KR20140052661A - 신호처리를 이용한 차량용 마이크로 폰 시스템 - Google Patents

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Abstract

복수의 멤스(MEMS)마이크로 폰에 입력된 음성 신호를 병렬 처리하여 노이즈를 제거할 수 있는 마이크로 폰 시스템이 개시된다. 본 발명의 일 면에 따른 신호처리를 이용한 차량용 마이크로 폰 시스템은 차량 내에 설치되어 사용자 음성 신호 및 능동소음제거용 신호를 입력 받는 복수의 마이크로 폰과 상기 음성 신호 및 상기 능동소음제거용 신호를 주파수 대역에 따라 분리하여 처리하는 신호처리부와 처리된 상기 음성 신호에 기초하여 음성 인식 또는 핸즈프리 통화 기능을 처리하는 제1 프로세서와 처리된 능동소음제거용 신호에 기초하여 소음저감 신호를 발생시키는 제2 프로세서를 포함한다.

Description

신호처리를 이용한 차량용 마이크로 폰 시스템{Microphone system for vehicle using parallel signal processing}
본 발명은 차량용 마이크로 폰 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 주파수 응답특성이 우수한 복수의 멤스(MEMS)마이크로 폰에 입력된 음성 신호를 병렬 처리하여 노이즈를 제거할 수 있는 마이크로 폰 시스템에 관한 것이다.
도 1은 종래 마이크로폰 어레이를 구비한 차량용 음성인식 시스템에 블록 구성도이다. 도 1에 도시된 마이크로폰 어레이를 구비한 차량용 음성인식 시스템은 차량 내에 마이크로폰 어레이를 설치하여 주변 소음으로부터 운전자의 음성을 손실 없이 인식시킴으로써 음성 인식률을 향상시키는 기술이다.
도 1과 같은 마이크로폰 어레이만으로 구성된 시스템은 음성인식률을 높이는 데에는 일정부분 효과가 있으나, 고속주행시 차량 엔진 노이즈 및 주행 노이즈로 인해 음성인식률은 현저히 낮아지게 된다.
도 2는 종래 차량의 능동소음제어 시스템의 블록 구성도이다. 도 2에 도시된 차량의 능동소음제어 시스템은 시스템의 일부 구성에 이상이 발생시 이상 내용을 분석하여 그 이상 상태에 대응되게 능동소음 제어로직을 재구성하여 소음 제어를 수행하는 기술이다.
도 2와 같은 종래의 능동소음제어 기술은 능동소음제어를 위해 별도의 마이크로폰을 이용하여 핸즈프리 마이크로폰과 중복되게 사용해야 하는 문제가 있었다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 핸즈프리나 음성인식 및 능동소음제거용으로 구분되어 사용되던 마이크로폰을 공용으로 사용키 위해 복수의 멤스(MEMS) 마이크로폰을 사용하는 차량용 마이크로 폰 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 입력된 음성, 차량 특유의 엔진 노이즈 및 주행노이즈 신호를 신호처리 기법을 이용하여 사용 대역(능동소음제거: 20Hz~200Hz, 핸즈프리 및 음성인식: 200Hz~6KHz)에 따라 분리 사용할 수 있도록 하는 차량용 마이크로 폰 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 신호처리를 이용한 차량용 마이크로 폰 시스템은 차량 내에 설치되어 사용자 음성 신호 및 능동소음제거용 신호를 입력 받는 복수의 마이크로 폰과, 상기 음성 신호 및 상기 능동소음제거용 신호를 주파수 대역에 따라 분리하여 처리하는 신호처리부와, 처리된 상기 음성 신호에 기초하여 음성 인식 또는 핸즈프리 통화 기능을 처리하는 제1 프로세서와, 처리된 능동소음제거용 신호에 기초하여 소음저감 신호를 발생시키는 제2 프로세서를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 신호처리부는 입력된 신호 중에서 20Hz 내지 200Hz 주파수 대역의 신호를 상기 능동소음제거용 신호로 처리하고, 200Hz 내지 6KHz 주파수 대역의 신호를 상기 음성 신호로 분리하여 처리한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 프로세서는 멀티미디어 프로세서를 통해 출력되는 멀티미디어 신호가 있는 경우, 상기 소음저감 신호를 상기 멀티미디어 신호에 합성(merge)하여 출력한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 복수의 마이크로 폰은 차량 각 좌석의 천정에 설치되어 운전자나 탑승자의 명령어나 통화 내용을 실시간으로 입력 받는다.
또한, 본 발명의 일 면에 따른 신호처리를 이용한 차량용 마이크로 폰 시스템은 능동소음제거 기능(이하, 제1 기능)과 핸즈프리 또는 음성인식 기능(이하, 제2 기능)에 대한 선택 입력을 받는 사용자 인터페이스와, 선택 입력에 따라 상기 제1 기능 또는 제2 기능을 동시에 또는 어느 하나만 처리하도록 상기 신호처리부를 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
이상 상술한 바와 같이 본 발명에 따르면 차량의 엔진 노이즈나 주행 노이즈를 저감할 수 있어 음성인식률 및 통화품질 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 능동소음용 마이크로폰과 핸즈프리용 마이크로폰의 공용사용으로 마이크로폰 수를 절감할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 종래 마이크로폰 어레이를 구비한 차량용 음성인식 시스템에 블록 구성도이다.
도 2는 종래 차량의 능동소음제어 시스템의 블록 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 차량용 마이크로 폰 시스템이 적용된 일 예를 도시한 구성도이다.
도 4는 본 발명에 따른 차량용 마이크로 폰 시스템의 개략적인 구성을 도시한 블록 구성도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 도 4를 참조하여 본 발명의 일 면에 따른 신호처리를 이용한 차량용 마이크로 폰 시스템을 설명한다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 면에 따른 신호처리를 이용한 마이크로 폰 시스템은 차량 내에 설치되어 사용자 음성 신호 및 능동소음제거용 신호를 입력 받는 복수의 마이크로 폰(410)과; 상기 음성 신호 및 상기 능동소음제거용 신호를 주파수 대역에 따라 분리하여 처리하는 신호처리부(430)와; 처리된 상기 음성 신호에 기초하여 음성 인식 또는 핸즈프리 통화 기능을 처리하는 제1 프로세서(440)와; 처리된 능동소음제거용 신호에 기초하여 소음저감 신호를 발생시키는 제2 프로세서(450)를 포함한다.
여기서, 마이크로 폰(410)는 주파수 응답 특성이 우수한 멤스(MEMS) 마이크로 폰인 것이고, 도 3에 도시된 바와 같이 차량 내 각 좌석의 천정에 설치되어 운전자나 탑승자의 음성 명령어와 통화 내용을 실시간으로 입력 받고, 또한 탑승자의 위치에서의 엔진 소음 및 주행 노이즈 등을 입력 받아 실시간 처리한다.
즉, 본 발명에서는 핸즈프리, 음성인식 및 능동소음제거용으로 구분되어 사용되던 마이크로 폰을 공용으로 사용하기 위해 복수의 멤스 마이크로 폰을 사용하는 것을 특징으로 하고, 복수의 멤스 마이크로 폰은 사용자의 음성과 설치된 위치 주변에서의 노이즈를 동시에 입력 받는다.
입력된 음성 신호 및 능동소음제거용 신호(엔진 소음 또는 주행 노이즈 등을 포함하는 주변 노이즈)는 입력 측 컨버터(420)에서 주파수 대역을 가지는 음성 데이터로 변환된다.
변환된 음성 데이터는 신호처리부(430)에서 주파수 대역에 따라 분리하여 처리되어 주파수 대역에 따라 각각 음성 출력 및 통화 출력을 처리하기 위한 제1 프로세서(440)와, 능동소음 신호를 처리하기 위한 제2 프로세서(450)로 전달된다.
일 실시예로서, 신호처리부(430)는 입력된 신호 중에서 20Hz 내지 200Hz 주파수 대역의 신호를 능동소음제거용 신호로 처리하고, 200Hz 내지 6KHz 주파수 대역의 신호를 음성 신호로 분리하여 처리할 수 있다.
제1 프로세서(440)는 입력된 신호에 따라 음성 출력 또는 통화 출력을 처리하기 위한 제어를 수행하는 것으로서, 핸즈프리 또는 음성인식 기능을 수행한다.
제2 프로세서(450)는 기 정의된 능동소음 제어로직에 따라 신호처리부(430)에서 전달된 능동소음제거용 신호에 기초하여 차량 실내 소음에 대한 능동소음 제어를 수행한다. 구체적으로, 제2 프로세서(450)는 능동소음제거용 신호에 기초하여 소음저감신호(역위상음파)를 발생 및 증폭시켜 스피커를 통해 출력하도록 제어한다. 일 예로 제2 프로세서(450)는 멀티미디어 프로세서를 통해 출력되는 멀티미디어 신호가 있는 경우, 발생된 역위상음파를 상기 멀티미디어 신호에 합성(merge)하여 스피커를 통해 출력하도록 제어할 수 있다.
합성되는 멀티미디어 신호 및 역위상음파는 아날로그 신호로 변환되어 출력되는데, 이를 위해 출력 측 컨버터(480)는 멀티미디어 신호 및 역위상음파 각각을 아날로그 신호로 변환한다.
한편, 본 발명의 일 면에 따른 신호처리를 이용한 마이크로 폰 시스템은 능동소음제거 기능(이하, 제1 기능)과 핸즈프리 또는 음성인식 기능(이하, 제2 기능)에 대한 선택 입력을 받는 사용자 인터페이스(460)와, 선택 입력에 따라 상기 제1 기능 또는 제2 기능을 동시에 또는 어느 하나만 처리하도록 상기 신호처리부(430)를 제어하는 제어부(470)를 더 포함할 수 있다.
일 실시예로서, 사용자 인터페이스(460)에서 능동소음 제거 기능만 선택된 경우에는 복수의 마이크로 폰(410)에서 실시간으로 입력된 신호는 입력 측 컨버터(420)를 통해 디지털 데이터로 변환되어 신호처리부(430)로 전달되고, 디지털 데이터는 신호처리부(430)에서 200Hz 이하의 주파수 대역만 처리되어 능동소음 제거를 위한 제2 프로세서(450)로 전달된다.
제2 프로세서(450)에서는 소음 제거를 위한 역위상음파가 발생되고, 멀티미디어 프로세서를 통해 출력되는 멀티미디어 신호가 있는 경우, 발생된 역위상음파 및 상기 멀티미디어 신호는 출력 측 컨버터(480)에서 아날로그 신호로 각각 변환되고, 변환된 각각의 신호는 합성되어 출력부(490)를 통해 출력된다.
이와 같이, 본 발명에 따르면 기존의 멀티미디어 신호를 재생함과 동시에 엔진 소음 및 주행 노이즈를 감쇄시키는 음원을 스피커를 통해 실시간으로 재생하여 엔진 소음 및 주행 노이즈를 저감시킬 수 있다.
다른 실시예로서, 사용자 인터페이스(460)에서 능동소음 제거 기능뿐만 아니라, 핸즈프리 통화 및 음성인식 기능이 모두 선택된 경우에는 복수의 마이크로 폰(410)에서 실시간으로 입력된 신호는 입력 측 컨버터(420)를 통해 디지털 데이터로 변환되어 신호처리부(430)로 전달되고, 디지털 데이터는 신호처리부(430)에서 200Hz 이하의 주파수 대역은 처리되어 능동소음 제거를 위한 제2 프로세서(450)로 전달되고, 200Hz 이상 주파수 대역의 신호는 처리되어 음성 출력 및 통화 출력을 위한 제1 프로세서(460)로 전달된다.
이후, 엔진 소음 및 주행 노이즈를 감쇄시키는 과정은 전술한 바와 동일하므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (5)

  1. 차량 내에 설치되어 사용자 음성 신호 및 능동소음제거용 신호를 입력 받는 복수의 마이크로 폰;
    상기 음성 신호 및 상기 능동소음제거용 신호를 주파수 대역에 따라 분리하여 처리하는 신호처리부;
    처리된 상기 음성 신호에 기초하여 음성 인식 또는 핸즈프리 통화 기능을 처리하는 제1 프로세서; 및
    처리된 능동소음제거용 신호에 기초하여 소음저감 신호를 발생시키는 제2 프로세서
    를 포함하는 신호처리를 이용한 차량용 마이크로 폰 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 신호처리부는,
    입력된 신호 중에서 20Hz 내지 200Hz 주파수 대역의 신호를 상기 능동소음제거용 신호로 처리하고, 200Hz 내지 6KHz 주파수 대역의 신호를 상기 음성 신호로 분리하여 처리하는 것
    인 신호처리를 이용한 차량용 마이크로 폰 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제2 프로세서는,
    멀티미디어 프로세서를 통해 출력되는 멀티미디어 신호가 있는 경우, 상기 소음저감 신호를 상기 멀티미디어 신호에 합성(merge)하여 출력하는 것
    인 신호처리를 이용한 차량용 마이크로 폰 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 복수의 마이크로 폰은,
    차량 각 좌석의 천정에 설치되어 운전자나 탑승자의 명령어나 통화 내용을 실시간으로 입력 받는 것
    인 신호처리를 이용한 차량용 마이크로 폰 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    능동소음제거 기능(이하, 제1 기능)과 핸즈프리 또는 음성인식 기능(이하, 제2 기능)에 대한 선택 입력을 받는 사용자 인터페이스와,
    선택 입력에 따라 상기 제1 기능 또는 제2 기능을 동시에 또는 어느 하나만 처리하도록 상기 신호처리부를 제어하는 제어부
    를 더 포함하는 신호처리를 이용한 차량용 마이크로 폰 시스템.
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