KR200431875Y1

KR200431875Y1 - 자동차의 다양한 가상 엔진효과음 구현 장치.

Info

Publication number: KR200431875Y1
Application number: KR2020060021451U
Authority: KR
Inventors: 이화영
Original assignee: 이화영
Priority date: 2006-04-17
Filing date: 2006-08-10
Publication date: 2006-11-27

Abstract

본 실용신안은 차량을 개조하지 않고 다양한 여러 종류의 엔진효과음 및 기타 내연기관의 엔진효과음을 자동차 실내에서 차내에 설치된 스피커를 통해서 들을 수 있도록 해주는 장치이다.

이를 위해 자동차 내부에서 차량계기판으로 입력되는 rpm 펄스신호를 본장치와 연결하여 입력받으면, MCU로 된 중앙처리장치에서는 입력된 펄스 신호 값으로부터 현재의 자동차 엔진의 RPM값을 연산하여 수치화 한후 해당 RPM값에 대응하는 소리를 USB메모리카드에 저장되어 있는 소리 중에서 이용자가 메뉴버튼을 통해서 선택하여 출력할 소리를 결정하게 되며, 이때 선택한 소리는 사운드코덱을 통해서 디지털소리를 아날로그소리로 변환하여 스피커로 출력하게 된다. 또한 본장치의 특성상 mp3음악 파일을 재생할 수 있으므로 MP3플레이어의 역할을 또한 수행 할 수 있는 장치이다.

자동차, 엔진 효과음

Description

자동차의 다양한 가상 엔진효과음 구현 장치.{Multi-Engine sound effect of car}

도 1은 본 고안에 따른 자동차의 다양한 가상 엔진효과음 구현 장치의 전체적인 구성도이다.

도 2는 본 고안에 따른 장치에 사용되는 차량의 Rpm 신호를 샘플링할 수 있는 자동차의 계기판과 연결된 차량 내의 터미널 단자 표시도 이다.

도 3은 본 고안의 장치로 자동차로부터 rpm 신호를 입력받는 신호 입력단의 회로도이다.

본 장치는 자동차 실내의 스피커를 통해 자동차 원래의 엔진음이 아닌 사용자가 듣고 싶어하는 종류의 엔진음을 들을 수 있게 하는 것에 관한 장치이다. 종래에는 자동차의 배기관을 개조하는 등의 방식으로 다른 엔진소리가 나오도록 해서 심각한 소음공해를 유발하여 다른 사람에게 피해를 줄 뿐만 아니라 법적으로도 규제사항이다.

본 장치는 차내에 승차한 사람이 자신의 자동차 엔진음 소리가 아닌 다른 종류의 차량의 엔진소리를 배기관등을 개조하지 않고도 들을 수 있도록 하며, 하나의 엔진음이 아닌 여러 가지 다른 엔진소리를 구현하며 소음공해를 발생시키지 않는데에 있다.

도 2는 차량계기판의 속도, rpm, 연료 게이지 등을 표시하기 위해서 필요한 신호값 을 입력받는 터미널 단자(210)를 표시한 부분이며, 이단자에 선을 연결함으로써 본 장치(190)에서 필요로 하는 Rpm 신호 값을 제공받을 수 있으며, 이 신호는 0~5V의 펄스 파 형태의 주파수이다. 자동차 엔진의 동작은 4 행정 2 왕복 1 사이클의 구조를 가지고 있으며 폭발행정 시 점화플러그에서 고전류에 의한 스파크가 발생한다. 이때의 신호가 자동차의 중앙컴퓨터를 통해서 0~5V의 펄스 값 형태로 변환하여 출력되는 것이다. 차량엔진은 보통 3, 4, 6, 8, 12 기통으로 이루어져 있다. 따라서 크랭크축 2 회전 시에 엔진 기통수 만큼의 펄스 주파수가 터미널단자(210)를 통해서 샘플링 된다. 본장치(190)에서 필요한 신호는 차량의 RPM 신호값 이다. Rpm은 1분당 회전수이므로 다음과 같은 공식을 통해서 샘플링 주파수를 통해 Rpm값을 계산할 수 있다.

RPM/60/2 * 기통수= 주파수

RPM = 주파수 * 120 / 기통수

RPM단자의 연결시 주의 되는 사항이 자동차계기판의 RPM 신호 제공단 과 본장치(190)의 RPM 입력선이 잘못 연결될 경우 본장치(190)에서 차량계기판으로 역신호의 유입 등으로 차량의 계기판이 정상적인 동작을 하지 않는 문제점이 발생할 수 있으므로 이에 대한 대응책이 있어야 한다. 이를 위해서 사용하는 것이 포토커플러 라는 다이오드이다. 도 3은 포토커플러가 포함된 신호입력단(110)이다. 이와같이 CN5에서 입력된 펄스는 C13에서 고주파 부분의 노이즈를 제거하고 R4 와 포토커플러(ISO1) 통해서 반대편으로 신호가 전달된다. 입력부분의 ISO1 의 다이오드는 입력신호가 반대로 인가되면 동작하지 않기 때문에 자동으로 선의 연결이 잘못될 경우 회로가 동작하지 않게 되므로 이 문제를 해결할 수 있다.

도 1과 같이 터미널단자(210)에 선을 연결하여 샘플링된 펄스주파수는 신호입력단(110)을 통해서 본장치(190)의 중앙처리장치(130)로 입력이 된다. 샘플링된 펄스주파수 는 MCU(Micro Controller Unit)로 이루어진 중앙처리장치(130)로 실시간 전송되며 중앙처리장치(130)에서는 1/10 초당 한번씩 입력주파수를 샘플링하여 차량의 rpm값을 계산하며, 이rpm 값을 기준으로 하여 ‘제어신호’값을 생성한다. 아래의 도표 1)처럼 차량의 시동시 800 Rpm근처에서 시작되는 것을 감안하여 800rpm을 시작점으로 정해서 총,6000rpm 까지 100씩 rpm 범위를 잘라서 rpm의 범위 가 100 증가할 때 마다 '제어신호'는 1부터 1씩 증가된다.

Rpm 범위	제어신호
800~900	1
901~1000	2
1001~1100	3
1101~1200	4

도표 1) Rpm별 제어신호 표 (800~1200 Rpm까지만 표기)

제어신호값 이 결정이 되면 이값을 기준으로 하여 중앙처리처리장치(130)에서는 저장매체(150)로부터 엔진효과음 구현시 사용될 음원을 읽어 들이게 된다. 저장매체(150)는 Usb 메모리카드를 사용하여 언제든지 본장치(190)에 탈부착이 용이하도록 하였다. USB 메모리카드를 사용하기 위해서는 이를 중앙처리장치(130)에서 인식하여 사용가능토록 하는 칩이 필요하며 이를 위해서 본 장치(110)에서는 USB컨트롤러 역할을 하는 UBI9021 이라는 칩이 사용하였다. 본 메모리카드에는 사용자가 컴퓨터로부터 다운로드 한 다양한 여러 종류의 엔진효과음들이 Mp3 파일형태로 저장되어 있으며, 이 하나의 Mp3파일당 한 개의 Bin파일을 가지게 된다. 예를 들어서 포르쉐.mp3, BMW.mp3, 할리.mp3의 효과음 파일이 있다면, 포르쉐.bin, BMW.bin, 할리.bin 의 파일이 각각 포함되어 있는 것이다.

엔진효과음 구현에 사용될 Mp3음원 파일은 800rpm에서 6,000rpm까지 100rpm단위별로 사용될 음원이 각각 2초간의 재생시간을 가지고 녹음되어 있다. 예를 들어서 현재 샘플링된 rpm이 810의 값이라고 하면 제어신호는 1이며 800rpm 범위의 음원이 사용되며, 0.1초후 샘플링된 rpm이 920으로 변하게 되었다면, 제어신호값은 2이며 900rpm 대역의 음원을 사용하게 된다. 중앙처리장치(130)에서는 제어신호의 변화가 없는 동안 읽어 들인 음원을 계속‘구간 반복재생’을 하도록 하며 제어신호값이 변경될 때마다 중앙처리장치(130)에서는 메모리카드(150)에서 음원을 지속적 읽어 들이도록 명령하게 된다. 이러한 방식으로 실시간으로 변하는 자동차의 Rpm값에 대응해서 엔진효과음을 구현하는 방식을 사용한다. ‘제어신호’값에 대응하는 음원의 대역을 해당 엔진효과음 Mp3파일에서 읽어오기 위해서는 제어신호에 에 맞는 음원의 재생 시작.끝위치를 지정하는 정보를 중앙처리장치(130) 에 제공하여야 한다. 이 정보를 제공하는 파일이 바로 Bin 파일이며 이 파일은 제어 신호값에 매칭 되는 해당 음원의 시작과 끝 위치 정보를 핵사(Hex) 코드로 된 바이너리 데이터타입으로 가지고 있다. 시작과 끝 위치를 지정하는 이 데이터는 MP3파일의 처음부터 해당위치까지의 파일크기(byte)이며 이값을 핵사코드 형식의 데이터로 가지고 있으며, 이 값은 각각의 엔진효과음 Mp3파일에 따라서 값들이 서로 똑같지 않기 때문에 각각의 고유한 Bin 파일을 가지게 되는 것이다. 예를 들어서 포르쉐.mp3 파일의 800rpm 대역 음원의 시작위치가 120,000byte 끝 위치가 954,000byte 라고 할 경우 이를 Hex(헥사코드)로 변환하면 각각 1D4C0, E8E90의 값이 된다. 즉, 800 ~ 6,000 rpm 대역까지의 음원은 해당rpm 대역에 따른 시작위치.끝위치의 값들이 hex값으로 표현되어 이 데이터가 Bin파일에 저장되어서 사용되는 것이다.

중앙처리장치(130)가 제어신호에 따른 엔진효과음 음원을 Bin파일의 정보를 기준으로 해서 저장매체(150)로부터 읽어 들인후 D/A(160)코덱 부분으로 넘겨지며, 이 D/A코덱(160)이 하는 역할은 디지털 음원을 아날로그로 디코딩하여 스피커 단으로 출력을 할 수 있도록 역할을 담당하게 된다. 이러한 코덱들은 종류가 다양하며 최근에는 Mp3 플레이어의 범용화가 이루어 져있기 때문에 이러한 MP3 플레이어에 사용되는 코덱들 중 하나를 선별하여 사용 가능하며 본장치(190)에서는 Vs1011 이라는 코덱은 사용하였다. 또한 이 코덱의 역할에 의해서 메모리카드(150)에 MP3 음악 파일이 들어 있을경우 이부분 또한 재생이 가능하다.

출력단(170)에서는 D/A코덱을(160)에서 변환된 음원을 자동차 실내에 설치된 스피커를 통해서 소리를 내보내기 위해서 자동차의 카스테레오와 연결되는 단자를 제공하는 부분이다. 자동차 카스테레오는 무선FM 주파수를 수신할 수 있으므로 RF트렌스미터를 사용하여 FM무선주파수를 이용하여 음원을 카스테레오로 전송하는 방식과, 직접 유선을 본장치(190)와 카스테레오와 연결하는 두가지 방식이 있으며, 이두방식 모두를 현재 지원하고 있다. RF트랜스미터에 관한 자세한 기술사항은 이미 기존에 시장에 나온 RF트랜스미터제품에 포함된 사항이므로 자세한 기술을 하지 아니한다.

사용자는 본장치(190)에서 제공하는 여러 가지 기능들을 키입력부(140)을 통해서 조종할 수 있다. 즉 본장치(190)를 통해서 제공되는 기능인 MP3노래듣기, 엔진효과음 출력중 선택할수 있으며, 자신이 원하는 노래나 엔진음을 저장된 목록들중에서 선택할 수 있으며 볼륨 조정을 할 수 있게 되며, 이내용등은 LCD 동작표시부(120)을 통해서 확인할 수 있다. 또한 LCD동작표시부(120)는 현재 동작중인 장치의 상태를 표시하여 사용자로 하여금 쉽게 확인할 수 있도록 한다.

위에 기술된 과정을 거쳐서 사용자는 엔진이 켜진상태의 주행중 혹은 공회전시에 자신이 원하는 엔진효과음을 선택해서 실제 자신의 차량의 엔진음이 아닌 자신이 원하는 엔진효과음 또는 MP3음악을 차량내 스피커를 통해서 들을수 있게 되게 된다.

전술한 내용과 같이 실제 자동차의 배기관을 바꾸지 않음으로써 아주 저렴하게 다른 자동차및 기타 다른 내연기관의 소리를 자동차 실내에서 들을 수 있으며 또한 아주 다양한 엔진효과음을 연출 할 수 있는데 그 특징이 있으며, 배기관을 통해서 굉음같은 큰소리를 발생시키지 않으므로 소음공해를 유발하지 않는다. 부가적으로 별도의 MP3플레이어 장치 없이 MP3음악을 들을 수 있다는데 그 장점이 있다.

Claims

운행중인 차량의 계기판과 연결되는 터미널 단자를 통해서 자동차의 rpm 펄스 신호를 샘플링하여 본 장치내부로 입력을 받은 후 차량의rpm값을 중앙처리장치에서 계산하여 해당 rpm 신호값에 맞는 음원을 메모리카드에 저장된 엔진 음원에서 읽어들인후 그소리를 D/A코덱을 통해서 음원의 디지털사운드를 아날로그 사운드로 디코딩 하여 출력단을 통해서 스피커와 연결하여 실제 자동차의 rpm 값과 맞는 엔진효과음을 연출하여 들을 수 있도록 하는 자동차의 다양한 가상 엔진효과음 구현 장치.
제 1항에 있어서 구현된 엔진효과음을 스피커로 출력함에 있어서 RF트랜스미터를 이용해서 카스테레오의 FM 주파수를 통해 무선으로 자동차의 FM라디오로 수신을 하도록 함으로써 카스테레오와 연결된 스피커로 소리를 출력 하는 방식을 포함한 자동차의 다양한 가상 엔진효과음 구현 장치.