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[국내논문] 그레디언트 스피커 배열을 이용한 저주파 지향성 제어
Low-frequency Pattern Control Using Gradient Speaker Arrays 원문보기

통신위성우주산업연구회논문지 = The Journal of Korea Society of Communication and Sapce Technology, v.8 no.4, 2013년, pp.30 - 36  

최찬규 ((주)다산에스알 음향기술연구소) ,  박천일 (서울과학기술대학교 NID융합기술대학원 방송통신융합프로그램) ,  노정규 (서경대학교 이공대학 컴퓨터과학과) ,  이선희 (서울과학기술대학교 정보통신대학 전자IT미디어공학과)

초록
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최근 미디어 컨텐츠 산업의 세계화로 예술분야에 다양한 활동이 이루어지고 있으며, 이러한 예술분야의 하나인 음향에서 스피커의 중요성은 매우 높다. 스피커의 지향 특성은 음을 방사한 경우에 어느 특정 방향으로 방사되는 특성을 말하며, 공간에서 사용되는 스피커의 가장 중요한 특성중 하나이다. 현재 사용되고 있는 라우드스피커(loudspeaker, 이하 스피커)의 지향 특성을 모든 주파수에서 동일하게 유지되도록 설계하는 것은 음파의 길이와 혼(horn)이나 트랜스듀서(transducer)의 크기 때문에 어려운 문제이다. 이에 본 논문에서는 전기음향 설비에 있어서 실내 음향 특성에 영향을 미치는 전대역 스피커의 저주파수 지향 특성을 개선하기 위한 그레디언트 배열(gradient array) 방법을 제안하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Recently the globalization of the media content industry, various activities have been made in the field of art and the speaker system is very important in the sound industry which is one of the arts. The directional characteristics of a loudspeaker refer to the radiation of sound in certain directi...

Keyword

#Gradient loudspeaker   #Gradient array   #Low-frequency pattern control  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 이를 위해서는 스피 커의 지향 특성을 고려하여 스피커에서 방사되는 에너지를 청중 지역으로만 집중시키고, 벽이나 천장과 같이 불필요한 반사음을 유발하는 지역으로 에너지가 방사되는 것을 최소화시켜야 한다[2][3][4][5]. 이에 전대역 스피커의 저주파수 지향 특성을 개선하기 위한 그레디언트 배열 방법을 제안하 고, 하나의 인클로저에 그레디언트 배열 방법을 적용한 전대역 스피커의 개발 가능성을 확인하였다. 본 논문의 2장에서는 기존연구의 분석 및 고찰 부분으로써, 시스템의 특징과 구성내용을 나누어서 기술하겠으며, 3장에서는 실질적인 실험내용으로써 그레디언트 배열 전대역 스피커의 저주파수 지향성 제어에 관한 내용을 기술하도록 하겠으며 4장에서 결론을 도출하도록 하겠다.
  • 일반적인 전대역 스피커(full-range speaker)의 300Hz 이하 저주파수 대역의 지향 특성은 음파의 파장이 스피커 인클로저의 길이보다 길기 때문에 무지향성에 가깝다. 이번 실험에서는 전대역 스피커의 300Hz 이하 저주파수대역의 지향 특성을 제어하기 위한 그레디언트 배열 적용 방법에 대해 고찰하였다. 이번 실험에서는 전대역 스피커의 저주파수 지향 특성을 개선하기 위하여 그레디언트 배열 방식을 적용한 일체형 스피커를 제작하고, 지향 특성을 측정하였다.
  • 본 실험에서는 전대역 스피커의 저주파수 지향성을 제어 하기 위하여 그레디언트 배열 방식을 적용한 스피커를 제작 하고, 지향 특성을 측정하였다. 그레디언트 스피커 배열 이론에 근거하여 전면과 후면에 배치한 드라이버의 거리가 26cm 일 때 유닛 거리의 1/4에 해당하는 지연시간을 후면 스피커에 부가하면 스피커의 후방 제어 지점에서 최대 감쇠효과가 발생한다는 것을 확인하였다.
  • 본 논문에서는 스피커의 치수보다 파장이 큰 저주파수의 지향 특성을 개선하기 위해서 그레디언트 배열 방식을 적용한 음향 보강용 전대역 스피커를 제시하였다. 전대역 스피커의 후면에 저음 재생용 유닛을 추가하여 그레디언트 배열 스피커를 제작하고, 지향 특성을 측정하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
음향 보강 장치의 명료도를 높이려면 무엇이 필요한가? 공연장, 종교시설, 강당 등 음향 보강 장치(sound reinforcement system)를 사용하는 실내 공간에서는 음성과 음악 전달에 있어서 명료도가 중요하다. 이를 위해서는 스피 커의 지향 특성을 고려하여 스피커에서 방사되는 에너지를 청중 지역으로만 집중시키고, 벽이나 천장과 같이 불필요한 반사음을 유발하는 지역으로 에너지가 방사되는 것을 최소화 시켜야 한다[2][3][4][5]. 이에 전대역 스피커의 저주파수 지향 특성을 개선하기 위한 그레디언트 배열 방법을 제안하 고, 하나의 인클로저에 그레디언트 배열 방법을 적용한 전대역 스피커의 개발 가능성을 확인하였다.
1차 그레디언트 음원은 무엇들로 구성되는가? 1차 그레디언트 음원은 그림 2와 같이 하나의 음원이 극성이 반전된 두 개의 영차 그레디언트 음원으로 구성된다. 지향 특성(polar pattern)은 분리된 두 음원의 물리적 거리에 영향을 받는다[8].
0차 그레디언트 음원은 무엇으로 구성되는가? 0차(zero-order) 그레디언트 음원은 모든 고차 그레디언트 음원을 구성하는 요소이다. 0차 그레디언트 음원은 모든 방향으로 동일한 크기의 음을 방사하는 하나의 드라이버로 구성된다. 그림 1은 무지향성을 보이는 0차 그레디언트 음원의 구성과 지향 특성(R(θ))을 나타낸다[8].
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참고문헌 (9)

  1. Van Beuningen, Gerald W. J. de Vries, Geert H. J. (1997). "Concepts and applications of directivity controlled loudspeaker array", Journal of the Acoustical Society of America, Volume 101, Issue 5, pp. 3051-3051. 

  2. 강성훈. (1999). "음향시스템이론 및 설계", 기전연구사. 

  3. Davis, Don. & Davis, Carolyn. (1997). "Sound System Engineering (2nd ed)", Focal Press. 

  4. Ballou, Glen M. (2005). "Handbook for Sound Engineers (3rd ed)", Focal Press. 

  5. Eagle, John M. & Forman, Chris. (2002). "JBL Audio Engineering for Sound Reinforcement), JBL Pro Audio Publications, Hal.Leonard Corporation. 

  6. Olson, Harry F. (1973). "Gradient Loudspeakers." Journal of the Audio Engineering Society, Volume 21, Issue 2, pp. 86-93. 

  7. Hill, Adam J. Hawksford, Malcolm O. Rosenthal, Adam P.& Gand, Gary. (2010). "Subwoofer Positioning, Orientation, and Calibration for Large-Scale Sound Reinforcement", Audio Engineering Society Convention #128, Preprint 7971. May, 2010. 

  8. Ferekidis, Lampos. Kempe, Uwe. (2003). "The Beneficial Coupling of Cardioid Low Frequency Sources to the Acoustics of Small Rooms", Audio Engineering Society Convention #116, Preprint 6110. May, 2004. 

  9. Shirk, Dale. (2010). "Do-It-Yourself Cardioid Sub", Synergetic Audio Concepts, Inc.http://www.synaudcon.com /site/articles/do-it-yourself-cardioid-sub/ 

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