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        • KCI등재

          위성 발사체 구조 개발을 위한 음향/진동 연구

          박순홍 한국음향학회 2020 韓國音響學會誌 Vol.39 No.4

          Acoustic and vibration research activities for the structural development of Korean space launch vehicles are introduced in this paper. Various dynamic loads exerted on a launch vehicle during its operation are summarized. The acoustical design method of payload fairings which protect satellites from harsh launch environment was reviewed. Several acoustic research activities were performed to enhance the analytical prediction ability during the development period of the Naro and the Nuri launcher. Specifically, the following research activities are reviewed: a test and vibro-acoustic analysis of composite cylinders whose layup properties are varied, a research on low-frequency acoustic load reduction by an acoustic resonator array and an acoustic test on the cylinder part of the Naro payload fairing. A vibro-acoustic analysis result for the Nuri launcher was introduced and predicted acoustic and vibration levels and measured ones are shown to be in a good agreement. 본 논문은 우주 발사체 구조 개발을 위한 음향/진동 연구의 개요와 음향 해석 및 시험 기술의 국내 현황을소개하고 있다. 먼저 발사체 운용중에 받는 동하중에 대하여 요약, 정리하고 위성체를 보호하기 위한 페이로드 페어링의 음향 하중 저감 설계 및 해석 방법을 소개하였다. 나로호부터 현재 한국형발사체 페이로드 페어링까지 음향 보호시스템의 최적 설계를 위해 구조 진동-음향 연성 해석 성능의 향상을 도모하였으며, 이를 위한 연구 활동을 살펴보았다. 구체적으로 적층 구조가 다른 복합재료 실린더에 대한 음향 하중 저감 성능 해석 및 검증 시험, 음향 공명기 배열을 적용하기 위한 인클로저 음향 시험, 나로호 페어링 실린더부에 대한 음향 가진 시험 및 해석 등의 결과를 소개하였다. 현재개발중인 한국형 발사체(누리호)의 페이로드 페어링 음향 하중 저감 해석 및 시험 결과를 소개하였으며 해석 결과가실험 결과를 잘 예측함을 보였다.

        • KCI등재

          열음향 냉동기의 설계 및 개발 : I. 내부공간의 음향해석 및 에너지 변환 예측

          박철민,이정권,Park, Chul-Min,Ih, Jeong-Guon 한국음향학회 1996 韓國音響學會誌 Vol.15 No.5

          열음향 냉동기의 설계시 요구되는 냉동기의 내부음장 특성을 예측하기 위해, 냉동기를 이루는 공명기 구조 및 선형화된 스피커의 모델에 대행 전달행렬기법을 이용하여 해석을 수행하였다. 여러 가지 기본 음향요소들의 전달행렬을 이용하여 공명기를 음향학적 요소들로 분해하고, 스피커의 선형화된 동특성 방정식과 함께 해석함으로써 음향요소들이 직렬로 배열되어 있는 공명기에 대한 음향특성을 얻어 내었다. 또한, 열음향 냉동기의 개발에 있어서 중요한 목표중 하나인 모세관 스택에서의 온도차이를 에너지 방정식을 이용하여 수치적으로 예측하였다. 한 개의 모세관 기공내에서의 음향일의 흐름, 열음향 흐름, 단위 길이당 에너지 손실 등을 단면변화함수를 이용해 표시한 후, 전체 스택에서의 에너지 흐름과 열평형을 고려하였다. 전체 스택에서의 에너지 흐름에 관한 식에 대하여, 내부음장 예측에 의해 구한 물리량을 이용하여, 수치적인 반복계산을 수행함으로써 온도비 및 성적계수를 예측할 수 있었다. 실제 설계된 공명기의 음향 특성의 해석결과가 실험과 잘 일치함을 관찰한 후, Hofler의 열음향냉동기에 대한 열음향 해석을 수행하여 실험결과와 잘 부합됨을 확인할 수 있었다. Acoustical characteristics of internal pipe structures and a loudspeaker of the thermoacoustic refrigerator are analyzed by using the transfer matrix method. The resonator system is dismantled into verious basic acoustic elements, and then linearized transfer matrices are serially combined with the dynamical system of linearized loudspeaker model, that the total system of thermoacoustic refrigerator can be analyzed in terms of frequency characteristics and acoustic field shape. Additionally, by using equations for energy flow through the capillary stack, the temperature distribution over the stack is numerically estimated. After expressing the acoustic work flow, thermoacoustic flow, and energy loss per unit length in a single capillary duct by using the transverse functional variations, overall energy flow rate and energy balance are obtained for the whole capillary stack. The final expression for energy flow through the stack is numerically evaluated by varying physical parameters obtained from the sound field analysis. After confirming good agreements between predicted and experimental results for the interior sound field of a refrigerator model, the thermoacoustic characteristics of Hofler's apparatus is analyzed by the proposed method and it is observed that the results agree well with Hofler's experimental results.

        • KCI등재

          국악기의 음향방사특성에 따른 국악당의 음향성능조사

          한찬훈,이원구,정철호,Haan Chan-Hoon,Lee Wangu,Jeong Cheol-Ho 한국음향학회 2005 韓國音響學會誌 Vol.24 No.8

          현재 국악기의 음향특성에 대한 상세 정보가 매우 부족하여 국악당의 설계에 있어서 최적의 음향을 전달하는 공간을 형성하지 못하게 하는 한 원인이 되고 있다. 따라서, 대중적이고 대표적인 국악기의 음향특성을 측정하고 분류한 후 데이터베이스를 구축하면, (1) 향후의 국악 및 국악기 개발에 대한 기초연구로서 활용될 수 있으며, (2) 국악 전용 연주장의 설계에 있어서 입력 데이터로 요긴하게 활용될 수 있으리라 판단된다. 본 연구는 국악기의 음향방사특성을 조사하기 위한 제2단계의 연구로서, 기존의 연구[1]에 새로운 국악기 8종을 추가하였다. 선정된 국악기는 현악기중에서 거문고와 해금, 관악기 중에서 피리와 태평소, 타악기 중 북과 꽹가리, 징 및 남성 창으로, 원거리 (far-field) 음향 방사특성을 조사하였다. 무향실에서 시행된 지향특성실험을 통하여 얻은 국악기의 음향특성을 컴퓨터 시뮬레이션을 적용하여 국악기의 지향특성의 차이를 규명하고 또한 다양한 형태의 공간에 음원의 방사특성의 차이에 따른 실내음향성능의 변이를 조사하였다. 측정 결과, 국악기마다 주파수별 지향특성은 각기 다르게 나타났으며 무지향성 음원과 국악 음원을 사용하였을 때 음향 인자들 사이에 큰 차이를 보였다. 본 연구에서 제시된 데이터와 설계 방법론 등은 향후 국악원의 설계에 있어서 기본적인 자료로 활용될 수 있다고 기대된다. There have been always some difficulties in target setting and conditioning of acoustic performances or the Korean traditional music hall due mainly to the lack of the information on the sound radiation characteristics of Korean musical sources. As the 2nd experiment succeeding the previous study[1], the radiation characteristics of eight typical Korean traditional musical sources were investigated if precision. The selected musical sources were Geomungo, Haegeum (string), Piri, Taepyeongso (woodwind), Buk, Kwaengguari, Jing (drum), and male Pansori Chang (vocal Performance). The results show that the directivity pattern of each instrument is different and has their own directivity characteristics. Measured directional and spectral characteristics of traditional Korean music sources were implemented into the computation of architectural acoustic measures. Significant differences in the acoustic measures at receiver positions were observed between the results in using the omni-directional source and the directional one. In order to investigate the acoustical characteristics of the instruments depending on the spatial variation four different shapes of halls were introduced including rectangular, fan. horse-shoe and geometrical shapes. Room acoustical parameters such as RT, SPL, C80, LF, STI were calculated at each type or hall. As the results, It was found that the rectangular hall has the most high clarity. lateral energy and STI values among low shapes of halls. It is thought that the suggested source data and design method can be used as a basic reference in the future acoustic design of performance halls for the Korean traditional music.

        • KCI등재

          콘서트 홀에서 선호되는 음향특성에 관한 연구

          최영지,Choi Young-Ji 한국음향학회 2005 韓國音響學會誌 Vol.24 No.2

          본 연구는 주관적 음향평가를 통하여 콘서트 홀에서 선호되는 음향특성과 중요한 음향지표 조사에 그 목적이 있다. 호주의 두 콘서트 홀 (이하 Hall A와 Hall B로 가칭함)에서 더미헤드 (Dummy Head)로 녹음된 음악을 이용하여 음향평가를 위한 청감실험을 통해 실시하였다. 평가된 두 콘서트 홀의 음향선호도는 측정된 음향지표와의 상관도를 분석하여 실제 홀에서의 음향평가에 기여하는 음향지표를 조사하였다. 청감실험에서 피험자들은 Hall B가 Hall A에 비해 음향적으로 우수하다는 결과를 보여주었으며, Hall A의 낮은 음향선호도는 전문음악가와의 인터뷰조사결과와 유사하였다. 두 콘서트 홀의 음향평가에 가장 중요한 음향지표는 음압레벨로 밝혀졌다. This study deals with a subjective assessment to investigate the preferred acoustic conditions and determine the important acoustical parameters in concert halls. A subjective test was carried out using dummy head recorded sounds made in actual halls in Australia (referred to as Hall A and Hall B) to evaluate the acoustic performance of two halls. The results of subjective tests were then correlated with measured acoustical parameters to investigate the significant determinants for the preference judgements. The listeners show a stronger Preference for seats in the Hall B than those in the Hall A. The low preferences for seats in the Hall A are in agreement with live performance ratings assessed by musicians. It is found that the sound level is the most significant acoustical parameter for evaluating the overall acoustic preference in the two halls.

        • KCI등재

          Modulated Lapped Transform 영역에서 적응 필터링을 이용한 음향 반향 제거기의 구현

          백수진,박규식 한국음향학회 2003 韓國音響學會誌 Vol.22 No.6

          음향 반향 제거기 (Acoustic Echo Canceller: AEC)는 원거리 회의 시스템이나 차량 내 핸즈프리 통화 등에서 필연적으로 발생하는 반향을 제거하기 위해 이용된다. 이러한 반향을 제거하기 위해 다양한 적응 필터링 알고리즘이 제안되었으며 LMS(Least Mean Square) 알고리즘은 다른 알고리즘에 비해 매우 단순하고, 비교적 강인하여 많은 응용 분야에 사용되고 있다. 그러나 LMS 알고리즘은 음성과 같은 상관도가 높은 유색 신호에 대해 음향반향 제거기의 수렴 속도를 저하시켜 전체적인 음향 반향 제거 성능을 떨어뜨리게 한다. 이를 보완하기 위하여 DCT나 DFT 등의 직교 변환 행렬을 이용하여 입력신호의 상관성을 저하시킨 후 LMS 적응 필터링 알고리즘을 적용하는 변환 영역 음향 반향 제거 알고리즘 등이 제안되었다. 본 논문에서는 MLT (Modulated Lapped Transform) 직교 변환행렬을 이용한 MLT영역의 적응음향반향 제거 알고리즘을 제안한다. 제안된 알고리즘은 기존의 NXN DCT, DFT, Hadamad등의 정방 행렬 대신에 2NXN 크기의 MLT 변환 행렬을 사용함으로서 유색 입력 신호에 대해 효과적인 상관성 저하와 빠른 수렴 속도를 달성할 수 있었으며 실제 음향 반향 제거 시스템에 적용하여 그 성능을 비교 입증하도록 하였다. 합성 음성신호와 실제 음성 신호를 이용한 모의 실험 결과 제안된 MLT 영역 음향 반향 제거 시스템은 기존의 DCT 변환 영역 음향 반향 시스템에 비해 약 2배 이상의 빠른 수렴속도와 약 20∼30 ㏈ 정도의 ERLE (Echo Return Loss Enhacement) 향상을 얻을 수 있었다 Acoustic Echo Canceller (AEC) is a signal processing system for removing unwanted echo signals in teleconference and hands-free communication. Least mean square (LMS) algorithm is one of the adaptive echo cancellation algorithms and it has been most attractive because of its simplicity and robustness. However, the convergence properties of the LMS algorithm degrade with highly correlated input signals such as speech. For this reason, transform-domain adaptive filtering algorithm was introduced to decorrelate the colored input samples by using the orthogonal transform matrix such as DCT, DFT and then LMS adaptive filtering process is applied. In this paper, we propose a MLT domain adaptive echo canceller base on the MLT (Modulated lapped Transform) orthogonal transform matrix. The proposed algorithm achieves high decorrelation efficiency and fast convergence speed via modulated lapped transform of size 2NXN instead of NXN unitary transform such as DCT, DFT, Hadamad and it is applied to the acoustical echo cancellation system. Form the computer simulation with both synthesis and real speech, the proposed MLT domain adaptive echo canceller shows approximately twice faster convergence speed and 20∼30 ㏈ ERLE improvements over the DCT frequency domain acoustic echo cancellation system.

        • KCI등재

          비선형 음향 반향 제거를 위한 파티션 블록 주파수 영역 적응 필터링 알고리즘

          이근상,지유나,박영철,Lee, Keunsang,Ji, Youna,Park, Youngcheol 한국음향학회 2015 韓國音響學會誌 Vol.34 No.3

          This paper proposes a robust nonlinear acoustic echo canceller (NAEC) which is effective for modeling the nonlinearity of a speaker module and the long acoustic echo path within a speech communication environment. The proposed NAEC utilizes a sigmoid pre-processor for modeling the speaker nonlinearity and a partitioned block frequnecy-domain adaptive filter for identifying the acoustic echo path with small delay. Simulation results confirmed that the proposed algorithm achieves excellent performance with much lower computational complexity than the previous NAEC. 본 논문은 음성 통신 환경에서 스피커 모듈 비선형 특성 모델링과 긴 음향 반향 경로에서 효율적으로 동작하는 강인한 비선형 음향 반향 제거기를 제안한다. 제안하는 비선형 음향 반향 제거기는 sigmoid 전처리기를 사용하여 스피커 모듈의 비선형 특성을 모델링하며, 적은 시간 지연으로 긴 음향 반향 경로를 추정할 수 있도록 파티션 블록 주파수 영역 적응 필터를 사용한다. 실험을 통해 스피커 모듈의 비선형 특성이 발생하는 환경에서 제안 비선형 음향 반향 제거기는 기존 비선형 음향 반향 제거기에 비해 적은 연산량으로 우수한 성능을 보임을 확인하였다.

        • KCI등재

          K-SVD 기반 사전 훈련과 비음수 행렬 분해 기법을 이용한 중첩음향이벤트 검출

          최현식,금민석,고한석,Choi, Hyeonsik,Keum, Minseok,Ko, Hanseok 한국음향학회 2015 韓國音響學會誌 Vol.34 No.3

          비음수 행렬 분해(Nonnegative Matrix Factorization, NMF) 기법은 사전행렬과 크기성분을 번갈아 가며 업데이트 하면서 구하는 방법이며 직관적 해석 및 구현의 용이성으로 인해 중첩음향이벤트 분리 및 검출방법으로 널리 활용되었다. 하지만 비음수 행렬 분해의 고유한 특성인 부분기반표현(part-based representation)으로 인해 하나의 음향 이벤트를 구성 하는 사전(dictionary)의 파편화 현상이 발생하고, 다른 음향이벤트와 중복되는 사전이 생성되어 결과적으로 분리, 검출 성능의 저하 문제가 발생한다. 본 논문에서는 사전 획득 단계의 부분기반표현에 의한 문제를 해소하기 위해 K-Singular Value Decomposition(K-SVD)을 사용하여 사전을 획득하고, 음향이벤트 검출 단계 에서는 기존 비음수 행렬 분해 기법을 이용하여 크기를 획득 한다. 제안하는 방식을 통해 비음수 행렬 분해 기반의 사전을 사용하는 경우보다 중첩음향이벤트 검출 성능이 개선되는 것을 확인하였다. Non-Negative Matrix Factorization (NMF) is a method for updating dictionary and gain in alternating manner. Due to ease of implementation and intuitive interpretation, NMF is widely used to detect and separate overlapping sound events. However, NMF that utilizes non-negativity constraints generates parts-based representation and this distinct property leads to a dictionary containing fragmented acoustic events. As a result, the presence of shared basis results in performance degradation in both separation and detection tasks of overlapping sound events. In this paper, we propose a new method that utilizes K-Singular Value Decomposition (K-SVD) based dictionary to address and mitigate the part-based representation issue during the dictionary learning step. Subsequently, we calculate the gain using NMF in sound event detection step. We evaluate and confirm that overlapping sound event detection performance of the proposed method is better than the conventional method that utilizes NMF based dictionary.

        • KCI등재

          확장된 음향적 시차 모델을 이용한 음상 거리정위의 모델화

          김해영 한국음향학회 2004 韓國音響學會誌 Vol.23 No.1

          본 연구는 3차원 공간상에 있어서의 음상정위를 제어하기 위한 디지털 신호처리 기술, 특히, 음상의 거리정위에 있어서의 머리전달함수 (HRTF)의 역할에 착안한 신호처리 기술을 확립하기 위한 것을 목적으로 한다. 이러한 목적을 달성하기 위하여 본 논문에서는 청각에 있어서의 거리 지각을 제어하기 위한 중요한 요소를 밝혀내기 위해 기존의 Hirsch-Tahara 모델과 음향적 시차 모델에 대해서 청각 실험을 행했다. 그 결과 이 두 모델에 있어서는 음상의 거리지각을 설명하기에는 한계와 전 방향에 있어서는 적용할 수 없는 문제점이 있었다. 이러한 문제점들을 고려해 본 논문에서는 음향적 시차 모델을 전 방향에 있어서 적용 가능하도록 확장된 음향적 시차 모델을 제안해 그 유효성에 대해 청취 실험을 통해 고찰했다. 그 결과, 본 논문에서 제안한 확장된 음향적 시차 모델을 이용하면 수평면 상의 전 방향에 있어서 약 2m 까지의 범위 내에서는 실제 음원에서 지각할수 있는 거리와 거의 같은 수준으로 음상의 거리를 제어함으로써 본 모델의 유효성을 인간을 대상으로한 청취실험을 통해 증명했다. This study aims at establishing a digital signal processing technique to control 3-D sound localization, especially focusing our ores on the role of information provided by Head-Related Transfer Function (HRTF). In order to clarify the cues to control the auditory distance perception, two conventional models named Hirsch-Tahara model and auditory parallax model were examined. As a result, it was shown that both models have limitations to universally explain the auditory distance perception. Hence, the auditory parallax model was extended so as to apply in broader cases of auditory distance perception. The results of the experiment by simulating HRTFs based on the extended parallax model showed that the cues provided by the new model were almost sufficient to control the perception of auditory distance from an actual sound source located within about 2m.

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          압전 수중음향센서 음향특성의 유한요소해석

          김재환,손선봉,조철희,조치영 한국음향학회 2001 韓國音響學會誌 Vol.20 No.1

          유한요소법을 이용하여 압전 수중음향센서의 모델링 및 음향특성을 해석하였다. 압전 수중음향센서의 해석에서 기본적인 압전-탄성 구조물과 유체-구조물의 연성해석을 위한 유한요소 정식화를 하였으며 무한영역의 음향유체를 처리하기 위하여 IWEE (Infinite Wave Envelop Element)를 도입하였다. Tonpilz형 수중음향센서를 수중 산란체로 볼 경우 입사파가 산란체의 표면을 가진할 때 산란체로부터 발생되는 산란파는 IWEE로 인하여 무한 유체영역에서의 산란파의 감소특성을 갖게 되어 무한영역을 유한영역으로 나눈 인위적인 경계에서 반사가 일어나지 않게 되므로 산란파의 음압을 정확히 구할 수 있었다. 또한, 이러한 산란해석을 바탕으로 입사파에 대한 음향센서 내부의 전기적 응답특성인 RVS (Receiving Voltage Signal)를 구하였다. 이러한 일련의 연구 과정들은 소나 시스템을 정확히 해석하고 음향특성을 예측하는데 큰 도움이 될 것이다. Sonar is the system that detects objects and finds their location in water by using the echo ranging technique. In order to have excellent performance in variable environment, acoustic characteristics of this system must be analyzed accurately. In this paper, based on the finite element analysis, modeling and analysis of acoustic characteristics of underwater acoustic sensors are preformed. Couplings between piezoelectric and elastic materials, and fluid and structure systems associated with the modeling of piezoelectric underwater acoustic sensors are formulated. In the finite element modeling of unbounded acoustic fluid, IWEE (Infinite Eave Envelop Element) is adopted to take into account the infinite domain. When an incidence wave excites the surface of Tonpilz underwater acoustic sensor, the scattered wave on the sensor is founded by satisfying the radiation condition at the artificial boundary approximately. Based on this scattering analysis, the electrical response of the underwater acoustic sensor under incidence, so called RVS (Receiving Voltage Signal) is founded accurately. This will devote to design Sonar systems accurately.

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          평균-교사 합성곱 순환 신경망 모델을 이용한 약지도 음향 이벤트 검출 시스템의 성능 분석

          이석진 한국음향학회 2021 韓國音響學會誌 Vol.40 No.2

          This paper introduces and implements a Sound Event Detection (SED) system based on weaklysupervised learning where only part of the data is labeled, and analyzes the effect of parameters. The SED system estimates the classes and onset/offset times of events in the acoustic signal. In order to train the model, all information on the event class and onset/offset times must be provided. Unfortunately, the onset/offset times are hard to be labeled exactly. Therefore, in the weakly-supervised task, the SED model is trained by “strongly labeled data” including the event class and activations, “weakly labeled data” including the event class, and “unlabeled data” without any label. Recently, the SED systems using the mean-teacher model are widely used for the task with several parameters. These parameters should be chosen carefully because they may affect the performance. In this paper, performance analysis was performed on parameters, such as the feature, moving average parameter, weight of the consistency cost function, ramp-up length, and maximum learning rate, using the data of DCASE 2020 Task 4. Effects and the optimal values of the parameters were discussed. 본 논문은 데이터의 일부만 레이블링이 되어있는 약지도 학습을 기반으로 하는 음향 이벤트 검출 시스템을소개 및 구현하고, 시뮬레이션을 통해 각 파라미터가 성능에 미치는 영향을 분석하였다. 음향 이벤트 검출 시스템은음향 신호 내에 존재하는 이벤트의 종류, 시작/종료 시점을 추정하는 시스템으로, 이를 학습시키기 위해서는 음향 이벤트 신호와 그 종류, 시작/종료 시점에 대한 모든 정보가 제공되어야 한다. 하지만 이를 모두 표기하여 학습데이터를 만드는 것은 매우 큰 비용이 들어가며, 특히 시작/종료 시점을 정확히 표기하는 것은 매우 어렵다. 따라서 본 논문에서다루는 약지도 학습 문제에서는 이벤트의 종류와 시작/종료 시점이 모두 표기된 “강하게 표기된 데이터”와, 이벤트의종류만 표기된 “약하게 표기된 데이터”, 그리고 아무런 표기가 되어 있지 않은 “미표기 데이터”를 이용하여 음향 이벤트 검출 시스템을 학습시킨다. 최근 이러한 문제에서는 평균-교사 모델을 이용한 음향 이벤트 검출 시스템의 성능이우수하며, 따라서 널리 사용되고 있다. 다만, 평균-교사 모델은 많은 파라미터를 가지고 있고, 이는 성능에 영향을 다소미칠 수 있으므로 신중하게 선택되어야 한다. 본 논문에서는 DCASE 2020 Task 4의 데이터를 이용하여 특징 값의 종류, 이동 평균 파라미터, 일관성 비용함수의 가중치, 램프-업 길이, 그리고 최대 학습율 등 5가지의 값에 대해 성능 분석을 진행하였으며, 각 파라미터에 대한 영향 및 최적 값에 대해 고찰하였다.

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