KR101325116B1 - 고속 카메라를 이용한 음장 가시화 장치 - Google Patents

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Abstract

복잡한 계산 과정 없이 실내에 형성되는 정재파를 시각화하고 공진 발생 여부를 판단하는 장치가 제시된다. 본 발명의 일 양상에 따른 고속 카메라를 이용한 음장 가시화 장치는, 측정 대상 공간에 설치되고, 소리를 출력하는 스피커, 소리에 반응하는 입자를 측정 대상 공간으로 분무하는 분무기, 및 입자에 의해 시각화된 음장을 촬영하는 적어도 하나의 카메라를 포함할 수 있다.

Description

고속 카메라를 이용한 음장 가시화 장치{Apparatus for audio visualization based on high speed camera}
본 발명은 실내 음장 가시화 장치와 관련된다.
평행으로 서로 마주보는 벽 사이에서 음이 반사를 되풀이할 때 벽과 벽 사이의 거리가 음의 파장과 일정한 관계를 이루면, 음파의 산과 골이 서로 강해져 소리가 울리는 현상이 생긴다. 이러한 현상은 공명 현상의 하나로, 여기에서 생긴 공명하는 음의 파를 정재파(standing wave)라고 한다. 특히 정재파의 주파수는 음속을 평행면 사이의 거리를 두 배로 나눈 것(주파수)의 정배수이다.
통상적으로, 음향 부스, 스튜디오, 녹음실 등 작은 크기의 공간에서는 정재파(standing wave)로 인한 공진이 음향 장애의 가장 큰 원인이 된다. 이러한 공진은 200~300Hz 이하의 저주파에서 문제를 일으키며, 실내 형상과 음원의 위치에 따라 공진의 크기와 주파수가 달라진다. 이에 특정 실내에서 공진의 크기와 위치를 예측하고 측정할 필요성이 있다.
특정 실내에서 공진 발생 여부를 판단하기 위해서는 여러 개의 고성능 마이크를 실내 공간에 설치하고 복잡한 계산이 수반된다. 그러나 이러한 경우에도 그 실내가 직방체인 경우만 가능하며, 부정형 실내의 경우에는 일반적인 예측법이 없고 복잡한 실측이나 유한요소법 등에 의존하고 있는 실정이다.
복잡한 계산 과정 없이 실내에 형성되는 정재파를 시각화하고 공진 주파수 또는 크기와 같은 공진 특성을 분석하는 장치가 제시된다.
본 발명의 일 양상에 따른 고속 카메라를 이용한 음장 가시화 장치는, 측정 대상 공간에 설치되고, 소리를 출력하는 스피커, 소리에 반응하는 입자를 측정 대상 공간으로 분무하는 분무기, 및 입자에 의해 시각화된 음장을 촬영하는 적어도 하나의 카메라를 포함할 수 있다.
또한 스피커는 설정된 주파수의 소리를 측정 대상 공간에 방사하는 것이 가능하다.
또한 분무기는 입자를 상기 측정 대상 공간의 위쪽 방향에서 아래쪽 방향으로 분무하는 것이 가능하다.
또한 카메라는 초당 400프레임의 속도로 상기 음장을 촬영하는 고속 카메라가 될 수 있다.
또한 입자는 형광 물질을 포함하는 것이 가능하다.
한편 추가적 양상에 따른 고속 카메라를 이용한 음장 가시화 장치는, 위 구성 외에도 카메라에 의해 촬영된 영상에 기초하여 상기 측정 대상 공간 내에서의 공진 특성을 분석하는 신호처리기를 더 포함할 수 있다.
또 다른 추가적 양상에 따른 고속 카메라를 이용한 음장 가시화 장치는, 위 구성 외에도 입자의 촬영을 용이하게 하기 위하여 측정 대상 공간으로 가시광선, 적외선, 자외선 등의 빛을 조사하는 조명기를 더 포함할 수도 있다.
개시된 내용에 따르면, 소리에 반응하는 미세 입자를 촬영하여 음장을 가시화하기 때문에 측정 대상 공간 내에 여러 개의 마이크를 설치할 필요가 없다. 또한 직방체의 측정 대상 공간 이외에 불규칙한 형상의 측정 대상 공간에서도 복잡한 계산 없이 간편하게 공진 주파수 또는 크기 등을 해석 또는 분석할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고속 카메라를 이용한 음장 가시화 장치를 도시한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고속 카메라를 이용한 실내 음장 가시화 장치를 도시한다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 실내 음장 가시화 장치는 스피커(101), 분무기(102), 적어도 하나의 카메라(103)를 포함할 수 있다. 또한 본 실시예에 따른 실내 음장 가시화 장치는 신호처리기(104)를 더 포함할 수도 있다.
일 양상에 따라, 스피커(101), 분무기(102), 및 카메라(103)는 측정 대상 공간(100)에 설치될 수 있다. 측정 대상 공간(100)은 음향 부스(booth), 스튜디오(studio), 또는 녹음실 등이 될 수 있다. 본 실시예에서, 측정 대상 공간(100)은 직방체 이외에도 다양한 불규칙 형상을 가질 수 있다.
스피커(101)는 특정 주파수를 갖는 소리를 측정 대상 공간(100)으로 방사한다. 예컨대, 스피커(101)는 다양한 주파수의 테스트 소리를 측정 대상 공간(100)으로 방사할 수 있다. 스피커(101)는 약 200~300Hz 이하의 저주파의 소리를 출력할 수 있다.
또한 추가적 양상에 따라, 스피커(101)는 측정 대상 공간(100)의 여러 위치에 다수 개가 형성될 수도 있다.
분무기(102)는 스피커(101)에서 출력된 소리에 반응하는 입자(201)를 측정 대상 공간으로 분무한다. 본 실시예에 따라, 소리에 반응한다고 함은 소리가 갖는 음압에 의해 입자(201)가 움직이는 것을 의미할 수 있다. 따라서 입자(201)는 출력된 소리에 의해 그 위치가 변할 수 있을 정도로 미세한 입자가 사용될 수 있다. 예컨대, 입자(201)는 적어도 약 5μm 이하의 크기를 갖는 미세 입자가 될 수 있다. 또한 이러한 미세 입자의 예로는 수증기 또는 나노입자 등이 가능하다.
일 양상에 따라, 분무기(102)는 미세 입자(201)를 측정 대상 공간(100)의 위쪽 방향에서 아래쪽 방향으로 분무할 수 있다. 예를 들어, 분무기(102)가 측정 대상 공간(100)의 천장 부분에 설치될 수 있다. 그러나 분무기(102)의 형성 위치, 형성 개수, 또는 분무 방향이 여기에 반드시 한정되는 것은 아니며, 측정 대상 공간(100)의 특성 또는 측정 목표에 따라 다양하게 가변될 수 있음은 물론이다. 다시 말해, 미세 입자(201)는 아래쪽 방향에서 위쪽 방향으로 분무될 수도 있다.
추가적 양상에 따라, 분무기(102)에 의해 분무되는 입자(201)는 형광 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 본 실시예에 따른 입자(201)의 표면에 에오신, 플루오레세인 등의 염료, 클로로필, 산화우라늄을 함유하는 유리, 또는 형석 등이 도포될 수 있다. 그 밖에도 입자(201)는 유기형광체 또는 나노기술을 이용한 나노형광입자 등이 사용될 수 있다.
카메라(103)는 입자(201)에 의해 시각화된 음장을 촬영한다. 소리는 보이지 않지만 그 소리에 반응하는 입자는 보일 수 있기 때문에, 그 입자를 촬영하면 측정 대상 공간(100) 내에 형성된 음파의 장(field)을 시각화하는 것이 가능하다. 다시 말해, 본 실시예에서 입자(201)에 의해 시각화된다는 것의 의미는 분무된 미세 입자(201)에 의해 음장이 사람 또는 카메라에 의해 보여진다는 것을 말할 수 있다. 예를 들어, 카메라(103)는 측정 대상 공간(100)의 정해진 위치에서 빠른 속도로 측정 대상 공간(100)을 촬영함으로써 입자(201)에 의해 시각화된 음장의 영상을 생성하는 것이 가능하다. 이때, 카메라(103)의 설치 위치 및 개수는 측정 대상 공간(100)의 특성 및 측정 목표에 따라 다양하게 가변될 수 있다.
일 양상에 따라, 카메라(103)는 초당 약 400프레임의 영상을 생성하는 고속 카메라가 사용될 수 있다.
신호처리기(104)는 카메라(103)에 의해 촬영된 영상에 기초하여 측정 대상 공간(100) 내에서의 공진 발생 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 신호처리기(104)는 영상에 정재파(standing wave)가 발생하는 경우 공진이 발생하는 것으로 판단할 수 있다. 이때, 음장이 입자(201)에 의해 시각화되었기 때문에 신호처리기(104)는 영상에 나타난 음장의 형태를 분석하여 정재파의 발생 여부를 판별할 수 있다.
추가적 양상에 따라, 신호처리기(104)는 공진이 발생되는 것으로 판단되는 경우, 스피커(101)에서 출력된 소리 중 공진을 유발한 소리의 주파수 및 그 공진의 크기를 사용자가 알 수 있도록 표시하는 디스플레이부(미도시)를 포함할 수도 있다.
도 1에서, 구체적으로 도시되지는 아니하였으나, 또 다른 추가적 양상에 따라 실내 음장 가시화 장치는 조명기(미도시)를 더 포함할 수도 있다. 조명기는 미세 입자(201)의 촬영 또는 확인을 용이하게 하기 위한 것으로 측정 대상 공간(100)으로 소정의 빛을 조사할 수 있다. 예컨대, 조명기는 측정 대상 공간으로 가시광선, 적외선, 또는 자외선 등을 방출하는 것이 가능하다.
이상에서 살펴본 것과 같이, 개시된 고속 카메라를 이용한 음장 가시화 장치에 의하면, 소리에 반응하는 미세 입자를 촬영하여 음장을 가시화하기 때문에 측정 대상 공간 내에 여러 개의 마이크를 설치할 필요가 없다. 또한 직방체의 측정 대상 공간 이외에 불규칙한 형상의 측정 대상 공간에서도 복잡한 계산 없이 간편하게 공진 주파수 또는 크기 등을 분석 또는 해석할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시 예들은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현하는 것을 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술 분야의 프로그래머들에 의하여 용이하게 추론될 수 있다.
나아가 전술한 실시 예들은 본 발명을 예시적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 권리범위가 특정 실시 예에 한정되지 아니할 것이다.
100: 측정 대상 공간
101: 스피커
102: 분무기
103: 카메라
104: 신호처리기
201: 입자

Claims (7)

  1. 측정 대상 공간에 설치되고, 소리를 출력하는 스피커;
    상기 소리에 반응하는 입자를 상기 측정 대상 공간으로 분무하는 분무기;
    상기 입자에 의해 시각화된 음장을 촬영하는 적어도 하나의 카메라; 및,
    상기 카메라에 의해 촬영된 영상에 기초하여 상기 측정 대상 공간 내에서의 공진 특성을 분석하는 신호처리기;를 포함하며,
    상기 입자는 형광 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 카메라를 이용한 실내 음장 가시화 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 스피커는
    설정된 주파수의 소리를 상기 측정 대상 공간에 방사하는 것을 특징으로 하는 고속 카메라를 이용한 실내 음장 가시화 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 분무기는
    상기 입자를 상기 측정 대상 공간의 위쪽 방향에서 아래쪽 방향으로 또는 아래쪽 방향에서 위쪽 방향으로 분무하는 것을 특징으로 하는 고속 카메라를 이용한 실내 음장 가시화 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 카메라는
    초당 400프레임의 속도로 상기 음장을 촬영하는 고속 카메라인 것을 특징으로 하는 고속 카메라를 이용한 실내 음장 가시화 장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 입자의 촬영을 용이하게 하기 위해 상기 측정 대상 공간으로 빛을 조사하는 조명기; 를 더 포함하는 고속 카메라를 이용한 실내 음장 가시화 장치.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2004156968A (ja) * 2002-11-05 2004-06-03 Railway Technical Res Inst 空力音源探査システム及び空力音源探査方法
JP2005265480A (ja) * 2004-03-16 2005-09-29 Rikogaku Shinkokai 場の測定システム、波源探査方法、及び波源探査プログラム
JP2010060676A (ja) * 2008-09-02 2010-03-18 Yamaha Corp 音場可視化システムおよび音場可視化方法

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