[논문]하이브리드형 초음파 스피커 개발

이형상; 김복규

doi:10.7776/ask.2021.40.3.247

하이브리드형 초음파 스피커 개발
Development of the hybrid-type ultrasound speaker 원문보기

한국음향학회지= The journal of the acoustical society of Korea, v.40 no.3, 2021년, pp.247 - 253

이형상 (제이디솔루션 개발팀) , 김복규 (제이디솔루션 개발팀)

초록
AI-Helper

소리에 방향성을 부여하여 특정 영역에서만 소리를 들을 수 있도록 활용되는 초음파 스피커는 일반 스피커와 비교하여 음질 및 비용적인 이슈에서 다양한 개선 연구가 지속적으로 이루어지고 있다. 본 논문에서는 초음파 스피커의 센서 특성상 500 Hz 미만 저음 구현이 어려운 점을 감안하여 500 Hz 대의 소리를 보완할 수 있도록 일반 스피커와 동시 사용이 가능한 DSP 기반의 하이브리드형 초음파 스피커를 제안한다. 일반 스피커와 초음파 스피커의 단순 연결로 각각의 분리 처리 및 송출하는 시스템은 초음파 재생성 처리 시간 차에 따른 음질저하뿐만 아니라 일반 음원과 초음파 음원이 2개의 앰프로 구동되어 높은 비용 이슈가 있으며 제반 제어적인 측면에서도 어려움이 있다. 이러한 점을 개선하고자 제안한 DSP 기반의 앰프에서 Dynamic Range Control(DRC) 및 Equalizer(EQ)의 기존 코덱 기능은 물론, 초음파 음원으로의 재생성, 일반/초음파 음원을 동기화함으로써 동시 재생이 가능한 하이브리드형 초음파 스피커를 개발하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

Directional ultrasonic speakers that are used to hear sound only in a specific area have been continuously researched on various improvements in terms of sound quality and cost compared to general speakers. In this paper, we propose a DSP based hybrid-type ultrasonic speaker that can be heard at the same time as a general speaker in order to compensate for the sound in the low-band range, considering that it is difficult to hear the low-band sound below 500 Hz due to the sensor characteristics of the ultrasonic speaker. In the case of the system that is implemented by simply connecting a general speaker and an ultrasonic speaker, there are issues of high cost and difficulties of control as two amplifiers are used to playback ultrasonic and general sound sources. In addition, sound quality deteriorates due to the difference in playback time between ultrasonic and general sound sources. In order to improve issues of cost, control and sound quality, we developed hybrid-type ultrasonic speaker with a DSP based amplifier that can simultaneously playback by synchronizing the general sound source with the regenerated ultrasonic sound source, in addition to implement the existing CODEC functions such as Dynamic Range Control (DRC) and Equalizer (EQ).

주제어

표/그림 (12)

그림 Fig. 1. Auxiliary speaker system for walking signal voice guidance (JD Solution).
그림 Fig. 2. Calculation of the processing time for ultra-sonic sounds' regeneration.
그림 Fig. 3. Hardware system block diagram.
그림 Fig. 4. Proposed hybrid-type ultrasound speaker system.
그림 Fig. 5. Algorithm block diagram.
그림 Fig. 6. Process mode selection & outer selection : (a) Existing CODEC (WM8758) block diagram (b) proposed in/out & process assign selection.
그림 Fig. 7. Existing CODEC algorithm : (a) Dynamic range control,^[1] (b) equalization.^[2]
그림 Fig. 8. Modulation algorithm for ultrasonic sounds.^[3]
그림 Fig. 9. Algorithm implementation with CCES.
그림 Fig. 10. Test result - hybrid type sound signals (up : directional (ultrasonic) sound, down : general sound).
그림 Fig. 11. Test result – out (speaker) selection (both, only directional (ultrasonic), only general).
그림 Fig. 12. Test result – modulation : (a) Modulation selection, (b) carrier frequency selection.

참고문헌 (3)

Dynamics Processors - Technology & Applications, https://www.ranecommercial.com/legacy/note155.html, (Last viewed May 16, 2021).
Cookbook Formulae for Audio Equalizer Biquad Filter Coefficients, https://webaudio.github.io/AudioEQ-Cookbook/audio-eq-cookbook, (Last viewed May 16, 2021).
E. Louis and Jr. Frenzel, Principles of Electronic Communication Systems, 4th Ed (McGraw Hill, New York, 2016), pp. 92-116.

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