KR102615750B1 - 비접촉 소음제거 헤드폰 - Google Patents
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Abstract
외부로부터 개방된 공간으로 유입된 소음을 제거하는 비접촉 소음제거 헤드폰이 제공된다. 상기 헤드폰은 헤드폰 착용 시 외부에 위치하여, 피드백 신호 및 피드백 간섭 신호에 의해 오염된 1차 소음신호를 입력받는 제1마이크 및 제3마이크, 오염된 신호에서 피드백 신호 및 피드백 간섭 신호를 제거하고 추출한 상기 1차 소음신호를 주파수 대역 별로 필터 특성과 위상 및 진폭을 제어하여 역위상 소음제어 신호를 생성하고 이를 스피커로 출력하는 제1처리부 및 제4처리부, 헤드폰 착용 시 안쪽에 위치하여, 간섭 신호에 의해 오염된 잔여 소음신호를 입력받는 제2마이크 및 제4마이크, 오염된 신호에서 간섭 신호를 제거하고 추출한 잔여 소음신호를 주 제어기로 전달하는 제3처리부 및 제6처리부, 잔여 소음신호의 에너지 레벨이 최소값이 되도록 주파수 대역별로 필터 특성과 위상 및 진폭을 제어하는 제어 신호를 생성하여 상기 제1처리부 및 제4처리부로 전달하는 주 제어기를 포함하여, 비접촉 형태로 착용한 헤드폰과 귀 사이에 존재하는 소음제거 공간으로 유입된 소음을 효과적으로 제거할 수 있다.
Description
본 발명은 소음 제거 기능이 구비된 헤드폰 장치 및 이에 적용되는 소음 제거 방법에 관한 것으로서, 상세하게는, 귀에 밀착되지 않는 비접촉 형태의 헤드폰에 주변 환경에서 발생된 소음이 공기를 매질로 하여 귀에 전달되는 경우, 마이크를 통해 입력되는 소음신호를 기반으로 역위상 소음제어 신호를 생성하여, 이들 소음이 상호 제거될 수 있도록 하는 소음제거 방법 및 이 기능이 구현된 헤드폰 장치에 관한 것이다.
주변 환경에서 발생된 소음의 영향을 감소시키면서 음향을 출력할 수 있는 여러 기술이 개발되고 있다. 이러한 소음제거 기술은 이어폰이나 헤드폰 등의 음향 출력 장치에 적용되어, 외부로부터 유입되는 소음을 효과적으로 제거함과 동시에 소음제거 과정에서 발생되는 음향의 손실을 최소화하는 것을 큰 과제로 한다.
종래의 소음제거 기술은 제거 대상이 되는 소음신호와 위상이 180도 차이가 나고, 크기가 동일한 역위상 소음제어 신호(안티 노이즈, Anti-Noise)를 생성하여, 원래의 소음신호에 중첩시킴으로써 소음을 제거하는 방식이며, 이를 능동 소음제어(ANC, Active Noise Control) 기술이라 부른다.
능동 소음제어 기술을 적용한 일반적인 소음제거 헤드폰은, 귀에 밀착하여 착용함으로써, 역위상 소음제어 신호를 생성하기 위한 기초 신호가 되는 소음신호는 공기중으로 전파된 소음을 입력받지만, 헤드폰 기구물을 통과하여 사용자의 귀 내부로 유입되는 소음은, 주파수 응답특성과 위상, 진폭 등에 있어서 차이가 있으며, 이 차이를 보상하여 귀 내부로 유입된 소음을 제거하는 방식이다.
이러한 방식을 적용하는 대부분의 소음제거 이어폰 또는 헤드폰은 귀에 밀착하여 착용함으로써, 소리가 새어 나가지 않도록 밀폐해야 제대로 된 성능을 발휘할 수 있으며, 밀폐의 정도가 약할 때, 소음제거 성능은 급격하게 떨어지는 치명적인 문제점을 안고 있다.
아울러 이어폰 또는 헤드폰을 밀착하여 착용함으로써 공기의 흐름을 막아 각종 이비인후과 질환을 야기시키며, 이에 더해 외부의 음향학적 상황 인지를 어렵게 만들어 안전상의 문제를 야기하기도 한다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 귀에 밀착하여 착용하지 않는 비접촉 착용 상태의 헤드폰으로 입력되는 주변 소음에 의한 영향을 감소시키는 방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 헤드폰은, 헤드폰 착용 시 외부에 위치하여, 소음원으로부터 공기를 매질로 하여 전파되는 1차 소음(primary noise)에, 피드백 신호와, 피드백 간섭 신호가 더해진 1차 입력신호를 입력받는 제1마이크; 상기 1차 입력신호에서 피드백 신호와 피드백 간섭 신호를 제거하고 추출된 소음신호를, 주파수 대역별로 분리하여 필터의 특성 및 위상과 진폭을 제어하여 생성된 역위상 소음제어 신호를, 스피커로 출력하는 제1처리부; 헤드폰 착용 시 안쪽에 위치하여, 상기 역위상 소음제어 신호를 공기 중으로 출력하는 제1스피커; 헤드폰 착용 시 안쪽에 위치하여, 소음원으로부터 공기를 매질로 하여 전파되는 2차 소음에, 제1스피커로 출력되는 역위상 소음제어 신호와, 간섭 신호가 더해진 2차 입력신호를 입력받는 제2마이크; 상기 역위상 소음제어 신호에 의해 상기 2차 소음의 일부가 소멸되고 남은 잔여 소음신호에서, 간섭 신호를 제거하고 추출한 잔여 소음신호를 디지털 신호로 변환하여 주 제어기로 전송하는 제3처리부; 상기 제1마이크로 입력된 상기 1차 입력신호를 디지털 신호로 변환하여 주 제어기로 전송하는 제2처리부를 포함한다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 헤드폰은, 제1마이크 및 제2마이크 및 제3마이크 및 제4마이크를 통해 입력된 신호들을 분석하고, 1차 소음 추출기 및 2차 소음 추출기 및 다중 대역 능동 소음제어 블록 고유의 동작에 필요한 각종 제어신호를 생성하여 전달하는 주 제어기를 포함한다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 헤드폰은, 헤드폰 착용 시 외부에 위치하여, 소음원으로부터 공기를 매질로 하여 전파되는 3차 소음에, 피드백 신호와, 간섭 신호가 더해진 3차 입력신호를 입력받는 제3마이크; 상기 3차 입력신호에서 피드백 신호와 간섭 신호를 제거하고 추출한 소음신호를, 주파수 대역별로 분리하여 필터의 특성 및 위상과 진폭을 제어하여 생성된 역위상 소음제어 신호를 스피커로 출력하는 제4처리부; 헤드폰 착용 시 안쪽에 위치하여, 상기 역위상 소음제어 신호를 공기 중으로 출력하는 제2스피커; 헤드폰 착용 시 안쪽에 위치하여, 소음원으로부터 공기를 매질로 하여 전파되는 4차 소음에, 제2스피커로 출력되는 역위상 소음제어 신호와, 간섭 신호가 더해진 4차 입력신호를 입력받는 제4마이크; 상기 역위상 소음제어 신호에 의해 상기 4차 소음의 일부가 소멸되고 남은 잔여 소음신호에서, 간섭 신호를 제거하고 추출한 잔여 소음신호를, 디지털 신호로 변환하여 주 제어기로 전송하는 제6처리부; 상기 제3마이크로 입력된 상기 3차 입력신호를 디지털 신호로 변환하여 주 제어기로 전송하는 제5처리부를 포함한다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 제1처리부 및 제4처리부는, 제1마이크 및 제3마이크로 입력된 상기 1차 입력신호 및 3차 입력신호 중에서, 피드백 신호와 피드백 간섭 신호를 제거하여, 원래의 1차 소음 및 3차 소음을 추출하는 1차 소음 추출기; 및 상기 1차 소음 추출기를 통해 추출한 소음신호를, 복수의 주파수 대역으로 분리하여, 각 주파수 대역별로 필터의 특성 및 위상과 진폭을 제어하여, 역위상 소음제어 신호를 생성하는 다중 대역 능동 소음제어 블록을 포함한다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 1차 소음추출기는, 피드백 신호와 피드백 간섭 신호의 각각의 전달 경로상의 전달과정에서 야기되는 신호의 변화를 보상하기 위하여 주 제어기에 의해 제어되는 필터; 및 위상 제어기; 및 진폭 제어기; 및 제3합성기; 및 제4합성기를 포함한다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 다중 대역 능동 소음제어 블록은, 주 제어기의 제어에 의해 복수의 주파수 대역별로 나누어 소음신호를 통과시키는 필터 뱅크; 및 주파수 대역별로 나누어진 소음신호의 위상을 제어하는 위상제어기; 및 주파수 대역별로 나누어진 소음신호의 진폭을 제어하는 진폭제어기; 및 제5합성기; 및 제6합성기를 포함한다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 제3처리부 및 제6처리부는, 제2마이크 및 제4마이크로 입력된 상기 2차 입력신호 및 4차 입력신호 중에서, 간섭 신호를 제거하여, 원래의 2차 소음 및 4차 소음을 추출하는 2차 소음 추출기를 포함한다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 2차 소음 추출기는, 간섭 신호의 전달 경로상의 전달과정에서 야기되는 신호의 변화를 보상하기 위하여 주 제어기에 의해 제어되는 필터; 및 위상 제어기; 및 진폭 제어기; 및 제7합성기; 및 제8합성기를 포함한다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 헤드폰의 소음제거 방법은, 헤드폰 착용 시 제1스피커 및 제2스피커로부터 제1마이크 및 제2마이크 및 제3마이크 및 제4마이크에 이르는 각각의 음향 전달경로의 전달특성을 주 제어기에 의해 추정하는 과정; 소음원으로부터 제1마이크 및 제2마이크 및 제3마이크 및 제4마이크로 각각의 전달경로를 거쳐 소음신호를 입력받는 과정; 주 제어기에 의해, 제1마이크 및 제3마이크를 통해 입력받은 복수의 신호가 합쳐져 오염된 신호에서 교란 신호를 제거하고, 원래의 소음신호를 추출하는 과정; 1차 소음 추출기를 통해 추출된 소음신호를 주 제어기에 의해 주파수 대역별로 분리하여, 각각의 필터 특성과 진폭 및 위상을 제어하여, 역위상 소음제어 신호를 생성하는 과정; 소음원으로부터 유입된 소음신호와, 제1스피커 및 제2스피커로 출력되는 역위상 소음제어 신호가 중첩되어 소음이 제거되는 과정; 상기 역위상 소음제어 신호에 의해, 상기 소음신호의 일부가 소멸되고 남는 잔여 소음신호를, 상기 제2마이크 및 제4마이크로 입력받는 과정; 주 제어기에 의해 제2마이크 및 제4마이크를 통해 입력받은 복수의 신호가 합쳐져 오염된 신호에서, 간섭 신호를 제거하고, 원래의 잔여 소음신호를 추출하는 과정; 잔여 소음신호의 에너지 레벨이 최소값이 되도록, 주 제어기에 의해, 다중 대역 능동 소음제어 블록을 반복적으로 제어하는 과정을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 헤드폰을 귀에 밀착시키지 않고도 주변 환경에서 발생된 소음들이 상호 제거될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 주변 환경에서 발생된 소음이 서로 다른 경로를 거쳐 마이크를 통해 입력되는 경우에 서로 다른 경로를 거쳐 합성되는 소음들이 상호 제거될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 서로 다른 경로를 거쳐 입력되는 소음들이 넓은 주파수 대역에서 상호 제거될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉 상태에서 소음제거 공간을 형성하여 소음을 제거하는 소음제거 헤드폰의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 소음신호를 비롯한 여러 교란 신호들이 전파되는 각각의 전달경로에 대한 전달함수와 각각의 신호들을 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉 상태에서 소음을 제거하기 위한 마이크와 스피커를 구비한 헤드폰에서 소음제거 공간 내 소음을 제거하기 위한 처리 회로의 블록도를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 처리 회로의 블록도상의 상호 전달되는 신호들의 정의와 흐름을 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 좌측 채널 1차 소음 추출기의 세부 구성도를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 우측 채널 1차 소음 추출기의 세부 구성도를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 좌측 채널 다중 대역 능동 소음제어 블록의 세부 구성도를 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 우측 채널 다중 대역 능동 소음제어 블록의 세부 구성도를 도시한 것이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 좌측 채널 2차 소음 추출기의 세부 구성도를 도시한 것이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 우측 채널 2차 소음 추출기의 세부 구성도를 도시한 것이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 좌측 채널 전체 시스템의 디지털 영역에서의 구현을 위한 피드백 중화(feedback neutralization) 필터를 포함하는 fx-LMS 알고리즘의 예시를 도시한 것이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 우측 채널 전체 시스템의 디지털 영역에서의 구현을 위한 피드백 중화(feedback neutralization) 필터를 포함하는 fx-LMS 알고리즘의 예시를 도시한 것이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 좌측 채널 전체 시스템의 동작 과정의 예시를 도시한 것이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템의 초기화 과정에서 제1스피커 및 제2스피커로부터 제1마이크 및 제2마이크 및 제3마이크 및 제4마이크에 이르는 각각의 음향 전달경로의 전달특성을 추정하는 과정의 예시를 도시한 것이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 좌측 채널 1차 소음 추출기로 입력된 오염된 신호로부터 1차 소음신호를 추출하는 과정의 예시를 도시한 것이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 좌측 채널 다중 대역 능동 소음제어 블록에서 역위상 소음제어 신호를 생성하는 과정의 예시를 도시한 것이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 대역 능동 소음제어 블록의 필터 특성을 제어하는 상세 과정의 예시를 도시한 것이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 좌측 채널 다중 대역 능동 소음제어 블록의 위상을 제어하는 상세 과정의 예시를 도시한 것이다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 좌측 채널 다중 대역 능동 소음제어 블록의 진폭을 제어하는 상세 과정의 예시를 도시한 것이다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 좌측 채널 2차 소음 추출기로 입력된 오염된 신호로부터 잔여 소음신호를 추출하는 과정의 예시를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 소음신호를 비롯한 여러 교란 신호들이 전파되는 각각의 전달경로에 대한 전달함수와 각각의 신호들을 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉 상태에서 소음을 제거하기 위한 마이크와 스피커를 구비한 헤드폰에서 소음제거 공간 내 소음을 제거하기 위한 처리 회로의 블록도를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 처리 회로의 블록도상의 상호 전달되는 신호들의 정의와 흐름을 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 좌측 채널 1차 소음 추출기의 세부 구성도를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 우측 채널 1차 소음 추출기의 세부 구성도를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 좌측 채널 다중 대역 능동 소음제어 블록의 세부 구성도를 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 우측 채널 다중 대역 능동 소음제어 블록의 세부 구성도를 도시한 것이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 좌측 채널 2차 소음 추출기의 세부 구성도를 도시한 것이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 우측 채널 2차 소음 추출기의 세부 구성도를 도시한 것이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 좌측 채널 전체 시스템의 디지털 영역에서의 구현을 위한 피드백 중화(feedback neutralization) 필터를 포함하는 fx-LMS 알고리즘의 예시를 도시한 것이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 우측 채널 전체 시스템의 디지털 영역에서의 구현을 위한 피드백 중화(feedback neutralization) 필터를 포함하는 fx-LMS 알고리즘의 예시를 도시한 것이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 좌측 채널 전체 시스템의 동작 과정의 예시를 도시한 것이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템의 초기화 과정에서 제1스피커 및 제2스피커로부터 제1마이크 및 제2마이크 및 제3마이크 및 제4마이크에 이르는 각각의 음향 전달경로의 전달특성을 추정하는 과정의 예시를 도시한 것이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 좌측 채널 1차 소음 추출기로 입력된 오염된 신호로부터 1차 소음신호를 추출하는 과정의 예시를 도시한 것이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 좌측 채널 다중 대역 능동 소음제어 블록에서 역위상 소음제어 신호를 생성하는 과정의 예시를 도시한 것이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 대역 능동 소음제어 블록의 필터 특성을 제어하는 상세 과정의 예시를 도시한 것이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 좌측 채널 다중 대역 능동 소음제어 블록의 위상을 제어하는 상세 과정의 예시를 도시한 것이다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 좌측 채널 다중 대역 능동 소음제어 블록의 진폭을 제어하는 상세 과정의 예시를 도시한 것이다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 좌측 채널 2차 소음 추출기로 입력된 오염된 신호로부터 잔여 소음신호를 추출하는 과정의 예시를 도시한 것이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.
또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 비접촉 상태에서 소음제거 공간을 형성하여 소음을 제거하는 소음제거 헤드폰의 개념도로써, 상기 헤드폰은 귀에 직접 닿지 않는 형태를 가지며, 귀와 헤드폰 사이의 개방된 공간은 소음청정 구역(Noise free zone)으로 외부 환경에서 유입된 소음을 제거하는 공간이 된다.
상기 비접촉 소음제거 헤드폰은 제1마이크(200), 제2마이크(220), 제3마이크(300), 제4마이크(320) 및 제1스피커(210), 제2스피커(310)를 포함한다.
피드포워드 능동 소음제어(Feed forward Active noise control) 기술에 기반한 소음제거 기술은 외부의 소음신호(primary noise)를 취득하기 위한 레퍼런스 마이크를 필요로 하며, 이는 좌우 채널의 바깥쪽에 각각 배치되어야 하는 바, 상기 제1마이크(200) 및 제3마이크(300)가 좌우 채널 각각의 레퍼런스 마이크이다.
또한 소음을 제거하기 위한 역위상 소음제어 신호(안티 노이즈, Anti-noise)는 스피커를 통해 소음제거 공간으로 출력되는 바, 상기 제1스피커(210) 및 제2스피커(310)가 좌우 채널의 안쪽에 각각 배치된다.
또한 소음제거 공간에서 소음신호와 역위상 소음제어 신호가 중첩이 되어 소음이 제거되고 남는 잔여 소음신호를 취득하기 위한 에러 마이크를 필요로 하며, 이는 좌우 채널의 안쪽에 각각 배치되어야 하는 바, 상기 제2마이크(220) 및 제4마이크(320)가 좌우 채널 각각의 에러 마이크이다.
따라서, 본 발명에서는 상기 제1마이크(200) 및 제3마이크(300), 제2마이크(220) 및 제4마이크(320)가 구비되고, 상기 제2마이크(220) 및 제4마이크(320) 주변 임의의 지점에 주변 소음에 의한 영향이 상호 제거되도록 하는 처리 회로가 배치되는 일반적인 구조의 헤드폰에 대해서만 설명하기로 한다.
아울러 좌우 채널 각각의 구성요소의 동작이 동일한 경우에는 좌측 채널에 한해 설명하고, 좌우 채널간에 신호를 상호 교란시키는 경우에는 그 관계의 명확성을 위해 좌우 채널 모두에 대하여 설명하기로 한다.
한편, 도 1의 상기 헤드폰은 헬맷에 장착된 형태로 예시되어 있지만 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 형태의 헤드폰으로도 구현될 수 있음은 물론이다.
상기 제1마이크(200)는 상기 헤드폰 착용 시 헤드폰의 외부에 노출되는 위치에 배치되며, 소음원(100)으로부터 발생한 외부 소음(1차 소음, primary noise)을 입력받아, 후술할 처리 회로에 의해 역위상 소음제어 신호의 생성에 이용되며, 생성된 역위상 소음제어 신호는 상기 스피커를 통해 출력된다.
상기 스피커로 출력된 역위상 소음제어 신호에 의해 소음이 제거되고 남는 잔여 소음신호는 제2마이크(220)로 입력되며, 상기 제2마이크(220) 주변 임의의 지점에 주변 소음에 의한 영향이 상호 제거되도록 하는 처리 회로가 배치될 수 있다.
이때, 상기 헤드폰이 귀에 밀착되어 착용하는 형태가 아니기 때문에 상기 제1마이크(200)와 제2마이크(220) 간에는 공기를 매질로 하는 음향 전달 경로가 형성되어 있으므로 제1마이크(200)로 입력된 소음은 제2마이크(220)로도 입력된다.
여기서, 상기 소음원(100)으로부터 제1마이크(200) 및 제2마이크(220)까지의 거리가 다르고, 제1마이크(200) 및 제2마이크(220) 주변의 공간 형태가 다르기에 상기 소음원(100)으로부터 제1마이크(200) 및 제2마이크(220)까지의 음향 전달 경로는 동일하지 않다.
따라서 상기 제1마이크(200)와 제2마이크(220)로 입력된 각각의 소음신호는 연관성(상관관계, correlation)은 매우 크지만 동일하지는 않으며, 상기 제2마이크(220)로 입력된 소음신호를 2차 소음(secondary noise)이라 한다.
상기 제1마이크(200)를 통해 입력된 1차 소음은 서로 다른 음향 전달 경로를 통해 제2마이크(220)로 입력된 2차 소음과 서로 상이할 수 있으며, 이로 인해 상기 1차 소음을 기초로 생성된 역위상 소음제어 신호에 의해 상기 2차 소음이 완전히 제거되지 못하고, 잔여 소음신호가 남게 된다. 이하에서는 도면을 참조하여 잔여 소음신호를 처리하는 과정을 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 소음신호 및 피드백 신호 및 피드백 간섭 신호 및 간섭 신호들이 전파되는 각각의 전달경로에 대한 전달함수와 각각의 신호들을 도시한 것이다. 일반적인 소음제거 헤드폰은 귀에 밀착해서 착용하는 형태이기 때문에 좌우 채널 각각의 스피커에서 좌우 채널 각각의 레퍼런스 마이크 및 에러 마이크로 역위상 소음제어 신호가 전달되지 않거나, 전달되더라도 그 크기가 무시될 수 있을 정도로 작은 경우가 대부분이다.
그러나 본 발명의 실시예에 따른 상기 헤드폰은 귀에 밀착하여 착용하는 형태가 아니기 때문에 상기 제1스피커(210)로부터 제1마이크(200) 및 제3마이크(300) 및 제4마이크(320) 간에는 공기를 매질로 하는 각기 다른 음향 전달 경로가 형성되어 있으며, 이들 각기 다른 음향 전달 경로를 통해 원래의 1차 소음신호와 잔여 소음신호를 오염시키는 경우가 발생하게 된다.
아울러 상기 제2스피커(310)로부터 제1마이크(200) 및 제2마이크(220) 및 제3마이크(300) 간에도 공기를 매질로 하는 각기 다른 음향 전달 경로가 형성되어 있으며, 이들 각기 다른 음향 전달 경로를 통해 원래의 1차 소음신호와 잔여 소음신호를 오염시키는 경우가 발생하게 된다.
도 2에 도시한 바와 같이, 상기 소음원(100)으로부터 상기 제1마이크(200)까지의 음향 전달 경로에는 전달함수 HL1(t)가 존재하게 되고, 소음원(100)에서 발생한 소음신호 Sn(t)는 전달함수 HL1(t)를 통해 S L1 (t)로 변환되어 제1마이크(200)로 입력되며, S L1 (t)를 오염시키는 다른 교란 신호가 없다고 가정할 때, S L1 (t) = HL1(t) * Sn(t)로 정의된다. 여기서 *는 콘볼루션(convolution) 연산자를 의미한다.
상기 소음원(100)으로부터 상기 제2마이크(220)까지의 음향 전달 경로에는 전달함수 HL2(t)가 존재하게 되고, 소음원에서 발생한 소음신호 Sn(t)는 전달함수 HL2(t)를 통해 S L2 (t)로 변환되어 제2마이크(220)로 입력되며, S L2 (t)를 오염시키는 다른 교란 신호가 없다고 가정할 때, S L2 (t) = HL2(t) * Sn(t)로 정의된다.
상기 제1스피커(210)로부터 상기 제2마이크(220)까지의 음향 전달 경로에는 전달함수 HL3(t)가 존재하게 되고, 좌측 채널 역위상 소음제어 신호 S Lan (t)는 제1스피커(210)의 전달함수 Hspk(t) 및 음향 전달 경로의 전달함수 HL3(t)를 통해 S L3 (t)로 변환되어 제2마이크(220)로 입력되며, S L3 (t)를 오염시키는 다른 교란 신호가 없다고 가정할 때, S L3 (t) = [Hspk(t) * S Lan (t)] * HL3(t)로 정의된다.
상기 제1스피커(210)에서 출력되는 좌측 채널 역위상 소음제어 신호는 공기를 매질로 하여 상기 제1마이크(200)로 피드백되며, 제1스피커(210)로부터 제1마이크(200)까지의 음향 전달 경로에는 전달함수 HL4(t)가 존재하게 된다. 좌측 채널 역위상 소음제어 신호 S Lan (t)는 제1스피커(210)의 전달함수 Hspk(t) 및 음향 전달 경로의 전달함수 HL4(t)를 통해 S L4 (t)로 변환되어 제1마이크(200)로 입력되며, S L4 (t)를 오염시키는 다른 교란 신호가 없다고 가정할 때, S L4 (t) = [Hspk(t) * S Lan (t)] * HL4(t)로 정의된다. 좌측 채널 피드백 신호 S L4 (t)는 상기 1차 소음 S L1 (t)에 더해져 제1마이크(200)로 입력되며, 1차 소음 S L1 (t)를 오염시키게 된다.
상기 소음원(100)으로부터 상기 제3마이크(300)까지의 음향 전달 경로에는 전달함수 HR1(t)가 존재하게 되고, 소음원(100)에서 발생한 소음신호 Sn(t)는 전달함수 HR1(t)를 통해 S R1 (t)로 변환되어 제3마이크(300)로 입력되며, S R1 (t)를 오염시키는 다른 교란 신호가 없다고 가정할 때, S R1 (t) = HR1(t) * Sn(t)로 정의된다.
상기 소음원(100)으로부터 상기 제4마이크(320)까지의 음향 전달 경로에는 전달함수 HR2(t)가 존재하게 되고, 소음원(100)에서 발생한 소음신호 Sn(t)는 전달함수 HR2(t)를 통해 S R2 (t)로 변환되어 제4마이크(320)로 입력되며, S R2 (t)를 오염시키는 다른 교란 신호가 없다고 가정할 때, S R2 (t) = HR2(t) * Sn(t)로 정의된다.
상기 제2스피커(310)로부터 상기 제4마이크(320)까지의 음향 전달 경로에는 전달함수 HR3(t)가 존재하게 되고, 우측 채널 역위상 소음제어 신호 S Ran (t)는 제2스피커(310)의 전달함수 Hspk(t) 및 음향 전달 경로의 전달함수 HR3(t)를 통해 S R3 (t)로 변환되어 제4마이크(320)로 입력되며, S R3 (t)를 오염시키는 다른 교란 신호가 없다고 가정할 때, S R3 (t) = [Hspk(t) * S Ran (t)] * HR3(t)로 정의된다.
상기 제2스피커(310)에서 출력되는 우측 채널 역위상 소음제어 신호는 공기를 매질로 하여 상기 제3마이크(300)로 피드백되며, 제2스피커(310)로부터 제3마이크(300)까지의 음향 전달 경로에는 전달함수 HR4(t)가 존재하게 된다. 우측 채널 역위상 소음제어 신호 S Ran (t)는 제2스피커(310)의 전달함수 Hspk(t) 및 음향 전달 경로의 전달함수 HR4(t)를 통해 S R4 (t)로 변환되어 제3마이크(300)로 입력되며, S R4 (t)를 오염시키는 다른 교란 신호가 없다고 가정할 때, S R4 (t) = [Hspk(t) * S Ran (t)] * HR4(t)로 정의된다. 우측 채널 피드백 신호 S R4 (t)는 상기 1차 소음 S R1 (t)에 더해져 제3마이크(300)로 입력되며, 1차 소음 S R1 (t)를 오염시키게 된다.
상기 제1스피커(210)에서 출력되는 좌측 채널 역위상 소음제어 신호는 공기를 매질로 하여 상기 제3마이크(300)로도 전달되며, 제1스피커(210)로부터 제3마이크(300)까지의 음향 전달 경로에는 전달함수 HLR2(t)가 존재하게 된다. 좌측 채널 역위상 소음제어 신호 S Lan (t)는 제1스피커(210)의 전달함수 Hspk(t) 및 음향 전달 경로의 전달함수 HLR2(t)를 통해 S LR2 (t)로 변환되어 제3마이크(300)로 입력되며, S LR2 (t)를 오염시키는 다른 교란 신호가 없다고 가정할 때, S LR2 (t) = [Hspk(t) * S Lan (t)] * HLR2(t)로 정의된다. 좌측 채널 피드백 간섭 신호인 S LR2 (t)는 상기 1차 소음 S R1 (t)에 더해져 제3마이크(300)로 입력되며, 1차 소음 S R1 (t)를 오염시키게 된다.
상기 제1스피커(210)에서 출력되는 좌측 채널 역위상 소음제어 신호는 공기를 매질로 하여 상기 제4마이크(320)로도 전달되며, 제1스피커(210)로부터 제4마이크(320)까지의 음향 전달 경로에는 전달함수 HLR1(t)가 존재하게 된다. 좌측 채널 역위상 소음제어 신호 S Lan (t)는 제1스피커(210)의 전달함수 Hspk(t) 및 음향 전달 경로의 전달함수 HLR1(t)를 통해 S LR1 (t)로 변환되어 제4마이크(320)로 입력되며, S LR1 (t)를 오염시키는 다른 교란 신호가 없다고 가정할 때, S LR1 (t) = [Hspk(t) * S Lan (t)] * HLR1(t)로 정의된다. 좌측 채널 간섭 신호인 S LR1 (t)는 상기 2차 소음 S R2 (t)에 더해져 제4마이크(320)로 입력되며, 잔여 소음신호 S R2 (t) - S R3 (t)를 오염시키게 된다.
상기 제2스피커(310)에서 출력되는 우측 채널 역위상 소음제어 신호는 공기를 매질로 하여 상기 제1마이크(200)로도 전달되며, 제2스피커(310)로부터 제1마이크(200)까지의 음향 전달 경로에는 전달함수 HRL2(t)가 존재하게 된다. 우측 채널 역위상 소음제어 신호 S Ran (t)는 제2스피커(310)의 전달함수 Hspk(t) 및 음향 전달 경로의 전달함수 HRL2(t)를 통해 S RL2 (t)로 변환되어 제1마이크(200)로 입력되며, S RL2 (t)를 오염시키는 다른 교란 신호가 없다고 가정할 때, S RL2 (t) = [Hspk(t) * S Ran (t)] * HRL2(t)로 정의된다. 우측 채널 피드백 간섭 신호인 S RL2 (t)는 상기 1차 소음 S L1 (t)에 더해져 제1마이크(200)로 입력되며, 1차 소음 S L1 (t)를 오염시키게 된다.
상기 제2스피커(310)에서 출력되는 우측 채널 역위상 소음제어 신호는 공기를 매질로 하여 상기 제2마이크(220)로도 전달되며, 제2스피커(310)로부터 제2마이크(220)까지의 음향 전달 경로에는 전달함수 HRL1(t)가 존재하게 된다. 우측 채널 역위상 소음제어 신호 S Ran (t)는 제2스피커(310)의 전달함수 Hspk(t) 및 음향 전달 경로의 전달함수 HRL1(t)를 통해 S RL1 (t)로 변환되어 제2마이크(220)로 입력되며, S RL1 (t)를 오염시키는 다른 교란 신호가 없다고 가정할 때, S RL1 (t) = [Hspk(t) * S Ran (t)] * HRL1(t)로 정의된다. 우측 채널 간섭 신호인 S RL1 (t)는 상기 2차 소음 S L2 (t)에 더해져 제2마이크(220)로 입력되며, 잔여 소음신호 S L2 (t) - S L3 (t)를 오염시키게 된다.
상기 제1마이크(200)로 입력되는 신호 S L1 (t) 및 S L4 (t) 및 S RL2 (t)의 합은 제1마이크(200)의 전달함수 Hmic(t)를 거쳐 S Lref (t)로 변환되어 좌측 채널 능동 소음제어 모듈(2000)로 전달된다.
상기 제2마이크(220)로 입력되는 S L2 (t) 및 S L3 (t) 및 S RL1 (t)의 합은 제2마이크(220)의 전달함수 Hmic(t)를 거쳐 S Lerr (t)로 변환되어 좌측 채널 능동 소음제어 모듈(2000)로 전달된다.
상기 제3마이크(300)로 입력되는 S R1 (t) 및 S R4 (t) 및 S LR2 (t)의 합은 제3마이크(300)의 전달함수 Hmic(t)를 거쳐 S Rref (t)로 변환되어 우측 채널 능동 소음제어 모듈(3000)로 전달된다.
상기 제4마이크(320)로 입력되는 S R2 (t) 및 S R3 (t) 및 S LR1 (t)의 합은 제4마이크(320)의 전달함수 Hmic(t)를 거쳐 S Rerr (t)로 변환되어 우측 채널 능동 소음제어 모듈(3000)로 전달된다.
좌측 채널 역위상 소음제어 신호 S Lan (t)는 제1스피커(210)의 전달함수 Hspk(t)를 거쳐 상기 소음제거 공간으로 출력되며, 우측 채널 역위상 소음제어 신호 S Ran (t)는 제2스피커(310)의 전달함수 Hspk(t)를 거쳐 상기 소음제거 공간으로 출력된다.
상기 음향 전달 경로의 전달함수 중 HL4(t) 및 HRL2(t), HL3(t) 및 HRL1(t), HR4(t) 및 HLR2(t), HR3(t) 및 HLR1(t)는 상기 주 제어기(1000)에 의해 사전에 추정된(estimated) 전달함수를 획득하여야 하며, 추정된 전달함수 H'L4(t) 및 H'RL2(t), H'L3(t) 및 H'RL1(t), H'R4(t) 및 H'LR2(t), H'R3(t) 및 H'LR1(t)를 획득하는 상세 과정은 도 14에 도시하였다.
상기 추정 전달함수를 획득하는 과정은 본 발명의 실시예에 따른 비접촉 소음제거 헤드폰의 동작 초기에 능동 소음제어 과정이 실행되지 않는 오프라인 상태에서 최소 1회 이상 실행되어야 하며, 이후 필요에 따라 능동 소음제어 과정이 실행 중인 온라인 상태에서도 상기 추정 전달함수를 획득하는 과정이 실행될 수 있음은 물론이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 비접촉 상태에서 소음을 제거하기 위한 마이크와 스피커를 구비한 헤드폰에서 주변 소음을 제거하기 위한 처리 회로의 블록도를 도시한 것이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 처리 회로의 블록도상의 상호 전달되는 신호의 정의와 흐름을 도시한 것이다.
좌우 채널 각각 상기 제1마이크(200) 및 제3마이크(300)를 통해 입력된 신호에서, 교란 신호를 제거하고 1차 소음신호를 추출하는 과정과, 상기 제2마이크(220) 및 제4마이크(320)를 통해 입력된 신호에서, 교란 신호를 제거하고 잔여 소음신호를 추출하는 과정만 다르고, 소음을 제거하기 위한 나머지 동작은 동일하므로 좌측 채널을 기준으로 설명한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 제1마이크(200)를 통해 입력된 신호 S Lref (t)는 제1처리부(2100)를 거쳐 역위상 소음제어 신호 S Lan (t)를 생성하여 제1스피커(210)를 통해 출력하며, 상기 제1처리부(2100)는 프리 앰프 Lp(2110), 1차 소음 추출기 L(2120), 다중 대역 능동 소음제어 블록 L(2150), 제1합성기(2180) 및 파워 앰프 L(2190)을 포함한다.
또한 상기 프리 앰프 Lp(2110)를 거쳐 출력된 신호 S' Lref (t)는 제2처리부(2200)를 거쳐 주 제어기(1000)로 입력되며, 상기 제2처리부(2200)는 필터 Lp(2210) 및 A/D 변환기 Lp(2220)를 포함한다.
아울러 상기 제2마이크(220)를 통해 입력된 신호 S Lerr (t)는 제3처리부(2300)를 거쳐 주 제어기(1000)로 입력되며, 상기 제3처리부(2300)는 프리 앰프 Ls(2310), 2차 소음 추출기 Ls(2320), 필터 Ls(2350) 및 A/D 변환기 Ls(2360)를 포함한다.
도 3과 도 4를 참조하면, 상기 제1마이크(200)를 통해 입력된 신호 S Lref (t)는, 1차 소음신호 S L1 (t)에, 제1스피커(210)를 통해 전달된 좌측 채널 역위상 소음제어 신호의 피드백 신호 S L4 (t)와, 제2스피커(310)를 통해 전달된 우측 채널 역위상 소음제어 신호의 피드백 간섭 신호 S RL2 (t)가 더해져 상기 제1마이크(200)의 전달함수 Hmic(t)를 거쳐 전달된 신호이다.
상기 신호 S Lref (t) = Hmic(t) * [ S L1 (t) + S L4 (t) + S RL2 (t) ]로 정의되며, 상기 신호 S Lref (t)는 프리 앰프 Lp(2110)를 거쳐 증폭된 신호 S' Lref (t)가 되어 1차 소음 추출기 L(2120)로 입력된 후, 상기 S L4 (t)와 S RL2 (t) 성분을 제거하고 1차 소음신호 S L1 (t)에 해당하는 S Lex1 (t)를 추출한다. 상기 1차 소음 추출기 L(2120)에서 S Lex1 (t)를 추출하는 세부 블록도는 도 5에 도시하였으며, 상세한 S Lex1 (t) 추출 과정은 도 15에 도시하였다.
상기 1차 소음 추출기 L(2120)에서 출력된 신호 S Lex1 (t)는, 다중 대역 능동 소음제어 블록 L(2150)로 입력되어 역위상 소음제어 신호를 생성하여, 제1합성기(2180)로 입력되며, 상기 제1합성기(2180)는 필요에 따라 상기 역위상 소음제어 신호와 오디오 신호 L을 합성하여, 파워 앰프 L(2190)을 거쳐 증폭된 신호 S Lan (t)를 제1스피커(210)를 통해 출력한다. 상기 다중 대역 능동 소음제어 블록 L(2150)의 세부 블록도는 도 7에 도시하였으며, 역위상 소음제어 신호를 생성하는 과정은 도 16에 도시하였고, 상세한 생성 과정은 도 17 및 도 18 및 도 19에 도시하였다.
도 3에 도시된 상기 제2처리부(2200)는 상기 제1마이크(200)를 통해 입력된 신호의 측정 및 분석을 위하여, 상기 프리 앰프 Lp(2110)를 거쳐 만들어진 신호 S' Lref (t)를 필터 Lp(2210)와 A/D 변환기 Lp(2220)를 거쳐 주 제어기(1000)로 입력한다.
아날로그 신호인 상기 S' Lref (t)는 상기 A/D 변환기 Lp(2220)를 거쳐 디지털 신호로 변환되며, 상기 변환 과정의 필수 단계 중 하나인 샘플링 과정에서 신호가 왜곡되는 에일리어싱(aliasing) 현상이 발생하는 바, 상기 필터 Lp(2210)는 에일리어싱을 방지하는 저역 통과 필터로써 안티 에일리어싱 필터(Anti-aliasing filter)라 한다.
도 3에 도시된 상기 제3처리부(2300)는 상기 제2마이크(220)를 통해 입력된 신호의 측정 및 분석을 위하여, 상기 프리 앰프 Ls(2310)를 거쳐 만들어진 신호 S' Lerr (t)를 2차 소음 추출기 Ls(2320)와 필터 Ls(2350) 및 A/D 변환기 Ls(2360)를 거쳐 주 제어기(1000)로 입력하며, 여기서 필터 Ls(2350)와 A/D 변환기 Ls(2360)는 상기 제2처리부(2200)의 필터 Lp(2210) 및 A/D 변환기 Lp(2220)와 동일한 역할을 수행한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 제2마이크(220)를 통해 입력된 신호 S Lerr (t)는, 2차 소음신호 S L2 (t)에, 제1스피커(210)를 통해 출력된 좌측 채널 역위상 소음제어 신호 S L3 (t)와, 제2스피커(310)를 통해 전달된 우측 채널 역위상 소음제어 신호의 간섭 신호 S RL1 (t)가 더해져 상기 제2마이크(220)의 전달함수 Hmic(t)를 거쳐 전달된 신호이다.
상기 신호 S Lerr (t) = Hmic(t) * [ S L2 (t) - S L3 (t) + S RL1 (t) ]로 정의되며, 상기 역위상 소음제어 신호 S L3 (t)는 2차 소음신호 S L2 (t)와 위상이 반대인 신호이므로 이 두 신호는 상기 소음제거 공간에서 중첩되어 상호 제거되고, 제거되지 못한 잔여 소음신호만 남게 되며, 상기 역위상 소음제어 신호 S L3 (t)는 2차 소음신호 S L2 (t)와 위상이 반대인 신호이므로 잔여 소음신호는 S L2 (t) - S L3 (t)로 표현될 수 있다.
그러므로 상기 S Lerr (t)는 상기 잔여 소음신호에 우측 채널 간섭 신호 S RL1 (t)가 더해진 신호로써, 프리 앰프 Ls(2310)를 거쳐 증폭된 신호 S' Lerr (t)는 2차 소음 추출기 Ls(2320)로 입력된 후, 상기 S RL1 (t) 성분을 제거하고 잔여 소음신호 S L2 (t) - S L3 (t)에 해당하는 S Lex2 (t)를 추출한다.
추출된 상기 잔여 소음신호 S Lex2 (t)는 필터 Ls(2350)와 A/D 변환기 Ls(2360)를 거쳐 주 제어기(1000)로 입력되며, 상기 주 제어기(1000)는 잔여 소음신호 S Lex2 (t)의 에너지 레벨이 최소값이 되도록 상기 제1처리부(2100)의 1차 소음 추출기 L(2120)과 다중 대역 능동 소음제어 블록 L(2150)을 지속적으로 제어하여 소음제거 성능을 최적화시킨다. 상기 2차 소음 추출기 Ls(2320)에서 S Lex2 (t)를 추출하는 세부 블록도는 도 9에 도시하였으며, 상세한 S Lex2 (t) 추출 과정은 도 20에 도시하였다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 좌측 채널 1차 소음 추출기 L(2120)의 세부 구성도를 도시한 것이다. 상기 제1마이크(200)를 통해 입력된 신호 S Lref (t)는, 상기 제1스피커(210)에서 출력되는 좌측 채널 역위상 소음제어 신호의 피드백 신호 S L4 (t) 및, 상기 제2스피커(310)에서 출력되는 우측 채널 역위상 소음제어 신호의 피드백 간섭 신호 S RL2 (t)에 의해, 상기 1차 소음신호 S L1 (t)가 오염된 것이므로 S L1 (t)를 오염시킨 두 교란 신호를 제거하여야 하며, 상기 1차 소음 추출기 L(2120)에서 이 역할을 수행한다.
2개의 교란 신호를 제거하여 추출한 1차 소음신호 S L1 (t) ?? S' Lref (t) - S L4 (t) - S RL2 (t)로 정의할 수 있으며, 상기 프리 앰프 Lp(2110)를 거쳐 증폭된 S Lref (t)는 S' Lref (t)로 변환되어 상기 1차 소음 추출기 L(2120)로 입력된다.
아울러 상기 제1스피커(210)로부터 제1마이크(200)까지의 전달함수 HL4(t)를 거쳐 전달되는 좌측 채널 피드백 신호 S L4 (t)는 상기 좌측 채널 역위상 소음제어 신호 S Lan (t)로부터 유도되며; 도 4에 빨간색 점선으로 도시하였으며, 상기 1차 소음 추출기 L(2120)에 포함된 필터 Le1(2130) 및 위상제어기 Le1(2132) 및 진폭제어기 Le1(2134)를 거쳐 S L4 (t)를 모사한 S' L4 (t)를 생성한다.
여기서 상기 필터 Le1(2130) 및 위상제어기 Le1(2132) 및 진폭제어기 Le1(2134)은 추정 전달함수 H'L4(t)를 모사하는 역할을 수행하며, 상세하게는 필터 Le1(2130)으로 하여금 상기 추정 전달함수 H'L4(t)의 주파수 응답특성을 모사하도록 주 제어기(1000)에 의해 필터의 특성을 제어하며, 위상제어기 Le1(2132)으로 하여금 추정 전달함수 H'L4(t)의 위상 응답특성을 모사하도록 주 제어기(1000)에 의해 위상을 제어하고, 진폭제어기 Le1(2134)으로 하여금 전달함수 H'L4(t)의 진폭 응답특성을 모사하도록 주 제어기(1000)에 의해 진폭을 제어한다.
따라서 상기 주 제어기(1000)는 상기 신호 S' L4 (t) 생성 과정 이전에, 추정 전달함수 H'L4(t)를 획득하는 과정에서 확보한 주파수 응답특성 및 위상 응답특성 및 진폭 응답특성에 상응하는, 상기 필터 Le1(2130)의 필터 특성을 제어하기 위한 필터 제어신호 및 상기 위상제어기 Le1(2132)의 위상을 제어하기 위한 위상 제어신호 및 상기 진폭제어기 Le1(2134)의 진폭을 제어하기 위한 진폭 제어신호를 상기 1차 소음 추출기 L(2120)로 전달해야 한다.
또한 상기 제2스피커(310)로부터 제1마이크(200)까지의 전달함수 HRL2(t)를 거쳐 전달되는 우측 채널 피드백 간섭 신호 S RL2 (t)는 상기 우측 채널 역위상 소음제어 신호 S Ran (t)로부터 유도되며; 도 4에 빨간색 파선으로 도시하였으며, 상기 1차 소음 추출기 L(2120)에 포함된 필터 Le2(2140) 및 위상제어기 Le2(2142) 및 진폭제어기 Le2(2144)를 거쳐 S RL2 (t)를 모사한 S' RL2 (t)를 생성한다.
여기서 상기 필터 Le2(2140) 및 위상제어기 Le2(2142) 및 진폭제어기 Le2(2144)은 추정 전달함수 H'RL2(t)를 모사하는 역할을 수행하며, 상세하게는 필터 Le2(2140)로 하여금 상기 추정 전달함수 H'RL2(t)의 주파수 응답특성을 모사하도록 주 제어기(1000)에 의해 필터의 특성을 제어하며, 위상제어기 Le2(2142)로 하여금 추정 전달함수 H'RL2(t)의 위상 응답특성을 모사하도록 주 제어기(1000)에 의해 위상을 제어하고, 진폭제어기 Le2(2144)로 하여금 전달함수 H'RL2(t)의 진폭 응답특성을 모사하도록 주 제어기(1000)에 의해 진폭을 제어한다.
따라서 상기 주 제어기(1000)는 상기 신호 S' RL2 (t) 생성 과정 이전에, 추정 전달함수 H'RL2(t)를 획득하는 과정에서 확보한 주파수 응답특성 및 위상 응답특성 및 진폭 응답특성에 상응하는, 상기 필터 Le2(2140)에 대한 필터 특성을 제어하기 위한 필터 제어신호 및 상기 위상제어기 Le2(2142)에 대한 위상을 제어하기 위한 위상 제어신호 및 상기 진폭제어기 Le2(2144)에 대한 진폭을 제어하기 위한 진폭 제어신호를 상기 1차 소음 추출기 L(2120)로 전달해야 한다.
상기 3개의 신호 S' Lref (t) 및 S' L4 (t) 및 S' RL2 (t)는 1차 소음 추출기 L(2120)에 포함된 제3합성기(2122)로 입력되며, 상기 제3합성기(2122)를 거쳐 출력되는 신호 S Lex1 (t) = S' Lref (t) - S' L4 (t) - S' RL2 (t)로 정의되며, S Lex1 (t) ?? S L1 (t)이 되고, 이에 대한 상세 과정은 도 15에 도시되어 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 우측 채널 1차 소음 추출기 R(3120)의 세부 구성도를 도시한 것이며, 과정은 상기 좌측 채널 1차 소음 추출기 L(2120)과 동일하다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 좌측 채널 다중 대역 능동 소음제어 블록 L(2150)의 세부 구성도를 도시한 것으로, 상기 다중 대역 능동 소음제어 블록 L(2150)은 n개의 필터 Lf1, Lf2, ... ,Lfn으로 구성된 필터 뱅크(2155); 및 n개의 위상 제어요소 Lpc1, Lpc2, ... ,Lpcn으로 구성된 위상 제어기(2160); 및 n개의 진폭 제어요소 Lgc1, Lgc2, ... ,Lgcn으로 구성된 진폭 제어기(2165); 및 제5합성기(2170)를 포함하고, 여기서 첨자 n은 주파수 대역의 수를 의미한다.
상기 필터 뱅크(2155)는 주 제어기(1000)의 대역 선택 제어신호에 기반하여 소음신호 S Lex1 (t)를 복수의 주파수 대역으로 분리한다. 상기 1차 소음은 다수의 노이즈 소스(noise source)들에 의해 중첩되어 광대역 특성을 나타내기 때문에, 특정 주파수 대역에서 소음제거를 위해 최적화된 역위상 소음제어 신호가 다른 주파수 대역에서까지 소음제거를 위해 최적화된 것은 아니다. 특히 1KHz 이상의 고주파 대역에서는 오히려 소음을 증가시키는 오류를 발생시키기도 한다.
따라서, 상기 필터 뱅크(2155)는 전체 주파수 대역을 복수의 주파수 대역으로 세분화하여 각각의 주파수 대역별로 최적화된 필터 특성 및 위상 및 진폭 제어를 위하여, 상기 1차 소음을 상기 주 제어기(1000)에서 생성하여 전달한 제어신호에 기반하여 복수의 주파수 대역별로 분리시킨다. 이를 위하여 상기 필터 뱅크(2155)는 제1 내지 제n 주파수 대역의 저역 통과 필터 및 대역 통과 필터로 이루어져 있고, 상기 주 제어기(1000)의 제어신호를 기초로 상기 제1 필터부터 제n 필터까지 순차적으로 선택할 수 있다.
상기 1차 소음 추출기 L(2120)에서 출력된 신호 S Lex1 (t)는 상기 1차 소음신호 S L1 (t)와 매우 유사하며, 상기 소음신호 S Lex1 (t)를 이용하여 좌측 채널의 역위상 소음제어 신호를 생성한다.
다중 대역 능동 소음제어 블록 L(2150)에 포함된 상기 필터 뱅크(2155) 및 위상 제어기(2160) 및 진폭 제어기(2165)는 주 제어기(1000)에 의해 각각의 주파수 대역별로 각각의 필터 특성 및 위상 및 진폭을 제어하여 상기 역위상 소음제어 신호를 생성하고, 이렇게 각각의 주파수 대역별로 생성된 역위상 소음제어 신호는 상기 제5합성기(2170)를 거쳐 모든 주파수 대역에 걸쳐 좌측 채널 역위상 소음제어 신호를 합성한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 좌측 채널 다중 대역 능동 소음제어 블록 L(2150)의 상세한 과정은 도 16에 도시하였으며, 다중 대역 능동 소음제어 블록 L(2150)에 포함된 상기 필터 뱅크(2155)로 상기 1차 소음신호 S Lex1 (t)가 입력되면, 주 제어기(1000)에 의해 첫 번째 주파수 대역의 필터 Lf1을 선택한다.
이어서 상기 선택된 주파수 대역의 필터의 응답특성을 주 제어기(1000)에 의해 제어하고, 상기 선택된 주파수 대역의 위상 제어기의 위상을 주 제어기(1000)에 의해 제어한 후, 상기 선택된 주파수 대역의 진폭 제어기의 진폭을 주 제어기(1000)에 의해 제어한다.
이어서 주 제어기(1000)에 의해 다음 주파수 대역의 필터를 선택하고, 마지막 주파수 대역에 이르기까지 각각의 주파수 대역별로 상기 필터의 응답특성과 위상 제어기의 위상과 진폭 제어기의 진폭을 주 제어기(1000)에 의해 반복하여 제어한다. 이 과정에서 상기 주 제어기(1000)는 대역 선택 신호 및 필터 특성 제어신호 및 위상 제어신호 및 진폭 제어신호를 생성하여 상기 다중 대역 능동소음 제어 블록 L(2150)에 전달한다.
마지막 주파수 대역을 초과하는 경우 각각의 주파수 대역별로 생성된 역위상 소음제어 신호를 상기 제5합성기(2170)를 통해 합성한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 필터 뱅크(2155)의 각각의 주파수 대역별로 나누어진 필터의 주 제어기(1000)에 의한 상세한 제어 과정은 도 17에 도시하였으며, 주 제어기(1000)에 의해 선택된 주파수 대역의 필터의 통과대역 이득을 주 제어기(1000)에 의해 제어하고, 선택된 필터의 차단 주파수를 주 제어기(1000)에 의해 제어한 후, 선택된 필터의 Q값(Quality factor, 기울기 또는 대역폭)을 주 제어기(1000)에 의해 제어한다. 이 과정에서 상기 주 제어기(1000)는 제2마이크(220)를 통해 입력된 신호 S Lerr (t)에서 추출한 신호 S Lex2 (t)의 에너지 레벨을 계산하여 이 값이 최소값이 되도록 필터의 특성을 제어한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 위상 제어기(2160)의 주 제어기(1000)에 의한 상세한 제어 과정은 도 18에 도시하였으며, 먼저 상기 주 제어기(1000)에 의해 선택된 주파수 대역의 진폭 제어기(2165)의 진폭 값을 주 제어기(1000)에 의해 초기화하고, 주 제어기(1000)에 의해 선택된 주파수 대역의 위상 제어기(2160)의 위상 값을 주 제어기(1000)에 의해 최소 위상 값으로 초기화한다.
상기 제2마이크(220)를 통해 입력된 신호 S Lerr (t)가 상기 2차 소음 추출기 Ls(2320)를 거쳐 추출된 신호 S Lex2 (t)의 에너지 레벨을 주 제어기(1000)에 의해 연산 후 저장하고, 상기 주 제어기(1000)에 의해 위상 값을 증가시키는 위상 제어신호를 상기 위상 제어기(2160)로 전달한다.
마지막 위상 값에 이를 때까지 주 제어기(1000)에 의해 상기 과정을 반복하고, 마지막 위상 값을 초과하는 경우, 주 제어기(1000)에 의해 저장된 상기 에너지 레벨 중 최소 값에 해당하는 위상 값을 분석하여 해당 위상 값을 설정하는 위상 제어신호를 상기 위상 제어기(2160)로 전달한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 진폭 제어기(2165)의 주 제어기(1000)에 의한 상세한 제어 과정은 도 19에 도시하였으며, 먼저 상기 주 제어기(1000)에 의해 선택된 주파수 대역의 최소 에너지 레벨에 해당하는 위상 값으로 위상 제어기(2160)를 초기화하고, 주 제어기(1000)에 의해 선택된 주파수 대역의 진폭 제어기(2165)를 최소 진폭 값으로 초기화한다.
상기 제2마이크(220)를 통해 입력된 신호 S Lerr (t)가 상기 2차 소음 추출기 Ls(2320)를 거쳐 추출된 신호 S Lex2 (t)의 에너지 레벨을 주 제어기(1000)에 의해 연산 후 저장하고, 상기 주 제어기(1000)에 의해 진폭 값을 증가시키는 진폭 제어신호를 상기 진폭 제어기(2165)로 전달한다.
마지막 진폭 값에 이를 때까지 주 제어기(1000)에 의해 상기 과정을 반복하고, 마지막 진폭 값을 초과하는 경우, 주 제어기(1000)에 의해 저장된 상기 에너지 레벨 중 최소 값에 해당하는 진폭 값을 분석하여 해당 진폭 값을 설정하는 진폭 제어신호를 상기 진폭 제어기(2165)로 전달한다.
이렇게 주 제어기(1000)에 의해, 제2마이크(220)를 통해 입력되는 잔여 소음신호 S L2 (t) - S L3 (t)가 최소값이 되도록, 좌측 채널 다중 대역 능동 소음제어 블록 L(2150)에 포함된, 필터 뱅크(2155) 및 위상 제어기(2160) 및 진폭 제어기(2165)를 각각의 주파수 대역별로 나누어 제어하는 과정을 거쳐, 최적의 역위상 소음제어 신호를 생성하고, 제5합성기(2170)를 거쳐 제1스피커(210)로 출력할 역위상 소음제어 신호를 합성하도록 반복적으로 제어를 실행한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 우측 채널 다중 대역 능동 소음제어 블록 R(3150)의 세부 구성도를 도시한 것으로, 과정은 상기 좌측 채널 다중 대역 능동 소음제어 블록 L(2150)과 동일하다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 좌측 채널 2차 소음 추출기 L(2320)의 세부 구성도를 도시한 것으로, 상기 제2마이크(220)를 통해 입력된 잔여 소음신호 S Lerr (t)는, 상기 제2스피커(310)에서 출력되는 우측 채널 역위상 소음제어 신호의 간섭 신호 S RL1 (t)에 의해, 상기 2차 소음신호 S L2 (t)와, 상기 제1스피커(210)를 통해 출력된 좌측 채널 역위상 소음제어 신호 S L3 (t)가 중첩되어, 상호 제거되고 남은 잔여 소음신호가 오염된 것이므로, 상기 잔여 소음신호를 오염시킨 교란 신호를 제거하여야 하며, 상기 2차 소음 추출기 Ls(2320)에서 이 역할을 수행한다.
교란 신호를 제거하여 추출한 잔여 소음신호 S L2 (t) - S L3 (t) = S Lerr (t) - S RL1 (t)로 정의할 수 있으며, 상기 프리 앰프 Ls(2310)를 거쳐 증폭된 S Lerr (t)는 S' Lerr (t)로 변환되어 상기 2차 소음 추출기 Ls(2320)로 입력된다.
여기에서 상기 제2스피커(310)로부터 제2마이크(220)까지의 전달함수 HRL1(t)를 거쳐 전달되는 우측 채널 간섭 신호 S RL1 (t)는 상기 우측 채널 역위상 소음제어 신호 S Ran (t)로부터 유도되며; 도 4에 빨간색 파선으로 도시하였으며, 상기 2차 소음 추출기 Ls(2320)에 포함된 필터 Lse(2330) 및 위상제어기 Lse(2332) 및 진폭제어기 Lse(2334)를 거쳐 S RL1 (t)를 모사한 S' RL1 (t)를 생성한다.
여기서 상기 필터 Lse(2330) 및 위상제어기 Lse(2332) 및 진폭제어기 Lse(2334)는 추정 전달함수 H'RL1(t)를 모사하는 역할을 수행하며, 상세하게는 필터 Lse(2330)로 하여금 상기 추정 전달함수 H'RL1(t)의 주파수 응답특성을 모사하도록 주 제어기(1000)에 의해 필터의 특성을 제어하며, 위상제어기 Lse(2332)로 하여금 추정 전달함수 H'RL1(t)의 위상 응답특성을 모사하도록 주 제어기(1000)에 의해 위상을 제어하고, 진폭제어기 Lse(2334)로 하여금 전달함수 H'RL1(t)의 진폭 응답특성을 모사하도록 주 제어기(1000)에 의해 진폭을 제어한다.
따라서 상기 주 제어기(1000)는 상기 신호 S' RL1 (t) 생성 과정 이전에, 추정 전달함수 H'RL1(t)를 획득하는 과정에서 확보한 주파수 응답특성 및 위상 응답특성 및 진폭 응답특성에 상응하는, 상기 필터 Lse(2330)의 필터 특성을 제어하기 위한 필터 제어신호 및 상기 위상제어기 Lse(2332)의 위상을 제어하기 위한 위상 제어신호 및 상기 진폭제어기 Lse(2334)의 진폭을 제어하기 위한 진폭 제어신호를 상기 2차 소음 추출기 L(2320)로 전달해야 한다.
상기 2개의 신호 S' Lerr (t) 및 S' RL1 (t)는 2차 소음 추출기 Ls(2320)에 포함된 제7합성기(2340)로 입력되며 제7합성기(2340)를 거쳐 출력되는 신호 S Lex2 (t) = S' Lerr (t) - S' RL1 (t)로 정의되며, S Lex2 (t) ?? S L2 (t) - S L3 (t)가 되고, 이에 대한 상세 과정은 도 20에 도시하였다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 우측 채널 2차 소음 추출기 Rs(3320)의 세부 구성도를 도시한 것으로, 과정은 상기 좌측 채널 2차 소음 추출기 Ls(2320)와 동일하다.
도 11과 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 좌측 및 우측 채널 전체 시스템의 디지털 영역에서의 구현을 위한 피드백 중화(feedback neutralization) 필터를 포함하는 fx-LMS 알고리즘의 예시를 도시한 것으로 H^L4(z)와 Z-1은 피드백 중화 필터이며, 이 중 H^L4(z)는 상기 제1스피커(210)로부터 제1마이크(200)에 이르는 피드백 음향 전달 경로의 전달함수 HL4(z)의 추정된 전달함수이다.
H^LR1(z)는 제1스피커(210)로부터 제4마이크(320)에 이르는 음향 전달 경로의 전달함수 HLR1(z)의 추정된 전달함수이며, 좌측 채널 간섭 신호로써 우측 채널 에러 마이크의 입력 신호를 오염시킨다.
H^LR2(z)는 제1스피커(210)로부터 제3마이크(300)에 이르는 음향 전달 경로의 전달함수 HLR2(z)의 추정된 전달함수이며, 좌측 채널 피드백 간섭 신호로써 우측 채널 레퍼런스 마이크의 입력 신호를 오염시킨다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 좌측 채널 전체 시스템의 동작 과정의 예시를 도시한 것으로, 상기 제1마이크(200)를 통해 입력된 신호 S Lref (t)를 프리 앰프 Lp(2110)를 거쳐 증폭한 후, 상기 주 제어기(1000)에 의해 1차 소음 추출기 L(2120)을 거쳐 교란 신호를 제거한 S Lex1 (t)를 추출하고, 상기 주 제어기(1000)에 의해 S Lex1 (t)를 이용하여 다중 대역 능동 소음제어 블록 L(2150)의 각 주파수 대역별 필터 특성 및 위상과 진폭을 제어하여 역위상 소음제어 신호를 생성한 후, 상기 제1합성기(2180)와 파워 앰프 L(2190)을 거쳐 S Lan (t)를 제1스피커(210)로 출력한다.
상기 소음원(100)으로부터 유입된 소음신호 S L2 (t)와, 상기 제1스피커(210)로 출력된 역위상 소음제어 신호 S L3 (t)는 소음제거 공간에서 중첩되어 상호 제거되고 잔여 소음신호가 남게 되는데 상기 잔여 소음신호에, 상기 우측 채널 간섭 신호 S RL1 (t)가 더해져 상기 제2마이크(220)로 입력되어 프리 앰프 Ls(2310)를 거쳐 증폭된 후, 상기 주 제어기(1000)에 의해 2차 소음 추출기 Ls(2320)를 거쳐 교란 신호를 제거한 S Lex2 (t)를 추출하고, 상기 필터 Ls(2350)와 A/D 변환기 Ls(2360)를 거쳐 주 제어기(1000)로 입력된다.
상기 주 제어기(1000)는 입력된 신호 S Lex2 (t)의 에너지 레벨이 최소가 되도록 상기 다중 대역 능동 소음제어 블록 L(2150)의 각 주파수 대역별 필터 특성 및 위상 값과 진폭 값을 반복적으로 제어한다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템의 초기화 과정에서 상기 제1스피커(210) 및 제2스피커(310)로부터 상기 제1마이크(200) 및 제2마이크(220) 및 제3마이크(300) 및 제4마이크(320)에 이르는 각각의 음향 전달 경로상의 전달특성을 추정하는 과정의 예시를 도시한 것으로, 상기 제1스피커(210)에서 제1마이크(200)에 이르는 음향 전달 경로의 전달함수 HL4(t)의 추정된 전달함수 H^L4(t)를 획득하고, 이어서 상기 제2스피커(310)에서 제1마이크(200)에 이르는 음향 전달 경로의 전달함수 HRL2(t)의 추정된 전달함수 H^RL2(t)를 획득한다.
이어서 상기 제1스피커(210)에서 제2마이크(220)에 이르는 음향 전달 경로의 전달함수 HL3(t)의 추정된 전달함수 H^L3(t)를 획득하고, 이어서 상기 제2스피커(310)에서 제2마이크(220)에 이르는 음향 전달 경로의 전달함수 HRL1(t)의 추정된 전달함수 H^RL1(t)를 획득한다.
이어서 상기 제2스피커(310)에서 제3마이크(300)에 이르는 음향 전달 경로의 전달함수 HR4(t)의 추정된 전달함수 H^R4(t)를 획득하고, 이어서 상기 제1스피커(210)에서 제3마이크(300)에 이르는 음향 전달 경로의 전달함수 HLR2(t)의 추정된 전달함수 H^LR2(t)를 획득한다.
이어서 상기 제2스피커(310)에서 제4마이크(320)에 이르는 음향 전달 경로의 전달함수 HR3(t)의 추정된 전달함수 H^R3(t)를 획득하고, 이어서 상기 제1스피커(210)에서 제4마이크(320)에 이르는 음향 전달 경로의 전달함수 HLR1(t)의 추정된 전달함수 H^LR1(t)를 획득한다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 좌측 채널 1차 소음 추출기 L(2120)에서, 전술한 바와 같이, 상기 제1마이크(200)를 통해 입력된 신호에서 교란 신호를 제거하고, 1차 소음신호를 추출하는 과정의 예시를 도시한 것이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 좌측 채널 다중 대역 능동 소음제어 블록 L(2150)에서 역위상 소음제어 신호를 생성하는 과정의 예시를 도시한 것으로, 좌측 채널 다중 대역 능동 소음제어 블록 L(2150)에 포함된 필터의 특성과 위상 제어기의 위상 값 및 진폭 제어기의 진폭 값을 주 제어기(1000)에 의해 주파수 대역별로 나누어 상기 좌측 채널 역위상 소음제어 신호를 생성하는 과정을 도시하였다.
상세하게는 도 17에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 다중 대역 능동 소음제어 블록에 포함된 필터 특성 중 에러 마이크를 통해 입력된 상기 잔여 소음신호의 크기가 최소가 되도록 상기 필터의 통과대역의 이득과 차단 주파수 및 Q값을 주제어기에 의해 제어한다.
아울러 도 18에 도시한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 제2마이크(220)를 통해 입력된 잔여 소음신호의 크기가 최소가 되도록 상기 좌측 채널 다중 대역 능동 소음제어 블록 L(2150)에 포함된 위상 제어기(2160)의 위상을 주 제어기(1000)에 의해 제어하고, 아울러 도 19에 도시한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 제2마이크(220)를 통해 입력된 잔여 소음신호의 크기가 최소가 되도록 상기 좌측 채널 다중 대역 능동 소음제어 블록 L(2150)에 포함된 진폭 제어기(2165)의 진폭을 주 제어기(1000)에 의해 제어한다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 좌측 채널 2차 소음 추출기 Ls(2320)에서, 전술한 바와 같이, 상기 제2마이크(220)를 통해 입력된 신호에서 교란 신호를 제거하고, 잔여 소음신호를 추출하는 과정의 예시를 도시한 것이다.
상기와 같은 소음 제거 방법은 헤드폰 장치 내의 제어 기능을 수행하는 제어부(controller), 프로세서(processor) 또는 펌웨어(firmware) 등에 의해 수행될 수 있을 뿐만 아니라, 상기 헤드폰 장치 또는 상기 헤드폰 장치와 연결된 다양한 전자 기기(electronic device)들의 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 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
HL1(t) : 소음원(100)에서 제1마이크(200)까지의 소음 전파 경로의 전달함수
HL2(t) : 소음원(100)에서 제2마이크(220)까지의 소음 전파 경로의 전달함수
HL3(t) : 제1스피커(210)에서 제2마이크(220)까지의 소음 전파 경로의 전달함수
HL4(t) : 제1스피커(210)에서 제1마이크(200)까지의 소음 전파 경로의 전달함수
HRL1(t) : 제2스피커(310)에서 제2마이크(220)까지의 소음 전파 경로의 전달함수
HRL2(t) : 제2스피커(310)에서 제1마이크(200)까지의 소음 전파 경로의 전달함수
H'L3(t) : 제1스피커(210)에서 제2마이크(220)까지의 소음 전파 경로의 추정 전달함수
H'L4(t) : 제1스피커(210)에서 제1마이크(200)까지의 소음 전파 경로의 추정 전달함수
H'RL1(t) : 제2스피커(310)에서 제2마이크(220)까지의 소음 전파 경로의 추정 전달함수
H'RL2(t) : 제2스피커(310)에서 제1마이크(200)까지의 소음 전파 경로의 추정 전달함수
HR1(t) : 소음원(100)에서 제3마이크(300)까지의 소음 전파 경로의 전달함수
HR2(t) : 소음원(100)에서 제4마이크(320)까지의 소음 전파 경로의 전달함수
HR3(t) : 제2스피커(310)에서 제4마이크(320)까지의 소음 전파 경로의 전달함수
HR4(t) : 제2스피커(310)에서 제3마이크(300)까지의 소음 전파 경로의 전달함수
HLR1(t) : 제1스피커(210)에서 제4마이크(320)까지의 소음 전파 경로의 전달함수
HLR2(t) : 제1스피커(210)에서 제3마이크(300)까지의 소음 전파 경로의 전달함수
H'R3(t) : 제2스피커(310)에서 제4마이크(320)까지의 소음 전파 경로의 추정 전달함수
H'R4(t) : 제2스피커(310)에서 제3마이크(300)까지의 소음 전파 경로의 추정 전달함수
H'LR1(t) : 제1스피커(210)에서 제4마이크(320)까지의 소음 전파 경로의 추정 전달함수
H'LR2(t) : 제1스피커(210)에서 제3마이크(300)까지의 소음 전파 경로의 추정 전달함수
Hmic(t) : 제1마이크(200), 제2마이크(220), 제3마이크(300), 제4마이크(320)의 전달함수로써 본 발명의 일 실시예에 따른 모든 마이크의 전달함수는 동일하다고 가정한다.
Hspk(t) : 제1스피커(210), 제2스피커(310)의 전달함수로써 본 발명의 일 실시예에 따른 모든 스피커의 전달함수는 동일하다고 가정한다.
S L1 (t) : 소음원(100)에서 제1마이크(200)까지의 소음 전파 경로 HL1(t)를 거쳐 전달되는 1차 소음신호
S L2 (t) : 소음원(100)에서 제2마이크(220)까지의 소음 전파 경로 HL2(t)를 거쳐 전달되는 2차 소음신호
S L3 (t) : 제1스피커(210)에서 제2마이크(220)까지의 소음 전파 경로 HL3(t)를 거쳐 전달되는 역위상 소음제어 신호
S L4 (t) : 제1스피커(210)에서 제1마이크(200)까지의 소음 전파 경로 HL4(t)를 거쳐 전달되는 좌측 채널 피드백 신호
S RL1 (t) : 제2스피커(310)에서 제2마이크(220)까지의 소음 전파 경로 HRL1(t)를 거쳐 전달되는 우측 채널 간섭 신호
S RL2 (t) : 제2스피커(310)에서 제1마이크(200)까지의 소음 전파 경로 HRL2(t)를 거쳐 전달되는 우측 채널 피드백 간섭 신호
S Lref (t) : 제1마이크(200)로 입력되어 제1마이크(200)의 전달특성 Hmic(t)를 거쳐 전달되는 오염된 1차 소음신호
S' Lref (t) : S Lref (t)가 프리 앰프 Lp(2110)를 거쳐 출력되는 오염된 1차 소음신호
S Lex1 (t) : S' Lref (t)가 1차 소음 추출기 L(2120)을 거쳐 추출되는 1차 소음신호
S Lerr (t) : 제2마이크(220)로 입력되어 제2마이크(220)의 전달특성 Hmic(t)를 거쳐 전달되는 오염된 잔여 소음신호
S' Lerr (t) : S lerr (t)가 프리 앰프 Ls(2310)를 거쳐 출력되는 오염된 잔여 소음신호
S Lex2 (t) : S' Lerr (t)가 2차 소음 추출기 Ls(2320)를 거쳐 추출되는 잔여 소음신호
S Lan (t) : 파워 앰프 L(2190)에서 제1스피커(210)로 출력되는 역위상 소음제어 신호
S' L4 (t) : S Lan (t)가 1차 소음 추출기 L(2120)의 필터 Le1(2130) 및 위상 제어기 Le1(2132) 및 진폭 제어기 Le1(2134)을 거쳐 출력되는 S L4 (t)를 모사한 좌측 채널 피드백 신호
S' RL2 (t) : S Ran (t)가 1차 소음 추출기 L(2120)의 필터 Le2(2140) 및 위상 제어기 Le2(2142) 및 진폭 제어기 Le2(2144)를 거쳐 출력되는 S RL2 (t)를 모사한 우측 채널 피드백 간섭 신호
S' RL1 (t) : S Ran (t)가 2차 소음 추출기 Ls(2320)의 필터 Lse(2330) 및 위상 제어기 Lse(2332) 및 진폭 제어기 Lse(2334)를 거쳐 출력되는 S RL1 (t)를 모사한 우측 채널 간섭 신호
S R1 (t) : 소음원(100)에서 제3마이크(300)까지의 소음 전파 경로 HR1(t)를 거쳐 전달되는 소음신호
S R2 (t) : 소음원(100)에서 제4마이크(320)까지의 소음 전파 경로 HR2(t)를 거쳐 전달되는 소음신호
S R3 (t) : 제2스피커(310)에서 제4마이크(320)까지의 소음 전파 경로 HR3(t)를 거쳐 전달되는 역위상 소음제어 신호
S R4 (t) : 제2스피커(310)에서 제3마이크(300)까지의 소음 전파 경로 HR4(t)를 거쳐 전달되는 우측 채널 피드백 신호
S LR1 (t) : 제1스피커(210)에서 제4마이크(320)까지의 소음 전파 경로 HLR1(t)를 거쳐 전달되는 좌측 채널 간섭 신호
S LR2 (t) : 제1스피커(210)에서 제3마이크(300)까지의 소음 전파 경로 HLR2(t)를 거쳐 전달되는 좌측 채널 피드백 간섭 신호
S Rref (t) : 제3마이크(300)로 입력되어 제3마이크(300)의 전달특성 Hmic(t)를 거쳐 전달되는 오염된 1차 소음신호
S' Rref (t) : S Rref (t)가 프리 앰프 Rp(3110)를 거쳐 출력되는 오염된 1차 소음신호
S Rex1 (t) : S' Rref (t)가 1차 소음 추출기 R(3120)을 거쳐 추출되는 1차 소음신호
S Rerr (t) : 제4마이크(320)로 입력되어 제4마이크(320)의 전달특성 Hmic(t)를 거쳐 전달되는 오염된 잔여 소음신호
S' Rerr (t) : S Rerr (t)가 프리 앰프 Rs(3310)를 거쳐 출력되는 오염된 잔여 소음신호
S Rex2 (t) : S' Rerr (t)가 2차 소음 추출기 Rs(3320)를 거쳐 추출되는 잔여 소음신호
S Ran (t) : 파워 앰프 R(3190)에서 제2스피커(310)로 출력되는 역위상 소음제어 신호
S' R4 (t) : S Ran (t)가 1차 소음 추출기 R(3120)의 필터 Re1(3130) 및 위상 제어기 Re1(3132) 및 진폭 제어기 Re1(3134)을 거쳐 출력되는 S R4 (t)를 모사한 우측 채널 피드백 신호
S' LR2 (t) : S Lan (t)가 1차 소음 추출기 R(3120)의 필터 Re2(3140) 및 위상 제어기 Re2(3142) 및 진폭 제어기 Re2(3144)를 거쳐 출력되는 S LR2 (t)를 모사한 좌측 채널 피드백 간섭 신호
S' LR1 (t) : S Lan (t)가 2차 소음 추출기 Rs(3320)의 필터 Rse(3330) 및 위상 제어기 Rse(3332) 및 진폭 제어기 Rse(3334)을 거쳐 출력되는 S LR1 (t)를 모사한 좌측 채널 간섭 신호
HL2(z) : 소음원(100)으로부터 좌측 채널 제2마이크(220)로의 소음 전파 경로의 전달함수
HL3(z) : 좌측 채널 제1스피커(210)로부터 제2마이크(220)로의 2차 경로의 전달함수
H^L3(z) : 좌측 채널 2차 경로의 추정 전달함수
H^L4(z) : 좌측 채널 제1스피커(210)로부터 제1마이크(200)로의 피드백 경로의 추정 전달함수
H^RL1(z) : 우측 채널 제2스피커(310)로부터 좌측 채널 제2마이크(220)로의 간섭 경로의 추정 전달함수
H^RL2(z) : 우측 채널 제2스피커(310)로부터 좌측 채널 제1마이크(200)로의 피드백 간섭 경로의 추정 전달함수
HR2(z) : 소음원(100)으로부터 우측 채널 제4마이크(320)로의 소음 전파 경로의 전달함수
HR3(z) : 우측 채널 제2스피커(310)로부터 제4마이크(320)로의 2차 경로의 전달함수
H^R3(z) : 우측 채널 2차 경로의 추정 전달함수
H^R4(z) : 우측 채널 제2스피커(310)로부터 제3마이크(300)로의 피드백 경로의 추정 전달함수
H^LR1(z) : 좌측 채널 제1스피커(210)로부터 우측 채널 제4마이크(320)로의 간섭 경로의 추정 전달함수
H^LR2(z) : 좌측 채널 제1스피커(210)로부터 우측 채널 제3마이크(300)로의 피드백 간섭 경로의 추정 전달함수
W(z) + LMS : fx-LMS(filtered-x Least Mean Square) 알고리즘
S L1 (n) : 마이크를 통해 입력된 좌측 채널 레퍼런스 소음신호
S L2 (n) : S L1 (n)이 소음 전파 경로 HL2(z)을 거쳐 전달되는 2차 소음신호
S L3 (n) : 2차 경로(secondary path) HL3(z)을 거쳐 전달되는 역위상 소음제어 신호
S' L4 (n) : 레퍼런스 소음신호 S L1 (n)을 오염시키는 좌측 채널 피드백 신호를 중화시키기 위한 신호
S Lerr (n) : 마이크를 통해 입력된 좌측 채널 잔여 소음신호
S Lan (n) : fx-LMS 알고리즘에 의해 생성된 좌측 채널 역위상 소음제어 신호
S' RL1 (n) : 잔여 소음신호 S Lerr (n)을 오염시키는 우측 채널 간섭 신호를 중화시키기 위한 신호
S' RL2 (n) : 레퍼런스 소음신호 S L1 (n)을 오염시키는 우측 채널 피드백 간섭 신호를 중화시키기 위한 신호
S Lex1 (n) : 레퍼런스 소음신호 S L1 (n)에서 교란 신호들을 제거한 소음신호
S' Lex1 (n) : 레퍼런스 소음신호 S L1 (n)이 추정 2차 경로(secondary path) H^L3(z)을 거쳐 전달되는 소음신호
S R1 (n) : 마이크를 통해 입력된 우측 채널 레퍼런스 소음신호
S R2 (n) : S R1 (n)이 소음 전파 경로 HR2(z)을 거쳐 전달되는 2차 소음신호
S R3 (n) : 2차 경로(secondary path) HR3(z)을 거쳐 전달되는 역위상 소음제어 신호
S' R4 (n) : 레퍼런스 소음신호 S R1 (n)을 오염시키는 우측 채널 피드백 신호를 중화시키기 위한 신호
S Rerr (n) : 마이크를 통해 입력된 우측 채널 잔여 소음신호
S Ran (n) : fx-LMS 알고리즘에 의해 생성된 우측 채널 역위상 소음제어 신호
S' LR1 (n) : 잔여 소음신호 S Rerr (n)을 오염시키는 좌측 채널 간섭 신호를 중화시키기 위한 신호
S' LR2 (n) : 레퍼런스 소음신호 S R1 (n)을 오염시키는 좌측 채널 피드백 간섭 신호를 중화시키기 위한 신호
S Rex1 (n) : 레퍼런스 소음신호 S R1 (n)에서 교란 신호들을 제거한 소음신호
S' Rex1 (n) : 레퍼런스 소음신호 S R1 (n)이 추정 2차 경로(secondary path) H^R3(z)을 거쳐 전달되는 소음신호
HL2(t) : 소음원(100)에서 제2마이크(220)까지의 소음 전파 경로의 전달함수
HL3(t) : 제1스피커(210)에서 제2마이크(220)까지의 소음 전파 경로의 전달함수
HL4(t) : 제1스피커(210)에서 제1마이크(200)까지의 소음 전파 경로의 전달함수
HRL1(t) : 제2스피커(310)에서 제2마이크(220)까지의 소음 전파 경로의 전달함수
HRL2(t) : 제2스피커(310)에서 제1마이크(200)까지의 소음 전파 경로의 전달함수
H'L3(t) : 제1스피커(210)에서 제2마이크(220)까지의 소음 전파 경로의 추정 전달함수
H'L4(t) : 제1스피커(210)에서 제1마이크(200)까지의 소음 전파 경로의 추정 전달함수
H'RL1(t) : 제2스피커(310)에서 제2마이크(220)까지의 소음 전파 경로의 추정 전달함수
H'RL2(t) : 제2스피커(310)에서 제1마이크(200)까지의 소음 전파 경로의 추정 전달함수
HR1(t) : 소음원(100)에서 제3마이크(300)까지의 소음 전파 경로의 전달함수
HR2(t) : 소음원(100)에서 제4마이크(320)까지의 소음 전파 경로의 전달함수
HR3(t) : 제2스피커(310)에서 제4마이크(320)까지의 소음 전파 경로의 전달함수
HR4(t) : 제2스피커(310)에서 제3마이크(300)까지의 소음 전파 경로의 전달함수
HLR1(t) : 제1스피커(210)에서 제4마이크(320)까지의 소음 전파 경로의 전달함수
HLR2(t) : 제1스피커(210)에서 제3마이크(300)까지의 소음 전파 경로의 전달함수
H'R3(t) : 제2스피커(310)에서 제4마이크(320)까지의 소음 전파 경로의 추정 전달함수
H'R4(t) : 제2스피커(310)에서 제3마이크(300)까지의 소음 전파 경로의 추정 전달함수
H'LR1(t) : 제1스피커(210)에서 제4마이크(320)까지의 소음 전파 경로의 추정 전달함수
H'LR2(t) : 제1스피커(210)에서 제3마이크(300)까지의 소음 전파 경로의 추정 전달함수
Hmic(t) : 제1마이크(200), 제2마이크(220), 제3마이크(300), 제4마이크(320)의 전달함수로써 본 발명의 일 실시예에 따른 모든 마이크의 전달함수는 동일하다고 가정한다.
Hspk(t) : 제1스피커(210), 제2스피커(310)의 전달함수로써 본 발명의 일 실시예에 따른 모든 스피커의 전달함수는 동일하다고 가정한다.
S L1 (t) : 소음원(100)에서 제1마이크(200)까지의 소음 전파 경로 HL1(t)를 거쳐 전달되는 1차 소음신호
S L2 (t) : 소음원(100)에서 제2마이크(220)까지의 소음 전파 경로 HL2(t)를 거쳐 전달되는 2차 소음신호
S L3 (t) : 제1스피커(210)에서 제2마이크(220)까지의 소음 전파 경로 HL3(t)를 거쳐 전달되는 역위상 소음제어 신호
S L4 (t) : 제1스피커(210)에서 제1마이크(200)까지의 소음 전파 경로 HL4(t)를 거쳐 전달되는 좌측 채널 피드백 신호
S RL1 (t) : 제2스피커(310)에서 제2마이크(220)까지의 소음 전파 경로 HRL1(t)를 거쳐 전달되는 우측 채널 간섭 신호
S RL2 (t) : 제2스피커(310)에서 제1마이크(200)까지의 소음 전파 경로 HRL2(t)를 거쳐 전달되는 우측 채널 피드백 간섭 신호
S Lref (t) : 제1마이크(200)로 입력되어 제1마이크(200)의 전달특성 Hmic(t)를 거쳐 전달되는 오염된 1차 소음신호
S' Lref (t) : S Lref (t)가 프리 앰프 Lp(2110)를 거쳐 출력되는 오염된 1차 소음신호
S Lex1 (t) : S' Lref (t)가 1차 소음 추출기 L(2120)을 거쳐 추출되는 1차 소음신호
S Lerr (t) : 제2마이크(220)로 입력되어 제2마이크(220)의 전달특성 Hmic(t)를 거쳐 전달되는 오염된 잔여 소음신호
S' Lerr (t) : S lerr (t)가 프리 앰프 Ls(2310)를 거쳐 출력되는 오염된 잔여 소음신호
S Lex2 (t) : S' Lerr (t)가 2차 소음 추출기 Ls(2320)를 거쳐 추출되는 잔여 소음신호
S Lan (t) : 파워 앰프 L(2190)에서 제1스피커(210)로 출력되는 역위상 소음제어 신호
S' L4 (t) : S Lan (t)가 1차 소음 추출기 L(2120)의 필터 Le1(2130) 및 위상 제어기 Le1(2132) 및 진폭 제어기 Le1(2134)을 거쳐 출력되는 S L4 (t)를 모사한 좌측 채널 피드백 신호
S' RL2 (t) : S Ran (t)가 1차 소음 추출기 L(2120)의 필터 Le2(2140) 및 위상 제어기 Le2(2142) 및 진폭 제어기 Le2(2144)를 거쳐 출력되는 S RL2 (t)를 모사한 우측 채널 피드백 간섭 신호
S' RL1 (t) : S Ran (t)가 2차 소음 추출기 Ls(2320)의 필터 Lse(2330) 및 위상 제어기 Lse(2332) 및 진폭 제어기 Lse(2334)를 거쳐 출력되는 S RL1 (t)를 모사한 우측 채널 간섭 신호
S R1 (t) : 소음원(100)에서 제3마이크(300)까지의 소음 전파 경로 HR1(t)를 거쳐 전달되는 소음신호
S R2 (t) : 소음원(100)에서 제4마이크(320)까지의 소음 전파 경로 HR2(t)를 거쳐 전달되는 소음신호
S R3 (t) : 제2스피커(310)에서 제4마이크(320)까지의 소음 전파 경로 HR3(t)를 거쳐 전달되는 역위상 소음제어 신호
S R4 (t) : 제2스피커(310)에서 제3마이크(300)까지의 소음 전파 경로 HR4(t)를 거쳐 전달되는 우측 채널 피드백 신호
S LR1 (t) : 제1스피커(210)에서 제4마이크(320)까지의 소음 전파 경로 HLR1(t)를 거쳐 전달되는 좌측 채널 간섭 신호
S LR2 (t) : 제1스피커(210)에서 제3마이크(300)까지의 소음 전파 경로 HLR2(t)를 거쳐 전달되는 좌측 채널 피드백 간섭 신호
S Rref (t) : 제3마이크(300)로 입력되어 제3마이크(300)의 전달특성 Hmic(t)를 거쳐 전달되는 오염된 1차 소음신호
S' Rref (t) : S Rref (t)가 프리 앰프 Rp(3110)를 거쳐 출력되는 오염된 1차 소음신호
S Rex1 (t) : S' Rref (t)가 1차 소음 추출기 R(3120)을 거쳐 추출되는 1차 소음신호
S Rerr (t) : 제4마이크(320)로 입력되어 제4마이크(320)의 전달특성 Hmic(t)를 거쳐 전달되는 오염된 잔여 소음신호
S' Rerr (t) : S Rerr (t)가 프리 앰프 Rs(3310)를 거쳐 출력되는 오염된 잔여 소음신호
S Rex2 (t) : S' Rerr (t)가 2차 소음 추출기 Rs(3320)를 거쳐 추출되는 잔여 소음신호
S Ran (t) : 파워 앰프 R(3190)에서 제2스피커(310)로 출력되는 역위상 소음제어 신호
S' R4 (t) : S Ran (t)가 1차 소음 추출기 R(3120)의 필터 Re1(3130) 및 위상 제어기 Re1(3132) 및 진폭 제어기 Re1(3134)을 거쳐 출력되는 S R4 (t)를 모사한 우측 채널 피드백 신호
S' LR2 (t) : S Lan (t)가 1차 소음 추출기 R(3120)의 필터 Re2(3140) 및 위상 제어기 Re2(3142) 및 진폭 제어기 Re2(3144)를 거쳐 출력되는 S LR2 (t)를 모사한 좌측 채널 피드백 간섭 신호
S' LR1 (t) : S Lan (t)가 2차 소음 추출기 Rs(3320)의 필터 Rse(3330) 및 위상 제어기 Rse(3332) 및 진폭 제어기 Rse(3334)을 거쳐 출력되는 S LR1 (t)를 모사한 좌측 채널 간섭 신호
HL2(z) : 소음원(100)으로부터 좌측 채널 제2마이크(220)로의 소음 전파 경로의 전달함수
HL3(z) : 좌측 채널 제1스피커(210)로부터 제2마이크(220)로의 2차 경로의 전달함수
H^L3(z) : 좌측 채널 2차 경로의 추정 전달함수
H^L4(z) : 좌측 채널 제1스피커(210)로부터 제1마이크(200)로의 피드백 경로의 추정 전달함수
H^RL1(z) : 우측 채널 제2스피커(310)로부터 좌측 채널 제2마이크(220)로의 간섭 경로의 추정 전달함수
H^RL2(z) : 우측 채널 제2스피커(310)로부터 좌측 채널 제1마이크(200)로의 피드백 간섭 경로의 추정 전달함수
HR2(z) : 소음원(100)으로부터 우측 채널 제4마이크(320)로의 소음 전파 경로의 전달함수
HR3(z) : 우측 채널 제2스피커(310)로부터 제4마이크(320)로의 2차 경로의 전달함수
H^R3(z) : 우측 채널 2차 경로의 추정 전달함수
H^R4(z) : 우측 채널 제2스피커(310)로부터 제3마이크(300)로의 피드백 경로의 추정 전달함수
H^LR1(z) : 좌측 채널 제1스피커(210)로부터 우측 채널 제4마이크(320)로의 간섭 경로의 추정 전달함수
H^LR2(z) : 좌측 채널 제1스피커(210)로부터 우측 채널 제3마이크(300)로의 피드백 간섭 경로의 추정 전달함수
W(z) + LMS : fx-LMS(filtered-x Least Mean Square) 알고리즘
S L1 (n) : 마이크를 통해 입력된 좌측 채널 레퍼런스 소음신호
S L2 (n) : S L1 (n)이 소음 전파 경로 HL2(z)을 거쳐 전달되는 2차 소음신호
S L3 (n) : 2차 경로(secondary path) HL3(z)을 거쳐 전달되는 역위상 소음제어 신호
S' L4 (n) : 레퍼런스 소음신호 S L1 (n)을 오염시키는 좌측 채널 피드백 신호를 중화시키기 위한 신호
S Lerr (n) : 마이크를 통해 입력된 좌측 채널 잔여 소음신호
S Lan (n) : fx-LMS 알고리즘에 의해 생성된 좌측 채널 역위상 소음제어 신호
S' RL1 (n) : 잔여 소음신호 S Lerr (n)을 오염시키는 우측 채널 간섭 신호를 중화시키기 위한 신호
S' RL2 (n) : 레퍼런스 소음신호 S L1 (n)을 오염시키는 우측 채널 피드백 간섭 신호를 중화시키기 위한 신호
S Lex1 (n) : 레퍼런스 소음신호 S L1 (n)에서 교란 신호들을 제거한 소음신호
S' Lex1 (n) : 레퍼런스 소음신호 S L1 (n)이 추정 2차 경로(secondary path) H^L3(z)을 거쳐 전달되는 소음신호
S R1 (n) : 마이크를 통해 입력된 우측 채널 레퍼런스 소음신호
S R2 (n) : S R1 (n)이 소음 전파 경로 HR2(z)을 거쳐 전달되는 2차 소음신호
S R3 (n) : 2차 경로(secondary path) HR3(z)을 거쳐 전달되는 역위상 소음제어 신호
S' R4 (n) : 레퍼런스 소음신호 S R1 (n)을 오염시키는 우측 채널 피드백 신호를 중화시키기 위한 신호
S Rerr (n) : 마이크를 통해 입력된 우측 채널 잔여 소음신호
S Ran (n) : fx-LMS 알고리즘에 의해 생성된 우측 채널 역위상 소음제어 신호
S' LR1 (n) : 잔여 소음신호 S Rerr (n)을 오염시키는 좌측 채널 간섭 신호를 중화시키기 위한 신호
S' LR2 (n) : 레퍼런스 소음신호 S R1 (n)을 오염시키는 좌측 채널 피드백 간섭 신호를 중화시키기 위한 신호
S Rex1 (n) : 레퍼런스 소음신호 S R1 (n)에서 교란 신호들을 제거한 소음신호
S' Rex1 (n) : 레퍼런스 소음신호 S R1 (n)이 추정 2차 경로(secondary path) H^R3(z)을 거쳐 전달되는 소음신호
Claims (10)
- 헤드폰에 있어서,
헤드폰 착용 시 외부에 위치하여 소음원으로부터 공기를 매질로 하여 전파되는 1차 소음에 피드백 신호와 피드백 간섭 신호가 더해진 1차 입력신호를 입력받는 제1마이크 및 제3마이크;
상기 1차 입력신호에서 피드백 신호와 피드백 간섭 신호를 제거하고, 주파수 대역별로 필터의 특성 및 위상과 진폭을 제어하여, 역위상 소음제어 신호를 생성하여, 스피커로 출력하는 제1처리부 및 제4처리부;
헤드폰 착용 시 안쪽에 위치하여, 상기 역위상 소음제어 신호를 공기 중으로 출력하는 제1스피커 및 제2스피커;
헤드폰 착용 시 안쪽에 위치하여, 소음원으로부터 공기를 매질로 하여 전파되는 2차 소음에, 제1스피커로 출력되는 역위상 소음제어 신호와, 간섭 신호가 더해진 2차 입력신호를 입력받는 제2마이크 및 제4마이크;
상기 역위상 소음제어 신호에 의해 상기 2차 소음의 일부가 소멸되고 남은 잔여 소음신호에서, 간섭 신호를 제거하고, 디지털 신호로 변환하여 주 제어기로 전송하는 제3처리부 및 제6처리부;
상기 제1마이크로 입력된 상기 1차 입력신호를 디지털 신호로 변환하여 주 제어기로 전송하는 제2처리부 및 제5처리부; 및
상기 제1마이크 및 제2마이크 및 제3마이크 및 제4마이크를 통해 입력된 신호들을 분석하고, 1차 소음 추출기 및 2차 소음 추출기 및 다중 대역 능동 소음제어 블록 고유의 동작에 필요한 각종 제어신호를 생성하여 전달하는 주 제어기를 포함하는,
헤드폰.
- 제1항에 있어서,
상기 제1처리부 및 제4처리부는,
상기 제1마이크를 통해 입력된, 오염된 상기 1차 입력신호에서 교란 신호를 제거하고 원래의 1차 소음신호를 추출하는 1차 소음 추출기 L; 및
상기 제3마이크를 통해 입력된, 오염된 상기 1차 입력신호에서 교란 신호를 제거하고 원래의 1차 소음신호를 추출하는 1차 소음 추출기 R; 및
상기 1차 소음신호를 이용하여 역위상 소음제어 신호를 생성하는 다중 대역 능동 소음제어 블록 L; 및
상기 1차 소음신호를 이용하여 역위상 소음제어 신호를 생성하는 다중 대역 능동 소음제어 블록 R을 더 포함하는,
헤드폰
- 제2항에 있어서,
상기 피드백 신호의 전달 경로상의 전달과정에서 야기되는 주파수 응답특성의 변화를 보상하기 위한 필터 Le1; 및
상기 피드백 신호의 전달 경로상의 전달과정에서 야기되는 위상 응답특성의 변화를 보상하기 위한 위상 제어기 Le1; 및
상기 피드백 신호의 전달 경로상의 전달과정에서 야기되는 진폭 응답특성의 변화를 보상하기 위한 진폭 제어기 Le1; 및
상기 피드백 간섭 신호의 전달 경로상의 전달과정에서 야기되는 주파수 응답특성의 변화를 보상하기 위한 필터 Le2; 및
상기 피드백 간섭 신호의 전달 경로상의 전달과정에서 야기되는 위상 응답특성의 변화를 보상하기 위한 위상 제어기 Le2; 및
상기 피드백 간섭 신호의 전달 경로상의 전달과정에서 야기되는 진폭 응답특성의 변화를 보상하기 위한 진폭 제어기 Le2; 및
상기 제1마이크로 입력되는 1차 입력신호에서 피드백 신호 및 피드백 간섭 신호를 제거하고, 1차 소음을 추출하는 제3합성기를 포함하는,
상기 1차 소음 추출기 L을 더 포함하는
헤드폰
- 제2항에 있어서,
상기 피드백 신호의 전달 경로상의 전달과정에서 야기되는 주파수 응답특성의 변화를 보상하기 위한 필터 Re2; 및
상기 피드백 신호의 전달 경로상의 전달과정에서 야기되는 위상 응답특성의 변화를 보상하기 위한 위상 제어기 Re2; 및
상기 피드백 신호의 전달 경로상의 전달과정에서 야기되는 진폭 응답특성의 변화를 보상하기 위한 진폭 제어기 Re2; 및
상기 피드백 간섭 신호의 전달 경로상의 전달과정에서 야기되는 주파수 응답특성의 변화를 보상하기 위한 필터 Re1; 및
상기 피드백 간섭 신호의 전달 경로상의 전달과정에서 야기되는 위상 응답특성의 변화를 보상하기 위한 위상 제어기 Re1; 및
상기 피드백 간섭 신호의 전달 경로상의 전달과정에서 야기되는 진폭 응답특성의 변화를 보상하기 위한 진폭 제어기 Re1; 및
상기 제3마이크로 입력되는 1차 입력신호에서 피드백 신호 및 피드백 간섭 신호를 제거하고, 1차 소음을 추출하는 제4합성기를 포함하는,
상기 1차 소음 추출기 R을 더 포함하는
헤드폰
- 제2항에 있어서,
복수의 주파수 대역으로 나누어진 1차 소음신호를 통과시키는 필터 뱅크; 및
복수의 주파수 대역으로 나누어진 1차 소음신호의 위상을 제어하는 위상 제어기; 및
복수의 주파수 대역으로 나누어진 1차 소음신호의 진폭을 제어하는 진폭 제어기; 및
상기 복수개의 주파수 대역으로 분리되어 필터 뱅크와 위상 제어기와 진폭 제어기를 거쳐 생성된 역위상 소음제어 신호를 합성하는 제5합성기를 포함하는,
상기 다중 대역 능동 소음제어 블록 L을 더 포함하는
헤드폰
- 제2항에 있어서,
복수의 주파수 대역으로 나누어진 1차 소음신호를 통과시키는 필터 뱅크; 및
복수의 주파수 대역으로 나누어진 1차 소음신호의 위상을 제어하는 위상 제어기; 및
복수의 주파수 대역으로 나누어진 1차 소음신호의 진폭을 제어하는 진폭 제어기; 및
상기 복수개의 주파수 대역으로 분리되어 필터 뱅크와 위상 제어기와 진폭 제어기를 거쳐 생성된 역위상 소음제어 신호를 합성하는 제6합성기를 포함하는,
상기 다중 대역 능동 소음제어 블록 R을 더 포함하는
헤드폰
- 제1항에 있어서,
상기 제3처리부 및 제6처리부는,
상기 제2마이크를 통해 입력된, 오염된 상기 잔여 소음신호에서 교란 신호를 제거하고 원래의 잔여 소음신호를 추출하는 2차 소음 추출기 Ls; 및
상기 제4마이크를 통해 입력된, 오염된 상기 잔여 소음신호에서 교란 신호를 제거하고 원래의 잔여 소음신호를 추출하는 2차 소음 추출기 Rs를 더 포함하는,
헤드폰
- 제7항에 있어서,
상기 간섭 신호의 전달 경로상의 전달과정에서 야기되는 주파수 응답특성의 변화를 보상하기 위한 필터 Lse; 및
상기 간섭 신호의 전달 경로상의 전달과정에서 야기되는 위상 응답특성의 변화를 보상하기 위한 위상 제어기 Lse; 및
상기 간섭 신호의 전달 경로상의 전달과정에서 야기되는 진폭 응답특성의 변화를 보상하기 위한 진폭 제어기 Lse; 및
상기 제2마이크로 입력되는 2차 입력신호에서 간섭 신호를 제거하고, 잔여 소음신호를 추출하는 제7합성기를 포함하는,
상기 2차 소음 추출기 Ls를 더 포함하는
헤드폰
- 제7항에 있어서,
상기 간섭 신호의 전달 경로상의 전달과정에서 야기되는 주파수 응답특성의 변화를 보상하기 위한 필터 Rse; 및
상기 간섭 신호의 전달 경로상의 전달과정에서 야기되는 위상 응답특성의 변화를 보상하기 위한 위상 제어기 Rse; 및
상기 간섭 신호의 전달 경로상의 전달과정에서 야기되는 진폭 응답특성의 변화를 보상하기 위한 진폭 제어기 Rse; 및
상기 제4마이크로 입력되는 2차 입력신호에서 간섭 신호를 제거하고, 잔여 소음신호를 추출하는 제8합성기를 포함하는,
상기 2차 소음 추출기 Rs를 더 포함하는
헤드폰
- 제1항, 제2항 또는 제7항에 따른 헤드폰의 소음제거 방법에 있어서,
헤드폰의 소음을 제거하기 위하여
헤드폰 착용 시 상기 제1스피커 및 제2스피커로부터 상기 제1마이크 및 제2마이크 및 제3마이크 및 제4마이크에 이르는 각각의 음향 전달경로의 전달특성을 주 제어기에 의해 추정하는 과정;
소음원으로부터 상기 제1마이크 및 제2마이크 및 제3마이크 및 제4마이크로 각각의 전달경로를 거쳐 소음신호를 입력받는 과정;
주 제어기에 의해, 상기 제1마이크 및 제3마이크를 통해 입력받은 복수의 신호가 합쳐져 오염된 신호에서 교란 신호를 제거하고, 원래의 소음신호를 추출하는 과정;
상기 1차 소음 추출기를 통해 추출된 소음신호를 주 제어기에 의해 주파수 대역별로 나누어 필터 특성과 진폭 및 위상을 제어하여 역위상 소음제어 신호를 생성하는 과정;
소음원으로부터 유입된 소음신호와 상기 제1스피커 및 제2스피커로 출력되는 역위상 소음제어 신호가 중첩되어 소음이 제거되는 과정;
상기 역위상 소음제어 신호에 의해 상기 소음신호의 일부가 소멸되고 남는 잔여 소음신호를 상기 제2마이크 및 제4마이크로 입력받는 과정;
주 제어기에 의해 상기 제2마이크 및 제4마이크를 통해 입력받은 복수의 신호가 합쳐져 오염된 신호에서 교란 신호를 제거하고, 원래의 잔여 소음신호를 추출하는 과정;
상기 잔여 소음신호의 에너지 레벨이 최소값이 되도록, 주 제어기에 의해 다중 대역 능동 소음제어 블록을 반복적으로 제어하는 과정을 포함하는,
헤드폰의 소음제거 방법.
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|---|---|---|---|
| KR1020210131276A KR102615750B1 (ko) | 2021-10-03 | 2021-10-03 | 비접촉 소음제거 헤드폰 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020210131276A KR102615750B1 (ko) | 2021-10-03 | 2021-10-03 | 비접촉 소음제거 헤드폰 |
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Citations (3)
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Family Cites Families (1)
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2021
- 2021-10-03 KR KR1020210131276A patent/KR102615750B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| JP2001218293A (ja) | 2000-02-02 | 2001-08-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ヘッドホンシステム |
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| KR102048904B1 (ko) | 2018-12-26 | 2019-11-27 | (주)로임시스템 | 웨어러블 무선 스피커 및 이를 포함한 무선 스피커 시스템 |
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