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본 논문에서는 음성음향 시스템의 구성 그리고 왜곡발생요인과 이를 보상하는 방법 등에 관하여 연구하였다. 디지털 신호처리 프로세서의 발달로 사용자가 음질을 좋게 할 수 있는 조건은 만들어져 있으나 실제 사용 중에는 상황이 변할 때마다 시각적인 방법과 청각적인 방법으로 음질 조정자의 개인적인 감각에 의하여 음질을 새로 조정하여 사용하므로 객관적인 음질을 만들어 내지 못하고 있다. 이를 효율적으로 사용하고 관리하기 위한 방법에 관한 연구를 하였다. 음성음향시스템은 음성신호입력을 위한 ...

본 논문에서는 음성음향 시스템의 구성 그리고 왜곡발생요인과 이를 보상하는 방법 등에 관하여 연구하였다. 디지털 신호처리 프로세서의 발달로 사용자가 음질을 좋게 할 수 있는 조건은 만들어져 있으나 실제 사용 중에는 상황이 변할 때마다 시각적인 방법과 청각적인 방법으로 음질 조정자의 개인적인 감각에 의하여 음질을 새로 조정하여 사용하므로 객관적인 음질을 만들어 내지 못하고 있다. 이를 효율적으로 사용하고 관리하기 위한 방법에 관한 연구를 하였다. 음성음향시스템은 음성신호입력을 위한 마이크로폰과 음성신호출력을 위한 증폭기, 스피커 그리고 마이크로폰과 스피커의 비선형성왜곡 보상을 위한 신호처리 시스템으로 구성된다. 음성 신호 입력을 위한 마이크로폰을 분류하면 동작구조와 용도로 분류할 수 있다. 동작구조 분류는 다이내믹 마이크로폰, 세라믹 마이크로폰, 콘덴서 마이크로폰, 리본형 마이크로폰, 카본 마이크로폰등 여러 가지가 있다. 이들을 다시 용도별로 분류하면 측정용, 방송용, 녹음용, 보컬합창용, PA(Public address)시스템용 그리고 스테이지용 등으로 분류된다. 본 연구에서 사용할 마이크로폰은 일반 대중용으로 가장 많이 사용되는 다이내믹 마이크로폰을 선정하였다. 특히 실험에 사용하는 마이크로폰은 저렴하고 일반적인 마이크로폰으로 선정하였으며, 이는 좋은 소리를 만들어주는 고급형 마이크로폰에 버금가도록 조정할 수 있는 기술적인 연구가 중요성이 높다고 판단되었기 때문이다. 실험용으로 사용할 스피커 선정은 마이크로폰 선정방법과 마찬가지로 일반 대중용으로 많이 사용하는 동축 스피커를 선정하였다. 다이내믹 마이크로폰과 스피커의 동작 원리는 서로 유사하기 때문에 왜곡원인도 유사한 점이 있다고 할 수 있다. 스피커의 비선형성은 스피커의 진동판을 받쳐주는 엣지, 댐퍼, 보이스코일, 보빈, 영구자석, 진동판의 재질 및 형태 등에 의해 비선형성왜곡이 발생한다. 특히 보청기와 모바일 폰에 사용 되는 소형 스피커인 경우 유닛트 크기가 작기 때문에 구조상의 제약이나 기계 음향공학적인 측면에서 고찰할 때 비선형성왜곡을 저감하는데 한계가 있기 때문에 디지털신호처리방법을 적용한다. 본 연구에서는 사용빈도가 높고 대중적인 마이크로폰들의 주파수 응답 특성을 측정하고 기준이 되는 마이크로폰의 주파수 응답특성과 비교하여 보정치를 산출하였다. 이와 같이 산출한 마이크로폰 특성 보정값 들은 디지털 신호처리 과정에서 활용하도록 하였다. 본 시스템의 신호처리 알고리즘의 전체적인 개요는 다음과 같다. 음성신호가 마이크로폰에 입력되어 전기신호로 변환된 것을 전치증폭기(Pre amplifier)로 증폭하여 A/D변환기에 입력시킨 다음 양자화된 음성신호가 A/D변환기에서 출력되어 디지털신호처리과정에서 음성신호의 스펙트럼 증감처리가 수행된 후 합성과정으로 iFFT (inverse Fast Fourier Transform)를 거쳐 다시 시간영역으로 처리된 후 증폭기에서 증폭된 신호로 스피커를 통하여 음성음향신호로 출력하게 하였다. 본 논문에서는 이러한 과정을 수행하면서 마이크로폰 보정치를 디지털 오디오 믹서의 입력신호부와 디지털신호처리 방법으로 처리하여 원래 음성신호음과 근사하도록 보상하였다. 현재 일반적으로 사용하는 방법과 다르게 사전에 사용하고자 하는 마이크로폰의 각종 특성 데이터 값을 확보한 후, 해당 모듈에 입력하면 매번 현장의 조건에 맞춰 원시적으로 조정하던 방식에서 손쉽게 원음 또는 기준 마이크로폰에 가까운 소리를 만들 수 있는 새로운 기술이다.