KR20080060913A - Apparatus and method for removing reverberation in sound - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 공간감을 제거한 음향신호 출력장치의 구성도를 나타내는 도면.1 is a view showing the configuration of a sound signal output device removing the sense of space according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 공간감을 제거한 음향신호 출력방법을 나타내는 플로우 차트.2 is a flowchart illustrating a method of outputting a sound signal by removing a sense of space according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 공간감을 제거한 음향신호 출력장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a sound signal output device and method that eliminates the sense of space.
현재 MP3, 휴대폰 등 휴대 단말기에 음성을 녹음할 수 있는 녹음 기능이 추가되는 등 음성녹음 장치가 다양한 기기에 적용되고 있다.Currently, voice recording devices are being applied to various devices, such as a recording function for recording voice in portable terminals such as MP3 and mobile phones.
예를 들면, 상기 음성녹음 장치를 이용하여 강의 내용이나 회의 내용 등을 녹음하는 등의 특정 공간 안에서 음성을 녹음하는데 많이 사용되고 있다.For example, the voice recording apparatus is widely used to record voices in a specific space such as recording lecture contents or meeting contents.
하지만, 강당이나 회의실 등의 공간에서 발생하는 음성을 녹음하여 채집한 음향신호에는 상기 강당이나 회의실의 공간감이 포함되므로 녹음된 신호를 재생하면 소리가 울리는 듯한 느낌의 음향신호로 왜곡되어 재생되는 문제점이 발생한다.However, the sound signal collected by recording the voice generated in a room such as an auditorium or a conference room includes the sense of the space of the auditorium or the conference room. Occurs.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 녹음되는 음향 신호의 공간감을 제거하여 원음에 가까운 음향 신호를 생성하는 공간감을 제거한 음향신호 출력장치 및 방법을 제공함에 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and to provide a sound signal output device and method for removing the sense of space to remove the sense of space of the recorded sound signal to generate a sound signal close to the original sound.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 공간감을 제거한 음향신호 출력방법은, 가청주파수 대역의 음향신호를 출력하여 녹음한 음향신호를 연산하여 공간전달함수를 계산하고 역함수로 변환하여 저장하는 단계; 임의의 공간에서 재생되는 음향신호를 녹음하고, 상기 녹음된 음향신호를 상기 공간전달함수의 역함수와 연산하여 공간감이 제거된 음향신호를 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of outputting an acoustic signal to remove a sense of space, by calculating an audio signal recorded by outputting an audio signal in an audible frequency band, calculating a space transfer function, and converting the stored signal into an inverse function. ; Recording a sound signal reproduced in an arbitrary space, and calculating the recorded sound signal with an inverse function of the space transfer function to output a sound signal from which a sense of space is removed.
본 발명에서, 상기 공간전달함수(f)는 f = deconv(X,x)의 디컨벌루션 연산을 통해 계산되며, 상기 X는 가청주파수 대역의 음향신호(X), x는 가청주파수 대역의 음향신호를 출력하고 다시 녹음한 음향신호인 것을 특징으로 한다.In the present invention, the space transfer function (f) is calculated through a deconvolution operation of f = deconv (X, x), wherein X is an audio signal of the audio frequency band (X), x is an audio signal of the audio frequency band It is characterized in that the sound signal is output and re-recorded.
본 발명에서, 상기 공간감이 제거한 음향신호(s)는 s = conv(S,f-1 )의 컨벌 루션 연산을 통해 계산되며, 상기 S는 임의의 공간에서 녹음한 음향신호, f-1는 공간전달함수의 역함수인 것을 특징으로 한다.In the present invention, the acoustic signal s removed from the sense of space is calculated through a convolution operation of s = conv (S, f −1 ), where S is an acoustic signal recorded in an arbitrary space, and f −1 is a space Characterized in that the inverse of the transfer function.
또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 공간감을 제거한 음향신호 출력장치는, 음향신호를 입력하는 마이크 및 음향신호를 출력하는 스피커; In addition, the sound signal output device to remove the sense of space according to the present invention for achieving the above object, a microphone for inputting the sound signal and a speaker for outputting the sound signal;
상기 스피커를 통해 가청주파수 대역의 음향신호를 출력하고 이를 다시 녹음하여 디컨벌루션 연산을 통해 공간전달함수를 계산하여 역함수로 변환하고, 상기 공간전달함수의 역함수와 상기 마이크를 통해 임의의 공간에서 녹음된 음향신호와의 컨벌루션 연산을 통해 공간감을 제거한 음향신호를 출력하는 연산모듈과, 상기 공간전달함수의 역함수와 공간에서 녹음된 음향신호를 일시 저장하는 내부기억장치를 포함한 중앙처리장치;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The audio signal of the audible frequency band is output through the speaker and recorded again, and the space transfer function is calculated and converted into an inverse function through a deconvolution operation. The inverse function of the space transfer function and the microphone are recorded in an arbitrary space. And a central processing unit including an operation memory module for outputting a sound signal from which a sense of space is removed through a convolution operation with the sound signal, and an internal memory device for temporarily storing the inverse function of the space transfer function and the sound signal recorded in the space. It is characterized by.
본 발명에서, 상기 가청주파수 대역의 음향신호와 임의의 공간에서 녹음된 음향신호와 공간감을 제거한 음향신호를 저장하는 기억모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In an embodiment of the present invention, the apparatus may further include a memory module for storing the sound signal of the audio frequency band, the sound signal recorded in an arbitrary space, and the sound signal from which the sense of space is removed.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 공간감을 제거한 음향신호 출력장치의 구성도를 나타내는 도면이다.1 is a diagram illustrating a configuration of a sound signal output device with a sense of space according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 음향신호를 입력받는 마이크(11)와; 상기 마이크에서 입력된 음향신호를 디지털 신호로 변환하는 AD 컨버터(Analog to Digital Convertor)(12)와; 시험용 음향신호를 저장하는 기억모듈1(13)과; 녹음된 음향신호 를 저장하는 기억모듈2(14)와; 공간감을 제거한 음향신호를 저장하는 기억모듈3(15)과; 상기 시험용 음향신호를 출력하고 이를 다시 녹음하여 디컨벌루션 연산을 통해 공간전달함수를 계산하고, 상기 공간전달함수의 역함수와 공간에서 녹음된 음향신호의 컨벌루션 연산을 통해 공간감을 제거하는 연산장치(16-2)와; 상기 공간전달함수의 역함수와 공간에서 녹음된 음향신호를 일시 저장하는 내부기억장치(16-1)를 포함하는 중앙처리장치(16)와; 상기 중앙처리장치에서 처리된 음향신호를 아날로그 신호로 변환하는 DA 컨버터(Digital to Analog Convertor)(17)와; 상기 아날로그 변환된 음향신호를 출력하는 스피커(18)를 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 기억모듈1(13), 기억모듈2(14), 기억모듈3(15)은 일체로 구성가능하다. 1, a
먼저, 공간감이란 음향신호가 청취자의 귀로 입사되기 전에 벽, 천장 등에 반사됨으로써 발생하는 잔향성분들과 반사와 전파에 따른 감쇄에 의한 성분으로 구성된다. First, the sense of space is composed of reverberation components generated by reflection of walls, ceilings, etc. before the sound signal is incident to the listener's ear, and components by attenuation due to reflection and propagation.
따라서 강당이나 회의실 등의 공간내에서 음향신호를 녹음하게 되면 상기 공간감이 음향신호에 포함되어 원음이 왜곡된 음향신호가 녹음이 된다.Therefore, when the sound signal is recorded in a room such as an auditorium or a conference room, the sense of space is included in the sound signal, and the sound signal having the original sound distorted is recorded.
본 발명은 상기 공간감을 제거하여 원음과 가까운 음향신호를 출력하기 위한 장치 및 방법을 제안한다.The present invention proposes an apparatus and method for outputting an acoustic signal close to the original sound by removing the sense of space.
자세히 설명하면, 공간내에서의 공간감이 포함되지 않은 원음음향신호(s)와 공간감이 포함되어 녹음되는 녹음음향신호(S)는 수학식 1과 같은 근사적인 관계가 성립한다. In detail, the original sound signal s not including the sense of space in the space and the recorded sound signal S including the sense of space have an approximate relationship as shown in Equation (1).
여기서, f는 잔향과 감쇄 등의 공간감이 발생되는 공간에서의 공간전달함수를 의미하며, 상기 conv(s,f)는 원음음향신호(s)와 공간전달함수(f)의 컨볼루션(convolution)연산을 의미한다.Here, f denotes a space transfer function in a space in which a sense of space such as reverberation and attenuation occurs, and conv (s, f) is a convolution of the original sound signal s and the space transfer function f. It means an operation.
즉, 특정 화자가 강당이나 회의실에서 발성하는 음성이 원음음향신호(s)가 될 수 있으며, 상기 화자가 발성하는 음성을 강당이나 회의실에서 녹음하면 공간감이 포함된 녹음음향신호(S)가 될 수 있다.That is, the voice of the speaker who speaks in the auditorium or the conference room may be the original sound signal (s), and when the voice of the speaker is recorded in the auditorium or the conference room, the sound may be a recording sound signal (S) containing a sense of space. have.
또한 상기 수학식1을 이용하여 공간감이 포함된 녹음음향신호(S)로부터 수학식2와 같이 원음음향신호(s)를 추정할 수 있다.In addition, by using Equation 1, the original sound signal s may be estimated from the recorded sound signal S including the sense of space as shown in Equation 2.
즉, 수학식2와 같이 녹음음향신호(S)와 공간전달함수의 역함수(f-1)를 구할 수 있다면 원음음향신호(s)를 추정할 수 있는 것이다.That is, if the inverse function f- 1 of the recording sound signal S and the space transfer function f −1 can be obtained as shown in Equation 2, the original sound signal s can be estimated.
이를 위해, 상기 중앙처리장치(16)는 기억모듈1(13)에 저장되어 있는 시험용 음향신호를 DA 컨버터(17)를 거쳐 스피커(18)로 출력하고 다시 마이크(11)를 통해 녹음한다.To this end, the
여기서, 상기 시험용 음향신호는 공간전달함수를 구하기 위한 신호로서 예를 들면, 가청주파수 대역에 걸쳐 비슷한 크기의 스펙트럼을 갖는 짧은 길이의 백색 잡음신호를 스피커(18)를 통해 출력한 다음 마이크(11)를 통해 이를 녹음한다.Here, the test acoustic signal is a signal for obtaining a space transfer function, for example, outputs a short length white noise signal having a similar size spectrum over an audible frequency band through the
즉, 상기 시험용 음향신호를 출력하고 다시 녹음함으로써 공간감이 포함된 음향신호(x)를 구할 수 있으며, 이를 상기 시험용 음향신호(X)와 연산을 수행하면 수학식3과 수학식4와 같이 공간감이 포함된 음향신호(x)와 시험용 음향신호(X)로부터 공간전달함수(f)를 추정할 수 있다. That is, by outputting and re-recording the test sound signal, an acoustic signal (x) including a sense of space can be obtained. When the calculation is performed with the test sound signal (X), the sense of space is reduced as shown in Equations 3 and 4 below. The space transfer function f can be estimated from the included sound signal x and the test sound signal X.
여기서, deconv(X,x)는 시험용 음향신호(X)과 공간감이 포함된 음향신호(x)의 디컨벌루션(deconvolution)연산을 의미한다. Here, deconv (X, x) means a deconvolution operation of the test sound signal X and the sound signal x including the sense of space.
상기와 같이 구해진 공간전달함수는 역함수(f-1)로 변환하여 중앙처리장치(16)의 내부기억모듈(16-1)에 저장한다.The space transfer function obtained as described above is converted into an inverse function f −1 and stored in the internal memory module 16-1 of the
이후, 강당 또는 회의실 등과 같은 공간에서 재생되고 있는 음향신호를 마이크(11)를 통하여 녹음하고 AD 컨버터(12)를 거쳐 상기 녹음한 음향신호를 기억모듈2(14)에 저장한다.Thereafter, the sound signal being reproduced in a room such as an auditorium or a conference room is recorded through the
상기 중앙처리장치(16)는 연산처리장치(16-2)를 이용하여 상기 내부기억장치(16-1)에 저장되어 있는 공간전달함수의 역함수(f-1)와 기억모듈2(14)에 저장되어 있는 녹음한 음향신호를 상기 수학식 2와 같은 컨벌루션 연산을 통해 공간감을 제거한다.The
즉, 본 발명은 원음에 가까운 음향신호를 출력하기 위하여 미리 가청주파수 대역의 시험용 음향신호를 저장하고, 상기 시험용 음향신호를 출력하여 다시 녹음함으로써 공간감이 포함된 음향신호를 녹음하여 수학식4와 같은 디컨벌루션 연산을 통해 공간전달함수를 계산한다.That is, the present invention stores the test sound signal of the audible frequency band in advance in order to output the sound signal close to the original sound, and outputs the test sound signal and recording again by recording the sound signal containing the sense of space as shown in Equation 4 The space transfer function is computed through the deconvolution operation.
이후, 공간에서의 음향신호를 녹음하고, 상기 공간에서 녹음된 음향신호와 상기 계산된 공간전달함수의 역함수와 수학식 2와 같은 컨벌루션 연산을 통해 공간감이 제거된 음향신호를 출력할 수 있다.Thereafter, the sound signal in the space may be recorded, and the sound signal from which the sense of space is removed may be output through a convolution operation such as the inverse function of the sound signal recorded in the space, the calculated space transfer function, and Equation (2).
상기 공간감이 제거된 음향신호는 기억모듈3(15)에 저장되고, 출력요청 명령이 입력되면 중앙처리장치(16)의 제어에 의해 DA 컨버터(17)를 거쳐 스피커(18)로 출력한다.The sound signal from which the sense of space is removed is stored in the memory module 3 (15). When an output request command is input, the sound signal is output to the
따라서, 본 발명에서는 시험용 음향신호를 이용하여 공간전달함수를 구하고 공간에서 녹음된 음향신호와 컨벌루션 연산을 통해 공간감이 제거된 원음에 가까운 원음음향신호를 추출할 수 있다.Therefore, the present invention can obtain a spatial transfer function using a test sound signal and extract the original sound signal close to the original sound from which the sense of space is removed through a convolution operation with the sound signal recorded in the space.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 공간감을 제거한 음향신호 출력방법을 나타내는 플로우 차트이다.2 is a flowchart illustrating a method of outputting a sound signal by removing a sense of space according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 음향신호를 녹음하는 장치에 미리 저장되어 있는 시험용 음향신호를 스피커로 출력하고 다시 마이크를 통해 녹음한다(S21).Referring to FIG. 2, the test sound signal stored in advance in the apparatus for recording the sound signal is output to the speaker, and the sound is again recorded through the microphone (S21).
여기서 상기 시험용 음향신호는 공간전달함수를 구하기 위한 신호로서 예를 들면, 가청주파수 대역에 걸쳐 비슷한 크기의 스펙트럼을 갖는 짧은 길이의 백색 잡음신호를 스피커를 통해 출력한 다음 마이크를 통해 이를 녹음한다.Here, the test acoustic signal is a signal for obtaining a space transfer function. For example, a short white noise signal having a similar size spectrum over an audio frequency band is output through a speaker and then recorded through a microphone.
이후, 상기 시험용 음향신호와 상기 시험음향신호를 출력한 녹음한 음향신호에 대해 디컨벌루션 연산을 수행한다(S22). Thereafter, a deconvolution operation is performed on the test sound signal and the recorded sound signal outputting the test sound signal (S22).
이후, 상기 디컨벌루션 연산을 통해 공간전달함수를 구하고 이를 역함수로 변환하여 저장한다(S23). 즉, 앞서 설명한 수학식4를 이용하여 공간전달함수를 구할 수 있다.Subsequently, the space transfer function is obtained through the deconvolution operation, and then converted into an inverse function and stored. That is, the space transfer function can be obtained by using Equation 4 described above.
이후, 공간에서 재생되고 있는 음향신호를 녹음하여 저장하고(S24), 상기 공간전달함수의 역함수와 상기 공간에서 녹음된 음향신호에 대해 앞서 설명한 수학식2의 컨벌루션 연산을 수행하여 공간감이 제거된 음향신호를 출력한다(S25).After that, the sound signal being reproduced in the space is recorded and stored (S24), and the inverse function of the space transfer function and the convolution operation of Equation 2 described above are performed on the sound signal recorded in the space to remove the sense of space. The signal is output (S25).
따라서, 본 발명은 반향이 심한 공간에서 녹음한 음향신호를 출력할 때 음향신호에 포함되어 녹음된 공간감을 제거하여 원음에 가까운 음향신호를 저장 및 출력할 수 있다.Accordingly, the present invention can store and output the sound signal close to the original sound by removing the sense of the recorded space included in the sound signal when outputting the sound signal recorded in the severe echo.
즉, 공간에서 육성을 통해 강연 또는 스피커를 통한 연설 등을 녹음한 음향신호에 대해 공간감을 제거함으로써 원음에 가까운 음향신호를 저장 및 출력할 수 있다. That is, by removing the sense of space with respect to the sound signal recorded in the lecture or speech through the speaker through fostering in the space can be stored and output the sound signal close to the original sound.
이제까지 본 발명에 대하여 실시 예를 중심으로 살펴보았으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적 기술 범위 내에서 상기 본 발명의 상세한 설명과 다른 형태의 실시 예들을 구현할 수 있을 것이다. 여기서 본 발명의 본질적 기술범위는 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.So far, the present invention has been described with reference to the embodiments, and those skilled in the art to which the present invention pertains may implement the above-described detailed description of the present invention and other forms of embodiments within the essential technical scope of the present invention. There will be. Here, the essential technical scope of the present invention is shown in the claims, and all differences within the equivalent range will be construed as being included in the present invention.
본 발명에 따른 공간감을 제거한 음향신호 출력장치 및 방법에 의하면, 반향이 심한 공간에서 녹음한 음향신호를 출력할 때 음향신호에 포함되어 녹음된 공간감을 제거하여 원음에 가까운 음향신호를 저장 및 출력할 수 있는 효과가 있다.According to the sound signal output device and method for removing the sense of space according to the present invention, when outputting a sound signal recorded in a severe echo space to remove the sense of recorded space included in the sound signal to store and output the sound signal close to the original sound It can be effective.
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