KR20140145394A - 음향 지각 능력 평가 방법 및 평가 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 음향 지각 능력 평가 방법 및 평가 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 음향 지각 능력 평가에 사용할 복합음을 생성하는 복합음 생성 단계, 생성된 복합음을 사용자에게 제공하고, 복합음에 대한 사용자의 반응 정보를 수신하는 검사 단계 및 수신된 사용자의 반응 정보를 분석하는 분석 단계를 포함하고, 상기 복합음 생성 단계는 기저음이 동일한 하나 이상의 배음을 합성하는 단계 및 기저음이 동일한 배음 중 특정 배음의 위상을 변경하여 합성하는 단계를 포함한다.

Description

음향 지각 능력 평가 방법 및 평가 장치{Method and apparatus for quantitative uassessment of acoustical perception and absoulte pitch}

본 발명은 음향 지각 능력을 평가하기 위한 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 정량화된 검사를 통해 음질이나 음색, 절대음고에 대한 식별 능력과 같은 음향 지각 능력을 수치화하여 평가하고 분석함으로써 음향 지각 능력을 객관적으로 평가하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

사람의 청각 기능을 평가하는 대표적인 방법으로 순음청력검사(Pure Tone Audiometry; PTA)가 있으며, 임상 분야를 비롯한 많은 분야에서 주로 사용된다. 순음청력검사는 가청 영역대의 특정 주파수를 갖는 순음을 전기적으로 발생시켜 해당 주파수에 대한 음압의 강도를 조절하여, 주파수 별 역치를 찾아내는 방법으로 전기적으로 발생된 소리 자극의 전달 매개에 따라 기도청력검사(Air Conduction Test; ACT)와 골도청력검사(Bone Conduction Test; BCT) 등으로 나뉜다.

이러한 청력 평가 방법은 청력 소실의 유무 판단의 임상적 기준이 되고, 개인의 청각 지각의 척도로 이용이 되지만, 음압에 따른 소리의 가청 유무만을 판단하게 되므로 음질(Sound Quality)이나 음색(Timbre) 지각 여부에 대한 객관적 결과를 제시하지 못하는 단점이 있다.

순음을 이용하지 않은 청력 검사의 방법으로는 어음청력검사(Speech Audiometry)가 있으며, 순음 자극 대신 말소리 자극을 이용하여 말소리 자극의 청취 역치(Speech Recognition Threshold; SRT) 및 명료도(Word Recognition Score; WRS) 등을 측정하여 청력의 지표로 삼는다. 어음청력검사의 경우, 순음청력검사 결과를 검증하고 일상적 언어생활에 필요한 말소리 지각에 대한 지표를 제시해줄 수 있다는 점에서, 난청 등의 질환에 대한 진단 및 치료 기준으로 활용할 수 있다는 장점이 있는 반면, 개인의 음향적 청취 능력을 평가하지 못하는 점에서는 순음청력검사의 단점을 극복하지 못하는 한계가 있다.

한편 소리를 매개로 한 지각 능력 평가 중 지각적 측면에서 보다 고차원적인 음감 능력(Auditory Perceptual Ability)을 평가하는 방법으로, 절대음고식별평가(Absolute Pitch Identification Test; API Test)가 있다. 흔히 절대음감이라고도 불리는 절대음고식별 능력에 대한 객관적인 지표가 되는 평가 방법으로 순음 혹은 특정 악기(주로 피아노)를 이용하여, 외부 참조를 이용하지 않고 제시된 음에 대한 음계 상의 음이름(Musical Note, 예 - 도, 레, 미 등)을 식별하는 과제를 수행하여 절대음고 여부를 판별한다. 절대음고식별평가는 개인의 음악적 감각(주로 음고지각의 정확성 여부)을 판단하는데 주로 쓰이지만, 평가를 위해서는 피평가자의 음악적 교육을 필수로 하고 제시자극의 종류와 피평가자의 연주악기에 따라 그 결과가 크게 좌우되는 단점을 가지고 있다.

반면 음색 구분 (Timbre discrimination)은 음고와 음량이 동일한 두 소리가 다르게 들리는 지각 현상으로, 소리의 물리적 특성 및 그 차이를 파악하는 것이 중요한 특징이다. 음색 구분은 기존의 청력 검사의 단편적 특성에 비해 다차원적인 소리 자극의 지각 여부를 알 수 있다는 장점이 있는 반면, 그 복잡도로 인하여 정량적인 측정의 지표를 확립하기 어려운 단점이 있었다.

한국공개특허공보 제 2010-0022880호(2010.03.03.공개)

본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로 개인의 음악적 교육 여부 및 개인의 악기 연주 가능 여부와 상관없이, 음향 지각 능력을 객관화하여 정량적으로 평가할 수 있는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

특히, 음향적 차이만 존재하는 음색 자극을 개발하고, 이에 대한 사용자의 반응을 분석하여 개인의 고차원적인 청각 기능인 절대음고식별능력을 정량화하는 방법을 제안한다.

본 발명에서 제안하는 음향 지각 능력 평가 방법의 결과와 기존의 절대음고평가와의 상관관계를 도출하여 비음고적 방법으로 절대음고를 식별하는 것을 목적으로 한다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 음향 지각 능력 평가 방법은 음향 지각 능력 평가에 사용할 복합음을 생성하는 복합음 생성 단계, 생성된 복합음을 사용자에게 제공하고, 복합음에 대한 사용자의 반응 정보를 수신하는 검사 단계 및 수신된 사용자의 반응 정보를 분석하는 분석 단계를 포함하고, 상기 복합음 생성 단계는 기저음이 동일한 하나 이상의 배음을 합성하는 단계 및 기저음이 동일한 배음 중 특정 배음의 위상을 변경하여 합성하는 단계를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에서 검사단계는 생성된 복합음을 쌍으로 사용자에게 제공하고, 상기 복합음 쌍은 위상이 동일한 복합음을 추출하여 연결한 제 1 그룹, 위상차가 상이한 복합음을 추출하여 연결한 제 2 그룹 및 복수의 복합음 중 위상차와 무관하게 복합음을 추출하여 연결한 제 3 그룹으로 구분될 수 있다.

상기 검사 단계는 제 1 그룹 및 제 2 그룹에서 기설정된 수의 복합음 쌍을 추출하고 추출된 복합음쌍을 임의의 순서로 사용자에게 제공하는 제 1 검사 단계 및 제 3 그룹의 복합음 쌍을 임의의 순서로 사용자에게 제공하는 제 2 검사 단계를 포함할 수 있고, 상기 분석 단계는 제 1 검사 단계의 정답율 및 반응 시간과 제 2 검사 단계의 정답율 및 반응 시간을 각각 연산하고, 연산된 정답율 및 반응시간을 상관관계식에 적용하여 음향 지각 평가 지수를 연산할 수 있다.

이 때, 상관관계식은 Y = β_0 + Σ[β_ score * score X] + Σ[β_ rtX * rt X] (단, X = 1, 2, 3S, 3D, score 1, rt1 : 제 1 그룹에 대한 정답율 및 반응시간, score 2, rt2 : 제 2 그룹에 대한 정답율 및 반응시간, score 3S, rt3S : 제 3 그룹 중 위상이 동일한 복합음 쌍에 대한 정답율 및 반응시간, score 3D, rt3D : 제 3 그룹 중 위상이 상이한 복합음 쌍에 대한 정답율 및 반응시간)으로 정의될 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 지각 능력 평가 장치는 음향 지각 능력 평가에 사용할 복합음을 생성하는 복합음 생성부, 생성된 복합음을 사전 결정된 규칙에 따라 사용자에게 제공하는 자극 제시부, 복합음에 대한 사용자의 반응 정보를 수신하는 사용자 반응 처리부 및 수신된 사용자 반응 정보를 분석하는 분석부를 포함하고, 상기 복합음 생성부는 기저음이 동일한 하나 이상의 배음을 발생시키는 순음 생성 모듈, 기저음이 동일한 배음 중 특정 배음의 위상을 변경시키는 위상차 발생 모듈 및 배음 또는 위상이 변경된 배음을 합성하여 복합음을 생성시키는 합성 모듈을 포함한다.

본 발명의 일 실시예에서 상기 자극 제시부는 상기 복합음 생성부에서 생성된 복합음을 쌍으로 사용자에게 제공하고, 이 때 복합음 쌍은 위상이 동일한 복합음을 추출하여 연결한 제 1 그룹, 위상차가 상이한 복합음을 추출하여 연결한 제 2 그룹 및 복수의 복합음 중 위상차와 무관하게 복합음을 추출하여 연결한 제 3 그룹으로 구분될 수 있다.

본 발명의 자극 제시부는 제 1 그룹 및 제 2 그룹에서 기설정된 수의 복합음 쌍을 추출하는 복합음 추출 모듈 및 상기 복합음 추출 모듈에서 추출된 복합음 쌍을 임의의 순서로 사용자에게 제공하거나 또는 제 3 그룹의 복합음 쌍을 임의의 순서로 사용자에게 제공하는 무작위 조합 생성 모듈을 포함할 수 있고, 사용자 반응 처리부는 복합음 추출 모듈에서 추출된 복합음 쌍에 대한 사용자의 정답율 및 반응 시간과 제 3 그룹의 복합음 쌍에 대한 사용자의 정답율 및 반응시간을 각각 연산할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서 분석부는 연산된 정답율 및 반응시간을 상관관계식에 적용하여 음향 지각 평가 지수를 연산할 수 있고, 이 때 상관관계식의 일례로 Y = β_0 + Σ[β_ score * score X] + Σ[β_ rtX * rt X] , (단, X = 1, 2, 3S, 3D, score 1, rt1 : 제 1 그룹에 대한 정답율 및 반응시간, score 2, rt2 : 제 2 그룹에 대한 정답율 및 반응시간, score 3S, rt3S : 제 3 그룹 중 위상이 동일한 복합음 쌍에 대한 정답율 및 반응시간, score 3D, rt3D : 제 3 그룹 중 위상이 상이한 복합음 쌍에 대한 정답율 및 반응시간)이 정의될 수 있다.

본 발명에 따르면, 음색 구분 능력을 정량화하여 평가할 수 있게 되어, 개인의 음향 지각 능력의 지표로 사용될 뿐만 아니라, 기존의 절대음고평가와의 상관관계를 보임으로써, 절대음고식별에 대한 비음고적 방법으로 활용이 가능하다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 음향 지각 능력 평가 방법의 일 실시예를 나타낸 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 지각 능력 평가 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 음향 지각 능력 평가 장치 내의 복합음 생성부의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 5는 본 발명의 음향 지각 능력 평가 장치 내의 자극 제시부의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 6은 본 발명을 이용하여 음향 지각 능력을 평가하는 과정의 예를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 복합음 생성부에서 위상을 변경시킨 예를 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명의 복합음 생성부에 의해 생성되는 복합음의 파형의 일 예를 나타낸 도면이다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 대해 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 음향 지각 능력 평가 방법의 일 실시예를 나타낸 순서도이다.

본 발명의 음향 지각 능력 평가 방법은 음향 지각 능력 평가에 사용할 복합음을 생성하는 복합음 생성 단계, 생성된 복합음을 사용자에게 제공하고 복합음에 대한 사용자의 반응 정보를 수신하는 검사 단계 및 수신된 사용자의 반응 정보를 분석하는 분석 단계를 포함하는데, 이 때 복합음 생성 단계는 기저음이 동일한 하나 이상의 배음을 합성하는 단계 및 기저음이 동일한 배음 중 특정 배음의 위상을 변경하여 합성하는 단계를 포함한다.

본 발명은 동일한 음고를 지니나 미세한 음색의 차이가 존재하는 복합음을 제작하기 위해서 기저음(Fundamental frequency)이 동일한 배음(harmonics)를 합성한다.

기저음이 동일한 배음이란 예를 들어 낮은 도 - 도 - 높은 도와 같이 음은 같으나 높이가 다른 음을 의미한다. 음이름 도(C)를 기준으로 C4(263Hz), C5(523Hz), C6(1047Hz), C7(2096Hz)가 기저음이 동일한 배음이 된다.

복합음 생성 단계는 위 배음을 바탕으로 복합음을 생성하는데 먼저 상기 배음을 합성하여 위상차가 없는 복합음을 생성하고, 배음 중 특정 배음의 위상을 변경한 후 합성하여 음색의 차이가 발생하는 복합음을 생성한다.

복합음을 생성하는 단계를 일 실시예를 들어 설명한다. 기저음이 도(C)인 배음 C4(263Hz), C5(523Hz), C6(1047Hz), C7(2096Hz)을 합성하는 경우, C4 내지 C7을 합성하여 하나의 복합음을 생성하고(위상차가 없음) 특정 배음(예, C6, C7)의 위상을 변경한다. 위상은 0 내지 2π 내에서 다양하게 변경할 수 있다. 본 실시예에서는 0 내지 2π를 6개로 나누어 특정 배음이 다른 배음과 π/3, 2π/3, π, 4π/3, 5π/3의 위상차를 갖도록 위상을 변경한다(구간을 나누는 개수, 구간의 크기는 여기에 한정되지 않음은 물론이다.) 도 7은 본 발명의 복합음 생성부에서 위상을 변경시킨 예를 나타낸 그래프이다.

C6와 C7을 극좌표를 기준으로 π/3 씩 위상을 변경시키면, 총 6단계로 위상이 변화되며 6가지의 복합음이 생성된다. 만약 C6와 C7의 위상을 각각 변경시키거나 C5도 변경시킨다면 총 6*6*6=216가지의 복합음이 생성될 수 있며, 음향 지각 능력 평가에 사용되기에 최적화된 수와 형태로 복합음을 생성시키는 것이 바람직하다.

이러한 과정을 거쳐 생성된 복합음은 모두 동일한 기저음에 바탕을 두고 있으므로 음고는 동일하다. 다만 위상의 차이에 의해 미세한 음색의 차이가 발생한다.

복합음 생성 단계에서 생성된 복합음 파형의 일 예를 도 8에 나타내었다. 도 8의 적색선은 배음을 위상차 없이 합성하여 생성한 복합음이고, 청색 점선은 C6, C7이 π만큼의 위상차를 가지는 상태에서 C4, C5와 합성되어 생성된 복합음의 파형을 나타낸 그래프이다. 도 8의 B, C는 각 복합음의 주파수를 비교한 것이고, D, E는 진폭, F, G, H, I는 주파수 별 파워를 비교한 것이다.

복합음은 위상의 차이에 따라 도 8의 그래프에 비교된 것과 같은 수치, 파형상의 차이가 발생하고, 이는 인간에게 음색이 차이나는 것으로 받아들여진다.

상술한 예에 따라 복합음을 생성한 이후에는 이를 사용자에게 제공하고 복합음에 대한 사용자의 반응 정보를 수신한다.

복합음을 제공하는 검사 단계는 생성된 복합음을 쌍(pair)으로 사용자에게 제공한다.

본 발명의 일 실시예에서 복합음 쌍을 생성하는 방법은 먼저, 위상이 동일한 복합음을 추출한 후 짝지은 제 1 그룹, 위상차가 상이한 복합음을 추출하여 연결한 제 2 그룹, 복수의 복합음을 위상차와 무관하게 추출하여 연결한 제 3 그룹으로 구분한다.

앞선 예를 바탕으로 제 1 내지 제 3 그룹을 설명하면, 제 1 그룹은 위상차가 동일한 복합음을 쌍으로 즉, 위상차가 없는 복합음끼리, 위상차가 π/3인 복합음끼리, 위상차가 2π/3인 복합음끼리 쌍으로 매칭시킨다. 복합음 쌍은 검사단계에서 짧은 간격을 두고 연이어 사용자에 제공된다.

제 2 그룹은 위상차가 상이한 복합음을 쌍으로 연결시킨 것이다. 예를 들어, 위상차가 없는 복합음과 위상차가 π/3인 복합음을, 위상차가 2π/3인 복합음과 위상차가 4π/3인 복합음을 쌍으로 매칭시킨 집합이 제 2 그룹이 된다.

앞선 예와 같이 위상차를 6단계로 두어 6개의 복합음을 생성하였다면, 총 36개의 복합음 쌍을 생성할 수 있으며, 제 1 그룹은 6개의 복합음 쌍, 제 2 그룹은 30개의 복합음 쌍으로 구성된다.

제 3그룹은 위상차와 무관하게 복합음을 추출한 것이므로 위 제 1 그룹과 제 2 그룹을 합친 총 36개의 복합음 쌍이 포함된다. 바꿔말하면, 제 1 그룹의 복합음 쌍은 사용자에게 같은 음이 두 번 연속 들리는 것이고, 제 2그룹의 복합음 쌍은 사용자에게 다른 음이 두 번 연속 들리는 것이며, 제 3그룹의 복합음 쌍은 사용자에게 같은 또는 다른 음이 무작위로 두 번 연속 들리는 것이다.

제 1 그룹 내지 제 3 그룹은 개념적으로만 분류되는 것일 뿐, 그 성질 자체가 판이하게 다른 것은 아니다.

도 2는 본 발명의 음향 지각 능력 평가 방법의 일 실시예를 나타낸 순서도이다.

본 발명의 음향 지각 능력 평가 방법의 검사 단계의 일 실시예는 제 1 그룹 내지 제 3 그룹의 복합음 쌍을 사용자에게 제공하는 데에 있어서, 제 1 그룹 및 제 2 그룹에서 기설정된 수의 복합음 쌍을 추출하고 추출된 복합음 쌍을 임의의 순서로 사용자에게 제공하는 제 1 검사 단계 및 제 3 그룹의 복합음 쌍을 임의의 순서로 사용자에게 제공하는 제 2 검사 단계를 포함한다.

제 1 검사 단계는 정형화된 패턴(기설정된 수의 복합음 쌍)에 따라 복합음 쌍을 추출하고 추출된 복합음 쌍을 임의(random)의 순서로 피험자에게 제공한다.

앞선 예를 이어서 설명하면, 제 1 그룹의 6개 복합음 쌍 중 3개, 제 2 그룹의 30개의 복합음 중 7개를 추출하고, 추출된 10개의 복합음을 임의의 순서로 피험자에게 제공한다.

실험 예에서는 제 1 그룹에서 6개의 복합음 쌍 모두를 추출하였고, 제 2 그룹에서는 π/3 차이 2개(2π/3-π/3, π-4π/3), 2π/3 차이 2개(2π/3-0, π-5π/3, π차이 3개(π-0, 4π/3-π/3, 5π/3-2π/3, 총 7개의 복합음 쌍을 추출하였다.

사용자에게는 제 2 그룹의 복합음 쌍은 2회(7*2=14), 제 1 그룹의 복합음 쌍은 각 5회(6*5)씩 임의의 순서로 총 44쌍의 복합음 쌍을 제공하여 제 1 검사 단계를 진행하였다.

동일한 실험예에서 제 2 검사단계는 제 3그룹의 총 36개 복합음 쌍을 임의의 순서로 사용자에게 제공하였다. 즉, 사용자는 제 1 검사 단계 및 제 2 검사 단계를 거치며 총 80개의 소리쌍을 제공받았다. 도 6은 본 발명을 이용하여 음향 지각 능력을 평가하는 과정의 예를 나타낸 도면이다. 도 6에 도시된 것처럼 두 번 연속 사용자에게 제공되는 복합음 쌍이 동일한 음으로 들리는지 또는 다른 음으로 들리는지 사용자가 판단하고 입력하는 과정을 사용자의 반응 정보로 수신한다.

한편, 본 발명의 제 1 검사 단계와 제 2 검사 단계는 어느 단계가 먼저 진행되어도 상관없다. 편의상 제 1, 2라고 명명한 것일 뿐 순서를 규정하기 위한 것이 아니다. 따라서 제 2 검사 단계 이후에 제 1 검사 단계가 진행될 수도, 제 1 검사 단계 이후에 제 2 검사 단계가 진행될 수도 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 음향 지각 능력 평가 방법의 분석 단계는 사용자의 반응 정보를 수신하여 제 1 검사 단계에서 제 1 그룹(위상차가 동일한 복합음 쌍, 동일한 소리가 연속으로 사용자에게 제공된 경우)의 정답율(score_1) 및 반응시간(rt_1), 제 2 그룹(위상차가 상이한 복합음 쌍, 서로 다른 소리가 연속으로 사용자에게 제공된 경우)의 정답율(score_2) 및 반응시간(rt_2)을 각각 계산한다. 한편, 제 3 그룹에 대한 사용자의 반응 정보는 위상차가 동일한 복합음 쌍에 대한 정답율(score_3S) 및 반응시간(rt_3S), 위상차가 상이한 복합음 쌍에 대한 정답율(score_3D) 및 반응시간(rt_3D)을 각각 계산한다.

연산된 정답율 및 반응 시간을 상관 관계식에 적용하면 음향 지각 평가 지수(Y)를 연산할 수 있다. 상관 관계식은 위상차의 크기(본 실험예에서는 π/3)에 따라, 복합음 쌍을 제공하는 방식에 따라 달라진다. 앞선 실험예에서는 아래와 같은 상관 관계식을 갖는다.

[수학식 1]

Y = β_0 + Σ[β_ score * score X] + Σ[β_ rtX * rt X]

(단, X = 1, 2, 3S, 3D,

score 1, rt1 : 제 1 그룹에 대한 정답율 및 반응시간

score 2, rt2 : 제 2 그룹에 대한 정답율 및 반응시간

score 3S, rt3S : 제 3 그룹 중 위상이 동일한 복합음 쌍에 대한 정답율 및 반응시간

score 3D, rt3D : 제 3 그룹 중 위상이 상이한 복합음 쌍에 대한 정답율 및 반응시간)

앞선 실험예에서 각각의 계수항에 들어가는 값은 아래 [표 1]과 같다.

[표 1]

각각의 계수항의 값은 앞서 언급한 것처럼, 위상차의 크기 등에 따라 달라지는 값이며, 실험적으로 도출할 수 있는 내용이다.

실험예에서 [표 1]의 계수와 분석 단계에서 추출한 정답율 및 반응 시간을 상기 상관관계식에 따라 연산하여 음향 지각 평가 지수(Y)를 도출하면, 이로부터 음향적 음색 지각 능력의 정량적인 평가가 가능하다. 위 상관관계식에 따라 도출된 음향 지각 평가 지수는 절대음고지수와도 연관관계를 갖는다.

위상차가 동일한 복합음 쌍(제 1 그룹 및 제 3 그룹 중 일부)에 대한 음향 지각 평가 지수는 절대음고지수와 유의미한 양의 상관관계(Pearson's correlation coefficient, r=0.430, p=0.032)를 가지며 위상차가 상이한 복합음 쌍(제 2 그룹 및 제 3 그룹 중 일부)에 대한 음향 지각 평가 지수는 절대음고지수와 유의미한 음의 상관관계(r=-0.527, p=0.007)을 갖는다.

이에 따라 본 발명의 음향 지각 능력 평가 방법을 이용하여 음색의 차이를 지각하는 능력을 정량적으로 평가할 수 있을 뿐만 아니라 절대음고를 판단하는 능력을 평가할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 음향 지각 능력 평가 장치에 대해 상세히 살펴본다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 지각 능력 평가 장치의 구성을 나타낸 도면이다.

본 발명의 음향 지각 능력 평가 장치의 일 실시예에서는 음향 지각 능력 평가에 사용할 복합음을 생성하는 복합음 생성부, 생성된 복합음을 사전 결정된 규칙에 따라 사용자에게 제공하는 자극 제시부, 복합음에 대한 사용자의 반응 정보를 수신하는 사용자 반응 처리부 및 수신된 사용자 반응 정보를 분석하는 분석부를 포함한다. 이 때, 복합음 생성부는 기저음이 동일한 하나 이상의 배음을 발생시키는 순음 생성 모듈, 기저음이 동일한 배음 중 특정 배음의 위상을 변경시키는 위상차 발생 모듈 및 배음 또는 위상이 변경된 배음을 합성하여 복합음을 생성시키는 합성 모듈을 포함한다. 이는 도 4에 나타나 있다.

복합음 생성부는 앞서 음향 지각 능력 평가 방법에서 설명한 복합음을 생성하기 위한 구성이다. 복합음을 생성하기 위해서는 기저음이 동일한 배음(예, C4, C5, C6, C7)을 발생시켜야 하는데, 복합음 생성부 내의 순음 생성 모듈이 배음을 발생시키는 기능을 한다. 순음 생성 모듈에 의해 발생된 배음 중 특정 배음은 위상차 발생 모듈에 의해 위상이 변경되며, 위상이 변경되지 않은 배음과 위상이 변경된 배음이 합성 모듈에서 다양한 조합에 의해 합성된다. 기저음이 도(C)인 배음 C4(263Hz), C5(523Hz), C6(1047Hz), C7(2096Hz)을 합성하여 복합음을 생성하는 예는 전술하였으므로 중복되는 기재는 생략한다.

자극 제시부는 생성된 복합음을 사전 결정된 규칙에 따라 사용자에게 제공하는데 이 때 복합음을 쌍으로 사용자에게 제공한다. 복합음 쌍은 위상이 동일한 복합음을 추출하여 연결한 제 1 그룹, 위상차가 상이한 복합음을 추출하여 연결한 제 2 그룹 및 복수의 복합음 중 위상차와 무관하게 복합음을 추출하여 연결한 제 3 그룹으로 구분되며, 이는 의미상의 구분일 뿐 그 성질이 전혀 별개의 것이 아님은 앞서 언급하였다.

도 5는 본 발명의 음향 지각 능력 평가 장치 내의 자극 제시부의 구성을 나타낸 블록도이다. 도 5를 살펴보면, 자극 제시부는 제 1 그룹 및 제 2 그룹에서 기설정된 수의 복합음 쌍을 추출하는 복합음 추출 모듈 및 상기 복합음 추출 모듈에서 추출된 복합음 쌍을 임의의 순서로 사용자에게 제공하거나 또는 제 3 그룹의 복합음 쌍을 임의의 순서로 사용자에게 제공하는 무작위 조합 생성 모듈을 포함한다.

제 1 그룹 및 제 2 그룹은 제 1 검사에 사용되는 복합음 쌍이고 이는 사전 결정된 복합음 쌍, 예를 들어 제 1 그룹에서는 6개의 복합음 쌍 모두를 추출하고, 제 2 그룹에서는 π/3 차이 2개(2π/3-π/3, π-4π/3), 2π/3 차이 2개(2π/3-0, π-5π/3, π차이 3개(π-0, 4π/3-π/3, 5π/3-2π/3총 7개의 복합음 쌍을 추출한다.

본 실험예에서는 제 1 그룹 및 제 2그룹에서 추출한 복합음 쌍을 사전 결정된 방식(제 2 그룹의 복합음 쌍은 2회(7*2=14), 제 1 그룹의 복합음 쌍은 각 5회(6*5)씩 임의의 순서로 총 44쌍의 복합음 쌍)으로 제공하는데 이를 임의의 순서대로 사용자에게 제공하는데, 복합음 쌍을 임의의 순서에 따라 사용자에게 제공하기 위해 자극 제시부 내에는 무작위 조합 생성 모듈이 포함되어 있다. 제 3 그룹은 제 2 검사에 사용되는 복합음 쌍으로 제 3 그룹 또한 상기 무작위 조합 생성 모듈에 의해 임의의 순서로 사용자에게 제공된다.

본 발명의 일 실시예에서 사용자 반응 처리부는 복합음 추출 모듈에서 추출된 복합음 쌍에 대한 사용자의 정답율 및 반응 시간과 제 3 그룹의 복합음 쌍에 대한 사용자의 정답율 및 반응시간을 각각 연산한다. 제 1 그룹(위상차가 동일한 복합음 쌍, 동일한 소리가 연속으로 사용자에게 제공된 경우)의 정답율(score_1) 및 반응시간(rt_1), 제 2 그룹(위상차가 상이한 복합음 쌍, 서로 다른 소리가 연속으로 사용자에게 제공된 경우)의 정답율(score_2) 및 반응시간(rt_2)을 각각 계산하고, 제 3 그룹에 대한 사용자의 반응 정보는 위상차가 동일한 복합음 쌍에 대한 정답율(score_3S) 및 반응시간(rt_3S), 위상차가 상이한 복합음 쌍에 대한 정답율(score_3D) 및 반응시간(rt_3D)을 각각 계산한다.

본 발명의 분석부는 연산된 정답율 및 반응 시간을 상관관계식에 적용하여 음향 지각 평가 지수를 연산한다. 상관 관계식은 위상차의 크기(본 실험예에서는 π/3)에 따라, 복합음 쌍을 제공하는 방식에 따라 달라진다. 앞선 실험예에서는 전술한 [수학식 1]과 같은 상관관계식을 가지며, 각각의 계수항에 대입되는 값은 [표 1]과 같다.

본 발명의 음향 지각 능력 평가 장치는 사용자에게 음을 출력하기 위한 구성(예, 스피커) 사용자의 입력을 수신하기 위한 구성(키보드, 마우스와 같은 입력 수단) 등이 포함될 수 있다. 통상 부가될 수 있는 구성에 대해서는 자세히 기재하지 않았는데, 이러한 기재가 생략되어도 본 발명의 기술 사상이 충분히 명세서를 통해 드러날 수 있기 때문이다.

본 발명의 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것으로 본 발명이 속한 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술 사상 범위 내에서 수정, 변경, 부가가 가능한 부분까지 본 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims (12)

1. 음향 지각 능력 평가에 사용할 복합음을 생성하는 복합음 생성 단계;
   생성된 복합음을 사용자에게 제공하고, 복합음에 대한 사용자의 반응 정보를 수신하는 검사 단계; 및
   수신된 사용자의 반응 정보를 분석하는 분석 단계;
   를 포함하고,
   상기 복합음 생성 단계는,
   기저음이 동일한 하나 이상의 배음을 합성하는 단계; 및
   기저음이 동일한 배음 중 특정 배음의 위상을 변경하여 합성하는 단계;
   를 포함하는 음향 지각 능력 평가 방법
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 검사단계는 생성된 복합음을 쌍으로 사용자에게 제공하고,
   상기 복합음 쌍은,
   위상이 동일한 복합음을 추출하여 연결한 제 1 그룹;
   위상차가 상이한 복합음을 추출하여 연결한 제 2 그룹; 및
   복수의 복합음 중 위상차와 무관하게 복합음을 추출하여 연결한 제 3 그룹;
   으로 구분되는 것을 특징으로 하는 음향 지각 능력 평가 방법
   
3. 청구항 2에 있어서, 상기 검사 단계는
   제 1 그룹 및 제 2 그룹에서 기설정된 수의 복합음 쌍을 추출하고 추출된 복합음쌍을 임의의 순서로 사용자에게 제공하는 제 1 검사 단계; 및
   제 3 그룹의 복합음 쌍을 임의의 순서로 사용자에게 제공하는 제 2 검사 단계;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 음향 지각 능력 평가 방법
   
4. 청구항 3에 있어서, 상기 분석 단계는
   제 1 검사 단계의 정답율 및 반응 시간과 제 2 검사 단계의 정답율 및 반응 시간을 각각 연산하고, 연산된 정답율 및 반응시간을 상관관계식에 적용하여 음향 지각 평가 지수를 연산하는 것을 특징으로 하는 음향 지각 능력 평가 방법
   
5. 청구항 4에 있어서, 상기 상관관계식은
   Y = β_0 + Σ[β_ score * score X] + Σ[β_ rtX * rt X]
   (단, X = 1, 2, 3S, 3D,
   score 1, rt1 : 제 1 그룹에 대한 정답율 및 반응시간
   score 2, rt2 : 제 2 그룹에 대한 정답율 및 반응시간
   score 3S, rt3S : 제 3 그룹 중 위상이 동일한 복합음 쌍에 대한 정답율 및 반응시간
   score 3D, rt3D : 제 3 그룹 중 위상이 상이한 복합음 쌍에 대한 정답율 및 반응시간)
   으로 정의되는 것을 특징으로 하는 음향 지각 능력 평가 방법
   
6. 음향 지각 능력 평가에 사용할 복합음을 생성하는 복합음 생성부;
   생성된 복합음을 사전 결정된 규칙에 따라 사용자에게 제공하는 자극 제시부;
   복합음에 대한 사용자의 반응 정보를 수신하는 사용자 반응 처리부; 및
   수신된 사용자 반응 정보를 분석하는 분석부;
   를 포함하고,
   상기 복합음 생성부는
   기저음이 동일한 하나 이상의 배음을 발생시키는 순음 생성 모듈;
   기저음이 동일한 배음 중 특정 배음의 위상을 변경시키는 위상차 발생 모듈; 및
   배음 또는 위상이 변경된 배음을 합성하여 복합음을 생성시키는 합성 모듈;
   을 포함하는 음향 지각 능력 평가 장치
   
7. 청구항 6에 있어서, 상기 자극 제시부는 상기 복합음 생성부에서 생성된 복합음을 쌍으로 사용자에게 제공하는 것을 특징으로 하는 음향 지각 능력 평가 장치
   
8. 청구항 7에 있어서, 상기 복합음 쌍은
   위상이 동일한 복합음을 추출하여 연결한 제 1 그룹;
   위상차가 상이한 복합음을 추출하여 연결한 제 2 그룹; 및
   복수의 복합음 중 위상차와 무관하게 복합음을 추출하여 연결한 제 3 그룹;
   으로 구분되는 것을 특징으로 하는 음향 지각 능력 평가 장치
   
9. 청구항 8에 있어서, 상기 자극 제시부는
   제 1 그룹 및 제 2 그룹에서 기설정된 수의 복합음 쌍을 추출하는 복합음 추출 모듈; 및
   상기 복합음 추출 모듈에서 추출된 복합음 쌍을 임의의 순서로 사용자에게 제공하거나 또는 제 3 그룹의 복합음 쌍을 임의의 순서로 사용자에게 제공하는 무작위 조합 생성 모듈;
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 음향 지각 능력 평가 장치
   
10. 청구항 9에 있어서, 상기 사용자 반응 처리부는
    복합음 추출 모듈에서 추출된 복합음 쌍에 대한 사용자의 정답율 및 반응 시간과 제 3 그룹의 복합음 쌍에 대한 사용자의 정답율 및 반응시간을 각각 연산하는 것을 특징으로 하는 음향 지각 능력 평가 장치
    
11. 청구항 10에 있어서, 상기 분석부는
    연산된 정답율 및 반응시간을 상관관계식에 적용하여 음향 지각 평가 지수를 연산하는 것을 특징으로 하는 음향 지각 능력 평가 장치
    
12. 청구항 11에 있어서, 상기 상관관계식은
    Y = β_0 + Σ[β_ score * score X] + Σ[β_ rtX * rt X]
    (단, X = 1, 2, 3S, 3D,
    score 1, rt1 : 제 1 그룹에 대한 정답율 및 반응시간
    score 2, rt2 : 제 2 그룹에 대한 정답율 및 반응시간
    score 3S, rt3S : 제 3 그룹 중 위상이 동일한 복합음 쌍에 대한 정답율 및 반응시간
    score 3D, rt3D : 제 3 그룹 중 위상이 상이한 복합음 쌍에 대한 정답율 및 반응시간)
    으로 정의되는 것을 특징으로 하는 음향 지각 능력 평가 장치

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