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문제 정의
- 또한 방향에 따라 일정한 검지 성능을 획득하기 위해서는 응답의 변화가 방향의 변화에 따라 일정하게 나타나야 한다. 따라서 본 연구에서는 4 kHz 이하 주파수 영역에서 음원이 왼쪽에 있는 경우, monotonically decreasing notch 패턴을 가지고 음원이 오른쪽에 있는 경우, monotonically increasing peak 패턴을 가지는 ITTF 응답을 음성 방향 검지를 위한 최적의 ITTF로 정의한다. ITTF를식 (7)과 같이 #로 정의를 하였기 때문에 음원이 왼쪽에 있을 때 ITTF가 관심 주파수 영역에서 notch 패턴을 가지고 반대로 음원이 오른쪽에 있는 경우에 peak 패턴을 가지도록 정의를 하였다.
- 사람의 방향 검지 방식[1]에서부터 박쥐[7], 개구리[8,9], 귀뚜라미[10], 파리[11-13]등 종에 따라서 청각 구조 및 그 특성이 알려져 있으며 이들의 청각 구조 및 특성을 모방한 마이크로폰 및 방향 검지 센서[14-16]가 개발 되고 있다. 박쥐는 초음파를 사용하여 물체의 거리 및 방향을 인지하는 것으로 알려져 있기 때문에 본 연구에서는 제외하며 그 밖의 여러 생물들이 가진 청각 구조 및 그 특성에 대해서 살펴보도록 하자.
- 본 논문에서는 로봇에 적용을 위한 목적으로 방향 검지 센서 설계법을 제안하였다. 이를 위하여 좌우 대칭적인 검지 성능을 요구하도록 최적의 ITTF가 정의되었기에 (식 (13) 참고) 비대칭 모델에 대한 parameter searching이 이루어지더라도 최종적으로 대칭적인 물성치를 가지게 된다.
- 특히 peak와 notch들의 변화양상을 물성치의 변화를 통해 조절할 수 있다. 본 논문에서는 방향 검지를 위한 최적의 ITTF를 monotonically increasing peak와 monotonically decreasing notch를 가지는 크기응답으로 정의를 하였고 식 (14)에서의 목적함수를 바탕으로 정의된 모델에서의 최적의 물성치를 정하는 과정을 보였다. 이러한 최적의 ITTF는 적용 환경, 목적에 따라서 변경될 수 있으며 최적의 ITTF가 정의가 된다면 식 (14)와 같은 목적함수를 사용하여 최적의 물성치들을 찾을 수 있다.
- 기존의 방향 검지에 사용하는 방법들을 아주 작은 크기(miniature)의 마이크로폰 어레이에 적용을 할 경우, 낮은(poor) 검지 성능을 보이지만 제시된 모델과 같이 기계적 결합 구조를 가진 구조를 제작하여 사용한다면 ITTF의 크기 응답만을 이용하여 실제 방향 검지에도 적용이 가능할 것이다. 본 논문에서는 시뮬레이션 결과를 이용하여 ITTF의 크기 응답만을 이용한 음성 방향 검지과정을 제시하였다.
- 본 연구는 파리(ormia ochracea)가 가진 청각 구조를 이용하여 음성 방향 검지 기술에 관한 내용이다. 파리는 여러 다양한 생물체 중에서 청각 기관의 크기에 비해 상대적으로 큰 파장의 소리를 들을 수 있는 대표적인 생명체로서 파리의 청각 기관과 같은 기계적 결합구조는 생체 모방형 방향 검지 센서의 개발에 적용될 수 있다.
- 2절에서 살펴본 바와 같이 ITTF의 특성은 그림 3~6에서 나타난 형태의 조합으로 표현된다. 본 연구에서는 이러한 ITTF의 특성을 이용하여 음성(voice)의 방향 검지 기술에 적용하고자 한다. 이를 위해서는 최적의 ITTF응답을 결정하고 그에 맞는 물성치들을 선택하여 사용하면 될 것이다.
- 본 연구에서는 작은 크기의 센서 시스템에 적용가능한 방향 검지 기법에 대한 것으로 기존 연구자와는 달리 방향 검지 기술에 적용할 수 있는 기계적 결합 구조와 다이어프레임의 기계적인 물성치(mechanical property)에 대해서 살펴보며 적용가능한 물성치를 제안한다. 이렇게 제안된 물성치를 이용하여 음원의 방향에 따른 센서를 설계하고 그 특성을 살펴본다.
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