KR101664950B1 - Impulse response measuring method for compensating distortion of microphone-loudspeaker pairs - Google Patents

Impulse response measuring method for compensating distortion of microphone-loudspeaker pairs Download PDF

Info

Publication number
KR101664950B1
KR101664950B1 KR1020140182746A KR20140182746A KR101664950B1 KR 101664950 B1 KR101664950 B1 KR 101664950B1 KR 1020140182746 A KR1020140182746 A KR 1020140182746A KR 20140182746 A KR20140182746 A KR 20140182746A KR 101664950 B1 KR101664950 B1 KR 101664950B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
microphone
loudspeaker
impulse response
pair
input
Prior art date
Application number
KR1020140182746A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20160074751A (en
Inventor
김남수
박경수
서정훈
김정훈
천성준
최석재
최인규
최지원
Original Assignee
서울대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 서울대학교산학협력단 filed Critical 서울대학교산학협력단
Priority to KR1020140182746A priority Critical patent/KR101664950B1/en
Publication of KR20160074751A publication Critical patent/KR20160074751A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101664950B1 publication Critical patent/KR101664950B1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R29/00—Monitoring arrangements; Testing arrangements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H3/00—Measuring characteristics of vibrations by using a detector in a fluid
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R29/00—Monitoring arrangements; Testing arrangements
    • H04R29/001—Monitoring arrangements; Testing arrangements for loudspeakers

Abstract

본 발명은 마이크로폰과 라우드 스피커 쌍의 왜곡 제거를 위한 임펄스 응답 측정 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 라우드 스피커, 마이크로폰 및 음향 공간으로 구성되는 음향 시스템에서 임펄스 응답 측정 방법으로서, (1) 입력 신호를 생성하는 단계; (2) 상기 라우드 스피커가 상기 음향 공간에 상기 단계 (1)에서 생성된 입력 신호를 재생하는 동시에, 재생되는 소리를 상기 마이크로폰이 녹음을 수행하여, 동기화 된 입력 및 출력을 획득하는 단계; 및 (3) 역 필터링을 통해, 상기 단계 (2)에서 획득한 입력 및 출력으로부터 상기 마이크로폰과 라우드 스피커 쌍의 임펄스 응답을 측정하는 단계를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
본 발명에서 제안하고 있는 마이크로폰과 라우드 스피커 쌍의 왜곡 제거를 위한 임펄스 응답 측정 방법에 따르면, 라우드 스피커가 음향 공간에 입력 신호를 재생하는 동시에, 재생되는 소리를 마이크로폰으로 녹음하여 입력 및 출력을 획득하고, 역 필터링을 통해 입력 및 출력으로부터 마이크로폰과 라우드 스피커 쌍의 임펄스 응답을 측정함으로써, 마이크로폰과 라우드 스피커 쌍에 의한 왜곡을 효과적으로 제거할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 사인 파형의 스윕 신호를 생성하여 입력 신호로 사용함으로써, 마이크로폰과 라우드 스피커에 의한 비선형적인 왜곡 특성을 보다 정확하게 측정할 수 있으며, 이를 통해 임펄스 응답을 이용한 왜곡 보상 성능을 향상시킬 수 있다.The present invention relates to a method of measuring an impulse response for removing distortion of a microphone and a loudspeaker pair, and more particularly, to a method of measuring an impulse response in an acoustic system including a loudspeaker, a microphone, and an acoustic space, ; (2) the loudspeaker reproduces the input signal generated in step (1) in the acoustic space, and at the same time, the microphone performs recording to obtain a synchronized input and output; And (3) measuring the impulse response of the microphone and loudspeaker pair from the input and the output obtained in step (2) through inverse filtering.
According to the impulse response measurement method for eliminating distortion of a microphone and a loudspeaker pair proposed in the present invention, a loudspeaker reproduces an input signal in an acoustic space, and simultaneously records a sound to be reproduced with a microphone to acquire an input and an output By measuring the impulse response of the microphone and loudspeaker pairs from the inputs and outputs through inverse filtering, distortion by the microphone and loudspeaker pairs can be effectively eliminated.
Further, according to the present invention, by generating a sweep signal of a sinusoidal waveform and using it as an input signal, it is possible to more accurately measure nonlinear distortion characteristics by a microphone and a loudspeaker, thereby improving distortion compensation performance using an impulse response .

Description

마이크로폰과 라우드 스피커 쌍의 왜곡 제거를 위한 임펄스 응답 측정 방법{IMPULSE RESPONSE MEASURING METHOD FOR COMPENSATING DISTORTION OF MICROPHONE-LOUDSPEAKER PAIRS}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a method of measuring impulse response for removing a distortion of a pair of a microphone and a loudspeaker,

본 발명은 임펄스 응답 측정 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 마이크로폰과 라우드 스피커 쌍의 왜곡 제거를 위한 임펄스 응답 측정 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of measuring an impulse response, and more particularly, to a method of measuring an impulse response for removing distortion of a microphone and a loudspeaker pair.

오디오 시스템은 소정의 음압파로 나타내어지는 입력신호에 응답하여 음압파를 만들기 위한 라우드 스피커와 같은 출력변환기를 포함하고 있다. 하지만, 대부분의 라우드 스피커들은 입력신호에 의해 나타내어지는 소정의 음압파와 다른 현실적 음압파를 발생한다. 이러한 차이는 부분적으로 라우드 스피커의 비선형적 특성에 기인한다. 특히, 라우드 스피커의 진동판은 비선형 압력-긴장곡선을 갖는다. 게다가, 진동판의 운동은 저주파수에 의한 고주파수의 지연 변조를 유발한다.
The audio system includes an output transducer, such as a loudspeaker, for producing a sound pressure wave in response to an input signal represented by a predetermined sound pressure wave. However, most loudspeakers produce a real sound pressure wave different from the predetermined sound pressure wave represented by the input signal. This difference is due in part to the nonlinear nature of the loudspeaker. In particular, the diaphragm of the loudspeaker has a non-linear pressure-strain curve. In addition, motion of the diaphragm causes delayed modulation of high frequencies due to low frequencies.

따라서 라우드 스피커가 원하는 음압파와 다른 현실적인 음압파를 만드는 이러한 요소들과 다른 요소들에 대해 보상을 하는 기술의 개발을 위한 노력이 있어 왔으며, 라우드 스피커의 비선형적 특성들을 보상하는 개선된 오디오시스템들과 방법들에 대한 기술의 필요성이 계속하여 존재한다.
Thus, efforts have been made to develop a technique that compensates for these and other factors that make loudspeakers sound pressure waves that are different from the desired sound pressure waves, as well as improved audio systems that compensate for the nonlinear characteristics of loudspeakers There is a continuing need for techniques for methods.

이와 관련하여, 공개특허 제10-1998-702165호(발명의 명칭: 라우드스피커 왜곡들에 대한 적응적 전치보상을 위한 장치 및 방법, 공개일자 1998. 07. 15.), 등록특허 제10-0952400호(발명의 명칭: 원하지 않는 라우드 스피커 신호들을 제거하는 방법, 공고일자: 2010. 04. 05.) 등이 개시된 바 있다.
In this connection, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-1998-702165 (entitled " Apparatus and Method for Adaptive Transposition Compensation for Loudspeaker Distortions, Published Date 1998. 07. 15.), Registered Patent No. 10-0952400 (Name of the invention: a method for removing undesired loudspeaker signals, published on Apr. 05, 2010).

그러나 종래의 기술들은 라우드 스피커의 왜곡을 제어하는 데에 목적이 있으므로, 마이크로폰과 라우드 스피커를 모두 포함하는 시스템에서, 마이크로폰과 라우드 스피커 쌍의 왜곡, 특히 비선형적인 왜곡을 제거할 수 없는 한계가 있다.However, conventional techniques aim to control the distortion of a loudspeaker, so there is a limitation in a system including both a microphone and a loudspeaker, which can not eliminate the distortion of the microphone and the loudspeaker pair, especially nonlinear distortion.

본 발명은 기존에 제안된 방법들의 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 라우드 스피커가 음향 공간에 입력 신호를 재생하는 동시에, 재생되는 소리를 마이크로폰으로 녹음하여 입력 및 출력을 획득하고, 역 필터링을 통해 입력 및 출력으로부터 마이크로폰과 라우드 스피커 쌍의 임펄스 응답을 측정함으로써, 마이크로폰과 라우드 스피커 쌍에 의한 왜곡을 효과적으로 제거할 수 있는, 마이크로폰과 라우드 스피커 쌍의 왜곡 제거를 위한 임펄스 응답 측정 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
The present invention has been proposed in order to solve the above-mentioned problems of the previously proposed methods. The loudspeaker reproduces an input signal in an acoustic space, records sound to be reproduced by a microphone to acquire input and output, Provides an impulse response measurement method for eliminating distortion of a pair of microphones and loudspeakers, effectively eliminating distortions caused by microphone and loudspeaker pairs by measuring the impulse response of the microphone and loudspeaker pairs from the input and output through filtering. The purpose of that is to do.

또한, 본 발명은, 사인 파형의 스윕 신호를 생성하여 입력 신호로 사용함으로써, 마이크로폰과 라우드 스피커에 의한 비선형적인 왜곡 특성을 보다 정확하게 측정할 수 있으며, 이를 통해 임펄스 응답을 이용한 왜곡 보상 성능을 향상시킬 수 있는, 마이크로폰과 라우드 스피커 쌍의 왜곡 제거를 위한 임펄스 응답 측정 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.Further, the present invention generates a sinusoidal sweep signal and uses the sweep signal as an input signal to more accurately measure nonlinear distortion characteristics caused by a microphone and a loudspeaker, thereby improving distortion compensation performance using an impulse response It is another object of the present invention to provide a method for measuring an impulse response for removing distortion of a pair of microphones and loudspeakers.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 마이크로폰과 라우드 스피커 쌍의 왜곡 제거를 위한 임펄스 응답 측정 방법은, According to an aspect of the present invention, there is provided an impulse response measurement method for eliminating distortion of a pair of a microphone and a loudspeaker,

라우드 스피커, 마이크로폰 및 음향 공간으로 구성되는 음향 시스템에서 임펄스 응답 측정 방법으로서,A method for measuring an impulse response in an acoustic system comprising a loudspeaker, a microphone, and an acoustic space,

(1) 입력 신호를 생성하는 단계;(1) generating an input signal;

(2) 상기 라우드 스피커가 상기 음향 공간에 상기 단계 (1)에서 생성된 입력 신호를 재생하는 동시에, 재생되는 소리를 상기 마이크로폰이 녹음을 수행하여, 동기화 된 입력 및 출력을 획득하는 단계; 및(2) the loudspeaker reproduces the input signal generated in step (1) in the acoustic space, and at the same time, the microphone performs recording to obtain a synchronized input and output; And

(3) 역 필터링을 통해, 상기 단계 (2)에서 획득한 입력 및 출력으로부터 상기 마이크로폰과 라우드 스피커 쌍의 임펄스 응답을 측정하는 단계를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
(3) measuring the impulse response of the microphone and loudspeaker pair from the input and output obtained in step (2) through inverse filtering.

바람직하게는, 상기 단계 (1)에서는,Preferably, in the step (1)

스윕(sweep) 신호를 입력 신호로 생성할 수 있다.
A sweep signal can be generated as an input signal.

더욱 바람직하게는, 상기 단계 (1)에서는,More preferably, in the step (1)

시간에 따라 지수함수 적으로 주파수가 증가하는 사인 파형의 스윕 신호를 생성할 수 있다.
It is possible to generate a sweep signal of a sinusoidal waveform whose frequency increases exponentially with time.

바람직하게는, 상기 단계 (3)에서는,Preferably, in the step (3)

상기 단계 (2)에서 시간에 따른 함수로 획득된 상기 입력 및 출력을 주파수에 따른 함수로 변환하여 상기 임펄스 응답을 측정할 수 있다.
In the step (2), the impulse response can be measured by converting the input and output obtained as a function according to time into a function according to frequency.

더욱 바람직하게는, 상기 단계 (3)에서는,More preferably, in the step (3)

역 푸리에 변환을 이용하여 상기 임펄스 응답을 측정할 수 있다.
The impulse response can be measured using an inverse Fourier transform.

바람직하게는,Preferably,

상기 음향 공간은, 반향(reverberance)이 없는 무향 공간이며,The acoustic space is an unoriented space without reverberance,

상기 단계 (3)에서는, 상기 음향 공간의 특성이 배제된 상기 마이크로폰과 라우드 스피커 쌍의 임펄스 응답을 측정할 수 있다.
In the step (3), the impulse response of the microphone and the loudspeaker pair excluding the characteristics of the acoustic space can be measured.

더욱 바람직하게는,More preferably,

상기 무향 공간에서 측정된 상기 마이크로폰과 라우드 스피커 쌍의 임펄스 응답을 이용하여, 상기 마이크로폰과 라우드 스피커 쌍의 왜곡을 보상할 수 있다.Distortion of the microphone and loudspeaker pair can be compensated using the impulse response of the microphone and loudspeaker pair measured in the non-directional space.

본 발명에서 제안하고 있는 마이크로폰과 라우드 스피커 쌍의 왜곡 제거를 위한 임펄스 응답 측정 방법에 따르면, 라우드 스피커가 음향 공간에 입력 신호를 재생하는 동시에, 재생되는 소리를 마이크로폰으로 녹음하여 입력 및 출력을 획득하고, 역 필터링을 통해 입력 및 출력으로부터 마이크로폰과 라우드 스피커 쌍의 임펄스 응답을 측정함으로써, 마이크로폰과 라우드 스피커 쌍에 의한 왜곡을 효과적으로 제거할 수 있다.
According to the impulse response measurement method for eliminating distortion of a microphone and a loudspeaker pair proposed in the present invention, a loudspeaker reproduces an input signal in an acoustic space, and simultaneously records a sound to be reproduced with a microphone to acquire an input and an output By measuring the impulse response of the microphone and loudspeaker pairs from the inputs and outputs through inverse filtering, distortion by the microphone and loudspeaker pairs can be effectively eliminated.

또한, 본 발명에 따르면, 사인 파형의 스윕 신호를 생성하여 입력 신호로 사용함으로써, 마이크로폰과 라우드 스피커에 의한 비선형적인 왜곡 특성을 보다 정확하게 측정할 수 있으며, 이를 통해 임펄스 응답을 이용한 왜곡 보상 성능을 향상시킬 수 있다.Further, according to the present invention, by generating a sweep signal of a sinusoidal waveform and using it as an input signal, it is possible to more accurately measure nonlinear distortion characteristics by a microphone and a loudspeaker, thereby improving distortion compensation performance using an impulse response .

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로폰과 라우드 스피커 쌍의 왜곡 제거를 위한 임펄스 응답 측정 방법에 의해 임펄스 응답을 측정하기 위한 음향 시스템의 구성을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로폰과 라우드 스피커 쌍의 왜곡 제거를 위한 임펄스 응답 측정 방법의 흐름을 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로폰과 라우드 스피커 쌍의 왜곡 제거를 위한 임펄스 응답 측정 방법의 단계 S100에서 생성된 사인 스윕 신호를 예를 들어 도시한 도면.1 is a diagram illustrating a configuration of an acoustic system for measuring an impulse response by a method of measuring an impulse response for removing distortion of a pair of a microphone and a loudspeaker according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating a method of measuring an impulse response for removing distortion of a microphone and a loudspeaker pair according to an embodiment of the present invention.
3 illustrates a sinusoidal sweep signal generated in step S100 of an impulse response measurement method for removing distortion of a pair of a microphone and a loudspeaker according to an exemplary embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, in order that those skilled in the art can easily carry out the present invention. In the following detailed description of the preferred embodiments of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. In the drawings, like reference numerals are used throughout the drawings.

덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 ‘연결’ 되어 있다고 할 때, 이는 ‘직접적으로 연결’ 되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 ‘간접적으로 연결’ 되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 ‘포함’ 한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
In addition, in the entire specification, when a part is referred to as being 'connected' to another part, it may be referred to as 'indirectly connected' not only with 'directly connected' . Also, to "include" an element means that it may include other elements, rather than excluding other elements, unless specifically stated otherwise.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로폰(120)과 라우드 스피커(110) 쌍의 왜곡 제거를 위한 임펄스 응답 측정 방법에 의해 임펄스 응답을 측정하기 위한 음향 시스템(100)의 구성을 도시한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로폰(120)과 라우드 스피커(110) 쌍의 왜곡 제거를 위한 임펄스 응답 측정 방법에 사용되는 음향 시스템(100)은, 라우드 스피커(110), 마이크로폰(120) 및 음향 공간(130)을 포함하여 구성될 수 있다. 이러한 음향 공간(130) 내에서 전이중(full-duplex) 사운드 카드(210)가 연결된 컴퓨터(200)를 이용하여 음향 시스템(100)에 대한 임펄스 응답을 측정할 수 있다.
1 is a diagram illustrating a configuration of an acoustic system 100 for measuring an impulse response by a method of measuring an impulse response for removing distortion of a pair of a microphone 120 and a loudspeaker 110 according to an embodiment of the present invention to be. 1, an acoustic system 100 used in an impulse response measurement method for removing distortion of a pair of a microphone 120 and a loudspeaker 110 according to an embodiment of the present invention includes a loudspeaker 110 ), A microphone 120, and an acoustic space 130. The impulse response to the acoustic system 100 may be measured using the computer 200 to which the full-duplex sound card 210 is connected within the acoustic space 130.

단일 입력 단일 출력(Single-Input Single-Output) 시스템에서, 임펄스 응답은 시스템의 입력이 임펄스 함수일 때 시스템의 출력을 의미한다. 시스템이 선형 시불변이면 시스템의 출력은 시스템의 입력과 임펄스 응답의 콘볼루션(convolution)으로 나타난다. 이와 같은 관계와 역 필터링을 이용하여, 출력과 임펄스 응답을 알면 입력을 알 수 있고, 출력과 입력을 알면 임펄스 응답을 알 수 있다.
In a single-input single-output system, the impulse response is the output of the system when the input to the system is an impulse function. If the system is linearly invariant, the output of the system appears as a convolution of the input and impulse responses of the system. Using this relationship and inverse filtering, knowing the output and the impulse response can tell the input, and knowing the output and input can tell the impulse response.

본 발명의 일실시예에 따른 마이크로폰(120)과 라우드 스피커(110) 쌍의 왜곡 제거를 위한 임펄스 응답 측정 방법에서는, 전술한 바와 같은 특징을 이용하여 라우드 스피커(110), 마이크로폰(120) 및 음향 공간(130)으로 구성되는 음향 시스템(100)의 입력과 출력을 측정하고, 역 필터링을 통해 임펄스 응답을 측정할 수 있다.
In the impulse response measurement method for removing distortion of the pair of the microphone 120 and the loudspeaker 110 according to an embodiment of the present invention, the loudspeaker 110, the microphone 120, The input and the output of the acoustic system 100 configured as the space 130 can be measured and the impulse response can be measured through inverse filtering.

이때, 음향 공간(130)을 반향(reverberance)이 없는 무향(anechoic) 공간으로 하면, 측정한 임펄스 응답은 마이크로폰(120)과 라우드 스피커(110) 쌍의 임펄스 응답에 해당하게 된다. 따라서 무향 공간이라고 할 수 있는 무향실(anechoic chamber)에서 측정한 마이크로폰(120)과 라우드 스피커(110) 쌍의 임펄스 응답을 이용해 마이크로폰(120)과 라우드 스피커(110) 쌍에 의한 왜곡을 효과적으로 제거할 수 있다.
At this time, if the acoustic space 130 is an anechoic space without reverberation, the measured impulse response corresponds to the impulse response of the microphone 120 and the loudspeaker 110 pair. Therefore, it is possible to effectively remove the distortion caused by the pair of the microphone 120 and the loudspeaker 110 by using the impulse response of the pair of the microphone 120 and the loudspeaker 110 measured in the anechoic chamber, have.

한편, 음향 공간(130)에 컴퓨터(200)를 설치하여 라우드 스피커(110)에 입력 신호를 전달하고, 마이크로폰(120)에서 녹음된 신호를 획득함으로써, 음향 시스템(100)에 대한 입력과 출력을 측정할 수 있다. 특히, 본 발명에서는, 전이중(full-duplex) 사운드 카드(210)가 연결된 컴퓨터(200)를 이용함으로써, 입력 신호의 전송과 녹음된 신호의 수신이 동시에 가능하도록 하여, 동기화 된 입력과 출력을 획득할 수 있다. 실시예에 따라서는, 이동이 가능한 포터블 컴퓨터(portable computer)(200)를 이용할 수 있다.
Meanwhile, a computer 200 is installed in the acoustic space 130 to transmit an input signal to the loudspeaker 110 and acquire a recorded signal from the microphone 120, thereby obtaining the input and output to the acoustic system 100 Can be measured. Particularly, in the present invention, by using the computer 200 to which the full-duplex sound card 210 is connected, transmission of the input signal and reception of the recorded signal are made possible at the same time, can do. Depending on the embodiment, a movable portable computer 200 can be used.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로폰(120)과 라우드 스피커(110) 쌍의 왜곡 제거를 위한 임펄스 응답 측정 방법의 흐름을 도시한 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로폰(120)과 라우드 스피커(110) 쌍의 왜곡 제거를 위한 임펄스 응답 측정 방법은, 입력 신호를 생성하는 단계(S100), 라우드 스피커(110)가 입력 신호를 재생하는 동시에 재생되는 소리를 마이크로폰(120)이 녹음을 수행하여 동기화 된 입력과 출력을 획득하는 단계(S200) 및 입력 및 출력으로부터 임펄스 응답을 측정하는 단계(S300)를 포함하여 구현될 수 있다.
FIG. 2 is a flowchart illustrating a method of measuring an impulse response for removing distortion of a pair of a microphone 120 and a loudspeaker 110 according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, an impulse response measurement method for removing distortion of a pair of a microphone 120 and a loudspeaker 110 according to an embodiment of the present invention includes generating an input signal S100, A step S200 of obtaining a synchronized input and an output of the microphone 120 by performing a recording operation on the sound reproduced by the microphone 110 while simultaneously reproducing the input signal and measuring an impulse response from the input and the output S300 May be implemented.

단계 S100에서는, 입력 신호를 생성할 수 있다. 단계 S100에서 생성된 입력 신호는 라우드 스피커(110)의 입력으로 사용될 수 있다. 이때, 단계 S100에서는, 스윕(sweep) 신호를 입력 신호로 생성할 수 있는데, 스윕 신호는 시간에 따라 주파수가 연속적으로 증가하거나 감소하는 신호를 의미한다. 특히, 단계 S100에서는, 시간에 따라 지수함수 적으로 주파수가 증가하는 사인 파형의 스윕 신호를 생성할 수 있다. 입력 신호의 길이는 미리 정해질 수 있으며, 시작 주파수와 끝 주파수를 미리 설정하여 사인 스윕 신호를 생성할 수 있다.
In step S100, an input signal can be generated. The input signal generated in step S100 may be used as an input to the loudspeaker 110. At this time, in step S100, a sweep signal may be generated as an input signal, which means a signal whose frequency continuously increases or decreases with time. In particular, in step S100, a sweep signal of a sinusoidal waveform whose frequency increases exponentially with time can be generated. The length of the input signal can be predetermined and the sine sweep signal can be generated by presetting the start frequency and the end frequency.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로폰(120)과 라우드 스피커(110) 쌍의 왜곡 제거를 위한 임펄스 응답 측정 방법의 단계 S100에서 생성된 사인 스윕 신호를 예를 들어 도시한 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로폰(120)과 라우드 스피커(110) 쌍의 왜곡 제거를 위한 임펄스 응답 측정 방법의 단계 S100에서는, 시간에 따라 주파수가 증가하는 사인 파형의 스윕 신호를 입력 신호로 생성할 수 있다.
FIG. 3 illustrates a sinusoidal sweep signal generated in step S100 of an impulse response measurement method for removing distortion of a pair of a microphone 120 and a loudspeaker 110 according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, in step S100 of the impulse response measurement method for removing distortion of the pair of the microphone 120 and the loudspeaker 110 according to an embodiment of the present invention, a sine wave Can be generated as an input signal.

단계 S200에서는, 라우드 스피커(110)가 음향 공간(130)에 단계 S100에서 생성된 입력 신호를 재생하는 동시에, 재생되는 소리를 마이크로폰(120)이 녹음을 수행하여, 동기화 된 입력 및 출력을 획득할 수 있다. 즉, 본 발명에서는, 전이중 사운드 카드(210)가 구비된 컴퓨터(200)를 이용해 입력 신호를 라우드 스피커(110)에 전달하여 재생하고, 마이크로폰(120)으로부터 녹음된 신호를 전달받는 과정을 동시에 수행할 수 있다.
In step S200, the loudspeaker 110 reproduces the input signal generated in step S100 in the acoustic space 130, and at the same time, the microphone 120 performs recording to obtain the synchronized input and output . That is, in the present invention, the input signal is transmitted to the loudspeaker 110 and reproduced using the computer 200 equipped with the full-duplex sound card 210, and a process of receiving the recorded signal from the microphone 120 is performed simultaneously can do.

또한, 단계 S200에서 획득하는 입력 및 출력은, 라우드 스피커(110), 마이크로폰(120) 및 음향 공간(130)으로 구성되는 전체 음향 시스템(100)의 입력 및 출력일 수 있으며, 컴퓨터(200)를 통해 동기화 된 상태로 획득될 수 있다. 이때, 음향 공간(130)이 반향이 없는 무향 공간이면, 단계 S200에서 획득된 출력에는 음향 공간(130)의 특성이 배제되고 입력 신호, 라우드 스피커(110) 및 마이크로폰(120)의 특성만이 나타날 수 있다.
The input and output obtained in step S200 may also be the input and output of the entire acoustic system 100 comprising the loudspeaker 110, the microphone 120 and the acoustic space 130, Lt; / RTI > At this time, if the acoustic space 130 is an unrealistic space without an echo, the output obtained in step S200 excludes the characteristics of the acoustic space 130 and only the characteristics of the input signal, the loudspeaker 110 and the microphone 120 are displayed .

단계 S300에서는, 역 필터링을 통해, 단계 S200에서 획득한 입력 및 출력으로부터 마이크로폰(120)과 라우드 스피커(110) 쌍의 임펄스 응답을 측정할 수 있다. 특히, 단계 S300에서는, 단계 S200에서 시간에 따른 함수로 획득된 입력 및 출력을 주파수에 따른 함수로 변환하여 임펄스 응답을 측정할 수 있다. 음향 시스템(100)이 시간 영역에서 두 함수의 콘볼루션으로 나타날 때, 각 함수를 푸리에 변환하면 주파수 영역에서의 곱으로 나타나기 때문에 보다 용이하게 분석할 수 있다.
In step S300, through the inverse filtering, the impulse response of the microphone 120 and loudspeaker 110 pairs can be measured from the inputs and outputs obtained in step S200. In particular, in step S300, the impulse response can be measured by transforming the input and output obtained as a time-dependent function into a function according to the frequency in step S200. When the acoustic system 100 appears as a convolution of two functions in the time domain, Fourier transform of each function can be more easily analyzed because it appears as a product in the frequency domain.

입력(X) 및 출력(Y)을 푸리에 변환을 통해 주파수 영역(f)으로 변환하면, 라우드 스피커(110), 음향 공간(130), 마이크로폰(120)의 각각의 임펄스 응답(H)의 곱으로 표시될 수 있다. 또한, 음향 공간(130)이 반향이 없는 무향 공간이면, 단계 S300에서는 음향 공간(130)의 특성이 배제된 마이크로폰(120)과 라우드 스피커(110) 쌍의 임펄스 응답을 측정할 수 있다. 즉, 무향 공간을 가정할 때 주파수 영역에서 다음 수학식 1과 같은 관계가 성립한다.When the input X and the output Y are converted to the frequency domain f through the Fourier transform, they are multiplied by the respective impulse responses H of the loudspeaker 110, the acoustic space 130 and the microphone 120 Can be displayed. In addition, if the acoustic space 130 is an unoriented unoriented space, the impulse response of the microphone 120 and the loudspeaker 110 pair, in which the characteristics of the acoustic space 130 are excluded, can be measured in step S300. That is, assuming an un-directional space, the following relationship is established in the frequency domain as shown in the following Equation 1.

Figure 112014122923772-pat00001
Figure 112014122923772-pat00001

따라서 마이크로폰(120)과 라우드 스피커(110) 쌍의 임펄스 응답은 다음 수학식 2와 같다.Therefore, the impulse response of the pair of microphone 120 and loudspeaker 110 is expressed by Equation 2 below.

Figure 112014122923772-pat00002
Figure 112014122923772-pat00002

수학식 2에 의해 획득된 마이크로폰(120)과 라우드 스피커(110) 쌍의 임펄스 응답을 역 푸리에 변환하여, 시간 영역에서의 마이크로폰(120)과 라우드 스피커(110) 쌍의 임펄스 응답을 획득할 수 있다.
The impulse response of the microphone 120 and the loudspeaker 110 pair obtained in Equation 2 can be inverse Fourier transformed to obtain the impulse response of the microphone 120 and loudspeaker 110 pair in the time domain .

무향 공간에서 측정된 마이크로폰(120)과 라우드 스피커(110) 쌍의 임펄스 응답을 이용하여, 마이크로폰(120)과 라우드 스피커(110) 쌍의 왜곡을 보상할 수 있다. 따라서 무향 공간이 아닌 음향 공간(130)에서 룸 임펄스 응답(Room Impulse Response)을 측정할 때 마이크로폰(120)과 라우드 스피커(110) 쌍의 왜곡을 보상하여, 룸의 순수한 영향에 따른 임펄스 응답을 얻을 수 있다. 즉, 본 발명을 이용하여, 좁은 의미의 룸 공간 뿐 아니라, 마이크로폰(120)과 라우드 스피커(110) 쌍으로 측정된 모든 공간의 특성을 뽑아낼 수 있다. 또한, 본 발명에서는 사인 스윕 신호를 입력 신호로 하여 임펄스 응답을 측정했기 때문에, 마이크로폰(120)과 라우드 스피커(110)의 비선형적 특성들을 보다 정확하게 측정할 수 있어, 우수한 왜곡 보상 결과를 얻을 수 있다.
Distortion of the pair of microphone 120 and loudspeaker 110 can be compensated by using the impulse response of the pair of microphone 120 and loudspeaker 110 measured in the non-directional space. Therefore, when the room impulse response is measured in the acoustic space 130 rather than the non-acoustic space, the distortion of the microphone 120 and the loudspeaker 110 pair is compensated to obtain an impulse response according to the net influence of the room . That is, using the present invention, it is possible to extract not only the room space in the narrow sense, but also the characteristics of all the spaces measured by the microphone 120 and the loudspeaker 110 pairs. In the present invention, since the impulse response is measured using the sinusoidal sweep signal as an input signal, the nonlinear characteristics of the microphone 120 and the loudspeaker 110 can be measured more accurately, and excellent distortion compensation results can be obtained .

이상 설명한 본 발명은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형이나 응용이 가능하며, 본 발명에 따른 기술적 사상의 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.The present invention may be embodied in many other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics of the invention.

100: 음향 시스템 110: 라우드 스피커
120: 마이크로폰 130: 음향 공간
200: 컴퓨터 210: 전이중 사운드 카드
S100: 입력 신호를 생성하는 단계
S200: 라우드 스피커가 입력 신호를 재생하는 동시에 재생되는 소리를 마이크로폰이 녹음을 수행하여 동기화 된 입력과 출력을 획득하는 단계
S300: 입력 및 출력으로부터 임펄스 응답을 측정하는 단계100: acoustic system 110: loudspeaker
120: microphone 130: acoustic space
200: computer 210: full duplex sound card
S100: Step of generating an input signal
S200: the loudspeaker reproduces the input signal, and at the same time the microphone reproduces the sound reproduced, thereby obtaining the synchronized input and output
S300: Measuring impulse response from input and output

Claims (7)

라우드 스피커(110), 마이크로폰(120) 및 음향 공간(130)으로 구성되는 음향 시스템(100)에서 임펄스 응답 측정 방법으로서,
(1) 입력 신호를 생성하는 단계;
(2) 상기 라우드 스피커(110)가 상기 음향 공간(130)에 상기 단계 (1)에서 생성된 입력 신호를 재생하는 동시에, 재생되는 소리를 상기 마이크로폰(120)이 녹음을 수행하여, 동기화 된 입력 및 출력을 획득하는 단계; 및
(3) 역 필터링을 통해, 상기 단계 (2)에서 획득한 입력 및 출력으로부터 상기 마이크로폰(120)과 라우드 스피커(110) 쌍의 임펄스 응답을 측정하는 단계를 포함하며,
상기 단계 (3)에서는,
상기 단계 (2)에서 시간에 따른 함수로 획득된 상기 입력 및 출력을 주파수에 따른 함수로 변환하여 상기 임펄스 응답을 측정하되, 역 푸리에 변환을 이용하여 상기 임펄스 응답을 측정하고,
상기 음향 공간(130)은, 반향(reverberance)이 없는 무향 공간이며, 상기 단계 (3)에서는, 상기 음향 공간(130)의 특성이 배제된 상기 마이크로폰(120)과 라우드 스피커(110) 쌍의 임펄스 응답을 측정하되,
상기 무향 공간에서 측정된 상기 마이크로폰(120)과 라우드 스피커(110) 쌍의 임펄스 응답을 이용하여, 무향 공간이 아닌 음향 공간에서 룸 임펄스 응답(Room Impulse Response)을 측정할 때, 상기 마이크로폰(120)과 라우드 스피커(110) 쌍의 왜곡을 보상해서, 룸의 순수한 영향에 따른 임펄스 응답을 측정할 수 있는 것을 특징으로 하는, 마이크로폰과 라우드 스피커 쌍의 왜곡 제거를 위한 임펄스 응답 측정 방법.
A method for measuring an impulse response in an acoustic system (100) comprising a loudspeaker (110), a microphone (120) and an acoustic space (130)
(1) generating an input signal;
(2) The loudspeaker 110 reproduces the input signal generated in the step (1) in the acoustic space 130, and at the same time, the microphone 120 performs recording to reproduce the sound, And obtaining an output; And
(3) measuring the impulse response of the pair of microphones 120 and loudspeakers 110 from the inputs and outputs obtained in step (2) through inverse filtering,
In the step (3)
Wherein the impulse response is measured by transforming the input and output obtained as a function according to time into a function according to a frequency and measuring the impulse response using an inverse Fourier transform,
The acoustic space 130 is an unirregular space without reverberation and the impulse of the pair of the microphone 120 and the loudspeaker 110 excluding the characteristic of the acoustic space 130 in the step (3) Measure the response,
When the room impulse response is measured in an acoustic space other than the unmetered space by using the impulse response of the pair of the microphone 120 and the loudspeaker 110 measured in the non-acoustic space, And compensating for the distortion of the pair of loudspeakers (110) so that the impulse response can be measured according to the net influence of the room.
제1항에 있어서, 상기 단계 (1)에서는,
스윕(sweep) 신호를 입력 신호로 생성하는 것을 특징으로 하는, 마이크로폰(120)과 라우드 스피커(110) 쌍의 왜곡 제거를 위한 임펄스 응답 측정 방법.
2. The method according to claim 1, wherein in the step (1)
And generating a sweep signal as an input signal, wherein the sweep signal is generated as an input signal.
제2항에 있어서, 상기 단계 (1)에서는,
시간에 따라 지수함수 적으로 주파수가 증가하는 사인 파형의 스윕 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는, 마이크로폰(120)과 라우드 스피커(110) 쌍의 왜곡 제거를 위한 임펄스 응답 측정 방법.
3. The method according to claim 2, wherein in the step (1)
And generating a sweep signal of a sinusoidal waveform whose frequency increases exponentially with time. 2. The method of claim 1, wherein the sweep signal is a sinusoidal sweep signal whose frequency increases exponentially with time.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
KR1020140182746A 2014-12-17 2014-12-17 Impulse response measuring method for compensating distortion of microphone-loudspeaker pairs KR101664950B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140182746A KR101664950B1 (en) 2014-12-17 2014-12-17 Impulse response measuring method for compensating distortion of microphone-loudspeaker pairs

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140182746A KR101664950B1 (en) 2014-12-17 2014-12-17 Impulse response measuring method for compensating distortion of microphone-loudspeaker pairs

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160074751A KR20160074751A (en) 2016-06-29
KR101664950B1 true KR101664950B1 (en) 2016-10-12

Family

ID=56365373

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140182746A KR101664950B1 (en) 2014-12-17 2014-12-17 Impulse response measuring method for compensating distortion of microphone-loudspeaker pairs

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101664950B1 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014085439A (en) * 2012-10-22 2014-05-12 Nippon Hoso Kyokai <Nhk> Impulse response measurement system and impulse response measurement method

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2865268B2 (en) * 1993-03-16 1999-03-08 日本電信電話株式会社 Sound transfer characteristic equalizer

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014085439A (en) * 2012-10-22 2014-05-12 Nippon Hoso Kyokai <Nhk> Impulse response measurement system and impulse response measurement method

Also Published As

Publication number Publication date
KR20160074751A (en) 2016-06-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Müller et al. Transfer-function measurement with sweeps
Farina Advancements in impulse response measurements by sine sweeps
JP5362894B2 (en) Neural network filtering technique to compensate for linear and nonlinear distortion of speech converters
CN101416533B (en) Method and apparatus in an audio system
CN100525101C (en) Method and apparatus to record a signal using a beam forming algorithm
JP6452653B2 (en) A system for modeling the characteristics of musical instruments
Antweiler et al. Perfect-sweep NLMS for time-variant acoustic system identification
JP2017090888A (en) Method for modeling characteristic of instrument
CN108353228B (en) Signal separation method, system and storage medium
CN105103219A (en) Noise reduction method
Carini et al. Robust room impulse response measurement using perfect sequences for Legendre nonlinear filters
KR101664950B1 (en) Impulse response measuring method for compensating distortion of microphone-loudspeaker pairs
Benjamin Extending quasi-anechoic measurements to low frequencies
EP2874408B1 (en) Loudspeaker polarity detector
KR101413085B1 (en) Device and method for testing receiver
Izzo et al. Radar micro-Doppler for loudspeaker analysis: An industrial process application
JP2017143459A (en) Method and device for measuring propagation delay characteristics
JP7113687B2 (en) SIGNAL PROCESSING DEVICE, SIGNAL PROCESSING SYSTEM AND SEARCH METHOD
Ewaskio et al. Electroacoustic phase shift in loudspeakers
van Maanen Measuring the impulse response of microphones using noise: a feasibility study
Ausiello et al. Radar based loudspeaker measurements
JP7348951B2 (en) Audio signal processing method and device
EP3506660B1 (en) Method for calibrating an audio reproduction system and corresponding audio reproduction system
CN109270167B (en) Method and device for testing performance of breathable paper by using electric signals
van Maanen et al. Measuring the impulse response of microphones using white noise

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant