비백색잡음(non-white noise)인 잔향(reverberation)이 신호탐지(signal detection)의 주 방해신호인 천해 능동소나(active sonar) 환경에서의 표적탐지는 선백색화기(pre-whitener)를 사용하여 수신신호를 백색화한 후 백색잡음에서 최적 탐지기(optimum detector)인 정합필터를 사용한다. 그러나 이 방법은 잔향이 비정상(non-stationary) 특성을 가지기 때문에 구현이 매우 힘들다. 기존의 연구에 따르면 이러한 잔향은 지역적 정상상태(local stationary).라고 가정할 수 있다. 본 논문에서는 먼저 잔향신호의 지역적 정상상태의 범위를 추정(estimation)하고, 이 추정을 바탕으로 비백색 잔향신호 환경에서 선백색화 블록 정규화 정합필터(pre-whitening block normalized matched filter)의 성능을 개선할 수 있는 선백색화 기법을 제안하였다. 제안된 잔향신호의 백색화 기법은 표적신호 전 후의 잔향신호를 사용하여 처리블록(processing block)을 백색화하기 때문에 기존의 백색화 기법보다 우수한 성능을 보였다. 제안된 백색화 기법을 이용한 탐지기의 성능을 평가하기 위해 우리나라 인근해역에서 실측된 데이터를 이용하여 컴퓨터 모의실험을 수행하였다. 모의실험 결과 제안된 기법을 사용한 탐지기는 기존의 백색화 기법을 사용한 탐지기보다 우수한 탐지선응을 보였다.
본 논문에서는 CRD(Cubical Residue Diffuser)를 이용하여 전자파 잔향실 내의 전기장 균일도를 향상시키고, 잔향실 내의 전기장 균일도가 최적화되는 CRD 면적비를 연구하였다. $1\sim3$ GHz 주파수 대역에서 Schroeder 방식의 CRD를 설계하였고, 전자파 잔향실 내의 전기장 분포 해석을 위해 FDTD(Finite Difference Time Domain) 수치해석이 이루어졌다. 해석결과 2 GHz에서 CRD의 면적이 잔향실 한쪽 내벽의 약 $40\sim80%$일 경우 전기장 강도 표준 편차가 낮고 균일하게 분포되었으며, 40 % 이하, 또는 80 % 이상의 면적에서는 표준 편차가 높게 나타났다. 특히 가장 나쁜 경우와 비교하여 44%일 때 전기장 균일도가 1 dB 향상됨을 알 수 있었다.
천해 환경에서 정합필터와 LFM(linear frequency modulation) 펄스를 사용하는 능동소나의 탐지성능은 비백색잡음인 잔향에 의해 크게 저하될 수 있다. 이 경우 잔향의 영향을 줄이기 위해 일반적으로 정합필터에 선행하여 백색화 필터를 사용한다. 기존에는 탐지 블록과 선행 블록의 잔향이 통계적으로 정상성을 유지한다고 가정하고 선행 블록의 잔향 특성을 이용하여 탐지 블록의 잔향을 추정하고 백색화 하였다. 잔향의 정상성은 인접 블록 사이뿐만 아니라 좀더 넓은 범위에서 유지될 수 있다. 이 경우 더 많은 인접 블록을 이용하면 탐지 블록의 잔향을 더 정밀하게 추정할 수 있을 것이다. 본 논문에서는 실제 해안에서 획득한 잔향 신호를 분석하여 적절한 추정 블록의 범위를 구한다. 그리고 추정 블록의 범위에 따른 선-백색화 정합필터의 성능을 비교, 분석한다.
능동소나 시스템에서 천해 내부파에 의한 잔향음으로부터 유도될 수 있는 허위 표적 신호의 발생 가능성에 대하여 연구하였다. 내부파로부터 굴절된 하향 음선은 강한 해저면 잔향음 신호를 발생시켜 허위 표적 신호를 야기한다. 음원으로부터 송출된 음파는 3차원적으로 전파하므로, 2차원(r-z) 뿐만 아니라 수평방향에 대해서도 고려되어야 한다. 솔리톤(soliton)으로 구성된 내부파 모델링은 음원과 솔리톤간 거리 및 솔리톤의 수평폭과 같이 다양한 조건에서 수행되었다. 음원은 가변심도소나(VDS: Variable Depth Sonar)를 가정하여 모의 환경에서의 최소음속층에 위치시켰고, 음선 기반의 잔향음 모델을 이용하여 시간에 따른 잔향음 준위를 모의하였다. 결과적으로 음원과 솔리톤간 거리 및 솔리톤의 수평폭에 따라 여러 개의 허위표적 신호가 동시에 PPI(Plan Position Indicator) 전시기에 나타날 수 있음을 확인하였다.
영화나 VR 콘텐츠 제작 시 음향에 잔향 효과를 주는 것은 현장감과 생동감을 느끼게 하는데 매우 중요한 요소이다. 공간에 따른 음향의 잔향 시간은 RT60(Reverberation Time 60dB)이라는 표준에서 권고된다. 본 논문에서는 음향 편집 시 자동 잔향 편집을 위한 장면 인식 기법을 제안한다. 이를 위해 컬러 이미지와 예측된 깊이 이미지를 동일한 모델에 독립적으로 학습하는 분류 모델을 설계하였다. 실내 장면 분류는 내부 구조가 유사한 클래스가 존재하여 컬러 정보 학습만으로는 인식률의 한계가 존재한다. 공간의 깊이 정보를 사용하기 위해 딥러닝 기반의 깊이 정보 추출 기술을 사용하였다. RT60을 기반으로 총 10개의 장면 클래스를 구성하고 모델 학습 및 평가를 진행하였다. 최종적으로 제안하는 SCR+DNet(Scene Classification for Reverb+Depth Net) 분류기는 92.4%의 정확도로 기존의 CNN 분류기들보다 더 높은 성능을 달성하였다.
최근 비음수행렬분해 기법을 이용한 잔향 제거 연구가 활발히 이루어지고 있다. 비음수행렬분해 기법은 최적화를 위해 쿨백라이블러 발산 기반의 비용함수를 사용하며, 시간 연속성, 펄스 길이, 잔향과 표적 간 에너지 비율 등 제약사항들이 추가된다. 그리고 초매개변수를 이용하여 제약사항이 적용되는 경향을 조절한다. 따라서 효율적인 잔향 제거를 위해서는 초매개변수를 최적화해야 하지만 현재까지는 관련된 연구가 미흡한 실정이다. 본 논문에서는 실제 해상실험 데이터를 이용하여 비음수행렬분해 기반 잔향 제거 기법의 세 가지 초매개변수에 따른 잔향 제거 성능을 분석하였다. 분석결과, 시간 연속성과 펄스 길이에 대한 초매개변수는 값이 높을 경우 잔향과 표적 간의 에너지 비율은 0.4 이하에서 우수한 성능을 보였으나, 변화하는 송수신 환경에 따라서 성능의 변동성이 있음을 확인하였다. 본 논문의 분석 결과가 향후 비음수행렬분해 기반 연속파 잔향 제거 기법의 초매개변수를 최적화하기 위한 정밀한 실험을 계획하는 것에 유용한 지침표가 될 수 있을 것으로 기대한다.
천해에서의 저주파 단상태 잔향음 모델 (L-HYREV: Low-frequency Hanyang univ. Reverberation model)을 개발하였다. 음선이론 (ray-theory)에 기초한 전파모델은 해저 내로 투과되는 음파에 대한 효과를 적절하게 고려할 수 없으므로, 해저 내 상호작용을 계산할 수 있는 전파모델이 필요하다. 따라서 본 논문에서는 RAM(Range dependent Acoustic Model)을 이용해서 전달손실을 계산 후, 다중경로 확장모델 (multi-path expansion model)을 이용해서 산출한 전달손실을 보정하였다. 모델의 검증을 위하여 GSM (generic sonar model) 잔향음 모의 신호 및 실측 잔향음 신호와 비교하였으며, 비교 결과 GSM보다 L-HYREV 모델이 저주파 잔향음 예측에 적합함을 확인할 수 있다.
본 논문에서는 기존에 제안된 잔향 알고리즘 구조에서 문제점으로 대두된 잔향특성을 개선한 새로운 알고리즘 구조를 제안하였다. 제안된 알고리즘 구조는 초기 잔향을 위하여 탭 지연라인을 사용하여 초기반사음을 충분히 구현하였고, 후기 반사음과 잔향을 위해 nested allpass delay line을 이용하여 잔향 밀도를 높이도록 제안하였다. 실내음향의 파라메터를 추출하여 각 지연 라인의 지연 시간을 설정 및 조절하여 가장 좋은 잔향 효과를 갖도록 계수 값들을 설정하였으며, 제안한 알고리즘을 일반 범용 신호처리기를 이용하여 구현 및 실험 고찰을 통해 기존에 제시된 모델에서의 임펄스성음에 대한 비선형적인 거친 응답과 급격한 음색변화가 감소하여, 고르고 평탄한 잔향 밀도가 향상되어 잔향특성이 개선됨을 관찰하였다.
Reverberation mapping is one of the best way to investigate structure and kinematics of broad-line regions around central supermassive black holes of active galactic nuclei (AGN). It is usually used to estimate masses of supermassive black holes. So far, reverberation mapping studies have achieved good results for dozens of AGN by spectroscopic monitoring. However, spectroscopic monitoring is time consuming and high cost. Here, we present result of photometric reverberation mapping with medium-band observation. We monitored five nearby AGN which are already studied, have short time-lag, and show bright H-alpha emission lines. Observation has been performed for ~3 months with ~3 days cadence using three medium-band filters installed in LSGT (Lee Sang Gak Telescope). We found 0.01-0.06 magnitude variations by differential photometry. Also time-lags between continuum light-curves and H-alpha emission line light-curves are calculated using Javelin software. The result shows that our study and previous studies are consistent within uncertainty range. From verification of availability in this study, photometric reverberation mapping could be used as a powerful tool to measure central supermassive black holes for large samples and high-redshift AGN in the future.
본 논문은 전자파 장해 및 복사내성 측정에 사용되는 전자파 무반사실의 대용 방법으로 활용될 수 있는 전자파 잔향실의 전자기장 특성에 관하여 연구하였다. 체적이 동일한 직사각형 및 삼각형 구조의 잔향실 내부 필드균일성을 확보하기 위하여 Shroeder diffuser 방식을 적용하였으며, FDTD(Finite-Difference Time-Domain) 방법을 사용하여 잔향실 내부의 필드 특성을 조사하였다. 앞에서 언급한 두 가지 형태의 잔향실 내부에서 필드 특성을 조사하기 위해 시험공간 내의 75% 샘플을 가지고 분석하였다. 직사각형 잔향실의 경우 최대 $\pm$3dB, 삼각형 잔향실의 경우 최대 $\pm$4.4dB 내의 tolerance를 나타내었으며, 또한 직사각형 잔향실의 경우 편파에 대해서도 독립적이라는 결과를 얻을 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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