우리나라의 음향학교육과 연구

차일환,Cha, Il-Whan 한국음향학회 1990 韓國音響學會誌 Vol.9 No.4

능동 소음 제어를 위한 선택적 결합 알고리듬

권오상,차일환,Kwon, Oh-Sang,Cha, Il-Whan 한국음향학회 1997 韓國音響學會誌 Vol.16 No.5

능동소음제어를 위한 순방향 제어 시스템은 높은 안정성과 강인한 성능을 특징으로 하는 반면 느린 수렴속도와 상호상관관계가 있는 참조신호를 필요로 하는 단점이 있다. 이에반해 역방향 제어 시스템은 일반적으로 빠른 수렴속도를 갖고 참조신호를 사용하지 않기 때문에 광대역 능동소음제어 시스템에 사용되지만 이득-대역폭 제한과 안정서 문제가 단점으로 알려져 있다. 본 논문에서는 순방향 제어 시스템과 역방향 제어 시스템을 결합시킨 새로운 능동소음제어 시스템을 제안하여 순방향 제어 시스템의 문제점인 수렴 속도를 향상시킨다. 제안된 시스템은 원래의 참조신호와 오차신호의 가중치 결합인 “선택적 결합 참조신호”가 적응 시스템의 입력으로 사용되는 제안된 알고리듬, 이른바 “선택적 결합” 알고리듬을 사용한다. 따라서, 제안된 시스템은 순방향 또는 역방향 제어 시스템과 거의 같은 계산량으로 Filtered-x LMS 알고리듬을 사용하는 시스템에 대해 향상된 성능과 수렴속도를 가진다. 끝으로 제안된 시스템을 수학적인 해석과 함께 컴퓨터 모의실험을 통하여 그 성능을 평가한다. The feedforward control algorithm for active noise control exhibits high stability and performance robustness. But it has a slow convergence speed and requires a correlated reference signal. Broadband active control systems typically use feedback control in order to increase the convergence speed and to avoid the problems associated with obtaining and decoupling a suitable reference signal. However, it is well known that conventional feedback control systems have a gain-bandwidth limitation and stability problem. This paper presents the new system based on the combination of both feedforward and feedback system in order to increase the convergence speed. The proposed system uses a proposed control algorithm termed "optional-summed" algorithm in which the "optional summed reference signal" comprised of weighted sum of an original reference signal and a eror signal, is used as an input to an adaptive system. Thus, the proposed system can have faster convergence speed and better performance than either feedforward or feedback system using the Filtered-x LMS algorithm as almost equivalent complexity of computation as it. Several simulation results demonstrating the good properties of the proposed adaptive system as well as verifying the analytical results are also presented in the paper.

자동차 실내에서의 엔진 소음 감쇠를 위한 실시간 능동 소음 제어 시스템의 구현

권오상,차일환,Kwon, Oh-Sang,Cha, Il-Whan 한국음향학회 1997 韓國音響學會誌 Vol.16 No.4

지금까지 널리 사용된 수동 소음 제어 방법은 소리에 대한 재질 상의 특성을 이용하여 소음을 제거하는 방법으로서 무게와 부피를 증가시키고 소음의 고주파 성분에 대해서만 효율적인 성능을 발휘하는 단점을 가지고 있다. 이에 반해 최근에 발전된 능동 소음 제어 방법은 무게와 부피를 감소시키고 저주파 소음에 대한 성능이 우수하다는 장점을 가지고 있다. 본 논문에서는 능동 소음 제어의 원리를 디지털 신호 처리 기술을 이용하여 자동차 실내에서의 엔진 부밍 소음(Engine Booming Noise)을 감쇠시키는 실시간 능동 소음 제어 시스템을 구현하였다. 능동 제어를 위한 적응 알고리듬으로는 다채널 Filtered-x LMS 알고리듬을 사용하였으며 이를 위해 Motorola사의 디지털 신호처리 프로세서인 DSP560001을 제어기로 사용하여 적응 알고리듬을 실시간으로 구현하였다. 능동 소음 제어 시스템을 실제로 자동차에 장착하여 RPM에 따른 엔진 소음의 감쇠 성능을 평가한 결과 자동차 실내의 모든 위치에서 소음 감쇠 효과를 얻었으며 특정 주파수에서 20 dB 이상의 소음 감쇠 성능과 전체적으로 15 dB 이상의 소음 감쇠 성능을 확인할 수 있었다. The passive noise control techniques used until now cancel the noise in terms of the characteristics of materials, which increase the mass and the dimension and have a limit that is effective only to attenuate the high frequency components of the noise. But the active noise control techniques developed in recent years have merits that they decrease the mass and the dimension and are effective to attenuating the low frequency noises. In this paper, the real-time active noise control system attenuating the engine booming noise in a car using the digital signal processing(DSP) techniques in terms of the principle of active noise control. The multiple-error filtered-x LMS(Least-Mean Square) algorithm is used as the adaptive algorithm for active noise control and is implemented using the DSP processor Motorola DSP56001 as a controller. According to the result that the experiments are performed for the engine as the RPM changes in a car, the noise attenuating performances are achieved in an overall car interior and is verified to be 20 dB higher for pure-tone and globally, 15 dB.

병실내 소음도와 환자와의 관계

김명호,차일환,Kim, Myung-Ho,Cha, Il-Whan 대한예방의학회 1973 예방의학회지 Vol.6 No.1

In this study noise source in a ward at four general hospitals in Seoul area has been investigated and analysed. The degree of reaction against noise by 171 randomly has also been examined. The results of the study have shown that the source of noise is the speakers of wired broadcasting or from visiting guests in two hospitals located in residential area. The patients at the two other hospitals located at commercial site have been suffered more from traffic noise. However, because of their separated living at hospital from their ordinary houselife, sixty one percent of the inpatients have wished a music sound of around 60 dB (A). After having considered the results of the investigation and wishes of the inpatients, following suggestions have been made: 1. Reduce the number of guests or their length of stay. 2. Wired broadcasting system should be substitued by wireless one, or if it's unavoidable, it should be used in office rooms only. 3. Since the stops and starts of vehicles induce much noise, Seoul City Government be requested to prepare an appropriate administrative measure for the vehicles around hospital area and it should prevent the establishment of new hospitals along high way site. 4. By using earphone, inpatients can choose a wireless channel according to each individual's taste. This through the masking effect, would cover up the noise source. 5. Rooms along the streets should be utilized as offices, otherwise double windows should be set up for inpatient's wards. 서울시내 4개 종합병원에 대한 병실내 소음원을 조사 측정하고 상호영향관계를 검토하였다. 입원환자 171명을 무작위 추출하여 소음에 대한 반응도를 조사하여 측정된 소음과 비교 검토하였다. 결과적으로 거주지역에 위치한 2개의 병원은 유선방송의 스피커소리와 방문객에 의한 소음이 크고 상업지역에 위치한 2개의 병원은 교통소음이 크게 환자의 불평대상이 되고 있다는 결과를 얻었다. 그러나 61%의 환자들은 가정과 분리된 병원생황의 영향으로 약 60dB (A)의 음악 또는 기타소리를 원하고 있었다. 이런점을 고려하여 다음과 같은 방법으로 소음을 감소시킬 수 있을 것이다. 1. 보호자이외의 방문객수 및 체류시간을 단축시킨다 2. 병원내의 유선방송을 폐지시키고 무선통신방법을 활용한다. 부득이한 경우 사무실 위주로 방송한다. 3. 차량의 정지, 출발 그리고 가속시에 발생하는 소음의 영향을 감안하여 서울시당국에서 병원주위도로를 통행하는 차량에게 적당한 행정조치를 하고 고가도로 건설을 피하게 한다. 4. 병실내 환자의 기호에. 따라 들을 수 있는 청취장치를 (이어폰을 사용)하여 Masking Effect로 소음을 음폐토록 한다. 5. 도로변에 인접할 병실은 가능한한 사무실로 사용하고 병실로 사용시는 이중창을 장치하도록 한다.

결함소자를 갖는 어레이를 위한 방향 탐지 기법에 관한 연구

김기만,윤대희,차일환,Kim, Ki-Man,Youn, Dae-Hee,Cha, Il-Whan 한국음향학회 1997 韓國音響學會誌 Vol.16 No.4

In this paper, some problems that occur from faulty elements in a direction finding system composed of the linear array are studied and the method which improves the performance is proposed. The fault element means the sensor that has no output or highly reduced gain than other normal sensors. In the case of the presence of faulty elements, the performance of the conventional the spatial spectrum subject to a constraint. The corrected spatial spectrum is obtained by this vector. The computer simulations have been performed to study the performance of the proposed method. We have compared the proposed method with the subaperture processing method of one of the previous works. 이 논문에서는 선형 어레이로 구성된 방향 탐지 시스템에서 결함 소자가 발생하였을 경우 발생되는 문제점들을 제시하고, 시스템의 성능을 개선하기 위한 방법을 제안하였다. 여기서 결함 소자란 센서의 출력이 없거나 정상적으로 동작하는 센서에 비해 그 이득이 크게 감쇄되어 미세한 출력을 얻는 현상을 의미한다. 결함 소자 발생시에 기존의 방향 탐지 방법들의 성능은 크게 저하된다. 제안된 방법에서는 제한 조건을 만족하면서 공간 스펙트럼 값을 최대화하는 방향으로 보정 벡터값을 구하며, 이 보정 벡터를 이용하여 개선된 성능을 갖는 공간 스펙트럼을 얻는다. 제안된 방법의 성능을 고찰하기위해 컴퓨터 시뮬레이션을 수행하였으며 기존의 결함 소자 문제 해결 방법중의 하나인 부분 처리 방법과 비교하였다.

잡음 환경에서 음성 인식을 위한 신호처리

김원구,임용훈,차일환,윤대희,Kim, Weon-Goo,Lim, Yong-Hoon,Cha, Il-Whan,Youn, Dae-Hee 한국음향학회 1992 韓國音響學會誌 Vol.11 No.2

This paper studies noise subtraction methods and distance measures for speech recognition in a noisy environment, and investigates noise robustness of the distance measures applied to the problem of isolated word recognition in white Gaussian and colored noise (vehicle noise) environments. Noise subtraction methods which can be used as a pre-processor for the speech recognition system, such as the spectral subtraction method, autocorrelation subtraction method, adaptive noise cancellation and acoustic beamforming are studied, and distance measures such and Log Likelihood Ratio ($d_{LLR}$), cepstral distance measure ($d_{CEP}$), weighted cepstral distance measure ($d_{WCEP}$), spectral slope distance measure ($d_{RPS}$) and cepstral projection distance measure ($d_{CP},\;d_{BCP},\;d_{WCP},\;d_{BWCP}$) are also investigated. Testing of the distance measures for speaker-dependent isolated word recognition in a noisy environment indicate that $d_{RPS}\;and\;d_{WCEP}$ which weigh higher order cepstral coefficients more heavily give considerable performance improvement over $d_{CEP}and\;d_{LLR}$. In addition, when no pre-emphasis is performed, the recognizer can maintain higher performance under high noise conditions. 본 논문에서는 잡음 환경에서 음성 인식 시스템의 성능을 개선할 수 있는 잡음제거 방식과 거리 측정 방법을 연구하고 백색 및 유색 잡음 환경에서 거리 측정 방법에 따른 음성 인식 시스템의 성능을 평가하였다. 잡음 제거 방법으로는 음성 인식 시스템의 전처리 과정으로서 사용될 수 있는 스펙트럼 차감법, 자기 상관 차감법, 적응 잡음 제거, 적응 빔 형성기가 있으며 거리 측정 방법으로는 Log Likelihood Ration($d_{LLR}$), 켑스트럼에 의한 거리 측정 ($d_{CEP}$), 가중 켑스트럼 거리 측정 ($d_{WCEP}$), 스펙트럼 기울기에 의한 거리 측정 ($d_{RPS}$), 켑스트럼 투영 거리 측정방법 ($d_{CP},\;d_{BCP},\;d_{WCP},\;d_{BWCP}$)들이 있다. 백색 및 자동차 잡음 환경에서의 화자 종속 단독음 인식 실험 결과, 켑스트럼 계수의 높은 차수에 큰 가중을 두는 거리 측정 방법인 $d_{RPS},\;d_{WCEP}$가 잡음에 강한 특성을 나타내었으며, 잡음이 존재할 때는 pre-emphasis를 하지 않은 경우가 높은 인식율을 얻을 수 있었다.

입사각 추정을 위한 적응 공간영역 FB-예측기

이원철,박상택,차일환,윤대희,Lee, Won-Cheol,Park, Sang-Taick,Cha, Il-Whan,Youn, Dae-Hee 대한전자공학회 1989 전자공학회논문지 Vol. No.

공간영역 예측기의 계수를 계산하기 위한 적응 알고리듬이 제안되었다. 제안된 방법은 LMS 알고리듬을 사용하여 TDL(tapped-delay-line)과 ESC(escalator) 구조를 갖는 공간영역 예측기의 계수를 계산한다. 기종존의 일반적인 예측기와 다른점은 순방향과 역방향 예측 오차의 평균 자승값의 합을 최소화하며 예측기의 계수를 계산함으로 향상된 선형예측 공간 스펙트럼을 얻을 수 있다. 제안된 방법을 선형으로 배열된 센서에 의하여 얻어진 협대역신호의 입사각 추정문제에 적용시켜 기존의 적응예측 알고리듬과 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 성능을 비교하였다. We propose adaptive algorithms computing the coefficients of spatial domain predictors. The method uses the LMS approach to compute the coefficients of the predictors realized by using the TDL(tapped-delay-line) and the ESC (escalator) structures. The predictors to be presented differ from the conventional ones in the sense that the relevant weights are updated such that the sum of the mean squared values of the forward and the backward prediction errors is minimized. Using the coefficients of such spatial domain predictors yields improved linear predictive spatial spectrums. The algorithms are applied to the problems of estimating incident angles of multiple narrow-band signals received by a linear array of sensors. Simulation results demonstrating the performances of the proposed methods are presented.

도로교통 소음예측을 위한 모델의 개발에 관한 연구

조한인,유완,김양균,차일환,Cho, Han-In,Yu, Wann,Kim, Yang-Kyun,Cha, Il-Whan 한국음향학회 1985 韓國音響學會誌 Vol.4 No.3

자동차에 의해 발생되는 도로교통소음을 예측할 수 있는 기본모델을 개발하고저 한다. 이를 위 해 기존도로중에서 통행방법 등을 조사하고저 통행량, 속도등의 통행방법 및 측정거리가 조사되었고, 소 음평가량으로서 등가소음수준 Leq와 소음수준 중앙치 L\sub 50\도 측정되었다. 본 연구에서는 이와 같 은 자료를 토대로 측정된 자료를 토대로 선형회귀분석 방법을 사용한다. 이렇게 개발된 모델을 동일한 조건에서 실측된 자료에 적용한 결과 정확도가 상당히 높았다. 다른 지역에서 이미 개발된 모델로서는 수학적인 모델과 통계적인 모델들이 있다. 이미 개발된 모델들과는 실측치와 예측치와의 오차의 제곱을 합계한 값으로서 비교했다.

광대역 잡음의 전역 감쇠를 위한 에너지 밀도 제어

박영철,윤정현,윤대희,차일환,Park, Young-Cheol,Yun, Jeong-Hyeon,Youn, Dae-Hee,Cha, Il-Whan 한국음향학회 1996 韓國音響學會誌 Vol.15 No.2

본 논문에서는 일차원 밀폐함 내의 광대역 소음을 제어하기 위한 에너지 밀도(energy density)제어 알고리듬의 성능을 평가한다. 주파수 영역에서 최적 능동 소음 제어 필터를 설계할 경우 종종 시간 영역에서 물리적으로 실현할 수 없는 결과를 얻게 된다. 이런 문제를 피하기 위해 본 논문에서는 시간 영역에서 문제를 해석한다. 이러한 접근 방법은 항상 물리적으로 실현 가능한 최적 제어기를 얻을 수 있게 해준다. 능동 소음 제어 시스템의 성능을 예측하기 위해 실시간 모의 실험 결과로부터 음압을 최소화 하는 것보다 에너지 밀도를 최소화 하는 것이 광대역 소음의 전역적인 감쇠(global attenuation)에 있어서 향상된 결과를 얻을 수 있음을 확인할 수 있다. 또한 특정 지점에서, 검출된 에너지 밀도를 최소화할 경우 밀폐함 내에 있는 위치 에너지를 최소화하는 방법에서 얻을 수 있는 결과와 유사한 정도의 소음 전역 감쇠를 얻을 수 있었다. 그리고 음압 자승 제어 방법과는 달리 에너지 밀도 제어 방법은 일차원 음장에서 사용하는 경우 오차 센서의 위치에 영향을 받지 않음을 알 수 있다. 본 논문은 또한 에너지 밀도 제어 알고리듬의 실제 구현시에 일반적으로 사용되는 두 개의 센서를 사용하는 구현 기술을 살펴보고, 이 기술이 큰 성능 저하 없이 에너지 밀도 제어 알고리듬을 구현할 수 있음을 보인다. The performance of the energy density control algorithm for controlling a broadband noise is evaluated in a one-dimensional enclosure. To avoid noncausality problem of a control filter, which often happens in a frequency domain optimization, analyses presented in this paper are undertaken in the time domain. This approach provides the form of the causally constrained optimal controller. Numerical results are presented to predict the performance of the active noise control system, and indicate that imp개ved global attenuation of the broadband noise can be achieved by minimizing the energy density, rather than the squared pressure. It is shown that minimizing the energy density at a single location yields global attenuation results that are comparable to minimizing the potential energy. Furthermore, unlike the squared pressure control, the energy density control does not demonstrate any dependence on the error sensor location for this one-dimensional field. A practical implementation of the energy-based control algorithm is presented. Results show that the energy density control can be implemented using the two sensor technique with a tolerable margin of performance degradation.

적응 디지탈 필터를 이용한 확성용 스피커의 선형 왜곡 보상

전희영(Jun Hee-Young),차일환(Cha Il-Whan) 한국방송·미디어공학회 1995 한국방송공학회 학술발표대회 논문집 Vol.1995 No.-