터이며, h2(n)은 음원과 제2 마이크 센서 간의 제2 채널 필터이며, n은 샘플링된 샘플의 번호를 의미한다.
다음, 상기 제1 및 제2 입력 신호들에 대하여 각각 상대 추정된 채널 필터들을 통과시킨 신호들간의 차이에 따른 오차 신호(e(n))를 검출하고(단계 110), 상기 오차 신호(e(n))에 대한 비용함수값을 최소화시키는 스코어값을 구한다(단계 120). 이하, 오차 신호 및 비용함수값을 최소화시키는 스코어값을 구하는 과정에 대하여 구체적으로 설명한다.
수학식 1 및 수학식 2를 이용하여 아래의 수학식 3, 수학식 4 및 수학식 5를 구할 수 있으며, 수학식 5를 이용하여 수학식 6과 같이 오차 함수(e(n))를 정의할 수 있다.
Figure 112017081909638-pat00003
Figure 112017081909638-pat00004
Figure 112017081909638-pat00005
Figure 112017081909638-pat00006
각 마이크 센서의 채널 필터들(h1(n), h2(n))은 각각 수학식 7 및 수학식 8로 정의된다.
Figure 112017081909638-pat00007
Figure 112017081909638-pat00008
여기서, α는 신호 감쇄율이다.
음원의 방향을 추정하기 위해서는, 음원에서 각 마이크까지 direct path에 해당하는 가장 우세한 탭(dominant tap)의 두 마이크들 간의 상대적인 시간차만을 파악하면 되므로, 각 채널 필터를 1-tap filter 로 가정한다.
사용한 델타 함수의 정의는 수학식 9와 같다.
Figure 112017081909638-pat00009
수학식 7 및 수학식 8을 이용하여 수학식 6의 오차 함수를 정리하면, 수학식 10과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112017081909638-pat00010
모든 샘플들(n)에서 각각의 오차를 고려하기 위하여, 오차 함수에 대한 평균 제곱근 편차를 수학식 11을 이용하여 구한다.
Figure 112017081909638-pat00011
감쇄값에 대하여 상기 오차 함수에 대한 평균 제곱근 편차(MSE(e(n)))를 최소화하기 위하여 편미분하면 수학식 12와 같이 표현된다.
Figure 112017081909638-pat00012
즉,
Figure 112017081909638-pat00013
일 때, MSE(e(n))가 최소가 되므로, 감쇄(attenuation)값은 수학식 13과 같이 정의된다.
Figure 112017081909638-pat00014
수학식 13을 이용하여 수학식 11을 정리하면, 수학식 14를 얻을 수 있다.
Figure 112017081909638-pat00015
이때,
Figure 112017081909638-pat00016
는 제2 마이크 센서로 입력된 신호의 Power 값이므로, 상수가 된다. 따라서,
Figure 112017081909638-pat00017
가 최대가 되었을 때 MSE(e(n))이 최소화된다.
Figure 112017081909638-pat00018
수학식 15를 통해 얻을 수 있는 수학식 16을 비용함수를 최소화하기 위한 스코어 값으로 정의한다.
Figure 112017081909638-pat00019
다음, 상기 오차 신호에 대한 비용함수값을 최소화시키는 스코어값을 최대화시키는 샘플차(k)를 구한다(단계 130). 이하, 수학식 16에 따른 비용함수를 최소화시키기는 스코어값을 최대화시키는 샘플차를 구하는 과정을 구체적으로 설명한다.
2개의 마이크 센서들간의 거리가 r [cm]이며, 음속이 약 340 m/sec 이고, 샘플링 주파수가 fSAMPLING [Hz] 인 경우, 한 개의 샘플 차이당 입력 신호들간의 입력 경로차(diffSAMPLING) 는 수학식 17에 의해 구할 수 있다. 실험 환경으로, 마이크 센서들간의 거리(r)=16 cm 이며, 샘플링 주파수가 48000 Hz 로 설정하여 설명한다.
Figure 112017081909638-pat00020
최대 경로차인 경우의 샘플차(kdiff _MAX)는 수학식 18과 같이 구할 수 있다.
Figure 112017081909638-pat00021
음원의 방향을 구하기 위하여, 수학식 19를 이용하여, 비용함수값을 최소화시키는 스코어값을 최대로 하는 샘플차(k)를 구하게 된다. 이때, k는 수학식 18에서 구한 최대 경로차인 경우의 샘플차의 범위내에서 구할 수 있다.
Figure 112019045897513-pat00022
다음, 수학식 19를 통해 구한 스코어값을 최대로 하는 상기 샘플차(k)를 이용하여 제1 및 제2 입력 신호들에 대한 경로차(diff)를 수학식 20에 따라 구한다(단계 140).
Figure 112017081909638-pat00023
다음, 제1 및 제2 입력 신호들에 대한 상기 경로차(diff)를 이용하여 지연 시간(delay_time)을 수학식 21에 따라 구한다(단계 150).
Figure 112017081909638-pat00024
다음, 제1 및 제2 입력 신호들에 대한 상기 경로차(diff)를 이용하여 음원의 방향을 구한다(단계 160). 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 음원 위치 탐색 방법에 있어서, 음원의 방향을 구하는 과정을 설명하기 위하여 도시한 모식도이다.
이때, 음원과 마이크들의 중심과 음원 간의 거리는 마이크들 사이의 거리(r)에 비하여 매우 크다고 가정한다. 음원의 방향을 나타내는 각도(θ)는 수학식 22를 이용하여 구할 수 있다.
Figure 112017081909638-pat00025
여기서, r은 마이크들 사이의 이격 거리이다.
이하, 전술한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 음원 위치 탐색 방법을 이용하여 구현된 음원 위치 탐색 장치의 구성 및 동작에 대하여 구체적으로 설명한다. 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 음원 위치 탐색 방법을 이용하여 구현된 음원 위치 탐색 장치를 도시한 블록도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 음원 위치 탐색 장치(3)는 신호 입력 장치(30), 입력 신호 변환부(40), 제어부(50) 및 정보 출력부(60)를 구비하여, 신호 입력 장치로 입력된 신호들을 이용하여 음원의 지연 시간 및 방향에 대한 정보를 추출하여 정보 출력부를 통해 출력하는 것을 특징으로 한다.
상기 신호 입력 장치(30)는 서로 일정 거리(r) 이격되어 배치된 두 개의 마이크 센서들을 포함하며, 각각의 마이크 센서로부터 입력된 신호들은 입력 신호 변환부를 통해 제어부로 전송된다. 한편, 본 발명에 따른 음원 위치 탐색 장치 및 방법은 다수 개의 마이크 센서들을 구비하는 마이크 센서 어레이를 구비하고, 각 마이크 센서의 쌍들로부터 제공되는 입력 신호들을 이용하여 방향을 탐색할 수도 있다.
상기 입력 신호 변환부(40)는 마이크 센서로부터 입력된 아날로그 형태의 음성 신호들을 디지털 신호로 변환하여 상기 제어부로 전송한다.
상기 제어부(50)는 오차 신호 검출 모듈(500), 샘플차 검출 모듈(510), 경로차 검출 모듈(520), 지연 시간 검출 모듈(530) 및 음원 방향 검출 모듈(540)을 구비한다.
상기 오차 신호 검출 모듈(500)은, 마이크 센서들로부터 각각 입력된 상기 제1 및 제2 입력 신호들에 대하여 각각 상대 추정된 채널 필터들을 통과시킨 신호들간의 차이에 따른 오차 신호(e(n))를 검출한다.
상기 샘플차 검출 모듈(510)은, 상기 오차 신호(e(n))에 대한 비용함수값을 최소화시키는 스코어값을 구하고, 상기 스코어값을 최대화시키는 샘플차(k)를 구한다. 이때, k는 최대 경로차인 경우의 샘플차의 범위내에서 구할 수 있다.
상기 경로차 검출 모듈(520)은, 상기 수학식 19를 통해 구한 스코어값을 최대로 하는 상기 샘플차(k)를 이용하여 제1 및 제2 입력 신호들에 대한 경로차(diff)를 수학식 20에 따라 구한다
상기 지연 시간 검출 모듈(530)은, 제1 및 제2 입력 신호들에 대한 상기 경로차(diff)를 이용하여 지연 시간(delay_time)을 수학식 21에 따라 구한다.
상기 음원 방향 검출 모듈(540)은, 제1 및 제2 입력 신호들에 대한 상기 경로차(diff)를 이용하여 음원의 방향을 구한다. 이때, 음원과 마이크들의 중심과 음원 간의 거리는 마이크들 사이의 거리(r)에 비하여 매우 크다고 가정한다. 음원의 방향을 나타내는 각도(θ)는 수학식 22를 이용하여 구할 수 있다.
상기 정보 출력부(60)는 프린터 또는 모니터 등으로 구성될 수 있으며, 상기 제어부로부터 출력되는 정보들을 출력한다.
이상에서 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예를 중심으로 설명하였으나, 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 그리고, 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
3 : 음원 위치 탐색 장치
30 : 신호 입력 장치
40 : 입력 신호 변환부
50 : 제어부
60 : 정보 출력부
500 : 오차 신호 검출 모듈
510 : 샘플차 검출 모듈
520 : 경로차 검출 모듈
530 : 지연 시간 검출 모듈
540 : 음원 방향 검출 모듈

Claims (10)

  1. 한 쌍의 마이크 센서로부터 입력된 두 개의 입력 신호들을 이용하여 음원방향을 탐색하는 음원 위치 탐색 방법에 있어서,
    (a) 한 쌍의 마이크 센서로부터 각각 제1 및 제2 입력 신호들을 수신하는 단계;
    (b) 상기 제1 및 제2 입력 신호들에 대하여 각각 상대 추정된 채널 필터들을 통과시킨 신호들간의 차이에 따른 오차 신호(e(n))에 대한 비용함수값을 구하는 단계;
    (c) 상기 오차 신호에 대한 비용함수값을 최소화시키는 스코어값을 구하는 단계;
    (d) 상기 비용함수값을 최소화시키는 스코어값을 최대화시키는 샘플차(k)를 구하는 단계;
    (e) 상기 샘플차(k)를 이용하여 제1 및 제2 입력 신호들에 대한 경로차(diff)를 구하는 단계; 및
    (f) 제1 및 제2 입력 신호들에 대한 상기 경로차(diff)를 이용하여 음원에 대한 방향을 구하는 단계;
    를 구비하며, 상기 (e)단계의 제1 및 제2 입력 신호들에 대한 경로차(diff)는 아래의 수학식을 이용하여 구하는 것을 특징으로 하는 음원 위치 탐색 방법.
    Figure 112019045897513-pat00034

    여기서, k 는 스코어를 최대로 하는 샘플차이값이며, diffSAMPLING 은 한 개의 샘플 차이당 입력 신호들간의 입력 경로차임.
  2. 제1항에 있어서, 상기 (b) 단계의 오차 신호에 대한 비용 함수값은 오차 신호에 대한 평균 제곱근 편차로 이루어진 것을 특징으로 하는 음원 위치 탐색 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 (c) 단계의 비용함수값을 최소화시키는 스코어값은 아래의 수학식으로 정의된 것을 특징으로 하는 음원 위치 탐색 방법.
    Figure 112017081909638-pat00026

    여기서, x1()은 제1 마이크 센서로의 입력 신호들이며, x2()은 제2 마이크 센서로의 입력 신호들이며, n은 샘플링된 샘플의 번호이며, k는 샘플차임.
  4. 제1항에 있어서, 상기 (d) 단계의 스코어값을 최대화시키는 샘플차(k)는 아래의 수학식에 의해 구하는 것을 특징으로 하는 음원 위치 탐색 방법.
    Figure 112019045897513-pat00027

    여기서, x1()은 제1 마이크 센서로의 입력 신호들이며, x2()은 제2 마이크 센서로의 입력 신호들이며, n은 샘플링된 샘플의 번호이며, k는 샘플차임.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서, 상기 (f) 단계는 아래의 수학식을 이용하여, 경로차(diff)를 이용하여 음원에 대한 방향(θ)을 구하는 것을 특징으로 하는 음원 위치 탐색 방법.
    Figure 112017081909638-pat00029

    여기서, r은 두 개의 마이크 센서간의 거리임.
  7. 제1항에 있어서, 상기 (f) 단계는 경로차(diff)를 이용하여 각 마이크 센서로부터 입력된 입력 신호들간의 지연 시간(time_delay)을 구하는 단계를 더 구비하고,
    상기 지연 시간은 아래의 수학식을 이용하여 구하는 것을 특징으로 하는 음원 위치 탐색 방법.
    Figure 112017081909638-pat00030
  8. 제1항에 있어서, 상기 음원 위치 탐색 방법은 다수 개의 마이크 센서 배열로부터 입력 신호들을 수신하고, 각 마이크 센서의 쌍으로부터 입력되는 신호들에 대하여 상기 (a) 단계 내지 (f) 단계를 반복 수행하여 음원 위치를 탐색하는 것을 특징으로 하는 음원 위치 탐색 방법.
  9. 일정 거리 이격 배치된 두 개의 마이크 센서를 구비하는 신호 입력 장치;
    상기 신호 입력 장치로부터 제공된 음성 신호를 디지털 형태의 신호로 변환하여 출력하는 입력 신호 변환부; 및
    상기 입력 신호 변환부로부터 제공된 제1 및 제2 입력 신호들을 이용하여 음원의 지연 시간 및 방향을 탐색하는 제어부;를 구비하고,
    상기 제어부는,
    상기 마이크 센서들로부터 각각 입력된 상기 제1 및 제2 입력 신호들에 대하여 각각 상대 추정된 채널 필터들을 통과시킨 신호들간의 차이에 따른 오차 신호(e(n))를 검출하는 오차 신호 검출 모듈;
    상기 오차 신호(e(n))에 대한 비용함수값을 최소화시키는 스코어값을 구하고, 상기 스코어값을 최대화시키는 샘플차(k)를 검출하는 샘플차 검출 모듈;
    상기 스코어값을 최대로 하는 상기 샘플차(k)를 이용하여 제1 및 제2 입력 신호들에 대한 경로차(diff)를 검출하는 경로차 검출 모듈;
    상기 제1 및 제2 입력 신호들에 대한 상기 경로차(diff)를 이용하여 지연 시간(delay_time)을 검출하는 지연 시간 검출 모듈; 및
    상기 제1 및 제2 입력 신호들에 대한 상기 경로차(diff)를 이용하여 음원의 방향을 검출하는 음원 방향 검출 모듈;을 구비하며,
    상기 경로차 검출 모듈의 제1 및 제2 입력 신호들에 대한 경로차(diff)는 아래의 수학식을 이용하여 구하는 것을 특징으로 하는 음원 위치 탐색 장치.
    Figure 112019045897513-pat00035

    여기서, k 는 스코어를 최대로 하는 샘플차이값이며, diffSAMPLING 은 한 개의 샘플 차이당 입력 신호들간의 입력 경로차임.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 신호 입력 장치는 다수 개의 마이크 센서들로 이루어지는 마이크 센서 어레이로 구성되고,
    상기 제어부는 상기 신호 입력 장치의 각 마이크 센서 쌍들로부터 제공되는 입력신호들을 이용하여 음원의 지연 시간 및 방향을 탐색하는 것을 특징으로 하는 음원 위치 탐색 장치.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113484030B (zh) * 2021-06-30 2022-12-27 东风汽车集团股份有限公司 异响源位置确定方法、装置、设备及可读存储介质

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101721424B1 (ko) * 2015-12-31 2017-03-31 서강대학교산학협력단 독립성분분석을 기반으로 한 반향에 강인한 다음원 탐지 방법

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100877914B1 (ko) * 2007-01-25 2009-01-12 한국과학기술연구원 음원위치-지연시간차 상관관계 역 추정에 의한 음원 방향검지 시스템 및 방법
KR20090098426A (ko) 2008-03-14 2009-09-17 (주)엘리더스 적응 필터를 이용한 마이크로폰 어레이 시스템에서 음원 방향 자동추출 방법
KR101021800B1 (ko) * 2009-03-27 2011-03-17 서강대학교산학협력단 음향 채널 추정에 기반한 음원 위치 탐지 방법
KR101886213B1 (ko) * 2011-12-06 2018-08-08 재단법인 포항산업과학연구원 음원 위치 추정 장치 및 이의 동작 방법
KR101767928B1 (ko) 2012-07-26 2017-08-31 한화테크윈 주식회사 음원 위치 추정 장치 및 방법
KR102324283B1 (ko) * 2015-07-31 2021-11-12 현대오토에버 주식회사 듀얼 마이크를 이용한 위상오류필터 기반의 음원 방향 검출 시스템 및 그 방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101721424B1 (ko) * 2015-12-31 2017-03-31 서강대학교산학협력단 독립성분분석을 기반으로 한 반향에 강인한 다음원 탐지 방법

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