WO2021020823A2 - 소음 제거 장치 및 방법 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a noise reduction apparatus and method (APPARATUS AND METHOD OF REDUCING NOISE), and relates to a technology for removing noise by generating a noise removal signal based on the noise pickup signal received through a microphone module, and outputting it. will be.
  • the most basic method to eliminate noise is to extinguish the noise by generating an inverse signal at the same level as the noise to be removed.
  • the above method is possible when it is close to the ear, such as earphones or headphones, but there is a problem in that it is difficult to remove noise generated in the space.
  • Noise radiated into the air is easily transformed under the influence of diffraction, interference, reflection, etc., and it is virtually impossible to generate a signal to cancel it.
  • noise transmitted through the medium can be prevented from radiating into the air if it is removed in the medium stage before being radiated into the air.
  • the method of removing noise in the medium stage includes installation of a carpet or cushioning mat that can attenuate vibration in the medium, or a functional construction for sound absorption.However, a separate construction or facility is required, which incurs a high cost. There is a problem.
  • Korean Patent Registration No. 10-1365607 registered on February 14, 2014 discloses a smart TV, a noise canceling device, and a smart TV system that removes noise in a separate space.
  • an object of the present invention is to prevent the vibration of the speaker driver installed at the same point from being transmitted to the microphone module.
  • an object of the present invention is to block the leakage of the speaker driver.
  • an object of the present invention is to provide a noise reduction device that can be fused with general appliances such as a light fixture and an air conditioner.
  • an object of the present invention is to accurately remove noise by analyzing the location of the noise source.
  • a noise reduction apparatus includes at least one microphone module for sound reception that generates a noise sound reception signal by receiving sound from a medium, and a noise removal signal generated based on the noise reception signal. And a controller configured to generate the noise removal signal based on the noise receiving signal and at least one speaker driver that transmits the vibration corresponding to the medium to the medium.
  • a plurality of the sound-receiving microphone modules are attached to the medium, and a direction corresponding to the noise is detected by using the noise-receiving signals received from the plurality of sound-receiving microphone modules, and the noise is removed based on the direction.
  • a signal can be generated.
  • the noise-receiving signals are used to calculate the position of the sound source corresponding to the noise, and the noise removal signal may be generated based on the position of the sound source.
  • a plurality of speaker drivers are provided, distances between each of the plurality of speaker drivers and the sound source are calculated, and a delay corresponding to at least one of the distances corresponds to at least one of the plurality of speaker drivers. It can be applied to a noise canceling signal.
  • some of the plurality of speaker drivers generate the noise removal signal for removing noise corresponding to the sound source, and another part of the plurality of speaker drivers attenuate the vibration for removing the noise. It can generate damping vibration for
  • the plurality of sound-receiving microphone modules and the plurality of speaker drivers may be installed in one structure attached to the medium.
  • a honeycomb resonator accommodating the at least one microphone module for sound pickup and the at least one speaker driver, and removing sound leakage generated from the rear side of the speaker driver and low-level noise transmitted from the medium can do.
  • the honeycomb resonator is divided into a honeycomb structure, and a partition wall dividing one or more honeycomb structures into one space may be formed.
  • the honeycomb resonator may have different heights of the bottom surface of each honeycomb structure formed therein in order to increase the leakage of sound absorbed therein and diffuse reflection of the noise.
  • the partition wall may have a through hole having a size corresponding to a frequency to be removed from the space formed by the partition wall.
  • the speaker driver may further include a resonance part coupled to the rear surface of the speaker driver and formed in a multi-chamber method in order to cancel the leakage sound generated from the rear surface of the speaker driver.
  • the controller calculates a first fundamental frequency value based on the position of the sound source and the noise reception signal, and generates a first noise removal signal corresponding to the first fundamental frequency value.
  • a second fundamental frequency value is calculated, and a second fundamental frequency value corresponding to the second fundamental frequency value is calculated.
  • a second noise removal signal is generated and transmitted to the speaker driver, and the speaker driver transmits vibrations corresponding to the first noise removal signal and the second noise removal signal received by the controller to the medium in chronological order. I can.
  • the controller may predict a Chladni pattern according to the structure information of the medium input by the user, and generate the noise removal signal based on the pattern and the noise receiving signal.
  • the controller calculates a fundamental frequency value and a harmonics frequency value based on the position of the sound source and the noise reception signal, and corresponds to the fundamental frequency value and the harmonics frequency value. Simultaneous generation of the waveform may be generated, and the noise removal signal may be generated based on the simultaneously generated waveform.
  • the noise reduction method in a method of removing noise through a noise reduction device, sound is received from a medium through a microphone module for sound reception to generate a noise reception signal. Generating, generating a noise removing signal based on the noise receiving signal, and transmitting a vibration corresponding to the noise canceling signal to the medium through a speaker driver.
  • a plurality of the sound-receiving microphone modules are attached to the medium, and the step of generating the noise-removing signal detects a direction corresponding to the noise by using the noise-receiving signals received from the plurality of sound-receiving microphone modules. And, based on the direction, the noise removal signal may be generated.
  • generating the noise removal signal includes calculating a location of a sound source corresponding to the noise based on the noise pickup signals, and generating the noise removal signal based on the location of the sound source.
  • the speaker drivers are provided in plural, calculating distances between each of the plurality of speaker drivers and the sound source, and calculating a delay corresponding to at least one of the distances at least one of the plurality of speaker drivers. It may further include applying to the noise removal signal corresponding to.
  • the transmitting of the vibration to the medium may include transmitting a vibration corresponding to the noise removal signal for removing noise corresponding to the sound source to the medium through some of the plurality of speaker drivers, and Another part of the plurality of speaker drivers may include transmitting an attenuated vibration to attenuate the vibration to the medium.
  • it may further include removing sound leakage and noise generated from a rear surface of the speaker driver through a honeycomb resonator accommodating the sound-receiving microphone module and the speaker driver.
  • the honeycomb resonator is divided into a honeycomb structure, and a partition wall dividing one or more honeycomb structures into one space may be formed.
  • the honeycomb resonator may have different heights of bottom surfaces of the honeycomb structures formed therein in order to increase diffuse reflection of noise absorbed therein.
  • the partition wall may have a through hole having a size corresponding to a frequency to be removed from the space formed by the partition wall.
  • generating the noise removal signal includes: calculating a first fundamental frequency value based on the noise receiving signal, and generating a first noise removal signal corresponding to the first fundamental frequency value.
  • Generating, calculating a second fundamental frequency value based on a noise receiving signal from which a wavelength corresponding to the first fundamental frequency value has been removed, and a second noise removing signal corresponding to the second fundamental frequency value Including the step of generating, and transmitting the vibration to the medium, the vibration corresponding to the first noise removal signal and the second noise removal signal may be sequentially transmitted to the medium through the speaker driver.
  • generating the noise removal signal may include predicting a Chladni pattern based on the structure information of the medium input by the user, and removing the noise based on the pattern and the noise receiving signal. Generating a signal.
  • generating the noise removal signal may include calculating a fundamental frequency value and a harmonics frequency value based on the noise pickup signal, and the fundamental frequency value and the harmonics frequency value It may include simultaneously generating a corresponding waveform and generating the noise removal signal based on the waveform.
  • noise transmitted through the medium can be eliminated.
  • a noise reduction device that can be fused with a general appliance such as a light fixture and an air conditioner.
  • FIG. 1 is a perspective view of a noise reduction device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an exploded view of a noise reduction apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a perspective view of a honeycomb resonator according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a flow chart for removing noise according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a block diagram of a noise reduction apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • 6 is a conceptual diagram showing the speed of sound waves depending on the medium.
  • FIG. 7 is an exploded view of a speaker driver according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of a speaker driver and a resonance part according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 9 is an exploded view of a microphone module according to an embodiment of the present invention.
  • 10 is a conceptual diagram of removing noise through Fourier transform.
  • 11 is a conceptual diagram showing an allowable phase difference for removing noise.
  • 12 is an exemplary view showing the extracted cladney pattern.
  • 13 is an exemplary diagram showing a harmonic frequency and a fundamental frequency in a spectrum of continuous noise.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view of a speaker device with a built-in microphone according to an embodiment of the present invention.
  • 15 is a conceptual diagram for dividing and removing direct and indirect sounds according to an embodiment of the present invention.
  • 16 is a flowchart of separating and removing a target frequency according to an embodiment of the present invention.
  • 17 is an exemplary diagram for removing transaural noise according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 19 is an exemplary diagram illustrating an operation state through a display device according to an embodiment of the present invention.
  • 20 is a conceptual diagram of calculating the location of a sound source through multiple microphones according to an embodiment of the present invention.
  • 21 is a flowchart of calculating the location of a sound source according to an embodiment of the present invention.
  • 22 is a conceptual diagram for classifying noise processing according to the position of a microphone according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 23 is a flowchart of a noise reduction method according to an embodiment of the present invention.
  • 24 is a diagram showing a computer system according to an embodiment of the present invention.
  • the low sound is relatively inaudible to the human ear, but contains a large amount of energy, and may cause discomfort when exposed for a long period of time.
  • Bass has a relatively large wavelength, so it can easily penetrate walls or structures, so it has strong transmission power, and it is said that diffraction and interference easily occur in areas where the density varies (e.g., corners of walls, doors, windows, etc.). There are features.
  • bass removal is an important part for preventing noise inflow.
  • the treble has a relatively small wavelength, so it cannot easily penetrate the wall, and it is possible to prevent propagation by processing such as sound absorption and barrier.
  • High tones contain many harmonics for low tones, and high frequencies exceeding the audible frequency band may cause discomfort even if humans cannot directly hear them.
  • the impact sound that directly generates interlayer noise has a transient characteristic, and its components exist throughout the entire frequency band.
  • the impact sound does not have a general harmonic structure, but contains high energy in a low frequency band.
  • the impact sound has a higher sound pressure than the actual listening, the low sound is heard smaller than the actual sound according to the characteristics of the equal loudness curve (Fletcher & Munson).
  • the impact sound may be amplified in the process of propagating through the medium, and in particular, it may generate oscillation at a point where the medium changes, thereby causing a greater interlayer noise.
  • FIG. 1 is a perspective view of a noise reduction device according to an embodiment of the present invention.
  • the noise reduction apparatus may be formed in a single structure in which one or more microphone modules for sound pickup and one or more speaker drivers are attached to a medium.
  • it may be attached to a ceiling, wall, or floor, and may be embedded in electric and electronic products such as luminaires, air conditioners, and air purifiers.
  • an embodiment may be embedded in furniture such as a desk or a bed, and may be installed anywhere vibration is generated, such as a vehicle.
  • FIG. 2 is an exploded view of a noise reduction apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the noise reduction apparatus includes an upper cover 201, a microphone-embedded speaker device 203 (or a microphone module and a speaker driver may be separately included), and a reference microphone module ( 205), honeycomb resonator 207, speaker driver 209 for immersive playback, side cover 211, LED panel 213, support frame 215, display and sensor 219, DSP 217, Digital Signal Processor).
  • the top cover 201 and the side cover 211 may be formed to accommodate internal components.
  • the microphone-embedded speaker device 203 can reduce the reception and playback to one point to eliminate latency and reduce processing power.
  • the microphone-embedded speaker device 203 may include a microphone module and a speaker driver, but may be arranged to point to the same point.
  • the microphone-embedded speaker device 203 may include a microphone module and a speaker driver, but may include an immersive speaker 209 having a different reproduction direction.
  • the reference microphone module 205 may serve as a reference for detecting the direction of noise inflow.
  • the reference microphone module 205 may be used as a reference signal for processing the noise canceling drive.
  • the honeycomb resonator 207 may play a role of canceling the sound generated from the rear part of the speaker device 203 or the speaker driver with a built-in microphone and noise introduced through the ceiling by a principle of resonance. This will be described later with reference to FIG. 3.
  • the speaker driver 209 for immersive reproduction may remove noise for indirect sound.
  • the indirect sound will be described later.
  • FIG 3 is a perspective view of a honeycomb resonator according to an embodiment of the present invention.
  • a honeycomb resonator 207 accommodates one or more microphone modules for sound-receiving and one or more speaker drivers, and sound leakage generated from the rear of the speaker driver and the above It can eliminate low level noise transmitted from the medium.
  • a noise canceling device using a plurality of speaker drivers transmits vibrations to the medium through the speaker driver, and the noise reproduced from the rear of the speaker driver can flow into the interior space, causing another noise regardless of noise reduction. I can.
  • the honeycomb resonator 207 is divided into a honeycomb structure, but a partition wall 301 that divides one or more honeycomb structures into one space may be formed.
  • the honeycomb resonator 207 may have a honeycomb structure inside and have different areas, thereby eliminating noise generated from a speaker driver according to the principle of the Helmholtz resonator.
  • the partition wall can be divided into areas for use in making the volume of the resonator. For example, 8 honeycombs are made into one bulkhead 301 to remove the bass, 4 honeycombs are made into one bulkhead 301 to remove the midtone, and one It can be made of a partition wall 301.
  • the partition wall 301 may have holes 305 of different sizes corresponding to the target frequency in order to optimize the target frequency.
  • honeycomb resonator 207 may use a sound-absorbing material therein to efficiently absorb noise.
  • honeycomb resonator 207 may have different heights of the bottom surface 303 of each honeycomb structure formed therein in order to increase the leakage of sound absorbed therein and diffuse reflection of the noise.
  • FIG. 4 is a flow chart for removing noise according to an embodiment of the present invention.
  • a noise signal may be received through a contact microphone including a plurality of microphones and preamplifiers.
  • the level of the received noise signal is measured by the input processor to operate at a specific level at the gate, and unnecessary frequencies can be deleted through a filter, and an automatic gain according to the output level can be obtained through the AGC (Auto Gain Cotroller). Can be controlled.
  • AGC Automatic Gain Cotroller
  • the multi-channel spectrum analyzer may perform spectrum analysis of the noise signal for each channel, analyze the position and direction of the sound source through transient time difference analysis, and detect the frequency at which the impact sound occurs through spectrum analysis.
  • the multi-channel spectrum analyzer may analyze a frequency and a volume exceeding a reference level and obtain a peak point of a target frequency.
  • the phase comparator can analyze the spectrum of the input frequency and predict the shape of the wavelength that changes when the multi-channel speaker is reproduced during output.
  • the learning processor can analyze ADSR (Attack time, Decay time, Sustain level, Release time) for frequently occurring noise, and learn by securing data on which peak flow is identified through spectrum analysis. .
  • ADSR Adtack time, Decay time, Sustain level, Release time
  • the phase processor may perform an operation to generate an accurate reverse phase signal of the noise signal, and may be set so that the reverse phase occurs only at a frequency exceeding the reference.
  • a wavelength corresponding to a peak for each frequency may be tracked, or an inverse signal may be optimized according to data learned by the learning processor.
  • the speaker controller may control the optimized wavelength in a plurality of speakers, and may extract wavelength data that is expected to be changed by a plurality of combinations.
  • FIG. 5 is a block diagram of a noise reduction apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • REF.MIC 501 is a standard microphone when using a plurality of microphones, and may be a reference for comparing input signals of N microphones.
  • the REF.MIC 501 is attached to the center of the device to recognize the direction of the noise source, pick up a signal that is a reference for audio processing, and may be a contact microphone or a piezo microphone.
  • the MIC(N) 503 may be a separate microphone module or a microphone module built into a microphone built-in speaker device, and may be a contact microphone or a piezo microphone.
  • the MIC(N) 503 may detect the direction and distance of the noise source together with the REF.MIC 501 and pick up a signal that is a reference for audio processing.
  • the SPECTRUM ANALYZER 505 may extract basic audio data such as fundamental frequency, harmonic frequency, level, delay, ADSR, and noise floor from signals input through each microphone.
  • the PHASE COMPARATOR 507 is a phase comparator and may analyze the phases of N microphones based on the REF.MIC 501 and transmit the analyzed waveform to the position detection processor.
  • the DELAY COMPARATOR 509 is a signal delay comparator and may analyze delay values for N microphone inputs based on the REF.MIC 501 and transmit the analyzed values to the position detection processor.
  • AMPLITUDE/GATE COMPARATOR (511) is an amplifying gate comparator. Based on REF.MIC (501), the audio level values of N microphone inputs are transmitted to the position detection processor, and the dark noise levels of all microphones are compared to Can be compared to determine the pass
  • the FUNDAMENTAL/HARMONICS ANALYZER 515 is a fundamental and harmonics analyzer, which detects a fundamental frequency from a frequency component analyzed as a spectrum, analyzes the harmonics frequency for that frequency, and transmits it to a Fourier transform device.
  • the FEEDBACK DETECTOR 519 is a feedback detector and, when a feedback signal is detected, may transmit the detected frequency to the feedback removal device.
  • the POSITION DETECTOR 513 is a position detector, and can analyze the position of the noise source by analyzing the phase, delay, and level analyzed through a plurality of microphones, and can transmit the analyzed direction information and corresponding values to the DSP.
  • the FOURIER TRANSFORM 517 is a Fourier transducer that analyzes a fundamental frequency and analyzes a harmonic frequency, so that an inverse signal can be oscillated or used as data that can be verified through a DSP.
  • the FEEDBACK DESTROYER 521 is a feedback canceller and may cut off a feedback generation frequency sensed by a feedback detector.
  • COMPARATOR MODULE is a comparator module that analyzes signals such as phase, delay, and level to track the location of the noise source, and analyzes audio waveforms to create an inverse audio signal.
  • the DSP 523 may analyze and process a signal input through the comparator module, and perform a complex operation and output a noise canceling signal through a plurality of speakers.
  • the DSP 523 may include a control and display function using wireless IO, and may learn a noise canceling function through a learning processor.
  • the PHASE CONTROLLER 525 is a phase controller and can control the phase of N output signals output through the DSP 523.
  • the AGC 527 is an automatic level controller and may control gains for N outputs output through the DSP 523.
  • the MATRIX 529 is a matrix controller and may control a signal matrix for transmitting signals to a speaker for the N output signals that have been adjusted for phase and gain.
  • SPEAKER(N) 531 is a noise canceling speaker, which can remove noise for direct sound by using the final output signal through the matrix controller, and can be an exciter type speaker that directly transmits vibration to the medium. have.
  • the POSITION DETECTOR 533 may detect a point where the user is located and transmit a signal to the user position controller.
  • the USER POSTION COTROLLER 535 is a user position controller, and may automatically detect a position through a position detector or generate a traverse signal in a corresponding region by using a transaural processor for an area designated by the user.
  • the TRANSAURAL PROCESSOR (537) is a transoral processor and can remove high frequencies that cannot be removed by direct sound with a transoral.
  • a signal output through the matrix controller may be converted into a transoral and transmitted to the transoral reproduction speaker.
  • the TRASAURAL SPEAKER 539 is a transoral reproduction speaker, and may remove room noise by using a signal received through a transoral processor, and may be a loudspeaker device.
  • LEARNING PROCESSOR 541 and MEMORY are learning processors and storage devices that store frequently occurring noises as learning data so that when the same noise as the stored contents occurs, a reverse phase waveform that can be completely removed can be stored and reproduced.
  • the WIRELESS I/O 543 is a wireless input/output device, and may be a remote control or a mobile device such as a PC or smartphone, and transmits a user's control command or transmits information detected by the DSP 523 and the sensing device to the user. It can be included with any device that can be used.
  • the USER COTROLLER/MONITOR 547 may be a user controller and monitor, and the DISPLAY I/O 545 may be a display input/output device.
  • 6 is a conceptual diagram showing the speed of sound waves depending on the medium.
  • noise moves along a medium, and the medium vibrates the air to generate noise.
  • the noise already radiated into the air is deformed by diffraction, reflection, interference, disappearance, etc., and it is difficult to remove even if an inverse signal is generated.
  • the speed of sound in the air is 340m/s
  • the speed of sound in concrete among the medium (solid) is 3040m/s, which has a very large speed difference.
  • the speed of the sound wave corresponding to the target medium can be defined as in Equation 1 below.
  • p is the density of the medium (kg/m ⁇ 3)
  • B is the modulus of elasticity of the bulk module (N/m ⁇ 2)
  • P is Pressure
  • V Velocity
  • Equation 1 the speed of the sound wave in the medium can be known, and the wavelength value for the frequency can be obtained through Equation 2 below.
  • the length of the correct wavelength can be extracted, and the phase can be reversed by applying an inverse phase to the wavelength.
  • FIG. 7 is an exploded view of a speaker driver according to an embodiment of the present invention.
  • a speaker driver according to an embodiment of the present invention may be formed to be directly attached to a medium to transmit vibration.
  • the vibration unit of the speaker driver that oscillates the vibration uses an element having the same density as the medium, but the vibration may be amplified by using an element capable of generating vibration even at a low output.
  • the reproduction characteristic of the speaker driver may be adjusted so that the high sound component is not reproduced (a frequency of 1 kHz or higher), and the signal amplification unit may include a low pass filter (LPF) to maintain the reproduction characteristic.
  • LPF low pass filter
  • the speaker driver includes a vibration unit, a magnet, a voice coil, a voice coil fixing unit, and a fixing bracket, and is attached to a medium to generate vibration.
  • the voice coil generates a magnetic field according to the reverse phase signal applied through the microphone module.
  • the signal may be a sound signal output from a speaker driver, and the magnet may be moved by the magnetic field.
  • the voice coil fixing unit accommodates each of the above components, but may fix the position of the voice coil outside the voice coil.
  • the voice coil can prevent the relative position of the medium from being changed by the voice coil fixing unit.
  • the voice coil is located inside the voice coil fixing part, but the relative position with respect to the magnet may be varied.
  • the reason for varying the relative position is to use that the sound characteristics are changed according to the position of the voice coil with respect to the magnet.
  • the voice coil and the magnet should be located at the center of the voice coil at 1/2 level, and if the voice coil and the magnet are separated from each other, the output decreases and the low sound decreases, resulting in only high sound. The closer the magnets are, the higher the output and the higher the bass.
  • the speaker driver according to an embodiment of the present invention allows the position of the magnet or voice coil to be moved in detail from the outside, so that efficiency and sound quality can be adjusted as desired by the user.
  • the speaker driver according to an embodiment of the present invention, but located inside the voice coil fixing unit, further comprises a fixing groove for fixing the voice coil to the inner circumferential surface and a voice coil support portion having a first screw thread formed on the outer circumferential surface,
  • the voice coil is fixed to the fixing groove, and a second screw thread corresponding to the first screw is formed on an inner circumferential surface of the voice coil fixing part, and the position of the voice coil support part may be changed by rotation of the voice coil fixing part.
  • the magnet is located inside the voice coil, but can be moved by the magnetic field.
  • the movement may be a vertical vibration
  • the vibration of the magnet may be transmitted to the vibration unit.
  • the vibration unit may transmit the vibration received by contacting the medium with one surface thereof to the medium.
  • the vibration unit may be formed in a parabola shape, and may include a microphone receiving unit recessed inward on one side that contacts the medium, and the microphone module may be located in the microphone receiving unit and spaced apart from the vibration unit.
  • the vibration unit has a through hole formed in the center, the microphone module supporting pole is positioned through the through hole and fixed by a rubber ring, and one end of the microphone module supporting pole is the microphone module or the microphone It can be fixedly coupled with the feedback blocking housing of the module.
  • the suspension ring may be included to prevent damage by accumulating an amount of shock according to five senses of vibration between the vibration unit and the magnet, and may be formed of a soft material.
  • it may further include a support spring positioned on one surface of the magnet so that the magnet can return to its original position after vibration.
  • the support spring may be a multi-layered wave spring.
  • the support spring may have different thicknesses of the wave springs having a plurality of layers, thereby increasing the reaction speed at low power and improving the problem of distortion occurring even at high power.
  • the wave spring according to an embodiment of the present invention may have a multilayer structure including layers a, b, and c, and the thickness of each layer may be configured to achieve a ⁇ b ⁇ c. .
  • the wave spring according to an embodiment of the present invention has a different spring restoring force depending on the output, so that even if a sound with very strong transient characteristics is instantaneously input, distortion does not occur and can have a fast restoring force, and the damping factor is maximized can do.
  • the wave spring does not increase the size of the product as it can reduce the thickness of the product by at least 1/2 compared to the existing spring, and the resilience is very strong, so that deformation does not occur even for long-term use.
  • the speaker driver may further include an upper cover and a lower cover to accommodate each component, and a voice coil fixing part may be used as a side cover.
  • an aluminum foil may be further included on the inner surface of the voice coil.
  • the fixing bracket may be fixed at one end to the voice coil fixing unit and the other end to the medium.
  • the fixing bracket may be fixed to the medium by combining one end with the top cover.
  • a screw thread may be formed on the inner circumferential surface of one end of the fixing bracket, and a thread corresponding to the above thread is formed on the voice coil fixing portion or the outer circumferential surface of the upper cover, and may be coupled by screwing each other.
  • the fixing bracket is formed in a cylindrical shape, and may further include a contact portion extending outwardly at an outer periphery of one end in contact with the medium, and the contact portion may include one or more through holes so as to be coupled with the medium.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of a speaker driver and a resonance part according to an embodiment of the present invention.
  • the noise canceling apparatus may further include a resonance part 803 in order to effectively absorb and remove frequencies radiated from one surface of the speaker driver 801.
  • the resonance part 803 may be used as a housing of the speaker driver 801, a plurality of holes may be formed so as to simultaneously remove various frequencies, and volumes of the holes may be formed differently. have.
  • f is the frequency to be canceled
  • c is the speed of sound
  • S is the area of the hole
  • L is the distance from the hole to the resonance part
  • V is the volume of the resonance part.
  • the resonance part 803 may be formed in a multi-chamber method.
  • FIG 9 is an exploded view of a microphone module according to an embodiment of the present invention.
  • the microphone module may use a contact microphone capable of receiving only vibration rather than a general microphone in order to receive a vibration signal of a medium having a high density.
  • the contact microphone does not receive sound in the air, and can only receive frequencies vibrated by the medium.
  • the microphone module uses a first band as a target band, a high-pitched contact microphone that receives sound from a medium and generates a first sound pickup signal, and a second band that is a lower frequency band than the first band as a target band. It may include a low-pitched contact microphone that receives sound from the medium and generates a second sound-receiving signal, and a microphone controller that generates the sound-receiving signal by summing the first and second sound-receiving signals.
  • the first band and the second band may include a crossover band, and the received signal may correspond to the crossover band.
  • the high-pitched contact microphone and the low-pitched contact microphone can have a minus terminal (-) connected to the same ground, and a balanced audio signal (balanced audio signal is Resistant to noise characteristics) can be generated.
  • the balanced audio signal also has an effect of amplifying the entire signal.
  • the signals received by the high-pitched contact microphone and the low-pitched contact microphone are summed, and at this time, an overlapping crossover region becomes a substantially target band.
  • the crossover frequency can be adjusted by the user.
  • the crossover frequency range can be set in the DSP, and the user can control the crossover frequency by designating the high-pitched contact mic as HPF (High Pass Filter) and the low-pitched contact mic as LPF (Low Pass Filter). .
  • HPF High Pass Filter
  • LPF Low Pass Filter
  • the high-pitched contact microphone has a relatively narrower area than the low-pitched contact microphone, and the high-pitched contact microphone and the low-pitched contact microphone may be stacked so that the central axis thereof is aligned.
  • the microphone module transmits vibration of the medium to the contact microphone for high sound through one end contacting the medium and the other end in order to improve the pickup rate of sound transmitted from the medium. It may further include a funnel-shaped treble boost plate.
  • the high-pitched boost plate is formed in a funnel shape, so that minute vibrations can be amplified, and the amplified vibration can be efficiently transmitted to the high-pitched contact microphone.
  • the material of the high-pitched boost plate can be made of a material that can amplify the vibration (for example, the density is configured to have the same sound propagation speed as the ABS-concrete), through which it is difficult to receive vibration. Vibration can be efficiently absorbed even in dense media.
  • the microphone module in order to improve the pickup rate of sound transmitted from the medium, one end contacts the medium, and transmits the vibration of the medium to the low-pitched contact microphone through the other end. It may further include a donut-shaped bass boost plate.
  • the bass boost plate may be positioned so that the outer periphery thereof coincides with the outer periphery of the low tone contact microphone, and the high tone boost plate may be positioned at an inner through hole of the low tone boost plate.
  • the microphone module accommodates a high-pitched contact microphone and a low-pitched contact microphone, and may further include a feedback blocking housing formed in a parabola shape to improve a sound pickup rate.
  • the feedback blocking housing is formed in a parabolic (parabolic) shape, and can amplify the sound generated in the medium, and can receive only the sound generated in the intended direction.
  • the feedback blocking housing is formed of a radioactive material or anti-magnetic, so as to be described later, the feedback phenomenon can be eliminated because it is not affected by the magnet of the speaker driver.
  • the microphone module including the feedback blocking housing is a contact microphone type that is not affected by acoustic characteristics, and it is difficult to receive human or ambient noise.
  • the feedback blocking housing may include a rubber plate covering an opening in contact with the medium.
  • the rubber plate may be formed of a material capable of amplifying a frequency band for the purpose of the medium, and the target frequency may be obtained by adjusting the size and thickness.
  • the rubber plate may improve reactivity by placing an edge at the edge.
  • the rubber plate can be processed into a ring shape on the outer edge of the rubber plate in order to receive the sound of the correct spot.
  • the microphone module 210 can block sound coming from the outside by compression when mounted on a medium, and can be accurately attached to the medium, and thus, proximity
  • the bass sound reception characteristics can be increased by increasing the effect.
  • the rubber plate includes one or more through holes at regular intervals along an arc
  • the bass boost plate is located inside the rubber plate, but may include one or more projections corresponding to the through holes of the rubber plate, ,
  • the protrusion may be positioned to pass through the through hole of the rubber plate.
  • the contact microphone for high sound and the contact microphone for low sound may be at least one or more of a piezo microphone and a laser microphone.
  • 10 is a conceptual diagram of removing noise through Fourier transform.
  • Noise is a complex sound, and frequencies are evenly distributed across the entire audible frequency band. A number of pure sounds may be collected to form a compound sound, but even pure sounds can be transformed into compound sounds by reflection, refraction, diffraction, or delay.
  • the sound generated by the impact is temporary, the duration is short, and the sound is distributed over the entire frequency band.
  • the impact sound generated in the same medium has the same frequency shape regardless of the strength of the impact.
  • the cladney pattern can be applied to remove noise for the harmonics frequency, noise attenuation characteristics can be improved.
  • the impact sound has a wide frequency band from low to high.
  • the first fundamental frequency value can be obtained by obtaining the length of the first generated wavelength.
  • the second fundamental frequency value for the second impact sound can be obtained in the same way, and when the wavelength corresponding to the second fundamental frequency value is combined by inverse phase (1003), the third impact sound from which the mid-bass sound disappears Value can be obtained (1005).
  • the impact sound can be flattened (cancelled) by repeating the above-described method, and this method is the same as the principle of Fourier Transform.
  • 11 is a conceptual diagram showing an allowable phase difference for removing noise.
  • the wavelength generated for cancellation must be accurately generated with the reverse phase of the original signal.
  • an inverse phase must be made within 5% of the waveform.
  • the input wave and the cancellation wave need to have an accurate inverse phase, and the phase difference between the two wavelengths is ⁇ /2.
  • the offset wave to which the reverse phase is applied forms a reverse phase with the input wave, it is located within 5% of the wavelength, and may have a noise attenuation characteristic of -10dB.
  • 12 is an exemplary view showing the extracted cladney pattern.
  • a cladney pattern may be applied.
  • composition of negative harmonics can be predicted by obtaining patterns for interference and disappearance using the ceiling surface as a membrane.
  • the use of the predicted value can obtain a more accurate frequency value for a frequency that is not composed of harmonics, and a more accurate value can be obtained by constantizing the density value for the interlayer material.
  • the interlayer noise can have multiple vibration modes because the ceiling has a rectangular structure, which can be explained as a cladney pattern that can grasp the structure of harmonics generation according to the rectangular membrane.
  • Equation 5 The theory of the Cladney pattern is schematically illustrated by a general formula as shown in Equation 5 below.
  • the additionally generated frequency may be defined as 6 in the following math.
  • the noise reduction method through the cladney pattern can recognize the predicted value and the change in the pattern in advance, and thus offset the input noise by generating an inverse waveform corresponding to the pattern.
  • FIG. 13 is an exemplary diagram showing a harmonic frequency 1303 and a fundamental frequency 1301 in a spectrum of continuous noise.
  • Continuous noise having a certain pattern can be removed by detecting a wavelength and simply generating an inverse signal, so noise removal is easier compared to the impact sound.
  • continuous sound having a certain pattern has a lot of noise with harmonics due to oscillation, and in this case, noise due to harmonics occurring in a high band can be removed by simply removing the fundamental frequency 1301.
  • the noise can be removed by generating a corresponding waveform.
  • the noise reduction method according to an embodiment of the present invention may remove noise by performing reverse phase processing on the generated signal, which is the same as the method of using the Fourier transform in reverse.
  • the learning function can maximize the effect of noise reduction by collecting and sampled noise generated in a place where the noise reduction device is to be applied, and converting it into a database.
  • the learning function may collect noise input through the microphone module as a sample and store it in a memory. This can be set to store while the noise canceling function is running.
  • the collected sample is analyzed for level, delay, wavelength, and spectrum, and the analyzed data may be stored together with the sample.
  • the learning function can analyze the wavelength and level of the noise to identify the cause of the noise, and can remove the noise by loading a sample having the most similar value and applying an inverse phase.
  • the learning function is a method to supplement the timing of the most important sample in noise reduction, and can recognize and process a value corresponding to the shape of the waveform as a vector value, thereby saving time required for audio processing, and in fact Delay-free processes can be performed.
  • the collected sample may be stored not only in a memory, but also in a management server connected to the Internet.
  • the sample stored in the server may be used as data for another user using the same device or a different space.
  • the supplier can edit and re-upload the sample so that noise can be removed most effectively by the noise reduction device.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view of a speaker device with a built-in microphone according to an embodiment of the present invention.
  • the basic condition of the noise reduction method is to offset the wavelength by generating an inverse wave at the same location as the location where the noise is generated.
  • the point at which the noise is generated may be regarded as the wall or obstacle, and the noise may be eliminated by generating a negative wave at the wall or obstacle.
  • a speaker driver may be used as a device for reproducing sound, and a microphone module for receiving noise is also required.
  • the microphone module receives noise and performs reverse phase processing on the received signal and transmits the received signal to the speaker driver, and the speaker driver outputs the reverse phase processed signal to eliminate the noise.
  • the sound reproduced through the speaker driver may be picked up by the microphone module, and the picked up sound may be amplified through the amplifier and output again by the speaker driver.
  • the speaker driver and the microphone module cannot be installed at the same location.
  • the feedback continuously increases the amplification amount of the amplifier, causing damage to the amplifier circuit, power circuit, and speaker driver.
  • the feedback is easily generated at a specific frequency, and may affect the entire frequency band as the bandwidth of the Q (Quality Factor) value is widened.
  • the above-described method has a problem in that it is difficult to use in a noise canceling environment because it cannot accurately process an inverse phase of an input frequency by modifying the frequency characteristics.
  • DSP digital signal processor
  • the feedback occurs because both the speaker driver and the microphone module have a certain directivity, and it is advantageous to position the speaker driver and the microphone module in the Off-Axis state to prevent the feedback.
  • a cover capable of blocking a magnetic field is used as a cover of a microphone module to prevent feedback even on On-Axis, and feedback can be prevented by placing the microphone module inside the diaphragm of a speaker driver.
  • a microphone built-in speaker device includes a microphone module 1401 that receives sound from a medium and generates a sound sound signal, and a vibration corresponding to an inverse signal of the sound sound signal is transmitted to the medium.
  • a speaker driver 1403 for transmitting and a controller for receiving the sound-receiving signal from the microphone module 1401, generating an inverse signal of the received signal, and transmitting the inverse signal to the speaker driver 1403. have.
  • the microphone module 1401 may include a high-pitched contact microphone, a low-pitched contact microphone, a high-pitched boost plate, a low-pitched boost plate, a rubber plate, and a feedback blocking housing.
  • the speaker driver 1403 may include a magnet, a voice coil, a vibration unit, and a fixing bracket.
  • the speaker driver 1403 may be mounted at the same position as the microphone module 1401 in order to efficiently remove spatial noise.
  • the reason for installing the speaker driver 1403 in the same position as the microphone module 1401 is to reduce the power of processing to correct the phase difference that may occur when the pickup position and the playback position are the same, This is to minimize errors.
  • an embodiment of the present invention arranges the microphone module 1401 inside the speaker driver 1403 for generating vibration, and applies a feedback prevention structure to pick up the noise signal and reproduce the reverse signal at the same time.
  • One device that can be presented can be presented.
  • the vibrating unit of the speaker driver 1403 may have a parabola shape, and a microphone module 1401 capable of separating and picking up high and low sounds may be mounted therein.
  • the microphone module 1401 may be structurally separated so as not to be affected by the vibration of the speaker driver 1403.
  • the vibration unit of the speaker driver 1403 may include a microphone receiving unit recessed inward on one side that contacts the medium, and the microphone module 1401 is spaced apart from the vibration unit in the microphone receiving unit Can be located.
  • one end is fixedly coupled to the microphone module 1401
  • the middle is for supporting the microphone module coupled to the speaker driver 1403
  • a pole may be further included, and a rubber ring may be interposed between the pole for supporting the microphone module and the speaker driver 1403.
  • the microphone module 1401 and the speaker driver 1403 can be accurately seated on the medium so that the pickup and reproduction can be completely independently operated and arranged and operated.
  • the pole for supporting the microphone module may enable the microphone module 1401 to be accurately adsorbed to the medium, and may be firmly attached to the target medium by using an adhesive on the rubber plate.
  • the feedback blocking housing accommodates the contact microphone for high sound and the contact microphone for low sound, but may be formed of a magnetically resistant material (a magnetic field) to prevent the influence of external magnetism, and it is formed in a parabolic shape to improve the sound pickup rate. Can be.
  • an embodiment of the present invention may include an integrated terminal for connecting the speaker driver 1403 and the microphone module 1401.
  • the microphone module 1401 may pick up a center frequency to be received differently by using piezo diaphragms of different sizes, such as a high-pitched contact microphone and a low-pitched contact microphone.
  • the microphone module 1401 for sound reception is mounted at the same location where the speaker driver 1403 is mounted, but the microphone module 1401 uses a contact microphone (for example, a piezo microphone). It is possible to prevent feedback by collecting only the noise from the contact surface, not the air noise.
  • a contact microphone for example, a piezo microphone
  • the microphone module 1401 includes a magnetic field feedback blocking housing to prevent the magnetic field of the speaker driver 1403 from affecting, so that feedback due to the magnetic field can also be prevented.
  • the vibrating unit is connected to the magnet, and the vibration may be transmitted to the medium through the vibrating unit by driving the moving magnetic method.
  • the vibration of the vibration unit may not have any influence on the microphone module 1401 by the rubber ring.
  • the fixing bracket may be connected to the voice coil fixing portion of the speaker driver 1403 or the outer housing of the speaker driver 1403 and fixed to the medium.
  • the microphone module 1401 and the vibration unit may be horizontally mounted on the medium by means of a fixing bracket.
  • 15 is a conceptual diagram for dividing and removing direct and indirect sounds according to an embodiment of the present invention.
  • a plurality of microphones are installed in an array form at a predetermined distance, and when the microphone is collected, the direction of the sound source and the distance to the sound source can be calculated. have.
  • the noise reduction method can make the separated wavelengths for each frequency different by using a plurality of speakers, and can generate different delay values and different wavelengths for each speaker. It can be removed.
  • the impact sound 1503 generated from the sound source 1501 may be directly transmitted to the noise canceling device or may be reflected 1505 to be transmitted.
  • the direct sound 1503 may be removed by the speaker driver 1509 closest to the sound source, and the indirect sound 1505 or the reflected sound may be removed by the remaining speaker driver 1511.
  • a reference microphone module which is a standard for sound reception, may be placed at the center of the device, and n microphone modules may be disposed at a predetermined distance.
  • the reference microphone module and the n number of microphone modules analyze the waveform in detail through a spectrum analyzer, and then calculate the separated values based on the phase, delay, and level to detect the location and distance of noise.
  • the speaker driver reproduced to remove the noise generated at the sensed position can be divided into n speakers by matrixing the sound at the impact point using phase control and automatic gain controller.
  • the noise reduction method according to an embodiment of the present invention can calculate the position and direction value of the noise source, it is possible to know the value introduced by reflection or the deformation value due to oscillation, diffraction, interference, etc. Lose.
  • the indirect sound has a delay compared to the direct sound, a difference between the direct sound and the indirect sound can be distinguished, and a noise reduction method according to this may be applied differently, thereby increasing the efficiency of noise removal.
  • 16 is a flowchart of separating and removing a target frequency according to an embodiment of the present invention.
  • a sound reception signal is input through a microphone.
  • the GATE may determine the operating point by applying the average value of the ambient noise.
  • the LOUDNESS LEVEL DETECTOR/COMPARISON can adjust the automatic gain control by comparing the received signal input through the microphone preamplifier with the output of the power amplifier.
  • the filter may select only an effective frequency band for processing, and a low pass filter (LPF) and a high pass filter (HPF) in which a specific frequency value is designated may be applied.
  • LPF low pass filter
  • HPF high pass filter
  • the CROSSOVER can separate the frequency according to the processing purpose, and a Band Pass Filter (BPF) may be applied.
  • BPF Band Pass Filter
  • BAND 1, BAND 2, and BAND N PHASE PROCESSOR set the center frequency according to the target rejection frequency, correct the phase for each center frequency using delay, and subdivide into N according to need and accuracy. May be.
  • BAND 1, BAND 2, and BAND N TRIMMER may re-set the level compensation according to each center frequency phase correction, and may be subdivided into N according to necessity and accuracy.
  • the SUMMER can add up the reverse-phase-processed signal again, and noise can be removed through the POWER AMPLIFIER and SPEAKER DRIVER.
  • the TRANSIENT DETECTOR/FEEDBACK DESTROYER processes whether the input signal has a transient characteristic or a feedback, and recognizes that a sudden change in a signal has a transient characteristic, and a signal that gradually increases is regarded as a feedback and gating is applied to the signal. Ingredients can be deleted.
  • TRANSIENT DETECTOR/FEEDBACK DESTROYER can discriminate the signal type using the characteristics of ADSR. Through this, the frequency at which the feedback occurs can be checked in advance, and the feedback can be completely controlled.
  • 17 is an exemplary diagram for removing transaural noise according to an embodiment of the present invention.
  • the noise reduction method it may be difficult to completely remove noise because the impact sound may be introduced from outside the medium to which the noise reduction device is attached.
  • the treble may be partially removed using a honeycomb resonator, but noise may be introduced from a direction in which the noise reduction device is not attached.
  • transoral reproduction can be performed through a speaker driver mounted in a direction opposite to the medium to which the noise canceling device is attached.
  • noise generated in a space other than a medium may be predicted in advance through a separate pickup microphone, and the noise canceling device may remove noise for a specific space by generating a corresponding transoral signal of a reverse phase.
  • the noise canceling device may simulate the progress of the waveform based on the virtual listening point by analyzing the signal input through the reference microphone and N piezo microphones.
  • the position of the listener may be determined using a human body sensor, and the determined data may be transmitted to the position controller.
  • the position of the listener may be an area to remove noise by using a transoral.
  • Data processed through the DSP can be transferred to the front speaker through the transoral processor.
  • a transoral signal for removing noise based on the listening point is generated, and noise at the listening point may be canceled.
  • the degree of noise removal at the listening point can be controlled by the user through a wired or wireless device.
  • a listening point when a plurality of listeners exist may be designated as an appropriate point through a wired or wireless device.
  • the noise reduction method if the distance from the point 1701 where the noise is generated to the listening point is designated as L, sound waves transmitted to L in a general situation can be predicted. In addition, by adding factors such as the amount, delay, and wavelength of noise introduced through other media or walls, it is possible to predict how sound waves will be formed at the listening point.
  • the noise reduction method may remove noise by using the predicted value as a parameter of the transoral processor.
  • each of the transoral speakers 1703 may include one or more speaker arrays, and may generate a transoral sound image based on a listening point.
  • a plurality of transoral speaker sets can be mounted on the device in order to expand the area to which the transoral sound image is applied.
  • multiple microphones may be configured with one or more microphones according to a miking method for acquiring stereophonic sound.
  • BIBAURAL can consist of two, AMBISONIC has four or more, and multiple XY has eight or more.
  • the received signal passing through the MIC PRE and AD may pass through a high pass filter (HPF) that removes a frequency of 1 kHz or less and may be transmitted to the mixer.
  • HPF high pass filter
  • the mixer may process the sound-receiving signal input through the bus through PANNING, LEVEL, or the like.
  • the DSP may perform audio DSP processing through COMPRESSOR, GATE, EQ, and the like.
  • the BINAURAL/AMBISONIC ENCODER may perform monitoring on the final processed audio and apply encoding by a stereophonic sound collection method.
  • the PHASE ANALYZER can accurately match by analyzing the phase between the encoded data and transoral decoding.
  • the PHASE CONTROLLER can apply the reverse phase through the analyzed analyzer.
  • a signal processed by binaural or ambisonic may be reproduced in transoral through TRANSAURAL DECODER, POWER AMP, and SPEAKER.
  • FIG. 19 is an exemplary diagram illustrating an operation state through a display device according to an embodiment of the present invention.
  • the noise reduction device prevents the noise from being transmitted to the user when inter-floor noise occurs, but can check whether the corresponding device is operating.
  • the operating state of the device is recorded by time and date, so that the frequency of inter-floor noise can be checked, and this data can be used to tailor it to the user's environment.
  • the noise canceling apparatus includes a display 1901 divided into multiples, and whether direct sound is processed and whether indirect sound is processed may be displayed through the divided display 1901.
  • the direct sound processing monitor is an internal circle 1905, and can express an amount to which noise removal is applied based on the center, and can have a direction to be processed.
  • the monitor that processes the indirect sound is an external circle 1902, and can express the amount of noise removal from the outside, and the direction being processed can be recognized.
  • the display method is not limited to the above-described example, and the color and whether the display is turned on may be changed according to a user's setting.
  • the operation status of the noise canceling device is recorded according to time, and the user can monitor the operation status using a display or a smart phone, and the recording can be checked in units of time, day, month, year, etc. have.
  • the record can be used as data to increase the quality of the operation of the device. For example, if you compare the maximum and minimum values of the degree of occurrence and know the average value, you can use them as Threshold and Gating parameters to maintain the operation of the device more precisely.
  • the noise canceling device may be used as data of a power management system capable of stopping an operation at a time when the user is not living or continuously operating at a time when inter-floor noise is concentrated.
  • FIG. 20 is a conceptual diagram for calculating the location of the sound source 2000 through the multi-microphone 2001 according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 21 is a conceptual diagram for calculating the location of the sound source 2000 according to an embodiment of the present invention. It is a flow chart.
  • a direction in which a sound is generated may be calculated by analyzing a level between microphones using two or more microphones 2001.
  • a distance at which sound is generated may be calculated by analyzing a time difference between microphones using two or more microphones 2001.
  • 22 is a conceptual diagram for classifying noise processing according to the position of a microphone according to an embodiment of the present invention.
  • an inverse phase of a corresponding waveform may be output through a speaker driver 2203 closest to the sound source 2201 according to the direction and distance of the sound source.
  • interference may occur in the B zone due to an error in calculation of the wavelength or distance from the generated sound source.
  • the speaker drivers other than the speaker driver closest to the sound source can output an audio signal to which a phase change has been applied to suppress interference, and through this, it is possible to prevent noise from entering only in the A zone.
  • the noise reduction method according to an embodiment of the present invention can produce a more flattened waveform despite the spread of sound by using a plurality of speakers.
  • FIG. 23 is a flowchart of a noise reduction method according to an embodiment of the present invention.
  • a noise receiving signal is generated by receiving sound from a medium through a microphone module for pickup ( S2310).
  • the noise removal method generates a noise removal signal based on the noise reception signal (S2320).
  • vibration corresponding to the noise reduction signal is transmitted to the medium through a speaker driver (S2330).
  • the sound-receiving microphone module is attached to a plurality of the medium, and generating the noise-removing signal (S2320) corresponds to noise by using the noise-receiving signals received from the plurality of microphone modules for sound-receiving.
  • a direction may be sensed and the noise removal signal may be generated based on the direction.
  • step S2320 may include calculating a position of a sound source corresponding to the noise based on the noise-receiving signals, and generating the noise removal signal based on the position of the sound source.
  • the speaker drivers are provided in plural, calculating distances between each of the plurality of speaker drivers and the sound source, and providing a delay corresponding to at least one of the distances to at least one of the plurality of speaker drivers. It may further include applying to the noise removal signal.
  • the step (S2330) includes transmitting a vibration corresponding to the noise removal signal for removing noise corresponding to the sound source to the medium through some of the plurality of speaker drivers, and the plurality of speaker drivers Other some of them may include the step of transmitting attenuated vibration for attenuating the vibration to the medium.
  • it may further include removing sound leakage and noise generated from a rear surface of the speaker driver through a honeycomb resonator accommodating the sound-receiving microphone module and the speaker driver.
  • the honeycomb resonator is divided into a honeycomb structure, and a partition wall dividing one or more honeycomb structures into one space may be formed.
  • the honeycomb resonator may have different heights of bottom surfaces of the honeycomb structures formed therein in order to increase diffuse reflection of noise absorbed therein.
  • the partition wall may have a through hole having a size corresponding to a frequency to be removed from the space formed by the partition wall.
  • step S2320 includes calculating a first fundamental frequency value based on the noise receiving signal, generating a first noise removal signal corresponding to the first fundamental frequency value, Calculating a second fundamental frequency value based on a noise receiving signal from which a wavelength corresponding to the first fundamental frequency value has been removed, and generating a second noise removal signal corresponding to the second fundamental frequency value It may include.
  • step S2330 vibrations corresponding to the first noise removal signal and the second noise removal signal may be sequentially transmitted to the medium through the speaker driver.
  • step S2320 includes predicting a Chladni pattern according to the structure information of the medium input by the user, and generating the noise removal signal based on the pattern and the noise receiving signal. It may include steps.
  • step (S2320) the step of calculating a fundamental (Fundamental) frequency value and a harmonics frequency value based on the noise pickup signal, the fundamental frequency value and a waveform corresponding to the harmonics frequency value It may include simultaneously generating and generating the noise removal signal based on the waveform.
  • the noise reduction device can be used by being attached to a wall or ceiling supporting a building, so that shaking of a building can be detected relatively easily.
  • the noise reduction apparatus may provide a function of notifying a user when an earthquake occurs by adding a sensor capable of detecting an earthquake.
  • the noise canceling apparatus may sound an alarm and light an emergency sensor when abnormal vibration such as an earthquake is detected, and may reset the operation according to the user's setting at the end of the situation.
  • the noise reduction device may include one or more sensors for temperature, humidity, oxygen density, fine dust concentration, fire detection, and gas detection, and through this, the user can see visual or hearing when an abnormal situation occurs. An alarm is made so that the user can recognize it, and in case of an emergency such as a fire, it can be linked with a firefighting device to deliver the emergency situation directly to the fire department.
  • 24 is a diagram showing a computer system according to an embodiment of the present invention.
  • the computer system 700 includes one or more processors 710, a memory 730, a user interface input device 740, and a user interface output device 750 that communicate with each other through a bus 720. And it may include a storage (760). Further, the computer system 700 may further include a network interface 770 connected to the network 780.
  • the processor 710 may be a central processing unit or a semiconductor device that executes processing instructions stored in the memory 730 or the storage 760.
  • the memory 730 and the storage 760 may be various types of volatile or nonvolatile storage media. For example, the memory may include a ROM 731 or a RAM 732.
  • the noise reduction apparatus and method according to the present invention is not limited to the configuration and method of the embodiments described as described above, but the embodiments are all or all of the embodiments so that various modifications can be made. Some may be selectively combined and configured.

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Abstract

소음 제거 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명의 일실시예에 따른 소음 제거 장치는, 매질로부터 소리를 수음하여 노이즈 수음신호를 생성하는 하나 이상의 수음용 마이크모듈, 상기 노이즈 수음신호에 기반하여 생성된 노이즈 제거신호에 상응하는 진동을 상기 매질에 전달하는 하나 이상의 스피커 드라이버 및 상기 노이즈 수음신호에 기반하여 상기 노이즈 제거신호를 생성하는 컨트롤러를 포함한다.

Description

소음 제거 장치 및 방법
본 발명은 소음 제거 장치 및 방법(APPARATUS AND METHOD OF REDUCING NOISE)에 관한 것으로써, 마이크모듈을 통해 수음된 노이즈 수음신호에 기반하여 노이즈 제거신호를 생성하고, 이를 출력하여 소음을 제거하는 기술에 관한 것이다.
본 명세서에서 달리 표시되지 않는 한, 이 섹션에 설명되는 내용들은 이 출원의 청구항들에 대한 종래 기술이 아니며, 이 섹션에 포함된다고 하여 종래 기술이라고 인정되는 것은 아니다.
소음을 제거하기 위한 가장 기본적인 방법은 제거하고자 하는 소음과 동일한 레벨의 역상 신호를 발생시켜 소음을 소멸시키는 것이다.
그러나, 상기 방법은 이어폰 또는 헤드폰과 같이 귀에 밀접해 있는 경우에는 가능하지만, 공간에서 발생하는 소음은 제거하기 어렵다는 문제가 있다.
공기중으로 방사된 소음은 회절, 간섭, 반사 등의 영향을 받아 쉽게 변형이 되어, 이를 상쇄할 신호를 생성하는 것이 사실상 불가능에 가깝다.
그러나, 층간 소음과 같이, 매질을 통해 전달되는 소음은 공기중으로 방사되기 전에 매질단계에서 제거한다면, 공기중으로 방사되는 소음을 방지할 수 있다.
매질단계에서 소음을 제거하는 방법은 매질에 진동을 감쇄할 수 있는 카펫 또는 완충 매트 등을 설치하거나, 흡음을 위한 기능성 시공 등의 방법이 있는데, 별도의 공사 또는 시설이 필요하여 비용이 많이 발생한다는 문제점이 있다.
또한, 상기 매질이 건축물과 같이 시공 후 보강이 어려운 상태라면, 추가적인 공사는 더욱 어렵다는 문제가 있다.
2014년 02월 14일 등록된 한국등록특허 제10-1365607호는 분리 공간의 소음을 제거하는 스마트 TV, 소음 제거 장치 및 스마트 TV 시스템을 개시하고 있다.
본 발명의 목적은 매질을 통해 전달되는 소음을 제거하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 동일한 지점에 설치된 스피커 드라이버의 진동을 마이크 모듈에 전달되지 않도록 하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 스피커 드라이버의 누음을 차단하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 전등, 에어컨과 같은 일반기구와 융합할 수 있는 소음 제거 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 소음원의 위치를 분석하여 정확하게 소음을 제거하는 것이다.
또한 상술한 바와 같은 목적들로 한정되지 않으며, 이하의 설명으로부터 또 다른 목적이 도출될 수도 있음은 자명하다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예에 따른 소음 제거 장치는 매질로부터 소리를 수음하여 노이즈 수음신호를 생성하는 하나 이상의 수음용 마이크모듈, 상기 노이즈 수음신호에 기반하여 생성된 노이즈 제거신호에 상응하는 진동을 상기 매질에 전달하는 하나 이상의 스피커 드라이버 및 상기 노이즈 수음신호에 기반하여 상기 노이즈 제거신호를 생성하는 컨트롤러를 포함한다.
이 때, 상기 수음용 마이크모듈은, 상기 매질에 복수개 부착되고, 복수개의 수음용 마이크모듈들에서 수음된 노이즈 수음신호들을 이용하여 노이즈에 상응하는 방향이 감지되고, 상기 방향에 기반하여 상기 노이즈 제거신호가 생성될 수 있다.
이 때, 상기 노이즈 수음신호들은 상기 노이즈에 상응하는 음원의 위치를 산출하는데 사용되고, 상기 음원의 위치에 기반하여 상기 노이즈 제거신호가 생성될 수 있다.
이 때, 상기 스피커 드라이버는, 복수개 구비되고, 복수개의 스피커 드라이버들 각각과 상기 음원 사이의 거리들이 산출되고, 상기 거리들 중 적어도 하나에 상응하는 딜레이가 상기 복수개의 스피커 드라이버들 중 적어도 하나에 상응하는 노이즈 제거신호에 적용될 수 있다.
이 때, 상기 복수개의 스피커 드라이버들 중 일부는 상기 음원에 상응하는 노이즈를 제거하기 위한 상기 노이즈 제거신호를 생성하고, 상기 복수개의 스피커 드라이버들 중 다른 일부는 상기 노이즈를 제거하기 위한 진동을 감쇄시키기 위한 감쇄진동을 생성할 수 있다.
이 때, 상기 복수개의 수음용 마이크모듈들 및 상기 복수개의 스피커 드라이버들은 상기 매질에 부착되는 하나의 구조에 설치될 수 있다.
이 때, 상기 하나 이상의 수음용 마이크모듈 및 상기 하나 이상의 스피커 드라이버을 수용하고, 상기 스피커 드라이버의 후면에서 발생하는 누음(Sound leakage) 및 상기 매질로부터 전달되는 저레벨의 소음을 제거하는 허니콤 레조네이터를 더 포함할 수 있다.
이 때, 상기 허니콤 레조네이터는, 내부가 허니콤 구조로 구분되되, 하나 이상의 허니콤 구조를 하나의 공간으로 구분하는 격벽이 형성될 수 있다.
이 때, 상기 허니콤 레조네이터는, 내부에 흡수된 상기 누음 및 상기 소음의 난반사를 증가시키기 위하여, 내부에 형성된 각 허니콤 구조 바닥면의 높이가 상이하게 형성될 수 있다.
이 때, 상기 격벽은, 상기 격벽으로 형성된 공간에서 제거하고자 하는 주파수에 대응하는 크기의 관통구가 형성될 수 있다.
이 때, 상기 스피커 드라이버는, 상기 스피커 드라이버의 후면에서 발생하는 누음을 상쇄하기 위하여, 상기 스피커 드라이버의 후면에 결합되고, 다중 챔버 방식으로 형성되는 공명부를 더 포함할 수 있다.
이 때, 상기 컨트롤러는, 상기 음원의 위치 및 상기 노이즈 수음신호에 기반하여, 제1 펀다멘탈(Fundamental) 주파수 값을 산출하고, 상기 제1 펀다멘탈 주파수 값에 대응하는 제1 노이즈 제거신호를 생성하여, 상기 스피커 드라이버에 전달하고, 상기 제1 펀다멘탈 주파수 값에 상응하는 파장이 제거된 노이즈 수음신호에 기반하여, 제2 펀다멘탈 주파수 값을 산출하고, 상기 제2 펀다멘탈 주파수 값에 대응하는 제2 노이즈 제거신호를 생성하여, 상기 스피커 드라이버에 전달하고, 상기 스피커 드라이버는, 상기 컨트롤러에 의해 전달받은 제1 노이즈 제거신호 및 제2 노이즈 제거신호에 상응하는 진동을 상기 매질에 시계열 순으로 전달할 수 있다.
이 때, 상기 컨트롤러는, 사용자에 의해 입력된 상기 매질의 구조 정보에 따라, 클라드니 패턴(Chladni Pattern)을 예측하고, 상기 패턴 및 상기 노이즈 수음신호에 기반하여 상기 노이즈 제거신호를 생성할 수 있다.
이 때, 상기 컨트롤러는, 상기 음원의 위치 및 상기 노이즈 수음신호에 기반하여, 펀다멘탈(Fundamental) 주파수 값 및 하모닉스(Harmonics) 주파수 값을 산출하고, 상기 펀다멘탈 주파수 값 및 상기 하모닉스 주파수 값에 상응하는 파형을 동시에 생성하고, 동시에 생성된 상기 파형에 기반하여 상기 노이즈 제거신호를 생성할 수 있다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예에 따른 소음 제거 방법은 소음 제거 장치를 통해 소음을 제거하는 방법에 있어서, 수음용 마이크모듈을 통하여 매질로부터 소리를 수음하여 노이즈 수음신호를 생성하는 단계, 상기 노이즈 수음신호에 기반하여 노이즈 제거신호를 생성하는 단계 및 스피커 드라이버를 통하여 상기 노이즈 제거신호에 상응하는 진동을 상기 매질에 전달하는 단계를 포함한다.
이 때, 상기 수음용 마이크모듈은, 상기 매질에 복수개 부착되고, 상기 노이즈 제거신호를 생성하는 단계는, 복수개의 수음용 마이크모듈들에서 수음된 노이즈 수음신호들을 이용하여 노이즈에 상응하는 방향을 감지하고, 상기 방향에 기반하여 상기 노이즈 제거신호를 생성할 수 있다.
이 때, 상기 노이즈 제거신호를 생성하는 단계는, 상기 노이즈 수음신호들에 기반하여 상기 노이즈에 상응하는 음원의 위치를 산출하는 단계 및 상기 음원의 위치에 기반하여 상기 노이즈 제거신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 스피커 드라이버는, 복수개 구비되고, 상기 복수개의 스피커 드라이버들 각각과 상기 음원 사이의 거리들을 산출하는 단계 및 상기 거리들 중 적어도 하나에 상응하는 딜레이를 상기 복수개의 스피커 드라이버들 중 적어도 하나에 상응하는 노이즈 제거신호에 적용하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이 때, 상기 진동을 상기 매질에 전달하는 단계는, 상기 복수개의 스피커 드라이버들 중 일부를 통해 상기 음원에 상응하는 노이즈를 제거하기 위한 상기 노이즈 제거신호에 상응하는 진동을 상기 매질에 전달하는 단계 및 상기 복수개의 스피커 드라이버들 중 다른 일부는 상기 진동을 감쇄시키기 위한 감쇄진동을 상기 매질에 전달하는 단계를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 수음용 마이크모듈 및 상기 스피커 드라이버를 수용하는 허니콤 레조네이터를 통하여, 상기 스피커 드라이버의 후면에서 발생하는 누음(Sound leakage) 및 소음을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이 때, 상기 허니콤 레조네이터는, 내부가 허니콤 구조로 구분되되, 하나 이상의 허니콤 구조를 하나의 공간으로 구분하는 격벽이 형성될 수 있다.
이 때, 상기 허니콤 레조네이터는, 내부에 흡수된 소음의 난반사를 증가시키기 위하여, 내부에 형성된 각 허니콤 구조 바닥면의 높이가 상이하게 형성될 수 있다.
이 때, 상기 격벽은, 상기 격벽으로 형성된 공간에서 제거하고자 하는 주파수에 대응하는 크기의 관통구가 형성될 수 있다.
이 때, 상기 노이즈 제거신호를 생성하는 단계는, 상기 노이즈 수음신호에 기반하여 제1 펀다멘탈(Fundamental) 주파수 값을 산출하는 단계, 상기 제1 펀다멘탈 주파수 값에 대응하는 제1 노이즈 제거신호를 생성하는 단계, 상기 제1 펀다멘탈 주파수 값에 상응하는 파장이 제거된 노이즈 수음신호에 기반하여 제2 펀다멘탈 주파수 값을 산출하는 단계 및 상기 제2 펀다멜탈 주파수 값에 대응하는 제2 노이즈 제거신호를 생성하는 단계를 포함하고, 상기 진동을 상기 매질에 전달하는 단계는, 상기 스피커 드라이버를 통해 상기 제1 노이즈 제거신호 및 상기 제2 노이즈 제거신호에 상응하는 진동을 순차적으로 상기 매질에 전달할 수 있다.
이 때, 상기 노이즈 제거신호를 생성하는 단계는, 사용자에 의해 입력된 상기 매질의 구조 정보에 따라, 클라드니 패턴(Chladni pattern)을 예측하는 단계 및 상기 패턴 및 상기 노이즈 수음신호에 기반하여 상기 노이즈 제거신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 노이즈 제거신호를 생성하는 단계는, 상기 노이즈 수음신호에 기반하여 펀다멘탈(Fundamental) 주파수 값 및 하모닉스(Harmonics) 주파수 값을 산출하는 단계, 상기 펀다멘탈 주파수 값 및 상기 하모닉스 주파수 값에 상응하는 파형을 동시에 생성하는 단계 및 상기 파형에 기반하여 상기 노이즈 제거신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 매질을 통해 전달되는 소음을 제거할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 소음원의 위치를 분석하여 정확하게 소음을 제거할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 동일한 지점에 설치된 스피커 드라이버의 진동을 마이크 모듈에 전달되지 않도록 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 소음을 제거하는 스피커 드라이버의 누음을 차단할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 전등, 에어컨과 같은 일반기구와 융합할 수 있는 소음 제거 장치를 제공할 수 있다.
본 실시 예들의 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 소음 제거 장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 소음 제거 장치의 분해도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 허니콤 레조네이터의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 소음을 제거하는 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 소음 제거 장치의 블록도이다.
도 6은 매질에 따라 음파의 속도를 나타내는 개념도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 스피커 드라이버의 분해도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 스피커 드라이버 및 공명부의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 마이크모듈의 분해도이다.
도 10은 푸리에 변환을 통해 소음을 제거하는 개념도이다.
도 11은 소음을 제거하기 위한 허용 위상차를 나타내는 개념도이다.
도 12는 추출된 클라드니 패턴을 나타내는 예시도이다.
도 13은 연속되는 소음의 스펙트럼에서 하모닉스 주파수와 펀다멘탈 주파수를 나타내는 예시도이다.
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 마이크 내장형 스피커 장치의 단면도이다.
도 15는 본 발명의 일실시예에 따라 직접음과 간접음을 구분하여 제거하는 개념도이다.
도 16은 본 발명의 일실시예에 따라 목적으로 하는 주파수를 분리하여 제거하는 흐름도이다.
도 17은 본 발명의 일실시예에 따른 트랜스오럴(Transaural) 소음을 제거하는 예시도이다.
도 18은 본 발명의 일실시예에 따라 다중 마이크로 소음을 제거하는 흐름도이다.
도 19는 본 발명의 일실시예에 따라 디스플레이장치를 통해 동작 상태를 나타내는 예시도이다.
도 20은 본 발명의 일실시예에 따라 다중 마이크를 통해 음원의 위치를 산출하는 개념도이다.
도 21은 본 발명의 일실시예에 따라 음원의 위치를 산출하는 흐름도이다.
도 22는 본 발명의 일실시예에 따라 마이크의 위치에 따라 소음 처리를 구분하는 개념도이다.
도 23은 본 발명의 일실시예에 따른 소음 제거 방법의 흐름도이다.
도 24는 본 발명의 일실시예에 따른 컴퓨터 시스템을 나타낸 도면이다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
소음에 대하여 살펴보면, 등청감곡선에 따라 저음은 상대적으로 사람 귀에 잘 들리지 않지만, 큰 에너지를 포함하고 있어, 장기간 노출시 불쾌감을 야기할 수 있다.
저음은 상대적으로 큰 파장을 가지고 있어 벽 또는 구조물을 쉽게 투과할 수 있어 전달력이 강하며, 밀도가 달라지는 부분(예를 들면, 벽의 모서리, 출입문, 창문 등)에서 회절과 간섭이 쉽게 일어난다는 특징이 있다.
따라서, 저음 제거는 소음 유입 방지를 위한 중요한 부분이다.
고음은 상대적으로 작은 파장을 가지고 있어 벽을 쉽게 투과하지 못하며, 흡음, 차벽 등의 처리로 전파를 막을 수 있다.
고음은 저음에 대한 배음 성분을 다수 포함하고 있으며, 가청 주파수 대역을 초과하는 높은 주파수는 사람이 직접 듣지는 못해도 불쾌감을 야기할 수 있다.
층간소음을 직접적으로 발생시키는 충격음은 트랜지언트(Transient) 특성을 가지며, 주파수 전대역에 걸쳐 그 성분이 존재한다.
또한, 상기 충격음은 일반적적인 배음 구조를 가지지 않으나, 저역대에 높은 에너지가 포함되어 있다.
또한, 상기 충격음은 실체 청취하는 것보다 높은 음압을 가지고 있지만, 등청감곡선(Equal loudness Curve - Fletcher & Munson)의 특성에 따라 저음은 실제보다 작게 들리게 된다.
또한, 상기 충격음은 매질을 타고 전파되는 과정에서 증폭될 수 있으며, 특히 매질이 변화하는 지점에서 발진을 일으켜 층간 소음을 더 크게 유발할 수도 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 소음 제거 장치의 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 소음 제거 장치는 하나 이상의 수음용 마이크모듈 및 하나 이상의 스피커 드라이버를 매질에 부착되는 하나의 구조로 형성될 수 있다.
일 실시예로는 천정이나, 벽, 바닥에 부착될 수 있으며, 등기구, 에어컨, 공기청정기 등의 전기 및 전자 제품에 내장될 수도 있다.
또한, 일 실시예는 책상, 침대 등과 같은 가구에 내장될 수 있으며, 차량 등과 같이 진동이 발생하는 어떠한 곳이라도 설치될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 소음 제거 장치의 분해도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 소음 제거 장치는 상단커버(201), 마이크 내장형 스피커 장치(203)(또는 마이크 모듈과 스피커 드라이버가 구분되어 포함될 수도 있다), 리퍼런스 마이크모듈(205), 허니콤 레조네이터(207), 이머시브 재생용 스피커 드라이버(209), 측면커버(211), LED 패널(213), 지지용 프레임(215), 디스플레이 및 센서(219), DSP(217, Digital Signal Processor)를 포함할 수 있다.
이 때, 상단커버(201), 측면커버(211)는 내부 구성요소를 수용할 수 있도록 형성될 수 있다.
이 때, 마이크 내장형 스피커 장치(203)는 수음과 재생을 한 포인트로 축소시켜 레이턴시(Latency, 지연시간)를 없애고, 프로세싱 파워를 줄일 수 있다.
또한, 마이크 내장형 스피커 장치(203)는 마이크모듈과 스피커 드라이버를 포함하되, 동일한 포인트를 지향할 수 있도록 배치될 수 있다.
또한, 마이크 내장형 스피커 장치(203)는 마이크모듈과 스피커 드라이버를 포함하되, 재생 방향이 다른 이머시브 스피커(209)를 포함시킬 수 있다.
이 때, 리퍼런스 마이크모듈(205)은 소음의 유입방향을 탐지하기 위한 기준이 될 수 있다.
이 때, 리퍼런스 마이크 모듈(205)은 소음 제거 구동을 프로세싱하기 위한 기준 신호로 사용될 수 있다.
이 때, 허니콤 레조네이터(207)는 마이크 내장형 스피커 장치(203) 또는 스피커 드라이버의 후면부에서 생성되는 소리 및 천정을 통해 유입되는 소음을 공명의 원리로 상쇄시키는 역할을 할 수 있다. 이에 관하여는 도 3을 참조하여 후술하도록 한다.
이 때, 이머시브(Immersive) 재생용 스피커 드라이버(209)는 간접음에 대한 소음을 제거할 수 있다. 간접음에 대해서는 후술하도록 한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 허니콤 레조네이터의 사시도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 허니콤 레조네이터(207)는 하나 이상의 수음용 마이크모듈 및 하나 이상의 스피커 드라이버를 수용하고, 스피커 드라이버의 후면에서 발생하는 누음(Sound leakage) 및 상기 매질로부터 전달되는 저레벨의 소음을 제거할 수 있다.
다수의 스피커 드라이버를 사용하는 소음 제거 장치는 스피커 드라이버를 통하여 매질에 진동을 전달하는데, 상기 스피커 드라이버의 후면에서 재생되는 소음은 내부 공간으로 유입될 수 있으며, 소음 제거와 상관없이 또 다른 소음을 유발하 수 있다.
이 때, 허니콤 레조네이터(207)는 내부가 허니콤 구조로 구분되되, 하나 이상의 허니콤 구조를 하나의 공간으로 구분하는 격벽(301)이 형성될 수 있다.
보다 상세하게는, 허니콤 레조네이터(207)는 내부를 허니콤 구조화하고, 서로 다른 면적을 갖도록 하여, 헬름홀츠 공명기의 원리에 따라 스피커 드라이버에서 발생하는 소음을 제거할 수 있다.
이 때, 격벽은 공명기의 체적을 만들기 위한 용도로서 면적을 분할할 수 있다. 예를 들면, 저음을 제거할 수 있도록 8개의 허니콤을 1개의 격벽(301)으로 만들고, 중음을 제거하기 위하여 4개의 허니콤을 1개의 격벽(301)으로 만들고, 고음을 제거하기 위해 1개의 격벽(301)으로 만들수 있다.
헬름홀츠 이론에 따르면, 면적이 넓은 공간은 저음을 제거하고, 면적이 작은 공간은 고음을 제거할 수 있기 때문이다.
이 때, 격벽(301)은 목적으로 하는 주파수를 최적화하기 위하여 목적으로 하는 주파수에 상응하는 서로 다른 크기의 구멍(305)을 형성할 수 있다.
또한, 허니콤 레조네이터(207)는 소음을 효율적으로 흡음하기 위하여 내부에 흡음재를 사용할 수 있다.
또한, 허니콤 레조네이터(207)는 내부에 흡수된 상기 누음 및 상기 소음의 난반사를 증가시키기 위하여, 내부에 형성된 각 허니콤 구조 바닥면(303)의 높이가 상이하게 형성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 소음을 제거하는 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예는 다수의 마이크 및 프리앰프를 포함하는 컨택트 마이크를 통하여 소음신호를 수음할 수 있다.
이 때, 수음된 소음신호는 입력 프로세서에 의하여 GATE에서 특정 레벨에서 동작하도록 레벨을 측정하고, FILTER를 통해 필요하지 않은 주파수를 삭제할 수 있고, AGC(Auto Gain Cotroller)를 통해 출력 레벨에 따른 자동 게인을 컨트롤할 수 있다.
이 때, 다채널 스펙트럼 아날라이저는 상기 소음신호를 채널별로 스펙트럼 분석을 할 수 있고, 트랜지언트 시간차 분석을 통해 음원의 위치와 방향을 분석할 수 있으며, 스펙트럼 분석을 통해 충격음이 발생한 주파수를 탐지할 수 있다.
또한, 상기 다채널 스펙트럼 아날라이저는 기준 레벨을 초과하는 주파수와 음량을 분석하고, 목표 주파수의 피크점을 확보할 수 있다.
이 때, 위상 비교기는 입력되는 주파수의 스펙트럼 분석과 출력시 다채널 스피커를 재생했을 때의 변화되는 파장의 모양을 미리 예측할 수 있다.
이 때, 학습용 프로세서는 자주 발생하는 소음에 대한 ADSR(Attack time, Decay time, Sustain level, Release time)을 분석할 수 있고, 스펙트럼 분석을 통해 피크의 흐름이 파악된 데이터를 확보하여 학습할 수 있다.
이 때, 페이즈 프로세서는 상기 소음신호의 정확한 역상신호를 만들기 위한 연산을 수행할 수 있으며, 기준을 초과하는 주파수에서만 역상이 발생하도록 설정할 수도 있다. 또한, 주파수별 피크에 해당하는 파장을 추적할 수도 있고, 상기 학습용 프로세서에 의해 학습된 데이터에 따라서 역상신호를 최적화할 수도 있다.
이 때, 스피커 컨트롤러는 다수의 스피커에서 최적화된 파장을 컨트롤할 수 있으며, 다수 조합에 의해 변경이 예상되는 파장 데이터를 추출할 수도 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 소음 제거 장치의 블록도이다.
도 5를 참조하면, REF.MIC(501)는 다수의 마이크를 사용할 때, 기준이 되는 마이크로써, N개에 해당하는 마이크의 입력 신호를 비교하는 기준이 될수 있다.
이 때, REF.MIC(501)는 장치의 중앙에 부착되어 소음원의 방향을 인식하고, 오디오 프로세싱의 기준이 되는 신호를 픽업할 수 있으며, 컨택트 마이크 또는 피에조 마이크일 수 있다.
MIC(N)(503)는 별도의 마이크모듈이거나 마이크 내장형 스피커 장치에 내장된 마이크 모듈일 수 있으며, 컨택트 마이크 또는 피에조 마이크일 수 있다.
이 때, MIC(N)(503)는 REF.MIC(501)와 함께 소음원의 방향 및 거리를 탐지하고, 오디오 프로세싱의 기준이 되는 신호를 픽업할 수 있다.
SPECTRUM ANALYZER(505)는 각각의 마이크를 통해 입력되는 신호에서 펀다멘탈 주파수, 하모닉스 주파수, 레벨, 딜레이, ADSR, 노이즈 플로어 등의 기초 오디오 데이터를 추출할 수 있다.
PHASE COMPARATOR(507)는 위상 비교기로써, REF.MIC(501)를 기준으로 N개의 마이크에 대한 위상을 분석하고, 분석된 파형을 위치 감지 프로세서로 전달할 수 있다.
DELAY COMPARATOR(509)는 신호 지연 비교기로써, REF.MIC(501)를 기준으로 N개의 마이크 입력에 대한 딜레이 값을 분석하고 분서된 값을 위치 감지 프로세서로 전달할 수 있다.
AMPLITUDE/GATE COMPARATOR(511)는 증폭게이트 비교기로써, REF.MIC(501)를 기준으로 N개의 마이크 입력에 대한 오디오 레벨 값을 위치 감지 프로세서에 전달하고, 모든 마이크의 암소음 레벨을 비교하여 프로세싱과 바이패스를 결정하도록 비교할 수 있다.
FUNDAMENTAL/HARMONICS ANALYZER(515)는 펀다멘탈 및 하모닉스 분석기로써, 스펙트럼으로 분석된 주파수 성분에서 펀다멘탈 주파수를 감지하고, 해당 주파수에 대한 하모닉스 주파수를 분석하여 푸리에 변환 장치로 전달할 수 있다.
FEEDBACK DETECTOR(519)는 피드백 감지기로써, 피드백 신호가 감지될 경우, 감지된 주파수를 피드백 제거 장치로 해당 주파수 값을 전달할 수 있다.
POSITION DETECTOR(513)는 위치 감지기로써, 다수의 마이크를 통해 분석된 위상, 딜레이, 레벨을 분석하여 소음원의 위치를 분석할 수 있으며, 분석된 방향정보 및 해당 값을 DSP로 전달할 수 있다.
FOURIER TRANSFORM(517)은 푸리에 변환기로써, 펀다멘탈 주파수를 분석하고, 하모닉스 주파수를 분석하여, DSP를 통해 역상의 신호를 발진하거나 검증할 수 있는 데이터로 사용할 수 있도록 한다.
FEEDBACK DESTROYER(521)는 피드백 제거기로써, 피드백 감지기에 의해 감지된 피드백 발생 주파수를 차단할 수 있다.
COMPARATOR MODULE은 비교기 모듈로써, 위상, 딜레이, 레벨 등의 신호를 분석하여 소음원의 위치를 추적하고, 오디오 파형을 분석하여 역상의 오디오 신호를 만들 수 있다.
DSP(523)는 비교기 모듈을 통해 입력된 신호를 분석하고 처리하여, 다수의 스피커로 소음 제거 신호를 복합 연산하여 출력할 수 있다.
이 때, DSP(523)는 무선 IO를 사용한 컨트롤 및 디스플레이 기능을 포함할 수 있으며, 학습 프로세서를 통한 소음 제거 기능도 학습할 수 있다.
PHASE CONTROLLER(525)는 위상 제어기로써, DSP(523)를 통해 출력되는 N개의 출력 신호에 대한 위상을 제어할 수 있다.
AGC(527)는 자동레벨 제어기로써, DSP(523)를 통해 출력되는 N개의 출력에 대한 게인을 제어할 수 있다.
MATRIX(529)는 매트릭스 제어기로써, 위상 및 게인 조정을 마친 N개의 출력 신호에 대해 스피커로 신호를 전달하기 위한 시그널 매트릭스를 제어할 수 있다.
SPEAKER(N)(531)는 소음 제거용 스피커로써, 매트릭스 제어기를 통해 최종 출력되는 신호를 사용하여 다이렉트 음에 대한 소음을 제거할 수 있으며, 매질에 진동을 직접 전달하는 익사이터 형식의 스피커일 수 있다.
POSITION DETECTOR(533)는 위치 감지기로써, 사용자가 위치한 지점을 감지하여 사용자 위치 제어기로 신호를 전달할 수 있다.
USER POSTION COTROLLER(535)는 사용자 위치 제어기로써, 위치 감지기를 통해 자동으로 위치를 감지하거나 사용자가 지정한 영역에 대해 트랜스오럴(Transaural) 프로세서를 사용여 해당 지역에 트래스오럴 신호를 발생시킬 수 있다.
TRANSAURAL PROCESSOR(537)는 트랜스오럴 프로세서로써, 다이렉트 음으로 제거하지 못하는 고주파를 트랜스오럴로 제거할 수 있다. 이 때, 매트릭스 제어기를 통해 출력되는 신호를 트랜스오럴로 변환하여 트랜스오럴 재생 스피커로 전달할 수 있다.
TRASAURAL SPEAKER(539)는 트랜스오럴 재생 스피커로써, 트랜스오럴 프로세서를 통해 입력받은 신호를 사용하여 룸 노이즈를 제거할 수 있으며, 라우드 스피커 장치일 수 있다.
LEARNING PROCESSOR(541) 및 MEMORY는 학습용 프로세서 및 저장장치로써, 자주 발생하는 소음을 학습용 데이터로 저장하여 저장된 내용과 동일한 소음이 발생한 경우, 완벽하게 제거가 가능한 역상의 파형을 저장하고 재생할 수 있도록 한다.
WIRELESS I/O(543)는 무선 입출력 장치로써, 리모콘 또는 PC, 스마트폰과 같은 모바일 기기일 수 있으며, 사용자의 컨트롤 명령을 전달하거나, DSP(523) 및 감지 장치에서 감지된 정보를 사용자에게 전달할 수 있는 어떠한 장치로 포함될 수 있다.
USER COTROLLER/MONITOR(547)는 사용자 컨트롤러 및 모니터이며, DISPLAY I/O(545)는 디스플레이 입출력 장치일 수 있다.
도 6은 매질에 따라 음파의 속도를 나타내는 개념도이다.
일반적으로 소음은 매질을 따라 이동하고, 매질은 공기를 진동시켜 소음을 발생시킨다.
이 때, 이미 공기중으로 방사된 소음은 회절, 반사, 간섭, 소멸 등에 의해 변형되어 역상 신호를 발생시켜도 제거하기가 어렵다.
따라서, 매질에 따라 전파되는 소음은 공기중에 방사되기 전에 매질 전파단계에서 제거하는 것이 바람직하며, 매질에 따라 전파되는 소음을 수음하고, 이에 따른 역상 신호를 상기 매질에 전달하여 소음을 제거할 수 있다.
그러나, 음속은 공기에서의 전파 속도와 특정 매질에서의 전파속도가 상이하여 일반적인 음속을 기준으로 역상 신호를 생성하는 경우 정확한 소음 제거가 이루어질 수 없다.
도 6을 참조하며, 공기중에서의 음속은 340m/s임에 반하여, 매질(고체) 중 콘크리트에서의 음속은 3040m/s로 속도차이가 매우 크다.
또한, 매질에 전파되는 주파수는 변경되지 않으며, 전달되는 음속만 달라지기 때문에 결과적으로 파장의 길이가 달라지게 된다.
소음제거는 음파에 해당하는 역파장을 재생하여 소음을 상쇄시켜야 하므로, 스피커에서 재생되는 소리는 공기 중이 아닌 매질에 진동판이 접촉되어 매질에 음파가 전달될 수 있도록 해야하며, 매질에 진동을 발생시킬 수 있는 익사이터 스피커를 사용할 수 있다.
목표로 하는 매질에 해당하는 음파의 속도는 아래 수학식 1과 같이 정의할 수 있다.
Figure PCTKR2020009810-appb-M000001
이때, p는 매질의 밀도(kg/m^3)이며, B는 벌크 모듈의 탄성계수(N/m^2)이며, P는 Pressure, V는 Velocity이다.
상기 수학식 1을 통하여, 매질에서의 음파의 속도를 알 수 있으며, 주파수에 대한 파장 값은 아래 수학식 2를 통하여 구할 수 있다.
Figure PCTKR2020009810-appb-M000002
이 때, 매질에서 음의 속도를 알고, 주파수를 알 수 있기 때문에 정확한 파장의 길이를 추출해낼 수 있으며, 파장에 대한 역상을 적용하여 위상을 반전시킬 수 있다.
상술한 방식을 통하여, 소음원으로 유입되는 소리는 컨택트 마이크를 통해 수음하고, 익사이터 스피커를 통해 역상의 진동을 매질에 전달하여 소음을 상쇄할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 스피커 드라이버의 분해도이다.
밀도가 높은 매질에 진동을 전달하기 위해서는 충분한 진동에너지를 가진 스피커 장치가 요구된다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 스피커 드라이버는 직접 매질에 부착되어 진동을 전달할 수 있도록 형성될 수 있다.
이 때, 진동을 발진하는 스피커 드라이버의 진동부는 매질과 동일한 밀도를 가진 소자를 사용하되, 낮은 출력에서도 진동을 만들어낼 수 있는 소자를 사용하여 진동을 증폭할 수도 있다.
이 때, 스피커 드라이버(다이어프램)의 재생특성은 고음성분이 재생(1kHz 이상의 주파수)되지 않도록 조정될 수 있으며, 상기 재생 특성을 유지하기 위해 신호의 증폭부는 LPF(Low Pass Filter)가 포함될 수 있다.
도 7을 참조하여 보다 상세하게 살펴보면, 본 발명의 일실시예에 따른 스피커 드라이버는 진동부, 자석, 보이스코일, 보이스코일고정부 및 고정브라켓을 포함하고, 매질에 부착되어 진동을 발생시킨다.
이 때, 보이스코일은 상기 마이크모듈을 통하여 인가되는 역상신호에 따라 자기장을 발생시킨다.
이 때, 상기 신호는 스피커 드라이버로 출력한 사운드 신호일 수 있으며, 상기 자기장에 의해 자석을 움직이게 할 수 있다.
이 때, 보이스코일고정부는 상기 각 구성요소들을 수용하되, 보이스코일 외측에서 보이스코일의 위치를 고정할 수 있다.
이 때, 보이스코일은 보이스코일고정부에 의해 매질에 대한 상대적인 위치가 가변되는 것을 방지할 수 있다.
이 때, 보이스코일은 보이스코일고정부 내부에 위치하되, 자석에 대한 상대 위치가 가변될 수 있다.
상기 상대 위치를 가변하는 이유는, 자석에 대한 보이스코일의 위치에 따라 소리 특성을 달라지는 것을 이용하기 위함이다.
일반적으로, 보이스코일과 자석은 보이스코일의 중심으로 1/2 수준에서 서로 위치해 있어야 하며, 보이스코일과 자석이 멀어질 경우에는 출력 저하, 저음 저하 현상이 발생하여 결국 고음만 들리게 되며, 보이스코일과 자석이 인접할수록 출력은 상승하고, 저음은 증가된다.
따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 스피커 드라이버는 자석 또는 보이스코일의 위치를 외부에서 세부적으로 움직일 수 있도록 하여, 효율 및 음질을 사용자가 원하는데로 조정할 수 있다.
이 때, 본 발명의 일실시예에 따른 스피커 드라이버는, 보이스코일고정부 내부에 위치하되, 내주면에 상기 보이스코일을 고정하는 고정홈과 외주면에 제1나사산이 형성되는 보이스코일지지부를 더 포함하고, 상기 보이스코일은 상기 고정홈에 고정되고, 보이스코일고정부 내주면에 상기 제1나사산에 대응하는 제2나사산이 형성되어, 보이스코일고정부의 회전에 의해 보이스코일지지부의 위치가 가변되도록 구성될 수 있다
이 때, 자석은 상기 보이스코일 내측에 위치하되, 상기 자기장에 의해 움직일 수 있다.
이 때, 상기 움직임은 상하방향의 진동일 수 있으며, 자석의 진동은 진동부에 전달될 수 있다.
이 때, 진동부는 일면이 상기 매질에 접촉하여 전달받은 진동을 상기 매질에 전달할 수 있다.
이 때, 진동부는 파라볼라 형상으로 형성되어, 상기 매질에 접촉하는 일측면에 내부로 함몰된 마이크수용부를 포함할 수 있고, 상기 마이크 모듈은 상기 마이크수용부에 상기 진동부와 이격되어 위치할 수 있다.
이 때, 진동부는 가운데에 관통구가 형성되고, 상기 마이크 모듈 지지용 폴이 상기 관통구를 통과하여 위치하되 고무링에 의해 고정되고, 상기 마이크 모듈 지지용 폴의 일단이 상기 마이크 모듈 또는 상기 마이크 모듈의 피드백 차단 하우징과 고정결합될 수 있다.
이 때, 서스펜션링은 진동부와 자석 사이에 진동이 오감에 따라 충격량이 누적되어 파손되는 것을 방지하기 위하여 포함될 수 있으며, 연질의 소재로 형성될 수 있다.
이 때, 자석이 진동 후 원래 위치로 복귀할 수 있도록 자석의 일면에 위치하는 지지스프링을 더 포함할 수 있다.
이 때, 지지스프링은 멀티레이어를 갖는 웨이브스프링(Wave spring)일 수 있다.
이 때, 지지스프링은 다수의 레이어를 가진 웨이브 스프링의 두께를 서로 다르게 하여, 저출력에서 반응 속도를 높이고 고출력에서도 디스토션이 발생하는 문제점을 개선할 수 있다.
예를 들면, 본 발명의 일실시예에 따른 웨이브스프링은 레이어a, 레이어b 및 레이어c를 포함하는 멀티 레이어 구조를 가질 수 있으며, 각 레이어의 두께는 a<b<c를 이루도록 구성될 수 있다.
이 때, 웨이브스프링은 저출력의 작은 소리 재생에서는 레이어a만 움직이고, 고출력의 큰 소리 재생에서는 레이어 a, b 및 c가 함께 움직일 수 있다.
따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 웨이브스프링은 출력에 따라 다른 스프링 복원력을 가짐으로써, 트랜지언트 특성이 아주 강한 소리가 순간적으로 입력되더라도 디스토션이 발생하지 않고 빠른 복원력을 가질 수 있으며, 댐핑 팩터를 최대화할 수 있다.
또한, 웨이브스프링은 기존 스프링에 비하여 최소 1/2 이상 두께를 줄일 수 있어 제품의 크기를 증가시키지 않으며, 복원력이 아주 강하여 장기간의 사용에도 변형이 발생하지 않는다.
또한, 스피커 드라이버는, 각 구성요소를 수용하기 위하여 상단커버, 하단커버를 더 포함할 수 있고, 보이스코일고정부를 측면커버로 사용할 수도 있다.
이 때, 스피커 드라이버의 성능을 향상시키기 위하여, 보이스코일 내측면에 알루미늄호일을 더 포함할 수도 있다.
이 때, 고정브라켓은 상기 매질에 대한 보이스코일의 위치가 가변되는 것을 방지하기 위하여, 일단은 보이스코일고정부에 고정되고, 타단은 상기 매질에 고정될 수 있다.
또한, 고정브라켓은 일단이 상단커버와 결합하여 매질에 고정될 수도 있다.
이 때, 고정브라켓의 일단 내주면에는 나사산이 형성될 수 있고, 보이스코일고정부 또는 상단커버 외주면에는 위 나사산과 대응하는 나사산이 형성되어 상호 나사결합에 의해 결합될 수도 있다.
또한, 고정브라켓은 원통형으로 형성되되, 매질과 접촉하는 일단 외주연에는 밖깥으로 확장하는 접촉부를 더 포함할 수 있으며, 상기 접촉부에는 상기 매질과 결합할 수 있도록 하나 이상의 관통구를 포함할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 스피커 드라이버 및 공명부의 단면도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 소음 제거 장치는 스피커 드라이버(801)의 일면으로 발산되는 주파수를 효과적으로 흡수 제거하기 위하여, 공명부(803)를 더 포함할 수 있다.
이 때, 공명부(803)는 스피커 드라이버(801)의 하우징으로 사용될 수 있으며, 다양한 주파수를 동시에 제거할 수 있도록 다수의 구멍이 형성될 수 있고, 상기 구멍들에 대한 체적도 서로 다르게 형성될 수 있다.
Figure PCTKR2020009810-appb-M000003
이 때, f는 상쇄하고자 하는 주파수이고, c는 소리의 속도이고, S는 구멍의 면적이고, L은 구멍에서 공진부까지의 거리이고, V는 공진부의 체적이다.
이 때, 공명부(803)는 다중 챔버 방식으로 형성될 수 있다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 마이크모듈의 분해도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 마이크모듈은 밀도가 높은 매질의 진동 신호를 수음하기 위하여 일반적인 마이크보다는 진동만을 수음할 수 있는 컨택트 마이크를 사용할 수 있다.
이 때, 컨택트 마이크는 공기중의 음은 수음하지 않으며, 매질에 의해 진동하는 주파수만을 수음할 수 있다.
이 때, 마이크 모듈은 제1 대역을 목표 대역으로 하여 매질로부터 소리를 수음하고, 제1 수음신호를 생성하는 고음용 컨택트 마이크, 상기 제1 대역보다 낮은 주파수 대역인 제2 대역을 목표 대역으로 하여 상기 매질로부터 소리를 수음하고, 제2 수음신호를 생성하는 저음용 컨택트 마이크 및 상기 제1 수음신호 및 상기 제2 수음신호를 합산하여 상기 수음신호를 생성하는 마이크 컨트롤러를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 제1 대역 및 상기 제2 대역은 크로스오버 대역을 포함하고, 상기 수음신호는 상기 크로스오버 대역에 상응하는 것일 수 있다.
이 때, 고음용 컨택트 마이크와 저음용 컨택트 마이크는 동일한 그라운드에 마이너스 단자(-)를 연결할 수 있고, 각각 플러스 단자(+)를 개별 출력으로 사용하여 밸런스드(Balanced) 오디오 신호(밸런스트 오디오 신호는 노이즈 특성에 강함)를 생성할 수 있다.
상기 밸런스드 오디오 신호는 전체 신호를 증폭하는 효과도 갖는다.
상기 고음용 컨택트 마이크와 상기 저음용 컨택트 마이크에 수음되는 신호는 합산되고, 이 때, 중첩되는 크로스오버(Cross over) 영역이 실질적으로 목표로 하는 대역이 된다.
이 때, 크로스오버 주파수는 사용자에 의해 조절될 수 있다.
예를 들면, DSP에서 크로스오버 주파수 범위를 설정할 수 있으며, 고음용 컨택트 마이크는 HPF(High Pass Filter)로 저음용 컨택트 마이크는 LPF(Low Pass Filter)로 지정하여 사용자가 크로스오버 주파수를 조절할 수 있다.
이 때, 고음용 컨택트 마이크는 저음용 컨택트 마이크보다 상대적으로 좁은 면적을 가지고, 고음용 컨택트 마이크와 저음용 컨택트 마이크는 중심축이 일치되도록 이격되어 적층될 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 마이크 모듈은, 상기 매질로부터 전달되는 소리의 수음율을 향상시키기 위하여, 일단이 상기 매질에 접촉하고, 타단을 통해 고음용 컨택트 마이크에 상기 매질의 진동을 전달하는 깔대기 형상의 고음용 부스트 플레이트를 더 포함할 수 있다.
이 때, 고음용 부스트 플레이트는 깔대기 형상으로 형성됨으로써, 미세한 진동을 증폭시킬 수 있고, 증폭된 진동을 고음용 컨택트 마이크에 효율적으로 전달할 수 있다.
이 때, 고음용 부스트 플레이트의 소재는 진동을 증폭시킬 수 있는 소재(예를 들어, ABS-콘트리트와 동일한 음의 전파 속도를 갖게 밀도를 구성)를 사용할 수 있고, 이를 통해 진동을 수음하기 어려운 높은 밀도의 매질에서도 효율적으로 진동을 수음할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 마이크 모듈은, 상기 매질로부터 전달되는 소리의 수음율을 향상시키기 위하여, 일단이 상기 매질에 접촉하고, 타단을 통해 저음용 컨택트 마이크에 상기 매질의 진동을 전달하는 도너츠 형상의 저음용 부스트 플레이트를 더 포함할 수 있다.
이 때, 저음용 부스트 플레이트는 외주연이 저음용 컨택트 마이크의 외주연과 일치하도록 위치할 수 있고, 고음용 부스트 플레이트는 저음용 부스트 플레이트의 내부 관통구에 위치할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 마이크 모듈은, 고음용 컨택트 마이크 및 저음용 컨택트 마이크를 수용하되, 수음율을 향상시키기 위하여 파라볼라 형상으로 형성되는 피드백 차단 하우징을 더 포함할 수 있다.
이 때, 피드백 차단 하우징은 파라볼라(파라볼릭, Parabolic) 형상으로 형성되어, 매질에서 발생하는 소리를 증폭시킬 수 있으며, 목적으로 하는 방향에서 발생하는 소리만 수음할 수 있다.
또한, 피드백 차단 하우징은 방사성 소재 또는 방자형으로 형성되어, 후술하는 바와 같이 스피커 드라이버의 자석에 의한 자기 영향을 받지 않아 피드백 현상을 제거할 수 있다.
또한, 피드백 차단 하우징을 포함한 마이크 모듈은 어쿠스틱 특성에 영향을 받지 않는 컨택트 마이크 형식으로써, 사람이나 주변 소음이 잘 수음되지 않는다.
이 때, 피드백 차단 하우징은 상기 매질과 접촉하는 개방부를 커버하는 러버 플레이트를 포함할 수 있다.
이 때, 러버 플레이트는 매질의 목적으로 하는 주파수 대역을 증폭할 수 있는 재질을 사용하여 형성할 수 있으며, 크기 및 두께를 조정하여 목적으로 하는 주파수를 획득할 수도 있다.
이 때, 러버 플레이트는 주파수를 효율적으로 증폭 수음하기 위하여, 가장 자리에 엣지를 두어 반응성을 향상시킬 수 있다.
또한, 러버 플레이트는 정확한 스팟의 소리를 수음하기 위하여 외측 가장자리를 링 형태로 처리할 수 있다.
상기 링 형태를 통하여, 본 발명의 일실시예에 따른 마이크 모듈(210)은 매질에 장착시 압착에 의해 외부에서 유입되는 소리를 차단할 수 있으며, 매질에 정확하게 부착될 수 있어, 프록시미트(Proximity) 이펙트 증가로 저음 수음 특성이 증가될 수 있다.
이 때, 러버 플레이트는, 원호를 따라 일정 간격으로 하나 이상의 관통구를 포함하고, 저음용 부스트 플레이트는 러버 플레이트의 내측에 위치하되, 러버 플레이트의 관통구에 대응하는 하나 이상의 돌기를 포함할 수 있고, 상기 돌기가 러버 플레이트의 관통구에 통과하도록 위치할 수 있다.
이 때, 고음용 컨택트 마이크 및 저음용 컨택트 마이크는 피에조(Piezo) 마이크 및 레이저(Laser) 마이크 중 적어도 어느 하나 이상일 수 있다.
도 10은 푸리에 변환을 통해 소음을 제거하는 개념도이다.
소음은 복합음(Complex Sound)으로 가청주파수 전대역에 주파수가 골고루 배포되어 있다. 다수의 순음(Fure Sound)이 모여 복합음이 될 수도 있지만, 순음이라 할지라도 반사, 굴절, 회절, 지연 등에 의해 복합음으로 변형될 수 있다.
순음은 단순히 역상 처리만으로도 쉽게 제거가 가능하지만, 복합음은 역상처리만으로 제거가 어렵다.
또한, 상대적으로 파장이 긴 저역대의 음은 제거가 쉽고, 파장의 길이가 짧은 고역대의 음은 제거가 어렵다.
또한, 충격에 의해 발생하는 소리는 일시적이며, 지속성이 짧고 주파수 전대역에 소리가 분포한다.
이 때, 동일한 매질에서 발생되는 충격음은 충격의 강도와 상관없이 동일한 주파수 형태를 갖는다.
이 때, 타악기와 유사한 형태의 주파수 구조를 갖는데, 이 주파수 발진은 클라드니 패턴(Chladni Pattern)으로 설명할 수 있다.
일반적인 배음 구조를 갖지 않는 충격음은 펀다멘탈(Fundamental) 주파수를 제거하면 다른 하모닉스(Harmonics) 주파수를 함께 제거할 수 있어, 전체적인 노이즈를 감쇄시킬 수 있다.
또한, 하모닉스 주파수에 대한 노이즈 제거는 클라드니 패턴을 적용할 수 있기 때문에 노이즈 감쇄 특성을 향상시킬 수 있다.
도 10을 참조하여 설명하면, 충격음은 저역에서 고역까지 넓은 주파수 대역을 갖는다.
이 때, 저음은 파장이 길고, 고음은 파장이 짧기 때문에 일반적인 파형의 분석 이미지에서 긴 파장 위에 고음에 해당하는 잔파장이 그려지게 된다.
이때, 제1 펀다멘탈 주파수 값은 최초 발생하는 파장의 길이를 구하여 얻을 수 있다.
이 때, 상기 제1 펀다멘탈 주파수 값에 해당하는 역파장의 신호를 발생시켜 원본 신호와 합하면, 저음이 사라진 제2 충격음에 대한 값을 얻을 수 있다(1001).
이 때, 동일한 방법으로 제2 충격음에 대한 제2 펀다멘탈 주파수 값을 얻을 수 있고, 상기 제2 펀다멘탈 주파수 값에 해당하는 파장에 역상을 걸어 합치면(1003), 중저음이 사라진 3번째 충격음에 대한 값을 얻을 수 있다(1005).
상기 충격음은 상술한 방법을 반복하여 평탄화(상쇄)할 수 있으며, 이 방법은 푸리에 변환(Fourier Transform)의 원리와 동일하다.
다만, 이 방법은 저역대의 주파수를 제거하는데 효과적이지만, 파장이 짧은 고역대의 주파수를 제거하는 것은 어렵다. 이에 대한 방안은 후술하도록 한다.
도 11은 소음을 제거하기 위한 허용 위상차를 나타내는 개념도이다.
상술한 푸리에 변환 방법을 이용한 소음 제거 방법은 상쇄를 위하여 제너레이트되는 파장을 원본 신호의 역상과 정확하게 생성해야 한다.
또한, 역상을 가진 상쇄용 파형에서 -10dB 이상의 감쇄 효과를 얻기 위해서는 파형의 5% 범위 이내에서 역상이 만들어져야 한다.
Figure PCTKR2020009810-appb-M000004
상기 수학식 4를 참조하면, 완벽하게 노이즈가 제거되기 위해서는 입력파와 상쇄파가 정확한 역상을 가지면 되며, 두 파장의 위상차가 λ/2가 되면 된다.
이 때, 역상이 적용된 상쇄파가 입력파와 역상을 이룰 대, 파장의 5% 이내에 위치해 있으며, -10dB의 소음 감쇄 특성을 갖을 수 있다.
즉, +/-5%이내일 때, 상쇄 효과가 커진다.
도 12는 추출된 클라드니 패턴을 나타내는 예시도이다.
도 12를 참조하면, 층간 소음이 방사되는 영역은 룸의 천정에 해당하고, 룸의 천정을 진동막(Vibrating Membrane)으로 가정하면, 클라드니 패턴을 적용할 수 있다.
이 때, 음의 하모닉스 구성은 천정면을 멤브레인으로 하여 간섭과 소멸에 대한 패턴을 얻어 예측할 수 있다.
상기 예측된 값의 사용은 하모닉스로 구성되지 않는 주파수에 대한 보다 정확한 주파수 값을 얻을 수 있으며, 층간 재질에 대한 밀도값을 상수화하여 보다 정확한 수치를 얻을 수도 있다.
층간소음을 예로 들면, 천정은 직사각형 구조를 갖기 때문에 다수의 진동 모드를 가질 수 있으며, 이것은 직사각형 멤브레인에 따른 하모닉스 생성의 구조를 파악할 수 있는 클라드니 패턴으로 설명할 수 있다.
클라드니 패턴의 이론은 아래 수학식 5와 같이 일반적인 공식으로 도식화되어 있다.
Figure PCTKR2020009810-appb-M000005
이 때, 추가적으로 생성되는 주파수는 아래 수학시 6으로 정의할 수 있다.
Figure PCTKR2020009810-appb-M000006
따라서, 클라드니 패턴을 통한 소음 제거 방법은 예측된 값 및 패턴의 변화를 미리 인지할 수 있어, 상기 패턴에 해당하는 역상의 파형을 제너레이트하여 입력되는 소음을 상쇄할 수 있다.
도 13은 연속되는 소음의 스펙트럼에서 하모닉스 주파수(1303)와 펀다멘탈 주파수(1301)를 나타내는 예시도이다.
일정 패턴을 가진 연속되는 소음은 파장을 감지하고, 단순히 역상 신호를 발생시키는 방법으로 제거될 수 있어, 충격음에 비해 소음 제거가 용이하다.
또한, 일정 패턴을 가진 연속음은 발진에 의해 하모닉스를 가진 소음이 많으며, 이러한 경우 펀다멘탈 주파수(1301)를 제거하는 것만으로 고역대에서 발생하는 하모닉스로 인한 소음을 함께 제거할 수 있다.
이 때, 본 발명의 일실시예에 따른 소음 제거 방법은 배음 구조를 가진 소음 제거에서 펀다멘탈 주파수 및 파장의 길이를 알 수 있다면, 해당 파형을 제너레이트하여 소음을 제거할 수 있다.
이 때, 펀다멘탈과 함께 n개에 해당하는 하모닉스 주파수(1301)를 동시에 제너레이트함으로써, 실제 소음과 유사한 오디오 신호를 생성해낼 수 있다.
이 때, 본 발명의 일실시예에 따른 소음 제거 방법은 상기 생성된 신호에 역상 처리를 하여 소음을 제거할 수 있으며, 이는 푸리에 변환을 역으로 이용하는 방법과 동일하다.
이 때, 연속되는 음은 오디오 샘플을 통하여 효과적으로 제거할 수도 있다(학습기능).
상기 학습기능은, 소음 제거 장치가 적용될 장소에서 발생하는 소음을 수집하여 샘플화하고, 이를 데이터 베이스화하여 소음 제거의 효과를 극대화할 수 있다.
이 때, 학습기능은 마이크모듈을 통해 입력되는 소음을 샘플로 채취하여 메모리에 저장할 수 있다. 이는 소음 제거 기능이 동작하는 동안에 저장하도록 설정할 수 있다.
이 때, 채취된 샘플은 레벨, 딜레이, 파장 및 스펙트럼 등을 분석하고, 분석된 데이터는 상기 샘플과 함께 저장될 수 있다.
이 때, 학습기능은 소음의 파장, 레벨 등을 분석하여 소음의 원인을 파악할 수 있도록 할 수 있으며, 가장 유사하 값을 갖는 샘플을 로딩하고 역상을 적용하여 소음을 제거할 수도 있다.
상기 학습기능은 소음 제거에서 가장 중요한 샘플의 타이밍을 보완하기 위한 방법으로, 파형의 모양에 해당하는 값을 벡터 값으로 인식하고 처리할 수 있어, 오디오 처리에 소요되는 시간을 절약할 수 있고, 사실상 딜레이가 발생하지 않는 프로세스를 할 수 있다.
상기 채취된 샘플은 메모리에 저장될 뿐만 아니라, 인터넷으로 연결된 관리용 서버에 저장될 수도 있다.
이 때, 서버에 저장된 샘플은 동일한 기기를 사용하는 다른 사용자나 다른 공간의 데이터로 활용될 수도 있다.
이 때, 공급자는 소음 제거 장치에서 가장 효과적으로 소음 제거가 가능하도록 해당 샘플을 편집하여 재업로드할 수 있다.
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 마이크 내장형 스피커 장치의 단면도이다.
소음 제거 방법의 기본 조건은 소음이 발생하는 위치와 동일한 위치에서 역상의 파장을 발생시켜 이를 상쇄시키는 것이다.
이 때, 소음원이 벽 또는 장애물에 의해 차단되어 있는 경우에는, 소음이 발생하는 지점을 상기 벽 또는 장애물로 간주할 수 있으며, 상기 벽 또는 장애물에 역상의 파장을 발생시켜 소음을 소멸시킬 수 있다.
이 때, 소리를 재생하는 장치는 스피커 드라이버가 사용될 수 있으며, 소음을 수음하기 위한 마이크 모듈 또한 요구된다.
이 때, 마이크 모듈은 소음을 수음하고 수음된 신호에 역상처리를 하여 스피커 드라이버에 전달하고, 스피커 드라이버는 역상처리된 신호를 출력하여 소음을 소멸시킬 수 있다.
그러나, 스피커 드라이버를 통해 재생되는 소리는 마이크 모듈에 픽업될 수 있고, 픽업된 소리는 앰프를 통해 증폭되어 다시 스피커 드라이버에 의해 출력될 수 있다.
이것은 하울링 또는 피드백이라고 하며, 상기 피드백은 스피커 드라이버의 보이스코일을 기준으로 정면(On-Axis)에 마이크 모듈이 위치할 경우 쉽게 발생할 수 있다.
따라서, 일반적으로 스피커 드라이버와 마이크 모듈은 동일한 위치에 설치될 수 없다.
이 뿐만 아니라, 상기 피드백은 앰프의 증폭량을 지속적으로 증가시켜, 앰프 회로, 전원회로 및 스피커 드라이버의 손상을 발생시키기도 한다.
상기 피드백은 특정 주파수에서 쉽게 생성되며, Q(Quality factor)값의 대역폭이 넓어짐에 따라 주파수 전대역에 영향을 미칠 수 있다.
따라서, 그래픽 EQ(Equalizer)를 사용하여 피드백이 발생하는 주파수를 차단하는 방법 등을 통하여 상기 피드백을 방지하는 방법이 필요하다.
그러나, 상술한 방법은 주파수의 특성을 변형시켜, 입력되는 주파수의 역상을 정확하게 처리할 수 없어 소음제거 환경에서 사용하기 어렵다는 문제점이 있다.
또한, 피드백을 방지하기 위하여 마이크 모듈과 스피커 드라이버를 별개의 위치에 설치한 경우에는 마이크 모듈을 통해 제거하고자 하는 소음을 정확하게 픽업할 수 없을 뿐만 아니라, DSP(Digital Signal Processor) 등을 통해 보정을 해야한다는 어려움이 있다.
상기 피드백은 스피커 드라이버와 마이크 모듈이 모두 일정 지향성을 갖고 있기 때문에 발생하여 상기 피드백을 방지하기 위하여 스피커 드라이버 및 마이크 모듈을 Off-Axis 상태로 위치하는 것이 유리하다.
그러나, Off-Axis 상태는, 상술한 바와 같이 정확한 소리를 픽업할 수 없어 On-Axis 상태로 위치시키되, 피드백을 방지할 수 있는 방법이 필요하다.
이에 본 발명의 일실시예는 On-Axis 상에서도 피드백을 방지하기 위하여 자장을 차단할 수 있는 커버를 마이크 모듈의 커버로 사용하고, 스피커 드라이버의 진동판 내부에 상기 마이크 모듈을 위치시킴으로써 피드백을 방지할 수 있다.
도 14를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 마이크 내장형 스피커 장치는 매질로부터 소리를 수음하여 수음신호를 생성하는 마이크 모듈(1401), 상기 수음신호의 역상신호에 상응하는 진동을 상기 매질에 전달하는 스피커 드라이버(1403) 및 상기 마이크 모듈(1401)로부터 상기 수음신호를 전달받아, 상기 수음신호의 역상신호를 생성하고, 상기 역상신호를 상기 스피커 드라이버(1403)에 전달하는 컨트롤러를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 마이크 모듈(1401)은, 고음용 컨택트 마이크, 저음용 컨택트 마이크, 고음용 부스트 플레이트, 저음용 부스트 플레이트, 러버 플레이트 및 피드백 차단 하우징 등을 포함할 수 있다.
이 때, 상기 스피커 드라이버(1403)는, 자석, 보이스코일, 진동부 및 고정브라켓 등을 포함할 수 있다.
이 때, 본 발명의 일실시예는 공간 소음을 효율적으로 제거하기 위하여 마이크모듈(1401)의 위치와 동일한 위치에 스피커 드라이버(1403)를 장착할 수 있다.
마이크 모듈(1401)과 동일한 위치에 스피커 드라이버(1403)를 장착하는 이유는 픽업 위치와 재생 위치를 동일하게 하여, 동일하지 않은 위치에 있을 경우 발생할 수 있는 위상 차이를 보정하기 위한 프로세싱의 파워를 줄이고, 오차를 최소화하기 위함이다.
이를 위해, 본 발명의 일실시예는 진동을 만들어 내기 위한 스피커 드라이버(1403)의 내부에 마이크 모듈(1401)을 배치하고, 피드백 방지 구조를 적용하여, 소음 신호를 픽업하면서 동시에 역상의 신호를 재생할 수 있는 하나의 장치를 제시할 수 있다.
보다 상세하게는 상기 스피커 드라이버(1403)의 진동부는, 파라볼라 형태를 가질 수 있으며, 그 내부에 고음과 저음을 분리하여 픽업할 수 있는 마이크 모듈(1401)이 탑재될 수 있다.
이 때, 상기 마이크 모듈(1401)은 스피커 드라이버(1403)의 진동에 영향을 받지 않도록 구조적으로 분리될 수 있다.
보다 상세하게는, 상기 스피커 드라이버(1403)의 진동부는 상기 매질에 접촉하는 일측면에 내부로 함몰된 마이크수용부를 포함할 수 있고, 상기 마이크 모듈(1401)은 상기 마이크수용부에 진동부와 이격되어 위치할 수 있다.
또한, 상기 스피커 드라이버(1403)의 진동이 상기 마이크 모듈(1401)로 전달되지 않도록, 일단이 상기 마이크 모듈(1401)과 고정결합되고, 중단이 상기 스피커 드라이버(1403)와 결합되는 마이크 모듈 지지용 폴을 더 포함하되, 상기 마이크 모듈 지지용 폴과 상기 스피커 드라이버(1403) 사이에 고무링을 개재할 수 있다.
상술한 구조를 통하여, 본 발명의 일실시예는 마이크 모듈(1401)과 스피커 드라이버(1403)가 상기 매질에 정확하게 안착되어 픽업 및 재생이 완전히 독립적으로 동작되도록 배치되고 운영될 수 있다.
또한, 마이크 모듈 지지용 폴은 마이크 모듈(1401)이 매질에 정확하게 흡착할 수 있도록 할 수 있으며, 러버 플레이트에 접착제를 사용하여 목적으로 하는 매질에 견고하게 부착할 수도 있다.
이 때, 피드백 차단 하우징은 고음용 컨택트 마이크 및 저음용 컨택트 마이크를 수용하되, 외부 자기의 영향을 방지하기 위하여 방자성 소재(방자형)로 형성될 수 있고, 수음율을 향상시키기 위하여 파라볼라 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예는 스피커 드라이버(1403) 및 마이크 모듈(1401)의 연결을 위한 통합 단자를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 마이크 모듈(1401)은 고음용 컨택트 마이크 및 저음용 컨택트 마이크처럼 서로 다른 사이즈의 피에조 다이어프램을 사용하여 수음하고자 하는 중심 주파수를 서로 다르게 픽업할 수 있다.
이를 통해 목적으로 하는 수음 주파수 대역의 범위를 넓힐 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예는 스피커 드라이버(1403)가 장착된 동일한 위치에 수음용 마이크 모듈(1401)이 장착되지만, 상기 마이크 모듈(1401)은 컨택트 마이크(예를 들면 피에조 마이크)를 사용하여 공기중 소음은 수음하지 않고, 밀착면에 대한 소음만을 수음하여 피드백을 방지할 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이 상기 마이크 모듈(1401)은 방자형의 피드백 차단 하우징을 포함하여 스피커 드라이버(1403)의 자장이 영향을 미치지 않도록 할 수 있어 자장에 의한 피드백 또한 방지할 수 있다.
이 때, 진동부는 자석과 연결되어 있으며, 무빙 마그네틱 방식의 구동으로 진동부를 통해 매질로 진동을 전달할 수 있다.
이 때, 진동부의 진동은 상기 고무링에 의하여 마이크 모듈(1401)에 어떠한 영향도 미치지 않을 수 있다.
이 때, 고정브라켓은 스피커 드라이버(1403)의 보이스코일고정부 또는 스피커 드라이버(1403)의 외부 하우징과 연결되어 상기 매질에 고정될 수 있다.
이 때, 마이크 모듈(1401)과 진동부는 고정브라켓에 의하여 상기 매질에 수평으로 장착될 수 있다.
도 15는 본 발명의 일실시예에 따라 직접음과 간접음을 구분하여 제거하는 개념도이다.
도 15를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 소음 제거 방법은 다수의 마이크를 어레이 형식으로 일정거리를 두고 설치하고, 상기 마이크를 통해 수음하면 음원의 방향과 음원과의 거리를 산출해낼 수 있다.
이 때, 소음의 발생 위치와 스피커의 재생위치가 동일한 경우, 역상을 통해서 간단히 캔슬링이 가능하지만, 소음의 발생 위치와 스키퍼의 재생위치가 상이할 경우에는 역상을 통한 캔슬링이 불가능하며 오히려 간섭을 일으킬 수 있다.
따라서, 소음원의 위치 검출은 거리 및 방향성분을 추가하여 역파장을 정확하게 만들어낼 수 있게 한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 소음 제거 방법은 다수의 스피커를 사용하여 주파수 별로 분리된 파장을 상이하게 만들 수 있으며, 스피커마다 서로 다른 딜레이값 및 서로 다른 파장을 제너레이트할 수 있어 정교한 노이즈 제거가 가능하다.
이 때, 천정(1500)을 예로 들어 설명하면, 음원(1501)에서 발생한 충격음(1503)은 소음 제거 장치에 직접전달될 수도 있고, 반사(1505)되어 전달될 수도 있다.
이 때, 직접음(1503)은 음원과 가장 가까운 스피커 드라이버(1509)에 의해 제거될 수 있으며, 간접음(1505) 또는 반사음은 나머지 스피커 드라이버(1511)에 의해 제거될 수 있다.
보다 상세하게 살펴보면, 소음 제거 방법은 수음의 기준이 되는 리퍼런스 마이크모듈을 장치의 중심에 두고, n개의 마이크모듈을 일정거리를 두고 배치할 수 있다.
이 때, 리퍼런스 마이크모듈과 n개의 마이크모듈은 스펙트럼 아날라이저를 통해 파형을 세부적으로 분석한 후, 위상, 딜레이, 레벨을 기준으로 분리된 값을 연산하여 소음의 발생 위치와 거리를 감지해낼 수 있다.
이 때, 감지된 위치에서 발생된 소음을 제거하기 위해 재생되는 스피커 드라이버는 위상 제어와 자동 게인 제어기를 사용하여 충격 포인트의 음을 차단할 수 있도록 매트릭스화하여 n개의 스피커로 분할 재생할 수 있다.
이 때, 본 발명의 일실시예에 따른 소음 제거 방법은 소음원의 위치와 방향값을 연산할 수 있기 때문에 반사에 의해 유입되거나 발진, 회절, 간섭 등에 의한 변형값을 알 수 있어 추가적인 프로세싱이 보다 쉬워진다.
또한, 간접음은 직접음에 비해 딜레이를 갖게됨으로써, 직접음과 간접음의 차이를 구분할 수 있으며, 이에 따른 소음 제거 방법이 다르게 적용될 수도 있어 소음 제거의 효율을 높일 수 있다.
도 16은 본 발명의 일실시예에 따라 목적으로 하는 주파수를 분리하여 제거하는 흐름도이다.
도 16을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 소음 제거 방법은 먼저 MICROPHONE을 통해 수음신호를 입력받는다.
이 때, GATE는 주변 소음의 평균값을 적용하여 동작점을 결정할 수 있다.
이 때, LOUDNESS LEVEL DETECTOR/COMPARISON은 마이크 프리앰프를 통해 입력된 수음신호와, 파워 앰프의 출력을 비교하여 자동 게인 컨트롤을 조정할 수 있다.
이 때, FILTER는 프로세싱을 목표로 하는 실효 주파수 대역만을 선택할 수 있으며, 특정 주파수 값이 지정된 LPF(Low Pass Filter) 및 HPF(High Pass Filter)가 적용될 수도 있다.
이 때, CROSSOVER는 주파수를 프로세싱 목적에 맞게 분리할 수 있으며, BPF(Band Pass Filter)가 적용될 수도 있다.
이 때, BAND 1, BAND 2, BAND N PHASE PROCESSOR는 목표로 하는 제거 주파수에 따라서 중심 주파수를 설정하고, 각각 중심 주파수에 대한 위상을 딜레이를 사용하여 보정하고, 필요 및 정확도에 따라서 N개로 세분할 수도 있다.
이때, BAND 1, BAND 2, BAND N TRIMMER는 각각의 중심 주파수 위상 보정에 따른 레벨 보상을 다시 설정하고, 필요 및 정확도에 따라서 N개로 세분할 수도 있다.
이 때, SUMMER는 역상처리된 신호를 다시 합산할 수 있으며, POWER AMPLIFIER 및 SPEAKER DRIVER를 통해 소음을 제거할 수 있다.
이 때, TRANSIENT DETECTOR/FEEDBACK DESTROYER는 입력되는 신호가 트랜지언트 특성을 갖는지, 피드백을 갖는지 프로세싱하고, 급격한 신호의 변화는 트랜지언트 특성을 갖는 것으로 인식하고, 서서히 증가되는 신호는 피드백으로 간주하여 게이팅을 걸어 신호 성분을 삭제할 수 있다.
또한, TRANSIENT DETECTOR/FEEDBACK DESTROYER는 ADSR의 특성을 사용하여 신호 종류를 감별할 수 있다. 이를 통해 피드백이 발생하는 주파수를 미리 확인할 수 있어 피드백을 완벽하게 제어할 수 있다.
도 17은 본 발명의 일실시예에 따른 트랜스오럴(Transaural) 소음을 제거하는 예시도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 소음 제거 방법은 소음 제거 장치가 부착된 매질 외에서 충격음이 유입될 수 있기 때문에 완벽한 소음제거는 어려울 수 있다.
고음에 대한 제거는 상술한 바와 같이 허니콤 레조네이터를 사용하여 일부 제거할 수 있지만, 소음 제거 장치가 부착되지 않은 방향에서 소음이 유입될 수 있다.
따라서, 소음 제거 장치가 부착된 매질과 반대방향으로 향해 장착되는 스피커 드라이버를 통하여 트랜스오럴 재생을 할 수 있다.
이 때, 매질이 아닌 공간에서 발생하는 소음은 별도의 픽업 마이크를 통해 미리 예측될 수 있고, 소음 제거 장치는 이에 해당하는 역상의 트랜스오럴 신호를 발생시켜 특정 공간에 대한 소음을 제거할 수 있다.
이 때, 소음 제거 장치는 리퍼런스 마이크와 N개의 피에조 마이크를 통해 입력된 신호를 분석하여 가상의 청취점을 기준으로 파형의 진행을 시뮬레이션 할 수 있다.
이 때, 청취자의 위치는 인체 감지 센서를 사용하여 파악될 수 있으며, 파악된 데이터는 포지션 컨트롤러로 전달될 수 있다.
이 때, 상기 청취자의 위치는 트랜스오럴을 사용하여 소음을 제거할 영역이 될 수 있다.
DSP를 거쳐 프로세싱이 적용된 데이터는 트랜스오럴 프로세서를 통해 전면의 스피커로 전달될 수 있다.
이 때, 청취점을 기준으로 하는 노이즈 제거용 트랜스오럴 신호가 발생되며, 청취점에서의 소음은 상쇄될 수 있다.
단, 이 때, 청취점의 노이즈 제거 정도는 사용자가 유무선 장치를 통해 컨트롤할 수 있다.
이 때, 다수의 청취자가 존재할 때의 청취점은 유무선 장치를 통해 적정 지점으로 지정될 수 있다.
도 17을 참조하면, 소음 제거 방법은 소음이 발생하는 지점(1701)에서 청취점까지의 거리를 L로 지정하면, 일반적인 상황에서 L까지 전달하는 음파를 예측할 수 있다. 여기에 추가적으로 다른 매질 또는 벽면을 통해 유입되는 소음의 양과 딜레이, 파장 등의 요소를 추가하면, 청취점에서 음파가 어떻게 형성될 것인지 예측할 수 있다.
결과적으로 소음 제거 방법은 상기 예측값을 트랜스오럴 프로세서의 파라미터로 사용하여 소음을 제거할 수 있다.
이 때, 트랜스오럴 스피커(1703)는 각각 1개 이상의 스피커 어레이로 구성될 수 있으며, 청취점을 기준으로 하는 트랜스오럴 사운드 이미지를 생성할 수 있다.
또한, 트랜스오럴 사운드 이미지가 적용되는 지역을 확장시키기 위하여 다수의 트랜스오럴 스피커 세트를 장치에 장착할 수 있다.
도 18은 본 발명의 일실시예에 따라 다중 마이크로 소음을 제거하는 흐름도이다.
도 18을 참조하면, 다중 마이크는 입체 음향을 습득하기 위한 마이킹 방법에 따라 하나 이상으로 구성될 수 있다.
예를 들면 BIBAURAL은 2개, AMBISONIC은 4개 이상, 다중 XY는 8개 이상으로 구성될 수 있다.
이 때, MIC PRE 및 AD를 통과한 수음신호는 1kHz 이하의 주파수를 제거하는 HPF(High Pass Filter)를 통과하여 MIXER로 전달될 수 있다.
이 때, MIXER는 PANNING, LEVEL 등을 통하여 버스를 통해 입력된 수음신호를 처리할 수 있다.
이 때, DSP는 COMPRESSOR, GATE, EQ 등을 통하여 오디오 DSP 처리를 수행할 수 있다.
이 때, BINAURAL/AMBISONIC ENCODER는 최종 처리된 오디오에 대한 모니터링을 수행하고, 입체 음향 수음 방법으로 인코딩을 적용할 수 있다.
이 때, PHASE ANALYZER는 인코딩된 데이터와 트랜스오럴 디코딩 사이의 위상을 분석하여 정확하게 매칭시킬 수 있다.
이 때, PHASE CONTROLLER는 분석된 아날라이저를 통해 역상을 적용할 수 있다.
이 때, 바이노럴 또는 앰비소닉으로 처리된 신호는 TRANSAURAL DECODER, POWER AMP 및 SPEAKER를 통하여 트랜스오럴로 재생될 수 있다.
도 19는 본 발명의 일실시예에 따라 디스플레이장치를 통해 동작 상태를 나타내는 예시도이다.
소음 제거 장치는 층간 소음이 발생할 때, 소음은 사용자에게 전달되지 않게 하되, 해당 기기가 동작하고 있는지 확인할 수 있다.
또한, 기기의 동작 상태는 시간 및 일자 별로 기록되어 층간 소음의 빈도를 확인할 수 있으며, 이러한 데이터를 활용하여 사용자의 환경에 맞춤형으로 적용할 수도 있다.
도 19를 참조하면, 소음 제거 장치는 다중으로 구분되는 디스플레이(1901)를 포함하고, 구분된 디스플레이(1901)를 통해 직접음의 처리여부 및 간접음의 처리여부 등을 표시할 수 있다.
이 때, 직접음의 처리 모니터는 내부의 원(1905)이며, 중심을 기준으로 노이즈 제거가 적용되는 양을 표현할 수 있으며, 처리되는 방향성을 가질 수 있다.
이 때, 간접음을 처리하는 모니터는 외부의 원(1903)이며, 외부에서 중심으로 노이즈 제거가 되는 양을 표현할 수 있으며, 처리되는 방향성을 인지할 수 있다.
상기 디스플레이 방법은 상술한 예시에 한정되지 않으며, 사용자의 설정에 따라 색상 및 디스플레이 점등 여부를 변경할 수 있다.
이 때, 소음 제거 장치의 동작 상태는 시간에 따라 기록을 하고, 사용자는 디스플레이나 스마트 폰을 사용하여 동작 상태를 모니터할 수 있으며, 상기 기록을 시간, 일, 월, 년 등의 단위로 확인할 수 있다.
이 때, 상기 기록은 기기의 동작 품직을 높이기 위한 데이터로 사용될 수 있다. 예를 들면, 발생 정도의 최대값과 최소값을 비교하고, 평균값을 알고 있다면, 기기의 동작을 보다 정밀하게 유지할 수 있는 Threshold, Gating 파라미터로 사용할 수도 있다.
또한, 상기 기록은 층간 소음 분쟁으로 인한 증거용 자료로 사용될 수도 있다.
또한, 소음 제거 장치는 사용자가 거주하지 않는 시간에는 동작을 중지하거나 층간소음이 집중되는 시간에는 동작을 지속적으로 할 수 있는 전원 관리 시스템의 데이터로도 사용될 수 있다.
도 20은 본 발명의 일실시예에 따라 다중 마이크(2001)를 통해 음원(2000)의 위치를 산출하는 개념도이고, 도 21은 본 발명의 일실시예에 따라 음원(2000)의 위치를 산출하는 흐름도이다.
도 20 및 도 21을 참조하면, 본 발명의 일실시예는 2개 이상의 마이크(2001)를 사용하여 마이크간 레벨을 분석하여 소리가 발생한 방향을 산출할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예는 2개 이상의 마이크(2001)를 사용하여 마이크 간 시간차를 분석하여 소리가 발생한 거리를 산출할 수 있다.
이 때, 본 발명의 일실시예는 특정 매질(천정 등)에서 발생하는 소리로 제한하면, 보다 정확한 동작이 이루어질 수 있다.
도 22는 본 발명의 일실시예에 따라 마이크의 위치에 따라 소음 처리를 구분하는 개념도이다.
도 22를 참조하면, 소음 제거 방법은 음원의 방향과 거리에 따라 해당 파형에 대한 역상을 음원(2201)과 가장 가까운 스피커 드라이버(2203)를 통해 출력할 수 있다.
이 때, B ZONE은 발생 음원과의 거리 또는 파장의 연산 오류로 인하여 간섭이 발생할 수 있다.
따라서, 이때, 음원과 가장 가까운 스피커 드라이버를 제외한 나머지 스피커 드라이버는 간섭을 억제하기 위한 위상의 변형을 가한 오디오 신호를 출력할 수 있으며, 이를 통하여 A ZONE에 한하여 소음이 유입되지 않도록 막을 수 있다.
따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 소음 제거 방법은 다수의 스피커를 사용하여 소리의 확산에도 불구하고 보다 평탄화된 파형을 만들어낼 수 있다.
도 23은 본 발명의 일실시예에 따른 소음 제거 방법의 흐름도이다.
도 23을 참조하면 본 발명의 일실시예에 따른 소음 제거 방법은 먼저 소음 제거 장치를 통해 소음을 제거하는 방법에 있어서, 수음용 마이크모듈을 통하여 매질로부터 소리를 수음하여 노이즈 수음신호를 생성한다(S2310).
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 소음 제거 방법은 상기 노이즈 수음신호에 기반하여 노이즈 제거신호를 생성한다(S2320).
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 소음 제거 방법은 스피커 드라이버를 통하여 상기 노이즈 제거신호에 상응하는 진동을 상기 매질에 전달한다(S2330).
이 때, 상기 수음용 마이크모듈은, 상기 매질에 복수개 부착되고, 상기 노이즈 제거신호를 생성하는 단계(S2320)는, 복수개의 수음용 마이크모듈들에서 수음된 노이즈 수음신호들을 이용하여 노이즈에 상응하는 방향을 감지하고, 상기 방향에 기반하여 상기 노이즈 제거신호를 생성할 수 있다.
이 때, 단계(S2320)는, 상기 노이즈 수음신호들에 기반하여 상기 노이즈에 상응하는 음원의 위치를 산출하는 단계 및 상기 음원의 위치에 기반하여 상기 노이즈 제거신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 스피커 드라이버는, 복수개 구비되고, 상기 복수개의 스피커 드라이버들 각각과 상기 음원 사이의 거리들을 산출하는 단계 및 상기 거리들 중 적어도 하나에 상응하는 딜레이를 상기 복수개의 스피커 드라이버들 중 적어도 하나에 상응하는 노이즈 제거신호에 적용하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이 때, 단계(S2330)는, 상기 복수개의 스피커 드라이버들 중 일부를 통해 상기 음원에 상응하는 노이즈를 제거하기 위한 상기 노이즈 제거신호에 상응하는 진동을 상기 매질에 전달하는 단계 및 상기 복수개의 스피커 드라이버들 중 다른 일부는 상기 진동을 감쇄시키기 위한 감쇄진동을 상기 매질에 전달하는 단계를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 수음용 마이크모듈 및 상기 스피커 드라이버를 수용하는 허니콤 레조네이터를 통하여, 상기 스피커 드라이버의 후면에서 발생하는 누음(Sound leakage) 및 소음을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이 때, 상기 허니콤 레조네이터는, 내부가 허니콤 구조로 구분되되, 하나 이상의 허니콤 구조를 하나의 공간으로 구분하는 격벽이 형성될 수 있다.
이 때, 상기 허니콤 레조네이터는, 내부에 흡수된 소음의 난반사를 증가시키기 위하여, 내부에 형성된 각 허니콤 구조 바닥면의 높이가 상이하게 형성될 수 있다.
이 때, 상기 격벽은, 상기 격벽으로 형성된 공간에서 제거하고자 하는 주파수에 대응하는 크기의 관통구가 형성될 수 있다.
이 때, 단계(S2320)는, 상기 노이즈 수음신호에 기반하여 제1 펀다멘탈(Fundamental) 주파수 값을 산출하는 단계, 상기 제1 펀다멘탈 주파수 값에 대응하는 제1 노이즈 제거신호를 생성하는 단계, 상기 제1 펀다멘탈 주파수 값에 상응하는 파장이 제거된 노이즈 수음신호에 기반하여 제2 펀다멘탈 주파수 값을 산출하는 단계 및 상기 제2 펀다멜탈 주파수 값에 대응하는 제2 노이즈 제거신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
이 때, 단계(S2330)는, 상기 스피커 드라이버를 통해 상기 제1 노이즈 제거신호 및 상기 제2 노이즈 제거신호에 상응하는 진동을 순차적으로 상기 매질에 전달할 수 있다.
이 때, 단계(S2320)는, 사용자에 의해 입력된 상기 매질의 구조 정보에 따라, 클라드니 패턴(Chladni pattern)을 예측하는 단계 및 상기 패턴 및 상기 노이즈 수음신호에 기반하여 상기 노이즈 제거신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
이 때, 단계(S2320)는, 상기 노이즈 수음신호에 기반하여 펀다멘탈(Fundamental) 주파수 값 및 하모닉스(Harmonics) 주파수 값을 산출하는 단계, 상기 펀다멘탈 주파수 값 및 상기 하모닉스 주파수 값에 상응하는 파형을 동시에 생성하는 단계 및 상기 파형에 기반하여 상기 노이즈 제거신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 소음 제거 장치는 건물을 지지하는 벽이나 천정에 부착되어 사용될 수 있어, 건물의 흔들림을 비교적 쉽게 감지할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 소음 제거 장치는 지진을 감지할 수 있는 센서를 부가하여 지진 발생시 사용자에게 알려주는 기능을 제공할 수도 있다.
이 때, 본 발명의 일실시예에 따른 소음 제거 장치는 지진 등 이상 진동이 감지되면, 알람을 울리고 비상 센서등을 점등할 수도 있으며, 상황 종료시 사용자의 설정에 따라 동작을 리셋할 수도 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 소음 제거 장치는 온도, 습도, 산소 밀도, 미세먼지 농도, 화재감지, 가스 감지 센서를 하나 이상 포함할 수 있으며, 이를 통해 이상상황 발생시 사용자에게 시각 또는 청각 등 사용자가 인지할 수 있도록 알람을 하고, 화재발생 등과 같은 응급상황에는 소방장치와 연동하여 비상상황을 바로 소방서에 전달할 수도 있다.
도 24는 본 발명의 일실시예에 따른 컴퓨터 시스템을 나타낸 도면이다.
도 24를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 소음 제거 장치의 적어도 일부 구성은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체와 같은 컴퓨터 시스템(700)에서 구현될 수 있다. 도 24에 도시된 바와 같이, 컴퓨터 시스템(700)은 버스(720)를 통하여 서로 통신하는 하나 이상의 프로세서(710), 메모리(730), 사용자 인터페이스 입력 장치(740), 사용자 인터페이스 출력 장치(750) 및 스토리지(760)를 포함할 수 있다. 또한, 컴퓨터 시스템(700)은 네트워크(780)에 연결되는 네트워크 인터페이스(770)를 더 포함할 수 있다. 프로세서(710)는 중앙 처리 장치 또는 메모리(730)나 스토리지(760)에 저장된 프로세싱 인스트럭션들을 실행하는 반도체 장치일 수 있다. 메모리(730) 및 스토리지(760)는 다양한 형태의 휘발성 또는 비휘발성 저장 매체일 수 있다. 예를 들어, 메모리는 ROM(731)이나 RAM(732)을 포함할 수 있다.
이상에서와 같이 본 발명에 따른 소음 제거 장치 및 방법은 상기한 바와 같이 설명한 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

Claims (26)

  1. 매질로부터 소리를 수음하여 노이즈 수음신호를 생성하는 하나 이상의 수음용 마이크모듈;
    상기 노이즈 수음신호에 기반하여 생성된 노이즈 제거신호에 상응하는 진동을 상기 매질에 전달하는 하나 이상의 스피커 드라이버; 및
    상기 노이즈 수음신호에 기반하여 상기 노이즈 제거신호를 생성하는 컨트롤러; 를 포함하는 소음 제거 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 수음용 마이크모듈은,
    상기 매질에 복수개 부착되고,
    복수개의 수음용 마이크모듈들에서 수음된 노이즈 수음신호들을 이용하여 노이즈에 상응하는 방향이 감지되고, 상기 방향에 기반하여 상기 노이즈 제거신호가 생성되는 것을 특징으로 하는 소음 제거 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 노이즈 수음신호들은
    상기 노이즈에 상응하는 음원의 위치를 산출하는데 사용되고, 상기 음원의 위치에 기반하여 상기 노이즈 제거신호가 생성되는 것을 특징으로 하는 소음 제거 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 스피커 드라이버는,
    복수개 구비되고, 복수개의 스피커 드라이버들 각각과 상기 음원 사이의 거리들이 산출되고, 상기 거리들 중 적어도 하나에 상응하는 딜레이가 상기 복수개의 스피커 드라이버들 중 적어도 하나에 상응하는 노이즈 제거신호에 적용되는 것을 특징으로 하는 소음 제거 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 복수개의 스피커 드라이버들 중 일부는 상기 음원에 상응하는 노이즈를 제거하기 위한 상기 노이즈 제거신호를 생성하고, 상기 복수개의 스피커 드라이버들 중 다른 일부는 상기 노이즈를 제거하기 위한 진동을 감쇄시키기 위한 감쇄진동을 생성하는 것을 특징으로 하는 소음 제거 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 복수개의 수음용 마이크모듈들 및 상기 복수개의 스피커 드라이버들은 상기 매질에 부착되는 하나의 구조에 설치되는 것을 특징으로 하는 소음 제거 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 하나 이상의 수음용 마이크모듈 및 상기 하나 이상의 스피커 드라이버을 수용하고, 상기 스피커 드라이버의 후면에서 발생하는 누음(Sound leakage) 및 상기 매질로부터 전달되는 저레벨의 소음을 제거하는 허니콤 레조네이터; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소음 제거 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 허니콤 레조네이터는,
    내부가 허니콤 구조로 구분되되, 하나 이상의 허니콤 구조를 하나의 공간으로 구분하는 격벽이 형성되는 것을 특징으로 하는 소음 제거 장치.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 허니콤 레조네이터는,
    내부에 흡수된 상기 누음 및 상기 소음의 난반사를 증가시키기 위하여, 내부에 형성된 각 허니콤 구조 바닥면의 높이가 상이하게 형성되는 것을 특징으로 하는 소음 제거 장치.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 격벽은,
    상기 격벽으로 형성된 공간에서 제거하고자 하는 주파수에 대응하는 크기의 관통구가 형성되는 것을 특징으로 하는 소음 제거 장치.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 스피커 드라이버는,
    상기 스피커 드라이버의 후면에서 발생하는 누음을 상쇄하기 위하여, 상기 스피커 드라이버의 후면에 결합되고, 다중 챔버 방식으로 형성되는 공명부; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소음 제거 장치.
  12. 청구항 3에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 음원의 위치 및 상기 노이즈 수음신호에 기반하여, 제1 펀다멘탈(Fundamental) 주파수 값을 산출하고, 상기 제1 펀다멘탈 주파수 값에 대응하는 제1 노이즈 제거신호를 생성하여, 상기 스피커 드라이버에 전달하고,
    상기 제1 펀다멘탈 주파수 값에 상응하는 파장이 제거된 노이즈 수음신호에 기반하여, 제2 펀다멘탈 주파수 값을 산출하고, 상기 제2 펀다멘탈 주파수 값에 대응하는 제2 노이즈 제거신호를 생성하여, 상기 스피커 드라이버에 전달하고,
    상기 스피커 드라이버는,
    상기 컨트롤러에 의해 전달받은 제1 노이즈 제거신호 및 제2 노이즈 제거신호에 상응하는 진동을 상기 매질에 시계열 순으로 전달하는 것을 특징으로 하는 소음 제거 장치.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    사용자에 의해 입력된 상기 매질의 구조 정보에 따라, 클라드니 패턴(Chladni Pattern)을 예측하고, 상기 패턴 및 상기 노이즈 수음신호에 기반하여 상기 노이즈 제거신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 소음 제거 장치.
  14. 청구항 3에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 음원의 위치 및 상기 노이즈 수음신호에 기반하여, 펀다멘탈(Fundamental) 주파수 값 및 하모닉스(Harmonics) 주파수 값을 산출하고, 상기 펀다멘탈 주파수 값 및 상기 하모닉스 주파수 값에 상응하는 파형을 동시에 생성하고, 동시에 생성된 상기 파형에 기반하여 상기 노이즈 제거신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 소음 제거 장치.
  15. 소음 제거 장치를 통해 소음을 제거하는 방법에 있어서,
    수음용 마이크모듈을 통하여 매질로부터 소리를 수음하여 노이즈 수음신호를 생성하는 단계;
    상기 노이즈 수음신호에 기반하여 노이즈 제거신호를 생성하는 단계; 및
    스피커 드라이버를 통하여 상기 노이즈 제거신호에 상응하는 진동을 상기 매질에 전달하는 단계;
    를 포함하는 소음 제거 방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 수음용 마이크모듈은,
    상기 매질에 복수개 부착되고,
    상기 노이즈 제거신호를 생성하는 단계는,
    복수개의 수음용 마이크모듈들에서 수음된 노이즈 수음신호들을 이용하여 노이즈에 상응하는 방향을 감지하고, 상기 방향에 기반하여 상기 노이즈 제거신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 소음 제거 방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 노이즈 제거신호를 생성하는 단계는,
    상기 노이즈 수음신호들에 기반하여 상기 노이즈에 상응하는 음원의 위치를 산출하는 단계; 및
    상기 음원의 위치에 기반하여 상기 노이즈 제거신호를 생성하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 소음 제거 방법.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 스피커 드라이버는,
    복수개 구비되고,
    상기 복수개의 스피커 드라이버들 각각과 상기 음원 사이의 거리들을 산출하는 단계; 및
    상기 거리들 중 적어도 하나에 상응하는 딜레이를 상기 복수개의 스피커 드라이버들 중 적어도 하나에 상응하는 노이즈 제거신호에 적용하는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소음 제거 방법.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 진동을 상기 매질에 전달하는 단계는,
    상기 복수개의 스피커 드라이버들 중 일부를 통해 상기 음원에 상응하는 노이즈를 제거하기 위한 상기 노이즈 제거신호에 상응하는 진동을 상기 매질에 전달하는 단계; 및
    상기 복수개의 스피커 드라이버들 중 다른 일부는 상기 진동을 감쇄시키기 위한 감쇄진동을 상기 매질에 전달하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 소음 제거 방법.
  20. 청구항 15에 있어서,
    상기 수음용 마이크모듈 및 상기 스피커 드라이버를 수용하는 허니콤 레조네이터를 통하여, 상기 스피커 드라이버의 후면에서 발생하는 누음(Sound leakage) 및 소음을 제거하는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소음 제거 방법.
  21. 청구항 20에 있어서,
    상기 허니콤 레조네이터는,
    내부가 허니콤 구조로 구분되되, 하나 이상의 허니콤 구조를 하나의 공간으로 구분하는 격벽이 형성되는 것을 특징으로 하는 소음 제거 방법.
  22. 청구항 21에 있어서,
    상기 허니콤 레조네이터는,
    내부에 흡수된 소음의 난반사를 증가시키기 위하여, 내부에 형성된 각 허니콤 구조 바닥면의 높이가 상이하게 형성되는 것을 특징으로 하는 소음 제거 방법.
  23. 청구항 21에 있어서,
    상기 격벽은,
    상기 격벽으로 형성된 공간에서 제거하고자 하는 주파수에 대응하는 크기의 관통구가 형성되는 것을 특징으로 하는 소음 제거 방법.
  24. 청구항 15에 있어서,
    상기 노이즈 제거신호를 생성하는 단계는,
    상기 노이즈 수음신호에 기반하여 제1 펀다멘탈(Fundamental) 주파수 값을 산출하는 단계;
    상기 제1 펀다멘탈 주파수 값에 대응하는 제1 노이즈 제거신호를 생성하는 단계;
    상기 제1 펀다멘탈 주파수 값에 상응하는 파장이 제거된 노이즈 수음신호에 기반하여 제2 펀다멘탈 주파수 값을 산출하는 단계; 및
    상기 제2 펀다멜탈 주파수 값에 대응하는 제2 노이즈 제거신호를 생성하는 단계; 를 포함하고,
    상기 진동을 상기 매질에 전달하는 단계는,
    상기 스피커 드라이버를 통해 상기 제1 노이즈 제거신호 및 상기 제2 노이즈 제거신호에 상응하는 진동을 순차적으로 상기 매질에 전달하는 것을 특징으로 하는 소음 제거 방법.
  25. 청구항 15에 있어서,
    상기 노이즈 제거신호를 생성하는 단계는,
    사용자에 의해 입력된 상기 매질의 구조 정보에 따라, 클라드니 패턴(Chladni pattern)을 예측하는 단계; 및
    상기 패턴 및 상기 노이즈 수음신호에 기반하여 상기 노이즈 제거신호를 생성하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 소음 제거 방법.
  26. 청구항 15에 있어서,
    상기 노이즈 제거신호를 생성하는 단계는,
    상기 노이즈 수음신호에 기반하여 펀다멘탈(Fundamental) 주파수 값 및 하모닉스(Harmonics) 주파수 값을 산출하는 단계;
    상기 펀다멘탈 주파수 값 및 상기 하모닉스 주파수 값에 상응하는 파형을 동시에 생성하는 단계; 및
    상기 파형에 기반하여 상기 노이즈 제거신호를 생성하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 소음 제거 방법.
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