KR102110460B1

KR102110460B1 - 음향 신호 처리 방법 및 장치

Info

Publication number: KR102110460B1
Application number: KR1020130160698A
Authority: KR
Inventors: 이영우; 브라이언 씨. 제이. 무어; 마이클 안토니 스톤
Original assignee: 삼성전자주식회사; 브라이언 씨. 제이. 무어
Priority date: 2013-12-20
Filing date: 2013-12-20
Publication date: 2020-05-13
Also published as: WO2015093900A1; US20170041729A1; US9955275B2; EP3079377A1; KR20150072959A; EP3079377B1; EP3079377A4

Abstract

양이간 수신되는 음향 신호의 위상 차이 또는 시간 차이를 획득하고, 획득된 위상 차이 또는 시간 차이에 기초하여, 양이간 수신되는 음향 신호의 레벨 차이를 결정하고, 결정된 레벨 차이에 기초하여, 양이로 출력될 음향 신호의 게인 값을 결정하고, 결정된 게인 값을 이용하여 음향 신호를 출력하는 음향 신호 처리 방법이 개시된다.

Description

음향 신호 처리 방법 및 장치{Method and apparatus for processing sound signal}

본 발명은 양이간 수신되는 음향 신호를 처리하는 방법 및 장치에 대한 것이다.

사용자가 음향 신호에 대한 방향성 인지를 위해서는 사용자의 양 귀에 도달하는 음향 신호의 차이에서 발생될 수 있는 시간의 차이인 ITD(interaural time difference) 또는 음향 신호 강도의 차이인 ILD(interaural level difference)를 인지하는 것이 중요하다. 그러나 난청자의 경우, ITD에 대한 감도가 낮고, 음향 신호에 대한 역치값이 높아 ITD 또는 ILD를 이용하여 방향성을 인지하기 어렵다.

따라서, 난청자가 음향 신호의 방향성을 인지할 수 있도록 양이로 수신되는 음향 신호를 처리하여 출력하는 방법이 문제된다.

본 발명은 양이간 수신되는 음향 신호를 처리하여 사용자가 음향 신호의 방향성을 쉽게 인식할 수 있도록 하는 음향 신호 처리 방법 및 장치에 관한 것이다.

본 발명의 일 실시 예에 의한 음향 신호 처리 방법은 양이간 수신되는 음향 신호의 위상 차이 또는 시간 차이를 획득하는 단계; 상기 획득된 위상 차이 또는 시간 차이에 기초하여, 상기 양이간 수신되는 음향 신호의 레벨 차이를 결정하는 단계; 상기 결정된 레벨 차이에 기초하여, 상기 양이로 출력될 음향 신호의 게인 값을 결정하는 단계; 상기 결정된 게인 값을 이용하여 음향 신호를 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 획득하는 단계는 상기 위상 차이의 절대값이 180도를 넘는 경우, 360도를 더하거나 빼서 절대값이 180도 이하인 위상 차이를 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 획득되는 단계는 상기 위상 차이의 역치값을 상기 음향 신호의 주파수에 기초하여 결정하는 단계; 상기 결정된 역치값에 따라 상기 음향 신호의 위상 차이를 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 레벨 차이를 결정하는 단계는 상기 획득된 위상 차이로부터 상기 양이간 수신되는 음향 신호의 시간 차이를 획득하는 단계; 상기 시간 차이로부터 상기 양이간 수신되는 음향 신호의 레벨 차이를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시 예에 의한 음향 신호 처리 장치는 양이간 수신되는 음향 신호를 수신하는 수신부; 상기 수신된 음향 신호의 위상 차이 또는 시간 차이를 획득하고, 상기 획득된 위상 차이 또는 시간 차이에 기초하여, 상기 양이간 수신되는 음향 신호의 레벨 차이를 결정하고, 상기 결정된 레벨 차이에 기초하여, 상기 양이로 출력될 음향 신호의 게인 값을 결정하는 제어부; 상기 결정된 게인 값을 이용하여 음향 신호를 출력하는 출력부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시 예에 의하면, 양이간 수신되는 음향 신호를 처리함으로써 난청자인 사용자가 음향 신호의 방향성을 쉽게 인식할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 의하면, 양이간 수신되는 음향 신호를 처리함으로써 음향 신호가 수신된 방향에 더 강한 레벨의 음향 신호를 제공함으로써 난청자인 사용자가 음향 신호를 더 잘 인식할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 의한 음향 신호 처리 장치의 내부 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 의한 음향 신호를 처리하는 방법을 나타낸 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 의한 음향 신호를 처리하는 방법을 나타낸 블록도이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 다만, 하기의 설명 및 첨부된 도면에서 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 공지 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도면 전체에 걸쳐 동일한 구성 요소들은 가능한 한 동일한 도면 부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다.

이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위한 용어로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 의한 음향 신호 처리 장치의 내부 구성을 나타낸 블록도이다.

본 발명의 일 실시 예에 의한 음향 신호 처리 장치(100)는 음향 신호를 각각 다른 위치에서 수신하고, 수신된 음향 신호를 처리한 후, 처리된 음향 신호를 출력할 수 있다. 예를 들면, 음향 신호 처리 장치(100)는 사용자의 양쪽 귀 위치에서 음향 신호를 수신하고, 수신된 음향 신호를 처리한 후, 처리된 음향 신호를 출력할 수 있다. 이때, 음향 신호 처리 장치(100)는 사용자가 양쪽 귀에서 수신되는 음향 신호의 방향성을 각각 인식할 수 있도록 처리된 음향 신호를 사용자의 양쪽 귀로 출력할 수 있다.

이하 설명에서, 음향 신호 처리 장치(100)는 양 귀에서 수신되는 음향 신호의 차이에 따라 음향 신호를 처리할 수 있는데, ITD(interaural time difference), IPD(interaural phase difference) 및 ILD(interaural level difference) 중 적어도 하나에 기초하여 음향 신호를 처리할 수 있다.

ITD는 양 귀에서 수신되는 음향 신호의 시간 차이를 의미하고, IPD는 양 귀에서 수신되는 음향 신호의 각도 차이를 의미할 수 있다. ITD는 시간 영역에서의 값이고, IPD는 주파수 영역에서의 값으로 주파수 영역 또는 시간 영역으로의 변환에 따라 서로 변환될 수 있는 값이다.

ILD는 양 귀에서 수신되는 음향 신호의 레벨, 즉 신호 강도의 차이를 의미할 수 있다. ILD 값이 클수록 양 귀에서 수신되는 음향 신호의 세기 차이가 많이 날 수 있다.

ILD 값은 음향 신호의 주파수 값에 비례하여 커질 수 있는데, 이는 주파수가 커질수록 회절되는 정도가 낮아지기 때문이다. 즉, 음향 신호의 주파수 값이 클수록 한쪽 귀에 먼저 도달하였던 음향 신호가 다른 쪽 귀에는 회절 정도가 낮음에 따라서 도달되는 음향 신호의 크기가 많이 작아지게 되므로 ILD 값이 커질 수 있다. 반면, 주파수 값이 낮을수록 한쪽 귀에 먼저 도달하였던 음향 신호가 회절이 잘 일어남에 따라서 음향 신호가 다른 쪽 귀에도 잘 도달될 수 있으므로 음향 신호의 크기가 상대적으로 조금만 작아지게 되어 ILD 값이 작아질 수 있다.

그러므로 주파수 값이 낮아질수록, ILD 값이 작아지게 되어 일반적으로 음향 신호의 주파수 값이 1500Hz 이하가 되면, ILD 값이 너무 낮아 측정 또는 인지가 어려워질 수 있다.

사용자는 음향 신호의 ILD나 ITD를 인지함으로써 음향 신호의 방향성을 인지할 수 있는데, 난청자는 ITD를 인지하기 어려워 방향성을 인지하기가 어렵다. 또한, ITD를 인지하기 어려운 난청자는 음향 신호의 주파수가 낮은 경우 회절 정도가 강하므로 ILD 값이 작아 ILD도 인지하기 어려워 난청자는 방향성을 인지하기가 어렵다.

음향 신호 처리 장치(100)는 ILD를 측정할 수 있는 경우에는, 사용자의 방향성 인지 또는 언어 인지력을 높이기 위해 각 음향 신호의 게인을 높이되, 측정된 ILD 값만큼 레벨 차이를 유지하도록 출력할 수 있다. 이때, ITD를 인지하기 어려운 난청자는 ILD를 인지함으로써 방향성을 인지할 수 있다.

그러나, 음향 신호 처리 장치(100)는 주파수 값이 너무 낮아 ILD 측정이 어려운 경우에는 음향 신호 처리 장치(100)는 ILD에 따라 음향 신호의 게인을 높여서 출력하기 어렵다. 또한 저주파수의 음향 신호의 ILD 값이 너무 작으면 음향 신호 처리 장치(100)에서 ILD에 따라 음향 신호의 게인을 높여 출력하여도 난청자가 출력된 음향 신호로부터 ILD를 인지하기 어렵다.

본 발명의 일 실시 예에 의한 음향 신호 처리 장치(100)는 음향 신호의 주파수 값이 낮은 경우에도, IPD 또는 ITD 값으로부터 ILD 값을 결정하여, 결정된 ILD 값에 따라 음향 신호를 처리한 후 출력할 수 있다. 주파수 값이 낮은 경우에도, 음향 신호의 방향성에 따라 IPD 또는 ITD 값은 존재하는 점에서, IPD 또는 ITD로부터 음향 신호 처리 장치(100)는 방향성이 인지될 수 있을 정도의 ILD 값을 결정할 수 있다. 예를 들면, 음향 신호 처리 장치(100)는 IPD 또는 ITD 값에 따라 방향성이 인지될 수 있을 정도의 ILD 값이 결정될 수 있도록 미리 설정된 값을 IPD 또는 ITD를 이용한 ILD 변환 수식에 적용시킬 수 있다.

자세히 설명하면, 음향 신호 처리 장치(100)는 음향 신호의 주파수 값이 ILD를 측정하기에 너무 낮은 값을 가지는 경우, IPD 또는 ITD 값으로부터 ILD를 결정할 수 있다. 예를 들면, 음향 신호 처리 장치(100)는 IPD 또는 ITD 값에 비례하여 ILD를 결정할 수 있다. 그리고, 음향 신호 처리 장치(100)는 결정된 ILD 값에 따라 각 음향 신호의 게인을 높이되, 측정된 ILD 값만큼 레벨 차이를 유지하도록 출력할 수 있다.

따라서, 본 발명의 일 실시 예에 의한 음향 신호 처리 장치(100)에 의해 출력된 음향 신호를 청취하는 사용자는 음향 신호의 주파수가 낮은 경우에도, ILD가 인지 가능한 정도의 ILD 값에 따라 음향 신호가 출력될 수 있다. 따라서, 난청자인 경우에도 음향 신호 처리 장치(100)는 ILD 값을 더 크게 조절하여 음향 신호를 출력할 수 있으므로 난청자의 음향 신호에 대한 방향성 인지가 가능하다. 또한, 사용자는 ILD 값에 따라 음향 신호가 더 크게 출력될 수 있어 음향 신호의 언어 인지가 향상될 수 있다.

이때 음향 신호 처리 장치(100)에서 출력되는 음향 신호는 난청자의 두 귀 가까이서 출력되는 경우, 상술된 저주파수의 음향 신호의 회절이 잘됨에 따라 ILD 인지가 어려운 경우는 적용되지 않을 수 있다. 이는 난청자라도 귀 가까이서 출력되는 저주파수의 음향 신호라도 ILD를 인지하여 어느 쪽 귀에서 들리는지를 쉽게 인지할 수 있기 때문이다. 즉, 음향 신호 처리 장치(100)에서 ILD 값이 적용되어 출력된 음향 신호는 난청자의 두 귀 가까이서 각각 다른 레벨로 출력됨에 따라 난청자는 음향 신호의 ILD를 쉽게 인지할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 의한 음향 신호 처리 장치(100)는 사용자의 두 귀로 음향 신호를 출력할 수 있는 다양한 형태의 장치를 포함할 수 있다. 예를 들면, 양이 보청기 및 헤드폰, 이어폰을 포함할 수 있다. 더하여 음향 신호 처리 장치(100)는 외부 음향 신호를 수신하기 위한 마이크를 포함할 수 있다. 물론 이는 예시에 불과할 뿐이며, 상술한 예 이외에도 현재 개발되어 상용화되었거나 향후 개발될 모든 통신이 가능한 장치를 포함하는 개념으로 해석될 수 있다.

도 1을 참조하면, 음향 신호 처리 장치(100)는 수신부(110), 제어부(120) 및 출력부(130)를 포함할 수 있다. 그러나 도시된 구성요소가 모두가 필수구성요소인 것은 아니다. 도시된 구성요소보다 많은 구성요소에 의해 음향 신호 처리 장치(100)가 구현될 수도 있고, 그보다 적은 구성요소에 의해서도 음향 신호 처리 장치(100)가 구현될 수 있다.

수신부(110)는 외부에서 발생된 음향 신호를 수신할 수 있다. 예를 들면, 수신부(110)는 외부에서 발생된 음향 신호를 수집할 수 있는 마이크 또는 외부 장치로부터 음향 신호를 수신할 수 있는 통신 모듈을 포함할 수 있다. 이때 수신부(110)에 의해 수신된 음향 신호는 각각 다른 위치, 예를 들면, 사용자의 양 귀에서 수집된 음향 신호일 수 있다. 수신부(110)에 의해 수신된 음향 신호는 음향 신호 처리 장치(100)에 의해 처리되어 출력될 수 있다.

제어부(120)는 통상적으로 음향 신호 처리 장치(100)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(120)는 수신부(110)에 의해 수신된 음향 신호를 처리하고, 처리된 음향 신호가 출력부(130)를 통해 출력되도록 제어할 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 의한 제어부(120)는 출력된 음향 신호로부터 사용자가 방향성을 인지할 수 있도록, 수신된 음향 신호를 처리한 후 출력할 수 있다.

출력부(130)는 제어부(120)에 의해 처리된 음향 신호를 출력할 수 있다. 예를 들면, 출력부(130)는 스피커, 이어폰 또는 헤드폰을 통해 각각 방향성을 인지할 수 있도록 처리된 음향 신호를 출력할 수 있다. 이때, 출력부(130)는 난청자가 ILD를 인지하여 음향 신호의 방향성을 인지하기 쉽도록 난청자의 귀 가까이서 음향 신호를 출력할 수 있다.

도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 의한 음향 신호를 처리하는 방법을 나타낸 순서도이다.

도 2를 참조하면, 단계 S201에서, 음향 신호 처리 장치(100)는 사용자의 양이에서 수신되는 음향 신호 간의 위상 차이인 IPD 또는 시간 차이인 ITD를 획득할 수 있다. 이때, 음향 신호 처리 장치(100)에 의해 처리될 수 있는 음향 신호는 음향 신호의 처리 단위마다 반복하여 처리될 수 있다.

예를 들면, 음향 신호의 처리 단위는 신호 처리 단위 중 하나인 빈(bin)일 수 있다. 음향 신호 처리 장치(100)는 수신부(110)에 의해 수신된 음향 신호를 주파수 영역으로 변환하고, 각 음향 신호의 처리 단위, 예를 들면, 각 빈(bin) 마다 위상 차이를 획득할 수 있다.

또는 음향 신호 처리 장치(100)는 수신부(110)에 의해 수신된 음향 신호를 시간 영역에서 각 음향 신호의 처리 단위 마다 각각 다른 위치에서 동일한 음향 신호가 수신된 시간의 차이를 획득할 수 있다.

단계 S203에서, 음향 신호 처리 장치(100)는 단계 S201에서 획득된 음향 신호의 위상 차이 또는 시간 차이 값에 기초하여 사용자의 양이로 출력될 음향 신호의 레벨 차이인 ILD를 결정할 수 있다. 이때, 음향 신호 처리 장치(100)는 주파수 영역에서의 위상 차이값인 IPD를 시간 영역에서의 차이값인 ITD로 변환하고, ITD 값에 기초하여 ILD를 결정할 수 있다. 예를 들면, IPD 값 또는 ITD 값에 비례하여 ILD 값이 결정될 수 있다. 이는 ITD 값 또는 IPD 값의 차이에 따라 각 양 귀로 도달하는 음향 신호의 거리 차이가 커질 수 있고, 거리 차이에 따라 음향 신호의 강도가 달라질 수 있는 점에서, ITD 또는 IPD 값에 비례하여 ILD 값이 결정될 수 있다.

단계 S205에서, 음향 신호 처리 장치(100)는 단계 S203에서 결정된 레벨 차이인 ILD 값에 기초하여 양이로 출력될 음향 신호의 게인을 결정할 수 있다. 즉, 음향 신호 처리 장치(100)는 ILD 값에 기초하여 양이로 출력될 음향 신호의 세기를 결정할 수 있다.

단계 S207에서, 음향 신호 처리 장치(100)는 단계 S205에서 결정된 게인을 단계 S201에서의 수신된 음향 신호에 적용하고, 게인이 적용된 음향 신호를 양이로 출력할 수 있다.

음향 신호 처리 장치(100)는 이하 도 3에 도시된 음향 신호 처리 방법에서, 음향 신호의 IPD 값의 최대값을 설정하고, 설정된 IPD 값의 최대값에 따라 IPD 값을 결정하고, 음향 신호를 처리할 수 있다.

도 3을 참조하면, 단계 S301에서, 음향 신호 처리 장치(100)는 양이간 수신되는 음향 신호를 획득할 수 있다. 즉, 음향 신호 처리 장치(100)는 사용자의 두 귀에서 수신되는 음향 신호를 획득할 수 있다. 음향 신호 처리 장치(100)는 획득된 음향 신호를 처리한 후, 처리된 음향 신호를 두 귀로 출력함으로써, 사용자는 각각 두 귀로 출력된 음향 신호의 방향성을 더 잘 인식할 수 있다.

단계 S303에서, 음향 신호 처리 장치(100)는 양이간 수신된 음향 신호의 위상 차이를 획득할 수 있다. 이때 음향 신호 처리 장치(100)는 시간 영역에서의 음향 신호를 주파수 영역으로 변환하고, 각각 대응되는 음향 신호를 비교함으로써 변환된 음향 신호들의 위상 차이를 획득할 수 있다.

예를 들면, 어떤 신호가 푸리에 변환되면 복소수의 형태가 되어, 진폭과 위상으로 표현될 수 있으므로, 음향 신호 처리 장치(100)는 푸리에 변환을 이용하여 음향 신호를 주파수 영역으로 변환함으로써 음향 신호들의 위상 차이를 획득할 수 있다. 이때, 획득될 수 있는 위상 차이는 각 음향 신호의 처리 단위마다 획득될 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시 예에 의한 음향 신호 처리 방법은 각 음향 신호의 처리 단위마다 처리될 수 있다.

단계 S305에서, 단계 S303에서 획득된 위상 차이인 IPD 값은 단계 S301에서 획득된 음향 신호의 주파수 값에 따라서 수정될 수 있다. 더하여, IPD 값은 모호성이 체크된 후, 주파수 값에 따라 결정된 최대값에 의해 수정될 수 있다.

자세히 설명하면, 음향 신호 처리 장치(100)는 IPD 값의 절대값이 180도를 넘는지 여부에 따라 IPD 값의 모호성을 체크하여 수정하고, 주파수별 역치 IPD에 따라 모호성을 체크하여 IPD 값을 수정할 수 있다.

IPD 값이 절대값이 180를 넘는 경우, IPD 값에 360도를 더하거나 빼서, 180도 이내의 값이 되도록 IPD 값이 수정될 수 있다. 이는 사용자의 두 귀는 각각 반대 방향으로 음향 신호를 수신하는 점에서, 음향 신호가 한쪽 귀로 직각으로 수신되는 경우가 사용자의 두 귀로 수신될 수 있는 음향 신호의 최대 각도의 차이이다. 따라서, 음향 신호의 최대 각도의 차이의 절대값은 180도일 수 있다. 따라서, 음향 신호 처리 장치(100)는 IPD의 절대값이 180도를 넘는 경우 180도 이내가 되도록 수정할 수 있다. 이때 어느 쪽 귀를 기준으로 하는지 여부에 따라 IPD 값이 양의 값 또는 음의 값이 될 수 있다. 예를 들어, 오른 쪽 귀를 기준으로 하는 경우, 오른쪽 귀에 먼저 도달되고 이후 왼쪽 귀로 도달되는 음향 신호의 IPD 값은 음의 값이 될 수 있다.

또한, 음향 신호 처리 장치(100)는 음향 신호의 주파수별 역치 IPD에 따라 모호성을 체크하여 수정될 수 있는데, 이는 양이간 소리 전달 경로의 길이가 한 중심주파수의 파장의 반을 초과하여 최대 위상차이가 180도를 초과하는 임계 주파수 이상의 주파수 성분의 위상 차이가 180도를 초과하는 경우의 오차를 방지하기 위함이다.

수학식 1은 주파수 별 최대 각도를 나타내며, 예를 들어 평균 머리 크기의 경우 약 769Hz 미만의 경우 IPD가 180도를 초과하므로 모호성이 발생하지 않지만, 그 이상의 주파수에서는 모호성이 발생하므로, 주파수별 역치 IPD를 결정하고, 역치 IPD보다 큰 경우, 360도를 더하거나 빼서, IPD를 수정할 수 있다

[수학식 1]

IPD(max)=0.65*(중심주파수)*360/1000 (degree)

수학식 1에서, 0.65ms는 사용자의 두 귀로 수신될 수 있는 상술한 바와 같이 음향 신호가 한쪽 귀로 직각으로 수신되는 경우의 두 귀간의 이동 시간이다. 한쪽 귀에서 다른 쪽 귀로의 음향 신호의 이동 거리는 머리 둘레 크기의 반에 해당하는 크기와 동일할 수 있다. 따라서, 한쪽 귀에서 다른 쪽 귀로 음향 신호가 이동하는 동안의 시간 값에 해당되는 시간 차이값은 머리 둘레 크기의 반에 소리의 속도를 나눈 값일 수 있다.

예를 들어, 머리 둘레 크기의 반을 22cm로 가정하는 경우, 공기에서의 소리 속도는 340m/s이므로 시간 차이값은 0.65ms가 될 수 있다. 이때, 머리 둘레 크기의 반은 사용자의 머리 둘레 크기에 따라 다르게 설정될 수 있다. 즉, 수학식 1에서 0.65ms로 한정되지 않고 사용자의 머리 둘레 크기에 따라 0.65ms 대신 다른 값이 설정될 수 있다.

단계 S307에서, 음향 신호 처리 장치(100)는 단계 S305에서 수정된 IPD 값을 이용하여 양이간 수신되는 음향 신호에 대한 ITD 값을 획득할 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 의한 음향 신호 처리 장치(100)는 IPD 값에서 ITD로 변환하여 ILD를 구할 수 있으나, 이에 한하지 않고 여러 가지 방법을 이용하여 IPD 값에서 ITD 변환 없이 ILD를 구할 수도 있다. 이때 단계 S307은 생략될 수 있다.

단계 S309에서, 음향 신호 처리 장치(100)는 단계 S307에서 획득한 ITD 또는 단계 S305에서 획득한 IPD 값에 기초하여 음향 신호의 신호 강도 차이에 해당하는 ILD를 구할 수 있다. 그리고, 음향 신호 처리 장치(100)는 ILD 값에 따라 각 음향 신호에 적용될 수 있는 게인을 결정할 수 있다. 즉, 음향 신호 처리 장치(100)는 ILD 값만큼 사용자의 두 귀에 출력되는 음향 신호의 레벨 차이가 나도록 각 음향 신호에 적용될 수 있는 게인을 결정할 수 있다.

예를 들면, ILD 값은 아래 수학식 2에 따라 ITD로부터 획득될 수 있다.

[수학식 2]

ILD(i) = ILDmax*[(sine(abs(ITD(i)*90/0.65))]0.9

수학식 2에서, ILDmax는 적용될수 있는 ILD의 최대값이고, (ITD(i)*90/0.65)는 각도이며, ITD는 ms 단위이다. 90도의 방향에서 음향 신호가 음향 신호 처리 장치(100)로 도달되는 경우, ITD는 최대값인 0.65ms가 되고, 적용되는 ILD는 ILDmax값으로 계산될 수 있다. 단계 S311에서, 음향 신호 처리 장치(100)는 단계 S309에서 결정된 게인을 각 음향 신호에 적용하여 처리된 음향 신호를 양이로 출력할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 의한 음향 신호를 처리하는 방법을 다수의 블록들로 나타낸 블록도이다.

도 4를 참조하면, 각각 오른쪽, 왼쪽 귀로 수신되는 음향 신호가 R 신호 및 L 신호로 음향 신호 처리 장치(400)에 입력될 수 있다. 그리고, 음향 신호 처리 장치(400)에 의해 처리된 R 신호 및 L 신호가 출력될 수 있다.

R 신호 위상 추정부(410) 및 L 신호 위상 추정부(420)는 각각 R 신호와 L 신호의 위상을 구할 수 있다. 이때 R 신호와 L 신호는 음향 신호 처리 단위 별로 대응되는 신호 처리 단위에서의 위상이 획득될 수 있다.

그리고, 위상 차이 획득부(430)는 R 신호와 L 신호의 위상의 차이를 구함으로써 IPD를 획득할 수 있다. 이때, 위상 차이 획득부(430)는 IPD 값의 절대값이 180도를 넘는 경우 360도를 더하거나 뺌으로써 IPD 값의 모호성을 체크하고, R 신호 또는 L 신호의 주파수 값에 따른 IPD 값의 최대값을 구함으로써 IPD 값을 수정할 수 있다. 즉, 위상 차이 획득부(430)는 IPD 값의 모호성을 체크하고, IPD 값의 최대값에 따라 획득된 IPD 값을 수정할 수 있다.

레벨 차이 변환부(440)는 위상 차이 획득부(430)에 의해 획득된 또는 수정된 IPD 값을 이용하여 ILD를 구할 수 있다. 예를 들면, 레벨 차이 변환부(440)는 IPD 값을 ITD로 변환함으로써 ILD를 구할 수 있다. ITD는 시간 차이인 점에서, 레벨 차이 변환부(440)는 음향 신호의 전달 시간에 따라 도달되는 음향 신호의 강도 차이를 구함으로써 ILD를 구할 수 있다.

R 신호 게인 획득부(450) 및 L 신호 게인 획득부(460)는 레벨 차이 변환부(450)에 의해 획득된 ILD에 기초하여 R 신호 및 L 신호에 적용시킬 게인 값을 구할 수 있다. R 신호 게인 획득부(450) 및 L 신호 게인 획득부(460)에 의해 구해진 게인 값은 입력된 R 신호 및 L 신호에 적용되어, 게인 값이 적용된 R 신호 및 L 신호가 음향 신호 처리 장치(400)로부터 출력될 수 있다.

도 4에 도시된 바에 따르면, R 신호 및 L 신호가 같은 처리부, 즉 위상 차이 획득부(430)와 레벨 차이 변환부(440)에서 함께 처리되고 있다. 그러나 이에 한하지 않고, 본 발명의 일 실시 예에 의한 음향 신호 처리 장치(400)는 R 신호 및 L 신호를 각각 따로 처리하는 R 신호 또는 L 신호에 대한 위상 차이 획득부 및 레벨 차이 변화부를 포함하여, R 신호 및 L 신호가 각각 따로 처리될 수도 있다. 즉, R 신호 및 L 신호에 대한 프로세스가 각각 다른 프로세서에 의해 처리될 수 있다. 이때 각 신호에 대한 위상 차이 획득부는 R 신호 및 L 신호를 모두 획득함으로써 IPD를 구할 수 있다.

이상 상술된 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 양이간 수신되는 음향 신호를 처리함으로써 난청자인 사용자가 음향 신호의 방향성을 쉽게 인식할 수 있다.

더하여, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 양이간 수신되는 음향 신호를 처리함으로써 음향 신호가 수신된 방향에 더 강한 레벨의 음향 신호를 제공함으로써 난청자인 사용자가 음향 신호를 더 잘 인식할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 의한 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터(정보 처리 기능을 갖는 장치를 모두 포함한다)가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 장치의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장 장치 등이 있다.

비록 상기 설명이 다양한 실시예들에 적용되는 본 발명의 신규한 특징들에 초점을 맞추어 설명되었지만, 본 기술 분야에 숙달된 기술을 가진 사람은 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서도 상기 설명된 장치 및 방법의 형태 및 세부 사항에서 다양한 삭제, 대체, 및 변경이 가능함을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 상기 설명에서보다는 첨부된 특허청구범위에 의해 정의된다. 특허청구범위의 균등 범위 안의 모든 변형은 본 발명의 범위에 포섭된다.

Claims

좌측 마이크로부터 수신된 제1 음향 신호 및 우측 마이크로부터 수신된 제2 음향 신호 간의 위상 차이 값 또는 시간 차이 값을 획득하는 단계;
상기 획득된 위상 차이 값 또는 시간 차이 값에 비례하여, 상기 제1 음향 신호 및 상기 제2 음향 신호 간의 레벨 차이 값을 결정하는 단계;
상기 결정된 레벨 차이에 기초하여, 상기 제1 음향 신호에 대한 제1 게인 값 및 상기 제2 음향 신호에 대한 제2 게인 값을 결정하는 단계; 및
상기 결정된 제1 게인 값 및 제2 게인 값에 기초하여, 상기 제1 음향 신호 및 상기 제2 음향 신호를 출력하는 단계를 포함하는 음향 신호 처리 방법.
제1항에 있어서, 상기 획득하는 단계는
상기 위상 차이 값의 절대값이 180도를 넘는 경우, 360도를 더하거나 빼서 절대값이 180도 이하인 위상 차이 값을 획득하는 단계를 포함하는 음향 신호 처리 방법.
제1항에 있어서, 상기 획득되는 단계는
상기 위상 차이 값의 역치값을 상기 제1 음향 신호 및 상기 제2 음향 신호의 주파수에 기초하여 결정하는 단계;
상기 결정된 역치값에 따라 상기 제1 음향 신호 및 상기 제2 음향 신호 간의 위상 차이 값을 획득하는 단계를 포함하는 음향 신호 처리 방법.
제1항에 있어서, 상기 레벨 차이 값을 결정하는 단계는
상기 획득된 위상 차이 값으로부터 상기 제1 음향 신호 및 상기 제2 음향 신호 간의 시간 차이 값을 획득하는 단계;
상기 시간 차이 값으로부터 상기 제1 음향 신호 및 상기 제2 음향 신호 간의 레벨 차이 값을 결정하는 단계를 포함하는 음향 신호 처리 방법.
좌측 마이크로부터 수신된 제1 음향 신호 및 우측 마이크로부터 수신된 제2 음향 신호를 수신하는 수신부;
상기 제1 음향 신호 및 상기 제2 음향 신호 간의 위상 차이 값 또는 시간 차이 값을 획득하고, 상기 획득된 위상 차이 값 또는 시간 차이 값에 비례하여, 상기 제1 음향 신호 및 상기 제2 음향 신호 간의 레벨 차이 값을 결정하고, 상기 결정된 레벨 차이에 기초하여, 상기 제1 음향 신호에 대한 제1 게인 값 및 상기 제2 음향 신호에 대한 제2 게인 값을 결정하는 제어부; 및
상기 결정된 제1 게인 값 및 제2 게인 값에 기초하여 상기 제1 음향 신호 및 상기 제2 음향 신호를 출력하는 출력부를 포함하는 음향 신호 처리 장치.
제5항에 있어서, 상기 제어부는
상기 위상 차이 값의 절대값이 180도를 넘는 경우, 360도를 더하거나 빼서 절대값이 180도 이하인 위상 차이 값을 획득하는 음향 신호 처리 장치.
제5항에 있어서, 상기 제어부는
상기 위상 차이 값의 역치값을 상기 제1 음향 신호 및 상기 제2 음향 신호의 주파수에 기초하여 결정하고, 상기 결정된 역치값에 따라 상기 제1 음향 신호 및 상기 제2 음향 신호 간의 위상 차이 값을 획득하는 음향 신호 처리 장치.
제5항에 있어서, 상기 제어부는
상기 획득된 위상 차이 값으로부터 상기 제1 음향 신호 및 상기 제2 음향 신호 간의 시간 차이 값을 획득하고, 상기 시간 차이 값으로부터 상기 제1 음향 신호 및 상기 제2 음향 신호 간의 레벨 차이 값을 결정하는 음향 신호 처리 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 음향 신호 처리 방법을 구현하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.