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WO2024039049A1 - Electronic device and control method therefor - Google Patents

Electronic device and control method therefor Download PDF

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Publication number
WO2024039049A1
WO2024039049A1 PCT/KR2023/008941 KR2023008941W WO2024039049A1 WO 2024039049 A1 WO2024039049 A1 WO 2024039049A1 KR 2023008941 W KR2023008941 W KR 2023008941W WO 2024039049 A1 WO2024039049 A1 WO 2024039049A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
microphone
speaker
signal
electronic device
inner microphone
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/KR2023/008941
Other languages
French (fr)
Korean (ko)
Inventor
박수연
민경보
성호상
이원준
최승도
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Samsung Electronics Co Ltd
Original Assignee
Samsung Electronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Samsung Electronics Co Ltd filed Critical Samsung Electronics Co Ltd
Publication of WO2024039049A1 publication Critical patent/WO2024039049A1/en
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Ceased legal-status Critical Current

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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R1/00Details of transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R1/10Earpieces; Attachments therefor ; Earphones; Monophonic headphones
    • H04R1/1083Reduction of ambient noise
    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10LSPEECH ANALYSIS TECHNIQUES OR SPEECH SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING TECHNIQUES; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
    • G10L21/00Speech or voice signal processing techniques to produce another audible or non-audible signal, e.g. visual or tactile, in order to modify its quality or its intelligibility
    • G10L21/02Speech enhancement, e.g. noise reduction or echo cancellation
    • G10L21/0208Noise filtering
    • HELECTRICITY
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    • H04R3/00Circuits for transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R3/04Circuits for transducers, loudspeakers or microphones for correcting frequency response
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    • H04R2410/00Microphones
    • H04R2410/01Noise reduction using microphones having different directional characteristics
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2460/00Details of hearing devices, i.e. of ear- or headphones covered by H04R1/10 or H04R5/033 but not provided for in any of their subgroups, or of hearing aids covered by H04R25/00 but not provided for in any of its subgroups
    • H04R2460/01Hearing devices using active noise cancellation

Definitions

  • the present disclosure relates to an electronic device and a control method thereof, and specifically, to an electronic device capable of outputting sound that blocks external noise by adaptively changing the ANC filter value according to the sound output environment and a control method thereof. .
  • An audio output device is an electronic device that converts electrical signals into sound waves and outputs them.
  • earphones or headphones are portable. As earphones or headphones can be used not only in quiet environments but also in noisy environments, recent earphones and headphones support a noise canceling function.
  • ANC Active Noise Cancellation
  • An electronic device includes a speaker, an inner microphone disposed in a direction in which the speaker emits sound, an outer microphone disposed in a direction opposite to the inner microphone, and input through the outer microphone and the inner microphone.
  • a noise signal is identified using the identified audio signal, a filter including a plurality of orthogonal basis filters is used to generate a cancellation acoustic signal having an opposite wavelength of the confirmed noise signal, and the generated cancellation acoustic signal is output.
  • a processor that controls the speaker.
  • the processor may check the weight value to be applied to each of the plurality of orthogonal basis filters based on the audio signal received through the inner microphone and the audio signal received through the outer microphone.
  • the processor may generate the offset sound signal using the plurality of orthogonal basis filters and the weight value.
  • the processor may determine a first transmission characteristic between the inner microphone and the outer microphone and a second transmission characteristic between the speaker and the inner microphone based on the audio signals received from each of the inner microphone and the outer microphone. there is. Additionally, the processor may calculate a plurality of weight values to be applied to the plurality of orthogonal basis filters based on the confirmed first and second transfer characteristics.
  • each of the plurality of orthogonal basis filters may be a noise removal filter with different transfer characteristics.
  • the plurality of orthogonal basis filters may include a plurality of IIR filters having mutual orthogonality, two FIR filters connected to each of the plurality of IIR filters, and a plurality of weight modules connected to each of the FIR filters.
  • the plurality of orthogonal basis filters may be 8 or 16.
  • the processor may control the speaker to output both the content sound signal corresponding to the sound source content and the calculated offset sound signal.
  • the processor determines a second transmission characteristic between the speaker and the inner microphone based on the audio signal received from each of the inner microphone and the outer microphone, and determines the second transmission characteristic between the speaker and the inner microphone, and determines the content based on the confirmed second transmission characteristic.
  • the sound signal can be corrected, and the speaker can be controlled so that the corrected sound signal and the offset sound signal are output together.
  • the processor may perform correction only for a preset low frequency band among the content audio signals.
  • a method of controlling an electronic device includes receiving an audio signal through an inner microphone disposed in a direction in which a speaker emits sound and an outer microphone disposed in a direction opposite to the inner microphone. , confirming a weight value to be applied to each of a plurality of orthogonal basis filters based on the received audio signal, generating an offset acoustic signal having an opposite wavelength of the noise signal using the plurality of orthogonal basis filters and the confirmed weight value. It includes generating and outputting the generated offset sound signal through a speaker.
  • the checking step includes determining a first transmission characteristic between the inner microphone and the outer microphone and a second transmission characteristic between the speaker and the inner microphone based on the audio signals received from each of the inner microphone and the outer microphone. , and a plurality of weight values to be applied to the plurality of orthogonal basis filters can be confirmed based on the confirmed first and second transfer characteristics.
  • each of the plurality of orthogonal basis filters may be a noise removal filter with different transfer characteristics.
  • the content sound signal corresponding to the sound source content and the calculated offset sound signal may be output together.
  • this control method confirms a second transmission characteristic between the speaker and the inner microphone based on the audio signal received from each of the inner microphone and the outer microphone, and determines the second transmission characteristic between the speaker and the inner microphone, and determines the content based on the confirmed second transmission characteristic. It may further include correcting the sound signal, and the outputting step may output both the corrected sound signal and the offset sound signal.
  • the correction step may perform correction only for a preset low frequency band among the content sound signals.
  • the control method includes an inner microphone disposed in a direction in which a speaker emits sound, and an inner microphone disposed in a direction opposite to the inner microphone.
  • an audio signal is input through each of the outer microphones disposed in the direction of It includes generating a canceling acoustic signal having an opposite wavelength to the noise signal using .
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of use of an electronic device according to an embodiment of the present disclosure
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a noise removal operation according to an embodiment of the present disclosure
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a combination of noise removal filters according to an embodiment of the present disclosure
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of implementation of a noise control filter according to an embodiment of the present disclosure
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a noise control operation according to an embodiment of the present disclosure
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a noise control operation according to an embodiment of the present disclosure
  • FIG. 7 is a diagram illustrating second transmission characteristics estimated according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 8 is a block diagram illustrating the configuration of an electronic device according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 9 is a block diagram illustrating the configuration of an electronic device according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating a method of controlling an electronic device according to an embodiment of the present disclosure.
  • the term “signal” includes not only electrical signals but also signals in the form of sound waves, and in the case of electrical signals, they may be digital signals as well as analog signals.
  • the expression audio signal (or noise signal) refers to a sound wave (or radio wave) signal if the signal is outside the electronic device, and an electrical signal if it is inside the electronic device, depending on the location.
  • signal processing in electronic devices may be not only digital signal processing, but also analog signal processing or a signal processing method using a mixture of analog and digital methods.
  • the term “filter” refers to removing a specific component (for example, a specific frequency region or a specific pattern), and the filter may be a digital filter or an analog filter.
  • a “module” or “unit” for a component used in this specification performs at least one function or operation. And, the “module” or “unit” may perform a function or operation by hardware, software, or a combination of hardware and software. Additionally, a plurality of “modules” or a plurality of “units” excluding a “module” or “unit” that must be performed on specific hardware or performed on at least one processor may be integrated into at least one module. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.
  • each step should be understood as non-limiting unless the preceding step must be performed logically and temporally prior to the subsequent step. In other words, except for the above exceptional cases, even if the process described as a subsequent step is performed before the process described as a preceding step, the nature of disclosure is not affected, and the scope of rights must also be defined regardless of the order of the steps.
  • the term “A or B” is defined not only to selectively indicate either A or B, but also to include both A and B.
  • the term "included” in this specification has the meaning of including additional components in addition to the elements listed as included.
  • each embodiment may be implemented or operated independently, but each embodiment may be implemented or operated in combination.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of using an electronic device according to an embodiment of the present disclosure.
  • the electronic device 100 is an electronic device that converts electrical signals into sound waves and outputs them. These electronic devices 100 may be earphones or headphones. Hereinafter, for ease of explanation, it is assumed that the electronic device 100 is an earphone that is inserted into the user's ear and operates. However, when implemented, the electronic device 100 may be a headphone, and content stored externally or internally. It may be a device that only performs the function of removing noise without the function of reproducing sound, a sound device that the user uses without wearing it, or a combination of an earphone and a smartphone.
  • the speaker of the electronic device 100 When a user wears the electronic device 100 on his or her ears, the speaker of the electronic device 100 is directed toward the user's eardrums, and sound output from the electronic device 100 is transmitted toward the user's eardrums. Accordingly, the user can hear the sound.
  • the electronic device 100 when the electronic device 100 is worn on the ear, the electronic device 100 shields the ears, thereby supporting a certain degree of noise prevention function (or passive noise canceling).
  • loud or specific external noise 10 may be transmitted to the user's eardrums, and such noise interferes with viewing content.
  • the electronic device 100 can determine the form of noise 20 transmitted to the user's eardrum, and generate and output a canceling sound signal 50 corresponding to the identified form of noise.
  • This canceling sound signal has an opposite wavelength to the noise signal, and the two signals are destroyed by the interference of the waves.
  • This operation is referred to as the active noise canceling function, and as explained earlier, the type of external noise that will be transmitted to the user's eardrums must be well estimated to properly remove the noise.
  • the fixed filter method uses a fixed filter value (or filter) and has the advantage of being able to operate with low resources because it generates an offset acoustic signal with only the fixed filter value.
  • a fixed filter value or filter
  • noise removal performance may vary depending on the external auditory canal shape and/or wearing condition.
  • the adaptive filter method calculates the filter value through calculation and generates an offset sound signal using the calculated filter value, so noise removal performance can be maintained even when the wearing condition changes.
  • the existing adaptive filter method required a lot of resources to calculate the above-mentioned filter and the parameters that make up the filter. Therefore, it was difficult to apply the adaptive filter method to earphones with low resources.
  • the present disclosure describes a method of calculating a filter value with lower resources than before while maintaining performance regardless of the user's wearing method.
  • FIG. 2 is a diagram explaining a noise removal operation according to an embodiment of the present disclosure. Specifically, FIG. 2 is a diagram illustrating a method of controlling noise using a feedforward method.
  • the feedforward ANC model 200 includes a first response characteristic 210, a second response characteristic 230, and a filter 220.
  • the first response characteristic 210 represents the sound transmission characteristic between the inner microphone (d(n)) and the outer microphone (x(n)).
  • This first response characteristic 210 may be expressed as a sound transmission characteristic between the outside of the ear and the inside of the ear (the eardrum or the space where the eardrum is located).
  • This first response characteristic 210 has a low dependence on the sound direction, but has a high dependence on the wearing style. For example, when the electronic device 100 is worn loosely (wearing it loosely or using a large tip, etc.), more noise may enter through the gap between the tip and the ear than when it is worn tightly. In this way, the first response characteristic 210 may vary depending on the wearing condition, etc. In particular, the difference in the first response characteristic 210 occurs more in the high-bandwidth region of sound.
  • the second response characteristic 230 represents the sound transmission characteristic between the speaker and the inner microphone d(n).
  • This second response characteristic 230 may also be expressed as a sound transmission characteristic between the speaker and the inside of the ear.
  • This second response characteristic 230 also has a high dependence on the wearing style. For example, the tighter the user wears the electronic device, the better the sound from the speaker is transmitted inside the ear, and the more loosely the user wears the electronic device, the worse the transmission of sound from the speaker becomes. Its characteristics may vary depending on the In particular, the difference in the second response characteristic 230 occurs more in the low-band region of sound.
  • the filter 220 must have transmission characteristics to remove noise signals transmitted inside the ear. In other words, in order for the offset sound signal output from the speaker to have an opposite wavelength to the noise signal transmitted inside the ear, it must have transmission characteristics as shown in Equation 1 below.
  • the first response characteristic 210 and the second response characteristic may change depending on the external shape, wearing condition, etc.
  • the value of the filter 220 is fixed despite changes in the first response characteristic 210 and the second response characteristic 210, the shape or size of the generated offset acoustic signal does not correspond to the noise signal, so noise cancellation performance is bound to deteriorate.
  • an adaptive filter method that can accurately estimate the wearing state and generate an offset acoustic signal with a corresponding filter value must be used.
  • the existing adaptive filter method had many difficulties in implementation. Specifically, since a canceling sound signal must be generated and output before external noise reaches the user's eardrums, fast sampling of approximately 384 kHz is required for noise cancellation.
  • this disclosure proposes and explains a method for adaptively changing filter values even with low resources. The specific method will be described below with reference to FIG. 3.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a combination of noise removal filters according to an embodiment of the present disclosure.
  • ANC technology is implemented from the response characteristics between the outer microphone and the inner microphone, and the response characteristics of the speaker and inner microphone states. These characteristics may change depending on the shape of the individual's ear canal and wearing conditions (e.g., size of ear tip or wearing strength, etc.).
  • the filter response varies depending on the wearing status of many users, the shape of each filter has very similar characteristics. Given that the similarity of the filter response shapes was confirmed, orthogonal bases that could represent all of the corresponding shapes were calculated.
  • each filter value detected in various users and environments was converted into a matrix form, and a Hankel matrix for the corresponding matrix was calculated to calculate a representative orthoganl basis.
  • the calculated orthogonal basis is shown in Figure 3.
  • 16 orthogonal bases are created, but in implementation, other orthogonal bases other than 16 can be used.
  • the orthogonal basis shown in FIG. 3 has an accuracy of 95% that can implement the actual filter values identically. If higher filter accuracy is required, the number of orthogonal bases can be increased, and the filter accuracy can be increased by 95%. If it can be lowered, the number of orthogonal bases can be reduced.
  • this orthogonal basis can express the ANC filter only with the above-described orthogonal basis and the weight values to be applied to the orthogonal basis, unlike before, only a very small number (for example, 8 to 16 weight values) needs to be calculated. , calculations can be performed even with low resources.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of implementation of a noise control filter according to an embodiment of the present disclosure.
  • the filter 500 includes a plurality of IIR filters 510, a plurality of FIR filters 520, and a plurality of weight units 530.
  • IIR filters 510 a plurality of IIR filters 510
  • FIR filters 520 a plurality of FIR filters 520
  • weight units 530 a plurality of weight units 530.
  • one biquad IIR filter To apply one orthogonal basis, one biquad IIR filter, two tap FIR filters, and two weight units are required. As described above, when using 16 basis, 16 biquad IIR filters, 32 tap FIR filters, and 32 weight units are required. In the above, the value of the Biquaed IIR filter was explained in terms of one orthogonal basis, but the tap FIR filter can also be expressed as one orthogonal basis. To express these 16 orthogonal basis, 8 biquad IIR filters, 16 tap FIR filters, and 16 weight units are used.
  • the above-described biquad IIR filter and tap FIR filter have fixed filter values when the orthogonal basis is determined, and the weight value of the weight portion may vary depending on changes such as wearing environment.
  • the filter 500 may generate an acoustic signal having an opposite wavelength to the noise signal based on the calculated weight value and the signal received from the outer microphone received from the external microphone.
  • the signals received from the external outer are sequentially input to each IIR filter, but since the IIR filters (or orthogonal basis in the present disclosure) are mutually orthogonal, any one may be processed first, and in parallel It is okay to be treated as an enemy.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a noise control operation according to an embodiment of the present disclosure.
  • the feedforward ANC model 500 includes a first response characteristic 510, a second response characteristic 530, a filter 520, and a weight calculation unit (RLS, recursive least squares).
  • RLS weight calculation unit
  • first response characteristic 510 and the second response characteristic 530 are the same as the first response characteristic 210 and the second response characteristic 230 of FIG. 2, duplicate descriptions will be omitted.
  • the weight calculation unit 540 determines the weight value to be applied to each of the plurality of orthogonal basis filters based on the audio signal (d(n)) received through the inner microphone and the audio signal received through the outer microphone (x(n)). You can.
  • the weight calculation unit 540 may calculate a first response characteristic based on the two received audio signals, and use the calculated response characteristic to calculate a value to be applied to each of the plurality of weights.
  • the weight calculation unit 510 checks the value of the first response characteristic corresponding to each of the plurality of base bands, calculates a weight corresponding to the confirmed value, or calculates a weight value to be used using a pre-stored lookup table. can confirm.
  • the weight calculation unit 510 may check the specific component value of the response characteristic for each of the plurality of weights and calculate the weight value corresponding to the component value, or calculate the weight value using a pre-stored lookup table.
  • the weight value can be confirmed by checking not the value of one component, but the value of several components or the average value of several component values.
  • the filter 520 may include a plurality of orthogonal basis filters as described in FIG. 4, and may generate a cancellation acoustic signal by passing the audio signal received through the outer microphone through the plurality of orthogonal basis filters.
  • the signal that has passed through the IIR filter and the FIR filter is finally output with a weight applied to the corresponding signal, and the above-mentioned weight is optimized to a value corresponding to the first transfer characteristic and the second transfer characteristic as described above. Appropriate offset acoustic signals corresponding to the user's wearing characteristics can be generated.
  • the noise canceling operation using the feedforward method has been described above, it can also be applied to the feedback method when implemented, and can also be applied to the hybrid method in which feedforward and feedback are applied together.
  • the hybrid method in which feedforward and feedback are applied together.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a noise control operation according to an embodiment of the present disclosure.
  • the hybrid ANC model 600 includes a first response characteristic 610, a second response characteristic 630, a filter 620, a weight calculation unit (RLS, recursive least squares) 640, and a correction module ( 650, 660).
  • the configurations of the first response characteristic 610, the second response characteristic 630, the filter 620, and the weight calculation unit 640 are the same as those in FIG. 5, so duplicate descriptions will be omitted.
  • the feedback FNC technology removes noise measured from the inner microphone, the low band of the sound source can be eliminated by feedback ANC. Therefore, in order to prevent low-band sound sources from being damaged, it is necessary to minimize loss of the sound source by implementing response characteristics between the speaker and the inner microphone.
  • This loss correction can be performed in two ways. First, in the filtering process, the filter value is modified to prevent the above-described damage in the low band. The other is to predict that the low band will be lost in the filtering and correct the sound source accordingly. The latter method is described below, but the former method can also be used when implementing. That is, the weight calculation unit 640 may calculate a weight value that takes the above-described loss into consideration when calculating the weight value.
  • the correction modules 650 and 660 estimate the second response characteristic and correct the content sound signal based on the estimated second response characteristic. These correction modules 650 and 660 may be composed of an estimation module 660 and a correction module 650.
  • Estimation module 660 may estimate the second response characteristic. Specifically, as in Equation 1, the filter may be calculated in proportion to the first response characteristic and the second response characteristic. If the filter estimates well the first response characteristic and the second response characteristic, conversely, it is also possible to calculate the second response characteristic using the first response characteristic and the characteristics of the filter.
  • the estimation module 660 can calculate the second response characteristic using the characteristic applied to the filter 620 and the first response characteristic.
  • the second response characteristic generated according to the present disclosure will be described later with reference to FIG. 7.
  • the correction module 650 may correct the content sound signal for the sound source using the estimated second response characteristic. At this time, the correction module 650 can perform correction only for the low-band region of the sound source.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating second transmission characteristics estimated according to an embodiment of the present disclosure.
  • the second transmission characteristic is actually measured and the second transmission characteristic is estimated by the electronic device 100 according to the present disclosure described in FIG. 6 .
  • the estimated second transfer characteristics are very similar to the actual transfer characteristics.
  • Figure 8 is a block diagram illustrating the configuration of an electronic device according to an embodiment of the present disclosure.
  • the electronic device 100 may include an inner microphone 110, an outer microphone 120, a speaker 130, and a processor 140.
  • This electronic device 100 may be an earphone or headphone, but is not limited thereto.
  • the inner microphone 110 is disposed in the direction in which the speaker emits sound. Specifically, the inner microphone 110 is a microphone placed in the direction of the user's eardrum when the user wears the electronic device 100, and can collect sounds in the corresponding area and generate an audio signal.
  • the outer microphone 120 is disposed in a direction opposite to the inner microphone.
  • the outer microphone 110 is a microphone placed in the opposite direction of the user when the user wears the electronic device 100, and can generate audio signals around the user.
  • the inner microphone 110 and the outer microphone 120 are electronic devices that convert sound signals into electrical signals. These microphones can be implemented as dynamic microphones, condenser microphones, etc. Below, the use of two microphones is shown and explained, but when implemented, three or more microphones may be used.
  • the speaker 130 can output signal-processed sound. Specifically, the speaker 130 may output an offset sound signal transmitted from the processor, or may output an offset sound signal mixed with the content sound signal.
  • the processor 140 can control each component of the electronic device 100.
  • the processor 140 may control the outer microphone 120 and the inner microphone 110 to receive an external sound signal, and may control the speaker 130 to output a processed sound signal.
  • the processor 140 may control the electronic device 100 to perform only a general speaker function. That is, the speaker 130 can be controlled so that an audio signal corresponding to the audio content is output.
  • the processor 140 may control the inner microphone 110 and the outer microphone 120 to receive an audio signal.
  • the processor 140 confirms the weight value to be applied to each of the plurality of orthogonal basis filters based on the received audio signal (S1020). Specifically, the processor 140 confirms the first transmission characteristic between the inner microphone and the outer microphone and the second transmission characteristic between the speaker and the inner microphone based on the audio signals received from each of the inner microphone and the outer microphone, and confirms the confirmed A plurality of weight values to be applied to a plurality of orthogonal basis filters can be confirmed based on the first transfer characteristic and the second transfer characteristic.
  • the method for checking the filter and weight values used in the present disclosure has been previously described, so redundant description will be omitted.
  • the processor 140 generates an offset acoustic signal having an opposite wavelength to the noise signal using a plurality of orthogonal basis filters and the confirmed weight values (S1030).
  • the processor 140 outputs the generated offset sound signal through the speaker (S1040). At this time, the processor 140 may output both a content sound signal corresponding to the sound source content and a calculated offset sound signal.
  • the processor 140 checks the second transmission characteristic between the speaker and the inner microphone based on the audio signal received from each of the inner microphone and the outer microphone, and confirms the second transmission characteristic between the speaker and the inner microphone.
  • 2 Content sound signals can also be corrected based on transmission characteristics. Whether and the degree of correction for such sound source content may be applied differently depending on the user's settings.
  • the electronic device can adaptively change the noise canceling filter value by only checking the weight values to be applied to a plurality of orthogonal basis filters with different transmission characteristics, and can adapt to different external auditory canal shapes and various wearing conditions for each user. It can operate without deterioration in noise cancellation performance.
  • the filter value can be modified only by calculating 16 weight values, which enables faster calculation (or calculation with lower resources) compared to the existing method of calculating more than 16,000 filter parameters, requiring a quick response. It can also be applied to small audio devices with relatively low resources.
  • FIG. 9 is a block diagram illustrating the configuration of an electronic device according to an embodiment of the present disclosure.
  • the electronic device 100 may include an inner microphone 110, an outer microphone 120, a speaker 130, a processor 140, a communication device 150, and a memory 150. Since the configurations of the inner microphone 110, outer microphone 120, and speaker 130 are the same as those described in FIG. 8, detailed descriptions are omitted.
  • the communication device 150 communicates with an external device.
  • external devices may include AI speakers, smartphones, tablet PCs, laptop computers, wearable devices, Set-Top Box (STB), Optical Disc Drive (ODD), video players, game consoles, servers, clouds, etc. there is.
  • the communication device 150 can transmit and receive control signals, sound signals, etc. to and from external devices.
  • the communication device 150 may include a module capable of performing communication through 3G, LTE, 5G, Wi-Fi, Bluetooth, DMB, ATSC, DVB, LAN, etc.
  • the communication device 150 can receive music content from an external device.
  • the music content may be content encoded using a specific compression method, or may be decoded content.
  • the communication device 150 may also receive and play the streaming data or the content itself. It can also be received as a decompressed digital signal.
  • the communication device 150 is wired, that is, when the electronic device 100 is a wired earphone, it is also possible to receive an analog signal corresponding to music content.
  • the memory 160 stores data and algorithms that perform the functions of the electronic device 100, and may store programs and commands that run in the electronic device 100.
  • This memory 160 may be implemented in the form of ROM, RAM, SSD, memory card, etc. Additionally, although the processor 140 and the memory 160 are shown and described as being separate, the memory 160 may be mounted on the processor 140 when implemented.
  • the memory 160 may store calculation formulas or lookup tables necessary for calculating weight values.
  • the calculation formula or lookup table may be for calculating the second transfer characteristic or filter value, and it is also possible to store several pieces of information rather than a single lookup table or calculation formula. That is, the noise canceling function according to the present disclosure can support various modes. For example, a mode that removes all noise, a mode that does not remove noise of a specific frequency (e.g., other users' voices), a mode that removes only noise of a specific pattern (e.g., a car engine sound, an airplane engine sound, etc.), and the calculation formula or lookup table for each mode can be stored.
  • the processor 130 may control the communication device 150 to establish a wireless connection with another external device.
  • the processor 140 may control the speaker 130 to output sound corresponding to the sound source content received through the communication device 150.
  • the processor 140 may perform the noise canceling function (and canceling mode) based on the input information.
  • the electronic device 100 may further include other configurations in addition to the configuration described above.
  • it may further include a sensor for detecting whether the user is wearing it, a display for displaying the operating state of the electronic device 100, and a user interface device for receiving a user's control command.
  • the electronic device 100 is assumed to be a device such as an earphone or a headphone.
  • the electronic device 100 is a device such as an earphone and a smartphone. It could be a combination. That is, a microphone and speaker are attached to the earphones, the signal is transmitted to the smartphone by wired or wireless method, the smartphone performs the noise canceling function as described above, and the resulting sound signal is output to the speaker. It can also be implemented as:
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating a method of controlling an electronic device according to an embodiment of the present disclosure.
  • an audio signal is received through an inner microphone disposed in the direction in which the speaker emits sound and an outer microphone disposed in a direction opposite to the inner microphone (S1010).
  • the weight value to be applied to each of the plurality of orthogonal basis filters is confirmed based on the received audio signal (S1020). Specifically, based on the audio signals received from each of the inner microphone and the outer microphone, first transmission characteristics between the inner microphone and the outer microphone and second transmission characteristics between the speaker and the inner microphone are confirmed, and the confirmed first transmission characteristics and Based on the second transfer characteristic, a plurality of weight values to be applied to the plurality of orthogonal basis filters can be confirmed.
  • a canceling acoustic signal having an opposite wavelength to the noise signal is generated using a plurality of orthogonal basis filters and the confirmed weight values (S1030).
  • the generated offset sound signal is output through the speaker (S1040). At this time, the content sound signal corresponding to the sound source content and the calculated offset sound signal can be output together.
  • the second transmission characteristic between the speaker and the inner microphone is confirmed based on the audio signal received from each of the inner microphone and the outer microphone, and based on the confirmed second transmission characteristic
  • the content sound signal can be corrected. Whether and the degree of correction for such sound source content may be applied differently depending on the user's settings.
  • the control method according to the present disclosure can adaptively change the noise canceling filter value by only checking the weight values to be applied to a plurality of orthogonal basis filters with different transmission characteristics, and can adapt to different external auditory canal shapes and various wearing conditions for each user. It can operate without deterioration in noise cancellation performance.
  • the filter value can be modified only by calculating 16 weight values, which enables faster calculation (or calculation with lower resources) compared to the existing method of calculating more than 16,000 filter parameters, requiring a quick response. It can also be applied to small audio devices with relatively low resources.
  • a control method of an electronic device may be provided as a computer program product.
  • a computer program product may include the S/W program itself or a non-transitory computer readable medium in which the S/W program is stored.
  • a non-transitory readable medium refers to a medium that stores data semi-permanently and can be read by a device, rather than a medium that stores data for a short period of time, such as registers, caches, and memories.
  • the various applications or programs described above may be stored and provided on non-transitory readable media such as CD, DVD, hard disk, Blu-ray disk, USB, memory card, ROM, etc.

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Abstract

An electronic device is disclosed. The present electronic device comprises: a speaker; an inner microphone disposed in the direction in which the speaker emits sound; an outer microphone disposed in the direction opposite to that of the inner microphone; and a processor, which identifies a noise signal by using audio signals input through the outer microphone and inner microphone, generates an offsetting acoustic signal having the opposite wavelength of the identified noise signal by using a filter including a plurality of orthogonal basis filters, and controls the speaker such that the generated offsetting acoustic signal is output, wherein the processor identifies, on the basis of the audio signal received through the inner microphone and the audio signal received through the outer microphone, a weight value to be applied to each of the plurality of orthogonal basis filters, and generates an offsetting acoustic signal by using the plurality of orthogonal basis filters and the weight value.

Description

전자 장치 및 그 제어 방법Electronic devices and their control methods

본 개시는 전자 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 구체적으로, 음향 출력 환경에 따라 적응적으로 ANC 필터 값을 변경하여 외부 노이즈를 차단하는 음향을 출력할 수 있는 전자 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다. The present disclosure relates to an electronic device and a control method thereof, and specifically, to an electronic device capable of outputting sound that blocks external noise by adaptively changing the ANC filter value according to the sound output environment and a control method thereof. .

음향 출력 장치는 전기 신호를 음파로 변환하여 출력하는 전자 장치이다. 이러한 음향 출력 장치 중 휴대용으로 만든 것이 이어폰 또는 헤드폰이다. 이와 같이 이어폰 또는 헤드폰은 조용한 환경뿐만 아니라, 시끄러운 환경에서도 사용될 수 있다는 점에서, 최근의 이어폰 및 헤드폰은 노이즈 캔슬링 기능을 지원하고 있다. An audio output device is an electronic device that converts electrical signals into sound waves and outputs them. Among these sound output devices, earphones or headphones are portable. As earphones or headphones can be used not only in quiet environments but also in noisy environments, recent earphones and headphones support a noise canceling function.

액티브 노이즈 캔슬링(Active Noise Cancellation, ANC)은 마이크를 통해 주변의 소리를 받아오고, 해당 소리에 대한 파동의 위상을 반대로 반전시킨 음원을 스피커를 통해 출력 함으로써, 주변의 소음을 차단할 수 있는 기능이다. Active Noise Cancellation (ANC) is a function that blocks surrounding noise by receiving surrounding sound through a microphone and outputting a sound source with the phase of the wave for the sound reversed through a speaker.

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본 개시의 일 실시 예에 따른 전자 장치는 스피커, 상기 스피커가 소리를 방출하는 방향에 배치되는 이너 마이크, 상기 이너 마이크와 반대되는 방향에 배치되는 아우터 마이크, 상기 아우터 마이크 및 상기 이너 마이크를 통해 입력된 오디오 신호를 이용하여 노이즈 신호를 확인하고, 복수의 직교 기저 필터를 포함하는 필터를 이용하여 상기 확인된 노이즈 신호의 반대 파장을 갖는 상쇄 음향 신호를 생성하고 상기 생성된 상쇄 음향 신호가 출력되도록 상기 스피커를 제어하는 프로세서를 포함한다. An electronic device according to an embodiment of the present disclosure includes a speaker, an inner microphone disposed in a direction in which the speaker emits sound, an outer microphone disposed in a direction opposite to the inner microphone, and input through the outer microphone and the inner microphone. A noise signal is identified using the identified audio signal, a filter including a plurality of orthogonal basis filters is used to generate a cancellation acoustic signal having an opposite wavelength of the confirmed noise signal, and the generated cancellation acoustic signal is output. Contains a processor that controls the speaker.

이 경우, 프로세서는 상기 이너 마이크를 통해 수신된 오디오 신호 및 상기 아우터 마이크를 통해 수신된 오디오 신호에 기초하여 상기 복수의 직교 기저 필터 각각에 적용될 가중치 값을 확인할 수 있다. In this case, the processor may check the weight value to be applied to each of the plurality of orthogonal basis filters based on the audio signal received through the inner microphone and the audio signal received through the outer microphone.

그리고 프로세서는 상기 복수의 직교 기저 필터 및 상기 가중치 값을 이용하여 상기 상쇄 음향 신호를 생성할 수 있다. And the processor may generate the offset sound signal using the plurality of orthogonal basis filters and the weight value.

한편, 상기 프로세서는 상기 이너 마이크 및 상기 아우터 마이크 각각으로부터 수신된 오디오 신호에 기초하여 상기 이너 마이크와 상기 아우터 마이크 사이의 제1 전달 특성과 상기 스피커와 상기 이너 마이크 사이의 제2 전달 특성을 확인할 수 있다. 그리고 상기 프로세서는 상기 확인된 제1 전달 특성 및 제2 전달 특성에 기초하여 상기 복수의 직교 기저 필터에 적용될 복수의 가중치 값을 산출할 수 있다. Meanwhile, the processor may determine a first transmission characteristic between the inner microphone and the outer microphone and a second transmission characteristic between the speaker and the inner microphone based on the audio signals received from each of the inner microphone and the outer microphone. there is. Additionally, the processor may calculate a plurality of weight values to be applied to the plurality of orthogonal basis filters based on the confirmed first and second transfer characteristics.

한편, 상기 복수의 직교 기저 필터 각각은 서로 다른 전달 특성이 있는 노이즈 제거 필터일 수 있다. Meanwhile, each of the plurality of orthogonal basis filters may be a noise removal filter with different transfer characteristics.

한편, 상기 복수의 직교 기저 필터는 상호 직교성을 갖는 복수의 IIR 필터, 상기 복수의 IIR 필터 각각에 2개씩 연결되는 FIR 필터, 상기 FIR 필터 각각에 연결되는 복수의 가중치 모듈을 포함할 수 있다. Meanwhile, the plurality of orthogonal basis filters may include a plurality of IIR filters having mutual orthogonality, two FIR filters connected to each of the plurality of IIR filters, and a plurality of weight modules connected to each of the FIR filters.

한편, 상기 복수의 직교 기저 필터는 8개 또는 16개일 수 있다. Meanwhile, the plurality of orthogonal basis filters may be 8 or 16.

한편, 상기 프로세서는 음원 컨텐츠에 대응되는 컨텐츠 음향 신호 및 상기 산출된 상쇄 음향 신호를 함께 출력하도록 상기 스피커를 제어할 수 있다. Meanwhile, the processor may control the speaker to output both the content sound signal corresponding to the sound source content and the calculated offset sound signal.

이 경우, 상기 프로세서는 상기 이너 마이크 및 상기 아우터 마이크 각각으로부터 수신된 오디오 신호에 기초하여 상기 스피커와 상기 이너 마이크 사이의 제2 전달 특성을 확인하고, 상기 확인된 제2 전달 특성에 기초하여 상기 컨텐츠 음향 신호를 보정하고, 보정된 음향 신호와 상기 상쇄 음향 신호가 함께 출력되도록 상기 스피커를 제어할 수 있다. In this case, the processor determines a second transmission characteristic between the speaker and the inner microphone based on the audio signal received from each of the inner microphone and the outer microphone, and determines the second transmission characteristic between the speaker and the inner microphone, and determines the content based on the confirmed second transmission characteristic. The sound signal can be corrected, and the speaker can be controlled so that the corrected sound signal and the offset sound signal are output together.

이 경우, 상기 프로세서는, 상기 컨텐츠 음향 신호 중 기설정된 저 주파수 대역에 대해서만 보정을 수행할 수 있다. In this case, the processor may perform correction only for a preset low frequency band among the content audio signals.

한편, 본 개시의 일 실시 예에 따른 전자 장치의 제어 방법은 스피커가 소리를 방출하는 방향에 배치되는 이너 마이크 및 상기 이너 마이크와 반대되는 방향에 배치되는 아우터 마이크 각각을 통하여 오디오 신호를 수신받는 단계, 상기 수신된 오디오 신호에 기초하여 복수의 직교 기저 필터 각각에 적용될 가중치 값을 확인하는 단계, 상기 복수의 직교 기저 필터 및 상기 확인된 가중치 값을 이용하여 노이즈 신호의 반대 파장을 갖는 상쇄 음향 신호를 생성하는 단계, 및 상기 생성된 상쇄 음향 신호를 스피커를 통하여 출력하는 단계를 포함한다. Meanwhile, a method of controlling an electronic device according to an embodiment of the present disclosure includes receiving an audio signal through an inner microphone disposed in a direction in which a speaker emits sound and an outer microphone disposed in a direction opposite to the inner microphone. , confirming a weight value to be applied to each of a plurality of orthogonal basis filters based on the received audio signal, generating an offset acoustic signal having an opposite wavelength of the noise signal using the plurality of orthogonal basis filters and the confirmed weight value. It includes generating and outputting the generated offset sound signal through a speaker.

이 경우, 상기 확인하는 단계는 상기 이너 마이크 및 상기 아우터 마이크 각각으로부터 수신된 오디오 신호에 기초하여 상기 이너 마이크와 상기 아우터 마이크 사이의 제1 전달 특성과 상기 스피커와 상기 이너 마이크 사이의 제2 전달 특성을 확인하고, 상기 확인된 제1 전달 특성 및 제2 전달 특성에 기초하여 상기 복수의 직교 기저 필터에 적용될 복수의 가중치 값을 확인할 수 있다. In this case, the checking step includes determining a first transmission characteristic between the inner microphone and the outer microphone and a second transmission characteristic between the speaker and the inner microphone based on the audio signals received from each of the inner microphone and the outer microphone. , and a plurality of weight values to be applied to the plurality of orthogonal basis filters can be confirmed based on the confirmed first and second transfer characteristics.

한편, 상기 복수의 직교 기저 필터 각각은 서로 다른 전달 특성이 있는 노이즈 제거 필터일 수 있다. Meanwhile, each of the plurality of orthogonal basis filters may be a noise removal filter with different transfer characteristics.

한편, 상기 출력하는 단계는 음원 컨텐츠에 대응되는 컨텐츠 음향 신호 및 상기 산출된 상쇄 음향 신호를 함께 출력할 수 있다. Meanwhile, in the output step, the content sound signal corresponding to the sound source content and the calculated offset sound signal may be output together.

한편, 본 제어 방법은 상기 이너 마이크 및 상기 아우터 마이크 각각으로부터 수신된 오디오 신호에 기초하여 상기 스피커와 상기 이너 마이크 사이의 제2 전달 특성을 확인하고, 상기 확인된 제2 전달 특성에 기초하여 상기 컨텐츠 음향 신호를 보정하는 단계를 더 포함하고, 상기 출력하는 단계는, 상기 보정된 음향 신호와 상기 상쇄 음향 신호가 함께 출력할 수 있다. Meanwhile, this control method confirms a second transmission characteristic between the speaker and the inner microphone based on the audio signal received from each of the inner microphone and the outer microphone, and determines the second transmission characteristic between the speaker and the inner microphone, and determines the content based on the confirmed second transmission characteristic. It may further include correcting the sound signal, and the outputting step may output both the corrected sound signal and the offset sound signal.

이 경우, 상기 보정하는 단계는 상기 컨텐츠 음향 신호 중 기설정된 저 주파수 대역에 대해서만 보정을 수행할 수 있다. In this case, the correction step may perform correction only for a preset low frequency band among the content sound signals.

한편, 본 개시의 전자 장치의 제어 방법을 수행하는 프로그램이 기록된 비일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 있어서, 상기 제어 방법은, 스피커가 소리를 방출하는 방향에 배치되는 이너 마이크 및 상기 이너 마이크와 반대되는 방향에 배치되는 아우터 마이크 각각을 통하여 오디오 신호를 입력되면, 상기 오디오 신호에 기초하여 복수의 직교 기저 필터 각각에 적용될 가중치 값을 확인하는 단계, 및 상기 복수의 직교 기저 필터 및 상기 확인된 가중치 값을 이용하여 노이즈 신호의 반대 파장을 갖는 상쇄 음향 신호를 생성하는 단계를 포함한다. Meanwhile, in the non-transitory computer-readable storage medium on which a program for performing the control method of an electronic device of the present disclosure is recorded, the control method includes an inner microphone disposed in a direction in which a speaker emits sound, and an inner microphone disposed in a direction opposite to the inner microphone. When an audio signal is input through each of the outer microphones disposed in the direction of It includes generating a canceling acoustic signal having an opposite wavelength to the noise signal using .

본 개시의 실시예들의 상술하거나 다른 측면, 특징, 이익들은 첨부도면을 참조한 아래의 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다. 첨부도면에서:The above and other aspects, features and advantages of embodiments of the present disclosure will become more apparent from the following description with reference to the accompanying drawings. In the attached drawing:

도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른 전자 장치의 사용 예를 설명하는 도면, 1 is a diagram illustrating an example of use of an electronic device according to an embodiment of the present disclosure;

도 2는 본 개시의 일 실시 예에 따른 노이즈 제거 동작을 설명하는 도면, 2 is a diagram illustrating a noise removal operation according to an embodiment of the present disclosure;

도 3은 본 개시의 일 실시 예에 따른 노이즈 제거 필터의 조합 예를 설명하는 도면, 3 is a diagram illustrating an example of a combination of noise removal filters according to an embodiment of the present disclosure;

도 4는 본 개시의 일 실시 예에 따른 노이즈 제어 필터의 구현 예를 설명하는 도면, 4 is a diagram illustrating an example of implementation of a noise control filter according to an embodiment of the present disclosure;

도 5는 본 개시의 일 실시 예에 따른 노이즈 제어 동작의 예를 설명하는 도면, 5 is a diagram illustrating an example of a noise control operation according to an embodiment of the present disclosure;

도 6은 본 개시의 일 실시 예에 따른 노이즈 제어 동작의 예를 설명하는 도면, 6 is a diagram illustrating an example of a noise control operation according to an embodiment of the present disclosure;

도 7 은 본 개시의 일 실시 예에 따라 추정된 제2 전달 특성을 설명하는 도면, 7 is a diagram illustrating second transmission characteristics estimated according to an embodiment of the present disclosure;

도 8은 본 개시의 일 실시 예에 따른 전자 장치의 구성을 설명하는 블록도, 8 is a block diagram illustrating the configuration of an electronic device according to an embodiment of the present disclosure;

도 9는 본 개시의 일 실시 예에 따른 전자 장치의 구성을 설명하는 블록도, 그리고, 9 is a block diagram illustrating the configuration of an electronic device according to an embodiment of the present disclosure, and

도 10은 본 개시의 일 실시 예에 따른 전자 장치의 제어 방법을 설명하는 흐름도이다. FIG. 10 is a flowchart illustrating a method of controlling an electronic device according to an embodiment of the present disclosure.

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이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 다양한 실시 예를 보다 상세하게 설명한다. 본 명세서에 기재된 실시 예는 다양하게 변형될 수 있다. 특정한 실시 예가 도면에서 묘사되고 상세한 설명에서 자세하게 설명될 수 있다. 그러나 첨부된 도면에 개시된 특정한 실시 예는 다양한 실시 예를 쉽게 이해하도록 하기 위한 것일 뿐이다. 따라서, 첨부된 도면에 개시된 특정 실시 예에 의해 기술적 사상이 제한되는 것은 아니며, 개시의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 균등물 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, various embodiments will be described in more detail with reference to the attached drawings. The embodiments described herein may be modified in various ways. Specific embodiments may be depicted in the drawings and described in detail in the detailed description. However, the specific embodiments disclosed in the attached drawings are only intended to facilitate understanding of the various embodiments. Accordingly, the technical idea is not limited to the specific embodiments disclosed in the attached drawings, and should be understood to include all equivalents or substitutes included in the spirit and technical scope of the disclosure.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이러한 구성요소들은 상술한 용어에 의해 한정되지는 않는다. 상술한 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. Terms containing ordinal numbers, such as first, second, etc., may be used to describe various components, but these components are not limited by the above-mentioned terms. The above-mentioned terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

본 명세서에서, "포함한다" 또는 "가지다." 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않은 것으로 이해되어야 할 것이다.As used herein, “includes” or “has.” Terms such as are intended to designate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or a combination thereof described in the specification, but are intended to indicate the presence of one or more other features, numbers, steps, operations, components, parts, or It should be understood that the existence or addition possibility of combinations of these is not excluded in advance. When a component is said to be "connected" or "connected" to another component, it is understood that it may be directly connected to or connected to the other component, but that other components may exist in between. It should be. On the other hand, when it is mentioned that a component is “directly connected” or “directly connected” to another component, it should be understood that there are no other components in between.

그리고 본 명세서에서, "확인한다." 등의 용어는 특정 목적물(또는 결과)을 식별하기 위한 것으로, 해당 동작은 다양한 방법을 통하여 달성될 수 있다. 예를 들어, 연산, 또는 산출 등의 동작을 통하여 결과를 확인하거나, 룩업 테이블을 이용한 검색 또는 비교를 통하여 결과를 확인하는 다양한 방식이 이용될 수 있다. And herein, “confirm.” Terms such as are intended to identify a specific target (or result), and the corresponding operation can be achieved through various methods. For example, various methods can be used to check the result through operations such as operation or calculation, or to check the result through search or comparison using a lookup table.

그리고 본 명세서에서, "신호"의 용어는 전기적인 신호뿐만 아니라 음파 형태의 신호도 포함되며, 전기적인 신호인 경우에 아날로그 신호뿐만 아니라 디지털 신호일 수도 있다. 예를 들어, 오디오 신호(또는 노이즈 신호)란 표현은 해당 신호가 위치에 따라, 전자 장치의 외부라면 음파(또는 전파) 신호를 의미하고, 전자 장치의 내부라면 전기적인 신호를 의미한다. 또한, 후술하는 전자 장치 내에서의 신호 처리 등은 디지털 방식의 신호 처리뿐만 아니라, 아날로그 방식의 신호 처리 또는 아날로그 방식과 디지털 방식을 혼합하여 사용하는 신호 처리 방식일 수 있다. In this specification, the term “signal” includes not only electrical signals but also signals in the form of sound waves, and in the case of electrical signals, they may be digital signals as well as analog signals. For example, the expression audio signal (or noise signal) refers to a sound wave (or radio wave) signal if the signal is outside the electronic device, and an electrical signal if it is inside the electronic device, depending on the location. In addition, signal processing in electronic devices, which will be described later, may be not only digital signal processing, but also analog signal processing or a signal processing method using a mixture of analog and digital methods.

그리고 본 명세서에서, "필터"의 용어는 특정 성분(예를 들어, 특정 주파수 영역 또는 특정 패턴)을 제거하는 것으로, 해당 필터는 디지털 필터일 수 있으며, 아날로그 필터일 수도 있다. In this specification, the term “filter” refers to removing a specific component (for example, a specific frequency region or a specific pattern), and the filter may be a digital filter or an analog filter.

한편, 본 명세서에서 사용되는 구성요소에 대한 "모듈" 또는 "부"는 적어도 하나의 기능 또는 동작을 수행한다. 그리고, "모듈" 또는 "부"는 하드웨어, 소프트웨어 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합에 의해 기능 또는 동작을 수행할 수 있다. 또한, 특정 하드웨어에서 수행되어야 하거나 적어도 하나의 프로세서에서 수행되는 "모듈" 또는 "부"를 제외한 복수의 "모듈들" 또는 복수의 "부들"은 적어도 하나의 모듈로 통합될 수도 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.Meanwhile, a “module” or “unit” for a component used in this specification performs at least one function or operation. And, the “module” or “unit” may perform a function or operation by hardware, software, or a combination of hardware and software. Additionally, a plurality of “modules” or a plurality of “units” excluding a “module” or “unit” that must be performed on specific hardware or performed on at least one processor may be integrated into at least one module. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.

본 개시의 설명에 있어서 각 단계의 순서는 선행 단계가 논리적 및 시간적으로 반드시 후행 단계에 앞서서 수행되어야 하는 경우가 아니라면 각 단계의 순서는 비제한적으로 이해되어야 한다. 즉, 위와 같은 예외적인 경우를 제외하고는 후행 단계로 설명된 과정이 선행단계로 설명된 과정보다 앞서서 수행되더라도 개시의 본질에는 영향이 없으며 권리범위 역시 단계의 순서에 관계없이 정의되어야 한다. 그리고 본 명세서에서 "A 또는 B"라고 기재한 것은 A와 B 중 어느 하나를 선택적으로 가리키는 것뿐만 아니라 A와 B 모두를 포함하는 것도 의미하는 것으로 정의된다. 또한, 본 명세서에서 "포함"이라는 용어는 포함하는 것으로 나열된 요소 이외에 추가로 다른 구성요소를 더 포함하는 것도 포괄하는 의미를 가진다.In the description of the present disclosure, the order of each step should be understood as non-limiting unless the preceding step must be performed logically and temporally prior to the subsequent step. In other words, except for the above exceptional cases, even if the process described as a subsequent step is performed before the process described as a preceding step, the nature of disclosure is not affected, and the scope of rights must also be defined regardless of the order of the steps. In this specification, the term “A or B” is defined not only to selectively indicate either A or B, but also to include both A and B. In addition, the term "included" in this specification has the meaning of including additional components in addition to the elements listed as included.

본 명세서에서는 본 개시의 설명에 필요한 필수적인 구성요소만을 설명하며, 본 개시의 본질과 관계가 없는 구성요소는 언급하지 아니한다. 그리고 언급되는 구성요소만을 포함하는 배타적인 의미로 해석되어서는 아니되며 다른 구성요소도 포함할 수 있는 비배타적인 의미로 해석되어야 한다.In this specification, only essential components necessary for description of the present disclosure are described, and components unrelated to the essence of the present disclosure are not mentioned. And it should not be interpreted in an exclusive sense that includes only the mentioned components, but in a non-exclusive sense that can also include other components.

그 밖에도, 본 개시를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그에 대한 상세한 설명은 축약하거나 생략한다. 한편, 각 실시 예는 독립적으로 구현되거나 동작될 수도 있지만, 각 실시 예는 조합되어 구현되거나 동작될 수도 있다.In addition, when describing the present disclosure, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present disclosure, the detailed description thereof is abbreviated or omitted. Meanwhile, each embodiment may be implemented or operated independently, but each embodiment may be implemented or operated in combination.

도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른 전자 장치의 사용 예를 설명하는 도면이다. 1 is a diagram illustrating an example of using an electronic device according to an embodiment of the present disclosure.

도 1을 참조하면, 전자 장치(100)는 전기 신호를 음파로 변환하여 출력하는 전자 장치이다. 이러한 전자 장치(100)는 이어폰 또는 헤드폰일 수 있다. 이하에서는 설명을 용이하게 하기 위하여, 전자 장치(100)가 사용자의 귀에 삽입되어 동작하는 이어폰인 것을 가정하여 설명하나, 구현시에는 전자 장치(100)는 헤드폰일 수 있으며, 외부 또는 내부에 저장된 컨텐츠의 소리를 재생하는 기능 없이 노이즈만을 제거하는 기능만을 수행하는 장치이거나, 사용자가 착용하지 않고 사용하는 음향 기기이거나 이이폰과 스마트폰의 조합일 수도 있다. Referring to FIG. 1, the electronic device 100 is an electronic device that converts electrical signals into sound waves and outputs them. These electronic devices 100 may be earphones or headphones. Hereinafter, for ease of explanation, it is assumed that the electronic device 100 is an earphone that is inserted into the user's ear and operates. However, when implemented, the electronic device 100 may be a headphone, and content stored externally or internally. It may be a device that only performs the function of removing noise without the function of reproducing sound, a sound device that the user uses without wearing it, or a combination of an earphone and a smartphone.

사용자가 전자 장치(100)를 귀에 착용하는 경우, 전자 장치(100)의 스피커는 사용자의 고막 방향을 향하게 되며, 전자 장치(100)에서 출력되는 음향은 사용자 고막 방향으로 송출된다. 이에 따라 사용자는 소리를 들을 수 있게 된다. When a user wears the electronic device 100 on his or her ears, the speaker of the electronic device 100 is directed toward the user's eardrums, and sound output from the electronic device 100 is transmitted toward the user's eardrums. Accordingly, the user can hear the sound.

이와 같이 전자 장치(100)를 귀에 착용하는 경우, 전자 장치(100)가 귀를 차폐하게 됨으로써 어느 정도의 소음 방지 기능(또는 패시브 노이즈 캔슬링)을 지원한다. 그러나 크거나, 특정 외부 소음(10)은 사용자의 고막에 전달될 수 있고, 이러한 소음은 컨텐츠 감상에 방해가 된다. In this way, when the electronic device 100 is worn on the ear, the electronic device 100 shields the ears, thereby supporting a certain degree of noise prevention function (or passive noise canceling). However, loud or specific external noise 10 may be transmitted to the user's eardrums, and such noise interferes with viewing content.

따라서, 전자 장치(100)는 사용자의 고막에 전달되는 소음(20)의 형태를 파악하고, 파악된 소음의 형태에 대응되는 상쇄 음향 신호(50)를 생성하여 출력할 수 있다. 이와 같은 상쇄 음향 신호는 소음 신호의 반대되는 파장을 갖게되어, 두 신호는 파동의 간섭 작용에 의하여 소멸된다. Accordingly, the electronic device 100 can determine the form of noise 20 transmitted to the user's eardrum, and generate and output a canceling sound signal 50 corresponding to the identified form of noise. This canceling sound signal has an opposite wavelength to the noise signal, and the two signals are destroyed by the interference of the waves.

이와 같은 동작을 액티브 노이즈 캔슬링 기능이라고 지칭하며, 앞서 설명한 바와 같이 사용자의 고막으로 전달될 외부 소음의 형태를 잘 추정해야, 적절한 소음 제거가 가능하다. This operation is referred to as the active noise canceling function, and as explained earlier, the type of external noise that will be transmitted to the user's eardrums must be well estimated to properly remove the noise.

*이와 같은 액티브 노이즈 캔슬링 방식은 소음을 어디에서 수집하느냐에 따라 피드 포워드(Feedforward FF) ANC 방식과 피드백(Feedback FB) ANC 방식으로 구분될 수 있으며, 수집된 소음에 어떠한 필터 값을 어떻게 적용할지에 대해서 픽스드 필터(fixed filter) 방식으로 및 어댑티브 필터(adaptive filter) 방식으로 구분될 수 있다. *Such active noise canceling methods can be divided into feedforward (FF) ANC method and feedback (Feedback FB) ANC method depending on where the noise is collected, and what filter value is applied to the collected noise. It can be divided into a fixed filter method and an adaptive filter method.

픽스드 필터 방식은 고정된 필터 값(또는 필터)을 사용하며, 고정된 필터 값만으로 상쇄 음향 신호를 생성하는바 낮은 리소스로 연산이 가능한 장점이 있다. 그러나 고정된 필터 값을 이용하는 경우, 사용자의 외이도 형태 및/또는 착용 상태의 변화에 적응적으로 대응할 수 없어, 노이즈 제거 성능이 외이도 형태 및/또는 착용 상태에 따라 변할 수 있다는 단점이 있다. The fixed filter method uses a fixed filter value (or filter) and has the advantage of being able to operate with low resources because it generates an offset acoustic signal with only the fixed filter value. However, when using a fixed filter value, there is a disadvantage in that it cannot adaptively respond to changes in the user's external auditory canal shape and/or wearing condition, and thus noise removal performance may vary depending on the external auditory canal shape and/or wearing condition.

반면에 어댑티브 필터 방식은 필터 값을 연산을 통하여 산출하고, 산출된 필터 값을 이용하여 상쇄 음향 신호를 생성하는바 착용 상태의 변화에도 노이즈 제거 성능을 유지할 수 있다. 그러나 기존의 어댑티브 필터 방식은 상술한 필터 및 필터를 구성하는 파라미터 산출에 많은 리소스가 요구되었다. 따라서, 낮은 리소스를 갖는 이어폰에 어댑티브 필터 방식을 적용하기 어려웠다. On the other hand, the adaptive filter method calculates the filter value through calculation and generates an offset sound signal using the calculated filter value, so noise removal performance can be maintained even when the wearing condition changes. However, the existing adaptive filter method required a lot of resources to calculate the above-mentioned filter and the parameters that make up the filter. Therefore, it was difficult to apply the adaptive filter method to earphones with low resources.

이에 따라, 본 개시에서는 사용자의 착용 방식과 무관하게 성능이 유지되면서도 기존보다 낮은 리소스로 필터 값을 산출할 수 있는 방법을 설명한다. 먼저, 피드포워드 방식으로 소음을 제거하는 방식을 먼저 설명한다. Accordingly, the present disclosure describes a method of calculating a filter value with lower resources than before while maintaining performance regardless of the user's wearing method. First, we will first explain the method of removing noise using the feedforward method.

도 2는 본 개시의 일 실시 예에 따른 노이즈 제거 동작을 설명하는 도면이다. 구체적으로, 도 2는 피드포워드 방식으로 노이즈를 제어하는 방식을 설명하기 위한 도면이다. Figure 2 is a diagram explaining a noise removal operation according to an embodiment of the present disclosure. Specifically, FIG. 2 is a diagram illustrating a method of controlling noise using a feedforward method.

도 2를 참조하면, 피드포워드 ANC 모델(200)은 제1 응답 특성(210), 제2 응답 특성(230) 및 필터(220)를 포함한다. Referring to FIG. 2, the feedforward ANC model 200 includes a first response characteristic 210, a second response characteristic 230, and a filter 220.

제1 응답 특성(210)은 이너 마이크(d(n))와 아우터 마이크(x(n)) 사이의 소리 전달 특성을 나타낸다. 이러한 제1 응답 특성(210)은 귀 외부와 귀 내부(고막 또는 고막이 위치하는 공간) 사이의 소리 전달 특성이라고 표현할 수도 있다. 이러한 제1 응답 특성(210)은 소리 방향에 대한 의존서(dependency)는 낮으나, 착용 형태에 높은 의존성을 갖는다. 예를 들어, 전자 장치(100)를 루즈하게 착용한 경우(헐겁게 착용 또는 큰 팁 사용 등), 팁과 귀 사이의 유격을 통해 소음은 타이트하게 착용한 경우보다 더 많이 들어 갈 수 있다. 이와 같이, 제1 응답 특성(210)은 착용 상태 등에 따라 그 특성이 달라질 수 있다. 특히, 이러한 제1 응답 특성(210)의 차이는 소리의 고 대역 영역에서 더 많이 발생한다. The first response characteristic 210 represents the sound transmission characteristic between the inner microphone (d(n)) and the outer microphone (x(n)). This first response characteristic 210 may be expressed as a sound transmission characteristic between the outside of the ear and the inside of the ear (the eardrum or the space where the eardrum is located). This first response characteristic 210 has a low dependence on the sound direction, but has a high dependence on the wearing style. For example, when the electronic device 100 is worn loosely (wearing it loosely or using a large tip, etc.), more noise may enter through the gap between the tip and the ear than when it is worn tightly. In this way, the first response characteristic 210 may vary depending on the wearing condition, etc. In particular, the difference in the first response characteristic 210 occurs more in the high-bandwidth region of sound.

제2 응답 특성(230)은 스피커와 이너 마이크(d(n)) 사이의 소리 전달 특성을 나타낸다. 이러한 제2 응답 특성(230)은 스피커와 귀 내부 사이의 소리 전달 특성이라고 표현할 수도 있다. 이러한 제2 응답 특성(230)도 착용 형태에 높은 의존성을 갖는다. 예를 들어, 사용자가 전자 장치를 더 타이트하게 착용할수록 스피커의 소리는 귀 내부에 잘 전달되고, 루즈하게 착용할수록 스피커의 소리의 전달은 떨어지게 된다는 점에서, 제2 응답 특성(230) 역시 착용 상태에 따라 그 특성이 달라질 수 있다. 특히, 이러한 제2 응답 특성(230)의 차이는 소리의 저 대역 영역에서 더 많이 발생한다. The second response characteristic 230 represents the sound transmission characteristic between the speaker and the inner microphone d(n). This second response characteristic 230 may also be expressed as a sound transmission characteristic between the speaker and the inside of the ear. This second response characteristic 230 also has a high dependence on the wearing style. For example, the tighter the user wears the electronic device, the better the sound from the speaker is transmitted inside the ear, and the more loosely the user wears the electronic device, the worse the transmission of sound from the speaker becomes. Its characteristics may vary depending on the In particular, the difference in the second response characteristic 230 occurs more in the low-band region of sound.

필터(220)는 귀 내부로 전달되는 노이즈 신호를 제거하기 위한 전달 특성을 가져야 한다. 즉, 스피커에서 출력되는 상쇄 음향 신호가 귀 내부로 전달되는 노이즈 신호의 반대 파장을 갖기 위해서는 아래의 수학식 1과 같은 전달 특성을 가져야 한다. The filter 220 must have transmission characteristics to remove noise signals transmitted inside the ear. In other words, in order for the offset sound signal output from the speaker to have an opposite wavelength to the noise signal transmitted inside the ear, it must have transmission characteristics as shown in Equation 1 below.

[수학식 1][Equation 1]

Figure PCTKR2023008941-appb-img-000001
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이와 같이 필터(220)가 상술한 수학식 1과 같은 전달 특성을 갖게 되면, 스피커에서 출력되는 상쇄 음향 신호는 x(n)*F(z)*S(z) = x(n)*P(z)가 된다. 따라서, 전자 장치(100)가 제1 응답 특성 및 제2 응답 특성을 정확하게 파악하고, 그에 대응되는 필터 값으로 동작하면, 높은 성능으로 노이즈 캔슬링이 가능하다. In this way, when the filter 220 has the same transmission characteristics as Equation 1 described above, the offset sound signal output from the speaker is x(n)*F(z)*S(z) = x(n)*P( z). Therefore, if the electronic device 100 accurately determines the first response characteristic and the second response characteristic and operates with the corresponding filter value, noise cancellation is possible with high performance.

앞서 설명한 바와 같이 제1 응답 특성(210) 및 제2 응답 특성은 외부도 형태, 착용 상태 등에 따라 그 특성이 변경될 수 있다. 그러나 제1 응답 특성(210) 및 제2 응답 특성(210)의 변화에도, 필터(220) 값이 고정적이라면, 생성된 상쇄 음향 신호는 그 형태나 크기가 노이즈 신호에 대응되지 않게 되어, 노이즈 캔슬링의 성능은 저하될수 밖에 없다. As described above, the first response characteristic 210 and the second response characteristic may change depending on the external shape, wearing condition, etc. However, if the value of the filter 220 is fixed despite changes in the first response characteristic 210 and the second response characteristic 210, the shape or size of the generated offset acoustic signal does not correspond to the noise signal, so noise cancellation performance is bound to deteriorate.

따라서, 착용 상태 등과 무관하게 성능을 유지하기 위해서는, 착용 상태 등을 정확하게 추정하고 그에 대응되는 필터 값으로 상쇄 음향 신호를 생성할 수 있는 어댑티브 필터 방식이 이용되어야 한다. Therefore, in order to maintain performance regardless of the wearing state, an adaptive filter method that can accurately estimate the wearing state and generate an offset acoustic signal with a corresponding filter value must be used.

그러나 기존의 어댑티브 필터 방식은 구현에 많은 어려움이 있었다. 구체적으로, 외부 노이즈가 사용자의 고막에 도달하기 전에 상쇄 음향 신호를 생성하여 출력하여야 한다는 점에서, 노이즈 캔슬링을 위해서는 대략 384 kHz의 빠른 샘플링이 필요하다. However, the existing adaptive filter method had many difficulties in implementation. Specifically, since a canceling sound signal must be generated and output before external noise reaches the user's eardrums, fast sampling of approximately 384 kHz is required for noise cancellation.

만약, 기존의 일반적인 방식을 FIR 필터로 구현하는 경우, 해당 FIR 필터 내의 대략 32768개의 탭에 대한 연산이 필요하다. 즉, 상술한 샘플링의 속도에서 대략 32768개의 탭을 연산하기 위해서는 높은 리소스의 시스템이 요구되었다. If the existing general method is implemented as an FIR filter, operations on approximately 32768 taps within the FIR filter are required. In other words, a system with high resources was required to calculate approximately 32768 taps at the above-mentioned sampling rate.

그리고 기존의 일반적인 방식을 IIR 필터로 구현한다고 하더라도, 극 위치로 위한 발산 문제, 최적 솔루션이 보장되지 않고, 낮은 리소스를 갖는 시스템에 적용 자체에 어려움이 있었다. And even if the existing general method is implemented as an IIR filter, the divergence problem for polar position, the optimal solution is not guaranteed, and it is difficult to apply it to a system with low resources.

이에 따라, 본 개시에서는 낮은 리소스로도 적응적으로 필터 값을 변경할 수 있는 방법을 제안 및 설명한다. 구체적인 방법에 대해서는 도 3을 참조하여 아래에서 설명한다. Accordingly, this disclosure proposes and explains a method for adaptively changing filter values even with low resources. The specific method will be described below with reference to FIG. 3.

도 3은 본 개시의 일 실시 예에 따른 노이즈 제거 필터의 조합 예를 설명하는 도면이다. FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a combination of noise removal filters according to an embodiment of the present disclosure.

상술한 바와 같이 ANC 기술은 아우터 마이크와 이너 마이크 사이의 응답 특성, 스피커와 이너 마이크 상태의 응답 특성으로부터 구현된다. 이러한 특성들은 개인의 외이도 모양, 착용 상태(예를 들어, 이어 팁의 크기 또는 착용 강도 등)에 따라 바뀔수 있다. As described above, ANC technology is implemented from the response characteristics between the outer microphone and the inner microphone, and the response characteristics of the speaker and inner microphone states. These characteristics may change depending on the shape of the individual's ear canal and wearing conditions (e.g., size of ear tip or wearing strength, etc.).

따라서, ANC 필터를 구현할 때 이용한 응답 특성과 사용시의 응답 특성이 비슷하지 않다면 ANC 성능은 하락하게 된다. 이러한 단점을 해결하기 위하여, 다양한 사용자 및 다양한 착용 상태에서의 데이터를 얻고, 해당 데이터를 낮은 리소스로 구현할 수 있는 방법을 고려하였다. Therefore, if the response characteristics used when implementing the ANC filter are not similar to the response characteristics when used, the ANC performance will deteriorate. In order to solve these shortcomings, we considered a method of obtaining data from various users and various wearing states and implementing the data with low resources.

구체적으로, 많은 사용자의 착용 상태에 따른 필터 응답은 다르나, 각각의 필터 모양의 형태는 매우 유사한 특징이 있다. 이와 같이 필터의 응답 형태의 유사성이 확인되었다는 점에서, 해당 모양들을 모두 대표할 수 있는 직교 기저들을 계산하였다. Specifically, although the filter response varies depending on the wearing status of many users, the shape of each filter has very similar characteristics. Given that the similarity of the filter response shapes was confirmed, orthogonal bases that could represent all of the corresponding shapes were calculated.

구체적으로, 다양한 사용자 및 환경에서 검출된 필터 값 각각을 매트릭스 형태로 변환하고, 해당 매트릭스에 대한 핸켈 매트릭스(Hankel matrix)를 산출하여 대표적인 직교 기저(orthoganl Basis)를 산출하였다. Specifically, each filter value detected in various users and environments was converted into a matrix form, and a Hankel matrix for the corresponding matrix was calculated to calculate a representative orthoganl basis.

산출된 직교 기저는 도 3과 같다. 도시된 예에서는 16개의 직교 기저를 생성하였지만, 구현시에는 16개 이외의 직교 기저를 이용할 수 있다. 도 3에 도시한 직교 기저는 실제 필터 값들을 동일하게 구현할 수 있는 정확도가 95%인 경우인 경우로, 필터의 정확도가 더 높게 요구되는 경우, 직교 기저의 수를 늘릴 수 있으며, 필터의 정확도가 낮아도 되는 경우, 직교 기저의 수를 줄일 수도 있다. The calculated orthogonal basis is shown in Figure 3. In the illustrated example, 16 orthogonal bases are created, but in implementation, other orthogonal bases other than 16 can be used. The orthogonal basis shown in FIG. 3 has an accuracy of 95% that can implement the actual filter values identically. If higher filter accuracy is required, the number of orthogonal bases can be increased, and the filter accuracy can be increased by 95%. If it can be lowered, the number of orthogonal bases can be reduced.

이와 같은 직교 기저는 상술한 직교 기저와 해당 직교 기저에 적용될 가중치 값만으로 ANC 필터를 표현할 수 있기 때문에, 기존과 다르게 매우 적은 수(예를 들어, 가중치값 8개~ 16개)만을 계산하면 되는바, 낮은 리소스로도 연산을 수행할 수 있다. Since this orthogonal basis can express the ANC filter only with the above-described orthogonal basis and the weight values to be applied to the orthogonal basis, unlike before, only a very small number (for example, 8 to 16 weight values) needs to be calculated. , calculations can be performed even with low resources.

이하에서는 이와 같은 본 실시예에 따른 직교 기저와 이를 이용한 실제 필터 형태에 대해서 설명한다. Below, the orthogonal basis according to this embodiment and the actual filter form using it will be described.

도 4는 본 개시의 일 실시 예에 따른 노이즈 제어 필터의 구현 예를 설명하는 도면이다. FIG. 4 is a diagram illustrating an example of implementation of a noise control filter according to an embodiment of the present disclosure.

도 4를 참조하면, 필터(500)는 복수의 IIR 필터(510), 복수의 FIR 필터(520) 및 복수의 가중치부(530)를 포함한다. 이하에서는 직교 기저가 16개 이용되는 것을 가정하여 설명한다. Referring to FIG. 4 , the filter 500 includes a plurality of IIR filters 510, a plurality of FIR filters 520, and a plurality of weight units 530. Hereinafter, the description will be made assuming that 16 orthogonal bases are used.

하나의 직교 기저를 적용하기 위해서는 하나의 biquad IIR 필터와 두개의 tap FIR 필터, 2개의 가중치부가 요구된다. 상술한 바와 같이 16개의 기저를 사용하는 경우에는 16개의 biquad IIR 필터, 32개의 tap FIR 필터 및 32개의 가중치부가 필요하다. 이상에서는 Biquaed IIR 필터의 값을 하나의 직교 기저의 기준으로 설명하였지만, tap FIR 필터를 하나의 직교 기저라고 표현할 수도 있다. 이와 같은 16개의 직교 기저를 표현하기 위하여, 8개의 biquad IIR 필터, 16개의 tap FIR 필터 및 16개의 가중치부가 이용된다고 할 수 있다. To apply one orthogonal basis, one biquad IIR filter, two tap FIR filters, and two weight units are required. As described above, when using 16 basis, 16 biquad IIR filters, 32 tap FIR filters, and 32 weight units are required. In the above, the value of the Biquaed IIR filter was explained in terms of one orthogonal basis, but the tap FIR filter can also be expressed as one orthogonal basis. To express these 16 orthogonal basis, 8 biquad IIR filters, 16 tap FIR filters, and 16 weight units are used.

상술한 biquad IIR 필터와 tap FIR 필터는 직교 기저가 확정되는 경우, 고정된 필터 값을 갖고, 가중치부의 가중치 값은 착용 환경 등의 변환에 따라 가변될 수 있다. The above-described biquad IIR filter and tap FIR filter have fixed filter values when the orthogonal basis is determined, and the weight value of the weight portion may vary depending on changes such as wearing environment.

즉, 필터(500)는 계산된 가중치 값과 외부 마이크에서 수신된 아우터 마이크에서 수신된 신호를 기초로 노이즈 신호의 반대 파장을 갖는 음향 신호를 생성할 수 있다. That is, the filter 500 may generate an acoustic signal having an opposite wavelength to the noise signal based on the calculated weight value and the signal received from the outer microphone received from the external microphone.

한편, 도시된 예에서는 외부 아우터에서 수신된 신호가 각 IIR 필터에 순차적으로 입력되는 것으로 도시하고 설명하였지만, IIR 필터(또는 본 개시의 직교 기저)는 상호 직교하기 때문에 어느 것 먼저 처리되어도 좋으며, 병렬적으로 처리되어도 좋다. Meanwhile, in the illustrated example, it is shown and explained that the signals received from the external outer are sequentially input to each IIR filter, but since the IIR filters (or orthogonal basis in the present disclosure) are mutually orthogonal, any one may be processed first, and in parallel It is okay to be treated as an enemy.

이하에서는 본 개시에 따른 필터를 이용한 다양한 노이즈 캔슬링 모델을 설명한다. 먼저, 피드포워드 방식만을 적용한 경우를 설명한다. Below, various noise canceling models using filters according to the present disclosure will be described. First, a case in which only the feedforward method is applied will be described.

도 5는 본 개시의 일 실시 예에 따른 노이즈 제어 동작의 예를 설명하는 도면이다. FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a noise control operation according to an embodiment of the present disclosure.

도 5를 참조하면, 피드포워드 ANC 모델(500)은 제1 응답 특성(510), 제2 응답 특성(530) 및 필터(520), 가중치 연산부(RLS, recursive least squares)를 포함한다. Referring to FIG. 5, the feedforward ANC model 500 includes a first response characteristic 510, a second response characteristic 530, a filter 520, and a weight calculation unit (RLS, recursive least squares).

제1 응답 특성(510) 및 제2 응답 특성(530)은 도 2의 제1 응답 특성(210), 제2 응답 특성(230)과 동일한바 중복 설명은 생략한다. Since the first response characteristic 510 and the second response characteristic 530 are the same as the first response characteristic 210 and the second response characteristic 230 of FIG. 2, duplicate descriptions will be omitted.

가중치 연산부(540)는 이너 마이크를 통해 수신된 오디오 신호(d(n)) 및 아우터 마이크(x(n))를 통해 수신된 오디오 신호에 기초하여 복수의 직교 기저 필터 각각에 적용될 가중치 값을 확인할 수 있다. The weight calculation unit 540 determines the weight value to be applied to each of the plurality of orthogonal basis filters based on the audio signal (d(n)) received through the inner microphone and the audio signal received through the outer microphone (x(n)). You can.

구체적으로, 가중치 연산부(540)는 수신된 두 오디오 신호에 기초하여 제1 응답 특성을 산출할 수 있으며, 산출된 응답 특성을 이용하여 복수의 가중치 각각에 적용될 값을 산출할 수 있다. Specifically, the weight calculation unit 540 may calculate a first response characteristic based on the two received audio signals, and use the calculated response characteristic to calculate a value to be applied to each of the plurality of weights.

예를 들어, 가중치 연산부(510)는 복수의 기저 대역 각각에 대응되는 제1 응답 특성의 값을 확인하고, 해당 확인된 값에 대응되는 가중치를 산출하거나, 기저장된 룩업 테이블을 이용하여 사용할 가중치 값을 확인할 수 있다. 또는 가중치 연산부(510)는 복수의 가중치 각각에 대해서는 응답 특성의 특정 성분 값을 확인하고, 해당 성분 값에 대응되는 가중치 값을 산출하거나, 기저장된 룩업 테이블을 이용하여 가중치 값을 산출할 수 있다. 구현시에는 하나의 성분 값이 아니라, 여러 성분 값 또는 여러 성분 값의 평균 값등을 확인하여 가중치 값을 확인할 수 있다.For example, the weight calculation unit 510 checks the value of the first response characteristic corresponding to each of the plurality of base bands, calculates a weight corresponding to the confirmed value, or calculates a weight value to be used using a pre-stored lookup table. can confirm. Alternatively, the weight calculation unit 510 may check the specific component value of the response characteristic for each of the plurality of weights and calculate the weight value corresponding to the component value, or calculate the weight value using a pre-stored lookup table. When implementing, the weight value can be confirmed by checking not the value of one component, but the value of several components or the average value of several component values.

필터(520)는 도 4에서 설명한 바와 같은 복수의 직교 기저 필터를 포함할 수 있으며, 아우터 마이크를 통해 수신된 오디오 신호를 복수의 직교 기저 필터에 통과시켜 상쇄 음향 신호를 생성할 수 있다. IIR 필터 및 FIR 필터를 통과한 신호는 최종적으로 해당 신호에 대한 가중치가 적용되어 출력되고, 상술한 가중치는 앞서 설명한 바와 같이 제1 전달 특성 및 제2 전달 특성에 대응되는 값으로 최적화된다는 점에서, 사용자 착용 특성에 대응되는 적절한 상쇄 음향 신호를 생성할 수 있다. The filter 520 may include a plurality of orthogonal basis filters as described in FIG. 4, and may generate a cancellation acoustic signal by passing the audio signal received through the outer microphone through the plurality of orthogonal basis filters. The signal that has passed through the IIR filter and the FIR filter is finally output with a weight applied to the corresponding signal, and the above-mentioned weight is optimized to a value corresponding to the first transfer characteristic and the second transfer characteristic as described above. Appropriate offset acoustic signals corresponding to the user's wearing characteristics can be generated.

한편, 이상에서는 피드포워드 방식을 이용하여 노이즈 캔슬링하는 동작을 설명하였지만, 구현시에는 피드백 방식에도 적용될 수 있으며, 피드포워드 및 피드백이 함께 적용되는 하이브리드 방식에도 적용될 수 있다. 이하에서는 하이브리드 방식으로 구현되는 예를 설명한다. Meanwhile, although the noise canceling operation using the feedforward method has been described above, it can also be applied to the feedback method when implemented, and can also be applied to the hybrid method in which feedforward and feedback are applied together. Below, an example implemented in a hybrid method will be described.

도 6은 본 개시의 일 실시 예에 따른 노이즈 제어 동작의 예를 설명하는 도면이다. FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a noise control operation according to an embodiment of the present disclosure.

도 6을 참조하면, 하이브리드 ANC 모델(600)은 제1 응답 특성(610), 제2 응답 특성(630), 필터(620), 가중치 연산부(RLS, recursive least squares)(640), 보정 모듈(650, 660)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 6, the hybrid ANC model 600 includes a first response characteristic 610, a second response characteristic 630, a filter 620, a weight calculation unit (RLS, recursive least squares) 640, and a correction module ( 650, 660).

제1 응답 특성(610), 제2 응답 특성(630), 필터(620), 가중치 연산부(640)의 구성은 도 5의 구성과 동일한바 중복 설명은 생략한다. The configurations of the first response characteristic 610, the second response characteristic 630, the filter 620, and the weight calculation unit 640 are the same as those in FIG. 5, so duplicate descriptions will be omitted.

피드백 FNC 기술은 이너 마이크에서 측정된 소음을 제거하기 때문에, 음원의 저 대역을 피드백 ANC가 제거될 수 있다. 따라서, 저 대역의 음원이 손상되는 것을 방지하기 위해서는 스피커와 이너 마이크 사이에 응답 특성을 구현하여 음원의 손실을 최소화하는 것이 요구된다. Because the feedback FNC technology removes noise measured from the inner microphone, the low band of the sound source can be eliminated by feedback ANC. Therefore, in order to prevent low-band sound sources from being damaged, it is necessary to minimize loss of the sound source by implementing response characteristics between the speaker and the inner microphone.

이와 같은 손실 보정은 2가지 방식으로 수행될 수 있다. 먼저, 필터링 과정에서, 저 대역에서 상술한 손상이 발생하지 않도록, 필터 값을 수정하는 것이고, 다른 하나는 필터링에서 저 대역이 손실될 것이라고 예측하고, 그에 맞춰 음원을 보정하는 것이다. 이하에서는 후자의 방식을 설명하나, 구현시에는 전자의 방식을 이용할 수도 있다. 즉, 가중치 연산부(640)는 가중치 값 산출시에 상술한 손실을 고려한 가중치 값을 산출할 수도 있다. This loss correction can be performed in two ways. First, in the filtering process, the filter value is modified to prevent the above-described damage in the low band. The other is to predict that the low band will be lost in the filtering and correct the sound source accordingly. The latter method is described below, but the former method can also be used when implementing. That is, the weight calculation unit 640 may calculate a weight value that takes the above-described loss into consideration when calculating the weight value.

보정 모듈(650, 660)은 제2 응답 특성을 추정하고, 추정된 제2 응답 특성에 기초하여 컨텐츠 음향 신호를 보정한다. 이러한 보정 모듈(650, 660)은 추정 모듈(660), 보정 모듈(650)로 구성될 수 있다. The correction modules 650 and 660 estimate the second response characteristic and correct the content sound signal based on the estimated second response characteristic. These correction modules 650 and 660 may be composed of an estimation module 660 and a correction module 650.

추정 모듈(660)은 제2 응답 특성을 추정할 수 있다. 구체적으로, 수학식 1에서와 같이 필터는 제1 응답 특성과 제2 응답 특성의 비례로 계산될 수 있다. 만약, 필터가 제1 응답 특성 및 제2 응답 특성에 잘 추정한다면, 반대로, 제1 응답 특성과 필터의 특성을 가지고 제2 응답 특성을 산출하는 것도 가능하다. Estimation module 660 may estimate the second response characteristic. Specifically, as in Equation 1, the filter may be calculated in proportion to the first response characteristic and the second response characteristic. If the filter estimates well the first response characteristic and the second response characteristic, conversely, it is also possible to calculate the second response characteristic using the first response characteristic and the characteristics of the filter.

즉, 추정 모듈(660)은 필터(620)에 적용되는 특성과 제1 응답 특성을 이용하여 제2 응답 특성을 산출할 수 있다. 본 개시에 따라 생성한 제2 응답 특성에 대해서는 도 7을 참조하여 후술한다. That is, the estimation module 660 can calculate the second response characteristic using the characteristic applied to the filter 620 and the first response characteristic. The second response characteristic generated according to the present disclosure will be described later with reference to FIG. 7.

보정 모듈(650)은 추정된 제2 응답 특성을 이용하여 음원에 대한 컨텐츠 음향 신호를 보정할 수 있다. 이때, 보정 모듈(650)은 음원의 저 대역 영역에 대해서만 보정을 수행할 수 있다. The correction module 650 may correct the content sound signal for the sound source using the estimated second response characteristic. At this time, the correction module 650 can perform correction only for the low-band region of the sound source.

도 7 은 본 개시의 일 실시 예에 따라 추정된 제2 전달 특성을 설명하는 도면이다. FIG. 7 is a diagram illustrating second transmission characteristics estimated according to an embodiment of the present disclosure.

도 7을 참조하면, 실제 측정된 제2 전달 특성과 도 6에서 설명한 본 개시에 따라 전자 장치(100)가 추정한 제2 전달 특성이다. 도 7을 참조하면, 추정한 제2 전달 특성은 실제 전달 특성을 매우 유사하게 추정하고 있음을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 7 , the second transmission characteristic is actually measured and the second transmission characteristic is estimated by the electronic device 100 according to the present disclosure described in FIG. 6 . Referring to FIG. 7, it can be seen that the estimated second transfer characteristics are very similar to the actual transfer characteristics.

이와 같이 제2 전달 특성을 잘 추정할 수 있게 되는바, 피드백 FNC 방식에서 발생할 수 있는 음원 손실을 최소화할수 있다. In this way, since the second transmission characteristics can be well estimated, sound source loss that may occur in the feedback FNC method can be minimized.

도 8은 본 개시의 일 실시 예에 따른 전자 장치의 구성을 설명하는 블록도이다. Figure 8 is a block diagram illustrating the configuration of an electronic device according to an embodiment of the present disclosure.

도 8을 참조하면, 전자 장치(100)는 이너 마이크(110), 아우터 마이크(120), 스피커(130), 프로세서(140)를 포함할 수 있다. 이러한 전자 장치(100)는 이어폰 또는 헤드폰일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. Referring to FIG. 8 , the electronic device 100 may include an inner microphone 110, an outer microphone 120, a speaker 130, and a processor 140. This electronic device 100 may be an earphone or headphone, but is not limited thereto.

이너 마이크(110)는 스피커가 소리를 방출하는 방향에 배치된다. 구체적으로, 이너 마이크(110)는 사용자가 전자 장치(100)를 착용할 때, 사용자의 고막 방향으로 배치되는 마이크로, 해당 영역의 소리를 수집하여 오디오 신호를 생성할 수 있다. The inner microphone 110 is disposed in the direction in which the speaker emits sound. Specifically, the inner microphone 110 is a microphone placed in the direction of the user's eardrum when the user wears the electronic device 100, and can collect sounds in the corresponding area and generate an audio signal.

아우터 마이크(120)는 이너 마이크와 반대되는 방향에 배치된다. 구체적으로, 아우터 마이크(110)는 사용자가 전자 장치(100)를 착용할 때, 사용자의 반대 방향으로 배치되는 마이크로, 사용자 주변의 오디오 신호를 생성할 수 있다. The outer microphone 120 is disposed in a direction opposite to the inner microphone. Specifically, the outer microphone 110 is a microphone placed in the opposite direction of the user when the user wears the electronic device 100, and can generate audio signals around the user.

이와 같은 이너 마이크(110)와 아우터 마이크(120)는 소리 신호를 전기 신호로 변환하는 전자 장치이다. 이러한 마이크는 다이내믹 마이크, 콘덴서 마이크 등으로 구현될 수 있다. 이하에서는 두개의 마이크를 이용하는 것을 도시하고 설명하였지만, 구현시에는 마이크는 세개 이상으로 구현될 수도 있다. The inner microphone 110 and the outer microphone 120 are electronic devices that convert sound signals into electrical signals. These microphones can be implemented as dynamic microphones, condenser microphones, etc. Below, the use of two microphones is shown and explained, but when implemented, three or more microphones may be used.

스피커(130)는 신호 처리된 사운드를 출력할 수 있다. 구체적으로, 스피커(130)는 프로세서에서 전달된 상쇄 음향 신호를 출력하거나, 컨텐츠 음향 신호와 믹싱된 상쇄 음향 신호를 출력할 수도 있다. The speaker 130 can output signal-processed sound. Specifically, the speaker 130 may output an offset sound signal transmitted from the processor, or may output an offset sound signal mixed with the content sound signal.

프로세서(140)는 전자 장치(100)의 각 구성을 제어할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(140)는 외부의 사운드 신호를 입력받도록 아우터 마이크(120) 및 이너 마이크(110)를 제어할 수 있고, 처리된 사운드 신호를 출력하도록 스피커(130)를 제어할 수 있다.The processor 140 can control each component of the electronic device 100. For example, the processor 140 may control the outer microphone 120 and the inner microphone 110 to receive an external sound signal, and may control the speaker 130 to output a processed sound signal.

프로세서(140)는 노이즈 캔슬링 기능의 수행이 입력되지 않으면, 프로세서(140)는 일반적인 스피커로의 기능만 수행하도록 전자 장치(100)를 제어할 수 있다. 즉 음향 컨텐츠에 대응되는 음향 신호가 출력되도록 스피커(130)를 제어할 수 있다. If performance of the noise canceling function is not input, the processor 140 may control the electronic device 100 to perform only a general speaker function. That is, the speaker 130 can be controlled so that an audio signal corresponding to the audio content is output.

만약, 노이즈 캔슬링 기능의 수행이 입력되면, 프로세서(140)는 오디오 신호를 입력받도록 이너 마이크(110) 및 아우터 마이크(120)를 제어할 수 있다. If performance of the noise canceling function is input, the processor 140 may control the inner microphone 110 and the outer microphone 120 to receive an audio signal.

그리고 프로세서(140)는 수신된 오디오 신호에 기초하여 복수의 직교 기저 필터 각각에 적용될 가중치 값을 확인한다(S1020). 구체적으로, 프로세서(140)는 이너 마이크 및 아우터 마이크 각각으로부터 수신된 오디오 신호에 기초하여 이너 마이크와 아우터 마이크 사이의 제1 전달 특성과 스피커와 이너 마이크 사이의 제2 전달 특성을 확인하고, 확인된 제1 전달 특성 및 제2 전달 특성에 기초하여 복수의 직교 기저 필터에 적용될 복수의 가중치 값을 확인할 수 있다. 본 개시에서 이용하는 필터 및 가중치 값을 확인하는 방법에 대해서는 앞서 설명하였는바, 중복 설명은 생략한다. Then, the processor 140 confirms the weight value to be applied to each of the plurality of orthogonal basis filters based on the received audio signal (S1020). Specifically, the processor 140 confirms the first transmission characteristic between the inner microphone and the outer microphone and the second transmission characteristic between the speaker and the inner microphone based on the audio signals received from each of the inner microphone and the outer microphone, and confirms the confirmed A plurality of weight values to be applied to a plurality of orthogonal basis filters can be confirmed based on the first transfer characteristic and the second transfer characteristic. The method for checking the filter and weight values used in the present disclosure has been previously described, so redundant description will be omitted.

그리고 프로세서(140)는 복수의 직교 기저 필터 및 확인된 가중치 값을 이용하여 노이즈 신호의 반대 파장을 갖는 상쇄 음향 신호를 생성한다(S1030). Then, the processor 140 generates an offset acoustic signal having an opposite wavelength to the noise signal using a plurality of orthogonal basis filters and the confirmed weight values (S1030).

그리고 프로세서(140)는 생성된 상쇄 음향 신호를 스피커를 통하여 출력한다(S1040). 이때, 프로세서(140)는 음원 컨텐츠에 대응되는 컨텐츠 음향 신호 및 산출된 상쇄 음향 신호를 함께 출력할 수 있다. Then, the processor 140 outputs the generated offset sound signal through the speaker (S1040). At this time, the processor 140 may output both a content sound signal corresponding to the sound source content and a calculated offset sound signal.

그리고 프로세서(140)는 노이즈 캔슬링 기능을 수행되고 음원 컨텐츠를 출력하는 경우, 이너 마이크 및 아우터 마이크 각각으로부터 수신된 오디오 신호에 기초하여 스피커와 이너 마이크 사이의 제2 전달 특성을 확인하고, 확인된 제2 전달 특성에 기초하여 컨텐츠 음향 신호를 보정할 수도 있다. 이와 같은 음원 컨텐츠에 대한 보정 여부 및 보정 정도에 대해서는 사용자의 설정에 따라 다르게 적용될 수 있다. And when the noise canceling function is performed and sound source content is output, the processor 140 checks the second transmission characteristic between the speaker and the inner microphone based on the audio signal received from each of the inner microphone and the outer microphone, and confirms the second transmission characteristic between the speaker and the inner microphone. 2 Content sound signals can also be corrected based on transmission characteristics. Whether and the degree of correction for such sound source content may be applied differently depending on the user's settings.

이상과 같이 본 개시에 따른 전자 장치는 서로 다른 전달 특성이 있는 복수의 직교 기저 필터에 적용될 가중치 값만을 확인하여 적응적으로 노이즈 캔슬링 필터 값을 변화할 수 있는바, 사용자별 다른 외이도 형태 및 다양한 착용 상태에서 소음 제거 성능 저하 없이 동작할 수 있다. 특히, 16개의 가중치 값의 산출만으로 필터 값을 변형할 수 있는바, 기존의 16000개 이상의 필터 파라미터를 산출하는 방식에 비하여 빠른 연산(또는 낮은 리소스로의 연산)이 가능하여, 빠른 응답이 필요하고 상대적으로 낮은 리소스를 갖는 소형 음향 기기에도 적용될 수 있다. As described above, the electronic device according to the present disclosure can adaptively change the noise canceling filter value by only checking the weight values to be applied to a plurality of orthogonal basis filters with different transmission characteristics, and can adapt to different external auditory canal shapes and various wearing conditions for each user. It can operate without deterioration in noise cancellation performance. In particular, the filter value can be modified only by calculating 16 weight values, which enables faster calculation (or calculation with lower resources) compared to the existing method of calculating more than 16,000 filter parameters, requiring a quick response. It can also be applied to small audio devices with relatively low resources.

도 9는 본 개시의 일 실시 예에 따른 전자 장치의 구성을 설명하는 블록도이다. FIG. 9 is a block diagram illustrating the configuration of an electronic device according to an embodiment of the present disclosure.

도 9를 참조하면, 전자 장치(100)는 이너 마이크(110), 아우터 마이크(120), 스피커(130), 프로세서(140), 통신 장치(150) 및 메모리(150)를 포함할 수 있다. 이너 마이크(110), 아우터 마이크(120) 및 스피커(130)의 구성은 도 8에 설명한 구성과 동일하므로 구체적인 설명은 생략한다. Referring to FIG. 9 , the electronic device 100 may include an inner microphone 110, an outer microphone 120, a speaker 130, a processor 140, a communication device 150, and a memory 150. Since the configurations of the inner microphone 110, outer microphone 120, and speaker 130 are the same as those described in FIG. 8, detailed descriptions are omitted.

통신 장치(150)는 외부 장치와 통신을 수행한다. 예를 들어, 외부 장치는 AI 스피커, 스마트폰, 태블릿 PC, 랩탑 컴퓨터, 웨어러블 장치, STB(Set-Top Box), ODD(Optical Disc Drive), 비디오 플레이어, 게임기, 서버, 클라우드 등을 포함할 수 있다. 통신 장치(150)는 외부 장치와 제어 신호, 사운드 신호 등을 송수신할 수 있다. 예를 들어, 통신 장치(150)는 3G, LTE, 5G, 와이파이, 블루투스, DMB, ATSC, DVB, LAN 등의 방식으로 통신을 수행할 수 있는 모듈을 포함할 수 있다. The communication device 150 communicates with an external device. For example, external devices may include AI speakers, smartphones, tablet PCs, laptop computers, wearable devices, Set-Top Box (STB), Optical Disc Drive (ODD), video players, game consoles, servers, clouds, etc. there is. The communication device 150 can transmit and receive control signals, sound signals, etc. to and from external devices. For example, the communication device 150 may include a module capable of performing communication through 3G, LTE, 5G, Wi-Fi, Bluetooth, DMB, ATSC, DVB, LAN, etc.

통신 장치(150)는 외부 장치로부터 음악 컨텐츠를 수신할 수 있다. 이때 음악 컨텐츠는 특정 압축 방식으로 인코딩된 컨텐츠일 수 있으며, 디코딩된 컨텐츠일 수도 있다. 예를 들어, 전자 장치(100)가 스마트폰에 연결되어 스마트폰에 저장된 또는 스마트폰에서 수신되는 스트리밍 데이터를 제공받아 재생하는 경우, 통신 장치(150)는 스트리밍 데이터 또는 컨텐츠 자체를 수신하여 재생할 수도 있으며, 압축이 해제된 디지털 신호로 수신받을 수도 있다. 또한, 통신 장치(150)가 유선으로 되어 있는 경우, 즉, 전자 장치(100)가 유선 이어폰인 경우, 음악 컨텐츠에 대응되는 아날로그 신호를 수신받는 것도 가능하다. The communication device 150 can receive music content from an external device. At this time, the music content may be content encoded using a specific compression method, or may be decoded content. For example, when the electronic device 100 is connected to a smartphone to receive and play streaming data stored in or received from the smartphone, the communication device 150 may also receive and play the streaming data or the content itself. It can also be received as a decompressed digital signal. Additionally, when the communication device 150 is wired, that is, when the electronic device 100 is a wired earphone, it is also possible to receive an analog signal corresponding to music content.

메모리(160)는 전자 장치(100)의 기능을 수행하는 데이터 및 알고리즘 등을 저장하고, 전자 장치(100)에서 구동되는 프로그램, 명령어 등을 저장할 수 있다. 이러한 메모리(160)는 롬, 램, SSD, 메모리 카드 등의 타입으로 구현될 수 있다. 또한, 도시에서는 프로세서(140)와 메모리(160)가 별도인 것으로 도시하고 설명하였으나, 구현시에 메모리(160)는 프로세서(140)에 탑재될 수 있다. The memory 160 stores data and algorithms that perform the functions of the electronic device 100, and may store programs and commands that run in the electronic device 100. This memory 160 may be implemented in the form of ROM, RAM, SSD, memory card, etc. Additionally, although the processor 140 and the memory 160 are shown and described as being separate, the memory 160 may be mounted on the processor 140 when implemented.

구체적으로, 메모리(160)는 가중치 값 산출에 필요한 연산식 또는 룩업 테이블을 저장할 수 있다. 여기서 연산식 또는 룩업 테이블은 제2 전달 특성을 산출하거나, 필터 값을 산출하기 위한 것일 수 있으며, 하나의 룩업 테이블 또는 연산식이 아니라 여러 개의 정보를 저장하는 것도 가능하다. 즉, 본 개시에 따른 노이즈 캔슬링 기능은 다양한 모드를 지원할 수 있다. 예를 들어, 모든 노이즈를 제거하는 모드, 특정 주파수의 노이즈는 제거하지 않는 모드(예를 들어, 다른 사용자의 목소리), 특정 패턴의 노이즈만 제거하는 모드(예를 들어, 자동자의 엔진음, 비행기의 엔진음 등)을 가질 수 있으며, 해당 모드별 연산식 또는 룩업 테이블을 저장할 수 있다. Specifically, the memory 160 may store calculation formulas or lookup tables necessary for calculating weight values. Here, the calculation formula or lookup table may be for calculating the second transfer characteristic or filter value, and it is also possible to store several pieces of information rather than a single lookup table or calculation formula. That is, the noise canceling function according to the present disclosure can support various modes. For example, a mode that removes all noise, a mode that does not remove noise of a specific frequency (e.g., other users' voices), a mode that removes only noise of a specific pattern (e.g., a car engine sound, an airplane engine sound, etc.), and the calculation formula or lookup table for each mode can be stored.

예를 들어, 전자 장치(100)가 외부 장치와 무선으로 연결되는 무선 이어폰인 경우, 프로세서(130)는 다른 외부 장치와 무선 연결을 형성하도록 통신 장치(150)를 제어할 수 있다. 무선 연결이 설정되어 외부 장치로부터 음원 컨텐츠가 수신되면, 프로세서(140)는 통신 장치(150)를 통해 수신된 음원 컨텐츠에 대응되는 사운드가 출력되도록 스피커(130)를 제어할 수 있다. For example, if the electronic device 100 is a wireless earphone that is wirelessly connected to an external device, the processor 130 may control the communication device 150 to establish a wireless connection with another external device. When a wireless connection is established and sound source content is received from an external device, the processor 140 may control the speaker 130 to output sound corresponding to the sound source content received through the communication device 150.

그리고 프로세서(140)는 외부 장치로부터 노이즈 캔슬링 기능의 적용 여부에 대한 정보가 입력되면, 입력된 정보에 기초하여 노이즈 캔슬링 기능(및 캔슬링 모드)을 수행할 수 있다. Additionally, when information on whether or not the noise canceling function is applied is input from an external device, the processor 140 may perform the noise canceling function (and canceling mode) based on the input information.

한편, 이상에서는 전자 장치(100)의 일반적인 구성만을 도시하고 설명하였지만, 구현시에 전자 장치(100)는 상술한 구성 이외에 다른 구성을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 사용자의 착용 여부를 감지하기 위한 센서, 전자 장치(100)의 동작 상태를 표시하기 위한 디스플레이, 사용자의 제어 명령을 입력받기 위한 사용자 인터페이스 장치 등을 더 포함할 수 있다. Meanwhile, in the above, only the general configuration of the electronic device 100 is shown and described, but when implemented, the electronic device 100 may further include other configurations in addition to the configuration described above. For example, it may further include a sensor for detecting whether the user is wearing it, a display for displaying the operating state of the electronic device 100, and a user interface device for receiving a user's control command.

한편, 도 9 및 도 10을 도시하고 설명함에 있어서, 전자 장치(100)가 이어폰 또는 헤드폰과 같은 장치인 것으로 가정하여 설명하였으나, 구현시에 전자 장치(100)는 이어폰과 스마트폰 과의 장치의 결합일 수도 있다. 즉, 이어폰에, 마이크 및 스피커가 부착되고, 유선 또는 무선 방식으로 해당 신호가 스마트폰에 전달되고, 스마트폰에서 상술한 바와 같은 노이즈 캔슬링 기능을 수행하고, 그에 따른 음향 신호를 스피커에 출력하는 방식으로도 구현될 수 있다. Meanwhile, in showing and explaining FIGS. 9 and 10, the electronic device 100 is assumed to be a device such as an earphone or a headphone. However, when implemented, the electronic device 100 is a device such as an earphone and a smartphone. It could be a combination. That is, a microphone and speaker are attached to the earphones, the signal is transmitted to the smartphone by wired or wireless method, the smartphone performs the noise canceling function as described above, and the resulting sound signal is output to the speaker. It can also be implemented as:

도 10은 본 개시의 일 실시 예에 따른 전자 장치의 제어 방법을 설명하는 흐름도이다. 10 is a flowchart illustrating a method of controlling an electronic device according to an embodiment of the present disclosure.

도 10을 참조하면, 스피커가 소리를 방출하는 방향에 배치되는 이너 마이크 및 이너 마이크와 반대되는 방향에 배치되는 아우터 마이크 각각을 통하여 오디오 신호를 수신받는다(S1010).Referring to FIG. 10, an audio signal is received through an inner microphone disposed in the direction in which the speaker emits sound and an outer microphone disposed in a direction opposite to the inner microphone (S1010).

그리고 수신된 오디오 신호에 기초하여 복수의 직교 기저 필터 각각에 적용될 가중치 값을 확인한다(S1020). 구체적으로, 이너 마이크 및 아우터 마이크 각각으로부터 수신된 오디오 신호에 기초하여 이너 마이크와 아우터 마이크 사이의 제1 전달 특성과 스피커와 이너 마이크 사이의 제2 전달 특성을 확인하고, 확인된 제1 전달 특성 및 제2 전달 특성에 기초하여 복수의 직교 기저 필터에 적용될 복수의 가중치 값을 확인할 수 있다. Then, the weight value to be applied to each of the plurality of orthogonal basis filters is confirmed based on the received audio signal (S1020). Specifically, based on the audio signals received from each of the inner microphone and the outer microphone, first transmission characteristics between the inner microphone and the outer microphone and second transmission characteristics between the speaker and the inner microphone are confirmed, and the confirmed first transmission characteristics and Based on the second transfer characteristic, a plurality of weight values to be applied to the plurality of orthogonal basis filters can be confirmed.

그리고 복수의 직교 기저 필터 및 확인된 가중치 값을 이용하여 노이즈 신호의 반대 파장을 갖는 상쇄 음향 신호를 생성한다(S1030).Then, a canceling acoustic signal having an opposite wavelength to the noise signal is generated using a plurality of orthogonal basis filters and the confirmed weight values (S1030).

그리고 생성된 상쇄 음향 신호를 스피커를 통하여 출력한다(S1040). 이때, 음원 컨텐츠에 대응되는 컨텐츠 음향 신호 및 산출된 상쇄 음향 신호를 함께 출력할 수 있다. And the generated offset sound signal is output through the speaker (S1040). At this time, the content sound signal corresponding to the sound source content and the calculated offset sound signal can be output together.

그리고 노이즈 캔슬링 기능을 수행되고 음원 컨텐츠를 출력하는 경우, 이너 마이크 및 아우터 마이크 각각으로부터 수신된 오디오 신호에 기초하여 스피커와 이너 마이크 사이의 제2 전달 특성을 확인하고, 확인된 제2 전달 특성에 기초하여 컨텐츠 음향 신호를 보정할 수도 있다. 이와 같은 음원 컨텐츠에 대한 보정 여부 및 보정 정도에 대해서는 사용자의 설정에 따라 다르게 적용될 수 있다. And when the noise canceling function is performed and sound source content is output, the second transmission characteristic between the speaker and the inner microphone is confirmed based on the audio signal received from each of the inner microphone and the outer microphone, and based on the confirmed second transmission characteristic Thus, the content sound signal can be corrected. Whether and the degree of correction for such sound source content may be applied differently depending on the user's settings.

이상과 같이 본 개시에 따른 제어 방법은 서로 다른 전달 특성이 있는 복수의 직교 기저 필터에 적용될 가중치 값만을 확인하여 적응적으로 노이즈 캔슬링 필터 값을 변화할 수 있는바, 사용자별 다른 외이도 형태 및 다양한 착용 상태에서 소음 제거 성능 저하 없이 동작할 수 있다. 특히, 16개의 가중치 값의 산출만으로 필터 값을 변형할 수 있는바, 기존의 16000개 이상의 필터 파라미터를 산출하는 방식에 비하여 빠른 연산(또는 낮은 리소스로의 연산)이 가능하여, 빠른 응답이 필요하고 상대적으로 낮은 리소스를 갖는 소형 음향 기기에도 적용될 수 있다. As described above, the control method according to the present disclosure can adaptively change the noise canceling filter value by only checking the weight values to be applied to a plurality of orthogonal basis filters with different transmission characteristics, and can adapt to different external auditory canal shapes and various wearing conditions for each user. It can operate without deterioration in noise cancellation performance. In particular, the filter value can be modified only by calculating 16 weight values, which enables faster calculation (or calculation with lower resources) compared to the existing method of calculating more than 16,000 filter parameters, requiring a quick response. It can also be applied to small audio devices with relatively low resources.

상술한 다양한 실시 예에 따른 전자 장치의 제어 방법은 컴퓨터 프로그램 제품으로 제공될 수도 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 S/W 프로그램 자체 또는 S/W 프로그램이 저장된 비일시적 판독 가능 매체(non-transitory computer readable medium)를 포함할 수 있다.The control method of an electronic device according to the various embodiments described above may be provided as a computer program product. A computer program product may include the S/W program itself or a non-transitory computer readable medium in which the S/W program is stored.

비일시적 판독 가능 매체란 레지스터, 캐쉬, 메모리 등과 같이 짧은 순간 동안 데이터를 저장하는 매체가 아니라 반영구적으로 데이터를 저장하며, 기기에 의해 판독(reading)이 가능한 매체를 의미한다. 구체적으로는, 상술한 다양한 어플리케이션 또는 프로그램들은 CD, DVD, 하드 디스크, 블루레이 디스크, USB, 메모리카드, ROM 등과 같은 비일시적 판독 가능 매체에 저장되어 제공될 수 있다. A non-transitory readable medium refers to a medium that stores data semi-permanently and can be read by a device, rather than a medium that stores data for a short period of time, such as registers, caches, and memories. Specifically, the various applications or programs described above may be stored and provided on non-transitory readable media such as CD, DVD, hard disk, Blu-ray disk, USB, memory card, ROM, etc.

또한, 이상에서는 본 개시의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 개시는 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 개시의 요지를 벗어남이 없이 당해 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 개시의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.In addition, although the preferred embodiments of the present disclosure have been shown and described above, the present disclosure is not limited to the specific embodiments described above, and the technical field to which the disclosure pertains without departing from the gist of the present disclosure as claimed in the claims. Of course, various modifications can be made by those skilled in the art, and these modifications should not be understood individually from the technical ideas or perspectives of the present disclosure.

Claims (15)

전자 장치에 있어서, In electronic devices, 스피커;speaker; 상기 스피커가 소리를 방출하는 방향에 배치되는 이너 마이크;an inner microphone disposed in a direction in which the speaker emits sound; 상기 이너 마이크와 반대되는 방향에 배치되는 아우터 마이크;an outer microphone disposed in a direction opposite to the inner microphone; 상기 아우터 마이크 및 상기 이너 마이크를 통해 입력된 오디오 신호를 이용하여 노이즈 신호를 확인하고, 복수의 직교 기저 필터를 포함하는 필터를 이용하여 상기 확인된 노이즈 신호의 반대 파장을 갖는 상쇄 음향 신호를 생성하고 상기 생성된 상쇄 음향 신호가 출력되도록 상기 스피커를 제어하는 프로세서;를 포함하고, Confirming a noise signal using the audio signal input through the outer microphone and the inner microphone, generating a canceling acoustic signal having an opposite wavelength of the confirmed noise signal using a filter including a plurality of orthogonal basis filters, A processor that controls the speaker to output the generated offset sound signal, 상기 프로세서는, The processor, 상기 이너 마이크를 통해 수신된 오디오 신호 및 상기 아우터 마이크를 통해 수신된 오디오 신호에 기초하여 상기 복수의 직교 기저 필터 각각에 적용될 가중치 값을 확인하고, 상기 복수의 직교 기저 필터 및 상기 가중치 값을 이용하여 상기 상쇄 음향 신호를 생성하는 전자 장치. Confirm the weight value to be applied to each of the plurality of orthogonal basis filters based on the audio signal received through the inner microphone and the audio signal received through the outer microphone, and use the plurality of orthogonal basis filters and the weight value An electronic device that generates the canceling acoustic signal. 제1항에 있어서, According to paragraph 1, 상기 프로세서는, The processor, 상기 이너 마이크 및 상기 아우터 마이크 각각으로부터 수신된 오디오 신호에 기초하여 상기 이너 마이크와 상기 아우터 마이크 사이의 제1 전달 특성과 상기 스피커와 상기 이너 마이크 사이의 제2 전달 특성을 확인하고, 상기 확인된 제1 전달 특성 및 제2 전달 특성에 기초하여 상기 복수의 직교 기저 필터에 적용될 복수의 가중치 값을 산출하는 전자 장치.Confirm a first transmission characteristic between the inner microphone and the outer microphone and a second transmission characteristic between the speaker and the inner microphone based on the audio signals received from each of the inner microphone and the outer microphone, and confirm the confirmed first transmission characteristic between the speaker and the inner microphone. An electronic device that calculates a plurality of weight values to be applied to the plurality of orthogonal basis filters based on a first transfer characteristic and a second transfer characteristic. 제1항에 있어서, According to paragraph 1, 상기 복수의 직교 기저 필터 각각은, Each of the plurality of orthogonal basis filters is, 서로 다른 전달 특성이 있는 노이즈 제거 필터인 전자 장치. Electronic devices that are noise-cancelling filters with different transmission characteristics. 제1항에 있어서, According to paragraph 1, 상기 복수의 직교 기저 필터는, The plurality of orthogonal basis filters are: 상호 직교성을 갖는 복수의 IIR 필터, 상기 복수의 IIR 필터 각각에 2개씩 연결되는 FIR 필터, 상기 FIR 필터 각각에 연결되는 복수의 가중치 모듈을 포함하는 전자 장치. An electronic device comprising a plurality of IIR filters having mutual orthogonality, two FIR filters connected to each of the plurality of IIR filters, and a plurality of weight modules connected to each of the FIR filters. 제1항에 있어서, According to paragraph 1, 상기 복수의 직교 기저 필터는 8개 또는 16개인 전자 장치. The electronic device wherein the plurality of orthogonal basis filters are 8 or 16. 제1항에 있어서, According to paragraph 1, 상기 프로세서는, The processor, 음원 컨텐츠에 대응되는 컨텐츠 음향 신호 및 상기 산출된 상쇄 음향 신호를 함께 출력하도록 상기 스피커를 제어하는 전자 장치. An electronic device that controls the speaker to output both a content sound signal corresponding to sound source content and the calculated offset sound signal. 제6항에 있어서, According to clause 6, 상기 프로세서는, The processor, 상기 이너 마이크 및 상기 아우터 마이크 각각으로부터 수신된 오디오 신호에 기초하여 상기 스피커와 상기 이너 마이크 사이의 제2 전달 특성을 확인하고, 상기 확인된 제2 전달 특성에 기초하여 상기 컨텐츠 음향 신호를 보정하고, 보정된 음향 신호와 상기 상쇄 음향 신호가 함께 출력되도록 상기 스피커를 제어하는 전자 장치. Confirming second transmission characteristics between the speaker and the inner microphone based on audio signals received from each of the inner microphone and the outer microphone, and correcting the content sound signal based on the confirmed second transmission characteristics, An electronic device that controls the speaker so that the corrected sound signal and the offset sound signal are output together. 제7항에 있어서, In clause 7, 상기 프로세서는, The processor, 상기 컨텐츠 음향 신호 중 기설정된 저 주파수 대역에 대해서만 보정을 수행하는 전자 장치. An electronic device that performs correction only for a preset low frequency band among the content audio signals. 전자 장치의 제어 방법에 있어서,In a method of controlling an electronic device, 스피커가 소리를 방출하는 방향에 배치되는 이너 마이크 및 상기 이너 마이크와 반대되는 방향에 배치되는 아우터 마이크 각각을 통하여 오디오 신호를 수신받는 단계;Receiving an audio signal through an inner microphone disposed in a direction in which a speaker emits sound and an outer microphone disposed in a direction opposite to the inner microphone; 상기 수신된 오디오 신호에 기초하여 복수의 직교 기저 필터 각각에 적용될 가중치 값을 확인하는 단계;Confirming a weight value to be applied to each of a plurality of orthogonal basis filters based on the received audio signal; 상기 복수의 직교 기저 필터 및 상기 확인된 가중치 값을 이용하여 노이즈 신호의 반대 파장을 갖는 상쇄 음향 신호를 생성하는 단계; 및 generating a canceling acoustic signal having an opposite wavelength of the noise signal using the plurality of orthogonal basis filters and the confirmed weight value; and 상기 생성된 상쇄 음향 신호를 스피커를 통하여 출력하는 단계;를 포함하는 제어 방법. A control method comprising: outputting the generated offset sound signal through a speaker. 제9항에 있어서, According to clause 9, 상기 확인하는 단계는, The above confirmation steps are: 상기 이너 마이크 및 상기 아우터 마이크 각각으로부터 수신된 오디오 신호에 기초하여 상기 이너 마이크와 상기 아우터 마이크 사이의 제1 전달 특성과 상기 스피커와 상기 이너 마이크 사이의 제2 전달 특성을 확인하고, 상기 확인된 제1 전달 특성 및 제2 전달 특성에 기초하여 상기 복수의 직교 기저 필터에 적용될 복수의 가중치 값을 확인하는 제어 방법. Confirm a first transmission characteristic between the inner microphone and the outer microphone and a second transmission characteristic between the speaker and the inner microphone based on the audio signals received from each of the inner microphone and the outer microphone, and confirm the confirmed first transmission characteristic between the speaker and the inner microphone. A control method for confirming a plurality of weight values to be applied to the plurality of orthogonal basis filters based on a first transfer characteristic and a second transfer characteristic. 제9항에 있어서, According to clause 9, 상기 복수의 직교 기저 필터 각각은, Each of the plurality of orthogonal basis filters is, 서로 다른 전달 특성이 있는 노이즈 제거 필터인 제어 방법. Control method, which is a noise removal filter with different transfer characteristics. 제9항에 있어서, According to clause 9, 상기 출력하는 단계는, The output step is, 음원 컨텐츠에 대응되는 컨텐츠 음향 신호 및 상기 산출된 상쇄 음향 신호를 함께 출력하는 제어 방법. A control method for outputting a content sound signal corresponding to sound source content and the calculated offset sound signal together. 제9항에 있어서, According to clause 9, 상기 이너 마이크 및 상기 아우터 마이크 각각으로부터 수신된 오디오 신호에 기초하여 상기 스피커와 상기 이너 마이크 사이의 제2 전달 특성을 확인하고, 상기 확인된 제2 전달 특성에 기초하여 상기 컨텐츠 음향 신호를 보정하는 단계;를 더 포함하고, Confirming second transmission characteristics between the speaker and the inner microphone based on audio signals received from each of the inner microphone and the outer microphone, and correcting the content sound signal based on the confirmed second transmission characteristics. further includes ;, 상기 출력하는 단계는, The output step is, 상기 보정된 음향 신호와 상기 상쇄 음향 신호가 함께 출력하는 제어 방법. A control method in which the corrected sound signal and the offset sound signal are output together. 제13항에 있어서, According to clause 13, 상기 보정하는 단계는, The correction step is, 상기 컨텐츠 음향 신호 중 기설정된 저 주파수 대역에 대해서만 보정을 수행하는 전자 장치. An electronic device that performs correction only for a preset low frequency band among the content audio signals. 전자 장치의 제어 방법을 수행하는 프로그램이 기록된 비일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 있어서, In the non-transitory computer-readable storage medium on which a program for performing a control method of an electronic device is recorded, 상기 제어 방법은, The control method is, 스피커가 소리를 방출하는 방향에 배치되는 이너 마이크 및 상기 이너 마이크와 반대되는 방향에 배치되는 아우터 마이크 각각을 통하여 오디오 신호를 입력되면, 상기 오디오 신호에 기초하여 복수의 직교 기저 필터 각각에 적용될 가중치 값을 확인하는 단계; 및When an audio signal is input through an inner microphone disposed in the direction in which a speaker emits sound and an outer microphone disposed in a direction opposite to the inner microphone, a weight value to be applied to each of a plurality of orthogonal basis filters based on the audio signal Confirming; and 상기 복수의 직교 기저 필터 및 상기 확인된 가중치 값을 이용하여 노이즈 신호의 반대 파장을 갖는 상쇄 음향 신호를 생성하는 단계;를 포함하는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체. Generating a canceling acoustic signal having an opposite wavelength of the noise signal using the plurality of orthogonal basis filters and the confirmed weight value.
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