KR102139916B1 - 차량의 가상엔진음 생성 방법 - Google Patents

Abstract

차량의 가상엔진음 생성 방법에 대한 발명이 개시된다. 본 발명의 차량의 가상엔진음 생성 방법은 제어부가 차량의 엔진회전수(RPM)를 감지하는 단계와 상기 감지된 엔진회전수에 따른 배음 주파수를 선택하는 단계와 상기 차량 내 각 스피커별 위치에 따라 위상 보정이 이루어진 주파수신호를 생성하는 단계 및 상기 선택된 배음 주파수신호와 상기 위상 보정이 이루어진 주파수신호를 합성한 합성 엔진음을 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

차량의 가상엔진음 생성 방법{METHOD FOR ACTIVE SOUND DESIGN OF VEHICLE}

본 발명은 차량의 가상엔진음 생성 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가상엔진음 구현시 각 스피커의 위상 배열을 쉬프팅(shifting)시킴으로써 차량의 엔진음이 안정적으로 출력되도록 하는 차량의 가상엔진음 생성 방법에 관한 것이다.

최근들어 차량 내의 오디오용 스피커를 이용한 실내 엔진 노이즈 저감(ANC) 기술과 가상엔진음(ASD) 기술이 실제 차량에 적용되기 시작하고 있다.

이는 엔진의 움직임을 감지하여 엔진 노이즈의 역위상 소리를 발생시켜 페이즈 캔슬링을 통해 실내에서 엔진 노이즈를 저감시키는 기술과, 엔진의 움직임에 연동되는 추가적인 소리를 발생시켜 가상의 엔진음을 합성하는 기술로써, 헤드폰 등에 적용되는 노이즈 캔슬링 기술은 헤드폰 외부의 소음을 감지하여 외부와 분리된 내부로 역위상을 발생시키는 기술이다.

이러한 기술은 소음 공간과 컨트롤 공간이 분리되어 있는 장소에서는 구현에 큰 어려움이 없어 일찍이 다양한 분야에서 적용되어 왔으나, 차량에서는 차량 실내가 소음공간이자 컨트롤 공간이고, 탑승객의 위치, 창문 개폐 등 다양한 상황에서 고른 성능을 내는 것이 어려워 최근에서야 실제 차량에 적용되기 시작하고 있다.

대부분의 엔진 노이즈 저감(ANC) 기술은 실내에 설치된 마이크로폰을 이용하여 피드백을 통한 위상 보정을 하므로 위상의 어긋남으로 인한 오동작을 방지할 수 있다.

그러나, 가상엔진음(ASD) 기술은 대부분이 원가 절감을 위해 마이크로폰을 사용하지 않고, 기존에 측정한 엔진의 회전수에 따른 위상 특성에만 연동되도록 하고 있다.

자세히는, 기존의 가상엔진음 알고리즘은 운전석등 주요 청취 위치에서 해당 엔진 회전수(RPM)에 따라 발생하는 엔진 소음과 그 배음 구조를 미리 계측하고, 엔진 회전수에 연동되는 배음 구조를 갖는 노이즈 발생기를 이용하여 본래의 엔진음에 가상의 엔진음을 더하여 합성 엔진음을 출력하는 알고리즘인 바, 청취 위치에서 해당되는 주요 주파수는 엔진 소음의 해당 주파수와 위상이 일치하게 되어 합성 엔진음이 설계시 의도한대로 출력된다.

그러나, 엔진음의 위상은 소음진동(NVH) 튜닝으로 인해 특정 RPM 구간에서 엔진의 상태에 따라 지속적으로 변하는 특성을 보이게 되는데, 이는 마이크로폰을 사용하지 않은 가상엔진음 기술 적용 시 불규칙적인 성능을 보이게 만드는 원인이 되므로 이에따라 엔진 소음의 해당 주파수와 위상이 불일치하게 되어 합성 엔진음이 설계시 의도한대로 출력되지 않아 엔진음 효과가 저하되는 문제점이 있다.

따라서, 운전자로 하여금 주행중인 차량에서 엔진음을 제대로 들을 수 없는 경우가 발생하여 불만이 생길 수 있고, 실제적인 운전 및 주행의 즐거움을 구현할 수 없게 되는 문제점이 발생 할 수 있다.

본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0043889호(2012. 05. 07. 공개, 발명의 명칭 : 가상엔진작동음 구현장치)에 개시되어 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 가상엔진음 구현시 각 스피커의 위상 배열을 쉬프팅(shifting)시킴으로써 차량의 엔진음이 안정적으로 출력되도록 하는 차량의 가상엔진음 생성 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 차량의 가상엔진음 생성 방법은, 제어부가 차량의 엔진회전수(RPM)를 감지하는 단계; 상기 감지된 엔진회전수에 따른 배음 주파수를 선택하는 단계; 상기 차량 내 각 스피커별 위치에 따라 위상 보정이 이루어진 주파수신호를 생성하는 단계; 및 상기 선택된 배음 주파수신호와 상기 위상 보정이 이루어진 주파수신호를 합성한 합성 엔진음을 출력하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 차량 내 각 스피커별 위치에 따라 위상 보정이 이루어진 주파수신호가 생성되는 단계는 상기 선택된 배음 주파수신호에서 상기 각 스피커별 위치에 따라 각각 상이하게 위상이 이동되도록 생성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 합성 엔진음을 출력하는 단계는 상기 각 스피커별 위치에 따라 출력하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 차량의 가상엔진음 생성 방법은 가상엔진음 구현시 각 스피커의 위상 배열을 쉬프팅(shifting)시킴으로써 차량의 엔진음 효과를 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 마이크로폰을 이용한 피드백 없이도 성능을 향상시킬 수 있으므로, 마이크로폰 및 와이어링이 불필요함에 따라 동일 성능 대비 경량화 실현이 가능하고 원가를 절감할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 차량의 엔진음 성능 향상 장치를 나타낸 블록구성도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 차량의 엔진음 성능 향상 장치가 적용되기 전과 후를 비교하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 차량의 가상엔진음 생성 방법의 동작 흐름을 도시한 순서도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 차량의 가상엔진음 생성 방법을 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.

또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 차량의 엔진음 성능 향상 장치를 나타낸 블록구성도이다.

도 1에서와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 차량의 엔진음 성능 향상 장치는, 엔진회전수감지부(10), 가상엔진음생성부(20), 제어부(30), 저장부(40) 및 스피커(50)를 포함한다.

엔진회전수감지부(10)는 차량 주행시 엔진이 회전되는 RPM을 감지한다.

가상엔진음생성부(20)는 각 스피커(50)의 주파수신호 출력별로 위상을 상이하게 하여 주파수신호를 생성한다.

이때, 각 스피커(50)별로 90도씩 위상을 쉬프트 시키거나, 엔진회전수에 따른 주파수신호를 Fc로 하는 APF(Active Power Filter)와 인버터 조합을 통해 위상 배열을 만들어 주파수신호가 서로 상이하도록 생성할 수도 있다.

제어부(30)는 엔진회전수감지부(10)에 의해 엔진회전수가 감지되면, 저장부(40)를 참고하여 해당 엔진회전수에 따른 배음 주파수를 선택하고, 가상엔진음생성부(20)를 통해 생성된 각 스피커(50)별 위치에 따른 주파수신호를 생성한다.

또한, 제어부(30)는 선택된 배음 주파수와 생성된 주파수신호를 합성하여 각 스피커(50)별 위치에 따라 출력한다.

저장부(40)는 엔진회전수에 따라 각각의 배음 주파수신호를 저장한다.

스피커(50)는 제어부(30)에 의해 출력되는 합성엔진음을 출력한다.

도 2 및 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 차량의 엔진음 성능 향상 장치가 적용되기 전과 후를 비교하기 위한 도면이다.

도 2는 엔진회전수에 따른 엔진음의 배음 주파수신호에 각각의 스피커(50) 구분없이 동일하게 생성된 가상엔진음의 주파수신호를 합성할 경우, (A)와 같이 합성엔진음이 출력된다.

그러나 엔진회전수에 따라 엔진음의 배음 주파수신호의 위상이 변화될 경우, (A)와 같이 설계시 의도한 합성엔진음이 출력되지 않고 (B)와 같이 위상 불일치로 인해 엔진음 성능이 감소되어 출력된다.

따라서, 본 발명에서는 도 3과 같이 엔진회전수에 따른 엔진음의 배음 주파수신호에 각각의 스피커(50)에 따라 위상이 상이하게 생성된 가상엔진음의 주파수신호를 합성할 경우, (A)와 같이 합성엔진음이 출력된다.

이후, 엔진회전수에 따라 엔진음의 배음 주파수신호의 위상이 변화되더라도 (D)와 같이 출력됨으로써 (B)와 비교하였을 때 엔진음 성능이 현저하게 향상된 것을 확인할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 차량의 엔진음 성능 향상 장치는 가상엔진음 구현시 각 스피커의 위상 배열을 쉬프팅(shifting)시킴으로써 차량의 엔진음 효과를 향상시킬 수 있다.

또한, 마이크로폰을 이용한 피드백 없이도 성능을 향상시킬 수 있으므로, 마이크로폰 및 와이어링이 불필요함에 따라 동일 성능 대비 경량화 실현이 가능하고 원가를 절감할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 가상엔진음 생성 방법의 동작 흐름을 도시한 순서도로써, 이를 참조하여 본 발명의 구체적인 동작을 설명한다.

먼저, 제어부(30)가 엔진회전수감지부(10)를 통해 차량의 엔진회전수(RPM)를 감지한다(S10).

그 다음, 저장부(40)를 참고하여 S10 단계에서 감지된 엔진회전수에 따른 배음 주파수가 선택된다(S20).

그 다음, 차량 내 각 스피커(50)별 위치에 따라 위상 보정이 이루어진 주파수신호가 생성된다(S30).

이때, 각 스피커(50)별로 90도씩 위상을 쉬프트 시키거나, 엔진회전수에 따른 주파수신호를 Fc로 하는 APF(Active Power Filter)와 인버터 조합을 통해 위상 배열을 만들어 주파수신호가 서로 상이하도록 생성할 수도 있다.

그 다음, S20 단계에서 선택된 배음 주파수신호와 S3O 단계에서 위상 보정이 이루어진 주파수신호를 합성한다(S40).

마지막으로 S40 단계에서 합성한 합성 엔진음이 각 스피커(50)별 위치에 따라 출력한다(S50).

상술한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 차량의 가상엔진음 생성 방법은 가상엔진음 구현시 각 스피커의 위상 배열을 쉬프팅(shifting)시킴으로써 차량의 엔진음 효과를 향상시킬 수 있다.

또한, 마이크로폰을 이용한 피드백 없이도 성능을 향상시킬 수 있으므로, 마이크로폰 및 와이어링이 불필요함에 따라 동일 성능 대비 경량화 실현이 가능하고 원가를 절감할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

10 : 엔진회전수감지부 20 : 가상엔진음생성부
30 : 제어부 40 : 저장부
50 : 스피커

Claims (3)

1. 제어부가 차량의 엔진회전수(RPM)를 감지하는 단계;
   상기 감지된 엔진회전수에 따른 배음 주파수를 선택하는 단계;
   상기 차량 내 각 스피커별 위치에 따라 위상 보정이 이루어진 주파수신호를 생성하는 단계; 및
   상기 선택된 배음 주파수신호와 상기 위상 보정이 이루어진 주파수신호를 합성한 합성 엔진음을 출력하는 단계;를 포함하되,
   상기 차량 내 각 스피커별 위치에 따라 위상 보정이 이루어진 주파수신호를 생성하는 단계는,
   상기 엔진회전수에 따른 주파수신호를 Fc(cut-off frequency)로 하는 APF(Active Power Filter)와 인버터 조합을 통해 위상 배열을 만들어 주파수신호가 서로 상이하도록 생성하는 것을 특징으로 하는 차량의 가상엔진음 생성 방법.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 차량 내 각 스피커별 위치에 따라 위상 보정이 이루어진 주파수신호를 생성하는 단계는
   상기 선택된 배음 주파수신호에서 상기 각 스피커별 위치에 따라 각각 상이하게 위상이 이동되도록 생성하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 가상엔진음 생성 방법.
   
3. 제 1항에 있어서, 상기 합성 엔진음을 출력하는 단계는
   상기 각 스피커별 위치에 따라 출력하는 것을 특징으로 하는 차량의 가상엔진음 생성 방법.

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