본 논문에서는 1채널(mono)이나 2채널(stereo)의 오디오 입력을 5채널(center, left, right, left side, right side)로 출력시키는 음장 시스템을 설계하고 그 성능을 분석하였다. 가정의 리스닝 룸 같이 작은 공간에서 콘서트 홀 같은 커다란 공간의 음장을 재현하기 위한 멀티 채널 음장 시스템은 지연기, 초기 반사음처리기, 잔향기를 이용해 설계하였다. 초기 반사음 처리기의 지연과 이득은 실제 공간에서 측정한 암펄스 응답을 이용하여 결정하였으며, 구현된 초기 반사음을 전방 30$^{\circ}$방향에서 재생함으로써 확장감을 증가시킬 수 있도록 하였다. 잔향기는 자연스러운 주파수 및 감쇠 특성을 갖도록 설계되었으며, 후방 60$^{\circ}$방향에서 재생되는 잔향의 상관 계수를 작게 함으로써 청취시 공간감을 느끼게 하였다. 설계된 음장 시스템은 무향실 데이터를 입력으로 시뮬레이션되었고, 그 결과로 얻어진 5개의 PCM 출력은 멀티 트랙 재생 장치에 의해 일반 리스닝 룸에서 재생된다.
PAST (projection approximation subspace tracking)는 여러 연구자들에 의해 비교 연구가 되는 대표적인 신호 부공간을 추정하는 알고리즘이다. 이 방법은 신호 부공간 추정에 있어 상대적으로 낮은 계산 복잡도를 요구하기 때문에 인기가 있는 방법이 되었다. 그러나 이 방법은 개선의 여지가 많아서 추정 정확도나 공간의 직교성 등에서 계속 개선된 알고리즘이 연구되고 있다. 본 논문은 기존에 연구된 PAST 알고리즘의 추정 정확도 개선을 위해 연구된 알고리즘 중 하나인 FB-PAST(Forward-Backward PAST) 알고리즘에 사용할 직교성 알고리즘을 제안한다.
최근 슬랫형 천장은 음악전용공연장인 음악당에서부터 공항대합실을 포함한 다양한 규모와 용도의 건물에서 그 적용범위가 확대되고 있다. 그러나 이와 같은 구조의 활용에 따른 공간의 실내음향에 미치는 영향에 관한 연구가 거의 없어 공간의 계획 시 활용 가능한 자료가 거의 없다. 본 연구에서는 1/20 축소모형실험을 통하여 shoe-box 형태의 소규모 공연장에서 슬랫형 천장의 적용이 객석의 음향에 미치는 영향을 측정 분석하였다. 실험은 슬랫의 간격 및 설치높이 변화의 조합에 따른 6가지 설치조건들을 대상으로 하였으며, 잔향시간 ($T_{30}$), 명료도 ($D_{50}$ 및 $C_{80}$), 그리고 음의 세기 (G 및 $G_{80}$) 측면에서 그 영향을 분석하였다.
본 연구에서는 파장보다 작은 구조물로 이루어진 음향메타물질을 이용하여 소형화된 헬름홀츠 공진기의 반향음 감소 성능예측 연구를 진행하였다. 본 논문에서 제안된 헬름홀츠 공진기는 수중 환경과 임피던스 차이가 큰 공기구조물로 형성하였다. 다중물리 유한요소 시뮬레이션 패키지를 이용하여 수중 음향학적 분석을 진행한 결과 수중 반향음의 감소가 예상되었고 헬름홀츠 공진기 입구의 공간 압축(space coiling) 정도와 내부 체적의 폭에 따라 주파수 특성을 제어할 수 있었다. 기본적인 헬름홀츠 공진기는 약 10,000 Hz 이상에서 최대 7 dB의 반향음 감소 효과를 보였으나 공간 압축 메타물질을 이용한 초소형 헬름홀츠 공진기는 약 5,000 Hz 이상에서 최대 14 dB의 반향음 감소가 나타났다. 추가적으로 헬름홀츠 공진기의 내부 체적을 제어하여 주파수 특성이 변화하는 것을 확인하고 공간압축 비율이 서로 다른 공진기를 조합함으로써 광대역 반향음 감소 효과를 얻을 수 있었다. 본 연구를 통해 수중 환경에서 공기구조물을 이용한 소형화된 헬름홀츠 공진기의 성능을 연구하였으며 반향음 감소 효과는 효과적인 스텔스 기술을 구현할 수 있을 것으로 기대된다.
빔공간 변환(beamspace transform) 기법은 공간 영역의 신호를 입사각 혹은 그 사인함수의 영역으로 변환하는 기법으로, MUSIC과 같은 음원 정위 및 추적(source localization and tracking) 문제나 적응 빔형성(adaptive beamforming)과 같은 문제에서 많이 사용되는 기법이다. 다채널 음원 분리 기법에 사용될 때에는, 음원의 정보 뿐만아니라 해당 음원의 이미지(image)를 재구성하여야 하므로 역변환 기법 또한 중요하다. 본 논문에서는 멀티 채널 음원 분리 기법을 위한 빔공간 변환 기법과 그 역변환 기법에 대하여 고찰하였으며, 특히 빔공간-영역 다채널 비음수 행렬 분해 기법에 적용되었을 때 그 성능에 미치는 영향을 중점적으로 살펴보았다.
본 연구에서는 원형실린더에 의한 음향파의 산란현상을 전산공력음향학 기법을 이용하여 계산하였다. 특히 전산공력음항학에서 정확도를 위해 요구되는 좌표의 직교성을 유지하기 위해서 그에 대한 적절한 관계식을 유도하였으며 정확성의 검증을 위해서 수치적인 해를 이론적인 해와 비교, 분석하였다. 공간차분법으로는 Taylor 전개를 통하여 차 정확도를 가진 차분법을 바탕으로 주파수 공간에서 최적화 된 DRP(Dispersion Relation Preserving) 기법을 사용하였으며, 시간차분법으로는 Adams-Bashford 방법을 기준으로 최적화된 4단계 외재적(explicit) 적분방법을 사용하였다 벽면 경계조건으로는 가상점 개념을 이용한 경계조건을 사용하였으며 원방 경계조건으로서는 선형화 된 Euler 방정식의 점근해(Asymptotic Solution)을 이용한 방사경계조건(Radiation Boundary Condition)을 사용하였다.
An active control of the transmission of noise through an aircraft fuselage is investigated numerically. A cylinder-cavity system was used as a model for this study. The fuselage is modeled as a fi nite, thin shel cylinder with constant thickness. The sound field generated by an exterior monopole source is transmitted into the cavity through the cylinder. Point force actuators on the cylinder are driven by error sensor that is placed in 3D cavity. Modal coupling theory is used to formulate the numerical models and describe the system behavior. Minimization of the acoustic potential energy in the fuselage is carried out as a performance index. Continuous parameter genetic algorithm is used to search the optimal actuator position and both results are compared.
정합장처리(matched-field processing)는 실제 음향자료와 복제음장과의 공간 coherence를 이용한 음장의 역추정 방법이다. 광대역 스펙트럼을 가지는 음원의 경우 협대역 단일 주파수별로 정합장 출력을 계산한 후, 각 출력을 더하는 incoherent 광대역 정합장처리를 사용하였으나, 그 경우 수신기들과 주파수들간의 상호 공간과 주파수 정보를 사용치 못하므로 음원 위치추정 성능이 저하된다. 본 논문에서는 광대역 스펙트럼의 여러 주파수를 사용하여 확장된 CSDM(cross-spectral density matrix)을 구성하여 coherent 정합장처리를 구현하고, 각 정합장처리 기법에 대한 음원 위치추정 성능을 분석하였다.
우주 발사체 및 과학관측로켓에 유발되는 음향 하중의 주 원인은 추진기관의 제트 소음에 의한 것이다. 따라서 성공적인 임무 수행을 위한 음향 하중의 저감을 위해서는 반드시 추진 기관의 제트 소음(초음속)의 특성을 파악하는 것이 필요하다. 이를 위해 먼저 제트 유동에 의한 음향 하중의 발생 메카니즘을 살펴보았다. 그리고, 음향 하중에 영향을 주는 인자를 도출하고, 도출된 인자에 따른 음향 하중의 특성 변화를 살펴보았다. 3단형 과학 관측 로켓(KSR-III)의 음향 하중의 시공간적인 특성을 엔진 연소 시험시 측정된 소음 신호를 이용하여 분석하였다. KSR-III의 음향 하중의 최대값은 250 Hz, 500 Hz의 옥타브 밴드에 집중되어 있으며, 공간적으로 랜덤함을 알 수 있었다. 또한 추후 음향 하중의 특성 파악을 위한 자체적인 연구 방향을 제안하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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