KR101307430B1 - Method and device for real-time performance evaluation and improvement of speaker system considering power response of listening room - Google Patents

Method and device for real-time performance evaluation and improvement of speaker system considering power response of listening room Download PDF

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KR101307430B1
KR101307430B1 KR1020120023044A KR20120023044A KR101307430B1 KR 101307430 B1 KR101307430 B1 KR 101307430B1 KR 1020120023044 A KR1020120023044 A KR 1020120023044A KR 20120023044 A KR20120023044 A KR 20120023044A KR 101307430 B1 KR101307430 B1 KR 101307430B1
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오재응
양인형
윤지현
이종원
정운창
정재은
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한양대학교 산학협력단
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Abstract

PURPOSE: A real time performance assessment and improvement method and a device thereof are provided to efficiently improve a speaker system. CONSTITUTION: A real time performance assessment and improvement device of a speaker system comprises a microphone unit (21), a signal measuring unit (22), a signal analyzing unit (23) and a screen configuring unit (24). The microphone unit is installed at a listening expectation position in a listening space and measures an output signal of the speaker system. The signal measuring unit receives an input signal from the speaker system and receives the output signal from the microphone unit. The signal analyzing unit analyzes and corrects the time delay of the output signal from relation between the output signal and the input signal and performs frequency domain analysis about the output signal in which the time delay is corrected and the input signal. The screen configuring unit configures a screen and indicates the result of the frequency domain analysis. [Reference numerals] (12) Signal playing unit; (14) Signal amplifying unit; (22) Signal measuring unit; (23) Signal analyzing unit; (24) Screen configuring unit; (25) Filter planning and revising unit; (26) Verification unit for the validity of sound source selection

Description

청취 공간 내 파워 응답을 고려한 스피커 시스템의 실시간 성능 평가 및 개선 방법 및 장치{Method and device for real-time performance evaluation and improvement of speaker system considering power response of listening room}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a real-time performance evaluation and improvement method and apparatus for a speaker system considering a power response in a listening space,

본 발명은 실제 생활 공간인 청취 공간(listening room) 내 파워 응답(power response)을 고려한 스피커 시스템의 실시간 성능 평가 및 개선 방법 및 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a method and apparatus for real-time performance evaluation and improvement of a speaker system in consideration of a power response in a listening room, which is an actual living space.

스피커 시스템에서 주파수 특성은 성능 평가를 위한 중요한 인자에 해당한다. 스피커 재생 신호와 마이크 측정 신호를 이용하여 전달 함수를 구하게 되면 스피커의 주파수 특성을 알 수가 있다. 한국공개특허 2005-0091192호(발명의 명칭 : 스피커의 특성을 계측하는 방법 및 그 장치)를 참조하면, 스피커에서 발생된 소리를 마이크를 통해 감지하고 주파수 성분을 검출하여 데이터화함으로써 스피커의 특성을 측정하는 내용이 개시되어 있다. Frequency characteristics in speaker systems are important factors for performance evaluation. If the transfer function is obtained by using the speaker playback signal and the microphone measurement signal, the frequency characteristics of the speaker can be known. In Korean Patent Laid-Open Publication No. 2005-0091192 (titled "Method and Apparatus for Measuring the Characteristics of a Speaker"), a sound produced by a speaker is detected through a microphone, a frequency component is detected, Is disclosed.

일반적으로 하이파이 스피커 시스템(HIFI Speaker System)은 자유 공간(Free Field) 조건에서 축방향(On axis) 및 지향성(주로 수평방향(Horizontal)) 측정을 통해 대부분의 성능(Performance) 예측이 가능하다. 추가적으로 필요한 부분으로는 3 방향(3 way) 혹은 2.1 채널, 5.1 채널 등과 같이 바닥에 밀착된 서브우퍼의 튜닝 시 바닥에 의한 이득(Gain) 등을 룸 내에서 고려하면 크게 무리없는 튜닝이 이루어질 수 있다. 축방향(On axis)과 청취 구간(listening window)에 스피커 재생 에너지의 대부분이 몰려 있기 때문이다. In general, the HIFI Speaker System can predict most of the performance by measuring the On axis and the directivity (mainly horizontal) in free space conditions. In addition, the necessary tuning can be achieved by taking into account the gain due to the bottom when tuning the subwoofer attached to the floor such as 3 way (3 way), 2.1 channel, 5.1 channel, etc. in the room . This is because most of the speaker's playback energy is concentrated on the axis (on axis) and the listening window.

하지만, 최근 디지털TV의 경우 슬림화가 가속되면서 2채널 혹은 2.1채널 형태의 스피커를 채용하고 있는데, 하부 방사 혹은 후면 방사(주로 우퍼(woofer))가 대부분을 차지하고 있다. 하부 방사의 경우 수평 방향 측면 무지향 특성을 보이게 되며, 청취 공간에서 특히 디지털TV 설치 상 후면 벽과의 상호 작용(interaction)이 주요한 변수가 된다. However, in recent years, digital TVs have been accelerated to be slimmer and adopt 2 or 2.1 channel type speakers, which are mainly composed of bottom emission or back emission (mainly woofer). In the case of lower radiation, horizontal non-directional characteristics are exhibited. In the listening space, interaction with the rear wall is a major variable, especially in digital TV installation.

이러한 디지털TV에 채용된 스피커를 튜닝하는 경우, 자유 공간 조건에서 일반적 계측이 진행되며, 이 조건에서 튜닝한 결과는 실제 스피커 시스템이 설치되어 있고 청취자가 음원을 청취하게 되는 생활 공간으로서의 청취 공간(리스닝 룸)에서는 벽면의 조건에 의한 주파수별 이득과 위상의 왜곡이 유발되어, 무향실에서 튜닝한 결과와 다른 방향으로 체감 음질이 느껴지게 된다. 따라서, 실제 청취 공간에서는 정확도와 재현성이 상대적으로 떨어지는 청감에 의존하여 재튜닝하게 되어 효율성 및 정확한 튜닝에 어려움이 있었다. In the case of tuning a speaker employed in such a digital TV, general measurement is carried out under free space conditions. The result of the tuning in this condition is that a real speaker system is installed, and a listening space as a living space Room), the distortion of the frequency and gain of each frequency is caused by the condition of the wall surface, and the sound quality is felt in a direction different from the result of tuning in the anechoic room. Therefore, in the actual listening space, there is a difficulty in efficiency and precise tuning since it is re-tuned depending on the feeling that the accuracy and reproducibility are relatively low.

소음/진동 분야에서의 전달 함수 계산이 적용된 시스템의 경우에는 오디오 분야에서 고려해야 하는 소리 전파에 따른 시간 지연이 고려되지 않는 문제점이 있다. 그리고 오디오 분야에서는 무향실에서 튜닝한 스피커를 청취 공간에서 재튜닝하거나 측정을 수행한 후에 그 분석을 통한 튜닝이 이루어지고 있지만, 실제 청취 공간에서 정확도와 재현성을 확보하기 위해서는 실시간으로 전달 함수를 분석해야 할 필요가 있다. 또한, 스피커를 통해 음원을 재생할 때에 실시간으로 재생하는 소리의 크기나 주파수 특성이 변하기 때문에 실시간 분석 시스템이 필요한 실정이다.
In the case of a system to which transfer function calculation is applied in the field of noise / vibration, time delay due to sound propagation to be considered in the audio field is not considered. In the audio field, tuning is performed through the analysis after re-tuning or measuring the speaker tuned in the anechoic room. However, in order to ensure accuracy and reproducibility in the actual listening space, it is necessary to analyze the transfer function in real time There is a need. In addition, a real-time analysis system is required because the magnitude and frequency characteristics of sound reproduced in real time when a sound source is reproduced through a speaker vary.

본 발명은 실제 청취 공간인 리스닝 룸에서 다지점(Multi point) 계측을 통해 획득하고 분석한 룸 내 파워 응답을 고려하여 스피커 시스템의 실시간 전달 함수, 충격 응답 함수 및 기여도 함수를 계산하고, 데이터 계측 프로그램(예를 들어, LabVIEW)을 이용하여 목표로 하는 주파수 응답 특성에 맞는 필터 설계/보정이 가능한 청취 공간 내 파워 응답을 고려한 스피커 시스템의 실시간 성능 평가 및 개선 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다. The present invention calculates a real-time transfer function, an impulse response function, and a contribution function of a speaker system in consideration of a power response in a room acquired and analyzed through multi-point measurement in an actual listening room, (For example, LabVIEW), and to provide an apparatus and method for real-time performance evaluation and improvement of a speaker system that considers power response in a listening space capable of designing and correcting a filter according to a target frequency response characteristic.

또한, 본 발명은 입력(음원) 신호와 출력(측정) 신호 사이의 기여도 함수를 이용하여 실시간 스피커 시스템의 성능 평가를 위한 음원 선정의 타당성을 검증하는 것이 가능한 청취 공간 내 파워 응답을 고려한 스피커 시스템의 실시간 성능 평가 및 개선 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다. In addition, the present invention provides a speaker system considering a power response in a listening space, which can verify the validity of a sound source selection for performance evaluation of a real-time speaker system using a contribution function between an input (sound source) signal and an output Time performance evaluation and improvement apparatus and method.

본 발명의 이외의 목적들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
Other objects of the present invention will become readily apparent from the following description.

본 발명의 일 측면에 따르면, 소정의 음원이 입력 신호로 출력되는 스피커 시스템이 설치된 청취 공간에서 상기 스피커 시스템의 성능을 실시간으로 평가하고 개선하는 방법으로서, 상기 청취 공간 내 하나 이상의 청취 예상 위치에 설치된 마이크로폰부에서 상기 스피커 시스템의 출력 신호를 측정하는 단계; 신호 측정부에서 상기 스피커 시스템으로부터 상기 입력 신호를 수신하는 단계; 신호 분석부에서 상기 입력 신호와 상기 출력 신호 사이의 관계로부터 상기 출력 신호의 시간 지연을 분석하고 보정하는 단계; 상기 신호 분석부에서 상기 시간 지연이 보정된 출력 신호와 상기 입력 신호에 대하여 주파수 영역 분석을 수행하는 단계; 화면 구성부에서 상기 주파수 영역 분석 결과를 화면 구성하여 표시하는 단계; 및 필터 설계 및 보정부에서 상기 주파수 영역 분석 결과에 따라 상기 스피커 시스템에 적용할 필터를 설계 및 보정하는 단계를 포함하는 스피커 시스템의 실시간 성능 평가 및 개선 방법이 제공된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method for evaluating and improving performance of a speaker system in real time in a listening space provided with a speaker system in which a predetermined sound source is output as an input signal, Measuring an output signal of the speaker system at a microphone; Receiving the input signal from the speaker system at a signal measurement unit; Analyzing and correcting a time delay of the output signal from a relationship between the input signal and the output signal in a signal analysis unit; Performing a frequency domain analysis on the output signal and the input signal in which the time delay is corrected by the signal analyzing unit; Displaying a frequency domain analysis result on a screen constitution unit; And designing and correcting a filter to be applied to the speaker system according to the frequency domain analysis result in the filter designing and correcting unit.

상기 시간 지연을 분석하고 보정하는 단계는, 상기 입력 신호와 상기 출력 신호의 상호상관함수를 계산하고, 창함수(Optimal Maximum Likelihood)를 적용하여 최대 피크값이 나타나는 부분을 지연 시간으로 결정할 수 있다.The step of analyzing and correcting the time delay may calculate a cross-correlation function between the input signal and the output signal, and determine a portion where a maximum peak value appears by applying a window function (Optimal Maximum Likelihood) as a delay time.

상기 주파수 영역 분석을 수행하는 단계는, 전달 함수 분석을 수행하는 단계와, 충격 응답 함수 분석을 수행하는 단계와, 기여도 함수 분석을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.The performing the frequency domain analysis may include performing a transfer function analysis, performing an impulse response function analysis, and performing a contribution function analysis.

상기 충격 응답 함수 분석을 수행하는 단계는, 상기 전달 함수를 실수부와 허수부로 구분되는 복소수 타입으로 변환하는 복소수 변환 단계와, 대칭 신호를 만들어 신호 개수를 2배만큼 증가시키는 데이터 미러링 단계와, 역푸리에 변환을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.The step of performing the impulse response function analysis may include: a complex number conversion step of converting the transfer function into a complex number type divided into a real part and an imaginary part; a data mirroring step of generating a symmetric signal to increase the number of signals by two times; And performing a Fourier transform.

상기 기여도 함수 분석을 수행하는 단계는 상기 입력 신호와 상기 출력 신호의 유사성을 나타내는 기여도 함수를 계산하며, 분석 결과는 상기 입력 신호가 상기 출력 신호에 기여한 정도로 하기 수학식과 같이 표현될 수 있다.The step of performing the contribution function analysis may calculate a contribution function indicating the similarity between the input signal and the output signal, and the analysis result may be expressed as the degree of contribution of the input signal to the output signal.

Figure 112012018317232-pat00001
Figure 112012018317232-pat00001

여기서,

Figure 112012018317232-pat00002
는 주파수 영역에서의 상기 입력 신호와 상기 출력 신호의 기여도 함수이며,
Figure 112012018317232-pat00003
는 주파수 영역에서의 상기 입력 신호의 자기상관함수이고,
Figure 112012018317232-pat00004
는 주파수 영역에서의 상기 출력 신호의 자기상관함수이며,
Figure 112012018317232-pat00005
는 주파수 영역에서의 상기 입력 신호와 상기 출력 신호의 상호상관함수이다.here,
Figure 112012018317232-pat00002
Is a function of the contribution of the input signal and the output signal in the frequency domain,
Figure 112012018317232-pat00003
Is an autocorrelation function of the input signal in the frequency domain,
Figure 112012018317232-pat00004
Is an autocorrelation function of the output signal in the frequency domain,
Figure 112012018317232-pat00005
Is a cross-correlation function of the input signal and the output signal in the frequency domain.

상기 필터를 설계 및 보정하는 단계는, 필터 설계 및 보정부에서 상기 스피커 시스템의 실제 주파수 응답 분석 결과 및 목적 주파수 응답 특성을 수신하는 단계; 상기 실제 주파수 응답 분석 결과와 상기 목적 주파수 응답 특성을 비교하여 특성 차이를 계산하는 단계; 상기 특성 차이가 존재하는 주파수 영역을 선정하고, 상기 선정된 주파수 영역에 상응하는 필터 종류를 선택하는 단계; 상기 선정된 주파수 영역에서 상기 실제 주파수 응답 분석 결과와 상기 목적 주파수 응답 특성 간의 레벨 차이를 계산하고, 상기 레벨 차이를 보상하는 보정 계수를 설정하는 단계; 상기 선택된 필터 종류 및 상기 설정된 보정 계수에 따라 상기 필터를 설계하는 단계; 및 상기 설계된 필터를 상기 스피커 시스템에 적용시키는 단계를 포함할 수 있다.The step of designing and calibrating the filter may include receiving an actual frequency response analysis result and a target frequency response characteristic of the speaker system in a filter design and correction unit; Comparing the actual frequency response analysis result and the target frequency response characteristic to calculate a characteristic difference; Selecting a frequency region in which the characteristic difference exists and selecting a filter type corresponding to the selected frequency region; Calculating a level difference between the actual frequency response analysis result and the target frequency response characteristic in the selected frequency domain and setting a correction coefficient for compensating the level difference; Designing the filter according to the selected filter type and the set correction coefficient; And applying the designed filter to the speaker system.

상기 기여도 함수 분석 결과를 이용하여 가청 주파수 대역에 걸쳐 소정 오차 이내의 고른 기여도 값을 나타내는 경우 상기 입력 신호로써 상기 음원의 선정이 타당한 것으로 판단하는 음원 선정 타당성 검증 단계를 더 포함할 수 있다.And a sound source selection feasibility verification step of determining that the selection of the sound source is valid as the input signal when an even contribution value within a predetermined error is displayed over the audio frequency band using the result of the contribution function analysis.

한편 본 발명의 다른 측면에 따르면, 소정의 음원이 입력 신호로 출력되는 스피커 시스템이 설치된 청취 공간에서 상기 스피커 시스템의 성능을 실시간으로 평가하고 개선하는 장치로서, 상기 청취 공간 내 하나 이상의 청취 예상 위치에 설치되어상기 스피커 시스템의 출력 신호를 측정하는 마이크로폰부; 상기 스피커 시스템으로부터 상기 입력 신호를 수신하고, 상기 마이크로폰부로부터 상기 출력 신호를 수신하는 신호 측정부; 상기 입력 신호와 상기 출력 신호 사이의 관계로부터 상기 출력 신호의 시간 지연을 분석하고 보정하며, 상기 신호 분석부에서 상기 시간 지연이 보정된 출력 신호와 상기 입력 신호에 대하여 주파수 영역 분석을 수행하는 신호 분석부; 상기 주파수 영역 분석 결과를 화면 구성하여 표시하는 화면 구성부; 및 상기 주파수 영역 분석 결과에 따라 상기 스피커 시스템에 적용할 필터를 설계 및 보정하는 필터 설계 및 보정부를 포함하되, 상기 주파수 영역 분석은 전달 함수 분석, 충격 응답 함수 분석, 기여도 함수 분석을 포함하는 것을 특징으로 하는 스피커 시스템의 실시간 성능 평가 및 개선 장치가 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided an apparatus for evaluating and improving performance of a speaker system in real time in a listening space provided with a speaker system in which a predetermined sound source is output as an input signal, A microphone unit installed to measure an output signal of the speaker system; A signal measuring unit receiving the input signal from the speaker system and receiving the output signal from the microphone unit; Analyzing and correcting a time delay of the output signal from a relationship between the input signal and the output signal, and performing a frequency domain analysis on the output signal with the time delay corrected and the frequency domain analysis part; A screen configuration unit configured to display the frequency domain analysis result on a screen; And a filter designing and correcting unit for designing and correcting a filter to be applied to the speaker system according to a result of the frequency domain analysis, wherein the frequency domain analysis includes a transfer function analysis, an impulse response function analysis and a contribution function analysis A real time performance evaluation and improvement apparatus of a speaker system is provided.

상기 기여도 함수 분석 결과를 이용하여 가청 주파수 대역에 걸쳐 소정 오차 이내의 고른 기여도 값을 나타내는 경우 상기 입력 신호로써 상기 음원의 선정이 타당한 것으로 판단하는 음원 선정 타당성 검증부를 더 포함할 수 있다. And a sound source selection feasibility verifying unit that determines that the selection of the sound source is valid as the input signal when the contribution signal is within a predetermined error range over the audio frequency band using the result of the contribution function analysis.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
Other aspects, features, and advantages will become apparent from the following drawings, claims, and detailed description of the invention.

본 발명의 실시예에 따르면, 실제 청취 공간인 리스닝 룸에서 다지점 계측을 통해 획득하고 분석한 룸 내 파워 응답을 고려하여 스피커의 실시간 전달 함수, 충격 응답 함수 및 기여도 함수를 계산하고, 데이터 계측 프로그램을 이용하여 목표로 하는 주파수 응답 특성에 맞는 필터 설계가 자동으로 이루어지기 때문에 효율적인 스피커 시스템 설계가 가능하다. According to an embodiment of the present invention, a real-time transfer function, an impulse response function, and a contribution function of a speaker are calculated in consideration of a power response in a room acquired and analyzed through a multi-point measurement in a listening room, It is possible to design an efficient speaker system since the filter design corresponding to the targeted frequency response characteristic is automatically performed.

또한, 입력 신호 및 출력 신호의 유효성을 확인할 수 있어 스피커 성능 평가에 사용되는 음원을 선정할 때 그 타당성을 검증할 수 있는 효과가 있다.
In addition, since the validity of the input signal and the output signal can be confirmed, the validity of the input signal and the output signal can be verified when selecting the sound source used for the speaker performance evaluation.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 청취 공간 내 파워 응답을 고려한 스피커 시스템의 실시간 성능 평가 및 개선 장치와 스피커 시스템의 개략적인 구성을 나타낸 블록도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스피커 시스템의 실시간 성능 평가 및 개선 방법의 순서도,
도 3은 시간 지연이 발생된 경우와 이를 보정한 경우가 예시된 도면,
도 4는 지연 시간을 계산하는 예시도,
도 5는 주파수 응답 함수, 충격 응답 함수, 기여도 함수의 출력 예시도,
도 6은 입력과 출력 사이의 전달 함수의 관계를 나타낸 도면,
도 7은 전달 함수의 분석 결과 그래프 예시도,
도 8은 충격 응답 함수를 구하는 방법의 순서도,
도 9는 충격 응답 함수의 분석 예시를 나타낸 도면,
도 10은 기여도 함수의 분석 예시를 나타낸 도면,
도 11은 스피커 시스템의 성능 평가 및 개선 장치의 화면 구성 예시를 나타낸 도면,
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 필터 설계 및 보정 방법의 순서도,
도 13은 주파수 응답 특성과 목적 주파수 응답 특성을 비교하여 보정하는 예시를 나타낸 도면,
도 14는 필터의 설계 및 보정 과정에서 이용되는 필터의 종류를 나타낸 도면,
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 음원 선정에 따른 기여도 함수의 차이를 나타낸 도면.
1 is a block diagram showing a schematic configuration of a real-time performance evaluation and improvement apparatus and a speaker system of a speaker system considering power response in a listening space according to an embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a flowchart of a real-time performance evaluation and improvement method of a speaker system according to an embodiment of the present invention;
FIG. 3 is a diagram illustrating a case where a time delay occurs and a case where the time delay is corrected;
4 is an example of calculating a delay time,
5 is an exemplary output of a frequency response function, an impulse response function, a contribution function,
6 is a diagram showing a relationship of a transfer function between an input and an output,
FIG. 7 is an exemplary graph of the analysis result of the transfer function,
8 is a flowchart of a method for obtaining an impulse response function,
9 is a diagram showing an analysis example of the impulse response function,
10 is a diagram showing an analysis example of a contribution function,
11 is a diagram showing an example of a screen configuration of a performance evaluation and improvement apparatus of a speaker system,
12 is a flowchart of a filter design and correction method according to an embodiment of the present invention,
13 is a diagram showing an example in which the frequency response characteristic and the target frequency response characteristic are compared and corrected,
FIG. 14 is a view showing a kind of a filter used in a process of designing and correcting a filter,
15 is a diagram illustrating a difference in a contribution function according to a sound source selection according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.The present invention is capable of various modifications and various embodiments, and specific embodiments are illustrated and described in the drawings. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprises" or "having" and the like are used to specify that there is a feature, a number, a step, an operation, an element, a component or a combination thereof described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "…유닛", "…모듈", "…블록" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.The terms "part", "unit", "unit", "module", "block", and the like described in the specification mean units for processing at least one function or operation. Software or a combination of hardware and software.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Referring to the accompanying drawings, the same or corresponding components are denoted by the same reference numerals, .

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 청취 공간 내 파워 응답을 고려한 스피커 시스템의 실시간 성능 평가 및 개선 장치와 스피커 시스템의 개략적인 구성을 나타낸 블록도이다. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a real-time performance evaluation and improvement apparatus and a speaker system of a speaker system considering power response in a listening space according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 스피커 시스템의 실시간 성능 평가 및 개선 장치(20)는 고속 푸리에 변환(FFT), 파워 스펙트럼(Power spectrum), 주파수 응답 함수(Frequency response function), 기여도 함수(Coherence function), 충격 응답 함수(Impulse response function) 등의 신호처리 이론을 바탕으로 스피커 시스템의 실시간 성능 평가 및 개선을 수행하게 된다. The apparatus 20 for real-time performance evaluation and improvement of a speaker system according to an embodiment of the present invention includes a fast Fourier transform (FFT), a power spectrum, a frequency response function, a coherence function, , Impulse response function, etc., and real-time performance evaluation and improvement of the speaker system are performed.

도 1을 참조하면, 스피커 시스템(10)은 신호 재생부(12), 신호 증폭부(14) 및 스피커부(16)를 포함하며, 스피커 시스템의 실시간 성능 평가 및 개선 장치(20)는 하나 이상의 마이크로폰부(21), 신호 측정부(22), 신호 분석부(23), 화면 구성부(24), 필터 설계 및 보정부(25), 음원 선정 타당성 검증부(26)를 포함한다. 1, the speaker system 10 includes a signal reproducing unit 12, a signal amplifying unit 14, and a speaker unit 16, and the real-time performance evaluating and improving apparatus 20 of the speaker system includes one or more A microphone 21, a signal measuring unit 22, a signal analyzing unit 23, a screen forming unit 24, a filter designing and calibrating unit 25, and a sound source selection feasibility verifying unit 26.

본 실시예에서 스피커부(16)는 실제 청취 공간에 해당하는 리스닝 룸 내에 설치되며, 하나 이상의 마이크로폰부(21)는 리스닝 룸 내에서 예상되는 청취자의 위치 주변에 설치되어 무향실이 아닌 실제 청취 공간에서 스피커의 특성이 실시간으로 정확히 파악될 수 있도록 한다. In this embodiment, the speaker unit 16 is installed in a listening room corresponding to the actual listening space, and one or more microphone units 21 are installed in the vicinity of the listener's position expected in the listening room, So that the characteristics of the speaker can be accurately grasped in real time.

신호 재생부(12)는 인코딩된 음원 파일을 디코딩하여 재생한다. 음원 파일은 예를 들어 WAV, MPEG1 Layer 1/2/3, WMA, FLAC, OGG Vorbis, AAC/AAC+, AC3, BSAC, True Audio, WavPack, G.726, PCM 등 중 하나의 오디오 코덱으로 인코딩되어 있을 수 있으며, 신호 재생부(12)는 음원 파일의 디코딩이 가능한 오디오 코덱일 수 있다. The signal reproducing unit 12 decodes and reproduces the encoded sound source file. The sound source file is encoded with one of the audio codecs of WAV, MPEG1 Layer 1/2/3, WMA, FLAC, OGG Vorbis, AAC / AAC +, AC3, BSAC, True Audio, WavPack, G.726, And the signal reproducing unit 12 may be an audio codec capable of decoding a sound source file.

신호 증폭부(14)는 신호 재생부(12)에서 재생된 신호를 입력받아 미리 정해진 이득(gain)만큼 신호 크기를 증가시키고 그 출력을 후단의 스피커부(16)에 제공한다. The signal amplifying unit 14 receives the signal reproduced by the signal regenerating unit 12, increases the signal magnitude by a predetermined gain, and provides the output to the speaker unit 16 at the subsequent stage.

스피커부(16)는 신호 증폭부(14)에서의 출력 신호를 청취자가 들을 수 있는 소리로 변환한다. 스피커부(16)의 소리 변환 방식으로는 예를 들어 진동판을 진동시켜 공기를 직접 진동시키거나 진동을 혼(horn)으로 받아들여 음을 내보내는 방식 등이 있다. The speaker unit 16 converts the output signal from the signal amplifying unit 14 into a sound that the listener can hear. Examples of the sound converting method of the speaker unit 16 include a method of directly vibrating the air by vibrating the diaphragm, or receiving sound by receiving the vibration as a horn.

마이크로폰부(21)는 스피커 시스템에 설치되는 실제 청취 공간 내에서 음원 청취를 위해 청취자가 위치할 것으로 예상되는 지점(청취 예상 위치)에 각각 설치되며, 스피커부(16)를 통해서 출력되고 있는 음향을 모니터링하기 위한 장치이다. 마이크로폰부(21)는 입력되는 음파를 전기적인 신호로 변환하며, 청취 공간 중 청취자가 위치하여 청취가 예상되는 위치에 설치 및 해제가 용이한 구조를 가지고 있을 수 있다. The microphone unit 21 is installed at a point (listening expectation position) at which the listener is expected to be positioned for listening to the sound source in the actual listening space provided in the speaker system, It is a device for monitoring. The microphone unit 21 may convert a sound wave inputted thereto into an electrical signal, and may have a structure in which a listener is located in a listening space and is easily installed and released at a position where listening is expected.

신호 측정부(22)는 신호 재생부(12) 및 마이크로폰부(21)와 별도의 채널(Ch1, Ch2)을 통해 연결되어 있어, 스피커부(16)를 통해 청취 공간 내에 출력하고자 하는 입력(음원) 신호 및 마이크로폰부(21)를 통해 변환된 출력(측정) 신호를 각각 입력받는다. The signal measuring unit 22 is connected to the signal regenerating unit 12 and the microphone unit 21 via separate channels Ch1 and Ch2 so that an input ) Signal and a converted output (measurement) signal through the microphone section 21, respectively.

신호 분석부(23)는 신호 측정부(22)를 통해 입력된 입력 신호 및 출력 신호를 메모리(미도시)에 저장하고, 시간 지연 분석 및 주파수 영역 분석을 실시간으로 수행한다. The signal analyzing unit 23 stores the input signal and the output signal inputted through the signal measuring unit 22 in a memory (not shown), and performs time delay analysis and frequency domain analysis in real time.

시간 지연 분석 결과로부터 현재 청취 공간에서의 지연 시간을 계산하고, 이를 스피커 시스템(10)의 성능 평가 및 개선에 반영한다. From the time delay analysis result, the delay time in the current listening space is calculated and reflected in the performance evaluation and improvement of the speaker system 10.

화면 구성부(24)는 시간 영역에서의 입/출력 신호, 주파수 영역에서의 입/출력 신호, 주파수 영역 분석 결과를 그래프 형태로 화면에 표시하여 실시간으로 데이터 측정 및 해석이 가능하도록 하고, 화면의 일부분(예를 들어, 좌하단부)을 설정 구역으로 하여 데이터 측정 및 해석 결과에 대한 설정을 직관적으로 변경할 수 있도록 한다. The screen configuration unit 24 displays input / output signals in the time domain, input / output signals in the frequency domain, and frequency domain analysis results on a screen in a graph form so that data can be measured and analyzed in real time, A portion (for example, the lower left portion) is set as a setting area so that the setting of data measurement and analysis results can be changed intuitively.

주파수 영역 분석은 전달 함수 분석, 충격 응답 함수 분석 및 기여도 함수 분석을 포함한다. 필터 설계 및 보정부(25)는 이들 함수의 분석 결과로부터 스피커 시스템(10)이 설치된 청취 공간에 적합한 필터를 설계하거나 기 설계된 필터를 보정한다. Frequency domain analysis includes transfer function analysis, impact response function analysis, and contribution function analysis. The filter designing and correcting unit 25 designs filters suitable for the listening space in which the speaker system 10 is installed or corrects the designed filters from the analysis results of these functions.

또한, 음원 선정 타당성 검증부(26)는 기여도 함수의 분석 결과로부터 스피커 시스템(10)의 성능 평가 및 개선에 이용된 음원 선정의 타당성 검증을 수행한다. 음원 선정의 타당성은 예를 들어 모든 주파수의 성분을 포함하는 노이즈인 핑크 노이즈(pink noise)와 같이 전 주파수 대역에 걸쳐 고른 기여도 값을 나타내는지 여부를 기준으로 판단하게 된다. Also, the sound source selection feasibility verifying unit 26 verifies the feasibility of the sound source selection used for the performance evaluation and improvement of the speaker system 10 from the analysis result of the contribution function. The validity of sound source selection is judged based on whether or not it represents a uniform contribution value over the entire frequency band, for example, pink noise, which is noise including components of all frequencies.

본 발명의 실시예에 따른 스피커 시스템의 실시간 성능 평가 및 개선 장치(20)는 예를 들어 디지털TV 등과 같이 스피커 시스템(10)이 포함되는 제품이라면 모두 적용가능하다.
The real-time performance evaluation and improvement apparatus 20 of the speaker system according to the embodiment of the present invention is applicable to any product including a speaker system 10 such as a digital TV.

이하 스피커 시스템의 실시간 성능 평가 및 개선 장치의 동작에 대하여 관련 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, the operation of the real-time performance evaluation and improvement apparatus of the speaker system will be described in detail with reference to the related drawings.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스피커 시스템의 실시간 성능 평가 및 개선 방법의 순서도이고, 도 3은 시간 지연이 발생된 경우와 이를 보정한 경우가 예시된 도면이며, 도 4는 지연 시간을 계산하는 예시도이고, 도 5는 주파수 응답 함수, 충격 응답 함수, 기여도 함수의 출력 예시도이며, 도 6은 입력과 출력 사이의 전달 함수의 관계를 나타낸 도면이고, 도 7은 전달 함수의 분석 결과 그래프 예시도이며, 도 8은 충격 응답 함수를 구하는 방법의 순서도이고, 도 9는 충격 응답 함수의 분석 예시를 나타낸 도면이며, 도 10은 기여도 함수의 분석 예시를 나타낸 도면이고, 도 11은 스피커 시스템의 성능 평가 및 개선 장치의 화면 구성 예시를 나타낸 도면이며, 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 필터 설계 및 보정 방법의 순서도이고, 도 13은 주파수 응답 특성과 목적 주파수 응답 특성을 비교하여 보정하는 예시를 나타낸 도면이며, 도 14는 필터의 설계 및 보정 과정에서 이용되는 필터의 종류를 나타낸 도면이고, 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 음원 선정에 따른 기여도 함수의 차이를 나타낸 도면이다. FIG. 2 is a flowchart illustrating a method of evaluating and improving a real-time performance of a speaker system according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 illustrates a case where a time delay occurs and a case where the time delay is corrected. FIG. 6 is a diagram showing a relationship of a transfer function between an input and an output, and FIG. 7 is a graph showing an analysis result of a transfer function Fig. 10 is a diagram showing an example of analysis of the contribution function, Fig. 11 is a graph showing an example of the analysis of the impact response function, Fig. FIG. 12 is a flowchart of a filter designing and correcting method according to an embodiment of the present invention, and FIG. 13 is a diagram illustrating a frequency response characteristic FIG. 14 is a view showing a kind of a filter used in a process of designing and correcting a filter, and FIG. 15 is a flowchart illustrating a method of selecting a sound source according to an embodiment of the present invention. In the case of the second embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 스피커 시스템의 실시간 성능 평가 및 개선 방법은 도 1에 도시된 스피커 시스템의 실시간 성능 평가 및 개선 장치(20)에서 수행되며, 특히 실시간 성능 평가 및 개선 방법의 각 단계들은 실시간 성능 평가 및 개선 장치(20)의 각 구성요소들에 의해 수행된다. Referring to FIG. 2, the real-time performance evaluation and improvement method of the speaker system is performed in the real-time performance evaluation and improvement apparatus 20 of the speaker system shown in FIG. 1, And is performed by the respective components of the evaluation and improvement apparatus 20.

스피커 시스템의 실시간 성능 평가 및 개선 방법은, 신호 측정 단계(S110), 신호 저장 단계(S120), 시간 지연 분석 단계(S130), 주파수 영역 분석 단계(S140), 화면 구성 단계(S150), 필터 설계 및 보정 단계(S160), 음원 선정 타당성 검증 단계(S170)을 포함한다. 주파수 영역 분석 단계(S140)는 전달 함수 분석 단계(S142), 충격 응답 함수 분석 단계(S144), 기여도 함수 분석 단계(S146)를 포함할 수 있다. 이하 각 단계에 대하여 상세히 설명하기로 한다. A real-time performance evaluation and improvement method of a speaker system includes a signal measurement step S110, a signal storage step S120, a time delay analysis step S130, a frequency domain analysis step S140, a screen configuration step S150, A correction step (S160), and a sound source selection feasibility verification step (S170). The frequency domain analysis step S140 may include a transfer function analysis step S142, an impulse response function analysis step S144, and a contribution function analysis step S146. Hereinafter, each step will be described in detail.

신호 측정 단계(S110)에서 신호 측정부(22)는 스피커 시스템(10)의 신호 재생부(12)로부터 입력 신호, 즉 음원(가진) 신호를 입력받고, 마이크로폰부(21)로부터 스피커 시스템(10)의 출력 신호, 즉 측정(수음) 신호를 입력받는다. In the signal measuring step S110, the signal measuring unit 22 receives an input signal, that is, a sound source (excitation) signal, from the signal reproducing unit 12 of the speaker system 10, That is, a measurement (mastication) signal.

신호 저장 단계(S120)에서 신호 분석부(23)는 신호 측정부(22)에 의해 측정된 입력 신호 및 출력 신호를 실시간 성능 평가 및 개선 장치(20)에 내장되어 있거나 외부 연결된 메모리에 저장한다. In the signal storage step S120, the signal analysis unit 23 stores the input signal and the output signal measured by the signal measurement unit 22 in a memory built in or externally connected to the real-time performance evaluation and improvement apparatus 20. [

시간 지연 분석 단계(S130)에서 신호 분석부(23)는 입력 신호와 출력 신호로부터 청취 공간의 특성 중 하나인 지연 시간을 계산하고, 해당 시간만큼 보상해 주어 주파수 영역 분석 단계(S140)에서 정확한 분석이 수행될 수 있도록 한다. In the time delay analysis step S130, the signal analysis unit 23 calculates a delay time, which is one of the characteristics of the listening space from the input signal and the output signal, and compensates the delay time for the corresponding time, To be performed.

시간 지연은 스피커부(16)와 마이크로폰부(21) 사이의 이격된 거리 및 이격된 공간의 특성 차이로 인해 발생하게 되며, 도 3의 (a)에 예시된 것과 같이 마이크로폰부(21)에서 측정된 출력 신호가 입력 신호와 비교할 때 3.4초의 시간 지연이 발생한 경우 이를 보상하여 도 3의 (b)에 예시된 것과 같이 출력 신호를 3.4초만큼 선행시킴으로써 시간 지연을 제거시켜 지연 시간 보상이 이루어지고, 입력 신호와 출력 신호 사이에 시간 지연으로 인한 오류가 발생하는 것을 억제한다. The time delay is caused by the difference in the distance between the speaker unit 16 and the microphone unit 21 and the difference in the spaced space. When the output signal is compared with the input signal, when a time delay of 3.4 seconds occurs, the delay time compensation is performed by eliminating the time delay by preceding the output signal by 3.4 seconds as illustrated in FIG. 3 (b) Thereby suppressing the occurrence of an error due to the time delay between the input signal and the output signal.

지연 시간의 계산 과정은 다음과 같다. The calculation process of the delay time is as follows.

우선 입력 신호와 출력 신호의 상호상관함수를 계산한 후 다음과 같은 과정을 거친다. First, after calculating the cross-correlation function between the input signal and the output signal, the following process is performed.

수학식 1과 같이 상호상관함수

Figure 112012018317232-pat00006
에 창함수(Optimal Maximum Likelihood)
Figure 112012018317232-pat00007
를 적용한다. As shown in Equation 1,
Figure 112012018317232-pat00006
A window function (Optimal Maximum Likelihood)
Figure 112012018317232-pat00007
Is applied.

Figure 112012018317232-pat00008
Figure 112012018317232-pat00008

여기서,

Figure 112012018317232-pat00009
는 지연 시간을 계산하기 위한 시간 영역에서의 개선된 상호상관함수이다.here,
Figure 112012018317232-pat00009
Is an improved cross-correlation function in the time domain for calculating the delay time.

창함수

Figure 112012018317232-pat00010
는 수학식 2와 같은 입력 신호와 출력 신호의 기여도 함수를 적용하여 수학식 3과 같이 정의된다. Window function
Figure 112012018317232-pat00010
Is defined as Equation (3) by applying the contribution function of the input signal and the output signal as shown in Equation (2).

Figure 112012018317232-pat00011
Figure 112012018317232-pat00011

여기서,

Figure 112012018317232-pat00012
는 주파수 영역에서의 입력 신호와 출력 신호의 기여도 함수이며,
Figure 112012018317232-pat00013
는 주파수 영역에서의 입력 신호의 자기상관함수이고,
Figure 112012018317232-pat00014
는 주파수 영역에서의 출력 신호의 자기상관함수이며,
Figure 112012018317232-pat00015
는 주파수 영역에서의 입력 신호와 출력 신호의 상호상관함수이다. here,
Figure 112012018317232-pat00012
Is a function of the contribution of the input signal and the output signal in the frequency domain,
Figure 112012018317232-pat00013
Is an autocorrelation function of the input signal in the frequency domain,
Figure 112012018317232-pat00014
Is an autocorrelation function of the output signal in the frequency domain,
Figure 112012018317232-pat00015
Is a cross-correlation function of the input signal and the output signal in the frequency domain.

Figure 112012018317232-pat00016
Figure 112012018317232-pat00016

여기서,

Figure 112012018317232-pat00017
는 주파수 영역에서의 창함수이다. here,
Figure 112012018317232-pat00017
Is a window function in the frequency domain.

위의 창함수를 상호상관함수

Figure 112012018317232-pat00018
에 곱하면 수학식 4와 같고, 이를 역푸리에 변환(IFFT)하면 개선된 상호상관함수
Figure 112012018317232-pat00019
를 구할 수 있다. The window function above is a cross-correlation function
Figure 112012018317232-pat00018
(IFFT) is performed as shown in Equation (4), and an improved cross-correlation function
Figure 112012018317232-pat00019
Can be obtained.

Figure 112012018317232-pat00020
Figure 112012018317232-pat00020

Figure 112012018317232-pat00021
Figure 112012018317232-pat00021

수학식 5에 따라 계산하면 도 4에 예시된 것과 같이 실제 지연된 부분(량) 만큼의 지점에서 최대 피크값이 나타나는 것을 확인할 수 있고, 그 값이 지연 시간이 된다.
As shown in FIG. 4, it can be seen that the maximum peak value appears at a point corresponding to the actually delayed portion (amount), and the value becomes the delay time.

다시 도 2를 참조하면, 시간 지연 보상이 수행된 후, 주파수 영역 분석 단계(S140)에서 신호 분석부(23)는 입력 신호와 출력 신호의 주파수 영역 특성을 분석한다. Referring again to FIG. 2, after the time delay compensation is performed, the signal analysis unit 23 analyzes the frequency domain characteristics of the input signal and the output signal in the frequency domain analysis step S140.

주파수 영역 특성 분석에는 주파수 응답 함수(전달 함수(transfer function)), 충격 응답 함수, 기여도 함수 등의 분석이 수행되며, 주파수 응답 함수의 출력 예시는 도 5의 (a)(크기) 및 (c)(위상)에, 충격 응답 함수의 출력 예시는 도 5의 (d)에, 기여도 함수의 출력 예시는 도 5의 (b)에 도시되어 있다. 5 (a) (size) and (c) of FIG. 5 show examples of the output of the frequency response function. In the analysis of the frequency domain characteristic, a frequency response function (transfer function), an impulse response function, (Phase), an example of the output of the impulse response function is shown in FIG. 5 (d), and an example of the output of the contribution function is shown in FIG. 5 (b).

전달 함수 분석 단계(S142)에서 신호 분석부(23)는 다음과 같은 과정에 의해 입력 신호와 출력 신호 사이의 전달 함수를 분석한다. In the transfer function analysis step S142, the signal analysis unit 23 analyzes the transfer function between the input signal and the output signal in the following process.

전달 함수는 도 6에 도시된 것과 같은 관계와 수식에 의해 계산된다. 전달 함수 H(f)는 입력 x(t)과 출력 y(t) 사이의 관계를 나타내며, 출력의 라플라스 변환(X(f))와 입력의 라플라스 변환(Y(f))의 비로 나타난다. The transfer function is calculated by the relationship and the equation as shown in Fig. The transfer function H (f) represents the relationship between the input x (t) and the output y (t) and is expressed as the ratio of the output's Laplace transform (X (f)) to the input's Laplace transform (Y (f)).

Figure 112012018317232-pat00022
Figure 112012018317232-pat00022

여기서, H(f)는 전달 함수, X(f)는 입력 신호, X*(f)는 입력 신호의 켤레 복소수, Y(f)는 출력 신호, Sxx(f)는 입력 신호의 자기상관함수, Sxy(f)는 입력 신호와 출력 신호의 상호상관함수이다.Here, H (f) is the transfer function, X (f) is the input signal, X * (f) is the complex conjugate, Y (f) is the output signal, S xx (f) of the input signal is the autocorrelation function of the input signal , And S xy (f) are cross-correlation functions of the input signal and the output signal.

계산된 전달 함수는 크기(magnitude)와 위상(phase)의 그래프로 결과가 나타나며, 도 7의 (a) 및 (b)에 예시되어 있다. FRF는 주파수 응답 함수를 의미한다. 이러한 전달 함수 그래프를 통해 신호의 왜곡을 알아낼 수 있다. The calculated transfer function is shown as a graph of magnitude and phase and is illustrated in Figures 7 (a) and 7 (b). FRF stands for a frequency response function. This transfer function graph can be used to determine the distortion of the signal.

충격 응답 함수 분석 단계(S144)에서 신호 분석부(23)는 전달 함수의 역변환을 통해 충격 응답 함수 h(t)를 계산할 수 있으며, 충격 응답 함수의 분석을 통해 신호 전체 위상의 지연을 알 수 있다. In the impulse response function analysis step S144, the signal analysis unit 23 can calculate the impulse response function h (t) through the inverse transformation of the transfer function, and can know the delay of the entire signal phase by analyzing the impulse response function .

도 8을 참조하면, 충격 응답 함수 분석을 위한 단계는, 복소수 변환 단계(S144a), 데이터 미러링 단계(S144b), 역푸리에 변환 단계(S144c)를 포함한다. Referring to Fig. 8, the step for analyzing the impulse response function includes a complex number transformation step S144a, a data mirroring step S144b, and an inverse Fourier transform step S144c.

복소수 변환 단계(S144a)에서 크기(r)와 위상(Φ)으로 구분된 전달 함수를 실수부(real part)와 허수부(imaginary part)로 구분되는 복소수 타입으로 변환한다. 그리고 데이터 미러링 단계(S144b)에서 대칭 신호를 만들어 N/2개의 신호를 N개의 신호로 그 개수가 2배만큼 증가되도록 한다. 그리고는 역푸리에 변환 단계(S144c)에서 역푸리에 변환을 통해 충격 응답 함수를 계산할 수 있다. In the complex number conversion step S144a, a transfer function divided into a magnitude r and a phase Φ is converted into a complex number type divided into a real part and an imaginary part. In the data mirroring step S144b, a symmetric signal is generated so that N / 2 signals are increased to N signals by two times. Then, the inverse Fourier transform step S144c can calculate the impulse response function through the inverse Fourier transform.

즉, 주파수 응답 함수로부터 상술한 단계들을 거침으로써 충격 응답 함수를 얻을 수 있으며, 이로부터 전체 위상 지연 시간도 알 수 있다. 도 9를 참조하면, 주파수 응답 함수(도 9의 (a) 참조)와 이로부터 획득된 충격 응답 함수(도 9의 (b) 참조)가 예시되어 있다. That is, from the frequency response function, the impulse response function can be obtained by going through the steps described above, and the total phase delay time can be known from this. Referring to FIG. 9, a frequency response function (see FIG. 9A) and an impulse response function (see FIG. 9B) obtained therefrom are illustrated.

기여도 함수 분석 단계(S146)에서 신호 분석부(23)는 입력 신호와 출력 신호 사이의 유사성을 나타내는 기여도 함수를 계산하며, 분석 결과는 입력이 출력에 기여한 정도로 표현된다. In the contribution function analysis step S146, the signal analysis unit 23 calculates a contribution function indicating the similarity between the input signal and the output signal, and the analysis result is represented by the degree of contribution of the input to the output.

기여도 함수의 계산식은 수학식 7과 같으며, 그 결과는 도 10에 예시되어 있다. The calculation formula of the contribution function is as shown in Equation 7, and the result is illustrated in FIG.

Figure 112012018317232-pat00023
Figure 112012018317232-pat00023

수학식 7은 수학식 2에 대응되는 식으로서,

Figure 112012018317232-pat00024
는 주파수 영역에서의 입력 신호와 출력 신호의 기여도 함수이며,
Figure 112012018317232-pat00025
는 주파수 영역에서의 입력 신호의 자기상관함수이고,
Figure 112012018317232-pat00026
는 주파수 영역에서의 출력 신호의 자기상관함수이며,
Figure 112012018317232-pat00027
는 주파수 영역에서의 입력 신호와 출력 신호의 상호상관함수이다. Equation (7) corresponds to Equation (2)
Figure 112012018317232-pat00024
Is a function of the contribution of the input signal and the output signal in the frequency domain,
Figure 112012018317232-pat00025
Is an autocorrelation function of the input signal in the frequency domain,
Figure 112012018317232-pat00026
Is an autocorrelation function of the output signal in the frequency domain,
Figure 112012018317232-pat00027
Is a cross-correlation function of the input signal and the output signal in the frequency domain.

다시 도 2를 참조하면, 화면 구성 단계(S150)에서 화면 구성부(24)는 신호 분석부(23)에서 전송된 전달 함수 분석 결과, 충격 응답 함수 분석 결과, 기여도 함수 분석 결과뿐만 아니라 시간 영역에서의 입/출력 신호, 주파수 영역에서의 입/출력 신호 등이 실시간으로 스피커 시스템의 실시간 성능 평가 및 개선 장치(20)에 구비된 화면에 그래프 형태로 표시되도록 하여 실시간 분석, 즉 데이터 측정 및 직관적인 해석이 가능하도록 한다. Referring again to FIG. 2, in the screen configuration step S150, the screen configuration unit 24 analyzes the result of the transfer function analysis performed by the signal analysis unit 23, the result of the impulse response function analysis, Output signals in the frequency domain are displayed in real time on a screen provided in the real-time performance evaluating and improving device 20 of the speaker system in the form of a graph, thereby real-time analysis, i.e., data measurement and intuitive Allow interpretation.

도 11을 참조하면, LabVIEW로 구성된 스피커 시스템의 실시간 분석 결과 화면이 예시되어 있다. 실시간 분석 결과 화면의 사용자 인터페이스는 시간 영역 신호 구역(1), 주파수 영역 신호 구역(2), 주파수 응답 함수 구역(3), 기여도 함수 구역(4), 충격 응답 함수 구역(5), 설정 구역(6)으로 구분될 수 있다. Referring to FIG. 11, a real-time analysis result screen of a speaker system constituted by LabVIEW is illustrated. The user interface of the real time analysis result screen includes a time domain signal zone 1, a frequency domain signal zone 2, a frequency response function zone 3, a contribution function zone 4, an impact response function zone 5, 6).

시간 영역 신호 구역(1)에서는 입력 신호 및 출력 신호의 시간 영역에서의 신호가 표시되며, 주파수 영역 신호 구역(2)에서는 시간 영역의 신호를 주파수 영역으로 변환한 입력 신호와 출력 신호의 변환 그래프가 표시된다. 주파수 응답 함수 구역(3)에서는 주파수 응답 분석 결과, 즉 전달 함수 분석 결과가 크기(magnitude)와 위상(phase)으로 구분되어 표시되며, 기여도 함수 구역(4)에서는 기여도 함수 분석 결과가 표시되고, 충격 응답 함수 구역(5)에서는 충격 응답 함수 분석 결과가 표시된다. In the time domain signal area 1, signals in the time domain of the input signal and the output signal are displayed. In the frequency domain signal domain 2, a conversion graph of the input signal and the output signal, Is displayed. In the frequency response function section 3, frequency response analysis results, that is, transfer function analysis results are displayed divided into magnitude and phase. In the contribution function section 4, the result of the contribution function analysis is displayed. In the response function area (5), the result of the impulse response function analysis is displayed.

각 구역에 표시되는 정보들은 그래프 형태로 표시되며, 설정 구역(6)에는 입력 신호의 경로, 신호 타입, 주파수, 크기, 샘플링 주파수, 샘플의 수 등에 대하여 사용자로부터 직접 입력받을 수 있도록 화면 구성되어 있어 데이터 측정 및 해석 결과에 대한 설정을 직관적으로 변경할 수 있는 그래픽 사용자 인터페이스 구성을 가진다.
The information displayed in each zone is displayed in a graph form, and the setting zone 6 is configured to receive a direct input from the user about the input signal path, signal type, frequency, size, sampling frequency, It has a graphical user interface configuration that allows intuitively changing settings for data measurement and analysis results.

다시 도 2를 참조하면, 필터 설계 및 보정 단계(S160)에서 필터 설계 및 보정부(25)는 신호 분석부(23)로부터 전달된 전달 함수 분석 결과로부터 주파수 응답 특성을 파악하고, 목표로 하는 목적 주파수 응답과의 차이를 계산하여 스피커 시스템의 필터를 새롭게 설계하거나 기 설계된 필터를 보정함으로써 현재 스피커 시스템이 설치된 청취 공간에 적합한 음향을 출력하도록 할 수 있다. Referring to FIG. 2 again, the filter designing and correcting unit 25 in the filter designing and correcting step (S160) grasps the frequency response characteristic from the transfer function analysis result transmitted from the signal analyzing unit 23, It is possible to newly design the filter of the speaker system by calculating the difference from the frequency response, or to calibrate the designed filter to output a sound suitable for the listening space in which the current speaker system is installed.

도 12를 참조하면, 필터 설계 및 보정부(25)에서 수행되는 필터 설계 및 보정 방법은 주파수 응답 특성 수신 단계(S210), 목적 주파수 응답 수신 단계(S220), 특성 차이 계산 단계(S230), 주파수 영역 선정 단계(S240), 필터 종류 선택 단계(S245), 레벨 차이 계산 단계(S250), 보정 계수 설정 단계(S255), 필터 설계/보정 단계(S260), 필터 적용 단계(S270)를 포함한다. 12, the filter design and correction method performed by the filter designing and correcting unit 25 includes a frequency response characteristic receiving step S210, a destination frequency response receiving step S220, a characteristic difference calculating step S230, A filter type selection step S245, a level difference calculation step S250, a correction coefficient setting step S255, a filter design / correction step S260, and a filter application step S270.

주파수 응답 특성 수신 단계(S210)에서 필터 설계 및 보정부(25)는 신호 분석부(23)로부터 주파수 응답 특성에 관한 분석 결과, 즉 전달 함수 분석 결과를 수신한다. 전달 함수 분석 결과는 크기와 위상에 대한 정보를 포함한다. In the frequency response characteristic reception step S210, the filter design and correction unit 25 receives the analysis result on the frequency response characteristic, that is, the transfer function analysis result, from the signal analysis unit 23. The transfer function analysis results include information on size and phase.

목적 주파수 응답 수신 단계(S220)에서 필터 설계 및 보정부(25)는 메모리에 미리 저장되어 있는 목적 주파수 응답 함수를 독출하거나 외부 장치와의 통신을 통해 수신한 목적 주파수 응답 함수를 수신한다. 목적 주파수 응답 함수는 스피커 시스템에서 청취자에게 들려주고자 하는 최적의 음향이 출력되는 상태에서의 입력 신호와 출력 신호 사이의 관계를 나타내는 전달 함수이다. In the destination frequency response reception step S220, the filter design and correction unit 25 reads the destination frequency response function stored in advance in the memory or receives the destination frequency response function received through communication with the external device. The objective frequency response function is a transfer function that indicates the relationship between the input signal and the output signal in a state in which the optimum sound to be heard by the listener is output to the speaker system.

단계 S210과 단계 S220은 본 명세서에 기재된 순서대로 수행되는 것으로 한정되는 것이 아니라 임의의 순서로 혹은 동시에 수행될 수도 있다. Steps S210 and S220 are not limited to being performed in the order described in this specification, but may be performed in any order or simultaneously.

특성 차이 계산 단계(S230)에서 필터 설계 및 보정부(25)는 단계 S210에서 수신한 현재 스피커 시스템의 실제 주파수 응답 특성과 단계 S220에서 수신한 목적 주파수 응답 특성을 비교하여 특성 차이를 계산한다. 이 단계에서 계산된 특성 차이에 기초하여 필터의 설계 또는/및 보정이 이루어지게 된다. In the characteristic difference calculation step S230, the filter design and correction unit 25 compares the actual frequency response characteristic of the current speaker system received in the step S210 and the target frequency response characteristic received in the step S220 to calculate the characteristic difference. The design and / or correction of the filter is made based on the characteristic difference calculated at this stage.

도 13을 참조하면, 임의의 스피커 시스템에 대한 실제 주파수 응답 함수(310)와 목적 주파수 응답 함수(300)가 예시되어 있다. 목적 주파수 응답 함수(300)와 비교할 때, 실제 주파수 응답 함수(310)의 경우 1, 3, 5 지점(F1, F3, F5)에서는 목적 주파수 응답 특성보다 높은 레벨을 나타내고 있으며, 2, 4 지점(F2, F4)에서는 목적 주파수 응답 특성보다 낮은 레벨을 나타내고 있음을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 13, an actual frequency response function 310 and an objective frequency response function 300 for an arbitrary speaker system are illustrated. (F1, F3, F5) in the case of the actual frequency response function 310 as compared with the target frequency response function 300, F2, and F4) are lower than the target frequency response characteristics.

따라서, 실제 주파수 응답 함수(310)의 특성을 목적 주파수 응답 함수(300)의 특성과 동일 또는 유사하게 보정하기 위해서는 1, 3, 5 지점(F1, F3, F5)에서는 레벨을 낮추고 2, 4 지점(F2, F4)에서는 레벨을 높일 필요가 있다. Therefore, in order to correct the characteristic of the actual frequency response function 310 to be the same as or similar to the characteristic of the target frequency response function 300, it is necessary to lower the level at the first, third and fifth points F1, F3 and F5, (F2, F4), it is necessary to raise the level.

주파수 영역 선정 단계(S240)에서 필터 설계 및 보정부(25)는 실제 주파수 응답 특성과 목적 주파수 응답 특성의 비교 결과 보정을 필요로 하는 지점, 즉 보정을 필요로 하는 주파수 영역을 선정한다. In the frequency domain selection step S240, the filter designing and correcting unit 25 selects a point requiring correction of the comparison result between the actual frequency response characteristic and the target frequency response characteristic, that is, a frequency region requiring correction.

필터 종류 선택 단계(S245)에서 필터 설계 및 보정부(25)는 단계 S240에서 선정된 주파수 영역에 상응하여, 해당 주파수 영역이 포함되거나 포함되지 않도록 하는 필터의 종류, 예를 들어 도 14에 도시된 것과 같은 밴드 스탑 필터(a), 밴드 패스 필터(b), 하이 패스 필터(c), 로우 패스 필터(d) 중 하나 이상을 선택한다. In the filter type selection step S245, the filter designing and correcting unit 25 determines the type of the filter that includes or does not include the frequency region corresponding to the frequency region selected in Step S240, for example, A band-pass filter (b), a high-pass filter (c), and a low-pass filter (d).

레벨 차이 계산 단계(S250)에서 필터 설계 및 보정부(25)는 실제 주파수 응답 특성과 목적 주파수 응답 특성의 비교 결과 임의의 지점에서 발생하는 레벨 차이를 계산한다. 레벨 차이를 계산하는 지점은 단계 S240에서 선정된 주파수 영역일 수 있다. In the level difference calculation step S250, the filter design and correction unit 25 calculates a level difference occurring at an arbitrary point as a result of comparing the actual frequency response characteristic and the target frequency response characteristic. The point at which the level difference is calculated may be the frequency region selected in step S240.

그리고 보정 계수 설정 단계(S255)에서 필터 설계 및 보정부(25)는 계산된 레벨 차이를 보정하여 임의의 지점에서 실제 주파수 응답 특성의 레벨이 목적 주파수 응답 특성의 레벨과 실질적으로 동일하게 되도록 필터의 보정 계수를 설정한다. 보정 계수를 설정하는 필터는 단계 S245에서 선택된 종류의 필터일 수 있다. In the correction coefficient setting step S255, the filter designing and correcting unit 25 corrects the calculated level difference so that the level of the actual frequency response characteristic at an arbitrary point is substantially equal to the level of the target frequency response characteristic. Set the correction factor. The filter for setting the correction coefficient may be a filter of the kind selected in step S245.

필터 설계/보정 단계(S260)에서 필터 설계 및 보정부(25)는 단계 S245에서 선택된 필터의 종류에 상응하는 필터를 설계한다. 필터의 설계 시에 컷오프 주파수를 조정하여 동일한 종류의 필터라도 그 특성이 다른 다양한 필터의 설계가 가능하다. 또한, 필터의 설계 과정에서 단계 S255에서 설정된 보정 계수를 반영하거나 기 설계된 필터의 차단 특성을 조정하기 위해 단계 S255에서 설정된 보정 계수를 반영할 수도 있다. In the filter design / correction step (S260), the filter design and correction unit (25) designs a filter corresponding to the type of the filter selected in step S245. It is possible to design various filters having different characteristics even if the filters of the same kind are adjusted by adjusting the cutoff frequency at the time of designing the filter. In addition, in order to reflect the correction coefficient set in step S255 in the designing process of the filter or to adjust the cut-off characteristic of the designed filter, the correction coefficient set in step S255 may be reflected.

필터 적용 단계(S270)에서 필터 설계 및 보정부(25)에서 최종 설계/보정된 필터를 분석 대상이 된 현재 청취 공간 내에 설치된 스피커 시스템에 적용시킨다.In the filter applying step (S270), the filter designing and correcting unit (25) applies the finally designed / corrected filter to the speaker system installed in the current listening space to be analyzed.

이후 실제 주파수 응답 특성이 목적 주파수 응답 특성과 실질적으로 동일하게 보정될 때까지 단계 S210 내지 S270을 반복 수행할 수 있다. Then, steps S210 to S270 may be repeated until the actual frequency response characteristic is corrected to be substantially equal to the target frequency response characteristic.

이와 같이 본 실시예에 따른 필터 설계 및 보정 방법에 의하면, 측정 후 분석 및 튜닝 작업이 아닌 측정 중 분석 및 튜닝을 위한 필터 설계가 자동으로 이루어지기 때문에 효율적인 스피커 시스템 설계가 가능하다.
As described above, according to the filter design and correction method according to the present embodiment, an efficient speaker system design is possible because filter design for analysis and tuning during measurement is performed automatically, rather than analysis and tuning after measurement.

다시 도 2를 참조하면, 음원 선정 타당성 검증 단계(S170)에서 음원 선정 타당성 검증부(26)는 단계 S146에서 수행된 기여도 함수 분석 결과에 따라 스피커 시스템의 성능 평가 및 개선에 이용된 입력 신호, 즉 음원이 적절하게 선정되었는지 여부를 검증한다. 2, in the sound source selection validity verification step S170, the sound source selection validity verification unit 26 compares the input signal used for performance evaluation and improvement of the speaker system according to the result of the contribution function analysis performed in step S146, that is, Verify that the sound source has been properly selected.

기여도 함수 분석 결과는 도 15에 예시되어 있으며, 미리 지정된 주파수 대역에 걸쳐 소정 오차 이내의 고른 기여도 값을 나타내는 경우(도 15의 (a) 참조)에 스피커 시스템의 성능 평가 및 개선을 위해 적절한 음원이 선택된 것으로 판단하고, 그렇지 않은 경우(도 15의 (b) 참조)에 음원 선택이 잘못된 것으로 판단할 수 있다. The result of the contribution function analysis is illustrated in FIG. 15, and when a uniform contribution value within a predetermined error is indicated over a predetermined frequency band (refer to FIG. 15A), an appropriate sound source It is determined that the selected sound source is selected, and if not (see (b) of FIG. 15), it can be determined that the sound source selection is wrong.

미리 지정된 주파수 대역이라 함은 미리 지정된 컷오프 주파수 이상 혹은 이하의 주파수 대역으로서, 가청 주파수 대역을 포함하는 주파수 대역을 의미하며, 소정 오차 이내의 고른 기여도 값을 가지는 경우는 미리 지정된 주파수 대역에서의 기여도 값이 최대값과 비교할 때 대략 80% 이상인 경우를 의미한다. The predefined frequency band means a frequency band which is equal to or higher than a predetermined cutoff frequency or the following frequency band and includes an audible frequency band. If the frequency band has a uniform contribution value within a predetermined error, Is about 80% or more when compared with the maximum value.

이를 통해 입/출력 신호의 유효성을 확인할 수 있기 때문에 스피커 성능평가에 사용되는 음원을 선정할 때 타당성을 검증할 수 있다.This allows us to verify the validity of the input and output signals, so it can be validated when selecting the sources used to evaluate speaker performance.

예를 들어, 실제 청취 공간에 의한 영향을 반영하기 위해 전 주파수 대역에서 동일한 크기를 가지고 있는 화이트 노이즈(white noise), 단위 주파수 대역에 포함시킨 성분의 세기가 주파수에 반비례되는 성질 가지고 있는 핑크 노이즈 등이 음원으로 선택된 경우에 적절한 음원이 선택된 것으로 분석될 수 있다.For example, in order to reflect the influence of the actual listening space, white noise having the same size in the entire frequency band, pink noise having a strength in which the intensity of the component included in the unit frequency band is inversely proportional to the frequency, and the like When selected as this sound source, the appropriate sound source can be analyzed as selected.

또한, 본 실시예에서는 이처럼 종래 이용되고 있던 노이즈 음원이 아니더라도 스피커 시스템을 통해 실제 출력하고자 하는 음원들 중에서 기여도 함수의 분석 결과가 도 15의 (a)에 예시된 것과 같이 전 주파수 대역에 걸쳐 고른 기여도 값을 가지는 음원을 선택하여, 해당 음원에 대한 입력 신호와 출력 신호의 관계를 분석하여 스피커 시스템의 성능 평가 및 개선을 수행할 수 있다.
Also, in this embodiment, even if the noise source is not the conventional noise source, the analysis result of the contribution function among the sound sources actually output through the speaker system has a uniform contribution over the entire frequency band as illustrated in FIG. 15 (a) The performance of the speaker system can be evaluated and improved by analyzing the relationship between the input signal and the output signal for the corresponding sound source.

상술한 스피커 시스템의 실시간 성능 평가 및 개선 방법은 스피커 시스템의 실시간 성능 평가 및 개선 장치에 내장된 소프트웨어 프로그램 등에 의해 시계열적 순서에 따른 자동화된 절차로 수행될 수도 있음은 자명하다. 상기 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 당해 분야의 컴퓨터 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다. 또한, 상기 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 정보저장매체(computer readable media)에 저장되고, 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써 상기 방법을 구현한다. 상기 정보저장매체는 자기 기록매체, 광 기록매체 및 캐리어 웨이브 매체를 포함한다.It is apparent that the real-time performance evaluation and improvement method of the speaker system described above can be performed by an automated procedure in a time-series sequence by a software program built in the real-time performance evaluation and improvement apparatus of the speaker system. The codes and code segments that make up the program can be easily deduced by a computer programmer in the field. In addition, the program is stored in a computer readable medium, readable and executed by a computer, thereby implementing the method. The information storage medium includes a magnetic recording medium, an optical recording medium, and a carrier wave medium.

상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention as defined in the following claims And changes may be made without departing from the spirit and scope of the invention.

10: 스피커 시스템
12: 신호 재생부
14: 신호 증폭부
16: 스피커부
20: 스피커 시스템의 실시간 성능 평가 및 개선 장치
21: 마이크로폰부
22: 신호 측정부
23: 신호 분석부
24: 화면 구성부
25: 필터 설계 및 보정부
26: 음원 선정 타당성 검증부
10: Speaker system
12:
14:
16: Speaker section
20: Real-time performance evaluation and improvement of speaker system
21:
22: Signal measurement section
23: Signal Analysis Section
24:
25: Filter design and correction section
26: Sound source selection validation unit

Claims (9)

소정의 음원 파일에 상응하는 입력 신호를 가청(可聽) 소리로 출력하는 스피커 시스템이 설치된 청취 공간에서 상기 스피커 시스템의 성능을 실시간으로 평가하고 개선하는 방법으로서,
상기 청취 공간 내 하나 이상의 청취 예상 위치에 설치된 마이크로폰부에서 상기 스피커 시스템의 출력 신호를 측정하는 단계;
신호 측정부에서 상기 스피커 시스템으로부터 상기 입력 신호를 수신하는 단계;
신호 분석부에서 상기 입력 신호와 상기 출력 신호 사이의 관계로부터 상기 출력 신호의 시간 지연을 분석하고 보정하는 단계;
상기 신호 분석부에서 상기 시간 지연이 보정된 출력 신호와 상기 입력 신호에 대하여 주파수 영역 분석을 수행하는 단계;
화면 구성부에서 상기 주파수 영역 분석의 결과를 화면 구성하여 표시하는 단계; 및
필터 설계 및 보정부에서 상기 주파수 영역 분석의 결과에 따라 상기 스피커 시스템에 적용할 필터를 설계 및 보정하는 단계를 포함하되,
상기 주파수 영역 분석을 수행하는 단계는,
전달 함수 분석을 수행하는 단계와, 충격 응답 함수 분석을 수행하는 단계와, 기여도 함수 분석을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스피커 시스템의 실시간 성능 평가 및 개선 방법.
A method for evaluating and improving performance of a speaker system in real time in a listening space provided with a speaker system for outputting an input signal corresponding to a predetermined sound source file as an audible sound,
Measuring an output signal of the speaker system at a microphone section installed at one or more expected listening positions in the listening space;
Receiving the input signal from the speaker system at a signal measurement unit;
Analyzing and correcting a time delay of the output signal from a relationship between the input signal and the output signal in a signal analysis unit;
Performing a frequency domain analysis on the output signal and the input signal in which the time delay is corrected by the signal analyzing unit;
Displaying a result of the frequency domain analysis on a screen constituent unit; And
Designing and correcting a filter to be applied to the speaker system according to a result of the frequency domain analysis in a filter designing and correcting unit,
Wherein performing the frequency domain analysis comprises:
Performing a transfer function analysis, performing an impulse response function analysis, and performing a contribution function analysis.
제1항에 있어서,
상기 시간 지연을 분석하고 보정하는 단계는,
상기 입력 신호와 상기 출력 신호의 상호상관함수를 계산하고, 창함수(Optimal Maximum Likelihood)를 적용하여 최대 피크값이 나타나는 부분을 지연 시간으로 결정하는 것을 특징으로 하는 스피커 시스템의 실시간 성능 평가 및 개선 방법.
The method according to claim 1,
The step of analyzing and correcting the time delay comprises:
Calculating a cross-correlation function between the input signal and the output signal, and determining a portion in which a maximum peak value appears as a delay time by applying a window function (Optimal Maximum Likelihood) .
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 충격 응답 함수 분석을 수행하는 단계는,
상기 전달 함수를 실수부와 허수부로 구분되는 복소수 타입으로 변환하는 복소수 변환 단계와, 대칭 신호를 만들어 신호 개수를 2배만큼 증가시키는 데이터 미러링 단계와, 역푸리에 변환을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스피커 시스템의 실시간 성능 평가 및 개선 방법.
The method according to claim 1,
Wherein performing the impulse response function analysis comprises:
A complex number conversion step of converting the transfer function into a complex number type divided into a real part and an imaginary part; a data mirroring step of generating a symmetric signal to increase the number of signals by two times; and performing an inverse Fourier transform And a method for evaluating and improving real-time performance of a speaker system.
제1항에 있어서,
상기 기여도 함수 분석을 수행하는 단계는 상기 입력 신호와 상기 출력 신호의 유사성을 나타내는 기여도 함수를 계산하며, 분석 결과는 상기 입력 신호가 상기 출력 신호에 기여한 정도로 하기 수학식과 같이 표현되는 것을 특징으로 하는 스피커 시스템의 실시간 성능 평가 및 개선 방법
Figure 112013043489398-pat00048

여기서,
Figure 112013043489398-pat00049
는 주파수 영역에서의 상기 입력 신호와 상기 출력 신호의 기여도 함수이며,
Figure 112013043489398-pat00050
는 주파수 영역에서의 상기 입력 신호의 자기상관함수이고,
Figure 112013043489398-pat00051
는 주파수 영역에서의 상기 출력 신호의 자기상관함수이며,
Figure 112013043489398-pat00052
는 주파수 영역에서의 상기 입력 신호와 상기 출력 신호의 상호상관함수임.
The method according to claim 1,
Wherein the step of performing the contribution function analysis computes a contribution function indicative of a similarity between the input signal and the output signal and the analysis result is expressed as the degree of contribution of the input signal to the output signal, Real-time performance evaluation and improvement of system
Figure 112013043489398-pat00048

here,
Figure 112013043489398-pat00049
Is a function of the contribution of the input signal and the output signal in the frequency domain,
Figure 112013043489398-pat00050
Is an autocorrelation function of the input signal in the frequency domain,
Figure 112013043489398-pat00051
Is an autocorrelation function of the output signal in the frequency domain,
Figure 112013043489398-pat00052
Is a cross-correlation function of the input signal and the output signal in the frequency domain.
제1항에 있어서,
상기 필터를 설계 및 보정하는 단계는,
상기 필터 설계 및 보정부에서 상기 스피커 시스템의 실제 주파수 응답 분석 결과 및 목적 주파수 응답 특성을 수신하는 단계;
상기 실제 주파수 응답 분석 결과와 상기 목적 주파수 응답 특성을 비교하여 특성 차이를 계산하는 단계;
상기 특성 차이가 존재하는 주파수 영역을 선정하고, 상기 선정된 주파수 영역에 상응하는 필터 종류를 선택하는 단계;
상기 선정된 주파수 영역에서 상기 실제 주파수 응답 분석 결과와 상기 목적 주파수 응답 특성 간의 레벨 차이를 계산하고, 상기 레벨 차이를 보상하는 보정 계수를 설정하는 단계;
상기 선택된 필터 종류 및 상기 설정된 보정 계수에 따라 상기 필터를 설계하는 단계; 및
상기 설계된 필터를 상기 스피커 시스템에 적용시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스피커 시스템의 실시간 성능 평가 및 개선 방법.
The method according to claim 1,
The step of designing and calibrating the filter comprises:
Receiving the actual frequency response analysis result and the target frequency response characteristic of the speaker system from the filter design and correction unit;
Comparing the actual frequency response analysis result and the target frequency response characteristic to calculate a characteristic difference;
Selecting a frequency region in which the characteristic difference exists and selecting a filter type corresponding to the selected frequency region;
Calculating a level difference between the actual frequency response analysis result and the target frequency response characteristic in the selected frequency domain and setting a correction coefficient for compensating the level difference;
Designing the filter according to the selected filter type and the set correction coefficient; And
And applying the designed filter to the speaker system. ≪ Desc / Clms Page number 20 >
제1항에 있어서,
상기 기여도 함수 분석 결과를 이용하여 가청 주파수 대역에 걸쳐 소정 오차 이내의 고른 기여도 값을 나타내는 경우 상기 입력 신호로써 상기 음원 파일의 선정이 타당한 것으로 판단하는 음원 선정 타당성 검증 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스피커 시스템의 실시간 성능 평가 및 개선 방법.
The method according to claim 1,
And a sound source selection feasibility verification step of determining that the selection of the sound source file is valid as the input signal when an even contribution value within a predetermined error is represented over the audio frequency band using the result of the contribution function analysis A method for evaluating and improving real - time performance of a speaker system.
소정의 음원 파일에 상응하는 입력 신호를 가청(可聽) 소리로 출력하는 스피커 시스템이 설치된 청취 공간에서 상기 스피커 시스템의 성능을 실시간으로 평가하고 개선하는 장치로서,
상기 청취 공간 내 하나 이상의 청취 예상 위치에 설치되어 상기 스피커 시스템의 출력 신호를 측정하는 마이크로폰부;
상기 스피커 시스템으로부터 상기 입력 신호를 수신하고, 상기 마이크로폰부로부터 상기 출력 신호를 수신하는 신호 측정부;
상기 입력 신호와 상기 출력 신호 사이의 관계로부터 상기 출력 신호의 시간 지연을 분석하고 보정하며, 상기 시간 지연이 보정된 출력 신호와 상기 입력 신호에 대하여 주파수 영역 분석을 수행하는 신호 분석부;
상기 주파수 영역 분석의 결과를 화면 구성하여 표시하는 화면 구성부; 및
상기 주파수 영역 분석의 결과에 따라 상기 스피커 시스템에 적용할 필터를 설계 및 보정하는 필터 설계 및 보정부를 포함하되,
상기 주파수 영역 분석은 전달 함수 분석, 충격 응답 함수 분석, 기여도 함수 분석을 포함하는 것을 특징으로 하는 스피커 시스템의 실시간 성능 평가 및 개선 장치.
An apparatus for evaluating and improving performance of a speaker system in real time in a listening space provided with a speaker system for outputting an input signal corresponding to a predetermined sound source file as an audible sound,
A microphone installed at one or more expected listening positions in the listening space to measure an output signal of the speaker system;
A signal measuring unit receiving the input signal from the speaker system and receiving the output signal from the microphone unit;
A signal analyzer for analyzing and correcting a time delay of the output signal from a relationship between the input signal and the output signal and performing a frequency domain analysis on the output signal and the input signal with the time delay corrected;
A screen configuration unit configured to display a result of the frequency domain analysis on a screen; And
And a filter designing and correcting unit for designing and correcting a filter to be applied to the speaker system according to a result of the frequency domain analysis,
Wherein the frequency domain analysis includes a transfer function analysis, an impulse response function analysis, and a contribution function analysis.
제8항에 있어서,
상기 기여도 함수 분석의 결과를 이용하여 가청 주파수 대역에 걸쳐 소정 오차 이내의 고른 기여도 값을 나타내는 경우 상기 입력 신호로써 상기 음원 파일의 선정이 타당한 것으로 판단하는 음원 선정 타당성 검증부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스피커 시스템의 실시간 성능 평가 및 개선 장치.
9. The method of claim 8,
And a sound source selection feasibility verifying unit that determines that the selection of the sound source file is valid as the input signal when the result of the contribution function analysis is used to indicate a uniform contribution value within a predetermined error over the audio frequency band A real - time performance evaluation and improvement device of a speaker system.
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