KR20150112716A - Method and Apparatus for Automatic Measurement of Delay Time for Echo Path Prediction of Adaptive Filter in Set Top Box Video and Voice Call Service - Google Patents

Method and Apparatus for Automatic Measurement of Delay Time for Echo Path Prediction of Adaptive Filter in Set Top Box Video and Voice Call Service Download PDF

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Abstract

The present invention relates to a method and an apparatus for automatically measuring delay time for predicting a path of echo of an adaptive filter in a set-top box image and a voice call service. The method for automatically measuring delay time includes the steps of: generating a test signal with a single frequency on an input path for a received signal, which is input in a voice input and output device; encoding the received signal including the test signal; change a frequency of the encoded first signal; sensing the test signal in the second signal of which the frequency is changed; and calculating the minimum average of difference between the time of generating the test signal and the time of sensing the test signal. The minimum average is used to generate a filter coefficient of the adaptive filter.

Description

셋톱 박스 영상 및 음성 통화 서비스에서 적응적 필터의 반향 경로 예측을 위한 지연 시간 자동 측정 방법 및 장치{Method and Apparatus for Automatic Measurement of Delay Time for Echo Path Prediction of Adaptive Filter in Set Top Box Video and Voice Call Service}TECHNICAL FIELD The present invention relates to an automatic measurement method and apparatus for an echo path estimation of an adaptive filter in a set-top box video and voice communication service. }

본 발명의 실시예들은 반향 경로 예측을 위한 지연 시간 측정 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 셋톱 박스 영상 및 음성 통화 서비스에서 적응적 필터의 반향 경로 예측을 위한 지연 시간 자동 측정 방법 및 장치에 관한 것이다.Embodiments of the present invention relate to a delay time measurement technique for echo path prediction, and more particularly, to a method and apparatus for automatically measuring delay time for echo path prediction of an adaptive filter in a set- will be.

음성 반향(Echo)이란 스피커를 통해 출력된 음성신호가 반향되어 마이크로 되돌아 오는 현상을 말하며, 이것은 통화 서비스에서 원단(Far-end) 화자가 자신의 음성을 지연하여 다시 듣게 하여 통화 품질을 떨어뜨린다. 만약, 반향되는 지연 시간이 30㎳ 이하의 짧은 반향이라면 크게 문제가 되지 않으나, 그 이상의 음성 반향은 현저한 통화 품질 저하를 유발하므로 제거되어야 하며, 이를 위한 음향 반향 제거 기술은 꾸준히 연구 개발되어 왔다.Speech echo refers to a phenomenon in which a voice signal output through a speaker is echoed and returned to the microphones. This causes a far-end speaker in the call service to delay his / her voice to hear again, thereby degrading the call quality. If the echo delay time is a short echo of less than 30 ms, it is not a serious problem. However, the echo cancellation causes remarkable deterioration of call quality and must be eliminated. For this purpose, acoustic echo cancellation technology has been continuously researched and developed.

도 1은 종래 기술의 적응적 필터를 이용한 반향 제거 모델의 개략도이다.1 is a schematic diagram of an echo cancellation model using an adaptive filter of the prior art.

도 1에 도시한 바와 같이, 음향 반향 제거의 기본 원리는 먼저 반향 경로의 특성을 추정한 후에 그에 따른 반향 예측 신호를 생성하고 그것을 마이크의 출력으로부터 제거하는 것이다. 여기서 실제의 반향 신호와 유사한 예측 신호를 생성하기 위하여 반향 경로의 특성을 가능한 정확히 모델링하는 것이 중요하다. 반향 경로의 특성은 일반적으로 시간과 주위 상황에 따라 급격하게 변하기 때문에 필터를 이용하여 모델링한다.As shown in FIG. 1, the basic principle of acoustic echo cancellation is to first estimate the characteristics of the echo path, generate an echo prediction signal therefrom, and remove it from the output of the microphone. Here, it is important to model the characteristics of the echo path as accurately as possible in order to generate a prediction signal similar to the actual echo signal. The characteristics of the echo path are usually modeled using a filter because it varies abruptly with time and surrounding conditions.

도 1에서 x(t)는 통화를 위한 유무선 네트워크로 통화 상대자로부터 수신된 음성 신호이고, z(t)는 시간 t에서 모델링되고 추정된 반향 예측 신호이다. y(t)는 시간 t에 따라 부호화기를 거친 실제의 반향 신호이다. 시간 t에서의 최종 출력 신호 e(t)는 실제 반향 신호와 모델링을 통해 예측한 예측 신호의 차이를 나타내는 잔여 신호이다.In FIG. 1, x (t) is a voice signal received from a communication partner to a wired / wireless network for a call, and z (t) is an estimated echo prediction signal modeled at time t. y (t) is an actual echo signal that has passed through the encoder according to time t. The final output signal e (t) at time t is a residual signal indicating the difference between the actual echo signal and the predicted signal predicted through modeling.

최종 출력 신호 e(t) 값을 최소로 하기 위해 사용되는 적응 알고리즘으로는 LMS(Least Mean Square), NLMS(Normalized Least Mean Square) 등이 있다. LMS 알고리즘은 추정 대상 신호와 추정된 신호 사이의 평균 제곱 오차를 최소화하는 적응 알고리즘이며, NLMS 알고리즘은 이러한 LMS 알고리즘의 변화된 형태이다. LMS 알고리즘은 입력신호의 크기에 따라 성능이 영향을 받는다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 입력신호의 파워로 수렴 상수를 정규화하는 NLMS(Normalized Least Mean Square) 알고리즘이 개발되었다.The adaptive algorithms used to minimize the final output signal e (t) include Least Mean Square (LMS) and Normalized Least Mean Square (NLMS). The LMS algorithm is an adaptive algorithm that minimizes the mean square error between the estimated object signal and the estimated signal, and the NLMS algorithm is a modified form of this LMS algorithm. The performance of the LMS algorithm depends on the size of the input signal. To solve this problem, a normalized Least Mean Square (NLMS) algorithm has been developed that normalizes the convergence constant with the power of the input signal.

음향 반향을 최소화하기 위한 적응 음향 반향 제거기는 적응 필터를 사용하여 실제 방향 신호 y(t)의 반향 성분과 동일한 반향 예측 신호를 만들어 중첩시킴으로써 반향 성분의 영향을 제거한다. 실제 반향 신호 y(t)는 지연에 따른 반향 경로를 경유한 신호로서, 음향 출력 장치 지연 및 통화 주변 환경의 영향을 받아 지연되어 반향된 신호이다.An adaptive acoustic echo canceller for minimizing acoustic echo eliminates the influence of echo components by superimposing and creating an echo prediction signal equal to the echo component of the actual direction signal y (t) using an adaptive filter. The actual echo signal y (t) is a signal that has passed through the echo path according to the delay and is delayed and echoed by the influence of the delay of the audio output apparatus and the environment of the call environment.

적응 필터는 반향 경로의 성분을 정확히 예측하는 것이 중요하고, 반향 성분을 제거한 잔여 신호 e(t)를 이용하여 필터 계수를 조절한다. 즉, 잔여 신호 e(t)와 실제 반향 신호 y(t)을 입력으로 하여 필터 계수를 조절하게 된다.In the adaptive filter, it is important to accurately predict the components of the echo path, and the filter coefficient is adjusted using the residual signal e (t) from which the echo component is removed. That is, the filter coefficient is adjusted by receiving the residual signal e (t) and the actual echo signal y (t).

이와 같이 적응적 필터의 반향 추정 신호 z(t)는 적응 필터 계수와 실제 반향된 원단(Far-end) 신호의 실제 반향 신호 y(t)로 이루어진 N x 1의 행렬이다. 여기서 N은 적응적 필터의 길이를 나타내며, 필터 길이가 길수록 계산량은 많아지나, 정확도는 높아진다.Thus, the echo estimate signal z (t) of the adaptive filter is a matrix of N x 1 consisting of the adaptive filter coefficient and the actual echo signal y (t) of the actually echoed far-end signal. Where N is the length of the adaptive filter, and the longer the filter length, the greater the amount of computation, but the higher the accuracy.

반향 지연 시간은 반향 예측 신호 z(t)를 추정하는데 중요한 요소가 되며, 실제 반향 제거의 응답 시간이 된다. 종래의 휴대폰이나 전화 장치는 장치 지연 및 초기 응답 지연을 포함한 반향 응답 시간을 고정 값으로 내장하고 통화 시 반향 제거에 사용하고 있으며 또한 그 값은 내장된 음향 장치에만 종속적으로 동작한다.The echo delay time is an important factor in estimating the echo prediction signal z (t), and is the response time of the echo cancellation. Conventional cell phones and telephone devices use built-in echo response time including device delay and initial response delay as a fixed value, and are used to cancel echo in a call, and the value is dependent only on the built-in sound device.

그러나, 음향 장치가 일정하지 않은 USB(Universal Serial Bus) 웹캠, 텔레비전(TV) 및 컴퓨터 스피커폰 등을 이용하는 통화 환경에서는 각 장치별로 지연 시간 추정이 쉽지 않으며, 이로 인해 통화품질을 유지하기 어렵게 되는 문제점이 있다. 특히, 음향 장치의 위치가 변경되었을 때, 이전에 사용하던 반향 응답 시간은 새로운 값으로 조정되어야 하나, 방향 신호의 지연 시간을 예측하거나 측정하기가 쉽지 않아 통화 품질이 크게 저하되는 경우가 종종 발생하고 있다.However, in a communication environment using a universal serial bus (USB) webcam, a television (TV), a computer speakerphone, etc., in which a sound device is not constant, it is difficult to estimate a delay time for each device, have. Particularly, when the position of the audio apparatus is changed, the previously used echo response time should be adjusted to a new value, but it is often difficult to predict or measure the delay time of the direction signal, have.

이와 같이, 설치 위치가 일정하지 않은 음향 장치의 영상 및/또는 음성 통화 서비스에서 음향 장치의 실제 반향 신호가 음향 입출력 장치 등에서 발생하는 반향 신호의 지연을 정확히 그리고 손쉽게 예측하여 통화 품질을 양호하게 유지할 수 있는 방안이 요구되고 있다.In this way, it is possible to accurately and easily predict the delay of the echo signal generated in the sound input / output device or the like by the actual echo signal of the sound apparatus in the video and / or voice call service of the acoustic apparatus in which the installation position is not constant, Is required.

대한민국 등록특허공보 제10-0758206호(2007.09.06)Korean Registered Patent No. 10-0758206 (September 2006)

본 발명은 종래의 화상 통화에서 원단(Far-end) 화자의 음성이 스피커를 통해 다시 마이크로폰으로 반향되는 문제를 해결하기 위해 도출된 것으로, 본 발명의 실시예는 설치 위치가 일정하지 않은 음향 장치 특히 셋톱 박스를 이용하는 영상 및 음성 통화 서비스에서 반향 제거 적응 필터를 효율적으로 설정 혹은 제어하기 위한 방안을 제공하고자 한다.The present invention has been made to solve the problem that the voice of a far-end speaker is echoed back to a microphone through a speaker in a conventional video call, and an embodiment of the present invention is applied to an acoustic device We propose a method for efficiently setting or controlling echo cancellation adaptive filters in a video and voice call service using a set top box.

즉, 셋톱 박스의 HDMI(High Definition Multimedia Interface)로 연결된 텔레비전(TV) 및 USB(Universal Serial Bus) 웹캠, 컴퓨터에 연결된 스피커, 마이크 등을 이용한 통화 서비스는 음향 입력 장치 및 음향 출력 장치가 고정된 형태가 아니기 때문에 하드웨어 장치 지연 및 통화 환경의 영향으로 반향 제거를 수행하는 적응 필터 기능이 제대로 동작하기 어렵다. 이에 본 발명의 실시예에서는 화상통화 서비스에서의 하드웨어 음성 출력 지연 및 최소 반향 경로 지연 시간을 사전에 측정하여 반향 제거 적응 필터의 지연 시간 예측 모델링의 정확성 및 효율성을 증대시킬 수 있는 반향 경로 지연 시간 측정 방법 및 장치를 제공하고자 한다.That is, a communication service using a television (TV) and a USB (Universal Serial Bus) webcam connected to a set top box HDMI (High Definition Multimedia Interface), a speaker connected to a computer, and a microphone, The adaptive filter function that performs echo cancellation due to the hardware device delay and the call environment is difficult to operate properly. Therefore, in the embodiment of the present invention, the hardware voice output delay and the minimum echo path delay time in the video call service are measured in advance and the echo path delay time measurement that can increase the accuracy and efficiency of the delay time prediction modeling of the echo canceling adaptive filter Method, and apparatus.

상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따른 셋톱 박스 영상 및 음성 통화 서비스에서 반향 제거용 적응적 필터의 반향 경로 예측을 위한 지연 시간 자동 측정 방법은, 음향 입출력 장치에 들어오는 수신 신호의 입력 경로 상에 단일주파수의 시험 신호를 발생시키고, 시험 신호를 포함한 수신 신호를 부호화하고, 부호화된 제1신호를 주파수 변환하고, 주파수 변환된 제2신호에서 시험신호를 감지하고, 시험신호의 발생 시간과 감지 시간의 차이의 최소 평균값을 산출하는 것을 포함한다. 여기서 최소 평균값은 적응적 필터의 필터계수 발생에 이용된다.According to an aspect of the present invention, there is provided an automatic delay measurement method for echo path prediction of an adaptive filter for echo removal in a set-top box video and voice call service, A test signal of a single frequency is generated on the path, a received signal including a test signal is encoded, frequency-converted the encoded first signal, a test signal is detected in the frequency-converted second signal, And a minimum average value of the difference between the sensing times. Where the minimum mean value is used to generate the filter coefficients of the adaptive filter.

일실시예에서, 시험 신호는 음성 대역 주파수 내의 단일주파수이다. 즉, 시험 신호는 0.3~3.4㎑ 내의 단일주파수이다. 바람직하게, 시험 신호는 1㎑일 수 있다.In one embodiment, the test signal is a single frequency within the speech band frequency. That is, the test signal is a single frequency within 0.3 to 3.4 kHz. Preferably, the test signal may be 1 kHz.

일실시예에서, 적응적 필터의 반향 경로 예측을 위한 지연 시간 자동 측정 방법은, 최소 평균값의 유효성을 판단하는 것을 더 포함한다. 최소 평균값의 유효성 범위는 30㎳ 이상, 500㎳ 이하이다.In one embodiment, an automatic delay time measurement method for echo path prediction of an adaptive filter further comprises determining validity of a minimum mean value. The validity range of the minimum average value is 30 ms or more and 500 ms or less.

본 발명의 다른 측면에 따른 적응적 필터의 반향 경로 예측을 위한 지연 시간 자동 측정 장치는, 음성주파수 대역 내 단일주파수를 시험 신호로 발생시키는 시험신호 발생부; 시험 신호를 포함한 오디오 신호를 부호화하는 오디오 부호화부; 오디오 부호화부에서 부호화된 시간 영역의 제1신호를 주파수 영역의 제2신호로 변환하는 주파수 변환부; 제2신호에서 주파수 상의 최대 신호인 시험 신호의 감지하는 신호 감지부; 및 시험 신호의 발생 시간과 신호 감지부에서의 감지 시간의 시간차를 측정하고, 시간차의 최소 평균값을 산출하는 지연시간 측정부를 포함한다. 여기서, 최소 평균값은 셋톱 박스 영상 및 음성 통화 서비스에서 반향 제거용 적응적 필터의 필터계수 발생에 이용된다.According to another aspect of the present invention, there is provided an apparatus for automatically measuring delay time for echo path prediction of an adaptive filter, comprising: a test signal generator for generating a single frequency in a voice frequency band as a test signal; An audio encoding unit encoding an audio signal including a test signal; A frequency transformer for transforming the first signal in the time domain encoded by the audio encoder into a second signal in the frequency domain; A signal detecting unit for detecting a test signal which is the maximum signal on the frequency in the second signal; And a delay time measuring unit for measuring a time difference between the generation time of the test signal and the detection time in the signal detection unit and calculating a minimum average value of the time difference. Here, the minimum average value is used for generating the filter coefficient of the adaptive filter for echo cancellation in the set-top box video and voice call service.

일실시예에서, 시험 신호는 0.3~3.4㎑ 내의 단일주파수이다.In one embodiment, the test signal is a single frequency within 0.3 to 3.4 kHz.

일실시예에서, 지연시간 측정부는 최소 평균값의 유효성을 판단한다. 여기서, 최소 평균값의 유효성 범위는 30㎳ 이상, 500㎳ 이하이다.In one embodiment, the delay time measurer determines the validity of the minimum mean value. Here, the validity range of the minimum average value is 30 ms or more and 500 ms or less.

본 발명에 의하면, 화상통화 서비스에서의 하드웨어 음성 출력 지연 및 최소 반향 경로 지연 시간을 사전에 측정하여 반향 제거 적응 필터의 지연 시간 예측 모델링의 정확성 및 효율성을 증대시킬 수 있다.According to the present invention, accuracy and efficiency of delay time prediction modeling of the echo cancellation adaptive filter can be increased by previously measuring the hardware speech output delay and the minimum echo path delay time in the video call service.

즉, 셋톱 박스의 HDMI(High Definition Multimedia Interface)로 연결된 텔레비전(TV) 및 USB(Universal Serial Bus) 웹캠, 컴퓨터에 연결된 스피커, 마이크 등을 이용한 통화 서비스에서와 같이 음향 입력 장치 및 음향 출력 장치가 고정된 형태를 갖지 않는 경우에도 하드웨어 장치 지연 및 통화 환경의 영향에 의한 지연 시간을 신뢰성 있게 그리고 자동적으로 측정함으로써 적응적 필터의 반향을 효율적으로 제거할 수 있는 반향 경로 지연 시간 측정 장치 및 방법을 제공할 수 있다.That is, the sound input device and the sound output device are fixed as in a call service using a television (TV) and a USB (Universal Serial Bus) webcam connected to a set-top box HDMI (High Definition Multimedia Interface) A method and an apparatus for measuring echo path delay time which can reliably and automatically measure the delay time due to hardware device delay and influence of a communication environment even when the echo path does not have a shape .

도 1은 종래 음향 장치의 적응적 필터를 이용한 반향 제거 모델의 개략도
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 적응적 필터의 반향 경로 예측을 위한 지연 시간 자동 측정 장치(이하, 반향 경로 지연 시간 측정 장치)의 사전 음향 장치 지연 시간 측정 과정을 설명하기 위한 예시도
도 3은 도 2의 반향 경로 지연 시간 측정 장치의 블록도
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 적응적 필터의 반향 경로 예측을 위한 지연 시간 자동 측정 방법의 동작 흐름도
1 is a schematic diagram of an echo cancellation model using an adaptive filter of a conventional acoustic apparatus;
FIG. 2 is an exemplary diagram for explaining a pre-acoustic apparatus delay time measurement process of an automatic delay time measuring apparatus (hereinafter, an echo path delay time measuring apparatus) for echo path prediction of an adaptive filter according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram of an echo path delay time measuring apparatus of FIG.
4 is a flowchart illustrating an automatic delay time measurement method for echo path prediction of an adaptive filter according to another embodiment of the present invention.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 의한 실시예들을 상세하게 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

휴대 단말기 및 일반 유선 전화기 등은 스피커 및 마이크(MIC) 등의 음향 장치가 고정적인 형태이다. 이러한 경우, 일정 수준 이상의 통화 품질에 필요한 음성 입력/출력 등의 하드웨어 지연 값을 제조 단계에서 메모리에 저장된 형태로 사용하는 것이 일반적이다.Portable terminals and general fixed line telephones are fixed type such as a speaker and a microphone (MIC). In this case, a hardware delay value such as voice input / output necessary for a certain level of call quality or the like is generally used in a form stored in a memory in a manufacturing step.

그러나, USB(Universal Serial Bus) 웹캠 및 HDMI(High Definition Multimedia Interface) 연결한 텔레비전(TV) 장치를 연결한 통화 서비스에서는 음향 장치가 고정적이지 않고, 또한 TV 및 웹캠 등은 음성 입력 및 출력 지연이 상대적으로 큰 경우가 대부분이다. 이 경우, 통화 품질에 필요한 적응적 필터는 특성상 경로 지연 값이 큰 경우에 계산량이 많아지고 그에 따라 필터 왜곡 현상 등으로 인해 성능 발휘가 어렵다. 그러한 이유로 종래의 통화 서비스를 위한 오디오 출력 장치 및 입력 장치는 통상 고정 설치되고, 그것을 변경하려고 할 때 어려움이 있게 된다.However, in a call service that connects a universal serial bus (USB) webcam and a high-definition multimedia interface (HDMI) connected television (TV) device, sound devices are not fixed, The majority of cases are large. In this case, when the path delay value is large, the adaptive filter necessary for the call quality is increased in the amount of calculation, and thus it is difficult to exert its performance due to filter distortion. For this reason, the audio output device and the input device for the conventional call service are usually fixedly installed, and it becomes difficult to change it.

이에 본 발명의 실시예에서는 음향 장치의 지연을 포함한 최소 반향 경로를 통화 장치에서 사전 측정하는 방안을 마련하여 초기 적응적 필터의 모델링에 의한 반향 신호를 추정함으로써 설치 장소가 고정되지 않은 임의의 오디오 출력 장치 및 입력 장치를 변경 사용할 수 있도록 한다.Therefore, in the embodiment of the present invention, a method of preliminarily measuring a minimum echo path including a delay of a sound device in a communication device is provided to estimate an echo signal by modeling an initial adaptive filter, The device and the input device can be changed and used.

이하의 설명에서는 먼저 반향 제거에서의 반향신호 모델링을 통해 초기 반향 신호 추정에 관련된 내용을 설명하고, 본 발명의 실시예들에서 제시하는 반향 경로 검사 신호를 이용하여 최소 반향 경로를 모델링하고 이를 이용하여 음향 장치에 종속되지 않은 반향 제거기를 설명한다.In the following description, the contents related to the initial echo signal estimation are first described through echo signal modeling in echo cancellation, and the echo path is modeled using the echo path check signals shown in the embodiments of the present invention. An echo canceller that does not depend on a sound device will be described.

도 1을 참조하면, 일반적인 음향 장치에 수신된 신호를 x(t), 시간 t에서 추정된 반향 경로의 충격파 응답(이하, 제1필터계수)를 [h(t)], 필터의 길이를 N, 실제의 반향 경로의 제2필터계수를 ci라고 하면, 반향 복제 신호 z(t)와 실제의 반향 신호 y(t)는 다음의 수학식 1 및 수학식 2와 같이 주어진다.Referring to FIG. 1, a signal received in a general acoustic device is denoted by x (t), an impulse response of an echo path estimated at time t (hereinafter referred to as a first filter coefficient) [h , And the second filter coefficient of the actual echo path is ci, the echo replica signal z (t) and the actual echo signal y (t) are given by the following equations (1) and (2).

Figure pat00001
Figure pat00001

Figure pat00002
Figure pat00002

수학식 1과 수학식 2에 의하면, 본 실시예에서 최소화하고자 하는 최종 출력 신호 e(t)는 다음의 수학식 3과 같이 표현된다.According to Equations (1) and (2), the final output signal e (t) to be minimized in the present embodiment is expressed by the following Equation (3).

Figure pat00003
Figure pat00003

수학식 3은 최종 출력 신호 e(t)를 최소화하는 알고리즘이다. 이것을 LMS(Least Mean Square) 알고리즘으로 필터 계수를 구하면 다음의 수학식 4와 같다.Equation 3 is an algorithm that minimizes the final output signal e (t). The filter coefficient is obtained by the LMS (Least Mean Square) algorithm.

Figure pat00004
Figure pat00004

수학식 4에서, μ는 수렴속도 안정성을 결정하는 상수이다.In Equation (4), μ is a constant that determines the convergence speed stability.

수학식 4에서 얻은 값을 NLMS(Normalized Least Mean) 알고리즘을 적용하여 수학식 1의 추정된 반향 신호 z(t)를 다시 쓰면 다음의 수학식 5와 같이 표현된다.If the estimated echo signal z (t) of Equation (1) is rewritten by applying the NLMS (Normalized Least Mean) algorithm to the value obtained in Equation (4), it can be expressed as Equation (5).

Figure pat00005
Figure pat00005

상기의 두 방식의 적응적 필수계수의 산정에서 반향 경로의 충격파 응답시간 hi(t)은 즉, 실제 반향 경로에 의한 지연 응답 시간은, 스피커와 마이크 사이의 거리가 무시할 수 있는 거리라고 가정할 때, 오디오 출력 장치의 지연시간에 영향을 가장 많이 받는다. 다시 말해서, 응답 시간이 길어지게 되면, 필터의 길이를 늘려야 하고 그에 의해 계산량이 증가할 뿐 아니라 필터 수렴 시간 또한 늘어난다.In estimating the adaptive essential coefficients of the above two methods, the shock response time h i (t) of the echo path, that is, the delay response time due to the actual echo path, is assumed to be a negligible distance between the speaker and the microphone , It is most affected by the delay time of the audio output device. In other words, when the response time becomes longer, the length of the filter must be increased, whereby not only the amount of calculation but also the filter convergence time is increased.

예를 들어, 휴대폰이나 PSTN(Public Switched Telephone Network) 전화기는, 음향 장치의 지연 시간이 모두 20~30㎳ 이하인 경우, 반향 신호 추정 모델링에서의 장치 지연 등과 같이 반향 제거 응답 시간에 따른 영향이 그다지 크지 않다. 하지만, HDMI로 연결된 TV의 음성 출력 장치 지연은 HDMI 지연 및 TV 음향 출력의 자체 지연이 약 80~300㎳라서 장치별로 그 지연 값들이 모두 달라지는 문제가 있다. 따라서 HDMI로 연결된 TV의 음성 출력 장치에서는 적응적 필터 계수 예측 및 반향 제거 추정 모델링의 충격 응답 시간에서 그 지연 시간의 차이를 상쇄시켜 주어야 한다.For example, when a mobile phone or a public switched telephone network (PSTN) telephone has a delay time of 20 to 30 ms or less, the influence of the echo cancellation response time is considerably large, such as device delay in echo signal estimation modeling not. However, since the delay of the audio output device of the HDMI-connected TV is about 80 to 300 milliseconds for the HDMI delay and the TV sound output, there is a problem that the delay values are different for each device. Therefore, the audio output apparatus of the TV connected with HDMI should cancel the difference of the delay time in the impulse response time of adaptive filter coefficient prediction and echo cancellation estimation modeling.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 적응적 필터의 반향 경로 예측을 위한 지연 시간 측정 장치를 채용한 영상 및 음성 통화 서비스 시스템에 대한 예시도이다.2 is an exemplary diagram illustrating a video and voice call service system employing a delay time measurement apparatus for echo path prediction of an adaptive filter according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 반향 경로 지연 시간 측정 장치가 탑재된 영상 및 음성 통화 서비스 시스템은 근단 화자와 원단 화자를 포함하고, 근단 화자와 원단 화자 중 적어도 어느 하나에 탑재되는 적응적 필터(21), 필터계수 발생부(20) 및 지연시간 측정 장치(Delay Estimation, 25)를 포함한다.Referring to FIG. 2, the video and voice call service system equipped with the echo path delay time measuring apparatus according to the present embodiment includes a near-end speaker and a tail talker, and is adaptive to at least one of a near- A filter 21, a filter coefficient generator 20, and a delay time measuring device 25.

영상 및 음성 통화 서비스 시스템에서 원단(Far-end) 화자는 셋톱 박스의 HDMI를 통해 TV에 연결된 음향 장치와 지연시간 측정 장치(25)를 포함하고, 근단 화자(Near-end)는 필터계수 발생부(20)와 적응적 필터(21)를 포함한다. 여기서, 근단 화자는 TV, 컴퓨터 장치, 휴대 단말 등으로 구현될 수 있다.The far-end speaker in the video and audio call service system includes a sound device connected to the TV through the HDMI of the set-top box and a delay time measuring device 25, and a near- (20) and an adaptive filter (21). Here, the near-end speaker can be implemented as a TV, a computer device, a portable terminal, or the like.

적응적 필터(21)는 근단(Near-end) 화자의 마이크(14)를 통해 통화 채널 상에 입력되는 오디오 신호를 필터링한다. 그리고, 필터계수 발생부(20)는 적응적 필터(21)에 필터계수(Filter Coef.)를 공급한다. 적응적 필터(21)와 필터계수 발생부(20)는 근단(Near-end) 화자의 음향 장치나 음향 장치가 연결된 디지털 텔레비전 등의 셋톱 박스에 탑재될 수 있다.The adaptive filter 21 filters the audio signal input on the communication channel through the near-end speaker microphone 14. The filter coefficient generator 20 supplies a filter coefficient (Filter Coef.) To the adaptive filter 21. The adaptive filter 21 and the filter coefficient generation unit 20 may be mounted on a set-top box such as a digital television to which a near-end speaker's sound apparatus or a sound apparatus is connected.

지연시간 측정 장치(25)는 원단 화자(Far-end)의 스피커(22)에서 마이크(24)로 이어지는 반향 경로의 최소 지연(Min. Delay, 23)을 측정하는 반향 경로 지연 시간 측정 장치이다. 지연시간 측정 장치(25)는 반향 경로 지연 시간을 최소화하는 필터계수 정보(최종 출력 신호의 평균값 등)를 획득하여 근단 화자의 필터계수 발생부(20)에 제공한다.The delay time measuring device 25 is an echo path delay time measuring device that measures the minimum delay (23) of the echo path leading from the far-end speaker 22 to the microphone 24. [ The delay time measuring device 25 obtains filter coefficient information (an average value of the final output signal or the like) that minimizes the echo path delay time and provides it to the filter coefficient generator 20 of the near-end speaker.

지연시간 측정 장치(25)는 단일주파수 신호를 이용하여 반향 경로의 최소 지연 시간을 측정한다. 단일주파수 신호는 시험 신호로서 사인 정현파의 1㎑ 단일주파수 신호를 이용한다. 즉, 시험 신호는 통화 상황에서의 지연시간을 측정하는 것이므로 실제 통화와 가장 근접한 상황의 조성을 위해 음성대역 주파수 0.3~3.4㎑ 내의 단일주파수를 이용할 수 있다.The delay time measuring device 25 measures the minimum delay time of the echo path using a single frequency signal. A single frequency signal uses a sinusoidal 1 kHz single frequency signal as a test signal. That is, since the test signal measures the delay time in a call situation, a single frequency within the speech band frequency 0.3 to 3.4 kHz can be used for the composition of the situation closest to the actual call.

본 실시예에서 시험 신호로 단일주파수를 이용하는 이유는 마이크(MIC)로 들어온 신호를 부호화 및 FFT(Fast Fourier Transform) 변환 장치 등에 의한 계산 지연을 최소화하여 실제 계산 지연에 의한 오차를 최소화할 수 있기 때문이다.The reason why the single frequency is used as the test signal in the present embodiment is that the error caused by the actual calculation delay can be minimized by minimizing the calculation delay by encoding and FFT (Fast Fourier Transform) conversion of the signal input into the MIC to be.

반향 경로를 위한 최소 지연 측정 시간을 Te라고 하고, 이를 수식으로 나타내면 다음의 수학식 6과 같다.The minimum delay measurement time for the echo path is denoted by Te, and it can be expressed by the following equation (6).

Figure pat00006
Figure pat00006

수학식 6에서, Tc는 시험 신호가 반향되어 마이크에 입력된 시간이고, Tp는 시험톤 발생/출력 시간이다.In Equation (6), Tc is the time at which the test signal is echoed into the microphone, and Tp is the test tone generation / output time.

실제 스피커와 마이크의 거리에 따라 반향 경로 지연 측정 시간(Te)은 비례하여 증가하므로, 최소 지연 측정 시간을 측정할 때는, 측정값을 최소화하기 위해 스피커와 마이크를 최대 가까운 곳에 위치시킬 수 있다.Since the echo path delay measurement time (Te) increases proportionally with the distance between the actual speaker and the microphone, when measuring the minimum delay measurement time, the speaker and microphone can be positioned as close as possible to minimize the measured value.

도 3은 도 2의 원단 화자의 음향 장치와 결합되는 반향 경로 지연 시간 측정 장치의 블록도이다.3 is a block diagram of an echo path delay time measurement apparatus coupled to the acoustic apparatus of the far end speaker of FIG.

도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 반향 경로 지연 시간 측정 장치는, 시험톤 발생부(31), 신호 입력부(32), 오디오 부호화부(33), FFT 변환부(34), 신호 감지부(35) 및 지연시간 측정부(36)를 포함한다.3, the echo path delay time measuring apparatus according to the present embodiment includes a test tone generating unit 31, a signal input unit 32, an audio encoding unit 33, an FFT transforming unit 34, (35) and a delay time measuring unit (36).

반향 경로 지연 시간 측정 장치는 도 2에 도시된 원단 화자의 지연 시간 측정 장치(25)에 대응한다. 반향 경로 지연 시간 측정 장치는, 영상 및 음성 통화 서비스의 송신자 및 수신자와 유사하게 상대적인 역할에 따라 근단 화자의 장치에 포함되거나, 근단 화자와 원단 회자 모두에 탑재될 수 있다.The echo path delay time measuring device corresponds to the delay time measuring device 25 of the far-end speaker shown in Fig. The echo path delay time measuring apparatus can be included in the apparatus of the near end speaker according to its relative role similar to the sender and the receiver of the video and voice call service or can be mounted on both the near end speaker and the far end speaker.

각 구성요소를 좀더 구체적으로 설명하면, 시험톤 발생부(31)는 음성 주파수 대역의 단일주파수(예를 들어, 1㎑)를 시험 신호로서 음향 장치나 그 입력 단자에 소정 주기(예를 들어, 20㎳ 단위)로 발생시킨다. 시험톤 발생부(31)는 시험신호 발생부로서 수정 진동자를 이용하는 국부발진기 등으로 구현될 수 있다.More specifically, the test tone generating unit 31 generates a test tone signal having a single frequency (for example, 1 kHz) in the speech frequency band as a test signal at a predetermined period (for example, 20 ms units). The test tone generator 31 may be implemented as a local oscillator using a quartz oscillator as a test signal generator.

신호 입력부(32)는 시험톤 발생부(31)에서 시험톤의 반향 신호가 입력되는 오디오 입력 장치의 소정의 기능부나 이러한 기능부에 상응하는 기능을 수행하는 구성부를 지칭한다. 예를 들어, 신호 입력부(32)는 신호 입력부(32)는 신호 입력단자를 포함하거나 신호 입력단자와 이에 연결되는 아날로그 디지털 컨버터를 포함하여 구현될 수 있다.The signal input unit 32 refers to a predetermined function unit of the audio input device to which the echo signal of the test tone is input by the test tone generation unit 31 or a configuration unit that performs a function corresponding to the function unit. For example, the signal input unit 32 may be implemented by including a signal input terminal or an analog digital converter connected to the signal input terminal and the signal input terminal.

오디오 부호화부(33)는 시험톤 오디오 입력신호를 디지털 부호화한다. 오디오 부호화부(33)는 시험톤이 포함된 반향 신호를 부호화하여 낮은 비트율로 부호화할 수 있다.The audio encoding unit 33 digitally codes the test tone audio input signal. The audio encoding unit 33 can encode the echo signal including the test tone and encode it at a low bit rate.

FFT 변환부(34)는 디지털 입력 신호를 주파수 고속푸리에 변환한다. 즉, FFT 변환부(34)는 주파수 영역 변환기로서 시간 영역의 신호를 주파수 영역의 신호로 변환한다. 본 실시예에서는 설명의 편의상 시간 영역의 신호를 주파수 영역의 신호로 변환하는 주파수 변환부로서 최적화된 FFT 변환부(34)를 이용하지만, 이에 한정되지는 않는다.The FFT transforming unit 34 performs frequency FFT on the digital input signal. That is, the FFT transforming unit 34 transforms a signal in the time domain into a signal in the frequency domain as a frequency domain transformer. In this embodiment, the FFT conversion unit 34 optimized as the frequency conversion unit for converting the signal in the time domain into the signal in the frequency domain is used for the sake of convenience, but the present invention is not limited thereto.

신호 감지부(35)는 FFT 변환부(34)에서 나오는 신호에서 주파수 상의 최대신호가 1㎑인 시험 신호임을 감지한다.The signal detecting unit 35 detects that the maximum signal on the frequency of the signal output from the FFT transforming unit 34 is a 1 kHz test signal.

지연시간 측정부(36)는 시험톤 발생 시간과, 신호 감지부(35)에서 시험 톤을 감지한 시간차를 측정하고, 최소 평균값을 산출한다.The delay time measuring unit 36 measures a test tone generation time and a time difference in which the test tone is sensed by the signal sensing unit 35, and calculates a minimum average value.

본 실시예에 있어서, 실제 음성통화와 최대한 유사한 환경을 만들기 위해 시험톤 발생부(31)에서 8㎑ 신호를 샘플링한 1㎑의 신호를 실제 음성 출력장치에 지연 없이 출력하도록 하고, 이를 44.1㎑로 리샘플링(Re-sampling)하여 시험 신호를 음성 출력장치에서 출력하도록 한다. 이렇게 함으로써 실제 통화 환경에서의 장치 지연을 포함한 반향신호의 지연시간을 정확히 예측할 수 있다.In the present embodiment, a 1 kHz signal obtained by sampling the 8 kHz signal in the test tone generating section 31 is output to the actual voice output apparatus without delay in order to make the environment as similar to the actual voice call as possible, And the test signal is outputted from the voice output device by resampling (re-sampling). By doing so, it is possible to accurately predict the delay time of the echo signal including the device delay in the actual call environment.

또한, 본 실시예의 오디오 부호화부(33)에서는 반향 경로 지연 시간을 측정하기 위해 오디오 신호 부호화율을 48㎑로 디지털 부호화한다. 이는 8㎑ 부호화보다 신호대 잡음 비를 높이는 효과가 있어 신호 감지부(35)에서 시험톤 감지 효율을 높일 수 있기 때문이다.In the audio encoding unit 33 of the present embodiment, the audio signal encoding rate is digitally encoded at 48 kHz to measure the echo path delay time. This is because the signal-to-noise ratio is higher than that of the 8-kHz encoding, and the signal detection unit 35 can increase the test tone detection efficiency.

또한, 오디오 부호화부(33)를 거친 위상 신호는 FFT 변환부(34)에서 주파수 스펙트럼화된다. 주파수 스펙트럼 상에서 신호의 세기가 가장 큰 주파수를 찾고 그 신호의 주파수가 시험톤 1㎑와 일치하는지 여부를 신호 감지부(35)에서 판별한다.In addition, the phase signal passed through the audio encoding unit 33 is frequency-spectrum-converted by the FFT transforming unit 34. The signal detection unit 35 determines whether the frequency of the signal having the highest intensity is found on the frequency spectrum and whether the frequency of the signal matches the test tone 1 kHz.

만약, FFT 변환된 신호의 주파수가 시험톤과 일치하면, 음향 장치 지연을 포함한 반향 경로 예측을 위한 지연 최소값은 지연시간 측정부(36)에서 측정된다.If the frequency of the FFT-transformed signal coincides with the test tone, the delay minimum value for the echo path prediction including the acoustic device delay is measured by the delay time measuring unit 36.

지연 시간의 측정 오차를 줄이기 위해서 N번 측정 결과의 측정치 범위에서 최소 범위 10% 및 최대 범위 10%를 버리고, 평균값을 취할 수 있다. 이 경우, 최소 평균값 유효성의 범위는 30㎳ 이상, 500㎳ 이하로 설정될 수 있다. 그 이유는, 30㎳ 미만의 경우 HDMI와 TV를 사용하는 장치에서 그 시간이 너무 짧아 유효하지 않으며, 500㎳를 초과하는 경우는 정상적인 통화를 수행할 수 없으므로 그 값을 유효하지 않은 것으로 판정해야 하기 때문이다.In order to reduce the measurement error of the delay time, the average value can be obtained by discarding the minimum range 10% and the maximum range 10% in the measurement range of the N measurement results. In this case, the range of the minimum average value validity may be set to 30 ms or more and 500 ms or less. The reason for this is that the time is too short for devices using HDMI and TV in case of less than 30 ms, and it is not valid if it exceeds 500 ms. Because.

측정된 반향 경로 지연 시간 최소값(Te)은 반향 경로 추정 신호에서 최소 지연 시간으로 사용될 수 있으며, 그에 의해 적응적 필터 반향 제거기의 응답 시간 및 필터 계수 정확도 향상뿐 아니라 필터 수렴 속도를 빠르게 할 수 있다.The measured echo path delay minimum value Te can be used as the minimum delay time in the echo path estimation signal, thereby improving the response time and the filter coefficient accuracy of the adaptive filter echo canceller, as well as speeding up the convergence of the filter.

반향 경로 제거기는 통상 특별한 방음 처리가 되어 있지 않은 사무실이나 거실에서 음향의 잔향 시간을 100~400㎳로 가정하고 한정된 필터 길이(탭수)로 설계되는데, 음향 장치 지연이 큰 HDMI로 연결된 TV의 통화 서비스의 경우, 장치 지연이 적응적 필터 추정에 사용되지 않는다면, 적응적 필터는 수렴하기 어렵고, 반향제거기의 기본 동작도 어려워진다. 그래서 본 실시예에서는 반향 경로 지연 시간을 자동 측정하여 적응적 필터의 필터계수를 제어함으로써, 음성 장치 지연이 큰 경우에 유용하며 효과적이다. 특히 장치 지연이 큰 HDMI를 이용한 TV 등에 적합하나, 이에 한정되지는 않는다. The echo path remover is designed with a limited filter length (taps), assuming that the reverberation time of the sound is typically 100 to 400 ms in an office or living room that is not particularly soundproofed. The adaptive filter is difficult to converge and the basic operation of the echo canceller becomes difficult if the device delay is not used for the adaptive filter estimation. Therefore, in this embodiment, by automatically measuring the echo path delay time and controlling the filter coefficient of the adaptive filter, it is useful and effective when the audio device delay is large. And is particularly suitable for a TV using an HDMI with a large device delay, but the present invention is not limited thereto.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 적응적 필터의 반향 경로 예측을 위한 지연 시간 자동 측정 방법의 동작 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating an automatic delay time measurement method for echo path prediction of an adaptive filter according to another embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 적응적 필터의 반향 경로 예측을 위한 지연 시간 자동 측정 방법(이하, 반향 경로 지연 시간 측정 방법)은, 설치 위치가 정해지지 않거나 변동 가능한 음향 장치가 연결되는 시스템 본체에 통화용 마이크 혹은 텔레비전(TV)이 연결된다(S41). 시스템 본체는 셋톱 박스 등을 포함할 수 있다. 음향 장치는 스피커와 마이크로폰(또는 마이크)을 포함하고, 시스템 본체는 텔레비전이나 USB 웹캠 등이 HDMI로 연결되는 셋톱 박스나 컴퓨터 장치를 포함한다.Referring to FIG. 4, an automatic delay time measurement method (hereinafter referred to as an echo path delay time measurement method) for echo path prediction of an adaptive filter according to an embodiment of the present invention includes a system A microphone for communication or a television (TV) is connected to the main body (S41). The system body may include a set-top box or the like. The sound apparatus includes a speaker and a microphone (or a microphone), and the system body includes a set-top box or a computer apparatus in which a television, a USB webcam, or the like is connected by HDMI.

셋톱 박스나 컴퓨터 장치는 프로그램을 저장하는 메모리와 메모리에 저장된 프로그램을 실행하는 프로세서를 포함하고, 프로세서가 프로그램에 의해 적응적 필터의 반향 경로 예측을 위한 지연 시간 자동 측정 방법을 구현하는 본 실시예의 일련의 절차를 수행하는 수단이나 이러한 수단에 상응하는 기능을 수행하는 구성부로 구현될 수 있다.A set-top box or a computer device includes a memory for storing a program and a processor for executing a program stored in the memory, and the processor executes a series of the present embodiment for implementing an automatic delay time measurement method for estimating an echo path of an adaptive filter by a program Or a component that performs a function corresponding to this means.

통화용 마이크나 TV가 연결되면, 시스템 본체는 음향 장치의 시험톤 발생부를 통해 단일주파수 샘플 신호를 발생시키고 단일주파수 샘플 신호 발생 시간(Tp)을 기록한다(S42). 여기서, 샘플 신호는 시험 신호에 해당한다.When a microphone for communication or a TV is connected, the system body generates a single frequency sample signal through the test tone generator of the sound device and records the single frequency sample signal generation time Tp (S42). Here, the sample signal corresponds to a test signal.

다음, 통화용 마이크 또는 TV를 연결한다(S43). 그리고 마이크 또는 TV와 연결되어 있는 신호 입력부를 통해 단일주파수 샘플 신호인 시험톤 반향 신호를 오디오 입력 장치에 입력하고 입력된 샘플 신호와 반향 신호를 부호화한다.Next, a microphone for communication or a TV is connected (S43). A test tone echo signal, which is a single frequency sample signal, is input to an audio input device through a signal input unit connected to a microphone or a TV, and an input sample signal and an echo signal are encoded.

다음, 고속 푸리에 변환(FFT)을 통해 부호화된 오디오 신호를 주파수 신호로 변환하고(S44), 변환된 주파수 신호의 최대 신호에서 샘플 신호를 감지한다(S45).Next, the audio signal encoded through Fast Fourier Transform (FFT) is converted into a frequency signal (S44), and a sample signal is detected from the maximum signal of the converted frequency signal (S45).

주파수 신호의 최대 신호에서 샘플 신호가 감지되면, 반향 경로의 최소 지연 측정 시간(Te)을 복수회(N) 반복 측정하여 얻은 평균값 E(n)을 산출한다(S46, S47). 여기서, 복수회(N)은 10일 수 있다.When the sample signal is detected from the maximum signal of the frequency signal, the average value E (n) obtained by repeatedly measuring the minimum delay measurement time Te of the echo path a plurality of times (N) is calculated (S46, S47). Here, a plurality of times (N) may be ten.

그리고, 지연 시간의 측정 오차를 줄이기 위해서 10회 수행한 샘플 신호의 발생과 샘플 신호의 검지 결과에서 그 측정치의 최소 범위 10% 및 최대 범위 10%를 버리고, 그 평균값을 취한다(S48).In order to reduce the measurement error of the delay time, the minimum value 10% and the maximum value 10% of the measurement value are discarded from the generation of the sample signal 10 times and the detection result of the sample signal (S48).

다음, 상기의 단계(48)에서 얻은 평균값이 유효한지를 판단한다(S49). 평균값의 유효성 범위는 30㎳ 이하, 500㎳ 이상으로 설정된다. 그 이유는, 30㎳ 이하의 경우 HDMI와 TV를 사용하는 장치에서 그 시간이 너무 짧아 유효하지 않으며, 500㎳ 이상은 통화를 할 수 없는 지연이므로 그 값을 유효하지 않은 것으로 판정해야 하기 때문이다.Next, it is determined whether the average value obtained in the above step (48) is valid (S49). The validity range of the average value is set to 30 ms or less and 500 ms or more. The reason for this is that the time is too short for devices using HDMI and TV in case of 30 ms or less, and it is not valid, and since the delay of 500 ms or longer can not make a call, it is determined that the value is invalid.

상기의 판단 단계(S49)의 결과, 평균값이 유효하면, 유효 평균값으로 얻어진 반향 경로 지연 시간 측정 결과를 토대로 반향 경로 지연을 설정한다(S50).As a result of the determination step S49, if the average value is valid, the echo path delay is set based on the echo path delay time measurement result obtained as the effective average value (S50).

한편, 상기의 판단 단계(S49)의 결과, 평균값이 유효하지 않으면, 설정 실패(S51)로서 반향 경로 지연 설정을 수행하지 않고 본 프로세스를 종료한다. 물론, 설정 실패 후 본 실시예의 방법은 상술한 프로세스를 다시 수행하여 반향 경로 지연 시간을 소정 횟수 내에서 자동으로 다시 측정하도록 구현될 수 있다.On the other hand, if it is determined that the average value is not valid as a result of the determination step S49, the process is terminated without setting the echo path delay as the setting failure S51. Of course, after the setting failure, the method of the present embodiment can be implemented to perform again the above-described process to automatically measure again the echo path delay time within a predetermined number of times.

본 실시예에 의하면, TV 및 웹캠 등 임의의 오디로 입출력 장치의 사용으로 인해 통화 품질이 저하되는 현상을 막기 위해, 음성 신호의 반향 제거를 위한 적응적 필터의 반향 경로 모델링에 필요한 반향 경로 최소 지연 시간을 사전에 측정하는 방안을 제공할 수 있다. 특히, 단일주파수의 싸인 웨이브 신호를 이용하여 TV 및 웹캠의 오디오 입출력장치가 변경될 때마다 사용할 수 있는 방법을 제공함으로써, 특정 TV 및 웹캠에 그 필터계수가 미리 고정된 적응적 필터로 한정되지 않고, 자동 가변되는 필터계수를 통해 스피커나 마이크의 위치 변화에 상관없이 고품질의 화상 통화를 서비스를 제공받을 수 있도록 하여 음향 장치의 성능뿐 아니라 사용자 편리성을 극대화할 수 있다.According to the present embodiment, in order to prevent the degradation of the communication quality due to the use of the input / output device due to the use of any audio such as a TV and a webcam, an echo path minimum delay required for echo path modeling of an adaptive filter It is possible to provide a method of measuring the time in advance. In particular, by providing a method that can be used whenever a TV and a webcam audio input / output device are changed by using a single frequency sine wave signal, the filter coefficients of the particular TV and webcam are not limited to adaptive filters that are fixed in advance , The automatic variable filter coefficient enables users to receive high-quality video calls regardless of the position of a speaker or a microphone, thereby maximizing user convenience as well as performance of a sound apparatus.

또한, 종래에는 통화 품질에 반드시 필요한 반향 제거기의 성능 확보를 위해 통화를 위한 제품 자체에 내장된 전용 오디오 입출력 장치만을 사용할 수 있었고, 그 변경 또한 어려웠으나, 본 실시예에서는 임의의 오디오 입출력 장치를 사용자가 직접 오디오 입출력 장치 지연을 측정함으로써, 반향 경로의 최소값을 측정할 수 있고, 이것으로 반향 신호를 제거하기 위한 적응적 필터를 효율적으로 사용할 수 있도록 하는 효과가 있다.In addition, in order to secure the performance of the echo canceller, which is essential for the call quality, conventionally, only a dedicated audio input / output device built in the product itself for communication has been used and it has been difficult to change it. However, It is possible to measure the minimum value of the echo path by measuring the delay of the direct audio input / output device, thereby making it possible to efficiently use the adaptive filter for eliminating the echo signal.

또한, 본 실시예에 의하면, 통화 서비스를 탑재한 장치에 모두 적용할 수 있으나, 특히 음향 입력/출력 장치가 고정되지 않은 IPTV 셋톱 박스 및 컴퓨터를 이용한 통화서비스에 유용한 적응적 필터를 위한 반향 경로 지연 시간 측정 장치 및 방법을 제공할 수 있다.According to the present embodiment, it is possible to apply the present invention to an apparatus equipped with a call service, but in particular to an IPTV set-top box in which an audio input / output device is not fixed and an echo path delay A time measuring apparatus and method can be provided.

그리고, HDMI 및 S/PDIF(Sony/Philips Digital Interface)를 통해 연결한 TV 음성 출력 장치 등은 오디오를 출력함에 있어, 장치 지연이 특히 크기 때문에 이를 이용한 통화 서비스에서 효과적인 반향 제거를 할 수 있는 반향 경로 지연 시간 측정 장치 및 방법을 제공할 수 있다.In addition, TV audio output apparatuses connected through HDMI and S / PDIF (Sony / Philips Digital Interface) output audio, and since the device delay is particularly large, an echo path An apparatus and a method for measuring a delay time can be provided.

게다가, 본 실시예에 따른 반향 경로 지연 시간 측정 장치 및 방법을 이용하면, 통화 서비스에서 음향 입력 장치 및/또는 음향 출력 장치의 배치 위치를 변경하고자 하는 경우, 음성 반향 제거 기능의 성능 저하 없이 음향 입력 장치 및/또는 음향 출력 장치의 위치를 변경할 수 있다.In addition, by using the apparatus and method for measuring echo path delay time according to the present embodiment, when it is desired to change the arrangement position of the acoustic input device and / or the acoustic output device in the call service, The position of the device and / or the sound output device can be changed.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.It will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the following claims . It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.

25: 지연 시간 측정 장치
31: 시험톤 발생부
32: 신호 입력부
33: 오디오 부호화부
34: FFT 변환부
35: 신호 감지부
36: 지연시간 측정부
25: Delay time measuring device
31: Test tone generator
32: Signal input section
33: Audio coding unit
34: FFT transform unit
35: Signal detection unit
36: delay time measuring unit

Claims (8)

셋톱 박스 영상 및 음성 통화 서비스에서 반향 제거용 적응적 필터의 반향 경로 예측을 위한 지연 시간 자동 측정 방법으로서,
음향 입출력 장치에 들어오는 수신 신호의 입력 경로 상에 단일주파수의 시험 신호를 발생시키고,
상기 시험 신호를 포함한 수신 신호를 부호화하고,
상기 부호화된 제1신호를 주파수 변환하고,
상기 주파수 변환된 제2신호에서 상기 시험신호를 감지하고,
상기 시험신호의 발생 시간과 감지 시간의 차이의 최소 평균값을 산출하되,
상기 최소 평균값을 상기 적응적 필터의 필터계수 발생에 이용하는, 적응적 필터의 반향 경로 예측을 위한 지연 시간 자동 측정 방법.
A method for automatic measurement of delay time for echo path prediction of an adaptive filter for echo cancellation in a set top box video and voice call service,
A test signal of a single frequency is generated on the input path of the received signal to the acoustic input / output device,
A reception signal including the test signal is encoded,
Frequency-converts the encoded first signal,
Detecting the test signal in the frequency-converted second signal,
Calculating a minimum average value of the difference between the generation time and the detection time of the test signal,
And using the minimum mean value to generate a filter coefficient of the adaptive filter.
청구항 1에 있어서,
상기 시험 신호는 음성 대역 주파수 내의 단일주파수인, 적응적 필터의 반향 경로 예측을 위한 지연 시간 자동 측정 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the test signal is a single frequency within a speech band frequency.
청구항 1에 있어서,
상기 시험 신호는 0.3~3.4㎑ 내의 단일주파수인, 적응적 필터의 반향 경로 예측을 위한 지연 시간 자동 측정 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the test signal is a single frequency within 0.3 to 3.4 kHz.
청구항 1에 있어서,
상기 최소 평균값의 유효성을 판단하는 것을 더 포함하는, 적응적 필터의 반향 경로 예측을 위한 지연 시간 자동 측정 방법.
The method according to claim 1,
Further comprising determining the validity of the minimum mean value. ≪ Desc / Clms Page number 20 >
청구항 4에 있어서,
상기 최소 평균값의 유효성 범위는 30㎳ 이상, 500㎳ 이하인 적응적 필터의 반향 경로 예측을 위한 지연 시간 자동 측정 방법.
The method of claim 4,
Wherein the effective range of the minimum average value is 30 ms or more and 500 ms or less.
음성주파수 대역 내 단일주파수를 시험 신호로 발생시키는 시험신호 발생부;
상기 시험 신호를 포함한 오디오 신호를 부호화하는 오디오 부호화부;
상기 오디오 부호화부에서 부호화된 시간 영역의 제1신호를 주파수 영역의 제2신호로 변환하는 주파수 변환부;
상기 제2신호에서 주파수 상의 최대 신호인 상기 시험 신호의 감지하는 신호 감지부; 및
상기 시험 신호의 발생 시간과 상기 신호 감지부에서의 감지 시간의 시간차를 측정하고, 상기 시간차의 최소 평균값을 산출하는 지연시간 측정부;
를 포함하되,
상기 최소 평균값은 셋톱 박스 영상 및 음성 통화 서비스에서 반향 제거용 적응적 필터의 필터계수 발생에 이용되는, 적응적 필터의 반향 경로 예측을 위한 지연 시간 자동 측정 장치.
A test signal generator for generating a single frequency within a voice frequency band as a test signal;
An audio encoding unit encoding an audio signal including the test signal;
A frequency transformer for transforming the first signal in the time domain encoded by the audio encoder into a second signal in the frequency domain;
A signal detecting unit for detecting the test signal which is the maximum signal on the frequency in the second signal; And
A delay time measuring unit measuring a time difference between the generation time of the test signal and the detection time of the signal sensing unit and calculating a minimum average value of the time difference;
, ≪ / RTI &
Wherein the minimum average value is used for generating a filter coefficient of an adaptive filter for echo cancellation in a set-top box video and voice call service.
청구항 6에 있어서,
상기 시험 신호는 0.3~3.4㎑ 내의 단일주파수인, 적응적 필터의 반향 경로 예측을 위한 지연 시간 자동 측정 장치.
The method of claim 6,
Wherein the test signal is a single frequency within 0.3 to 3.4 kHz.
청구항 6에 있어서,
상기 지연시간 측정부는 상기 최소 평균값의 유효성을 판단하며, 상기 최소 평균값의 유효성 범위는 30㎳ 이상, 500㎳ 이하인 적응적 필터의 반향 경로 예측을 위한 지연 시간 자동 측정 장치.
The method of claim 6,
Wherein the delay time measuring unit determines the validity of the minimum average value and the effective range of the minimum average value is not less than 30 ms and not more than 500 ms.
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