KR20020018511A - 음향 탐지를 통한 대상물의 위치 방향 설정 장치 및 그제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 대상물이 위치한 방향 설정 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 특히, 대상물로부터 발생되는 음향을 탐지함으로서 대상물이 위치한 방향을 설정할 수 있는 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다. 이러한 본 발명은, 각기 다른 방향의 적소로 설치되는 적어도 한 개 이상의 마이크로폰으로부터 입력되는 음향 신호들을 전기적 신호 형태로서 출력한 후, 디지털 데이터로 변환하고; 상기 변환된 음향 신호로부터 해당되는 마이크로폰으로 입력된 음향의 음량을 추출하며; 상기 추출된 음량을 비교하고, 그 결과를 출력하고; 상기 비교된 결과를 통해 음향을 발생한 음원의 방향을 설정하는 음향 탐지를 통한 대상물의 위치 방향 설정 장치 및 그 방법을 특징으로 한다.

Description

음향 탐지를 통한 대상물의 위치 방향 설정 장치 및 그 제어 방법{A APPARATUS AND METHOD FOR SEARCHING DIRECTION OF A TARGET AS SOUND DETECTOR}

본 발명은 대상물이 위치한 방향을 감지하고 감지된 방향을 설정하는 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 특히, 대상물로부터 발생되는 음향을 탐지함으로서 대상물이 위치한 방향을 인식하고 인식된 방향을 설정할 수 있도록 하는 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.

통상적으로 음향 신호를 감지하여 음원의 정확한 위치 등을 탐지하는 장치를 음탐기라 칭하고 있다.

한편, 기존 제안되어 실시되고 있는 통상의 음탐기는 그 음향 탐지 방식에 있어, 음향에너지를 방사하여 그 음향에너지가 물체로부터 반사되는 것을 수신하는 능동 소나(Sonar)방식 또는, 다른 음원으로부터 방사하는 음향에너지만을 수신하는 수동 소나방식 등을 제안하고 그에 따른 실시를 하고 있다.

그러나, 상기 기존 제안되어 실시되는 음탐기는 통상 수중에서 사용되는 음탐기로서 그 역할을 할 뿐, 공중(AIR) 상에서는 그 역할을 적절히 행할 수 없다. 즉, 공중 상에서는 수중에서 사용되는 바와 같이 음향 에너지를 방사하거나, 혹은 음향에너지를 수신함으로서 대상물의 위치한 방향을 검색할 수 없게 된다.

더구나, 최근 다양한 형태의 대상물 위치 탐지 제어 시스템이 제안되어 실시되고 있는데, 통상은 적외선 및 레이저, 혹은 그에 상응하는 광 방식을 통한 대상물의 위치 탐지 제어 시스템 등으로 음향을 통한 대상물의 위치 탐지 시스템은 현재에 있어 적절한 상태로 제안되어 실시되지 않고 있음을 알 수 있다.

실 예로서, 대상물의 위치를 탐지하여 그 곳으로 특정의 제어 명령을 요구할 수 있는 제어 시스템의 구축이 활발한데, 그러한 제어 시스템에 있어서 음향을 통해 대상물의 위치를 탐지하고 제어 명령을 요구할 수 있는 제어 시스템의 실시는 이루어지지 않고 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은, 그 위치한 방향을 알고자 하는 대상물로부터 발생되는 음향을 탐지함으로서 대상물이 위치한 방향을 인식하고 그 인식된 방향으로 필요한 제어 명령이 이루어질 수 있도록 방향을 설정할 수 있는 장치 및 그 제어 방법을 제공함에 있다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 각기 다른 방향의 적소로 설치되는 적어도 한 개 이상의 마이크로폰으로부터 입력되는 음향 신호들을 전기적 신호 형태로서 출력한 후, 디지털 데이터로 변환하고; 상기 변환된 음향 신호로부터 해당되는 마이크로폰으로 입력된 음향의 음량을 추출하며; 상기 추출된 음량을 비교하고, 그 결과를 출력하고; 상기 비교된 결과를 통해 음향을 발생한 음원의 방향을 설정하는 음향 탐지를 통한 대상물의 위치 방향 설정 장치 및 그 방법을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 음향 탐지를 통한 대상물의 위치 방향 설정 장치 내부 블록 구성을 보여주는 도면.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 음향 탐지를 통한 대상물의 위치 방향 설정 방법을 보여주는 동작 흐름도.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 음향 탐지를 통한 대상물의 위치 방향 설정 상태를 보여주는 테이블.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 음향 탐지를 통한 대상물의 위치 방향 설정 장치가 화상회의 시스템으로 적용된 상태를 보여주는 도면.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 부가된 참조 부호를 통해 본 발명을 설명함에 있어, 비록 다른 도면상에 표시된 참조 부호일 지라도 동일한 구성 요소를 나타내는 경우에는 동일한 참조부호를 사용하고 있음에 유의해야 한다.

또한 하기 설명에서는 구체적인 회로의 구성 소자 등과 같은 많은 특정(特定) 사항들이 나타나고 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들 없이도 본 발명이 실시될 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 음향 탐지를 통한 대상물의 위치 방향 설정 장치 내부 블록 구성을 보여주는 도면이다.

도 1을 참조하면, 참조부호 100-1 ~ 100-4는 마이크로폰을 나타낸다. 상기 마이크로폰은 필요한 각 방향으로 설치되어 위치하며, 도면상에서는 그 설치위치가 동, 서, 남, 북 네 방향으로 되어 있음을 알 수 있다. 그러나 상기 마이크로폰은 본 발명에 따른 음향 탐지를 통한 대상물의 위치 방향 설정 장치의 정밀도, 그리고 위치 방향의 설정에 대한 정확도에 따라 더 많은 개수로 각 방향에 설치될 수 있다. 상기 마이크로폰은 통상의 마이크 장치로서 구현가능하며, 이는 입력되는 음향을 전기적 신호로서 변환하여 출력한다.

아울러 상기 마이크로폰은 도면상에서 별도의 도시는 이루지 않았지만, 음향 탐지에 따른 음원이 위치한 방향을 보다 정확히 검출 하기 위하여 별도로 음향 지향성 강화 수단을 적소로 설치 및 부착한다. 실 예로서, 소정 관 형태로서 구현되어 음원과 상기 마이크로폰이 상호 연결될 수도 있으며, 깔대기 형태로서 음원으로부터의 음향을 보다 증폭하여 수집할 수 있도록 하는 형태로서도 구현 가능하다. 이들은 보다 정확한 음원의 음향 탐지와 그 방향을 검출함에 필요한 수단이 되는 것이다.

참조부호 110은 증폭부로서 상기 마이크로폰으로부터 출력된 전기적 신호를 일정 레벨로 증폭 처리한다. 이는 출력된 신호의 성분을 보다 용이하게 분석함에 따른 동작이 된다.

참조부호 120은 A/D 변환부로서 상기 증폭된 전기적 신호를 디지털 데이터 형태로서 변환 처리한다. 즉, 아날로그 형태의 신호를 디지털 데이터 형태로서 변환 처리한다. 이는 그 내부로 샘플링, 양자화 동작을 수행함에 가능하게 된다. 상기 마이크로폰으로 입력되는 음향의 특성에 따라 샘플링 주파수 및 양자화 비트 수 결정이 된다. 보다 정밀한 정확도를 위해서는 샘플링 주파수가 높을 것이며, 양자화 비트수 또한 증가될 것이다.

참조부호 130은 상기 변환된 디지털 데이터로부터 음량을 추출한다. 추출되는 음량은 상기 마이크로폰 각각을 구분하여 추출한다. 즉, 동, 서, 남, 북 서로 다른 위치로 설치된 마이크로폰 각각으로부터 출력된 음향을 구별하여 해당 마이크로폰으로 입력된 음향의 음량을 추출하는 것이다. 상기 음량 추출부의 동작 결과 해당되는 마이크로폰의 음량을 알 수 있게 된다.

참조부호 140은 방향 식별부로서 이는 상기 언급한 바와 같이 추출된 음량이 어느 방향의 마이크로폰으로부터 출력되었는지를 식별한다. 이의 동작을 통해 상기 추출된 음량에 해당하는 마이크로폰을 알 수 있으며, 추출된 음향의 탐지 방향을 알 수 있다.

참조부호 150은 음량 비교 부로서, 이는 상기 추출된 각 방향의 음량의 크기를 상호 비교하고, 그 결과를 출력한다. 상기 음량 비교 동작을 통해 대상물이 어느 방향으로 위치하고 있는지를 알 수 있게 된다. 실 예로서, 동쪽 방향으로 위치한 마이크로폰으로부터 출력된 음향의 음량과 북쪽 방향으로 위치한 마이크로폰으로부터 출력된 음량을 상호 비교함으로서 어느 방향에 대상물이 위치하는 지를 가늠하여 판단할 수 있는 것이다.

참조부호 160은 방향 설정부로서 상기 비교된 음량 크기의 결과를 통해 대상물의 방향을 인식하고, 그 결과를 대상물 방향이 설정 처리한다. 상기 방향 설정부를 통해 설정된 방향이 바로 대상물이 위치한 방향이 되는 것이다.

상기 방향 설정부는 설정된 결과를 통해 방향 제어 명령 신호를 출력한다.

상기 출력된 제어 명령 신호를 통해 필요한 방향 설정 동작이 수행된다.

첨부된 도 3은 바로 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 음향 탐지를 통한 대상물의 위치 방향 설정 상태를 보여주는 테이블로서, 상기 상호 비교에 따른 방향 설정 결과를 테이블 형태로서 보여주는 도면이다.

이를 간략히 참조하면, 첫 번째 방향 설정 동작에 있어, 동쪽의 마이크로폰으로 입력된 음향의 음량은 70%, 서쪽의 마이크로폰으로 입력된 음향의 음량은 0%, 남쪽의 마이크로폰으로 입력된 음향의 음량은 15%, 북쪽의 마이크로폰으로 입력된 음향의 음량은 15%가 됨을 알 수 있다. 이 경우 상기 음량은 상기 음량 비교부를 통해 비교되고, 그 결과는 상기 방향 설정부를 통해 출력된다. 상기 테이블에서의 그 결과는 동쪽의 음량이 제일 크므로 설정될 방향은 바로 동쪽이 됨을 알 수 있다.

마찬가지로, 세 번째 방향 설정 동작을 참조하면, 동쪽의 마이크로폰으로 입력된 음향의 음량은 0%, 서쪽의 마이크로폰으로 입력된 음향의 음량은 40%, 남쪽의 마이크로폰으로 입력된 음향의 음량은 60%, 북쪽의 마이크로폰으로 입력된 음향의 음량은 0%가 됨을 알 수 있다. 이 경우 또한 해당 마이크로폰으로 입력된 음향의 음량은 상기 음량 비교부를 통해 비교되고, 그 결과 또한 상기 방향 설정부를 통해 출력된다. 이 경우 서쪽의 음량이 40%이고 남쪽의 음량이 60%이므로, 설정될 방향은 바로 남서쪽이 됨을 알 수 있다.

또한, 네 번째 방향 설정 동작을 참조하면, 동, 서, 남, 북 모든 방향으로 설치된 마이크로폰으로 입력된 음향의 음량이 0%가 됨을 알 수 있다. 이 경우에는 모든 방향으로 음향이 입력이 없었던 경우로, 설정될 방향은 바로 그 이전 방향이 되는 것이다.

상기 테이블 상에서는 보다 상세히 언급되지 않았지만, 만일 모든 방향으로 음향이 동시에 입력될 시, 이 경우에는 일정 범위 내에서 보다 큰 음량을 가진 쪽으로 방향 설정을 하거나, 혹은 미리 정해진 쪽으로 우선순위를 정하여 방향 설정을 행하도록 할 수 있다.

그리고 상기 도 1에 도시된 구성에 있어, 상기 증폭부 및 A/D 변환부는 통상 A/D 처리기를 통해 구현되며, 상기 음량 추출부, 방향 설정부, 음량 비교부, 방향 설정부 등은 제어부로서 구현된다. 상기 제어부는 그 내부로 DSP 칩을 내장하거나 그 기능을 수행한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 음향 탐지를 통한 대상물의 위치 방향 설정 방법을 보여주는 동작 흐름도이다.

이를 참조하면, 210단계에서 마이크로 폰 구동 상태를 유지한다. 이는 상기 마이크로폰으로 전원 인가가 된 상태이며, 음향 입력이 항시 가능하게 된 상태이다.

212단계에서는 음향 입력이 있는지 여부를 판단한다. 상기 212단계에서 음향 입력이 있는 것으로 판단되면, 214단계에서 입력된 음향의 음향을 추출한다.

그리고 216단계에서는 상기 추출된 음량이 어느 방향으로 입력된 음향에서 추출된 음량이 되는지 해당 음향의 입력 방향을 식별한다.

218단계에서는 상기 추출된 음량과, 식별된 방향을 참조로 각 방향간에 해당하여 추출된 음량의 비교 동작을 행한다.

220단계에서는 상기 비교된 결과를 통해 방향을 설정한다. 222단계에서는 상기 설정된 방향으로 소정 동작이 이루어지도록 하는 제어 명령을 출력한다.

앞서 언급한 카메라 회전 가능한 화상 회의 시스템으로 적용될 시에는, 카메라의 촬영 방향이 상기 설정된 방향으로 구동되도록 해당 제어 명령을 출력하는 것이다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 음향 탐지를 통한 대상물의 위치 방향 설정 장치가 화상회의 시스템으로 적용된 상태를 보여주는 도면이다.

이를 간략히 참조하면, 회의 테이블 중앙으로 360' 회전 가능한 카메라가 위치하며 호의 테이블 각 방향으로 음향을 탐지하는 마이크로폰이 위치한다. 이 상태에서 특정 방향의 회의 참석자가 발언을 행하면, 상기 발언자의 음성은 그 자가가 위치한 곳의 마이크로폰으로 가장 많은 음량을 가지고 입력된다. 기타 타 마이크로폰으로도 음성의 입력이 있을 것이나, 상기 마이크로폰에 입력되는 음성의 음량에는 미치지 못하는 음량을 가진 음성이 입력될 것이다.

그러면, 본 발명에 따른 음향 탐지를 통한 대상물의 위치 방향 설정 장치는 상기 도 2에 도시된 바와 같은 동작을 거쳐 방향 설정을 행할 것이다. 그리고 설정된 방향으로 상기 카메라의 회전이 이루어지도록 방향 제어 명령을 출력하게 된다.

따라서, 본 발명에 따른 음향 탐지를 통한 대상물의 위치 방향 설정 장치가 화상 회의 시스템으로 적용될 시, 발언자로 카메라가 자동으로 회전하여 촬영함으로 그에 따른 회의의 편의가 증가된다.

그리고 본 발명의 경우, 상기 언급된 화상 회의 시스템 외에. 적절한 상태로서 여로 분야로 적용될 수 있을 것이다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐 만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

결국, 상술한 바와 같은 본 발명의 실시로서, 음향을 통해 대상물의 위치를 탐지하여 그 곳으로 방향 탐지 결과에 따른 특정의 제어 명령을 요구할 수 있는 제어 시스템 구축이 가능하게 되는 이점이 있다.

또한 본 발명의 실시는 음향을 탐지 결과를 통해 방향 설정이 필요한 모든 제어 시스템으로 적절히 적용될 수 있으므로, 적용의 확장성 측면에서 그 이점이 있다.

Claims (12)

1. 음향 탐지를 통한 대상물의 위치 방향 설정 장치에 있어서,

   각기 다른 방향의 적소로 설치되는 적어도 한 개 이상의 마이크로폰과,

   상기 마이크로폰으로 입력된 후 전기적 신호 형태로서 출력되는 음향 신호를 디지털 데이터 변환하는 A/D 변환부와,

   상기 변환된 음향 신호로부터 해당되는 마이크로폰으로 입력된 음향의 음량을 추출하는 음량 추출부와,

   상기 추출된 음량을 비교하고, 그 결과를 출력하는 음량 비교부와,

   상기 비교된 결과를 통해 음향을 발생한 음원의 방향을 설정하는 방향 설정부로 이루어짐을 특징으로 하는 음향 탐지를 통한 대상물의 위치 방향 설정 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 마이크로 폰은,

   그 각각의 적소로 음원이 위치한 방향을 보다 정확히 탐지함에 따른 음향 지향성을 강화하는 음향 지향성 강화 수단을 더 구비하고 있음을 특징으로 하는 음향 탐지를 통한 대상물의 위치 방향 설정 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 음향 지향성 강화 수단은,

   상기 마이크로폰들과 그에 대응하는 음원들간 각각 정확한 음향 전달 경로 형성을 이루도록 하여 음향의 지향성을 강화하는 소정 관 형태로서 구현 설치됨을 특징으로 하는 음향 탐지를 통한 대상물의 위치 방향 설정 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 음량 추출부는,

   상기 변환된 음향 신호로부터 해당되는 마이크로폰을 식별하는 방향 식별부를 구비하고 있음을 특징으로 하는 음향 탐지를 통한 대상물의 위치 방향 설정 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 방향 설정부는,

   상기 설정된 음원의 방향을 통해 그에 해당하여 방향 설정이 이루어지도록 하는 소정 방향 제어 명령 신호를 더 출력함을 특징으로 하는 음향 탐지를 통한 대상물의 위치 방향 설정 장치.
6. 제1항에 있어서,

   상기 음량 추출부 및 음량 비교부, 그리고 상기 방향 설정부는 디지털 신호 처리기 및 이를 제어하는 마이크로프로세서로 구현됨을 특징으로 하는 음향 탐지를통한 대상물의 위치 방향 설정 장치.
7. 음향 탐지를 통한 대상물의 위치 방향 설정 방법에 있어서,

   각기 다른 방향의 적소로 설치되는 적어도 한 개 이상의 마이크로폰으로부터 입력되는 음향 신호들을 전기적 신호 형태로서 출력한 후, 디지털 데이터로 변환하는 A/D 변환 과정과,

   상기 변환된 음향 신호로부터 해당되는 마이크로폰으로 입력된 음향의 음량을 추출하는 음량 추출 과정과,

   상기 추출된 음량을 비교하고, 그 결과를 출력하는 음량 비교 과정과,

   상기 비교된 결과를 통해 음향을 발생한 음원의 방향을 설정하는 방향 설정 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 음향 탐지를 통한 대상물의 위치 방향 설정 방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 음량 추출 과정은,

   상기 변환된 음향 신호로부터 해당되는 마이크로폰을 식별하는 방향 식별 과정을 더 포함하고 있음을 특징으로 하는 음향 탐지를 통한 대상물의 위치 방향 설정 방법.
9. 제7항에 있어서, 상기 방향 설정 과정은,

   상기 설정된 음원의 방향을 통해 그에 해당하여 방향 설정이 이루어지도록 하는 소정 방향 제어 명령 신호를 출력하는 과정을 더 구비하고 있음을 특징으로 하는 음향 탐지를 통한 대상물의 위치 방향 설정 방법.
10. 제7항에 있어서,

    상기 음량 추출 과정 및 음량 비교 과정, 그리고 상기 방향 설정 과정은 디지털 신호 처리기 및 이를 제어하는 마이크로프로세서의 구동을 통해 실시됨을 특징으로 하는 음향 탐지를 통한 대상물의 위치 방향 설정 방법.
11. 회전 가능한 카메라를 통해 촬영되는 화상을 원격 전송 처리하며, 각기 다른 방향의 적소로 설치되는 적어도 한 개 이상의 마이크로폰으로부터 입력되는 음향 또한 원격으로 전송 처리하는 화상 회의 시스템에서 음향 탐지를 통한 대상물의 위치 방향 설정과 그를 통한 카메라 회전 상태 제어 방법에 있어서,

    회의 참석자의 발언 개시에 따라, 상기 마이크로폰으로부터 입력되는 음향 신호들이 있는 경우, 상기 입력된 음향 신호를 전기적 신호 형태로서 출력한 후, 이를 다시 디지털 데이터로 변환하는 A/D 변환 과정과,

    상기 변환된 음향 신호로부터 해당되는 마이크로폰으로 입력된 음향의 음량을 추출하는 음량 추출 과정과,

    상기 추출된 음량을 비교하고, 그 결과를 출력하는 음량 비교 과정과,

    상기 비교된 결과를 통해 음향을 발생한 음원의 방향을 설정하는 방향 설정 과정과,

    상기 설정된 방향으로 상기 카메라의 회전 상태를 제어하고, 상기 제어된 상태에서 대상물의 화상을 촬영하여 원격 전송하는 카메라 회전 및 촬영 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 방법.
12. 제11항에 있어서, 상기 음량 추출 과정은,

    상기 변환된 음향 신호로부터 해당되는 마이크로폰을 식별하는 방향 식별 과정을 더 포함하고 있음을 특징으로 하는 방법.