KR100870059B1 - 러프니스사운드 측정시스템 및 이를 이용한 측정방법 - Google Patents

러프니스사운드 측정시스템 및 이를 이용한 측정방법 Download PDF

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Abstract

러프니스사운드 측정시스템 및 이를 이용한 측정방법에 관하여 게시된다.
본 발명에 따른 러프니스사운드 측정방법은 입력되는 음향신호에 대한 라우드니스를 검출하고, 검출된 라우드니스를 각 주파수대역 별로 분리하는 단계; 주파수대역 별로 분리된 음향신호를 역푸리에 변환을 통해 주파수 도메인을 시간 도메인으로 변환시키는 단계; 음향신호에 대한 직류성분을 제거하는 단계; 음향신호의 시간 도메인을 주파수 도메인으로 변환시키고, 효과적 변조도를 검출하는 단계; 효과적 변조도가 검출된 다음, 각 주파수대역 별로 소정의 가중치를 부과하는 단계; 가중치가 부과된 각 주파수 대역의 화이트 노이즈를 제거한 다음, 적분하여 러프니스를 산출하는 단계를 포함한다.
따라서,음향신호 중에서 사람이 가장 민감하게 느끼는 러프니스를 정확하게 측정할 수 있는 효과가 있다.

Description

러프니스사운드 측정시스템 및 이를 이용한 측정방법{SYSTEM FOR MEASURING ROUGHNESS SOUND AND METHOD FOR MEASURING USING THE SAME}
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 러프니스사운드 측정을 위한 장치를 나타내는 개략도.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 러프니스사운드 측정을 위한 방법을 나타내는 순서도.
<도면에 나타나는 도면부호에 대한 설명>
100 : 마이크로폰 110 : 증폭부
120 : 아날로그-디지털 변환부 130 : 버퍼
140 : 디에스피부(DSP) 150 : 메모리
160 : 디스플레이부
본 발명은 러프니스사운드 측정방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 라우드니스를 이용하여 음향신호를 각 주파수밴드별로 분리하고, 각 주파수 대역별로 분리된 음향신호로 러프니스를 측정하는 러프니스사운드 측정시스템 및 이를 이용 한 측정방법에 관한 것이다.
일반적으로 음향신호는 전 주파수대역에 걸쳐서 균일한 증폭특성을 나타내지 않고 주파수마다 고유한 특성을 나타내기 때문에, 이 감쇠량을 보상하여 전체적인 주파수 증폭특성을 평탄하게 하기 위해 사용하는 회로나 장치가 필요하다.
이러한 음향신호는 라우드니스(loudness), 샤프니스(sharpness), 러프니스(roughness), 요동강도(fluctuation strength) 등이 있다.
상기 라우드니스는 사람이 느끼는 소리의 크기를 나타내는 심리음향인자이다. 사람의 귀는 주파수에 따라 소리의 크기에 대한 민감도가 변하기 때문에, 같은 데시벨 값을 갖는 소리도 주파수에 따라 동일한 크기로 느끼지 않는다. 따라서, 라우드니스로는 데시벨 대신, 사람이 느끼는 감각상 음의 크기 단위인 손(sone)을 사용한다. 따라서, 손의 값이 두배 증가되어야 소리의 크기가 두배로 증가된 것처럼 느껴진다.
샤프니스는 소리가 날카롭거나 무딘 정도를 나타내는 척도이다. 이 값은 저주파와 고주파 사이의 균형을 나타내며, 음향신호 중에 고주파영역이 많을수록 날카롭게 들린다.
러프니스는 소리의크기나 주파수변조에 의해 발생하는 음의 거칠기를 평가하는 지각량이다. 15Hz 부근의 변조시 귀는 소리의 요동현상이라기 보다는 떨림이나 윙윙거리는 소리로 인식하기 시작하고, 70Hz 부근의 빠른 주파수변조에 매우 민감하게 소리의 거칠기를 느낀다.
요동강도는 소리의 저주파크기변조를 정량적으로 표시하는 량이다. 귀는 4Hz 로 변조된 소리의 요동에 가장 민감하다. 소리가 20Hz 이하의 주파수로 변조되면 귀는 시간에 따라 느리게 변화하는 크기의 변화, 즉 소리의 요동을 감지하게 된다. 일예로, 음향신호의 주파수밴드분리신호가 100Hz의 밴드구간을 갖는 신호라고 가정하는 경우, 이렇게 분리된 각 주파수밴드분리신호의 각 심리음향인자별 특성에 가중치를 부여한다는 것이다. 즉, 이 주파수밴드분리신호가 러프니스에서 큰 특성을 나타낸다고 할때, 이 러프니스값에 가중치가 부여된다.
이러한 심리음향인자 중에서 사람이 가장 민감하게 느끼는 것이 음의 거칠기인 러프니스이다.
그러나, 종래의 소음측정 장치인 데시벨 미터로는 음의 압력만을 측정할 뿐, 사람에게 가장 큰 영향을 주는 러프니스를 측정하지 못한다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 효과적으로 해결하기 위해, 입력되는 음향신호의 라우드니스를 검출하여 각 주파수대역 별로 나누고, 상기 음향신호에 대한 직류성분의 평균값과 교류성분의 첨두치(rms)값의 비를 이용하여 효과적 변조도를 검출한한 다음, 적분하여 소정의 음향신호에 대한 러프니스를 계산하는 러프니스사운드 측정시스템 및 이를 이용한 측정방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 러프니스사운드 측정방법은 입력되는 음향신호에 대한 라우드니스를 검출하고, 검출된 라우드니스를 각 주파수대역 별로 분리하는 단계;
주파수대역 별로 분리된 음향신호를 역푸리에 변환을 통해 주파수 도메인을 시간 도메인으로 변환시키는 단계;
상기 음향신호에 대한 직류성분을 제거하는 단계;
상기 음향신호의 시간 도메인을 주파수 도메인으로 변환시키고, 효과적 변조도를 검출하는 단계;
상기 효과적 변조도가 검출된 다음, 각 주파수대역 별로 소정의 가중치를 부과하는 단계;
가중치가 부과된 각 주파수 대역의 화이트 노이즈를 제거한 다음, 적분하여 러프니스를 산출하는 단계를 포함한다.
또한 본 발명의 다른 실시예에 의한 러프니스사운드 측정시스템은,
소정의 음향신호를 입력받는 마이크로폰;
상기 마이크로폰으로 부터 입력받은 음향신호를 증폭하는 증폭부;
상기 증폭부에서 증폭된 음향신호를 디지털 신호로 컨버터하는 아날로그-디지털 변환부;
상기 아날로그-디지털 변환부에서 변환된 음향신호를 임시 저장하는 버퍼;
상기 버퍼에서 저장된 음향 신호의 러프니스를 측정하는 DSP;
상기 DSP에서 측정된 음향신호의 러프니스를 디스플레이하는 디스플레이부; 및
상기 DSP에서 측정된 러프니스를 측정한 값을 저장하는 메모리를 포함하는 것을 특징으로한다.
이하, 첨부된 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 러프니스사운드 측정방법에 관하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 러프니스사운드 측정을 위한 장치를 나타내는 개략도이다.
본 발명의 소음측정 장치는 소정의 음향신호를 입력받는 마이크로폰(100)과, 상기 마이크로폰(100)에서 입력받은 음향신호를 증폭하는 증폭부(110)와, 증폭된 음향신호를 디지털 신호로 변환시키는 아날로그-디지털 변환부(120)와, 디지털 신호로 변환된 디지털 음향신호를 임시 저장하는 버퍼(130)와, 상기 버퍼(130)를 통해 전송받는 디지털 음향신호의 러프니스를 측정하는 디에스피부(140)와, 상기 디에스피부(140)가 러프니스를 측정할 수 있도록 러프니스 계산 알고리즘이 저장되는 메모리(150)와, 상기 디에스피부(140)에서 측정된 러프니스가 디스플레이되는 디스플레이부(160)로 이루어진다.
상기와 같은 구성으로 이루어지는 소음측정 장치의 동작에 대하여 살펴보면, 마이크로폰(100)을 통해 입력되는 음향신호가 증폭부(110)에 의해 증폭시킨 다음, 아날로그 디지털 변환부(120)에 의해 증폭된 음향신호가 디지털 신호로 변환된다. 그리고, 디에스피부(140)에서 러프니스를 계산하고 디스플레이부(160)에 전송하여 사용자가 러프니스값을 확인할 수 있도록 한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 러프니스사운드 측정을 위한 방법을 나타내는 순서도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 음향신호의 여러가지 특성 중에서 러프니스를 측정하는 방법에 대하여 살펴보면, 상기 마이크로폰(100)을 통해 소정의 음향신호를 수신하여(S200), 음향신호의 라우드니스(loudness)를 검출한다(S210). 이러한 경우, 마이크로폰(100)을 통해 입력되는 음향신호에 대한 주파수밴드분리신호에 의해 23개의 주파수대역으로 분리한다.
그리고, 상기 음향신호를 역푸리에 변환을 통해 주파수 도메인을 시간 도메인으로 변환시킨 다음(S220), 상기 음향신호에 대한 직류성분의 평균값을 구한다.
그리고, 상기 음향신호의 저주파 대역을 필터링시킨 후에(S230), 다시 시간 도메인을 주파수 도메인으로 변환시킨다(S240).
그런 다음, 필터링된 음향신호의 교류성분의 첨두치(rms)값을 검출한 다음, 효과적 변조를 산출한다(S250). 이때, 상기 효과적 변조도는 저주파 대역이 필터링되기 전의 교류성분의 첨두치(rms)값에 대한 저주파 대역이 필터링되기 전의 직류성분의 평균값이다.
그리고, 음향신호의 각 임계대역에 대해 주파수 특성마다의 가중치를 부과하여 러프니스가 정확히 측정되도록 한다(S260).
그리고, 각 주파수대역별로 화이트 노이즈를 제거하고(S270), 각 임계대역에 대한 음향신호를 적분하여 러프니스를 산출한다(S280).
본 발명은 도면에 도시된 일실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 소음측정 방법에 따르면, 음향신호 중에서 사람이 가장 민감하게 느끼는 러프니스를 정확하게 측정할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. a) 입력되는 음향 신호를 일정한 주파수 대역별로 분리하고, 라우드니스를 검출하는 단계;
    b) 상기 주파수 대역별로 분리된 음향 신호를 역푸리에 변환을 통해 주파수 도메인을 시간 도메인으로 변환시키는 단계;
    c) 상기 시간 도메인의 음향 신호에서 직류 성분을 제거하는 단계;
    d) 상기 직류 성분이 제거된 음향 신호를 주파수 도메인으로 변환시키고, 효과적 변조도를 검출하는 단계;
    e) 상기 효과적 변조도를 검출한 다음, 각각의 주파수 대역별로 소정의 가중치를 부여하는 단계; 및
    f) 상기 가중치가 부과된 각 주파수 대역에 따른 화이트 노이즈를 제거하고, 상기 화이트 노이즈가 제거된 음향 신호를 적분하여 러프니스를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 러프니스 사운드 측정 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 효과적 변조도는 직류성분의 평균값에 대한 직류성분이 제거된 후의 교류성분의 첨두치(rms)값의 비인 것을 특징으로 하는 러프니스사운드 측정방법.
  3. 삭제
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