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KR102869994B1 - Method and apparatus for removing noise using phase shift - Google Patents

Method and apparatus for removing noise using phase shift

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KR102869994B1
KR102869994B1 KR1020230022905A KR20230022905A KR102869994B1 KR 102869994 B1 KR102869994 B1 KR 102869994B1 KR 1020230022905 A KR1020230022905 A KR 1020230022905A KR 20230022905 A KR20230022905 A KR 20230022905A KR 102869994 B1 KR102869994 B1 KR 102869994B1
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phase
reference frequency
buffer size
noise removal
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구본희
김동준
홍승근
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구본희
김동준
홍승근
주식회사 세이렌어쿠스틱스
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Abstract

본 발명의 일실시예에 따른 위상 변이를 이용한 소음 제거 방법은 오디오 하드웨어 버퍼 사이즈, 소프트웨어 버퍼 사이즈 및 매질 두께로 인해 발생되는 소리 전달 속도에 대한 버퍼 사이즈 중 적어도 하나를 기초로 지연 시간을 산출하는 단계와, 입력 신호 및 상기 지연 시간을 기초로 기준 주파수를 생성하는 단계와, 상기 기준 주파수를 기초로 n개의 동위상 주파수로 이루어진 배수 주파수를 생성하는 단계와, 상기 기준 주파수를 기초로 위상 변화값을 계산하는 단계와, 상기 위상 변화값을 기초로 상기 입력 신호에 대한 역상 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.A noise removal method using phase shift according to one embodiment of the present invention may include a step of calculating a delay time based on at least one of an audio hardware buffer size, a software buffer size, and a buffer size for a sound transmission speed generated by a medium thickness, a step of generating a reference frequency based on an input signal and the delay time, a step of generating a multiple frequency composed of n in-phase frequencies based on the reference frequency, a step of calculating a phase shift value based on the reference frequency, and a step of generating an inverse signal for the input signal based on the phase shift value.

Description

위상 변이를 이용한 소음 제거 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR REMOVING NOISE USING PHASE SHIFT}Method and apparatus for removing noise using phase shift

본 발명은 주변 환경에서 발생하는 소음을 제거하기 위한 소음 제거 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a noise removal method and device for removing noise generated in the surrounding environment.

일반적으로, 현대 사회에 사는 사람들은 산업 발달과 더불어 환경오염과 공해 속에서 생활하고 있다고 하여도 과언이 아니다. 더욱이, 소음의 홍수 속에 생활하여야 한다고 할 정도이며, 소음은 환경 공해의 하나로써 현대 인들에게는 막대한 정신적인 피해를 주고 있다.In general, it's no exaggeration to say that people living in modern society live amidst environmental pollution and hazards brought on by industrial development. Furthermore, they must live amidst a deluge of noise, and noise, as a form of environmental pollution, inflicts enormous psychological damage on modern people.

소음을 포함한 음향 신호들은 근본적으로 주파수 및 진폭, 위상 등의 특성을 갖고 있으며, 일반적인 경우 이들 음향 신호들은 무수히 많은 주파수(고유한 진폭 및 위상 특성을 포함하는) 성분의 합으로 각각의 고유한 소리를 만들어낸다.Acoustic signals, including noise, fundamentally have characteristics such as frequency, amplitude, and phase, and in general, these acoustic signals create their own unique sound by summing up countless frequency components (including unique amplitude and phase characteristics).

종래의 소음 제거 기술은 소음을 제거하기 위해 입력 신호와 동일한 신호를 생성하고, 생성된 신호를 반전시켜 역상 신호를 생성하고, 역상 신호를 입력 신호와 합하여 소음을 제거하고 있다. 이러한 소음 제거 기술은 입력 신호와 역상 신호의 지연 시간 차가 없다면 완벽한 소음 제거가 가능하다.Conventional noise removal techniques generate a signal identical to the input signal, invert the generated signal to create an inverse signal, and then combine the inverse signal with the input signal to remove noise. This noise removal technique can achieve perfect noise removal if there is no delay time difference between the input signal and the inverse signal.

하지만, 디지털 프로세싱을 사용하는 시스템에서 디지털 변환 및 프로세싱의 속도에 의해 신호 처리에 대한 지연 시간이 발생하게 되며, 이로 인해 입력 신호와 역상 신호 사이에 지연 시간 차가 발생하게 된다.However, in systems that use digital processing, the speed of digital conversion and processing causes a delay in signal processing, which causes a delay time difference between the input signal and the inverse signal.

상기와 같이 발생된 지연 시간 차에 의해 입력 신호와 역상 신호 사이에 위상차가 발생되어 소음 제거가 어려워진다.The phase difference between the input signal and the reverse signal occurs due to the delay time difference generated as described above, making noise removal difficult.

본 발명의 목적은 지연 시간에 의해 발생하는 위상차를 계산하여 지연 시간과 무관하게 위상 변이를 반영한 역상 신호를 생성하고, 생성된 역상 신호를 이용하여 소음 제거 방법 및 장치를 제공하는 것이다.The purpose of the present invention is to provide a method and device for removing noise by calculating a phase difference caused by a delay time, generating a reverse signal reflecting a phase shift regardless of the delay time, and using the generated reverse signal.

상기한 목적을 달성하기 위한 실시예에 따른 위상 변이를 이용한 소음 제거 방법은 오디오 하드웨어 버퍼 사이즈, 소프트웨어 버퍼 사이즈 및 매질 두께로 인해 발생되는 소리 전달 속도에 대한 버퍼 사이즈 중 적어도 하나를 기초로 지연 시간을 산출하는 단계와, 입력 신호 및 상기 지연 시간을 기초로 기준 주파수를 생성하는 단계와, 상기 기준 주파수를 기초로 n개의 동위상 주파수로 이루어진 배수 주파수를 생성하는 단계와, 상기 기준 주파수를 기초로 위상 변화값을 계산하는 단계와, 상기 위상 변화값을 기초로 상기 입력 신호에 대한 역상 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.A noise removal method using phase shift according to an embodiment for achieving the above object may include a step of calculating a delay time based on at least one of an audio hardware buffer size, a software buffer size, and a buffer size for a sound transmission speed caused by a medium thickness, a step of generating a reference frequency based on an input signal and the delay time, a step of generating a multiple frequency composed of n in-phase frequencies based on the reference frequency, a step of calculating a phase shift value based on the reference frequency, and a step of generating an inverse signal for the input signal based on the phase shift value.

상기 오디오 하드웨어 버퍼 사이즈는 ADC 변환 과정, AD 변환된 디지털 신호를 CPU로 전송하는 과정, CPU에서 처리된 신호를 DAC로 전송하는 과정 및 DAC 변환 과정에서 발생하는 버퍼 사이즈 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The above audio hardware buffer size may include at least one of a buffer size generated during an ADC conversion process, a process of transmitting an AD-converted digital signal to a CPU, a process of transmitting a signal processed by the CPU to a DAC, and a DAC conversion process.

상기 소프트웨어 버퍼 사이즈는 소프트웨어 설계 과정 또는 동작 과정에서 현재 사용하는 버퍼의 사이즈를 포함할 수 있다.The above software buffer size may include the size of the buffer currently used during the software design process or operation process.

상기 기준 주파수는 상기 입력 신호에 대해 샘플링된 샘플 레이트를 지연 시간으로 나눈 값으로 계산될 수 있다.The above reference frequency can be calculated as a value obtained by dividing the sample rate sampled for the input signal by the delay time.

상기 기준 주파수는 상기 입력 신호의 위상 값과 상기 역상 신호의 위상 값의 합이 최초로 0이 되는 주파수일 수 있다.The above reference frequency may be a frequency at which the sum of the phase value of the input signal and the phase value of the reverse signal first becomes 0.

상기 배수 주파수는 상기 기준 주파수에 상기 배수 주파수의 간격을 더하여 계산될 수 있다.The above multiple frequency can be calculated by adding the interval of the multiple frequency to the above reference frequency.

상기 배수 주파수의 간격은 주파수 제거 기준 범위(Process Range)를 360으로 나눈 값을 상기 기준 주파수에 곱하여 계산될 수 있다.The interval of the above multiple frequencies can be calculated by multiplying the reference frequency by the value obtained by dividing the frequency removal reference range (Process Range) by 360.

상기 위상 변화값은 버퍼 사이즈에 해당하는 기준 주파수를 구하고, 프로세스 범위를 기준 주파수로 나누어 1Hz 단위로 변화하는 위상의 변화값 크기를 구하고, 입력 신호의 주파수에 단위 위상 변화값을 곱하여 계산될 수 있다.The above phase change value can be calculated by obtaining a reference frequency corresponding to the buffer size, dividing the process range by the reference frequency to obtain the size of the phase change value that changes in units of 1 Hz, and multiplying the unit phase change value by the frequency of the input signal.

상기 역상 신호는 상기 입력 신호 주파수의 위상값을 반전하여 생성될 수 있다.The above-mentioned reverse signal can be generated by inverting the phase value of the input signal frequency.

상기한 목적을 달성하기 위한 실시예에 따른 위상 변이를 이용한 소음 제거 장치는 오디오 하드웨어 버퍼 사이즈, 소프트웨어 버퍼 사이즈 및 매질 두께로 인해 발생되는 소리 전달 속도에 대한 버퍼 사이즈 중 적어도 하나를 기초로 지연 시간을 산출하는 지연시간 산출부와, 입력 신호 및 상기 지연 시간을 기초로 기준 주파수를 생성하는 기준 주파수 생성부와, 상기 기준 주파수를 기초로 n개의 동위상 주파수로 이루어진 배수 주파수를 생성하는 배수 주파수 생성부와, 상기 기준 주파수를 기초로 위상 변화값을 계산하는 위상 변화값 계산부와, 상기 위상 변화값을 기초로 상기 입력 신호에 대한 역상 신호를 생성하는 역상 신호 생성부를 포함할 수 있다.A noise removal device using a phase shift according to an embodiment for achieving the above object may include a delay time calculation unit for calculating a delay time based on at least one of an audio hardware buffer size, a software buffer size, and a buffer size for a sound transmission speed generated by a medium thickness, a reference frequency generation unit for generating a reference frequency based on an input signal and the delay time, a multiple frequency generation unit for generating a multiple frequency composed of n in-phase frequencies based on the reference frequency, a phase change value calculation unit for calculating a phase change value based on the reference frequency, and an antiphase signal generation unit for generating an antiphase signal for the input signal based on the phase change value.

상기 오디오 하드웨어 버퍼 사이즈는 ADC 변환 과정, AD 변환된 디지털 신호를 CPU로 전송하는 과정, CPU에서 처리된 신호를 DAC로 전송하는 과정 및 DAC 변환 과정에서 발생하는 버퍼 사이즈 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The above audio hardware buffer size may include at least one of a buffer size generated during an ADC conversion process, a process of transmitting an AD-converted digital signal to a CPU, a process of transmitting a signal processed by the CPU to a DAC, and a DAC conversion process.

상기 소프트웨어 버퍼 사이즈는 소프트웨어 설계 과정 또는 동작 과정에서 현재 사용하는 버퍼의 사이즈를 포함할 수 있다.The above software buffer size may include the size of the buffer currently used during the software design process or operation process.

상기 기준 주파수는 상기 입력 신호에 대해 샘플링된 샘플 레이트를 지연 시간으로 나눈 값으로 계산될 수 있다.The above reference frequency can be calculated as a value obtained by dividing the sample rate sampled for the input signal by the delay time.

상기 기준 주파수는 상기 입력 신호의 위상 값과 상기 역상 신호의 위상 값의 합이 최초로 0이 되는 주파수일 수 있다.The above reference frequency may be a frequency at which the sum of the phase value of the input signal and the phase value of the reverse signal first becomes 0.

상기 배수 주파수는 상기 기준 주파수에 상기 배수 주파수의 간격을 더하여 계산될 수 있다.The above multiple frequency can be calculated by adding the interval of the multiple frequency to the above reference frequency.

상기 배수 주파수의 간격은 주파수 제거 기준 범위(Process Range)를 360으로 나눈 값을 상기 기준 주파수에 곱하여 계산될 수 있다.The interval of the above multiple frequencies can be calculated by multiplying the reference frequency by the value obtained by dividing the frequency removal reference range (Process Range) by 360.

상기 위상 변화값은 버퍼 사이즈에 해당하는 기준 주파수를 구하고, 프로세스 범위를 기준 주파수로 나누어 1Hz 단위로 변화하는 위상의 변화값 크기를 구하고, 입력 신호의 주파수에 단위 위상 변화값을 곱하여 계산될 수 있다.The above phase change value can be calculated by obtaining a reference frequency corresponding to the buffer size, dividing the process range by the reference frequency to obtain the size of the phase change value that changes in units of 1 Hz, and multiplying the unit phase change value by the frequency of the input signal.

상기 역상 신호는 상기 입력 신호 주파수의 위상값을 반전하여 생성될 수 있다.The above-mentioned reverse signal can be generated by inverting the phase value of the input signal frequency.

실시예는 데이터 처리를 위해 필연적으로 지연시간이 발생할 수 밖에 없는 디지털 환경에서 지연 시간을 고려한 역상 신호를 생성함으로써, 소음을 효과적으로 제거할 수 있다.The embodiment can effectively remove noise by generating an inverse signal that takes delay time into account in a digital environment where delay time inevitably occurs for data processing.

또한, 실시예는 입력 신호의 모든 위상값과 입력 신호를 상쇄시키는 역상 신호의 모든 위상값의 합이 동일하도록 함으로써, 역상 신호를 효과적으로 생성할 수 있다.In addition, the embodiment can effectively generate an inverse signal by making the sum of all phase values of the input signal and all phase values of the inverse signal that cancels the input signal equal.

도 1은 실시예에 따른 소음 제거 장치를 나타낸 블록도이다.
도 2는 실시예에 따른 소음제거장치에 입력되는 입력 신호를 나타낸 그래프이다.
도 3은 실시예에 따른 소음제거장치에서 생성되는 역상 신호를 나타낸 그래프이다.
도 4는 실시예에 따른 입력 신호와 역상 신호가 합산한 합산 신호를 나타낸 그래프이다.
도 5는 실시예에 따른 소음 제거 장치의 세부 구성을 나타낸 블록도이다.
도 6은 실시예에 따른 오디오 하드웨어와 소프트웨어의 버퍼 구조를 나타낸 도면이다.
도 7은 실시예에 따른 기준 주파수를 설명하기 위한 그래프이다.
도 8은 실시예에 따른 배수 주파수를 설명하기 위한 그래프이다.
도 9는 실시예에 따른 위상 변화값을 계산하는 과정을 설명하기 위해 세부 지점들에 대한 설명을 나타낸 그래프이다.
도 10은 실시예에 따른 위상 변이를 이용한 소음 제거 방법을 나타낸 흐름도이다.
Fig. 1 is a block diagram showing a noise reduction device according to an embodiment.
Fig. 2 is a graph showing an input signal input to a noise reduction device according to an embodiment.
Fig. 3 is a graph showing a reverse signal generated by a noise cancellation device according to an embodiment.
Fig. 4 is a graph showing a sum signal obtained by adding an input signal and a reverse signal according to an embodiment.
Fig. 5 is a block diagram showing a detailed configuration of a noise reduction device according to an embodiment.
Fig. 6 is a diagram showing a buffer structure of audio hardware and software according to an embodiment.
Fig. 7 is a graph for explaining the reference frequency according to the embodiment.
Fig. 8 is a graph for explaining the multiplication frequency according to an embodiment.
Fig. 9 is a graph showing an explanation of detailed points to explain the process of calculating a phase change value according to an embodiment.
Fig. 10 is a flowchart illustrating a noise removal method using phase shift according to an embodiment.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.The advantages and features of the present invention, and the methods for achieving them, will become clearer with reference to the embodiments described in detail below together with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms. These embodiments are provided only to ensure that the disclosure of the present invention is complete and to fully inform those skilled in the art of the scope of the invention, and the present invention is defined only by the scope of the claims. Like reference numerals designate like elements throughout the specification.

비록 "제1" 또는 "제2" 등이 다양한 구성요소를 서술하기 위해서 사용되나, 이러한 구성요소는 상기와 같은 용어에 의해 제한되지 않는다. 상기와 같은 용어는 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용될 수 있다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.Although "first" or "second" are used to describe various components, these components are not limited by such terms. Such terms may only be used to distinguish one component from another. Accordingly, a first component referred to below may also be a second component within the technical scope of the present invention.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 또는 단계가 하나 이상의 다른 구성요소 또는 단계의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다는 의미를 내포한다.The terminology used herein is for the purpose of describing embodiments and is not intended to limit the present invention. In this specification, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise. As used herein, the terms "comprises" or "comprising" imply that a stated component or step does not exclude the presence or addition of one or more other components or steps.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein are to be interpreted as having a meaning commonly understood by those of ordinary skill in the technical field to which the present invention pertains. Furthermore, terms defined in commonly used dictionaries are not to be interpreted ideally or excessively unless explicitly and specifically defined otherwise.

본 문서에서 “A 또는 B, “A 및 B 중 적어도 하나, “A 또는 B 중 적어도 하나”, “A,B 또는 C 중 적어도 하나”, 및 “A,B, 또는 C 중 적어도 하나”와 같은 문구들 각각은 그 문구들 중 해당하는 문구와 함께 나열된 항목들 중 어느 하나, 또는 그들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다.In this document, each of the phrases “A or B,” “at least one of A and B,” “at least one of A or B,” “at least one of A, B, or C,” and “at least one of A, B, or C” may include any one of the items listed with that phrase, or all possible combinations thereof.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. When describing with reference to the drawings, identical or corresponding components are given the same drawing reference numerals, and redundant descriptions thereof will be omitted.

도 1은 실시예에 따른 소음 제거 장치를 나타낸 블록도이고, 도 2는 실시예에 따른 소음제거장치에 입력되는 입력 신호를 나타낸 그래프이고, 도 3은 실시예에 따른 소음제거장치에서 생성되는 역상 신호를 나타낸 그래프이고, 도 4는 실시예에 따른 입력 신호와 역상 신호가 합산한 합산 신호를 나타낸 그래프이다.FIG. 1 is a block diagram showing a noise removal device according to an embodiment, FIG. 2 is a graph showing an input signal input to a noise removal device according to an embodiment, FIG. 3 is a graph showing a reverse signal generated in a noise removal device according to an embodiment, and FIG. 4 is a graph showing a sum signal obtained by adding an input signal and a reverse signal according to an embodiment.

도 1을 참조하면, 실시예에 따른 소음 제거 장치(200)는 입력 신호(100)에 대해 역상 신호를 생성하고, 상기 역상 신호를 입력 신호와 합하여 합산 신호(300)를 생성할 수 있다. 합산 신호는 입력 신호에서 소음이 제거된 신호일 수 있다.Referring to FIG. 1, a noise removal device (200) according to an embodiment can generate an inverse signal for an input signal (100) and generate a sum signal (300) by adding the inverse signal to the input signal. The sum signal can be a signal from which noise has been removed from the input signal.

소음 제거 장치(200)는 종래 기술과는 다르게 지연 시간에 따른 위상 변이를 이용하여 역상 신호를 생성할 수 있다. Unlike conventional technology, the noise removal device (200) can generate an inverse signal by utilizing phase shift according to delay time.

입력 신호(100)로는 층간 소음, 자동차 등 이동 수단, 산업용 소음 발생 장비인 콤프레샤, 전기 모터, 가정용 기기에서의 소음 발생 요소인 헤어 드라이어, 세탁기, 소음 발생에 민감한 군사 장비 등을 포함할 수 있으며, 그 종류는 이에 한정되지 않는다.Input signals (100) may include, but are not limited to, noise between floors, vehicles and other means of transportation, industrial noise-generating equipment such as compressors and electric motors, noise-generating elements in household appliances such as hair dryers and washing machines, and military equipment sensitive to noise generation.

도 2에 도시된 바와 같이, 입력 신호에는 화이트 노이즈가 포함될 수 있다. 입력 신호는 다수의 사인파에 의해 구성된 복합파일 수 있다. As illustrated in Fig. 2, the input signal may include white noise. The input signal may be a composite file composed of multiple sine waves.

도 3에 도시된 바와 같이, 소음 제거 장치(200)는 입력 신호에 대응하는 역상 신호는 생성할 수 있다. 역상 신호는 입력 신호(100)를 상쇄시킬 수 있는 신호일 수 있다. As illustrated in FIG. 3, the noise removal device (200) can generate an inverse signal corresponding to an input signal. The inverse signal may be a signal capable of canceling out the input signal (100).

소음 제거 장치(200)는 푸리에 변환을 통해 입력 신호(100)인 복합파를 분해하고, 분해된 각각의 주파수에 파장 값을 구할 수 있다. 소음 제거 장치(200)는 복합파를 구성하는 각각의 주파수에 해당하는 역상값을 구하여 복합파를 구성하는 모든 주파수의 소음을 제거할 수 있다.The noise removal device (200) can decompose the composite wave, which is the input signal (100), through Fourier transform and obtain the wavelength value for each decomposed frequency. The noise removal device (200) can remove noise of all frequencies constituting the composite wave by obtaining the inverse value corresponding to each frequency constituting the composite wave.

소음 제거 장치(200)는 입력 신호에 대한 역상 신호를 생성할 시 지연 시간으로 인하여 입력 신호(100)를 기준으로 하는 동일한 역상 신호를 생성할 수 없게 된다.The noise removal device (200) cannot generate the same reverse signal based on the input signal (100) due to the delay time when generating the reverse signal for the input signal.

따라서, 실시예에 따른 소음 제거 장치(200)는 지연 시간을 고려하여 역상 신호를 생성할 수 있다. 예컨대, 소음 제거 장치(200)는 입력 신호(100)의 위상이 지연 시간 위치에 도달했을 때의 위상을 계산하여 역상 신호를 생성할 수 있다.Accordingly, the noise removal device (200) according to the embodiment can generate a reverse signal by taking the delay time into consideration. For example, the noise removal device (200) can generate a reverse signal by calculating the phase when the phase of the input signal (100) reaches the delay time position.

입력 신호에 소음 제거 장치(200)에서 생성된 역상 신호를 합하여 도 4에 도시된 바와 같이, 합산 신호가 생성될 수 있다.A sum signal can be generated by adding an inverse signal generated by a noise removal device (200) to an input signal, as shown in FIG. 4.

실시예에 따른 소음 제거 장치는 어떠한 복합파가 입력되더라도 파형의 종류와 특성을 분석할 필요 없이 역상 신호를 생성하여 소음 제거에 사용할 수 있다.A noise removal device according to an embodiment can generate an inverse signal and use it for noise removal without having to analyze the type and characteristics of the waveform, regardless of the input complex wave.

도 5는 실시예에 따른 소음 제거 장치의 세부 구성을 나타낸 블록도이다.Fig. 5 is a block diagram showing a detailed configuration of a noise reduction device according to an embodiment.

도 5를 참조하면, 실시예에 따른 소음 제거 장치(200)는 지연시간 산출부(210)와, 기준 주파수 생성부(230)와, 배수 주파수 생성부(250)와, 위상 변화값 계산부(270)와, 역상 신호 생성부(290)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 5, a noise removal device (200) according to an embodiment may include a delay time calculation unit (210), a reference frequency generation unit (230), a multiple frequency generation unit (250), a phase change value calculation unit (270), and a reverse signal generation unit (290).

지연시간 산출부(210)는 오디오 하드웨어 버퍼 사이즈 및 소프트웨어 버퍼 사이즈 중 적어도 하나를 이용하여 지연시간을 산출할 수 있다.The delay time calculation unit (210) can calculate the delay time using at least one of the audio hardware buffer size and the software buffer size.

도 6은 실시예에 따른 오디오 하드웨어와 소프트웨어의 버퍼 구조를 나타낸 도면이다.Fig. 6 is a diagram showing a buffer structure of audio hardware and software according to an embodiment.

오디오 하드웨어 버퍼 사이즈(L1)는 ADC 변환 과정에서의 고유의 버퍼 사이즈, AD 변환 시 디지털 신호를 중앙처리장치(Central Processing Unit, CPU)로 전송하기 위한 시스템 버퍼 사이즈 및 CPU에서 처리된 신호를 DAC로 전송하기 위한 시스템 버퍼 사이즈 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The audio hardware buffer size (L1) may include at least one of a unique buffer size during the ADC conversion process, a system buffer size for transmitting a digital signal to a central processing unit (CPU) during AD conversion, and a system buffer size for transmitting a signal processed in the CPU to the DAC.

소프트웨어 버퍼 사이즈(L2)는 동작 과정에서 현재 사용하는 버퍼의 사이즈 예컨대, 프로세서 처리 과정에서 처리하고자 하는 시간 값 또는 목표하는 주파수에 따른 버퍼 사이즈를 포함할 수 있다. The software buffer size (L2) may include the size of the buffer currently used in the operation process, for example, the buffer size according to the time value to be processed or the target frequency during the processor processing process.

오디오 하드웨어 버퍼 사이즈(L1) 및 소프트웨어 버퍼 사이즈(L2)는 설계 및 설정 단계에서 결정되므로, 오디오 하드웨어 버퍼 사이즈(L1) 및 소프트웨어 버퍼 사이즈(L2)를 미리 확인할 수 있게 된다.Since the audio hardware buffer size (L1) and software buffer size (L2) are determined during the design and setup phase, the audio hardware buffer size (L1) and software buffer size (L2) can be confirmed in advance.

이와 더불어 지연시간 산출부(210)는 매질 두께로 인해 발생되는 소리 전달 속도를 고려하여 지연시간을 산출할 수 있다.In addition, the delay time calculation unit (210) can calculate the delay time by considering the sound transmission speed caused by the thickness of the medium.

매질 두께로 인해 발생되는 소리 전달 속도는 소리가 전달되는 매질의 종류에 따라 획득할 수 있다. 주파수에는 변형이 발생되지 않기 때문에 매질의 소리 전달 속도 값을 알게 되면 매질의 두께에 의한 지연 시간을 계산할 수 있게 된다.The sound transmission velocity due to medium thickness can be determined based on the type of medium through which sound is transmitted. Since there is no frequency variation, knowing the sound transmission velocity of a medium allows for the calculation of the delay time due to medium thickness.

매질에서 소리의 전파 속도를 알 수 있고 이를 지연 시간으로 환산하여 계산할 수 있기 때문에 매질 두께로 인해 발생되는 소리의 전달 속도를 고려하여 지연시간을 산출할 수 있다. Since the propagation speed of sound in a medium can be known and converted into a delay time, the delay time can be calculated by taking into account the propagation speed of sound caused by the thickness of the medium.

반대로 AD, DA, DSP의 동작으로 인해 발생하는 순수하게 기계적 지연 시간 값을 알 수 있기 때문에 총 지연 시간에서 기계적 지연 시간의 합을 빼면 매질의 두께값을 산출해 낼 수 있다.Conversely, since the purely mechanical delay time values caused by the operations of AD, DA, and DSP can be known, the thickness value of the medium can be calculated by subtracting the sum of the mechanical delay times from the total delay time.

도 5로 돌아가서, 기준 주파수 생성부(230)는 입력 신호 및 지연 시간을 기초로 생성될 수 있다. Returning to Figure 5, the reference frequency generator (230) can be generated based on the input signal and delay time.

도 7은 실시예에 따른 기준 주파수를 설명하기 위한 그래프이다.Fig. 7 is a graph for explaining the reference frequency according to the embodiment.

도 7에 도시된 바와 같이, 기준 주파수(f(0))는 입력 신호와 역상 신호가 더해졌을 때, 위상이 최초 "0"Deg가 되는 주파수 일 수 있다. As illustrated in Fig. 7, the reference frequency (f(0)) may be the frequency at which the phase becomes initially "0" Deg when the input signal and the inverse signal are added.

기준 주파수 f(0)는 수학식 1에 의해 계산될 수 있다.The reference frequency f(0) can be calculated by mathematical expression 1.

[수학식 1][Mathematical Formula 1]

여기서, 샘플 레이트(Sample Rate)는 입력 신호에 대해 샘플링된 값일 수 있다.Here, the sample rate can be a sampled value for the input signal.

예를 들어, 샘플 레이트가 96000Hz이고, 총 지연시간(Buffer Size)가 256 이면, 기준 주파수는 375Hz일 수 있다.For example, if the sample rate is 96000 Hz and the total delay time (Buffer Size) is 256, the reference frequency can be 375 Hz.

수학식 1은 디지털 변환에서 사용될 수 있으며, 샘플 레이트 대신에 소리의 속도값으로 대치할 수 있기 때문에 매질에서 속도를 고려하지 않고 기준 주파수 값을 구할 수 있게 된다.Mathematical expression 1 can be used in digital conversion, and since the speed of sound can be substituted instead of the sample rate, it becomes possible to obtain a reference frequency value without considering the speed in the medium.

도 5로 돌아가서, 배수 주파수 생성부(250)는 기준 주파수를 기초로 배수 주파수를 생성할 수 있다.Returning to FIG. 5, the multiple frequency generation unit (250) can generate a multiple frequency based on a reference frequency.

도 8은 실시예에 따른 배수 주파수를 설명하기 위한 그래프이다.Fig. 8 is a graph for explaining the multiplication frequency according to an embodiment.

도 8에 도시된 바와 같이, 배수 주파수는 기준 주파수에 따라 n개의 동위상 주파수로 이루어질 수 있다. 기준 주파수의 위상각이 -360 Deg 일 경우, 배수 주파수의 위상값은 -360 Deg가 될 수 있다.As illustrated in Fig. 8, the multiple frequency can be composed of n in-phase frequencies depending on the reference frequency. When the phase angle of the reference frequency is -360 Deg, the phase value of the multiple frequency can be -360 Deg.

배수 주파수는 위상의 주기가 설정한 프로세스 범위를 반복하는 주파수를 의미하기 때문에 배수 주파수의 간격 f(i)은 수학식 2와 같이 정의될 수 있다.Since the multiple frequency means the frequency at which the period of the phase repeats the process range set, the interval f(i) of the multiple frequency can be defined as in mathematical expression 2.

[수학식 2][Equation 2]

여기서, 프로세스 범위(Process Range)는 전체 제거 프로세스에서 주파수 제거 기준 범위를 의미할 수 있다.Here, the process range may mean the frequency removal reference range in the entire removal process.

예를 들어, f(0)=375Hz이고, 프로세스 범위가 720 Deg라고 한다면, 배수 주파수의 간격은 375x(720/360)= 750Hz일 수 있다.For example, if f(0)=375Hz and the process range is 720 Deg, the interval of the multiple frequencies can be 375x(720/360)= 750Hz.

배수 주파수 f(mn)는 수학식 3에 의해 결정될 수 있다. 배수 주파수는 기준 주파수를 시작으로 배수 주파수의 간격을 더하여 구할 수 있다.The multiple frequency f(mn) can be determined by mathematical expression 3. The multiple frequency can be obtained by adding the interval of multiple frequencies starting from the reference frequency.

[수학식 3][Equation 3]

여기서, f(in)은 n번재 주파수의 간격을 의미할 수 있다.Here, f(in) can mean the interval of the nth frequency.

예를 들어, f(0)=375Hz이고, 프로세스 범위가 720 Deg라고 하면 배수 주파수의 간격은 375x(720/360)= 750Hz이고, 0번째 배수 주파수는 375+(750x0)=375Hz이고, 1번째 배수 주파수는 375+(750x1)=1125Hz이고, 2번째 배수 주파수는 375+(750x2)=1175Hz일 수 있다. 마찬가지 방법으로 N번째 배수 주파수를 계산할 수 있다.For example, if f(0)=375Hz and the process range is 720 Deg, the interval of the multiple frequencies is 375x(720/360)=750Hz, the 0th multiple frequency can be 375+(750x0)=375Hz, the 1st multiple frequency can be 375+(750x1)=1125Hz, and the 2nd multiple frequency can be 375+(750x2)=1175Hz. The Nth multiple frequency can be calculated in the same way.

도 5로 돌아가서, 위상 변화값 계산부(270)는 기준 주파수를 기초로 위상 변화값을 계산할 수 있다. Returning to Figure 5, the phase change value calculation unit (270) can calculate the phase change value based on the reference frequency.

도 9는 실시예에 따른 위상 변화값을 계산하는 과정을 설명하기 위해 세부 지점들에 대한 설명을 나타낸 그래프이다.Fig. 9 is a graph showing an explanation of detailed points to explain the process of calculating a phase change value according to an embodiment.

도 9에 도시된 바와 같이, 기준 주파수로 시작하여 n개의 반복 주파수가 생성될 경우, 기준 주파수의 총 위상각은 360 Deg의 범위를 갖게 되며, 720 Deg 각도(위상)마다 반복되는 주파수가 배수 주파수임을 알 수 있다. 결과적으로 1Hz 단위로 위상각을 수학식 4와 같이 산출할 수 있게 된다.As illustrated in Fig. 9, when n repetition frequencies are generated starting from a reference frequency, the total phase angle of the reference frequency has a range of 360 Deg, and it can be seen that the frequency repeated every 720 Deg angle (phase) is a multiple frequency. Consequently, the phase angle can be calculated in units of 1 Hz as in mathematical equation 4.

[수학식 4][Equation 4]

예를 들어, 기준 주파수 f(0)=375Hz라고 한다면 위상각은 360/375=0.96 Deg일 수 있다. 즉, 1Hz 당 0.96 Deg의 각도 변화(위상 변화)가 발생함을 알 수 있다.For example, if the reference frequency f(0) = 375 Hz, the phase angle can be 360/375 = 0.96 Deg. In other words, it can be seen that an angle change (phase change) of 0.96 Deg occurs per 1 Hz.

파수는 단위 길이당 파동이 진행된 값으로 정의할 수 있다. 파수의 단위 길이를 버퍼 사이즈로 정하며 버퍼 사이즈 안에서 반복되는 사이클의 개수를 의미할 수 있다. 여기서, 파수는 선택된 프로세스 범위에 따라 기준주파수의 배수와 동일할 수 있고, 반복 주파수의 배수와 동일할 수도 있다. 파수는 위상이 0 Deg에서 +360 Deg 또는 0 Deg에서 -360 Deg가 되는 영역을 가질 수 있다.Wavelength can be defined as the value of wave propagation per unit length. The unit length of the wavelength is set as the buffer size, and it can mean the number of cycles repeated within the buffer size. Here, the wavelength can be equal to a multiple of the reference frequency or a multiple of the repetition frequency, depending on the selected process range. The wavelength can have a phase range from 0° to +360° or from 0° to -360°.

입력 신호의 주파수가 가진 위상 시작점을 0 Deg로 가정했을 때, 버퍼 사이즈에 해당하는 일정 시간 후의 위상의 변화값을 구할 수 있다.Assuming that the starting point of the phase of the frequency of the input signal is 0 Deg, the change in phase after a certain period of time corresponding to the buffer size can be obtained.

먼저, 버퍼 사이즈에 해당하는 기준 주파수를 구하고, 기준 주파수에서 1Hz 단위로 변화는 위상각의 크기(위상 변화값)를 구하고, 입력 신호의 주파수에 단위 위상각(위상 변화값)을 곱하여 위상 변화값을 계산할 수 있다.First, the reference frequency corresponding to the buffer size is obtained, and the size of the phase angle (phase change value) that changes in units of 1 Hz from the reference frequency is obtained, and the phase change value can be calculated by multiplying the frequency of the input signal by the unit phase angle (phase change value).

예를 들어, 샘플 레이트(Sample Rate)가 96000, 버퍼 사이즈(Buffer Size)가 256, 입력 주파수(f(in))가 500Hz라고 한다면, 기준 주파수는 f(0)=96000/256=375Hz일 수 있다. 위상각은 360/375Hz=0.96 Deg 일 수 있다. 입력 주파수의 주파수에 단위 위상각을 곱하면 500x0.96=480 Deg일 수 있다.For example, if the sample rate is 96000, the buffer size is 256, and the input frequency (f(in)) is 500 Hz, the reference frequency can be f(0)=96000/256=375 Hz. The phase angle can be 360/375 Hz=0.96 Deg. If you multiply the frequency of the input frequency by the unit phase angle, it can be 500x0.96=480 Deg.

즉, 500Hz의 신호가 입력될 때 버퍼 사이즈에 해당한 시간만큼 지난 시점에서 위상 각도는 480 Deg의 값을 갖게 된다는 것을 의미할 수 있다.That is, when a 500Hz signal is input, it can mean that after a time corresponding to the buffer size has passed, the phase angle will have a value of 480 Deg.

반복되는 위상의 주기를 고려하지 않고 입력 시점에서 버퍼 사이즈의 시간 사이에 존재하는 위상의 총 변화각도를 입력 누적각도라고 정의할 수 있다.The total phase change angle existing between the input point and the buffer size time, without considering the period of the repeating phase, can be defined as the input cumulative angle.

입력 누적각도는 입력 주파수x1Hz이 위상각으로 정의할 수 있으며 수학식 5와 같다.Input cumulative angle can be defined as the phase angle of the input frequency x 1Hz, as shown in mathematical expression 5.

[수학식 5][Equation 5]

수학식 5에서 입력 신호가 500Hz일 경우, 누적각도는 480 Deg임을 알 수 있다. 하지만, 주기를 360 Deg 마다 반복되므로 위상 각도는 480-360=120 Deg가 될 수 있다.From Equation 5, we can see that when the input signal is 500 Hz, the cumulative angle is 480 Deg. However, since the cycle repeats every 360 Deg, the phase angle can be 480-360=120 Deg.

즉, 1파수의 값을 360 Deg로 환산할 수 있으므로 입력 누적각도는 수학식 6으로 정의될 수 있다.That is, since the value of 1 wave can be converted to 360 Deg, the input cumulative angle can be defined by mathematical expression 6.

[수학식 6][Equation 6]

여기서, 파수는 소수점 이하를 버린 정수값을 의미할 수 있다.Here, the frequency can mean an integer value with the decimal point discarded.

따라서, 입력 누적각도는 수학식 7과 같이 정의될 수 있다.Therefore, the input cumulative angle can be defined as in mathematical expression 7.

[수학식 7][Equation 7]

입력 위상각도의 역상 신호를 생성하기 위한 각도로 입력 위상각도의 합과 역상 신호 각도의 합이 0 Deg가 되는 각도를 제거 위상각이라 표현할 수 있다.The angle at which the sum of the input phase angle and the sum of the angles of the reverse signal become 0 Deg can be expressed as the removed phase angle for generating a reverse signal of the input phase angle.

예를 들어, 500Hz에 대한 입력 위상 각도는 480 Deg로 구했으므로, 역 위상 각도는 -480 Deg가 될 수 있다.For example, since the input phase angle for 500 Hz is calculated as 480 Deg, the reverse phase angle can be -480 Deg.

앞서 설명한 바와 같이, 역상 신호 생성부(290)는 위상 변화값을 기초로 입력 신호에 대한 역상 신호를 생성할 수 있게 된다.As described above, the reverse signal generation unit (290) can generate a reverse signal for the input signal based on the phase change value.

역상 신호는 입력 주파수의 위상값과 역상 신호의 위상값이 합이 0이면 되므로, 입력 주파수의 누적된 위상값의 합과 역상 신호의 누적된 위상값의 합이 0이 된다는 것을 의미할 수 있다. 이에 따라 역상 주파수의 위상값의 합은 위상각의 합과 동일하며, 위상값만 (-) 값을 가지게 될 수 있다.Since the phase value of the input frequency and the phase value of the reverse signal must be 0, this can mean that the sum of the accumulated phase values of the input frequency and the accumulated phase value of the reverse signal is 0. Accordingly, the sum of the phase values of the reverse frequency is equal to the sum of the phase angles, and only the phase value can have a (-) value.

이에 파수를 도입하면, 파수는 수학식 8과 같이 정의될 수 있다.If we introduce the wavenumber here, the wavenumber can be defined as in mathematical expression 8.

[수학식 8][Equation 8]

따라서, 제거 위상의 모든 합은 1차 파수의 위상값의 합+ ?? + n차 파수의 위상값의 합이 될 수 있다.Therefore, the sum of all phases of removal can be the sum of phase values of the first wave number + ?? + the sum of phase values of the nth wave number.

한편, 옥타브를 사용하여 주파수를 분할할 수 있다. 옥타브 수를 높이면 해상도는 저하되고 옥타브 수를 낮추면 해상도는 높아질 수 있다.Meanwhile, frequencies can be divided using octaves. Increasing the octave number decreases resolution, while decreasing the octave number increases resolution.

따라서, 주파수의 해상도 설정에서 세밀한 제어가 필요한 저음 영역은 세분화되고 세밀한 제어가 필요하지 않은 고음 영역은 간단히 설정할 수 있어 DSP의 효율을 극대화할 수 있다.Therefore, the low-frequency range that requires detailed control in frequency resolution settings can be subdivided, and the high-frequency range that does not require detailed control can be set simply, maximizing the efficiency of the DSP.

또한, 해상도의 설정을 간결하게 적용할 수 있으며, 정확한 포인트 숫자를 지정할 수 있다. 또한, 밴드별 서로 다른 옥타브를 적용하여 특정 주파수 대역을 중점화하여 정밀도를 높일 수 있다.Additionally, resolution settings can be applied concisely and a precise number of points can be specified. Furthermore, different octaves can be applied to each band to focus on specific frequency bands, thereby increasing precision.

또한, 옥타브 마다 서로 다른 옥타브 상수를 적용할 수 있다. 옥타브 분할의 최대 장점은 1옥타브 기준으로 동일한 주파수를 갖는 것인데, 이를 활용하여 옥타브마다 서로 다른 옥타브 상수를 부여하여 생성 주파수 수를 증가시키거나 감소시킬 수 있다.Additionally, different octave constants can be applied to each octave. The greatest advantage of octave division is that it has the same frequency across all octaves. This can be utilized to increase or decrease the number of generated frequencies by assigning different octave constants to each octave.

예를 들어, 기준 주파수의 1옥타브 위의 주파수는 1/12 옥타브로 분할하고, 기준 주파수의 2옥타브 위의 주파수는 1/6 옥타브로 분할할 수 있다.For example, frequencies one octave above the reference frequency can be divided into 1/12 octaves, and frequencies two octaves above the reference frequency can be divided into 1/6 octaves.

상기와 방법을 사용하면 목표로 하는 특정 주파수 대역의 주파수 분할을 보다 세분화할 수 있어 보다 정교한 제거 각도 조정이 가능하게 된다.Using the above method, the frequency division of the target specific frequency band can be further refined, enabling more precise removal angle adjustment.

도 10은 실시예에 따른 위상 변이를 이용한 소음 제거 방법을 나타낸 흐름도이다.Fig. 10 is a flowchart illustrating a noise removal method using phase shift according to an embodiment.

도 10을 참조하면, 실시예에 따른 위상 변이를 이용한 소음 제거 방법은 지연 시간을 산출하는 단계(S100)와, 기준 주파수를 생성하는 단계(S200)와, 배수 주파수를 생성하는 단계(S300)와, 위상 변화값을 계산하는 단계(S400)와, 역상 신호를 생성하는 단계(S500)를 포함할 수 있다. 여기서, 실시예에 따른 위상 변이를 이용한 소음 제거 방법은 실시예에 따른 위상 변이를 이용한 소음 제거 장치에서 수행될 수 있다.Referring to FIG. 10, a noise removal method using a phase shift according to an embodiment may include a step of calculating a delay time (S100), a step of generating a reference frequency (S200), a step of generating a multiple frequency (S300), a step of calculating a phase shift value (S400), and a step of generating a reverse signal (S500). Here, the noise removal method using a phase shift according to an embodiment may be performed in a noise removal device using a phase shift according to an embodiment.

소음 제거 장치는 오디오 하드웨어 버퍼 사이즈 및 소프트웨어 버퍼 사이즈 중 적어도 하나를 기초로 지연 시간을 산출할 수 있다(S100).The noise cancellation device can calculate a delay time based on at least one of an audio hardware buffer size and a software buffer size (S100).

오디오 하드웨어 버퍼 사이즈는 ADC 변환 과정에서의 고유의 버퍼 사이즈, AD 변환 시 디지털 신호를 중앙처리장치(Central Processing Unit, CPU)로 전송하기 위한 시스템 버퍼 사이즈 및 CPU에서 처리된 신호를 DAC로 전송하기 위한 시스템 버퍼 사이즈 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The audio hardware buffer size may include at least one of a unique buffer size during the ADC conversion process, a system buffer size for transmitting a digital signal to a central processing unit (CPU) during AD conversion, and a system buffer size for transmitting a signal processed in the CPU to the DAC.

소프트웨어 버퍼 사이즈는 동작 과정에서 현재 사용하는 버퍼의 사이즈 예컨대, 프로세서 처리 과정에서 처리하고자 하는 시간 값 또는 목표하는 주파수에 따른 버퍼 사이즈를 포함할 수 있다. The software buffer size may include the size of the buffer currently used during the operation process, for example, the buffer size according to the time value to be processed during the processor processing process or the target frequency.

오디오 하드웨어 버퍼 사이즈 및 소프트웨어 버퍼 사이즈는 설계 및 설정 단계에서 결정되므로, 오디오 하드웨어 버퍼 사이즈 및 소프트웨어 버퍼 사이즈를 미리 확인할 수 있게 된다.Since the audio hardware buffer size and software buffer size are determined during the design and setup phase, you can check the audio hardware buffer size and software buffer size in advance.

이와 더불어 매질 두께로 인해 발생되는 소리 전달 속도를 고려하여 지연시간을 산출할 수도 있다.In addition, the delay time can be calculated by taking into account the sound transmission speed caused by the thickness of the medium.

소음 제거 장치는 기준 주파수를 생성할 수 있다(S200).The noise cancelling device can generate a reference frequency (S200).

소음 제거 장치는 입력 신호 및 지연 시간을 기초로 기준 주파수를 생성될 수 있다. 여기서, 기준 주파수는 입력 신호와 역상 신호가 더해졌을 때, 위상이 최초 "0"Deg가 되는 주파수 일 수 있다. The noise canceling device can generate a reference frequency based on an input signal and a delay time. Here, the reference frequency can be a frequency at which the phase initially becomes "0" degrees when the input signal and an inverse signal are added.

소음 제거 장치는 입력 신호에 대해 샘플링된 샘플 레이트를 총 지연시간으로 나누어 기준 주파수를 계산할 수 있다.The noise canceling device can calculate the reference frequency by dividing the sample rate sampled for the input signal by the total delay time.

소음 제거 장치는 기준 주파수를 기초로 배수 주파수를 생성할 수 있다(S300).The noise canceling device can generate a multiple frequency based on a reference frequency (S300).

배수 주파수는 기준 주파수에 따라 n개의 동위상 주파수로 이루어질 수 있다. 기준 주파수의 위상각이 -360 Deg 일 경우, 배수 주파수의 위상값은 -360 Deg가 될 수 있다.A multiple frequency can be composed of n in-phase frequencies depending on the reference frequency. If the phase angle of the reference frequency is -360 Deg, the phase value of the multiple frequency can be -360 Deg.

배수 주파수는 기준 주파수를 시작으로 배수 주파수의 간격을 더하여 구할 수 있다.The multiple frequency can be obtained by adding the interval of the multiple frequency starting from the reference frequency.

소음 제거 장치는 기준 주파수를 기초로 위상 변화값을 계산할 수 있다(S400). The noise cancellation device can calculate a phase change value based on a reference frequency (S400).

소음 제거 장치는 입력 신호의 주파수가 가진 위상 시작점을 0 Deg로 가정했을 때, 버퍼 사이즈에 해당하는 일정 시간 후의 위상의 변화값을 구할 수 있다.The noise cancellation device can obtain the phase change value after a certain period of time corresponding to the buffer size, assuming that the phase starting point of the frequency of the input signal is 0 Deg.

먼저, 버퍼 사이즈에 해당하는 기준 주파수를 구하고, 기준 주파수에서 1Hz 단위로 변화는 위상각의 크기를 구하고, 입력 신호의 주파수에 단위 위상각을 곱하여 위상 변화값을 계산할 수 있다.First, the reference frequency corresponding to the buffer size is obtained, and the size of the phase angle is obtained by changing the reference frequency by 1 Hz, and the phase change value can be calculated by multiplying the unit phase angle by the frequency of the input signal.

소음 제거 장치는 위상 변화값을 기초로 역상 신호를 생성할 수 있다(S500).The noise canceling device can generate an inverse signal based on the phase shift value (S500).

소음 제거 장치는 입력 주파수의 위상값과 역상 신호의 위상값이 합이 0이 되도록 역상 신호를 생성할 수 있으며, 이로부터 입력 주파수의 누적된 위상값의 합과 역상 신호의 누적된 위상값의 합이 0이 되도록 역상 신호를 생성할 수 있다. 이에 따라 역상 주파수의 위상값의 합은 위상각의 합과 동일하며, 위상값만 (-) 값을 가지게 될 수 있다.The noise canceling device can generate a reverse signal such that the sum of the phase values of the input frequency and the phase values of the reverse signal becomes 0, and from this, the reverse signal can be generated such that the sum of the accumulated phase values of the input frequency and the accumulated phase values of the reverse signal becomes 0. Accordingly, the sum of the phase values of the reverse frequencies is equal to the sum of the phase angles, and only the phase value can have a (-) value.

마지막으로 소음 제거 장치는 입력 신호에 역상 신호를 합산하여 합산 신호를 생성한 후 소음을 제거할 수 있다.Finally, the noise removal device can remove noise by adding an inverse signal to the input signal to generate a sum signal.

본 문서의 다양한 실시예들은 기기(machine)(예: 컴퓨터)로 읽을 수 있는 저장 매체(machine-readable storage media)(예: 메모리(내장 메모리 또는 외장 메모리))에 저장된 명령어를 포함하는 소프트웨어(예: 프로그램)로 구현될 수 있다. 기기는, 저장 매체로부터 저장된 명령어를 호출하고, 호출된 명령어에 따라 동작이 가능한 장치로서, 개시된 실시예들에 따른 전자 장치를 포함할 수 있다. 상기 명령이 제어부에 의해 실행될 경우, 제어부가 직접, 또는 상기 제어부의 제어하에 다른 구성요소들을 이용하여 상기 명령에 해당하는 기능을 수행할 수 있다. 명령은 컴파일러 또는 인터프리터에 의해 생성 또는 실행되는 코드를 포함할 수 있다. 기기로 읽을 수 있는 저장매체는, 비일시적(non-transitory) 저장매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, 비일시적은 저장매체가 신호(signal)를 포함하지 않으며 실재(tangible)한다는 것을 의미할 뿐 데이터가 저장매체에 반영구적 또는 임시적으로 저장됨을 구분하지 않는다.Various embodiments of the present document may be implemented as software (e.g., a program) including instructions stored in a machine-readable storage medium (e.g., memory (internal memory or external memory)) that can be read by a machine (e.g., a computer). The device may include an electronic device according to the disclosed embodiments, which is a device that can call instructions stored in the storage medium and operate according to the called instructions. When the instructions are executed by a control unit, the control unit may directly or under the control of the control unit use other components to perform a function corresponding to the instructions. The instructions may include code generated or executed by a compiler or an interpreter. The machine-readable storage medium may be provided in the form of a non-transitory storage medium. Here, non-transitory means that the storage medium does not contain signals and is tangible, but does not distinguish between data being stored semi-permanently or temporarily in the storage medium.

실시예에 따르면, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다.According to an embodiment, the method according to various embodiments disclosed in the present document may be provided as included in a computer program product.

일 실시예에 따르면, 컴퓨터 프로그램을 저장하고 있는 컴퓨터 판독 가능 기록매체로서, 오디오 하드웨어 버퍼 사이즈, 소프트웨어 버퍼 사이즈 및 매질 두께로 인해 발생되는 소리 전달 속도에 대한 버퍼 사이즈 중 적어도 하나를 기초로 지연 시간을 산출하는 동작과, 입력 신호 및 상기 지연 시간을 기초로 기준 주파수를 생성하는 동작과, 상기 기준 주파수를 기초로 n개의 동위상 주파수로 이루어진 배수 주파수를 생성하는 동작과, 상기 기준 주파수를 기초로 위상 변화값을 계산하는 동작과, 상기 위상 변화값을 기초로 상기 입력 신호에 대한 역상 신호를 생성하는 동작을 포함하는 방법을 프로세서가 수행하도록 하기 위한 명령어를 포함할 수 있다.According to one embodiment, a computer-readable recording medium storing a computer program may include instructions for causing a processor to perform a method, the method including calculating a delay time based on at least one of an audio hardware buffer size, a software buffer size, and a buffer size for a sound propagation speed caused by a medium thickness, generating a reference frequency based on an input signal and the delay time, generating a multiple frequency composed of n in-phase frequencies based on the reference frequency, calculating a phase shift value based on the reference frequency, and generating an inverse signal for the input signal based on the phase shift value.

일 실시예에 따르면, 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 저장되어 있는 컴퓨터 프로그램으로서, 오디오 하드웨어 버퍼 사이즈, 소프트웨어 버퍼 사이즈 및 매질 두께로 인해 발생되는 소리 전달 속도에 대한 버퍼 사이즈 중 적어도 하나를 기초로 지연 시간을 산출하는 동작과, 입력 신호 및 상기 지연 시간을 기초로 기준 주파수를 생성하는 동작과, 상기 기준 주파수를 기초로 n개의 동위상 주파수로 이루어진 배수 주파수를 생성하는 동작과, 상기 기준 주파수를 기초로 위상 변화값을 계산하는 동작과, 상기 위상 변화값을 기초로 상기 입력 신호에 대한 역상 신호를 생성하는 동작을 포함하는 방법을 프로세서가 수행하도록 하기 위한 명령어를 포함할 수 있다.According to one embodiment, a computer program stored in a computer-readable recording medium may include instructions for causing a processor to perform a method, the method including calculating a delay time based on at least one of an audio hardware buffer size, a software buffer size, and a buffer size for a sound propagation speed caused by a medium thickness, generating a reference frequency based on an input signal and the delay time, generating a multiple frequency composed of n in-phase frequencies based on the reference frequency, calculating a phase shift value based on the reference frequency, and generating an inverse signal for the input signal based on the phase shift value.

본 발명에서 설명하는 특정 실행들은 실시예들로서, 어떠한 방법으로도 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 명세서의 간결함을 위하여, 종래 전자적인 구성들, 제어시스템들, 소프트웨어, 상기 시스템들의 다른 기능적인 측면들의 기재는 생략될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재들은 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들로서 나타내어질 수 있다. 또한, "필수적인", "중요하게" 등과 같은 구체적인 언급이 없다면 본 발명의 적용을 위하여 반드시 필요한 구성 요소가 아닐 수 있다.The specific implementations described in the present invention are exemplary and do not limit the scope of the present invention in any way. For the sake of brevity, descriptions of conventional electronic components, control systems, software, and other functional aspects of the systems may be omitted. In addition, the lines connecting or connecting members between components depicted in the drawings are merely representative of functional connections and/or physical or circuit connections, and may be replaced or represented as various additional functional connections, physical connections, or circuit connections in an actual device. Furthermore, unless specifically mentioned as "essential," "important," etc., a component may not be absolutely necessary for the application of the present invention.

따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 또는 이로부터 등가적으로 변경된 모든 범위는 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Therefore, the idea of the present invention should not be limited to the embodiments described above, and not only the scope of the patent claims described below but also all scopes equivalent to or equivalently modified from the scope of the patent claims are considered to fall within the scope of the idea of the present invention.

100: 입력 신호
200: 소음 제거 장치
210: 지연시간 산출부
230: 기준 주파수 생성부
250: 배수 주파수 생성부
270: 위상 변화값 계산부
290: 역상 신호 생성부
100: Input signal
200: Noise Cancelling Device
210: Delay time calculation unit
230: Reference frequency generator
250: Multiple frequency generator
270: Phase change value calculation unit
290: Reverse signal generation unit

Claims (18)

오디오 하드웨어 버퍼 사이즈, 소프트웨어 버퍼 사이즈 및 매질 두께로 인해 발생되는 소리 전달 속도에 대한 버퍼 사이즈 중 적어도 하나를 기초로 지연 시간을 산출하는 단계;
입력 신호 및 상기 지연 시간을 기초로 기준 주파수를 생성하는 단계;
상기 기준 주파수를 기초로 n개의 동위상 주파수로 이루어진 배수 주파수를 생성하는 단계;
상기 기준 주파수를 기초로 위상 변화값을 계산하는 단계; 및
상기 위상 변화값을 기초로 상기 입력 신호에 대한 역상 신호를 생성하는 단계;
를 포함하고,
상기 기준 주파수는 상기 입력 신호에 대해 샘플링된 샘플 레이트를 지연 시간으로 나눈 값으로 계산되는 위상 변이를 이용한 소음 제거 방법.
A step of calculating a delay time based on at least one of an audio hardware buffer size, a software buffer size, and a buffer size for a sound transmission speed caused by a medium thickness;
A step of generating a reference frequency based on an input signal and the delay time;
A step of generating a multiple frequency composed of n in-phase frequencies based on the above reference frequency;
A step of calculating a phase change value based on the above reference frequency; and
A step of generating an inverse signal for the input signal based on the phase change value;
Including,
A noise removal method using a phase shift in which the above reference frequency is calculated as a value obtained by dividing the sample rate sampled for the above input signal by the delay time.
제1항에 있어서,
상기 오디오 하드웨어 버퍼 사이즈는 ADC 변환 과정, AD 변환된 디지털 신호를 CPU로 전송하는 과정, CPU에서 처리된 신호를 DAC로 전송하는 과정 및 DAC 변환 과정에서 발생하는 버퍼 사이즈 중 적어도 하나를 포함하는 위상 변이를 이용한 소음 제거 방법.
In the first paragraph,
The above audio hardware buffer size is a noise removal method using phase shift including at least one of a buffer size generated during an ADC conversion process, a process of transmitting an AD-converted digital signal to a CPU, a process of transmitting a signal processed by the CPU to a DAC, and a DAC conversion process.
제1항에 있어서,
상기 소프트웨어 버퍼 사이즈는 소프트웨어 설계 과정 또는 동작 과정에서 현재 사용하는 버퍼의 사이즈를 포함하는 위상 변이를 이용한 소음 제거 방법.
In the first paragraph,
The above software buffer size is a noise removal method using phase shift including the size of the buffer currently used in the software design process or operation process.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 기준 주파수는 상기 입력 신호의 위상 값과 상기 역상 신호의 위상 값의 합이 최초로 0이 되는 주파수인 위상 변이를 이용한 소음 제거 방법.
In the first paragraph,
The above reference frequency is a noise removal method using phase shift, which is a frequency at which the sum of the phase value of the input signal and the phase value of the reverse signal first becomes 0.
제1항에 있어서,
상기 배수 주파수는 상기 기준 주파수에 상기 배수 주파수의 간격을 더하여 계산되는 위상 변이를 이용한 소음 제거 방법.
In the first paragraph,
A noise removal method using a phase shift in which the above multiple frequency is calculated by adding the interval of the above multiple frequency to the above reference frequency.
제6항에 있어서,
상기 배수 주파수의 간격은 주파수 제거 기준 범위(Process Range)를 360으로 나눈 값을 상기 기준 주파수에 곱하여 계산되는 위상 변이를 이용한 소음 제거 방법.
In paragraph 6,
A noise removal method using a phase shift in which the interval of the above multiple frequencies is calculated by multiplying the value obtained by dividing the frequency removal reference range (Process Range) by 360 by the above reference frequency.
제1항에 있어서,
상기 위상 변화값은 버퍼 사이즈에 해당하는 기준 주파수를 구하고, 프로세스 범위를 기준 주파수로 나누어 1Hz 단위로 변화하는 위상의 변화값 크기를 구하고, 입력 신호의 주파수에 단위 위상 변화값을 곱하여 계산되는 위상 변이를 이용한 소음 제거 방법.
In the first paragraph,
The above phase change value is a noise removal method using phase shift, which is calculated by obtaining a reference frequency corresponding to the buffer size, dividing the process range by the reference frequency to obtain the phase change value size that changes in units of 1 Hz, and multiplying the unit phase change value by the frequency of the input signal.
제1항에 있어서,
상기 역상 신호는 상기 입력 신호 주파수의 위상값을 반전하여 생성되는 위상 변이를 이용한 소음 제거 방법.
In the first paragraph,
The above-mentioned reverse signal is a noise removal method using a phase shift generated by inverting the phase value of the input signal frequency.
오디오 하드웨어 버퍼 사이즈, 소프트웨어 버퍼 사이즈 및 매질 두께로 인해 발생되는 소리 전달 속도에 대한 버퍼 사이즈 중 적어도 하나를 기초로 지연 시간을 산출하는 지연시간 산출부;
입력 신호 및 상기 지연 시간을 기초로 기준 주파수를 생성하는 기준 주파수 생성부;
상기 기준 주파수를 기초로 n개의 동위상 주파수로 이루어진 배수 주파수를 생성하는 배수 주파수 생성부;
상기 기준 주파수를 기초로 위상 변화값을 계산하는 위상 변화값 계산부; 및
상기 위상 변화값을 기초로 상기 입력 신호에 대한 역상 신호를 생성하는 역상 신호 생성부;
를 포함하고,
상기 기준 주파수는 상기 입력 신호에 대해 샘플링된 샘플 레이트를 지연 시간으로 나눈 값으로 계산되는 위상 변이를 이용한 소음 제거 장치.
A delay time calculation unit for calculating a delay time based on at least one of an audio hardware buffer size, a software buffer size, and a buffer size for a sound transmission speed caused by a medium thickness;
A reference frequency generation unit that generates a reference frequency based on an input signal and the delay time;
A multiple frequency generation unit that generates a multiple frequency composed of n in-phase frequencies based on the above reference frequency;
A phase change value calculation unit that calculates a phase change value based on the above reference frequency; and
A reverse signal generation unit that generates a reverse signal for the input signal based on the phase change value;
Including,
A noise removal device using a phase shift in which the above reference frequency is calculated as a value obtained by dividing the sample rate sampled for the above input signal by the delay time.
제10항에 있어서,
상기 오디오 하드웨어 버퍼 사이즈는 ADC 변환 과정, AD 변환된 디지털 신호를 CPU로 전송하는 과정, CPU에서 처리된 신호를 DAC로 전송하는 과정 및 DAC 변환 과정에서 발생하는 버퍼 사이즈 중 적어도 하나를 포함하는 위상 변이를 이용한 소음 제거 장치.
In Article 10,
The above audio hardware buffer size is a noise removal device using phase shift including at least one of a buffer size generated during an ADC conversion process, a process of transmitting an AD-converted digital signal to a CPU, a process of transmitting a signal processed by the CPU to a DAC, and a DAC conversion process.
제10항에 있어서,
상기 소프트웨어 버퍼 사이즈는 소프트웨어 설계 과정 또는 동작 과정에서 현재 사용하는 버퍼의 사이즈를 포함하는 위상 변이를 이용한 소음 제거 장치.
In Article 10,
The above software buffer size is a noise removal device using phase shift including the size of the buffer currently used in the software design process or operation process.
삭제delete 제10항에 있어서,
상기 기준 주파수는 상기 입력 신호의 위상 값과 상기 역상 신호의 위상 값의 합이 최초로 0이 되는 주파수인 위상 변이를 이용한 소음 제거 장치.
In Article 10,
A noise removal device using a phase shift, wherein the above reference frequency is a frequency at which the sum of the phase value of the input signal and the phase value of the reverse signal first becomes 0.
제10항에 있어서,
상기 배수 주파수는 상기 기준 주파수에 상기 배수 주파수의 간격을 더하여 계산되는 위상 변이를 이용한 소음 제거 장치.
In Article 10,
A noise removal device using a phase shift in which the above multiple frequency is calculated by adding the interval of the above multiple frequency to the above reference frequency.
제15항에 있어서,
상기 배수 주파수의 간격은 주파수 제거 기준 범위(Process Range)를 360으로 나눈 값을 상기 기준 주파수에 곱하여 계산되는 위상 변이를 이용한 소음 제거 장치.
In Article 15,
A noise removal device using a phase shift in which the interval of the above multiple frequencies is calculated by multiplying the value obtained by dividing the frequency removal reference range (Process Range) by 360 by the above reference frequency.
제10항에 있어서,
상기 위상 변화값은 버퍼 사이즈에 해당하는 기준 주파수를 구하고, 프로세스 범위를 기준 주파수로 나누어 1Hz 단위로 변화하는 위상의 변화값 크기를 구하고, 입력 신호의 주파수에 단위 위상 변화값을 곱하여 계산되는 위상 변이를 이용한 소음 제거 장치.
In Article 10,
The above phase change value is a noise removal device using a phase shift that is calculated by obtaining a reference frequency corresponding to the buffer size, dividing the process range by the reference frequency to obtain the phase change value size that changes in units of 1 Hz, and multiplying the unit phase change value by the frequency of the input signal.
제10항에 있어서,
상기 역상 신호는 상기 입력 신호 주파수의 위상값을 반전하여 생성되는 위상 변이를 이용한 소음 제거 장치.
In Article 10,
The above-mentioned reverse signal is a noise removal device that utilizes a phase shift generated by inverting the phase value of the input signal frequency.
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