KR102196388B1 - 음원과 마이크로폰을 이용하는 공간 추정 장치 및 방법 - Google Patents

음원과 마이크로폰을 이용하는 공간 추정 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

음원과 마이크로폰을 이용하는 공간 추정 장치 및 방법이 개시된다. 일 실시예에 따른 공간 추정 방법은, 음원(sound source)으로부터 출력된 소리가 벽에 반사되어 복수의 마이크로폰(microphone)에 의해 측정된 반사파들을 수신하는 단계와, 상기 음원의 위치, 상기 복수의 마이크로폰의 위치 및 상기 반사파들에 기초하여 볼록 다각형의 영역인 제1 컨벡스 헐(convex hull)을 생성하는 단계와, 상기 컨벡스 헐의 접선들에 기초하여 상기 음원이 위치하는 공간을 추정하는 단계를 포함한다.

Description

음원과 마이크로폰을 이용하는 공간 추정 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR ESTIMATING SPACE USING SOUND SOURCE AND MICROPHONE}
아래 실시예들은 음원과 마이크로폰을 이용하는 공간 추정 장치 및 방법에 관한 것이다.
소리가 음원(sound source)에서 출력되어 마이크로폰(microphone)에 수신되면 그 수신된 소리는 해당 공간의 정보를 포함한다. 특히, 충격 신호(impulse signal)가 음원으로부터 방사된 경우 마이크로폰이 수신한 실내 충격 응답(room impulse response)은 벽에 반사된 소리의 반사 경로 거리에 관한 정보를 가지고 있다.
최근 관련 분야에서는 실내 충격 응답으로부터 도출한 소리의 반사 경로 길이를 이용하여 공간의 구조를 추정하는 기술이 개발되고 있다.
실시예들은 실내 충격 응답에 포함된 반사음에 기초하여 생성한 컨벡스 헐(convex hull)을 이용함으로써, 공간의 구조를 추정하는 기술을 제공할 수 있다.
일 실시예에 따른 공간 추정 방법은, 음원(sound source)으로부터 출력된 소리가 벽에 반사되어 복수의 마이크로폰(microphone)에 의해 측정된 반사파들을 수신하는 단계와, 상기 음원의 위치, 상기 복수의 마이크로폰의 위치 및 상기 반사파들에 기초하여 볼록 다각형의 영역인 제1 컨벡스 헐(convex hull)을 생성하는 단계와, 상기 제1 컨벡스 헐의 접선들에 기초하여 상기 음원이 위치하는 공간을 추정하는 단계를 포함한다.
상기 접선들은 상기 제1 컨벡스 헐의 꼭지점을 접점으로 하는 접선일 수 있다.
상기 생성하는 단계는, 상기 음원의 위치, 상기 복수의 마이크로폰의 위치 및 상기 반사파들에 기초하여 정의되는 궤적인 복수의 타원을 생성하는 단계와, 상기 복수의 타원을 모두 포함하는 영역인 상기 제1 컨벡스 헐을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 복수의 타원을 생성하는 단계는, 상기 반사파들이 상기 복수의 마이크로폰 중에서 어느 하나에 의해 각각 측정되는 도래 시간(time of arrival)들을 계산하는 단계와, 상기 도래 시간들에 기초하여 상기 반사파들이 상기 복수의 마이크로폰 중에서 어느 하나에 도달하는 반사 거리들을 계산하는 단계와, 상기 복수의 마이크로폰 중에서 어느 하나의 위치 및 상기 음원의 위치를 각각의 초점으로 하고, 상기 음원에서부터 상기 어느 하나의 위치 까지의 반사 거리를 각각의 초점에서의 거리의 합으로 하는 상기 복수의 타원을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 복수의 타원을 모두 포함하는 영역인 상기 제1 컨벡스 헐을 생성하는 단계는, 상기 복수의 타원을 이산화하여 점들로 생성하는 단계와, 상기 점들을 모두 포함하는 영역인 상기 제1 컨벡스 헐을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 추정하는 단계는, 상기 제1 컨벡스 헐의 꼭지점을 접점으로 하는 상기 복수의 타원의 공통 접선들을 생성하는 단계와, 상기 공통 접선들에 기초하여 상기 공간을 형성하는 벽을 추정하는 단계와, 상기 추정된 벽을 이용하여 상기 공간을 추정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 벽을 추정하는 단계는, 상기 공통 접선들의 각각의 접점에 대해 가상 음원(image source)을 설정하는 단계와, 상기 각각의 접점에 대해 상기 가상 음원의 위치와 상기 각각의 접점 생성의 기초가 된 마이크로폰의 위치의 가상 거리를 계산하는 단계와, 상기 음원의 위치와 상기 각각의 접점 생성의 기초가 된 마이크로폰의 위치의 실제 거리 및 상기 가상 거리가 일치하는지 여부에 따라 상기 공통 접선들을 벽으로 추정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 공통 접선들을 벽으로 추정하는 단계는, 상기 가상 거리와 상기 실제 거리가 일치하는지 판단하는 단계와, 상기 가상 거리와 상기 실제 거리가 일치하는 경우 상기 공통 접선들을 벽으로 추정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법은 상기 복수의 타원 중에서 상기 제1 컨벡스 헐의 꼭지점을 포함하지 않는 제1 타원을 추출하는 단계와, 상기 제1 타원을 생성하는데 있어서 기초가 된 선행 반사파의 다음 순차로 측정된 후행 반사파에 기초하여 제2 타원을 생성하는 단계와, 상기 복수의 타원 중에서 상기 제1 타원을 제외한 나머지 타원들과 상기 제2 타원에 기초하여 제2 컨벡스 헐을 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 방법은 상기 제2 컨벡스 헐의 꼭지점들이 상기 공간의 외부에 모두 존재하는지 여부에 따라 상기 공간에 대한 추정을 완료하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 추정을 완료하는 단계는, 상기 꼭지점들이 모두 상기 공간의 외부에 존재하는지 판단하는 단계와, 상기 꼭지점들이 모두 상기 공간의 외부에 존재하는 경우 상기 공간에 대한 추정을 완료하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 공간 추정 장치는, 음원(sound source)으로부터 출력된 소리가 벽에 반사되어 복수의 마이크로폰(microphone)에 의해 측정된 반사파들을 수신하는 수신기와, 상기 음원의 위치, 상기 복수의 마이크로폰의 위치 및 상기 반사파들에 기초하여 볼록 다각형의 영역인 제1 컨벡스 헐(convex hull)을 생성하고, 상기 제1 컨벡스 헐의 접선들에 기초하여 상기 음원이 위치하는 공간을 추정하는 신호 프로세서를 포함한다.
상기 접선들은 상기 제1 컨벡스 헐의 꼭지점을 접점으로 하는 접선일 수 있다.
상기 신호 프로세서는, 상기 음원의 위치, 상기 복수의 마이크로폰의 위치 및 상기 반사파들에 기초하여 정의되는 궤적인 복수의 타원을 생성하고, 상기 복수의 타원을 모두 포함하는 영역인 상기 제1 컨벡스 헐을 생성할 수 있다.
상기 신호 프로세서는, 상기 반사파들이 상기 복수의 마이크로폰 중에서 어느 하나에 의해 각각 측정되는 도래 시간(time of arrival)들을 계산하고, 상기 도래 시간들에 기초하여 상기 반사파들이 상기 복수의 마이크로폰 중에서 어느 하나에 도달하는 반사 거리들을 계산하고, 상기 복수의 마이크로폰 중에서 어느 하나의 위치 및 상기 음원의 위치를 각각의 초점으로 하고, 상기 음원에서부터 상기 어느 하나의 위치 까지의 반사 거리를 각각의 초점에서의 거리의 합으로 하는 상기 복수의 타원을 생성할 수 있다.
상기 신호 프로세서는, 상기 복수의 타원을 이산화하여 점들로 생성하고, 상기 점들을 모두 포함하는 영역인 상기 제1 컨벡스 헐을 생성할 수 있다.
상기 신호 프로세서는, 상기 제1 컨벡스 헐의 꼭지점을 접점으로 하는 상기 복수의 타원의 공통 접선들을 생성하고, 상기 공통 접선들에 기초하여 상기 공간을 형성하는 벽을 추정하고, 상기 추정된 벽을 이용하여 상기 공간을 추정할 수 있다.
상기 신호 프로세서는, 상기 공통 접선들의 각각의 접점에 대해 가상 음원(image source)을 설정하고, 상기 각각의 접점에 대해 상기 가상 음원의 위치와 상기 각각의 접점 생성의 기초가 된 마이크로폰의 위치의 가상 거리를 계산하고, 상기 음원의 위치와 상기 각각의 접점 생성의 기초가 된 마이크로폰의 위치의 실제 거리 및 상기 가상 거리가 일치하는지 여부에 따라 상기 공통 접선들을 벽으로 추정할 수 있다.
상기 신호 프로세서는, 상기 가상 거리와 상기 실제 거리가 일치하는지 판단하고, 상기 가상 거리와 상기 실제 거리가 일치하는 경우 상기 공통 접선들을 벽으로 추정할 수 있다.
상기 신호 프로세서는, 상기 복수의 타원 중에서 상기 제1 컨벡스 헐의 꼭지점을 포함하지 않는 제1 타원을 추출하고, 상기 제1 타원을 생성하는데 있어서 기초가 된 선행 반사파의 다음 순차로 측정된 후행 반사파에 기초하여 제2 타원을 생성하고, 상기 복수의 타원 중에서 상기 제1 타원을 제외한 나머지 타원들과 상기 제2 타원에 기초하여 제2 컨벡스 헐을 생성할 수 있다.
상기 신호 프로세서는, 상기 제2 컨벡스 헐의 꼭지점들이 상기 공간의 외부에 모두 존재하는지 여부에 따라 상기 공간에 대한 추정을 완료할 수 있다.
상기 신호 프로세서는, 상기 꼭지점들이 모두 상기 공간의 외부에 존재하는지 판단하고, 상기 꼭지점들이 모두 상기 공간의 외부에 존재하는 경우 상기 공간에 대한 추정을 완료할 수 있다.
도 1은 소리에 관한 신호의 그래프를 나타낸 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 공간 추정 시스템을 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 공간 추정 장치의 개략적인 도면이다.
도 4는 공간 추정 시스템이 구현된 일 예를 나타낸 도면이다.
도 5는 도 2에 도시된 음원 장치에서 출력된 소리가 복수의 마이크로폰에 측정되는 경로들의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 6은 공간 추정 장치가 수신한 소리에 관한 신호들의 일 예를 나타낸다.
도 7은 공간 추정 장치가 수신한 어느 한 소리에 관한 신호의 일 예를 나타낸다.
도 8은 공간 추정 장치가 생성한 타원의 일 예를 나타낸다.
도 9는 공간 추정 장치가 생성한 복수의 타원의 공통 접선을 나타낸다.
도 10은 공간 추정 장치가 타원을 점으로 이산화한 일 예를 나타낸다.
도 11은 공간 추정 장치가 이산화된 타원의 점들로 컨벡스 헐을 생성하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 공간 추정 장치가 이산화된 타원의 점들로 컨벡스 헐을 생성하는 일 예를 나타낸다.
도 13은 공간 추정 장치가 생성한 컨벡스 헐을 구체적으로 나타낸 일 예이다.
도 14 및 도 15는 공간 추정 장치가 공간을 추정하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 16 및 도 17은 공간 추정 장치가 타원의 k값을 순차적으로 올려 나머지 벽들을 추정하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 18 내지 도 26은 공간 추정 장치가 복수의 타원의 k값을 순차적으로 올려 공간을 추정하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
제1 또는 제2등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만, 예를 들어 실시예의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 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.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 소리에 관한 신호의 그래프를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 소리가 음원(sound source)에서 출력되어 마이크로폰(microphone)에 수신되면, 수신된 소리는 해당 공간의 정보를 포함할 수 있다.
실내 충격 응답(room impulse response)은 충격 신호(impulse signal)가 음원으로부터 방사된 경우 마이크로폰이 측정한 신호일 수 있다. 특히, 실내 충격 응답은 벽에 의한 소리의 반사 경로 거리에 관한 정보를 가지고 있을 수 있다.
실내 충격 응답은 음원으로부터 마이크로폰으로 직접 전해지는 직접파(direct sound; 11)와 벽으로부터 반사된 반사파(reflection sound; 15)로 나뉠 수 있다. 벽이 형성하는 공간의 구조는 실내 충격 응답이 포함하는 소리의 반사 경로 거리에 관한 정보를 이용하여 추정될 수 있다.
기존의 반사파(15)를 이용하여 공간의 구조를 추정하는 방법은 반사파 할당 문제(echo labeling problem)를 가질 수 있다. 반사파 할당 문제는 반사파(15)가 어느 벽으로부터 반사되었는지 모르는 것을 의미할 수 있다. 즉, 기존의 반사파(15)를 이용하여 공간의 구조를 추정하는 방법은 각 마이크로폰에서 수집되는 반사음의 피크(peak)들을 알 수 있지만, 어느 벽으로부터 반사파(15)가 반사되었는지는 알기 어려울 수 있다.
또한, 기존의 반사파(15)를 이용하여 공간의 구조를 추정하는 방법은, 첫번째로 임의의 개수인 k에 대해서 벽이 가능한 조합들을 따져 벽에 해당하는 조합을 찾아야 공간을 추정할 수 있다. 두번째로, 반사파 할당 문제를 해결하기 위하여 반사 거리의 차수에 제한을 두어야 공간을 추정할 수 있다. 세번째로, 벽의 개수를 미리 알아야 공간을 추정할 수 있다.
실시예들은 음원으로부터 발생되어 직접 전파되는 소리 또는 벽에 반사되어 마이크로폰에 도달하는 소리의 정보들로 컨벡스 헐을 생성하고, 컨벡스 헐을 이용하여 이차원 및/또는 삼차원 공간의 구조와 벽의 위치를 추정하는 신호 처리 기술을 제공할 수 있다.
이하에서는, 도 2 내지 도 26을 참조하여 실시예들을 설명하도록 한다.
도 2는 일 실시예에 따른 공간 추정 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 공간 추정 시스템(20)은 음원 장치(100), 복수의 마이크로폰(200), 및 공간 추정 장치(300)를 포함한다.
공간 추정 시스템(20)은 반사파에 기초하여 생성한 컨벡스 헐을 이용함으로써, 반사파를 이용하여 공간을 추정할 때의 여러 문제점들을 해결하여 공간 구조를 추정할 수 있는 기술을 제공할 수 있다.
음원 장치(100)는 소리를 출력할 수 있다. 음원 장치(100)는 공간 추정 장치(300)로부터 신호를 수신할 수 있다. 음원 장치(100)는 공간 추정 장치(300)로부터 수신한 신호에 따라 소리를 출력할 수 있다. 음원 장치(100)는 복수로 구현될 수 있다.
복수의 마이크로폰(200)은 음원 장치(100)에서 출력된 소리를 측정할 수 있다. 복수의 마이크로폰(200)은 측정한 소리를 소리에 관한 신호로 변환할 수 있다.
예를 들어, 복수의 마이크로폰(200)을 구성하는 각각의 마이크로폰에서는 마이크로폰의 위치에 따라 음원 장치(100)로부터 출력된 소리가 측정되는 시간 및 소리의 경로에 차이가 있을 수 있다. 따라서, 각각의 마이크로폰은 측정된 소리를 각기 다른 소리에 관한 신호로 변환될 수 있다.
복수의 마이크로폰(200)에 측정되는 소리의 경로는 직접 경로 또는 간접 경로로 나눌 수 있다. 직접 경로는 음원 장치(100)로부터 출력된 소리가 복수의 마이크로폰(200) 중에서 어느 하나의 마이크로폰에 도달하기 까지의 일직선 경로를 의미할 수 있다. 반사 경로는 음원 장치(100)로부터 출력된 소리가 공간을 구성하는 벽에 반사되어 복수의 마이크로폰(200) 중에서 어느 하나의 마이크로폰에 도달하기 까지의 경로를 의미할 수 있다.
복수의 마이크로폰(200)은 소리에 관한 신호를 공간 추정 장치(300)로 전송할 수 있다.
공간 추정 장치(300)는 복수의 마이크로폰(200)으로부터 소리에 관한 신호를 수신할 수 있다. 공간 추정 장치(300)는 소리에 관한 신호를 직접파와 반사파로 구분하여 추출할 수 있다. 공간 추정 장치(300)는 반사파를 반사파의 도달 경로 거리에 따라 구분할 수 있다. 도달 경로 거리는 반사파가 음원 장치(100)에서부터 벽에 반사되어 복수의 마이크로폰(200) 중에서 어느 하나에 측정되기까지의 경로 거리일 수 있다.
공간 추정 장치(300)는 반사파에 기초하여 컨벡스 헐을 생성할 수 있다. 예를 들어, 컨벡스 헐은 음원 장치(100)의 위치, 복수의 마이크로폰(200)의 위치, 및 반사파에 포함되어 있는 소리의 반사 경로 길이 정보에 기초하여 생성된 볼록 다각형의 영역일 수 있다.
공간 추정 장치(300)는 컨벡스 헐에 기초하여 공간을 추정할 수 있다.
공간 추정 장치(300)에 관하여는 도 3에서 상세히 살펴보기로 한다.
도 3은 도 2에 도시된 공간 추정 장치의 개략적인 도면이다.
도 3을 참조하면, 공간 추정 장치(300)는 수신기(310), 및 신호 프로세서(350)를 포함할 수 있다.
수신기(310)는 복수의 마이크로폰(200)으로부터 소리에 관한 신호를 수신할 수 있다. 소리에 관한 신호는 음원으로부터 출력된 소리가 벽에 반사되어 복수의 마이크로폰(200)에 의해 측정된 반사파들을 포함할 수 있다.
수신기(310)는 소리에 관한 신호를 신호 프로세서(350)로 출력할 수 있다. 예를 들어, 수신기(310)는 복수의 마이크로폰(200)이 보내는 각기 다른 소리에 관한 신호를 구분하여 신호 프로세서(350)로 출력할 수 있다.
신호 프로세서(350)는 음원 장치(100)의 위치, 복수의 마이크로폰(200)의 위치 및 반사파들에 기초하여 생성되는 볼록 다각형의 영역인 제1 컨벡스 헐을 이용하여 공간을 추정할 수 있다.
우선, 신호 프로세서(350)는 음원 장치(100)의 위치, 복수의 마이크로폰(200)의 위치 및 반사파들에 기초하여 정의되는 궤적인 복수의 타원을 생성하고, 복수의 타원을 모두 포함하는 영역인 제1 컨벡스 헐을 생성할 수 있다.
예를 들어, 신호 프로세서(350)는 반사파들이 복수의 마이크로폰(200) 중에서 어느 하나에 의해 각각 측정되는 도래 시간(time of arrival)들을 계산할 수 있다. 도래 시간은 음원 장치(100)에서 소리가 출력되어 복수의 마이크로폰(200) 중에서 어느 하나의 마이크로폰에 측정되기까지의 시간을 의미할 수 있다.
신호 프로세서(350)는 도래 시간들에 기초하여 반사파들이 복수의 마이크로폰(200) 중에서 어느 하나에 도달하는 반사 거리들을 계산할 수 있다. 반사 거리는 음원 장치(100)에서 소리가 출력되어 복수의 마이크로폰(200) 중에서 어느 하나의 마이크로폰에 도달하기까지의 거리를 의미할 수 있다.
신호 프로세서(350)는 복수의 마이크로폰(200) 중에서 어느 하나의 위치 및 음원 장치(100)의 위치를 각각의 초점으로 하고, 음원 장치(100)에서부터 복수의 마이크로폰(200) 중에서 어느 하나의 위치 까지의 반사 거리를 각각의 초점에서의 거리의 합으로 하는 복수의 타원을 생성할 수 있다.
신호 프로세서(350)는 복수의 타원을 이산화하여 점들로 생성할 수 있다. 예를 들어, 신호 프로세서(350)는 복수의 타원의 궤적을 이산화 하여 점들로 생성할 수 있다. 신호 프로세서(350)는 이산화된 점들을 모두 포함하는 영역인 제1 컨벡스 헐을 생성할 수 있다.
다음으로, 신호 프로세서(350)는 생성된 제1 컨벡스 헐의 접선들에 기초하여 음원이 위치하는 공간을 추정할 수 있다. 제1 컨벡스 헐의 접선들은 제1 컨벡스 헐의 꼭지점을 접점으로 하는 접선일 수 있다.
예를 들어, 신호 프로세서(350)는 제1 컨벡스 헐의 꼭지점을 접점으로 하는 복수의 타원의 공통 접선들을 생성할 수 있다. 신호 프로세서(350)는 공통 접선들에 기초하여 공간을 형성하는 벽을 추정할 수 있다. 신호 프로세서(350)는 추정된 벽을 이용하여 음원 장치(100)가 위치하는 공간을 추정할 수 있다.
신호 프로세서(350)는 공통 접선들 각각의 접점에 대해 가상 음원(image source)을 설정할 수 있다. 신호 프로세서(350)는 공통 접선들의 각각의 접점에 대해 가상 음원의 위치와 공통 접선들 각각의 접점 생성의 기초가 된 마이크로폰의 위치의 가상 거리를 계산할 수 있다. 즉, 신호 프로세서(350)는 공통 접선들의 각각의 접점에 대해 가상 음원에서부터 공통 접선들 각각의 접점 생성의 기초가 된 마이크로폰의 위치까지의 가상 거리를 계산할 수 있다.
신호 프로세서(350)는 음원의 위치와 공통 접선들의 각각의 접점 생성의 기초가 된 마이크로폰의 위치의 실제 거리 및 가상 거리가 일치하는지 여부에 따라 공통 접선들을 벽으로 추정할 수 있다. 즉, 신호 프로세서는(350) 가상 거리와 음원의 위치에서부터 공통 접선들 각각의 접점 생성의 기초가 된 마이크로폰의 위치까지의 실제 거리가 일치하는지 여부에 따라 공통 접선들을 실제 벽으로 추정할 수 있다.
신호 프로세서(350)는 가상 거리와 실제 거리가 일치하는지 판단할 수 있다. 신호 프로세서(350)는 가상 거리와 실제 거리가 일치하는 경우 공통 접선들을 공간을 형성하는 벽으로 추정할 수 있다.
신호 프로세서(350)는 복수의 타원 중에서 제1 컨벡스 헐의 꼭지점을 포함하지 않는 타원을 추출할 수 있다. 신호 프로세서(350)는 제1 타원을 생성하는데 있어서 기초가 된 선행 반사파의 다음 순차로 측정된 후행 반사파에 기초하여 제2 타원을 생성할 수 있다. 신호 프로세서(350)는 복수의 타원 중에서 제1 타원을 제외한 나머지 타원들과 제2 타원에 기초하여 제2 컨벡스 헐을 생성할 수 있다. 예를 들어, 신호 프로세서(350)는 제1 컨벡스 헐을 이용하여 공간을 추정하는 과정과 동일하게 제2 컨벡스 헐을 이용하여 공간을 추정할 수 있다.
신호 프로세서(350)는 제2 컨벡스 헐의 꼭지점들이 추정된 공간의 외부에 모두 존재하는지 여부에 따라 공간에 대한 추정을 완료할 수 있다.
신호 프로세서(350)는 제2 컨벡스 헐의 꼭지점들이 모두 공간의 외부에 존재하는지 판단할 수 있다. 신호 프로세서(350)는 제2 컨벡스 헐의 꼭지점들이 모두 공간의 외부에 존재하는 경우 공간에 대한 추정을 완료할 수 있다.
신호 프로세서(350)는 공간의 추정을 완료하기까지 계속적으로 제n 컨벡스 헐을 생성하고, 제n 컨벡스 헐을 이용하여 동일한 과정을 통해 공간을 추정할 수 있다.
신호 프로세서(350)가 반사파에 기초하여 컨벡스 헐을 생성하고, 컨벡스 헐을 이용하여 공간을 추정하는 과정은 도 4 내지 도 26에서 상세히 살펴보기로 한다.
도 4는 공간 추정 시스템이 구현된 일 예를 나타낸 도면이고, 도 5는 도 4에 도시된 음원 장치에서 출력된 소리가 복수의 마이크로폰에 측정되는 경로들의 일 예를 나타낸 도면이고, 도 6은 공간 추정 장치가 수신한 소리에 관한 신호들의 일 예를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 음원 장치(100; s1), 복수의 마이크로폰(200; r1, r2, r3, r4, 및 r5), 및 공간 추정 장치(300)는 서로 통신할 수 있다. 예를 들어, 음원 장치(100)는 공간 추정 장치(300)에 유선 및/또는 무선으로 연결되어 신호를 송수신할 수 있다. 복수의 마이크로폰(200)은 공간 추정 장치(300)에 유선 및/또는 무선으로 연결되어 신호를 송수신할 수 있다. 설명의 편의를 위해, 음원 장치(100)는 하나의 음원 장치(s1)로 구성되고, 복수의 마이크로폰(200)은 제1 내지 제5의 마이크로폰(r1 내지 r5)으로 구성된 것으로 가정한다.
도 5를 참조하면, 도 4와 공간 추정 시스템이 구현된 모습은 동일하나, 설명의 편의를 위하여 공간 추정 장치(300)와 음원 장치(100) 및 복수의 마이크로폰(r1 내지 r5)이 연결된 모습은 제외하였다.
실선 화살표로 표시된 것은 직접파 경로(51)일 수 있다. 직접파 경로(51)는 음원 장치(s1)에서 직접 복수의 마이크로폰(r1, r2, r3, r4, 및 r5) 중에서 어느 하나의 마이크로폰(r1)으로 가는 소리의 경로를 의미할 수 있다.
점선 화살표로 표시된 것은 반사파 경로(55)일 수 있다. 반사파 경로(55)는 음원 장치(s1)에서 공간을 형성하는 벽(w1, w2, w3, 및 w4) 중에서 어느 하나의 벽(w1)에 반사된 후 복수의 마이크로폰(r1, r2, r3, r4, 및 r5) 중에서 어느 하나의 마이크로폰(r1)으로 측정된 소리의 경로를 의미할 수 있다.
도 6을 참조하면, 공간을 구성하는 벽들 중에서 어느 한 벽(w1)에 대한 각 마이크로폰에 측정된 반사파 차수가 다른 것을 알 수 있다. 공간 추정 장치(300)가 공간을 추정하기 위해서는 복수의 마이크로폰(r1, r2, r3, r4, 및 r5)에 도달하는 서로 다른 벽에 의한 반사파의 도달 순서가 각 마이크로폰마다 상이하므로, 서로 다른 벽에 의한 마이크로폰
Figure 112019007167263-pat00001
과 스피커
Figure 112019007167263-pat00002
사이의 반사 거리
Figure 112019007167263-pat00003
에 대한 쌍인
Figure 112019007167263-pat00004
를 찾아야할 수 있다.
이때, 공간의 구조를 추정하는 기술 구현에 있어 반사파 할당 문제가 존재할 수 있다. 즉, 반사파 할당 문제는 공간 안에 마이크로폰이 넓게 분포된 경우 각 벽에 의한 반사파가 각기 다른 순서로 마이크로폰에 도착하게 되고 이러한 반사파들을 각 벽에 할당시키는 문제일 수 있다.
공간 추정 장치(300)는 타원의 점을 이산화하고, 이산화된 타원의 점에 컨벡스 헐의 개념을 적용할 수 있다. 또한 공간 추정 장치(300)는 반사파를 k=1부터 n까지 k를 변화시키며 반사 거리를 사용하여 순차적으로 공간을 형성하는 벽을 추정해 나갈 수 있다.
k는 반사파의 반사 거리 차수를 의미할 수 있다. k=1은 하나의 마이크로폰에 측정된 반사파들 중에서 반사 거리가 가장 짧은 반사파를 의미할 수 있다. 또한, k=1 다음의 짧은 반사거리를 가지는 반사파를 k=2로 정의할 수 있다.
공간 추정 장치(300)가 컨벡스 헐의 개념을 적용하고 순차적으로 k를 변화시키며 공간을 추정함으로써, 임의의 갯수의 k에 대해서 벽이 가능한 조합들을 따져 벽에 해당하는
Figure 112019007167263-pat00005
를 찾을 필요가 없을 수 있다. 공간 추정 장치(300)가 제공하는 공간 추정 방법은 반사 거리의 차수에 제한을 두지 않고 공간을 추정할 수 있다. 공간 추정 장치(300)가 제공하는 공간 추정 방법은 추정하려는 공간의 벽의 개수를 몰라도 해당 공간을 추정할 수 있다.
도 7은 공간 추정 장치가 수신한 어느 한 소리에 관한 신호의 일 예를 나타낸다.
도 7을 참조하면, 복수의 마이크로폰(200) 중에서 어느 하나의 마이크로폰(r1)에 의해 측정된 소리에 관한 신호를 그래프로 나타낸 것이다.
공간 추정 장치(300)는 수신한 소리에 관한 신호를 직접파(11) 및 반사파들(15)로 분류 및/또는 추출할 수 있다. 공간 추정 장치(300)는 반사파들(15) 중에서 어느 하나의 반사파에 대한 도래 시간을 계산할 수 있다. 도래 시간은 반사파가 음원 장치(100)에서 출력되어 마이크로폰에 측정되기까지 걸린 시간을 의미할 수 있다.
Figure 112019007167263-pat00006
는 반사파의 도래 시간을 의미할 수 있다.
예를 들어, 반사파들(15) 중에서 가장 반사 거리가 짧은 반사파인 k=1에 대한 도래 시간은 소리가 음원으로부터 출력되어 벽에 반사되고, 복수의 마이크로폰(200) 중에서 어느 하나에 측정되기까지 걸린 시간(40)을 의미할 수 있다.
공간 추정 장치(300)는 도래 시간을 음속
Figure 112019007167263-pat00007
와 곱하여 반사 거리를 구할 수 있다. 공간 추정 장치(300)는 복수의 마이크로폰(200), 음원 장치(100), 및 반사파 경로 거리의 쌍인
Figure 112019007167263-pat00008
에 대한 반사파 경로 거리 집합
Figure 112019007167263-pat00009
를 수학식 1을 통해 구할 수 있다. 복수의 마이크로폰(200)은
Figure 112019007167263-pat00010
이고, 음원 장치(100)는
Figure 112019007167263-pat00011
이고, 반사파 경로 거리는
Figure 112019007167263-pat00012
으로 표시할 수 있다.
Figure 112019007167263-pat00013
Figure 112019007167263-pat00014
은
Figure 112019007167263-pat00015
번째 마이크로폰,
Figure 112019007167263-pat00016
는
Figure 112019007167263-pat00017
번째 음원(예를 들어, 음원 장치),
Figure 112019007167263-pat00018
는
Figure 112019007167263-pat00019
번째 반사파를 의미할 수 있다.
Figure 112019007167263-pat00020
,
Figure 112019007167263-pat00021
,
Figure 112019007167263-pat00022
라 하면,
Figure 112019007167263-pat00023
는
Figure 112019007167263-pat00024
번째 마이크로폰,
Figure 112019007167263-pat00025
번째 스피커,
Figure 112019007167263-pat00026
번째 반사파에 의한 도래 시간을 의미할 수 있다.
Figure 112019007167263-pat00027
는 반사파 경로 거리를 의미할 수 있다.
공간 추정 장치(300)는 수학식 1을 통해 구한 반사 거리 집합
Figure 112019007167263-pat00028
를 이용하여 수학식 2를 통해 공간을 추정할 수 있다.
Figure 112019007167263-pat00029
Figure 112019007167263-pat00030
은 공간 추정 장치(300)가 추정하려는 공간을 의미할 수 있다.
Figure 112019007167263-pat00031
는 공간을 구성하는 선의 방정식
Figure 112019007167263-pat00032
을 결정하는 변수일 수 있다.
Figure 112019007167263-pat00033
는 벽의 총 개수일 수 있다.
따라서, 공간 추정 장치(300)가 공간을 추정한다는 것은 복수의 마이크로폰(200) 중에서 어느 하나의 위치, 음원 장치(100)의 위치, 및 반사 거리 집합
Figure 112019007167263-pat00034
로 모든
Figure 112019007167263-pat00035
를 구하는 과정일 수 있다.
도 8은 공간 추정 장치가 생성한 타원의 일 예를 나타낸다.
도 8을 참조하면, 공간 추정 장치(300)는 공간을 형성하는 하나의 벽(w)에 대한 마이크로폰의 위치(
Figure 112019007167263-pat00036
), 음원의 위치(
Figure 112019007167263-pat00037
), 및 반사파 경로(810)에 기초하여 타원(850)을 생성할 수 있다.
공간 추정 장치(300)가 생성하는 타원(850)의 궤적은 마이크로폰의 위치(
Figure 112019007167263-pat00038
)와 음원의 위치(
Figure 112019007167263-pat00039
)를 초점으로 하고, 마이크로폰의 위치(
Figure 112019007167263-pat00040
)에서 음원의 위치(
Figure 112019007167263-pat00041
)까지의 거리의 합이 반사파 경로(810) 거리와 같은 점들의 집합일 수 있다.
공간 추정 장치(300)는
Figure 112019007167263-pat00042
번째 마이크로폰,
Figure 112019007167263-pat00043
번째 스피커,
Figure 112019007167263-pat00044
번째 반사 거리에 의한 타원의 거리
Figure 112019007167263-pat00045
를 수학식 3으로 계산할 수 있다.
Figure 112019007167263-pat00046
Figure 112019007167263-pat00047
이고,
Figure 112019007167263-pat00048
는 반사 점의 궤적일 수 있다.
Figure 112019007167263-pat00049
이고
Figure 112019007167263-pat00050
은
Figure 112019007167263-pat00051
번째 마이크로폰의 위치일 수 있다.
Figure 112019007167263-pat00052
이고
Figure 112019007167263-pat00053
는
Figure 112019007167263-pat00054
번째 음원의 위치일 수 있다. 반사 점의 궤적은 타원이 될 수 있다.
또한 이 타원의 방정식을 동차 좌표(homogeneous coordinate)에서 매트릭스 형태로 수학식 4와 같이 표현할 수 있다.
Figure 112019007167263-pat00055
Figure 112019007167263-pat00056
로 동차 좌표에서 위치 벡터를 나타낼 수 있다.
Figure 112019007167263-pat00057
는 타원의 conic 매트릭스일 수 있다. conic 매트릭스는 수학식 5 및 수학식 6으로부터 구할 수 있다.
Figure 112019007167263-pat00058
Figure 112019007167263-pat00059
도 9는 공간 추정 장치가 생성한 복수의 타원의 공통 접선을 나타낸다.
도 9를 참조하면, 공간 추정 장치(300)가 벽을 구하기 위해서는 벽은 타원에 접해 있으므로 타원들(91, 93, 및 95)에 접한 선의 방정식이 필요하다. 공간 추정 장치(300)는 수학식 7로부터 타원 들(91, 93, 및 95)에 접한 모든 선을 구할 수 있다.
Figure 112019007167263-pat00060
Figure 112019007167263-pat00061
이고,
Figure 112019007167263-pat00062
은 타원에 접한 선의 방정식을 나타낼 수 있다.
Figure 112019007167263-pat00063
로
Figure 112019007167263-pat00064
는 conic 매트릭스의 adjoint 매트릭스로 정의될 수 있다. 만약 벽
Figure 112019007167263-pat00065
의 선의 방정식이
Figure 112019007167263-pat00066
이라면,
Figure 112019007167263-pat00067
을 만족할 수 있다.
공간 추정 장치(300)는 선의 방정식을 구성하는 미지수가 3개이므로 벽
Figure 112019007167263-pat00068
에 접한 타원이 3개 있다면 이의 공통 접선을 통해 벽
Figure 112019007167263-pat00069
에 해당하는
Figure 112019007167263-pat00070
을 구할 수 있다.
도 10은 공간 추정 장치가 타원을 점으로 이산화한 일 예를 나타내고, 도 11은 공간 추정 장치가 이산화된 타원의 점들로 컨벡스 헐을 생성하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 10을 참조하면, 공간 추정 장치(300)는 복수의 타원을 수학식 8을 통해 이산화할 수 있다.
Figure 112019007167263-pat00071
Figure 112019007167263-pat00072
,
Figure 112019007167263-pat00073
는 타원의 중심점,
Figure 112019007167263-pat00074
는 타원의 회전 각도,
Figure 112019007167263-pat00075
,
Figure 112019007167263-pat00076
는 각각 타원의 장축과 단축의 길이를 의미할 수 있다. 공간 추정 장치(300)는 타원을
Figure 112019007167263-pat00077
개의 점으로 이산화할 수 있다.
도 11을 참조하면, 공간 추정 장치(300)가 생성하는 컨벡스 헐(1000)은 유한한 점의 세트인
Figure 112019007167263-pat00078
(X1 내지 X10)를 모두 포함하는 가장 작은 볼록 다각형의 영역일 수 있다. 즉 컨벡스 헐(1000)은 유한한 점들이 존재할 때, 이 유한한 점을 모두 포함하는 볼록 다각형의 영역을 의미할 수 있다.
공간 추정 장치(300)는 컨벡스 헐(1000)의 영역을 생성하기 위해서 볼록 다각형의 꼭지점만 추출하면 되므로 꼭지점을 반환할 수 있다. 즉, 공간 추정 장치(300)는 타원을 이산화하여 유한한 점을 생성하고, 유한한 점에 대해 컨벡스 헐의 알고리즘을 적용해 이산화된 복수의 타원 외곽의 점들(V1, V2, V3, V4, V5, V7, 및 V8)만을 추출할 수 있다.
공간 추정 장치(300)가 제공하는 컨벡스 헐의 알고리즘은
Figure 112019007167263-pat00079
를 입력 값으로 하고, 컨벡스 헐을 구성하는 꼭지점
Figure 112019007167263-pat00080
을 반 시계 방향으로 반환할 수 있다.
이 꼭지점들은
Figure 112019007167263-pat00081
을 만족하며, 꼭지점을 제외한 컨벡스 헐의 영역은 그 영역이 바뀌게 됨을 의미할 수 있다.
공간 추정 장치(300)는 컨벡스 헐을 구성하는 꼭지점(V1, V2, V3, V4, V5, V7, 및 V8)을 수학식 9로 추출할 수 있다.
Figure 112019007167263-pat00082
Figure 112019007167263-pat00083
는 유한한 점(이산화된 복수의 타원의 점들),
Figure 112019007167263-pat00084
는 컨벡스 헐을 구성하는 꼭지점을 의미할 수 있다.
도 12는 공간 추정 장치가 점들로 컨벡스 헐을 생성하는 일 예를 나타내고, 도 13은 공간 추정 장치가 생성한 컨벡스 헐을 구체적으로 나타낸 일 예이다.
도 12의 (a)에서 공간 추정 장치(300)가
Figure 112019007167263-pat00085
로 구성된 세 개의 이산화된 타원의 집합(81e, 83e, 85e)을 생성한 것을 알 수 있다.
도 12의 (b)에서, 공간 추정 장치(300)는 이산화된 타원의 점들에 기초하여 컨벡스 헐(1000)의 꼭지점, 공통 접선(1050)을 생성할 수 있다. 공간 추정 장치(300)는 꼭지점 및 공통 접선(1050)을 통해 컨벡스 헐(1000)을 생성할 수 있다.
도 13을 참조하면, 공간 추정 장치(300)는 이산화된 타원의 점들에서 컨벡스 헐의 꼭지점들(1170)을 추출할 수 있다. 공간 추정 장치(300)는 꼭지점(1170)들 중에서 공통 접선 점(1111, 1115, 1151, 1155, 1131, 및 1135)을 추출할 수 있다. 공간 추정 장치(300)는 공통 접선 점(1111, 1115, 1151, 1155, 1131, 및 1135)으로 공통 접선(1110, 1130, 및 1150)을 생성할 수 있다.
공간 추정 장치(300)는 수학식 10을 통해 컨벡스 헐의 꼭지점
Figure 112019007167263-pat00086
를 구할 수 있다.
Figure 112019007167263-pat00087
공간 추정 장치(300)는 수학식 11을 통해 공통 접선 점
Figure 112019007167263-pat00088
를 구할 수 있다.
Figure 112019007167263-pat00089
공간 추정 장치(300)는 수학식 12를 통해 공통 접선
Figure 112019007167263-pat00090
을 구할 수 있다.
Figure 112019007167263-pat00091
수학식 10 내지 12에서, U는 타원을 의미할 수 있다.
Figure 112019007167263-pat00092
는 각 벽에 의한 마이크로폰
Figure 112019007167263-pat00093
과 음원
Figure 112019007167263-pat00094
사이의 반사 거리
Figure 112019007167263-pat00095
의 집합을 의미할 수 있다.
Figure 112019007167263-pat00096
는 하나의 이산화된 타원을 나타내고,
Figure 112019007167263-pat00097
에 해당하는 이산화된 복수의 타원의 합집합을
Figure 112019007167263-pat00098
로 나타낼 수 있다.
공간 추정 장치(300)는
Figure 112019007167263-pat00099
를 입력으로 컨벡스 헐 알고리즘(CH)을 구현할 수 있고, 출력으로
Figure 112019007167263-pat00100
를 구할 수 있다.
공간 추정 장치(300)는
Figure 112019007167263-pat00101
를 통해 반시계 방향으로 꼭지점을 나열할 수 있다. 공간 추정 장치(300)는 나열한 꼭지점들을 차례로 탐색하면서
Figure 112019007167263-pat00102
번째 꼭지점과
Figure 112019007167263-pat00103
번째 꼭지점이 다른 타원의 점
Figure 112019007167263-pat00104
이면 이를 공통 접선을 구성하는 꼭지점의 집합
Figure 112019007167263-pat00105
의 원소로 할당할 수 있다.
공간 추정 장치(300)는 할당된
Figure 112019007167263-pat00106
의 집합으로 공통 접선을 구성하는 선의 방정식의 계수를 수학식 13을 통해 구할 수 있다.
Figure 112019007167263-pat00107

Figure 112020086599610-pat00216
는 공통 접선을 구성하는 선의 방정식의 계수,
Figure 112020086599610-pat00217
는
Figure 112020086599610-pat00218
번째 꼭지점,
Figure 112020086599610-pat00219
는
Figure 112020086599610-pat00220
번째 꼭지점을 의미할 수 있다. 즉, 공간 추정 장치(300)는 수학식 13을 통해 각 꼭지점에 1을 추가하여 벡터를 만들고, 이를 벡터곱 연산하여 공통 접선을 구할 수 있다.
공간 추정 장치(300)는
Figure 112019007167263-pat00108
를 다시 집합화 하여
Figure 112019007167263-pat00109
에 할당할 수 있다.
도 14 내지 도 15는 공간 추정 장치(300)가 공간을 추정하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 14를 참조하면, 공간 추정 장치(300)는 첫번째 공간 추정 순차인 i=1에서 k=1 즉, 반사 거리가 가장 짧은 거리를 가지지는 반사음들의 타원을 생성할 수 있다. 공간 추정 장치(300)는
Figure 112019007167263-pat00110
인 타원들의 집합, 컨벡스 헐의 꼭지점
Figure 112019007167263-pat00111
, 및 공통 접선
Figure 112019007167263-pat00112
을 생성할 수 있다.
도 15를 참조하면, 공간 추정 장치(300)가 공간을 형성하는 벽을 추정하기 위해서는 공통 접선 중 공간을 형성하는 벽에 실제로 해당하는 접선을 판별해야 할 수 있다.
공간 추정 장치(300)는 공통 접선에 대해 가상 음원(1500)을 설정할 수 있다. 공간 추정 장치(300)는 가상 음원(1500)의 x,y 좌표인
Figure 112019007167263-pat00113
를 수학식 14 및 15로 계산할 수 있다.
Figure 112019007167263-pat00114

Figure 112020086599610-pat00221
는 가상 음원(1500)의 x 좌표,
Figure 112020086599610-pat00222
는 음원 장치(100)의 x좌표,
Figure 112020086599610-pat00223
는 음원 장치(100)의 y좌표,
Figure 112020086599610-pat00224
는 공통 접선의 계수를 의미할 수 있다.
Figure 112019007167263-pat00115

Figure 112020086599610-pat00225
는 가상 음원(1500)의 y 좌표,
Figure 112020086599610-pat00226
는 음원 장치(100)의 x좌표,
Figure 112020086599610-pat00227
는 음원 장치(100)의 y좌표,
Figure 112020086599610-pat00228
는 공통 접선의 계수를 의미할 수 있다.
공간 추정 장치(300)는 가상 음원과 마이크로폰 사이의 거리를 수학식 16을 통해 계산할 수 있다.
Figure 112019007167263-pat00116

Figure 112020086599610-pat00229
는 가상 음원과 마이크로폰 사이의 거리,
Figure 112020086599610-pat00230
는 가상 음원의 좌표,
Figure 112020086599610-pat00231
은 마이크로폰의 좌표를 의미할 수 있다.
공간 추정 장치(300)는
Figure 112019007167263-pat00117
를 통해 실내 충격 응답에 해당 거리의 반사 거리가 있는지를 확인하여 실제 벽의 여부를 판별할 수 있다.
즉, 공간 추정 장치(300)는 각 공통 접선에 대해 가상 음원을 설정하고 가상 음원과 모든 마이크로폰 사이의 거리를 구하여 이 위치에 딜레이가 위치하는지 threshol를 주어 확인함으로써 공간을 구성하는 벽의 위치를 구할 수 있다. 공간 추정 장치(300)가 추정한 벽이 실제 공간을 구성하는 벽인지 판단하는 과정을 Quality value라 정의할 수 있다. Quality value는 수학식 17에 해당할 수 있다.
Figure 112019007167263-pat00118

Figure 112020086599610-pat00232
는 Quality value,
Figure 112020086599610-pat00233
는
Figure 112020086599610-pat00234
번째 공통 접선에 의한 음원
Figure 112020086599610-pat00235
의 가상 음원
Figure 112020086599610-pat00236
와 마이크로폰
Figure 112020086599610-pat00237
사이의 거리,
Figure 112020086599610-pat00238
는 마진을 의미할 수 있다.
Quality value는
Figure 112019007167263-pat00119
번째 공통 접선에 의한 음원
Figure 112019007167263-pat00120
의 가상 음원
Figure 112019007167263-pat00121
와 마이크로폰
Figure 112019007167263-pat00122
사이의 거리
Figure 112019007167263-pat00123
에 반사파(피크)가 있는지 여부를 판별하는 수식일 수 있다. 즉, Quality value는 가상 음원과 실내 충격 응답에 해당 거리의 반사 거리가 있는지 확인하는 수식일 수 있다.
공간 추정 장치(300)는 노이즈에 의해 발생할 수 있는 오차를 고려하여 가상 음원과 마이크로폰 사이의 거리에
Figure 112019007167263-pat00124
의 마진을 주어 이를 판별할 수 있다.
Figure 112019007167263-pat00125
번째 공통 접선에 의한
Figure 112019007167263-pat00126
의 합이
Figure 112019007167263-pat00127
이면 모든 음원
Figure 112019007167263-pat00128
개에 의해 모든 마이크로폰
Figure 112019007167263-pat00129
개에 반사파가 측정된 것으로,
Figure 112019007167263-pat00130
는 실제 벽에 해당될 수 있다. 즉, 공간 추정 장치(300)는
Figure 112019007167263-pat00131
인
Figure 112019007167263-pat00132
를 구하는 것으로 반사파 할당 문제를 해결할 수 있다.
예를 들어, 마이크가
Figure 112019007167263-pat00133
개 스피커가
Figure 112019007167263-pat00134
개 있고,
Figure 112019007167263-pat00135
번째 공통 접선이 실제 벽이라면, RIR(Room Impulse Response) 상에서 모든 반사파가 측정이 되어야 하므로
Figure 112019007167263-pat00136
개의 피크가 측정되어야 할 수 있다. 따라서, 공간 추정 장치(300)는
Figure 112019007167263-pat00137
를 통해 추정된 벽이 실제 벽인지 여부를 판단할 수 있다. 공간 추정 장치(300)는 측정에는 항상 노이즈가 있으므로
Figure 112019007167263-pat00138
만큼의 마진을 주어 추정된 벽이 실제 벽인지 여부를 판별할 수 있다.
즉, 공간 추정 장치(300)는 Quality value가 마이크로폰의 개수와 음원의 개수를 곱한 값이 되면, 즉 모든 RIR에 해당 딜레이가 있으면 실제 벽이 있는 것으로 판단할 수 있다. 공간 추정 장치(300)는
Figure 112019007167263-pat00139
에 해당하는 마이크로폰, 음원, 및 거리 인덱스 세트를 구하면 에코 라벨링을 할 수 있다.
도 16 및 도 17은 공간 추정 장치가 타원의 k 값을 순차적으로 올려 나머지 벽들을 추정하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 16 내지 도 22에서는 공간 추정 장치(300)가 반사파 경로 거리 k=1인 타원들로는 모든 벽을 추정할 수 없으므로, k 값을 순차적으로 올려 추정되지 않은 나머지 벽들을 추정하는 방법에 대해 살펴보기로 한다.
도 16을 참조하면, 반사파 경로 거리 k=1은 반사파의 반사가 한 번 이루어진 경우를 의미할 수 있다. 예를 들어, k=1은 음원이 4개의 벽으로 둘러 싸인 경우 각 마이크로폰에서 벽에 반사가 한 번 되어 측정되는 반사음은 4개가 있을 수 있다. k=1은 벽으로부터 반사된 거리가 가장 짧은 거리의 반사음, 즉 가장 가까운 벽에서 오는 반사음을 의미할 수 있다. k=1인 반사음은 경로가 가장 짧기 때문에 궤적이 방 안에 있을 수 있다.
도 17을 참조하면, 공간 추정 장치(300)가 k 값을 순차적으로 올리면 반사 거리가 증가함에 따라 타원의 크기가 증가할 수 있다. 타원의 크기가 증가하면 타원은 이전에 접하지 않았던 벽에 순차적으로 접하게 될 수 있다. 공간 추정 장치(300)는 이를 이용해 순차적으로 k 값을 k+1 값으로 올려 추정되지 않은 벽을 추정할 수 있다.
즉, 공간 추정 장치(300)는
Figure 112019007167263-pat00140
인 타원들의 집합부터 k 값을 순차적으로 증가시켜 방을 추정할 수 있다. 집합의 위 첨자는 순차(iteration)의 숫자를 의미할 수 있다.
예를 들어, (a)에서 공간 추정 장치(300)는 추정 순차 i=1에서 가장 짧은 반사파 경로를 가지는 k=1의 타원인
Figure 112019007167263-pat00141
을 생성할 수 있다. 공간 추정 장치(300)는
Figure 112019007167263-pat00142
의 접선을 통해 제1 벽(w1)을 추정할 수 있다.
(b)에서 공간 추정 장치(300)는 추정 순차 i=2에서 두번째로 짧은 반사파 경로를 가지는 k=2의 타원인
Figure 112019007167263-pat00143
를 생성할 수 있다. 공간 추정 장치(300)는
Figure 112019007167263-pat00144
의 접선을 통해 제2 벽(w2)을 추정할 수 있다.
(c)에서 공간 추정 장치(300)는 추정 순차 i=3에서 세번째로 짧은 반사파 경로를 가지는 k=3의 타원인
Figure 112019007167263-pat00145
을 생성할 수 있다. 공간 추정 장치(300)는
Figure 112019007167263-pat00146
의 접선을 통해 제3 벽(w3)을 추정할 수 있다.
(d)에서 공간 추정 장치(300)는 추정 순차 i=4에서 네번째로 짧은 반사파 경로를 가지는 k=4의 타원인
Figure 112019007167263-pat00147
를 생성할 수 있다. 공간 추정 장치(300)는
Figure 112019007167263-pat00148
의 접선을 통해 제4 벽(w4)을 추정할 수 있다.
도 16 및 도 17에서 설명한 내용은 기본적인 설명을 위하여 하나의 타원을 예시로 든 것이다. 도 18 내지 도 26에서 공간 추정 장치(300)가 복수의 타원을 이산화하여 생성한 컨벡스헐로 공간을 추정하는 과정에 대해 상세히 살펴보기로 한다.
도 18 내지 도 26은 공간 추정 장치가 복수의 타원의 k값을 순차적으로 올려 공간을 추정하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 18을 참조하면, 공간 추정 장치(300)가 이산화한 복수의 타원(1410, 1420, 1430, 1440, 및 1450)과, 복수의 타원(1410, 1420, 1430, 1440, 및 1450)에 기초하여 생성한 컨벡스 헐(1000)을 나타낸다. 제1 타원(1410), 제2 타원(1420), 및 제3 타원(1430)의 공통 접선이 제1 벽(w1)으로 추정된 것을 알 수 있다.
도 19를 참조하면, 그래프들은 도 18의 제1 추정 순차(i=1)일때 각 마이크로폰의 k를 나타낸다. 즉, 공간 추정 장치(300)의 추정 순차가 i=1일 때, 모든 타원의 반사파 경로 거리 k=1인 것을 알 수 있다.
공간 추정 장치(300)가 순차적으로 타원의 반사 거리 k를 k+1로 진행할 수 있는 타원은 타원이 접한 벽이 모두 추정된 타원일 수 있다. 예를 들어, 공간 추정 장치(300)는 k를 k+1로 진행 가능한 타원을 두 가지 방법으로 알아낼 수 있다.
첫 번째 방법은, 공간 추정 장치(300)가
Figure 112019007167263-pat00149
번째 순차까지 추정한 공간의 집합을
Figure 112019007167263-pat00150
라 하면,
Figure 112019007167263-pat00151
번째 순차에서 방 내부의 꼭지점은
Figure 112019007167263-pat00152
로 표현할 수 있다.
공간 추정 장치(300)는 마이크로폰
Figure 112019007167263-pat00153
과 음원
Figure 112019007167263-pat00154
에 의한 타원이
Figure 112019007167263-pat00155
을 구성하지 않는 다면,
Figure 112019007167263-pat00156
에 의한 타원의 반사 거리 k를 k+1로 업데이트 할 수 있다. 즉, 공간 추정 장치(300)는 이산화된 타원의 점이 컨벡스 헐을 구성하는 꼭지점을 포함하고 있지 않다면
Figure 112019007167263-pat00157
에 의한 타원의 반사 거리 k를 k+1로 업데이트 할 수 있다. 공간 추정 장치(300)는 수학식 18을 통해
Figure 112019007167263-pat00158
를 구할 수 있다.
Figure 112019007167263-pat00159
Figure 112019007167263-pat00160
은 k+1로 진행 가능한 타원의
Figure 112019007167263-pat00161
를 의미할 수 있다.
Figure 112019007167263-pat00162
은
Figure 112019007167263-pat00163
번째 순차의 타원들 중
Figure 112019007167263-pat00164
번째까지 생성된 컨벡스 헐의 꼭지점을 구성하지 않는 타원의 쌍
Figure 112019007167263-pat00165
의 집합을 의미할 수 있다.
Figure 112019007167263-pat00166
은 타원에 접한 벽이 모두 추정된 타원으로 k를 k+1로 업데이트 할 수 있다.
두 번째 방법은, 공간 추정 장치(300)는 만약
Figure 112019007167263-pat00167
이면 즉, 모든 타원이 꼭지점을 구성하는 점을 포함하는 경우 업데이트 가능한 타원이 없다고 판단할 수 있다. 공간 추정 장치(300)는 업데이트 가능한 타원이 없다고 판단한 경우
Figure 112019007167263-pat00168
의 모든 점에 대해 접선의 기울기를 수학식 19를 통해 구할 수 있다.
Figure 112019007167263-pat00169

Figure 112020086599610-pat00239
는 i번째 순차에서 현재 컨벡스 헐을 구성하는 모든 꼭지점들의 접선,
Figure 112020086599610-pat00240
는꼭지점
Figure 112020086599610-pat00241
의 접선,
Figure 112020086599610-pat00242
는 추정한 공간의 집합,
Figure 112020086599610-pat00243
는 꼭지점
Figure 112020086599610-pat00244
를 포함하는 타원의 코닉 매트릭스,
Figure 112020086599610-pat00245
은
Figure 112020086599610-pat00246
번째 순차에서 방 내부의 꼭지점,
Figure 112020086599610-pat00247
는 방 내부에 존재하는 꼭지점 집합
Figure 112020086599610-pat00248
의 원소,
Figure 112020086599610-pat00249
는 복수의 마이크로폰(200), 음원 장치(100), 및 반사파 경로 거리의 쌍,
Figure 112020086599610-pat00250
는 i 번째 순차에서의 타원의 집합을 의미할 수 있다.
Figure 112019007167263-pat00170
는 꼭지점
Figure 112019007167263-pat00171
를 포함하는 타원
Figure 112019007167263-pat00172
의 conic 매트릭스일 수 있다. 이러한 경우
Figure 112019007167263-pat00173
에 의한 타원들에 접한 모든 벽을 추정할 수 있으므로 공간 추정 장치(300)는 모든
Figure 112019007167263-pat00174
에 대해 k를 k+1로 업데이트할 수 있다.
즉, N의 집합의 원소가 없다는 것은, 모든 마이크로폰
Figure 112019007167263-pat00175
, 음원
Figure 112019007167263-pat00176
로 이루어진 타원이
Figure 112019007167263-pat00177
을 구성하는데 사용되는 것일 수 있다. 따라서, 공간 추정 장치(300)는 수학식 18로는 타원에 접한 모든 접선을 판별하지 못할 수 있다.
공간 추정 장치(300)는 타원에 접한 모든 접선을 판별하기 위하여 수학식 19를 이용해 꼭지점
Figure 112019007167263-pat00178
의 모든 점에서 접선을 구할 수 있다. 공간 추정 장치(300)는 구한 접선들이 Quality value로 공간을 구성하는 벽인지 판별하여 Vin에 접한 모든 벽을 구할 수 있다.
공간 추정 장치(300)는
Figure 112019007167263-pat00179
에 접한 모든 벽을 구했으로, 모든
Figure 112019007167263-pat00180
쌍에 대해 k+1로 업데이트가 가능할 수 있다. 그 이유는, 공간 추정 장치(300)가 벽 외부의 꼭지점들을 제거하여도 무방하기 때문일 수 있다.
도 20 내지 도 23을 참조하면, 공간 추정 장치(300)는 타원들에 대해 순차적으로 k+1로 업데이트 할 수 있다. 즉, 도 20에서 제2 타원(1420)이 크기가 변화한 것을 확인할 수 있다. 도 21에서 제2 타원(1420)의 그래프인 r2를 보면, 반사파 경로 거리 k 값이 k=2로 업데이트 된 것을 확인할 수 있다.
같은 방법으로 도 22에서 제1 타원(1410), 제3 타원(1430), 및 제4 타원(1440)이 크기가 변화한 것을 확인할 수 있다. 도 23에서 제1 타원(1410), 제3 타원(1430), 및 제4 타원(1440)의 그래프인 r1, r3, 및 r4를 보면 반사파 경로 거리 k 값이 k=2로 업데이트 된 것을 확인할 수 있다.
도 24 및 도 25를 참조하면, 공간 추정 장치(300)는
Figure 112019007167263-pat00181
에서 진행가능한 타원
Figure 112019007167263-pat00182
으로 판단할 수 있다. 공간 추정 장치(300)는
Figure 112019007167263-pat00183
으로 판단한 경우 다음 순차인
Figure 112019007167263-pat00184
에서 컨벡스 헐의 꼭지점
Figure 112019007167263-pat00185
의 모든 점에서의 접선을 수학식 19로 구하여 마지막 벽
Figure 112019007167263-pat00186
를 추정할 수 있다.
도 26을 참조하면, 공간 추정 장치(300)가 k의 순차를 진행할수록 타원들에 의한 컨벡스 헐의 영역은 점차 증가할 수 있다. 공간 추정 장치(300)는 k에 의한 순차적인 알고리즘을 계속 진행하므로 진행 알고리즘을 끝내기 위한 방법이 필요할 수 있다.
도 26에서 공간 추정 장치(300)가 추정한 벽(w1, w2, w3, 및 w4)로 이루어진 공간인
Figure 112019007167263-pat00187
내부에 더 이상 컨벡스 헐의 꼭지점
Figure 112019007167263-pat00188
이 존재하지 않는 것을 알 수 있다. 공간의 내부에 컨벡스 헐의 꼭지점이 존재하는 않는 경우 더 이상 추정될 수 있는 벽이 없다는 의미일 수 있다. 추정될 벽이 없다는 것은 공간의 추정이 모두 끝난 것을 의미할 수 있다.
따라서, 공간 추정 장치(300)는 k를 k+1로 업데이트하는 순차적 알고리즘을 종료할 수 있다. 즉, 공간 추정 장치(300)는 수학식 20을 만족하는 경우 공간 추정 알고리즘을 종료할 수 있다.
Figure 112019007167263-pat00189
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.

Claims (22)

  1. 음원(sound source)으로부터 출력된 소리가 벽에 반사되어 복수의 마이크로폰(microphone)에 의해 측정된 반사파들을 수신하는 단계;
    상기 음원의 위치, 상기 복수의 마이크로폰의 위치, 및 상기 반사파들에 기초하여 정의되는 궤적을 모두 포함하는 볼록 다각형의 영역인 제1 컨벡스 헐(convex hull)을 생성하는 단계; 및
    상기 제1 컨벡스 헐의 접선들에 기초하여 상기 음원이 위치하는 공간을 추정하는 단계
    를 포함하는 공간 추정 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 접선들은 상기 제1 컨벡스 헐의 꼭지점을 접점으로 하는 접선인
    공간 추정 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 생성하는 단계는,
    상기 음원의 위치, 상기 복수의 마이크로폰의 위치 및 상기 반사파들에 기초하여 정의되는 궤적인 복수의 타원을 생성하는 단계; 및
    상기 복수의 타원을 모두 포함하는 영역인 상기 제1 컨벡스 헐을 생성하는 단계
    를 포함하는 공간 추정 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 복수의 타원을 생성하는 단계는,
    상기 반사파들이 상기 복수의 마이크로폰 중에서 어느 하나에 의해 각각 측정되는 도래 시간(time of arrival)들을 계산하는 단계;
    상기 도래 시간들에 기초하여 상기 반사파들이 상기 복수의 마이크로폰 중에서 어느 하나에 도달하는 반사 거리들을 계산하는 단계; 및
    상기 복수의 마이크로폰 중에서 어느 하나의 위치 및 상기 음원의 위치를 각각의 초점으로 하고, 상기 음원에서부터 상기 어느 하나의 위치 까지의 반사 거리를 각각의 초점에서의 거리의 합으로 하는 상기 복수의 타원을 생성하는 단계
    를 포함하는 공간 추정 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 복수의 타원을 모두 포함하는 영역인 상기 제1 컨벡스 헐을 생성하는 단계는,
    상기 복수의 타원을 이산화하여 점들로 생성하는 단계; 및
    상기 점들을 모두 포함하는 영역인 상기 제1 컨벡스 헐을 생성하는 단계
    를 포함하는 공간 추정 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 추정하는 단계는,
    상기 제1 컨벡스 헐의 꼭지점을 접점으로 하는 상기 복수의 타원의 공통 접선들을 생성하는 단계;
    상기 공통 접선들에 기초하여 상기 공간을 형성하는 벽을 추정하는 단계; 및
    상기 추정된 벽을 이용하여 상기 공간을 추정하는 단계
    를 포함하는 공간 추정 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 벽을 추정하는 단계는,
    상기 공통 접선들의 각각의 접점에 대해 가상 음원(image source)을 설정하는 단계;
    상기 각각의 접점에 대해 상기 가상 음원의 위치와 상기 각각의 접점 생성의 기초가 된 마이크로폰의 위치의 가상 거리를 계산하는 단계; 및
    상기 음원의 위치와 상기 각각의 접점 생성의 기초가 된 마이크로폰의 위치의 실제 거리 및 상기 가상 거리가 일치하는지 여부에 따라 상기 공통 접선들을 벽으로 추정하는 단계
    를 포함하는 공간 추정 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 공통 접선들을 벽으로 추정하는 단계는,
    상기 가상 거리와 상기 실제 거리가 일치하는지 판단하는 단계; 및
    상기 가상 거리와 상기 실제 거리가 일치하는 경우 상기 공통 접선들을 벽으로 추정하는 단계
    를 포함하는 공간 추정 방법.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 복수의 타원 중에서 상기 제1 컨벡스 헐의 꼭지점을 포함하지 않는 제1 타원을 추출하는 단계;
    상기 제1 타원을 생성하는데 있어서 기초가 된 선행 반사파의 다음 순차로 측정된 후행 반사파에 기초하여 제2 타원을 생성하는 단계; 및
    상기 복수의 타원 중에서 상기 제1 타원을 제외한 나머지 타원들과 상기 제2 타원에 기초하여 제2 컨벡스 헐을 생성하는 단계
    를 더 포함하는 공간 추정 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 컨벡스 헐의 꼭지점들이 상기 공간의 외부에 모두 존재하는지 여부에 따라 상기 공간에 대한 추정을 완료하는 단계
    를 더 포함하는 공간 추정 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 추정을 완료하는 단계는,
    상기 꼭지점들이 모두 상기 공간의 외부에 존재하는지 판단하는 단계;
    상기 꼭지점들이 모두 상기 공간의 외부에 존재하는 경우 상기 공간에 대한 추정을 완료하는 단계
    를 포함하는 공간 추정 방법.
  12. 음원(sound source)으로부터 출력된 소리가 벽에 반사되어 복수의 마이크로폰(microphone)에 의해 측정된 반사파들을 수신하는 수신기; 및
    상기 음원의 위치, 상기 복수의 마이크로폰의 위치, 및 상기 반사파들에 기초하여 정의되는 궤적을 모두 포함하는 볼록 다각형의 영역인 제1 컨벡스 헐(convex hull)을 생성하고,
    상기 제1 컨벡스 헐의 접선들에 기초하여 상기 음원이 위치하는 공간을 추정하는 신호 프로세서
    를 포함하는 공간 추정 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 접선들은 상기 제1 컨벡스 헐의 꼭지점을 접점으로 하는 접선인
    공간 추정 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 신호 프로세서는,
    상기 음원의 위치, 상기 복수의 마이크로폰의 위치 및 상기 반사파들에 기초하여 정의되는 궤적인 복수의 타원을 생성하고,
    상기 복수의 타원을 모두 포함하는 영역인 상기 제1 컨벡스 헐을 생성하는
    공간 추정 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 신호 프로세서는,
    상기 반사파들이 상기 복수의 마이크로폰 중에서 어느 하나에 의해 각각 측정되는 도래 시간(time of arrival)들을 계산하고,
    상기 도래 시간들에 기초하여 상기 반사파들이 상기 복수의 마이크로폰 중에서 어느 하나에 도달하는 반사 거리들을 계산하고,
    상기 복수의 마이크로폰 중에서 어느 하나의 위치 및 상기 음원의 위치를 각각의 초점으로 하고, 상기 음원에서부터 상기 어느 하나의 위치 까지의 반사 거리를 각각의 초점에서의 거리의 합으로 하는 상기 복수의 타원을 생성하는
    공간 추정 장치.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 신호 프로세서는,
    상기 복수의 타원을 이산화하여 점들로 생성하고,
    상기 점들을 모두 포함하는 영역인 상기 제1 컨벡스 헐을 생성하는
    공간 추정 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 신호 프로세서는,
    상기 제1 컨벡스 헐의 꼭지점을 접점으로 하는 상기 복수의 타원의 공통 접선들을 생성하고,
    상기 공통 접선들에 기초하여 상기 공간을 형성하는 벽을 추정하고,
    상기 추정된 벽을 이용하여 상기 공간을 추정하는
    공간 추정 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 신호 프로세서는,
    상기 공통 접선들의 각각의 접점에 대해 가상 음원(image source)을 설정하고,
    상기 각각의 접점에 대해 상기 가상 음원의 위치와 상기 각각의 접점 생성의 기초가 된 마이크로폰의 위치의 가상 거리를 계산하고,
    상기 음원의 위치와 상기 각각의 접점 생성의 기초가 된 마이크로폰의 위치의 실제 거리 및 상기 가상 거리가 일치하는지 여부에 따라 상기 공통 접선들을 벽으로 추정하는
    공간 추정 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 신호 프로세서는,
    상기 가상 거리와 상기 실제 거리가 일치하는지 판단하고,
    상기 가상 거리와 상기 실제 거리가 일치하는 경우 상기 공통 접선들을 벽으로 추정하는
    공간 추정 장치.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 신호 프로세서는,
    상기 복수의 타원 중에서 상기 제1 컨벡스 헐의 꼭지점을 포함하지 않는 제1 타원을 추출하고,
    상기 제1 타원을 생성하는데 있어서 기초가 된 선행 반사파의 다음 순차로 측정된 후행 반사파에 기초하여 제2 타원을 생성하고,
    상기 복수의 타원 중에서 상기 제1 타원을 제외한 나머지 타원들과 상기 제2 타원에 기초하여 제2 컨벡스 헐을 생성하는
    공간 추정 장치.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 신호 프로세서는,
    상기 제2 컨벡스 헐의 꼭지점들이 상기 공간의 외부에 모두 존재하는지 여부에 따라 상기 공간에 대한 추정을 완료하는
    공간 추정 장치.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 신호 프로세서는,
    상기 꼭지점들이 모두 상기 공간의 외부에 존재하는지 판단하고,
    상기 꼭지점들이 모두 상기 공간의 외부에 존재하는 경우 상기 공간에 대한 추정을 완료하는
    공간 추정 장치.
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