KR100573971B1 - Impulse Response considering the Material Quality of wall of Rectangular Parallelepiped Room - Google Patents
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Abstract
본 발명은 건축구조물의 벽면에 설치되는 마감재의 재질 및 특성에 따른 다양한 파라미터를 입력하여 그 임펄스 응답을 시뮬레이션할 수 있도록 함으로써 마감재를 시공하기 전에 건축 구조물의 내부 형상에 따른 그 공간의 이용 목적에 따른 최적의 마감재를 설치하는 것에 의해 청자에게 느껴지는 음질을 향상시킬 수 있도록 하는 가상공간의 벽면 재질 특성을 고려한 임펄스 응답 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention allows the simulation of the impulse response by inputting various parameters according to the material and characteristics of the finishing material installed on the wall of the building structure according to the purpose of the use of the space according to the internal shape of the building structure before construction of the finishing material The present invention relates to an impulse response system and method that considers the wall material characteristics of a virtual space to improve sound quality felt by listeners by installing an optimal finish.
본 발명은 공간의 구조나 그 공간의 벽면을 마감하는 흡음재나 차음재는 그 재질이나 특성에 따른 임펄스 응답은 많은 변수를 필요로 하며, 본 발명에서는 공간에서의 임펄스 응답을 구하기 위해서 직육면체 공간의 크기와 각 벽면의 재질 특성을 입력받고, 임펄스의 발생위치(음원)와 임펄스의 녹음위치(청자)를 사용자 파라미터로 입력받는다. 또한 잔향 부분을 생성해주기 위해서 잔향 시작시간과 잔향 조밀도를 입력받아 임펄스 응답을 구한다.According to the present invention, the sound absorbing material or the sound insulating material which finishes the structure of the space or the wall of the space requires a large number of variables, and in the present invention, the impulse response according to the material and characteristics requires a large amount of rectangular parallelepiped space and The material properties of each wall are input, and the location of the impulse (sound source) and the location of the recording of the impulse (celadon) are input as user parameters. Also, to generate the reverberation part, the reverberation start time and the reverberation density are input to obtain an impulse response.
가상공간, 임펄스 응답, 잔향음, 시뮬레이션, 파라미터Virtual space, impulse response, reverberation, simulation, parameters
Description
도 1은 본 발명에 따른 임펄스 응답 제어시스템을 보인 블록도,1 is a block diagram showing an impulse response control system according to the present invention;
도 2는 본 발명에 따른 임펄스 응답의 생성 과정을 보인 플로우챠트도,2 is a flowchart illustrating a process of generating an impulse response according to the present invention;
도 3은 본 발명의 직접음에 대한 세부 플로우챠트도,3 is a detailed flowchart of the direct sound of the present invention;
도 4는 본 발명의 초기 반사음에 대한 세부 플로우챠트도,4 is a detailed flowchart of the initial reflection sound of the present invention;
도 5는 본 발명의 잔향음에 대한 세부 플로우챠트도.5 is a detailed flowchart of the reverberation sound of the present invention.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
11;파라미터 입력부 12;임펄스 응답 연산부11
13;오디오 입력부 14;컨볼루션부13;
15;오디오 출력부15; audio output
본 발명은 건축 구조물의 내부 공간에서 전달되는 잔향의 정도를 건축 구조물의 내벽 마감재를 시공하기 전에 시뮬레이션하기 위한 임펄스 응답 시스템에 관한 것으로, 상세하게는 가상공간의 부피와 공간형태, 벽면 구조물의 재질 및 특성을 변수로 입력하고 정의된 방법에 의해 반향 임펄스를 측정하여 건축 구조물을 시공하기 전에 시뮬레이션할 수 있도록 하는 직육면체 공간의 벽면의 재질 특성을 고려한 임펄스 응답 측정 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an impulse response system for simulating the degree of reverberation transmitted in the interior space of a building structure before constructing the interior wall finishing material of the building structure. Specifically, the volume and space of the virtual space, the material of the wall structure and The present invention relates to an impulse response measuring system and method considering material properties of a wall of a cuboid space in which characteristics are input as variables and the echo impulse is measured by a defined method, and thus simulated before construction of a building structure.
임펄스 응답이란 공간에서 발생한 소리의 울림 정도를 말하며, 발생되는 소리로 임펄스를 사용하여 녹음하면 임펄스 응답이 된다. 이 임펄스 응답은 흡음률이 높은 재질로 된 벽면을 가진 녹음실 같은 공간에서는 소리의 울림이 적다. 반면, 흡음률이 낮고 반사율이 높은 재질로 된 강당이나 오페라 홀과 같은 공연 공간에서는 그 소리의 울림이 많다.An impulse response refers to the ringing of a sound generated in a space. When an impulse is recorded using an impulse, the impulse response is recorded. This impulse response produces less sound in a room such as a recording studio with walls made of high sound absorption. On the other hand, the sound is often heard in performance spaces such as auditoriums and opera halls made of materials with low sound absorption and high reflectance.
소리에 대한 물체의 성질 중 실용면에서 중요한 것은 흡음성과 차음성이다. 이 중에서 흡음성이란 그 물체에 도달한 소리를 약하게 해서 반사하는 성질이며, 특히 유리섬유나 암면 등 다공성 물질은 이 성질이 풍부하다. 또 얇은 금속판이나 합판 등은 단단한 벽에 밀착시켰을 때는 흡음성이 약하지만, 벽에서 어느 정도 사이를 두어 벽 사이에 공기층을 만들면 공기층이 용수철같은 작용을 하여 소리의 에너지를 소모시키므로 흡음성이 커진다.Of practical properties of sound to sound, sound absorption and sound insulation are important. Among these, sound absorption is a property that weakens and reflects the sound that reaches the object. In particular, porous materials such as glass fiber and rock wool are rich in this property. In addition, thin metal plates and plywood have a weak sound absorption when they are in close contact with a solid wall. However, if the air layer is formed between the walls to some extent, the air layer acts as a spring and consumes energy of sound.
그러나 물질의 흡음성은 소리의 주파수나 입사각(入射角)에 따라 차이가 나는데, 예를 들어 다공성인 흡음재는 주파수가 비교적 높은 소리에는 유효하나, 주파수가 낮은 소리에 대해서는 두께를 상당히 늘리지 않으면 효과가 적다. 흡음성의 정도를 흡음률이라고 한다. 흡음률 1이란 활짝 열어젖힌 창문처럼 소리가 아무런 방해를 받지 않고 지나가는 것을 말하고, 흡음률 0.1이란 90%가 반사되는 것을 뜻한다.However, the sound absorption of materials varies according to the frequency of the sound or the angle of incidence. For example, porous sound absorbing materials are effective for relatively high frequencies, but less effective for low frequencies. . The degree of sound absorption is called sound absorption rate. Sound absorption rate 1 means that the sound passes through without any interruption like a wide open window, and sound absorption rate 0.1 means that 90% is reflected.
한편, 차음성이란 그 물체에 들어온 소리를 차단하여 투과시키지 않는 성질을 말하며, 차음성의 정도 즉 차음률은 내부에 작은 구멍이 뚫려 있지 않는 한 그 물체(예를 들면 벽)의 단위면적당의 무게를 늘림으로써 증가한다. 이런 점에서 두껍고 무거운 벽은 차음률이 우수하다고 할 수 있다. 그러나 보통의 일중벽에서 음압레벨을 30dB 감소시키고자 하면 1m2당 5kg 정도, 40dB 감소시키고자 하면 1m2당 70kg이나 재료가 필요하므로 고도의 차음성을 일중벽에서 얻기는 어렵다.On the other hand, sound insulation refers to the property of blocking sound transmitted through the object and not transmitting it, and the degree of sound insulation, that is, the sound insulation rate is the weight per unit area of the object (for example, a wall) unless a small hole is formed therein. Increase by increasing. In this regard, thick and heavy walls have excellent sound insulation. However, to reduce the sound pressure level by 30dB in a common single wall, it is difficult to obtain high sound insulation from the single wall because it requires about 5kg per 1m2 and 70kg per 1m2 to reduce 40dB.
따라서 아주 작은 소리라도 방해가 되는 무향실이나 방송 스튜디오 등에는 적당한 공간을 둔 다중벽을 사용하여, 다중벽에 의한 차음효과의 중복과 그 사이에 있는 공기에 의해 소리의 에너지를 소모시킴으로써 소리를 차단하는 방법을 취하고 있다. Therefore, in an anechoic room or a broadcasting studio where even a small sound is disturbed, a multiwall having a suitable space is used to block sound by overlapping sound insulation effect by the multiwall and consuming sound energy by air in between. I'm taking the way.
잔향은 실내 벽이나 천장의 반향에 따른 것으로서 음향효과에 큰 영향을 미친다. 음원이 진동을 멈춘 순간부터 음이 들리지 않게 된 순간까지를 잔향시간이라 하는데, 이는 음의 에너지가 처음의 100만분의 1이 되기까지의 시간에 해당한다. 실내는 음향효과의 목적에 따라 알맞은 잔향시간을 유지해야 할 필요가 있다. Reverberation is a reflection of the interior walls or ceiling and has a great effect on the sound effect. The reverberation time is the time from when the sound source stops vibrating to the point where the sound is no longer heard, which corresponds to the time until the sound energy reaches one millionth of the first time. The room needs to maintain an appropriate reverberation time depending on the purpose of the acoustics.
음악일 경우에는 1.5∼2.5초, 강연일 경우에는 1∼1.5초가 가장 알맞은 것으로 알려지고 있다. 잔향시간은 주로 실내 용적과 흡음력에 따라 변하는데 음이 너무 울리는 것은 잔향시간이 길기 때문이며, 반대로 음이 잘 들리지 않는 것은 잔향 시간이 짧기 때문이다. 잔향시간은 청중의 수와 흡음재와도 관계가 밀접하다.In the case of music, it is known that 1.5 to 2.5 seconds, and in the case of lectures, 1 to 1.5 seconds are most suitable. The reverberation time changes mainly depending on the volume and sound absorption of the room. The sound is too long because the reverberation time is long. On the contrary, the reverberation time is short because the sound is not heard well. Reverberation time is also closely related to the number of listeners and sound absorbers.
따라서 청중의 수와 관계없이 잔향시간을 일정하게 유지하려면 의자의 흡음력을 청중의 흡음력과 비슷한 수준으로 유지할 필요가 있다. 대음악당·강당 등의 의자가 호화로운 것은 이런 이유 때문이다. Therefore, to keep the reverberation time constant regardless of the number of audiences, it is necessary to maintain the sound absorption of the chair at a level similar to that of the audience. It is for this reason that the chairs of the grand concert hall and auditorium are luxurious.
또한, 건축 구조물의 내부 벽면에 설치되는 흡음재의 구조, 재질 및 특성에 따라 그 잔향의 정도를 결정하게 된다.In addition, the degree of reverberation is determined according to the structure, material, and characteristics of the sound absorbing material installed on the inner wall of the building structure.
이와 같이 소리는 건축 구조물의 내부에 설치되는 시설물이나 건축 구조물의 벽면에 설치되는 마감재에 따라 청자에게 느껴지는 음질의 정도를 결정하게 되는데, 특히 오페라 극장, 영상관 및 강당 같은 건축 구조물에는 그 사용 용도에 따라 잔향을 고려한 건축 구조물의 벽면에 어떤 마감재를 설치할 것인가는 매우 중요한 것이다.In this way, the sound is determined by the facilities installed inside the building structure or the finishing material installed on the wall of the building structure, and determines the degree of sound quality felt by the listener, particularly in the architectural structures such as opera theaters, movie theaters, and auditoriums. What finish is to be installed on the walls of building structures, taking into account reverberation, is very important.
일반적으로 공연을 필요로 하는 오페라 극장이나 또는 영화관 등과 같은 넓은 공간에서는 소리의 반향에 따라 청중들에게 전달되는 음의 질을 좌우하게 되는데, 그 반향은 공간이나 또는 그 공간의 벽면에 설치되는 구조물의 재질이나 특성 모양에 따라 공간의 사용 용도 별로 의사전달에 따라 반향과 직접적인 관련이 있는 벽면 구조물에 의해 많은 영향을 미치게 되므로, 이와 관련하여 건축 구조물의 벽면에 마감재를 시공하기 전에 시뮬레이션하여 직접음과 방향음을 통해 청자에게 느껴지는 소리의 질을 향상시킬 필요가 있지만 이제 까지 이와 관련한 종래 기술은 제시된 바 없다.In general, in a large space such as an opera theater or a movie theater that requires a performance, the quality of the sound transmitted to the audience depends on the echo of the sound, which reflects the structure of the space or the wall of the structure. Depending on the material and the shape of the space, the use of the space is influenced by the wall structure which is directly related to the echo depending on the use of the space. In this regard, it is simulated before constructing the finishing material on the wall of the building structure. There is a need to improve the quality of sound felt by the listener through the sound, but the related art has not been proposed so far.
본 발명은 이러한 종래 문제점을 해결하기 위한 것으로, 더욱 상세하게는 건축구조물의 벽면에 설치되는 마감재의 재질 및 특성에 따른 다양한 파라미터를 입력하여 그 임펄스 응답을 시뮬레이션할 수 있도록 함으로써 마감재를 시공하기 전에 건축 구조물의 내부 형상에 따른 그 공간의 이용 목적에 따른 최적의 마감재를 설치하는 것에 의해 청자에게 느껴지는 음질을 향상시킬 수 있도록 하는 가상공간의 벽면 재질 특성을 고려한 임펄스 응답 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve such a conventional problem, more specifically, by inputting a variety of parameters according to the material and characteristics of the finishing material is installed on the wall of the building structure to simulate the impulse response before construction of the finishing material The purpose of the present invention is to provide an impulse response system and method that considers the wall material characteristics of the virtual space to improve the sound quality felt by the listener by installing the optimal finish according to the purpose of using the space according to the internal shape of the structure. have.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 공간의 구조나 그 공간의 벽면을 마감하는 흡음재나 차음재는 그 재질이나 특성에 따른 임펄스 응답은 많은 변수를 필요로 하며, 본 발명에서는 공간에서의 임펄스 응답을 구하기 위해서 직육면체 공간의 크기와 각 벽면의 재질 특성을 입력받고, 임펄스의 발생위치(음원)와 임펄스의 녹음위치(청자)를 사용자 파라미터로 입력받는다. 또한 잔향 부분을 생성해주기 위해서 잔향 시작시간과 잔향 조밀도를 입력받는다.According to the present invention for achieving the above object, the sound absorbing material or the sound insulating material for finishing the structure of the space or the wall of the space requires an impulse response according to the material and the characteristics, and in the present invention, to obtain the impulse response in the space. In order to receive the size of the cuboid space and the material characteristics of each wall surface, the position of the impulse (sound source) and the recording position of the impulse (celadon) are input as user parameters. Also, the reverberation start time and the reverberation density are input to generate the reverberation portion.
본 발명은 건축 구조물을 일정한 형태를 갖는 공간이라 가정하고, 각 벽면의 재질에 따른 흡음률을 이용해서 임펄스 응답을 구하며, 임펄스 응답은 직접음, 초기반사음과 잔향의 발생시간에 따른 음의 크기로 구성된다. 벽면의 재질 특성은 초기빈사음과 잔향의 음의 크기에 영향을 미친다.The present invention assumes that the building structure is a space having a certain shape, to obtain the impulse response using the sound absorption rate according to the material of each wall, the impulse response is composed of the loudness of the direct sound, the initial reflection sound and the reverberation time do. The material properties of the wall affect the loudness of the initial bin and the reverberation.
본 발명은 벽면의 재질을 다양하게 선택하고, 그에 따른 임펄스 응답을 구한다. 임펄스 응답을 구성하는 직접음, 초기반사음과 잔향은 발생시간에 따른 음의 크기로 정의된다. 공간에 따른 임펄스 응답은 많은 변수를 필요로 하며, 본 발명에서는 공간에서의 임펄스 응답을 구하기 위해서 직육면체 공간의 크기와 각 벽면의 재질 특성을 입력받고, 임펄스의 발생위치(음원)와 임펄스의 녹음위치(청자)를 사용자 파라미터로 입력받는다The present invention variously selects the material of the wall surface, and obtains the impulse response accordingly. The direct sound, early reflection and reverberation that make up the impulse response are defined as loudness over time. The impulse response according to the space requires many variables. In the present invention, the size of the cuboid space and the material properties of each wall are input to obtain the impulse response in the space, and the location of the impulse (sound source) and the recording position of the impulse are input. Receive (Listener) as a user parameter
본 발명에서는 벽면의 재질을 바꿔서 다양한 임펄스 응답을 구하므로, 구조물의 소리 울림을 시뮬레이션 하는데 사용가능하다. 예를 들면, 직접 직육면체 구조물을 건설해서 소리의 울림을 알아보지 않아도 본 발명을 이용해서 임펄스 응답을 구하면, 직육면체 구조물의 소리의 울림을 알 수 있어서 건축 음향학 분야에서 유용하게 사용될 수 있다.In the present invention, since various impulse responses are obtained by changing the material of the wall surface, it can be used to simulate the sound of the structure. For example, if the impulse response is obtained using the present invention without constructing a cuboid structure directly to find out the sound of the sound, the sound of the sound of the cuboid structure can be known and can be usefully used in the field of architectural acoustics.
본 발명은 공간의 벽면 구조물의 재질 특성에 따라 임펄스 응답을 구한다. 공간은 다양한 구조를 가지고 있어서 실제 임펄스 응답을 구하기에는 연산량이 많아 컴퓨터 연산 시간이 오래 걸린다. 본 발명에서는 공간을 직육면체 구조로 한정지어서 복잡도를 줄였다. 직육면체 공간의 벽면의 흡음률에 따라 소리의 반사율이 변하므로 공간의 임펄스 응답도 변한다.The present invention obtains the impulse response according to the material properties of the wall structure of the space. Since space has various structures, it takes a lot of computation time to get the actual impulse response. In the present invention, the space is limited to a cuboid structure, thereby reducing the complexity. Since the reflectance of the sound changes according to the sound absorption rate of the wall of the cuboid space, the impulse response of the space also changes.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 건축 구조물에 대한 정보 및 상기 건축 구조물 내벽에 설치되는 마감재의 재질정보에 대한 환경 초기값을 설정할 수 있도록 파라미터들을 입력하기 위한 파라미터 입력부; 건축 구조물의 사용 목적에 따라 가상 공간에서 발생할 수 있는 오디오 신호들을 입력하기 위한 오디오 입력부; 상기 파라미터 입력부를 통해 입력된 정보들에 의해 구해지는 직접음, 초기반사음 및 잔향음을 이용하여 임펄스 응답을 구하는 임펄스 응답 연산부; 상기 임펄스 응 답 연산부에서 입력된 정보와 상기 오디오 입력부에서 입력된 오디오 신호를 근거로 시간축에서 컨벌루션하는 컨벌루션부; 및 상기 컨벌루션부에 의해 구해진 결과를 근거로 가상 건축 구조물의 소리의 울림을 출력하는 오디오 출력부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 가상공간의 벽면 재질 특성을 고려한 임펄스 응답 시스템을 제공하는 것이다.The present invention for achieving the above object is a parameter input unit for inputting parameters so as to set the environmental initial value for the information on the building structure and the material information of the finishing material installed on the inner wall of the building structure; An audio input unit for inputting audio signals that may occur in a virtual space according to a purpose of using the building structure; An impulse response operation unit for obtaining an impulse response using direct sound, initial reflection sound, and reverberation sound obtained by the information input through the parameter input unit; A convolution unit that convolves on the time axis based on the information input from the impulse response calculating unit and the audio signal input from the audio input unit; And an audio output unit configured to output a sound of a sound of a virtual building structure based on the result obtained by the convolution unit.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 건축 구조물에 대한 정보 및 상기 건축 구조물 내벽에 설치되는 마감재의 재질정보에 대한 환경 초기값을 설정할 수 있도록 파라미터들을 입력하는 단계; 건축 구조물의 사용 목적에 따라 가상 공간에서 발생할 수 있는 오디오 신호들을 입력하는 단계; 상기 입력된 파라미터를 이용하여 직접음, 초기반사음 및 잔향음을 구하고, 구해진 음들을 합산하는 것에 의해 임펄스 응답을 구성하는 단계; 상기 임펄스 응답과 상기 오디오 신호를 근거로 시간축 상에서 컨벌루션하는 단계; 및 상기 컨벌루션에 의해 결과를 근거로 가상 건축 구조물의 소리의 울림을 출력하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 가상공간의 벽면 재질 특성을 고려한 임펄스 응답방법을 제공하는 것이다.
The present invention for achieving the above object comprises the steps of inputting parameters so as to set the environmental initial value for the information on the building structure and the material information of the finishing material installed on the inner wall of the building structure; Inputting audio signals that may occur in a virtual space according to a purpose of using the building structure; Constructing an impulse response by obtaining a direct sound, an initial reflection sound, and a reverberation sound using the input parameters, and summing the obtained sounds; Convolving on a time axis based on the impulse response and the audio signal; And outputting an echo of a sound of a virtual building structure based on the result by the convolution.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 다른 본 발명에 따른 임펄스 응답시스템을 보인 블록도이다. 1 is a block diagram showing an impulse response system according to the present invention in accordance with the present invention.
도면을 참조하면, 본 발명은 임펄스 응답을 구하기 위해 파라미터 입력부(11)를 통해 환경 초기값을 설정할 필요가 있다. 예를 들면 본 발명에 따른 임펄스 응답을 구하기 위한 환경 초기값, 즉 파라미터는 건축 구조물의 내벽에 설치되는 마감재의 재질정보를 의미한다.Referring to the drawings, the present invention needs to set an initial value of the environment through the
또한, 가상 공간에서 사용목적에 따른 가상음을 입력하기 위한 오디오 입력부(12)를 포함하며, 이 오디오 입력부(12)는 다향한 음을 입력시킬 수 있다. 예를 들면, 건축 구조물의 사용 목적에 따라 음악, 판소리나 오페라 등의 육성, 일반 강연장과 같은 연설 육성 등을 들 수 있다.In addition, it includes an
이와 같이 파라미터 입력부(11)를 통해 입력되는 환경 초기값들은 임펄스 응답연산부(13)에서 본 발명의 정의된 방법에 의해 임펄스 응답을 출력하고, 이 임펄스 응답과, 상기 오디오 입력부(12)에서 입력되어 출력되는 다양한 소리를 컨볼루션(14)에서 시간축에 대해 콘볼루션한 후 오디오 출력부(15)를 통해 그 소리를 출력하는 것에 의해 청자의 청감을 확인할 수 있고, 따라서 본 발명에 따른 시뮬레이션은 공간의 사용 목적에 따라 소리의 질을 향상시킬 수 있는 최적의 마감재를 선택하는데 응용하게 되는 것이다.As such, the initial values of the environment input through the
도 2는 본 발명에 따른 임펄스 응답의 생성방법을 보인 플로우챠트도이다. 도면을 참조하면, 본 발명은 파라미터 입력부(11)를 통해 공간에 대한 정보를 입력하게 되며, 임펄스 응답생성에 필요한 파라미터로는 음원의 위치, 청자의 위치, 공간의 크기, 좌측면, 우측면, 전면, 후면, 천장, 바닥의 흡음률과 잔향 시작시간과 조밀도 등의 변수를 입력하며, 이외에 사용자가 정의한 또 다른 변수 예를 들면, 공간의 형상과 관련된 변수를 입력할 수 있음은 물론이다.(S21) 2 is a flowchart illustrating a method of generating an impulse response according to the present invention. Referring to the drawings, the present invention inputs information about the space through the
이와 같이 파라미터 입력부(11)를 통해 입력되는 다양한 변수들에 의해 본 발명은 직접음, 초기 반사음, 잔향음을 생성하여 그들의 크기와 발생시간을 구하고, 그들의 함수를 연산하여 최종적으로 임펄스 응답을 구하게 된다.As described above, the present invention generates the direct sound, the initial reflection sound, and the reverberation sound by calculating various magnitudes and generation times of the direct sound, the early reflection sound, and the reverberation sound, and finally calculates the impulse response by calculating their functions. .
도 3 내지 도 5는 본 발명에서 정의하는 파라미터를 입력하여 직접음(S22), 초기반사음(S23), 잔향음(S24)을 구함으로써 임펄스 응답(S25)을 구하기 위한 구체적인 방법을 보인 플로우챠트도이다. 3 to 5 are flowcharts showing a specific method for obtaining an impulse response S25 by inputting a parameter defined in the present invention to obtain a direct sound (S22), an initial reflection sound (S23), and a reverberation sound (S24). to be.
예를 들면, 본 발명에 따른 "임펄스 응답"(S25)은 도 3에서 구한 직접음(S22)의 크기와 발생시간, 도 4에서 구한 초기반사음(의 크기와 발생시간, 도 5에서 구한 크기와 발생시간의 합으로 임펄스 응답을 구하게 된다.For example, the "impulse response" (S25) according to the present invention is the magnitude and time of the direct sound (S22) obtained in FIG. 3, the initial reflection sound (the magnitude and the time of the obtained in FIG. The impulse response is obtained from the sum of the occurrence times.
도 3은 도 2의 임펄스 응답(S25)에서 직접음(S22)의 크기와 발생시간을 구하는 방법을 보인 것이다. 도면을 참조하면, 본 발명은 도 2의 "사용자 파라미터"에서 음원과 청자의 위치를 입력으로 하여 다음의 수학식 1과 같이 "음원과 청자의 거리"(S31)를 계산한다.3 illustrates a method of obtaining the magnitude and the generation time of the direct sound S22 in the impulse response S25 of FIG. 2. Referring to the drawings, the present invention calculates the "distance of the sound source and the listener" (S31) as shown in Equation 1 by inputting the position of the sound source and the listener in the "user parameter" of FIG.
도 3의 "직접음 [dB]"(S32)에서 "음원과 청자의 거리"(S31)에서 구한 음원과 청자의 거리(DS1)를 다음의 수학식 2와 같이 dB값으로 환산하게 된다.The distance DS1 of the sound source and the listener obtained in the “distance of the sound source and the listener” (S31) in “direct sound [dB]” (S32) of FIG. 3 is converted into a dB value as shown in Equation 2 below.
도 3의 "가중치 및 16비트 환산"(S33)에서는 도 3의 "직접음 [dB]"(S32)에서 구한 dB값(DS2)에 가중치를 부여하고 다음의 수학식 3과 같이 이 값을 16비트 데이터 값으로 변환해 준다. In the "weighted value and 16 bit conversion" (S33) of FIG. 3, the dB value DS2 obtained from the "direct sound [dB]" (S32) of FIG. 3 is weighted, and this value is expressed as Equation 3 below. Convert to bit data value.
도 3의 "발생시간"(S34)에서는 도 3의 "음원과 청자의 거리"(S31)에서 구한 음원과 청자의 거리에서 구한 값(DS1)을 다음의 수학식 4와 같이 발생시간을 구한다.(S34)In the "occurrence time" S34 of FIG. 3, the generation time DS1 of the distance obtained from the distance between the sound source and the listener obtained in the "distance of the sound source and the listener" (S31) of FIG. 3 is calculated as in Equation 4 below. (S34)
도 4는 도 2의 임펄스 응답(S25)에서 "초기반사음"(S23)의 초기 반사음의 크기와 발생시간을 구하는 방법을 보인 것이다. FIG. 4 illustrates a method of obtaining the magnitude and the generation time of the initial reflection sound of the “super-based sound” S23 in the impulse response S25 of FIG. 2.
도면을 참조하면, 본 발명은 도 2의 "사용자 파라미터"에서 음원과 청자의 위치와 방의 크기를 입력으로 하여 다음의 수학식 5와 같이 "음원과 청자의 거리"를 계산한다.Referring to the drawings, the present invention calculates the "distance of the sound source and the listener" as shown in Equation 5 by inputting the position of the sound source and the listener and the size of the room in the "user parameter" of FIG.
상기 수학식 5에서 ER i 1 = ∥음원의 위치벡터 -벽면의 반사점 ∥ +∥ 벽면의 반사점 - 청자의 위치벡터∥ 이다.In Equation 5 above, ER i 1 = ∥ sound source position vector-wall reflection point ∥ + ∥ wall reflection point-listener position vector ∥.
여기서, ER i 1 , (i = 1∼6)은 각각 공간 즉, 건축 구조물의 내측면 좌측면, 우측면, 천장, 바닥, 전면, 후면을 의미한다.Here, ER i 1 , ( i = 1 to 6) means a space, i.e., a left side, a right side, a ceiling, a floor, a front side, and a rear side of the inner side of the building structure.
도 4의 "초기반사음 [dB]"(S42)은 도 4의 "음원과 청자의 거리"(S41)에서 구한 음원과 청자의 거리(ER1)를 다음의 수학식 6과 같이 dB값으로 환산해 준다."Super-based sound [dB]" (S42) of Figure 4 converts the distance ( ER1 ) of the sound source and the listener obtained in the "distance of the sound source and the listener" (S41) of Figure 4 in dB as shown in Equation 6 below. give.
상기 수학식 6에서 αi (i = 1∼6)는 각각 좌측면, 우측면, 천장, 바닥, 전면, 후면의 흡음률을 나타낸다.In Equation 6, α i ( i = 1 to 6) represents sound absorption rates of the left side, the right side, the ceiling, the floor, the front side, and the rear side, respectively.
도 4의 "가중치 및 16비트 환산"(43)에서는 도 4의 초기반사음 [dB]"(S42)에서 구한 dB값(ER2)에 가중치를 부여하고 이 값을 다음의 수학식 7과 같이 16비트 데이터 값으로 변환한다.In the "weighted value and 16 bit conversion" 43 of FIG. 4, a weight is given to the dB value ER2 obtained from the initial reflection sound [dB] "(S42) of FIG. 4, and this value is 16-bit as shown in Equation 7 below. Convert to data value.
도 4의 "발생시간"(S44)에서는 도 4의 "음원과 청자의 거리"(S41)에서 구한 음원과 청자의 거리에서 구한 값(ER1)과 도 4의 "발생시간"(S44)에서 구한 직접음 발생시간 값(DS4)을 다음의 수학식 8을 이용하여 발생시간을 구한다.In the "occurrence time" (S44) of Figure 4 is obtained from the value ( ER1 ) obtained from the distance of the sound source and the listener obtained in the "distance of the sound source and the listener" (S41) of Figure 4 and the "occurrence time" (S44) of FIG. The occurrence time of the direct sound generation time value DS4 is calculated using Equation 8 below.
도 5는 도 2의 임펄스 응답(25)에서 잔향음(S24)의 크기와 발생시간을 구하 는 방법을 보인 것이다.FIG. 5 illustrates a method of obtaining the magnitude and the generation time of the reverberation sound S24 in the impulse response 25 of FIG. 2.
도면을 참조하면, 본 발명은 사용자 파라미터 입력(S21)에서 공간의 겉넓이(S51), 평균 흡음률(S52), 공간의 부피(S53)를 입력으로 하여 잔향 크기와 발생시간을 구하는 방법을 보인 것이다.Referring to the drawings, the present invention shows a method of calculating the reverberation magnitude and the generation time by inputting the outer surface area S51, the average sound absorption rate S52, and the volume volume S53 of the space in the user parameter input S21. .
도 5의 "평균 흡음률"(S52)는 공간의 좌측면, 우측면, 천장, 바닥, 전면, 후면에 대해 다음의 수학식 9와 같이 흡음률을 가산하여 평균 흡음률( RE1 )을 구한다.In the "average sound absorption rate" S52 of FIG. 5, the sound absorption rate is added to the left side, the right side, the ceiling, the floor, the front side, and the rear side of the space as shown in Equation 9 to obtain the average sound absorption rate RE1 .
도 5의 "방의 겉넓이"(S51)는 방의 크기 정보를 이용하여 다음의 수학식 10과 같이 겉넓이(RE2)를 구한다.In FIG. 5, the “area of room” (S51) is used to obtain an outside area RE2 as shown in Equation 10 using room size information.
RL : 방의 가로 길이 [meter] RL : width of the room [meter]
RW : 방의 세로 길이 [meter] RW : length of the room [meter]
RH : 방의 높이 [meter] RH: height of the room [meter]
도 5의 "공간의 부피"(S53)은 방의 크기 정보를 이용하여 다음의 수학식 11과 같이 방의 부피(RE3)를 구한다..The volume of space S53 of FIG. 5 is used to obtain a volume RE3 of a room as shown in
RL : 방의 가로 길이 [meter] RL : width of the room [meter]
RW : 방의 세로 길이 [meter] RW : length of the room [meter]
RH : 방의 높이 [meter] RH : height of the room [meter]
도 5의 "60dB 감소시간"(S54)은 수학식 9에 의해 구해진 평균 흡음률(RE1), 수학식 10에 의해 구해진 공간의 겉넓이(RE2), 수학식 11에 의해 구해진 공간의 부피(RE3)를 이용하여 다음의 수학식 12를 이용하여 60dB 감소시간(RE4)을 구한다.The “60dB reduction time” S54 of FIG. 5 is the average sound absorption rate RE1 obtained by Equation 9, the surface area RE2 obtained by Equation 10, and the volume of space RE3 obtained by
도 5의 "임의 지점 생성"(S55)은 입력된 파라미터인 잔향 시작시간 [msec], 잔향 조밀도 [sample]를 이용하여 잔향 부분을 구성한다. 잔향 부분은 잔향 시작 시간 이후, 60dB 감소시간(RE4)사이에 잔향 조밀도 만큼의 개수를 랜덤(Random)함수를 이용하여 다음의 수학식 13과 같이 임의 지점을 생성한다.The “random point generation” S55 of FIG. 5 configures a reverberation part using the reverberation start time [msec] and the reverberation density [sample] which are input parameters. The reverberation part generates a random point as shown in
도 5의 "잔향의 크기 계산(S56)은 평균흡음률(RE1), 도 4의 "방의 겉넓이"에서 나온 겉넓이(RE2), 수학식 11을 이용한 공간의 부피(RE3), 그리고 수학식 13을 통해 구해진 임의 지점(RE5)을 이용하여 다음의 수학식 14에 의해 잔향의 크기(RE6)를 구하게 된다.Of Figure 5, "size calculation of reverberation (S56) an average of Absorption Coefficient (RE1), the 4" surface area (RE2) out of the room surface area ", the volume of space using an equation 11 (RE3), and equation (13) The magnitude of the reverberation ( RE6 ) is obtained by the following
a = 1-RE1 a = 1- RE1
본 발명은 상기한 방법에 의해 각각 구해지는 임펄스 응답의 예를 보인 것으로, 최종적으로 표 1과 같이 직접음, 초기 반사음, 잔향음에 대한 결과를 얻을 수 있고, 이러한 결과를 통해 공간의 사용 목적에 따라 흡음재나 또는 차음재 등과 같은 마감재를 선택하는 것에 의해 청자의 청감의 질을 높이는데 응용할 수 있는 것이다.The present invention shows an example of the impulse response obtained by the above method, and finally, the results for the direct sound, the initial reflection sound, and the reverberation sound can be obtained as shown in Table 1, and through these results, Therefore, by selecting a finishing material, such as sound absorbing material or sound insulation material, it can be applied to improve the hearing quality of the listener.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 직접 직육면체 구조물에 마감재를 직접 설치하여 소리의 울림을 알아보지 않아도 본 발명의 시스템과 방법을 통해 임펄스 응답을 구하므로서 건축 구조물의 소리의 울림을 알 수 있고, 그 결과 청자에게 느껴지는 최적의 청감을 얻을 수 있도록 벽면의 재질을 다양하게 바꿔 임펄스 응답을 구할 수 있는 구조물의 소리 울림을 시뮬레이션할 수 있다.As described above, the present invention can find the sound of the building structure by obtaining the impulse response through the system and method of the present invention without having to directly install the finishing material on the rectangular parallelepiped structure to find out the sound of the sound. The sound of the structure can be simulated by varying the material of the wall to obtain the optimal hearing felt by the listener.
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