KR20170082173A - 차량 내 소음 저감 장치 및 그 방법 - Google Patents

차량 내 소음 저감 장치 및 그 방법 Download PDF

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KR20170082173A
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김도현
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Abstract

본 발명은 차량 내 소음 저감 장치 및 방법은, 차량 주행중에 차량 내/외부에서 발생하는 소리 및 소음 중 운전자 및 탑승자가 원하지 않는 소음이 있을 경우 해당 소음을 저감 또는 상쇄시킬 수 있도록 한 것으로, 상기 장치는, 차량 내,외부에서 발생하는 소음들 중 소음의 저감 및 상쇄시키고자 하는 임의의 소음 목록을 선택하고, 선택한 소음 목록에 대한 각각의 목표 데시벨을 설정하는 설정부; 차량 내,외부에서 발생되는 소리 및 소음들을 각각 분류하는 소리 분류부; 상기 소리 분류부에서 분류된 각각의 소리 및 소음 신호들 중 상기 설정부에 의해 선택된 소음 목록에 대한 소리 또는 소음 신호와 반대 위상을 갖는 신호를 생성하는 제어부; 상기 제어부에서 생성된 소리 또는 소음 신호와 반대되는 위상 신호를 상기 설정한 목표 데시벨로 증폭 또는 감쇄시켜 출력하는 신호 출력부를 포함한다.

Description

차량 내 소음 저감 장치 및 그 방법{In-vehicle noise reduction method and apparatus}
본 발명은 차량 내 소음 저감 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 특히 차량 주행 중에 차량 내/외부에서 발생하는 소리를 취득하고, 취득된 소리를 분류한 후, 분류된 소리를 기반으로 운전자 및 탑승자가 원하지 않는 소음이 있을 경우 해당 소음을 저감 또는 상쇄시킬 수 있도록 한 차량 내 소음 저감 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로 차량 주행 중에 여러 가지 요인으로 인해 발생하는 차량 내/외부 소음들은 운전자의 운전을 방해할 뿐만 아니라 운전자나 탑승자는 귀에 거슬리는 소음으로 인해 불쾌감을 받을 수 있다.
또한 차량에서 음악을 듣거나 차량에 탑승한 탑승자들 간에 대화를 나누고자 할 경우 차량 내/외부 소음으로 인해 음악이 제대로 들리지 않거나 탑승자 간 대화가 불가능한 현상이 나타나고 있다.
이에 따라 차량 주행 중 차량 내/외부에서 발생하는 소리를 취득하고 취득된 소리를 분류한 후, 분류된 소리를 기반으로 운전자 및 탑승자가 원하지 않는 소음이 발생할 경우 해당 소음을 상쇄시키거나 차량 주행 중 안전상의 목적으로 발생하는 소음에 대하여 운전자가 불쾌감을 받지 않을 정도 혹은 권장 소음 크기로 소음을 저감시키기 위하여 차량 내 시스템에 소음 저감 기술이 필요한 실정이다.
따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 차량 주행 중에 발생하는 차량 내/외부 소음에 대하여 상쇄 및 저감시킴으로써, 운전자 및 탑승자가 보다 쾌적한 상태에서 운전 및 탑승이 이루어지도록 하는 차량 내 소음 저감 장치 및 그 방법을 제공함에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 차량 내 소음 저감 장치는, 차량 내, 외부에서 발생하는 소음들 중 소음의 저감 및 상쇄시키고자 하는 임의의 소음 목록을 선택하고, 선택한 소음 목록에 대한 각각의 목표 데시벨을 설정하는 설정부; 차량 내,외부에서 발생되는 소리 및 소음들을 각각 분류하는 소리 분류부; 상기 소리 분류부에서 분류된 각각의 소리 및 소음 신호들 중 상기 설정부에 의해 선택된 소음 목록에 대한 소리 또는 소음 신호와 반대 위상을 갖는 신호를 생성하는 제어부; 상기 제어부에서 생성된 소리 또는 소음 신호와 반대되는 위상 신호를 상기 설정한 목표 데시벨로 증폭 또는 감쇄시켜 출력하는 신호 출력부를 포함할 수 있다.
상기 다수의 소리 및 소음들에 대한 소음 목록 정보와, 상기 소음 목록 정보에 대응되는 각각의 샘플링 신호를 룩업 테이블 형태로 저장하는 저장부; 및 상기 소음 목록을 선택하기 위한 화면 정보와, 선택된 소음 목록에 대한 목표 데시벨을 설정하기 위한 화면을 상기 제어부의 제어에 따라 디스플레이하는 디스플레이부를 더 포함한다.
상기 저장부에 저장된 다수의 소리 및 소음들에 대한 목록 정보는, 차량 부품 소음, 배기음, 주행 중 옆 차량이 지나갈 때 발생하는 공기 마찰음, 공사장 소음, 차량의 경적 소리 증 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 설정부는, 상기 저장부에 저장된 다수의 소리 및 소음 목록 중 사용자가 저감 또는 상쇄시키기 위한 소음 목록을 선택하는 소음 목록 선택부; 상기 소음 목록 선택부에 의해 선택된 소음 목록에 대한 목표 데시벨을 설정하는 목표 데시벨 설정부를 포함한다.
차량 내,외부에서 발생되는 소리 및 소음들을 각각 취득하여 상기 소리 분류부로 제공하는 소리 취득부를 더 포함한다.
상기 제어부는, 상기 소리 분류부에서 분류된 각각의 소리 및 소음 신호와 상기 저장부의 룩업 테이블에 기 저장된 다수의 각 소리 및 소음에 대한 샘플링된 신호를 각각 크로스 상관을 수행하는 크로스 상관부; 상기 크로스 상관부에서 크로스 상관을 통해 사용자가 선택한 소음에 대한 신호가 상기 샘플링된 신호에 존재하는 경우, 해당 소음 신호를 취득하는 소음 취득부; 상기 소음 취득부에서 취득된 소음 신호로부터 노이즈를 제거하는 노이즈 제거부; 및 상기 노이즈 제거부에서 노이즈가 제거된 소음 신호와 반대되는 위상 신호를 생성하여 상기 신호 출력부로 제공하는 신호 생성부를 포함한다.
상기 노이즈 제거부는, 노이즈 정합 필터를 이용하여 소음신호로부터 노이즈를 제거할 수 있다.
상기 신호 출력부는, 상기 노이즈 제거부에서 노이즈가 제거된 소음 신호와 반대되는 위상 신호를 사용자가 설정한 목표 데시벨로 증폭 또는 감쇄하는 증폭/감쇄부; 및 상기 증폭/감쇄부에서 증폭 또는 감쇄된 신호를 사용자가 청취할 수 있도록 출력하는 출력부를 포함한다.
상기 제어부는, 상기 목표 데시벨 설정부를 통해 사용자가 선택한 소음 목록이 목표 데시벨을 설정할 수 없는 목록이거나, 선택한 소음 목록에 대하여 사용자가 목표 데시벨을 설정하지 않는 경우에는 기 설정된 기준 데시벨로 설정한다.
상기 소리 취득부는, 마이크로폰, 마이크와 같은 입력 모듈 중 적어도 하나를 이용하여 차량 내,외부에서 발생하는 소리 및 소음을 취득한다.
한편, 본 발명의 다른 측면에 따른 차량 내 소음 저감 방법은, 차량 내,외부에서 발생하는 소음들 중 소음의 저감 및 상쇄시키고자 하는 임의의 소음 목록에 대한 각각의 목표 데시벨을 설정하는 단계; 차량 내,외부에서 발생되는 소리 및 소음들을 각각 분류하는 단계; 상기 분류된 각각의 소리 및 소음 신호들 중 상기 선택된 소음 목록에 대한 소리 또는 소음 신호와 반대 위상을 갖는 신호를 생성하는 단계; 및 상기 생성된 소리 또는 소음 신호와 반대되는 위상 신호를 상기 설정한 목표 데시벨로 증폭 또는 감쇄시켜 출력하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 다수의 소리 및 소음들에 대한 소음 목록 정보와, 상기 소음 목록 정보에 대응되는 각각의 샘플링 신호를 룩업 테이블 형태로 저장하는 단계; 및 상기 소음 목록을 선택하기 위한 화면 정보와, 선택된 소음 목록에 대한 목표 데시벨을 설정하기 위한 화면을 디스플레이하는 단계를 더 포함한다.
상기 저장된 다수의 소리 및 소음들에 대한 목록 정보는, 차량 부품 소음, 배기음, 주행 중 옆 차량이 지나갈 때 발생하는 공기 마찰음, 공사장 소음, 차량의 경적 소리 증 적어도 하나 이상을 포함한다.
상기 설정하는 단계는, 상기 저장된 다수의 소리 및 소음 목록 중 사용자가 저감 또는 상쇄시키기 위한 소음 목록을 선택하는 단계; 및 상기 선택된 소음 목록에 대한 목표 데시벨을 설정하는 단계를 포함한다.
상기 선택된 소음 목록에 대한 목표 데시벨을 설정한 후, 상기 차량 내,외부에서 발생되는 소리 및 소음들을 각각 취득하는 단계를 더 포함한다.
상기 신호를 생성하는 단계는, 상기 분류된 각각의 소리 및 소음 신호와 상기 룩업 테이블에 기 저장된 다수의 각 소리 및 소음에 대한 샘플링된 신호를 각각 크로스 상관을 수행하는 단계; 상기 크로스 상관을 통해 사용자가 선택한 소음에 대한 신호가 상기 샘플링된 신호에 존재하는 경우, 해당 소음 신호를 취득하는 단계; 상기 취득된 소음 신호로부터 노이즈를 제거하는 단계; 및 상기 노이즈가 제거된 소음 신호와 반대되는 위상 신호를 생성하는 단계를 포함한다.
상기 노이즈를 제거하는 단계에서, 노이즈 제거는 노이즈 정합 필터를 이용하여 소음신호로부터 노이즈를 제거한다.
상기 소음 신호와 반대되는 위상 신호를 상기 설정한 목표 데시벨로 증폭 또는 감쇄시켜 출력하는 단계는, 상기 노이즈가 제거된 소음 신호와 반대되는 위상 신호를 사용자가 설정한 목표 데시벨로 증폭 또는 감쇄하는 단계; 및 상기 증폭 또는 감쇄된 신호를 차량 내 스피커를 통해 출력하는 단계를 포함한다.
상기 설정하는 단계는, 상기 사용자가 선택한 소음 목록이 목표 데시벨을 설정할 수 없는 목록이거나, 선택한 소음 목록에 대하여 사용자가 목표 데시벨을 설정하지 않는 경우에는 기 설정된 기준 데시벨로 설정한다.
상기 취득하는 단계에서, 차량 내,외부에서 발생하는 소리의 취득은 마이크로폰, 마이크와 같은 입력 모듈 중 적어도 하나를 이용하여 취득한다.
본 발명에 따르면, 차량 운행 환경을 고려하여 차량 주행 중에 여러 가지 요인으로 인해 차량 내/외부에서 발생하는 소리를 취득하고 취득된 소리를 분류하여 듣기 싫은 소음이 발생할 경우 해당 소음을 상쇄시키거나 차량 주행 중 안전상의 목적으로 발생하는 소리에 대하여 운전자나 탑승자가 불쾌감을 받지 않을 정도로 저감시킴으로써 보다 쾌적한 상태에서 차량 주행이 이루어질 수 있도록 한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 차량 내 소음 저감장치에 대한 블록 구성을 나타낸 도면.
도 2는 도 1에 도시된 제어부에 대한 상세 블록 구성을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 따른 차량 내 소음 저감 방법에 대한 동작 플로우챠트를 나타낸 도면.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 용이하게 이해할 수 있도록 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 기재에 의해 정의된다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자 이외의 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 본 발명에 따른 차량 내 소음 저감 장치 및 그 방법에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 차량 내 소음 저감 장치에 대한 블록 구성을 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 차량 내 소음 저감 장치는, 설정부(10), 제어부(20), 저장부(30), 디스플레이부(40), 소리 취득부(50), 소리 분류부(60), 증폭/감쇄부(70) 및 출력부(80)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 설정부(10)는 소음 목록 설정부(11) 및 목표 데시벨 설정부(12)를 포함할 수 있다.
먼저, 설정부(10)의 소음 목록 선택부(11)는 차량의 이그니션 스위치가 온된 상태 즉, 차량의 시동이 켜진 상태에서, 사용자의 선택에 의해 다수의 소음의 종류에 대한 목록을 선택하기 위한 신호를 제어부(20)로 제공한다.
그리고, 설정부(10)의 목표 데시벨 설정부(12)는 상기 소음 목록 선택부(11)에 의해 선택된 소음에 대한 원하는 목표 데시벨을 설정하기 위한 신호를 제어부(20)로 제공한다. 즉, 목표 데시벨 설정부(12)는 상기 소음 목록 선택부(11)에 의해 선택된 소음 목록에 대하여 얼마만큼의 데시벨로 소음을 저감 또는 상쇄시킬지를 설정하는 것이다.
상기 목표 데시벨 설정부(12)를 통해 목표 데시벨을 설정하는 이유는, 차량 주행 환경에서 발생하는 다양한 소리 중 소음이기도 하지만 안전한 운행을 위해 꼭 필요한 소리(주위 자동차의 경적 등)가 있기 때문에 상쇄하기보다는 안전을 위해 저감시키기 위해서이다.
만약 차량 운행 중에 발생하는 소음이기도 하지만 안전한 운행을 위해 꼭 필요한 소리라면 목표 데시벨을 설정할 필요가 없기 때문에 운전자나 탑승자는 더 이상 데시벨을 설정할 수 없도록 고정된 최소 레벨값을 가지고 있어야 할 것이다.
저장부(30)는 상기 다수의 소음 목록 및 다수의 소음 목록에 대한 사용자가 설정한 목표 데시벨값을 저장하거나, 사용자에 의해 설정되지 않은 소음 목록에 대해서는 각각 대응되는 권장 데시벨값을 저장한다. 여기서, 저장부(30)에 저장된 다수의 소음 목록으로는, 차량 부품 소음, 배기음, 주행 중 옆 차량이 지나갈 때 발생하는 공기 마찰음, 공사장 소음, 차량의 경적 소리 등 다수의 소음 목록이 저장될 수 있다. 한편, 상기한 목록들 이외에도 다른 소음 목록에 대해서도 사용자가 개발자 요구사항에 따라 변경될 수 있음을 이해해야 할 것이다.
이러한 소음 목록은 저주파 또는 고주파 소음에 대하여 특정 영역대의 소음에 민감한 경우 해당 영역대의 소음을 저감시키거나 상쇄시키기 위한 목록으로써 제공될 수 있다.
한편, 저장부(30)는 상기 각각의 소음 목록들에 대응되는 기준 샘플링 신호들 역시 룩업 테이블 형태로 저장될 수 있다.
디스플레이부(40)는 제어부(20)의 제어에 따라 저장부(30)에 저장된 다수의 소음 목록들을 디스플레이하고, 디스플레이된 다수의 소음 목록 중 사용자가 소음 목록 선택부(11)에 의해 일 소음 목록을 선택한 경우, 선택된 소음 종류에 대한 목표 데시벨값을 설정하기 위한 화면을 디스플레이한다.
따라서, 사용자는 디스플레이부(40)에 디스플레이된 화면을 통해 선택한 소음에 대한 목표 데시벨을 설정하여 설정된 신호를 제어부(20)로 제공한다.
소리 취득부(50)는 차량 내/외부에서 발생되는 소음 또는 소리를 취득하여 소리 분류부(60)로 제공한다. 여기서, 소리 취득부(50)는 마이크로폰이나 마이크와 같은 입력모듈을 이용하여 차량 내/외부에서 들리는 소리 및 소음을 취득할 수 있다.
소리 분류부(60)는 소리 취득부(50)로부터 제공되는 취득된 다수의 소리 또는 소음을 각각 분류하여 분류된 각각의 소리 또는 소음에 대한 신호를 제어부(20)로 제공한다. 여기서, 소리 분류부(60)는 다수의 소리 또는 소음을 주파수 별로 각각 분류할 수 있다.
제어부(20)는 설정부(10)의 소음 목록 선택부(11)를 통해 다수의 소음 목록을 선택하기 위한 선택신호가 입력되면, 저장부(30)에 저장된 다수의 소음 목록을 리드하여 디스플레이부(40)에 디스플레이한다.
제어부(20)는 상기 디스플레이부(40)에 다수의 소음 목록이 디스플레이된 상태에서, 사용자로부터 적어도 하나 이상의 소음 목록을 선택하는 경우, 선택된 소음 목록에 대한 목표 데시벨을 설정하기 위한 화면을 디스플레이부(40)에 디스플레이한다.
그리고, 제어부(20)는 상기와 같이 선택된 적어도 하나 이상의 소음 목록에 대한 목표 데시벨 설정 화면이 디스플레이된 상태에서 목표 데시벨 설정부(12)를 통해 각각의 소음 목록에 대한 목표 데시벨 설정값이 입력되면 입력된 소음 목록에 대한 목표 데시벨 정보를 저장부(30)에 각각 저장한다.
이와 같이 선택된 소음 목록에 대한 목표 데시벨이 설정이 완료되면, 제어부(20)는 소리 취득부(50)의 구동을 위한 구동 제어신호를 제공한다.
제어부(20)는 소리 분류부(60)를 통해 입력되는 분류된 각각의 소리 또는 소음에 대한 신호를 저장부(30)의 룩업 테이블에 저장된 다수의 소리 및 소음에 대한 샘플링 신호와 비교하여 사용자(운전자)가 선택된 소음 또는 소음 목록에 대응되는 소음 또는 소리에 대한 신호가 존재하는지 판단한다. 즉, 제어부(20)는 소음 신호에 대한 저장부(30)에 저장된 룩업 테이블을 이용하여 상기 분류된 소리가 운전자 및 탑승자가 선택한 소음인지 여부를 판단한다. 여기서 만약 주위 자동차의 경적과 같이 차량 운행 중에 발생하는 소음이기도 하지만 안전한 운행을 위해 꼭 필요한 소리라면, 경고성으로 끝나지 않고 장시간으로 계속 울릴 경우 소음으로 판단한다. 이와 같이 소음으로 판단하는 기준 값은 개발자나 사용자 요구사항에 의해 변경될 수 있다.
판단 결과, 제어부(20)는 사용자가 선택된 소음 또는 소리 목록에 대한 신호가 존재하는 경우, 해당 신호를 취득하고, 취득된 신호와 기 설정된 목표 데시벨값을 증폭 및 감쇄부(70)로 제공한다. 즉, 제어부(20)는 상기 취득된 신호으로부터 순수한 소음 이외의 노이즈를 제거하고, 노이즈가 제거된 순수 소음에 대한 신호와 반대 위상을 가진 신호를 생성하여 증폭 및 감쇄부(70)로 제공한다.
따라서, 증폭 및 감쇄부(70)는 제어부(20)에서 제공되는 목표 데시벨 값을 기반으로 취득된 소음신호와 반대 위상을 가진 신호를 증폭하거나, 감쇄시켜 출력부(80) 즉, 스피커를 통해 출력하는 것이다.
상기 제어부(20)에 대한 구체적인 구성 및 동작에 대하여 도 2를 참조하여 좀 더 구체적으로 살펴보자.
도 2는 도 1에 도시된 제어부(20)에 대한 상세 블록 구성을 나타낸 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 제어부(20)는 소음 목록 및 목표 데시벨 처리부(21), 크로스 상관부(22), 소음 취득부(23), 노이즈 제거부(24) 및 신호 생성부(25)를 포함할 수 있다.
소음 목록 및 목표 데시벨 처리부(21)는 사용자가 차량의 시동이 온된 상태에서, 도 1에 도시된 설정부(10)의 소음 목록 선택부(11)로부터 소음 목록 선택신호가 입력되면, 저장부(30)에 기 정의된 다수의 소음 목록을 디스플레이부(40)에 디스플레이한다. 여기서, 상기 다수의 소음 목록으로는, 차량 부품 소음, 배기음, 주행 중 옆 차량이 지나갈 때 발생하는 공기 마찰음, 공사장 소음, 차량의 경적 소리 등일 수 있다. 한편, 상기한 목록들 이외에도 다른 소음 목록에 대해서도 사용자가 개발자 요구사항에 따라 변경될 수 있다. 그리고, 이러한 소음 목록은 저주파 또는 고주파 소음에 대하여 특정 영역대의 소음에 민감한 경우 해당 영역대의 소음을 저감시키거나 상쇄시키기 위한 목록으로써 제공될 수 있다.
이렇게 다수의 소음 목록이 디스플레이된 상태에서, 사용자로부터 저감 및 상쇄시키고자 하는 소음 목록을 선택하는 경우, 소음 목록 및 목표 데시벨 처리부(21)는 상기 선택된 소음에 대한 목표 데시벨 설정 화면을 디스플레이부(40)에 디스플레이한다.
그리고, 소음 목록 및 목표 데시벨 처리부(21)는 사용자로부터 도 1에 도시된 설정부(10)의 목표 데시벨 설정부(12)를 통해 선택된 소음에 대한 목표 데시벨값의 입력이 이루어지는 경우, 해당 소음에 대한 목표 데시벨값을 저장부(30)에 저장한 후, 소리 취득부(50)의 구동을 위한 제어신호를 제공한다.
다시 말해, 사용자가 선택된 소음 목록에 대하여 얼마만큼의 데시벨로 저감 또는 상쇄시킬지 목표 데시벨을 설정하는 것으로, 목표 데시벨값의 설정 이유는, 차량 주행 환경에서 발생하는 다양한 소리 중 소음이기도 하지만 안전한 운행을 위해 꼭 필요한 소리(주위 자동차의 경적 등)가 있기 때문에 상쇄하기보다는 안전을 위해 저감시키기 위해서이다. 만약 차량 운행 중에 발생하는 소음이기도 하지만 안전한 운행을 위해 꼭 필요한 소리라면 소음 저감 및 상쇄 목표 데시벨 값으로 기 정의된 최소 레벨 설정 값을 가지고 있어 운전자나 탑승자는 더 이상 데시벨을 줄일 수 없도록 할 수 있다. 즉, 사용자(운전자)가 소음 목을 선택하고, 선택한 소음 목록에 대한 목표 데시벨을 설정할 수 없거나, 설정하지 않았을 경우에는 기 정의된 기준 데시벨값을 목표 데시벨값으로 설정할 수 있다.
그리고, 제어부(20)의 크로스 상관부(22)는 도 1에 도시된 소리 분류부(60)를 통해 분류된 소리 또는 소음에 대한 신호와 저장부(30)의 룩업 테이블에 기 정의된 다수의 소리 및 소음들에 대한 샘플링 신호들과 크로스 상관(Cross Correlation)을 수행하여 사용자가 선택한 소음과 일치하는 소음이 존재하는지 판단한다. 여기서, 상기 크로스 상관은 신호 처리 분야에서 한 신호가 다른 신호와 얼마나 닮았는지를 정량화하는 신호 처리 방식으로서, 상기 크로스 상관에 대한 신호처리 과정은 아래의 수학식 1을 이용하여 수행될 수 있다. 이러한 크로스 상관은 이미 공지된 기술로서 상세 동작에 대해서는 그 설명을 생략하기로 한다.
Figure pat00001
이때, 크로스 상관 수행 결과는 한 신호가 다름 신호와 닮은 정도가 클 경우 1에 가까운 값이 나오게 된다.
소음 취득부(230)는 크로스 상관부(22)에서 크로스 상관 수행 결과가 약 0.9~1의 범위에 있으면, 분류된 소리에 선택된 소음이 있다고 판단하고 현재 발생하는 소음을 취득한다. 반면에 크로스 상관 수행 결과가 약 0.0~0.8의 범위에 있으면 분류된 소리에 선택된 소음이 없다고 판단하고 지속적으로 분류된 소리와 소음 룩업테이블 신호와 크로스 상관 결과를 모니터링한다. 여기서 크로스 상관 수행 결과에 대하여 1에 가깝고 먼 정도의 설정 범위는 개발자나 사용자의 요구사항에 의해 변경 가능하다.
한편, 노이즈 제거부(24)는 소음 취득부(23)에서 소음을 취득한 경우, 취득된 소음으로부터 노이즈를 제거한다. 여기서, 노이즈 제거부(24)는 정합 필터(Matched Filter)를 이용하여 노이즈를 제거할 수 있다. 여기서, 정합 필터는 신호 처리 분야에서 노이즈가 존재하는 신호에 원신호의 특성을 매칭시켜 노이즈를 제거해주는 것이다. 여기서, 원신호의 역할을 하는 소스 신호는 저장부(30)의 룩업 테이블에 기 저장된 다수의 소음들에 대한 샘플링 신호이다. 한편, 상기 정합 필터는 이미 공지된 기술로서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
신호 생성부(25)는 노이즈 제거부(24)를 통해 노이즈가 제거된 소음 신호와 반대되는 위상 신호를 생성하고, 생성된 반대 위상의 소음 신호를 도 1에 도시된 증폭/감쇄부(70)로 제공한다.
이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 차량 내 소음 저감 장치에 대한 동작을 순차적으로 설명해 보기로 하자.
먼저, 차량의 시동이 온 된 상태에서, 사용자(운전자)는 설정부(10)의 소음 목록 선택부(11)를 통해 차량 내/외 소음 저감 및 감쇄를 위한 목록을 선택하기 위한 선택신호가 입력되면, 제어부(20)는 저장부(30)에 저장된 다수의 소리 및 소음에 대한 목록 정보를 리드하여 디스플레이장치(40)에 디스플레이한다.
이와 같이 다수의 소리 및 소음에 대한 목록 정보가 디스플레이된 상태에서, 사용자가 다수의 목록 정보 중 원하는 임의의 소리 및 소음 목록을 선택한다.
이에, 제어부(20)는 선택된 소리 및 소음 목록에 대한 목표 데시벨 설정을 위한 화면을 디스플레이부(40)에 디스플레이하고, 디스플레이된 설정화면을 통해 사용자가 목표 데시벨 설정부(12)를 이용하여 해당 소리 및 소음에 대한 목표 데시벨이 설정된 각각의 설정값을 저장부(30)에 저장한다. 여기서, 선택한 소리 및 소음에 대한 목표 데시벨을 설정할 수 없는 소리 및 소음이거나, 목표 데시벨을 사용자가 설정하지 않는 경우에는 기 정의된 기준 데시벨값을 목표 데시벨값으로 설정할 수 있다.
이어, 제어부(20)는 사용자가 선택한 소리 및 소음에 대한 목표 데시벨 값의 설정이 완료되면, 소리 취득부(50)로 구동 제어신호를 제공하여, 구동 제어신호에 따라 소리 취득부(50)는 마이크로폰 등을 이용하여 차량 내/외에서 발생하는 소리 및 소음을 취득하여 소리 분류부(60)로 제공한다.
소리 분류부(60)는 소리 취득부(50)로부터 제공되는 취득된 다수의 소리 또는 소음을 각각 분류하여 분류된 각각의 소리 또는 소음에 대한 신호를 제어부(20)로 제공한다. 여기서, 소리 분류부(60)는 다수의 소리 또는 소음을 주파수 별로 각각 분류할 수 있다.
제어부(20)의 크로스 상관부(22)는 소리 분류부(60)를 통해 분류된 소리 또는 소음에 대한 신호와 저장부(30)의 룩업 테이블에 기 정의된 다수의 소리 및 소음들에 대한 샘플링 신호들과 상기 수학식 1을 이용하여 크로스 상관(Cross Correlation)을 수행하여 사용자가 선택한 소음과 일치하는 소음이 존재하는지 판단하여 그 결과를 소음 취득부(23)로 제공한다. 이때, 크로스 상관 수행 결과는 한 신호가 다름 신호와 닮은 정도가 클 경우 1에 가까운 값이 나오게 된다.
소음 취득부(230)는 크로스 상관부(22)에서 크로스 상관 수행 결과가 약 0.9~1의 범위에 있으면, 분류된 소리에 선택된 소음이 있다고 판단하고 현재 발생하는 소음을 취득한다. 반면에 크로스 상관 수행 결과가 약 0.0~0.8의 범위에 있으면 분류된 소리에 선택된 소음이 없다고 판단하고 지속적으로 분류된 소리와 소음 룩업테이블 신호와 크로스 상관 결과를 모니터링한다. 여기서 크로스 상관 수행 결과에 대하여 1에 가깝고 먼 정도의 설정 범위는 개발자나 사용자의 요구사항에 의해 변경 가능하다.
한편, 노이즈 제거부(24)는 소음 취득부(23)에서 소음을 취득한 경우, 취득된 소음으로부터 노이즈를 제거한다. 여기서, 노이즈 제거부(24)는 정합 필터(Matched Filter)를 이용하여 노이즈를 제거할 수 있다. 여기서, 정합 필터는 신호 처리 분야에서 노이즈가 존재하는 신호에 원신호의 특성을 매칭시켜 노이즈를 제거해주는 것이다. 여기서, 원신호의 역할을 하는 소스 신호는 저장부(30)의 룩업 테이블에 기 저장된 다수의 소음들에 대한 샘플링 신호이다. 한편, 상기 정합 필터는 이미 공지된 기술로서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
신호 생성부(25)는 노이즈 제거부(24)를 통해 노이즈가 제거된 소음 신호와 반대되는 위상 신호를 생성하고, 생성된 반대 위상의 소음 신호를 도 1에 도시된 증폭/감쇄부(70)로 제공한다.
증폭 및 감쇄부(70)는 노이즈 제거부(24)에서 제거된 소음 신호가 반대되는 위상 신호를 증폭 및 감쇄시켜 사용자가 설정한 목표 데시벨에 맞추어 출력부(80)를 통해 출력함으로써, 사용자가 선택한 소음을 설정한 데시벨로 저감하거나 상쇄시켜 운전자나 탑승자에게 소음이 들리는 것을 완화시켜주는 것이다.
이하, 상기한 본 발명에 따른 차량 내 소음 저감 장치의 동작과 상응하는 본 발명에 따른 차량 내 소음 저감 방법에 대하여 도 3을 참조하여 단계적으로 살펴보자.
도 3은 본 발명에 따른 차량 내 소음 저감 방법에 대한 동작 플로우챠트이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 먼저, 차량의 시동이 온 된 상태에서, 차량 내/외 소음 저감 및 감쇄를 위한 적어도 하나 이상의 소음 목록을 선택한다(S101).
이어, 상기 선택된 적어도 하나 이상의 소음목록에 대한 차량 내 소음 저감 및 상쇄를 위한 목표 데시벨을 설정한다(S102). 여기서, 선택한 소음 목록에 대한 목표 데시벨을 설정할 수 없거나, 목표 데시벨을 사용자가 설정하지 않는 경우에는 기 정의된 기준 데시벨값을 목표 데시벨값으로 설정할 수 있다(S103).
이어, 사용자가 선택한 소음 목록에 대한 목표 데시벨 값의 설정이 완료되면, 마이크로폰 등을 이용하여 차량 내/외에서 발생하는 소리 및 소음을 취득한 후(S104), 취득된 다수의 소리 또는 소음을 각각 분류한다(S105).
이어, 상기 분류된 소리 또는 소음에 대한 신호와 룩업 테이블에 기 정의된 다수의 소리 및 소음들에 대한 샘플링 신호들을 상기 수학식 1을 이용하여 크로스 상관(Cross Correlation)을 수행한다(S106). 이때, 크로스 상관 수행 결과는 한 신호가 다름 신호와 닮은 정도가 클 경우 1에 가까운 값이 나오게 된다.
상기 크로스 상관 결과값이 1에 가까운지를 판단하고(S107), 판단 결과, 크로스 상관 수행 결과가 약 0.9~1의 범위에 있으면, 분류된 소리에 선택된 소음이 존재한다고 판단하여 현재 발생하는 소음을 취득한다(S108). 반면, 크로스 상관 수행 결과가 약 0.0~0.8의 범위에 있으면 분류된 소리에 선택된 소음이 없다고 판단하고 지속적으로 분류된 소리와 소음 룩업 테이블 신호와 크로스 상관 결과를 모니터링한다. 여기서 크로스 상관 수행 결과에 대하여 1에 가깝고 먼 정도의 설정 범위는 개발자나 사용자의 요구사항에 의해 변경 가능하다.
이어, 상기 S108 단계에서 소음을 취득한 경우, 취득된 소음으로부터 노이즈를 제거한다(S109). 여기서, 노이즈 제거는 정합 필터(Matched Filter)를 이용하여 노이즈를 제거할 수 있으며, 정합 필터는 신호 처리 분야에서 노이즈가 존재하는 신호에 원신호의 특성을 매칭시켜 노이즈를 제거해주는 것이다. 여기서, 원신호의 역할을 하는 소스 신호는 룩업 테이블에 기 저장된 다수의 소음들에 대한 샘플링 신호이다. 한편, 상기 정합 필터는 이미 공지된 기술로서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
이어, 상기 S109단계를 통해 노이즈가 제가되면, 노이즈가 제거된 소음 신호와 반대되는 위상 신호를 생성하고(S111), 생성된 반대 위상의 소음 신호를 증폭/감쇄를 수행하여 사용자가 설정한 목표 데시벨에 맞추어 스피커를 통해 출력하는 것이다.
결국, 본 발명에 따른 차량 내 소음 저감 장치 및 방법은, 차량 주행 중에 여러 가지 요인으로 인해 차량 내/외부에서 발생하는 소리를 취득하고 취득된 소리를 분류하여 듣기 싫은 소음이 발생할 경우 해당 소음을 상쇄시키거나 차량 주행 중 안전상의 목적으로 발생하는 소리에 대하여 운전자나 탑승자가 불쾌감을 받지 않을 정도로 저감시킴으로써 보다 쾌적한 상태에서 차량 주행이 이루어질 수 있도록 한 것이다.
본 발명에 따른 차량 내 소음 저감 장치 및 그 방법을 실시 예에 따라 설명하였지만, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명과 관련하여 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 범위 내에서 여러 가지의 대안, 수정 및 변경하여 실시할 수 있다.
따라서, 본 발명에 기재된 실시 예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10 : 설정부 11 : 소음 목록 선택부
12 : 목표 데시벨 설정부 20 : 제어부
21 : 소음 목록 및 목표 데시벨 처리부
22 : 크로스 상관부 23 : 소음 취득부
24 : 노이즈 제거부 25 : 신호 생성부
30 : 저장부 40 : 디스플레이부
50 : 소리 취득부 60 : 소리 분류부
70 : 증폭/감쇄부 80 : 출력부

Claims (20)

  1. 차량 내,외부에서 발생하는 소음들 중 소음의 저감 및 상쇄시키고자 하는 임의의 소음 목록을 선택하고, 선택한 소음 목록에 대한 각각의 목표 데시벨을 설정하는 설정부;
    차량 내,외부에서 발생되는 소리 및 소음들을 각각 분류하는 소리 분류부;
    상기 소리 분류부에서 분류된 각각의 소리 및 소음 신호들 중 상기 설정부에 의해 선택된 소음 목록에 대한 소리 또는 소음 신호와 반대 위상을 갖는 신호를 생성하는 제어부;
    상기 제어부에서 생성된 소리 또는 소음 신호와 반대되는 위상 신호를 상기 설정한 목표 데시벨로 증폭 또는 감쇄시켜 출력하는 신호 출력부;
    를 포함하는 차량 내 소음 저감 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 소리 및 소음들에 대한 소음 목록 정보와, 상기 소음 목록 정보에 대응되는 각각의 샘플링 신호를 룩업 테이블 형태로 저장하는 저장부; 및
    상기 소음 목록을 선택하기 위한 화면 정보와, 선택된 소음 목록에 대한 목표 데시벨을 설정하기 위한 화면을 상기 제어부의 제어에 따라 디스플레이하는 디스플레이부를 더 포함하는 차량 내 소음 저감 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 저장부에 저장된 다수의 소리 및 소음들에 대한 목록 정보는, 차량 부품 소음, 배기음, 주행 중 옆 차량이 지나갈 때 발생하는 공기 마찰음, 공사장 소음, 차량의 경적 소리 증 적어도 하나 이상을 포함하는 것인 차량 내 소음 저감 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 설정부는,
    상기 저장부에 저장된 다수의 소리 및 소음 목록 중 사용자가 저감 또는 상쇄시키기 위한 소음 목록을 선택하는 소음 목록 선택부;
    상기 소음 목록 선택부에 의해 선택된 소음 목록에 대한 목표 데시벨을 설정하는 목표 데시벨 설정부를 포함하는 것인 차량 내 소음 저감 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    차량 내,외부에서 발생되는 소리 및 소음들을 각각 취득하여 상기 소리 분류부로 제공하는 소리 취득부를 더 포함하는 것인 차량 내 소음 저감 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 소리 분류부에서 분류된 각각의 소리 및 소음 신호와 상기 저장부의 룩업 테이블에 기 저장된 다수의 각 소리 및 소음에 대한 샘플링된 신호를 각각 크로스 상관을 수행하는 크로스 상관부;
    상기 크로스 상관부에서 크로스 상관을 통해 사용자가 선택한 소음에 대한 신호가 상기 샘플링된 신호에 존재하는 경우, 해당 소음 신호를 취득하는 소음 취득부;
    상기 소음 취득부에서 취득된 소음 신호로부터 노이즈를 제거하는 노이즈 제거부; 및
    상기 노이즈 제거부에서 노이즈가 제거된 소음 신호와 반대되는 위상 신호를 생성하여 상기 신호 출력부로 제공하는 신호 생성부를 포함하는 것인 차량 내 소음 저감 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 노이즈 제거부는, 노이즈 정합 필터를 이용하여 소음신호로부터 노이즈를 제거하는 것인 차량 내 소음 저감 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 신호 출력부는,
    상기 노이즈 제거부에서 노이즈가 제거된 소음 신호와 반대되는 위상 신호를 사용자가 설정한 목표 데시벨로 증폭 또는 감쇄하는 증폭/감쇄부; 및
    상기 증폭/감쇄부에서 증폭 또는 감쇄된 신호를 스피커를 통해 출력하는 출력부를 포함하는 것인 차량 내 소음 저감 장치.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 목표 데시벨 설정부를 통해 사용자가 선택한 소음 목록이 목표 데시벨을 설정할 수 없는 목록이거나, 선택한 소음 목록에 대하여 사용자가 목표 데시벨을 설정하지 않는 경우에는 기 설정된 기준 데시벨로 설정하는 것인 차량 내 소음 저감 장치.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 소리 취득부는, 마이크로폰, 마이크와 같은 입력 모듈 중 적어도 하나를 이용하여 차량 내,외부에서 발생하는 소리 및 소음을 취득하는 것인 차량 내 소음 저감 장치.
  11. 차량 내,외부에서 발생하는 소음들 중 소음의 저감 및 상쇄시키고자 하는 임의의 소음 목록에 대한 각각의 목표 데시벨을 설정하는 단계;
    차량 내,외부에서 발생되는 소리 및 소음들을 각각 분류하는 단계;
    상기 분류된 각각의 소리 및 소음 신호들 중 상기 선택된 소음 목록에 대한 소리 또는 소음 신호와 반대 위상을 갖는 신호를 생성하는 단계;
    상기 생성된 소리 또는 소음 신호와 반대되는 위상 신호를 상기 설정한 목표 데시벨로 증폭 또는 감쇄시켜 출력하는 단계;
    를 포함하는 차량 내 소음 저감 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 다수의 소리 및 소음들에 대한 소음 목록 정보와, 상기 소음 목록 정보에 대응되는 각각의 샘플링 신호를 룩업 테이블 형태로 저장하는 단계; 및
    상기 소음 목록을 선택하기 위한 화면 정보와, 선택된 소음 목록에 대한 목표 데시벨을 설정하기 위한 화면을 디스플레이하는 단계를 더 포함하는 차량 내 소음 저감 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 저장된 다수의 소리 및 소음들에 대한 목록 정보는, 차량 부품 소음, 배기음, 주행 중 옆 차량이 지나갈 때 발생하는 공기 마찰음, 공사장 소음, 차량의 경적 소리 증 적어도 하나 이상을 포함하는 것인 차량 내 소음 저감 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 설정하는 단계는,
    상기 저장된 다수의 소리 및 소음 목록 중 사용자가 저감 또는 상쇄시키기 위한 소음 목록을 선택하는 단계; 및
    상기 선택된 소음 목록에 대한 목표 데시벨을 설정하는 단계를 포함하는 것인 차량 내 소음 저감 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 선택된 소음 목록에 대한 목표 데시벨을 설정한 후, 상기 차량 내,외부에서 발생되는 소리 및 소음들을 각각 취득하는 단계를 더 포함하는 것인 차량 내 소음 저감 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 신호를 생성하는 단계는,
    상기 분류된 각각의 소리 및 소음 신호와 상기 룩업 테이블에 기 저장된 다수의 각 소리 및 소음에 대한 샘플링된 신호를 각각 크로스 상관을 수행하는 단계;
    상기 크로스 상관을 통해 사용자가 선택한 소음에 대한 신호가 상기 샘플링된 신호에 존재하는 경우, 해당 소음 신호를 취득하는 단계;
    상기 취득된 소음 신호로부터 노이즈를 제거하는 단계; 및
    상기 노이즈가 제거된 소음 신호와 반대되는 위상 신호를 생성하는 단계를 포함하는 것인 차량 내 소음 저감 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 노이즈를 제거하는 단계에서, 노이즈 제거는 노이즈 정합 필터를 이용하여 소음신호로부터 노이즈를 제거하는 것인 차량 내 소음 저감 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 소음 신호와 반대되는 위상 신호를 상기 설정한 목표 데시벨로 증폭 또는 감쇄시켜 출력하는 단계는,
    상기 노이즈가 제거된 소음 신호와 반대되는 위상 신호를 사용자가 설정한 목표 데시벨로 증폭 또는 감쇄하는 단계; 및
    상기 증폭 또는 감쇄된 신호를 차량 내 스피커를 통해 출력하는 단계를 포함하는 것인 차량 내 소음 저감 방법.
  19. 제14항에 있어서,
    상기 설정하는 단계는,
    상기 사용자가 선택한 소음 목록이 목표 데시벨을 설정할 수 없는 목록이거나, 선택한 소음 목록에 대하여 사용자가 목표 데시벨을 설정하지 않는 경우에는 기 설정된 기준 데시벨로 설정하는 것인 차량 내 소음 저감 방법.
  20. 제15항에 있어서,
    상기 취득하는 단계에서, 차량 내,외부에서 발생하는 소리의 취득은 마이크로폰, 마이크와 같은 입력 모듈 중 적어도 하나를 이용하여 취득하는 것인 차량 내 소음 저감 방법.
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