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다수의 스피커를 사용하는 선형 배열 시스템에서 기하학적 접근 방법을 통한 스윗 스팟 분석
Sweet Spot Analysis of Linear Array System with a Large Number of Loudspeakers by Geometrical Approach Method 원문보기

한국소음진동공학회논문집 = Transactions of the Korean society for noise and vibration engineering, v.23 no.11, 2013년, pp.951 - 956  

양훈민 (Department of Mechanical Engineering, KAIST) ,  박영진 (Department of Mechanical Engineering, KAIST) ,  박윤식 (Department of Mechanical Engineering, KAIST)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper describes techniques used to analyze the sweet spot of sound field reproduced by ear-level linear arrays of loudspeakers by geometrical approach method. Previous researches have introduced various sweet spot definitions in their own way. In general, sweet spot is defined as an area whose ...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 또한 다수의 스피커를 사용하여 음장 재현을 하기 때문에 청자의 위치에서 측정되는 충격 응답은 펄스열의 형태를 띠게 되고, 펄스열의 지속 시간은 청자의 음원 인지에 지대한 영향을 주게 된다. 따라서 이 논문은 기하학적 접근 방법을 통해 스윗 스팟을 결정한 후, 스윗 스팟 안에서 펄스열의 최대 지속 시간을 계산하여 청자의 음원 인지를 예측할 수 있는 방법을 제안한다. 그리고 제안한 방법을 충격 응답 모의실험 결과와 비교분석하여 타당성을 검증하도록 한다.
  • 또한 스윗 스팟의 크기를 넓히기 위하여 선형 스피커 배열의 구경의 크기를 넓히는 것이 이슈가 되고 있기 때문에, 이 논문에서는 구경 크기에 따른 스윗 스팟의 크기와 펄스열의 최대 지속 시간의 변화를 파라미터 분석한 결과를 제시하여, 음향 엔지니어들로 하여금 스피커 시스템을 설계하기 전에 청자의 음원 인지를 미리 예측할 수 있는 도구를 제안한다.
  • 선형 배열된 스피커 구경의 크기가 스윗 스팟의 크기와 펄스열의 최대 지속 시간 값에 어떤 영향을 주는 지 알아보기 위하여 파라미터 해석을 수행하였다. 수행된 파라미터 해석은 제한된 구경 크기 안에 무한개의 스피커가 있을 때를 가정하여 유도된 결과 이지만, 다수의 스피커를 사용하는 실제 스피커 시스템에 근사적으로 적용 가능하다.
  • 이 논문은 다수의 스피커를 사용하는 선형 배열 시스템에서 평면파를 구현하고자 할 때 결정되는 스윗 스팟을 기하학적 접근 방법을 통해 분석하는 것을 목적으로 한다.
  • 이 논문은 다수의 스피커를 사용하는 선형 배열 시스템을 통해 수평각을 갖고 입사하는 평면파를 음장 재현할 경우의 스윗 스팟을 기하학적 접근 방법을 통해 분석하는 것을 목적으로 한다. 또한 다수의 스피커를 사용하여 음장 재현을 하기 때문에 청자의 위치에서 측정되는 충격 응답은 펄스열의 형태를 띠게 되고, 펄스열의 지속 시간은 청자의 음원 인지에 지대한 영향을 주게 된다.

가설 설정

  • 이때 스윗 스팟은 스피커의 구경 크기와 선형 배열과 청자 사이의 수직 거리 그리고 구현하고자 하는 평면파의 수평각 θ가 정해져 있을 때, 청자가 원래 구현하고자 했던 평면파의 수평각과 동일한 각도를 인지하는 영역으로 정의된다. 이 때 처음 도달하는 파면에 수직한 방향으로 청자가 각도를 인지를 한다고 가정하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
일정한 수평각을 갖고 입사하는 평면파를 음장 재현할때의 스윗 스팟은? 이 논문에서는 청자가 음장 재현 결과 원하는 가상음원과 동일한 방향감을 느끼는 영역, 즉 정위감이 잘 생성되는 영역을 스윗 스팟으로 정의한다. 일정한 수평각을 갖고 입사하는 평면파를 음장 재현할때, 스윗 스팟은 청자가 구현하고자 하는 수평각과 동일한 각을 인지하는 영역이 된다.
선형 배열시스템에서 평면파를 구현하고자 할 때 결정되는 스윗 스팟을 분석한 결론은? 무한개의 스피커를 사용하고 제한된 구경 크기를 갖는 시스템의 물리적 파면 분석으로부터 스윗 스팟을 정의하고, 청자에게 도달하는 펄스열의 최대 지속 시간을 계산함으로써 청자의 음원 인지에 대해 미리 예측할 수 있는 도구를 제시하였다. 이 때 스윗 스팟의 크기는 구경 크기와 스피커에서 청자까지의 수직 거리, 그리고 평면파의 구현각도에 의한 함수로써 결정된다. 계산된 스윗 스팟의 크기는 구경 크기가 증가할수록, 스피커에서 청자까지의 수직 거리가 짧아질수록, 평면파의 구현각도가 작아질수록 증가한다. 스윗 스팟 안에서 기하학적 접근 방법으로 계산된 펄스열의 최대 지속 시간은 충격 응답을 통한 모의실험 결과와 일치함을 확인하였다. 간단한 기하학적 접근 방법을 통해서 선형 배열 스피커 시스템의 스윗 스팟의 크기와 펄스열의 최대 지속 시간을 계산할 수 있고, 또한 청자의 음원 인지와 음색의 변화까지 예측할 수 있는 도구를 제안하였다.
스윗 스팟이 무엇인가? 스윗 스팟은 디자인된 정위감으로 청자에게 입체음향이 생성되는 청취영역이다. 입체음향 관련 많은 연구자들이 각자 그들만의 방식으로 스윗 스팟에 대한 정의를 내려왔고(1,2), 스윗 스팟의 크기는 시스템의 기하학적 배치에 영향을 받는다고 알려져 있다(3).
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참고문헌 (9)

  1. Merchel, S. and Groth, S., 2009, Adaptive Adjustment of the "Sweet Spot" to the Listener's Position in a Stereophonic Play Back System - Part 1, Proceedings of ICA, pp. 1-2. 

  2. Rose, J., Nelson, P., Rafaely, B. and Takeuchi, T., 2002, Sweet Spot Size of Virtual Acoustic Imaging Systems at Asymmetric Listener Locations, J. Acoust. Soc. Am., Vol. 112, No. 5, pp. 1-2. 

  3. Takeuchi, T. and Nelson, P., 2001, Robustness to Head Misalignment of Virtual Sound Imaging Systems, Journal of the Acoustical Society of America, Vol. 109, No. 3, pp. 1-2. 

  4. Yang, H., Park, Y. and Park, Y., 2013, Sweet Spot Analysis of Sound Field Reproduced by Ear-level Linear Arrays of Loudspeakers Using Inter-aural Time Difference Cue, Proceedings of 15th APVC, pp. 5-6. 

  5. Litovsky, R., Colburn, H., Yost, W. and Guzman, S., 1999, The Precedence Effect, JASA, Vol. 106, No. 4, pp. 1633-1654. 

  6. Lee, C. and Park, Y., 2000, Effective Layout of Loudspeakers in a Multichannel Sound System for Real Time Virtual Sound Reproduction, Proceedings of the KSNVE Annual Autumn Conference, pp. 455-461. 

  7. Lee, C., Chang, J., Park, J. and Kim, Y., 2008, Personal Monitor & TV Audio System by Using Loudspeaker Array, Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering, Vol. 18, No. 7, pp. 701-710. 

  8. Lee, J., Park, Y. and Park, Y., 2012, Comparison of Sound Field Reproduction Technique Using Least-squares Method and Wave Field Synthesis, Proceedings of the KSNVE Annual Autumn Conference, pp. 454-455. 

  9. Sun, J. and Kim, K., 2012, Isolation of Vibrations due to Speakers in Audio-visual Electronic Devices without Deteriorating Vibration of Speaker Cone, Journal of JMST, Vol. 26, No. 3, pp. 723-730. 

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