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문제 정의
- 마이크 감도는 기기의 고정값이므로 실제로는 수신단에서 증폭 이득만 조정할 수 있다. 그러므로 본 논문에서는 수신 증폭을 조절하여 셀 내의 모든 사용자는 구분 없이 동시에 수신하고 다른 셀의 사용자는 감쇄되도록 제안할 것이다.
- 다른 셀의 신호에 대한 알아보자. 마이크는 사용자를 구분할 수 없으므로 인접 셀의 신호가 미약하더라도 현재 셀의 사용자 신호를 수신하고 있으면 동시에 수신될 것이다.
- 다수의 셀이 존재하는 경우에 다른 셀에 존재하는 사용자의 신호가 분리되는지 방안을 알아보자. 두 명의사용자가 각각 β와 γ에 있다고 가정하면 수신은 셀(A-B-C), (B-C-D), (C-D-E)로 구성된 모듈 1~3이 사용될 것이다.
- 단일 사용자가 이동하는 경우에 핸드오버에 관해 알아보자. 그림 5의 셀에서 사용자가 α에 있는 경우에 셀(A-B-C)의 모듈 1과 셀 (B-C-D)의 모듈 2에서 모두 수신된다.
- 마이크 셀에 대하여 알아보자. 그림 5와 같이 각 셀은 1개의 마이크로 이루어지며 셀 반경 r보다 이격거리d를 작게 설정하여 일부 겹치도록 한다.
- 마이크를 손이나 몸에 착용하지 않고 넓은 범위에서 사용하는 기존의 방법을 알아보자. 기존의 연구들은 화상회용으로 개발되어 고감도의 줌 마이크를 사용하거나 배열 구조의 빔포밍 기법이 많이 사용되고 있다[1].
- 먼저 무성음을 검출하는 방법을 알아보자. 기존에 피치 추출, 영점 검출 등과 같은 다양한 방법이 제시되어 왔으나 본 논문에서는 무성음의 자기상관 특성만 이용하므로 이를 적용하였다[5].
- 본 논문에서는 강의 시스템에 적용 가능한 저가의 광역 마이크를 제안하고자 한다. 강의 시스템은 수신 범위가 강단으로 한정되고 단일 또는 소수의 화자만 존재한다는 것과 화상회의와 달리 강연자가 이동할 수 있다는 특징이 있다.
- 본 논문에서는 강의시스템에 적합한 광역 마이크 기법을 제안하였다. 기존의 광역 마이크는 수십 개의 배열 마이크에 빔포밍 방식을 적용하여 원거리 수신하는 것으로 구현이 복잡하여 고가의 전문 화상회의 시스템에서 한정적으로 상용화되어 있다.
- 음성의 수신부인 마이크를 셀(cell)로 운영하고 핸드오버(Handover)를 지원하려면 이동통신의 의사 잡음과 같은 직교 부호의 신호가 필수적이다. 사람의 음성에 특수 부호를 넣는 것은 불가능하므로 본 논문에서는 음성 신호에서 무성음이 백색잡음과 유사한 상관 특성을 갖는 것에 착안하여 이를 활용하였다. 자기 상관(AutoCorrelation)이 임펄스(Impulse) 형태로 나타나면 무성음으로 판정하고 이 구간의 신호를 다수의 마이크에서 상호상관(Cross Correlation)으로 지연과 에너지를 검출하는 것이다.
- 천정에 부착하는 원거리 마이크를 사용하므로 전달 특성은 장애물이 없는 강한 LOS (Line-of-sight)의 자유공간 감쇄를 적용하였다. 이러한 환경에서 마이크 셀과 핸드오버에 대하여 적용 방안을 알아보겠다.
가설 설정
- 두 명의사용자가 각각 β와 γ에 있다고 가정하면 수신은 셀(A-B-C), (B-C-D), (C-D-E)로 구성된 모듈 1~3이 사용될 것이다.
- 먼저 β에 동기 되었다고 가정하면 β를 기준으로 상호상관을 구하므로 셀 B는 충분한 상호상관 값이 얻어져 정확한 지연으로 보상될 것이다.
- 무음 구간에서는 모든 신호가 없으므로 핸드오버나 제안된 방식은 동작하지 않을 것이다. 화자가 다시 발성을 시작하면 음성 데이터의 획득 시간인 20ms의 시간 지연 후에는 정상 동작하게 될 것이다.
- 본 논문은 첨단 강의실에 사용되는 마이크 시스템에 대한 광역화 방안이므로 동작환경을 다음과 같이 가정하였다. 적용 면적은 교실과 교단의 크기에 따라 설정하고 강단에 2명 이하의 화자만 존재한다고 가정하였다.
- 본 논문은 첨단 강의실에 사용되는 마이크 시스템에 대한 광역화 방안이므로 동작환경을 다음과 같이 가정하였다. 적용 면적은 교실과 교단의 크기에 따라 설정하고 강단에 2명 이하의 화자만 존재한다고 가정하였다. 천정에 부착하는 원거리 마이크를 사용하므로 전달 특성은 장애물이 없는 강한 LOS (Line-of-sight)의 자유공간 감쇄를 적용하였다.
- 4%를 무성음으로 판정하였다. 참고로 모의 실험에서는 셀의 범위를 제한하지 않고 모든 음원을 수신 가능한 것으로 가정하고 진행하였다. 그림 9c)는 마이크 C에서 검출된 지연과 그때의 첨두치이다.
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