KR20110106935A

KR20110106935A - 고진폭 오디오 캡처를 위한 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20110106935A
Application number: KR1020117019161A
Authority: KR
Inventors: 앤드류 펠프스; 미코 수밴토
Original assignee: 노키아 코포레이션
Priority date: 2009-01-20
Filing date: 2009-10-13
Publication date: 2011-09-29
Also published as: WO2010084235A1; US20120250884A1; US10212511B2; DE202009018829U1; CN102293015A; US20100183167A1; EP2389770A1; CN104811863A; KR101261151B1; ES2563641T3; EP2389770A4; DE202009018808U1; US20130308797A1; CN104811863B; US9094741B2; CN102293015B; US8233637B2; EP2389770B1; PL2389770T3

Abstract

장치가 음향 신호를 수신하는 장치, 방법, 및 컴퓨터 프로그램 제품이 개시된다. 수신된 음향 신호에 응답하여, 본 장치는 제1 입력 오디오 변환기 및 제2 입력 오디오 변환기로부터 전기 신호를 출력한다. 제2 입력 오디오 변환기는 제1 입력 오디오 변환기보다 감도가 낮다.

Description

고진폭 오디오 캡처를 위한 다중-멤브레인 마이크로폰{MULTI-MEMBRANE MICROPHONE FOR HIGH-AMPLITUDE AUDIO CAPTURE}

본 발명의 예시적이면서 비제한적인 실시예는 일반적으로 고진폭 오디오 신호의 오디오 캡처/녹화를 개선한 것에 관한 것이다.

명세서 및/또는 도면에서 보여주는 여러 약자는 다음과 같이 규정된다.

ADC(analog to digital converter): 아날로그-디지털 변환기

ASIC(application specific integrated circuit): 주문형 반도체

dB(decibel): 데시벨

dBFS(decibel full scale): 데시벨 풀 스케일

DSP(digital signal processing): 디지털 신호 처리

ECM(electret condenser microphone): 전자 콘덴서 마이크로폰

EMC(electromagnetic compatibility): 전자파 적합성

Gnd(ground): 접지

L/R(left/right): 좌/우

MEMS(micro electro-mechanical system): 마이크로 전자-기계 시스템

PDM(pulse density modulation): 펄스 밀도 변조

SNR(signal to noise ratio): 신호 대 잡음비

SPL(sound pressure levels): 음압 레벨

Vdd(supply voltage): 공급 전압

오디오-비주얼 캠코딩(audio-visual camcording)은 멀티미디어 역량을 갖춘 모바일 디바이스에서 가장 흔한 용도 중 하나이다. 비주얼 캡처링 콤퍼넌트에 대한 진보가 이루어졌다. 고객은 다음 차례로 비디오 녹화의 품질에 대해 기대했지만, 캡처 및 재생 모두 포함하는 오디오 콤퍼넌트는 비주얼 쪽보다 뒤떨어졌다. 이것은 높은 음압 레벨(high sound pressure levels: SPL)을 갖는 비디오 이벤트를 캡처할 때 특히 문제로 될 수 있다. 모바일 디바이스의 내부 마이크로폰은 주파수 종속적이기도 한 높은 SPL을 녹화하려 할 때 쉽게 포화될 수 있다. 녹화된 오디오 신호는 심한 왜곡 및 오디오 품질 전체에 영향을 미치는 압축을 받는 결과를 가져올 수 있다.

오디오 왜곡은 또한 바람 부는 환경에서 발생할 수 있다. 모바일 디바이스의 마이크로폰 소자를 가로지르는 공기의 이동은 원하지 않는 잡음을 일으킬 수 있다. 이러한 원하지 않는 잡음은 오디오의 명료도(intelligibility)를 줄어들게 하며 모바일 디바이스의 사용자가 전화 통화를 정상보다 미리 끝마치게 할 수 있다.

현재 멀티미디어 역량을 갖춘 일부의 모바일 디바이스는 높은 SPL 환경에서 오디오 캡처를 충분하게 제공하지 못한다. 오디오 캡처의 품질은 흔히 마이크로폰 배열 및 마이크로폰 디자인에 달려 있다. 한가지 가능한 배열은 미국 특허출원 공개 US2007/0047746 A1의 도 3a의 복사판인 도 1에 도시된 바와 같이 단일 베이스 상에 다수의 마이크로폰을 구현한 것을 포함한다. 도 1에 도시된 마이크로폰 시스템은 베이스(130), 및 베이스(130)에 고착되고 실질적으로 독립적으로 이동가능한 다수의 멤브레인(120)을 갖는다. 다수의 멤브레인(120) 각각은 베이스(130)와 함께 가변 커패시턴스를 형성한다. 따라서, 각각의 멤브레인(120)은 베이스(130)와 함께 일반적으로 독립적이고 개별적인 마이크로폰을 형성한다.

다른 가능한 배열은 각기 기판(270)에 의해 지지된 마이크로-머신형 메시(micro-machined mesh)로 형성된 다수의 제1의 멤브레인(220)으로 구성된 다이렉트 디지털 마이크로폰(direct digital microphone)을 포함한다. 이 마이크로폰은 미국 특허출원 공개 US2003/0210799 A1의 도 3의 복사판인 도 2에 도시된다. 제2 멤브레인(210) 및 다수의 제1 멤브레인(220)은 다른 두 곳의 위치에 배치된다. 다수의 제1 멤브레인(220)은 개개의 제1 멤브레인(260)으로 구성된다. 제2 멤브레인(210)은 기판(270)에 의해 지지되며 다수의 제1 멤브레인(220) 위에 배치되어 다수의 제1 멤브레인(220)과 제2 멤브레인(210) 사이에 챔버를 형성한다. 압력 센서(240)는 챔버(230) 내 압력에 반응한다. 드라이브 일렉트로닉스(drive electronics)(250)는 압력 센서(240)에 반응하며 다수의 제1 멤브레인(220)의 위치를 제어한다. 폴링 전자장치(polling electronics)(250)는 다수의 제1 멤브레인(220)의 위치에 반응하며 디지털 출력 신호를 발생한다.

본 발명의 제1 실시예는 방법으로서, 상기 방법은 음향 신호를 수신하는 단계와, 상기 수신된 음향 신호에 응답하여, 제1 입력 오디오 변환기 및 상기 제1 입력 오디오 변환기보다 감도가 낮은 제2 입력 오디오 변환기로부터 전기 신호를 출력하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 실시예는 장치로서, 상기 장치는 기판, 상기 기판 위에 장착되고 음향 신호로부터 전기 신호를 출력하도록 구성된 제1 입력 오디오 변환기, 및 상기 기판 위에 장착되고 상기 음향 신호로부터 전기 신호를 출력하도록 구성된 제2 입력 오디오 변환기 -상기 제2 입력 오디오 변환기는 상기 제1 입력 오디오 변환기보다 감도가 낮음- 를 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시예는 방법으로서, 상기 방법은 음향 신호를 수신하는 단계와, 상기 수신된 음향 신호에 응답하여, 제1 입력 오디오 변환기로부터 전기 신호를 출력하는 단계와 -상기 입력 오디오 변환기로부터의 출력은 정상 감도 경로 및 고 진폭 경로를 통과함-, 상기 정상 감도 경로와 상기 고 진폭 경로 모두로부터의 전기 신호를 하나의 펄스 밀도 변조 스트림으로 출력하는 단계 -상기 정상 감도 경로로부터 출력된 전기 신호는 상기 고 진폭 경로로부터 출력된 전기 신호보다 높은 데시벨 풀 스케일 레벨을 가짐- 를 포함한다.

본 발명의 또 다른 실시예는 장치로서, 상기 장치는, 음향 신호로부터 정상 감도 경로 및 고 진폭 경로를 통과하는 전기 신호를 출력하도록 구성된 입력 오디오 변환기와, 상기 정상 감도 경로 및 상기 고 진폭 경로를 통과한 전기 신호를 하나의 펄스 밀도 변조 스트림으로 출력하도록 구성된 회로 -상기 정상 감도 경로로부터 출력된 전기 신호는 상기 고 진폭 경로로부터 출력된 전기 신호보다 큰 데시벨 풀 스케일 레벨을 가짐- 를 포함한다.

첨부 도면에서,
도 1은 미국 특허출원 공개 US 2007/0047746 A1의 복사판으로 마이크로폰 멤브레인의 배열의 일예를 도시한다.
도 2는 미국 특허출원 공개 US 2003/0210799 A1의 복사판으로, 마이크로폰 멤브레인의 배열의 다른 예를 도시한다.
도 3은 본 발명의 예시적인 실시예를 실시하는데 사용하기에 적합한 여러 전자 디바이스의 간략한 블록도이다.
도 4는 두개의 입력 오디오 변환기를 채용한 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 디바이스에서 방법 및 컴퓨터 프로그램 명령의 실행 결과를 도시하는 로직 흐름도이다.
도 5는 모바일 디바이스에서 구현된 도 3의 블록도를 도시한다.
도 6은 도 3의 전자 디바이스를 포함하는 마이크로폰 시스템으로부터 데이터가 출력될 수 있는 방법의 일예를 도시한다.
도 7은 제1 오디오 입력 변환기에서 두 개의 감지 경로를 채용한 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 디바이스에서 방법 및 컴퓨터 프로그램 명령의 실행 결과를 도시하는 로직 흐름도이다.
도 8은 두 멤브레인을 갖춘 디바이스의 구성의 블록도를 도시한다.
도 9는 하나의 멤브레인을 갖춘 디바이스의 구성의 블록도를 도시한다.

도 1 및 도 2에서 뿐아니라 대응하는 미국 특허출원 공개 US 2007/0047746 Al 및 US 2003/0210799 Al에 도시된 두 배열은 감도가 낮은 멤브레인을 개시하지 않는다. 더욱이, 도 1의 배열은 네 개의 멤브레인을 포함한다. 또한 도 2의 배열은 기본적으로 적층식 멤브레인에 초점을 맞추고 있다. 게다가 이러한 배열 어떤 것도 잠재적인 바람에 의한 잡음을 고려하지 않는다.

본 발명의 예시적인 일 실시예에서, 하나의 멤브레인이 다른 멤브레인과 비교하여 감도가 낮은 적어도 두 개의 멤브레인이 있다. 이들 멤브레인 중 어떤 멤브레인도 적층될 필요없으며, 이러한 배열은 오디오의 녹화를 포화없이 높은 SPL 레벨로 가능하게 한다. 낮은 감도의 멤브레인의 노이즈 플로워(noise floor)는 더 높아지고 그래서 SNR은 더 작아진다.

본 발명의 예시적인 실시예는 바람, 통행 차량, 군중 등으로 인한 것과 같은 잡음 조건 동안 모바일 디바이스의 동작을 가능하게 해준다. 이전에 하이패스 전기 필터는 바람부는 조건에서 동작을 가능하게 하기 위하여 마이크로폰 캡슐과 ASIC의 중간쯤에서 구현되었다. 그러나, 이것은 적어도 다음과 같은 세 가지 이유, 즉 1) 마이크로폰 출력 신호는 종종 바람의 잡음에 의해 이미 포화되어 있고, 2) 바람 없는 환경에서 바람직한 오디오 품질을 원한다면 상당 비율의 바람의 잡음을 여전히 통과시킬 지점에 하이패스 필터를 설치하는 것이 필요하고, 그리고 3) 이러한 전략은 디지털 마이크로폰에서는 가능하지 않기 때문에 불완전한 해결책이다. 마이크로폰의 다중 어레이로부터 바람 신호를 일소시키는 DSP 회로를 사용하는 시도가 있었지만 이 회로는 유효성이 제한되었다.

아래(예를 들면, 도 8)에서 상세히 설명되는 본 발명의 예시적인 두 개의 멤브레인 실시예에서, 각 멤브레인은 상이한 감도를 가지며 각기 별개의 신호를 출력한다. 감도가 덜한 멤브레인으로부터의 신호만이 허용가능한 왜곡 레벨을 갖는 예시적인 구현예에서, 그 신호만이 추가 처리를 위해 선택되며 (고진폭 음장(high-amplitude sound field)이 멤브레인 및 ADC의 풀 스케일 출력을 초과하기 때문에 신호 클리핑(signal clipping)으로 인해 과도하게 왜곡될 수 있는) 다른 신호는 무시/폐기된다. 부가적으로, 바람의 잡음 레벨에 따라 선택적으로 활성화될 수 있는 하나 또는 두 신호 경로에 하이 패스 필터가 제공될 수 있다. 이어진 신호 경로 상의 필터는 이러한 방식으로 신호가 추가로 왜곡되는 어떤 사례에서 바람의 잡음을 더 낮추기 위해 활성화될 수 있다.

본 발명의 예시적인 실시예는 높은 SPL 환경에서 오디오의 녹화 시, 그리고 잡음 조건에서 모바일 디바이스를 동작시킬 때 사운드 왜곡 및 압축의 문제를 다룬다.

본 발명의 예시적인 실시예의 간략화된 블록도를 예시하는 도 3이 참조된다. 도 3에서, 디바이스(5)는 본 도면에서 제1 멤브레인(10)이라고도 지칭되는 적어도 제1 입력 오디오 변환기, 기판(30), ASIC(40)과 같은 회로, 와이어 본딩(50), 접지된 EMC 실드, 및 음향 홀(70)을 포함한다. 디바이스(5)는 또한 본 도면에서 제2 멤브레인(20)이라고도 지칭되는 제2 입력 오디오 변환기를 더 포함한다. 제1 멤브레인(10) 및 제2 멤브레인(20)은 둘 다 음향 신호와 같은 오디오를 전기 신호로 변환하도록 구성된다.

도 8 및 도 9는 디바이스(5)로 구현될 수 있는 두 가지 상이한 예시적인 멤브레인 구성을 도시한다. 도 8에서, 음향 신호는 제1 멤브레인(10) 및 제2 멤브레인을 통과한다. 제2 멤브레인(20)은 제1 멤브레인(10)과 비교하여 낮은 감도를 갖는데, 이것은 제2 멤브레인이 더 낮은 최대 SPL 임계치를 갖는다는 것을 의미한다. 제1 멤브레인(10) 및 제2 멤브레인(20)은 둘다 전기 신호를 출력한다. 이러한 전기 신호는 증폭단(12)을 통과한다. 증폭단(12)은 신호 처리를 포함할 수 있다. 증폭단(12)은 ASIC(40) 내에 포함될 수 있다. 그 다음, 결과 신호는 시그마 델타 변조기(13)와 같은 ADC에 전송된다. 시그마 델타 변조기(13)는 PDM을 이용하여 고해상도 신호를 저해상도 신호로 인코드한다. 시그마 델타 변조기(13)는 ASIC(40) 내에 포함될 수 있다. 시그마 델타 변조기는 제1 멤브레인(10) 및 제2 멤브레인(20) 둘 다로부터 수신하고 동일한 출력 PDM 스트림(13A)으로 전기 신호를 출력할 수 있다. 스위치는 멤브레인들 및 ASIC(40)로부터의 출력들 사이에 구현되어 제1 멤브레인(10)으로부터 제2 멤브레인(20)의 출력 또는 그 반대로의 출력 사이에서 스위칭을 가능하게 해준다. 이러한 스위칭은 사용자 입력 또는 ASIC(40)과 같은 회로를 통해 자동으로 수행될 수 있다.

도 9에서, 음향 신호는 제1 멤브레인(10)을 통과하며 고진폭 경로(21) 및 정상 감도 경로(11)를 지나간다. 고진폭 경로(21)는 증폭단(12B)을 포함하며 정상 감도 경로(11)는 증폭단(12A)을 포함한다. 두 증폭단은 신호 처리를 포함할 수 있다. 고진폭 경로를 경유한 결과 신호는 정상 감도 경로보다 낮은 dBFS 레벨을 갖는다. dBFS 레벨은 신호의 데시벨 진폭 레벨이다. 두 경로로부터의 신호는 시그마 델타 변조기(13)와 같은 ADC를 통과하고, 여기서 두 신호는 동일한 PDM 스트림(13A)으로 출력된다.

도 6은 하나의 데이타는 하강 에지에 있고 다른 데이터는 상승 에지에 있는 상이한 두 데이터를 갖는 PDM 스트림(13A)을 도시한다. 이들 두 상이한 데이터는 제1 멤브레인(10) 및 제2 멤브레인(20)으로부터의 출력 또는 정상 감도 경로(11) 및 고진폭 경로(21)로부터의 출력에 대응할 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 제1 멤브레인(10) 및 제2 멤브레인(20)은 기판(30) 위에 장착될 수 있다. 하이패스 필터(25)는 각각의 멤브레인과 ASIC(40) 사이에 배치될 수 있다. 하이패스 필터(25)는 부가적인 잡음을 억제해주며 멤브레인(들)과 ASIC(40) 사이에 배치되는 것은 옵션이다. 비제한적인 일예에서, 하이패스 필터(25)는, 예를 들면, 대략 500 Hz로 설정되며, 오디오 신호를 필터하는 액티브 필터링 상태(예를 들면, 왜곡이 기설정된 임계치를 초과하는 것으로 보일 때)와 신호가 필터되지 않은 채로 통과하는 인액티브 상태의 사이에서 스위치가능하다. 500 Hz에서, 대부분의 원하지 않은 잡음이 제거될 수 있으며, 그래서 출력 신호의 명료도가 개선된다. 하이패스 필터(25)는 집적 회로로 구현될 수 있거나, 또는 멤브레인 주변에 전후방 음향 누설(front-to-back acoustic leak)의 설계에 따라 구성될 수 있거나, 또는 이들 두 가지의 조합으로 구성될 수 있다. 기판(30)은 또한 디바이스(5)에 연결하는 백플레이트(back-plate)를 가질 수 있다. 제1 멤브레인(10) 및 제2 멤브레인(20)은 와이어 본딩(50)을 통해 ASIC(40)에 연결된다. ASIC(40)은 제1 멤브레인(10) 및/또는 제2 멤브레인(20)으로부터의 출력 신호를 조절하고 디지털화하도록 구성된다. ASIC(40)은 또한 DSP 회로를 포함할 수 있다. DSP 회로는 바람 잡음이 제1 멤브레인(10)의 출력 신호에 존재할 때를 식별하는데 사용될 수 있다. ASIC(40)은 왜곡 또는 잡음없는 신호를 출력하기 위하여 제1 멤브레인(10)과 제2 멤브레인(20) 사이에서 스위치하도록 구성된다. 접지된 EMC 실드(60)는 ASIC(40)을 둘러싸서 전자파 장해를 방지한다. 음향 홀(70)은 제1 멤브레인(10) 및 제2 멤브레인(20)과 음원 사이의 채널이다.

본 발명의 예시적인 실시예는 적어도 부분적으로 디바이스(5)의 ASIC(40)에 의해 실행가능한 컴퓨터 소프트웨어, 또는 하드웨어, 또는 소프트웨어 및 하드웨어의 조합에 의해 구현될 수 있다.

도 5는 사용자 장비 UE(17)와 같은 모바일 통신 디바이스로 구현된 도 3(디바이스(5))의 예시적인 실시예를 도시한다. UE(17)는 컨트롤러, 이를 테면, 컴퓨터 또는 데이터 프로세서(DP)(17A), 컴퓨터 명령어 프로그램(PROG)(17C)을 저장하는 메모리(MEM)(17B), 및 양방향 무선 통신을 위한 (전체적으로 무선 주파수(RF) 칩(41)으로 도시된) 적절한 RF 송수신기를 포함한다.

일반적으로, UE(17)의 여러 실시예는 이것으로 제한하지 않지만 셀룰러 전화기, 무선 통신 역량을 갖는 개인 휴대 정보 단말(PDA), 무선 통신 역량을 갖는 휴대용 컴퓨터, 무선 통신 역량을 갖는 디지털 카메라와 같은 이미지 캡처 장치, 무선 통신 역량을 갖는 게임 장치, 무선 통신 역량을 갖는 음악 저장 및 재생 기기, 무선 인터넷 액세스 및 브라우징을 가능하게 해주는 인터넷 기기뿐만 아니라 그러한 기능들의 조합을 포함하는 휴대용 유닛 또는 단말기를 포함할 수 있다.

컴퓨터 판독가능한 MEM(17B)은 로컬 기술 환경에 적합한 어떤 형태일 수 있으며 어떤 적절한 데이터 저장 기술, 이를 테면, 반도체 기반 메모리 소자, 플래시 메모리, 자기 메모리 소자 및 시스템, 광 메모리 소자 및 시스템, 고정형 메모리 및 이동형 메모리를 이용하여 구현될 수 있다. DP(17A)는 로컬 기술 환경에 적합한 어떤 형태일 수 있으며, 비제한적인 예로서 하나 이상의 범용 컴퓨터, 전용 컴퓨터, 마이크로프로세서, 디지털 신호 프로세서(DSPs), 및 멀티코어 프로세서 아키텍처 기반의 프로세서를 포함할 수 있다.

도 5는 UE(17)를 평면도(좌측) 및 단면도(우측)로 예시하며, 본 발명은 이와 같이 많은 기능에 특정한 컴포넌트들의 하나 또는 몇 가지의 조합으로 구현될 수 있다. UE(17)는 그래픽 디스플레이 인터페이스(21) 및 키패드로서 예시된 사용자 인터페이스(22)를 갖지만, 그래픽 디스플레이 인터페이스(21)에서 터치-스크린 기술 및 디바이스(5)에서 수용된 음성-인식 기술을 망라하는 것은 물론이다. 파워 액츄에이터(power actuator)(26)는 사용자에 의해 UE(17)를 턴온 및 턴오프하는 것을 제어한다. 예시적인 UE(17)는 (예를 들면, 화상 통화(video call)를 위해) 전방을 향하고 있는 것으로 도시된 카메라(28)를 가질 수 있지만, 대안으로 또는 부가적으로 (예를 들면, 로컬 스토리지를 위해 이미지 및 비디오를 캡처하기 위해) 후방을 향할 수 있다. 카메라(28)는 셔터 액추에이터(31)에 의해 제어되며 옵션으로 카메라(28)가 액티브 모드에 있지 않을 때 대안으로 스피커(들)(34)의 볼륨 조절기로서 기능할 수 있는 줌 액추에이터(32)에 의해 제어된다.

도 5의 단면도에서 전형적으로 셀룰러 통신용으로 사용된 다중 송신/수신 안테나(36)가 도시되어 있다. 안테나(36)는 UE(17) 내에서 다른 무선기(radios)와 함께 사용하기 위해 멀티 밴드로 구성될 수 있다. 일부 실시예에서 접지 평면은 파워 칩(38)이 형성된 인쇄 배선 기판 상에 배치된 것처럼 작은 영역으로 국한될 수 있을지라도, 안테나(36)의 동작가능한 접지 평면은 UE(17)의 하우징에 의해 둘러싸인 전체 공간에 놓인 것처럼 보이지 않게 도시된다. 파워 칩(38)은 전송되는 채널에서 및/또는 공간 다이버시티가 사용되는 곳에서 동시에 전송하는 안테나 양단에서 일어나는 전력 증폭을 제어하며, 수신된 신호를 증폭한다. 파워 칩(38)은 증폭된 수신 신호를 무선 주파수(RF) 칩(41)에 출력하며, 이 무선 주파수 칩은 이 신호를 베이스밴드 처리를 위해 변조하고 다운변환한다. 베이스밴드(BB) 칩(42)은 신호를 검출하며 그 다음 이 신호는 비트 스트림으로 변환되고 최종적으로 디코드된다. UE(17)에서 생성되고 그로부터 전송된 신호에 대해 역으로 유사한 신호처리가 수행된다.

카메라(28)에 제공되는 신호 및 그로부터의 신호는 여러 이미지 프레임을 인코드하고 디코드하는 이미지/비디오 프로세서(44)를 통과한다. 스피커(34) 및 디바이스(5)에 제공되는 신호 및 그들로부터의 신호를 제어하는 별개의 오디오 프로세서(46)가 또한 존재할 수 있다. 그래픽 디스플레이 인터페이스(21)는 디스플레이 인터페이스(21)에 제공되는 신호 및 그로부터의 신호를 처리할 수 있는 및/또는 부가적으로 키패드(22) 및 어떤 다른 것으로부터의 사용자 입력을 처리할 수 있는 사용자 인터페이스 칩(51)에 의해 제어되는 프레임 메모리(48)로부터 리프레시된다.

UE(17)의 특정 실시예는 안테나 온-칩을 포함할 수 있거나 또는 오프-칩 안테나에 결합될 수 있는 무선 랜 무선기(WLAN radio)(37) 및 블루투스® 무선기(39)와 같은 하나 이상의 보조 무선기를 포함할 수 있다. UE(17) 전체에는 랜덤 액세스 메모리(RAM)(43), 리드 온리 메모리(ROM)(45)와 같은 여러 메모리가 있으며 일부 실시예에서는 예시된 메모리 카드(47)와 같은 이동형 메모리가 있다. 여러 프로그램(17C)은 하나 이상의 이들 메모리에 저장된다. UE(17) 내 이들 모든 컴포넌트들은 통상적으로 배터리(49)와 같은 휴대 전력 공급장치에 의해 전력을 공급받는다.

전술한 프로세서들(38, 41, 42, 44, 46, 51)은 만일 UE(17)에서 별개의 엔티티로서 구현된다면, 이들과 마스터 관계를 가질 수 있는 메인 프로세서(17A)와 슬레이브 관계로 동작할 수 있다.

전술한 여러 칩들(예를 들면, 38, 41, 42 등)은 전술한 개수보다 적은 개수로 조합될 수 있으며, 가장 간단한 경우에, 물리적으로 모두 단일 칩 내에 구현될 수 있다.

디바이스(5)의 ASIC(40)은 마이크로폰 디바이스(5) 대신 사용자 인터페이스 칩(51)으로 구현될 수 있다.

본 발명의 예시적인 실시예는 이것으로 제한하지 않지만 ECM 또는 MEMS 마이크로폰을 포함하는 마이크로폰 시스템으로 구현될 수 있다.

본 발명의 예시적인 실시예에서, 두 멤브레인은 공유 기판(30) 상에 배치될 수 있다. 비제한적인 일예에서, 제1 멤브레인(10)은 약 120 dB와 약 140 dB 사이에서 최대 SPL로 구성된다. 제2 멤브레인(20)은 감도가 낮고 최대 SPL, 즉, 예를 들면, 제1 멤브레인(10)보다 약 20-30 dB 적게 구성되는 것을 제외하고는 제1 멤브레인과 유사하다. 제2 멤브레인(20)의 낮은 감도는 포화가 더 낮아지는 기회를 제공한다. 제2 멤브레인(20)은 그의 구성으로 인해, 예를 들면, 더 두꺼운 멤브레인을 사용하여 및/또는 멤브레인의 주연부 둘레의 단단함이 증가되어 감도가 저하될 수 있다. 대안으로, 제2 멤브레인(20)과 기판(30)의 백플레이트 간의 용량성 갭은 증가될 수 있다. 이것은 제2 멤브레인(20)과 기판(30)의 백플레이트 사이의 공기의 압착으로 인한 잡음(air-squeeze noise)도 역시 줄이도록 작용하는 바람직한 방법이다. 공기의 압착으로 인한 잡음은 마이크로폰의 자체-잡음의 한가지 원인이 되며 이러한 형태의 자체 유도 잡음을 줄이는 것이 바람직하다.

다른 예시적인 실시예에서, 디바이스(5)는 하나의 PDM 스트림(13A)에서 제1 멤브레인(10) 및 제2 멤브레인(20) 또는 정상 감도 경로(11) 및 고진폭 경로(21) 중 어떤 것에 대응하는 두 개의 전기 신호를 출력한다. PDM 스트림(13A)은 ASIC(40)과 같은 회로로부터 출력된다. PDM 스트림(13A)의 전기 신호 출력은 클리핑의 증거를 찾기 위해 스캔될 수 있다. 일반적으로, (예를 들면, ADC(s) 및 디지털 프로세서에 의해 허용된) 최대 허용가능한 출력 신호 레벨에서, 피크 레벨이 0 dBFS에 도달했을 때 신호는 클리핑(clip)되는 것으로 간주될 수 있다. 그러나, PDM 스트림의 데시메이션(decimation)에서, 출력 신호 dBFS 값과 과부하 포인트 간의 상관관계는 결정하기 더 어려워지며, ADC 디자인, 디지털 프로세싱, 및 주파수와 같은 요인에 의해 결정될 것이다. 스캐닝은 ASIC(40)에 의해 수행될 수 있다. 클리핑은 신호 왜곡의 증거이다. 절감 및/또는 추가 처리를 위해 최소 양의 클리핑을 갖는 전기 신호 출력이 선택될 수 있다.

또 다른 예시적인 실시예에서, 디바이스(5)는 하나의 멤브레인으로부터 전기 신호를 출력한다. 멤브레인은 사용자에 의해 사용자 인터페이스 또는 스위치를 통해 선택될 수 있다. 대안으로, 디바이스(5)는 제1 멤브레인(10)으로부터 전기 신호를 출력할 수 있을 뿐이며, 전기 신호가 0 dBFS의 피크 출력 레벨을 가질 때 디바이스(5)는 자동으로 제2 멤브레인(20)으로 스위치하여 출력한다. 스위칭은 ASIC(40)과 같은 회로를 통해 또는 UE(71)의 DP(17A)와 같은 다른 컴포넌트에 의해 이루어질 수 있다. ASIC은 제2 멤브레인(20)으로부터 제1 멤브레인(10)으로 자동 스위치 백하도록 추가로 구성될 수 있다. 이것은 적어도 두 가지 조건 중 하나, 즉 1) 제2 멤브레인(20)으로부터의 출력이 분석되며 제1 멤브레인(10)의 최대로 허용가능한 SPL보다 적은 SPL을 나타내는 경우 또는 2) 제1 멤브레인(10)이 분석 동안 신호 왜곡의 허용가능한 레벨, 즉, 제로보다 적은 피크 dBFS 레벨을 보이는 신호를 지속하여 출력하는 경우의 조건하에서 일어날 수 있다.

또 다른 예시적인 실시예에서, 디바이스(5)는 제1 멤브레인(10)으로부터 전기 신호를 출력한다. 제1 멤브레인(10)으로부터 출력된 전기 신호는 바람 잡음을 찾기 위해 검색된다. ASIC(40)은 이러한 검색을 수행할 수 있다. 바람 잡음을 발견하면, 디바이스(5)는 하이패스 필터를 스위치한다.

또 다른 예시적인 실시예에서, 도 3의 디바이스는 마이크로폰 시스템으로 구현되며 다른 디바이스와 통신한다. 마이크로폰 시스템은 PDM 스트림(13A)과 같은 신호를 호환가능한 다른 디바이스에 출력할 수 있다. 이 출력은 도 6에 도시된 바와 같이 하강 클럭 에지에서 나타난 데이터가 정상 감도 경로(11)(또는 제1 멤브레인(10))에 대응하는 정상 감도 신호이도록 설정될 수 있으며 또한 상승 클럭 에지에서 나타난 데이터가 고진폭 경로(21)(또는 제2 멤브레인(20))에 대응하는 저하된 감도 신호이도록 설정될 수 있다. 상승 및 하강 클럭 에지 상의 데이터는 마찬가지로 그 반대로도 구현될 수 있다. 이것은 다른 디바이스에게 원하는 감도를 선택하는 옵션을 제공한다. 다른 디바이스는 모바일 디바이스, 캠코더, UE(17), 또는 오디오/비디오 캡처를 수용 또는 제어할 수 있는 어떤 디바이스일 수 있다. 다른 디바이스 또는 ASIC(40)과 같은 회로는 전술한 바와 같이 신호 클리핑의 증거를 찾기 위해 정상 감도 경로(11)에 대응하는 신호를 스캔할 수 있다. 신호 클리핑이 존재하는 경우, 고진폭 경로(21) 신호 출력은 어떤 형태로 파일을 저장하기 전에 정상 감도 경로(11) 신호 출력으로 대체될 수 있다.

도 3의 디바이스는 다수의 마이크로폰 어레이 내에 추가로 집적될 수 있다.

본 발명의 또 다른 예시적인 실시예에서, 제1 멤브레인(10)과 제2 멤브레인(20) 사이에서 스위칭 또는 토클링은 두 가지 상태, 즉 하이와 로우(1 및 0)를 갖는 하나의 신호 라인을 이용하여 수행될 수 있다. 대안으로, 스위칭은 (L/R, Vdd, 또는 Gnd)와 같은 다른 목적으로 사용된 핀(pin)을 통해 수행될 수 있다. 제1 멤브레인(10) 및 제2 멤브레인(20)은 L/R 선택 핀을 이용함으로써 스테레오 모드에서 사용될 수 있다. 만일 L/R 선택 핀이 스위칭 용도로 사용되면, 다른 핀이 스테레오 모드를 제어하는데 필요할 수 있다.

도 4를 참조하면, 예시적인 방법에 따르면, 블록(4A)은 디바이스(5)에서 음향 신호를 수신하는 단계이며, 블록(4B)은 수신된 음향 신호에 응답하여, 제1 입력 오디오 변환기 및 제2 입력 오디오 변환기로부터 전기 신호를 출력하는 단계로, 여기서 제2 입력 오디오 변환기는 제1 입력 오디오 변환기보다 감도가 낮다.

단락 [55]의 방법에서, 제1 입력 오디오 변환기로부터 및 제2 입력 오디오 변환기로부터 출력된 전기 신호는 하나의 펄스 밀도 변조 스트림에 포함된다.

단락 [55]의 방법은, 상기 전기 신호의 분석에 기초하여 상기 제1 입력 오디오 변환기로부터의 전기 신호 또는 상기 제2 입력 오디오 변환기로부터의 전기 신호 중 하나를 선택하는 단계를 더 포함한다.

단락 [55]의 방법은, 상기 제1 입력 오디오 변환기로부터 출력된 전기 신호와 상기 제2 입력 오디오 변환기로부터 출력된 전기 신호 사이에서 스위칭하는 단계를 더 포함한다.

단락 [58]의 방법에서, 상기 스위칭하는 단계는 사용자 입력에 응답하여 수행된다.

단락 [58]의 방법에서, 상기 스위칭하는 단계는 회로에 응답하여 자동으로 수행된다.

단락 [55] 내지 [60] 중 어느 하나의 방법에서, 상기 제2 입력 오디오 변환기의 감도 차이는 적어도 부분적으로 상기 제2 입력 오디오 변환기의 멤브레인의 구성에 기인한다.

단락 [55] 내지 [60] 중 어느 하나의 방법에서, 상기 제2 입력 오디오 변환기의 감도 차이는 적어도 부분적으로 상기 제2 입력 오디오 변환기와 적어도 상기 제2 입력 오디오 변환기가 장착된 기판의 백플레이트 사이의 용량성 갭에 기인한다.

단락 [55] 내지 [62] 중 어느 하나의 방법에서, 상기 방법은 마이크로전기-기계 시스템 마이크로폰 또는 전기 콘덴서 마이크로폰 시스템인 마이크로폰 시스템에 의해 수행된다.

단락 [55] 내지 [63] 중 어느 하나의 방법은 모바일 디바이스에서 구현된다.

또한 본 발명의 예시적인 실시예는 장치에 관한 것임을 인식하여야 하며, 이 장치는 기판(30), 기판(30) 위에 장착되고 음향 신호로부터 전기 신호를 출력하도록 구성된 제1 입력 오디오 변환기, 및 기판(30) 위에 장착되고 음향 신호로부터 전기 신호를 출력하도록 구성된 제2 입력 오디오 변환기로서 구현될 수 있으며, 여기서 제2 입력 오디오 변환기는 제1 입력 오디오 변환기보다 감도가 낮다.

도 7을 참조하면, 예시적인 방법에 따르면, 블록(7A)은 디바이스(5)에서 음향 신호를 수신하는 단계이며, 블록(7B)은 수신된 음향 신호에 응답하여, 입력 오디오 변환기로부터 전기 신호를 출력하는 단계이며, 여기서 입력 오디오 변환기로부터의 출력은 정상 감도 경로 및 고진폭 경로를 통과하며, 블록(7C)은 정상 감도 경로 및 고진폭 경로 둘 다로부터 전기 신호를 하나의 펄스 밀도 변조 스트림으로 출력하는 단계이며, 여기서 정상 감도 경로로부터 출력된 전기 신호는 고진폭 경로로부터 출력된 전기 신호보다 높은 데시벨 풀 스케일 레벨을 갖는다.

단락 [66]의 방법은, 상기 펄스 밀도 변조 스트림의 검증에 기초하여 상기 고진폭 경로 또는 상기 정상 감도 경로 중 어떤 경로로부터 출력된 전기 신호를 선택하는 단계를 더 포함한다.

단락 [66]과 [67] 중 어느 하나의 방법에서, 상기 고진폭 경로 또는 상기 정상 감도 경로 중 적어도 한 경로는 하이패스 필터를 포함한다.

단락 [66] 내지 [68] 중 어느 하나의 방법은 모바일 디바이스에서 구현된다.

또한 본 발명의 예시적인 실시예는 장치에 관한 것임을 인식하여야 하며, 이 장치는 음향 신호로부터 정상 감도 경로 및 고진폭 경로를 통과하는 전기 신호를 출력하도록 구성된 입력 오디오 변환기, 및 정상 감도 경로 및 고진폭 경로를 모두 통과한 전기 신호를 하나의 펄스 밀도 변조 스트림으로 출력하도록 구성된 회로로서 구현될 수 있으며, 여기서 정상 감도 경로로부터 출력된 전기 신호는 고진폭 경로로부터 출력된 전기 신호보다 높은 데시벨 풀 스케일 레벨을 갖는다.

도 4 및 도 7에 도시된 여러 블록은 방법 단계로서, 및/또는 컴퓨터 프로그램 코드의 동작으로 말미암은 동작으로서, 및/또는 연관된 기능(들)을 수행하도록 구성된 다수의 결합된 로직 회로 구성요소들로서 간주될 수 있다. 예를 들면, 프로세서에 의해 실행가능한 컴퓨터 판독가능 메모리는 프로세서에 의해 실행될 때 입력 오디오 변환기(들)로부터 출력된 신호를 처리하기 위한 도 4 및 도 7에서 기술된 행위의 결과를 가져오는 프로그램 명령을 포함할 수 있다.

일반적으로, 여러 예시적인 실시예는 하드웨어 또는 전용 회로, 소프트웨어, 로직 또는 이들의 어떤 조합으로 구현될 수 있다. 비록 본 발명이 이것으로 제한되지 않을지라도, 예를 들어, 일부 양태는 하드웨어로 구현될 수 있지만, 다른 양태는 컨트롤러, 마이크로프로세서 또는 다른 컴퓨팅 디바이스에 의해 실행될 수 있는 펌웨어 또는 소프트웨어로 구현될 수 있다. 본 발명의 예시적인 실시예의 여러 양태가 블록도, 흐름도로서, 또는 어떤 다른 회화적 표현을 이용하여 예시되고 기술될 수 있지만, 본 명세서에서 기술된 블록, 장치, 시스템, 기술 또는 방법은 비제한적인 예로서 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 전용 회로 또는 로직, 범용 하드웨어 또는 컨트롤러 또는 다른 컴퓨팅 디바이스, 또는 이들의 어떤 조합으로 구현될 수 있음은 물론이다.

전술한 설명의 관점에서 관련 기술의 당업자에게는 전술한 설명을 첨부 도면과 함께 읽어볼 때 본 발명의 전술한 예시적인 실시예의 여러 변형 및 개조가 자명할 수 있다. 그러나, 그럼에도 불구하고 여전히 어떤 변형 및 모든 변형은 본 발명의 제한하지 않는 예시적인 실시예의 범주 내에 속할 것이다.

"연결된(connected)" 또는 "결합된(coupled)"이라는 용어 또는 이의 어떤 변형어는 둘 이상의 구성요소들 사이에서 직접 또는 간접적인 어떤 연결 또는 결합을 의미하며, 함께 "연결된" 또는 "결합된" 두 구성요소들 사이에 하나 이상의 중간 구성요소의 존재를 망라할 수 있음을 주목하여야 한다. 구성요소들 사이에서 결합 또는 연결은 물리적, 논리적, 또는 이들의 조합이 가능하다. 여러 비제한적이고 모든 것을 망라하지 않은 예로서, 본 명세서에서 사용된 두 구성요소는 하나 이상의 와이어, 케이블 및/또는 인쇄 전기 연결부뿐만 아니라 전자기 에너지, 이를 테면, 무선 주파수 영역, 마이크로파 영역 및 (가시 및 비가시) 광학 영역에서 파장을 갖는 전자기 에너지를 사용하여 함께 "연결" 또는 "결합"된 것으로 간주될 수 있다.

더욱이, 본 발명의 여러 가지 제한적이지 않고 예시적인 실시예의 일부 특징은 다른 특징의 대응하는 사용 없이도 유리하게 사용될 수 있다. 이와 같이, 전술한 설명은 본 발명의 원리, 가르침 및 예시적인 실시예를 예시할 뿐이며, 본 발명을 제한하지 않는 것으로 간주되어야 한다.

17a: 주/마스터 프로세서
28: 카메라
34: 스피커
37: WLAN
38: 파워 칩
39: BT
41: RF 칩
42: 베이스밴드 칩
43: RAM
44: 비디오
45: ROM
46: 오디오
47: 메모리 카드
48: 프레임 메모리
49: 배터리
51: 사용자 인터페이스/디스플레이 칩

Claims

음향 신호를 수신하는 단계와,
상기 수신된 음향 신호에 응답하여, 제1 입력 오디오 변환기 및 제2 입력 오디오 변환기로부터 전기 신호를 출력하는 단계를 포함하되,
상기 제2 입력 오디오 변환기는 상기 제1 입력 오디오 변환기보다 감도가 낮은
방법.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 입력 오디오 변환기로부터 및 상기 제2 입력 오디오 변환기로부터 출력된 상기 전기 신호는 하나의 펄스 밀도 변조 스트림에 포함되는
방법.
제 1 항에 있어서,
상기 전기 신호의 분석에 기초하여 상기 제1 입력 오디오 변환기로부터의 전기 신호 또는 상기 제2 입력 오디오 변환기로부터의 전기 신호 중 하나를 선택하는 단계를 더 포함하는
방법.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 입력 오디오 변환기로부터 출력된 전기 신호와 상기 제2 입력 오디오 변환기로부터 출력된 전기 신호 사이에서 스위칭하는 단계를 더 포함하는
방법.
제 4 항에 있어서,
상기 스위칭하는 단계는 사용자 입력에 응답하여 수행되는
방법.
제 4 항에 있어서,
상기 스위칭하는 단계는 회로에 응답하여 자동으로 수행되는
방법.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 입력 오디오 변환기의 감도 차이는 적어도 부분적으로 상기 제2 입력 오디오 변환기의 멤브레인(membrane)의 구성에 기인하는
방법.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 입력 오디오 변환기의 감도 차이는 적어도 부분적으로 상기 제2 입력 오디오 변환기와 적어도 상기 제2 입력 오디오 변환기가 장착된 기판의 백플레이트(back-plate) 사이의 용량성 갭에 기인하는
방법.
기판과,
상기 기판 위에 장착되고 음향 신호로부터 전기 신호를 출력하도록 구성된 제1 입력 오디오 변환기와,
상기 기판 위에 장착되고 음향 신호로부터 전기 신호를 출력하도록 구성된 제2 입력 오디오 변환기를 포함하되,
상기 제2 입력 오디오 변환기는 상기 제1 입력 오디오 변환기보다 감도가 낮은
장치.
제 9 항에 있어서,
상기 제1 입력 오디오 변환기 및 상기 제2 입력 오디오 변환기로부터 출력된 전기 신호는 하나의 펄스 밀도 변조 스트림에 포함되는
장치.
제 9 항에 있어서,
상기 전기 신호를 출력하는 상기 제1 입력 오디오 변환기와 상기 전기 신호를 출력하는 상기 제2 입력 오디오 변환기 사이에서 스위칭하도록 구성가능한 회로를 더 포함하는
장치.
제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 입력 변환기의 감도 차이는 적어도 부분적으로 상기 제2 입력 오디오 변환기의 멤브레인의 구성에 기인하는
장치.
제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 입력 오디오 변환기의 감도 차이는 적어도 부분적으로 상기 제2 입력 오디오 변환기와 상기 기판의 백플레이트 사이의 용량성 갭에 기인하는
장치.
제 9 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 장치는 모바일 디바이스에서 구현되는
장치.
음향 신호를 수신하는 단계와,
상기 수신된 음향 신호에 응답하여, 입력 오디오 변환기로부터 전기 신호를 출력하는 단계 -상기 입력 오디오 변환기로부터의 출력은 정상 감도 경로(normal sensitivity path) 및 고진폭 경로(high amplitude path)를 통과함 - 와,
상기 정상 감도 경로와 상기 고진폭 경로 둘 다로부터의 전기 신호를 하나의 펄스 밀도 변조 스트림으로 출력하는 단계를 포함하되,
상기 정상 감도 경로로부터 출력된 전기 신호는 상기 고진폭 경로로부터 출력된 전기 신호보다 높은 데시벨 풀 스케일 레벨(decibel full scale level)을 가지는
방법.
제 15 항에 있어서,
상기 펄스 밀도 변조 스트림의 검증에 기초하여 상기 고진폭 경로 또는 상기 정상 감도 경로로부터 출력된 전기 신호를 선택하는 단계를 더 포함하는
방법.
음향 신호로부터 전기 신호를 출력하도록 구성된 입력 오디오 변환기 -상기 전기 신호는 정상 감도 경로 및 고진폭 경로를 통과함- 와,
상기 정상 감도 경로와 고진폭 경로를 모두 통과한 전기 신호를 하나의 펄스 밀도 변조 스트림으로 출력하도록 구성된 회로를 포함하되,
상기 정상 감도 경로로부터 출력된 전기 신호는 상기 고진폭 경로로부터 출력된 전기 신호보다 높은 데시벨 풀 스케일 레벨을 가지는
장치.
제 17 항에 있어서,
상기 회로는 상기 정상 감도 경로로부터 출력된 전기 신호 또는 상기 고진폭 경로로부터 출력된 전기 신호에서 클리핑(clipping)의 증거를 찾기 위해 상기 펄스 밀도 변조 스트림을 검증하도록 더 구성되는
장치.
제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,
상기 정상 감도 경로 또는 상기 고진폭 경로 중 적어도 하나의 경로에 연결된 적어도 하나의 하이패스 필터를 더 포함하는
장치.
제 17 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 장치는 모바일 디바이스에서 구현되는
장치.