KR20130022028A - 오디오 신호를 이용한 원격 제어 시스템 - Google Patents

오디오 신호를 이용한 원격 제어 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 움직임 검출 장치 및 방법, 이를 이용한 음향 및 영상 장치에 관한 것으로,
상기 움직임 검출 장치는 가청 주파수 대역을 사용하는 오디오 신호를 소리 형태로 변환하여 출력하는 오디오 장치; 및 상기 오디오 신호를 수신하고 도플러 편이값을 검출하여, 상기 오디오 장치의 위치를 산출하는 다기능 전자 기기를 포함하며,
기존의 음향 장치를 통해 오디오 신호를 송수신하고, 이의 도플러 편이값을 통해 오디오 발생자의 움직임을 검출하도록 함으로써, 구현 비용과 시간이 획기적으로 감소될 수 있도록 한다.

Description

오디오 신호를 이용한 원격 제어 시스템{REMOTER CONTROL SYSTEM BY USING AUDIABLE SOUND SIGNAL}
본 발명은 원격 제어 시스템에 관한 것으로, 특히 기존의 음향 기기를 이용하여 구현될 수 있으며, 사용자가 오디오 장치를 통해 취하는 사용자 제스처를 원격 제어 정보로 활용할 수 있도록 하는 오디오 신호를 이용한 원격 제어 시스템에 관한 것이다.
일반적인 리모콘은 데스크탑, 랩탑, TV 등과 같은 다기능 전자 기기를 원격 제어하기 위한 장치로, 다수개의 버튼들이 구비된 키패드를 내장하고, 사용자가 특정 버튼을 누르면 이에 상응하는 버튼 신호를 다기능 전자 기기에 제공하는 방식으로 다기능 전자 기기를 원격 제어한다.
또한 최근에 들어서는 스마트폰, 태블릿 PC 와 같은 휴대 통신 기기에 리모콘 어플을 설치하고, 사용자가 리모콘 어플이 제공하는 각종 버튼을 선택하도록 함으로써 다기능 전자 기기를 제어하는 방법도 널리 사용되고 있다.
그러나, 이와 같은 종래의 리모콘 장치들은 장치내에서 사용자 제어값(예를 들어, 버튼 신호)를 생성하고, 이를 무선 전송 신호에 실어서 전송하는 방식으로 다기능 전자 기기를 제어하므로, 리모콘 장치가 신호 생성장치와 신호 전송 장치가 모두 구비하여하므로, 하드웨어 및/또는 소프트웨어 구성이 복잡해지는 단점이 있다.
특히, 스마트폰, 태블릿 PC 와 같은 휴대 통신 기기를 이용한 원격 제어 방식은, 블루투, WIFI 과 같은 무선 통신 기술을 통해 사용자 제어값을 다기능 전자기기에 제공해야 하므로, 다기능 전자기기도 동글(dongle)과 같은 수신 장치를 별도를 구비해야하는 번거로움이 있다.
이에 본 발명은 기존의 음향 장치를 이용하여 가청 주파수 대역에 속하나 사람이 인식할 수 없는 주파수 대역을 활용하여 원격 제어용 신호를 생성 및 전송하도록 함으로써, 동글과 같은 별도의 통신 장치를 구비하지 않고도 다기능 전자 기기를 새로운 방식으로 원격 제어할 수 있는 오디오 신호를 이용한 원격 제어 시스템을 제공하고자 한다.
또한 본 발명은 사용자가 버튼 선택 동작이 아닌 오디오 장치를 일정 패턴으로 움직여주는 사용자 제스처를 취함으로써, 다기능 전자기기를 원격 제어할 수 있도록 하는 오디오 신호를 이용한 원격 제어 시스템을 제안하고자 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 사용자에 의해 휴대되며, 가청 주파수 대역을 사용하는 오디오 신호를 공기중으로 출력하는 오디오 장치; 및 도플러 효과에 의해 신호 전송 거리만큼 주파수가 가변된 상기 오디오 신호를 수신 및 분석하여 사용자 제스처를 검출한 후, 상기 사용자 제스처에 상응하는 원격 제어 정보를 생성하는 다기능 전자 기기를 포함하는 오디오 신호를 이용한 원격 제어 시스템을 제공한다.
상기 오디오 신호는 18kHz 내지 22kHz의 주파수 대역을 사용하는 것을 특징으로 한다.
상기 다기능 전자 기기는 상기 오디오 신호를 수신하는 마이크; 상기 오디오 신호의 도플러 편이값 가변 패턴을 분석하여 상기 오디오 장치의 움직임 패턴을 검출하는 오디오 신호 분석부; 상기 오디오 장치의 움직임 패턴에 상응하는 사용자 제스처를 획득하는 사용자 제스처 검출부; 및 상기 사용자 제스처에 상응하는 스크롤 신호를 생성 및 출력하는 원격 제어부를 포함할 수 있다.
상기 다기능 전자 기기는 상기 오디오 신호를 생성하는 오디오 신호 생성부; 및 상기 오디오 신호를 상기 오디오 장치에 제공하는 것을 오디오 출력부를 더 포함할 수 있다.
상기 마이크가 다수개로 구현되는 경우, 상기 다수개의 마이크를 상하좌우로 분산 배치하는 것을 특징으로 한다.
상기 오디오 신호 분석부는 상기 다수개의 마이크 각각을 통해 획득되는 오디오 신호의 주파수를 비교 분석하여 상기 오디오 장치가 바라보고 있는 방향을 검출하고, 상기 검출 결과를 누적함으로써, 상기 오디오 장치의 연속적인 움직임 패턴을 획득하는 것을 특징으로 한다.
상기 오디오 장치는 오디오 신호를 생성하는 오디오 신호 생성부; 및 상기 오디오 신호를 소리 형태로 변환하여 공기중으로 출력하는 트랜스듀서를 포함할 수 있다.
상기 오디오 장치는 외부로부터 전송되는 오디오 신호를 수신하는 오디오 신호 입력부; 및 상기 오디오 신호를 소리 형태로 변환하여 공기중으로 출력하는 트랜스듀서를 포함할 수 있다.
상기 오디오 장치는 사용자의 요청에 응답하여 오디오 신호의 발생 패턴을 제어하는 전송정보 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 오디오 신호 분석부는 오디오 신호의 발생 패턴을 검출하는 기능을 더 포함하고, 상기 원격 제어부는 상기 오디오 신호의 발생 패턴에 상응하는 버튼 신호를 생성 및 출력하는 기능을 더 포함할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 오디오 장치로부터 출력되어 공기를 통해 전파되며, 가청 주파수 대역을 사용하는 오디오 신호를 수신하는 마이크; 상기 오디오 신호의 도플러 편이값 가변 패턴을 분석하여 상기 오디오 장치의 움직임 패턴을 검출하는 오디오 신호 분석부; 상기 오디오 장치의 움직임 패턴에 상응하는 사용자 제스처를 획득하는 사용자 제스처 검출부; 및 상기 사용자 제스처에 상응하는 스크롤 신호를 생성 및 출력하는 원격 제어부를 포함하는 다기능 전자 기기를 제공한다.
상기 오디오 신호는 18kHz 내지 22kHz의 주파수 대역을 사용하는 것을 특징으로 한다.
상기 다기능 전자 기기는 상기 오디오 신호를 생성하는 오디오 신호 생성부; 및 상기 오디오 신호를 상기 오디오 장치에 제공하는 것을 오디오 출력부를 더 포함할 수 있다.
상기 마이크가 다수개로 구현되는 경우, 상기 다수개의 마이크를 상하좌우로 분산 배치하는 것을 특징으로 한다.
상기 오디오 신호 분석부는 상기 다수개의 마이크 각각을 통해 획득되는 오디오 신호의 주파수를 비교 분석하여 상기 오디오 장치가 바라보고 있는 방향을 검출하고, 상기 검출 결과를 누적함으로써, 상기 오디오 장치의 연속적인 움직임 패턴을 획득하는 것을 특징으로 한다.
상기 오디오 신호 분석부는 상기 오디오 신호의 발생 패턴을 검출하는 기능을 더 포함하고, 상기 원격 제어부는 상기 오디오 신호의 발생 패턴에 상응하는 버튼 신호를 생성 및 출력하는 기능을 더 포함할 수 있다.
본 발명은 가청 주파수 대역의 일부 대역은 사람이 인식할 수 없다는 점을 고려하여, 18kHz~22kHz와 같이 가청 주파수 대역에 속하나 사람이 인식할 수 없는 주파수 대역을 활용하여 원격 제어용 신호를 생성 및 전송하도록 한다. 그 결과, 원격 제어용 신호를 생성 및 출력하는 오디오 장치는 트랜스듀서와 같은 음향 장치를 통해 신호 전송 동작을 수행할 수 있고, 이를 수신하는 다기능 전자 기기는 마이크와 같은 음향 장치를 통해 신호 수신 동작을 수행할 수 있으므로, 신호 송수신을 위한 별도의 장치를 구비할 필요가 없어, 원격 제어 시스템의 구현 비용과 시간을 획기적으로 감소시켜 줄 수 있다.
또한 본 발명에서는 사용자가 오디오 장치를 일정 패턴으로 움직여주는 사용자 제스처를 취하도록 하고, 다기능 전자기기에서 이에 상응하는 원격 제어 정보를 생성하는 방식으로 원격 제어 동작이 수행되도록 한다. 그 결과, 본 발명에 따른 오디오 장치는 사용자 제어값을 생성하기 위한 하드웨어 및/또는 소프트웨어를 구비할 필요가 없어, 보다 간단한 장치 구성을 가질 수 있다.
도1a 및 도1b은 본 발명의 일 실시예에 따른 오디오 신호를 이용한 원격 제어 시스템을 도시한 도면이다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다기능 전자 기기의 구현 예를 도시한 도면이다.
도3a 및 도3b는 본 발명의 원격 제어 시스템의 동작 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 오디오 신호를 이용한 원격 제어 시스템을 도시한 도면이다.
도5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 오디오 신호를 이용한 원격 제어 시스템을 도시한 도면이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로서, 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 설명하는 실시예에 한정되는 것이 아니다. 그리고, 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략되며, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 “...부”, “...기”, “모듈”, “블록” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
본 발명은 가청 주파수 대역의 일부 대역은 사람이 인식할 수 없다는 점에서 착안된 것이다.
가청 주파수는 20Hz ~ 22kHz로 정의되어 있으나, 가청 주파수의 일부 대역을 사용하는 오디오 신호를 듣지 못지 현상이 발생한다. 예를 들어, 18kHz~ 22kHz 정도의 높은 주파수 대역을 사용하는 오디오 신호를 생성하여 제공하더라도 대부분의 사람들은 이를 전혀 인지할 수가 없다.
이에 본 발명에서는 18kHz에서 22kHz까지의 주파수 대역을 이용하여 제어 신호를 생성 및 출력시키고, 해당 제어 신호가 공기중으로 전송되면서 도플러 편이(Doppler shift)되면 이를 측정하여 오디오 발생자와 측정자간 거리를 산출하도록 한다.
도플러 효과(Doppler effect)란, 파동을 발생시키는 파원과 그 파동을 관측하는 관측자 중 하나 이상이 운동하고 있을 때 발생하는 효과로, 파원과 관측자 사이의 거리가 좁아질 때에는 파동의 주파수가 더 높게, 거리가 멀어질 때에는 파동의 주파수가 더 낮게 관측되는 특성을 가진다.
기본적으로 도플러 효과(Doppler effect)는 파동의 발생원과 관찰자 사이의 상대속도에 기인하는 현상이다. 매질의 성질이 고정되어 있다면 파동의 전파속도는 일정한데 반해 파동 발생원 및 관찰자의 상대속도가 존재할 경우, 파동의 도달시간이 바뀌면서 파동이 변조되는 것이다. 도플러 효과의 기본적인 수식은 아래와 같다.
Figure pat00001
f: 관찰되는 파동 주파수
f0: 발신된 파동 주파수
V: 매질 내에서 파동의 전파속도
Vs: 매질에 대한 파동원의 상대속도
Vr: 매질에 대한 관찰자의 상대속도
본 발명은 고정된 관찰자(다기능 전자 기기)에 대한 파동원(오디오 장치)의 운동을 가정하고 있으므로, 수학식1에서 Vr=0이다. 따라서 수학식1을 다시 정리하면, 이하의 수학식2로 정리된다
Figure pat00002
본 발명은 f0를 미리 알고 있는 상태에서 V를 근사값으로 가정하고, 측정된 파동의 f를 바탕으로 Vs를 산출해내는 것이 기본 골자이다.
또한 이 수학식2에서 볼 때, 매질에 대한 파동원의 상대속도가 두 주파수의 비율에 비례하는 것을 볼 수 있다. 즉, 바꿔 말해, 똑같은 상대속도에 대해 발신되는 파동 주파수가 높을수록 주파수 변조폭이 커지는 것이다. 이 점은 제어신호 선택에 반영되었는데, 제어신호 파동이 고주파일수록 변조폭이 커지고, 이는 동일한 주파수 분석 해상도에 대해 더 높은 속도 해상도를 얻을 수 있음을 뜻한다. 또한 실내소음이 저주파 대역에 집중되는 특징이 있다.
이에 본 발명에서는 이러한 점들을 고려하여, 제어신호 대역 선택에 있어 저주파와 고주파 대역 중 고주파 대역을 선택하도록 한다.
제어신호가 가청음역에서 멀어질수록 사용자에게 인지될 확률이 낮아진다는 점에서 유리하다. 실험적으로 18kHz 이상의 신호는 사람이 인지하지 못하는 것으로 나타났으며, 제어 신호의 하한선은 18kHz로 설정한다. 반대로, 주파수가 너무 높아질 경우, 음향기기의 임피던스 한계에 따라 신호 자체가 발생되지 않는 특징이 있다. 일반적인 음향기기의 입출력대역은 인간의 가청주파수 범위인 22kHz에 맞춰져 있으며 기종에 따라 그보다 높거나 낮다. 이러한 측면에서는 가능한 다양한 기기에서 작동할 수 있게끔 제어신호가 낮을수록 유리하다.
앞서 제어신호의 하한선을 18kHz로 선정하였으므로 그보다는 높고 음향기기의 입출력이 무리 없이 작동할 수 있는 대역으로서 22kHz를 상한선으로 설정하였다.
이에 본 발명에서는 가청 주파수 대역에 속하나 사람이 인식할 수 없는 18kHz에서 22kHz까지의 주파수 대역을 활용하여 오디오 신호를 발생하는 오디오 장치를 제안하고, 사용자가 상기 오디오 장치를 일정 패턴으로 움직여주는 사용자 제스처를 취하면, 원격지에 있는 다기능 전자 기기가 상기 오디오 신호를 이용하여 사용자 제스처를 검출하고, 이를 원격 제어 정보로 활용할 수 있도록 하는 오디오 신호를 이용한 원격 제어 시스템을 제안하고자 한다.
도1a 및 도1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 오디오 신호를 이용한 원격 제어 시스템을 도시한 도면이다.
도1a 및 도1b에 도시된 바와 같이, 상기 원격 제어 시스템은 이어폰, 마이크로폰, MP3 플레이어, 스마트 폰, 태블릿 PC 등과 같은 휴대장치로 구현되는 오디오 장치(100), 및 데스크탑, 랩탑, TV 등과 같은 다기능 전자 기기(200)로 구성될 수 있다.
오디오 장치(100)는 가청 주파수 대역에 속하나 사람이 인식할 수 없는 주파수 대역(즉, 18kHz에서 22kHz까지의 주파수 대역)을 사용하는 오디오 신호를 생성하는 오디오 신호 생성부(110) 및 오디오 신호 생성부(110)에 의해 생성된 전기적 신호 형태의 오디오 신호를 소리 형태로 변환하여 공기중으로 출력하는 트랜스듀서(120) 등을 포함한다.
이러한 오디오 장치(100)는 사용자에 의해 움직여질 수 있으며, 이에 따라 오디오 신호 전송 거리가 가변될 수 있다. 즉, 사용자가 오디오 장치(100)를 일정 패턴으로 움직여주는 사용자 제스처를 취하면, 오디오 신호의 신호 전송 거리는 이에 대응되어 가변된다.
한편, 오디오 장치(100)에 의해 공기중으로 출력되어 공기를 통해 전파되는 오디오 신호는 도플러 효과에 의해 신호 전송 거리만큼 주파수가 가변된 후, 다기능 전자 기기(200)에 제공된다. 그 결과, 다기능 전자 기기(200)는 자신에 입력된 오디오 신호의 주파수를 수신하고 도플러 편이값 가변 패턴을 분석함으로써, 사용자가 오디오 장치(100)를 이용하여 취한 사용자 제스처를 파악할 수 있게 된다.
참고로, 도플러 효과(Doppler effect)란, 파동을 발생시키는 파원과 그 파동을 관측하는 관측자 중 하나 이상이 운동하고 있을 때 발생하는 효과로, 파원과 관측자 사이의 거리가 좁아질 때에는 파동의 주파수가 더 높게, 거리가 멀어질 때에는 파동의 주파수가 더 낮게 관측되는 특성을 가진다.
다기능 전자 기기(200)는 도플러 효과에 의해 신호 전송 거리만큼 주파수가 가변된 오디오 신호를 수신 및 분석하여 사용자 제스처를 검출하고, 이를 원격 제어 정보로써 활용하기 위해, 마이크(210), 입력 필터(220), 오디오 신호 분석부(230), 사용자 제스처 검출부(240), 원격 제어부(250), 사용자 인터페이스(260), 메인 제어부(270) 등을 포함하여 구성된다.
마이크(210)는 도플러 효과에 의해 신호 전송 거리만큼 주파수가 가변된 오디오 신호를 수신(또는, 녹음)하여 입력 필터(220)에 제공하고, 입력 필터(220)는 마이크(210) 각각에 의해 수신되는 오디오 신호에 포함된 잡음을 제거한다.
참고로, 본 발명에서는 오디오 신호의 도플러 편이값을 이용하여 오디오 장치(200)의 현 위치를 도출하고자 하는데, 도플러 편이값은 일반적으로 피크치 검출 방식으로 측정된다. 이에 본 발명의 입력 필터(220)는 협대역의 밴드 패스 필터(band pass filter)를 사용하여, 제어 주파수 이외에 주파수 대역에 속하는 외부 잡음 피크치를 모두 제거하도록 한다.
오디오 신호 분석부(230)는 오디오 신호의 수신 주파수와 원래 주파수간 주파수 편차(즉, 도플러 편이값)을 검출한 후, 그를 오디오 장치(200)의 현 위치값으로 환산한다. 그리고 오디오 장치(200)의 현 위치값을 일정시간 동안 누적하여 오디오 장치(200)의 움직임 패턴을 파악한다.
사용자 제스처 검출부(240)는 사용자 제스처 검출 기준(즉, 오디오 장치의 움직임 패턴과 이에 대응되는 사용자 제스처)에 따라 오디오 장치(200)의 움직임 패턴을 분석하여, 오디오 장치(200)의 움직임 패턴에 대응되는 사용자 제스처를 검출한다.
원격 제어부(250)는 스크롤 신호 생성기준(즉, 스크롤 신호와 이에 대응되는 오디오 장치 움직임 패턴)에 따라 사용자 제스처를 분석하여, 사용자 제스처에 상응하는 원격 제어 신호를 생성한다.
사용자 인터페이스(260)는 모니터, 터치 스크린, 터치 패드, 키보드, 마우스 등과 같은 데이터 입/출력 장치를 구비하여, 데이터 입력 동작과 데이터 출력 동작을 수행한다. 예를 들어, 사용자가 터치 스크린, 터치 패드, 키보드, 마우스 등을 이용하여 사용자가 데이터, 제어값 등을 입력하도록 하고, 모니터, 터치 스크린 등을 통해 다기능 전자 기기의 동작 상태를 사용자에게 알려주는 동작을 수행한다.
메인 제어부(270)는 원격 제어부(250)로부터 제공되는 원격 제어 신호 또는 사용자 인터페이스(260)로부터 제공되는 사용자 제어값에 응답하여 다기능 전자 기기의 동작을 전반적으로 제어하고, 다기능 전자 기기의 제어 결과를 사용자 인터페이스(260)를 통해 사용자에게 알려주도록 한다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다기능 전자 기기의 구현 예를 도시한 도면이다.
즉, 본 발명의 다기능 전자 기기는 도1b에 도시된 바와 같이 하나로 구현된 마이크(210)를 구비할 수 있으나, 도2에 도시된 바와 같이 오디오 장치 다수개로 구현된 마이크(210_1~210_4)을 구비할 수도 있다.
만약, 마이크가 다수개로 구현되는 경우, 다수개의 마이크(210_1~210_4)는 다기능 전자 기기(200)의 전면상에 상하좌우로 분산 배치되는 것이 더욱 바람직할 것이다. 이는 다수개의 마이크(210_1~210_4) 각각의 거리를 최대한 멀게 하여, 다수개의 마이크(210_1~210_4)를 통해 수신되는 오디오 신호의 주파수가 위치별로 달라질 수 있도록 함이다.
그러면, 하나의 오디오 신호가 발생되고 출력되더라도, 다수개의 마이크(210) 각각을 통해 획득되는 오디오 신호의 주파수는 오디오 장치(100)의 현재 위치에 따라 서로 달라진다.
예를 들어, 오디오 장치(100)가 다기능 전자 기기(200)의 상측 지점을 향하도록 한다면, 상측 지점에 위치한 마이크(210_1)를 통해 수신되는 오디오 신호는 가장 높은 주파수를 가지게 될 것이고, 나머지 지점에 위치한 마이크(210_1~210_4)를 통해 수신되는 오디오 신호들은 이보다 낮은 주파수를 가지게 될 것이다. 반면 사용자가 오디오 장치(100)를 움직여 오디오 장치(100)가 다기능 전자 기기(200)의 하측 지점을 향하도록 한다면, 하측 지점에 위치한 마이크(210_2)를 통해 수신되는 오디오 신호는 가장 높은 주파수를 가지게 될 것이고, 나머지 지점에 위치한 마이크(210_1, 210_3~210_4)를 통해 수신되는 오디오 신호들은 이보다 낮은 주파수를 가지게 될 것이다.
즉, 오디오 장치(100)의 움직임 패턴에 따라, 다기능 전자 기기(200)에 전송되는 오디오 신호들 각각의 도플러 편이값이 가변되므로, 본 발명에서는 다수개의 마이크(210) 각각을 통해 획득되는 오디오 신호의 주파수를 반복적으로 비교 분석함으로써, 오디오 장치(100)의 연속적인 움직임 패턴을 획득할 수 있다.
이하, 도3a 및 도3b를 참고하여 본 발명의 원격 제어 시스템의 동작 방법에 대해 보다 상세히 알아보기로 한다.
도3a 및 도3b에서는 설명의 편이를 위해, 다기능 전자 기기(200)가 동영상 재생 프로그램으로 구현된 어플리케이션을 구비하고, 표1에서와 같은 스크롤 신호 생성기준에 따라 상기 어플리케이션의 채널과 음량을 제어하는 경우에 한하여 설명하기로 한다.
사용자 제스처 원격 제어 신호 제어 대상
상측->하측 하측 방향 스크롤 신호 볼륨 업
하측->상측 상측 방향 스크롤 신호 볼륨 다운
좌측->우측 우측 방향 스크롤 신호 채널 업
우측->좌측 좌측 방향 스크롤 신호 채널 다운
사용자가 오디오 장치(100)를 상측->하측으로 움직이면서 18kHz~22kHz의 가청 주파수 대역을 사용하는 오디오 신호를 생성하여 출력하면, 다기능 전자 기기(200)에 입력되는 오디오 신호의 도플러 편이값도 이에 따라 가변된다. 다기능 전자 기기(200)는 도플러 편이값 가변 패턴을 통해 오디오 장치(100)가 상측->하측으로 움직이고 있음을 감지하고, 상측 방향 스크롤 신호를 상기 어플리케이션에 제공하여, 상기 어플리케이션의 불륨을 높여준다.
이와 동일한 원리로, 다기능 전자 기기(200)는 사용자가 오디오 장치(100)를 하측->상측으로 움직이는 경우에는 하측 방향 스크롤 신호를 생성하여 상기 어플리케이션의 불륨을 낮춰주고, 좌측->우측으로 움직이는 경우에는 우측 방향 스크롤 신호를 생성하여 상기 어플리케이션의 채널을 증가시켜 주고, 우측->좌측으로 움직이는 경우에는 좌측 방향 스크롤 신호를 생성하여 상기 어플리케이션의 채널을 감소시켜 준다.
이와 같이, 본 발명은 기존에는 활용되지 못하던 주파수 대역을 사용하여 오디오 신호를 생성 및 출력하고, 상기 오디오 신호의 도플러 편이값을 측정하여 오디오 발생자와 측정자간 거리를 산출하는 새로운 방식으로, 오디오 발신지의 움직임을 추적할 수 있다.
특히, 본 발명에서는 오디오 신호가 소리 형태를 가지도록 하고, 음원 재생 및 녹음등에 사용되는 기존에 음향 장치(마이크, 트랜스듀서 등)을 그대로 이용하여 상기 오디오 신호의 송신 및 수신 동작을 모두 수행할 수 있도록 한다.
그 결과, 본 발명에서는 다기능 전자 기기(200) 및 오디오 장치(100)에 별도의 장치를 추가하고 셋팅하는 과정없이 기존에 다기능 전자 기기(200)에 기본적으로 구비되던 음향 장치들을 그대로 이용하여, 상기의 움직임 검출 동작을 구현할 수 있다. 즉, 본 발명의 움직임 검출 장치는 기존의 음향 장치를 그대로 활용하여 상기의 움직임 검출 동작을 구현할 수 있으므로, 총 구현 비용 및 시간이 획기적으로 감소될 수 있도록 한다.
이와 같이, 본 발명은 기존에는 활용되지 못하던 주파수 대역을 사용하여 오디오 신호를 생성 및 출력하고, 상기 오디오 신호의 도플러 편이값을 측정하여 오디오 발생자와 측정자간 거리를 산출하는 새로운 방식으로, 오디오 발신지의 움직임을 추적할 수 있다.
특히, 본 발명에서는 오디오 신호가 소리 형태를 가지도록 하고, 음원 재생 및 녹음등에 사용되는 기존에 음향 장치(마이크, 트랜스듀서 등)을 그대로 이용하여 상기 오디오 신호의 송신 및 수신 동작을 모두 수행할 수 있도록 한다.
그 결과, 본 발명에서는 다기능 전자 기기(200) 및 오디오 장치(100)에 별도의 장치를 추가하고 셋팅하는 과정없이 기존에 다기능 전자 기기(200)에 구비되던 음향 장치들을 그대로 이용하여, 상기의 움직임 검출 동작을 구현할 수 있다. 즉, 본 발명의 움직임 검출 장치는 기존의 음향 장치를 그대로 활용하여 상기의 움직임 검출 동작을 구현할 수 있으므로, 총 구현 비용 및 시간이 획기적으로 감소될 수 있도록 한다.
또한, 필요한 경우 본 발명의 원격 제어 시스템은 표2에서와 같이 오디오 신호의 발생 패턴을 제어하여, 오디오 신호 자체에 여러가지 전송 정보(예를 들어, 버튼 신호)를 실어보낼 수도 있다.
오디오 신호
발생 패턴		 원격 제어 신호 제어 대상
── 전원 온 신호 다기능 전자기기 전원 온
ㆍㆍ 전원 오프 신호 다기능 전자기기 전원 오프
도4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 오디오 신호를 이용한 원격 제어 시스템을 도시한 도면이다.
도4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 오디오 장치(100)는 오디오 신호 생성부(110) 및 트랜스듀서(120) 이외에, 사용자의 요청에 응답하여 오디오 신호의 발생 패턴을 다양하게 가변할 수 있도록 하는 전송정보 제어부(130)를 더 포함할 수 있다.
그리고 다기능 전자기기(200)는 오디오 신호의 발생 패턴에 상응하는 버튼 신호를 생성하기 위해, 오디오 신호 분석부(230)가 오디오 신호의 발생 패턴을 검출하는 기능을, 원격 제어부(250)가 버튼 신호 생성기준(즉, 버튼 신호와 이에 대응되는 오디오 신호 발생 패턴)을 사전에 정의해두고, 버튼 신호 생성기준을 이용하여 상기 오디오 신호 발생 패턴에 대응되는 버튼 신호를 생성하는 기능을 각각 더 구비하도록 한다.
즉, 도4의 원격 제어 시스템은 오디오 장치(100)의 움직임 패턴을 이용하여 스크롤 신호를 생성 및 제공할 수 있을 뿐 만 아니라, 전송정보 제어부(130)를 통해 오디오 신호 발생 패턴을 제어하여 오디오 신호 자체에 여러 가지 정보를 실어보낼 수도 있다.
예를 들어, 오디오 장치(100)의 사용자가 다기능 전자기기(200)의 전원을 키고자 하면, 전송정보 제어부(130)는 "――"의 발생 패턴을 가지는 오디오 신호를 발생하여 다기능 전자기기(200)에 제공하고, 다기능 전자기기(200)는 이에 응답하여 전원 온 신호를 생성하여 자신의 전원을 킬 수 있다.
그리고 오디오 장치(100)의 사용자가 다기능 전자기기(200)의 전원을 끄고자 하면, 전송정보 제어부(130)를 통해 "··"의 발생 패턴을 가지는 오디오 신호를 발생하여, 다기능 전자기기(200)는 이에 응답하여 전원 오프 신호를 생성하여 자신의 전원을 다시 끄도록 할 수도 있다.
더하여, 상기의 설명에서는 오디오 신호 생성부가 오디오 장치에 구비되도록 하였으나, 오디오 장치가 이어폰, 마이크로폰으로 구현되어 오디오 장치내에 오디오 신호 생성부가 내장되기 힘든 경우, 도5에 도시된 바와 같이 다기능 전자 기기가 오디오 신호 생성부를 대신 구비할 수도 있다.
도5를 참고하면, 다기능 전자 기기(200)는 18kHz에서 22kHz까지의 주파수 대역을 사용하는 오디오 신호를 생성하는 오디오 신호 생성부(280)와, 오디오 신호 생성부(280)에 의해 생성된 오디오 신호를 오디오 장치(100)에 제공하는 오디오 출력부(290)를 추가 구비하여, 오디오 장치(100) 대신에 오디오 신호를 제공해 줄 수도 있다.
그리고 오디오 장치(100)는 오디오 신호 생성부(110) 대신에 다기능 전자 기기(200)로부터 제공되는 오디오 신호를 수신하여 트랜스듀서(120)에 전달하는 오디오 입력부(140)를 구비하여, 다기능 전자 기기(200)와의 통신 동작을 통해 오디오 신호를 공급받게 된다.
이때, 오디오 신호 출력부(280)와 오디오 입력부(140)는 유선 통신방식과 무선 통신방식 모두를 이용하여 오디오 신호 전송 동작을 수행할 수 있으나, 오디오 장치(100)의 휴대성을 보장할 수 있도록 무선 통신방식(예를 들어, 블루투스 등)을 이용하는 것이 더욱 바람직할 것이다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명이 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이와 균등하거나 또는 등가적인 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다 할 것이다.

Claims (16)

  1. 사용자에 의해 휴대되며, 가청 주파수 대역을 사용하는 오디오 신호를 공기중으로 출력하는 오디오 장치; 및
    도플러 효과에 의해 신호 전송 거리만큼 주파수가 가변된 상기 오디오 신호를 수신 및 분석하여 사용자 제스처를 검출한 후, 상기 사용자 제스처에 상응하는 원격 제어 정보를 생성하는 다기능 전자 기기를 포함하는 오디오 신호를 이용한 원격 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 오디오 신호는
    18kHz 내지 22kHz의 주파수 대역을 사용하는 것을 특징으로 하는 오디오 신호를 이용한 원격 제어 시스템.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 다기능 전자 기기는
    상기 오디오 신호를 수신하는 마이크;
    상기 오디오 신호의 도플러 편이값 가변 패턴을 분석하여 상기 오디오 장치의 움직임 패턴을 검출하는 오디오 신호 분석부;
    상기 오디오 장치의 움직임 패턴에 상응하는 사용자 제스처를 획득하는 사용자 제스처 검출부; 및
    상기 사용자 제스처에 상응하는 스크롤 신호를 생성 및 출력하는 원격 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오 신호를 이용한 원격 제어 시스템.
  4. 제3 항에 있어서, 상기 다기능 전자 기기는
    상기 오디오 신호를 생성하는 오디오 신호 생성부; 및
    상기 오디오 신호를 상기 오디오 장치에 제공하는 것을 오디오 출력부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오 신호를 이용한 원격 제어 시스템.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 마이크가 다수개로 구현되는 경우, 상기 다수개의 마이크를 상하좌우로 분산 배치하는 것을 특징으로 하는 오디오 신호를 이용한 원격 제어 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 오디오 신호 분석부는
    상기 다수개의 마이크 각각을 통해 획득되는 오디오 신호의 주파수를 비교 분석하여 상기 오디오 장치가 바라보고 있는 방향을 검출하고, 상기 검출 결과를 누적함으로써, 상기 오디오 장치의 연속적인 움직임 패턴을 획득하는 것을 특징으로 하는 오디오 신호를 이용한 원격 제어 시스템.
  7. 제3항에 있어서, 상기 오디오 장치는
    오디오 신호를 생성하는 오디오 신호 생성부; 및
    상기 오디오 신호를 소리 형태로 변환하여 공기중으로 출력하는 트랜스듀서를 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오 신호를 이용한 원격 제어 시스템.
  8. 제3항에 있어서, 상기 오디오 장치는
    외부로부터 전송되는 오디오 신호를 수신하는 오디오 신호 입력부; 및
    상기 오디오 신호를 소리 형태로 변환하여 공기중으로 출력하는 트랜스듀서를 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오 신호를 이용한 원격 제어 시스템.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 오디오 장치는
    사용자의 요청에 응답하여 오디오 신호의 발생 패턴을 제어하는 전송정보 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오 신호를 이용한 원격 제어 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 오디오 신호 분석부는 오디오 신호의 발생 패턴을 검출하는 기능을 더 포함하고,
    상기 원격 제어부는 상기 오디오 신호의 발생 패턴에 상응하는 버튼 신호를 생성 및 출력하는 기능을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오디오 신호를 이용한 원격 제어 시스템.
  11. 오디오 장치로부터 출력되어 공기를 통해 전파되며, 가청 주파수 대역을 사용하는 오디오 신호를 수신하는 마이크;
    상기 오디오 신호의 도플러 편이값 가변 패턴을 분석하여 상기 오디오 장치의 움직임 패턴을 검출하는 오디오 신호 분석부; 및
    상기 오디오 장치의 움직임 패턴에 상응하는 사용자 제스처를 획득하는 사용자 제스처 검출부; 및
    상기 사용자 제스처에 상응하는 스크롤 신호를 생성 및 출력하는 원격 제어부를 포함하는 다기능 전자 기기.
  12. 제11항에 있어서, 상기 오디오 신호는
    18kHz 내지 22kHz의 주파수 대역을 사용하는 것을 특징으로 하는 다기능 전자 기기.
  13. 제11 항에 있어서, 상기 다기능 전자 기기는
    상기 오디오 신호를 생성하는 오디오 신호 생성부; 및
    상기 오디오 신호를 상기 오디오 장치에 제공하는 것을 오디오 출력부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다기능 전자 기기.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 마이크가 다수개로 구현되는 경우, 상기 다수개의 마이크를 상하좌우로 분산 배치하는 것을 특징으로 하는 다기능 전자 기기.
  15. 제14항에 있어서, 상기 오디오 신호 분석부는
    상기 다수개의 마이크 각각을 통해 획득되는 오디오 신호의 주파수를 비교 분석하여 상기 오디오 장치가 바라보고 있는 방향을 검출하고, 상기 검출 결과를 누적함으로써, 상기 오디오 장치의 연속적인 움직임 패턴을 획득하는 것을 특징으로 하는 다기능 전자 기기.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 오디오 신호 분석부는 상기 오디오 신호의 발생 패턴을 검출하는 기능을 더 포함하고,
    상기 원격 제어부는 상기 오디오 신호의 발생 패턴에 상응하는 버튼 신호를 생성 및 출력하는 기능을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다기능 전자 기기.
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