전기자동차는 내연기관차와 달리 엔진 소리가 거의 없고 매우 조용하여 다양한 문제를 발생시킨다. 예를 들면, 보행자들이 차가 다가오는 것을 느낄 수 없어 안전에 큰 위협이 된다. 또한 운전자는 자신의 자동차가 어느 정도 속도로 달리고 있는지 청각적으로 인식할 수 없게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 전기자동차는 인위적으로 엔진소리를 만들어 재생하여야 한다. 이 논문은 기존 전기자동차의 샘플링 방식의 엔진 사운드 방식에 대해 알아보고 그 문제점을 알아본다. 향상방안으로 본 논문에서는 기존 샘플링 방식 대신 소프트웨어 신디사이저의 알고리즘을 구현하고 프로그래밍 언어를 통해 엔진 사운드를 소프트웨어적으로 구현한다. 신디사이저를 이용한 방식이 기존 샘플링 방식에 비해 우수한 성능을 가진 것으로 실험결과를 통해 입증되었다. 또한, 이러한 엔진 사운드 신디사이징을 통해 점차 보급률이 높아지고 있는 전기자동차의 안전성과 운전의 편의성, 즐거움을 줄 것으로 기대한다.
전기자동차는 내연기관차와 달리 엔진 소리가 거의 없고 매우 조용하여 다양한 문제를 발생시킨다. 예를 들면, 보행자들이 차가 다가오는 것을 느낄 수 없어 안전에 큰 위협이 된다. 또한 운전자는 자신의 자동차가 어느 정도 속도로 달리고 있는지 청각적으로 인식할 수 없게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 전기자동차는 인위적으로 엔진소리를 만들어 재생하여야 한다. 이 논문은 기존 전기자동차의 샘플링 방식의 엔진 사운드 방식에 대해 알아보고 그 문제점을 알아본다. 향상방안으로 본 논문에서는 기존 샘플링 방식 대신 소프트웨어 신디사이저의 알고리즘을 구현하고 프로그래밍 언어를 통해 엔진 사운드를 소프트웨어적으로 구현한다. 신디사이저를 이용한 방식이 기존 샘플링 방식에 비해 우수한 성능을 가진 것으로 실험결과를 통해 입증되었다. 또한, 이러한 엔진 사운드 신디사이징을 통해 점차 보급률이 높아지고 있는 전기자동차의 안전성과 운전의 편의성, 즐거움을 줄 것으로 기대한다.
Unlike diesel locomotives, electric vehicles have various issues because they have very quiet engine sound. For example, pedestrians are exposed to the dangerous electric vehicles on the road because they can not recognize the electric vehicles' sound. Moreover, the driver is unable to recognize how...
Unlike diesel locomotives, electric vehicles have various issues because they have very quiet engine sound. For example, pedestrians are exposed to the dangerous electric vehicles on the road because they can not recognize the electric vehicles' sound. Moreover, the driver is unable to recognize how fast driver's car is driving at a certain speed. To solve these problems, electric cars' sound needs to be artificially implemented and played. This paper examines the problems of the previous sampling engine sound approach. In this paper, instead of using sampling sounds, we developed a novel synthesizer algorithm via programming languages as a software. In experimental results, we demonstrated and verified our proposed synthesizer's approach is superior to the previous sampling approach. In addition, through these synthesizer's approach, we highly expect the proposed synthesizer's approach will give safety, convenience and comfort to the electric vehicles' users.
Unlike diesel locomotives, electric vehicles have various issues because they have very quiet engine sound. For example, pedestrians are exposed to the dangerous electric vehicles on the road because they can not recognize the electric vehicles' sound. Moreover, the driver is unable to recognize how fast driver's car is driving at a certain speed. To solve these problems, electric cars' sound needs to be artificially implemented and played. This paper examines the problems of the previous sampling engine sound approach. In this paper, instead of using sampling sounds, we developed a novel synthesizer algorithm via programming languages as a software. In experimental results, we demonstrated and verified our proposed synthesizer's approach is superior to the previous sampling approach. In addition, through these synthesizer's approach, we highly expect the proposed synthesizer's approach will give safety, convenience and comfort to the electric vehicles' users.
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문제 정의
본 논문에서는 이러한 엔진 소리를 소프트웨어 신디사이저를 이용해 제작하는 방법을 연구한다. 2장에서는 기존 전기자동차의 샘플링 방식의 엔진 사운드 방식에 대해 알아보고 그 문제점을 알아본다.
2009년 9월 이탈리아 고속 도로 교통 안전국은 하이브리드 전기 승용차에 의한 보행자 및 자전거 사고의 기술 보고서를 발표하였다. 유사한 상황을 비교하여 보행자 및 자전거 사고 발생 시 전기자동차에 의해 발생하는 보행자 및 자전거 사고의 발생률에 관한 연구였다. 연구 결과에 따르면 전기자동차는 특정 차량 저속주행 시 일반엔진 자동차보다 더 높은 수의 충돌 사고가 발생했다고 한다.
제안 방법
사운드 샘플을 선택하여 운전자가 사용할 음향 샘플을 선택할 수 있다. 고품질의 콘덴서 마이크를 이용하여 배기관의 50cm 뒤에서 녹음을 하였다. 엔진의 RPM을 약 3초간 일정하게 유지하고 그 소리를 녹음하여 재생하는 방식이다.
동일한 엔진 회전수 RPM 4,500 하에서의 각 엔진사운드를 스펙트럼 분석기를 통해 실시간 분석하여 보았다. 스펙트럼 분석 화면에서 X축은 주파수의 높낮이, Y축은 소리의 크기를 db(데시벨)로 나타낸다.
다음으로 4장에서는 기존의 샘플링 방식의 엔진 사운드와 새로이 만들어낸 소프트웨어 신디사이저방식의 엔진사운드를 스펙트럼 분석기를 통해 분석 비교한다. 분석방법은 엔진 회전수 4,500RPM 하에서의 엔진 사운드를 스펙트럼 분석하여 각 주파수대 별로 엔진 사운드의 볼륨을 비교하여 운전자의 청각에 미치는 영향을 분석하였다. 마지막으로 5장에서는 결론 및 향후과제를 제시한다.
실제 엔진 사운드의 주파수 스펙트럼을 파악하여 가장 실제에 가까운 wavetable 소스를 찾아 소리를 합성하였다. 실험결과 사각파와 톱니파의 합성인 Squ-Sw1wavetable이 가장 실제 엔진에 근접한 소리를 만들어내었다.
실험결과 사각파와 톱니파의 합성인 Squ-Sw1wavetable이 가장 실제 엔진에 근접한 소리를 만들어내었다. 이를 통해 실제 엔진이 다양한 진동을 통해 소리를 내는 것을 시뮬레이션 하였다.
대상 데이터
실제 엔진 사운드의 주파수 스펙트럼을 파악하여 가장 실제에 가까운 wavetable 소스를 찾아 소리를 합성하였다. 실험결과 사각파와 톱니파의 합성인 Squ-Sw1wavetable이 가장 실제 엔진에 근접한 소리를 만들어내었다. 이를 통해 실제 엔진이 다양한 진동을 통해 소리를 내는 것을 시뮬레이션 하였다.
이론/모형
본 논문에서는 MaxMsp 프로그래밍 언어를 이용해 자동차 엔진 소리를 시뮬레이션 하였다[6]. 엔진 소리를 소프트웨어 신디사이저로 시뮬레이션 하기 위해 다음과 같은 사항이 고려되었다.
이러한 사항은 기존 신디사이징 방식 엔진에서는 간과했던 부분이다. 이를 시뮬레이션하기 위해 Max의LFO (Low Frequency Oscillator)를 이용하여 pitch 모듈레이션을 사용하였다. LFO 피치모듈레이션을 랜덤하게 사용한 결과 실제 엔진 소리에 더욱 근접하는 결과를 얻을 수 있었다.
성능/효과
이를 시뮬레이션하기 위해 Max의LFO (Low Frequency Oscillator)를 이용하여 pitch 모듈레이션을 사용하였다. LFO 피치모듈레이션을 랜덤하게 사용한 결과 실제 엔진 소리에 더욱 근접하는 결과를 얻을 수 있었다. 이러한 진동 효과는 기존 신디사이저 엔진 사운드 디자인에는 잘 구현되어있지 않은 것으로서 엔진의 실제감을 살리는데 중요한 요소이다.
유사한 상황을 비교하여 보행자 및 자전거 사고 발생 시 전기자동차에 의해 발생하는 보행자 및 자전거 사고의 발생률에 관한 연구였다. 연구 결과에 따르면 전기자동차는 특정 차량 저속주행 시 일반엔진 자동차보다 더 높은 수의 충돌 사고가 발생했다고 한다. 이러한 사고의 위험성을 줄이기 위해 전기자동차는 인위적으로 엔진 사운드를 만들어 재생하는 시스템을 필수적으로 갖추어야만 한다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
전기자동차가 내연기관차와 다른 점은 무엇인가?
전기자동차 (Electric Vehicle)는 내연기관차와 달리 엔진 소리가 거의 없고 매우 조용하다. 일견 소음이 없다는 것이 좋다고 생각될 수도 있으나 이는 다음과 같은 문제를 발생시킨다.
오실레이터에서 발생시킬 수 있는 소리는 어떤것들인가?
그림 1을 보면, OSC (Oscillaor :주파수 발생기)에서 소리를 발진시켜 필터부에서 필요없는 주파수를 제거한 뒤 AMP (Amplifier: 증폭기)에서 소리의 음량과 파형을 결정한다. 오실레이터에서 발생시킬 수 있는 소리는 보통 사인파, 사각파, 톱니파, 그리고 노이즈파이다. 사인파는 벨소리나 전기피아노처럼 부드럽고 예쁜 소리가 나며 톱니파는 톱니를 긁는 듯한 거친 소리가 난다.
전기자동차의 문제점은 무엇인가?
전기자동차 (Electric Vehicle)는 내연기관차와 달리 엔진 소리가 거의 없고 매우 조용하다. 일견 소음이 없다는 것이 좋다고 생각될 수도 있으나 이는 다음과 같은 문제를 발생시킨다. 우선 보행자들이 차가 다가오는 것을 느낄 수 없어 안전에 큰 위협이 된다. 또한 운전자는 자신의 자동차가 어느 정도 속도로 달리고 있는지 청각적으로 인식할 수 없게 된다[1]. 이러한 문제를 해결하기 위해 전기자동차는 소리가 없는 전기적 모터 장치를 보완하기 위해 인위적으로 엔진소리를 만들어 재생하여야 한다[2].
참고문헌 (7)
M. Dudenhoffe, L. Hause. "Sound Perception of Electric Vehicles," Auto Tech Review, vol. 2, no. 8, pp. 44-49, Sep. 2013.
U. Sandberg, "Adding noise to quiet electric and hybrid vehicles," An Electric Issue. Acoustics Australia, vol. 40, no. 3, pp. 211-220, Mar. 2012.
G. D'Amico, S. Lenzi, "Sound for Electric Vehicles," Energy, vol. 1, no. 1, pp. 35, Sep. 2010.
T. Braunl, "Synthetic engine noise generation for improving electric vehicle safety," International Journal of Vehicle Safety, vol. 6, no. 1, pp. 2-4, Mar. 2012 .
M. Bodden, T. Belschner, "Principles of Active Sound Design for electric vehicles," Inter-Noise, vol. 11, no. 1, pp.1693-1697, Mar. 2016.
H. Auweraer, K. Janssens, D. Sabbatini, K. Sant, and F. Deblauwe, "Designing Electric Vehicle Exterior Sound and Sound," 15th International Conference on Experimental Mechanics, vol. 1, no. 1, pp. 1-8, Jul. 2012.
G. Marbjerg, "Noise From Electric Vehicles," Literature Survey, vol. 56, no.1, pp. 39-40, Feb. 2013.
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