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문제 정의
- 총 100명의 평가자를 대상으로 주관적 실험을 진행하여 사용자의 체감소음 데이터를 분석한 결과, 체감소음은 특정 주파수 대역의 에너지에 크게 영향을 받았다. 따라서 특정 주파수 대역의 평균 에너지를 청소기 소음을 측정하기 위한 음질 특징으로 제안하였다. 본 연구에서 제시한 음질 특징은 신뢰성 높은 다른 객관적 음질 특징들과 선형 결합 되어 음질 평가 메트릭으로 개발될 수 있으며, 청소기 뿐 아니라 가전제품의 소음을 제어하여 소비자의 만족도 향상에 기여할 것으로 전망된다.
- 본 논문에서는 청소기의 소음을 평가하기 위한 객관적 음질 특징을 제안하였다. 총 100명의 평가자를 대상으로 주관적 실험을 진행하여 사용자의 체감소음 데이터를 분석한 결과, 체감소음은 특정 주파수 대역의 에너지에 크게 영향을 받았다.
- 표 4는 MTS sound quality module 을 사용하여 소음들의 기존 객관적 음질 특징 값과 PCM ACR 주관적 실험으로부터 얻은 주관적 점수와의 상관계수를 나타낸다 [14]. 이와 같은 문제를 해결하기 위해 본 논문에서는 특정 주파수 측면에서 청소기 소음에 접근하였다. 인간의 청각은 2.
제안 방법
- ACR 주관적 평가법은 N개의 데이터의 주관적 점수를 얻기 위해서 N번의 실험만을 진행하므로, 실험시간이 짧고 평가자들의 피로도가 작다는 장점이 있지만, 각 데이터에 대해 평가자의 상대적인 기준이 적용되므로 평가자들의 편차가 크다는 단점이 있다. PCM과 ACR 주관적 평가 모두 이전 데이터에 따른 효과를 최소화하기 위해 소음의 재생 순서는 모든 실험마다 무작위로 정하였다.
- 5 khz 에서 4 khz 대역폭에서 가장 예민하며, 이 대역폭에서 음의 선명도나 음상의 정위들이 결정된다 [15]. 따라서 이와 같은 청각체계를 반영하기 위해서 청소기 14대의 소음을 푸리에 변환을 통하여 주파수 영역에서 분석하였다. 그림 5는 14개의 청소기 소음의 주파수 영역에서의 소음 에너지를 나타낸다.
- 흡입부를 나무 바닥에 밀착 시킨 후, 모든 청소기의 운전조건을 최강으로 하여 청소기의 소음을 무향실에서 녹음하였다. 또한, 청소기 사용자가 소음을 듣게 되는 위치에서 소음을 녹음하기 위해 청소기의 흡입부와 청소기의 몸체사이에 녹음 장치인 헤드더미를 설치하였다 (그림 1). 청소기의 몸체와 마이크 및 청소기의 흡입부와 마이크의 거리는 각각 1 m 이다.
- 흡입부를 나무 바닥에 밀착 시킨 후, 모든 청소기의 운전조건을 최강으로 하여 청소기의 소음을 무향실에서 녹음하였다. 또한, 청소기 사용자가 소음을 듣게 되는 위치에서 소음을 녹음하기 위해 청소기의 흡입부와 청소기의 몸체사이에 녹음 장치인 헤드더미를 설치하였다 (그림 1). 청소기의 몸체와 마이크 및 청소기의 흡입부와 마이크의 거리는 각각 1 m 이다.
- 샘플링 레이트 (sampling rate) 44.1 khz 의 소음을 푸리에 변환 후, 바크 스케일 (bark Scsde)을 기반으로 총 10개의 부대역 (sub-band)으로 나타내었다. 각 부대역에 대한 정보는 표 5에 나타난다.
- 본 논문에서는 시중에 판매되고 있는 14개의 청소기의 소음을 녹음하고 이를 일반 성인 100명을 대상으로 하여 ACR (Absolute Category Rate) [8] 주관적 평가법과 PCM (Paired Compairison Method)을 사용하여 주관적 데이터를 확보하였다 [9-12]. 이 주관적 데이터를 분석하여 체감소음 측정을 위한 특징을 개발하고 이를 이용하여 객관적 소음 측정 방법을 제안한다. 본 논문은 다음과 같이 구성되 었다.
- 본 논문에서는 총 100명의 20~30대 성인 남녀를 대상으로 청력검사기를 사용하여 청력실험을 실시하였다. 청력실험을 통해 정상 청력이라고 판단되는 실험자를 대상으로 헤드폰을 사용하여 주관적 실험을 진행하였다.
- 따라서 진공청소기의 소음 저감을 위하여 송풍기 모터의 소음에 대한 연구가 진행되었다[2]. 청소기 소음에 영향을 주는 요인을 분석하기 위하여 주관적 실험을 설계 및 시행 후, 주관적 실험의 결과를 바탕으로 청소기 소음에 대한 연구도 진행되었다 [3]. 또한, 청소기 소음과 소음에 따른 가격에 관한 연구가 수행되었다 [4-5], 청소기뿐만 아니라 실내에서 소음을 발생시키는 냉장고의 경우, 소음의 큰 비중을 차지하는 송풍기의 소음을 저감하기 위한 연구가 진행되었다 [6].
- 본 논문에서는 청소기의 소음을 평가하기 위한 객관적 음질 특징을 제안하였다. 총 100명의 평가자를 대상으로 주관적 실험을 진행하여 사용자의 체감소음 데이터를 분석한 결과, 체감소음은 특정 주파수 대역의 에너지에 크게 영향을 받았다. 따라서 특정 주파수 대역의 평균 에너지를 청소기 소음을 측정하기 위한 음질 특징으로 제안하였다. 본 연구에서 제시한 음질 특징은 신뢰성 높은 다른 객관적 음질 특징들과 선형 결합 되어 음질 평가 메트릭으로 개발될 수 있으며, 청소기 뿐 아니라 가전제품의 소음을 제어하여 소비자의 만족도 향상에 기여할 것으로 전망된다.
- 총 10개의 밴드 중, 인간의 청각에 가장 민감한 7번째 밴드 에너지의 평균값을 식 (4)와 같이 산출하여 객관적 음질 특징으로 정의하고 주관적 실험값과 상관관계를 조사하였다.
- 표 4는 MTS sound quality module 을 사용하여 소음들의 기존 객관적 음질 특징 값과 PCM ACR 주관적 실험으로부터 얻은 주관적 점수와의 상관계수를 나타낸다 M. 이와 같은 문제를 해결하기 위해 본 논문에서는 특정 주파수 측면에서 청소기 소음에 접근하였다.
- 흡입부를 나무 바닥에 밀착 시킨 후, 모든 청소기의 운전조건을 최강으로 하여 청소기의 소음을 무향실에서 녹음하였다. 또한, 청소기 사용자가 소음을 듣게 되는 위치에서 소음을 녹음하기 위해 청소기의 흡입부와 청소기의 몸체사이에 녹음 장치인 헤드더미를 설치하였다 (그림 1).
대상 데이터
- 소음2의 재생 후, 7초의 묵음 동안 평가자는 측정평가표에 그림 2와 같이 펜으로 표시하게 된다. 14개 청소기 소음의 주관적 점수를 얻기 위해서 총 11G2 =91 쌍의 데이터에 대한 평가가 이루어졌다. 평가자가 (-)점수를 표시하게 되면 소음1이 소음2보다 점수 값만큼 선호됨을 의미한다.
- 14개 청소기 소음의 주관적 점수를 얻기 위해서 총 uG =91 쌍의 데이터에 대한 평가가 이루어졌다.
- 표 1. 14개 청소기의 제원.
- 예로 신경망 회로를 이용한 냉장고 소음 음질 평가 기법 등 다양한 소음 측정 방법이 제시되었다 [7]. 본 논문에서는 시중에 판매되고 있는 14개의 청소기의 소음을 녹음하고 이를 일반 성인 100명을 대상으로 하여 ACR (Absolute Category Rate) [8] 주관적 평가법과 PCM (Paired Compairison Method)을 사용하여 주관적 데이터를 확보하였다 [9-12]. 이 주관적 데이터를 분석하여 체감소음 측정을 위한 특징을 개발하고 이를 이용하여 객관적 소음 측정 방법을 제안한다.
- 본 논문에서는 총 100명의 20~30대 성인 남녀를 대상으로 청력검사기를 사용하여 청력실험을 실시하였다. 청력실험을 통해 정상 청력이라고 판단되는 실험자를 대상으로 헤드폰을 사용하여 주관적 실험을 진행하였다.
- 본 실험에서는 PCM과 ACR 주관적 평가 방법을 사용하여 총 14개의 청소기에 대한 주관적 데이터를 얻었다. PCM은 그림 2와 같이 서로 다른 두 청소기 소음을 차례대로 재생한 후, 두 소음의 상대적 선호도를 측정한다.
- 소음 평가를 위해 국내에서 판매되고 있는 청소기 14개를 선정하였다. 표 1은 각 청소기의 용량을 보여준다.
데이터처리
- Table 5. Frequency of 10 sub-bands and Pearson correlation coefficients between each sub-bands and each MOS.
- PCM 과 ACR 주관적 평가법의 상관관계를 알아보기 위해 각 실험에서 획득한 주관적 수치인 MOS (Mean Opinion Seo®의 상호 상관계수 (Pearson Correlation Coefficient)를 산출하였다.
- PCM 과 ACR 주관적 평가법의 상관관계를 알아보기 위해 각 실험에서 획득한 주관적 수치인 MOS (Mean Opinion Score)의 상호 상관계수 (Pearson Correlation Coefficient)를 산출하였다. 두 변량 /와 3의 상호상관 계수는 다음과 같이 계산된다.
이론/모형
- 3. Subjective test using absolute category rating method.
- 명을 대상으로 하여 ACR (Absolute Category Rate) [8] 주관적 평가법과 PCM (Paired Compairison Method)을 사용하여 주관적 데이터를 확보하였다 [9-12].
성능/효과
- PCM과 ACR 주관적 실험을 통해 소음의 크기가 절대적으로 선호도에 영향을 미치는 것이 아님을 관찰되었다. 표 3은 각 주관적 평기를 통해 얻은 14개 청소기의 선호도와 소음의 에너지를 보여준다.
- 본 실험에서 사용된 두 주관적 평가의 상관계수는 0.97로 매우 높은 상관도를 보였다 (그림 4). 이는 두 방식의 주관적 평가 결과가 매우 유사하다는 것을 의미하며, 실험 환경에 따라 두 주관적 평가 결과는 상호 대체될 수 있을 것으로 판단된다.
- 본 실험에서 사용된 두 주관적 평가의 상관계수는 0.97로 매우 높은 상관도를 보였다 (그림 4). 이는 두 방식의 주관적 평가 결과가 매우 유사하다는 것을 의미하며, 실험 환경에 따라 두 주관적 평가 결과는 상호 대체될 수 있을 것으로 판단된다.
- 그림 6은 주관적 실험값인 MOS 값과 제안하는 객관적 음질 특징과의 상호상관관계를 나타낸다. 제안하는 음질 특징 값은 PGM과 0.92의 높은 상관관계에 있으며, ACR 주관적 평가와도 0.858의 높은 상관관계에 있음을 그림 6에서 확인할 수 있다.
- 그림 6은 주관적 실험값인 MOS 값과 제안하는 객관적 음질 특징과의 상호상관관계를 나타낸다. 제안하는 음질 특징 값은 PGM과 0.92의 높은 상관관계에 있으며, ACR 주관적 평가와도 0.858의 높은 상관관계에 있음을 그림 6에서 확인할 수 있다.
- 본 논문에서는 청소기의 소음을 평가하기 위한 객관적 음질 특징을 제안하였다. 총 100명의 평가자를 대상으로 주관적 실험을 진행하여 사용자의 체감소음 데이터를 분석한 결과, 체감소음은 특정 주파수 대역의 에너지에 크게 영향을 받았다. 따라서 특정 주파수 대역의 평균 에너지를 청소기 소음을 측정하기 위한 음질 특징으로 제안하였다.
후속연구
- 따라서 특정 주파수 대역의 평균 에너지를 청소기 소음을 측정하기 위한 음질 특징으로 제안하였다. 본 연구에서 제시한 음질 특징은 신뢰성 높은 다른 객관적 음질 특징들과 선형 결합 되어 음질 평가 메트릭으로 개발될 수 있으며, 청소기 뿐 아니라 가전제품의 소음을 제어하여 소비자의 만족도 향상에 기여할 것으로 전망된다.
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