KR101735837B1 - 차량용 음향 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 메인 스피커, 엔진룸 스피커를 포함하는 차량용 음향 시스템으로서, 핸즈프리 음성 입력과 엔진 노이즈 입력을 위한 마이크; 및 마이크로부터 입력되는 핸즈프리 음성을 처리하여 메인 스피커로 출력하고, 마이크로부터 입력되는 엔진 노이즈를 제거하는 노이즈 캔슬링 출력을 메인 스피커로 출력하고 가상 엔진음을 형성하여 메인 스피커로 출력하며 차량 내부 상태에 따른 안내를 위한 내부 안내음과 차량 외부 상태에 따른 안내를 위한 외부 안내음을 형성하여 메인 스피커로 출력하며, 보행자 보호를 위한 엔진음을 생성하여 엔진룸 스피커에 출력하는 디지털 신호 처리 앰프를 구비하고, 디지털 신호 처리 앰프는 마이크로부터 입력되는 핸즈프리 음성과 엔진 노이즈를 구분하여 처리하기 위한 전처리부; 가상 엔진음, 내부 안내음 및 외부 안내음, 보행자 보호용 엔진음을 위한 음원 데이터가 저장되는 메모리; 및 전처리부에서 처리된 음향을 입력받아 핸즈프리 기능, 노이즈 캔슬링 기능 및 가상 엔진음 출력 기능을 수행하고 미리 설정된 조건이 되면 메모리로부터 내부 안내음 및 외부 안내음을 독출하여 처리하는 제어부를 포함한다. 이에 의하여, 차량용 음향 시스템에서 각종 음원을 처리하기 위한 개별 모듈들을 통합하여 구성함으로써 차량 제작시 공정과정이 줄어들고 부품 수가 감소하며 그에 따라 차량 중량이 경량화되고 제조 원가가 절감된다.

Description

차량용 음향 시스템{SOUND SYSTEM FOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 음향 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 음원 재생 기능, 핸즈 프리 기능, 엔진 노이즈 제거 기능, 가상 엔진음 출력 기능을 수행하는 차량용 음향 시스템에 관한 것이다.
차량에는 다양한 음향 시스템이 장착된다. 종래의 차량용 음향 시스템은, 도 1에 보인 바와 같이, 핸즈프리 기능을 수행하기 위한 핸즈프리 마이크(101), 오디오 및 멀티미디어 기능이 탑재되는 헤드 유닛(head unit)(102), 헤드 유닛(102)에서 출력되는 오디오를 증폭하는 앰프(103), 메인 스피커(104), 엔진에서 발생하여 차실로 유입되는 노이즈 제거를 위한 노이즈 제거 모듈(105), 노이즈 입력용 마이크(106), 가상 엔진음을 발생하기 위한 가상 엔진음 모듈(107), 보행자 보호용 엔진음을 발생하기 위한 보행자 보호용 엔진음 모듈(108), 보행자 보호용 엔진음을 증폭하는 엔진룸 앰프(109), 보행자 보호용 엔진음을 출력하는 엔진룸 스피커(110), 클러스터에 장착되는 내부 알림음 모듈(112), 클러스터 부저 스피커(cluster buzzer speaker)(112), 외부 알림음 모듈(113), 외부 알림음 스피커(114)를 포함한다.
여기서, 헤드 유닛(102)과 앰프(103) 및 메인 스피커(104)는 음원 재생시 동작된다. 그리고, 핸즈프리용 마이크(101)와 헤드 유닛(102)과 앰프(103) 및 메인 스피커(104)는 핸즈프리 기능시 동작된다.
그리고, 노이즈 입력용 마이크(106)와 노이즈 제거 모듈(105), 앰프(103), 메인 스피커(104)는 엔진에서 발생하여 차실로 유입되는 노이즈 제거를 위해 동작된다.
노이즈 입력용 마이크(106), 가상 엔진음 모듈(107), 앰프(103) 및 메인 스피커(104)는 차실로 유입되는 차량의 실제 엔진음을 제거하고 가상 엔진음을 출력하기 위해 동작된다.
보행자 보호 엔진음 재생 모듈(108), 엔진룸 앰프(109), 엔진룸 스피커(110)는 엔진이 장착되지 않아 엔진음이 발생하지 않는 전기차 또는 모터를 탑재한 하이브리드 차량에서 외부의 보행자 보호용 엔진음의 출력을 위해 동작된다.
클러스터의 내부 알림음 모듈(111)과 클러스터 부저 스피커(112)는 안전벨트 착용 상태 또는 차문의 닫힘/열림 상태 등의 차실내의 상태에 관련하여 내부 알림음을 출력시에 동작되고, 외부 알림음 모듈(113)과 외부 알림음 스피커(114)는 후진 및 주차 경보와 같은 차량 외부의 상태에 관련하여 차량 외부의 알림음을 출력시에 동작된다. 이때, 차실내의 상태정보 및 차량 외부의 상태 정보는 바디 CAN(Controller Area Network)을 통해 클러스터로 입력된다.
또한, 각 모듈들을 연결하기 위한 통신 라인이 필요하다. 즉, 헤드유닛(102), 앰프(103), 노이즈 캔슬링 모듈(105), 가상 엔진음 모듈(107)은 멀티미디어 CAN 통신을 수행한다. 그리고, 노이즈 캔슬링 모듈(105), 가상 엔진음 모듈(107), 보행자 보호 엔진음 재생 모듈(108)은 샤시 CAN통신을 수행한다. 또한, 노이즈 캔슬링 모듈(105), 가상 엔진음 모듈(107), 클러스터 내에 마련된 내부 알림음 모듈(111)과 외부 알림음 모듈(113)은 바디 CAN 통신을 수행한다.
그런데, 종래의 차량은 다양한 음원 재생을 위하여, 각 기능별로 각각의 음원 모듈(IC:Integrated Circuit)과 스피커를 포함하였다. 그리고, 핸즈프리 기능을 수행하기 위해 핸즈프리 마이크가 설치되었고, 주행중 엔진 노이즈 제거 기능을 수행하기 위해 노이즈 입력용 마이크가 설치되었다. 이와 같이 각 모듈은 중복되어 구성되어 있으므로 단가가 상승한다. 그리고, 각 모듈에 전원, 제어 신호를 제공해야 하므로 차량 내 와이어가 증가된다. 그리고, 각 모듈에서 전자파가 발생하므로 전체 방출량이 많아져 전자파로 인한 악영향이 증가한다.
본 발명은 각 음원을 처리하기 위한 개별 모듈들을 통합하여 구성함으로써 차량 제작시 공정과정이 줄어들고 부품 수가 감소하며 그에 따라 차량 중량이 경량화되고 제조 원가의 절감이 가능한 차량용 음향 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 메인 스피커, 엔진룸 스피커를 포함하는 차량용 음향 시스템으로서, 상기 차량용 음향 시스템은, 핸즈프리 음성 입력과 엔진 노이즈 입력을 위한 마이크; 및 상기 마이크로부터 입력되는 핸즈프리 음성을 처리하여 상기 메인 스피커로 출력하고, 상기 마이크로부터 입력되는 엔진 노이즈를 제거하는 노이즈 캔슬링 출력을 상기 메인 스피커로 출력하고 가상 엔진음을 형성하여 상기 메인 스피커로 출력하며 차량 내부 상태에 따른 안내를 위한 내부 안내음과 차량 외부 상태에 따른 안내를 위한 외부 안내음을 형성하여 상기 메인 스피커로 출력하며, 보행자 보호를 위한 엔진음을 생성하여 상기 엔진룸 스피커에 출력하는 디지털 신호 처리 앰프를, 구비하고, 상기 디지털 신호 처리 앰프는, 상기 마이크로부터 입력되는 핸즈프리 음성과 엔진 노이즈를 구분하여 처리하기 위한 전처리부; 가상 엔진음, 내부 안내음 및 외부 안내음, 보행자 보호용 엔진음을 위한 음원 데이터가 저장되는 메모리; 및 상기 전처리부에서 처리된 음향을 입력받아 핸즈프리 기능, 노이즈 캔슬링 기능 및 가상 엔진음 출력 기능을 수행하고 미리 설정된 조건이 되면 상기 메모리로부터 내부 안내음 및 외부 안내음을 독출하여 처리하는 제어부를, 포함한다.
삭제
바람직하게는, 상기 전처리부는, 상기 마이크로부터 입력되는 음향 중 핸즈프리 음성을 추출하기 위한 하이패스 필터; 상기 마이크로부터 입력되는 음향 중 엔진 노이즈를 추출하기 위한 로우패스 필터; 및 상기 하이패스 필터와 로우패스 필터에서 추출된 신호의 타이밍 및 위상의 보정을 위한 신호 보정부를, 포함한다.
바람직하게는, 상기 신호 보정부는, 상기 마이크로 입력되는 신호의 타이밍을 지연시키는 딜레이부; 상기 마이크로 입력되는 신호에서 전체 대역의 위상을 전환하기 위한 디지털 위상 시프터; 및 상기 마이크로 입력되는 신호에서 원하는 대역의 위상을 전환하기 위한 APF(All Pass Filter)를, 포함한다.
이러한 구성에 의하여, 차량용 음향 시스템에서 각종 음원을 처리하기 위한 개별 모듈들을 통합하여 구성함으로써 차량 제작시 공정과정이 줄어들고 부품 수가 감소하며 그에 따라 차량 중량이 경량화되고 제조 원가가 절감된다.
도 1은 종래의 차량의 음향 시스템의 구성도이다.
도 2는 일실시예에 따른 차량의 음향 시스템의 구성도이다.
도 3은 도 2의 DSP 앰프의 내부 구성도이다.
도 4는 도 3의 타이밍 보정부의 구성도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예들에 대해 상세히 설명한다. 다만, 이하의 설명에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 우려가 있는 경우에는 널리 알려진 기능이나 구성에 관한 구체적 설명은 생략하기로 한다.
본 발명은 차량내에서 핸즈프리 음향, 가상 엔진 음향, 내부 알림음 또는 외부 알림음, 보행자 보호용 엔진음 등의 각종 음향을 처리하는 개별 모듈들을 통합한 차량용 음향 시스템을 구성하는 것이다.
본 발명에 따른 차량용 음향 시스템은 마이크(1), 헤드 유닛(2), 메인 스피커(3), 엔진룸 스피커(4), 디지털 신호 처리(DSP) 앰프(10)를 포함한다.
디지털 신호 처리 (DSP) 앰프(10)에는 멀티미디어CAN, 샤시CAN, 바디CAN을 통해 입력되는 음향을 전처리하는 전처리부(11), 제어부(12), 메모리(13)가 마련된다.
제어부(12)는 핸즈프리 기능부(12a), 노이즈 캔슬링(noise cancelling) 기능부(12b), 가상 엔진음 기능부(12c)로 구성된다.
전처리부(11)는 고역의 핸즈프리 음향을 추출하기 위한 HPF(High Pass Filter)(11a), 저역의 엔진 음향을 추출하기 위한 LPF(Low Pass Filter)(11b), HPF(11a)와 LPF(11b)에서 추출된 음향을 보정하는 신호 보정부(11c)를 포함한다.
신호 보정부(11c)는 HPF(11a)와 LPF(11b)에서 추출된 음향을 입력받아 차량 공간 특성으로 인한 타이밍(timing) 또는 위상을 보정하기 위한 것이다. 신호 보정부(11c)는 도 4에 보인 바와 같이, 전체 대역 신호를 위상 반전하는 디지털 위상 시프터(digital phase shifter), 원하는 대역의 신호만을 위상 반전하는 디지털 APF(All Pass Filter), 디지털 딜레이(Digital Delay)부를 포함할 수 있다.
디지털 위상 시프터 및 디지털 APF는 마이크(1)를 통해 입력되는 신호의 위상을 조정하기 위한 것으로서, 이들의 기능을 설명하면 다음과 같다.
디지털 위상 시프터는 입력되는 신호에 있어서 전체 대역의 위상 반전하기 위한 것이고, 디지털 APF는 원하는 대역의 위상 반전하기 위한 것으로서 이들의 필요성을 설명하면 다음과 같다. 신호는 주파수별로 파장거리, 위상이 달라지며 차실내로 유입된 엔진 노이즈 신호는 반사되거나 흡수되어 특정 대역에서 위상이 달라지게 된다. 특히, 엔진 노이즈 신호는 저음대역 신호인데, 본 실시예에 따라 핸즈프리 마이크를 노이즈 입력용 마이크로서 공유할 경우 마이크의 위치가 기존의 설치 위치에서 다른 위치로 변경되었으므로 신호의 위상을 변경함으로써 보정을 해야 한다.
디지털 딜레이부는 노이즈 입력 신호의 타이밍을 조정하기 위한 것으로 이의 필요성을 설명하면 다음과 같다. 기존에 엔진 노이즈 입력 마이크가 차실내에 복수개(예컨대 4개)로 구성되어 설치되는데, 본 실시예에 따라 복수의 엔진 노이즈 입력 마이크 중 1개를 핸즈프리 마이크와 공유하게 된다. 이에 따라 노이즈 제거 기능 수행시, 마이크의 위치가 변경됨으로 인해 노이즈 신호가 입력되는 시점이 달라지므로 딜레이를 준다.
HPF(11a)를 통과한 후 신호 보정부(11c)에서 보정된 음향 신호는 제어부(12)의 핸즈프리 기능부(12a)에 의해 입력되어 처리되고, LPF(11b)를 통과한 후 신호 보정부(11c)에서 보정된 음향 신호는 노이즈 캔슬링 기능부(12b)로 입력되어 처리된다.
메모리(13)에는 노이즈 캔슬링 기능부(12b)의 동작을 수행하는 알고리즘 코드, 가상 엔진음 기능부(12c)의 동작을 수행하는 알고리즘 코드, 내부 알림음/외부 알림음 동작을 수행하는 알고리즘 코드 등이 저장된다. 그리고, 메모리(13)에는 가상 엔진음원, 내부 알림음 또는 외부 알림음으로 사용할 음원 등이 저장된다.
또한, 본 발명에 따라, 제어부(12)는 차량 정차 중에 보호자 보호용 엔진음으로서, 메모리(13)에 저장된 음원을 독출하여 처리한 후 메인 스피커(3)로 출력한다.
또한, 차량 내부 상태에 따라 미리 설정된 출력조건이 되면 제어부(12)는 메모리(13)에 저장된 음원을 독출하여 처리한 후 내부 알림음으로서 메인 스피커(3)로 출력한다.
또한, 차량 외부 상태에 따라 미리 설정된 출력 조건이 되면 제어부(12)는 메모리(13)에 저장된 음원을 독출하여 처리한 후 외부 알림음으로서 엔진룸 스피커(4)로 출력한다.
종래의 앰프는 미디어 음원을 증폭하는 기능, 핸즈프리 음원을 증폭하는 기능, 노이즈 캔슬링후 증폭하는 기능, 가상 엔진음을 증폭하는 기능을 하였으나, 본 실시예에 따른 DSP 앰프(10)는 MPEG신호와 같은 압축된 미디어 음원을 디코딩하고, 핸즈프리 기능, 노이즈 캔슬링 기능, 가상 엔진음 출력 기능, 보행자 보호용 엔진음 출력 기능, 내부 알림음, 외부 알림음에 대한 기능 및 증폭 기능을 한다.
차량의 헤드유닛(2)은 각 기능 조작, 디스플레이, 미디어 입력 기능을 하였으나, 종래에 비해 핸즈프리 마이크 입력 및 핸즈프리 기능이 제거되고 그에 따라 핸즈프리 음성 입력을 위한 핸즈프리 마이크는 제거된다.
그리고, 종래의 노이즈 입력용 마이크는 노이즈 캔슬링 입력과 가상 엔진음 입력을 위한 것이었으나, 본 실시예에 따라 마이크(1)는 노이즈 캔슬링 입력, 가상 엔진음 입력 및 핸즈프리 음성 입력을 위해 사용된다.
종래의 메인 스피커는 음악 재생 출력, 핸즈프리 출력, 노이즈 캔슬링 출력, 가상 엔진음 출력을 위한 것이었으나, 본 실시예에 따라 메인 스피커(4)는 음악 재생 출력, 핸즈프리 출력, 노이즈 캔슬링 출력, 가상 엔진음 출력, 클러스터 비프음 출력을 위해 사용된다.
종래의 엔진룸 스피커는 보행자 보호용 엔진음 출력을 위한 것이고, 내부 알림음 스피커와 클러스터 부저 스피커는 각각 외부 알림음과 내부 알림음을 출력하기 위한 것이었으나, 본 실시예에 따라 엔진룸 스피커, 외부 알림음 스피커 및 클러스터 부저 스피커는 제거된다.
노이즈 캔슬링 모듈은 노이즈 캔슬링 마이크로부터 신호를 입력받아 노이즈 캔슬링 기능을 하였으나, 본 실시예에 따라 노이즈 캔슬링 모듈은 제거된다.
가상 엔진음 모듈은 노이즈 캔슬링 마이크로부터 노이즈 신호를 입력받아 처리하여 가상 엔진음 신호를 출력하는 기능을 하였으나, 본 실시예에 따라 가상 엔진음 모듈은 제거된다.
엔진룸 앰프는 보호자 보호용 엔진음을 증폭하였으나, 본 실시예에 따라 엔진룸 앰프는 제거된다.
이에 의하여, 각 음원을 처리하기 위한 개별 모듈들을 통합하여 구성함으로써 차량 제작시 공정과정이 줄어든다. 또한, 개별 모듈들을 삭제하여 부품 수가 감소하며, 그에 따라 차량 중량이 경량화되고 제조 원가가 절감된다.
2 : 헤드 유닛 3 : 메인 스피커
4 : 엔진룸 스피커 10 : DPS 앰프
11 : 전처리부 12 : 제어부
13 : 메모리 11a : HPF
11b : LPF 11c : 신호 보정부
12a : 핸즈프리 기능부 12c : 노이즈 캔슬링 기능부
12c : 가상 엔진음 기능부

Claims (4)

  1. 메인 스피커, 엔진룸 스피커를 포함하는 차량용 음향 시스템으로서,
    상기 차량용 음향 시스템은,
    핸즈프리 음성 입력과 엔진 노이즈 입력을 위한 마이크; 및
    상기 마이크로부터 입력되는 핸즈프리 음성을 처리하여 상기 메인 스피커로 출력하고, 상기 마이크로부터 입력되는 엔진 노이즈를 제거하는 노이즈 캔슬링 출력을 상기 메인 스피커로 출력하고 가상 엔진음을 형성하여 상기 메인 스피커로 출력하며 차량 내부 상태에 따른 안내를 위한 내부 안내음과 차량 외부 상태에 따른 안내를 위한 외부 안내음을 형성하여 상기 메인 스피커로 출력하며, 보행자 보호를 위한 엔진음을 생성하여 상기 엔진룸 스피커에 출력하는 디지털 신호 처리 앰프를,
    구비하고,
    상기 디지털 신호 처리 앰프는,
    상기 마이크로부터 입력되는 핸즈프리 음성과 엔진 노이즈를 구분하여 처리하기 위한 전처리부;
    가상 엔진음, 내부 안내음 및 외부 안내음, 보행자 보호용 엔진음을 위한 음원 데이터가 저장되는 메모리; 및
    상기 전처리부에서 처리된 음향을 입력받아 핸즈프리 기능, 노이즈 캔슬링 기능 및 가상 엔진음 출력 기능을 수행하고 미리 설정된 조건이 되면 상기 메모리로부터 내부 안내음 및 외부 안내음을 독출하여 처리하는 제어부를,
    포함하는 차량용 음향 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전처리부는,
    상기 마이크로부터 입력되는 음향 중 핸즈프리 음성을 추출하기 위한 하이패스 필터;
    상기 마이크로부터 입력되는 음향 중 엔진 노이즈를 추출하기 위한 로우패스 필터; 및
    상기 하이패스 필터와 로우패스 필터에서 추출된 신호의 타이밍 및 위상의 보정을 위한 신호 보정부를,
    포함하는 차량용 음향 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 신호 보정부는,
    상기 마이크로 입력되는 신호의 타이밍을 지연시키는 딜레이부;
    상기 마이크로 입력되는 신호에서 전체 대역의 위상을 전환하기 위한 디지털 위상 시프터; 및
    상기 마이크로 입력되는 신호에서 원하는 대역의 위상을 전환하기 위한 APF(All Pass Filter)를,
    포함하는 차량용 음향 시스템.
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