KR101109035B1 - 소음 제어 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

개시된 기술은 소음 제어 장치 및 방법에 관한 것이다. 실시예들 중에서, 소음 제어 장치는 음향을 획득하는 획득부; 상기 획득된 음향의 크기 및/또는 주파수 스펙트럼을 분석하는 음향 분석부; 적어도 하나의 소리 데이터 및 상기 적어도 하나의 소리 데이터 각각에 대응하는 마스킹 소리를 저장하는 데이터베이스; 상기 음향 분석부에서 분석된 음향과 상기 소리 데이터 간의 유사도를 기준으로 하여 상기 분석된 음향에 대응하는 소리 데이터를 상기 데이터베이스에서 선택하고, 상기 선택된 소리 데이터에 대응하는 마스킹 소리를 상기 데이터베이스에서 선택하는 마스킹 소리 선택부; 및 상기 마스킹 소리 선택부에서 선택된 상기 마스킹 소리의 재생 신호를 발생시키는 음향 구현부를 포함한다.

Description

소음 제어 장치 및 방법{Apparatus and method for noise control}
개시된 기술은 소음 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
건물이나 차량 등 일정한 공간의 외부에서 발생하는 소음은 건물이나 차량의 내부에 있는 사람들에게 정신적 피해를 초래한다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 여러 가지 소음 제어 기술들이 발전 되어 왔다. 소음 제어 기술의 일례로 발생된 소음의 절대적 크기를 줄임으로써 사람들에게 소음 저감 효과를 제공하는 기술을 들 수 있으며, 이러한 소음 제어 기술에는 재료의 흡음 및 차음 특성을 이용하여 소음을 제어하는 수동 소음 제어와 센서 및 구동기를 이용하여 발생한 소음의 반대 위상의 소리를 발생시켜 소음을 제어하는 능동 소음 제어가 있다.
그러나, 이를 실제 건물이나 차량에 적용하기 위해서는 상당한 공간과 비용이 요구된다.
개시된 기술이 이루고자 하는 기술적 과제는 소음 제어 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.
상기의 기술적 과제를 이루기 위해 개시된 기술의 제1 측면은 음향을 획득하는 획득부; 상기 획득된 음향의 크기 및/또는 주파수 스펙트럼을 분석하는 음향 분석부; 적어도 하나의 소리 데이터 및 상기 적어도 하나의 소리 데이터 각각에 대응하는 마스킹 소리를 저장하는 데이터베이스; 상기 음향 분석부에서 분석된 음향과 상기 소리 데이터 간의 유사도를 기준으로 하여 상기 분석된 음향에 대응하는 소리 데이터를 상기 데이터베이스에서 선택하고, 상기 선택된 소리 데이터에 대응하는 마스킹 소리를 상기 데이터베이스에서 선택하는 마스킹 소리 선택부; 및 상기 마스킹 소리 선택부에서 선택된 상기 마스킹 소리의 재생 신호를 발생시키는 음향 구현부를 포함하는 소음 제어 장치를 제공한다.
상기의 기술적 과제를 이루기 위해 개시된 기술의 제2 측면은 소음제어장치가 마스킹 효과를 이용하여 소음을 제어하는 방법에 있어서, (a) 음향을 획득하는 단계; (b) 상기 획득된 음향의 크기 및/또는 주파수 스펙트럼을 분석하는 단계; (c) 상기 분석된 음향을 기초로 상기 음향에 대응되는 마스킹 소리를 데이터베이스에서 선택하는 단계; 및 (d) 상기 선택된 마스킹 소리의 재생 신호를 발생시키는 단계를 포함하며, 상기 데이터베이스는 적어도 하나의 소리 데이터 및 상기 적어도 하나의 소리 데이터 각각에 대응하는 마스킹 소리를 저장하는 소음 제어 방법을 제공한다.
개시된 기술의 실시예들은 다음의 장점들을 포함하는 효과를 가질 수 있다. 다만, 개시된 기술의 실시예들이 이를 전부 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
개시된 기술의 일 실시예에 따른 소음 제어 장치는 데이터베이스를 활용하여 효율적으로 특정 소음에 적절한 마스킹 소리를 선택하여 재생할 수 있다. 또한, 소음 제어 장치는 인간 친화적인 마스킹 소리를 사용하여 해당 소음을 잘 들리지 않게 할 뿐 아니라 사람들이 쾌적한 느낌을 받을 수 있도록 한다.
또한, 개시된 기술의 일 실시예에 따른 소음 제어 장치는 마스킹 소리의 방향을 조절할 수 있다. 마스킹 소리의 방향을 조절하며 실험한 결과를 살펴보면, 마스킹 소리의 방향이 소음원의 방향과 동일한 경우 마스킹 효과가 향상되는 것을 알 수 있다.
개시된 기술에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 개시된 기술의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 개시된 기술의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균 등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
“및/또는”의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, “제1 항목, 제2 항목 및/또는 제3 항목”의 의미는 제1, 제2 또는 제3 항목뿐만 아니라 제1, 제2 또는 제3 항목들 중 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 개시된 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
도 1은 개시된 기술의 일 실시예에 따른 소음 제어 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 소음 제어 장치(100)는 획득부(110), 음향 분석부(120), 데이터베이스(130), 마스킹 소리 선택부(140), 음원위치 추정부(150), 및 음향 구현부(160)를 포함한다.
소음 제어 장치(100)는 건물 또는 차량 등 구조물의 외부에서 발생한 소음을 제어하여 건물 또는 차량 등 구조물의 내부에서 소음의 효과를 줄여 쾌적한 환경을 제공할 수 있도록 하는 장치이다. 일반적으로 소음은 실외에서 발생하고 소음을 제어하고자 하는 대상 공간은 실내이지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 소음이 발생하는 공간 및 소음을 제어하고자 하는 공간은 동일한 공간일 수도 있다.
소음 제어 장치(100)는 마스킹 효과를 이용하여 소음을 제어한다. 마스킹 효 과란 방해음에 의해서 어느 음의 최소 가청 한계가 상승하는 현상을 말한다. 즉, 소음 제어 장치(100)가 방해음에 해당하는 마스킹 소리를 인위적으로 발생시키면, 소음의 최소 가청 한계가 상승하여 소음이 잘 들리지 않게 된다.
획득부(110)는 음향을 획득한다. 일 실시예에 따라 획득부(110)는 마이크로폰을 포함할 수 있다. 음향은 예를 들어, 교통 소음, 건설 소음 등 환경 소음을 포함하며, 이에 한정되지 않고 제어의 대상이 될 수 있는 모든 음향을 포함한다.
도 2는 일 실시예에 따른 도 1의 획득부를 설명하기 위한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 획득부(110)는 적어도 하나의 마이크로폰 쌍(112)을 포함한다. 마이크로폰 쌍(112)을 통하여 음향이 획득되면, 소음 제어 장치(100)는 획득된 음향의 음원 방향을 계산할 수 있다. 하나의 마이크로폰 쌍(112)을 사용하면 수평각 0°~180°까지 음원의 방향을 계산할 수 있으며, 마이크로폰의 수가 많아지면 계산의 정확성을 높일 수 있고, 계산 범위를 확대할 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 음향 분석부(120)는 획득부(110)에서 획득된 음향의 크기 및/또는 주파수 스펙트럼을 분석한다. 시간영역에서 귀를 통하여 인식되는 음향은 높은 음과 낮은 음이 서로 중첩되어 있어 사람에게 하나의 음으로 인식되는데, 이러한 음향의 특성을 알기 위해서 소음 제어 장치(100)는 음향의 크기와 주파수 스펙트럼을 분석할 필요가 있다. 일 실시예에 따라, 음향 분석부(120)는 획득부(110)를 통하여 획득된 음향을 주파수 영역으로 푸리에 변환(Fourier Transform)하여 주파수 스펙트럼을 구할 수 있다. 또한, 음향 분석부(120)는 구해진 주파수 스펙트럼에서 전 주파수 대역에서의 크기의 합을 계산하여 음향의 크기를 구할 수 있다.
데이터베이스(130)는 적어도 하나의 소리 데이터 및 상기 적어도 하나의 소리 데이터 각각에 대응하는 마스킹 소리를 저장한다. 일 실시예에 따라, 소음 제어 장치(100)는 건설 소음, 도로 소음, 항공 소음, 철도 소음 등 환경 소음으로부터 소리 데이터를 얻을 수 있다. 각각의 소리 데이터에 대응하는 마스킹 소리는 여러 가지 인간 친화적 소리 중에서 마스킹 효과가 큰 소리로 설정될 수 있다. 예를 들어, 마스킹 소리는 자연소리, 클래식 음악, 악기 연주 음악과 같은 인간 친화적인 소리들을 포함할 수 있으며 각각의 소리 데이터에 대해서 어떤 소리가 마스킹 효과가 큰지 여부는 실험을 통하여 정량화될 수 있다.
이해를 돕기 위해, 일 실시예에 따른 마스킹 효과 실험에 대하여 설명하도록 한다. 데이터베이스(130)는 건설 소음, 도로 소음, 항공 소음, 철도 소음으로 이루어진 4종류의 소리 데이터와 물소리, 새소리, 곤충 소리, 클래식 음악, 연주 음악으로 이루어진 인간 친화적 마스킹 소리 5종류로 이루어져 있다고 가정한다. 실험자는 100명의 피실험자들에게 4종류의 소리 데이터 중 하나의 소리 데이터와 5종류의 마스킹 소리들 중 하나의 마스킹 소리를 동시에 들려 준 후 마스킹 효과를 기입하도록 하여 각 소리 데이터에 대한 마스킹 효과를 평가한다. 마스킹 소리는 '유쾌한, 편안한, 어울리는, 또렷한' 4개의 항목에 대하여 마스킹 정도를 7단계로 나눈 7단계 SD(Semantic Differential) 법에 의하여 평가하도록 하여 정량화 될 수 있으며, 5종류의 마스킹 소리들 모두에 대하여 동일한 실험이 반복된다. 실험자는 100명의 피실험자들에 대한 총 20회의 마스킹 효과 평가 실험을 완료한 후, 각각의 소리 데이터에 대하여 가장 높은 점수를 받은 마스킹 소리를 해당하는 소리 데이터에 대응되도록 데이터베이스에 저장한다.
마스킹 소리 선택부(140)는 음향 분석부(120)에서 분석된 음향과 소리 데이터 간의 유사도를 기준으로 하여 분석된 음향에 대응하는 소리 데이터를 데이터베이스(130)에서 선택한다.
일 실시예에 따라, 분석된 음향과 소리 데이터 간의 유사도는 분석된 음향과 데이터베이스(130)에 저장된 소리 데이터 간의 크기의 차이와 주파수 스펙트럼의 상관관계(correlation) 중 적어도 하나를 기초로 판단될 수 있다.
마스킹 소리 선택부(140)는 분석된 음향과 소리 데이터의 주파수 스펙트럼 값 사이의 상관관계 계수 함수(correlation coefficient function)를 계산하여 두 주파수 스펙트럼의 상관관계를 구할 수 있다. 이 값은 두 스펙트럼 사이의 선형 의존성(linear dependence) 정도를 나타내는 값으로 0과 1사이의 값을 가진다. 마스킹 소리 선택부(140)는 상관관계가 1에 가까울수록 두 신호가 비슷하다고 보아 유사도가 높다고 판단할 수 있다.
즉, 마스킹 소리 선택부(140)는 분석된 음향과 소리 데이터의 크기의 차이가 작을수록 유사도가 높다고 판단하며, 분석된 음향과 소리 데이터의 주파수 스펙트럼의 상관관계가 클수록 유사도가 높다고 판단한다.
일례로, 마스킹 소리 선택부(140)는 분석된 음향과 소리데이터의 크기의 차이를 먼저 판단하여 차이가 작은 소리 데이터들을 소정의 수만큼(예를 들어, 5개) 선택한 후, 선택된 소리 데이터들과 음향과의 주파수 스펙트럼의 상관관계를 계산하여 상관관계가 가장 큰 소리 데이터를 유사도가 가장 높은 소리 데이터로 선택할 수 있다. 다른 예들로, 마스킹 소리 선택부(140)는 분석된 음향과 소리 데이터의 크기의 차이가 가장 작은 소리 데이터를 유사도가 가장 높은 소리 데이터로 선택할 수 있으며, 분석된 음향과 소리 데이터의 주파수 스펙트럼의 상관관계가 가장 큰 소리데이터를 유사도가 가장 높은 소리 데이터로 선택할 수도 있으며, 크기의 차이와 주파수 스펙트럼의 상관관계를 50%씩 반영하여 유사도가 가장 높은 소리 데이터를 선택할 수도 있다.
마스킹 소리 선택부(140)는 선택된 소리 데이터에 대응하는 마스킹 소리를 데이터베이스(130)에서 선택한다. 데이터베이스(130)에는 특정 소리 데이터에 대해 최적의 마스킹 효과를 가지는 마스킹 소리가 미리 설정되어 저장되어 있다. 마스킹 소리 선택부(140)는 선택된 마스킹 소리를 데이터베이스(130)로부터 제공받아 음향 구현부(160)에 제공한다.
음원위치 추정부(150)는 획득부(110)에 의해서 획득된 음향 신호로부터 음향이 발생한 음원의 방향을 계산하여 음향 구현부(160)에 제공한다. 음원의 방향을 고려하여 음원의 방향과 동일한 방향으로 마스킹 소리를 재생시키면 마스킹 효과가 향상된다. 구현 예에 따라 음원위치 추정부(150)는 획득부(110)에 포함되어 구현될 수도 있다.
도 3은 음향의 방향과 마스킹 음의 방향에 따른 쾌적성을 평가한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 3을 참조하여 설명하면, 도 3은 5명의 일반적인 청력을 갖고 있는 20대의 남성에 대해서 쾌적성을 나쁨(Bad, 소음만 들었을 경우)과 좋음(Good, 마스킹 소리만 들었을 경우)의 7단계로 나눈 7단계 SD법에 의한 주관 평가 점수를 그래프로 표현한 것이다. 실험 1은 음원의 방향이 30도이고 마스킹 소리의 방향이 0도인 경우이고, 실험 2는 음원의 방향이 30도이고 마스킹 소리의 방향이 30도인 경우이다. 실험 결과를 살펴보면, 각 소음 조건에 따라서 마스킹 음의 방향을 소음의 방향과 일치 시킨 경우가 그렇지 않은 경우보다 쾌적성 점수가 더 높은 것을 알 수 있다.
음원의 방향을 계산하는 방법을 예를 들어 설명하면, 음원위치 추정부(150)는 우선 마이크로폰 쌍(112)으로부터 측정된 신호를 이용하여 이 두 신호 사이의 시간지연을 계산한다. 시간지연은 두 신호의 상호상관함수(cross correlation function)의 최대값을 갖는 시간지연으로 추정할 수 있다. 음원위치 추정부(150)는 추정된 시간 지연 값으로부터 시간지연과 음원의 방향 사이의 사상함수(mapping function)를 이용하여 음원의 방향을 계산할 수 있다. 음원위치 추정부(150)는 한 쌍의 마이크로폰(112)을 사용하면 수평각 0°~180°까지 음원의 방향을 계산할 수 있으며, 마이크로폰 수가 많아지면 많아질수록 계산의 정확성을 높일 수 있고, 계산 범위를 확대할 수 있다. 음원위치 추정부(150)는 세 개의 마이크로폰으로는 수평면 0°~360° 범위를 계산할 수 있고, 네 개의 마이크로폰이 있으면 3차원 공간상의 음원의 위치를 계산할 수 있다.
다른 일 실시예에 따른 소음 제어 장치(100)는 음원위치 추정부(150)를 포함하지 않을 수도 있다.
음향 구현부(160)는 선택된 마스킹 소리를 마스킹 소리 선택부(140)로부터 제공받아 재생 신호를 발생시킨다.
일 실시예에 따라 음향 구현부(160)는 스피커와 스피커를 구동시키는 제어부를 포함할 수 있다. 실험에 의해 선택된 최적의 마스킹 소리가 마스킹 하고자 하는 음향과 함께 전파되므로, 대상 공간의 소음은 감소되고 대상 공간에 있는 사람은 보다 쾌적한 느낌을 받을 수 있게 된다.
다른 일 실시예에 따라, 음향 구현부(160)는 음원위치 추정부(150)에서 계산된 음원 방향에 가상스피커를 위치시켜 음원의 방향과 마스킹 소리의 방향이 일치되도록 재생 신호를 발생시킬 수 있다.
예를 들어, 음향 구현부(160)는 벡터기반 앰플리튜드 패닝 방법(Vector Based Amplitude Panning: 이하 VBAP)을 적용하여 음원 방향에 가상스피커를 위치시킬 수 있다. VBAP는 다수의 스피커를 이용하여 소리의 방향을 제어하는 방법이다. VBAP를 이용하면, 음향 구현부(160)는 소리를 벡터로 표현하여 다수의 스피커에서 발생하는 소리 벡터를 합하여 원하는 방향 및 크기를 가지는 소리 벡터를 만들어 낼 수 있다. 따라서, 음향 구현부(160)는 임의의 위치에 물리적으로 스피커가 존재하지 않더라도 스피커가 있는 것과 같은 효과를 내는 소리 벡터를 만들어 냄으로써 원하는 위치에 가상 스피커를 위치시켜 음원의 방향과 마스킹 소리의 방향이 일치되도록 재생 신호를 발생시킬 수 있다.
도 4는 개시된 기술의 일 실시예에 따라 소음 제어 장치의 마이크로폰 및 스 피커를 창문에 설치하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
일반적으로, 소음 제어는 외부의 소음이 창문(410)을 통하여 내부로 들어오는 경우에 활용된다. 일 실시예에 따라, 소음을 측정하는 마이크로폰(420)은 창문(410)의 외부에 위치하고, 마스킹 소리를 발생시키는 스피커(430)는 창문(410)의 내부에 위치하여 내부 공간의 소음을 제어할 수 있다.
도 5는 개시된 기술의 일 실시예에 따라 소음을 제어하는 방법에 대해 설명하기 위한 순서도이다.
소음 제어 장치(100)는 음향을 획득할 수 있는 장치, 예를 들어 마이크로폰을 이용하여 음향을 획득한다(S510). 일례로, 획득되는 음향은 소음 제어 장치(100)가 제어 하고자 하는 소음일 수 있으며, 건물이나 차량의 외부에서 획득될 수 있다.
소음 제어 장치(100)가 음향을 획득하면, 소음 제어 장치(100)는 획득된 음향의 크기 및/또는 주파수 스펙트럼을 분석한다(S520). 음향의 크기와 주파수 스펙트럼은 도 1에서 상술한 바와 같이 계산될 수 있다.
소음 제어 장치(100)는 S520 단계에서 분석된 결과를 기초로 분석된 음향에 대응되는 마스킹 소리를 데이터베이스(130)에서 선택한다. 일 실시예에 따르면, 소음 제어 장치(100)는 분석된 음향과 유사한 소리 데이터를 데이터베이스(130)에서 검색한 후, 검색된 소리 데이터에 대응되는 마스킹 소리를 데이터베이스(130)에서 선택할 수 있다. 데이터베이스 (130)는 적어도 하나의 소리 데이터 및 소리 데이터 각각에 대응하는 마스킹 소리를 저장하고 있다. 데이터베이스(130)는 도 1에서 설명된 것과 유사한 방식으로 생성될 수 있다.
자세하게 설명하면, 소음 제어 장치(100)는 S520 단계에서 음향의 크기 및 주파수 스펙트럼을 분석한 결과를 이용하여 분석된 음향과 유사한 소리 데이터를 데이터베이스(130)에서 선택한다(S530). 예를 들어, 분석된 음향과 소리 데이터 간의 유사도는 분석된 음향과 데이터베이스(130)에 저장된 소리 데이터 간의 절대적 크기의 차이와 주파수 스펙트럼의 상관관계 중 적어도 하나를 기초로 계산될 수 있다. 유사도가 계산되면, 소음 제어 장치(100)는 계산된 유사도를 기준으로 하여 분석된 음향에 대응하는 소리 데이터를 데이터베이스(130)에서 선택할 수 있다. 크기의 차이 및 주파수 스펙트럼의 상관관계는 도 1에서 상술한 것처럼 계산될 수 있으며, 이에 기반한 유사도 역시 도 1에서 설명한 바와 같이 계산될 수 있다.
소리 데이터가 선택되면, 소음 제어 장치(100)는 선택된 소리 데이터에 대응하는 마스킹 소리를 데이터베이스에서 선택한다(S540). 마스킹 소리는 각각의 소리 데이터가 잘 들리지 않도록 하는 효과를 내고, 사람에게 쾌적한 느낌을 줄 수 있는 인간 친화적인 소리들로 구성된다. 각각의 소리 데이터에 대응하는 마스킹 소리는 실험에 의하여 측정된 마스킹 효과에 따라 최적의 마스킹 효과를 낼 수 있도록 미리 설정되어 있다.
S540단계에서 마스킹 소리가 선택되면, 소음 제어 장치(100)는 선택된 마스킹 소리의 재생 신호를 발생시킨다(S550). 선택된 마스킹 소리가 재생되면, 마스킹 하고자 하는 음향의 최소 가청 한계가 상승하여 음향은 잘 들리지 않으며, 소음 제 어 장치(100)는 사람에게 쾌적한 공간을 제공할 것이다.
도 6은 개시된 기술의 다른 일 실시예에 따른 소음 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 소리 제어 장치(100)는 다른 일 실시예에 따라, 적어도 하나의 마이크로폰 쌍(112)을 이용하여 음향을 획득하고(S610), 획득한 음향 신호로부터 음향이 발생한 음원의 방향을 계산할 수 있다(S620). 음원의 방향은 마이크로폰 쌍(112)으로부터 측정된 신호를 이용하여 두 신호 사이의 시간지연을 계산한 후, 시간지연과 음원의 방향 사이의 사상함수(mapping function)를 통하여 계산될 수 있다. 한 쌍의 마이크로폰으로는 수평각 0°~180°까지 계산할 수 있으며, 네 개의 마이크로폰이 있으면 3차원 공간상의 음원의 위치를 계산할 수 있다.
소음 제어 장치(100)가 S620 단계에서 음원의 방향을 계산하면, 소음 제어 장치(100)는 음원의 방향과 마스킹 소리의 방향이 일치되도록 재생신호를 발생시킬 수 있다. 이 경우 소음 제어 장치(100)는 벡터기반 앰플리튜드 패닝 방법 (Vector Based Amplitude Panning)을 적용하여 음원의 방향에 가상스피커를 위치시키는 방법으로 음원의 방향과 마스킹 소리의 방향을 일치시킬 수 있다. VBAP를 이용하면, 소음 제어 장치(100)는 다수의 스피커에서 발생하는 소리 벡터를 합하여 원하는 방향 및 크기를 가지는 소리 벡터를 만들어 낼 수 있다. 따라서, 원하는 위치에서 원하는 방향 및 크기를 가지는 소리를 발생시키는 것과 같은 효과를 내는 가상 스피커를 만들 수 있다. 도 3에서 상술한 실험 및 그래프를 참조하면, 음원의 방향과 동일한 방향으로 마스킹 소리를 재생시키면 마스킹 효과가 향상된다는 것을 알 수 있다.
이러한 개시된 기술인 장치 및 방법은 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 개시된 기술의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
도 1은 개시된 기술의 일 실시예에 따른 소음 제어 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 도 1의 획득부를 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 음향의 방향과 마스킹 음의 방향에 따른 쾌적성을 평가한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 4는 개시된 기술의 일 실시예에 따라 소음 제어 장치의 마이크로폰 및 스피커를 창문에 설치하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 개시된 기술의 일 실시예에 따라 소음을 제어하는 방법에 대해 설명하기 위한 순서도이다.
도 6은 개시된 기술의 다른 일 실시예에 따른 소음 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

Claims (11)

  1. 음향을 획득하는 획득부;
    상기 획득된 음향의 크기 및/또는 주파수 스펙트럼을 분석하는 음향 분석부;
    적어도 하나의 소리 데이터 및 상기 적어도 하나의 소리 데이터 각각에 대응하는 마스킹 소리를 저장하는 데이터베이스;
    상기 음향 분석부에서 분석된 음향과 상기 소리 데이터 간의 유사도를 기준으로 하여 상기 분석된 음향에 대응하는 소리 데이터를 상기 데이터베이스에서 선택하고, 상기 선택된 소리 데이터에 대응하는 마스킹 소리를 상기 데이터베이스에서 선택하는 마스킹 소리 선택부;
    상기 마스킹 소리 선택부에서 선택된 상기 마스킹 소리의 재생 신호를 발생시키는 음향 구현부; 및
    상기 획득된 음향 신호로부터 상기 음향이 발생한 음원의 방향을 계산하는 음원위치 추정부를 포함하고,
    상기 음향 구현부는, 벡터기반 앰플리튜드 패닝 방법(Vector Based Amplitude Panning)을 적용하여 상기 계산된 음원의 방향에 가상스피커를 위치시켜 상기 음원의 방향과 상기 마스킹 소리의 방향이 일치되도록 재생 신호를 발생시키는 소음제어 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 마스킹 소리 선택부는,
    상기 분석된 음향과 상기 데이터베이스에 저장된 소리 데이터 간의 크기의 차이 및/또는 주파수 스펙트럼의 상관관계(correlation)를 계산하여 상기 계산된 크기의 차이 및/또는 상기 계산된 상관관계를 기초로 판단된 유사도를 기준으로 하여 상기 분석된 음향에 대응하는 소리 데이터를 상기 데이터베이스에서 선택하는 소음 제어 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 획득부는 적어도 하나의 마이크로폰 쌍을 포함하는 소음 제어 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 획득부에서 획득된 음향 신호로부터 상기 음향이 발생한 음원의 방향을 계산하여 상기 음향 구현부에 제공하는 음원위치 추정부를 더 포함하는 소음 제어 장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 소음제어장치가 마스킹 효과를 이용하여 소음을 제어하는 방법에 있어서,
    (a) 음향을 획득하고 상기 획득된 음향이 발생한 음원의 방향을 계산하는 단계;
    (b) 상기 획득된 음향의 크기 및/또는 주파수 스펙트럼을 분석하는 단계;
    (c) 상기 분석된 음향을 기초로 상기 음향에 대응되는 마스킹 소리를 데이터베이스에서 선택하는 단계; 및
    (d) 상기 선택된 마스킹 소리의 재생 신호를 발생시키는 단계를 포함하며,
    상기 데이터베이스는 적어도 하나의 소리 데이터 및 상기 적어도 하나의 소리 데이터 각각에 대응하는 마스킹 소리를 저장하고,
    상기 (d) 단계는, 벡터기반 앰플리튜드 패닝 방법 (Vector Based Amplitude Panning)을 적용하여 상기 음원의 방향에 가상스피커를 위치시켜 상기 음원의 방향과 상기 마스킹 소리의 방향이 일치되도록 상기 재생 신호를 발생시키는 소음 제어 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 (a) 단계는 적어도 하나의 마이크로폰 쌍에 의해서 획득된 음향 신호로부터 상기 음향이 발생한 음원의 방향을 계산하는 단계를 더 포함하는 소음 제어 방법.
  9. 삭제
  10. 제7항에 있어서, 상기 (c) 단계는,
    (e) 상기 분석된 음향과 상기 소리 데이터 간의 유사도를 기준으로 하여 상기 분석된 음향에 대응하는 소리 데이터를 상기 데이터베이스에서 선택하는 단계; 및
    (f) 상기 선택된 소리 데이터에 대응하는 마스킹 소리를 상기 데이터베이스에서 선택하는 단계를 포함하는 소음 제어 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 (e) 단계는,
    상기 분석된 음향과 상기 데이터베이스에 저장된 소리 데이터 간의 크기의 차이 및/또는 주파수 스펙트럼의 상관관계(correlation)를 계산하여 상기 계산된 크기의 차이 및/또는 상기 계산된 상관관계를 기초로 판단된 유사도를 기준으로 하여 상기 분석된 음향에 대응하는 소리 데이터를 상기 데이터베이스에서 선택하는 단계를 포함하는 소음 제어 방법.
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