반사음이 존재하는 양귀 모델의 음원분리에 관한 연구

이채봉,Lee, Chai-Bong 한국융합신호처리학회 2014 융합신호처리학회 논문지 (JISPS) Vol.15 No.3

두 개의 입력소자에 의한 음원방향 및 분리방법으로서는 연산량이 적고, 음원분리 성능이 높은 주파수 양귀 모델(Frequency Domain Binaural Model : FDBM)이 있다. FDBM은 주파수 영역에서 양귀간 위상차(Interaural Phase Difference : IPD) 및 양귀간 레벨차(Interaural Level Difference : ILD)를 구하여 음향신호가 오는 방향과 음원의 분리처리를 한다. 그러나 실제 환경에서는 반사음의 문제가 되고 있다. 이러한 반사음에 의한 영향을 줄이기 위하여 선행음 효과에 의한 직접음의 음상정위를 모의하여 초기 도착음을 검출하고 직접음이 오는 방향과 음원분리 방법을 제시하였다. 제시한 방법을 이용하여 음원방향 추정 및 분리에 대한 성능을 시뮬레이션으로 검토하였다. 그 결과, 방향추정은 음원이 오는 방향에서 ${\pm}10%$의 범위로 집중되어 음원의 방향과 가까운 값으로 추정되었다, 반사음이 존재하는 경우의 음원분리는 기존의 FDBM에 비하여 코히런스(Coherence), 음성품질 지각평가 PESQ(Perceptual Evaluation of Speech Quality : PESQ)가 높고, 정면에서의 지향특성 감쇠량이 작아 분리의 정도가 개선됨을 나타내었다. 그러나 반사음이 존재하지 않는 경우는 분리 정도가 낮았다. For Sound source direction and separation method, Frequency Domain Binaural Model(FDBM) shows low computational cost and high performance for sound source separation. This method performs sound source orientation and separation by obtaining the Interaural Phase Difference(IPD) and Interaural Level Difference(ILD) in frequency domain. But the problem of reflection occurs in practical environment. To reduce this reflection, a method to simulate the sound localization of a direct sound, to detect the initial arriving sound, to check the direction of the sound, and to separate the sound is presented. Simulation results show that the direction is estimated to lie close within 10% from the sound source and, in the presence of the reflection, the level of the separation of the sound source is improved by higher Coherence and PESQ(Perceptual Evaluation of Speech Quality) and by lower directional damping than those of the existing FDBM. In case of no reflection, the degree of separation was low.

선행음 및 후속음이 음원의 방향지각에 미치는 영향에 관한 연구

이채봉,Lee, Chai-Bong 한국융합신호처리학회 2015 융합신호처리학회 논문지 (JISPS) Vol.16 No.2

본 연구에서는 연속 마스킹과 같은 효과가 기준음보다도 선행되는 음(선행음)과 후속되는 음(후속음)이 음상정위에 미치는 영향을 레벨차 및 시간차(Inter Stimuli Interval : ISI)에 의한 변화를 청취실험을 하고 그 결과에 대하여 검토를 하였다. 기준음의 제시시간은 2ms이며 후속음 및 선행음의 제시시간은 10ms로 두었다. 제시음은 1kHz 정현파이며 좌우 귀에 도달하는 시간차(Interaural Time Difference : ITD)는 0.5ms로 두었다. 레벨차는 0, -10, -15, -20dB로 두어 제시하였다. 실험결과 선행음이 후속음보다도 음상정위에 크게 영향을 미치고 있음을 알았다. 그리고 선행음의 영향은 ISI의 값에 의존하고 ISI의 값이 작을 때 음상정위에 미치는 영향의 차가 있음을 알았다. In this paper, the effects of the leading and the following sounds with single frequency on sound localization are investigated. The sounds with different levels and ISIs(Inter Stimuli Intervals) were used. The width of test sound is 2ms, and those of the leading and the following sounds are 10ms. 1 kHz of the test sound is utilized. The arrival time difference in the subject's ears is set to be 0.5ms. The four kinds of level differences used for one ISI are 0, -10, -15, and -20dB interval. The leading sound is found to have more effect on sound localization than the following sound is. The effect of the leading sound is also found to be dependent on the value of ISI. When the value of the ISI is small, different effects affecting the sound localization are observed.

단일 주파수에서 선행음 및 후속음이 음원의 방향지각에 미치는 영향

이채봉,Lee, Chai-Bong 한국전자통신학회 2010 한국전자통신학회 논문지 Vol.5 No.3

본 연구에서는 단일 주파수에서의 선행음과 후속음이 음원의 방향지각에 미치는 영향을 조사하였다. 실험은 자극간격 시간과 레벨차를 가진 1kHz 순음을 사용하였으며 기준음의 제시시간은 10ms로 하였다. 좌우 귀에 도달하는 시간차는 0.5ms로 두었다. 하나의 자극간격 시간에 대하여 4종류의 레벨차를 두었으며 제시음이 제시된 후 음이 좌에서 들리는지 우에서 들리는지를 판단하도록 하였다. 그 결과 후속음보다는 선행음이 음상정위에 미치는 영향이 크다는 것을 알 수 있었다. In this study, the effects leading and following tone with single frequency on sound lateralization were investigated. The tone with level difference and ISI(Inter Stimuli Interval) were used. The width of test tone was 2ms, leading tone and following tone were 10ms and 1kHz was used. The arrived time difference of subject's ears 0.5ms. We set four levels on each ISI and let them decide whether they hear the provided sound from left or right. As a result, it knew the fact that leading tone had more effect on sound lateralization than following tone.

GPGPU에 의한 음장의 가시화에 관한 연구

이채봉,Lee, Chai-Bong 한국전자통신학회 2010 한국전자통신학회 논문지 Vol.5 No.5

In order to visualize the transfer of sound waves, we performed real-time processing with the fast operating system of GPU, the Graphics Processing Unit. Simulation by using the method of the discrete Huygens' model was also implemented. The sound waves were visualized by varying the real-time processing, the reflecting surfaces within the two-dimensional virtual sound field, and the states of the sound source. Experimental results have shown that reflection and diffraction patterns for the sound waves were identified at the reflecting objects. 본 연구에서는 음파전달의 가시화를 위해 고속 연산장치인 GPU(Graphics Processing Unit)를 이용하여 실시간 처리를 하였으며 이산 호이겐스 모델법을 사용하여 시뮬레이션 하였다. 실시간 처리와 2차원 가상 음장내의 반사물이나 음원의 상태를 변경하여 실재 음장과 같은 음파전달의 가시화를 하였다. 그 결과, 음파가 반사물에 의해 반사되는 형태나 반사물에서 회절하는 형태가 확인되었다.

저역 주파수 영역에서 HRTF의 간략화에 관한 연구

이채봉,Lee, Chai-Bong 한국전자통신학회 2010 한국전자통신학회 논문지 Vol.5 No.6

본 연구에서는 머리전달함수(Head-Related Transfer Function : HRTF) 저역 주파수 영역에서의 간략화가 음상정위에 미치는 영향에 관하여 검토하였다. 이를 위해 HRTF를 측정하였으며 측정한 HRTF에 대하여 분석한 결과, HRTF 주파수 특성의 표준편차를 보면, 저역의 주파수 특성은 고역에 비하여 방향 의존성이 작음이 나타났다. 이것은 저역의 주파수 영역에서 간략화의 가능성을 나타낸다. 간략화는 경계 주파수를 차단 주파수로 하는 고역통과 필터를 삽입하여 저역의 주파수 진폭특성을 평탄하게 함으로서 간략화를 하였다. 간략화를 한 HRTF를 평가하기 위하여 청취실험을 하였다. 청취실험의 결과, 정위오차에 대해서는 HRTF의 주파수 특성을 간략화 하여도 방향 지각에 영향이 없다는 것이 나타났다. 전후 혼란율에 대해서는 HRTF의 1kHz 이하의 주파수 특성을 간략화 하여도 영향이 없음이 나타났다. 최종적으로는 HRTF의 1kHz 이하의 주파수 특성에 본 연구의 간략화를 적용하여도 음상정위에 영향을 미치지 않는다는 것을 명확히 하였다. 본 연구는 음성이 가진 방향성 속성을 훼손하지 않으면서 음성정보의 크기를 줄이는 방법으로도 활용될 것으로 기대된다. In this study, we investigated the effect of the simplification for low frequency region in Head-Related Transfer Function(HRTF) on the sound localization. For this purpose, HRTF was measured and analyzed. The result in the standard deviation of HRTF showed that the directional dependence of low frequency was smaller than that of high frequency region, which means the possibility of simplification in the low frequency region. Simplification was performed by flattening of the low frequency amplitude characteristics with the insertion of the high-pass filter, whose cutoff frequency is given by boundary frequency. Auditory experiments were performed to evaluate the simplified HRTF. The result showed that direction perception was not influenced by the simplification of the frequency characteristics of HRTF for the error of sound localization. The rate of confusion for the front and back was not affected by the simplification of the frequency characteristics within 1kHz of HRTF. Finally, we made it clear that the sound localization was not affected by the simplification of frequency characteristics of HRTF within 1kHz. The result is expected to be utilized to reduce the size of speech information with no deterioration of the directional characteristics of the speech signal.

청각계 스펙트럼을 이용한 음색 지각공간

이채봉,차경환,Lee, Chai-Bong,Cha, Kyung-Hwan,Sone, Toshio 한국음향학회 1996 韓國音響學會誌 Vol.15 No.5

기본 주파수 뿐만 아니라 스펙트럼의 형태를 여러 가지 변화시킨 복합음을 이용하여 음색의 유사도에 관한 청취실험을 하였다. 그 결과에서 다차원 척도구성법에 의해 3차원 음색 지각공간을 얻었다. 기본 주파수의 차이는 복합음의 음색을 변화시키는 요인의 하나라는 것을 알 수 있었다.또한 청각계 스펙트럼을 이용하여 음색의 대략적인 지각을 어느 정도 표현할 수 있는가에 대하여 검토하였다. 청각계 스펙트럼 행렬의 작은 특이치를 제외하여 구한 주파수 가중치행렬을 이용하여 재합성한 결과는 실험결과와 거의 일치하였다. We study the similarities in timbre by varying both the form of the spectrum and the fundamental frequencies. A three dimensional configuration was drawn as a result of multidimensional scaling analysis. This configuration suggests that the difference in fundamental frequencies is one of the factors that change the timbre of complex tones. Also we considered the possibility of expressing the broad perception of timbre using auditory spectrum. The experimental result is well agreed with the calculation using the frequency weight matrix excluding the small value of auditory spectrum.

고역 주파수 영역에서 HRTF의 간략화에 관한 연구

이채봉,Lee, Chai-Bong 한국융합신호처리학회 2011 융합신호처리학회 논문지 (JISPS) Vol.12 No.1

본 연구에서는 머리전달함수(Head-Related Transfer Function : HRTF) 고역 주파수 영역에서의 간략화가 음상정위에 미치는 영향에 관하여 검토하였다. 이를 위해 HRTF를 측정하였으며 측정한 HRTF에 대하여 분석한 결과, 음원 반대편(음원에서 멀리 떨어진 귀)의 HRTF 고역 주파수 특성은 회절의 성질을 고려하면 머리에 의해 거의 감쇄가 된다. 이와 같이 감쇄된 주파수 영역에 대해서는 정위에 미치지 않는다고 가정하면 간략화가 가능하다. 간략화는 경계 주파수를 차단 주파수로 하는 지역통과 필터를 삽입하여 고역의 주파수 진폭특성을 평탄하게 함으로서 간략화를 하였다. 간략화를 한 HRTF를 평가하기 위하여 청취실험을 하였다. 청취실험의 결과, 정위오차에 대해서는 HRTF의 주파수 특성을 간략화 하여도 방향 지각에 영향이 없다는 것이 나타났다. 전후 혼란율에 대해서는 HRTF의 8kHz 이상의 주파수 특성을 간략화 하여도 영향이 없음이 나타났다. 최종적으로는 HRTF의 8kHz 이상의 주파수 특성에 본 연구의 간략화를 적용하여도 음상정위에 영향을 미치지 않는다는 것이 나타났다. In this study, we investigated the effect of the simplification for high frequency region in Head-Related Transfer Function(HRTF) on the sound localization. For this purpose, HRTF was measured and analyzed. The result in the HRTF frequency characteristic of the back sound source showed that the decrease revel of high frequency was smaller than that of low frequency region, which means the possibility of simplification in the high frequency region. Simplification was performed by flattening of the high frequency amplitude characteristics with the insertion of the low-pass filter, whose cutoff frequency is given by boundary frequency. Auditory experiments were performed to evaluate the simplified HRTF. The result showed that direction perception was not influenced by the simplification of the frequency characteristics of HRTF for the error of sound localization. The rate of confusion for the front and back was not affected by the simplification of the frequency characteristics over 8kHz of HRTF. Finally, we made it clear that the sound localization was not affected by the simplification of frequency characteristics of HRTF over 8kHz.

닥트내 소음의 능동제어에 관한 연구

이채봉,Lee Chai-Bong 한국융합신호처리학회 2006 융합신호처리학회 논문지 (JISPS) Vol.7 No.3

원형관의 닥트를 사용하여 1 차원 구동원으로써 라우드스피커와 환기용 팬을 사용하여 각종 알고리즘인 X-LMS 알고리즘과 Filtered-U 알고리즘 그리고 Full-Feedback Filtered-U 알고리즘으로 구성한 DSP 적응필터를 작동시켜 닥트에 적용할 수 있는 능동소음 제어시스템 실현의 가능성에 대하여 여러 가지 실험을 하였다. 1 차 구동원을 환기용 팬을 사용할 때 2 차 제어용 신호가 환기용 팬에 가까이 있는 탐지 마이크로폰에 혼입되는 현상을 고려한 Full-Feedback Filtered-U LMS 알고리즘을 능동제어 시스템에 적용하여 적응제어 필터를 작동하면 시스템이 발산되지 않고 안정상태에서 주파수 범위 170-250Hz 사이에서 다른 알고리즘에 비하여 소음량이 최대치에서 10dB 정도 감소되었다. There have been experiments dealing with the possibility of the actualization of the ANC system by means of operating the DSP adaptation filter. This filter is composed of various filters(including X-LMS algorithm, Filter-U algorithm, and Full-Feedback-Filter-U algorithm) that use ventilation fans and loudspeakers as a primary source in a circular duct as an experimental device. In this operation, the ANC system using the X - LMS algorithm was found to be more effective in reducing noise than without such system. When applying the input signal of the DSP board Full Feedback-Filtered-U algorithm system while having in mind that the additionally installed second control signal was gone through feedback and mixed into the detection microphone installed near the ventilation fan when using the first ventilation fan, the system was not emitted, but maintained stable during the operation of the control filter. At this point, noise tended to decrease at a maximum of l0dB compared to other algorithms at the frequency band of 170-250Hz.

다른 형태를 가진 2소자 프린트 안테나의 방사특성에 관한 연구

이채봉,김정현,Lee, Chai-Bong,Kim, Jung-Hyun 한국융합신호처리학회 2008 융합신호처리학회 논문지 (JISPS) Vol.9 No.2

길이가 서로 다른 평행선로에 전류가 흐르는 경우, 커먼모드 전류(Common mode current)에 의한 전자파의 방사가 일어난다. 이러한 방사 원리를 이용하여 경량, 소형의 길이가 다른 2소자 선형 안테나가 제안되어 있다. 그러나 이 안테나의 경우 선으로 결합된 구조를 가지기 때문에 제작에 있어서 많은 제약이 따른다. 본 논문에서는 선형 안테나의 단점을 개선하고, 제작과 설계가 용이한 평면 기판에 길이가 다른 2소자 평면 안테나를 설계하고, 광대역(UWB: Ultra Wide Band)의 특성을 가지는 안테나를 설계하였다. 그리고 안테나 소자에 삼각형 패치 S, 노치, 테이퍼를 설계함으로서 방사특성은 다이 폴 안테나와 비슷하나 보다 넓은 대역에서 동작하는 안테나를 제작 할 수 있었다. 그 결과 비대역($VSWR{\le}2$)이 약 58%가 되었다. When the current flows to parallel lines with different length, it is researched that the radiation is occured by the common-mode current radiates, and the small light weight antenna composed of dual elements by using the principle is proposed. However, there is a problem in production about this antenna because this liner antenna is structured by combining with wires. In this paper, we improved this liner antenna, and designed the plane antenna composed of dual elements with different length in the plane printed board to produce and to design easily. Furthermore, the antenna with the wide-band characteristic is also designed in the same board. The radiation pattern is similar to the dipole antenna on account of designing the triangular patch S, the notch and two tapers in patch S, the notch and two tapers in the antenna element. In result, it was able to design the antenna working wider band-width(the bandwidth ratio about 58%, $VSWR{\le}2$).

C형 CIP법을 이용한 3차원 음장해석

이채봉,오성관,Lee, Chai-Bong,Oh, Sung-Qwan 한국전자통신학회 2010 한국전자통신학회 논문지 Vol.5 No.2

본 연구는 C형 CIP법을 이용한 3차원 시간영역 음장해석법의 정밀도에 대해서 세밀한 검토를 하였다. 3차원 C형 CIP 음장해석의 위상오차 특성과 전파방향에 따른 오차를 명확히 하고, 본 수치 해석법의 유효성을 나타내었다. 또 종래의 수치해석법으로 staggered-grid 모델을 이용한 FDTD법에 따른 계산결과와 M형 CIP법에 의한 계산결과와 비교를 하였다. 본 논문의 검토에 의해 같은 이산화조건에서는 C형 CIP법은 M형 CIP법 및 FDTD법보다 해석법이 가진 분산성이 적고, C형 CIP법으로 계산된 음압 파형은 변형이 적은 결과가 되는 것을 알 수 있었다. 그리고 C-1형 CIP법, C-2형 CIP법, M형 CIP법 및 FDTD법의 메모리와 계산시간을 비교하였다. 그 결과 C형 CIP해석은 FDTD해석에 비하여 수치분산성이 적지만 많은 사용 메모리와 계산시간이 필요하였다. C-1형 과 C-2형 CIP법은 입방체의 격자 대각 방향에서는 축 방향에 비하여 정밀도가 약간 저하하는 것을 알 수 있었다. 그리고 C-2형 CIP법은 C-1형 CIP법보다 사용 메모리와 계산시간이 적고, 계산정밀도도 고려해서 보면 유효한 해석법이라는 것이 명확하였다. The authors have investigated the acoustic field analysis using the Constrained Interpolation Profile(CIP) Method recently proposed by Yabe. This study has examined the calculation accuracy of the three-dimensional(3-D) acoustic field analysis using the type C CIP method. In this paper we show phase error of type C CIP method and the dependence on the wave-propagation direction in the type C CIP acoustic field analysis, and then demonstrate that it gives less-diffusive results than conventional analysis. Moreover, in comparison between type C-1 CIP, type C-2 CIP, type M CIP and FDTD, reports the memory requirements and calculation time of each method.