KR100474059B1 - 환경소음에 연동하는 오디오 장치 - Google Patents

환경소음에 연동하는 오디오 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 호텔 로비, 실내 체육관, 기차역, 지하철 역 등과 같이 유동인구가 많거나 환경소음이 많은 곳에서 스피커로부터 나오는 배경음악 또는 음향신호가 환경소음에 따라 볼륨이 자동으로 조절될 수 있도록 하는 환경소음에 연동하는 오디오 시스템에 관한 것이다. 이를 위해, 음향신호를 채널별로 입력받아 제어 가능하고, 제어된 음향신호를 출력하는 믹싱콘솔(24); 상기 믹싱콘솔(24)의 출력신호를 증폭하는 앰프(26); 상기 앰프(26)의 출력단에 연결되고, 실내공간(27)에 설치된 다수의 스피커(28); 상기 각 스피커(28)의 인접한 곳에 설치되고, 상기 실내공간(27)에서 발생하는 환경소음을 측정하여 전기적 신호로 출력하는 음향센서(30); 상기 음향센서(30)의 각 출력신호를 각각의 디지털 신호로 변환하는 A-D변환기(32); 상기 A-D 변환기(32)에 의해 변환된 각각의 디지털 신호로부터 평균값을 산출하는 산출수단(34); 상기 평균값에 대응하여 상기 믹싱콘솔(24)의 볼륨조절레버(50)를 조절하는 조절수단을 포함한다.

Description

환경소음에 연동하는 오디오 장치{An Audio Apparatus Linked With Circumference Noise}
본 발명은 환경소음에 관한 것으로, 보다 상세하게는 호텔 로비, 실내 체육관, 기차역, 지하철 역, 컨벤션 센터, 병원 등과 같이 유동인구가 많거나 환경소음이 많은 곳에서 스피커로부터 나오는 배경음악 또는 음향신호가 환경소음에 따라 볼륨이 자동으로 조절될 수 있도록 하는 환경소음에 연동하는 오디오 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 호텔 로비, 실내 체육관, 기차역, 지하철 역, 공연장, 강당, 체육관, 다방, 레스토랑 등에는 유동인구(1)가 많고, 이로 인해 여러가지 소음이 뒤섞여 환경소음을 만들어내고 있다. 이러한 환경소음에 대한 체감력을 낮추기 위하여 일반적으로는 천장에 부착된 스피커를 통해 일정한 배경음악을 틀어준다.
이를 설명하기 위해, 도 1은 천정높이가 약 5m ~ 15m정도인 호텔 로비와 같은 실내공간에서 종래에 사용되던 오디오 시스템의 개략적인 구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 씨디플레이어(10) 또는 라디오 튜너(12) 또는 마이크(13) 등의 음원이 믹싱콘솔(14)에 채널별로 입력된다.
믹싱콘솔(14)은 각 채널별로 입력된 음향신호를 제어(게인조절, 필터링, 주파수 조작)하여 출력하게 된다. 이러한 믹싱콘솔(14)은 8채널, 12 채널, 18, 채널, 24채널, 36채널, 48채널 등의 용량이 사용될 수 있다. 믹싱콘솔(14)의 출력은 다수의 스피커(18)를 구동하기 위하여 앰프(15)에 증폭된다. 그 다음, 증폭된 음향신호는 각 실내공간(17)의 천장에 설치된 스피커(18)를 통해 소리로 출력된다.
따라서 실내공간(17)의 환경소음이 높을 경우에는 믹싱콘솔(14)의 볼륨을 높이고, 환경소음이 낮을 때는 믹싱콘솔(14)의 볼륨을 낮춘다.
그런데, 이러한 환경소음은 일정한 것이 아니라 시간에 따라 시시각각 그 강도가 변하는 특징이 있다. 따라서, 환경소음이 낮을 때에는 배경음악이 시끄럽다고 느껴지고, 환경소음이 높을 때는 배경음악이 잘 들리지 않아 환경소음이 시끄럽다고 느껴진다.
따라서, 방송 오퍼레이터는 여건에 따라 스피커(18)의 볼륨을 적절히 조절하여 환경소음에 대한 체감소음을 낮추고 있다. 그러나 이러한 종래의 방식은 인력을 필요하는 단점이 있었다. 또한, 스피커(18)가 각 방마다 설치되고, 각 방마다 환경소음이 상이한 경우, 이를 일일이 확인하여 조절하기가 여간 번거롭고 수고스럽지 않았다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로써, 본 발명의 제 1 목적은 시간에 따라 변화하는 환경소음에 따라 자동으로 배경음악의 볼륨을 조절함으로써 실제로 사람이 귀로 느끼는 소음에 대한 불쾌감을 완화시키는 환경소음에 연동하는 오디오 장치 및 제어방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 제 2 목적은 종래의 저가형 믹싱콘솔에 외장형으로 간단히 부착함으로써 자동으로 볼륨조절이 가능한 환경소음에 연동하는 오디오 장치 및 제어방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 제 3 목적은 중앙에서 각 실내공간마다의 환경소음을 측정하여 각 실내공간의 배경음악을 자동으로 조절할 수 있도록 하는 환경소음에 연동하는 오디오 장치 및 제어방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 본 발명의 목적은, 음향신호를 채널별로 입력받아 제어 가능하고, 제어된 음향신호를 출력하는 믹싱콘솔(24); 상기 믹싱콘솔(24)의 출력신호를 증폭하는 앰프(26); 상기 앰프(26)의 출력단에 연결되고, 실내공간(27)에 설치된 다수의 스피커(28); 상기 실내공간(27)에 설치되어 상기 실내공간(27)에서 발생하는 환경소음을 측정하여 전기적 신호로 출력하는 적어도 하나 이상의 음향센서(30); 상기 음향센서(30)의 각 출력신호를 각각의 디지털 신호로 변환하는 A-D변환기(32); 상기 A-D 변환기(32)에 의해 변환된 각각의 디지털 신호로부터 평균값을 산출하는 산출수단(34); 상기 평균값에 대응하여 상기 믹싱콘솔(24)의 볼륨조절레버(50)를 조절하는 조절수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 환경소음에 연동하는 오디오 장치에 의하여 달성된다.
여기서, 상기 음향센서(30)는 상기 실내공간(27)의 천정, 벽, 기둥, 바닥, 동상, 상드리에 등에 설치되어 환경소음을 검출하는 초지향성 마이크인 것(Hyper Cardioid Condenser Microphone)인 것이 바람직하다.
또한, 산출수단은 컴퓨터인 것이 가능하다.
그리고, 상기 조절수단은,
상기 산출수단의 평균값에 대응하여 미리 정해진 소정갯수의 펄스신호를 출력하는 모터 드라이버(36); 상기 펄스신호를 입력받아 회전하는 스텝모터(42); 상기 스텝모터(42)에 연결되어 회전 가능한 리드 스크류(48); 및 상기 리드 스크류(48)상에 결합되어 상기 리드 스크류(48)의 회전에 따라 직선운동을 하고, 하부에 상기 볼륨조절레버(50)가 착탈될 수 있는 홀더(46);를 포함하는 것이 더욱 바람직하다.
상기 다수의 스피커(28) 및 음향센서는 각 실내공간(27a, 27b) 별로 그룹지어지고, 상기 산출수단은 각 스피커 그룹(28a, 28b) 마다의 평균값을 산출하며, 상기 조절수단은 각 실내공간(27a, 27b)의 볼률조절레버(50) 마다 설치되어 있는 것이 더더욱 바람직하다.
그리고, 상기 음향센서는 측정한 전기신호를 무선으로 전송할 수 있는 무선송신기(5)를 더 포함하고, 상기 실내공간(27)의 일측에는 상기 무선송신기(5)로 송출된 전파를 수신하여 상기 A-D변환기(32)로 전송하는 수신기(9)가 더 설치되어 있는 것이 바람직하다.
상기와 같은 본 발명의 목적은,
음원(20, 22, 23)으로부터의 음향신호를 믹싱콘솔(24)의 채널별로 입력받아 제어하고, 제어된 음향신호를 출력하는 단계; 상기 믹싱콘솔(24)의 출력신호를 앰프(26)에서 증폭하는 단계; 상기 앰프(26)의 출력신호를 실내공간(27)에 설치된 다수의 스피커(28)로 출력하는 단계; 상기 실내공간(27)에 설치된 적어도 하나 이상의 음향센서(30)로부터 상기 실내공간(27)에서 발생하는 환경소음을 측정하여 전기적 신호로 변환하는 단계; A-D변환기(32)가 상기 음향센서(30)의 각 출력신호를 입력받아 각각의 디지털 신호로 변환하는 단계; 변환된 각각의 디지털 신호로부터 컴퓨터(34)가 평균값을 산출하는 단계; 모터 드라이버(36)가 상기 평균값에 대응하는 갯수만큼의 펄스신호를 생성하는 단계; 및 스텝모터(42)가 상기 펄스신호에 따라 회전함으로서 상기 믹싱콘솔(24)의 볼륨조절레버(50)를 이동시키는 단계; 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 환경소음에 연동하는 오디오 제어방법에 의하여 달성될 수 있다.
본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 환경소음에 연동하는 오디오 시스템의 개략적인 구성도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 씨디플레이어(20)의 두 채널, 라디오 튜너(22)의 두 채널, 마이크(23)의 한 채널이 믹싱콘솔(24)의 입력측에 연결되어 있다. 이 때, 믹싱콘솔(Mixing Console)(24)은 저가형이어도 무방하다. 그리고, 마이크(23)는 안내방송을 위한 것이다.
믹싱콘솔(24)의 출력은 앰프(26)의 입력측에 연결되어 있고, 앰프(26)의 출력측은 실내공간(27)의 천정에 규칙적으로 배열된 스피커(28)와 연결되어 있다. 각 스피커(28)의 옆에는 초지향성 마이크(30)가 설치되어 있다.
초지향성 마이크(30)는 소리의 방향성이 민감하기 때문에 자신의 마이크(30) 바로 아래 부분에서 발생하는 환경소음만을 감지하게 된다. 즉, 초지향성 마이크(30)를 지면을 향하게 하면 측면 또는 후면에 위치한 스피커의 확성음은 거의 감지되지 않으므로 필요로 하는 음장 공간의 환경소음만을 측정하게 된다. 이러한 측정범위를 도식적으로 표현한 것이 도 2의 "8"번이다. 즉 각 초지향성 마이크(30)는 대략 8번으로 도시된 범위에서 발생하는 환경소음을 측정할 수 있다. 그리고, 초지향성 마이크(30)는 천정에 고정하기 보다는 천정에서 소정거리만큼 매달아 설치하는 것이 바람직하다. 이는 스피커(28)의 간섭현상을 피하기 위해서이다. 즉, 바람직한 예로는 상드리에의 내부에 공간 바닥을 향하여 설치하는 것도 한 방법이다.
실내공간(27)의 각 측벽이나 기둥에도 초지향성 마이크(7)를 설치한다. 이는 더욱 정밀한 환경소음을 측정하기 위해서이다. 그리고, 실내공간(27)에 설치된 그 밖의 설치물(예를 들어, 흉상, 조각(3), 안내판, 간이벽체 등)에도 RF 무선송신기(5)와 배터리(미도시)가 내장된 초지향성 마이크를 수평 또는 수직 방향으로 설치하여, 측정한 신호를 전파로 송출할 수 있도록 한다. 그리고, 실내공간(27)의 일측(예를 들어, 잘 눈에 띄이지 않는 구석부분)에는 상기 전파를 수신할 수 있는 수신기(9)를 설치한다. 이러한 수신기(9)는 A-D 변환기(32)에 연결되어 수신한 전파를 전기신호로 변환한 뒤, A-D 변환기(32)로 전송하는 역할을 한다.
각 초지향성 마이크(30)의 아날로그 출력신호는 아날로그-디지털 변환기(ADC)(32)로 입력되고, 출력된 디지털 신호는 퍼스널 컴퓨터(34)로 전송된다. 퍼스널 컴퓨터(34)는 입력된 다수 채널의 디지털 신호를 합산하여 평균값을 산출한다. 산출된 평균값은 펄스신호를 생성하는 모터 드라이버(36)로 전송된다.
모터 드라이버(36)의 내부에는 평균값의 범위가 단계별로 정의되어 있고, 각 단계에 해당되는 펄스신호의 갯수가 테이블로 내장되어 있다. 예를 들어, 평균값이 0 ~ 20dB 범위에서는 0 펄스(최소볼륨), 21 ~ 40dB 범위에서는 10펄스, 41 ~ 60dB 범위에서는 20펄스, 61 ~ 80dB에서는 30펄스, 81dB 이상에서는 40펄스로 정의할 수 있다. 각 단계를 세분화할 경우 환경소음에 대한 더욱 정밀한 제어가 가능해진다. 이러한 테이블을 결정할 때에는 볼륨 조절레버(50)의 최대 행정거리를 감안하여야 한다. 특히 믹싱콘솔(24)의 크기가 제각각이고, 볼륨 조절레버(50)의 최대 행정거리가 다르기 때문에 모터 드라이버(36)에 행정거리 입력장치(미도시)를 설치하는 것이 바람직하다.
모터 드라이버(36)의 펄스 출력은 볼륨조절기(40)에 전송된다. 볼륨조절기(40)는 믹싱콘솔(24)의 볼륨조절레버(50) 부위에 외장형으로 설치된다. 상세한 내부 구조 및 작동원리는 도4 및 도 5에서 추후 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 환경소음에 연동하는 오디오 시스템의 개략적인 구성도이다. 제 1 실시예와의 차이점은 다수의 방 또는 실내공간(27a, 27b)에 본 발명의 시스템이 적용될 수 있다는 것이다. 즉, 도 3과 같이 각 실내공간(27a, 27b)마다 설치된 스피커(28a, 28b)와 초지향성 마이크(30a, 30b)는 실내공간(27a, 27b) 단위로 그룹핑된다. 따라서, 각 실내공간(27a, 27b)의 환경소음치가 서로 다르더라도 각 배경음악의 제어가 가능해진다.
도 4는 도 2,3에 도시된 볼륨 조절기의 개략적인 설치 단면도이고, 도 5는 도 4의 볼륨 조절기(40)의 동작원리를 설명하기 위해 주요부품만을 도시한 부분 사시도이다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 볼륨조절기(40)는 모터 드라이버(36)와 연결되어 있고, 믹싱콘솔(24)의 볼륨 조절레버(50)에 안착되는 방식으로 외장설치된다. 볼륨조절기(50)의 내부에는 펄스신호마다 일정각도로 정역 회전하는 소형 스텝모터(42)가 구비되고, 회전축단에는 축이음(44)을 통해 리드 스크류(48)가 설치되어 있다. 리드 스크류(48)는 회전운동을 홀더(46)의 직선운동으로 변환하며, 끝단에는 베어링(49)에 의해 지지된다.
홀더(46)의 하부에는 볼륨조절레버(50)가 삽입 및 분리될 수 있도록 형성되어 있다. 이러한 스텝모터(42), 리드스크류(48), 홀더(46)는 각 실내공간(27a, 27b) 마다 복수로 설치된다.
이하에서는 본 발명에 따른 환경소음에 연동하는 오디오 시스템의 작용에 대해 설명하기로 한다.
우선 씨디플레이어(20, 또는 튜너(22) 등으로부터 음향신호를 믹싱콘솔(24)의 채널별로 입력받아 조절한 뒤 출력한다.
그 다음, 상기 믹싱콘솔(24)의 출력신호를 앰프(26)에서 소정 레벨로 증폭한다.
그 다음, 상기 앰프(26)의 출력신호를 실내공간(27)에 설치된 다수의 스피커(28)로 출력한다.
이와 동시에 상기 각 스피커(28)의 인접한 곳에 설치된 초지향성 마이크(30)로부터 상기 실내공간(27)에서 발생하는 환경소음을 측정하여 전기적 신호로 변환한다. 이 때, 초지향성 마이크(30)는 방향성이 크기 때문에 자신의 바로 아래 부분에서 발생하는 환경소음만을 주로 감지하게 된다.
그 다음, A-D 변환기(32)가 상기 초지향성 마이크(30)의 각 아날로그 출력신호를 입력받아 각각의 디지털 신호로 변환한다. 이렇게 변환된 각각의 디지털 신호는 컴퓨터(34)로 전달되어 합산된 뒤, 채널수로 나누어 평균값을 산출한다.
이렇게 산출된 평균값은 모터 드라이버(36)로 전달되어 내장된 데이터 테이블(예를 들어 기억장치)(미도시)에서 대응되는 펄스신호의 갯수로 변환된다. 모터 드라이버(36)는 변환된 펄스신호에 따라 펄스신호를 생성하여 출력하게 된다.
스텝모터(42)는 상기 펄스신호에 따라 소정각도로 회전하고, 이로 인해, 리드 스크류(48)가 회전하게 된다. 리드 스크류(48)의 회전은 홀더(46)를 직선방향으로 이송시킨다. 홀더(46)가 직선운동을 함에 따라 결합된 볼륨 조절레버(50)도 소정 거리만큼 직선운동을 하게 된다. 이로써 믹싱콘솔(24)의 볼륨출력은 조정이 된다.
만약, 도 3에 도시된 제 2 실시예와 같이, 구획된 실내공간(27a, 27b)인 경우에는 각 실내공간 단위로 상기와 같은 동작을 수행하면 된다. 이 때, 볼륨 조절기(40)는 도 5와 같이, 채널 단위로 구비되어야 한다.
본 발명에서는 저가형 믹싱콘솔에 대해 외장형으로 부착될 수 있는 볼률조절기(40)를 도시하고 설명하였으나, 고가의 믹싱콘솔의 경우에는 전동 볼륨조절기(40)가 내장된 경우가 많다. 이 경우에는 본 발명의 볼률조절기(40) 및 모터 드라이버(36)를 생략하고, 믹싱 콘솔측에 연결단자를 마련하여 컴퓨터(34)의 출력을 바로 연결하면 된다.
본 발명에 있어서, 스피커 초지향성 마이크는 일대일로 설치할 수도 있고, 다수의 스피커에 대해 필요한 장소만 선별하여 초지향성 마이크를 설치할 수도 있다.
또한, 소형 타일 형상의 바닥 부착형 마이크(PZM Microphone)를 실내공간의 바닥에 설치할 경우 바닥의 환경소음을 보다 정밀하게 측정할 수도 있다.
상기와 같은 본 발명에 따른 환경소음에 연동하는 오디오 장치 및 제어방법에 의하면, 시간에 따라 변화하는 환경소음에 의해 자동으로 배경음악의 볼륨을 조절함으로써 실제로 사람이 귀로 느끼는 소음에 대한 불쾌감을 완화시키는 음향 시스템 본래의 목적을 효율적으로 극대화할 수 있는 특징이 있다.
또한, 배경음악이 자동으로 조절되므로, 인력과 비용을 절감할 수 있고, 항상 일정한 최적의 음향환경을 유지할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 종래의 저가형 믹싱콘솔에 외장형으로 간단히 부착함으로써 저렴한 비용으로 시스템을 구현할 수 있다는 특징도 있다.
그리고, 중앙에서 각 실내공간마다의 환경소음을 측정하여 각 실내공간의 배경음악을 자동으로 조절할 수 있으므로, 대형 빌딩, 대형 연회장, 호텔 등에서도 기존의 주요 시설 장비를모두 활용할 수 있는 효율적인 설치 및 운영이 가능하다.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.
도 1은 호텔 로비와 같은 실내공간에서 종래에 사용되던 오디오 시스템의 개략적인 구성도,
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 환경소음에 연동하는 오디오 시스템의 개략적인 구성도,
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 환경소음에 연동하는 오디오 시스템의 개략적인 구성도,
도 4는 도 2,3에 도시된 볼륨 조절기의 개략적인 설치 단면도,
도 5는 도 4의 볼륨 조절기의 동작원리를 설명하기 위해 주요부품만을 도시한 부분 사시도이다.
<주요 도면 부호에 대한 간단한 설명>
1 : 사람, 3 : 조각,
5 : 송신기, 9 : 수신기,
10, 20 : 씨디 플레이어, 12, 22 : 라디오 튜너
13, 23 : 마이크, 14, 24 : 믹싱 콘솔,
15, 26 : 앰프, 18, 28 : 스피커,
17, 27 : 실내공간, 30 : 초지향성 마이크(음향센서),
32 : A-D 변환기, 34 : 퍼스널 컴퓨터,
36 : 모터 드라이버, 40 : 볼륨조절기,
42 : 스텝모터, 44 : 축이음,
46 : 홀더, 48 : 리드 스크류,
49 : 베어링, 50 : 볼륨조절레버,
52 : 눈금.

Claims (7)

  1. 음향신호를 채널별로 입력받아 제어 가능하고, 제어된 음향신호를 출력하는 믹싱콘솔(24);
    상기 믹싱콘솔(24)의 출력신호를 증폭하는 앰프(26);
    상기 앰프(26)의 출력단에 연결되고, 실내공간(27)에 설치된 다수의 스피커(28);
    상기 실내공간(27)에 설치되어 상기 실내공간(27)에서 발생하는 환경소음을 측정하여 전기적 신호로 출력하는 적어도 하나 이상의 음향센서(30);
    상기 음향센서(30)의 각 출력신호를 각각의 디지털 신호로 변환하는 A-D변환기(32);
    상기 A-D 변환기(32)에 의해 변환된 각각의 디지털 신호로부터 평균값을 산출하는 산출수단(34);
    상기 평균값에 대응하여 상기 믹싱콘솔(24)의 볼륨조절레버(50)를 조절하는 조절수단을 포함하고,
    상기 조절수단은,
    상기 산출수단의 평균값에 대응하여 미리 정해진 소정갯수의 펄스신호를 출력하는 모터 드라이버(36);
    상기 펄스신호를 입력받아 회전하는 스텝모터(42);
    상기 스텝모터(42)에 연결되어 회전 가능한 리드 스크류(48); 및
    상기 리드 스크류(48)상에 결합되어 상기 리드 스크류(48)의 회전에 따라 직선운동을 하고, 하부에 상기 볼륨조절레버(50)가 착탈될 수 있는 홀더(46);를 포함하며,
    상기 다수의 스피커(28) 및 음향센서는 각 실내공간(27a, 27b) 별로 그룹지어지고,
    상기 산출수단은 각 스피커 그룹(28a, 28b) 마다의 평균값을 산출하며,
    상기 조절수단은 각 실내공간(27a, 27b)의 볼륨조절레버(50) 마다 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 환경소음에 연동하는 오디오 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 음향센서(30)는 상기 실내공간(27)의 천정 또는 벽에 설치되어 환경소음을 검출하는 초지향성 마이크인 것을 특징으로 하는 환경소음에 연동하는 오디오 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 산출수단은 컴퓨터(34)인 것을 특징으로 하는 환경소음에 연동하는 오디오 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 음향센서는 측정한 전기신호를 무선으로 전송할 수 있는 무선송신기(5)를 더 포함하고,
    상기 실내공간(27)의 일측에는 상기 무선송신기(5)로 송출된 전파를 수신하여 상기 A-D변환기(32)로 전송하는 수신기(9)가 더 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 환경소음에 연동하는 오디오 장치.
  7. 삭제
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