KR20230129893A

KR20230129893A - 소리를 출력하기 위한 전자 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20230129893A
Application number: KR1020220056170A
Authority: KR
Inventors: 양재모; 김선미; 김지연; 문한길; 방경호; 이재성
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2022-03-02
Filing date: 2022-05-06
Publication date: 2023-09-11

Abstract

본 문서는 주변 소리를 출력하기 위한 전자 장치 및 방법에 관한 것으로서, 일 실시예에 따르면, 전자 장치는, 복수의 마이크들, 스피커, 오디오 모듈 및 상기 복수의 마이크들, 상기 스피커 및 상기 오디오 모듈과 전기적으로 연결된 프로세서를 포함하며, 상기 프로세서는, 상기 복수의 마이크들을 통해 각각 입력된 주변 소리에 대한 입력 신호들을 각각 주파수 변환하여 복수의 주파수 밴드들로 분리하도록 상기 오디오 모듈을 제어하고, 상기 복수의 주파수 밴드들에 대한 채널간 위상 분산을 기반하여 상기 복수의 주파수 밴드들 각각에 대한 게인 값을 획득하도록 상기 오디오 모듈을 제어하고, 상기 복수의 주파수 밴드들 각각에 대한 상기 게인 값을 기반하여, 방향성을 갖는 제1 주파수 밴드 신호를 필터링하도록 상기 오디오 모듈을 제어하고, 상기 제1 주파수 밴드 신호를 기반하여 처리된 출력 신호를 출력하도록 상기 스피커를 제어하도록 설정될 수 있다. 다른 실시예도 가능할 수 있다.

Description

소리를 출력하기 위한 전자 장치 및 방법{ELECTRONIC DEVICE AND METHOD FOR OUTPUTTING SOUND}

본 문서의 다양한 실시 예들은 외부 주변 환경에서 발생하는 주변 소리를 수신하고, 수신된 주변 소리를 제어하여 선택적으로 소리를 출력하기 위한 전자 장치 및 방법에 관한 것이다.

전자 장치는 디지털 기술의 발달과 함께 스마트 폰(smart phone), 태블릿 PC(tablet personal computer), 또는 PDA(personal digital assistant)와 같은 다양한 형태로 제공되고 있다. 전자 장치는 이동성(portability) 및 사용자의 접근성(accessibility)을 향상시킬 수 있도록 사용자에 착용할 수 있는 형태로도 개발되고 있다.

전자 장치는, 사용자의 양측 귀에 각각 착용될 수 있는 한 쌍(또는 양이)의 이어폰(예: 이어버드(earbud)) 또는 헤드폰으로 구성된 이어 웨어러블 디바이스(ear-wearable device)일 수 있다. 이어 웨어러블 디바이스는 외부 전자 장치(예: 휴대용 단말)에 연결되고, 이어 웨어러블 디바이스는 음성 데이터를 외부 전자 장치로 전송할 수 있고, 외부 전자 장치는 오디오 데이터(또는, 오디오 컨텐츠)를 이어 웨어러블 디바이스로 전송할 수 있다. 이어 웨어러블 디바이스는 외부 전자 장치로부터 수신한 오디오 데이터(또는, 오디오 컨텐츠)를 스피커를 통해 출력할 수 있다.

이어 웨어러블 디바이스는, 블루투스 통신 기술을 이용하여, 저전력으로 상호 간 데이터를 공유할 수 있다. 이러한 블루투스 기술을 이용하여 외부 무선 통신 기기들을 연결할 수 있다. 최근에는 블루투스 통신 기술을 이용하는 무선 이어폰이 널리 이용되고 있다. 또한, 무선 이어폰의 성능을 향상시키기 위해, 복수의 마이크들을 포함하는 무선 이어폰이 널리 이용되고 있다.

이어폰은 다양한 기능을 제공할 수 있다. 예를 들어, 각각의 이어폰은, 마이크를 포함하여, 사용자의 음성을 감지할 수 있고, 이를 통해, 사용자의 음성에 대한 데이터를 외부 전자 장치(예: 휴대용 단말)로 전송할 수 있다.

이어 웨어러블 디바이스는, 예를 들어, 밀폐형 또는 커널형 형태의 TWS(true wireless stereo) 헤드셋일 수 있다. 이러한 TWS 헤드셋을 구성하는 이어폰들은 서로 간에 무선으로 통신 연결될 수 있으며, 한 쌍의 이어버드들 중 어느 하나의 이어버드의 마이크를 메인 마이크(main mic)으로 하여, 메인 마이크를 통해 감지된 사용자의 음성에 대한 데이터가 외부 전자 장치(예: 휴대용 단말)로 전송될 수 있다.

그러나 밀폐형 또는 커널형 형태의 헤드셋의 이어 웨어러블 디바이스는 외부 환경에서 발생하는 주변 소리와 사용자를 물리적으로 차단하여 사용자 주변 소리를 인지하기 어려우며, 사용자에게 지능적인(intelligent) ANC(active noise cancellation)/주변 소리를 제공하지 못하므로 위험에 노출될 수 있으며, 사용자 조작에 의한 기능 변화만 제공할 수 있다. 종래의 이어 웨어러블 디바이스는 고정된 방향(예: 전방)에 대한 빔포밍만 가능하고, 빔포밍 필터링 처리를 위한 지연이 발생하므로 사용자가 실시간으로 사용자 주변 소리를 인지하기 어려울 수 있다.

본 문서의 일 실시 예에 따르면, 외부 주변 환경에서 발생하는 주변 소리를 수신하고, 수신된 주변 소리를 제어하여 선택적으로 소리를 출력하기 위한 전자 장치 및 방법이 제공될 수 있다.

다만, 본 개시에서 해결하고자 하는 과제는 상기 언급된 과제에 한정되는 것이 아니며, 본 개시의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.

본 문서의 일 실시예에 따르면, 전자 장치는, 복수의 마이크, 스피커, 오디오 모듈 및 상기 복수의 마이크들, 상기 스피커 및 상기 오디오 모듈과 전기적으로 연결된 프로세서를 포함하며, 상기 프로세서는, 상기 복수의 마이크들을 통해 각각 입력된 주변 소리에 대한 입력 신호들을 각각 주파수 변환하여 복수의 주파수 밴드들로 분리하도록 상기 오디오 모듈을 제어하고, 상기 복수의 주파수 밴드들에 대한 채널간 위상 분산을 기반하여 상기 복수의 주파수 밴드들 각각에 대한 게인 값을 획득하도록 상기 오디오 모듈을 제어하고, 상기 복수의 주파수 밴드들 각각에 대한 상기 게인 값을 기반하여, 방향성을 갖는 제1 주파수 밴드 신호를 필터링하도록 상기 오디오 모듈을 제어하고, 상기 제1 주파수 밴드 신호를 기반하여 처리된 출력 신호를 출력하도록 상기 스피커를 제어하도록 설정될 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 전자 장치에서의 동작 방법은, 상기 전자 장치의 복수의 마이크들을 통해 각각 입력된 주변 소리에 대한 입력 신호들을 수신하는 동작, 상기 전자 장치의 오디오 모듈에 의해, 상기 입력 신호들을 각각 주파수 변환하여 복수의 주파수 밴드들로 분리하는 동작, 상기 오디오 모듈에 의해, 상기 복수의 주파수 밴드들에 대한 채널간 위상 분산을 기반하여 상기 복수의 주파수 밴드들 각각에 대한 게인 값을 획득하는 동작, 상기 오디오 모듈에 의해, 상기 복수의 주파수 밴드들 각각에 대한 상기 게인 값을 기반하여, 방향성을 갖는 제1 주파수 밴드 신호를 필터링하는 동작 및 상기 제1 주파수 밴드 신호를 기반하여 처리된 출력 신호를 상기 전자 장치의 스피커를 통해 출력하는 동작을 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 복수의 마이크들을 통해 입력되는 주변 소리를 제어함으로써, 주변 소리로부터 차단된 사용자가 주변 위험 소리, 사용자를 부르는 소리, 안내 방송과 같은 방향성을 갖는 주변 소리를 지연 없이 바로 들을 수 있으므로 사용자가 위험 상황을 즉각적으로 인식할 수 있다.

또한, 일 실시 예에 따르면, 전자 장치는 주변 소리 듣기 기능의 신호 증폭뿐만 아니라 방향성 있는 소리에 대한 선택적 청취 기능을 제공할 수 있으므로 주변 소리를 차단하여 외부 전자 장치로부터 수신되는 데이터를 변환한 소리를 들으면서 동시에 외부 음향 환경과의 단절을 예방할 수 있다.

이 외에, 본 문서를 통해 직접적 또는 간접적으로 파악되는 다양한 효과들이 제공될 수 있다.

도 1은 다양한 실시 예들에 따른 네트워크 환경을 내의 전자 장치의 블록도이다.
도 2a 및 도 2b는 다양한 실시예들에 소리를 출력하기 위한 전자 장치의 구성을 나타내는 도면들이다.
도 3은 다양한 실시예에 따른 소리를 출력하기 위한 전자 장치의 오디오 모듈의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 4는 다양한 실시예에 따른 소리를 출력하기 위한 전자 장치의 오디오 모듈의 구체적인 구성을 나타내는 블록도이다.
도 5a 및 도 5b는 다양한 실시예에 따른 소리를 출력하기 위한 전자 장치에서 채널간 위상의 예를 나타내는 그래프들이다.
도 6은 다양한 실시예에 따른 소리를 출력하기 위한 전자 장치의 오디오 모듈의 구체적인 구성을 나타내는 블록도이다.
도 7은 다양한 실시예들에 따른 소리를 출력하기 위한 전자 장치에서의 동작 방법의 예를 나타내는 흐름도이다.
도 8a 내지 도 8e는 다양한 실시 예들에 따른 소리를 출력하기 위한 전자 장치에서의 신호 처리의 예를 나타내는 그래프들이다.
도면의 설명과 관련하여, 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일 또는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 다양한 실시예에 따른 전자 장치에 대해서 살펴본다. 다양한 실시예에서 이용되는 사용자라는 용어는 전자 장치를 사용하는 사람 또는 전자 장치를 사용하는 장치(예를 들어, 인공지능 전자 장치)를 지칭할 수 있다.

도 1은, 다양한 실시예들에 따른, 네트워크 환경(100) 내의 전자 장치(101)의 블록도이다. 도 1을 참조하면, 네트워크 환경(100)에서 전자 장치(101)는 제 1 네트워크(198)(예: 근거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(102)와 통신하거나, 또는 제 2 네트워크(199)(예: 원거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(104) 또는 서버(108) 중 적어도 하나와 통신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 서버(108)를 통하여 전자 장치(104)와 통신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 프로세서(120), 메모리(130), 입력 모듈(150), 음향 출력 모듈(155), 디스플레이 모듈(160), 오디오 모듈(170), 센서 모듈(176), 인터페이스(177), 연결 단자(178), 햅틱 모듈(179), 카메라 모듈(180), 전력 관리 모듈(188), 배터리(189), 통신 모듈(190), 가입자 식별 모듈(196), 또는 안테나 모듈(197)을 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 전자 장치(101)에는, 이 구성요소들 중 적어도 하나(예: 연결 단자(178))가 생략되거나, 하나 이상의 다른 구성요소가 추가될 수 있다. 어떤 실시예에서는, 이 구성요소들 중 일부들(예: 센서 모듈(176), 카메라 모듈(180), 또는 안테나 모듈(197))은 하나의 구성요소(예: 디스플레이 모듈(160))로 통합될 수 있다.

프로세서(120)는, 예를 들면, 소프트웨어(예: 프로그램(140))를 실행하여 프로세서(120)에 연결된 전자 장치(101)의 적어도 하나의 다른 구성요소(예: 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소)를 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 일실시예에 따르면, 데이터 처리 또는 연산의 적어도 일부로서, 프로세서(120)는 다른 구성요소(예: 센서 모듈(176) 또는 통신 모듈(190))로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리(132)에 저장하고, 휘발성 메모리(132)에 저장된 명령 또는 데이터를 처리하고, 결과 데이터를 비휘발성 메모리(134)에 저장할 수 있다. 일실시예에 따르면, 프로세서(120)는 메인 프로세서(121)(예: 중앙 처리 장치 또는 어플리케이션 프로세서) 또는 이와는 독립적으로 또는 함께 운영 가능한 보조 프로세서(123)(예: 그래픽 처리 장치, 신경망 처리 장치(NPU: neural processing unit), 이미지 시그널 프로세서, 센서 허브 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)가 메인 프로세서(121) 및 보조 프로세서(123)를 포함하는 경우, 보조 프로세서(123)는 메인 프로세서(121)보다 저전력을 사용하거나, 지정된 기능에 특화되도록 설정될 수 있다. 보조 프로세서(123)는 메인 프로세서(121)와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.

보조 프로세서(123)는, 예를 들면, 메인 프로세서(121)가 인액티브(예: 슬립) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)를 대신하여, 또는 메인 프로세서(121)가 액티브(예: 어플리케이션 실행) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)와 함께, 전자 장치(101)의 구성요소들 중 적어도 하나의 구성요소(예: 디스플레이 모듈(160), 센서 모듈(176), 또는 통신 모듈(190))와 관련된 기능 또는 상태들의 적어도 일부를 제어할 수 있다. 일실시예에 따르면, 보조 프로세서(123)(예: 이미지 시그널 프로세서 또는 커뮤니케이션 프로세서)는 기능적으로 관련 있는 다른 구성요소(예: 카메라 모듈(180) 또는 통신 모듈(190))의 일부로서 구현될 수 있다. 일실시예에 따르면, 보조 프로세서(123)(예: 신경망 처리 장치)는 인공지능 모델의 처리에 특화된 하드웨어 구조를 포함할 수 있다. 인공지능 모델은 기계 학습을 통해 생성될 수 있다. 이러한 학습은, 예를 들어, 인공지능 모델이 수행되는 전자 장치(101) 자체에서 수행될 수 있고, 별도의 서버(예: 서버(108))를 통해 수행될 수도 있다. 학습 알고리즘은, 예를 들어, 지도형 학습(supervised learning), 비지도형 학습(unsupervised learning), 준지도형 학습(semi-supervised learning) 또는 강화 학습(reinforcement learning)을 포함할 수 있으나, 전술한 예에 한정되지 않는다. 인공지능 모델은, 복수의 인공 신경망 레이어들을 포함할 수 있다. 인공 신경망은 심층 신경망(DNN: deep neural network), CNN(convolutional neural network), RNN(recurrent neural network), RBM(restricted boltzmann machine), DBN(deep belief network), BRDNN(bidirectional recurrent deep neural network), 심층 Q-네트워크(deep Q-networks) 또는 상기 중 둘 이상의 조합 중 하나일 수 있으나, 전술한 예에 한정되지 않는다. 인공지능 모델은 하드웨어 구조 이외에, 추가적으로 또는 대체적으로, 소프트웨어 구조를 포함할 수 있다.

메모리(130)는, 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성요소(예: 프로세서(120) 또는 센서 모듈(176))에 의해 사용되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 데이터는, 예를 들어, 소프트웨어(예: 프로그램(140)) 및, 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 또는 출력 데이터를 포함할 수 있다. 메모리(130)는, 휘발성 메모리(132) 또는 비휘발성 메모리(134)를 포함할 수 있다.

프로그램(140)은 메모리(130)에 소프트웨어로서 저장될 수 있으며, 예를 들면, 운영 체제(142), 미들 웨어(144) 또는 어플리케이션(146)을 포함할 수 있다.

입력 모듈(150)은, 전자 장치(101)의 구성요소(예: 프로세서(120))에 사용될 명령 또는 데이터를 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로부터 수신할 수 있다. 입력 모듈(150)은, 예를 들면, 마이크, 마우스, 키보드, 키(예: 버튼), 또는 디지털 펜(예: 스타일러스 펜)을 포함할 수 있다.

음향 출력 모듈(155)은 음향 신호를 전자 장치(101)의 외부로 출력할 수 있다. 음향 출력 모듈(155)은, 예를 들면, 스피커 또는 리시버를 포함할 수 있다. 스피커는 멀티미디어 재생 또는 녹음 재생과 같이 일반적인 용도로 사용될 수 있다. 리시버는 착신 전화를 수신하기 위해 사용될 수 있다. 일실시예에 따르면, 리시버는 스피커와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.

디스플레이 모듈(160)은 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로 정보를 시각적으로 제공할 수 있다. 디스플레이 모듈(160)은, 예를 들면, 디스플레이, 홀로그램 장치, 또는 프로젝터 및 해당 장치를 제어하기 위한 제어 회로를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 디스플레이 모듈(160)은 터치를 감지하도록 설정된 터치 센서, 또는 상기 터치에 의해 발생되는 힘의 세기를 측정하도록 설정된 압력 센서를 포함할 수 있다.

오디오 모듈(170)은 소리를 전기 신호로 변환시키거나, 반대로 전기 신호를 소리로 변환시킬 수 있다. 일실시예에 따르면, 오디오 모듈(170)은, 입력 모듈(150)을 통해 소리를 획득하거나, 음향 출력 모듈(155), 또는 전자 장치(101)와 직접 또는 무선으로 연결된 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))(예: 스피커 또는 헤드폰)를 통해 소리를 출력할 수 있다.

센서 모듈(176)은 전자 장치(101)의 작동 상태(예: 전력 또는 온도), 또는 외부의 환경 상태(예: 사용자 상태)를 감지하고, 감지된 상태에 대응하는 전기 신호 또는 데이터 값을 생성할 수 있다. 일실시예에 따르면, 센서 모듈(176)은, 예를 들면, 제스처 센서, 자이로 센서, 기압 센서, 마그네틱 센서, 가속도 센서, 그립 센서, 근접 센서, 컬러 센서, IR(infrared) 센서, 생체 센서, 온도 센서, 습도 센서, 또는 조도 센서를 포함할 수 있다.

인터페이스(177)는 전자 장치(101)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 직접 또는 무선으로 연결되기 위해 사용될 수 있는 하나 이상의 지정된 프로토콜들을 지원할 수 있다. 일실시예에 따르면, 인터페이스(177)는, 예를 들면, HDMI(high definition multimedia interface), USB(universal serial bus) 인터페이스, SD카드 인터페이스, 또는 오디오 인터페이스를 포함할 수 있다.

연결 단자(178)는, 그를 통해서 전자 장치(101)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 물리적으로 연결될 수 있는 커넥터를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 연결 단자(178)는, 예를 들면, HDMI 커넥터, USB 커넥터, SD 카드 커넥터, 또는 오디오 커넥터(예: 헤드폰 커넥터)를 포함할 수 있다.

햅틱 모듈(179)은 전기적 신호를 사용자가 촉각 또는 운동 감각을 통해서 인지할 수 있는 기계적인 자극(예: 진동 또는 움직임) 또는 전기적인 자극으로 변환할 수 있다. 일실시예에 따르면, 햅틱 모듈(179)은, 예를 들면, 모터, 압전 소자, 또는 전기 자극 장치를 포함할 수 있다.

카메라 모듈(180)은 정지 영상 및 동영상을 촬영할 수 있다. 일실시예에 따르면, 카메라 모듈(180)은 하나 이상의 렌즈들, 이미지 센서들, 이미지 시그널 프로세서들, 또는 플래시들을 포함할 수 있다.

전력 관리 모듈(188)은 전자 장치(101)에 공급되는 전력을 관리할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전력 관리 모듈(188)은, 예를 들면, PMIC(power management integrated circuit)의 적어도 일부로서 구현될 수 있다.

배터리(189)는 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성요소에 전력을 공급할 수 있다. 일실시예에 따르면, 배터리(189)는, 예를 들면, 재충전 불가능한 1차 전지, 재충전 가능한 2차 전지 또는 연료 전지를 포함할 수 있다.

통신 모듈(190)은 전자 장치(101)와 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102), 전자 장치(104), 또는 서버(108)) 간의 직접(예: 유선) 통신 채널 또는 무선 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 통신 수행을 지원할 수 있다. 통신 모듈(190)은 프로세서(120)(예: 어플리케이션 프로세서)와 독립적으로 운영되고, 직접(예: 유선) 통신 또는 무선 통신을 지원하는 하나 이상의 커뮤니케이션 프로세서를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 통신 모듈(190)은 무선 통신 모듈(192)(예: 셀룰러 통신 모듈, 근거리 무선 통신 모듈, 또는 GNSS(global navigation satellite system) 통신 모듈) 또는 유선 통신 모듈(194)(예: LAN(local area network) 통신 모듈, 또는 전력선 통신 모듈)을 포함할 수 있다. 이들 통신 모듈 중 해당하는 통신 모듈은 제 1 네트워크(198)(예: 블루투스, WiFi(wireless fidelity) direct 또는 IrDA(infrared data association)와 같은 근거리 통신 네트워크) 또는 제 2 네트워크(199)(예: 레거시 셀룰러 네트워크, 5G 네트워크, 차세대 통신 네트워크, 인터넷, 또는 컴퓨터 네트워크(예: LAN 또는 WAN)와 같은 원거리 통신 네트워크)를 통하여 외부의 전자 장치(104)와 통신할 수 있다. 이런 여러 종류의 통신 모듈들은 하나의 구성요소(예: 단일 칩)로 통합되거나, 또는 서로 별도의 복수의 구성요소들(예: 복수 칩들)로 구현될 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 가입자 식별 모듈(196)에 저장된 가입자 정보(예: 국제 모바일 가입자 식별자(IMSI))를 이용하여 제 1 네트워크(198) 또는 제 2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크 내에서 전자 장치(101)를 확인 또는 인증할 수 있다.

무선 통신 모듈(192)은 4G 네트워크 이후의 5G 네트워크 및 차세대 통신 기술, 예를 들어, NR 접속 기술(new radio access technology)을 지원할 수 있다. NR 접속 기술은 고용량 데이터의 고속 전송(eMBB(enhanced mobile broadband)), 단말 전력 최소화와 다수 단말의 접속(mMTC(massive machine type communications)), 또는 고신뢰도와 저지연(URLLC(ultra-reliable and low-latency communications))을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은, 예를 들어, 높은 데이터 전송률 달성을 위해, 고주파 대역(예: mmWave 대역)을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 고주파 대역에서의 성능 확보를 위한 다양한 기술들, 예를 들어, 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO(multiple-input and multiple-output)), 전차원 다중입출력(FD-MIMO: full dimensional MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 또는 대규모 안테나(large scale antenna)와 같은 기술들을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 전자 장치(101), 외부 전자 장치(예: 전자 장치(104)) 또는 네트워크 시스템(예: 제 2 네트워크(199))에 규정되는 다양한 요구사항을 지원할 수 있다. 일실시예에 따르면, 무선 통신 모듈(192)은 1eMBB 실현을 위한 Peak data rate(예: 20Gbps 이상), mMTC 실현을 위한 손실 Coverage(예: 164dB 이하), 또는 URLLC 실현을 위한 U-plane latency(예: 다운링크(DL) 및 업링크(UL) 각각 0.5ms 이하, 또는 라운드 트립 1ms 이하)를 지원할 수 있다.

안테나 모듈(197)은 신호 또는 전력을 외부(예: 외부의 전자 장치)로 송신하거나 외부로부터 수신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 서브스트레이트(예: PCB) 위에 형성된 도전체 또는 도전성 패턴으로 이루어진 방사체를 포함하는 안테나를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 복수의 안테나들(예: 어레이 안테나)을 포함할 수 있다. 이런 경우, 제 1 네트워크(198) 또는 제 2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크에서 사용되는 통신 방식에 적합한 적어도 하나의 안테나가, 예를 들면, 통신 모듈(190)에 의하여 상기 복수의 안테나들로부터 선택될 수 있다. 신호 또는 전력은 상기 선택된 적어도 하나의 안테나를 통하여 통신 모듈(190)과 외부의 전자 장치 간에 송신되거나 수신될 수 있다. 어떤 실시예에 따르면, 방사체 이외에 다른 부품(예: RFIC(radio frequency integrated circuit))이 추가로 안테나 모듈(197)의 일부로 형성될 수 있다.

다양한 실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 mmWave 안테나 모듈을 형성할 수 있다. 일실시예에 따르면, mmWave 안테나 모듈은 인쇄 회로 기판, 상기 인쇄 회로 기판의 제 1 면(예: 아래 면)에 또는 그에 인접하여 배치되고 지정된 고주파 대역(예: mmWave 대역)을 지원할 수 있는 RFIC, 및 상기 인쇄 회로 기판의 제 2 면(예: 윗 면 또는 측 면)에 또는 그에 인접하여 배치되고 상기 지정된 고주파 대역의 신호를 송신 또는 수신할 수 있는 복수의 안테나들(예: 어레이 안테나)을 포함할 수 있다.

상기 구성요소들 중 적어도 일부는 주변 기기들간 통신 방식(예: 버스, GPIO(general purpose input and output), SPI(serial peripheral interface), 또는 MIPI(mobile industry processor interface))을 통해 서로 연결되고 신호(예: 명령 또는 데이터)를 상호간에 교환할 수 있다.

일실시예에 따르면, 명령 또는 데이터는 제 2 네트워크(199)에 연결된 서버(108)를 통해서 전자 장치(101)와 외부의 전자 장치(104)간에 송신 또는 수신될 수 있다. 외부의 전자 장치(102, 또는 104) 각각은 전자 장치(101)와 동일한 또는 다른 종류의 장치일 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(101)에서 실행되는 동작들의 전부 또는 일부는 외부의 전자 장치들(102, 104, 또는 108) 중 하나 이상의 외부의 전자 장치들에서 실행될 수 있다. 예를 들면, 전자 장치(101)가 어떤 기능이나 서비스를 자동으로, 또는 사용자 또는 다른 장치로부터의 요청에 반응하여 수행해야 할 경우에, 전자 장치(101)는 기능 또는 서비스를 자체적으로 실행시키는 대신에 또는 추가적으로, 하나 이상의 외부의 전자 장치들에게 그 기능 또는 그 서비스의 적어도 일부를 수행하라고 요청할 수 있다. 상기 요청을 수신한 하나 이상의 외부의 전자 장치들은 요청된 기능 또는 서비스의 적어도 일부, 또는 상기 요청과 관련된 추가 기능 또는 서비스를 실행하고, 그 실행의 결과를 전자 장치(101)로 전달할 수 있다. 전자 장치(101)는 상기 결과를, 그대로 또는 추가적으로 처리하여, 상기 요청에 대한 응답의 적어도 일부로서 제공할 수 있다. 이를 위하여, 예를 들면, 클라우드 컴퓨팅, 분산 컴퓨팅, 모바일 에지 컴퓨팅(MEC: mobile edge computing), 또는 클라이언트-서버 컴퓨팅 기술이 이용될 수 있다. 전자 장치(101)는, 예를 들어, 분산 컴퓨팅 또는 모바일 에지 컴퓨팅을 이용하여 초저지연 서비스를 제공할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 외부의 전자 장치(104)는 IoT(internet of things) 기기를 포함할 수 있다. 서버(108)는 기계 학습 및/또는 신경망을 이용한 지능형 서버일 수 있다. 일실시예에 따르면, 외부의 전자 장치(104) 또는 서버(108)는 제 2 네트워크(199) 내에 포함될 수 있다. 전자 장치(101)는 5G 통신 기술 및 IoT 관련 기술을 기반으로 지능형 서비스(예: 스마트 홈, 스마트 시티, 스마트 카, 또는 헬스 케어)에 적용될 수 있다.

도 2a 및 도 2b는 다양한 실시예에 따른 소리를 출력하기 위한 전자 장치의 구성을 나타내는 도면들이다.

도 2a 및 도 2b를 참조하면, 다양한 실시예에 따른 전자 장치(201)(예: 도 1의 전자 장치(101))는 한 쌍(또는 양이)의 이어폰(예: 이어버드(earbud)) 또는 헤드폰으로 구현된 이어 웨어러블 디바이스(ear-wearable device)일 수 있다. 전자 장치(201)는 외부 전자 장치(202)(예컨대, 도 1의 전자 장치(101, 102 또는 104))와 통신 링크(예컨대, 블루투스 통신 기술을 이용한 통신 링크)를 형성할 수 있다. 전자 장치(201)는, 통신 링크를 통해, 외부 전자 장치(202)와 사운드와 관련된 데이터를 송수신할 수 있다. 예컨대, 외부 전자 장치(202)는, 스마트폰으로 구현될 수 있다. 설명의 편의를 위해 본 문서에서는 한 쌍으로 이루어진 이어폰들 중 한 이어폰의 구성을 전자 장치(201)의 구성으로 설명하고 있으나, 전자 장치(201)에 대한 기술적 특징은 한 쌍의 다른 하나의 이어폰에도 동일하게 적용될 수 있다.

다양한 실시 예에 따르면, 전자 장치(201)는 복수의 마이크들(또는 마이크로폰)(210)(예: 도 1의 입력 모듈(150)), 프로세서(220)(예: 도 1의 프로세서(120)), 오디오 모듈(230)(예: 도 1의 오디오 모듈(170)), 스피커(240)(예: 도 1의 음향 출력 모듈(155)), 메모리(250)(예: 도 1의 메모리(130)), 센서 모듈(260)(예: 도 1의 센서 모듈(176)) 및 통신 모듈(270)(예: 도 1의 통신 모듈(190))을 포함할 수 있다. 다양한 실시 예에 따라, 전자 장치(201)는 외부 전자 장치(202)로부터 수신된 데이터를 소리로 변환하고, 변환된 소리(예: 오디오, 음악, 알림음, 또는 전화음)를 스피커(240)를 통해 출력할 수 있다. 전자 장치(210)는 외부 전자 장치(202)로부터 수신된 데이터를 변환한 소리를 출력할 때, 조용한 상태에서 소리를 청취할 수 있도록 사용자가 주변 소리를 차단할 수 있다. 전자 장치(201)는 주변 소리가 차단되면서 외부 전자 장치(202)로부터 수신된 데이터를 변환한 소리를 출력하도록 설정된 상태에서, 마이크들(210)을 통해 사용자의 외부 환경에서 발생한 주변 소리(예: 음성, 위험 알림 소리 또는 안내 방송)를 수신하고, 수신된 주변 소리를 제어하여 방향성을 갖는 주변 소리를 선택적으로 스피커(240)를 통해 실시간으로 출력할 수 있다. 전자 장치(201)는 주변 소리에 대응하는 데이터를 외부 전자 장치(202)로 전송할 수 있다.

다양한 실시 예에 따르면, 전자 장치(201)의 복수의 마이크들(210)은 제1 마이크(210a)(예: 도 3의 제1 마이크(210a), 제2 마이크(210b)(예: 도 3의 제 2 마이크(210b) 및 제3 마이크(210c)(예: 도 3의 제3 마이크(210c))를 포함할 수 있다. 제1 마이크(210a) 및 제2 마이크(210b)는 사용자의 귀에 착용된 상태에서, 전자 장치(201)의 각 이어폰의 바깥쪽(예: 귀 외부) 홀에 연결되어 외부의 주변 환경에서 발생한 외부 오디오 신호를 수신할 수 있는 마이크일 수 있다. 복수의 마이크들(210) 중 제3 마이크(210c)는 사용자의 귀에 착용된 상태에서, 안쪽(예: 귀 내부) 홀에 연결되는 마이크일 수 있다. 도 3에서는 전자 장치(201)가 세 개의 마이크들(210: 210a, 210b 및 210c)을 포함하도록 도시되어 있으나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않을 수 있다.

다양한 실시 예에 따르면, 전자 장치(201)의 프로세서(220)는 전자 장치(201)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 프로세서(220)는, 도 1의 프로세서(120)와 동일 내지 유사하게 구현될 수 있다. 프로세서(220)는, 마이크(210)를 통해 수신된 사용자에 의해 발화된 음성 신호 및/또는 외부 환경에서 발생한 주변 소리를 획득할 수 있다.

다양한 실시 예에 따르면, 전자 장치(201)의 프로세서(220)는 제1 마이크(210a) 및 제2 마이크(210b)를 통해 입력된 외부 오디오 신호를 처리하도록 오디오 모듈(230)을 제어할 수 있다. 프로세서(220)는 제1 마이크(210a) 및 제2 마이크(210b)에서 각각 입력된 입력 신호들을 주파수 변환하고, 주파수 변환된 신호들 각각을 복수의 주파수 밴드들로 분리하도록 오디오 모듈(230)을 제어할 수 있다. 프로세서(220)는 분리된 주파수 밴드들 각각에서 채널 간 위상 분산(또는 변화)(IPV: inter channel phase variance)을 기반하여, 주파수 밴드들 각각에 대한 게인 값들을 획득하고, 주파수 밴드들 각각에서 획득한 게인 값들을 기반하여 멀티 밴드 필터링을 수행하도록 오디오 모듈(230)을 제어할 수 있다. 프로세서(220)는 오디오 모듈(230)에 의한 멀티 밴드 필터링 수행을 통해 주파수 밴드들 별로 필터링된 방향성을 갖는 제1 주파수 밴드 신호 및 방향성이 없는 제2 주파수 밴드 신호를 식별할 수 있다. 프로세서(220)는 오디오 모듈(203)에 의해 필터링된 제1 주파수 밴드 신호를 기반하여 처리된 출력 신호를 출력하도록 스피커(240)를 제어할 수 있다. 여기서, 방향성을 갖는 제1 주파수 밴드 신호는 사용자가 실시간으로 청취할 수 있도록 선택적으로 출력되는 주변 소리(예: 음성, 위험 알림 소리 또는 안내 방송)일 수 있다.

다양한 실시 예에 따르면, 프로세서(220)는, 예를 들면, 소프트웨어를 실행하여 프로세서(220)에 연결된 전자 장치(201)의 적어도 하나의 다른 구성요소(예: 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소)를 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 데이터 처리 또는 연산의 적어도 일부로서, 프로세서(220)는 다른 구성요소(예: 센서 모듈(260) 또는 통신 모듈(270))로부터 수신된 명령 또는 데이터를 메모리(250)에 저장하고, 메모리(250)에 저장된 명령 또는 데이터를 처리하고, 결과 데이터를 메모리(250)에 저장할 수 있다.

다양한 실시 예에 따르면, 오디오 모듈(230)은 프로세서(220)의 제어에 의해, 입력 신호들을 주파수 변환하여 분리된 복수의 주파수 밴드들 각각에서 채널간 위상 분산을 기반하여 게인 값을 획득하고, 복수의 주파수 밴드들 각각에서 획득한 게인 값을 기반하여 복수의 주파수 밴드들 각각의 주파수 밴드 신호를 필터링하고, 사용자가 실시간으로 청취하도록 필터링된 주파수 밴드 신호를 기반하여 처리된 출력 신호를 스피커(240)를 통해 출력할 수 있다.

다양한 실시 예에 따르면, 메모리(250)는 전자 장치(201)의 동작에 관련된 정보, 마이크들(210)을 통해 입력된 음성 또는 주변 소리에 대한 데이터, 외부 전자 장치(202)로부터 수신된 음성 데이터를 저장할 수 있다.

다양한 실시 예에 따르면, 센서 모듈(260)은 사용자의 음성 또는 주변 소리에 관련된 신호를 감지하기 위한 적어도 하나의 센서(예: 진동 센서)를 포함할 수 있다.

다양한 실시 예에 따르면, 통신 모듈(270)은 전자 장치(201)와 외부 전자 장치(202)(예: 도 1의 전자 장치(101, 102 또는 104))의 통신 모듈(예: 도 1의 통신 모듈(190)) 간의 무선 통신 기능을 수행하도록 구성될 수 있다. 통신 모듈(270)은 근거리 통신 방식을 이용하여 전자 장치(201)에서 입력된 음성 또는 주변 소리에 대한 데이터를 외부 전자 장치(202)로 전송할 수 있다. 일 예로, 근거리 통신 방식은 블루투스, BLE(bluetooth low energy), IrDA(infrared data association), 또는 무선랜 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

도 3은 다양한 실시예에 따른 소리를 출력하기 위한 전자 장치의 오디오 모듈의 구성을 나타내는 블록도이다.

도 2a, 도 2b 및 도 3을 참조하면, 다양한 실시 예에 따른 전자 장치(201)의 오디오 모듈(230)은 오디오 신호 처리 회로(301)를 포함할 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 오디오 신호 처리 회로(301)는 제1 신호 처리 회로(310), 제2 신호 처리 회로(320) 및 합성기(330)를 포함할 수 있다. 오디오 신호 처리 회로(301)는 제3 마이크(210c) 및 합성기(330) 사이에 연결된 잡음 제거를 위한 피드백 노이즈 캔슬링 회로(feed-back ANC)(340)를 더 포함할 수 있다.

다양한 실시 예에 따르면, 제1 신호 처리 회로(310)는 입력단이 제1 마이크(210a) 및 제2 마이크(210b)에 연결되고, 출력단이 합성기(330)에 연결될 수 있다. 제1 신호 처리 회로(310)는 게인 회로(311) 및 필터링 회로(313)를 포함할 수 있다. 제1 신호 처리 회로(310)는 필터링 회로(313)에서 출력된 주파수 밴드 신호에서 잡음을 제거하기 위한 잡음 제거(noise suppression) 회로(315)를 더 포함할 수 있다.

다양한 실시 예에 따르면, 제2 신호 처리 회로(320)는 제1 마이크(210a) 및 합성기(330) 사이에 배치될 수 있으며, 증폭 회로(PSAP(personal sound amplification product))(321), 잡음 제거 회로인 피드 포워드 노이즈 캔슬링 회로(feed-forward ANC(active noise cancelling))(323)를 포함할 수 있다. 제2 신호 처리 회로(320)는 제1 마이크(210a) 통해 입력된 제1 입력 신호를 수신하고, 증폭 회로(321)에 의해 제1 입력 신호를 증폭하여 합성기(330)로 출력할 수 있다. 제2 신호 처리 회로(320)는 피드 포워드 노이즈 캔슬링 회로(323)에 의해, 제1 입력 신호에서 잡음을 제거하고, 잡음이 제거된 신호를 합성기(330)로 출력할 수 있다.

다양한 실시 예에 따르면, 합성기(330)는 제1 신호 처리 회로(310)로부터 출력된 제1 주파수 밴드 신호, 제2 신호 처리 회로(320)로부터 출력된 제1 입력 신호를 증폭한 신호 및 제1 입력 신호에서 잡음이 제거된 신호를 합성하고, 합성된 최종 출력 신호를 스피커(240)로 출력할 수 있다. 다양한 실시 예에 따르면, 합성기(330)는 제1 신호 처리 회로(310)로부터 출력된 제1 주파수 밴드 신호, 제2 신호 처리 회로(320)로부터 출력된 제1 입력 신호를 증폭한 신호, 제1 입력 신호에서 잡음이 제거된 신호 및 피드백 노이즈 캔슬링 회로(340)에서 잡음이 제거된 신호를 합성하고, 합성된 최종 출력 신호를 스피커(240)로 출력할 수 있다.

도 4는 다양한 실시예에 따른 소리를 출력하기 위한 전자 장치의 오디오 모듈의 구체적인 구성을 나타내는 블록도이고, 도 5a 및 도 5b는 다양한 실시예에 따른 소리를 출력하기 위한 전자 장치에서 채널간 위상의 예를 나타내는 그래프들이다.

도 3, 도 4, 도 5a 및 도 5b를 참조하면, 다양한 실시 예에 따르면, 제1 신호 처리 회로(310)의 게인 회로(311)는 입력단이 제1 마이크(210a) 및 제2 마이크(210b)에 연결되고, 출력단이 필터링 회로(313)에 연결될 수 있다. 제1 신호 처리 회로(310)의 게인 회로(311)는 퓨리에 변환(FFT: fast fourier transform)) 회로들(410a 및 410b), 채널 간 위상 변환 회로(IPV)(420) 및 주파수 밴드들 별 게인 값을 산출하기 위한 회로들(430a, …, 430n)을 포함할 수 있다. 여기서, 회로들(430a, …, 430n)은 분리된 주파수 밴드들 각각에 대한 게인 값을 산출하기 위해 주파수 밴드들을 채널 간 위상 변환 회로(420)에 병렬로 연결될 수 있다.

다양한 실시 예에 따르면, 게인 회로(311)는 제1 마이크(210a)를 통해 제1 입력 신호를 수신하고, 제2 마이크(210b)를 통해 제2 입력 신호를 수신할 수 있다. 게인 회로(311)는 제1 퓨리에 변환 회로(410a)를 이용하여 제1 입력 신호를 주파수 변환하여 주파수 변환된 신호를 채널 간 위상 분산 회로(420)로 출력할 수 있다. 게인 회로(311)는 제2 퓨리에 변환 회로(410b)를 이용하여 제2 입력 신호를 주파수 변환하여 주파수 변환된 신호를 채널 간 위상 분산 회로(420)로 출력할 수 있다. 게인 회로(311)는 채널 간 위상 분산 회로(420)에 의해 채널 간 위상 분산을 산출할 수 있다. 게인 회로(311)는 지정된 주파수 밴드들(예: band 1, band 2, …, band N)로 분리된 주파수 밴드 별 회로들(430a, …, 430n) 각각에서 채널 간 위상 분산을 기반하여 게인 값을 구할 수 있다. 여기서, 회로들(430a, …, 430n) 각각은 위상 분산 값에 반비례하는 게인 값을 획득할 수 있다.

다양한 실시 예에 따르면, 방향성 음원과 잡음이 있는 환경에서 마이크들(210a 및 210b)로부터 각각 수신된 입력 신호들은 도 5a에 도시된 것과 같은 모델로 나타낼 수 있다. 여기서, 도 5a의 그래프의 x축은 주파수 인덱스(freq. index)(예: FFT(fast fourier transform) 넘버)를 나타내며, y축은 위상(phase)을 나타낼 수 있다. 여기서, 마이크들(210a 및 210b)로부터 각각 수신된 잡음(N)이 포함된 입력 신호들의 위상들(511)은 배경 잡음(N)에 의해 이상적 위상(ideal phase)의 그래프(513)를 중심으로 분포될 수 있다.

예를 들어, 제1 마이크(X)의 입력 신호()는 하기 <수학식 1>과 같이 나타낼 수 있으며, 제2 마이크(Y)의 입력 신호()는 하기 <수학식 2>과 같이 나타낼 수 있다. 여기서, S는 방향성을 갖는 타겟 신호를 나타내며, N은 잡음을 나타낼 수 있다. 타우(τ)는 타겟 신호(S) 입사 방향에 의한 제1 마이크 및 제2 마이크 사이 상대적인 지연(delay)(예: inter channel phase)을 나타낼 수 있다.

방향성을 갖는 신호(S)가 실질적으로 일정한 τ 값에서 입력되면, τ 값만큼의 지연이 발생하여 제1 마이크(X)와 제2 마이크(Y)의 위상 지연()이 발생할 수 있다. τ 값만큼의 지연 발생은 도 5a에 도시된 바와 같은 이상적 위상(잡음이 없는 위상)의 그래프(513)에서 주파수 인덱스 증가에 따라 위상 값의 변화(예: 실선으로 표시된 그래프(513)의 기울기)로 나타낼 수 있다. 위상 분산(phase variance)은 이상적 위상의 그래프(513)를 중심으로 수신된 입력 신호들의 위상들(511)에 대한 분포를 나타낼 수 있다.

도 5b는 분리된 주파수 밴드에서 채널간 위상 분산을 기반으로 게인 값을 획득하기 위한 예를 나타낼 수 있다. 여기서, 도 5b의 그래프의 x축은 시간(t)을 나타내며, y축은 주파수(frequency) 인덱스(index)를 나타낼 수 있다. 입력 신호들을 주파수 변환하여 분리된 복수의 주파수 밴드들(예: band 1, band 2, …, band N) 각각에서 채널간 위상 분산을 기반하여 게인 값을 획득할 수 있다. 예를 들어, 도 5b와 같이, 게인 값을 획득하기 위한 지정된 일 영역(local)(521)에서 채널간 위상(local inter-channel phase)은 구간 선형(piece-wise linear)의 특성을 가정할 수 있다. 위상 분산(또는 변화)은 방향성이 있는 신호가 있을 확률과 반비례 관계일 수 있다. 예를 들어, 일 영역(521)에서 방향성을 갖는 신호는 τ에 관련된 특정 값을 갖게 되므로 위상 분산 값이 작고(또는 일정한 값), 잡음이 있는 신호는 위상 분산 값이 클 수 있다.

다양한 실시 예에 따르면, 게인 회로(311)는 하기 <수학식 3>을 이용하여 채널 간 위상 분산(IPV)을 기반한 게인 값()을 산출할 수 있다. 여기서, 세타(theta: )는 위상 분산(phase variance)을 나타내며, 감마(gamma: )는 이득 곡선 제어 인자(gain curve control factor)(예: weight 조절 factor)를 나타낼 수 있다. 감마 값은 채널간 위상 분산(IPV)의 가중치(weighting) 값으로 채널간 위상 분산(IPV)와 게인 값 사이 매핑 함수의 커브(curve)를 결정할 수 있다. 타우(τ)는 타겟 신호(S) 입사 방향에 의한 제1 마이크 및 제2 마이크 사이 상대적인 지연(delay)(예: inter channel phase)을 나타낼 수 있다.

다양한 실시 예에 따르면, 게인 회로(311)는 채널 간 위상 분산 값이 작으면, 방향성이 있는 주파수 밴드 신호로서, 주파수 밴드 신호의 게인 값을 제1 값(예: 1에 근접한 값)으로 획득할 수 있다. 게인 회로(311)는 회로들(430a, …, 430n) 각각에서 획득한 주파수 밴드 별 게인 값들을 필터링 회로(313)로 출력할 수 있다. 게인 회로(311)는 채널 간 위상 분산 값이 크면, 방향성이 없는 단순 배경 잡음으로서, 주파수 밴드 신호의 게인 값을 제2 값(예: 0에 근접한 값)으로 획득할 수 있다. 여기서, 게인 값은 주파수 밴드 신호에 곱해진 값이며, 주파수 밴드 신호의 위상 분산에 반비례할 수 있다.

도 6은 다양한 실시예에 따른 소리를 출력하기 위한 전자 장치의 오디오 모듈의 구체적인 구성을 나타내는 블록도이다.

도 3 및 도 6을 참조하면, 다양한 실시 예에 따르면, 제1 신호 처리 회로(310)의 필터링 회로(313)는 입력단이 제1 마이크(210a)에 연결되고, 출력단이 합성기(330) 또는 합성기(330)에 연결된 잡음 제거 회로(315)에 연결될 수 있다. 제1 신호 처리 회로(310)의 필터링 회로(313)는 분석 필터 뱅크(analysis filter bank)(610)(예: 고속 프리에 변환(FFT: fast fourier transform)), 복수의 필터들(620)(IPV gain 1, IPV gain 2, IPV gain 3, …, IPV gain n) 및 합성 필터 뱅크(synthesis filter bank)(630)를 포함할 수 있다. 복수의 필터들(620)은 분석 필터 뱅크(610) 및 합성 필터 뱅크(630) 사이에 병렬로 연결될 수 있으며, 제1 마이크를 통해 입력된 제1 입력 신호를 주파수 변환하여 분리된 복수의 주파수 밴드 신호들을 각각 필터링할 수 있다. 여기서, 복수의 필터들(620)은 음성 신호의 주파수 밴드를 기반하여 분할된 주파수 밴드들 각각에 대응하는 대역 통과 필터일 수 있다.

다양한 실시 예에 따르면, 필터링 회로(313)는 분석 필터 뱅크(610)에 의해, 제1 마이크(210a)로부터 수신된 제1 입력 신호를 주파수 변환하여 시퀀스(sequence) 신호로 주파수 밴드로 병렬 처리할 수 있다. 분석 필터 뱅크(610)는 제1 입력 신호를 주파수 성분으로 변환하고, 음성 신호의 주파수 밴드를 기반하여 다수 개의 대역 통과 필터에 의해 주파수 밴드들로 분할할 수 있다. 여기서, 주파수 밴드들은 사용 시나리오에 따라 적절히 균등 또는 멜 필터 뱅크(mel-filter bank)와 같이 인간 청력 기준으로 구분될 수 있다. 여기서, 멜 필터 뱅크는 입력 신호에서 분할된 각 프레임에 대해 획득한 주파수들에 대해서 멜 필터들을 적용하여 멜 값(예: mel-spectrogram)을 획득할 수 있다.

다양한 실시 예에 따르면, 필터링 회로(313)는 복수의 필터들(620)에 의해, 게인 회로(311)로부터 수신한 각 주파수 밴드의 게인 값을 기반하여 주파수 밴드들 별로 각각 병렬로 멀티 밴드 필터링을 수행할 수 있다. 필터링 회로(313)는 복수의 필터들(620)에 의해, 복수의 주파수 밴드들 중 게인 값이 제1 값(예: 1에 근접한 값)인 주파수 밴드의 신호를 방향성을 갖는 제1 주파수 밴드 신호로 필터링하고, 제1 주파수 밴드 신호를 바이패스할 수 있다. 제1 신호 처리 회로(310)의 필터링 회로(313)는 복수의 주파수 밴드들 중 게인 값이 제2 값(예: 0에 근접한 값)인 주파수 밴드의 신호를 방향성이 없는 제2 주파수 밴드 신호로 필터링하고, 제2 주파수 밴드 신호를 차단(또는 제거)할 수 있다. 제1 신호 처리 회로(310)는 잡음 제거 회로(315)에 의해, 필터링 회로(313)에서 출력된 주파수 밴드 신호(예: 제1 주파수 밴드 신호)에서 노이즈를 제거할 수 있다.

다양한 실시 예에 따르면, 제1 신호 처리 회로(310)의 필터링 회로(313)는 합성 필터 뱅크(630)에 의해, 주파수 밴드 별로 각각 필터링된 주파수 밴드 신호들을 합성하여 원하는 주파수 밴드 신호(예: 방향성을 갖는 제1 주파수 밴드 신호)를 합성기(330)로 출력할 수 있다.

다시, 도 3을 참조하면, 다양한 실시 예에 따르면, 오디오 모듈(230)의 증폭 회로(321)(예: PSAP(personal sound amplification product))는 제1 마이크(210a)로부터 수신된 제1 입력 신호를 증폭하는 증폭기일 수 있으며, 제1 마이크(210a) 및 합성기(330) 사이에 구성될 수 있다. 증폭 회로(321)는 제1 마이크(210a)로부터 입력된 제1 외부 사운드 신호를 증폭하고, 증폭된 신호를 합성기(330)로 출력할 수 있다.

다양한 실시 예에 따르면, 잡음 제거 회로인 피드 포워드 노이즈 캔슬링 회로(feed-forward ANC(active noise cancelling))(323)는 제1 마이크(210a) 및 합성기(330) 사이에 구성될 수 있으며, 제1 마이크(210a)로부터 입력된 제1 외부 사운드 신호에서 노이즈(또는 주변 소음)를 제거하고, 오디오 콘텐츠의 소리 및 음성을 청취할 수 있도록 노이즈가 제거된 신호를 합성기(330)로 출력할 수 있다.

다양한 실시 예에 따르면, 오디오 모듈(230)의 합성기(330)는 제1 신호 처리 회로(310)로부터 출력된 필터링된 신호인 제1 주파수 밴드 신호, 증폭 회로(321)로부터 출력된 제1 입력 신호를 증폭한 신호 및 피드 포워드 ANC(323)로부터 출력된 제1 입력 신호에서 잡음을 제거한 신호를 합성하고, 합성된 신호를 최종 출력 신호로서 스피커(240)로 출력할 수 있다. 다양한 실시 예에 따르면, 합성기(330)는 제1 신호 처리 회로(310)로부터 출력된 제1 주파수 밴드 신호, 제2 신호 처리 회로(320)로부터 출력된 제1 입력 신호를 증폭한 신호, 제1 입력 신호에서 잡음이 제거된 신호 및 피드백 노이즈 캔슬링 회로(340)에서 잡음이 제거된 신호를 합성하고, 합성된 최종 출력 신호를 스피커(240)로 출력할 수 있다.

다양한 실시 예에 따르면, 오디오 모듈(230)은 하기 <수학식 4> 또는 <수학식 5>을 이용하여 채널간 위상 분산(또는 분산)을 이용하여 획득한 게인 값(IPVgain 또는 A*IPVgain) 및 채널간 크기 변화를 이용하여 획득한 게인 값(IMVgain 또는 (1-A)* IMVgain)을 곱하여 최종 이득 값(final gain)을 산출할 수 있다. 여기서, A는 이득의 평균값을 나타낼 수 있다.

이와 같이, 일 실시 예에서는 도 2b의 전자 장치(201)를 통해 전자 장치의 주요 구성 요소에 대해 설명하였으나, 다양한 실시 예에서는 도 2b의 전자 장치(201)를 통해 도시된 구성 요소가 모두 필수 구성 요소인 것은 아니며, 도시된 구성 요소보다 많은 구성 요소에 의해 전자 장치(201)가 구현될 수도 있고, 그 보다 적은 구성 요소에 의해 전자 장치(201)가 구현될 수도 있다. 또한, 도 2b를 통해 상술한 전자 장치(201)의 주요 구성 요소의 위치는 다양한 실시 예에 따라 변경 가능할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 전자 장치(예, 도 2a 및 도 2b의 전자 장치(201))는 복수의 마이크들(예: 도 2a 및 도 2b의 마이크들(210), 도 3의 마이크들(210a 및 210b)), 스피커(예: 도 2b 및 도 3의 스피커(240)), 오디오 모듈(예: 도 2b 및 도 3의 오디오 모듈(230)) 및 상기 복수의 마이크들, 상기 스피커 및 상기 오디오 모듈과 전기적으로 연결된 프로세서(예: 도 2b의 프로세서(220))를 포함하며, 상기 프로세서는, 상기 복수의 마이크들을 통해 각각 입력된 주변 소리에 대한 입력 신호들을 각각 주파수 변환하여 복수의 주파수 밴드들로 분리하도록 상기 오디오 모듈을 제어하고, 상기 복수의 주파수 밴드들에 대한 채널간 위상 분산을 기반하여 상기 복수의 주파수 밴드들 각각에 대한 게인 값을 획득하도록 상기 오디오 모듈을 제어하고, 상기 복수의 주파수 밴드들 각각에 대한 상기 게인 값을 기반하여, 방향성을 갖는 제1 주파수 밴드 신호를 필터링하도록 상기 오디오 모듈을 제어하고, 상기 제1 주파수 밴드 신호를 기반하여 처리된 출력 신호를 출력하도록 상기 스피커를 제어하도록 설정될 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 제1 주파수 밴드 신호 및 상기 복수의 마이크들 중 제1 마이크로 입력된 제1 입력 신호를 증폭한 신호를 합성하여 상기 출력 신호를 획득하도록 상기 오디오 모듈을 제어하며, 상기 제1 주파수 밴드 신호는 외부 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(101,102 또는 104) 또는 도 2a의 전자 장치(202))의 소리의 출력을 위해 주변 소리를 차단하도록 설정된 상태에서, 실시간으로 출력하기 위한 주변 소리에 대응하는 신호일 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 복수의 주파수 밴드들에 대한 상기 채널간 위상 분산을 확인하도록 상기 오디오 모듈을 제어하고, 상기 채널간 위상 분산의 값이 작으면, 상기 게인 값을 제1 값으로 획득하도록 상기 오디오 모듈을 제어하고, 상기 채널간 위상 분산의 값이 크면, 상기 게인 값을 제2 값으로 획득하도록 상기 오디오 모듈을 제어하도록 설정될 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 복수의 주파수 밴드들 중 상기 게인 값이 상기 제1 값인 주파수 밴드의 신호를 상기 제1 주파수 밴드 신호로 식별하고, 상기 제1 주파수 밴드 신호를 바이패스하도록 상기 오디오 모듈을 제어하도록 설정되며, 상기 제1 값은 1에 근접한 값일 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 복수의 주파수 밴드들 중 상기 게인 값이 상기 제2 값을 갖는 주파수 밴드의 신호를 방향성이 없는 제2 주파수 밴드 신호로 식별하고, 상기 제2 주파수 밴드 신호를 차단하도록 상기 오디오 모듈을 제어하도록 설정되며, 상기 제2 값은 0에 근접한 값일 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 오디오 모듈은, 상기 복수의 주파수 밴드들 각각에서 상기 채널간 위상 분산을 확인하고, 상기 채널간 위상 분산을 기반하여 상기 복수의 주파수 밴드들 각각에 대한 상기 게인 값을 획득하는 게인 회로(예: 도 3 및 도 4의 게인 회로(311)), 및 상기 복수의 주파수 밴드들 각각에 대한 상기 게인 값을 기반하여 방향성을 갖는 제1 주파수 밴드 신호를 필터링하는 필터링 회로(예: 도 3 및 도 6의 필터링 회로(313))를 포함하는 제1 신호 처리 회로(예: 도 3의 제1 신호 처리 회로(310)), 상기 복수의 마이크들 중 제1 마이크를 통해 수신된 제1 입력 신호를 증폭하는 제2 신호 처리 회로(예: 도 3의 제2 신호 처리 회로(320)) 및 상기 제1 신호 처리 회로로부터 출력된 상기 제1 주파수 밴드 신호, 상기 제2 신호 처리 회로로부터 출력된 신호를 합성하여 상기 출력 신호를 상기 스피커로 출력하는 합성기(예: 도 3의 합성기(330))를 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 제1 신호 처리 회로는, 상기 필터링된 주파수 밴드의 신호들 중 바이패스된 상기 제1 주파수 밴드 신호에서 잡음을 제거하는 잡음 제거 회로(예: 도 3의 잡음 제거 회로(315))를 더 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 필터링 회로는, 상기 복수의 마이크들 중 제1 마이크(예: 도 3의 제1 마이크(210a))를 통해 입력된 제1 입력 신호를 주파수 변환하여 분리된 복수의 주파수 밴드 신호들을 각각 필터링하기 위한 복수의 필터들(예: 도 6의 필터들(620))을 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 제2 신호 처리 회로는, 상기 제1 마이크를 통해 수신된 상기 제1 입력 신호를 증폭하고, 증폭한 신호를 상기 합성기로 출력하는 증폭 회로 및 상기 제1 입력 신호의 잡음을 제거하고, 잡음을 제거한 신호를 상기 합성기로 출력하는 잡음 제거 회로를 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 복수의 주파수 밴드들 각각에서 신호의 크기 변화를 기반한 게인 값을 획득하도록 상기 오디오 모듈을 제어하고, 상기 채널간 위상 분산을 기반하여 획득한 상기 게인 값 또는 상기 신호의 크기 변화를 기반한 게인 값 중 적어도 하나를 이용하여 상기 제1 주파수 밴드 신호를 필터링하도록 상기 오디오 모듈을 제어하도록 설정될 수 있다.

도 7은 다양한 실시예들에 따른 소리를 출력하기 위한 전자 장치에서의 동작 방법의 예를 나타내는 흐름도이고, 도 8a 내지 도 8e는 다양한 실시 예들에 따른 소리를 출력하기 위한 전자 장치에서의 신호 처리의 예를 나타내는 그래프들이다.

일 실시 예에 따르면, 701 내지 709 동작은 전자 장치(예: 도 2a 및 2b의 전자장치(201))의 프로세서(예: 도 2b의 프로세서(220))에서 수행되는 것으로 이해될 수 있다.

도 7을 참조하면, 701 동작에서, 다양한 실시 예에 따른 전자 장치(예: 도 2a 및 도 2b의 전자 장치(201))는 제1 마이크(도 3의 제1 마이크(210a))를 통해 제1 입력 신호를 수신하고, 제2 마이크(예: 도 3의 제2 마이크(210b))를 통해 제2 입력 신호를 수신할 수 있다. 제1 마이크(mic1)를 통해 수신된 제1 입력 신호(811)(mic1의 실선) 및 제2 마이크(mic2)를 통해 수신된 제2 입력 신호(813)(mic 2의 점선)는 도 8a에 도시된 바와 같이 나타낼 수 있다. 도 8a의 그래프에서 x축은 샘플 인덱스를 나타내며, y축은 마이크를 통해 입력된 입력 신호의 PCM(pulse code modulation) 신호(예: 16bit PCM 신호)의 크기(magnitude)를 나타낼 수 있다.

703 동작에서, 전자 장치는 오디오 모듈(예: 도 2b 및 도 3의 오디오 모듈(230))의 오디오 신호 처리 회로(예: 도 3의 오디오 신호 처리 회로(301))에 의해, 제1 입력 신호 및 제2 입력 신호들을 각각 주파수 변환하여 복수의 주파수 밴드들로 분리하고, 분리된 주파수 밴드들 각각에서 채널간 위상 분산을 확인할 수 있다. 전자 장치는 오디오 모듈의 오디오 신호 처리 회로에 의해, 제1 입력 신호를 주파수 변환하여 분리된 주파수 밴드들의 신호의 크기를 확인할 수 있다. 여기서, 시간(t)(또는 시간 프레임(time frame))에 따른 특정 주파수 밴드의 제1 입력 신호의 크기(mic1 magnitude)는 도 8b에 도시된 바와 같이 나타낼 수 있다. 여기서, 제1 마이크의 PCM 신호의 크기(magnitude)는 그래프(821)에 도시된 바와 같이 명암(또는 색상)으로 구분된 값으로 나타낼 수 있다. 제1 입력 신호 및 제2 입력 신호의 크로스 스펙트럼 위상(mic1 mic2 cross spectrum phase)은 도 8c에 도시된 바와 같이, 시간(t)(또는 시간 프레임(time frame))에 따른 특정 주파수 밴드의 위상으로 나타낼 수 있다. 여기서, 제1 마이크 및 제2 마이크의 크로스 스펙트럼 위상은 그래프(831)에 도시된 바와 같이 명암(또는 색상)으로 구분된 값으로 나타낼 수 있다. 도 8b 및 도 8c의 x축은 시간(t)(또는 시간 프레임(time frame))를 나타낼 수 있으며, y축은 주파수 밴드를 나타내는 주파수 인덱스를 나타낼 수 있다. 도 8b 및 도 8c의 그래프에서 지정된 영역(801)(예: 도 5b의 일 영역(521))은 게인 값을 구하기 위한 특정 주파수 밴드(예: 약 135~140 주파수 인덱스에 대응하는 주파수 밴드)를 지시하는 영역이다.

705 동작에서, 전자 장치는 오디오 모듈의 오디오 신호 처리 회로에 의해, 복수의 주파수 밴드들 각각에서 식별된 채널간 위상 분산을 기반하여, 복수의 주파수 밴드들 각각에 대한 게인 값을 획득할 수 있다. 전자 장치는 채널간 위상 분산의 값이 제1 기준값 이하로 작으면, 게인 값을 제1 값(예: 1에 근접한 값)으로 획득할 수 있다. 전자 장치는 채널간 위상 분산의 값이 제2 기준값 이상으로 크면, 게인 값을 제2 값(예: 0에 근접한 값)으로 획득할 수 있다. 전자 장치는 채널간 위상 분산 또는 분리된 주파수 밴드들의 신호의 크기 중 적어도 하나를 기반하여 복수의 주파수 밴드들 각각에 대한 게인 값을 획득할 수 있다. 전자 장치는 도 8d에 도시된 바와 같이, 마이크 입력 위상(mic input phase) 그래프에서 지정된 영역(801) 내의 특정 주파수 밴드(예: 약 135~140 주파수 인덱스에 대응하는 주파수 밴드)에서 제1 기준값 이하로 작은 값의 위상(phase)를 식별할 수 있다. 전자 장치는 도 8e에 도시된 바와 같이, 위상 분산(phase variance) 그래프에서 주파수 밴드(freq. index)의 특정 주파수 밴드(801)(예: 약 135~140)에서 위상 분산(phase variance)의 값을 제1 기준값 이하의 작은 값으로 확인함에 따라 특정 주파수 밴드(801)의 신호를 방향성이 있는 제1 주파수 밴드 신호로 식별할 수 있다. 도 8d에서 x축은 주파수 인덱스를 나타내며, y축은 위상(phase)를 나타낼 수 있다. 도 8e에 x축은 주파수 인덱스를 나타내며, y축은 위상 분산(phase variance)을 나타낼 수 있다.

707 동작에서, 전자 장치는 오디오 모듈의 오디오 신호 처리 회로에 의해, 복수의 주파수 밴드들 각각에 대한 게인 값을 기반하여 복수의 주파수 밴드들 각각 대응하는 주파수 밴드 신호들을 병렬로 멀티 밴드 필터링 동작을 수행할 수 있다. 전자 장치는 오디오 모듈의 오디오 신호 처리 회로에 의해, 복수의 주파수 밴드들 각각에 대한 게인 값을 기반하여 멀티 밴드 필터링을 통해 방향성을 갖는 제1 주파수 밴드 신호를 필터링하여 필터링된 제1 주파수 밴드 신호를 바이패스할 수 있다. 전자 장치는 상기 복수의 주파수 밴드들 중 상기 게인 값이 제1 값(예: 1에 근접한 값)인 주파수 밴드의 신호를 방향성이 있는 제1 주파수 밴드 신호로 식별하고, 제1 주파수 밴드 신호를 바이패스하여 합성기(예: 도 3의 합성기(330))로 출력할 수 있다. 전자 장치는 복수의 주파수 밴드들 중 게인 값이 제2 값(예: 0에 근접한 값)을 갖는 주파수 밴드의 신호를 방향성이 없는 제2 주파수 밴드 신호로 식별하고, 제2 주파수 밴드 신호를 차단(또는 제거)할 수 있다. 여기서, 바이패스되는 제1 주파수 밴드 신호는 외부 전자 장치의 소리의 출력을 위해 주변 소리를 차단하도록 설정된 상태에서, 실시간으로 출력하기 위한 주변 소리에 대응하는 주파수 밴드 신호일 수 있다.

709 동작에서, 전자 장치는 오디오 모듈의 오디오 신호 처리 회로에 의해, 필터링된 주파수 밴드 신호(예: 방향성이 있는 제1 주파수 밴드 신호)를 기반하여 처리된 출력 신호를 스피커(예: 도 2b 및 도 3의 스피커(240))를 통해 출력할 수 있다. 전자 장치는 오디오 모듈의 오디오 신호 처리 회로에 의해, 제1 주파수 밴드 신호 및 복수의 마이크들 중 제1 마이크로 입력된 제1 입력 신호를 증폭한 신호를 합성하여 출력 신호를 획득하고, 획득한 출력 신호를 스피커를 통해 출력할 수 있다. 여기서, 출력 신호는 외부 환경에서 발생한 알람 소리, 사용자를 부르는 소리 또는 안내 방송과 같은 주변 소리로서, 실시간으로 사용자에게 들려줄 수 있도록 출력될 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 전자 장치(예: 도 2a 및 도 2b의 전자 장치(201))에서의 동작 방법은, 상기 전자 장치의 복수의 마이크들(예: 도 2a 및 도 2b의 마이크들(210), 도 3의 마이크들(210a 및 210b)을 통해 각각 입력된 주변 소리에 대한 입력 신호들을 수신하는 동작, 상기 전자 장치의 오디오 모듈(예: 도 2b 및 도 3의 오디오 모듈(230))에 의해, 상기 입력 신호들을 각각 주파수 변환하여 복수의 주파수 밴드들로 분리하는 동작, 상기 오디오 모듈에 의해, 상기 복수의 주파수 밴드들에 대한 채널간 위상 분산을 기반하여 상기 복수의 주파수 밴드들 각각에 대한 게인 값을 획득하는 동작, 상기 오디오 모듈에 의해, 상기 복수의 주파수 밴드들 각각에 대한 상기 게인 값을 기반하여, 방향성을 갖는 제1 주파수 밴드 신호를 필터링하는 동작 및 상기 제1 주파수 밴드 신호를 기반하여 처리된 출력 신호를 상기 전자 장치의 스피커(예: 도 2b 및 도 3의 스피커(240))를 통해 출력하는 동작을 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 방법은, 상기 제1 주파수 밴드 신호 및 상기 복수의 마이크들 중 제1 마이크(예: 도 3의 제1 마이크(210a))로 입력된 제1 입력 신호를 증폭한 신호를 합성하여 상기 출력 신호를 획득하는 동작을 더 포함하며, 상기 제1 주파수 밴드 신호는 외부 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(101, 102, 또는 104) 또는 도 2a의 외부 전자 장치(202))의 소리의 출력을 위해 주변 소리를 차단하도록 설정된 상태에서, 실시간으로 출력하기 위한 주변 소리에 대응하는 신호일 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 복수의 주파수 밴드들 각각에 대한 상기 게인 값을 획득하는 동작은, 상기 복수의 주파수 밴드들에 대한 상기 채널간 위상 분산을 확인하는 동작, 상기 채널간 위상 분산의 값이 작으면, 상기 게인 값을 제1 값으로 획득하는 동작 및 상기 채널간 위상 분산의 값이 크면, 상기 게인 값을 제2 값으로 획득하는 동작을 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 제1 주파수 밴드 신호를 필터링하는 동작은, 상기 복수의 주파수 밴드들 중 상기 게인 값이 상기 제1 값인 주파수 밴드의 신호를 상기 제1 주파수 밴드 신호로 식별하는 동작 및 상기 제1 주파수 밴드 신호를 바이패스하는 동작을 포함하며, 상기 제1 값은 1에 근접한 값일 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 제1 주파수 밴드 신호를 필터링하는 동작은, 상기 복수의 주파수 밴드들 중 상기 게인 값이 상기 제2 값을 갖는 주파수 밴드의 신호를 방향성이 없는 제2 주파수 밴드 신호로 식별하는 동작 및 상기 제2 주파수 밴드 신호를 차단하는 동작을 포함하며, 상기 제2 값은 0에 근접한 값일 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 입력 신호들을 각각 주파수 변환하여 상기 복수의 주파수 밴드들로 분리하는 동작은, 상기 복수의 마이크들 중 제1 마이크(예: 도 3의 제1 마이크(210a))로부터 입력된 제1 입력 신호를 주파수 변환하여 상기 복수의 주파수 밴드들로 분리하는 동작, 상기 복수의 마이크들 중 제2 마이크(예: 도 3의 제2 마이크(210b))로부터 입력된 제2 입력 신호를 주파수 변환하여 상기 복수의 주파수 밴드들로 분리하는 동작 및 상기 복수의 주파수 밴드들 각각에서 상기 제1 입력 신호 및 상기 제2 입력 신호에 대한 상기 채널간 위상 분산을 확인하는 동작을 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 방법은, 상기 전자 장치의 오디오 모듈에 의해, 상기 제1 주파수 밴드 신호에서 잡음을 제거하는 동작을 더 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 방법은, 상기 오디오 모듈에 의해, 상기 제1 마이크를 통해 수신된 상기 제1 입력 신호를 증폭하는 동작, 상기 오디오 모듈에 의해, 상기 제1 입력 신호의 잡음을 제거하는 동작 및 상기 오디오 모듈에 의해, 상기 제1 주파수 밴드 신호, 상기 제1 입력 신호를 증폭한 신호 및 상기 제1 입력 신호에서 잡음을 제거한 신호를 합성하여 상기 출력 신호를 획득하는 동작을 더 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 제1 주파수 밴드 신호를 필터링하는 동작은, 상기 오디오 모듈에 의해, 상기 복수의 주파수 밴드들 각각에서 신호의 크기 분산을 기반한 게인 값을 획득하는 동작 및 상기 오디오 모듈에 의해, 상기 채널간 위상 분산을 기반하여 획득한 상기 게인 값 또는 상기 신호의 크기 분산을 기반한 게인 값 중 적어도 하나를 이용하여 상기 제1 주파수 밴드 신호를 필터링하는 동작을 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 프로그램을 저장하는 비 일시적 저장 매체에 있어서, 상기 프로그램은, 전자 장치의 프로세서에 의한 실행 시, 상기 프로세서가, 상기 전자 장치의 복수의 마이크들을 통해 각각 입력된 주변 소리에 대한 입력 신호들을 수신하는 동작, 상기 전자 장치의 오디오 모듈에 의해, 상기 입력 신호들을 각각 주파수 변환하여 복수의 주파수 밴드들로 분리하는 동작, 상기 오디오 모듈에 의해, 상기 복수의 주파수 밴드들에 대한 채널간 위상 분산을 기반하여 상기 복수의 주파수 밴드들 각각에 대한 게인 값을 획득하는 동작, 상기 오디오 모듈에 의해, 상기 복수의 주파수 밴드들 각각에 대한 상기 게인 값을 기반하여, 방향성을 갖는 제1 주파수 밴드 신호를 필터링하는 동작 및 상기 제1 주파수 밴드 신호를 기반하여 처리된 출력 신호를 상기 전자 장치의 스피커를 통해 출력하는 동작을 실행하도록 실행 가능한 명령을 포함할 수 있다.

그리고 본 문서에 개시된 실시예는 개시된, 기술 내용의 설명 및 이해를 위해 제시된 것이며, 본 문서에서 기재된 기술의 범위를 한정하는 것은 아니다. 따라서, 본 문서의 범위는, 본 문서의 기술적 사상에 근거한 모든 변경 또는 다양한 다른 실시예를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 전자 장치는 다양한 형태의 장치가 될 수 있다. 전자 장치는, 예를 들면, 휴대용 통신 장치(예: 스마트폰), 컴퓨터 장치, 휴대용 멀티미디어 장치, 휴대용 의료 기기, 카메라, 웨어러블 장치, 또는 가전 장치를 포함할 수 있다. 본 문서의 실시예에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않는다.

본 문서의 다양한 실시예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술적 특징들을 특정한 실시예들로 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 또는 관련된 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 아이템에 대응하는 명사의 단수 형은 관련된 문맥상 명백하게 다르게 지시하지 않는 한, 상기 아이템 한 개 또는 복수 개를 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나", "A 또는 B 중 적어도 하나", "A, B 또는 C", "A, B 및 C 중 적어도 하나", 및 "A, B, 또는 C 중 적어도 하나"와 같은 문구들 각각은 그 문구들 중 해당하는 문구에 함께 나열된 항목들 중 어느 하나, 또는 그들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제 1", "제 2", 또는 "첫째" 또는 "둘째"와 같은 용어들은 단순히 해당 구성요소를 다른 해당 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있으며, 해당 구성요소들을 다른 측면(예: 중요성 또는 순서)에서 한정하지 않는다. 어떤(예: 제 1) 구성요소가 다른(예: 제 2) 구성요소에, "기능적으로" 또는 "통신적으로"라는 용어와 함께 또는 이런 용어 없이, "커플드" 또는 "커넥티드"라고 언급된 경우, 그것은 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로(예: 유선으로), 무선으로, 또는 제 3 구성요소를 통하여 연결될 수 있다는 것을 의미한다.

본 문서의 다양한 실시예들에서 사용된 용어 "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구현된 유닛을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로와 같은 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 모듈은, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는, 상기 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. 예를 들면, 일실시예에 따르면, 모듈은 ASIC(application-specific integrated circuit)의 형태로 구현될 수 있다.

본 문서의 다양한 실시예들은 기기(machine)(예: 전자 장치(101)) 의해 읽을 수 있는 저장 매체(storage medium)(예: 내장 메모리(136) 또는 외장 메모리(138))에 저장된 하나 이상의 명령어들을 포함하는 소프트웨어(예: 프로그램(140))로서 구현될 수 있다. 예를 들면, 기기(예: 전자 장치(101))의 프로세서(예: 프로세서(120))는, 저장 매체로부터 저장된 하나 이상의 명령어들 중 적어도 하나의 명령을 호출하고, 그것을 실행할 수 있다. 이것은 기기가 상기 호출된 적어도 하나의 명령어에 따라 적어도 하나의 기능을 수행하도록 운영되는 것을 가능하게 한다. 상기 하나 이상의 명령어들은 컴파일러에 의해 생성된 코드 또는 인터프리터에 의해 실행될 수 있는 코드를 포함할 수 있다. 기기로 읽을 수 있는 저장 매체는, 비일시적(non-transitory) 저장 매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, ‘비일시적’은 저장 매체가 실재(tangible)하는 장치이고, 신호(signal)(예: 전자기파)를 포함하지 않는다는 것을 의미할 뿐이며, 이 용어는 데이터가 저장 매체에 반영구적으로 저장되는 경우와 임시적으로 저장되는 경우를 구분하지 않는다.

일실시예에 따르면, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체(예: compact disc read only memory(CD-ROM))의 형태로 배포되거나, 또는 어플리케이션 스토어(예: 플레이 스토어^TM)를 통해 또는 두 개의 사용자 장치들(예: 스마트 폰들) 간에 직접, 온라인으로 배포(예: 다운로드 또는 업로드)될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.

다양한 실시예들에 따르면, 상기 기술한 구성요소들의 각각의 구성요소(예: 모듈 또는 프로그램)는 단수 또는 복수의 개체를 포함할 수 있으며, 복수의 개체 중 일부는 다른 구성요소에 분리 배치될 수도 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 전술한 해당 구성요소들 중 하나 이상의 구성요소들 또는 동작들이 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 구성요소들 또는 동작들이 추가될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 복수의 구성요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 구성요소로 통합될 수 있다. 이런 경우, 통합된 구성요소는 상기 복수의 구성요소들 각각의 구성요소의 하나 이상의 기능들을 상기 통합 이전에 상기 복수의 구성요소들 중 해당 구성요소에 의해 수행되는 것과 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적으로, 병렬적으로, 반복적으로, 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 상기 동작들 중 하나 이상이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 동작들이 추가될 수 있다.

100: 네트워크 환경 201: 전자 장치
202: 외부 전자 장치 210: 마이크
220: 프로세서 230: 오디오 모듈
240: 스피커 250: 메모리
260: 센서 모듈 301: 오디오 신호 처리 회로
310: 제1 신호 처리 회로 320: 제2 신호 처리 회로
311: 게인 회로 313: 필터링 회로

Claims

전자 장치에 있어서,
복수의 마이크들;
스피커;
오디오 모듈; 및
상기 복수의 마이크들, 상기 스피커 및 상기 오디오 모듈과 전기적으로 연결된 프로세서를 포함하며,
상기 프로세서는,
상기 복수의 마이크들을 통해 각각 입력된 주변 소리에 대한 입력 신호들을 각각 주파수 변환하여 복수의 주파수 밴드들로 분리하도록 상기 오디오 모듈을 제어하고,
상기 복수의 주파수 밴드들에 대한 채널간 위상 분산을 기반하여 상기 복수의 주파수 밴드들 각각에 대한 게인 값을 획득하도록 상기 오디오 모듈을 제어하고,
상기 복수의 주파수 밴드들 각각에 대한 상기 게인 값을 기반하여, 방향성을 갖는 제1 주파수 밴드 신호를 필터링하도록 상기 오디오 모듈을 제어하고,
상기 제1 주파수 밴드 신호를 기반하여 처리된 출력 신호를 출력하도록 상기 스피커를 제어하도록 설정된, 전자 장치.
제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 프로세서는,
상기 제1 주파수 밴드 신호 및 상기 복수의 마이크들 중 제1 마이크로 입력된 제1 입력 신호를 증폭한 신호를 합성하여 상기 출력 신호를 획득하도록 상기 오디오 모듈을 제어하며,
상기 제1 주파수 밴드 신호는 외부 전자 장치의 소리의 출력을 위해 주변 소리를 차단하도록 설정된 상태에서, 실시간으로 출력하기 위한 주변 소리에 대응하는 주파수 밴드 신호인, 전자 장치.
제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 프로세서는,
상기 복수의 주파수 밴드들에 대한 상기 채널간 위상 분산을 확인하도록 상기 오디오 모듈을 제어하고,
상기 채널간 위상 분산의 값이 작으면, 상기 게인 값을 제1 값으로 획득하도록 상기 오디오 모듈을 제어하고,
상기 채널간 위상 분산의 값이 크면, 상기 게인 값을 제2 값으로 획득하도록 상기 오디오 모듈을 제어하도록 설정된, 전자 장치.
제3항에 있어서, 상기 적어도 하나의 프로세서는,
상기 복수의 주파수 밴드들 중 상기 게인 값이 상기 제1 값인 주파수 밴드의 신호를 상기 제1 주파수 밴드 신호로 식별하고, 상기 제1 주파수 밴드 신호를 바이패스하도록 상기 오디오 모듈을 제어하도록 설정되며,
상기 제1 값은 1에 근접한 값인, 전자 장치.
제3항에 있어서, 상기 적어도 하나의 프로세서는,
상기 복수의 주파수 밴드들 중 상기 게인 값이 상기 제2 값을 갖는 주파수 밴드의 신호를 방향성이 없는 제2 주파수 밴드 신호로 식별하고, 상기 제2 주파수 밴드 신호를 차단하도록 상기 오디오 모듈을 제어하도록 설정되며,
상기 제2 값은 0에 근접한 값인, 전자 장치.
제1항에 있어서, 상기 오디오 모듈은,
상기 복수의 주파수 밴드들 각각에서 상기 채널간 위상 분산을 확인하고, 상기 채널간 위상 분산을 기반하여 상기 복수의 주파수 밴드들 각각에 대한 상기 게인 값을 획득하는 게인 회로, 및 상기 복수의 주파수 밴드들 각각에 대한 상기 게인 값을 기반하여 방향성을 갖는 제1 주파수 밴드 신호를 필터링하는 필터링 회로를 포함하는 제1 신호 처리 회로;
상기 복수의 마이크들 중 제1 마이크를 통해 수신된 제1 입력 신호를 증폭하는 제2 신호 처리 회로; 및
상기 제1 신호 처리 회로로부터 출력된 상기 제1 주파수 밴드 신호, 상기 제2 신호 처리 회로로부터 출력된 신호를 합성하여 상기 출력 신호를 상기 스피커로 출력하는 합성기를 포함하는, 전자 장치.
제6항에 있어서, 상기 제1 신호 처리 회로는,
상기 필터링된 주파수 밴드의 신호들 중 바이패스된 상기 제1 주파수 밴드 신호에서 잡음을 제거하는 잡음 제거 회로를 더 포함하는, 전자 장치.
제6항에 있어서, 상기 필터링 회로는,
상기 복수의 마이크들 중 제1 마이크를 통해 입력된 제1 입력 신호를 주파수 변환하여 분리된 복수의 주파수 밴드 신호들을 각각 필터링하기 위한 복수의 필터들을 포함하는, 전자 장치.
제6항에 있어서, 상기 제2 신호 처리 회로는,
상기 제1 마이크를 통해 수신된 상기 제1 입력 신호를 증폭하고, 증폭한 신호를 상기 합성기로 출력하는 증폭 회로; 및
상기 제1 입력 신호의 잡음을 제거하고, 잡음을 제거한 신호를 상기 합성기로 출력하는 잡음 제거 회로를 포함하는, 전자 장치.
제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 프로세서는,
상기 복수의 주파수 밴드 각각에서 신호의 크기 분산을 기반한 게인 값을 획득하도록 상기 오디오 모듈을 제어하고,
상기 채널간 위상 분산을 기반하여 획득한 상기 게인 값 또는 상기 신호의 크기 분산을 기반한 게인 값 중 적어도 하나를 이용하여 상기 제1 주파수 밴드 신호를 필터링하도록 상기 오디오 모듈을 제어하도록 설정된, 전자 장치.
전자 장치에서의 동작 방법에 있어서,
상기 전자 장치의 복수의 마이크들을 통해 각각 입력된 주변 소리에 대한 입력 신호들을 수신하는 동작;
상기 전자 장치의 오디오 모듈에 의해, 상기 입력 신호들을 각각 주파수 변환하여 복수의 주파수 밴드들로 분리하는 동작;
상기 오디오 모듈에 의해, 상기 복수의 주파수 밴드들에 대한 채널간 위상 분산을 기반하여 상기 복수의 주파수 밴드들 각각에 대한 게인 값을 획득하는 동작;
상기 오디오 모듈에 의해, 상기 복수의 주파수 밴드들 각각에 대한 상기 게인 값을 기반하여, 방향성을 갖는 제1 주파수 밴드 신호를 필터링하는 동작; 및
상기 제1 주파수 밴드 신호를 기반하여 처리된 출력 신호를 상기 전자 장치의 스피커를 통해 출력하는 동작을 포함하는, 방법.
제11항에 있어서, 상기 방법은,
상기 제1 주파수 밴드 신호 및 상기 복수의 마이크들 중 제1 마이크로 입력된 제1 입력 신호를 증폭한 신호를 합성하여 상기 출력 신호를 획득하는 동작을 더 포함하며,
상기 제1 주파수 밴드 신호는 외부 전자 장치의 소리의 출력을 위해 주변 소리를 차단하도록 설정된 상태에서, 실시간으로 출력하기 위한 주변 소리에 대응하는 신호인, 방법.
제11항에 있어서, 상기 복수의 주파수 밴드들 각각에 대한 상기 게인 값을 획득하는 동작은,
상기 복수의 주파수 밴드들에 대한 상기 채널간 위상 분산을 확인하는 동작;
상기 채널간 위상 분산의 값이 작으면, 상기 게인 값을 제1 값으로 획득하는 동작; 및
상기 채널간 위상 분산의 값이 크면, 상기 게인 값을 제2 값으로 획득하는 동작을 포함하는, 방법.
제13항에 있어서, 상기 제1 주파수 밴드 신호를 필터링하는 동작은,
상기 복수의 주파수 밴드들 중 상기 게인 값이 상기 제1 값인 주파수 밴드의 신호를 상기 제1 주파수 밴드 신호로 식별하는 동작; 및
상기 제1 주파수 밴드 신호를 바이패스하는 동작을 포함하며,
상기 제1 값은 1에 근접한 값인, 방법.
제13항에 있어서, 상기 제1 주파수 밴드 신호를 필터링하는 동작은,
상기 복수의 주파수 밴드들 중 상기 게인 값이 상기 제2 값을 갖는 주파수 밴드의 신호를 방향성이 없는 제2 주파수 밴드 신호로 식별하는 동작; 및
상기 제2 주파수 밴드 신호를 차단하는 동작을 포함하며,
상기 제2 값은 0에 근접한 값인, 방법.
제11항에 있어서, 상기 입력 신호들을 각각 주파수 변환하여 상기 복수의 주파수 밴드들로 분리하는 동작은,
상기 복수의 마이크들 중 제1 마이크로부터 입력된 제1 입력 신호를 주파수 변환하여 상기 복수의 주파수 밴드들로 분리하는 동작;
상기 복수의 마이크들 중 제2 마이크로부터 입력된 제2 입력 신호를 주파수 변환하여 상기 복수의 주파수 밴드들로 분리하는 동작; 및
상기 복수의 주파수 밴드들 각각에서 상기 제1 입력 신호 및 상기 제2 입력 신호에 대한 상기 채널간 위상 분산을 확인하는 동작을 포함하는, 방법.
제11항에 있어서, 상기 방법은,
상기 전자 장치의 오디오 모듈에 의해, 상기 제1 주파수 밴드 신호에서 잡음을 제거하는 동작을 더 포함하는, 방법.
제11항에 있어서, 상기 방법은,
상기 오디오 모듈에 의해, 상기 제1 마이크를 통해 수신된 상기 제1 입력 신호를 증폭하는 동작;
상기 오디오 모듈에 의해, 상기 제1 입력 신호의 잡음을 제거하는 동작; 및
상기 오디오 모듈에 의해, 상기 제1 주파수 밴드 신호, 상기 제1 입력 신호를 증폭한 신호 및 상기 제1 입력 신호에서 잡음을 제거한 신호를 합성하여 상기 출력 신호를 획득하는 동작을 더 포함하는, 방법.
제11항에 있어서, 상기 제1 주파수 밴드 신호를 필터링하는 동작은,
상기 오디오 모듈에 의해, 상기 복수의 주파수 밴드들 각각에서 신호의 크기 분산을 기반한 게인 값을 획득하는 동작; 및
상기 오디오 모듈에 의해, 상기 채널간 위상 분산을 기반하여 획득한 상기 게인 값 또는 상기 신호의 크기 분산을 기반한 게인 값 중 적어도 하나를 이용하여 상기 제1 주파수 밴드 신호를 필터링하는 동작을 포함하는, 방법.
프로그램을 저장하는 비일시적 저장 매체에 있어서, 상기 프로그램은, 전자 장치의 프로세서에 의한 실행 시, 상기 프로세서가,
상기 전자 장치의 복수의 마이크들을 통해 각각 입력된 주변 소리에 대한 입력 신호들을 수신하는 동작;
상기 전자 장치의 오디오 모듈에 의해, 상기 입력 신호들을 각각 주파수 변환하여 복수의 주파수 밴드들로 분리하는 동작;
상기 오디오 모듈에 의해, 상기 복수의 주파수 밴드들에 대한 채널간 위상 분산을 기반하여 상기 복수의 주파수 밴드들 각각에 대한 게인 값을 획득하는 동작;
상기 오디오 모듈에 의해, 상기 복수의 주파수 밴드들 각각에 대한 상기 게인 값을 기반하여, 방향성을 갖는 제1 주파수 밴드 신호를 필터링하는 동작; 및
상기 제1 주파수 밴드 신호를 기반하여 처리된 출력 신호를 상기 전자 장치의 스피커를 통해 출력하는 동작을 실행하도록 실행 가능한 명령을 포함하는, 비일시적 저장 매체.