KR20130055410A - 음질 평가 장치 및 그 방법 - Google Patents

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KR20130055410A
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박성수
엄태길
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명은 원음을 발생하고, 음질 평가 대상에서 출력된 테스트 음을 측정하고, 측정된 테스트 음의 신호를 시간 영역으로 분석하고, 시간 영역의 신호가 일정 주기씩 지연된 복수의 지연 신호를 생성하고, 시간 영역의 신호와 각 지연 신호를 매칭시켜 매칭 정도를 판단하고, 매칭 정도에 기초하여 화이트 노이즈의 발생 여부를 판단하고, 음질 평가 대상의 화이트 노이즈 발생 여부를 출력한다.
또한 테스트 음의 신호를 주파수 영역으로 분석하고, 주파수 영역 내의 기준 주파수와 기준 주파수에 대응되는 복수의 고조파에 기초하여 떨림음의 발생 정도를 판단한다.
또한 무향실 환경을 구축하지 않고 생산/제조 현장에서 음질 평가를 자동화 할 수 있어 무향실 환경 구축에 필요한 공간적/비용적 투자 및 평가 시간을 최소화할 수 있으며, 산업재해의 발생을 줄 일 수 있다.
또한 작업자의 주관적인 판단에 의해서 이루어지던 음질 평가를 정량화 시킴으로써 불량의 원인을 정확하게 파악할 수 있고, 불량 정도를 수치화하여 표시함으로써 불량의 정도를 용이하게 인식할 수 있다.

Description

음질 평가 장치 및 그 방법{Sound quality evaluation apparatus and method thereof}
사운드를 출력하는 장치에서 출력되는 사운드의 질을 평가하기 위한 음질 평가 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
휴대폰, 카메라, 캠코더, MP3, 텔레비전, 오디오 기기와 같이 사운드를 출력하는 사운드 출력 장치는 출하 전 생산/제조 공정에서 사운드의 질에 대한 평가를 수행한다.
이러한 사운드 출력 장치의 음질 평가는 전량 작업자의 관능 검사에 의해 이루어지고 있다. 이는 작업자에 의해 이루어지는 작업이기 때문에 작업자 별 출하되는 사운드 출력 장치의 음질에 차이가 발생되고, 반복되는 평가로 인해 작업자의 청각 기능 장애 유발 가능성 및 작업 피로도 증가, 생산성 저하라는 문제를 발생시킨다.
이와 같은 음질 평가에는 주관적인 요소가 개입되기 때문에 음질 평가를 정량화하는 과정이 필요하다.
이를 위해, 다수의 청중에게 음질 평가 문항지를 나눠 준 뒤 이 결과를 하나의 음질 평가 모델로 만들어 내거나, 측정된 음성 신호를 주파수 분석 기법을 통해 고조파 왜곡율(THD ,Total Harmonic Distortion), 신호 대 잡음비(SNR, Signal to Noise Ration) 등으로 수치화한다.
여기서 고조파 왜곡율은 앰프의 성능을 표현하기 위한 항목으로서, 공기 중으로 전달되는 사운드 신호의 특성을 살펴보는 항목이 아닌 전기적인 신호로 전달되는 사운드 신호의 특성을 살펴보기 위한 항목이다.
음질 평가 모델 기법은 주로 기기 개발 단계에서 튜닝 등의 작업에 활용되고 있으며, 음질 평가 항목을 수치화하는 기법은 개발 혹은 양산 단계에서 완제품의 품질을 관리하는 용도로 사용되고 있다.
이러한 사운드 출력 장치의 음질 평가는 무향실 조건에서 테스트하는 것을 전제로 하기 때문에 무향실 구축에 따른 공간적/비용적 손실이 발생된다. 그리고 무향실에서의 음질 평가는 개발 단계 또는 완제품의 사운드 출력 장치만이 가능할 뿐 생산/제조 공정에서의 사운드 출력 장치에는 부적합한 문제가 있다.
또한 음질을 평가하기 위해 사용되는 고조파 왜곡율과 신호 대 잡음비는 기기의 음질을 평가하는데 한계를 가지고 있다.
특히 휴대폰이나 카메라와 같은 모바일 단말기의 리시버나 스피커와 같이 출력 용량이 적은 사운드 출력 장치는 양품이라 할지라도 고조파 왜곡율이 높아 양품과 불량품 간의 고조파 왜곡율의 차이가 명확하게 드러나지 않고, 이로 인해 음질을 평가하는데 있어 한계를 가지고 있다.
또한 신호 대 잡음비 역시 무향실 조건 하에서 평가할 경우는 신뢰성을 가질 수 있으나 생산/제조 현장과 같이 주변 소음이 심한 환경에서는 주변 환경에 의해 측정값이 변하게 되는 문제가 있다.
따라서 사운드 출력 장치의 균일한 음질 확보 및 생산성 향상을 위해 자동화된 음질 평가 장치의 개발이 필요하다.
일 측면은 음질 평가 대상에서 출력된 테스트 음을 측정하고, 측정된 테스트 음을 시간 영역과 주파수 영역으로 분석하여 음질 평가 대상에서의 비정상적인 떨림을 발생과 화이트 노이즈 발생을 판단하고 판단된 비정상적인 떨림과 화이트 노이즈에 따라 음질 평가 대상의 음질을 평가하는 음질 평가 장치 및 그 방법을 제공한다.
다른 측면은 시간 영역의 신호에 기초하여 음량을 데시벨 단위로 판단하고 끊김음 및 묵음에 대한 불량을 판단하며, 주파수 영역의 신호에 기초하여 끊김음의 발생을 판단하고, 판단된 음량, 묵음, 음색의 정상 여부 및 끊김음의 발생 여부에 기초하여 음질 평가 대상의 음질을 평가하는 음질 평가 장치 및 그 방법을 제공한다.
또 다른 측면은 음질 평가 대상의 음량, 화이트노이즈, 묵음, 끊김음, 음색, 떨림음의 평가 정보를 수치화하여 출력하는 음질 평가 장치 및 그 방법을 제공한다.
음질 평가 장치는 원음을 발생하는 원음 발생부; 음질 평가 대상에서 출력된 테스트 음을 측정하는 테스트 음 측정부; 측정된 테스트 음의 신호를 주파수 영역으로 분석하는 분석부; 주파수 영역 내의 기준 주파수에 대응되는 복수의 고조파에 기초하여 떨림음의 발생 정도를 판단하는 판단부; 원음의 발생을 제어하고 떨림음의 발생 정도가 출력되도록 제어하는 제어부; 음질 평가 대상에서 발생된 떨림음의 발생 정도를 출력하는 알림부를 포함한다.
판단부는, 고조파별로 주변 주파수의 평균 크기를 산출하고, 고조파별로 고조파의 크기에서 주변 주파수의 평균 크기를 차감하여 피크를 각각 산출하고, 각 피크를 합산하여 피크 섬을 산출하고, 산출된 피크 섬에 기초하여 떨림음의 발생 정도를 판단한다.
판단부는, 측정된 테스트 음의 음량을 측정된 테스트 음의 신호에 기초하여 데시벨 단위의 음량으로 판단한다.
판단부는, 주파수 영역의 중심 주파수를 확인하고, 확인된 중심 주파수와 원음의 주파수를 비교하여 음색의 정상 여부를 판단한다.
제어부는, 묵음 검사 시 원음 발생부의 정지 및 테스트 음 측정부의 동작을 제어하고, 판단부는 원음 발생부의 정지 시간에 측정된 테스트 음의 신호가 허용 범위 이내인지 판단하여 묵음 시 노이즈의 발생 여부를 판단한다.
판단부는, 측정된 테스트 음의 음량을 측정된 테스트 음의 신호에 기초하여 데시벨 단위의 음량으로 판단하고, 판단된 데시벨 단위의 음량의 최소값과 최대값을 비교하여 끊김음의 발생 여부를 판단한다.
판단부는, 측정된 테스트 음의 신호에 대한 자기상관계수를 산출하고, 산출된 자기상관계수에 기초하여 화이트 노이즈의 발생 여부를 판단한다.
다른 측면에 따른 음질 평가 장치는 원음을 발생하는 원음 발생부; 음질 평가 대상에서 출력된 테스트 음을 측정하는 테스트 음 측정부; 측정된 테스트 음의 신호를 시간 영역으로 분석하는 분석부; 시간 영역의 신호가 일정 주기씩 지연된 복수의 지연 신호를 생성하고, 시간 영역의 신호와 각 지연 신호를 비교하여 화이트 노이즈의 발생 여부를 판단하는 판단부; 원음의 발생을 제어하고 화이트 노이즈의 발생 여부가 출력되도록 제어하는 제어부; 음질 평가 대상의 화이트 노이즈의 발생 여부를 출력하는 알림부를 포함한다.
판단부는, 시간 영역의 신호와 각 지연 신호를 비교하여 자기상관계수를 각각 산출하고, 산출된 각 자기상관계수의 변화에 기초하여 화이트 노이즈의 발생 여부를 판단한다.
판단부는, 어느 하나 지연 신호인 제1 지연신호와 시간 영역의 신호를 비교하여 산출된 제1자기상관계수와, 제1지연 신호보다 한 주기 더 지연된 제2지연 신호와 시간 영역의 신호를 비교하여 산출된 제1자기상관계수를 비교하고, 제2자기상관계수가 제1자기상관계수보다 더 크면 화이트 노이즈의 발생에 의한 불량으로 판단한다.
판단부는, 제1자기상관계수보다 제2자기상관계수가 일정값 이상 크면 화이트 노이즈의 발생에 의한 불량으로 판단한다.
판단부는, 측정된 테스트 음의 음량을 측정된 테스트 음의 신호에 기초하여 데시벨 단위의 음량으로 판단하고, 판단된 데시벨 단위의 음량과 기준 음량을 비교하여 음량의 정상 여부를 판단한다.
분석부는, 측정된 테스트 음의 신호를 주파수 영역으로 분석하고, 판단부는, 주파수 영역의 중심 주파수를 확인하고, 확인된 중심 주파수와 원음의 주파수를 비교하여 음색의 정상 여부를 판단한다.
판단부는, 주파수 영역 내의 기준 주파수에 대응되는 복수의 고조파의 크기에 기초하여 떨림음의 발생 정도를 판단한다.
제어부는, 묵음 검사 시 원음 발생부의 정지 및 테스트 음 측정부의 동작을 제어하고, 판단부는, 원음 발생부의 정지 시간에 측정된 테스트 음의 신호가 허용 범위 이내인지 판단하여 묵음 시 노이즈의 발생 여부를 판단한다.
판단부는, 측정된 테스트 음의 음량을 측정된 테스트 음의 신호에 기초하여 데시벨 단위의 음량으로 판단하고, 데시벨 단위의 음량을 시간에 따라 복수 구간으로 구분하고, 각 구간의 최소음량과 최대 음량의 차이의 비율을 산출하여 끊김음의 발생 여부를 판단한다.
또 다른 측면에 따른 음질 평가 방법은 원음을 발생하고, 음질 평가 대상에서 출력된 테스트 음을 측정하고, 측정된 테스트 음의 신호를 시간 영역으로 분석하고, 시간 영역의 신호가 일정 주기씩 지연된 복수의 지연 신호를 생성하고, 시간 영역의 신호와 각 지연 신호를 매칭시켜 매칭 정도를 판단하고, 매칭 정도에 기초하여 화이트 노이즈의 발생 여부를 판단하고, 화이트 노이즈의 발생 여부를 출력한다.
매칭 정도에 기초하여 화이트 노이즈의 발생 여부를 판단하는 것은, 시간 영역의 신호와 각 지연 신호의 매칭 정도에 대응되는 자기상관계수를 각각 산출하고, 시간 영역의 신호와 매칭된 지연 신호의 지연된 주기 횟수별로 자기상관계수를 구분하고 구분된 자기상관계수에 기초하여 화이트 노이즈의 발생 여부를 판단하는 것을 포함한다.
매칭 정도에 기초하여 화이트 노이즈의 발생 여부를 판단하는 것은, 서로 연속된 자기상관계수를 비교하고, 연속된 자기상관계수 중 어느 하나의 자기상관계수가 다른 하나의 자기 상관계수보다 일정값 이상 크면 화이트 노이즈의 발생에 의한 불량으로 판단하는 것을 포함한다.
음질 평가 방법은 측정된 테스트 음의 음량을 측정된 테스트 음의 신호에 기초하여 데시벨 단위의 음량으로 판단하고, 판단된 데시벨 단위의 음량을 표시하는 것을 더 포함한다.
음질 평가 방법은 판단된 데시벨 단위의 음량과 기준 음량을 비교하고, 판단된 데시벨 단위의 음량이 기준 음량을 초과하면 음량의 불량을 표시하는 것을 더 포함한다.
음질 평가 방법은 측정된 테스트 음의 음량을 측정된 테스트 음의 신호에 기초하여 데시벨 단위의 음량으로 판단하고, 데시벨 단위의 음량을 시간에 따라 복수 구간으로 나누고, 각 구간의 최소음량과 최대 음량의 차이의 비율을 산출하고, 각 구간의 비율을 표시하는 것을 더 포함한다.
음질 평가 방법은 산출된 각 구간의 비율과 일정 비율을 비교하고, 일정 비율 미만인 구간이 있으면 끊김음의 발생에 의한 불량으로 판단하고, 끊김음의 발생에 의한 불량을 표시하는 것을 더 포함한다.
음질 평가 방법은 묵음 검사가 요청되면 원음 발생을 정지시키고, 음질 평가 대상을 통해 출력되는 테스트 음을 측정하고, 원음 발생의 정지 시간에 측정된 테스트 음의 신호가 허용 범위 이내인지 판단하고, 측정된 테스트 음의 신호가 허용 범위를 벗어나면 묵음 시 노이즈의 발생으로 판단하고, 묵음 시 노이즈의 발생에 의한 불량으로 표시하는 것을 더 포함한다.
음질 평가 방법은 측정된 테스트 음의 신호를 주파수 영역으로 분석하고, 주파수 영역 내의 기준 주파수에 대응되는 복수의 고조파의 크기에 기초하여 떨림음의 발생 정도를 판단하고, 음질 평가 대상에서 발생된 떨림음의 발생 정도를 표시하는 것을 더 포함한다.
주복수의 고조파의 크기에 기초하여 떨림음의 발생 정도를 판단하는 것은, 고조파별로 주변 주파수의 평균 크기를 산출하고, 고조파별로 고조파의 크기에서 주변 주파수의 평균 크기를 차감하여 피크를 각각 산출하고, 각 피크를 합산하여 피크 섬을 산출하고, 산출된 피크 섬에 기초하여 떨림음의 발생 정도를 판단하는 것을 포함한다.
음질 평가 방법은 산출된 피크 섬이 기준 피크 섬을 초과하면 비정상적인 떨림음의 발생으로 판단하는 것을 더 포함한다.
음질 평가 방법은 주파수 영역의 중심 주파수를 확인하고, 확인된 중심 주파수와 원음의 주파수를 비교하여 음색의 정상 여부를 판단하고, 음색의 정상 여부를 표시하는 것을 더 포함한다.
또 다른 측면에 따른 음질 평가 장치는 미리 저장된 원음을 테스트 음으로 출력하는 음질 평가 대상의 음질을 평가하는 음질 평가 장치에 있어서, 음질 평가 대상에서 출력된 테스트 음을 측정하는 테스트 음 측정부; 측정된 테스트 음의 신호를 시간 영역 및 주파수 영역으로 분석하는 분석부; 주파수 영역 내의 기준 주파수에 대응되는 복수의 고조파의 크기에 기초하여 떨림음의 발생 정도를 판단하고, 시간 영역의 신호에 대한 자기상관계수를 산출하고 산출된 자기상관계수에 기초하여 화이트 노이즈의 발생 여부를 판단하는 판단부; 떨림음의 발생 정도 및 화이트 노이즈의 발생 여부가 출력되도록 제어하는 제어부; 음질 평가 대상에서 발생된 떨림음의 발생 정도 및 화이트 노이즈의 발생 여부를 출력하는 알림부를 포함한다.
판단부는, 고조파별로 주변 주파수의 평균 크기를 산출하고, 고조파별로 고조파의 크기에서 주변 주파수의 평균 크기를 차감하여 피크를 각각 산출하고, 각 피크를 합산하여 피크 섬을 산출하고, 산출된 피크 섬에 기초하여 떨림음의 발생 정도를 판단한다.
판단부는, 측정된 테스트 음의 음량을 측정된 테스트 음의 신호에 기초하여 데시벨 단위의 음량으로 판단한다.
판단부는, 주파수 영역의 중심 주파수를 확인하고, 확인된 중심 주파수와 원음의 주파수를 비교하여 음색의 정상 여부를 판단한다.
판단부는, 음질 평가 대상으로부터 묵음에 대한 테스트 음 출력 시 출력된 테스트 음을 측정하고, 측정된 테스트 음의 신호가 허용 범위 이내인지 판단하여 묵음 시 노이즈의 발생 여부를 판단한다.
판단부는, 측정된 테스트 음의 음량을 측정된 테스트 음의 신호에 기초하여 데시벨 단위의 음량으로 판단하고, 판단된 데시벨 단위의 음량의 최소값과 최대값을 비교하여 끊김음의 발생 여부를 판단한다.
판단부는, 시간 영역의 신호가 일정 주기씩 지연된 복수의 지연 신호를 생성하고, 복수의 지연 신호 중 어느 하나 지연 신호인 제1 지연신호와 시간 영역의 신호를 비교하여 산출된 제1자기상관계수와, 제1지연 신호보다 한 주기 더 지연된 제2지연 신호와 시간 영역의 신호를 비교하여 산출된 제1자기상관계수를 비교하고, 제2자기상관계수가 제1자기상관계수보다 더 크면 화이트 노이즈의 발생에 의한 불량으로 판단한다.
일 측면에 따르면, 무향실 환경을 구축하지 않고 생산/제조 현장에서 음질 평가를 자동화 할 수 있어 무향실 환경 구축에 필요한 공간적/비용적 투자 및 평가 시간을 최소화할 수 있으며, 산업재해의 발생을 줄 일 수 있다.
또한 작업자의 주관적인 판단에 의해서 이루어지던 음질 평가를 정량화 시킴으로써 불량의 원인을 정확하게 파악할 수 있고, 불량 정도를 수치화하여 표시함으로써 불량의 정도를 용이하게 인식할 수 있다.
이로써 사운드 출력 장치의 사운드 출력 상태가 불량인 경우 불량의 원인을 파악할 수 있고 이 원인에 대해 신속하게 대처할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 음질 평가 장치의 구성도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 음질 평가 장치의 상세 구성도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 음질 평가 방법의 순서도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 음질 평가 방법 중 묵음 감사 예시도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 음질 평가 방법 중 끊김음 검사 예시도이다.
도 6 및 도 7은 일 실시예에 따른 음질 평가 방법 중 화이트 노이즈 검사 예시도이다.
도 8은 일 실시예에 따른 음질 평가 방법 중 떨림음 검사 예시도이다.
도 9는 다른 실시예에 따른 음질 평가 장치의 구성도이다.
도 10은 다른 실시예에 따른 음질 평가 장치의 상세 구성도이다.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 음질 평가 장치의 구성도이고, 도 2는 일 실시예에 따른 음질 평가 장치의 상세 구성도이다.
일 실시예에 따른 음질 평가 장치(100)는 제조/생산라인의 사운드 입출력 장치, 개발 단계의 사운드 입출력 장치 및 완제품의 사운드 입출력 장치의 음질을 평가한다. 즉, 음질 평가 장치(100)는 무향실이 아닌 곳에서도 사운드 입출력 장치의 음질을 평가하는 것이 가능하다.
이러한 음질 평가 장치(100)는 음질 평가 대상인 사운드 입출력 장치(200)와 별도의 장치로 이루어진다.
즉 음질 평가 장치(100)는 음질 평가 대상인 사운드 입출력 장치(200)와 일정 거리(l) 이격된 위치에서 사운드 입출력 장치(200)의 테스트 음을 측정하여 사운드 입출력 장치(200)에서 출력되는 사운드의 음질을 평가한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 음질 평가 장치(100)는 원음 발생부(110), 테스트 음 측정부(120), 평가부(130), 제1제어부(140) 및 알림부(150)를 포함한다.
원음 발생부(110)는 제1제어부(140)의 명령에 따라 일정 시간 동안 원음에 대응되는 사운드를 사운드 입출력 장치(200)를 향해 발생한다.
이러한 원음 발생부(110)는 전기 신호의 원음을 진동판의 진동으로 변환하여 공기 중에 음파를 방사하는 스피커 또는 전기 신호의 방향과 크기가 바뀜으로 인해 발생되는 전기 진동을 음향 진동으로 변환하는 리시버 등을 포함하고, 이 스피커나 리시버는 사운드 입출력 장치(200)의 원음 측정부(210)와 일정 거리(l)를 유지한다.
즉, 원음 발생부(110)의 출력이 매우 작기 때문에 원음 발생부(110)와 원음 측정부(210)가 밀착될 정도의 일정 거리로 유지시키는 것이다.
테스트 음 측정부(120)는 사운드 입출력 장치(200)의 테스트 음 출력부(230)에 인접하여 위치하고, 테스트 음 출력부(230)를 통해 출력되는 테스트 음을 측정하고 측정된 테스트 음의 음파를 전기 신호로 변환한다.
이때 측정된 테스트 음은 원음, 사운드 입출력 장치에서의 왜곡 및 노이즈 등을 포함한다.
테스트 음 측정부(120)는 음파를 받아서 그 진동에 따른 전기신호를 발생하는 마이크로폰 등을 포함하고, 이 마이크로폰은 사운드 입출력 장치(200)의 테스트 음 출력부(230)와 일정 거리(l)를 유지한다.
즉, 테스트 음 출력부(230)의 출력이 매우 작기 때문에 테스트 음 출력부(230)와 테스트 음 측정부(120)가 밀착될 정도의 일정 거리로 유지시키는 것이다.
여기서 마이크로폰은 단일 지향성 마이크로 폰을 이용함으로써 주변 소음의 영향을 최소화한다.
평가부(130)는 측정된 테스트 음에 기초하여 사운드 입출력 장치의 음질을 평가한다. 여기서 음질은 테스트 음의 화이트 노이즈, 끊김음 및 떨림음의 발생 정도, 묵음 시 노이즈의 발생 정도, 음량 및 음색에 기초하여 평가한다.
제1제어부(140)는 입력부(미도시) 또는 외부로부터 통신부(미도시)를 통해 스피커 입출력 장치(200)의 음질 평가 명령이 입력되면 원음 발생부(110)와 테스트 음 측정부(120)의 동작을 제어한다.
제1제어부(140)는 원음에 대한 정보를 저장한다. 여기서 원음은 대략 100Hz 내지 2000Hz 의 주파수를 갖는다.
제1제어부(140)는 평가부(130)로부터 음질 평가 정보가 전송되면 스피커 입출력 장치(200)의 음질 평가 정보가 출력되도록 알림부(150)의 동작을 제어한다.
알림부(150)는 사운드 입출력 장치(200)의 음질 평가 정보를 출력한다.
알림부(150)는 떨림음의 발생 정도, 화이트 노이즈의 발생 정도, 끊김음의 음량 비율, 음량을 수치화하여 출력하고, 끊김음의 정상 여부, 음량의 정상 여부, 음색의 정상 여부, 묵음 시의 노이즈 발생 여부, 화이트 노이즈의 정상 여부, 떨림음의 정상 여부를 출력한다.
이러한 알림부(150)는 표시부 또는 통신부 등으로 이루어진다.
즉, 알림부(150)는 사운드 입출력 장치(200)의 음질 평가 정보를 직접 표시하는 표시부로 이루어지거나, 사운드 입출력 장치(200)의 음질 평가 정보를 외부의 기기로 전송하는 통신부로 이루어진다.
아울러 음질 평가 장치(100)는 사운드 입출력 장치별 음질 평가 항목을 정량화하고 각 항목에 대한 수치를 저장 관리하는 것도 가능하다.
도 2를 참조하여 평가부(130)를 구체적으로 설명한다.
도 2에 도시된 바와 같이 평가부(130)는 A/D 변환부(131), 분석부(132) 및 판단부(133)를 포함한다.
A/D 변환부(131)는 측정된 테스트 음의 신호를 디지털 신호로 변환한다.
여기서 테스트 음 측정부(120)를 통해 측정된 테스트 음의 신호는 아날로그 신호이다.
분석부(132)는 디지털 신호를 주파수 영역과 시간 영역으로 분석한다. 이러한 분석부(132)는 주파수 영역을 분석하기 위해 푸리에 변환(FFT: Fast Fourier Transform)을 이용한다.
아울러 아날로그 신호와 디지털 신호는 시간 영역으로 이미 분석된 것으로, 시간 영역의 분석 과정을 별도로 수행하지 않아도 된다.
판단부(133)는 주파수 영역의 신호에 기초하여 떨림음의 발생 정도를 판단하고, 시간 영역의 신호에 기초하여 화이트 노이즈의 발생 정도, 끊김음의 음량 비율, 음량을 판단한다.
판단부(133)는 주파수 영역의 신호에 기초하여 음색의 정상 여부와 떨림음의 정상 여부를 판단하고, 시간 영역의 신호에 기초하여 음량의 정상 여부, 화이트 노이즈와 끊김음의 발생 여부 및 묵음 시 노이즈 발생 여부를 판단한다.
판단부(133)에 대해 좀 더 구체적으로 설명한다.
판단부(133)는 주파수 영역 내의 기준 주파수와, 기준 주파수에 대응되는 복수의 고조파를 판단하고, 각 고조파의 크기에서 해당 고조파의 주변 주파수의 크기의 평균 크기를 각각 차감하여 피크를 각각 산출하고, 각 피크를 합산하여 피크 섬을 산출하고, 산출된 피크 섬에 기초하여 떨림음의 발생 정도를 판단한다.
이때 판단부(133)는 산출된 피크 섬이 기준 피크 섬을 초과하면 비정상적인 떨림음 발생으로 판단한다.
아울러 판단부(133)는 연속된 고조파에 대응되는 피크를 비교하고, 정수배가 더 높은 고조파의 피크가 정수배가 더 낮은 고조파의 피크보다 크면 비정상적인 떨림음 발생으로 판단하는 것도 가능하다.
또한 피크 섬 산출 시, 기준 주파수의 크기에서 기준 주파수의 주변 주파수의 평균 크기를 차감하여 기준 주파수에 대한 피크를 산출하고, 산출된 기준 주파수에 대한 피크와 복수 고조파에 대한 피크를 합산하여 산출하는 것도 가능하다.
판단부(133)는 주파수 영역의 중심 주파수를 확인하고, 확인된 중심 주파수와 원음의 주파수를 비교하여 음색의 정상 여부를 판단한다.
판단부(133)는 측정된 테스트 음의 음량을 측정된 테스트 음의 신호에 기초하여 데시벨 단위의 음량으로 판단한다. 이때 판단부(133)는 시간 영역으로 구분하여 데시벨 단위의 음량을 판단한다.
판단부(133)는 측정된 테스트 음의 음량을 측정된 테스트 음의 신호에 기초하여 데시벨 단위의 음량으로 판단하되 시간 영역으로 구분하여 판단하고, 판단된 데시벨 단위의 음량의 최소값과 최대값을 비교하여 끊김음의 발생 여부를 판단한다.
아울러 판단부(133)는 끊김음 발생 여부 판단 시 테스트 음이 측정된 시간 영역을 복수 구간으로 나누고, 각 구간의 최소음량과 최대 음량의 차이의 비율을 산출하여 끊김음의 발생 여부를 판단하는 것도 가능하다.
판단부(133)는 사운드 입출력 장치(200)으로부터 묵음에 대한 테스트 음 출력 시의 테스트 음을 측정하고, 측정된 테스트 음의 신호가 허용 범위 이내인지 판단하여 묵음 시 노이즈 발생 여부를 판단한다.
판단부(133)는 시간 영역의 신호에 대한 자기상관계수를 산출하고 산출된 자기상관계수에 기초하여 화이트 노이즈의 발생 여부를 판단한다.
좀 더 구체적으로 판단부(133)는 시간 영역의 신호가 일정 주기씩 지연된 복수의 지연 신호를 생성하고, 시간 영역의 신호와 각 지연 신호를 비교하여 자기상관계수를 각각 산출하고, 서로 연속된 자기상관계수의 변화에 기초하여 화이트 노이즈의 발생 여부를 판단한다.
여기서 시간 영역의 신호와 지연 신호를 비교하여 자기상관계수를 각각 산출하는 것은, 시간 영역의 신호와 지연 신호의 매칭 정도를 판단하는 것이다.
즉, 복수의 지연 신호 중 어느 하나 지연 신호인 제1 지연신호와 시간 영역의 신호를 비교하여 제1자기상관계수를 산출하고, 제1지연 신호보다 한 주기 더 지연된 제2지연 신호와 시간 영역의 신호를 비교하여 제1자기상관계수를 산출하고, 제1자기상관계수와 제2자기상관계수를 비교하여 제2자기상관계수가 제1자기상관계수보다 더 일정값 이상 더 크거나 작으면 화이트 노이즈의 발생에 의한 불량으로 판단한다.
이와 같이 무향실이 아닌 곳에서도 주변 소음의 영향 없이 사운드 입출력 장치(200)를 통해 출력되는 사운드에 대한 음질 평가를 수행할 수 있고, 음질 평가를 자동화로 수행할 수 있어 산업 재해의 발생을 줄 일 수 있다.
또한 음질 불량 시 원인을 용이하게 파악할 수 있고 이 원인에 대해 신속하게 대처할 수 있다.
사운드 입출력 장치(200)는 완제품, 제조/생산라인이나 개발 단계의 반제품 상태에서 사운드의 음질이 평가되고 사운드의 음질이 정상적일 때에만 출하되어야 하는 장치이다.
이러한 사운드 입출력 장치(200)는 사운드의 입력 및 출력이 모두 가능한 장치로, 노트북, 휴대폰과 같은 모바일 단말기, 마이크로폰이 내재된 오디오 기기, 홈 씨어터, 카메라, 캠코더, MP3 등을 포함한다.
사운드 입출력 장치(200)는 원음 측정부(210), 제2제어부(220) 및 테스트 음 출력부(230)를 포함한다.
원음 측정부(210)는 음질 평가 장치(100)의 원음 발생부(110)에 인접하여 위치하고, 원음 발생부(110)를 통해 출력되는 원음을 측정하고 측정된 원음의 음파를 전기 신호로 변환한다.
원음 측정부(210)는 음파를 받아서 그 진동에 따른 전기신호를 발생하는 마이크로폰 등을 포함한다.
여기서 마이크로폰은 단일 지향성 마이크로 폰을 이용함으로써 주변 소음의 영향을 최소화한다.
제2제어부(220)는 입력부(미도시)나 통신부(미도시)를 통해 음질 평가 명령이 입력되면 원음 측정부(210) 및 테스트 음 출력부(230)의 동작을 제어한다.
제2제어부(220)는 테스트 음 출력부(230)의 동작을 제어하여 원음의 신호에 대응되는 사운드가 출력되도록 한다.
이러한 제2제어부(220)는 측정된 원음이 테스트 음 출력부(230)를 통해 출력될 수 있도록 하는 루프 백(Loop Back) 프로그램을 포함한다.
아울러 측정된 원음을 녹음 및 재생하여 측정된 원음이 테스트 음 출력부(230)를 통해 출력될 수 있도록 하는 것도 가능하다.
여기서 루프 백 프로그램 또는 녹음/재생을 통해 출력된 원음은 코덱을 거친 후 테스트 음 출력부(230)으로 출력된다.
테스트 음 출력부(230)는 제2제어부(220)의 명령에 따라 원음을 출력한다.
이때 테스트 음 출력부(230)를 통해 출력되는 원음에 왜곡 및 노이즈가 섞여 출력된다.
즉, 사운드 입출력 장치(200)가 출력하고자 하는 원음은, 사운드 입출력 장치(200)의 정상 또는 불량 상태에 따른 노이즈가 섞인 테스트 음으로 출력되는 것이다.
테스트 음 출력부(230)는 전기 신호의 원음을 진동판의 진동으로 변환하여 공기 중에 음파를 방사하는 스피커 또는 전기 신호의 방향과 크기가 바뀜으로 인해 발생되는 전기 진동을 음향 진동으로 변환하는 리시버 등을 포함하고, 이 스피커나 리시버는 음질 평가 장치(100)의 테스트 음 측정부(120)와 일정 거리(l)를 유지한다. 여기서 일정 거리는 테스트 음 측정부(120)와 테스트 음 출력부(230)가 밀착될 정도의 거리이다.
도 3은 일 실시예에 따른 음질 평가 방법의 순서도로, 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다.
우선, 음질 평가 대상인 사운드 입출력 장치(200)를 음질 평가 장치(100)에 인접하게 위치시킨다.
다음 음질 평가 장치(100)와 사운드 입출력 장치(200)을 동작시킨다.
다음, 음질 평가 장치(100)는 미리 저장된 원음을 발생(161)시킨다. 이 원음은 사운드 입출력 장치(200)의 음질을 평가하기 위한 사운드로, 대략 100Hz 내지 2000Hz의 주파수를 가진 정현파(Sinusoidal Wave)에 대응되는 사운드이다.
사운드 입출력 장치(200)는 음질 평가 장치(100)에서 발생된 원음을 측정하고, 루프 백 프로그램을 통해 측정된 원음을 재생시킴으로써 외부로 출력되도록 한다.
이때 사운드 입출력 장치(200)는, 원음과, 사운드 입출력 장치(200)의 사운드 출력 상태에 따라 일부 왜곡된 음과, 노이즈가 섞인 테스트 음을 출력한다.
즉, 음질 평가 장치(100)는 사운드 입출력 장치(200)를 통해 출력된 테스트 음을 측정(162)하고, 측정된 테스트 음의 신호를 디지털 신호로 변환하며, 변환된 디지털 신호를 주파수 영역 및 시간 영역으로 분석(163)한다.
다음 음질 평가 장치(100)는 시간 영역의 신호에 기초하여, 음량 검사, 화이트 노이즈 검사, 묵음 검사, 끊김음 검사를 수행하여 음량, 화이트 노이즈, 묵음, 끊김음의 정상 여부를 판단(164)하고, 주파수 영역의 신호에 기초하여 음색 검사, 떨림음 검사를 수행하여 음색, 떨림음의 정상 여부를 판단(165)하며, 음량, 화이트 노이즈, 묵음, 끊김음의 정상 여부와 음색, 떨림음의 정상 여부에 기초하여 사운드 입출력 장치(200)의 음질을 평가하고, 음질 평가 정보를 출력(166)한다.
여기서 음질 평가 정보를 출력하는 것은 음질 평가 장치(100)에 마련된 알림부를 통해 음질 평가 정보를 표시하나, 외부의 디스플레이 장치를 통해 표시되도록 외부의 디스플레이 장치로 음질 평가 정보를 전송하는 것을 포함한다.
도 4 내지 도 8을 참조하여 사운드 입출력 장치(200)의 음질을 평가하는 것을 좀 더 구체적으로 설명한다.
(1) 음량 검사
음량 검사는 측정된 테스트 음의 신호의 크기에 기초하여 음량을 검사하는 것이다.
음질 평가 장치는 전압(mV) 단위로 수집된 시간 영역의 테스트 음의 신호에서 알엠에스(RMS: Root Mean Square) 값을 산출하고, 이를 로그 스케일(Log Scale)인 데시벨(dB) 단위로 변환시켜 음량을 수치화시키고, 수치화된 데시벨 단위의 음량에 기초하여 음량의 정상 여부를 판단한다.
음질 평가 장치는 산출된 데시벨 단위의 음량과 기준 음량을 비교하고, 산출된 데시벨 단위의 음량이 기준 음량 범위를 벗어나면 음무나 음소 등으로 인한 음량의 불량을 판단한다.
즉 사람이 인지하는 사운드 크기의 단위는 데시벨(dB) 단위이기 때문에 사람의 청각을 대변하는 데시벨(dB) 단위로 음량을 수치화시키는 것이다.
(2) 묵음 검사
사운드 입출력 장치 내부의 회로에 문제가 발생된 경우, 사운드 입출력 장치에서는 화이트 노이즈와는 다른 형태의 노이즈가 발생되는 데, 이러한 노이즈는 화이트 노이즈 검사로는 검출이 되지 않기 때문에 묵음 검사를 수행한다.
즉 묵음 검사는 사운드 입출력 장치 내부의 루프 백(Loop Back) 프로그램이 활성화되어있는 상태에서 사운드가 입력되지 않았을 때 일정 시간 동안 사운드 출력 여부를 검사하는 것이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 시간 영역으로 분석된 테스트 음의 신호 중 제1허용값(a1)과 제2허용값(a2) 사이의 허용 범위(A)를 벗어나는 신호(b1, b2)가 존재하면 묵음 검사 시 노이즈가 발생된 것으로 판단한다.
반면, 시간 영역으로 분석된 테스트 음의 신호가 모두 제1허용값(a1)과 제2허용값(a2) 사이의 허용 범위 이내이면 회로 등에 의한 노이즈가 발생되지 않은 것으로 판단한다.
여기서의 진폭은 데시벨 단위의 음량을 갖는다.
즉, 묵음 검사 시 시간 영역으로 분석된 데시벨 단위의 음량 중 허용 범위를 벗어나는 음량이 존재하면 회로 등에서 발생된 노이즈에 의한 불량으로 판단한다.
(3) 끊김음 검사
끊김음 검사는 테스트 음이 출력되는 동안 음량의 변화를 검사하는 것으로 일정 시간 동안 음원 재생 중 음의 끊김 현상을 검사하는 것이다.
도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 일정 시간 동안 음원 재생 중 음의 끊김 현상이 없는 경우 음원의 재생 시점부터 종료 시점까지 각 구간(c1 내지 c10)의 테스트 음의 신호의 크기가 변화없이 일정하게 유지됨을 알 수 있다.
반면 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 일정 시간 동안 음원 재생 중 음의 끊김 현상이 발생되면 테스트 음의 신호의 크기가 줄어드는 구간이 발생된다.
도 5의 (b)에 도시된 바와 같이 끊김음에 의한 불량을 판단하기 위해 시간 영역을 10개의 구간(c1 내지 c10)으로 구분하고, 각 구간 별로 최대값과 최소값을 판단하고, 구간 별 최대값(AMPMax)과 최소값(AMPMin)의 차이의 비율을 산출하여 수치화(Amp Gap)한다.
Figure pat00001
음질 평가 장치는 산출된 각 구간의 비율과 기준 비율을 비교하고 기준 비율 미만의 비율을 가진 구간이 존재하면 끊김음의 발생에 의한 불량으로 판단한다.
여기서 진폭은 데시벨 단위의 음량을 갖는다.
아울러 기준 비율은 사운드 입출력 장치의 특성 및 검사 환경에 따라 조정 가능하다. 이로써 가성 불량 및 검출력을 조절할 수 있다.
(4) 화이트 노이즈 검사
화이트 노이즈는 사운드 입출력 장치 내부의 회로적인 문제로 인해 전 주파수 영역에 걸쳐 노이즈 성분이 섞이는 현상으로, 화이트 노이즈 검사는 특정 주파수 성분에 나타나는 불량이 아니기 때문에 주파수 영역의 분석으로는 검사가 불가능하다.
이에 따라 화이트 노이즈 검사는 자기상관계수의 변화에 대응되는 NAPS(Negative Auto-Correlation coefficient Peak Slope)를 이용하여 화이트 노이즈의 발생 여부를 검사하는 것이다.
좀 더 구체적으로, 도 6에 도시된 바와 같이 시간 영역으로 분석된 테스트 음의 최초 신호(a)를 확인하고, 테스트 음의 신호를 한 주기씩 지연시켜 복수의 지연 신호((b) 내지 (e))를 생성한다.
그리고 테스트 음의 최초 신호(a)와 복수의 지연 신호((b) 내지 (e))를 각각 매칭시켜 테스트 음의 최초 신호(a)와의 매칭 정도를 판단한다. 여기서 매칭 정도는 주기별로 산출하고, 각 주기의 매칭 정도를 합산하여 자기상관계수로 산출한다.
즉, 테스트 음의 최초 신호(a)에서 한 주기 지연된 제1지연 신호(b)를 1차 매칭시켜 제1자기 상관 계수를 산출하고, 테스트 음의 최초 신호(a)에서 두 주기 지연된 제2지연 신호(c)를 2차 매칭시켜 제2자기 상관 계수를 산출하며, 테스트 음의 최초 신호(a)에서 세 주기 지연된 제3지연 신호(d)를 3차 매칭시켜 제3자기 상관 계수를 산출하고, 테스트 음의 최초 신호(a)에서 네 주기 지연된 제4지연 신호(e)를 4차 매칭시켜 제4자기 상관 계수를 산출한다.
이때 테스트 음의 최초 신호의 총 주기 수에서 한 주기 뺀 수만큼 매칭을 수행하고 테스트 음의 최초 신호와 지연 신호의 매칭 횟수별 자기 상관 계수를 산출한다.
이를 식으로 나타내면 다음과 같다.
Figure pat00002
도 7의 (a)는 화이트 노이즈가 발생되지 않았을 때의 자기 상관 계수(Auto-Correlation Coefficient)의 변화 그래프로, 테스트 음의 최초 신호와 매칭되는 지연 신호를 한 주기씩 더 지연시킬 수록 자기 상관 계수가 일정 범위(e) 내에서 일정하게 감소됨을 알 수 있다.
즉 지연 신호의 주기가 한 주기씩 더 지연될 수록 테스트 음의 최초 신호와 매칭되는 주기가 한 주기씩 줄어든다. 이에 다라 매칭 정도를 산출하기 위한 주기의 수가 줄어 들어 자기상관계수도 줄어들게 되는 것이다.
반면 도 7의 (b)는 화이트 노이즈가 발생되었을 때의 자기상관계수의 변화 그래프로, 테스트 음의 신호가 화이트 노이즈에 의해 왜곡되면 자기상관계수가 불규칙적으로 증가(g1, g2) 또는 감소하게 됨을 알 수 있다.
즉 자기상관계수의 불규칙한 증가 또는 감소를 판단하기 위해, 어느 하나 지연 신호인 제1 지연신호와 시간 영역의 신호인 테스트 음의 신호를 매칭 정도를 산출한 제1자기상관계수와, 제1지연 신호보다 한 주기 더 지연된 제2지연 신호와 테스트 음의 신호의 매칭 정도를 산출한 제1자기상관계수를 비교한다.
이때 제2자기상관계수가 제1자기상관계수보다 일정값 이상 더 크면 화이트 노이즈의 발생에 의한 불량으로 판단한다. 아울러, 제2자기상관계수가 제1자기상관계수보다 일정값 이상 작으면 화이트 노이즈의 발생에 의한 불량으로 판단하는 것도 가능하다.
(5) 음색 검사
음색 검사는 사운드 입출력 장치에서 테스트음의 신호가 출력되는 동안의 왜곡 정도를 검사하는 것이다.
음질 평가 장치는 원음의 신호의 주파수와 측정된 테스트 음의 신호의 중심 주파수를 비교하여 일치 여부를 판단하고, 원음의 신호의 주파수와 테스트 음의 신호의 중심 주파수가 일치하면 음색이 정상이라고 판단하고, 불일치하면 음색의 불량으로 판단한다.
아울러, 측정된 테스트 음의 중심 주파수를 비교하는 이유는, 테스트음의 신호가 사운드 입출력 장치에서 출력되는 동안 왜곡되기 때문에 중심 주파수를 기준으로 서로 다른 주파수들이 섞인 상태에서 측정되기 때문이다.
예를 들어, 측정된 테스트 음의 주파수가 960Hz, 970Hz, 980Hz, 990Hz, 1000Hz, 1010Hz, 1020Hz, 1030Hz, 1040Hz일 때, 원음의 주파수가 1000Hz이면 음색은 정상이고, 원음의 주파수가 1100Hz이면 음색은 불량이다.
원음의 주파수와 테스트 음의 중심 주파수의 일치 여부 판단 시, 일정 오차는 허용 가능하다.
(6) 떨림음(Buzz & Rattle) 검사
떨림음 검사는 비정상적인 떨림음을 검사하는 것이다.
여기서 비정상적인 떨림음은 사운드 입출력 장치의 마이크 또는 스피커의 기구적인 결함이 있거나 조립 불량일 경우 발생한다.
떨림음 검사는 다음과 같다.
도 8의 (a)는 주파수 영역의 그래프로, 주파수 영역의 신호에서 기준 주파수를 판단하고, 기준 주파수에 대응되는 복수의 고조파(Harmonic)를 추출한다. 여기서 복수의 고조파는 서로 다른 정수배를 가진다.
도 8의 (b)에 도시된 바와 같이 고조파 주변의 주변 주파수의 크기를 평균하여 평균 크기(VMean)를 산출하고, 고조파의 크기(VPeak)에서 산출된 평균 크기를 차감하여 피크를 산출한다. 이 피크를 산출하는 것을 복수의 고조파에 대해 모두 수행한다.
여기서 크기는 데시벨 단위의 음량이다.
그리고 복수의 피크를 합산하여 피크 섬(Peak Sum)을 산출함으로써 떨림음의 발생 정도를 수치화한다.
여기서 피크 섬은 기준 주파수에 대한 피크와 복수의 고조파에 대한 피크를 합산하여 산출하는 것도 가능하고, 복수의 고조파 중 일부 고조파에 대한 피크만을 합산하여 산출하는 것도 가능하다.
Figure pat00003
그리고 산출된 피크 섬과 기준 피크 섬을 비교하고 산출된 피크섬이 기준 피크섬을 초과하면 떨림음의 발생에 의한 불량으로 판단한다.
아울러 비정상적인 떨림음이 발생된 경우 낮은 정수배의 고조파보다 높은 정수배의 고조파의 크기가 상대적으로 증가하게 된다.
이에 따라 어느 하나의 제1고조파에 대한 피크와, 제1고조파보다 높은 정수배의 제2고조파에 대한 피크를 비교하여 제2고조파에 대한 피크가 제1고조파에 대한 피크보다 크면 떨림음의 발생에 의한 불량으로 판단하는 것도 가능하다.
떨림음의 발생 정도를 수치화함으로써 측정된 테스트 음의 신호의 절대적인 크기나 사운드 입출력 장치의 모델에 따른 주파수 특성의 차이에 의한 왜곡을 방지할 수 있다.
또한 사운드 입출력 장치의 코덱 특성 상 증가될 수 있는 낮은 정수배의 고조파에 의한 왜곡을 방지할 수 있다. 이를 통해 생산/제조 공정과 같은 소음 환경 및 별도의 무향 조건이 아니어도 정상 및 불량을 판단할 수 있다.
이와 같이 음질 평가를 위한 항목별 측정값을 정량화하여 객관적인 수치를 제시함으로써 불량 항목 및 불량 정도를 용이하게 파악할 수 있고, 작업자는 그 원인에 대해 적절히 조치할 수 있다.
이와 같이 음질 평가 항목을 정량화하여 각 항목에 대한 수치를 관리함으로써 균일한 품질을 확보할 수 있다. 또한 자동으로 음질을 평가하기 때문에 검사 누락을 예방할 수 있다.
사운드 입출력 장치의 음질 평가 시간을 단축시킬 수 있어 5~12% 정도 생산량을 향상시킬 수 있다.
또한 음질 평가 자동화를 통해 작업자의 피로도를 감소할 수 있다.
또한 피크 섬(Peak Sum)과 NAPS라는 새로운 항목을 통해 무향 조건이 아닌 일반 조건에서도 음질 평가를 수행할 수 있다. 이를 통해 생산/제조 공정과 같은 소음 환경에서도 불량 여부를 판정할 수 있고, 모든 생산 제품에 대한 전수 검사 또한 가능하게 되어 품질 관리 측면에도 많은 기여를 할 수 있다.
도 9는 다른 실시예에 따른 음질 평가 장치(300)의 구성도이고, 도 10은 다른 실시예에 따른 음질 평가 장치의 상세 구성도이다.
다른 실시예에 따른 음질 평가 장치(300)는 제조/생산라인의 사운드 출력 장치, 개발 단계의 사운드 출력 장치 및 완제품의 사운드 출력 장치의 음질을 평가한다. 이와 같이, 음질 평가 장치(300)는 무향실이 아닌 곳에서도 사운드 출력 장치(400)의 음질을 평가하는 것이 가능하다.
이러한 음질 평가 장치(300)는 음질 평가 대상인 사운드 출력 장치(400)와 별도의 장치로 이루어진다.
즉 음질 평가 장치(300)는 음질 평가 대상인 사운드 출력 장치(400)와 일정 거리(l) 이격된 위치에서 사운드 출력 장치(400)의 테스트 음을 측정하여 사운드 출력 장치(400)에서 출력되는 사운드의 음질을 평가한다.
도 9 및 도 10 에 도시된 바와 같이 음질 평가 장치(300)는 제1입력부(310), 테스트 음 측정부(320), 평가부(330), 제1제어부(340) 및 알림부(350)를 포함한다.
제1입력부(310)는 사운드 출력 장치(400)의 음질 평가를 위한 음질 평가 시작 명령을 입력받는다.
테스트 음 측정부(320)는 사운드 출력 장치(400)의 테스트 음 출력부(430)에 인접하여 위치하고, 테스트 음 출력부(430)를 통해 출력되는 테스트 음을 측정하고 측정된 테스트 음의 음파를 전기 신호로 변환한다.
이때 측정된 테스트 음은 원음, 사운드 출력 장치에서의 왜곡 및 노이즈 등을 포함한다.
테스트 음 측정부(320)는 음파를 받아서 그 진동에 따른 전기신호를 발생하는 마이크로폰 등을 포함하고, 이 마이크로폰은 사운드 출력 장치(400)의 테스트 음 출력부(430)와 일정 거리(l)를 유지한다.
즉, 테스트 음 출력부(430)의 출력이 매우 작기 때문에 테스트 음 출력부(430)와 테스트 음 측정부(320)가 밀착될 정도의 일정 거리로 유지시키는 것이다.
여기서 마이크로폰은 단일 지향성 마이크로 폰을 이용함으로써 주변 소음의 영향을 최소화한다.
평가부(330)는 측정된 테스트 음에 기초하여 사운드 출력 장치의 음질을 평가한다. 여기서 음질은 테스트 음의 화이트 노이즈, 끊김음 및 떨림음의 발생 정도, 묵음 시 노이즈의 발생 정도, 음량 및 음색에 기초하여 평가한다.
이러한 평가부(330)는 측정된 테스트 음의 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환부(331)와, 디지털 신호를 주파수 영역 및 시간 영역으로 분석하는 분석부(332)와, 주파수 영역의 신호 및 시간 영역의 신호에 기초하여 음질을 판단하는 판단부(333)를 포함한다.
여기서 음질을 평가하는 평가부(330)의 구성은, 일 실시예의 평가부(130)의 구성과 동일하여 설명을 생략한다.
제1제어부(340)는 제1입력부(310) 또는 외부로부터 통신부(미도시)를 통해 스피커 출력 장치(400)의 음질 평가 시작 명령이 입력되면 테스트 음 측정부(320)의 동작을 제어하고, 평가부(330)로부터 음질 평가 정보가 전송되면 스피커 출력 장치(400)의 음질 평가 정보가 출력되도록 알림부(350)의 동작을 제어한다.
제1제어부(340)는 원음에 대한 정보를 저장한다. 여기서 원음은 대략 100Hz 내지 2000Hz 의 주파수를 갖는다.
알림부(350)는 떨림음의 발생 정도, 화이트 노이즈의 발생 정도, 끊김음의 음량 비율, 음량의 수치, 끊김음의 정상 여부, 음량의 정상 여부, 음색의 정상 여부, 묵음 시의 노이즈 발생 여부, 화이트 노이즈의 정상 여부, 떨림음의 정상 여부 등의 음질 평가 정보를 출력한다.
이러한 알림부(350)는 사운드 출력 장치(400)의 음질 평가 정보를 직접 표시하는 표시부로 이루어지거나, 사운드 출력 장치(400)의 음질 평가 정보를 외부의 기기로 전송하는 통신부로 이루어진다.
사운드 출력 장치(400)는 완제품, 제조/생산라인이나 개발 단계의 반제품 상태에서 사운드의 음질이 평가되고 사운드의 음질이 정상적일 때에만 출하되어야 하는 장치로, 사운드의 출력만을 지원하는 장치로, 텔레비전, MP3 등을 포함한다.
사운드 출력 장치(400)는 제2입력부(410), 제2제어부(420), 테스트 음 출력부(430) 및 저장부(440)를 포함한다.
제2입력부(410)는 사운드 출력 장치(400)의 음질 평가를 위한 음질 평가 시작 명령을 입력받는다.
제2제어부(420)는 제2입력부(410)나 외부로부터 통신부(미도시)를 통해 음질 평가 시작 명령이 입력되면 저장부(440)에 저장된 원음의 재생을 제어하고 테스트 음 출력부(430)의 동작을 제어한다.
즉 제2제어부(420)는 테스트 음 출력부(430)의 동작을 제어하여 원음의 신호에 대응되는 사운드가 출력되도록 한다. 이때 음원은 코덱을 거친 후 테스트 음 출력부(430)를 통해 외부로 출력된다.
테스트 음 출력부(430)는 제2제어부(420)의 명령에 따라 원음을 출력한다.
이때 테스트 음 출력부(430)를 통해 출력되는 원음에 왜곡 및 노이즈가 섞여 출력된다.
즉, 사운드 출력 장치(400)가 출력하고자 하는 원음은, 사운드 입출력 장치(400)의 정상 또는 비정상 상태에 따른 노이즈가 섞인 테스트 음으로 출력되는 것이다.
테스트 음 출력부(430)는 전기 신호의 원음을 진동판의 진동으로 변환하여 공기 중에 음파를 방사하는 스피커 또는 전기 신호의 방향과 크기가 바뀜으로 인해 발생되는 전기 진동을 음향 진동으로 변환하는 리시버 등을 포함하고, 이 스피커나 리시버는 음질 평가 장치(300)의 테스트 음 측정부(320)와 일정 거리(l)를 유지한다. 여기서 일정 거리는 테스트 음 측정부(320)와 테스트 음 출력부(430)가 밀착될 정도의 거리이다.
저장부(440)는 사운드 출력 장치(400)의 음질 평가를 위한 원음을 저장한다.
이와 같이, 모바일 단말기 이외에 녹음/재생 기능을 갖춘 디지털 카메라, 디지털 캠코더 및 사운드 출력만을 지원하는 TV, MP3, 오디오 플레이어, 홈 씨어터, 내비게이션 등 다양한 사운드 출력 장치에 대해서도 음질을 평가할 수 있다.
또한 무향실 환경을 구축하지 않고 생산/제조 현장에서 음질 평가를 자동화 할 수 있어 무향실 환경 구축에 필요한 공간적/비용적 투자 및 평가 시간을 최소화할 수 있으며, 산업재해의 발생을 줄 일 수 있다.
100: 음질 평가 장치 110: 원음 발생부
120: 테스트 음 측정부 130: 평가부
140: 제1제어부 150: 알림부
200: 사운드 입출력 장치 210: 원음 측정부
220: 제2제어부 230: 테스트 음 출력부
300: 음질 평가 장치 310: 제1입력부
320: 테스트 음 측정부 330: 평가부
400: 사운드 출력 장치 410: 제2입력부
420: 제2제어부 430: 테스트 음 출력부
440: 저장부

Claims (35)

  1. 원음을 발생하는 원음 발생부;
    음질 평가 대상에서 출력된 테스트 음을 측정하는 테스트 음 측정부;
    상기 측정된 테스트 음의 신호를 주파수 영역으로 분석하는 분석부;
    상기 주파수 영역 내의 기준 주파수에 대응되는 복수의 고조파에 기초하여 떨림음의 발생 정도를 판단하는 판단부;
    상기 원음의 발생을 제어하고 상기 떨림음의 발생 정도가 출력되도록 제어하는 제어부;
    상기 음질 평가 대상에서 발생된 떨림음의 발생 정도를 출력하는 알림부를 포함하는 음질 평가 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 판단부는,
    고조파별로 주변 주파수의 평균 크기를 산출하고, 상기 고조파별로 고조파의 크기에서 주변 주파수의 평균 크기를 차감하여 피크를 각각 산출하고, 각 피크를 합산하여 피크 섬을 산출하고, 상기 산출된 피크 섬에 기초하여 상기 떨림음의 발생 정도를 판단하는 음질 평가 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 판단부는,
    상기 측정된 테스트 음의 음량을 상기 측정된 테스트 음의 신호에 기초하여 데시벨 단위의 음량으로 판단하는 음질 평가 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 판단부는,
    상기 주파수 영역의 중심 주파수를 확인하고, 상기 확인된 중심 주파수와 상기 원음의 주파수를 비교하여 음색의 정상 여부를 판단하는 음질 평가 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는, 묵음 검사 시 상기 원음 발생부의 정지 및 상기 테스트 음 측정부의 동작을 제어하고,
    상기 판단부는, 상기 원음 발생부의 정지 시간에 측정된 테스트 음의 신호가 허용 범위 이내인지 판단하여 묵음 시 노이즈의 발생 여부를 판단하는 음질 평가 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 판단부는,
    상기 측정된 테스트 음의 음량을 상기 측정된 테스트 음의 신호에 기초하여 데시벨 단위의 음량으로 판단하고, 상기 판단된 데시벨 단위의 음량의 최소값과 최대값을 비교하여 끊김음의 발생 여부를 판단하는 음질 평가 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 판단부는,
    상기 측정된 테스트 음의 신호에 대한 자기상관계수를 산출하고, 상기 산출된 자기상관계수에 기초하여 화이트 노이즈의 발생 여부를 판단하는 음질 평가 장치.
  8. 원음을 발생하는 원음 발생부;
    음질 평가 대상에서 출력된 테스트 음을 측정하는 테스트 음 측정부;
    상기 측정된 테스트 음의 신호를 시간 영역으로 분석하는 분석부;
    상기 시간 영역의 신호가 일정 주기씩 지연된 복수의 지연 신호를 생성하고, 상기 시간 영역의 신호와 각 지연 신호를 비교하여 화이트 노이즈의 발생 여부를 판단하는 판단부;
    상기 원음의 발생을 제어하고 상기 화이트 노이즈의 발생 여부가 출력되도록 제어하는 제어부;
    상기 음질 평가 대상의 화이트 노이즈의 발생 여부를 출력하는 알림부를 포함하는 음질 평가 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 판단부는,
    상기 시간 영역의 신호와 각 지연 신호를 비교하여 자기상관계수를 각각 산출하고, 상기 산출된 각 자기상관계수의 변화에 기초하여 화이트 노이즈의 발생 여부를 판단하는 음질 평가 장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 판단부는,
    어느 하나 지연 신호인 제1 지연신호와 상기 시간 영역의 신호를 비교하여 산출된 제1자기상관계수와, 상기 제1지연 신호보다 한 주기 더 지연된 제2지연 신호와 상기 시간 영역의 신호를 비교하여 산출된 제1자기상관계수를 비교하고, 상기 제2자기상관계수가 상기 제1자기상관계수보다 더 크면 화이트 노이즈의 발생에 의한 불량으로 판단하는 음질 평가 장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 판단부는,
    상기 제1자기상관계수보다 상기 제2자기상관계수가 일정값 이상 크면 화이트 노이즈의 발생에 의한 불량으로 판단하는 음질 평가 장치.
  12. 제 8 항에 있어서, 상기 판단부는,
    상기 측정된 테스트 음의 음량을 상기 측정된 테스트 음의 신호에 기초하여 데시벨 단위의 음량으로 판단하고, 상기 판단된 데시벨 단위의 음량과 기준 음량을 비교하여 음량의 정상 여부를 판단하는 음질 평가 장치.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 분석부는, 상기 측정된 테스트 음의 신호를 주파수 영역으로 분석하고,
    상기 판단부는, 상기 주파수 영역의 중심 주파수를 확인하고, 상기 확인된 중심 주파수와 상기 원음의 주파수를 비교하여 음색의 정상 여부를 판단하는 음질 평가 장치.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 판단부는,
    상기 주파수 영역 내의 기준 주파수에 대응되는 복수의 고조파의 크기에 기초하여 떨림음의 발생 정도를 판단하는 음질 평가 장치.
  15. 제 8 항에 있어서,
    상기 제어부는, 묵음 검사 시 상기 원음 발생부의 정지 및 상기 테스트 음 측정부의 동작을 제어하고,
    상기 판단부는, 상기 원음 발생부의 정지 시간에 측정된 테스트 음의 신호가 허용 범위 이내인지 판단하여 묵음 시 노이즈의 발생 여부를 판단하는 음질 평가 장치.
  16. 제 8 항에 있어서, 상기 판단부는,
    상기 측정된 테스트 음의 음량을 상기 측정된 테스트 음의 신호에 기초하여 데시벨 단위의 음량으로 판단하고, 상기 데시벨 단위의 음량을 시간에 따라 복수 구간으로 구분하고, 각 구간의 최소음량과 최대 음량의 차이의 비율을 산출하여 끊김음의 발생 여부를 판단하는 음질 평가 장치.
  17. 원음을 발생하고,
    음질 평가 대상에서 출력된 테스트 음을 측정하고,
    상기 측정된 테스트 음의 신호를 시간 영역으로 분석하고,
    상기 시간 영역의 신호가 일정 주기씩 지연된 복수의 지연 신호를 생성하고,
    상기 시간 영역의 신호와 각 지연 신호를 매칭시켜 매칭 정도를 판단하고,
    상기 매칭 정도에 기초하여 화이트 노이즈의 발생 여부를 판단하고,
    상기 화이트 노이즈의 발생 여부를 출력하는 음질 평가 방법.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 매칭 정도에 기초하여 화이트 노이즈의 발생 여부를 판단하는 것은,
    상기 시간 영역의 신호와 각 지연 신호의 매칭 정도에 대응되는 자기상관계수를 각각 산출하고, 상기 시간 영역의 신호와 매칭된 지연 신호의 지연된 주기 횟수별로 자기상관계수를 구분하고 구분된 자기상관계수에 기초하여 화이트 노이즈의 발생 여부를 판단하는 것을 포함하는 음질 평가 방법.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 매칭 정도에 기초하여 화이트 노이즈의 발생 여부를 판단하는 것은,
    서로 연속된 자기상관계수를 비교하고,
    상기 연속된 자기상관계수 중 어느 하나의 자기상관계수가 다른 하나의 자기 상관계수보다 일정값 이상 크면 화이트 노이즈의 발생에 의한 불량으로 판단하는 것을 포함하는 음질 평가 방법.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 측정된 테스트 음의 음량을 상기 측정된 테스트 음의 신호에 기초하여 데시벨 단위의 음량으로 판단하고,
    상기 판단된 데시벨 단위의 음량을 표시하는 것을 더 포함하는 음질 평가 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 판단된 데시벨 단위의 음량과 기준 음량을 비교하고,
    상기 판단된 데시벨 단위의 음량이 기준 음량을 초과하면 음량의 불량을 표시하는 것을 더 포함하는 음질 평가 방법.
  22. 제 17 항에 있어서,
    상기 측정된 테스트 음의 음량을 상기 측정된 테스트 음의 신호에 기초하여 데시벨 단위의 음량으로 판단하고,
    상기 데시벨 단위의 음량을 시간에 따라 복수 구간으로 나누고,
    각 구간의 최소음량과 최대 음량의 차이의 비율을 산출하고,
    상기 각 구간의 비율을 표시하는 것을 더 포함하는 음질 평가 방법.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 산출된 각 구간의 비율과 일정 비율을 비교하고,
    상기 일정 비율 미만인 구간이 있으면 끊김음의 발생에 의한 불량으로 판단하고,
    상기 끊김음의 발생에 의한 불량을 표시하는 것을 더 포함하는 음질 평가 방법.
  24. 제 17항에 있어서,
    묵음 검사가 요청되면 원음 발생을 정지시키고,
    상기 음질 평가 대상을 통해 출력되는 테스트 음을 측정하고,
    상기 원음 발생의 정지 시간에 측정된 테스트 음의 신호가 허용 범위 이내인지 판단하고,
    상기 측정된 테스트 음의 신호가 허용 범위를 벗어나면 묵음 시 노이즈의 발생으로 판단하고,
    상기 묵음 시 노이즈의 발생에 의한 불량으로 표시하는 것을 더 포함하는 음질 평가 방법.
  25. 제 17 항에 있어서,
    상기 측정된 테스트 음의 신호를 주파수 영역으로 분석하고,
    상기 주파수 영역 내의 기준 주파수에 대응되는 복수의 고조파의 크기에 기초하여 떨림음의 발생 정도를 판단하고,
    상기 음질 평가 대상에서 발생된 떨림음의 발생 정도를 표시하는 것을 더 포함하는 음질 평가 방법.
  26. 제 25 항에 있어서, 상기 주복수의 고조파의 크기에 기초하여 떨림음의 발생 정도를 판단하는 것은,
    고조파별로 주변 주파수의 평균 크기를 산출하고,
    상기 고조파별로 고조파의 크기에서 주변 주파수의 평균 크기를 차감하여 피크를 각각 산출하고, 각 피크를 합산하여 피크 섬을 산출하고,
    상기 산출된 피크 섬에 기초하여 상기 떨림음의 발생 정도를 판단하는 것을 포함하는 음질 평가 방법.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 산출된 피크 섬이 기준 피크 섬을 초과하면 비정상적인 떨림음의 발생으로 판단하는 것을 더 포함하는 음질 평가 방법.
  28. 제 17 항에 있어서,
    상기 주파수 영역의 중심 주파수를 확인하고,
    상기 확인된 중심 주파수와 상기 원음의 주파수를 비교하여 상기 음색의 정상 여부를 판단하고,
    상기 음색의 정상 여부를 표시하는 것을 더 포함하는 음질 평가 방법.
  29. 미리 저장된 원음을 테스트 음으로 출력하는 음질 평가 대상의 음질을 평가하는 음질 평가 장치에 있어서,
    상기 음질 평가 대상에서 출력된 테스트 음을 측정하는 테스트 음 측정부;
    상기 측정된 테스트 음의 신호를 시간 영역 및 주파수 영역으로 분석하는 분석부;
    상기 주파수 영역 내의 기준 주파수에 대응되는 복수의 고조파의 크기에 기초하여 떨림음의 발생 정도를 판단하고, 상기 시간 영역의 신호에 대한 자기상관계수를 산출하고 상기 산출된 자기상관계수에 기초하여 화이트 노이즈의 발생 여부를 판단하는 판단부;
    상기 떨림음의 발생 정도 및 화이트 노이즈의 발생 여부가 출력되도록 제어하는 제어부;
    상기 음질 평가 대상에서 발생된 떨림음의 발생 정도 및 화이트 노이즈의 발생 여부를 출력하는 알림부를 포함하는 음질 평가 장치.
  30. 제 29 항에 있어서, 상기 판단부는,
    고조파별로 주변 주파수의 평균 크기를 산출하고, 상기 고조파별로 고조파의 크기에서 주변 주파수의 평균 크기를 차감하여 피크를 각각 산출하고, 각 피크를 합산하여 피크 섬을 산출하고, 상기 산출된 피크 섬에 기초하여 상기 떨림음의 발생 정도를 판단하는 음질 평가 장치.
  31. 제 29 항에 있어서, 상기 판단부는,
    상기 측정된 테스트 음의 음량을 상기 측정된 테스트 음의 신호에 기초하여 데시벨 단위의 음량으로 판단하는 음질 평가 장치.
  32. 제 29 항에 있어서, 상기 판단부는,
    상기 주파수 영역의 중심 주파수를 확인하고, 상기 확인된 중심 주파수와 상기 원음의 주파수를 비교하여 음색의 정상 여부를 판단하는 음질 평가 장치.
  33. 제 29 항에 있어서, 상기 판단부는,
    상기 음질 평가 대상으로부터 묵음에 대한 테스트 음 출력 시 출력된 테스트 음을 측정하고, 측정된 테스트 음의 신호가 허용 범위 이내인지 판단하여 묵음 시 노이즈의 발생 여부를 판단하는 음질 평가 장치.
  34. 제 29 항에 있어서, 상기 판단부는,
    상기 측정된 테스트 음의 음량을 상기 측정된 테스트 음의 신호에 기초하여 데시벨 단위의 음량으로 판단하고, 상기 판단된 데시벨 단위의 음량의 최소값과 최대값을 비교하여 끊김음의 발생 여부를 판단하는 음질 평가 장치.
  35. 제 29 항에 있어서, 상기 판단부는,
    상기 시간 영역의 신호가 일정 주기씩 지연된 복수의 지연 신호를 생성하고, 상기 복수의 지연 신호 중 어느 하나 지연 신호인 제1 지연신호와 상기 시간 영역의 신호를 비교하여 산출된 제1자기상관계수와, 상기 제1지연 신호보다 한 주기 더 지연된 제2지연 신호와 상기 시간 영역의 신호를 비교하여 산출된 제1자기상관계수를 비교하고, 상기 제2자기상관계수가 상기 제1자기상관계수보다 더 크면 화이트 노이즈의 발생에 의한 불량으로 판단하는 음질 평가 장치.
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