KR102425165B1 - 피드백 사운드 제어 장치 및 방법 - Google Patents

피드백 사운드 제어 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

피드백 사운드 제어 장치가 개시된다. 본 발명의 일실시예에 따른 피드백 사운드 제어 장치는 가청 주파수 대역의 제1 사운드를 출력하는 제1 스피커 드라이버; 초음파 대역의 제2 사운드를 출력하는 제2 스피커 드라이버; 상기 제1 사운드 및 상기 제2 사운드를 수음하는 마이크 및 상기 제2 스피커 드라이버와 상기 마이크 사이에 배치된 진동을 전달하는 매질을 이용하여 상기 가청 주파수 대역보다 상기 초음파 대역에서 피드백 사운드가 발생되도록 유도하는 초음파 경로 생성부를 포함한다.

Description

피드백 사운드 제어 장치 및 방법 {APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING FEEDBACK SOUND}
본 발명은 사운드 처리 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 피드백 사운드 제어 기술에 관한 것이다.
음향 환경 구성에서 마이크와 스피커가 근접한 경우, 피드백이 발생할 수 있다. 이것은 스피커의 출력 신호를 마이크가 수음하면서 신호의 경로에 궤환이 생김에 따라 발진음이 만들어지는 것으로 하울링(Howling)이라 부르기도 한다.
일반적으로 동일 공간 내에 마이크와 스피커가 근접하여 설치되어 있고, 공간내의 사운드 소스를 마이크로 수음하여 스피커로 증폭하고자 하는 경우에 흔히 발생하는 문제로서 PA(Public Address) 또는 SR(Sound Reinforcement) 음향 환경에서는 빈번한 문제이다.
도 1은 피드백 사운드가 발생하는 음향 환경을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 스피커를 통해 사운드 소스를 증폭하게 되면, 스피커를 통해 증폭된 사운드 소스의 소리(사람의 목소리 등)는 다시 스피커와 같은 공간에 설치된 마이크를 통해 수음되며, 이러한 궤환(피드백)이 지속적으로 반복됨에 따라 피드백 사운드가 발생하는 것을 알 수 있다.
이 때, 피드백이 발생하기 위해서는 마이크의 게인이 충분히 커야 하며, 스피커의 증폭도 충분히 커야 한다. 또한, 마이크와 스피커가 서로 마주 볼수록, 근접해 있을수록 피드백은 쉽게 발생할 수 있다. 또한, 공간의 크기가 작을수록, 반사가 잘되는 곳일수록, 진동이 쉽게 전달될수록 피드백은 보다 쉽게 발생할 수 있다.
층간 소음을 제거하기 위한 장치에서는 스피커와 마이크가 동일한 위치 또는 근접된 위치에 설치되어야 하므로 피드백 발생이 잦을 수 있다. 특히, 진동을 픽업 마이크가 감지하여 가공하는 구조상 피드백 발생이 쉬워질 수 있다.
피드백은 가청 주파수의 전대역이 아닌 특정 주파수에서 발생한다. 즉, 피드백에 취약한 주파수가 존재하며, 이것은 공간, 소리의 전달 매질, 스피커 및 수음 마이크의 특성 등에 따라 달라지게 된다.
피드백을 제거하기 위한 일반적인 방법으로 먼저, 마이크와 스피커 사이의 거리를 가능한 멀리 둘 수 있다. 또한, 마이크와 스피커를 서로 마주보지 않도록 설치할 수 있다. 또한, 스피커의 진동을 억제하거나, 마이크의 지향성을 좁혀서 피드백을 방지할 수도 있다. 또한, 마이크 및 스피커의 게인을 최소화하여 피드백을 방지할 수 있다. 또한, 그래픽 EQ(Equalizer)와 같은 프로세서(피드백 제거 프로세서 포함)를 사용하여 피드백이 발생하는 특정 주파수의 게인을 줄여서 피드백을 방지할 수 있다.
상기에서 설명한 피드백 방지 방법에서 그래픽 EQ를 사용하는 방법은 최후의 방법으로서 피드백이 발생하는 주파수의 대역폭만을 아주 협소하게 게인을 낮춰 제거하는 방법으로, 대부분의 음향 환경에서 가장 쉽고 빠르게 피드백을 제거할 수 있다.
하지만, 층간 소음 제거 장치에서는 그래픽 EQ 사용에 제한이 발생하고, 특정 주파수의 피드백을 방지하기 위해 해당 주파수 대역의 게인을 낮추게 되면, 해당 주파수에 포함된 노이즈가 그대로 유입되기 때문에 결국 피드백이 발생한 특정 주파수의 소음의 제거 효과는 저하될 수 있다.
뿐만 아니라, 피드백의 특성에 따라 제거한 주파수 대역이 아닌 다른 주파수대역에서 추가적인 피드백이 발생할 수 있고, 이에 따라 그래픽 EQ를 통한 출력 제한을 더 많이(더 많은 주파수 대역들에 대해) 적용해야 하고, 결국 소음 제거 효과는 감소할 수 밖에 없게 된다.
반대로 피드백의 발생 특성을 알고, 이를 방지한다면 완벽한 소음 제거 효과를 얻을 수 있다.
한편, 한국공개특허 제 10-2018-0082507 호“적응적 잡음 소거 시스템에서 피드백 하울링 관리”는 음향 트랜스듀서와 관련한 적응적 잡음 소거에 관한 것으로, 적응적 잡음 소거 시스템에서 피드백 하울링(feedback howling)의 제거 또는 감소에 관하여 개시하고 있다.
본 발명은 피드백 사운드가 발생하는 다양한 음향 환경에서 효과적으로 소음을 제거하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 가청 주파수 대역에서 발생하는 피드백 사운드를 효과적으로 억제하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 피드백 사운드 제어 장치는 가청 주파수 대역의 제1 사운드를 출력하는 제1 스피커 드라이버; 초음파 대역의 제2 사운드를 출력하는 제2 스피커 드라이버; 상기 제1 사운드 및 상기 제2 사운드를 수음하는 마이크 및 상기 제2 스피커 드라이버와 상기 마이크 사이에 배치된 진동을 전달하는 매질을 이용하여 상기 가청 주파수 대역보다 상기 초음파 대역에서 피드백 사운드가 발생되도록 유도하는 초음파 경로 생성부를 포함한다.
이 때, 상기 초음파 경로 생성부는 상기 진동을 전달하는 매질의 형태를 변형시켜 상기 초음파 대역에 상응하는 임피던스를 낮출 수 있다.
이 때, 상기 진동을 전달하는 매질은 상기 제2 스피커 드라이버와 상기 마이크 중 적어도 하나와의 거리 조절이 가능하도록 형성될 수 있다.
이 때, 상기 진동을 전달하는 매질은 일 끝단이 상기 제2 스피커 드라이버와 상기 마이크 중 어느 하나에 결합되고, 타 끝단이 상기 제2 스피커 드라이버와 상기 마이크 중 상기 일 끝단과 결합되지 않은 다른 하나와의 거리 조절이 가능하도록 형성될 수 있다.
이 때, 상기 진동을 전달하는 매질은 양 끝단이 상기 제2 스피커 드라이버와 상기 마이크에 각각 결합되고, 상기 양 끝단이 결합된 상태에서 상기 제2 스피커 드라이버와 상기 마이크 사이의 거리 조절이 가능하도록 형성될 수 있다.
이 때, 상기 진동을 전달하는 매질은 양 끝단이 상기 제2 스피커 드라이버와 상기 마이크에 각각 결합되고, 상기 양 끝단이 결합된 상태에서 상기 제2 스피커 드라이버와 상기 마이크 사이의 거리 조절이 가능하도록 형성될 수 있다.
이 때, 상기 피드백 사운드 제어 장치는 진동을 차단하는 매질을 이용하여 상기 제1 스피커 드라이버에서 발생하는 진동이 상기 마이크에게 전달되는 것을 차단하는 차단부를 더 포함할 수 있다.
이 때, 상기 피드백 사운드 제어 장치는 상기 가청 주파수 대역과 상기 초음파 대역의 주파수 밴드와 게인을 제어하는 피드백 컨트롤러를 더 포함할 수 있다.
이 때, 상기 제2 스피커 드라이버는 상기 피드백 컨트롤러부터 상기 제2 사운드를 출력시키기 위한 기설정된 전압 값 이상의 전기 에너지가 입력된 경우, 에너지 변환 소자를 이용하여 상기 전기 에너지를 광 에너지 및 열 에너지 중 적어도 하나로 변환할 수 있다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 피드백 사운드 제어 방법은 피드백 사운드 제어 장치의 피드백 사운드 제어 방법에 있어서, 제1 스피커 드라이버가, 가청 주파수 대역의 제1 사운드를 출력하는 단계; 제2 스피커 드라이버가, 상기 가청 주파수 대역보다 초음파 대역에서 피드백 사운드를 발생시키기 위해, 상기 제2 스피커 드라이버와 마이크 사이에 배치된 진동을 전달하는 매질을 향해 상기 초음파 대역의 제2 사운드를 출력하는 단계 및 상기 마이크가, 상기 제1 사운드를 수음하고, 상기 진동을 전달하는 매질을 통해 상기 제2 사운드를 수음하는 단계를 포함한다.
이 때, 상기 제2 사운드를 출력하는 단계는 상기 진동을 전달하는 매질의 형태를 변형시켜 상기 초음파 대역에 상응하는 임피던스를 낮출 수 있다.
이 때, 상기 진동을 전달하는 매질은 상기 제2 스피커 드라이버와 상기 마이크 중 적어도 하나와의 거리 조절이 가능하도록 형성될 수 있다.
이 때, 상기 진동을 전달하는 매질은 일 끝단이 상기 제2 스피커 드라이버와 상기 마이크 중 어느 하나에 결합되고, 타 끝단이 상기 제2 스피커 드라이버와 상기 마이크 중 상기 일 끝단과 결합되지 않은 다른 하나와의 거리 조절이 가능하도록 형성될 수 있다.
이 때, 상기 진동을 전달하는 매질은 양 끝단이 상기 제2 스피커 드라이버와 상기 마이크에 각각 결합되고, 상기 양 끝단이 결합된 상태에서 상기 제2 스피커 드라이버와 상기 마이크 사이의 거리 조절이 가능하도록 형성될 수 있다.
이 때, 상기 수음하는 단계는 진동을 차단하는 매질을 이용하여 상기 제1 스피커 드라이버에서 발생하는 진동이 상기 마이크에게 전달될 수 있다.
이 때, 상기 피드백 사운드 제어 방법은 상기 가청 주파수 대역과 상기 초음파 대역의 주파수 밴드와 게인을 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이 때, 상기 제2 사운드를 출력하는 단계는 상기 제2 스피커 드라이버가, 상기 제2 사운드를 출력시키기 위한 기설정된 전압 값 이상의 전기 에너지가 입력된 경우, 에너지 변환 소자를 이용하여 상기 전기 에너지를 광 에너지 및 열 에너지 중 적어도 하나로 변환할 수 있다.
본 발명은 피드백이 발생하는 다양한 음향 환경에서 효과적으로 소음을 제거하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 가청 주파수 대역에서 발생하는 피드백 사운드를 효과적으로 억제할 수 있다.
도 1은 피드백 사운드가 발생하는 음향 환경을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 피드백 사운드의 주파수 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 가청 주파수 대역에서 피드백 사운드가 감쇄된 주파수 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 가정주파수 대역과 초음파 대역을 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 피드백 사운드 제어 시스템을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 피드백 사운드 제어 장치를 나타낸 도면이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 피드백 사운드 제어 장치의 내부 구조를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 소음이 발생하는 매질에 부착된 피드백 사운드 제어 장치를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 가청주파수 대역과 초음파 대역의 주파수 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 노치 필터를 사용한 밴드패스 및 게인 스테이지를 나타낸 도면이다.
도 12 및 도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 초음파 재생 스피커를 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 피드백 사운드 제어 방법을 나타낸 동작흐름도이다.
도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 컴퓨터 시스템을 나타낸 도면이다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 피드백 사운드의 주파수 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 2를 참조하면, 층간 소음 제거 장치에서 마이크와 스피커가 매질을 통해 밀착하여 배치되어 있는 상황에서, 피드백 사운드가 발생한 주파수 스펙트럼을 나타낸 것을 알 수 있다.
이 때, 주파수 스펙트럼에는 노이즈 플로어(11), 피드백 사운드 주파수(12) 및 피드백 사운드에 의해 발생된 하모닉스 주파수(13)가 포함된 것을 알 수 있다.
이 때, 노이즈 플로어(noise floor)는 실내 공간의 잔류 소음 또는 오디오 정비의 전기 잡음에 상응하는 기본 노이즈 성분일 수 있다.
이 때, 피드백 사운드는 마이크와 스피커 사이가 근접할수록, 게인의 크기가 커질수록 쉽게 발생될 수 있다.
이 때, 본 발명에서는 피드백 사운드가 발생한 주파수를 찾아 제거하는 방법이 아닌, 피드백 사운드를 초음파 대역에서 발생할 수 있도록 유도하여, 가청 주파수 대역에서 발생하는 피드백 사운드로 인해 저하되는 소음 제거의 효율성을 향상시킬 수 있다.
예를 들어, 층간 소음 제거 장치에서 발생하는 피드백 사운드로 인한 소음 제거 효과가 저하되는 것을 방지할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 가청 주파수 대역에서 피드백 사운드가 감쇄된 주파수 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 3을 참조하면, 본 발명은 그래픽 이퀄라이저(Graphic Equalizer, GEQ)를 이용하여 주파수 스펙트럼에서 최초에 발생하는 가청주파수 대역의 제1 피드백 사운드 주파수(fb1)(21)에 해당하는 주파수 밴드의 게인(22)을 감쇄시킴으로써 제1 피드백 사운드 주파수를 제거한 것을 알 수 있다.
이 때, 가청주파수 대역의 제1 피드백 사운드 주파수(fb1)(21)가 감쇄함에 따라 마이크 또는 스피커의 게인을 증가시키면 제1 피드백 주파수(fb1)(21)의 주변 주파수 대역인 초음파 대역에서 또 다른 제2 피드백 사운드 주파수(fb2)(23)가 발생함을 알 수 있다.
이와 같은 방법으로, 피드백 사운드 주파수를 감쇄하면서 게인을 증가시키게 되면, fb3, fb4, fb5 ????와 같이 새로운 피드백 사운드 주파수가 계속 발생하게 된다는 것을 알 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 스피커를 구성하는 드라이버의 주파수 재생 성능에 따라 스피커는 Full Range, 2 Way, 3 Way와 같은 방식으로 세분화될 수 있다.
이 때, 스피커를 구성하는 드라이버마다 주파수 재생 범위가 다르기 때문이며, 주파수 재생 범위에 따라 스피커가 다양한 조합으로 설계될 수 있다.
이 때, 스피커는 앰프를 통해 사운드를 증폭시키기 전에 재생 가능한 주파수 대역을 분리하여 서로 다른 주파수의 사운드를 출력할 수 있다.
또한, 2 Way 이상의 스피커는 내부에 크로스오버 회로를 이용하여 각각의 드라이버마다 서로 다른 주파수의 사운드를 출력할 수 있다.
이 때, 풀레인지의 스피커 드라이버는 하나의 스피커로 전대역의 주파수를 재생하기 때문에 별도의 크로스오버 회로를 포함하지 않을 수 있다.
또한, 2 Way 이상의 스피커는 피드백 사운드의 특성이 달라질 수 있다.
이 때, 피드백 사운드의 특성은 스피커의 재생 성능에 따라 달라질 수 있다. 이 때, 일반적으로 풀레인지 스피커의 경우는 1kHz에서 가장 쉽게 피드백 사운드가 발생할 수 있고, 2 Way 이상의 스피커에서는 각각의 드라이버의 주파수 재생 범위의 크로스 오버 주파수에서 가장 쉽게 피드백 사운드가 발생될 수 있다.
즉, 피드백 사운드는 드라이버의 재생 범위 내에서 발생될 수 있다.
그러나, 피드백 사운드의 특성상 회로의 단락과 같이 특정 주파수에서 피드백 사운드가 발생하면, 다른 주파수에서는 피드백 사운드가 발생하지 않을 수 있다.
반대로, 특정 주파수에서 발생한 피드백 사운드를 억제하면, 추가적인 다른 주파수에서 피드백 사운드가 발생할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 가정주파수 대역과 초음파 대역을 나타낸 그래프이다.
도 4를 참조하면, 가청주파수 대역과 초음파 대역의 그래프를 나타낸 것을 알 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 층간 소음 제거 장치에서 발생하는 가청 주파수 대역(20Hz ~20,000Hz)의 피드백 사운드 만을 제거하면 되기 때문에, 초음파 대역(Ultrasonic)에서 인위적으로 피드백 사운드를 발생시키면, 피드백 에너지는 초음파 대역을 통해 발생하게 되므로 가청 주파수 대역에서 피드백 사운드의 발생을 방지 할 수 있다.
이 때, 초음파는 사람의 귀에 들리지 않는 주파수 대역이기 때문에 층간 소음 제거 장치와 사람 모두에게 영향을 미치지 않는다는 장점이 있다.
피드백 사운드는 특성상 fb1에 해당하는 주파수의 피드백 사운드가 억제된다고 하더라도, 인접된 주파수인 fb2, fb3?? 등에서 피드백 사운드들이 연이어 발생할 수 있다.
이 때, fb1의 피드백 사운드를 억제하지 않고 방치하는 경우, fb2, fb3?? 등의 주파수에서는 피드백 사운드가 발생하지 않을 수 있다. 즉, 피드백 사운드는 발생된 주파수를 방치하여 회로적으로 단락 한다면, 다른 주파수에서는 피드백이 발생하지 않을 수 있다.
이러한 점을 이용하여, 본 발명에서는 사람이 청취할 수 없는 초음파 대역(20kHz ~ 150kHz)에 인위적인 피드백 사운드를 발생시키면 가청 주파수 대역에 피드백 사운드가 발생하지 않도록 할 수 있다.
예를 들어, 층간 소음 제거 장치에서는 가청 주파수 대역(20Hz ~20,000Hz)의 소리만을 제거하면 되기 때문에 초음파 대역(Ultrasonic)에서 인위적으로 피드백 사운드를 발생시키면, 피드백 에너지는 초음파 대역을 통해 흐르게 되므로 가청 주파수 대역에서 발생하는 피드백을 방지 할 수 있다.
이 때, 초음파는 사람의 귀에 들리지 않는 주파수이기 때문에 층간 소음 제거 장치와 사람 모두에게 영향을 미치지 않게 된다.
또한, 피드백 사운드는 앰프의 증폭을 무한대로 이르게 할 수 있기 때문에 피드백 사운드가 지속될 경우, 앰프의 회로를 손상시키거나 스피커 드라이버를 손상시킬 수 있다.
하지만, 특정 레벨 이상 신호를 흐르지 못하게 방지하면, 이러한 하드웨어의 손상은 미연에 방지할 수 있다.
또한, 층간 소음의 발생에서 소음의 지속시간을 고려하여, 피드백 사운드의 출력 시간을 설정하고, 출력 시간을 고려한 보호 장치를 함께 구동시키면, 보다 높은 효율을 얻을 수도 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 피드백 사운드 제어 시스템을 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시예 따른 피드백 사운드 제어 시스템은 초음파 스피커(110), 초음파 수음용 마이크(120), 가청 스피커(130), 가청주파수 수음용 마이크(140), 마이크 프리/필터(150), 피드백 컨트롤러(160), 노이즈 캔슬링 컨트롤러(170), 파워 앰프(180) 및 초음파 재생용 파워램프(190)를 포함할 수 있다.
초음파 스피커(110)는 기설정된 초음파 대역의 사운드를 출력할 수 있다.
초음파 수음용 마이크(120)는 초음파 대역의 사운드를 수음할 수 있다.
가청 스피커(130)는 가청 주파수 대역의 사운드를 출력할 수 있다.
가청주파수 수음용 마이크(140)는 가청 주파수 대역의 사운드를 수음할 수 있다.
이 때, 초음파 수음용 마이크(120)와 가청주파수 수음용 마이크(140)는 피에조(PIEZO) 방식의 마이크가 사용될 수 있다.
초음파 스피커(110)는 재생 지향 각도와 초음파 수음용 마이크(120)의 수음 각도가 일직선 상에 위치하도록 배치될 수 있다.
이 때, 초음파 스피커(110)는 초음파 수음용 마이크(120)와 거리가 가까울수록 피드백 사운드가 쉽게 발생되도록 유도할 수 있다.
본 발명은 가청 주파수 대역 보다, 초음파 대역에서 피드백 사운드의 발생이 용이하도록 상기 초음파 스피커(110)와 초음파 수음용 마이크(120) 사이에 진동을 전달하는 매질이 배치될 수 있다.
이 때, 초음파 수음용 마이크(120)는 진동을 전달하는 매질을 통해 초음파 대역의 사운드를 수음할 수 있다.
이 때, 상기 초음파 스피커(110)와 초음파 수음용 마이크(120) 사이에 경로는 피드백 발생을 용이하게 하기 위해서 상기 진동을 전달하는 매질의 형태를 변형시켜 상기 초음파 대역에 상응하는 임피던스를 낮출 수 있다.
이 때, 상기 진동을 전달하는 매질은 초음파 대역의 피드백 사운드를 전달하기 위한 경로를 생성할 수 있다.
이 때, 상기 진동을 전달하는 매질은 초음파 스피커(110)와 초음파 수음용 마이크(120)를 단락 시키는 스위치로 구현되거나 초음파 스피커(110)와 초음파 수음용 마이크(120) 사이의 임피던스를 낮추는 등의 방식으로 구현될 수 있다.
이 때, 상기 진동을 전달하는 매질은 상기 초음파 스피커(110)와 초음파 수음용 마이크(120) 중 적어도 하나와의 거리 조절이 가능하도록 형성될 수 있다.
이 때, 상기 진동을 전달하는 매질은 일 끝단이 상기 초음파 스피커(110)와 상기 초음파 수음용 마이크(120) 중 어느 하나에 결합되고, 타 끝단이 상기 초음파 스피커(110)와 상기 초음파 수음용 마이크(120) 중 상기 일 끝단과 결합되지 않은 다른 하나와의 거리 조절이 가능하도록 형성될 수 있다.
이 때, 상기 진동을 전달하는 매질은 양 끝단이 상기 초음파 스피커(110)와 상기 초음파 수음용 마이크(120)에 각각 결합되고, 상기 양 끝단이 결합된 상태에서 상기 초음파 스피커(110)와 상기 초음파 수음용 마이크(120) 사이의 거리 조절이 가능하도록 형성될 수 있다.
이 때, 상기 진동을 전달하는 매질은 폴(POLE) 형태로 형성되고, 폴의 양 끝단이 상기 초음파 스피커(110)와 상기 초음파 수음용 마이크(120)에 각각 결합될 수 있다.
이 때, 폴은 길이가 조절될 수 있다. 예를 들어, 폴의 길이 조절은 외부 관이 내부 관에 삽입되거나, 슬라이드 식으로 길이가 조절되거나, 폴의 바디에 나사선이 형성되어 나사선을 따라 폴의 길이가 조절되는 등 다양한 방식으로 폴의 길이가 조절될 수 있다.
이 때, 초음파 스피커(110)와 초음파 수음용 마이크(120)는 폴 형태의 매질을 통해 진동을 전달하게 되면 회로를 단락 시키는 것과 유사한 효과가 발생되므로, 초음파 대역의 임피던스를 낮출 수 있고, 초음파 대역에서 피드백 사운드를 발생시키도록 유도할 수 있다.
이 때, 폴의 길이가 조절됨에 따라 상기 초음파 스피커(110)와 상기 초음파 수음용 마이크(120) 사이의 거리가 변경되고, 거리가 멀어지거나 가까워지는 정도에 따라 피드백 사운드가 발생하도록 유도시키는 정도를 제어할 수 있다.
만약, 초음파 대역을 재생하는 초음파 스피커(110)와 가청 주파수 대역을 재생하는 가청 스피커(130)가 하나의 풀레인지 드라이버로 구성되면, 피드백 사운드는 드라이버의 재생 범위 중 가청 주파수 대역과 초음파 대역 사이의 중심 주파수 대역에서 쉽게 만들어지게 되므로, 초음파 대역에서 피드백 사운드가 발생하지 않을 수 있다.
따라서, 초음파 대역 사운드를 재생하는 초음파 스피커(110)와 가청 주파수 대역 사운드를 재생하는 가청 스피커(130)는 서로 분리되도록 배치될 수 있다.
초음파 수음용 마이크(120)는 후단에 크로스오버 필터를 사용하여 가청주파수 대역과 초음파 대역의 오디오 신호를 서로 분리할 수 있기 때문에 가청 주파수 수음용 마이크(140)를 별도로 사용할 필요는 없이, 초음파 수음용 마이크(120)와 가청주파수 수음용 마이크(140)는 하나의 마이크로 사용될 수도 있다.
이 때, 초음파 수음용 마이크(120)와 가청주파수 수음용 마이크(140)가 하나의 마이크로 사용되는 경우, 피드백 사운드의 주파수까지 충분히 수음할 수 있는 주파수 대역 특성을 제공해야 한다.
또한, 진동은 피드백 사운드를 쉽게 발생시키는 요인이 될 수 있지만, 주파수가 높아질수록 진동은 줄어들게 될 수 있다.
가청주파수 대역에서는 피드백을 방지하기 위한 목적을 갖기 때문에 가청주파수 대역을 재생하는 가청 스피커(130)와 초음파 수음용 마이크(120)는 진동이 차단될 필요가 있다.
이 때, 본 발명은 진동을 차단하는 매질을 이용하여 가청 스피커(130)에서 발생하는 진동이 초음파 수음용 마이크(120)에게 전달되는 것을 차단할 수 있다.
예를 들어, 진동을 차단하는 매질은 고무 재질의 격벽 등이 사용될 수 있다.
또한, 초음파 수음용 마이크(120)와 가청주파수 수음용 마이크(140)는 가청 주파수 대역의 제1 사운드와 초음파 대역의 제2 사운드를 마이크 프리/필터(150)로 전달할 수 있다.
마이크 프리/필터(150)는 초음파 수음용 마이크(120)와 가청주파수 수음용 마이크(140)를 통해 수음한 사운드를 증폭 및 필터링할 수 있다.
이 때, 마이크 프리/필터(150)는 20kHz 이상의 초음파 대역 사운드를 피드백 컨트롤러(160)로 전달하고, 20 kHz 미만의 가청 주파수 대역 사운드를 노이즈 캔슬링 컨트롤러(170)로 전달할 수 있다.
피드백 컨트롤러(160)는 가청 주파수 대역과 초음파 대역의 주파수 밴드와 게인을 제어할 수 있다.
이 때, 피드백 컨트롤러(160)는 초음파 스피커(110)를 통해 출력되는 상기 피드백 사운드가 포함된 제2 사운드를 출력하는 출력 시간을 설정할 수 있다.
이 때, 피드백 컨트롤러(160)는 노이즈 캔슬링 컨트롤러(170)와 연동하고, 노치(Notch) 필터를 이용하여 20 kHz 의 주파수 대역을 기준으로 기설정된 주파수 대역을 필터링할 수 있다.
이를 통해, 피드백 컨트롤러(160)는 가청 주파수 대역과 초음파 대역 사이의 중심 주파수에서 피드백 사운드가 발생하는 것을 필터링할 수 있다.
이 때, 피드백 컨트롤러(160)는 상기 초음파 대역에서 상기 피드백 사운드가 출력될 주파수 밴드와 게인을 설정할 수 있다.
이 때, 피드백 컨트롤러(160) 상기 피드백 사운드가 출력될 주파수 밴드에서 기설정된 크기 이하로 피드백 사운드가 출력되도록 상기 피드백 사운드가 출력될 주파수 밴드의 게인을 설정할 수 있다.
노이즈 캔슬링 컨트롤러(170)는 피드백 컨트롤러(160)와 연동하여 20 kHz 의 주파수 대역을 기준으로 가청 주파수 대역의 주파수 밴드를 설정하고 가청 주파수 대역의 노이즈를 필터링할 수 있다.
파워 앰프(180)는 노이즈 캔슬링 컨트롤러(170)를 통해 생성된 가청 주파수 대역 사운드 신호를 증폭할 수 있다.
초음파 재생용 파워램프(190)는 피드백 컨트롤러(160)를 통해 생성된 초음파 대역 사운드 신호를 증폭할 수 있다.
이 때, 초음파 스피커(110)는 초음파 재생용 파워앰프(190)를 통해 전달받은 초음파 대역 사운드 신호를 이용하여 초음파 대역 사운드를 출력할 수 있다.
이 때, 가청 스피커(130)는 파워앰프(180)를 통해 전달받은 가청주파수 대역 사운드 신호를 이용하여 가청 주파수 대역 사운드를 출력할 수 있다.
이 때, 피드백 컨트롤러(160)는 피드백 사운드가 출력될 기설정된 초음파 대역의 주파수 밴드에서 피드백 사운드가 발생하지 않은 경우, 주파수 밴드와 게인을 재설정할 수도 있다.
이 때, 피드백 컨트롤러(160)는 초음파 대역의 특정 주파수 밴드에서 게인을 증폭시키거나 상한을 억제하여 피드백 사운드의 발생을 유도할 수 있다.
또한, 초음파 스피커(110)는 상기 피드백 컨트롤러(160)부터 상기 초음파 사운드를 출력시키기 위한 기설정된 전압 값 이상의 전기 에너지가 입력된 경우, 에너지 변환 소자를 이용하여 상기 전기 에너지를 광 에너지 및 열 에너지 중 적어도 하나로 변환할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 피드백 사운드 제어 장치를 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 피드백 사운드 제어 장치(100)는 외벽을 구성하는 스피커 하우징(101), 초음파를 발생시키는 초음파 스피커 드라이버(102), 가청 주파수 대역의 사운드를 발생시키는 가청 스피커 드라이버(103), 초음파 경로 생성부(104), 사운드를 수음하여 가청 주파수 대역의 사운드와 초음파 대역의 사운드로 분리하는 수음용 마이크(105), 사운드의 음질을 보정하는 자석(106)과 보이스 코일(107) 및 차단부(108)를 포함한다.
초음파 스피커 드라이버(102)는 기설정된 초음파 대역의 사운드를 출력할 수 있다.
이 때, 초음파 스피커 드라이버(102)는 재생 지향 각도와 수음용 마이크(105)의 수음 각도가 일직선 상에 위치하도록 배치될 수 있다.
이 때, 초음파 스피커 드라이버(102)는 수음용 마이크(105)와 거리가 가까울수록 피드백 사운드가 쉽게 발생되도록 유도할 수 있다.
가청 스피커 드라이버(103)는 가청 주파수 대역의 사운드를 출력할 수 있다.
초음파 경로 생성부(104)는 초음파 스피커 드라이버(102)와 수음용 마이크(105) 사이에 배치된 진동을 전달하는 매질을 이용하여 상기 가청 주파수 대역보다 상기 초음파 대역에서 피드백 사운드가 발생되도록 유도할 수 있다.
이 때, 초음파 경로 생성부(104)는 초음파 대역의 피드백 사운드를 전달하기 위한 경로를 생성할 수 있다.
이 때, 초음파 경로 생성부(104)는 초음파 스피커 드라이버(102)와 수음용 마이크(105)를 단락 시키는 스위치로 구현되거나 초음파 스피커 드라이버(102)와 수음용 마이크(105) 사이의 임피던스를 낮추는 등의 방식으로 구현될 수 있다.
이 때, 초음파 경로 생성부(104)는 상기 진동을 전달하는 매질의 형태를 변형시켜 상기 초음파 대역에 상응하는 임피던스를 낮출 수 있다.
수음용 마이크(105)는 가청 주파수 대역 사운드를 수음하고, 진동을 전달하는 매질을 통해 초음파 대역의 사운드를 수음할 수 있다.
이 때, 상기 진동을 전달하는 매질은 상기 초음파 스피커 드라이버(102)와 수음용 마이크(105) 중 적어도 하나와의 거리 조절이 가능하도록 형성될 수 있다.
이 때, 상기 진동을 전달하는 매질은 일 끝단이 상기 초음파 스피커 드라이버(102)와 상기 수음용 마이크(105) 중 어느 하나에 결합되고, 타 끝단이 상기 초음파 스피커 드라이버(102)와 상기 수음용 마이크(105)중 상기 일 끝단과 결합되지 않은 다른 하나와의 거리 조절이 가능하도록 형성될 수 있다.
이 때, 상기 진동을 전달하는 매질은 양 끝단이 상기 초음파 스피커 드라이버(102)와 상기 수음용 마이크(105)에 각각 결합되고, 상기 양 끝단이 결합된 상태에서 상기 초음파 스피커 드라이버(102)와 상기 수음용 마이크(105) 사이의 거리 조절이 가능하도록 형성될 수 있다.
이 때, 상기 진동을 전달하는 매질은 폴(POLE) 형태로 형성되고, 폴의 양 끝단이 상기 초음파 스피커 드라이버(102)와 상기 수음용 마이크(105)에 각각 결합될 수 있다.
이 때, 폴은 길이가 조절될 수 있다. 예를 들어, 폴의 길이 조절은 외부 관이 내부 관에 삽입되거나, 슬라이드 식으로 길이가 조절되거나, 폴의 바디에 나사선이 형성되어 나사선을 따라 폴의 길이가 조절되는 등 다양한 방식으로 폴의 길이가 조절될 수 있다.
이 때, 초음파 스피커 드라이버(102)와 수음용 마이크(105)는 폴 형태의 매질을 통해 진동을 전달하게 되면 회로를 단락 시키는 것과 유사한 효과가 발생되므로, 초음파 대역의 임피던스를 낮출 수 있고, 초음파 대역에서 피드백 사운드를 발생시키도록 유도할 수 있다.
이 때, 폴의 길이가 조절됨에 따라 상기 초음파 스피커 드라이버(102)와 상기 수음용 마이크(105) 사이의 거리가 변경되고, 거리가 멀어지거나 가까워지는 정도에 따라 피드백 사운드가 발생하도록 유도시키는 정도를 제어할 수 있다.
만약, 초음파 대역을 재생하는 초음파 스피커 드라이버(102)와 가청 주파수 대역을 재생하는 가청 스피커 드라이버(103)가 하나의 풀레인지 드라이버로 구성되면, 피드백 사운드는 드라이버의 재생 범위 중 가청 주파수 대역과 초음파 대역 사이의 중심 주파수 대역에서 쉽게 만들어지게 되므로, 초음파 대역에서 피드백 사운드가 발생하지 않을 수 있다.
따라서, 초음파 대역 사운드를 재생하는 초음파 스피커(102)와 가청 주파수 대역 사운드를 재생하는 가청 스피커 드라이버(103)는 서로 분리되도록 배치될 수 있다.
수음용 마이크(105)는 후단에 크로스오버 필터를 사용하여 가청주파수 대역과 초음파 대역의 오디오 신호를 서로 분리할 수 있기 때문에 가청 주파수 수음용 마이크와 초음파 주파수 수음용 마이크를 별도로 사용할 필요는 없이, 하나의 마이크에서 가청주파수 대역과 초음파 대역 사운드를 수음할 수 있다.
이 때, 수음용 마이크(105)는 피드백 사운드의 주파수까지 충분히 수음할 수 있는 주파수 대역 특성을 제공할 수 있다.
또한, 진동은 피드백 사운드를 쉽게 발생시키는 요인이 될 수 있지만, 주파수가 높아질수록 진동은 줄어들게 될 수 있다.
가청주파수 대역에서는 피드백을 방지하기 위한 목적을 갖기 때문에 가청주파수 대역을 재생하는 가청 스피커 드라이버(103)와 수음용 마이크(105)는 진동이 차단될 필요가 있다.
차단부(108)는 진동을 차단하는 매질을 이용하여 가청 스피커 드라이버(103)에서 발생하는 진동이 수음용 마이크(105)에게 전달되는 것을 차단할 수 있다.
예를 들어, 진동을 차단하는 매질은 고무 재질의 격벽 등이 사용될 수 있다.
또한, 수음용 마이크(105)는 가청 주파수 대역의 사운드와 초음파 대역의 사운드를 피드백 컨트롤러로 전달할 수 있다.
피드백 컨트롤러는 피드백 사운드 제어 장치(100)에 프로세서로 포함될 수 있고, 별도의 외부의 컴퓨팅 시스템과의 결합을 통해 구현될 수도 있다.
피드백 컨트롤러는 가청 주파수 대역과 초음파 대역의 주파수 밴드와 게인을 제어할 수 있다.
이 때, 피드백 컨트롤러는 초음파 스피커 드라이버(102) 통해 출력되는 상기 피드백 사운드가 포함된 초음파 대역 사운드를 출력하는 출력 시간을 설정할 수 있다.
이 때, 피드백 컨트롤러는 하이패스 필터를 이용하여 20 kHz 의 주파수 대역을 기준으로 기설정된 주파수 대역을 필터링할 수 있다.
이를 통해, 피드백 컨트롤러는 초음파 대역에서 인위적인 피드백을 만들 수 있다.
이 때, 피드백 컨트롤러는 가청 주파수 대역에서 발생하는 하모닉스가 초음파 대역으로 전달되지 않도록 하기 위해 가청 주파수 대역과 초음파 대역 사이에는 노치 필터를 사용하여 주파수를 차단할 수 있다.
이 때, 피드백 컨트롤러는 상기 초음파 대역에서 상기 피드백 사운드가 출력될 주파수 밴드와 게인을 설정할 수 있다.
이 때, 피드백 컨트롤러는 상기 피드백 사운드가 출력될 주파수 밴드에서 기설정된 크기 이하로 피드백 사운드가 출력되도록 상기 피드백 사운드가 출력될 주파수 밴드의 게인을 설정할 수 있다.
이 때, 피드백 컨트롤러는 20 kHz 의 주파수 대역을 기준으로 동작하기 때문에 가청 주파수 대역의 노이즈를 쉽게 인지하고 적절한 프로세싱이 수행되도록 할 수 있다.
파워 앰프는 생성된 가청 주파수 대역 사운드 신호와 생성된 초음파 대역 사운드 신호를 증폭할 수 있다.
이 때, 초음파 스피커 드라이버(102)는 파워 앰프를 통해 전달받은 초음파 대역 사운드 신호를 이용하여 초음파 대역 사운드를 출력할 수 있다.
이 때, 가청 스피커 드라이버(103)는 파워 앰프를 통해 전달받은 가청주파수 대역 사운드 신호를 이용하여 가청 주파수 대역 사운드를 출력할 수 있다.
이 때, 피드백 컨트롤러는 피드백 사운드가 출력될 기설정된 초음파 대역의 주파수 밴드에서 피드백 사운드가 발생하지 않은 경우, 주파수 밴드와 게인을 재설정할 수도 있다.
이 때, 피드백 컨트롤러는 초음파 대역의 특정 주파수 밴드에서 게인을 증폭시키거나 상한을 억제하여 피드백 사운드의 발생을 유도할 수 있다.
또한, 초음파 스피커 드라이버(102)는 상기 피드백 컨트롤러로부터 상기 초음파 사운드를 출력시키기 위한 기설정된 전압 값 이상의 전기 에너지가 입력된 경우, 에너지 변환 소자를 이용하여 상기 전기 에너지를 광 에너지 및 열 에너지 중 적어도 하나로 변환할 수 있다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 피드백 사운드 제어 장치의 내부 구조를 나타낸 도면이다.
도 7 및 도 8은 피드백 사운드 제어 장치(100)의 내부 구조를 나타낸 것을 알 수 있다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 소음이 발생하는 매질에 부착된 피드백 사운드 제어 장치를 나타낸 도면이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 피드백 사운드 제어 장치(100)는 소음을 전달하는 매질(천장)(200)에 부착되어, 천장(200)에서 발생되는 소음을 제거하는 것을 알 수 있다.
이 때, 본 발명의 일실시예에 따른 피드백 사운드 제어 장치(100)는 초음파 대역 사운드를 출력하여, 천장(200)을 통해 전달되는 가청 주파수 대역의 소음으로 출력될 피드백 사운드를 초음파 대역으로 유도하는 것을 알 수 있다.
이를 통해, 본 발명의 일실시예에 따른 피드백 사운드 제어 장치(100)는 가청 주파수 대역에서 소음을 유발하는 피드백 사운드를 초음파 대역으로 유도하여, 가청 주파수 대역에서 피드백 사운드로 인한 소음을 제거하는 것을 알 수 있다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 가청주파수 대역과 초음파 대역의 주파수 스펙트럼을 나타낸 그래프이다. 도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 노치 필터를 사용한 밴드패스 및 게인 스테이지를 나타낸 도면이다.
도 10을 참조하면, 가청주파수 대역인 20 Hz ~ 20 kHz 범위에서 가청 주파수의 노이즈(31)가 발생하는 것을 알 수 있고, 초음파 대역에 해당하는 20 kHz ~ 150 kHz 범위에서 피드백 사운드(32)가 발생한 것을 알 수 있다.
이 때, 초음파 대역에서 피드백 사운드(32)가 발생함에 따라 가청 스피커의 재생 범위에서는 피드백 사운드가 발생하지 않는 것을 알 수 있다.
이 때, 가청 스피커의 재생 범위 내의 중심 주파수 근처에서 피드백 사운드가 가장 빈번하게 발생될 수 있다.
본 발명의 일실시예 따른 피드백 사운드 제어 장치(100)는 가청 주파수 대역에서는 피드백 방지를 위해 그래픽 이퀄라이저와 같은 프로세서를 사용할 필요가 없기 때문에, 층간 소음 제거 장치의 소음 제거 품질을 높일 수도 있다.
이 때, 본 발명의 일실시예 따른 피드백 사운드 제어 장치는 피드백 컨트롤러를 이용하여 96kHz 이상의 샘플 레이트를 사용하여 초음파 대역의 사운드를 샘플링 할 수 있다.
이 때, 피드백 컨트롤러는 20kHz ~ 150 kHz 에 이르는 주파수 가공 범위를 가질 수 있다.
이 때, 피드백 컨트롤러는 초음파 대역에 해당하는 20 kHz ~ 150 kHz 범위의 주파수에 해당하는 피드백 사운드를 발생시키기 위해서 Nyquist 이론에 따라 2배 이상의 샘플링 주파수가 필요하므로 300 kHz에 이르는 오디오 컨버터와 시그널 프로세서를 포함할 수 있다.
이 때, 초음파 재생용 파워 앰프는 피드백 컨트롤러가 샘플링 한 20 kHz ~ 150 kHz 범위의 주파수에 해당하는 피드백 사운드를 증폭할 수 있다.
하지만, 일부 사람의 경우는 20kHz 이상의 음을 듣는 경우도 보고되고 있기 때문에 어떠한 경우에도 인위적으로 발생된 초음파 대역의 피드백 사운드를 듣지 못하게 하기 위해서는 보다 높은 주파수를 피드백 주파수로 사용해야 할 수도 있다.
그러나, 주파수가 높아질수록 피드백 사운드의 컨트롤이 어려워지기 때문에 사람이 들을 수 없는 범위 내에서 주파수를 낮춰야 한다.
따라서, 본 발명의 일실시예 따른 피드백 사운드 제어 장치는 피드백 컨트롤러가 초음파 대역에서 단락 되는 주파수 밴드의 폭을 넓게 설정하여 피드백 컨트롤을 용이하게 할 수 있다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 일실시예 따른 피드백 사운드 제어 장치는 노치 필터를 이용하여 가청 주파수 대역과 초음파 대역 사이의 주파수 대역간 간섭을 최소화하기 위해 필터링을 수행하는 것을 알 수 있다.
이 때, 피드백 컨트롤러는 가청 주파수 대역과 초음파 대역을 구분하기 위해 노치(Notch) 필터를 이용하여 20kHz를 기준으로 한 밴드패스 필터(Bandpass Filter)를 제공할 수 있다.
이 때, 피드백 컨트롤러는 초음파 대역에서 피드백 사운드가 출력될 주파수 밴드의 게인을 제어할 수 있다. 게인을 증가시키는 경우, 피드백 사운드 신호는 해당 주파수 밴드의 임피던스가 낮아지므로 회로 상에서 단락 되는 것과 유사한 효과를 가질 수 있다.
이 때, 피드백 컨트롤러는 초음파 스피커 드라이버와 회로의 손상을 방지하기 위해서 가청 주파수 대역의 노이즈 신호의 유입이 존재할 경우에만 초음파 대역 사운드 신호를 생성할 수 있다.
이 때, 피드백 컨트롤러는 장시간 지속되는 소음을 고려하여 초음파 대역 사운드의 입출력 게인의 상향선을 설정할 수 있다. 이로서 장시간 지속되는 피드백 사운드가 포함된 초음파 대역 사운드로 인한 드라이버나 회로의 손상을 방지할 수 있다.
도 12 및 도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 초음파 스피커를 나타낸 도면이다.
도 12를 참조하면, 초음파 스피커(210)는 가청 주파수와 초음파 대역의 사운드를 수음하는 마이크(220)가 진동 전달용 폴(230)을 통해 접합하여 구성된 것을 알 수 있다.
인위적으로 발생된 피드백 사운드는 고주파 신호가 공기 중에 발산하면서 제거될 수 있다.
하지만, 밀폐된 공간에서 발생된 피드백 사운드는 에너지의 적체에 따른 문제가 야기될 수 있다. 이러한 문제로 피드백 사운드의 발생이 지연되는 경우, 가청주파수 대역에서도 피드백 사운드가 발생할 수도 있다.
따라서, 초음파 스피커(210)는 초음파 대역에서의 피드백 에너지를 빠르게 효율적으로 제거하여 피드백 사운드가 가청주파수 대역에서 생성되는 것을 방지할 수 있다.
이 때, 초음파 스피커(210)는 피에조 방식이 사용될 수 있고, 피드백 사운드가 초음파 스피커(210)를 통해 출력되면, 초음파에서는 전압이 발생할 수 있다. 이 때, 전압은 피드백의 강도에 따라 수 V(Volt)에 이를 수 있다.
예를 들어, 피드백이 발생되는 전압의 범위가 1V 이상이라고 할 때, 3V에 해당하는 전압을 감지했다면, 2V 이상의 전압을 소멸 시켜주어야 한다.
도 13을 참조하면, 초음파 스피커(210)는 피드백 컨트롤러(160)부터 상기 초음파 사운드를 출력시키기 위한 기설정된 전압 값 이상의 전기 에너지가 입력된 경우, 에너지 변환 소자를 이용하여 상기 전기 에너지를 광 에너지 및 열 에너지 중 적어도 하나로 변환할 수 있다.
초음파 스피커(210)의 후면에 과전압을 소멸시키기 위한 전압 소멸 컨트롤러(320)를 장착하고, 피드백 전압이 기설정된 전압 값(트레숄드) 이상 입력되면, 전압 소멸 컨트롤러(320)를 이용하여 LED(330)와 같은 에너지 변환 소자를 작동시켜 과전압을 빛 또는 열에너지로 변환하여 방출할 수 있다.
이를 통해 초음파 스피커(210)는 과도한 피드백 에너지를 빠르게 전기 에너지로 변환하여 소멸시킬 수 있으므로, 안정적인 피드백 사운드를 지속적으로 출력할 수 있고, 드라이버나 회로에 과부하를 일으키지 않아 고장을 방지하고, 수명을 연장시킬 수 있다.
이 때, 변환된 전기 에너지는 LED(330)의 점등을 통해 알람 등의 다른 목적으로 사용될 수도 있다.
예를 들어, 발생된 전기 에너지를 빛 에너지로 전환시켜, LED(330)를 점등할 수 있고, 이것은 노이즈 캔슬링 시스템이 동작하고 있음을 알리는 신호로 사용될 수 있다.
이 때, LED(330)는 과전압의 흐름에 따른 드라이버와 회로를 보호할 수 있다.
또한, LED(330) 대신 열을 발생시키는 소자가 대신 사용될 수도 있다.
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 피드백 사운드 제어 방법을 나타낸 동작흐름도이다.
도 14에 도시된 각 단계는 도 에 도시된 순서, 그 역순 또는 동시에 수행될 수 있다.
도 14를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 피드백 사운드 제어 방법은 가청 사운드를 출력할 수 있다(S410).
즉, 단계(S410)는 가청 스피커 드라이버가, 가청 주파수 대역의 제1 사운드를 출력할 수 있다.
이 때, 단계(S410)는 진동을 차단하는 매질을 이용하여 상기 제1 스피커 드라이버에서 발생하는 진동이 상기 마이크에게 전달되는 것을 차단할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 피드백 사운드 제어 방법은 초음파 사운드를 출력할 수 있다(S420).
즉, 단계(S420)는 초음파 스피커 드라이버가, 상기 가청 주파수 대역보다 초음파 대역에서 피드백 사운드를 발생시키기 위해, 상기 초음파 스피커 드라이버와 마이크 사이에 배치된 진동을 전달하는 매질을 향해 상기 초음파 대역의 제2 사운드를 출력할 수 있다.
이 때, 단계(S420)는 초음파 대역의 피드백 사운드를 전달하기 위한 경로를 생성할 수 있다.
이 때, 단계(S420)는 초음파 스피커 드라이버(102)와 가청주파수 수음용 마이크(105)를 단락 시키는 스위치를 동작시키거나 초음파 스피커 드라이버(102)와 가청주파수 수음용 마이크(105) 사이의 임피던스를 낮추는 등의 방식으로 초음파 경로를 구현할 수 있다.
이 때, 단계(S420)는 상기 진동을 전달하는 매질의 형태를 변형시켜 상기 초음파 대역에 상응하는 임피던스를 낮출 수 있다.
이 때, 상기 진동을 전달하는 매질은 상기 초음파 스피커 드라이버와 상기 마이크 중 적어도 하나와의 거리 조절이 가능하도록 형성될 수 있다.
이 때, 상기 진동을 전달하는 매질은 일 끝단이 상기 초음파 스피커 드라이버와 상기 마이크 중 어느 하나에 결합되고, 타 끝단이 상기 초음파 스피커 드라이버와 상기 마이크 중 상기 일 끝단과 결합되지 않은 다른 하나와의 거리 조절이 가능하도록 형성될 수 있다.
이 때, 상기 진동을 전달하는 매질은 양 끝단이 상기 초음파 스피커 드라이버와 상기 마이크에 각각 결합되고, 상기 양 끝단이 결합된 상태에서 상기 초음파 스피커 드라이버와 상기 마이크 사이의 거리 조절이 가능하도록 형성될 수 있다.
이 때, 상기 진동을 전달하는 매질은 폴(POLE) 형태로 형성되고, 폴의 양 끝단이 상기 초음파 스피커 드라이버와 마이크에 각각 결합될 수 있다.
이 때, 폴은 길이가 조절될 수 있다. 예를 들어, 폴의 길이 조절은 외부 관이 내부 관에 삽입되거나, 슬라이드 식으로 길이가 조절되거나, 폴의 바디에 나사선이 형성되어 나사선을 따라 폴의 길이가 조절되는 등 다양한 방식으로 폴의 길이가 조절될 수 있다.
이 때, 단계(S420)는 초음파 스피커 드라이버가, 상기 제2 사운드를 출력시키기 위한 기설정된 전압 값 이상의 전기 에너지가 입력된 경우, 에너지 변환 소자를 이용하여 상기 전기 에너지를 광 에너지 및 열 에너지 중 적어도 하나로 변환할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 피드백 사운드 제어 방법은 사운드를 수음할 수 있다(S430).
즉, 단계(S430)는 마이크가, 상기 제1 사운드를 수음하고, 상기 진동을 전달하는 매질을 통해 상기 제2 사운드를 수음할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 피드백 사운드 제어 방법은 주파수 밴드 및 게인을 제어할 수 있다(S440).
즉, 단계(S440)는 가청 주파수 대역과 초음파 대역의 주파수 밴드와 게인을 제어할 수 있다.
이 때, 단계(S440)는 초음파 대역에서 피드백 사운드가 출력될 주파수 밴드의 게인을 제어할 수 있다.
이 때, 단계(S440)는 게인을 증가시키는 경우, 피드백 사운드 신호는 해당 주파수 밴드의 임피던스가 낮아지므로 회로 상에서 단락 되는 것과 유사한 효과를 가질 수 있다.
이 때, 단계(S440)는 초음파 스피커 드라이버와 회로의 손상을 방지하기 위해서 가청 주파수 대역의 노이즈 신호의 유입이 존재할 경우에만 초음파 대역 사운드 신호를 생성할 수 있다.
이 때, 단계(S440)는 장시간 지속되는 소음을 고려하여 초음파 대역 사운드의 입출력 게인의 상향선을 설정할 수 있다.
도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 컴퓨터 시스템을 나타낸 도면이다.
도 15를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 피드백 사운드 제어 장치는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체와 같은 컴퓨터 시스템(1100)과 결합되어 구현될 수 있다. 도 15에 도시된 바와 같이, 컴퓨터 시스템(1100)은 버스(1120)를 통하여 서로 통신하는 하나 이상의 프로세서(1110), 메모리(1130), 사용자 인터페이스 입력 장치(1140), 사용자 인터페이스 출력 장치(1150) 및 스토리지(1160)를 포함할 수 있다. 또한, 컴퓨터 시스템(1100)은 네트워크(1180)에 연결되는 네트워크 인터페이스(1170)를 더 포함할 수 있다. 프로세서(1110)는 중앙 처리 장치 또는 메모리(1130)나 스토리지(1160)에 저장된 프로세싱 인스트럭션들을 실행하는 반도체 장치일 수 있다. 메모리(1130) 및 스토리지(1160)는 다양한 형태의 휘발성 또는 비휘발성 저장 매체일 수 있다. 예를 들어, 메모리는 ROM(1131)이나 RAM(1132)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 피드백 사운드 제어 장치는 층간 소음 제거 장치 또는 자동차용 소음 제거 장치에 사용되어 가청 주파수 대역의 피드백 사운드를 제거할 수 있다.
소음의 유입을 수음하기 위한 마이크와 재생을 위한 스피커가 인접되어 있거나, 동일 샷시 안에 장착됨에 따라 스피커의 진동이 마이크로 유입되는 경우, 마이크와 스피커가 동일 공간에 부착되어 동작할 때 등이 해당 된다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 피드백 사운드 제어 장치는 스피커와 마이크가 인접한 장치에서도 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일실시예에 따른 피드백 사운드 제어 장치는 스마트폰, 모바일 기기, 화상 및 전화 회의 장비와 결합되어 사용될 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 피드백 사운드 제어 장치는 피드백이 발생하는 음향 설치 환경(SR, PA 환경 등)에서 사용될 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 피드백 사운드 제어 장치는 피드백 발생을 트리거 신호로 하여, 음향 시스템의 궤환 회로를 차단할 수 있으며, 알람을 표시할 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 일실시예에 따른 피드백 사운드 제어 장치는 피드백 발생시 음향 시스템 자동 차단 또는 일정 시간 내에서만 차단 후 자동 복귀 또는 레벨 센서에 의해서 지정된 값 이하로 레벨이 떨어지는 경우에 복귀 기능을 제공할 수 있다.
이상에서와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 피드백 사운드 제어 장치는 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
100: 피드백 사운드 제어 장치 101: 스피커 하우징
102: 초음파 스피커 드라이버 103: 가청 스피커 드라이버
104: 초음파 경로 생성부 105: 수음용 마이크
106: 자석 107: 보이스 코일
108: 차단부
1100: 컴퓨터 시스템 1110: 프로세서
1120: 버스 1130: 메모리
1131: 롬 1132: 램
1140: 사용자 인터페이스 입력 장치
1150: 사용자 인터페이스 출력 장치
1160: 스토리지 1170: 네트워크 인터페이스
1180: 네트워크

Claims (16)

  1. 가청 주파수 대역의 제1 사운드를 출력하는 제1 스피커 드라이버;
    초음파 대역의 제2 사운드를 출력하는 제2 스피커 드라이버;
    상기 제1 사운드 및 상기 제2 사운드를 수음하는 마이크; 및
    상기 제2 스피커 드라이버와 상기 마이크 사이에 배치된 진동을 전달하는 매질을 이용하여 상기 가청 주파수 대역보다 상기 초음파 대역에서 피드백 사운드가 발생되도록 유도하는 초음파 경로 생성부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 피드백 사운드 제어 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 초음파 경로 생성부는
    상기 진동을 전달하는 매질의 형태를 변형시켜 상기 초음파 대역에 상응하는 임피던스를 낮추는 것을 특징으로 하는 피드백 사운드 제어 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 진동을 전달하는 매질은
    상기 제2 스피커 드라이버와 상기 마이크 중 적어도 하나와의 거리 조절이 가능하도록 형성된 것을 특징으로 하는 피드백 사운드 제어 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 진동을 전달하는 매질은
    일 끝단이 상기 제2 스피커 드라이버와 상기 마이크 중 어느 하나에 결합되고, 타 끝단이 상기 제2 스피커 드라이버와 상기 마이크 중 상기 일 끝단과 결합되지 않은 다른 하나와의 거리 조절이 가능하도록 형성된 것을 특징으로 하는 피드백 사운드 제어 장치.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 진동을 전달하는 매질은
    양 끝단이 상기 제2 스피커 드라이버와 상기 마이크에 각각 결합되고, 상기 양 끝단이 결합된 상태에서 상기 제2 스피커 드라이버와 상기 마이크 사이의 거리 조절이 가능하도록 형성된 것을 특징으로 하는 피드백 사운드 제어 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 피드백 사운드 제어 장치는
    진동을 차단하는 매질을 이용하여 상기 제1 스피커 드라이버에서 발생하는 진동이 상기 마이크에게 전달되는 것을 차단하는 차단부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 피드백 사운드 제어 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 피드백 사운드 제어 장치는
    상기 가청 주파수 대역과 상기 초음파 대역의 주파수 밴드와 게인을 제어하는 피드백 컨트롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 피드백 사운드 제어 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제2 스피커 드라이버는
    상기 피드백 컨트롤러부터 상기 피드백 사운드를 출력시키기 위한 기설정된 전압 값 이상의 전기 에너지가 입력된 경우, 에너지 변환 소자를 이용하여 상기 전기 에너지를 광 에너지 및 열 에너지 중 적어도 하나로 변환하는 것을 특징으로 하는 피드백 사운드 제어 장치.
  9. 피드백 사운드 제어 장치의 피드백 사운드 제어 방법에 있어서,
    제1 스피커 드라이버가, 가청 주파수 대역의 제1 사운드를 출력하는 단계;
    제2 스피커 드라이버가, 상기 가청 주파수 대역보다 초음파 대역에서 피드백 사운드를 발생시키기 위해, 상기 제2 스피커 드라이버와 마이크 사이에 배치된 진동을 전달하는 매질을 향해 상기 초음파 대역의 제2 사운드를 출력하는 단계; 및
    상기 마이크가, 상기 제1 사운드를 수음하고, 상기 진동을 전달하는 매질을 통해 상기 제2 사운드를 수음하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 피드백 사운드 제어 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제2 사운드를 출력하는 단계는
    상기 진동을 전달하는 매질의 형태를 변형시켜 상기 초음파 대역에 상응하는 임피던스를 낮추는 것을 특징으로 하는 피드백 사운드 제어 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 진동을 전달하는 매질은
    상기 제2 스피커 드라이버와 상기 마이크 중 적어도 하나와의 거리 조절이 가능하도록 형성된 것을 특징으로 하는 피드백 사운드 제어 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 진동을 전달하는 매질은
    일 끝단이 상기 제2 스피커 드라이버와 상기 마이크 중 어느 하나에 결합되고, 타 끝단이 상기 제2 스피커 드라이버와 상기 마이크 중 상기 일 끝단과 결합되지 않은 다른 하나와의 거리 조절이 가능하도록 형성된 것을 특징으로 하는 피드백 사운드 제어 방법.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 진동을 전달하는 매질은
    양 끝단이 상기 제2 스피커 드라이버와 상기 마이크에 각각 결합되고, 상기 양 끝단이 결합된 상태에서 상기 제2 스피커 드라이버와 상기 마이크 사이의 거리 조절이 가능하도록 형성된 것을 특징으로 하는 피드백 사운드 제어 방법.
  14. 청구항 9에 있어서,
    상기 수음하는 단계는
    진동을 차단하는 매질을 이용하여 상기 제1 스피커 드라이버에서 발생하는 진동이 상기 마이크에게 전달되는 것을 차단하는 것을 특징으로 하는 피드백 사운드 제어 방법.
  15. 청구항 9에 있어서,
    상기 피드백 사운드 제어 방법은
    상기 가청 주파수 대역과 상기 초음파 대역의 주파수 밴드와 게인을 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 피드백 사운드 제어 방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 제2 사운드를 출력하는 단계는
    상기 제2 스피커 드라이버가, 상기 제2 사운드를 출력시키기 위한 기설정된 전압 값 이상의 전기 에너지가 입력된 경우, 에너지 변환 소자를 이용하여 상기 전기 에너지를 광 에너지 및 열 에너지 중 적어도 하나로 변환하는 것을 특징으로 하는 피드백 사운드 제어 방법.
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