KR20080095805A - 사운드 동조 방법 - Google Patents

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KR20080095805A
KR20080095805A KR1020080038218A KR20080038218A KR20080095805A KR 20080095805 A KR20080095805 A KR 20080095805A KR 1020080038218 A KR1020080038218 A KR 1020080038218A KR 20080038218 A KR20080038218 A KR 20080038218A KR 20080095805 A KR20080095805 A KR 20080095805A
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tuning
sound system
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KR1020080038218A
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Inventor
크리스토프 마르쿠스
šQ츠 린데르
Original Assignee
하만 베커 오토모티브 시스템즈 게엠베하
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Abstract

본 발명은 지연 라인, 등화 필터 및 적어도 두 개의 라우드스피커를 구비하는 사운드 시스템의 자동화된 동조 방법에 관한 것으로, 이 방법은 상기 라우드스피커를 통해 유용한 사운드 신호를 재생하는 단계와, 적어도 일 위치에서 음압치를 측정하는 단계와, 상기 사운드 시스템의 상기 지연 라인 및 상기 등화 필터의 동조를 위해 상기 사운드 시스템의 바람직한 전달 특성을 표현하는 타겟 전달 함수를 제공하는 단계와, 상기 지연 라인의 지연을 조정하는 단계와, 상기 사운드 시스템의 실제 전달 특성이 상기 타겟 함수에 근사하도록 상기 등화 필터의 진폭 응답을 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

사운드 동조 방법{SOUND TUNING METHOD}
본 발명은 사운드 동조 방법(sound tuning method)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자동차의 탑승자 공간에서의 자동화된 사운드 동조 또는 등화(equalizing)를 위한 방법에 관한 것이다.
자동차, 특히 프리미엄 급 리무진의 경우, 사운드 시스템은 통상적으로 매우 복잡하며, 상이한 주파수 범위의 라우드스피커 및 라우드스피커 그룹(예, 서브 우퍼, 우퍼, 중간 주파수 라우드스피커, 고음 스피커(tweeters) 등)을 사용하여, 상기와 같은 자동차의 탑승자 공간의 다양한 위치에 다수의 라우드스피커를 구비한다. 이러한 사운드 시스템은 원하는 사운드 인상(sound impression)의 달성을 위해 각 차량 종류에 따라 음향 전문가나 사운드 엔지니어에 의해 수동으로 조정되거나 또는 최적화된다. 이 과정은 사운드 동조라고도 지칭되는데, 이 사운드 동조는 주로 사운드 시스템의 동조에 관한 것으로, 음향 전문가나 사운드 엔지니어에 의해 주로 경험치와 훈련된 청력을 기초로 주관적으로 행해지는 것이다. 사운드 동조와 관련하여 이용되는 신호 처리를 위한 전형적 구성은 4차 필터(biquad filters)[예, 하이-패스(high-pass), 대역 통과, 로-패스(low-pass), 올-패스(all-pass) 필터], 겹선형(biliner) 필터, 디지털 지연 라인(delay lines), 크로스 오버 필터, 및 신호의 동적 범위를 변화시키는 구성(예, 컴프레서, 제한기(limiters), 신장기(expanders), 노이즈 게이트 등)이며, 이때 크로스 오버 필터, 지연 라인 및 진폭 응답의 컷-오프 주파수의 관련 파라미터들은 그 스펙트럼적 균형(음조)과 청각적 관점(auditory perspective)과 관련하여 최적화된 사운드 인상을 달성하는 방식으로 조정된다.
이러한 동조의 주안점은 모든 청취 위치, 즉 승용차 내 탑승자 공간의 모든 좌석 위치에서 가능한 한 양호한 사운드 인상을 획득하는 것이다. 그러나, 서로 독립적으로 조정될 수 없는 상기 과정에서 다수의 파라미터들이 변화되어 그들 효과에 있어 영향을 미쳐야 하기 때문에, 상기 과정의 절차는, 높은 수준의 경험을 요하고 따라서 시간 소모적이며 사운드 시스템의 동조를 수행하는 음향 전문가 또는 사운드 엔지니어의 주관적 사운드 효과에 크게 불가피하게 순응하는 반복적 과정으로 귀결된다.
그러므로, 자동차의 사운드 시스템에 대해 적어도 부분적으로 자동화된 동조를 수행하는 방법의 제공에 대한 전반적 요구가 존재한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 지연 라인, 등화 필터 및 적어도 두 개의 라우드스피커를 갖는 사운드 시스템의 자동화된 동조를 위한 동조 방법이 제공되며, 이 방법은 상기 라우드스피커를 통해 유용한 사운드 신호를 재생하는 단계와, 적어도 하나의 위치에서 음압치(sound pressure value)를 측정하는 단계와, 상기 사운드 시스템의 바람직한 전달 특성을 표현하는 타겟 함수를 상기 사운드 시스템의 상기 지연 라인과 상기 등화 필터를 동조하기 위해 제공하는 단계와, 상기 지연 라인의 지연을 조정하는 단계와, 상기 사운드 시스템의 실제 전달 특성이 상기 타겟 함수에 근사하도록 상기 등화 필터의 진폭 응답을 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 사운드 시스템의 자동화된 동조를 위한 동조 시스템이 제공되며, 상기 동조 시스템은 유용한 사운드 신호를 제공하는 신호 소스와, 각각의 크로스 오버 필터의 하류에 하나의 적응된 필터가 연결되는 복수의 적응형 필터(adaptive filters)와, 각각의 적응형 필터의 하류에 하나의 라우드스피커가 연결되는 복수의 라우드스피커와, 제1 위치에서의 음압 레벨을 측정하고, 상기 유용한 사운드 신호를 표현하는 마이크로폰 신호를 제공하는 마이크로폰과, 상기 유용한 사운드 신호와 상기 마이크로폰 신호에 의해 규정된 실제 전달 특성이 상기 사운드 시스템의 원하는 전달 특성을 표현하는 타겟 함수에 근사하도록 상기 적응형 필터의 필터 계수를 최적화하는 제어 유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 자동차의 탑승자 공간에서의 사운드 동조 또는 등화를 자동화할 수 있다.
본 발명은 첨부 도면과 설명을 참조하여 더욱 잘 이해할 수 있다. 도면에서의 구성 요소들은 반드시 일정 비율일 필요는 없으며, 대신 발명의 원리의 예시를 위해 강조될 수 있다. 더욱이, 도면에서 유사 참조 번호는 다른 도면 전체에 걸쳐 대응 부분을 나타낸다.
본원에서는 훈련된 음향 전문가나 사운드 엔지니어에 의해 동조 수행시 음향 파라미터 변경 방법을 먼저 결정하기 위해 연구를 수행하였다. 테스트 환경으로서 프리미엄급 리무진이 선택되었다. 이 차량의 사운드 시스템은 전방 좌측(LF), 전방 우측(FR), 센터(C), 측면 좌측(SL), 측면 우측(SR), 후방 좌측(RL), 후방 우측(RR), 서브 우퍼 좌측(SubL), 서브 우퍼 우측(SubR), 트렁크 내의 별도 서브 우퍼(Sub) 등 총 10개의 채널과 각 채널마다 증폭기를 포함한다. 동조는 지연 라인, 올-패스 필터 및 크로스-오버 필터의 파라미터 변경을 통한 위상 동조 및 4차, 겹 선형 필터와 크로스-오버 필터의 파라미터 변경을 통한 주파수 동조를 이용하여 수행된다. 차량의 트렁크에 배치된 별도의 서브 우퍼는 100Hz의 컷-오프 주파수, 90°위상 편이 및 센터 위치에 설정된 볼륨을 갖는 로-패스 필터로 작동되는 능동형 라우드스피커이다.
차량의 사운드 시스템의 사운드 인상은 두 곳의 전방 좌석 위치(운전석 및 조수석)에 대한 중점적 최적화로써 음향 전문가에 의해 행해지는 종래의 수동적 절차에 따라 차량의 사운드 시스템을 동조할 때 통상적으로 행해지는 바와 같이 동조가 이루어지며, 여기에서 통상의 절차에 따라 운전자 위치가 관심의 대상이다. 또한, 통상의 절차에 따르면, 동조 처리 중 후방 좌석 위치도 고려 대상이지만, 전방 좌석 위치에 대한 청취 인상에 어떠한 부정적인 영향도 야기하지 않을 정도로 국한된다. 동조 중, 사용된 사운드 시스템에서 이용 가능한 서라운드-알고리즘(예, Logic7)은 작동 정지되고 오직 순수 스테레오 신호의 경우를 위한 동조만 수행된다.
수동적 동조의 완료 후, 전체 시스템의 임펄스 응답의 측정이 탑승자 공간의 4개소(전방 좌측(운전석), 전방 우측(조수석), 후방 좌측 및 후방 우측)에서 수행된다. 이 과정 중, 총 임펄스 응답은 4개 단계, 즉 동조되지 않은 사운드 시스템, 완전히 동조된 사운드 시스템, 위상(지연 라인)에 대해서만 동조된 사운드 시스템, 및 레벨 변화 또는 진폭 응답에 대해서만 동조된 사운드 시스템 각각의 단계에서 결정되었다. 이들 전체 임펄스 응답에 대해 이후 분석이 행해진다.
측정된 임펄스 응답의 분석을 위한 여러 가지 가능성이 존재한다. 따라서, 예컨대, 시간 도메인에 존재하는 완전 임펄스 응답이 서로 비교될 수 있거나, 미리 적절하게 필터링된 후 시간 도메인에서 서로 비교될 수 있다. 더욱이, 상기 측정된 임펄스 응답은 정적 주파수 응답(진폭 및 위상 응답) 또는 관련된 정적 그룹-지연 응답의 추출 및 비교를 위해 주파수 도메인으로 변환될 수 있다.
임펄스 응답의 동적 특성을 조사하여, 예컨대, 에너지 붕괴 곡선(energy decay curve), 위상 붕괴 곡선이나 또한 그룹-지연 붕괴 곡선에 의해 이들 특성을 평가하는 다른 가능성이 존재한다. 또 다른 가능성으로는 상기 연구 중 임펄스 응답의 최소-위상 성분(시간 오프셋 없는 성분)에 대해서만 집중하거나, 임펄스 응답의 올-패스-포함 성분(주파수-의존적 위상 편이를 갖는 성분)만을 고려하는 것이다. 상기 언급한 예는 연구 변량의 가능한 범위로부터의 어떤 부분만을 나타낸다.
우선, 임펄스 응답의 평가 및 분석에 대한 최상의 결과의 도출을 위한 기초를 나타내는 분석 방법의 선택에 연구의 중점을 두었다. 측정된 임펄스 응답에 있어 다수의 상이한 분석을 이용하여 검토한 후, 분석 방법으로서 에너지 붕괴 곡선을 선택하였다.
또한, 사운드 시스템에서 여기 신호(excitation signal)로 사용되는 단일 사인파 펄스를 갖는 그 동적 특성에 대해 임펄스 응답을 추가로 조사하는데, 그 주파수는 음향 심리학적 바크 스케일(psychoacoustic Bark scale)에 따라 단계적으로 증가된다. 이 방법(소위 Liberatore 방법)에서, 사람의 귀의 음향 심리학적 특성, 특히 사람의 귀의 주파수-의존적 통합 특성이 활용된다. 이러한 관점에서, 음향 심리학적 청각의 모델링을 위한 시작점은 사람의 귀, 특히 내이(inner ear)의 기본적 특성이다. 사람의 내이는 소위 "측두골"에 매립되어 있고 비압축성 림프 유체로 충전되어 있다. 상기 내이는 대략 2.5 회전의 달팽이 형상(달팽이관)을 취한다. 상기 달팽이관은 또한 평행 관으로 이루어지는데, 그 상하부 관은 기저막으로 분리되어 있다. 이 기저막 상에는 코르티(Corti) 기관이 귀의 감각 세포와 함께 위치된다. 기저막이 사운드 자극에 기인하여 진동하도록 되면 소위 진행파가 형성되고, 이는 말하자면 노드 또는 앤티노드(antinode)가 존재하지 않는다. 이렇게, 청취 과정을 위해 결정되는 효과가 생성되고, 무엇보다도 귀에서의 음향 심리학적 마스킹 효과와 구분 주파수 선택성을 설명하는, 소위 기저막 상에서의 주파수/로커스(locus) 변환이 생성된다.
사람의 귀는 한정된 주파수 대역 내의 다양한 사운드 자극을 합성한다(통합 기능). 이들 주파수 대역은 임계 대역 또는 임계 대역 폭(CB)으로도 지칭된다. 상기 임계 대역은 특정 주파수 대역에서 생기는 사운드에 의해 생성되어 합성 청각을 형성하는 것과 관련하여 사람의 귀가 이러한 사운드를 합성한다는 점에서 그 기 초를 이룬다. 임계 대역 내의 사운드 이벤트는 다른 임계 대역에서 생기는 사운드와는 다르게 서로 영향을 미친다. 예를 들면, 하나의 임계 대역 내에 동일 레벨의 두 개의 톤(tones)은 다른 임계 대역에 위치될 때보다 더 조용하게 인지된다.
마스커(masker) 내의 테스트 톤은, 에너지가 동일하고 마스커가 중심 주파수로서 테스트 톤의 주파수를 갖는 주파수 대역에 속하는 경우 들릴 수 있으므로, 임계 대역의 필요한 대역폭은 결정될 수 있다. 저 주파수에서, 임계 대역은 100 Hz의 대역폭을 갖는다. 500 Hz를 초과하는 주파수에서, 임계 대역은 각 임계 대역의 중심 주파수의 약 20%인 대역폭을 갖는다(1999년, 베를린/하이델베르그/뉴욕, Springer-Verlag, 제2 판, Zwicker, E.와 Fastl, H.에 의한 음향 심리학-현상과 모델 참조).
전체 가청 범위에 걸쳐 모든 임계 대역을 정렬시키는 것에 의해, 바크(Bark) 단위를 갖는 임계-대역율 스케일(critical-band rate scale)(음조)이라 불리는 청력-지향 비선형 주파수 스케일(hearing-oriented non-linear frequency scale)이 얻어진다. 이는 임계 대역이 어느 포인트에서도 정확히 1 Bark의 동일한 폭이 되도록 주파수 축의 왜곡된 스케일을 나타낸다. 주파수와 임계-대역률 스케일의 비선형 관계는 기저막 상에서의 주파수/로커스 변환에 기원한다. 상기 임계-대역률 스케일 함수는 마스킹 문턱값(masking threshold) 및 음량의 연구에 기초하여 Zwicker에 의해 테이블 형태로 특정된 것이다(1999년, 베를린/하이델베르그/뉴욕, Springer-Verlag, 제2 판, Zwicker, E.와 Fastl, H.에 의한 음향 심리학-현상과 모델 참조). 관련된 임계-대역률 스케일이 0~24 Bark가 되도록 꼭 24개의 임계 대역이 0-16kHz의 가청 주파수 대역 내에서 정렬될 수 있음이 밝혀졌다.
전술한 Liberators 방법의 적용을 위해, 이것은 사인파 펄스에 의한 사운드 시스템의 여기가 약 20Hz에서 시작하고 그에 따라 증가된 후 각 경우마다 정지됨을 의미한다. 이후, 사인파 펄스는 분석 대상의 각각의 임펄스 응답으로 포선화되고, 이 임펄스 응답의 분석의 결과로써 자동차의 탑승자 공간에서의 사운드 시스템의 거동에 대한 심층적인 분석을 가능케 하는 에너지 붕괴 곡선과 유사한 결과가 다시 얻어진다.
전술한 에너지 붕괴 곡선의 도움으로 얻어진 결과는 조사 대상의 리무진에 있어서 음향 전문가나 사운드 엔지니어에 의해 레벨 변화 또는 진폭 응답 각각에 대해 수동으로만 동조되는(4차 필터, 겹선형 필터) 사운드 시스템과, 위상(지연 라인, 크로스-오버 필터)에 대해서만 동조되는 사운드 시스템과, 완전 동조된 사운드 시스템과, 동조되지 않은 사운드 시스템에 있어서, 4 단계로 측정되는 소위 전체 임펄스 응답에 대해 우선 나타내진다. 이들 에너지 붕괴 곡선은 도 1에서 3차원 도면으로 표현된다.
도 1의 곡선은 f=2kHz까지의 주파수 범위 내에만 존재하는데, 이는 상기 곡 선이 조사 대상의 청각적 관점과 음조의 음향 감각에 관한 오디오 주파수 범위의 결정 영역을 표현하기 때문이다. 3차원적 도식에서 시간량은 약 t=280ms로 제한되는데, 이는 이 시간을 초과하면 펄스에 의해 여기되는 사운드 시스템의 어떤 신호도 임펄스 응답이 조사 대상의 청각적 관점과 음조의 음향 감각에 관하여 더 이상 기여하지 않을 정도로 차량 내 내부 공간에서 붕괴되기 때문이다.
도 1은 결정된 에너지 붕괴 곡선(EDC)의 4개의 3차원적 도식을 포함한다. 모두 4개의 도식에서, Y축은 대응하는 사인파 펄스가 제시된 후 ms 단위의 시간을 나타내고, X축은 이 시간의 각 경우에 대해 측정된 레벨을 나타내고, Z축은 각 사인파 펄스의 주파수를 나타내는데, 상기 주파수는 상기 도식에서 Z축을 따라 고 주파수로부터 저 주파수 측으로 도식화되어 있다. 더욱이, H로 표시된 영역은 고 측정 레벨을, L로 표시된 영역은 저 측정 레벨을 표현한다. 고 레벨(H)에서 저 레벨(L)로의 천이는 T1 및 T2로 식별된다. 도 1의 상부 좌측 도식은 초기에는 동조되지 않은, 하기에 선형 세트로도 불리우는 차량의 사운드 시스템에 대한 에너지 붕괴 곡선을 나타낸다. 도 1의 상부 우측 도식은 그 사용되는 조정이 하기에서 지연 세트로도 불리우는 위상(지연 라인, 크로스-오버 필터) 관련 동조의 차량 사운드 시스템에 대한 에너지 붕괴 곡선을 나타낸다. 도 1의 하부 좌측 도식은 추가의 단계에서 레벨 변화 또는 진폭 응답 각각에 대해 부가적으로 동조되고(4차 필터, 겹선형 필터) 그 사용되는 조정이 하기에서 필터 세트로도 불리우는 차량 사운드 시스템에 대한 에너지 붕괴 곡선을 나타낸다. 도 1의 하부 우측 도식은 전술한 반 복적 방법으로 완전 동조되는 차량 사운드 시스템에 대한 에너지 붕괴 곡선을 나타내는데, 상기 반복적 방법은 사운드 시스템의 최종적 조정에 도달하기 위해 크로스-오버 필터들, 지연 라인들, 4차 필터 및 겹선형 필터 양자의 복귀를 교대로 행하는 것을 포함한다. 상기 과정 중 사용되는 조정은 하기에서 동조-세트로도 불리운다.
초기에는 동조되지 않는 사운드 시스템에 대한 내부 차량 공간에서의 임펄스 응답의 에너지 붕괴 곡선, 도 1의 상부 좌측 도식으로부터 알 수 있는 사항은 다이렉트 사운드는 강한 변동을 보이고, 잔향은 길면서 다수 주파수 대역에서 고 에너지(energy-rich)를 보인다는 것이다. 사운드 시스템의 동조는 통상 크로스-오버 필터 및 지연 라인의 동조로 시작된다. 경험에 따르면, 이는 사운드 시스템의 동조에서 길고도 어려운 작업을 나타낸다. 차량 내 사운드 시스템의 위상 조정을 위해 크로스-오버 필터와 지연 라인의 조정을 완료한 후에, 본 경우에서는 상부 우측 도식에 에너지 붕괴 곡선(지연 세트)을 나타내고 있는 임펄스 응답이 측정된다. 분명히 알 수 있는 점은 숙련된 음향 전문가에 의해 수동으로 행해지는 지연 동조(위상 조정)가 청각적 관점과 음조를 위해 바람직한 사운드 효과에 근접하도록 상기 잔향을 우선적으로 최소화한다는 것이다.
도 1의 하부 좌측의 곡선은 추가의 비-반복적 단계에서 크로스-오버 필터와 지연 라인 외에도 등화기 필터(4차 필터 및 겹선형 필터)가 수동으로 동조된(필터 세트) 경우의 사운드 시스템의 에너지 붕괴 곡선을 나타낸다. 진폭 응답의 양호한 등화는 차량 공간의 공간 음향학상 공명에 기인하여 증가하여 생기는 개별적 공간 모드의 감소 및 음조를 본질적으로 향상시키는 다이렉트 사운드에 대한 소정의 평활화(smoothing)를 가져온다.
도 1의 마지막 도식으로서, 하부 우측의 이미지는 완전히 동조된 차량의 에너지 붕괴 곡선을 나타낸다(동조 세트). 이 경우, 전술한 반복적 과정이 사운드 시스템의 구성요소의 동조에 비로소 사용된 것인데, 다시 말하면 특히 반복적 과정은 청각적 관점과 음조에 관한 바람직한 사운드 효과에 대한 사운드 시스템의 최종적 조정을 달성하기 위해 4차 필터 및 겹선형 필터 양자, 지연 라인들 및 크로스-오버 필터들의 동조를 번갈아 행한다는 것이다. 이러한 점에서, 도 1의 하부 우측 도식으로부터, 행해진 조정이 위상 동조와 진폭 동조 양자의 결과 사이의 절충된 형태가 얻어짐을 알 수 있다. 한편으로, 잔향은 더 이상 순수 지연 동조(위상)에서 만큼 억압되지 않으며, 다른 한편, 일부의 공간 모드가 순수 필터 동조(진폭 동조)에서의 경우보다 약간 더 다시 강조된다.
상기 관계를 설명하기 위해, 사운드 시스템의 3차원 임펄스 응답의 상면도는 추가의 도식 형태로서 도 2에 선택되는데, 이는 사운드 시스템의 추가의 특징을 이 형태의 도식으로부터 잘 살펴볼 수 있기 때문이다. X축은 도 2에 따른 모든 도식에서 Hz 단위의 사인파 펄스의 주파수를 나타내고, Y축은 사인파 펄스의 제시 후 시간을 나타낸다. 더욱이, H로 표시된 영역은 고 측정 레벨을, L로 표시된 영역은 저 측정 레벨을 나타낸다. 고 레벨(H)로부터 저 레벨(L)로의 천이는 T1 및 T2로 식별된다. 도 2는 동조되지 않은 사운드 시스템(선형 세트, 상부 좌측 도식), 위상 관련 동조된 사운드 시스템(지연 세트, 상부 우측), 진폭 응답에 관하여 추가로 동조된 사운드 시스템(필터 세트, 하부 좌측) 및 반복적 방법으로 완전 동조된 사운드 시스템(동조 세트, 하부 우측)의 경우에 대한 조사에 사용되는 사운드 시스템의 측정된 임펄스 응답의 에너지 붕괴 곡선의 도식을 포함한다.
도 2의 상부 우측 이미지로부터 알 수 있는 사항은 예컨대, 잘 수행된 지연 동조(위상)도 저 주파수에서 잔향 시간에 소정의 영향이나 아주 미미한 영향조차도 미치지 않으며, 잔향의 지속 시간은 저 주파수에서 고 주파수 측으로 대략 지수함수적으로 떨어진다는 점이다. 더욱이, 도 2의 이러한 형태의 도식으로부터 쉽게 파악할 수 있는 것은 진폭 응답(도 2의 하부 좌측 도식)의 등화가 차량의 동조되지 않은 사운드 시스템(도 2의 상부 좌측 도식)에 비해 어떻게 개별적 공간 모드를 분명하게 감소 또는 억제시킬 수 있는가라는 것이다. 더욱이, 도 1의 도식과 유사하게, 일부의 공간 모드가 재차 더욱 강조되고, 잔향은 완전히 그리고 반복적으로 동조된 차량 사운드 시스템에서 위상 및 진폭 응답을 타협적으로 최적으로 조정하는 것에 기인하여 단지 크로스-오버 필터와 지연 라인이 위상에 대해 동조된 경우보다 중심 주파수에서 부분적으로 크게 강해졌음을 알 수 있다.
차량의 사운드 시스템의 동조시 음향 전문가의 경험으로부터 이미 알려진 바와 같이, 진폭 응답에 대한 양호한 등화는 주로 음조의 향상을 가져오고, 양호한 지연 동조는 우선적으로 청각적 관점의 향상을 가져온다. 진폭 응답의 동조의 정성적 영향은 소위 전체 전달 함수의 평활화 및 일부 특정의 두드러진 공간 모드의 감소로 시초부터 이미 예견된 것이다. 그러나, 이러한 형태에서 아직 알지 못하는 필연적 결과는 지연 동조와 진폭 응답의 등화의 상호 영향에 의해 표현된다.
따라서, 연구로부터 알 수 있는 사항은 예컨대, 동시 위상 최적화를 위한 지연 동조가 그 지연 동조와 동시에 암묵적으로 수행되는 진폭 응답의 등화를 나타내는 측정된 탑승자 공간에서의 여기 에너지의 변위(displacement)를 야기한다는 것이다. 여러 영역에서 이는 사운드 효과에 관한 향상으로 나타나서 바람직하지만, 반대로 다른 영역에서는 사운드 효과의 열화로 나타나 바람직하지 않다. 또한, 주파수와 관련하여 측정된 임펄스 응답의 상기 에너지 변위는 이전에 생기지 않았던 일부 새로운 공간 모드의 여기와 그와 동시에 이전에 보다 우세했던 다른 공간 모드의 약화를 가져온다.
전술한 바람직한 효과 이외에, 파라미터 필터를 사용한 진폭 응답의 등화는 일부 부정적인 원치 않는 결과를 야기하는데, 이는 이들 필터가, 필요한 진폭 응답의 동조를 위해, 동조 과정 중 제어 불가하면서도 지연 라인에 의해 이전에 수행된 위상 동조에 불리한 영향을 미쳐서 반향 에너지의 증가 또는 청각적 관점의 저하를 각각 야기하는 위상 응답을 동시에 가지기 때문이다. 그러나 이와 동시에, 조사가 나타내는 점은 매우 낮은 저주파수에서 긴 반향 시간은 외견상 공간 지각에 어떤 불리한 영향도 미치지 않는다는 것인데, 이는 매우 긴 반향 시간이 관련 주파수 범위 내에 그리고 최적으로 행해진 위상 또는 지연 동조 이후에도 여전히 존재하기 때문이다.
수행된 조사의 분석으로부터 도출되는 점은 사운드 시스템의 동조시, 진폭 응답은 지연 동조를 완전히 종결한 후 등화되어야 한다는 것인데, 이는 상기 지연 동조는 공간 모드의 주파수에서 여기 변위에 기여하고 따라서 전체적인 결론적 등화 전반에 대한 추가적인 변화된 조정을 야기하기 때문이다. 그러므로, 진폭 응답의 동조는 상기 지연 동조 이후에 남는, 라우드스피커와 라우드스피커 설비의 주파수 응답의 등화를 위한 공간 모드에 전적으로 적용되어야 한다.
이전에 획득한 위상 동조의 결과와 그에 따라 동조 사운드 시스템에 의해 생성된 오디오 신호의 스테이징(staging) 및 공간 이미지가 영향을 받지 않고 그대로 남아 있도록 제로-위상 또는 선형-위상 필터로 진폭 응답의 동조를 수행하는 것이 또한 바람직하다. 그러나 이와 동시에, 제로-위상 필터는 스펙트럼 도메인에서만 실행될 수 있다. 선형-위상 필터는 사운드 시스템의 모든 채널에 대해 축방향으로 대칭적인 동조가 행해지는 것으로 가정할 때 일정한 위상 편이가 생성되는 그러한 종류의 것일 수 있다. 이는 진폭 응답의 등화가 위상 동조에 어떤 악영향도 미치 지 않으며 따라서 별개로 간주될 수 있도록 한다. 이는 전체 동조 과정을 상당히 간소화시키는데, 이 방식의 처리는 위상 동조와 진폭 동조 사이의 상호 의존성 또는 상호 간섭을 제거하기 때문이다. 위상 동조는 전술한 조사에서와 같이 크로스-오버 필터와 지연 라인의 동조를 결합하는 것에 의해서만 수행된다.
또한, 사운드 시스템의 동조를 행하는 음향 전문가가 지연 라인 대신에 또는 이들의 보완물로서 주파수에 걸쳐 임의의 위상 편이를 조정할 가능성을 갖추고 있다면 보다 향상된 결과를 얻을 수 있다(조정 가능한 그룹 지연). 이는 반향을 보다 잘 억제하고 따라서 특히 저 주파수 범위에서 양호한 스테이징을 얻을 수 있도록 하며, 지연 라인의 동조에 의해 이미 얻어진 결과를 더욱 향상시킬 수 있다.
부가적으로 반향의 억제에 대한 크로스-오버 필터의 영향을 조사하기 위해, 지연 라인의 전적인 동조에 따른 측정, 즉 크로스-오버 필터의 동시 동조없는 측정을 도 1 및 도 2의 측정과는 별개로 부가적으로 행하였다. 관련 측정 결과는 도 3에 나타내는데, 위상 동조에 대한 크로스-오버 필터의 영향을 아주 분명하게 보여준다.
도 3은 도 1과 유사하게 사인파 펄스에 대해 측정된 에너지 붕괴 곡선의 좌측 3차원 도식과, 도 2의 도식과 유사하게 나타낸 상기 3차원 도식의 상면도를 표현한 우측 도식을 보여준다. 도 1 및 도 2의 대응하는 상부 우측 도식이 비해, 도 3의 도식은 반향이 크로스-오버 필터의 동시 동조 없이 소정 주파수 범위에서 부분적으로 상당히 증가됨을 쉽게 보여준다. 이것은 반향 에너지의 상당한 감소를 야기하는 것은 오직 크로스-오버 필터와 지연 라인의 동조의 조합이라는 것을 나타낸다. 합성 동조가 반향 에너지의 상당한 감소를 야기하는 원인이 주로 크로스-오버 필터 또는 대응하는 라우드스피커에 대한 그 선택적 효과의 위상 응답인지 여부를 명확히 하는 것이 남아 있다.
진폭 응답의 등화에 사용되는 필터의 위상 응답의 영향은 도 1 및 도 2의 대응하는 도식으로부터 이미 알고 있으므로 크로스-오버 필터의 동조에 의한 영향으로서는 비슷한 정도의 범위 내에서 이동한다. 도 3과 관련하여 나타낸 조사의 결과로부터, 크로스-오버 필터의 정확한 세팅은 동조의 양호한 결과를 위해, 특히 양호한 청각적 측면을 형성하기 위해 매우 중요함을 분명히 알 수 있다.
이러한 관점에서, 음향 이벤트의 정위(localization)나 공간 지각이 왜 반향 시간이나 반향 에너지의 감소의 형태에 각각 크게 의존하는지에 대한 의문이 생긴다. 이 문제는 소위 하스 효과(Haas effect)를 이용하여 설명될 수 있다. 하스(Haas)는 반사, 특히 1차 반사가 조사 대상 위치에 도달하는 시간과 어떤 진폭으로 도달하는가에 따라 상기 반사가 공간 지각의 향상은 물론 저하를 가져오는 것으로 결론을 내린 바 있다. 하스에 의한 조사 결과에 따르면, 1차 반사가 매우 조기에(대략 직접 음향 이후 약 10-20ms) 도달하고 부가적으로 높은 진폭을 가지는 경 우에는 언제나 공간 지각이 좋지 않다.
양자의 조건은 차량의 탑승자 공간에서 통상 부딪친다. 이것이 차량 내에서 공간 지각이 언제나 열악한 이유이며, 이는 고에너지의 1차 반사가 가능한 한 조기에 붕괴하거나 이들 반사가 매우 크게 붕괴되는 경우에만 향상될 수 있다. 반사에 있어 필요한 이러한 붕괴는 위상 동조를 이용하여 행할 수 있는데, 이는 사운드 시스템의 사운드 신호 소스를 나타내는 개별 라우드스피커가 여기서는 음향 이벤트의 합이 원하는 관련 위치에서 단지 미소한 반향만을 야기하도록 중첩되는 방식으로 지연될 수 있기 때문이다.
이러한 맥락에서 저 주파수 범위에서 높은 수치를 갖고 고 주파수 측으로 감소하는 잔향 시간이 공간 지각에 어떤 명백한 불리한 효과도 미치지 않는 이유에 대한 의문이 또한 생긴다. 이 의문은 귀의 생리학, 특히 내이의 기저막의 작용을 이용하여 답변 가능하다. 기저막은 중이(eardrum) 일단에 부착된 후 달팽이관 내에서 말린다. 기저막은 중이로부터 시작하여 두께가 감소한다. 중이에 부착된 기저막의 후막 단부에서 기저막은 진행파 형태의 고 주파수에 의해 진동이 야기되고, 기저막의 박막 단부에 가까울수록 저 주파수에 의해 진동 야기된다. 기저막에서의 주파수 분포는 앞서 제시된 바크(Bark) 스케일에 대응한다.
기저막이 중이를 통한 음향 자극에 의해 자극되면, 기저막은 음향 자극의 주 파수 내용에 대응하는 진행파 형태로 전체 범위에 걸쳐 서로 다른 위치에서 기계적으로 진동 야기된다. 일단 시발된 진동은 후막 전단부(중이에 가까운)에 급격하게 붕괴되고 기저막의 박막 후단에서 비적 저속으로 붕괴된다. 이러한 붕괴 과정은 음향 자극이 기저막의 소정 진동 영역에 관련된 것으로 소정 레벨 아래의 범위에 있는 경우 인지되지 않은 상기 과정 중(따라서 예컨대 사운드 시스템의 동조하는 동안을 고려할 필요가 없다) 기저막의 동일 진동 영역에 음향 자극이 추가로 도달하는 것을 이끈다. 이 효과는 음향 심리학에서 설명되는 것으로 마스킹이라 불린다.
많은 조사의 결과, 마스킹 효과는 사람의 귀마다 결정될 수 있다(예, 1992년, 런던 소재 Academic에서 발행한 Moore, B.C.J.의 청취 심리학 입문; 1990년 베를린 하이델베르그의 Springer Verlag에서 발행한 Zwicker, E.의 음향심리학 참조).다른 음향 심리학적 지각에 비해, 개별적 차이점은 거의 분명하지 않으므로 일반적으로 타당한 음향 심리학적 마스킹 모델의 도입을 위해 무시될 수 있다. 본 경우, 마스킹의 음향 심리학적 측면은 필요한 사운드 시스템의 동조를 위해 연관된 기술적 노력을 불필요하게 증가시키지 않고 예컨대 필요한 공간 모드 또는 잔향의 감소를 위한 의미 있는 사양을 달성하는데 적용된다. 더욱이, 이들 마스킹 효과는 특히 사운드 시스템에 대한 적어도 부분적으로 자동화된 동조를 위해 필요한 파라미터를 결정하는데에도 사용된다.
마스킹의 음향 심리학적 효과에서, 마스킹 문턱값의 상이한 변화를 이끄는 마스킹의 두 가지 필수 형태 사이가 구분된다. 이들은 주파수 도메인에서의 동시 마스킹과 시간 도메인에서의 시간적 마스킹을 말한다. 또한, 이들 두 가지 마스킹 방식의 혼합형은 환경 노이즈나 음악과 같은 신호에서 생긴다.
동시 마스킹의 경우, 마스킹 사운드와 유용한 신호는 동시에 생긴다. 이 효과의 조사를 위해 테스트 신호와 마스킹 노이즈를 다른 연령 및 성별의 다른 피 실험자에게 제공한다. 마스커의 형태, 대역폭, 진폭 및/또는 주파수가 높은 빈도의 사인파를 가지는 테스트 신호가 가청적이 되도록 변화되면, 동시 마스킹을 위한 마스킹 문턱값은 가청 범위의 전체 대역폭에 걸쳐, 즉 필연적으로 20Hz 내지 20kHz의 주파수 범위로 결정될 수 있다.
도 4는 화이트 노이즈에 의한 사인파 테스트 사운드의 마스킹을 보여준다. 도면에서는 주파수에 의존하여, 사운드 강도 1WN의 화이트 노이즈에 의해 마스킹되는 테스트 사운드의 사운드 강도를 나타내고 있는데, 가청 문턱값은 쇄선으로 도시되어 있다. 화이트 노이즈에 의한 마스킹시 사인파 톤의 마스킹 문턱값은 다음과 같이 얻어진다: 500Hz 미만에서 사인파 톤의 마스킹 문턱값은 화이트 노이즈의 사운드 강도 이상인 대략 17dB이다. 500Hz 이상에서 마스킹 문턱값은 주파수의 배수에 대응하는 대략 데케이드(decade) 당 10dB 또는 대략 옥타브(octave) 당 3dB로 상승한다.
마스킹 문턱값의 주파수 의존도는 상이한 중심 주파수에서 귀의 상이한 임계 대역폭(CB)으로부터 얻어진다. 임계 대역에 속하는 사운드 강도는 인지된 청각에서 합성되기 때문에, 주파수-의존적 레벨의 화이트 노이즈를 갖는 광역의 임계 대역의 고 주파수인 높은 값의 총 강도가 얻어진다. 따라서, 사운드의 크기, 즉 인지된 사운드 강도 역시 증가하여 증가된 마스킹 문턱값을 유도한다. 이것이 의미하는 것은 예컨대 마스커의 음압 레벨과 같은 순수 물리량이 마스킹의 음향 심리학적 효과를 모델링하는데, 즉 사운드 레벨 및 강도와 같은 측정량으로부터 마스킹 문턱값 또는 마스킹 각각을 유도하는데 충분하지 않지만, 소리 크기(N)와 같은 음향 심리적 양은 사용되어야 한다는 것이다. 마스킹 사운드의 스펙트럼 분포 및 시간에 따른 변화는 이러한 맥락에서 중요한 역할을 수행하며, 이는 이하의 설명으로부터 분명해진다.
마스킹 문턱값이 예컨대 사인파 톤, 협대역 노이즈 또는 임계 대역폭의 노이즈와 같은 협대역 마스커에 대해 결정되면, 가청 문턱값과 비교한 결과적인 스펙트럼 마스킹 문턱값은 상기 마스커 자체가 어떤 스펙트럼적 성분도 갖지 않는 영역에서 증가된다. 사용된 협대역 노이즈는 그 레벨을 LCB로 지칭하는 임계 대역폭의 노이즈이다.
도 5는 사인파 톤의 마스킹 문턱값을 나타내며, 상기 사인파 톤은 LT 레벨의 테스트 톤의 주파수(fT)에 의존하여 마스커로서 1kHz의 중심 주파수(fc)의 임계 대역폭과 다양한 사운드 레벨의 노이즈에 의해 측정된다. 도 4에서와 같이, 가청 문턱값은 쇄선으로 도시된다. 도 5로부터는, 마스커의 레벨이 20dB 만큼 상승시, 마스킹 문턱값의 피크 역시 매 경우 20dB 만큼 상승하고 임계 대역폭의 마스킹 노이즈의 레벨(LCB)에 선형으로 의존함을 알 수 있다. 측정된 마스킹 문턱값의 하부 엣지, 즉 중심 주파수(fc)보다 작은 저 주파수 방향으로 연장하는 마스킹은 마스커의 레벨(LCB)에 무관한 대략 100dB/옥타브의 경사도를 갖는다.
마스킹 문턱값의 상부 엣지에서, 이러한 급격한 경사도는 40dB보다 작은 마스커의 레벨(LCB)의 경우에만 얻어진다. 마스커의 레벨(LCB)이 커짐에 따라, 마스킹 문턱값의 상부 엣지는 점차로 평탄해지며 경사도는 100dB의 레벨(LCB)에서 약 -25dB/옥타브이다. 이것이 의미하는 것은 마스커의 중심 주파수(fc)에 대해 고주파수 방향으로 연장하는 마스킹은 마스킹 사운드가 제공되는 주파수 대역 너머로 멀리 연장한다는 것이다. 사람의 귀도 임계 대역폭의 협대역 노이즈에 대해 1kHz가 아닌 중심 주파수에서 유사한 거동을 취한다. 마스킹 문턱값의 상부 및 하부 엣지의 엣지 경사도는 도 6으로부터 알 수 있는 바와 같이 마스커의 중심 주파수에 거의 무관하다.
도 6은 60dB의 레벨(LCB)과 3개의 다른 중심 주파수(250Hz, 1kHz, 4kHz)를 갖는 임계 대역폭의 협대역 노이즈로부터 마스커에 대한 마스킹 문턱값을 나타낸다. 250Hz의 중심 주파수의 마스커에 대한 하부 엣지의 경사도 중 외견상 평탄한 코스는 상기 저 주파수에서 이미 높은 레벨을 갖는 가청 문턱값의 천이에 의해 야기된다. 제시된 바와 같은 효과는 마스킹의 음향 심리학적 모델의 실시에도 포함된다. 가청 문턱값은 도 6에서도 쇄선으로 도시된다. 사인파 테스트 톤이 1kHz의 주파수의 다른 사인파 톤에 의해 마스킹되면, 도 7에 도시된 마스킹 문턱값은 테스트 톤의 주파수와 마스커의 레벨(LM)에 의존하여 얻어진다. 전술한 바와 같이, 마스커의 레벨에 따른 상부 엣지에서는 이른바 패닝-아웃(fanning-out) 현상이 확실하게 나타나는 반면, 마스킹 문턱값의 하부 엣지는 거의 주파수 및 레벨 의존적이다. 상부 엣지의 경사도의 경우, 마스커의 레벨에 따라 약 -100 내지 -25dB/옥타브가 얻어지며, 하부 엣지 경사도의 경우 약 -100dB/옥타브가 얻어진다.
마스킹 톤의 레벨(LM)과 마스킹 문턱값(LT)의 피크 사이에는 약 12dB의 차이가 얻어지는데, 이는 마스커로서 임계 대역폭의 노이즈의 그것보다 확실히 크다. 이것은 동일 주파수의 테스트 톤과 마스커의 2개 사인파 톤의 강도가 테스트 톤으로서 사인파 톤과 노이즈에 비해 부가되어 매우 이른 시간의 지각, 즉 테스트 톤의 낮은 레벨의 지각을 유도한다는 사실에 기인한다. 또한, 예컨대 향상된 지각도 또는 감소된 마스킹을 또한 유도하는 비트와 같은 부가 톤은 2개의 사인파 톤의 동시 제시의 결과이다.
설명된 동시 마스킹 이외에, 소위 시간적 마스킹이라는 마스킹의 다른 음향 심리학적 효과가 존재한다. 시간적 마스킹의 두 가지 종류 사이는 분명히 구분된다. 프리-마스킹은 마스커가 스위치 온 되기 이전의 시간에도 마스킹 효과가 생기는 경우를 지정한다. 포스트-마스킹은 마스커가 스위치 오프된 이후에 마스킹 문턱값이 가청 문턱값으로 즉시 떨어지지 않는 효과이다. 프리-마스킹 및 포스트-마스킹은 도 8에서 다이어그램으로 도시되어 있으며, 사운드 펄스의 마스킹 효과와 관련하여 하기에 상세히 설명된다.
시간적 프리-마스킹 및 포스트-마스킹의 효과를 결정하기 위해, 짧은 지속 시간의 테스트 톤 펄스를 반드시 사용하여 마스킹 효과의 대응하는 시간적 해법을 달성한다. 가청 문턱값 및 마스킹 문턱값 모두는 테스트 톤의 지속 시간에 의존한다. 더욱이, 두 가지 상이한 효과가 알려져 있다. 이들은 테스트 펄스의 지속 시간에 대한 음량 지각의 의존성(도 9 참조)과 짧은 톤 펄스의 반복률과 음량 지각 사이의 관계(도 10 참조)이다. 동일한 사운드 강도 감각을 유발하기 위해 20ms 지속 시간의 펄스의 사운드 레벨은 200ms 지속 시간의 펄스의 사운드 레벨에 비해 10dB 만큼 증가되어야 한다. 200ms 이상의 지속 시간에서, 톤 펄스의 음량은 그 지속 시간에 독립적이다. 약 200ms 이상의 지속 시간의 과정은 사람의 귀에 있어 정상-상태 과정을 나타낸다. 사운드의 시간 구조에서 음향 심리학적으로 입증 가능한 효과는 이들 사운드가 약 200ms 보다 짧은 경우에 존재한다.
도 9는 테스트 톤 펄스의 그 지속 시간에 대한 지각 의존도를 나타낸다. 점선은 그 지속 시간에 따른, 주파수(fT = 200Hz, 1kHz, 4kHz)에 대한 테스트 톤 펄스의 가청도 문턱값(TQ)을 나타내는데, 이들 가청도 문턱값은 200ms 미만의 테스트 톤의 지속 시간의 경우 약 10dB/decade로 상승한다. 이러한 거동은 테스트 톤의 주파수에 독립적이며, 테스트 톤의 상이한 주파수(fT)에 대한 코스의 절대 위치는 이들 상이한 주파수에서 상이한 가청도 문턱값을 반영한다. 실선은 테스트 톤이 40dB 및 60dB의 레벨(LUMN)의 일정 마스킹 노이즈에 의해 마스킹될 때의 마스킹 문턱값을 나타낸다. 일정 마스킹 노이즈는 전체 청취 범위 내에서, 즉 0 내지 24 바크의 전체 임계 대역에 걸쳐 일정한 마스킹 문턱값을 갖도록 정의되며, 이는 제시된 마스킹 문턱값의 변화가 테스트 톤의 주파수(fT)에 무관함을 의미한다. 가청도 문턱값(TQ)과 마찬가지로, 마스킹 문턱값도 200ms 미만의 테스트 톤의 지속 시간에 대해 약 10dB/decade로 상승한다.
도 10은 3kHz의 주파수 및 3ms의 지속 시간의 테스트 톤 펄스의 반복률에 대한 마스킹 문턱값의 의존도를 나타낸다. 마스커는 주기적으로 스위치 온 오프되는 것처럼 사각형 변조되는 일정 마스킹 노이즈이다. 일정 마스킹 노이즈에서 조사된 변조 주파수는 5Hz, 20Hz 및 100Hz이다. 테스트 톤은 일정 마스킹 노이즈의 변조 주파수와 동일한 반복률로 제공되며, 테스트 톤 펄스의 시간 위치는 변조된 노이즈에 있어 시간-의존적인 마스킹 문턱값을 얻도록 테스트 실행의 코스에서 대응하여 변화된다.
도 10의 횡좌표는 마스커의 시간 지속(TM)에 정규화된 시간에 대한 테스트 톤 펄스의 변위를 나타내고, 종좌표는 결정된 마스킹 문턱값에서 테스트 톤 펄스의 레벨을 나타낸다. 점-쇄선은 비변조된 마스커, 즉 이외에 동일 특성을 갖는 연속 제공되는 마스커에 대한 기준점으로서 테스트 톤 펄스의 마스킹 문턱값을 나타낸다. 프리-마스킹의 엣지의 경사도에 비해 포스트-마스킹의 엣지 경사도가 낮은 것은 도 10에서도 잘 볼 수 있다. 사각형 변조된 마스커가 스위치 온 된 이후, 마스킹 문턱값로부터 짧은 피크가 생성된다. 이 효과를 오버슈트(overshoot)라 부른다. 정상-상태 일정 마스킹 노이즈에 대한 마스킹 문턱값에 비해 마스커의 휴지시의 변조된 일정 마스킹 노이즈에 대한 마스킹 문턱값 레벨의 최대 감소(ΔL)는 일정 마스킹 노이즈의 변조 주파수 증가에 따라 감소하는데, 예를 들면 테스트 톤 펄스의 마스킹 문턱값의 시간에 따른 변화는 점점 더 떨어져서 가청도 문턱값에 의해 미리 결정되는 최소값으로 떨어질 수 있다.
도 10으로부터도 알 수 있는 것은 마스커가 조금이라도 스위치 온 되기 이전에 마스커는 이미 테스트 톤 펄스를 마스킹한다는 것이다. 전술한 바와 같이, 이 효과는 프리-마스킹이라 불리며 큰 톤, 예컨대 높은 사운드 레벨의 톤이 조용한 음보다 귀에서 시간 내에 더 신속하게 처리되는 상황에 기인한다. 프리-마스킹 효과는 포스트-마스킹 효과보다 훨씬 덜 명확하며, 그에 따라 대응하는 알고리즘의 단순화를 위해 음향 심리학적 모델의 적용시 빈번하게 무시된다. 마스커가 스위치 오프된 후, 청취 문턱값은 가청도 문턱값으로 바로 떨어지지 않지만 약 200ms의 주기 후에 가청 문턱값에 도달한다. 상기 효과는 내이의 기저막 상에서 진행파가 느리게 붕괴되는 것으로 설명될 수 있다. 본 조사와 이로부터 개발된 방법의 경우, 이것이 의미하는 것은 이 방식으로 마스킹된 사운드 이벤트는 이들이 오디오 신호에 물리적으로 존재하더라도 그것의 사운드 효과에 관한 사운드 환경의 인지된 청각적 관점과 음조에 어떤 기여도 하지 않는다는 것이다. 또한, 마스커의 대역폭은 포스트-마스킹의 지속 시간에 직접적인 영향을 미친다. 각각의 별개 임계 대역에서, 이 임계 대역에 속하는 마스커의 성분은 도 11 및 도 12에 대응하는 포스트-마스킹을 형성한다.
도 11은 가우스 펄스(Gaussian pulse)의 마스킹 문턱값의 레벨 변화(LT)를 나타낸다. 상기 가우스 펄스는 500ms 지속 시간의 화이트 노이즈의 사각형 마스커의 종료 이후 시간(td)에서 제시된 테스트 톤으로서 20μs의 지속 시간을 가지며, 상기 화이트 노이즈의 사운드 레벨(LWR)은 40dB, 60dB, 80dB의 3개 레벨을 포함한다. 화이트 노이즈의 마스커의 포스트-마스킹은 스펙트럼적 영향 없이 측정될 수 있는데, 이는 20μs의 짧은 지속 시간을 갖는 가우스 테스트 톤 역시 사람의 귀의 인지 가능한 주파수 범위와 관련하여 화이트 노이즈과 유사한 광대역 스펙트럼 분포를 나타내기 때문이다.
도 11의 연속 곡선은 마스커의 레벨(LWR)에 무관하게 약 200ms 이후에, 여기에 사용된 짧은 테스트 톤의 경우 약 40dB인 값으로서, 테스트 톤의 가청도 문턱값에 대한 수치에 도달하는 측정에 의해 얻어지는 포스트-마스킹의 코스를 나타낸다. 10ms의 시간 상수를 가지는 포스트-마스킹의 지수 함수적 붕괴에 대응하는 곡선은 도 11에서 쇄선으로 나타낸다. 그러한 단순 근사는 마스커의 높은 레벨에 대해서만 타당할 수 있으며, 어떤 경우에도 가청도 문턱값 근처에서의 포스트-마스킹의 코스를 나타내지 않는다.
포스트-마스킹은 마스커의 지속 시간에 의존한다. 도 12에서, 60dB의 사운드 레벨(LGVR)과 5ms의 지속 시간(TM)을 갖는 균일한 마스킹 노이즈로 이루어진 사각형 변조된 마스커가 스위치 오프 된 후 지연 시간(td)의 함수로서 5ms의 지속 시간과 fT=2kHz의 가우스 테스트 톤 펄스는 점선으로 나타낸다. 연속선은 테스트 톤 펄 스와 균일한 마스킹 노이즈에 대해 이외에 동일한 파라미터를 갖는 200ms의 지속 시간(TM)의 마스커에 대한 마스킹 문턱값이다.
200ms의 지속 시간(TM)의 마스커에 대해 결정된 포스트-마스킹은 이외에 동일한 파라미터를 갖는 200ms 이상의 지속 시간(TM)의 모든 마스커에 대해서도 발견되는 포스트-마스킹에 대응한다. 더 짧은 지속 시간과 이외에 스펙트럼적 구성과 레벨과 같은 동일한 파라미터를 갖는 마스커의 경우, 포스트-마스킹의 효과는 마스커의 5ms의 지속 시간(TM)에 대한 마스킹 문턱값의 변동으로부터 알 수 있는 바와 같이 감소된다. 음향 심리학적 마스킹 모델과 같은 음향 심리학적 마스킹 효과를 알고리즘 및 방법에 활용하는 것은 조합, 복합적 마스커 또는 부가적으로 중복되는 몇 개의 개별 마스커의 경우에 어떤 결과적인 마스킹이 얻어지는지에 대한 지식을 또한 필요로 한다.
다수의 마스커가 동시에 발생할 때 동시 마스킹이 제공된다. 극소의 실제 사운드만이 사인파 톤과 같은 순수 사운드에 필적할만하다. 악기의 톤은 물론 예컨대, 음성 신호도 역시 상대적으로 많은 고조파를 갖는다. 부분적 톤의 레벨의 구성에 따라 결과적인 마스킹 문턱값은 매우 다르게 형성될 수 있다.
도 14는 복합 사운드의 동시 마스킹, 즉 여기 레벨과 주파수에 따른 200Hz 주파수의 사인파 톤의 10개 고조파에 의한 사인파 테스트 톤의 동시 마스킹에 대한 마스킹 문턱값을 나타낸다. 모든 고조파는 동일한 사운드 레벨을 가지지만, 그 위상 각도에 있어서 통계적으로 분포된다. 도 13은 매 경우 부분적 톤의 모든 레벨이 40dB과 60dB을 각각 가지는 2가지 경우에 대한 결과적인 마스킹 문턱값을 나타낸다. 기본 톤과 처음 4개 고조파는 각각 상이한 임계 대역으로 분리된다. 따라서 마스킹 문턱값의 피크에 있어 복합 사운드의 이들 성분의 마스킹 성분이 부가 중첩되는 경우는 없다.
그러나, 상부 및 하부 엣지의 중첩과 마스킹 효과의 부가로 야기되는 결과적인 피크 하락(dip)을 분명하게 볼 수 있는데, 상기 피크 하락은 그 최저점에서도 여전히 확실하게 가청도 문턱값 이상이다. 이에 비해 상부 고조파는 사람의 귀의 임계 대역 내에 점증적으로 위치된다. 이 임계 대역에서, 개별 마스킹 문턱값의 강한 부가 중첩이 분명히 존재한다. 결국, 동시 마스커의 부가는 그들의 강도를 부가하는 것으로 계산될 수 없지만, 대신에 마스킹의 음향 심리학적 모델의 설명을 위해 개별적 특정 음량의 부가를 통해 획득되어야 한다.
시간-변동성 신호의 사운드 신호 스펙트럼으로부터 여기 분포를 형성하기 위해, 이 경우에는 알고 있는 사인파 톤의 마스킹 문턱값의 변동을 협대역 노이즈에 의한 마스킹의 기초로 이용한다. (임계 대역 내) 코어 여기(core excitation)와 (임계 대역 밖의) 엣지 여기 사이는 구분이 이루어진다. 예를 들면, 사인파 톤 또 는 임계 대역폭보다 작은 대역폭의 협대역 노이즈의 음향 심리학적 코어 여기는 물리적 사운드 강도와 동일하다. 그렇지 않으면, 사운드 스펙트럼에 의해 커버되는 임계 대역에 대응하는 분포가 이루어진다. 들어오는 시간-변동성 노이즈의 물리적 강도 밀도 스펙트럼으로부터, 음향 심리학적 여기(psychoacoustic excitation)의 분포가 그에 따라 형성된다. 음향 심리학적 여기의 분포는 특정 음량(specific loudness)으로 불린다. 복합 사운드 신호의 경우, 결과적 총 음량은 임계 대역 범위 스케일을 따른 청취 범위, 즉 0~24 bark 범위 내의 모든 음향 심리학적 여기의 특정 음량에 대한 적분치이며, 또한 시간에 따른 대응하는 변동을 나타낸다. 이 총 음량으로부터, 음량과 마스킹 간의 알려진 관계를 통해 마스킹 문턱값이 형성되며, 이 마스킹 문턱값은 시간 효과를 고려할 때 각각의 임계 대역 내에서 사운드 종료 이후 약 200ms 내에 가청도 문턱값으로 붕괴된다(도 11의 포스트-마스킹 참조).
이 방식으로, 여기에 사용되는 마스킹의 음향 심리학적 모델은 전술한 마스킹 효과 중 일부 또는 전부를 고려하는 것에 의해 달성된다. 이전의 도면과 설명으로부터, 사운드 레벨, 스펙트럼 합성 및 제시된 사운드 신호의 시간에 따른 변화에 의해 어떤 마스킹 효과가 생성되고, 사운드 시스템의 동조에서 물리적 양을 조정하기 위해 필요한 파라미터를 유도하는데 있어 이들 효과를 활용할 수 있는 방법을 알 수 있다. 목적하는 것은 예컨대 반향 시간을 줄이기 위한 노력을 마스킹 효과에 기인하여 사람의 귀에 필요한 정도로 감소시키는 것이다. 전술한 내이의 기 저막의 생리학에 기인하여, 설명된 포스트-마스킹은 저 주파수에서 상대적으로 긴 시간에 걸쳐 일어나며, 고 주파수 측으로 점차적으로 감소된다. 이전에 제기된 반향의 다른 효과에 관한 의문은 또한 포스트-마스킹의 주파수-의존성의 음향 심리학적 효과로 답변될 수 있다. 추후의 코스에서는 마스킹의 지식을 이용하여 차량의 사운드 시스템에서 적어도 부분적으로 자동화된 동조를 수행하기 위한 적절한 사양을 정한다.
더욱이, 변조의 정도에 대한 음조의 의존성도 조사되었다. 변조의 정도는 여기서는 주파수에 대한 다이렉트 사운드의 진폭의 변동이다. 변조 정도가 작으면, 즉 주파수에 대한 진폭의 차이가 작으면, 유용한 신호는 단지 미미한 퇴색(discoloration)만이 생기며, 그 결과 사운드 시스템을 통해 제공된 음향은 훨씬 더 자연스런 사운드 효과를 제공하기 때문에 음조도 향상된다. 전술한 바와 같이, 이에 관한 또 다른 조사 결과가 후속하는 설명에서 일부가 제시되는 Liberatore 등에 따른 분석 방법을 이용하여 특히 동적 거동과 관련하여 임펄스 응답으로부터 얻어질 수 있다.
도 14는 500Hz의 고정 주파수로 사운드 시스템에 의해 전달되는 사인파 펄스의 시간에 따른 변동을 나타낸다. 도 14는 동조되지 않은 시스템(선형 세트, 상부 좌측), 위상 관련 동조된 사운드 시스템(지연 세트, 상부 우측), 진폭 응답과 관련하여 추가 동조된 사운드 시스템(필터 세트, 하부 좌측) 및 반복적 방법으로 완전 동조된 사운드 시스템(동조 세트, 하부 우측)의 경우에 대한 측정된 사인파 펄스의 도식을 포함한다. 도 14에 따른 4개의 도식의 횡축은 각 경우 ms 단위의 시간을 나타내고, 도 14에 따른 4개 도식의 종축은 각 경우 선형 표현의 측정된 진폭을 나타낸다. 사인파 펄스가 제공되는 동안의 영역과 약 320ms의 시간 경과 후에 사인파 펄스가 스위치 오프된 후(지연 거동)의 영역은 분명히 구분될 수 있다.
도 14의 상부 우측 도식으로부터 알 수 있는 것은 지연 동조는, 선형 동조와 비교시 지연 특성이 점근적이고(asymptotic) 또한 거의 더 이상 높은 필요 주파수를 갖지 않을 정도로 응답 특성 및 지연 특성을 주로 향상시킨다는 것이다. 또한, 선형 동조(도 14의 상부 좌측)에 비해 응답 특성에 있어 어떤 추가의 오버슈트도 볼 수 없다. 선형 동조에서 사인파 펄스의 시작 직후의 상기 오버슈트는 우선 다이렉트 사운드가 제공된 후 1차 반사가 상쇄 간섭[부분 소멸(partial extinction)]을 야기하는 사실에 기인한다. 결국, 진폭은 사인파 펄스의 시작 직후의 최대 가능 수치보다 낮은 값으로 급속하게 떨어진다.
선형 동조에 비해, 도 14의 하부 좌측에 따른 진폭 응답의 동조는 사인파 펄스의 정상-상태 고정 상태 중의 변조 정도의 감소를 야기한다. 도 14의 상부 우측에 따른 지연 동조 후의 결과에 반해, 응답 특성 및 지연 특성은 도 14의 상부 좌측에 따른 선형 동조에 비해 단지 미미하게 향상될 뿐이다. 사운드 시스템의 완료된 반복적 동조 이후, 전술한 진폭 응답의 동조(등화)와 지연 동조(위상) 사이의 비 이상적 타협을 다시 볼 수 있다(도 14의 하부 우측 참조). 선형 동조(도 14의 상부 좌측)에 비해, 변조 정도는 분명하게 감소되지만 응답 및 지연 특성은 거의 향상되지 않거나 단지 미미하게 향상된다.
도 15는 도 14에 따른 사인파 펄스의 시간에 대한 변동으로부터 대응하는 분석에 의해 얻어진 스펙트로그램의 시간에 대한 변동을 나타낸다. 도 15는 차량의 내부 공간에서 측정되고, 동조되지 않은 사운드 시스템(선형 세트, 상부 좌측), 위상 관련 동조된 사운드 시스템(지연 세트, 상부 우측), 진폭 응답과 관련하여 추가 동조된 사운드 시스템(필터 세트, 하부 좌측) 및 반복적 방법으로 완전 동조된 사운드 시스템(동조 세트, 하부 우측)의 경우에 대한 사운드 시스템에 의해 재생되는 사인파 펄스의 스펙트로그램의 도식을 포함한다. 시간은 도 15에 따른 모두 4개의 도식의 횡축을 따라 ms 단위로 도식화되고, 도 15에 따른 4개 도식의 종축은 선형 스케일의 Hz 단위 주파수를 지정한다. 영역(HL)은 높은 측정 음압 레벨(약 320ms의 시간에서 500Hz에서의 구분 진폭 참조)을 나타내고, 영역(LL)은 낮은 측정 음압 레벨을 나타낸다.
전술된 변조 정도는 이 형태의 도식에서 부적합한 것으로 보일 수 있지만, 위상 동조(지연 세트)의 효과는 매우 분명하게 보일 수 있다. 도 15의 상부 우측 도식(지연 세트)에서 레벨의 일정 변동에서 볼 수 있는 바와 같이, 매우 분명한 500Hz의 기본 주파수 외에, 위상의 동조는 선형 동조(도 15의 상부 좌측 도식)에 비해 사인파 펄스의 스펙트럼 중 주파수 성분의 매우 균일한 분포를 끌어낸다. 이것이 의미하는 것은, 선형 동조와는 달리, 강한 변조 정도를 지시하곤 하는 어떤 뚜렷한 피크도 지연 동조 이후의 고려된 주파수 범위 중 어떤 범위에도 생기지 않는다는 것이다. 또한, 음향 심리학으로부터의 발견을 고려할 때, 등화 수행시 사인파 펄스의 시간에 대한 변동에서 피크를 참조할 뿐, 그 정상-상태 최종 수치나 그 절대 수치 평균 각각은 참조하지 않으면 장점을 갖는다는 것을 알 수 있었다.
도 16은 측정된 주파수 범위에 걸쳐 주파수 분포된 500개 사인파 펄스로 매 경우 결정된 조사된 사운드 시스템의 전달 함수를 도시하는데, 상기 측정된 주파수 범위는 청각적 관점과 음조의 청각을 위해 결정하는 영역에 다시 제한된다(본 경우 2kHz를 다소 초과하는 정도까지). 도 16의 도식에서, 사용된 사인파 펄스의 주파수는 각각의 경우 횡축을 따라 로그 표현으로 표시되고, 측정점에서 결정된 dB 단위의 관련 진폭은 종축을 따라 표시된다. 더욱이, 측정된 진폭의 3가지 다른 평가는 도 16의 4개 다이어그램 각각에 나타낸 3개 전달 함수를 얻기 위해 이러한 연속 측정으로 수행되었다. 이들은 제공된 사인파 펄스의 지속 시간에 걸쳐 형성된 사인파 펄스의 절대 평균치(도 16의 LL 곡선의 펄스 평균치 참조), 제공된 사인파 펄스의 전술한 피크치(도 16의 HL 곡선의 펄스 피크치 참조), 및 사인파 펄스가 스위치 오프된 후 25ms의 시간에서 결정되는 각각의 레벨치(도 16의 TL 곡선의 25ms 이후의 펄스 감쇠 참조)이다. 평균치 계산을 위해 약 320ms인 펄스의 전체 길이를 사용한다. 25ms의 경과의 상기 펄스 감쇠치는 사인파 펄스에 의해 여기된 상기 시 간에서의 사운드 시스템의 감쇠 거동의 측정치를 나타낸다. 도 16은 차량의 내부 공간에서 측정되고, 동조되지 않은 사운드 시스템(선형 세트, 상부 좌측), 위상 관련 동조된 사운드 시스템(지연 세트, 상부 우측), 진폭 응답과 관련하여 추가 동조된 사운드 시스템(필터 세트, 하부 좌측) 및 반복적 방법으로 완전 동조된 사운드 시스템(동조 세트, 하부 우측)의 경우에 대해 사운드 시스템에 의해 재생되는 사인파 펄스의 전달 함수의 도식을 포함한다. 도 16에 따른 4개 도식의 횡축은 각각 로그 스케일의 Hz 단위 사인파 펄스의 주파수를 지정하고, 도 16에 따른 4개 도식의 종축은 각각 측정된 dB 단위 레벨을 지정한다.
도 16으로부터 알 수 있는 바와 같이, 제공된 사인파 펄스의 측정 피크치 곡선(도 16의 HL 곡선의 펄스 피크치 참조)과 사인파 펄스가 스위치 오프된 후 25ms의 시간에서 결정된 레벨치의 곡선은 제공된 사인파 펄스의 지속 시간에 걸쳐 형성된 사이파 펄스의 절대 평균치(도 16의 LL 곡선의 펄스 평균치 참조)의 곡선과 사인파 펄스가 스위치 오프된 후 25ms의 시간에서 결정되는 레벨치의 곡선의 경우보다 사운드 시스템의 동조의 모두 4개의 변화에서 주파수에 대한 극히 더더욱 유사한 변동을 각각 나타낸다. 이러한 이유로, 25ms 이후의 펄스 감쇠치(감쇠 거동)의 차이와 펄스 피크치(사인파 펄스의 피크치)가 각각 형성되었다. 특히 상기 차이를 형성하는 응답을 사용하는 주요 이유는, 감쇠 응답은 물론 피크가 스피커의 천이 거동에 미치는 매우 큰 정도와 그리고 특정 공간의 특성에 미치지 않는 정도에 대응하고, 보다 정확하게 서로 비교될 수 있다라는 사실에 기초한다. 각 경우의 결 론적 결과는 도 16의 곡선(ML)(도 16의 편차 피크 대 감쇠 곡선 참조)에 나타낸다. 도 16의 다이어그램에서 검정색 직선은 기준점으로서 -12dB의 차이를 나타낸다.
도 16의 하부 좌측의 다이어그램, 즉 순수 필터 세트의 사운드 시스템의 임펄스 응답(진폭 응답에 관해 동조된 사운드 시스템)에서, 펄스 평균치, 펄스 피크치 및 25ms 경과 후 펄스 감쇠치의 곡선으로부터 알 수 있는 것은 조사되는 차량의 내부 공간에서의 등화를 위해 타겟 함수가 어떤 정성적 변화를 가져야 하는지이다. 음향 전문가에 의해 수행되는 차량의 사운드 시스템의 등화는 주파수 응답에 대해 결코 평탄하지 않지만, 저 주파수 영역에서 주파수 증가에 따라 점감하는 오버슈트를 나타낸다. 상기 다이어그램의 예에서, 평탄 곡선으로의 천이는 대략 f=500Hz에서 일어난다. 이러한 방식으로, 획득된 측정 결과는 청각적 관점과 음조에 관한 최적의 청취 효과를 달성하는 것에 의해 사운드 시스템이 수동 동조되는 동안 음향 전문가에 의해 암묵적으로 도입되는 것이 당연한 등화의 음향 심리학적 특징을 고려하기 위해, 예컨대 자동화된 방법에서 진폭 응답이 등화되는 방법을 나타낸다.
사운드 시스템의 동조에 음향 심리학적으로 관련된 변화만이 유도되는 방식으로 진폭 응답을 평가하는 것 이외에, 측정된 임펄스 응답으로부터 사운드 시스템을 등화시키기 위해 음향 심리학적으로 관련된 특징을 추출하거나 유도하는 다른 옵션이 존재한다. 예를 들면, Johnston에 따른 음향 심리학적 모델을 사용하여 그로부터 필요한 등화를 추정할 수 있다. 상기 Johnston 모델은 4개 핵심 단계를 포 함한다:
1. 일련의 화이트 노이즈 신호의 마스킹 한계를 결정하는 단계;
2. 측정된 임펄스 응답으로 상기 일련의 화이트 노이즈를 필터링하는 단계;
3. 필터링된 일련의 화이트 노이즈의 마스킹 문턱값을 결정하는 단계;
4. 단계 1 및 3으로부터의 두 개의 마스킹 문턱값 간 차이를 결정하는 단계.
화이트 노이즈 측정 신호의 레벨은 그리 중요하지 않지만, 대략 80dB의 전형적인 플레이백 레벨(SPL)이 유리할 것이다.
상기 단계 4에서 결정된 단계 1과 3으로부터의 두 마스킹 문턱값 사이의 차이는 사운드 시스템의 등화기 조정을 위해 음향 심리학적 원리를 기초로 유도된 타겟 함수로서 간주될 수 있는데, 이는 그것이 광대역 신호(화이트 노이즈)의 마스킹 효과에 기초하기 때문이다. 근사 대상인 화이트 노이즈는 예컨대, 사운드 시스템을 통한 음악의 오디오 표현으로 존재하는 바의 광대역 신호를 나타낸다.
도 17은 기준 신호에 대해 결정된 시뮬레이션 마스킹 문턱값(단계 1의 비 필터링 화이트 노이즈, MC1 마스킹 곡선), 단계 2에서 사운드 시스템의 임펄스 응답으로 필터링된 상기 신호에 대해 결정된(단계 3) 마스킹 한계(MC2 마스킹 곡선) 및 점선으로 표시된 가청도 문턱값의 변동(전술한 음향 심리학적 마스킹 효과의 설명 참조)을 보여준다. 주파수는 도 17의 횡축을 따라 로그 표현으로 표시되고, 도 17 의 종축은 dB 단위의 결정된 문턱값 레벨을 나타낸다.
도 18은 사운드 시스템의 원시 진폭 응답(original amplitude response: OFR)과, 비교 대상으로서, Johnston에 따른 음향 심리학적 방법을 이용하여 결정되는 변형된 진폭 응답의 변동을 나타낸다. 즉, "원시 크기 주파수 응답"으로 표기된 곡선은 자동차 캐비넷 내부에서 원래 측정된 임펄스 응답의 크기 주파수 응답을 나타내는 반면, "변형된 크기 주파수 응답"으로 표기된 곡선은 상기 Johnston 마스킹 모델에 의해 얻어진 그 대응하는 절대 마스킹 문턱값을 나타낸다. 주파수는 도 18의 종축을 따라 로그 표현으로 표시되며, 도 18의 종축은 dB 단위의 레벨을 나타낸다.
도 19는 결정된 필터링 화이트 노이즈 및 필터링되지 않은 화이트 노이즈가 두 마스킹 문턱 간 차이에 의해 상기 Johnston 방법으로부터 획득된 등화의 코스를 나타낸다. 주파수는 다시 도 19의 횡축을 따라 로그 표현으로 표시되고, 도 19의 종축은 dB 단위의 레벨을 나타낸다. 도 17 내지 도 19를 함께 참조하면, 청각의 음향 심리학적 특징(예, 마스킹 한계)을 역시 지향하는 사운드 시스템 등화를 위한 수단도 Johnston 방법에 의해 결정될 수 있음을 알 수 있다.
조사 과정 중, 사운드 시스템의 동조 수행시 음향 전문가에 의한 흥미있는 절차가 또한 발견되었다. 음향 전문가에 의한 사운드 시스템의 수동 동조시, 동조 수행 음향 전문가는 동조 대상의 공간(이 경우 차량 내부)이 진폭 응답에서 오버슈트를 나타내는 그러한 주파수와 또한 극히 미소하게 높은 주파수에서의 등화를 위한 동조 포인트를 부가적으로 또는 전적으로 설정하는 경우가 많다. 이것도 마스킹의 음향 심리학적 효과로 설명 가능하다. 따라서, 사운드 이벤트의 마스킹 문턱값은 저 주파수 측으로보다 고 주파수 측으로 더 작게 떨어진다. 결국, 동조 대상 공간에서 예컨대 공명에 의해 야기되는 마스킹은 각각의 레벨 오버슈트의 중심 주파수로부터 시작할 때 저 주파수 방향으로 보다는 고 주파수 측으로 보다 큰 범위에 걸쳐 더욱 두드러진다. 그러므로, 등화에 사용되는 필터는 이상적으로는 통상 사용되는 등화(EQ) 필터, 대역 통과(BP) 필터 또는 대역 정지(BS) 필터에서의 경우와 같은 벨형 감쇠 곡선을 갖지 않아야 한다. 이러한 이유로, 신호를 청각적으로 정확하게 필터링하는데는 소위 감마 톤 필터의 사용이 추천된다(참조예, 1983년 Journal of the Acoustical Society of America 74권 750-753면에 실린 B. Moore, B. Glasberg에 의한 "청력 필터 대역폭 및 여기 패턴의 계산을 위한 제안"; 1991년 런던 소재 JAI Press에서 발행한 Advance Speech, Hearing and Language Processing 3권에 실린 Roy D. Patterson, John Holds-worth에 의한 "신경 활동 패턴과 청력 이미지의 기능적 모델").
이들 청각적으로 정확한 감마 톤 필터는 사운드 이벤트에 대한 사람의 내이의 기저막의 응답을 시뮬레이션하는데 사용된다. 전술한 주파수 도메인의 마스킹 효과를 고려하면, 마스킹 효과는 감마 톤 필터에 대한 등가의 사각형 대역폭(ERB) 으로도 지칭되는 임계 대역폭(CB) 또는 임계 대역 (바크 스케일 참조)에 도달한다. 이들 청각 보정 필터의 분포 밀도는 500Hz까지는 필연적으로 선형이고 고 주파수 측으로 로그 스케일인 함수(바크 스케일 참조)에 의해 설명된다. 상기 ERB 대역폭은 다음과 같은 Hz 단위의 중심 주파수(fc)의 함수로서 계산된다:
ERB = 24.7 + 0.108·fc
감마 톤 필터로부터 형성된 필터 뱅크의 필터들은 다음과 같이 표현할 수 있는 소위 감마 톤 함수에 기초한다.
Figure 112008029403875-PAT00001
상기 식에서, atn -1은 임펄스 응답의 시작값을 나타내고, b(fc)는 중심 주파수(fc)에서의 대역폭(ERB)(Hz)을 나타내며, Φ는 위상을 나타낸다.
상기한 연구는 자동화될 수 있는 객관적 범주 및 과정이 자동차의 사운드 시스템의 동조에서 경험 있는 음향 전문가 및 사운드 엔지니어의 작업으로부터 어떻게 유도될 수 있는가에 관한 것이다. 그 결과, 사운드 시스템의 동조를 위한 파라미터들을 변화시킬 때 어떤 순서가 유용하다는 것, 즉 크로스-오버 필터, 지연 라인(위상) 및 진폭 응답의 등화의 순서로의 동조가 유용하다는 것이 밝혀졌다. 또한, 예컨대 에너지 붕괴 곡선으로부터 볼 수 있는 상이한 주파수-의존적 붕괴 시 간(decay time)이 수행된 동조의 음질에 대한 정보를 제공할 수 있다는 것이 밝혀졌다. 또한, 다이렉트 사운드가 종료된 후에 다이렉트 사운드 및 주파수-의존적 붕괴 거동에 미치는 상이한 위상 응답의 영향은 수행된 측정 및 분석에 의해 입증되었다.
상기 발견한 결과에 기초하여, 진폭 응답의 동조는, 이전에 얻어진 위상 동조의 결과 및 따라서 동조된 사운드 시스템에 걸쳐 재생된 오디오 신호의 공간적 이미징 및 스테이징이 후속되는 진폭 응답의 동조와 독립적으로 남아 있고 또 그 동조에 의해 영향받지 않은 채 남아 있도록 제로 위상 또는 선형 위상 필터로 수행된다. 후속된 연구에서, 상기 진폭 응답을 등화시키기 위한 선형 위상 필터를 사용함으로써 진정 음향 이미징이 개선되는지 여부를 체크하였다. 이와 관련하여, FIR 필터가 선형 위상 필터로서 통상 사용된다. FIR 필터는 유한 임펄스 응답을 갖고 있고 보통 아날로그 신호의 샘플링 주파수에 의해 결정되는 이산적 시간 스텝으로 동작한다. N번째 FIR 필터는 다음과 같은 미분 방정식으로 표현된다.
Figure 112008029403875-PAT00002
상기 식에서 y(n)은 시간 n에서의 출력값이고, N개의 마지막 샘플링된 입력값들(x(n-N) 내지 x(n))의 필터 계수(bi)로 가중된 합으로부터 계산된다. 필요한 전달 함수는 상기 필터 계수(bi)를 특정함으로써 얻어진다. 선형 위상 필터로 수행 된 등화가 음향 및 사운드 효과에 어떠한 영향을 미치는지를 평가하기 위하여, 상기 동조된 위상을 변하지 않은 채 남겨 두고 필요에 따라 진폭 응답을 변형시키기만 하는 선형 위상 등화에 의해 (크로스-오버 필터, 위상 지연 라인, 진폭 응답용 등화기의 순서로) 종래의 방식으로 동조된 사운드 시스템에서, 역시 의도하지 않은 방식으로 위상에 영향을 미치는 종래의 4차 필터로 수행된 등화가 대체되었다. 청취 테스트에 의해 결정된 이 테스트의 결과는, 상기 사운드 효과의 공간 해상도(spatial resolution)와 관련하여, 선형 위상 필터를 이용한 등화는 통상 4차 필터로 수행되는 종래의 등화보다 뛰어나다는 것을 꽤 명확하게 보여준다.
상기 구별은 또한 비-하이파이애호가(non-audiophiles)로서 분류되는, 특별한 음향 훈련 없는 시험 대상들의 그룹에 의해 A/B 비교에서 문제 없이 인지 가능하였다. 즉, 선형 위상 필터의 도움으로 진폭 응답이 동조된 사운드 시스템의 사운드 효과는 종래의 4차 기반 크기 동조(magnitude-tuning)보다 더 긍정적인 것으로 판명되었다. 이들 연구에서 비교 가능성을 염두에 두기 위하여, 각 경우에 수행된 등화는 정확히 동일한 진폭 응답을 야기하였다는 사실에 주의를 기울여야 했고, 또 상기한 바와 같이, 4차 필터를 이용한 등화시 위상의 영향으로 인해 음향 폴 위치 및 널의 어떤 변위가 야기되고 이러한 성질은 사운드 시스템을 동조할 때 음향 전문가에 의해 직관적으로 고려된다고 가정되어야 한다.
이로부터 선형 위상 필터로 위상을 동조한 후에 A/B 비교의 경계 조건과는 독립적으로 수행되는 등화는 진폭 응답에 있어서 부분적으로 다른 결과를 야기할 수 있고 또 추측컨대 얻어진 사운드 효과에 훨씬 더 좋은 결과를 야기할 수 있다고 결론지을 수 있다. 그러나, 이러한 가정은 상기와 같은 등화가 적절한 표현 정확성으로 또 적절한 개수의 출력 채널로 수행될 수 있도록 해주는 실시간 동조 기구를 이용하는 경우 최종적으로 판단될 수 있다.
상기 연구 중에, 상기 위상 동조에 있어서 그리고 크로스-오버 필터와 지연 라인 사이의 관련된 상호 작용에 있어서, 크로스-오버 필터의 설계에 가장 큰 중요성을 갖는 것이 주로 주파수-선택 효과인지, 위상 응답인지 아니면 두 범주 모두 인지에 대한 의문이 생겼다. 선형 위상 크로스-오버 필터가 음향 사운드 효과에 미치는 영향을 연구하기 위하여, 원래 캐스케이드식 4차 필터(cascaded biquad filters)의 도움으로 종래식으로 실시된 모든 크로스-오버 필터를, 진폭 응답을 등화하기 위해 이용된 필터에 추가하여, 선형-위상 FIR 필터에 의해 대체하였다. 각각의 위상 응답과 함께 주파수-선택 효과가 공간 이미징에 있어서 어떤 개선을 야기하는지 또는 두 특성 중 하나만이 공간 해상도의 증가의 원인이 되는지를 찾아내고자 하였다.
처음에 가정한 것과는 다르게, 중간-위상 크로스-오버 필터(예컨대, 4차 필터)로서 구성한 것과 비교하여, 크로스-오버 필터의 선형 위상 실시예 역시 청취 시험에서 음향 사운드 효과를 개선할 수 있다는 것이 발견되었다. 동시에, 이는 종래의 크로스-오버 필터(예컨대, 4차 필터)의 "제어할 수 없는" 위상 응답은, 종래의 필터를 진폭 응답을 등화시키는 경우에 선형-위상 필터로 대체한 경우보다 상기 긍정적 효과가 덜하더라도 차량 내 사운드 시스템의 사운드 효과의 음향을 약화시킨다는 것을 의미한다.
사운드 시스템의 동조에 있어서 현재의 실시는 단계적 조정으로 표현되는데, 이 단계적 조정에 있어서는 먼저 사운드 시스템의 크로스-오버 필터, 그리고 지연 라인 및 이어서 실제 진폭 응답을 등화시키기 위한 필터가 조정된다. 원하는 결과를 얻기 위해서는, 수동의 동조 과정으로 어느 단계의 각 조정을 하여 특정 차량 또는 그 사운드 시스템 그리고 탑승자 공간의 음향 특성을 위한 최적의 사운드 효과를 얻은 후에 개별 단계 사이에서 반복하여 적용하는 것이 필요하다. 이러한 반복적 프로세스는 어렵고 확장되며 고도의 경험 및 인내심을 필요로 한다.
상기 연구에 따르면, 상기 필요한 반복 과정의 주된 이유는 주로, 종래의 동조에 있어서, 크로스-오버 필터의 조정 시에 그리고 진폭 응답을 등화시키기 위해 4차 필터가 여전히 사용되기 때문이라는 것이 밝혀졌다. 그러나, 이러한 종류의 필터를 가지고는, 사운드 시스템의 동조시 변하는 진폭 응답뿐만 아니라 전체 위상 응답이 의도되지 않은 방식으로 영향을 받게 되고, 그 결과 지연 라인을 조정함으로써 일단 발견된 전체 시스템에서의 위상의 조정이 다시 변한다.
자동차 내의 애플리케이션에서 보통 사용되는 다중 채널 사운드 시스템에 있어서, 상기와 같은 결과는 상이한 간섭을 야기하는데, 이 간섭은 음조(tonality)와는 별도로, 사운드의 정위 및 공간적 인상, 즉 예컨대 음악과 같은 제공된 오디오 신호의 청각적 관점을 추가적으로 변화시킨다. 이와 같은 상이한 간섭의 결과, 사운드 시스템의 전체 전달 함수의 일부 음향 폴 및 널이 변위되고 그로 인해 필연적으로 상기 조정에 있어서 새로운 변화가 필요하게 되는데, 이는 위상의 변화 때문에 다시 상기 음향 폴 위치 및 널을 이동시킨다. 이러한 사실은 사운드 시스템을 동조하는 종래의 방법이 왜 반복적으로 수행되어야 하는지를 설명해 준다.
다양한 단계에 걸쳐 사운드 시스템을 동조하는 것은, 사운드 시스템의 증폭기 내에 필터 설계시 4차 필터의 사용을 완전히 피하고 대신에 동일한 길이의 제로 위상 또는 선형 위상 필터를 사용한다면 훨씬 더 간단해진다. 그 결과, 일단 발견된 위상 응답의 조정은 이들 필터를 동조함으로써 다시 변하지 않고, 상기 동조의 개별 단계의 원하지 않은 상호 작용이 일어나지 않게 된다.
이러한 방식으로, 크로스-오버 필터, 지연 라인 및 진폭 응답을 등화시키기위한 필터는 서로 독립적으로 동조될 수 있다. 사운드 시스템을 동조하기 위해 필요한 반복 횟수는 작게 되고, 그 결과 사운드 동조는 상당히 단순화된다. 전체적으로, 이러한 방식으로 음향 사운드 효과를 훨씬 더 개선하는 것도 가능하며, 이는 A/B 비교에서 대응하는 청취 테스트로 증명할 수 있다.
사운드 시스템에서 크로스-오버 필터의 자동화된 조정의 한 가지 방법은 예컨대, 사운드 시스템의 오디오 신호 재생의 음압을 최소화하고 고조파 왜곡(harmonic distortion; THD)을 가능한 한 낮게 하기 위하여, 전체 고조파 왜곡을 최적화하는 것이다. 또한, 크로스-오버 필터로서 사용된 필터의 필터 차수 또는 필터 슬로프(slopes)는, 제한된 DSP 파워로 인해 약 1차 내지 4차의 필터 차수로 제한된 범위 내에서 움직인다는 사실에 유의하여야 한다.
크로스-오버 필터의 자동 조정 과정은 다음과 같다.
1. 사운드 시스템의 개별 채널들에 대하여 주파수에 걸쳐 고조파 왜곡을 측정한다.
2. 청취 위치(에컨대, 고주파수, 중심 주파수 및 우퍼 스피커들이 청취 위치에 할당되어 있는 전방 좌측 청취 위치)와 관련하여 함께 플레이되는 스피커들을 그룹화한다.
3. 크로스-오버 필터의 컷-오프 주파수가 변동될 수 있는 적절한 주파수 범위를 규정한다. 주파수 응답에서 겹치는 소정 그룹의 두 스피커의 최대 허용 가능한 고조파 왜곡이 역치(threshold)로서 사용될 수 있다.
4. 사운드 시스템의 재생의 음향 음압 레벨을 최대화하기 위하여, 이전에 규정된 상기 범위 내에서 크로스-오버 필터의 컷-오프 주파수를 변화시키고 크로스-오버 필터의 필터 슬로프(필터 차수)를 변화시킨다.
사운드 시스템의 위상 응답을 설정하기 위하여, 상기 특정한 차수에 따라 다음에 일어나는 지연 라인의 자동 동조를 이하에서 설명한다. 사운드 시스템을 등화시키기 위한 공지의 여러 자동 알고리즘에서 좀처럼 또는 전혀 고려되지 않는 한 가지 양태는 채널 지연의 자동 조정이다. 과거에, 지연 라인의 지연 시간들이 종종 차량 내의 상이한 착석 위치에 대하여 설정되었고, 대부분의 경우에 이들 개별 사전셋팅 사이에서 선택할 수 있었다. 비교하여, 현재에는, 지연 라인의 지연 시간은 각각의 대칭적으로 배치된 스피커에 속하는 등화 및 크로스-오버 필터의 것과 마찬가지로, 가능하다면 차량의 전체 내부 공간에서 최적화되는 음향을 얻기 위해 대개는 대칭적으로 동조된다. 좋은 지연 동조는 주로 다음과 같은 사실, 즉 음향은 더 공간적으로 되고, 스피커로부터 분리되며, 스테이지 및 그 스테이지 상의 도구의 정위(스테이징)는 더 명확해진다는 사실에 의해 주로 구별된다.
상기한 연구로부터, 수행된 사운드 시스템의 지연 동조의 품질을 평가하는데 에너지 붕괴 곡선(EDC)이 적당하다는 것이 밝혀졌다. 상기 연구는 또한, 상기 에너지 붕괴 곡선에 기초하여, 음향의 양호한 공간 이미지(청각적 관점)의 시간/주파수 다이어그램에서의 변화가 지수함수적 강하를 나타낸다면 그 공간 이미지가 추론될 수 있다는 것을 보여주었다. 또한, 본 연구는 잔향(reverberation)의 가장 가능성 있는 감소는, 사운드 효과의 최적의 청각적 관점을 달성하기 위하여, 사운드 시스템의 사운드 성분에 대하여 달성되어야 한다(그 수준은 상기 지수함수적으로 강하하는 곡선의 마스킹 문턱값 위에 있다)는 것을 보여준다.
상기 수행된 연구의 또 다른 결과는, 양호한 청각적 관점과 관련하여 허용 가능한 잔향은 주파수 의존적이고, 그 잔향의 지속 시간은 긍정적인 것으로 느껴지는 사운드 시스템의 사운드 효과를 달성하기 위하여 주파수가 증가함에 따라 감소되어야 한다는 것이다. 이미 설명한 바와 같이, 자동화된 과정으로 달성되는 상기 결정된 에너지 붕괴 곡선의 이러한 변화는 사람의 귀의 음향 심리학적 마스킹 효과, 특히 시간 내의 포스트-마스킹의 효과에 기초한다. 상기 자동 동조 방법은 단지, 상기한 바와 같이, 지수함수적인 형태를 갖는 것이 바람직한 에너지 붕괴 곡선(EDC)의 원하는 형태를 얻기 위한 것과 같이 개별 지연의 조정을 처리한다.
이러한 사람의 귀의 시간적 거동을 시뮬레이션할 수 있는 여러 가지 음향 심리학적 모델이 있다. 이러한 모델 중 한 가지는 다시 상기한 감마 톤 필터 뱅크이다. 사람 귀의 음향 심리학적 성질을 고려하는, 사운드 시스템의 자동 동조에 의해 달성할 타겟 함수가 생성된다면, 감마 톤 필터 뱅크의 완전한 분석 및 합성의 임펄스 응답이 기록되고, 그 응답은 시스템 식별을 위해 사용된 적응 필터의 타겟 함수로서 이용된다. 필요로 하는 임펄스 응답 또는 미지의 시스템의 전달 함수는 재귀적 방법(recursive method)에서 적응 필터(adaptive fileter)를 이용하여 충분한 정밀도로 근사화될 수 있다. 적응 필터는, 디지털 신호 프로세서(DSP) 상에서 알고리즘의 도움으로 실시되고 그 필터 계수를 소정의 알고리즘에 따라 입력 신호 에 적응시키는 디지털 필터라고 이해된다.
도 20은 필터의 원리를 보여준다. "미지의 시스템"은 선형의 왜곡 시스템인 것이라고 가정하고, 그 전달 함수가 필요하다. 그 전달 함수를 찾아내기 위하여, 적응형 시스템(adaptive system)이 상기 미지의 시스템과 병렬로 연결된다. 기준 신호(r(i))가 상기 미지의 시스템에 의해 왜곡된다. 이로부터, 상기 적응형 필터의 출력(f(i))이 차감되고 따라서 에러 신호(e(i))가 생성된다. 상기 필터 계수는 통상 최소 평균 자승법(LMS) 또는 이로부터 유도된 특화된 최소 평균 자승법을 이용하여 반복에 의해, 상기 에러(e(i))가 가능한 한 작게 되고 그 결과 f(i)가 r(i)에 근사화하는 방식으로 조정된다. 이에 의해, 상기 미지의 시스템 따라서 그 전달 함수가 근사화된다.
상기 등화기의 자동 동조는 예컨대, 상기 특정된 순서로 일어난다. 차량의 탑승자 공간에 대한 사운드 시스템에서, 결과적으로 얻어지는 진폭 응답은 주파수가 증가함에 따라 강하하는, 즉 어떤 로-패스 특성을 갖는 타겟 곡선에 매치되어야 한다. 이 타겟 주파수 응답은 시스템 식별을 위한 적응형 필터용 타겟 함수로서도 사용될 수 있고, 또는 상기한 감마 톤 필터 뱅크용 가중 함수로서 사용될 수 있으며, 그 결과 위상(지연 라인)을 동조하고 진폭 응답을 등화하기 위한 타겟 사양들(target specifications)은 선택적으로 서로 합쳐질 수 있다.
도 21은 차량의 탑승자 공간 내의 사운드 시스템의 자동화된 동조를 위한 구성의 블록도이다. 도 21의 구성은 오디오 신호(x[n])를 생성하기 위한 신호 소스, 수 많은 크로스-오버 필터(X-오버 필터)(X1(z) 내지 XL(Z)), 위상을 동조하기 위한 또는 사운드 시스템(지연 또는 EQ 필터)의 진폭 응답을 등화하기 위한 동등하게 큰 많은 수의 적응 필터(W1(z) 내지 WL(z)), 동등하게 많은 수의 스피커(1 내지 L)를 포함한다. 도 21의 구성은 또한 수 많은 마이크로폰(1 내지 M), 동등하게 큰 많은 수의 추가 요소들, 동등하게 큰 많은 수의 가중 인자(a1 내지 aM)를 포함한다. 또한, 상기 구성은 상기 신호 소스의 신호의 적응형 필터링을 위한 타겟 함수, 위상을 동조하기 위한 또는 사운드 시스템(지연 및 EQ 필터)의 진폭 응답을 등화하기 위한 상기 복수의 적응형 필터(W1(z) 내지 WL(z))의 계수의 적응 적합화를 위한 기능적 유닛(업데이트(예컨대, MELMS))를 포함한다.
도 21에 따르면, 신호 소스의 광대역 출력 신호(x[n])는 다수의 크로스오버 필터(x1(z) 내지 xL(z))에 의하여 초기에 협대역 신호로 분할되는데, 이들 협대역 신호는 각각의 경우에 관련된 동등하게 큰 다수의 적응형 필터(w1(z) 내지 wL(z))에 제공된다. 이러한 구성에서, 크로스오버 필터 x1(z)에 이어서 적응형 필터(w1(z))가 후속하고, 크로스오버 필터 x2(z)에 이어서 적응형 필터(w2(z))가 후속하고, 적 응형 필터(wL(z))까지 이어지며 크로스오버 필터 xL(z)가 그 적응형 필터(wL(z))에 후속한다. 상기 연구에서 발견할 수 있는 바와 같이, 자동차의 탑승자 공간에서 사운드 시스템의 각각의 구성들을 동조하는 순서의 제 1 단계로서 크로스오버 필터의 자동화된 동조는 위에서 이미 설명하였다. 다수의 크로스오버 필터(x1(z) 내지 xL(z))와 각각의 경우에 관련된 동등하게 큰 다수의 적응형 필터(w1(z) 내지 wL(z))에 의하여 필터링되는 부분 신호들은, 도 21에 따른 다수의 라우드스피커(1 내지 L) 중 어느 라우드스피커(이는 대응하는 방식으로 하류측에 연결되어 있다)에 제공된다.
또한, 상기 사운드 시스템의 라우드스피커(1 내지 L)에 의하여 공간, 이 경우는 자동차의 탑승자 공간으로 전달되고, 공간 전달 함수(room transfer function)에 의하여 수정된 음향 신호는 다수의 마이크로폰(1 내지 M)에 의하여 포집되고, 각각의 경우에 전기 신호(d1[n] 내지 dM[n])로 변환된다. 이 구성에서, 마이크로폰(1 내지 M) 각각은 다수의 라우드스피커(1 내지 L) 모두로부터 음향 신호를 수신한다. 마이크로폰(1 내지 M) 각각의 관점으로부터, 이것은 라우드스피커(1 내지 L)의 개개의 마이크로폰으로의 음향 신호의 전달을 위한 다수의 L 공간 전달 함수(H(z)), 즉 총 M*L 공간 전달 함수(H(z))로 귀결된다. 다수의 라우드스피커(1 내지 L)와 다수의 마이크로폰(1 내지 M) 사이의 이들 공간 전달 함수는 일반적으로 H1m(z)로 호칭되고, 여기서 l은 다수의 라우드스피커(1 내지 L)의 각각의 라우드스피커를 가리키고, m은 전달 함수(H1m(z))가 사이에 존재하는 다수의 마이크로폰(1 내지 M)의 각각의 마이크로폰을 가리킨다. 따라서, 예컨대, H21(z)는 라우드스피커(2)로부터 마이크로폰(1)으로의 음향 신호의 경로에 대한 공간 전달 함수를 가리키고, H1M(z)는, 예컨대 라우드스피커(1)로부터 마이크로폰(M)으로의 음향 신호의 경로에 대한 공간 전달 함수를 가리킨다.
공간 전달 함수(H1M(z))에 의하여 수신되고 수정된, 다수의 라우드스피커(1 내지 L)의 모든 L 음향 신호의 합으로부터, 다수의 마이크로폰(1 내지 M) 각각은 전기 신호(dM[n])를 형성한다. 따라서, 예컨대, 마이크로폰(2)은 다수의 라우드스피커(1 내지 L)의 수신된 음향 신호의 중첩에 의하여 형성된 전기 출력 신호(d2[n])를 형성한다. 이 경우 라우드스피커(1)의 음향 신호는 공간 전달 함수(H12(z))에 의하여 수정되고, 라우드스피커(2)의 음향 신호는 공간 전달 함수(H22(z))에 의하여 수정되는 등, 라우드스피커(L)까지 음향 신호는 공간 전달 함수(HL2(z))에 의하여 수정된다.
또한, 도 21에 따르면, 신호(y[n])는 신호 소스의 신호(x[n])로부터 미리 결 정된 타겟 함수를 통하여 형성된다. 도 21에 따르면, 신호 소스의 신호(x[n])로부터 미리 결정된 타겟 함수를 통하여 형성된 신호(y[n])는 각각의 경우에 다수의 마이크로폰(1 내지 M)의 출력 신호로부터 단일 처리 경로에서 이 처리 경로의 합산 요소를 통하여 차감된다. 마이크로폰(1)의 신호(d1[n])에서 신호(y[n])를 차감하면 신호(e1[n]; e1[n]=d1[n]-y[n])가 되고, 마이크로폰(2)의 신호(d2[n])에서 신호(y[n])를 공제하면 신호(e2[n]; e2[n]=d2[n]-y[n])가 되는 등, 신호(eM[n])까지 마이크로폰(M)의 신호(dM[n])로부터 신호(y[n])를 공제함으로써 신호(eM[n]=dM[n]-y[n])가 형성된다. 위에서 나타낸 바와 같이, 이것은 적응형 필터에서 통상적인 과정에 대응하며, 신호(e1[n] 내지 eM[n])는 에러 신호로 호칭되고, 이상적으로, 유한한 일련의 단계들 후에 제로 값을 갖는 에러 신호를 달성하기 위하여, 다음 동작 단계에서 적응형 필터의 필터 계수를 상응하게 변화시키기 위해 추가의 코스에서 이용된다.
도 21에 따르면, 본 실시예에서 신호(e1[n] 내지 eM[n])는 각각의 경우에 대응하고 조정가능한 인자(factors)(a1 내지 aM)로 여전히 가중되고, 그 결과 에러 신호(e1[n] 내지 eM[n])는 적응형 필터링을 위해 가중되고, 이를 통해 자동차의 탑승자 공간에서 각각의 청취 위치 또는 그 각각의 청취 위치에 할당된 마이크로폰에 대하여 상기 소정의 타겟 함수가 얼마나 정확하게 근하화될지를 특정할 수 있다. 이어서, 도 21에 따르면, 에러 신호(e1[n] 내지 eM[n])는 에러 신호(e[n])로 귀결되는 추가 합산 요소의 도움으로 함께 합산되고, 에러 신호(e[n])는 적응형 필터링을 위한 입력 변수로서 광대역 신호가 된다. 도 21에 따르면, 이 에러 신호(e[n])를 신호 소스의 신호(x[n])와 비교함으로써, 적응형 필터((w1(z) 내지 wL(z)))의 필터 계수는, 예컨대 에러 함수(e[n])가 최소화될 때까지 다중 에러 최소 평균 자승 알고리즘(multiple error least mean squre algorithm)을 이용한 함수 블록 업데이트(function block update; 예컨대 MELMS)를 통하여 반복적으로 변화된다. 이것은 적응형 필터의 통상적인 애플리케이션에 대응하고, 이전의 적응형 필터링으로 인한 원하는 바의 상기 소정의 타겟 함수에 대응하는 공간(본 경우는 자동차의 탑승자 공간)의 전달 특성을 야기한다.
도 21에 도시된 블록도는, 본 발명에 따라서, 예컨대 사람의 귀의 음향 심리학적 특징에 기초한 적응형 방법과 타겟 함수를 이용하는 것에 의한 MELMS(다중 에러 최소 평균 자승) 알고리즘의 도움으로, L 개의 라우드스피커 및 M 개의 마이크로폰을 갖는 시스템의 일반적인 경우를 어떻게 해결할 수 있는지를 보여준다. 보통 차량 좌석으로부터 사전에 측정된 공간 임펄스 응답은 예컨대 평활화 알고리즘을 이용하여 사전처리되므로, 적합화는 "오프 라인(off line)"에서 일어난다고 가정된다. 사운드 시스템을 등화하기 위해 최종적으로 생성된 필터가 예컨대 고품질 또는 극히 높은 이득을 갖는 매우 좁은 협대역의 상승과 같은 바람직하지 않은 정 도 또는 달성 불가능한 특성을 보여주는 것을 방지하기 위하여, 이 공간 임펄스 응답의 평활화가 수행된다.
필요한 좌석 위치에서 측정을 수행하는 것이 유리한데, 상기 측정은 이어서 청취 위치에 대한 임펄스 응답의 공간 평균을 얻기 위하여, 각각의 경우에 좌석 또는 청취 위치마다 하나의 마이크로폰이 아니라, 대신에 각각의 좌석 위치에 대하여 여러 상이한 장착 위치에서 몇 개의 마이크로폰을 사용하는 도 21의 도식에 따라 마이크로폰(1 내지 M)을 이용하여 수행된다. 이와 관련하여, 공간 임펄스 응답을 기록하는 경우, 공간 평균이 개별 측정에 기초하여 수행되는지 또는 직접 수행되는지 여부는 중요하지 않다. 후자의 경우, 공간 임펄스의 응답의 기록은, 예컨대 개별 마이크로폰들 사이에서 연속적이고 주기적으로 스위칭되는 멀티플렉스식 마이크로폰 어레이를 이용함으로써 수행될 수 있다. 이들 두 경우에서, 등화를 위한 필터의 로버스트 설계(robust design)를 위한 필요조건을 표현하는 공간 평균이 달성된다.
또한, 적응형 필터링을 위한 타겟 함수를 가중하기 위해 팩터(a1 내지 aM)가 이용될 수 있는데, 이를 통해 자동차의 탑승자 공간에서 각각의 청취 위치에 대하여 상기 소정의 타겟 함수가 얼마나 정확하게 근하화될지가 특정될 수 있다. 원칙적으로, 탑승자 공간에서 전방의 청취 위치에 더 큰 강조를 두고 대응하여 후방 청취 위치에 작은 가중을 주는, 음향 전문가에 의한 사운드 시스템의 수동 동조 절차 에서 일반적으로 선택되는 것과 같은 방식으로, 청취 위치의 가중을 수행하는 것이 적절하다. 원칙적으로, 도 21에 따른 구성은 사운드 효과의 가중과 체크를 임으로 조합하는 제공한다. 관련된 노력과 관련하여, 본 발명에 따르면, 사운드 시스템의 동조가 자동화된 방식으로 수행될 수 있다면, 특히 유리한데, 그 결과 청취 위치에 걸친 다수의 가중 분포를 사운드 인상과 관련하여 효과적으로 연구할 수 있다.
도 22는 위상의 자동 동조 및/또는 청취-수정된 감마 톤 필터를 이용한 진폭 응답의 등화와 관련하여 적응형 필터링을 위한 타겟 함수를 결정하는 과정을 보여준다. 도 22는 위상과 관련하여 임펄스 응답을 측정하기 위한 디락 임펄스(Dirac impulse; x[n])를 생성하기 위한 발생기와, 고려되는 주파수 범위에 걸쳐 대응하는 동등한 직사각형의 대역폭(ERB)으로 분포된 N=100 감마 톤 필터로 이루어지는, 분석 (청취-수정된 필터링)을 위한 감마 톤 필터 뱅크와, 또한 고려되는 주파수 범위에 걸쳐 대응하는 동등한 직사각형의 대역폭(ERB)으로 분포된 N=100 감마 톤 필터로 이루어지는, 임펄스 응답 합성용 감마 톤 필터 뱅크를 포함한다.
도 23은 상기 타겟 함수의 시간/주파수 특성의 예시적인 결과를 보여주는데, 이는 위에서 설명한 실시예에 따른 청취-수정된 방법에 의하여 달성된다. 도 23에서 시간은 횡좌표를 따라 도시되고, 도 23에 표시된 종좌표는 주파수를 가리킨다. 다시, 달성된 고 레벨은 밝은 회색으로 도시되고 라벨(HL)로 표기된다. 또한, 저 레벨은 어두운 회색으로 도시되고, 라벨(LL)로 표기된다. 고 레벨에서 저 레벨로 의 천이는 더 밝은 색에서 더 어두운 색으로의 천이로서 볼 수 있고, 라벨(T1 및 T2)로 표기된다. 감마 톤 필터 뱅크의 음향심리학적 모델에 의하여 달성되는 시간/주파수 특성으로 인해 고 레벨에서 저 레벨로의 매우 균일한 천이가 이루어지는데, 저 주파수에서 통상 더 늦은 지연은 도 1에 따른 측정 결과에서도 볼 수 있다.
도 24는 레벨의 변동(도 23에서 위쪽 다이어그램)과 위상의 변동(도 23에서 아래쪽 다이어그램)과 관련하여 도 23의 타겟 함수의 보드 다이어그램(Bode diagram)이다. 두 표현에서, 주파수는 횡좌표를 따라 로그 스케일로 도시되고, 도 24에서 위쪽 다이어그램의 세로 좌표는 레벨(dB)을 가리키고, 도 24에서 아래쪽 다이어그램의 세로 좌표는 위상을 가리킨다. 도 24로부터, 진폭 응답을 등화하기 위한 명확한 타겟 주파수 응답은 분석과 합성 단계 사이에서 아직 도입되지 않았다는 것을 알 수 있다. 즉, 이 타겟 함수는 단지 위상(지연 라인)을 동조하기 위한 타겟 함수만을 포함한다. 도 24에서 고주파수에서 볼 수 있는, 이상적인 제로 아인으로부터의 진폭 응답의 편이(도 24에서 위쪽 다이어그램)는 분석 및 합성을 위해 사용된 제한된 개수의 감마 톤 필터로 설명할 수 있으며, 추가의 코스에서 특별히 고려되지 않는데, 왜냐하면 이들 편이는 전체적인 청취 인상을 방해한다고 생각되지 않기 때문이다.
위에서 설명한 바와 같이, 도 21에 따른 구성의 적응형 필터는 사운드 시스 템의 위상 응답의 타겟 함수를 결정하기 위해서, 동시에, 진폭 응답을 등화하기 위한 타겟 함수에 대한 경계 조건을 고려하는데 이용될 수 있다. 이어서, 이것은 도 21에 따른 적응형 필터링을 위한 공통의 타겟 함수로 귀결된다. 이러한 공통 타겟 함수를 생성하기 위하여, 진폭 응답을 등화하기 위한 타겟 함수가 먼저 결정되어야 한다.
자동차에서 진폭 응답의 타겟 함수를 설명하기 위하여 소위 핑크 노이즈(pink noise)를 이용하기 위한 통상적인 방법이 표시된다. 핑크 노이즈는 라우드스피커의 사운드 강도를 평가하는데 이용된다. 화이트 노이즈와 비교하여, 핑크 노이즈의 레벨은 더 높은 주파수를 향하여 3dB/옥타브로 떨어진다. 이러한 노이즈 신호의 에너지 함량은 옥타브당 상수이고, 따라서 제 1 근사치에서 사람의 귀의 주파수-의존적 거동을 고려한다(위에서 설명된 임계 대역폭 및 음량(loudness)의 형성).
도 25는 자동차 애플리케이션에서 진폭 응답(핑크 노이즈)을 위한 적응형 필터링의 타겟 함수를 도시하고, 다시 보드 다이어그램으로 도시된다. 도 25는 레벨의 변동(도 25에서 위쪽 다이어그램)과 위상의 변동(도 25에서 아래쪽 다이어그램)을 도시한다. 두 도식에서, 주파수는 횡좌표를 따라 로그 스케일로 도시되고, 도 25에서 위쪽 다이어그램의 종좌표는 레벨(dB)을 가리키고, 도 25에서 아래쪽 다이어그램의 종좌표는 위상을 가리킨다.
이어서, 도 25에 도시된 진폭 응답의 타겟 함수가 분석 유닛과 합성 유닛 사이, 즉, 도 26에 도시한 것과 같은 대응 감마 톤 필터 뱅크에 삽입되면, 도 21에 따른 적응형 필터링의 새로운 타겟 함수가 얻어지는데, 이는 이제 위상(지연 라인)을 동조하고 진폭 응답을 등화하기 위한 조인트 타겟 함수를 포함한다. 도 26은 분석 유닛과 합성 유닛 사이에 삽입된, 진폭 응답을 등화하기 위한 타겟 함수에 의한 도 22의 확장을 표현한다.
대응하여, 도 27에 도시된, 도 21에 따른 적응형 필터링에 의해 사운드 시스템을 동조하기 위한 조인트 타겟 함수가 얻어진다. 도 27은 타겟 함수의 시간/주파수 특성을 도시하는데, 시간은 도 27에서 횡좌표를 따라 도시되고, 도 27에 표시된 종좌표는 주파수를 가리킨다.
도 28은 레벨의 변동(도 28에서 위쪽 다이어그램)과 위상의 변동(도 28에서 아래쪽 다이어그램)과 관련하여, 도 27의 타겟 함수의 보드 다이어그램을 도시한다. 두 도식에서, 주파수는 횡좌표를 따라 로그 스케일로 도시되고, 도 28에서 위쪽 다이어그램의 종좌표는 레벨(dB)을 가리키고, 도 28에서 아래쪽 다이어그램의 종좌표는 위상을 가리킨다. 도 28에서 볼 수 있듯이, 이제 타겟 주파수 응답은 진폭 응답을 등화하기 위하여 고려된다. 즉, 도 28에 따른 타겟 함수는 위상(지연 라인)을 동조하고 진폭 응답의 등화를 동조하기 위한 조인트 타겟 함수를 포함한 다. 이것은 특히, 도 24 및 도 28의 위쪽 두 도식(주파수에 따른 레벨 변동)의 비교에서 명확해지는데, 이는 저 주파수(≤500Hz)에서 진폭 응답의 전형적인 오버슈트(상기 조사에서 발견됨)를 보여주며, 상기 오버슈트는 도 28에서, 이 진폭 응답의 타겟 함수를 지연 동조의 진폭 응답(도 24)에 부가함으로써 명확하게 인지된다.
따라서, 사람의 귀의 음향 심리학적 특징, 예를 들면 스펙트럼적 및 시간적 마스킹 효과에 기초한 모든 필요한 타겟 함수가 규정되는데, 이들 타겟 함수는, 타겟 사양으로서, 도 21에 도시된 사운드 시스템을 동조하기 위한 자동화된 처리를 위하여 필요한 조건들이다. 수행된 연구 결과의 중간 단계, 즉 진폭 응답의 등화를 위한 선형-위상 필터의 사용 및 다양한 동조 단계의 위상 영향을 완화하기 위한 크로스오버 필터의 사용은 반복적인 방법 없이 동조 과정을 현저하게 단순화시킨다. 상기 결과의 중간 단계는 또한 선형-위상 필터의 이용을 가정하면 (시간-소비 반복 절차를 수행하지 않고) 음향 전문가 및 사운드 엔지니어에 의한 사운드 시스템의 수동 동조의 분명한 단순화로서 이용될 수 있다.
도 1은 선형-, 지연-, 필터-, 및 동조-세트에 따른 사운드 시스템의 임펄스 응답에 대한 에너지 붕괴 곡선의 3차원 도면이고;
도 2는 선형-, 지연-, 필터-, 및 동조-세트의 임펄스 응답에 대한 에너지 붕괴 곡선의 3차원 상면도이고;
도 3은 크로스-오버 필터의 동시 동조 없이 지연 라인 동조시 임펄스 응답에 대한 에너지 붕괴 곡선의 3차원 도면 및 상면도이고;
도 4는 주파수에 대한 화이트 노이즈의 마스킹 문턱값치를 나타내는 다이어그램이고;
도 5는 협대역 잡음의 음압 레벨에 따른 마스킹 문턱값치의 다이어그램이고;
도 6은 임계-대역-광역 협대역 잡음을 갖는 마스킹 문턱값치의 다이어그램이고;
도 7은 사인파 음의 마스킹 문턱값치의 다이어그램이고;
도 8은 동시적 선-, 후- 마스킹의 다이어그램이고;
도 9는 테스트 톤 펄스의 지속 시간에 대한 소리 인식 의존도를 나타내는 다이어그램이고;
도 10은 테스트 톤 펄스의 반복률에 대한 마스킹 문턱값치의 의존도를 나타내는 다이어그램이고;
도 11은 후-마스킹을 나타내는 다이어그램이고;
도 12는 마스킹기의 지속 시간에 따른 후-마스킹을 나타내는 다이어그램이 고;
도 13은 복합 음에 의한 동시 마스킹을 나타내는 다이어그램이고;
도 14는 사운드 시스템에 의해 전송되는 사인파 펄스의 거동을 나타내는 그래프이고;
도 15는 선형-, 지연-, 필터-, 및 동조-세트에 따른 사인파 펄스의 스펙트로그램이고;
도 16은 선형-, 지연-, 필터-, 및 동조-세트에 따른 다수의 사인파 펄스로부터 결정된 전달 함수를 나타내는 그래프이고;
도 17은 화이트 노이즈과 필터링된 화이트 노이즈의 마스킹 문턱값치를 나타내는 그래프이고;
도 18은 소위 Johnston 방법으로 결정된 주파수 응답 대비 사운드 시스템의 주파수 응답의 그래프이고;
도 19는 필터링된 화이트 노이즈과 필터링 안된 화이트 노이즈으로 결정된 두 개의 마스킹 문턱값치 간 차이를 기초로 한 Johnston 방법에 따른 등화를 나타내는 그래프이고;
도 20은 적응형 필터의 기본 구조를 나타내는 블록 다이어그램이고;
도 21은 지연 시간(위상) 또는 적응형 시스템을 갖는 등화의 자동 조정을 위한 구성의 블록 다이어그램이고;
도 22는 지연 시간(위상)의 동조를 위한 기초로서 타겟 함수를 획득하는 구성의 기본 구조를 나타내는 다이어그램이고;
도 23은 지연 시간(위상) 또는 등화의 동조를 위한 타겟 함수의 시간/주파수 표시이고;
도 24는 지연 시간(위상) 또는 등화의 동조를 위한 타겟 함수의 보드 다이어그램이고;
도 25는 핑크 잡음을 위한 타겟 주파수 응답의 블록 다이어그램이고;
도 26은 지연 라인 및 필터의 동조를 위한 타겟 함수 획득을 위한 시스템의 블록 다이어그램이고;
도 27은 지연 라인 및 필터의 동조를 위한 공통 타겟 함수의 시간/주파수 표시이고;
도 28은 지연 라인 및 필터의 조인트 동조를 위한 타겟 함수의 보드 다이어그램이다.

Claims (33)

  1. 지연 라인, 등화 필터 및 적어도 두 개의 라우드스피커를 구비하는 사운드 시스템의 자동화된 동조 방법으로서:
    상기 라우드스피커를 통해 유용한 사운드 신호를 재생하는 단계와,
    적어도 일 위치에서 음압치를 측정하는 단계와,
    상기 사운드 시스템의 상기 지연 라인 및 상기 등화 필터의 동조를 위해 상기 사운드 시스템의 바람직한 전달 특성을 표현하는 타겟 전달 함수를 제공하는 단계와,
    상기 지연 라인의 지연을 조정하는 단계와,
    상기 사운드 시스템의 실제 전달 특성이 상기 타겟 함수에 근사하도록 상기 등화 필터의 진폭 응답을 조정하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 사운드 시스템의 자동화된 동조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 사운드 시스템은 적어도 하나의 크로스-오버 필터를 더 구비하며,
    상기 방법은:
    총 고조파 왜곡이 최소화되도록 상기 코로스-오버 필터의 컷-오프 주파수를 조정하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 사운드 시스템의 자동화된 동조 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 크로스-오버 필터는 선형-위상 필터를 구비하는 것을 특징으로 하는 사운드 시스템의 자동화된 동조 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 타겟 함수는 사람의 귀의 음향 심리학적 특성을 포함하는 것을 특징으로 하는 사운드 시스템의 자동화된 동조 방법.
  5. 제2항에 있어서, 상기 등화 필터와 상기 크로스-오버 필터의 지연 및 진폭 응답을 상대 간섭없이 독립적으로 조정할 수 있도록 지연 라인과 등화 필터의 실행에 선형-위상 적응형 필터를 사용하는 것을 특징으로 하는 사운드 시스템의 자동화된 동조 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 지연 라인의 지연은 상기 선형 적응형 필터의 위상 조정에 의해 행해지는 것을 특징으로 하는 사운드 시스템의 자동화된 동조 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 등화 필터의 진폭 응답은 상기 선형 적응형 필터의 필터-계수의 조정에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 사운드 시스템의 자동화된 동조 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 음압은 복수 위치에서 측정되어 복수의 음압 신호를 산출하는 것을 특징으로 하는 사운드 시스템의 자동화된 동조 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 복수의 위치는 청취 공간 내에 위치하는 것을 특징으로 하는 사운드 시스템의 자동화된 동조 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 청취 공간은 자동차의 탑승자 공간인 것을 특징으로 하는 사운드 시스템의 자동화된 동조 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 타겟 함수를 이용하여 상기 유용한 사운드 신호로부터 바람직한 출력 신호를 계산하는 단계와,
    상기 바람직한 출력 신호로부터 상기 측정된 음압 신호를 감산하는 것에 의해 에러 신호를 계산하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사운드 시스템의 자동화된 동조 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    가산 이전에 가중 인자와 승산되는 상기 에러 신호의 가중 합을 계산하는 것에 의해 총 에러 신호를 발생시키는 단계와,
    상기 총 에러 신호가 최소화되도록 상기 적응형 필터의 위상 및 진폭 응답을 조정하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사운드 시스템의 자동화된 동조 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 총 에러 신호의 최소화를 위해 다중 에러 최소 평균 자승(Multiple Error Least Mean Squares: MELMS) 알고리즘이 적용되는 것을 특징으로 하는 사운드 시스템의 자동화된 동조 방법.
  14. 제1항에 있어서, 위상 또는 지연 라인의 동조 품질의 평가를 위해 상기 측정된 음압의 에너지 붕괴 곡선(EDC)을 계산하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사운드 시스템의 자동화된 동조 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 지연 라인의 지연은 주파수 의존적 마스킹 문턱값 이상의 레벨인 반향을 최소화하도록 동조되는 것을 특징으로 하는 사운드 시스템의 자동화된 동조 방법.
  16. 제1항에 있어서, 상기 사운드 시스템의 동조를 위한 상기 타겟 함수의 진폭 응답 및 위상 응답은 사람의 귀의 주파수 및 시간 특성을 시뮬레이션하는 감마 톤 필터를 구비하는 청각 보정 필터 뱅크의 임펄스 응답으로부터 계산되는 것을 특징으로 하는 사운드 시스템의 자동화된 동조 방법.
  17. 제4항에 있어서, 상기 사람의 귀의 음향 심리학적 특징은 사람의 귀의 스펙 트럼적 및 시간적 마스킹 효과와 스펙트럼적 분해능을 포함하는 것을 특징으로 하는 사운드 시스템의 자동화된 동조 방법.
  18. 제1항에 있어서, 상기 지연 라인의 지연은 상기 등화 필터의 진폭 응답 이전에 조정되는 것을 특징으로 하는 사운드 시스템의 자동화된 동조 방법.
  19. 제2항에 있어서, 상기 크로스-오버 필터의 컷-오프 주파수는 상기 지연 라인의 지연 이전에 조정되는 것을 특징으로 하는 사운드 시스템의 자동화된 동조 방법.
  20. 사운드 시스템의 자동화된 동조 시스템으로서:
    유용한 사운드 신호를 제공하는 신호 소스와,
    각각의 크로스-오버 필터 하류에 일 필터가 접속되는 복수의 적응형 필터와,
    각각의 적응형 필터 하류에 하나 또는 그 이상의 스피커가 접속되는 복수의 라우드스피커와,
    제1 위치에서의 음압 레벨을 측정하고 상기 유용한 사운드 신호를 표현하는 마이크로폰 신호를 제공하는 마이크로폰과,
    상기 유용한 사운드 신호와 상기 마이크로폰 신호에 의해 형성된 실제 전달 특성이 상기 사운드 시스템의 바람직한 전달 특성을 표현하는 타겟 함수에 근사하도록 상기 적응형 필터의 필터 계수를 최적화시키는 제어 유닛
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 사운드 시스템의 자동화된 동조 시스템.
  21. 제20항에 있어서, 적어도 하나의 크로스-오버 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사운드 시스템의 자동화된 동조 시스템.
  22. 제21항에 있어서, 상기 제어 유닛은 측정된 음압에 대한 고조파 왜곡의 비율이 최소화되도록 상기 크로스-오버 필터의 컷-오프 주파수를 동조하도록 된 것을 특징으로 하는 사운드 시스템의 자동화된 동조 시스템.
  23. 제20항에 있어서, 상기 크로스-오버 필터는 선형-위상 필터인 것을 특징으로 하는 사운드 시스템의 자동화된 동조 시스템.
  24. 제20항에 있어서, 상기 타겟 함수는 사람의 귀의 음향 심리학적 특징을 포함하는 것을 특징으로 하는 사운드 시스템의 자동화된 동조 시스템.
  25. 제21항에 있어서, 상기 적응형 필터는 등화 필터와 크로스-오버 필터의 위상 응답 및 진폭 응답을 상대 간섭 없이 독립적으로 조정할 수 있도록 하는 선형-위상 필터인 것을 특징으로 하는 사운드 시스템의 자동화된 동조 시스템.
  26. 제20항에 있어서, 청취 공간 내의 상이한 위치에 자리하고, 상기 유용한 사 운드 신호를 표현하는 복수의 마이크로폰 신호를 제공하는 복수의 마이크로폰을 포함하는 것을 특징으로 하는 사운드 시스템의 자동화된 동조 시스템.
  27. 제26항에 있어서, 상기 청취 공간은 자동차의 탑승자 공간인 것을 특징으로 하는 사운드 시스템의 자동화된 동조 시스템.
  28. 제26항에 있어서, 상기 제어 유닛은, 상기 타겟 함수를 이용하여 상기 유용한 사운드 신호로부터 바람직한 출력 신호를 계산하고, 측정된 음압 신호와 상기 바람직한 출력 신호 간의 차이를 표현하는 에러 신호를 계산하도록 된 것을 특징으로 하는 사운드 시스템의 자동화된 동조 시스템.
  29. 제28항에 있어서, 상기 제어 유닛은 추가로, 상기 에러 신호의 가중 합을 계산하는 것에 의해 총 에러 신호를 생성하고, 상기 총 에러 신호가 최소화되도록 상기 적응형 필터의 위상 및 진폭 응답을 조정하도록 된 것을 특징으로 하는 사운드 시스템의 자동화된 동조 시스템.
  30. 제29항에 있어서, 상기 제어 유닛은 추가로 상기 총 에러 신호의 최소화를 위한 다중 에러 최소 평균 자승(MELMS) 알고리즘을 채용하도록 된 것을 특징으로 하는 사운드 시스템의 자동화된 동조 시스템.
  31. 제20항에 있어서, 상기 제어 유닛은 위상 또는 지연 라인의 동조 품질의 평가를 위해 측정 음압의 에너지 붕괴 곡선(EDC)을 계산하도록 된 것을 특징으로 하는 사운드 시스템의 자동화된 동조 시스템.
  32. 제31항에 있어서, 상기 제어 유닛은 주파수 의존적 마스킹 문턱값 이상의 레벨인 반향을 최소화하도록 상기 적응형 필터의 위상 응답을 동조하도록 된 것을 특징으로 하는 사운드 시스템의 자동화된 동조 시스템.
  33. 제24항에 있어서, 사람의 귀의 음향 심리학적 특징은 사람의 귀의 스펙트럼적 및 시간적 마스킹 효과와 스펙트럼적 분해능을 포함하는 것을 특징으로 하는 사운드 시스템의 자동화된 동조 시스템.
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