KR101764274B1 - 인공신경망을 이용한 자동음향조율장치 - Google Patents

인공신경망을 이용한 자동음향조율장치 Download PDF

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이강배
강계철
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안태수
황윤승
이강배
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Abstract

본 발명은,
음향장비설치공간(40) 내에서 오디오 처리부(20)로부터 제공되는 테스트 시그널을 증폭하여 복수의 스피커를 통해 출력하는 복수의 증폭부(30);
상기 음향장비설치공간(40) 내에서 상기 복수의 스피커에서 출력되는 증폭된 테스트 시그널을 입력하는 마이크(10);
테스트 시그널인 화이트 노이즈, 핑크 노이즈 및 스위프 시그널 중 적어도 한 개 이상을 발생시켜 상기 복수의 증폭부(30)로 제공해서 상기 복수의 증폭부(30)가 해당 테스트 시그널을 증폭하여 상기 복수의 스피커를 통해 출력하도록 하고 상기 마이크(10)로부터 제공되는 증폭된 테스트 시그널을 받아 주파수 성분으로 분해 변환하여 옥타브 스펙트럼 데이터를 생성하며, 상기 음향장비설치공간(40)의 파라미터를 설정하고 인공신경망장치(60)로부터 제공되는 최적의 스펙트럼 제어 데이터에 의해 대역 별 이퀄라이저를 주파수 대역 별로 제어하여 테스트 시그널을 주파수 대역 별로 조율해서 상기 복수의 증폭부(30)가 주파수 대역 별로 조율된 테스트 시그널을 증폭하도록 하여 음향조율이 최적화된 음향을 출력하도록 하는 오디오 처리부(20); 및
상기 오디오 처리부(20)로부터 스펙트럼 데이터 및 파라미터를 제공받아 파라미터에 따른 스펙트럼을 분석하여 누적 학습된 자료를 기반으로 최적의 스펙트럼 제어 데이터를 추정해서 상기 오디오 처리부(20)로 전송하는 인공신경망장치(60);
를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

인공신경망을 이용한 자동음향조율장치{Automatic sound tuning apparatus by using artificial neural network}
본 발명은 인공신경망(Artificial Neural Network; ANN)을 이용한 자동음향조율장치에 관한 것이다.
일반적으로 강당, 시청각실, 종교시설, 극장, 체육관, 음악실 및 각종 홀 등에 적절한 음향 시스템을 설치하여 사용하고 있다. 이때 음향 시스템은 오디오 앰프, 스피커, 음원 및 기타 음향장치를 포함한다.
음향장비가 설치된 건물은 구조, 실내장식 재질 및 형태 등에 따라 음향장비가 출력하는 음이 진폭특성에 따른 반사, 음파의 중첩 및 잔향 등으로 인하여 왜곡되는 문제점이 있다.
따라서 이와 같은 문제점을 방지하기 위해 신축건물의 경우 설계단계에서 몇 가지 음향특성을 소프트웨어적으로 시뮬레이션하여 사전검토를 수행한다.
그러나 건물 완공 후 음향장비가 설치됐을 때와 건물 설계단계에서 음향특성을 시뮬레이션할 때와는 실제 음향특성이 같지 않기 때문에, 건물 완공 후 현장에서 음향을 최적화할 필요가 있다. 이때 음향 최적화를 음향조율이라고 한다.
또한 고건물에 음향장비를 설치할 경우에도 현장에서 음향을 최적화하는 것이 바람직하다.
한편, 이미 설치된 음향장비의 음향을 최적화하도록 할 수도 있다.
일반적으로 음향조율은 다년간 음향장비를 설치 및 운영한 경험이나 노하우 등 음향 관련 테크닉이 풍부한 음향조율 전문가로 인정받는 엔지니어가 현장에서 음향측정 및 청음 등을 통해 수행한다.
음향조율 과정을 좀 더 구체적으로 보면, 음향의 주파수 스펙트럼을 분석하는 장치 및 소프트웨어를 사용하여 현장에서 측정해서 음향의 주파수적인 특성에서 부족한 부분은 부스트시키고 필요없는 부분은 커트시킨다.
그러나 음향의 주파수적인 스펙트럼만 조율한다고 해서 음질이 좋아지지 않기 때문에, 음향조율 전문가가 직접 귀로 청음하면서 음향의 느낌과 상태를 주관적으로 판단하고 조절하여 음향을 조율한다.
이와 같은 주관적인 판단 요소들은 음향조율 전문가의 감각적인 측면에 의해 좌우되는 것으로, 특히 음향조율 전문가들이 주로 말하는 음향적인 측면의 공간감, 청량감, 방향감, 음장감, 저음감, 고음감, 잔향감, 밸런스감 등의 각종 요소들이 모두 조화가 되어야 하는데 이러한 것은 그 사용되는 용어에서도 알 수 있듯이 아날로그적인 감각적인 요소들로서 기술적인 테크닉 뿐만 아니라 다양한 경험과 노하우가 축적되어야만 느낄 수 있는 프로 엔지니어들만의 고유 영역이라 할 수 있다.
해당 업계에서 전문가로 평가받는 음향조율 전문가들의 음향조율 능력은 음질의 최적화를 세팅하는 측면에서 볼 때 대부분의 공간에 알맞은 음향 세팅을 매우 잘 수행하고 있다고 할 수 있다.
그러나 이러한 음향조율 능력은 테크닉적인 요소만으로 해결할 수 없는 전문가의 다양한 경험과 노하우가 집약되어야 하고 감각적인 부분까지 겸비해야 되는 것으로, 일반인은 물론 일반 음향 엔지니어도 음향조율을 하기가 매우 어렵다.
또한 음향장비가 설치되는 모든 장소마다 매번 음향조율 전문가를 초빙하여 음향조율을 수행하기에는 현실적인 측면에서 어려움이 있으며, 비용적인 측면에서도 부담이 될 수밖에 없다.
이와 관련된 선행기술문헌 정보: 공개특허공보 제10-2016-0145704호(공개일자 2016년12월20일) "청력 보조 디바이스 제어"
본 발명은 전술한 과제를 해결하기 위하여 안출한 것으로, 음향장비가 설치된 실내 또는 실외에서 음향조율을 위한 테스트 시그널을 발생시키고 마이크로 테스트 시그널을 입력받아 최적의 음향조율이 학습된 인공신경망을 이용하여 오디오 증폭기 및 스피커를 포함하여 이루어진 음향장비의 음향을 주파수 대역 별로 자동으로 조율해서 음향장비의 음향이 최적화되도록 하기 위한 인공신경망을 이용한 자동음향조율장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위하여,
본 발명의 일 형태에 따르면,
음향장비설치공간(40) 내에서 오디오 처리부(20)로부터 제공되는 테스트 시그널을 증폭하여 복수의 스피커를 통해 출력하는 복수의 증폭부(30);
상기 음향장비설치공간(40) 내에서 상기 복수의 스피커에서 출력되는 증폭된 테스트 시그널을 입력하는 마이크(10);
테스트 시그널인 화이트 노이즈, 핑크 노이즈 및 스위프 시그널 중 적어도 한 개 이상을 발생시켜 상기 복수의 증폭부(30)로 제공해서 상기 복수의 증폭부(30)가 해당 테스트 시그널을 증폭하여 상기 복수의 스피커를 통해 출력하도록 하고 상기 마이크(10)로부터 제공되는 증폭된 테스트 시그널을 받아 주파수 성분으로 분해 변환하여 옥타브 스펙트럼 데이터를 생성하며, 상기 음향장비설치공간(40)의 파라미터를 설정하고 인공신경망장치(60)로부터 제공되는 최적의 스펙트럼 제어 데이터에 의해 대역 별 이퀄라이저를 주파수 대역 별로 제어하여 테스트 시그널을 주파수 대역 별로 조율해서 상기 복수의 증폭부(30)가 주파수 대역 별로 조율된 테스트 시그널을 증폭하도록 하여 음향조율이 최적화된 음향을 출력하도록 하는 오디오 처리부(20); 및
상기 오디오 처리부(20)로부터 스펙트럼 데이터 및 파라미터를 제공받아 파라미터에 따른 스펙트럼을 분석하여 누적 학습된 자료를 기반으로 최적의 스펙트럼 제어 데이터를 추정해서 상기 오디오 처리부(20)로 전송하는 인공신경망장치(60);
를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 음향장비설치공간(40)의 파라미터는 상기 음향장비설치공간(40)의 규모, 형태, 구조, 크기, 바닥 재질, 벽체 재질 및 천정 재질 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 인공신경망장치(60)는 상기 음향장비설치공간(40)의 파라미터, 상기 복수의 스피커의 개수, 종류 및 특성, 상기 복수의 증폭부(30)의 용량, 종류 및 특성, 상기 마이크(10)의 위치, 상기 테스트 시그널의 종류, 옥타브, 주파수 대역 별로 생성된 스펙트럼 데이터 및 주파수 대역 별로 조율된 스펙트럼 데이터를 이용하여 최적의 음향조율이 학습된 것을 특징으로 한다.
상기 오디오 처리부(20)는 상기 인공신경망장치(60)와 정보통신망(50)을 통해 접속되어 상기 인공신경망장치(60)와 근거리 내지 원거리에서 접속 가능한 것을 특징으로 한다.
상기 오디오 처리부(20)는 테스트 시그널을 발생시키는 경우 방송용 음원 및 사용자 목소리를 포함하는 상용 음원을 차단시켜 테스트 시그널만 상기 복수의 증폭부(30)에서 증폭되도록 하는 것을 특징으로 한다.
상기 오디오 처리부(20)는 테스트 시그널인 화이트 노이즈, 핑크 노이즈 및 스위프 시그널 중 적어도 한 개 이상을 발생시켜 상기 복수의 증폭부(30)로 제공해서 상기 복수의 증폭부(30)가 해당 테스트 시그널을 증폭하여 상기 복수의 스피커를 통해 출력하도록 하고 상기 마이크(10)로부터 제공되는 증폭된 테스트 시그널을 받아 주파수 성분으로 분해 변환하여 옥타브 스펙트럼 데이터를 생성하며, 상기 음향장비설치공간(40)의 파라미터를 설정하고 인공신경망장치(60)로부터 제공되는 최적의 스펙트럼 제어 데이터에 의해 대역 별 이퀄라이저를 주파수 대역 별로 제어하여 테스트 시그널을 주파수 대역 별로 조율해서 상기 복수의 증폭부(30)가 주파수 대역 별로 조율된 테스트 시그널을 증폭하도록 하여 음향조율이 최적화된 음향을 출력하도록 하는 과정을 상기 인공신경망장치(60)에서 더 이상의 최적화된 값이 없다고 판단할 때까지 반복적으로 수행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 음향장비가 설치된 실내 또는 실외에서 음향조율을 위한 테스트 시그널을 발생시키고 마이크(10)로 테스트 시그널을 입력받아 최적의 음향조율이 학습된 인공신경망을 이용하여 오디오 증폭기 및 스피커를 포함하여 이루어진 음향장비의 음향을 주파수 대역 별로 자동으로 조율해서 음향장비의 음향이 최적화되도록 하기 때문에, 음향조율 전문가가 아니더라도 음향장비의 음향을 용이하게 최적화할 수 있게 되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 인공신경망을 이용한 자동음향조율장치의 일 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 인공신경망장치를 학습시키기 위한 파라미터의 구조를 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 인공신경망을 이용한 자동음향조율장치의 일 실시 예를 나타낸 도면으로, 마이크(10), 오디오 처리부(20), 증폭부(30), 음향장비설치공간(40), 정보통신망(50) 및 인공신경망장치(60)로 구성된다.
이와 같은 본 발명을 도 2를 참조하여 상세히 보면 다음과 같다.
도 2는 도 1에 도시된 인공신경망장치(60)를 학습시키기 위한 파라미터의 구조를 나타낸 도면이다.
도 1 및 도 2에 있어서, 복수의 증폭부(30)는 음향장비설치공간(40) 내에서 오디오 처리부(20)로부터 제공되는 테스트 시그널을 증폭하여 복수의 스피커를 통해 출력한다.
마이크(10)는 음향장비설치공간(40) 내에서 복수의 스피커에서 출력되는 증폭된 테스트 시그널을 입력한다.
오디오 처리부(20)는 테스트 시그널인 화이트 노이즈, 핑크 노이즈 및 스위프 시그널 중 적어도 한 개 이상을 발생시켜 복수의 증폭부(30)로 제공해서 복수의 증폭부(30)가 해당 테스트 시그널을 증폭하여 복수의 스피커를 통해 출력하도록 하고 마이크(10)로부터 제공되는 증폭된 테스트 시그널을 받아 주파수 성분으로 분해 변환하여 옥타브 스펙트럼 데이터를 생성하며, 음향장비설치공간(40)의 파라미터를 설정하고 인공신경망장치(60)로부터 제공되는 최적의 스펙트럼 제어 데이터에 의해 대역 별 이퀄라이저를 주파수 대역 별로 제어하여 테스트 시그널을 주파수 대역 별로 조율해서 복수의 증폭부(30)가 주파수 대역 별로 조율된 테스트 시그널을 증폭하도록 하여 음향조율이 최적화된 음향을 출력하도록 한다.
인공신경망장치(60)는 오디오 처리부(20)로부터 스펙트럼 데이터 및 파라미터를 제공받아 파라미터에 따른 스펙트럼을 분석하여 누적 학습된 자료를 기반으로 최적의 스펙트럼 제어 데이터를 추정해서 오디오 처리부(20)로 전송한다.
음향장비설치공간(40)의 파라미터는 음향장비설치공간(40)의 규모, 형태, 구조, 크기, 바닥 재질, 벽체 재질 및 천정 재질 정보를 포함하는 것이 바람직하다.
인공신경망장치(60)는 음향장비설치공간(40)의 파라미터, 복수의 스피커의 개수, 종류 및 특성, 복수의 증폭부(30)의 용량, 종류 및 특성, 마이크(10)의 위치, 테스트 시그널의 종류, 옥타브, 주파수 대역 별로 생성된 스펙트럼 데이터 및 주파수 대역 별로 조율된 스펙트럼 데이터를 이용하여 최적의 음향조율이 학습된 것이 좋다.
오디오 처리부(20)는 인공신경망장치(60)와 정보통신망(50)을 통해 접속되어 인공신경망장치(60)와 근거리 내지 원거리에서 접속 가능하다.
오디오 처리부(20)는 테스트 시그널을 발생시키는 경우 방송용 음원 및 사용자 목소리를 포함하는 상용 음원을 차단시켜 테스트 시그널만 복수의 증폭부(30)에서 증폭되도록 하는 것이 바람직하다.
오디오 처리부(20)는 테스트 시그널인 화이트 노이즈, 핑크 노이즈 및 스위프 시그널 중 적어도 한 개 이상을 발생시켜 복수의 증폭부(30)로 제공해서 복수의 증폭부(30)가 해당 테스트 시그널을 증폭하여 복수의 스피커를 통해 출력하도록 하고 마이크(10)로부터 제공되는 증폭된 테스트 시그널을 받아 주파수 성분으로 분해 변환하여 옥타브 스펙트럼 데이터를 생성하며, 음향장비설치공간(40)의 파라미터를 설정하고 인공신경망장치(60)로부터 제공되는 최적의 스펙트럼 제어 데이터에 의해 대역 별 이퀄라이저를 주파수 대역 별로 제어하여 테스트 시그널을 주파수 대역 별로 조율해서 복수의 증폭부(30)가 주파수 대역 별로 조율된 테스트 시그널을 증폭하도록 하여 음향조율이 최적화된 음향을 출력하도록 하는 과정을 인공신경망장치(60)에서 더 이상의 최적화된 값이 없다고 판단할 때까지 반복적으로 수행하는 것이 좋다.
이와 같은 본 발명은 음향장비가 설치된 실내 또는 실외에서 음향조율을 위한 테스트 시그널을 발생시키고 마이크(10)로 테스트 시그널을 입력받아 최적의 음향조율이 학습된 인공신경망을 이용하여 오디오 증폭기 및 스피커를 포함하여 이루어진 음향장비의 음향을 주파수 대역 별로 자동으로 조율해서 음향장비의 음향이 최적화되도록 하기 때문에, 음향조율 전문가가 아니더라도 음향장비의 음향을 용이하게 최적화할 수 있게 되는 장점이 있다.
이상에서 본 발명에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

Claims (6)

  1. 음향장비설치공간(40) 내에서 오디오 처리부(20)로부터 제공되는 테스트 시그널을 증폭하여 복수의 스피커를 통해 출력하는 복수의 증폭부(30);
    상기 음향장비설치공간(40) 내에서 상기 복수의 스피커에서 출력되는 증폭된 테스트 시그널을 입력하는 마이크(10);
    테스트 시그널인 화이트 노이즈, 핑크 노이즈 및 스위프 시그널 중 적어도 한 개 이상을 발생시켜 상기 복수의 증폭부(30)로 제공해서 상기 복수의 증폭부(30)가 해당 테스트 시그널을 증폭하여 상기 복수의 스피커를 통해 출력하도록 하고 상기 마이크(10)로부터 제공되는 증폭된 테스트 시그널을 받아 주파수 성분으로 분해 변환하여 옥타브 스펙트럼 데이터를 생성하며, 상기 음향장비설치공간(40)의 파라미터를 설정하고 인공신경망장치(60)로부터 제공되는 스펙트럼 제어 데이터에 의해 대역 별 이퀄라이저를 주파수 대역 별로 제어하여 테스트 시그널을 주파수 대역 별로 조율해서 상기 복수의 증폭부(30)가 주파수 대역 별로 조율된 테스트 시그널을 증폭하도록 하여 음향조율이 된 음향을 출력하도록 하는 오디오 처리부(20); 및
    상기 오디오 처리부(20)로부터 스펙트럼 데이터 및 파라미터를 제공받아 파라미터에 따른 스펙트럼을 분석하여 누적 학습된 자료를 기반으로 스펙트럼 제어 데이터를 추정해서 상기 오디오 처리부(20)로 전송하는 인공신경망장치(60);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 인공신경망을 이용한 자동음향조율장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 음향장비설치공간(40)의 파라미터는 상기 음향장비설치공간(40)의 규모, 형태, 구조, 바닥 재질, 벽체 재질 및 천정 재질 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 인공신경망을 이용한 자동음향조율장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 인공신경망장치(60)는 상기 음향장비설치공간(40)의 파라미터, 상기 복수의 스피커의 개수, 종류 및 특성, 상기 복수의 증폭부(30)의 용량, 종류 및 특성, 상기 마이크(10)의 위치, 상기 테스트 시그널의 종류, 옥타브, 주파수 대역 별로 생성된 스펙트럼 데이터 및 주파수 대역 별로 조율된 스펙트럼 데이터를 이용하여 음향조율이 학습된 것을 특징으로 하는 인공신경망을 이용한 자동음향조율장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 오디오 처리부(20)는 상기 인공신경망장치(60)와 정보통신망(50)을 통해 접속되어 상기 인공신경망장치(60)와 근거리 내지 원거리에서 접속 가능한 것을 특징으로 하는 인공신경망을 이용한 자동음향조율장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 오디오 처리부(20)는 테스트 시그널을 발생시키는 경우 방송용 음원 및 사용자 목소리를 포함하는 상용 음원을 차단시켜 테스트 시그널만 상기 복수의 증폭부(30)에서 증폭되도록 하는 것을 특징으로 하는 인공신경망을 이용한 자동음향조율장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 오디오 처리부(20)는 테스트 시그널인 화이트 노이즈, 핑크 노이즈 및 스위프 시그널 중 적어도 한 개 이상을 발생시켜 상기 복수의 증폭부(30)로 제공해서 상기 복수의 증폭부(30)가 해당 테스트 시그널을 증폭하여 상기 복수의 스피커를 통해 출력하도록 하고 상기 마이크(10)로부터 제공되는 증폭된 테스트 시그널을 받아 주파수 성분으로 분해 변환하여 옥타브 스펙트럼 데이터를 생성하며, 상기 음향장비설치공간(40)의 파라미터를 설정하고 인공신경망장치(60)로부터 제공되는 스펙트럼 제어 데이터에 의해 대역 별 이퀄라이저를 주파수 대역 별로 제어하여 테스트 시그널을 주파수 대역 별로 조율해서 상기 복수의 증폭부(30)가 주파수 대역 별로 조율된 테스트 시그널을 증폭하도록 하여 음향조율이 된 음향을 출력하도록 하는 과정을 상기 인공신경망장치(60)에서 더 이상의 값이 없다고 판단할 때까지 반복적으로 수행하는 것을 특징으로 하는 인공신경망을 이용한 자동음향조율장치.
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