KR20140145108A - 이동 통신 장치에서의 음성 통신 개선방법 및 시스템 - Google Patents

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KR20140145108A
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아리 헤이만
유리 예후데이
로이 로이미
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본 톤 커뮤니케이션즈 (이스라엘) 엘티디.
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Abstract

이동 통신 장치는 전자 부품들을 수용하는 본체, 및 디스플레이를 포함하는 전면 패널을 포함하고, 상기 이동 통신 장치는 추가적으로 적어도 하나의 표준 마이크로폰과, 상기 장치의 전면 패널에 진동 연결이 이루어지도록 위치된 진동 센서를 포함한다.

Description

이동 통신 장치에서의 음성 통신 개선방법 및 시스템{A METHOD AND SYSTEM FOR IMPROVING VOICE COMMUNICATION EXPERIENCE IN MOBILE COMMUNICATION DEVICES}
본 발명은 통신 시스템 분야에 관한 것이다. 보다 상세히는, 본 발명은 골 전도 현상을 이용한 휴대용 장치에서의 음성 통신 향상에 관한 것이다.
현대 세상에서, 휴대용 장치에 의한 음성 통신은 인간의 삶의 중요한 부분이다. 음성 향상 기술은 끊임없이 발전되고, 개선된 장치들이 언제나 개발된다. 그러나, 시끄러운 환경에서 음성 통신은 휴대용 장치가 극복하여야 할 어려움을 가지고있는 도전 영역이다. 시끄러운 환경에서, 이동 통신 장치의 마이크로폰은 휴대폰 사용자의 음성과 주변 소음이 결합된 신호를 픽업한다. 결과적으로, 낮은 품질의 음성이 통화선의 타측 상대방에게 제공된다.
전형적으로, 휴대용 전화기 사용자는 스피커 모드 또는 손으로 쥔 모드에서 전화기를 사용하고, 후자의 경우에는, 전화기의 스피커(또는 "수화기 스피커"라 함)와 사용자의 귀 사이에는 직접적인 접촉이 있다. 비록 스피커 모드가 보다 자유로운 움직임을 가능하게 하지만, 대부분의 사람들은 프라이버시가 유지될 수 있도록, 주변 소음이 작거나, 주변 소음이 없는 경우에 한정하여, 물론 다른 사람들이 주변에 없는 경우에 스피커 모드를 사용한다. 그러나, 중간 또는 높은 주변 소음의 환경에서는, 대부분의 사람들은 휴대용 전화기가 자신의 귀들 중 하나에 접촉하는 손으로 쥔 모드를 사용하는 것을 선호한다. 이는 스피커 모드에서는, 사용자가 대화하는 상대방이 주변 소음을 많이 듣게 되고, 또한 전화기 사용자는 주변 소음 때문에, 상대방의 음성을 명확하게 들을 수 없다는 사실에 기인한다. 뿐만 아니라, 만일 소음이 높으면, 많은 전화기 사용자는 자신의 귀 중 하나에 전화기를 밀착시키고, 동시에 자신의 손으로 다른 귀를 막아서, 그들이 듣는 주변 소음의 양을 줄인다.
전송된 음성의 품질을 향상시키는 한 가지 방법은, 하나 또는 여러 개의 마이크를 사용하는 소음 감소 기술(때때로 또한 "소음 제거 기술"이라 함)을 사용한다. 두 개의 마이크를 사용하는 일부 휴대용 전화기의 예는 다음과 같다: 애플의 아이폰 4와, 삼성 전자의 갤럭시 S2이다. 이러한 소음 감소 기술은 어느 정도 전송된 음성 호출을 개선하지만, 그러나 그것은 단지 부분적인 해결책이며, 그 이유는 시끄러운 환경에서 통화하는 사용자는 여전히 주변 소음으로부터 힘들어 하고, 많은 경우에 상대방으로부터 수신된 음성이 잘 들리지 않기 때문이다.
골 전도의 사용은 주로 청각 장애로부터 고통받는 사람들을 위한 해결책으로서 당 업계에 공지되어 있는데, 이러한 모드에서 음파는 진동으로 변형되어 머리 뼈(골)을 통해 내이(inner ear)로 전송된다. 이 기술은 또한, 수화기 골(뼈) 전도의 분야에서도 사용되며, 예를 들면, 국제 특허 출원 제WO 2010/052720호에 설명된 바와 같이, 골 전도 스피커를 사용해 스테레오 및 모노 신호의 재생을 위한 수화기 및 방법이 개시되어 있다. 골 전도 스피커는 교세라(Kyocera)의 스마트 폰 - 우르바노 프로그레소(Urbano Progresso)에도 사용되었으며, 이는 전용으로 골 전도 스피커를 채용한다. 골 전도 스피커의 사용은 휴대용 전화기의 스피커와, 사용자 머리의 어느 지점 사이에서의 직접적인 접촉을 필요로 한다.
다른 제조자들에 의해서 많은 노력이 이루어졌음에도 불구하고, 휴대폰과 같은 이동 통신 장치의 사용자들 사이에서는 송,수신되는 소리 품질 개선에 대한 충분한 열망 및 필요성이 여전히 존재하며, 이는 통신중인 적어도 한명의 사용자가 시끄러운 환경에 위치된 경우에 그러하다.
본 발명의 목적은, 말하는 사용자가 시끄러운 환경에 위치된 경우, 개선된 전송 음성 품질을 제공하는 이동 통신 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 주위 소음에 의해 악영향을 받지 않고, 사용자의 음성 진동을 사용하는 것을 허용하는 진동 감지기를 구비한 이동 통신 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 진동 감지기의 정확한 위치에 관계없이, 휴대용 전화기의 패널 일부로서, 또는 그것에 직접 접촉하는 패널의 뒤에 내장될 수 있는 진동 감지기를 구비한 휴대용 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 자동적으로 휴대용 장치의 사용 모드를 인식하고, 자동적으로 작동 기술과 소음 감소 기술을 휴대용 장치의 사용 모드로 조정하는 휴대용 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 높은 수준의 소음 환경에서 장치의 사용자에게 고품질의 음성 인식을 제공하는 휴대용 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적 및 이점들은 설명이 진행됨에 따라 더욱 명백해질 것이다.
일 측면에서 본 발명은, 이동 통신 장치에 관련되며, 이는 전자 부품들을 수용하는 본체, 및 디스플레이를 포함하는 전면 패널을 포함하고, 상기 이동 통신 장치는 추가적으로 적어도 하나의 표준 마이크로폰과, 상기 장치의 전면 패널에 진동 연결이 이루어지도록 위치된 진동 센서를 포함한다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 이동 통신 장치는 추가적으로 골 전도 스피커를 포함한다.
본 명세서에 걸쳐서, 용어 "진동 감지기", "진동 센서" 및 "골 전도 마이크"가 상호 교환적으로 사용된다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 진동 센서는 전면 패널에 장착되어 있지만, 다른 실시 예들에서 그것은 진동 연결이 이루어지는 한, 전면 패널로부터 멀리 위치된다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 이동 통신 장치에 관련된 것이며, 이는 사용자가 다음 모드 중 어느 하나로 그것을 동작시키도록 판단한 결과에 따라서 다르게 작동하도록 구성된 프로세서를 포함하며:
ⅰ) 사용자의 입으로부터 상기 장치가 멀리 위치된 "스피커 모드";
ⅱ) 사용자의 입 부근에 상기 장치가 위치된 "스피커 모드";
iii) 사용자의 귀 하나와 상기 장치가 접촉하는 "손으로 쥔 모드";
ⅳ) 사용자의 귀 중 하나와 상기 장치가 접촉하고, 다른 귀는 닫친 상태의 "손으로 쥔 모드"이다.
몇 가지 상이한 작동 모드가, 본 발명에 따라서 가능하며, 예를 들면: 상기 모드는 i)이며, 상기 프로세서는 하나 이상의 표준 마이크로폰들을 활성화하거나; 상기 모드는 ⅱ) 또는 ⅲ)이며, 상기 프로세서는 통신 장치의 두 개의 다른 위치에 위치된 두 개 이상의 표준 마이크로폰들을 활성화시키고, 그리고 추가적으로 상기 장치의 패널상에서 사용자의 음성에 의해서 생성된 진동을 감지하도록 배치된 진동 감지기를 작동하거나; 또는 상기 모드는 iv)이며, 상기 프로세서는 둘 또는 그 이상의 표준 마이크로폰, 진동 감지기 및 골 전도 스피커를 활성화시킨다.
본 발명의 한가지 특정 실시 예에서, 상기 골 전도 스피커가 활성화될 때, 상기 프로세서는 사용자 양쪽 귀에 거의 동일한 강도의 음성을 제공하기 위하여 귀로 송신되는 신호를 균형잡도록 구성된다.
당업자에게 명백한 바와 같이, 본 발명은 지금까지는 불가능하던 분야에 많은 이점을 제공한다. 예를 들면, 휴대용 전화기가 사용자의 입으로부터 소정의 정해진 값보다 멀리 위치된 것을 사용자에게 경고하기에 적합한 표시기를 제공할 수 있다. 그러한 표시는, 예를 들면 음향 신호 또는 영상 신호를 생성함으로써 제공될 수 있다.
다른 예로서, 본 발명은 대화가 즐거운 수준의 소음 감소 레벨의 표시를 사용자에게 제공하기에 적합한 소음 감소 표시기를 제공할 수 있다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 전자 부품들을 수용하는 본체, 및 디스플레이를 포함하는 전면 패널을 포함하는 이동 통신 장치를 동작시키는 방법에 관한 것으로, 상기 이동 통신 장치는 추가적으로 적어도 하나의 표준 마이크로폰과, 상기 장치의 전면 패널에 진동 연결이 이루어지도록 위치된 진동 센서를 포함하고, 상기 방법은 이동 통신 장치의 사용자가 그것을 다음 모드 중 어느 하나로 동작시키도록 판단한 결과에 따라서 다르게 작동하도록 구성된 프로세서를 제공하는 것을 포함하며:
ⅰ) 사용자의 입으로부터 상기 장치가 멀리 위치된 "스피커 모드";
ⅱ) 사용자의 입 부근에 상기 장치가 위치된 "스피커 모드";
iii) 사용자의 귀 하나와 상기 장치가 접촉하는 "손으로 쥔 모드";
ⅳ) 사용자의 귀 중 하나와 상기 장치가 접촉하고, 다른 귀는 닫친 상태의 "손으로 쥔 모드"이다.
당업자에게 명백한 바와 같이, 그리고 이하의 설명에서 보다 상세히 논의되는 바와 같이, 본 발명에 의해서 제공되는 상기 및 다른 특징들은, 특히 소음이 심한 환경에서 통신 품질과 사용자의 경험을 크게 향상시킬 것이다.
본 발명의 모든 상기 및 다른 특징 및 이점들은, 이하에서 첨부된 도면을 참조한 이들 실시 예들의 예시적이고, 비-제한적인 상세한 설명을 통해서 더욱 잘 이해될 것이다. 도면에서, 동일한 부호는 때때로 서로 다른 도면에서 동일한 요소를 나타내는 데 사용된다.
본 발명에 의하면, 종래의 문제점들을 개선한 이동 통신 장치에서의 음성 통신 개선방법 및 시스템이 제공될 수 있다.
도 1은 휴대용 장치가 사용자의 입으로부터 먼 거리에 유지되는 스피커 모드를 나타낸다;
도 2는 휴대용 장치가 사용자의 입으로부터 비교적 가까운 거리에 유지되는 스피커 모드를 나타낸다;
도 3은 휴대용 장치가 장치와 사용자의 귀 사이에서 직접적인 접촉이 이루어지도록 유지되는 손으로 쥔 모드를 나타낸다;
도 4는 휴대용 장치가 장치와 사용자의 귀 사이에서 직접적으로 접촉하고, 동시에 다른 귀는 사용자에 의해서 닫히도록 유지되는 손으로 쥔 모드를 나타낸다;
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 진동 감지기와 휴대용 장치 패널을 도시한다;
도 6(A 및 B)은 휴대용 장치가 장치와 사용자의 머리 사이에서 직접 접촉하는 한 점이 있도록 유지되는 본 발명의 일 실시 예에 따른 예를 도시한다;
도 7은 휴대용 장치가 장치와 사용자의 머리 사이에서 직접적인 접촉이 이루어지도록 유지되는 본 발명의 일 실시 예에 따른 예를 도시한다;
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 휴대용 장치의 구성을 나타내는 도면이다;
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 본 발명 방법의 개략적인 흐름도이다;
도 10은 원본 음성 s(n)과 주변 소음 d(n)을 추정하는 시스템을 개략적으로 설명한다; 그리고
도 11은 음성 감지기구의 일례를 설명하는 개략적인 흐름도를 도시한다.
본 발명은 소음 환경에서 전송된 음성의 품질을 향상시키고, 또한 시끄러운 환경에서 전화기 사용자들에 의한 다른 사용 모드를 고려함으로써 착신 호출의 인식을 향상시키는 소음 감소 시스템 및 장치에 관한 것이다. 본 발명에서, 서로 다른 프로세스들이 사용의 각 모드에 대해 수행되고, 따라서 전체적인 이점이 사용의 다른 모드에 의해서 제공되는 다양한 기능으로 얻어진다. 본 발명에 따르면, 다중 표준 마이크로폰 및 골 전도 마이크로폰(또한 "골 진동 감지기"라고 함)는 이동 통신 장치뿐만 아니라, 골 전도 스피커 및 프로세서에서 사용된다.
본 상세한 설명을 통해서, 용어 "전화기", "이동 통신 장치"와 같은 그와 유사한 용어는 상호 교환적인 의미로 사용되며, 또한 어떠한 용어도, 본 발명이 관계되는 장치의 특성, 형상이나 또는 요소에 어떤 종류의 제한도 유도하는 것을 의미하지는 않는다. 당업자는 본 상세한 설명으로부터 이동 동신 장치가 본 발명으로부터 받을 수 있는 잇점을 쉽게 이해할 수 있을 것이며, 이는 휴대폰 장치 뿐만 아니라, Wi-Fi 및 라디오 장치와 같은 임의의 다른 모든 종류의 휴대용 장치를 포함하며, 전송이 이루어지는 매체와는 무관하다.
상기 프로세서는 자동적으로 본 발명에 따라서, 휴대용 전화기의 작동 모드를 분석하고, 자동적으로 특정 작동 조건 하에서 적절하게 골 전도 마이크로폰, 골 전도 스피커의 잇점을 활용함으로써, 각각의 모드로 다른 프로세스들이 조정되도록 처리하며, 이에 대해서는 아래에서 더욱 자세히 설명되어진다. 상기 프로세서는 휴대용 전화기의 작동 모드를 인식하고, 자동적으로 주변 소음의 효과를 감소시키는 동작의 서로 다른 모드 사이에서 전환되도록 구성된다.
본 발명의 일 실시 예에서, 네 가지 주요 작동 모드가 정의되어 있다. 각각의 모드는 전형적으로 다른 주변 소음 시나리오에서 사용되며, 이하에서 도면을 참조하여 간략하게 설명하기로 한다:
저소음 모드: 도 1은 휴대용 장치가 사용자의 입으로부터 비교적 먼 거리(예를 들면, 30cm 이상)로 유지되는 스피커 모드를 나타낸다. 이 스피커 모드는 전형적으로 주변 소음이 없는 제로 레벨로부터 주변 소음이 낮은 레벨 사이의 범위에서 사용된다. 이 경우, 사용자는 스피커 모드에서 말하며, 즉 휴대용 전화기(110)는 사용자의 입(115)으로부터 멀리 위치되며, 사용자는 전화기의 스피커를 통해 수신된 음성을 듣는다.
낮은 소음: 도 2는 휴대용 전화기(110)가 사용자의 입(115)으로부터 비교적 가까운 거리(예를 들면, 30cm 이내)에 유지되는 스피커 모드를 도시하며; 이 경우, 사용자는 스피커 모드에서 말하지만, 사용자는 입 가까이에 전화기를 위치시켜서 주변 환경 소음을 극복하고, 휴대용 전화기의 스피커를 통해서 걸려 오는 전화기를 들을 수 있게 된다.
중간 소음: 도 3은 휴대용 전화기(110)와 사용자의 귀 사이에서 직접적인 적어도 하나의 접촉 포인트가 있는 손으로 쥔 모드를 나타낸다. 이러한 작동 모드는 휴대용 전화기의 작동 정규 모드로 간주되고, 그것은 임의 레벨의 주변 소음 수준에서 사용될 수 있으며, 사용의 가장 일반적인 모드 상태이다. 그러나, 중간 범위로부터 높은 소음 레벨의 주변 소음 레벨 상황에 대해서는, 이러한 사용 모드가 수신 소리 레벨을 증가시키고, 주변 소음 레벨에 비해 사용자의 음성 레벨을 증가시켜서 상대방에 대한 소음 영향을 감소시키기 위해 가장 적절하다.
높은 소음: 도 4는 휴대용 전화기(110)가 손에 쥐어져서 전화기와 사용자의 귀(120) 사이에서 직접적인 접촉이 있고, 동시에 다른 쪽의 귀(125)는 그가 듣는 주변 소음의 영향을 감소시키기 위하여 사용자에 의해서 닫쳐진 상태의 손으로 쥔 모드를 도시한다. 이러한 모드는 주변 소음이 높은 레벨에 있을 때 사용된다.
휴대용 전화기 사용자는 음성 통신 동안 스피커를 사용("스피커 모드")하는 것을 선호한다. 이러한 스피커 모드의 사용은 큰 이점을 가지며, 그 이유는 전화기와 그의 귀 사이에서 접촉을 하도록 사용자에게 강요하지 않기 때문이며, 사용자의 머리와 휴대폰 안테나 사이에서 거리가 유지되면, 통상적으로 건강한 것으로 간주되기 때문이다. 애플 주식회사의 SIRI 또는 구글과 같은 음성 명령이나 음성 검색 애플리케이션에 더하여, 사용자는 자신의 명령이나 질문에 대해 응용 프로그램이 제공하는 피드백을 살펴보기를 원하며, 사용자는 그들의 얼굴 앞에 전화기를 들고 있기 때문이다.
그러나, 스피커 모드의 사용은 몇 가지 문제를 제기한다. 그 문제점 중 하나는 에코(echo)이며, 즉 휴대용 장치의 마이크로폰은 스피커를 "듣고", 떨어져 위치된 사용자에게 재전송하며, 그는 이것을 에코로서 듣는다. 이러한 에코 효과를 줄이기 위하여, 표준 적응 에코 제거 기술이 사용될 수 있으며, 예를 들면 NIRMA 대학의 Chintan A. Joshi에 의하여 http://www.slideshare.net/chintanajoshi/acoustic-echo-cancellation에서 프레젠테이션된 것일 수 있다. 또 다른 문제는 사용자의 입과 휴대용 전화기에 있는 마이크로폰 사이의 거리가, 전화기 통화 동안 크게 변화한다는 점이다. 시끄러운 환경에서, 이러한 사실은 소음 대비 신호 비율(SNR)을 크게 감소시킬 수 있고, 이는 멀리 위치된 측에서 매우 열악한 음성 품질을 생성할 수 있다. 또한, 휴대용 단말기 사용자는 걸려온 전화를 불명확하게 듣을 수 있는데, 그 이유는 그가 열악한 SNR을 제공하는 주변 소음과 결합된 걸려온 음성을 듣기 때문이다. 따라서 시끄러운 환경에서 사용자는 휴대용 전화기를 자신의 귀에 대고(예를 들면, 도 3, 4 참조), 또는 휴대용 전화기를 그의 입에 가까이 대고(예를 들면, 도 2 참조), 그의 귀에 스피커를 가깝게 가져 와서 수신된 음성 볼륨을 크게 할 것이 예상된다. 부가적인 혜택으로서는, 상대방에게 전송된 소리 레벨이 증가하고, 상대방은 향상된 SNR의 음성을 듣는다.
중간 또는 높은 주변 소음 상태에서, 사용자가 전화기를 자신의 귀에 대는 모드에 있어서, 본 발명은 전화기가 머리에 접촉한다는 사실을 이용한다. 본 발명은 골 전도 마이크로폰 및 신호 프로세서에 결합된 표준 마이크로폰 어레이를 사용한다. 상기 프로세서는 마이크로폰에 의해 픽업된 모든 신호를 처리하고(골 전도 마이크로폰을 포함), 상대방이 듣는 주변 소음을 상당히 제거할 수 있는 프로세스를 처리하며, 그리고 만일 필요하다면 상대방이 듣는 배경 소음을 완벽하게 제거할 수 있다.
상기 골 전도 마이크로폰은 실제로 골(뼈) 진동 감지기(또한 "골 전도 감지기"라고도 함)이다. 상기 골 진동 감지기는 휴대용 전화기의 패널과 진동 접촉하여야 하며, 따라서 패널의 일부로서 휴대폰 내에 또는 패널 뒤에 내장될 수 있으며, 상기 골 진동 감지기와 패널 사이에서 접촉이 이루어지는 한, 상기 진동 감지기의 정확한 위치에는 관계없다. 도 5는 상기 골 진동 검출기(520)가 패널(530)의 프레임의 일부로서, 또는 패널의 뒤에 내장된 휴대용 전화기 패널(510)을 개략적으로 도시한다. 상기 골 진동 감지기는 전면 패널로부터 멀리 떨어진 곳에, 예를 들면 전화기 배터리의 옆에 위치될 수 있고, 그것은 상기 전방 패널과 진동 접촉하고 있는 한, 여전히 본 발명의 장점을 제공할 것이다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 골 진동 감지기는 사용자가 이야기할 때와, 전화기가 사용자의 머리를 접촉하는 때에 발생하는 골 진동을 감지하도록 이용되며, 이는 개략적으로 도 3 또는 도 4에 도시되어 있다.
도 6A는 사용자가 말하고 있는 예를 보여주고 있으며, 전화기 패널(610) 및 사용자의 머리(615) 사이에는 한 점의 접촉(645)이 있다. 도 6B는 도 1의 사용자에 의해서 유지되는 휴대폰의 확대도이고, 도 6A의 작업 위치에 대해 약 90°상대 회전된 상태이며, 전면 패널을 표시하고 있다. 사용자의 얼굴과 패널 사이의 접촉 지점인, 부호(645)에서 사용자의 음성에 의해 생성된 골 진동(630)은, 진동 감지기(620)에 패널 유리를 통해서 전파된다. 진동은 패널 내에 내장되거나, 또는 패널 뒤에 부착되거나, 뒤에 위치된 골 진동 감지기(620)(즉, 골 전도 마이크로폰)에 의해서 검출된다. 검출된 진동은 사용자의 음성을 나타낸다. 이 정보는 마이크로폰 배열로부터의 정보와 함께, 소음 제거 처리를 개선하기 위해 사용된다. 그것은 상기 진동 감지기 위치가, 반드시 사용자가 자신의 머리를 접촉하는 위치 뒤에 배치되지 않아도 된다는 점에 주목해야 하며, 그것은 진동 감지기가 임의의 위치에서 패널에 접촉하면 충분하고, 상기 패널이 얻은 진동은 전체 디스플레이 패널을 통해 전파하기 때문이다.
본 발명의 다른 실시 예에서, 상기 진동 감지기는, 패널이 사용자의 머리와 아무런 접촉이 없는 때에, 그리고 패널이 사용자의 입에 충분히 가까운 경우에(예들 들면, 30cm 이하), 사용자의 음성을 검출하며, 이는 개략적으로 도 2에 도시되어 있다. 이 경우, 패널상에 음성으로 인한 직접적인 압력은 패널을 진동시키고, 이 진동은 패널 상에 또는 패널 아래에 위치한 진동 감지기에 의해서 검출된다. 만일 도 1에 도시된 바와 같이, 패널이 사용자의 입으로부터 멀리 위치된 경우, 패널 상에서 음성에 의해 초래된 직접적인 압력은 너무 작고, 상기 진동 감지기에 의해서 의미있는 진동이 검출되지 않을 수 있다. 당업자라면 잘 알고 있는 바와 같이, 말하는 사람의 입 및 통신 장치의 패널 사이의 유용한 거리는, 전화기의 다른 모델에 따라서 변화할 것이다. 그러나, 본 발명은 개선된 통신 경험의 형태로 사용자에게 직접적인 피드백을 제공하기 때문에, 각각의 사용자는 자신의 견해에 따라 최고의 성능을 제공하는 말하는 거리를 선택할 것이다. 본 발명의 이러한 실시 예에서, 사용자가 스피커 모드를 사용하고, 휴대용 전화기의 패널이 사용자의 입에 충분히 가까이 있는 경우, 본 발명에 따르면, 다양한 모드를 감독하는 프로세서는 신호 프로세서 및 골 진동 감지기와 결합된 표준 마이크로폰 어레이를 이용하여 상대방을 위하여 소음을 감소시키는 프로세스를 활성화하도록 구성된다. 이것은, 비록 패널이 골에 접촉하지는 않지만, 사용자의 입에 가까이 있기 때문에, 패널 상에서 음성으로 인한 직접적인 압력이 패널을 진동시키는 것임을 주목해야 한다.
상기 프로세서는 마이크로폰에 의해 픽업된 모든 신호를 처리하고(골 진동 마이크로폰을 포함), 상대방이 듣는 주변 소음을 상당히 제거할 수 있는 프로세스를 처리하며, 그리고 만일 필요하다면 상대방이 듣는 배경 소음을 완벽하게 제거할 수 있다.
상기 골 진동 감지기(골 전도 마이크로폰)는 패널의 일부 또는 그것에 연결된 패널 뒤에, 예를 들면 배터리 케이스내와 같이, 휴대폰에 내장될 수 있다. 상기에서 이미 설명한 바와 같이, 상기 골 진동 감지기의 위치는 반드시 사용자의 입 전방에 있을 필요는 없으며, 그것은 골 진동 감지기가 임의의 위치에서 패널에 접촉하면 충분하고, 그 이유는 패널이 추출한 진동은 전체 디스플레이 패널을 통해 전파하기 때문이다.
본 발명의 다른 실시 예에서, 사용자가 전화기를 자신의 귀에 대고, 그의 다른 귀는 막는 경우, 본 발명은 골 전도 마이크로폰으로서 골 진동 감지기의 사용 이외에, 전화기가 머리에 밀착되어 있다는 사실을 활용하며, 본 발명의 시스템 및 장치는 사용자의 머리에 접촉하고, 전화기에 내장되어 있는 골 전도 스피커를 사용한다. 상기 골 전도 스피커는 사용자에게 수신 음성을 전달한다. 따라서, 본 발명의 시스템의 또 다른 장점은, 표준 스피커 및 골 전도 스피커가 동시에 사용자에게 수신 음성을 전달한다는 것이며, 따라서 귀에서 들리는 소리의 볼륨을 증대시킨다.
도 7은 사용자가 휴대용 전화기(710)를 오른쪽 귀(701)에 부착시킨 예시적인 경우를 도시하고, 휴대용 전화기와 사용자의 머리 사이에는 하나 이상의 접촉 점이 있으며; 따라서 표준 스피커(705)는 음성 통신을 귀의 우측 공기 관을 통해서 사용자에게 전달한다. 사용자의 우측 머리에 접촉하는 골 전도 스피커(703)는, 다르게 작동하며; 그것은 머리를 진동시키고, 음파(715)는 골을 통해서 두 귀(701,702)에 전달된다. 이 경우에는, 비록 전화기가 머리의 우측에만 접촉하고 있지만, 사용자는 양쪽 귀(701,702) 모두에서 음성을 듣는다. 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 프로세서는 두 귀에서 들리는 소리의 균형을 달성하기 위해, 양쪽 신호를 모두 분석하고 처리한다. 사용자가 두 귀에서 음성을 듣고 있다는 사실은, 양쪽 귀가 수신 통화를 듣기 때문에, 수신된 음성 명료도를 향상시킨다.
본 발명의 또 다른 실시 예에서, 만일 사용자가 전화기와 접촉하지 않는 귀를 닫으면, 즉 왼쪽 귀(702)는, 통과된 주변 소음이 감소되고, 폐색 효과로 인하여, 왼쪽 귀로의 전파 신호를 증폭시켜서 이 귀내에서 SNR을 현저히 향상시킨다. 당업자에게 명백한 바와 같이, 만일 단 하나의 발생원이 사용되면, 균형이 달성될 수 없다. 장치가 우측에 부착된다고 가정하면, 우측에서 들리는 신호는 좌측에서 들리는 것보다 훨씬 더 강하고(뼈를 통한 소리의 감쇠로 인함), 이는 불균형의 신호를 생성하며; 따라서 사용자는 주로 오른쪽 귀의 신호를 듣게 될 것이다. 비록 균형이 원리적으로는 하나의 발생원으로도 달성될 수 있지만, 만일 진동기가 머리 위, 이마, 또는 목에 위치된 경우, 이것은 분명히 휴대용 전화기 사용자에 대해서는 실용적인 해결책이 아니다.
상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시 예에서, 상기 프로세서는 휴대용 전화기의 작동 모드를 자동적으로 분석 및 인식하고, 자동적으로 그 자체의 적절한 작동 모드를 선택한다. 상기 프로세서는 작동 모드가 변경되면, 상이한 프로세스 사이에서 전환하고, 그리고 상기 마이크로폰 및/또는 스피커(보통 및 골 전도)의 일부 또는 전부를 사용하여 최적의 소음 감소 효과를 얻는다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 휴대용 전화기(800)의 전형적인 구조의 예를 나타낸다. 본 발명의 시스템 및 장치는 다른 위치에서 휴대폰내에 위치될 수 있은 표준 멀티 마이크(810)를 포함한다. 도 8에서, 상기 휴대용 전화기(800)는 6대의 마이크로폰(810)들을 포함하는 것을 알 수 있다. 그러나, 필요하다면, 더 많은 마이크로폰들이 삽입되고, 그리고 사용되거나(미 도시), 또는 그 중 일부만이 포함될 수 있다. 예를 들면, 서로 다른 위치에 있는 두 개의 마이크로폰만이 사용될 수 있으며, 즉 휴대폰의 상단에 하나 및 하단에 다른 하나가 위치된 마이크로폰 등이다. 다르게는, 두 개의 마이크로폰이 휴대폰의 하단에 위치되도록 하거나, 또는 하나의 마이크로폰이 전화기의 하부에 위치되고, 다른 하나는 전화기의 좌측 또는 우측에 위치될 수 있다. 상기 마이크로폰(810)은 디지털 또는 아날로그 연결(801)을 통해서 프로세서(825)에 연결된다. 표준 스피커(815,816)는 디지털 또는 아날로그 연결(801)을 통해 프로세서(825)에 의해서 공급된다. 스피커(815)는, 전화기가 사용자의 귀에 접촉되는 때에, 수화기 스피커로서 손으로 쥔 모드에서 사용되고, 스피커(816)는 스피커 모드에서 사용된다. 표시 패널(802) 상에서 진동을 검출하는 골 진동 감지기(805)는, 패널(802)의 일부로서 휴대용 전화기에 내장되어 있다. 상기 진동 감지기(805)는 또한, 상기 패널(802)과 진동 감지기(805) 사이에서 진동 접촉이 얻어지는 한, 패널 뒤에 위치될 수 있다(도시되지 않음). 사용자가 대화하고, 전화기를 그의 머리에 접촉할 때, 사용자의 음성에 의해서 발생된 골 진동은 전화기 패널(802)로 전달되고, 그에 따라서 진동하며, 상기 패널(803)의 진동은, 진동 감지기(805)에 의해서 검출된다. 상기 검출된 진동은 말하는 사람의 음성을 나타낸다. 전형적인 진동 감지기는, 음성 진동에 민감한 압전 소자를 이용하거나, 또는 고무로 덮인 표준 마이크로폰에 의해서 제조될 수 있으며, 여기서 상기 고무는 패널의 유리에 접촉한다. 상기 진동 감지기(805)의 출력은 디지털 또는 아날로그 연결(801)을 통해 프로세서(825)에 공급된다. 근접 감지기(804)가 전화기의 패널내에 내장되며, 이는 사용자가 전화기를 자신의 뺨에 가깝게 위치시키는 것을 검출하는데 사용된다. 상기 근접 감지기는 접촉 스크린 패널을 갖는 휴대용 전화기의 대부분에서 발견될 수 있다. 상기 근접 감지기(804)의 출력은 디지털 또는 아날로그 연결(801)을 통해서 프로세서(825)에 공급된다.
상기 진동 감지기 위치는, 반드시 사용자가 자신의 머리를 접촉하는 위치 뒤에 배치되지 않아도 된다는 점에 주목해야 하며, 그것은 머리가 임의의 위치에서 상기 패널에 접촉하면 충분하고, 상기 패널이 얻은 진동은 전체 디스플레이 패널을 통해 전파하기 때문이다.
골 전도 스피커(820)는 전화기(800)내에 매립되고, 휴대용 전화기(800)의 상부에 위치되며, 손으로 쥔 모드에서 상기 골 전도 스피커(820)는 사용자의 머리에 접촉된다. 음성 신호는 디지털 또는 아날로그 연결(801)을 통해 프로세서(825)로부터 스피커(820)에 제공된다. 상기 골 전도 스피커(820)는 사용자에게 들어오는 음성을 전달한다. 본 발명의 시스템은 동시에, 사용자에게 스피커(815) 그리고 골 전도 스피커(820)로부터 수신된 음성을 제공한다. 따라서, 휴대용 전화기와 사용자의 머리 사이에서 접촉이 있는 손으로 쥔 모드에서, 표준 스피커(815)는 귀의 우측 공기 관을 통해 사용자에게 음성 통신을 제공한다. 또한 사용자의 머리와 접촉하는 골 전도 스피커는 머리를 진동시키고, 그리고 음파는 양쪽 귀에 골을 통해 전파한다. 이와 같은 경우, 비록 전화기는 머리의 한쪽과 접촉하고 있지만, 사용자는 양쪽 귀로 음성을 듣는다. 상기 프로세서(825)는 두가지 신호를 처리하여, 두 귀에서 들리는 목소리 사이에서 균형을 달성한다. 사용자가 두 귀에서 음성을 듣고 있다는 사실은, 두 귀가 수신 통화를 듣기 때문에, 수신된 음성의 명료도를 향상시킨다. 또한, 만일 사용자가 전화기와 접촉하지 않는 귀를 닫으면, 통과된 주변 소음이 감소되고, 폐색 효과로 인하여, 휴대용 전화기에 접촉하지 않은 귀로 골을 통하여 전파된 신호를 증폭시켜서, 이 귀내에서 SNR을 현저히 향상시킨다.
프로세서(825)는 ARM 프로세서 또는 DSP 프로세서와 같은 처리 기능을 포함하는 전용 프로세서가 될 수 있으며, 이는 연결(801)과 인터페이스 연결된다. 다르게는, 상기 프로세서(825)는 애플리케이션 프로세서에서, 또는 현재 많은 휴대용 전화기에서 발견되는 기저 대역(baseband) 프로세서에서 구현될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 상기 프로세서(825)는 사용자의 작동 모드를 검출하며, 즉 다음의 네 가지 모드로부터 사용자가 작동하는 모드를 검출하며:
- 케이스 I. 사용자의 입으로부터 휴대폰이 멀리 위치된 스피커 모드
- 케이스 II. 사용자의 입 부근에 휴대폰이 위치된 스피커 모드
- 케이스 III. 사용자의 귀, 사용자의 머리와 휴대폰 사이에서 접촉이 있는 손으로 쥔 모드
- 케이스 IV. 사용자의 귀, 사용자의 머리와 휴대폰 사이에서 접촉이 있고, 동시에 사용자의 다른 귀는 사용자의 손, 또는 다른 수단에 의해서 닫친 상태인 손으로 쥔 모드이다.
일단 작동 모드가 검출되면, 상기 프로세서는 검출 모드에 적합한 처리를 행한다. 사용자 작동 모드를 식별하는 여러 가지 방법이 있으며, 예를 들면: 프로세서(825)는 두가지 신호를 해석하며: 진동 감지기(805) 및 근접 감지기(804)의 출력들이다. 하나는 사용자가 스피커 모드 또는 손으로 쥔 모드에 있는 지를 결정하기 위하여, 상기 어플리케이션 프로세서로부터의 표시를 사용하는 것도 고려할 수 있지만, 그러나 이 표시가 반드시 유용하지는 않은 음성 명령 애플리케이션에 대한 몇몇 경우가 있다. 현재 예에서, 상기 진동 감지기(805) 및 근접 감지기(804)의 출력만이 단지 사용되며, 이는 연결(801)을 통해서 프로세서(825)에 제공된다. 상기 근접 감지기(804)는, 사용자가 자신의 뺨에 전화기를 가깝게 보유하고 있는 경우를 검출하는데 사용된다. 만일 휴대용 전화기가 사용자의 뺨에 가깝게 유지되면, 그것은 전화기가 손으로 쥔 모드에서 사용된다는 것을 의미하며, 따라서 패널은 전력을 절약하기 위해서 이러한 작동 모드 도중에 종료된다. 상기 프로세서는 도 9에 도시된 바와 같은, 이러한 정보를 이용한다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 방법의 개략적인 흐름도이다. 사용자가 휴대용 전화기에서 음성 통신을 작동할 때, 방법(900)이 활성화된다. 제1 단계(905)에서, 상기 진동 감지기(805)로부터 수신된 골 신호의 에너지인, 신호 에너지 골(n)은, 아래와 같은 저역 통과 필터에 의해 필터링되며,
Figure pct00001
이다.
만일 결과 Ebone(n)가 미리 정의된 임계치 TH1보다 작은 경우, 어떠한 골 신호도 검출되지 않는 것을 의미하며, 즉 전화기가 사용자의 입으로부터 멀리 위치하고, 사용 모드는 "케이스 I"의 스피커 모드임을 의미한다. 이 경우, 사용 모드는 감지되었다. 그러나, 만일 결과 Ebone(n)가 미리 정의된 임계치보다 큰 경우에는, 상기 골 진동 감지기가 말하는 사람의 음성을 검출한 것을 의미한다. 그러한 경우, 사용 모드는 감지되지 않으며, 그 이유는 "케이스 II", "케이스 III " 또는 "케이스 IV"일 수 있기 때문이며, 따라서 단계(910)가 실행된다. 단계(910)에서는, 근접 기준이 확인된다. 만일 근접 기준이 오프(off)이면, 이는 전화기가 사용자의 얼굴에 접촉하지 않는 것을 의미한다. 그러므로, 이 단계에서 검출된 사용 모드는 "케이스 II"의 스피커 모드이다. 만일 근접 기준이 온(on)인 경우, 단계(915)가 수행된다. 단계(915)에서 근접은 온(on)이고, 따라서 사용 모드는 "케이스 III" 또는 "케이스 IV"중 하나를 의미한다. 만일 환경 소음 레벨 "Noise_Level"이 미리 정의된 임계치 TH2 아래인 경우에는, 소음이 너무 높지 않고, 사용자는 자신의 미사용 귀를 막지 않는 것을 의미한다. 그러한 경우, 검출된 사용 모드는 "케이스 III"이다. 만일 Noise_Level이 소정 임계치 TH2보다 큰 경우에는, 사용자가 높은 소음 환경에 있음을 의미하고, 상기 시스템은 골 스피커를 활성화하며, 예를 들면, 음성 프롬프트 또는 짧은 발신음에 의해서 활성화되었음을 표시하며, 나머지 귀를 닫을 것을 제안한다. 또한 상기 시스템은 균형 제어 버튼(806)을 사용하여 사용자에게 두 귀 사이의 소리 균형을 유지하는 능력을 제공한다.
각각의 작동 모드에서, 다른 소음 제거 기술이 케이스 사용을 기반으로 사용된다. 각각의 경우에서, 전형적인 프로세스에 대한 예는 아래에 설명되어 있다. 본 발명은 여기 명세서에서 설명된 특정 예시적인 기술에 한정되는 것은 아닐뿐만 아니라, 다른 기술을 사용할 수 있음도 유의해야 한다.
케이스 I 프로세스의 예
"케이스 I"은 표준 스피커 모드이고, 여기서 휴대용 전화기는 사용자의 입으로부터 멀리 위치된다. 이 경우에는, 소음이 매우 낮은 것으로 간주되며, 따라서 프로세서(825)는 휴대용 전화기(800)의 바닥에 위치한 하나의 마이크로폰(810)을 활성화시키고, 또한 스피커에 의해서 발생된 에코를 제거하기 위해 일부 표준 에코 제거 프로세스가 실행된다. 다른 수의 마이크로폰(810), 예를 들면 두 개 이상의 마이크로폰들이 활성화될 수 있음을 주목해야 한다. 또한 표준 소음 제거 기술이 수행될 수 있다.
케이스 II 프로세스의 예
케이스 II는 표준 스피커 모드이고, 여기서 휴대용 전화기는 사용자의 입에 가깝게 위치되어 있다. 이러한 모드의 경우, 주변 소음 레벨은 낮은 것으로부터 중간 소음 레벨의 범위인 것으로 간주된다. 이 경우, 사용자는 스피커 모드에서 말하지만, 그러나 주변 소음을 극복하고 스피커를 통해 걸려 오는 전화 내용을 들을 수 있도록 자신의 입 부근에 전화기를 유지하고 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 프로세서는 전화기에서 다른 위치에 있는 두 개 이상의 마이크로폰(810) 뿐만 아니라, 휴대용 전화기의 표시 패널(802) 상에서 음성 진동을 검출하는 골 진동 감지기(805)를 사용한다. 사용자가 말하고, 그리고 그의 입이 전화기의 표시 패널에 가깝게 위치될 때, 사용자의 음성에 의해 발생되는 진동은 전화기 패널로 전달되고, 그에 따라서 진동시킨다. 이 진동은 휴대폰에 내장된, 또는 패널에 부착된 진동 감지기(805)에 의해서 검출된다. 검출된 진동은 말하는 사람의 음성을 나타낸다. 센서(805)는 사용자의 진동에는 민감하지만, 주변 소음에는 덜 민감한 것을 주목해야 한다. 실험적으로 결정된 이러한 사실에 대해 자세한 설명을 제공하지 않고서도, 전화기의 패널 상에 수직으로 충돌하는 음파만이 상당한 진동을 초래시키고, 이것이 진동 감지기에 의해 검출된다는 사실에 주로 기인하는 것으로 여겨진다. 대부분의 경우, 주변 소음의 상당 부분이 수직으로 전화기의 패널 상에 충돌하지 않으며, 그에 따라서 진동 검출된 소음의 양은 총 소음에 비하여 매우 작다.
이 모드에서 사용자는 전화 통화하는 도중에, 사용자의 입에 대하여 전화기의 위치를 변경할 수 있을 것이다. 전화기가 사용자의 입에 충분히 가까이 있는 때에, 부호(805)에 의해서 검출된 음성 레벨은 강하고, 그것의 에너지 Ebone은 사전 정의된 임계치 Th1보다 크다. 만일, 통화 도중에 사용자가 입으로 부터 전화기 위치를 멀어지도록 변경하는 경우, 상기 에너지 Ebone은 감소하고, 임계치 Th1 이하로 내려갈 수 있다. 이는 시끄러운 환경에서는 바람직하지 않다. 본 발명의 일 실시 예에서, 이러한 상황을 해소하기 위해, 프로세서(825)는 상기 휴대용 전화기가 입으로부터 얼마나 멀리 떨어졌는지를 사용자에게 표시하게 된다. 이러한 표시는 통화 도중에 음성 주석에 의하거나, 또는 다르게는 상기 프로세서가 패널 컨트롤러에 명령을 전달하여 사용자에게 Ebone 에너지의 강도를 나타내는 막대를 표시하게 할 수 있다. 이 표시는 사용자에게 피드백 역할을 하게 되며, 그의 입으로부터 전화기 사이의 거리가 원하는 거리를 충족하는 지를 사용자에게 표시한다.
만일 사용자가 그의 입으로부터 휴대용 전화기를 멀리 위치시키고, 시각 또는 음성 표시에도 불구하고, 휴대용 전화기의 위치를 변경하지 않는다면, 본 발명의 이러한 특정 실시 예에서는, 시스템이 자동적으로 새로운 사용 모드를 인식하도록 구성되고, 그에 따라서 자동적으로 절환 및 조절하여 사용자의 사용 모드를 케이스 I으로서 처리한다.
표준 마이크로폰(810) 및 골 진동 감지기(805)의 두가지 사용으로 전송된 음성을 위한 소음 제거의 예는 다음과 같은 식으로 공식화될 수 있다:
2대의 표준 마이크로폰 M1(n) 및 M2(n)에서 검출된 신호는 다음과 같이 설명될 수 있다:
Figure pct00002
여기서:
s(n)은 근처에 위치된 사용자에 의해서 생성된 음성이고;
d(n)은 근처의 주변 소음이며;
n1(n),n2(n)은 검출 장치의 소음이며;
α(n)은 m1에 대해 음성이 거치는 필터이고;
β(n)는 m1에 대해 소음이 거치는 필터이며; 그리고
*는 회선(convolution)을 나타낸다.
부호(805)와 같은 전형적인 진동 감지기는, 몇몇 음성 주파수까지 사용자의 진동에 대해 민감하고, 주변 소음에 대해서는 훨씬 적다. 따라서, 진동 감지기(805)(즉, 골 전도 마이크로폰) 신호M3(n)은, 다음과 같이 설명될 수 있다:
Figure pct00003
여기서, χ(n)는 진동 센서 특성을 모델링하는 저역 통과 필터이고, 그리고 n3(n)은 진동 센서의 소음이다.
따라서:
Figure pct00004
이다.
본 발명의 이러한 특정 실시 예에 따르면, 목표값은 각각
Figure pct00005
및
Figure pct00006
으로 각각 표시되는 원본 음성 s(n) 및 주변 소음 d(n)을 추정하여야 한다.
Figure pct00007
은 "클린 음성"신호이고, 멀리 있는 사용자에게 송신된다. s(n)은 다양한 알려진 MMSE(최소 평균 제곱 오차) 기술에 의해서 추정될 수 있다.
Figure pct00008
및
Figure pct00009
을 계산하기 위한 하나의 대안은 아래와 같다:
먼저
Figure pct00010
가 아래와 같이 추정된다:
Figure pct00011
e(n)은 추정 오차를 나타내고, 즉:
Figure pct00012
이다.
따라서, 평균 제곱 오차 J는
Figure pct00013
E{}는 평균 연산자이며,
따라서:
Figure pct00014
여기서, i=1,2,3이다.
상기 방정식에 따라서, h1(n),h2(n) 및 h3(n)가 LMS 적응 프로세스에 의해서 계산될 수 있다:
Figure pct00015
여기서, i=1,2,3이다.
적응 프로세스 도중에, 가까이 있는 사용자가 침묵하는 기간, 즉 s(n)=0 가 되는 시간 주기가 있음을 주목해야 한다. 이러한 시간 주기 도중에는, 필터 중의 하나(예를 들면, h1(n))은 고정될 필요가 있고, 그렇지 않으면 상기 적응은 h1(n)=h2(n)=h3(n)=0 으로서 종료되며, 그것은 바람직하지 못한 해결책이다.
도 10은 원본 음성 s(n) 및 주변 소음 d(n)을 추정하는 시스템을 설명한다. 시스템(1000)은 두 가지 주요 블록(1001, 1005)으로 구성되어 있다. 블록(1001)은 신호 s(n)과 d(n)을 추정하고, 이는
Figure pct00016
및
Figure pct00017
으로 표시되어 있다.
부호(1005)는 필터 h1(n), h2(n), h3(n)의 값들을 업데이트하는 블록이다.
M1(n)은 블록(1010)에 공급되고, M2(n)는 블록(1020)으로 공급되며, M3(n)은 블록(1030)에 공급되며, 상기 세 가지 필터 출력의 합은 s(n)이고, 여기서 Hk(z)은 hk(z)의 Z 변환이며, K = 1,3 이다. Mux(1050)는 처리된 프레임에 따라서,
Figure pct00018
의 최종 추정을 선택한다. 그것이 음성 프레임인 경우에 있어서,
Figure pct00019
=
Figure pct00020
이고, 그렇지 않으면
Figure pct00021
= 0 이다. 만일 프레임이 음성 또는 침묵 프레임인 경우, 결정은 도 11에 기재된 바와 같이, 계산된다.
적응 프로세스는
Figure pct00022
에 근거하고, i=1,2,3이며, 그러므로 추정 오차가 계산될 필요가 있다.
적절한 오류는 mux(1055)에 의해서 선택된다. 음성 프레임에서, 에러는 필터(1040)를 사용하여 계산되며, 그리고
Figure pct00023
이다.
침묵 프레임에서, 에러 신호는
Figure pct00024
이다.
음성/침묵 프레임의 절환은, 또한 블록(1010, 1020, 1030)에서 적응 가중치(weights)(스텝 크기)를 변경시키도록 사용될 수 있음에 유의해야 한다. 부호(1000)의 모든 프로세스는 프로세서(825)에서 구현될 수 있다.
침묵에서 적응을 피하기 위해, 음성 검출 메카니즘이 사용된다. 도 11은 음성 감지기구의 일례를 설명하는 개략적인 흐름도를 도시한다. 상기 진동 감지기(805)는 Tms.의 매 음성 프레임마다 신호 M3(n)을 검출하고, M3(n)은 음성 신호의 저역 통과 버전 및 진동 센서의 고유 소음 n3(n)으로 조합된다. 상기 감지기(805)는 음성 신호의 저역 통과 버전에 민감하지만, 주변 소음에는 거의 둔감하여 상기 감지기(805)에 의해서 검출되는 주변 소음은 무시할 수 있다. 따라서, M3(n)의 에너지를 미리 정의된 임계치 TH1에 비교하여 사용자가 말을 하는지 또는 하지 않는 지가 결정될 수 있다. 만일 M3(n)의 에너지가 TH1 이상인 경우, 검출부(805)는 음성 신호가 존재하고, 출력이 1임을 선언한다. 만일 M3(n)의 에너지가 TH1보다 낮은 그 밖의 경우에는, 음성 신호는 없으며 출력은 0이다. 당업자에게 알려진 다른 메커니즘도 사용될 수 있다. 이 프로세스는 프로세서(825)에 의해서 구현될 수 있다.
대부분의 경우, 시끄러운 환경에서 말하고, 그의 휴대용 전화기 장치가 소음 감소 프로세스를 작동시키는, 말하는 상태의 사용자는, 감소되는 소음의 양, 또는 그의 전송된 음성이 주변 소음으로부터 얼마나 깨끗한 지에 대한 표시를 갖지 못한다. 본 발명은, 일 실시 예에서, 감소되어지는 소음의 양의 표시로서, 에러 추정치 e(n)을 사용한다. 이 정보는 휴대용 전화기의 패널상에서 표시되는 시각 표시로서, 예를 들면 몇몇의 막대로서 표시될 수 있다. 풀(full) 바는 높은 소거를 나타내고, 작은 바는 낮은 소거를 나타낸다. 다르게는, 음성 표시도 또한 사용될 수 있다.
케이스 III 프로세스의 예
이 경우는 정규 모드이고, 여기서는 사용자가 그의 귀 중 하나에 전화기를 부착하고, 주변 소음 레벨은 중간 내지 높은 소음 레벨의 범위이며, 또는 소음은 없으나, 사용자가 이 모드를 사용하는 것을 선호하는 경우이다. 중간 내지 높은 소음 레벨의 경우에, 사용자는 그의 귀 중 하나에 전화기를 부착시켜서 수신 음성 레벨을 증가시키고, 주변 소음 레벨에 대해 말하는 사람의 음성 레벨을 높이며, 그리고 상대방에 대한 소음의 영향을 줄이고자 한다.
이 경우의 예로서, 본 발명의 일 실시 예에서, 프로세서(825)는 휴대용 전화기의 다른 위치에 있는 두 개의 마이크로폰(810) 뿐만 아니라, 진동 감지기(805)를 사용한다. 사용자가 말하고, 그의 머리에 전화기를 접촉시키는 때, 사용자의 음성에 의해 생성된 골 진동은 전화기 패널에 전달되고, 그에 따라서 진동한다. 이 진동은 패널에 매립되거나, 패널(802)과 접촉하는 진동 감지기(805)에 의해 검출된다. 검출된 진동은 말하는 사람의 음성을 나타낸다. 감지기(805)는 사용자의 진동에 민감하고, 주변 소음에 훨씬 둔감함을 주목해야 한다. 프로세서(825)는 서로 다른 적응 파라미터로서, "케이스 II"에서 사용된 방식과 유사하게 이들 3가지 신호들을 처리하도록 구성된다.
케이스 IV 프로세스의 예
이 경우는 일반 모드로서, 여기서는 사용자가 높은 주변 소음을 듣고, 그에 따라 그의 귀 중 하나에 전화기를 밀착시키며, 동시에 자신의 손으로 또는 다른 수단으로서 나머지 다른 귀를 닫는다. 이 경우, 본 발명은 골 전도 마이크로폰, 즉 진동 감지기(805), 골 전도 스피커(820), 및 신호 처리부(825)에 결합된 표준 마이크로폰(810)의 배열를 사용한다. 프로세서는 반대측 사용자에 대한 소음을 소거시킨다. 프로세서는 수신된 통화의 명료도를 향상시킨다. 이러한 소음 제거를 위하여, 프로세서는 진동 감지기(805)와 결합된 표준 마이크로폰(810)의 배열을 사용하고, 프로세스는 상기 케이스 III에서 기재된 바와 같이 동일하며, 여기서 일부의 매개 변수는 높은 레벨의 주변 소음을 위해 조정된다.
수신된 통화의 명료도를 개선하기 위해, 프로세서는 상기 표준 스피커(815)에 더하여, 골 전도 스피커(820)를 추가로 활성화하며, 이것은 휴대용 전화기에 내장되어 사용자의 머리와 접촉한다.
상기 골 전도 스피커는 사용자에게 수신 음성을 전달한다. 본 발명의 시스템에서, 표준 스피커(815) 및 골 전도 스피커(820)는 동시적으로, 사용자에게 수신 음성을 전달한다. 사용자가 자신의 귀 중 하나에 자신의 전화기를 밀착할 때, 표준 스피커는 상기 귀의 측방 공기 관을 통해 사용자에게 수신 음성 호출을 전달한다. 사용자의 머리에 부착된 골 전도 스피커(820)는 다르게 작동하는 데 - 그것은 머리를 진동시키고, 그리고 음파가 양쪽 귀로 뼈(골)를 통해 전파된다. 이와 같은 경우, 비록 전화기가 단지 우측에 밀착되어 있지만, 사용자는 양쪽 귀에서 음성을 듣는다. 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 프로세서는 두 귀에서 들리는 소리 사이에서 균형을 달성하기 위해 두 신호를 처리한다. 사용자가 두 귀에서 음성을 듣고 있다는 사실은, 양쪽 귀가 수신 통화를 듣기 때문에, 수신된 음성 명료도를 향상시킨다. 또한, 사용자가 전화기와 접촉하지 않는 귀를 닫을 때, 상기 귀로 관통된 주변 소음은 감소하고, 폐색 효과로 인하여, 상기 귀로 전파되는 수신 음성 신호를 증폭시켜서 전화기와 접촉하지 귀에서 SNR을 현저하게 향상시킨다.
두 귀 사이에서의 균형을 위해 상기 프로세서에 의해서 동작되는 전형적인 프로세스는 아래와 같이 설명된다:
두 스피커(815,820)가 머리의 한쪽에 접촉하고, 수신된 음성이 표준 스피커(815) 및 골 전도 스피커(820)에 의해서 사용자에게 주입된다는 사실에 기인하여, 전화기와 접촉하는 측면은 표준 마이크로폰 음성 신호 및 골 전도 음성 신호의 합인 신호 Sr(n)를 듣게 되며, 즉:
Figure pct00025
이며;
여기서, B1(n) 및 Br(n)들은 뼈상의 접촉 지점으로부터 사용자 귀의 좌,우측으로 전파되는 동안, 음성 신호 s(n)가 겪는 감쇠 필터들이다. 상기 Br(n) 및 B1(n)들이 모든 주파수 대역에 걸쳐서 일정하다고 가정하면, 즉 Br(f) = Br 및 B1(f) = B1이다. f는 주파수를 나타낸다.
Ar은 표준 스피커의 조절가능한 이득으로서, 두 귀 볼륨 사이에서 균형을 유지하는 데 사용될 수 있다.
S1(n)은 휴대용 전화기와 접촉하지 않는 귀내에서 들리는 음성 신호이며, 이는 뼈(골)에 의해서 주입되고, 휴대용 전화기에 접촉하는 측의 골상의 접촉점으로부터 휴대용 전화기에 접촉하지 않는 귀측으로 전파되는 음성 신호 s(n)에 기인하며, 따라서:
Figure pct00026
이다.
사용자가 휴대용 전화기에 접촉하지 않는 측의 귀를 폐쇄한다는 사실에 기인하여, 휴대용 전화기와 접촉하지 않는 귀에 도달한 전파된 골 신호는 이득 Go에 의해서 승압(boost)되고, 이와 같은 승압은 당해 분야에서 잘 알려진 것으로서, 폐색 효과라고 한다.
따라서
Figure pct00027
이다.
두 귀가 같은 레벨로 소리를 듣기 위해서는, Ar은 하기 식을 충족하도록 선택되어야 한다:
Figure pct00028
즉
Figure pct00029
이다.
B1 및 Br은 사용자의 소리 골 전도에 의존하는 파라미터들이고, 따라서 균형을 생성하기 위해, 그것은 교정 프로세스 도중에 측정될 수 있으며, 또는 다르게는 균형 키(806)가 시스템에 부가되어 사용자가 상기 균형을 그가 양쪽 귀에서 동일한 볼륨으로 듣는 지점으로 변경시킬 수 있도록 허용한다.
케이스 IV에서는, 골 전도 스피커 및 골 전도 마이크로폰이 동시에 활성화될 때, 골 전도 마이크로폰은 골 스피커 신호를 검출하며, 이는 골 전도 마이크의 품질에 영향을 줄 수 있다는 점을 주목하여야 한다. 상기 골 전도 스피커의 상기 효과를 줄이기 위해서, 표준 에코 제거 기술이 상기 알려진 골 전도 스피커 신호와, 사용자의 음성 및 상기 골 전도 스피커 신호의 합을 검출한 골 전도 마이크로폰 신호 사이에서 작동된다.
비록 상기에서 본 발명의 실시 예들이 예시적으로서 설명되었지만, 본 발명은 클레임의 범위를 초과하지 않고서도, 다양한 변형, 수정, 및 개조로서 수행될 수 있다는 점이 이해될 수 있을 것이다.

Claims (16)

  1. 전자 부품들을 수용하는 본체, 및 디스플레이를 포함하는 전면 패널을 갖는 이동 통신 장치로서, 추가적으로 적어도 하나의 표준 마이크로폰과, 상기 장치의 전면 패널에 진동 연결이 이루어지도록 위치된 진동 센서를 포함하는 이동 통신 장치.
  2. 제1항에 있어서, 추가적으로 골 전도 스피커를 포함하는 것임을 특징으로 하는 이동 통신 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 진동 센서는 상기 전면 패널에 장착된 것임을 특징으로 하는 이동 통신 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 이동 통신 장치의 사용자가 다음 모드 중 어느 하나로 그것을 동작시키도록 판단한 결과에 따라서, 다르게 작동하도록 구성된 프로세서를 포함하며:
    ⅰ) 사용자의 입으로부터 상기 장치가 멀리 위치된 "스피커 모드";
    ⅱ) 사용자의 입 부근에 상기 장치가 위치된 "스피커 모드";
    iii) 사용자의 귀 하나와 상기 장치가 접촉하는 "손으로 쥔 모드";
    ⅳ) 사용자의 귀 중 하나와 상기 장치가 접촉하고, 다른 귀는 닫친 상태의 "손으로 쥔 모드"인 것임을 특징으로 하는 이동 통신 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 모드는 i)이며, 상기 프로세서는 하나 이상의 표준 마이크로폰들을 활성화시키는 것임을 특징으로 하는 이동 통신 장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 모드는 ⅱ) 또는 ⅲ)이며, 상기 프로세서는 상기 통신 장치의 두 개의 다른 위치에 위치된 두 개 이상의 표준 마이크로폰들을 활성화시키고, 그리고 추가적으로 상기 장치의 패널상에서 사용자의 음성에 의해서 생성된 진동을 감지하도록 배치된 진동 감지기를 작동시키는 것임을 특징으로 하는 이동 통신 장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 모드는 iv)이며, 상기 프로세서는 둘 또는 그 이상의 표준 마이크로폰, 진동 감지기 및 골 전도 스피커를 활성화시키는 것임을 특징으로 하는 이동 통신 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 골 전도 스피커가 활성화될 때, 상기 프로세서는 귀로 송신되는 신호를 균형잡아서, 사용자에게 양쪽 귀에서 거의 동일한 강도의 음성을 제공하도록 구성된 것임을 특징으로 하는 이동 통신 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 전화기가 사용자의 입으로부터 소정의 정해진 값보다 먼 거리에 위치된 것을 사용자에게 경고하기에 적합한 표시기가 제공된 것임을 특징으로 하는 이동 통신 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 표시기는 청각 신호를 제공하는 것임을 특징으로 하는 이동 통신 장치.
  11. 제9항에 있어서, 상기 표시기는 시각 신호를 제공하는 것임을 특징으로 하는 이동 통신 장치.
  12. 제1항에 있어서, 사용자에게 대화가 즐거운 소음 감소 레벨의 표시를 제공하기에 적합한 소음 감소 표시기가 제공된 것임을 특징으로 하는 이동 통신 장치.
  13. 전자 부품들을 수용하는 본체, 및 디스플레이를 포함하는 전면 패널을 갖는 이동 통신 장치를 작동시키는 방법으로서, 상기 이동 통신 장치는 추가적으로 적어도 하나의 표준 마이크로폰과, 상기 장치의 전면 패널에 진동 연결이 이루어지도록 위치된 진동 센서를 포함하고, 상기 방법은 이동 통신 장치의 사용자가 그것을 다음 모드 중 어느 하나로 작동시키도록 판단한 결과에 따라서 다르게 작동하도록 구성된 프로세서를 제공하는 것을 포함하며:
    ⅰ) 사용자의 입으로부터 상기 장치가 멀리 위치된 "스피커 모드";
    ⅱ) 사용자의 입 부근에 상기 장치가 위치된 "스피커 모드";
    iii) 사용자의 귀 하나와 상기 장치가 접촉하는 "손으로 쥔 모드";
    ⅳ) 사용자의 귀 중 하나와 상기 장치가 접촉하고, 다른 귀는 닫친 상태의 "손으로 쥔 모드"인 것임을 특징으로 하는 이동 통신 장치 작동 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 모드는 i)이며, 상기 프로세서는 하나 이상의 표준 마이크로폰들을 활성화시키는 것임을 특징으로 하는 이동 통신 장치 작동 방법.
  15. 제13항에 있어서, 상기 모드는 ⅱ) 또는 ⅲ)이며, 상기 프로세서는 상기 통신 장치의 두 개의 다른 위치에 위치된 두 개 이상의 표준 마이크로폰들을 활성화시키고, 그리고 추가적으로 상기 장치의 패널상에서 사용자의 음성에 의해서 생성된 진동을 감지하도록 배치된 진동 감지기를 작동시키는 것임을 특징으로 하는 이동 통신 장치 작동 방법.
  16. 제13항에 있어서, 상기 모드는 iv)이며, 상기 프로세서는 둘 또는 그 이상의 표준 마이크로폰, 진동 감지기 및 골 전도 스피커를 활성화시키는 것임을 특징으로 하는 이동 통신 장치 작동 방법.
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