KR101271517B1 - The Acoustic Multipole Array and Packaging and Controlling Method of thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 음향 다중 극자 어레이를 구성하는 제1, 2 음향 소자를 서로 다른 음향 특성을 갖도록 또는 서로 동일한 음향 특성을 갖도록 각각 패키징하고, 전방과 후방에 상기 제1, 2 음향 소자를 서로 나란히 배열한 후, 상기 제1, 2 음향 소자에 동일한 크기를 가지면서 서로 다른 위상을 갖는 음원을 각각 입력하여 전방으로의 지향 특성이 향상되도록 하면서 후방으로의 방사 특성이 저감되도록 한 것을 특징으로 한다.The present invention is to package the first and second acoustic elements constituting the acoustic multi-pole array to have different acoustic characteristics or to have the same acoustic characteristics, respectively, and to arrange the first and second acoustic elements side by side in parallel with each other. Afterwards, the first and second acoustic devices are input to sound sources having different phases and having different phases, respectively, so that the directivity toward the front is improved while the radiation characteristics toward the back are reduced.

음향 다중 극자, 쌍극자, 단극자, 지향 Acoustic multipole, dipole, unipolar, oriented

Description

음향 다중 극자 어레이 및 음향 다중 극자 어레이의 패키징 방법과 제어 방법{The Acoustic Multipole Array and Packaging and Controlling Method of thereof}The Acoustic Multipole Array and Packaging and Controlling Method of

본 발명은 음향 다중 극자 어레이 및 음향 다중 극자 어레이의 패키징 방법과 제어 방법에 관한 것으로, 더 자세하게는 전방으로의 지향 특성은 향상되면서 후방으로의 방사 특성은 저감되도록 구성된 음향 다중 극자 어레이 및 음향 다중 극자 어레이의 패키징 방법과 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for packaging and controlling an acoustic multipole array and an acoustic multipole array. More particularly, the present invention relates to an acoustic multipole array and an acoustic multipole configured to reduce forward radiation characteristics while improving forward direction characteristics. A method of packaging and controlling an array is provided.

본 발명은 지식경제부 및 정보통신연구진흥원의 원천기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2006-S-006-04, 과제명: 유비쿼터스 단말용 부품 모듈].The present invention is derived from the research conducted as part of the original technology development project of the Ministry of Knowledge Economy and the Ministry of Information and Telecommunication Research and Development.

음향 출력 시에 보통의 스피커를 이용하는 경우 음향의 자연 방사 특성상 불특정 다수에게 청각적 방해를 주게 된다. 이러한 이유로, 타인에게 미치는 청각적 방해를 최소화하고 개인의 사생활 보존을 위한 개인 음향 시스템으로 헤드폰과 이 어폰이 일반적으로 사용되고 있지만, 감각적 폐쇄성이 해결되어야 할 문제로 제기되고 있다. 따라서, 타인에게 미치는 청각적 방해를 최소화하면서도 감각적 폐쇄성의 문제를 해결할 수 있는 개인 음향 장치가 요구되고 있다.When using ordinary speakers for sound output, the natural radiation characteristics of the sound may cause hearing interference to an unspecified majority. For this reason, headphones and earphones are generally used as personal acoustic systems for minimizing auditory disturbances to others and preserving personal privacy, but sensory obstruction has been raised as a problem to be solved. Therefore, there is a need for a personal acoustic device capable of solving the problem of sensory obstruction while minimizing auditory disturbances to others.

이러한 개인 음향 장치 중의 하나로서, 방향성을 갖는 디지털 필터에 음향 신호를 통과시켜 정해진 위치에서 음향을 들을 수 있도록 구성된 라인 스피커 어레이가 개시되어 있다. As one of such personal acoustic devices, a line speaker array is disclosed, which is configured to pass an acoustic signal through a directional digital filter to listen to sound at a predetermined position.

그러나, 이러한 라인 스피커 어레이는 각 스피커마다 필터가 부착되어야 하기 때문에 스피커의 개수가 늘어날수록 구조가 복잡해지며, 각 주파수에서 최적 지향 특성을 얻기 위해서 최적 필터 계수를 일일이 계산해야 하는 문제점이 있다.However, such a line speaker array requires a filter to be attached to each speaker, and as the number of speakers increases, the structure becomes more complicated, and there is a problem in that the optimum filter coefficients must be calculated in order to obtain the optimum directivity at each frequency.

이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 도 1에 도시된 바와 같이 지향성 음향 소자를 이용한 간단한 구조의 음향 다중 극자 어레이가 개시되어 있다.In order to solve this problem, an acoustic multi-pole array of a simple structure using a directional acoustic device as shown in FIG. 1 is disclosed.

하지만, 이러한 음향 다중 극자 어레이에 포함된 각 음향 소자는 패키징 방법에 따라 음향 특성이 달라질 수 있기 때문에, 패키징시 이러한 음향 특성의 변화를 고려해야 하며, 이에 대하여 더 자세히 설명하면 다음과 같다.However, since the acoustic characteristics of each acoustic element included in the acoustic multipole array may vary according to a packaging method, the change of the acoustic characteristics should be taken into consideration when packaging.

도 2a 및 도 2b는 패키징 방법에 따라 음향 소자의 음향 특성이 달라지는 것을 설명하기 위한 도면이다.2A and 2B are diagrams for explaining that acoustic characteristics of an acoustic device vary according to a packaging method.

도 2a에 도시된 바와 같이 구조물(S1)이 제1 음향 소자(P1)의 측면만을 감싸도록 패키징된 경우, 제1 음향 소자(P1)에서는 전방과 후방으로만 음향이 방사되고 좌측이나 우측으로는 음향이 방사되지 않는다. 다시 말해서, 제1 음향 소자(P1)는 쌍극자(dipole)의 음향 특성을 갖게 된다.As shown in FIG. 2A, when the structure S1 is packaged so as to surround only the side surface of the first acoustic device P1, the sound is radiated only in the front and rear in the first acoustic device P1 and left or right. Sound is not emitted. In other words, the first acoustic device P1 has the acoustic characteristics of a dipole.

이 때, 제1 음향 소자(P1)의 음향 방사 특성은 다음의 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.In this case, the acoustic radiation characteristic of the first acoustic device P1 may be expressed by Equation 1 below.

Figure 112009050834913-pat00001
Figure 112009050834913-pat00001

상기 수학식 1에서, r은 제1 음향 소자의 중심과 구조물과의 거리, θ는 제1 음향 소자의 중심과 청취 위치와의 각도, d(k*d<<1)는 제1 음향 소자를 감싸는 구조물의 길이를 각각 나타내며, Q, ρ, c, k, ω는 제1 음향 소자에 입력되는 음원의 세기, 밀도, 음속, 파장 넘버(wave number), 주파수를 각각 나타낸다.In Equation 1, r is the distance between the center of the first acoustic device and the structure, θ is the angle between the center of the first acoustic device and the listening position, d (k * d <<1) is the first acoustic device Q, ρ, c, k, and ω respectively represent the intensity, density, sound speed, wave number, and frequency of the sound source input to the first acoustic device.

하지만, 도 2b에 도시된 바와 같이 구조물(S2)이 제2 음향 소자(P2)의 측면과 후면을 모두 감싸도록 패키징된 경우에는, 제2 음향 소자(P2)에서는 전방과 후방뿐만 아니라 좌측이나 우측으로도 음향이 방사된다. 다시 말해서, 제2 음향 소자(P2)는 단극자(monopole)의 음향 특성을 갖게 된다.However, when the structure S2 is packaged to surround both the side and the rear surface of the second acoustic device P2 as shown in FIG. 2B, the second acoustic device P2 may be left or right as well as front and rear. Sound is also emitted. In other words, the second acoustic device P2 has acoustic characteristics of a monopole.

이 때, 제2 음향 소자(P2)의 음향 방사 특성은 다음의 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.In this case, the acoustic emission characteristics of the second acoustic device P2 may be expressed as in Equation 2 below.

Figure 112009050834913-pat00002
Figure 112009050834913-pat00002

상기 수학식 2에서, r은 제2 음향 소자의 중심과 구조물과의 거리, θ는 제2 음향 소자의 중심과 청취 위치와의 각도를 각각 나타내며, Q, ρ, c, k, ω는 제2 음향 소자에 입력되는 음원의 세기, 밀도, 음속, 파장 넘버(wave number), 주파수를 각각 나타낸다.In Equation 2, r represents the distance between the center of the second acoustic element and the structure, θ represents the angle between the center of the second acoustic element and the listening position, respectively, Q, ρ, c, k, ω is the second The intensity, density, sound velocity, wave number, and frequency of the sound source input to the acoustic device are respectively shown.

상기에서 알 수 있는 바와 같이, 동일한 음향 소자라 하더라도 어떻게 패키징하느냐에 따라 음향 소자가 쌍극자의 음향 특성을 가질수도 있고 단극자의 음향 특성을 가질수도 있다.As can be seen above, even in the case of the same acoustic device, the acoustic device may have acoustic characteristics of a dipole or acoustic characteristics of a monopole, depending on how it is packaged.

따라서, 음향 소자의 이러한 음향 특성의 변화를 고려하지 않고 패키징할 경우 결과적으로 음향 다중 극자 어레이의 음향 지향 특성이 저감될 수 있다.Therefore, when packaging without considering such a change in acoustic characteristics of the acoustic device, the acoustic directivity characteristic of the acoustic multipole array can be reduced as a result.

특히, 도 1에 도시된 바와 같이 음향 다중 극자 어레이에서 음향 신호가 출력될 때 전방에서는 음향 신호가 크게 들려야 하고, 후방 및 좌우 측면에서는 음향 신호가 거의 들리지 않아야 개인 음향 공간이 제대로 형성된 것으로 볼 수 있다. In particular, when the acoustic signal is output from the acoustic multi-pole array, as shown in Figure 1, the acoustic signal should be heard loudly in the front, and the rear and left and right side of the sound signal is hardly heard, it can be seen that the personal acoustic space is properly formed. .

하지만, 종래의 음향 다중 극자 어레이에서는 불필요하게 후방으로도 음향이 출력되기 때문에 개인 음향 공간을 제대로 형성하는 것이 어렵다는 문제점이 있다.However, the conventional acoustic multi-pole array has a problem that it is difficult to properly form a personal sound space because the sound is output even in the rear unnecessarily.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 전방으로의 지향 특성은 향상되면서 후방으로의 방사 특성은 저감되도록 구성된 음향 다중 극자 어레이 및 음향 다중 극자 어레이의 패키징 방법과 제어 방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to package an acoustic multi-pole array and an acoustic multi-pole array configured to reduce the radiation characteristics to the rear while improving the directivity characteristic to the front and It is to provide a control method.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 다중 극자 어레이의 패키징 방법은, (a) 서로 다른 음향 특성을 갖도록 또는 서로 동일한 음향 특성을 갖도록 제1, 2 음향 소자를 각각 패키징하는 단계; 및 (b) 전방과 후방에 상기 제1, 2 음향 소자를 서로 나란히 배열하여 전방으로의 지향 특성이 향상되도록 하면서 후방으로의 방사 특성이 저감되도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a method of packaging an acoustic multipole array according to an exemplary embodiment of the present invention includes: (a) packaging the first and second acoustic devices to have different acoustic characteristics or the same acoustic characteristics, respectively; ; And (b) arranging the first and second acoustic elements in parallel with each other at the front and the rear to reduce the radiation characteristic to the rear while improving the directivity characteristic to the front.

한편, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 다중 극자 어레이의 제어 방법은, 전방과 후방에 서로 나란히 배열되고, 서로 다른 음향 특성을 갖도록 또는 서로 동일한 음향 특성을 갖도록 패키징된 제1, 2 음향 소자에, 동일한 크기를 가지면서 θ의 위상 차이를 갖는 음원이 각각 입력되도록 하여 전방으로의 지향 특성이 향상되도록 하면서 후방으로의 방사 특성이 저감되도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.On the other hand, in order to achieve the above object, the control method of the acoustic multi-pole array according to an embodiment of the present invention is arranged in parallel with each other in the front and rear, packaged to have different acoustic characteristics or to have the same acoustic characteristics And a sound source having the same magnitude and having a phase difference of θ respectively input to the 1 and 2 acoustic elements so that the directivity toward the front is improved while the radiation characteristics toward the back are reduced. .

한편, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 다중 극자 어레이는, 전방과 후방에 서로 나란히 배열된 제1, 2 음향 소자; 및 상기 제1, 2 음향 소자에 각각 입력되는 음원의 위상과 음압을 조절하기 위한 위상 및 음압 조절부를 포함하되, 상기 위상 및 음압 조절부는 서로 다른 음향 특성을 갖도록 또는 서로 동일한 음향 특성을 갖도록 패키징된 상기 제1, 2 음향 소자에 동일한 크기를 가지면서 서로 다른 위상을 갖는 음원을 각각 입력하여 전방으로의 지향 특성은 향상되도록 하면서 후방으로의 방사 특성은 저감되도록 하는 것을 특징으로 한다.On the other hand, in order to achieve the above object, an acoustic multi-pole array according to an embodiment of the present invention, the first and second acoustic elements arranged in parallel with each other in the front and rear; And a phase and sound pressure adjusting unit for adjusting phase and sound pressure of the sound sources respectively input to the first and second acoustic elements, wherein the phase and sound pressure adjusting units are packaged to have different acoustic characteristics or to have the same acoustic characteristics. The sound sources having the same magnitude and different phases are respectively input to the first and second acoustic elements, so that the directivity of the front is improved while the radiation of the rear is reduced.

여기에서, 쌍극자 음향 특성을 갖도록 상기 제1 음향 소자를 패키징하고 단극자 음향 특성을 갖도록 상기 제2 음향 소자를 패키징하거나, 상기 제1, 2 음향 소자 모두 단극자 음향 특성을 갖도록 패키징하는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 제1 음향 소자와 상기 제2 음향 소자는 하나 이상인 것이 바람직하다. Here, it is preferable to package the first acoustic element to have a dipole acoustic characteristic and to package the second acoustic element to have a unipolar acoustic characteristic, or to package the first and second acoustic elements to have a unipolar acoustic characteristic. . The first acoustic element and the second acoustic element may be one or more.

또한, 상기 제1, 2 음향 소자에 각각 입력되는 음원의 위상과 음압을 조절하여 청취 공간과 비청취 공간 사이의 음향 에너지 차이가 최대가 되도록 하면서 상기 제1, 2 음향 소자의 음향 방사 효율이 최대가 되도록 할 수도 있다.In addition, by adjusting the phase and the sound pressure of the sound source respectively input to the first and second acoustic elements to maximize the difference in acoustic energy between the listening space and the non-hearing space, the sound emission efficiency of the first and second acoustic elements is maximum It can also be

본 발명에 따르면, 전방으로의 지향 특성은 향상되면서 후방으로의 방사 특성은 저감된 초박형의 음향 다중 극자 어레이를 구현할 수 있으므로, 휴대 단말기와 같은 소형화 기기에서 타인에게 청각적 방해를 주지 않으면서 현장감 있는 음향 효과를 제공할 수 있다. According to the present invention, it is possible to implement an ultra-thin acoustic multi-pole array with improved forward directing characteristics and reduced rearward radiation characteristics, so that in a miniaturized device such as a mobile terminal, there is a sense of presence without audible disturbance to others. Sound effects can be provided.

또한, 본 발명에 따르면, 음향 다중 극자 어레이에 포함된 음향 소자에 각각 입력되는 음원의 위상과 음압을 조절하여 음향 출력 방향을 자유롭게 변화시킬 수 있다.In addition, according to the present invention, the sound output direction can be freely changed by adjusting the phase and the sound pressure of the sound source respectively input to the sound elements included in the acoustic multipole array.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 다중 극자 어레이의 패키징 방법 및 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.3A to 3C are diagrams for describing a packaging method and a control method of an acoustic multipole array according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 3a를 참조하면, 먼저 쌍극자 음향 특성을 갖도록 제1 음향 소자(P1)를 패키징하고, 단극자 음향 특성을 갖도록 제2 음향 소자(P2)를 패키징한다. Referring to FIG. 3A, first, a first acoustic device P1 is packaged to have a dipole acoustic characteristic, and a second acoustic device P2 is packaged to have a monopole acoustic characteristic.

여기에서, 상기 제1, 2 음향 소자(P1, P2)로는 보이스 코일 타입의 스피커, 압전 타입의 스피커 및 초음파 트랜스듀서 등이 이용될 수 있다. Here, a voice coil speaker, a piezoelectric speaker, an ultrasonic transducer, or the like may be used as the first and second acoustic devices P1 and P2.

그 다음, 전방과 후방에 상기 제1 음향 소자(P1)와 상기 제2 음향 소자(P2)를 서로 나란히 배열하여 음향 다중 극자 어레이(300a)를 구성한다. 다시 말해서, 상기 제1 음향 소자(P1)는 상기 제2 음향 소자(P2)의 앞에 배열된다. Next, the first acoustic element P1 and the second acoustic element P2 are arranged side by side in parallel with each other to form an acoustic multipole array 300a. In other words, the first acoustic element P1 is arranged in front of the second acoustic element P2.

이 때, 상기 제1 음향 소자(P1)의 음향 출력 방향과 상기 제2 음향 소자(P2)의 음향 출력 방향이 일치되도록 배열하는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 제1 음향 소자(P1)와 상기 제2 음향 소자(P2) 사이에는 소정의 음향 공간이나 음향 홀이 형성되는 것이 바람직하다. In this case, the sound output direction of the first acoustic device P1 and the sound output direction of the second acoustic device P2 may be arranged to coincide with each other. In addition, a predetermined sound space or sound hole is preferably formed between the first sound element P1 and the second sound element P2.

다음으로, 상기 제1, 2 음향 소자(P1, P2)에 동일한 크기를 가지면서 θ의 위상 차이를 갖는 음원이 각각 입력되도록 하면, 전방에서는 상기 제1, 2 음향 소자(P1, P2)로부터 출력되는 두 음향 신호가 증폭되어 지향 특성이 향상되고, 후방에서는 상기 제1, 2 음향 소자(P1, P2)로부터 출력되는 두 음향 신호가 상쇄되어 방사 특성이 저감된다.Next, when the sound source having the same magnitude and the phase difference of θ are input to the first and second acoustic elements P1 and P2, respectively, the output from the first and second acoustic elements P1 and P2 is performed in the front. The two acoustic signals are amplified to improve the directivity characteristics, and at the rear, the two acoustic signals output from the first and second acoustic elements P1 and P2 cancel each other to reduce radiation characteristics.

즉, 본 발명에 의하면 전방으로의 지향 특성은 향상되면서 후방으로의 방사 특성은 저감된 초박형의 음향 다중 극자 어레이를 구현할 수 있다.That is, according to the present invention, it is possible to implement an ultra-thin acoustic multipole array having improved forward directing characteristics and reduced rearward radiation characteristics.

상기에서는 상기 제1, 2 음향 소자(P1, P2)가 서로 다른 음향 특성을 갖도록 패키징된 경우에 대하여 설명하였지만, 도 3b에 도시된 바와 같이 상기 제1, 2 음향 소자(P1, P2) 모두를 단극자 음향 특성을 갖도록 패키징하여 음향 다중 극자 어레이(300b)를 구성하는 것도 가능하다.In the above description, the case in which the first and second acoustic devices P1 and P2 are packaged to have different acoustic characteristics has been described. However, as shown in FIG. 3B, all of the first and second acoustic devices P1 and P2 are described. It is also possible to configure the acoustic multipole array 300b by packaging to have a monopole acoustic characteristic.

그리고, 도 3c에 도시된 바와 같이, 좀 더 강한 단극자 음향 특성을 얻기 위해 음향 다중 극자 어레이(300a)에서 제2 음향 소자(P2)의 음향 출력단을 좀 더 좁게 패키징하거나, 또는 음향 다중 극자 어레이(300b)에서 제1, 2 음향 소자(P1, P2)의 음향 출력단을 좀 더 좁게 패키징하는 것도 가능하다.3C, the acoustic output terminal of the second acoustic element P2 is narrowly packaged in the acoustic multipole array 300a in order to obtain stronger monopole acoustic characteristics, or the acoustic multipole array At 300b, it is also possible to narrowly package the sound output terminals of the first and second acoustic elements P1 and P2.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 다중 극자 어레이의 제어 방법을 보다 자세히 설명하기 위한 도면이다. 4 is a view for explaining in detail the control method of the acoustic multi-pole array according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 음향 다중 극자 어레이(300a)에서 전방으로의 지향 특성이 향상되면서 후방으로의 방사 특성이 저감되도록 하기 위해서는 상기 제1, 2 음향 소자(P1, P2)에 동일한 크기를 가지면서 θ의 위상 차이를 갖는 음원이 각각 입력되어야 한다.Referring to FIG. 4, the first and second acoustic elements P1 and P2 have the same size in order to reduce the radiation characteristics toward the rear while improving the directivity characteristic in the acoustic multipole array 300a. Sound sources having a phase difference of θ must be input respectively.

하지만, 상기 제1, 2 음향 소자(P1, P2)를 패키징할 때 상기 제1, 2 음향 소자(P1, P2)의 음향 특성에 왜곡이 발생될 수 있다.However, when packaging the first and second acoustic elements P1 and P2, distortion may occur in the acoustic characteristics of the first and second acoustic elements P1 and P2.

예를 들어, 상기 제1, 2 음향 소자(P1, P2)를 패키징할 때, 제2 음향 소자(P2)의 음향 특성에 α의 위상 왜곡이 발생한 경우, 제2 음향 소자(P2)에 입력된 음원은 제2 음향 소자(P2)를 거치면서 α 만큼 위상 왜곡이 발생하게 되고 이러한 위상 왜곡으로 인해 크기(음압)도 변화된다.For example, when the first and second acoustic devices P1 and P2 are packaged, if a phase distortion of α occurs in the acoustic characteristics of the second acoustic device P2, the second acoustic device P2 may be input. As the sound source passes through the second acoustic device P2, phase distortion is generated by α, and the magnitude (sound pressure) is also changed due to the phase distortion.

이러한 음향 특성의 왜곡을 보상하기 위해, 본 발명에서는 위상 및 음압 조절부(CONT)를 이용하여 제1 음향 소자(P1)에 인가되는 음원을 기준으로 제2 음향 소자(P2)에 인가되는 음원의 크기 및 위상을 조절한다.In order to compensate for the distortion of the acoustic characteristics, the present invention uses a phase and a sound pressure control unit CONT to determine the sound source applied to the second acoustic element P2 based on the sound source applied to the first acoustic element P1. Adjust the magnitude and phase.

좀 더 구체적으로 설명하면, 상기 위상 및 음압 조절부(CONT)는 다음의 수학식 3과 같이 제1 음향 소자(P1)에는 A1의 크기를 갖는 음원(EQ1)이 입력되도록 하고, 제2 음향 소자(P2)에는 A2의 크기를 가지면서 위상이 θ+α(α는 패키징에 의해 발생되는 위상 왜곡) 만큼 변환된 음원(EQ2)이 입력되도록 한다.In more detail, the phase and sound pressure control unit CONT allows the sound source EQ 1 having the size of A 1 to be input to the first acoustic device P1 as shown in Equation 3 below, and the second A sound source EQ 2 having a magnitude of A 2 and whose phase is converted by θ + α (α is a phase distortion generated by packaging) is input to the acoustic device P2.

EQ1 = A1 EQ 1 = A 1

EQ2 = A2* {cos(θ/2+α)+ j*sin(θ/2+α)}EQ 2 = A 2 * {cos (θ / 2 + α) + j * sin (θ / 2 + α)}

즉, 상기 제1, 2 음향 소자(P1, P2)의 음향 특성에 왜곡이 발생하여도, 상기 위상 및 음압 조절부(CONT)를 이용하여 상기 제1, 2 음향 소자(P1, P2)에 동일한 크기를 가지면서 θ의 위상 차이를 갖는 음원이 각각 입력되도록 하면, 상기 제1, 2 음향 소자(P1, P2)의 음향 특성의 왜곡을 보상할 수 있다.That is, even when distortion occurs in the acoustic characteristics of the first and second acoustic elements P1 and P2, the same as those of the first and second acoustic elements P1 and P2 using the phase and sound pressure control units CONT. When the sound sources having the magnitude and the phase difference of θ are input to each other, distortion of the acoustic characteristics of the first and second acoustic elements P1 and P2 may be compensated.

상기에서는 제1 음향 소자(P1)에 인가되는 음원을 기준으로 하여 제2 음향 소자(P2)에 인가되는 음원의 크기 및 위상을 조절하는 것으로 설명하였지만, 제2 음향 소자(P2)에 인가되는 음원을 기준으로 하여 제1 음향 소자(P1)에 인가되는 음원의 크기 및 위상을 조절하는 것도 가능함은 물론이다.In the above description, the size and phase of the sound source applied to the second acoustic device P2 are adjusted based on the sound source applied to the first acoustic device P1, but the sound source applied to the second acoustic device P2 is described. It is also possible to adjust the size and phase of the sound source applied to the first acoustic device (P1) on the basis of.

도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 음향 다중 극자 어레이의 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.5A to 5C are diagrams for describing a method of controlling an acoustic multipole array according to another exemplary embodiment of the present invention.

도 5a를 참조하면, 먼저 쌍극자 음향 특성을 갖도록 상기 제1 음향 소자(P1)들을 각각 패키징하고, 단극자 음향 특성을 갖도록 상기 제2 음향 소자(P2)들을 각각 패키징한다. 그 다음, 전방과 후방에 상기 각 제1 음향 소자(P1)와 상기 각 제2 음향 소자(P2)를 서로 나란히 배열하여 음향 다중 극자 어레이(500a)를 구성한다.Referring to FIG. 5A, first, the first acoustic elements P1 are respectively packaged to have dipole acoustic characteristics, and the second acoustic elements P2 are respectively packaged to have unipolar acoustic characteristics. Thereafter, the first acoustic elements P1 and the second acoustic elements P2 are arranged in parallel with each other in front and rear to form an acoustic multipole array 500a.

이와 같이 음향 다중 극자 어레이(500a)의 패키징이 완료된 후, 상기 위상 및 음압 조절부(CONT)로부터 상기 각 제1, 2 음향 소자(P1, P2)에 동일한 크기를 가지면서 θ의 위상 차이를 갖는 음원이 각각 입력되면, 도 5b에 도시된 바와 같이 전방으로의 지향 특성이 크게 향상되면서 후방으로의 방사 특성은 저감된다.After the packaging of the acoustic multipole array 500a is completed as described above, the phase and the sound pressure control unit CONT have the same magnitude in each of the first and second acoustic elements P1 and P2 and have a phase difference of θ. When the sound sources are input, respectively, as shown in FIG. 5B, the directivity characteristic toward the front is greatly improved while the radiation characteristic toward the rear is reduced.

상기에서는 상기 각 제1, 2 음향 소자(P1, P2)가 서로 다른 음향 특성을 갖도록 패키징된 경우에 대하여 설명하였지만, 도 5c에 도시된 바와 같이 상기 각 제 1, 2 음향 소자(P1, P2) 모두를 단극자 음향 특성을 갖도록 패키징하여 음향 다중 극자 어레이(500b)를 구성하는 것도 가능하다.In the above, the case in which the respective first and second acoustic elements P1 and P2 are packaged to have different acoustic characteristics has been described. However, as shown in FIG. 5C, the first and second acoustic elements P1 and P2 are respectively described. It is also possible to configure the acoustic multipole array 500b by packaging all of them to have unipolar acoustic characteristics.

한편, 청취자가 청취 공간에서만 음향을 들을 수 있도록 하기 위해서는 청취 공간과 비청취 공간 사이의 음향 에너지 차이를 최대화하면서 상기 각 제1, 2 음향 소자(P1, P2)의 음향 방사 효율도 최대가 되도록 하는 것이 바람직하다.On the other hand, in order to allow the listener to hear the sound only in the listening space, the sound emission efficiency of each of the first and second acoustic elements P1 and P2 is maximized while maximizing the acoustic energy difference between the listening space and the non-hearing space. It is preferable.

상기 각 제1, 2 음향 소자(P1, P2)에 입력되는 음원을 음원 벡터라 하면, 상기와 같은 두 조건을 만족하는 최적의 음원 벡터를 구하기 위해서, 다음의 수학식 4와 같이 음원 벡터의 총 음향 에너지(

Figure 112009050834913-pat00003
)에 대한 청취 공간(L)과 비청취 공간(N)의 음향 에너지 차이(
Figure 112009050834913-pat00004
-
Figure 112009050834913-pat00005
)를 목표 함수(
Figure 112009050834913-pat00006
)로 정의한다.When the sound sources input to the first and second acoustic elements P1 and P2 are sound source vectors, to obtain an optimal sound source vector that satisfies the above two conditions, the total of the sound source vectors is expressed as in Equation 4 below. Acoustic energy (
Figure 112009050834913-pat00003
Acoustic energy difference between the listening space (L) and the non-hearing space (N) for
Figure 112009050834913-pat00004
-
Figure 112009050834913-pat00005
) Into the goal function (
Figure 112009050834913-pat00006
To be defined).

Figure 112009050834913-pat00007
Figure 112009050834913-pat00007

여기에서,

Figure 112009050834913-pat00008
(H는 Hermitian operator)는 음향 출력을 위해 사용되는 음원 벡터의 총 음향 에너지,
Figure 112009050834913-pat00009
은 서로 다른 음원 벡터가 청취 공간(L)의 체적에 형성하는 음압들의 상관 정도,
Figure 112009050834913-pat00010
은 서로 다른 음원 벡터가 비청취 공간(N)의 체적에 형성하는 음압들의 상관 정도를 각각 나타낸다.From here,
Figure 112009050834913-pat00008
(H is Hermitian operator) is the total acoustic energy of the source vector used for sound output,
Figure 112009050834913-pat00009
Is a correlation degree of sound pressures formed by different sound source vectors in the volume of the listening space L,
Figure 112009050834913-pat00010
Represents the degree of correlation of the sound pressures formed by the different sound source vectors in the volume of the non-listening space N, respectively.

따라서, 상기 목표 함수(

Figure 112009050834913-pat00011
)가 최대값을 갖도록 하는 음원 벡터를 최적의 음원 벡터(
Figure 112009050834913-pat00012
)로 설정하여 상기 최적의 음원 벡터(
Figure 112009050834913-pat00013
)에 따라 상기 각 제1, 2 음향 소자(P1, P2)에 입력되는 음원의 음압과 위상을 각각 제어하면, 최소의 음향 에너지 로 청취 공간(L)에서만 음향을 들을 수 있다.Thus, the target function (
Figure 112009050834913-pat00011
) Is the optimal source vector (
Figure 112009050834913-pat00012
) To set the optimal sound source vector (
Figure 112009050834913-pat00013
By controlling the sound pressure and phase of the sound source input to each of the first and second acoustic elements P1 and P2, respectively, the sound can be heard only in the listening space L with the minimum sound energy.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 설명하였다. 그러나, 본 발명의 실시예는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되어지는 것으로, 본 발명의 범위가 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 여러 가지 다른 형태로 변형이 가능함은 물론이다.So far, the present invention has been described based on the preferred embodiments. However, embodiments of the present invention is provided to more fully describe the present invention to those skilled in the art, the scope of the present invention is not limited to the above embodiments, various other Of course, the shape can be modified.

도 1은 종래의 음향 다중 극자 어레이를 나타낸 도면이다.1 is a diagram illustrating a conventional acoustic multipole array.

도 2a 및 도 2b는 패키징 방법에 따라 음향 소자의 음향 특성이 달라지는 것을 설명하기 위한 도면이다.2A and 2B are diagrams for explaining that acoustic characteristics of an acoustic device vary according to a packaging method.

도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 다중 극자 어레이의 패키징 방법 및 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.3A to 3C are diagrams for describing a packaging method and a control method of an acoustic multipole array according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 다중 극자 어레이의 제어 방법을 보다 자세히 설명하기 위한 도면이다. 4 is a view for explaining in detail the control method of the acoustic multi-pole array according to an embodiment of the present invention.

도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 음향 다중 극자 어레이의 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.5A to 5C are diagrams for describing a method of controlling an acoustic multipole array according to another exemplary embodiment of the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Description of the Related Art [0002]

P1, P2 : 제1, 2 음향 소자P1, P2: first and second acoustic elements

CONT　 : 위상 및 음압 조절부CONT: Phase and Sound Pressure Control Unit

300a, 300b, 500a, 500b : 본 발명의 음향 다중 극자 어레이300a, 300b, 500a, 500b: acoustic multipole array of the present invention

Claims (17)

(a) 서로 다른 음향 특성을 갖도록 또는 서로 동일한 음향 특성을 갖도록 제1, 2 음향 소자를 일체형으로 패키징하는 단계; 및(a) integrally packaging the first and second acoustic elements to have different acoustic characteristics or to have the same acoustic characteristics; And (b) 전방과 후방에 상기 제1, 2 음향 소자를 서로 나란히 배열하여 전방으로의 지향 특성이 향상되도록 하면서 후방으로의 방사 특성이 저감되도록 하는 단계를 포함하고,(b) arranging the first and second acoustic elements in parallel with each other at the front and the rear to reduce the radiation characteristic to the rear while improving the directing characteristic to the front, 상기 (a) 단계에서,In the step (a), 쌍극자 음향 특성을 갖도록 상기 제1 음향 소자를 패키징하고, 단극자 음향 특성을 갖도록 상기 제2 음향 소자를 패키징하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 음향 다중 극자 어레이의 패키징 방법.Packaging the first acoustic element to have a dipole acoustic characteristic, and packaging the second acoustic element to have a unipolar acoustic characteristic. 삭제delete 제 1항에 있어서, 상기 (a) 단계에서,The method of claim 1, wherein in step (a), 상기 제1 음향 소자를The first acoustic device
Figure 112013004462240-pat00014
Figure 112013004462240-pat00014
 (여기에서, r은 음향 소자의 중심과 구조물과의 거리, θ는 음향 소자의 중심과 청취 위치와의 각도, d(k*d<<1)는 음향 소자를 감싸는 구조물의 길이를 각각 나타내며, Q, ρ, c, k, ω는 음향 소자에 입력되는 음원의 세기, 밀도, 음속, 파장 넘버, 주파수를 각각 나타냄)Where r is the distance between the center of the acoustic element and the structure, θ is the angle between the center of the acoustic element and the listening position, and d (k * d << 1) represents the length of the structure surrounding the acoustic element, Q, ρ, c, k and ω represent the intensity, density, sound velocity, wavelength number and frequency of the sound source input to the acoustic device, respectively) 로 대표되는 쌍극자 음향 특성을 갖도록 패키징하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 음향 다중 극자 어레이의 패키징 방법.The packaging method of the acoustic multi-pole array further comprising the step of packaging to have a dipole acoustic characteristics represented by. 제 1항에 있어서, 상기 (a) 단계에서,The method of claim 1, wherein in step (a), 상기 제2 음향 소자를The second acoustic device
Figure 112013004462240-pat00015
Figure 112013004462240-pat00015
 (여기에서, r은 음향 소자의 중심과 구조물과의 거리, θ는 음향 소자의 중심과 청취 위치와의 각도, Q, ρ, c, k, ω는 음향 소자에 입력되는 음원의 세기, 밀도, 음속, 파장 넘버, 주파수를 각각 나타냄)(Where r is the distance between the center of the acoustic element and the structure, θ is the angle between the center of the acoustic element and the listening position, Q, ρ, c, k, ω is the intensity, density, Sound speed, wavelength number, and frequency respectively) 로 대표되는 단극자 음향 특성을 갖도록 패키징하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 음향 다중 극자 어레이의 패키징 방법.The packaging method of the acoustic multi-pole array, characterized in that it further comprises the step of having a monopole acoustic characteristics represented by. 제 1항에 있어서, 상기 (a) 단계에서,The method of claim 1, wherein in step (a), 상기 제1, 2 음향 소자 모두 단극자 음향 특성을 갖도록 패키징하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 음향 다중 극자 어레이의 패키징 방법.And packaging the first and second acoustic devices so as to have unipolar acoustic characteristics. 제 1항에 있어서, 상기 (b) 단계에서,The method of claim 1, wherein in step (b), 상기 제1, 2 음향 소자를 전방과 후방에 서로 나란히 배열하여, 전방에서는 상기 제1, 2 음향 소자로부터 출력되는 두 음향 신호의 증폭에 의해 지향 특성이 향상되도록 하고, 후방에서는 상기 제1, 2 음향 소자로부터 출력되는 두 음향 신호의 상쇄에 의해 방사 특성이 저감되도록 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 음향 다중 극자 어레이의 패키징 방법.The first and second acoustic elements are arranged side by side in the front and the rear, so that the directivity is improved by amplifying two acoustic signals output from the first and second acoustic elements in the front, and the first and second acoustic elements in the rear. And reducing radiation characteristics by canceling two acoustic signals output from the acoustic device. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1 음향 소자와 상기 제2 음향 소자는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 음향 다중 극자 어레이의 패키징 방법.And the first acoustic element and the second acoustic element are one or more. 전방과 후방에 서로 나란히 배열되고, 서로 다른 음향 특성을 갖도록 또는 서로 동일한 음향 특성을 갖도록 패키징된 제1, 2 음향 소자에, 동일한 크기를 가지면서 θ의 위상 차이를 갖는 음원이 각각 입력되도록 하여 전방으로의 지향 특성이 향상되도록 하면서 후방으로의 방사 특성이 저감되도록 하는 단계 및The sound sources having the same magnitude and phase difference of θ are respectively input to the first and second acoustic elements arranged in the front and rear side by side and packaged to have different acoustic characteristics or the same acoustic characteristics, respectively. Reducing the radiation characteristic to the rear while improving the directivity characteristic to the 쌍극자 음향 특성을 갖도록 상기 제1 음향 소자를 패키징하고, 단극자 음향 특성을 갖도록 상기 제2 음향 소자를 패키징하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 음향 다중 극자 어레이의 제어 방법.Packaging the first acoustic element to have a dipole acoustic characteristic, and packaging the second acoustic element to have a unipolar acoustic characteristic. 제 8항에 있어서,9. The method of claim 8, 상기 제1, 2 음향 소자 중 어느 하나의 음향 소자에 음향 특성의 왜곡이 발생된 경우, 상기 제1, 2 음향 소자 중 어느 하나의 음향 소자에 입력되는 음원을 기준으로 나머지 다른 하나의 음향 소자에 입력되는 음원의 크기 및 위상을 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 음향 다중 극자 어레이의 제어 방법.When distortion of an acoustic characteristic occurs in any one of the first and second acoustic elements, the sound source is inputted to the other acoustic element based on a sound source input to any one of the first and second acoustic elements. And controlling the size and phase of the input sound source. 제 9항에 있어서, 10. The method of claim 9, 상기 제2 음향 소자에 음향 특성의 왜곡이 발생된 경우,When distortion of acoustic characteristics occurs in the second acoustic device, 상기 제1 음향 소자에는 제1 크기를 갖는 음원이 입력되도록 하고, 상기 제2 음향 소자에는 제2 크기를 가지면서 위상이 θ+α(α는 패키징에 의해 발생되는 위상 왜곡)만큼 변환된 음원이 입력되도록 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 음향 다중 극자 어레이의 제어 방법.A sound source having a first magnitude is input to the first acoustic element, and a sound source having a second magnitude and converted by a phase with θ + α (α is a phase distortion generated by packaging) is input to the second acoustic element. The control method of the acoustic multi-pole array further comprising the step of being input. 제 8항에 있어서,9. The method of claim 8, 상기 제1 음향 소자와 상기 제2 음향 소자는 하나 이상인 것을 특징으로 하 는 음향 다중 극자 어레이의 제어 방법.And at least one of the first acoustic element and the second acoustic element. 제 8항에 있어서, 상기 제1, 2 음향 소자에 각각 입력되는 음원의 크기와 위상을 제어하여 청취 공간과 비청취 공간 사이의 음향 에너지 차이가 최대가 되도록 하면서 상기 제1, 2 음향 소자의 음향 방사 효율이 최대가 되도록 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 음향 다중 극자 어레이의 제어 방법.The sound of the first and second acoustic devices of claim 8, wherein the amplitude and phase of the sound source input to the first and second acoustic devices are respectively controlled to maximize the difference in acoustic energy between the listening space and the non-hearing space. And further comprising a step of maximizing radiation efficiency. 전방과 후방에 서로 나란히 배열된 제1, 2 음향 소자; 및 First and second acoustic elements arranged side by side in front of and behind each other; And 상기 제1, 2 음향 소자에 각각 입력되는 음원의 위상과 음압을 조절하기 위한 위상 및 음압 조절부를 포함하되,It includes a phase and sound pressure adjusting unit for adjusting the phase and sound pressure of the sound source respectively input to the first and second acoustic elements, 상기 위상 및 음압 조절부는 서로 다른 음향 특성을 갖도록 또는 서로 동일한 음향 특성을 갖도록 패키징된 상기 제1, 2 음향 소자에 동일한 크기를 가지면서 서로 다른 위상을 갖는 음원을 각각 입력하여 전방으로의 지향 특성은 향상되도록 하면서 후방으로의 방사 특성은 저감되도록 하고,The phase and sound pressure adjusting units input sound sources having different phases with the same size to the first and second acoustic devices packaged to have different acoustic characteristics or to have the same acoustic characteristics, respectively, and thus directing characteristics toward the front are To improve the radiation characteristics to the rear, 상기 제1 음향 소자는 쌍극자 음향 특성을 갖도록 패키징하고, 상기 제2 음향 소자는 단극자 음향 특성을 갖도록 패키징하는 것을 특징으로 하는 음향 다중 극자 어레이.And wherein the first acoustic element is packaged to have dipole acoustic characteristics and the second acoustic element is packaged to have unipolar acoustic characteristics. 삭제delete 삭제delete 제 13항에 있어서, 상기 위상 및 음압 조절부는,The method of claim 13, wherein the phase and sound pressure adjusting unit, 상기 제1, 2 음향 소자에 각각 입력되는 음원의 위상과 음압을 조절하여 청취 공간과 비청취 공간 사이의 음향 에너지 차이가 최대가 되도록 하면서 상기 제1, 2 음향 소자의 음향 방사 효율이 최대가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 음향 다중 극자 어레이.Adjust the phase and sound pressure of the sound source input to the first and second acoustic elements, respectively, so that the acoustic energy difference between the listening space and the non-hearing space is maximized, and the acoustic emission efficiency of the first and second acoustic elements is maximized. An acoustic multi-pole array, characterized in that. 제 13항에 있어서, 14. The method of claim 13, 상기 제1, 2 음향 소자는 보이스 코일 타입의 스피커, 압전 타입의 스피커 및 초음파 트랜스듀서 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 음향 다중 극자 어레이.And the first and second acoustic elements are any one of a voice coil type speaker, a piezoelectric type speaker, and an ultrasonic transducer.
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