KR20230121893A - 풍절음 억제 장치 및 설계 방법 - Google Patents

풍절음 억제 장치 및 설계 방법 Download PDF

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Abstract

본 출원은 불규칙한 기류가 장치에 부딪힘으로써 야기되는 풍절음을 어떻게 감소시킬 수 있는지에 대한 과제를 해결하기 위한 풍절음 억제 장치 및 풍절음 처리 분야에 관한 것이다. 풍절음 억제 장치(100)는 제1 직조 메쉬(101), 제2 직조 메쉬(102), 장치 하우징(103) 및 구조적 구성요소(104)를 포함한다. 장치 하우징(103)에는 소리 픽업 구멍(1031)이 제공된다. 제1 직조 메쉬(101)는 소리 픽업 구멍(1031)을 덮는다. 구조적 구성요소(104)는 소리 픽업 구멍(1031)에 배치된다. 구조적 구성요소(104)는 장치 하우징(103)에 연결되어 공동을 형성한다. 구조적 구성요소(104)에는 소리 전달 구멍(1041)이 제공된다. 제2 직조 메쉬(102)는 소리 전달 구멍(1041)을 덮는다. 마이크는 소리 전달 구멍(1041)에 배치된다. 소리 픽업 구멍(1031), 제1 직조 메쉬(101), 구조적 구성요소(104) 및 제2 직조 메쉬(102)의 구조적 특성으로 인해 풍절음 에너지를 억제할 수 있으므로, 소리 전달 구멍(1041)을 통해 마이크가 수신하는 오디오 신호에 포함된 풍절음이 효과적으로 감소된다.

Description

풍절음 억제 장치 및 설계 방법
본 출원은 2020년 12월 25일에 중국 국가지식산권국에 출원된 "풍절음 억제 장치 및 설계 방법"이라는 발명의 명칭의 중국 특허 출원 제202011567560.7호에 대한 우선권을 주장하며, 이는 그 전체가 인용에 의해 본원에 포함된다.
본 출원은 풍절음 처리 분야, 특히 풍절음 억제 장치 및 설계 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 기류가 흐르는 환경에 있는 사용자가 마이크를 갖는 전자 장치를 사용하면, 흐르는 기류가 전자 장치와 충돌하여, 결과적으로 전자 장치가 압력 변동(pressure fluctuation)을 받게 된다. 시간에 따라 변하는 압력 변동이 풍절음(wind noise)을 형성한다. 마이크는 풍절음 신호를 수신하여 스피커를 통해 사람의 귀로 전달한다. 결과적으로 사용자는 소음을 듣게 된다. 현재 마이크 진동판이 비교적 큰 급격한 압력 변화로부터 영향을 받지 않게 하도록 구성된 구성요소는, 기류의 흐름에 의해 발생하는 비교적 낮은 강도의 연속적인 압력 변동에 대한 영향이 비교적 작아서, 풍절음을 효과적으로 억제할 수 없다. 따라서 전자 장치에 부딪히는 불규칙한 기류에 의해 야기된 풍절음을 어떻게 저감할 것인지가 시급히 해결해야 할 과제이다.
본 출원은 전자 장치에 부딪히는 불규칙한 기류에 의해 야기된 풍절음을 어떻게 저감할 것인지에 대한 과제를 해결하기 위한 풍절음 억제 장치 및 설계 방법을 제공한다.
제1 양태에 따르면，본 출원은 풍절음 억제 장치를 제공한다. 풍절음 억제 장치는 제1 직조 메쉬, 제2 직조 메쉬, 장치 하우징, 구조적 구성요소 및 마이크를 포함한다. 장치 하우징에는 사운드 픽업 구멍이 제공되며, 제1 직조 메쉬가 사운드 픽업 구멍을 덮는다. 제1 직조 메쉬는 장치 하우징 외부의 기류가 사운드 픽업 구멍을 통해 장치로 유입됨으로써 야기되는 장치 내부의 기류 교란을 감소시키고, 사운드 픽업 구멍에서 장치 하우징 외부 기류의 압력 변동을 감소시키도록 구성된다. 구조적 구성요소는 사운드 픽업 구멍에 배치되고 구조적 구성요소는 사운드 픽업 구멍을 통해 외부와 연통한다. 구조적 구성요소는 사운드 픽업 구멍에서 픽업된 오디오 신호를 전파하도록 구성된다. 구조적 구성요소는 중공 구조이며, 구조적 구성요소는 장치 하우징에 연결되어 공동을 형성한다. 공동은 사운드 픽업 구멍을 덮고 있으며 소리 전달 구멍과 소리 픽업 구멍이 위치한 평면 사이의 거리는 사전 설정된 임계값 이상이다. 구조적 구성요소에는 소리 전달 구멍이 제공된다. 마이크는 소리 전달 구멍에 배치된다. 마이크는 소리 신호를 포착하도록 구성된다. 제2 직조 메쉬는 소리 전달 구멍을 덮는다. 제2 직조 메쉬는 공동 내의 기류 변화가 소리 전달 구멍에 연결된 마이크의 진동판(diaphragm)에 미치는 영향을 감소시키고 물과 먼지를 차단하도록 구성된다.
일반적으로 불규칙한 기류가 풍절음 억제 장치와 충돌하여 풍절음이 발생한다. 풍절음 억제 장치는 소리 픽업 구멍을 통해 풍절음이 포함된 오디오 신호를 픽업한다. 오디오 신호가 풍절음 억제 장치에 포함된 제1 직조 메쉬, 구조적 구성요소 및 제2 직조 메쉬를 통과한 후, 소리 픽업 구멍, 제1 직조 메쉬, 구조적 구성요소 및 제2 직조 메쉬의 구조적 특성으로 인해 풍절음 에너지를 억제할 수 있으므로, 소리 전달 구멍을 통해 마이크가 수신하는 오디오 신호에 포함된 풍절음을 효과적으로 감소시킴으로써, 사용자가 듣는 풍절음 소리를 감소시키고, 풍절음 억제 장치를 사용하여 소리를 픽업하는 사용자의 사용자 경험을 개선할 수 있다.
제1 직조 메쉬, 제2 직조 메쉬, 구조적 구성요소 및 마이크가 장치 하우징 내부에 배치되어 있음을 이해해야 한다. 제1 직조 메쉬, 장치 하우징, 구조적 구성요소, 제2 직조 메쉬 및 마이크가 순차적으로 적층된다.
가능한 설계에서, 구조적 구성요소는, 양 단부에 개구를 갖는 관형 구조물과, 관형 구조물의 일 단부에 있는 개구에 위치한 커버를 포함하며, 커버에는 소리 전달 구멍이 제공된다. 소리 픽업 구멍은 장치 하우징에 대한, 관형 구조물의 타 단부에 있는 개구의 정투영부로 덮인다. 구조적 구성요소의 타 단부의 개구는 소리 픽업 구멍을 완전히 덮는 것으로 이해할 수 있다. 소리 픽업 구멍의 반경방향 크기는 구조적 구성요소에 의해 형성된 중공 구조의 반경방향 크기 이하여야 한다.
또 다른 가능한 설계에서는 제2 직조 메쉬가 관형 구조물과 커버 사이에 클램핑된다.
또 다른 가능한 설계에서는 제2 직조 메쉬가 장치 하우징과 구조적 구성요소 사이에 클램핑된다. 제1 직조 메쉬, 장치 하우징 및 제2 직조 메쉬는 제1 공동을 형성하고, 제2 직조 메쉬 및 구조적 구성요소는 제2 공동을 형성하는 것으로 이해할 수 있다. 제2 공동은 소리 픽업 구멍을 덮으며, 소리 픽업 구멍이 위치한 평면에 수직인 방향으로 제2 공동의 높이는 사전 설정된 임계값 이상이다. 제1 직조 메쉬, 장치 하우징, 제2 직조 메쉬, 구조적 구성요소 및 마이크가 순차적으로 적층된다.
제1 직조 메쉬는 금속 메쉬이고, 제1 직조 메쉬의 메쉬 밀도는 300메쉬 이상이며, 제1 직조 메쉬의 임피던스는 200미터-킬로그램-초 레일리(MKS rayls) 이하이다. 제2 직조 메쉬는 음향 메쉬 패브릭(acoustic mesh fabric)이며, 제2 직조 메쉬의 임피던스는 200 MKS rayls 이상이다.
본 실시예에서, 소리 픽업 구멍의 위치에 있는 직조 메쉬는 흐르는 기류가 공동으로 유입되어 교란을 형성하는 것을 차단하는데 사용되고, 그에 의해 풍절음 에너지를 감소시킨다. 또한 소리 픽업 구멍에 있는 직조 메쉬는 표면이 거칠기 때문에 소리 픽업 구멍에서의 압력 변동의 강도를 더욱 감소시킬 수 있다.
다른 가능한 설계에서, 풍절음 억제 장치는 제3 직조 메쉬를 더 포함하며, 제3 직조 메쉬는 장치 하우징과 구조적 구성요소 사이에 클램핑된다. 제3 직조 메쉬는 장치 하우징 외부의 기류가 소리 픽업 구멍을 통해 장치로 유입됨으로써 야기되는 장치 내부의 기류의 교란을 감소시키도록 구성된다. 제1 직조 메쉬, 장치 하우징 및 제3 직조 메쉬는 제1 공동을 형성하고, 제3 직조 메쉬, 구조적 구성요소 및 제2 직조 메쉬는 제2 공동을 형성하며, 제2 공동은 소리 픽업 구멍을 덮고, 소리 픽업 구멍이 위치한 평면에 수직인 방향으로 제2 공동의 높이는 사전 설정된 임계값 이상이라는 것을 이해할 수 있다. 제2 직조 메쉬는 관형 구조물과 커버 사이에 클램핑될 수 있다. 제1 직조 메쉬, 장치 하우징, 제3 직조 메쉬, 구조적 구성요소, 제2 직조 메쉬 및 마이크가 순차적으로 적층된다.
또 다른 가능한 설계에서는 제2 직조 메쉬가 장치 하우징과 구조적 구성요소 사이에 클램핑된다. 풍절음 억제 장치는 제3 직조 메쉬를 더 포함하고, 제3 직조 메쉬는 장치 하우징과 제2 직조 메쉬 사이에 클램핑된다. 제1 직조 메쉬, 장치 하우징, 제3 직조 메쉬 및 제2 직조 메쉬는 제1 공동을 형성하고, 제3 직조 메쉬, 제2 직조 메쉬 및 구조적 구성요소는 제2 공동을 형성하는 것으로 이해될 수 있다. 제1 직조 메쉬, 장치 하우징, 제3 직조 메쉬, 제2 직조 메쉬, 구조적 구성요소 및 마이크가 순차적으로 적층된다.
소리 픽업 구멍, 제1 직조 메쉬, 구조적 구성요소, 제2 직조 메쉬 및 제3 직조 메쉬의 구조적 특성으로 인해 풍절음 에너지를 억제할 수 있으므로, 소리 전달 구멍을 통해 마이크가 수신하는 오디오 신호에 포함된 풍절음을 효과적으로 감소시킴으로써, 사용자가 듣는 풍절음을 감소시키고, 전자 장치를 사용하여 소리를 픽업하는 데에서 사용자의 사용자 경험을 개선할 수 있다.
제1 직조 메쉬와 제3 직조 메쉬는 모두 금속 메쉬이고, 제1 직조 메쉬의 메쉬 밀도가 제3 직조 메쉬의 메쉬 밀도보다 이하이며, 제1 직조 메쉬의 메쉬 밀도가 1000 메쉬 이하이고, 제3 직조 메쉬의 메쉬 밀도가 1000 메쉬 이하이다.
제2 직조 메쉬는 음향 메쉬 직물(acoustic mesh fabric)이며, 제2 직조 메쉬의 임피던스는 200 MKS rayls 이상이다.
또한 소리 픽업 구멍의 크기가 소리 전달 구멍의 크기보다 크다.
사전 설정된 임계값은 소리 픽업 구멍의 크기에 기초해서 결정된다. 사전 설정된 임계값의 값 범위는 1~30밀리미터일 수 있다.
본 실시예에서 구조적 구성요소의 부피는 1 입방 센티미터 미만이다. 이러한 방식으로 구조적 구성요소를 소형화된 전자 장치에 배치하여 풍절음을 억제할 수 있다.
또한, 본 실시예에서의 공동은 발포 재료(foam material)로 추가로 채워질 수 있다. 발포 재료는 장치 하우징 외부의 기류가 소리 픽업 구멍을 통해 장치로 유입됨으로써 야기되는 장치 내부의 기류 교란을 감소시키도록 구성된다. 예를 들어, 제1 공동과 제2 공동 중 적어도 하나가 발포 재료로 충전된다. 이러한 방식으로 발포 재료는 와류에 의해 발생하는 압력 변동을 더욱 감소시키고 유동장(flow field)의 급격한 변화가 큰 경우를 차단하는 데 사용된다.
풍절음 억제 장치는 음파 가이드 튜브를 더 포함한다. 음파 가이드 튜브의 일 단부는 구조적 구성요소의 소리 전달 구멍에 연결되고 음파 가이드 튜브의 타 단부는 마이크에 연결된다. 이렇게 하면 마이크가 소리 전달 구멍을 통과하는 오디오 신호를 수신하는 데 도움이 된다.
제2 양태에 따르면 본 출원은 헤드셋을 제공한다. 헤드셋은 제1 양태에 따른 풍절음 억제 장치를 포함한다. 헤드셋의 소리 픽업 구멍은 제1 오디오 신호를 픽업하도록 구성된다. 제1 오디오 신호는 풍절음 억제 장치에 있는 직조 메쉬와 구조적 구성요소를 통과하여 제2 오디오 신호를 얻는다. 제1 오디오 신호와 제2 오디오 신호의 양자는 유효 오디오 신호를 갖는다. 제2 오디오 신호에 포함된 풍절음 에너지는 제1 오디오 신호에 포함된 풍절음 에너지보다 작다.
제3 양태에 따르면, 본 출원은 풍절음 억제 장치를 설계하는 방법을 제공한다. 이 방법은, 목표 풍속, 목표 주파수 및 예상 풍절음 감소량에 기초한 유체 역학을 이용하여 전술한 양태 중 어느 하나에 따른 풍절음 억제 장치의 장치 하우징 상의 복수의 샘플링 지점의 유동장 정보를 계산하는 것 - 상기 유동장 정보는 시간에 따라 변화하는 속도 및 압력 변동을 포함함 - 과; 복수의 샘플링 지점 중 목표 주파수 범위 내에서 압력 변동이 가장 작은 샘플링 지점을 풍절음 억제 장치의 장치 하우징 상의 소리 픽업 구멍의 위치로 결정하는 것과; 상기 소리 픽업 구멍에서의 와류 상관 길이, 목표 풍속, 목표 주파수, 예상 풍절음 감소량 및 공동 내 음파 전파의 분산 관계에 기초하여 소리 픽업 구멍의 크기 및 상기 풍절음 억제 장치에 포함된 구조적 구성요소의 공동의 크기를 결정하는 것 - 상기 와류 상관 길이는 시간에 따라 변화하는 속도 및 압력 변동에 기초하여 결정됨 - 을 포함한다. 따라서 장치의 소리 픽업 구멍을 확대하고, 구조적 구성요소와 직조 메쉬를 장치에 설치하여, 돌풍 방지를 기반으로 와류 구조 전단 및 충격에 의해 발생하는 압력 변동을 효과적으로 감소시킴으로써, 목표 주파수 범위에서 장치의 풍절음을 감소시키고 오디오 품질 및 제품의 적용 범위를 개선할 수 있다. 또한, 동일한 풍절음 감소를 달성하기 위해 본 실시예에서 제공하는 풍절음 억제 장치는 더 작은 구조 공간을 필요로 하며, 동일한 구조 공간에 대해 본 출원의 실시예에서 제공하는 풍절음 억제 장치는 더 높은 적용성과 더 큰 풍절음 감소를 갖는다.
도 1a 및 도 1b는 본 출원의 일 실시예에 따른 풍절음 억제 장치의 3차원 개략도이다;
도 2a 내지 도 2c는 본 출원의 일 실시예에 따른 풍절음 억제 장치의 2차원 및 3차원 개략도이다;
도 3a 및 도 3b는 본 출원의 일 실시예에 따른 풍절음 억제 장치의 3차원 개략도이다;
도 4는 본 출원의 일 실시예에 따른 풍절음 억제 장치의 2차원 개략도이다;
도 5a 및 도 5b는 본 출원의 일 실시예에 따른 풍절음 억제 장치의 2차원 및 3차원 개략도이다;
도 6a 및 도 6b는 본 출원의 일 실시예에 따른 풍절음 억제 장치의 3차원 개략도이다;
도 7는 본 출원의 일 실시예에 따른 풍절음 억제 장치의 2차원 개략도이다;
도 8a 및 도 8b는 본 출원의 일 실시예에 따른 풍절음 억제 장치의 2차원 및 3차원 개략도이다;
도 9는 본 출원의 일 실시예에 따른 와류의 개략도이다;
도 10은 본 출원의 일 실시예에 따른 풍절음 억제 장치를 설계하는 방법의 흐름도이다;
도 11은 본 출원에 따른 헤드셋의 개략도이다;
도 12는 본 출원에 따른 와류 상관 관계의 개략도이다;
도 13은 본 출원의 일 실시예에 따른 헤드셋의 풍절음 억제에 의한 풍절음 저감 효과의 개략도이다;
도 14a 및 도 14b는 본 출원의 일 실시예에 따른 금속 발포 재료(metal foam material)로 충전된 풍절음 억제 장치의 2차원 개략도이다;
도 15는 금속 발포 재료로 공동을 충전한 후 풍절음 억제에 따른 풍절음 저감 효과의 개략도이다;
도 16은 본 출원의 일 실시예에 따라 마이크에 연결된 풍절음 억제 장치의 3차원 개략도이다;
도 17은 본 출원의 일 실시예에 따른 음파 가이드 튜브를 포함하는 풍절음 억제 장치의 3차원 개략도이다;
도 18은 헤드셋의 구조의 개략도 및 본 출원에 따른 헤드셋의 풍절음 억제에 의한 풍절음 저감 효과의 개략도이다;
도 19는 본 출원에 따른 컴퓨팅 장치의 조성의 개략도이다
도 20은 본 출원에 따른 다른 컴퓨팅 장치의 조성의 개략도이다.
본 출원에서 제공하는 풍절음 억제 장치는 통화 기능, 오디오 위치설정 기능, 소음 감소 기능 등의 기능을 갖는 헤드셋 제품, 휴대폰, 태블릿 컴퓨터, 휴대용 컴퓨터, 웨어러블 장치(예: 시계 또는 안경) 등을 포함하되 이에 국한되지 않는 장치에 적용된다. 풍절음 억제 장치를 포함하는 전자 장치의 특정 형태는 본 출원에서 제한되지 않는다. 사용자가 외부 기류가 흐르는 환경에 있고, 사용자가 풍절음이 포함된 오디오 신호를 풍절음 억제 장치를 사용하여 픽업하는 경우, 풍절음 억제 장치에 포함된 구조적 구성요소 및 직조 메쉬의 구조적 특성이 풍절음 에너지를 억제할 수 있기 때문에, 오디오 신호가 구조적 구성요소 및 직조 메쉬를 통과한 후 마이크가 수신하는 오디오 신호에 포함된 풍절음 에너지는 풍절음 억제 장치의 소리 픽업 구멍에서의 풍절음 에너지보다 작다. 따라서, 본 출원에서 제공하는 풍절음 억제 장치는 장치에 부딪히는 불규칙한 기류에 의해 야기된 풍절음을 효과적으로 저감하여 사용자가 듣는 풍절음 소리를 감소시키고, 사용자가 장치를 사용하여 소리를 픽업하는 데 있어 사용자 경험을 개선할 수 있다. 사용자가 풍절음 억제 장치를 사용하여 소리를 픽업하고 외부 기류가 흐르는 환경은 실외 또는 실내의 바람이 부는 환경, 사용자의 보행 환경, 사용자의 달리기 환경, 사용자의 자전거 타기 환경 등을 포함하지만 이에 국한되지 않는다.
이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 출원의 실시예에 대한 구현을 상세히 설명한다. 여기서는 풍절음 억제 장치가 헤드셋 제품인 예를 사용하여 설명한다.
도 1a 및 도 1b는 본 출원의 일　실시예에 따른 풍절음 억제 장치의 3차원 개략도이다. 도 1a는 풍절음 억제 장치의 일부 3차원 단면도이다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 풍절음 억제 장치(100)는 제1 직조 메쉬(101), 제2 직조 메쉬(102), 장치 하우징(103) 및 구조적 구성요소(104)를 포함한다. 제1 직조 메쉬(101), 제2 직조 메쉬(102) 및 구조적 구성요소(104)는 장치 하우징(103) 내부에 배치된다. 이해를 돕기 위해, 본 실시예에 도시된 장치 하우징(103)은 풍절음 억제 장치(100)의 장치 하우징의 일부이다. 장치 하우징(103)에는 소리 픽업 구멍(1031)이 제공된다. 소리 픽업 구멍(1031)은 오디오 신호, 즉 소리를 픽업하도록 구성된다. 제1 직조 메쉬(101)는 소리 픽업 구멍(1031)을 덮는다. 구조적 구성요소(104)는 소리 픽업 구멍(1031)에 배치된다. 구조적 구성요소(104)는 소리 픽업 구멍(1031)을 통해 외부와 연통한다. 구조적 구성요소(104)에는 소리 전달 구멍(1041)이 제공된다. 상기 소리 전달 구멍(1041)은 풍절음 억제 장치(100) 내의 오디오 신호를 소리 전달 구멍(1041)에 연결된 마이크로 전달하도록 구성된다. 제2 직조 메쉬(102)는 소리 전달 구멍(1041)을 덮는다. 소리 픽업 구멍(1031)은 장치 하우징(103) 상의 중공 구조인 것으로 이해될 수 있다. 소리 전달 구멍(1041)은 구조적 구성요소(104) 상의 중공 구조이다. 또한, 소리 픽업 구멍(1031) 및 소리 전달 구멍(1041)의 특정 형상은 본 실시예에서 제한되지 않는다. 소리 픽업 구멍(1031)의 크기는 소리 전달 구멍(1041)의 크기보다 크다. 대안적인 설명에서, 소리 픽업 구멍(1031)의 반경 방향 크기는 소리 전달 구멍(1041)의 반경 방향 크기보다 크다. 반경 방향은 지름 또는 반지름을 따른 직선 방향이다.
도 1b에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 구조적 구성요소(104)는 양 단부에 개구를 갖는 관형 구조물(1042), 및 관형 구조물의 일 단부의 개구에 위치한 커버(1043)를 포함한다. 커버(1043)에는 소리 전달 구멍(1041)이 제공된다. 도 1b는 구조적 구성요소(104)를 도시하는 일례일 뿐이다. 관형 구조물(1042)의 특정 형상은 본 실시예에서 제한되지 않는다. 관형 구조물(1042)은 원형 관형 구조물일 수도 있고, 사각형 관형 구조물일 수도 있다.
구조적 구성요소(104)는 중공 구조라는 것을 이해할 수 있다. 구조적 구성요소(104)는 장치 하우징(103)에 연결되어 공동을 형성한다. 구체적으로, 제1 직조 메쉬(101), 장치 하우징(103), 구조적 구성요소(104) 및 제2 직조 메쉬(102)가 공동을 형성한다. 관형 구조물(1042)의 타 단부에 있는 개구의, 장치 하우징(103)에 대한 정투영부는 소리 픽업 구멍(1031)을 덮는다. 대안적 설명에서, 소리 픽업 구멍(1031)의 반경 방향 크기는 구조적 구성요소(104)에 의해 형성된 중공 구조의 반경 방향 크기 이하이다.
예를 들어, 도 1b는 풍절음 억제 장치의 3차원 개략 분해도이다. 도 1b에 도시된 바와 같이, 제1 직조 메쉬(101), 장치 하우징(103), 구조적 구성요소(104) 및 제2 직조 메쉬(102)는 접착제(105)를 사용하여 순차적으로 서로 연결된다. 즉, 제1 직조 메쉬(101)와 장치 하우징(103)은 접착제(105)를 사용하여 서로 연결되고, 장치 하우징(103)과 구조적 구성요소(104)는 접착제(105)를 사용하여 서로 연결되고, 구조적 구성요소(104)와 제2 직조 메쉬(102)는 접착제(105)를 사용하여 서로 연결된다. 접착제(105)의 형상은 본 출원의 본 실시예에서 제한되지 않으며, 도 1b에 도시된 접착제(105)의 형상은 단지 설명을 위한 일례일 뿐이다.
도 2a는 풍절음 억제 장치의 일부 2차원 개략 단면도이다. 제1 직조 메쉬(101)는 장치 하우징(103)의 소리 픽업 구멍(1031)에 배치된다. 예를 들어, 제1 직조 메쉬(101)는 접착제(105)를 사용하여 장치 하우징(103)의 소리 픽업 구멍(1031)의 위치에 접착될 수 있다. 제1 직조 메쉬(101)는 장치 하우징(103)의 외측과 같은 높이에 있어, 장치 하우징(103)의 형상이 소리 픽업 구멍으로부터 영향을 받지 않도록 한다. 이는 심미적이며 또한 장치 하우징(103)의 형상 변경으로 인한 풍절음의 영향을 방지한다.
또한, 제1 직조 메쉬(101)의 메쉬 구조는 본 실시예에서 제한되지 않는다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 제1 직조 메쉬(101)는 평면 메쉬 구조일 수 있다. 도 2b는 풍절음 억제 장치의 3차원 단면도이다. 도 2c는 풍절음 억제 장치의 2차원 단면도이다. 도 2b 및 도 2c에 도시된 바와 같이, 제1 직조 메쉬(101)는 띠 형상의 망상 구조일 수 있다.
풍절음 억제 장치(100)의 3차원 단면도는 도 1a에 도시된 헤드셋(10)의 점선을 따라 분할하는 것에 의해 얻을 수 있다. 헤드셋(10)은 풍절음 억제 장치(100)를 포함한다. 본 실시예에서, x 방향은 소리 픽업 구멍(1031)의 위치로부터 소리 픽업 구멍(1031)의 내부로 향하는 방향이고, y 방향은 기류의 흐름 방향이며, y 방향은 헤드셋(10)을 향해 불어오는 기류의 유입 방향으로 이해될 수 있으며, z 방향은 헤드셋의 바닥을 향하는 방향인 것으로 가정한다. 는 z 방향으로 소리 픽업 구멍(1031)의 길이를 나타낸다. 는 z 방향에 수직인 방향으로 소리 픽업 구멍(1031)의 길이를 나타낸다. 는 소리 전달 구멍(1041)과 소리 픽업 구멍(1031)이 위치한 평면 사이의 거리를 나타내며, 소리 전달 구멍(1041)의 중심점이 기준점으로 사용된다. (도 1b에 도시된 바와 같이) 구조적 구성요소(104)의 커버(1043) 내에 소리 전달 구멍(1041)이 배치되는 경우, 도면에서의 접착제(105)의 크기가 무시할 수 있을 때, 구조적 구성요소(104)의 깊이는 소리 전달 구멍(1041)과 소리 픽업 구멍(1031)이 위치한 평면 사이의 거리와 대략 동일할 수도 있음을 이해할 수 있다. 본 명세서의 첨부 도면에 도시된 구조적 구성요소(104)의 깊이 및 는 단지 설명을 위한 예시일 뿐이며, 국한되지 않는다. 선택적으로, 소리 전달 구멍(1041)이 구조적 구성요소(104)의 측면에 배치되는 경우, 즉 소리 전달 구멍(1041)이 구조적 구성요소(104)의 관형 구조물(1042) 상에 배치되는 경우, 구조적 구성요소(104)의 깊이는 소리 전달 구멍(1041)과 소리 픽업 구멍(1031)이 위치한 평면 사이의 거리보다 크거나 동일할 수 있다. 소리 전달 구멍(1041)과 소리 픽업 구멍(1031)이 위치한 평면 사이의 거리는 사전설정된 임계값보다 크거나 같다. 사전 설정된 임계값은 소리 픽업 구멍(1031)의 크기에 따라 결정된다.
예를 들어, 도 1b에 도시된 바와 같이, L1은 구조적 구성요소(104)의 길이를 나타내고, L2는 구조적 구성요소(104)의 폭을 나타낸다. L1은 보다 크고, L2는 보다 크고 는 및 에 따라 결정된다. 구조적 구성요소(104)의 중공 구조가 소리 픽업 구멍(1031)을 완전히 덮을 필요가 있다는 것을 이해할 수 있다. 소리 전달 구멍(1041)의 크기(L3)는 소리 픽업 구멍(1031)의 크기 보다 작다. 예를 들어, , , 의 값 범위는 1~30밀리미터(mm)이고, 는 약 4밀리미터이고, 는 약 2mm이며, 는 약 6mm이다.
도 2a에 도시된 바와 같이, z 방향으로 소리 픽업 구멍(1031)의 구멍 크기 는 구조적 구성요소(104)의 공동의 폭(L2)과 동일하다. 선택적으로, 도 2b 및 도 2c에 도시된 바와 같이, z 방향으로 소리 픽업 구멍(1031)의 구멍 크기 는 구조적 구성요소(104)의 공동의 폭(L2)보다 작다.
제1 직조 메쉬(101)의 메쉬 밀도는 300 메쉬 이상이며, 즉, 제1 직조 메쉬(101)는 적어도 300 메쉬를 포함한다. 제1 직조 메쉬의 임피던스는 200미터-킬로그램-초 레일리(rayleighs)(MKS rayls) 이하이다. 제1 직조 메쉬(101)는 경질 재료로 직조된 메쉬일 수 있다. 예를 들어, 제1 직조 메쉬(104)는 금속 메쉬일 수 있다.
제2 직조 메쉬(102)는 구조적 구성요소(104)의 소리 전달 구멍(1041)에 배치된다. 예를 들어, 제2 직조 메쉬(102)는 접착제를 사용하여 구조적 구성요소(104)의 소리 전달 구멍(1041)의 위치에 접착될 수 있다. 제2 직조 메쉬(102)는 음향 메쉬 직물이다. 제2 직조 메쉬(102)의 임피던스는 200 MKS rayls 이상이다.
설명된 직조 메쉬의 직조 방식은 본 실시예에서 제한되지 않는다. 직조 방식은 평직, 능직 등일 수 있다.
장치 하우징(103) 및 구조적 구성요소(104)는 임의의 재료로 만들어질 수 있으며, 이는 제한되지 않는다. 예를 들어, 재료는 다양한 복합 플라스틱 재료일 수 있다.
제1 직조 메쉬(101)는, 장치 하우징(103) 외부의 기류가 소리 픽업 구멍(1031)을 통해 장치로 유입됨으로써 야기되는 장치 내부의 기류 교란을 감소시키고, 소리 픽업 구멍(1031)에서 장치 하우징(103) 외부의 기류의 압력 변동을 감소시키도록 구성된다.
제2 직조 메쉬(102)는 구조적 구성요소(104)의 공동 내 기류 변화가 소리 전달 구멍(1041)에 연결된 마이크의 진동판에 미치는 영향을 감소시키고, 물과 먼지를 차단하도록 구성된다.
구조적 구성요소(104)는 소리 픽업 구멍(1031)에 의해 픽업된 오디오 신호를 전파하도록 구성된다.
본 실시예에서, 소리 픽업 구멍의 위치에 있는 직조 메쉬는, 유동 기류가 공동으로 유입되어 교란을 형성하는 것을 차단하여 풍절음 에너지를 감소시키는 데 사용된다. 또한 소리 픽업 구멍에 있는 직조 메쉬는 표면이 거칠기 때문에 소리 픽업 구멍의 압력 변동의 강도가 더욱 감소될 수 있다.
본 실시예에서, 구조적 구성요소(104)에 포함되고 양 단부에 개구를 갖는 관형 구조물(1042)과, 관형 구조물의 일 단부의 개구에 위치한 커버(1043)는 전체적으로 설계될 수도 있고, 또는 두 개의 개별 구조물일 수도 있다.
일부 다른 실시예에서, 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 풍절음 억제 장치(100)가 도 1a 및 도 1b와 다른 점은 제2 직조 메쉬(102)가 관형 구조물(1042)과 커버(1043) 사이에 클램핑된다는 것이다. 제1 직조 메쉬(101), 장치 하우징(103), 관형 구조물(1042), 제2 직조 메쉬(102) 및 커버(1043)가 순차적으로 적층되어 있음을 이해할 수 있다. 제2 직조 메쉬(102)는 접착제(105)를 사용하여 관형 구조물(1042) 및 커버(1043)에 개별적으로 연결된다. 커버(1043), 제2 직조 메쉬(102) 및 관형 구조물(1042)에 의해 형성된 중공 구조는 소리 픽업 구멍(1031)과 연통한다. 도 4는 풍절음 억제 장치의 일부 2차원 단면도이다.
풍절음 억제 장치(100) 내의 제2 직조 메쉬(102)의 위치는 본 출원의 실시예에서 한정되지 않으며, 제2 직조 메쉬(102)는 다른 위치에 대안적으로 위치할 수 있다.
다른 가능한 설계에서, 도 5a에 도시된 바와 같이, 풍절음 억제 장치(100)가 도 1a, 도 1b 및 도 2a 내지 도 2c와 다른 점은 제2 직조 메쉬(102)가 장치 하우징(103)과 구조적 구성요소(104) 사이에 클램핑된다는 것이다. 제2 직조 메쉬(102)는 접착제(105)를 사용하여 장치 하우징(103) 및 구조적 구성요소(104)에 개별적으로 연결된다. 제1 직조 메쉬(101), 제2 직조 메쉬(102) 및 장치 하우징(103)은 제1 공동을 형성한다. 제2 직조 메쉬(102)와 구조적 구성요소(104)는 제2 공동을 형성한다. 도 5b는 풍절음 억제 장치의 2차원 단면도이다. 본 실시예에서 제1 공동 및 제2 공동은 청구범위에서 구조적 구성요소를 장치 하우징에 연결하는 것에 의해 형성된 공동을 구성한다.
다른 가능한 설계에서, 제1 직조 메쉬(101)의 메쉬 밀도가 비교적 낮은 경우[예를 들어, 제1 직조 메쉬(101)의 메쉬 밀도가 300 메쉬 미만인 경우], 즉 제1 직조 메쉬(101)가 비교적 적은 수의 메쉬를 갖는 경우, 장치 하우징 외부의 기류가 소리 픽업 구멍(1031)을 통해 장치 내부로 유입됨으로써 야기되는 장치 내부의 기류 교란을 더욱 감소시키기 위해 직조 메쉬가 풍절음 억제 장치에 더 추가될 수 있다. 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 풍절음 억제 장치(100)가 도 5a와 다른 점은 풍절음 억제 장치(100)가 제3 직조 메쉬(106)를 더 포함한다는 데 있다. 제3 직조 메쉬(106)는 장치 하우징(103)과 제2 직조 메쉬(102) 사이에 클램핑된다. 제3 직조 메쉬(106)는 접착제(105)를 사용하여 장치 하우징(103) 및 제2 직조 메쉬(102)에 개별적으로 연결된다. 예를 들어, 제3 직조 메쉬(106)는 접착제(105)를 사용하여 장치 하우징(103)에 접착되고, 접착제(105)를 사용하여 제2 직조 메쉬(102)에 접착될 수 있다. 제2 직조 메쉬(102)는 접착제(105)를 사용하여 관형 구조물(1042)에 접착되고, 접착제(105)를 사용하여 제3 직조 메쉬(106)에 접착될 수 있다. 제1 직조 메쉬(101), 장치 하우징(103), 제3 직조 메쉬(106), 제2 직조 메쉬(102) 및 구조적 구성요소(104)가 순차적으로 적층된다. 제1 직조 메쉬(101), 장치 하우징(103), 제3 직조 메쉬(106) 및 제2 직조 메쉬(102)는 제1 공동을 형성한다. 제3 직조 메쉬(106), 제2 직조 메쉬(102) 및 구조적 구성요소(104)는 제2 공동을 형성한다. 도 7은 풍절음 억제 장치의 2차원 단면도이다.
다른 가능한 설계에서, 도 8a에 도시된 바와 같이, 풍절음 억제 장치(100)가 도 6a, 도 6b 및 도 7과 다른 점은 제2 직조 메쉬(102)가 관형 구조물(1042)과 커버(1043) 사이에 클램핑되고, 제3 직조 메쉬(106)가 장치 하우징(103)과 관형 구조물(1042) 사이에 클램핑된다는 것이다. 예를 들어, 제2 직조 메쉬(102)는 접착제(105)를 사용하여 관형 구조물(1042)과 커버(1043)에 접착된다. 제3 직조 메쉬(106)는 접착제(105)를 사용하여 장치 하우징(103)과 관형 구조물(1042)에 접착될 수 있다. 제1 직조 메쉬(101), 장치 하우징(103), 제3 직조 메쉬(106), 관형 구조물(1042), 제2 직조 메쉬(102) 및 커버(1043)가 순차적으로 적층된다. 제1 직조 메쉬(101), 제3 직조 메쉬(106) 및 장치 하우징(103)은 제1 공동을 형성한다. 제2 직조 메쉬(102), 제3 직조 메쉬(106), 관형 구조물(1042) 및 커버(1043)는 제2 공동을 형성한다. 도 8b는 풍절음 억제 장치의 2차원 단면도이다.
다른 가능한 설계에서, 구조적 구성요소(104)에 포함되고 양 단부에 개구를 갖는 관형 구조물(1042)과, 관형 구조물의 일 단부의 개구에 위치한 커버(1043)는 전체적으로 설계될 수 있다. 제2 직조 메쉬(102)는 소리 전달 구멍(1041)을 덮는다. 제3 직조 메쉬(106)는 장치 하우징(103)과 관형 구조물(1042) 사이에 클램핑된다. 제3 직조 메쉬(106)는 접착제(105)를 사용하여 장치 하우징(103)에 접착되고, 접착제(105)를 사용하여 관형 구조물(1042)에 접착될 수 있다.
제1 직조 메쉬(101)의 메쉬 밀도는 제3 직조 메쉬(106)의 메쉬 밀도 이하이다. 예를 들어, 제1 직조 메쉬(101)의 메쉬 밀도는 1000 메쉬 이하이고, 제3 직조 메쉬(106)의 메쉬 밀도는 1000 메쉬 이하이다.
또한, 제3 직조 메쉬(106)의 재료 경도는 제1 직조 메쉬(101)의 재료 경도보다 낮다. 제3 직조 메쉬(106)는 금속 메쉬일 수도 있다.
본 실시예에서 구조적 구성요소(104)의 부피는 1 입방 센티미터 미만이다. 이러한 방식으로, 구조적 구성요소(104), 제1 직조 메쉬(101), 제2 직조 메쉬(102) 및 제3 직조 메쉬(106)를 소형화된 풍절음 억제 장치에 배치하여 풍절음을 억제할 수 있다.
풍절음의 주요 원인은 헤드셋 구조물 표면에 대한 와류 방출(vortex shedding) 및 와류 충격과 관련된다. 와류의 주요 원인으로는 바람의 대기 난기류, 얼굴 곡률로 인해 야기된 불안정한 흐름, 귓바퀴, 머리 등에 의해 야기된 흐름 교란 등을 들 수 있다. 와류에 의해 야기된 압력 변동의 파수가 비교적 큰 특성에 기초해서, 헤드셋 공동 내부에서의 풍절음 에너지의 전파를 감소시키고, 소리 전달 구멍에서의 풍절음 에너지를 감소시키기 위해, 대형 크기의 소리 픽업 구멍 및 공동 구조를 사용할 수 있다.
도 9의 (a)는 균일한 기류 흐름 하에서의 머리 근처 와류의 개략도이다. 도 9의 (b)는 불균일한 기류 흐름 하에서의 머리 근처 와류의 개략도이다. 기류가 얼굴, 헤드셋 또는 귓바퀴와 같은 물체와 충돌할 때 불균일 기류가 생성될 수 있다. 불균일 기류가 얼굴, 헤드셋, 귓바퀴와 같은 물체와 충돌하면 압력 변동이 형성되어 풍절음이 발생할 수 있다.
본 출원의 일 실시예는 풍절음 억제 장치를 설계하는 방법을 추가로 제공한다. 풍절음 억제 장치의 외관과 풍절음 억제 장치의 구조적 특성을 이용하여 풍절음을 억제하고, 사람의 귀로 유입되는 풍절음을 최대한 감소시키기 위해, 목표 풍속, 목표 주파수, 예상 풍절음 감소량, 및 풍절음 억제 장치 부근의 유동장 정보에 기초해서, 풍절음 억제 장치의 소리 픽업 구멍의 크기와 풍절음 억제 장치의 공동의 크기를 설계하고 최적화하고 조정한다. 목표 풍속은 풍절음을 형성하는 기류의 속도를 나타낸다. 목표 풍속의 범위는 10m/s 이하이다. 본 실시예에서는 목표 풍속이 3m/s라고 가정한다. 목표 주파수는 풍절음을 형성하는 기류의 주파수를 나타낸다. 목표 주파수 범위는 장치에서 출력될 수 있고 사람의 귀가 민감하게 반응하는 풍절음의 주파수 범위를 나타낸다. 본 실시예에서는 목표 주파수 범위가 100헤르츠(Hertz, Hz) 내지 1000헤르츠인 것으로 가정한다. 예상 풍절음 감소량은 소리 픽업 구멍부터 소리 전달 구멍까지 풍절음의 에너지가 감소되는 양을 나타낸다. 예상 풍절음 감소량은 3dB일 수 있다. 여기서, 풍절음 억제 장치는 전술한 실시예 중 어느 하나에 있어서의 풍절음 억제 장치(100)일 수 있고, 풍절음 억제 장치는 헤드셋일 수 있는 것으로 가정한다. 도 10에 도시된 바와 같이 이 방법은 하기 단계들을 포함한다.
S1001: 목표 풍속, 목표 주파수 및 예상 풍절음 감소량에 기초해서 유체 역학을 사용하여 풍절음 억제 장치의 장치 하우징 상의 복수의 샘플링 지점의 유동장 정보를 계산한다.
사용자가 헤드셋을 착용하는 3차원 모델을 미리 설계하여, 사용자가 기류가 흐르는 환경에 있는 경우를 시뮬레이션할 수 있다. 도 11의 (a)는 사용자가 헤드셋을 착용한 3차원 모델의 개략도이다. 도 11의 (b)는 복수의 샘플링 지점이 배치된 헤드셋을 도시한다. 유체 역학을 사용하여 헤드셋 상의 복수의 샘플링 지점의 유동장 정보를 계산한다. 유동장 정보는 시간에 따라 변화하는 속도, 밀도 및 압력 변동을 포함한다. 풍절음은 샘플링 지점에서 시간에 따라 변화하는 기류의 압력 변동이다.
S1002: 복수의 샘플링 지점 중 목표 주파수 범위 내에서 압력 변동이 가장 작은 샘플링 지점을, 풍절음 억제 장치의 장치 하우징 상의 소리 픽업 구멍의 위치로 결정한다.
도 11의 (c)에 일례로 도시된 헤드셋 설계의 경우, 헤드셋의 외관 설계는 변경하지 않고, 소리 픽업 구멍을 귓바퀴에 가까운 헤드셋 후방 위치, 예를 들어 도 11의 (c)에서 화살표로 표시된 위치에 배치함으로써, 와류 충격에 의해 발생하여 마이크에 도달하는 압력 변동이 효과적으로 감소될 수 있는데, 즉 마이크의 소리 전달 구멍에서의 풍절음 에너지가 효과적으로 감소될 수 있음을 실험을 통해 알 수 있다. 예를 들어, 유입 흐름과 머리 축 사이의 끼인각이 0인 위치에 소리 픽업 구멍이 위치할 때 풍절음 억제 효과가 가장 강하다.
또한, 소리 픽업 구멍의 면적을 증가시켜, 비교적 넓은 영역에서 압력 변동이 상쇄시키는 것에 의해, 더 나은 풍절음 억제 효과를 얻는 것도 가능하다. 단계 S1003이 수행된다.
S1003: 소리 픽업 구멍에서의 와류 상관 길이, 목표 풍속, 목표 주파수, 예상 풍절음 감소량, 공동 내 음파 전파의 분산 관계에 기초해서 소리 픽업 구멍의 크기와 풍절음 억제 장치에 포함된 구조적 구성요소의 공동의 크기를 결정한다.
구조적 구성요소의 크기는 구조적 구성요소의 깊이를 포함한다. 소리 픽업 구멍의 크기는 z 방향으로 소리 픽업 구멍의 길이 및 z 방향에 수직인 방향으로의 소리 픽업 구멍의 길이 를 포함한다. 목표 주파수는 로서 선택되고, 목표 풍속은 이며 기류 방향은 사람의 얼굴을 향하는 방향이라고 가정한다. 와류 상태에서의 등가 파장은 이다. 내부 요소의 적층으로 인한 공간 제약으로 인해 (도 1a에 도시된 바와 같이) y 방향으로 소리 픽업 구멍의 길이가 이고, y 방향의 등가 파수가 라고 가정한다. 공동 내 음파 전파의 분산 관계는 공식 (1)을 충족한다:
(1)
여기서 c는 음속을 나타내고, , 는 x 방향의 등가 파수를 나타내며, 는 z 방향의 등가 파수를 나타내고, 는 y 방향의 등가 파수를 나타낸다. 장치 하우징의 표면 압력 변동이 공동으로 효과적으로 전파되지 않도록 하기 위해, 이다. 공식 (2)는 공식 (1)에서 얻을 수 있다:
(2)
목표 주파수 에서 z 방향의 양의 방향에서 높은 상관 관계와 낮은 상관 관계 사이의 경계는 대략 이라는 것을 도 12에서 알 수 있다. 또한, 소리 픽업 구멍과 단부 유동 사이의 간섭이 -z 방향(z 방향과 반대 방향)으로 쉽게 발생한다는 것을 유동 분석으로부터 알 수 있다. 따라서 에서 z 방향의 와류 파장은 대략 이다. z 방향으로 소리 픽업 구멍의 구멍 거리 는 (3)식을 충족한다는 것을 알 수 있다:
(3)
요구 사항을 충족하는 z 방향의 소리 픽업 구멍의 길이가 로 선택되고, 요구 사항을 충족하는 y 방향의 소리 픽업 구멍의 길이가 인 것으로 가정한다. y 방향으로 내부 공동의 크기 L1은 소리 픽업 구멍의 크기 보다 작지 않아야 하며, z 방향으로 내부 공동의 크기 L2는 소리 픽업 구멍의 크기 보다 작지 않아야 한다. 예상 풍절음 감소량이 에서 3dB인 경우, 즉, 풍절음 에너지가 50% 감소하는 경우, 공동의 x 방향으로 공식 (4)를 충족해야 한다:
(4)
목표 풍속 에서, 목표 주파수 에서 대응하는 와류 상관 관계 경계 길이는 이다. 이 경우 는 공식 (5)를 충족한다:
(5)
이러한 방식으로, 소리 전달 구멍(1041)과 소리 픽업 구멍(1031)이 위치한 평면 사이의 거리 를 계산하여 구조적 구성요소의 공동의 깊이를 얻을 수 있다. 구조적 구성요소의 공동의 깊이는 이상이다.
풍절음 억제 장치에 포함된 구조적 구성요소의 크기는 소리 픽업 구멍의 크기 이상이어야 한다. 구조적 구성요소의 크기는 구조적 구성요소의 길이, 폭 및 깊이를 포함한다.
계산을 통해 얻어진 소리 픽업 구멍의 크기와 구조적 구성요소의 크기 중 적어도 하나가 풍절음 억제 장치 내의 공간보다 크면, 장치 설계, 내부 공간 배치와 목표 주파수 및 예상 풍절음 감소량과 같은 파라미터를 새롭게 조정하여 S1001 내지 S1003을 수행할 수 있다.
이러한 방식으로, 유입 흐름 방향에 수직인 z 방향으로 서로 다른 주파수에서의 와류의 상관 길이를 사용하여 소리 픽업 구멍의 면적을 증가시켜, 비교적 넓은 영역에서 압력 변동을 상쇄함으로써, 더 나은 풍절음 억제 효과를 얻을 수 있다. 본 실시예에서는 반개방형 헤드셋 구조 설계를 개선하고 최적화하는 것에 의해 풍절음을 억제한다.
도 13은 본 출원의 일 실시예에 따른 헤드셋의 풍절음 억제에 의한 풍절음 저감 효과의 개략도이다. 가로축은 주파수를 나타내고 세로축은 풍절음 음압 레벨(sound pressure level, SPL) 또는 풍절음을 나타낸다. 도면으로부터, 종래의 헤드셋과 비교하여, 본 출원의 본 실시예에서 제공되는 헤드셋은 100Hz 내지 1000Hz의 목표 주파수 범위에서 풍절음 억제에 의한 비교적 큰 풍절음 감소를 가지며, 풍절음 감소 주파수 범위는 3000Hz에 달할 수 있고, 풍절음 감소는 10dB에 달할 수 있음을 알 수 있다.
따라서 헤드셋의 소리 픽업 구멍을 확대하고 구조적 구성요소와 직조 메쉬를 헤드셋에 설치하여, 돌풍 방지를 기반으로 와류 구조 전단 및 충격에 의해 발생하는 압력 변동을 효과적으로 감소시킴으로써, 목표 주파수 범위에서 헤드셋의 풍절음을 감소시키고 오디오 품질과 제품의 적용 범위를 개선할 수 있다. 또한, 동일한 풍절음 감소를 달성하기 위해 더 작은 구조적 공간이 필요하며, 동일한 구조 공간에 대해서는 본 출원의 실시예에서 제공되는 헤드셋이 더 높은 적용성과 더 큰 풍절음 감소를 갖는다.
일부 다른 실시예에서, 풍절음 억제 장치의 공동은 발포 재료로 더 채워질 수 있다. 예를 들어, 도 14a에 도시된 바와 같이, 제1 직조 메쉬(101), 제2 직조 메쉬(102), 장치 하우징(103) 및 구조적 구성요소(104)로 형성된 공동은 발포 재료(107)로 더 채워질 수 있다. 발포 재료(107)는 소수성을 갖는 천공된 발포 재료일 수 있다. 예를 들어, 발포 재료(107)는 금속 발포체(foam)일 수 있다. 또는, 폴리에스테르 발포체와 같은 재료가 발포 재료(107)로 선택될 수 있다. 발포 재료(107)의 음향 임피던스는 200 MKS rayls 미만이다. 발포 재료(107)는 소수성을 갖는다. 이러한 방식으로 공동 내 기류의 흐름 효과가 더욱 감소하여 풍절음을 줄이는 데 도움이 된다.
일부 다른 실시예에서, 도 14b에 도시된 바와 같이, 제1 공동은 풍절음을 최대한 감소시키기 위해 발포 재료로 채워질 수 있다. 제2 공동도 또한 발포 재료로 채워질 수도 있다. 제1 공동과 제2 공동은 동일한 발포 재료로 채워질 수도 있고, 또는 상이한 발포 재료로 채워질 수도 있다. 발포 재료는 장치 하우징 외부의 기류가 소리 픽업 구멍(1031)을 통해 장치로 유입됨으로써 야기되는 장치 내부의 기류의 교란을 감소시키도록 구성된다.
도 15는 금속 발포 재료로 공동을 채운 후 풍절음 억제에 따른 풍절음 감소 효과의 개략도이다. 도면에서 알 수 있듯이, 공동을 금속 발포 재료로 채우지 않은 경우와 비교하여, 공동을 금속 발포 재료로 채우면, 200-2000Hz의 전체 범위에서 2-3 데시벨(decibel, dB)의 추가 풍절음 감소를 가져올 수 있다. 이러한 방식으로 발포 재료는 와류에 의해 발생하는 압력 변동을 더욱 감소시키고 유동장의 급격한 변화가 큰 경우를 차단하는 데 사용된다.
도 16에 도시된 바와 같이, 마이크(108)가 소리 전달 구멍(1041)을 통해 전달되는 소리를 받도록 마이크(108)가 구조적 구성요소(104)의 소리 전달 구멍(1041)에 배치되어 있음에 유의해야 한다. 마이크(108)는 접착제(105)를 사용하여 구조적 구성요소(104)에 연결될 수 있다. 마이크(108)는 하우징 및 인쇄 회로 기판(printed circuit board, PCB)을 포함할 수 있다. PCB 보드는 소리 전달 구멍을 갖는다. PCB 보드의 소리 전달 구멍의 크기는 소리 전달 구멍(1041)의 크기보다 작다.
일부 다른 실시예에서, 구조적 구성요소의 크기의 제약 또는 구성요소의 공간적 위치의 제약으로 인해, 또는 특정 음향 모드의 제거나 음향 공명 효과 등으로 인해, 마이크(108)와 구조적 구성요소(104)의 소리 전달 구멍(1041) 사이에 상이한 형상의 음파 가이드 튜브가 존재할 수 있다. 음파 가이드 튜브는 음파 안내관이라고도 할 수 있다. 도 17의 (a)에 도시된 바와 같이, 음파 가이드 튜브(109)는 마이크(108)와 구조적 구성요소(104)의 소리 전달 구멍(1041) 사이에 배치된다. 음파 가이드 튜브(109)의 일 단부는 구조적 구성요소(104)의 소리 전달 구멍(1041)에 연결되고, 음파 가이드 튜브(109)의 타 단부는 마이크(108)에 연결된다. 도 17의 (b)는 음파 가이드 튜브(109)의 가능한 형태를 나타낸다.
일부 다른 실시예에서, 풍절음 억제 능력을 개선하기 위해 외관 설계가 더욱 최적화될 수 있다.
도 18의 (a)에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 헤드셋의 측면 외관은 평평한 물방울 형상이며, 상측 외관 부분은 더 크고 하측 외관 부분은 더 작다. 외관 라인이 부드럽기 때문에 흐름에 대한 간섭이 적다. 물방울 설계는 얼굴에 더 잘 맞기 때문에 와류를 피하는 데 도움이 된다. 소리 픽업 구멍은 귓바퀴의 흐름 차단 효과를 최대한 활용하기 위해 헤드셋의 상부 후측에 있다. 길이가 y 방향으로 비교적 커서, 전방 와류에 의해 야기되는 압력 변동의 수신을 줄일 수 있다.
다른 예로, 헤드셋의 측면 외관은 아치 형상이다. 소리 픽업 구멍은 헤드셋의 아치의 후측에 위치한다. 귓바퀴와 아치를 사용하여 흐름을 차단한다. 길이가 y 방향으로 비교적 커서 전방 와류에 의해 야기된 압력 변동을 줄일 수 있다.
도 18의 (b)는 본 출원의 일 실시예에 따른 헤드셋의 풍절음 억제에 의한 풍절음 저감 효과의 개략도로서, 헤드셋의 측면 외관은 평평한 물방울 형상이다. 가로축은 주파수를 나타내고 세로축은 풍절음 음압 레벨 또는 풍절음을 나타낸다. 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 종래의 헤드셋과 비교하여, 본 출원의 본 실시예에서 제공되는 헤드셋은 100Hz ~ 1000Hz의 목표 주파수 범위에서 풍절음 억제에 의한 비교적 큰 풍절음 감소를 가지며, 풍절음 감소 주파수 범위는 3000Hz를 초과할 수 있으며, 풍절음 감소는 14dB ~ 15dB에 달할 수 있다.
실시예에 예시된 구조는 헤드셋에 대한 특정 제한을 구성하지 않는다는 것을 이해할 수 있다. 헤드셋은 구조적 구성요소, 직조 메쉬 및 마이크 외에, 더 많거나 적은 구성요소(예: 스피커 및 프로세서)를 더 포함하거나, 일부 구성요소를 조합하거나, 일부 구성요소를 분할하거나, 상이한 구성요소 배열을 가질 수 있다. 도면에 도시된 구성요소는 하드웨어, 소프트웨어 또는 소프트웨어와 하드웨어의 조합으로 구현될 수 있다.
전술한 실시예의 풍절음 억제 장치를 설계하는 방법의 기능을 구현하기 위해, 컴퓨팅 장치는 각 기능을 수행하기 위한 대응하는 하드웨어 구조 및/또는 소프트웨어 모듈을 포함한다는 것을 이해할 수 있다. 당업자는 본 출원에 개시된 실시예에 설명된 예의 유닛들 및 방법 단계들과 조합하여, 본 출원이 하드웨어, 또는 하드웨어와 컴퓨터 소프트웨어의 조합을 사용하여 구현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다. 일 기능이 하드웨어를 사용하여 실행되는지 아니면 하드웨어를 구동하는 컴퓨터 소프트웨어를 사용하여 실행되는지는 특정 적용 시나리오와 기술 응용소프트웨어의 설계 제약에 따라 달라진다.
도 19 및 도 20은 본 출원의 실시예에 따른 가능한 컴퓨팅 장치의 구조에 대한 개략도이다. 이러한 컴퓨팅 장치는 전술한 방법 실시예에서 컴퓨팅 장치의 기능을 구현하도록 구성될 수 있으며, 따라서 전술한 방법 실시예의 유익한 효과도 달성할 수 있다.
도 19에 도시된 바와 같이, 컴퓨팅 장치(1900)는 처리 모듈(1910) 및 통신 모듈(1920)을 포함한다. 컴퓨팅 장치(1900)는 도 10에 도시된 방법 실시예에서 컴퓨팅 장치의 기능을 구현하도록 구성된다.
컴퓨팅 장치(1900)가 도 10에 도시된 방법 실시예에서 컴퓨팅 장치의 기능을 구현하도록 구성될 때, 처리 모듈(1910)은 S1001 내지 S1003을 수행하도록 구성되고, 통신 모듈(1920)은 S1001 내지 S1003을 수행하는 데 필요한 데이터, 예를 들어 목표 풍속, 목표 주파수 및 예상 풍절음 감소량 등을 수신하도록 구성된다.
처리 모듈(1910)에 대한 보다 상세한 설명은, 도 10에 도시된 방법 실시예의 관련 설명을 직접 참조하길 바란다. 자세한 내용은 여기에 다시 설명하지 않는다.
도 20에 도시된 바와 같이, 컴퓨팅 장치(2000)는 프로세서(2010) 및 인터페이스 회로(2020)를 포함한다. 프로세서(2010)와 인터페이스 회로(2020)는 서로 결합된다. 인터페이스 회로(2020)는 트랜시버 또는 입력/출력 인터페이스일 수 있음을 이해할 수 있다. 선택적으로, 컴퓨팅 장치(2000)는 프로세서(2010)에 의해 실행되는 명령을 저장하거나, 프로세서(2010)가 명령을 실행하는 데 필요한 입력 데이터를 저장하거나, 프로세서(2010)가 명령을 실행한 후에 생성되는 데이터를 저장하도록 구성된 메모리(2030)를 더 포함할 수 있다.
컴퓨팅 장치(2000)가 도 10에 도시된 방법을 구현하도록 구성될 때, 프로세서(2010)는 처리 모듈(1910)의 기능을 수행하도록 구성되고, 인터페이스 회로(2020)는 통신 모듈(1920)의 기능을 수행하도록 구성된다.
본 출원의 본 실시예에서의 프로세서는 중앙 처리 장치(Central Processing Unit, CPU)일 수도 있고, 다른 범용 프로세서, 디지털 신호 프로세서(Digital Signal Processor, DSP), 주문형 집적 회로(Application Specific Integrated Circuit, ASIC), 필드 프로그래머블 게이트 어레이(Field Programmable Gate Array, FPGA) 또는 다른 프로그래머블 논리 소자, 트랜지스터 논리 소자, 하드웨어 구성요소 또는 이들의 임의의 조합일 수도 있음을 이해할 수 있다. 범용 프로세서는 마이크로프로세서일 수도 있고, 또는 임의의 기존 프로세서일 수도 있다.
본 출원의 실시예의 방법 단계들은 하드웨어를 사용하여 구현될 수도 있고, 또는 소프트웨어 명령을 실행하는 프로세서에 의해 구현될 수도 있다. 소프트웨어 명령은 대응하는 소프트웨어 모듈을 포함할 수 있다. 소프트웨어 모듈은 랜덤 액세스 메모리(Random Access Memory, RAM), 플래시 메모리, 읽기 전용 메모리(Read-Only Memory, ROM), 프로그래머블 읽기 전용 메모리(Programmable ROM, PROM), 지울 수 있는 프로그래머블 읽기 전용 메모리(Erasable PROM, EPROM), 전기적으로 지울 수 있는 프로그래머블 읽기 전용 메모리(Electrically EPROM, EEPROM), 레지스터, 하드 디스크, 이동식 하드 디스크(removabla hard disk), CD-ROM 또는 당업계에 널리 알려진 임의의 다른 형태의 저장 매체에 저장될 수 있다. 저장 매체의 예는 프로세서에 결합되어, 프로세서가 저장 매체에서 정보를 읽고 저장 매체에 정보를 쓸 수 있도록 한다. 물론, 저장 매체는 대안적으로 프로세서의 구성 부분일 수도 있다. 프로세서와 저장 매체는 ASIC에 위치할 수 있다. 또한 ASIC은 네트워크 장치 또는 단말 장치에 위치할 수 있다. 물론 프로세서와 저장 매체는 대안적으로 네트워크 장치 또는 단말 장치에 개별 구성요소로 존재할 수도 있다.
본 출원의 실시예에서, 달리 명시되지 않거나 논리적 충돌이 없는 한, 상이한 실시예들 간의 용어 및/또는 설명은 일관되며 상호 참조될 수 있고, 상이한 실시예들의 기술적 특징들은 그의 내부 논리적 관계에 기초하여 새로운 실시예로 조합될 수 있다.
본 출원의 실시예에서 다양한 숫자는 단지 설명의 편의를 위해 구분하기 위한 것이며, 본 출원의 실시예의 범위를 제한하려는 의도가 아님을 이해할 수 있다. 전술한 프로세스의 시퀀스 번호는 실행 순서를 의미하지 않으며, 프로세스의 실행 순서는 프로세스의 기능 및 내부 로직에 따라 결정되어야 한다.

Claims (18)

  1. 풍절음 억제 장치로서, 상기 풍절음 억제 장치는 제1 직조 메쉬, 제2 직조 메쉬, 장치 하우징, 구조적 구성요소 및 마이크를 포함하고, 상기 제1 직조 메쉬, 제2 직조 메쉬, 구조적 구성요소 및 마이크는 상기 장치 하우징 내부에 배치되며;
    상기 장치 하우징에는 소리 픽업 구멍이 제공되고;
    상기 제1 직조 메쉬는 상기 소리 픽업 구멍을 덮고, 상기 제2 직조 메쉬는 외부 기류의 유입을 줄이도록 구성되며;
    상기 구조적 구성요소는 상기 소리 픽업 구멍에 배치되고;
    상기 구조적 구성요소는 중공 구조이고, 상기 구조적 구성요소에 소리 전달 구멍이 제공되고, 상기 구조적 구성요소가 소리 픽업 구멍을 통해 외부와 연통하고, 상기 구조적 구성요소가 상기 장치 하우징에 연결되어 공동을 형성하고, 상기 공동은 소리 픽업 구멍을 덮고, 상기 소리 전달 구멍과 상기 소리 픽업 구멍이 위치한 평면 사이의 거리가 사전 설정된 임계값 이상이며,
    상기 마이크는 소리 전달 구멍에 배치되고, 상기 마이크는 소리 신호를 포착하도록 구성되며;
    상기 제2 직조 메쉬는 상기 소리 전달 구멍을 덮고, 상기 제2 직조 메쉬는 상기 마이크를 보호하도록 구성되는, 풍절음 억제 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 구조적 구성요소는, 양 단부에 개구를 갖는 관형 구조물과, 상기 관형 구조물의 일 단부의 개구에 위치한 커버를 포함하며, 상기 커버에 소리 전달 구멍이 제공되는, 풍절음 억제 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 소리 픽업 구멍은 상기 장치 하우징에 대한 상기 관형 구조물의 타 단부의 개구의 정투영부에 의해 덮이는, 풍절음 억제 장치.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 제2 직조 메쉬는 관형 구조물과 상기 커버 사이에 클램핑되는, 풍절음 억제 장치.
  5. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 제2 직조 메쉬는 상기 장치 하우징과 상기 구조적 구성요소 사이에 클램핑되는, 풍절음 억제 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 직조 메쉬는 금속 메쉬이고, 상기 제1 직조 메쉬의 메쉬 밀도는 300 메쉬 이상이며, 상기 제1 직조 메쉬의 임피던스는 200 미터-킬로그램-초 레일리 MKS rayls 이하인, 풍절음 억제 장치.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 풍절음 억제 장치는 제3 직조 메쉬를 더 포함하고, 상기 제3 직조 메쉬는 상기 장치 하우징과 상기 구조적 구성요소 사이에 클램핑되며, 상기 제3 직조 메쉬는 상기 장치 하우징 외부의 기류가 상기 소리 픽업 구멍을 통해 장치 내부로 유입됨으로써 야기되는 장치 내부의 기류의 교란을 감소시키도록 구성되는, 풍절음 억제 장치.
  8. 제5항에 있어서, 상기 풍절음 억제 장치는 제3 직조 메쉬를 더 포함하고, 상기 제3 직조 메쉬는 상기 장치 하우징과 상기 제2 직조 메쉬 사이에 클램핑되며, 상기 제3 직조 메쉬는 상기 장치 하우징 외부의 기류가 상기 소리 픽업 구멍을 통해 장치 내부로 유입됨으로써 야기되는 장치 내부의 기류의 교란을 감소시키도록 구성되는, 풍절음 억제 장치.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 제1 직조 메쉬 및 제3 직조 메쉬는 모두 금속 메쉬이고, 상기 제1 직조 메쉬의 메쉬 밀도는 상기 제3 직조 메쉬의 메쉬 밀도 이하이고, 상기 제1 직조 메쉬의 메쉬 밀도는 1000 메쉬 이하이며, 상기 제3 직조 메쉬의 메쉬 밀도는 1000 메쉬 이하인, 풍절음 억제 장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 직조 메쉬는 음향 메쉬 직물(acoustic mesh fabric)이고, 상기 제2 직조 메쉬의 임피던스는 200 미터-킬로그램-초 레일리 MKS rayls 이상인, 풍절음 억제 장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 사전 설정된 임계값은 상기 소리 픽업 구멍의 크기에 기초해서 결정되는, 풍절음 억제 장치.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 사전 설정된 임계값의 값 범위는 1 내지 30 밀리미터인, 풍절음 억제 장치.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소리 픽업 구멍의 크기가 상기 소리 전달 구멍의 크기보다 큰, 풍절음 억제 장치.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구조적 구성요소의 부피가 1 입방 센티미터 미만인, 풍절음 억제 장치.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공동은 발포 재료로 채워지고, 상기 발포 재료는 상기 장치 하우징 외부의 기류가 상기 소리 픽업 구멍을 통해 장치 내부로 유입됨으로써 야기되는 장치 내부의 기류 교란을 감소시키도록 구성되는, 풍절음 억제 장치.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 풍절음 억제 장치는 음파 가이드 튜브를 더 포함하고, 상기 음파 가이드 튜브의 일 단부는 상기 구조적 구성요소의 소리 전달 구멍에 연결되고, 상기 음파 가이드 튜브의 타 단부는 상기 마이크에 연결되는, 풍절음 억제 장치.
  17. 헤드셋으로서, 상기 헤드셋은 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 기재된 풍절음 억제 장치를 포함하고, 상기 헤드셋의 소리 픽업 구멍은 제1 오디오 신호를 픽업하도록 구성되고, 상기 제1 오디오 신호는 풍절음 억제 장치에 있는 직조 메쉬 및 구조적 구성요소을 통과하여 제2 오디오 신호를 얻게 하고, 상기 제1 오디오 신호와 상기 제2 오디오 신호의 양자는 유효 오디오 신호를 포함하며, 제2 오디오 신호에 포함된 풍절음 에너지가 제1 오디오 신호에 포함된 풍절음 에너지보다 작은, 헤드셋.
  18. 풍절음 억제 장치를 설계하는 방법으로서,
    목표 풍속, 목표 주파수 및 예상 풍절음 감소량에 기초한 유체역학을 이용해서 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 기재된 풍절음 억제 장치의 장치 하우징 상의 복수의 샘플링 지점의 유동장 정보를 계산하는 것 - 상기 유동장 정보는 시간에 따라 변화하는 속도 및 압력 변동을 포함함 - 과;
    상기 복수의 샘플링 지점 중, 목표 주파수 범위 내에서 압력 변동이 가장 작은 샘플링 지점을, 상기 풍절음 억제 장치의 장치 하우징 상의 소리 픽업 구멍의 위치로서 결정하는 것과;
    소리 픽업 구멍에서의 와류 상관 길이, 목표 풍속, 목표 주파수, 예상 풍절음 감소량 및 공동 내 음파 전파의 분산 관계에 기초해서, 소리 픽업 구멍의 크기 및 풍절음 억제 장치에 포함된 구조적 구성요소의 공동의 크기를 결정하는 것 - 상기 와류 상관 길이는 시간에 따라 변화하는 속도 및 압력 변동에 기초하여 결정됨 - 을 포함하는, 방법.
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