KR20040075358A - 엑티브 오디오 매트릭스 계수들을 이용하는 멀티채널 에코소거기 시스템 - Google Patents

Abstract

다중 오디오 출력 신호들을 제공하기 위한 오디오 입력들에 결합되는 오디오 매트릭스 디코더와, 오디오 입력들에 결합되는 멀티-채널 에코 소거기를 포함하는,에코 소거기 시스템이 기술된다. 이 에코 소거기 시스템은 또한 오디오 출력 신호들 및 원하는 신호들이 혼합된 신호를 수신하기 위한 오디오 수신 수단을 포함한다. 멀티-채널 에코 소거기는 혼합된 신호로 부터 원하는 신호를 도출하기 위해서 멀티-채널 에코 소거에 오디오 매트릭스 계수들을 이용하기 위해 오디오 매트릭스 디코더에 결합된다. 그러한 시스템의 계산 및 오디오 처리 복잡성이 감소된다.

Description

엑티브 오디오 매트릭스 계수들을 이용하는 멀티채널 에코 소거기 시스템{Multichannel echo canceller system using active audio matrix coefficients}

본 발명은 또한 예를들어, 하이-파이 세트, 카 오디오 시스템 또는 텔레비젼 또는 원격지 회의 시스템과 같은 멀티-채널 오디오 시스템에 관한 것이며, 음성이 제어되며 에코 소거기와 같은 것을 포함하는 이동 또는 핸즈 프리 통신 시스템, 특히 전화 시스템, 또는 카 전화 시스템과 같은 전화 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 또한 그러한 에코 소거기에서 사용하기 위한 신호들에 관한 것이다.

그러한 에코 소거기 시스템은 WO 98/42162호에 공지되어 있다. 공지된 에코 소거기 시스템은 예를들어 세개 또는 다섯개의 라우드스피커를 갖는 멀티-채널 장치에서 다중 오디오 서라운드 출력 신호들을 제공하는 엑티브 오디오 서라운드 디코더와 같은, 오디오 매트릭스 디코더를 포함한다. 이 라우드스피커들은 예를들면 홈 시어터, 개인용 컴퓨터 "멀티미디어" 환경에 배치될 수 있으며 그리고/또는 텔레비젼 세트에 결합될 수 있다. 에코들의 효과는 멀티-채널 에코 소거기 역할을 하는 전달 함수 메트릭스에 포함될 수 있다. 그러나 공지된 에코 소거기 시스템은 멀티-채널 에코 소거를 성취하는 효율적인 방식을 개시하지 않는다.

본 발명은 다중 오디오 출력 신호들을 제공하기 위해서 오디오 입력들에 결합되는 오디오 매트릭스 디코더를 포함하는 에코 소거기 시스템, 및 이 오디오 입력들에 결합된 멀티-채널 에코 소거기에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 에코 소거기 시스템의 가능한 결합된 실시예들을 개략적으로 도시한 도면이며,

도 2는 도 1의 에코 소거기 시스템에서 응용하기 위한 에코 소거기의 세부적인 실시예를 도시한 도면이다.

본 발명의 한 목적은 감소된 오디오 신호 처리 부하를 멀티-채널 에코 소거에 가하고, 음성 제어 특징들도 구비될 수 있는 개선된 에코 소거기 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 에코 소거기 시스템은, 상기 에코 소거기 시스템이 상기 오디오 출력 신호들 및 원하는 신호가 혼합된 신호를 수신하기 위한 오디오 수신 수단을 더 포함하며, 멀티-채널 에코 소거기는 상기 혼합된 신호로 부터 원하는 신호를 도출하기 위해서 멀티-채널 에코 소거에 오디오 매트릭스 계수들을 이용하기 위해 오디오 매트릭스 디코더로 결합되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 에코 소거기 시스템의 장점은, 오디오 매트릭스 디코더에 존재하거나 또는 그 디코더 출력 신호들로부터만 가능성있게 도출이 가능한 오디오 매트릭스 계수들을 이용함으로서, 높은 계산 및/또는 신호 처리 복잡성이 없이도, 멀티-채널 에코 소거가 매우 효과적으로 수행될 수 있다는 것이다.

이에 더해서 음성 제어 기능성들이 개선되는데, 본 발명에 따른 에코 소거기 시스템이 룸에 존재하는 사운드, 에코들 및 음성의 혼합으로 부터 음성 신호와 같은, 원하는 신호를 도출할 수 있기 때문이다. 이것은 멀티-채널 통신, 오디오 및/또는 텔레비젼 시스템들, 하이-파이 세트들, 카 오디오 시스템들, 및 원격지 회의 시스템과 같은 점점더 허용되는 음성 제어 시스템들에서 본 발명에 따른 에코 시스템의 비용 효과 적용 가능성들을 더 확장시킨다.

본 발명에 따른 에코 소거기 시스템의 일 실시예는, 에코 소거기 시스템(1)은 오디오 매트릭스 계수들을 도출하기 위해서 오디오 입력들(3) 및 매트릭스 디코더 출력들(10)에 결합된 엑티브 매트릭스 트랙커(9)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

일반적으로, 엑티브 오디오 매트릭스 계수들은 오디오 매트릭스 디코더내의 칩상에서만 얻을 수 있으며 외부에서는 얻을 수 없으며, 특히 시장에 이미 설치되거나 또는 커스토머 구내에서 설치된 오디오 시스템에서는 얻을 수 없다. 이 엑티브 매트릭스 트랙커는 대안을 그러한 칩을 완전히 교체하는 것에 적용하기 쉽게 하는데, 그 이유는 매트릭스 디코더의 오디오 입력 및 출력 신호들로부터 매트릭스 계수들을 간단히 도출하기 위한 것이며, 이 신호들은 이미 외부에서 얻을 수 있기 때문이다. 따라서 엑티브 매트릭스 트랙커는 공지된 에코 소거기 시스템들에 쉽게 추가될 수 있다.

본 발명에 따른 에코 소거기 시스템의 또 다른 실시예는, 멀티 채널 에코 소거기가 다중 오디오 출력 신호들의 수보다 적은 복수의 필터 함수들을 계산하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 모든 다중 오디오 출력 신호들에 대해서 별도의 에코 소거 계산들이 필요하지 않으며, 이는 멀티-채널 에코 소거의 계산 복잡성을 훨씬 더 감소시킨다

본 발명에 따른 에코 소거기 시스템의 또 다른 실시예는, 필터 함수들 계산들이 오디오 출력 신호들의 적어도 일부를 고려하는 필터 업데이트 기여들에 기초해 있는 것을 특징으로 한다.

오디오 소거 필터 기능 계산의 계산상의 복잡성의 감소에도 불구하고, 에코 소거 출력 신호들의 질은 영향을 받지 않는데, 왜냐하면 필터 업데이트들이 일부 또는 가능하게는 모든 다중 오디오 출력 신호들을 고려하기 때문이다.

본 발명에 따른 에코 소거기 시스템의 또 다른 실시예는, 일단 스피치가 검출되면 독립적인 다중 출력 신호들의 수를 감소시키기 위해 결합된 스피치 검출기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

스피치가 스피치 검출기에 의해서 검출되면 에코 소거가 오디오 품질을 단지 조금 손실하는 대가로 간략화될 수 있으며, 그러나 이는 청취자가 그의 스피치에 의해서 명령들을 주기 때문에 알아 차릴 수가 없다는 이점이 있다. 이제 본 발명에 따른 에코 소거기 시스템은 그 부가적인 장점들과 함께 첨부된 도면을 참조하여 더 설명되며, 도면에서 유사한 구성요소들은 동일 참조 번호들로 참조된다.

도 1은, 예를들어, 돌비 프로 논리 Ⅰ/Ⅱ, 서클 서라운드 시스템 등과 같은오디오 매트릭스 디코더(2)를 포함하는 에코 소거기 시스템(1)을 도시한다. 도면에 도시된 바와같은 오디오 매트릭스 디코더(2)는 두개의 채널들을 반송하는 오디오 입력들(3), 즉, 이 경우에는 좌우측 스테레오 신호들인 x'_L및 x'_R을 각각 반송하는 오디오 입력들에 결합된다. 여기서 다섯개의 다중 오디오 신호들, x₁, x₂, x₃, x₄및 x₅는 디코더(2)에 의해서 스테레오 신호들로 부터 도출되어 일반적으로 룸 R에서 4로 지정된 다섯개의 라우드스피커들에 공급된다. 시스템(1)은 또한 오디오 입력들(3)에 결합된 멀티-채널 에코 소거기(5)를 포함한다. 이 에코 소거기(5)는 그 출력(6)에 에코 소거 신호 y를 제공한다. 하나 이상의 마이크로폰들로 구현되는 오디오 수신 수단(7)은 일반적으로 다섯개의 오디오 출력 신호들 및 룸 R에서 청취자/화자로 부터 발생하는 원하는 스피치 신호의 혼합을 수신하기 위한 룸 R에 배치된다. 감산기(8)는 원하는 스피치 신호 e의 정확한 평가를 제공하기 위해서 마이크로폰(7) 및 에코 소거기 출력(6)에 결합된다. 음성 제어 명령들을 제공하기 위해서 그러한 스피치 신호 e가 사용되며 임의의 시스템에 포함될 수 있다. 이러한 명령들을 가능성있게 실행하는 음성 제어 시스템의 예들에는 하이-파이 세트, 카 오디오 시스템, 텔레비젼 수상기가 있다. 통신 시스템들의 예들로는 원격지 회의 시스템, 이동 또는 핸즈 프리 통신 시스템이 있으며, 특히 전화 시스템, 카 전화 시스템 등이 있다.

매트릭스 디코더(2)의 입력 신호들 및 출력 신호들 사이의 관계는 다음의 벡터 식으로 표시될 수 있다.

여기서 벡터X는 i=1....5, 인 다섯개의 오디오 신호들을 표시하며,X'는 j=L,R 인 스테레오 입력 신호들 x_j를 표시하며,는 열개의 계수들을 갖는 2 x 5 계수 매트릭스를 표시한다. 멀티-채널 에코 소거기(5)는 오디오 매트릭스 디코더(2)에 결합되는데, 이 계수들은 수신 마이크로폰(7)에 의해서 신호들의 혼합으로 부터 원하는 신호를 도출하기 위해서 이하 설명되는 방식으로 에코 소거기에 의해서 사용된다.

도 1에 도시된 다른 실시예에서, 에코 소거기 시스템(1)은, 식(1)에 따라서, (제 1 컬럼에서 5 계수들 α_i를 갖으며 제 2 컬럼에서 5 계수들 β_j을 갖는) 매트릭스의 열개의 오디오 매트릭스 계수들을 유도하기 위한 오디오 입력들(3) 및 매트릭스 디코더 출력들(10)에 결합된 엑티브 매트릭스 트랙커(9)를 포함한다. 트랙커(9)는 매트릭스 디코더(2)에 포함될 수 있거나 또는 그것에 간단히 추가될 수 있다. 트랙커(9)는 디코더 출력(10)에 단지 결합만 되며( 따라서 그 입력에 간접적으로 결합되며), 이 트랙커(9)는 이어서 디코더 출력 신호들로 부터만 디코더 계수들을 도출할 수 있게 되는 것도 가능하다. 이것은 디코더 입력들(3) 및/또는 매트릭스 계수들이-외부에서는 용이하지만- 쉽게 얻을 수 없다. 전술된 다른 실시예에서 엑티브 매트릭스 트랙커(9)는 에코 소거기(5)에 결합되는데 여기서 다시 이러한 계수들은 수신 마이크로폰(7)에 의해서 수신되는 신호들의 혼합으로부터 원하는 신호를 도출하기 위해서 에코 소거기에 의해서 사용된다.

다섯개의 라우드스피커(4)와 마이크로폰(7) 사이에서 발생하는 에코들을 소거하는 문제에 대한 직접적인 해결 방법은 다섯개의 디코더 출력들(10)을 에코 소거기(5)에 결합시키는 것일 것이다. 이 소거기(5)는 이어서 높은 계산 복잡성을 요구하는 다섯개의 채널 적응 필터를 수행해야 할 것이다. 이와는 별도로 부가적인 문제들, 즉 적응 필터들이 찾을 수 있는 해법들의 독창성과 관련된 문제들이 발생한다. 도 1은 에코 소거기(5)가 오디오 입력(3)에 직접 결합되는 것을 도시하며, 에코 소거가 가능하도록 되어 있는 열개의 엑티브 매트릭스 계수들 (α_i; β_j)이 이용되는 것을 도시한다.

도 2에 표시된 바에 의해서 제안된 바와같이 멀티-채널 에코 소거기(5)는 다중 오디오 출력 신호들의 수보다 적은 복수의 필터 전달 함수들을 계산한다. 라우드스피커(4) 및 마이크로폰(7) 사이의 다섯개의 전달 함수들은 특히 단지 두개의 필터 전달 함수 w_L및 w_R로 표시될 수 있다. 이것은 에코 소거기(5)의 계산 복잡성을 감소시킨다. 이들 전달 함수들은 갱신치 Δ_L및 Δ_R만큼 업데이트될 수 있어서 추가된 에코 소거기 출력 신호 y가 가능한 정밀하게 원하는 스피치 신호를 제외한 마이크로폰 신호를 표시하는데, 다음에 따라서 그와같이 한다.

w_L= w'_L+ Δ_L

w_R= w'_R+ Δ_R

여기서 '는 이전 수를 표시한다. 북키핑은 총 다섯개의 전달 필터들에서 갱신치들의 분배를 포함할 수 있는데, 이는 다음에 따를 수 있다. 즉,

여기서 시그마는 i에서의 합을 표시하며, α_i, β_j은 매트릭스의 계수들이다. 필터들 간의 관계는 이제 다음과 같이 주어진다. 즉,

이 경우에 총 다섯개의 음향 경로들은 트랙되는데, 이는 엑티브 매트릭스가 시간에 대해서 변경되는 경우에 유리하다. 컨버전스가 수행될 때, 엑티브 매트릭스는 갑자기 변경될 수 있으며 정확한 필터들이 후자의 식들에 의해서 즉시 획득된다.

예로서 프로-로직 또는 프로-로직2 디코더들을 포함하여 일부 응용들에서는, 필요한 량의 계산들의 부담을 감소시키도록 다섯개의 필터들 중 일부가 연관될 수 있다. 예로서 모노 서라운드가 사용될 때, 서라운드와 연관된 음향 경로들이 단지 하나의 필터만을 이용하여 트랙된다. 에코 소거 계산들에서 가능성있는 단일화들 또는 수의 오버플로우들의 경우에 이러한 종류의 에러들을 해결하기 위해서 다섯개의 채널들이 더 적은 채널들로 맵될 수 있다. 또한 스피치 동작이 스피치 검출기(11)에 의해서 검출되어 에코 소거기(5)에 결합될 때 믹스 멀티-채널 오디오를 스테레오로 다운시키는 것이 가능하다. 이것은 유리하게는 단지 일시적으로 사운드질의 손실이 적에 훨씬 간단한 에코 소거기의 응용을 가능하게 한다.

간단하게 언급되었지만 오디오 매트릭스 디코더(2)는 그 입력으로 부터 복수의 출력 신호들을 도출할 수 있는데, 이 수는 입력 신호들의 수를 초과한다. 디코더(2)는 하나 이상의 필터들을 포함할 수 있는데, 예를들면 제어 가능한 필터들로서 이 필터 동작 및 필터 기능은 제어 신호들에 의존한다. 이러한 제어 신호들은 예를들면 음악에 포함될 수 있다.

전술된 것들이 필수적으로 바람직한 실시예들 및 가장 가능성있는 모드로 기술되었지만, 이러한 실시예들은 관련된 시스템의 예들로 제한하기 위한 것이 전혀 아니다. 왜냐하면 첨부된 특허청구범위의 범위에 속하는 여러 변경들, 특징들 및 특징들의 결합이 당업자에게 가능하기 때문이다.

Claims (8)

1. 다중 오디오 출력 신호들(x₁... x₅)을 제공하기 위해서 오디오 입력들(3)에 결합되는 오디오 매트릭스 디코더(2), 및 상기 오디오 입력들(3)에 결합된 멀티-채널 에코 소거기(5)를 포함하는 에코 소거기 시스템(1)에 있어서,

   상기 에코 소거기 시스템(1)은 상기 오디오 출력 신호들(x₁...x₅) 및 원하는 신호 (e)의 혼합물을 수신하기 위한 오디오 수신 수단(7)을 더 포함하며, 상기 멀티-채널 에코 소거기(5)는 상기 혼합물로부터 상기 원하는 신호(e)를 도출하기 위해서 멀티-채널 에코 소거에 오디오 매트릭스 계수들을 이용하기 위해 상기 오디오 매트릭스 디코더(2)에 결합되는 것을 특징으로 하는 에코 소거기 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 에코 소거기 시스템(1)은 상기 오디오 매트릭스 계수들을 상기 오디오 입력들(3) 및 상기 매트릭스 디코더 출력들(10)로부터 도출하기 위해서 상기 오디오 입력들(3) 및 상기 매트릭스 디코더 출력들(10)에 결합된 엑티브 매트릭스 트랙커(9)를 포함하는 것을 특징으로 하는 에코 소거기 시스템.
3. 제 1 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 멀티-채널 에코 소거기(5)는 상기 다중 오디오 출력 신호들(x₁...x₅)의수보다 적은 복수의 필터 함수들을 계산하는 것을 특징으로 하는 에코 소거기 시스템.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 필터 함수 계산들은 적어도 일부의 상기 오디오 출력 신호들(x₁...x₅)을 고려하는 필터 업데이트 기여들(contributions)에 기초하는 것을 특징으로 하는 에코 소거기 시스템.
5. 제 1 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 에코 소거기(5)는 일단 스피치가 검출되면 독립적인 다중 출력 신호들(x₁...x₅)의 수를 감소시키기 위해서 결합된 스피치 검출기(11)를 포함하는 것을 특징으로 하는 에코 소거기 시스템.
6. 하이-파이 세트, 카 오디오 시스템 또는 텔레비젼 또는 원격지 회의 시스템과 같은 멀티-채널 오디오 시스템으로서, 청구항 제 1 내지 5 항 중 어느 한 항에 따른 에코 소거기 시스템(1)을 포함하며, 상기 에코 소거기 시스템(1)은 다중 오디오 출력 신호들(x₁...x₅)를 제공하기 위한 오디오 입력들(3)에 결합된 오디오 매트릭스 디코더(2) 및 오디오 입력들(3)에 결합된 멀티-채널 에코 소거기(5)를 포함하는, 상기 멀티-채널 오디오 시스템에 있어서,

   상기 에코 소거기 시스템(1)은 오디오 출력 신호들(x₁...x₅) 및 원하는 신호(e)의 혼합물을 수신하기 위한 오디오 수신 수단(7)을 더 포함하며, 상기 멀티-채널 에코 소거기(5)는 상기 혼합물로부터 상기 원하는 신호(e)를 도출하기 위해서 멀티-채널 에코 소거에 오디오 매트릭스 계수들을 이용하기 위해 오디오 매트릭스 디코더(2)에 결합되는 것을 특징으로 하는 멀티-채널 오디오 시스템.
7. 이동 또는 핸즈 프리 통신 시스템, 특히 전화 시스템, 차량 전화 시스템과 같은 통신 시스템으로서, 청구항 제 1 내지 5 항 중 어느 한 항에 따른 에코 소거기 시스템(1)을 포함하며, 상기 에코 소거기 시스템(1)은 다중 오디오 출력 신호들(x₁...x₅)을 제공하기 위해서 오디오 입력들(3)에 결합되는 오디오 매트릭스 디코더(2)와, 상기 오디오 입력들(3)에 결합된 멀티-채널 에코 소거기(5)를 포함하는, 상기 통신 시스템에 있어서,

   상기 에코 소거기 시스템(1)은 상기 오디오 출력 신호(x₁...x₅) 및 원하는 신호(e)의 혼합물을 수신하기 위한 오디오 수신 수단(7)을 더 포함하며, 상기 멀티-채널 에코 소거기(5)는 상기 혼합물로부터 상기 원하는 신호(e)를 도출하기 위해서 멀티-채널 에코 소거에 오디오 매트릭스 계수들을 이용하기 위해 상기 오디오 매트릭스 디코더(2)에 결합되는 것을 특징으로 하는 통신 시스템.
8. 청구항 제 1 내지 6 항 중 어느 한 항에 따른 에코 소거기 시스템(1)에서 사용하기 위한 신호들로서, 상기 에코 소거기 시스템(1)은 다중 오디오 출력 신호들(x₁...x₅)을 제공하기 위해 오디오 입력들(3)에 결합된 오디오 매트릭스 디코더(2)와 상기 오디오 입력들(3)에 결합된 멀티-채널 에코 소거기(5)를 포함하는, 상기 신호들에 있어서,

   상기 에코 소거기 시스템(1)은 상기 오디오 출력 신호(x₁...x₅) 및 원하는 신호(e)의 혼합물을 수신하기 위한 오디오 수신 수단(7)을 더 포함하며, 상기 멀티-채널 에코 소거기(5)는 상기 혼합물로부터 상기 원하는 신호(e)를 도출하기 위해서 멀티-채널 에코 소거에 오디오 매트릭스 계수들을 이용하기 위해서 오디오 매트릭스 디코더(2)에 결합되는 것을 특징으로 하는 신호들.