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문제 정의
- 우선 음원 위치에 따른 음에너지밀도를 이론적 모델에 대해 검토하였다. 다음 단계는 실제 3중 커플룸으로 된 건물에서 잔향시간을 측정하고 각 방마다 흡음률을 산출하였다.
제안 방법
- 2개의 개구부를 가진 3중 커플룸에 대해 실험을 수행하고 음향확산 모델을 이용하여 정상상태 조건에서의 음압레벨 분포 및 감쇠상태조건에서의 음 감쇠곡선과 음에너지흐름을 검토해보았다.
- 3중 커플룸의 음향 특성은 정상상태조건 및 음 감쇠상태조건에 대해 실험과 해석결과를 비교해 보았다.
- 다음 단계는 실제 3중 커플룸으로 된 건물에서 잔향시간을 측정하고 각 방마다 흡음률을 산출하였다. 그리고 정상상태 조건에서 음원의 위치를 변경하여 각 방마다 측정점별 음압레벨을 파악하고 음 감쇠상태 조건에서 정량적 평가인자를 통해 음 감쇠 곡선의 형태를 확인하였다. 마지막 단계에서는 실험을 통해 구한 각 방의 흡음률을 음향 확산모델의 경계조건에 적용한 후 실험에서 구한 결과들과 비교하고 음에너지 흐름을 검토하였다.
- 우선 음원 위치에 따른 음에너지밀도를 이론적 모델에 대해 검토하였다. 다음 단계는 실제 3중 커플룸으로 된 건물에서 잔향시간을 측정하고 각 방마다 흡음률을 산출하였다. 그리고 정상상태 조건에서 음원의 위치를 변경하여 각 방마다 측정점별 음압레벨을 파악하고 음 감쇠상태 조건에서 정량적 평가인자를 통해 음 감쇠 곡선의 형태를 확인하였다.
- 그리고 정상상태 조건에서 음원의 위치를 변경하여 각 방마다 측정점별 음압레벨을 파악하고 음 감쇠상태 조건에서 정량적 평가인자를 통해 음 감쇠 곡선의 형태를 확인하였다. 마지막 단계에서는 실험을 통해 구한 각 방의 흡음률을 음향 확산모델의 경계조건에 적용한 후 실험에서 구한 결과들과 비교하고 음에너지 흐름을 검토하였다.
- 이 연구에서는 3개의 방으로 구성된 커플룸에 대해 음원 위치가 각 방의 음에너지밀도 변화에 미치는 영향에 대해 음향확산 모델을 이용하여 해석하고 실험결과와 비교해보았다.
대상 데이터
- 6 m이다. 무지향성 스피커는 Room 1과 Room 3의 경우 정가운데(바닥면으로부터 1 m 높이)에 두고, Room 2는 오른쪽 끝의 가운데(바닥면으로부터 1 m 높이)에 두었으며 최대 파워출력 120 dB인 백색잡음 신호를 사용하였다. 또한, 각 방마다 높이 1.
데이터처리
- 실험을 통해서 구한 주파수대역별 각 방의 평균 흡음률을 음향 확산 모델식의 경계조건에 적용한 후 실험과 동일한 조건하에 해석을 수행하였다. 이때 스피커는 Room 1에 있는 조건으로 설정하였다.
이론/모형
- 실험대상의 고유잔향시간은 KS F 2864(14)의 방법을 적용하여 측정하였다. Table 1은 음원중단법에 의해 측정한 각 방의 주파수별 평균잔향시간과 새빈의 이론식으로부터 얻은 평균 흡음률을 나타낸 것이다.
성능/효과
- (1) 정상상태조건에서는 실험과 해석의 음압레벨이 음원이 있는 방이 가장 높고 멀어질수록 낮다. 주파수 대역별 음압레벨 차이는 2 dB 미만이다.
- (2) 음 감쇠상태조건에서 주파수대역별 감쇠곡선은 음원이 있는 방의 음에너지가 급격히 감소하다가 완만해지고 다른 방은 거의 직선의 형태를 보였다. 정량적 평가인자는 음원이 있는 방의 값이 가장 크고 나머지 방은 거의 1에 가깝다.
- (3) 음원 위치에 따라 음에너지 흐름을 살펴보면 음원이 Room 1에 있으면 에너지가 Room 2를 지나 Room 3로 흐르다가 일정시간이 지나면 Room 2에서 양방향으로 흐른다. 이것은 Room 2의 잔향시간이 나머지 방보다 길어서 음에너지가 잔향시간이 짧은 곳으로 이동하기 때문이다.
- 정량적 평가인자는 음원이 있는 방의 값이 가장 크고 나머지 방은 거의 1에 가깝다. Room 2의 경우 감쇠곡선이 겹치지 않는 일정한 형태를 보임으로써 정량적 평가인자가 1에 가까운 값을 가졌다.
- 음원이 Room 2에 있는 경우 3개의 곡선이 겹쳐지지 않고 음에너지가 일정하게 감쇠하고, 음에너지는 Room 2에서 양 방향으로 흐른다. 결국 음원의 위치에 상관없이 일정시간이 지나면 모든 음에너지는 잔향시간이 긴 Room 2를 통해서 잔향시간이 짧은 방으로 흐름을 알 수 있다.
- 위의 결론을 통해 실 간의 평균 음에너지 밀도만을 평가할 수 있는 통계적 음향모델과는 달리 음향확산 모델은 음압레벨분포와 음원 위치별 음에너지 흐름을 파악할 수 있었다. 따라서 향후 다양한 형태의 3중 커플이상의 방에 대해서 음압레벨분포와 음에너지 흐름을 파악하는데 음향확산 모델이 적합할 것으로 판단된다.
- 이것은 Room 2의 잔향시간이 나머지 방보다 길어서 음에너지가 잔향시간이 짧은 곳으로 이동하기 때문이다. 음원이 Room 3에 있는 경우도 초기에 음에너지 흐름의 방향만 반대일뿐 음원이 Room 1에 있는 경우와 유사한 결과를 보였다. 음원이 Room 2에 있는 경우 3개의 곡선이 겹쳐지지 않고 음에너지가 일정하게 감쇠하고, 음에너지는 Room 2에서 양 방향으로 흐른다.
- (2) 음 감쇠상태조건에서 주파수대역별 감쇠곡선은 음원이 있는 방의 음에너지가 급격히 감소하다가 완만해지고 다른 방은 거의 직선의 형태를 보였다. 정량적 평가인자는 음원이 있는 방의 값이 가장 크고 나머지 방은 거의 1에 가깝다. Room 2의 경우 감쇠곡선이 겹치지 않는 일정한 형태를 보임으로써 정량적 평가인자가 1에 가까운 값을 가졌다.
- (1) 정상상태조건에서는 실험과 해석의 음압레벨이 음원이 있는 방이 가장 높고 멀어질수록 낮다. 주파수 대역별 음압레벨 차이는 2 dB 미만이다.
후속연구
- 위의 결론을 통해 실 간의 평균 음에너지 밀도만을 평가할 수 있는 통계적 음향모델과는 달리 음향확산 모델은 음압레벨분포와 음원 위치별 음에너지 흐름을 파악할 수 있었다. 따라서 향후 다양한 형태의 3중 커플이상의 방에 대해서 음압레벨분포와 음에너지 흐름을 파악하는데 음향확산 모델이 적합할 것으로 판단된다.
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