KR102179730B1 - 마이크 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마이크 장치에 관한 것으로서, 외부 음향을 수신할 수 있는 복수의 마이크와, 상기 마이크 주위의 기설정된 설정영역을 상기 마이크의 빔포밍 영역으로 설정하는 빔포밍 설정부가 마련된 마이크 유닛과, 상기 마이크에서 수신된 외부의 음향 정보를 토대로 음향이 발생되는 음원의 위치를 판별하는 위치 판별모듈과, 상기 위치 판별모듈에서 판별된 음원의 위치 정보를 토대로 상기 음원이 상기 빔포밍 영역 외측에 위치할 경우, 상기 빔포밍 영역에 상기 음원이 포함되도록 상기 마이크의 빔포밍 영역이 변경되도록 상기 빔포밍 설정부를 제어하는 제어모듈을 구비한다.
본 발명에 따른 마이크 장치는 음원의 위치에 따라 마이크의 빔포밍 영역을 변경할 수 있으므로 초기 설정된 빔포밍 영역의 외측에 음원이 위치하더라도 해당 음원에서 발생된 음향을 용이하게 수신할 수 있는 장점이 있다.

Description

마이크 장치{Microphone device}

본 발명은 마이크 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 마이크의 빔포밍 영역을 음원에 따라 변경할 수 있는 마이크 장치에 관한 것이다.

일반적으로 음향기기용 마이크는 마이크로폰(microphone)이라고도 불리우며, 사람의 음성을 증폭시켜 넓은 범위에서 많은 사람들이 듣도록 하기 위하여 앰프에 음성을 입력시키거나 전자기기에 음성을 입력시키기 위한 기기임은 이미 잘알려진 사실이다.

그리고 마이크는 음향기기나 앰프에 전기적으로 연결되어 사용자의 음성이 입력되면 이를 전기적인 신호로 바꾸어 음향기기나 앰프에 전달하여 증폭된 음이 스피커를 통하여 들을 수 있도록 한다.

종래에는 마이크 주위의 일부 영역을 빔포밍 영역으로 설정하고, 빔포밍 영역에서 수신된 음향을 증폭하여 사용자에게 제공한다. 그러나, 해당 마이크는 빔포밍 영역 외측에서 관심대상 음향이 수신될 경우, 해당 음향을 증폭시켜 사용자에게 제공하는데 어려움이 있다.

등록실용신안공보 제20-0235840호: 음향기기용 마이크

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창안된 것으로서, 음원의 위치에 따라 마이크의 빔포밍 영역을 변경할 수 있는 마이크 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 마이크 장치는 외부 음향을 수신할 수 있는 복수의 마이크와, 상기 마이크 주위의 기설정된 설정영역을 상기 마이크의 빔포밍 영역으로 설정하는 빔포밍 설정부가 마련된 마이크 유닛과, 상기 마이크에서 수신된 외부의 음향 정보를 토대로 음향이 발생되는 음원의 위치를 판별하는 위치 판별모듈과, 상기 위치 판별모듈에서 판별된 음원의 위치 정보를 토대로 상기 음원이 상기 빔포밍 영역 외측에 위치할 경우, 상기 빔포밍 영역에 상기 음원이 포함되도록 상기 마이크의 빔포밍 영역이 변경되도록 상기 빔포밍 설정부를 제어하는 제어모듈을 구비한다.

한편, 본 발명에 따른 마이크 장치는 상기 마이크에서 수신된 외부 음향 중 기설정된 관심대상 음향을 판별하는 음향 판별모듈을 더 구비한다.

상기 음향 판별모듈은 상기 마이크에서 수신된 외부 음향에서, 상기 관심대상 음향을 제외한 소음을 필터링할 수도 있다.

상기 제어모듈은 상기 빔포밍 설정부에 설정된 빔포밍 영역의 외측에 위치한 음원에서 발생된 음향이 상기 관심대상 음향일 경우에만, 상기 음원이 포함되도록 상기 빔포밍 영역이 변경되게 상기 빔포밍 설정부를 제어한다.

상기 제어모듈은 상기 빔포밍 설정부에 설정된 빔포밍 영역의 외측에 위치한 음원에서 발생된 음향이 상기 관심대상 음향일 경우, 상기 설정영역이 포함된 상기 마이크의 메인 빔포밍 영역과 별도로 상기 음원이 포함되는 서브 빔포밍 영역이 생성되도록 상기 빔포밍 설정부를 제어할 수도 있다.

상기 음향 판별모듈은 기설정된 목표음향에 대한 상기 외부 음향들의 유사도를 분석하고, 상기 유사도가 기설정된 기준값 이상일 경우, 해당 외부 음향을 상기 관심대상 음향으로 판별할 수도 있다.

상기 제어모듈은 상기 빔포밍 설정부에 설정된 빔포밍 영역의 외측에 위치한 음원에서 발생된 음향이 상기 관심대상 음향일 경우, 상기 음향 판별부에서 제공받은 유사도에 대한 정보를 토대로 상기 마이크 주위의 음원들 중 상기 목표음향에 대한 유사도가 가장 큰 음원이 포함되는 위치로 상기 마이크의 빔포밍 영역이 이동되도록 상기 빔포밍 설정부를 제어할 수도 있다.

본 발명에 따른 마이크 장치는 음원의 위치에 따라 마이크의 빔포밍 영역을 변경할 수 있으므로 초기 설정된 빔포밍 영역의 외측에 음원이 위치하더라도 해당 음원에서 발생된 음향을 용이하게 수신할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 마이크 장치에 대한 사시도이고,
도 2는 도1 의 마이크 장치에 대한 블럭도이고,
도 3은 도 1의 마이크 장치의 빔포밍 영역을 표시한 개념도이고,
도 4 내지 도 6은 도 1의 마이크 장치의 빔포밍 영역 변경에 대한 개념도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 마이크 장치에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1 내지 도 4에는 본 발명의 실시 예에 따른 마이크 장치(100)가 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 상기 마이크 장치(100)는 외부 음향을 수신할 수 있는 복수의 마이크(111)와, 상기 마이크(111) 주위의 기설정된 설정영역을 상기 마이크(111)의 빔포밍 영역(115)으로 설정하는 빔포밍 설정부(112)가 마련된 마이크 유닛(110)과, 상기 마이크(111)에서 수신된 외부의 음향 정보를 토대로 음향이 발생되는 음원의 위치를 판별하는 위치 판별모듈(120)과, 상기 마이크(111)에서 수신된 외부 음향 중 기설정된 관심대상 음향을 판별하는 음향 판별모듈(130)과, 상기 위치 판별모듈(120)에서 판별된 음원의 위치 정보를 토대로 상기 음원이 상기 빔포밍 영역(115) 외측에 위치할 경우, 상기 빔포밍 영역(115)에 상기 음원이 포함되도록 상기 마이크(111)의 빔포밍 영역(115)이 변경되도록 상기 빔포밍 설정부(112)를 제어하는 제어모듈(140)을 구비한다.

마이크 유닛(110)은 상기 마이크(111)가 설치되는 본체(113)와, 상기 본체(113)를 지지하도록 본체(113)에 설치되는 지지대(114)를 더 구비한다.

본체(113)는 내부에 마이크(111)가 설치되는 설치공간이 마련되며, 마이크(111)로 외부 음향이 수신될 수 있도록 전후면에 각각 다수의 관통구가 형성되어 있다. 상기 본체(113)는 소정의 강도를 갖고, 우수한 성형성을 갖는 플라스틱과 같은 합성수지재로 형성되는 것이 바람직하다.

지지대(114)는 본체(113)의 하부에 설치되며, 상기 본체(113)를 지면으로부터 소정 높이로 지지한다. 한편, 도면에 도시되진 않았지만, 본체(113)는 지지대(114)의 상부에 회동가능하게 설치되는 것이 바람직하다.

마이크(111)는 복수개가 본체(113)의 전후방부에 각각 설치되어 외부 음향을 수신한다. 상기 마이크(111)는 음향을 수신하기 위해 종래에 일반적으로 사용되는 음향 수신 수단이므로 상세한 설명은 생략한다.

빔포밍 설정부(112)는 마이크(111)들의 빔포밍 영역(115)을 설정할 수 있도록 상기 마이크(111)들에 연결되어 있다. 상기 빔포밍 설정부(112)는 빔포밍(Beamforming) 기법을 이용하여 마이크(111)들의 수신범위를 제한한다. 여기서, 빔포밍 기법은 송신기기나 수신기기의 배열을 이용하여 방사 패턴의 방향이나 민간도를 조절하기 위한 목적을 위해 주로 사용되는 신호 처리 기법이다.

이때, 빔포밍 설정부(112)는 도 3을 참조하면, 주위 소음을 제외한 목표음향을 수신할 수 있도록 본체(113)의 전방부에, 기설정된 설정영역을 빔포밍 영역(115)으로 설정한다.

위치 판별모듈(120)은 상기 마이크(111)에서 수신된 외부의 음향 정보를 토대로 음향이 발생되는 음원의 위치를 판별한다. 여기서, 위치 판별모듈(120)은 마이크 유닛(110)을 기준으로 해당 음원의 위치에 대한 정보를 판별하고, 해당 음원의 위치에 대한 정보를 제어모듈(140)에 전송한다.

음향 판별모듈(130)은 상기 마이크(111)에서 수신된 외부 음향 중 기설정된 관심대상 음향을 판별한다. 이때, 음향 판별모듈(130)은 마이크(111)에서 수신된 외부 음향에서, 상기 관심대상 음향을 제외한 소음을 필터링한다. 여기서, 소음에는 사용자의 키보드 또는 마우스 조작에 의해 발생되는 소리, PC의 스피커에서 재생되는 음향, 사용자 주변의 노이즈가 포함된다. 상기 음향 판별모듈(130)은 기설정된 목표음향 또는 소음에 대한 다수의 샘플을 기계학습하여 소음을 필터링하기 위한 알고리즘을 구축할 수 있다. 이때, 음향 판별모듈(130)은 마이크 유닛(110)에서 수신된 음향에 비-음수 행렬 인수분배(non-negative matrix factorization:NMF)를 적용하여 잡음을 필터링할 수도 있다.

한편, 음향 판별모듈(130)은 기설정된 목표음향에 대한 상기 외부 음향들의 유사도를 분석하고, 상기 유사도가 기설정된 기준값 이상일 경우, 해당 외부 음향을 상기 관심대상 음향으로 판별할 수 있다. 여기서, 음향 판별모듈(130)은 목표음향과 외부음향의 주파수 파장, 패턴 등을 비교분석하여 유사도를 산출한다. 한편, 도면에 도시되진 않았지만, 상술된 위치 판별모듈(120), 음향 판별모듈(130)은 일체로 형성될 수도 있다.

제어모듈(140)은 상기 위치 판별모듈(120)에서 판별된 음원의 위치 정보를 토대로 상기 음원이 상기 빔포밍 영역(115) 외측에 위치할 경우, 상기 빔포밍 영역(115)에 상기 음원이 포함되도록 상기 마이크(111)의 빔포밍 영역(115)이 변경한다. 이때, 제어모듈(140)은 음향 판별모듈(130)에서 제공되는 판별정보를 토대로 빔포밍 설정부(112)에 설정된 빔포밍 영역(115)의 외측에 위치한 음원에서 발생된 음향이 상기 관심대상 음향일 경우에만, 도 4와 같이 상기 음원이 포함되도록 상기 빔포밍 영역(115)이 변경되게 상기 빔포밍 설정부(112)를 제어한다.

본 발명에 따른 마이크 장치(100)는 음원의 위치에 따라 마이크(111)의 빔포밍 영역(115)을 변경할 수 있으므로 초기 설정된 빔포밍 영역(115)의 외측에 음원이 위치하더라도 해당 음원에서 발생된 음향을 용이하게 수신할 수 있는 장점이 있다.

한편, 마이크 유닛(110) 주위에, 외부 음향을 발생시키는 음원이 다수인 경우, 제어모듈(140)은 각 음원들을 분석하여 마이크(111)의 빔포밍 설정부(112)를 제어한다.

여기서, 제어모듈(140)은 상기 빔포밍 설정부(112)에 설정된 빔포밍 영역(115)의 외측에 위치한 음원에서 발생된 음향이 상기 관심대상 음향일 경우, 상기 설정영역이 포함된 상기 마이크(111)의 메인 빔포밍 영역(116)과 별도로 상기 음원이 포함되는 서브 빔포밍 영역(117)이 생성되도록 상기 빔포밍 설정부(112)를 제어할 수 있다. 즉, 빔포밍 설정부(112)는 도 5와 같이 관심대상 음향을 생성하는 음원이 포함되도록 새로운 서브 빔포밍 영역(117)을 생성하므로 다수의 음원에서 발생하는 관심대상 음향을 수신할 수 있다.

한편, 제어모듈(140)은 음원에 따라 빔포밍 영역(115)을 이동시킬 수도 있다. 즉, 제어모듈(140)은 상기 빔포밍 설정부(112)에 설정된 빔포밍 영역(115)의 외측에 위치한 음원에서 발생된 음향이 상기 관심대상 음향일 경우, 상기 음향 판별부에서 제공받은 유사도에 대한 정보를 토대로 상기 마이크(111) 주위의 음원들 중 상기 목표음향에 대한 유사도가 가장 큰 음원이 포함되는 위치로 상기 마이크(111)의 빔포밍 영역(115)이 이동되도록 상기 빔포밍 설정부(112)를 제어할 수 있다. 여기서, 빔포밍 설정부(112)는 제어모듈(140)의 제어에 따라 도 6과 같이 빔포밍 영역(115)을 이동시킨다. 이때, 마이크 유닛(110)은 변경된 빔포밍 영역(115)에 의해 목표음향에 가장 유사한 음향을 수신할 수 있다.

제시된 실시 예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.

100: 마이크 장치
110: 마이크 유닛
111: 마이크
112: 빔포밍 설정부
113: 본체
114: 지지대
115: 빔포밍 영역
120: 위치 판별모듈
130: 음향 판별모듈
140: 제어모듈

Claims (7)

1. 외부 음향을 수신할 수 있는 복수의 마이크와, 상기 마이크 주위의 기설정된 설정영역을 상기 마이크의 빔포밍 영역으로 설정하는 빔포밍 설정부가 마련된 마이크 유닛;
   상기 마이크에서 수신된 외부의 음향 정보를 토대로 음향이 발생되는 음원의 위치를 판별하는 위치 판별모듈;
   상기 위치 판별모듈에서 판별된 음원의 위치 정보를 토대로 상기 음원이 상기 빔포밍 영역 외측에 위치할 경우, 상기 빔포밍 영역에 상기 음원이 포함되도록 상기 마이크의 빔포밍 영역이 변경되도록 상기 빔포밍 설정부를 제어하는 제어모듈; 및
   상기 마이크에서 수신된 외부 음향 중 기설정된 관심대상 음향을 판별하는 음향 판별모듈;을 구비하고,
   상기 제어모듈은 상기 빔포밍 설정부에 설정된 빔포밍 영역의 외측에 위치한 음원에서 발생된 음향이 상기 관심대상 음향일 경우에만, 상기 음원이 포함되도록 상기 빔포밍 영역이 변경되게 상기 빔포밍 설정부를 제어하는,
   마이크 장치.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 음향 판별모듈은 상기 마이크에서 수신된 외부 음향에서, 상기 관심대상 음향을 제외한 소음을 필터링하는,
   마이크 장치.
   
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 제어모듈은 상기 빔포밍 설정부에 설정된 빔포밍 영역의 외측에 위치한 음원에서 발생된 음향이 상기 관심대상 음향일 경우, 상기 설정영역이 포함된 상기 마이크의 메인 빔포밍 영역과 별도로 상기 음원이 포함되는 서브 빔포밍 영역이 생성되도록 상기 빔포밍 설정부를 제어하는,
   마이크 장치.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 음향 판별모듈은 기설정된 목표음향에 대한 상기 외부 음향들의 유사도를 분석하고, 상기 유사도가 기설정된 기준값 이상일 경우, 해당 외부 음향을 상기 관심대상 음향으로 판별하는,
   마이크 장치.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 제어모듈은 상기 빔포밍 설정부에 설정된 빔포밍 영역의 외측에 위치한 음원에서 발생된 음향이 상기 관심대상 음향일 경우, 상기 음향 판별모듈에서 제공받은 유사도에 대한 정보를 토대로 상기 마이크 주위의 음원들 중 상기 목표음향에 대한 유사도가 가장 큰 음원이 포함되는 위치로 상기 마이크의 빔포밍 영역이 이동되도록 상기 빔포밍 설정부를 제어하는,
   마이크 장치.

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