KR20100069401A - Acoustic control method for line array speaker for automobile application - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 차량 내부 공간에서 운전자와 비운전자가 서로 다른 음향공간을 형성하게 하는 어레이 스피커의 음향제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an acoustic control method of an array speaker for allowing a driver and a non-driver to form different acoustic spaces in a vehicle interior space.
일반적으로 라인 어레이 스피커의 음향제어 방법은 특정 공간 즉 차량 내부 공간에서 운전자와 비운전자가 서로 다른 음향공간을 형성하게 하는 기술을 말한다.In general, an acoustic control method of a line array speaker refers to a technology for allowing a driver and a non-driver to form different acoustic spaces in a specific space, that is, an interior space of a vehicle.
종래의 운전자와 비운전자가 서로 다른 음향공간을 형성하게 하는 기술로는 음향대조법이 있는데, 상기 음향대조법은 라인 어레이 스피커에서 발생하는 음향을 원하는 위치 예컨대 운전자의 위치로 모으는 기술이다. 여기서 음원을 모으고자 하는 위치를 음향학적으로 밝은 영역이라고 하고 음원이 도달하지 않아야 할 위치를 어두운 영역이라고 한다. 따라서 음향대조법은 상기 밝은 영역에서의 음향에너지를 최대화하고 어두운 영역에서는 음향에너지를 최소화해야 소기의 목적을 달성할 수 있다. 그러나 실제로 음향대조법에서는 에너지의 비율을 통한 음향제어 시 어두운 영역이 밝은 영역보다 더 크게 영향을 받아 음향제어가 제대로 되지 않는 문제점이 있다.A conventional technique for allowing a driver and a non-driver to form different acoustic spaces is a sound control method, which is a technique for collecting sound generated from a line array speaker to a desired position, for example, a driver's position. The location where sound sources are collected is called an acoustically bright area, and the location where the sound source should not reach is called a dark area. Therefore, the acoustic control method can maximize the acoustic energy in the bright region and minimize the acoustic energy in the dark region to achieve the desired purpose. In reality, however, the sound control method has a problem in that the dark area is more affected than the bright area when the sound control is performed through the ratio of energy, so that the sound control is not properly performed.
본 발명은 본 발명에서 새롭게 제안하는 음향 차이법(Acoustic Difference Algorithm)을 통해 차량 내부 공간으로 이루어지는 음장시스템에서 밝은 영역의 음향 에너지는 최대로 하고 어두운 영역의 음향 에너지는 최소로 하는 라인 어레이 스피커의 음향제어 방법을 제공하고자 한다.According to the present invention, the acoustic difference system (Acoustic Difference Algorithm) of the line array speaker that maximizes the light energy in the bright area and the sound energy in the dark area is minimized in the sound field system consisting of the interior space of the vehicle It is intended to provide a control method.
본 발명의 차량용 라인 어레이 스피커의 음향제어 방법은 (a) 음장시스템의 전체 음향 영역(T)에서 1차 밝은 영역(B 영역)과 1차 어두운 영역(D 영역)을 설정하는 단계; (b) 상기 음장시스템의 음압(P)을 산출하는 단계; (c) 산출된 음장시스템의 음압(P)을 이용하여 음장시스템을 정규화하는 단계; (d) 정규화된 음장시스템의 음압(P)을 이용하여 전체 음향 영역(T)에서 2차 밝은 영역(B 영역)과 2차 어두운 영역(D 영역)을 설정하는 단계; 및 (e) 산출된 2차 밝은 영역(B 영역)의 입력에너지 대비 출력에너지와 2차 어두운 영역(D 영역)의 입력에너지 대비 출력에너지 간의 차이를 최대화하는 고유치() 및 고유벡터()를 산출하여 상기 고유벡터()를 상기 음장시스템의 체적속도(qc)로서 결정하는 단계를 포함한 것을 특징적 구성으로 한다.A sound control method for a line array speaker for a vehicle according to the present invention comprises the steps of: (a) setting a primary bright region (B region) and a primary dark region (D region) in the entire acoustic region T of the sound field system; (b) calculating a sound pressure (P) of the sound field system; (c) normalizing the sound field system using the calculated sound pressure P of the sound field system; (d) setting the secondary bright region (B region) and the secondary dark region (D region) in the entire acoustic region T using the sound pressure P of the normalized sound field system; And (e) an eigenvalue that maximizes the difference between the output energy compared to the input energy of the secondary bright region (region B) and the input energy to the input energy of the secondary dark region (region D). ) And eigenvectors ( ) And the eigenvectors ( ) Is determined as the volume velocity q c of the sound field system.
여기서 본 발명의 상기 (b) 단계는 (b-1) 1차 밝은 영역(B 영역) 및 1차 어두운 영역(D 영역)에 존재하는 각각의 x, y좌표들과 어레이 스피커 요소들 간의 거 리를 고려하여 1차 밝은 영역(B 영역)의 음향전달임피던스(RB)와 1차 어두운 영역(D 영역)의 음향전달임피던스(RD)를 산출하는 단계; (b-2) 상기 1차 밝은 영역(B 영역)의 입력에너지와 출력에너지 간의 비로 구성되는 음향전달임피던스(RB)와 1차 어두운 영역(D 영역)의 입력에너지와 출력에너지 간의 비로 구성되는 음향전달임피던스(RD) 간의 차이 값을 이용하여, 1차 밝고(B 영역) 어두운 영역(D 영역)으로 전달되는 음향 에너지를 최대화하는 고유치() 및 고유벡터()를 산출하는 단계; (b-3) 음장시스템의 전체 음향 영역(T)의 전달함수()를 산출하는 단계; 및 (b-4) 상기 고유벡터() 및 상기 음장시스템의 전체 음향 영역(T)의 전달함수()를 이용하여 상기 음장시스템의 음압(P)을 산출하는 단계를 포함한다.Wherein step (b) of the present invention (b-1) is the distance between the x, y coordinates and the array speaker elements respectively present in the primary bright region (B region) and the primary dark region (D region) in consideration of the step of calculating the acoustical transfer impedance (R D) of the acoustic transfer impedance (R B) and the first dark area (D area) of the primary light region (B region); (b-2) A sound transmission impedance R B composed of the ratio between the input energy and the output energy of the primary bright region B region and the ratio between the input energy and the output energy of the primary dark region D region Using the difference between the acoustic impedances (R D ), the eigenvalues (maximum) that maximize the acoustic energy delivered to the primary bright (B area) and dark (D area) ) And eigenvectors ( Calculating c); (b-3) Transfer function of the entire sound field (T) of a sound field system ( Calculating c); And (b-4) the eigenvector ( ) And the transfer function of the entire acoustic region T of the sound field system ( Calculating a sound pressure (P) of the sound field system using;
한편 본 발명의 상기 (d) 단계는 (d-1) 정규화된 음압레벨로부터 B영역은 어레이 스피커의 Y좌표가 h=1 미터인 거리에서 모든 X축 상의 +좌표 값 및 -좌표 값의 각각에 대해 음압레벨의 중간 값을 찾는 단계; (d-2) 상기 +좌표 값 및 -좌표 값의 음압레벨의 중간 값을 연결하여 제1중간라인 및 제2중간라인을 생성하는 단계; (d-3) 상기 제1중간라인 및 제2중간라인의 안쪽 지점을 2차 밝은 영역(B 영역)으로 설정하는 단계: (d-4) Y좌표가 a=0.5 미터인 거리에서 모든 X축 상의 +좌표 값 및 -좌표 값의 각각에 대해 음압레벨의 최대값을 찾는 단계; (d-5) 상기 +좌표 값 및 -좌표 값의 음압레벨의 최대값을 연결하여 제3중간라인 및 제4중간라인을 생성하는 단계; 및 (d-3) 상기 제3중간라인 및 제4중간라인의 바깥쪽 지점을 2차 어 두운 영역(D 영역)으로 설정하는 단계를 포함한다.On the other hand, in the step (d) of the present invention, the area B from the normalized sound pressure level (d-1) corresponds to each of the + and-coordinate values on all X axes at a distance where the Y coordinate of the array speaker is h = 1 meter. Finding a median value of the sound pressure level relative to the sound pressure level; (d-2) generating a first intermediate line and a second intermediate line by connecting intermediate values of sound pressure levels of the + coordinate value and the -coordinate value; (d-3) setting the inner points of the first middle line and the second middle line to the second bright area (area B): (d-4) all X-axis at a distance where the Y coordinate is a = 0.5 meter Finding a maximum value of the sound pressure level for each of the + and − coordinate values of the phase; (d-5) generating a third intermediate line and a fourth intermediate line by connecting the maximum values of sound pressure levels of the + coordinate value and the -coordinate value; And (d-3) setting outer points of the third middle line and the fourth middle line to the second dark area D area.
한편 본 발명의 상기 (b-2) 단계 및 (e) 단계에서 상기 밝은 영역(B 영역)의 음향전달임피던스(RB)와 어두운 영역(D 영역)의 음향전달임피던스(RD)는 각각 아래의 수학식을 통해 산출한다.On the other hand, in the steps (b-2) and (e) of the present invention, the acoustic transmission impedance R B of the bright area (area B ) and the acoustic transmission impedance R D of the dark area (area D ) are respectively It is calculated through the equation of.
수학식Equation
, ,
(EOUT는 출력에너지, 는 음장시스템의 입력에너지, V는 수음점이 형성되는 공간, R은 음향전달함수( 또는 )의 2차 다항식 형태(quadratic form)로 어레이의 각 요소 입력에 의해 관심 음향 영역(B 또는 D)에서 생성되는 음장 (Pressure Field)의 공간 상관관계 행렬, 여기서 는 각속도(Angular frequency), c는 음파의 속도, 는 공기의 밀도)(E OUT is the output energy, Is the input energy of the sound field system, V is the space where the sound absorption point is formed, and R is the sound transfer function ( or Spatial correlation matrix of the pressure field generated in the acoustic region of interest (B or D) by the input of each element of the array in quadratic form here Is the angular frequency, c is the speed of sound waves, Is the density of the air)
한편 본 발명의 상기 (b-2) 단계 및 (e) 단계에서 상기 고유벡터()는 아래의 수학식에서 (RB-RD)를 시스템 행렬로 하는 고유치()가 최대가 될 때의 해당 고유벡터 값이다.Meanwhile, the eigenvectors (b-2) and (e) of the present invention ) Is the eigenvalue of (R B -R D ) as the system matrix Is the eigenvector value when) is maximum.
수학식Equation
((): 고유벡터, : 고유치, Ein:입력에너지, EB: 밝은 영역(B 영역)의 출력에너지, ED :어두운 영역(D 영역)의 출력에너지)(( ): Eigenvectors, : Intrinsic value, E in : Input energy, E B : Output energy of bright area (B area), E D : Output energy of dark area (D area))
본 발명의 라인 어레이 스피커의 음향제어 방법은 자동차의 내부에서 효과적인 개인 음향 공간의 창출을 가능하게 하므로 헤드폰 등의 개인음향 청취수단을 사용하지 않고도 운전자와 탑승자 간의 음향공간을 분리하는 효과를 제공한다.The sound control method of the line array speaker of the present invention enables the creation of an effective personal sound space in the interior of a vehicle, thereby providing an effect of separating the sound space between the driver and the occupant without using personal sound listening means such as headphones.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described specific details for the practice of the invention.
우선 본 발명의 음향제어 방법의 기본 이론을 설명한다.First, the basic theory of the sound control method of the present invention will be described.
도 1은 본 발명의 차량의 내부의 음향공간을 나타내는 사진이다.1 is a photograph showing an acoustic space inside a vehicle of the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 차량의 내부 공간에서 왼쪽의 원은 운전자의 좌석이고 오른쪽의 원은 탑승자의 좌석이다. 이러한 운전자의 좌석과 탑승자의 좌석의 음향 공간을 서로 분리하여 운전자와 탑승자가 서로 다른 음향 공간을 갖도록 제어해야 한다. 여기서 만일 운전자에게만 청취할 수 있는 음향공간을 설명한다면 운전 자의 좌석은 음향이 청취 가능하도록 음이 최대 지향성을 가지는 밝은 영역이 되고 탑승자의 좌석은 음향이 청취 불가능하도록 음이 최소 지향성을 가지는 어두운 영역이 되어야 한다.As shown in FIG. 1, the circle on the left is the driver's seat and the circle on the right is the passenger's seat in the interior space of the vehicle. The acoustic space of the driver's seat and the passenger's seat should be separated from each other to control the driver and the passenger to have different acoustic spaces. Here, if you describe an acoustic space that can only be heard by the driver, the driver's seat is a bright area with maximum directivity so that the sound can be heard, and the passenger's seat has a dark area with minimum directivity so that the sound is inaudible. Should be.
도 2a는 본 발명의 음향공간의 구성을 나타내는 구성도이다.Figure 2a is a block diagram showing the configuration of the acoustic space of the present invention.
도 2a에 도시된 바와 같이, 차량의 음향공간은 어레이(array) 스피커의 위치에 대해 점선으로 형성된 전체 음향공간을 T로 정의하고 음향에너지가 최대화 되는 밝은 영역(Bright Zone)을 B영역, 음향에너지가 최소화 되는 어두운 영역(Dark Zone)을 D영역으로 정의한다. As shown in FIG. 2A, the acoustic space of the vehicle defines the entire acoustic space formed by a dotted line with respect to the position of the array speaker as T, and the bright zone where the acoustic energy is maximized is the B region and the acoustic energy. Defines the dark zone (Dark zone) to be minimized as D zone.
이러한 차량의 음향공간에 따른 음장시스템을 회로시스템으로 비교하면 회로시스템의 전류는 체적속도(source volume velocity)에 해당하고 전압은 음압(sound pressure)에 해당하며 두 물리량 사이에 전달함수를 로 정의 하면 음압(P)은 수학식 1과 같이 음향 전달 함수인 Green 함수()와 체적속도(qc, Source Volume Velocity)의 곱으로 표현된다.Comparing the sound field system according to the acoustic space of the vehicle with the circuit system, the current of the circuit system corresponds to the volume volume velocity, the voltage corresponds to the sound pressure, and the transfer function between the two physical quantities Sound pressure (P) is defined as the Green function ( ) Is the product of volume velocity (q c , Source Volume Velocity).
수학식 1
여기서 음향전달 함수인 Green 함수 는 속도 음원이 위치(array위치)에 있을 때 체적속도 (qc, Source Volume Velocity)와 x 위치들(네모 점선 전체 공 간)의 음압(P, Sound Pressure) 사이의 전달특성으로서 아래의 수학식2와 같이 표현된다.Where the green function, the sound transfer function Has a sound source It is expressed as the following
수학식2
(여기서 는 각속도(Angular frequency), c는 음파의 속도, 는 공기의 밀도)(here Is the angular frequency, c is the speed of sound waves, Is the density of the air)
여기서 는 복수의 어레이 스피커 요소들 중 i번째 어레이 스피커 요소 입력들에 대한 수음점(Field Point)으로의 시스템 함수인 전달함수이므로 음장시스템의 입력에너지는 으로 나타낼 수 있고 출력에너지는 아래의 수학식3과 같이 나타낼 수 있다.here Since is a transfer function that is a system function of the i-th array speaker element inputs among the plurality of array speaker elements, the input energy of the sound field system is The output energy can be expressed as
수학식3
, ,
여기서 V는 수음점이 형성하는 공간을 의미하며, R은 전달함수( 또는 )의 2차 다항식 형태(quadratic form)이다.Where V is the space where the masturbation point forms, and R is the transfer function ( or ) Is the quadratic form of.
이하 본 발명의 음향제어 방법을 설명한다.Hereinafter, a sound control method of the present invention will be described.
실제 청취자가 느끼는 소리의 크기 차는 밝은 영역(이하 ‘B영역’)과 어두 운 영역(이하 ‘D영역’)의 음압레벨 차이로 볼 수 있다. 이에 근거하여 소리의 지향성을 사람의 머리 크기 정도의 원을 B영역과 D영역으로 설정하고 두 영역의 등가 음압의 차를 레벨로 평가 할 수 있다. 이하 본 발명에서는 B영역에서의 입력대비 출력에너지와 D영역에서의 입력대비 출력에너지의 차를 최대화 하는 음향 차이법(Acoustic Difference Algorithm)을 제안한다. The difference in the volume of sound actually felt by the listener can be seen as the difference in sound pressure level between the bright region (hereinafter referred to as 'B region') and the dark region (hereinafter referred to as 'D region'). Based on this, the directivity of the sound can be set to the area B and the area D, and the difference between the equivalent sound pressures of the two areas can be evaluated as a level. Hereinafter, the present invention proposes an acoustic difference algorithm for maximizing the difference between the input energy in the region B and the output energy in the region D.
도 2b는 본 발명의 라인 어레이 스피커의 음향제어 방법의 순서도이다.Figure 2b is a flow chart of the sound control method of the line array speaker of the present invention.
S100(전체 음향 영역에서 밝은 영역과 어두운 영역의 설정)S100 (Setting the bright and dark areas of the entire sound field)
도 2a, 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 우선 전체 음향 영역(T, 네모 점선 전체 공간)에서 1차 밝은 영역과 2차 어두운 영역을 설정한다. 먼저 T영역 전체를 가로(x) 2w미터, 세로(y) h미터의 면적으로 보고 어레이(array) 스피커의 중앙위치 좌표를 (0,0)로 본다. B영역은 (0,a)미터 위치를 중심으로, D영역은 (-b,a)미터 위치를 중심으로 각각 0.2미터(사람의 머리 지름 크기)의 지름을 가지는 원으로 설정한다. 이때 전체 영역 T를 0.01미터의 공간 분해능(spatial resolution)으로 분할하여 B영역 및 D영역에 해당하는 x, y좌표 값들을 생성한다. 즉 B영역의 원안에 있는 x, y좌표들을 0.01미터 간격으로 x, y좌표 값들로 생성하는 것이다. 예를 들어 a를 0.5미터라고 하면 B영역의 원안에 있는 x, y좌표들은 (-0.49, 0.5), (-0.48,0.5), (-0.47,0.5) 등이 존재 가능하다. 이러한 B영역 및 D영역에 존재하는 각각의 x, y좌표들과 어레이 스피커 간의 거리를 고려하여 전달함수인 를 수학식2를 이용하여 산출한다. As shown in Figs. 2A and 2B, firstly, the primary bright region and the secondary dark region are set in the entire acoustic region (T, the square dotted overall space). First, the whole area T is viewed as the width (x) 2w meters and the length (y) h meters, and the center position coordinates of the array speaker are regarded as (0,0). Area B is centered on the (0, a) meter position, and area D is centered on the (-b, a) meter position, each of which has a diameter of 0.2 meters (diameter of human head diameter). In this case, the entire area T is divided by a spatial resolution of 0.01 meters to generate x and y coordinate values corresponding to the B area and the D area. That is, the x and y coordinates in the circle of area B are generated by the x and y coordinate values at 0.01 meter intervals. For example, if a is 0.5m, the x and y coordinates in the circle of area B can be (-0.49, 0.5), (-0.48,0.5), (-0.47,0.5). The transfer function considering the distance between the x and y coordinates and the array speaker in the B area and the D area Is calculated using
S102(밝은 영역(B 영역)의 음향전달임피던스(RB) 및 어두운 영역(D 영역)의 음향전달임피던스(RD)를 산출)S102 (Calculates the acoustic transmission impedance R D in the bright area (area B ) and the acoustic transmission impedance R D in the dark area (area D ))
이렇게 산출된 는 벡터 값이 되며 이러한 를 의 정방 행렬(square matrix)로 형식을 바꾸고, B영역의 다른 점들에서 구한 행렬들을 수학식3과 같이 행렬 합을 한 후 B의 면적(3차원일 경우 체적)을 나누어 계산함으로써 B 영역의 음향전달임피던스인 RB 및 D 영역 의 음향전달임피던스인 RD를 산출한다.So calculated Becomes a vector value and these To Is transformed into a square matrix of Matrices are summed as shown in
S104(RB 및 RD를 이용하여 B영역에서의 입력대비 출력에너지와 D영역에서의 입력대비 출력에너지의 차를 최대화하는 고유치()및 고유벡터() 산출)S104 (using R B and R D , the eigenvalue that maximizes the difference between the input energy in the area B and the output energy in the area D) ) And eigenvectors ( ) Calculation)
B영역에서의 입력대비 출력에너지와 D영역에서의 입력대비 출력에너지의 차를 최대화하기 위한 수학식4는 아래와 같다.Equation 4 for maximizing the difference between the input energy in the region B and the output energy in the region D is as follows.
수학식4Equation 4
즉 수학식4는 을 시스템 행렬로 하는 고유치()및 고유벡터() 문제에 해당되며, B영역에서 계산되는 음압과 D영역에서 계산되는 음압의 차이를 최대화 하는 표현이다. 이에 상기 S102에서 산출된 RB 및 RD를 상기 수학식4에 대입 하여 고유치 문제를 풀면 N개의 고유치 와 고유 벡터()를 구하는데, 각각의 고유 벡터()는 N개로 구성된 벡터로 각 어레이 스피커 요소들의 입력이 되는 체적속도 로 복소 해(Complex Solution)이다. 여기서 각 고유치는 수학식4의 "or" 왼쪽편의 표현과 같이 입력에너지에 대한 B영역의 출력에너지와 D영역의 출력에너지들 간의 차이를 나타내므로, 최대 고유치 에 해당되는 고유벡터()가 빔포밍(Beamforming) 해가 된다. 즉 상기 고유벡터()가 수학식 1의 체적속도(qc)가 된다. 여기서 상기 의 시스템 행렬을 이용하여 고유치()및 고유벡터()를 산출하는 것은 널리 알려진 기술이므로 상세한 산출과정은 생략한다.Equation 4 is Eigenvalues where ) And eigenvectors ( ) Is a problem, and maximizes the difference between the sound pressure calculated in the B area and the sound pressure calculated in the D area. Thus, by substituting R B and R D calculated in S102 into Equation 4 to solve the eigenvalue problem, N eigenvalues are solved. And eigenvectors ( ), Each eigenvector ( ) Is the N-vector, the volume velocity that is input to each array speaker element. It is a complex solution. Here, each eigenvalue represents the difference between the output energy of the B region and the output energies of the D region, as shown in the left side of "or" in Equation 4, Eigenvectors corresponding to ) Becomes a beamforming solution. In other words, the eigenvector ) Is the volume velocity q c of
S106(음장시스템의 음압(P)을 산출)S106 (calculates the sound pressure (P) of the sound field system)
이렇게 구한 고유벡터()와 S100에서 산출한 을 수학식1에 대입하여 본 발명의 음장시스템의 음압(P)을 산출한다.This is the eigenvector ) And from S100 Is substituted into
S108(음장시스템의 음압(P)을 이용하여 음장시스템의 정규화)S108 (normalization of the sound field system using sound pressure (P) of the sound field system)
상기 S106에서 산출한 음압(P)을 토대로 개별 주파수에서의 음장을 정규화한다. 도 3은 도 2a의 라인 어레이 스피커(예를 들어 9개의 스피커와 중심간 거리가 4cm)와 공간정의로부터 음향차이 알고리즘을 적용하여 1,2,3 kHz에서 -50dB ~ 0dB로 음압레벨(SPL)을 정규화하여 모의실험을 수행한 결과를 나타낸다. 음압(P)을 이 용하여 음장시스템을 정규화하는 것은 공지된 기술이므로 상세한 설명은 생략한다.The sound field at the individual frequencies is normalized based on the sound pressure P calculated in S106. FIG. 3 shows a sound pressure level (SPL) of -50 dB to 0 dB at 1,2,3 kHz by applying an acoustic difference algorithm from the line array speaker of FIG. 2A (for example, 9 speakers and a center distance of 4 cm) and spatial definition. The results of simulations are shown by normalizing. Since the normalization of the sound field system using the sound pressure P is a known technique, detailed description thereof will be omitted.
S110(정규화된 음장시스템을 이용하여 새로운 B영역 및 새로운 D영역의 재설정)S110 (Resetting new B area and new D area using normalized sound field system)
도 4는 본 발명의 음향공간의 구성을 나타내는 구성도이다.4 is a configuration diagram showing the configuration of the acoustic space of the present invention.
도 4에 도시된 바와 같이, 먼저 정규화된 음압레벨로부터 B영역은 어레이 스피커의 중앙이 (0,0)미터일 때, Y좌표가 h미터인 거리에서 모든 X축 상의 +좌표 값 및 -좌표 값의 각각에 대해 음압레벨의 중간 값을 찾는다. 도 3의 (a)~(c)그림에서 예를 들면 상기 Y좌표가 h=1미터인 지점에서 X좌표가 +좌표 값을 갖는 경우 오른쪽 맨 끝 쪽은 파란색으로 표현되어 음압레벨이 가장 낮고 중앙부분에는 녹색으로 표현되어 음압레벨이 가장 높다. 이러한 상기 Y좌표가 1미터인 지점에서 +좌표 값을 갖는 지점에서 상기 오른쪽 맨 끝과 중앙 지점 사이의 음압레벨이 중간 값을 가지는 지점(오른쪽 붉은 선 상단지점)을 찾고 Y가 0.5 미터 지점까지 Y좌표를 1공간 분해능(상기 구간에서는 Y좌표를 51 공간 분해능으로 나누었으므로 해당 공간 분해능마다 상기 중간 값과 동일한 값을 계속 찾음)만큼 계속 내리면서 연결하여 제1중간라인을 생성한다. 이러한 방식으로 상기 Y좌표가 1미터인 지점에서 -좌표 값들에 대한 음압레벨의 중간 값을 찾고 동일 값을 나타내는 지점들을 연결하여 제2중간라인을 생성한다. 이에 상기 제1중간라인 및 제2중간라인의 안쪽 지점이 새로운 즉 2차 B영역이 되는 것이다. 즉 S100에서 설정한 B영역과는 설계 방법에서 차이가 있음을 알 수 있다.As shown in FIG. 4, first, from the normalized sound pressure level, the area B is the + coordinate value and the -coordinate value on all X axes at a distance where the Y coordinate is h meters when the center of the array speaker is (0,0) meters. Find the median of the sound pressure level for each of. For example, in (a) to (c) of FIG. 3, when the X coordinate has a + coordinate value at the point where the Y coordinate is h = 1 meter, the far right end is expressed in blue color so that the sound pressure level is the lowest and the center. The part is colored green and the sound pressure level is highest. At this point where the Y coordinate is 1 meter, find the point where the sound pressure level between the rightmost end and the center point has an intermediate value (upper right red line point) at a point having a + coordinate value and Y up to a point of 0.5 meters. The coordinates are continuously reduced by one spatial resolution (the Y coordinate is divided by 51 spatial resolution in the interval, and thus the same value as the median value is continuously found for each spatial resolution), thereby generating a first intermediate line. In this way, at the point where the Y coordinate is 1 meter, the median value of the sound pressure levels for the -coordinate values is found, and the points representing the same value are connected to generate a second intermediate line. Accordingly, the inner points of the first middle line and the second middle line become new, that is, secondary B regions. That is, it can be seen that there is a difference in the design method from the B area set in S100.
한편 D영역은 Y좌표가 0.5미터인 거리에서 모든 X축 상의 +좌표 값 및 -좌표 값의 각각에 대해 음압레벨의 최대값을 찾는다. 도 3의 (a)~(c)그림에서 예를 들면 상기 Y좌표가 0.5미터인 지점에서 X좌표가 +좌표 값을 갖는 경우 오른쪽 맨 끝 쪽은 파란색으로 표현되어 음압레벨이 가장 낮고 중앙부분에는 붉은색으로 표현되어 음압레벨이 가장 높다. 이러한 상기 Y좌표가 0.5미터인 지점에서 +좌표 값을 갖는 지점에서 상기 오른쪽 맨 끝과 중앙 지점 사이의 음압레벨이 최대인 지점(오른쪽 파란 선 상단지점)을 찾고 Y가 0 미터인 지점까지 Y좌표를 1공간 분해능(상기 구간에서는 Y좌표를 51 공간 분해능으로 나누었으므로 해당 공간 분해능마다 상기 최대값과 동일한 값을 계속 찾음)만큼 계속 내리면서 연결하여 제3중간라인을 생성한다. 이러한 방식으로 상기 Y좌표가 0.5미터인 지점에서 -좌표 값들에 대한 음압레벨의 최대값을 찾고 동일 값을 나타내는 지점들을 연결하여 제4중간라인을 생성한다. 이에 상기 제3중간라인 및 제4중간라인의 바깥쪽 지점이 새로운 즉 2차 D영역이 되는 것이다. 즉 S100에서 설정한 D영역과는 설계 방법에서 차이가 있음을 알 수 있다.On the other hand, the D area finds the maximum value of the sound pressure level for each of the + and-coordinate values on all the X axes at a distance of 0.5 meters from the Y coordinate. For example, in (a) to (c) of FIG. 3, when the X coordinate has a + coordinate value at the point where the Y coordinate is 0.5 meters, the far right end is expressed in blue color so that the sound pressure level is the lowest and Expressed in red, the sound pressure level is the highest. At the point where the Y coordinate is 0.5 meters, the point with the + coordinate value is found at the point where the sound pressure level between the rightmost end and the center point is maximum (the upper right blue line) and the Y coordinate to the point where Y is 0 meters. And continue to decrease as much as 1 spatial resolution (the Y coordinate is divided by 51 spatial resolution in the above intervals, and thus continue to find the same value as the maximum value for each spatial resolution) to generate a third intermediate line. In this way, the fourth intermediate line is generated by finding the maximum value of the sound pressure level for the -coordinate values at the point where the Y coordinate is 0.5m and connecting the points representing the same value. Accordingly, the outer points of the third intermediate line and the fourth intermediate line are new, that is, secondary D regions. That is, it can be seen that there is a difference in the design method from the D area set in S100.
S112(새로운 B영역 및 새로운 D영역의 RB 및 RD 산출)S112 (Calculate R B and R D of new B area and new D area)
이렇게 S110에서 새로이 재설정한 B영역 및 D영역을 이용하여 본 발명의 S100과 동일한 방법으로 음향전달함수인 를 수학식2를 이용하여 산출하고, S102와 동일한 방법으로 새로운 B영역 및 D영역의 음향전달임피던스인 RB 및 RD를 각각 산출한다. In this way, using the newly reset B area and D area in S110, the sound transfer function is the same as that of S100 of the present invention. Is calculated using
S114(RB 및 RD를 이용하여 새로운 B영역에서의 입력대비 출력에너지와 새로운 D영역에서의 입력대비 출력에너지의 차를 최대화하는 고유치()및 고유벡터() 산출)S114 (using R B and R D , the eigenvalue that maximizes the difference between the output energy of the input area and the output energy of the new area. ) And eigenvectors ( ) Calculation)
상기 S112에서 산출된 새로운 B영역 및 D영역의 RB 및 RD를 S104와 같이 상기 수학식4에 대입하여 고유벡터()를 산출한다. 이에 산출된 고유벡터() 즉 체적속도를 음장시스템에 새로운 입력 수학식 1의 체적속도(qc, Source Volume Velocity)로서 결정할 수 있다(이때 수학식1의 음향 전달 함수인 Green 함수()는 상기 S112에서 새로이 산출한 를 이용).R B and R D of the new B region and D region calculated in S112 Substituting Equation 4 as in S104, the eigenvector ( ) Is calculated. The eigenvectors In other words, the volume velocity can be determined as the volume velocity (q c , Source Volume Velocity) of the
도 5a는 종래의 음향 대조법에 의한 음압레벨(SPL)을 정규화한 구성도이고, 도 5b는 본 발명의 음향 차이법에 의한 음압레벨(SPL)을 정규화한 구성도이다. FIG. 5A is a configuration diagram in which the sound pressure level SPL is normalized by the conventional sound collation method, and FIG. 5B is a configuration diagram in which the sound pressure level SPL is normalized by the acoustic difference method of the present invention.
도 5a 및 도 5b와 같이, 음향 대조법이 어두운 영역의 에너지와 함께 밝은 영역의 에너지를 동시에 줄이는 것에 반해 음향 차이법은 밝은 영역의 에너지를 유지하면서 어두운 영역의 에너지를 줄임을 육안으로 식별할 수 있다. 또한 음향 차이법이 음향학적 어두운 영역을 좀 더 잘 표현함을 관찰할 수 있다.As shown in FIGS. 5A and 5B, while the acoustic contrast method simultaneously reduces the energy of the bright region together with the energy of the dark region, the acoustic difference method can visually identify that the energy of the dark region is reduced while maintaining the energy of the bright region. . It can also be observed that the acoustic difference method provides better representation of acoustic dark areas.
이상, 본 발명은 비록 한정된 구성과 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명의 기술적 사상은 이러한 것에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해, 본 발명의 기술적 사상과 하기 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 실시가 가능할 것이다.As mentioned above, although the present invention has been described by means of a limited configuration and drawings, the technical idea of the present invention is not limited to the above, and by those skilled in the art to which the present invention pertains, Various modifications and variations may be made without departing from the scope of the appended claims.
도 1은 본 발명의 차량의 내부의 음향공간을 나타내는 사진.1 is a photograph showing the acoustic space inside the vehicle of the present invention.
도 2a는 본 발명의 음향공간의 구성을 나타내는 구성도.Figure 2a is a block diagram showing the configuration of the acoustic space of the present invention.
도 2b는 본 발명의 라인 어레이 스피커의 음향제어 방법의 순서도.Figure 2b is a flow chart of the sound control method of the line array speaker of the present invention.
도 3은 동일한 조건의 라인 어레이 스피커와 공간정의로부터 음향차이 알고리즘을 적용하여 1,2,3 kHz에서 음압레벨(SPL)을 정규화하여 모의실험을 수행한 결과를 나타내는 구성도.3 is a block diagram showing the results of performing a simulation by normalizing the sound pressure level (SPL) at 1,2,3 kHz by applying an acoustic difference algorithm from a line array speaker and a space definition under the same conditions.
도 4는 본 발명의 음향공간의 구성을 나타내는 구성도.Figure 4 is a block diagram showing the configuration of the acoustic space of the present invention.
도 5a는 종래의 음향 대조법에 의한 음압레벨(SPL)을 정규화한 구성도.5A is a configuration diagram in which the sound pressure level SPL is normalized by a conventional sound collation method.
도 5b는 본 발명의 음향 차이법에 의한 음압레벨(SPL)을 정규화한 구성도.5B is a configuration diagram in which the sound pressure level SPL by the acoustic difference method of the present invention is normalized.
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