KR20220166389A - 사운드 재생 장치 및 그를 가지는 차량 - Google Patents

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윤태건
박동철
조은수
이진성
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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명은 사운드 재생 장치 및 그를 가지는 차량에 관한 것이다.
본 발명의 차량은, 주행 속도를 검출하기 위한 속도 검출부; 브레이크 페달에 인가된 압력을 검출하기 위한 압력 검출부; 동력 장치의 동력 정보를 획득하기 위한 동력 정보 획득부; 속도 검출부에서 검출된 주행 속도 정보, 압력 검출부에서 검출된 압력 정보 및 동력 정보에 기초하여 차량의 상태가 출발 상태인지, 주행 상태인지를 판단하고, 차량의 상태가 출발 상태라고 판단되면 후연소음의 재생을 제어하고, 차량의 상태가 주행 상태라고 판단되면 가속 명령 또는 감속 명령에 대응하여 슬립음의 재생을 제어하고, 차량의 상태가 주행 상태 중 가속 상태라고 판단되면 가속력에 대응하는 가속음의 재생을 제어하는 사운드 재생 장치를 포함한다.

Description

사운드 재생 장치 및 그를 가지는 차량 {Sound Player and Vehicle having the same}
본 발명은 엔진 동작에 대응하는 사운드를 재생하는 사운드 재생 장치 및 그를 가지는 차량에 관한 것이다.
사운드 재생 장치 중 엔진 사운드 제너레이터(ESG, Engine Sound Generator) 또는 엔진 사운드 이퀄라이저(ESE: Engine Sound Equalizer)는 엔진 동작에 대응하여 다양한 엔진 사운드를 만들기 위한 장치이다.
기존 엔진 사운드 제너레이터는 금속 재질의 브라켓을 매개로 하여 카울 구조의 상단에 장착된다. 카울구조의 카울패널('카울 탑 커버'로 지칭되기도 함)의 상단이 윈드쉴드 글래스의 하단에 중첩되도록 배치된다. 이 때, 글래스 실러(glass sealer)를 통해 카울패널의 상단 및 윈드쉴드 글래스의 하단 사이를 밀봉하였다.
엔진 사운드 제너레이터는 그 축선 방향을 따라 진동을 발생시키고, 이 때 엔진 사운드 제너레이터에 의해 발생된 진동이 차체의 카울구조를 통해 윈드쉴드 글래스 측으로 전달되었다. 이에 따라 래틀(rattle) 문제, 음색 문제 등이 발생하였다.
그리고 엔진 사운드 제너레이터에 의해 발생된 진동은 글래스 실러를 거쳐 윈드쉴드 글래스 측으로 전달되기 때문에 진동의 전달효율이 저하되었고, 엔진 사운드 제너레이터의 원가 및 중량 등의 적용조건이 불리해지는 문제가 있었다.
또한, 래틀 문제를 방지하기 위하여 윈드쉴드 글래스의 하단 및 카울패널의 상단 사이에 접착제를 적용하는 경우도 있었으며, 이 경우에 접착제로 인해 진동의 전달효율이 더욱 악화되는 문제가 있었다.
또한, 엔진 사운드 제너레이터에 의해 발생된 진동이 카울구조로 전달됨에 따라 카울구조의 카울패널 및 주변부품들에 공진이 발생하는 공진 품질 불량의 문제가 있었다.
또한, 카울구조 측면에서 브라켓을 카울패널에 용접을 통해 결합하는 것이 어려울 수 있었다. 예컨대, 브라켓을 카울패널에 용접을 통해 결합시키고자 할 경우에는 브라켓의 길이가 상대적으로 길어져 진동의 전달 효율이 상대적으로 악화될 수 있었고, 용접 건이 카울패널 및 브라켓 측으로 진입하는데 어려움이 있었다.
또한 엔진 사운드 제너레이터가 장착된 브라켓의 용접부와 카울패널에서 이음이 발생하며, 구조 보강 및 진동 절연을 위한 품질 비용이 과다하게 발생하는 문제가 있었다.
일 측면은 출발 상태에 대응하는 후연소음, 가속과 감속에 대응하는 슬립음과 가속력에 대응하는 가속음을 재생하는 사운드 출력 장치 및 그를 가지는 차량을 제공한다.
다른 측면은 사용자별 가속 및 감속 패턴에 대응하여 슬립음과 가속음을 보정하는 사운드 출력 장치 및 그를 가지는 차량을 제공한다.
일 측면에 따른 사운드 재생 장치는, 차량의 상태 정보를 수신하는 통신 네트워크; 및 통신 네트워크를 통해 수신된 차량의 상태 정보에 기초하여 차량의 상태가 출발 상태인지, 주행 상태인지를 판단하고, 차량의 상태가 출발 상태라고 판단되면 후연소음의 재생을 제어하고, 차량의 상태가 주행 상태라고 판단되면 가속 명령 또는 감속 명령에 대응하여 슬립음의 재생을 제어하고, 차량의 상태가 주행 상태 중 가속 상태라고 판단되면 가속력에 대응하는 가속음의 재생을 제어하는 프로세서를 포함한다.
사운드 재생 장치에 수신되는 차량의 상태 정보는, 주행 속도 정보, 엔진 정보, 브레이크 페달의 압력 정보, 변속 정보 중 적어도 하나를 포함한다.
사운드 재생 장치는 사운드 재생에 대한 음량 정보 및 음색 정보 중 적어도 하나의 수신하는 입력부를 더 포함하고, 프로세서는 후연소음의 재생을 제어할 때, 입력부에 수신된 음량 정보 및 음색 정보 중 적어도 하나에 기초하여 후연소음의 음량과 음색 중 적어도 하나를 조절하고 조절한 후연소음의 재생을 제어한다.
사운드 재생 장치는 복수 개의 슬립음에 대한 정보를 저장하는 메모리를 더 포함하고, 프로세서는 차량의 상태 정보에 기초하여 브레이크 페달을 가압하는 제1가압 패턴과, 액셀러레이터 페달을 가압하는 제2가압 패턴을 획득하고, 복수 개의 슬립음 중 획득한 제1가압 패턴에 대응하는 제1슬립음과, 획득한 제2가압 패턴에 대응하는 제2슬립음에 대한 정보를 메모리에 저장하도록 한다.
사운드 재생 장치의 프로세서는, 감속 명령이 수신되면 각 차륜의 슬립율에 기초하여 제1슬립음의 음색을 조절하고 조절한 제1슬립음의 재생을 제어한다.
사운드 재생 장치의 프로세서는, 가속 명령이 수신되면 각 차륜의 슬립율에 기초하여 제2슬립음의 음색을 조절하고 조절한 제2슬립음의 재생을 제어한다.
사운드 재생 장치의 프로세서는, 차량의 상태 정보 중 각 차륜의 휠 속도 정보, 요레이트 정보 및 가속 정보 중 적어도 하나의 정보를 확인하고 확인한 적어도 하나의 정보에 기초하여 각 차륜의 슬립율을 획득한다.
사운드 재생 장치의 프로세서는, 가속음의 재생을 제어할 때, 차량의 상태 정보 중 엔진의 회전수, 엔진의 토크 및 엔진의 스로틀 개도량 중 적어도 하나의 정보를 확인하고 확인한 적어도 하나의 정보에 기초하여 가속력을 획득하고 획득한 가속력에 기초하여 가속음의 음압을 보정한다.
사운드 재생 장치의 프로세서는, 가속력이 제1가속력 이하이거나, 제1가속력보다 높은 제2가속력을 초과하면 가속음의 음압을 보정한다.
사운드 재생 장치는 메모리; 사용자의 식별 정보를 수신하는 입력부를 더 포함하고, 프로세서는 차량의 상태 정보 중 엔진의 회전수, 엔진의 토크 및 엔진의 스로틀 개도량 중 적어도 하나의 정보를 확인하고, 확인한 적어도 하나의 정보와 사용자의 식별 정보에 기초하여 사용자별 가속 패턴을 획득하고, 사용자별 가속 패턴에 대응하는 가속음의 음압과 기본 음압을 비교한 음압의 차이에 기초하여 사용자별로 가속음의 음압을 보정하고 보정한 가속음의 음압의 정보를 메모리에 저장하도록 한다.
사운드 재생 장치는 마이크로폰; 가속도 센서; 및 스피커를 더 포함하고, 프로세서는 마이크로폰에 수신된 신호, 가속도 센서에 의해 검출된 가속도 신호 및 스피커에서 출력되는 사운드에 기초하여 노이즈 제거 신호를 생성하고, 생성된 노이즈 신호의 출력을 제어한다.
다른 측면에 따른 차량은, 주행 속도를 검출하기 위한 속도 검출부; 브레이크 페달에 인가된 압력을 검출하기 위한 압력 검출부; 동력 장치의 동력 정보를 획득하기 위한 동력 정보 획득부; 속도 검출부에서 검출된 주행 속도 정보, 압력 검출부에서 검출된 압력 정보 및 동력 정보에 기초하여 차량의 상태가 출발 상태인지, 주행 상태인지를 판단하고, 차량의 상태가 출발 상태라고 판단되면 후연소음의 재생을 제어하고, 차량의 상태가 주행 상태라고 판단되면 가속 명령 또는 감속 명령에 대응하여 슬립음의 재생을 제어하고, 차량의 상태가 주행 상태 중 가속 상태라고 판단되면 가속력에 대응하는 가속음의 재생을 제어하는 사운드 재생 장치를 포함한다.
차량은 사운드 재생에 대한 음량 정보 및 음색 정보 중 적어도 하나의 수신하는 입력부를 더 포함하고, 차량의 사운드 재생 장치는 후연소음의 재생을 제어할 때, 입력부에 수신된 음량 정보 및 음색 정보 중 적어도 하나에 기초하여 후연소음의 음량과 음색 중 적어도 하나를 조절하고 조절한 후연소음의 재생을 제어한다.
차량의 사운드 재생 장치는, 슬립음의 재생을 제어할 때, 브레이크 페달에 가압에 대응하여 감속 명령이 수신되었다고 판단되면 제1슬립음의 재생을 제어하고, 액셀러레이터 페달에 가압에 대응하여 가속 명령이 수신되었다고 판단되면 제2슬립음의 재생을 제어한다.
차량의 사운드 재생 장치는, 각 차륜의 휠 속도 정보, 요레이트 정보 및 가속 정보 중 적어도 하나의 정보를 확인하고 확인한 적어도 하나의 정보에 기초하여 각 차륜의 슬립율을 획득하고, 제1슬립음의 재생을 제어할 때 획득한 각 차륜의 슬립율에 기초하여 제1슬립음의 음색을 조절하고, 제2슬립음의 재생을 제어할 때 획득한 각 차륜의 슬립율에 기초하여 제2슬립음의 음색을 조절한다.
차량의 동력 장치는 엔진을 포함하고, 변속기를 더 포함한다.
차량의 사운드 재생 장치는, 가속음의 재생을 제어할 때, 엔진의 회전수, 엔진의 토크 및 엔진의 스로틀 개도량 중 적어도 하나의 정보를 확인하고 확인한 적어도 하나의 정보에 기초하여 가속력을 획득하고 획득한 가속력에 기초하여 가속음의 음압을 보정한다.
차량의 사운드 재생 장치는, 가속력이 제1가속력 이하이거나, 제1가속력보다 높은 제2가속력을 초과하면 가속음의 음압을 보정한다.
차량은 메모리; 사용자의 식별 정보를 수신하는 입력부를 더 포함하고, 사운드 재생 장치는, 엔진의 회전수, 엔진의 토크 및 엔진의 스로틀 개도량 중 적어도 하나의 정보를 확인하고, 확인한 적어도 하나의 정보와 사용자의 식별 정보에 기초하여 사용자별 가속 패턴을 획득하고, 사용자별 가속 패턴에 대응하는 가속음의 음압과 기본 음압을 비교한 음압의 차이에 기초하여 사용자별로 가속음의 음압을 보정하고 보정한 가속음의 음압의 정보를 메모리에 저장하도록 제어한다.
차량은 마이크로폰; 가속도 센서; 및 스피커를 더 포함하고, 사운드 재생 장치는, 마이크로폰에 수신된 신호, 가속도 센서에 의해 검출된 가속도 신호 및 스피커에서 출력되는 사운드에 기초하여 노이즈 제거 신호를 생성하고, 생성된 노이즈 신호의 출력을 제어한다.
본 발명은 하나의 차량으로 다양한 종류의 차량에서 출력하는 후연소음이나 주행음을 출력함으로써 사용자의 만족도를 향상시킬 수 있고 상품성을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 고성능 차량의 레이싱 사운드를 출력함으로써 고객의 다양한 니즈를 반영할 수 있고, 운전자가 고성능차, 경주용 차량 또는 챔피언십 느낌으로 주행하도록 할 수 있다.
본 발명은 기존의 장치들을 이용하여 레이싱 사운드를 출력하기 때문에 레이싱 사운드 출력을 위한 비용 증가를 방지할 수 있다.
본 발명은 친환경 차량에서도 구현이 가능하기 때문에 매연을 발생시키 않은 상태에서 후연소음 등 다양한 사운드를 사용자에게 제공할 수 있다.
본 발명은 주행 환경변화에 관계없이 사용자에게 품질 편차 없는 우수한 효과음을 제공할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 사운드 재생 장치, 차량의 품질 및 상품성을 향상시킬 수 있고 나아가 사용자의 만족도를 높일 수 있으며 사용자의 편리성, 신뢰성 및 차량의 안전성을 향상시킬 수 있고 제품의 경쟁력을 확보할 수 있다.
도 1은 실시 예에 따른 사운드 재생 장치가 마련된 차량의 예시도이다.
도 2는 실시 예에 따른 사운드 재생 장치가 마련된 차량의 제어 구성도이다.
도 3은 실시 예에 따른 사운드 재생 장치를 통해 재생되는 사운드 재생 모드의 예시도이다.
도 4는 실시 예에 따른 사운드 재생 장치의 구성도이다.
도 5a, 도 5b는 실시 예에 따른 사운드 재생 장치의 후연소음의 생성 예시도이다.
도 6a, 도 6b, 도 6c는 실시 예에 따른 사운드 재생 장치의 슬립음의 생성 예시도이다.
도 7a, 도 7b, 도 7c는 실시 예에 따른 사운드 재생 장치의 가속음의 생성 예시도이다.
도 8a, 도8b는 실시 예에 따른 사운드 재생 장치의 레이싱 사운드와 랠리 사운드의 주파수 스펙트럼의 예시도이다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 본 명세서가 실시 예들의 모든 요소들을 설명하는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 일반적인 내용 또는 실시 예들 간에 중복되는 내용은 생략한다. 명세서에서 사용되는 '부, 모듈, 부재, 장치'라는 용어는 소프트웨어 또는 하드웨어로 구현될 수 있으며, 실시 예들에 따라 복수의 '부, 모듈, 부재, 장치'가 하나의 구성요소로 구현되거나, 하나의 '부, 모듈, 부재, 장치'가 복수의 구성요소들을 포함하는 것도 가능하다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라, 간접적으로 연결되어 있는 경우를 포함하고, 간접적인 연결은 무선 통신망을 통해 연결되는 것을 포함한다.
또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를"포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
제 1, 제 2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 전술된 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 예외가 있지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
각 단계들에 있어 식별부호는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다.
이하 첨부된 도면들을 참고하여 본 발명의 작용 원리 및 실시 예들에 대해 설명한다.
도 1은 실시 예에 따른 사운드 재생 장치가 마련된 차량의 예시도이고, 도 2는 실시 예에 따른 사운드 재생 장치가 마련된 차량의 제어 구성도이며, 도 3은 실시 예에 따른 사운드 재생 장치를 통해 재생되는 사운드 재생 모드의 예시도이고, 도 4는 실시 예에 따른 사운드 재생 장치의 구성도이다.
실시 예에 따른 차량은 내연기관 차량 또는 친환경 차량일 수 있다.
차량(1)은 내장과 외장을 갖는 차체(Body)와, 차체를 제외한 나머지 부분으로 주행에 필요한 기계 장치가 설치되는 차대(Chassis)를 포함한다.
차체의 외장은 프론트 패널, 본네트, 루프 패널, 리어 패널, 트렁크, 전후좌우 도어, 전후좌우 도어에 개폐 가능하게 마련된 창문을 포함한다.
차체의 내장은 탑승자가 앉는 시트와, 대시 보드와, 대시 보드 상에 차량의 상태에 대한 각종 정보를 표시하는 계기판(즉 클러스터)을 포함한다.
차량의 차대는 차체를 지지하는 틀로, 차체의 전방의 좌우에 각각 배치된 전륜과, 차체의 후방의 좌우에 각각 배치된 후륜을 포함하고, 차량의 주행을 제어하기 위한 구동 기구(100)를 포함할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 구동 기구(100)는 전륜과 후륜에 구동력을 인가하기 위한 동력 장치(110)와, 동력 장치에서 발생된 동력을 차륜에 전달하기 위한 변속기(120)와, 차량의 제동력을 발생시키기 위해 전후좌우의 차륜에 제동력을 인가하는 제동 장치(130)와, 차량의 주행 방향을 변경하는 조향 장치(140)를 포함할 수 있고, 차량의 댐핑을 조절하는 현가 장치를 더 포함할 수 있다.
동력 장치(110)는 차량의 주행에 필요한 구동력을 발생시키고 발생된 구동력을 조절하는 장치로, 동력을 발생시키는 동력 발생 장치와, 발생된 동력을 차륜에 전달하는 동력 전달 장치를 포함할 수 있다.
차량이 내연 기관 차량인 경우, 동력 발생 장치는 차륜에 구동력을 인가하는 엔진을 포함할 수 있다. 차량이 친환경 차량인 경우, 동력 발생 장치는 모터를 포함할 수 있고, 엔진을 더 포함할 수 있다.
엔진(111)은 실린더와 피스톤을 포함하며, 차량(1)이 주행하기 위한 동력을 생성할 수 있다.
엔진 제어부(112)는 액셀러레이터 페달(113)을 통한 운전자의 가속 의지의 요청에 응답하여 엔진(111)을 제어할 수 있다. 예를 들어, 엔진 제어부(112)는 엔진(111)의 토크를 제어할 수 있다.
변속기(120)는 복수 개의 기어들을 포함하며, 엔진(111)에 의하여 생성된 동력을 차륜까지 전달할 수 있다.
변속 제어부(121)은 변속 레버(122, 또는 기어 레버, 시프팅 레버, 기어 시프트라고도 함)를 통한 운전자의 변속 명령 및/또는 차량(1)의 주행 속도에 응답하여 변속기(120)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 변속 제어부(121)은 엔진(111)으로부터 차륜까지의 변속 비율을 조절할 수 있다.
제동 장치(130)는 차륜과의 마찰을 통하여 차량(1)을 감속시키거나 차량(1)을 정지시킬 수 있다.
제동 제어부(131)는 브레이크 페달(132)을 통한 운전자의 제동 의지 및/또는 차륜들의 슬립(slip)에 응답하여 제동 장치(130)를 제어할 수 있다.
조향 장치(140)는 차량(1)의 주행 방향이 변경되도록 할 수 있다.
조향 제어부(141)는 스티어링 휠(142)을 통한 운전자의 조향 의지에 응답하여 운전자가 쉽게 스티어링 휠을 조작할 수 있도록 조향 장치(140)의 동작을 보조할 수 있다.
차량 내 전자 부품들은 차량용 통신 네트워크(NT)를 통하여 서로 통신할 수 있다. 예를 들어, 전장 부품들은 이더넷(Ethernet), 모스트(MOST, Media Oriented Systems Transport), 플렉스레이(Flexray), 캔(CAN, Controller Area Network), 린(LIN, Local Interconnect Network) 등을 통하여 데이터를 주고 받을 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 차량은 구동 기구(100) 외에도, 입력부(151), 표시부(152), 클러스터(153), 압력 검출부(160), 엔진 정보 획득부(170), 레버 신호 수신부(180) 및 사운드 재생 장치(200)를 포함할 수 있다. 여기서 사운드 재생 장치(200)는 마이크로 폰(210), 가속도 센서(220), 프로세서(230), 메모리(231), 앰프(240), 제1스피커(251) 및 제2스피커(252)를 포함한다.
입력부(151)는 사용자 입력을 수신한다. 이러한 입력부(151)는 사용자 명령으로 차량에서 수행 가능한 각종 기능의 동작 명령을 수신할 수 있다.
입력부(151)는 사운드 재생 모드의 선택 명령을 수신할 수 있다.
입력부(151)는 사운드의 볼륨의 크기, 음색, 액셀러레이페달의 반응도에 대한 정보를 수신하는 것도 가능하다.
입력부(151)는 사용자의 식별 정보를 수신할 수 있다.
입력부(151)는 터치 패널로 마련될 수 있다.
입력부(151)는 헤드 유닛 및 센터페시아에 마련될 수 있고, 각종 기능의 동작 온 오프 버튼, 각종 기능의 설정값을 변경하기 위한 버튼 등과 같은 적어도 하나의 물리적인 버튼을 포함할 수 있고, 표시부(152)에 표시된 커서의 이동 명령 및 선택 명령 등을 입력하기 위한 조그 다이얼(미도시) 또는 터치 패드를 더 포함할 수도 있다.
입력부(151)는 각종 버튼이나 스위치, 페달(pedal), 키보드, 마우스, 트랙볼(track-ball), 각종 레버(lever), 핸들(handle)이나 스틱(stick) 등과 같은 하드웨어적인 장치를 포함할 수 있다.
또한, 입력부(151)는 터치 패널(touch panel) 등과 같은 GUI(Graphical User interface), 즉 소프트웨어인 장치를 포함할 수도 있다. 터치 패널은 터치 스크린 패널(Touch Screen Panel: TSP)로 구현되어 표시부(152)와 상호 레이어 구조를 이룰 수 있다.
표시부(152)는 차량에서 수행 중인 기능에 대한 정보 및 사용자에 의해 입력된 정보를 표시한다.
표시부(152)는 사용자 입력을 용이하게 하기 위한 선택 가능한 정보를 표시하는 것도 가능하다
표시부(152)는 사용자에 의해 선택 가능한 사운드 재생 모드를 표시할 수 있다.
표시부(152)는 사운드의 볼륨의 크기, 음색, 액셀러레이페달의 반응도에 대한 정보를 표시할 수 있다.
표시부(152)는 사용자의 식별 정보를 표시할 수 있다.
표시부(152)는 헤드 유닛에 마련될 수 있고, 차량용 단말기에 마련될 수 있다.
표시부(152)는 음극선관(Cathode Ray Tube: CRT), 디지털 광원 처리(Digital Light Processing: DLP) 패널, 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Penal), 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display: LCD) 패널, 전기 발광(Electro Luminescence: EL) 패널, 전기영동 디스플레이(Electrophoretic Display: EPD) 패널, 전기변색 디스플레이(Electrochromic Display: ECD) 패널, 발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED) 패널 또는 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode: OLED) 패널 등으로 마련될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
표시부(152)는 디스플레이 패널에 터치 패널이 일체화된 터치 스크린으로 마련될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 사용자 인터페이스는 사용자에 의해 선택 가능한 복수 개의 사운드 재생 모드를 표시할 수 있고, 복수 개의 사운드 재생 모드 중 어느 하나를 사용자로부터 선택받을 수 있다.
복수 개의 사운드 재생 모드는 퍼스널 모드, 스포츠 모드, 퍼포먼스 모드 및 레이싱 모드를 포함할 수 있다.
클러스터(153)는 타코미터, 속도계, 냉각수 온도계, 연료계, 방향전환 지시등, 상향등 표시등, 경고등, 안전벨트 경고등, 주행 거리계, 주행 기록계, 변속 레버 표시등, 도어 열림 경고등, 엔진 오일 경고등, 연료부족 경고등을 포함할 수 있다.
클러스터(153)는 사용자에 의해 선택된 사운드 재생 모드를 표시할 수 있다.
압력 검출부(160)는 브레이크 페달에 인가되는 압력을 검출하고 검출한 압력에 대한 압력 정보를 프로세서(230)에 전송할 수 있다. 여기서 압력 정보는 제동 압력 정보일 수 있다.
차량에서 발생되는 동력에 대한 동력 정보를 획득하는 동력 정보 획득부를 더 포함할 수 있다.
본 실시 예에서 내연 기관의 차량을 예를 들어 설명하는 바, 동력 정보 획득부로 엔진 정보 획득부를 예를 들어 설명한다.
엔진 정보 획득부(170)는 엔진의 동작 정보를 획득할 수 있다. 예를 들어, 엔진의 동작 정보는 엔진의 회전수, 스로틀의 개도량 및 엔진의 토크를 포함할 수 있다.
엔진 정보 획득부(170)는 액셀러레이터 페달에 인가되는 압력을 검출하고 검출한 압력에 대한 가속 압력 정보를 획득하는 것도 가능하다.
차량은 엔진의 회전수를 검출하기 위한 회전수 검출부를 더 포함할 수 있고, 스로틀의 개도량을 검출하기 위한 개도량 검출부를 더 포함할 수 있으며, 엔진의 토크를 검출하기 위한 토크 검출부를 더 포함할 수 있다.
레버 신호 수신부(180)는 변속 레버의 조작 신호에 대응하는 레버 신호를 수신할 수 있다. 레버 신호 수신부(180)는 전진 신호, 후진 신호, 중립 신호, 파킹 신호 중 어느 하나를 수신할 수 있고, 기어단에 대응하는 기어 신호를 더 수신할 수 있다.
차량은 차량의 주행 속도를 검출하기 위한 속도 검출부(190)를 더 포함할 수 있다. 속도 검출부(190)는 복수 개의 차륜의 휠에 각각 마련되어 복수 개의 휠의 회전 속도를 검출하는 복수 개의 휠 속도 센서를 포함할 수 있다.
속도 검출부(190)는 차량의 가속도를 검출하는 가속도 센서를 포함할 수 있다.
속도 검출부(190)는 전후좌위 차륜에 각각 마련된 복수 개의 휠속도 센서와 가속도 센서를 모두 포함하는 것도 가능하다.
사운드 재생 장치(200)는 통신 네트워크를 통해 엔진 제어부, 변속 제어부, 제동 제어부, 조향 제어부와 통신을 수행하고, 통신 네트워크를 통해 각종 제어부로부터 차량의 상태 정보를 수신할 수 있다.
차량의 상태 정보는, 주행 속도 정보, 엔진 정보, 브레이크 페달의 압력 정보, 변속 정보를 포함할 수 있고, 조향 정보를 더 포함할 수 있다.
사운드 재생 장치(200)는 통신 네트워크를 포함할 수 있다.
사운드 재생 장치(200)는 표시부(152)를 통해 사용자가 선택할 수 있는 복수 개의 사운드 재생 모드의 정보를 표시하도록 표시부를 제어할 수 있다.
사운드 재생 장치(200)는 입력부(151)를 통해 수신된 사운드 재생 모드에 기초하여 사운드를 생성하고 생성한 사운드의 재생을 제어할 수 있다.
사운드 재생 장치(200)는 사운드 재생 모드가 레이싱 모드라고 판단되면 압력 검출부에서 검출된 압력 정보, 엔진 정보 획득부에서 획득된 엔진 정보 및 레버 신호 수신부에 수신된 레버 신호 중 적어도 하나에 기초하여 주행음 및 후연소음 중 적어도 하나를 생성하여 출력하되, 입력부를 통해 설정된 사운드 재생에 대한 옵션 정보에 기초하여 주행음 및 후연소음 중 적어도 하나의 출력을 제어할 수 있다.
예를 들어, 사운드 재생 장치(200)는 입력부를 통해 입력된 볼륨 크기에 대응하는 크기의 주행음 및 후연소음 중 적어도 하나의 출력을 제어할 수 있다.
사운드 재생 장치(200)는 소음을 제거하기 위한 노이즈 제거 신호를 출력할 수 있다.
차량(1) 내에는 다양한 소음원(N)이 존재할 수 있다. 일 예로, 차량(1) 내에는 엔진 등 과 같은 내부 구성요소의 작동으로 인해 진동 소음이 발생될 수 있다.
사운드 재생 장치(200)를 통해 주행음이나 후연소음을 재현함에 있어 소음이 발생할 경우, 차량(1) 내에 존재하는 사용자는 소음에 의해 원하는 주행음이나 후연소음을 듣지 못할 수 있다. 뿐만 아니라, 창문 개방, 차량(1) 내부의 온도 변화, 엔진음의 변화 등 다양한 요인에 의해 주행음이나 후연소음이 변형될 수 있다. 이 경우, 사용자에게 부정적인 효과가 야기될 수 있다.
사운드 재생 장치(200)는 차량 주변의 소음원(N) 외에도, 스피커(251, 252)에서 발생된 사운드, 및 마이크로 폰(210)에서 수신하는 사운드 간의 비교결과를 피드백하는 오픈 루프 형태의 능동 제어로직을 통해, 소음을 상쇄시킴과 동시에 목표음을 추종 및 생성할 수 있다.
여기서 목표음은, 사용자에게 몰입감 등과 같은 효과를 줄 수 있는 사운드로, 주행음 및 후연소음 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 목표음은 엔진 회전수(RPM), 차속, 타이어의 회전수, 휠의 회전수, 프로펠러 샤프트의 회전수, 변속기의 샤프트의 회전수, 엔진의 인테이크 매니폴드 내압력, 엔진의 점화 각도, 차속 변화량, 및 엔진 마운트의 변위 적어도 하나에 기초하여 생성될 수 있다.
이하에서는 설명의 편의상 엔진 회전수, 토크, 스로틀에 기초하여 목표음을 생성하는 경우를 예로 들어 설명하도록 하나, 후술할 실시예들이 이에 한정되는 것은 아니다.
사운드 재생 장치(200)는 각종 센서를 통해 소음원(N)의 소음에 대응하는 신호를 수신하고, 스피커를 통해 사운드를 출력하며, 마이크로폰(210)을 통해 스피커(251, 252)에서 출력된 사운드나 소음을 수신할 수 있고, 능동 제어 로직을 기초로 소음원과 스피커(251, 252)까지의 경로인 1차 경로와, 스피커(251, 252)와 마이크로폰(210) 사이의 경로인 2차 경로를 파악할 수 있다.
사운드 재생 장치(200)는 파악한 경로를 기초로 소음을 상쇄시킴과 동시에, 목표음을 생성하도록 능동 제어로직을 설계함으로써, 소음, 환경 변화에 따른 영향이 최소화된 효과음을 제공할 수 있다.
소음원(N)의 일 예 중 하나로써, 엔진을 예로 들어 설명하도록 하나, 이에 한정되는 것은 아니고, 차량(1)에 소음을 발생시키는 다양한 소음원(N) 전부에 모두 적용될 수 있다.
이러한 사운드 재생 장치(200)는 마이크로 폰(210), 가속도 센서(220), 프로세서(230), 메모리(231), 앰프(240), 제1스피커(251) 및 제2스피커(252)를 포함한다.
마이크로 폰(210)은 차량 내부에서 사용자가 들을 수 있는 소음을 검출하고 검출된 소리에 대응하는 신호를 제어부(110)에 출력한다.
마이크로 폰(210)은 차량의 실내에 마련되되, 차량의 내부 상측의 헤드 라이닝에 마련될 수 있고, 전방의 윈드 쉴드, 후방의 윈드 쉴드, 오버헤드 콘솔 및 룸 미러 중 적어도 하나에 마련되는 것도 가능하다.
마이크로 폰(210)은 하나 또는 복수 개일 수 있다. 여기서, 각각의 마이크로 폰은 지향성일 수 있다.
소음을 검출하기 위한 장치로서, 마이크로 폰(210)을 대신하여 마이크로 폰 어레이로 구현되는 것도 가능하다.
가속도 센서(220)는 차량(1)에서 발생되는 진동을 검출하기 위한 센서일 수 있다.
차량(1)이 노면을 주행하는 경우, 가속도 센서(220)는 차륜의 타이어와 노면의 요철 간의 마찰로 인하여 발생한 진동을 검출한다. 여기서 진동은 차량(1) 내부에서 탑승자가 인지할 수 있는 진동이다.
진동은 차량(1) 내부의 차체 바닥 및 외부에서 발생할 수 있다. 이때 발생한 진동은 탑승자에게 느껴질 수 있다.
가속도 센서(220)는 엔진의 구동 또는 현가 장치를 통한 진동, 주행 중에 유입되는 바람 소리 등의 요인에 의해 발생되는 진동을 검출할 수 있다.
가속도 센서(220)는 차량(1)의 가속도, 충격 등의 동적 힘을 간접적으로 검출할 수 있다. 가속도 센서(220) 외에도 차량의 진동을 검출하기 위한 센서로, 자이로 센서, 모션 센서, 변위 센서, 토크 센서 중 적어도 하나를 이용하는 것도 가능하다.
가속도 센서(220)는 차량의 종 가속도 및 횡 가속도를 검출하는 것으로, 주행 중 차량이 옆 방향으로 밀려나려고 하는 힘의 가속도와 상하 방향으로 움직이는 힘의 가속도를 검출한다.
가속도 센서(220)는 하나 또는 복수 개일 수 있다. 이러한 가속도 센서(220)는 전방의 차축 또는 현가 장치에 마련될 수 있다.
복수 개의 가속도 센서가 마련된 경우, 복수 개의 가속도 센서는 전륜을 연결하는 차축의 좌우 측에 마련될 수 있고, 좌우 전륜에 연결된 현가 장치에 각각 마련될 수 있다. 여기서 차축의 좌측은 차축 중 좌측 전륜과 인접한 위치일 수 있고, 차축의 우측은 우측 전륜과 인접한 위치일 수 있다.
프로세서(230)는 차량(1)의 동작 전반을 제어할 수 있고, 사운드 재생 동작의 전반을 제어할 수 있다.
프로세서(230)는 차량 내 통신망을 통해 전달된 엔진의 회전수(RPM)가 클러스터(153)에 표시되도록 클러스터를 제어할 수 있다. 이를 통해 운전자에게 차량의 주행 상태를 파악할 수 있게 할 수 있다.
프로세서(230)는 엔진의 회전수(RPM)에 대응하는 목표음을 확인하고 확인한 목표음을 재생하도록 할 수 있다.
프로세서(230)는 도로에서 발생해 차량 실내로 유입되는 노면 소음을 줄여주거나 제거하기 위해, 차량 실내로 유입된 노면 소음에 대한 노이즈 신호와 반대되는 위상(역위상)을 갖는 노이즈 제거 신호를 생성하고 생성된 노이즈 제거 신호의 출력을 제어한다. 여기서 역위상 신호는 실내 소음에 대한 노이즈 신호의 위상 정보를 이용하여 생성한 보상 신호일 수 있다. 이러한 프로세서(230)는 로드 노이즈 액티브 노이즈 컨트롤 (Road-noise Active Noise Control, RANC)을 포함할 수 있다.
프로세서(230)는 차량의 시동이 온되거나, 차량이 주행 상태라고 판단되면 노이즈 제거 및 절감을 위한 제어를 수행할 수 있다.
프로세서(230)는 차량 내 오디오 기기의 온 동작 시, 오디오 기기의 오디오 신호가 노이즈 제거 신호와 믹싱되어 출력되도록 할 수 있다.
프로세서(230)는 오디오 기기의 오프 동작 시, 노이즈 제거를 위한 노이즈 제거 신호만이 출력되도록 할 수 있다.
노이즈 제거 신호를 생성하기 위한 프로세서(230)는 가속도 센서(220)가 설치된 위치부터 사운드가 출력되는 스피커(251, 252)까지의 경로를 1차 경로로 획득하고 스피커(251, 252)가 설치된 위치부터 마이크로 폰(210)이 설치된 위치까지의 경로를 2차 경로로 획득할 수 있으며, 2차 경로에서의 노이즈 제거 신호를 생성할 수 있다.
여기서 스피커(251, 252)가 설치된 위치는 소음이 제거되는 위치일 수 있고, 마이크로 폰(210)이 설치된 위치는 잔여 소음(즉 오차 신호에 대응)이 수집되는 위치일 수 있다. 즉 2차 경로는 스피커(251, 252)에서 출력된 사운드에 의해 제거되지 못하고 남은 후 마이크로 폰(210)에 수집되기 전까지 소음이 존재하는 경로일 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 사운드 재생 장치의 프로세서(230)는 참조 신호 생성부(231), 2차 경로 획득부(232), 목표음 생성부(233) 및 노이즈 제거부(234)를 포함할 수 있다.
참조 신호 생성부(231)는 메모리(231)에 저장된 가속도 센서(220)의 위치 정보를 획득하고 획득한 가속도 센서(220)의 위치 정보와 가속도 센서(220)에 의해 검출된 가속도 신호가 수신되면 가속도 신호에 대응하는 참조 신호를 생성한다.
여기서 가속도 센서(220)에서 검출된 가속도 신호는 아날로그 신호일 수 있다.
프로세서(230)는 아날로그 디지털 컨버터(ADC: Analog to Digital Converter)를 포함할 수 있고 이 아날로그 디지털 컨버터를 통해 아날로그 신호인 가속도 신호를 디지털 신호인 노이즈 신호로 변환할 수 있다.
참조 신호 생성부(231)는 디지털 신호인 노이즈 신호에 대응하는 참조 신호를 생성할 수 있다.
2차 경로 획득부(232)는 가속도 센서의 위치 정보, 마이크로폰의 위치 정보 및 스피커(251, 252)의 위치 정보에 기초하여 2차 경로를 생성하는 함수를 포함할 수 있다.
2차 경로 획득부(232)는 고속 푸리에 변환에 의해 획득된 참조 신호와 2차 경로에 기초하여 2차 경로에서의 참조 신호를 획득한다.
목표음 생성부(233)는 사운드 재생 모드가 레이싱 모드라고 판단되면 압력 검출부(160)에서 검출된 압력 정보, 엔진 정보 획득부(170)에서 획득된 엔진 정보 및 레버 신호 수신부(180)에 수신된 레버 신호 중 적어도 하나에 기초하여 목표음을 생성한다. 즉 목표음 생성부(233)는 주행음 및 후연소음(배기음) 중 적어도 하나를 목표음으로 하는 목표음 신호를 생성할 수 있다.
노이즈 제거부(234)는 마이크로폰(210)에서 출력된 오차 신호를 피드백 받을 수 있다.
노이즈 제거부(234)는 마이크로폰(210)을 통해 수신된 신호에 기초하여 오차 신호를 획득하고 2차 경로에서의 참조 신호와 획득한 오차 신호에 기초하여 노이즈 제거 신호를 생성하고 생성한 노이즈 제거 신호를 출력한다.
마이크로폰(210)에 수신된 신호는, 진동에 의해 발생된 소음 중 프로세서에 의해 제거하지 못하고 남은 소음에 대한 신호일 수 있다. 여기서 마이크로폰에 수신된 신호에 대응하는 소음을 오차 소음 또는 잔여 소음이라고 한다. 마이크로폰(210)에 수신된 신호는, 차량(1) 내 노이즈가 정상적으로 감소되거나 제거되었는지 판단하기 위한 정보로 이용될 수 있다.
좀 더 구체적으로, 노이즈 제거부(234)는 가속도 센서(220)를 이용하여 실내 소음을 유발하는 진동을 미리 인식하고, 마이크로폰(210)을 이용하여 실내 소음을 인식하며, 인식된 진동에 대한 노이즈 신호(즉 참조 신호)와 인식된 소음에 대한 노이즈 신호(오차 신호)에 기초하여 노이즈 제거를 위한 노이즈 제어 신호를 생성한다.
노이즈 제거부(234)는 목표음 신호와 노이즈 제거 신호를 앰프로 출력할 수 있다.
프로세서(230)는 외부 요인에 관계없이 일관성 있는 주행음 및 후연소음을 재현할 수 있다. 이러한 프로세서(230)에 대해 추후 설명하도록 한다.
주행음은 슬립음과 가속음을 포함할 수 있다.
프로세서(230)는 사운드 재생 장치 내 구성요소들의 동작을 제어하기 위한 알고리즘 또는 알고리즘을 재현한 프로그램에 대한 데이터를 저장하는 메모리(미도시), 및 메모리에 저장된 데이터를 이용하여 전술한 동작을 수행하는 프로세서(미도시)로 구현될 수 있다. 이때, 메모리(231)와 프로세서(230)는 각각 별개의 칩으로 구현될 수 있다. 또는, 메모리(231)와 프로세서(230)는 단일 칩으로 구현될 수도 있다.
메모리(231)는 하나 또는 복수 개의 가속도 센서의 위치 정보, 하나 또는 복수 개의 마이크로 폰의 위치 정보, 적어도 두 개의 스피커의 위치 정보를 저장한다.
메모리(231)는 사용자의 식별 정보를 저장하고, 사용자별 운전 패턴에 대한 정보를 저장할 수 있다.
메모리(231)는 사용자에 의해 설정된 사운드 재생에 대한 옵션 정보를 저장할 수 있다.
메모리(231)는 복수 종류의 후연소음을 저장할 수 있다. 복수 종류의 후연소음은 각각 식별 정보를 포함할 수 있다. 메모리는 사용자의 식별 정보에 각각 매칭된 후연소음의 식별 정보를 저장할 수 있다.
메모리(231)는 브레이크 페달의 가압 패턴에 대응하는 횡력 정보(슬립각도)와 액셀러레이터 페달의 가압 패턴에 대응하는 횡력 정보(슬립각도)를 저장할 수 있다. 이는 실험에 의해 획득된 정보일 수 있다.
메모리(231)는 복수의 슬립율에 각각 대응하는 슬립음에 대한 정보를 저장할 수 있다.
메모리(231)는 복수 개의 슬립음에 대한 정보를 저장할 수 있다.
메모리(231)는 사용자의 식별 정보에 각각 매칭된 브레이크 페달의 가압 패턴과 액셀러레이터 페달의 가압 패턴에 대한 정보를 저장할 수 있다.
메모리(231)는 사용자의 식별 정보에 각각 매칭된 가속 패턴에 대한 정보를 저장할 수 있다.
메모리(231)는 출발 상태에 대응하는 후연소음, 감속 명령에 대응하는 제1슬립음, 가속 명령에 대응하는 제2슬립음과, 가속 상태에 대응하는 가속음에 대한 정보를 저장할 수 있다.
메모리(231)는 사용자별 제1가압 패턴에 대응하는 제1슬립음과, 제2가압 패턴에 대응하는 제2슬립음에 대한 정보를 저장하는 것도 가능하다.
메모리(231)는 캐쉬, ROM(Read Only Memory), PROM(Programmable ROM), EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM) 및 플래쉬 메모리(Flash memory)와 같은 비휘발성 메모리 소자 또는 RAM(Random Access Memory)과 같은 휘발성 메모리 소자 또는 하드디스크 드라이브(HDD, Hard Disk Drive), CD-ROM과 같은 저장 매체 중 적어도 하나로 구현될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.
앰프(240)는 프로세서(230)에 의해 생성된 노이즈 제거 신호를 증폭시켜 출력할 수 있다.
앰프(240)는 목표음 신호를 디지털-아날로그 변환한 후 증폭하여 스피커(251, 252)를 통해 출력하도록 한다.
앰프(240)는 프로세서(20)로부터 수신되는 디지털 노이즈 제거 신호와 목표음 생성부(233)로부터 수신되는 목표음 신호를 믹싱하여 디지털 능동 노이즈 제어 사운드를 생성하는 믹싱용 디지털 신호 처리부와, 디지털 능동 노이즈 제거 사운드를 디지털-아날로그 변환한 후 증폭하여 스피커(251, 252)를 통해 출력하는 디지털 파워 앰프를 포함할 수 있다.
디지털 파워 앰프을 통해 출력된 능동 노이즈 제거 사운드는, 마이크로 폰에 다시 입력되어 프로세서(230)에 피드백될 수 있다.
앰프(240)는 노이즈 제거 신호를 디지털 목표 음원에 대응하는 목표 신호에 믹싱함으로써, 믹싱 신호를 생성하고, 믹싱 신호를 증폭시켜 출력할 수 있다.
앰프(240)는 노이즈 제어 신호와 목표 신호를 믹싱한 믹싱 신호를 증폭시키는 증폭단(미도시)을 포함할 수 있다. 이 때, 증폭단은 전기적 신호인 믹싱 신호의 전력을 증폭하기 위한 진공관 또는 트랜지스터 등을 포함할 수 있다.
앰프(240)에 의해 증폭된 믹싱 신호는 스피커(251, 252)로 전송될 수 있다.
제1스피커(251)는 차량의 전방이나 중앙에 마련될 수 있고, 제2스피커(252)는 차량의 후방에 마련될 수 있다.
제1스피커(251)와 제2스피커(252)는 프로세서(230)의 제어 명령에 대응하여 사운드를 출력한다.
제1스피커(251)는 주행음을 출력할 수 있고, 제2스피커(252)는 주행음 및 후연소음을 출력할 수 있다.
제1스피커(251)와 제2스피커(252)는 소음을 상쇄시키기 위한 사운드를 출력할 수 있다.
스피커(251, 252)는 앰프(240)로부터 증폭된 믹싱 신호를 출력하여 차량(1) 내 실내 노이즈를 감소시키거나 제거하면서 목표음(즉 배기음)을 출력할 수 있다.
이 경우, 차량(1) 실내에서 발생한 노이즈 신호의 위상과, 믹싱 신호 내 노이즈 제거 신호의 위상은 서로 반대가 될 수 있다. 이로 인해 실내에서 발생한 노이즈 신호는 감쇄될 수 있다. 따라서, 차량(1) 내 노이즈는 감소되거나 제거될 수 있다.
도 2 및 도 4에 도시된 노이즈 제어 장치의 구성 요소들의 성능에 대응하여 적어도 하나의 구성요소가 추가되거나 삭제될 수 있다. 또한, 구성 요소들의 상호 위치는 노이즈 제어 장치의 성능 또는 구조에 대응하여 변경될 수 있다는 것은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 용이하게 이해될 것이다.
한편, 도 2 및 도4에서 도시된 각각의 구성요소는 소프트웨어 및/또는 Field Programmable Gate Array(FPGA) 및 주문형 반도체(ASIC, Application Specific Integrated Circuit)와 같은 하드웨어 구성요소를 의미한다.
도 5a, 도 5b, 도 6a, 도 6b, 도 6c, 도 7a, 도 7b, 도 7c 및 도 8a, 도8b 를 참조하여 목표음을 생성하는 프로세서의 구체적 구성에 대해 설명한다.
프로세서(230)는 레이싱 모드가 선택되었다고 판단되면 차량의 상태를 확인하고 확인한 차량의 상태가 출발 상태라고 판단되면 출발 상태에 대응하여 후연소음(팝스 앤드 뱅스: Pops and bangs, 런치음: Launch sound)을 생성하거나, 차량의 상태가 주행 상태라고 판단되면 가감속 명령에 대응하여 슬립음(Slip sound)을 생성하거나, 차량의 상태가 주행 상태 중 가속 상태라고 판단되면 가속력에 대응하여 가속음(리니어 사운드: Linearity Sound)를 생성할 수 있다.
여기서 차량의 상태는 정지 상태, 출발 상태, 주행 상태를 포함할 수 있고, 주행 상태는 가속 상태 및 감속 상태를 포함할 수 있으며, 가속 상태는 가속력에 대응하여 저속 상태, 중속 상태 및 고속 상태를 포함할 수 있다.
저속 상태는 제1기준 가속력 이하로 가속하는 상태이고, 중속 상태는 가속력이 제1기준 가속력을 초과하고 제2기준 가속력 이하로 가속하는 상태이며, 고속 상태는 제2기준 가속력을 초과하여 가속하는 상태이다.
프로세서(230)는 엔진 정보에 기초하여 차량의 상태를 판단할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(230)는 스로틀의 개도량에 기초하여 차량의 주행 여부 및 가속력을 판단할 수 있다. 프로세서(230)는 엔진의 회전수(RPM)에 기초하여 차량의 주행 여부 및 가속력을 판단할 수 있다. 프로세서(230)는 엔진의 토크에 기초하여 차량의 주행 여부 및 가속력을 판단할 수 있다.
즉 프로세서(230)는 엔진의 스로틀 개도량, 엔진의 회전수, 엔진의 토크 중 하나 또는 둘 이상의 정보에 기초하여 차량의 주행 여부 및 가속력을 판단할 수 있다.
프로세서(230)는 액셀러레이터 페달에 인가된 가속 압력 정보에 기초하여 차량의 주행 여부 및 가속력을 판단할 수 있다.
프로세서(230)는 주행 속도 정보에 기초하여 정지 상태인지, 출발 상태인지를 판단할 수 있고, 가속력을 판단할 수 있고, 가속 명령의 입력 여부를 판단할 수 있다.
프로세서(230)는 브레이크 페달에 인가된 압력 정보에 기초하여 정지 상태인지, 출발 상태인지를 판단할 수 있고, 감속 명령의 입력 여부를 판단할 수 있다.
프로세서(230)는 주행 속도 정보에 기초하여 주행 속도가 영(0)에서 증가 상태로 변화하고 있다고 판단되면 차량의 상태가 출발 상태라고 판단하고, 후연소음을 생성하고 생성한 후연소음의 출력을 제어한다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 프로세서(230)는 메모리에 저장된 후연소음의 신호를 획득하고, 획득한 후연소음의 신호를 신호 처리하여 제2스피커를 통해 출력 가능한 형태의 후연소음을 생성한다.
예를 들어, 후연소음의 신호는 미리 설정된 시간 동안 재생할 수 있는 웨이브 폼 오디오 포맷(WAV) 형태의 오디오 데이터가 포함된 음원일 수 있다.
프로세서(230)는 제2스피커를 통해 후연소음이 출력되도록 앰프(240), 제1스피커(251) 및 제2스피커(252)를 제어할 수 있다. 즉 프로세서(230)는 제1스피커를 제어할 때, 제1스피커의 음압이 기준 음압 이하가 되도록 제1스피커의 음압을 조절하고 제2스피커의 음압이 기준 음압을 초과하도록 제2스피커의 음압을 조절할 수 있다.
이와 같이 차량의 앞쪽 제1스피커의 음압을 낮추고 차량의 뒤쪽 제2스피커의 음압을 높여서 차별화된 후연소 배기음에 의한 경주용 차량 감성을 제공할 수 있다. 이로 인해 사용자의 감성 품질을 향상시킬 수 있다.
도 5b 에 도시된 바와 같이, 프로세서(230)는 사용자에 의해 선택된 사운드 재생에 대한 옵션 정보에 기초하여 음량과 음색을 조절하고 조절된 음량과 음색을 가진 후연소음을 생성한 후 생성한 후연소음을 재생하도록 할 수 있다.
후연소음은 사용자의 선택에 대응하여 사용자별로 저장되어 있을 수 있다. 이 경우, 프로세서(230)는 사용자의 식별 정보를 확인하고 확인한 사용자의 식별 정보에 매칭된 후연소음의 식별 정보를 확인하며, 확인한 후연소음의 식별 정보에 대응하는 후연소음 신호를 획득할 수 있다.
프로세서(230)는 브레이크 페달의 인가된 압력에 대응하여 감속 명령을 인식하고 액셀러레이터 페달의 인가된 압력에 대응하여 가속 명령을 인식하고 인식한 감속 명령 또는 가속 명령에 대응하는 슬립 각도 및 슬립율을 획득하고 획득한 슬립 각도 및 슬립율에 기초하여 제1슬립음 또는 제2 슬립음의 재생을 제어한다.
여기서 제1, 2 슬립음은 서로 동일할 수도 있고, 서로 상이할 수도 있다.
좀 더 구체적으로. 프로세서(230)는 차량이 주행 상태일 때마다 브레이크 페달이 가압된 제1가압 시간과, 제1가압 시간에 대응하는 브레이크 페달에 인가된 제1압력의 크기를 획득하고 획득한 제1가압 시간에 대응하는 제1 압력의 크기를 저장하고, 획득한 제1가압 시간에 대응하는 제1압력의 크기의 변화를 분석함으로써 브레이크 페달의 가압 패턴(즉 제1가압패턴)을 획득할 수 있다.
프로세서(230)는 차량이 주행 상태일 때마다 액셀러레이터 페달이 가압된 제2가압 시간과, 제2가압 시간에 대응하는 액셀러레이터 페달에 인가된 제2압력의 크기를 획득하고 획득한 제2가압 시간에 대응하는 제2압력의 크기를 저장하고, 획득한 제2가압 시간에 대응하는 제2압력의 크기의 변화를 분석함으로써 액셀러레이터 페달의 가압 패턴(즉 제2가압 패턴)을 획득할 수 있다.
프로세서(230)는 사용자별로 브레이크 페달의 가압 패턴과 액셀러레이터 페달의 가압 패턴을 획득하여 저장할 수 있다.
프로세서(230)는 미리 저장된 브레이크 페달의 가압 패턴에 대응하는 횡력 정보(슬립각도)에 기초하여 획득한 브레이크 페달의 패턴 정보에 대응하는 횡력 정보(슬립각도)를 획득한다.
프로세서(230)는 미리 저장된 액셀러레이터 페달의 가압 패턴에 대응하는 횡력 정보(슬립각도)에 기초하여 획득한 액셀러레이터 페달의 패턴 정보에 대응하는 횡력 정보(슬립각도)를 획득한다.
프로세서(230)는 가속이나 감속 상태일 때 복수 개의 휠 속도 센서에서 검출된 전후좌우의 차륜의 휠 속도에 기초하여 횡방향의 횡력을 획득하는 것도 가능하고, 요레이트 검출부(미도시)에 의해 검출된 요레이트에 기초하여 횡방향의 횡력을 획득하는 것도 가능하며, 가속도 센서에 의해 검출된 가속도 정보에 기초하여 횡방향의 횡력을 획득하는 것도 가능하다.
도 6a에 도시된 바와 같이, 프로세서(230)는 전륜과 후륜의 횡력 정보를 획득할 수 있다.
도 6b에 도시된 바와 같이, 프로세서(230)는 획득한 전륜과 후륜의 슬립 각도(deg)를 라디안(rad)으로 변환하고, 슬립율(slip ratio)로 변환한다.
도 6c에 도시된 바와 같이, 프로세서(230)는 변환된 슬립율에 대응하는 제1슬립음 또는 제2슬립음을 생성하고 생성한 제1슬립음 또는 제2슬립음을 출력하도록 앰프, 제1스피커 및 제2스피커를 제어한다.
프로세서(230)는 감속 명령이 수신되었을 때, 현재의 슬립율에 기초하여 제1슬립음의 음색이나 저항을 조절하고 조절한 제1슬립음을 재생하도록 하는 것도 가능하고, 가속 명령이 수신되었을 때, 현재의 슬립율에 기초하여 제2슬립음의 음색이나 저항을 조절하고 조절한 제2슬립음을 재생하도록 하는 것도 가능하다.
여기서 제1, 2슬립음은, 사용자별 제1, 2 가압 패턴에 대응하는 슬립음일 수 있다.
프로세서(230)는 사용자의 액셀러레이터 페달의 제2가압 패턴에 기초하여 가속 시간 동안 슬립음의 음색과 저항을 조절하는 것도 가능하고, 사용자의 브레이크 페달의 가압 패턴에 기초하여 감속 시간 동안 슬립음의 음색과 저항을 조절하는 것도 가능하다.
이를 통해 코너링 느낌을 부여할 수 있다.
프로세서(230)는 차량의 상태가 주행 상태 중 가속 상태라고 판단되면 가속력에 대응하여 가속음(리니어 사운드: Linearity Sound)를 생성할 수 있다.
좀 더 구체적으로, 프로세서(230)는 차량이 가속 상태일 때마다 액셀러레이터 페달이 가압된 제2가압 시간과, 제2가압 시간에 대응하는 액셀러레이터 페달에 인가된 제2압력의 크기를 획득하고, 획득한 제2가압 시간에 대응하는 제2압력의 크기에 기초하여 가속력을 획득하며 획득한 가속력에 기초하여 저속 가속, 중속 가속, 고속 가속 상태인지를 판단하고 판단된 가속력에 대응하는 가속 패턴을 획득 및 저장한다.
프로세서(230)는 주행 속도 정보와 기어단의 정보에 기초하여 가속력에 대응하는 가속 패턴을 획득 및 저장하는 것도 가능하다.
프로세서(230)는 사용자별 가속 패턴을 획득하고 사용자의 식별 정보에 각각 매칭된 가속 패턴을 저장할 수 있다.
프로세서(230)는 차량의 상태가 가속 상태일 때, 가속 패턴에 기초하여 가속음을 보정하고 보정된 가속음의 재생을 제어할 수 있다.
프로세서(230)는 사용자별 가속 패턴에 대응하는 편차를 동력성능-음압 보정 프로파일 생성 기법을 통해 가속감 및 가속음을 즐기면서도 안정적으로 선형성(Linearity) 주행 모드를 제공하도록 할 수 있다.
프로세서(230)는 사용자별 가속 패턴에 기초하여 엔진의 회전수(RPM)별 음압 프로파일, 엔진의 회전수와 스로틀의 개도량(RPM-APS) 보정 프로파일, 차량 속도 프로파일, 토크 보정 프로파일을 자동 생성할 수 있다.
도 7a에 도시된 바와 같이, 프로세서(230)는 저속으로 가속하는 상태이거나 고속으로 가속하는 상태일 때, 기본 가속음과 목표 가속음의 음압을 비교하여 엔진의 회전수별 음압 보정값을 획득할 수 있다. 여기서 획득한 음압 보정값은 목표음 생성부에서 생성할 목표음의 정보일 수 있다.
도 7b에 도시된 바와 같이, 프로세서(230)는 엔진의 회전수별 기본 가속음의 음압과 목표 가속음의 음압을 비교하고 비교 결과에 대응하는 엔진의 회전수별 음압 차를 확인하고 확인한 음압 차에 기초하여 각 엔진의 회전수에 대응하는 음압 프로파일을 생성한다.
도 7c에 도시된 바와 같이, 프로세서(230)는 엔진의 회전수별 및 엔진의 스로틀의 개도량 별 기본 가속음의 그래프를 생성하고, 이들 중 하나(즉 엔진의 회전수들 중 하나와 스로틀의 개도량들 중 하나)를 선택하고, 선택한 엔진의 회전수와 엔진의 스로틀 개도량에 기초하여 음압 프로파일을 생성한다.
이를 통해 사용자의 운전 타입별 완가속, 급가속에 따른 편차를 보정한 가속음을 제공할 수 있다.
도 8a, 도8b는 실시 예에 따른 사운드 재생 장치의 레이싱 사운드와 랠리 사운드 출력에 대응하는 엔진 회전수별 주파수와 음압의 스펙트럼의 예시도이다.
도 8a에 도시된 바와 같이, 사운드 재생 모드가 레이싱 모드일 때, (1) 영역은 후연소음에 대응하는 엔진 회전수별 주파수와 음압의 스펙트럼이고, (2) 영역은 슬립음에 대응하는 엔진 회전수별 주파수와 음압의 스펙트럼이며, (3) 영역은 선형의 가속음에 대응하는 엔진 회전수별 주파수와 음압의 스펙트럼이다.
도 8b에 도시된 바와 같이, 사운드 재생 모드가 랠리 모드일 때, (1) 영역은 후연소음에 대응하는 엔진 회전수별 주파수와 음압의 스펙트럼이고, (2) 영역은 슬립음에 대응하는 엔진 회전수별 주파수와 음압의 스펙트럼이며, (3) 영역은 선형의 가속음에 대응하는 엔진 회전수별 주파수와 음압의 스펙트럼이다.
프로세서는 레이싱과 관련된 다양한 사운드를 재생하도록 할 수 있다.
프로세서는 사운드 재생 모드가 퍼스널 모드이면, 퍼스널 모드에 대응하는 목표음을 확인하고 확인한 목표음의 재생을 제어하고, 스포츠 모드이면, 스포츠 모드에 대응하는 목표음을 확인하고 확인한 목표음의 재생을 제어하며, 퍼포먼스 모드이면, 퍼포먼스 모드에 대응하는 목표음을 확인하고 확인한 목표음의 재생을 제어할 수 있다.
실시 예에 따르면 차량 1대로 다양한 차량에서의 사운드를 구현할 수 있고, 차량의 상품성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 고성능 차량 레이싱 사운드를 출력함으로써 고객의 다양한 니즈를 반영할 수 있고, 운전자가 경주용 차량 또는 챔피언십 느낌의 가상 사운드를 느낄 수 있도록 할 수 있다.
한편, 개시된 실시예들은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 저장하는 기록매체의 형태로 구현될 수 있다. 명령어는 프로그램 코드의 형태로 저장될 수 있으며, 프로세서에 의해 실행되었을 때, 프로그램 모듈을 생성하여 개시된 실시예들의 동작을 수행할 수 있다. 기록매체는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로 구현될 수 있다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체로는 컴퓨터에 의하여 해독될 수 있는 명령어가 저장된 모든 종류의 기록 매체를 포함한다. 예를 들어, ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 자기 테이프, 자기 디스크, 플래쉬 메모리, 광 데이터 저장장치 등이 있을 수 있다.
1: 차량 100: 구동 기구
200: 사운드 재생 장치 230: 프로세서

Claims (20)

  1. 차량의 상태 정보를 수신하는 통신 네트워크; 및
    상기 통신 네트워크를 통해 수신된 차량의 상태 정보에 기초하여 차량의 상태가 출발 상태인지, 주행 상태인지를 판단하고, 상기 차량의 상태가 출발 상태라고 판단되면 후연소음의 재생을 제어하고, 상기 차량의 상태가 주행 상태라고 판단되면 가속 명령 또는 감속 명령에 대응하여 슬립음의 재생을 제어하고, 상기 차량의 상태가 주행 상태 중 가속 상태라고 판단되면 가속력에 대응하는 가속음의 재생을 제어하는 프로세서를 포함하는 사운드 재생 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 차량의 상태 정보는, 주행 속도 정보, 엔진 정보, 브레이크 페달의 압력 정보, 변속 정보 중 적어도 하나를 포함하는 사운드 재생 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    사운드 재생에 대한 음량 정보 및 음색 정보 중 적어도 하나의 수신하는 입력부를 더 포함하고,
    상기 프로세서는, 상기 후연소음의 재생을 제어할 때, 상기 입력부에 수신된 음량 정보 및 음색 정보 중 적어도 하나에 기초하여 상기 후연소음의 음량과 음색 중 적어도 하나를 조절하고 조절한 후연소음의 재생을 제어하는 사운드 재생 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    복수 개의 슬립음에 대한 정보를 저장하는 메모리를 더 포함하고,
    상기 프로세서는, 상기 차량의 상태 정보에 기초하여 브레이크 페달을 가압하는 제1가압 패턴과, 액셀러레이터 페달을 가압하는 제2가압 패턴을 획득하고, 상기 복수 개의 슬립음 중 상기 획득한 제1가압 패턴에 대응하는 제1슬립음과, 상기 획득한 제2가압 패턴에 대응하는 제2슬립음에 대한 정보를 상기 메모리에 저장하도록 하는 사운드 재생 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 프로세서는,
    상기 감속 명령이 수신되면 각 차륜의 슬립율에 기초하여 상기 제1슬립음의 음색을 조절하고 상기 조절한 제1슬립음의 재생을 제어하는 사운드 재생 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 프로세서는,
    상기 가속 명령이 수신되면 각 차륜의 슬립율에 기초하여 상기 제2슬립음의 음색을 조절하고 상기 조절한 제2슬립음의 재생을 제어하는 사운드 재생 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 프로세서는,
    상기 차량의 상태 정보 중 각 차륜의 휠 속도 정보, 요레이트 정보 및 가속 정보 중 적어도 하나의 정보를 확인하고 상기 확인한 적어도 하나의 정보에 기초하여 상기 각 차륜의 슬립율을 획득하는 사운드 재생 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 프로세서는,
    상기 가속음의 재생을 제어할 때, 상기 차량의 상태 정보 중 엔진의 회전수, 엔진의 토크 및 엔진의 스로틀 개도량 중 적어도 하나의 정보를 확인하고 상기 확인한 적어도 하나의 정보에 기초하여 가속력을 획득하고 상기 획득한 가속력에 기초하여 상기 가속음의 음압을 보정하는 사운드 재생 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 프로세서는,
    상기 가속력이 제1가속력 이하이거나, 상기 제1가속력보다 높은 제2가속력을 초과하면 상기 가속음의 음압을 보정하는 사운드 재생 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    메모리;
    사용자의 식별 정보를 수신하는 입력부를 더 포함하고,
    상기 프로세서는, 상기 차량의 상태 정보 중 엔진의 회전수, 엔진의 토크 및 엔진의 스로틀 개도량 중 적어도 하나의 정보를 확인하고, 상기 확인한 적어도 하나의 정보와 상기 사용자의 식별 정보에 기초하여 사용자별 가속 패턴을 획득하고, 상기 사용자별 가속 패턴에 대응하는 가속음의 음압과 기본 음압을 비교한 음압의 차이에 기초하여 사용자별로 가속음의 음압을 보정하고 상기 보정한 가속음의 음압의 정보를 상기 메모리에 저장하도록 하는 사운드 재생 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    마이크로폰;
    가속도 센서; 및
    스피커를 더 포함하고,
    상기 프로세서는, 상기 마이크로폰에 수신된 신호, 상기 가속도 센서에 의해 검출된 가속도 신호 및 상기 스피커에서 출력되는 사운드에 기초하여 노이즈 제거 신호를 생성하고, 상기 생성된 노이즈 신호의 출력을 제어하는 사운드 재생 장치.
  12. 주행 속도를 검출하기 위한 속도 검출부;
    브레이크 페달에 인가된 압력을 검출하기 위한 압력 검출부;
    동력 장치의 동력 정보를 획득하기 위한 동력 정보 획득부;
    상기 속도 검출부에서 검출된 주행 속도 정보, 상기 압력 검출부에서 검출된 압력 정보 및 상기 동력 정보에 기초하여 차량의 상태가 출발 상태인지, 주행 상태인지를 판단하고, 상기 차량의 상태가 출발 상태라고 판단되면 후연소음의 재생을 제어하고, 상기 차량의 상태가 주행 상태라고 판단되면 가속 명령 또는 감속 명령에 대응하여 슬립음의 재생을 제어하고, 상기 차량의 상태가 주행 상태 중 가속 상태라고 판단되면 가속력에 대응하는 가속음의 재생을 제어하는 사운드 재생 장치를 포함하는 차량.
  13. 제 12 항에 있어서,
    사운드 재생에 대한 음량 정보 및 음색 정보 중 적어도 하나의 수신하는 입력부를 더 포함하고,
    상기 사운드 재생 장치는, 상기 후연소음의 재생을 제어할 때, 상기 입력부에 수신된 음량 정보 및 음색 정보 중 적어도 하나에 기초하여 상기 후연소음의 음량과 음색 중 적어도 하나를 조절하고 조절한 후연소음의 재생을 제어하는 차량.
  14. 제 12 항에 있어서, 상기 사운드 재생 장치는,
    상기 슬립음의 재생을 제어할 때, 상기 브레이크 페달에 가압에 대응하여 감속 명령이 수신되었다고 판단되면 제1슬립음의 재생을 제어하고, 액셀러레이터 페달에 가압에 대응하여 가속 명령이 수신되었다고 판단되면 제2슬립음의 재생을 제어하는 차량.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 사운드 재생 장치는,
    각 차륜의 휠 속도 정보, 요레이트 정보 및 가속 정보 중 적어도 하나의 정보를 확인하고 상기 확인한 적어도 하나의 정보에 기초하여 각 차륜의 슬립율을 획득하고,
    상기 제1슬립음의 재생을 제어할 때 상기 획득한 각 차륜의 슬립율에 기초하여 상기 제1슬립음의 음색을 조절하고, 상기 제2슬립음의 재생을 제어할 때 상기 획득한 각 차륜의 슬립율에 기초하여 상기 제2슬립음의 음색을 조절하는 차량.
  16. 제 12 항에 있어서,
    상기 동력 장치는 엔진을 포함하고,
    변속기를 더 포함하는 차량.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 사운드 재생 장치는,
    상기 가속음의 재생을 제어할 때, 상기 엔진의 회전수, 엔진의 토크 및 엔진의 스로틀 개도량 중 적어도 하나의 정보를 확인하고 상기 확인한 적어도 하나의 정보에 기초하여 가속력을 획득하고 상기 획득한 가속력에 기초하여 상기 가속음의 음압을 보정하는 차량.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 사운드 재생 장치는,
    상기 가속력이 제1가속력 이하이거나, 상기 제1가속력보다 높은 제2가속력을 초과하면 상기 가속음의 음압을 보정하는 차량.
  19. 제 16 항에 있어서,
    메모리;
    사용자의 식별 정보를 수신하는 입력부를 더 포함하고,
    상기 사운드 재생 장치는, 상기 엔진의 회전수, 엔진의 토크 및 엔진의 스로틀 개도량 중 적어도 하나의 정보를 확인하고, 상기 확인한 적어도 하나의 정보와 상기 사용자의 식별 정보에 기초하여 사용자별 가속 패턴을 획득하고, 상기 사용자별 가속 패턴에 대응하는 가속음의 음압과 기본 음압을 비교한 음압의 차이에 기초하여 사용자별로 가속음의 음압을 보정하고 상기 보정한 가속음의 음압의 정보를 상기 메모리에 저장하도록 하는 차량.
  20. 제 12 항에 있어서,
    마이크로폰;
    가속도 센서; 및
    스피커를 더 포함하고,
    상기 사운드 재생 장치는, 상기 마이크로폰에 수신된 신호, 상기 가속도 센서에 의해 검출된 가속도 신호 및 상기 스피커에서 출력되는 사운드에 기초하여 노이즈 제거 신호를 생성하고, 상기 생성된 노이즈 신호의 출력을 제어하는 차량.



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