본 논문은 여러 음향신호의 도달각에 기반한 실내측 위성능을 분석한다. 도달각 측정을 위해 송출전력이 같은 총성, 벨소리, 그리고 의사충격음을 사용하였다. 음향 신호는 약 32 평방미터의 실험실에서 한 개의 음원 스피커를 통해 송출되고, 두 쌍의 서로 동기가 맞는 배열 마이크를 통해 수신된다. 수신된 음향신호로부터 한 마이크 쌍 사이의 도달지연시간차가 측정되고, 이로부터 도달각이 산출된다. 끝으로, 음원 스피커의 최종 위치는 도달각의 교점으로 결정된다. 본 논문은 설치한 실험환경에서의 참 도달각과 측정 도달각의 평균절대오차와 측위오차의 상보누적분포를 보이고, 이에 대한 성능특성을 분석한다.
열악한 실내 음환경은 재실자에게 부정적인 영향을 미친다. 선행 연구를 통해 실내 음환경이 재실자의 과업성취도나 직무만족도뿐 아니라 그들의 건강과 웰빙에도 영향을 주는 것으로 알려져왔다. 본 연구는 국내 공공건축물에 위치한 개방형 사무실의 실내 음환경을 평가하고, 재실자의 음환경 쾌적성 향상을 위하여 고려할 필요가 있는 사항을 검토하기 위한 목적으로 수행되었다. 국내 공공건축물에 위치한 13개의 개방형 사무실에서 실내 소음 레벨을 측정하였으며, 측정은 월요일부터 금요일까지 5일간 진행되었다. 측정된 실내 소음 레벨은 ISO 및 EU ALDREN 프로젝트가 개방형 사무실을 대상으로 권장하는 수준을 기반으로 평가하였다. 분석 결과, 근무 시간 동안 재실자가 있는 환경에서의 실내 소음 레벨은 대부분 ISO 기준을 충족하는 것으로 나타났다. 재실자가 없는 심야 시간대의 음환경을 평가한 결과, 3개 사무실의 측정 결과값이 ALDREN의 권장 수준을 충족하지 못하는 것으로 나타났다. 아울러 측정이 진행된 현장의 특성이 실내 소음도에 유의미한 영향을 주는 것으로 나타났다. 건물 외피의 정확한 음향 성능을 파악하는 것이 불가능하였으므로 향후 추가 연구를 통해 건물의 성능과 실내 음환경 간 관계를 규명할 필요가 있다.
본 연구는 흡음재와 확산체의 적용위치가 소공연장의 음향성능에 미치는 영향에 대하여 알아보았다. 서울의 대학로의 2000년 이후 개관한 36곳의 공연장의 평균크기로 소공연장의 표준모델을 설정하여 연구를 진행하였다. 본 연구에서는 마감재 적용유효면적이 가장 작은 뒷벽을 기준으로 마감재의 적용면적을 산출하고, 마감재의 적용위치별 음향성능 변화를 분석하기 위하여 천장, 측벽의 적용위치를 전반부, 중반부, 후반부로 구분하여 총 8가지의 경우를 만들어, 1/10 축소모형실험을 진행하였다. 사용된 음향지표는 잔향시간(Reverberation Time, RT), 초기감쇠시간(Early Decay Time, EDT), 음악명료도(Clarity, C80), 음성명료도(Definition, D50), 음성전달지수(Speech Transmission Index, STI)를 이용하였다. 실험결과 마감재의 적용위치 변화는 소리의 울림에 양과 관련된 음향인자인 잔향시간, 초기감쇠시간 은 최소 변화 감지폭에 의한 (Just Noticeable Difference, JND) 평가시 변화가 뚜렷하게 나타났고, 소리의 명료도와 관련된 인자인 음악명료도, 음성명료도, 음성전달지수는 변화가 거의 없는 것으로 나타났다. 짧은 잔향시간을 얻고자 하는 경우 흡음재와 확산체 적용시 모두 측벽부분을 통한 잔향시간 조절이 가장 효과적이며, 측벽 전반부가 가장 짧은 잔향시간을 얻을 수 있는 위치인 것으로 나타났다.
지금까지 널리 사용된 수동 소음 제어 방법은 소리에 대한 재질 상의 특성을 이용하여 소음을 제거하는 방법으로서 무게와 부피를 증가시키고 소음의 고주파 성분에 대해서만 효율적인 성능을 발휘하는 단점을 가지고 있다. 이에 반해 최근에 발전된 능동 소음 제어 방법은 무게와 부피를 감소시키고 저주파 소음에 대한 성능이 우수하다는 장점을 가지고 있다. 본 논문에서는 능동 소음 제어의 원리를 디지털 신호 처리 기술을 이용하여 자동차 실내에서의 엔진 부밍 소음(Engine Booming Noise)을 감쇠시키는 실시간 능동 소음 제어 시스템을 구현하였다. 능동 제어를 위한 적응 알고리듬으로는 다채널 Filtered-x LMS 알고리듬을 사용하였으며 이를 위해 Motorola사의 디지털 신호처리 프로세서인 DSP560001을 제어기로 사용하여 적응 알고리듬을 실시간으로 구현하였다. 능동 소음 제어 시스템을 실제로 자동차에 장착하여 RPM에 따른 엔진 소음의 감쇠 성능을 평가한 결과 자동차 실내의 모든 위치에서 소음 감쇠 효과를 얻었으며 특정 주파수에서 20 dB 이상의 소음 감쇠 성능과 전체적으로 15 dB 이상의 소음 감쇠 성능을 확인할 수 있었다.
본 연구에서는 화자의 음성신호를 이용하여 추출된 공간정보를 통해 화자의 위치를 실시간으로 추적하는 시스템을 제안하고 실시간 구현하였다. 기존의 대표적인 화자 위치 추출 알고리듬인 CPSP(Cross Power Spectrum Phase)는 실내환경에서 심각하게 일어나는 반향신호에 취약한 단점을 갖고 있으므로 구현된 시스템에서는 위치 추적 성능 개선을 위하여 반향신호에 강인한 hybrid window 알고리듬을 제안하여 적용하였다. Hybrid window 알고리듬은 실내 환경에 적합한 hybrid window를 설계하여 수신된 음성신호에 적용함으로써 반향신호에 의한 상호 상관관계를 줄이고 직접 경로에 의한 신호들의 상관관계를 높임으로써 보다 정확한 시간 지연 추정을 가능하게 한다. 제안된 시스템의 성능분석을 위해 DSP를 이용해 실시간 구현된 하드웨어를 이용해 기존의 CPSP 알고리듬과 제안된 hybrid window를 적용한 시스템을 실제 환경에서의 실험하였고 제안한 알고리듬을 적용한 시스템이 $22\%$ 이상 성공적으로 화자의 위치를 추적하였다.
현재 국악기의 음향특성에 대한 상세 정보가 매우 부족하여 국악당의 설계에 있어서 최적의 음향을 전달하는 공간을 형성하지 못하게 하는 한 원인이 되고 있다. 따라서, 대중적이고 대표적인 국악기의 음향특성을 측정하고 분류한 후 데이터베이스를 구축하면, (1) 향후의 국악 및 국악기 개발에 대한 기초연구로서 활용될 수 있으며, (2) 국악 전용 연주장의 설계에 있어서 입력 데이터로 요긴하게 활용될 수 있으리라 판단된다. 본 연구는 국악기의 음향방사특성을 조사하기 위한 제2단계의 연구로서, 기존의 연구[1]에 새로운 국악기 8종을 추가하였다. 선정된 국악기는 현악기중에서 거문고와 해금, 관악기 중에서 피리와 태평소, 타악기 중 북과 꽹가리, 징 및 남성 창으로, 원거리 (far-field) 음향 방사특성을 조사하였다. 무향실에서 시행된 지향특성실험을 통하여 얻은 국악기의 음향특성을 컴퓨터 시뮬레이션을 적용하여 국악기의 지향특성의 차이를 규명하고 또한 다양한 형태의 공간에 음원의 방사특성의 차이에 따른 실내음향성능의 변이를 조사하였다. 측정 결과, 국악기마다 주파수별 지향특성은 각기 다르게 나타났으며 무지향성 음원과 국악 음원을 사용하였을 때 음향 인자들 사이에 큰 차이를 보였다. 본 연구에서 제시된 데이터와 설계 방법론 등은 향후 국악원의 설계에 있어서 기본적인 자료로 활용될 수 있다고 기대된다.
수중 음향 다중경로 채널에서 수중음향 통신 시스템의 성능은 채널의 시변적 경계면 상태 변동에 의해 영향을 받는다. 이러한 채널에서 시공간적 변동에 의해 송신 신호와 수신 신호의 위상과 주파수가 일치하지 않아 반송 주파수 옵셋이 발생되고 위상편이키잉 방식의 수중음향통신시스템의 성능을 저하시킨다. 본 논문에서는 수중 음향 통신 채널의 시 공간적 변동 채널에서 위상 코드를 적용한 반송 주파수 옵셋 보상 추정 기법의 성능을 평가하였다. 위상 코드는 주파수 옵셋을 추정하고 보상하기 위한 코드로 CAZAC를 적용하였으며, 실내 수조에서 성능을 평가하였다. QPSK 시스템에 위상코드를 적용한 결과는 적용하지 않은 경우보다 약 4-6배 비트오류율이 개선되었다.
본 논문은 강의실의 실내흡음력이 증가함에 따라 발생하는 물리적 음명료도 (D50, STI)의 변화가 한국어와 중국어의 주관적 음이해도 (음성요해도)에 미치는 영향을 조사하였다. 이를 위해 중규모 강의실에서 흡음재를 설치하기 전과 후의 물리적 음향성능을 측정하고, 음절요해도 테스트 법을 사용해 음성요해도를 평가하였다. 음성요해도 평가시 한국어와 중국어의 두 가지 언어를 대상으로 진행함으로써 두 언어의 특성에 따른 음성요해도의 차이를 비교하였다. 실험결과 흡음재를 설치함에 따라 물리적 음명료도가 증가하였으며, 음성요해도 또한 증가함을 알 수 있었다. 또한 동일한 조건에서 음절요해도 테스트를 수행한 결과 한국어보다 중국어의 음성요해도가 더 높은 것으로 평가되었으며 이것은 한국어와 중국어의 발음특성의 차이에 기인한 것으로 사료된다. 한편 물리적 음명료도와 주관적 음명료도의 상관관계 분석결과 ($R^2$) D50의 경우 한국어는 0.696, 중국어는 0.707로 나타났으며 STI의 경우 한국어는 0.651, 중국어는 0.665로 매우 높은 상관관계가 있음을 알 수 있었다.
교육의 기본적인 형태는 지식의 전달, 즉 음성 전달을 통해 교수가 교육수요자에게 지식을 전달하는 방식이므로 쾌적한 학습 환경 조성에 있어 음환경은 필수적인 고려 요소이다. 실내 음환경은 재실자의 정신적 스트레스와 매우 밀접한 연관성을 가지고 있으므로 적절한 음환경의 조성 여부에 따라 교육의 질적 수준 또한 크게 변화할 것이다. 따라서 본 연구에서는 선행연구에서 제시한 물리적 음향성능 자료를 바탕으로 가청화 기법을 활용한 청감실험을 실시하였으며 이를 통해 강의전용 공간의 물리적 음향성능 개선에 따른 주관적 음향성능의 만족도 변화를 분석하였다. 연구는 강의전용 공간에서 주로 사용되는 음원 6개를 선정하여 8개의 어휘로 평가를 진행하였다. 연구 결과, 음향성능의 개선에 따라 주관적 음향성능도 개선되었으며 소공연장을 강의전용 공간으로 리모델링한 후 "음악"에 대한 주관적 반응보다 "음성"에 대한 주관적 반응이 긍정적으로 나타나 음성 전달에 보다 적합한 공간으로 개선되었음을 확인하였다. 따라서 본 연구를 통해 교육시설의 음환경 개선 시 물리적 음향성능 뿐만 아니라 청감실험을 통한 주관적 음향성능 검증의 필요성을 강조하고자 하였다.
공조설비소음의 특성을 파악하기 위하여 서울의 도심에 위치한 고층 사무소 건물을 대상으로 송풍기의 파워레벨과 취출구를 통한 실내소음레벨을 측정하였다. 또한 공조설비소음이 문제시되는 건물에 흡음챔버와 사이드브랜치를 설치하여 소음기의 감음성능을 평가하였다. 연구의 결과, 실내소음레벨은 송풍기 발생소음의 영향으로 500Hz 이하의 저주파수 대역에서 ISO의 허용 기준치인 NR40을 초과하였으며 흠음챔버는 넓은 대역의 주파수, 사이드브랜치는 특정공명주파수에서 감음효과가 크게 나타났다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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