KR20090061222A - 차량용 음향 튜닝 장치 - Google Patents

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KR20090061222A KR1020070128146A KR20070128146A KR20090061222A KR 20090061222 A KR20090061222 A KR 20090061222A KR 1020070128146 A KR1020070128146 A KR 1020070128146A KR 20070128146 A KR20070128146 A KR 20070128146A KR 20090061222 A KR20090061222 A KR 20090061222A
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강신규
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Abstract

본 발명은 차량용 음향 튜닝 장치에 관한 것으로서 차량에 구비된 복수의 스피커와 탑승자석 간의 역경로를 이용하여 복수의 스피커들로부터 전달되는 음향의 전달함수를 산출하고 차량의 음향 특성을 도출하여 차량 내의 음향신호를 효율적으로 튜닝할 수 있다.
튜닝(Tuning), 전달함수

Description

차량용 음향 튜닝 장치{Apparatus for tuning the sound for vehicle}
본 발명은 차량용 음향 튜닝 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 차량에 구비된 복수의 스피커로부터 전달되는 각각의 음향에 대한 전달함수를 구할 수 있는 장치에 관한 것이다.
차량 기술이 발전함에 따라 차량 탑승자의 편의를 위한 장치도 더욱 발전하고 있다. 특히, 차량 내 오디오 장치는 차량의 편의성을 증가시키는 중요한 장치로서 여겨지고 있으나 차량 내 복수의 스피커를 통하여 출력되는 음향의 개별적인 특성을 파악하기 쉽지 않아 탑승자의 위치에 따른 최적의 음향을 제공하지 못하는 문제점이 있다.
도 1은 종래의 차량용 음향 튜닝 장치의 개념도이다. 도 1을 살펴보면 차량의 음향 튜닝 장치는 4개의 스피커(11 내지 14), 마이크(20) 및 제어부(30)를 포함한다.
더욱 상세하게는 4개의 스피커(11 내지 14)에서 출력되는 음향 특성을 파악하기 위하여 탑승자의 위치에 마이크(20)가 구비된다. 즉, 차량에 장착된 복수의 스피커(11 내지 14)로 출력되는 음향을 마이크(20)가 입력받고 제어부(30)는 마이 크(20)로 입력되는 음향 신호를 이용하여 차량의 음향 특성을 산출한다.
그러나 이렇게 산출되는 음향 특성은 4개의 스피커에서 출력된 각각의 음향이 합쳐진 상태이기 때문에 엔지니어의 경험에 의하여 많은 변수가 재조정될 수 밖에 없다. 즉, 마이크(20)로부터 제어부(30)에 전달된 음향 신호는 4개의 스피커(11 내지 14)로부터 출력된 음향의 조합으로 표현될 수 있는데 이를 식으로 나타내면 다음과 같다.
Figure 112007088913606-PAT00001
수학식 1을 살펴보면, yall(t)는 마이크(20)에 수신되는 음향의 입력함수이며, x1(t), x2(t), x3(t) 및 x4(t)는 각각의 스피커(11 내지 14)에 출력되는 음향의 출력함수이며, h1(t), h2(t), h3(t) 및 h4(t)는 각각의 스피커(11 내지 14)로부터 전달되는 음향의 채널전달함수이다.
여기서 yall(t), x1(t), x2(t), x3(t) 및 x4(t)는 제어부(30)에서 산출 가능하나 각각의 음향의 채널전달함수(h1(t), h2(t), h3(t) 및 h4(t))를 산출할 수 없다.
또한, 음향을 청취하는 탑승자의 위치에 따라 각 스피커(11 내지 14)에서 출력되는 음향의 전달 속도가 달라 탑승자에 맞추어진 최적의 음향이 만들어지지 않는 문제점도 있다.
상술한 문제점을 극복하기 위하여 본 발명은 음향 튜닝을 위하여 마이크와 스피커의 위치를 바꾸고 그 역경로를 이용하여 각 음향의 전달함수를 구하여 차량 탑승자의 편의성을 향상시키고자 한다.
또한, 상술한 역경로를 이용하여 음원으로부터 탑승자간의 거리를 산출하고 최적의 음향을 제공하여 탑승자의 편의성을 향상시키고자 한다.
본 발명에 따른 차량의 음향 튜닝 장치는 차량 음향 튜닝이 필요한 탑승자의 위치에 구비되며 음향 출력 신호에 따라 일정한 음향 신호를 출력하는 전방향 스피커; 차량에 설치된 복수의 스피커의 위치에 구비되며 상기 음향 신호를 수신하는 복수의 마이크; 및 상기 음향 출력 신호를 상기 전방향 스피커에 전달하고, 상기 음향 신호를 상기 복수의 마이크로부터 전달받아 차량 음향 특성을 산출하는 제어부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 전방향 스피커에서 출력되는 상기 음향 신호가 핑크노이즈(Pink Noise)인 경우, 상기 제어부는 상기 음향 신호의 채널전달함수를 산출할 수 있다.
특히, 상기 채널전달함수는
Figure 112007088913606-PAT00002
로부터 산출되며, 상기 y1(t), y2(t), y3(t) 및 y4(t)는 상기 복수의 마이크에서 수신되는 상기 음향 신호의 입력함수이며, x(t)는 전방향 스피커(10)에서 출력되는 음향의 출력함수이며, h1(t), h2(t), h3(t) 및 h4(t)는 각 스피커 채널전달함수이다.
또한, 본 발명에 따른 차량 음향 튜닝 장치는 상기 전방향 스피커에서 출력되는 상기 음향 신호가 임펄스 신호(Impulse Signal)인 경우, 상기 제어부는 상기 복수의 마이크가 수신하는 음향 신호로부터 상기 복수의 스피커와 상기 탑승자의 위치와의 거리를 산출할 수도 있다. 여기서, 상기 복수의 마이크에서 수신되는 음향 신호는 직접 신호 및 시간 지연 요소를 가진 반사신호를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면 차량의 음향 특성을 파악하여 최적의 음향 튜닝이 가능함으로써 차량 탑승자의 편의성이 증대된다.
구체적인 실시예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 차량용 음향 튜닝 장치의 개념도이다. 우선, 종래의 차량용 음향 튜닝 장치와 비교하면, 스피커(11 내지 14)의 위치에는 마이크(21 내지 24)를, 마이크(20)의 위치에는 전방향 스피커(10)를 구비하여 차량의 음향 특성을 파악하는 점에서 차이가 있다.
도 2를 참조하면 본 발명에 따른 차량용 음향 튜닝 장치는 전방향 스피커(10), 복수의 마이크(21 내지 24) 및 제어부(30)를 포함한다.
전방향 스피커(10)는 제어부(30)로부터 음향 출력 신호를 전달받고 핑크노이즈(Pink Noise)의 형식으로 출력한다. 여기서, 핑크노이즈(Pink Noise)란 전(全) 주파수대역에 걸쳐 동일한 음량을 -3dB/octave씩 감소시킨 것으로 주로 음향 상태를 체크할때 많이 사용된다.
특히, 전방향 스피커(10)는 차량 내에 가상의 탑승자의 위치(예를 들어, 운전석 또는 동반석 등)에 구비되는데 그 위치는 변경가능하다. 다만, 본 발명의 실시예에서는 운전석에 전방향 스피커(10)가 구비된 것을 전제로 설명한다.
복수의 마이크(21 내지 24)는 복수의 스피커(11 내지 14)가 설치된 위치에 구비된다. 이는 복수의 스피커(11 내지 14) 채널의 전달함수를 역경로를 통하여 구하기 위함이다. 복수의 마이크(21 내지 24)는 전방향 스피커(10)에서 출력된 음향 신호를 수신하여 제어부(30)로 전달한다.
여기서 본 발명에 따른 일 실시예에서는 복수의 마이크(21 내지 24)가 4개이며 전방 및 후방에 각각 2개씩 구비된 것을 전제로 설명한다. 물론, 차량의 종류에 따라 차량의 형상, 공간구조, 마이크의 위치 및 개수가 변경가능하므로 복수의 마 이크(21 내지 24)의 위치와 개수도 차량의 종류에 따라 변경가능하다.
제어부(30)는 음향 출력 신호를 전방향 스피커(10)에게 전달하고 복수의 마이크(21 내지 24)로부터 전달된 음향 신호를 처리하고 차량 음향 특성을 산출한다.
Figure 112007088913606-PAT00003
수학식 2를 참조하면, y1(t), y2(t), y3(t) 및 y4(t)는 복수의 마이크(21 내지 24)에서 수신되는 음향의 입력함수이며, x(t)는 전방향 스피커(10)에서 출력되는 음향의 출력함수이며, h1(t), h2(t), h3(t) 및 h4(t)는 각 스피커 채널의 전달함수이다. 좌측식은 시간 영역의 수식이며 우측식은 주파수 영역의 수식이다.
여기서 x(t), y1(t), y2(t), y3(t) 및 y4(t)는 이미 제어부(30)로부터 산출가능하므로 음향의 주파수 특성으로부터 음향의 채널전달함수(h1(t), h2(t), h3(t) 및 h4(t))가 산출될 수 있다. 즉, 음향에 개별적인 채널전달함수가 산출될 수 있으므로 결국 차량 내의 음향 특성을 판단할 수 있게 된다.
도 3은 스피커와 탑승자간의 거리를 산출하는 방법을 나타낸 도면이다.
실제로 차량에 장착된 복수의 스피커(11 내지 14)에서 전달되는 각각의 음향 은 탑승자의 위치에 따라 시간지연이 다르다. 따라서 탑승자의 위치에 따라 복수의 스피커(11 내지 14)에서 출력되는 음향을 보정할 필요가 있다. 이를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 차량용 음향 튜닝 장치는 탑승자의 위치에 따라 각 스피커(11 내지 14)로부터 출력되는 음향의 시간 지연값을 도출하고자 한다.
도 3을 참조하면, 제어부(30)의 음향 출력 신호에 따라 전방향 스피커(10)는 임펄스 신호를 출력한다. 이에, 복수의 마이크(21 내지 24)는 직접신호와 일정한 주기로 반복되는 반사신호를 포함한 음향 신호를 수신한다.
여기서, 직접신호는 마이크에 최초로 수신되는 음향 신호로서 전방향 스피커로부터 마이크로 직접적으로 전달되는 신호이다. 이후 일정한 주기로 반복되는 반사신호는 각 스피커에서의 시간 지연이다.
제어부(30)는 이러한 주기를 이용하여 각 스피커(11 내지 14)로부터 탑승자에 도달하는 음향의 시간 지연값을 산출할 수 있으며 탑승자의 위치에 따라 각 스피커(11 내지 14)에서 출력되는 음향의 보정값을 산출할 수 있다.
도 1은 종래의 차량용 음향 튜닝 장치의 개념도이다.
도 2는 본 발명에 따른 차량용 음향 튜닝 장치의 개념도이다.
도 3은 스피커와 탑승자간의 거리를 산출하는 방법을 나타낸 도면이다.

Claims (6)

  1. 차량의 음향 튜닝 장치에 있어서,
    차량 음향 튜닝이 필요한 탑승자의 위치에 구비되며 음향 출력 신호에 따라 일정한 음향 신호를 출력하는 전방향 스피커(10);
    차량에 설치된 복수의 스피커의 위치에 구비되며 상기 음향 신호를 수신하는 복수의 마이크; 및
    상기 음향 출력 신호를 상기 전방향 스피커(10)에 전달하고, 상기 음향 신호를 상기 복수의 마이크로부터 전달받아 차량 음향 특성을 산출하는 제어부(30)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 음향 튜닝 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전방향 스피커(10)에서 출력되는 상기 음향 신호가 핑크노이즈(Pink Noise)인 경우, 상기 제어부(30)는 상기 음향 신호의 채널전달함수를 산출하는 것을 특징으로 하는 차량 음향 튜닝 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 채널전달함수는
    Figure 112007088913606-PAT00004
    로부터 산출되며, 상기 y1(t), y2(t), y3(t) 및 y4(t)는 상기 복수의 마이크에서 수신되는 상기 음향 신호의 입력함수이며, x(t)는 전방향 스피커(10)에서 출력되는 음향의 출력함수이며, h1(t), h2(t), h3(t) 및 h4(t)는 각 스피커 채널전달함수인 것을 특징으로 하는 차량 음향 튜닝 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 스피커의 개수와 상기 복수의 마이크의 개수는 4개인 것인 특징으로 하는 차량 음향 튜닝 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 전방향 스피커(10)에서 출력되는 상기 음향 신호가 임펄스 신호(Impulse Signal)인 경우, 상기 제어부(30)는 상기 복수의 마이크가 수신하는 음향 신호로부터 상기 복수의 스피커와 상기 탑승자의 위치와의 거리를 산출하는 것을 특징으로 하는 차량 음향 튜닝 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 복수의 마이크에서 수신되는 음향 신호는 직접 신호 및 시간 지연 요소를 가진 반사신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 음향 튜닝 장치.
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