위상과 음압차이를 이용한 음원 위치 추적 = Sound source localization using phase and sound pressure

국문 초록 (Abstract)

마이크로폰 배열을 이용하여 음원의 발생 위치를 찾는 steered response power (SRP) 기반 음원 위치 추적은, 음원이 발생한 공간에서 최대 에너지를 가지는 좌표를 음원의 발생 위치로 추정한다. SRP 기반 음원 위치 추적은 반향과 잡음이 없는 이상적인 환경에서는 비교적 정확하게 음원의 발생 위치를 탐색 할 수 있지만, 반향과 잡음이 있는 실제 환경에서는 그렇지 못하다. 따라서 SRP기반 음원 위치 탐색이 실제 환경에도 비교적 정확하게 음원의 발생 위치를 탐색 할 수 있도록 다양한 가중함수가 제안되었다. 그 중 phase transform (PHAT) 가중함수는 각각의 주파수 음압을 제거하고 위상만을 남기는 함수이며, SRP 기반 음원 위치 추적에 PHAT 가중함수를 사용하면 반향의 강인한 알고리즘을 얻을 수 있다. 이와 같이 SRP 기반 음원 위치 추적에 PHAT 가중함수를 사용한 알고리즘을 SRP-PHAT라고 한다.
소리는 주파수와 위상 외에도 음압이라는 특성이 있다. 음압이란 음파가 매질 속을 지날 때 발생하는 압력으로, 음원과 각각의 마이크로폰과의 거리에 따라 음압의 크기에는 차이가 있기 때문에 각각의 마이크로폰에 입력된 음압을 계산하여 비교하여 보면, 음압이 가장 큰 마이크로폰과 가까운 곳에서 소리가 발생하였음을 알 수 있으며, 이와 같은 방향성을 수치화 하여 SRP-PHAT 알고리즘에 반영할 수 있다. 따라서 본 논문에서는 소리의 위상과 음압차이를 이용한 음원 위치 추적 알고리즘 sound pressure SRP-PHAT (SP-SRP-PHAT)를 제안한다.
실험 결과 SP-SRP-PHAT 알고리즘의 성능은 SRP-PHAT 알고리즘의 성능에 비해 상대적으로 약 15.5%가 향상 되었다.