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.

시뮬레이션과 청감실험을 통한 공연장 형태별 음향성능 비교분석

강찬우,한찬훈 한국음향학회 2023 한국음향학회지 Vol.42 No.3

In this study, the acoustic performance was analyzed by architectural shapes of the hall. There are four architectural shapes of halls. They are rectangular, horseshoe, surround, and fan-shape. Eight acoustic parameters were used to determine the acoustic performance. These are RT60, EDT, C80, BQI, LF, Gmid, G125 and ITDG. First, measurement data of famous concert halls around the world were analyzed. The correlation coefficient R was obtained by regression analysis of the relationship between the subjective ranking of the halls and the acoustic parameters. It was found that BQI, G, and ITDG have higher correlation coefficients R. Also the average of acoustic parameters for each architectural shape were obtained. The total acoustic performance for each shape was calculated by using the correlation coefficient R as a weight for each acoustic parameters. As a result, rectangular halls and horseshoe halls showed good acoustical performances. Second, 3D models of each architectural shape were created and acoustic simulation had been performed. The simulation was performed by creating 3D models of each four shapes of concert halls with the same volume and sound absorption coefficient. Listening test was carried out using the sound source which is created from impulse responses of 3D model. As a result, rectangular hall and horseshoe hall showed the best performance however surround hall and fan-shaped hall showed relatively poor performance. 본연구에서는 홀의 건축형태에 따른 음향성능을 분석하였다. 홀에는 4가지 건축 형태가 있다. 장방형, 말발굽형, 서라운드형(Surround), 부채꼴형이다. 음향성능을 분석하는데 RT60, EDT, C80, BQI, LF, Gmid, G125, ITDG 총 8 개의 음향인자를 사용하였으며 건축형태에 따른 음향성능을 연구하기 위해 두 가지 접근 방식을 사용하였다. 첫째 전세계 유명 콘서트홀의 측정 데이터를 분석하였다. 설문조사로 조사한 홀의 주관적 선호도와 측정된 음향 인자 사이의관계를 회귀 분석해 상관계수 R을 얻었으며 각 공연장 형태별 음향인자 측정데이터 평균을 구하였다. 각각의 음향 인자에 대한 가중치로 상관계수 R을 사용해 각 형태별 음향 성능을 계산하였다. 그 결과 장방형 홀과 말밥굽형 홀이 좋은음향 성능을 보였으나 부채꼴형 홀의 음향성능은 좋지 않았다. 둘째, 각 건축형태별 3D 모델을 만들어 음향 시뮬레이션을 수행했다. 동일한 체적과 흡음계수를 가지는 장방형, 말밥굽형, 서라운드형, 부채꼴형 3D 모델을 만들어 시뮬레이션을 진행해 음향인자 값을 산출하였다. 또한 형태별 3D 모델의 임펄스 응답을 사용해 가청화 시제를 만들어 청감실험을 진행하였다. 그 결과 장방형 홀과 말굽 홀이 가장 좋은 음향성능을 나타냈으며 서라운드형과 부채꼴형은 상대적으로 떨어지는 음향성능을 나타내었다.

위성 발사체 구조 개발을 위한 음향/진동 연구

박순홍 한국음향학회 2020 한국음향학회지 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.

초음파 진동자에 의해 유도된 음향유동을 이용한 첨단 냉각법

노병국,이동렬 한국음향학회 2003 韓國音響學會誌 Vol.22 No.3

A novel cooling method induced by acoustic streaming generated by ultrasonic vibration at 30㎑ is presented. Ultrasonic vibration is obtained by piezoelectric devices and the maximum vibration amplitude of 50 m is achieved by including a horn, mechanical vibration amplifier in the system and making the complete system resonate. To investigate the enhancement of heat transfer capability of acoustic streaming, the temperature variations of heat source and air in the vicinity of heat source are measured in real-time. It is observed that acoustic streaming is instantly induced by ultrasonic vibration, resulting in the significant temperature drop due to the bulk air flow caused by acoustic streaming. In addition, it is observed that the cooling effect on the heat source is maximized when the gap between the ultrasonic vibrator and heat source coincides with the multiples of half-wavelength of the ultrasonic wave. This fact results from the resonance of the sound wave. The theoretical analysis of the dependence on the gap is also accomplished and verified by experiment. The advantage of the proposed cooling method by acoustic streaming is noise-free due to the ultrasonic vibration and maintenance-free because of the absence of moving parts. Moreover. This cooling method can be utilized to the nano and micro-electro mechanical systems, where the fan-based conventional cooling method can not be employed. 30 ㎑의 초음파 (ultrasonic wave)의 미세 진동에 의해서 유도된 음향유동 (acoustic streaming)에 의한 공기대류를 이용한 새로운 냉각방법을 소개한다. 초음파 진동은 압전소자 (piezoelectric device)에 의해서 얻어지며 50 m 정도의 진동진폭을 얻기 위해 기계적 진동 증폭자인 혼 (horn)을 추가하여 전체 진동 시스템이 공진하도록 구성된다. 음향유동에 의한 열전달 효과의 상승을 측정하기 위해 열원 (heat source) 및 열원 주위의 대기의 온도변화를 실시간으로 측정하였다. 초음파 진동 시작 후 시간지연 없이 음향유동이 유도되어 진동자 주위의 대량의 공기유동으로 인한 급격한 온도감소가 관찰되었다. 또한 열원과 진동자와의 거리가 방사 (radiation)되는 음파 (sound wave)의 반파장 (half wave length)의 정배수가 될 때 열원의 냉각효과가 극대화됨을 실험적으로 관찰하였다. 이는 음파의 공진현상에 기인한 것으로 이론적 고찰을 통한 검증 또한 수행되었다. 음향유동을 이용한 냉각법의 장점은 초음파 진동을 이용하기 때문에 무소음이며 이동 형태의 부품이 없기 때문에 반영구적으로 사용할 수 있다. 또한 기존의 전기모터를 이용한 냉각팬 (cooling fan)으로는 냉각이 어려운 초소형 기전시스템 (MEMS)의 냉각법으로 사용될 수 있는 첨단 냉각방법이다.

유한요소법과 하이브리드형 무한요소법의 결합에 의한 축대칭 변환기의 음향 특성해석 ( I ) ; 방사임피던스, 지향성 및 압전자간의 결합효과

윤종락,윤형규,김대환,김천덕,Yoon, Jong-Rak,Yoon, Hyeong-Kyu,Kim, Dae-Whan,Kim, Chun-Duck 한국음향학회 1994 韓國音響學會誌 Vol.13 No.2

본 논문은 두 편으로 연결된 논문의 첫 논문으로 무한음향 매질내의 축대칭음향 변환기 음향특성 해석을 위한 유한요소법과 하이브리드형 무한요소법의 결합 알고리즘을 제시하고 이를 이용한 음향변환기의 방사 임피던스, 지향성 및 압전자간의 결합 효과에 대한 수치해석 결과를 제시하였다. 두번째 논문에서는 첫논문의 결과를 기초로 광대역 배역 변환기를 설계하고 설계된 변환가의 음향특성을 해석하였다. This is the first of two companion papers which suggests the algorithm of the combined Finite Element Method and Infinite Element Method for the analysis of the axi-symmetric acoustic transducer in the open boundary. Using the algorithm, the numerical analysis for the transducer radiation impedance, directivity, and coupling effect between transducer elements are also conducted. In the second paper, the wideband array transducer is designed and its acoustic characteristics are examined on the basis of the results of the first paper.

패널 스피커의 가진기 및 스피커 배치에 관한 연구

우정한,이성현,서윤호,마평식,김동준 한국음향학회 2023 한국음향학회지 Vol.42 No.5

얇은 패널에서 음향 정보를 전달하기 위해서 단일 지점을 가진하는 방법은 패널 자체의 진동 특성의 영향으로방사되는 음장에 영향을 끼치게 된다. 기존의 패널 자체를 방사체로 활용 하고자 하는 스피커 시스템은 단일 또는 스테레오 사운드 제공 목적으로 음원이 되도록 하는 패널 특정 위치에 부착된 가진기를 이용하게 된다. 이렇게 방사하는음향은 판이 갖는 모달 특성으로 인해 쉽게 왜곡될 수 있어 충분한 음향 파워를 갖거나 높은 방사효율을 기대하기 어렵다. 또한, 몰입감 높은 음장을 구현하기 위해서 한정된 가진기를 이용하는데 한계가 있다. 본 논문에서는 얇은 패널에고정적으로 부착된 가진기를 이용하여, 패널 임의의 위치에서 음향이 방사되도록 진동-음향 역문제적 기법을 이용하여 진동장을 제어하도록 스피커 영역을 렌더링하여 제어하는 기법에 대해 다루었다. 국소화된 스피커 영역을 패널에서 생성하여 음원의 위치를 변화 시킬 수 있도록 하고, 가지기의 배치와 구현 가능한 스피커 영역의 위치 간 관계를 모사실험을 통해 제어 결과를 비교 및 검토하였다. When the vibration of the thin panel by exciting single point is used to radiate sound, the inherent vibration characteristic of the plate itself causes influence on the radiated sound. A conventional panel speaker system usually uses the single or double point excitations for generating the sound through the panel itself. The radiated sound can be easily distorted due to the modal characteristics of the plate so it is difficult to expect sufficient sound power or high radiation efficiency. In this paper, to achieve an immersive sound field, the multiple speaker zones on a thin panel are created with the limited number of actuators. The designated vibration field which can generates directional sound is realized by employing the vibro-acoustic inverse rendering methods. Actuators are arranged from the positions which have the advantage of implementing with multi-modal excitations. The location and number of actuators are compared with the location and number of controllable speaker zones by conducting numerical simulations.

잡음에 강인한 반향 제거기 연구

이세원,박호종 한국음향학회 2003 韓國音響學會誌 Vol.22 No.4

ES (Exponentially-weighted stepsize) 알고리즘을 이용한 기존의 음향반향 제거기는 동작구조가 간단하고 NLMS (Normalized Least-Mean Square) 알고리즘에 비해 빠른 수렴 속도를 가지지만, 특정 음향학적 조건에서 결정된 공간 임펄스 응답의 평균에너지 감쇠율을 이용해 적응 필터의 탭을 갱신하므로 외부잡음에 약한 문제점을 가진다. 본 논문에서는 행렬형 계수조절 파라미터 생성기를 추가하여 외부 잡음에 강인한 새로운 구조의 음향 반향 제거기를 제안한다. 두 개의 이동 평균기를 이용해 잔여 에러량의 에너지 값을 추정하고 이로부터 계수조절 파라미터를 결정하며, 이를 음향 반향 제거기에 행렬형으로 적용하여 외부잡음에 대하여 빠른 수렴 속도를 가지게 한다. 다양한 외부 잡음 조건에 대하여 성능을 측정한 결과, 제안된 행렬형 계수조절 파라미터 생성기에 의하여 외부 잡음에 대한 음향 반향 제거기의 강인함이 향상되는 것을 확인하였다. Conventional acoustic echo cancellers using ES algorithm have simple structure and fast convergence speed compared with those using NLMS algorithm, but they are very weak to external noise because ES algorithm updates the adaptive filter taps based on average energy reduction rate of room impulse response in specific acoustical condition. To solve this problem, in this paper, a new update algorithm for acoustic echo canceller with stepsize matrix generator is proposed. A set of stepsizes is determined based on residual error energy which is estimated by two moving average operators, and applied to the echo canceller in matrix from, resulting in improved convergence speed. Simulations in various noise condition show that the proposed algorithm improves the robustness of acoustic echo canceller to external noise.

음향 이벤트 검출을 위한 DenseNet-Recurrent Neural Network 학습 방법에 관한 연구

차현진,박상욱 한국음향학회 2023 한국음향학회지 Vol.42 No.5

음향 이벤트 검출(Sound Event Detection, SED)은 음향 신호에서 관심 있는 음향의 종류와 발생 구간을검출하는 기술로, 음향 감시 시스템 및 모니터링 시스템 등 다양한 분야에서 활용되고 있다. 최근 음향 신호 분석에 관한국제 경연 대회(Detection and Classification of Acoustic Scenes and Events, DCASE) Task 4를 통해 다양한 방법이소개되고 있다. 본 연구는 다양한 영역에서 성능 향상을 이끌고 있는 Dense Convolutional Networks(DenseNet)을음향 이벤트 검출에 적용하기 위해 설계 변수에 따른 성능 변화를 비교 및 분석한다. 실험에서는 DenseNet with Bottleneck and Compression(DenseNet-BC)와 순환신경망(Recurrent Neural Network, RNN)의 한 종류인 양방향게이트 순환 유닛(Bidirectional Gated Recurrent Unit, Bi-GRU)을 결합한 DenseRNN 모델을 설계하고, 평균 교사모델(Mean Teacher Model)을 통해 모델을 학습한다. DCASE task4의 성능 평가 기준에 따라 이벤트 기반 f-score를바탕으로 설계 변수에 따른 DenseRNN의 성능 변화를 분석한다. 실험 결과에서 DenseRNN의 복잡도가 높을수록 성능이 향상되지만 일정 수준에 도달하면 유사한 성능을 보임을 확인할 수 있다. 또한, 학습과정에서 중도탈락을 적용하지 않는 경우, 모델이 효과적으로 학습됨을 확인할 수 있다. Sound Event Detection (SED) aims to identify not only sound category but also time interval for target sounds in an audio waveform. It is a critical technique in field of acoustic surveillance system and monitoring system. Recently, various models have introduced through Detection and Classification of Acoustic Scenes and Events (DCASE) Task 4. This paper explored how to design optimal parameters of DenseNet based model, which has led to outstanding performance in other recognition system. In experiment, DenseRNN as an SED model consists of DensNet-BC and bi-directional Gated Recurrent Units (GRU). This model is trained with Mean teacher model. With an event-based f-score, evaluation is performed depending on parameters, related to model architecture as well as model training, under the assessment protocol of DCASE task4. Experimental result shows that the performance goes up and has been saturated to near the best. Also, DenseRNN would be trained more effectively without dropout technique.

한국어 모음 입술독해를 위한 시공간적 특징에 관한 연구

오현화,김인철,김동수,진성일 한국음향학회 2002 韓國音響學會誌 Vol.21 No.1

본 논문에서는 한국어 입술독해를 위한 기반 연구로서 음성학에 기반하여 음성의 시각적 기본 단위인 viseme을 정의하고 입술의 움직임을 적절히 표현할 수 있는 특징들을 추출하여 그 성능을 분석하였다. 먼저, 다수의 화자로부터 한국어 모음에 해당하는 입술의 동영상 데이터베이스를 획득하고 각모음별 시각적 특성을 분석하여 7개의 한국어 모음 viseme을 정의하였으며 입술 윤곽선상의 특징점과 시공간적 특징 벡터들을 추출하여 은닉 마르코프 모델에 적용함으로써 효과적인 입술독해를 위한 각 특징 벡터별 성능을 비교하였다. 7개의 한국어 각 viseme에 대한 인식 실험 결과에서 입술의 안팎 윤곽선의 정보가 모두 반영된 특징 벡터가 입술독해에 효과적으로 적용될 수 있으며 윤곽선 상의 특징점들의 시간적 움직임 크기와 방향이 입술독해를 위하여 매우 중요한 요소임을 확인할 수 있었다. This paper defines the visual basic speech units, visemes and investigates various visual features of a lip for the effective Korean lipreading. First, we analyzed the visual characteristics of the Korean vowels from the database of the lip image sequences obtained from the multi-speakers, thereby giving a definition of seven Korean vowel visemes. Various spatio-temporal features of a lip are extracted from the feature points located on both inner and outer lip contours of image sequences and their classification performances are evaluated by using a hidden Markov model based classifier for effective lipreading. The experimental results for recognizing the Korean visemes have demonstrated that the feature victor containing the information of inner and outer lip contours can be effectively applied to lipreading and also the direction and magnitude of the movement of a lip feature point over time is quite useful for Korean lipreading.

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.