KR20090023129A

KR20090023129A - 사운드 처리 장치, 위상차 보정 방법 및 컴퓨터 프로그램을기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체

Info

Publication number: KR20090023129A
Application number: KR1020080081220A
Authority: KR
Inventors: 쇼지 하야카와
Original assignee: 후지쯔 가부시끼가이샤
Priority date: 2007-08-27
Filing date: 2008-08-20
Publication date: 2009-03-04
Also published as: CN101378607B; US20090060224A1; KR101008893B1; US8654992B2; JP5070993B2; JP2009055343A; CN101378607A; EP2031901B1; EP2031901A1

Abstract

본 발명은 수신한 사운드에 의거하여 사운드 신호를 생성하는 복수의 마이크로폰을 사용할 경우에, 각 마이크로폰의 개체차에 의한 영향을 배제하고, 또한 마이크로폰의 특성의 경년(經年) 변화에 대응하는 것이 가능한 사운드 처리 장치, 위상차 보정 방법 및 컴퓨터 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체를 제공하는 것을 과제로 한다.

사운드 처리 장치(1)는 마이크로폰 등의 복수의 사운드 수신부(14a, 14b)가 수신한 각각의 사운드에 의거하는 복수의 사운드 신호를, 주파수 축 상의 신호로 변환하는 FFT 변환 수단(121)과, 상기 FFT 변환 수단(121)에 의해 주파수 축 상의 신호로 변환한 각각의 사운드 신호의 스펙트럴(spectral) 비를 계산하는 계산 수단(122)과, 계산 수단(122)이 계산한 스펙트럴 비에 의거하고, 변환한 하나의 사운드 신호를 기준으로 하여, 변환한 다른 사운드 신호의 위상의 보정값을 산출하는 산출 수단(123)과, 산출 수단(123)이 산출한 보정값에 의거하여, 변환한 다른 사운드 신호의 위상을 보정하는 보정 수단(124)을 구비한다.

사운드 수신부, FFT 변환 수단, 계산 수단, 산출 수단

Description

사운드 처리 장치, 위상차 보정 방법 및 컴퓨터 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체{SOUND PROCESSING APPARATUS, METHOD FOR CORRECTING PHASE DIFFERENCE, AND COMPUTER READABLE STORAGE MEDIUM FOR RECORDING COMPUTER PROGRAM}

본 발명은 수신한 사운드에 의거하여 사운드 신호를 생성하는 복수의 사운드 수신부를 구비하고, 상기 복수의 사운드 수신부가 생성한 각각의 사운드 신호를 처리하는 사운드 처리 장치, 상기 사운드 처리 장치를 사용한 위상차 보정 방법, 상기 사운드 처리 장치를 실현하기 위한 컴퓨터 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 관한 것으로서, 특히 복수의 사운드 수신부의 개체차에 기인하는 사운드 신호의 위상차를 보정하는 사운드 처리 장치, 위상차 보정 방법 및 컴퓨터 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 관한 것이다.

복수의 마이크로폰을 사용하여 사운드의 도래 방향의 특정 등의 처리를 행하는 다양한 사운드 처리 장치가 개발 및 실용화되고 있다. 복수의 마이크로폰을 사용한 사운드 처리 장치의 예를 설명한다. 도 11은 사운드 처리 장치의 외형을 나타내는 사시도이다. 도 11 중 1000은 휴대 전화를 사용한 사운드 처리 장치이고, 사운드 처리 장치(1000)는 직육면체 형상의 케이스(1001)를 구비하고 있다. 케이스(1001)의 정면은 화자(話者)가 발하는 음성을 수신하기 위해 제 1 마이크로폰(1002)이 배열 설치되어 있다. 또한, 케이스(1001)의 저면(底面)에는, 제 2 마이크로폰(1003)이 배열 설치되어 있다.

사운드 처리 장치(1000)에 대해서는, 다양한 방향으로부터 사운드가 도래하고 있고, 사운드 처리 장치(1000)는 제 1 마이크로폰(1002) 및 제 2 마이크로폰(1003)에 도달한 사운드의 시간차에 대응하는 위상차에 의거하여, 사운드의 도래 방향을 특정한다. 그리고, 사운드 처리 장치(1000)는 도래 방향에 따라, 제 1 마이크로폰(1002)에서 수신한 사운드의 억압 등의 처리를 행함으로써 원하는 지향 특성을 형성한다.

도 11에 예시한 바와 같은 사운드 처리 장치(1000)에 사용되는 복수의 마이크로폰에는, 감도(感度) 등의 특성이 일치하고 있는 것이 요구된다. 도 12는 사운드 처리 장치(1000)의 지향 특성의 계측 결과를 나타내는 레이더 차트(radar chart)이다. 도 12에 나타낸 레이더 차트는 사운드의 도래 방향마다, 사운드 처리 장치(1000)의 제 1 마이크로폰(1002)이 수신한 사운드의 억제 후의 신호 강도(dB)를 나타내고 있다. 또한, 사운드 처리 장치(1000)의 케이스(1001)의 제 1 마이크로폰(1002)이 배열 설치된 정면 방향으로부터 사운드가 도래하는 상황을 0°로 하고, 우측면의 방향으로부터 도래하는 상황을 90°, 배면(背面) 방향으로부터 도래하는 상황을 180°, 그리고 좌측면의 방향으로부터 도래하는 상황을 270°로 하고 있다. 도 12에서, 실선은 제 1 마이크로폰(1002) 및 제 2 마이크로폰(1003)의 감 도가 동일한 상태 1을 나타내고, 파선은 제 1 마이크로폰(1002) 쪽이 제 2 마이크로폰(1003)보다 감도가 높은 상태 2를 나타내고, 1점쇄선은 제 2 마이크로폰(1003) 쪽이 제 1 마이크로폰(1002)보다 감도가 높은 상태를 나타내고 있다. 원하는 지향 특성이 제 1 마이크로폰(1002) 및 제 2 마이크로폰(1003)의 감도가 동일한 상태 1이라고 한 경우, 제 1 마이크로폰(1002) 및 제 2 마이크로폰(1003)의 감도가 상이한 상태 2 및 상태 3에서는, 측방(側方) 및 후방(後方)의 지향 특성에 편차가 생겨 있다.

도 12에 나타낸 바와 같이, 마이크로폰에 개체차가 있을 경우, 사운드 처리 장치의 특성에 영향을 미치게 된다. 그런데, 일반적으로 제조되고 있는 마이크로폰에서는, 일정한 규격 내에서 감도차 등의 개체차가 존재한다. 그래서, 복수의 마이크로폰에 대하여, 등거리(等距離)로 되는 위치로부터 교사(敎師) 신호를 발생시켜, 각 마이크로폰의 특성이 일치하도록 조정하는 방법이 제안되고 있다(예를 들어, 특허문헌 1 및 특허문헌 2 참조).

[특허문헌 1] 일본국 공개특허2002-99297호 공보

[특허문헌 2] 일본국 공개특허2004-343700호 공보

그러나, 특허문헌 1 및 특허문헌 2에 개시되어 있는 바와 같은 등거리로 되는 위치로부터 발생시킨 교사 신호에 의거하여 사전에 개체차를 조정하는 방법에서는, 사운드 처리 장치가 구비하는 각 마이크로폰의 세트마다, 즉 사운드 처리 장치마다 조정해야만 하기 때문에, 생산 시의 비용이 증대된다는 문제가 있다. 또한, 각 마이크로폰의 경년 변화의 개체차에 대응할 수 없기 때문에, 출하 후에 각 마이크로폰의 특성에 차이가 생긴다는 문제가 있다.

본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 각각의 사운드 신호에 의거하는 스펙트럴 비로부터의 하나의 사운드 신호를 기준으로 하는 다른 사운드 신호의 보정값을 산출하고, 산출한 보정값으로 다른 사운드 신호의 위상을 보정함으로써, 장치의 사용 시에 사운드 신호의 보정을 행할 수 있기 때문에, 생산 비용의 증대를 억제하고, 경년 변화에도 대응하는 것이 가능한 사운드 처리 장치, 상기 사운드 처리 장치를 사용한 위상차 보정 방법, 상기 사운드 처리 장치를 실현하기 위한 컴퓨터 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 제공을 목적으로 한다.

제 1 발명에 따른 사운드 처리 장치는, 수신한 사운드에 의거하여 사운드 신호를 생성하는 복수의 사운드 수신부를 구비하고, 상기 복수의 사운드 수신부가 생성한 각각의 사운드 신호를 처리하는 사운드 처리 장치에 있어서, 상기 복수의 사 운드 수신부가 수신한 각각의 사운드에 의거하는 복수의 사운드 신호를, 주파수 축 상의 신호로 변환하는 변환부와, 상기 변환부에 의해 주파수 축 상의 신호로 변환한 각각의 사운드 신호의 스펙트럴(spectral) 비를 계산하는 계산부와, 상기 계산부가 계산한 스펙트럴 비에 의거하고, 변환한 하나의 사운드 신호를 기준으로 하여, 변환한 다른 사운드 신호의 위상의 보정값을 산출하는 산출부와, 상기 산출부가 산출한 보정값에 의거하여, 변환한 다른 사운드 신호의 위상을 보정하는 보정부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

제 2 발명에 따른 사운드 처리 장치는, 제 1 발명에 있어서, 상기 계산부는 주파수 축 상의 신호로 변환한 각각의 사운드 신호의 파워 스펙트럴 비를 계산하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

제 3 발명에 따른 사운드 처리 장치는, 제 2 발명에 있어서, 상기 산출부는 하기의 식(A)에 의거하여 보정값을 산출하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

P_comp(ω)=α·F{S₂(ω)/S₁(ω)}+β…식(A)

다만, ω: 각(角)주파수

P_comp(ω): 위상의 보정값

S₁(ω): 하나의 사운드 신호의 파워 스펙트럴

S₂(ω): 다른 사운드 신호의 파워 스펙트럴

α, β: 정수(定數)

F(): 함수

제 4 발명에 따른 사운드 처리 장치는, 제 2 발명에 있어서, 상기 산출부는 하기의 식(B)에 의거하여 보정값을 산출하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

P_comp(ω)=[α·F{S₁(ω)/S₂(ω)}]·ω+β…식(B)

다만, ω: 각주파수

P_comp(ω): 위상의 보정값

S₁(ω): 하나의 사운드 신호의 파워 스펙트럴

S₂(ω): 다른 사운드 신호의 파워 스펙트럴

α, β: 정수

F(): 함수

제 5 발명에 따른 사운드 처리 장치는, 제 3 발명 또는 제 4 발명에 있어서, 상기 함수는 대수(對數) 함수이고, 상기 보정부는 변환한 다른 사운드 신호의 위상에, 보정값을 가산하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

제 6 발명에 따른 사운드 처리 장치는, 제 1 발명에서, 상기 계산부는 주파수 축 상의 신호로 변환한 각각의 사운드 신호의 진폭 스펙트럴 비를 계산하도록 구성하고 있는 것을 특징으로 한다.

제 7 발명에 따른 사운드 처리 장치는, 제 1 발명 내지 제 6 발명 중 어느 하나에 있어서, 상기 산출부가 산출한 보정값의 시간 변화를 평활화(平滑化)하는 평활화부를 더 구비하고, 상기 보정부는 상기 평활화부가 평활화한 보정값에 의거하여 보정하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

제 8 발명에 따른 위상차 보정 방법은, 수신한 사운드에 의거하여 사운드 신호를 생성하는 복수의 사운드 수신부가 생성한 각각의 사운드 신호의 위상차를, 컴퓨터를 사용하여 보정하는 위상차 보정 방법에 있어서, 상기 복수의 사운드 수신부가 수신한 각각의 사운드에 의거하는 복수의 사운드 신호를, 주파수 축 상의 신호로 변환하는 단계와, 상기 변환부에 의해 주파수 축 상의 신호로 변환한 각각의 사운드 신호의 스펙트럴 비를 계산하는 단계와, 상기 계산부가 계산한 스펙트럴 비에 의거하고, 변환한 하나의 사운드 신호를 기준으로 하여, 변환한 다른 사운드 신호의 위상의 보정값을 산출하는 단계와, 상기 산출부가 산출한 보정값에 의거하여, 변환한 다른 사운드 신호의 위상을 보정하는 단계를 실행하는 것을 특징으로 한다.

제 9 발명에 따른 컴퓨터 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는, 컴퓨터에 로드하여, 상기 컴퓨터 상에서 실행되는 단계를 정의하고 있고, 수신한 사운드에 의거하여 사운드 신호를 생성하는 복수의 사운드 수신부가 생성한 각각의 사운드 신호의 위상차를, 상기 컴퓨터에 보정시키는 컴퓨터 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 있어서, 컴퓨터에, 상기 복수의 사운드 수신부가 수신한 각각의 사운드에 의거하는 복수의 사운드 신호를, 주파수 축 상의 신호로 변환시키는 단계와, 상기 변환부에 의해 주파수 축 상의 신호로 변환한 각각의 사운드 신호의 스펙트럴 비를 계산시키는 단계와, 상기 계산부가 계산한 스펙트럴 비에 의거하고, 변환한 하나의 사운드 신호를 기준으로 하여, 변환한 다른 사운드 신호의 위상의 보정값을 산출하는 단계와, 상기 산출부가 산출한 보정값에 의거하여, 변환한 다른 사운드 신호의 위상을 보정시키는 단계를 실행시키는 것을 특징으 로 한다.

본 발명에서는, 복수의 사운드 수신부에서 생성된 각각의 사운드 신호에 의거하는 스펙트럴 비로부터 하나의 사운드 신호를 기준으로 하는 다른 사운드 신호의 보정값을 산출하고, 산출한 보정값으로 다른 사운드 신호의 위상을 보정함으로써, 사용 중인 사운드 처리 장치에서 적절한 사운드 신호의 보정을 행하기 때문에, 생산 시에, 사운드 수신부의 세트마다의 개체차의 조정을 행할 필요가 없기 때문에, 생산 시의 비용의 증대를 억제하는 것이 가능하고, 또한 출하 후, 각 사운드 수신부의 경년(經年) 변화로 개체차가 생겨도, 그때마다 사운드 신호의 보정을 행함으로써, 경년 변화에 의한 특성의 차를 흡수하는 것이 가능하다.

본 발명의 사운드 처리 장치, 위상차 보정 방법 및 컴퓨터 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 마이크로폰 등의 복수의 사운드 수신부의 각각에서 수신한 사운드에 의거하는 사운드 신호를 생성하고, 생성한 복수의 사운드 신호를 주파수 축 상의 신호로 변환하고, 변환한 사운드 신호의 스펙트럴 비를 계산하고, 계산한 스펙트럴 비에 의거하며, 변환한 하나의 사운드 신호를 기준으로 하여 변환한 다른 사운드 신호의 위상의 보정값을 산출하고, 산출한 보정값에 의거하여, 변환한 다른 사운드 신호의 위상을 보정한다.

본 발명에서는, 감도가 낮은 마이크로폰의 파형은 감도가 높은 마이크로폰의 파형보다 위상이 진행된다는 실험 결과에 의거하여, 감도를 스펙트럴로 대체하고, 스펙트럴 비에 따라 위상차의 보정값을 산출한다.

이 구성에 의해, 본 발명에서는, 사용 중인 사운드 처리 장치에서 적절히 사운드 신호의 보정을 행하는 것이 가능해진다. 따라서, 생산 시에, 사운드 수신부의 세트마다의 감도차의 조정을 행할 필요가 없기 때문에, 생산 시의 비용의 증대를 억제하는 것이 가능한 등, 우수한 효과를 나타낸다. 또한, 본 발명에서는, 각 사운드 수신부의 경년 변화로 감도차가 생겨도, 그때마다 사운드 신호의 보정을 행함으로써, 경년 변화에 의한 특성의 차를 흡수하는 것이 가능한 등, 우수한 효과를 나타낸다.

이하, 본 발명을 그 실시예를 나타내는 도면에 의거하여 상세하게 설명한다.

실시예 1.

도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 사운드 처리 장치의 외형의 일례를 나타내는 사시도이다. 도 1 중 1은 휴대 전화 등의 컴퓨터를 사용한 본 발명의 사운드 처리 장치이고, 사운드 처리 장치(1)는 직육면체 형상의 케이스(10)을 구비하고 있다. 케이스(10)의 정면은 화자가 발하는 음성을 수신하기 위해 콘덴서 마이크 등의 마이크로폰을 사용한 제 1 사운드 수신부(14a)가 배열 설치되어 있다. 또한, 케이스(10)의 저면(底面)에는, 콘덴서 마이크 등의 마이크로폰을 사용한 제 2 사운드 수신부(14b)가 배열 설치되어 있다. 사운드 처리 장치(1)에 대해서는, 다양한 방향으로부터 사운드가 도래하고 있고, 사운드 처리 장치(1)는 제 1 사운드 수신부(14a) 및 제 2 사운드 수신부(14b)에 도래하는 시간차에 대응하는 위상차에 의거하여, 사운드의 도래 방향을 추정한다. 그리고, 사운드 처리 장치(1)는 도래 방향 에 따라, 제 1 사운드 수신부(14a)에서 수신한 사운드의 억압 등의 처리를 행함으로써 원하는 지향 특성을 형성한다. 또한, 이후의 설명에서, 특별히 제 1 사운드 수신부(14a) 및 제 2 사운드 수신부(14b)를 구별할 필요가 없을 경우, 사운드 수신부(14)로서 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 사운드 처리 장치(1)의 하드웨어의 구성예를 나타내는 블록도이다. 도 2 중 1은 휴대 전화 등의 컴퓨터를 사용한 본 발명의 사운드 처리 장치이고, 사운드 처리 장치(1)는 장치 전체를 제어하는 CPU 등의 제어부(11)와, 본 발명의 컴퓨터 프로그램(100) 등의 프로그램 및 각종 설정값 등의 데이터를 기록하는 ROM, RAM 등의 기록부(12)와, 통신 인터페이스로 되는 안테나 및 그 부속 기기 등의 통신부(13)를 구비하고 있다. 또한, 사운드 처리 장치(1)는 외부의 사운드를 수신하여 아날로그의 사운드 신호를 생성하는 마이크로폰 등의 복수의 사운드 수신부(14, 14)와, 스피커 등의 사운드 출력부(15)와, 사운드 신호의 변환 처리를 행하는 사운드 변환부(16)를 구비하고 있다. 또한, 사운드 처리 장치(1)는 영자(英字), 숫자 및 각종 명령 등의 키(key) 입력에 의한 조작을 접수하는 조작부(17)와, 각종 정보를 표시하는 액정 디스플레이 등의 표시부(18)를 구비하고 있다. 또한, 여기서는, 사운드 처리 장치(1)가 2개의 사운드 수신부(14, 14)를 구비하는 형태를 설명했지만, 본 발명은 이에 한하지 않고, 3개 이상의 사운드 수신부(14, 14, …)를 구비할 수도 있다. 그리고, 휴대 전화 등의 컴퓨터는 본 발명의 컴퓨터 프로그램(100)에 포함되는 각종 단계를 제어부(11)에서 실행함으로써, 본 발명의 사운드 처리 장치(1)로서 동작한다.

도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 사운드 처리 장치(1)의 기능예를 나타내는 기능 블록도이다. 본 발명의 사운드 처리 장치(1)는 제 1 사운드 수신부(14a) 및 제 2 사운드 수신부(14b)와, 아날로그 신호인 사운드 신호를 디지털 신호로 변환한 때의 반환 오차(앨리어싱(aliasing))를 방지하기 위해 LPF(Low Pass Filter)로서 기능하는 안티앨리어싱 필터(160)와, 아날로그 신호인 사운드 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환 수단(161)을 구비하고 있다. 또한, 제 1 사운드 수신부(14a) 및 제 2 사운드 수신부(14b)는 아날로그 신호인 사운드 신호를 증폭하는 증폭기(도시 생략)를 포함하고 있다. 안티앨리어싱 필터(160) 및 A/D 변환 수단(161)은 사운드 변환부(16)에서 실현되는 기능이다. 또한, 안티앨리어싱 필터(160) 및 A/D 변환 수단(161)은 사운드 변환부(16)로서 사운드 처리 장치(1)에 내장되지 않고, 사운드 수신부(14, 14)와 함께 외부의 음향 취입 디바이스에 실장하는 것도 가능하다.

또한, 본 발명의 사운드 처리 장치(1)는, 사운드 신호로부터 처리의 단위로 되는 소정 시간 길이의 프레임을 생성하는 프레임 생성 수단(120)과, 사운드 신호를 FFT(고속 푸리에 변환: Fast Fourier Transformation) 처리에서 주파수 축 상의 신호로 변환하는 FFT 변환 수단(121)과, 주파수 축 상의 신호로 변환한 각각의 사운드 신호의 파워 스펙트럴 비를 계산하는 계산 수단(122)과, 스펙트럴 비에 의거하여 제 2 사운드 수신부(14b)가 수신한 사운드 신호의 위상의 보정값을 산출하는 산출 수단(123)과, 제 2 사운드 수신부(14b)가 수신한 사운드 신호의 위상의 보정값에 의거하여 보정하는 보정 수단(124)과, 제 1 사운드 수신부(14a)가 수신한 사 운드의 억압 등의 처리를 행하는 사운드 처리 수단(125)을 구비하고 있다. 프레임 생성 수단(120), FFT 변환 수단(121), 계산 수단(122), 산출 수단(123), 보정 수단(124) 및 사운드 처리 수단(125)은 기록부(12) 내의 각종 컴퓨터 프로그램을 실행함으로써 실현되는 소프트웨어로서의 기능을 나타내고 있지만, 각종 처리 칩 등의 전용 하드웨어를 사용하여 실현하도록 할 수도 있다.

다음으로, 본 발명의 실시예 1에 따른 사운드 처리 장치(1)의 이론에 대해서 설명한다. 본 발명의 사운드 처리 장치(1)는, 제 1 사운드 수신부(14a) 및 제 2 사운드 수신부(14b)가 수신한 사운드에 의거하여, 사운드 처리 수단(125)에 의한 처리를 실행하는 전(前)처리로서, 제 1 사운드 수신부(14a) 및 제 2 사운드 수신부(14b)의 감도차 등의 개체차를 흡수하기 위해 위상을 보정하는 처리를 실행한다. 우선, 제 1 사운드 수신부(14a) 및 제 2 사운드 수신부(14b)의 감도차가 위상에 미치는 영향에 대해서 설명한다.

도 4는 마이크로폰의 감도차의 상이에 의한 사운드의 파형의 변화를 나타내는 그래프이다. 도 4에서는, 본 발명의 사운드 처리 장치(1)의 사운드 수신부(14)로서 사용되는 마이크로폰이 수신한 사운드의 파형의 시간 변화를 나타내는 그래프이고, 횡축에 샘플값을 취하고, 종축에 출력하는 사운드 신호의 진폭값을 취하여 그 관계를 나타내고 있다. 샘플값이라는 것은 96㎑ 등의 주기로 샘플링한 사운드 신호의 샘플의 순위를 나타내는 값이다. 도 4에서는, 감도가 상이한 동일한 종류의 마이크로폰을 사용하여 임펄스(impulse) 사운드를 수신한 때의 수록음(임펄스 리스판스(response))이다. 또한, 도 4에 있어서, 실선은 감도가 높은 마이크로폰 에 따른 변화를 나타내고, 파선은 감도가 낮은 마이크로폰에 따른 변화를 나타내고 있다. 도 4에서의 실선 및 파선의 피크를 비교하면 명백한 바와 같이, 실선으로 나타낸 감도가 높은 마이크로폰에 의한 사운드 신호는 파선으로 나타낸 감도가 낮은 마이크로폰에 의한 사운드 신호에 비하여, 파형이 상하로 크게 진동된다. 또한, 감도가 낮은 마이크로폰에 의한 사운드 신호는 감도가 높은 마이크로폰에 의한 사운드 신호보다 파형 전체가 이른 타이밍에서 변화하고 있다. 즉, 감도가 낮은 마이크로폰에 의한 사운드 신호는 감도가 높은 마이크로폰에 의한 사운드 신호보다 위상이 진행되고 있다.

감도차와 위상의 진행의 관계에 대해서 전기계 및 기계계의 등가 회로의 관계를 사용하여 설명한다. 도 5는 마이크로폰의 등가 회로를 나타내는 회로도이다. 도 5에서는, 본 발명의 사운드 처리 장치(1)의 사운드 수신부(14)로서 사용되는 콘덴서 마이크 등의 마이크로폰의 등가 회로를 나타내고 있고, 출력 단자에 대하여 정전(靜電) 용량이 C인 콘덴서 및 저항값이 R인 저항을 병렬로 접속한 회로로 되어 있다. 외부로부터의 음압 변화에 의해 콘덴서 마이크가 가압된 후의 출력 전압값의 거동은 저항값(R)이 작용하는 스프링 정수(K)(=1/C)의 감쇠 진동과 등가이다. 여기서, 도 5에 나타낸 등가 회로에서, 하기의 식(1)에 나타낸 스프링 진동의 운동 방정식이 성립되는 것으로 한다.

…식(1)

다만, χ: 출력 전압

R: 저항

ω: 각(角)주파수

k: 가상적인 스프링의 스프링 정수

m: 가상적인 스프링에 대한 가중

상기의 식(1)을 χ에 대해서 풀이한 풀이가 하기의 식(2)이다.

…식(2)

다만, A, B: 정수

상기의 식(2)는 하기의 식(3)으로 변형할 수 있다.

…식(3)

도 6은 운동 방정식에 의거하는 출력 전압값의 변화를 나타내는 그래프이다. 도 6은 식(3)에 의거하는 출력 전압(χ)의 시간 변화를 나타내는 그래프이다. 또한, 실선은 R=0.04, ω²=0.026으로서 저항값이 작은 경우의 출력 전압(χ)의 논리값의 시간 변화를 나타내고 있고, 파선은 R=0.05, ω²=0.026으로서 저항값이 큰 경우의 출력 전압(χ)의 논리값의 시간 변화를 나타내고 있다. 식(3) 및 도 6의 그래프로부터, 파선으로 나타낸 저항값(R)이 큰 경우의 출력 전압(χ)의 변화는 실선으로 나타낸 저항값(R)이 작은 경우의 출력 전압(χ)의 변화에 비하여, e^- ^Rt로 하여 나타내는 진폭, 즉 출력 전압(χ)의 최대값이 작고, 또한 파형 전체가 시간적으로 빠른 방향으로 시프트하게 된다. 즉, 저항값(R)이 큰 경우의 출력 전압(χ)은 진폭이 크게 위상이 진행되게 된다. 출력 전압(χ)의 진폭은 마이크로폰의 감도에 대응한다고 가정하면, 감도차가 상이한 복수의 마이크로폰을 사용한 경우, 감도가 낮은 마이크로폰에 의한 사운드 신호는 감도가 높은 마이크로폰에 의한 사운드 신호보다 위상이 진행되게 되고, 도 4를 사용하여 나타낸 임펄스 리스판스의 실험과 일치한다.

상술한 바와 같이 마이크로폰의 감도차는 사운드 신호에 따른 진폭에 의해 확인할 수 있고, 또한 감도차는 위상에 영향을 미치기 때문에, 본 발명의 사운드 처리 장치(1)는, 진폭에 대응하는 파워 스펙트럴의 값에 의거하여, 위상을 보정함으로써, 사운드 수신부(14, 14)의 감도차에 의한 영향을 억제한다.

다음으로, 본 발명의 실시예 1에 따른 사운드 처리 장치(1)의 처리에 대해서 설명한다. 도 7은 본 발명의 실시예 1에 따른 사운드 처리 장치(1)의 처리예를 나타내는 플로차트이다. 사운드 처리 장치(1)는 컴퓨터 프로그램(100)을 실행하는 제어부(11)의 제어에 의해, 복수의 사운드 수신부(14, 14)가 수신한 각각의 사운드에 의거하여, 각각 아날로그 신호인 사운드 신호를 생성하고(S101), 안티앨리어싱 필터(160)에서 필터링하여, A/D 변환 수단(161)에서 디지털 신호로 변환한다.

사운드 처리 장치(1)는 제어부(11)의 제어에 의거하는 프레임 생성 수단(120)의 처리에 의해, 디지털 신호로 변환한 각각의 사운드 신호로부터 처리의 단위로 되는 소정 시간 길이의 프레임을 각각 생성한다(S102). 스텝 S102에서는, 음향 신호를, 예를 들어 20㎳~40㎳ 정도의 소정 시간 길이의 단위로 프레임화한다. 또한, 각 프레임은 10㎳~20㎳ 정도씩 시프트하여 처리를 진행한다.

사운드 처리 장치(1)는 제어부(11)의 제어에 의거하는 FFT 변환 수단(121)의 처리에 의해, 프레임 단위의 사운드 신호를 FFT(고속 푸리에 변환: Fast Fourier Transformation) 처리에서 주파수 축 상의 신호인 스펙트럴로 각각 변환한다(S103). 스텝 S103에서는, 위상 스펙트럴 및 진폭 스펙트럴로 변환한다. 그리고, 이하의 처리에서는, 진폭 스펙트럴의 제곱인 파워 스펙트럴을 사용한다. 또한, 여기서는, 파워 스펙트럴을 사용한 예를 나타내고 있지만, 진폭 스펙트럴을 사용하여 이하의 처리를 행하도록 할 수도 있다.

사운드 처리 장치(1)는 제어부(11)의 제어에 의거하는 계산 수단(122)의 처리에 의해, 제 1 사운드 수신부(14a)가 수신한 사운드에 의거하는 사운드 신호의 파워 스펙트럴에 대한 제 2 사운드 수신부(14b)가 수신한 사운드에 의거하는 파워 스펙트럴의 비를 계산한다(S104). 스텝 S104에서는, 각각의 파워 스펙트럴의 주파수마다의 값에 대해서, 하기의 식(4)을 사용하여 비의 값을 계산한다.

S₂(ω)/S₁(ω)…식(4)

다만, ω: 각주파수

S₁(ω): 제1 사운드 수신부(14a)의 사운드 신호에 의거하는 파워 스펙트럴

S₂(ω): 제 2 사운드 수신부(14b)의 사운드 신호에 의거하는 파워 스펙트럴

사운드 처리 장치(1)는 제어부(11)의 제어에 의거하는 산출 수단(123)의 처리에 의해, 식(4)에 나타낸 파워 스펙트럴 비에 의거하고, 제 1 사운드 수신 부(14a)에 따른 주파수 축 상의 사운드 신호를 기준으로 하여, 제 2 사운드 수신부(14b)에 따른 주파수 축 상의 사운드 신호의 위상의 보정값을 산출한다(S105). 스텝 S105에서는, 하기의 식(5)를 사용하여 보정값을 산출한다.

P_comp(ω)=[α·F{S₁(ω)/S₂(ω)}]·ω+β…식(5)

다만, P_comp(ω): 위상의 보정값

α, β: 정수

F(): 함수

식(5)에서의 정수(α, β)의 구하는 방법에 대해서 설명한다. 우선, 사운드 수신부(14)로서 사용되는 종류(형식)의 마이크로폰 중에서, 가장 감도가 높은 마이크로폰 및 가장 감도가 낮은 마이크로폰의 조합과, 감도가 동일한 마이크로폰의 조합의, 2종류의 조합의 마이크로폰 세트로 구성한 조정용의 장치를 준비한다. 그리고, 각각의 마이크로폰 세트에 대하여 등거리로 되는 위치로부터 백색 잡음을 재생하고, 각각의 마이크로폰의 위상차 스펙트럴(φ₂(ω)-φ₁(ω))을 구하며, 감도가 상이한 마이크로폰 세트의 위상차 스펙트럴이, 감도가 동일한 조합의 마이크로폰 세트의 위상차 스펙트럴에 피트(fit)하도록 정수(α, β)를 구한다. 그리고, 사운드 처리 장치(1)의 기록부(12)에 구해진 정수(α, β)를 기록해 두고, 조정에 사용한 마이크로폰과 동일한 종류의 마이크로폰을 사용하여 사운드 수신부(14, 14)를 구성함으로써, 스텝 S105의 처리가 가능해진다. 또한, 식(5)에서의 함수(F())로서는, 상용대수, 자연대수 등의 대수 함수, 시그모이드(sigmoid) 함수 등의 적절하게 선 택된 함수가 사용된다.

사운드 처리 장치(1)는 제어부(11)의 제어에 의거하는 보정 수단(124)의 처리에 의해, 스텝 S105에서 산출한 위상의 보정값을, 제 2 사운드 수신부(14b)에 따른 주파수 축 상의 사운드 신호의 위상에 가산하여, 제 2 사운드 수신부(14b)에 따른 사운드 신호의 보정을 행한다(S106). 스텝 S106에서는, 하기의 식(6)을 사용하여 사운드 신호를 보정한다.

φ₂'(ω)=φ₂(ω)+P_comp(ω)…식(6)

다만, φ₂(ω): 제 2 사운드 수신부(14b)가 수신한 사운드에 의거하는 위상 스펙트럴

φ₂'(ω): 보정 후의 위상 스펙트럴

그리고, 사운드 처리 장치(1)는 제어부(11)의 제어에 의거하는 사운드 처리 수단(125)의 처리에 의해, 제 1 사운드 수신부(14a)에 따른 사운드 신호 및 제 2 사운드 수신부(14b)에 따른 위상을 보정한 사운드 신호에 의거하여, 제 1 사운드 수신부(14a)가 수신한 사운드의 억압 등의 다양한 음향 처리를 실행한다(S107).

스텝 S105에서 사용한 식(5)는 사운드 처리 장치(1)의 형상, 음향 처리의 내용에 따라 적절하게 변경하는 것이 가능하다. 예를 들어, 식(5)에 대체하여, 하기의 식(7)을 사용할 수 있다.

P_comp(ω)=α·F{S₂(ω)/S₁(ω)}+β…식(7)

식(5)는 통상의 조작 상태에서, 도 1에 나타낸 바와 같이, 제 1 사운드 수신 부(14a) 및 제 2 사운드 수신부(14b)가 상하 방향으로 배치된 사운드 처리 장치(1)에서의 위상 스펙트럴의 보정에 적절하고, 또한 식(7)은 제 1 사운드 수신부(14a) 및 제 2 사운드 수신부(14b)가 좌우 방향으로 배치된 사운드 처리 장치(1)에서의 위상 스펙트럴의 보정에 적절하다. 다만, 배치에 의해 적용해야 할 식을 적절하게 검토하는 것이 바람직하다.

또한, 제 2 사운드 수신부(14b)에 따른 사운드 신호의 위상을 보정하지 않고, 제 1 사운드 수신부(14a)에 따른 사운드 신호의 위상을 보정할 경우, 식(5) 또는 식(7)에서의 함수(F) 내의 수식의 분모 및 분자를 교체하도록 할 수도 있지만, 식(6) 대신에 하기의 식(8)을 사용하여, 제 1 사운드 수신부(14a)에 따른 사운드 신호의 위상을 보정하도록 할 수도 있다.

φ₁'(ω)=φ₁(ω)-P_comp(ω)…식(8)

다만, φ₁(ω): 제 1 사운드 수신부(14a)가 수신한 사운드에 의거하는 위상 스펙트럴

φ₁'(ω): 보정 후의 위상 스펙트럴

다음으로, 본 발명의 실시예 1에 따른 사운드 처리 장치(1)에 의한 감도차의 보정 결과에 대해서 설명한다. 도 8은 본 발명의 실시예 1에 따른 사운드 처리 장치(1)에 의한 감도차의 보정 결과의 일례를 나타내는 레이더 차트(radar chart)이다. 도 8에서는, 사운드 처리 장치(1)가 구비하는 사운드 처리 수단(125)의 음향 처리로서, 제 1 사운드 수신부(14a) 및 제 2 사운드 수신부(14b)가 수신한 사운드 의 위상차에 의거하여, 사운드의 도래 방향을 특정하고, 도래 방향에 따라, 제 1 사운드 수신부(14a)에서 수신한 사운드의 억압 등의 처리를 행함으로써 형성하는 지향 특성을 나타내고 있다. 도 8의 레이더 차트에 나타낸 지향 특성은 사운드의 도래 방향마다, 제 1 사운드 수신부(14a)가 수신한 사운드에 대한 음향 처리 후의 신호 강도(㏈)를 나타내고 있다. 또한, 사운드 처리 장치(1)의 케이스(10)의 제 1 사운드 수신부(14a)가 배열 설치된 정면 방향으로부터 사운드가 도래하는 상황을 0°로 하고, 우측면의 방향으로부터 도래하는 상황을 90°, 배면 방향으로부터 도래하는 상황을 180°, 그리고 좌측면의 방향으로부터 도래하는 상황을 270°로 하고 있다. 도 8의 (a)는 제 1 사운드 수신부(14a) 및 제 2 사운드 수신부(14b)의 감도차의 보정을 행하고 있지 않은 경우의 지향 특성을 나타내고 있고, 실선은 제 1 사운드 수신부(14a) 및 제 2 사운드 수신부(14b)의 감도가 동일한 상태 1을 나타내고, 파선은 제 1 사운드 수신부(14a)의 쪽이 제 2 사운드 수신부(14b)보다 감도가 높은 상태 2를 나타내고, 1점쇄선은 제 2 사운드 수신부(14b)의 쪽이 제 1 사운드 수신부(14a)보다 감도가 높은 상태를 나타내고 있다. 도 8의 (b)는 본 발명의 사운드 처리 장치(1)에 의한 감도차의 보정을 행한 경우의 지향 특성을 나타내고 있고, 실선은 제 1 사운드 수신부(14a) 및 제 2 사운드 수신부(14b)의 감도가 동일한 상태 1을 나타내고, 파선은 제 1 사운드 수신부(14a)의 쪽이 제 2 사운드 수신부(14b)보다 감도가 높은 상태 2를 나타내며, 1점쇄선은 제 2 사운드 수신부(14b)의 쪽이 제 1 사운드 수신부(14a)보다 감도가 높은 상태를 나타내고 있다.

도 8의 (a)에서는, 제 1 사운드 수신부(14a) 및 제 2 사운드 수신부(14b)의 감도가 동일한 상태 1에 비하여, 제 1 사운드 수신부(14a) 및 제 2 사운드 수신부(14b)의 감도가 상이한 상태 2 및 상태 3은 측방 및 후방의 지향 특성에 편차가 생기고 있다. 이에 대해, 도 8의 (b)에서는, 상태 2 및 상태 3의 감도차에 의한 영향이 해소되고, 상태 2 및 상태 3의 지향 특성이 전체 방향에 걸쳐 상태 1과 근사(近似)하고 있다.

상기 실시예 1에서는, 2개의 사운드 수신부를 구비하는 사운드 처리 장치에 따른 형태를 나타냈지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 3개 이상의 사운드 수신부를 구비하는 사운드 처리 장치에 적용하는 것도 가능하다. 3개 이상의 사운드 수신부를 구비하는 사운드 처리 장치의 경우, 하나의 사운드 수신부에 따른 사운드 신호를 기준으로 하고, 다른 복수의 사운드 수신부에 따른 각각의 사운드 신호에 대하여, 파워 스펙트럴 비의 계산, 위상의 보정값의 산출 및 위상의 보정 처리를 행함으로써, 감도차의 억제를 행하는 것이 가능하다.

실시예 2.

실시예 2는 처리 부하(負荷)의 경감, 음질의 급격한 변화의 방지 등의 관점에서, 실시예 1에 따른 사운드 처리 장치를 개량한 형태이다. 실시예 2에 따른 사운드 처리 장치의 외형, 하드웨어의 구성예는 실시예 1과 동일하기 때문에 실시예 1을 참조하는 것으로 하고, 그 설명을 생략한다. 또한, 이후의 설명에서, 실시예 1과 동일한 구성 요소에 대해서는, 실시예 1과 동일한 부호를 부여하여 설명한다.

도 9는 본 발명의 실시예 2에 따른 사운드 처리 장치(1)의 기능예를 나타내는 기능 블록도이다. 본 발명의 사운드 처리 장치(1)는, 제 1 사운드 수신부(14a) 및 제 2 사운드 수신부(14b)와, 안티앨리어싱 필터(160)와, A/D 변환하는 A/D 변환 수단(161)을 구비하고 있다. 또한, 제 1 사운드 수신부(14a) 및 제 2 사운드 수신부(14b)는 아날로그 신호인 사운드 신호를 증폭하는 증폭기(도시 생략)를 포함하고 있다.

또한, 본 발명의 사운드 처리 장치(1)는, 프레임 생성 수단(120)과, FFT 변환 수단(121)과, 파워 스펙트럴 비를 계산하는 계산 수단(122)과, 위상의 보정값을 산출하는 산출 수단(123)과, 보정 수단(124)과, 사운드 처리 수단(125)을 구비하고, 또한 계산 수단(122)에 의한 파워 스펙트럴 비의 계산에 사용하는 주파수를 선택하는 주파수 선택 수단(126)과, 산출 수단(123)이 산출한 보정값의 시간 변화를 평활화하는 평활화 수단(127)을 구비하고 있다. 프레임 생성 수단(120), FFT 변환 수단(121), 계산 수단(122), 산출 수단(123), 보정 수단(124), 사운드 처리 수단(125), 주파수 선택 수단(126) 및 평활화 수단(127)은 기록부(12) 내의 각종 컴퓨터 프로그램을 실행함으로써 실현되는 소프트웨어로서의 기능을 나타내고 있지만, 각종 처리 칩 등의 전용의 하드웨어를 사용하여 실현하도록 할 수도 있다.

다음으로, 본 발명의 실시예 2에 따른 사운드 처리 장치(1)의 처리에 대해서 설명한다. 도 10은 본 발명의 실시예 2에 따른 사운드 처리 장치(1)의 처리예를 나타내는 플로차트이다. 사운드 처리 장치(1)는 컴퓨터 프로그램(100)을 실행하는 제어부(11)의 제어에 의해, 복수의 사운드 수신부(14, 14)가 수신한 각각의 사운드에 의거하여, 각각 아날로그 신호인 사운드 신호를 생성하고(S201), 안티앨리어싱 필터(160)에서 필터링하여, A/D 변환 수단(161)에서 디지털 신호로 변환한다.

사운드 처리 장치(1)는 제어부(11)의 제어에 의거하는 프레임 생성 수단(120)의 처리에 의해, 디지털 신호로 변환한 각각의 사운드 신호로부터 처리의 단위로 되는 소정 시간 길이의 프레임을 각각 생성하고(S202), 제어부(11)의 제어에 의거하는 FFT 변환 수단(121)의 처리에 의해, 프레임 단위의 사운드 신호를 FFT 처리에서 주파수 축 상의 신호인 스펙트럴로 각각 변환한다(S203).

사운드 처리 장치(1)는 제어부(11)의 제어에 의거하는 주파수 선택 수단(126)의 처리에 의해, 안티앨리어싱 필터(160)의 영향을 받지 않는 1000~3000㎐ 등의 주파수 대역 내에서, 주파수마다의 SNR(신호 대 잡음 비: Signal to Noise Ratio)이 미리 설정되어 있는 설정값 이상인 주파수를 선택한다(S204).

사운드 처리 장치(1)는 제어부(11)의 제어에 의거하는 계산 수단(122)의 처리에 의해, 스텝 S204에서 선택한 각 주파수에 대한 파워 스펙트럴 비를 계산하고(S205), 계산한 각각의 파워 스펙트럴 비의 평균값을 계산하며(S206), 제어부(11)의 제어에 의거하는 산출 수단(123)의 처리에 의해, 파워 스펙트럴 비의 평균값에 의거하며, 제 1 사운드 수신부(14a)에 따른 주파수 축 상의 사운드 신호를 기준으로 하여, 제 2 사운드 수신부(14b)에 따른 주파수 축 상의 사운드 신호의 위상의 보정값을 산출한다(S207). 스텝 S205~스텝 S207의 처리는 하기의 식(9) 또는 식(10)으로 나타낸다.

…식(9)

다만, P_comp: 위상의 보정값

α, β: 정수

N: 선택된 주파수의 수

F(): 함수

S₁(ω): 제 1 사운드 수신부(14a)의 사운드 신호에 의거하는 파워 스펙트럴

…식(10)

다만, P_comp: 위상의 보정값

α, β: 정수

N: 선택된 주파수의 수

F(): 함수

식(9) 및 식(10)에 나타낸 위상의 보정값은 선택된 주파수마다의 파워 스펙트럴 비의 평균값에 의거하여 산출된 대표값으로 되기 때문에, 주파수에 대한 변화는 없다. 실시예 2에서는, 선택된 N개의 주파수의 스펙트럴에 의거하여 보정값을 산출하기 때문에, 처리 부하를 경감하는 것이 가능해진다. 또한, 이후의 처리에서는, 보정값의 시간 변화에 대해서 처리하기 때문에, 위상의 보정값(P_comp)을 시간(프 레임)(t)의 함수로 한 보정값(P_comp(t))으로서 취급한다.

사운드 처리 장치(1)는 제어부(11)의 제어에 의거하는 평활화 수단(127)의 처리에 의해, 보정값의 시간 변화를 평활화한다(S208). 스텝 S208에서는, 하기의 식(11)을 사용하여 평활화 처리를 행한다.

P_comp(t)=γP_comp(t-1)+(1-γ)P_comp(t)…식(11)

다만, γ: 0 이상 1 이하의 정수

식(11)에 나타낸 바와 같이, 스텝 S208에서는, 1프레임 전의 보정값(P_comp(t-1))을 사용하여 시간 변화를 평활화함으로써, 보정값의 급격한 변화를 방지하여 위화감이 없는 사운드를 제공하는 것이 가능해진다. 또한, 정수(γ)는 0.9 등의 수치가 사용된다. 또한, 선택된 주파수의 수(N)가 미리 설정되어 있는 5 등의 소정값 미만인 경우, 정수(γ)를 일시적으로 1로 하여 보정값의 갱신을 정지함으로써, SNR이 낮은 경우에 산출되는 정확성이 결여되는 보정값의 사용을 회피하고, 신뢰성을 높이는 것이 가능해진다. 또한, 잡음 등에 의한 돌발적인 과(過)보정을 방지하기 위해, 보정값에 상한값 및 하한값을 설정하는 것이 바람직하다. 또한, 식(11)을 사용하지 않고, 시그모이드 함수를 사용하여 보정값의 시간 변화를 스무스(smooth)하게 하는 것도 가능하다.

사운드 처리 장치(1)는 제어부(11)의 제어에 의거하는 보정 수단(124)의 처리에 의해, 스텝 S208에서 산출한 위상의 보정값을, 제 2 사운드 수신부(14b)에 따른 주파수 축 상의 사운드 신호의 위상에 가산하여, 제 2 사운드 수신부(14b)에 따 른 사운드 신호의 보정을 행한다(S209). 스텝 S209에서는, 전체 주파수 대역에 걸쳐 일정한 보정값에 의한 보정이 행해진다.

그리고, 사운드 처리 장치(1)는 제어부(11)의 제어에 의거하는 사운드 처리 수단(125)의 처리에 의해, 제 1 사운드 수신부(14a)에 따른 사운드 신호 및 제 2 사운드 수신부(14a)에 따른 위상을 보정한 사운드 신호에 의거하여, 제 1 사운드 수신부(14a)가 수신한 사운드의 억압 등의 다양한 음향 처리를 실행한다(S210).

상기 실시예 1 및 2는 본 발명의 무한으로 있는 실시예의 일부를 예시한 것에 지나지 않고, 각종 하드웨어 및 소프트웨어 등의 구성은 적절하게 설정하는 것이 가능하고, 또한 예시한 기본적인 처리 이외에도 다양한 처리를 조합시키는 것이 가능하다.

도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 사운드 처리 장치의 외형의 일례를 나타내는 사시도.

도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 사운드 처리 장치의 하드웨어의 구성예를 나타내는 블록도.

도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 사운드 처리 장치의 기능예를 나타내는 기능 블록도.

도 4는 마이크로폰의 감도차의 상이에 의한 사운드의 파형의 변화를 나타내는 그래프.

도 5는 마이크로폰의 등가 회로를 나타내는 회로도.

도 6은 운동 방정식에 의거하는 출력 전압값의 변화를 나타내는 그래프.

도 7은 본 발명의 실시예 1에 따른 사운드 처리 장치의 처리예를 나타내는 플로차트.

도 8은 본 발명의 실시예 1에 따른 사운드 처리 장치에 의한 감도차의 보정 결과의 일례를 나타내는 레이더 차트.

도 9는 본 발명의 실시예 2에 따른 사운드 처리 장치의 기능예를 나타내는 기능 블록도.

도 10은 본 발명의 실시예 2에 따른 사운드 처리 장치의 처리예를 나타내는 플로차트.

도 11은 사운드 처리 장치의 외형을 나타내는 사시도.

도 12는 사운드 처리 장치의 지향 특성의 계측 결과를 나타내는 레이더 차트.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1: 사운드 처리 장치 11: 제어부

12: 기록부 120: 프레임 생성 수단

121: FFT 변환 수단 122: 계산 수단

123: 산출 수단 124: 보정 수단

125: 사운드 처리 수단 126: 주파수 선택 수단

127: 평활화 수단 14: 사운드 수신부

14a: 제 1 사운드 수신부 14b: 제 2 사운드 수신부

16: 사운드 변환부 160: 안티앨리어싱 필터

161: A/D 변환 수단 100: 컴퓨터 프로그램

Claims

수신한 사운드에 의거하여 사운드 신호를 생성하는 복수의 사운드 수신부를 구비하고, 상기 복수의 사운드 수신부가 생성한 각각의 사운드 신호를 처리하는 사운드 처리 장치에 있어서,

상기 복수의 사운드 수신부가 수신한 각각의 사운드에 의거하는 복수의 사운드 신호를, 주파수 축 상의 신호로 변환하는 변환부와,

상기 변환부에 의해 주파수 축 상의 신호로 변환한 각각의 사운드 신호의 스펙트럴(spectral) 비를 계산하는 계산부와,

상기 계산부가 계산한 스펙트럴 비에 의거하고, 변환한 하나의 사운드 신호를 기준으로 하여, 변환한 다른 사운드 신호의 위상의 보정값을 산출하는 산출부와,

상기 산출부가 산출한 보정값에 의거하여, 변환한 다른 사운드 신호의 위상을 보정하는 보정부를 구비하는 것을 특징으로 하는 사운드 처리 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 계산부는 주파수 축 상의 신호로 변환한 각각의 사운드 신호의 파워 스펙트럴 비를 계산하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 사운드 처리 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 산출부는 하기의 식(A)에 의거하여 보정값을 산출하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 사운드 처리 장치.

P_comp(ω)=α·F{S₂(ω)/S₁(ω)}+β…식(A)

다만, ω: 각(角)주파수

P_comp(ω): 위상의 보정값

S₁(ω): 하나의 사운드 신호의 파워 스펙트럴

S₂(ω): 다른 사운드 신호의 파워 스펙트럴

α, β: 정수(定數)

F(): 함수
제 2 항에 있어서,

상기 산출부는 하기의 식(B)에 의거하여 보정값을 산출하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 사운드 처리 장치.

P_comp(ω)=[α·F{S₁(ω)/S₂(ω)}]·ω+β…식(B)

다만, ω: 각주파수

P_comp(ω): 위상의 보정값

S₁(ω): 하나의 사운드 신호의 파워 스펙트럴

S₂(ω): 다른 사운드 신호의 파워 스펙트럴

α, β: 정수

F(): 함수
제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,

상기 함수는 대수(對數) 함수이고,

상기 보정부는 변환한 다른 사운드 신호의 위상에, 보정값을 가산하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 사운드 처리 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 계산부는 주파수 축 상의 신호로 변환한 각각의 사운드 신호의 진폭 스펙트럴 비를 계산하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 사운드 처리 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 산출부가 산출한 보정값의 시간 변화를 평활화(平滑化)하는 평활화부를 더 구비하고,

상기 보정부는 상기 평활화부가 평활화한 보정값에 의거하여 보정하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 사운드 처리 장치.
수신한 사운드에 의거하여 사운드 신호를 생성하는 복수의 사운드 수신부가 생성한 각각의 사운드 신호의 위상차를, 컴퓨터를 사용하여 보정하는 위상차 보정 방법에 있어서,

상기 복수의 사운드 수신부가 수신한 각각의 사운드에 의거하는 복수의 사운드 신호를, 주파수 축 상의 신호로 변환하는 단계와,

상기 변환부에 의해 주파수 축 상의 신호로 변환한 각각의 사운드 신호의 스펙트럴 비를 계산하는 단계와,

상기 계산부가 계산한 스펙트럴 비에 의거하고, 변환한 하나의 사운드 신호를 기준으로 하여, 변환한 다른 사운드 신호의 위상의 보정값을 산출하는 단계와,

상기 산출부가 산출한 보정값에 의거하여, 변환한 다른 사운드 신호의 위상을 보정하는 단계를 실행하는 것을 특징으로 하는 위상차 보정 방법.
컴퓨터에 로드하여, 상기 컴퓨터 상에서 실행되는 단계를 정의하고 있고, 수신한 사운드에 의거하여 사운드 신호를 생성하는 복수의 사운드 수신부가 생성한 각각의 사운드 신호의 위상차를, 상기 컴퓨터에 보정시키는 컴퓨터 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 있어서,

컴퓨터에,

상기 복수의 사운드 수신부가 수신한 각각의 사운드에 의거하는 복수의 사운드 신호를, 주파수 축 상의 신호로 변환시키는 단계와,

상기 변환부에 의해 주파수 축 상의 신호로 변환한 각각의 사운드 신호의 스펙트럴 비를 계산시키는 단계와,

상기 계산부가 계산한 스펙트럴 비에 의거하고, 변환한 하나의 사운드 신호 를 기준으로 하여, 변환한 다른 사운드 신호의 위상의 보정값을 산출하는 단계와,

상기 산출부가 산출한 보정값에 의거하여, 변환한 다른 사운드 신호의 위상을 보정시키는 단계를 실행시키는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.