KR20230093827A - 차량의 소음 환경에 대한 시뮬레이션 방법 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

차량의 소음 환경에 대한 시뮬레이션 방법 및 시스템을 개시한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 차량의 소음 환경에 대한 시뮬레이션 시스템에 있어서, 참조 신호 샘플 및 소음 신호 샘플을 저장하는 메모리; 상기 참조 신호 샘플을 기반으로 참조 신호를 생성하고, 상기 소음 신호 샘플을 기반으로 소음 신호를 생성하고, 상기 참조 신호를 소음 제어 시스템에게 전송하는 제어부; 및 상기 소음 신호를 음파로 변환하고, 상기 음파를 출력하는 스피커를 포함하는 시뮬레이션 시스템 및 방법을 제공한다.

Description

차량의 소음 환경에 대한 시뮬레이션 방법 및 시스템{System and Method for Simulating Noise Environment of Vehicle}
본 발명의 실시예들은 차량의 소음 환경에 대한 시뮬레이션 방법 및 시스템에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 발명에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
차량의 주행 시, 차량에는 공기에 의한 소음 및 구조적 소음이 발생한다. 예를 들면, 차량의 엔진에 의해 발생하는 소음, 차량과 노면 간 마찰에 의해 발생하는 소음, 현가 장치를 통해 전달되는 진동, 바람에 의해 발생하는 풍절음 등이 발생한다.
이러한 소음을 저감하기 위한 방법으로서, 차량 내부에 소음을 흡수하는 흡음재를 설치하는 수동 소음 제어 방법과, 소음의 위상에 반대되는 위상을 가지는 소음 제어 신호(noise control signal)를 이용하는 능동 소음 제어(Active Noise Control, ANC) 방법이 있다.
수동 소음 제어 방법은 다양한 소음을 적응적으로 제거하는 데 한계가 있어, 능동 소음 제어 방법에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히, 차량의 노면 소음을 제거하기 위한 노면 소음 능동 제어(Road-noise Active Noise Control, RANC) 방법이 주목받고 있다.
능동 소음 제어를 수행하기 위해, 차량의 오디오 시스템은 차량의 내부 소음과 동일한 진폭을 가지지만 내부 소음의 위상에 대한 역위상을 가지는 소음 제어 신호를 생성하고, 소음 제어 신호를 차량의 내부에 출력함으로써 내부 소음을 상쇄한다.
이러한 능동 소음 제어를 개발하는데 필요한 소음 데이터를 수집하기 위해서는 차량의 주행이 필요하다. 종래의 방법은 능동 소음 제어의 알고리즘 또는 제어 파라미터들을 설정하고, 차량의 주행 중 능동 소음 제어를 수행하고, 능동 소음 제어의 성능을 확인한다.
하지만, 능동 소음 제어를 테스트할 때마다 차량을 주행시키는 것은 상당한 비용과 시간을 소모한다. 또한, 차량의 주행마다 소음이 달라지므로, 능동 소음 제어의 객관적인 테스트가 어려울 수 있다.
본 발명의 실시예들은, 차량에게 소음 환경을 제공함으로써, 능동 소음 제어의 테스트에 필요한 차량 주행을 생략시키고 능동 소음 제어의 개발에 소요되는 시간과 비용을 감소시키기 위한 시뮬레이션 방법 및 시스템을 제공하는 데 주된 목적이 있다.
본 발명의 다른 실시예들은, 능동 소음 제어에 필요한 참조 신호와 소음 신호가 소음 제어 시스템에 도달하는 시점들을 동기화함으로써, 소음 환경을 정확하게 재현하기 위한 시뮬레이션 방법 및 시스템을 제공하는 데 일 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 차량의 소음 환경에 대한 시뮬레이션 시스템에 있어서, 참조 신호 샘플 및 소음 신호 샘플을 저장하는 메모리; 전기적 신호를 음파로 변환하고, 상기 음파를 출력하는 스피커; 및 상기 참조 신호 샘플을 기반으로 참조 신호를 생성하고, 상기 소음 신호 샘플을 기반으로 소음 신호를 생성하고, 상기 참조 신호를 소음 제어 시스템에게 전송하고, 상기 소음 신호를 상기 스피커를 통해 출력하되, 상기 소음 제어 시스템에 의해 상기 참조 신호가 수신된 시점과 상기 소음 신호가 측정된 시점에 기초하여 다음 참조 신호의 전송 시점 또는 다음 소음 신호의 출력 시점 중 적어도 하나를 조정하는 제어부를 포함하는 시뮬레이션 시스템을 제공한다.
본 실시예의 다른 측면에 의하면, 차량의 소음 환경에 대한 시뮬레이션 시스템에 의해 구현되는 방법에 있어서, 미리 저장된 참조 신호 샘플을 기반으로 참조 신호를 생성하는 단계; 미리 저장된 소음 신호 샘플을 기반으로 소음 신호를 생성하는 단계; 상기 참조 신호를 소음 제어 시스템에게 전송하는 단계; 상기 소음 신호로부터 변환된 음파를 스피커를 통해 출력하는 단계; 상기 소음 제어 시스템으로부터 상기 소음 제어 시스템에 의해 상기 참조 신호가 수신된 시점과 상기 소음 신호가 측정된 시점을 수신하는 단계; 및 상기 참조 신호의 상기 수신된 시점과 상기 소음 신호의 상기 측정된 시점에 기초하여 다음 참조 신호의 전송 시점 또는 다음 소음 신호의 출력 시점 중 적어도 하나를 조정하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 의하면, 차량에게 소음 환경을 제공함으로써, 능동 소음 제어의 테스트에 필요한 차량 주행을 생략시키고 능동 소음 제어의 개발에 소요되는 시간과 비용을 감소시킬 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 능동 소음 제어에 필요한 참조 신호와 소음 신호가 소음 제어 시스템에 도달하는 시점들을 동기화함으로써, 소음 환경을 정확하게 재현할 수 있다.
도 1은 차량의 구성요소들을 예시적으로 나타낸 구성도다.
도 2는 차량의 오디오 시스템의 구성요소들을 예시적으로 나타낸 구성도다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 소음 환경 시뮬레이션 과정을 설명하기 위해 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 참조 신호의 수신 시점과 소음 신호의 측정 시점의 동기화를 설명하기 위해 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 시뮬레이션 방법을 설명하기 위한 순서도다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 시뮬레이션 방법을 설명하기 위한 순서도다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면 상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함', '구비'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서에 기재된 '~부', '모듈' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 구성요소들을 예시적으로 나타낸 구성도다.
도 1을 참조하면, 차륜(100), 현가 장치(110), 가속도계(accelerometers, 120), 마이크로폰(130), 제어기(140), 스피커(150), 및 차축(160)을 포함하는 차량(10)이 도시되어 있다. 도 1에서 복수의 구성요소들의 개수와 배치된 위치는 일 실시예에 해당하며, 다른 실시예에서는 구성요소들의 개수와 위치는 달라질 수 있다.
차량(10)은 주행에 필요한 부속품들이 장착되는 차대(chassis), 및 능동 소음 제어를 수행하는 오디오 시스템을 포함한다.
차량(10)의 차대는 차량(10)의 전방의 좌우에 각각 배치된 전륜들과, 차량(10)의 후방의 좌우에 각각 배치된 후륜들을 포함한다. 차량(10)의 차대는 동력 전달 수단으로서 차축(160)을 더 포함한다. 또한, 차량(10)의 차대는 현가 장치(110)를 포함한다. 또한, 차량(10)의 차대는 차체(body)를 포함한다. 이 외에, 차량(10)은 동력 장치, 조향 장치 또는 제동 장치 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
현가 장치(110)는 차량(10)의 진동 또는 충격을 완화시키는 장치이다. 구체적으로, 차량(10)이 주행하는 동안 노면에 의한 진동이 차량(10)에 가해진다. 현가 장치(110)는 스프링, 에어 서스펜션(air suspension) 등을 이용하여 차량(10)에 가해지는 진동을 완화시킨다. 현가 장치(110)는 충격 완화를 통해 차량(10)에 탑승한 탑승자의 승차감을 개선할 수 있다.
하지만, 현가 장치(110)에 의해 차량(10)의 실내에 소음이 발생할 수 있다. 구체적으로, 현가 장치(110)는 차량(10)에 가해지는 큰 진동을 완화할 수는 있지만, 차륜(100)과 노면 간 마찰에 의해 발생하는 미세한 진동을 제거하기는 어렵다. 이러한 미세한 진동은 현가 장치(110)를 통해 차량(10)의 실내에 소음을 발생시킨다.
나아가, 차륜(100)과 노면 간 마찰에 의해 발생하는 소음, 동력 장치인 엔진에 의해 발생하는 소음 또는 바람에 의해 발생하는 풍절음 등이 차량(10)의 실내로 유입될 수 있다.
차량(10)의 내부 소음을 제거하기 위해, 차량(10)은 오디오 시스템을 포함할 수 있다.
차량(10)의 오디오 시스템은 차량(10)의 진동으로부터 내부 소음을 예측하고, 차량(10)의 내부 소음에 대한 소음 신호(noise signal)의 진폭과 동일한 진폭을 가지되, 소음 신호의 위상에 반대되는 위상을 가지는 소음 제어 신호를 이용하여 차량(10)의 내부 소음을 제거할 수 있다.
이를 위해, 오디오 시스템은 가속도계(120), 마이크로폰(130), 제어기(140) 및 스피커(150)를 포함한다. 오디오 시스템은 앰프(amplifier, AMP)를 더 포함할 수 있다.
가속도계(120)는 차량(10)의 가속 또는 진동을 측정하고, 가속 신호를 나타내는 참조 신호(reference signal)를 제어기(140)에게 전송한다. 참조 신호는 소음 제어 신호를 생성하는 데 이용된다.
가속도계(120)는 차륜(100)과 노면 간 마찰에 의해 발생하는 진동을 측정할 수 있다. 이를 위해, 가속도계(120)는 현가 장치(110)에 배치되거나, 차륜(100)과 차축(160)을 연결하는 연결기구에 배치되거나 차체에 배치될 수 있다.
가속도계(120)는 아날로그 신호인 참조 신호를 제어기(140)에게 전송한다. 그렇지 않으면, 가속도계(120)는 참조 신호를 디지털 신호로 변환하고, 변환된 디지털 신호를 제어기(140)에 전송할 수 있다.
오디오 시스템은 차량(10)의 진동을 측정하기 위해 가속도 센서 대신 자이로 센서, 모션 센서, 변위 센서, 토크 센서 또는 마이크로폰 중 적어도 하나를 이용할 수 있다. 즉, 오디오 시스템은 센싱부를 포함하고, 센싱부는 가속도 센서, 자이로 센서, 모션 센서, 변위 센서, 토크 센서 또는 마이크로폰 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
마이크로폰(130)은 차량(10) 내 소리를 감지하고, 소리 신호를 제어기(140)에게 전송한다. 예를 들면, 마이크로폰(130)은 차량(10) 내 소음을 감지하고, 소음 신호를 제어기(140)에게 전송할 수 있다.
구체적으로, 마이크로폰(130)은 사람의 가청 주파수 대역인 약 20 내지 20 kHz의 음압을 측정할 수 있다. 마이크로폰(130)의 감청 주파수의 범위는 더 좁아지거나 넓어질 수 있다.
일 실시예에서, 마이크로폰(130)은 차륜(100)과 노면 간 마찰에 의해 발생하는 내부 소음을 측정할 수 있다.
차량(10)의 내부로 소음 제어 신호가 출력되는 경우, 마이크로폰(130)은 소음 제어 신호에 의해 차량(10)의 내부 소음이 제거된 환경에서 차량(10)의 실내에 잔존하는 소음 신호를 측정할 수 있다. 잔존하는 신호를 오차 신호 또는 잔여 신호라 한다. 오차 신호는 차량(10) 내 소음이 정상적으로 감소되거나 제거되었는지 판단하기 위한 정보로 이용될 수 있다.
차량(10)의 내부로 오디오 신호가 출력되는 경우, 마이크로폰(130)은 오차 신호와 오디오 신호를 함께 측정할 수 있다.
마이크로폰(130)은 좌석의 헤드레스트, 차량(10)의 천장 또는 내벽에 배치될 수 있다. 마이크로폰(130)은 복수의 위치에 배치될 수 있으며, 마이크로폰 어레이(array) 형태로 배치될 수도 있다.
마이크로폰(130)은 전기적 콘덴서형 센서로 구현될 수 있다. 소음을 집중적으로 측정하기 위해, 마이크로폰(130)은 지향성 마이크로폰으로 구현될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 마이크로폰(130)은 제어기(140)에 의해 탑승자의 귀 위치에 생성되는 가상 마이크로폰으로 동작할 수 있다.
제어기(140)는 가속도계(120)의 참조 신호에 기초하여 차량의 내부 소음을 제거하기 위한 소음 제어 신호를 생성한다. 차량(10)의 내부에 소음 제어 신호가 출력되는 경우, 제어기(140)는 참조 신호와 함께 마이크로폰(130)에 의해 측정된 음향 신호를 이용하여 소음 제어 신호를 생성할 수 있다.
구체적으로, 소음 제어 신호가 출력되고 있지 않은 상황에서, 제어기(140)는 가속도계(120)의 참조 신호에 기초하여 차량(10)의 내부 소음 신호의 위상에 반대되는 위상을 가지는 소음 제어 신호를 생성한다. 제어기(140)는 스피커(150)를 통해 소음 제어 신호를 차량(10)의 내부에 출력한다. 제어기(140)는 소음 신호와 소음 제어 신호 간 오차를 나타내는 오차 신호를 마이크로폰(130)을 통해 피드백 받는다. 제어기(140)는 참조 신호와 오차 신호에 기초하여 다시 소음 제어 신호를 생성하고, 소음 제어 신호를 스피커(150)를 통해 출력한다.
이처럼, 제어기(140)는 차량(10)의 내부 소음에 대한 소음 신호의 진폭과 동일한 진폭을 가지되, 소음 신호의 위상에 반대되는 위상을 가지는 소음 제어 신호를 생성할 수 있다.
제어기(140)는 아날로그 신호인 참조 신호와 소음 신호를 디지털 신호로 변환하고, 변환된 디지털 신호로부터 소음 제어 신호를 생성할 수 있다.
제어기(140)는 소음 제어 신호를 앰프에게 전송한다.
앰프는 제어기(140)로부터 소음 제어 신호를 수신하고, AVN(Audio, Video, Navigation) 장치로부터 오디오 신호를 수신한다.
앰프는 소음 제어 신호와 오디오 신호를 믹싱하고, 믹싱된 신호를 스피커를 통해 출력할 수 있다. 또한, 앰프는 증폭기들을 이용하여 믹싱된 신호의 진폭을 조절할 수 있다. 증폭기들은 믹싱된 신호의 전력을 증폭하기 위한 진공관 또는 트랜지스터 등을 포함할 수 있다.
앰프는 믹싱된 신호를 스피커(150)에게 전송한다.
스피커(150)는 전기적 신호인 믹싱된 신호를 앰프로부터 수신하고, 차량(10)의 내부에 믹싱된 신호를 음파 형태로 출력한다. 차량(10)의 내부에서 소음은 믹싱된 신호의 출력에 의해 감소하거나 제거될 수 있다.
스피커(150)는 차량(10)의 내부에서 복수의 위치에 배치될 수 있다.
스피커(150)는 믹싱된 신호를 필요에 따라 특정 탑승자에게만 출력할 수 있다. 구체적으로, 스피커(150)는 복수의 위치에서 믹싱된 신호들의 위상을 달리 출력함으로써, 특정 탑승자의 귀 위치에서 보강 간섭 또는 상쇄 간섭을 일으킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 구성요소들을 예시적으로 나타낸 구성도다.
도 2를 참조하면, 차량의 오디오 시스템은 센서(200), 마이크로폰(210), 제어기(220), AVN 장치(230), 앰프(240) 및 스피커(250)를 포함한다. 도 2에서 센서(200), 마이크로폰(210), 제어기(220), AVN 장치(230), 앰프(240) 및 스피커(250)는 도 1을 참조하여 설명한 가속도계(120), 마이크로폰(130), 제어기(140), AVN 장치, 앰프 및 스피커(150)에 각각 대응될 수 있다.
이하에서, 소음 신호는 탑승자의 귀의 위치에서 소음을 측정한 것일 수 있다.
소음 제어 신호는 소음 신호를 제거 또는 감쇠시키기 위한 신호이다. 소음 제어 신호는 소음 신호와 동일한 진폭을 가지되 반대 위상을 가지는 신호이다.
오차 신호 는 소음 제어 지점에서 소음 신호가 소음 제어 신호에 의해 상쇄되고 남은 잔여 소음을 측정한 것이다. 오차 신호는 마이크로폰에 의해 측정될 수 있다. 마이크로폰이 오차 신호와 오디오 신호를 함께 측정하는 경우, 오디오 시스템은 오디오 신호를 알고 있으므로 오차 신호를 식별할 수 있다. 이때, 마이크로폰의 위치는 소음 제어 지점인 탑승자의 귀의 위치인 것으로 근사화될 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 센서(200)는 차량의 가속 신호를 참조 신호로 측정한다. 센서(200)는 가속도 센서, 자이로 센서, 모션 센서, 변위 센서, 토크 센서 또는 마이크로폰 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
마이크로폰(210)은 차량 내 음향 신호를 측정한다. 여기서, 마이크로폰(210)에 의해 측정되는 음향 신호는 소음 신호, 오차 신호 또는 오디오 신호 중 적어도 하나를 포함한다.
차량 내부에 소음 제어 신호가 출력되고 있는 경우, 마이크로폰(210)은 오차 신호를 측정할 수 있다. 차량 내부에 오디오 신호가 출력되고 있는 경우, 마이크로폰(130)은 오차 신호와 오디오 신호를 함께 측정할 수 있다.
제어기(220)는 참조 신호에 따라 소음 제어 신호를 생성한다. 소음 제어 신호는 차량의 내부 소음의 크기와 같은 크기를 가지되, 내부 소음의 위상에 반대되는 위상을 가지는 신호이다. 소음 제어 신호가 출력되고 있는 경우, 제어기(220)는 참조 신호 및 오차 신호에 기초하여 소음 제어 신호를 생성할 수 있다. 오디오 신호가 출력되고 있는 경우, 제어기(220)는 마이크로폰(210)에 의해 측정된 음향 신호로부터 오차 신호를 추출하고, 참조 신호 및 오차 신호에 기초하여 소음 제어 신호를 생성할 수 있다.
한편, 본 명세서에서, 신호의 크기는 음압(sound pressure), 음압 레벨(sound pressure level), 에너지(energy), 또는 전력(power) 중 어느 하나를 지칭할 수 있다. 이 외에, 신호의 크기는 신호의 평균 진폭, 평균 음압, 평균 음압 레벨, 평균 에너지 또는 평균 전력 중 어느 하나를 지칭할 수 있다.
제어기(220)는 AVN 장치(230)의 오디오 기능의 동작 여부와 무관하게 독립적으로 소음 제어 신호가 출력되도록 할 수 있다. 즉, 제어기(220)는 차량의 주행 상황에서 상시 동작할 수 있다. 제어기(220)는 AVN 장치(230)의 오디오 기능의 온 동작 시, 소음 제어 신호와 오디오 신호가 함께 출력되도록 할 수 있다. 제어기(220)는 AVN 장치(230)의 오디오 기능의 오프 동작 시, 소음 제어 신호만 출력되도록 할 수 있다.
제어기(220)는 오디오 시스템의 다른 구성요소들과 A2B(Automotive Audio Bus) 인터페이스를 통해 연결될 수 있다.
한편, AVN 장치(230)는 차량에 설치되어 탑승자의 요청에 따라 오디오, 비디오 및 내비게이션 프로그램을 실행한다.
구체적으로, AVN 장치(230)는 오디오 신호 송신부(231)를 이용하여 오디오 신호를 앰프(240)에게 전송할 수 있다. 앰프(240)에 전송된 오디오 신호는 스피커(250)를 통해 차량의 내부로 출력된다. 예를 들면, AVN 장치(230)는 탑승자의 제어에 따라 음악에 관한 오디오 신호를 앰프(240)에게 전송하면, 앰프(240) 및 스피커(250)는 오디오 신호에 따라 음악을 재생할 수 있다. 또한, AVN 장치(230)는 디스플레이와 같은 비디오 출력 장치를 이용하여 차량의 주행 정보, 도로 정보, 또는 내비게이션 정보 등을 탑승자에게 제공할 수 있다.
AVN 장치(230)는 3G(Generation), LTE(Long Term Evolution), 5G 등의 이동 통신 규격을 지원하는 통신망을 이용하여 외부 장치와 통신을 수행할 수 있다. AVN 장치(230)는 통신을 통해 주변 차량의 정보, 인프라 정보, 도로 정보, 교통 정보 등을 수신할 수 있다.
앰프(240)는 소음 제어 신호와 오디오 신호를 믹싱하고, 믹싱된 신호를 가공하며, 가공된 신호를 스피커(250)를 통해 출력한다. 앰프(240)는 소음 제어 신호를 가공하거나 오디오 신호를 가공한 후 믹싱을 수행할 수도 있다.
앰프(240)는 소음 제어 신호의 특성, 오디오 신호의 특성, 또는 스피커(250)의 특성 등을 고려하여 믹싱된 신호에 대해 적절한 처리를 수행할 수 있다. 예를 들면, 앰프(240)는 믹싱된 신호의 크기를 조절할 수 있다. 이를 위해, 앰프(240)는 적어도 하나의 증폭기를 포함할 수 있다.
앰프(240)는 가공된 신호를 제어기(220)에게 피드백할 수 있다. 제어기(220)는 가공된 신호를 이용하여 차량 내 다양한 소리 중 오차 신호만 제거하기 위한 소음 제어 신호를 생성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 앰프(240)는 제어기(220)와 일체형으로 구성될 수 있다. 일 예로써, 제어기(220)와 앰프(240)는 일체형으로 구성되어 좌석의 헤드레스트 내에 마련될 수 있다.
스피커(250)는 앰프(240)로부터 가공된 신호를 수신하고, 가공된 신호를 차량의 내부로 출력한다. 스피커(250)의 출력에 의해 차량의 내부 소음이 제거되거나 감쇠될 수 있다. 자세한 설명은 후술한다.
센서(200), 마이크로폰(210), 제어기(220), AVN 장치(230), 앰프(240) 및 스피커(250)는 도 1에서 설명한 가속도계(120), 마이크로폰(130), 제어기(140), AVN 장치, 앰프 및 스피커(150) 각각에 대응될 수 있다.
한편, 차량의 오디오 시스템은 구성요소들의 고장 여부를 진단할 수 있다. 예를 들면, 오디오 시스템은 구성요소들의 이상 신호를 감지하거나, 제어기(220)의 고장이 발생하거나, 센서(200)의 고장이 발생한 것을 판단할 수 있다.
이하에서는, 제어기(220) 및 앰프(240)의 구성요소들을 상세히 설명한다.
제어기(220)는 제1 필터부(221), 제1 ADC(Analog-Digital Converter) 변환부(222), 제2 필터부(223), 제2 ADC 변환부(224), 제어신호 생성부(225) 또는 제어신호 송신부(226) 중 적어도 하나를 포함한다. 제어기(220)는 적어도 하나의 디지털 신호 프로세서(Digital Signal Processor, DSP)로 구현될 수 있다.
제1 필터부(221)는 센서(200)의 참조 신호에 대해 필터링을 수행한다. 제1 필터부(221)는 참조 신호의 주파수 대역 중 특정 대역의 신호를 필터링할 수 있다. 예를 들면, 차량 내 주요 소음원인 저주파 대역의 참조 신호를 필터링하기 위해, 제1 필터부(221)는 참조 신호에 저역통과필터(low pass filter)를 적용할 수 있다. 이 외에도, 제1 필터부(221)는 참조 신호에 고역역통과필터(high pass filter)를 적용할 수도 있다.
제1 ADC 변환부(222)는 아날로그 신호인 참조 신호를 디지털 신호로 변환한다. 구체적으로, 제1 ADC 변환부(222)는 제1 필터부(221)에 의해 필터링된 참조 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있다. 이를 위해, 제1 ADC 변환부(222)는 참조 신호에 대해 샘플링(sampling)을 수행할 수 있다. 예를 들면, 제1 ADC 변환부(222)는 참조 신호를 2 kHz의 샘플링 비율로 샘플링할 수 있다. 다시 말하면, 제1 ADC 변환부(222)는 소음 제어 신호에 다운 샘플링을 적용할 수 있다. 제1 ADC 변환부(222)는 참조 신호를 적절한 샘플링 비율로 샘플링함으로써, 아날로그 신호인 참조 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있다.
제2 필터부(223)는 마이크로폰(210)의 음향 신호에 대해 필터링을 수행한다. 음향 신호는 소음 신호, 오차 신호 또는 오디오 신호 중 적어도 하나를 포함한다. 제2 필터부(223)는 음향 신호의 주파수 대역 중 특정 대역의 신호를 필터링할 수 있다. 예를 들면, 저주파 대역의 음향 신호를 필터링하기 위해, 제2 필터부(223)는 음향 신호에 저역통과필터를 적용할 수 있다. 이 외에도, 제2 필터부(223)는 음향 신호에 고역통과필터 또는 노치 필터(notch filter)를 적용할 수도 있다.
제2 ADC 변환부(224)는 아날로그 신호인 음향 신호를 디지털 신호로 변환한다. 구체적으로, 제2 ADC 변환부(224)는 제2 필터부(223)에 의해 필터링된 음향 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있다. 이를 위해, 제2 ADC 변환부(224)는 음향 신호에 대해 샘플링(sampling)을 수행할 수 있다. 예를 들면, 제2 ADC 변환부(224)는 음향 신호를 2 kHz의 샘플링 비율로 샘플링할 수 있다. 다시 말하면, 제2 ADC 변환부(224)는 음향 신호에 다운 샘플링을 적용할 수 있다. 제2 ADC 변환부(224)는 음향 신호를 적절한 샘플링 비율로 샘플링함으로써, 아날로그 신호인 음향 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있다. 이후, 디지털 신호로 변환된 음향 신호는 고역통과필터에 의해 필터링될 수 있다.
한편, 도 2에서 제1 ADC 변환부(222) 및 제2 ADC 변환부(224)는 제어기(220)에 포함된 것으로 도시되어 있다. 하지만, 다른 예로써, 제1 ADC 변환부(222) 및 제2 ADC 변환부(224)는 센서(200) 및 마이크로폰 (210) 각각에 포함될 수 있다 즉, 센서(200) 내에서 아날로그 신호인 참조 신호가 디지털 신호로 변환되고, 제어기(220)의 제1 필터부(221)로 전송될 수 있다. 마찬가지로, 마이크로폰(210) 내에서 아날로그 신호인 음향 신호가 디지털 신호로 변환되고, 제어기(220)의 제2 필터부(223)으로 전송될 수 있다. 이때, 제1 필터부(221) 및 제2 필터부(223)는 디지털 필터일 수 있다.
제어신호 생성부(225)는 디지털 신호로 변환된 참조 신호에 기초하여 소음 제어 신호를 생성한다. 제어신호 생성부(225)는 디지털 신호로 변환된 오차 신호에 더 기초하여, 소음 제어 신호를 생성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 제어신호 생성부(225)는 FxLMS(Filtered-x Least mean squared) 알고리즘을 이용하여 소음 제어 신호를 생성할 수 있다. FxLMS 알고리즘은 참조 신호에 기초하여 차량의 구조적 소음(structural-borne noises)를 제거하기 위한 알고리즘이다. FxLMS 알고리즘은 가상의 센서를 이용하는 것을 특징으로 가진다. FxLMS 알고리즘은 스피커(250)와 마이크로폰(210) 사이 거리를 나타내는 2차 경로(secondary path)를 고려하여 소음을 제어할 수 있다. 이에 대해, 도 4에서 자세히 설명한다.
이 외에도, 제어신호 생성부(225)는 적응 제어 알고리즘을 이용하여 소음을 제어할 수 있다. 제어 장치(420)는 FxLMS(Filtered-input Least Mean Square), FxNLMS(Filtered-input Normalized Least Mean Square), FxRLS(Filtered-input Recursive Least Square), FxNRLS(Filtered-input Normalized Recursive Least Square) 등 다양한 알고리즘을 이용할 수 있다.
제어신호 생성부(225)는 앰프(240)에 의해 가공된 신호를 피드백 받고, 앰프(240)의 가공된 신호를 고려하여 오디오 신호의 출력에 영향을 주지 않는 소음 제어 신호를 생성할 수 있다. 구체적으로, 마이크로폰(210)은 오차 신호와 오디오 신호를 함께 측정할 수 있다. 이때, 제어신호 생성부(225)는 앰프(240)의 가공된 신호를 이용하여 음향 신호로부터 오차 신호를 추출하고, 추출된 오차 신호와 참조 신호에 기초하여 소음 제어 신호를 생성할 수 있다. 생성된 소음 제어 신호는 차량 내 소음을 제거하되, 오디오 신호를 감쇠시키지 않는다.
제어신호 송신부(226)는 제어신호 생성부(225)에 의해 생성된 소음 제어 신호를 앰프(240)에게 전송한다.
앰프(240)는 제어 버퍼(241), 전처리부(242), 제1 감쇠부(243), 오디오 버퍼(244), 이퀄라이저(Equalizer, 245), 연산부(Calculation unit, 246), 제2 감쇠부(247), 후처리부(248), 또는 DAC(Digital-Analog Converter) 변환부(249) 중 적어도 하나를 포함한다. 앰프(240)는 적어도 하나의 디지털 신호 프로세서를 이용하여 구현될 수 있다.
제어 버퍼(241)는 제어기(220)로부터 수신한 소음 제어 신호를 임시로 저장한다. 제어 버퍼(241)는 소음 제어 신호의 누적 횟수가 소정의 조건을 만족한 경우, 소음 제어 신호를 전송할 수 있다. 그렇지 않으면, 제어 버퍼(241)는 소음 제어 신호를 저장하고, 일정한 시간 간격마다 소음 제어 신호를 전송할 수 있다. 제어 버퍼(241)는 소음 제어 신호를 전처리부(242) 및 연산부(246)로 전달한다.
전처리부(242)는 제어 버퍼(241)로부터 수신한 소음 제어 신호에 대해 업 샘플링(up-sampling) 또는 필터링을 적용한다. 예를 들면, 전처리부(242)는 소음 제어 신호의 샘플링 비율을 48 kHz로 업 샘플링할 수 있다. 전처리부(242)는 업 샘플링을 통해 소음 제어 신호의 제어 정밀도를 향상시킬 수 있다. 또한, 제어기(220)으로부터 수신한 소음 제어 신호에 노이즈가 포함된 경우, 전처리부(242)는 주파수 필터링을 통해 소음 제어 신호의 노이즈를 제거할 수 있다. 전처리부(242)는 전처리된 소음 제어 신호를 제1 감쇠부(243)에게 전송한다.
오디오 버퍼(244)는 AVN 장치(230)로부터 수신한 오디오 신호를 임시로 저장한다. 오디오 버퍼(244)는 오디오 신호의 누적 횟수가 소정의 조건을 만족한 경우, 오디오 신호를 전송할 수 있다. 그렇지 않으면, 오디오 버퍼(244)는 오디오 신호를 저장하고, 일정한 시간 간격마다 오디오 신호를 전송할 수 있다. 오디오 버퍼(244)는 오디오 신호를 이퀄라이저(245)로 전달한다.
이퀄라이저(245)는 오디오 신호를 주파수 대역별로 조절한다. 구체적으로, 이퀄라이저(245)는 오디오 신호의 주파수 대역을 복수의 주파수 대역으로 나누고, 각 주파수 대역에 대응하는 오디오 신호들의 진폭 또는 위상을 조절할 수 있다. 예를 들면, 이퀄라이저(245)는 저주파 대역의 오디오 신호를 강조하고, 고주파 대역의 오디오 신호를 약하게 조절할 수 있다. 이퀄라이저(245)는 탑승자의 제어에 따라 오디오 신호를 조절할 수 있다. 이퀄라이저(245)는 조절된 오디오 신호를 연산부(246)에게 전송한다.
연산부(246)는 제어 버퍼(241)로부터 수신한 소음 제어 신호와 이퀄라이저(245)로부터 수신한 오디오 신호에 기초하여 제어 파라미터를 계산한다.
연산부(246)는 소음 제어 신호와 오디오 신호 간 관계, 스피커(250)의 특성, 소음 신호의 특성 또는 오차 신호의 특성 등을 기반으로 제어 파라미터들을 계산할 수 있다.
제어 파라미터들은 소음 제어 신호에 대한 제1 감쇠 계수 또는 오디오 신호에 대한 제2 감쇠 계수를 포함할 수 있다. 또한, 제어 파라미터들은 소음 제어 신호의 범위 또는 오디오 신호의 범위에 대한 경계값들을 포함할 수 있다. 이 외에도, 제어 파라미터들은 능동 소음 제어를 위한 다양한 파라미터 값들을 포함할 수 있다.
제1 감쇠부(243)는 연산부(246)에 의해 계산된 제1 감쇠 계수를 소음 제어 신호에 적용하고, 감쇠된 소음 제어 신호를 후처리부(248)에게 전송한다. 연산부(246)에 의해 제1 감쇠 계수가 계산되지 않은 경우, 제1 감쇠부(243)는 소음 제어 신호를 통과시킨다.
제2 감쇠부(247)는 연산부(246)에 의해 계산된 제2 감쇠 계수를 오디오 신호에 적용하고, 감쇠된 오디오 신호를 후처리부(248)에게 전송한다. 연산부(246)에 의해 제2 감쇠 계수가 계산되지 않은 경우, 제2 감쇠부(247)는 오디오 신호를 통과시킨다.
소음 제어 신호와 오디오 신호는 후처리부(248)로 전송되는 과정에서 믹싱된다. 즉, 믹싱된 신호가 후처리부(248)에 입력된다.
후처리부(248)는 믹싱된 신호에 대해 선형화(linearization) 또는 안정화(stabilization) 중 적어도 하나를 수행한다. 여기서, 선형화 및 안정화는 스피커(250)의 믹싱된 신호와 변위(displacement) 제한에 기초하여, 믹싱된 신호를 후처리하는 것이다.
DAC 변환부(249)는 디지털 신호인 후처리된 신호를 아날로그 신호인 출력 신호로 변환한다. DAC 변환부(249)는 출력 신호를 스피커(250)로 전송한다.
스피커(250)는 DAC 변환부(249)로부터 수신한 출력 신호를 음파 형태로 출력한다. 스피커(250)는 차량 내부로 출력 신호를 출력할 수 있다. 출력 신호는 차량 내부 소음을 제거하되, 오디오 신호에 따른 오디오를 차량의 내부로 출력할 수 있다.
한편, 도 2에서 참조 신호 및 소음 제어 신호는 단수인 것으로 설명하였지만, 복수일 수도 있다. 예를 들어, 제어기(220)는 복수의 센서로부터 참조 신호들을 획득하고, 복수의 마이크로폰으로부터 복수의 오차 신호들을 획득할 수 있다. 또한, 제어기(220)는 복수의 소음 제어 신호들을 생성하고, 복수의 스피커들을 통해 복수의 소음 제어 신호들을 출력할 수 있다.
또한, 제어기(220)는 좌석별로 소음을 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어기(220)는 복수의 센서로부터 참조 신호들을 획득하고, 운전자의 귀의 위치에 가깝게 배치된 마이크로폰들로부터 오차 신호들을 획득하고, 소음 제어 신호의 생성 지점부터 복수의 스피커들을 통해 운전자의 귀의 위치까지 복수의 2차 경로들을 기반으로 각각의 스피커에서 출력되는 각 소음 제어 신호들을 생성할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 소음 환경 시뮬레이션 과정을 설명하기 위해 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 시뮬레이션 시스템(30), 소음 제어 시스템(32), 메모리(300), 스피커(310) 및 제어부(320)가 도시되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 시뮬레이션 시스템(30)은 차량의 소음 환경을 시뮬레이션한다.
소음 제어 시스템(32)은 시뮬레이션 시스템(30)으로부터 차량 내부의 소음과 관련된 신호들을 수신하고, 소음을 제어 또는 제거하기 위한 소음 제어 신호를 생성한다. 소음 제어 시스템(32)은 도 1 및 도 2에서 설명되는 차량의 구성요소들 또는 오디오 시스템에 대응될 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 시뮬레이션 시스템(30)은 메모리(300), 스피커(310) 또는 제어부(320) 중 적어도 하나를 포함한다.
메모리(300)는 참조 신호 샘플 및 소음 신호 샘플을 저장한다.
여기서, 참조 신호 샘플은 차량의 주행 중 가속도계에 의해 수집된 신호다. 다만, 본 발명의 다른 실시예에 따른 참조 신호 샘플은 가속도 센서 대신 자이로(gyro) 센서, 모션 센서, 변위 센서 또는 토크 센서 중 적어도 하나를 이용하여 수집된 참조 신호 샘플일 수 있다.
참조 신호 샘플은 차량에 구비된 적어도 하나의 가속도계에 의해 수집될 수 있다. 복수의 가속도계에 의해 복수의 참조 신호 샘플이 수집되는 경우, 대표 참조 신호 샘플이 이용되거나 복수의 참조 신호 샘플의 평균, 중앙값, 중간값 등의 대표값이 이용될 수 있다.
소음 신호 샘플은 차량의 주행 중 마이크로폰에 의해 수집된 신호다.
소음 신호 샘플은 차량에 구비된 적어도 하나의 마이크로폰에 의해 수집될 수 있다. 예를 들면, 탑승자가 듣는 소음을 정확하게 재현하기 위해, 탑승자의 귀의 위치에 가까운 헤드레스트에 구비된 적어도 하나의 마이크로폰에 의해 소음 신호 샘플이 수집될 수 있다.
소음 신호 샘플은 좌석별로 수집될 수 있다. 예를 들어, 운전석의 헤드레스트에서 제1 소음 신호 샘플이 수집되고, 조수석의 헤드레스트에서 제2 소음 신호 샘플이 수집될 수 있다.
소음 신호 샘플은 가상의 마이크로폰에 의해 수집될 수 있다. 예를 들어, 시뮬레이션 시스템(50)은 좌석에 구비된 실제 마이크로폰에 기초하여 탑승자의 귀의 위치에서 가상의 마이크로폰을 생성할 수 있다. 이때, 소음 신호 샘플은 가상의 마이크로폰에 의해 수집될 수 있다. 일 예로써, 각 좌석별로 2개의 실제 마이크로폰들과 2개의 가상의 마이크로폰들이 구비될 수 있다.
한편, 참조 신호 샘플 및 소음 신호 샘플은 차량의 주행 중 동시에 수집된다.
스피커(310)는 전기적 신호를 음파로 변환하고, 음파를 출력한다.
본 발명의 일 실시예에 따라 스피커(310)는 제어부(320)에 의해 생성된 소음 신호를 수신하고, 소음 신호를 음파로 변환하며, 소음 신호로부터 변환된 음파를 출력한다.
스피커(310)는 소음 제어 시스템(32) 내 소음 제어 신호 또는 오디오 신호를 출력하는 스피커와 구별된다.
한편, 스피커(310)는 차량에 복수 개로 구비될 수 있다. 이때, 복수의 스피커들 각각은 제어부(320)로부터 개별적인 소음 신호를 수신할 수 있다.
제어부(320)는 미리 저장된 참조 신호 샘플을 기반으로 참조 신호를 생성하고, 미리 저장된 소음 신호 샘플을 기반으로 소음 신호를 생성한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 제어부(320)는 참조 신호 샘플을 업샘플링(up-sampling)함으로써 참조 신호를 생성한다. 또한, 제어부(320)는 소음 신호 샘플을 업샘플링함으로써 소음 신호를 생성한다. 예를 들면, 제어부(320)는 4 kHz의 참조 신호 샘플 또는 소음 신호 샘플을 업샘플링함으로써, 48 kHz의 참조 신호 또는 소음 신호를 획득할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 제어부(320)는 스피커(310)와 소음 신호 샘플의 수집 위치 간 음향 전달 특성에 기초하여, 소음 신호 샘플의 수집 위치에서 소음 신호의 음파가 소음 신호 샘플의 음파와 같아지도록 소음 신호를 조정할 수 있다. 구체적으로, 소음 신호 샘플이 수집되는 위치와 소음 신호를 출력하는 스피커(310)의 위치가 다를 수 있다. 이때, 스피커(310)에 의해 출력되는 소음 신호의 음파는 소음 신호 샘플의 수집 위치까지 전달되는 과정에서 달라질 수 있다. 즉, 소음 신호 샘플의 수집 위치에서 소음 신호의 음파와 소음 신호 샘플의 음파가 다를 수 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(320)는 소음 신호 샘플의 수집 위치에 도달한 소음 신호의 음파를 측정하고, 소음 신호의 음파와 소음 신호 샘플의 음파 간 차이에 기초하여 스피커(310)와 소음 신호 샘플의 수집 위치 간 음향 전달 특성(acoustic transfer characteristic)을 추정한다. 제어부(320)는 음향 전달 특성에 기초하여 소음 신호 샘플의 수집 위치에서 소음 신호의 음파의 크기가 소음 신호 샘플의 음파의 크기와 같아지고, 소음 신호의 음파의 위상과 소음 신호 샘플의 음파의 위상이 같아지도록 소음 신호를 조정할 수 있다. 제어부(320)는 FxLMS(Filtered-x Least mean squared) 알고리즘을 이용할 수 있다.
한편, 제어부(320)는 생성된 참조 신호를 소음 제어 시스템(32)에게 전송하고, 스피커(310)를 이용하여 소음 신호를 음파의 형태로 출력한다.
이때, 제어부(320)는 소음 제어 시스템(32)에 전기적으로 연결되고, 전기적 신호인 참조 신호를 소음 제어 시스템(32)에게 전기적으로 전송할 수 있다. 예를 들면, 제어부 (320)는 소음 제어 시스템(32)에 유선 케이블을 통해 연결될 수 있다.
소음 제어 시스템(32)은 제어부(320)로부터 참조 신호를 수신하고, 마이크로폰을 이용하여 소음 신호의 음파를 측정한다. 소음 제어 시스템(32)은 수신된 참조 신호와 측정된 음파에 기초하여 소음 신호를 제어하기 위한 소음 제어 신호를 생성한다.
이로써, 소음 제어 시스템(32)은 차량의 주행 없이도 가속도계의 참조 신호와 차량 내부의 소음 신호를 획득하고, 소음 제어 신호의 성능을 테스트할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 참조 신호의 수신 시점과 소음 신호의 측정 시점의 동기화를 설명하기 위해 예시적으로 나타낸 도면이다.
참조 신호와 소음 신호의 출력 방식 간 차이로 인해, 소음 제어 시스템(32)에 의해 참조 신호가 수신된 시점과 소음 신호가 측정된 시점 간 차이가 발생할 수 있다. 차이가 발생하는 이유는 참조 신호는 전기적 연결을 통해 빠르게 전송되고, 소음 신호는 공기 중 음파를 통해 느리게 전달되기 때문이다.
참조 신호의 수신된 시점과 소음 신호의 측정된 시점 간 차이가 있음에도 불구하고, 별도의 처리 없이 소음 제어 시스템(32)이 소음 제어 신호를 생성하는 경우, 소음 제어 성능이 저하될 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(320)는 참조 신호의 수신 시점과 소음 신호의 측정 시점의 동기화를 수행할 수 있다.
도 4를 참조하면, 소음 제어 시스템(32)은 참조 신호의 수신된 시점과 소음 신호의 측정된 시점 간 시간차를 계산한다. 예를 들면, 소음 제어 시스템(32)은 수신된 참조 신호와 측정된 소음 신호의 파형을 기반으로 참조 신호의 수신된 시점과 소음 신호의 측정된 시점 간 시간차를 계산할 수 있다. 다른 예로써, 소음 제어 시스템(32)은 참조 신호 샘플 및 소음 신호 샘플을 미리 저장하고, 수신된 참조 신호를 기준으로 측정된 소음 신호와 소음 신호 샘플을 비교함으로써, 참조 신호의 수신된 시점과 소음 신호의 측정된 시점 간 시간차를 계산할 수도 있다.
소음 제어 시스템(32)은 계산된 시간차를 제어부(320)에게 전송한다.
제어부(320)는 소음 제어 시스템(32)에 의해 참조 신호가 수신된 시점과 소음 신호가 측정된 시점에 기초하여 다음 참조 신호의 전송 시점 또는 다음 소음 신호의 출력 시점 중 적어도 하나를 조정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 제어부(320)는 참조 신호의 수신된 시점과 소음 신호의 측정된 시점 간 차이에 기초하여 다음 참조 신호의 전송을 지연시킨다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 제어부(320)는 참조 신호의 수신된 시점과 소음 신호의 측정된 시점 간 차이에 기초하여 소음 신호의 출력을 앞당긴다.
이때, 참조 신호의 업샘플링 주파수 및 소음 신호의 업샘플링 주파수가 높을수록, 제어부(320)는 참조 신호의 수신된 시점과 소음 신호의 측정되는 시점을 더 정확하게 매칭시킬 수 있다.
또한, 제어부(320)는 적응형 필터(adaptive filter)를 이용하여 다음 참조 신호의 전송 시점 또는 다음 소음 신호의 출력 시점 중 적어도 하나를 실시간으로 및 자동으로 조정할 수 있다. 이때, 참조 신호와 다음 참조 신호는 연속적으로 전송되는 신호들이다. 즉, 참조 신호와 다음 참조 신호는 같은 반복 구간에서 전송되는 신호들이다.
이 외에, 제어부(320)는 참조 신호의 전송 시점 또는 다음 소음 신호의 출력 시점 중 적어도 하나를 반복별로 조정할 수도 있다. 이때, 참조 신호와 다음 참조 신호는 서로 다른 반복 구간에서 전송되는 신호들이다. 예를 들어, 제어부(320)는 일 반복 내에서 참조 신호의 수신된 시점과 소음 신호의 측정된 시점 간 차이를 수신하고, 다음 반복 내에서 참조 신호의 전송 시점 또는 다음 소음 신호의 출력 시점 중 적어도 하나를 조정할 수도 있다.
전술한 과정을 통해, 제어부(320)는 참조 신호의 수신 시점 및 소음 신호의 측정 시점을 동기화할 수 있다. 소음 제어 시스템(32)은 차량 주행 중 동시에 측정된 참조 신호 샘플과 소음 신호 샘플을 동시에 수신할 수 있다.
이로써, 소음 제어 시스템(32)은 시뮬레이션 시스템(30)에 의해 실제 소음 환경과 동일한 환경에서 소음 제어 신호를 생성하고, 소음의 제어를 테스트할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 시뮬레이션 방법을 설명하기 위한 순서도다.
본 발명의 일 실시예에 따른 시뮬레이션 방법은 시뮬레이션 시스템(30), 특히 제어부(320)에 의해 구현될 수 있다.
도 5를 참조하면, 시뮬레이션 방법은 미리 저장된 참조 신호 샘플을 기반으로 참조 신호를 생성한다(S500).
시뮬레이션 방법은 미리 저장된 소음 신호 샘플을 기반으로 소음 신호를 생성한다(S502).
여기서, 참조 신호 샘플은 차량의 주행 중 가속도계에 의해 수집되고, 소음 신호 샘플은 차량의 주행 중 마이크로폰에 의해 수집된 것일 수 있다. 또한, 참조 신호 샘플 및 소음 신호 샘플은 차량의 주행 중 동시에 수집된 것일 수 있다.
시뮬레이션 방법은 참조 신호 샘플을 업샘플링함으로써 참조 신호를 생성할 수 있다. 또한, 시뮬레이션 방법은 소음 신호 샘플을 업샘플링함으로써 소음 신호를 생성할 수 있다.
시뮬레이션 방법은 참조 신호를 소음 제어 시스템에게 전송한다(S504).
시뮬레이션 방법은 전기적 신호를 음파로 변환하는 스피커를 이용하여 소음 신호를 출력한다(S506).
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 시뮬레이션 방법은 스피커와 소음 신호 샘플의 수집 위치 간 음향 전달 특성에 기초하여, 소음 신호 샘플의 수집 위치에서 음파가 소음 신호 샘플의 음파와 같아지도록 소음 신호를 조정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 시뮬레이션 방법을 설명하기 위한 순서도다.
본 발명의 일 실시예에 따른 시뮬레이션 방법은 시뮬레이션 시스템(30), 특히 제어부(320)에 의해 구현될 수 있다.
시뮬레이션 방법은 미리 저장된 소음 신호 샘플을 기반으로 소음 신호를 생성한다(S602).
시뮬레이션 방법은 미리 저장된 소음 신호 샘플을 기반으로 소음 신호를 생성한다(S602).
여기서, 참조 신호 샘플은 차량의 주행 중 가속도계에 의해 수집되고, 소음 신호 샘플은 차량의 주행 중 마이크로폰에 의해 수집된 것일 수 있다. 또한, 참조 신호 샘플 및 소음 신호 샘플은 차량의 주행 중 동시에 수집된 것일 수 있다.
시뮬레이션 방법은 참조 신호를 소음 제어 시스템에게 전송한다(S604).
시뮬레이션 방법은 소음 신호로부터 변환된 음파를 스피커를 통해 출력한다(S606).
시뮬레이션 방법은 소음 제어 시스템에 의해 참조 신호가 수신된 시점 및 소음 신호가 측정된 시점을 수신한다(S608).
시뮬레이션 방법은 참조 신호의 수신된 시점과 소음 신호의 측정된 시점에 기초하여 다음 참조 신호의 전송 시점 또는 다음 소음 신호의 출력 시점 중 적어도 하나를 조정한다(S610).
본 발명의 일 실시예에 따른 시뮬레이션 방법은 참조 신호의 수신된 시점과 소음 신호의 측정된 시점 간 차이에 기초하여 다음 참조 신호의 전송을 지연시킴으로써, 다음 참조 신호의 전송 시점을 조정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 시뮬레이션 방법은 참조 신호의 수신된 시점과 소음 신호의 측정된 시점 간 차이에 기초하여 다음 소음 신호의 출력을 앞당김으로써, 다음 소음 신호의 출력 시점 중 적어도 하나를 조정할 수 있다.
본 발명에 따른 장치 또는 방법의 각 구성요소는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 각 구성요소의 기능이 소프트웨어로 구현되고 마이크로프로세서가 각 구성요소에 대응하는 소프트웨어의 기능을 실행하도록 구현될 수도 있다.
본 명세서에 설명되는 시스템들 및 기법들의 다양한 구현예들은, 디지털 전자 회로, 집적회로, FPGA(field programmable gate array), ASIC(application specific integrated circuit), 컴퓨터 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어, 및/또는 이들의 조합으로 실현될 수 있다. 이러한 다양한 구현예들은 프로그래밍가능 시스템 상에서 실행 가능한 하나 이상의 컴퓨터 프로그램들로 구현되는 것을 포함할 수 있다. 프로그래밍가능 시스템은, 저장 시스템, 적어도 하나의 입력 디바이스, 그리고 적어도 하나의 출력 디바이스로부터 데이터 및 명령들을 수신하고 이들에게 데이터 및 명령들을 전송하도록 결합되는 적어도 하나의 프로그래밍가능 프로세서(이것은 특수 목적 프로세서일 수 있거나 혹은 범용 프로세서일 수 있음)를 포함한다. 컴퓨터 프로그램들(이것은 또한 프로그램들, 소프트웨어, 소프트웨어 애플리케이션들 혹은 코드로서 알려져 있음)은 프로그래밍가능 프로세서에 대한 명령어들을 포함하며 "컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체"에 저장된다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 이러한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 ROM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 메모리 카드, 하드 디스크, 광자기 디스크, 스토리지 디바이스 등의 비휘발성(non-volatile) 또는 비일시적인(non-transitory) 매체일 수 있으며, 또한 데이터 전송 매체(data transmission medium)와 같은 일시적인(transitory) 매체를 더 포함할 수도 있다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수도 있다.
본 명세서의 흐름도/타이밍도에서는 각 과정들을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 개시의 일 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것이다. 다시 말해, 본 개시의 일 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 개시의 일 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 흐름도/타이밍도에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 각 과정들 중 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이므로, 흐름도/타이밍도는 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
30: 시뮬레이션 시스템
32: 소음 제어 시스템
300: 메모리
310: 스피커
320: 제어부

Claims (10)

  1. 차량의 소음 환경에 대한 시뮬레이션 시스템에 있어서,
    참조 신호 샘플 및 소음 신호 샘플을 저장하는 메모리;
    전기적 신호를 음파로 변환하고, 상기 음파를 출력하는 스피커; 및
    상기 참조 신호 샘플을 기반으로 참조 신호를 생성하고, 상기 소음 신호 샘플을 기반으로 소음 신호를 생성하고, 상기 참조 신호를 소음 제어 시스템에게 전송하고, 상기 소음 신호를 상기 스피커를 통해 출력하되, 상기 소음 제어 시스템에 의해 상기 참조 신호가 수신된 시점과 상기 소음 신호가 측정된 시점에 기초하여 다음 참조 신호의 전송 시점 또는 다음 소음 신호의 출력 시점 중 적어도 하나를 조정하는 제어부
    를 포함하는 시뮬레이션 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 참조 신호의 상기 수신된 시점과 상기 소음 신호의 상기 측정된 시점 간 차이에 기초하여 상기 다음 참조 신호의 전송을 지연시키는 것인 시뮬레이션 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 참조 신호의 상기 수신된 시점과 상기 소음 신호의 상기 측정된 시점 간 차이에 기초하여 상기 다음 소음 신호의 출력을 앞당기는 것인 시뮬레이션 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 참조 신호 샘플은 상기 차량의 주행 중 가속도계에 의해 수집되고, 상기 소음 신호 샘플은 상기 차량의 주행 중 마이크로폰에 의해 수집된 것인 시뮬레이션 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 참조 신호 샘플 및 상기 소음 신호 샘플은,
    상기 차량의 주행 중 동시에 수집된 것인 시뮬레이션 시스템.
  6. 차량의 소음 환경에 대한 시뮬레이션 시스템에 의해 구현되는 방법에 있어서,
    미리 저장된 참조 신호 샘플을 기반으로 참조 신호를 생성하는 단계;
    미리 저장된 소음 신호 샘플을 기반으로 소음 신호를 생성하는 단계;
    상기 참조 신호를 소음 제어 시스템에게 전송하는 단계;
    상기 소음 신호로부터 변환된 음파를 스피커를 통해 출력하는 단계;
    상기 소음 제어 시스템으로부터 상기 소음 제어 시스템에 의해 상기 참조 신호가 수신된 시점과 상기 소음 신호가 측정된 시점을 수신하는 단계; 및
    상기 참조 신호의 상기 수신된 시점과 상기 소음 신호의 상기 측정된 시점에 기초하여 다음 참조 신호의 전송 시점 또는 다음 소음 신호의 출력 시점 중 적어도 하나를 조정하는 단계
    를 포함하는 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 다음 참조 신호의 전송 시점 또는 상기 다음 소음 신호의 출력 시점 중 적어도 하나를 조정하는 단계는,
    상기 참조 신호의 상기 수신된 시점과 상기 소음 신호의 상기 측정된 시점 간 차이에 기초하여 상기 다음 참조 신호의 전송을 지연시키는 단계
    를 포함하는 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 다음 참조 신호의 전송 시점 또는 상기 다음 소음 신호의 출력 시점 중 적어도 하나를 조정하는 단계는,
    상기 참조 신호의 상기 수신된 시점과 상기 소음 신호의 상기 측정된 시점 간 차이에 기초하여 상기 다음 소음 신호의 출력을 앞당기는 단계
    를 포함하는 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 참조 신호 샘플은 상기 차량의 주행 중 가속도계에 의해 수집되고, 상기 소음 신호 샘플은 상기 차량의 주행 중 마이크로폰에 의해 수집된 것인 방법.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 참조 신호 샘플 및 상기 소음 신호 샘플은,
    상기 차량의 주행 중 동시에 수집된 것인 방법.
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