KR20080034593A - 주변소음 제거장치 및 방법 - Google Patents

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KR20080034593A
KR20080034593A KR1020060100739A KR20060100739A KR20080034593A KR 20080034593 A KR20080034593 A KR 20080034593A KR 1020060100739 A KR1020060100739 A KR 1020060100739A KR 20060100739 A KR20060100739 A KR 20060100739A KR 20080034593 A KR20080034593 A KR 20080034593A
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Abstract

본 발명은 주변소음 제거장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 마이크 또는 센서를 통해 사용자의 음성신호를 입력받아 유선 또는 무선으로 상대방에게 송신하는 통신기기나 특정 음원을 입력받는 기기에 있어서, 사용자의 음성신호 또는 특정 음원과 함께 입력되는 주변소음을 제거하는 주변소음 제거장치 및 방법에 관한 것이다.
또한, 마이크 또는 센서를 통해 입력된 소음을 포함한 유효한 음원 신호로부터 소음을 제거하는 주변소음 제거장치에 있어서,
상기 음원 신호를 전파정류하여 획득한 평균값으로 기준전류를 설정하는 기준전류 설정부 및 상기 기준전류 설정부에서 설정된 기준전류에 의해 이득이 제어되고, 입력된 음원 신호의 입력전류를 상기 이득에 따라 증폭하는 가변 증폭부를 포함하되,
상기 음원 신호의 입력레벨을 미리 설정된 기준레벨로 수렴시키는 기준레벨 수렴부, 상기 음원 신호에서 미리 정해진 제한입력레벨을 초과하는 음원 신호를 제거하는 입력레벨 제한부 중 적어도 어느 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
Figure P1020060100739
주변소음 제거장치, 이동통신 단말기, 통신기기

Description

주변소음 제거장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR NOISE REMOVAL}
도 1은 종래의 마이크를 통해 유입되는 주변 잡음 제거회로도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 주변소음 제거장치에서 입력된 음원의 입력레벨 대비 출력레벨을 나타낸 그래프,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 주변소음 제거장치의 블럭 구성도,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 주변소음 제거장치의 블럭 구성도,
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 주변소음 제거장치의 블럭 구성도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 5의 구성 요소인 레벨 확장부 및 확장기준전류 설정부의 회로도,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 5의 구성 요소인 레벨 압축부 및 압축기준전류 설정부의 회로도,
도 8는 본 발명의 일 실시예에 따른 주변소음 제거방법을 설명하기 위한 흐름도,
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 주변소음 제거방법을 설명하기 위한 흐름도,
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 주변소음 제거방법을 설명하기 위한 흐름도,
도 11는 본 발명의 일 실시예에 따른 주변소음 제거장치를 설명하기 위한 회로도,
도 12은 도 11에 도시된 입력레벨조정회로부의 구체적인 회로도,
도 13은 도 11에 도시된 주파수제한회로부의 구체적인 회로도,
도 14은 도 13의 회로도로부터 출력되는 주파수 특성을 나타낸 그래프,
도 15은 본 발명의 일 실시예에 따른 주변소음 제거장치를 구비한 이동통신 단말기의 블럭 구성도이다.
*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***
100, 200, 310, 400, 500: 주변소음 제거장치
300: 이동통신 단말기
110, 210, 390, 410, 510: 마이크
120, 311, 430: 기준레벨 수렴부 130, 312, 450: 입력레벨 제한부
140, 313, 440: 기준전류 설정부 150, 314, 420: 가변 증폭부
160, 315, 460: 가변 저항부 170, 316, 470: 출력레벨 조정부
180, 317, 480, 580: 출력레벨 제한부
190, 318, 490, 590: 주파수 제한부
220: 전치처리회로부 221: 입력레벨조정회로부
223: 입력레벨제한회로부 230: 후치처리부
231:출력레벨제한회로부 233: 주파수제한회로부
240: 전파정류회로부 250: 가변증폭회로부
260: 가변저항회로부 270: 레벨변환회로부
520: 레벨 압축부 530: 압축기준전류 설정부
540: 확장기준전류 설정부 550: 레벨 확장부
본 발명은 주변소음 제거장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 마이크 또는 센서를 통해 사용자의 음성신호를 입력받아 유선 또는 무선으로 상대방에게 송신하는 통신기기나 특정 음원을 입력받는 기기에 있어서, 사용자의 음성신호 또는 특정 음원과 함께 입력되는 주변소음을 제거하는 주변소음 제거장치 및 방법에 관한 것이다.
사용자의 음성신호를 입력받아 유선 또는 무선으로 상대방에게 송신하는 통신기기를 예를 들면, 가정에서 사용하는 전화기나 이동 중에 사용가능한 이동통신 단말기 등이 있을 수 있고, 그 밖에 무전기라든지 마이크를 구비한 음성통신용 헤드셋 장치 등이 있을 수 있다.
한편, 특정 음원을 입력받는 기기를 예를 들면, 체내에서 발생하는 심음(心音)이나 호흡음을 비롯하여 동맥음 ·장잡음(腸雜音) ·혈관음을 청취하여 정상적인 상태인지의 여부를 확인하기 위해 사용되는 전자청진기나 파이프에서 새는 물을 탐지하기 위한 누수탐지기 등이 있을 수 있다.
이러한 사용자 음성신호를 입력받는 통신기기나 특정 음원을 입력받는 기기는 마이크 또는 센서를 통해 사용자 음성신호나 특정 음원을 입력받게 되는데, 이때 주변에서 발생하는 소음까지도 함께 입력된다.
특히, 실외에서는 소음이 자주 발생할 수 있는데, 예를 들면, 주변의 사람들 로 인해 발생하는 소음이나, 택시나 버스 등의 대중교통수단에 의해 발생하는 소음, 공사현장에서 발생하는 소음 등 여러 가지 소음이 있을 수 있다. 또한, 실외에서 발생하는 소음뿐만 아니라 실내에서도 소음이 발생할 수 있는데, 예를 들면 노래방과 같은 밀폐된 장소라든지 고객으로부터 걸려오는 문의전화에 대응하기 위한 콜센터 등과 같은 곳에서는 소음이 필수적으로 수반된다.
이렇게 소음이 발생하는 실내 또는 실외의 장소에서 이동통신 단말기와 같은 통신기기를 이용하여 상대방과 음성통화를 하게 되면, 수신자는 소음으로 인해 송신자의 음성내용을 제대로 이해할 수가 없게 되는 경우가 자주 발생한다.
이처럼 마이크 또는 센서를 통해 사용자의 음성신호나 특정 음원을 입력받는 통신기기 등에 있어서, 주변에서 발생한 소음이 함께 입력되면 사용자의 음성신호를 제대로 전달하지 못하거나 소음으로 인해 특정 음원만을 입력받을 수 없는 문제점이 있었다.
그래서, 이러한 문제점을 해결하기 위해 여러 가지의 방법이나 장치가 나오게 되었는바, 도 1은 종래의 마이크를 통해 유입되는 주변 잡음 제거회로도를 도시한 것이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 도 1에 도시한 바와 같이 종래의 주변잡음 제거회로는 마이크(10)를 통해 사용자의 음성신호와 주변의 잡음신호가 입력되면, 직렬로 연결된 콘덴서(C2)를 통해 잡음신호를 제거한다. 그리고 잡음신호가 제거된 신호는 증폭기(20)를 통해 증폭되어 스피커를 통해 사용자에게 출력된다.
그런데 이러한 종래의 마이크를 유입되는 잡음 제거회로는 논-리니어(non linear)한 잡음은 제거되지 않아서, 입력된 음성신호와 합성되어 증폭되므로 여전히 잡음이 제거되지 않는 문제점이 있었다.
한편, 일본 공개특허 소61-99451호(이하 '선행발명1'이라고 한다.)는 선행발명1의 공보 2쪽의 기재에서 알 수 있듯이, 전화기의 성능이 향상됨으로써 미소음(微小音) 즉, 매우 작은 소음까지도 전화기가 증폭을 하여 상대방에게 전송하므로써 종래의 전화기에서는 소음이 아니었던 레벨이 낮은 주변소음이 상대방에게 들리게 되어 통화품질에 영향을 준다는 것이 발명의 배경이 되었다. 즉, 종래의 민감하지 않은 전화기에서는 소음이라고 여겨지지도 않던 미세한 잡음들이 성능이 향상된 전화기를 사용함으로써 증폭성능이 개선되어 상대방에게 그대로 송신됨으로써 통화의 상대방에게 작은 소음이 들리는 것처럼 느껴지게 되는 현상이 발생되어 이 미세한 잡음들을 감소하는 것을 과제로 하고 있다.
따라서, 선행발명1에는 기준레벨을 통화자 음성의 최소음보다 작고 주위잡음보다 큰 레벨로 설정하고, 입력신호의 레벨이 기준레벨보다 낮은 경우 증폭이득을 적게 하고, 입력신호의 레벨이 기준보다 높은 경우 증폭이득을 높게 하는 증폭기를 이용하는 기술이 개시되어 있다.
그러나, 선행발명1에 따른 기준레벨은 다양한 상황에서 적용될 수 없고, 고정적으로 이용될 수 밖에 없는 것이며, 또한 사람마다의 목소리의 크기 차이에 따른 오류를 방지하기 위하여 일반적인 사람의 음성 크기의 최소치보다도 더 낮은 수준 즉, 충분히 낮은 수준으로 기준레벨을 결정할 수 밖에 없는 문제점이 있었다. 즉, 조금 더 큰 레벨을 갖는 소음을 제거하기 위해서는 기준레벨을 조금 더 높여야 할 것이나 이러한 경우 작은 목소리로 통화하는 통화자의 목소리까지 제거되는 문제점이 있었다.
또한, 일본 공개특허 2005-86361호(이하 '선행발명2'라고 한다.)에는 주위 소음 레벨에 따라 수화음량을 자동적으로 설정하는 기술이 개시되어 있다. 그러나, 선행발명2는 소음을 제거하기보다는 단순히 소음과 음성 모두에 대한 송/수신 음량을 높이는 것으로서 소음 문제를 해결하고자 하는 것이므로, 잡음 제거에 대한 근본적인 해결책은 제시하지 못하고 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 마이크 또는 센서를 통해 입력된 소음을 포함한 유효한 음원 신호를 전파정류하여 획득한 평균값으로 기준전류를 설정하고, 설정된 기준전류에 의해 제어되는 이득에 따라 입력된 음원의 입력전류를 증폭하여 유효한 음원은 더욱 크게 증폭하고, 소음은 더욱 작게 증폭하여 주변소음을 제거하도록 한 주변소음 제거장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 미리 설정된 기준레벨에 의거하여 마이크 또는 센서를 통해 입력된 소음을 포함하는 음원 신호의 레벨을 조정하고, 조정되어 입력되는 소음을 포함하는 음원 신호에서 미리 정해진 제한입력레벨을 초과하는 음원 신호를 제거함으로서, 음원과 마이크 간의 이격 거리에 상관없이 최종적으로 출력되는 음원의 레벨이 일정하게 유지되도록 한 주변소음 제거장치 및 방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 주변소음 제거장치는 마이크 또는 센서를 통해 입력된 소음을 포함한 유효한 음원 신호로부터 소음을 제거하는 주변소음 제거장치에 있어서,
상기 음원 신호를 전파정류하여 획득한 평균값으로 기준전류를 설정하는 기준전류 설정부 및 상기 기준전류 설정부에서 설정된 기준전류에 의해 이득이 제어되고, 입력된 음원 신호의 입력전류를 상기 이득에 따라 증폭하는 가변 증폭부를 포함하되,
상기 음원 신호의 입력레벨을 미리 설정된 기준레벨로 수렴시키는 기준레벨 수렴부, 상기 음원 신호에서 미리 정해진 제한입력레벨을 초과하는 음원 신호를 제거하는 입력레벨 제한부 중 적어도 어느 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 주변소음 제거장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 주변소음 제거방법은 마이크 또는 센서를 통해 입력된 소음을 포함한 유효한 음원 신호로부터 소음을 제거하는 주변소음 제거방법에 있어서,
상기 음원 신호를 전파정류하여 획득한 평균값으로 기준전류를 설정하는 (a) 단계 및 상기 단계 (a)에서 설정된 기준전류에 의해 이득이 제어되고, 입력된 음원 신호의 입력전류를 상기 이득에 따라 증폭하는 (b) 단계를 포함하되,
상기 음원 신호의 입력레벨을 미리 설정된 기준레벨로 수렴시키는 (c) 단계, 상기 음원 신호에서 미리 정해진 제한입력레벨을 초과하는 음원 신호를 제거하는 (d) 단계 중 적어도 어느 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 주변소음 제거방법을 제공한다.
이하에는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 주변소음 제거장치 및 방법에 대해서 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
먼저, 본 발명의 실시예에 따른 주변소음 제거장치의 원리를 설명하기 위해 첨부도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 주변소음 제거장치에서 입력된 음원의 입력레벨 대비 출력레벨을 나타낸 그래프를 도시한 것이다.
도 2를 참조하면, 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 주변소음 제거장치에서 0 dBm 의 입력레벨을 기준으로 살펴보면, 입력레벨이 +10 dBm 일 경우, 이에 대응하는 출력레벨은 +20 dBm 이고, 입력레벨이 -10 dBm 일 경우, 이에 대응하는 출력레벨은 -20 dBm 인 것으로 나타나고 있다. 즉, 소정의 기준레벨 이상의 입력레벨이 입력되면 더 높은 출력레벨을 출력하고, 소정의 기준레벨 이하의 입력레벨이 입력되면 더 낮은 출력레벨을 출력하는 것을 의미한다.
한편, 마이크에서 소정의 이격거리 만큼 떨어진 지점에서는 마이크를 통해 입력되는 입감레벨의 측면에서 사용자의 음성신호와 같은 유효한 음원이 주변에서 발생하는 소음보다 입력레벨이 크다. 이는 실험을 통해 확인할 수 있는바, 예를 들어 입 가까이에서의 음원의 음압은 약 102dB이고 8cm 이격된 곳에서는 92dB 정도로 나타나고 있는데 반해, 일반적으로 소음은 8cm 이내에서는 상기한 음원의 음압보다는 작은 것으로 나타나고 있다. 이에 따라, 마이크는 사용자의 입으로부터 5~15cm 이내에 존재하는 것이 바람직하다. 따라서, 상기한 이격거리는 마이크로부터 5~15cm 이내의 거리인 것을 의미한다.
예를들어 보다 상세하게 설명하면, 노래방과 같이 큰 소음이 발생하는 장소에서 이동통신 단말기를 이용하여 외부에 있는 상대방과 통화를 하는 경우, 이동통신 단말기의 사용자는 물론, 주변에 있는 사람들은 이동통신 단말기를 이용하는 사용자의 음성보다 노래방에서 발생하는 소음이 크다고 느낀다.
그러나 이동통신 단말기의 마이크에서 소정의 이격거리 만큼 떨어진 지점에서는 마이크를 통해 입력되는 입감레벨 측면에서 노래방에서 발생하는 소음레벨이 이동통신 단말기를 이용하는 사용자의 음성레벨보다 작다. 이러한 이유는 사용자의 음성은 이동통신 단말기의 마이크에서 소정의 이격거리 만큼 떨어진 지점에서부터 마이크를 통해 입력되지만, 노래방의 소음은 이보다는 먼 곳으로부터 마이크를 통해 입력되기 때문에 마이크에서 소정의 이격거리 만큼 떨어진 지점까지 감쇄현상이 있게 되고, 그로 인해 이동통신 단말기의 마이크에서 소정의 이격거리 만큼 떨어진 지점에서는 소음레벨이 이동통신 단말기를 이용하는 사용자의 음성레벨보다 작게 되는 것이다.
상술한 원리와 특성을 이용한 본 발명의 실시예에 따른 주변소음 제거장치를 첨부도면을 참조하여 설명하되, 마이크를 통해 입력된 소음을 포함한 유효한 음원으로부터 소음을 제거하는 것을 예를들어 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 주변소음 제거장치의 블럭 구성도를 도시한 것이다.
도 3에 도시한 바와 같이 본 발명의 주변소음 제거장치(100)는, 마이크(110)를 통해 입력된 소음을 포함한 유효한 음원으로부터 소음을 제거하는 주변소음 제거장치에 있어서,
마이크(110)를 통해 입력된 음원 신호의 입력레벨을 미리 설정된 기준레벨로 수렴시키는 기준레벨 수렴부(120)와;
기준레벨 수렴부(120)를 통해 입력된 음원 신호에서 미리 정해진 '제한입력레벨'을 초과하는 음원 신호를 제거하는 입력레벨 제한부(130)와; 입력레벨 제한부(130)를 통해 입력된 음원 신호를 전파정류하여 획득한 평균값으로 기준전류를 설정하는 기준전류 설정부(140)와; 기준전류 설정부(140)에서 설정된 기준전류에 의해 제어되는 이득을 가지며, 입력레벨 제한부(130)를 통해 입력된 음원의 입력전류를 해당 이득에 따라 증폭하는 가변 증폭부(150)와; 가변 증폭부(150)를 통해 증폭된 음원의 출력레벨을 조정하는 출력레벨 조정부(170)를 포함하여 이루어진다.
이외에도, 본 발명의 주변소음 제거장치(100)에는 출력레벨 조정부(170)가 음원의 레벨을 조정하는데 있어서 소정의 증폭비에 따라 음원의 레벨을 조정할 수 있도록 증폭비를 결정하기 위한 가변 저항부(160), 출력레벨 조정부(170)로부터 입력되는 음원 신호에서 미리 정해진 '제한출력레벨'을 초과하는 음원 신호를 제거하는 출력레벨 제한부(180), 및 출력레벨 조정부(1700)를 통해 입력되는 음원 신호에서 미리 정해진 주파수 이상의 성분은 감쇄하는 주파수 제한부(190)가 더 포함될 수 있다.
전술한 구성에서, 기준전류 설정부(140)는 마이크(110)를 통해 입력된 음원으로부터 기준전류를 설정한다. 상세하게는 마이크(110)를 통해 소음을 포함한 유효한 음원이 입력되면, 입력된 음원에 해당하는 전기적신호로서 소정의 전압이 인가되고, 인가된 전압으로부터 전류가 발생한다. 발생한 전류를 입력받은 상기 기준전류 설정부(140)는 입력된 전류를 전파정류하여 획득된 평균값으로 기준전류를 설정한다.
다음으로, 가변 증폭부(150)는 상기 기준전류 설정부(140)에 의해 설정된 기준전류에 의해 이득이 제어되고, 입력된 음원의 입력전류를 상기 이득에 따라 증폭한다. 여기서 가변 증폭부(150)는 통상의 연산증폭기를 이용하며, 기준전류 설정부(140)에서 설정되는 기준전류가 DC 바이어스 값이 되어 상기 DC 바이어스 값이 변화되는 것에 대응하게 이득이 가변 됨으로써 증폭도가 변하게 되며, 이러한 연산증폭기의 이득 가변에 대해서는 주지 관용의 기술이므로, 그의 자세한 설명은 생략한다. 그리고 상기 가변 증폭부(150)는 상기 기준전류 설정부(140)와 마찬가지로 마이크(110)를 통해 소음을 포함한 유효한 음원의 전류를 입력받고, 이렇게 입력된 전류를 설정된 기준전류에 의해 제어되는 이득에 따라 가변 증폭하는 것이다.
한편, 상기 가변 증폭부(150)의 이득은 마이크를 통해 입력되는 음원의 전압에 비례하는데, 이는 상기 기준전류 설정부(140)가 설정한 기준전류보다 큰 유효한 음원은 더 크게 증폭하고, 기준전류보다 작은 소음은 더 작게 증폭하는 것을 의미한다.
보다 상세하게 설명하면, 상술한 바와 같이 마이크(110)에서 소정의 이격거리 만큼 떨어진 지점에서는 유효한 음원이 소음보다 큰 입력레벨을 가진다. 이러한 소음을 포함한 유효한 음원이 마이크(110)를 통해 입력되면, 상기 기준전류 설정부(140)가 소음을 포함하는 유효함 음원의 입력전류의 평균값을 출력하여 기준전류를 설정하고, 상기 가변 증폭부(150)가 설정된 기준전류에 의해 제어되는 이득에 따라 소음을 포함한 유효한 음원을 가변 증폭하되, 기준전류보다 큰 유효한 음원은 더 크게 증폭하고, 기준전류보다 작은 소음은 더 작게 증폭하는 것이다.
다음으로, 기준레벨 수렴부(120)는 마이크(110)로부터 입력되는 소음을 포함하는 유효한 음원 신호의 크기를 미리 정해진 기준레벨에 의거하여 증폭 또는 감쇠한다. 즉, 음원과 마이크(110) 간의 거리가 멀어질수록 마이크(110)로 입력되는 유효한 음원의 입력레벨은 작아지게 되고, 이에 따라 소음과 음원 간에는 그 전압레벨의 차이가 줄어들게 되어, 상기한 바와 같이 가변 증폭부(150)가 소음과 음원을 가변 증폭한다 할지라도 소음의 제거 효율은 그만큼 떨어지게 된다. 이와는 반대로, 음원과 마이크(110) 간의 거리가 가까워질수록 마이크(110)로 입력되는 유효한 음원의 입력레벨은 그만큼 커지게 되고, 이에 따라 마이크(110)를 통해 입력된 음원 신호가 가변 증폭부(150)에서 통화에 충분한 음량보다 더 불필요하게 증폭될 소지가 있다.
따라서, 기준레벨 수렴부(120)는 마이크(110)로부터 입력되는 소음을 포함하는 유효한 음원의 입력레벨이 미리 설정된 기준레벨보다 작은 경우에는 이 기준레벨만큼 음원의 입력레벨을 더 크게 증폭하고 반면, 마이크(110)로부터 입력되는 소 음을 포함하는 유효한 음원의 입력레벨이 미리 설정된 기준레벨보다 큰 경우에는 이 기준레벨만큼 음원의 입력레벨을 감쇠한다. 여기서, 기준레벨 수렴부(120)에서 설정되는 기준레벨은 음원과 마이크(110) 간의 이격거리에 의해 정해지는바 이 이격거리는 5cm인 것이 바람직하다.
다음으로, 입력레벨 제한부(130)는 마이크(110)를 통해 입력된 음원 신호에서 미리 정해진 '제한입력레벨'을 초과하는 음원 신호를 제거한다. 즉, 음원과 마이크(110) 간의 거리가 멀어질수록 마이크(110)로 입력되는 유효한 음원의 입력레벨은 작아지게 되고, 이에 따라 소음과 음원 간에는 그 전압레벨의 차이가 줄어들게 되고, 급기야는 소음의 레벨이 음원보다 커지게 되어 상기한 바와 같이 가변 증폭부(150)가 음원보다 소음을 더 크게 증폭할 소지가 있다.
따라서, 입력레벨 제한부(130)는 기준레벨 수렴부(120)를 통해 레벨이 조정된 음원 신호에서 미리 정해진 제한입력레벨을 초과하는 음원 신호 즉, 소음을 제거하여 가변증폭부(150) 및 기준전류 설정부(140)로 출력한다. 여기서, 상기한 제한입력레벨은 통화에 충분한 음량에 상응하는 수치로써, 그 음압이 92dB인 것이 바람직하다. 한편, 입력레벨 제한부(130)에서는 유효한 음원까지 제거될 소지가 있으나 통화에 충분한 음량보다 큰 음량을 증폭하지 않는다는 측면에서는 바람직하다 할 수 있다.
다음으로, 가변 저항부(130)는 후술하는 상기 출력레벨 조정부(170)의 증폭비를 결정하기 위한 가변저항이다.
다음으로, 출력레벨 조정부(170)는 상기 가변 증폭부(150)를 통해 증폭된 음 원의 레벨을 조정한다. 이러한 출력레벨 조정부(170)는 연산증폭기로 구현가능하고, 상기 가변 증폭부(150)를 통해 증폭된 음원의 레벨을 소정의 증폭비로 최종 증폭하여 음원의 레벨을 조정하는 것이다. 여기서 소정의 증폭비는 상기 가변 저항부(130)를 통해 결정된다.
다음으로, 출력레벨 제한부(180)는 주변소음 제거장치(100)로부터 출력되는 음성을 날카로운 느낌 없이 자연스럽게 하기 위한 것으로서, 출력레벨 조정부(170)에서 최종 증폭된 음원에서 미리 설정된 제한출력레벨 즉, 통화에 충분한 음량에 상응하는 레벨 이상의 불필요한 음원을 제거한다.
다음으로, 마이크의 일반적인 주파수 응답(frequency response) 특성은 50Hz ~ 20kHz의 대역폭을 갖는 반면, 음성주파수의 범위는 300Hz ~ 3.4kHz인바, 주파수 제한부(190)는 출력레벨 제한부(180)를 통해 입력되는 음원 신호에서 미리 정해진 주파수 즉, 3.4kHz 이상의 성분은 감쇄시켜 출력한다. 따라서, 주파수 제한부(190)를 구비한 주변소음 제거장치(100)가 적용되는 이동통신 단말기의 시스템에서는 마이크의 주파수 응답 특성에 따른 대역폭보다 좁은 대역폭을 갖는 음성 주파수가 변조되어 송/수신되는바, 이에 따라 기지국의 전력감소, 통화품질개선 및 주파수 사용에 대한 능률개선 효과가 야기된다.
다음으로, 마이크(110)는 ECM(Electret Condenser Microphone)으로 구현되는 것이 바람직하며, 주변소음의 감쇄비를 감안하여 그 감도 성능은 1kHz 대에서 -40dB 이하인 것이 바람직하다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 주변소음 제거장치의 블럭 구성도이 다.
도 4에 도시한 바와 같이 본 발명의 주변소음 제거장치(400)는, 마이크(410)를 통해 입력된 소음을 포함한 유효한 음원으로부터 소음을 제거하는 주변소음 제거장치에 있어서,
마이크(410)를 통해 입력된 음원 신호를 전파정류하여 획득한 평균값으로 기준전류를 설정하는 기준전류 설정부(440)와; 기준전류 설정부(440)에서 설정된 기준전류에 의해 제어되는 이득을 가지며, 마이크(410)를 통해 입력된 음원의 입력전류를 해당 이득에 따라 증폭하는 가변 증폭부(450)와; 가변 증폭부(450)를 통해 입력된 음원 신호의 입력레벨을 미리 설정된 기준레벨로 수렴시키는 기준레벨 수렴부(420)와; 기준레벨 수렴부(420)를 통해 입력된 음원 신호에서 미리 정해진 '제한입력레벨'을 초과하는 음원 신호를 제거하는 입력레벨 제한부(430)와; 입력레벨 제한부(430)를 통해 입력된 음원의 출력레벨을 조정하는 출력레벨 조정부(470)를 포함하여 이루어진다.
이외에도, 본 발명의 주변소음 제거장치(400)에는 가변 저항부(460), 출력레벨 제한부(480) 및 주파수 제한부(490)가 더 포함될 수 있다.
여기서, 주변소음 제거장치(400)의 각 구성 요소는 도 3을 참조로 하여 설명한 주변소음 제거장치(100)의 각 구성 요소와 도면 부호를 달리할 뿐, 그 기능이 동일하고, 그 기능에 따라 나타나는 효과도 동일하므로 구체적인 설명은 생략한다. 단, 기준레벨 수렴부(420) 및 입력레벨 제한부(430)의 위치가 도 3과는 다른바, 그에 따라 기준레벨 수렴부(420)는 가변 증폭부(450)를 통해 가변 증폭된 소음을 포 함하는 유효한 음원의 입력레벨이 미리 설정된 기준레벨보다 작은 경우에는 이 기준레벨만큼 음원의 입력레벨을 더 크게 증폭하고 반면, 가변 증폭부(450)로부터 가변 증폭된 소음을 포함하는 유효한 음원의 입력레벨이 미리 설정된 기준레벨보다 큰 경우에는 이 기준레벨만큼 음원의 입력레벨을 감쇠한다. 이렇게 함으로써, 음원과 마이크(410) 간의 이격 거리에 상관없이 주변소음 제거장치(400)를 통해 최종적으로 출력되는 음원의 레벨이 일정하게 유지된다. 입력레벨 제한부(430) 또한, 기준레벨 수렴부(420)를 통해 레벨이 조정된 음원 신호에서 미리 정해진 제한입력레벨을 초과하는 음원 신호 즉, 소음을 제거한다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 주변소음 제거장치의 블럭 구성도이다.
도 5에 도시한 바와 같이 본 발명의 주변소음 제거장치(500)는, 마이크(510)를 통해 입력된 소음을 포함한 유효한 음원으로부터 소음을 제거하는 주변소음 제거장치에 있어서,
마이크(510)를 통해 입력된 음원 신호를 전파정류하여 획득한 평균값을 이용하여, 음원 신호의 레벨을 확장(expansion)하기 위한 '확장기준전류'를 설정하는 확장기준전류 설정부(540)와; 확장기준전류 설정부(540)에서 설정된 확장기준전류에 의해 제어되는 이득을 가지며, 마이크(410)를 통해 입력된 음원 신호의 레벨을 해당 이득에 따라 확장하는 레벨 확장부(450)와; 레벨 확장부(450)를 통해 입력된 음원의 레벨을 조정하는 제 1 레벨 조정부(570a)와; 소정의 '압축기준전류'에 의해 제어되는 이득을 가지며, 제 1 레벨 조정부(570a)를 통해 입력된 음원 신호의 레벨 을 해당 이득에 따라 압축(compression)하는 레벨 압축부(520)와; 레벨 압축부(520)에서 출력되는 음원 신호를 전파정류하여 획득한 평균값을 이용하여, 음원 신호의 레벨을 압축하기 위한 상기 압축기준전류를 설정하는 압축기준전류 설정부(530)와; 레벨 압축부(520)을 통해 입력된 음원의 레벨을 조정하는 제 2 레벨 조정부(570b)를 포함하여 이루어진다.
이외에도, 본 발명의 주변소음 제거장치(500)에는 제 1 가변 저항부(560a), 제 2 가변 저항부(560b), 출력레벨 제한부(580) 및 주파수 제한부(590)가 더 포함될 수 있다.
여기서, 레벨 확장부(550)는 가변 증폭부(150)와, 확장기준전류 설정부(540)는 기준전류 설정부(140)와 그 기능이 동일하고, 그 기능에 따라 나타나는 효과도 동일하므로 구체적인 설명은 생략한다. 또한, 제 1 및 제 2 가변 저항부(560a, 560b)는 가변 저항부(160)와, 출력레벨 제한부(580)는 출력레벨 제한부(180)와, 주파수 제한부(590)는 주파수 제항부(190)와 그 기능이 동일하고, 그 기능에 따라 나타나는 효과도 동일하므로 구체적인 설명은 생략한다.
한편, 레벨 압축부(520) 및 압축기준전류 설정부(530)는 음원과 마이크(510) 간의 이격 거리에 상관없이 주변소음 제거장치(500)를 통해 최종적으로 출력되는 음원의 레벨을 일정하게 유지시키는데 쓰이는 구성 요소로서 전술한 기준레벨 수렴부(420)의 기능과 동일하고, 그 기능에 따라 나타나는 효과도 동일하다. 즉, 레벨 압축부(520)는 제 1 레벨 조정부(570a)를 통해 입력된 소음을 포함하는 유효한 음원이 압축기준전류보다 작은 경우에는 더 크게 증폭하고 반면, 제 1 레벨 조정 부(570a)를 통해 입력된 소음을 포함하는 유효한 음원이 압축기준전류보다 큰 경우에는 더 작게 감쇠한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 5의 구성 요소인 레벨 확장부 및 확장기준전류 설정부의 회로도인바, 도 6에 도시한 바와 같이 레벨 확장부(550) 및 확장기준 전류 설정부(540)는 입력되는 신호를 전파정류하는 정류기, 이 정류기의 제어에 따라 입력되는 신호의 이득을 조정하는 이득 조정기 및 연산 증폭기를 포함하여 구현됨이 바람직하다.
한편, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 5의 구성 요소인 레벨 압축부 및 압축기준전류 설정부의 회로도인바, 도 7에 도시한 바와 같은 레벨 압축부(520) 및 압축기준전류 설정부(530)는 상기한 정류기, 이득 조정기 및 연산 증폭기를 포함하여 이루어지는 것이 바람직한바, 단 도 7에서의 정류기 및 이득 조정기는 연산 증폭기에 대해 피드백 루프(Feed back loop)를 형성한다.
상술한 구성을 갖는 주변소음 제거장치는 사용자의 조작에 의해 동작이 온(ON) 또는 오프(OFF) 되도록 전환스위치를 통해 제어가 가능하다. 또한, 이러한 주변소음 제거장치는 일반전화기나 전자청진기, 무전기, 그리고 이동통신 단말기 등을 비롯하여 모든 통신기기에 적용될 수 있으며, 소정의 칩형태로 제공될 수 있다. 특히 이동통신 단말기에 적용되는 것을 후술하기로 한다.
이하 상술한 구성을 가지는 주변소음 제거장치의 동작을 첨부도면을 참조하여 설명하되, 주변소음 제거장치의 동작이 온(ON) 되어 있는 경우를 예를들어 설명하기로 한다.
도 8는 본 발명의 일 실시예에 따른 주변소음 제거방법을 설명하기 위한 흐름도인바, 도 3을 참조로 하여 설명한 주변소음 제거장치(100)에서 구현된다.
먼저, 단계 S11에서 마이크(110)는 주변소음을 포함한 유효한 음원을 입력받는다. 단계 S13에서 기준레벨 수렴부(120)는 마이크(110)를 통해 입력된 음원 신호의 입력레벨을 미리 설정된 기준레벨에 따라 소정 값으로 조정한다. 단계 S15에서 입력레벨 제한부(130)는 기준레벨 수렴부(120)로부터 입력되는 음원 신호에서 미리 정해진 '제한입력레벨'을 초과하는 음원 신호를 제거한다.
다음으로, 입력레벨 제한부(130)로부터 입력된 주변소음을 포함한 유효한 음원에 해당하는 전기적신호로서 소정의 전압이 인가되고 인가된 전압으로부터 전류가 발생되고 이 전류가 기준전류 설정부(140) 및 가변 증폭부(150)로 입력된다.
이에 따라, 단계 S17에서 기준전류 설정부(140)는 입력된 전류를 전파정류하고, 단계 S19에서는 전파정류하여 획득된 평균값을 이용하여 기준전류를 설정한다.
한편, 단계 S21에서 가변 증폭부(150)는 입력된 전류를 상기 기준전류 설정부(140)에 의해 설정된 기준전류에 의해 제어되는 이득에 따라 가변 증폭한다. 이러한, 단계 S21에서의 가변 증폭 과정을 통해 유효한 음원은 더 크게 증폭되고, 주변소음은 더 작게 증폭되어 결과적으로 주변소음이 제거되는 것이다.
다음으로, 단계 S23에서 출력레벨 조정부(170)는 가변 증폭부(150)를 통해 증폭된 전류를 소정의 증폭비에 따라 최종 증폭하여 음원의 출력레벨을 조정한다.
다음으로, 단계 S25에서 출력레벨 제한부(180)는 출력레벨 조정부(170)에서 최종 증폭된 음원에서 미리 설정된 제한출력레벨 즉, 통화에 충분한 음량에 상응하 는 레벨 이상의 불필요한 음원을 제거한다.
다음으로, 단계 S27에서 주파수 제한부(190)는 출력레벨 제한부(180)를 통해 입력되는 음원 신호에서 미리 정해진 주파수 즉, 3.4kHz 이상의 성분은 감쇄시켜 출력한다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 주변소음 제거방법을 설명하기 위한 흐름도, 도 4를 참조로 하여 설명한 주변소음 제거장치(400)에서 구현된다.
먼저, 단계 S31에서 마이크(410)는 주변소음을 포함한 유효한 음원을 입력받는다. 단계 S33에서 기준전류 설정부(440)는 마이크(410)를 통해 입력된 음원 신호를 전파정류하고, 단계 S35에서는 전파정류하여 획득한 평균값으로 기준전류를 설정한다.
다음으로, 단계 S37에서 가변 증폭부(420)는 입력된 전류를 상기 기준전류 설정부(440)에 의해 설정된 기준전류에 의해 제어되는 이득에 따라 가변 증폭한다.
다음으로, 단계 S39에서 기준레벨 수렴부(420)는 미리 설정된 기준레벨에 의거하여 가변 증폭부(450)를 통해 증폭된 음원 신호의 입력레벨을 소정 값으로 조정한다. 단계 S41에서 입력레벨 제한부(430)는 기준레벨 수렴부(420)를 통해 입력된 음원 신호에서 미리 정해진 '제한입력레벨'을 초과하는 음원 신호를 제거한다.
다음으로, 단계 S43에서 출력레벨 조정부(470)는 가변 증폭부(450)를 통해 증폭된 전류를 소정의 증폭비에 따라 최종 증폭하여 음원의 출력레벨을 조정한다.
다음으로, 단계 S45에서 출력레벨 제한부(480)는 출력레벨 조정부(470)에서 최종 증폭된 음원에서 미리 설정된 제한출력레벨 즉, 통화에 충분한 음량에 상응하 는 레벨 이상의 불필요한 음원을 제거한다.
다음으로, 단계 S47에서 주파수 제한부(490)는 출력레벨 제한부(480)를 통해 입력되는 음원 신호에서 미리 정해진 주파수 즉, 3.4kHz 이상의 성분은 감쇄시켜 출력한다.
10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 주변소음 제거방법을 설명하기 위한 흐름도인바, 도 5을 참조로 하여 설명한 주변소음 제거장치(500)에서 구현된다.
먼저, 단계 S51에서 마이크(510)는 주변소음을 포함한 유효한 음원을 입력받는다. 다음으로, 단계 S53에서 확장기준전류 설정부(540)는 마이크(510)를 통해 입력된 음원 신호를 전파정류하고, 단계 S55에서는 전파정류하여 획득한 평균값으로 확장기준전류를 설정한다.
다음으로, 단계 S57에서 레벨 확장부(550)는 입력된 전류를 확장기준전류 설정부(540)에 의해 설정된 확장기준전류에 의해 제어되는 이득에 따라 가변증폭(레벨 확장)한다.
다음으로, 단계 S59에서 제 1 레벨 조정부(570a)는 레벨 확장부(550)를 통해 입력된 음원의 레벨을 조정한다.
다음으로, 단계 S61에서 압축기준전류 설정부(530)는 제 1 레벨 조정부(570a)를 통해 입력된 음원 신호를 전파정류하고, 단계 S63에서는 전파정류하여 획득한 평균값으로 압축기준전류를 설정한다.
다음으로, 단계 S65에서 레벨 압축부(520)는 입력된 전류를 압축기준전류 설정부(530)에 의해 설정된 압축기준전류에 의해 제어되는 이득에 따라 가변증폭(레 벨 압축)한다.
다음으로, 단계 S67에서 제 2 레벨 조정부(570b)는 레벨 압축부(520)를 통해 입력된 음원의 레벨을 조정한다.
다음으로, 단계 S69에서 출력레벨 제한부(580)는 제 2 레벨 조정부(570b)에서 최종 증폭된 음원에서 미리 설정된 제한출력레벨 즉, 통화에 충분한 음량에 상응하는 레벨 이상의 불필요한 음원을 제거한다.
다음으로, 단계 S71에서 주파수 제한부(590)는 출력레벨 제한부(580)를 통해 입력되는 음원 신호에서 미리 정해진 주파수 즉, 3.4kHz 이상의 성분은 감쇄시켜 출력한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 주변소음 제거장치의 회로를 첨부도면을 참조하여 설명하되, 마이크를 통해 입력된 소음을 포함한 유효한 음원으로부터 소음을 제거하는 것을 예를들어 설명하기로 한다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 주변소음 제거장치를 설명하기 위한 회로도를 도시한 것이다.
도 11에 도시한 바와 같이, 본 발명의 주변소음 제거장치(200)는 마이크(210)로부터 입력되는 음성입력에 입력단자가 연결되는 전치처리회로부(220); 전치처리회로부(220)로부터 입력되는 음성입력에 입력단자가 연결되며, 정류된 전류의 출력단자가 가변 증폭부의 이득제어 단자로 연결되는 전파정류회로부(240); 전치처리회로부(220)로부터 입력되는 음성입력에 입력단자가 연결되며, 전파정류회로부(240)의 출력단자측에 이득 제어 단자가 연결되며, 증폭된 전류의 출력단자가 저 항을 통해 레벨 조정부의 입력단에 연결되는 가변증폭회로부(250) 및 상기 저항을 통해 상기 가변 증폭부의 출력단자로부터 전류를 입력받고 소정의 이득에 따라 신호를 증폭하여 출력단자를 통해 출력하는 레벨변환회로부(270)를 포함하여 이루어지되,
상기 전치처리회로부(220)에는 상기 마이크(210)로부터 입력되는 음성입력의 입력레벨을 미리 설정된 기준레벨로 수렴시키는 입력레벨조정회로부(221)와 상기 입력레벨조정회로부로부터 입력되는 음성입력에서 미리 정해진 제한입력레벨을 초과하는 음원 신호를 제거하는 입력레벨제한회로부(223) 중 적어도 어느 하나가 포함된다.
이외에도, 본 발명의 주변소음 제거장치(200)에는 레벨변환회로부(270)가 소정의 이득에 따라 신호를 증폭하는데 있어서 해당 이득을 결정하기 위한 가변저항회로부(260)와, 레벨변환회로부(270)의 출력단자에 입력단자가 연결되는 후치처리회로부(230)가 더 포함되되,
후치처리회로부(230)에는 레벨변환회로부(270)로부터 입력되는 전류에서 미리 정해진 '제한출력레벨'을 초과하는 음원 신호를 제거하여 출력하는 출력레벨제한회로부(231)와 출력레벨제한회로부(231)로부터 입력되는 전류에서 미리 정해진 주파수 즉, 3.4kHz 이상의 성분은 감쇄하는 주파수제한회로부(233) 중 적어도 어느 하나가 포함된다.
전술한 구성에서, 전파정류회로부(240)는 도시된 바와 같이 일렉트로닉 콘덴서 마이크(ECM : Electronic Condencer Mic)를 통해 입력된 음원으로부터 기준전류 를 설정한다. 상세하게는 마이크를 통해 소음을 포함한 유효한 음원이 입력되면, 입력된 음원에 해당하는 전기적신호로서 소정의 전압이 인가되고, 인가된 전압으로부터 전류가 발생한다. 발생한 전류를 입력받은 상기 전파정류회로부(240)는 입력된 전류를 전파정류하여 획득된 평균값으로 기준전류를 설정한다.
다음으로, 가변증폭회로부(250)는 상기 전파정류회로부(240)에 의해 설정된 기준전류에 의해 제어되는 이득을 가지며, 입력된 음원의 입력전류를 해당 이득에 따라 증폭한다. 그리고 상기 가변증폭회로부(250)는 상기 전파정류회로부(240)와 마찬가지로 마이크를 통해 소음을 포함한 유효한 음원의 전류를 입력받고, 이렇게 입력된 전류를 설정된 기준전류에 의해 제어되는 이득에 따라 가변 증폭하는 것이다.
다음으로, 입력레벨조정회로부(220)는 마이크(210)로부터 입력된 전류의 크기를 미리 정해진 기준레벨에 의거하여 증폭 또는 감쇠한다. 보다 구체적으로, 입력레벨조정회로부(220)는 마이크(210)로부터 입력된 전류의 레벨이 미리 설정된 기준레벨보다 작은 경우에는 이 기준레벨만큼 레벨을 더 크게 증폭하고 반면, 마이크(210)로부터 입력된 전류의 레벨이 미리 설정된 기준레벨보다 큰 경우에는 이 기준레벨만큼 레벨을 더 작게 증폭한다. 한편, 도 12은 도 11에 도시된 입력레벨조정회로부의 구체적인 회로도를 도시한 것인바, 입력레벨조정회로부(220)는 도 12에 도시한 바와 같은 저항, 다이오드(diode), 트랜지스터(transistor) 및 캐패시터(capacitor) 소자의 조합으로 구성될 수 있을 것이다.
다음으로, 입력레벨제한회로부(230)는 입력레벨조정회로부(220)의 출력단자 로부터 입력된 전류에서 미리 정해진 '제한입력레벨'을 초과하는 음원 신호를 제거하여 가변증폭회로부(250) 및 전파정류회로부(240)로 출력한다.
다음으로, 레벨변환회로부(270)는 상기 가변증폭회로부(250)를 통해 증폭된 음원의 레벨을 소정의 증폭비로 최종 증폭하여 음원의 레벨을 조정하는 것이다.
다음으로, 주파수제한회로부(290)는 소정의 LPF(Low Pass Filter)로 구현되는바, 도 13에 도시한 바와 같은 LPF로 구현되는 것이 바람직하다. 한편, 도 14은 주파수제한회로부(290)의 입력단자로 AC 1V의 전압을 인가하였을 때의 주파수 특성을 나타내는 그래프인바, 도 14에 도시한 바와 같이 1kHz에서는 출력전압이 0.9V로써 인가되는 전압이 대부분 출력되는 것으로 확인되지만, 3.5kHz에서는 출력전압이 0.5V로 감쇠되는 것을 볼 수 있다.
그리고 레벨변환회로부(270), 출력레벨제한회로부(231) 및 주파수제한회로부(233) 중 어느 하나의 출력단자는 이동통신 단말기의 마이크 입력단자와 전기적으로 연결될 수 있으며, 또한 소정의 접속표준을 갖는 핸즈프리용 접속단자를 통해 이동통신 단말기에 접속될 수도 있는데, 접속단자를 통해 주변소음 제거장치(200)가 연결되면, 이동통신 단말기 자체의 마이크가 자동으로 오프(OFF)되도록 구현가능하다.
한편, 전치처리회로부(220)는 도 4를 참조로 하여 설명된 주변소음 제거장치(400)에 의거하여, 가변증폭회로부(250)와 가변저항회로부(260) 사이에 위치할 수도 있을 것이다. 또한, 주변소음 제거장치(200)에는 상기한 전치처리회로부(220)의 구성없이 도 5를 참조로 하여 설명된 주변소음 제거장치(500)에 의거하여, 레벨 압축부(520) 및 압축기준전류 설정부(530)에 대응되는 회로가 레벨변환회로부(270)와 후치처리회로부(230) 사이에 구성될 수 있을 것이다. 또한, 발명에 따른 주변소음 제거장치(200)는 주변소음 제거장치의 동작을 온(ON) 또는 오프(OFF) 하기 위한 전환스위치나 회로의 구동을 위해 전원을 공급하기 위한 레귤레이터 등을 포함한다. 그 밖에 설명하지 않은 저항 또는 콘덴서 등은 회로의 구동과 안정성을 위해 사용되는 것이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 15은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 주변소음 제거장치를 구비한 이동통신 단말기의 블럭 구성도이다.
도 15을 참조하면, 도시된 바와 같이 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 주변소음 제거장치(310)를 내장하는 이동통신 단말기(300)는, 외부로부터 음원을 입력받는 마이크(390)와, 상기 마이크(390)를 통해 입력된 음원 신호에서 소음을 제거하는 주변소음 제거장치(310)를 포함하여 이루어진다. 그리고 상기 주변소음 제거장치(310)를 내장하는 이동통신 단말기는 기존의 이동통신 단말기의 공통되는 구성인 무선통신부(330)와 제어부(340)와 키입력부(350)와 표시부(360)와 메모리(370)와 인테페이스부(380)를 더 포함한다.
전술한 구성에서, 주변소음 제거장치(310)는 마이크(390)를 통해 입력된 음원 신호의 입력레벨을 미리 설정된 기준레벨로 수렴시키는 기준레벨 수렴부(311) 또는 마이크(390)를 통해 입력된 음원 신호에서 미리 정해진 '제한입력레벨'을 초과하는 음원 신호를 제거하는 입력레벨 제한부(312)와; 기준레벨 수렴부(311) 또는 입력레벨 제한부(312)을 통해 입력된 음원 신호를 전파정류하여 획득한 평균값으로 기준전류를 설정하는 기준전류 설정부(313)와; 기준전류 설정부(313)에서 설정된 기준전류에 의해 제어되는 이득을 가지며 기준레벨 수렴부(311)를 통해 입력된 음원의 입력전류를 해당 이득에 따라 증폭하는 가변 증폭부(314)와; 가변 증폭부(314)를 통해 증폭된 음원의 출력레벨을 조정하는 출력레벨 조정부(316)를 포함하여 이루어진다.
이외에도, 주변소음 제거장치(310)에는 출력레벨 조정부(316)가 음원의 레벨을 조정하는데 있어서 소정의 증폭비에 따라 음원의 레벨을 조정할 수 있도록 증폭비를 결정하기 위한 가변 저항부(315), 출력레벨 조정부(316)로부터 입력되는 음원 신호에서 미리 정해진 '제한출력레벨'을 초과하는 음원 신호를 제거하는 출력레벨 제한부(317), 및 출력레벨 제한부(317)를 통해 입력되는 음원 신호에서 미리 정해진 주파수 이상의 성분은 감쇄시켜 출력하는 주파수 제한부(318)가 더 포함될 수 있다.
전술한 구성에서, 기준전류 설정부(313)는 마이크(390)를 통해 입력된 음원으로부터 기준전류를 설정한다. 상세하게는 마이크(390)를 통해 소음을 포함한 유효한 음원이 입력되면, 입력된 음원에 해당하는 전기적신호로서 소정의 전압이 인가되고, 인가된 전압으로부터 전류가 발생한다. 발생한 전류를 입력받은 상기 기준전류 설정부(313)는 입력된 전류를 전파정류하여 획득된 평균값으로 기준전류를 설정한다.
다음으로, 가변 증폭부(314)는 상기 기준전류 설정부(313)에 의해 설정된 기준전류에 의해 이득이 제어되고, 입력된 음원의 입력전류를 상기 이득에 따라 증폭 한다. 그리고 상기 가변 증폭부(314)는 상기 기준전류 설정부(313)와 마찬가지로 마이크(390)를 통해 소음을 포함한 유효한 음원의 전류를 입력받고, 이렇게 입력된 전류를 설정된 기준전류에 의해 제어되는 이득에 따라 가변 증폭하는 것이다.
다음으로, 기준레벨 수렴부(311)는 마이크(390)로부터 입력되는 소음을 포함하는 유효한 음원 신호의 크기를 미리 정해진 기준레벨에 의거하여 증폭 또는 감쇠한다. 구체적으로, 기준레벨 수렴부(311)는 마이크(390)로부터 입력되는 소음을 포함하는 유효한 음원의 입력레벨이 미리 설정된 기준레벨보다 작은 경우에는 이 기준레벨만큼 음원의 입력레벨을 더 크게 증폭하고 반면, 마이크(390)로부터 입력되는 소음을 포함하는 유효한 음원의 입력레벨이 미리 설정된 기준레벨보다 큰 경우에는 이 기준레벨만큼 음원의 입력레벨을 더 작게 증폭한다.
다음으로, 입력레벨 제한부(312)는 마이크(390)를 통해 입력된 음원 신호에서 미리 정해진 '제한입력레벨'을 초과하는 음원 신호를 제거한다. 구체적으로, 입력레벨 제한부(312)는 기준레벨 수렴부(311)를 통해 레벨이 조정된 음원 신호에서 미리 정해진 제한입력레벨을 초과하는 음원 신호 즉, 소음을 제거하여 가변증폭부(314) 및 기준전류 설정부(313)로 출력한다.
다음으로, 출력레벨 조정부(316)는 상기 가변 증폭부(314)를 통해 증폭된 음원의 레벨을 조정한다. 이러한 출력레벨 조정부(316)는 연산증폭기로 구현가능하고, 상기 가변 증폭부(314)를 통해 증폭된 음원의 레벨을 소정의 증폭비로 최종 증폭하여 음원의 레벨을 조정하는 것이다. 여기서 소정의 증폭비는 상기 가변 저항부(312)를 통해 결정된다.
다음으로, 음성처리부(320)는 디지탈 음성 데이터를 아날로그 음성 신호로, 또는 그 역의 변환을 처리하며, 오디오 증폭회로나 필터와 같은 부가회로를 포함하는 공지의 구성이며, 상기 주파수 제한부(318)에 의해 조정된 음원을 입력받아 신호처리하는 것이다. 이러한 음성처리부(320)는 보이스 코덱일 수가 있다.
상기 무선통신부(330)는 기지국과의 통신을 위한 안테나 및 알에프 회로를 포함하여 구성된다. 본 명세서에서 무선통신부(330)는 다양한 버젼의 CDMA 방식 뿐 아니라, 셀룰라, GSM, W-CDMA, WiBro 방식 등 현존하는 방식은 물론, 향후에 등장할 이동통신 방식을 포괄하도록 해석된다.
상기 제어부(340)는 이동통신 단말기의 동작을 전반적으로 제어한다. 그리고 상기 키입력부(350)는 다수의 숫자 키와 문자 키 및 기능 키를 포함하여 구성되며, 사용자의 명령을 입력받아 제어부(340)로 전달하며, 상기 표시부(360)는 이동통신단말기의 전체적인 동작상태를 표시한다.
상기 메모리(370)는 EEPROM 또는 플래시 메모리와 같은 비휘발성 메모리일 수가 있으며, 데이터 및 이동통신 단말기의 구동에 필요한 프로그램을 저장한다.
상기 인터페이스부(380)는 상기 이동통신 단말기를 외부기기와 연결하기 위한 통신포트 일 수가 있고, 소정의 통신 케이블을 통해 외부기기와 연결된다.
상술한 바와 같이 주변소음 제거장치(310)가 이동통신 단말기(300)에 포함될 수도 있지만, 이동통신 단말기(300)와 함께 제공되는 이어마이크에 일체형으로 포함되어 구현될 수도 있으며, 이 경우에도 사용자의 조작에 따라 동작이 온(ON) 또는 오프(OFF) 될 수 있다.
또한, 주변소음 제거장치(310)가 소정의 칩 형태로 제공될 수도 있는바, 이에 따라 입출력단자의 접속표준을 따르는 통신 케이블 통해 상기 인터페이스부(380)에 접속되어, 오디오 신호를 입력받는 경우에도 동작될 수 있도록 구현가능하다. 이때, 주변소음 제거장치가 이동통신 단말기의 인터페이스부(380)를 통해 접속되면, 이동통신 단말기 자체의 마이크가 자동으로 오프(OFF) 되도록 구현가능한데, 주변소음 제거장치의 동작이 온(ON)이 된 경우, 이에 해당하는 신호를 이동통신 단말기가 입력받아 처리함으로써 가능하다.
또한, 접속표준은 TTA24PIN 를 포함하며, 추후 접속표준이 개정되는 경우에도 개정된 접속표준에 따라 주변소음 제거장치가 이동통신 단말기에 접속가능하도록 제공될 수 있다. 참고적으로 TTA24PIN의 입출력 단자의 각 핀 중, 7번 핀이 AUDIO IN / PCM RX 를 위한 핀으로 사용된다.
한편, 일반적으로 보코더(vocoder)라 함은 음성의 속도에 따라 음성 데이터의 전송율을 가변하여 주파수를 효율적으로 사용할 수 있도록 하는 기술이다. 예를 들어, 말소리가 빠를 때는 그 음성신호가 8.6Kbps의 데이타 전송율로 변환되고, 말이 느릴 때는 4.0Kbps로 변환된다. 그리고, 사람이 말을 거의 하지않는 경우는 2.0Kbps나 0.8Kbps중의 하나로 변환된다. 따라서, 본 발명에 따른 주변소음장치에는 상술한 주파수 제한부에서 출력되는 음성신호를 처리하는 보코더 특히, 13 Kbps QCELP(Qualcomm CELP) 방식의 EVRC(Enhanced Variable Rate Speech Codec)가 탑재되어 이동통신 단말기와 연동될 수도 있을 것이다.
본 발명의 주변소음 제거장치 및 방법은 전술한 실시 예에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위에서 다양하게 변형하여 실시할 수가 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 주변소음 제거장치 및 방법에 따르면, 마이크 또는 센서를 통해 입력된 소음을 포함하는 음원 신호의 레벨을 미리 설정된 기준레벨에 따라 소정 값으로 조정하고, 조정된 음원 신호를 전파정류하여 획득한 평균값으로 기준전류를 설정하며, 설정된 기준전류에 의해 제어되는 이득에 따라 입력된 음원의 입력전류를 증폭하여 유효한 음원은 더욱 크게 증폭하는 반면에 소음은 더욱 작게 증폭함으로써, 마이크와 음원 간에 이격거리가 어느 정도 생긴다 할지라도 주변소음을 제거하는 효과가 있다.

Claims (24)

  1. 마이크 또는 센서를 통해 입력된 소음을 포함한 유효한 음원 신호로부터 소음을 제거하는 주변소음 제거장치에 있어서,
    상기 음원 신호를 전파정류하여 획득한 평균값으로 기준전류를 설정하는 기준전류 설정부 및
    상기 기준전류 설정부에서 설정된 기준전류에 의해 이득이 제어되고, 입력된 음원 신호의 입력전류를 상기 이득에 따라 증폭하는 가변 증폭부를 포함하되,
    상기 음원 신호의 입력레벨을 미리 설정된 기준레벨로 수렴시키는 기준레벨 수렴부, 상기 음원 신호에서 미리 정해진 제한입력레벨을 초과하는 음원 신호를 제거하는 입력레벨 제한부 중 적어도 어느 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 주변소음 제거장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 가변 증폭부 및 상기 기준레벨 수렴부는 상기 기준레벨 수렴부를 통해 출력되는 음원 신호를 입력받거나 상기 입력레벨 제한부를 통해 출력되는 음원 신호를 입력받는 것을 특징으로 하는 주변소음 제거장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 기준레벨 수렴부 또는 상기 입력레벨 제한부는 상기 가변 증폭부를 통 해 출력되는 음원 신호를 입력받는 것을 특징으로 하는 주변소음 제거장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 가변 증폭부의 이득은 상기 마이크 또는 상기 센서를 통해 입력된 음원의 전압에 비례하는 것을 특징으로 하는 주변소음 제거장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 주변소음 제거장치는 사용자 조작에 의해 동작이 온 또는 오프가 되는 것을 특징으로 하는 주변소음 제거장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 기준레벨은 음원과 상기 마이크 또는 상기 센서 간의 이격거리에 따라 가변적으로 결정되는 것을 특징으로 하는 주변소음 제거장치.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기준레벨 수렴부는 상기 음원 신호의 입력 레벨이 상기 기준레벨보다 작은 경우에는 상기 음원 신호를 증폭하고, 상기 음원 신호의 입력 레벨이 상기 기준레벨보다 큰 경우에는 상기 음원 신호를 감쇠하는 것을 특징으로 하는 주변소음 제거장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 가변 증폭부를 통해 증폭된 음원 신호에서 미리 정해진 주파수 이상의 성분은 감쇄하는 주파수 제한부를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 주변소음 제거장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 주파수 제한부에서 출력된 음원 신호의 주파수는 300Hz ~ 3.4kHz인 것을 특징으로 하는 주변소음 제거장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 가변 증폭부를 통해 증폭된 음원 신호의 전송율을 가변하는 보코더를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 주변소음 제거장치.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 마이크의 감도는 -40dB 이하인 것을 특징으로 하는 주변소음 제거장치.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 주변소음 제거장치가 이동통신 단말기에 접속되는 것을 특징으로 하는 주변소음 제거장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 주변소음 제거장치가 이동통신 단말기와 함께 제공되는 이어마이크에 일체형으로 포함되어 접속되는 것을 특징으로 하는 주변소음 제거장치.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 주변소음 제거장치가 접속표준을 갖는 이동통신단말기의 입출력단자에 접속되는 것을 특징으로 하는 주변소음 제거장치.
  15. 제 12항에 있어서,
    상기 주변소음 제거장치는 소정의 접속표준을 갖는 핸즈프리용 접속단자를 통해 이동통신 단말기에 접속되되,
    상기 핸즈프리용 접속단자를 통해 상기 주변소음 제거장치가 전기적으로 연결되면 상기 이동통신 단말기 자체의 마이크가 자동으로 오프(OFF) 되는 것을 특징으로 하는 주변소음 제거장치.
  16. 마이크 또는 센서를 통해 입력된 소음을 포함한 유효한 음원 신호로부터 소음을 제거하는 주변소음 제거방법에 있어서,
    상기 음원 신호를 전파정류하여 획득한 평균값으로 기준전류를 설정하는 (a) 단계 및
    상기 단계 (a)에서 설정된 기준전류에 의해 이득이 제어되고, 입력된 음원 신호의 입력전류를 상기 이득에 따라 증폭하는 (b) 단계를 포함하되,
    상기 음원 신호의 입력레벨을 미리 설정된 기준레벨로 수렴시키는 (c) 단계, 상기 음원 신호에서 미리 정해진 제한입력레벨을 초과하는 음원 신호를 제거하는 (d) 단계 중 적어도 어느 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 주변소음 제거방법.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 단계 (a) 및 상기 단계 (b)는 상기 단계 (c) 이후에 수행되거나 상기 단계 (d) 이후에 수행되는 것을 특징으로 하는 주변소음 제거방법.
  18. 제 16항에 있어서,
    상기 단계 (c) 또는 상기 단계 (d)는 상기 단계 (b) 이후에 수행되는 것을 특징으로 하는 주변소음 제거방법.
  19. 제 16항에 있어서,
    상기 단계 (b)에서 이득은 상기 마이크 또는 상기 센서를 통해 입력된 음원의 전압에 비례하는 것을 특징으로 하는 주변소음 제거방법.
  20. 제 16항에 있어서,
    상기 주변소음 제거방법은 사용자 조작에 의해 동작이 온 또는 오프되는 것 을 특징으로 하는 주변소음 제거방법.
  21. 제 16항에 있어서,
    상기 단계 (c)에서 기준레벨은 음원과 상기 마이크 또는 상기 센서 간의 이격거리에 따라 가변적으로 정해지는 것을 특징으로 하는 주변소음 제거방법.
  22. 제 16 내지 제 21항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 (b) 단계는 상기 음원 신호의 입력 레벨이 상기 기준레벨보다 작은 경우에는 상기 음원 신호를 증폭하고, 상기 음원 신호의 입력 레벨이 상기 기준레벨보다 큰 경우에는 상기 음원 신호를 감쇠하는 것을 특징으로 하는 주변소음 제거방법.
  23. 제 16항에 있어서,
    상기 단계 (b)를 거친 음원 신호에서 미리 정해진 주파수 이상의 성분은 감쇄하는 (f) 단계를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 주변소음 제거방법.
  24. 제 23항에 있어서,
    상기 단계 (f)에서 주파수는 300Hz ~ 3.4kHz인 것을 특징으로 하는 주변소음 제거방법.
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