음원 위치 추적 방법 및 장치 document_id A220623034571

본 발명은 음원이 발생하는 위치를 추적하는 방법 및 그 방법을 이용한 장치에 관한 것이다. 음원이 발생하는 위치를 추적하는 방법으로서 현재 다양한 방법이 개발 및 사용되고 있다. 음원이 발생하는 위치를 추적하는 방법으로는 신호의 세기를 측정하고 거리에 따른 경로 손실을 고려하여 음원의 위치를 찾아내는 방법, 두 개 이상의 음원수신부로의 도달각(AOA)을 이용하여 음원의 위치를 찾아내는 방법, 공간 스펙트럼을 이용하는 방법, 음원 전달 시간을 이용하여 음원의 위치를 찾아내는 방법 등이 있다. 상기 음원 전달 시간을 이용하여 음원의 위치를 찾아내는 방법은 다시 두 가지로 나눌 수 있다. 첫 번째 방법은 음원과 음원수신기 간의 음원 전달 시간을 측정하여 거리를 구하는 방법이다(TOA 측위 방식). 이 방법은 각 음원수신부에서 측정된 값으로부터 각 음원수신부를 중심으로 하는 원들을 형성하고, 이러한 원들의 교점을 음원이 발생하는 위치로 결정하게 된다. 두 번째 방법은, 서로 다른 곳에서 수신된 신호의 시간차를 이용하여 음원의 위치를 결정하는 방식이다(TDOA 측위 방식). 이 방법은 절대적인 시각 정보를 측정하는 것이 아니라 수신된 시간차만을 측정하므로 상기 TOA 측위 방식에 비해서 구현하기가 쉽다. TDOA 측위 방식은 음원의 도달 시간 자체가 아닌 그 도달 시간차를 이용하므로, 두 음원수신부에서의 거리 차가 일정한 곳 즉, 두 음원수신부를 초점으로 하는 쌍곡선이 형성되고, 이러한 쌍곡선의 교점이 음원이 발생하는 위치가 된다. 상기 TDOA 방식은 LORAN이나 DECCA 등에 사용되는 등, 음원 위치 추적에 있어서 많이 사용되는 방법이다. 일반적으로 TDOA의 측정은 상호상관함수(cross-correlation function)를 이용한다. 상기 상호 상관 방법은 주파수 영역에서 상호 상관 함수를 구현하여 계산된 시간차 값을 이용하여 음원의 최종 시간차를 결정하고, 이를 이용하여 음원의 위치를 결정한다. TDOA 방식은 전대역의 주파수 또는 관심 있는 주파수 대역에서의 시간차를 산출하여 이를 근거로 하여 음원의 위치를 추적한다. 일반적으로 화자의 음원, 즉 음성의 위치를 추적하여 화자를 포착하는 경우가 많기 때문에 음성 신호가 주로 존재하는 4KHz 이하의 주파수 대역에서 산출된 시간차를 이용하게 된다. 하지만, 음성 신호가 주로 존재하는 대역을 사용한다고 해도, 음성이 존재하지 않는 주파수 부분이 상당히 많이 포함되어 있기 때문에 그로 인해 발생하는 오차는 음원 추적에 있어서 성능을 떨어뜨릴 수 있을 정도로 심각하다. 도1은 종래의 음원 위치 추적 방법의 과정을 도시한 순서도이다. 마이크폰과 같은 음원수신기를 이용하여 음원 신호를 수신한다(S105). 수신된 음원 신호를 디지털 신호로 변환한다(S100). 디지털 신호를 주파수 영역의 신호로 변환한다(S115). 주파수 영역에서 주파수 대역별 시간차를 산출한다(S120). 상기 산출된 주파수 대역별 시간차를 이용하여 최종 시간차를 산출한다(S125). 상기 최종 시간차를 이용하여 음원의 위치를 추적한다(S130). 상기와 같이 종래에는 주파수 대역별로 시간차를 산출함에 있어서, 각 주파수 대역에 존재하는 음원 신호의 존재 정도를 고려하지 않았기 때문에 최종 결과에 있어서 발생하는 오차를 피할 수 없었다. 이러한 오차의 발생은 음원 추적 장치의 성능을 저하시키는 원인이 되고, 사용자의 장치에 대한 신뢰성은 떨어지게 된다.